説明

粉体脱気充填機

【課題】オーガースクリュー装置を用いた粉体脱気充填機において、スクリュー棒の外径を大きくすることなしに必要な粉体輸送量を確保でき、且つオーガー筒体内を輸送される粉体の脱気効率を高めることができるようにする。
【解決手段】タンク1の底部に粉体給出用のオーガースクリュー装置2を下向き姿勢で連続させた粉体脱気充填機において、オーガースクリュー装置2として、単一のオーガー筒体21内に2本のスクリュー棒23,23を並設したものを使用していることにより、オーガー筒体21のフィルター部22を横断面略長円形にでき、それによってフィルター部22の内周長さを長く(脱気面積を大きく)できるとともに、フィルター部22内面からスクリュー軸24外面までの距離を短くできる(低密度粉体の量を少なくできる)ようにしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、袋内に粉体を脱気した状態で充填するための粉体脱気充填機に関し、さらに詳しくは、粉体給出用にオーガースクリュー装置を使用し、且つそのオーガー筒体内を輸送される粉体中の空気を脱気させた後に、その脱気済み粉体をオーガー筒体の下端部(排出口)から袋内に放出させるようにした粉体脱気充填機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば粉ミルクにような粉体は、粉体充填機により一定量ずつ袋詰めされるが、製造された粉体をそのまま袋詰めした場合には粉体粒子間に多量の空気が混入しているために充填効率が悪くなり(嵩ばる)、しかも粉体内に残留空気が多いと積み降ろしあるいは積層時に袋が変形して破袋し易くなる。
【0003】
そこで、従来では、粉ミルクにような粉体を袋詰めする場合には、その粉体中の空気を脱気した状態で包装するようにしている。
【0004】
粉体中の空気を脱気しながらその脱気済み粉体を袋内に充填するようにした粉体脱気充填機として、従来から図3及び図4に示すようなオーガースクリュー装置を使用したものがある。尚、この種のオーガースクリュー装置を使用した粉体脱気充填機の公知例としては、例えば特開2004−91011号公報(特許文献1)に記載されたものがある。
【0005】
図3及び図4に示す従来の粉体脱気充填機は、粉体P0を貯留するタンク101の底部に粉体給出用のオーガースクリュー装置102を下向き姿勢で連続させている一方、該オーガースクリュー装置102のオーガー筒体121に多孔質のフィルター部122を設け、該フィルター部122の外側から脱気装置103で吸気してオーガー筒体121内を輸送される粉体P1中の空気を脱気させた後、その脱気済み粉体P2をオーガー筒体121の下端部(排出口)から袋Y内に放出させるように構成されている。
【0006】
タンク101内には、粉体供給通路113から未脱気の粉体P0が供給されるが、タンク101内に貯留された粉体P0中には多量の空気が混入したままである。
【0007】
オーガー筒体121内には、スクリュー軸124の外周に螺旋羽根125を取付けたスクリュー棒123を挿通させている。このスクリュー棒123はモータ120で回転せしめられる。尚、スクリュー棒123の螺旋羽根125は、オーガー筒体121の内径(例えば60mm)よりごく僅かに小さい外径(例えば59mm)のものが使用されていて、このスクリュー棒123は、螺旋羽根125の外端がオーガー筒体121(フィルター部122を含む)の内面に近接した状態で回転するようになっている。
【0008】
脱気用のフィルター部122は、オーガー筒体121の上半部において所定長さ範囲に亘って円筒状に設けられている。このフィルター部122はオーガー筒体121の一部(上半部)を構成するもので、オーガー筒体121の下半部はフィルター部122と同径で通気性のない円筒管が使用されている。尚、このフィルター部122は、長さが長いほど脱気時間が長くとれて粉体中の空気の脱気効率が良好となるが、図3の従来例のものでは、該フィルター部122の長さが約600mmのものを使用している。
【0009】
