JP2023114807A - 撹拌装置及びそのメンテナンス方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】撹拌軸の軸受部分における洗浄不良を抑制する撹拌装置、及びそのメンテナンス方法を提供する。【解決手段】撹拌装置1は、タンク100に回転可能に設けられ、上下方向に延びる撹拌軸10と、タンク100の底部101に設けられ、上方に突出する突出部40と、突出部40が挿入される貫通孔52と撹拌軸10が挿入される貫通孔51とを有し、突出部40に貫通孔52を上方から嵌め込むことで突出部40に支持され、撹拌軸10を支持する軸受板50と、を備える。撹拌軸10は、下端に設けられ、貫通孔51の内径より小さい外径を有し、貫通孔51に挿入される第1軸部11と、第1軸部11より上方に設けられ、貫通孔51の内径より大きい外径を有する第2軸部12と、第1軸部11と第2軸部12とを繋ぐ段差部13と、を有し、軸受板50が段差部13に当接する状態において、軸受板50の貫通孔52と突出部40とは上下方向において重なる。【選択図】図5

Description

本発明は、タンク内で流体を撹拌する撹拌装置及びそのメンテナンス方法に関する。
飲料や流動性のある食品(以下、単に流体とも称する)が貯留されるタンクには、流体を撹拌させるために撹拌装置が設けられる。撹拌装置は、タンク内において上下方向に延びる撹拌軸と、撹拌軸に取り付けられた撹拌翼と、を備える。撹拌装置は、撹拌軸及び撹拌翼を共に回転させることでタンク内の流体に循環流を生じさせて、流体を撹拌させる。また、撹拌軸を支持するために、軸受構造が設けられている(例えば、特許文献1)。
撹拌軸の軸受構造は様々な態様が考えられる。図7に示した従来の軸受構造は、タンクの底面101Aに設けられた突出部40Aと、突出部40Aに支持され、撹拌軸10Aを支持する軸受板50Aと、を備える。軸受板50Aには貫通孔51Aと貫通孔52Aが形成されており、それぞれ撹拌軸10Aと突出部40Aが挿入される。さらに、流体の撹拌時において軸受板50Aが下方から流体による力を受けて突出部40Aの上方から離脱しないよう、突出部40Aの上部には雄ネジが設けられ、雄ネジにナットNTが固定されている。
特開2002-191955号公報
図7に示した軸受構造では、突出部40AとナットNTに形成されたネジ部に、タンク内に貯留された流体が入り込み滞留してしまうことがある。飲料等の食品を扱う撹拌装置では、装置内部を常に清潔に保つ必要があり、タンク内を洗浄する際、このネジ部に入り込んだ流体の洗浄不良が懸念されている。
本発明は、撹拌軸の軸受部分における洗浄不良を抑制する撹拌装置、及びそのメンテナンス方法を提供する。
本発明は、
タンクに回転可能に設けられ、上下方向に延びる撹拌軸と、
前記タンクの底部に設けられ、上方に突出する突出部と、
前記突出部が挿入される突出部挿入孔と前記撹拌軸が挿入される撹拌軸挿入孔とを有し、前記突出部に該突出部挿入孔を上方から嵌め込むことで前記突出部に支持され、前記撹拌軸を支持する軸受板と、を備える撹拌装置であって、
前記撹拌軸は、
下端に設けられ、前記撹拌軸挿入孔の内径より小さい外径を有し、前記撹拌軸挿入孔に挿入される第1軸部と、
該第1軸部より上方に設けられ、前記撹拌軸挿入孔の内径より大きい外径を有する第2軸部と、
該第1軸部と該第2軸部とを繋ぐ段差部と、を有し、
前記軸受板が前記段差部に当接する状態において、前記軸受板の前記突出部挿入孔と前記突出部とは上下方向において重なる。
本発明によれば、撹拌軸の軸受部分における洗浄不良を抑制することができる。
本発明の撹拌装置1の概略図である。 図1におけるA-A断面による断面図である。 図2におけるB-B断面による断面図である。 図2におけるC-C断面による断面図である。 撹拌軸10が第1位置に位置している状態での、軸受構造を示す概略図である。 撹拌軸10が第2位置に位置している状態での、図2のC-C断面における断面図(A)と、軸受構造の断面図(B)である。 従来技術の軸受構造の概略図である。
