(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化粧品の原材料が入る製造釜と、
前記製造釜の下部を高周波磁界によって発熱させる誘導加熱コイルと、
前記原材料を前記製造釜の内部全体に混ぜる攪拌機と、を備え、
前記製造釜は、前記原材料を冷却する冷水が流れる第一のジャケット部を側壁部分に有し、
前記攪拌機は、前記原材料を冷却する冷水が流れる第二のジャケット部を攪拌翼の内部に有する、
化粧品の製造装置。
【請求項２】
前記攪拌機は、前記攪拌翼の翼端が前記製造釜の底面及び壁面に沿って形成されており、
前記第二のジャケット部は、前記原材料を冷却する冷水が、前記攪拌翼の翼端に沿って形成される水室の内部で、前記製造釜の底面側から該製造釜の壁面側へ向けて流れる、
請求項１に記載の化粧品の製造装置。
【請求項３】
前記攪拌機は、前記製造釜の底面及び壁面に付着する前記原材料を削ぎ取るスクレーパーを前記攪拌翼の翼端部分に更に有する、
請求項１または２に記載の化粧品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化粧品の製造プロセスには、原材料を加温しながら乳化する工程や、適切な温度になるまで冷却する工程がある。冷却方式としては、例えば、特許文献１にあるように、加温を行なう蒸気を流すジャケット部に冷水を流すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
化粧品の製造プロセスにおいて、加温した化粧品を冷却したい場合に、加温がジャケット部を用いた蒸気によるものであれば、当該ジャケット部に冷水を流すことで化粧品を効果的に冷やすことができる。しかし、例えば、電磁誘導加熱のように、製造釜の特に底部を発熱させて加温した化粧品を冷却する場合、冷水を流すジャケット部を形成できる部位が限られる。すなわち、電磁誘導加熱の場合、発熱する部分を冷却する部分と別々の構成にする必要がある。この結果、電磁誘導加熱によれば製造釜の搬送が容易になることで製造工程上のメリットを享受できるものの、加温した化粧品の冷却に時間を要する。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電磁誘導で加熱される製造釜の冷却時間を短縮可能な化粧品の製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、化粧品の加温や冷却の際に回転させる攪拌機の攪拌翼の内部に冷水を流すことにした。
【０００７】
詳細には、化粧品の原材料が入る製造釜と、前記製造釜の下部を高周波磁界によって発熱させる誘導加熱コイルと、前記原材料を前記製造釜の内部全体に混ぜる攪拌機と、を備え、前記製造釜は、前記原材料を冷却する冷水が流れる第一のジャケット部を側壁部分に有し、前記攪拌機は、前記原材料を冷却する冷水が流れる第二のジャケット部を攪拌翼の内部に有する。
【０００８】
化粧品の原材料を加温および冷却する場合、温度分布がまだらになるのを防ぎ且つ熱交換を促進するために、攪拌機で原材料を製造釜の内部全体に混ぜながら行なうのが通例である。ここで、上記化粧品の製造装置であれば、製造釜の側壁部分に、冷水が流れる第一のジャケット部が形成されているため、攪拌機によって攪拌された原材料と冷水との間における熱交換が促進されることで、化粧品の原材料の冷却が促進される。
【０００９】
また、上記化粧品の製造装置においては、攪拌機の攪拌翼の内部に冷水を流すための第二のジャケット部が設けられているため、製造釜の側壁部分のみならず、攪拌翼の部分でも原材料と冷水との間における熱交換が行われる。このため、電磁誘導で発熱させるためにジャケット部を形成できない製造釜の下部における冷却不足が、攪拌翼の内部に設けられた第二のジャケット部によって補われる。よって、電磁誘導加熱方式で加熱される製造釜の冷却時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
なお、前記攪拌機は、前記攪拌翼の翼端が前記製造釜の底面及び壁面に沿って形成されており、前記第二のジャケット部は、前記原材料を冷却する冷水が、前記攪拌翼の翼端に沿って形成される水室の内部で、前記製造釜の底面側から該製造釜の壁面側へ向けて流れるものであってもよい。攪拌翼および第二のジャケット部がこのように構成されていれば、製造釜のうち第一のジャケット部による冷却効果が期待できない下部側を、第二のジャケット部に流入した冷水が最初に通過することになるため、冷却効果が高まる。このため、製造釜の冷却時間を短縮することが可能となる。
