JP2021196063A - 攪拌装置及び減圧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌時に凝集塊が形成され難い攪拌装置を提供し、効率良く粒状物を乾燥し得る減圧乾燥装置を提供する。【解決手段】回転に際して粒状物の凝集塊を砕く破砕部が容器の内側に設けられ、該破砕部が、前記容器の内壁面より突出する１又は複数のブレードを有し、且つ、前記容器を回転させることでブレードが公転するように前記破砕部が配されている攪拌装置を提供する。【選択図】 図５

Description

本発明は、粒状物を攪拌するための攪拌装置と、粒状物を減圧状態で攪拌しつつ乾燥する減圧乾燥装置とに関する。

従来、攪拌装置としては、容器を固定した状態で内部を攪拌羽根で攪拌するタイプのものの他にタンブラーミキサーやバレル攪拌機のように容器自体を回転させて内部の収容物を攪拌するタイプのものが知られている。

容器自体を回転させるタイプの攪拌装置では、被攪拌物を収容する収容空間を有する容器が、前記収容空間を上下が入れ替わるように軸芯周りに回転されて内部の攪拌が行われる。
即ち、この種の攪拌装置では、容器が一回転する間に天地が逆転されて内部に収容した被攪拌物が攪拌される。

攪拌する対象が液体ではなくペレットや粉末などといった粒状物である場合、攪拌羽根での攪拌であれば該攪拌羽根によって直接的なせん断を加えることから凝集塊ができにくい。
しかし、容器自体を回転するタイプの攪拌装置では容器内で直接的なせん断を加え難く複数の粒状物が集合した凝集塊が出来てしまう場合がある。

ところで、薬剤や食品の粒状物を乾燥する工程で用いられる減圧乾燥機においても容器自体を回転するタイプの攪拌装置が用いられたりしている。
このような減圧乾燥機では、乾燥する粒状物を収容した容器の内部の気体を吸引して容器内を減圧状態にしつつ当該容器を軸芯周りに回転させて粒状物の乾燥が行われる。
粒状物の攪拌に際して複数の粒状物が集合して凝集塊を形成すると十分な攪拌がなされないばかりでなく、減圧乾燥機においては乾燥スピードを鈍化させる要因ともなり得る。
当該減圧乾燥機に関し、下記特許文献１（特に第３頁等参照）には複数本の邪魔棒を容器内に取り付けて回転時に該邪魔棒で凝集塊を掬い上げるようにし、さらに掬い上げた凝集塊を高い位置から落下させることで砕くことが記載されている。

実開昭６１−１３０８９３号公報

容器自体を回転させて攪拌を行うタイプの攪拌装置での凝集塊の形成防止法に関しては、上記特許文献１に開示された方法以外には特に検討されておらず、上記特許文献１に開示されている方法も十分有効であるとは言い難い。
そこで、本発明は、攪拌時に凝集塊が形成され難い攪拌装置を提供し、効率良く粒状物を乾燥し得る減圧乾燥装置を提供することを課題としている。

凝集塊の形成防止法に関して本発明者が鋭意検討したところ、容器自体を回転させて攪拌を行うタイプの攪拌装置では、容器の回転時において粒状物が回転方向に向けて先上りした斜面を形成するような形で流動し、個々の粒状物よりも大きな凝集塊がこの斜面を回転方向と逆方向に転がり落ちる挙動を示すことを見出した。

このような場合、凝集塊を掬い上げて落下させるようにしても粒状物の収容量や粒状物の性状によっては、むしろ逆効果になり得る。
例えば、粒状物が柔らかい場合、当該粒状物によって形成された斜面に落下することになる凝集塊は、落下による衝撃を受け難く、しかも、粒状物がある程度のタック性を有する場合は、落下時に凝集塊が砕けないばかりでなく、むしろ新たに粒状物が付着して凝集塊を肥大化させるおそれがある。
そして本発明者は、ブレードを配して転がり落ちてくる凝集塊をブレードに衝突させて凝集塊をブレードで砕くことが凝集塊の形成防止により有効であることを見出して本発明を完成させるに至った。

上記課題を解決すべく本発明は、
粒状物を収容する収容空間を有する容器を備え、
前記容器の上下が入れ替わるように前記容器が軸芯周りに回転されて前記収容空間に収容された粒状物が攪拌される攪拌装置であって、
前記回転に際して前記粒状物の凝集塊を砕く破砕部が前記容器の内側に設けられ、
該破砕部は、前記容器の内壁面より突出する１又は複数のブレードを備え、且つ、
該破砕部は、前記容器を前記回転させることで前記ブレードが前記軸芯周りに公転するように配されている攪拌装置を提供する。

本発明は、また、上記課題を解決すべく、上記のような攪拌装置と、該攪拌装置の容器の内部を減圧する減圧装置とを備え、前記容器の内部において前記粒状物が減圧状態で攪拌されつつ乾燥される減圧乾燥装置を提供する。

本発明によれば、攪拌時に凝集塊が形成され難い攪拌装置が提供され、効率良く粒状物を乾燥し得る減圧乾燥装置が提供され得る。

本発明に係る減圧乾燥装置の側面図である。 同減圧乾燥装置の平面図である。 同減圧乾燥装置の容器底部（破砕部）の拡大図である。 同減圧乾燥装置の容器を１８０度回転させた状態を示す側面図である。 回転中の容器内の様子を示した概略正面図。 破砕部に設けるブレードの一例を示した概略斜視図。 破砕部に設けるブレードの他の例を示した概略斜視図。 図７ａの破砕部を径方向から見た様子を示した概略図。 破砕部に設けるブレードの他の例を示した概略図。 破砕部に設けるブレードの他の例を示した概略斜視図。 図９ａの破砕部を径方向から見た様子を示した概略図。 破砕部に設けるブレードの他の例を示した概略図。 破砕部に設けるブレードの他の例を示した概略斜視図。 図１１ａの破砕部を径方向から見た様子を示した概略図。

