JP7025591B1

JP7025591B1 - 撹拌装置

Info

Publication number: JP7025591B1
Application number: JP2021171293A
Authority: JP
Inventors: 正彦荒島; 康孝榎本
Original assignee: みづほ工業株式会社
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2021-10-20
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2041-10-20
Also published as: JP2023061422A

Abstract

【課題】タンク内の上下水流による撹拌により剪断することで、乳化、溶解、分散を行い、固体粒子の均一化及び均質で微細な液滴を生成するとともに、クリーニングが容易な撹拌装置を提供する。【解決手段】液体、又は液体と固形物の混合体を原料として撹拌する撹拌装置であって、当該原料を格納するタンク１と、前記タンクの上部から底部に向けた方向に設けられた回転シャフト２に取付けられて回転可能な羽根状のミキサー３と、前記タンク内の底部に設けられて、ディスパー羽根を備えて回転可能なケースディスパー８と、前記ケースディスパーの内部に設けられ、当該ケースディスパーとは独立して回転可能なタービン羽根と、を備えたことを特徴とする撹拌装置とした。【選択図】図１

Description

本発明は、タンク内の上下方向の撹拌水流を改善した撹拌装置に関するものである。

化粧品、食品、化学品、又は医薬品における液体又は液体と固形物の混合体を原料として微細化し撹拌するために撹拌装置が用いられている。撹拌装置は、回転軸に設けられた回転羽根が回転して原料を撹拌する略円筒状のタンクと当該回転軸を回転させるための駆動部等からなっている。

従来の撹拌機におけるタンク内の撹拌水流は水平方向（撹拌羽根の旋回方向）が中心で、上下方向への水流不足による撹拌不足が懸念されている。

特許文献１には、タンクの外部に還流パイプを設置してタンク底部から上部へと水を導いて上下方向の水流を改善した撹拌装置の構成が記載されている。

特許文献１：特開２０１９－１９８８１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の撹拌装置は、還流パイプ内のクリーニングが困難という問題があった。

本発明は、上記問題点を解決して、タンク内の上下水流による撹拌により剪断することで、乳化、溶解、分散を行い、固体粒子の均一化及び均質で微細な液滴を生成するとともに、クリーニングが容易な撹拌装置とすることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、液体、又は液体と固形物の混合体を原料として撹拌する撹拌装置であって、
当該原料を格納するタンクと、
前記タンク内の上部から底部に向けた方向に設けられた回転シャフトに取付けられて回転可能な羽根状のミキサーと、
前記タンク内の底部に設けられて、ディスパー羽根を備えて回転可能なケースディスパーと、
前記ケースディスパーの内部に設けられ、当該ケースディスパーとは独立して回転可能なタービン羽根と、を備え、
前記ケースディスパーは、側面から突出した前記ディスパー羽根を有するとともに、液体又は液体と固形物との混合体が通過する液流孔を上面に有していることを特徴とする撹拌装置を提供するものである。

この構成により、タンク内の上下水流による撹拌により剪断することで、乳化、溶解、分散を行い、固体粒子の均一化及び均質で微細な液滴を生成するとともに、還流パイプを備えないためクリーニングが容易な撹拌装置とすることができる。
また、ケースディスパー外側面に設けたディスパー羽根による撹拌、及びケースディスパー内のタービン羽根による液流が液流孔を通過することにより、上下水流による撹拌を改善するとともに、固体粒子がディスパー羽根に接触することで、衝撃力による均質な微細化を図ることができる。

撹拌装置であって、前記ケースディスパー及び前記タービン羽根は、それぞれ時計方向又は反時計方向に回転可能である構成してもよい。

この構成により、ケースディスパー外側面に設けたディスパー羽根、及びケースディスパー本体部の内部に設けたタービン羽根により、さらに、上下水流による撹拌を改善することができるとともに、ケースディスパー内面とタービン羽根との狭い間隔により、強力な剪断力や衝撃力によって均質で微細な液滴を生成することができる。

撹拌装置であって、前記タービン羽根の回転方向は前記ケースディスパーの回転方向とは逆方向に回転する構成としてもよい。

この構成により、さらに、上下水流による撹拌を改善することができるとともに、ケースディスパー内面とタービン羽根との狭い間隔により、強力な剪断力や衝撃力によって均質で微細な液滴を生成することができる。

