JP2011020106A - 攪拌槽及び攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でダマを高精度に抑制することができ、耐久性に優れ、メンテナンスが容易で信頼性が高く長寿命であり、大容量化にも対応できる攪拌槽を提供する。
【解決手段】回転駆動されるドラム状の攪拌槽３の内壁には、径方向に対向する位置に一対の羽根部材４１、４１が槽中心部へ向けて延びる状態に固定されている。羽根部材４１は網目状の開口部を有しており、ダマはこの開口部で剪断され、細かく分離される。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えば油脂を含んだ粉末食品と油脂を含まない粉末食品とを混合する場合、あるいは油脂を含んだ粉末食品同士を混合する場合等に用いられる攪拌槽、該攪拌槽を有する攪拌装置に関するものである。
粉末食品とは、例えば油脂を含んだ粉末香料、油脂を含まない粉末香料、粉末油脂、ココア、抹茶等の粉末食品、脱脂粉乳、全脂粉乳、分離大豆蛋白質、乳清蛋白質、カセインナトリウム、アルブミン等の蛋白質類、馬鈴薯、コーンスターチ等の澱粉類やそれらの加工澱粉、小麦粉、きな粉等の穀粉類である。

例えば油脂を含んだ粉末食品と油脂を含まない粉末食品とを混合する場合、両粉末食品をドラム状の攪拌槽に入れ、攪拌槽をその回転軸心が略水平又は斜め上向きとなる状態で回転させ、攪拌・混合することが行われている。
この種の粉末食品を攪拌する場合、いわゆるダマと呼ばれる凝集塊が生じ易く、ダマが生じるとその部分では混合度合いが低くなり、全体として性質が一部で偏った不均一な混合物となる。
攪拌機能を高めるために、攪拌槽の内壁に突条を形成するなどの工夫がなされているが、ダマの発生を高精度に抑制するレベルには至っていない。

特許文献１には、ピアノ線などの鋼線材を１０〜２０ｍｍのピッチで斜めに多数配置して回転軸と共に回転する攪拌羽根を構成し、この攪拌羽根によって粉粒体の塊を剪断する攪拌機が開示されている。
鋼線材が粉粒体を強制的に通過することにより、ダマの部分があったとしても剪断され、何回も通過することにより細かく砕かれる。

特開平０８−３１８１４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の攪拌機では、羽根に線材を使用しているために変形しやすいなど劣化が早く、線材の支持構成が複雑でメンテナンス頻度が高くて労力・維持コストの上昇を避けられない。
また、構造上２０リットル程度の小容量の粉粒体の攪拌しかできず、容量の拡大化が望まれていた。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、簡単な構造でダマを高精度に抑制することができ、耐久性に優れ、メンテナンスが容易で信頼性が高く長寿命であり、大容量化にも対応できる攪拌槽及びこれを備えた攪拌装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するための、請求項１記載の発明は、回転駆動されるドラム状の攪拌槽において、槽内壁に固定され、前記層内壁から槽中心側へ向かって延び被攪拌物を剪断して通過させる網目状の開口部を備えたプレート状の羽根部材を有していることを特徴とする攪拌槽である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の攪拌槽において、前記羽根部材は、径方向の対向位置に設けられていることを特徴とする攪拌槽である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の攪拌槽において、前記羽根部材は、前記槽内壁に着脱自在に設けられていることを特徴とする攪拌装置である。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の攪拌槽において、前記羽根部材は、その自由端側が回転方向に位置遅れとなる傾斜状に配置されていることを特徴とする攪拌槽である。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の攪拌槽において、前記羽根部材は、耐錆性を有する金属で形成されていることを特徴とする攪拌槽である。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の攪拌槽において、前記羽根部材の網目形状は、矩形状、溝形状、円形状又はこれらの組み合わせであることを特徴とする攪拌槽である。

請求項７記載の発明は、ドラム状の攪拌槽と、前記攪拌槽を回転可能に支持する支持体と、前記攪拌槽を回転駆動する駆動源とを有する攪拌装置において、前記攪拌槽が、請求項１〜６のいずれかに記載の攪拌槽であることを特徴とする攪拌装置である。

本発明によれば、簡単な構造で精度の高いダマ防止機能を得ることができる。
構造が簡単であるためにメンテナンスが容易で信頼性が高く長寿命であり、維持コストの低減を図ることができ、大容量化も容易となる。

