物品移送装置
【課題】本発明の目的は、生産効率の低下を防止することができる物品移送装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係る物品加速装置４００においては、筒部４３０が下方向に延設され、第１筒部４３１と直筒部４１５とにより形成された環状間隙が該筒部４３０の上部に設けられ、筒部４３０に沿った方向に送風し、第４筒部４３４と直筒部４２５とにより形成された環状間隙が送風部に対応した下方において送風部からの送風を吸引する。そして、送風部と外案内部とによって層流の気体ＦＳを発生させる。
【解決手段】本発明に係る物品加速装置４００においては、筒部４３０が下方向に延設され、第１筒部４３１と直筒部４１５とにより形成された環状間隙が該筒部４３０の上部に設けられ、筒部４３０に沿った方向に送風し、第４筒部４３４と直筒部４２５とにより形成された環状間隙が送風部に対応した下方において送風部からの送風を吸引する。そして、送風部と外案内部とによって層流の気体ＦＳを発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上方から落下させた物品を下方に移送させ、下流に配置した包装装置に充填させる物品移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下流に配置した包装装置に充填させる物品移送装置に関して、日々研究および開発が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には，製袋に際しての袋形成時の内在空気の引き抜きに伴うシール部分に対する充填商品の噛み込み等の問題点を解決すべき技術課題とし、確実に袋内の空気を製袋時に引き抜くことが出来、しかも、商品の充填も充分に設計通りに行いながら微細な商品の破片等がシール部分に噛み込みを生じないようにする製袋充填包装装置について開示されている。
【０００４】
特許文献１記載の製袋充填包装装置は、断面リング状の間隙を有した複重筒がその内筒上部に充填ホッパを有し、外筒の所定部位にフォーマを有すると共に、該フォーマの下部外側に縦シーラを、そして該縦シーラの下部にカッタを有する横シーラを有しており而して外筒に吸気口が設けられてブロワーに接続されている製袋充填包装装置において、上記複重筒が充填ホッパに接続された内筒と吸気ダクトを有する外筒と両者間の中筒の三重筒から成り、該中筒と内筒間の底部は閉塞され、上部は上記ブロワーに送気口を介して接続され、内筒には複数の噴気口が内側に連通して開口されていることを特徴とするものである。
【０００５】
また、特許文献２には、製袋包装装置におけるフォーマについて開示されている。特許文献２の図１および図２（FIG.１ and FIG.2）に示すように、漏斗状シュートと筒部との間に環状ノズルが設けられ、当該環状ノズルから噴出された気体が垂直に設けられた筒部の下端部まで移動するよう２重筒が延在して設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平４−１１８３０４号公報
【特許文献２】米国特許６１７９０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、特許文献１記載の製袋充填包装装置においては、製袋に際しての袋形成時の内在空気の引き抜きに伴うシール部分に対する充填商品の噛み込みを解決することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の製袋充填包装装置においては、商品の破砕片または粉末等を排出循環することが目的とされており、前工程において計量された商品（複数の所定量の物品）から破砕片または粉末を除去するため、現実に製袋された商品の量を保証することができないという問題が生じる。
【０００９】
また、特許文献２記載の製袋包装装置においては、環状ノズルから送られた気体が、垂直な筒部（フォーマ）の下端部まで送られる。当然ながら、筒部（フォーマ）の下端部には、既に袋が形成されており、当該袋は、開口部を有する閉空間からなる。その結果、環状ノズルから送られた気体が、当該筒部の下端における袋の容量を左右することとなり、袋を所定容量に調整することができないという問題が生じる。
【００１０】
さらに、近年の製袋業界においては、袋サイズを小さくし、袋を形成するフィルムの使用量を削減することが求められている。その結果、フォーマの径を小さくする必要がある。
一般に、袋詰めされる物品は、前工程の組合せ計量機で所定量に計量され、当該製袋包装装置により袋詰めされる。物品が組合せ計量機から排出される際には、物品は、直径φ５００ｍｍから直径φ２５００ｍｍ程度の広い入口径を有する漏斗状シュートから最終的に直径φ８０ｍｍから直径φ２００ｍｍ程度のフォーマに投入される。
【００１１】
したがって、物品の性状または袋投入量、物品単体の大きさ等との関係により、袋内に投入されるべき物品が互いに噛み合い、漏斗状シュートからフォーマへ移動される間に詰まったり、フォーマ内において内壁に衝突し、物品が欠けたり物品の落下スピードが落ちたりするという問題が生じている。これらの具体的な現象として、物品が投入されていない空袋が製袋されたり、シール部への物品の噛み込みが生じた不良品が発生したりしている。その結果、生産効率の低下が生じている。
【００１２】
本発明の目的は、生産効率の低下を防止することができる物品移送装置を提供することである。
本発明の他の目的は、物品の移動速度低下および物品の詰りを防止し、生産効率の低下を防止することができる物品移送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）
本発明に係る物品移送装置は、上方の漏斗から落下させた物品を下方に移送させ、下流に配置した包装装置に当該物品を充填させる物品移送装置であって、下方向に延設された筒部と、筒部の上部に設けられ、筒部内に層流を形成する送風部と、筒部の下部に設けられ、層流を筒部外へ導く外案内部とを含むものである。
【００１４】
本発明に係る物品移送装置においては、筒部が下方向に延設され、送風部が該筒部上部に設けられ、筒部に沿った方向に送風し、外案内部が送風部に対応した下方において送風部からの層流を筒部外へ導き、送風部と外案内部とによって層流を発生させる。
【００１５】
この場合、筒部の側壁に沿った層流を発生させて、落下中の物品とその物品の周りの空気を共に加速させることで、物品を下方に加速させることができる。また、層流を形成することで、物品の方向を揃えることができ、漏斗からフォーマ下端部における詰りを防止することができる。
さらに物品の落下方向を阻害する方向に気体の流れを発生させないため、物品の落下方向を変更または、物品群の場合に一塊となった物品群をバラバラにすることがない。そのため、さらに下方で包装する場合に物品の充填時の高さ（嵩高さ）を抑制することができる。例えば、筒部外に気体を排出しない場合には、下方の閉鎖された空間に気体が滞留するので、物品の充填時の高さ（嵩高さ）の抑制をすることが困難となる。
以上のように、物品の移動速度低下および物品の詰りを防止し、生産効率の低下を防止することができる
【００１６】
（２）
物品移送装置において、筒部は、側壁と、該側壁の下部に延設され、側壁の外周方向に傾斜した傾斜部とからなる。
【００１７】
この場合、筒部の下部において層流の方向を外周方向に変更させることができる。この層流の方向を変更させることで、層流内に重力加速度と異なった方向の遠心力を発生させることができる。その結果、遠心力により層流と物品とを確実に分離させることができる。また、下流に設けられた製袋包装装置の物品の充填位置に送風を行わないため、物品の確実な製袋包装を実現することができる。
【００１８】
（３）
物品移送装置において、外案内部は、傾斜部の下端部外周側に設けられ、かつ、筒部外へ導かれた層流を略水平方向から略鉛直上方向に変化させる起立部を含む。
【００１９】
この場合、上方から下方に向けて流れる層流が、下端部外周側に設けられた外案内部の起立部により略水平方向から略鉛直上方向に流される。さらに吸引部によりコアンダ効果が発生され、略鉛直上方向に吸引される。したがって、鋭角に層流の流れを変更させることができる。その結果、層流の流れが鋭角に変化することにより、遠心力を働かせるとともに、物品の重力加速度の方向と、引きはなされるため、層流と物品とを確実に分離させることができる。また、下方の物品の充填位置に送風されないため、確実な包装が可能となる。また、層流の流れとともに従属流の流れも変化させることができる。
