ロータリーバルブ

【課題】簡単な構造でありながらケーシング本体が高温状態に晒されても低温状態になっても、ケーシング本体と端部カバーとの間にずれが生じることがなく、回転軸部材が斜めに傾いたり偏心したりしないロータリーバルブを提供する。
【解決手段】ケーシング本体１５の環状突部３７にケーシング本体１５の開放端部を閉じる端部カバー１９の環状溝３９が嵌合するように双方の接合面３６および３８が互いに接合され、この状態で締結ボルト１８により端部カバー１９がケーシング本体１５の端部に取り付けられる。ケーシング本体１５が高温状態に晒されて熱膨張すると、環状突部３７の外周面と環状溝３９の外周面とが強く密着され、逆に、ケーシング本体１５が低温状態になって熱収縮すると、環状突部３７の内周面と環状溝３９の内周面とが強く密着される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロータリーバルブに係り、特に、圧力容器内で蒸気を用いて熱処理された穀粉等の粉粒体を排出するに際し、圧力容器内の圧力と外部の大気圧をエアロックするロータリーバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低圧部から高圧部へ、あるいは高圧部から低圧部へ食品等を搬送する手段として、例えば下記の特許文献１に開示されたようなロータリーバルブが用いられている。
図１０に示されるように、ロータリーバルブのケーシング本体１には、中心軸がほぼ水平方向に向けられた円筒形状の内面２が形成され、このケーシング本体１内にロータ３が回転自在に配置されている。ロータ３の回転軸はケーシング本体１の外部にまで延びて、この回転軸にスプロケットＡが取り付けられている。さらに、ケーシング本体１の近傍に設置されたモータＭの回転シャフトに取り付けられたスプロケットＢの駆動力がチェーンＣを介してスプロケットＡに伝達され、これによりロータ３が回転する。ロータ３は、回転軸の周りに放射状に配置された複数のブレード４を有し、これらブレード４の先端部がケーシング本体１の円筒形状の内面２に近接した状態、例えば０．１〜０．２ｍｍのクリアランスを保持した状態でロータ３が回転する。このとき、互いに隣接する一対のブレード４とケーシング本体１の内面２とにより、ほぼ閉じられた収容空間５が形成される。そして、ケーシング本体１の上部に形成された供給口６から供給された粉粒体が各収容空間５内に収容され、ロータ３の回転と共にケーシング本体１内を移動して、ケーシング本体１の下部に形成された排出口７から排出される。このようにして、供給口６側と排出口７側に圧力差がある場合であっても、エアロックを行いながら粉粒体を排出することができる。
【０００３】
ところで、粉粒体として穀粉等の食材を扱う場合には、加熱あるいは殺菌等の目的で蒸気を用いた熱処理を施すことがあり、高温高圧の蒸気で処理された粉粒体をロータリーバルブで排出しようとすると、蒸気および粉粒体に晒されてロータリーバルブのケーシング本体１およびロータ３が高温状態となる。これらケーシング本体１およびロータ３は、耐食性、耐久性等の観点からＳＵＳ（ステンレス鋼）により形成されることが多いが、ＳＵＳは大きな熱膨張係数を有している。
このため、ケーシング本体１がロータ３に先立って高温になると、図１１に示されるように、ケーシング本体１が膨張するために、ケーシング本体１の円筒形状の内面２とロータ３のブレード４の先端部との間隔が広がり、ここに形成された大きな間隙Ｇを介して収容空間５の内外を蒸気と粉粒体が流通してしまい、もはやエアロックを維持することができなくなるおそれがある。逆に、ロータ３がケーシング本体１に先立って高温になると、ブレード４が膨張してブレード４の先端部がケーシング本体１の内面２に当接し、ロータ３を円滑に回転させることが困難になるおそれがある。
【０００４】
そこで、ケーシング本体１をスチームジャケットで覆ってケーシング本体１の外周部に高温の蒸気を流通させると共にロータ３の回転軸部に蒸気流路を形成して高温の蒸気を流通させることで、予めケーシング本体１とロータ３とを共に高温状態にしておく方法がある。これにより、蒸気処理された粉粒体が供給口６から供給されても、ケーシング本体１の内面２とロータ３のブレード４の先端部との間に所望のクリアランスが確保されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、ロータリーバルブのケーシング本体１は、ロータ３の回転軸方向の端部が開放されており、この開放端部をＳＵＳ等から形成された端部カバーで閉じている。図１２に、その要部の構造を示す。