JP5650258B2

JP5650258B2 - 濃縮装置

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Publication number: JP5650258B2
Application number: JP2013023651A
Authority: JP
Inventors: 広平加藤; 佳司花澤; 宏太鵜飼
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: JP2014151279A

Description

本発明は、食品材料や薬品材料等の各種材料を濃縮する濃縮装置に関する。

従来から、食品や薬品等の液状材料を濃縮する濃縮装置の一つとして、液状材料を撹拌しつつ加熱することで、液状材料の水分を減して該液状材料を濃縮する加熱式の濃縮装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

そして、この種の濃縮装置の一つとして、図５に示す如く、液状材料を投入するための投入口１０１ａ及び濃縮後の液状材料（以下、濃縮加工品という）を排出するための排出口１０１ｂを有する処理槽１０１と、鉛直方向に対して交差する方向に延びる仮想線（図示しない）を回転中心にして回転可能に設けられた回転体１０２であって、処理槽１０１内に配置された撹拌発熱部１０２ａを有する回転体１０２と、回転体１０２を回転させる駆動装置１０３とを備えたものがある。

かかる濃縮装置１００において、処理槽１０１は、回転体１０２の回転中心となる仮想線の延びる方向と同方向における両端に開口部の形成された筒状の胴部１０４と、胴部１０４の両端に形成された開口部を閉塞する一対の閉塞部１０５，１０５とを備える。この種の濃縮装置１００の処理槽１０１において、投入口１０１ａが胴部１０４の上部に設けられ、排出口１０１ｂが胴部１０４の下部に設けられる。

撹拌発熱部１０２ａは、熱源からの熱を受けて発熱可能に構成される。より具体的には、撹拌発熱部１０２ａは、管材を螺旋状に巻回して形成されたもので、管材の内部に供給される蒸気や熱湯等の熱源又は管材内に配置されたヒータ等の熱源から熱を受けて全体的に発熱するように構成される。かかる撹拌発熱部１０２ａは、胴部１０４の内周面に対して間隔をあけた状態で、管材の巻回中心線が処理槽１０１（胴部１０４）の中心線と同方向に延びるように胴部１０４内に配置される。

回転体１０２は、撹拌発熱部１０２ａに加え、撹拌発熱部１０２ａに連設された軸部１０２ｂを備える。軸部１０２ｂは、撹拌発熱部１０２ａに対して同心で連設され、処理槽１０１における一方の閉塞部１０５に回転可能に挿通される。

駆動装置１０３は、処理槽１０１の外側に配置されたモータ１０３ａを備え、駆動伝達機構１０３ｂを介してモータ１０３ａの回転力を軸部１０２ｂに伝達する。

この種の濃縮装置１００は、液状材料を処理槽１０１内に投入した上で、撹拌発熱部１０２ａを発熱させることで、処理槽１０１内の液状材料を加熱する。また、この種の濃縮装置１００は、回転体１０２（撹拌発熱部１０２ａ）を回転させることで、処理槽１０１内の液状材料を撹拌する。すなわち、処理槽１０１内の液状材料は、撹拌発熱部１０２ａの螺旋形状によって巻回中心となる仮想線（胴部１０４の中心線）の延びる方向に送られ、閉塞部１０５，１０５と衝突する結果、その領域で滞留しつつ撹拌される。

これに伴い、液状材料は、撹拌発熱部１０２ａによる加熱で水分が奪われて流動性を残しつつ濃縮加工品になる。これにより、濃縮加工品は、自己の流動性で胴部１０４の下部に設けられた排出口１０１ｂから排出される。

特開２００８−２４６３６９号公報

ところで、近年、水分を含む固形状の材料（例えば、野菜や果実等）を、固形分を残しつつ濃縮する要請がある。

しかしながら、従来の濃縮装置１００は、液状材料を対象としたものであるため、固形状の材料に対して適切な濃縮を行うことができない場合がある。

より具体的に説明する。従来の濃縮装置１００の撹拌発熱部１０２ａは、胴部１０４の内周面に対して間隔をあけて配置されるため、固形状の材料が撹拌発熱部１０２ａと胴部１０４の内周面との間隔よりも小さい場合、材料が撹拌発熱部１０２ａと胴部１０４との間に入り込んでしまう。その結果、材料に対する送り効果が得られなくなり、材料が撹拌されることなく滞留してしまう。これに伴い、固形状の材料が均一に加熱されず、材料全体を適性に濃縮できない場合がある。

また、従来の濃縮装置１００は、濃縮加工品の流動性により、胴部１０４の下部に設けられた排出口１０１ｂから濃縮加工品を排出させるようになっているが、濃縮加工品に固形分が含まれていると、濃縮加工品の流動性が低くなる結果、濃縮加工品が胴部１０４内に滞留し、排出口１０１ｂから排出されないといった問題がある。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、水分を含む固形状の材料を、固形分を残しつつ適正に濃縮することができ、さらに、固形分を含む濃縮加工品を速やかに排出することのできる濃縮装置を提供することを課題とする。

