JP3689648B2 - もろみ発酵槽 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、醤油もろみ発酵槽などのようにタンク内に貯留した内部流体を攪拌するための攪拌槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
醸造醤油の製法は、散水・蒸煮した大豆又は脱脂大豆と炒煎・割砕した小麦とを混ぜ、種麹を散布して製麹をし、得た麹を食塩水に浸漬したもろみを凡そ６ヶ月以上発酵させた後、圧搾して生醤油を得るものである。
【０００３】
もろみを発酵させるためのもろみ発酵槽（醸成タンク）としては、日本酒などの発酵槽と同様に、古来より上部が開口した縦形タンク（桶型）が通例とされている。初期のもろみは麹が食塩水に馴染まず、表面側に自然浮上するため、タンク下部が醤油液（塩水）の液相でタンク表面部がもろみ粒の粒層（固相）に自然分離するので、定期的な攪拌作業が必要である。これは、乳酸菌，酵母の繁殖や作用を旺盛にすると同時に、発酵が進むにつれて生成するＣＯ_２を除き菌の生育阻害を防ぐためである。古くは攪拌棒を用いて手作業で攪拌していたが、近年では省力化のため、コンプレッサからの圧縮空気をタンクの下部などに吹き入れる吹込み攪拌法が主流である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吹込み攪拌法にあっては、次のような問題点があった。
【０００５】
（１） タンク内に吹込まれた圧縮空気は気泡としてタンク底部から上方に向かって自然膨張しながら浮上するものであるから、気泡の浮上ドリフト経路にあるもろみ（内容流体）が横方向（水平方向）に急激に押し退けられて揺動し、内容流体の左右（横方向）攪拌作用こそが過激になるものの、内容流体の上部に浮く粒層に対する上下でんぐり返しは効率的には実現せず、攪拌棒を用いる手動攪拌とは異なり、低比重の粒層の沈め込み力に欠く。そこで、表面部の粒層が気泡破裂で分断散乱する程の高出力モータを用いて強引な吹込み攪拌を行っているのが現状であり、電力消費が大きく、ランニングコスト高となり、また、コンプレッサの定期的メンテナンスは勿論のこと、槽内の上方壁面等にもろみ飛沫が付着し、カビ発生が起こるため、その清掃作業も余儀なくされ、製造コスト高を招いている。
【０００６】
（２） 発酵タンク内のもろみ中では、耐塩性の酵母や乳酸菌により、糖化，アルコール発酵，酸発酵，エステル化，タンパク質分解などの反応が進み、固有の芳香が生成されるものであるが、吹込み攪拌法では、攪拌棒による丁寧で静粛的な手動攪拌とは異なり、圧搾空気の吹き込みがいわば突発的曝気処理に相当するものとなるため、気泡の自然膨張と浮上に基づく膨張吸着により、液相中に含まれる貴重な芳香等の揮発成分が気泡中に奪取されて上部空間へ輸送放散されてしまい、却って醸造品質の低下を招いている。
【０００７】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題は、静粛攪拌により、消費電力及び製造コストの低減化と共に、芳香等の揮発成分の散逸抑制をも図り得るもろみ発酵槽を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
タンク内のもろみ等の内容流体を攪拌するのは、自然分離された表面部の浮上粒層（固相）と下部の液相との混和作用を本来的目的とするものであるので、本発明者は、まず、表面部の粒層が攪拌作用によって効率良くでんぐり返って液体に潜り込み易いタンク構造に着眼した。
【０００９】
そこで、本発明の第１の特徴は、タンク周面の頂上部に密閉可能な開口部を持つ横形タンクを用いた点にある。この横形タンクは円筒状に限らず、樽形や鼓形などの略回転対称形立体であれば良い。横形タンク内の内容流体は縦形タンクのそれに比してタンク水平軸線（中心線）を回転中心とする旋回対流となり易く、表面部に浮かぶ粒層はその旋回流に漂流しながらタンク周面を弧状案内面として深部へ巻き込まれて沈降し易くなることから、表面部の粒層をでんぐり返して液相に穏やかに効率良く沈め込め得る。また、タンク頂上部の開口を介して内容物を投入充填することができるが、その充填後は透明蓋等で上部開口を塞ぐことにより、完全密閉型タンクと成すことができ、芳香等の揮発成分の放散防止や衛生強化などを図り得る。更に、密閉式タンクであるため、タンク容積に近い満充填が可能となるので、相対的にタンク周面の上部が落し蓋効果となる。上部の開口近傍には発酵等に伴う湧き代を確保する程の空気溜まりを残すだけで済み、気相接触面積が大幅に減少し、殊に嫌気性発酵には好都合である。
