JP2711402B2 - 回転羽根による搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数の産業資材を、回転する羽根によって起
こされる直接遠心惰力、あるいは吸引、放出する風力等
各様の力によって搬送する装置に関するものである。

（従来の技術） 現今各種の物体を、羽根の回転力により直接あるいは
その作り出される風力等で搬送する装置は多い。それら
装置で吸引放出する力の多くは、羽根の回転打撃惰性、
羽根の回転に伴いその円弧法線で作られまたは起こされ
る、物体あるいは空気（以下単に物体という）の遠心流
動慣性により生まれる負圧に比例するから、回転抵抗摩
擦も羽根翼自体並びにその外端と外周壁に多くが集中す
る。従って物体を吸引放出する力の大きさはおおむね回
転速度に比例するので、そのより強い力を望めば、より
高速、より大きな動力へと連動する傾向にある。

又、構造的にみれば、それらの装置の羽根翼が、回転
軸周縁から離れて外周側に配備されていることが多く、
その空間域の存在が羽根の回転により外周で生ずる負圧
を吸引力に転換する機能上のロスとなり、さらには切り
ワラ、モミガラ等の搬送では羽根翼の入射点に繊維夾雑
物が貼り付いて著しい効率低下の原因となることが多か
った。

そのために、羽根構造と配置方法並びにその回転速度
や所用動力を低減させる為の改善技術が求められてい
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、以上の事情に鑑みてなされ、そのいくつか
の課題について改善を図るものである。その一つは羽根
翼自体並びにその外端と外周壁に集中する抵抗摩擦を分
散し軽減すると共に、その生ずる負圧を強め、物体の流
動慣性を高めて、相対的に回転速度と所用動力を低減す
ると共にトラブルを防止することを目指した。

請求項３にある一般的に利用される利用形態において
である。

次に利用形態分野を拡大することである。本出願の基
となった直列風力搬送装置（特願昭63−967）は比較的
低速による切削喰い込みと放出を直列的に行う機能によ
る請求項２にある利用形態であったが、それによる試行
検討に基づく羽根翼羽形の改良によって、対象物体、利
用形態の拡大が可能となり請求項３タイプ並びに請求項
４タイプを拡大して出願した。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前出願においてなされた羽根翼羽形が合成サ
イクロイド曲線に基づくものであったが、試行検討の結
果より確実に意図した羽形となる合成正弦曲線による図
示方法に改良した。その羽形に一次元形状の巾を備えた
羽根翼を、図１に示したＡ点位置の接線を回転軸同心円
に重ねて基部とし、偏心に、複数配置した構成とするこ
とが基本である。

（１）基礎となる羽翼羽根形の構造図は、図１に示して
いるがその根拠は次の通りである。

基調となる合成正弦曲線の一般式は、 ｙ＝Asin（Bx）…………で示される。

ｘ単位はラジアン 本例の場合曲線の変曲点Ｏを原点として 変曲点Ｏより左側（CBO）は・・・・・・・・ｘ≧０で 基本振幅をａとして・・・・・・・・・・式は 又、変曲点Ｏより右側（OAD）は・・・・・・０≦ｘで 基本振幅を2aとして・・・・・・・・・・・・式は でそれぞれ示される。

具体的な数字を代入した図１の実線は、 によるものである。

このようにして作成された羽形と必要な一次元形状の
巾をもつ羽根翼のＡ点（羽根基部、偏心度と関連しOAD
間で変動）における曲線の接線を、回転軸周円の接線に
重ね合わせる方法で、複数箇所に配置固定した構成に成
る構造の羽根体を、各装置に使用してその効率改善を図
るものである。

尚、羽形曲線の合成組み合わせ方、羽根翼基部となる
回転軸周円の半径（偏心度）等は、対象物体、使用目的
や装置毎に、相対関係が大きいので慎重な検討によって
決めるべきである。

