(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体処理容器と、
該粉粒体処理容器の底部に形成され、前記粉粒体処理容器内に収容された粉粒体が排出される排出部と、
前記底部に備えられた底板と、
前記底板の中心で回転するよう、前記底板から上方に突出する回転軸と、
前記底板上で前記回転軸によって回転し、前記粉粒体処理容器内に収容された粉粒体を前記排出部から排出させる回転羽根と、
前記回転羽根を回転駆動させる駆動装置と、
を備え、
前記底部を、前記底板と、前記底板を囲むように接続する側板と、から構成し、
前記回転羽根の上部空間に、前記回転羽根の中心部を覆うように、前記回転羽根の直径よりも小径のコーンを設け、
前記コーンに形成した貫通穴に掻き取り部を設け、前記コーンの上面に堆積した粉粒体を前記掻き取り部が掻きとって前記貫通穴から前記コーンの下面に落とし込むことを特徴とするテーブルフィーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、食品、化学品、医薬品、化粧品、飼料又は肥料等の粉粒体が収容される粉粒体処理容器の底部に配置されるテーブルフィーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のテーブルフィーダは、粉粒体が内部に収容される粉粒体処理容器の底部に固定され、該粉粒体処理容器内に収容された粉粒体を外部に排出するために使用されている。このテーブルフィーダは、例えば、粉粒体に加工された食品、医薬品、化粧品、飼料又は肥料等若しくはこれらの材料が貯留される底板と、この底板に形成され粉粒体が排出される排出部と、底板上で回転駆動するとともに底板上の粉粒体を排出部に導く回転羽根とから概略構成されている。この回転羽根は、底板の下方に配置された駆動モータの駆動により回転する回転軸に固定されている。この回転軸は、底板の中央に垂直に配置され、回転羽根の中心部は、この回転軸に固定されている。粉粒体処理容器内に収容された粉粒体は、回転羽根の駆動により、排出部から外部に排出される（特許文献１及び２参照）。【０００３】
前述の底板が、回転軸を設けた中央部から外周側に亘って徐々に下るよう陣笠状に傾斜している発明が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−２６８５５８号公報
【特許文献２】特開２００１−６３８２８号公報
【特許文献３】特開２００５−１９３９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、いずれの特許文献１〜３も、１個の排出部を底板の外周部に設け、ブレードないしスクレーパと呼ばれる回転羽根によって、底板の中心から周囲に向かって粉粒体が旋回しながら排出部に向かって粉粒体が流れるようになっている。したがって、底板に加わる粉粒体圧が大きく、粉圧が回転羽根にまともにかかり、また、粉粒体の逃げ場がなく、回転羽根の回転能力が低下するという問題がある。そのため、回転羽根の駆動装置の動力を大きくしなければならないという問題もある。また、粉体圧に耐えるためには、底板を厚く、駆動モータを大きくしなければならなかった。さらに、流動性の悪い粉粒体、たとえば、グラニュー糖のような結晶物、或いは、油分を含むフスマなどが固まるといった固化現象を生じやすく、回転羽根が一層回転しずらくなるか、或いは、回転しないといったオーバーロード現象が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は、前記の課題を解決するため、請求項１記載の通りの発明としたものである。すなわち、請求項１の発明は、粉粒体処理容器と、該粉粒体処理容器の底部に形成され、前記粉粒体処理容器内に収容された粉粒体が排出される排出部と、前記底部に備えられた底板と、前記底板の中心で回転するよう、前記底板から上方に突出する回転軸と、前記底板上で前記回転軸によって回転し、前記粉粒体処理容器内に収容された粉粒体を前記排出部から排出させる回転羽根と、前記回転羽根を回転駆動させる駆動装置と、を備え、前記底部を、前記底板と、前記底板を囲むように接続する側板と、から構成し、前記回転羽根の上部空間に、前記回転羽根の中心部を覆うように、前記回転羽根の直径よりも小径のコーンを設け、前記コーンに形成した貫通穴に掻き取り部を設け、前記コーンの上面に堆積した粉粒体を前記掻き取り部が掻きとって前記貫通穴から前記コーンの下面に落とし込むことを特徴とするテーブルフィーダである。