【００１０】
また、本発明者は、攪拌羽根のタンク周面を弧状案内面とするでんぐり返し作用を利用して横形タンク内の内容流体が旋回対流を含む循環流として派生するときはそのでんぐり返し作用が増強すると共に流動負荷が大幅に低減することに着眼した。
【００１１】
そこで、第２の特徴としては、タンク内の相対向するタンク端面間に架設されて駆動可能に支承された水平回動軸と、この水平回動軸を螺旋中心線として、当該水平回動軸寄りにある央部側内容流体に対する正巻き螺旋送りとタンク周面寄りにある外周部側内容流体に対する逆巻き螺旋送りとを同時に惹起するべき攪拌羽根構体とを有する点にある。
【００１２】
水平回動軸の低速駆動による攪拌羽根構体のゆっくりとした静粛的な旋回攪拌によって、水平回動軸寄りにある央部側内容流体が例えば第１のタンク端面から第２のタンク端面に向かう一方向軸送り成分を持つ緩い正巻き螺旋送りにあずかると同時に、逆に、タンク周面寄りにある外周部側内容流体が第２のタンク端面から第１のタンク端面に向かう他方向軸送り成分を持つ緩い逆巻き螺旋送りにあずかるため、第２のタンク端面に当たる央部側内容流体の正巻き螺旋流は外周部側内容流体の第２のタンク端面から離反する逆巻き螺旋流に引き込まれるように第２のタンク端面で裏返し的反跳を起し、第２のタンク端面では湧き出し域が生じると共に、逆に、第１のタンク端面に当たる外周部側内容流体の逆巻き螺旋流は央部側内容流体の第１のタンク端面から離反する正巻き螺旋流に引き込まれるように第１のタンク端面で表返し的反跳を起し、第１のタンク端面では吸い込み域が生じる。このタンク両端面での内容流体の湧き出し域と吸込み域との対生成により、央部側内容流体の正巻き螺旋流とその外周部側内容流体の逆巻き螺旋流との２流相が流体慣性として自律的に循環し、定常的対流が発生する。
【００１３】
このため、外周部側内容流体の表面に浮かぶ粒層などの固形物や央部側内容流体に潜り漂う固形物は、螺旋流の旋回成分によりタンク周面の母線方向の如何なる部分でもその弧状面に沿って案内されるように深部へ巻き込み付勢されると共に、第１のタンク端面のタンク周面側で生じる殊に強い吸い込み域流で粒体も深部に沈み込み得るため、漂流固形物を効率良くでんぐり返して液相に浸漬せしめることができる。
【００１４】
このように、横形タンク内は緩い正逆の螺旋流による定常的対流が自律生成し、漂流固形物と液相との混和作用は起泡を生じずに効率的且つ穏やかである。また、攪拌作用ないし混和作用が定常的対流に基づくため、流動慣性により攪拌負荷が大幅に低減し、低出力モータの使用で足り、節電を実現でき、また内容流体の飛散付着の問題も無く、メンテナンスフリーとなるため、製造コストの低減化をもたらす。しかも、定常的対流による混和作用であると共に、タンク容積に近い満充填が可能となるため、気相接触面積の大幅減少により、芳香等の揮発成分の散逸を抑制できる。
【００１５】
攪拌羽根構体としては、通常、一方向軸送り成分を持つ正巻き螺旋送りを惹起するべき内羽根手段と、他方向軸送り成分を持つ逆巻き螺旋送りを惹起するべき外羽根手段とから成る。水平回動軸を旋回軸とする内羽根手段を構成し、水平回動軸から伝達機構を介して外羽根手段を駆動することもできる。
【００１６】
しかしながら、構造の簡略化を図るためには、内羽根手段は水平回動軸方向に順次ずらしてその軸周りに順次食い違い配置された複数の独立した輻射羽根を有し、外羽根手段は複数の輻射羽根のタンク周面側端部を辿って相互連結した螺旋状羽根を有する構成を採用するのが適切である。軸方向に連続したスクリュウ羽根ではなく、複数の独立した輻射羽根を用いるのは、央部側内容流体中の固形物に混練する程の圧迫力を与えずに、軸方向に貫通する空間を逃げ間として確保し、混和するのに適した散らし攪拌をすると共に流体抵抗を軽減するためである。螺旋状羽根のねじ送り作用は外周部側内容流体に逆巻き螺旋送りを付与するものであるが、複数の輻射羽根の補強部材としても機能し、制振作用により輻射羽根が全体的に安定的に旋回し、折損等を防止するのに役立つ。そのため、輻射羽根の輻射長さを長くできるので、設置スペースを浪費せずに、タンク径を太くでき、大容量化を図ることができる。なお、央部側内容流体に対する正巻き螺旋流と外周部側内容流体に対する逆巻き螺旋流との２相流を生成するに、輻射羽根の主面の水平回動軸に交差する向きと螺旋状羽根の水平回動軸に交差する向きとは逆にする。また、内容流体の粘性等や攪拌能力を考慮した場合、螺旋状羽根は１条に限らず、２条や複条としても良い。