端部カバー８が、Ｏリング９を介してケーシング本体１の端部に当接された状態で締結ボルト１０により取り付けられている。このため、スチームジャケットに高温の蒸気を流通させると、ケーシング本体１が端部カバー８に先立って高温になり、ケーシング本体１は径方向外方に熱膨張しようとするので、端部カバー８を締結ボルト１０によりケーシング本体１に締結していても、これらケーシング本体１と端部カバー８との間にずれが生じるおそれがある。このようにしてケーシング本体１と端部カバー８との間にずれが生じると、モータＭの駆動力によりチェーンＣが引かれてスプロケットＡおよびＢ同士が近付く方向に力を受けているため、ロータ３の中心軸が斜めに傾いたり偏心したりする。こうなると、ケーシング本体１の内面２とロータ３のブレード４の先端部が接触するという不具合を来たしてしまう。
【０００７】
なお、ケーシング本体１と同様に、端部カバー８の外面部にもスチームジャケットを配置して高温の蒸気を流通させれば、ケーシング本体１と端部カバー８の温度条件を同じくすることにより、これらの間にずれが生じることを回避することができるが、これではロータリーバルブの構造が複雑になり、製造コストが嵩んでしまう。
また、図１３に示すように、ケーシング本体１が熱膨張したときに互いに嵌合するように、ケーシング本体１の開放端部と端部カバー８の双方の当接面にそれぞれ段差Ｓ１およびＳ２を形成することで、高温時におけるケーシング本体１の端部の嵌合性の向上を図ることもできるが、ケーシング本体１が低温状態になって熱収縮したときには、逆にこれらの段差Ｓ１およびＳ２が互いに離れることとなり、ケーシング本体１と端部カバー８との間にずれが生じてしまう。
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、簡単な構造でありながらケーシング本体が高温状態に晒されても低温状態になっても、ケーシング本体の内面とロータのブレードの先端部が接触しないロータリーバルブ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】
【０００９】
この発明に係るロータリーバルブは、供給口および排出口を有するケーシングの内部でロータが回転軸の周りに回転することにより供給口から供給された粉粒体を排出口から排出するロータリーバルブにおいて、ケーシングは、回転軸方向の端部が開放されると共にロータを回転自在に収容するケーシング本体と、ケーシング本体の開放端部を閉じる端部カバーとを有し、伝熱媒体の流通によりケーシング本体とロータとを共に同一の温度状態に設定する温度設定手段を備え、ケーシング本体と端部カバーは、それぞれ前記回転軸を囲んで回転軸方向に互いに接合される環状の接合面を有し、これら接合面の一方に環状溝が形成され、他方に前記環状溝に嵌合する環状突部が形成されたものである。
【００１０】
回転軸方向の両端部がそれぞれ開放されたケーシング本体に対しては、双方の開放端部にそれぞれ端部カバーを配置することが好ましい。
好ましくは、ケーシング本体は、ほぼ円筒形状の内面を有し、ロータは、回転軸部材と、回転軸部材に放射状に固定されると共にそれぞれ先端部がケーシング本体の円筒形状の内面に近接する複数のブレードとを有し、複数のブレードとケーシング本体の内面とによりケーシングの内部が複数の収容空間に仕切られる。
また、好ましくは、温度設定手段が、ケーシング本体の外周部に蒸気を流通させるためのスチームジャケットと、回転軸部材の内部に形成されると共に蒸気を流通させるための蒸気流路とを含むように構成される。
なお、蒸気処理された穀粉を粉粒体として供給口から供給することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ケーシング本体と端部カバーの環状の接合面の一方に環状溝が形成され、他方に前記環状溝に嵌合する環状突部が形成されているので、簡単な構造でありながらケーシング本体が高温状態に晒されても低温状態になっても、ケーシング本体の内面とロータのブレードの先端部が接触しないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係るロータリーバルブを示す一部破断正面図である。
【図２】実施の形態に係るロータリーバルブを示す側面断面図である。
【図３】端部カバーを外した状態の実施の形態に係るロータリーバルブを示す正面図である。
【図４】実施の形態で用いられた端部カバーを示す正面図である。
【図５】図２の要部拡大図である。
【図６】モータに連結された実施の形態のロータリーバルブを示す平面図である。
