JPH03127618A - 回分処理槽用撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学プラントや産業設備などで使用される攪拌
装置に関する。さらに詳しくは、多品種少量生産に用い
られる移動可能な処理権を用いる回分反応装置に適する
攪拌装置に関する。

〔従来の技術〕

化学プラントにおいて攪拌を必要とする反応や混合を扱
う場合に攪拌反応装置を適用することが多い、この場合
、従来の攪拌装置は反応装置内にアジテータを、反応装
置の外部には駆動手段を何れも固定的に設けている。す
なわちアジテータと駆動手段とは１対１で一体的になっ
ており、反応装置等は反応等の目的に応じて多数設けら
れていることが多く、必然的にそれらを結ぶための配管
網を増すことになり、かつそれらの配管および付随して
設けられるバルブさらには制御系が複雑に錯綜してしま
う。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年の産業設備の自動化への要求は、組立て産業のみな
らず、典型的な設備産業である化学プラントにおいても
同様である。特に回分式生産を行っている化学プラント
ではこのような要求が多い１例えば、薬品、化粧品、食
品などを生産する業界にあっては、回分式の生産が専ら
であり、さらに最近の需要の多様化に伴って、多品種少
量生産への対応が強く要求され、生産工程手段の多目的
化が進んでいる。

このような背景のもとで、例えば、雑誌「化学経済Ｊ　
　（１９８６年３月号、３２〜４１ベージ、ｒ２１世紀
型化学工場」信性、高橋著）にあるようなパイプレス化
学工場の概念が提唱されており、さらには、特開昭６２
−１４４７４５にあるような無人搬送台車に搭載された
反応容器等の処理槽自体が自在に移動して、回分生産を
自動的にかつ能率良く行う考えが提唱されている。この
ような自走式槽にあっても、原料を供給したり、反応完
了物質を系外へ払い出すための管台が設備され、さらに
は反応や混合に必要な攪拌装置が設備されることになる
が、反応装置が自走台車上にあることを考慮して、管台
の接続方式や攪拌装置の在り方を考える必要がある。

従来の固定された反応装置に用いられている駆動装置お
よびアジテータをそのままの形で用いようとすると多く
の問題がある。

自走式処理槽が反応等の処理セクションに移動した際又
は処理時期に入った際又は入る前に、アジテータおよび
駆動装置をまるごと、装置に装着することが考えられる
。即ち、代表的には反応装置の上部を開放し、所望のア
ジテータを希望の位置に設定し、その後、反応装置を閑
にして密封し、外部に駆動装置をアジテータに接続して
設けることである。この場合にあって問題となるのは、
アジテータを出し入れするために、装置上部に開放のた
めの胴フランジを設ける必要があることであり、このフ
ランジの締め付けおよび開放を自動的に行おうとすると
かなりの困難が生じる。

さらに、締め付けた後運転に入る前に、気密性を確認す
る必要もあり、特に異物の混入を嫌う製品を扱う場合は
採用しにくく、この方法は現実的ではない。

つぎに、アジテータおよび駆動部を自走式反応槽装置等
に設備したまま、移動させることが考えられる。この場
合の問題点は、重量物である駆動装置を搭載しているこ
とであり、移動のエネルギーがこのために余分に必要と
なり、経済的ではない、さらに、所定の箇所に停止した
後に、駆動装置の原動機が最も一般的な電気モータであ
ればこれを電気エネルギー供給装置に接続する必要があ
る。一般に、この接続は電気コネクター等にて行われる
が、これを自動的に行わせしめるのは、反応装置等が移
動物体であることを考慮すると困難な点がある。即ち、
移動体の移動のもとどなる搬送台車等の停止位置精度が
悪いことを考慮する必要がある。一般に用いられている
搬送台車にあっては、通常の停止精度は±５〜１０ｍｍ
であり、電気コネクターで要求されている芯合せの精度
を大きく越えている。

