JP5062699B2

JP5062699B2 - 粉体供給装置におけるミキシングノズル

Info

Publication number: JP5062699B2
Application number: JP2009028567A
Authority: JP
Inventors: 俊二別惣
Original assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Current assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: JP2010184174A

Description

本発明は、粉体供給装置におけるミキシングノズルに関し、粉体、特に、湿潤固化しやすい粉体を詰まりなく溶解装置に連続供給するための粉体供給装置におけるミキシングノズルに関するものである。

従来、粉体と溶媒を混合し、該混合した混合液を溶解装置に供給する粉体供給装置として、粉体及び溶媒をエゼクター部に供給し、当該エゼクター部において混合するようにした装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３５６９５７号公報

ところで、従来のエゼクター部を備えた装置は、粉体及び溶媒をエゼクター部において衝突させるようにして混合するようにしているため、特に、湿潤固化しやすい粉体の場合、溶媒の飛沫と接触することによって湿潤固化した粉体がエゼクター部等の粉体の供給路に徐々に堆積し、ひいては、粉体の供給路が閉塞することとなるため、定期的に装置の運転を停止してメンテナンスを行う必要があり、作業効率及び生産効率が低下とするという問題があった。

本発明は、上記従来の粉体供給装置が有する問題点に鑑み、粉体、特に、湿潤固化しやすい粉体を詰まりなく溶解装置に連続供給することができるようにした粉体供給装置におけるミキシングノズルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の粉体供給装置におけるミキシングノズルは、粉体供給管から供給される粉体を混合室において溶媒と混合し、該混合した混合液を溶解装置に供給する粉体供給装置におけるミキシングノズルにおいて、粉体供給管及び混合室の中心軸を、供給方向が下向きとなるように、水平面に対して３０〜６０°傾斜させて配置し、粉体供給管の端部を粉体供給管よりも大径に形成した円筒状の内周壁を備えた混合室に挿入して開口することにより、混合室の中心部に粉体を供給するようにするとともに、接線方向から溶媒が供給される環状の溶媒流路の内周側に形成した環状のスリットを介して、粉体供給管の外周壁と混合室の内周壁の隙間から溶媒を中空円筒状の旋回流として混合室に供給して、混合室において粉体と溶媒を混合し、該混合した混合液を溶解装置に供給するようにしたことを特徴とする。

この場合において、粉体供給管から混合室に前記溶解装置の吸引作用によって粉体を供給するようにすることができる。

本発明の粉体供給装置におけるミキシングノズルによれば、混合室の中心部に供給された粉体の周囲に、溶媒が粉体供給管の外周壁と混合室の内周壁の隙間から旋回流として供給されるので、溶媒の中空円筒状の渦流の中心に粉体が供給されることとなり、溶媒が粉体供給管側に逆流することを防止できることと相俟って、湿潤固化した粉体が粉体供給管の内面や混合室の内面に付着、堆積することがなく、装置を長時間に亘って連続運転することができる。さらに、溶媒の中空円筒状の渦流の作用によって、粉体を溶媒中に効率よく分散させることができる。

そして、接線方向から溶媒が供給される環状の溶媒流路の内周側に形成した環状のスリットを介して、粉体供給管の外周壁と混合室の内周壁の隙間に溶媒を供給するようにすることにより、切れ目のない中空円筒状の渦流の状態で溶媒を混合室に供給して、混合室に供給される粉体をその溶媒によって確実に覆うことができ、湿潤固化した粉体が粉体供給管の内面や混合室の内面に付着、堆積することを確実に防止することができる。

また、粉体供給管及び混合室の中心軸を、供給方向が下向きとなるように、水平面に対して３０〜６０°傾斜させて配置するようにすることにより、溶媒の中空円筒状の渦流の流下作用によって、粉体を溶媒中に一層効率よく分散させることができる。

また、粉体供給管から混合室に前記溶解装置の吸引作用によって粉体を供給するようにすることにより、粉体供給管よりも大径に形成した混合室に粉体が供給されることによる拡散作用と、溶媒の中空円筒状の渦流の減圧膨張作用とによって、粉体を溶媒中に一層効率よく分散させることができる。

本発明のミキシングノズルを適用した粉体供給装置の一実施例を示す正面断面図である。（ａ）は図１のＸ−Ｘ断面図、（ｂ）は切出爪の平面拡大図である。同粉体供給装置の下部と吸引ノズルを示す図２（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。切出爪の進退機構を示す図２（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。粉体の定量供給機構並びに吸引ノズル及びミキシングノズルを示し、（ａ）は一部切り欠きの断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図である。ミキシングノズルを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。同粉体供給装置と溶解装置を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は同正面図である。