撹拌装置であって、洗浄水を前記タンク内に注入可能な洗浄用弁口を前記タンクの底部に備えた構成としてもよい。

この構成により、羽根状のミキサーに対する下方からの洗浄力を強化することができる。

本発明の撹拌装置により、タンク内の上下水流による撹拌により剪断することで、乳化、溶解、分散を行い、固体粒子の均一化及び均質で微細な液滴を生成するとともに、還流パイプを備えないためクリーニングを容易とすることができる。

本発明の実施例１における撹拌装置を説明する図である。本発明の実施例１におけるケースディスパーを説明する図である。本発明の実施例１におけるタービンケースを説明する図である。本発明の実施例１におけるタービン羽根を説明する図である。本発明の実施例１におけるホモスタンドを説明する図である。本発明の実施例１におけるディスパー羽根を説明する図である。本発明の実施例１におけるタービン羽根の斜視図である。

本発明の実施例１の撹拌装置について、図１～図６を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１における撹拌装置を説明する図である。図２は、本発明の実施例１におけるケースディスパーを説明する図であり、（ａ）は隙間ｌ１を示し、（ｂ）は隙間ｌ２を示す。図３は、本発明の実施例１におけるタービンケースを説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。図４は、本発明の実施例１におけるタービン羽根を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。図５は、本発明の実施例１におけるホモスタンドを説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は下面図である。図６は、本発明の実施例１におけるディスパー羽根を説明する図である。

実施例１における撹拌装置１００は、ステンレスからなり略円筒形状でありながら底面と天面とは緩やかに突出した形状のタンク１を備えている。タンク１の天面には、撹拌する一方の原料を投入する原料Ａ投入口６と撹拌する他方の原料を投入する原料Ｂ投入口７とを有している。また、タンク１内の上部である天面中心から底部の底面に向けた方向に回転シャフト２が設けられている。また、回転シャフト２に水平方向に羽根状のミキサー３を上下方向に３か所取付けている。さらに、タンク１内の側面との間で液体を掻きとるための樹脂で構成されたスクレーパー５を保持するアンカー羽根４が上部から下部に向けて２ヶ所に回転可能に設けられている。

回転シャフト２は、タンク１外に設けた図示しないモーターにより回転駆動される。回転シャフト２が回転駆動されることで、ミキサー３が水平方向に回転してタンク１内の原料を撹拌する。また、アンカー羽根４も別の図示しない駆動源により水平方向に回転駆動される。アンカー羽根４はミキサー３とは反対方向に回転することができ、これにより水平方向の撹拌が行われるとともに、タンク１内の内壁においてスクレーパー５が液体を掻きとることができる。

なお、実施例１においては、羽根状のミキサー３を上下方向に３か所設けるようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、２ヶ所でもよいし、４ヶ所以上であってもよく、撹拌する原料に応じた最適な数のミキサーを設ければよい。また。実施例１においては、アンカー羽根４を２ヶ所に設けるようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、１ヶ所でもよいし、３ヶ所以上であってもよいし、又はなくてもよい。

タンク１内の底部にはいずれもステンレスからなるディスパー羽根８２を備えたケースディスパー８を回転可能に備えている。ケースディスパー８は、全体としてお椀を伏せたような略円錐台の形状で上面には液体が通過する液流孔を有し、外側面に突出するようにディスパー羽根８２を有している。また、ケースディスパー８の内部に設けられ、当該ケースディスパーとは独立して回転可能なステンレスからなるタービン羽根８３を備えている。

なお、実施例１においては、ケースディスパー８は、全体としてお椀を伏せたような略円錐台の形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、略円筒状としてもよいし、略四角柱状や略多角柱状でもよく、タービン羽根８３を内蔵することができれば任意の形状とすることができる。

