JP6929061B2 - 攪拌造粒機 - Google Patents

Description

本発明は、容器内に投入された原料を攪拌および造粒するための攪拌造粒機に関する。

化学、食品、医薬、エネルギー等の種々の分野において、原料を造粒して所望の生成物（造粒物）を製造するために造粒機が使用されている。例えば、広く利用されている攪拌造粒機は、一般に、原料を収納して攪拌、混合して造粒物を製造する円筒状の容器と、前記容器内において回転可能に設けられた攪拌羽根（アジテータ羽根）と、混合時の粉体の分散性の向上および造粒時の塊の粉砕等のための解砕羽根（チョッパ羽根）と、を備えており、攪拌羽根を回転させることにより容器内の原料を攪拌、混合し造粒する。また、前記容器は、天井部に内部の点検保守等のために蓋部材を有し、当該蓋部材には、容器内部に原料を供給するための原料供給口およびバインダ（結合剤）を投入するためのバインダ投入ノズルが配設されている。

また、攪拌造粒機は、作業の効率性、作業員の健康被害等防止、外部環境への汚染拡大防止等のために、蓋部材を開いて容器内部を開放することなく、容器内面に付着した原料を除去するため、容器内面に接触して付着原料を掻き取るスクレーパと、当該スクレーパを保持して容器内面に沿って水平回転（旋回）するスクレーパ用アームと、を有するスクレーパ機構を備えていることが多い。

攪拌造粒機においては、容器内において、原料粉体は、攪拌羽根の回転により適宜バインダと混合、攪拌されつつ、容器側壁へ衝突し跳ね返され、上方へ押し上げられて反転するという運動を繰り返しながら、原料粉体がバインダにより結合されて造粒される。

ここで、例えば、攪拌造粒機をバッチ運転して造粒物を製造する場合は、容器内に収納された原料粉体を攪拌羽根にて攪拌しつつ容器の上部のバインダ投入ノズルよりバインダを適宜投入し、原料に混合し攪拌することにより前記のプロセスにより造粒物が製造される。このとき、容器内における原料粉体等の前記の運動や流動状態から、バインダ投入ノズルから下方に向けて投入されるバインダは、容器内部に流動ないし浮遊している造粒物層に混入する。このように、バインダ投入ノズルから投入されるバインダは、バインダ投入ノズルの直下に存在する造粒物層に落ちて混合されるため、容器内においてバインダの濃度分布が生じ、製造された造粒物の粒径や硬度等の品質が不均一となるという問題が生ずることがある。

また、例えば、容器上部の原料供給口およびバインダ投入ノズルからそれぞれ原料およびバインダを連続供給しつつ、容器側部の造粒物排出口から造粒物を連続排出する連続運転を行う場合には、投入された原料およびバインダは、容器内部に流動ないし浮遊している造粒物層に混入し、既に存在していた造粒物と混じり合ったまま、側部の造粒物排出口から排出されてしまうこともあるため、さらに、未完成の造粒物が製造されてしまうという問題が生ずることもある。

このような問題に対して、例えば、特許文献１（特許請求の範囲、図１等）においては、容器の底部壁の水平面に対する傾斜角度が、原料やバインダの種類、容器の大きさに応じて適切な角度になるように傾斜させ、容器内の中間部空間の中心より紙面左方に位置する流れの窪み部に向けて落下するように、上方に配置された投入口から粉体（原料）を投入し、バインダ投入ノズルからバインダを投入する構成が提案されている。

しかしながら、特許文献１においては、蓋部材の内面から下方に突き出しているバインダ投入ノズルの存在により、スクレーパ用アームが、蓋部材下方の部分において、旋回時におけるバインダ投入ノズルとの干渉防止のため、蓋部材内面から離れて水平に配置されている。このため、蓋部材内面に付着した原料の掻き取りが困難となっているとともに、バインダ投入ノズルの高さ方向および水平方向の設置位置に制約が生じ、混合のために適切な位置に配置することが困難となっている。