以上が本発明の基礎である請求項１にかかる手段に関
する説明である。

（２）請求項２にかかる構成は図４、図５、図６に示し
ている羽根の回転力を直列的に利用して穀類及び類似す
る物体を搬送する装置である。羽形図におけるＣ点で物
体を喰い込み、遠心惰力がＰ点で与えられるという特性
から、羽根の回転が無駄なく物体の流動慣性に転換され
る。利用に当たって直接打撃力が加わるので、穀物に損
傷を与えない回転数を適度に設定しなければならない。

（３）請求項３にかかる構成は図７、図８、図９に示し
ている。羽根の回転によって生ずる負圧力を利用する吸
引型のブロワーやポンプとして利用する装置である。こ
の利用型において羽根の特徴の全てが生きている。即ち
その構成配置において吸込口とほぼ半径を等しくする回
転軸周円と羽形図Ａの接線が重ねられるので、羽根の入
射角度が０に近く、物体の抵抗も０に近い。

本発明のきっかけは、切りワラやモミガラの農業用資
材の搬送に当たっての困難が、羽根の入射点における繊
維質夾雑物の付着によって効率を著しく低下させること
にあり、高速にするほどその障害が増加したからであっ
た。羽根の回転力がほぼ無駄なく吸引と放出という物体
の流動慣性に転換され、物体の抵抗も少ない。適度の回
転数設定が必要である。

（４）請求項４にかかる構成は、図10、図11、図12に示
している。

雪や堆肥は粗密でありながら水分を多く含み固まりやす
いので、圧力をかけず比較的多量の切削と放出を直列的
に行う装置である。回転に伴う放出空気が切削喰い込み
を妨げない回転数設定が必要である。

（５）請求項５は図10、図11の符号７、７′、７″、７
に示している４項の補助機能を為すもので雪或いは堆
肥の堆積層が浅い場合に物体を本機に集め寄せて供給す
る補助装置である。

（６）請求項６にかかる構成は図11の符号12、13に示し
ている。本来は当初から４項本機の一部とするべきであ
ったかもしれない。通常小型といえども除雪機装置には
機体維持のほかに推進機能が必要であるが、本案による
羽根のＣ点における切削喰い込みは無理なく行われる
が、対象物体が若干粘結性をもっているので、その剪断
する力が機体を引く力と連動するので推進は人力による
補助程度で可能となる。本案の羽根構造の特徴が、その
点でも活かされる装置である。

（作用） 本出願の基となる羽形の機能は図２、図３に示してあ
るが、その羽形と一次元形状の中を有する羽根翼を装備
した羽根は、その回転に伴って起こされる物体の流動慣
性と相乗的に融合機能する。以下利用型別に詳述する。

請求項３のタイプはその回転羽根が回転に伴ってその
吸い込み口から物体を吸引し、その中心基部から外側に
向かって流動させ放出する装置であるが、図２の如く、
その羽根翼に与えられた特徴ある羽根曲線構造と配置装
置法から抵抗が少ない。即ち回転軸周円位置にある羽根
の入射角度は０に近く装着されているので、吸引される
物体との抵抗は０に近い。以後も羽根翼に対する衝撃抵
抗を与えること少なく物体が流導し、力点Ｐに至って放
出される。羽根の回転する力がそのまま物体の流動慣性
に転換され強い負圧力が生ずるのである。物体を放出す
る力点Ｐが、羽根の外端Ｃ点より離れているので、物体
剪断力が小さく、外周壁に対する抵抗摩擦も少ない。

物体を放出する力がＰ点に集中する例式は回転モーメ
ント・・・Ｍ、搬送物体の重量・・・Ｇ、軸中心より力
点Ｐまでの距離・・・ｒとすると Ｍ＝Grが成り立つ。

このように羽根の回転エネルギーが、そのまま物体の
遠心流動慣性に転換されてそれぞれ助長し、物体の放出
に弾みと惰力を与えるので、相対的に負圧力が強くな
り、相乗的に吸引放出力が強くなる作用で効率が向上す
る。

