(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に無端の搬送ベルトが納置され、搬送ベルトの上流端と真空容器との間に、基端部を真空容器外に突出させた揺動軸が立設され、給液ノズルを先端部に取り付けた給液アームの基端部が揺動軸に固定され、前記揺動軸を中心軸として給液アーム及び給液ノズルを往復揺動させる駆動原が揺動軸の基端部に備えられた給液分散装置であって、
前記駆動原は、一方向に回転するモータと、該モータの回転軸に固定された原動クランクと、前記揺動軸の基端部に固定された従動クランクと、前記原動クランクの先端部と従動クランクの先端部とにそれぞれ基端部と先端部とが連結されたタイロッドとを備え、
前記モータは、給液ノズルの反転動作領域で給液アームを加速させるようにモータ軸回転角度によって回転速度を制御することができるサーボモータであることを特徴とする給液分散装置。
【請求項２】
前記給液アームが給液ノズルの反転動作領域で安定して徐々に減速させて反転した後、徐々に加速させるための負荷手段が従動クランクに取り付けらていることを特徴とする請求項１に記載の給液分散装置。
【請求項３】
前記モータの回転速度は、前記従動クランクが往動から復動に反転する領域のほうが復動から往動に反転する領域よりも僅かに速く制御されることを特徴とする請求項２に記載の給液分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状、スラリ状、もしくはペースト状に調合された原材料から顆粒状の食品や医薬品など顆粒物を製造するための給液分散装置に関し、詳しくは、両端を封止した筒状の真空容器内に納置された無端の搬送ベルトや、この搬送ベルト上に前記原材料を均一に給液する給液ノズルなどを備えた給液分散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状、スラリ状、もしくはペースト状に調合された原材料を乾燥させて多孔質の帯板状固形物を生成し、この帯状固形物を適宜寸法の板状固形物に切断し、そして、この板状固形物を粉砕することで顆粒物を生成する給液分散装置が各種提供されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された給液分散装置は、図５に示すように、水平姿勢の筒体の両端を封止して１０torr前後の真空度を維持する真空容器１０１と、真空容器１０１内に納置された樹脂製の無端の搬送ベルト１０２と、搬送ベルト１０２の上流側に配置され、原材料１を搬送ベルト１０２上に給液（吐出）するための小孔を形成した吐出管１０３と、搬送ベルト１０２上の原材料１を乾燥させて帯状固形物２を生成するための真空乾燥手段１０４と、帯状固形物２を適宜寸法の板状固形物３に切断するプレクラッシャ１０５と、真空容器１０１内を真空に維持したまま板状固形物３を真空容器１０１外へ排出する排出口１０６と、排出された板状固形物３を顆粒物に粉砕するメインクラッシャ（図示せず）とを備えている。
【０００４】
前記真空乾燥手段１０４は、搬送ベルト１０２の上流側から下流側に、第１の恒率乾燥ゾーン１０４ａ、第２の恒率乾燥ゾーン１０４ｂ、減率乾燥ゾーン１０４ｃ、冷却ゾーン１０４ｄを設けたもので、搬送ベルト１０２上の原材料１を徐々に乾燥させる。
【０００５】
すなわち、原材料１が吐出管１０３から搬送ベルト１０２上にほぼ全幅に亘って給液され、この原材料１が前記真空乾燥手段１０４の各ゾーン１０４ａ〜１０４ｄを進行することで、多孔質の帯状固形物２となる。この帯状固形物２がプレクラッシャ１０５によって切断されることで、板状固形物３が生成され、この板状固形物３が排出口から真空容器１０１外へ排出された後、メインクラッシャによって粉砕されることで、顆粒物が生成される。
【０００６】
また、給液分散装置には、図示しないが、前記吐出管１０３に替え、往復揺動する給液アームの先端部に給液ノズルを取り付け、給液ノズルを搬送ベルトの上方で円弧状に揺動させる機種も提供されている。この給液分散装置は、給液ノズルが搬送ベルトの上方で円弧状軌跡を描きつつ往復揺動し、また、搬送ベルトが定速搬送されることで、原材料が搬送ベルト上のほぼ全幅にわたって給液される。
【０００７】
このように円弧状軌跡を描きつつ往復揺動する給液ノズルが、搬送ベルトの幅方向に一定速度で円弧状に移動し、搬送ベルトの各端部で減速し、一旦停留した後、折り返すように往復動すると、原材料は搬送ベルトの両側において中央部よりも多く塗布される。そうすると、搬送ベルト上の原材料は、搬送ベルトの幅方向に均等に乾燥しないことから、均質な帯状固形物、ひいては均質な顆粒物を生成することができない。
【０００８】