さらに、造粒運転時にスクレーパ機構を作動させる場合には、バインダ投入ノズルから投入されたバインダが作動中のスクレーパ機構に吹きかけられるという問題もある。

特開２００２−３０６９４５号公報

本発明は、従来技術における前記問題点に鑑みなされたものであって、容器内面に付着した原料を、スクレーパ機構により、蓋部材の内面を含む広範囲にわたり除去することができるよう、バインダ投入ノズルを適切な位置に配置することができる攪拌造粒機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る攪拌造粒機は、原料を攪拌および造粒するための攪拌造粒機であって、天井部に蓋を有し、前記原料をその内部に収納するための略回転対称形状の容器と、前記容器の内部にバインダを供給するためのバインダ供給手段と、前記容器の内面に付着した前記原料を除去するためのスクレーパ機構と、を備え、前記スクレーパ機構が、前記蓋に連結され、前記容器の中心軸周りに回転する駆動軸と、前記駆動軸に連結され、前記容器の内面に沿って延在し、前記容器の内面に接触して前記容器の内面に付着した前記原料を除去するスクレーパ部と、を有し、前記バインダ供給手段が、前記駆動軸の内部を貫通して前記容器の内部と外部とを連通するバインダ供給管と、前記バインダ供給管の端部に設けられ、前記バインダを前記容器の内部に放出するバインダ放出部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記バインダ供給管が、前記スクレーパ部とともに回転するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記バインダ供給管が、前記駆動軸に対して回転可能に連結されている、ことを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記バインダ放出部は、放出された前記バインダが前記スクレーパ部に吹きかからないように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様において、前記バインダ供給手段が、前記スクレーパ機構の回転動作中においても、前記バインダを前記容器の内部に供給できるように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様において、前記容器の内部に、前記容器の中心部から側部の内面近傍まで放射状に延びて、前記中心軸周りに回転して前記原料を攪拌するための攪拌羽根が設けられ、前記スクレーパ部が、前記容器の内面に沿って前記攪拌羽根の外周部の近傍まで延在している、ことを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記容器の側部に解砕羽根が設けられ、前記スクレーパ部を前記中心軸に対して両方向に回転させることにより、前記スクレーパ部を前記解砕羽根に接近および離反させることが可能となっている、ことを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第１乃至第７のいずれかの態様において、前記バインダ供給管が、定置洗浄時に洗浄液供給管を兼ねることが可能である、ことを特徴とする。

本発明によれば、容器内面に付着した原料を、スクレーパ機構により、蓋部材の内面を含む広範囲にわたり除去することができるよう、バインダ投入ノズルを適切な位置に配置することができる攪拌造粒機を提供することができる。

本発明に係る攪拌造粒機の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。 図１の断面ＡＡの矢視図である。 変形例１のバインダ放出ノズルを使用した場合の攪拌造粒機の概略構成を示す縦断面図である。 変形例２のバインダ放出ノズルを使用した場合の攪拌造粒機の概略構成を示す縦断面図である。 他の変形例による攪拌造粒機の概略構成を示す縦断面図である。 さらに他の変形例による攪拌造粒機の概略構成を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る攪拌造粒機の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示したように、本実施形態による攪拌造粒機１は、造粒のために原料が投入されて収納される容器２、原料を攪拌し造粒する攪拌羽根６、解砕羽根８、およびスクレーパ機構１９を備えている。

容器２は、略回転対称の形状をしており、天井部に開閉可能な蓋５を有し、蓋５を閉鎖することにより、内部を外部と隔離し密封とすることができる。

また、蓋５は、外周部に容器２の内部に原料を供給する原料供給口１８が配設され、中心部に容器２の内面に付着した原料を除去するスクレーパ機構１９が連結されている。

攪拌羽根６は、容器２の底部に配設され、外部のモータ（図示省略）により攪拌羽根駆動軸７を介して駆動されて、容器２の回転対称の中心軸周りに回転して原料を攪拌し造粒する。なお、本実施形態においては、攪拌羽根６は、周方向に均等間隔で３基備えられているが、数量は、原料の種類や攪拌機１の大きさ等に応じて適宜変更して備えられる。

解砕羽根８は、容器２内部の容器側部４寄りの位置にて、攪拌羽根６の上方に配設され、外部に配設されたモータ（図示省略）により回転軸９を介して回転し、原料の混合時には原料を容器２の中心方向に押し出し分散性を高め、造粒時には塊を粉砕し粒を整える機能を有している。

スクレーパ機構１９は、蓋５の中央部に連結され、容器２の回転対称の中心軸と略同一の中心軸の周りに回転する駆動軸１７、駆動軸１７下端に配設されたアーム連結部１２、およびアーム連結部１２に連結されたスクレーパ部１６を備えている。スクレーパ部１６は、蓋５を含む容器２の内面に沿って攪拌羽根６の外周部の上端近傍まで下方に延びており、駆動軸１７に連結されているスクレーパアーム１５、およびスクレーパアーム１５に連結され、蓋５の駆動軸１７との連結部近傍から攪拌羽根６の外周部の上端近傍まで容器２の内面に接触して容器２の内面に付着した原料を除去するスクレーパ１４とを備えている。なお、以下、特に断らない限り、容器２の内面には、蓋５の内面も含むものとする。

