(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端から粉粒体の供給を受け、下端に粉粒体の吐出口を有する垂直且つ中空円筒状のスクリューケーシングと、
前記スクリューケーシング内に回転可能に収容されて前記スクリューケーシングの内周面とスクリューフィンとの間に螺旋状の送出流路を形成し、その回転に伴い前記スクリューケーシング内の粉粒体を前記送出流路に沿って前記吐出口に向けて送り出し、前記吐出口から吐出させるオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの下端部に前記スクリューフィンを除いて設けられ、前記オーガスクリューの軸部のみからなるストレート部と、
前記ストレート部の下端に設けられて前記吐出口を環状に形成するブリッジ座であって、前記オーガスクリューの回転が停止されたときには前記吐出口の内周縁との間に粉粒体のブリッジを形成し、粉粒体の吐出を停止させるブリッジ座と、
前記スクリューケーシングにおける下端部の内周面と前記ストレート部の外周面との間に形成され、前記ストレート部に沿って前記送出流路の流路断面積よりも大の流路断面積を有する粉溜まり室と
を具備したことを特徴とする粉粒体充填装置。
【請求項２】
前記粉溜まり室は、前記スクリューケーシングにおける下端部の内周面を拡径させるか、又は、前記ストレート部を縮径させて、その流路断面積が更に増加されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーガスクリューを備えた粉粒体充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の粉体充填装置にとっては、そのオーガスクリューの回転が停止した後の吐出口からの粉粒体の落ちこぼれ、いわゆる粉ダレを如何に少なくするかが重要である。このため、たとえば特許第2728129号公報や実公昭36-18785号公報の充填装置はその吐出口に菊座やシャッタを取付けて、粉ダレを低減するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、菊座はその目が細かければ細かい程、粉ダレの低減には有効であるものの、粉粒体が菊座を通過する際、粉粒体を破砕し易く、また粉粒体の過熱を引起してしまう。
一方、シャッタはその構造が複雑になるばかりでなく、その精度を維持するための保守に手間がかかり、また、その部品の脱落により、充填された粉粒体への異物の混入を招く虞がある。
【０００４】
さらに、上述した公知の充填装置は何れも粉ダレを少なくすることにのみ拘泥し、充填装置の高速化を図る上で重要なファクタとなる粉ダレ時間の短縮に関しては何等考慮されていない。より詳しくは、充填装置が製袋充填機に適用される場合、粉ダレは横シール時、そのシール部分に粉粒体の噛み込みを発生させることから、このような噛み込みを防止するには粉ダレの終了を待って横シールを行わなければならず、それゆえ、一袋当たりの製袋充填に要する時間が長くなってしまうことから、長い粉ダレ時間は製袋充填機の高速化に大きな障害となる。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは簡単な構成でもって、粉粒体の破砕や過熱を招くことなく粉ダレを低減し、なおかつ粉ダレ時間の短縮を図り、その高速化に好適した粉粒体充填装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する請求項１に係る本発明の粉粒体充填装置は、上端から粉粒体の供給を受け、下端に粉粒体の吐出口を有する垂直且つ中空円筒状のスクリューケーシングと、このスクリューケーシング内に回転可能に収容されてスクリューケーシングの内周面とスクリューフィンとの間に螺旋状の送出流路を形成し、その回転に伴いスクリューケーシング内の粉粒体を送出流路に沿って吐出口に向けて送り出し、吐出口から吐出させるオーガスクリューと、このオーガスクリューの下端部にスクリューフィンを除いて設けられ、オーガスクリューの軸部のみからなるストレート部と、このストレート部の下端に設けられて吐出口を環状に形成するブリッジ座であって、オーガスクリューの回転が停止されたときには吐出口の内周縁との間にて粉粒体のブリッジを形成し、粉粒体の吐出を停止させるブリッジ座と、スクリューケーシングにおける下端部の内周面とストレート部の外周面との間に形成され、ストレート部に沿って前記送出流路の流路断面積よりも大の流路断面積を有する粉溜まり室とを備える。