【００１７】
ここで、各輻射羽根としては、広面状の一枚羽根を用いても構わないが、流体抵抗が過大となり、その分、高出力モータを必要とし、また緩やかな流れであれば十分でもある。そこで、水平回動軸に連結した基端部同士が軸方向に離間していると共にタンク周面側端部同士が会合連結し、中抜き開口を画成する一対の斜板状羽根から成ることが望ましい。一対の斜板状羽根はタンク端面から見た場合、重なった状態にあるため、軸方向に亘る貫通空間を広く確保でき、流体抵抗を低減できると共に緩い分散的攪拌を実現でき、また、一対の斜板状羽根はその主面法線が水平回動軸に交差する傾斜姿勢であるため、央部側内容流体中の固形物に対する抱き込み潜行と掻き揚げ浮上が繰り返し、でんぐり返し作用が旺盛になる。更に、水平回動軸と一対の斜板状羽根とはトラス又はラーメン構造で連結しているため、軽量化と高強度を両立できる。
【００１８】
螺旋状羽根がタンク周面に近接対向する帯状（リボン状）である場合、固形物の捕捉量が増すため、外周側内容流体中の固形物に対する抱き込み潜行と掻き揚げ浮上により、でんぐり返し作用が一層旺盛となる。
【００１９】
更なる補助的部材としては、螺旋状羽根の内側に沿って離散的に複数の汲み掛け部材を具備していることが望ましい。汲み掛け部材は、上部位置までの旋回上昇する過程で液相を汲み上げた後、表面に浮上している固形物に対して汲み上げた液相を上から浴びせ掛け、攪拌初期では表面固形物を濡らして浮力を下げ、沈め込み易くすることができる。また、旋回送り力の増強や、攪拌初期においては連続した粒層・固相に対する掻き崩し作用もある。
【００２０】
この汲み掛け部材の相隣接するもの同士は正回転用汲み掛け部材と逆回転用汲み掛け部材とすれば良い。水平回動軸の正逆回転に対応して、表面固形物に対する低浮力化を担保できる。
【００２１】
内羽根手段はタンク端面側にそれぞれ端面掻き羽根を有することが望ましい。端面掻き羽根が擺動してタンク端面を接触する程に這い回るので、タンク端面に付着した固相の掻き落しを行うことができる。この端面掻き羽根の主面の水平回動軸に交差する向きと螺旋状羽根の水平回動軸に対して交差する向きとを逆にする。即ち、この端面掻き羽根は輻射羽根と同様に央部側内容流体に対する正巻き螺旋送り羽根に相当する。ただ、タンク端面に近接配置されているため、水平回動軸の駆動開始時点から央部側内容流体のうちタンク端面の至近距離で正巻き螺旋流を能動的に生成できるため、タンク端面での湧き出し域と吸込み域とが能動的に対生成し、循環流の積極化により定常的対流の生成が確実化する。従って、端面掻き羽根はタンク端面での還流形成手段（湧き出し域形成手段又は吸込み域形成手段）に相当する。
【００２２】
加えて、外羽根手段は螺旋状羽根に沿ってその外周側に突設した複数の周面掻き羽根を有することが望ましい。周面掻き羽根の擺動によりタンク周面に付着した固形物の掻き落しや、固形物の抱き込み降下と掻き揚げ上昇が繰り返し、でんぐり返しが旺盛になる。また、連続した表面固形物に対する掻き崩し作用もある。更に、外周部側内容流体の旋回流が加勢する。
【００２３】
複数の周面掻き羽根は水平回動軸に平行とし、各羽根長さの水平回動軸への射影線分同士が当該水平回動軸長さに亘り繋がっているように配置する。水平回動軸の１回転ではタンク周面全域を余すことなく這い回ることになるため、周面掻き落し等がより全うになる。
【００２４】
水平回動軸を駆動する動力源は横形タンクの外部に設ける必要があるが、横形タンクを用いたことにより、動力源を横形タンクの肩部等に搭載することができる。このため、設置スペースの削減に寄与する。
【００２５】
なお、上記もろみ発酵槽としては、内容流体が醤油もろみである醤油もろみ発酵槽に限らず、清酒・食酢などのもろみ発酵槽にも用いることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る攪拌装置を備えた醤油もろみ発酵槽を示す正面図、図２はその内部構造も併せて示す左側面図、図３はその平面図、図４は図２中のＡ−Ａ線に沿って切断して見た状態を示す断面図、図５（ａ）はタンク本体内に設けられる汲み掛け羽根を示す平面図、図５（ｂ）はその側面図、図６はタンク本体に対する水平回動軸の取り付け構造を示す概略図、図７はタンク本体内の攪拌羽根構体を示す斜視図、図８はタンク本体内の内容流体の流動様相を示す概略図である。
【００２７】