脱気装置103は、フィルター部122の外周部を適宜間隔の脱気室132を隔ててカバー体131で囲繞し、脱気室132内の空気を吸気管133を介して吸引機134で吸引する(符号A)ことにより、フィルター部122を通してオーガー筒体121内を輸送される粉体(P0〜P2)中の空気を脱気(図4の符号A)し得るようになっている。尚、符号P0〜P2は、粉体中の脱気度合いを示すもので、P0→P1→P2に移行するほど脱気率が進んでいる。
【0010】
オーガー筒体121内を輸送される粉体中の空気は、フィルター部122を通過する際に順次脱気(符号A)されていき、該フィルター部122の下部側に移動するほど粉体中の脱気が進む(符号P0→P1→P2)。そして、フィルター部122の下端部を通過した脱気済み粉体P2は、オーガー筒体121の下端部(排出口)から、その下方に受けられている袋Y内に落下・充填される。
【0011】
ところで、フィルター部122における粉体中の脱気の進行は、フィルター部122内の空間部(粉体通路)の外周寄り部分から始まり、脱気が進むにつれてフィルター部内周面近くの粉体密度が高くなっていく。そして、粉体は高密度になるほど(符号P0→P1→P2)通気性が悪くなっていき、特にフィルター部122の下部寄りまで移動した粉体P2
では、フィルター部内周面近くにおいて高密度の粉体層が厚くなる。このように、フィルター部内周面近くにおいて高密度の粉体層が厚くなると、フィルター部122外面からの吸気力が中心寄り(スクリュー軸124の外面近く)にある粉体まで届きにくくなる。従って、図4にグラデーション化しているように、フィルター部122の内周面に近い部分の粉体は高密度化が進んでいるが、フィルター部内周面から遠い中心側(スクリュー軸124に近い部分)に位置する粉体ほど密度が低い状態のままに維持される。
【0012】
又、上記のように、フィルター部内周面から中心側に遠くなるほど脱気力が低くなることに鑑み、フィルター部122の内周面からスクリュー軸124の外周面までの距離R0を短くするために、フィルター部122(オーガー筒体121)を細くしたり、あるいはスクリュー軸124を太くしたりすることが考えられるが、それらの場合は粉体通路面積が小さくなって、時間当たりの粉体輸送量が少なくなるという欠点がある。
【0013】
他方、フィルター部内周面とスクリュー軸外周面間の距離R0を短くした状態でも粉体通路面積を十分に確保できるようにするために、フィルター部122の内径及びスクリュー軸124の外径をそれぞれ大きくすることが考えられるが、この場合はオーガー筒体121の外径L0(図4)が大きくなる。そして、オーガー筒体121の下端部外側に装着される袋Yの開口部は、閉袋状態では細幅であるので、該袋Yを装着する際には袋開口部を大きく開いた状態であてがう必要があり、従って該袋Yの装着がしにくくなるという欠点がある。
【0014】
尚、フィルター部122の長さを長くするほど粉体への脱気時間が長くなるが、フィルター部122の下部寄り位置では、高密度(通気性が悪い)の粉体層がフィルター部内周面付近で厚くなっているので、フィルター部122を例えば上記600mmより長くしても、その長くした部分における粉体への脱気はほとんど進まない。
【0015】
ところで、オーガー筒体121中を輸送する粉体輸送量(リットル/時間)は、スクリュー棒123による粉体輸送面積と、螺旋羽根125のピッチと、スクリュー棒123の回転スピードとで決まる。そして、後述するように本願との比較をする関係で、必要とする時間当たりの粉体輸送量を約600リットル/時間とした場合に、図3及び図4に示す従来例の粉体脱気充填機では、各部分の大きさ及び運転スピードをそれぞれ次のように設定している。
(1) スクリュー棒123(螺旋羽根125)の外径→59mm
(2) スクリュー軸124の外径→30mm
尚、上記(1)と(2)により、スクリュー棒123による実質粉体輸送面積が約2027mm2となる。
(3) 螺旋羽根125のピッチ→50mm
(4) スクリュー棒123の回転スピード→100rpm
尚、上記(1)〜(4)により、粉体輸送量が計算上、約608リットル/時間となる。
(5) オーガー筒体121の内径→60mm
尚、この場合、脱気部分であるフィルター部122の内周長さが約188mmとなる。
(6) オーガー筒体121の内面からスクリュー軸124の外面までの距離R0→15mm