【０００７】
上述の粉粒体充填装置によれば、オーガスクリューの回転中、そのスクリューフィンにより送り出される粉粒体は粉溜まり室を経て吐出口に至り、そして、吐出口の内周縁とブリッジ座との間の間隙から吐出される。
この後、オーガスクリューの回転が停止した直後、粉溜まり室内の粉粒体はその慣性により吐出口に向かうエネルギを有しているが、粉溜まり室内での粉粒体の充満密度がスクリューフィン側の送出流路での充満密度よりも粗いので、その慣性エネルギは粉溜まり室内にて粉粒体相互が擦れ合うように動くことで吸収される。つまり、慣性エネルギは粉溜まり室内での粉粒体の嵩が有するクッション性により吸収される。それゆえ、オーガスクリューの回転停止直後、粉溜まり室内にてスクリューフィン側から吐出口に向けて伝達される吐出圧が急激に減衰される。この結果、吐出口の内周縁とブリッジ座と間に粉粒体のブリッジが速やかに形成され、粉粒体の吐出は直ちに停止される。
【０００８】
請求項２に係る本発明の粉粒体充填装置の場合、粉溜まり室は、スクリューケーシングにおける下端部の内周面を拡径させるか、又は、ストレート部を縮径させることで、その流路断面積が更に増加されている。
上述したスクリューケーシングの内周面の拡径又はストレート部の縮径は、スクリューケーシング内にその流路断面積を更に増加した粉溜まり室を簡単に確保し、しかも、粉溜まり室内での粉粒体の流動性をも十分に担保される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、オーガスクリュー形製袋充填機は、垂直に配置されたファネル２を備えている。ファネル２は上部が漏斗状なし、粉粒体の供給を受けるホッパ４と、ホッパ４の下側に連なるスクリューケーシング６とからなっている。ファネル２内にはオーガスクリュー（以下、単にオーガと称する）８が回転可能に収容され、オーガ８はホッパ４からスクリューケーシング６の下端近傍まで延びている。オーガ８の軸はホッパ４から突出してモータ１０に連結され、モータ１０はオーガ８を一方向に回転させる。
【００１０】
また、ホッパ４内にはアジテータ１２が配置され、このアジテータ１２はオーガ８の軸を囲む回転スリーブ１４にステー１６を介して連結されている。回転スリーブ１４はギヤ列１８を介してモータ２０に接続されている。したがって、モータ２０はアジテータ１２をオーガ８と干渉することなく、その回りに回転させ、ここで、アジテータ１２の回転方向はオーガ８の回転方向とは逆である。
【００１１】
ファネル２のスクリューケーシング６はフォーマ２２により囲まれ、このフォーマ２２に向けて包材としてのフィルムＦが導かれている。フォーマ２２を通過したフィルムＦはスクリューケーシング６を囲む円筒状に形成されるとともにその両側縁が所定の形態で重合わされ、そして、スクリューケーシング６に沿って引出されている。
【００１２】
スクリューケーシング６の外側にはフォーマ２２の下側に縦シーラ２４が配置されている。縦シーラ２４は、スクリューケーシング６との間にて互いに重合わされたフィルムＦの両側縁を挟むヒータブロックを有し、このヒータブロックはフィルムＦの両側縁をヒートシールし、フィルムＦに縦シールを形成する。
また、スクリューケーシング６の外側には、スクリューケーシング６を両側から挟むようにして一対の繰出しユニット２６が配置されている。これら繰出しユニット２６は一方向に走行するサクションベルトを有し、このサクションベルトにフィルムＦを吸着しながら、図１中矢印Ａで示す下方にフィルムＦをスクリューケーシング６に沿って繰出す。