【０００７】
ここで、本発明でいう「粉粒体処理容器」にはサイロ、バンカー、タンク、ビン、ホッパー等が挙げられる。「処理」とは、粉粒体の貯留、攪拌、計量、又は、混合等をいう。「底部」の具体的態様として、一般的なホッパーの底部があげられる。そのほか、例えば、下方に向かって横断面積が減少する略逆円錐形状の筒を、その円錐形の底面と傾斜した面によって斜めに切断し、この切断下端面にテーブルフィーダの円形の底板を傾斜させた状態で接続させることにより、テーブルフィーダの回転軸、回転羽根が水平、垂直に対して傾斜して設定される形態などが挙げられる。【０００８】
「底板」は水平状態でも傾斜状態でもよいし、また、形状は、平板、コーン形状などのいずれでもよい。底板の傾斜角度は、粉粒体の性質等によって、適宜設定されるのであるが、粉粒体の重力崩壊を促進させたり、粉粒体のブリッジなどの不都合な現象を生じないような所定の角度範囲の傾斜が設定してあることが好ましい。水平から計測した場合の角度範囲は５〜４０°の範囲が例示されるが、特に、限定されるわけではない。最小の角度例である５°は、洗浄水の水洗限界勾配を考慮したものである。側板の傾斜角度は、４５〜６０°の範囲が例示されるが、特に限定されるわけではない。【０００９】
「粉粒体処理容器」の「排出部」が設けられる部位は、最深部が好ましい。この例として、「底部」の凹部の一番底の部分が挙げられる。この凹部は、底板と側板の境界部であり、曲成されることが好ましい。また、排出効率を考慮し、「回転羽根」の端部の軌跡が「排出部」の開口にかかることが好ましい。「底板」が傾斜する場合には、粉粒体の重力崩壊や回転羽根の作用によって、粉粒体は「排出部」に集まってくる。また、水洗をする場合、水は「排出部」に流れやすくなり、掃除等がしやすくなる。【００１０】
「底板」に傾斜を設ける場合、水平からの傾斜角度θ1と側板の水平からの傾斜角度θ2は、特に制限はなく、適宜設定ができるが、θ1≦θ2の関係が好ましい。また、「底板」の直径R1と、「粉粒体処理容器」の直径R2との関係は、特に制限はなく、適宜設定ができるが、R1≦R2の関係が好ましい。これらの傾斜角度や直径は、粉粒体のマスフロー（mass
flow）の効果を保持できる関係が好ましい。粉粒体処理容器へ投入した粉粒体を先入れ先出しするためには、粉粒体が中央部、側壁部ともに一律に下降するマスフローが効果的である。あまりに、前記傾斜角度が大き過ぎたり、緩すぎたり、或いは、前記直径が小さ過ぎたり、大き過ぎたりすると、マスフローの効果が低くなるおそれがある。【００１１】
「コーン」は、回転羽根と同軸回転するものでも良いし、「コーン」が軸に固定され、「回転羽根」が回転するものでもよい。「コーン」は「回転羽根」とともに回転させる方が粉粒体の残留が生じにくい。「コーン」が内壁に固定され、回転羽根と分離される構造のものでもよい。「コーン」を固定する場合には「粉粒体処理容器」の内壁に横方向から固定してもよいし、固定軸で底板に垂直に固定してもよい。「駆動装置」はモータが好ましいが、他の種類の駆動装置でもよい。【００１２】
