JP2010172808A - 円錐型混合処理装置並びにその運転操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理槽における回転翼の下端部と蓋体との間に位置する被処理物の流動を促すことにより、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理を効果的に行うことのできる、新規な円錐型混合処理装置並びにその運転操作方法を開発することを技術課題とした。
【解決手段】処理槽２の下方には、処理槽２底部に形成された排出口２３の開閉動作を行う排出装置３が付設され、排出装置３には処理槽２における排出側を仕切る底部仕切板３１が具えられ、底部仕切板３１に開口部３２を形成し、開口部３２を閉鎖するための蓋体３３が具えられ、蓋体３３には、攪拌気体供給機構５が具えられていることを特徴として成り、攪拌気体供給機構５から処理槽２内に攪拌気体Ａを供給することにより、回転翼２７の下端部と蓋体３３との間に位置する被処理物Ｗの流動を促すことができ、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理を効果的に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は円錐型混合処理装置に関するものであって、特に回転翼の下方に位置する被処理物の混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理を効果的に行うことのできる装置並びに方法に係るものである。

従来より各種食品、飼料、医薬品、化学品等を混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌するための装置として円錐型混合処理装置１′が用いられている。このものは図６（ａ）に示すように、逆円錐状の処理槽２′内に回転翼２７′を具え、この回転翼２７′によって被処理物Ｗ全体に循環流を起こさせて、被処理物Ｗの混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌の性能を高めるようにしたものである。
しかしながら従来は、前記処理槽２′の底部に形成された排出口２３′の下方に、被処理物Ｗの保持及び排出を行うためのロータリーバルブＲが付設された形態が採られていたため、ロータリーバルブＲ内に被処理物Ｗの循環が行われないデッドスペースが形成されてしまっていた。

この結果、一旦ロータリーバルブＲ内に入り込んだ被処理物Ｗは、処理槽２′内を循環することなくこの部分に留まってしまい、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌がほとんどなされないばかりか、正常に処理されている被処理物Ｗと接触してその性状に悪影響を与えてしまうこととなる。
なお上述のようなロータリーバルブＲ以外の排出装置を用いた場合であっても、排出口２３′の下端面と、排出装置における閉鎖状態の開閉体上面との間に隙間が生じてしまう場合にはこの隙間がデッドスペースとなってしまうため、同様の問題が発生することとなる。

そこで本出願人はこのような問題を解決するために、図６（ｂ）に示すような装置を開発し、既に特許出願に及んでいる（特許文献１参照）。
この装置は、処理槽１０２の下方に、排出口１２３の開閉動作を行う排出装置１０３を付設し、この排出装置１０３に底部仕切板１３１を具え、この底部仕切板１３１に開口部１３２を形成し、更にこの開口部１３２を閉鎖するための蓋体１３３を具えた構成が採られたものである。
そしてこの発明によれば、処理槽１０２に投入された被処理物Ｗの循環が行われないデッドスペースに関する影響がほとんど解消されたため、被処理物Ｗの混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等を効果的に行うことが可能となったが、時間的な効率の面では改善の余地があった。
そしてその後も本出願人は、この種の装置における被処理物Ｗの混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理をよりいっそう効果的に行うための研究開発を継続してきた。

特開２００１−２８０８４３公報

本発明はこのような背景から成されたものであって、処理槽における回転翼の下端部と蓋体との間に位置する被処理物の流動を促すことにより、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理を更に効果的に行うことのできる、新規な円錐型混合処理装置並びにその運転操作方法を開発することを技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の円錐型混合処理装置は、逆円錐状の処理槽内に具えた回転翼によって、被処理物の混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌のうちのいずれか一つまたは複数の処理を行う装置において、前記処理槽の下方には、処理槽底部に形成された排出口の開閉動作を行う排出装置が付設されるものであり、この排出装置には前記処理槽における排出側を仕切る底部仕切板が具えられるとともに、この底部仕切板に開口部を形成し、更にこの開口部を閉鎖するための蓋体が具えられ、前記蓋体には、攪拌気体供給機構が具えられていることを特徴として成るものである。

また請求項２記載の円錐型混合処理装置は、前記要件に加え、前記蓋体は、通気室上部の開口部を通気体によって覆うようにして形成されたものであり、この通気室内に攪拌気体を供給するためのノズルが具えられていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項３記載の円錐型混合処理装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記通気体は、焼結金網によって構成されたものであることを特徴として成るものである。

また請求項４記載の円錐型混合処理装置の運転操作方法は、前記請求項１、２または３記載の装置を用い、前記排出装置における底部仕切板及び蓋体を前記処理槽の底面として機能させ、前記攪拌気体供給装置から蓋体上に位置する被処理物に対して攪拌気体を供給することを特徴として成るものである。

