JP2001300280A - 撹拌機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料供給バルブの開動作の安定化。 【解決手段】 原料供給バルブ７は、円筒状の固定バル
ブ部材７４と、固定バルブ部材７４の内周に回転摺動自
在に収容された円柱状の回転バルブ部材７１と、回転バ
ルブ部材７１をその軸心回りに回転させる電動モータ７
３とを備えている。回転バルブ部材７１は、先端面７１
ａに設けられた出口ポートｎと、外周面７１ｂに設けら
れた入口ポートｍと、出口ポートｎと入口ポートｍとを
連通させる流路穴７２とを有する。固定バルブ部材７４
は、先端壁７４ａに設けられた吐出口７５と、外周壁７
４ｂに設けられた供給口７６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医薬品、化粧品、
ファインケミカル、食品等の製造工程において、粘性の
液体や粉体等の混合、乳化、脱泡等の処理に使用される
撹拌機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、ホモジナイザーを備えた攪拌機
の一構成例を示している。この撹拌機は、被処理物を収
容する撹拌槽１と、攪拌槽１内の被処理物を攪拌する攪
拌翼２と、撹拌槽１の底部１ａに上下動可能に配置され
たホモジナイザー３と、攪拌槽１の底部１ａに接続され
た原料供給バルブ４とを主要な要素として構成される。
撹拌槽１の底部１ａと上部１ｂとの間に循環パイプ５が
接続されている。同図に示す攪拌翼２は、駆動モータ６
で回転駆動される回転翼２ａと、固定翼２ｂとで構成さ
れる、いわゆるアンカーアジテーター型と呼ばれるもの
である。同図に示す攪拌翼２に代えて、門型、アンカー
型、多翼型と呼ばれる各種の攪拌翼を配設する場合もあ
る。

【０００３】図１０に示すように、ホモジナイザー３
は、同心状に配設された歯状のロータ３３及びステータ
３２を有する。ロータ３３は、上向きの櫛歯３３ａと、
櫛歯３３ａの下端を連続させる環状部３３ｂを一体に有
する。

【０００４】ステータ３２は、図１１に示すように、下
向きの櫛歯３２ａと、櫛歯３２ａの上端を連続させる環
状部３２ｃと、環状部３２から外径方向に延在したフラ
ンジ部３２ｂを一体に有する。

【０００５】図１０に示すように、昇降部材３１の内部
に回転駆動軸３６が回転自在に挿通され、その回転駆動
軸３６の上端にロータ３３がねじ３７で固定されて、ロ
ータ３３が回転駆動軸３６と一体に高速回転する。この
ロータ３３の櫛歯３３ａの外周にステータ３２の櫛歯３
２ａが配設され、ステータ３２のフランジ部３２ｂが昇
降部材３１にネジ３８で固定される。昇降部材３１と回
転駆動軸３６とは一体的に上下動し、シリンダ等の適宜
の手段によって上下駆動される。また、回転駆動軸３６
には、その側方に配置されたモータ３９からベルトやチ
ェーン等の適宜の動力伝達手段を介して回転動力が入力
される。

【０００６】図８の鎖線で示すように、ホモジナイザー
３が上昇した状態でロータ３３が回転すると、ロータ３
３の回転に伴うタービュランス効果によって、撹拌槽１
内の被処理物がホモジナイザー３の内部に吸い込まれ、
さらに遠心力でロータ３３の櫛歯３３ａとステータ３２
の櫛歯３２ａの間から押し出され、この時の両櫛歯によ
る剪断作用で被処理物の混合、乳化、分散が促進され
る。ホモジナイザー３から押し出された被処理物は、攪
拌槽１の底部外周側から上方に向かって流動し、攪拌翼
２で攪拌されて、再びホモジナイザー３に吸い込まれ
る。