【００２０】
（４）
物品移送装置において、物品は個々の物品が塊となった物品群であって、筒部の側壁は断面円筒形であり、送風部および外案内部は側壁の円筒全周に設けられる。
【００２１】
この場合、物品群の外周全体に対して均等に加速度を与えるため、物品群の塊状態および物品群の落下姿勢を変更させることがない。そのため下方で包装する場合に充填時の高さを抑制することができ、包装時のシール噛みを防止することができる。
【００２２】
（５）
物品移送装置において、外案内部からの吸引量は送風量以上である。
【００２３】
この場合、吸引量と送風量とが等しい場合、吸引されなかった層流が下方の閉塞された袋へ送られることがない。また、送風量よりも吸引量を多くすることにより、層流に伴う周りの空気である従属流をも吸引することができるため、余分な空気の流れを下方の包装へ送ることを防止し、かつ従属流による物品群の落下速度を速くすることができる。
【００２４】
物品移送装置において送風部は、送風案内部を有し、送風案内部は下方向に沿って、または下方向から筒部の周方向に沿って傾斜して設けられる。
【００２５】
この場合、筒部の側壁に沿った層流を有効的に発生させるため、物品落下姿勢や塊の状態を乱すことがない。そのため下流に設けられた包装装置、例えば製袋包装装置において包装される場合に物品の充填時の高さを抑制することができ、さらに包装する場合のシール噛みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る物品加速装置を備えた縦型製袋包装機の一例を示す模式的外観図である。
【図２】縦型製袋包装機の一部の内部構造を示す模式図である。
【図３】物品加速装置の側面図である。
【図４】物品加速装置の一部断面斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図５に示した物品加速装置の一部拡大図である。
【図７】縦型製袋包装機における物品加速装置の寸法を示す図である。
【図８】物品加速装置の寸法の一例を示す寸法図である。
【図９】物品加速装置を使用した場合と、物品加速装置を使用しない場合の結果を示す図である。
【図１０】物品加速装置を使用しない場合の物品Ｃの詰りの一例を模式的に表した模式図である。
【図１１】第４筒部の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係る物品加速装置４００について図面を参照しながら説明を行う。本実施の形態に係る物品加速装置４００の使用状態の一例として、物品加速装置４００を縦型製袋包装機１００の一部の構成として使用した状態について説明を行う。
【００２８】
図１は、本発明に係る物品加速装置４００を備えた縦型製袋包装機１００の一例を示す模式的外観図であり、図２は、縦型製袋包装機１００の一部の内部構造を示す模式図である。
【００２９】
図１に示すように、縦型製袋包装機１００は、組合せ計量装置１２０、フィルム供給ユニット１０７、操作スイッチ類１０８および製袋包装ユニット２００を主として備える。製袋包装ユニット２００は、物品の袋詰めを行う部分である。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、製袋包装ユニット２００は、漏斗２０９、下流チューブ２１３、フォーマ２２２、プルダウンベルト２２３、縦シール装置２２４、横シール装置２２５、物品加速装置４００を備える。
【００３１】
まず、図１に示すように、組合せ計量装置１２０は計量ホッパにおいて所定重量ずつ物品の計量を行った後、計量結果に応じて合計重量になるように物品を組み合わせて、該組合された物品を同時に排出する。当該繰り返しにより連続して所定重量の物品を排出することができる。
【００３２】
また、フィルム供給ユニット１０７は、製袋包装ユニット２００のフォーマ２２２にシート状の長尺フィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット２００に隣接して設けられている。
具体的にフィルム供給ユニット１０７には長尺フィルムＦが巻回された交換可能なフィルムロールがセットされ、当該フィルムロールから長尺フィルムＦが繰出される。
【００３３】
製袋包装ユニット２００は、長尺フィルムＦにより組合せ計量装置１２０からの所定合計重量の物品の袋詰めを行う。また、図１に示すように、製袋包装ユニット２００の前面には操作スイッチ類１０８が配設されており、作業者が容易に操作できるよう配置されている。
【００３４】
次に、図２に示すように、組合せ計量装置１２０の下方に、間隙を開けて漏斗（シュート）２０９が配される。また、漏斗（シュート）２０９の下側に物品加速装置４００が配され、物品加速装置４００の下方に下流チューブ２１３が配される。物品加速装置４００の詳細については後述する。
【００３５】
また、下流チューブ２１３の下方にフォーマ２２２が設けられ、フォーマ２２２は、下流チューブ２１３の下端部近傍を取り囲むように形成されている。プルダウンベルト２２３は下流チューブ２１３を両側から挟むように設けられている。当該プルダウンベルト２２３は、バキュームポンプによるエアを利用した吸着機能を有するベルトおよびローラ２２３ａ，２２３ｂからなる。縦シール装置２２４は、製袋されるフィルムＦの縦方向の重なり部分を内蔵されたヒータにより加熱および加圧しつつ、シールできる位置に設けられる。
【００３６】
縦シール装置２２４の下方には、横シール装置２２５が設けられる。横シール装置２２５には、ヒータを内蔵する一対のシールジョ２２５ａ，２２５ｂからなり、製袋されるフィルムＦの横方向をシールすることができる。
【００３７】
続いて、図２を用いて縦型製袋包装機１００における動作について説明を行う。図２に示すように、縦型製袋包装機１００では、フィルム供給ユニット１０７（図１参照）によりフィルムＦが供給され、フォーマ２２２により筒状フィルムＦに成形される。そして、筒状フィルムＦは、下流チューブ２１３の周囲で垂下し、プルダウンベルト２２３でさらに下方に搬送されながら、重なり合った縁部が縦シール装置２２４で加熱溶着されて縦にシールされる。その後、筒状フィルムＦは、一対のシールジョ２２５ａ，２２５ｂからなる横シール装置２２５により加熱溶着されて横にシールされることによって袋Ｂが製造される。
【００３８】
また、袋Ｂの下端部が横シールされた後に、組合せ計量装置１２０により計量された所定合計重量の物品Ｃが、漏斗２０９を介して、物品加速装置４００に投入され、物品加速装置４００内、および下流チューブ２１３を通過して袋Ｂに投入され充填される。
【００３９】
（物品加速装置）
次いで、本実施の形態に係る物品加速装置４００の構造の一例について説明を行う。図３は、物品加速装置４００の側面図であり、図４は物品加速装置４００の一部断面斜視図であり、図５は図４のＡ−Ａ線断面図であり、図６は図５に示した物品加速装置４００の一部拡大図である。
【００４０】
まず、図３および図４に示すように、物品加速装置４００は、給気機構４１０、排気機構４２０および筒部４３０からなる。
【００４１】
給気機構４１０および排気機構４２０は、略円筒形状の略閉塞空間からなる。給気機構４１０は、漏斗２０９の下方に設けられる。また、給気機構４１０の中央部に筒部４３０の一端側が嵌合され、筒部４３０の他端側に排気機構４２０の中央部が嵌合される。
【００４２】
図３および図４に示すように、給気機構４１０は、水平面に沿って均等放射状に３個の給気口４１１，４１２，４１３を有する。また、同様に排気機構４２０は、水平面に沿って均等放射状に３個の排気口４２１，４２２，４２３を有する。
【００４３】
図４に示すように、給気口４１１，４１２，４１３から給気された気体ＦＩは、排気口４２１，４２２，４２３から気体ＦＯの方向に排気される。本実施の形態において、排気される気体ＦＯは、給気される気体ＦＩと同等以上である。
【００４４】
