JP5646491B2

JP5646491B2 - 粉粒体攪拌装置

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Publication number: JP5646491B2
Application number: JP2011529815A
Authority: JP
Inventors: 加藤　文雄; 文雄加藤
Original assignee: Tsukasa Co Ltd
Current assignee: Tsukasa Co Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-09-01
Also published as: US8894272B2; KR20110095974A; EP2374528A1; US20110255364A1; KR101371499B1; EP2374528A4; EP2374528B1; JPWO2011027556A1; CN102448595A; CN102448595B; WO2011027556A1

Description

本発明は粉粒体攪拌装置に係わり、詳しくは、粉粒体のデッドスペースへの残留を防止する等のための粉粒体攪拌装置に関する。

特許文献１の粉粒体混合装置１は、粉粒体供給部２と粉粒体排出部３とを備えパドル４により２種類以上の粉粒体を混合させる容器５と、粉粒体排出部３に接続されるロータリーバルブ６と、ロータリーバルブ６から排出される粉粒体を気体と混合して混合気を発生させる混合気発生部７と、を備えている。この粉粒体混合装置１は、ロータリーバルブ６の下流に設ける二方向分岐弁８と、混合気発生部７と容器５とを還流延長管９ａを介して接続し容器５に混合気を還流する還流管９と、混合気発生部７と下流の混合気輸送ライン１０と接続する排出管１１と、を有し、ロータリーバルブ６によって輸送される混合気の排出方向を切替える排出方向切換装置１２を備えている。

さらに混合装置１は、容器５から空気を抜く気体／粉粒体分離部１３を備えており、二方向分岐弁８が第１位置にあるとき（公報図３（ａ）参照）、混合気発生部７と還流管９とが連通し、容器５で混合された粉粒体をロータリーバルブ６から排出し、混合気を排出方向切換装置１２を介して容器５に矢印Ａで示す通りに還流させるとともに、気体／粉粒体分離部１３により容器５から気体を抜くようになっており、また、二方向分岐弁８が第２位置にあるとき（公報図３（ｂ）参照）、混合気発生部７と排出管１１とが連通し、混合気を矢印Ｂで示す通りに下流の混合気輸送ライン１０（公報図４参照）に排出する。これにより、粉粒体の混合デッドスペースへの残留を防止し相違する粉粒体が製品に混入されてしまうことを防止するとともに、混合装置の排出部の高さを低くして、コンタミネーションの防止、混合装置の管理コスト削減を同時に実現する。

特開２００５−５８９２７号公報

しかしながら、特許文献１の混合装置では、ロータリーバルブ６から二方向分岐弁８、還流管９を経て粉粒体を容器５へと還流させなければならず、迂遠かつ面倒な装置構造となっており、また、混合装置の高さがかなり高くなり、粉粒体の投入作業が困難であり、さらに、混合効率を高めることには限界があるなど、未だ十分なものではなかった。また、このような構造に代えて、混合装置とスクリューフィーダとの間にゲート装置を設けて、粉粒体が混合できないデッドスペースを解消することも考えられるが、それでは装置が複雑化し、また、混合装置の高さがいたずらに高くなり、粉粒体の投入作業が困難になるなど種々の問題がある。さらに、いずれも混合装置、ロータリーバルブ、ゲート装置等の清掃が面倒である。

本発明は粉粒体攪拌装置を小型化・簡素化するとともに、粉粒体のデッドスペースへの残留を防止することを防止し、さらに攪拌装置の排出部の高さを低くすることで装置全体の高さを低くし粉粒体の投入作業を容易とし、コンタミネーションの防止、攪拌装置の清掃コストの大幅な削減、さらに攪拌効率の向上を実現する。