従来のコネクターにあっては、これを自動的に行うため
には、この接続のために高い精度を有する位置決め装置
が必要であり、停止位置精度の悪い台車上に搭載されて
いる容器に固定的に設備される電気コネクターの一方と
の間でこれを可能とするためにはガイドビンによる等し
て大掛かりな設備を必要とする。

一方、工場の無人化に伴って、ロボットなどが導入され
ているが、ロボットにこれらの作業を行わせようとする
と、以下の問題点が生じる。即ち、ガイドビンに代わっ
て、位置決めを行おうとすると、ロボットハンドの先端
に人間の目にあたる視覚センサー等を設ける必要がある
。視覚センサーの分解能に大きく依存することになるし
、現状では経済性からも現実的でない。

無人搬送台車を想定する場合、その停止位置はその都度
変わることになるので、別の位置センサーでまず搬送台
車の停止位置を確認し、その位置から接続しようとする
必要なコネクターの位置を割り出して、接近することに
なる。コネクターに接近してから、コネクター同志の芯
のずれを検出し、それを補正して、芯ずれを許容範囲内
にし、その後お互いを接合させることになる。これらを
させるのには、精度の良い視覚センサーが必要となるの
で、この方法も余り現実的でない。

さらに電気コネクター同士を押し込むためにはなんらか
の力が必要であるが、これをロボットハンドで行おうと
すると、この種の目的に一般的な多関節ロボットにあっ
ては関節部に過大の荷重が作用することになり、ロボッ
トが大掛かりなものになる。

また、電気コネクターを接続する際、火花や計装信号を
異常ならしめるような磁界が発生することが多くあり、
安全の観点から好ましくない。

なお、アジテータおよび駆動装置の一式を搬送台車上の
反応装置に固定的に設けて、移動させる場合に適する電
気エネルギー供給機構としては特願平１−１０５６５６
がある。

搬送台車の移動中にこれらの攪拌および混合をおこなわ
せしめようとすると、移動に要するエネルギーに加えて
、これらのためのエネルギーが必要である。このための
エネルギーとして、最も適する形態としては′電気エネ
ルギーであるが、搬送台車がバッテリー駆動のモータに
よってのガイドテープによる走行であることを考慮する
と、外部からエネルギーを受けながら搬送するのは現実
的ではなく、また全てのエネルギーを台車に搭載されて
いる蓄電池即ちバッテリーから供給するのは効率が悪く
、蓄電池の重量が大きくなることにより、現実的ではな
い。

本発明は上記の問題点を解決し、移動可能な、特には自
走式の処理槽を用いる回分処理に適した攪拌装置を提供
することを目的とする。また回分処理用の槽に付帯する
設備とその重量を減らし、また位置合せの精度も低くて
済むような攪拌装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段Ｊ 本発明は移動可能な回分処理用の槽に回転可能に固定さ
れたアジテータ、該槽とは独立にかつ該槽に対して相対
移動可能に設けられた、該アジテータを回転させるため
の駆動手段、および該駆動手段をアジテータ駆動位置に
対し近接および離開させるための移動手段からなる攪拌
装置である。

本発明の基本構成要素は、移動可能な回分処理用の槽に
アジテータを設け、該アジテータを回転させるための駆
動装置および、該駆動装置を槽にアジテータの駆動可能
に近接、離開させるための移動装置からなり、反応等の
為の該処理槽と該駆動装置とは別体として分離されてい
る。

本発明では、アジテータとその駆動手段を分離したため
に、槽と共に移動するのはアジテータのみでよく、自走
重量を抑えることができる。またアジテータ駆動用の電
気設備等は移動しない固定側の駆動装置側に設ければよ
い、また、処理操作が複数ある場合でも、アジテータは
その数に応じた分ある必要はなく、多数種類の駆動に対
して、必要に応じ羽根のねじれを可変にする等してアジ
テータは１つにすることすら可能である。