ケースディスパー８の構造を詳しく説明する。タービンケース８１は略円錐台形状をなし、上面には液体が通過する液流孔８１１（８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃ、８１１ｄ）が貫通して設けられている。４個の液流孔８１１（８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃ、８１１ｄ）は、長円形で長円部分はわずかに円弧形状を有している（図３（ａ）参照）。タービンケース８１の内部には、図３（ｂ）に示すように、空洞が設けられ、その内部にタービン羽根８３が回転可能に収納されている。タービン羽根８３は、下部シャフト８４に螺着され、図示しないモーターにより上から見て時計方向又は反時計方向に回転可能とされている。タービン羽根８３は、上からみて反時計方向に回転することで下から上へと液流を起こすことができ、逆に上から見て時計方向に回転することで上から下へと液流を起こすことができるように羽根形状が構成されている（図４（ａ）、図７参照）。つまり、タービン羽根８３は、円筒部の周囲に４個の水切羽根８３１（８３１ａ、８３１ｂ、８３１ｃ、８３１ｄ）が設けられ、水切羽根８３１（８３１ａ、８３１ｂ、８３１ｃ、８３１ｄ）は前記円筒部の上から下へと斜めに構成され、回転方向に基づき、効率よく下から上へ、又は上から下へと液流を発生させることができる。

なお、実施例１においては、４個の液流孔８１１（８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃ、８１１ｄ）は、長円形で長円部分はわずかに円弧形状を有している形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、液流孔８１１は３個以下でもよいし５個以上であってもよい。また、長円形で長円部分はわずかに円弧形状を有していなくてもよく、液流が通過できれば任意の形状と個数であってよい。

タービンケース８１は下端部においてスタンド用ボルト孔８１２（８１２ａ、８１２ｂ、８１２ｃ、８１２ｄ）にホモスタンド８５が螺着されており、このホモスタンド８５の下端部においてディスパー用ボルト孔８５１（８５１ａ、８５１ｂ、８５１ｃ、８５１ｄ）にディスパー羽根８２のディスパー羽根取付孔８２３（８２３ａ、８２３ｂ、８２３ｃ、８２３ｄ）が螺着されている。これにより、ディスパー羽根８２は、図示しない回転軸によりタービンケース８１と一体に時計方向又は反時計方向に回転可能とされている。ディスパー羽根８２は、略円形をした板状であり、円周端部に爪を斜めに立てて上向羽根８２１（８２１ａ、８２１ｂ、８２１ｃ、８２１ｄ、８２１ｅ、８２１ｆ、８２１ｇ、８２１ｈ、８２１ｉ）と、下向羽根８２２（８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆ、８２２ｇ、８２２ｈ、８２２ｉ）とを交互に備えている。そして、ディスパー羽根８２が上から見て時計方向に回転することで液流を拡散させる渦流を発生させ、逆に上から見て反時計方向に回転することで液流を中心方向に収束させる渦流を発生することができる。なお、ディスパー羽根８２は、容易に表裏を反転して取付けることができるため、液流は望ましい方向に切替えることができる。

このように、ケースディスパー８は時計方向又は反時計方向に回転可能なディスパー羽根８２と、時計方向又は反時計方向に回転可能なタービン羽根８３を備え、それぞれ単独にいずれかの方向に回転可能である。すなわち、ディスパー羽根８２とタービン羽根８３とをともに時計方向に回転させると、下から上への液流を起こしながら中心から外側に向けて拡散する液流とすることができる。また、ディスパー羽根８２とタービン羽根８３とをともに反時計方向に回転させると、上から下への液流を起こしながら外側から中心に向けて収束する液流とすることができる。さらに、ディスパー羽根８２を時計方向、タービン羽根８３を反時計方向に回転させると、上から下への液流を起こしながら中心から外側に向けて拡散する液流とすることができる。また、ディスパー羽根８２を反時計方向、タービン羽根８３を時計方向に回転させると、下から上への液流を起こしながら外側から中心に向けて収束する液流とすることができる。

上述したディスパー羽根８２とタービン羽根８３の回転方向は、原料の種類により選択可能である。タービン羽根８３は、下から上への液流、又は上から下への液流を起こして液体及び固形物が液流孔８１１（８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃ、８１１ｄ）を通過するとともに、タービン羽根８３端部とタービンケース８１内面との隙間ｌ１（図２（ａ）参照。）と、隙間ｌ２（図２（ｂ）参照。）が狭く設定されており、これらの隙間ｌ１及びｌ２にて固形物をすり潰して上方又は下方に押し出すことができる。実施例１においては、隙間ｌ１＝１ｍｍ、隙間ｌ２＝０．５ｍｍに設定しているが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、隙間ｌ１＝隙間ｌ２＝０．５ｍｍに設定してもよいし、隙間ｌ１＝０．５ｍｍ、隙間ｌ２＝１ｍｍに設定してもよく、原料の種類に応じて任意の隙間に設定できる。