【０００７】一方、図８の実線で示すように、ホモジナ
イザー３が下降した状態でロータ３３が回転すると、ロ
ータ３３の回転に伴うタービュランス効果によって、被
処理物の混合、乳化、分散が促進されると同時に、ホモ
ジナイザー３から押し出された被処理物が、循環パイプ
５を介して攪拌槽１の上部１ｂに戻される。攪拌槽１の
上部１ｂに戻された被処理物は、攪拌翼２で攪拌され
て、再びホモジナイザー３に吸い込まれる。あるいは、
ホモジナイザー３から押し出された被処理物は、循環パ
イプ５の一部から分岐した排出管５’から製品として排
出される。

【０００８】原料供給バルブ４は、撹拌槽１の底部１ａ
と、図示されていない原料供給管とに接続され、原料供
給管から攪拌槽１内に原料を供給する時に開位置に切換
えられる。原料供給バルブ４による撹拌槽１内への原料
供給は、攪拌処理を行う原料を最初に全量供給する場
合、攪拌処理を行っている原料と同種の原料を追加供給
する場合、攪拌処理を行っている原料に添加剤や安定剤
といった種類の異なる原料を添加供給する場合等に行わ
れる。

【０００９】図９は、従来の原料供給バルブ４を示して
いる。原料供給バルブ４は、攪拌槽１の底部１ａに接続
された円筒状の固定バルブ部材４１と、固定バルブ部材
４１の内周に軸方向摺動自在に嵌挿された可動バルブ部
材４２と、可動バルブ部材４２を軸方向に摺動駆動する
シリンダー４３とで構成される。固定バルブ部材４１の
先端は底部１ａに開口し（吐出口４５）、また、この吐
出口４５の近くで接続部４４が分岐している。この接続
部４４に、図示されていない原料供給管が接続される。

【００１０】可動バルブ部材４２が、図９（Ａ）に示す
前進位置にある時、固定バルブ部材４１の接続部４４が
可動バルブ部材４２によって閉じられ、これによりバル
ブ閉となる。一方、可動バルブ部材４２が、図９（ｃ）
の後退位置に後退すると、固定バルブ部材４１の接続部
４４及び吐出口４５が開き、これによりバルブ開とな
る。

【００１１】原料供給バルブ４から攪拌槽１内に原料を
供給する時、ホモジナイザー３は下降位置にある。図９
（ｃ）に示すように、可動バルブ部材４２を後退させ
て、原料供給バルブ４を開位置に切換えると、原料供給
管から原料供給バルブ４を介して攪拌槽１内に原料が供
給される。供給された原料は攪拌槽１内の被処理物と伴
にホモジナイザー３に吸い込まれ、循環パイプ５を介し
て攪拌槽１の上部１ｂに戻される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】原料供給バルブ４の可
動バルブ部材４２が前進位置にある時｛図９（Ａ）｝、
可動バルブ部材４２の先端面は撹拌槽１内の被処理物と
接触して濡れる。そして、その可動バルブ部材４２が後
退位置｛図９（ｃ）｝まで移動する際に、固定バルブ部
材４１の内周面が可動バルブ部材４２に付着した被処理
物によって濡れる。そのため、原料供給バルブ４を介し
て粉体原料を撹拌槽１内に供給する場合、固定バルブ部
材４１や可動バルブ部材４２の表面に粉体原料が付着
し、これが摺動部分に噛み込まれて、可動バルブ部材４
２の円滑な軸方向摺動が阻害され、原料供給バルブ４の
開閉動作が不安定になることがある。また、可動バルブ
部材４２の前進時に、固定バルブ部材４１の内周に付着
した粉体原料が塊状になって押し出され、吐出口４５の
近傍に滞留して閉塞現象が起こる場合がある。

【００１３】また、原料供給バルブ４から粉体原料が塊
状になって供給されることにより、ホモジナイザー３の
負荷変動が大きくなり、ホモジナイザー３の回転駆動系
の負担が増大すると同時に、ステータ３２の櫛歯３２ａ
やロータ３３の櫛歯３３ａに大きな負担がかかって、櫛
歯３２ａ、櫛歯３３ａの変形や損傷につながる場合があ
る。