逆に多数形式のアジテータ及び回転数、必要動力に対し
少数の駆動装置を用い必要に応じて運転方式を変える等
して対応することも可能である。

勿論一定形式のアジテータを有する多数の槽により少数
の駆動装置で順次同様の攪拌を与えることもできる。

加えて、アジチー、夕翼の取替や保守が、駆動部が対を
なして固定された場合に比しはるかに容易な上、駆動手
段とアジテータの多様な組合せがたやすく選択できる。

駆動装置からアジテータに駆動力を伝達する方式として
は、大別して接触式と非接触式が考えられる。接触式に
は、通常の軸継手を用いる方式が考えられるが、前述の
とおり、継手と軸の固定にボルト締めなどを用いると自
動化が難しく、また芯合わせが難しい、従って、接触式
にあっても、これらを用いない、例えば摩擦力を利用す
るクラッチの方式が望ましい。アジテータの軸の端部お
よび駆動装置の軸端部の双方に例えば円盤状のクラッチ
板を設け、駆動装置側のクラッチ板を昇降装置により、
所定の位置に移動せしめてアジテータ側のクラッチ板に
当接させ、双方のクラッチ板をかみあわせて駆動力を伝
達する。昇降装置あるいは移動手段としては代表的には
エアーシリンダーであり、ロボットであるが、ロボット
の場合には前述のごとく先端部の荷重が大きいと大掛か
りなものになることに注意すべきである。クラッチの接
触面積が大きい場合には、アジテータと駆動装置の芯合
わせの精度が低くてもよい。

他の駆動力伝達方式としては、非接触方式があり、代表
的には磁力を利用したものがある。

アジテータ側には所望の位置に永久磁石を配置固定し、
必要に応じて非磁性の反応槽の隔壁な介して、アジテー
タ側永久磁石に対応して駆動側の永久磁石を配置固定し
た円板や円筒を近接させて位置させ、これらの円板や円
筒を電気モーター等と連結させることにより回転させて
、空間および隔壁を介し磁力を作用させて、アジテータ
側ョンさせる。駆動側の永久磁石にかわって、同様に回
転する電磁石でもよい。なお本発明でいう原動機は電気
モータ（電動機）が−数的であるが、必要に応じ油圧モ
ータ、エアモータ等ももちろん利用できる。

さらには、通常の電動機と同様の構造を応用することも
可能である。即ち、回転子をアジテータ側に、固定子を
駆動装置側に設ける。必要に応じて、回転子と固定子と
の間には非磁性隔壁があってもよい、この場合、固定子
は昇降装置等の移動手段により槽に付設されたアジテー
タに対し所定の位置にセットされる。この場合、固定子
側への電流値等を可変とし、即ちインバーター制御する
こと等により、回転数をかえることができる。

以下図を用いて説明する。

第１図は本発明の代表的例である。少なくとも１個の代
表的にはエアーシリンダーである昇降装ｆｆ１ｆ３によ
り上下させられる電動機１、および永久磁石を配置固定
した円板５及び両者を結合する回転軸７で構成される駆
動装置がある。この駆動装置の下部には図外搬送台車に
搭載された反応槽１１が位置される。この搬送台車は、
例えばレールなどの有軌道形式の台車ではなく、ガイド
テープによるだけの走行方式のもので、その停止位置精
度は±５〜１０ｍｍと大きい、したがって、反応槽に固
定されているアジテータの回転軸の位置は、その停止位
置の精度に応じて、その都度駆動装置の回転軸に対し位
置のずれが生じることになる。また、反応装置をいった
ん台車から横持ち装置により移送させて、所定の固定位
置に位置させておく方法もある。この場合には、横持ち
設備と動作は余分に要するものの位置の精度はかなり向
上する。