続いて、図５に示すように、筒部４３０は、上方から下方にかけて順に第１筒部４３１、第２筒部４３２、第３筒部４３３および第４筒部４３４からなる。第１筒部４３１は直筒状からなり、第２筒部４３２は切頭逆円錐状からなり、第３筒部４３３は第１筒部４３１よりも小さい直径の直筒状からなり、第４筒部４３４は切頭円錐状からなる。第１筒部４３１、第２筒部４３２、第３筒部４３３および第４筒部４３４により連続した側壁が形成される。
【００４５】
第１筒部４３１の内側には、給気機構４１０の直筒部４１５が設けられている。また、第１筒部４３１には、複数のフィン４３１ａが設けられている。
また、第３筒部４３３および第４筒部４３４の外側には、排気機構４２０の直筒部４２５が設けられている。
【００４６】
ここで、図５に示すように、給気機構４１０の給気口４１２から給気された気体ＦＩは、第１筒部４３１と直筒部４１５とにより形成された送風部（環状間隙）から下方に流れる。この場合、複数のフィン４３１ａにより給気口４１２から給気された気体ＦＩが整流される。そして、気体ＦＩは、第２筒部４３２の傾斜に接触し、層流の気体ＦＳの状態で、第２筒部４３２の内周面を下方に流れる。
【００４７】
次いで、上方から下方へ向けて層流の状態で流れた気体ＦＳが、第３筒部４３３および第４筒部４３４を通過し、第３筒部４３３および第４筒部４３４と、直筒部４２５とにより形成された環状間隙から鋭角に曲げられて排気され、上方に向けて流れた後、水平方向に流れて排気口４２２から気体ＦＯの方向に排出される。また、第４筒部４３４は、鉛直下方向から４５度筒外部に向かって傾斜しつつ湾曲して設けられている。また、当該湾曲された第４筒部４３４は、湾曲に近似した形状からなる。当該形状の詳細については、後述する。
【００４８】
ここで、図６を用いて、本実施の形態における物品加速装置４００の効果について説明を行う。
図６に示すように、層流の気体ＦＳを形成することにより層流の気体ＦＳの内側に存在する気体が従属流ＦＪとなり、従属流ＦＪが物品Ｃの落下速度を加速させる。すなわち、物品加速装置４００内部における気体全部が下方に移動しているので、物品Ｃの落下速度Ｆに従属流ＦＪの速度が追加され、物品Ｃは、重力加速度のみによる速度Ｆよりも速い速度（Ｆ＋ＦＪ）で落下される。
【００４９】
その結果、製袋された袋の底（密封された底）に向けて速度を重力加速度よりも速い速度で落下され、物品Ｃが製袋された袋の底に叩きつけられるので、袋内における物品Ｃのかさ高さを低減することができる。
【００５０】
また、第２筒部４３３が切頭逆円錐状、すなわち絞り形状を有するので、物品Ｃの筒部４３０の下方における速度をさらに高めることができる。
【００５１】
さらに、第４筒部４３４が切頭円錐状からなっているので、層流の気体ＦＳが第４筒部４３４に沿って流れることにより、コアンダ効果が生じる。すなわち、コアンダ効果により、層流の気体ＦＳのみならず、従属流ＦＪが第４筒部４３４の傾斜により外周方向へ引き寄せられる。また、第４筒部４３４の外周側に環状間隙からなる排気口を形成しているので、気体ＦＳおよび従属流ＦＪの流れの方向が鋭角に変化する。その結果、物品Ｃの鉛直下方向の勢い（Ｆ＋ＦＪ）と、層流の気体ＦＳの遠心力とが生じて、層流の気体ＦＳおよび従属流ＦＪと、物品Ｃとを確実に分離させることができる。
なお、遠心力は、基本的に質量ｍと、気体ＦＳの速度の二乗との積算を半径で除算することにより求められる。本実施の形態においては、速度Ｆが速度２５．１ｍ／ｓであり、半径は、第４筒部４３４の湾曲半径の７．５ｍｍである。したがって、気体ＦＳと物品Ｃとの密度差（質量）により、遠心力を発生させ、気体ＦＳと物品Ｃとを確実に分離することができる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、排気機構４２０の排気口４２２の外周側に外案内部４２６を設けているので、従属流ＦＪを、排気機構４２０の下面である外案内部４２６に沿って外部に排出させることができる。
【００５３】
また、物品加速装置４００においては、給気機構４１０の直筒部４１５の開口直径（φ１０７.４ｍｍ）および第３筒部４３３の上方開口部（φ１１５ｍｍ）のいずれもが、漏斗２０９の下端開口直径（φ１０４ｍｍ）よりも０．５ｍｍ程度から２ｍｍ程度大きいため、物品Ｃが物品加速装置４００の内周壁に接触することを防止することができる。
【００５４】
（実験結果）
次に、物品加速装置４００を用いて効果の確認実験を行った。図７は、縦型製袋包装機１００における物品加速装置４００の寸法を示す図であり、図８は、物品加速装置４００の寸法の一例を示す寸法図であり、図９は、物品加速装置４００を使用した場合と、物品加速装置４００を使用しない場合の結果を示す図であり、図１０は、物品加速装置４００を使用しない場合の物品Ｃの詰りの一例を模式的に表した模式図である。
【００５５】
まず、図７に示すように、漏斗２０９の下方に設けられた物品加速装置４００の高さＬ１は、１９０ｍｍであり、下流チューブ２１３の高さＬ２は、１０００ｍｍであり、下流チューブ２１３の内径φ２は、８０ｍｍ（従来は内径９０ｍｍ〜１００ｍｍ）である。
【００５６】
また、図８に示すように、物品加速装置４００の第１筒部４３１の内径φｄ１は、１１５ｍｍであり、直筒部４１５の内径φｄ２は、１１０ｍｍであり、第３筒部４３３の内径φｄ３は８０ｍｍである。また、物品加速装置４００の代表長さＤ１は、１５０ｍｍである。
【００５７】
この物品加速装置４００において、層流の気体ＦＳを発生させる条件について考慮する。層流の気体ＦＳを発生させるための条件は、下記式のように、レイノズル数Ｒｅが臨界レイノズル数Ｒｅｃ以下であることである。
【００５８】
（数１）
Ｒｅ＜Ｒｅｃ ・・・（１）
また、レイノズル数Ｒｅは、流速Ｕ、代表長さＤ、動粘性係数Ｖｍを用いて以下の式であらわすことができる。
【００５９】
（数２）
Ｒｅ＝Ｕ×Ｄ／Ｖｍ ・・・（２）
続いて、式（１）および式（２）から、以下の式が導き出せる。
【００６０】
（数３）
Ｒｅ＝Ｕ×Ｄ／Ｖｍ＜Ｒｅｃ ・・・（３）
ここで、式（３）の流速Ｕを最大流速Ｕｍａｘとすると、以下の式が導き出せる。
【００６１】
（数４）
Ｕｍａｘ＜Ｒｅｃ×Ｖｍ／Ｄ ・・・（４）
ここで、臨海レイノルズ数は、３２００００を当てはめ、代表長さＤは１５０ｍｍを当てはめ、動粘性係数Ｖｍは、空気の値（１５．６ｍｍ＾２／ｓ）を当てはめることにより、最大流速Ｕｍａｘが算出される。その結果、物品加速装置４００において、層流状態を発生させる最大流速Ｕｍａｘは、３３．２８ｍ／ｓとなる。
また、層流状態を発生させるための最小流速Ｕｍｉｎは、理論上０ｍ/ｓ以上となるが、本実施の形態に係る物品加速装置４００での下部まで層流が発生する最小流速としては、５ｍ／ｓ以上であった。上記最大流速３３．３ｍ／ｓの場合に風量は２．７ｍ＾３／ｓであり、最小流速５ｍ／ｓの場合の風量０．４ｍ＾３／ｓである。
【００６２】
本実験例においては、最大流速Ｕｍａｘ３３．３ｍ/ｓ以下の流速となるように、流速Ｕを２５．１ｍ／ｓとして風量を決定した。この場合の風量としては２ｍ＾３／ｓである。風量は、断面積×流速Ｕにより決定される。断面積は、物品加速装置４００の第１筒部４３１の内径φｄ１が１１５ｍｍであり、直筒部４１５の内径φｄ２が１０７．４ｍｍであるので、１３２７．５ｍｍ＾２と算出できる。その結果、流速Ｕは、２５．１ｍ／ｓとなる。
また、湾曲した部分の代表長さ（理想的な円形断面の直径）は、１５ｍｍであり、鉛直方向への長さは、７．５ｍｍである。本実施の形態においては、第４筒部４３４を流れにおかれた円柱として仮定し、円柱のレイノルズ数Ｒｅｃ１．５〜４×１０＾５の範囲内で、動粘性係数Ｖｍは空気の値（１５．６ｍｍ＾２／ｓ）をあてはめることにより、流速Ｕ＝２５．１ｍ／ｓに基づいて、第４筒部４３４における鉛直方向の長さ（代表長さ）１５ｍｍを決定した。
また、上記条件にて、第４筒部４３４上の層流状態を維持したまま空気を流すことができるが、半径が小さくコアンダ効果だけでは流れの方向を変えられないので、吸引して補助した。
【００６３】
以上の条件下において、３個の給気口４１１，４１２，４１３から流入する給気口の流速Ｕ、すなわち図８における流速ＩＮＦＳを２５．１ｍ／ｓとして、物品Ｃを一個あたりの大きさ４０ｍｍ×５２ｍｍで単重量１．９ｇのスナック菓子を約３０枚集めて、合計値５７.０ｇを袋Ｂに投入する実験を行った。
【００６４】
図９（ａ）は、図７および図８に示す物品加速装置４００において流速ＩＮＦＳの流速を０とした場合の結果であり、図９（ｂ）は、図７および図８に示す物品加速装置４００において流速ＩＮＦＳの流速を２５．１ｍ／ｓとした場合の結果である。