更にまた請求項５記載の円錐型混合処理装置の運転操作方法は、前記請求項４記載の要件に加え、前記攪拌気体は、通常は処理槽内に位置する被処理物の最小流動化風速以下の風速での供給が行われ、定期的に最小流動化風速以上の風速での供給が行われるようにすることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

まず請求項１記載の発明によれば、攪拌気体供給機構から処理層内に攪拌気体を供給することにより、回転翼の下端部と蓋体との間に位置する被処理物の流動を促すことができ、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理を効果的に行うことができる。
また処理槽底部に設けられた排出装置の排出性を損なうことなく、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理効率を向上することができる。

また請求項２記載の発明によれば、蓋体を攪拌気体供給機構の一部とすることにより、装置の構成を簡素化することができる。

更にまた請求項３記載の発明によれば、通気体からの被処理物の落下を防止することができる。

また請求項４記載の発明によれば、回転翼の下端部と蓋体との間に位置する被処理物の流動を促すことにより、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理を効果的に行うことができる。
また処理槽底部に設けられた排出装置の排出性を損なうことなく、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理効率を向上することができる。

更にまた請求項５記載の発明によれば、通気体に対する被処理物の目詰まりを効果的に防止しながらも、回転翼の下端部と通気体との間に位置する被処理物の流動を促すことにより、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の操作を効果的に行うことができる。

本発明の円錐型混合処理装置を示す側面図及び蓋体周辺を拡大して示す側面図である。 排出装置周辺を一部透視して示す斜視図である。 処理槽下部、底部仕切板及び蓋体を示す分解斜視図である。 攪拌気体供給機構及びこれにより被処理物の流動化が促進される様子を一部透視して示す側面図である。 攪拌気体の風速を示すグラフである。 発明の背景で述べた既存の装置における被処理物の流動状態を示す縦断側面図である。

本発明の円錐型混合処理装置並びにその運転操作方法の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。

以下本発明について図示の実施の形態に基づいて説明する。なおこの説明にあっては、まず本発明の円錐型混合処理装置１についての構造を説明した後、この装置の作動態様と合わせて本発明の円錐型混合処理装置の運転操作方法についての説明を行う。
図１（ａ）中、符号１で示すものが本発明の円錐型混合処理装置であって、このものは処理槽２内に投入された被処理物Ｗを混合、加熱することにより、被処理物Ｗから発生した凝縮性ガス（水蒸気等）を排気して、前記被処理物Ｗの乾燥等を行うための装置である。なおこの装置を用いて、混合、破砕、冷却、殺菌等の処理を行うこともできる。そして所定の処理が施された後の被処理物Ｗは、前記処理槽２に対してその下方に連通させて設けられた排出装置３の動作によって外部に排出されるものである。

まず前記処理槽２について説明するとこのものは、逆円錐状の処理槽内板２０の外側ほぼ全域に対して、適宜の間隔をあけてジャケット外体２１が配されて成るものである。そして、これら処理槽内板２０及びジャケット外体２１の上部開口部を天板２２によって塞ぐことにより、前記処理槽内板２０の内部空間が乾燥処理のための処理空間Ｓとされる。
また前記処理槽内板２０の下部開口部を排出口２３とするものであり、この排出口２３を囲繞するようにフランジＦが具えられる。

また前記処理槽内板２０とジャケット外体２１との間には適宜ジャマ板２４を設けて両部材の連結を図るとともに、温水、蒸気、油等の加熱媒体または水、油等の冷却媒体の循環経路を形成するものである。また前記ジャケット外体２１の下部に流入管２１ａを取り付け、一方、ジャケット外体２１の上部に流出管２１ｂを取り付けるとともに、これら流入管２１ａ及び流出管２１ｂに対して図示しない熱媒体循環機を接続する。因みに加熱媒体として凝縮性の蒸気を用いる場合には、前記流出管２１ｂに蒸気を供給し、凝縮水を流入管２１ａから排出するようにする。
なお円錐型混合処理装置１が混合または破砕のみを目的とするものである場合には、このような加熱のための構成を省略してもよい。また処理槽２内を減圧させて乾燥を行う場合には、後述する排気口２２ｂの後段側にコンデンサ、真空ポンプ等の補器類を設けるものとする。

また前記天板２２上にはモータＭ及び減速機２５を具えるとともに、その出力軸を処理空間Ｓ内に配した回転軸２６に連結するものであり、この回転軸２６には螺旋状の回転翼２７二本が位相を１８０°異ならせて取り付けられる。
前記回転軸２６及び回転翼２７は処理槽２の下端付近にまで延びているものであり、通常、回転軸２６の下端部に軸受けは設けられないが、設けても構わない。
なお前記回転翼２７については、一本のみとしたり、その軌道の一部を除去して軌道を不連続なものとした、いわゆるパドル型と称されるものを用いてもよい。
また前記天板２２に対しては、適宜の開口部を設けることにより投入口２２ａ及び排気口２２ｂが形成される。

