JP3903207B2 - 振動処理装置を用いた粉粒体の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は容器状の処理室を振動させることによって粉粒体を流動させながら、混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を行う装置に関するものであって、特に粉粒体の移送速度を高めた粉粒体の処理方法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
食品、医薬品、農薬、飼料、化学薬品等の粉粒体の製造工場、加工工場等においては、原材料に混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を施してこれらの粉粒体を得るものであり、このための装置の一つに振動処理装置がある。この装置は、被処理物に減圧下あるいは常圧下で混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を施すことが可能であり、更に可燃性溶剤を含んだものの処理が可能である。この種の装置の基本構成は図７、８に示すように、密閉可能な円筒容器状の筐体１′の内部空間を処理室１０′とするものであり、この筐体１′を、バネ、防振ゴム等の弾性体２′を介在させて基台Ｂ′上に具え、この筐体１′にバイブレータユニット５′を設けて成るものである。
【０００３】
このような振動処理装置の一例である振動乾燥機Ｄ′は、バイブレータユニット５′における電動機の回転軸５２′に具えたアンバランスウェイト５３′の偏芯運動により生起した振動力によって、被処理物である粉粒体Ｇを流動させた状態で処理室１０′内に滞留させ、混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を行うものである。
そして投入口１５′側から排出口１６′側に至る経路を、排出口１６′側が下降するように設定することによって、粉粒体Ｇの排出を図っている。すなわち粉粒体Ｇは、バイブレータユニット５′から伝達される振動力を受けて振動する処理室１０′内において流動してホッピング状態となり、この際、投入口１５′側から排出口１６′側に向かって下降する斜面に沿って進行してゆくものである。
【０００４】
しかしながらこのような従来の振動乾燥機Ｄ′にあっては、投入口１５′から投入された粉粒体Ｇが排出口１６′側に向かう際の移送速度が遅いため、粉粒体Ｇは投入口１５′付近に滞留したままとなり、処理効率の低下を招いてしまっている。
また処理の済んだ粉粒体Ｇが全て排出されるまでに長時間（長いときで数時間）を要してしまっており、特に残り数パーセントの粉粒体Ｇは、図７に拡大して示すように排出口１６′の下縁を超えることなく投入口１５′側に戻ってしまうこともあり、完全に排出するのには更に長時間を要してしまっている。
【０００５】
ところで上述した従来の振動乾燥機Ｄ′における筐体１′へのバイブレータユニット５′の取り付け態様は、図８（ａ）に示すように平面視において回転軸５２′が投入口１５′から排出口１６′に至る経路に対して平行となるようにしたものであり、この取り付け態様は一般的なバイブレーションコンベヤやグリズリフィーダ等の構成を踏襲したものである。すなわち前記バイブレータユニット５′を、粉粒体Ｇの乾燥等と搬送との双方を行う振動乾燥機Ｄ′に適用するにあたっては、その取り付け態様に関して格別工夫は成されていなかった。
このため本発明者は、振動処理装置の移送機構についての動作原理を探究するとともに、この種の装置の設計において連綿と踏襲されていたバイブレータユニットの取り付け態様を根本から見直すことにより、被処理物の移送、排出を迅速且つ確実に行うことのできる振動処理装置の開発に着手するに至った。