以下に、本発明の好ましい実施形態に係る攪拌装置について、該攪拌装置が減圧乾燥装置に利用されている態様を主たる例にして説明する。
また、本実施形態では、前記減圧乾燥装置が、凍結した粒状物を減圧状態（真空状態ともいう）で乾燥させるための凍結乾燥装置である場合について図を参照しつつ説明する。

図１〜図４に示すように、凍結乾燥装置１は、乾燥処理する粒状物（被処理物ともいう）が供給され回転可能に支持された容器２と、容器２の内部の気体を吸引して内部を減圧状態にするための真空配管３と、容器２の内部に供給された粒状物が真空配管３内に吸引されることを防止するためのフィルタ４と、を備えている。

本実施形態において乾燥処理が施される粒状物としては、一般に“粉末”などと称されるマイクロメーターサイズのものであっても、“ペレット”などと称されるミリサイズのものであっても、“ブロック”などと称されるセンチメートルサイズのものであってもよい。

前記粒状物は、特にその素材が限定されるものではなく、各種のものが採用可能である。
前記粒状物は、例えば、野菜、果実、及び、これらの加工品；海藻類、魚介類、食肉、及び、これらの加工品；米、麦などの穀物、及び、これらの加工品；乳製品；砂糖；食塩；調味料；各種飲料；ゼリーなどといった飲食品であってもよい。
該飲食品は、総じてタック性が高く、特に糖分を含むようなものはタック性が高く凝集塊を形成し易いことから本実施形態で凍結乾燥される粒状物として好適である。
前記粒状物は、例えば、各種医薬品などのようなものであってもよい。

前記凍結乾燥装置１は、凍結した粒状物が供給された容器２を減圧状態にしつつ、容器２を回転させることによって、被処理物に含まれる固体（氷）を気体（水蒸気）へ状態変化（昇華）させることで粒状物を乾燥させるようにしている。
容器２の回転は、被処理物の状態に応じて間欠的に回転させる又は連続して回転させることになるが、場合によっては、正回転と逆回転とを繰り返すように回転させてもよい。

容器２は、上下にそれぞれ開口を有する容器本体２ａと、前記容器本体２ａのそれぞれの前記開口を閉じる蓋体とが備えられている。
前記容器本体２ａは、粒状物を収容する収容空間（容器２の内部空間）を画定する本体壁２１を有し、該本体壁２１内の収容空間に乾燥前の粒状物を導入するための上部開口と、乾燥後の粒状物を収容空間から外部に排出するための下部開口とを備えている。
容器２は、容器本体２ａの上部開口を開閉する蓋体（上蓋ともいう）と、下部開口を開閉する蓋体（下蓋ともいう）と、を備えている。
前記本体壁２１の内壁面と、２つの蓋体の内壁面とで構成されている容器２の内壁面２Ａの内、前記本体壁２１の内壁面は、粒状物を加熱して乾燥させるための加熱面として用いられる。

本体壁２１は、被処理物を収容できるように略ダブルコーン型（外形が略８角形）に構成されている。即ち、本実施形態の容器２は、上下両方向において端部に向かうに従って縮径する擦り鉢状の縮径部を備えており、上部開口に向けて縮径している上部縮径部２Ｂと、下部開口に向けて縮径している下部縮径部２Ｃとの２つの縮径部が備えられている。また、本体壁２１の内壁面は、上端側が上部開口に向けて傾斜したテーパー面２１Ａ（上部テーパー面２１Ａともいう）となっているとともに下端側も下部開口に向けて傾斜したテーパー面２１Ｂ（下部テーパー面２１Ｂともいう）となっている。

本実施形態の前記容器２には、この本体壁２１の外側を覆うように本体壁２１の外側に隙間を空けてジャケット２３が配置されている。

本体壁２１の上端部には、本体壁２１の上端とジャケット２３の上端との隙間を閉じるとともに供給される粒状物を受け取るための開口（上部開口）が形成された円筒状の接続端部２４を備えている。

また、接続端部２４の下端面は、下方側ほど外拡がりとなるテーパー面２４Ａに構成され、そのテーパー面２４Ａの角度を本体壁２１の内面の上部テーパー面２１Ａと面一になるように同一角度にしている。

上蓋２２は、真空配管３を貫通接続するための円形の貫通孔２２Ａを備えており、真空配管３を接続するための接続部を構成している。
この接続部（上蓋２２）を接続端部２４に上方から押し付けて該接続端部２４を閉じることで容器２内が密閉された状態になる。
なお、上蓋２２は、手動操作力により開閉できるように構成されていてもよいし、電動モータ等のアクチュエータ（図示せず）の動力を用いて開閉可能に構成されていてもよい。

容器２は、下端部に乾燥処理された被処理物を排出するための開閉可能な排出部２５を備えている。
該排出部２５には、本体壁２１の下端とジャケット２３の下端との隙間を閉じるとともに凍結乾燥後の被処理物を排出するための開口（下部開口）が形成された円筒状の排出端部２６と、該排出端部２６の開口を開閉する下蓋２７とを備えている。
該排出端部２６の上端面は、上方側ほど外拡がりとなるテーパー面２６Ａに構成され、そのテーパー面２６Ａの角度を本体壁２１の内面の下部テーパー面２１Ｂと面一になるように同一角度にしている。