【００１１】
また、前記攪拌機は、前記製造釜の底面及び壁面に付着する前記原材料を削ぎ取るスクレーパーを前記攪拌翼の翼端部分に更に有するものであってもよい。製造釜の内面に付着する原材料がスクレーパーによって削ぎ取られることにより、製造釜の中の原材料の攪拌が更に促進され、また、製造釜の側壁における冷却効果も高まる。
【発明の効果】
【００１２】
電磁誘導で加熱される製造釜の冷却時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】セル生産システムのレイアウト図である。
【図２】製造セルの正面図である。
【図３】製造釜の構造図である。
【図４】排出機構の構造図である。
【図５】排出機構の動作説明図である。
【図６】ＩＨ加温装置の構造図である。
【図７】高周波磁界の磁力線と製造釜に誘起される渦電流との関係を示した図である。
【図８】数種類の金属材について、常温における比透磁率を示したグラフである。
【図９】オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼のヒステリシス曲線を示したグラフである。
【図１０】オーステナイト系ステンレス鋼の板状のワークを加熱コイルで誘導加熱した場合に形成される磁力線を示した図である。
【図１１】フェライトコアを加熱コイルの下側に配した状態で、オーステナイト系ステンレス鋼の板状のワークをコイルで電磁誘導した場合に形成される磁力線を示した図である。
【図１２】蓋の構成図である。
【図１３】アンカーミキサーの内部構造を示す図である。
【図１４】昇降装置による蓋の開閉動作を示した図である。
【図１５】製造セルにおける化粧品の製造工程の処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本願発明の一態様を例示するものである。すなわち、本願発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るセル生産システム１のレイアウト図である。セル生産システム１は、原材料の溶解や乳化といった化粧品の製造プロセスを司る製造セル２と、製造した化粧品を容器に充填するプロセスを司る充填セル３とを備える。セル生産システム１は、製造セル２や充填セル３の操作機器類が一つのオペレーションエリア４に集約されるようにレイアウトされており、原材料の溶解から充填までの一連のプロセスを１名で行うことも可能である。
【００１６】
図２は、製造セル２の正面図である。製造セル２は、溶解ユニット５Ａ，Ｂ、及び乳化ユニット５Ｃの３つのユニットを備えている。各ユニットは、制御盤６が併設された架台７に搭載されており、原材料を入れた製造釜８Ａ〜Ｃがそれぞれセットされる。架台７は、溶解ユニット５Ａ，Ｂや乳化ユニット５Ｃと床との間に隙間を確保することで、製造釜を搬送するハンドリフターの脚が干渉しないようになっている。なお、各ユニットにセットされる製造釜８Ａ〜Ｃは全て同じものであるが、説明の便宜上、本願では、溶解ユニット５Ａにセットされる製造釜を製造釜８Ａ、溶解ユニット５Ｂにセットされる製造釜を製造釜８Ｂ、乳化ユニット５Ｃにセットされる製造釜を製造釜８Ｃと称する。
【００１７】
溶解ユニット５Ａは、製造釜８Ａを加温するためのＩＨ（Induction Heating）加温装
置９Ａや、製造釜８Ａの開口部を塞ぐ蓋１０Ａ、蓋１０Ａを昇降する昇降装置１１Ａ、ＩＨ加温装置９を制御する制御ユニット１２Ａを備えている。蓋１０Ａには、製造釜８Ａの中に投入された原材料を攪拌する攪拌機１３Ａが取り付けられている。溶解ユニット５Ａは、圧力調整機構を有しており、蓋１０Ａによって開口部が塞がれた製造釜８Ａの内部を必要に応じて減圧あるいは加圧し、圧力を適当に調整する。溶解ユニット５Ｂおよび乳化ユニット５Ｃについても同様である。
【００１８】
攪拌機１３Ａは、ロータと多数のスリットを有するスクリーンとによって構成されており、ロータを高速回転することにより、微小なクリアランスが保たれたロータとスクリーンとの間に原材料を通過させて、溶解および攪拌を行なう。攪拌機１３Ａは、蓋１０Ａに取り付けられている。
【００１９】