【００１４】本発明の目的は、原料供給バルブによる安
定した原料供給を実現することにある。

【００１５】また、本発明の他の目的は、ホモジナイザ
ーのロータやステータの機械的強度及び耐久性を向上さ
せることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、被処理物を収容する撹拌槽と、前記撹拌槽内
の被処理物を撹拌する攪拌翼と、前記撹拌槽の底部に上
下動可能に配置され、同心状に配設された歯状のロータ
及びステータを有し、ロータの回転に伴うタービュラン
ス効果により被処理物の吸い込み・押し出しを行うホモ
ジナイザーと、前記撹拌槽の底部と原料供給管との間に
配設された原料供給バルブとを備えた撹拌機において、
前記原料供給バルブが、固定バルブ部材と、前記固定バ
ルブ部材の内部に回転可能に収容された回転バルブ部材
とを有し、前記回転バルブ部材の回転により、前記攪拌
槽の底部と原料供給管との間を開閉するものである構成
を提供する。

【００１７】上記構成において、前記固定バルブ部材は
前記攪拌槽側に開口した吐出口と、前記原料供給管側に
開口した供給口とを有し、前記回転バルブ部材は前記供
給口側に位置する入口ポートと、前記吐出口側に位置す
る出口ポートと、前記入口ポートと出口ポートとを連通
させる流路とを有し、前記回転バルブ部材の回転によ
り、前記入口ポートと前記供給口、及び、前記出口ポー
トと吐出口とが合致してバルブ開となる位置と、前記入
口ポートと前記供給口、及び、前記出口ポートと吐出口
とがずれてバルブ閉となる位置とを切換える構成とする
ことができる。

【００１８】また、以上の構成において、前記ホモジナ
イザーのロータ及びステータのうち少なくとも一方は、
複数の歯が円周方向に配列された歯部と、この歯部の隣
接する各歯の両端をそれぞれ連続させる環状部とを有す
る構成とすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
従って説明する。

【００２０】図１は、この実施形態の攪拌機の全体構成
を示している。この実施形態の攪拌機が図８に示す従来
の攪拌機と異なる所は、撹拌槽１の底部１ａと原料供給
管（図示省略）との間に配設される原料供給バルブ７
と、攪拌槽１の底部１ａに上下動可能に配置されるホモ
ジナイザー８であり、その他の構成及び作用は図８に示
す攪拌機と実質的に同じであるので、対応する部材及び
部分は同一の符号を付して示し、重複する説明を省略す
る。

【００２１】図２及び図３に示すように、原料供給バル
ブ７はいわゆるロータリ式バルブで、円筒状の固定バル
ブ部材７４と、固定バルブ部材７４の内周に回転摺動自
在に収容された円柱状の回転バルブ部材７１と、回転バ
ルブ部材７１をその軸心回りに回転させる回転駆動手
段、例えば電動モータ７３とを備えている。固定バルブ
部材７４の先端部は撹拌槽１の底部１ａの側壁に接続さ
れ、固定バルブ部材７４の後端部にモータ７３が固定さ
れる。回転バルブ部材７１は、モータ７３の出力軸に連
結される。

【００２２】図４に示すように、回転バルブ部材７１
は、先端面７１ａに設けられた出口ポートｎと、外周面
７１ｂに設けられた入口ポートｍと、出口ポートｎと入
口ポートｍとを連通させる流路穴７２とを有する。出口
ポートｎは、回転バルブ部材７１の軸心から外径方向に
ずれた位置にあり、入口ポートｍは、出口ポートｎのず
れ方向と同じ方向に位置している。流路穴７２は、回転
バルブ部材７１の軸心と平行である。あるいは、流路穴
７２を回転バルブ部材７１の軸心に対して傾斜させても
良い。

【００２３】固定バルブ部材７４は、先端壁７４ａに設
けられた吐出口７５と、外周壁７４ｂに設けられた供給
口７６とを有する。この実施形態において、吐出口７５
は出口ポートｎとほぼ同一径の円形穴であり、供給口７
６は入口ポートｍとほぼ同一径の円形穴である。また、
吐出口７５は、回転バルブ部材７１の軸心に対して下方
にずれた位置にあり、供給口７６は、下方に向かって開
口している。