又、回転する羽根が直列的に物体の切削喰い込みと放
出を行う。（第2,第４項タイプ）装置にあっては、図２
の如く、物体を切削する羽根の側端Ｃ点と、放出する力
の集中するＰ点とが離れているので、物体の喰い込みが
無理なく行われ、基部から流れてくる空気と一体となっ
て放出する力が大きくなるという、主として穀類形状の
物体や雪等の形状の物体の遠心惰力を活かす作用とな
る。

以上述べた如く、請求項１記載の特徴を有する回転羽
根の利用には、大きく分けて２つのタイプがあることを
説明したが、前項（手段）で指摘したように、特に羽根
を構成する要件が、利用タイプによって微妙な差がある
ことは当然である。更に使用するに当たってその回転速
度にも適合する程度があり、３項の吸引放出するブロワ
ータイプは放出する力の必要度に合わせて早くしても良
いが、２項、４項の切削と放出を直列的に行う機能タイ
プにあっては、物体喰い込み位置において、風力がその
喰い込みを妨げない程度にしなければならない、といっ
た要件を考慮する必要がある。

（実施例） 以下図面を参照して本発明にかかる実施例を前の手段
及び作用の項に従って説明する。

図１は、請求項１の、本発明の基礎となる羽根翼羽形
を作成する計算図面の一例である。

図２、図３は、作用の項にあげた羽根翼の回転に伴う
機能模式図である。

図４は、請求項２の直列型の搬送装置の平面断面図
で、図５は、その側面断面図、図６は、その正面断面図
である。

図７は、請求項３の吸引型搬送装置の平面断面図で、
図８は、その側面断面図、図９は、その正面断面図であ
る。

図10は、請求項４、５、６の直列切削型搬送装置の平
面断面図で、図11は、その側面断面図、図12は、その正
面断面図である。

図１については、手段の項で詳しく説明した。図２、
図３についても作用の項で詳しく説明しているので構成
についての説明は省略する。

図４から図９までの実施２例に於いて、１は回転軸で
ある。２はその軸受ケースで2Aの台に固定されている。
３はケーシングで、3Aの側板を備えて2Aの台に固定され
ている。４は物体の投入口或いは吸込口で、５は吐出口
である。6Aは回転羽根軸とそれに直交する円板よりなる
フランジで複数の羽根翼が装着されている。６はその羽
根翼基部位置となる回転軸周円を表し、６〜１から６〜
６及び６〜１′から６〜４′はそれぞれの羽根翼であ
る。７は駆動プーリーである。

図10から図12において、１及び１′は回転軸である。
２は回転軸を装着するギャボックスである。３はケーシ
ング的カバーで、上部に４の集合板を内蔵した５の吐出
口を備えている。6A及び6A′は回転羽根軸とそれに直行
する円板よりなるフランジで複数の羽根翼が装着されて
いる。６はその羽根翼基部位置となる回転軸周円を表
し、６〜１から６〜６及び６〜１′から６〜６′は羽根
翼である。７及び７′は１及び１′を延長した回転軸に
固定された中央方向へスクリュー機能する角度のそれぞ
れ複数の羽根である。８は動力伝動シャフトケースで、
９のエンジンと２を繋いでいる。10と11は支手ハンドル
である。12と12′は橇部で、13と13′の支持棒によって
８と連なり機体を保持している。14はエンジン部の支持
棒である。

以上の構成による動作を順をおって説明する。

（１）図４〜図６の装置にあって、７のプーリーが動力
によって設定された回転方向に駆動されると、回転羽根
が回転する。４から物体が投入されると羽根外端が無理
なく取り込み、そのままそこから放出される。その羽根
の回転が、物体の喰い込み、そして遠心流動性転換、さ
らに放出力付与と効率よく機能されることは図３に示し
作用の項で説明しているので理解されたい。

