(57)【要約】【課題】効率的に選別を行うことができる粒体形状分離装置を提供する。【解決手段】粒体形状分離装置は、有底円筒形状の筒体に形成され、該有底円筒形状の円筒内側面に流体が流通可能な底部を有する複数のインデントを備えるインデントシリンダーと、インデントシリンダーを、円筒形状の中心軸が略水平となるように支持するとともに、中心軸を中心に回転させる回転駆動部と、インデントシリンダーの回転に伴って、最下部からの回転角が所定角を越えたインデントから脱荷する短粒を受け止める短粒受入部と、インデントシリンダーにおけるインデント内に収まった粒体が脱荷し始める位置よりも高い位置の外側面に、インデントシリンダーの中心に向けて圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒形状の筒体に形成され、該有底円筒形状の円筒内側面に流体が流通可能な底部を有する複数のインデントを備えるインデントシリンダーと、
前記インデントシリンダーを、前記円筒形状の中心軸が略水平となるように支持するとともに、前記中心軸を中心に回転させる回転駆動部と、
前記インデントシリンダーの回転に伴って、最下部からの回転角が所定角を越えたインデントから脱荷する短粒を受け止める短粒受入部と、
前記インデントシリンダーにおける前記インデント内に収まった粒体が脱荷し始める位置よりも高い位置の外側面に、前記インデントシリンダーの中心に向けて圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射部と、
を備えること特徴とする粒体形状分離装置。
【請求項２】
前記インデントシリンダーは、
複数の貫通孔が設けられた円筒形状の有孔側板と、
前記有孔側板の外側面に密着して取り付けられる金網と
を備え、
前記貫通孔と前記金網とにより、前記金網が底部を成す前記インデントを構成することを特徴とする請求項１に記載の粒体形状分離装置。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記円筒形状の内側面側が外側面側よりも大径となるように２度以上１５度以下のテーパーが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の粒体形状分離装置。
【請求項４】
複数の前記貫通孔は６０度千鳥配置となるように配列されることを特徴とする請求項２または３に記載の粒体形状分離装置。
【請求項５】
前記圧縮空気噴射部は、噴射する圧縮空気の風圧により粒体に加わる力が、前記インデントシリンダーの回転に伴って前記インデント内に収容された粒体に加わる遠心力と釣り合うよう、圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の粒体形状分離装置。
【請求項６】
前記回転駆動部は、前記インデントシリンダーの底部中心を支持するとともに、前記インデントシリンダーに回転力を伝達する回転主軸を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の粒体形状分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒体や粉体を長さや太さといった立体形状により選別する粒体形状選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒体の形状を選別する方法として、格子状網の篩で粒体や粉体の平面径にて選別する方法があるが、各種穀物類や各種造粒化学製品には平面径による選別だけでなく、長さ等の立体形状による選別が必要な場合がある。例えば、玄米を精白米にする工程で割れてしまった米（以下、割れ米）が精白米の中に一定割合以上混在すると、白米の食味が悪くなると報告されている。このため、精白米から割れ米を選別して白米の食味向上を図る必要があるが、ふるいでは十分に割れ米を選別できない。
【０００３】
その他、小麦、大麦、トウモロコシ、稲、ゴマ等の優成優秀なたね粒を選別する際にも、形状による選別が求められる。また、薬の錠剤や化学製品類の一部にもその直径と長さに基づく立体形状による良品選別が必要とされる場合がある。