【００１３】
したがって、繰出しユニット２６によるフィルムＦの繰出しと、縦シーラ２４によるフィルムＦの縦シールとが連動して行われることで、フィルムＦは完全な円筒状に連続して成形される。
さらに、ファネル２の下方には横シーラ２８が配置され、横シーラ２８はファネル２の軸線を挟んで配置された一対のヒータブロック３０を有する。これらヒータブロック３０は、図１中矢印Ｂで示すように互いに接離する方向に水平に往復動し、円筒状フィルムＦを挟持してヒートシールし、円筒状フィルムＦに横シールを形成する。
【００１４】
また、一対のヒータブロック３０の一方にはナイフが突没可能に内蔵され、そして、その他方には突出したナイフを受入れる逃げ溝が形成されている。ナイフは、円筒状フィルムＦの横シールが形成されたのち、横シールの中央から円筒状フィルムＦを切断し、個々の袋を製造する。
なお、横シールは、後述するように円筒状フィルムＦ内への粉粒体の充填動作と交互に行われ、これにより、製造された個々の袋には所定量の粉粒体が充填されている。
【００１５】
図２を参照すると、ファネル２の下端部が拡大して示されている。ファネル２、つまり、スクリューケーシング６の下端にはノズルリング３２が装着され、このノズルリング３２の内径はスクリューケーシング６の吐出口３４を形成している。
図２から明らかなようにオーガ８は吐出口３４側の先端部分にそのスクリューフィン８ａが設けられておらず、その先端部分はその軸部のみからなるストレート部３６として形成されている。ストレート部３６はスクリューケーシング６の内面との間に粉溜まり室３８を形成し、粉溜まり室３８の流路断面積はスクリューケーシング６内にてオーガ８により形成される粉粒体の送出流路の流路断面積よりも、そのスクリューフィン８ａの分だけ増加されている。したがって、スクリューケーシング６の軸線方向の単位長さ当たりでみて、粉溜まり室３８は粉溜まり室３８よりも上側に位置するスクリューケーシング６の部位内に比べ、その容積が大となっている。
【００１６】
また、ストレート部３６の長さＬ、すなわち、スクリューケーシング６の軸線方向に沿う粉溜まり室３８の長さは所定の長さ以上確保されている。
さらに、ストレート部３６の下端には円形のブリッジ座、いわゆるドリップ４０がボルト４２を介して取付けられている。ドリップ４０は吐出口３４を形成するノズルリング３２の内周縁よりも若干スクリューケーシング６内に位置付けられ、吐出口３４を環状に絞っている。
【００１７】
ここで、スクリューケーシング６内に粉粒体が充満され、そして、オーガ８の回転が停止した状態にあるとき、環状の吐出口３４は、図２に示されているようにドリップ４０の外周縁とノズルリング３２の内周縁との間にて、アーチ状をなした粉粒体ＣのブリッジＤを形成して吐出口３４からの粉粒体Ｃの自然落下を阻止する。一方、オーガ８の回転により、スクリューケーシング６内の粉粒体Ｃが吐出口３４に向けて送り出されると、ブリッジＤが破られ、吐出口３４から粉粒体Ｃが吐出され、その吐出量はオーガ８の回転数により決定される。上述したように環状の吐出口３４はブリッジＤが確実に形成される程度にその開口面積が絞られていなければならないが、しかしながら、粉粒体Ｃが吐出口３４を通過する際の破砕や過熱を避けるために、その開口面積は一定以上に確保されている。
【００１８】
次に、図３〜図８を参照して製袋充填機の製袋充填プロセスを簡単に説明する。
先ず、図３の状態は、前回の製袋充填プロセスが完了して次の製袋充填プロセスが開始された状態、つまり、オーガ８が回転し、スクリューケーシング６の吐出口３４から円筒状のフィルムＦ内への粉粒体Ｃの充填が開始された状態を示している。
【００１９】
この後、粉粒体Ｃの充填が進むと、横シーラ２８のヒータブロック３０はその休止位置から互いに近接する方向に移動を開始し（図４）、そして、粉粒体Ｃが所定量だけ充填された時点でオーガ８の回転が停止され、吐出口３４に粉粒体ＣのブリッジＤが形成される。このブリッジＤの形成により、吐出口３４からの粉粒体Ｃの充填が停止されると同時に、繰出しユニット２２の作動を受け、円筒状フィルムＦは所定の長さだけ繰出される（図５）。
