JP2006516521A - 揚上コンベヤ - Google Patents

Abstract

流動性材料のための揚上コンベヤは，螺旋揚上部材（２）を囲む管状バレル（１）の両端に入口（１４）と出口（２０）とを含む。揚上部材（２）は，長手方向軸を中心とした回転を抑止されており，管状バレル（１）が駆動機構（１６）によって揚上部材（２）の周りを同軸で回転する。

Description

本発明は，流動性材料を基底位置から高い位置に移送または揚上するための方法および装置に関する。

本発明は，特に，螺旋揚上部材が固定子として機能し，この螺旋揚上機構を囲む管状ハウジングが回転子として機能する直立型螺旋コンベヤ機構に関するが，これだけに限定されるものではない。

材料をある位置から別の位置に移送するためのコンベヤ機構には数多くの形態があり，コンベヤ機構の選択は，移送する材料の物理的性質，水平および／または垂直移動距離，資本費用，継続的維持費などを含む多くの要因によって左右される。

水平移送路または多少傾斜した移送路で使用可能なコンベヤの範囲は広いが，直立移送路，つまり，水平基準面に対して例えば４５°から水平基準面に対して９０°つまり直角の範囲内に含まれる移送路に沿って材料を揚上するために利用できるコンベヤの形態は相対的に少ない。更に，コンベヤまたは揚上システムの適合性は，扱う材料の性質によって決まることが多い。床面積要件が厳しくない場合は，穀物などの流動性粒子材料を約３０度から約４０度の角度で揚上するために管状スクリューオーガを使用し得るが，穀物をかなりの高さに揚上するには，垂直に間隔を置いて配置した複数の荷揚げ場ごとにスクリューオーガを配置する必要がある。床面積がより厳しい場合は，バケット式揚上機が使われることが多い。極めて微細な材料または低質量の粒子状材料の場合は，空気コンベヤを使用すると効果的な場合がある。

食材を扱う分野で利用されている従来の材料揚上機には，主要な不具合点がいくつか明らかになっている。ポテトチップスなどの食材の多くは極めて砕けやすく，大豆，凍結乾燥コーヒー顆粒などの食材は最も優しく扱っても容易に傷つく。鋳物砂など，極端に摩擦力のある粒子材料を空気移送すると，特にコンベヤダクト内で方向転換が必要な領域が磨耗するので維持費が非常にかかる。

概して，流動性材料の揚上におけるこれらの難点のために，コンベヤ／揚上システムを特注設計するか，あるいは揚上装置の運転が必要な環境または被移送材料にあまり適していない装置で心ならずも妥協してきた。

従来のスクリューオーガは，その傾斜角度が水平基準面に対して４５°未満であっても，オーガバレル内の加圧によって多くの粒子材料が傷つき，細かく砕けた破片が蓄積するので，清潔度の維持が困難であることが公知である。従来のスクリューオーガの垂直姿勢または略垂直姿勢での運転は，摩擦によってオーガバレル内に極端な圧力上昇が起こり，これによって所要電力が過大になるため，公知のものはないようである。スクリューフライトとオーガバレル内壁との間の間隙にもよるが，間隙が大きいと逆流が発生し，間隙が小さいと粒子材料が破砕され，スクリューおよびバレルが過度に磨耗する。

長いスクリューオーガの場合は，オーガ管内に間隔をあけて配置した「ハンガー」軸受によってスクリューを回転可能に支持する必要がある。半径方向に延在するブラケットによってハンガー軸受をオーガ管の中心に配置し，各軸受は，ギャップを越えて材料を次のオーガフライトに供給するための「背圧」を必要とする，オーガフライトの途切れた領域でオーガ軸を支持する。

