JP4643308B2 - 振動式粉粒体排出装置 - Google Patents
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Description
ここで、振動式粉粒体排出装置は、基本的にサイロの底部に設けられ、粉粒体を排出する排出口付近を振動させて粉粒体を排出する装置であり、下記に示すような種々の装置が提案されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3および特許文献4)。
振動フィーダー200は、タンク202の底部に適当な弾性部材204を介して取り付けられ、漏斗部材206と、その上方にこれと同心的に配置された上向きに凸の、すなわち円錐型の障壁部材208から構成されている。漏斗部材206は、上方斜壁部215、水平環状部212および下方斜壁部214を備えている。上方斜壁部215の上端部216と下方斜壁部214の下端部218は、垂直に形成され、それぞれタンク202と図示していないスクリューフィーダーへの連結が容易に出来るようになっている。また、水平環状部212の外径は、障壁部材208の下端部の直径よりも小さい。このような振動フィーダー200に、図には示されていない適宜の振動手段により振動を与えることで、流動化した粉粒体が矢印方向に流れ出す。
特許文献2の振動ホッパでは、下位ホッパ部を振動させることで、たとえホッパ本体内にブリッジが生じていても同ブリッジは容易に崩壊し材料排出口より円滑に排出され、また、ホッパ本体の内部にブリッジ防止用コーンを有することで、その排出をさらに円滑なものにすることができると開示されている。
また、特許文献3には、障壁部材が同心的に所定間隔離間して2箇所に配置された材料流れ促進装置が開示されている。
ここで、現在、特に食品製造業においては、一つの製造ラインで異なる製品を作る、いわゆる多品種製造が多くなってきており、製造する製品に応じて製造ラインに対応したサイロ(タンク)に貯槽される粉粒体の種類も変更されることが多い。そのため、振動式粉粒体排出装置は、サイロに貯槽されている種々の粉粒体、フラッシング性の高い粉粒体や、逆にフラッシング性の低い粉粒体に対応する必要がある。ここで、フラッシングとは、粉粒体があたかも液体のような挙動を示し、流路が繋がっていれば装置内を通過して粉粒体が排出口から流出することをいう。
また、上記特許文献1、特許文献2および特許文献3に開示の排出装置では、障壁部材の下端と底部開口を接近させることでフラッシングを防止するとしているが、障壁部材と底部開口との間隔を変えることはできないので、高フラッシング性粉粒体のフラッシングを防止することができる狭い間隔に設定すると排出能力が低下するという問題点がある。
しかしながら、上記特許文献に開示された振動式粉粒体排出装置は、一度サイロに接続されると、サイロと振動式粉粒体排出装置は密閉構造となり、また、装置自体も重いため、装置自体を取り外して清掃することは、非常に手間がかかり困難であるという問題点もある。
ここで、本発明において、制流手段とは、通常、本体の底面に垂直に所定間隔離間して配置された板状部材のことをいう。
また、前記制流手段は、前記排出口の接線上に配置されていることが好ましい。
さらに、前記本体は、上部と下部に分離可能な構造であることが好ましい。
さらに、前記上部および前記下部の外壁の所定部分に回転軸となる支点部を有し、前記支点部を回転軸として、前記上部と前記下部とを、前記上部と前記下部との接触面と平行な方向に相対的に回動させ、前記上部と前記下部とを分離させることが可能であることが好ましい。
さらに、前記制御部は、前記貯槽装置の開口部からの粉粒体の供給停止後、所定時間前記本体を粉粒体排出時に加振する方向と同じ方向に振動させ、その後、粉粒体排出時に加振する方向とは逆方向に前記本体を振動させるように前記加振手段を制御することが好ましい。
ここで、防振装置20は、防振ゴム等により構成され、排出装置14から支持体16への振動の伝達を抑制している。
図2は、振動式粉粒体排出装置14の概略構成を示す模式的上面図であり、図3は、図2のII−II線断面図である。
また、上部本体30は、その外壁に所定間隔離間して受け板56を備え、それぞれ上述した支持体16に防振装置20を介して固定されている。
また、本実施形態の上部本体30および下部本体32は、互いの接触面の外側にそれぞれフランジ部分を有する。
ここで、上部本体30および下部本体32の形状は、本実施形態に限定されず、サイロ12側から排出口50に向うに従って徐々にその径が小さくなる形状、下部本体の底面が所定角度傾斜した漏斗形状等、種々の形状とすることができる。