本機の場合、その巻き起こされる風力が強すぎる（回
転が速すぎる）と４からの喰い込みが妨げられるので、
適度の回転速度が求められる。風力に頼らず穀物等の物
体の搬送に適する比較的、低速回転で利用する簡便化さ
れた装置である。

（２）図７〜図９の装置にあって、７のプーリーが動力
によって設定された回転方向に駆動されると、回転羽根
が回転する。４の吸入口から入った物体は、入射角度の
極めて小さい羽根間に無理なく取り込まれ、５から放出
される。その羽根の回転は、回転抵抗を受けることが小
さく、その回転運動がそのまま物体の流動慣性に転換さ
れて遠心放出力を高める機能については図２に示し作用
の項で詳しく説明しているので理解されたい。

本例装置は空気やモミガラ、穀粉等空気と混合して一
体となる物体、そして水のような流動性が自在なものま
で、対象物体が異なっても、羽根の回転に伴う直接抵抗
が少なく、羽根の回転するエネルギーがそのまま物体の
遠心流動慣性力に転換されるので、高速・高圧の搬送効
果を求めやすい。負圧力の高いことが特筆されることか
ら多面的利用分野がある。

（３）図10〜図12の装置にあって、９のエンジン動力に
よって、回転羽根が設定された方向に回転する。解放さ
れた前方円弧に物体が供給されると羽根の外端Ｃ点によ
って切削され、容易に羽根に抱え込まれて回転し５から
放出される。

本例ば具体的に小型の雪或いは堆肥等の移動搬送を目
的とする装置の利用例であるが、外端Ｃ点における物体
の剪断力が小さいために大きい断面積での喰い込みが容
易である。そして抱え込まれた物体に遠心流動慣性力が
付与されて円滑に放出される。また本例の場合の物体の
喰い込みが無理なく行われることから、その喰い込みに
前進力が要することが少なく、むしろ機体が被処理物体
に引かれる力が生じるので人力による移動と機体保持の
為だけの橇部を設けることによって、作業操作ができる
ことになり、装置の単純化・簡便化・小型化が可能とな
ったものである。雪等容積の大きい物体の移動搬送に適
している。

尚（１）の例と同じく羽根の回転によって巻き起こさ
れる風力が強すぎると、物体の喰い込みが妨げられるの
で適度の回転速度が求められる。又本装置は例えばトラ
クター等のアタッチメントとして作業機のみの構造とし
ても利用できることは当然である。

（発明の効果） 前述実施例の利用型別動作の説明に基づき効果を述べ
る。

請求項３のブロワー型の利用について、従来型の多く
のものは、羽根翼が吸入口から離れて外周に近く設置さ
れている。そのために吸入口と羽根の入射点までの間に
物体の流動ロスが生じ、物体によっては支障の生じるこ
とも多い。それに対して本案装置はその支障回避の必要
から発明されたもので、非常に効率が良く、前述の機構
や作用の説明のように回転速度に比例する風量・風圧の
効率が大幅に向上する。同等の効率を求めるとすれば回
転数や原動力を大巾に軽減できる。切りワラ・モミガラ
等の搬送に当たっても支障なく効率の高いことも確証さ
れている。負圧と放出圧力が高まることは特筆されるの
で、水ポンプへの利用効果は期待が大きい。

請求項２の直列型搬送装置は、穀類等を低速回転によ
って搬送できる簡便な装置で、利用の拡大につながる。

請求項４の除雪装置も小型で簡便なものから大型まで
利用を拡大できる。特に湿度の高い雪等も単純な機構だ
からこそ対応できる。

以上の様に本案の特徴ある羽根構造は利用に当たっ
て、所用動力やコストの低減を可能にした。高い負圧に
基づく吸引力と放出圧力が求め易いことは利用分野の拡
大につながる。除雪機型の利用にも道を開いたのであ
る。