容器２は、上記のように接続端部２４と排出部２５、及び、これらを開閉するための上蓋２２と下蓋２７とが上下方向で対向する位置に配置されている。

容器２は、本体壁２１とジャケット２３との隙間に加熱手段（図示せず）により加熱された熱媒が熱媒供給用ホース５から供給されて容器本体２ａが加熱されるように構成されており、被処理物の乾燥を促進することができるようになっている。
なお、供給された熱媒は、熱媒回収用ホース６で回収されて前記加熱手段により設定温度まで加熱された後に熱媒供給用ホース５を通して容器２に供給されるように構成されている。
熱媒としては温水、熱媒油、ブライン（冷媒）等の液体を用いているが、加熱された気体であってもよいし、加熱手段であるヒータにより容器２を直接加熱する構成であってもよい。

容器２のジャケット２３の相対向する両横側面に、中空の回転軸部７，８が取り付けられている。
これら回転軸部７，８は、一対の軸受台９，１０の上端に取り付けられた軸受装置１１，１２に回転自在に支持されている。なお、図１において左側の回転軸部７の基端側（容器２側）には、ボックス１３が取り付けられている。また、一対の軸受台９，１０の下端は、床等に配置される架台１４に支持されている。
そして、図１の右側の軸受台１０に取り付けられているモータ１５により容器２が真空配管３及び一対の回転軸部７，８と一緒に軸芯Ｘ回りに回転する。
該軸芯Ｘが容器２の収容空間を貫通する方向に水平方向に延びているため、本実施形態での容器２は、収容した粒状物を攪拌する際に上下が入れ替わるように軸芯Ｘ周りに回転される。
図４に、容器２を図１の状態から１８０度回転させた状態を示している。

真空配管３は、アーチ形状に構成され、前記上蓋２２に一端部（下端部）が貫通して取り付けられる直線状の第１管３１と、第１管３１の他端部（上端部）に突き合わした状態で一端部（下端部）が連結される円弧状の第２管３２と、第２管３２の他端部（左端部）に突き合わした状態で一端部が連結されるフレキシブルホース３３と、フレキシブルホース３３の他端部（左端部）に突き合わした状態で一端部が連結される略Ｌ字状の第３管３４と、第３管３４の他端部（下端部）に突き合わした状態で連結される直線状の第４管３５と、を備えている。フレキシブルホース３３を設けることによって、上蓋２２の開閉時に発生する真空配管３の長さ変化を吸収することができるようにしている。

第４管３５の他端部（下端部）は、前記左側の回転軸部７に貫通して取り付けられる。前記左側の回転軸部７の左端部は、減圧真空配管１６Ｆを備えた直線状の第５管１６の一端部に連通した状態で連結されている。なお、第５管１６は、左側の軸受台９に固定されている。したがって、減圧真空配管１６Ｆに接続されている減圧装置（図示せず）を作動させることによって、減圧真空配管１６Ｆ、第５管１６、真空配管３を通して容器２内の気体を吸引して、容器２内を減圧状態にする。

前記下蓋２７の内側には、複数の粒状物が集合して凝集塊を形成した際に当該凝集塊を砕くための破砕部２８が設けられている。
該破砕部２８は、容器２の回転に際して前記凝集塊をより小さな凝集塊や個々の粒状物へと砕くべく前記容器２の内側に設けられている。

前記破砕部２８は、容器２の内壁面２Ａより前記軸芯Ｘに向かう方向に突出する１又は複数のブレード２８Ａを備えている。

本実施形態における前記破砕部２８は、前記容器２の内壁面の内で前記軸芯からの距離が最も遠くなる前記下部縮径部２Ｃの底部に配されている。
即ち、前記破砕部２８は、容器２を回転させた際に移動速度が最も高くなる位置に固定されている。

図５に、回転中における軸方向視（図１の右側より左側に向けて軸芯Ｘの方向に見た図）での容器２内の様子を示す。
図に示すように前記破砕部２８は、粒状物ａ（被処理物）の排出に用いられる排出部２５の開口を開閉する下蓋２７の内側に設けられている。

前記排出部２５における排出端部２６では、テーパー面２６Ａから下方に延びる円筒状の内壁面２６Ｂの下端が当該排出部２５における前記下部開口を画定している。
前記下蓋２７は、下部開口よりも一回り面積が大きい円板状のベースプレート部２７Ａと、該ベースプレート部２７Ａの上方に重なり、該ベースプレート部２７Ａと同じく下部開口よりも一回り大きい外径を有する円環状のリング部２７Ｂと、該リング部２７Ｂの内周縁より短い円筒状となって上方に延びる筒状部２７Ｃとを有している。
前記筒状部の２７Ｃの内径及び外径は、前記下部開口よりも僅かに細径となっている。

前記下蓋２７は、リング部２７Ｂの下面と前記筒状部２７Ｃの下端面とが面一となっており、前記リング部２７Ｂ、前記筒状部２７Ｃ、及び、これらに上面側外周部を下方から当接させたベースプレート部２７Ａとを備えた構成となっている。

前記筒状部２７Ｃは、外径が排出端部２６の内壁面２６Ｂの径よりも小さいため前記下蓋２７が下部開口を閉塞する際に下部開口に対して下側から突入し得る大きさとなっている。
より詳細に説明すると、前記下蓋２７は、下部開口を閉塞する際に前記排出端部２６の下端面とリング部２７Ｂの上面とが当接し、且つ、排出端部２６の内壁面２６Ｂの内側に僅かなクリアランスを設けて前記筒状部２７Ｃが位置するように構成されている。

