JP4873450B2 - 粉体吸引溶解ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、粉体吸引溶解ポンプに関し、特に、液体と粉体を混合（本明細書において、懸濁や溶解を含む）する場合に、粉体の吸い込みと液体の送り及び両者の混合を１つのポンプ内で行うことができる粉体吸引溶解ポンプに関するものである。

液体に粉体を懸濁、溶解させる装置として、例えば、特許文献１に記載のような装置がある。
この装置は、液を送るポンプと、粉体を吸い込むためのエゼクター部と、エゼクター部に液を送る手段が必要である。この場合、エゼクター部ヘの送液のための装置（通常ポンプ）が必要であることから、結果として、液送りポンプが２基必要となり、さらに、粉体吸い込み部及びエゼクター部等からなる装置全体が大掛かりになり、広い場所や多くの動力を必要とするという問題があった。
また、配管やバルブ等が必要であり、食品を扱う上ではその洗浄に時間や手間がかかるという問題があった。
特許第３３５６９５７号公報

ところで、本件出願人は、先に、上記従来の粉体吸引溶解ポンプが有する問題点を解消することが可能な粉体吸引溶解ポンプを提案した（特願２００５−１００８７５参照）。
この粉体吸引溶解ポンプは、液体と粉体を混合する場合に、粉体の吸い込みと液体の送り及び両者の混合を１つのポンプ内で行うことができ、これにより、粉体の吸い込みと液体の送り及び両者の混合を１つのポンプ内で行い、省スペースと省エネルギーを実現するとともに、食品を扱う上でもその洗浄に時間や手間をかけることなく簡単に取り扱うことができる作用効果を奏するものであった。
しかしながら、この粉体吸引溶解ポンプは、流動化しにくい粉体、具体的には、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、アルギン酸ソーダ、ポリアクリルアミド、メチルセルロース等の増粘剤のほか、脱脂粉乳、カゼイン、デンプン等の粉体の場合、液体に接した粉体の表面のみが湿潤して不透水膜が生成され、凝固体（ダマ）となって、チャンバの粉体導入口の近傍域において滞留し、粉体を均一に液体中に懸濁、溶解することがしにくくなるとともに、処理に時間を要することとなって、生産物である溶解液の品質が低下するという問題があった。

本発明は、液体と粉体を混合する場合に、粉体の吸い込みと液体の送り及び両者の混合を１つのポンプ内で行うことができ、さらに、粉体の滞留を起こしにくい粉体吸引溶解ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の粉体吸引溶解ポンプは、円筒状ケーシングの内部に、攪拌翼を備えたロータを同心状に配設し、該攪拌翼の回転により、ロータの前方に設けた液体導入口から液体を導入するようにした粉体吸引溶解ポンプにおいて、前記攪拌翼をロータの外周部に突設し、該攪拌翼の内側にスリットを有する筒状のステータを配設するとともに、前記ロータにステータの内側を前記液体導入口からの液体が導入される液体流路とチャンバとに区画する仕切板を配設し、該仕切板のチャンバ側に、チャンバに連通する粉体導入口から導入される粉体を掻き出す掻出翼を配設し、さらに、前記チャンバに粉体と混合する液体を導入する液体導入口を形成したことを特徴とする。

この場合において、前記ステータの液体流路側のスリットを並列に配列された長孔に、チャンバ側のスリットを千鳥状に配列された丸孔に形成することができる。

また、ポンプ吐出口と、前記液体流路に液体を導入する液体導入口及び／又はチャンバに液体を導入する液体導入口とを導通する循環流路を形成することができる。

本発明の粉体吸引溶解ポンプによれば、液体導入口から液体流路に液体を導入するときにチャンバを負圧にして粉体を吸い込むとともに、この吸い込んだ粉体をチャンバからステータを通過させることによって、攪拌翼で液体と均一に混合して外部に送り出すことができる。
さらに、仕切板のチャンバ側に備えた掻出翼によって、チャンバに連通する粉体導入口から導入される粉体を積極的に掻き出すことができ、流動化しにくい粉体でも、チャンバの粉体導入口の近傍域において粉体が滞留することを防止でき、処理に時間を要することがなく、粉体をチャンバに液体導入口から供給される液体中に均一に懸濁、溶解することができることと相俟って、生産物である溶解液の品質を向上することができる。
これにより、粉体の吸い込みと液体の送り及び両者の混合を１つのポンプ内で行い、省スペースと省エネルギーを実現するとともに、例えば、食品を扱う上でもその洗浄に時間や手間をかけることなく簡単に取り扱うことができる。