次に前記排出装置３について説明すると、このものは図２に示すように上下面を開口した逆円錐台状のケーシング３０の上面開口部に底部仕切板３１を具えるとともに、この底部仕切板３１に開口部３２を形成し、更にこの開口部３２を閉鎖するための蓋体３３を具えて成るものである。
ここで前記開口部３２は図２及び図３（ａ）に示すように、前記処理槽２における排出口２３と略同径とする。なお図３（ｂ）に示すように、開口部３２を処理槽２における排出口２３よりも小径としてもよく、更に排出口２３に対して偏芯したものとしてもよい。

また前記蓋体３３は図１（ｂ）、図３等に示すように、後述する攪拌気体供給機構５の構成要素の一つでもある部材であって、椀形の通気室５１上部の開口部を通気体５２によって覆うようにして形成されたものである。
なお前記通気体５２は、多孔性のものであれば、金網、パンチング板等を用いることができるが、この実施例では一例として、微細な粒子でも通気室５１側に落ち込むことがないように、網目がμｍオーダーである焼結金網によって構成するようにした。

続いて前記蓋体３３を開口部３２に対して接近離反させ、開口部３２を蓋体３３によって閉鎖するためのメカニズムについて説明する。この機構は図２に示すように、前記ケーシング３０の前後面にそれぞれ軸受３４を設けるとともに、これら軸受３４の間にゲートアーム３６を位置させた状態で軸３５を挿通し、適宜キーを用いる等してゲートアーム３６を軸３５に固定して構成されるものである。
ここで前記ゲートアーム３６はカラーに対して適宜補強板を用いて平板を固定したものであり、この平板に対して図示しない孔を形成するとともに、この孔にボルト３７を挿通し、更にこのボルト３７の先端部を前記蓋体３３に形成した雌ねじ部にねじ込むものである。すなわちこのような構造を採ることにより、前記軸３５の回転によって蓋体３３が移動して開口部３２に嵌まり込み、開口部３２を塞ぐことを可能とするものである。

次に前記軸３５を回転させる機構について説明すると、まず軸３５の前方側の軸受３４から突出した部分に対してレバーアーム３８を挿通するとともに適宜キーを用いる等して軸３５に固定する。このレバーアーム３８はカラーに対して適宜補強板を用いて平板を固定したものであり、この平板に対してエアシリンダ３９のロッド３９ａを軸止めする。なおエアシリンダ３９の本体部分は適宜のブラケットを用いてケーシング３０に対して固定するものである。

次に前述した攪拌気体供給機構５について説明すると、このものは前記通気体５２を通じて処理槽２内に攪拌気体Ａを供給するための機構であって、図４に示すように通気室５１に具えられたノズル５３に対して給気管５４が接続され、この給気管５４がバルブ５５及びヘッダー５６を介在させて攪拌気体供給源５７に接続されて成る。なお攪拌気体供給源５７としてはコンプレッサ等が適用される。

本発明の円錐型混合処理装置１は一例として上述したような構造を有するものであって、図１、４に示すように処理槽２におけるフランジＦに対して、排出装置３の底部仕切板３１を面接触させた状態で両者を一体化して使用されるものであり、この状態で排出装置３における底部仕切板３１及び蓋体３３が、処理槽２の底面として機能することとなる。
以下、これら装置の作動態様と合わせて本発明の円錐型混合処理装置の運転操作方法について説明する。

まずシリンダ３９を収縮させ、蓋体３３によって排出口２３を塞いだ状態とし、更に攪拌気体供給源５７を起動するとともに、バルブ５５を適宜解放して所定の圧力の気体をノズル５３から噴出させる。この気体は通気室５１内全域に広がり、やがて通気体５２の網目を通過して所定の風速となった攪拌気体Ａとして処理槽２内に供給される。なおこの風速については後程詳しく説明する。

次いでモータＭを起動して回転翼２７を回転させながら、被処理物Ｗを投入口２２ａから処理空間Ｓ内に投入する。
すると処理槽２内においては図４（ａ）に示すように、回転翼２７が被処理物Ｗ全体に循環流を起こさせるものであり、被処理物Ｗは螺旋状の回転翼２７に案内されながら処理槽内板２０の内壁に沿って上昇し、その後回転軸２６方向に落下することとなる。
このとき、回転翼２７は処理槽２の下端付近（通気体５２付近）にまで位置するため、処理空間Ｓ内の被処理物Ｗに対して略全域に、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の処理が効果的に行われる。

またこの際、前記通気体５２からは、処理槽２内に位置する被処理物Ｗの最小流動化風速以下の風速で攪拌気体Ａの供給が行われるものであり、通気体５２からの被処理物Ｗの落下及び通気板５２の目詰まりが防止されることとなる。