なお、「回転羽根」の数は特に限定されるものではなく、１又は複数の回転羽根が構成要素とされているものであっても良い。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、コーンの上面で粉体圧を受けるとともに、コーンの下側空間に空隙が形成されるので、回転羽根が粉粒体を動かす主要な範囲を底板の外周部領域（平面視でドーナッツ形状の部位）に限定でき、また、回転羽根が粉粒体を動かすに際し粉粒体を前記形成された空隙へ逃がすことができるので、回転羽根への負荷が低減する。したがって、流動性の悪い粉粒体でも回転羽根により、排出部から効率的に排出させることができる。また、流動性の悪い粉粒体が粉粒体処理容器内で固まったとしても、コーンの上面に堆積した粉粒体が掻き取り部により切削されて、コーンの下方にある空隙に排出されるので、流動性の悪い粉粒体を排出部から円滑に排出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明第１実施形態のテーブルフィーダに関して部分的に内部構造を示す正面図である。
【図２】同テーブルフィーダの底部と駆動装置に関して部分的に内部構造を示す正面図である。
【図３】同テーブルフィーダの底部の平面図である。
【図４】同テーブルフィーダの動作を示す説明図である。
【図５】（ａ）は同テーブルフィーダのコーンの変更形態の表面側から見た斜視図、（ｂ）は同裏面側から見た斜視図である。
【図６】（ａ）は同コーンの変更形態の平面図、（ｂ）は異なる変更形態の平面図である。
【図７】（ａ）は同コーンの部分拡大平面図、（ｂ）は貫通穴と掻き取り部の正面図である。
【図８】（ａ）は更に異なる実施形態の貫通穴と掻き取り部の正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は更に異なる別の実施形態の貫通穴と掻き取り部の側面図、（ｄ）は同正面図である。
【図９】本発明第２実施形態のテーブルフィーダに関して部分的に内部構造を示す正面図である。
【図１０】同じく平面図である。
【図１１】同じくコーンと回転羽根と底板の正面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…テーブルフィーダ  ２…粉粒体処理容器  ３…底部  ４…排出部
５…底板  ６…回転軸  ７…回転羽根  ８…駆動装置  ９…側板
１０…コーン  １１…貫通穴  １２…掻き取り部  １４…凹部
１５…軸受け  １６…供給部  １７…フィルタ部  １８…支持脚
２０…円筒部  ２１…天板  ４０…排出開口  ４１…筒体
５１…開口  ６３…キャップ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態に係るテーブルフィーダ１について、図面を参照しながら詳細に説明する。このテーブルフィーダ１は、図１〜図４に示す通り、粉粒体処理容器２の底部３と、底部３に形成され、粉粒体処理容器２内に収容された粉粒体Ｐ（図４参照）が排出される排出部４と、底部３に備えられた底板５と、底板５の中心で回転するよう、底板５の主面５ａに対して垂直に取り付けられる回転軸６と、底板５上で回転軸６によって回転し、粉粒体処理容器２内に収容された粉粒体Ｐを排出部４から排出させる回転羽根７と、回転羽根７を回転駆動させる駆動装置８と、を備えている。底部３を、底板５と、底板５を囲むように接続する側板９と、から構成している。【００１８】
また、回転羽根７の上部空間に、回転羽根７の中心部を覆うように、回転羽根７の直径よりも小径のコーン１０を同軸上に設け、回転羽根７とコーン１０とが同軸で一体回転するように設定してある。ここでは、コーン１０には穴を形成していない。なお、図５〜図６に示す通り、特に流動性の悪い粉粒体Ｐの場合には、コーン１０に複数の貫通穴１１を形成し、各々に掻き取り部１２を設け、コーン１０の上面に固まった状態で堆積した粉粒体Ｐを掻き取り部１２が掻きとって貫通穴１１を経由してコーン１０の下面１３側に落とし込む構成を備えてもよい。以下、各要素について詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態では、底板５、回転軸６及び回転羽根７が水平に対して傾斜して設定されている。また、底部３をその横断面積が下方に向かって徐々に減少するように設定し、底部３の最深部に排出部４を形成してある。【００２０】