前記筒状部２７Ｃは、前記下蓋２７によって排出部２５の開口を閉塞した際に、上端縁がテーパー面２６Ａの下端縁に到達する高さに形成されている。
該筒状部２７Ｃは、上部開口が前記上蓋２２に向けて開口され、下部開口が前記ベースプレート部２７Ａによって下側から閉塞された状態となるように配されている。
したがって、前記ベースプレート部２７Ａの上面２７Ａ１の中央部分は、前記粒状物ａを収容する収容空間に対して露出した露出面となって、前記容器の内壁面２Ａの一部を構成している。

前記リング部２７Ｂの上面側の内周縁部には、前記筒状部２７Ｃの周囲を周回するように周溝２７Ｄが設けられている。
該周溝２７Ｄの外径は、前記排出端部２６の内壁面２６Ｂの径よりも大きく、Ｏリングやガスケットなどのシール材Ｓを収容するための収容空間として用いられている。
即ち、本実施形態の下蓋２７は、閉蓋時に排出端部２６の下端面と前記リング部２７Ｂとの界面における気密状態を強固なものにするためのシール材Ｓが装着可能となっている。

前記破砕部２８は、前記筒状部２７Ｃの上端に固定された板状体である前記ブレード２８Ａを複数有している。
即ち、本実施形態のブレード２８Ａは、容器２の回転に際して容器２とともに回転するように基端部が容器２の下蓋２７に固定されている。
該ブレード２８Ａは、容器２の回転において前記軸芯Ｘの周りを一定の半径の円を描きながら容器と同じ回転数（ｒｐｍ）で公転運動するように下蓋２７の内側に固定された状態で配されている。

本実施形態では、図６に示すように、下蓋２７のリング部２７Ｂと筒状部２７Ｃとが一体化しており、前記ブレード２８Ａもこれらと一体化されている。
一方で、前記ベースプレート部２７Ａは、リング部２７Ｂなどとは別体になっており、リング部２７Ｂをボルトなどの固定具によって固定可能になっている。
即ち、本実施形態の下蓋２７は、ベースプレート部２７Ａとリング部２７Ｂとを固定したり固定解除したりすることで、前記破砕部２８が着脱自在となるように形成されている。

本実施形態における前記ブレード２８Ａは、下部開口の面積内に収まるように配置されている。
即ち、前記破砕部２８は、前記下部開口から出し入れ自在な形状を有している。
そして、下蓋２７に対して前記破砕部２８が着脱自在であることで、本実施形態では、粒状物の凍結乾燥の過程において前記ブレード２８Ａが取り換え可能になっている。

図５に示したように回転する容器２内では粒状物ａが回転方向Ｍに向かって先上がりとなる斜面を形成するように堆積しつつ流動する。容器２内に堆積している粒状物ａは、斜面上端に達した後、斜面の表面を転がり落ちるように流動して攪拌される。複数の粒状物ａが集合されてなる凝集塊ａ’は、そのサイズが大きいほど斜面を転がり落ち易い。回転する容器２において堆積している粒状物ａの表面から飛び出した際、凝集塊ａ’は、よりサイズが大きなものから先に斜面を転がって容器２の底部へと転がり落ちる。凝集塊ａ’が転がり落ちる先には前記ブレード２８Ａが配されているため、該凝集塊ａ’は、大きなものから優先的にブレード２８Ａの先端縁に衝突して崩壊することになる。

斜面を転がり落ちる凝集塊ａ’が、容器２の底部へと移動する際にブレード２８Ａに衝突しない場合もあり得る。本実施形態の容器２には、軸芯Ｘから離れるに従って縮径する擦り鉢状の下部縮径部２ｃが設けられており、該下部縮径部２Ｃの底部に前記破砕部２８が配されているため、斜面を転がり落ちる凝集塊ａ’が前記破砕部２８へと誘導され易くなっており、該凝集塊ａ’がブレード２８Ａとの衝突を回避するおそれが低い。即ち、本実施形態においては、容器２の回転に際して凝集塊ａ’がより確実に破砕され得る。
しかも、本実施形態では、容器２の回転時において移動速度が高くなる位置に前記破砕部２８が配されているため、凝集塊ａ’を個々の粒状物ａへと破砕し易い。

前記ブレード２８Ａは、破砕部２８に単一で配されてもよいが、複数配されている方が、より確実に凝集塊ａ’を破砕する上で有利である。複数の前記ブレード２８Ａは、本実施形態においては板状体である。複数の前記ブレード２８Ａは、回転方向Ｍに沿って延在するように立設された板状体である。複数の前記ブレード２８Ａは、延在する方向が互いに並行するように配された板状体である。複数の前記ブレード２８Ａは、板面が前記公転での公転面と対向し、前記公転面に直交する方向において所定間隔を設けた状態となるように配されている。このような複数のブレード２８Ａを備えた破砕部２８へと向かって斜面を転がり落ちる凝集塊ａ’の移動方向に向けて前記破砕部２８を見た際には複数のブレード２８Ａの先端縁２８Ｅが櫛の歯のような状態となって並んでいる状態になるため凝集塊ａ’がブレード２８Ａと衝突し易くなっている。