図３は、製造釜８Ａの構造図である。製造釜８Ａは、上側が開口しており、円筒状の側部１４と逆円錐状の底部１５とを備える。製造釜８Ａは、入手が容易なオーステナイト系のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成されている。ステンレス鋼は、鋼材に添加されているクロム（Ｃｒ）によって形成される薄く均一な不働体皮膜により、優れた耐食性を発揮する。ステンレス鋼は、その耐食性により衛生面に優れ、化粧品の生産に好適である。
【００２０】
製造釜８Ａの側部１４は、二重構造になっており、冷却用の冷水を流す空間（以下、側面ジャケット１６という）が周回するように形成されている。また、製造釜８Ａの外側面には、側面ジャケット１６に流す冷水配管を繋ぐための継ぎ手１７が取り付けられている。冷水配管は、フレキシブルなホースであり、着脱自在な継ぎ手１７により、製造釜８Ａに接続および取り外しが可能である。
【００２１】
製造釜８Ａの底部１５には、製造釜８Ａの中にある原材料を排出するための排出機構１８が取り付けられている。底部１５は、逆円錐状になっているため、製造釜８Ａ内の原材料が排出機構１８に集まり、容易に排出できる。図４は、排出機構１８の構造図である。排出機構１８は、製造釜８Ａの底部１５にある排出孔を開閉するためのボール弁２０と、排出孔にできるデッドスペースを埋めるピストン状の治具２２とを備える。
【００２２】
治具２２は、デッドスペースに嵌る頭部２３と、頭部２３を押し上げるためのシャフト２４とを備える。頭部２３は、排出孔の内径と同じ外径になっており、デッドスペースに嵌ると排出孔の流路を塞ぐ。
【００２３】
他方、ボール弁２０の中の通路は、頭部２３の外径よりもやや大きい内径になっている。また、シャフト２４は、中空になっており、中空部２５、及び中空部２５に通じる微小孔２６Ａ，Ｂが設けられている。
【００２４】
図５は、排出機構１８の動作説明図である。製造釜８Ａは、通常、原材料が排出されな
いようにボール弁２０が閉じられている（図５（Ａ））。一方、製造釜８Ａの中に投入された原材料を攪拌し、あるいは乳化を行なう場合には、ボール弁２０を開いてから治具２２を押し上げる（図５（Ｂ））。治具２２を最後まで押し上げれば、デッドスペース（窪み）に頭部２３が嵌ってデッドスペースが埋まると共に、排出経路が塞がる（図５（Ｃ））。
【００２５】
他方、原材料を排出する場合は、ボール弁２０を開き、治具２２はそのままの状態にする（図５（Ｄ））。ボール弁２０が開くことにより、製造釜８Ａの中にある原材料が排出孔およびボール弁２０を通過する。原材料は、微小孔２６Ａ、中空部２５、微小孔２６Ｂを通過して製造釜８Ａの下へ排出される。
【００２６】
製造釜８Ａの説明については以上の通りである。なお、製造釜８Ｂ，８Ｃについても、製造釜８Ａと同様である。
【００２７】
次に、ＩＨ加温装置９Ａについて説明する。図６は、ＩＨ加温装置９Ａの構造図である。ＩＨ加温装置９Ａは、コイル２７、及びフェライトコア２８を備える。コイル２７は、製造釜８Ａが嵌るスペースを周回する導線であり、高周波電流を発生するインバータによって数十ｋＨｚの交流電流が流されると、高周波磁界を発生する。インバータは、製造釜８Ａに入力される加熱電力が一定になるように、コイル２７を流れる電流と出力電圧との位相を制御する。コイル２７の両極間には、コイル２７を流れる電流を共振作用によって増幅させるための共振コンデンサが接続されている。その他、ＩＨ加温装置９Ａには、コイル２７やインバータを冷却する冷却ファンや電源ユニット等の補機類が設けられている。
【００２８】
なお、溶解ユニット５Ｂ、及び乳化ユニット５Ｃについても、ＩＨ加温装置９Ａと同様のＩＨ加温装置９Ｂ，Ｃが設けられている。
【００２９】
図７は、コイル２７周辺に発生する高周波磁界の磁力線と、製造釜８Ａに誘起される渦電流との関係を示した図である。なお、図７では、理解を容易にするため、製造釜８やコイル２７の形状を簡略化している。コイル２７が発生する高周波磁界に製造釜８Ａを置くと、製造釜８Ａはステンレス鋼で構成されているため、製造釜８Ａを構成する材料に高周波磁界を打ち消す方向（レンツの法則）の渦電流が誘起される。製造釜８Ａを構成するステンレス鋼は、電気抵抗を有しているため、ジュールの法則に従って以下の数式１に示されるジュール熱を発生する。この結果、製造釜８Ａ自身が発熱し、誘導加熱が実現される。