このような障壁部材34を設けることで、サイロ12から供給される粉粒体は、排出口50の垂直方向の延長線上よりも外側に移動され、その後、障壁部材34の底面と排出口50で形成される空間から排出される。
このように、排出口50の上側に障壁部材34を設け、障壁部材34と排出口50の距離、大きさを所定値とすることで、排出口50にスライドゲートを設けることなく、排出口50からの粉粒体の排出を防止することができる。
加振手段36によって、上部本体30を振動させることで、排出装置14全体が振動する。排出装置14が振動することで、排出口50周りで安息角以下の角度で安定して堆積していた粉粒体も振動させられ、排出口50から粉粒体が排出される。
また、加振手段36には制御部80が接続されている。この制御部80は、加振手段36の加振周波数、回転方向等を制御する。
ここで、本実施形態では、加振手段36として振動モーターを上部本体30に1つ設置したが、これに限定されず、振動モーターを複数設置してもよく、また、配置位置も、上部本体30に限定されず、下部本体32に設置してもよい。加振手段としては、振動モータに限定されず、例えば、電磁式バイブレータ等、従来公知の加振手段を用いることができる。
制流板38は、板状部材で構成され、排出口50の縁の接線方向に、下部本体32の底面に垂直に、排出口50を中心として円周上に6枚が等間隔に配置されている。制流板38は、上辺がバッフルプレート60の底面と平行な直線形状であり、下辺は下部本体32の底面および側面に接合されている。
さらに、バッフルプレート60の底面と排出口50との距離を従来よりも大きくできるので、排出流量も高く維持することができる。
図5を用いて開閉手段について詳細に説明する。図5(a)は、排出装置14を閉じた状態を示す模式図であり、図5(b)は、上部本体30と下部本体32とを分離し、排出装置14を開いた状態を示す模式図である。
開閉手段40は、上部本体30のフランジに設けられた上支点部70と、下部本体32のフランジの上支点部70に対向する位置に設けられた下支点部72と、上支点部70と下支点部72を貫通し、回転軸となるシャフト74と、上部本体30と下部本体32との接触部を密閉状態にする締付けボルト76とを有する。
シャフト74は、上部本体30と下部本体32との接触面に対して垂直に上支点部70および下支点部72を貫通して設けられ、上支点部70および下支点部72を水平方向に回動可能に支持している。
これにより、排出装置14を粉粒体切り出し装置10から取り外すことなく、上部本体30の内面、下部本体32の内面および障壁部材34等の排出装置14の内部を清掃することができ、サイロに貯槽される粉粒体の種類が頻繁に変更される場合であっても、排出装置14の内部を容易に清掃することができ、コンタミネーションを防止することができる。
締付けボルト76は、下部本体32のフランジに複数(本実施形態では3箇所)配置され、上部本体30と下部本体32とのフランジ部分を圧接し、上部本体30と下部本体32との接触部を密閉状態とする。粉粒体排出時は、締付けボルト76によって上部本体30と下部本体32は、密閉状態となっている。
ここで、締付けボルト76は、取り外しが可能な構造であり、清掃時に、上部本体30と下部本体32との締付けを緩め、上部本体30と下部本体32とを開放状態にして、上部本体30と下部本体32とを回動可能な状態にすることができる。
ここで、本実施形態では、清掃が容易にできる点から上部本体と下部本体を分離可能な構造とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、上下を分離しない一体構造の本体の底面に制流板を設置することもできる。
本実施例では、排出装置のバッフルプレート60の底面の外径D1を250mm、バッフルプレート60の底面と排出口50との距離L1を75mm、排出口50の径D2を200mm、下部本体32に6枚の制流板を配置し、下部本体32の底面形状は表面を研磨加工していない平板とした。ここで、制流板38の高さL2は30mmであり、図4(a)に示すように、排出口50付近で、隣接する制流板との間隔d1、つまり制流板38の排出口側の先端と隣接する制流板との最短距離が50mmとなるように配置した。また、サイロ12の底部の開口部には、図示されていないスライド(ゲート)が備えられている。
上記構成の排出装置におけるフラッシング性の高い粉粒体(以下、粉粒体1とする)のスライド開放時の排出量を以下のようにして測定した。
まず、スライド(ゲート)を閉じた状態で、サイロ12の上方より一定量の粉粒体1を投入した。次に、スライドを全開にすると、ある程度の量の粉粒体1が排出装置内へ流出した。この時、流出した粉粒体1を回収し、その質量を測定した。
