JP2023140661A - 攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】CIP特性に優れた攪拌装置を提供する。【解決手段】攪拌物を収容する攪拌容器と、前記攪拌容器の内部において前記攪拌物を攪拌するための攪拌アームと、前記攪拌アームに連結され、前記攪拌容器の内壁面に付着した前記攪拌物を掻き取るスクレーパと、を備えた攪拌装置であって、前記スクレーパは、少なくとも前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されており、前記攪拌容器の底部の内壁面には、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する面に向けて洗浄液を吐出する洗浄液排出口が配置されていることを特徴とする。【選択図】 図４

Description

本発明は、スクレーパを備えた攪拌装置に関する

従来、たとえば特許文献１に開示された攪拌装置がある。この攪拌装置は、異種の液体あるいは液体と固体粉末といった攪拌物を収容する円筒状の攪拌容器と、攪拌容器の内部において攪拌物を攪拌する攪拌アーム（第１攪拌羽根）と、攪拌アームに連結され、攪拌容器の内壁面に付着した攪拌物を掻き取るスクレーパとを備えている。攪拌容器は、円筒状を呈している。
攪拌アームは、馬蹄型のアンカーブレードであり、攪拌容器の中心軸線周りに回転可能に支持されている。
攪拌アームの内側部分には、複数の攪拌羽根（第２攪拌羽根）が設けられている一方、攪拌容器の内壁面に近接する攪拌アームの外側部分には、スクレーパを連結する部分として複数の連結部が設けられている。
スクレーパは、合成樹脂あるいは合成ゴムなどからなる薄板状の部材であり、攪拌容器の内壁面と攪拌アームの外側部分との間に複数配置されている。各スクレーパには、攪拌アームの連結部に対して連結可能な連結部が設けられており、攪拌アームおよびスクレーパは、これらの連結部に設けられた平面視円形状の孔にピンの軸部が挿入支持されることにより、このピンを支軸として相対的に揺動可能に連結されている。

上記攪拌装置によると、攪拌容器の内部に収容された攪拌物が、攪拌アームが回転するのに伴い攪拌容器内を流動する。
この攪拌物が比較的高粘度である場合、攪拌容器の内壁面に攪拌物が付着するといった問題が生じるが、スクレーパが攪拌アームと一体に回転しながら内壁面に対して摺接するため、内壁面に付着した攪拌物がスクレーパによって掻き取られる。

また、近年、攪拌装置の容器内洗浄の効率化の観点から、装置を分解せずに自動的に洗浄を行うＣＩＰ（Cleaning In Place）技術が提案されている。
例えば、特許文献２に示された攪拌装置は、攪拌容器の底部から攪拌容器の外部を経由して攪拌容器の上部につながる還流管路を利用して、攪拌容器内に貯留された洗浄液を外部循環させるとともに、攪拌容器内に挿入された当該還流管路の先端にシャワーノズルを配置して、当該シャワーノズルから攪拌容器に向けて洗浄液を噴射することにより、攪拌容器内を洗浄する方法を提案している。

特開２００２－３２６０２７号公報 特開２０１９－１９８８１３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された攪拌装置のようにスクレーパを備えた攪拌装置において、攪拌容器内をCIP洗浄、すなわち、攪拌容器内の上部のシャワーノズル等から攪拌容器内に向けて洗浄液を噴射することにより、攪拌容器内を洗浄しようとすると、攪拌容器の底部に配置されたスクレーパの摺動面等、シャワーノズルからの死角となる部分に洗浄液が直接当たらず、当該部分に付着した撹拌物の残留物を除去することができないという問題が生じる。