以下、本発明の一実施形態である撹拌装置について図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、撹拌装置1は、飲料や粉粒体等の流動性のある食品(以下、単に流体とも称する)を貯留するタンク100に設けられ、タンク100内の流体を撹拌させる。
タンク100は、底部101、上部102、及び側部103を有し、これらにより流体が貯留される内部空間が画定される。上部102には、タンク100内に流体を供給するための供給口104が設けられている。底部101には、タンク100内の流体を排出する排出口107が設けられている。タンク100の形状は、特に制限されず、立方体、直方体、球形、楕円形等任意の形状を採用し得る。また、供給口104及び排出口107が設けられる位置は、任意に設計することができる。
撹拌装置1は、タンク100に回転可能に設けられ、上下方向に延びる撹拌軸10と、タンク100の上部102に設けられ、撹拌軸10の上部を保持する保持部20と、撹拌軸10に設けられ、タンク100内の流体を撹拌させる撹拌翼30と、タンク100の底部101に設けられ、上方に突出する突出部40と、突出部40に支持され、撹拌軸10を支持する軸受板50と、を備える。
撹拌軸10は、上部が保持部20に相対回転可能且つ相対移動不能に支持されており、保持部20からタンク100の底部101に向かって延びる。即ち、撹拌軸10は、保持部20に支持された状態で独立して回転可能であり、保持部20の上下方向の移動に伴って保持部20と一体的に上下方向に移動する。撹拌軸10の上部にはモータMが接続されており、撹拌軸10はモータMにより駆動されて回転する。
撹拌軸10は、下端に設けられる第1軸部11と、第1軸部11より上方に設けられ、第1軸部11の外径より大きい第2軸部12と、第1軸部11と第2軸部12とを繋ぐ段差部13と、を有する。第1軸部11は、軸受板50により支持されている。段差部13はテーパー形状を有するが、これに限られず、ステップ状の段差であってもよい。
保持部20は、撹拌軸10の上部を保持する円筒状のハウジング21と、タンク100の上部102に固定されるフランジ部22と、を備える。ハウジング21の側面の一部は、ハウジング21内部へアクセスできるよう、開口している(図2参照)。
図2及び図3に示されるように、ハウジング21よりも径方向外側の位置において、タンク100の上部102には、雌ネジが形成された孔105が設けられている。また、フランジ部22には、孔105に対応する位置に貫通孔23が設けられている。貫通孔23には雌ネジは形成されていない。本実施形態では、8つの孔105と8つの貫通孔23が設けられており、それぞれタンク100の上部102とフランジ部22とに同心円上に等間隔で配置されている。ただし、孔105及び貫通孔23の形成箇所は、例えば6箇所又は12箇所であってもよく、その数は任意である。タンク100及び保持部20は、保持部20の貫通孔23を挿通するボルトB1aがタンク100の孔105に螺合することで固定されている。ここで、孔105は、本発明における「第1孔」に相当する。また、貫通孔23は、本発明における「第2孔」に相当する。また、ボルトB1aは、本発明における「第1ボルト」に相当する。
図2及び図4に示されるように、フランジ部22には、貫通孔23とは異なる位置に設けられ、雌ネジが形成された貫通孔24が設けられている。具体的には、貫通孔24は、隣り合う貫通孔23の間に一つ置きに設けられており、計4箇所に設けられている。ただし、貫通孔24の形成箇所は、例えば3箇所であってもよく、その数は任意である。また、タンク100の上部102には、貫通孔24に対応する位置に孔106が設けられている。孔106には雌ネジは形成されていない。貫通孔24及び孔106は、貫通孔23及び孔105より小さい内径を有する。なお、貫通孔24及び孔106には、ボルトB1bが挿入されている。