また、前記ステータの液体流路側のスリットを並列に配列された長孔に、チャンバ側のスリットを千鳥状に配列された丸孔に形成することにより、液体と粉体の量的な調整をすることができる。

また、ポンプ吐出口と、前記液体流路に液体を導入する液体導入口及び／又はチャンバに液体を導入する液体導入口とを導通する循環流路を形成することにより、粉体をより一層均一に液体中に懸濁、溶解することができる。

以下、本発明の粉体吸引溶解ポンプの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図８に、本発明の粉体吸引溶解ポンプの一実施例を示す。
この粉体吸引溶解ポンプは、円筒状ケーシング１の内部に、攪拌翼２を備えたロータ３を同心状に配設し、攪拌翼２の回転により、ロータ３の前方に設けた液体導入口４から液体を導入するもので、ケーシング１の後方には、ロータ３を回転させるモータＭが配設されている。
そして、この粉体吸引溶解ポンプは、攪拌翼２をロータ３の外周部に突設し、攪拌翼２の内側（中心側）にスリットＳを有する筒状のステータ５を配設するとともに、ロータ３にステータ５の内側（中心側）を液体流路７とチャンバ８とに区画する仕切板９を配設し、仕切板９のチャンバ８側に、チャンバ８に連通する粉体導入口１０から導入される粉体を掻き出す掻出翼６を配設するようにしている。

ケーシング１は、円筒状のケーシング本体１１と、ケーシング本体１１の前側に配設された前面ケーシング１２と、ケーシング本体１１の後側に配設された後面ケーシング１３とを備え、ケーシング本体１１には、溶解液吐出口１４が設けられている。

前面ケーシング１２は、図４に示すように、ロータ３の軸心前方に設けられた液体導入口４と、チャンバ８に連通する粉体導入口１０とを備え、ステータ５がその内側（中心側）に固定されている。

後面ケーシング１３は、図１及び図５に示すように、ロータ３とモータＭの間に介在し、ロータ３の回転軸２０をシールするメカニカルシール１５を備えている。

ロータ３は、図６に示すように、円板状のものからなり、その外周部には複数の攪拌翼２が前方に向けて突設されている。攪拌翼２は、正面視が略三角形の形状をしており、液体の送りと吸い込みの両方の機能を有している。
攪拌翼２の内側（中心側）には、前面ケーシング１２に固定されたステータ５が位置するようにしている。
ロータ３には、図７に示すように、ステータ５の内側（中心側）に、チャンバ８を区画形成する先端部９ａを漏斗状に形成した仕切板９を、所定の間隔をあけて、固定することにより、ロータ３と共に回転するようにしている。

ステータ５は、図４（ｈ）及び図８に示すように、スリットＳ（Ｓ１、Ｓ２）を有する筒状体からなり、液体流路７側とチャンバ８側とで、スリットＳの形状を異ならせるようにしている。具体的には、本実施例においては、液体流路７側のスリットＳ１を並列に配列された長孔に、チャンバ８側のスリットＳ２を千鳥状に配列された丸孔に、それぞれ形成するようにしている。
このように、ステータ５のスリットＳ（Ｓ１、Ｓ２）を、液体流路７側とチャンバ側とで異なる形状に形成することにより、液体と粉体の量的な調整をすることができるようにしている。

