JP5106324B2 - 洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物の混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却のうちのいずれか一つまたは複数の処理を行う円錐型リボン混合処理装置に関するものであって、特に一条のリボン翼が具えられた円錐型リボン混合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、化学品等を混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却させるための装置として円錐型リボン混合処理装置が用いられている。
この円錐型リボン混合処理装置Ｄ′は図７に示すように、逆円錐状の処理槽１′内に回転翼３′を具え、この回転翼３′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の混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却を行うものである。

また前記回転翼３′は螺旋帯状のリボン翼３２′を具えて成るものであり、平面視で処理槽１′の中心に位置するように具えられた回転軸３０′に対し、支持バー３１′を用いてリボン翼３２′を取り付けて成るものであり、このリボン翼３２′が、処理槽１′の内壁面に近接した状態とされるものである。
そして前記回転翼３′を回転させながら、処理槽１′の上部に形成された投入口１２′から被処理物Ｗを投入すると、被処理物Ｗは処理槽１′内において螺旋状のリボン翼３２′に案内されながら処理槽１′の内壁に沿って上昇し、上部に具えられた渦流ブレーカ６′の位置まで到達し、この渦流ブレーカ６′に衝突し、中央部に案内されてここから落下するものである。
以降、被処理物Ｗはこのような経路を流動・循環しながら、混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却のうちのいずれか一つまたは複数の処理が進行されることとなる。

ところでこの種の円錐型リボン混合処理装置Ｄ′には、図７に示す二条のリボン翼３２′が具えられた円錐型リボン混合処理装置Ｄ２′と、図８に示す一条のリボン翼３２′が具えられた円錐型リボン混合処理装置Ｄ１′があり（例えば特許文献１、２参照）、それぞれ一長一短であった。
まず前記二条のリボン翼３２′が具えられた円錐型リボン混合処理装置Ｄ２′は、平面視で二条のリボン翼３２′及び渦流ブレーカ６′が回転軸３０′を中心として対称になるように設置されており、重心Ｇ０は回転軸３０′の略中心に位置し、安定した回転状態が得られるものである。このため回転軸３０′は、装置上部のみにある軸受機構による、いわゆる片持ちが可能であり、更に高速回転での運転が可能であるため混合、破砕、乾燥、 殺菌、冷却を効率的に行うことができる。
その一方、処理槽１′内には二条の撹拌翼３２′及び支持バー３２′が密に存在することとなるため自由空間が乏しく、付着物が付着し易く更にその除去や掃除の作業性は良いものとは言えない。特に付着物に関しては、二条分のリボン翼３２′及び支持バー３１′に対して付着するため、その量も多大なものとなってしまう。

次に前記一条のリボン翼３２′が具えられた円錐型リボン混合処理装置Ｄ１′は、処理槽１′内には一条のリボン翼３２′だけが存在することとなるため自由空間が広く、付着物は付着しにくく、またその除去や掃除の作業性に優れている。特に付着物に関しては、一条分のリボン翼３２′及び支持バー３１′に対して付着するものだけなので、その量も少量で済んでいる。
その一方、回転翼３′の重心Ｇ０は、平面視でできるだけ撹拌軸３０′の中心に位置するように設計されたとしても、どうしても回転軸３０′の中心よりも大きくずれてしまう。この結果、回転が安定しないため回転翼３′自体が振動を発生させる要因となったり、回転が安定しないために被処理物Ｗの流動も乱されて、それが振動の要因となったりする。
このため安定した回転状態を得るには、回転軸３０′を、装置の上と下に具えられた軸受機構による、いわゆる上下両持ちとしたり、あるいは回転軸３０′の径を太くするとともに、低速回転で運転を行う等の配慮をしなければならない。
しかしながら、回転軸３０′を上下両持ちとした場合には、処理槽１′の下部に設けられる軸受に対して粉体が詰まってしまうことは避けられず、衛生上、食品の処理には不向きなものとなってしまう。
また回転軸３０′を低速回転させる場合には、被処理物Ｗが撹拌されずに回転翼３′とともに回ってしまういわゆる共回りの発生や、混合ムラ、乾燥ムラ、ダマの発生等が起こってしまうことがある。

