JP7373311B2 - 食用粉体溶解システム - Google Patents

Description

本発明は、食用粉体溶解システムに関する。

粉末と溶媒とを混合して混合液を製造する混合液製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の混合液製造装置は、溶媒が収容される攪拌槽と、攪拌槽内を減圧させるとともに、粉末供給管の吐出口を介して粉末を攪拌槽に供給する減圧装置と、回転することにより攪拌槽内の粉末と溶媒とを攪拌する攪拌部材と、を備える。吐出口は、攪拌槽内の溶媒の液面よりの下方に配置されている。また、特許文献１では、吐出口が鉛直下方に向かって開口している場合（以下「第１の場合」という）と、吐出口が鉛直上方に向かって開口している場合（以下「第２の場合」という）とが開示されている。

特開２０１３－１６３１７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の混合液製造装置では、第１の場合および第２の場合のいずれの場合でも、例えば攪拌部材の回転数の大きさによっては、溶媒の流れの力が、吐出口から吐出される粉末の吐出力を上回ってしまい、溶媒が吐出口を介して粉末供給管内に逆流することがあった。特に、第２の場合、吐出口が鉛直上方に向かって開口しているため、攪拌部材が回転しているか否かに関わらず、溶媒が逆流し易い状態となっている。そして、粉末供給管内を逆流した溶媒は、当該粉末供給管内で粉末を凝集させる原因となり、その結果、粉体供給流路内で目詰まりが生じるという問題があった。

本発明の目的は、粉体供給流路内での目詰まりを防止することができる食用粉体溶解システムを提供することにある。

本発明の食用粉体溶解システムの一つの態様は、底部と該底部から立設した側壁部とを有し、食用に適した食用液体を貯留するタンクと、
前記底部に設けられ、鉛直方向と平行な回転軸回りに回転可能に支持された攪拌翼と、
食用に適した食用粉体が通過し、該食用粉体を前記タンク内に供給する粉体供給流路と、を備え、
前記攪拌翼は、回転した際に前記食用液体に対して、回転軸付近で鉛直下方に向かう第１流れと、前記攪拌翼の下側で回転軸から遠ざかる方向に向かう第２流れと、さらに、前記側壁部付近では上昇する流れを含む対流を生じさせ、
前記粉体供給流路は、前記食用粉体を吐出する吐出口を有し、該吐出口は、前記攪拌翼の回転時に前記食用液体の液面よりも下方に位置し、かつ、前記第１流れが及ぶ範囲に位置し、
前記タンク内を減圧状態にする減圧部を備え、
前記減圧状態により、前記食用粉体が前記吐出口から吐出され、
前記タンクと前記減圧部とを連通可能に接続する接続管と、前記接続管に設けられ、前記タンクから前記減圧部への前記食用液体の進入を規制する規制部と、を備え、
前記接続管は、
前記タンクと前記規制部とを連通可能に接続する上流側接続管と、
前記規制部と前記減圧部とを連通可能に接続する下流側接続管と、
を備え、
前記上流側接続管は、前記下流側接続管よりも下方に配置され、
前記規制部は、円筒状に構成され、
前記上流側接続管は、前記規制部の前記円筒状の部分と接線方向に接続される、
ことを特徴とする。

本発明によれば、吐出口が食用液体の液面よりも下方に位置しているため、吐出口からの食用粉体吐出時に、食用粉体がタンク内で舞い上がって、タンクの側壁部に付着するのを防止することができる。これにより、食用粉体を食用液体に過不足なく、すなわち、所定量だけ溶解することができる。

また、吐出口が第１流れが及ぶ範囲に位置しているため、吐出口から吐出された食用粉体を第１流れに円滑に乗せることができる。これにより、第１食用粉体が吐出口に留まるのが防止され、よって、食用粉体を吐出口から迅速に吐出させることができる。その結果、供給管での食用粉体による目詰まりを防止することができる。

図１は、本発明の食用粉体溶解システムの実施形態を示す回路図である。 図２は、図１に示す食用粉体溶解システムが備えるタンクおよびその内部の概略鉛直断面図である。 図３は、図１に示す食用粉体溶解システムが備えるタンクの水平断面図である。 図４は、図１に示す食用粉体溶解システムが備えるインペラの詳細鉛直断面図である。 図５は、図４中の矢印Ａ方向から見た図である。 図６は、図４中の矢印Ｂ方向から見た図である。 図７は、図１に示す食用粉体溶解システムが備える規制部およびその周辺部の鉛直断面図である。 図８は、図７中のＣ－Ｃ線断面図（水平断面図）である。 図９は、図１に示す食用粉体溶解システムが備える粉体供給流路および気体取込部の鉛直断面図である。 図１０は、図１に示す食用粉体溶解システムにおける白色粉体および色付き粉体の供給タイミングのタイミングチャート（その１）である。 図１１は、図１に示す食用粉体溶解システムにおける白色粉体および色付き粉体の供給タイミングのタイミングチャート（その２）である。 図１２は、図１に示す食用粉体溶解システムの主要部の動作順番を示すフローチャートである。

以下、本発明の食用粉体溶解システムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の食用粉体溶解システムの実施形態を示す回路図である。図２は、図１に示す食用粉体溶解システムが備えるタンクおよびその内部の概略鉛直断面図である。図３は、図１に示す食用粉体溶解システムが備えるタンクの水平断面図である。図４は、図１に示す食用粉体溶解システムが備えるインペラの詳細鉛直断面図である。図５は、図４中の矢印Ａ方向から見た図である。図６は、図４中の矢印Ｂ方向から見た図である。図７は、図１に示す食用粉体溶解システムが備える規制部およびその周辺部の鉛直断面図である。図８は、図７中のＣ－Ｃ線断面図（水平断面図）である。図９は、図１に示す食用粉体溶解システムが備える粉体供給流路および気体取込部の鉛直断面図である。図１０は、図１に示す食用粉体溶解システムにおける白色粉体および色付き粉体の供給タイミングのタイミングチャート（その１）である。図１１は、図１に示す食用粉体溶解システムにおける白色粉体および色付き粉体の供給タイミングのタイミングチャート（その２）である。図１２は、図１に示す食用粉体溶解システムの主要部の動作順番を示すフローチャートである。なお、以下では、説明の都合上、図２、図４および図７中の上側を「上（または上方）」、下側を「下（または下方）」と言う。