バレルがオーガスクリューに対して，少なくとも部分的に，回転可能であるスクリューオーガ型コンベヤの運転は公知である。

米国特許第３，３４９，８９４号には，ポテトチップスやコーンチップスなどの砕けやすい材料のための傾斜したスクリューオーガ揚上機が記載されている。このスクリューは，上向きの外縁を有するカップ型螺旋フライトを含み，管状コンベヤバレルがスクリューと共に回転する。砕けやすい粒子材料の粉砕を防ぐには，使用時の供給率とスクリュー回転速度とに非常に念入りな配慮を払う必要がある。

米国特許第３，２７９，５９２号には，オーガスクリューと管状バレル間の相対回転による磨耗を防ぐために，オーガスクリューと管状バレルとが一緒に回転する水平スクリューオーガコンベヤが記載されている。バレルに沿って複数の開口部があり，コンベヤの経路に沿った多数の排出ステーションに粒子材料を配送できるようになっている。

米国特許第３，０３１，０６４号に記載されている水平スクリューオーガコンベヤは，スプリットバレルを有し，各バレル部分が選択的にスクリューオーガと同軸で回転可能であり，各バレルは，間隔を置いて設けられている複数の排出ステーションに，閉位置と開位置との間で手動移動が可能な蝶番式閉鎖部を介して，重力によってそれぞれの管部分を約１８０°回転させることによって粒子材料を分配するようになっている。

オーストラリア国特許出願第２４５７４／７７号には，管状バレル内に螺旋状の溝が形成された水平スクリューオーガが開示されている。この管状バレルは，スクリューと同じ回転方向または逆の回転方向に回転揺動可能であり，オーガバレルの下にある細長い排出ステーションに材料を選択的に堆積させることができる。

国際公開第ＷＯ９５／２６３１０号には，水平スクリューオーガ形態のフィーダーチューブコンベヤが記載されているが，これにはホッパ内にある管状スクリューバレルの繊維質材料の供給が困難な部分の周囲に螺旋状に間隔を置いて複数の入口開口部が設けられている。各入口開口部にアクチベータが対応付けられており，このアクチベータでスクリューバレル上のホッパ内の繊維質材料をかき乱すことによって，ホッパ内の材料のブリッジを防ぐ。オーガバレルはスクリューと共に回転可能であるが，入口開口部の妨害物を除くためにその回転方向を逆にすることも可能である。

独国特許出願第ＤＥ ３ ７０８ ２０８号は，供給ホッパと管状バレルとが垂直静止スクリューオーガとは別個に回転する，濃い糊状の材料のための充填装置に関する。このスクリューオーガの上部フライトは，材料をバレルの口に押し込み，バレルの下方に流れるようにする掻込装置としての形状を有する。

米国特許第４，０７７，５２７号は，導管が導管内に配置された静止コイルばねの周囲を回転する，極めて微細な粒子材料の水平移送および分配用の装置を開示している。このばねは，導管の排出端に外部から固締されており，入口は，導管の開口部を複数含む。この入口は，粒径が５０ミクロン未満の粉末状搬送物を受け入れるために，圧力供給ホッパに直接連通している。ばねの入口側端部は，荷重下でばねが軸方向に伸張できるように浮いている。

本発明の１つの目的は，流動性材料のための従来技術の揚上コンベヤに付随する不具合点の少なくとも一部を克服または改善することである。本願明細書において使用する「流動性材料」という表現は，粒子材料，スラリー，粘性液体などを含むがこれだけに限定されるものではない。

本発明の一態様においては，流動性材料のための揚上コンベヤを提供するが，この揚上コンベヤは，
入口および出口と，
使用時に長手方向軸によってほぼ直立位置に支持される螺旋揚上部材であって，前記長手方向軸を中心とした回転を阻止するために少なくとも１つの端で固定されている揚上部材と，
前記揚上部材を囲み，前記揚上部材と同軸で回転可能な管状バレルと，
前記管状バレルを回転可能に駆動するための駆動機構と，を有する。