さらに、詳細は後述するが、メンテナンス時などにボルトB1a、B1bが取り外された状態において、貫通孔24及び孔106に、図6に示されるボルトB2を挿入して回転させると、保持部20をタンク100に対して上下方向に移動させることができる。これにより、保持部20に保持される撹拌軸10を上下方向に移動させることができる。ここで、貫通孔24は、本発明における「第3孔」に相当する。
撹拌翼30は、撹拌軸10に設けられており、モータMの駆動により撹拌軸10と共に回転する。撹拌翼30は、撹拌軸10の段差部13よりも上方に設けられており、より具体的には、第2軸部12に設けられている。撹拌翼30は、例えば、平パドル翼であり、平板状の複数枚の羽根板により構成される。撹拌翼30が回転することによって、タンク100内の流体に循環流が生じ、流体の撹拌が促進される。なお、撹拌翼30の形状は特に限定されず、例えば、傾斜パドル翼やプロペラ翼であってもよい。また、本実施形態では、2つの撹拌翼30が設けられているが、撹拌翼30は1つであってもよく、又は3つ以上であってもよい。
突出部40は、図5に示されるように、底部101に固定された円柱状のベース部41と、ベース部41の上面から上方に突出し、ベース部41より小径である円柱状のボス部42と、を有する。ベース部41は、溶接により底部101に固定されている。本実施形態では、2つの突出部40が、撹拌軸10を挟んで反対側に設けられている。
軸受板50は、上面視で長方形状である樹脂製プレートである。軸受板50の長手方向が図5における左右方向に対応する。軸受板50は、撹拌軸10が挿入される貫通孔51と、ボス部42が挿入される貫通孔52と、を有する。貫通孔51は長手方向における中央に設けられ、貫通孔52は長手方向における両端に設けられている。軸受板50は、ボス部42に貫通孔52を上方から嵌め込むことで突出部40に支持されている。ここで、貫通孔51は、本発明における「撹拌軸挿入孔」に相当する。また、貫通孔52は、本発明における「突出部挿入孔」に相当する。
第1軸部11は貫通孔51の内径より小さい外径を有し、貫通孔51に挿入される。第2軸部12は貫通孔51の内径より大きい外径を有し、貫通孔51には挿入されない。また、ボス部42は貫通孔52の内径より小さい外径を有し、貫通孔52に挿入される。ベース部41は貫通孔52の内径より大きい外径を有し、貫通孔52に挿入されない。
貫通孔51に第1軸部11が挿入された状態において、貫通孔51と第1軸部11との間には隙間が形成されている。同様に、貫通孔52にボス部42が挿入された状態において、貫通孔52とボス部42との間には隙間が形成されている。このような構成により、撹拌装置1を洗浄するためにタンク100の内部に水等の洗浄液を供給すると、これらの隙間に洗浄液が流れ、貫通孔51及び貫通孔52の内部が洗浄される。
図5の(A)に示されるように、軸受板50の下面がベース部41の上面に当接した位置にあるとき、軸受板50の上面は撹拌軸10の段差部13から離れて配置されている。例えば、タンク100内の流体が撹拌翼30の回転により循環すると、軸受板50は下方から流体による力を受けて上方に移動することがある。その場合、図5の(B)に示されるように、軸受板50は、段差部13に当接することで、上方へのさらなる移動が規制される。このとき、軸受板50が段差部13に当接する状態において、貫通孔52とボス部42とは上下方向において重なっている。換言すると、撹拌時において、ボス部42の少なくとも一部が常に貫通孔52の内部に位置している。
このような構成によって軸受板50が突出部40に固定され、撹拌時に軸受板50が突出部40の上方から離脱することを防止することができる。また、軸受板50の上方への移動は段差部13によって規制されているため、図7を用いて前述したように、軸受板50を突出部40に固定するために別途ナット等の洗浄不良の要因となる部品を使用する必要がない。したがって、タンク100の内部に洗浄液を供給したとき、図7の従来技術に比べて、撹拌装置1の洗浄不良を抑制することができる。
続いて、撹拌装置1のメンテナンス方法(軸受板50の交換)について説明する。
