(57)【要約】【課題】固定軸受け１０９及び軸受け用ブッシュ１３７と、攪拌軸１０７と、の接点部を真空結晶缶３内部と区画することで当該接点部より発生する摩耗片を真空結晶缶１０３内部の液糖及び結晶スラリーに混入することを防止可能な製糖装置１の提供を目的とする。【解決手段】結晶スラリーを精製する製糖装置１であって、少なくとも、真空結晶缶３と、攪拌用プロペラ５と、攪拌軸７と、固定軸受け９と、隔離ボックス４１と、ボックス用蓋４３と、パイプ脚４５と、を備え、前記固定軸受け９を前記隔離ボックス４１内部に固定して前記ボックス用蓋４３で閉じ、前記真空結晶缶３内部と完全に区画し、前記隔離ボックス４１の中空層が前記パイプ脚４５の中空層を介して前記真空結晶缶３の外部に連通されていること、を特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶スラリーを精製する製糖装置１であって、
少なくとも、真空結晶缶３と、攪拌用プロペラ５と、攪拌軸７と、固定軸受け９と、隔離ボックス４１と、ボックス用蓋４３と、中空のパイプ脚４５と、を備え、
前記固定軸受け９を前記隔離ボックス４１内部に固定して前記ボックス用蓋４３で閉じ、前記真空結晶缶３の内部から区画されており、
前記隔離ボックス４１の内部が前記パイプ脚４５の中空部分を介して前記真空結晶缶３の外部に連通している構成を有すること、
を特徴とする製糖装置１。
【請求項２】
前記パイプ脚４５を３本又は４本具備すること、
を特徴とする請求項１に記載の製糖装置１。
【請求項３】
前記ボックス用蓋４３が攪拌軸７を通すための軸通し孔４７を具備し、前記攪拌軸７と、軸通し孔４７と、の接点にメカニカルシールを具備すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の製糖装置１。
【請求項４】
前記真空結晶缶３の最下部に結晶スラリー排出バルブ２１を具備すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製糖装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶スラリーの精製中に装置から発生する摩耗片等の異物が、加工中の液糖及び結晶スラリーに混入することを防止可能な製糖装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、砂糖の製造過程には、原料糖を加工して精製した液糖を真空結晶缶に入れ、当該液糖を攪拌及び加熱することで結晶スラリーを精製する工程が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる結晶スラリーの精製に用いられる製糖装置には、少なくとも液糖の攪拌及び加熱を行うための器となる真空結晶缶と、当該真空結晶缶内部の液糖を攪拌するための攪拌用プロペラと、当該攪拌用プロペラの軸となる攪拌軸と、当該攪拌軸の位置決めをする固定軸受けと、が備えられている。
【０００４】
ここで、図１に、従来の製糖装置における固定軸受け１０９の周辺部の部分断面図を示す。真空結晶缶１０３内部には、攪拌軸１０７及び攪拌用プロペラ１０５が備えられており、攪拌軸１０７における下方側端部は、攪拌用プロペラ１０５を備えたうえで軸受け用ブッシュ１３７を備えた固定軸受け１０９に納められている。
【０００５】
また、当該固定軸受け１０９は、軸受け用フランジ３１に固定されており、当該軸受け用フランジ３１は複数のアングル脚３３を介して真空結晶缶１０３の最下部に備えられた結晶スラリー受け１２５と固定されている。
【０００６】
真空結晶缶１０３内部に注入された液糖は、攪拌用プロペラ１０５によって攪拌されつつ、真空結晶缶１０３下方部に設けられた蒸気対流室１１５に吹き入れられる加熱用蒸気等の加熱媒体によって間接的に加熱される。これにより、液糖は加熱及び攪拌工程を経て沸騰蒸発し、徐々に濃縮する。さらに液糖は過飽和領域が形成されて結晶成長を達成し、結晶スラリーが精製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６５２０号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の製糖装置では固定軸受け１０９が真空結晶缶１０３内部の液糖に浸水することから、当該固定軸受け１０９及び軸受け用ブッシュ１３７と、攪拌軸１０７と、が摩擦することで発生する摩耗片が真空結晶缶１０３内部の液糖及び結晶スラリーに混入してしまう問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような問題に対し、本発明者らは、固定軸受け１０９及び軸受け用ブッシュ１３７と、攪拌軸１０７と、の接点部周辺における構造に着目し、改良設計を繰り返して鋭意検討を行うことにより、上記のような問題を解決する発明に至った。
