JP4515303B2 - 円錐型攪拌処理装置 - Google Patents

Description

本発明は被処理物の攪拌、混合、乾燥処理を行う装置に関するものであって、特に被処理物を効率的に処理することができるとともに、消費電力を低減することのできる円錐型攪拌処理装置に係るものである。

従来より各種食品、飼料、医薬品、化学品等を攪拌、混合あるいは乾燥させるための装置として円錐型攪拌処理装置Ｄ′が用いられている。この装置は図５に示すように、逆円錐状の処理槽１′内に回転翼５′を具え、この回転翼５′によって処理槽１′内全体に被処理物Ｗの循環流を起こさせて、被処理物Ｗの攪拌、混合あるいは乾燥を行うようにしたものである。

前記回転翼５′は、処理槽１′の中心に具えられる回転軸５０′に対して、支持バー５１′を用いて螺旋帯状のリボン翼５２′が取り付けられて成るものであり、このリボン翼５２′の外側端面は、処理槽１′の内壁面に近接した状態となるものである。
そして処理槽１′内に投入された被処理物Ｗは、リボン翼５２′に案内されながら処理槽内板１０′（内壁）に沿って上昇するものであり、やがて処理槽１′内の上部に具えられた渦流ブレーカ６′の位置まで到達すると、この渦流ブレーカ６′に案内されて中央部に落とし込まれるものである。
このようにして被処理物Ｗは処理槽１′内を循環するものであり、その過程で攪拌、混合、乾燥処理が施されることとなる。

このような円錐型攪拌処理装置Ｄ′において少量の被処理物Ｗを処理しようとする場合、あるいは乾燥によって被処理物Ｗが減容した場合には、被処理物Ｗが渦流ブレーカ６′まで到達せず、その循環流に滞りを生じさせしまい、処理効率の低下を招いてしまうことがあった。
なお回転翼５′の回転数を上げることにより、被処理物Ｗを効果的に渦流ブレーカ６′に到達させることはできるものの、著しい高速回転は被処理物Ｗの粒子破壊を引き起こして性状を損なってしまい、また消費電力の増大を招いてしまう。

そこで本出願人は、渦流ブレーカ６′を複数の高さ位置に設けることにより、処理槽１′の容量に対して被処理物Ｗの容積が小さい場合であっても、回転翼５′の回転数を高速とすることなく被処理物Ｗを渦流ブレーカ６′に到達させることが可能であり、被処理物Ｗを充分に循環させることのできる装置を開発し、すでに特許出願に及んでいる（特許文献１参照）。
更に本出願人は、渦流ブレーカ６′の構成要素であるブレーカ体を、その案内作用面がすくい角を持つた構成とすることにより、被処理物Ｗに対する渦流ブレーカ６′の抵抗を低減させ、処理槽１′内における被処理物Ｗの円滑な循環を妨げてしまうことがなく、更に消費電力を低減することのできる装置を開発し、すでに特許出願に及んでいる（特許文献２参照）。

そしてその後も本出願人は円錐型攪拌処理装置Ｄ′の研究開発を継続しており、その中で更なる処理効率の向上、消費電力の低減を追求した結果、改善の余地があることが判明した。
具体的には処理槽１′内において、リボン翼５２′に案内されながら処理槽内板１０′（内壁）に沿って上昇する被処理物Ｗの上昇流Ｓ１と、渦流ブレーカ６′によって中央に落とし込まれた被処理物Ｗが潜り込む下降流Ｓ２との境界域において粒子同士の摩擦が発生しているため、これを低減もしくは無くすことにより、処理効率の向上及び消費電力の低減が期待できるであろうとの知見を得た。
また渦流ブレーカ６′に到達する前にリボン翼５２′からこぼれ落ちてしまう被処理物Ｗがあるため、確実な案内を実現することにより、処理効率の向上が期待できるものであろうとの知見を得た。
特開２００３−７１２６３号 特開２００３−２９０６４１号