入口は，前記管状バレルの下端近くに適切に配置し得る。

あるいは，入口を前記揚上部材の中空管状支持軸の上端近くに配置し得る。

必要であれば，流動性材料を前記揚上コンベヤに所定の率で供給するために，コンベヤ供給機構を前記入口に対応付けてもよい。

前記コンベヤの供給機構は，前記管状バレルに取り付けられ，前記管状バレルの外壁表面から外に向かって突出し，前記管状バレルと共に回転する少なくとも１つの掻込部材を有することが好ましい。

必要であれば，少なくとも１つの掻込部材にそれぞれ隣接させて１つまたは複数の開口部を前記管状バレルに形成し得る。

前記少なくとも１つの掻込部材は，前記管状バレルの回転に伴う掻込量の増減を選択的に行えるように調整可能にし得る。

掻込部材の長さを調整可能にしてもよい。

あるいは，掻込部材の幅を調整可能にしてもよい。

掻込部材は，前記管状バレルの前記外壁表面に対する角度を調整できることが好ましい。

必要であれば，前記掻込部材の少なくとも一部分を弾力的に撓むようにしてもよい。

前記管状バレルの下端近くに位置する入口は，供給ホッパによって適切に囲む。

管状バレルは，支持構造に間隔を置いて取り付けられている軸受部材によって回転可能に支承され得る。

前記支持構造は枠を含むことが好ましい。

前記揚上部材は，前記枠部材の両端に適切に取り付けられる。

必要であれば，使用時に，前記揚上部材に対して前記揚上部材の長手方向軸の方向に張力が加わるように，前記揚上部材を同じ枠に調整可能に取り付けてもよい。

螺旋揚上部材は，螺旋状に巻かれた棒状部材と，前記螺旋状に巻かれた部材の長手方向軸にわたって延在する中心が中空の円柱状空間と，を含み得る。

あるいは，螺旋揚上部材は，螺旋状に巻かれたリボン翼を含み得る。

螺旋揚上部材は中心軸を含み得る。

必要であれば，この中心軸は中空軸を含んでもよい。

使用時に作動流体を前記中空軸を通して適切に循環させることによって，前記揚上コンベヤがそこを移送される流体材料に対して熱交換器として機能するようになっている。

前記螺旋揚上部材が占める円柱体積と前記管状バレルの内面との間の有効間隙は，密集性の流動性粒子材料の平均粒径より大きいことが好ましい。

あるいは，前記螺旋揚上部材が占める円柱体積と前記管状バレルの内面との間の有効間隙は，非密集性材料の平均粒径より小さい。

駆動機構は，前記支持構造に取り付けた駆動モータを含んでもよく，この駆動モータは，前記管状バレルに結合された駆動伝達機構に駆動可能に係合可能である。

前記出口から出てくる流動性材料を捕集するために，捕集装置を前記出口の周囲に配置すると好ましい。

本発明の別の態様によると，流動性材料の揚上方法が提供され，この揚上方法は，
回転可能な管状バレルによって囲まれた静止螺旋揚上部材を含む揚上コンベヤの入口に流動性材料を供給するステップと，
前記バレルの内壁に付着した流動性材料層の少なくとも一部が前記螺旋揚上部材の上面の少なくとも一部との摺動係合によって上方へ押し上げられるように，前記流動性材料を前記バレルの内壁に向かって圧迫するために十分な速度で前記バレルを回転させるステップと，を含む。

必要であれば，前記螺旋揚上部材が占める円柱体積と前記管状バレルの内面との間の間隙空間に流動性材料の静止層を形成するに十分な速度で前記管状バレルを回転させてもよい。