(7) オーガー筒体121の外径L0→66mm(オーガー筒体の肉厚を3mmとした場合)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【特許文献1】特開2004−91011号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
ところで、上記図3及び図4に示す従来例の粉体脱気充填機では、オーガー筒体121での必要な粉体輸送量(粉体通路面積)を確保するために、フィルター部122の内径を60mmとする一方でスクリュー軸124の外径を30mmとしている。
【0018】
このようにすると、フィルター部122内面の内周長さが約188mm(60mm×π)となって、脱気すべき粉体が接触するフィルター部内面の単位長さ当たりの面積がかなり小さくなる一方、フィルター部122の内周面からスクリュー軸124の外周面までの距離R0が15mm程度とかなり長くなる。このことは、オーガースクリュー装置102のスクリュー棒123が1本である関係で、必要な粉体輸送量を確保するとともにオーガー筒体121の外径L0を大きくしないためには半ば必然的な設計となるものである。
【0019】
ところが、上記従来例(図3、図4)の粉体脱気充填機のように、フィルター部122の内周長さが短く(約188mm)、且つフィルター部内周面とスクリュー軸外周面間の距離R0が長い(15mm程度)と、上記のようにフィルター部122による単位長さ当たりの脱気面積が小さくなるとともに、フィルター部122内の中心寄り付近(スクリュー軸外面寄り付近)を輸送される粉体の脱気率をあまり高くまで上げることができない。
【0020】
従って、上記従来例(図3、図4)の粉体脱気充填機では、最終的に袋Y内に投入される粉体全体の密度をある程度までしか高めることができないとともに、袋内への粉体充填効率をある程度までした高めることができないものであった。
【0021】
又、袋内への粉体充填効率が低いと、一定重量の粉体を収容するのに、それに見合う大きさの袋を使用する必要があり、該袋が大きくなって袋コストが高くなるとともにり、粉体収容状態で外形が大きくなるので輸送コスト及び保管コストも高くなるという問題もあった。
【0022】
そこで、本願発明は、必要な粉体輸送量を確保しつつ、フィルター部における単位長さ当たりの面積を大きくするとともにフィルター部内周面からスクリュー軸外周面までの距離を短くして、粉体脱気効率を一層高めることができるようにした粉体脱気充填機を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0023】
本願発明は、上記課題を解決するための手段として次の構成を有している。尚、本願発明は、オーガースクリュー装置を使用した粉体脱気充填機を対象としたもので、脱気充填対象として例えば粉ミルクのような微粉末状の粉体に適用されるものである。
【0024】
本願発明の粉体脱気充填機は、粉体を貯留するタンクの底部に粉体給出用のオーガースクリュー装置を下向き姿勢で連続させている一方、該オーガースクリュー装置のオーガー筒体に多孔質のフィルター部を設け、該フィルター部の外側から脱気装置で吸気してオーガー筒体内を輸送される粉体中の空気を脱気させた後、その脱気済み粉体をオーガー筒体の下端部から放出させるようにしたものである。
【0025】
オーガー筒体におけるフィルター部は、オーガー筒体の全長に亘って設けたものでも、あるいはオーガー筒体の所定長さ範囲に設けたものでもよい。尚、フィルター部をオーガー筒体の所定長さ範囲に設けたものでも、フィルター部の内面形状とその他のオーガー筒体部分の内面形状とは同形状となっている。
【0026】
ところで、この種のオーガースクリュー装置を使用した粉体脱気充填機において、粉体の脱気効率を高めるためには、フィルター部の内周長さを長くする(単位長さ当たりの面積を大きくする)ことと、フィルター部内面からスクリュー軸外面までの距離を短くすることが有効である。
【0027】
そこで、本願発明の粉体脱気充填機では、オーガースクリュー装置として、単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したものを使用している。