以下、本発明の粉体供給装置におけるミキシングノズルの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図７に、本発明のミキシングノズルを適用した粉体供給装置の一実施例を示す。
この粉体供給装置は、粉体Ａが投入される円筒状のホッパ１と、該ホッパ１内に摺接して回転可能に配設された円錐形状の回転ノーズ２と、該回転ノーズ２の底壁周縁部とホッパ内壁との間に形成された粉体の絞り通路３と、該絞り通路３と連通して回転ノーズ２の下方に形成された周方向の排出溝４と、回転ノーズ２から該排出溝４に延設された攪拌ブレード５と、該攪拌ブレード５により送られた粉体Ａを排出溝４に設けた排出口４ａから吸引して排出する吸引ノズル６と、排出口４ａに粉体Ａを導くために排出溝４に突出した切出爪７とを備えるとともに、吸引ノズル６に接続された粉体供給管８１から供給される粉体を溶媒供給管８２から供給される溶媒と混合し、該混合した混合液を溶解装置９に供給するミキシングノズル８を備えるようにしている。
ここで、溶解装置９には、ミキシングノズル８で混合された混合液を吸引し、混合液に含まれる粉体と溶媒とを懸濁及び／又は溶解して送出するものを用いることができる。

ホッパ１は、上部が開口した有底円筒状をなし、固定側として設置されている。このホッパ１は、上部が多少拡開するようなテーパ形状に設けることも可能である。
回転ノーズ２は円錐形状をなし、下方に延設した中心軸２１をモータ２２に接続することにより、ホッパ１内で回転するように設けられている。

回転ノーズ２の底壁周縁部とホッパ内壁との間には、粉体の絞り通路３が形成されるとともに、回転ノーズ２の下方には、この絞り通路３と連通するように環状の排出溝４が形成されている（図２（ａ）参照）。
この排出溝４には、回転ノーズ２の底壁から複数枚の攪拌ブレード５（図例では、等間隔で４枚）が延設され、該攪拌ブレード５により送られた粉体Ａを排出溝４に設けた排出口４ａから真空吸引力で吸引する吸引ノズル６と、排出口４ａに粉体Ａを導くために排出溝４に突出した切出爪７が設けられており、これらの組み合わせにより、ホッパ１に投入した粉体Ａを切出爪７によって解砕し、流動化させながら排出口に向けて強制的に送り出すようにしている。

具体的には、まず、静止した円筒状のホッパ１と旋回運動する円錐形状の回転ノーズ２との組み合わせにより、速度差をつけながら粉体全体を流動化させる。
次に、粉体Ａを、回転ノーズ２の底壁周縁部とホッパ１の内壁との間に形成した絞り通路３を通過させることにより、排出溝４に流下する粉体Ａを絞り効果により粉体密度を高め、絞り通路３への空気の流入を阻止する。

この場合、排出溝４の粉体Ａは絞り通路３の存在により、ホッパ１内の粉体荷重を直接受けることなく、攪拌ブレード５の旋回で排出溝４を周回し流動状態になる。
そして、排出溝４から４５°傾斜して下方に設置された吸引ノズル６により、排出溝４の粉体Ａを溶解装置９の真空吸引力で一定の速度で連続的に排出させる。
吸引ノズル６は、排出口４ａの直下に設けられるとともに、切出爪７によって、解砕し、流動化させながら排出口４ａに向けて強制的に送り出された粉体Ａを吸引しているため、粉体Ａの滞留がなく、粉体Ａの固着による閉塞がない。

また、攪拌ブレード５には、切出爪７の通過を許容するスリット５ａを形成し、排出溝４に突出した切出爪７に攪拌ブレード５が接触し、回転ノーズ２の回転に支障を来すことがないように構成されている。
本実施例において、切出爪７は、粉体Ａを強制的に送り出すことができるように、側面視で傾斜して突出するようにしているので、攪拌ブレード５との干渉を防止するために、平面視で、図２（ｂ）に示すように、排出溝４の中心半径Ｒと同一の半径Ｒの円弧状に形成されている。

また、攪拌ブレード５と切出爪７との干渉を防止するために、図４に示すように、攪拌ブレード５が切出爪７の突出位置を通過するときに、切出爪７を後退させる進退機構Ｃを備えることにより、攪拌ブレード５に設けるスリット５ａを省略することができる。
この進退機構Ｃは、吸引ノズル６の配管に長穴６ａを開口し、該長穴６ａに切出爪７から延設したピン７ａを突出させ、該ピンをモータ２２の中心軸２１とカム機構（図示省略）を介して連動することによって、攪拌ブレード５が切出爪７の突出位置を通過するときに、切出爪７を図例右下側に後退させるとともに、通過後は図例の位置に復帰するようにしている。
なお、進退機構Ｃとして、攪拌ブレード５を、回転ノーズ２の底壁に巻きバネ等の付勢手段（図示省略）によって、常時、排出溝４に突出するように丁番を介して取り付け、切出爪７に接触したときに、回転ノーズ２の底壁側に揺動するように構成することもできる。