ブレード２８Ａは、先端縁２８Ｅに沿った長さが同じでも、先端縁２８Ｅが径方向Ｒに平行となるように延在していたのでは、凝集塊ａ’が衝突し難くなるため、先端縁２８Ｅの少なくとも一部が、径方向Ｒに対して交差する方向に延在し、前記凝集塊ａ’の移動方向（落下方向）を横切るようになっていることが好ましい。
先端縁２８Ｅの少なくとも一部は、前記軸芯Ｘから離れるに従って回転方向に向けて前進するように径方向Ｒに対して角度が設けられていることがより好ましい。
本実施形態においては、前記容器２が正逆何れの方向に回転された場合でも同様の効果が得られるように１又は複数の前記ブレード２８Ａの前記先端縁２８Ｅには、前記軸芯Ｘから離れて径方向Ｒ外側に向かうに従って前記回転方向Ｍに対して前進するように傾斜している前進部２８Ｅ１と、前記径方向Ｒ外側に向かうに従って前記回転方向Ｍに対して後退するように傾斜している後退部２８Ｅ２とが備えられている。

前進部２８Ｅ１が径方向Ｒに対してなす角度（仰角：θ１）と後退部２８Ｅ２が径方向Ｒに対してなす角度（仰角：θ２）とは、互いに共通であっても異なっていてもよい。
これらの前記角度（θ１、θ２）は、それぞれ独立して１０度以上であることが好ましく、２０度以上であることがより好ましく、３０度以上であることがさらに好ましい。
前記角度（θ１、θ２）は、８０度以下であることが好ましく、７０度以下であることがより好ましい。
ブレード２８Ａの先端縁２８Ｅの内、前進部２８Ｅ１や後退部２８Ｅ２が上記のような角度で存在する領域の長さは、前記容器２のサイズなどにもよるが、例えば、容積が０．１ｍ^３以上３ｍ^３以下の収容空間を有するものであれば、それぞれ独立して２０ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以上であることがより好ましく、５０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、８０ｍｍ以上であることがとりわけ好ましい。
容器２の回転時に凝集塊ａ’をブレード２８Ａに対してより確実に衝突させる上で、容器２に収容させる粒状物の収容量は容器２の容積に対して８０体積％以下であることが好ましい。前記収容量は、７０体積％以下であっても、６０体積％以下であってもよく、５０体積％以下であってもよい。

本実施形態の前記ブレード２８Ａは、図に示すように前記先端縁２８Ｅが前記軸芯Ｘの方向に向けて尖った山形となっている。
そして複数の前記ブレード２８Ａは、板面と直交する方向から見た際に（回転軸方向視において）山形の先端縁２８Ｅの輪郭線が揃うように配されている。

前記破砕部２８は、並行する状態に配された複数の前記ブレード２８Ａを先端部と基端部との中間位置において互いに連結する連結材２８Ｃを備えている。本実施形態の該連結材２８Ｃは棒状である。連結材２８Ｃは、棒状に限らず板状体であってもよい。該連結材２８Ｃは、隣り合う２つのブレード２８Ａの間の間隔Ｗ（中心間距離）を一定に保つのに機能する。凝集塊ａ’を破砕することを考慮すると前記ブレード２８Ａは、厚さがあまり厚いよりは薄い方が有利になり得る。しかしながら、ブレードの２８Ａの厚さが薄くなると剛性が低下して撓み易くなる。そうすると、凝集塊ａ’が隣り合う２枚のブレード２８Ａの間に噛み込んでしまうおそれが生じてくる。前記連結材２８Ｃを採用することは、凝集塊ａ’の噛み込みを防ぐのに有効である。該連結材２８Ｃでブレード２８Ａどうしが連結されている位置の高さＨ２は、ブレード２８Ａの突出高さＨ１の１／３以上（Ｈ２／Ｈ１≧１／３）であることが好ましく、１／２以上（Ｈ２／Ｈ１≧１／２）であることがより好ましい。前記連結材２８Ｃでの連結位置はブレード２８Ａの突出方向最先端であってもよい。

隣り合う２つのブレード２８Ａの間の間隔Ｗ（中心間距離）は、攪拌する粒状物ａの種類などにもよるが、通常、１０ｍｍ以上とされる。前記間隔は、通常、７５ｍｍ以下とされ、６０ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることがより好ましい。
前記ブレードの厚さは、通常、１０ｍｍ以下とされ、８ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。

本実施形態での複数のブレード２８Ａは、並列配置されているため、突出している方向とは逆方向から見たときに個々のブレード２８Ａの先端縁２８Ｅが櫛の歯状に並んだ状態となるが、要すれば、並列配置されている複数のブレード２８Ａと直交する方向に更なるブレードを設け、突出している方向とは逆方向から見たときに先端縁が碁盤目状となるようにしてブレードを配置して当該ブレード自体が連結材２８Ｃを兼用するようにしてもよい。

図３に示されているように、前記公転面に対向する方向において隣り合う第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２とは、当該第１のブレード２８Ａ１と当該第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１が回転方向Ｍ後方（図３では奥行方向）に向けて開放された状態となるように配されている。さらに、第１のブレード２８Ａ１とは反対側で第２のブレード２８Ａ２と隣り合う第３のブレード２８Ａ３と第２のブレード２８Ａ２との空間Ｇ２も回転方向後方に向けて開放された状態となるように配されている。

容器２の回転によって前記ブレード２８Ａに衝突して砕けた凝集塊ａ’が個々の粒状物とならずに元の凝集塊ａ’よりも小さな凝集塊となってブレード２８Ａ間の空間Ｇ１などに入り込んだとしても、本実施形態では、この凝集塊を速やかに当該空間Ｇ１より回転方向Ｍ後方側に排出することができ、該凝集塊を再びブレード２８Ａで砕く機会を速やかに設けることができる。
ブレード２８Ａ間の空間Ｇ１に入り込んだ凝集塊をより排出し易くする上において、第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１と、第２のブレード２８Ａ２と第３のブレード２８Ａ３との間の空間Ｇ２とを連通させて凝集塊が行き来できるようにしてもよい。
即ち、図７ａに示すように、ブレード２８Ａを構成する前記板状体には、突出方向基端側に貫通孔２８Ｈが形成されていてもよい。該貫通孔２８Ｈを設けることは、該破砕部２８をクリーニングする際の作業性の向上にも有効である。