【００１０】
即ち、本発明は、上記問題に鑑みて創作されたものであり、固定軸受け１０９及び軸受け用ブッシュ１３７と、攪拌軸１０７と、の接点部を、真空結晶缶３内部と区画することで、当該接点部より発生する摩耗片を真空結晶缶１０３内部の液糖及び結晶スラリーに混入することを防止可能な製糖装置１の提供を目的とする。
【００１１】
本発明は、
結晶スラリーを精製する製糖装置１であって、
少なくとも、真空結晶缶３と、攪拌用プロペラ５と、攪拌軸７と、固定軸受け９と、隔離ボックス４１と、ボックス用蓋４３と、中空のパイプ脚４５と、を備え、
前記固定軸受け９を前記隔離ボックス４１内部に固定して前記ボックス用蓋４３で閉じ、前記真空結晶缶３の内部が区画されており、
前記隔離ボックス４１の内部が前記パイプ脚４５の中空部分を介して前記真空結晶缶３の外部に連通している特徴を有する。
【００１２】
攪拌軸７の下方側先端部を納めた固定軸受け９は、隔離ボックス４１内部の底面部中央に固定され、ボックス用蓋４３で閉じて真空結晶缶３の内部からは完全に区画されている（換言すると隔離されている。）。また、隔離ボックス４１は、内部に中空層を有するパイプ脚４５を用いて支えられ、当該パイプ脚４５を介して隔離ボックス４１の中空層と、外部と、が連通されている。
【００１３】
これにより、固定軸受け９及び軸受け用ブッシュ３７と、攪拌軸７と、の接点部が真空結晶缶３の内部からは完全に区画され、固定軸受け９又は軸受け用ブッシュ３７と、攪拌軸７と、の摩擦によって発生する摩耗片を外部へ排出し、真空結晶缶３内部の液糖及び結晶スラリーに混入することを完全に防止可能となる。  
【００１４】
上記のような構成を有する本発明の製糖装置１においては、さらに前記パイプ脚４５が３本又は４本備わっていることが望ましい。
【００１５】
隔離ボックス４１は固定軸受け９を介して回転する攪拌軸７及び攪拌用プロペラ５を支持するため、パイプ脚４５を３本又は４本用いて強固に隔離ボックス４１を固定することが望ましい。
【００１６】
上記のような構成を有する本発明の製糖装置１においては、さらに前記ボックス用蓋４３が攪拌軸７を通すための軸通し孔４７を備え、前記攪拌軸７と、軸通し孔４７と、の接点にメカニカルシールを備える。
【００１７】
ボックス用蓋４３に備わった軸通し孔４７と、攪拌軸７と、の接点にはメカニカルシールを備え、攪拌軸７の回転時においても真空結晶缶３内部と、隔離ボックス４１と、を完全に区画し、真空結晶缶３内部の液糖及び結晶スラリーが隔離ボックス４１内部に侵入しないよう封止することが望ましい。
【００１８】
また、上記のような構成を有する本発明の製糖装置１においては、さらに前記真空結晶缶３の最下部に結晶スラリー排出バルブ２１を備える特徴を有する。
【００１９】
結晶スラリー精製後、真空結晶缶３の最下部に備えられた結晶スラリー排出バルブ２１から結晶スラリーを外部に排出可能な構造とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の製糖装置における固定軸受け１０９周辺部の詳細を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態における製糖装置１の概要を示す断面図である。
【図３】図２に示す固定軸受け９周辺部の詳細を示す部分断面図である。
【図４】図２に示す隔離ボックス４１及びパイプ脚４５の詳細を示す部分断面図である。
【図５】図２に示す真空結晶缶３内部における液糖の対流を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る製糖装置の代表的な実施形態を、図１〜図５を参照しながら詳細に説明するが、本発明が図示されるものに限られないことはいうまでもない。また、各図面は本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。更に、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００２２】