本発明に係る濃縮装置は、鉛直方向に対して交差する方向における両端に開口部の形成された筒状の胴部と、胴部の両端に形成された開口部を閉塞する一対の閉塞部とを有する処理槽と、胴部の開口部の中心線と同方向に延びる仮想線を回転中心として回転可能に設けられた回転体であって、処理槽内に配置された撹拌発熱部及び撹拌発熱部に連設されて一方の閉塞部に回転可能に挿通された軸部を有し、鉛直方向に移動可能に設けられた回転体と、回転体の軸部に回転力を伝達可能に構成された駆動装置と、回転体を鉛直方向で往復動させ、撹拌発熱部が胴部の内周面から離間した第一位置と撹拌発熱部が胴部の内周面に近接した第二位置とに位置変更させる昇降装置とを備え、撹拌発熱部は、熱源からの熱を受けて発熱可能に構成されるとともに、仮想線を巻回中心として螺旋状に形成され、処理槽は、濃縮された材料を下部から排出可能に構成されることを特徴とする。

上記構成の濃縮装置によれば、材料を処理槽内に投入した上で、撹拌発熱部を発熱させることで、処理槽内の材料は、撹拌発熱部の熱を受けて加熱される。そして、駆動装置が軸部に回転力を伝達すると、回転体（撹拌発熱部）が仮想線を回転中心にして回転する。これにより、処理槽内に投入された材料の水分の蒸発が促進され、その材料が効率的に濃縮される。より具体的に説明すると、処理槽内の材料は、撹拌発熱部の螺旋形状によって仮想線（胴部の中心線）の延びる方向に送られ、閉塞部と衝突する。その結果、処理槽内の材料は、閉塞部近傍で滞留しつつ撹拌される。このとき、材料の水分が加熱された撹拌発熱部の周囲に膜状に付着する結果、蒸発面積が確保され、材料の水分は効率的に蒸発する。これにより、材料の水分が均等に蒸発する結果、材料が濃縮加工品となる。

そして、上記構成の濃縮装置は、昇降装置によって回転体を第一位置と第二位置とに位置変更することで、回転体の撹拌発熱部と胴部との間隔が変更される。すなわち、回転体が第一位置に配置された場合、撹拌発熱部と胴部との間隔が広がり、回転体が第二位置に配置された場合、撹拌発熱部と胴部との間隔が狭まる。

従って、処理槽内に投入された材料が固形状のもので且つ第一位置にある回転体の撹拌発熱部と胴部との間隔よりも小さなものである場合には、回転体を第二位置に位置変更した上で回転させることで、固形状の材料が胴部と撹拌発熱部との間に介在することがなく、撹拌発熱部の螺旋形状による送り効果で撹拌される。すなわち、回転体を第二位置に配置すれば、撹拌発熱部と胴部の下部内周面との間に材料（固形分）が介在できるスペースが無くなる結果、当該材料に対して撹拌発熱部の螺旋効果（送り効果）を発揮することができ、当該材料を適正に撹拌することができる。

そして、処理槽内の材料が濃縮された後、回転体を回転させることで、濃縮された材料（濃縮加工品）は撹拌発熱部の螺旋形状による送り効果によって処理槽の下部から外部に排出される。この場合、回転体を第二位置に配置しておけば（撹拌発熱部と胴部との間隔を狭めておけば）、濃縮加工品に含まれる固形分が小さなものであっても、撹拌発熱部の螺旋形状による送り効果で確実に排出することができる。

本発明の一態様として、処理槽は、胴部の上面に材料の投入口を有する、ようにし得る。かかる構成によれば、閉塞部を開閉することなく、材料を処理槽に投入できるため、濃縮処理の前工程を時間短縮することができる。

本発明の他態様として、駆動装置は、回転体の軸部を回転可能に支持する支持構造体と、処理槽の外部に配置されたモータと、処理槽の外部でモータの駆動を軸部に対して伝達する駆動伝達機構とを備え、昇降装置は、駆動装置を鉛直方向で往復動させるように構成されるようにし得る。このようにすれば、回転体を回転駆動させる駆動装置や回転体を昇降させる昇降装置が処理槽内に介在することがなく、処理槽内を衛生的にすることができる。

本発明の別の態様として、撹拌発熱部は、管材を螺旋状に巻回して形成され、軸部は、内筒と外筒とを有し、管材の一端が内筒内と連通する一方、管材の他端が内筒と外筒との間の隙間と連通し、内筒内又は内筒と外筒との間の隙間の何れか一方に熱源としての蒸気が供給されるように構成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、内筒内又は内筒と外筒との間の隙間の何れか一方に熱源としての蒸気が供給されると、撹拌発熱部を構成する管材の一端又は他端の何れか一方に蒸気が流れ込み、撹拌発熱部を構成する管材の一端又は他端の何れか他方から内筒内又は内筒と外筒との間の隙間の何れか他方にドレンとして排出される。従って、撹拌発熱部で蒸気が流通し、撹拌発熱部全体が均一に発熱し、材料を適正に加熱することができる。

本発明の濃縮装置によれば、水分を含む固形状の材料を、固形分を残しつつ適正に濃縮することができ、さらに、固形分を含む濃縮加工品を速やかに排出することができるという優れた効果を奏し得る。

図１は、本発明の一実施形態に係る濃縮装置の概略断面図であって、回転体を第一位置に配置した状態の概略断面図である。図２は、図１のＡ部拡大図である。図３は、同実施形態に係る濃縮装置の概略断面図であって、回転体を第二位置に配置した状態の概略断面図である。図４は、同実施形態に係る濃縮装置の概略断面図であって、回転体を第二位置に配置しつつ閉塞部を開いた状態の概略断面図である。図５は、従来の濃縮装置の概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る濃縮装置について、添付図面を参照して説明する。