本実施形態では、一例として、食用粉体溶解システム１をアイスクリームの製造に適用した場合について説明する。図１に示す食用粉体溶解システム１は、溶解槽２と、減圧ライン（減圧系）３と、液体供給ライン（液体供給系）４と、粉体供給ライン（粉体供給）５と、排出ライン（排出系）６と、洗浄ライン（洗浄系）７と、を備えている。以下、各部の構成について説明する。

溶解槽２は、タンク２１と、インペラ（攪拌翼）８と、駆動部２２と、温度検出部２３と、液面検出部２４と、大気開放部２５と備える。
図２に示すように、タンク２１は、すり鉢状をなす底部２１１と、底部２１１から上方に向かって立設し、円筒状をなす側壁部２１２と、側壁部２１２を上側から覆う丸みを帯びた蓋部２１３とを有する。そして、タンク２１は、底部２１１と側壁部２１２と蓋部２１３とで囲まれた空間２１４内に食用に適した食用液体Ｑ１を貯留することができる。
なお、アイスクリーム製造の場合の食用液体Ｑ１としては、例えば、水（お湯を含む）や牛乳等が挙げられる。また、食用粉体溶解システム１で用いられる食用液体Ｑ１は、本実施形態では１種であるが、これに限定されず、複数種であってもよい。

図３に示すように、タンク２１は、側壁部２１２から内側に、すなわち、空間２１４内に板状に突出した４つの板状部２１５を有する。各板状部２１５は、鉛直方向に沿って設けられている。また、各板状部２１５は、側壁部２１２の周方向に沿って等間隔に配置されている。このような各板状部２１５は、バッフル（邪魔板）として機能し、インペラ８が回転した際に食用液体Ｑ１の共回りを防止することができる。
なお、板状部２１５の配置数は、本実施形態では４つであるが、これに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つまたは５つ以上であってもよい。

タンク２１の底部２１１には、回転支持部２１６を介して、インペラ８が設けられている。このインペラ８は、回転支持部２１６により、鉛直方向と平行な回転軸２１７回りに回転可能に支持されている。
インペラ８は、例えばディスパー翼で構成されている。このインペラ８は、回転軸２１７回りに回転した際に、食用液体Ｑ１に対して、第１流れＦＬ１と第２流れＦＬ２とを生じさせることができる。第１流れＦＬ１は、インペラ８の上側（表側）で、側壁部２１１との間で鉛直下方に向かう流れである。第２流れＦＬ２は、インペラ８の下側（裏側）のタンク２１の底部２１１との間で、回転軸２１７から遠ざかる方向に向かう流れである。そして、第１流れＦＬ１と第２流れＦＬ２とにより、タンク２１の中心付近では、下降し、側壁部２１２付近では、上昇する対流ＣＶが生じる。この対流ＣＶにより、食用液体Ｑ１と第１食用粉体Ｑ２－１と第２食用粉体Ｑ２－２と第３食用粉体Ｑ３－１と攪拌することができ、よって、食用液体Ｑ１に第１食用粉体Ｑ２－１、第２食用粉体Ｑ２－２および第３食用粉体Ｑ２－３を溶解させることができる。そして、食用液体Ｑ１と第１食用粉体Ｑ２－１と第２食用粉体Ｑ２－２と第３食用粉体Ｑ２－３とが混合した混合物Ｑ３が得られる。

なお、混合物Ｑ３は、本実施形態ではアイスクリームである。また、アイスクリーム製造の場合、第１食用粉体Ｑ２－１は、例えば、脱脂粉乳、砂糖等の白色の食用粉体である。第２食用粉体Ｑ２－２は、例えば、抹茶パウダー、ココアパウダー等の色付きの食用粉体である。第３食用粉体Ｑ２－３は、例えば、増粘剤等のアイスクリームの形状維持や品質維持に寄与する食用粉体である。なお、第２食用粉体Ｑ２－２または第３食用粉体Ｑ２－３が省略される場合もある。

なお、インペラ８は、本実施形態ではディスパー翼で構成されているが、第１流れＦＬ１と第２流れＦＬ２とを生じさせることができれば、構成については限定されない。
また、前述したバッフルとして機能するタンク２１の各板状部２１５は、対流ＣＶの発生を促進することができる。これにより、前記撹拌を迅速かつ安定して行うことができ、よって、食用液体Ｑ１に第１食用粉体Ｑ２－１等を円滑に溶解させることができる。

図４～図６に示すように、インペラ８は、円板状をなす本体部８１と、本体部８１に設けられた複数のカップ部８２とを有する。また、図５および図６に示すように、インペラ８は、矢印α_８方向に回転する。
図４に示すように、本体部８１は、その中心部８１１から外周部８１２側に向かって厚さが段階的に薄くなっている。

また、本体部８１は、中心部８１１に貫通して形成された第１貫通孔８１３と、外周部８１２側に貫通して形成された複数の第２貫通孔８１４とを有する。
第１貫通孔８１３には、回転軸２１７が挿通する。

図５および図６に示すように、第２貫通孔８１４は、本実施形態では６つ形成されているが、その形成数については、特に限定されない。また、図６中の右側の第２貫通孔８１４を代表的に示すように、各第２貫通孔８１４は、卵形をなす、すなわち、幅Ｗ_８１４が最大の部分を境界として、回転方向前方に向かって幅Ｗ_８１４が漸減する前方漸減部８１５と、回転方向後方に向かって幅Ｗ_８１４が漸減する後方漸減部８１６とを有する。後方漸減部８１６での幅Ｗ_８１４の漸減率は、前方漸減部８１５での幅Ｗ_８１４の漸減率よりも大きい。また、後方漸減部８１６の矢印α_８方向に沿った長さは、前方漸減部８１５の矢印α_８方向に沿った長さよりも長い。

