JP2016131948A - 撹拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌対象物の撹拌・混合ムラを解消する。【解決手段】撹拌室２と、撹拌室２内に設けた回転軸３ａと、回転軸３ａ周りに放射状に設けたリボン状螺旋羽根３ｂと、を備え、撹拌室２は、回転軸３ａと略平行で且つ同一線上にない軸心Ｐ１を中心として回転可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、撹拌室と、前記撹拌室内に設けた回転軸と、前記回転軸周りに放射状に設けたリボン状螺旋羽根と、を備える撹拌装置に関する。

従来、食品、工業製品、薬品、廃棄物等の粉粒体や流体を撹拌・混合するのにこの種の撹拌装置が用いられており、例えば、円筒状の撹拌室に該撹拌室の中心線上に位置する回転軸とこの回転軸周りに放射状に設けたリボン状螺旋羽根とを設けた撹拌装置が利用されている（特許文献１参照）。この撹拌装置では、リボン状螺旋羽根を回転させることにより撹拌室に投入した粉粒体や流体等の撹拌対象物が撹拌・混合される。

特開昭６１−１５７２５号公報

しかし、上記従来の撹拌装置では、周速が遅い回転軸付近では撹拌対象物が流動し難く、このため回転軸への付着が生じ易くなっていた。また、撹拌室の内壁面にも撹拌対象物は付着しやすいものの、リボン状螺旋羽根と撹拌室の内壁面との接触による作動不良を防ぐのにリボン状螺旋羽根と撹拌室の内壁面との間は一定の隙間を持つように設計されているため、撹拌室の内壁面に撹拌対象物が付着したまま撹拌が行われることとなっていた。さらに、撹拌室の端や隅では撹拌対象物が滞留しやすくなっていた。

このように、上記従来の撹拌装置では、回転軸付近や撹拌室の内壁面、撹拌室の端や隅における撹拌対象物の付着や滞留により、撹拌対象物の撹拌・混合ムラが生じ易い問題があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、撹拌対象物の撹拌・混合ムラを解消する撹拌装置を提供することにある。

本発明に係る撹拌装置の特徴構成は、
撹拌室と、
前記撹拌室内に設けた回転軸と、
前記回転軸周りに放射状に設けたリボン状螺旋羽根と、を備え、
前記撹拌室は、前記回転軸と略平行で且つ同一線上にない軸心を中心として回転可能である点にある。

つまり、上記特徴構成によれば、撹拌室を回転させることにより撹拌室の内壁面、撹拌室の端や隅における撹拌対象物の付着や滞留を効果的に防止できる。さらに、回転する撹拌室に対し、リボン状螺旋羽根が撹拌室の回転軸心から偏心した別個の軸心を中心として回転することにより、回転軸付近における撹拌対象物の流動性を著しく向上させることができ、撹拌対象物の回転軸への付着を効果的に防止できる。

このように、上記特徴構成によれば、回転軸付近や撹拌室の内壁面、撹拌室の端や隅における撹拌対象物の付着や滞留を効果的に防止でき、撹拌対象物の撹拌・混合ムラの問題を効果的に解消して、撹拌対象物を均一に撹拌・混合することができる。

さらに、撹拌室の回転による撹拌・混合とリボン状螺旋羽根の回転による撹拌・混合との異なる回転軸による撹拌・混合を行うから、撹拌室内での撹拌対象物の流動性が向上し、効率的な撹拌・混合を行うことができて、撹拌・混合に要する時間を効果的に短縮できる。

本発明に係る撹拌装置の更なる特徴構成は、前記撹拌室は、上面及び底面が水平方向を向く円筒状で、前記上面と前記底面との中心を通る中心線を軸心として回転可能であり、前記回転軸は、前記中心線と平行に且つ前記中心線より下方に位置し、前記リボン状螺旋羽根の最大外径は、前記撹拌室の側面における内側壁面と前記回転軸との前記回転軸の径方向における最短距離と略同一である点にある。

つまり、上記特徴構成によれば、リボン状螺旋羽根の最大外径は円柱状の撹拌室側面の内側壁面と回転軸との最短距離（撹拌室が回転することを考えれば、ある時点における回転軸と撹拌室側面における内側壁面の底部との距離）と略同一であるため、撹拌対象物が溜まりやすい撹拌室の底部までリボン状螺旋羽根が達することとなる。これにより、撹拌室の底部に溜まる撹拌対象物をリボン状螺旋羽根が掻き上げることができ、撹拌対象物の撹拌・混合ムラの問題を一層効果的に解消することができる。