【数１】
0005610948.tif 000002
【００３０】
誘導加熱において加熱対象物であるワーク（製造釜に相当する）に入力される入力電力Ｐは、ワークの表皮抵抗Ｒｓに比例し、渦電流の発生源である磁界の強さＨの２乗に比例する。ワークの表皮抵抗Ｒｓは、ワークを構成する材料の電気抵抗率ρと透磁率μ、加熱コイルを流れる電流の周波数ｆの平方根に比例する。また、磁界の強さＨは、加熱コイルの巻き数Ｎと加熱コイルを流れる電流Ｉに比例する。よって、入力電力Ｐは、以下の数式２で表すことができる。
【数２】
0005610948.tif 000003
【００３１】
ワークを効果的に発熱させるには、ワーク自身に流れる渦電流が大きくなるように、入力電力Ｐを大きくすればよい。入力電力Ｐを大きくするためには、数式２から明らかなように、加熱コイルの巻き数Ｎや加熱コイルを流れる電流Ｉ、加熱コイルを流れる電流の周波数ｆを大きくするといった、コイル側の方策が効果的である。
【００３２】
ここで、加熱コイルの巻き数Ｎや加熱コイルを流れる電流Ｉを大きくする場合、加熱コイルの低損失化や高耐圧化を図る必要があり、具体的には、コイル素線の細線化や撚り線化、コイル線間の絶縁強化といった対応を採る必要がある。また、加熱コイルを流れる電流の周波数ｆを大きくする場合、インバータ内の半導体スイッチング素子がＯＮ−ＯＦＦ動作する回数が周波数ｆに比例して増えるため、半導体スイッチング素子のスイッチング損失の増大を抑制するべく、インバータの低損失化を図る必要がある。
【００３３】
しかし、加熱コイルの低損失化や高耐圧化といった処置を採る場合、コイル素線を細線化するとコイル素線を撚る際のテンション調整や絶縁膜の厚さの確保が難しくなる。また、インバータの低損失化といった処置を採る場合、スイッチング損失を抑制するためのゼロ電流スイッチングを行なう回路の制御が周波数ｆに比例して難しくなる。
【００３４】
以上から明らかなように、加熱コイルの巻き数Ｎや加熱コイルを流れる電流Ｉ、加熱コイルを流れる電流の周波数ｆを大きくするといったコイル側の方策を採る場合、技術的な問題から、入力電力Ｐを大きくするには自ずと限界がある。よって、ワークの材質を電気抵抗率ρや透磁率μの側面から選定するという、ワーク側における方策も肝要であることが判る。
【００３５】
図８は、数種類の金属材について、常温における比透磁率を示したグラフである。詳細には、普通鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、銅、アルミニウムの５種類の金属材の比透磁率を示している。このグラフから判るように、オーステナイト系ステンレス鋼の比透磁率は、普通鋼やフェライト系ステンレス鋼の比透磁率よりも低い。よって、本実施形態に係るセル生産システム１のように、衛生面や設備面、生産効率の側面からの要請により、オーステナイト系ステンレスで構成した製造釜８Ａを誘導加熱したい場合、何ら工夫を施さないと、入力電力Ｐを大きくすることができない。
【００３６】
この場合の対策として、オーステナイト系ステンレスの外側の面に透磁率の高い材質を熱溶射してコーティングすることも考えられる。しかし、製造釜８Ａ〜Ｃは、ＩＨ加温装置９Ａ〜Ｃから出し入れして搬送したりすることを前提とするため、搬送時にコーティングが損傷して剥がれる虞がある。
【００３７】
ここで、オーステナイト系ステンレス鋼の比透磁率がフェライト系ステンレス鋼に比べて低いのは、次のような理由による。すなわち、フェライト系ステンレス鋼を構成する粒子の量子スピンは、常温では、熱ゆらぎによる乱れが生ずることなく、隣り合うスピン同士が同一の方向を向いて整列し続けるので、全体として大きな磁気モーメントを持った強磁性を呈する。これに対し、オーステナイト系ステンレス鋼を構成する粒子の量子スピンは、常温では、熱ゆらぎによる乱れにより、自発的な配向が無い状態に陥り、磁気モーメントがほとんど無い常磁性を呈するためである。
【００３８】
なお、オーステナイト系ステンレス鋼は、常温のみならず、ネール温度以下においても磁気モーメントを持たないが、これは、オーステナイト系ステンレス鋼を構成する粒子の量子スピンが、隣り合うスピン同士が互い反対方向を向いた状態で整列することにより、全体として磁気モーメントを持たない状態になることで、反強磁性を呈するためである。もっとも、オーステナイト系ステンレス鋼のネール温度は数十Ｋ程度であるため、常温で