更に二条のリボン翼３２′を具えるタイプの場合、平面視における被処理物Ｗの流動が、対称に具えられたリボン翼３２′により対称的な流動になるのに対し、一条のリボン翼３２′を具えるタイプの場合、一条であるために被処理物Ｗの流動も非対称な流動になる。このため非処理物Ｗの流動により生じる反力や衝撃が、回転翼３′や処理槽本体１０′内面や渦流ブレーカ６′に対して平面視において非対称に作用するため、安定した回転を妨げてしまい、より一層振動を発生させる要因ともなっている。
更にまた一条のリボン翼３２′を具えるタイプの場合には、重心Ｇ０の位置を調節するために、リボン翼３２′の幅等を、被処理物Ｗの流動に適した本来の形状とは異なる形状に変更することもあり、回転状態を安定させることと流動状態を良好なものとすることの両立は困難であった。
特開平０９−２３４５００公報 実開昭６３−１６８２９公報

本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、リボン翼を洗浄性及びメンテナンス性に優れた一条タイプとしながらも、平面視における重心を回転軸の中心に位置させることにより、装置上部のみでの、いわゆる片持ちを可能とし、高速回転での運転を実現することのできる新規な洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置の開発を技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置は、逆円錐状の処理槽内に、上部のみで片持ちとされた回転軸に対して一条のリボン翼を具えて構成された回転翼を配し、この回転翼によって被処理物の混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却の各処理のいずれか一つまたは複数の処理を行う装置において、前記装置は、前記リボン翼の形状に起因する回転翼の重心のズレを補正するためのカウンターバランサを具えて成るものであり、このカウンターバランサは、前記回転軸に具えられたリボン翼タイプのものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、回転翼の重心と回転軸の中心とのズレがカウンターバランサによって補正されるため、回転翼の回転が安定し、振動の発生を抑えることができる。
なお、回転翼の重心とは回転翼を支える支持バーを含んだ上での重心を意味するものである。
また、処理槽内上部に位置する被処理物を、平面視で対称的に流動させることができるので、回転翼の回転をより安定させ、装置の振動をより抑制することができる。

また請求項２記載の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置は、前記要件に加え、前記リボン翼タイプのカウンターバランサは、平面視において、回転軸の中心を中心点とし、回転翼の重心から１８０°の方向の点と回転翼の重心とを結んだ線を基準ラインとし、この基準ラインから左右６０°の範囲内にカウンターバランサの重心が位置するように設けられるものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、回転翼の重心を、回転翼が安定して回転できる位置に補正することができ、装置の振動をより抑制することができる。

また請求項３記載の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置は、前記要件に加え、前記リボン翼タイプのカウンターバランサは、同じ高さに位置するリボン翼の０．３〜１. ２倍の幅となるように設定され、且つその長さは一周以内に設定されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、カウンターバランサとしての機能を維持しつつ、装置の振動をより抑制することができ、被処理物の付着及び残留を抑えることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成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、リボン翼を一条タイプとして洗浄性及びメンテナンス性に優れたものとしながらも、カウンターバランサにより重心の補正を行うことにより、上部のみでの片持ちを可能とし、高速回転での運転を実現することができる。

以下本発明の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置について、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。

〔リボン翼タイプのカウンターバランサを具えた円錐型リボン混合処理装置〕
図１中、符号Ｄで示すものが本発明の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置（以下、円錐型リボン混合処理装置Ｄと称する。）であり、この装置は、逆円錐状の処理槽１内に具えられた回転翼３によって被処理物Ｗの混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却の各処理のいずれか一つまたは複数の処理を行うための装置である。