上記構成においては、スクレーパ部１６を容器２の中心軸に対して両方向に回転させることにより、スクレーパ部１６を解砕羽根８に接近および離反させることが可能となっている。

容器２の上方に配置されたスクレーパ機構用モータ（図示省略）により駆動軸１７を介してスクレーパアーム１５を水平回転（旋回）させることにより、回転範囲における容器２の内面に付着した原料を掻き取り、除去することができる。

バインダ供給手段１３は、駆動軸１７の内部を貫通して容器２の内部と外部とを連通するバインダ供給管１１、およびバインダ供給管１１に連結され、バインダを容器２の内部に放出するバインダ放出ノズル１０を備えている。なお、バインダ供給管１１およびバインダ放出ノズル１０は、それぞれ別体の部材として形成した後に両者を連結しても良いし、最初から両者を一体として形成しても良い。

バインダ供給管１１は、アーム連結部１２下方まで延在しており、スクレーパアーム１５よりも容器内の内側に配置されたバインダ放出ノズル１０と連結されている。また、バインダ放出ノズル１０は、スクレーパアーム１５に沿って外周部に向かって延びており、先端からバインダを放出する。これにより、スクレーパアーム１５を旋回させるときにバインダ放出ノズル１０により制約を受けることなく、広範囲にわたってスクレーパ１４により容器２の内面に付着した原料を除去することができる。

なお、バインダ放出ノズル１０の先端の位置およびバインダの放出方向は、原料およびバインダの種類、造粒物の品質、造粒機の大きさ、運転条件等に基づいて設定される。したがって、バインダ放出ノズル１０は、変形例として、図３に示されるように、バインダ供給管１１との連結部から鉛直下方に向けて接続し、容器２の中心部において、鉛直下方に向けてバインダを放出してもよい（変形例１）。この場合には、バインダ放出ノズル１０先端をバインダが広範囲に降り注ぐように、霧状または放出角度を広くできるような形状または構造にしてもよい。

駆動軸１７の内部を連通するバインダ供給管１１は、駆動軸１７に固定されて連結されていても、逆に駆動軸１７に対して回転自由（回転可能）に連結されていてもよい。

バインダ供給管１１が駆動軸１７に固定されて連結されている場合は、駆動軸１７を動作させることにより、バインダ放出ノズル１０先端の周方向の位置を、必要に応じ変更することができる。これにより、例えば、攪拌造粒機の運転中に、容器２の内面に付着した原料の掻き取りと、バインダ放出の周方向位置の変更を同時に実施することもできる。

また、バインダ供給管１１が駆動軸１７に固定されて連結されている場合は、バインダ放出ノズル１０をスクレーパアーム１５に固定して連結することもできる。したがって、一変形例として、図４に示されるように、バインダ放出ノズル１０をスクレーパアーム１５の内部に配置し（変形例２）、或いはスクレーパアーム１５の側部４に取り付けるなどにより、高さ方向の節約ができるので、例えば、小型の装置において、容器内の空間の有効活用が可能となる。

また、バインダ放出ノズル１０が、スクレーパアーム１５の内部に配置され、またはスクレーパアーム１５の側部４に取り付けられる場合には、放出されるバインダがスクレーパアーム１５に吹きかからないように、バインダ放出ノズル１０の形状、位置（スクレーパアーム１５との相互位置関係を含む）、放出方向等が設定される。

一方、バインダ供給管１１が駆動軸１７に回転可能に連結されている場合は、バインダ供給管１１および駆動軸１７をそれぞれ独立に回転させることができる。バインダ供給管１１が駆動軸１７に固定して連結されている場合には、バインダ放出ノズル１０の周方向の位置の変更が必要ないときでも必ずバインダ放出ノズル１０およびバインダ供給管１１の回転が伴うが、バインダ供給管１１が駆動軸１７に回転可能に連結されている場合には、バインダ放出ノズル１０の周方向の位置の変更が必要なときのみ、バインダ放出ノズル１０を回転させれば足りる。

なお、バインダ供給管１１が駆動軸１７に回転可能に連結されている場合は、バインダ供給管１１の駆動軸１７の貫通部において、回転軸受が必要となるが、駆動軸１７の蓋５の貫通部においても回転軸受が使用されている点では同様である一方、バインダ供給管１１の回転軸受は、駆動軸１７の回転軸受に比べ、荷重条件も低く、小型である。