前記の通り、本実施形態においては下蓋２７に対して前記破砕部２８が着脱自在で、前記ブレード２８Ａが取り換え可能になっているため、例えば、凝集塊ａ’が比較的多く形成され易い処理前半において図７ａに示すような貫通孔２８Ｈを有するブレード２８Ａを使って凝集塊の破砕を行ない、処理後半には図６に示すような貫通孔２８Ｈを有していないブレード２８Ａを使って凝集塊の破砕を行なうこともできる。
また、本実施形態においては、粒状物ａの凍結乾燥処理の途中で間隔Ｗがそれまでよりも狭くなるように並列配置された複数のブレード２８Ａを下蓋２７に取り付けてより小さな凝集塊ａ’をも破砕できるようにすることもできる。

本実施形態においては先端縁２８Ｅの形状が山形のブレード２８Ａを用いる態様を例示しているが、前記ブレード２８Ａの先端形状は山形に限らず台形であってもよく、円弧状などであってもよい。
前記ブレード２８Ａの大きさや形状、材質などは凍結乾燥処理する粒状物の種類や量などによって適宜選択することができる。

図７ａに示した破砕部２８の様子を径方向Ｒから見た場合の正面図である図７ｂに示すように、これまでに例示の破砕部２８では、ブレード２８Ａが回転方向Ｍと平行するように設けられているが、図８に示すようにブレード２８Ａが回転方向Ｍに対して傾斜するように設けられていてもよい。その場合、第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１や第２のブレード２８Ａ２と第３のブレード２８Ａ３との間の空間Ｇ２に入り込んだ粒状物ａは、回転方向Ｍに対して角度を設けるようにして当該空間から排出される。そのため、図８に示した態様においては、粒状物ａを攪拌する効果が高くなる。

破砕部２８を通る粒状物ａが回転方向Ｍと異なる方向に排出されて攪拌効果が向上する点については、ブレード２８Ａが１枚だけの場合でも実施可能である。また、このような効果は、ブレード２８Ａ全体が回転方向Ｍに対して傾斜していなくても発揮されるものであり、ブレード２８Ａが少なくとも回転方向Ｍでの末端部において回転方向Ｍに対して傾斜していれば発揮され得る。即ち、本実施形態の攪拌装置では、板面が公転面と対向するように配された板状体で、且つ、少なくとも回転方向Ｍでの末端部において板面が前記回転方向Ｍ（公転面）に対して傾斜したブレード２８Ａが備えられていることで上記の効果が発揮され得る。

図９ａ、図９ｂに示すように破砕部２８は、隣り合うブレード２８Ａの間の距離が回転方向Ｍでの先端側から末端側に向けて短くなるように構成されていてもよい。前記粒状物ａは、容器２の回転に際し、前記ブレード２８Ａに対して回転方向Ｍとは逆向きに相対移動する。図９ａ、図９ｂに示す破砕部２８では、第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１と、第２のブレード２８Ａ２と第３のブレード２８Ａ３との間の空間Ｇ２とが粒状物ａの移動方向に向けて狭くなる。粒状物ａは、これらの空間を通過する際にブレード２８Ａどうしの間の距離が短くなるため、当該ブレード２８Ａどうしが対向する方向に圧力が加えられる。そのため、該破砕部２８では、前記粒状物ａに混在している凝集塊ａ’にも前記圧力が加えられることになり、凝集塊ａ’が崩れ易くなるという効果が発揮され得る。ブレード２８Ａどうしの距離の変化は、連続的なものであっても段階的なものであってもよい。即ち、本実施形態の攪拌装置では、板面が公転面と対向するように配された板状体である複数のブレード２８Ａが備えられ、該複数のブレード２８Ａには、前記公転面と対向する方向に隣り合うように設けられ、且つ、回転方向Ｍでの先端部よりも末端側において互いの距離が前記先端部よりも短くなるように設けられた２つのブレード２８Ａが含まれていることで上記の効果が発揮され得る。

図１０に示すように、第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１を回転方向Ｍでの先端側から末端側に向けて狭くなるようにするとともに第２のブレード２８Ａ２と第３のブレード２８Ａ３との間の空間Ｇ２を先端側から末端側に向けて広くなるようにすると、第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１では凝集塊ａ’が崩れ易くなり、第２のブレード２８Ａ２と第３のブレード２８Ａ３との間の空間Ｇ２は、粒状物ａがスムーズに移動することになる。また、図１０に示す破砕部２８での第２のブレード２８Ａ２と第３のブレード２８Ａ３との間の空間Ｇ２は、第１のブレード２８Ａ１と第２のブレード２８Ａ２との間の空間Ｇ１とは逆に末端側から先端側に向けて狭くなるので容器２の回転が正転方向で行われても逆転方向で行われても上記のような効果（凝集塊ａ’が崩れ易くなる効果）を得ることができる。即ち、本実施形態の攪拌装置では、前記公転面と対向する方向に隣り合うように設けられ、且つ、回転方向Ｍでの末端部よりも先端側において互いの距離が前記末端部よりも短くなるように設けられた２つのブレード２８Ａが更に含まれていてもよい。