まず前記処理槽１は、適宜の金属素材を逆円錐形に形成して成る円錐部１Ａと、この円錐部１Ａの上方に連結された円筒部１Ｂとにより処理槽本体１０が形成され、円筒部１Ｂの上部開口部が天板１１によって塞がれて、処理槽１の内部空間を処理空間として構成されたものである。
また前記天板１１に対しては投入口１２が形成され、更に処理槽１の下部には排出口１３が形成される。

更に前記天板１１上には、モータＭ及び減速機２が具えられ、減速機２の出力軸は、処理槽１内に配される回転翼３の回転軸３０に連結される。
また前記回転翼３は、回転軸３０の軸方向に沿って複数の支持バー３１が固定され、この支持バー３１の端部に対して、幅細のリボン翼３２が先細り螺旋状に取り付けられて成るものである。

また前記円筒部１Ｂ内には、前記リボン翼３２によって円錐部１Ａの内壁に沿って上昇してきた処理物Ｗを、処理槽１の中央付近に移動させるとともに処理槽１下部に落下させる渦流ブレーカ６が具えられるものであり、この実施例では一例として図２（ａ）の平面図に示すように回転軸３０を中心として対称の位置の二カ所に具えるようにした。

そして平面視における回転翼３の重心Ｇ０の位置は、回転軸３０の中心と重なるようになるのが理想的であるが、現実には幅寸法や周長が上下方向で異なるといったリボン翼３２の複雑な形状と、リボン翼３２を支える支持バー３１とに起因して、図３（ｂ) に示すように回転軸３０の中心と重なることなく大きくズレてしまう。
そこで本発明では、このようなズレを補正するようなカウンターバランサ５が具えられるものである。ここでカウンターバランサ５が具えられる前の回転翼３の重心をＧ０とし、カウンターバランサ５の重心をＧ１とし、更にカウンターバランサ５が具えられた状態の回転翼３の重心をＧ２として説明を行うものとする。
この実施例ではリボン翼タイプのカウンターバランサ５１が採用されるものであり、このカウンターバランサ５１を回転軸３０に接続するための支持バー５３も実質的にカウンターバランサ５の構成要素となる。
このタイプのカウンターバランサ５１は、図３（ｂ）に示すように平面視において、回転軸３０の中心を中心点として、回転翼３の重心Ｇ０から１８０°の方向の点と回転翼３の重心Ｇ０とを結んだ線を基準ラインＬとし、この基準ラインＬから左右６０°の範囲内にカウンタバランサ５１の重心Ｇ１が位置するように設けられるものである。この結果、回転翼３の重心Ｇ０は回転軸３０のほぼ中心に位置する重心Ｇ２として補正されることとなる。この範囲にカウンタバランサ５１の重心Ｇ１を位置させることにより回転が安定し、更に回転が安定することにより被処理物Ｗの流動が安定するために 円錐型リボン混合処理装置Ｄの振動が抑制される。
なお図５に示すグラフは、回転軸３０の中心点の回りにカウンターバランサ５１の位置を変えた場合、重心Ｇ２の回転軸３０の中心点からの偏心距離の変化を示したものである。このグラフの横軸（バランサ設置角度）は、図３（ｂ）における回転軸３０の中心点を基準点とし、更にリボン翼３２の最上部を支える支持バー３１の中心線を０°方向の基準ラインＸとしたときの反時計回りの角度を表しており、カウンターバランサ５１の重心Ｇ１を反時計回りに位置を変えた場合として表している。

またこのようなリボン翼タイプのカウンターバランサ５１は、同じ高さに位置するリボン翼５の０．３〜１．２倍の幅となるように設定され、且つその長さは一周以内（一巻き分すなわち３６０°以内）に設定される。図３（ｂ）に示した実施例は、リボン翼タイプのカウンターバランサ５１を１／４周（９０°）としたものである。なお、リボン翼タイプのカウンターバランサ５１の幅が、同じ高さに位置するリボン翼５の０．３倍より狭い場合、重心バランスを確保するための設計が困難であったり、被処理物Ｗを対称的に流動させる作用が弱くなってしまう。またリボン翼タイプのカウンターバランサ５１の幅が、同じ高さに位置するリボン翼５の１．２倍より広い場合、被処理物Ｗの付着や残留が増えて洗浄性やメンテナンス性を損なったり、これらの作業をする上での目視確認の妨げになり易く、好ましくない。