【０００６】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、被処理物への振動力の作用態様を合理的なものにすることにより、被処理物の移送を迅速に行うことができ、装置の稼働率を高めることのできる新規な振動処理装置を用いた粉粒体の処理方法の開発を技術課題としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の振動処理装置を用いた粉粒体の処理方法は、基台上に弾性体を介在させた状態で配された筐体と、この筐体を振動させるバイブレータユニットとを具えて成り、このバイブレータユニットは電動機の回転軸にアンバランスウェイトを具えて成るものであり、このバイブレータユニットの筐体への取り付け態様を、平面視において回転軸が被処理物の投入口から排出口に至る経路に対して直交するようにし、且つ前記バイブレータユニットを、筐体の外周下部であって排出口に近い個所と投入口に近い個所との双方に配して成る振動処理装置を用いた粉粒体の処理方法であって、前記二基のバイブレータユニットの回転方向、運転停止状態を異ならせることにより、これらバイブレータユニットによって生起する振動力のモードを変化させながら、筐体の内部空間である処理室において被処理物の処理を行うとともに、排出工程においては、二基のバイブレータユニットのうち、排出口に近い個所に位置するバイブレータユニットのみを正回転で作動させることを特徴として成るものである。
この発明によれば、前記バイブレータユニットによって生起される振動力を、平面視において投入口側から排出口側に向かう被処理物の移送方向に対して平行に作用させることにより、被処理物の移動速度を高く設定することができる。また振動力は水平面内において変化しないため処理室の水平方向でのブレ（振動）を減少させることができ、この結果、他の機器との接続構造を簡略化することができる。
また、個々のバイブレータユニットの回転方向、運転停止状態を異ならせることによって振動のモードを異ならせることができるため、振動処理装置を混合、乾燥、造粒、コーティング等の動作時、排出動作時それぞれに応じた最適の振動モードで運転することが可能となり、被処理物の混合、乾燥、造粒、コーティングや排出を効率的に行うことができ、装置の稼働率を高めることができる。
また排出動作時には被処理物の経路に対して直交するように取り付けたバイブレータユニットを起動することにより、被処理物の排出に好適な振動力を生起することができ、排出を効果的に行うことができる。
そしてこの請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の粉粒体の処理方法について説明するものであり、振動処理装置たる振動乾燥機Ｄの構成について図示の実施の形態に基づいて説明し、その後この装置の作動態様と併せて粉粒体の乾燥処理方法について説明する。
図中符号Ｄで示すものが振動乾燥機であり、このものは内部空間を処理室１０とした筐体１を弾性体２を介在させて状態で基台Ｂに載置するとともに、筐体１に取り付けたベース３に対してバイブレータユニット５を具えて成る。そして振動乾燥機Ｄは、周辺機器としてコンデンサ、真空ポンプを具えて成る真空凝集装置６及び熱媒循環機７を具えるものであり、処理室１０内を真空にするとともに加熱し、更に前記バイブレータユニット５によって筐体１を加振することにより被処理物たる粉粒体Ｇを流動させながらこのものの乾燥処理を行うというものである。なお造粒、コーティング処理が行われる場合には、バインダー液、コーティング液を噴霧するノズルが筐体１または側板１２の適所に設けられる。また混合処理が行われる場合にはこれらの周辺機器は不要となる。
【０００９】
以下振動乾燥機Ｄを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記基台Ｂについて説明すると、このものは一例として図１、２に示すように、鋼材を適宜組み合わせて構成したものであり、この基台Ｂに対して四本の支持柱Ｃが立設される。
また前記弾性体２は、バネ、防振ゴム等の弾性部材によって形成された柱状部材である。
【００１０】
次に前記筐体１について説明すると、このものは内部空間を処理室１０とした横置き円筒状部材であり、筐体１の側周に固定脚１１を四脚形成し、また円筒両開口部に側板１２を開閉自在に具える。
またこれら筐体１及び側板１２の内側にはジャケット内板１３を設け、更に熱媒ノズル１４を取り付けるとともに、この熱媒ノズル１４に温水等の熱媒循環器７を接続する。
【００１１】
更に前記筐体１の側周部には投入口１５を形成し、その逆側に位置する側板１２に排出口１６を形成し、更に筐体１の略中央に排気口１７を形成するとともに、この排気口１７にフレキシブルパイプＦ等を用いて真空凝集装置６を接続する。また前記筐体１の適宜の個所に測定口１８を形成するものであり、この測定口１８には温度センサ、湿度センサ等が取り付けられ、図示しない適宜の制御盤に接続される。なお前記排出口１６は蓋体１６ａによって開閉されるものであり、この蓋体１６ａはダクト１６ｂに具えたハンドル１６ｃの操作によって排出口１６に接近離反するものである。また筐体１の下部にはドレン口１９が形成される。なおこの実施の形態では、処理室１０を、排出口１６側を水平線に対して１〜２°下方に傾斜させて基台Ｂ上に設置した。