【００２４】図２に鎖線で示す撹拌機１の底部１ａの側
壁に、半径方向から固定バルブ部材７４の先端部が嵌挿
固定され、その先端壁７４ａが底部１ａ内に面してい
る。固定バルブ部材７４には、供給口７６と連通する接
続部７８が設けられる。この接続部７８に、図示されて
いない原料供給管が接続される。外部の原料供給装置か
ら圧送（空気輸送等）されてくる原料、例えば粉体原料
は接続部７８を介して供給口７６に供給される。

【００２５】図５（Ａ）は、原料供給バルブ７の閉位置
を示しており、この時、回転バルブ部材７１の出口ポー
トｎ及び入口ポートｍは軸心よりも上方に位置し、出口
ポートｎは固定バルブ部材４１の先端壁７４ａで閉塞さ
れ、入口ポートｍは固定バルブ部材４１の外周壁７４ｂ
で閉塞される。この状態から、回転バルブ部材７１が固
定バルブ部材７４に対して１８０°回転すると｛図５
（Ｃ）｝、出口ポートｎ及び入口ポートｍが軸心よりも
下方に移動し、出口ポートｎが吐出口７５と連通し、同
時に入口ポートｍが供給口７６と連通する。これによ
り、原料供給バルブ７が開位置に切換わり、粉体原料が
原料供給管→接続部７８→供給口７６→入口ポートｍ→
流路７２→出口ポートｎ→吐出口７５という経路で、攪
拌槽１内に供給される。

【００２６】この実施形態の原料供給バルブ７は、回転
バルブ部材７１の回転動作のみで開閉を切換える構造で
あるので、従来の原料供給バルブ４と異なり、開閉動作
に伴う粉体原料の付着や噛み込みがなく、安定した開閉
動作が得られる。

【００２７】原料供給バルブ７から攪拌槽１内に供給さ
れた粉体原料は、被処理物ともにホモジナイザー８に吸
い込まれ、ホモジナイザー８のポンプ力によって循環パ
イプ５に送出されて、攪拌槽１の上部１ｂへと戻され
る。このホモジナイザー８の基本構造は従来と同様でも
良いが、この実施形態では、図６及び図７に示す構造を
採用している。

【００２８】図６に示すように、ホモジナイザー８は、
同心状に配設された歯状のロータ８３及びステータ８２
を有する。ロータ８３は、上向きの櫛歯８３ａと、櫛歯
８３ａの下端を連続させる環状部８３ｂを一体に有す
る。ステータ８２は、図７に示すように、複数の歯８２
ｄを円周方向に配列した歯部８２ａと、歯部８２ａの各
歯８２ｄの一端（下端）を連続させる環状部８２ｃと、
他端（上端）を連続させる８２ｅと、環状部８２ｅから
外径方向に延在したフランジ部８２ｂを一体に有する。
歯部８２ａにおいて、隣接する歯８２ｄと歯８２ｄの間
は窓状の空間部８２ｆになっている。

【００２９】昇降部材８１の内部に回転駆動軸８６が回
転自在に挿通され、その回転駆動軸８６の上端にロータ
８３がねじ８７で固定されて、ロータ８３が回転駆動軸
８６と一体に高速回転する。このロータ８３の櫛歯８３
ａの外周にステータ８２の歯部８２ａが配設され、ステ
ータ８２のフランジ部８２ｂが昇降部材８１にネジ８８
で固定される。昇降部材８１と回転駆動軸８６とは一体
的に上下動し、シリンダ等の適宜の手段によって上下駆
動される。また、回転駆動軸８６には、その側方に配置
された駆動手段（モータ３９）からベルトやチェーン等
の適宜の動力伝達手段を介して回転動力が入力される。