流体材料は，中空円柱状の塊として前記コンベヤ内を揚上されることが好ましい。

必要であれば，前記管状バレルの回転中に前記揚上部材によって占められている円柱体積内の自由容積をほぼ占有する供給率で，流動性材料を前記入口に供給する。

あるいは，前記管状部材の回転中に前記揚上部材によって占められている円柱体積内の自由容積より小さい体積を占有する供給率で，流動性材料を前記入口に供給する。

前記入口への前記流動性材料の供給率は，前記管状バレルに取り付ける掻込部材の構成を変えることによって選択的に適切に変更される。

前記掻込部材の構成は，前記掻込部材の寸法を変えることによって変更し得る。

あるいは，前記掻込部材の構成は，前記管状バレルの外面に対する前記掻込部材の傾斜を変えることによって変更し得る。

必要であれば，前記管状バレルの回転速度を変えることによって，前記流動性材料の前記入口への供給率を選択的に変更し得る。

前記コンベヤ内を揚上される流動性材料の塊に逆行して流れるように，前記揚上部材の中空中心軸の上端にある入口に流動性材料を導入することも可能である。

液体と粒子状固形物との混合を含む流動性材料は，管状バレルの回転に伴う求心力によって適切に分離され，前記揚上部材の長手方向軸に近い領域から液体が捕集され，螺旋揚上部材の外縁に近い領域から凝縮固形物が捕集され得る。

本発明のより深い理解と実施とを可能にするために，添付図面に示された好適な実施形態についてここで言及するが，これらの図面において，明確にするために，すべての図面中の同様の特徴に対して，同様の参照符号を適宜使用する。

本明細書と特許請求の範囲を通して，文脈上特に必要のない限り，「含む」およびこの変化形である「含んでなる」または「含んでいる」などは，記載されている完全体または完全体群，またはステップ群を包含することを意味するが，他の完全体または完全体群を排除するものではないことは言うまでもない。

発明の詳細な説明
図１において，揚上コンベヤは，管状バレル１と，管状バレル１によって囲まれている螺旋揚上部材２と，螺旋揚上部材２に含まれる中心軸３と，軸３の円周上に延在する螺旋状のリボン翼フライト４とを含む。軸３は，枠６の形態をとる支持構造の基底部５にブラケット５ａを介して固定的に取り付けられている。軸３は，ねじ切りされた軸８を介して枠６のヘッド部材７にも固定的に取り付けられており，ねじ込みナット９によって張力をかけることができる。軸３に必要な値の張力を加えた後は，別のねじ込みナット１０がロックナットとして機能する。

枠６の基底部は，鋭利な鋳物砂などの密集性粒子材料１２を収容するホッパ１１内に配置される。掻込部材１３は，開口部１４（透視図として図示）の近接位置で管状バレル１の外面から外方に突出するようにバレル１の外面に対して角度を付けて配置され，バレル１の回転方向前方に延在する。

バレル１は，支持構造枠６に取り付けられた軸受１５に回転可能に支承され，プーリ１７，１８と駆動ベルト１９とを含む駆動伝達部を介して結合されている電気駆動モータ１６によって回転可能に駆動される。駆動モータ１６は，更に枠６によって適切に支持される。

管状バレル１の上部出口端２０には，出口端２０から出てくる粒子材料を捕集するための捕集装置２１が配置されている。捕集装置２１には，捕集された材料を貯蔵ホッパなど（図示せず）に導くためのシュート２２が接続されている。

使用時，螺旋揚上部材２は静止部材として取り付けられており，その周囲を管状バレル１が回転するので，ホッパ１１内の砂は，軸３と管状バレル１の内壁２３との間の空間に掻き込まれ，求心力によって外方に押しやられて管状バレル１の内壁へ圧迫される。

初期状態では、内壁２３に付着している砂の塊は，上方向にテーパーの付いた螺旋状フライト４の上面に付着するまで、回転バレル１と共に回転する。バレル１の回転が継続することによって，砂の塊と内壁２３に圧迫されている砂の薄い層との間の摩擦係合の結果，砂の塊はフライト４によって導かれる直立経路をたどるが，この砂の薄い層の厚さは，フライト４の外縁と内壁２３との間の間隙の幅によって決まる。