排出口４ａから排出する粉体Ａの粉体流量の調節が必要な場合には、流量調節機構１０によって調節することができる。
流量調節機構１０は、図５に示すように、排出口４ａの直下に配設され、内部に円筒状の空間１３ａを形成した筐体１３と、空間１３ａの中心軸と偏芯した中心軸によって回動可能に配設された中空で外表面から内表面までに亘るスリット１１ａを周方向に等間隔に複数（図例では８箇所）形成した計量ロータ１１と、排出口４ａの直下に位置するスリット１１ａの内表面側を覆い、粉体の通過を阻止する底受板１２とからなる。
そして、スリット１１ａの体積及び／又は計量ロータ１１の回転速度によって粉体Ａの流量を調整することができる。

吸引ノズル６に接続された粉体供給管８１から供給される粉体を溶媒供給管８２から供給される溶媒と混合し、混合した混合液を溶解装置９に供給するミキシングノズル８は、粉体供給管８１の端部を粉体供給管８１よりも大径に形成した混合室８３に挿入して開口することにより、混合室８３の中心部に粉体を供給するようにするとともに、粉体供給管８１の外周壁と混合室８３の内周壁の隙間から溶媒を旋回流として混合室８３に供給して、混合室８３において粉体と溶媒を混合し、混合した混合液を溶解装置９に供給するようにしている。

この場合において、混合室８３の外周に環状の溶媒流路８４を形成し、この溶媒流路８４に接線方向から接続した溶媒供給管８２から溶媒を供給し、環状の溶媒流路８４の内周側に形成した環状のスリット８４ａを介して、粉体供給管８１の外周壁と混合室８３の内周壁の隙間に溶媒を供給するようにするようにしている。

また、粉体供給管８１及び混合室８３の中心軸Ｌを、供給方向が下向きとなるように、水平面に対する角度θが３０〜６０°、好ましくは、４５°程度となるように傾斜させて配置するようにしている。

次に、本実施例の粉体供給装置の動作を説明する。
ホッパ１の上部の開口側から回転ノーズ２上に粉体Ａを投入すると、回転ノーズ２の回転により粉体Ａがホッパ内で流動する。
このとき、粉体Ａは回転する回転ノーズ２の円錐面とホッパ１の円筒内壁間で旋回運動しながら、ホッパ内壁側の摩擦抵抗で周方向の速度にズレが生じ、粉体は流動化する。

絞り通路３を流下して排出溝４に流入した粉体Ａは、ホッパ１内の粉体が回転ノーズ２の円錐面で支えられているため、粉体荷重が直接作用せずに良好な流動状態にある。
排出溝４は、その上部が回転ノーズ２の底壁で覆われるとともに、等間隔に設けられた攪拌ブレード５が該排出溝４に沿って旋回する。
排出溝４の粉体Ａは、この旋回する攪拌ブレード５によって押されながら、排出口４ａを通過する際に、切出爪７によって解砕され、流動化されながら吸引ノズル６の方に送られる。

粉体Ａの流量の調節が必要な場合には、排出口４ａから供給方向が下向きとなるように、水平面に対する角度θが約４５°傾斜して設置された吸引ノズル６を通過する際に、流量調節機構１０によって、粉体流量を一定に保ちながら排出溝４の粉体Ａを放出する。

そして、吸引ノズル６に接続された粉体供給管８１から供給される粉体を溶媒供給管８２から供給される溶媒と混合し、混合した混合液を溶解装置９に供給するミキシングノズル８を、粉体供給管８１の端部を粉体供給管８１よりも大径に形成した混合室８３に挿入して開口することにより、混合室８３の中心部に粉体を供給するようにするとともに、粉体供給管８１の外周壁と混合室８３の内周壁の隙間から溶媒を旋回流として混合室８３に供給して、混合室８３において粉体と溶媒を混合し、混合した混合液を溶解装置９に供給するように構成することにより、混合室８３の中心部に供給された粉体の周囲に、溶媒が粉体供給管８１の外周壁と混合室８３の内周壁の隙間から旋回流として供給されるので、溶媒の中空円筒状の渦流の中心に粉体が供給されることとなり、溶媒が粉体供給管８１側に逆流することを防止できることと相俟って、湿潤固化した粉体が粉体供給管８１の内面や混合室８３の内面に付着、堆積することがなく、装置を長時間に亘って連続運転することができるとともに、溶媒の中空円筒状の渦流の作用によって、粉体を溶媒中に効率よく分散させることができる。