【図７】高温時におけるケーシング本体と端部カバーとの位置関係を模式的に示す図である。
【図８】低温時におけるケーシング本体と端部カバーとの位置関係を模式的に示す図である。
【図９】他の実施の形態に係るロータリーバルブの要部拡大断面図である。
【図１０】従来のロータリーバルブを示す正面断面図である。
【図１１】従来のロータリーバルブの問題点を示す部分正面断面図である。
【図１２】従来のロータリーバルブの要部拡大図である。
【図１３】従来の他の形態に係るロータリーバルブの要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に示す好適な実施の形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係るロータリーバルブの構成を示す。ロータリーバルブは、ケーシング１１と、ケーシング１１内に回転自在に配置されたロータ１２とを備えている。ケーシング１１は、上部と下部にそれぞれ粉粒体の供給口１３と排出口１４とが形成されたケーシング本体１５を有している。このケーシング本体１５の中央部には、中心軸がほぼ水平方向に向けられた円筒形状の内面１６を有するロータ収容室１７が形成されており、供給口１３および排出口１４はロータ収容室１７に連通している。
ケーシング本体１５のロータ収容室１７は、円筒形状の中心軸方向の両端部が開放されており、ケーシング１１は、ロータ収容室１７の双方の開放端部を閉じるように複数の締結ボルト１８を用いてケーシング本体１５に取り付けられた端部カバー１９および２０を有している。
【００１４】
ロータ１２は、ケーシング本体１５の円筒形状のロータ収容室１７の中心軸上に配置された回転軸部材２１と、この回転軸部材２１に放射状に且つ所定の角度間隔で固定された複数のブレード２２とを有している。各ブレード２２の先端部は、例えば０．１〜０．２ｍｍのクリアランスでケーシング本体１５のロータ収容室１７の内面１６に近接しており、互いに隣接する一対のブレード２２とロータ収容室１７の内面１６とにより、粉粒体を収容するためのほぼ閉じられた収容空間Ｓが形成されるように構成されている。
【００１５】
ケーシング本体１５の外周部には、蒸気を流通させるためのスチームジャケット２３が形成され、ロータ１２の回転軸部材２１の内部には、蒸気を流通させるための蒸気流路２４が形成されている。
また、排出口１４近傍のケーシング本体１５の内部には、スクレーパ２５が回転自在に配置されている。スクレーパ２５は、ロータ１２の直下に位置し、ロータ１２の回転軸部材２１と平行に配された回転軸部材２６を中心として回転することによりロータ１２に付着した粉粒体を掻き取るように構成されている。
【００１６】
図２に示されるように、ロータ１２の回転軸部材２１は、端部カバー１９および２０にそれぞれ固定されたベアリング２７および２８により回転自在に支持され、スクレーパ２５の回転軸部材２６も同様に、端部カバー１９および２０にそれぞれ固定されたベアリング２９および３０により回転自在に支持されている。
また、ロータ１２の回転軸部材２１にスプロケット３１とギヤ３２とが固定されると共に、スクレーパ２５の回転軸部材２６にギヤ３３が固定され、これらのギヤ３２および３３が互いに噛合している。これにより、スクレーパ２５はロータ１２の回転に従動して回転するが、各収容空間Ｓを区画するための互いに隣接するブレード２２間の領域が排出口１４に面する毎にスクレーパ２５がこのブレード２２間の領域に入り込むように、ギヤ３２および３３のギヤ比が予め設定されている。
【００１７】
ロータ１２の回転軸部材２１には、複数のブレード２２の軸方向の両端部をそれぞれ覆う円板状部材３４および３５が固定されており、これらの円板状部材３４および３５により、ケーシング本体１５のロータ収容室１７の軸方向の両端部が閉じられている。
【００１８】
図３に示されるように、ケーシング本体１５は、回転軸部材２１を囲むと共に端部カバー１９と軸方向に接合される環状の接合面３６を有し、この接合面３６に環状突部３７が形成されている。一方、図４に示されるように、端部カバー１９は、回転軸部材２１を囲むと共にケーシング本体１５の端部と軸方向に接合される環状の接合面３８を有し、この接合面３８にケーシング本体１５の環状突部３７に嵌合する環状溝３９が形成されている。
【００１９】
そして、図５に示されるように、Ｏリング４０を介してケーシング本体１５の環状突部３７に端部カバー１９の環状溝３９が嵌合するように双方の接合面３６および３８が互いに接合された状態で複数の締結ボルト１８により端部カバー１９がケーシング本体１５の端部に取り付けられている。