はオーステナイト系ステンレス鋼が反強磁性を呈するに至ることはない。
【００３９】
また、フェライト系ステンレス鋼についても、如何なる環境下にあっても強磁性を呈するわけではない。すなわち、フェライト系ステンレス鋼がキュリー温度よりも温度の高い場合、フェライト系ステンレス鋼を構成する粒子の量子スピンは、熱ゆらぎによる乱れが発生して自発的な配向が無い状態に陥り、磁気モーメントがほとんど無い常磁性を呈するに至る。しかしながら、フェライト系ステンレス鋼のキュリー温度は、ステンレス鋼を構成する材料の成分比に応じて若干異なるものの一般的に千℃程度に達するため、本セル生産システム１において使用される温度領域では、フェライト系ステンレス鋼が常磁性を呈するに至ることはない。
【００４０】
なお、ジュール熱は、オームの法則を勘案すると、以下の数式で表すことができる。
【数３】
0005610948.tif 000004
【００４１】
ここで、電圧Ｅ（Ｖ）はファラデーの電磁誘導の法則により磁束の変化率に比例にするため、これを一定とした場合、ワークを構成する材料の電気抵抗率ρを低くすることで渦電流を増大させてジュール熱を増大させる方策が考えられる。しかし、衛生面の観点から製造釜８Ａ〜Ｃの材料としてステンレス鋼を採用せざるを得ない場合、電気抵抗率ρを最適化するという方策を採る余地はあまり無い。ステンレス鋼は、フェライト系やオーステナイト系、その他の如何なるものであっても、常温では銅の電気抵抗率ρの数十倍である約６０〜７０μΩ・ｃｍ程度の抵抗値を呈するためである。
【００４２】
ところで、誘導加熱においては、上述したジュール熱の他に、ワークが有する磁気ヒステリシスに起因して発生するヒステリシス熱が加わる。ヒステリシス熱Ｐｎは、加熱コイルを流れる電流の向きの変化に対する高周波磁界の磁束の変化の追従の遅れによって生じ、下記の数式で表される。
【数４】
0005610948.tif 000005
【００４３】
ここで、ヒステリシス係数ηは、ワークを構成する材料に固有のものであり、ヒステリシス熱Ｐｎは、ヒステリシス係数ηに比例することが数式４から導かれる。よって、誘導加熱を効果的に行なうには、ヒステリシス熱による加熱促進の観点から、ヒステリシス係数ηの大きいものがワークの材料として選定し、あるいは磁束密度Ｂを高くすることが望まれる。
【００４４】
図９は、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼のヒステリシス曲線を示したグラフである。フェライト系ステンレス鋼の透磁率は、オーステナイト系ステンレス鋼の透磁率に比べて極めて大きい。よって、フェライト系ステンレス鋼のヒステリシス曲線で囲まれた部分の大きさ、換言すると、フェライト系ステンレス鋼のヒステリシス係数ηの大きさは、オーステナイト系ステンレス鋼のヒステリシス係数ηよりも極めて大きい値になる。このことから、オーステナイト系ステンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼に比べると、ヒステリシスによる加熱効果が劣ることが判る。
【００４５】
本ＩＨ加温装置９Ａのフェライトコア２８は、以上のような事情を勘案した上で、オーステナイト系ステンレス鋼で構成される製造釜の誘導加熱を促進するべく、コイル２７の下側を覆うように放射状に取り付けたものである。以下、フェライトコア２８の効果について説明する。
【００４６】
図１０は、オーステナイト系ステンレス鋼の板状のワークを加熱コイルで誘導加熱した場合に形成される磁力線を示す。オーステナイト系ステンレス鋼は、透磁率が空気とさほど変わらないため、フェライトコアを設置しない場合、加熱コイルの回りには図１０に示すような磁力線が形成される。
【００４７】
図１１は、フェライトコアを加熱コイルの下側に配した状態で、オーステナイト系ステンレス鋼の板状のワークを加熱コイルで誘導加熱した場合に形成される磁力線を示す。フェライトコアは、金属酸化物をセラミックで焼結した強磁性体であり、透磁率が極めて高い。このため、フェライトコアを加熱コイルの下側に設置すると、加熱コイルの下側の磁束がフェライトコアに引き寄せられて通過することになる。これにより、加熱コイルの周囲で広範囲に広がっていた磁束の多くが加熱コイルの周辺に集まり、ワークが設置されている空間の磁束密度や磁界の強さが増すことになる。この結果、ワークを通過する磁束が増えて見かけ上の透磁率が増加し、ワークで発生するジュール熱やヒステリシス熱が増えて効果的な誘導加熱が実現される。