【００６５】
図９（ａ），（ｂ）においては、多数の実験を実施したため、それらの実験における平均値を算出した。また、図９（ａ）における実験においては、図１０に示すように、物品加速装置４００において、物品Ｃの詰りが発生したが、当該詰り状態の実験は、計測不能となるため当該平均値から除外して算出した。
【００６６】
なお、図９における重量は、袋Ｂ内に投入された物品Ｃの重量を示し、チャージ高さは、透明の袋Ｂを使用し、袋内に投入された物品Ｃのかさ高さを示し、速度は、フォーマ下端部から飛び出す物品Ｃの速度を高速カメラにおいて撮像し、その移動速度を算出したものであり、チャージレングスは、フォーマ下端部から飛び出す最初の物品Ｃと最後の物品Ｃとの時間差を示す。
【００６７】
図９（ａ）に示すように、物品加速装置４００をＯＦＦにした場合における物品Ｃの重量は、５６．９ｇであり、チャージ高さは２０４ｍｍであり、速度４．７ｍ／ｓであり、チャージレングスは３３０ｍｓｅｃであった。
一方、図９（ｂ）に示すように、物品加速装置４００をＯＮにした場合における物品Ｃの重量は、５６．９ｇであり、チャージ高さは１８７ｍｍであり、速度５．３ｍ／ｓであり、チャージレングスは３１４．８ｍｓｅｃであった。
【００６８】
以上のように、物品加速装置４００を使用した場合、物品Ｃの落下速度を、約１０％程度あげることができ、チャージレングスも１０％程度短くすることができることがわかった。また、袋Ｂ内における物品Ｃのかさ高さ（チャージ高さ）が１０％以上短くすることができ、シール不良を防止することができることがわかった。
さらに、物品加速装置４００を使用することで、図１０に示した物品Ｃの詰り状態を防止できることがわかった。
【００６９】
＜他の例＞
なお、上記実施の形態で説明した物品加速装置４００においては、複数のフィン４１３ａを鉛直方向に沿って延在させることとしているが、これに限定されず、下方向へ筒部４３０の周方向に傾斜して設けることにより、層流の気体ＦＳを筒部４３０内において層流の旋回流状態を発生させるように構成する場合もある。
【００７０】
なお、図６に示すように、第４筒部４３４は、湾曲する筒部に限られるものではなく、図１１（ａ）に示すように、第４筒部４３４は、外側へ傾斜した直筒状からなる場合もある。
本実験においては第４筒部４３４の傾斜角度は３０度から６０度の範囲内であれば層流の流れを外側に変化させることができることが確認できた。なお、本実験においては、層流の流れを確実に流すために、３０度から６０度の範囲内の中央値である４５度を選択して実施した。
【００７１】
また、上記実施の形態においては、３個の給気口４１１，４１２，４１３および排気口４２１，４２２，４２３を設けることとしているが、これに限定されず、他の任意の給気口および排気口を設けても良い。なお、給気口の数に関しては、数が多ければ多いほど、筒部４３０の外周部に対して均等に層流を発生させることができる。本実施形態では３個の給気口を設けたのは、均一な層流発生と製作費用の低減とのバランスを考慮して３個としている。上記実施の形態においては、第２筒部４３３が切頭逆円錐状からなることとしているが、これに限定されず、直筒状からなる場合もある。
【００７２】
（本実施形態に係る効果）
以上のように、本実施の形態に係る物品加速装置４００においては、筒部４３０の側壁に沿った気体ＦＳの層流を有効的に発生させることで落下中の物品Ｃとその物品Ｃの周りの空気（従属流ＦＪ）を共に加速させることができる。そして、物品Ｃの外周全体に対して均等に加速度を与えるため、物品Ｃを重力加速度Ｆ以上の速度（Ｆ＋ＦＪ）で下方に加速させることができる。
また、気体ＦＳの層流を形成することで、物品Ｃの落下姿勢を安定させることができ、詰りを防止することができる。
【００７３】
さらに物品Ｃに当接する方向に気体ＦＳの流れを発生させないため、物品Ｃの落下方向を変更または、一塊となった物品群（複数の物品Ｃ）の落下姿勢をバラバラにする（変化させる）ことがない。その結果、下流のフォーマ２２２、プルダウンベルト２２３、縦シール装置２２４、横シール装置２２５等において包装する場合に充填時の物品群の高さを抑制することができる。さらに塊を袋の底に速度（Ｆ＋ＦＪ）で当てて袋内でのかさ高さも抑制して、包装する場合のシール噛みを防止することができる。
【００７４】
また、物品加速装置４００においては、筒部４３０の第４筒部４３４の下端部において気体ＦＳの層流の方向を外周方向に変更させることができる。特に第４筒部４３４が略水平面で形成され、起立した直筒部４２５とにより形成された環状間隙の角度が水平面から鉛直方向に設けられているので、第４筒部４３４と直筒部４２５とにより形成された環状間隙から確実に層流を吸引することができる。
【００７５】
したがって、鋭角に気体ＦＳの層流の方向を変更させることで、重力加速度と異なった方向の遠心力を発生させることができる。その結果、遠心力により気体ＦＳの層流（従属流ＦＪを含む）と物品Ｃとを分離させることができる。そのため、下流に設けられた製袋包装の充填位置に送風を行わないため、物品Ｃの確実な製袋包装を実現することができる。
【００７６】
また、気体ＦＳの層流によって生じる従属流ＦＪは、外案内部４２６により、外周側方に確実に流すことができる。さらに、筒部４３０の下方の口径が小さくなるよう設計されているため、下方へ行くほど気体ＦＳの層流が速くなり、物品群の落下速度を加速することができる。また、筒部４３０の口径が略均一の場合であれば、落下する物品Ｃが側壁に接触することを、より確実に防止できるため、落下速度の低下を防止することができる。
【００７７】
物品加速装置４００において、吸引量（排気量）は送風量（給気量）以上であるので、等しい場合には気体ＦＳの層流が下方の包装物へ流れることがない。さらに吸引量（排気量）が多くなると気体ＦＳの層流に伴う周りの空気である従属流ＦＪも吸引することができるため、余分な空気の流れを下方の包装へ送ることを防止し、かつ従属流ＦＪによる物品群の落下速度を速くすることができる。
【００７８】
本実施の形態においては、物品Ｃが物品、物品群に相当し、フォーマ２２２、プルダウンベルト２２３、縦シール装置２２４、横シール装置２２５等が包装装置に相当し、物品加速装置４００が物品移送装置に相当し、筒部４３０が筒部に相当し、複数のフィン４１３ａが送風案内部に相当し、直筒部４２５が起立部に相当し、第１筒部４３１と直筒部４１５とにより形成された環状間隙が送風部に相当し、第４筒部４３４と直筒部４２５とにより形成された環状間隙または、外案内部４２６が外案内部に相当し、気体ＦＳの層流が層流に相当し、第４筒部４３４が傾斜部に相当し、従属流ＦＪが従属流に相当する。
【００７９】
さらに、本発明の好ましい実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の主旨と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８０】
２２２ フォーマ
２２３ プルダウンベルト
２２４ 縦シール装置
２２５ 横シール装置
４００ 物品加速装置
４１５，４２５ 直筒部
４２６ 外案内部
４３０ 筒部
４３１ 第１筒部
４３４ 第４筒部
Ｃ 物品
ＦＳ 気体
ＦＪ 従属流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上方から落下させた物品を下方に移送させ、下流に配置した包装装置に充填させる物品移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下流に配置した包装装置に充填させる物品移送装置に関して、日々研究および開発が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には，製袋に際しての袋形成時の内在空気の引き抜きに伴うシール部分に対する充填商品の噛み込み等の問題点を解決すべき技術課題とし、確実に袋内の空気を製袋時に引き抜くことが出来、しかも、商品の充填も充分に設計通りに行いながら微細な商品の破片等がシール部分に噛み込みを生じないようにする製袋充填包装装置について開示されている。
【０００４】