請求項１の粉粒体攪拌装置は、粉粒体を受け入れる粉粒体供給部と、粉粒体を外部に排出する粉粒体排出部と、前記粉粒体供給部と粉粒体排出部の間に設けられ気体とともに粉粒体を攪拌する容器と、前記容器内に設けられ、攪拌部回転軸と、該攪拌部回転軸に固定された主パドルと、を有する攪拌部と、前記粉粒体排出部に設けられ、前記容器の底部開口の下側に設けられる底部ケースと、前記底部ケースと接続する筒部と、前記底部ケース及び筒部に設けられる排出部回転軸と、を有し、前記底部ケースの領域にある排出部回転軸に前記主パドルよりも小型の副パドルが取り付けられ、前記筒部の領域にある排出部回転軸に排出送り部材が取り付けられた、正逆回転するマルチフィーダと、を備え、前記容器は略円筒形状のドラムであって、その円筒側面が両端部に向かってそれぞれ連続的に縮経することにより、傾斜面が形成されること、前記攪拌部回転軸及び排出部回転軸は水平方向に配置されること、前記攪拌部が容器内の粉粒体を攪拌するとき前記マルチフィーダを逆回転させ、前記副パドルにより前記粉粒体排出部内の粉粒体を上部に掻き揚げて前記容器内に送り返すことにより前記主パドルによる攪拌の補助を行うこと、前記マルチフィーダが正回転するとき、前記副パドル及び排出送り部材により前記容器及び粉粒体排出部内の粉粒体を排出すること、を特徴とする粉粒体攪拌装置である。攪拌体には、パドル翼、スクリュー翼、プロペラ翼、タービン翼等の種々の構造が適用できる。

このフィーダは、攪拌補助機能及び排出機能という複数の機能を備える粉粒体の送り装置である。このことから実施形態ではこれをマルチフィーダと称する。回転軸に固定される排出送り部材は、スクリュー構造、パドル構造などでもかまわない。

この粉粒体攪拌装置は、２種類以上の粉粒体を混合する混合装置として、また、貯蔵容器内で粉粒体を攪拌し偏析、固化、ブリッジすることを防止する貯蔵装置などとして利用される。また、バッチ方式の攪拌が好ましい。さらに、この粉粒体攪拌装置の粉粒体排出部を気力輸送装置に接続することもできる。その使用方法としては、圧送式気力輸送、又は吸引式気力輸送のいずれでも適応可能である。フィーダにロータリーバルブのようなエアロック機能はないので、圧送式空気輸送する場合には、フィーダの下にエアロック機能を備えたロータリーバルブ等が必要である。ただし、吸引式空気輸送を行うときにエアロック機能は不要である。

本発明は高濃度輸送、中濃度輸送、低濃度輸送に限らず適用される。この濃度とは、輸送配管内における粉粒体量と気体量との混合比によるものであって、その設定により気体圧、輸送速度等が変化するものである。それらの設定は相対的なものであり、公の標準的な設定基準があるわけではない。なお、輸送気体圧を安定させるという意味では、濃度（粉粒体の混合比）が高いほど利用価値は上がると考えられる。

前記小型の副パドルの前記排出部回転軸の軸方向に対する取付傾斜角度が、前記大型の主パドルの前記攪拌部回転軸の軸方向に対する取付傾斜角度に対して、大きく設定されることが好ましい。

前記排出送り部材がスクリューであり、該パドルが前記排出部回転軸の軸方向に連続して周設されることも好ましい。

前記排出送り部材がパドルであり、該パドルが前記排出部回転軸の軸方向に連設されることも好ましい。

請求項１記載の発明によれば、粉粒体攪拌装置を小型化・簡素化し製造コストを削減し、粉粒体のデッドスペースへの残留（滞留）を防止することで攪拌効率を高めるとともに、攪拌装置の排出部の高さを低くすることができる。