【００４８】
ＩＨ加温装置９Ａについては以上の通りである。ＩＨ加温装置９Ｂ〜Ｃも同様である。次に、蓋１０Ａ〜Ｃのうち蓋１０Ｃについては蓋１０Ａ，１０Ｂと異なる点があるため、その相違点について説明する。
【００４９】
図１２は、蓋１０Ｃの構成図である。蓋１０Ｃは、上述した攪拌機１３Ｃの他、アンカーミキサー２９が取り付けられている。蓋１０Ｃには、中心を貫通するように配置されたアンカーミキサー２９と、アンカーミキサー２９の脇に配置された攪拌機１３Ｃとが設けられている。
【００５０】
アンカーミキサー２９は、その名が示すように、船舶などを海上で停泊させる際に用いられるアンカーと同様の外形を有している。アンカーミキサー２９は、モータ３０に連結されたシャフト３６を中心に、シャフト３６の下端から斜め上方に延在する攪拌翼３１が回転する。モータ３０は、タップの切り替え、あるいはインバータの周波数調整を行なうことによって回転速度の調整が可能である。攪拌翼３１には、製造釜８Ｃの底面及び側面に近接するようにスクレーパー３７が取り付けられており、製造釜８の内面についた原材料を削ぎ取る。
【００５１】
なお、攪拌機１３Ｃは、ロータやスクリーンが内蔵されている下側の作動部分が、シャフト３６と攪拌翼３１との間の空間に配置されることにより、回転するアンカーミキサー２９に接触しないようになっている。
【００５２】
アンカーミキサー２９は、ジャケット構造になっており、工場内のユーティリティ配管から供給される冷水が内部を流れる。冷水は、ロータリージョイント３２を介して供給され、攪拌翼３１の内部を通過するようになっている。
【００５３】
図１３は、アンカーミキサー２９の内部構造を示す図である。シャフト３６は、二重管構造になっており、ユーティリティ配管からロータリージョイント３２を介して供給される冷水が内側の管内３３Ｉを流れるようになっている。シャフト３６を構成する二重管のうち内側の管内３３Ｉを流れる冷水は、シャフト３６の下端部分で各攪拌翼３１に分岐す
る。攪拌翼３１は、２つの水室によって構成されたアンカージャケット３４を有しており、シャフト３６の下端部分で各攪拌翼３１に分岐した冷水はアンカージャケット３４の下側の水室３５Ｂに流入する。下側の水室３５Ｂに流入した冷水は、攪拌翼３１の周囲にある原材料の熱を除去しながら、上側の水室３５Ｕに流入する。そして、シャフト３６を構成する二重管のうち外側の管内３３Ｏを通過し、ロータリージョイント３２を介してユーティリティ設備へ排送される。
【００５４】
なお、アンカージャケット３４をこのように構成したのは、次のような理由による。すなわち、製造釜８Ｃを加温するＩＨ加温装置９Ｃは、製造釜８Ｃのうち主に下側を加熱するように加熱コイル２７が配設されている。また、製造釜８Ｃの外側面には、側面ジャケット１６が設けられており、冷却の際には冷水が通水される。よって、製造釜８Ｃのうち下側の部分については、上側の部分よりも冷えにくいと推定される。そこで、本実施形態のアンカーミキサー２９では、アンカージャケット３４の流通経路を、最初に下側の水室３５Ｂを通過し、次に上側の水室３５Ｕを通過するようにしたものである。
【００５５】
蓋１０Ｃの構成については以上の通りである。次に、蓋１０Ａ〜Ｃの開閉動作について説明する。
【００５６】
図１４は、昇降装置１１Ｃによる蓋１０Ｃの開閉動作を示した図である。蓋１０Ｃが製造釜８Ｃの開口部を閉じた状態（図１４（Ａ））で昇降装置１１Ｃを作動させると、蓋１０Ｃが上昇する（図１４（Ｂ））。昇降装置１１Ｃは、蓋１０Ｃが所定の高さまで上昇すると、自動的に停止する（図１４（Ｃ））。蓋１０Ｃを降下させる場合は、上述と逆の順に動作する。なお、図１４では、蓋１０Ｃを上昇させる場合を例示しているが、蓋１０Ａ，Ｂについても同様である。
【００５７】
蓋１０Ａ〜Ｃが昇降装置１１Ａ〜Ｃにより所定の高さまで上昇すると、製造釜８Ａ〜ＣをＩＨ加温装置９Ａ〜Ｃから取り出し可能になる。これにより、製造釜８Ａ〜Ｃを他の溶解ユニット５Ａ，５Ｂや乳化ユニット５Ｃ、或いは充填セル３へ移動させることが可能になる。製造釜８Ａ〜Ｃを動かす場合は、製造釜８Ａ〜Ｃを２本の爪で挟持するように支持するフォークを備えたハンドリフターなどを使い、製造釜８Ａ〜Ｃの昇降や位置の移動を行う。