まず、図２を用いて、本発明の実施形態に係る製糖装置１の概要について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る製糖装置１の概要を示す断面図である。図２に示すように、本発明の製糖装置１は砂糖を製造する工程における結晶スラリー精製装置であって、液糖を加熱しつつ攪拌することで液糖に含まれた水分を蒸発させて、所定粒径まで砂糖の結晶を成長させるものである。
【００２３】
本実施形態の製糖装置１は、概ね真空結晶缶３と、攪拌用プロペラ５と、攪拌軸７と、固定軸受け９と、電動回転機１１と、蒸気吹き入れ口１３と、蒸気対流室１５と、伝熱管１６と、ガス抜き口１７と、水抜きドレン１９と、排出バルブ２１と、液糖チャージパイプ２３と、結晶スラリー受け２５と、軸受け用ブッシュ３７と、隔離ボックス４１と、ボックス用蓋４３と、パイプ脚４５と、軸通し孔４７と、メカニカルシール４９と、から構成されている。
【００２４】
真空結晶缶３は、内部に中空層を有した円蓋形状をしており、当該中空層内部に液糖を挿入し、加熱及び攪拌処理を行うためのものである。当該真空結晶缶３内部には、軸方向に通された攪拌軸７と、当該攪拌軸７に設けられる攪拌用プロペラ５と、が備えられている。当該攪拌軸７は、真空結晶缶３内部の下方部から上部まで伸びており、上方側端部は真空結晶缶３の外部に突出している。
【００２５】
また、真空結晶缶３における上部には電動式のモータ等を用いて駆動可能な電動回転機１１が備えられている。当該電動回転機１１は、真空結晶缶３上部から突出した攪拌軸７の上方側端部と直接的又は間接的に嵌合して駆動中の回転運動を攪拌軸７に伝えることが可能である。
【００２６】
さらに、真空結晶缶３の下方部には略円環形状の蒸気対流室１５が備わっており、当該蒸気対流室１５と、真空結晶缶３外部と、を連通した蒸気吹き入れ口１３によって当該蒸気対流室１５内部に加熱用蒸気等における加熱媒体の吹き入れが可能となっている。また、蒸気対流室１５には、天面から下面を貫通するパイプ状の伝熱管１６が複数本備わっており、液糖は当該伝熱管１６内部を移動することで真空結晶缶３を対流し、効果的に加熱されることになる。
【００２７】
さらに、蒸気対流室１５には、当該蒸気対流室１５内部から外部に連通されたガス抜き口１７及び水抜きドレン１９が備えられており、蒸気対流室１５に吹き入れられた加熱用蒸気の排出と、冷やされて溜まった水の排出と、が可能である。
【００２８】
真空結晶缶３の最下部には略円錐状の結晶スラリー受け２５が備えられており、真空結晶缶３内部で加工された結晶スラリーを受けている。さらに、当該結晶スラリー受け２５の下方先端部には結晶スラリー排出バルブ２１が備えられている。当該結晶スラリー排出バルブ２１は、液糖を加熱及び攪拌時、結晶スラリー受け２５と完全に密着された状態となるが、結晶スラリーの精製終了後は下方に引き下げることによって結晶スラリー受け２５に受けられた結晶スラリーを外部に排出することが可能となる。
【００２９】
攪拌軸７は円柱状で、上述の通り真空結晶缶３内部の下方部から上方部にまで伸びており、当該攪拌軸７の上方側端部は真空結晶缶３の外部に突出している。攪拌軸７と、真空結晶缶３と、の接点には第１固定メカニカルシール４９が備えられており、真空結晶缶３内部に外気が吸い込まれないよう封止されている。当該第１固定メカニカルシール４９は、スタフィングボックスと、グランドパッキンと、で代替使用されることも容易に想定されるものである。
【００３０】
攪拌軸７における下方側端部は、攪拌用プロペラ５を備えたうえで固定軸受け９に納められている。また、攪拌軸７は複数のジョイント及びガイドを用いて一体的に構成されており、真空結晶缶３内部中心で回転可能に備え付けられている。なお、攪拌用プロペラ５は、攪拌軸７に応じて回転する。
【００３１】
攪拌用プロペラ５は、３枚又は４枚から成る複数枚の羽根と、当該複数枚の羽根を支持する軸部と、が一体的に構成されており、軸部の中心を攪拌軸７が貫通している。当該攪拌用プロペラ５は、真空結晶缶３下方部に備えられた蒸気対流室１５における中心の開口部内に配置されており、当該開口部内で回転することとなる。
【００３２】
また、攪拌用プロペラ５近傍には液糖チャージパイプ２３が配置されており、真空結晶缶３外部から注入した液糖が攪拌用プロペラ５近傍に流れ込むことで効果的に攪拌されるよう構成されている。
【００３３】
次に、図３を用いて、本実施形態の製糖装置１における固定軸受け９周辺部の詳細について説明する。図３は、図２に示す固定軸受け９周辺部の詳細を示す部分断面図である。図３に示すように、上述した攪拌軸７の下方側端部には攪拌用プロペラ５を備えたうえで固定軸受け９に納められている。