この問題を解決するために、本発明では、攪拌物を収容する攪拌容器と、前記攪拌容器の内部において前記攪拌物を攪拌するための攪拌アームと、前記攪拌アームに連結され、前記攪拌容器の内壁面に付着した前記攪拌物を掻き取るスクレーパと、を備えた攪拌装置であって、前記スクレーパは、少なくとも前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されており、前記攪拌容器の底部の内壁面には、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する面に向けて洗浄液を吐出する洗浄液排出口が配置されている（請求項１）。
好ましくは、前記洗浄液排出口は、環状に配置されている（請求項２）。
さらに好ましくは、前記洗浄液排出口は、前記攪拌容器の底部の内壁面の、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの摺動軌跡上に配置されている（請求項３）。

上述のように、攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分にスクレーパが配置された攪拌装置において、攪拌容器の底部の内壁面に、攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの、攪拌容器の底部の内壁面と対向する面に向けて洗浄液を吐出する洗浄液排出口が配置されていると、スクレーパの当該面等、シャワーノズルからの死角となり、洗浄液が直接当たらない部分に付着した撹拌対象の残留物を、当該洗浄液排出口から噴射する洗浄液によって除去することができるようになる。

また、洗浄液排出口が、攪拌容器の底部の内壁面において環状に配置されていると、スクレーパの攪拌容器の底部の内壁面と対向する面に向けて噴射される洗浄液を、常時、スクレーパの当該面に対して噴射することができ、洗浄液が直接当たらない部分に付着した撹拌対象の残留物を、より確実に除去することができるようになる。

さらに、洗浄液排出口が、攪拌容器の底部の内壁面の、攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの摺動軌跡上に配置されていると、スクレーパの攪拌容器の底部の内壁面と対向する面に向けて噴射される洗浄液を、より確実にスクレーパの当該面に対して噴射することができ、洗浄液が直接当たらない部分に付着した撹拌対象の残留物を、さらに確実に除去することができるようになる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る攪拌装置を示す構成図である。 本発明に係る攪拌装置に装着されるスクレーパを示す構成図である。 本発明に係る攪拌装置の攪拌容器の底部を示す上面図である。 本発明に係る攪拌装置に装着されるスクレーパが洗浄される状態を示す概略図である。 本発明に係る攪拌装置の攪拌容器の底部を示す上面図である。 本発明の変形例に係る攪拌装置の攪拌容器の底部を示す上面図である。 本発明の変形例に係る攪拌装置に装着されるスクレーパが洗浄される状態を示す概略図である。 本発明の別の変形例に係る攪拌装置の攪拌容器の底部を示す上面図である。 本発明の別の変形例に係る攪拌装置の攪拌容器の底部を示す上面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明に係る攪拌装置１の一実施形態を示している。
本実施形態の攪拌装置１は、たとえば食品、医薬品、化粧品などの原材料を攪拌物として混合攪拌するためのものである。攪拌物は、たとえば異なる種類の液体と液体、あるいは粉体と液体といった組合せからなる。
攪拌装置１は、攪拌容器２、駆動機構３A、駆動機構３B、攪拌アーム４、下部攪拌羽根１０、および複数のスクレーパ６を備えている。

攪拌容器２は、有底円筒状の容器からなる。攪拌容器２は、上部開口１Ａと、円筒面状の内壁面１Ｂとを有する。この攪拌容器２の内部には、攪拌物が収容される。

上部駆動機構３Aが、攪拌装置１の上側中央部に搭載されている。
上部駆動機構３Aは、駆動モータ、並びに図示しない減速器、および支持部材を有して構成される。駆動モータは駆動軸（シャフト）７Aに接続されており、駆動軸７Aは、駆動モータの作動に伴い攪拌容器２の中心軸線周りに回転する。