そこで、原材料を搬送ベルト上に均一に分散供給することができるようにした給液分散装置及び方法が特許文献２に記載されている。この給液分散装置は、給液アームの基端部が真空容器内に鉛直姿勢で立設された揺動軸に取り付けられ、この揺動軸の下端部が真空容器の外底部に突出し、この突出している揺動軸の下端部に往復駆動機構を連結した構成とされている。往復駆動機構は、揺動軸の下端部に一体に固定されたウォーム歯車、このウォーム歯車と噛合したウォーム軸、このウォーム軸に同軸に連結したモータなどを組み合わせた構成とされている。
【０００９】
このモータが正逆回転することで、揺動軸が所定角度で周方向に正逆自転（首振り運動）する。そして、モータの正逆回転によって、揺動軸に接続された給液アームは、往路始点から高速、低速、高速、減速するように往動し、往路終点で反転し、そして、高速、低速、高速、減速するように復動し、復路終点で反転する。
【００１０】
このようなモータの正逆転に合わせて、給液アーム及び給液ノズルも往復動する。そうすると、給液アームの先端に取り付けられたノズルから給液される原材料は、往復路始点終点付近で必要な塗布量を確保できる程度に少なく搬送ベルト上に塗布され、かつ、搬送ベルトの中央部付近での塗布量がほぼ倍増して給液されることで、搬送ベルトの幅方向に均一な厚さに塗布される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実用新案登録第２５５８５３９号公報
【特許文献２】特開平１１−９８９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２に記載された給液分散装置は、モータを正逆回転させることで揺動軸を所定角度で首振り運動させている。しかも、揺動軸には、給液アームが取り付けられているため、大きなモーメントが加えられる。
【００１３】
そうすると、給液アームが反転動作する領域において、モータは、加速度及びトルクが非常に大きくなり、インバータ制御をしたとしても、加減速を安定して制御することが困難となり、給液ノズルから搬送ベルト上に給液される原材料は、搬送ベルトの両端部で厚く、中間部で薄くなる、すなわち、均等な厚さの板状固形物を生成することができないことがある。この結果、品質が均一でない顆粒物が生成される。
【００１４】
また、特許文献１に記載された給液分散装置は、原材料の粘度や乾燥時の膨張率などの液種によって加減速制御を個別に設定することも困難となっている。
【００１５】
そこで、本発明は、給液アームの反転領域において加減速を的確に制御することで、搬送ベルトの幅方向に原材料を均等に給液することができるようにし、また、原材料の特性に合わせて加減速の制御を個別に設定可能とした給液分散装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る給液分散装置は、真空容器内に無端の搬送ベルトが納置され、搬送ベルトの上流端と真空容器との間に、基端部を真空容器外に突出させた揺動軸が立設され、給液ノズルを先端部に取り付けた給液アームの基端部が揺動軸に固定され、前記揺動軸を中心軸として給液アーム及び給液ノズルを往復揺動させる駆動原が揺動軸の基端部に備えられた給液分散装置であって、前記駆動原は、一方向に回転するモータと、該モータの回転軸に固定された原動クランクと、前記揺動軸の基端部に固定された従動クランクと、前記原動クランクの先端部と従動クランクの先端部とにそれぞれ基端部と先端部とが連結されたタイロッドとを備え、前記モータは、給液ノズルの反転動作領域で給液アームを加速させるようにモータ軸回転角度によって回転速度を制御することができるサーボモータであることを特徴としている。
【００１７】
この給液分散装置によれば、モータの回転軸が一方向に回転することによって、原動クランク及びタイロッドの基端部が一方向に回転するが、タイロッドの先端部が従動クランクに連結されているため、タイロッドの先端部及び従動クランクは往復揺動する。したがって、従動クランクの基端部を固定した揺動軸が周方向に正逆自転（首振り運動）し、揺動軸に固定された給液アーム及び給液ノズルが往復揺動する。
【００１８】
要するに、給液アーム及び給液ノズルは、モータが一方向に回転することによって、加減速が安定して制御されながら往復揺動する。さらに、モータの加減速制御は、原材料の粘度や乾燥時の膨張率などの液種によって個別に設定することができる。なお、原動クランクの基端部が固定されるモータの回転軸は、実際の回転軸だけでなく、実際の回転軸にギアを固定し、このギアに噛み合うギアを固定した回転軸であってもよい。
【００２０】