【００３４】
攪拌軸７の下方側端部側面と、固定軸受け９の内面と、は直接当接せず軸受け用ブッシュ３７を介して嵌合されているため、攪拌軸７が回転時に固定軸受け９と摩擦して互いに摩耗することを防ぎつつ攪拌軸７の回転を円滑にしている。なお、軸受け用ブッシュ３７は、ころ軸受けで代替してもよい。
【００３５】
攪拌軸７の下方側先端部を納めた固定軸受け９は、隔離ボックス４１内部の底面部中央に固定され、ボックス用蓋４３で閉じて真空結晶缶３の内部からは完全に区画（隔離）されている。当該隔離ボックス４１は、内部に中空層を有した箱状又は円筒状等であって、固定軸受け９の固定前は上部が開口されている。
【００３６】
当該開口には上述したようにボックス用蓋４３で閉じられることとなるが、ボックス用蓋４３の中央には攪拌軸７を通すための軸通し孔４７が備えられており、攪拌軸７の下方側先端部を通した状態で隔離ボックス４１を閉じることが可能である。
【００３７】
また、攪拌軸７と、軸通し孔４７と、の接点には第２メカニカルシール５０が備えられており、真空結晶缶３内部の液糖及び結晶スラリーが隔離ボックス４１内部に侵入しないよう封止されている。当該第２メカニカルシール５０は、第１メカニカルシール４９と同様に、スタフィングボックスと、グランドパッキンと、で代替されることも容易に想定される。
【００３８】
次に、図４を用いて、本実施形態の製糖装置１における隔離ボックス４１及びパイプ脚４５の詳細について説明する。図４は、図２に示す隔離ボックス４１及びパイプ脚４５の詳細を示す部分断面図である。
【００３９】
隔離ボックス４１は、内部に中空部分を有するパイプ状のパイプ脚４５を３本又は４本用いて支えられている。当該パイプ脚４５の一方の端部は、隔離ボックス４１の側面部と、底面部と、の当接部に溶接されており、それぞれのパイプ脚４５は隔離ボックス４１を均等に支持するよう配置されている。なお、隔離ボックス４１は必ずしも複数本のパイプ脚４５で支持する必要はなく、少なくともパイプ脚４５が一本あればよい。また、アングル等で構成された他の脚を組み合わせて使用してもよい。
【００４０】
また、パイプ脚４５におけるもう一方の端部は、所定長さを結晶スラリー受け２５から外部に貫通させて溶接している。即ち、上記の構造から、隔離ボックス４１の中空部分と、パイプ脚４５の中空部分と、外部と、が連通する構成を有することとなる。換言すると、隔離ボックス４１の中空部分及びパイプ脚４５の中空部分は、真空結晶缶３の内部からは隔離されつつ外部に開放されることになる。
【００４１】
攪拌軸７の下方側先端部を納めた固定軸受け９は、上述において説明した隔離ボックス４１の内部に固定されることにより、真空結晶缶３の内部とは完全に隔離される。これにより、攪拌軸７と、軸受け用ブッシュ３７又は固定軸受け９と、の摩擦によって発生する摩耗片が真空結晶缶３内部の液糖及び結晶スラリーに混入することを完全に防止することが可能となる。
【００４２】
また、隔離ボックス４１における中空層は、パイプ脚４５の中空層を介して外部に連通しているため、摩耗片が隔離ボックス４１の中空層に溜まることなくパイプ脚４５によって作られた摩耗片排出路５１を通り、外部に排出されることとなる。
【００４３】
次に、図５を用いて、本発明の製糖装置１を用いて液糖から結晶スラリーを精製する工程について詳細に説明する。図５は、図２に示す真空結晶缶３内部における液糖の対流を示す模式図である。まず、原料糖を種々の装置を用いて加工し、ろ過機及びファインリカータンクを経て精製された液糖を真空結晶缶３に備えられた液糖チャージパイプから当該真空結晶缶３内部に注入する。
【００４４】
真空結晶缶３内部に所定量の液糖注入が完了した後、当該真空結晶缶３の下方部に備えられた蒸気吹き入れ口１３から蒸気対流室１５内部に高温の加熱用蒸気を吹き入れ、当該蒸気対流室１５内部で加熱用蒸気を対流させる。この時、蒸気対流室１５に備えられたガス抜き口１７及び水抜きドレン１９により、蒸気対流室１５に吹き入れられた加熱用蒸気と、冷やされて溜まった水と、を外部に排出する。
【００４５】
また、加熱用蒸気の吹き入れと略同時に電動回転機１１を駆動させ、当該電動回転機１１と直接的又は間接的に嵌合した攪拌軸７及び攪拌プロペラ５を回転させる。なお、攪拌用プロペラ５の回転方向は下方側へ液糖を攪拌させるように設定されている。
【００４６】