【０００４】
このような、立体形状による選別を可能とする選別装置として、従来から、インデントシリンダー選別機が用いられている（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
インデントシリンダー選別機は、選別する粒体に応じたサイズのインデント（形状窪み）が内面に多数設けられた円筒形状のインデントシリンダーを回転させつつ、その内部に被選別粒体を流し込み、インデントにより掬われた粒体がインデントから零れ落ちる位置によって粒体をその長さ等立体形状により選別する。すなわち、長粒はインデントに収まらず回転軸芯の上部位置まで掬い上げられることはないのに対し、インデントに収まる短粒は上部位置までインデント内に収まったまま掬い持ち上げられることから、上部位置で零れ落ちる粒を受け止めて取り出すことで、長粒と短粒とを選別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭和５７−０４３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来のインデントシリンダー選別機では、インデントに収まった粒体は重カによる落下によりインデントから排出される。選別処理の効率を高めるべくインデントシリンダーの回転速度を早くすると、遠心力が増大してインデントから粒体が排出されにくくなる。このため、回転速度は低速（２６から２７ｒｐｍ程度）に制限され、選別処理の効率を高めるにはインデントシリンダーのサイズ（径や軸方向の長さ）を大きくせざるを得ない。また、従来のインデントシリンダー選別機では、インデントシリンダーを容易に交換することができず、選別する粒体の立体形状が異なると選別できない。
【０００８】
本発明は、効率的に選別を行うことができる粒体形状分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の粒体形状分離装置は、有底円筒形状の筒体に形成され、該有底円筒形状の円筒内側面に流体が流通可能な底部を有する複数のインデントを備えるインデントシリンダーと、インデントシリンダーを、円筒形状の中心軸が略水平となるように支持するとともに、中心軸を中心に回転させる回転駆動部と、インデントシリンダーの回転に伴って、最下部からの回転角が所定角を越えたインデントから脱荷する短粒を受け止める短粒受入部と、インデントシリンダーにおけるインデント内に収まった粒体が脱荷し始める位置よりも高い位置の外側面に、インデントシリンダーの中心に向けて圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射部と、を備える。
【００１０】
本発明では、インデントシリンダーは、複数の貫通孔が設けられた円筒形状の有孔側板と、有孔側板の外側面に密着して取り付けられる金網とを備え、貫通孔と金網とにより、金網が底部を成すインデントを構成するとよい。
【００１１】
そして、貫通孔は、円筒形状の内側面側が外側面側よりも大径となるように、２度以上１５度以下のテーパーが設けられるとよい。このようにすれば、インデントに収容された粒体が脱荷できなくなるのを防ぐことができる。また、複数の貫通孔は６０度千鳥配置となるように配列されるとよい。このようにすれば、インデントを高密度化及び高精度化して処理効率を高めることができる。
【００１２】
本発明では、圧縮空気噴射部は、噴射する圧縮空気の風圧により粒体に加わる力が、インデントシリンダーの回転に伴ってインデント内に収容された粒体に加わる遠心力と釣り合うよう、圧縮空気を噴射するとよい。このようにすれば、遠心力によりインデント内の粒体が脱荷しにくくなることを防ぎ、回転速度を高めることが可能となる。
【００１３】