そして、回転軸を撹拌室の中心線より下方に位置させることで撹拌室の上方に空きスペースが生じ、リボン状螺旋羽根により撹拌対象物が撹拌室上方の空きスペースまで掻き上げられ、撹拌対象物に対し空きスペースにおける不規則な流動を与えることができ、撹拌対象物の一層効果的な撹拌・混合が可能になる。

本発明に係る撹拌装置の更なる特徴構成は、前記撹拌室の前記側面に開閉扉を備える点にある。

つまり、上記特徴構成によれば、撹拌室の回転と開閉扉の開閉とを合わせることにより次のことが可能になる。即ち、撹拌室へ撹拌対象物を投入するときには、開閉扉が上方に来るように撹拌室を回転させて、その後開閉扉を開けることで、撹拌対象物の投入が行い易い上向きに開口した状態で、開閉扉を撹拌対象物の投入口として利用できる。そして、撹拌室から撹拌対象物を回収するときには、開閉扉が下方に来るように撹拌室を回転させて、その後開閉扉を開けることで、撹拌対象物の排出が行い易い下向きに開口した状態で、開閉扉を撹拌対象物の排出口として利用できる。

このように、上記構成によれば、撹拌対象物の投入と回収とを容易且つ効率的に行うことができる。さらに、撹拌室の上方と下方との両方に開閉扉を設けることなく、１つの開閉扉を設ければよいので、装置の簡素化も図ることができる。

本発明に係る撹拌装置の更なる特徴構成は、前記撹拌室の室内を加熱する加熱部、および／または、前記撹拌室の室内を冷却する冷却部を備える点にある。

つまり、上記特徴構成によれば、撹拌室及びリボン状螺旋羽根により均一に撹拌・混合される撹拌対象物を加熱および／または冷却することができるから、効率よく撹拌対象物を乾燥および／または冷却することができる。

本発明に係る撹拌装置の更なる特徴構成は、前記撹拌室内の撹拌対象物の重量または質量を測定する量り部を備える点にある。

つまり、上記特徴構成によれば、重量または質量に基づいて撹拌室内の撹拌対象物が撹拌装置の処理能力を超えるものでないかを確認することができ、撹拌対象物の量が撹拌装置の処理能力を超えることとなって撹拌対象物の撹拌・混合にムラができることを防止することができる。

さらに、本撹拌装置の室内を加熱する加熱部を設けて、撹拌対象物の乾燥も行う場合には、乾燥に伴う撹拌対象物の水分の減少量を知ることができて、水分の減少量に基づいて撹拌対象物の乾燥度合を判断することができる。

撹拌装置の側面断面図 撹拌装置の底面図 撹拌装置を用いた卓班対象物の撹拌・混合の説明図

本発明は、食品、工業製品、薬品、廃棄物等の粉粒体や流体を撹拌・混合する撹拌装置に関し、図１に示すように、本発明に係る撹拌装置１は、主に、撹拌室としての回転ドラム２と、回転ドラム２内に設けた撹拌羽根３とから構成される。

回転ドラム２は、半径ｒの円である上面２ａ及び底面２ｂ（以下では、図１中における左側を上面２ａとし右側を底面２ｂとして説明する）が水平方向を向く円柱状で、上面２ａと底面２ｂとの中心を通る中心線Ｐ１を軸心として回転可能にしてある。

具体的に説明すると、上面２ａ及び底面２ｂには、水平方向に突出した円筒状の軸受部２ｃを設けてあり、この両軸受部２ｃの外周を複数（図２中では３つ）の軸受ローラー４により回転自在に支持してある。ここで、上面２ａ側に設けた各軸受ローラー４は、上面２ａの中心に対して点対称に設けてあり、底面２ｂ側に設けた各軸受ローラー４は、上面２ｂの中心に対して点対称に設けてある。このようにして回転ドラム２を支持することにより、回転ドラム２が中心線Ｐ１を軸心として回転可能となっている。なお、各軸受ローラー４は、例えば床面などから延ばした脚部材４ａ（図１でのみ表示、図２，３では省略してある）に設置するなどして、適当な手段により固定的に設置してある。

回転ドラム２の上面２ａ及び底面２ｂの一方（本例では底面２ｂ）の外周にはチェーン（又はベルト）５と係合するスプロケット２ｄを設けてあり、このスプロケット２ｄにチェーン５の一方側を係合する状態で取り付けてある。そして、チェーン５の他方側はモーター６に設けたスプロケット６ａに取付けてあり、これによりモーター６の駆動により回転ドラム２が回転する。

また、回転ドラム２に対して後述する回転軸３ａを貫通させるため、上面２ａ及び底面２ｂの中央には貫通穴２ｅをそれぞれ設けてある。なお、貫通穴２ｅは、回転ドラム２の回転において、貫通穴２ｅの縁部と回転軸３ａとが接触することがない大きさに設定してある。

