JP2010017613A - 混合攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡素で部品点数が少なく、分解、洗浄、組立が容易な回転羽根の支持構造を有する粉粒体などの混合攪拌装置を提供する。
【解決手段】粉粒体などを混合攪拌する容器の蓋にコンタミレスシールが備えられる混合攪拌装置である。モータ３２により回転される駆動軸３８と、駆動軸３８を支持するハウジング３６と、ハウジング３６の容器側端部と蓋２０とを連結する円環板４０と、ボス部４３ａが駆動軸３８の先端に被嵌されるとともにフランジ部４３ｂが円環板４０に近接され駆動軸３８から回転力を伝達される円盤４３と、円盤４３に固定されたチョッパー４４と、締付具４５とを備えている。軸受用シール４６と、円環板４０と円盤のフランジ部との近接対向面間には、円環板４０に形成された複数の円環状凸状部４０ａと、円盤４３のフランジ部４３ｂに形成された複数の円環状凸状部４３ｂ’とが交互に配列されてなるラビリンスシールを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、薬品粉粒体・食料品粉粒体・化学品粉粒体・液体を混合処理する混合攪拌装置に関するものである。

食料品粉粒・化学品粉粒・薬品粉粒等の各種粉粒体、あるいは液体を混合処理する混合攪拌装置においてはコンタミネーションを厳格に回避する必要がある。このため、製造プロセスで使用される攪拌機等において、コンタミネーションを回避する軸封装置が提案されている。

特許文献１の攪拌軸の軸封装置は、攪拌軸を軸受を介し軸受ケースに支持し、軸受の下方には、間隙をあけて上方シール部材と下方シール部材を備え、下方シール部材の下方に異物を溜める溜め部を備え、溜め部に開口している吸引ノズル及び上方シール部材と下方シール部材間の間隙部に開口している吸引路に吸引作用を生じさせて、異物を吸引除去しコンタミを防止する。

特許文献２の粉体処理装置の軸封装置は、ハウジング内に加圧空気を供給する空気室を有し、空気室を回転駆動軸が挿通され、空気室内の容器端壁側に円筒状のシールカラーを備え、シールカラーにより形成される微細なシール間隙を空気室内の加圧空気が通過することにより、容器内の粉体が軸封装置の軸受に侵入するのを阻止する。

特許文献３の攪拌型混合造粒機は、主攪拌羽根と造粒羽根根とを容器内に有し、主攪拌羽根根の駆動軸が貫通する部分の近傍に、軸封エアーシール用エアーを溜めることのできる軸封エアーボックスを備え、容器を水平方向に２分割した構成であり、装置の分解が容易であり、粉粒体と接触する部分の洗浄、乾燥を容易に行なうことができる。

特開２００６−４３６４８号公報 特開２００７−２３９９３３号公報 特開平１０−９９６７１号公報

しかしながら、特許文献１と２の軸封装置は、いずれも分解できないので、粉粒体を換えて混合処理する際には、軸封装置に進入した粉粒体がコンタミの原因になるので、粉粒体を換えて種々の粉粒体を混合処理するには適していない。また、特許文献３で採用されている軸封装置は、分解する部品点数が多いので、分解・再組立が面倒で時間がかかる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール構造が簡素で分解する部品点数が少なく、分解、洗浄、組立が容易な回転羽根の支持構造を有する混合攪拌装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、混合攪拌容器の内部に配置される攪拌羽根と、前記混合攪拌容器の外部に取り付けられ前記攪拌羽根を旋回駆動させるための駆動モータとを備えてなる混合攪拌装置において、前記駆動モータの駆動軸に着脱自在に攪拌羽根と攪拌容器側に位置された円盤とを取付け、前記混合攪拌容器側には前記駆動軸の軸受ハウジングと、前記駆動軸を貫通させ前記円盤の対面する円環板とを固定し、前記円盤と円環板の対向面間には、円環板に形成され前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部と、前記円盤に形成され前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部とが交互に配列されてなるラビリンスシールを備えていることを特徴としている。

