(57)【要約】  プロセス容器（１）内で、プロダクトクラスタおよび／または材料（３）をより細かい粒子に切断／剪断し、それらを液体プロダクトバルク（４）に分散させるか、または、混合することが難しい液体プロダクトをプロセス容器内で互いに混合する装置である。この装置は、プロセス容器の外側に配置された電気モータ（１３）と、マグネットドライブによるこの電気モータによって駆動され、プロセス容器の内側に配置されたプロセシングユニット（１２）とを有する。プロセシングユニットは、静止内側部品（１４）と、静止内側部品の周りで回転可能である外側部品（１５）とを含み、内側部品および外側部品は、互いに密接嵌合させて配置された実質的に同心円状のリング（１６、１７）の形状を有し、互いに対向する複数の貫通したスロット形状の剪断用凹部（１８）を有する。切断／剪断され、および／または混合されるべきプロダクトは、リングの共通中心軸（２０）の領域に供給可能であり、外側部品のリングを介してプロセシングユニットから出るように、断片に剪断されている間に剪断用凹部を介して放出され、このリングはプロセス容器内でプロセシングユニットの周りにプロダクトを回転させるためにも役立つ。
2007512135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス容器（１）内でプロダクト（２）を処理し、特に、プロダクトクラスタおよび／または材料（３）を細かい粒子に切断／剪断し、ほぼ液状のプロダクトバルク（４）内でそれらを分散させるか、または、混合することが困難であるほぼ液状のプロダクトをプロセス容器内で互いに混合し、プロセス容器（１）の外側に配置された駆動ユニット（１１）と、駆動ユニットにより駆動され、プロセス容器の内側に配置されたプロセシングユニット（１２）とを有する装置であって、駆動ユニット（１１）がシャフト無しでプロセシングユニット（１２）を駆動することと、プロセシングユニット（１２）が、静止内側部品（１４）と、この静止内側部品の周りで回転可能である外側部品（１５）とを含み、内側部品および外側部品が、互いに密接嵌合させて配置された実質的に同心円状のリング（１６、１７）の形状を有し、互いに対向する複数の貫通した剪断用凹部（１８）を有し、切断／剪断される、および／または混合されるプロダクト（２、３、４）が、リング（１６、１７）の共通中心軸（２０）の領域に供給可能であり、断片に剪断されている間に剪断用凹部を介して放出させられ、外側部品（１５）のリング（１７）を介してプロセシングユニット（１２）から出され、前記リングがプロセス容器（１）内でプロセシングユニット（１２）の周りにプロダクト（２、３、４）を回転させるためにも役立つことを特徴とする、装置。
【請求項２】
剪断用凹部（１８）が、関連付けられたリング（１６、１７）を貫通する円形、楕円形、もしくはその他の形状の孔、または細長いスロット（１９）を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
スロット（１９）が、関連付けられたリング（１６、１７）の中心軸（２０）と実質的に平行であるか、および／またはその中心軸に対して傾斜し、関連付けられたリングの実質的な高さ全体に沿って延在する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
外側部品（１５）のリング（１７）が、対応する内側部品（１４）のリング（１６）の自由端を覆う鍔（２１）を備えた自由端を有し、外側部品のリング内の剪断用凹部（１８）が鍔を貫いて延在する、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
内側部品（１４）のリング（１６）が軸受（２３）を備えたステータ（２２）の一部分を構成し、外側部品（１５）のリング（１７）がステータの軸受に回転自在に取り付けられたロータ（２４）の一部分を構成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
ロータ（２４）が完全に回転対称であり、ウィング、駆動部などのような突出するコンポーネントを欠き、よってロータが高速で回転できる、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