本実施形態に係る濃縮装置は、図１に示す如く、鉛直方向に対して交差する方向における両端に開口部２０ａ，２０ｂの形成された筒状の胴部２０と、胴部２０の両端に形成された開口部２０ａ，２０ｂを閉塞する一対の閉塞部２１，２２とを有する処理槽２と、胴部２０の開口部２０ａ，２０ｂの中心線（図示しない）と同方向に延びる仮想線（図示しない）を回転中心として回転可能に設けられた回転体３であって、処理槽２内に配置された撹拌発熱部３０及び撹拌発熱部３０に連設されて一方の閉塞部２１に回転可能に挿通された軸部３１を有し、鉛直方向に移動可能に設けられた回転体３と、回転体３の軸部３１に回転力を伝達可能に構成された駆動装置４と、回転体３を鉛直方向で往復動させ、撹拌発熱部３０が胴部２０の内周面から離間した第一位置と撹拌発熱部３０が胴部２０の内周面に近接した第二位置とに位置変更させる昇降装置５とを備える。

処理槽２（胴部２０及び閉塞部２１，２２）は、衛生上の観点から、耐腐食性のある金属材料で形成される。一般的に、処理槽２は、ステンレス合金によって形成される。

胴部２０は、筒状に形成される。本実施形態において、胴部２０は、円筒状に形成されている。これに伴い、胴部２０は、中心線の延びる方向の両端に円形状の開口部２０ａ，２０ｂを有する。

本実施形態において、胴部２０は、中心線が鉛直方向に対して直交する方向（水平方向）に延びるように配置されている。すなわち、胴部２０は、横臥状態で配置される。本実施形態に係る濃縮装置１は、処理槽２、回転体３、駆動装置４、及び昇降装置５を支持するフレーム体６を備える。フレーム体６は、水平方向に延びるベース６０と、ベース６０の上面から上方に向けて延出した支柱６１とを備え、処理槽２の胴部２０がフレーム体６の支柱６１によって支持されている。これにより、処理槽２（胴部２０の開口部２０ａ，２０ｂ）が当該濃縮装置１の設置面よりも高い位置に配置される。

本実施形態に係る処理槽２は、胴部２０の上面に材料の投入口２３を有する。すなわち、処理槽２の胴部２０の上面には、開口からなる投入口２３が形成されている。なお、投入口２３は、材料を処理する（濃縮する）とき、図示しない蓋体に閉じられる。蓋体には、濃縮に伴って発生する蒸気を排出するための蒸気抜きが設けられている。

一対の閉塞部２１，２２のうちの一方の閉塞部（以下、第一閉塞部という）２１は、胴部２０の一方の開口部２０ａを閉塞し、一対の閉塞部２１，２２のうちの他方の閉塞部（以下、第二閉塞部という）２２は、胴部２０の他方の開口部２０ｂを閉塞する。

第一閉塞部２１は、平板状の本体部２１０を備える。本体部２１０は、胴部２０の一方の開口部２０ａの形態に即して形成される。本実施形態において、胴部２０が円筒状に形成されるに伴い、一方の開口部２０ａが円形状の領域となるため、本体部２１０は、円板状に形成される。また、本体部２１０には、回転体３の軸部３１を挿通するための貫通孔２１ａが形成されている。本実施形態において、貫通孔２１ａは、孔中心が本体部２１０の中心よりも下方側にずれた位置になるように配置される。かかる貫通孔２１ａは、軸部３１の外径よりも大きな孔径に設定される。より具体的には、貫通孔２１ａは、軸部３１の外径寸法と回転体３の鉛直方向の移動代との合計寸法以上の孔径に設定される。

第一閉塞部２１は、本体部２１０の少なくとも貫通孔２１ａの周辺領域に積層されるガイドプレート２１１，２１２を備える。本実施形態に係る第一閉塞部２１は、本体部２１０の両面のそれぞれに積層された一対のガイドプレート２１１，２１２を備える。ガイドプレート２１１，２１２の両面のうちの少なくとも本体部２１０と対向する面とは反対側の面が滑面になっている。なお、本実施形態において、胴部２０側にある一方のガイドプレート２１１は、本体部２１０の一方の面の略全面と重なっているが、外側にある他方のガイドプレート２１２は、本体部２１０の他方の面における貫通孔２１ａの周辺領域のみに重なっている。

そして、第一閉塞部２１の本体部２１０の外周部は、胴部２０の一端部に対して液密及び気密に固着されている。これにより、第一閉塞部２１は、貫通孔２１ａと対応する領域を除いて胴部２０の一方の開口部２０ａを閉塞している。

第二閉塞部２２は、胴部２０の他方の開口部２０ｂの形態に即して形成される。本実施形態に係る第二閉塞部２２は、ドーム状に形成されている。そして、第二閉塞部２２は、頂部を胴部２０とは反対側に位置させた状態で配置されている。すなわち、第二閉塞部２２は、外側に突出するように配置されている。第二閉塞部２２は、胴部２０の他方の開口部２０ｂを開閉可能に構成される。