【００５８】
以上のように構成される製造セル２では、図１５に示すような処理フローで化粧品の製造を行う。すなわち、製造釜８Ａにおいては、原材料の投入（Ｓ１０１）を行なった後に蓋１０Ａを閉じ、攪拌機１３Ａを起動して原材料の攪拌および溶解（Ｓ１０２）を行う。また、適切なタイミングでＩＨ加温装置９Ａを起動して製造釜８Ａを加熱（Ｓ１０３）し、原材料を適切な温度に制御する。そして、原材料が適切な温度に調整されたら、原材料を製造釜８Ｃに投入（Ｓ１０４）する。
【００５９】
また、製造釜８Ｂにおいては、製造釜８Ａに投入されたのとは異種の原材料の投入（Ｓ２０１）を行なった後に蓋１０Ｂを閉じ、攪拌機１３Ｂを起動して原材料の攪拌および溶解（Ｓ２０２）を行なう。また、適切なタイミングでＩＨ加温装置９Ｂを起動して製造釜８Ｂを加熱（Ｓ２０３）し、原材料を適切な温度に制御する。そして、原材料が適切な温度に調整されたら、原材料を製造釜８Ｃに投入（Ｓ２０４）する。
【００６０】
また、製造釜８Ｃにおいては、適切なタイミングでＩＨ加温装置９Ｃを起動して製造釜８Ｃを加熱（Ｓ４０１）する。また、原材料が投入されたら蓋１０Ｃを閉じた後、攪拌機１３Ｃやアンカーミキサー２９を起動し、乳化（Ｓ４０２）を行なう。また、乳化が完了したら、アンカーミキサー２９を作動させた状態のまま攪拌機１３ＣやＩＨ加温装置９Ｃを停止すると共に、アンカージャケット３４や側面ジャケット１６に冷水を流して冷却（
Ｓ４０３）を行なう。
【００６１】
また、製造釜８Ｃを冷却している間の適切なタイミングで、ステンレス容器等に投入（Ｓ３０１）した各種の添加成分を製造釜８Ｃに投入（Ｓ３０２）する。製造釜８Ｃにおいては、投入された添加成分が回転するアンカーミキサー２９によって原材料と混ざり、適切な温度まで冷えれば化粧品の製造プロセスが完了する。なお、製造された化粧品は、サンプリングされて検査等が行なわれる。また、冷却が完了したら、側面ジャケット１６やアンカージャケット３４内の水は高圧の空気で排出する。
【００６２】
以上により、製造セル２における化粧品の製造プロセスが完了すると、製造釜８Ｃを充填セル３へ搬送する。充填セル３においては、ハンドリング装置としてのロボットハンドが充填用の容器を把持して移動し、容器への化粧品の充填が行なわれる。容器への化粧品の充填に際しては、製造釜８Ｃの下部に設けられた排出孔を開くことにより、製造釜８Ｃが充填ホッパーとしての機能を発揮する。容器に充填された化粧品は、梱包された後に商品として出荷される。なお、本実施形態に係るセル生産システム１によって実行される生産プロセスは、上記に説明した処理フローに限定されるものではない。
【００６３】
上記実施形態によれば、製造釜８Ａ〜Ｃが蒸気配管に接続されておらず、非接触の誘導加熱によって加温されるため、製造釜８Ａ〜Ｃを製造セル２から充填セル３へ容易に搬送できる。このため、少量多品種生産に容易に対応でき、且つ、一連の生産プロセスを一人で行なうこともできる。
【００６４】
また、上記実施形態によれば、アンカーミキサー２９によって攪拌されながら、側面ジャケット１６のみならずアンカージャケット３４を通過する冷水によって効率的に冷却されるため、化粧料の品質はそのままに、従来の製法に比べて約８０％程度の時間で所望の温度まで冷却することができる。冷却時間が短縮されることにより、化粧品中に含まれる油脂類等の品質劣化を防ぐことができる。
【００６５】
また、上記実施形態によれば、アンカーミキサー２９で攪拌しながら乳化を行なうため、均一な乳化を短時間で行うことができる。よって、加熱時間が短縮され、油脂類等の品質劣化を防ぐことができる。
【００６６】
フェライトコアの効果を検証する実験を行なったので、以下、実験の内容および結果について説明する。本実験では、誘導加熱するワークとして、以下の表に示す２つのサンプルを用意した。
【表１】
0005610948.tif 000006
【００６７】
また、本実験で使用した誘導加熱用のインバータの定格消費電力は５ｋＷであり、加熱コイルは直径２７０ｍｍの円板状コイルであり、フェライトコアは寸法が６４ｍｍ（Ｌ）×１０ｍｍ（Ｗ）×５ｍｍ（Ｈ）である。
【００６８】
実験における記録項目は、コイル特性（負荷時と無負荷時のそれぞれの場合におけるインダクタンスＬ（μＨ）およびコイル性能Ｑ）、ギャップ、電力、出力周波数、最大出力