前記凝集塊ａ’を崩れ易くするのは、ブレード２８Ａの板面間の距離を変化させるだけでなく、例えば、図１１ａ、図１１ｂに示すようにブレード２８Ａに線状突起部２８Ａａを形成させることによっても実現できる。即ち、公転面と対向する方向に隣り合うように設けられた２つのブレード２８Ａの内の少なくとも一方には、他方に向けて突出し、回転方向Ｍ先端側から末端側に向けて延在する線状の突起を備えた線状突起部が設けられていてもよい。そして、前記線状突起部２８Ａａの突出高さは、末端側の方が高くなっていてもよい。このように本実施形態の攪拌装置は、ブレード２８Ａの配置や形状等を種々の態様とすることができる。

尚、前記ブレード２８Ａは、前記ベースプレート２８Ｂや前記連結材２８Ｃと同素材であっても異素材であってもよい。前記ブレード２８Ａ、前記ベースプレート２８Ｂ、及び、前記連結材２８Ｃは、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐寒性に優れることが好ましい。これらを構成する素材は、硬質な合計樹脂であってもよく、ＦＲＰなどのような複合材であってもよく、セラミックスなどであってもよいが、金属であることが好ましい。前記素材は、鉄、鉄基合金、銅、銅基合金、アルミニウム、アルミニウム基合金などであってもよい。鉄基合金としては、例えば、ＳＣ系鋼材、ＳＣＭ系鋼材、ＳＵＳ系鋼材、ＳＫＤ系鋼材などがあげられる。前記銅基合金は、Ｃ４２５０、Ｃ６１４０などの展伸用合金であっても、ＣＡＣ１０１、ＣＡＣ１０３、ＣＡＣ２０２、ＣＡＣ３０１、ＣＡＣ３０３、ＣＡＣ４０３、ＣＡＣ５０３、ＣＡＣ７０１、ＣＡＣ７０３、ＣＡＣ８０１などの鋳造用合金であってもよい。前記アルミニウム基合金は、Ａ４０４３、Ａ５０５２、Ａ６０６１、Ａ６０６３、Ａ７０７５、Ａ７Ｎ０１などの展伸用合金であっても、ＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ８Ｃ、ＡＤＣ１２などの鋳造用合金であってもよい。前記ブレード２８Ａは、メッキ処理などの表面処理が施されていてもよい。

破砕部２８以外の構成材料に関しては従来公知のものを適宜採用可能である。

本実施形態においては、本発明の効果をより顕著に発揮する上で、攪拌装置と、該攪拌装置の容器の内部を減圧する減圧装置とを備え、前記容器の内部において粒状物が減圧状態で攪拌されつつ乾燥される減圧乾燥装置として、凍結した粒状物が減圧状態で乾燥される凍結乾燥装置を例示しているが、凍結乾燥装置以外の減圧乾燥装置においても本発明の効果は発揮され得る。
また、本発明の効果は、減圧乾燥装置以外のタンブラーミキサーなどの一般的な攪拌装置においても発揮され得る。

本実施形態の攪拌装置は、
粒状物を収容する収容空間を有する容器を備え、
前記容器の上下が入れ替わるように前記容器が軸芯周りに回転されて前記収容空間に収容された粒状物が攪拌される攪拌装置であって、
前記回転に際して前記粒状物の凝集塊を砕く破砕部が前記容器の内側に設けられ、
該破砕部が、前記容器の内壁面より突出する１又は複数のブレードを備え、且つ、
該破砕部が、前記容器を前記回転させることで前記ブレードが前記軸芯周りに公転するように配されている。

そのため、本実施形態の攪拌装置では、凝集塊が形成されることを抑制することができ、早期に粒状物の乾燥や均一な攪拌が実現され得る。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、
１又は複数の前記ブレードが、
前記容器の内壁面から前記軸芯に向かう方向に突出するように配され、
前記回転に際して前記容器とともに回転して前記公転するように基端部を前記容器に固定して配されている。

上記のような好ましい態様での攪拌装置では、容器を回転させるだけで凝集塊を破砕することができ、破砕部で凝集塊を破砕するために特別な動力が必要としていない。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、
前記容器の内で前記軸芯からの距離が最も遠くなる位置に前記破砕部が配されている。

上記のような好ましい態様での攪拌装置では、前記容器の回転時において前記破砕部を高い移動速度で公転運動させることができ、凝集塊の破砕により効果的となる。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、
前記容器に、前記軸芯から離れるに従って縮径する擦り鉢状の縮径部が設けられており、該縮径部の底部に前記破砕部が配されている。

上記のような好ましい態様での攪拌装置では、前記容器の回転時において攪拌する粒状物が集合し易い縮径部の底部に前記破砕部が配されているため、凝集塊の破砕がより確実に行われ得る。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、
１又は複数の前記ブレードが板状体で、且つ、板面が前記公転での公転面と対向するように配された前記板状体である。
また、本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、
前記板状体である前記ブレードを複数備え、前記公転面に対向する方向において隣り合う一ブレードと他ブレードとは、当該一ブレードと当該他ブレードとの間の空間が回転方向後方に向けて開放された状態となるように配されている。
さらに、本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、
前記板状体の突出方向基端側に貫通孔が形成されている。