また、混合室８３の外周に環状の溶媒流路８４を形成し、この溶媒流路８４に接線方向から接続した溶媒供給管８２から溶媒を供給し、環状の溶媒流路８４の内周側に形成した環状のスリット８４ａを介して、粉体供給管８１の外周壁と混合室８３の内周壁の隙間に溶媒を供給するようにするようにすることにより、切れ目のない中空円筒状の渦流の状態で溶媒を混合室８３に供給して、混合室８３に供給される粉体をその溶媒によって確実に覆うことができ、湿潤固化した粉体が粉体供給管８１の内面や混合室８３の内面に付着、堆積することを確実に防止することができる。

また、粉体供給管８１及び混合室８３の中心軸Ｌを、供給方向が下向きとなるように、水平面に対する角度θが３０〜６０°、好ましくは、４５°程度となるように傾斜させて配置することにより、溶媒の中空円筒状の渦流の流下作用によって、粉体を溶媒中に一層効率よく分散させることができる。

また、粉体供給管８１から混合室８３に溶解装置９の吸引作用によって粉体を供給するようにすることにより、粉体供給管８１よりも大径に形成した混合室８３に粉体が供給されることによる拡散作用と、溶媒の中空円筒状の渦流の減圧膨張作用とによって、粉体を溶媒中に一層効率よく分散させることができる。

［実験例１］
塊となりやすい全粒大豆粉（製造元：アイカコアテクノス、商品名：ミヤギシロメ国産大豆粉）２０ｋｇをホッパ１に投入し、本実施例の粉体供給装置とそれに続く吸引式の溶解装置９により処理したところ、１２ｋｇ／分という一定速度で搬送が可能であった。
なお、吸引式の溶解装置９の真空度は−０.０２ＭＰａ〜−０.０４ＭＰａであった。

［実験例２］
また、単にホッパに入れて吸引させるだけでは流動しない粉として、上記全粒大豆粉の他にココア粉（製造元＝ＶＡＮＨＯＵＴＥＮ社、商品名：ＣＯＣＯＡ）があるが、同様の装置により同様の処理を行った結果、６ｋｇ／分という一定速度で搬送が可能であった。

また、本実施例の粉体供給装置は、真空吸引で外気を伴わずに粉体Ａを溶解装置９に吸入するため、粉体の溶解速度は速くなり、溶解液に含む気泡量も少なくなり（気体は粉体粒子間に含まれる空気のみ）、溶解液の品質が向上する。
これにより、溶解後に分離する泡の高さは１０ｍｍ以内であった。

以上、本発明のミキシングノズルを適用した粉体供給装置について、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。

本発明の粉体供給装置におけるミキシングノズルは、粉体、特に、湿潤固化しやすい粉体を詰まりなく溶解装置に連続供給することができるという特性を有していることから、例えば、粉体吸引方式の溶解装置に好適に用いることができる。

１ホッパ
２回転ノーズ
２１中心軸
２２モータ
３絞り通路
４排出溝
４ａ排出口
５攪拌ブレード
５ａスリット
６吸引ノズル
７切出爪
８ミキシングノズル
８１粉体供給管
８２溶媒供給管
８３混合室
８４溶媒流路
８４ａスリット
９溶解装置
Ａ粉体
Ｃ進退機構

Claims

粉体供給管から供給される粉体を混合室において溶媒と混合し、該混合した混合液を溶解装置に供給する粉体供給装置におけるミキシングノズルにおいて、粉体供給管及び混合室の中心軸を、供給方向が下向きとなるように、水平面に対して３０〜６０°傾斜させて配置し、粉体供給管の端部を粉体供給管よりも大径に形成した円筒状の内周壁を備えた混合室に挿入して開口することにより、混合室の中心部に粉体を供給するようにするとともに、接線方向から溶媒が供給される環状の溶媒流路の内周側に形成した環状のスリットを介して、粉体供給管の外周壁と混合室の内周壁の隙間から溶媒を中空円筒状の旋回流として混合室に供給して、混合室において粉体と溶媒を混合し、該混合した混合液を溶解装置に供給するようにしたことを特徴とする粉体供給装置におけるミキシングノズル。
粉体供給管から混合室に前記溶解装置の吸引作用によって粉体を供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の粉体供給装置におけるミキシングノズル。