JP2002019701A - 粉粒体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、粉粒体の破砕や過熱を防止で
き、しかも、粉ダレ量の低減及び粉ダレ時間の短縮を図
ることができる粉粒体の充填装置を提供する。 【解決手段】 紛状体の充填装置は、オーガ８の先端部
をストレート部３６に形成して、オーガ８のスクリュー
フィン８ａの下端と吐出口３４との間に所定の長さに亘
り、クッション室として機能する粉溜まり室３８を確保
している。

Description

【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
かつ粉だれ時間の短縮を図り、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、一端から粉粒
体の供給を受け、他端に粉粒体の吐出口を有するスクリ
ューケーシングと、このスクリューケーシング内に収容
され、その回転に伴いスクリューケーシング内の粉粒体
を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先端に設けら
れ、オーガスクリューの回転が停止されたときに吐出口
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、オーガスクリューの
スクリューフィン先端と吐出口との間に所定の長さに亘
って設けられ、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、そのオーガスクリューは吐出口側の先端部にスク
リューフィン部分を欠落させたストレート部を有し、こ
のストレート部とスクリューケーシングの内面との間に
て粉溜まり室が形成されている。上述したようにオーガ
スクリューのストレート部は、スクリューケーシング内
に簡単にして粉溜まり室を確保し、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の軸に囲む回転
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２
６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リート部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
ことで、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３
０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
粒体の慣性エネルギは、粉粒体相互が擦れ合うようにし
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
ブリッジが速やかに形成され、粉粒体の吐出が直ちに停
止される。この結果、粉ダレ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の下端からオーガ８のストレート部３
６を突出させ、そして、スクリューケーシング６の下端
にストレート部３６を囲むような延長筒部４４を取付け
るようにしてもよい。この延長筒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内
において、オーガスクリューのスクリューフィンと吐出
口との間に所定の長さに亘り、クッション室として機能
する粉溜まり室を確保してあるので、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、オーガスクリューの先端部をストレート部として、
粉溜まり室を形成しているので、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 周 瓔 千葉県流山市駒木台149番地 株式会社東 京自働機械製作所研究所内 Ｆターム(参考） 3E018 AA04 AB01 AB03 BA02 BB07 CA10 EA01 3E055 AA03 CA04 DA20 FA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端から粉粒体の供給を受け、他端に粉
   粒体の吐出口を有する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先端に設けられ、前記オーガス
   クリューの回転が停止されたときに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、 前記オーガスクリューのスクリューフィン先端と前記吐
   出口との間に所定の長さに亘って設けられ、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。
2. 【請求項２】 前記オーガスクリューは前記吐出口側の
   先端部にスクリューフィン部分を欠落させたストレート
   部を有し、前記粉溜まり室は前記ストレート部と前記ス
   クリューケーシングの内面との間にて形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。