ここで、スライド開放前にサイロ12に貯槽される粉粒体の量は140kgとした。
このように測定した結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量は、8.1kgであった。
下部本体32に配置する制流板の大きさ、配置位置を変更したこと以外は、実施例1の排出装置と同様の構成、形状で粉粒体1のスライド開放時の排出量および粉粒体2の排出流量の測定を行った。ここで、本実施例の制流板は、図4(b)に示すように、図4(a)に示した制流板と同様の形状の制流板と、その制流板の長手方向の長さをほぼ半分にした形状の制流板が交互に配置されており、短い制流板の排出口側の先端と隣接する長い制流板との最短距離d2が115mm、長い制流板の排出口側の先端と隣接する短い制流板との最短距離d3が50mmとなるように配置した。
その結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量は24.7kgであった。
スライド(ゲート)を閉じた状態で、サイロ12の上方より粉粒体2を140kg投入した。次にスライドを全開にし、加振手段である振動モータを起動した。排出口50から排出される粉粒体2を10秒間ずつ、次々と袋取りした。各袋内の粉粒体2の質量を測定し、その平均値から粉粒体2の排出流量を算出した。
このようにして測定した結果、粉粒体2の排出流量は8.4ton/hであった。
下部本体32に配置する制流板の枚数を4枚にし、さらに制流板の形状を変更したこと以外は、実施例1の排出装置と同様の構成、形状で粉粒体1のスライド開放時の排出量および粉粒体2の排出流量の測定を行った。ここで、本実施例では、4枚の制流板を、図4(e)に示すように、制流板の排出口側の先端と隣接する制流板との距離が全ての制流板の間で同一距離となるように配置した。また、制流板の形状は、図4(f)に示すように、下部本体の側面側の高さL3が85mm、排出口側の高さL4が30mm、長さL5が160mmの台形形状とした。
その結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量は15.1kg、粉粒体2の排出流量は7.5ton/hであった。
下部本体32に配置する制流板の大きさ、配置位置を変更し、下部本体32の底面形状をバフ#400研磨した平鏡板としたこと以外は、実施例1の排出装置と同様の構成、形状で粉粒体1のスライド開放時の排出量および粉粒体2の排出流量の測定を行った。ここで、制流板は、図4(c)に示すように、排出口付近の隣接した制流板の間隔d4が80mmとなるように配置した。
また、本実施例では、粉粒体1のスライド開放時の排出量の測定時に、サイロに貯槽する粉粒体の量を120kgとした。上記条件で測定した結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量は16.3kg、粉粒体2の排出流量は7.3ton/hであった。
本比較例では、下部本体32に制流板を配置せず、バッフルプレートと排出口との距離L1を25mmとし、排出口径D2を150mmとしたこと以外は、実施例1の排出装置と同様の構成、形状で、粉粒体1のスライド開放時の排出量および粉粒体2の排出流量の測定を行った。ここで、本実施例では、粉粒体1のスライド開放時の排出量の測定時に、サイロに貯槽する粉粒体の量を120kgとした。その結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量は13.4kg、粉粒体2の排出流量は、測定時にほとんど排出されず計測できなかった。
本比較例では、下部本体32に制流板を配置せず、排出口径D2を150mmとしたこと以外は、実施例1の排出装置と同様の構成、形状で、粉粒体1のスライド開放時の排出量および粉粒体2の排出流量の測定を行った。ここで、本実施例では、粉粒体1のスライド開放時の排出量の測定時に、サイロに貯槽する粉粒体の量を120kgとした。その結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量は56.5kg、粉粒体2の排出流量は7.8ton/hであった。
このように、この比較例2では、フラッシングを防止できなかった。
本比較例では、下部本体32に制流板を配置せず、バッフルプレートと排出口との距離L1を25mmとし、下部本体の底面形状をバフ#400研磨した平鏡板としたこと以外は、実施例1の排出装置と同様の構成、形状で、粉粒体1のスライド開放時の排出量および粉粒体2の排出流量の測定を行った。ここで、本実施例では、粉粒体1のスライド開放時の排出量の測定時に、サイロに貯槽する粉粒体の量を120kgとした。その結果、粉粒体1のスライド開放時の排出量はほぼ全量であった。