本発明の第１の実施の形態に係る攪拌装置の概要正面図である。 同平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。 図３の状態から攪拌槽を傾斜させた状態を示す図である。 攪拌槽の斜視図である。 図５におけるＢ−Ｂ線での断面図である。 羽根部材の平面図である。 羽根部材の攪拌時の剪断作用を示す断面図である。 羽根部材の攪拌時の剪断作用を示す斜視図である。 第２の実施形態における羽根部材の平面図である。 第３の実施形態における羽根部材の平面図である。

本発明の実施の形態に係る攪拌槽及び攪拌装置を図面にしたがって説明する。
まず、図１乃至図９に基づいて第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係る攪拌装置１の全体構成の概要を示す正面図で、図２はその平面図である。
攪拌装置１は、ドラム状の攪拌槽３と、攪拌槽３を回転可能に支持する支持体５と、攪拌槽３を回転駆動する駆動源としての図示しない回転駆動モータ等を有している。
支持体５は、外枠７と、攪拌槽３を回転可能に保持するとともに外枠７に回動自在に支持された内枠９とを有している。外枠７は、攪拌槽３の両側に位置して上下方向に延びる矩形プレート状の側面部材１１、１３と、下端側においてこれらの側面部材１１、１３間を連結する底面部材１５を有している。側面部材１１、１３の上端側は図示しないフレームで連結されており、枠体としての強度が確保されている。

内枠９は、攪拌槽３の開口部１７側寄りで該攪拌槽３を回転可能に保持する上下のフランジ１９、２１と、攪拌槽３の底面側（奥側）に位置し、上記回転駆動モータが収納された回転駆動機構部２３と、フランジ１９、２１と回転駆動機構部２３とを一体に固定するサイドプレート２５、２７等を有している。
サイドプレート２５、２７にはそれぞれ、攪拌槽３及び内枠９を含むユニットを外枠７に回動自在に支持するための回動軸２９、３１が水平方向に突出して設けられている。
回動軸２９は、左側の側面部材１１の上面に固定された軸受部３３に回転自在に支持されており、回動軸３１は右側の側面部材１３の上面に固定された回動機構部３５に回転自在に支持されている。
図示しないが、回動機構部３５には、回動軸３１を回転駆動する回動駆動モータと、該回動駆動モータと回動軸３１とを連結するギア列が収納されており、図示しないスイッチにより攪拌槽３を上下方向に任意の角度に回動することができるようになっている。勿論、ハンドル操作によるマニュアル回動方式としてもよい。

攪拌槽３の底部３７における中心部には回転軸３９が固定されており、回転軸３９は回転駆動機構部２３に回転自在に支持されている。
図示しないが、回転駆動機構部２３には、回転軸３９を回転駆動する上記回転駆動モータと、該回転駆動モータと回転軸３９とを連結するギア列が収納されており、図示しないスイッチにより攪拌槽３を回転軸３９の軸心回りに回転させることができるようになっている。

攪拌槽３の内部には、径方向に対向する位置に一対の羽根部材４１、４１が設けられている。
各羽根部材４１は一端側を槽内壁に固定されており、自由端側が層内壁から槽中心側へ向かって延び、且つ、自由端側が回転方向（矢印方向）に位置遅れとなる（定点通過時期が遅れる）傾斜状に配置されている。羽根部材４１の構造等の詳細は後述する。

図３に示すように、攪拌槽３を略水平にした状態で被攪拌物が開口部１７から投入される。攪拌は、図４に示すように、開口部１７側が上向きとなるように攪拌槽３を傾斜した状態で回転させる。
勿論、図３に示す攪拌槽３の位置のままで投入・攪拌を行ってもよく、あるいは図４に示す攪拌槽３の位置のままで投入・攪拌を行ってもよい。
例えば粉末食品同士合わせて２０ｋｇを投入した場合、毎分１０回転の回転速度で約３分間回転させる。攪拌が終了すると、攪拌槽３の回転を停止し、開口部１７が水平より床面側を向くように攪拌槽３を傾けて内容物を取り出す。

図５は攪拌槽３の単体での斜視図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線での断面図である。
羽根部材４１は、図７に示すように、厚さが約２ｍｍのステンレス製のプレートで形成されており、槽内壁に固定するための固定縁４３を有しており、自由端側は槽中心部に向かって鋭角に細くなる形状となっている。
プレート内方には、打ち抜き加工等の手段により矩形（正方形又は長方形）の孔４５が複数格子状（網目状）に形成されている。孔４５の１辺は約２０ｍｍ、他辺は約３０ｍｍで、桟４７の幅は約２ｍｍである。孔４５の大きさは被攪拌物の材料の種類又は粘性等の特性によって適宜決定することができる。
固定縁４３には複数のボルト挿通孔４９が形成されている。図示しないが、槽内壁にはボルト挿通孔４９に対応した孔を有する突縁が溶接等の手段で傾斜した状態に固定されており、この突縁に固定縁４３を重ね、図示しないボルト・ナットで締結することにより、槽内壁への羽根部材４１の固定がなされている。
羽根部材４１は槽内壁に溶接等により固定してもよいが、上記のように着脱自在とすることにより清掃、メンテナンス時の部品交換が容易となる。