加熱用蒸気によって熱された蒸気対流室１５により真空結晶缶３内部の液糖が間接的に加熱される。さらに、真空結晶缶３内部の液糖は攪拌プロペラ５の回転によって下方側へ押されるため、蒸気対流室１５に備わった伝熱管１６を通って当該蒸気対流室１５の下面側から天面側へ移動する。蒸気対流室１５の天面側へ移動した液糖は攪拌プロペラ５回転に誘導され、再度当該攪拌プロペラ５の下方側へ移動する。このように、液糖は攪拌プロペラ５が形成する循環流よって継続的に攪拌されるため、真空結晶缶３内において均等に加熱されることとなる。なお、液糖の加熱中は真空結晶缶３内部が略真空状態に保たれ、液糖の沸点を低下させている。
【００４７】
真空結晶缶３内部の液糖は上述した加熱及び攪拌工程を経て沸騰蒸発し、徐々に濃縮される。これにより、液糖は過飽和領域が形成されて結晶成長を達成し、結晶スラリーが精製されることとなる。所定濃度の結晶スラリーが精製された後、電動回転機１１の駆動及び蒸気吹き入れ口１３から加熱用蒸気の吹き入れを停止し、攪拌軸７及び攪拌用プロペラ５の回転と、蒸気対流室の加熱と、を終了させる。
【００４８】
真空結晶缶３内部で精製された結晶スラリーは、結晶スラリー排出バルブ２１を下方に引き下げることによって外部に排出可能となり、真空結晶缶３内部から当該結晶スラリーを取り出すことが可能となる。
【００４９】
上述において結晶スラリーの精製工程を説明してきたが、全ての工程で真空結晶缶３内部に注入された液糖が隔離ボックス４１内部に侵入することはない。従って、攪拌軸７と、軸受け用ブッシュ３７又は固定軸受け９と、の摩擦によって発生する摩耗片は液糖及び精製後の結晶スラリーに混入することがなく、隔離ボックス４１の中空層及びパイプ脚４５の中空層から構成された摩耗片排出路５１を介して真空結晶缶３外部へ排出されることとなる。
【００５０】
攪拌軸７と、軸受け用ブッシュ３７又は固定軸受け９と、の摩擦によって発生する摩耗片の混入を完全に防止して精製された結晶スラリーにより、異物混入のない清潔な砂糖を製造することが可能となり、消費者により安全な砂糖の提供ができる。
【００５１】
以上、本発明の代表的な実施形態について図面を参照しつつ説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の精神及び教示を逸脱しない範囲でその他の改良例、変形が存在することを当業者に容易に理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の製糖装置１は、攪拌軸７の下方側先端部を納めた固定軸受け９は、隔離ボックス４１内部の底面部中央に固定され、ボックス用蓋４３で閉じて真空結晶缶３内部と完全に区画される。また、隔離ボックス４１は、内部に中空層を有するパイプ脚４５を用いて支えられ、当該パイプ脚４５を介して隔離ボックス４１の中空層と、外部と、が連通されている。これにより、固定軸受け９及び軸受け用ブッシュ３７と、攪拌軸７と、の接点部が真空結晶缶３内部とは完全に区画され、固定軸受け９又は軸受け用ブッシュ３７と、攪拌軸７と、の摩擦によって発生する摩耗片を外部へ排出し、真空結晶缶３内部の液糖及び結晶スラリーに混入することを完全に防止可能とするものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０３  真空結晶缶
１０５  攪拌用プロペラ
１０７  攪拌軸
１０９  固定軸受け
１１５  蒸気対流室
１２５  結晶スラリー受け
１３７  軸受け用ブッシュ
１      製糖装置
３      真空結晶缶
５      攪拌用プロペラ
７      攪拌軸
９      固定軸受け
１１    電動回転機
１３    蒸気吹き入れ口
１５    蒸気対流室
１６    伝熱管
１７    ガス抜き口
１９    水抜きドレン
２１    結晶スラリー排出バルブ
２３    液糖チャージパイプ
２５    結晶スラリー受け
３１    軸受け用フランジ
３３    アングル脚
３７    軸受け用ブッシュ
４１    隔離ボックス
４３    ボックス用蓋
４５    パイプ脚
４７    軸通し孔
４９    第１固定メカニカルシール
５０    第２メカニカルシール
５１    摩耗片排出路
【図１】
2017093372.tif 000003
【図２】
2017093372.tif 000004
【図３】
2017093372.tif 000005
【図４】
2017093372.tif 000006
【図５】
2017093372.tif 000007