【0028】
この場合、両スクリュー棒の各螺旋羽根の一部が軸線方向から見て相互に重合する状態で並設することができる。そして、この場合は、各スクリュー棒の外側を囲繞するオーガー筒体(フィルター部を含む)の横断面形状が、両スクリュー棒の並設方向の中間部対面位置にそれぞれ括れ部を有した略長円形になる。尚、オーガー筒体の横断面形状が略長円形になると、その長径方向は上記図4に示す従来例のものより大きく(長く)なるものの短径方向は該従来例のものより大きくならない(短くできる)。従って、この場合はオーガー筒体の短径方向が大きくならない(短くできる)ので、オーガー筒体の下端部外側に装着される袋の開口部を大きく開かなくてもよい(袋の装着が容易となる)。
【0029】
本願で使用しているオーガースクリュー装置の具体的構成(各構成要素部分の大きさ)については、後述の実施例で詳しく説明するが、本願のように、単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したものでは、1本ごとのスクリュー棒による各粉体輸送面積(螺旋羽根の外径面積からスクリュー軸の外径面積を減じたもの)は比較的小さいものの、全体としての(2本のスクリュー棒での)粉体輸送面積は必要大きさを十分に確保できるものである。
【0030】
又、このように、単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したものでは、両スクリュー棒の外側を囲繞するフィルター部が略長円形となるので、該フィルター部の内周面長さが円形のものより長くできる(脱気面積が広くなる)。
【0031】
さらに、単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したものでは、1本ごとのスクリュー棒(螺旋羽根)の外径を小さくしても、必要とする粉体輸送面積を十分に確保できるので、スクリュー棒の外径を小さくすることにより(当然にフィルター部の短径方向の内径が小さくなる)、フィルター部内面からスクリュー軸外面までの距離(吸気到達距離)を短くできる。
【発明の効果】
【0032】
本願発明の粉体脱気充填機では、オーガースクリュー装置として単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したものを使用しているが、このようにすると、上記したように1本ごとのスクリュー棒の外径を大きくすることなしに(オーガー筒体の短径方向の内径が大きくならない)オーガー筒体内の粉体輸送面積を大きくできるとともに、フィルター部の内周長さを長くできるので、必要な粉体輸送量を十分に確保しつつ脱気面積を広くできる。
【0033】
又、本願で使用しているオーガースクリュー装置(単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したもの)では、オーガー筒体内に必要とする粉体通路面積を確保した上で、スクリュー棒の外径を小さくする(フィルター部の内径が小さくなる)することができ、その場合はフィルター部内面からスクリュー軸外面までの距離(吸気到達距離)が短くなるので、フィルター部の中心寄り付近(スクリュー軸の外面近傍)を低密度のままで輸送される粉体の量が少なくなる。
【0034】
従って、本願発明の粉体脱気充填機では、オーガー筒体内を輸送される粉体の脱気効率が良好となり、最終的にオーガー筒体の下端部から袋内に充填される粉体充填率を向上させることができるという効果がある。
【0035】
又、袋内への粉体充填効率が高いと、一定重量の粉体を収容するのに袋を小さくすることができ、その分、袋コストを安価にできるとともに、粉体収容状態で外形が小さくなるので輸送コスト及び保管コストも安価になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本願実施例の粉体脱気充填機の縦断面図である。
【図2】図1のII-II拡大断面図である。
【図3】従来例の粉体脱気充填機の縦断面図である。
【図4】図3のIV-IV拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0037】