なお図８に示した既存の一条タイプの回転翼３′の場合、重心Ｇ０を回転軸３０′の中心に近づけるために、リボン翼３２′の幅寸法等を変更することがあったが、本発明によればこのような改変は不要となり、リボン翼３２を被処理物Ｗの流動に好適な形状のままとすることができる。

本発明の円錐型リボン混合処理装置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、この装置の運転状態について説明し、続いてメンテナンス作業の態様について説明する。
まず始めにモータＭを起動して回転翼３を回転させながら、被処理物Ｗを投入口１２から処理槽１内に投入するものであり、被処理物Ｗは螺旋状のリボン翼３２に案内されながら処理槽本体１０の内壁に沿って上昇することとなる。
このとき本発明によれば、平面視において回転翼３の重心Ｇ０が回転軸３０の中心に位置する重心Ｇ２として補正されるため、回転軸３０を上部のみでの片持ちとしながらも、安定した回転状態を得ることができ、回転翼３を高速で回転させることが可能となる。このため低速回転させた場合に発生してしまう、被処理物Ｗが撹拌されずに回転翼３とともに回ってしまういわゆる共回りや、混合ムラ、乾燥ムラ、ダマの発生等を回避することが可能となる。

またリボン翼３２に案内されながら処理槽本体１０の内壁に沿って上昇した被処理物Ｗは、渦流ブレーカ６によって案内されて、処理槽１の中央付近に移動するとともに処理槽１下部に落下する。渦流ブレーカ６は、処理槽本体１０内での被処理物Ｗの循環を促進させるための部材であるが、被処理物Ｗが処理槽本体１０内面に流動しながら接触する際や渦流ブレーカ６に接触する際に衝撃を生じてしまう。
しかしながら本発明の円錐リボン型混合処理装置Ｄにあっては、処理槽１内の上部に位置する被処理物Ｗは、リボン翼タイプのカウンターバランサ５１にも案内されて回転軸３０を中心として対称的に流動することとなり、やがて渦流ブレーカ６と接触することとなる。このため被処理物Ｗは回転軸３０や処理槽本体１０内面に対して対称的な流動を生じ、また回転軸３０に対して対称の位置の二カ所に具えられる渦流ブレーカ６に同時に被処理物Ｗが接触するため、その衝撃はほぼ相殺されることとなり、回転翼３の回転を安定したものとし、円錐リボン型混合処理装置Ｄの振動を抑制することができる。

そして粘度の高い処理物Ｗがリボン翼３２及び支持バー３１並びにカウンターバランサ５１及び支持バー５３に付着してしまった場合や、部品交換等のメンテナンスが必要になった場合には、天板１１を外して回転翼３を処理槽１から引き抜いた状態で作業が行われることとなるが、本発明の円錐型リボン混合処理装置Ｄは、リボン翼３２が一条であるため、付着物の除去や掃除を要する個所が少なく、作業性に優れている。特に付着物に関してはその量も二条タイプのものと比べて少量で済むこととなり、除去作業が軽減されることとなる。

〔本発明に関連する参考例〕
本発明は、一例として以上述べたようにして構成されるものであり、以下、本発明と技術的に関連した参考例として、タイプを異ならせたカウンターバランサ５を示しておく。