攪拌アーム４は、正面視略Ｕ字形に折れ曲がった棒状部材であり、攪拌容器２の内底面に近接する基部４Ａと、この基部４Ａの両端から中心軸線に沿って上方に延び、内壁面２Aとの間に所定の間隔をあけて近接する一対のアーム部４Ｂと、アーム部４Ｂに支持された複数の攪拌羽根３０とを有する。
基部４Ａの中間部は、駆動軸７Aの下端に固定されている。
中心軸線側となるアーム部４Ｂの内側部分には、複数の攪拌羽根８が中心軸線の方向に所定間隔に並んで支持されている。
アーム部４Ｂの外側部分には、スクレーパ６を連結するための連結部として、複数のブラケット部材６Bが中心軸線の方向に所定間隔に並んで固定される。
このような攪拌アーム４は、駆動軸７Aと一体になって中心軸線周りに回転することにより、攪拌容器２の内部に収容された攪拌物を効率よく均質な混合物となるように攪拌することができる。

図1に示すように、下部駆動機構３Bが、攪拌装置１の下側中央部に搭載されている。
下部駆動機構３Bは、駆動モータ、並びに図示しない減速器、および支持部材を有して構成される。駆動モータは駆動軸７Bに接続されており、駆動軸７Bは、駆動モータの作動に伴い攪拌容器２の中心軸線周りに回転する。

攪拌容器２の下部には、下部攪拌槽９が配置され、下部攪拌羽根１０が収容されている。
攪拌容器２と下部攪拌槽９は、連通口１１を通して連通している。
下部攪拌羽根１０は、駆動軸７Aの下端に固定されており、駆動軸７Aと一体になって中心軸線周りに回転することにより、攪拌容器２の内部に収容された攪拌物を下部攪拌槽９に引き込んで、撹拌物に対してせん断力を付加する。
下部攪拌槽９及び下部攪拌羽根１０は、ポンプ機能も有しており、下部攪拌槽９に引き込まれてせん断力が付加された撹拌物は、下部攪拌槽９に接続された外部循環経路１２を経由して、攪拌容器２の上部排出口１３から攪拌容器２内に還流される。

下部攪拌槽９、下部攪拌羽根１０及び外部循環経路１２は、攪拌容器２内部の洗浄（CIP洗浄）にも利用できる。
すなわち、外部循環経路１２は、上部排出口１３に向かう経路から分岐して、攪拌容器２の攪拌容器２の上方まで延伸し、先端が攪拌容器２の蓋２Bを挿通して攪拌容器２の内部まで達しており、外部循環経路１２の攪拌容器２の内部の先端には、シャワーノズル１４が装着されている。
これにより、攪拌容器２に貯留された洗浄液が、外部循環経路１２を経由してシャワーノズル１４に送られ、シャワーノズル１４から攪拌容器２の内部全体に向けて洗浄液が噴射されて、攪拌容器２の内壁等に付着した撹拌物の残留物が除去される。
なお、洗浄液には、界面活性剤等の洗剤を含むもののみならず、水も含まれる。

図２は、本発明に係る攪拌装置１に使用されるスクレーパ６を示している。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は側面図である。
図２に示すように、スクレーパ６は、内壁面２Aに付着した攪拌物を掻き取るためのものであり、アーム部４Ｂの外側部分にブラケット部材６Bおよびピン６Cを介してこのピン６Cを支軸に揺動可能に連結され、アーム部４Ｂと内壁面２Aとの間に複数配置される。
スクレーパ６は、たとえば耐摩耗性および耐腐食性に優れた合成樹脂、合成ゴム、あるいはフッ素コーティングされたエンジニアリングプラスチックからなり、内壁面２Aに接する薄板状のブレード部６Dと、このブレード部６Dに一体形成され、ブラケット部材６Bに連結される連結部６Eとを有する。
ブレード部６Dは、内壁面２Aに対して相対移動する進行方向前側が内壁面２Aに対してより近接あるいは当接するように配置される。
ブレード部６Dが内壁面２Aに付着した攪拌物を掻き取る際には、掻き取った攪拌物が抵抗となってブレード部６Dが進行方向後側に揺動し、ブレード部６Dの進行方向前側の先端６Fが内壁面２Aに接触する。
これにより、ブレード部６Dは、内壁面２Aに摺接しながらこの内壁面２Aに付着した攪拌物を効率よく掻き取ることができる。
連結部６Eは、ブラケット部材６Bに対して嵌合可能な一対をなし、ブレード部６Dの内壁面２Aに対向する側とは反対側に突出している。
連結部６Eおよびブラケット部材６Bのそれぞれには、互いに嵌合した状態でピン６Cを挿入支持するための孔６Gが設けられている。
スクレーパ６の連結部６Eは、アーム部４Ｂの外側部分に固定されたブラケット部材６Bに、孔６Gに挿入されたピン６Cを支軸として揺動可能に連結され、ブレード部６Dは、内壁面２Aに対して一定の間隔を保って近接させられる。
攪拌アーム４が回転する際には、スクレーパ６が安定した姿勢で支持され、内壁面２Aに付着した攪拌物がブレード部６Dの先端６Fによって掻き取られる。