カップ部８２は、本体部８１の上側から各第２貫通孔８１４の後方漸減部８１６を覆って設けられている。図４に示すように、各カップ部８２は、上側に向かって丸みを帯びて突出している。また、図５中の右側のカップ部８２を代表的に示すように、各カップ部８２の幅Ｗ_８２は、回転方向後方に向かって漸減する。

以上のような構成のインペラ８が回転することにより、各カップ部８２が食用液体Ｑ１を下側に向かって掻き込むことができる。これにより、第１流れＦＬ１を生じさせることができる。そして、食用液体Ｑ１は、第１流れＦＬ１に乗って、そのまま各第２貫通孔８１４を通過して、タンク２１の底部２１１に衝突する。これにより、第２流れＦＬ２を生じさせることができる。

なお、インペラ８は、本実施形態では矢印α_８方向に回転するが、これに限定されず、例えば、矢印α_８方向（以下「正転」という）と反対方向（以下「反転」という）にも回転して、正転と反転とを交互に繰り返してもよい。この場合、第１流れＦＬ１と第２流れＦＬ２とに強弱をつけることができ、第１食用粉体Ｑ２－１等を傷めず、攪拌効率が向上する。

図１に示す通り、駆動部２２は、インペラ８を回転させる駆動源であり、例えば、モータを有する構成となっている。
温度検出部２３は、タンク２１内の食用液体Ｑ１の温度を検出することができ、例えば、サーミスタを有する構成となっている。
液面検出部２４は、タンク２１内の食用液体Ｑ１の液面ＬＳの高さを検出することができ、例えば、差圧式レベルセンサまたはロードセルを有する構成となっている。

後述するように、タンク２１内は、減圧ライン３により減圧状態となる。大気開放部２５は、タンク２１内を大気開放して、減圧状態を解消することができる。この大気開放部２５は、タンク２１の蓋部２１３に接続された吸気管２５１と、吸気管２５１の途中に設けられた切換弁２５２と、吸気管２５１の蓋部２１３と反対側の端部に設けられたフィルタ２５３とを有する。

吸気管２５１は、タンク２１内と連通しており、減圧状態を解消する際には、大気が通過してタンク２１内に吸引される。
切換弁２５２は、吸気管２５１を開閉することができ、開状態で吸気管２５１内の大気の通過を可能とし、閉状態で吸気管２５１内の大気の通過を停止する。また、タンク２１内を減圧状態とするときには、切換弁２５２を閉状態とする。

フィルタ２５３は、吸気管２５１を介して大気がタンク２１内に吸引されている状態で、当該大気内に含まれる塵や埃等の不純物を捕捉することができる。これにより、不純物がタンク２１内に入り込んで、食用液体Ｑ１に混在するのを防止することができ、衛生上好ましい。

減圧ライン３は、タンク２１内を減圧状態にする部分である。減圧ライン３は、減圧部３１と、タンク２１と減圧部３１とを接続する接続管（接続部）３２と、接続管３２の途中に設けられたミストセパレータ（規制部）３３とを有する。
減圧部３１は、タンク２１内を減圧状態にし、例えば、真空ポンプを有する構成とすることができる。なお、以下では、タンク２１内が減圧状態にあるときを単に「減圧状態」ということがある。

本実施形態では、減圧部３１が真空ポンプを有する構成となっている。この場合、減圧部３１には、水Ｑ４を供給する供給管３４と、水Ｑ４と空気Ｑ５とを排出する排出管３５とが接続されている。また、供給管３４の途中には、手動式の切換弁３６１が設けられたており、供給管３４の切換弁３６１よりも下流側には、電磁式の切換弁３６２が設けられている。また、排出管３５の減圧部３１と反対側は、水Ｑ４と空気Ｑ５とを分離する分離部３５１が接続されている。

作動中の減圧部３１には、切換弁３６１および切換弁３６２を開状態として、冷却用の水Ｑ４が供給管３４を介して供給される。また、水Ｑ４の供給停止するときには、切換弁３６２を閉状態とする。
冷却に供された水Ｑ４は、減圧部３１内の空気Ｑ５とともに排出管３５を通過して、分離部３５１で空気Ｑ５と分離する。その後、水Ｑ４と空気Ｑ５とがそれぞれ排出される。

ミストセパレータ３３は、円筒状をなし、鉛直方向と平行に配置されている。ミストセパレータ３３の下方には、食用液体Ｑ１を排出する排出管３７１が接続されている。
また、接続管３２は、タンク２１と減圧部３１とを連通可能に接続しており、ミストセパレータ３３よりも上流側（タンク２１側）に位置する上流側接続管３２１と、ミストセパレータ３３よりも下流側（減圧部３１側）に位置する下流側接続管３２２とに分けられる。

なお、上流側接続管３２１の途中には、真空度を指示、警報する真空度指示警報部３８１が設けられている。下流側接続管３２２の途中には、真空度を検出する真空度検出部３８２と、真空度を調整する調整弁３８３とが設けられている。

図７に示すように、上流側接続管３２１は、下流側接続管３２２よりも下方に配置されている。また、図８に示すように、上流側接続管３２１は、円筒状をなすミストセパレータ３３と接線方向に接続されている。
図７に示すように、下流側接続管３２２は、ミストセパレータ３３内では、端部３２２ａが上方を向いている。

図２に示す通り、タンク２１内に供給される第１食用粉体Ｑ２－１、第２食用粉体Ｑ２－２、第３食用粉体Ｑ２－３には、空気が含まれている。そのため、タンク２１内では、食用液体Ｑ１に気泡が生じる。この気泡が破裂すると、霧状になり、図７に示すように、ミストＱ６として上流側接続管３２１内に吸引される。そして、図８に示すように、ミストＱ６は、ミストセパレータ３３内では、旋回流となる。これにより、ミストＱ６は、食用液体Ｑ１と空気Ｑ７とに分離され、食用液体Ｑ１は、ミストセパレータ３３の内壁３３１に付着して、その後自重で落下する。これにより、タンク２１から減圧部３１への食用液体Ｑ１の進入を規制することができ、よって、食用液体Ｑ１の進入による減圧部３１の汚染等を防止することができる。一方、空気Ｑ７は、減圧部３１による吸引力により、端部３３２ａを介して下流側接続管３２２に吸引される。