駆動ユニット（１１）が、シャフトを用いないマグネットドライブによってプロセシングユニット（１２）のロータ（２４）を駆動する、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス容器内でプロダクトを処理し、特に、プロダクトクラスタおよび／または材料を細かい粒子に切断／剪断し、ほぼ液状のプロダクトバルク内でそれらを分散させるか、または、混合することが困難であるほぼ液状のプロダクトをプロセス容器内で互いに混合する、ユニットまたは装置に関し、前記装置は、プロセス容器の外側に配置された駆動ユニットと、駆動ユニットにより駆動され、プロセス容器内に配置されたプロセシングユニットとを有する。
【背景技術】
【０００２】
食品、飲料、製薬、および、バイオテクノロジー産業のような液体処理産業において、乳化機、ホモジナイザ、および、ミキサーのようなプロセシング装置は、生産プロセスのある段階において長年使用されている。それらは多くの場合にプロダクトを剪断することを対象にする。このような剪断の目的は、特に、プロダクトクラスタおよび／または材料を細かい粒子に剪断し、それらをほぼ液状のプロダクトバルクに分散させることである。その目的は、たとえば、オイルベースの液体と水ベースの液体のように、混合することが難しいほぼ液状のプロダクトを互いに混合することである場合もある。
【０００３】
上記のタイプのプロセシング装置の一般的な特徴は、それらのプロセシングユニットがプロセス容器の内側に配置され、プロセス容器の内側で動作し、一方、プロセシングユニットを駆動する駆動部が容器の外側に配置されることである。駆動力は、一般に金属で作られた駆動シャフトによって伝達され、駆動シャフトは、容器の上部または底部のいずれかから容器の壁を貫通する。どちらの場合も、駆動シャフトは、容器の周囲と容器によって形成されたエンクロージャとの間の漏れを防止するために、ロータリーシールでシールされるべきである。
【０００４】
このタイプのロータリーシールには、ロータリーシールが常に摩耗の影響を受け、その結果として粒子を生成し、プロセス中に漏れ始めることが予め警告されないという意味で、一定のよく知られた問題が存在する。ほとんどの場合に、この漏れの結果として、処理されているプロダクトの微生物汚染および／または粒子汚染が生じ、よって、ほとんどの場合に、プロダクトバッチ全体の全損の原因になる。
【０００５】
従来技術のプロセシング装置のさらなる問題は、それらスタッフィングボックスに隠れた空洞を有し、長い駆動シャフト支持を有し、それらがその位置のままでは実際には掃除できないことである。多くの応用において、特に、製薬およびバイオテクノロジー産業において、この問題は放置されるならば致命的である。この問題は、バッチとバッチの間で種々の汚染したプロダクトの相互汚染を引き起こす。多くの場合、これはバッチの損失につながる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主たる目的は、外部に配置された駆動ユニットと内部に配置されたプロセシングユニットとの間に直接的な機械駆動力の伝達がなく、プロセシングユニットがそのコンポーネントの適切な構造および設計によって、効率的に、かつ、高い能力で、処理されるべきプロダクトを断片に剪断する、冒頭の段落に記載されたタイプのプロセシング装置を提供することである。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、プロセス容器の内部でプロダクトに接触するすべての部分が、汚染および沈着の危険性を最小限に抑えるように設計され、元の位置で簡単に清掃できる、上記のようなプロセシング装置を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、コンポーネントが長寿命の高品質でありながら、必要に応じて交換のため簡単に取ることができるプロセシング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、上記の目的およびその他の関連した目的は、駆動ユニットがシャフト無しでプロセシングユニットを駆動することと、プロセシングユニットが、静止内側部品と、この静止内側部品の周りで回転可能である外側部品とを含み、内側部品および外側部品が、互いに密接嵌合させて配置された実質的に同心円状のリングの形状を有し、互いに対向する複数の貫通した剪断用凹部を有し、切断および／または混合されるべきプロダクトが、リングの共通中心軸の領域に供給可能であり、断片に剪断されている間に剪断用凹部を介して放出させられ、外側部品のリングを介してプロセシングユニットから出され、前記リングがプロセス容器内でプロセシングユニットの周りにプロダクトを回転させるためにも役立つことを特徴とする、冒頭の段落に記載されたタイプのプロセシング装置によって実現される。
【００１０】