仕切板９には、図７に示すように、仕切板９のチャンバ８側に、チャンバ８に連通する粉体導入口１０から導入される粉体を掻き出す掻出翼６を配設する。
この掻出翼６は、仕切板９に複数個を等間隔（特に限定されるものではないが、本実施例においては、４個を９０゜間隔）に、先端部に引き込み方向に傾斜角θ１を、基端部に放射方向に傾斜角θ２を有するように配設するようにしている。
そして、この掻出翼６は、チャンバ８内において仕切板９と前面ケーシング１２とによって区画、形成された周溝状の粉体導入溝１６に挿入されて、仕切板９を介して、粉体導入溝１６内を高速で旋回しながら、粉体導入溝１６に導入された粉体（粉体と共に導入された流体）を連続的にすくい取るようにしながらチャンバ８内に引き込むとともに、基端部で放射方向に拡散させる機能を有している。
このように、掻出翼６は、チャンバ８に連通する粉体導入口１０から導入される粉体を積極的に掻き出すことができ、流動化しにくい粉体でも、チャンバ８の粉体導入口１０の近傍域において粉体が滞留することを防止でき、処理に時間を要することなく、粉体を均一に液体中に懸濁、溶解することができ、生産物である溶解液の品質を向上することができる。
また、仕切板９には、仕切板９の液体流路７側に、液体流路７に連通する液体導入口４から導入される液体を攪拌する攪拌翼２１を配設する。
この攪拌翼２１は、仕切板９に複数個を等間隔（特に限定されるものではないが、本実施例においては、４個を９０゜間隔）に配設するようにしている。

チャンバ８の粉体導入溝１６及び粉体導入口１０には、液体導入口１８ａ、１８ｂを形成するようにする。
この液体導入口１８ａ、１８ｂは、液体導入口４に液体を供給する液体供給路１９に接続し、必要に応じて、液体供給路１９から供給される液体を導入するようにするとともに、さらに、ポンプ吐出口１７（本実施例においては、溶解液吐出口１４とは別に形成しているが、溶解液吐出口１４から分岐、形成することもできる。）と循環流路１８を介して接続し、必要に応じて、ポンプ吐出口１７から供給される溶解液を導入するようにすることができる。
また、循環流路１８は、液体導入口４にも接続し、必要に応じて、ポンプ吐出口１７から供給される溶解液を導入するようにすることができる。
このように、チャンバ８の粉体導入溝１６及び粉体導入口１０から液体及び／又は溶解液を導入するようにするようにしたり、液体導入口４から溶解液を導入するようにすることにより、粉体と液体との混合を促進し、粉体をより一層均一に液体中に懸濁、溶解することができる。

次に、この粉体吸引溶解ポンプの作用を説明する。
モータＭにより、回転軸２０を介してロータ３を回転させると、ロータ３の攪拌翼２が回転し、液体導入口４から液体が吸い込まれるが、このとき、液体流路７と隣接するチャンバ８に、ステータ５のスリットＳ（Ｓ２）を介して負圧が作用し、チャンバ８に粉体が吸い込まれる。
このようにして、粉体吸引溶解ポンプ内に導入された液体と粉体は、ステータ５を通ることにより量的な調整がなされ、粉体の混合が連続的かつ安定的に行われるとともに、攪拌翼２によって混合、溶解、懸濁され、溶解液吐出口１４から送り出される。

このように、この粉体吸引溶解ポンプを用いることにより、ポンプ単体で、液の送りと粉体の吸い込み、溶解を行うことができるが、さらに、この粉体吸引溶解ポンプの具体的な使用例について説明する。
図９は、溶解液吐出口１４から分岐、形成した循環流路１８を介して、溶解液を液体導入口４に導入するようにすることにより、溶解液を循環させながら粉体と液体との混合を促進するようにした例である。
図１０は、溶解液吐出口１４から分岐、形成した、有孔板等のフィルタ２２ａを備えた分離フィルタ２２を介在した循環流路１８を介して、溶解液（未溶解物を含有）を液体導入口４に導入するようにすることにより、溶解液を循環させながら粉体と液体との混合を促進するようにした例である。この場合、分離フィルタ２２によって濾過された溶解液は、未溶解物を含有しない状態で送り出することができる。
図１１及び図１２は、この粉体吸引溶解ポンプを組み込んだプラントの一例を示し、粉体吸引溶解ポンプへの粉体の供給方式として、図１１に示すように、袋詰めされた粉体を吸引ホースを介して供給するようにしたり、図１２に示すように、粉体タンクに貯留された粉体をホッパーを介して供給するようにしたものである。