本発明実施形態の粉粒体攪拌装置の内部構造を示す正面図である。同粉粒体攪拌装置の底部の部分拡大斜視図である。同粉粒体攪拌装置の内部構造を示す右側面図（図１で矢視Ｘから見た粉粒体排出部）である。（ａ）（ｂ）は同粉粒体攪拌装置の主パドルの正面図である。（ａ）（ｂ）は同粉粒体攪拌装置の動作説明図である。同粉粒体攪拌装置の変更形態の内部構造を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態である粉粒体攪拌装置１（以下、単に攪拌装置１という）について図１〜図５を参照して説明する。攪拌装置１は、上部に設けた粉粒体供給部２と底部に設けた粉粒体排出部３との間に設けられ粉粒体を攪拌する容器４と、この容器４内に設けられ、水平方向に配置された攪拌部回転軸５（以下、回転軸５という）と回転軸５に固定された攪拌体としての主パドル６とを有する攪拌部７と、粉粒体排出部３に設けられ正逆回転するマルチフィーダ８と、を備え、マルチフィーダ８は、排出部回転軸８１（以下、回転軸８１という）と、回転軸８１と一体回転する、主パドル６よりも小型の副パドル９と、を備えている。攪拌装置１は、マルチフィーダ８を逆回転させ、前記副パドル９が粉粒体排出部３内の粉粒体を掻き揚げて容器４内に送り返すことにより攪拌の補助をする機能と、マルチフィーダ８が正回転するとき、粉粒体排出部３及び容器４内の粉粒体を排出する機能とを備えたことを特徴とする。以下、各部を詳細に説明する。

粉粒体排出部３は、排出部ケーシング３１（以下、ケーシング３１という）と、ケーシング３１の端部に開口形成された排出口３２とを備えている。図３に示す通り、粉粒体排出部３は、回転軸５の垂直真下より回転方向にずれた位置に設けられる。主パドル６の回転力により攪拌原料が回転方向に偏るので、偏る側にシフトさせて粉粒体排出部３が設けるものである。

容器４は、図１及び図５に示す通り、略円筒形状のドラムであって、その円筒側面が両端部に向かってそれぞれ連続的に縮経することにより、傾斜面４１が形成される。容器４の左右の外面中心部に備えられている駆動側ベアリングユニット４２と従動側ベアリングユニット４３により支持された回転軸５が回転自在に水平方向に軸着されている。この回転軸５の外径面には、所定本数（図では６ａ〜６ｄの４本）の主パドル６が回転軸５の半径方向に伸び出して取り付けられている。回転軸５の駆動側ベアリングユニット４２側の外部には、駆動モータ４５が連結されており、回転軸５及び主パドル６を回転駆動するように構成している。容器４は本体ケーシング４０に収められ、本体ケーシング４０は支持脚４６と、排気ダクト４７と、を備えている。主パドル６の本数、配置等は適宜変更可能である。

主パドル６ａ〜６ｄは、図４に示す通り、回転軸５の軸側面に垂直に挿通されるシャフト６１ａ〜６１ｄと、シャフト６１ａ〜６１ｄの先端に形成されたブレード６２ａ〜６２ｄと、を備えたものである。ブレード６２ａ〜６２ｄはシャフト６１ａ〜６１ｄの先端を起点として左右方向に突出した略板状の部材である。容器４の傾斜面４１に対応させるために、ブレード６２ａ，６２ｄの先端形状を容器４の傾斜面４１に沿って切り欠いた形状とし、ブレード６２ｂ，６２ｃの先端形状とは相違するものとして好ましい。図４（ａ）は、中央寄りの一対の主パドル６ｂ，６ｃを示し、図４（ｂ）は先端寄りの一対の主パドル６ａ，６ｄを示す。

主パドル６ａ〜６ｄは、その複数が回転軸５の軸方向から見て所定角度（例えば９０度）の間隔で互い違いに配置され（図３参照）、かつ、回転軸５の長さ方向においても所定の間隔で互い違いに配置される（図１及び図５参照）。
また、主パドル６ａ〜６ｄは、そのブレード６２ａ〜６２ｄの主面の両端が回転軸５の軸方向に対して傾斜した角度（ここでは軸に対して４０°〜６０°の傾斜）で取り付けられる。