本例の攪拌装置を備えた醤油もろみ発酵槽は、外観視で、略円筒状横形タンク本体１（直径約２ｍ，軸方向長さ約２．９ｍ）と、これを安定的にフロア面ＦＬに据え置き支持するための正面視左右３対の支持脚部２ａ〜２ｃと、タンク本体１内の水平回動軸１０を正逆回転可能に駆動するための動力源３と、タンク本体１の頂上部の軸方向３箇所に設けた矩形状の上部開口４ａ〜４ｃと、タンク本体１の片側肩部に沿って設けた作業床５と、その作業床５の周りに巡らした落下防止柵６と、タンク正面にフロア面ＦＬと作業床５と間の昇降のために設けた梯子７と、タンク本体１の正面下部に設けた液出口８とを有している。このタンク本体１は横形タンクであるため、醸成庫内のフロア占有面が矩形となり、複数槽設置の場合などの際、縦形タンクに比しデッドスペースが削減する。
【００２８】
タンク本体１は、内容量が約９ｍ^３で、壁厚約１ｃｍの強化プラスチック製である。横形タンクであるため、タンク周面には周回リブ１ａ，１ｂが強度上付帯しており、またタンク端面（正面，背面）には縦リブ１ｃと横リブ１ｄから成る格子状リブが強度上付帯している。
【００２９】
支持脚部２ａ〜２ｃはタンク本体１の下部円弧周面を受け支えるようにタンク本体１と一体的に強化プラスチックで形成されている。
【００３０】
動力源３は、タンク背面に片持ち支持された張り出し板３ａと、この上に固定された電動モータ３ｂと、水平回動軸１０の端部に連繋する減速機３ｃとから成る。なお、動力源３を背面側に張り出して設けると、その分、設置占有面積を消費するため、タンク本体１の肩部等に搭載すると良い。その場合、動力伝動機構としては巻き掛け装置を用いることができる。
【００３１】
上部開口４ａ〜４ｃは、もろみをタンク内に仕込む際の投入口であると共に、攪拌状態などを確認するための覗き窓であり、常態では、透明蓋（図示せず）で密閉されている。仕込み前には、タンク内を洗浄する必要があるため、上部開口４ａ〜４ｃは人が出入りできる程の開口広さとなっている。上部開口４ａ〜４ｃは、満充填されたもろみが発酵した際、その湧き代を確保するため、タンク頂上から起立囲みを以って突出形成されている。
【００３２】
水平回動軸１０は金属丸棒で、図６に示す如く、正面側のタンク端面Ｆと背面側のタンク端面Ｂに架設されて駆動可能に支承されている。水平回動軸１０の両端部は滑性ナイロン製の軸受１１，１２を介してタンク端面Ｂ，Ｆの支軸筒部１１ａ，１１ｂに支持されている。水平回動軸１０の背面側は支軸筒部１１ａよりタンク外部に突出して減速機３ｃに連繋されている。このため、水密構造の必要上、水平回動軸１０と支軸筒部１１ａとには３重のパッキン１３が介装されている。タンク内の水平回動軸１０にはステンレス製スリーブ１４が外嵌し、このスリーブ１４は強化プラスチック製ライニング１５で被覆されている。
【００３３】
タンク内での攪拌羽根構体２０は水平回動軸１０にて支持されている。この攪拌羽根構体２０は、水平回動軸１０の軸方向に順次所定ピッチＰだけずらして軸周り偏角方向に略４５°だけ順次食い違い配置された１３個の独立した左掻き輻射羽根２１ａ〜２１ｍと、輻射羽根２１ａ〜２１ｍのタンク周面Ｓ側の端部を辿って相互連結した帯状の右掻き螺旋状羽根３０とを有する。輻射羽根２１ａ〜２１ｍは左巻き螺旋送りを成す内羽根手段として機能し、螺旋状羽根３０は右巻き螺旋送りを成す外羽根手段として機能する。
【００３４】
背面側の輻射羽根２１ａから正面側の輻射羽根２１ｍまでの軸周りの総偏角は３πで、タンク内の軸長をＬすると、所定ピッチ（リード）Ｐは略Ｌ／１２である。背面側の輻射羽根２１ａと正面側の輻射羽根２１ｍはそれぞれタンク端面ＢとＦに対し平行な１本サポート板で、タンク端面掻き羽根としても作用するが、輻射羽根２１ｂ〜２１ｌのいずれもは、水平回動軸１０に連結した基端部同士が軸方向に約Ｐだけ離間していると共にタンク周面Ｓ側の端部同士が会合連結し、三角形状の中抜き開口Ｈを画成する一対の斜板状部材Ｔ１，Ｔ２から成る。輻射羽根２１ａ及び輻射羽根２１ｍと各斜板状部材Ｔ１，Ｔ２は、図６に示すように、水平回動軸１０に対して板面（主面）が４５°の傾斜角を持つ捩じれ姿勢となっている。輻射羽根２１ｂ〜２１ｌの一対の斜板状部材Ｔ１，Ｔ２のタンク周面Ｓ側の端部同士は会合連結しているため、斜板状部材Ｔ１，Ｔ２は、図２に示すように、Ｖ字形状を呈している。輻射羽根２１ａ及び輻射羽根２１ｍと各斜板状部材Ｔ１，Ｔ２の板厚は４．５ｃｍ、板幅は１０ｃｍで、強化プラスチック製である。一対の斜板状部材Ｔ１，Ｔ２は、図４に示す如くタンク端面側から見ると、重なっており、輻射羽根２１ａ〜２１ｍは偏角４５°おきに輻射配向しているため、タンク端面Ｂからタンク端面Ｆに亘って水平回動軸１０に沿う円柱８分割の貫通空間Ｗが連通確保されている。