本発明では、回転駆動部は、インデントシリンダーの底部中心を支持するとともに、インデントシリンダーに回転力を伝達する回転主軸を備えるとよい。このような片持ち構造のインデントシリンダーを支持することにより、インデントシリンダーを容易に交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、粒体形状分離装置１の正面図を示している。図１（ｂ）は、粒体形状分離装置１の側面図を示している。
【図２】図２（ａ）は、粒体形状分離装置の内部構成の正面図を示している。図２（ｂ）は、粒体形状分離装置の内部構成の側面図を示している。
【図３】図３（ａ）は、インデントシリンダーの正面図を示している。図３（ｂ）は、インデントシリンダーの軸方向の断面図を筐体、回転駆動部等とともに示している。
【図４】有孔側板に設けられる貫通孔Ｈの配列を示している。
【図５】有孔側板に設けられる貫通孔の断面形状を示す拡大断面である。
【図６】貫通孔と金網とによって形成されるインデントの断面図である。
【図７】インデント内の粒体にかかる力の関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００１６】
本実施形態に係る粒体形状分離装置１は、粒体の一例である精白米を投入して割れ米（短粒）を除去して正常米（割れていない米、長粒、正粒）を選別する装置である。図１は、実施形態に係る粒体形状分離装置全体の外観図であって、図１（ａ）は粒体形状分離装置１の正面図を示している。図１（ｂ）は粒体形状分離装置１の側面図を示している。また、図２（ａ）は、粒体形状分離装置の内部構成の正面図を示している。図２（ｂ）は、粒体形状分離装置の内部構成の側面図を示している。これらの図面に示されるように、粒体形状分離装置１は、筐体１０、投入部２０、回転駆動部３０、インデントシリンダー４０、圧縮空気供給部５０、及び短粒受入部６０を備える。
【００１７】
筐体１０は、インデントシリンダー４０、圧縮空気供給部５０、短粒受入部６０等を収容する。筐体１０の前面（正面）上部には、投入部２０が設けられる。投入部２０は、投入される精白米を収容し順次送出するホッパ２０１と、ホッパ２０１の下部から筐体１０内のインデントシリンダー４０へ精白米を送る投入ガイド２０２とを有する。ホッパ２０１の下部と投入ガイド２０２との境界にはシャッタ２０３が設けられ、その開閉により精白米をインデントシリンダー４０に送るか否かを選択できるようにされている。
【００１８】
筐体１０の前面中段には、除去された短粒を排出する短粒排出部１０１と、短粒の除去が済んだ精白米（正常米）排出する長粒排出部１０２が設けられる。また、筐体１０の前面には、インデントシリンダー４０が収容される高さに合わせて、選別処理の稼働状況を確認するための透明な窓１０３が設けられる。この窓１０３はアクリルガラス製とするとよい。
【００１９】
筐体１０は、前面上部の前面パネル１０４が着脱可能に構成される。前面パネル１０４は、少なくとも、インデントシリンダー４０が収容される範囲を覆う。この前面パネル１０４を取り外すとインデントシリンダー４０が露出された状態となり、インデントシリンダー４０の着脱・交換が容易となる。筐体１０の内部前面における、インデントシリンダー４０の下部には、インデントシリンダー４０で選別されて排出される長粒を、長粒排出部１０２に導くための排出ガイド１０５が設けられる。排出ガイド１０５は長粒排出部１０２に接続されている。
【００２０】
筐体１０の左側面には圧縮空気により下方に飛ばされた糠等の粉体を排出する粉体排出部１０６が設けられる。
【００２１】
筐体１０の背面中段には、回転駆動部３０が取り付けられる。回転駆動部３０は、インデントシリンダー４０を、その中心軸が略水平となるように支持するとともに、中心軸を中心に回転させる。回転駆動部３０は、ギアモータ、ギア、回転主軸３０２等により構成され、ギアモータで得た回転がギアを介して回転主軸３０２に伝達される。回転駆動部３０は、回転主軸３０２が筐体１０の背面中央部に設けられた穴に貫入されるように取り付けられる。回転駆動部３０が筐体１０に取り付けられた状態において、回転主軸３０２は、軸方向が水平かつ筐体の前後方向に平行となる。回転主軸３０２は、インデントシリンダー４０の底部中心を支持するとともに、インデントシリンダー４０に回転力を伝達する。