マルチフィーダ８は、図１及び図５に示す通り、ケーシング３１内に回転軸５と平行にして水平方向に配置された回転軸８１と、この回転軸８１を支持する排出部軸受８２（以下、軸受８２という）と、この回転軸８１の排出口３２側の外周面に形成された排出送り部材としてのスクリュー８３と、回転軸８１を回転駆動する駆動モータ８４と、主パドル６よりも小型の副パドル９と、を備えている。ケーシング３１は、上方が開放され有底の断面が逆馬蹄形の底部ケース８５と、この底部ケース８５と接続され底部ケース８５よりも小径の筒部８６と、を備えている。スクリュー８３はスクリュー構造を備えたものである。例えば、連続的に形成された一枚羽根の部材である、いわゆるアルキメディアン・スクリュー等が挙げられる。

この副パドル９は、スクリュー８３が固定された回転軸８１の容器４中央部側の領域の外径面に設けられ（排出口３２から遠い側）、回転軸８１及びスクリュー８３とともに一体回転するものであり、複数個（ここでは４個）が半径方向に伸び出して取り付けられている。図２に示す通り、副パドル９ａ〜９ｄは、そのブレードの主面の両端が回転軸８１の軸方向に対して傾斜した角度（ここでは軸に対して５０°〜７０°の傾斜）を持つように取り付けられる。この傾斜角度はこれに限定されない。また、副パドル９ａ〜９ｄは逆回転されるときには、粉粒体を掻き揚げる様に設定される。

副パドル９は主パドル６を小型にしたものである。小型の副パドル９の回転軸８１の軸方向に対する取付傾斜角度が、大型の主パドル６の回転軸５の軸方向に対する取付傾斜角度に対して、大きく設定される。これにより粉粒体が容器４に向かって効率的に掻き揚げられ、攪拌補助機能を強化できる。副パドルはその形状から、回転軸８１の半径方向に拡散させる掻き揚げ機能と、回転軸８１の軸方向への送り機能の両方の機能を有する。スクリュー８３はその形状から、回転軸８１の軸方向への送り機能を有する。

撹拌部７が容器４内の粉粒体を攪拌するとき、マルチフィーダ８を逆回転Ｒ（図３の反時計方向）させ、粉粒体排出部３内の粉粒体を掻き揚げて容器４内に送り返す。このとき、粉粒体の動きは図５（ａ）の実線矢印で示す通りである。主パドル６により容器４の左右端部から中心部に粉粒体を掻き揚げ、中央から端部に拡散するように流れが形成されることが好ましい。また、スクリュー８３は逆回転Ｒにより、粉粒体排出部３内の粉粒体を副パドル９の方向に送り出す。一方、粉粒体排出部３及び容器４内の粉粒体を排出するとき、マルチフィーダ８を正回転Ｎ（図３の時計方向）させ、粉粒体排出部３内の粉粒体を副パドル９及びスクリュー８３により排出口３２に送り出す。このとき、粉粒体の動きは図５（ｂ）の実線矢印で示す通りである。このような粉粒体の動きとなるように副パドル９の形状、パドル面の方向及び回転軸８１上での配置（位置、間隔、本数等）が設定されている。なお、図５（ａ）（ｂ）での粉粒体の流れは概念的な例示である。

このマルチフィーダ８は、攪拌補助機能及び定量排出機能を備えている。そのため、基本的には、フラップゲートなどのゲート装置、ロータリーバルブが不要となり、構造が簡素化できる。また攪拌装置１の高さが低くなることにより粉粒体の投入が容易になる。