より具体的には、第二閉塞部２２の外周縁部の一部と胴部２０の他方の開口部２０ｂを画定する端部の一部とが枢結されている。すなわち、処理槽２において、第二閉塞部２２と胴部２０とがヒンジ２４を介して部分的に連結されている。本実施形態において、第二閉塞部２２の一部が胴部２０の上部に固定されたヒンジ２４に連結されている。これにより、第二閉塞部２２は、胴部２０の上部側を回転支点にして開閉可能に設けられている。これに伴い、本実施形態に係る濃縮装置１は、胴部２０の開口部２０ｂを閉塞した第二閉塞部２２を胴部２０の下部に連結可能なロック機構２５を備える。

ロック機構２５は、胴部２０に固定された第一ロック体２５０と、第二閉塞部２２に固定された第二ロック体２５１とを備える。

第一ロック体２５０は、胴部２０の下部外面に固定されるベース２５０ａと、ベース２５０ａに対して回動可能に連結されたボルト部材２５０ｂと、ボルト部材２５０ｂに螺合される雌ネジ部材（本実施形態においてはアイ）２５０ｃとを備える。これに対し、第二ロック体２５１は、第二閉塞部２２における胴部２０の開口部２０ｂを閉塞したときの最下位置となる部分の外面に固定されたベース２５１ａと、ベース２５１ａから延出したロック部２５１ｂであって、先端から基端に向けて延びる開放部（採番しない）を有するロック部２５１ｂとを備える。

ロック機構２５は、第一ロック体２５０のボルト部材２５０ｂを第二ロック体２５１の延出部にある開放部に挿入した上で、当該ボルト部材２５０ｂに雌ネジ部材２５０ｃを螺合させることで、第二閉塞部２２を胴部２０の端面に引き寄せた状態で解除可能に固定する。これに伴い、第二閉塞部２２と外周と、胴部２０の端面との間にシール材が介装される。本実施形態において、第二閉塞部２２の外周端面上に環状のシール材（採番しない）が取り付けられている。これにより、第二閉塞部２２が胴部２０の開口部２０ｂを閉じた状態でロック機構２５によって第二閉塞部２２が胴部２０に固定されることで、シール材Ｓが胴部２０と第二閉塞部２２とに挟まれ、第二閉塞部２２と胴部２０との間を液密且つ気密になるようになっている。

回転体３の撹拌発熱部３０は、胴部２０の開口部２０ａ，２０ｂの中心線と同方向に延びる仮想線を巻回中心として螺旋状に形成される。

より具体的には、本実施形態に係る回転体３は、螺旋状の撹拌発熱部３０と、撹拌発熱部３０に対して同心で連結された軸部３１であって、第一閉塞部２１に対して鉛直方向に移動可能に挿通された軸部３１を備える。

撹拌発熱部３０は、熱源からの熱を受けて発熱可能に構成される。より具体的に説明すると、本実施形態に係る撹拌発熱部３０は、管材を螺旋状に巻回して形成される。これにより、撹拌発熱部３０を形成する管材に蒸気を供給することで、撹拌発熱部３０全体が発熱するようになっている。

本実施形態に係る撹拌発熱部３０は、それぞれが管材を螺旋状に巻回して形成された一対の螺旋体３０１，３０２を有する。一対の螺旋体３０１，３０２の外径は、同寸又は略同寸とされる。そして、一対の螺旋体３０１，３０２は、仮想線回りで１８０度位相をずらした状態で同心又は略同心となるように配置される。これにより、一方の螺旋体３０１と他方の螺旋体３０２とが仮想線の延びる方向で位置ずれし、一方の螺旋体３０１のピッチ間に他方の螺旋体３０２が介装された状態になっている。すなわち、本実施形態に係る撹拌発熱部３０は、二条の螺旋をなしている。そして、撹拌発熱部３０（螺旋体３０１，３０２）は、軸部３１に対して接続されている。

より具体的に説明すると、本実施形態に係る軸部３１は、内筒３１０と、該内筒３１０が内挿される外筒３１１とを有する。内筒３１０の外径は、外筒３１１の内径より小さく設定されている。これにより、内筒３１０の外周と外筒３１１の内周との間に蒸気流通用の隙間が形成されている。内筒３１０は、外筒３１１よりも長く設定され、外筒３１１の両端からはみ出ている。軸部３１は、内筒３１０及び外筒３１１のそれぞれの一端側を処理槽２内に位置させている。外筒３１１の一端部と内筒３１０の外周との間は液密にされている。

これに伴い、螺旋体３０１，３０２を構成する管材の一端は、外筒３１１の外周に接続され、外筒３１１と内筒３１０との間に形成される蒸気流通用の隙間と連通している。これに対し、螺旋体３０１，３０２を構成する管材の他端は、内筒３１０の一端に接続され、内筒３１０内と連通している。

駆動装置４は、回転体３の軸部３１を回転可能に支持する支持構造体４０と、処理槽２の外部に配置されたモータ４１と、処理槽２の外部でモータ４１の駆動を軸部３１に対して伝達する駆動伝達機構４２とを備える。