【００３５】
螺旋状羽根３０は１周期半の左巻き螺旋帯状である。このため、図６に示す輻射羽根２１ａ〜２１ｍの主面の水平回動軸１０に交差する向きと、図２に示す螺旋状羽根３０の水平回動軸１０に交差する向きとは逆である。螺旋状羽根３０の板厚は１．５ｃｍ、板幅は１０ｃｍで、強化プラスチック製である。螺旋状羽根３０とタンク周面Ｓとの間隙は約１２ｃｍ程度である。
【００３６】
螺旋状羽根３０の相隣接する輻射羽根の間には、正回転用汲み掛け部材Ｘと逆回転用汲み掛け部材Ｙが軸直交面内に斉一して螺旋状羽根３０に取り付けられている。各汲み掛け部材Ｘ，Ｙは図５に示す如く柄部ｊと掬い部ｋから成るスプーン状で、強化プラスチック製である。各掬い部は水平回動軸１０に平行である。
【００３７】
また、螺旋状羽根３０の外面のうち輻射羽根２１ｂ〜２１ｌのタンク周面Ｓ側の端部に相当する箇所には突片状の周面掻き羽根Ｚが突設されている。この周面掻き羽根Ｚも強化プラスチック製で、その幅は螺旋状羽根３０の幅の約３倍となっており、左右に張り出ている。複数の周面掻き羽根Ｚは水平回動軸１０に平行であって、各羽根長さの水平回動軸１０への射影線分同士が当該水平回動軸長さに亘り繋がっている。また、外羽根Ｚの突端はタンク周面Ｓに接する程に近接している。なお、図４に示す如く、タンク端面Ｂ，Ｆの輻射羽根２１ａ，２１ｍのタンク内周面Ｓ側の突端Ａ，Ｍはタンク周面Ｓに接する程に近接し、周面掻き羽根としても機能している。
【００３８】
もろみ（内容物）の充填量は、図２に示すように、もろみ表面Ｑから螺旋状羽根３０の最上部が少し出る程までの満充填に近いことが望ましい。そして、定期的なもろみ攪拌作業では、作業者は操作盤のスイッチを投入し、時限制御により動力源３が起動される。
【００３９】
水平回動軸１０が低速駆動（数ｒｐｍ）で正転（反時計方向）すると、左掻き羽根としての輻射羽根２１ａ〜２１ｍにより、内容流体Ｌのうち水平回動軸寄りにある央部側内容流体が例えばタンク端面Ｂからタンク端面Ｆに向かう一方向軸送り成分を持つ緩い左巻き螺旋送りにあずかると同時に、逆に、内容流体Ｌのうち右掻き羽根としての螺旋状羽根２０及び周面掻き羽根Ｚにより、タンク周面寄りにある外周部側内容流体がタンク端面Ｆからタンク端面Ｂに向かう他方向軸送り成分を持つ緩い右巻き螺旋送りにあずかる。タンク端面Ｆに当たる央部側内容流体の左巻き螺旋流（図８の白抜き矢頭の矢印で示す）は、タンク端面Ｆから離反する外周部側内容流体の左巻き螺旋流（図８の塗り潰し矢頭の矢印で示す）に滑らかに連絡するようにタンク端面Ｆで裏返し的反跳を起し、タンク端面Ｆでは湧き出し域ＵＰが生じると共に、逆に、タンク端面Ｂに当たる外周部側内容流体の右巻き螺旋流は、タンク端面Ｂから離反する央部側内容流体の左巻き螺旋流に滑らかに連絡するようにタンク端面Ｂで表返し的反跳を起し、タンク端面Ｂでは吸い込み域ＤＮが生じる。このため、央部側内容流体の左巻き螺旋流と外周部側内容流体の右巻き螺旋流との流動様相が流体慣性として自律的に持続し、ゆっくりとした定常的対流が発生する。
【００４０】
上記の定常的対流の生成は内容流体（液相）Ｌの流動様相であるが、外周部側内容流体の表面に浮かぶ粒層などの固形物や浅部に潜り漂う固形物は、螺旋流の旋回成分によりタンク周面の母線方向の如何なる部分でもその弧状面に沿って案内されるように深部へ巻き込み付勢されると共に、タンク端面Ｂのタンク周面側で生じる比較的強い吸い込み域ＤＮで粒体も深部に沈み込み得るため、表面固形物を効率良くでんぐり返して液相に浸漬せしめることができる。
【００４１】
このように、横形タンク内は緩い正逆の螺旋流による定常的対流が自律生成し、固形物と液相との混和作用が起泡を生じずに効率的且つ穏やかに促進する。従って、攪拌作用ないし混和作用が定常的対流に基づくため、流動慣性により攪拌負荷が大幅に低減し、低出力モータの使用で足り、節電を実現でき、また内容流体の飛散付着の問題も無く、メンテナンスフリーとなるため、製造コストの低減化をもたらす。しかも、定常的対流による混和であると共に、タンク容積に近い満充填が可能となるため、気相接触面積の大幅減少により、もろみ固有の芳香成分の散逸を抑制できる。
【００４２】