また、ミストセパレータ３３の下方には、食用液体Ｑ１を排出する排出管３７１が接続されている。また、排出管３７１の途中には、下流側に向かって順に切換弁３７２、窓部材３７３、切換弁３７４が設けられている。減圧部３１により減圧している際、切換弁３７２は開状態、切換弁３７４は閉状態としておき、食用液体Q１が窓部材３７３に溜まってきたところで食用液体Ｑ１を排出するときには、切換弁３７２を閉状態にし、その後で切換弁３７４を開状態とする。このようにすることで真空度を保ったままミスとセパレータ３３で分離した食用液体Ｑ１を排出することができる。窓部材３７３は、排出管３７１内を視認可能とすることができ、食用液体Ｑ１が減圧ライン３から除去されているのを確認することができる。

液体供給ライン４は、食用液体Ｑ１をタンク２１に供給する部分である。液体供給ライン４は、タンク２１の蓋部２１３に接続された供給管４１と、供給管４１の途中に設けられた流量検出部４２と、供給管４１の流量検出部４２よりも下流側に設けられた絞り弁４３と、供給管４１のタンク２１側の端部に設けられたシャワー部（スプレー部）４４とを有する。

供給管４１は、食用液体Ｑ１が通過する液体供給路である。この供給管４１は、シャワー部４４を介してタンク２１内と連通しており、減圧状態で食用液体Ｑ１が通過して、タンク２１内に吸引される。これにより、タンク２１内に食用液体Ｑ１を供給し、貯留することができる。
また、供給管４１を通過した食用液体Ｑ１は、シャワー部４４により、タンク２１内でシャワー状に噴出する。

流量検出部４２は、供給管４１を通過する食用液体Ｑ１の流量を検出し、例えば、電磁式、ダイヤフラム式、カルマン渦式等の各種の流量計を有する構成とすることができる。そして、流量検出部４２での検出結果に基づいて、タンク２１内の食用液体Ｑ１を所望の貯留量とすることができる。

絞り弁４３は、供給管４１を通過する食用液体Ｑ１の流量を調整することができる。これにより、減圧状態の変化、すなわち、タンク２１内の圧力の変動による食用液体Ｑ１の流量の急峻な変化を防止して、食用液体Ｑ１の流量を一定に維持することができる。これにより、アイスクリームに適した量の食用液体Ｑ１をタンク２１内に正確に供給することができる。

粉体供給ライン５は、第１食用粉体Ｑ２－１、第２食用粉体Ｑ２－２および第３食用粉体Ｑ２－３をタンク２１に供給する部分である。粉体供給ライン５は、タンク２１の側壁部２１２に接続された第１供給管５１および第２供給管５２と、タンク２１の蓋部２１３に接続された第３供給管５３と、第１供給管５１の途中に接続された第１気体取込部（気体取込部）５４と、第１供給管５１の第１気体取込部５４が接続されている部分よりも下流側に設けられた第１切換弁（切換部）５５と、第２供給管５２の途中に接続された第２気体取込部（気体取込部）５６と、第２供給管５２の第２気体取込部５６が接続されている部分よりも下流側に設けられた第２切換弁（切換部）５７と、第３供給管５３の途中に設けられた第３切換弁５８と、第３供給管５３の最上流側に接続されたホッパー５９とを有する。

第１供給管５１は、第１食用粉体Ｑ２－１が通過し、この第１食用粉体Ｑ２－１をタンク２１内に供給する粉体供給流路である。図２に示すように、第１供給管５１は、最下流側の端部に、第１食用粉体Ｑ２－１を吐出する吐出口５１１を有する。この吐出口５１１を介して、第１供給管５１は、タンク２１内と連通する。そして、減圧状態とすることにより、第１食用粉体Ｑ２－１が第１供給管５１を通過して、タンク２１内に吸引される。これにより、第１食用粉体Ｑ２－１をタンク２１内に供給することができる。

第２供給管５２は、第２食用粉体Ｑ２－２が通過し、この第２食用粉体Ｑ２－２をタンク２１内に供給する粉体供給流路である。第２供給管５２は、最下流側の端部に、第２食用粉体Ｑ２－２を吐出する吐出口５２１を有する。この吐出口５２１を介して、第２供給管５２は、タンク２１内と連通する。そして、減圧状態とすることにより、第２食用粉体Ｑ２－２が第２供給管５２を通過して、タンク２１内に吸引される。これにより、第２食用粉体Ｑ２－２をタンク２１内に供給することができる。

第３供給管５３は、第３食用粉体Ｑ２－３が通過し、この第３食用粉体Ｑ２－３をタンク２１内に供給する粉体供給流路である。第３供給管５３は、最下流側の端部に、第３食用粉体Ｑ２－３を吐出する吐出口５３１を有する。この吐出口５３１を介して、第３供給管５３は、タンク２１内と連通する。そして、減圧状態とすることにより、第３食用粉体Ｑ２－３が第３供給管５３を通過して、タンク２１内に吸引される。これにより、第３食用粉体Ｑ２－３をタンク２１内に供給することができる。

このように食用粉体溶解システム１では、１つの減圧部３１が、食用液体Ｑ１の供給と、第１食用粉体Ｑ２－１の供給と、第２食用粉体Ｑ２－２の供給と、第３食用粉体Ｑ２－３の供給とを担うことができる。これにより、食用粉体溶解システム１を簡単な装置構成とすることができる。