本実施形態において、支持構造体４０は、処理槽２の第１閉塞部２１周辺で回転体３の軸部３１を支持する第一支持部４３と、処理槽２の外側で軸部３１を支持する少なくとも一つ（本実施形態においては二つ）の第二支持部４４と、第一支持部４３及び第二支持部４４を支持する支持フレーム４５と、支持フレーム４５及びモータ４１を支持するベースフレーム４６とを備える。

第一支持部４３は、図２に示す如く、回転体３（外筒３１１）を軸支可能に構成された第一軸支体４３ａであって、第一閉塞部２１の内面に沿って配置された第一軸支体４３ａと、回転体３（外筒３１１）を軸支可能に構成された第二軸支体４３ｂであって、第一閉塞部２１の外面に沿って配置された第二軸支体４３ｂとを備える。

本実施形態に係る第一閉塞部２１は、内面及び外面にガイドプレート２１１，２１２を備える。これに伴い、第一軸支体４３ａが胴部２０側にある一方のガイドプレート２１１と対向した状態で配置され、第一軸支体４３ａと一方のガイドプレート２１１との間には、貫通孔２１ａを取り囲む環状のシール材Ｓが介装される。本実施形態において、第一軸支体４３ａにおける第二閉塞部２２との対向面に貫通孔２１ａを包囲した環状溝（採番しない）が設けられており、該環状溝にシール材ＳとしてＯリングが介装されている。

第二軸支体４３ｂは、外側にある他方のガイドプレート２１２と対向した状態で配置され、第二軸支体４３ｂと他方のガイドプレート２１２との間には、貫通孔２１ａを取り囲む環状のシール材Ｓが介装される。本実施形態において、第二軸支体４３ｂにおける第二閉塞部２２との対向面に貫通孔２１ａを包囲した環状溝（採番しない）が設けられており、該環状溝にシール材ＳとしてＯリングが介装されている。

そして、第一軸支体４３ａ及び第二軸支体４３ｂには、軸部３１を回転自在に支持するベアリングＢ１ａ，Ｂ１ｂを備える。第一軸支体４３ａ及び第二軸支体４３ｂのベアリングＢ１ａ，Ｂ１ｂは同心に配置される。本実施形態において、第一支持部４３は、第一軸支体４３ａと第二軸支体４３ｂとを連結する連結部材４７を備える。連結部材４７は、軸状の部材であり、ガイドプレート２１１，２１２に重ねあわされた第一軸支体４３ａと第二軸支体４３ｂとの間隔を一定間隔に保つためのスペーサ部４７ａを有する。スペーサ部４７ａは、第一閉塞部２１の厚みに対応した軸長を有する。

より具体的には、連結部材４７は、スペーサ部４７ａと、スペーサ部４７ａの両端から延出した一対の接続部４７ｂ，４７ｃとを備える。かかる連結部材４７は、スペーサ部４７ａが第一閉塞部２１の貫通孔２１ａ内に配置された状態で、一方の接続部４７ｂが第一軸支体４３ａに連結され、他方の接続部４７ｃが第二軸支体４３ｂに連結される。本実施形態において、各接続部４７ｂ，４７ｃは、螺子で構成され、閉塞部２１，２２に挿通された状態でナットＮが螺合される。

これにより、第一閉塞部２１がスペーサ部４７ａと一方の接続部４７ｂに螺合されたナットＮとに挟まれ、第二閉塞部２２がスペーサ部４７ａと他方の接続部４７ｃに螺合されたナットＮとに挟まれる。従って、第一閉塞部２１及び第二閉塞部２２のそれぞれは、シール材Ｓをガイドプレート２１１，２１２に押し付けつつ該ガイドプレート２１１，２１２と対向した状態で維持する。すなわち、連結部材４７は、シール材Ｓの機能を発揮させ、第一閉塞部２１と第一軸支体４３ａとの間、及び第一閉塞部２１と第二軸支体４３ｂとの間を液密且つ機密な状態にする。

第二支持部４４は、軸部３１（外筒３１１）に外装されるベアリングＢ２と、ベアリングＢ２を支持する軸受支持部４４ａとを備える。本実施形態に係る支持構造体４０は、第二支持部４４を複数（図に示す支持構造体４０では二つ）備える。複数の第二支持部４４，４４は、軸部３１の軸線（仮想線）の延びる方向に間隔をあけて配置される。

図１に戻り、支持フレーム４５は、処理槽２から外方に延出する回転体３の軸部３１を上方から被覆可能に形成される。すなわち、支持フレーム４５は、軸部３１を覆うカバーの如く形成される。そして、支持フレーム４５の内周面には、第二支持部４４（軸受支持部４４ａ）が連結されている。また、支持フレーム４５には、第一閉塞部２１の外面（外側にある他方のガイドプレート２１２）に重ねあわされた第二軸支体４３ｂが連結されている。ベースフレーム４６は、支持フレーム４５の下方に配置され、支持フレーム４５を支持可能に形成される。

本実施形態に係る濃縮器の回転体３（軸部３１）が内筒３１０と外筒３１１とを備え、撹拌発熱部３０（螺旋体３０１，３０２）を介して内筒３１０内が内筒３１０と外筒３１１との間の隙間と連通し、蒸気の流通経路を構成する。これに伴い、本実施形態に係る濃縮装置１は、蒸気を供給するための配管（図示しない）を接続する第一配管接続部７１、及び蒸気（ドレン）を排出するための配管（図示しない）を接続する第二配管接続部７２を有する配管接続部材７を備える。