【００３０】回転駆動軸８６とこれに固定されたロータ
８３が回転すると、タービュランス効果により、攪拌槽
１内の被処理物がホモジナイザー８の内部に吸い込ま
れ、さらに遠心力でロータ８３の櫛歯８３ａとステータ
８２の歯部８２ａの間から押し出され、この時の剪断作
用で被処理物の混合、乳化、分散が促進される。この実
施形態において、ステータ８２は、各歯８２ｄの両端が
それぞれ環状部８２ｃ、８２ｅによって連続した構造に
なっているため、被処理物の吸い込み・押し出しに伴う
負荷を受けても歯８２での変形や損傷が生じにくく、機
械的強度及び耐久性に優れている。尚、ロータ８３を、
ステータ８２と同様の構造（各歯の両端を環状部で補強
する）としても良い。

【００３１】

【発明の効果】請求項１、２に係る発明によれば、原料
供給バルブの開閉を回転バルブ部材の回転により切換え
る構造としたので、開閉動作に伴う供給原料の付着や噛
み込みがなく、安定した開閉動作が得られる。

【００３２】請求項３に係る発明によれば、上記効果に
加え、ホモジナイザーのロータ及び／又はステータの櫛
の両端をそれぞれ環状部で連続させた構造としたので、
被処理物の吸い込み・押し出しに伴う負荷を受けても歯
の変形や損傷が生じにくく、ロータ及び／又はステータ
の機械的強度及び耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す撹拌機の部分断面を含
む正面図。

【図２】原料供給バルブの部分拡大断面図。

【図３】原料供給バルブの先端面の正面図。

【図４】原料供給バルブにおける回転バルブ部材と固定
バルブ部材の斜視図。

【図５】原料供給バルブの開閉動作を説明する部分断面
図。

【図６】ホモジナイザーの部分拡大断面図。

【図７】ステータの断面図。

【図８】従来の撹拌機の部分断面を含む正面図。

【図９】従来の原料供給バルブの開閉動作を説明する部
分断面図。

【図１０】従来のホモジナイザーの部分拡大断面図。

【図１１】従来のステータの断面図。

【符号の説明】

１ 撹拌槽 ２ 攪拌翼 ５ 循環パイプ ７ 原料供給バルブ ７１ 回転バルブ部材 ７２ 流路穴 ｍ 入口ポート ｎ 出口ポート ７４ 固定バルブ部材 ７５ 吐出口 ７６ 供給口 ８ ホモジナイザー ８２ ステータ ８２ａ 歯部 ８２ｃ 環状部 ８２ｄ 歯 ８２ｅ 環状部 ８３ ロータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理物を収容する撹拌槽と、前記撹拌
   槽内の被処理物を撹拌する攪拌翼と、前記撹拌槽の底部
   に上下動可能に配置され、同心状に配設された歯状のロ
   ータ及びステータを有し、ロータの回転に伴うタービュ
   ランス効果により被処理物の吸い込み・押し出しを行う
   ホモジナイザーと、前記撹拌槽の底部と原料供給管との
   間に配設された原料供給バルブとを備えた撹拌機におい
   て、 前記原料供給バルブは、固定バルブ部材と、前記固定バ
   ルブ部材の内部に回転摺動自在に収容された回転バルブ
   部材とを有し、前記回転バルブ部材の回転により、前記
   攪拌槽の底部と原料供給管との間を開閉するものである
   ことを特徴とする攪拌機。
2. 【請求項２】 前記固定バルブ部材は前記攪拌槽側に開
   口した吐出口と、前記原料供給管側に開口した供給口と
   を有し、前記回転バルブ部材は前記供給口側に位置する
   入口ポートと、前記吐出口側に位置する出口ポートと、
   前記入口ポートと出口ポートとを連通させる流路とを有
   し、前記回転バルブ部材の回転により、前記入口ポート
   と前記供給口、及び、前記出口ポートと吐出口とが合致
   してバルブ開となる位置と、前記入口ポートと前記供給
   口、及び、前記出口ポートと吐出口とがずれてバルブ閉
   となる位置とを切換える請求項１記載の攪拌機。
3. 【請求項３】 前記ホモジナイザーのロータ及びステー
   タのうち少なくとも一方は、複数の歯が円周方向に配列
   された歯部と、この歯部の隣接する各歯の両端をそれぞ
   れ連続させる環状部とを有する請求項１又は２記載の撹
   拌機。