この給液分散装置によれば、モータとしてサーボモータを使用することにより、給液アームの反転動作領域でモータを加速させることができる。したがって、給液ノズルから搬送ベルト上に給液される原材料は、反転動作領域において、給液ノズルが高速で移動することで、その塗布量を少なくし、そして、重複して塗布されることで、その塗布量を搬送ベルトの全幅に亘って均等にすることができる。
【００２１】
また、前記本発明に係る給液分散装置において、前記給液アームが給液ノズルの反転動作領域で安定して徐々に減速させて反転した後、徐々に加速させるための負荷手段が従動クランクに取り付けらていることが好ましい。
【００２２】
この給液分散装置によれば、負荷手段が従動クランクに取り付けられていることにより、タイロッド及び原動クランクを介して、モータの回転に常に負荷が掛けられ、従動クランクの反転位置において、負荷手段の負荷の状態が反転する。
【００２３】
そして、負荷手段は、従動クランクが一方の反転位置から他方の位置まで回転する間、徐々に伸ばされ、その他方の反転位置を過ぎた後、縮むように伸縮するが、この伸縮によって、モータの回転軸のギアのバックラッシを防止し、従動クランクが反転位置の前後で徐々に減速し、加速する。こうすることで、給液ノズルが一瞬に反転するのでなく、序々に反転するようにすることができる。
また、前記本発明に係る給液分散装置において、前記モータの回転速度は、前記従動クランクが往動から復動に反転する領域のほうが復動から往動に反転する領域よりも僅かに速く制御されてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、モータの回転軸に固定された原動クランクと揺動軸に固定された従動クランクとをタイロッドによって連結した駆動原を備えた給液分散装置が提供されることにより、均等な厚さの帯状固形物を生成し、品質が均一な食品や医薬品など顆粒物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る給液分散装置の一実施形態を示し、（ａ）は要部断面正面図、（ｂ）は要部拡大断面側面図である。
【図２】本発明に係る給液分散装置の一実施形態を示す要部拡大平面図である。
【図３】本発明に係る給液分散装置に備えられた駆動原の一実施形態を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ異なる状態の概略説明図である。
【図４】本発明に係る給液分散装置の一実施形態を示し、（ａ）は原動クランクの各角度におけるモータ軸の回転速度を示す説明図、（ｂ）（ｃ）は原動クランクの角度とモータ軸回転角度との対応を示す説明図である。
【図５】従来の給液分散装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る給液分散装置の一実施形態について図１ないし図４を参照しながら説明する。この給液分散装置は、筒体の両端を封止して１０torr前後の真空度を維持する真空容器１０内で液状、スラリ状もしくはペースト状に調合された原材料を乾燥させて多孔質の帯状固形物（図５参照）を生成するための装置である。
【００２７】
真空容器１０内には、無端の搬送ベルト１１が水平姿勢で納置され、この搬送ベルト１１の上流側において、給液ノズル２１から給液された原材料が塗布される。給液ノズル２１は、往復揺動する給液アーム２２の先端部に取り付けられている。給液アーム２２は、原材料が流れるパイプ部が長さ方向に設けられ、このパイプ部の先端部が給液ノズル２１に連通している。
【００２８】
給液アーム２２の基端部は、搬送ベルト１１の上流端と真空容器１０の一方の端部との間に鉛直姿勢で立設された揺動軸２３に固定されている。揺動軸２３が中心軸を回転軸として周方向に揺動（首振り運動）することで、給液アーム２２が揺動し、給液アーム２２の先端部に取り付けられた給液ノズル２１が搬送ベルト１１の上流端部の上側で往復揺動する。また、揺動軸２３も、原材料が流通可能なように、パイプ部が長さ方向に設けられ、原材料が揺動軸２３内のパイプ部から給液アーム２２のパイプ部内に送られる。
【００２９】
なお、この実施形態では、搬送ベルト１１が鉛直方向に６段並列され、各搬送ベルト１１の上流端部の上側に、給液ノズル２１を取り付けた給液アーム２２が往復揺動するようにされている。したがって、最上段の給液ノズル２１を除いた５本の給液アーム２２は、間隔を空けて搬送ベルト１１の間に挟まれている。
【００３０】
そして、揺動軸２３と真空容器１０の一方の端部との間には、支柱２４が揺動軸２３と平行に立設されている。そして、揺動軸２３は、首振り運動可能に、ホルダ２５によって支柱２４に複数個所で支持されている。支柱２４の上下両端部は、真空容器１０の上下両側から突出しているが、揺動軸２３は、下側の基端部２３ａのみ真空容器１０の下側から突出している。