この場合において、前記軸受ハウジングには前記ラビリンスシールと軸受との間に介在する軸受用シールを設けるようにすればよい。
より具体的には、モータにより回転される駆動軸と、前記駆動軸を軸受を介して支持するハウジングと、前記ハウジングの容器側端部と前記蓋とを連結する円環板と、ボス部とフランジ部とを有し前記ボス部が前記駆動軸の先端に被嵌されるとともに前記フランジ部が前記円環板に近接され前記駆動軸から回転力を伝達される円盤と、前記円盤に固定された攪拌羽根と、前記円盤と前記攪拌羽根の中心孔に通し前記駆動軸の端面のねじ孔に螺合固定する締付具とを備え、前記軸受を隠蔽する軸受用シールと、前記円環板と前記円盤のフランジ部との近接対向面間には、前記円環板に形成された前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部と、前記円盤のフランジ部に形成された前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部とが交互に配列されてなるラビリンスシールを備えている、ことを特徴とする。

前記ラビリンスシールが、前記駆動軸の回転中心を通る平面上の断面形状が三角波形状、正弦波形状、或いは台形波形状の微小隙間を有していることが好ましい。また、本発明は、前記ラビリンスシールが、中間位置に大きな円形空間であるバッファ室を有していることが好ましい。さらに、本発明は、前記円盤のボス部に被嵌固定される固定部と、該固定部より半径方向外方に伸びていて前記ハウジングの段部端面に付勢状態に当接する円錐部と、からなるＶシールが備えられていることが好ましい。

本発明によれば、軸受用シールにより軸受を隠蔽し、また円環板と円盤のフランジ部との近接対向面間にラビリンスシールに形成した構成であるので、シール構造が簡素で分解する部品点数が少なく、分解、洗浄、組立が容易な回転羽根の支持構造を有する粉粒体や液体の混合攪拌装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る粉粒体の混合攪拌装置を図面を参照して説明する。

〔第１の実施形態〕
この実施形態の混合攪拌装置１００は、図１（ａ）、（ｂ）、図２に示すように、床に置かれるベースとこのベース端部から上方に立ち上げられた起立フレームからなる装置本体１を有している。前記起立フレームには昇降シリンダ２で昇降駆動する昇降台３が設けられ、当該昇降台３には水平に伸びるアーム部材４が取り付けられている。アーム部材４は平面視で二股状に形成され、先端部にＵ字形の枠体５を揺動可能に支持している。枠体５の左右の吊腕は前記アーム部材４に軸支持され、一方のアーム部材に取り付けた揺動モータ６により軸を回動させることで前記枠体５が軸周りに揺動運動（ブランコ運動）できるようにしている。枠体５の底辺部の上面側には容器ホルダを備えたターンテーブル９が載置され、枠体５の前記底辺部の下面側に固定した回転動力源８により前記ターンテーブル９が回転駆動できるようになっている。したがって、この装置本体１に支持される枠体５が揺動モータ６により揺動され、枠体５とターンテーブル９により支持される上端が開口した容器１０が当該ターンテーブル９により回転される。従って、容器１０が回転・揺動自在に備えられている。蓋２０は、枠体５に支持されるエアシリンダ２１により昇降される昇降フレーム３１に取り付けられ、容器１０の開口に対して閉塞自在である。容器１０に混合材料を入れて混合する場合には、図２に示すように、容器１０を水平にした状態で回転させつつ、揺動モータ６を作動させることにより、容器は回転（矢印Ａ）と揺動運動（矢印Ｂ）が同時に起こる首振り回転運動により混合処理を迅速かつ効率よく行うようにしている。

この実施形態の混合攪拌装置１００は、図３、図４に示すように、昇降フレーム３１の一側にチョッパー回転用モータ３２が支持され、フレーム３１の他側に筒体３３が固定され、筒体３３から延長筒３４が延びていて、延長筒３４内に軸受３５を介して回転自在にハウジング３６が設けられている。

ハウジング３６内には軸受３７を介して回転自在に駆動軸３８が設けられ、筒体３３内で、モータ３２の出力軸３２ａと駆動軸３８とがカップリング３９で接続され、モータ３２により駆動軸３８が回転される。

ハウジング３６は、容器側端部にフランジ部３６ａを有し、このフランジ部３６ａの容器側端面に円環板４０が合わされスタッドボルト４１とナット４２により固定され、この円環板４０の外方側端面に蓋２０が連結されている。