【００１２】
そして図１に示すように前記筐体１の外周下部に側面視でＴ字形のベース３を固着するとともに、このベース３に対して二基のバイブレータユニット５を固定する。この実施の形態では筐体１の長手方向略中心にベース３を取り付けるものであり、このベース３の投入口１５側の面にバイブレータユニット５Ａを取り付け、更に排出口１６側の面にバイブレータユニット５Ｂを取り付けた。
【００１３】
前記バイブレータユニット５は、図３に示すように円筒状のケーシング５０内に電機子を具えて電動機５１を構成し、回転軸５２に対してアンバランスウェイト５３を具えるとともに、このアンバランスウェイト５３をカバー５４で被覆し、更に前記ケーシング５０にボルト孔を形成した台座５５を固着して成るものである。
なお図３には回転軸５２がケーシング５０の両側部から突出するとともに回転軸５２の両端にそれぞれアンバランスウェイト５３を取り付けたタイプのユニットを示したが、アンバランスウェイト５３を一基のみ具えるタイプのユニットを採用するようにしてもよい。
【００１４】
そして上述のように構成された振動乾燥機Ｄは図４（ａ）の平面図に示すように、回転軸５２が被処理物の移送経路（投入口１５から排出口１６に向かう経路）に対して直交するようにバイブレータユニット５Ａ及びバイブレータユニット５Ｂを筐体１に取り付けた状態となる。従ってこれらバイブレータユニット５によって生起される振動力は図４（ｂ）、（ｃ）に示すように筐体１の縦断面内において方向を変えることとなる。
また前記バイブレータユニット５Ａは、排出口１６側に位置する弾性体２よりも、投入口１５側に位置する弾性体２に近い個所に位置することとなる。一方、前記バイブレータユニット５Ｂは、投入口１５側に位置する弾性体２よりも、排出口１６側に位置する弾性体２に近い個所に位置することとなる。
【００１５】
ここでバイブレータユニット５の回転方向について定義しておくと、図５に示す側面図において反時計周りの回転を正回転とし、その反対すなわち時計周りの回転を逆回転として定義する。また粉粒体Ｇの移送方向については、投入口１５側から排出口１６側に向かう方向を正方向とし、その反対すなわち排出口１６側から投入口１５側に向かう方向を逆方向として定義する。
【００１６】
そしてこれらバイブレータユニット５Ａ、５Ｂの回転方向、運転停止状態を異ならせることにより、生起される振動力のモードが変化するのであって、まず図５（ａ）に示すように排出口１６に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ｂのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ａを停止させた場合には、被処理物が正方向に高い速度で進行する振動モードが得られる。
また図５（ｂ）に示すように投入口１５に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ａのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ｂを停止させた場合には、被処理物が正方向に低い速度で進行する振動モードが得られる。
更にまた図５（ｃ）に示すように投入口１５に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ａのみを逆回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ｂを停止させた場合には、被処理物が逆方向に高い速度で進行する振動モードが得られる。
更にまた図５（ｄ）に示すように排出口１６に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ｂのみを逆回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ａを停止させた場合には、被処理物が逆方向に低い速度で進行する振動モードが得られる。
【００１７】
振動乾燥機Ｄは一例として上述のようにして構成されるものであって、以下この振動乾燥機Ｄの作動態様と併せて本発明の粉粒体の処理方法について説明する。