なお、粉粒体排出部３には、混合気発生部を接続し、上流端部が空気輸送ラインと接続されてもよく、上流側から供給された圧力空気と、マルチフィーダ８の排出口から落下する粉粒体とを混合して混合気を生成し、この混合気を下流に排出するようにしてもよい。マルチフィーダ８にロータリーバルブのようなエアロック機能はないので、圧送式空気輸送する場合には、マルチフィーダ８の下にエアロック機能を備えたロータリーバルブ等が必要である。ただし、吸引式空気輸送を行うときにエアロック機能は不要である。

次に、本実施形態の攪拌装置１の動作について説明する。この攪拌装置１は、パン製造工場あるいは製麺工場等の食品用原料等の各種粉粒体を攪拌するものである。ここでは粉粒体を混合する混合装置等として用いられる。

実施形態の攪拌装置１が工場内に設置され、粉粒体供給部２から原料粉が投入されると、原料粉は容器４内へ落下する。駆動モータ４５を始動させると、駆動側ベアリングユニット４２と従動側ベアリングユニット４３に支持されている回転軸５が回転を始めるとともに、駆動モータ８４も逆回転Ｒ（図３参照）を開始し、軸受８２により支持されている回転軸８１が逆回転Ｒを開始する。これにより、図５（ａ）に示す通り、容器４内の内部の主パドル６が回転して粉粒体の攪拌運転を開始するとともに、副パドル９により撹拌の補助が行われる。副パドル９は底部ケース８５内で粉粒体を排出方向とは反対方向に戻すとともに、粉粒体を容器４へ掻き揚げ、粉粒体に上方への推進力を与えることができ、また一方、容器４内の粉粒体が底部ケース８５に戻ることができるので、好適な循環が行われ、パドル６による攪拌への補助機能が有効に働き、粉粒体の攪拌能力が格段に高まる。副パドル９を設けた回転軸８１と同軸上に設けたスクリュー８３も逆回転し、粉粒体を排出方向（排出口３２側）と反対方向に戻すこととなる。つまりゲートが閉じた状態となり、粉粒体の排出が阻止される。なお、副パドル９の回転速度が大きくなれば粉粒体の上方への推進力が増大する。

例えば容器４容量の約半分の充満状態をほぼ１００％の充満率とすると、ここを基準として最大値・最小値が例えばプラスマイナス２０％から４０％位までが、粉体が攪拌される好適な充満率である。これより多すぎるとオーバーロールを起こし、少なすぎると主パドル６は上手く掻き上げることができない場合がある。攪拌装置１は充満率を高くするために、粉粒体を貯留し、攪拌し、落下させる動作を繰り返し行うバッチ式を採用している。

この攪拌処理が終了すると、駆動モータ８４を逆回転Ｒから正回転Ｎ（図３参照）に切替える。そうすると、ゲートが開いた状態となり、粉粒体は排出口３２の方向に移送され、排出口３２から定量的に排出されることにより、排出機能が働く。基本的に、排出時の主パドル６は、回転させて排出を促進する。なお、主パドル６も副パドル９も攪拌時と排出時において、回転速度を変えるができる。例えば、副パドル９の回転速度は、攪拌時の回転速度を排出時の回転速度よりも早くすることが好ましい。

本実施形態の攪拌装置１は以下の効果を奏する。

(1)副パドル９が主パドル６の攪拌補助を行うので粉粒体の攪拌効率が高くなる。

(2)粉粒体排出部３のマルチフィーダ８を正逆回転させることにより、攪拌補助機能及び排出機能の複数の機能を付与でき、粉粒体排出部３を小型化・簡素化できる。さらに、マルチフィーダ８が容器４の下部に一体に備えられたことで、装置の高さを低くでき、粉粒体の投入作業が容易になる。なお、粉粒体排出部３に直接的にロータリーバルブを設置する場合にも装置の高さを低減できる効果がある。

(3)主パドル６による粉粒体の攪拌中は、マルチフィーダ８の逆回転により、底部ケース８５内の粉粒体が攪拌容器４に掻き揚げられて底部ケース８５内に留まることを防止でき、デッドスペース（粉粒体の滞留すなわち粉粒体が混合されないこと）を無くすことにより、品質の安定に結びつく。