〔バータイプのカウンターバランサを具えた円錐型リボン混合処理装置〕
図４（ａ）（ｂ）に示すに示す回転翼３は、バータイプのカウンターバランサ５２が回転軸３０に接続されたものであり、このような回転翼３が処理槽本体１０内に具えられることにより、円錐型リボン混合処理装置Ｄが構成される。そしてカウンタバランサ５２は一本のバーのみによって構成されるため、被処理物Ｗの流動により作用する力が小さい場合は、円錐型リボン混合処理装置Ｄに生じる振動も軽微であるため安定した運転が行え、図３に示したタイプの回転翼３と比べて付着物をより少量に抑えることができる。
また図４（ｃ）（ｄ）に示すものは、図３（ａ）（ｂ）に示したリボン翼タイプのカウンターバランサ５１の代わりに、丸棒状のカウンターバランサ５５が支持バー５３により支えられた回転翼３である。このものはバーのみにより構成される図４（ａ）（ｂ）に示したカウンターバランサ５２よりも、回転翼３の回転がよりいっそう安定し、円錐型リボン混合処理装置Ｄの振動をより一層抑えることができるものである。
なおカウンターバランサ５の設置個所及び本数は適宜変更することが可能である。

〔カウンターバランサを処理槽外部に具えた円錐型リボン混合処理装置〕
また図６はカウンターバランサ５を処理槽１の外部に設けた参考例を示すものであり、回転軸３０における処理槽１の外部に位置する部位に、偏心錘状のカウンターバランサ５４を具えたものである。

本発明の円錐型リボン混合処理装置を一部透視して示す斜視図である。 本発明の円錐型リボン混合処理装置を一部透視して示す平面図及び側面図である。 リボン翼タイプのカウンターバランサを具えた回転翼を示す斜視図及び平面図である。 参考例としてのバータイプのカウンターバランサを具えた回転翼を示す斜視図及び平面図である。 バランサ設置角度と偏心距離との関係を示すグラフである。 参考例としての偏心錘タイプのカウンタバランサが適用された実施例を示す斜視図及び平面図である。 二条のリボン翼を具えた既存の円錐型リボン混合処理装置を示す斜視図及び平面図である。 一条のリボン翼を具えた既存の円錐型リボン混合処理装置を示す斜視図及び平面図である。

Ｄ 円錐型リボン混合処理装置
１ 処理槽
１Ａ 円錐部
１Ｂ 円筒部
１０ 処理槽本体
１１ 天板
１２ 投入口
１３ 排出口
２ 減速機
３ 回転翼
３０ 回転軸
３１ 支持バー
３２ リボン翼
５ カウンターバランサ
５１ カウンターバランサ
５２ カウンターバランサ
５３ 支持バー
５４ カウンターバランサ
５５ カウンターバランサ
６ 渦流ブレーカ
Ｄ１′ 円錐型リボン混合処理装置
Ｄ２′ 円錐型リボン混合処理装置
Ｇ０ 重心
Ｇ１ 重心
Ｇ２ 重心
Ｌ 基準ライン
Ｍ モータ
Ｗ 被処理物
Ｘ 基準ライン

Claims (3)

1. 逆円錐状の処理槽内に、上部のみで片持ちとされた回転軸に対して一条のリボン翼を具えて構成された回転翼を配し、この回転翼によって被処理物の混合、破砕、乾燥、殺菌、冷却の各処理のいずれか一つまたは複数の処理を行う装置において、前記装置は、前記リボン翼の形状に起因する回転翼の重心のズレを補正するためのカウンターバランサを具えて成るものであり、このカウンターバランサは、前記回転軸に具えられたリボン翼タイプのものであることを特徴とする洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置。
2. 前記リボン翼タイプのカウンターバランサは、平面視において、回転軸の中心を中心点とし、回転翼の重心から１８０°の方向の点と回転翼の重心とを結んだ線を基準ラインとし、この基準ラインから左右６０°の範囲内にカウンターバランサの重心が位置するように設けられるものであることを特徴とする請求項１記載の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置。
3. 前記リボン翼タイプのカウンターバランサは、同じ高さに位置するリボン翼の０．３〜１. ２倍の幅となるように設定され、且つその長さは一周以内に設定されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の洗浄性及びメンテナンス性を向上させた円錐型リボン混合処理装置。

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