上記のような好ましい態様での攪拌装置では、ブレードが板状体であるため、凝集塊を棒状のものに衝突させる場合に比べて総じて強い衝撃を凝集塊に加えることができる。
しかも、上記のような好ましい態様での攪拌装置では、ブレードが板面を公転面と対向するように配されているため、容器の回転時には板状体の板面ではなく側縁部を衝突させて凝集塊に衝撃を加えることができ、凝集塊に局所的な強い衝撃力を加えることができる。
また、上記のような好ましい態様での攪拌装置では、ブレードに衝突して砕けた凝集塊が個々の粒状物まで破砕されずに元の凝集塊よりも小さな凝集塊となってブレード間の空間などに入り込んだりしても、この小さな凝集塊を速やかに排出して再びブレードで砕く機会を与えうる。
さらに、上記のような好ましい態様での攪拌装置では、粒状物や凝集塊が貫通孔を通じて移動できるためブレード間の空間などに入り込んだ凝集塊が排出され易くなるとともに貫通孔を通じてブレードの向こう側の様子を見ることもできるため、破砕部のメンテナンス性の向上も図られ得る。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置では、
１又は複数の前記ブレードは、前記突出する方向での先端縁の少なくとも一部が、前記公転での径方向に対して交差する方向に延在している。
また、本実施形態での好ましい態様での攪拌装置では、
１又は複数の前記ブレードの前記先端縁には、前記径方向外側に向かうに従って前記回転の方向に対して後退するように傾斜している後退部と、前記径方向外側に向かうに従って前記回転の方向に対して前進するように傾斜している前進部とが備えられている。

上記のような好ましい態様での攪拌装置では、凝集塊がブレードに衝突され易くなり攪拌に要する時間を短期化させ得る。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置では、
前記容器には、前記収容空間を有し、且つ、前記粒状物の収容又は排出に用いられる開口を有する容器本体と、前記容器本体の前記開口を閉じる蓋体とが備えられており、
該蓋体の内側に前記破砕部が設けられている。

上記のような好ましい態様での攪拌装置では、蓋体の内側に破砕部を備えるため、破砕部のクリーニングなどのメンテナンス作業を容易に行うことができる。

本実施形態での好ましい態様での攪拌装置は、減圧乾燥装置に好適に用いられ得る。
上記のような好ましい態様での攪拌装置では、攪拌作業の短期化が図られるだけでなく、乾燥時間の短期化も図られ得る。

尚、本発明の攪拌装置や減圧乾燥装置は上記のような好ましい態様のものに限定されるものでもない。
即ち、本発明は、上記例示に何等限定されるものではなく、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において上記例示に対して各種変更を加え得るものである。

１：凍結乾燥装置（減圧乾燥装置、攪拌装置）、
２：容器、２ａ：容器本体、
２２：上部蓋体、
２７：下部蓋体、
２８：破砕部、２８Ａ：ブレード、２８Ｃ：連結材、２８Ｅ：（ブレードの）先端縁、
ａ：粒状物、ａ’：凝集塊、
Ｍ：回転方向、
Ｒ：径方向、
Ｘ：軸芯

Claims (11)

1. 粒状物を収容する収容空間を有する容器を備え、
   前記容器の上下が入れ替わるように前記容器が軸芯周りに回転されて前記収容空間に収容された粒状物が攪拌される攪拌装置であって、
   前記回転に際して前記粒状物の凝集塊を砕く破砕部が前記容器の内側に設けられ、
   該破砕部は、前記容器の内壁面より突出する１又は複数のブレードを備え、且つ、
   該破砕部は、前記容器を前記回転させることで前記ブレードが前記軸芯周りに公転するように配されている攪拌装置。
2. １又は複数の前記ブレードは、
   前記容器の内壁面から前記軸芯に向かう方向に突出するように配され、
   前記回転に際して前記容器とともに回転して前記公転するように基端部が前記容器に固定されている請求項１記載の攪拌装置。
3. 前記容器の内で前記軸芯からの距離が最も遠くなる位置に前記破砕部が配されている請求項１又は２記載の攪拌装置。
4. 前記容器には、前記軸芯から離れるに従って縮径する擦り鉢状の縮径部が設けられ、該縮径部の底部に前記破砕部が配されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の攪拌装置。
5. １又は複数の前記ブレードが板状体で、且つ、板面が前記公転での公転面と対向するように配された前記板状体である請求項１乃至４の何れか１項に記載の攪拌装置。
6. 前記板状体である前記ブレードを複数備え、前記公転面に対向する方向において隣り合う一ブレードと他ブレードとは、当該一ブレードと当該他ブレードとの間の空間が回転方向後方に向けて開放された状態となるように配されている請求項５記載の攪拌装置。
7. 前記板状体には、突出方向基端側に貫通孔が形成されている請求項５又は６記載の攪拌装置。
8. １又は複数の前記ブレードは、前記突出する方向での先端縁の少なくとも一部が、前記公転での径方向に対して交差する方向に延在している請求項１乃至５の何れか１項に記載の攪拌装置。
9. １又は複数の前記ブレードの前記先端縁には、前記径方向外側に向かうに従って前記回転の方向に対して後退するように傾斜している後退部と、前記径方向外側に向かうに従って前記回転の方向に対して前進するように傾斜している前進部とが備えられている請求項８記載の攪拌装置。
10. 前記容器には、
    前記収容空間を有し、且つ、前記粒状物の収容又は排出に用いられる開口を有する容器本体と、
    前記容器本体の前記開口を閉じる蓋体とが備えられており、
    該蓋体の内側に前記破砕部が設けられている請求項１乃至９の何れか１項に記載の攪拌装置。
11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載の攪拌装置と、該攪拌装置の容器の内部を減圧する減圧装置とを備え、前記容器の内部において粒状物が減圧状態で攪拌されつつ乾燥される減圧乾燥装置。

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