(4)近年では、アレルゲンとなる粉粒体が混入することが問題となっているが、前記のように攪拌できない粉粒体が存在するデッドスペースを防止できるので、攪拌されずに残留した粉粒体が他の粉粒体製品に混入するなどの弊害の防止にも有用である。さらに、清掃が容易となるため、アレルギー対策などに要する清掃コストを削減できる。

つぎに本実施形態の変更形態である攪拌装置１００について図６を参照して説明する。この攪拌装置１００は攪拌装置１と概ね構成は同様であるので、共通部分については説明を援用し、相違点を説明する。この攪拌装置１００は攪拌装置１のスクリュー８３に代えて、副パドル９と同様の構造の送りパドル１８３を複数個設けたものである。副パドル１０９と送りパドル１８３の送り方向は同じであるが、副パドル１０９には粉粒体の掻き揚げ機能がある。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることが出来るものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。貯蔵容器内で粉粒体を攪拌し偏析、固化、ブリッジすることを防止する貯蔵装置などにも設計変更できる。

本発明は、２種類以上の粉粒体を混合する混合装置として、また、貯蔵容器内で粉粒体を攪拌し偏析、固化、ブリッジすることを防止する貯蔵装置などとして利用される。

１…粉粒体攪拌装置
２…粉粒体供給部
３…粉粒体排出部
３１…排出部ケーシング（ケーシング）
３２…排出口
４…本体ケーシング（ケーシング）
４０…容器
４１…傾斜面
４２…駆動側ベアリングユニット
４３…従動側ベアリングユニット
４５…駆動モータ
４６…支持脚
４７…排気ダクト
５…攪拌部回転軸（回転軸）
６…主パドル（攪拌体）
６ａ，６ｄ…主パドル
６ｂ，６ｃ…主パドル
６１ａ，６１ｄ…シャフト
６１ｂ，６１ｃ…シャフト
６２ａ，６２ｄ…ブレード
６２ｂ，６２ｃ…ブレード
７…攪拌部
８…マルチフィーダ（フィーダ）
８１…排出部回転軸（回転軸）
８２…排出部軸受
８３…スクリュー（排出送り部材）
８４…駆動モータ
８５…底部ケース
８６…筒部
９…副パドル（小型のパドル）
Ｎ…正回転
Ｒ…逆回転

Claims

粉粒体を受け入れる粉粒体供給部と、
粉粒体を外部に排出する粉粒体排出部と、
前記粉粒体供給部と粉粒体排出部の間に設けられ気体とともに粉粒体を攪拌する容器と、
前記容器内に設けられ、攪拌部回転軸と、該攪拌部回転軸に固定された主パドルと、を有する攪拌部と、
前記粉粒体排出部に設けられ、前記容器の底部開口の下側に設けられる底部ケースと、前記底部ケースと接続する筒部と、前記底部ケース及び筒部に設けられる排出部回転軸と、を有し、前記底部ケースの領域にある排出部回転軸に前記主パドルよりも小型の副パドルが取り付けられ、前記筒部の領域にある排出部回転軸に排出送り部材が取り付けられた、正逆回転するマルチフィーダと、を備え、
前記容器は略円筒形状のドラムであって、その円筒側面が両端部に向かってそれぞれ連続的に縮経することにより、傾斜面が形成されること、
前記攪拌部回転軸及び排出部回転軸は水平方向に配置されること、
前記攪拌部が容器内の粉粒体を攪拌するとき前記マルチフィーダを逆回転させ、前記副パドルにより前記粉粒体排出部内の粉粒体を上部に掻き揚げて前記容器内に送り返すことにより前記主パドルによる攪拌の補助を行うこと、前記マルチフィーダが正回転するとき、前記副パドル及び排出送り部材により前記容器及び粉粒体排出部内の粉粒体を排出すること、
を特徴とする粉粒体攪拌装置。