以上、本発明の粉体吸引溶解ポンプについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の粉体吸引溶解ポンプは、粉体の吸い込みと液体の送り及び両者の混合を１つのポンプ内で行い、省スペースと省エネルギーを実現するとともに、食品を扱う上でもその洗浄に時間や手間をかけることなく簡単に取り扱うことができるという特性を有していることから、例えば、食品製造や化学工業、医薬工業等の分野において、粉体の溶解や懸濁の用途に好適に用いることができる。

本発明の粉体吸引溶解ポンプの一実施例を示し、（ａ）は側面全体断面図、（ｂ）は要部の断面図である。 同粉体吸引溶解ポンプを示す側面一部断面図である。 同粉体吸引溶解ポンプを示す正面一部断面図である。 前面ケーシングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｆ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｇ）は（ａ）のＥ部の拡大図、（ｈ）はステータの説明図である。 後面ケーシングを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は背面図である。 ロータを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は要部の拡大図である。 仕切板を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は底面図、（ｅ）は攪拌翼の拡大図である。 ステータを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は周面の拡大図である。 粉体吸引溶解ポンプの使用例を示す説明図である。 粉体吸引溶解ポンプの使用例を示し、（ａ）はその説明図、（ｂ）は分離フィルタの断面図である。 粉体吸引溶解ポンプの使用例を示す説明図である。 粉体吸引溶解ポンプの使用例を示す説明図である。

１ ケーシング
２ 攪拌翼
３ ロータ
４ 液体導入口
５ ステータ
６ 掻出翼
７ 液体流路
８ チャンバ
９ 仕切板
１０ 粉体導入口
１１ ケーシング本体
１２ 前面ケーシング
１３ 後面ケーシング
１４ 溶解液吐出口
１５ メカニカルシール
１６ 粉体導入溝
１７ ポンプ吐出口
１８ａ 液体導入口
１８ｂ 液体導入口
１９ 液体供給路
２０ 回転軸
２１ 攪拌翼
２２ 分離フィルタ
Ｓ スリット
Ｓ１ 液体流路側のスリット
Ｓ２ チャンバ側のスリット

Claims (3)

1. 円筒状ケーシング（１）の内部に、攪拌翼（２）を備えたロータ（３）を同心状に配設し、該攪拌翼（２）の回転により、ロータ（３）の前方に設けた液体導入口（４）から液体を導入するようにした粉体吸引溶解ポンプにおいて、前記攪拌翼（２）をロータ（３）の外周部に突設し、該攪拌翼（２）の内側にスリット（Ｓ）を有する筒状のステータ（５）を配設するとともに、前記ロータ（３）にステータ（５）の内側を前記液体導入口（４）からの液体が導入される液体流路（７）とチャンバ（８）とに区画する仕切板（９）を配設し、該仕切板（９）のチャンバ（８）側に、チャンバ（８）に連通する粉体導入口（１０）から導入される粉体を掻き出す掻出翼（６）を配設し、さらに、前記チャンバ（８）に粉体と混合する液体を導入する液体導入口（１８ａ、１８ｂ）を形成したことを特徴とする粉体吸引溶解ポンプ。
2. 前記ステータ（５）の液体流路（７）側のスリット（Ｓ１）を並列に配列された長孔に、チャンバ（８）側のスリット（Ｓ２）を千鳥状に配列された丸孔に形成したことを特徴とする請求項１記載の粉体吸引溶解ポンプ。
3. ポンプ吐出口（１７）と、前記液体流路（７）に液体を導入する液体導入口（４）及び／又はチャンバ（８）に液体を導入する液体導入口（１８ａ、１８ｂ）とを導通する循環流路を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の粉体吸引溶解ポンプ。

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