前述のとおり、撹拌軸10は、保持部20をタンク100に対して上下方向に移動させることにより、上下方向に移動する。ここで、図5に示されるような、撹拌時の撹拌軸10の位置を第1位置とし、図6に示されるような、軸受板50を突出部40から取り外すときの撹拌軸10の位置を第2位置とする。第2位置は、第1位置よりも上方に位置する。撹拌軸10は、保持部20の上下方向の移動に伴って第1位置と第2位置との間を移動可能に構成される。
撹拌軸10が第1位置に位置するとき、軸受板50が段差部13に当接する状態において、貫通孔52とボス部42とは上下方向において重なっているため、軸受板50を突出部40から取り外すことはできない。しかしながら、撹拌軸10が第2位置に位置するとき、図6に示されるように、軸受板50が段差部13に当接する状態において、貫通孔52とボス部42とは上下方向において重なっていない。したがって、図6の状態において、軸受板50を水平方向に90度回転させた後に軸受板50を下方に移動させることで、貫通孔51から撹拌軸10を抜くことができる。したがって、軸受板50を取り外して交換することができる。
ここで、保持部20をタンク100に対して上下方向に移動させることで、撹拌軸10を第1位置から第2位置に移動させる構成について、詳細に説明する。
撹拌軸10が第1位置に位置するとき、保持部20及びタンク100は、図2~図4に示されるように、ボルトB1aにより固定されている。まず、貫通孔23及び孔105に挿入されたボルトB1aを取り外す。また、貫通孔24及び孔106に挿入されたボルトB1bも取り外す。
図6に示されるように、ボルトB1aを取り外した後、貫通孔23及び孔105に、ボルトB3を挿入する。ボルトB3は、ボルトB1aと同一の外形であるもののボルトB1aよりも長さが長い。孔105には雌ネジが形成されているため、ボルトB3は孔105と螺合する。一方で、貫通孔23には雌ネジが形成されていないため、ボルトB3は貫通孔23とは螺合しない。よって、貫通孔23は、保持部20が上下方向に移動することを阻害しない。これにより、保持部20は、ボルトB3によって回転が規制された状態で上下移動が可能である。ここで、ボルトB3は、本発明における「第3ボルト」に相当する。
次に、貫通孔24及び孔106に、ボルトB2を挿入する。ボルトB2は、ボルトB1bと同一の外形であるもののボルトB1bよりも長さが長い。ボルトB2は、撹拌軸10の第1位置から第2位置までの移動距離以上の長さを有する。貫通孔24には雌ネジが形成されているため、ボルトB2は貫通孔24と螺合する。ボルトB2を回転させると、ボルトB2は貫通孔24の雌ネジに沿って下方に移動していき、ボルトB2の先端は孔106に当接する。これにより、ボルトB2の下方への移動が制限される。また、孔106には雌ネジが形成されていないのでボルトB2は孔106には固定されない。この状態においてボルトB2をさらに回転させると、貫通孔24がボルトB2のネジ部に沿って上方に移動する。これにより、保持部20がタンク100に対して上方に移動し、撹拌軸10を第1位置から第2位置に移動させることができる。ここで、ボルトB2は、本発明における「第2ボルト」に相当する。
このように、雌ネジが形成された保持部20の貫通孔24にボルトB2を挿入して回転させることで、保持部20をタンク100に対して上方に移動させることができる。したがって、大型の機材を用意することなく、保持部20を上方に移動させることができる。
また、貫通孔23及び孔105にボルトB3を挿入することで、ボルトB2により保持部20を上方に移動させる際の位置決めを行うことができる。
以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
上記実施形態では、保持部20をタンク100に対して上下方向に移動させることで、撹拌軸10を上下方向に移動させたが、撹拌軸10に別途昇降駆動機構を設け、撹拌軸10を保持部20に対して上下方向に移動可能な構成としてもよい。