内羽根手段としては、水平回動軸１０の軸方向に順次ずらしてその軸周りに順次食い違い配置された複数の独立した輻射羽根２１ａ〜２１ｍであるため、央部側内容流体中の固形物を混練するのではなく、軸方向に連通する貫通空間Ｗを逃げ間として確保し、混和するのに適した散らし攪拌をすると共に流体抵抗を軽減することができる。螺旋状羽根２０はねじ送り作用により外周部側内容流体に右巻き螺旋送りを付与するが、複数の輻射羽根２１ａ〜２１ｍの補強部材としても機能し、制振作用により輻射羽根２１ａ〜２１ｍが全体的に安定的に旋回し、折損等を防止するのに役立つ。そのため、輻射羽根２１ａ〜２１ｍの輻射長さを長くできるので、設置スペースを浪費せずに、タンク径を太くでき、大容量化を図ることができる。
【００４３】
なお、輻射羽根２１ａ〜２１ｍ（Ｔ１，Ｔ２）の主面の水平回動軸１０に交差する向きと螺旋状羽根２０の水平回動軸１０に交差する向きとは逆になっているため、流体の送り方向が逆になり、央部側内容流体の左巻き螺旋流と外周部側内容流体の右巻き螺旋流が同時に発生する。もっとも、螺旋状羽根２０を右巻き螺旋として構成し、輻射羽根２１ａ〜２１ｍ（Ｔ１，Ｔ２）の主面の水平回動軸１０に交差する向きを図６に示す向きとは逆にしても構わない。
【００４４】
一対の斜板状羽根Ｔ１，Ｔ２は軸方向に重なり、またその間には中抜き開口Ｈが画成されているため、軸方向に亘る貫通空間を広く確保でき、流体抵抗を低減できると共に緩い分散攪拌を実現でき、また、一対の斜板状羽根Ｔ１，Ｔ２の主面法線αが水平回動軸１０に交差しているため、固形物の抱き込み潜行と掻き揚げ浮上が繰り返し、でんぐり返し作用が旺盛となる。更に、水平回動軸１０と一対の斜板状羽根Ｔ１，Ｔ２とはトラス又はラーメン構造で相互連結されているため、軽量化と高強度を両立できる。
【００４５】
螺旋状羽根２０はタンク周面Ｓに近接対向する帯状であるため、固形物の捕捉量が増すため、固形物の抱き込み潜行と掻き揚げ浮上により、でんぐり返し作用が一層旺盛となる。
【００４６】
また、内羽根手段を構成する汲み掛け部材Ｘ，Ｙを具備しているため、上部位置までの旋回上昇する過程で液相を汲み上げた後、表面に浮上している固形物に対して汲み上げた液相を上から浴びせ掛け、攪拌初期では固形物を濡らして浮力を下げ、沈め込み易くすることができる。また、旋回送り力の増強や、攪拌初期においては連続した粒層に対する掻き崩し作用もある。
【００４７】
端面側の輻射羽根２１ａ，２１ｍは端面掻き羽根としてタンク端面Ｂ，Ｆを擺動し、タンク端面Ｂ，Ｆを接触する程に這い回るので、タンク端面Ｂ，Ｆに付着した固相の掻き落しを行うことができる。また、輻射羽根２１ａ，２１ｍにより、水平回動軸１０の駆動開始時点から央部内容流体のうちタンク端面Ｂ，Ｆの至近距離で正巻き螺旋流を積極的に生成できるため、タンク端面Ｂ，Ｆでの吸込み流ＤＮと湧き出し流ＵＰが強く生成し、定常的対流の生成が確実化する。更に、内羽根手段を構成する周面掻き羽根Ｚや突端Ａ，Ｍがタンク周面Ｓを擺動するため、タンク周面Ｓに付着した固形物の掻き落しや、固形物の抱き込み降下と掻き揚げ上昇が繰り返し、でんぐり返しが旺盛になる。また、連続した表面固形物に対する掻き崩し作用もある。更に、外周部側内容流体の旋回流を加勢する。そして、複数の周面掻き羽根Ｚは水平回動軸１０に平行で、各羽根長さの水平回動軸１０への射影線分同士が当該水平回動軸長さに亘り繋がっているため、水平回動軸１０の１回転ではタンク周面Ｓ全域を余すことなく這い回ることになるため、周面掻き落し等がより全うになる。
【００４８】
なお、水平回動軸１０の逆回転駆動させることでも、上記同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るもろみ発酵槽は、タンク周面の頂上部に密閉可能な開口部を持つ横形タンクを用い、タンク内の相対向するタンク端面間に架設されて駆動可能に支承された水平回動軸を螺旋中心線として、水平回動軸寄りにある央部側内容流体に対する正巻き螺旋送りとタンク周面寄りにある外周部側内容流体に対する逆巻き螺旋送りとを同時に惹起するべき攪拌羽根構体とを有し、内容流体がもろみであることを特徴とするものであるから、次の効果を奏する。
【００５０】