【００２０】
この後、横シーラ２８のヒータブロック３０は円筒状フィルムＦに接触し始める（図６）。図６中、参照符号Ｅは吐出口３４から落下する粉粒体Ｃの粉ダレを示している。
粉ダレが終了した後、ヒータブロック３０は円筒状フィルムＦを挟持してヒートシールし、円筒状フィルムＦに横シールを形成するとともに、その中央から切断して、粉粒体Ｃが充填されたパックＰを形成する（図７）。また、図７に示されるように横シールの形成と同時にオーガ８が回転されて、粉粒体Ｃの充填が開始されるとともに、横シーラ２８のヒータブロック３０はその休止位置に向けて戻って、図３の状態に復帰し、そして、製袋充填プロセスが繰返される。
【００２１】
図８は、１製袋充填プロセス中、オーガ８の動作を１点鎖線Ｇで示し、そして、オーガ８の動作に伴う吐出口３４から粉粒体Ｃの充填量を実線Ｈで示している。なお、破線は従来の製袋充填機の場合での粉粒体Ｃの充填量Ｉを示し、ここで、従来の製袋充填機とはその先端に至るまでスクリューフィンを有し、ストレート部を有していないオーガを備えたものである。
【００２２】
図８中の実線Ｈ，Ｉから明らかなように、オーガ８の回転が停止した後にあっても粉粒体Ｃの充填は継続しており、これらの継続時間は吐出口３４からの粉ダレ時間Ｔ1，Ｔ2をそれぞれ示している。ここで、実施形態の製袋充填機を示す実線Ｈの粉ダレ時間Ｔ1は従来の製袋充填機を示す破線Ｉの粉ダレ時間Ｔ2よりも大幅に短縮されていることが分かる。
【００２３】
すなわち、実施形態の製袋充填機のオーガ８はその先端部にストレート部３６を有し、このストレート部３６により単位容積を増加させた粉溜まり室３８を形成しているので、この粉溜まり室３８内での粉粒体Ｃの充満密度はスクリューフィン８ａ側での粉粒体Ｃの充満密度よりも粗い。このため、オーガ８の回転が停止した直後、粉溜まり室３８内にて吐出口３４に向かう粉粒体Ｃの慣性エネルギは、粉粒体Ｃが相互に擦れ合うようにして動くことで消費され、そして吸収される。つまり、粉溜まり室３８がクッション室として機能することから、オーガ８の回転が停止されると、その吐出口３４の近傍の吐出圧が急激に解放されて、吐出口３４にて粉粒体のブリッジＤが速やかに形成され、粉粒体Ｃの吐出が直ちに停止される。この結果、粉ダレＥの量が低減されると同時に、粉ダレ時間Ｔ1もまた大幅に短縮される。
【００２４】
上述したように粉ダレ時間Ｔ1が大幅に短縮されると、粉ダレＥに起因した噛み込みを招くことなく、円筒状フィルムＦの横シール及び切断を迅速に行え、１個のパックＰの製造に要する時間の短縮、つまり、製袋充填機の高速化が可能となる。
次に、図９はオーガ８のストレート部３６の長さと粉ダレ時間Ｔ1との関係を表し、実線Ｋは最大粉ダレ時間、実線Ｍは最小粉ダレ時間を示している。図９から明らかなようにストレート部３６の長さが１５mm以上確保されていると、最大及び最小粉ダレ時間Ｋ，Ｍともに減少し、そして、ほぼ一定値に収束するのが分かる。したがって、ストレート部３６（粉溜まり室３８）の長さを所定長さ以上確保しておくことで、粉ダレ時間Ｔ1は確実に短縮される。
【００２５】
図１０は充填前の紛状体の粒度分布Ｘ（破線）と、パックＰに充填した後の粉粒体の粒度分布Ｙ（実線）を示し、これらの粒度分布Ｘ，Ｙに顕著な相違は見られない。このことは、吐出口３４がノズルリング３２の内周縁とドリップ４０の外周縁との間で形成される単純な形状であり、それゆえ、吐出口３４から粉粒体Ｃが吐出される際、粉粒体Ｃに破砕が生じてないことを示している。また、粉粒体Ｃの破砕防止は、粉粒体Ｃの過熱をも防止されることを意味する。
【００２６】
なお、図９及び図１０の実験結果を得た製袋包装機の仕様及び粉粒体は以下の通りである。
スクリューケーシング６の内径  ：４０mm
オーガ８の外径              ：３７mm
スクリューフィン８ａのピッチ：５０mm
ノズルリング３２の内径      ：３７mm