以下、図1及び図2を参照して本願実施例の粉体脱気充填機を説明する。尚、この実施例の粉体脱気充填機は、例えば粉ミルクのような微粉末からなる粉体を脱気した状態で所定量ずつ袋Y内に充填するのに適したものであるが、粉ミルク以外の粉体にも適用できることは勿論である。
図1に示す実施例の粉体脱気充填機は、未脱気の粉体P0を貯留するタンク1の底部に粉体給出用のオーガースクリュー装置2を下向き姿勢で連続させて構成されている。尚、本願実施例における各部分の寸法は、図3及び図4の従来例のものと比較する関係で便宜的に設定したものであり、本願の要旨を変更しない範囲で適宜に設計変更できるものである。
【0038】
タンク1は、漏斗状の容器部11の上部に蓋12を設けたものである。蓋12には粉体供給通路13を設けており、該粉体供給通路13を通して未脱気の粉体P0が容器部11内に供給される。
【0039】
オーガースクリュー装置2は、図1及び図2に示すように、単一のオーガー筒体21内に左右2本のスクリュー棒23,23を並設したものを使用している。
【0040】
オーガー筒体21は、タンク1の底部から下向きに連続させたもので、この実施例では、オーガー筒体21として1200mm程度の長さのものを使用している。
【0041】
各スクリュー棒23,23は、それぞれスクリュー軸24の外周に螺旋羽根25を所定ピッチで設けたものである。そして、この両スクリュー棒23,23は、軸線方向から見て各側の螺旋羽根25,25の一部が相互に重合する状態で、オーガー筒体21内に並設されている。
【0042】
各スクリュー棒23,23は、各スクリュー軸24,24の上部をそれぞれ上方に延出させて、該各スクリュー軸24,24の上部をタンク1の蓋12部分におていそれぞれ軸受26,26で支持している。そして、この各スクリュー棒23,23は、単一のモータ20によって同方向に同期回転せしめ得るようになっている。尚、他の実施例では、各スクリュー棒23,23を別々のモータ20で相互に同期駆動させるようにしてもよい。
【0043】
オーガー筒体21は、両スクリュー棒23,23の各螺旋羽根25,25の外端から微小間隔(例えば0.5mm間隔)を隔てて近接するような形状となっている。即ち、このオーガー筒体21は、図2に示すように、各スクリュー棒23,23の外側を微小間隔を隔てて囲繞する2つの円弧部21a,21aを有し、該両円弧部21a,21aを一体結合させた横断面略長円形の形状となっている。尚、このオーガー筒体21の長径方向の中間部には対向する位置にそれぞれ括れ部21b,21bが設けられていて、オーガー筒体21の内周面全体が左右のスクリュー棒23,23の各外端(螺旋羽根25の外端)に微小等間隔を隔てて近接している。
【0044】
オーガー筒体21の上半部には、多孔質のフィルター部22を設けている。このフィルター部22は、オーガー筒体21の一部を構成するものであり、該オーガー筒体21の上端から例えば600mm程度の長さ範囲に設けている。このフィルター部22には、その全面に無数の微小孔を有しているが、この微小孔は空気を通過させ得るものの粉体粒子の通過を阻止する程度の大きさである。そして、このフィルター部22も、その全内周面が各スクリュー棒23,23の螺旋羽根25の外端に微小間隔(例えば0.5mm間隔)を隔てて近接するように設置されている。
【0045】
フィルター部22の外周部には、脱気装置3を設けている。この脱気装置3は、フィルター部22の外周部を適宜間隔の脱気室32を隔ててカバー体31で囲繞し、脱気室32内の空気を吸気管33を介して吸引機34で吸引する(図1の符号A)ことにより、フィルター部22を通してオーガー筒体21内を輸送される粉体(符号P0〜P2)中の空気を脱気室32内に吸引(図2の符号A)するものである。
【0046】
この実施例で使用されているオーガースクリュー装置2は、単一のオーガー筒体21内に2本のスクリュー棒23,23を並設したものであるが、このように構成したものでは、オーガー筒体21(及びフィルター部22)の横断面形状が図2に示すように中間部にそれぞれ括れ部21b,21bを有した略長円形になる。
【0047】