（１） 即ち、攪拌羽根構体の静粛的旋回攪拌により、タンク両端面では内容流体の湧き出し域と吸い込み域とが対生成し、央部側内容流体の正巻き螺旋流と外周部側内容流体の逆巻き螺旋流との２流相が流体慣性として自律的に循環して定常的対流が発生するため、外周部側内容流体の表面に浮かぶ粒層などの固形物や浅部に潜り漂う固形物は、螺旋流の旋回成分によりタンク周面の母線方向の如何なる部分でもそのタンク周面を弧状案内面として深部へ巻き込み付勢されると共に、タンク周面側で生じる比較的強い吸い込み流によって粒体も深部に沈み込み得るため、表面固形物を効率良くでんぐり返して液相に浸漬せしめることができ、固形物と液相との混和作用は起泡を生じずに効率的且つ穏やである。しかも、静粛攪拌作用ないし混和作用が定常的対流に基づくため、流動慣性により攪拌負荷が大幅に低減し、低出力モータの使用で足り、節電を実現でき、また内容流体の飛散付着の問題も無く、メンテナンスフリーとなるため、製造コストの低減化をもたらす。定常的対流による混和作用であるため、気相接触面積の大幅減少により、芳香等の揮発成分の散逸を抑制できる。更に、上部開口を塞ぐことにより、完全密閉型タンクと成すことができ、芳香等の揮発成分の放散防止や衛生強化などを図り得る。加えて、密閉式タンクであるため、タンク容積に近い満充填が可能となるので、相対的にタンク周面の上部が落し蓋効果となる。上部の開口部近傍には発酵等に伴う湧き代を確保する程の空気溜まりを残すだけで済み、気相接触面積が大幅に減少し、殊に嫌気性発酵には好都合である。
【００５１】
（２） 攪拌羽根構体としては正巻き螺旋送りを惹起するべき内羽根手段と逆巻き螺旋送りを惹起するべき外羽根手段とから成るが、内羽根手段は水平回動軸方向に順次ずらしてその軸周りに順次食い違い配置された複数の独立した輻射羽根を有し、外羽根手段は複数の輻射羽根のタンク周面側端部を辿って相互連結した螺旋状羽根を有する。構造の簡略化を図ることができる。複数の独立した輻射羽根を用いるため、央部側内容流体中の固形物に混練する程の圧迫力を与えずに、軸方向に貫通する空間を逃げ間として確保し、混和するのに適した散らし攪拌をすると共に流体抵抗を軽減する。螺旋状羽根は複数の輻射羽根の補強部材としても機能し、制振作用により輻射羽根が全体的に安定的に旋回し、折損等を防止するのに役立つ。そのため、輻射羽根の輻射長さを長くできるので、設置スペースを浪費せずに、タンク径を太くでき、大容量化を図ることができる。
【００５２】
（３） 各輻射羽根としては、水平回動軸に連結した基端部同士が軸方向に離間していると共にタンク周面側端部同士が会合連結し、中抜き開口を画成する一対の斜板状羽根から成る。一対の斜板状羽根はタンク端面から見た場合、重なった状態にあるため、軸方向に亘る貫通空間を広く確保でき、流体抵抗を低減できると共に緩い分散的攪拌を実現でき、また、一対の斜板状羽根はその主面法線が水平回動軸に交差する傾斜姿勢であるため、央部側内容流体中の固形物に対する抱き込み潜行と掻き揚げ浮上が繰り返し、でんぐり返し作用が旺盛になる。更に、水平回動軸と一対の斜板状羽根とはトラス又はラーメン構造で連結しているため、軽量化と高強度を両立できる。
【００５３】
（４） 螺旋状羽根がタンク周面に近接対向する帯状である場合、固形物の捕捉量が増すため、外周側内容流体中の固形物に対する抱き込み潜行と掻き揚げ浮上により、でんぐり返し作用が一層旺盛となる。
【００５４】
（５） 螺旋状羽根の内側に沿って離散的に複数の汲み掛け部材を具備している場合、攪拌初期では表面固形物を濡らして浮力を下げ、沈め込み易くすることができる。また、旋回送り力の増強や、攪拌初期においては連続した粒層・固相に対する掻き崩し作用もある。
【００５５】
（６） 内羽根手段がタンク端面側にそれぞれ端面掻き羽根を有する場合、タンク端面に付着した固相の掻き落しを行うことができる。この端面掻き羽根の主面の水平回動軸に交差する向きと螺旋状羽根の水平回動軸に対して交差する向きとを逆にすると、この端面掻き羽根は輻射羽根と同様に央部側内容流体に対する正巻き螺旋送り羽根に相当する。タンク端面に近接配置されているため、水平回動軸の駆動開始時点から央部側内容流体のうちタンク端面の至近距離で正巻き螺旋流を能動的に生成できるため、タンク端面での湧き出し域と吸込み域とが能動的に対生成し、循環流の積極化により定常的対流の生成が確実化する。
【００５６】
（７） 外羽根手段が螺旋状羽根に沿ってその外周側に突設した複数の周面掻き羽根を有する場合、タンク周面に付着した固形物の掻き落しや、固形物の抱き込み降下と掻き揚げ上昇が繰り返し、でんぐり返しが旺盛になる。また、連続した表面固形物に対する掻き崩し作用もある。更に、外周部側内容流体の旋回流が加勢する。
【００５７】
（８） 複数の周面掻き羽根は水平回動軸に平行とし、各羽根長さの水平回動軸への射影線分同士が当該水平回動軸長さに亘り繋がっているように配置する。水平回動軸の１回転ではタンク周面全域を余すことなく這い回ることになるため、周面掻き落し等がより全うになる。
【００５８】
（９） 動力源を横形タンクの肩部等に搭載した場合、設置スペースの削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る攪拌装置を備えた醤油もろみ発酵槽を示す正面図である