ドリップ４０の外径          ：１６mm
粉粒体                      ：中挽きコーヒー
本発明は上述の実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００２７】
たとえば、図１１に示されるようにスクリューケーシング６の下端部は、オーガ８のストレート部３６を囲むような延長筒部４４として形成されていてもよい。この延長筒部４４は、ドリップ４０と協働して環状の吐出口３４を形成する一方、スクリューケーシング６の内径よりも拡径した粉溜まり室３８を形成している。
【００２８】
また、図１２に示されるようにオーガ８のストレート部３６はオーガ８自身の軸径よりも小径であってよく、この場合、粉溜まり室の３８の容積をさらに拡張することができる。
さらに、本発明の充填装置は製袋充填機に限らず、他のタイプの充填機にも適用可能であり、粉粒体の種類に制約を受けるものでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る本発明の粉粒体の充填装置は、そのスクリューケーシングの下端部内において、この下端部の内周面とオーガスクリューのストレート部の外周面との間にストレート部に沿って確保され、その上側よりも大の流路断面積を有する粉溜まり室を備えているので、この粉溜まり室がクッション室として機能する。それ故、オーガスクリューの回転が停止された後、その吐出口での吐出圧が急激に解放されることで、吐出口に粉粒体のブリッジを確実且つ安定して形成でき、粉粒体の粉ダレ量の低減と同時にその粉ダレ時間の大幅な短縮が図られ、その充填動作の高速化に大きく寄与する。また、粉粒体のブリッジはオーガスクリューの先端に取付けたブリッジ座と吐出口の内周縁との間に形成されるものであるので、吐出口の開口面積を十分に確保でき、粉粒体が吐出口から吐出される際の破砕や過熱を簡単の構成で防止することができ、メンテナンスに要する手間も必要としない。
【００３０】
また、請求項２に係る本発明の充填装置は、スクリューケーシングにおける下端部の内周面を拡径させるか、又は、ストレート部を縮径させることで、その流路断面積を更に増加させた粉溜まり室を簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の粉粒体の製袋充填機を示した概略図である。
【図２】図１のファネルの下端部を拡大して示した断面図である。
【図３】粉粒体の充填が開始された状態を示す図である。
【図４】粉粒体の充填中を示す図である。
【図５】オーガの回転が停止された状態を示す図である。
【図６】粉ダレが発生している状態を示す図である。
【図７】横シール中の状態を示す図である。
【図８】オーガの動作と粉粒体の充填との関係を示したグラフである。
【図９】オーガ先端のストレート部と粉ダレ時間との関係を示したグラフである。
【図１０】充填の前後での粉粒体の粒度分布を比較して示したグラフである。
【図１１】他の粉溜まり室を示した図である。
【図１２】さらに別の粉溜まり室を示した図である。
【符号の説明】
６    スクリューケーシング
８    オーガスクリュー
８ａ  スクリューフィン
３４    吐出口
３６    ドリップ（ブリッジ座）
３８    粉溜まり室
【図１】
0004067745.tif 000002
【図２】
0004067745.tif 000003
【図３】
0004067745.tif 000004
【図４】
0004067745.tif 000005
【図５】
0004067745.tif 000006
【図６】
0004067745.tif 000007
【図７】
0004067745.tif 000008
【図８】
0004067745.tif 000009
【図９】
0004067745.tif 000010
【図１０】
0004067745.tif 000011
【図１１】
0004067745.tif 000012
【図１２】
0004067745.tif 000013