粉粒体処理容器２が、円筒部２０と、この円筒部２０の上端に接続する円錐形の天板２１と、を備えている。粉粒体処理容器２の下端と底部３の上端とがフランジ２２で接続されている。【００２１】
１つの排出部４が、底板５と側板９の境界部である凹部１４と側板９に亘り開口形成された排出開口４０を覆う筒体４１を備えている。この筒体４１が底部３から膨出するように固定されている。底板５と回転羽根７の先端部が排出部４の内部空間内に突出している。この筒体４１へ回転羽根７によって粉粒体Ｐが流入する。筒体４１の下端には図示しないロータリーバルブ等を固定してもよい。【００２２】
底板５は、側板９とともに、底部３を構成するが、底板５が側板９と対面するように傾斜している。底板５はコーン形状であり、平面視では傾斜しているので楕円形となる。底板５の外周部位が円形であるのが好ましい理由は、回転羽根７の回転軌跡先端が合致する外形を備えるためである。それよりも広い面積であると、回転羽根７が届かずに、排出効率に影響を与えるおそれがある。底板５は、スチール、特に好ましくはステンレススチールにより一体成形され、中央には、駆動装置８の取り付けのため、中心に円形状の開口５０が穿設されている。【００２３】
排出部４に向かって、底板５と側板９が傾斜し、底板５の直径Ｒ1を容器２の上部の直径Ｒ2以下に設定してある。ここでは、具体例として、底板５の傾斜角度θ1＝２０°、側板の傾斜角度θ2＝５３°が挙げられるが数値は限定されない。ここではθ1＜θ2となるように設定してある。円筒部２０で粉粒体Ｐのマスフローが起き、ブリッジ等の不都合な現象が起きないような範囲に設定する必要がある。凹部１４の角度θ3＝７０°、側板９の傾斜角度θ4＝６９°が例示されるが数値は限定されない。【００２４】
回転軸６が開口５０に挿通され、軸受け１５に回転自在に取り付けられている。また、回転軸６の上端側にはキャップ６３が固定されている。このキャップ６３にはノブ６４が形成されている。ノブ６４は線状片でもリングでも良い。ノブ６４を回転させることにより、ネジを締結または解除し、コーン１０を回転軸６に着脱するようになっている。回転軸６の上部にコーン１０が固定され、下部には回転羽根７の基端部が固定されている。これにより回転軸６とコーン１０との一体回転が可能である。二つの回転羽根７が相互に所定角度（ここでは１８０°）をなして半径方向に延び出している。【００２５】
側板９は、下方に向かって横断面積が減少する略逆円錐形状の筒をその円錐形の底面と傾斜した面によって、斜めに直線的に切断した形状である。この側板９に開口９０が形成されている。コーン形状の底板５を傾斜させた状態で、底板５が側板９に接続している。側板９の切断端面に排出部４が接続している。【００２６】
回転羽根７は、図１に示すように、底板５の傾斜角度に対応して基端側から先端側に亘って徐々に低くなるよう傾斜し、それぞれの下面と底板５の上面とのクリアランスは僅かなものとされている。【００２７】
コーン１０は、円錐板１０１と、円錐板１０１の裏面に固定された逆円錐板１０２と、を備えている。逆円錐板１０２を設けたのは、清掃性を高めるためである。逆円錐板１０２の内部に回転軸６の上部が挿入される。コーン１０の直径Ｒ2と底板５の直径Ｒ1との比率は、４０〜９０％、特に、５０〜８０％が好ましい。この比率が大きくなり過ぎると排出効率が落ち、また、比率が小さ過ぎると、粉粒体圧が高くなり過ぎる。また、コーン１０の外周部位での、底板５の底面とコーン１０との距離Ｌと、底板５の直径Ｒ1との比率は、特に５〜２５％が好ましい。この比率が大き過ぎると、粉粒体Ｐの安息角による境界層Ｂ（図４参照）が形成されにくくなり、また、小さ過ぎると粉粒体Ｐの空隙Ｓへの逃げ場が少なくなる。コーン１０は底部３の寸法範囲内に収まるように設定してある。さらにコーン１０の傾斜角度θ5=２０〜６０°の範囲が例示される。上記の範囲は例示であるので、限定されるものではない。
【００２８】
側板９は、底板５を囲むようにして底板５から上方へと延び出し、上端が円筒部２０と接続する板材である。【００２９】