図２に示すように、第１供給管５１の吐出口５１１と、第２供給管５２の吐出口５２１と、第３供給管５３の吐出口５３１とは、インペラ８の回転時に食用液体Ｑ１の液面ＬＳよりも下方に位置し、かつ、第１流れＦＬ１が及ぶ範囲ＡＲ１に位置する。なお、範囲ＡＲ１は、例えば、数値流体力学（computational fluid dynamics、略称：ＣＦＤ）を利用した各種の流体シミュレーションや、その他、流体実験により、可視化して確認をすることができる。

このような位置関係により、吐出口５１１では、第１食用粉体Ｑ２－１吐出時に、第１食用粉体Ｑ２－１がタンク２１内で舞い上がって、側壁部２１２に付着するのを防止することができる。これにより、第１食用粉体Ｑ２－１を食用液体Ｑ１に過不足なく、すなわち、所定量だけ溶解することができる。なお、第１食用粉体Ｑ２－１が側壁部２１２に付着した場合、その分、食用液体Ｑ１への第１食用粉体Ｑ２－１が不足する。これと同様に、吐出口５２１から吐出された第２食用粉体Ｑ２－２、吐出口５３１から吐出された第３食用粉体Ｑ３－１も、食用液体Ｑ１に過不足なく溶解することができる。

また、吐出口５１１からの第１食用粉体Ｑ２－１を第１流れＦＬ１に円滑に乗せることができる。これにより、第１食用粉体Ｑ２－１が吐出口５１１に留まるのが防止され、よって、第１食用粉体Ｑ２－１を吐出口５１１から迅速に吐出させることができる。その結果、第１供給管５１での第１食用粉体Ｑ２－１による目詰まりを防止することができ、第１食用粉体Ｑ２－１を安定して過不足なく供給することができる。これと同様に、吐出口５２１および吐出口５３１でも、目詰まりを防止することができる。

また、アイスクリーム製造で主として用いられる、すなわち、使用頻度が高い食用粉体は、白色粉体である第１食用粉体Ｑ２－１と、色付き粉体である第２食用粉体Ｑ２－２である。そして、吐出口５１１、吐出口５２１、吐出口５３１のうち、第１食用粉体Ｑ２－１を吐出する吐出口５１１は、回転軸２１７から水平距離ＨＤ_５１１の位置に配置され、第２食用粉体Ｑ２－２を吐出する吐出口５２１は、回転軸２１７から水平距離ＨＤ_５２１の位置に配置され、第３食用粉体Ｑ２－３を吐出する吐出口５３１は、回転軸２１７から水平距離ＨＤ_５３１の位置に配置されている。また、吐出口５１１は、インペラ８から鉛直方向に沿って、鉛直距離ＶＤ_５１１の高さに配置され、吐出口５２１は、インペラ８から鉛直方向に沿って、鉛直距離ＶＤ_５２１の高さに配置され、吐出口５３１は、インペラ８から鉛直方向に沿って、鉛直距離ＶＤ_５３１の高さに配置されている。

特に、水平距離ＨＤ_５１１および水平距離ＨＤ_５２１は、インペラ８の直径φＤ_８の２倍以下となるのが好ましく、インペラ８の半径Ｒ_８以下となるのがより好ましい。また、鉛直距離ＶＤ_５２１および鉛直距離ＶＤ_５２１は、直径φＤ_８の５倍以下であるのが好ましく、０．５倍以上３倍以下であるのがより好ましい。このような数値範囲により、第１食用粉体Ｑ２－１および第２食用粉体Ｑ２－２を第１流れＦＬ１により円滑に乗せることができ、よって、目詰まりが生じる機会を確実に失わせることができる。

また、吐出口５１１、吐出口５２１、吐出口５３１は、互いに高さが異なる。例えば吐出口５１１、吐出口５２１、吐出口５３１での吐出タイミングがズレている、すなわち、吐出口５１１での吐出を行い、次いで、吐出口５２１での吐出を行い、次いで、吐出口５３１での吐出を行う場合について説明する。

この場合、吐出口５１１、吐出口５２１、吐出口５３１での吐出が未だ行われていない状態（以下「初期状態」という）での液面ＬＳの高さが吐出口５１１と吐出口５２１との間に位置していたとする。この状態では、まず、吐出口５１１での吐出を行うことができる。この吐出により、液面ＬＳが上昇して、吐出口５２１と吐出口５３１との間に位置する。これにより、吐出口５２１が液面ＬＳよりも下方に位置することとなり、吐出口５２１での吐出を行うことができる。この吐出により、液面ＬＳがさらに上昇して、吐出口５３１を超える。これにより、吐出口５３１が液面ＬＳよりも下方に位置することとなり、よって、吐出口５３１での吐出を行うことができる。
このように初期状態で吐出口５２１および吐出口５３１が液面ＬＳよりも上側に位置していたとしても、徐々に液面ＬＳが上昇していくため、吐出口５２１および吐出口５３１空の吐出を行うことができる。

第１供給管５１、第２供給管５２および第３供給管５３のうち、第３供給管５３が最も側壁部２１２に近い位置で下方に向かって延出している。そこで、第３供給管５３の吐出口５３１を領域ＡＲ１に配置するために、第３供給管５３の途中２カ所が互いに反対方向に屈曲している。これにより、吐出口５３１を領域ＡＲ１に近づけて配置することができる。また、第３供給管５３の途中２つの屈曲箇所の間は、水平方向に対して傾斜した傾斜管５３２となっている。これにより、傾斜管５３２内で第３食用粉体Ｑ２－３が円滑に通過することができ、よって、傾斜管５３２内での目詰まりを防止することができる。

次に、図１に示す粉体供給ライン５について説明する。図９に示すように、第１気体取込部５４は、第１食用粉体Ｑ２－１が吐出口５１１から吐出されている間に、第１供給管５１内に空気（気体）Ｑ８を取り込むことができる。第１供給管５１内では、第１食用粉体Ｑ２－１が空気Ｑ８によってほぐされる。これにより、例えば第１食用粉体Ｑ２－１がブリッジし易い、すなわち、凝集し易い場合であっても、第１食用粉体Ｑ２－１をほぐしつつ吐出口５１１まで到達させることができる。これにより、第１供給管５１での目詰まりが防止される。
また、第２気体取込部５６でも第１気体取込部５４と同様の作用が生じて、第２食用粉体Ｑ２－２をほぐしつつ吐出口５２１まで到達させることができる。これにより、第２供給管５２での目詰まりが防止される。