本発明はこのような知見を認識してなされたものであり、被処理物を効率的に処理することができるとともに、消費電力を低減することのできる新規な円錐型攪拌処理装置を開発することを技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の円錐型攪拌処理装置は、処理槽の一部または全てを逆円錐状に形成し、この処理槽内に具えられた回転翼を構成するリボン翼によって被処理物を内壁に沿って上昇させ、この上昇させられた被処理物を、処理槽内上部に具えられた渦流ブレーカによって処理槽の中央付近に移動させることにより、被処理物を処理槽下部に落下させることを繰り返し行いながら、被処理物の攪拌、混合、乾燥処理を行う装置において、前記リボン翼の内側にはフランジが立ち上げられることにより、被処理物がリボン翼の搬送面からこぼれ落ちてしまうのを防ぐための堰体が形成されるものであり、この堰体によって、前記リボン翼に案内されながら処理槽内板に沿って上昇する被処理物の上昇流と、渦流ブレーカによって中央に落とし込まれた被処理物が潜り込む下降流との境界を区切ることにより、進行方向の異なるこれらの流れ間の摩擦を低減することができるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、被処理物が渦流ブレーカに到達する前にリボン翼からこぼれ落ちてしまうのを防止して確実な案内を実現することができ、この結果、被処理物の攪拌効率が向上する。
また処理槽内においてリボン翼に案内されながら処理槽内板（内壁）に沿って上昇する被処理物の上昇流と、渦流ブレーカによって中央に落とし込まれた被処理物が潜り込む下降流との境界域において発生する粒子同士の摩擦を軽減することができるため、処理効率の向上及び消費電力の低減を実現することができる。
また、リボン翼の内側にフランジを立ち上げるだけの簡易な構造により堰体が構成されるため、回転翼の重量増加を最低限に抑えて消費電力を低減しつつ、処理効率の向上を実現することができる。
そしてこの請求項記載の要件を手段として前記課題の解決が図られる。

本発明によれば、被処理物を効率的に処理することができるとともに、消費電力を低減することのできる円錐型攪拌処理装置を提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図示の実施例に基づいて説明するものであるが、この実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。

（ｉ）堰体としてフランジを採用した実施例
まず始めに堰体としてフランジ５５を採用した実施例について説明する。
図中符号Ｄで示すものが円錐型攪拌処理装置であって、このものは処理槽１内に投入された被処理物Ｗを、回転翼５によって攪拌して攪拌、混合、乾燥処理を施すための装置であり、これらの部材の他に減速機３及び渦流ブレーカ６を主要部材として具えて成るものである。

前記処理槽１は適宜の金属素材を逆円錐形に形成してなる円錐部１Ａと、この円錐部１Ａの上方に連結された円筒部１Ｂとを、処理槽内板１０とジャケット外体１１とによって二重構造で形成して成るものであり、上部の開口部を天板１２によって塞ぐことにより、その内部空間を処理空間とするものである。
また前記処理槽内板１０とジャケット外体１１との間には適宜規制板１３を設けることにより両部材の連結を図るとともに、冷水、温水、蒸気、油等の熱媒の循環経路を形成するものである。また前記ジャケット外体１１の下部に流入管１４を取り付け、一方、ジャケット外体１１の上部に流出管１５を取り付けるとともに、これら流入管１４及び流出管１５対して熱媒循環機２が接続される。
また前記天板１２に対しては投入口１７が形成されるものであり、更に処理槽１の下部には排出口１８が形成される。
なお処理槽１内を減圧させて乾燥を行う場合には、排気口１６の後段側にコンデンサ、真空ポンプ等の補機類を設けるものとする。