（１）装置のセッティング
まず振動乾燥機Ｄの運転操作に先立ち、側板１２によって筐体１の両開口部を閉鎖するとともに、排出口１６を蓋体１６ａによって閉鎖する。また被処理物たる粉粒体Ｇの形状、粒径、重量等に応じて、バイブレータユニット５の回転数を決定し、振動周期、振幅の設定を行う。この実施の形態では一例として回転数を１８００ｒｐｍとした。
更に真空凝集装置６によって処理室１０内の圧力を設定し、熱媒循環器７によって循環する熱媒の温度及び流量を設定する。
【００１８】
（２）粉粒体の投入（分散動作）
そして前記真空凝集装置６を起動して処理室１０内を真空状態とし、また熱媒循環器７を起動して熱媒の循環供給を開始し、更にバイブレータユニット５を起動して筐体１を振動させる。ここでは図５（ａ）に示したように、排出口１６に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ｂのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ａを停止させる。
このようなバイブレーションユニット５の起動態様を採るのは、粉粒体Ｇの搬送速度を高く設定できるような振動モードを得るためであって、図６（ａ）に示すように投入口１５から投入された粉粒体Ｇは流動しながら速やかに処理室１０内を正方向に進行し、図６（ｂ）に示すように長手方向広域に分布することとなる。このため粉粒体Ｇが投入口１５付近に滞留することに起因する乾燥効率の低下を回避することができる。
【００１９】
（３）乾燥動作
次いで図５（ｂ）に示したように、投入口１５に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ａのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ｂを停止させる。
このようなバイブレーションユニット５の起動態様を採るのは、粉粒体Ｇの搬送速度を低く設定できるような振動モードを得るためであって、粉粒体Ｇが過度に進行して排出口１６付近に集中してしまうのを防ぐものである。
このように粉粒体Ｇは、バイブレーションユニット５からの振動力を受けて流動しながら処理室１０内において長手方向広域に分布し、この状態で熱媒からの熱を受けて乾燥処理が成されるものである。またこの際に生じた水蒸気は排気口１７から真空凝集装置６に至り、適宜外部に放出される。
なおもし粉粒体Ｇが排出口１６付近に集中してしまったような場合には、図５（ｃ）または図５（ｄ）に示したようなバイブレーションユニット５の起動態様を採ることにより、分流体Ｇを投入口１５側に戻して再び処理室１０内において長手方向広域に均等に分布させることができる。
【００２０】
（４）排出動作
やがて粉粒体Ｇの水分値が所望のものとなったことを、温度センサ等によって検知した時点で、あるいは予め設定しておいた処理時間が経過した時点で、排出口１６を開放する。そして再び図５（ａ）に示したように、排出口１６に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ｂのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ａを停止させる。
このようなバイブレーションユニット５の起動態様を採るのは、粉粒体Ｇの搬送速度が高い振動モードを得るためであって、図６（ｃ）に示すように粉粒体Ｇは、速やかに排出口１６から外部に排出される。
やがて処理室１０内の粉粒体Ｇが残り数パーセントとなったときでも、図６（ｃ）に拡大して示すように粉粒体Ｇは排出口１６から略全量が外部に排出される。
なお図８に示した従来の振動乾燥機Ｄ′では、投入した粉粒体Ｇ（炭酸カルシウム、平均粒径１．５〜２．２μｍ）の９０％が排出されるのに約２５分を要していたが、本発明を実施した実験では、約３分しか要しておらず、著しい改善が認められた。因みに全量排出までには約１５分と短時間しか要さないことも確認されている。
【００２１】
【他の実施の形態】
本発明は上述した実施の形態を基本となる実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示す実施の形態を採ることもできる。
すなわち上述した実施の形態は、振動処理装置の一例である振動乾燥機Ｄを用いて粉粒体Ｇを乾燥する形態について説明したが、造粒、コーティング操作を行うこともできる。