上記のようにしてあらまし位置せられた処理槽側の磁石
固定円板５５と、固定的に設備されている駆動装置側と
接合させる必要がある。上下方向については移動手段と
して昇降装置にて所定の位置まで駆動装置を下すことで
可能となる。その際、台車の停止位置精度を考慮して、
円錐漏斗形をした槽上側の雌側である管台状受容体（ガ
イドコーン）１１０内に、雄側である駆動装置の逆円錐
部１１２を差し込み自動芯合せをして駆動側とアジテー
タ側を磁気的に接続させる。当然検測と駆動側は有る程
度相対的に水平方向の移動が可能とされる。このように
して位置を固定したのちに電動機に通電すれば、電動機
の回転軸端に設けられている磁石付き円板（磁石保持手
段）５が回転し、この動きにより、磁力により非磁性上
部隔壁１３を介し、アジテータ２１側の磁石付き円板（
磁石固定手段）５５が回転され、所望の攪拌が得られる
。なお２１０は軸受である。

磁石の磁力、磁石付き円板同士の間隙、円板内の磁石の
配置等は、必要な回転力等を考慮して決められる。攪拌
に必要なトルクは例えば電動機からの回転数をこの図で
は図外の減速機を用いるなどして−旦低速度に落として
トルクを増して供給することにより可能となる。

第２図は、第１図の様な磁力による駆動方式について考
えられる各種方式である。アジテータ側に設ける磁石の
取り付けの方法により種々の形式が考えられ、内部の流
体、反応もしくは攪拌の必要程度、または所望するトル
クの大きさ等によって、適宜法められる。

第２図ａは、反応槽上部に該反応槽よりも小さい径を持
つ円筒部を設け、この内部上端付近に配された磁石付き
円板５５が隔壁１３を介して、その上部に配された駆動
装置側の磁石付き円板５と近接させられる。隔壁は、反
応槽内の物質が空気に触れても可なる場合には、なくて
も良い。

第２図すでは、反応槽上部に槽より小なる径の円筒部を
設け、アジテータの軸の部分には歯車の歯様の配置で円
筒外周面上に所要の磁石が配置された磁石固定手段５５
（この場合には本体が円筒状）を設け、小径円筒部の土
壁を形成している隔壁１３を介して外側に伏せカップ状
である、所要の磁石が内周面に配置された駆動側゛の磁
石保持手段５が設けられている。このカップ状磁石保持
手段５用の回転軸の他端は電動機に接続されており、通
電により電動機が回転し、それにつれて、アジテータが
回転することになる。電動機およびカップ状の磁石保持
手段を所定の位置に設定するために移動手段として昇降
装置が設けられる。

第２図Ｃは、反応槽と略同じ径を持つ平板状磁石固定お
よび保持手段同士を槽の上部のふた板をはさんで設けて
いる場合である。この場合、上部に原料供給などの管台
を設けることはできない。

第２図ｄは、アジテータ軸に反応槽よりも若干小さい径
を持つ半円筒である磁石固定手段５５を多段に与え、円
筒状の槽の内壁に面する部分に歯車の歯状に永久磁石を
配して、これに対応して槽の外側には槽の外径よりも大
きい径をもつ円筒状の駆動側磁石保持手段５を昇降装置
により、位置させる。ここでの保持手段５は、図外であ
るが下端で下方及び外周側からスラスト及び回転支承さ
れるので反応槽上面は開放されている。保持手段５の回
転はその外周に付したギア３１と動力源側ギア３２を介
する等して電動機等によりなされる。

第２図ｅは、同図ｄにおいて多段に設けた円筒に代えて
、筒状にした磁石固定手段５５を形成したものである。

この場合には、筒状のすべての部分において磁石が設け
られているので、外側の駆動側磁石保持手段５が上下位
置を変えることで可変の、検測の磁石固定手段と重複す
る度合により、両者が相対している部分の面積が異なり
、したがって、槽内のアジテータを回転させようとする
力を可変にすることができる。