上記突縁の傾斜は、羽根部材４１の自由端側が回転方向（矢印方向）に位置遅れとなる（定点通過時期が遅れる）傾斜配置を可能としている。
羽根部材４１をこのように傾斜配置することにより、槽内壁から略直角に延びる場合に比べて攪拌時の抵抗を低減できる。
羽根部材４１のプレート面積全体における孔４５の開口率（空孔率）は、３０％〜９５％が望ましい。
羽根部材４１はその一端側（プレート１辺）を槽内壁に固定するだけであるので、特許文献１に記載のものに比べて回転軸との絡みがなく、極めて簡単な構造となる。

図８及び図９に示すように、攪拌過程でダマ５１が生じても、これらを羽根部材４１が強制的に通過することにより、ダマ５１は網目部分で剪断されて細かく分離される。
この剪断作用が連続的に行われることにより、ダマ５１は次第に減少して無くなり、最終的にダマの無い均一で滑らかな混合物が得られる。
ここでは異なる材料を混合する例を示したが、単一材料を混煉する場合にも同様のダマ抑制機能を得ることができる。
また、本実施形態に係る羽根部材４１は、プレートに孔を形成するという構成であるので、特許文献１に記載の鋼線材を張ったものに比べて、構成が簡単で高い耐久性（牽牛性）を得ることができる。
すなわち、各孔４５は桟４７で区画されているので、一個一個の孔４５の強度は鋼線材を張ったものに比べて飛躍的に向上する。
羽根部材４１が牽牛で剛性を有しているので、投入量１０００ｋｇ程度の大容量化も可能である。

図１０に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態に係る羽根部材５３は、網目形状として、矩形の溝５５を複数有しており、溝５５の１辺は約１０ｍｍ、他辺は約５０ｍｍ、桟５７の幅は約３ｍｍである。
図１１は第３の実施形態に係る羽根部材を示している。本実施形態に係る羽根部材５９は、網目形状として、円形の孔６１を複数有している。孔６１の直径は約２０ｍｍであり、孔間の桟６３の幅は約３ｍｍである。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、羽根部材の固定縁４３を略直角に曲げ、攪拌槽３を貫通する孔を利用して外面側からボルトを挿し込んで固定してもよく、孔の形状は矩形、溝形、円形を混在させたものでもよい。
また、上記各実施形態では、羽根部材を攪拌槽の径方向の対向位置に一対設けたが、１枚でもよく、あるいは十字状に位置するように２対設けてもよく、周方向に約１２０°間隔で３枚設けてもよい。

本発明は、食品産業で使用することができるばかりでなく、セラミック、窯業、化学薬品、プラスチック、産業廃棄物等の産業分野における粉体を混合攪拌する時に生じるダマを抑制するのにも利用できるものである。

１ 攪拌装置
３ 攪拌槽
５ 支持体
４１、５３、５９ 羽根部材

Claims (7)

1. 回転駆動されるドラム状の攪拌槽において、
   槽内壁に固定され、前記層内壁から槽中心側へ向かって延び被攪拌物を剪断して通過させる網目状の開口部を備えたプレート状の羽根部材を有していることを特徴とする攪拌槽。
2. 請求項１記載の攪拌槽において、
   前記羽根部材は、径方向の対向位置に設けられていることを特徴とする攪拌槽。
3. 請求項１又は２記載の攪拌槽において、
   前記羽根部材は、前記槽内壁に着脱自在に設けられていることを特徴とする攪拌装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の攪拌槽において、
   前記羽根部材は、その自由端側が回転方向に位置遅れとなる傾斜状に配置されていることを特徴とする攪拌槽。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の攪拌槽において、
   前記羽根部材は、耐錆性を有する金属で形成されていることを特徴とする攪拌槽。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の攪拌槽において、
   前記羽根部材の網目形状は、矩形状、溝形状、円形状又はこれらの組み合わせであることを特徴とする攪拌槽。
7. ドラム状の攪拌槽と、前記攪拌槽を回転可能に支持する支持体と、前記攪拌槽を回転駆動する駆動源とを有する攪拌装置において、
   前記攪拌槽が、請求項１〜６のいずれかに記載の攪拌槽であることを特徴とする攪拌装置。

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