コーン１０は、円錐板１０１と、円錐板１０１の裏面に固定された逆円錐板１０２と、を備えている。逆円錐板１０２を設けたのは、清掃性を高めるためである。逆円錐板１０２の内部に回転軸６の上部が挿入される。コーン１０の直径Ｒ2と底板５の直径Ｒ1との比率は、４０〜９０％、特に、５０〜８０％が好ましい。この比率が大きくなり過ぎると排出効率が落ち、また、比率が小さ過ぎると、粉粒体圧が高くなり過ぎる。また、コーン１０の外周部位での、底板５の底面とコーン１０との距離Ｌと、底板５の直径Ｒ1との比率は、特に５〜２５％が好ましい。この比率が大き過ぎると、粉粒体Ｐの安息角による境界層Ｂ（図４参照）が形成されにくくなり、また、小さ過ぎると粉粒体Ｐの空隙Ｓへの逃げ場が少なくなる。コーン１０は底部３の寸法範囲内の収まるように設定してある。さらにコーン１０の傾斜角度θ5=２０〜６０°の範囲が例示される。上記の範囲は例示であるので、限定されるものではない。【００３０】
その他、テーブルフィーダ１は、上流から供給されてくる粉粒体Ｐを粉粒体処理容器２の内部に供給するため容器２の頂部に配置される供給部１６と、供給部１６の近傍に配置され、気体と粉粒体Ｐを分離するフィルタ部１７と、粉粒体処理容器２を支持する支持脚１８と、を備えている。これらの供給部１６、フィルタ部１７、支持脚１８は、必要に応じて、適宜、削除、変更、追加ができる。【００３１】
コーン１０の変更形態につき図５〜図８を参照して説明する。貫通穴１１及び掻き取り部１２は、図６及び図７に示す通り、点線で示すインボリュート曲線Ｉに沿って、複数個が所定間隙又は適宜間隙で整列されている。このインボリュート曲線Ｉは仮想線であり、複数本がコーン１０の中心部にあるキャップ６３から周端部に向かって放射状に延び出している。貫通穴１１及び掻き取り部１２の形成方向は、適宜設定できるが、たとえば、二点鎖線で示す仮想の設定位置からインボリュート曲線Ｉと交わるようにずらせてある。【００３２】
図８に示す通り、掻き取り部１２は角形板には限られず、固化した粉粒体Ｐを切削できる形状であればよい。たとえば、図８（ａ）、図８（ｂ）に示す掻き取り部１２´は、上方に起立する角形の板材であって、斜板１２ａ´と一対の側板１２ｂ´とから構成され、貫通穴１１´の上方の空間を囲むように設置してあり、前面に開口１２ｃ´が形成されている。また、図８（ｃ）に示す掻き取り部１２´´は、貫通穴１１´´の法線方向に対して傾斜するように設定してある。
【００３３】
上述した変更形態の動作について説明する。コーン１０が回転すると、掻き取り部１２、１２´、１２´´が粉粒体Ｐを切削し、切削した分だけの粉粒体Ｐの上層が重力崩壊により降下し、順次に切削されてゆく。このように切削された粉粒体Ｐは貫通穴１１、１１´、１１´´を通過して下面１３に落下し、回転羽根７により排出部４に掻き出される。【００３４】
以上説明した本実施形態に係るテーブルフィーダ１による動作及び効果を説明する。コーン１０が回転羽根７を上方から覆うように設置することで隙間Ｓを形成し、底板５と回転羽根７に加わる粉粒体圧を減少させ、また、粉粒体Ｐの安息角の性質より粉粒体Ｐと隙間Ｓに境界面Ｂ（図４参照）が形成されるので、回転羽根７で隙間Ｓに粉粒体Ｐを逃がすことができ、回転羽根７への負荷を低減し、回転能力を高めることができる。底板５への粉粒体圧の抑制によって底板５を薄くすることができ、回転羽根７の駆動装置の動力を節約できる。さらに円筒部２０においてマスフローが実現し、排出効率がさらに高くなる。【００３５】
コーン１０に貫通穴１１及び掻き取り部１２を設けたので、流動性の悪い粉粒体Ｐ、たとえば、グラニュー糖のような結晶物、或いは、油分を含むフスマなどの固化現象が生じたとしても、粉粒体Ｐを切削し固化した粉粒体層を崩すことで、回転羽根７の回転を確保でき、排出部４への粉粒体Ｐの排出が円滑に行われる。【００３６】