本発明の好ましい一実施形態では、剪断用凹部は、関連付けられたリングを貫通する円形、楕円形、またはその他の形状の孔、または細長いスロットを含む。
【００１１】
スロットは、好ましくは、関連付けられたリングの中心軸と実質的に平行であるか、および／または傾斜し、関連付けられたリングの実質的な高さ全体に沿って延在する。少なくとも外側部品のリング内のスロットをこのリングの中心軸に向かって傾けることにより、剪断効果はさらに増大され、同時に、リングへの下向きの分力が与えられる。
【００１２】
好ましいさらなる展開では、外側部品のリングは対応する内側部品のリングの自由端を覆う鍔を備えた自由端を有し、外側部品のリング内の剪断用凹部は好ましくはこの鍔を貫いて延在し、それによって、移動と剪断の効果をさらに改善する。
【００１３】
プロセシングユニット全体をさらに小型化し、かつ効率的にするため、内側部品のリングは、有利には、軸受を備えたステータの一部分を構成し、外側部品のリングは、同様の有利な形で、ステータの軸受に回転自在に取り付けられたロータの一部分を構成する。
【００１４】
好ましいさらなる展開では、ロータおよび関連付けられたリングは、完全に回転対称であり、ウィング、駆動部のような突出するコンポーネントを欠くので、ロータは高速で回転可能である。
【００１５】
最後に、このプロセシングユニットの、シャフト無しの駆動ユニットの駆動は、この駆動がマグネットドライブ（ｍａｇｎｅｔｏ  ｄｒｉｖｅ）によって行われるならば、最も好ましい。
【００１６】
本発明の現時点で特に好ましい実施形態は、添付図面を参照して詳述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図３は、全体的に１によって表され、図示された例では、好ましくは、たとえば、クラスタおよび／または材料の形のプロダクト３を細かい粒子に剪断し、それらをおおよそ液体状のプロダクトバルク４中に分散させることにより、プロダクト２を処理することを対象にするプロセス容器を示す。あるいは、詳細には図示されない方法で、プロセス容器１内において、混合することが難しいほぼ液状のプロダクトを混合することが可能である。当然ながら、さらなる応用が発明の概念の範囲内で考えられる。
【００１８】
プロセス容器１は、シートメタル、または、別の金属もしくはプラスチック、好ましくは、ステンレス鋼などの閉鎖タンクにより構成されるのが適当である。プロセス容器１は、一般に、垂直に配置され、たとえば、内部コンポーネント（後述される）などの交換および清掃のため、プロセス容器の内部にアクセスするためのマンホールカバー５をそのプロセス容器の上部に有する。プロセス容器１は、さらにその上部に、剪断により切断され、プロダクトバルク４に分散させられるか、または、プロダクトバルク４と混合されるプロダクトまたは複数のプロダクト３を供給するための入口６を有し、その底部に、完全に処理されたプロダクトの出口７を有する。
【００１９】
プロセス容器１の底部では、出口７からある特定の距離のところに、以下で詳述され、全体として９によって表される本発明によるプロセシング装置を取り付けるための、実質的に円形の孔８が存在する。プロセッシング装置９に属するフランジ１０は孔８に配置され、孔８のエッジに対して、適切には溶接によって汚染を防ぐ方法でシールされる。
【００２０】
プロセシング装置９は、基本的に、２個の主要コンポーネント、すなわち、プロセス容器１の外側に配置された駆動ユニット１１と、駆動ユニットによって駆動され、プロセス容器の内側に配置されたプロセシングユニット１２とで構成される。
【００２１】
駆動ユニット１１は、好ましくは、電気モータ１３の形式であり、この電気モータの表に出ない駆動シャフトは、プロセス容器１の外側から、プロセス容器の内側にあるプロセシングユニット１２へ延び、このプロセシングユニット内で、駆動シャフトは後述する方法でプロセシングユニットを駆動するため自由に回転可能である。
【００２２】
例示され、説明された実施形態において、プロセシングユニット１２は、適当には、静止した内側部品１４と、この内側部品の周りで回転可能である外側部品１５とを含む。内側部品１４および外側部品１５は、好ましくは、金属、適当には、ステンレス鋼、または、その目的に適するその他の材料で作られる。内側部品１４および外側部品１５は、この場合、実質的に同心円状の内側リング１６および外側リング１７の形状を有し、それらは互いに密接嵌合される。各リング１６、１７は複数の貫通剪断用凹部１８を有し、内側リング１６の貫通剪断用凹部は、剪断用ペアを形成するように外側リング１７の貫通剪断用凹部１８の方へ外側に向けられる。
【００２３】