上記実施形態では、保持部20の貫通孔24の位置に対応して、タンク100に孔106を設けたが、孔106は設けなくてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。
(1)
タンク(タンク100)に回転可能に設けられ、上下方向に延びる撹拌軸(撹拌軸10)と、
前記タンクの底部(底部101)に設けられ、上方に突出する突出部(突出部40)と、
前記突出部が挿入される突出部挿入孔(貫通孔52)と前記撹拌軸が挿入される撹拌軸挿入孔(貫通孔51)とを有し、前記突出部に該突出部挿入孔を上方から嵌め込むことで前記突出部に支持され、前記撹拌軸を支持する軸受板(軸受板50)と、を備える撹拌装置(撹拌装置1)であって、
前記撹拌軸は、
下端に設けられ、前記撹拌軸挿入孔の内径より小さい外径を有し、前記撹拌軸挿入孔に挿入される第1軸部(第1軸部11)と、
該第1軸部より上方に設けられ、前記撹拌軸挿入孔の内径より大きい外径を有する第2軸部(第2軸部12)と、
該第1軸部と該第2軸部とを繋ぐ段差部(段差部13)と、を有し、
前記軸受板が前記段差部に当接する状態において、前記軸受板の前記突出部挿入孔と前記突出部とは上下方向において重なる、撹拌装置。
(1)によれば、軸受板が段差部に当接する状態において、軸受板の突出部挿入孔と突出部とが上下方向において重なるので、軸受板が突出部から離脱することを防止することができる。このような構成により、軸受板を突出部に固定するために洗浄不良の要因となるナット等の部品を使用する必要がなくなる。
(2)
(1)に記載の撹拌装置であって、
前記撹拌軸は、撹拌時に位置する第1位置と、前記軸受板を前記突出部から取り外すときに該第1位置よりも上方に位置する第2位置と、の間を移動可能であって、
前記撹拌軸が前記第2位置に位置するとき、前記軸受板が前記段差部に当接する状態において、前記軸受板の前記突出部挿入孔と前記突出部とは上下方向において重ならない、撹拌装置。
(2)によれば、撹拌軸が第2位置に位置するとき、軸受板が段差部に当接する状態において、軸受板の突出部挿入孔と突出部とが上下方向において重ならないので、軸受板を突出部から取り外すことができる。
(3)
(2)に記載の撹拌装置であって、
前記タンクの上部(上部102)に設けられ、前記撹拌軸の上部を保持する保持部(保持部20)をさらに備え、
前記撹拌軸は、前記保持部を前記タンクに対して上下方向に移動させることで、前記第1位置と前記第2位置との間を移動する、撹拌装置。
(3)によれば、保持部を上下に移動させることにより、撹拌軸を第1位置と第2位置との間を移動させることができる。
(4)
(3)に記載の撹拌装置であって、
前記タンクの上部には雌ネジが形成された第1孔(孔105)が設けられ、前記保持部には該第1孔に対応する位置に形成された第2孔(貫通孔23)が設けられ、前記タンク及び前記保持部は該第1孔及び該第2孔に第1ボルト(ボルトB1a)を挿入して固定されており、
前記保持部には、前記第2孔とは異なる位置に設けられ、雌ネジが形成された第3孔(貫通孔24)が設けられている、撹拌装置。
(4)によれば、タンクの上部には雌ネジが形成された第1孔が設けられ、保持部には第1孔に対応する位置に設けられた第2孔が設けられているので、上方から第1孔及び第2孔に第1ボルトを挿入することで、タンクと保持部とを固定することができる。また、保持部には第2孔とは異なる位置に設けられ、雌ネジが形成された第3孔が設けられているので、第1ボルトを取り外した状態において、上方から第3孔にボルトを挿入し回転させることで、保持部をタンクに対して上下方向に移動させることができる。
(5)
(4)に記載の撹拌装置のメンテナンス方法であって、
前記撹拌軸が前記第1位置に位置するとき、前記第1孔及び前記第2孔に挿入された前記第1ボルトを取り外し、
前記第3孔に第2ボルト(ボルトB2)を挿入し、
前記第2ボルトを回転させることで、前記保持部を前記タンクに対して上方に移動させ、