ところで、本願実施例のオーガースクリュー装置2と従来例(図4)のオーガースクリュー装置102とを比較する関係で、この実施例(図2)のオーガースクリュー装置2の各部分の寸法及び運転スピードを以下のように設定している。
(1-1) 各スクリュー棒23(螺旋羽根25)の外径→43mm
(2-1) 各スクリュー軸24の外径→24mm
尚、上記(1-1)と(2-1)により、両スクリュー棒23,23による実質粉体輸送面積が約2000mm2となる。
(3-1) 螺旋羽根25のピッチ→50mm
(4-1) スクリュー棒23の回転スピード→100rpm
尚、上記(1-1)〜(4-1)により、粉体輸送量が計算上、約600リットル/時間となる。
(5-1) オーガー筒体21の各円弧部21aの内径→44mm
尚、この場合、脱気部分であるフィルター部22の内周長さが約217mmとなる。
(6-1) オーガー筒体21の円弧部21a内面からスクリュー軸24の外面までの距離R1→9.5mm
(7-1) オーガー筒体21の短径方向の外径L1→50mm(オーガー筒体の肉厚を3mmとした場合)。
【0048】
上記の各寸法に設定したオーガースクリュー装置2では、粉体輸送量として必要とされる600リットル/時間を確保した上で、脱気面積となるフィルター部22の内周長さが約217mm(図4の従来例の約115%)となり、且つオーガー筒体21の円弧部21a内面からスクリュー軸24の外面までの距離R1が9.5mm(図4の従来例の約63%)となって、従来例(図4)に比較していずれも脱気効率が向上する側に変化させることができる。
【0049】
従って、この実施例の粉体脱気充填機に使用されたオーガースクリュー装置2では、オーガー筒体21内を輸送される粉体(P0〜P2)の脱気効率が良好となり、最終的にオーガー筒体21の下端部から袋Y内に充填される粉体充填率を向上させることができる。尚、図1において、符号P0→P1→P2と進むほど粉体中の脱気率が高まっていることを示している。
【0050】
又、オーガー筒体21の短径方向の外径L1が50mm(図4の従来例の約76%)程度の小径であるので、オーガー筒体21の下端部外側に袋Yを装着する際にその開口部を大きく開かなくてもよい(袋の装着が容易となる)。尚、オーガー筒体21の長径方向の外径は従来例(図4)のものより大きくなっているが、袋Yの開口部は細幅ではあるが左右に長いので、オーガー筒体21の長径方向の外径が大きくても、袋Yをオーガー筒体21の下端部外側に装着する際の支障になることはない。
【0051】
さらに、袋Y内への粉体充填効率が高いと、一定重量の粉体P2を収容するのに袋Yを小さくすることができ、その分、袋コストを安価にできるとともに、粉体収容状態で外形が小さくなるので輸送コスト及び保管コストも安価になる。
【符号の説明】
【0052】
1はタンク、2はオーガースクリュー装置、3は脱気装置、21はオーガー筒体、22はフィルター部、23はスクリュー棒、24はスクリュー軸、25は螺旋羽根、32は脱気室、34は吸引機、P0〜P2は粉体である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉体を貯留するタンクの底部に粉体給出用のオーガースクリュー装置を下向き姿勢で連続させている一方、該オーガースクリュー装置のオーガー筒体に多孔質のフィルター部を設け、該フィルター部の外側から脱気装置で吸気してオーガー筒体内を輸送される粉体中の空気を脱気させた後、その脱気済み粉体をオーガー筒体の下端部から放出させるようにした粉体脱気充填機であって、
前記オーガースクリュー装置は、単一のオーガー筒体内に2本のスクリュー棒を並設したものを使用している、
ことを特徴とする粉体脱気充填機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−84311(P2011−84311A)
【公開日】平成23年4月28日(2011.4.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−238827(P2009−238827)
【出願日】平成21年10月16日(2009.10.16)
【出願人】(000156422)鎌長製衡株式会社 (11)
【Fターム(参考)】