上記または他の形式からどのような形式にするかは、反
応物質の性状、運転温度、運転圧力、必要なトルク、回
転数などによる。

第１図、第２図の例では回転磁界発生手段の１つである
外側磁石保持手段と電動機等との組を、前者の位置に配
されたいわば通常のモータ（電動機）のステータに相当
する回転磁界発生手段に代えることもできる。なお、第
２図では第１図の如き調整機構は略した。

第３図にはクラッチ方式の例を示す、第３図ａは板クラ
ッチ６６による方式である。第３図すは円すいクラッチ
６７による方式であり、図中の円すいクラッチの向きを
上下逆とすることもできる。第３図Ｃおよびｄは自動車
などで用いられているシュークラッチ１による方式であ
る（Ｃ：平面略図、ｄ：縦断面略図）、昇降装置により
所定の位置に位置させられてから、シュー６９をドラム
６８に当接させようとするものである。シュークラッチ
の駆動には電磁石またはエアーシリンダーが用いられる
。またはシェークラッチに用いられているシューと同じ
ような形状の、代表的にはゴム袋を設け、この袋に例え
ば空気を送入することにより、袋を脂腺させて、アジテ
ータ側のクラッチと当接させてもよい、空気圧力を十分
に高めておけば１回転によるすべりに対抗する十分な当
接力を得ることができる。

さらに、装置の形状、反応物質の性状により決定される
アジテータの回転軸に従ってクラッチまたは駆動源ない
し装置の反応槽に対する相対位置は反応槽上部に限らず
横側または下部に設けることができる。

〔発明の効果〕

１　攪拌装置の駆動部分を、処理槽の移動を待機して静
置される、いわば相対的な固定側に配したので、処理槽
の移動に要する重量を削減できる。また、電気設備を同
じく固定側に集約したので、設備が簡単であり効率的で
ある。

２　接合する際に強い力を要しないので、小さな駆動シ
ステムで済む。

３　所要の攪拌の種類と同数のアジテータおよび駆動装
置の組を用意する必要がなく、より少数の双方の組合せ
で多様な攪拌が可能。

４　工程上に必要な所望の回転数、トルクに応じて駆動
側の設定を選択できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による攪拌装置の代表例を示す概念図、
第２図は攪拌装置における非接触式の各種駆動力伝達方
式を示す概念図、第３図は接触式の駆動力伝達方式とし
て、クラッチによる方式を示す概念図である。 １：電動機　　　　　　３：エアシリンダー５：ｔｆ１
石保持手段　　　７：回転軸ｌｌ：処理槽　　　　　　
１３：隔壁 ２１：アジテータ　　　３１，３２：ギア５５：磁石固
定手段 ６６．６７．６８，６９　：クラッチ １１０ニガイドコーン　　　１．１２＋逆円錐部２１０
：軸受

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）移動可能な回分処理用の槽に回転可能に固定された
   アジテータ、 該槽とは独立にかつ該槽に対して相対移動可能に設けら
   れた、該アジテータを回転させるための駆動手段、およ
   び 該駆動手段をアジテータ駆動位置に対し近接および離間
   させるための移動手段 からなる回分処理槽用攪拌装置。 ２）前記アジテータには永久磁石が固定されている磁石
   固定手段がアジテータと共に回転可能に結合され、駆動
   手段には回転する磁界を発生する磁界発生手段が設けら
   れたことを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３）前記磁界発生手段が、前記磁石固定手段の永久磁石
   に対応して永久磁石が固定されに磁石保持手段とこれに
   接続する原動機からなることを特徴とする請求項２に記
   載の装置。４）前記アジテータにはアジテータと共に回
   転可能にアジテータ側クラッチ要素が結合され、これに
   対応する駆動手段側クラッチ要素が原動機に原動機と共
   に回転可能に接続されており、該駆動手段側クラッチ要
   素および該原動機が前記駆動手段をなし、前記移動手段
   として駆動手段側クラッチ要素をアジテータ側クラッチ
   要素に対し接続および解放させるクラッチ作動装置を持
   つことを特徴とする請求項１に記載の装置。