配管接続部材７には、内筒３１０内と第一配管接続部７１とを流体的に接続する第一経路Ｒ１と、内筒３１０と外筒３１１との間の隙間と第二配管接続部７２とを流体的に接続する第二経路Ｒ２とが形成されている。かかる配管接続部材７は、回転不能な状態でベースフレーム４６に支持される。なお、本実施形態に係る濃縮装置１は、配管接続部材７と軸部３１との間にシール構造（採番しない）を有し、軸部３１の回転を許容しつつも、第一配管接続部７１と内筒３１０内とを流体的に接続し、内筒３１０と外筒３１１との間の隙間と第二配管接続部７２とを流体的に接続した状態で維持できるようになっている。

駆動装置４は、モータ４１と、モータ４１の駆動を回転体３に伝達可能に構成された駆動伝達機構４２とを備える。モータ４１は、出力軸Ｐｓを有し、出力軸Ｐｓの軸線が軸部３１の軸線と平行又は略平行となるようベースフレーム４６に固定される。

本実施形態に係る駆動伝達機構４２は、モータ４１の出力軸Ｐｓに固定された第一スプロケット４２０と、回転体３の軸部３１に固定された第二スプロケット４２１と、第一スプロケット４２０と第二スプロケット４２１とに掛け渡されたチェーン４２２とを備える。

本実施形態において、駆動装置４は、支持構造体４０のベースフレーム４６にモータ４１が固定されているため、支持構造体４０によって回転自在に支持された回転体３と一体的になっている。すなわち、駆動装置４は、回転体３とともに鉛直方向に移動可能になっている。

昇降装置５は、回転体３を鉛直方向で往復動させるための昇降シリンダ５０を備える。より具体的には、本実施形態に係る昇降装置５は、昇降シリンダ５０と、ガイド機構５１とを備える。昇降シリンダ５０には、油圧シリンダやエアシリンダを採用することができ、本実施形態においては、油圧シリンダが採用されている。

かかる昇降シリンダ５０は、起立状態で配置され、フレーム体６のベース６０と、支持構造体４０のベースフレーム４６と連結されている。これにより、昇降シリンダ５０の伸縮により、ベースフレーム４６とともに回転体３が鉛直方向に昇降するようになっている。すなわち、昇降シリンダ５０の伸縮により、撹拌発熱部３０が胴部２０の内周面から離間した第一位置と撹拌発熱部３０が胴部２０の内周面に近接した第二位置とに回転体３を位置変更させるようになっている。

ガイド機構５１は、昇降シリンダ５０と同様に、フレーム体６のベース６０と、支持構造体４０のベースフレーム４６と連結され、支持構造体４０の鉛直方向の移動を案内可能に構成されている。すなわち、ガイド機構５１は、支持構造体４０の昇降を許容しつつ鉛直方向と交差する方向に作用する力を受け、昇降シリンダ５０を保護している。

本実施形態に係る濃縮装置１は、以上の通りであり、材料を処理槽２内に投入した上で、撹拌発熱部３０を発熱させることで、処理槽２内の材料は、撹拌発熱部３０の熱を受けて加熱される。そして、駆動装置４が軸部３１に回転力を伝達すると、回転体３（撹拌発熱部３０）が仮想線を回転中心にして回転する。これにより、処理槽２内に投入された材料の水分の蒸発が促進され、その材料が効率的に濃縮される。より具体的に説明すると、処理槽２内の材料は、撹拌発熱部３０の螺旋形状によって仮想線（胴部２０の中心線）の延びる方向に送られ、第二閉塞部２２と衝突する。その結果、処理槽２内の材料は、閉塞部２１，２２近傍で滞留しつつ撹拌される。このとき、材料の水分が加熱された撹拌発熱部３０の周囲に膜状に付着する結果、蒸発面積が確保され、材料の水分は効率的に蒸発する。これにより、材料の水分が均等に蒸発する結果、材料が濃縮加工品となる。

そして、上記構成の濃縮装置１は、図１及び図３に示す如く、昇降装置５によって回転体３を第一位置と第二位置とに位置変更することで、回転体３の撹拌発熱部３０と胴部２０との間隔が変更される。すなわち、回転体３が第一位置に配置された場合、撹拌発熱部３０と胴部２０との間隔が広がり（図１参照）、回転体３が第二位置に配置された場合、撹拌発熱部３０と胴部２０との間隔が狭まる（図３参照）。

従って、処理槽２内に投入された材料が固形状のもので且つ第一位置にある回転体３の撹拌発熱部３０と胴部２０との間隔よりも小さなものである場合には、回転体３を第二位置に位置変更した上で回転させることで、固形状の材料が胴部２０と撹拌発熱部３０との間に介在することがなく、撹拌発熱部３０の螺旋形状による送り効果で撹拌される。すなわち、回転体３を第二位置に配置すれば、撹拌発熱部３０と胴部２０の下部内周面との間に材料（固形分）が介在できるスペースが無くなる結果、当該材料に対して撹拌発熱部３０の螺旋効果（送り効果）を発揮することができ、当該材料を適正に撹拌することができる。