特許文献１記載の製袋充填包装装置は、断面リング状の間隙を有した複重筒がその内筒上部に充填ホッパを有し、外筒の所定部位にフォーマを有すると共に、該フォーマの下部外側に縦シーラを、そして該縦シーラの下部にカッタを有する横シーラを有しており而して外筒に吸気口が設けられてブロワーに接続されている製袋充填包装装置において、上記複重筒が充填ホッパに接続された内筒と吸気ダクトを有する外筒と両者間の中筒の三重筒から成り、該中筒と内筒間の底部は閉塞され、上部は上記ブロワーに送気口を介して接続され、内筒には複数の噴気口が内側に連通して開口されていることを特徴とするものである。
【０００５】
また、特許文献２には、製袋包装装置におけるフォーマについて開示されている。特許文献２の図１および図２（FIG.１ and FIG.2）に示すように、漏斗状シュートと筒部との間に環状ノズルが設けられ、当該環状ノズルから噴出された気体が垂直に設けられた筒部の下端部まで移動するよう２重筒が延在して設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平４−１１８３０４号公報
【特許文献２】米国特許６１７９０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、特許文献１記載の製袋充填包装装置においては、製袋に際しての袋形成時の内在空気の引き抜きに伴うシール部分に対する充填商品の噛み込みを解決することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の製袋充填包装装置においては、商品の破砕片または粉末等を排出循環することが目的とされており、前工程において計量された商品（複数の所定量の物品）から破砕片または粉末を除去するため、現実に製袋された商品の量を保証することができないという問題が生じる。
【０００９】
また、特許文献２記載の製袋包装装置においては、環状ノズルから送られた気体が、垂直な筒部（フォーマ）の下端部まで送られる。当然ながら、筒部（フォーマ）の下端部には、既に袋が形成されており、当該袋は、開口部を有する閉空間からなる。その結果、環状ノズルから送られた気体が、当該筒部の下端における袋の容量を左右することとなり、袋を所定容量に調整することができないという問題が生じる。
【００１０】
さらに、近年の製袋業界においては、袋サイズを小さくし、袋を形成するフィルムの使用量を削減することが求められている。その結果、フォーマの径を小さくする必要がある。
一般に、袋詰めされる物品は、前工程の組合せ計量機で所定量に計量され、当該製袋包装装置により袋詰めされる。物品が組合せ計量機から排出される際には、物品は、直径φ５００ｍｍから直径φ２５００ｍｍ程度の広い入口径を有する漏斗状シュートから最終的に直径φ８０ｍｍから直径φ２００ｍｍ程度のフォーマに投入される。
【００１１】
したがって、物品の性状または袋投入量、物品単体の大きさ等との関係により、袋内に投入されるべき物品が互いに噛み合い、漏斗状シュートからフォーマへ移動される間に詰まったり、フォーマ内において内壁に衝突し、物品が欠けたり物品の落下スピードが落ちたりするという問題が生じている。これらの具体的な現象として、物品が投入されていない空袋が製袋されたり、シール部への物品の噛み込みが生じた不良品が発生したりしている。その結果、生産効率の低下が生じている。
【００１２】
本発明の目的は、生産効率の低下を防止することができる物品移送装置を提供することである。
本発明の他の目的は、物品の移動速度低下および物品の詰りを防止し、生産効率の低下を防止することができる物品移送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）
本発明に係る物品移送装置は、上方の漏斗から落下させた物品を下方に移送させ、下流に配置した包装装置に当該物品を充填させる物品移送装置であって、下方向に延設された筒部と、筒部の上部に設けられ、筒部内に層流を形成する送風部と、筒部の下部に設けられ、層流を筒部外へ導く外案内部とを含むものである。
【００１４】
本発明に係る物品移送装置においては、筒部が下方向に延設され、送風部が該筒部上部に設けられ、筒部に沿った方向に送風し、外案内部が送風部に対応した下方において送風部からの層流を筒部外へ導き、送風部と外案内部とによって層流を発生させる。
【００１５】
この場合、筒部の側壁に沿った層流を発生させて、落下中の物品とその物品の周りの空気を共に加速させることで、物品を下方に加速させることができる。また、層流を形成することで、物品の方向を揃えることができ、漏斗からフォーマ下端部における詰りを防止することができる。
さらに物品の落下方向を阻害する方向に気体の流れを発生させないため、物品の落下方向を変更または、物品群の場合に一塊となった物品群をバラバラにすることがない。そのため、さらに下方で包装する場合に物品の充填時の高さ（嵩高さ）を抑制することができる。例えば、筒部外に気体を排出しない場合には、下方の閉鎖された空間に気体が滞留するので、物品の充填時の高さ（嵩高さ）の抑制をすることが困難となる。
以上のように、物品の移動速度低下および物品の詰りを防止し、生産効率の低下を防止することができる
【００１６】
（２）
物品移送装置において、筒部は、側壁と、該側壁の下部に延設され、側壁の外周方向に傾斜した傾斜部とからなる。
【００１７】
この場合、筒部の下部において層流の方向を外周方向に変更させることができる。この層流の方向を変更させることで、層流内に重力加速度と異なった方向の遠心力を発生させることができる。その結果、遠心力により層流と物品とを確実に分離させることができる。また、下流に設けられた製袋包装装置の物品の充填位置に送風を行わないため、物品の確実な製袋包装を実現することができる。
【００１８】
（３）
物品移送装置において、外案内部は、傾斜部の下端部外周側に設けられ、かつ、筒部外へ導かれた層流を略水平方向から略鉛直上方向に変化させる起立部を含む。
【００１９】
この場合、上方から下方に向けて流れる層流が、下端部外周側に設けられた外案内部の起立部により略水平方向から略鉛直上方向に流される。さらに吸引部によりコアンダ効果が発生され、略鉛直上方向に吸引される。したがって、鋭角に層流の流れを変更させることができる。その結果、層流の流れが鋭角に変化することにより、遠心力を働かせるとともに、物品の重力加速度の方向と、引きはなされるため、層流と物品とを確実に分離させることができる。また、下方の物品の充填位置に送風されないため、確実な包装が可能となる。また、層流の流れとともに従属流の流れも変化させることができる。
【００２０】
（４）
物品移送装置において、物品は個々の物品が塊となった物品群であって、筒部の側壁は断面円筒形であり、送風部および外案内部は側壁の円筒全周に設けられる。
【００２１】
この場合、物品群の外周全体に対して均等に加速度を与えるため、物品群の塊状態および物品群の落下姿勢を変更させることがない。そのため下方で包装する場合に充填時の高さを抑制することができ、包装時のシール噛みを防止することができる。
【００２２】
（５）
物品移送装置において、外案内部からの吸引量は送風量以上である。
【００２３】
この場合、吸引量と送風量とが等しい場合、吸引されなかった層流が下方の閉塞された袋へ送られることがない。また、送風量よりも吸引量を多くすることにより、層流に伴う周りの空気である従属流をも吸引することができるため、余分な空気の流れを下方の包装へ送ることを防止し、かつ従属流による物品群の落下速度を速くすることができる。
【００２４】
物品移送装置において送風部は、送風案内部を有し、送風案内部は下方向に沿って、または下方向から筒部の周方向に沿って傾斜して設けられる。
【００２５】
この場合、筒部の側壁に沿った層流を有効的に発生させるため、物品落下姿勢や塊の状態を乱すことがない。そのため下流に設けられた包装装置、例えば製袋包装装置において包装される場合に物品の充填時の高さを抑制することができ、さらに包装する場合のシール噛みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る物品加速装置を備えた縦型製袋包装機の一例を示す模式的外観図である。
【図２】縦型製袋包装機の一部の内部構造を示す模式図である。
【図３】物品加速装置の側面図である。
【図４】物品加速装置の一部断面斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図５に示した物品加速装置の一部拡大図である。