【００２２】
すなわち、回転主軸３０２は、後述するようにインデントシリンダー４０に締結され、インデントシリンダー４０を回転させる。回転主軸３０２の回転速度は、例えば、遠心力の大きさが重力の８０％程度となるよう、半径０．３ｍ程度のシリンダーを４５ｒｐｍ程度の比較的高速で回転させるとよい。なお従来のインデントシリンダー選別機では、半径０．２５ｍのシリンダーを２６ｒｐｍ程度の回転速度で回転させており、回転速度を高めることによる処理の効率化が図られている。
【００２３】
図３（ａ）は、本実施形態の粒体形状分離装置１で用いられるインデントシリンダー４０の正面図を示している。また、図３（ｂ）は、インデントシリンダーの軸方向の断面図を筐体、回転駆動部等とともに示している。インデントシリンダー４０は、有底円筒形状の筒体に形成され、有底円筒形状の円筒内側面に流体が流通可能な底部を有する複数のインデントを備える。インデントシリンダー４０は、その外径よりも軸方向の長さが短い、いわゆるタライ型に形成される。インデントシリンダー４０の内径は、例えば３０ｃｍ程度、軸方向の長さ（深さ）は１８ｃｍ程度とするとよい。インデントシリンダー４０の円筒側面は、多数の貫通孔Ｈが設けられた多孔打ち抜き鋼板である有孔側板４０１を円筒形に曲げることにより形成される。インデントシリンダー４０は、そして、円筒形に曲げられた有孔側板４０１の外側面に密着するように金網４０２が取り付けられる。なお、金網４０２としては、貫通孔Ｈの径の１％から２０％程度の網目の平織金網を用いるとよい。
【００２４】
図４は、有孔側板４０１に設けられる貫通孔Ｈの配列を示している。貫通孔Ｈの直径Ｄは、被選別粒体の形状に基づき決定される。例えば、短インディカ米を被選別粒体とする場合には、短インディカ米の正規粒の寸法はＸ＝１．８ｍｍ、Ｙ＝１．６ｍｍ、Ｚ＝７ｍｍであり、それぞれ２０％程度の寸法バラつきがあることを考慮して、正常米（長さ約７ｍｍ）は収容されず、且つ、３分の１程度が欠けた米は収容されるよう、貫通孔Ｈの直径Ｄは５ｍｍとされる。貫通孔Ｈは、有孔側板４０１が円筒形に曲げられたときに軸方向に相当する方向（図４中のＹ方向）について、ピッチ（中心間距離）Ｐを８ｍｍとして配列される。また、貫通孔ＨがＹ方向に並んだ各列は、有孔側板４０１が円筒形に曲げられたときに周方向に相当する方向（図４中のＸ方向）について、√３Ｄ／２（ピッチＰを８ｍｍとすると４√３ｍｍ）離れて配置され、且つ、隣接する列とＹ方向に４ｍｍ（つまり半周期）ずらして配置される。したがって、貫通孔Ｈは、１辺が８ｍｍの正三角形の頂点を中心とするように、互い違いに配置されたいわゆる６０度千鳥配列に並ぶことになる。
【００２５】
図５は、有孔側板４０１に設けられる貫通孔Ｈの断面形状を示す拡大断面である。有孔側板４０１に用いる鋼板の厚みＴは、被選別粒体の最小寸法と同程度（短インディカ米の場合には１．５ｍｍ程度）とするとよい。貫通孔Ｈは、有孔側板４０１が円筒形に曲げられたときに内面側となる方の開口が、外面側となる方の開口よりも大径となるように内側面が傾斜している。この傾斜の傾斜角θは、貫通孔Ｈの軸方向に対し２度以上１５度以下とされる。このような傾斜が設けられることにより、インデントの直径とほぼ同じ長さの大きな割れ米がインデントに収容された場合でも、割れ米が噛み込まれることなくスムーズにインデントから排出させることができ、目詰まりの発生を防ぐことができる。
【００２６】
上述のような貫通孔Ｈは、鋼板に対し打ち抜き加工を行い、さらにテーパーリーマ加工により形成することができる。リーマ加工面は高度研磨加工で滑面に仕上げることが好ましい。
【００２７】
インデントシリンダー４０の円筒側面は、貫通孔Ｈが設けられた有孔側板４０１が円筒形に曲げられ、その外側面に金網４０２が密着するように取り付けられることにより形成される。図６に示したように、貫通孔Ｈと金網４０２とで形成される窪みが、割れ米（短粒）を収容して掬い上げるためのインデントとなる。インデントの底部は金網４０２で塞がれる。このため、インデント内に収まった短粒はインデントシリンダー４０の外周側に通り抜けることなくインデント内に収容される。一方、気体（空気等）や液体（オイル）等の流体は、金網４０２のメッシュを介してインデントシリンダー４０の外部と内部との間を流通可能とされる。