そして、図４に示す如く、第二閉塞部２２を開き、胴部２０の開口部２０ｂを開放させた状態で回転体３を回転することで、濃縮加工品（濃縮された材料）が撹拌発熱部３０の螺旋形状による送り効果によって胴部２０の開口部２０ｂ側に送られ、該開口部２０ｂ（処理槽２の下部）から排出される。この場合、回転体３を第二位置に配置しておけば（撹拌発熱部３０と胴部２０との間隔を狭めておけば）、濃縮加工品に含まれる固形分が小さなものであっても、撹拌発熱部３０の螺旋形状による送り効果で確実に排出することができる。

従って、本実施形態に係る濃縮装置１によれば、水分を含む固形状の材料を、固形分を残しつつ適正に濃縮することができ、さらに、固形分を含む濃縮加工品を速やかに排出することができるという優れた効果を奏し得る。

また、本実施形態において、処理槽２は、胴部２０の上面に材料の投入口２３を有するため、第二閉塞部２２を開閉することなく、材料を処理槽２に投入でき、濃縮処理の前工程を時間短縮することができる。

さらに、本実施形態において、駆動装置４は、回転体３の軸部３１を回転可能に支持する支持構造体４０と、処理槽２の外部に配置されたモータ４１と、処理槽２の外部でモータ４１の駆動を軸部３１に対して伝達する駆動伝達機構４２とを備え、昇降装置５は、駆動装置４を鉛直方向で往復動させるように構成されるため、回転体３を回転駆動させる駆動装置４や回転体３を昇降させる昇降装置５が処理槽２内に介在することがなく、処理槽２内を衛生的にすることができる。

また、本実施形態において、撹拌発熱部３０は、管材を螺旋状に巻回して形成され、軸部３１は、内筒３１０と外筒３１１とを有し、管材の一端が内筒３１０内と連通する一方、管材の他端が内筒３１０と外筒３１１との間の隙間と連通し、内筒３１０内又は内筒３１０と外筒３１１との間の隙間の何れか一方に熱源としての蒸気が供給されるように構成されるため、内筒３１０内又は内筒３１０と外筒３１１との間の隙間の何れか一方に熱源としての蒸気が供給されると、撹拌発熱部３０を構成する管材の一端又は他端の何れか一方に蒸気が流れ込み、撹拌発熱部３０を構成する管材の一端又は他端の何れか他方から内筒３１０内又は内筒３１０と外筒３１１との間の隙間の何れか他方にドレンとして排出される。従って、撹拌発熱部３０で蒸気が流通し、撹拌発熱部３０全体が均一に発熱し、材料を適正に加熱することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。

例えば、上記実施形態において、熱源としての蒸気が螺旋体３０１，３０２（管材）に供給されることで撹拌発熱部３０が発熱したが、これに限定されない。例えば、熱源としての熱湯が螺旋体３０１，３０２（管材）に供給されることで撹拌発熱部３０が発熱するようにしてもよい。また、撹拌発熱部３０は、熱源として蒸気や熱湯が供給されることで発熱するものに限定されない。例えば、撹拌発熱部３０は、螺旋体３０１，３０２内にヒータを収容したものであってもよい。この場合、回転体３の軸部３１は、ヒータに接続される配線を挿通可能とすべく、一重の筒材で構成され得る。すなわち、この場合、軸部３１は、蒸気等の流通経路を確保する（内筒３１０と外筒３１１とを備える）必要がなく、配管を挿入可能とされればよい。

上記実施形態において、撹拌発熱部３０が二つの螺旋体３０１，３０２を備え、二条の螺旋を有したが、これに限定されない。例えば、撹拌発熱部３０は、一つの螺旋体３０１，３０２を備えたもの（一条の螺旋を有したもの）や、三つ以上の螺旋体３０１，３０２を備えたもの（三条以上の螺旋を有したもの）であってもよい。すなわち、撹拌発熱部３０が螺旋形状を有していれば、その条数に関係なく、材料に対する送り効果が得られることは言うまでもない。

上記実施形態において、材料の投入口２３が処理槽２の胴部２０の上部に設けられたが、これに限定されない。例えば、投入口２３を胴部２０に設けることなく、第二閉塞部２２を開閉することで、胴部２０の開口部２０ｂから材料の投入を行うようにしてもよい。

上記実施形態において、駆動装置４のモータ４１の出力（回転力）をスプロケット４２０，４２１及びチェーン４２２を介して回転体３（軸部３１）に伝達するようにしたが、これに限定されない。例えば、駆動装置４が、モータ４１と、駆動伝達機構４２としての歯車機構とを備え、モータ４１の出力（回転力）を歯車を介して伝達するようにしてもよい。また、駆動装置４のモータ４１を回転体３の軸部３１に直結するようにしてもよい。但し、上記実施形態のように、蒸気を熱源として供給する場合、蒸気の供給と蒸気（ドレン）の排出するための経路を別途確保する必要があることは言うまでもない。

上記実施形態において、胴部２０の上部と第二閉塞部２２の一部とをヒンジ２４を介して連結したが、これに限定されない。ヒンジ２４を介して胴部２０と第二閉塞部２２とを連結する場合、その連結位置は適宜変更可能である。

上記実施形態において、第二閉塞部２２がヒンジ２４を介して胴部２０に連結されることで、第二閉塞部２２を開放した状態においても、胴部２０に連結された状態で維持されるたが、これに限定されない。第二閉塞部２２が胴部２０から完全に切り離されることで胴部２０の開口部２０ｂが開放されるようにしてもよい。