【図７】縦型製袋包装機における物品加速装置の寸法を示す図である。
【図８】物品加速装置の寸法の一例を示す寸法図である。
【図９】物品加速装置を使用した場合と、物品加速装置を使用しない場合の結果を示す図である。
【図１０】物品加速装置を使用しない場合の物品Ｃの詰りの一例を模式的に表した模式図である。
【図１１】第４筒部の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係る物品加速装置４００について図面を参照しながら説明を行う。本実施の形態に係る物品加速装置４００の使用状態の一例として、物品加速装置４００を縦型製袋包装機１００の一部の構成として使用した状態について説明を行う。
【００２８】
図１は、本発明に係る物品加速装置４００を備えた縦型製袋包装機１００の一例を示す模式的外観図であり、図２は、縦型製袋包装機１００の一部の内部構造を示す模式図である。
【００２９】
図１に示すように、縦型製袋包装機１００は、組合せ計量装置１２０、フィルム供給ユニット１０７、操作スイッチ類１０８および製袋包装ユニット２００を主として備える。製袋包装ユニット２００は、物品の袋詰めを行う部分である。
【００３０】
また、図１および図２に示すように、製袋包装ユニット２００は、漏斗２０９、下流チューブ２１３、フォーマ２２２、プルダウンベルト２２３、縦シール装置２２４、横シール装置２２５、物品加速装置４００を備える。
【００３１】
まず、図１に示すように、組合せ計量装置１２０は計量ホッパにおいて所定重量ずつ物品の計量を行った後、計量結果に応じて合計重量になるように物品を組み合わせて、該組合された物品を同時に排出する。当該繰り返しにより連続して所定重量の物品を排出することができる。
【００３２】
また、フィルム供給ユニット１０７は、製袋包装ユニット２００のフォーマ２２２にシート状の長尺フィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット２００に隣接して設けられている。
具体的にフィルム供給ユニット１０７には長尺フィルムＦが巻回された交換可能なフィルムロールがセットされ、当該フィルムロールから長尺フィルムＦが繰出される。
【００３３】
製袋包装ユニット２００は、長尺フィルムＦにより組合せ計量装置１２０からの所定合計重量の物品の袋詰めを行う。また、図１に示すように、製袋包装ユニット２００の前面には操作スイッチ類１０８が配設されており、作業者が容易に操作できるよう配置されている。
【００３４】
次に、図２に示すように、組合せ計量装置１２０の下方に、間隙を開けて漏斗（シュート）２０９が配される。また、漏斗（シュート）２０９の下側に物品加速装置４００が配され、物品加速装置４００の下方に下流チューブ２１３が配される。物品加速装置４００の詳細については後述する。
【００３５】
また、下流チューブ２１３の下方にフォーマ２２２が設けられ、フォーマ２２２は、下流チューブ２１３の下端部近傍を取り囲むように形成されている。プルダウンベルト２２３は下流チューブ２１３を両側から挟むように設けられている。当該プルダウンベルト２２３は、バキュームポンプによるエアを利用した吸着機能を有するベルトおよびローラ２２３ａ，２２３ｂからなる。縦シール装置２２４は、製袋されるフィルムＦの縦方向の重なり部分を内蔵されたヒータにより加熱および加圧しつつ、シールできる位置に設けられる。
【００３６】
縦シール装置２２４の下方には、横シール装置２２５が設けられる。横シール装置２２５には、ヒータを内蔵する一対のシールジョ２２５ａ，２２５ｂからなり、製袋されるフィルムＦの横方向をシールすることができる。
【００３７】
続いて、図２を用いて縦型製袋包装機１００における動作について説明を行う。図２に示すように、縦型製袋包装機１００では、フィルム供給ユニット１０７（図１参照）によりフィルムＦが供給され、フォーマ２２２により筒状フィルムＦに成形される。そして、筒状フィルムＦは、下流チューブ２１３の周囲で垂下し、プルダウンベルト２２３でさらに下方に搬送されながら、重なり合った縁部が縦シール装置２２４で加熱溶着されて縦にシールされる。その後、筒状フィルムＦは、一対のシールジョ２２５ａ，２２５ｂからなる横シール装置２２５により加熱溶着されて横にシールされることによって袋Ｂが製造される。
【００３８】
また、袋Ｂの下端部が横シールされた後に、組合せ計量装置１２０により計量された所定合計重量の物品Ｃが、漏斗２０９を介して、物品加速装置４００に投入され、物品加速装置４００内、および下流チューブ２１３を通過して袋Ｂに投入され充填される。
【００３９】
（物品加速装置）
次いで、本実施の形態に係る物品加速装置４００の構造の一例について説明を行う。図３は、物品加速装置４００の側面図であり、図４は物品加速装置４００の一部断面斜視図であり、図５は図４のＡ−Ａ線断面図であり、図６は図５に示した物品加速装置４００の一部拡大図である。
【００４０】
まず、図３および図４に示すように、物品加速装置４００は、給気機構４１０、排気機構４２０および筒部４３０からなる。
【００４１】
給気機構４１０および排気機構４２０は、略円筒形状の略閉塞空間からなる。給気機構４１０は、漏斗２０９の下方に設けられる。また、給気機構４１０の中央部に筒部４３０の一端側が嵌合され、筒部４３０の他端側に排気機構４２０の中央部が嵌合される。
【００４２】
図３および図４に示すように、給気機構４１０は、水平面に沿って均等放射状に３個の給気口４１１，４１２，４１３を有する。また、同様に排気機構４２０は、水平面に沿って均等放射状に３個の排気口４２１，４２２，４２３を有する。
【００４３】
図４に示すように、給気口４１１，４１２，４１３から給気された気体ＦＩは、排気口４２１，４２２，４２３から気体ＦＯの方向に排気される。本実施の形態において、排気される気体ＦＯは、給気される気体ＦＩと同等以上である。
【００４４】
続いて、図５に示すように、筒部４３０は、上方から下方にかけて順に第１筒部４３１、第２筒部４３２、第３筒部４３３および第４筒部４３４からなる。第１筒部４３１は直筒状からなり、第２筒部４３２は切頭逆円錐状からなり、第３筒部４３３は第１筒部４３１よりも小さい直径の直筒状からなり、第４筒部４３４は切頭円錐状からなる。第１筒部４３１、第２筒部４３２、第３筒部４３３および第４筒部４３４により連続した側壁が形成される。
【００４５】
第１筒部４３１の内側には、給気機構４１０の直筒部４１５が設けられている。また、第１筒部４３１には、複数のフィン４３１ａが設けられている。
また、第３筒部４３３および第４筒部４３４の外側には、排気機構４２０の直筒部４２５が設けられている。
【００４６】
ここで、図５に示すように、給気機構４１０の給気口４１２から給気された気体ＦＩは、第１筒部４３１と直筒部４１５とにより形成された送風部（環状間隙）から下方に流れる。この場合、複数のフィン４３１ａにより給気口４１２から給気された気体ＦＩが整流される。そして、気体ＦＩは、第２筒部４３２の傾斜に接触し、層流の気体ＦＳの状態で、第２筒部４３２の内周面を下方に流れる。
【００４７】
次いで、上方から下方へ向けて層流の状態で流れた気体ＦＳが、第３筒部４３３および第４筒部４３４を通過し、第３筒部４３３および第４筒部４３４と、直筒部４２５とにより形成された環状間隙から鋭角に曲げられて排気され、上方に向けて流れた後、水平方向に流れて排気口４２２から気体ＦＯの方向に排出される。また、第４筒部４３４は、鉛直下方向から４５度筒外部に向かって傾斜しつつ湾曲して設けられている。また、当該湾曲された第４筒部４３４は、湾曲に近似した形状からなる。当該形状の詳細については、後述する。
【００４８】
ここで、図６を用いて、本実施の形態における物品加速装置４００の効果について説明を行う。
図６に示すように、層流の気体ＦＳを形成することにより層流の気体ＦＳの内側に存在する気体が従属流ＦＪとなり、従属流ＦＪが物品Ｃの落下速度を加速させる。すなわち、物品加速装置４００内部における気体全部が下方に移動しているので、物品Ｃの落下速度Ｆに従属流ＦＪの速度が追加され、物品Ｃは、重力加速度のみによる速度Ｆよりも速い速度（Ｆ＋ＦＪ）で落下される。
【００４９】