また前記天板１２上にはモータＭ及び減速機３が具えられるとともに、その出力軸は処理槽１内に配された回転翼５における回転軸５０に連結される。この回転軸５０には図２に示すように、軸方向に沿って複数の支持バー５１が適宜の間隔を空けて固定され、この支持バー５１の端部に対して、幅細のリボン翼５２二本が、位相を１８０°ずらした状態で取り付けられることにより、先細り螺旋形状の回転翼５が構成されるものである。なお前記リボン翼５２は、その外側端面が処理槽内板１０の内壁面に近接した状態と成るものである。またリボン翼５２が一本のみ具えられるような構成とすることもできる。
そして前記リボン翼５２に対しては、堰体の一例であるフランジ５５が内側部分に具えられるものであり、搬送面５２ａに対してほぼ垂直となるように立ち上げられた状態で設けられる。

また前記渦流ブレーカ６は図２（ａ）に示すように、処理槽１内において、平面視で対向する位置関係となるように、二基一対で同一水平面内に固定バー６１によって天板１２に取り付けられる。この渦流ブレーカ６は、前記回転翼５によって処理槽内板１０に沿って上昇してきた被処理物Ｗを、処理槽１の中央付近に移動させることにより、処理槽１の下部に落下させるための部材である。
なおこの渦流ブレーカ６は、複数の高さ位置に配置されるようにしてもよく、またすくい傾斜角を持たせるようにしてもよい。

本発明の円錐型攪拌処理装置Ｄは一例として上述のように構成されるものであり、以下、この装置の作動状態とともに、処理槽１内における被処理物Ｗの挙動について説明する。
始めにモータＭを起動して回転翼５を回転させながら、被処理物Ｗを投入口１７から処理槽１内に投入するものであり、被処理物Ｗはリボン翼５２に案内されながら処理槽１の内壁すなわち処理槽内板１０に沿って上昇することとなる。
この際、搬送面５２ａ上の被処理物Ｗは図２（ｂ）に拡大して示すように、フランジ５５によって搬送面５２ａからの脱落が防止されるため、処理槽１内の上部空間に位置する渦流ブレーカ６にまで確実に導かれることとなる。
そして渦流ブレーカ６の位置まで到達した被処理物Ｗは、渦流ブレーカ６に案内されて中央部に寄せられながら落下するものである。このとき、フランジ５５の内側部分においては、リボン翼５２に案内されながら処理槽内板１０に沿って上昇する被処理物Ｗの上昇流Ｓ１と、渦流ブレーカ６によって中央に落とし込まれた被処理物Ｗが潜り込む下降流Ｓ２との境界が区切られるため、進行方向の異なるこれらの流れ間の摩擦が低減される。この結果、被処理物Ｗの循環が円滑に行われて処理効率が向上し、更にモータＭへの負荷が低減されて消費電力が軽減されることとなる。
以降被処理物Ｗはこのような経路を循環しながら攪拌され、混合、乾燥処理が施されることとなる。

（ii) 堰体として筒体を採用した参考例
次に堰体として筒体５６を採用した、本発明に関連する参考例について説明する。なおこの参考例で示す円錐型攪拌処理装置Ｄは、上述した堰体としてフランジ５５を採用した実施例で説明した装置と基本構成を同一とするものであるため、以下、相違する個所、すなわち回転翼５に具えられる堰体のみを説明するものとする。
具体的には支持バー５１の端部に対して取り付けられたリボン翼５２の内側に、筒体５６が固定されるものであり、図３に示す参考例では、中空円錐台形状の筒体５６を、リボン翼５２の内側に固定するようにした。なお図３に示した参考例では、回転翼５の上側半分の部分に筒体５６が位置するようにしたが、この下限については被処理物Ｗの性状等に応じて適宜変更し得るものである。

また図４に示す参考例では高さ寸法が短寸である筒体５６を、一例として四段に具えるようにしたものである。なお図４に示した筒体５６は同図（ｃ）に示す様に、一対の半割片５６ａを突き合わせて平面視円形状の筒体５６を形成するようにしたものであり、半割片５６ａの端部内周部付近にボルト座５６ｂを具え、このボルト座５６ｂを重ねてボルト締めするようにしたものである。また半割片５６ａの内周部分には適宜補強材５６ｃが設けられる。
因みにこのように一対の半割片５６ａを突き合わせて筒体５６を形成するようにした場合、堰体を具えていない既存の装置における回転翼５に対して、後付けで堰体たる筒体５６を装着することができるものである。