底板５を傾斜させることにより、底板５上では、回転羽根７による旋回流れと重力流れにより、粉粒体Ｐに、排出部４に向かう流れを生じさせ、一方、側板９の内側領域は重力流れにより、粉粒体Ｐに排出部４に向かう流れを生じさせる。このように、回転羽根７の旋回力と粉粒体Ｐの重力による崩壊作用が協働することで、底板５に加わる圧力を軽減し、底板５を薄肉化でき、また、駆動装置８を小型化できる。また、粉粒体Ｐの固化現象等の不都合な現象が防止され、排出部４に粉粒体Ｐが集まりやすくなり、排出効率が高くなる。【００３７】
テーブルフィーダ１からこの残留物を清掃するために洗浄水で洗浄する場合、底板５の１ヵ所に形成した排出部４に洗浄水が円滑に流れ、メンテナンスも容易になる。回転羽根７の下面と底板５のクリアランスの部分を狭くできるので、クリアランスに多量の粉粒体Ｐが残留し、排出されない事態を有効に防止できる。したがって、底部３に粉粒体Ｐが残留することなく除去することができるので、コンタミネーションの原因となることを防止でき、ＨＡＣＣＰ、ＧＭＰの考えに沿って、衛生的な設備、清掃しやすい設備を提供することができる。【００３８】
第２実施形態に係るテーブルフィーダ２０１について図９〜図１１を参照して説明する。このテーブルフィーダ２０１は、第１実施形態に係るテーブルフィーダ１と概ね共通するので、部品番号を２００番台として説明を援用し、主に相違点を説明する。底板２０５と、この底板２０５上で回転する二つの回転羽根２０７とを備えている。底板２０５はコーン形状であり、水平に配置されている。この底板２０５は、開口２５０から外周側に亘って徐々に低くなるよう傾斜している。底板２０５は、粉粒体Ｐが載置される部位であり、傾斜角度は全て同じ角度とされている。底板２０５の外周には、折曲円弧状の凹部２１４が形成されている。また、ノブ２６４はリングである。
【００３９】
側板２０９は円錐形であり、下端部がカットされ、底板２０５が水平に接続されている。略円筒形状の小型の排出部２０４が回転羽根２０７先端の軌跡近傍に複数箇所（図９では２箇所）設置されている。【００４０】
第２実施形態に係るテーブルフィーダ２０１によれば、粉粒体Ｐの荷重が加わる底板２０５が、中央から外周側に亘って徐々に下るよう傾斜していることから、底板２０５に作用する粉粒体Ｐの荷重は、底板２０５の傾斜角度に応じて二次モーメントが大きくなり、この結果、底板２０５の肉厚を従来のテーブルプレートの肉厚よりも薄くすることができ、軽量化及び低コスト化を実現することができる。また、この底板２０５上で回転駆動する２つの回転羽根２０７も底板２０５と同じように傾斜していることから、粉粒体Ｐの荷重を考慮して、回転羽根２０７の下面と底板２０５とのクリアランスと大きくする必要はなく、極めて狭いものとすることができる。したがって、上記クリアランスに多量の粉粒体Ｐが残留し、排出されない事態を有効に防止することができる。なお、第２実施形態のその他の詳細な構造は特開２００５−１９３９９７号公報を参照されたい。
【００４１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることが出来るものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることは無論である。例えば、コーン１０の傾斜、形状、大きさ、配置などは実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨に応じて、適宜設定が可能である。テーブルフィーダ１では、２つの回転羽根７が構成要素とされているが、回転羽根の数は特に限定されるものではない。底板５、回転羽根７の寸法、形状、位置も図示に限定されるわけではない。底板５の傾斜角度θ1＝２０°に設定されているが、この角度よりも急角度の範囲である２１〜４０°、例えば２５°でもよく、また、これらの角度よりも緩角度の範囲である５〜１９°でもよい。この場合、主に、洗浄水による水洗効率を考慮したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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