【００２８】
このような貫通孔Ｈを用いたインデント（以下、「パンチングホール型インデント」という）は、金属板をハンマーやプレス機などで叩いて伸縮させることによって形成する従来のインデント（以下、「打ち出し型インデント」という）と比較して、隣接するインデントの間隔を小さくすることが可能である。
【００２９】
すなわち、打ち出し型インデントは、金属板を叩いてインデントを形成することにより生じる金属板の歪みを緩和・吸収するために、インデントの径の１倍以上の間隔をあけて（つまり、中心間距離としてはインデントの径の２倍以上離して）隣接するインデントを設ける必要があり、平均的には、インデントの径の２倍程度の間隔をあけて隣接するインデントが設けられる。これに対し、インデントシリンダー４０で採用されるパンチングホール型インデントは、打ち出し型インデントのように金属板の歪みを気にする必要が少ないため、インデントの間隔を狭くすることができる。例えば、インデントの径の１倍よりも小さい間隔（図４の例では、５ｍｍのインデント径に対し、インデント間の間隔３ｍｍ、中心間距離８ｍｍ）とすることができる。また、図４の例では、正三角形の頂点に中心を有する６０度千鳥配列にインデントを並べることにより、インデントの密度を更に高めている。
【００３０】
これらの構成により、パンチングホール型インデントを有するインデントシリンダー４０は、同サイズの打ち出し型インデントを有するインデントシリンダーよりもインデントを高密度で配置することができ、効率的に選別処理を行うことができる。
【００３１】
インデントシリンダー４０の円筒底面は、有孔側板４０１による円筒と略同一の外径を有し、中心部に円形の開口を有する底板４０３と、底板４０３の開口よりも大きな外径を有する軸受部材４０４とを備える。底板４０３と軸受部材４０４とは、互いの中心が重なるように重ねられ、底板４０３と軸受部材４０４とが重なる部分において、ネジ、リベット等により固着される。
【００３２】
インデントシリンダー４０の円筒側面と円筒底面は接続リング４０５により接続される。接続リング４０５は、底板４０３の外径と略同一の外径を有し、底板４０３及び有孔側板４０１がネジ等により取り付けられる。
【００３３】
軸受部材４０４は、中心部に回転駆動部３０の回転主軸３０２が貫入される軸受孔４０６を備える。軸受孔４０６は円形の内側面の一部にキー溝４０６ａを有し、円柱状の回転主軸３０２から突出したキーが当該キー溝に嵌ることで、回転主軸３０２が軸受部材４０４に係止され、回転主軸３０２の回転がインデントシリンダー４０に伝達される。
【００３４】
軸受部材４０４には軸受孔４０６を塞ぐように金物４０７が取り付けられる。金物４０７は、軸受部材４０４にネジ４０８により固定される。金物４０７における軸受孔４０６の中心に対応する位置には貫通孔４０７ａが設けられる。回転主軸３０２の先端に設けられたネジ孔に対し、当該貫通孔４０７ａを通してネジ４０９にて締め付けることにより、インデントシリンダー４０は回転駆動部３０に対して回転軸方向における位置が固定される（つまり、外れなくなる）。
【００３５】
圧縮空気供給部５０は、コンプレッサ５０１、ホース５０２、及び圧縮空気噴射口５０３を備える。コンプレッサ５０１は、筐体１０内の下部に配置され、圧縮空気を発生する。ホース５０２は、コンプレッサ５０１の排気口と圧縮空気噴射口５０３とを接続し、圧縮空気を通す。
【００３６】