撹拌羽根３は、回転軸３ａと、スポーク３ｃを介して回転軸３ａに対して回転軸３ａ周りに放射状に設けた２つのリボン状螺旋羽根３ｂとからなる。回転軸３ａは、回転ドラム２の中心線Ｐ１と平行に、且つ、中心線Ｐ１より下方に位置させた（平行移動距離ｘだけ中心線Ｐ１から下方に平行移動させた）状態で、回転ドラム３の貫通穴２ｅを通して回転ドラム３を貫通させるとともに、回転ドラム２の上面２ａ側と底面２ｂ側とに設けた軸受部材７により回転自在に支持してある。

また、回転軸３ａの回転ドラム２の上面２ａ側の端部にはチェーン（又はベルト）８と係合するスプロケット３ｄを設けてあり、このスプロケット３ｄにチェーン８の一方側を係合する状態で取り付けてある。そして、チェーン８の他方側はモーター９に設けたスプロケット９ａに取付けてあり、これによりモーター９の駆動によって回転軸３ａが回転する。

２つのリボン状螺旋羽根３ｂはそれぞれ螺旋状に形成してあるため、回転軸３ａの回転に伴いリボン状螺旋羽根３ｂが回転することで、その回転方向に応じて、図１における右方向から左方向に向かって、又は、図１における左方向から右方向に向かって撹拌対象物を送り出すようになっている。そして、２つのリボン状螺旋羽根３ｂは、それぞれ螺旋方向が互いに逆方向となる状態で設けてあり、これにより、互いに逆方向に向かって撹拌対象物を送り出すことになり、撹拌対象物に対する流動・剪断作用を向上させることができて、効率的な撹拌・混合を行うことができる。

２つのリボン状螺旋羽根３ｂの最大外径は、回転ドラム２の側面２ｆにおける内側壁面と回転軸３ａとの回転軸３ａの径方向における最短距離（内側壁面と回転軸３ａとの鉛直方向下向きの距離、即ち、半径ｒ−平行移動距離ｘ）と略同一としてある。これにより、回転ドラム２の底部に溜まる撹拌対象物をリボン状螺旋羽根３ｂで掻き上げることができる。

また、回転ドラム２の側面２ｆの中腹部分に、撹拌対象物の投入および排出のための開口部２ｇを設け、さらに、開口部２ｇには開閉自在な開閉扉１０を設けてある。そして、撹拌装置１には、図示は省略するが、例えば軸受ローラー４を支持する脚部材４ａなどに、ロードセルなどの撹拌対象物の重量または質量を計測するための量り部を設けてあり、撹拌対象物の投入前後における装置の重量（質量）の差などから投入した撹拌対象物の重量（質量）を測定可能にしてある。

なお、モーター６及びモーター９は、図示しない制御部により、それぞれ個別に回転方向や回転速度を自由に設定変更可能にしてある。これにより、撹拌対象物の種類に応じた回転方向や回転速度を設定できるから、撹拌対象物の異なりに対応できる。さらに、運転途中にそれぞれ個別に回転方向や回転速度を変えれば様々なパターンで回転ドラム２内において撹拌対象物を混合撹拌させることができ、これにより撹拌・混合ムラを効果的に回避できる。

本発明に係る撹拌装置１は以上のような構成である。この撹拌装置１によれば、回転ドラム２を回転させることにより回転ドラム２の内側壁面や回転ドラム２の端や隅における撹拌対象物の付着や滞留を防止できる。さらに、回転する回転ドラム２に対し、リボン状螺旋羽根３ｂが回転ドラム２の回転軸心Ｐ１から偏心した回転軸３ａを中心として回転することにより、回転軸３ａ付近における撹拌対象物の流動性を著しく向上させることができ、撹拌対象物の回転軸３ａへの付着を防止できる。

そして、回転ドラム２の回転による撹拌・混合とリボン状螺旋羽根３ｂの回転による撹拌・混合との異なる回転軸による撹拌・混合を行うから、回転ドラム２内での撹拌対象物の流動性が向上し、効率的な撹拌・混合を行うことができて、撹拌・混合に要する時間を短縮できる。

次に、この撹拌装置１を用いて食品、工業製品、薬品、廃棄物等の撹拌対象物を撹拌・混合する方法について図３を例にして説明する。

まず、モーター６を駆動させて回転ドラム２を回転させ、開閉扉１０が上方に来るようにして、開閉扉１０を開動作する。そして、投入した撹拌対象物Ｗの重量を測定しながら開口部２ｇから撹拌対象物Ｗを投入し、投入した撹拌対象物Ｗの重量が撹拌装置１の処理能力を超えない限度で定めた重量に達したら投入を終了し、開閉扉を閉動作する。