なお、ロータ１２の円板状部材３４の外周部とケーシング本体１５との間をシールするグランドパッキン４１が、環状の押さえ部材４２を介してボルト４３により押圧固定されている。
同様に、ケーシング本体１５と他方の端部カバー２０との接合面においても、ケーシング本体１５に環状突部が形成され、端部カバー２０に環状溝が形成され、これら環状突部と環状溝が互いに嵌合した状態で複数の締結ボルト１８により端部カバー２０がケーシング本体１５に取り付けられている。
【００２０】
このような構成のロータリーバルブは、図６に示されるように、スプロケット３１にチェーン４４をかけ渡すことにより電動モータ４５と連結した状態で使用される。
なお、ケーシング本体１５、端部カバー１９および２０、回転軸部材２１、複数のブレード２２、スチームジャケット２３、スクレーパ２５、回転軸部材２６、円板状部材３４および３５等は、それぞれＳＵＳから形成されている。
【００２１】
次に、この実施の形態に係るロータリーバルブの動作について説明する。
まず、電動モータ４５の駆動により、チェーン４４を介してスプロケット３１を回転させると、回転軸部材２１と共にロータ１２の複数のブレード２２がケーシング本体１５のロータ収容室１７内で回転する。このとき、回転軸部材２１に固定されているギヤ３２が回転することで、このギヤ３２に噛合するギヤ３３および回転軸部材２６を介してスクレーパ２５も回転する。
【００２２】
この状態で、供給口１３からケーシング１１内に粉粒体が供給されると、粉粒体は、ロータ１２の回転に伴い、互いに隣接する一対のブレード２２とロータ収容室１７の内面１６とにより形成される収容空間Ｓ内に収容されてロータ収容室１７内を移動し、排出口１４に面する位置まで回転したところで落下して排出口１４から排出される。なお、排出口１４に面する位置に至ってもロータ１２に付着して落下しない粉粒体は、スクレーパ２５により掻き取られ、排出口１４から排出されることとなる。
電動モータ４５によりロータ１２の回転速度を調整することで、粉粒体の排出量を制御することができる。
【００２３】
ここで、例えば温度１２０℃程度の高温の蒸気で処理された穀粉等の粉粒体をこのロータリーバルブで排出する場合には、スチームジャケット２３に高温の蒸気を流通させると共にロータ１２の回転軸部材２１の蒸気流路２４にも高温の蒸気を流通させることで、予めケーシング本体１５とロータ１２とを共に同一の高温状態にする。これにより、蒸気処理された粉粒体が供給口１３から供給されても、ケーシング本体１５のロータ収容室１７の内面１６とロータ１２の各ブレード２２の先端部との間の例えば０．１〜０．２ｍｍのクリアランスが確保され、互いに隣接する一対のブレード２２とロータ収容室１７の内面１６とにより形成されたほぼ閉じられた収容空間Ｓはそのまま維持される。
【００２４】
このとき、スチームジャケット２３は、ケーシング本体１５の外周部を覆うように配置されているが、端部カバー１９および２０にまでは延びていないので、高温の蒸気を流通させると、ケーシング本体１５が端部カバー１９および２０に先立って昇温する。したがって、図７に模式的に示されるように、ケーシング本体１５は径方向外方、特に鉛直方向へ楕円形に熱膨張しようとする。一方、環状溝３９は真円環状に加工されており、しかも、ケーシング本体１５の環状突部３７と端部カバー１９の環状溝３９とが互いに嵌合しているため、環状突部３７が楕円に変形しようとしても、環状溝３９に制限され、楕円に変形することはない。すなわち、外周面３７ａが環状溝３９の外周面３９ａを全周に亘って均一に押圧することとなる。
【００２５】
その結果、蒸気処理された粉粒体が供給口１３から供給され、ケーシング本体１５が熱膨張しても、ケーシング本体１５と端部カバー１９および２０との間にずれを生じることがなく、回転軸部材２１が斜めに傾いたり偏心したりするおそれが未然に回避される。
このため、蒸気処理された粉粒体の供給と共にケーシング１１内の雰囲気が例えば０．１ＭＰａゲージ圧程度の高温高圧状態に保持されても、ケーシング本体１５の内面１６とロータ１２のブレード２２の先端部が接触するようなことはない。
【００２６】
ところで、一旦高温状態となったロータリーバルブに低温の粉粒体が供給される等により、ケーシング本体１５が低温状態になった場合には、図８に模式的に示されるように、ケーシング本体１５は径方向内方へ熱収縮しようとする。このとき、ケーシング本体１５の環状突部３７と端部カバー１９の環状溝３９とが互いに嵌合しているため、今度は、環状突部３７の内周面３７ｂが環状溝３９の内周面３９ｂを全周に亘って均一に押圧することとなる。これら内周面３７ｂおよび３９ｂの間の押圧力は、ケーシング本体１５の収縮の度合いが大きくなるほど増大し、環状突部３７の内周面３７ｂと環状溝３９の内周面３９ｂとが強く密着される。その結果、ケーシング本体１５と端部カバー１９および２０との間にずれを生じることがなく、回転軸部材２１が斜めに傾いたり偏心したりするおそれが未然に回避される。