スクレーパ６のブレード部６Dの攪拌容器２の内壁面２Aと対向する対向面６Hの中央には、スクレーパ６の一方の端面６Iから他方の端面６Jまで、スクレーパ６の支軸と平行な方向に沿って凹部６Kが形成されている。
これにより、攪拌容器２の内壁面２Aに接触するブレード部６Dの先端６Fを除き、攪拌容器の内壁面２Aとブレード部６Dの攪拌容器の内壁面２Aと対向する面と間に、凹部６Kによって所定の間隔が保持される。
なお、凹部６Kは必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成する必要はない。

図１に示すように、攪拌容器２の底部２Cには、洗浄液を攪拌容器２内に向けて噴射する洗浄液排出口１５が配置されている。
洗浄液排出口１５は、外部循環経路１２から分岐する経路に接続されており、洗浄液排出口１５に供給される洗浄液は、下部攪拌槽９から、下部攪拌羽根１０の働きによって供給される。
洗浄液排出口１５に洗浄液を供給する経路は、外部循環経路１２を経由せずに、下部攪拌槽９から直接供給する経路を採用してもよい。
なお、洗浄液排出口１５には、全面が開口したもののみならず、メッシュ状に開口したもの、または小孔が集合したものも含まれる。

図３は、攪拌容器２の容器内底部を示す上面図である。
図３に示すように、洗浄液排出口１５は、攪拌容器２の底部２Cに開口した連通口１１の側方であって、図３中の一点鎖線で示す攪拌容器２の底部２Cの内壁面２Aと対向する部分に配置されているスクレーパ６の摺動軌跡内に配置されている。
これにより、スクレーパ６が洗浄液排出口１５の上を通過する度に、図４に示すように、スクレーパ６の攪拌容器２の内壁面２Aに対向するブレード部６Dの対向面６Hに対して、洗浄液排出口１５から噴射される洗浄液が直接当たり、対向面６Hに付着した撹拌物が除去される。
なお、図４では、スクレーパ６を端面６I、６Jの中央部で切断した断面図で示しており、対向面６Hは同図中の点線で囲った領域で表される。
また、図５に示すように、洗浄液排出口１５を複数個所設けると、スクレーパ６が洗浄液排出口１５の上を通過する頻度が増し、スクレーパ６の対向面６Hに対する洗浄効果が増すので好ましい。
なお、上述した例では、洗浄液排出口１５の数が１叉は４である例を示したが、これらの数に限られるものではなく、必要に応じて増減することができる。