２個のリング１６、１７の剪断用凹部１８は、円形、楕円形、または、その他の形状の孔を含み、あるいは、図示された場合のように、関連付けられたリングを貫通する細長いスロット１９を含む。
【００２４】
それぞれのリング１６、１７のこれらのスロット１９は、実質的に直線的であり、互いに平行であり、内側リング１６のスロットは内側リングの中心軸２０に実質的に平行であり、一方、外側リング１７のスロット１９は、中心軸２０と一致する外側リング１７の中心軸に対して僅かに、たとえば、約１５°傾斜する。いずれの場合でも、スロット１９は、関連付けられたリング１６、１７の実質的に高さ全体に沿って延びる。
【００２５】
好ましく、かつ、図示された実施形態において、外側部品１５のリング１７は、対応する内側部品１４のリング１６の自由端を覆う内向きの鍔２１を備えた、上向きの自由端を有する。外側部品１５のリング１７内の剪断用凹部１８は都合のよいことに鍔２１の中を通って延在する。
【００２６】
特に好ましい実施形態では、内側部品１４のリング１６はステータ２２の一部分により構成され、このステータ２２は、プロセシングユニット１２に収容され、上向きのピボット２３を有し、上記の方法でフランジ１０を介して孔８のエッジに取り付けられ、よって、動かない。同様の好ましい方法で、外側部品１５のリング１７はロータ２４の一部分を構成し、このロータ２４は、プロセシングユニット１２に収容され、滑り軸受２５によってステータ２２のピボット２３に回転自在に取り付けられる。
【００２７】
上記のように、電気モータ１３の駆動シャフトはプロセシングユニット１２内で自由に回転可能である。より詳細には、駆動シャフトは、ステータ２２内の凹部（図示せず）に回転自在に収容され、直接的または間接的に、その外側自由端で複数の駆動磁石（図示せず）を支持する。これらの駆動磁石は、連結されたマグネットドライブによりロータ２４の内側に取り付けられた被駆動磁石（図示せず）に関連付けられた電気モータ１３によって駆動シャフトの回転を駆動し、その結果、直接的な機械駆動力伝達を用いない、すなわちシャフトを用いないロータ２４が、駆動シャフトと同じ速度で回転させられる。
【００２８】
駆動ユニット１１は、電気モータ１３である必要はなく、圧縮空気モータ、または油圧モータでもよい。その上、オプショナルタイプのモータと、駆動磁石を備えたその駆動シャフトとの間に、ロータ２４に対する当該モータの所望のギア比のためのギアボックス（図示せず）を配置してもよい。
【００２９】
ロータ２４が、好ましくは完全に回転対称であり、ウィング、駆動部などのような突出するコンポーネントを全く用いないことにより、ロータ２４は高速で回転させられる。
【００３０】
ロータ２４が適度に高速であるとき、プロセス容器１の形状、プロセス容器１のプロダクト容積、粘性などのようなパラメータと組み合わせて、プロセス容器１内のプロダクトバルクの自由表面からプロセシングユニット１２まで、プロダクトバルク４に渦２６が作成される。必要に応じて、この渦は、剪断および／または混合によって断片に切断されるべきプロダクト３のプロセシングユニット１２への移動を加速するために使用される。
【００３１】
プロセシングユニット１２の剪断および／または混合の効果をさらに増大するため、本発明の別の好ましい実施形態では、図示されない１台以上の付加的なステータおよびロータが交互に互いの外側に配置される。すなわち、ステータ２２に類似した少なくとも１台の付加的なステータが、ロータ２４の周りに、静止しかつ同心円状に配置され、ロータ２４に類似した少なくとも１台の付加的なロータが、その付加的なステータの周りで回転できるように、同心円状に配置される。以下同様である。
【００３２】
本発明は、図示され、説明された好ましい実施形態およびその変形に限られるものとみなされるべきでなく、添付の特許請求の範囲内で様々な形に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるプロセシング装置の特に好ましい実施形態の、一部のコンポーネントが取り除かれた、斜め上方からの斜視図である。
【図２】プロセシングユニットの主要コンポーネントが内部に収容され、より明瞭に見えるように間隔をあけられているプロセシング装置の、図１に対応する図である。
【図３】図１および図２によるプロセシング装置が容器の底部に取り付けられた、切断プロセス容器の側面略図である。
【図１】
2007512135.tif 000003
【図２】
2007512135.tif 000004
【図３】
2007512135.tif 000005
【国際調査報告】
2007512135.tif 000006
2007512135.tif 000007