このように、この比較例3の場合では、バッフルプレートと排出口との距離を短くしたが、フラッシングを防止できなかった。
そこで、本発明者らは、排出流量調整装置を用いることなく、排出流量を調整する方法について鋭意検討した結果、排出装置の加振手段を制御することで、排出流量を調整できることを見出した。
これにより、本発明の振動式粉粒体排出装置では、貯槽されている粉粒体、所望する排出流量に応じて、加振周波数を調整することで、所望の排出流量に調整することができる。
ここで、本実施形態では、振動式粉粒体排出装置として上述した排出装置14を用い、排出する粉粒体として、粉粒体2(フラッシング性の低い粉粒体)を用いる。
まず、排出装置14を用いて、粉粒体2を排出させたときの加振周波数と排出流量との関係を以下のようにして測定した。
サイロ12には、140kgの粉粒体2が貯槽されており、排出装置14の排出口50から排出された粉粒体2は、コンベアにより
サイロ12上に持ち上げられ投入される。こうして循環経路が形成された中、スライドを開放し、加振周波数をまず30Hzに設定し、振動モータを起動した。排出装置14からの排出流量が安定した時点で、一定時間に排出される粉粒体の質量を測定し、排出流量に換算する。ここで、振動モータの設定は2通りとした。すなわち、加振ウェイトを最大加振力の80%と設定した場合と100%とした場合である。
測定した結果を図6に示す。ここで、図6は、縦軸を排出装置14の排出流量[ton/h]、横軸を加振周波数[Hz]とした。
図6のグラフに示すように、排出装置14の共振周波数となる30Hz以上の周波数領域では、加振手段36の加振周波数と排出流量の関係が比例関係となる。
このように、本発明では、加振手段36の加振周波数を調整することで、スクリューフィーダ等の排出量調整装置を用いることなく、排出流量を調整することができる。
ここで、このような制御は、上述した制御部80に粉粒体毎の加振周波数と排出流量の関係を記憶させておき、サイロ12に貯槽されている粉粒体、所望する排出流量に応じて、加振周波数を制御することで、粉粒体の物性に係わらず排出流量の調整を行うことができる。
このように、粉粒体の供給停止後、振動モータを空運転、逆回転させることで、上部本体30および下部本体32の内部に残留する粉粒体を低減させることができ、貯槽する粉粒体の変更時のコンタミネーションを防止することができる。また、残留する粉粒体を低減させることで上部本体30および下部本体32の内部の清掃をより簡易に行うことができる。
12 サイロ
14 振動式粉粒体排出装置(排出装置)
16 支持体
20 防振装置
22 接続部材
30 上部本体
32 下部本体
34 障壁部材
36 加振手段
38 制流板
40 開閉手段
42 シール部材
50 排出口
56 受け板
60 バッフルプレート
62 ステー
70 上支点部
72 下支点部
74 シャフト
76 締付けボルト
80 制御部
Claims (6)
- 粉粒体を貯槽する貯槽装置の下側に配置され、前記貯槽装置に貯槽された粉粒体を排出する振動式粉粒体排出装置であって、
底面に排出口を有する本体と、
前記本体内部の前記排出口の前記貯槽装置側に配置され、前記貯槽装置側に凸で、前記排出口の開口径よりも大きい外径を備える障壁部材と、
前記本体に所定の振動を与える加振手段と、
前記加振手段を制御する制御部とを有し、
前記本体の底面の前記排出口周りに配置され、粉粒体の流動方向を案内し、粉粒体の流れを減速させる制流手段を少なくとも1つ備えることを特徴とする振動式粉粒体排出装置。 - 前記制流手段は、前記排出口の接線上に配置されている請求項1に記載の振動式粉粒体排出装置。
- 前記本体は、上部と下部に分離可能な構造である請求項1または2に記載の振動式粉粒体排出装置。
- さらに、前記上部および前記下部の外壁の所定部分に回転軸となる支点部を有し、前記支点部を回転軸として、前記上部と前記下部とを、前記上部と前記下部との接触面と平行な方向に相対的に回動させ、前記上部と前記下部とを分離させることが可能な請求項3に記載の振動式粉粒体排出装置。
- 前記制御部は、前記加振手段の加振周波数を調整し、排出量を制御する請求項1〜4のいずれかに記載の振動式粉粒体排出装置。
- 前記制御部は、前記貯槽装置の開口部から粉粒体の供給停止後、所定時間前記本体を粉粒体排出時に加振する方向と同じ方向に振動させ、その後、粉粒体排出時に加振する方向とは逆方向に前記本体を振動させるように前記加振手段を制御する請求項1〜5のいずれかに記載の振動式粉粒体排出装置。
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