図６は、変形例１の攪拌容器２の底部２Cを示す上面図である。
図６に示すように、変形例１の洗浄液排出口１５は、攪拌容器２の底部２Cに開口した連通口１１の側方であって、図６中の一点鎖線で示す攪拌容器２の底部２Cの内壁面２Aと対向する部分に配置されているスクレーパ６の摺動軌跡から外れた位置に配置されており、連通口１１とスクレーパ６の摺動軌跡の間に配置されている。
この構成であると、攪拌容器２の内壁面２Aに接触するブレード部６Dの先端６Fが、洗浄液排出口１５との接触によって摩耗することが回避できるというメリットがある。
また、図７に示すように、変形例１の洗浄液排出口１５は、洗浄液が斜方に噴射されるように傾斜している。
洗浄液排出口１５の傾斜角度は、スクレーパ６の攪拌容器の内壁面２Aとブレード部６Dの対向面６Hに対して、洗浄液排出口１５から噴射される洗浄液が直接当たるように設定されている。
これにより、スクレーパ６が洗浄液排出口１５の側方を通過する度に、図７に示すように、ブレード部６Dの対向面６Hに対して、洗浄液が直接噴射され、対向面６Hに付着した撹拌物が除去される。
なお、図７では、スクレーパ６を端面６I、６Jの中央部で切断した断面図で示しており、対向面６Hは同図中の点線で囲った領域で表される。
また、本変形例においても、洗浄液排出口１５を複数個所設けると、スクレーパ６が洗浄液排出口１５の側方を通過する頻度が増し、スクレーパ６の対向面６Hに対する洗浄効果が増すので好ましい。

図８は、変形例２の攪拌容器２の底部２Cを示す上面図である。
図８に示すように、変形例２の洗浄液排出口１５は、攪拌容器２の底部２Cに開口した連通口１１と同心となるの環状であって、連通口１１の側方に配置されている。
環状とは、開口部が連続したもののみならず、図９に示すように、全体として環状であって、一部か閉口されているものも含む。
洗浄液排出口１５は、図示しないスクレーパ６の摺動軌跡内に配置されている。
これにより、スクレーパ６の対向面６Hに対して、洗浄液排出口１５から噴射される洗浄液を、常時、直接噴射することができるので、対向面６Hに付着した撹拌物を除去する効果が特に高められる。
本変形例では、洗浄液排出口１５が、スクレーパ６の摺動軌跡内に配置されている例を示したが、スクレーパ６の摺動軌跡から外れた位置に洗浄液排出口１５を配置しても良く、この場合、攪拌容器２の内壁面２Aに接触するブレード部６Dの先端６Fが、洗浄液排出口１５との接触によって摩耗することが回避できるというメリットがある。
また、本変形例では、洗浄液排出口１５の数が１である例を示したが、この数に限られるものではなく、必要に応じて増加させることができる。

本発明に係る攪拌装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る攪拌装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

１ 攪拌装置
２ 攪拌容器
２A 内壁面
２B 蓋
２C 底部
３A、３B 駆動機構
４ 攪拌アーム
４A 基部
４B アーム部
６ スクレーパ
６B ブラケット部材
６C ピン
６D ブレード部
６E 連結部
６F 先端
６G 孔
６H 対向面
６I 、６J 端面
６K 凹部
７A、７B 駆動軸
８ 攪拌羽根
９ 下部攪拌槽
１０ 下部攪拌羽根
１１ 連通口
１２ 外部循環経路
１３ 上部排出口
１４ シャワーノズル
１５ 洗浄液排出口
１６ ドレン
１７ ジャケット
１８ 温冷媒供給管
１９ 原料投入口
２０ ベント

Claims (3)

1. 攪拌物を収容する攪拌容器と、前記攪拌容器の内部において前記攪拌物を攪拌するための攪拌アームと、前記攪拌アームに連結され、前記攪拌容器の内壁面に付着した前記攪拌物を掻き取るスクレーパと、を備えた攪拌装置であって、
   前記スクレーパは、少なくとも前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されており、
   前記攪拌容器の底部の内壁面には、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する面に向けて洗浄液を吐出する洗浄液排出口が配置されていることを特徴とする攪拌装置。
2. 前記洗浄液排出口は、環状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
3. 前記洗浄液排出口は、前記攪拌容器の底部の内壁面の、前記攪拌容器の底部の内壁面と対向する部分に配置されたスクレーパの摺動軌跡上に配置されていることを特徴とする請求項１～２に記載の攪拌装置。