以下、処理槽１内における被処理物Ｗの挙動について説明すると、モータＭを起動して回転翼５を回転させながら、被処理物Ｗを投入口１７から処理槽１内に投入すると、被処理物Ｗはリボン翼５２に案内されながら処理槽１の内壁に沿って上昇することとなる。
この際、搬送面５２ａ上の被処理物Ｗは図３（ｂ）に拡大して示すように、筒体５６によって搬送面５２ａからの脱落が防止されるため、処理槽１内の上部空間に位置する渦流ブレーカ６にまで確実に導かれることとなる。
そして渦流ブレーカ６の位置まで到達した被処理物Ｗは、渦流ブレーカ６に案内されて中央部に寄せられながら落下するものである。このとき、筒体５６の内側部分においては、リボン翼５２に案内されながら処理槽内板１０に沿って上昇する被処理物Ｗの上昇流Ｓ１と、渦流ブレーカ６によって中央に落とし込まれた被処理物Ｗが潜り込む下降流Ｓ２との境界が区切られるため、進行方向の異なるこれらの流れ間の摩擦が低減される。この結果、被処理物Ｗの循環が円滑に行われて処理効率が向上し、更にモータＭへの負荷が低減されて消費電力が軽減されることとなる。

以降被処理物Ｗはこのような経路を循環しながら攪拌、混合、乾燥処理が施されることとなる。

本発明の円錐型攪拌処理装置を示す骨格的縦断側面図である。 堰体としてフランジを具えた回転翼を示す平面図及び側面図である。 堰体として円錐台状の筒体を具えた回転翼を示す平面図及び側面図である。 堰体として円筒状の筒体を具えた回転翼を示す平面図及び側面図並びに円筒を示す分解斜視図である。 従来の円錐型攪拌処理装置を示す骨格的縦断側面図である。

１ 処理槽
１Ａ 円錐部
１Ｂ 円筒部
１０ 処理槽内板
１１ ジャケット外体
１２ 天板
１３ 規制板
１４ 流入管
１５ 流出管
１６ 排気口
１７ 投入口
１８ 排出口
２ 熱媒循環機
３ 減速機
５ 回転翼
５０ 回転軸
５１ 支持バー
５２ リボン翼
５２ａ 搬送面
５５ フランジ
５６ 筒体
５６ａ 半割片
５６ｂ ボルト座
５６ｃ 補強材
６ 渦流ブレーカ
６１ 固定バー
Ｄ 円錐型攪拌処理装置
Ｍ モータ
Ｓ１ 上昇流
Ｓ２ 下降流
Ｗ 被処理物

Claims (1)

1. 処理槽の一部または全てを逆円錐状に形成し、この処理槽内に具えられた回転翼を構成するリボン翼によって被処理物を内壁に沿って上昇させ、この上昇させられた被処理物を、処理槽内上部に具えられた渦流ブレーカによって処理槽の中央付近に移動させることにより、被処理物を処理槽下部に落下させることを繰り返し行いながら、被処理物の攪拌、混合、乾燥処理を行う装置において、前記リボン翼の内側にはフランジが立ち上げられることにより、被処理物がリボン翼の搬送面からこぼれ落ちてしまうのを防ぐための堰体が形成されるものであり、この堰体によって、前記リボン翼に案内されながら処理槽内板に沿って上昇する被処理物の上昇流と、渦流ブレーカによって中央に落とし込まれた被処理物が潜り込む下降流との境界を区切ることにより、進行方向の異なるこれらの流れ間の摩擦を低減することができるように構成されていることを特徴とする円錐型攪拌処理装置。

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