駆動軸３８の先端には円盤４３のボス部４３ａが被嵌され、円盤４３のフランジ部４３ｂに攪拌羽根である弓状のチョッパー４４が合わされ、チョッパー４４及び円盤４３の中心孔にハンドル付きチョッパー固定ねじ（締付具）４５のねじ部４５ａが通され、このねじ部４５ａが駆動軸３８の先端に設けられたねじ孔に強く螺合されている。これによって、円盤４３のフランジ部４３ｂが円環板４０に近接される。

軸受３７をハウジング３６内に隠蔽するために軸受用シール４６が設けられ、また、円盤４３のフランジ部４３ｂと円環板４０との近接対向面間には、円環板４０に形成された駆動軸３８の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部４０ａと、円盤４３のフランジ部４３ｂに形成された駆動軸３８の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部４３ｂ’とが交互に配列されてなるラビリンスシール（非接触の断面波状となる複数の同心円隙間）を備えている。

ラビリンスシールは、駆動軸の回転中心を通る平面上の断面形状が正弦波形状の微小隙間として有している（図５参照）。また、ラビリンスシールの中間位置に大きな円環形空間であるバッファ室４７を有している。

円盤４３のボス部４３ａにＶシール４８が被嵌固定されている。このＶシール４８は、固定部４８ａと円錐部４８ｂとからなる。固定部４８ａは、ボス部４３ａに強制被嵌され、円錐部４８ｂは、固定部４８ａより半径方向外方に伸びていてハウジング３６の段部端面に当接して軸受３７をハウジング３６内奥に密封している。

上記構成の混合攪拌装置１００は、例えば薬品を製造するため、薬品を構成する複数種類の粉粒体の混合攪拌に使用される。すなわち、複数種類の粉粒体を容器１０に収容し、蓋２０を閉じ、容器１０に回転と揺動を与え、チョッパ回転用モータ３２を駆動してチョッパー４４に回転を与え、チョッパー４４によって、複数種類の粉粒体を混合攪拌する。

異なった薬品を製造する場合には、コンタミネーションを防ぐために、分解洗浄を行う必要がある。分解は、蓋２０を開いた状態で、図６に示すように、ハンドル付きチョッパー固定ねじ４５を外し、チョッパー４４と円盤４３とを取り外し、円盤４３から軸受用シール部材４８を取り外し、これらを洗浄するとともに、円環板４０に形成されたラビリンスシールを構成する複数の円環状凸状部４０ａと、バッファ室４７とを洗浄すれば良い。
また、円環板４０と蓋２０も取り外して洗浄することができるので、粉粒体が接触する部分は、すべて分解、洗浄することが可能となっている。

Ｖシール４８と、ラビリンスシールを備えているので、駆動軸３８は取り外す必要はなく、また、円盤４３のボス部４３ａを収容していた空間は、空気を吹き付けて洗浄する程度で足りる。すなわち、軸受用シール４６が軸受３７をハウジング３６内に隠蔽しているので、軸受３７の潤滑油がＶシール４８の側へ漏れ出ない。また、ラビリンスシールを備えていることで、複数種類の粉粒体を混合攪拌するときに、粉粒体にラビリンスシール内への進入圧力が作用しても、ラビリンスシールが曲がりくねっていて狭いことに加え、円盤４３のフランジ部に形成された円環状凸状部４３ｂ’が粉粒体の進入を阻む遠心作用を働かせるからである。実験によれば、粉粒体は、バッファ室４７の外側の２〜３溝の円環状凸状部４０ａ、４０ａ間の谷部、及び、２〜３溝の円環状凸状部４３ｂ’、４３ｂ’間の谷部に密着し、バッファ室４７に至らないことが確認された。

この実施形態によれば、ラビリンスシールが２つのディスク面間に設けた平面的なシールであるので、シール構造が簡素で分解する部品点数が少なく、分解、洗浄、組立が容易な回転羽根の支持構造を有する。さらに、ラビリンスを構成する円環状凸状部４０ａ、４３ｂ’及びそれらの谷部がなす形状を、正弦波形状としたので、粉粒体の洗い流しが容易であり分解組立が容易である。また、バッファ室４７を設けたので、粉粒体のラビリンスシール内への進入を遮断する働きが格段に高まった。Ｖシール４８は、軸受用シール４６に対する二重のセーフガードであり、粉粒体の混合攪拌中に軸受３７の潤滑剤がラビリンスシールを通過し容器内へコンタミすることを回避できる。又、Ｖシール４８があることにより、粉粒体が軸受３７へ進入することを完全に回避できるので、駆動軸３８を分解する必要がない。