なお前記回転翼２７は処理槽２の下端付近（通気体５２付近）にまで位置するものの、回転翼２７の最下部と蓋体３３（通気板５２）との間に位置する被処理物Ｗの一部は、どうしても循環しにくくなってしまう。
そこで本発明においては、前記攪拌気体Ａを定期的に最小流動化風速以上の風速とするものであり、図４（ｂ）に示すように通気体５２上の被処理物Ｗは攪拌気体Ａによって流動化させられ、やがて回転翼２７によって循環させられている被処理物Ｗに取り込まれて上方に移動することとなる。
なお前記最小流動化風速とは、前記回転翼２７によって被処理物Ｗ全体に循環流を起こしている状態で、通気体５２上の被処理物Ｗを流動させることのできる臨界値である。

そしてこの実施例では図５に示すように、通常は最小流動化風速以下の風速での供給を行い、定期的に最小流動化風速以上の風速での供給をパルス的に行うようにした。図５中、一点鎖線で示すのが最小流動化風速である。
この実施例では、パルス的に攪拌気体Ａを送る手段として、開度の変更が可能な自動駆動機構を備えたバルブ５５を用い、図示してはいないタイマーにより一定時間ごとにバルブ５５の開度を大きな開度に開かせる作動手段により行なった。一例として、パルス時間は０．１秒から１秒とし、パルスとパルスの間の時間は２０秒から３００秒で行った。
なお、最小流動化風速以上の攪拌気体Ａを連続的に流すと、比重差の大きな被処理物Ｗの場合には、流動性促進による混合性向上の効果よりも、比重差による分級の影響が現れ、混合効果が低下してしまう。
以上のように本願発明によれば、通気体５２に対する被処理物Ｗの目詰まりを防止しながらも、回転翼２７の下端部と通気体５２との間に位置する被処理物Ｗの流動を促すことにより、混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌等の操作が効果的に行われることとなる。

その後所定時間が経過した後、回転翼２７を回転させたまま、蓋体３３を開口部３２から離反させて開口部３２を開放状態として被処理物Ｗの排出が行われる。

１ 円錐型混合処理装置
２ 処理槽
２０ 処理槽内板
２１ ジャケット外体
２１ａ 流入管
２１ｂ 流出管
２２ 天板
２２ａ 投入口
２２ｂ 排気口
２３ 排出口
２４ ジャマ板
２５ 減速機
２６ 回転軸
２７ 回転翼
３ 排出装置
３０ ケーシング
３１ 底部仕切板
３２ 開口部
３３ 蓋体
３４ 軸受
３５ 軸
３６ ゲートアーム
３７ ボルト
３８ レバーアーム
３９ エアシリンダ
３９ａ ロッド
５ 攪拌気体供給機構
５１ 通気室
５２ 通気体
５３ ノズル
５４ 給気管
５５ バルブ
５６ ヘッダー
５７ 攪拌気体供給源
１０２ 処理槽
１０３ 排出装置
１２３ 排出口
１３１ 底部仕切板
１３２ 開口部
１３３ 蓋体
Ａ 攪拌気体
Ｆ フランジ
Ｍ モータ
Ｒ ロータリーバルブ
Ｓ 処理空間
Ｖ 弁体
Ｗ 被処理物

Claims (5)

1. 逆円錐状の処理槽内に具えた回転翼によって、被処理物の混合、破砕、乾燥、冷却、殺菌のうちのいずれか一つまたは複数の処理を行う装置において、前記処理槽の下方には、処理槽底部に形成された排出口の開閉動作を行う排出装置が付設されるものであり、この排出装置には前記処理槽における排出側を仕切る底部仕切板が具えられるとともに、この底部仕切板に開口部を形成し、更にこの開口部を閉鎖するための蓋体が具えられ、前記蓋体には、攪拌気体供給機構が具えられていることを特徴とする円錐型混合処理装置。
2. 前記蓋体は、通気室上部の開口部を通気体によって覆うようにして形成されたものであり、この通気室内に攪拌気体を供給するためのノズルが具えられていることを特徴とする請求項１記載の円錐型混合処理装置。
3. 前記通気体は、焼結金網によって構成されたものであることを特徴とする請求項２記載の円錐型混合処理装置。
4. 前記請求項１、２または３記載の装置を用い、前記排出装置における底部仕切板及び蓋体を前記処理槽の底面として機能させ、前記攪拌気体供給装置から蓋体上に位置する被処理物に対して攪拌気体を供給することを特徴とする円錐型混合処理装置の運転操作方法。
5. 前記攪拌気体は、通常は処理槽内に位置する被処理物の最小流動化風速以下の風速での供給が行われ、定期的に最小流動化風速以上の風速での供給が行われるようにすることを特徴とする請求項４記載の円錐型混合処理装置の運転操作方法。

Images