【図２】同醤油もろみ発酵槽の内部構造も併せて示す左側面図である。
【図３】同醤油もろみ発酵槽を示す平面図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ線に沿って切断して見た状態を示す断面図である。
【図５】（ａ）は同タンク本体内に設けられる汲み掛け羽根を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図６】同タンク本体に対する水平回動軸の取付構造を示す概略図である。
【図７】同タンク本体内の攪拌羽根構体を示す斜視図である。
【図８】同タンク本体内の内容流体の流動様相を示す概略図である。
【符号の説明】
１…略円筒状横形タンク本体
１ａ，１ｂ…周回リブ
１ｃ…縦リブ
１ｄ…横リブ
２ａ〜２ｃ…脚部
３…動力源
３ａ…張り出し板
３ｂ…電動モータ
３ｃ…減速機
４ａ〜４ｃ…上部開口
５…作業床
６…落下防止柵
７…梯子
８…液出口
１０…水平回動軸
１１，１２…軸受
１１ａ，１１ｂ…支軸筒部
１３…パッキン
１４…スリーブ
１５…ライニング
２０…攪拌羽根構体
２１ａ〜２１ｍ…輻射羽根
３０…帯状の螺旋状羽根
Ａ，Ｍ…突端
Ｂ…背面側のタンク端面
Ｆ…正面側のタンク端面
ＦＬ…フロア面
Ｈ…中抜き開口
Ｌ…内容流体
Ｑ…もろみ表面
Ｔ１，Ｔ２…斜板状羽根
Ｗ…貫通空間
Ｘ…正回転用汲み掛け部材
Ｙ…逆回転用汲み掛け部材
Ｚ…周面掻き羽根
ＤＮ…吸込み域
ＵＰ…湧き出し域
α…主面法線
ｊ…柄部
ｋ…掬い部

Claims (12)

1. タンク周面の頂上部に密閉可能な開口部を持つ横形タンクと、該タンク内の相対向するタンク端面間に架設されて駆動可能に支承された水平回動軸を螺旋中心線として、前記水平回動軸寄りにある央部側内容流体に対する正巻き螺旋送りとタンク周面寄りにある外周部側内容流体に対する逆巻き螺旋送りとを同時に惹起するべき攪拌羽根構体と、を有し、前記内容流体がもろみであることを特徴とするもろみ発酵槽。
2. 請求項１において、前記攪拌羽根構体は、前記正巻き螺旋送りを惹起するべき内羽根手段と、前記逆巻き螺旋送りを惹起するべき外羽根手段とを有することを特徴とするもろみ発酵槽。
3. 請求項２において、前記内羽根手段は前記水平回動軸方向に順次ずらしてその軸周りに順次食い違い配置された複数の独立した輻射羽根を有し、前記外羽根手段は前記複数の輻射羽根のタンク周面側端部を辿って相互連結した螺旋状羽根を有し、前記輻射羽根の主面の前記水平回動軸に交差する向きと前記螺旋状羽根の前記水平回動軸に交差する向きとが逆であることを特徴とするもろみ発酵槽。
4. 請求項３において、前記輻射羽根は、前記水平回動軸に連結した基端部同士が軸方向に離間していると共にタンク周面側端部同士が会合連結し、中抜き開口を画成する一対の斜板状羽根から成ることを特徴とするもろみ発酵槽。
5. 請求項３又は請求項４において、前記螺旋状羽根は前記タンク周面に近接対向する帯状であることを特徴とするもろみ発酵槽。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、前記外羽根手段は前記螺旋状羽根の内側に沿って離散的に複数の汲み掛け部材を具備していることを特徴とするもろみ発酵槽。
7. 請求項６において、前記汲み掛け部材の相隣接するもの同士が正回転用汲み掛け部材と逆回転用汲み掛け部材であることを特徴とするもろみ発酵槽。
8. 請求項３乃至請求項７のいずれか一項において、前記内羽根手段は前記タンク端面側にそれぞれ端面掻き羽根を有することを特徴とするもろみ発酵槽。
9. 請求項８において、前記端面掻き羽根の主面の前記水平回動軸に交差する向きと前記螺旋状羽根の前記水平回動軸に交差する向きとが逆であることを特徴とするもろみ発酵槽。
10. 請求項３乃至請求項９のいずれか一項において、前記外羽根手段は前記螺旋状羽根に沿ってその外側に突設した複数の周面掻き羽根を有することを特徴とするもろみ発酵槽。
11. 請求項１０において、前記複数の周面掻き羽根は前記水平回動軸に平行であって、各羽根長さの前記水平回動軸への射影線分同士が当該水平回動軸長さに亘り繋がっていることを特徴とするもろみ発酵槽。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、前記水平回動軸を駆動する動力源が前記横形タンクの上に搭載されていることを特徴とするもろみ発酵槽。

Images