第１切換弁５５は、第１供給管５１内を開閉することができ、開状態で第１供給管５１内での第１食用粉体Ｑ２－１の通過が可能となり、閉状態で第１食用粉体Ｑ２－１の通過が停止する。これにより、所望のタイミングで第１食用粉体Ｑ２－１の供給と供給停止とを行うことができる。

第２切換弁５７は、第２供給管５２内を開閉することができ、開状態で第２供給管５２内での第２食用粉体Ｑ２－２の通過が可能となり、閉状態で第２食用粉体Ｑ２－２の通過が停止する。これにより、所望のタイミングで第２食用粉体Ｑ２－２の供給と供給停止とを行うことができる。

例えば、図１０に示すように、第１食用粉体Ｑ２－１の供給を開始して、当該供給が行われている間に、第２食用粉体Ｑ２－２の供給を開始することができる。そして、第１食用粉体Ｑ２－１の供給が停止してから、第２食用粉体Ｑ２－２の供給を停止することができる。
また、図１１に示すように、第１食用粉体Ｑ２－１の供給が停止してから、第２食用粉体Ｑ２－２の供給を開始することができる。

第３切換弁５８は、第３供給管５３内を開閉することができ、開状態で第３供給管５３内での第３食用粉体Ｑ２－３の通過が可能となり、閉状態で第３食用粉体Ｑ２－３の通過が停止する。これにより、所望のタイミングで第３食用粉体Ｑ２－３の供給と供給停止とを行うことができる。

ホッパー５９は、第３食用粉体Ｑ２－３を貯留することができる。また、ホッパー５９内の第３食用粉体Ｑ２－３が減少してきた場合には、ホッパー５９に第３食用粉体Ｑ２－３を補給することができる。これにより、第３食用粉体Ｑ２－３の不足を防止することができる。

排出ライン６は、タンク２１内の混合物３を排出する部分である。なお、混合物３は、排出ライン６から排出された後、次の工程に移送されて、例えば商品用容器に収納され、販売可能な状態となる。
排出ライン６は、タンク２１の底部２１１に接続された排出管６１と、排出管６１の途中に設けられた切換弁６２とを有する。

排出管６１は、タンク２１内と連通しており、混合物３が通過することができる。これにより、混合物３が排出される。
切換弁６２は、排出管６１を開閉することができ、開状態で排出管６１内の混合物３の通過を可能とし、閉状態で排出管６１内の混合物３の通過を停止する。なお、タンク２１内で混合物３が得られるまでは、切換弁６２を閉状態とする。

洗浄ライン７は、タンク２１内と、インペラ８と、粉体供給ライン５の第１供給管５１内および第２供給管５２内と、減圧ライン３の接続管３２内とを洗浄する部分（洗浄部）である。洗浄ライン７は、主管７１と、主管７１から分岐した第１分岐管７２、第２分岐管７３、第３分岐管７４、第４分岐管７５と、第１分岐管７２の途中に設けられた第１切換弁７６と、第２分岐管７３の途中に設けられた第２切換弁７７と、第３分岐管７４の途中に設けられた第３切換弁７８と、第４分岐管７５の途中に設けられた第４切換弁７９とを有する。
主管７１は、洗浄液Ｑ９が通過する。

第１分岐管７２は、主管７１と連通しており、下流側でタンク２１の蓋部２１３に接続されている。これにより、主管７１を通過した洗浄液Ｑ９は、第１分岐管７２に流入し、その後タンク２１に向かって第１分岐管７２を通過することができる。また、第１分岐管７２は、タンク２１側の端部に複数のシャワー部（スプレー部）７２１を有する。これにより、洗浄液Ｑ９は、タンク２１内でシャワー状に噴出して、タンク２１内とインペラ８とを洗浄することができる。
第１切換弁７６は、第１分岐管７２内を開閉することができ、洗浄時には開状態として第１分岐管７２内の洗浄液Ｑ９の通過を可能とし、洗浄停止時には閉状態として第１分岐管７２内の洗浄液Ｑ９の通過を停止する。

第２分岐管７３は、主管７１と連通しており、下流側で、第１供給管５１の途中に回転可能に支持された切換管５１９に接続可能となっている。切換管５１９は、いわゆる「エルボ管」となっており、第１食用粉体Ｑ２－１をタンク２１に供給する通常時には、第２分岐管７３との接続が解除されており、洗浄時には、第２分岐管７３と接続される。そして、第２分岐管７３が切換管５１９と接続された状態では、主管７１を通過した洗浄液Ｑ９は、第２分岐管７３に流入し、その後第１供給管５１に向かって第２分岐管７３を通過することができる。これにより、第１供給管５１の切換管５１９よりも下流側を洗浄することができる。
第２切換弁７７は、第２分岐管７３内を開閉することができ、洗浄時には開状態として第２分岐管７３内の洗浄液Ｑ９の通過を可能とし、洗浄停止時には閉状態として第２分岐管７３内の洗浄液Ｑ９の通過を停止する。

第３分岐管７４は、主管７１と連通しており、下流側で、第２供給管５２の途中に回転可能に支持された切換管５２９に接続可能となっている。切換管５２９は、切換管５１９と同様に、いわゆる「エルボ管」となっており、第２食用粉体Ｑ２－２をタンク２１に供給する通常時には、第３分岐管７４との接続が解除されており、洗浄時には、第３分岐管７４と接続される。そして、第３分岐管７４が切換管５２９と接続された状態では、主管７１を通過した洗浄液Ｑ９は、第３分岐管７４に流入し、その後第３分岐管７４に向かって第３分岐管７４を通過することができる。これにより、第２供給管５２の切換管５２９よりも下流側を洗浄することができる。
第３切換弁７８は、第３分岐管７４内を開閉することができ、洗浄時には開状態として第３分岐管７４内の洗浄液Ｑ９の通過を可能とし、洗浄停止時には閉状態として第３分岐管７４内の洗浄液Ｑ９の通過を停止する。