【００２７】
このようにして、ケーシング本体１５が高温状態に晒されても低温状態になっても、ケーシング本体１５と端部カバー１９および２０との間にずれを生じさせず、回転軸部材２１が斜めに傾いたり偏心したりするのを防止することが可能となる。
なお、上記の実施の形態では、ケーシング本体１５に環状突部３７が、端部カバー１９および２０に環状溝３９がそれぞれ形成されていたが、例えば図９に示されるように、ケーシング本体１５に環状溝４６を、端部カバー１９および２０に環状突部４７をそれぞれ形成し、これら環状溝４６と環状突部４７を互いに嵌合させても、同様の作用効果が得られる。
【００２８】
なお、上記の実施の形態では、伝熱媒体として高温の蒸気を使用し、ケーシング本体１５の外周部に形成されたスチームジャケット２３およびロータ１２の回転軸部材２１に形成された蒸気流路２４にそれぞれ蒸気を流通させてケーシング本体１５とロータ１２とを共に同一の高温状態にしたが、これに限るものではない。例えば、伝熱媒体として冷気および冷水等の低温の冷媒を使用し、ケーシング本体１５の外周部に形成された冷媒用ジャケットとロータ１２の回転軸部材２１に形成された冷媒流路にそれぞれ冷媒を流通させてケーシング本体１５とロータ１２とを共に同一の低温状態にすることもできる。この場合にも、ケーシング本体１５と端部カバー１９および２０の接合面の一方に形成された環状溝と他方に形成された環状突部との嵌合により、ケーシング本体１５と端部カバー１９および２０との間にずれが生じることがなく、回転軸部材２１が斜めに傾いたり偏心したりするのを防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１１ケーシング、１２ロータ、１３供給口、１４排出口、１５ケーシング本体、１６内面、１７ロータ収容室、１８締結ボルト、１９，２０端部カバー、２１回転軸部材、２２ブレード、２３スチームジャケット、２４蒸気流路、２５
スクレーパ、２６回転軸部材、２７〜３０ベアリング、３１スプロケット、３２，３３ギヤ、３４，３５円板状部材、３６，３８接合面、３７，４７環状突部、３９，４６環状溝、４０Ｏリング、４１グランドパッキン、４２押さえ部材、４３ボルト、４４チェーン、４５電動モータ、３７ａ，３９ａ外周面、３７ｂ，３９ｂ内周面、Ｓ収容空間。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給口および排出口を有するケーシングの内部でロータが回転軸の周りに回転することにより前記供給口から供給された粉粒体を前記排出口から排出するロータリーバルブにおいて、
前記ケーシングは、前記回転軸方向の端部が開放されると共に前記ロータを回転自在に収容するケーシング本体と、前記ケーシング本体の開放端部を閉じる端部カバーとを有し、
伝熱媒体の流通により前記ケーシング本体と前記ロータとを共に同一の温度状態に設定する温度設定手段を備え、
前記ケーシング本体と前記端部カバーは、それぞれ前記回転軸を囲んで前記回転軸方向に互いに接合される環状の接合面を有し、これら接合面の一方に環状溝が形成され、他方に前記環状溝に嵌合する環状突部が形成されたことを特徴とするロータリーバルブ。
【請求項２】
前記ケーシング本体は、前記回転軸方向の両端部がそれぞれ開放され、
前記ケーシング本体の双方の開放端部にそれぞれ前記端部カバーが配置されている請求項１に記載のロータリーバルブ。
【請求項３】
前記ケーシング本体は、ほぼ円筒形状の内面を有し、
前記ロータは、回転軸部材と、前記回転軸部材に放射状に固定されると共にそれぞれ先端部が前記ケーシング本体の円筒形状の内面に近接する複数のブレードとを有し、前記複数のブレードと前記ケーシング本体の内面とにより前記ケーシングの内部が複数の収容空間に仕切られる請求項１または２に記載のロータリーバルブ。
【請求項４】
前記温度設定手段は、前記ケーシング本体の外周部に蒸気を流通させるためのスチームジャケットと、前記回転軸部材の内部に形成されると共に蒸気を流通させるための蒸気流路とを含む請求項３に記載のロータリーバルブ。
【請求項５】
蒸気処理された穀粉が前記粉粒体として前記供給口から供給される請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータリーバルブ。

【図１】