その結果、製袋された袋の底（密封された底）に向けて速度を重力加速度よりも速い速度で落下され、物品Ｃが製袋された袋の底に叩きつけられるので、袋内における物品Ｃのかさ高さを低減することができる。
【００５０】
また、第２筒部４３３が切頭逆円錐状、すなわち絞り形状を有するので、物品Ｃの筒部４３０の下方における速度をさらに高めることができる。
【００５１】
さらに、第４筒部４３４が切頭円錐状からなっているので、層流の気体ＦＳが第４筒部４３４に沿って流れることにより、コアンダ効果が生じる。すなわち、コアンダ効果により、層流の気体ＦＳのみならず、従属流ＦＪが第４筒部４３４の傾斜により外周方向へ引き寄せられる。また、第４筒部４３４の外周側に環状間隙からなる排気口を形成しているので、気体ＦＳおよび従属流ＦＪの流れの方向が鋭角に変化する。その結果、物品Ｃの鉛直下方向の勢い（Ｆ＋ＦＪ）と、層流の気体ＦＳの遠心力とが生じて、層流の気体ＦＳおよび従属流ＦＪと、物品Ｃとを確実に分離させることができる。
なお、遠心力は、基本的に質量ｍと、気体ＦＳの速度の二乗との積算を半径で除算することにより求められる。本実施の形態においては、速度Ｆが速度２５．１ｍ／ｓであり、半径は、第４筒部４３４の湾曲半径の７．５ｍｍである。したがって、気体ＦＳと物品Ｃとの密度差（質量）により、遠心力を発生させ、気体ＦＳと物品Ｃとを確実に分離することができる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、排気機構４２０の排気口４２２の外周側に外案内部４２６を設けているので、従属流ＦＪを、排気機構４２０の下面である外案内部４２６に沿って外部に排出させることができる。
【００５３】
また、物品加速装置４００においては、給気機構４１０の直筒部４１５の開口直径（φ１０７.４ｍｍ）および第３筒部４３３の上方開口部（φ１１５ｍｍ）のいずれもが、漏斗２０９の下端開口直径（φ１０４ｍｍ）よりも０．５ｍｍ程度から２ｍｍ程度大きいため、物品Ｃが物品加速装置４００の内周壁に接触することを防止することができる。
【００５４】
（実験結果）
次に、物品加速装置４００を用いて効果の確認実験を行った。図７は、縦型製袋包装機１００における物品加速装置４００の寸法を示す図であり、図８は、物品加速装置４００の寸法の一例を示す寸法図であり、図９は、物品加速装置４００を使用した場合と、物品加速装置４００を使用しない場合の結果を示す図であり、図１０は、物品加速装置４００を使用しない場合の物品Ｃの詰りの一例を模式的に表した模式図である。
【００５５】
まず、図７に示すように、漏斗２０９の下方に設けられた物品加速装置４００の高さＬ１は、１９０ｍｍであり、下流チューブ２１３の高さＬ２は、１０００ｍｍであり、下流チューブ２１３の内径φ２は、８０ｍｍ（従来は内径９０ｍｍ〜１００ｍｍ）である。
【００５６】
また、図８に示すように、物品加速装置４００の第１筒部４３１の内径φｄ１は、１１５ｍｍであり、直筒部４１５の内径φｄ２は、１１０ｍｍであり、第３筒部４３３の内径φｄ３は８０ｍｍである。また、物品加速装置４００の代表長さＤ１は、１５０ｍｍである。
【００５７】
この物品加速装置４００において、層流の気体ＦＳを発生させる条件について考慮する。層流の気体ＦＳを発生させるための条件は、下記式のように、レイノズル数Ｒｅが臨界レイノズル数Ｒｅｃ以下であることである。
【００５８】
（数１）
Ｒｅ＜Ｒｅｃ ・・・（１）
また、レイノズル数Ｒｅは、流速Ｕ、代表長さＤ、動粘性係数Ｖｍを用いて以下の式であらわすことができる。
【００５９】
（数２）
Ｒｅ＝Ｕ×Ｄ／Ｖｍ ・・・（２）
続いて、式（１）および式（２）から、以下の式が導き出せる。
【００６０】
（数３）
Ｒｅ＝Ｕ×Ｄ／Ｖｍ＜Ｒｅｃ ・・・（３）
ここで、式（３）の流速Ｕを最大流速Ｕｍａｘとすると、以下の式が導き出せる。
【００６１】
（数４）
Ｕｍａｘ＜Ｒｅｃ×Ｖｍ／Ｄ ・・・（４）
ここで、臨海レイノルズ数は、３２００００を当てはめ、代表長さＤは１５０ｍｍを当てはめ、動粘性係数Ｖｍは、空気の値（１５．６ｍｍ＾２／ｓ）を当てはめることにより、最大流速Ｕｍａｘが算出される。その結果、物品加速装置４００において、層流状態を発生させる最大流速Ｕｍａｘは、３３．２８ｍ／ｓとなる。
また、層流状態を発生させるための最小流速Ｕｍｉｎは、理論上０ｍ/ｓ以上となるが、本実施の形態に係る物品加速装置４００での下部まで層流が発生する最小流速としては、５ｍ／ｓ以上であった。上記最大流速３３．３ｍ／ｓの場合に風量は２．７ｍ＾３／ｓであり、最小流速５ｍ／ｓの場合の風量０．４ｍ＾３／ｓである。
【００６２】
本実験例においては、最大流速Ｕｍａｘ３３．３ｍ/ｓ以下の流速となるように、流速Ｕを２５．１ｍ／ｓとして風量を決定した。この場合の風量としては２ｍ＾３／ｓである。風量は、断面積×流速Ｕにより決定される。断面積は、物品加速装置４００の第１筒部４３１の内径φｄ１が１１５ｍｍであり、直筒部４１５の内径φｄ２が１０７．４ｍｍであるので、１３２７．５ｍｍ＾２と算出できる。その結果、流速Ｕは、２５．１ｍ／ｓとなる。
また、湾曲した部分の代表長さ（理想的な円形断面の直径）は、１５ｍｍであり、鉛直方向への長さは、７．５ｍｍである。本実施の形態においては、第４筒部４３４を流れにおかれた円柱として仮定し、円柱のレイノルズ数Ｒｅｃ１．５〜４×１０＾５の範囲内で、動粘性係数Ｖｍは空気の値（１５．６ｍｍ＾２／ｓ）をあてはめることにより、流速Ｕ＝２５．１ｍ／ｓに基づいて、第４筒部４３４における鉛直方向の長さ（代表長さ）１５ｍｍを決定した。
また、上記条件にて、第４筒部４３４上の層流状態を維持したまま空気を流すことができるが、半径が小さくコアンダ効果だけでは流れの方向を変えられないので、吸引して補助した。
【００６３】
以上の条件下において、３個の給気口４１１，４１２，４１３から流入する給気口の流速Ｕ、すなわち図８における流速ＩＮＦＳを２５．１ｍ／ｓとして、物品Ｃを一個あたりの大きさ４０ｍｍ×５２ｍｍで単重量１．９ｇのスナック菓子を約３０枚集めて、合計値５７.０ｇを袋Ｂに投入する実験を行った。
【００６４】
図９（ａ）は、図７および図８に示す物品加速装置４００において流速ＩＮＦＳの流速を０とした場合の結果であり、図９（ｂ）は、図７および図８に示す物品加速装置４００において流速ＩＮＦＳの流速を２５．１ｍ／ｓとした場合の結果である。
【００６５】
図９（ａ），（ｂ）においては、多数の実験を実施したため、それらの実験における平均値を算出した。また、図９（ａ）における実験においては、図１０に示すように、物品加速装置４００において、物品Ｃの詰りが発生したが、当該詰り状態の実験は、計測不能となるため当該平均値から除外して算出した。
【００６６】
なお、図９における重量は、袋Ｂ内に投入された物品Ｃの重量を示し、チャージ高さは、透明の袋Ｂを使用し、袋内に投入された物品Ｃのかさ高さを示し、速度は、フォーマ下端部から飛び出す物品Ｃの速度を高速カメラにおいて撮像し、その移動速度を算出したものであり、チャージレングスは、フォーマ下端部から飛び出す最初の物品Ｃと最後の物品Ｃとの時間差を示す。
【００６７】
図９（ａ）に示すように、物品加速装置４００をＯＦＦにした場合における物品Ｃの重量は、５６．９ｇであり、チャージ高さは２０４ｍｍであり、速度４．７ｍ／ｓであり、チャージレングスは３３０ｍｓｅｃであった。
一方、図９（ｂ）に示すように、物品加速装置４００をＯＮにした場合における物品Ｃの重量は、５６．９ｇであり、チャージ高さは１８７ｍｍであり、速度５．３ｍ／ｓであり、チャージレングスは３１４．８ｍｓｅｃであった。
【００６８】
以上のように、物品加速装置４００を使用した場合、物品Ｃの落下速度を、約１０％程度あげることができ、チャージレングスも１０％程度短くすることができることがわかった。また、袋Ｂ内における物品Ｃのかさ高さ（チャージ高さ）が１０％以上短くすることができ、シール不良を防止することができることがわかった。
さらに、物品加速装置４００を使用することで、図１０に示した物品Ｃの詰り状態を防止できることがわかった。
【００６９】
＜他の例＞
なお、上記実施の形態で説明した物品加速装置４００においては、複数のフィン４１３ａを鉛直方向に沿って延在させることとしているが、これに限定されず、下方向へ筒部４３０の周方向に傾斜して設けることにより、層流の気体ＦＳを筒部４３０内において層流の旋回流状態を発生させるように構成する場合もある。
【００７０】