今日の経済活動に於いて、回転羽根機構による搬送装
置の効率化が強く求められていることから、その利用拡
大、効率化の効果は非常に大きく、又コスト低減の効果
も大で、産業の発展に貢献し得る。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の基礎をなす、回転羽根翼の改良された羽
形を図示するために、その基調となる合成正弦曲線の作
成方法を示している。 図２は軸心吸引型装置の回転羽根の回転に伴う羽根翼機
能を示す模式図である。 図３は直列切削型装置の回転羽根の回転に伴う羽根翼機
能を示す模式図である。 図４は直列型搬送装置（ブロワー）の平面断面図で、図
５はその側面断面図、図６はその正面断面図である。 図７は吸引型搬送装置（ブロワー）の平面断面図で、図
８はその側面断面図、図９はその正面断面図である。 図10は直列切削型の搬送装置（除雪機）の平面断面図
で、図11はその側面断面図、図12はその正面断面図であ
る。 （符号の説明） 各図において（４〜12図）１……回転軸、２……軸受ケ
ース（あるいはギアボックス）、2A……架台、３……ケ
ーシング、４……投入口（或いは吸入口）、５……吐出
口、6A……フランジ、６……回転軸周円、６〜１から６
〜６或いは６−１′〜６−４′等……羽根翼、７……プ
ーリー（10図では複数の羽根）、８……動力伝動ケー
ス、９……エンジン、10と11……支手ハンドル、12……
橇部、13……支持棒、14……支持棒

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングに内蔵され動力によって駆動さ
   れる回転羽根の働きで、物体を搬送する装置であって、
   その回転羽根が、振幅と範囲の異なる正弦曲線を合成し
   て成る合成正弦曲線を基調とした羽形と、一次元形状の
   巾を備えた複数の羽根翼の基部を、その基部となる位置
   での羽根翼の接線が、回転軸周りの、吸入口半径とほぼ
   等しい半径を有する同心円周縁の接線に重なる様にした
   構成によってなることを特徴とする、回転羽根による搬
   送装置。
2. 【請求項２】回転羽根を内蔵するケーシングの外周壁と
   直列的に、投入口と吐出口を備え、回転方向と直列的に
   取り込みと放出を行う機構により、穀類や類似する物体
   を回転惰力で搬送する機能を具備する構造であることを
   特徴とする、請求項１記載の直列型搬送装置。
3. 【請求項３】回転羽根を内蔵するケーシングの外周壁の
   一端に吐出口を備え、側壁の回転軸位置（中央）に吸入
   口を備え、強い負圧力が発生する回転によって、空気や
   空気と混合し一体的になりやすいモミガラ、オガ屑、穀
   物粉等の物体、あるいは水のように流動性の自在な物体
   を搬送する機能を具備する構造であることを特徴とする
   請求項１記載の吸引型搬送装置。
4. 【請求項４】回転羽根と直列に、その円弧で被処理物体
   と接する前方を解放し、他の側壁や円弧周接部を被覆す
   るケーシングカバーと、そのカバー上部に集合放出部を
   備え、切削と放出を直列的に行う回転機構により、雪あ
   るいは堆肥等の物体を搬送する機能を具備する構造であ
   ることを特徴とする、請求項１記載の直列切削型搬送装
   置。
5. 【請求項５】請求項４の直列的に物体を切削し搬送する
   装置の、回転羽根軸の両端に、回転軸を延長し、回転に
   よって中央方向に移動機能する角度の羽根を複数装着
   し、雪等の物体を切削し搬送する機能に併せて、中央方
   向にかき寄せ供給する機能を具備することを特徴とする
   請求項４記載の直列切削型搬送装置。
6. 【請求項６】請求項４の直列的に物体を切削し搬送する
   装置が、その機体保持と、走行移動のため、機体下部に
   橇部を有することを特徴とする、請求項４記載の直列切
   削型搬送装置。