ディスパー羽根８２は上述のように、中心から外側に向けて拡散する液流、又は外側から中心に向けて収束する渦流とすることができ、これにより、粉体をタンク１内に拡散することができ、タンク１の底部に固形物が滞留することを防止するとともに、粉体の均一化を図ることができる。

タンク１で撹拌する原料は、例えば、化粧品原料、食品原料、化学品原料、又は医薬品原料から別の異なる原料へと頻繁に変更される場合があり、その際にタンク１内のクリーニングは非常に重要である。実施例１においては、還流パイプを備えていないため還流パイプ内のクリーニングが不要でタンクのクリーニングを簡単に速く済ませることができる。また、タンク１の底面に洗浄水をタンク１内に注入可能な洗浄用弁口９をタンク１の底部に備えることにより、従来は、タンク１の
蓋固定部１０を開錠して、上部の蓋を外して上部から洗浄するのみであったが、タンク１の底部から洗浄水を注入してミキサー３やアンカー羽根４の底面をクリーニングすることが可能である。

このように、実施例１においては、液体、又は液体と固形物の混合体を原料として撹拌する撹拌装置であって、当該原料を格納するタンクと、前記タンク内の上部から底部に向けた方向に設けられた回転シャフトに取付けられて回転可能な羽根状のミキサーと、前記タンク内の底部に設けられて、ディスパー羽根を備えて回転可能なケースディスパーと、前記ケースディスパーの内部に設けられ、当該ケースディスパーとは独立して回転可能なタービン羽根と、を備えたことを特徴とする撹拌装置により、タンク内の上下水流による撹拌を改善するとともに、クリーニングを容易とすることができる。

本発明における撹拌装置は、液体、又は液体と固形物の混合体を原料として撹拌する分野に広く適用することができる。

１：タンク２：回転シャフト３：ミキサー４：アンカー羽根５：スクレーパー６：原料Ａ投入口７：原料Ｂ投入口８：ケースディスパー９：洗浄用弁口８１：タービンケース８２：ディスパー羽根８３：タービン羽根８４：下部シャフト８５：ホモスタンド８１１（８１１ａ、８１１ｂ、８１１ｃ、８１１ｄ）：液流孔８１２（８１２ａ、８１２ｂ、８１２ｃ、８１２ｄ）：スタンド用ボルト孔８３１（８３１ａ、８３１ｂ、８３１ｃ、８３１ｄ）：水切羽根８５１（８５１ａ、８５１ｂ、８５１ｃ、８５１ｄ）：ディスパー用ボルト孔８２１（８２１ａ、８２１ｂ、８２１ｃ、８２１ｄ、８２１ｅ、８２１ｆ、８２１ｇ、８２１ｈ、８２１ｉ）：上向羽根８２２（８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆ、８２２ｇ、８２２ｈ、８２２ｉ）：下向羽根８２３（８２３ａ、８２３ｂ、８２３ｃ、８２３ｄ）：ディスパー羽根取付孔

Claims

液体、又は液体と固形物の混合体を原料として撹拌する撹拌装置であって、
当該原料を格納するタンクと、
前記タンク内の上部から底部に向けた方向に設けられた回転シャフトに取付けられて回転可能な羽根状のミキサーと、
前記タンク内の底部に設けられて、ディスパー羽根を備えて回転可能なケースディスパーと、
前記ケースディスパーの内部に設けられ、当該ケースディスパーとは独立して回転可能なタービン羽根と、を備え、
前記ケースディスパーは、側面から突出した前記ディスパー羽根を有するとともに、液体又は液体と固形物との混合体が通過する液流孔を上面に有していることを特徴とする撹拌装置。
前記ケースディスパー及び前記タービン羽根は、それぞれ時計方向又は反時計方向に回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
前記タービン羽根の回転方向は前記ケースディスパーの回転方向とは逆方向に回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌装置。
洗浄水を前記タンク内に注入可能な洗浄用弁口を前記タンクの底部に備えたことを特徴とする請求項１－３のいずれかに記載の撹拌装置。