【００３１】
そして、真空容器１０の下側から突出している揺動軸２３の基端部２３ａに駆動原３０が備えられている。この駆動原３０は、一方向に回転するモータ３１と、このモータ３１の回転軸に固定したギア（図示せず）と、モータ３１の回転速度を落とすギア（図示せず）を固定した回転軸３２と、リンク機構４０とが組み合わされる。なお、ここでは、モータ３１の回転速度を落とすギアを固定した回転軸３２もモータ３１の回転軸３２という。
【００３２】
そして、モータ３１には、給液ノズル２１の反転動作領域で給液アーム２２を加速させるように回転速度を制御することが可能なサーボモータが使用される。具体的には、図４（ａ）に示すような回転速度で回転する。
【００３３】
すなわち、図４（ａ）に示すように、このモータ３１は、給液ノズル２１が搬送ベルト１１の中間部を移動している間、すなわち、モータ３１の回転軸３２が約３０°〜１６０°の間はほぼ等速で回転し、反転領域、すなわちモータ３１の回転軸３２が０°〜約３０°の間及び約１７０°〜約２２０°の間、及び約３５０°〜０°の間で等加速運動ないし等加速度運動に近づいて回転する。なお、モータ３１は、ベース３３上に設置位置を微調整できるように固定されている。
【００３４】
そして、リンク機構４０は、図３に示すように、回転軸３２に固定された原動クランク４１と、揺動軸２３に固定された従動クランク４２と、両クランク４１，４２先端部に連結されたタイロッド４３とを備えている。すなわち、タイロッド４３の基端部が原動クランク４１の先端部に連結され、タイロッド４３の先端部が従動クランク４２の先端部に連結されている。
【００３５】
なお、図３においては、リンク機構４０を上から見た図でなく、わかりやすくするため、原動クランク４１がモータ３１の上側に見えるように描いてある。
【００３６】
原動クランク４１の先端部がモータ３１の回転によって一方向に回転するため、タイロッド４３の基端部も一方向に回転する。ただし、タイロッド４３の先端部は、従動クランク４２の先端部に連結されているため、また、従動クランク４２の基端部が揺動軸２３に固定されているため、タイロッド４３の先端部と従動クランク４２の先端部は、揺動軸２３を支点に一定の角度で往復揺動する。したがって、揺動軸２３も一定の角度で往復揺動（首振り運動）し、給液アーム２２も一定の角度（図２において、時計の文字盤でほぼ１１時と７時の間の７０°）で往復揺動する。
【００３７】
従動クランク４２の先端が図４（ｂ）に示すような各角度においてモータ軸回転角度が図４（ｃ）に示すように設定されたとする。この図では、例えば、従動クランク４２が３５°往動すると、モータ軸回転角度は約８６°、従動クランク４２が７０°往動すると、モータ軸回転角度は１８０に設定されている。このようなモータ軸回転角度において、モータ３１は、図４（ａ）に示すような速度で回転する。
【００３８】
すなわち、従動クランク４２が反転する領域である０°前後と７０°前後において、換言すれば、モータ軸回転角度が０°から約１０°、約１７０°から約２００°において、モータ３１は他の角度よりも速く回転する。さらに、モータ３１は、従動クランク４２が往動から復動に反転する領域のほうが復動から往動に反転する領域よりも僅かに速く回転するように制御されている。
【００３９】
そして、従動クランク４２には、給液ノズル２１の反転領域で、給液アーム２２が徐々に減速して反転した後に、徐々に加速するようにするための負荷手段４４が取り付けられている。負荷手段４４としては、例えば、従動クランク４２の中間部とモータ３１を固定したベース３３その他の引掛ける部分との間に架け渡される引張バネ４４によって構成される。
【００４０】
この引張バネ４４は、図３（ａ）に示すように、原動クランク４１が時計の文字盤で１２時の方向を向いている一方の反転位置（以下、「上死点」という。）Ａで最も伸張し、図３（ｃ）に示すように、原動クランク４１が時計の文字盤で６時の方向を向いている他方の反転位置（以下、「下死点」という。）Ｂで最も収縮する。ただし、引張バネ４４は、下死点Ｂにおいて、最も収縮しても、まだ、収縮することができる伸縮力を有している。このような引張バネ４４によって、モータ３１の回転軸３２に固定されたギアのバックラッシを防止し、従動クランク４２が上死点Ａと下死点Ｂの前後で徐々に減速し、加速する。
【００４１】