開閉扉１０を閉動作させたら、まず、モーター９を駆動させて、回転軸３ａを回転させて、リボン状螺旋羽根３ｂの回転により撹拌対象物Ｗをかき混ぜるとともに剪断しながら、撹拌対象物を撹拌・混合する。続けて、モーター６を駆動させて、リボン状螺旋羽根３ｂによる撹拌・混合に加えて、回転ドラム２の回転により撹拌対象物Ｗをかき混ぜ、撹拌対象物を撹拌・混合する。

そして、所定時間の運転を行った後、モーター６及びモーター９の運転を止める。その後、モーター６を駆動させて回転ドラム２を回転させ、開閉扉１０が下方に来るようにする。そして、開口部２ｇの下方に回収容器を設置するなどし、開閉扉１０を開操作し、開口部２ｇから撹拌対象物Ｗを回収容器に向かって排出する。この際、さらに、リボン状螺旋羽根３ｂの回転により開口部２ｇに向かって撹拌対象物Ｗが流動する方向にリボン状螺旋羽根３ｂが回転するようにモーター９を駆動させて、撹拌対象物Ｗの排出を円滑に行う。

〔別実施形態〕
本発明に係る撹拌装置１に対し、回転ドラム２内に熱風を送り込むなどにより回転ドラム２内を加熱して撹拌対象物Ｗを乾燥させる加熱部、又は、回転ドラム２内に冷風を送り込むなどにより回転ドラム２内を冷却する冷却部を設けて、上記の撹拌対象物Ｗの撹拌・混合の間に、撹拌対象物Ｗを乾燥・冷却してもよい。これにより、撹拌装置１によりムラなく撹拌・混合される撹拌対象物Ｗを乾燥・冷却できるので、効率よく均一に撹拌対象物Ｗを乾燥・冷却できる。

また、撹拌対象物Ｗを加熱部により乾燥させる場合、上記量り部によって、投入した撹拌対象物の重量（質量）の変化を測定することができ、これにより、乾燥に伴う撹拌対象物Ｗの水分の減少量がわかって撹拌対象物Ｗの乾燥度合を判断することができる。より具体的には、予め投入時における撹拌対象物Ｗの水分率を測定しておき、測定時における撹拌対象物Ｗの重量と投入時の撹拌対象物Ｗの重量と水分率とに基づいて、測定時における撹拌対象物Ｗの水分率を演算することができる。そして、この測定時における撹拌対象物Ｗの水分率に基づいて撹拌対象物Ｗの乾燥度合を判断することができる。

さらにこの場合、撹拌対象物Ｗの水分率や乾燥度合に予め閾値を設定しておき、量り部での測定結果から求められる撹拌対象物Ｗの水分率や乾燥度合が閾値を超えた場合にモーター６及びモーター９の運転を止めて、撹拌対象物Ｗの撹拌・混合、及び、乾燥が停止されるようにすると好適である。

上記した撹拌装置１の各部の構成は、上述の実施形態で示したものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で自由に変更可能である。

本発明に係る撹拌装置は、食品、工業製品、薬品、廃棄物等の粉粒体や流体など各種の撹拌対象物を乾燥させるために用いることができる。

２ 回転ドラム（撹拌室）
２ａ 上面
２ｂ 底面
２ｆ 側面
Ｐ１ 中心線（軸心）
３ａ 回転軸
３ｂ リボン状螺旋羽根
１０ 開閉扉
Ｗ 撹拌対象物

Claims (5)

1. 撹拌室と、
   前記撹拌室内に設けた回転軸と、
   前記回転軸周りに放射状に設けたリボン状螺旋羽根と、を備え、
   前記撹拌室は、前記回転軸と略平行で且つ同一線上にない軸心を中心として回転可能である撹拌装置。
2. 前記撹拌室は、上面及び底面が水平方向を向く円柱状で、前記上面と前記底面との中心を通る中心線を軸心として回転可能であり、
   前記回転軸は、前記中心線と平行に且つ前記中心線より下方に位置し、
   前記リボン状螺旋羽根の最大外径は、前記撹拌室の側面における内側壁面と前記回転軸との前記回転軸の径方向における最短距離と略同一である請求項１に記載の撹拌装置。
3. 前記撹拌室の前記側面に開閉扉を備える請求項２に記載の撹拌装置。
4. 前記撹拌室の室内を加熱する加熱部、および／または、前記撹拌室の室内を冷却する冷却部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の撹拌装置。
5. 前記撹拌室内の撹拌対象物の重量または質量を測定する量り部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の撹拌装置。

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