なお、図６に示すように、第４筒部４３４は、湾曲する筒部に限られるものではなく、図１１（ａ）に示すように、第４筒部４３４は、外側へ傾斜した直筒状からなる場合もある。
本実験においては第４筒部４３４の傾斜角度は３０度から６０度の範囲内であれば層流の流れを外側に変化させることができることが確認できた。なお、本実験においては、層流の流れを確実に流すために、３０度から６０度の範囲内の中央値である４５度を選択して実施した。
【００７１】
また、上記実施の形態においては、３個の給気口４１１，４１２，４１３および排気口４２１，４２２，４２３を設けることとしているが、これに限定されず、他の任意の給気口および排気口を設けても良い。なお、給気口の数に関しては、数が多ければ多いほど、筒部４３０の外周部に対して均等に層流を発生させることができる。本実施形態では３個の給気口を設けたのは、均一な層流発生と製作費用の低減とのバランスを考慮して３個としている。上記実施の形態においては、第２筒部４３３が切頭逆円錐状からなることとしているが、これに限定されず、直筒状からなる場合もある。
【００７２】
（本実施形態に係る効果）
以上のように、本実施の形態に係る物品加速装置４００においては、筒部４３０の側壁に沿った気体ＦＳの層流を有効的に発生させることで落下中の物品Ｃとその物品Ｃの周りの空気（従属流ＦＪ）を共に加速させることができる。そして、物品Ｃの外周全体に対して均等に加速度を与えるため、物品Ｃを重力加速度Ｆ以上の速度（Ｆ＋ＦＪ）で下方に加速させることができる。
また、気体ＦＳの層流を形成することで、物品Ｃの落下姿勢を安定させることができ、詰りを防止することができる。
【００７３】
さらに物品Ｃに当接する方向に気体ＦＳの流れを発生させないため、物品Ｃの落下方向を変更または、一塊となった物品群（複数の物品Ｃ）の落下姿勢をバラバラにする（変化させる）ことがない。その結果、下流のフォーマ２２２、プルダウンベルト２２３、縦シール装置２２４、横シール装置２２５等において包装する場合に充填時の物品群の高さを抑制することができる。さらに塊を袋の底に速度（Ｆ＋ＦＪ）で当てて袋内でのかさ高さも抑制して、包装する場合のシール噛みを防止することができる。
【００７４】
また、物品加速装置４００においては、筒部４３０の第４筒部４３４の下端部において気体ＦＳの層流の方向を外周方向に変更させることができる。特に第４筒部４３４が略水平面で形成され、起立した直筒部４２５とにより形成された環状間隙の角度が水平面から鉛直方向に設けられているので、第４筒部４３４と直筒部４２５とにより形成された環状間隙から確実に層流を吸引することができる。
【００７５】
したがって、鋭角に気体ＦＳの層流の方向を変更させることで、重力加速度と異なった方向の遠心力を発生させることができる。その結果、遠心力により気体ＦＳの層流（従属流ＦＪを含む）と物品Ｃとを分離させることができる。そのため、下流に設けられた製袋包装の充填位置に送風を行わないため、物品Ｃの確実な製袋包装を実現することができる。
【００７６】
また、気体ＦＳの層流によって生じる従属流ＦＪは、外案内部４２６により、外周側方に確実に流すことができる。さらに、筒部４３０の下方の口径が小さくなるよう設計されているため、下方へ行くほど気体ＦＳの層流が速くなり、物品群の落下速度を加速することができる。また、筒部４３０の口径が略均一の場合であれば、落下する物品Ｃが側壁に接触することを、より確実に防止できるため、落下速度の低下を防止することができる。
【００７７】
物品加速装置４００において、吸引量（排気量）は送風量（給気量）以上であるので、等しい場合には気体ＦＳの層流が下方の包装物へ流れることがない。さらに吸引量（排気量）が多くなると気体ＦＳの層流に伴う周りの空気である従属流ＦＪも吸引することができるため、余分な空気の流れを下方の包装へ送ることを防止し、かつ従属流ＦＪによる物品群の落下速度を速くすることができる。
【００７８】
本実施の形態においては、物品Ｃが物品、物品群に相当し、フォーマ２２２、プルダウンベルト２２３、縦シール装置２２４、横シール装置２２５等が包装装置に相当し、物品加速装置４００が物品移送装置に相当し、筒部４３０が筒部に相当し、複数のフィン４１３ａが送風案内部に相当し、直筒部４２５が起立部に相当し、第１筒部４３１と直筒部４１５とにより形成された環状間隙が送風部に相当し、第４筒部４３４と直筒部４２５とにより形成された環状間隙または、外案内部４２６が外案内部に相当し、気体ＦＳの層流が層流に相当し、第４筒部４３４が傾斜部に相当し、従属流ＦＪが従属流に相当する。
【００７９】
さらに、本発明の好ましい実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の主旨と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８０】
２２２ フォーマ
２２３ プルダウンベルト
２２４ 縦シール装置
２２５ 横シール装置
４００ 物品加速装置
４１５，４２５ 直筒部
４２６ 外案内部
４３０ 筒部
４３１ 第１筒部
４３４ 第４筒部
Ｃ 物品
ＦＳ 気体
ＦＪ 従属流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方の漏斗から落下させた物品を下方に移送させ、下流に配置した包装装置に当該物品を充填させる物品移送装置であって、
下方向に延設された筒部と、
前記筒部の上部に設けられ、前記筒部内に層流を形成する送風部と、
前記筒部の下部に設けられ、前記層流を前記筒部外へ導く外案内部とを含むことを特徴とする物品移送装置。
【請求項２】
前記筒部は、側壁と、該側壁の下部に延設され、前記側壁の外周方向に傾斜した傾斜部と、からなることを特徴とする請求項１記載の物品移送装置。
【請求項３】
前記外案内部は、前記傾斜部の下端部外周側に設けられ、かつ、前記筒部外へ導かれた層流を略水平方向から略鉛直上方向に変化させる起立部を含むことを特徴とする請求項２記載の物品移送装置。
【請求項４】
前記物品は個々の物品が塊となった物品群であって、
前記筒部の側壁は断面円筒形であり、
前記送風部および前記外案内部は、前記側壁の円筒全周に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物品移送装置。
【請求項５】
前記外案内部からの吸引量は前記送風部の送風量以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物品移送装置。
【請求項１】
上方の漏斗から落下させた物品を下方に移送させ、下流に配置した包装装置に当該物品を充填させる物品移送装置であって、
下方向に延設された筒部と、
前記筒部の上部に設けられ、前記筒部内に層流を形成する送風部と、
前記筒部の下部に設けられ、前記層流を前記筒部外へ導く外案内部とを含むことを特徴とする物品移送装置。
【請求項２】
前記筒部は、側壁と、該側壁の下部に延設され、前記側壁の外周方向に傾斜した傾斜部と、からなることを特徴とする請求項１記載の物品移送装置。
【請求項３】
前記外案内部は、前記傾斜部の下端部外周側に設けられ、かつ、前記筒部外へ導かれた層流を略水平方向から略鉛直上方向に変化させる起立部を含むことを特徴とする請求項２記載の物品移送装置。
【請求項４】
前記物品は個々の物品が塊となった物品群であって、
前記筒部の側壁は断面円筒形であり、
前記送風部および前記外案内部は、前記側壁の円筒全周に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物品移送装置。
【請求項５】
前記外案内部からの吸引量は前記送風部の送風量以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物品移送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２７５（Ｐ２０１２−１２７５Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６４０４（Ｐ２０１０−２６６４０４）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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