上記実施形態において、処理槽２内に撹拌発熱部３０として螺旋体３０１、３０２のみが配置されたが、これに限定されない。例えば、回転体３(撹拌発熱部３０)の昇降のみで、螺旋体３０１，３０２と胴部２０との間の隙間を狭めるのに限界があるような場合、撹拌発熱部３０は、螺旋体３０１，３０２の外周から径方向外方に延出した羽根体をさらに備えてもよい。このようにすれば、回転体３を第二位置に位置させたときに、螺旋体３０１，３０２の外周から延出した羽根体が螺旋体３０１，３０２と胴部２０との間に介在する結果、濃縮加工品に対する送り効果を確実に発揮させることができる。なお、羽根体は、螺旋体３０１，３０２に沿って螺旋状に形成された螺旋羽根であってもよいし、螺旋体３０１，３０２の延びる方向に断続的に配置された複数の分断羽根であってもよい。

上記実施形態において、処理槽２の第二閉塞部２２を開閉可能に設けることで、濃縮加工品を処理槽２の下部から外部に排出可能としたが、これに限定されない。例えば、胴部２０の下部に開閉可能な排出口を設け、濃縮加工品を処理槽２の下部（排出口）から排出可能にしてもよい。なお、胴部２０における開口部の中心線の延びる方向の中央部に排出口が設けられた場合、回転体３を正逆転させることで、螺旋体３０１，３０２の送り効果によって、濃縮加工品を排出口から排出させることができる。

上記実施形態において、特に言及しなかったが、例えば、胴部２０の上部に対し、処理槽２内で発生した蒸気を分離・回収するためのミストセパレータやコンデンサを連設してもよい。また、処理槽２内での材料（水分）の蒸発を促進させるべく、処理槽２内を負圧にするための減圧装置を設けるようにしてもよい。

１…濃縮装置、２…処理槽、３…回転体、４…駆動装置、５…昇降装置、６…フレーム体、７…配管接続部材、２０…胴部、２０ａ，２０ｂ…開口部、２１…第一閉塞部（閉塞部）、２１ａ…貫通孔、２２…第二閉塞部（閉塞部）、２３…投入口、２４…ヒンジ、２５…ロック機構、３０…撹拌発熱部、３１…軸部、４０…支持構造体、４１…モータ、４２…駆動伝達機構、４３…第一支持部、４３ａ…第一軸支体、４３ｂ…第二軸支体、４４…第二支持部、４４ａ…軸受支持部、４５…支持フレーム、４６…ベースフレーム、４７…連結部材、４７ａ…スペーサ部、４７ｂ，４７ｃ…接続部、５０…昇降シリンダ、５１…ガイド機構、６０…ベース、６１…支柱、７１…第一配管接続部、７２…第二配管接続部、２１０…本体部、２１１，２１２…ガイドプレート、２５０…第一ロック体、２５０ａ…ベース、２５０ｂ…ボルト部材、２５０ｃ…雌ネジ部材、２５１…第二ロック体、２５１ａ…ベース、２５１ｂ…ロック部、３０１，３０２…螺旋体、３１０…内筒、３１１…外筒、４２０…第一スプロケット、４２１…第二スプロケット、４２２…チェーン、Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ…ベアリング、Ｂ２…ベアリング、Ｎ…ナット、Ｐｓ…出力軸、Ｒ１…第一経路、Ｒ２…第二経路、Ｓ…シール材

Claims

鉛直方向に対して交差する方向における両端に開口部の形成された筒状の胴部と、胴部の両端に形成された開口部を閉塞する一対の閉塞部とを有する処理槽と、胴部の開口部の中心線と同方向に延びる仮想線を回転中心として回転可能に設けられた回転体であって、処理槽内に配置された撹拌発熱部及び撹拌発熱部に連設されて一方の閉塞部に回転可能に挿通された軸部を有し、鉛直方向に移動可能に設けられた回転体と、回転体の軸部に回転力を伝達可能に構成された駆動装置と、回転体を鉛直方向で往復動させ、撹拌発熱部が胴部の内周面から離間した第一位置と撹拌発熱部が胴部の内周面に近接した第二位置とに位置変更させる昇降装置とを備え、撹拌発熱部は、熱源からの熱を受けて発熱可能に構成されるとともに、仮想線を巻回中心として螺旋状に形成され、処理槽は、濃縮された材料を下部から排出可能に構成されることを特徴とする濃縮装置。
処理槽は、胴部の上面に材料の投入口を有する請求項１に記載の濃縮装置。
駆動装置は、回転体の軸部を回転可能に支持する支持構造体と、処理槽の外部に配置されたモータと、処理槽の外部でモータの駆動を軸部に対して伝達する駆動伝達機構とを備え、昇降装置は、駆動装置を鉛直方向で往復動させるように構成される請求項１又は請求項２に記載の濃縮装置。
撹拌発熱部は、管材を螺旋状に巻回して形成され、軸部は、内筒と外筒とを有し、管材の一端が内筒内と連通する一方、管材の他端が内筒と外筒との間の隙間と連通し、内筒内又は内筒と外筒との間の隙間の何れか一方に熱源としての蒸気が供給されるように構成される請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の濃縮装置。