第４分岐管７５は、主管７１と連通しており、下流側で、下流側接続管３２２のミストセパレータ３３と真空度検出部３８２との間の２方切換弁３８４に接続されている。そして、主管７１を通過した洗浄液Ｑ９は、第４分岐管７５に流入し、その後下流側接続管３２２に向かって第４分岐管７５を通過することができる。これにより、２方切換弁３８４よりも上流側を洗浄することができる。
第４切換弁７９は、第４分岐管７５内を開閉することができ、洗浄時には開状態として第４分岐管７５内の洗浄液Ｑ９の通過を可能とし、洗浄停止時には閉状態として第４分岐管７５内の洗浄液Ｑ９の通過を停止する。

以上のような構成の洗浄ライン７により、洗浄対象となるタンク２１内等の各部を洗浄することができ、よって、食用粉体溶解システム１は、衛生上好ましい状態となる。
なお、各部の洗浄に供された洗浄液Ｑ９は、いずれも、一旦タンク２１に貯留され、その後、排出ライン６から排出される。

また、第１切換弁７６、第２切換弁７７、第３切換弁７８および第４切換弁７９は、それぞれ、開度調整可能に構成されている。これにより、例えば汚れの程度に応じて、洗浄液Ｑ９の流量を調整することができる。
また、切換管５１９、切換管５２９に代えて、減圧状態に耐え得る耐性を有するホースが繋ぎ変えてられてもよい。

次に、食用粉体溶解システム１の主要部の動作順番の一例について、図１２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
図１２に示すように、減圧ライン３を作動させて、タンク２１内の減圧を開始する（ステップＳ１０１）。次いで、液体供給ライン４を作動させて、タンク２１内への食用液体Ｑ１の供給を開始する（ステップＳ１０２）。タンク２１内が減圧状態となっていることにより、タンク２１内への食用液体Ｑ１の供給を円滑に行うことができる。そして、食用液体Ｑ１が所定量貯留されたら、食用液体Ｑ１の供給を停止する（ステップＳ１０３）。

次いで、インペラ８を作動させてから（ステップＳ１０４）、粉体供給ライン５を作動させて、タンク２１内への第１食用粉体Ｑ２－１、第２食用粉体Ｑ２－２、第３食用粉体Ｑ２－３の供給を順次開始する（ステップＳ１０５）。そして、第１食用粉体Ｑ２－１、第２食用粉体Ｑ２－２、第３食用粉体Ｑ２－３が所定量供給されたら、これら食用各粉体の供給を停止する（ステップＳ１０６）。

次いで、食用液体Ｑ１に、第１食用粉体Ｑ２－１、第２食用粉体Ｑ２－２、第３食用粉体Ｑ２－３が十分に溶解されたならば、インペラ８の作動を停止する（ステップＳ１０７）。
次いで、大気開放部２５を作動させて、タンク２１内を大気開放させて、減圧状態を解除する（ステップＳ１０８）。

次いで、排出ライン６を作動させて、タンク２１内の混合物Ｑ３を排出する（ステップＳ１０９）。これにより、混合物Ｑ３が次工程に移送される。
次いで、洗浄ライン７を作動させて、各部の洗浄を行う（ステップＳ１１０）。

以上、本発明の食用粉体溶解システムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、食用粉体溶解システムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の食用粉体溶解システムは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、食用粉体溶解システムの使用用途は、前記各実施形態ではアイスクリーム製造であるが、これに限定されず、例えば、他の食品製造や薬品製造等であってもよい。また、食用粉体溶解システムは、例えば、金属粉を油に溶解する場合や、粘土または石灰石を水に溶解してセメント等のスラリーを得る場合等にも適用することもできる。

また、液体供給流路は、前記各実施形態では１本配置されているが、これに限定されず、例えば、食用粉体溶解システムの使用用途によっては、２本以上であってもよい。
また、粉体供給流路は、前記各実施形態では３本配置されているが、これに限定されず、例えば、食用粉体溶解システムの使用用途によっては、１本、２本または４本以上であってもよい。

また、３本の粉体供給流路の吐出口うち、前記各実施形態では２つの吐出口は、回転軸との水平距離がインペラの半径以下となる位置に配置されているが、吐出口の配置数については、特に限定されず、食用粉体溶解システムの使用用途に応じて、少なくとも１つとすることができる。

また、食用液体および食用粉体をタンクに供給する方法としては、前記各実施形態ではタンク内を減圧状態にして吸引することにより供給を行う方法となっているが、これに限定されず、例えば、食用液体や食用粉体の自重落下により供給を行う方法であってもよいし、食用液体や食用粉体を押し出すことにより供給を行う方法であってもよい。

また、食用粉体溶解システムで用いられる食用液体は、前記各実施形態では１種であるが、食用粉体溶解システムの使用用途によっては、複数種とすることもできる。
また、食用粉体溶解システムで用いられる食用粉体は、前記各実施形態では３種であるが、食用粉体溶解システムの使用用途によっては、１種、２種または４種以上とすることもできる。