また、バインダ供給管１１が、駆動軸１７に固定されて連結されている場合であっても、駆動軸１７に回転可能に連結されている場合であっても、攪拌造粒機の運転中に、バインダ放出ノズル１０の周方向の位置の変更が可能である。なお、バインダ供給管１１が駆動軸１７に回転可能に連結されている場合に、バインダ放出ノズル１０の周方向の位置の変更を自動で実施できるようにするためには、別途、駆動モータが必要となるが、荷重条件も低く、高度な位置決めは必要とされないため、小型で簡素なもので足りる。

なお、前記の一実施形態における攪拌造粒機１は、攪拌羽根６を備え、攪拌羽根６により原料を攪拌して造粒物を製造する攪拌造粒機を例として説明したものであり、本発明に係る造粒機は、これに限るものではなく、流動層式造粒機など他の形式の造粒機であってもよい。

また、上記実施形態の変形例としては、図５または図６に示したように、バインダ供給管１１が、定置洗浄（CIP)時に洗浄液供給管を兼ねることが可能である構成とすることもできる。

すなわち、図５に示した構成においては、定置洗浄（CIP)時に、バインダ供給管１１の先端に、バインダ放出ノズル１０に代えて、蓋５の内面に向けて洗浄液を放出するための洗浄ノズル２０を取り付けることにより、蓋５の内面を洗浄することができる。また、図６に示した構成においては、定置洗浄（CIP)時に、バインダ供給管１１の先端に、バインダ放出ノズル１０に代えて、容器側部４の内面に向けて洗浄液を放出するための洗浄ノズル２１を取り付けることにより、容器側部４の内面を洗浄することができる。

図５または図６に示した構成においては、スクレーパアーム１５と一体に洗浄ノズル２０、２１を回転させながら洗浄を行うことにより、蓋５の内面や容器側部４の内面に対して、死角のない、完全な洗浄が可能となる。

１ 攪拌造粒機
２ 容器
３ 底部
４ 側部
５ 蓋
６ 攪拌羽根
７ 攪拌羽根駆動軸
８ 解砕羽根
９ 回転軸
１０ バインダ放出ノズル（バインダ放出部）
１１ バインダ供給管
１２ アーム連結部
１３ バインダ供給手段
１４ スクレーパ
１５ スクレーパアーム
１６ スクレーパ部
１７ 駆動軸
１８ 原料供給口
１９ スクレーパ機構
２０、２１ 洗浄ノズル

Claims (6)

1. 原料を攪拌および造粒するための攪拌造粒機であって、
   天井部に蓋を有し、前記原料をその内部に収納するための略回転対称形状の容器と、
   前記容器の内部にバインダを供給するためのバインダ供給手段と、
   前記容器の内面に付着した前記原料を除去するためのスクレーパ機構と、を備え、
   前記スクレーパ機構が、前記蓋に連結され、前記容器の中心軸周りに回転する駆動軸と、前記駆動軸に連結され、前記容器の内面に沿って延在し、前記容器の内面に接触して前記容器の内面に付着した前記原料を除去するスクレーパ部と、を有し、
   前記バインダ供給手段が、前記駆動軸の内部を貫通して前記容器の内部と外部とを連通するバインダ供給管と、前記バインダ供給管の端部に設けられ、前記バインダを前記容器の内部に放出するバインダ放出部と、を有し、
   前記バインダ供給管が、前記駆動軸に対して回転可能に連結されている、攪拌造粒機。
2. 前記バインダ放出部は、放出された前記バインダが前記スクレーパ部に吹きかからないように構成されている、請求項１に記載の攪拌造粒機。
3. 前記バインダ供給手段が、前記スクレーパ機構の回転動作中においても、前記バインダを前記容器の内部に供給できるように構成されている、請求項１または２に記載の攪拌造粒機。
4. 前記容器の内部に、前記容器の中心部から側部の内面近傍まで放射状に延びて、前記中心軸周りに回転して前記原料を攪拌するための攪拌羽根が設けられ、
   前記スクレーパ部が、前記容器の内面に沿って前記攪拌羽根の外周部の近傍まで延在している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の攪拌造粒機。
5. 前記容器の側部に解砕羽根が設けられ、
   前記スクレーパ部を前記中心軸に対して両方向に回転させることにより、前記スクレーパ部を前記解砕羽根に接近および離反させることが可能となっている、請求項４に記載の攪拌造粒機。
6. 前記バインダ供給管が、定置洗浄時に洗浄液供給管を兼ねることが可能である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の攪拌造粒機。

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