本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。上記実施形態では、薬品粉粒体の混合攪拌処理について説明したが、食料品粉粒体或いは化学品粉粒体の混合処理にも適用できる。また、容器１０を回転揺動する構成を上記実施形態に限定するものではない。また、容器１０を円筒形に限定するものではない。攪拌羽根は、実施形態のチョッパー４４の形状に限定されない。ラビリンスシールは、三角波形状、台形波形状である場合も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態に係る混合攪拌装置の全体正面図である。 本発明の実施形態に係る混合攪拌装置の動作を示す側面図である。 図１の混合攪拌装置の一部断面した要部正面図である。 図３に示す要部の拡大図である。 図３に示す要部のラビリンスシールを構成する円環状凸状部の拡大図である。 図３に示す要部の洗浄時の分解図である。

符号の説明

１………装置本体１、２………昇降シリンダ、３………昇降台、４………アーム部材、５………枠体、６………揺動モータ、８………回転動力源、９………ターンテーブル、１０………容器、２０………蓋、３２………チョッパー回転用モータ、３６………ハウジング、３７………軸受、３８………駆動軸、４０………円環板、４０ａ………円環状凸状部、４３………円盤、４３ａ………ボス部、４３ｂ………フランジ部、４３ｂ’………円環状凸状部、４４………チョッパー（攪拌羽根）、４５ ………チョッパー固定ねじ（締付具）、４６………軸受用シール、４７………バッファ室、４８………Ｖシール、１００………混合攪拌装置。

Claims (6)

1. 混合攪拌容器の内部に配置される攪拌羽根と、前記混合攪拌容器の外部に取り付けられ前記攪拌羽根を旋回駆動させるための駆動モータとを備えてなる混合攪拌装置において、
   前記駆動モータの駆動軸に着脱自在に攪拌羽根と攪拌容器側に位置された円盤とを取付け、
   前記混合攪拌容器側には前記駆動軸の軸受ハウジングと、前記駆動軸を貫通させ前記円盤の対面する円環板とを固定し、
   前記円盤と円環板の対向面間には、円環板に形成され前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部と、前記円盤に形成され前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部とが交互に配列されてなるラビリンスシールを備えていることを特徴とする混合攪拌装置。
2. 前記軸受ハウジングには前記ラビリンスシールと軸受との間に介在する軸受用シールを設けたことを特徴とする請求項１に記載の混合攪拌装置。
3. 蓋を有し粉体が入れられる容器の脱着ができる混合攪拌装置であって、
   モータにより回転される駆動軸と、
   前記駆動軸を軸受を介して支持するハウジングと、
   前記ハウジングの容器側端部と前記蓋とを連結する円環板と、
   ボス部とフランジ部とを有し前記ボス部が前記駆動軸の先端に被嵌されるとともに前記フランジ部が前記円環板に近接され前記駆動軸から回転力を伝達される円盤と、
   前記円盤に固定された攪拌羽根と、
   前記円盤と前記攪拌羽根を前記駆動軸に固定する締付具とを備え、
   前記軸受を隠蔽する軸受用シールと、
   前記円環板と前記円盤のフランジ部との近接対向面間には、前記円環板に形成された前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部と、前記円盤のフランジ部に形成された前記駆動軸の回転中心を曲率中心とする複数の円環状凸状部とが交互に配列されてなるラビリンスシールを備えている、
   ことを特徴とする混合攪拌装置。
4. 前記ラビリンスシールは、前記駆動軸の回転中心を通る平面上の断面形状が三角波形状、正弦波形状、或いは台形波形状の微小隙間を有している、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の混合攪拌装置。
5. 前記ラビリンスシールは、中間位置にバッファ室を有している、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の混合攪拌装置。
6. 前記円盤のボス部に被嵌固定される固定部と、該固定部より半径方向外方に伸びていて前記ハウジングの段部端面に付勢状態に当接する円錐部と、からなるＶシールが備えられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の混合攪拌装置。

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