電流、入力電圧、温度分布である。コイル性能Ｑは、リアクタンス成分と抵抗成分との比である。
【００６９】
実験条件は、フェライトコアが無い状態（通常運転）、フェライトコアをワークとコイルとの間に置いた本実施形態に相当する状態（条件変更１）、フェライトコアをワークと反対側であるコイルの下側に置いた状態（条件変更２）の３つの条件を設定した。実験結果を以下の表に示す。
【表２】
0005610948.tif 000007
【００７０】
上記の表が示す実験結果から、通常運転の場合、サンプル１に比べてサンプル２は電力（ｋＷ）が半分以下になり、有効に加熱できていないことが判る。これは、コイルとワークとがアンマッチング状態になったためと推定される。また、実験結果から、出力周波数が増大することが判る。これは、サンプル２の方がサンプル１よりも比透磁率が低いためにインダクタンスが低下し、これにより共振周波数が低下したためと推定される。また、実験結果から、最大出力電流が増大することが判る。これは、共振周波数の低下に伴ってコイルの表面における表皮効果が低減され、これにより高周波抵抗が減って電流値が増大したためと推定される。
【００７１】
また、上記の表が示す実験結果から、条件変更１の場合、通常運転に比べるとサンプル１とサンプル２ともに電力（ｋＷ）が増えており、加熱効果が改善されていることが判る。この結果から、フェライトコアをワークと反対側であるコイルの下側に置くことで、コイルで発生する磁束がワークの誘導加熱に効果のある磁束へと変化することが判る。
【００７２】
また、上記の表が示す実験結果から、条件変更２の場合、通常運転に比べるとサンプル１とサンプル２ともに電力（ｋＷ）が減っており、有効な加熱ができないことが判る。この結果から、フェライトコアをワークとコイルとの間に置くことで、ワークを通過すべき磁束のほとんどがフェライトコアに吸収されてしまうことが判る。
【００７３】
なお、上記実施形態では、アンカーミキサー２９について、例えば図１２に示すように攪拌翼３１を２つとしていたが、３つ以上であってもよい。また、攪拌翼３１の枚数やモータ３０の回転速度、製造釜８Ｃの温度、冷水の流量等は、製造釜８Ｃに投入されている原材料の物性に応じて適宜調整する。例えば、原材料を乳化するときの攪拌翼３１の枚数やモータ３０の回転速度、製造釜８Ｃの温度は、化粧料の品質（例えば、粘度や気泡の大きさ）が製品としての要件を満たすように調整する。攪拌翼３１の枚数は、攪拌翼３１の
枚数が互いに異なる数種類のアンカーミキサーの中から適宜選択して交換することにより調整する。また、乳化した原材料を冷却するときのモータ３０の回転速度や冷水の流量は、アンカーミキサー２９や製造釜８Ｃへの化粧料の付着の程度（ダマの解消）等に基づいて決定する。
【符号の説明】
【００７４】
１・・セル生産システム
２・・製造セル
３・・充填セル
５Ａ，Ｂ・・溶解ユニット
５Ｃ・・乳化ユニット
８Ａ，Ｂ，Ｃ・・製造釜
９Ａ，Ｂ，Ｃ・・ＩＨ（Induction Heating）加温装置
１３Ａ，Ｂ，Ｃ・・攪拌機
１６・・側面ジャケット
１７・・継ぎ手
１８・・排出機構
２２・・治具
２７・・コイル
２８・・フェライトコア
２９・・アンカーミキサー
３１・・攪拌翼
３４・・アンカージャケット
【図１】
0005610948.tif 000008
【図２】
0005610948.tif 000009
【図３】
0005610948.tif 000010
【図４】
0005610948.tif 000011
【図５】
0005610948.tif 000012
【図６】
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【図７】
0005610948.tif 000014
【図８】
0005610948.tif 000015
【図９】
0005610948.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
0005610948.tif 000018
【図１２】
0005610948.tif 000019
【図１３】
0005610948.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
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