圧縮空気噴射口５０３は、インデントシリンダー４０の円筒側面が上昇する側における回転主軸３０２よりも上部の位置に配置され、圧縮空気をインデントシリンダー４０の中心方向（円筒側面に対し径方向内側の方向）に向けて噴射する。圧縮空気噴射口５０３は、インデントシリンダー４０におけるインデント内に収まった短粒が脱荷し始める位置よりも高い位置の外側面、好ましくはインデントシリンダー４０が最下部から１５０度程度回転させた位置の外側面に、圧縮空気を噴射するよう配置されるとよい。そして、圧縮空気供給部５０が圧縮空気噴射口５０３から噴射する圧縮空気の風圧は、風圧により粒体に係る力Ｆｗがインデントシリンダー４０の回転によりインデント内の粒体にかかる遠心力Ｆｃと相殺する（釣り合う）程度とされる（図７参照）。風圧による力Ｆｗと遠心力Ｆｃとが相殺されると、粒体に係る力は重力Ｆｇのみとなり、この重力Ｆｇによりインデント内の粒体が排出（脱荷）される。このように圧縮空気を噴射して遠心力を相殺させることによって、高回転速度で選別処理を行なった場合でも、インデント内に収容された短粒を排出させることができ選別能力を維持することができる。なお、圧縮空気噴射口５０３は、インデントシリンダー４０の回転軸方向についてはインデントシリンダー４０の略全長に渡って均一に圧縮空気を噴射するとよい。このようにすれば、インデントシリンダー４０の全長を効率よく使用して選別処理を行うことができる。
【００３７】
短粒受入部６０は、インデントシリンダー４０の回転に伴って、最下部からの回転角が所定角を越えたインデントから脱荷する短粒を受け止める。すなわち、短粒受入部６０は、インデントシリンダー４０の内側の、インデント内に収容された粒体が脱荷する位置に対向する位置に配置され、最下部からの回転角が所定角を越えたインデントから脱荷した短粒のみが短粒受入部６０により受け止められように略水平な上端部を有する。短粒受入部６０の底部は、筐体１０の背面側から前面側に向けて下るように傾斜し、その最下部において短粒排出部１０１と接続される。このような構造により、短粒受入部６０は、最下部からの回転角が所定角を越えたインデントから脱荷した短粒の粒体を受け止めて、短粒排出部１０１を介して筐体１００外部へ排出する。なお、インデント内に全体が収まらない長粒は、粒体の重心がインデント内に位置しないため、回転角の小さいうちに脱落し、インデントシリンダー４０の最下部に留まり、やがてインデントシリンダー４０から溢れ、排出ガイド１０５により長粒排出部１０２に導かれて排出される。
【００３８】
以上で説明した構成を有する粒体形状分離装置１は、粒体をその立体形状に基づいて効率的に選別することができる。すなわち、インデントシリンダー４０の内面に設けるインデントの密度を従来と比べ高めること、及びインデントシリンダー４０の回転速度を高速化しつつ圧縮空気による強制脱荷を行うことにより、比較的小さなシリンダーによって従来と同程度以上の処理能力を確保することができる。選別分離能力は単位時間あたりに動過するインデント数に依存するところ、従来のインデントシリンダー選別機と比較すると、単位時間あたりに動過するインデント数は、半径で１．２倍、回転数で２倍弱であることから１．２×２≒２．４倍となる。
【００３９】
また、粒体形状分離装置１に用いられるインデントシリンダー４０は、回転主軸３０２によりタライ型の底面のみが支持される、いわゆる片持ち式のインデントシリンダーである。筐体１０の前面パネル１０４を取り外すと、インデントシリンダー４０を回転主軸３０２に取り付けるための金物４０７、ネジ４０９等が露出された状態となり、インデントシリンダー４０を容易に着脱・交換することができる。したがって、被選別粒体の種類が変わった場合にインデントシリンダーを交換でき、被選別粒体に応じた精緻な選別ができる。
【００４０】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。また、上記の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【符号の説明】
【００４１】
１…粒体形状分離装置
１０…筐体
２０…投入部
３０…回転駆動部
４０…インデントシリンダー
５０…圧縮空気供給部
６０…短粒受入部
【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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