具体的にはまず粉粒体Ｇの形状、粒径、重量等に応じてバイブレータユニット５の回転数、振動周期、振幅を決定する。
次いで図５（ａ）に示したように、排出口１６に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ｂのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ａを停止させて、粉粒体Ｇを処理室１０に投入するものであり、粉粒体Ｇは流動しながら速やかに乾燥室１０内を進行し、図６（ｂ）に示すように長手方向広域に分布することとなる。
【００２２】
次いで図５（ｂ）に示したように、投入口１５に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ａのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ｂを停止させて粉粒体Ｇを流動させておき、筐体１あるいは側板１２の適所に設けた噴霧ノズルからバインダー液あるいはコーティング液を噴霧する。
その後、粉粒体Ｇが所望の粒径になった時点、あるいは所定量のバインダー液、コーティング液を噴霧した時点で真空凝集装置６を作動させ、熱媒循環器７から熱媒を供給して粉粒体Ｇの加熱を行う。
【００２３】
やがて乾燥が終了した時点で排出口１６を開放し、再び図５（ａ）に示したように、排出口１６に近い個所に位置するバイブレータユニット５Ｂのみを正回転で起動し、もう一方のバイブレータユニット５Ａを停止させて粉粒体Ｇの排出を行うものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理物への振動力の作用態様を合理的なものとすることにより、被処理物の移送、排出を迅速に行うことができ、均一な処理が行えるとともに、装置の稼働率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用される振動処理装置を示す側面図である。
【図２】 同上正面図及び背面図である。
【図３】 バイブレータユニットを示す分解斜視図である。
【図４】 バイブレータユニットによって生起される振動力の作用方向を説明するための平面図、側面図及び正面図である。
【図５】 バイブレータユニットによって生起される振動力のモードを説明するための側面図である。
【図６】 本発明の粉粒体の処理方法を段階的に説明するための骨格的側面図である。
【図７】 従来の振動流動乾燥機を示す側面図である。
【図８】 従来の振動流動乾燥機におけるバイブレータユニットによって生起される振動力の作用方向を説明するための平面図、側面図及び正面図である。
【符号の説明】
Ｄ 振動乾燥機
１ 筐体
１０ 処理室
１１ 固定脚
１２ 側板
１３ ジャケット内板
１４ 熱媒ノズル
１５ 投入口
１６ 排出口
１６ａ 蓋体
１６ｂ ダクト
１６ｃ ハンドル
１７ 排気口
１８ 測定口
１９ ドレン口
２ 弾性体
３ ベース
５ バイブレータユニット
５Ａ バイブレータユニット
５Ｂ バイブレータユニット
５０ ケーシング
５１ 電動機
５２ 回転軸
５３ アンバランスウェイト
５４ カバー
５５ 台座
６ 真空凝集装置
７ 熱媒循環器
Ｂ 基台
Ｃ 支持柱
Ｆ フレキシブルパイプ
Ｇ 粉粒体

Claims (1)

1. 基台上に弾性体を介在させた状態で配された筐体と、この筐体を振動させるバイブレータユニットとを具えて成り、このバイブレータユニットは電動機の回転軸にアンバランスウェイトを具えて成るものであり、このバイブレータユニットの筐体への取り付け態様を、平面視において回転軸が被処理物の投入口から排出口に至る経路に対して直交するようにし、且つ前記バイブレータユニットを、筐体の外周下部であって排出口に近い個所と投入口に近い個所との双方に配して成る振動処理装置を用いた粉粒体の処理方法であって、前記二基のバイブレータユニットの回転方向、運転停止状態を異ならせることにより、これらバイブレータユニットによって生起する振動力のモードを変化させながら、筐体の内部空間である処理室において被処理物の処理を行うとともに、排出工程においては、二基のバイブレータユニットのうち、排出口に近い個所に位置するバイブレータユニットのみを正回転で作動させることを特徴とする振動処理装置を用いた粉粒体の処理方法。

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