なお、真空容器１０内には、搬送ベルト１１上に塗布された原材料を帯状固形物に生成するため、搬送ベルト１１の上流側（図１（ａ）において右側）から下流側に、恒率乾燥ゾーン、減率乾燥ゾーン、冷却ゾーンが順次配設されている（図５参照）。さらに、搬送ベルト１１の下流端部には、帯状固形物を所定の長さごとに切断して板状固形物を生成するためのプレクラッシャ（図示せず）が配設され、このプレクラッシャの下方の真空容器１０に、切断された板状固形物を顆粒物に粉砕するメインクラッシャ（図示せず）が配設されている。
【００４２】
この給液分散装置は、以上のように構成され、次に、原材料から顆粒物を製造する工程について説明する。
【００４３】
この給液分散装置は、給液アーム２２の先端に取り付けられた給液ノズル２１から原材料が搬送ベルト１１上に給液される。搬送ベルト１１が低速度で進行し、給液ノズル２１が往復揺動することで、原材料は、搬送ベルト１１上に搬送ベルト１１の幅よりもわずかに狭い幅で円弧形ジグザグ状に塗布される。
【００４４】
すなわち、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、原動クランク４１が反時計方向に回転し、上死点から下死点まで往動している間にタイロッド４３によって従動クランク４２の先端側が円弧状に引っ張られ、下死点から上死点まで復動している間にタイロッド４３によって従動クランク４２の先端側が円弧状に押される。
【００４５】
そして、原動クランク４１と従動クランク４２とを結ぶ方向（以下、「Ｙ方向」という。）の原動クランク４１の先端部の移動速度は、仮に原動クランク４１が等速円運動すると、上死点と下死点の位置辺りにおいて、他の位置よりもＹ方向の速度が低下し、給液アーム２２は、反転領域で減速する。
【００４６】
しかし、この給液分散装置では、モータ３１としてサーボモータが使用され、反転領域における給液アーム２２は、中間領域の１／１０の角度でありながら、中間領域の１／１０の時間で高速に回転することで迅速に反転する。したがって、原動クランク４１及び従動クランク42は、Ｙ方向に等速に移動する。
【００４７】
さらに、給液アーム２２が反転するに際して、引張バネ４４によってモータ３１の回転軸３２の負荷の状態が転換する。すなわち、従動クランク４２が上死点Ａにおいてタイロッド４３に押されて戻されるときは、引張バネ４４が引っ張られて縮む状態となるため、従動クランク４２が強制的に戻され、逆に、従動クランク４２が下死点Ｂにおいてタイロッド４３に引かれてから戻されるときは、引張バネ４４が縮んだ後、伸びる状態となるため、従動クランク４２は、往復動が一瞬にして反転するのでなく、徐々に反転する。
【００４８】
このようにして、給液ノズル２１から流下する原材料は、反転領域における無端ベルト上で過給液されない。したがって、原材料は、搬送ベルト１１上に、中心線側も反転領域も均等な厚さに塗布される。
【００４９】
そして、この原材料は、恒率乾燥ゾーン、減率乾燥ゾーン、冷却ゾーンと進行することで、幅方向にも均等な厚さの帯状固形物に成形される。この帯状固形物は、プレクラッシャで所定の長さに切断され、板状固形部に生成された後、メインクラッシャで粉砕され、顆粒物が製造される。この顆粒物は、帯状固形物が均等な厚さに成形されていることから、均一な品質のものが製造される。
【００５０】
また、給液アーム２２が反転するに際して、引張バネ４４によってモータ３１の回転軸３２の負荷の状態が転換することにより、モータ３１の回転軸３２に固定されたギアのバックラッシを防止することができる。また、給液アーム２２は、リンク機構４０によって往復揺動し、モータ３１は、一定方向に回転するため、反転動作領域において、加速度及びトルクが大きくならない。さらに、モータ３１は、原材料の粘度や乾燥時の膨張率などの特性に合わせて、加減速制御を個別に行うことができる。
【００５１】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定することなく種々変更することができる。例えば、本発明に係る給液分散装置は、搬送ベルト１１を１段とし、１本の給液アーム２２の先端部に１個の給液ノズル２１を取り付けたものとしてもよい。また、負荷手段４４は、引張バネ４４に限定されない。
【符号の説明】
【００５２】
１………原材料
２………帯状固形物
３………板状固形物
１０……真空容器
１１……搬送ベルト
２１……給液ノズル
２２……給液アーム
２３……揺動軸
２３ａ…基端部
３０……駆動原
３１……モータ
３２……回転軸
４１……原動クランク
４２……従動クランク
４３……タイロッド
４４……負荷手段としてのバネ（引張バネ）
【図１】
0005361968.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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