１ 食用粉体溶解システム
２ 溶解槽
２１ タンク
２１１ 底部
２１２ 側壁部
２１３ 蓋部
２１４ 空間
２１５ 板状部
２１６ 回転支持部
２１７ 回転軸
２２ 駆動部
２３ 温度検出部
２４ 液面検出部
２５ 大気開放部
２５１ 吸気管
２５２ 切換弁
２５３ フィルタ
３ 減圧ライン（減圧系）
３１ 減圧部
３２ 接続管（接続部）
３２１ 上流側接続管
３２２ 下流側接続管
３２２ａ 端部
３３ ミストセパレータ（規制部）
３３１ 内壁
３４ 供給管
３５ 排出管
３５１ 分離部
３６１ 切換弁
３６２ 切換弁
３７１ 排出管
３７２ 切換弁
３７３ 窓部材
３７４ 切換弁
３８１ 真空度指示警報部
３８２ 真空度検出部
３８３ 調整弁
３８４ ２方切換弁
４ 液体供給ライン（液体供給系）
４１ 供給管
４２ 流量検出部
４３ 絞り弁
４４ シャワー部（スプレー部）
５ 粉体供給ライン（粉体供給）
５１ 第１供給管
５１１ 吐出口
５１９ 切換管
５２ 第２供給管
５２１ 吐出口
５２９ 切換管
５３ 第３供給管
５３１ 吐出口
５３２ 傾斜管
５４ 第１気体取込部（気体取込部）
５５ 第１切換弁（切換部）
５６ 第２気体取込部（気体取込部）
５７ 第２切換弁（切換部）
５８ 第３切換弁
５９ ホッパー
６ 排出ライン（排出系）
６１ 排出管
６２ 切換弁
７ 洗浄ライン（洗浄系）
７１ 主管
７２ 第１分岐管
７３ 第２分岐管
７４ 第３分岐管
７５ 第４分岐管
７６ 第１切換弁
７７ 第２切換弁
７８ 第３切換弁
７９ 第４切換弁
８ インペラ（攪拌翼）
８１ 本体部
８１１ 中心部
８１２ 外周部
８１３ 第１貫通孔
８１４ 第２貫通孔
８１５ 前方漸減部
８１６ 後方漸減部
８２ カップ部
ＡＲ１ 範囲
ＣＶ 対流
φＤ_８ 直径
ＨＤ_５１１ 水平距離
ＨＤ_５２１ 水平距離
ＨＤ_５３１ 水平距離
ＦＬ１ 第１流れ
ＦＬ２ 第２流れ
ＬＳ 液面
Ｑ１ 食用液体
Ｑ２－１ 第１食用粉体
Ｑ２－２ 第２食用粉体
Ｑ２－３ 第３食用粉体
Ｑ３ 混合物
Ｑ４ 水
Ｑ５ 空気
Ｑ６ ミスト
Ｑ７ 空気
Ｑ８ 空気（気体）
Ｑ９ 洗浄液
Ｒ_８ 半径
Ｓ１０１～Ｓ１１０ ステップ
ＶＤ_５１１ 鉛直距離
ＶＤ_５２１ 鉛直距離
ＶＤ_５３１ 鉛直距離
Ｗ_８１４ 幅
Ｗ_８２ 幅
α_８ 矢印

Claims (9)

1. 底部と該底部から立設した側壁部とを有し、食用に適した食用液体を貯留するタンクと、
   前記底部に設けられ、鉛直方向と平行な回転軸回りに回転可能に支持された攪拌翼と、
   食用に適した食用粉体が通過し、該食用粉体を前記タンク内に供給する粉体供給流路と、を備え、
   前記攪拌翼は、回転した際に前記食用液体に対して、回転軸付近で鉛直下方に向かう第１流れと、前記攪拌翼の下側で回転軸から遠ざかる方向に向かう第２流れと、さらに、前記側壁部付近では上昇する流れを含む対流を生じさせ、
   前記粉体供給流路は、前記食用粉体を吐出する吐出口を有し、該吐出口は、前記攪拌翼の回転時に前記食用液体の液面よりも下方に位置し、かつ、前記第１流れが及ぶ範囲に位置し、
   前記タンク内を減圧状態にする減圧部を備え、
   前記減圧状態により、前記食用粉体が前記吐出口から吐出され、
   前記タンクと前記減圧部とを連通可能に接続する接続管と、前記接続管に設けられ、前記タンクから前記減圧部への前記食用液体の進入を規制する規制部と、を備え、
   前記接続管は、
   前記タンクと前記規制部とを連通可能に接続する上流側接続管と、
   前記規制部と前記減圧部とを連通可能に接続する下流側接続管と、
   を備え、
   前記上流側接続管は、前記下流側接続管よりも下方に配置され、
   前記規制部は、円筒状に構成され、
   前記上流側接続管は、前記規制部の前記円筒状の部分と接線方向に接続される、
   ことを特徴とする食用粉体溶解システム。
2. 前記粉体供給流路は、複数配置されており、該複数の粉体供給流路の前記吐出口のうち、少なくとも１つの吐出口は、前記攪拌翼から鉛直方向に沿って、前記攪拌翼の直径の５倍以下となる高さに配置されている請求項１に記載の食用粉体溶解システム。
3. 前記粉体供給流路は、複数配置されており、該複数の粉体供給流路の前記吐出口のうち、少なくとも１つの吐出口は、前記回転軸との距離が前記攪拌翼の直径の２倍以下となる位置に配置されている請求項１または２に記載の食用粉体溶解システム。
4. 前記粉体供給流路は、複数配置されており、該複数の粉体供給流路の前記吐出口のうち、少なくとも１つの吐出口は、前記回転軸との距離が前記攪拌翼の半径以下となる位置に配置されている請求項１～３のいずれか１項に記載の食用粉体溶解システム。
5. 前記粉体供給流路は、複数配置されており、該複数の粉体供給流路の前記吐出口は、互いに高さが異なる請求項１～４のいずれか１項に記載の食用粉体溶解システム。
6. 前記粉体供給流路の途中に接続され、前記食用粉体が前記吐出口から吐出されている間に、前記粉体供給流路内に気体を取り込む気体取込部を備える請求項１に記載の食用粉体溶解システム。
7. 前記粉体供給流路の前記気体取込部が接続されている部分よりも下流側に設けられ、前記粉体供給流路内での前記食用粉体の通過と前記食用粉体の通過停止とを切り換える切換部を備える請求項６に記載の食用粉体溶解システム。
8. 前記タンクは、前記側壁部から内側に板状に突出し、鉛直方向に沿って設けられた板状部を有する請求項１～７のいずれか１項に記載の食用粉体溶解システム。
9. 前記タンク内、前記攪拌翼および前記粉体供給流路内を洗浄する洗浄部を備える請求項１～８のいずれか１項に記載の食用粉体溶解システム。
   

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