前記撹拌軸が前記第1位置から前記第2位置に移動した後に、前記軸受板を前記突出部から取り外す、メンテナンス方法。
(5)によれば、第2ボルトを回転させることで撹拌軸を保持する保持部をタンクに対して上方に移動させるので、保持部を持ち上げるための大型の機材を用意する必要がない。
(6)
(5)に記載のメンテナンス方法であって、
前記第1ボルトを取り外した後、前記第1ボルトとは異なる第3ボルト(ボルトB3)を前記第1孔及び前記第2孔に挿入する、メンテナンス方法。
(6)によれば、第1ボルトを取り外した後、第3ボルトを第1孔及び第2孔に挿入するので、第2ボルトにより保持部を持ち上げる際の位置決めを行うことができる。
1 撹拌装置
10 撹拌軸
11 第1軸部
12 第2軸部
13 段差部
20 保持部
23 貫通孔(第2孔)
24 貫通孔(第3孔)
40 突出部
50 軸受板
51 貫通孔(撹拌軸挿入孔)
52 貫通孔(突出部挿入孔)
100 タンク
101 底部
102 上部
105 孔(第1孔)
106 孔
B1a ボルト(第1ボルト)
B2 ボルト(第2ボルト)
B3 ボルト(第3ボルト)

Claims (6)

  1. タンクに回転可能に設けられ、上下方向に延びる撹拌軸と、
    前記タンクの底部に設けられ、上方に突出する突出部と、
    前記突出部が挿入される突出部挿入孔と前記撹拌軸が挿入される撹拌軸挿入孔とを有し、前記突出部に該突出部挿入孔を上方から嵌め込むことで前記突出部に支持され、前記撹拌軸を支持する軸受板と、を備える撹拌装置であって、
    前記撹拌軸は、
    下端に設けられ、前記撹拌軸挿入孔の内径より小さい外径を有し、前記撹拌軸挿入孔に挿入される第1軸部と、
    該第1軸部より上方に設けられ、前記撹拌軸挿入孔の内径より大きい外径を有する第2軸部と、
    該第1軸部と該第2軸部とを繋ぐ段差部と、を有し、
    前記軸受板が前記段差部に当接する状態において、前記軸受板の前記突出部挿入孔と前記突出部とは上下方向において重なる、撹拌装置。
  2. 請求項1に記載の撹拌装置であって、
    前記撹拌軸は、撹拌時に位置する第1位置と、前記軸受板を前記突出部から取り外すときに該第1位置よりも上方に位置する第2位置と、の間を移動可能であって、
    前記撹拌軸が前記第2位置に位置するとき、前記軸受板が前記段差部に当接する状態において、前記軸受板の前記突出部挿入孔と前記突出部とは上下方向において重ならない、撹拌装置。
  3. 請求項2に記載の撹拌装置であって、
    前記タンクの上部に設けられ、前記撹拌軸の上部を保持する保持部をさらに備え、
    前記撹拌軸は、前記保持部を前記タンクに対して上下方向に移動させることで、前記第1位置と前記第2位置との間を移動する、撹拌装置。
  4. 請求項3に記載の撹拌装置であって、
    前記タンクの上部には雌ネジが形成された第1孔が設けられ、前記保持部には該第1孔に対応する位置に形成された第2孔が設けられ、前記タンク及び前記保持部は該第1孔及び該第2孔に第1ボルトを挿入して固定されており、
    前記保持部には、前記第2孔とは異なる位置に設けられ、雌ネジが形成された第3孔が設けられている、撹拌装置。
  5. 請求項4に記載の撹拌装置のメンテナンス方法であって、
    前記撹拌軸が前記第1位置に位置するとき、前記第1孔及び前記第2孔に挿入された前記第1ボルトを取り外し、
    前記第3孔に第2ボルトを挿入し、
    前記第2ボルトを回転させることで、前記保持部を前記タンクに対して上方に移動させ、
    前記撹拌軸が前記第1位置から前記第2位置に移動した後に、前記軸受板を前記突出部から取り外す、メンテナンス方法。
  6. 請求項5に記載のメンテナンス方法であって、
    前記第1ボルトを取り外した後、前記第1ボルトとは異なる第3ボルトを前記第1孔及び前記第2孔に挿入する、メンテナンス方法。
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