バレル１の供給端では，かき板１３が砂を軸３と内壁２３との間の空間に導入し続けるので，バレル１の回転に伴い，砂はバレル１内を上方へ進み，出口２０に現れ，フライト４によって捕集装置２１内に放射状に投げ出される。

どのような特定の仮定によっても制約されないことを願うが，本発明による揚上コンベヤと，静止バレルおよび回転スクリューを有する従来の垂直配置型スクリューオーガとの間の違いは，本発明の相対作動する構成要素間の摩擦レベルが大幅に下がっていることによるものと考えられる。

従来のスクリューオーガでは，バレルの傾斜角度を約４５°未満に保つことによって，連続するオーガフライト間の流動性粒子材料が管径全体を満たさないようにしている。従来のスクリューオーガを垂直に配置すると，粒子材料が回転する円筒として移動しがちであることは公知である。スクリューの間隙が平均粒径より小さい場合，粒子材料の圧縮によって，オーガスクリュー上の摩擦負荷の増加，所要電力の増加，スクリューおよびバレルの両方の磨耗の増加，および穀物など砕けやすい非密集性粒子材料の圧縮による損傷が起きる。鋳物砂などの密集性粒子材料の場合は，垂直配向スクリューオーガは通常詰まって動かなくなる。スクリューの間隙を広げると，逆流が起きるので，効率の損失および砕けやすい粒子材料の損傷が発生する。

他方，本発明が呈するさまざまな現象は，主に，直立路に沿って移送される粒子材料の性質による。

鋳物砂などの密集性粒子材料の場合，フライト間隙が平均粒径より大きいと，求心力によってバレル内壁に付着した砂の安定層が形成される。バレルの回転に伴い，この砂の層によって円柱状または中空円柱状の砂の塊との摩擦係合が小さく，円柱状または中空円柱状の砂の塊は螺旋状フライトの縁で容易にせん断されるので，実際の砂柱が螺旋路内を上方へ移動するときに，それに加わる唯一の圧縮成形力は相対的に小さな求心力である。供給される粒子材料の性質と，材料の供給速度と，バレルの回転率とに応じて，バレルと共に回転する層と上方へ移動する材料の塊との間の境界は，相対回転速度の差を大きくすることによって極めて明確に画定することも，あるいは境界をそれほど明確に画定せずに，回転速度が相対的に低速な半径方向内側の領域からより高速な半径方向外側の領域まで回転速度に勾配を持たせた材料領域を設けることも可能であろう。

平均直径が更に大きい大きな密集性粒子の場合，または略球体の物体などの非密集性粒子の場合は，フライトの間隙は平均粒径より小さいことが好ましい場合がある。

鋳物砂など，相対的に細かい粒子状物質の揚上においては，管状バレルの回転速度とは関係なく，従来のスクリューオーガの回転オーガの場合のように螺旋揚上部材が「鞭打つ(whip)」傾向はない。これは，管の内壁上に堆積した砂の層による自動調心動作によるものと思われる。この結果，螺旋揚上部材と回転する管との間の係合によって引き起こされ得る磨耗がほぼ無くなる。これによって，極めて背の高い揚上コンベヤの構成も可能になる。

図２に示す本発明の一代替実施形態においては，螺旋揚上部材は鋼鉄製矩形バーを螺旋状に巻いたコイル３０を含み，上部および下部の枠取り付け台３３，３４にそれぞれ取り付けられたねじ切りされた軸３１，３２によって張力をかけ得る。明確にするために，支持枠構造とバレル駆動機構とは省いてある。揚上コンベヤのすべての構成要素は，たとえば，構造壁などで支持し得るので，図１に示すような枠部材６は必須の構成要素ではないことを当業者は容易に理解するであろう。

図３は，螺旋揚上部材の中心軸３を貫通して延在する中空の内孔４０を有する本発明の一代替実施形態を概略的に示す。

この実施形態において，本装置は乾燥粒子材料と液体とからスラリーまたはペーストを形成するために使用し得る。たとえば，砂と，セメントと，骨材との乾燥混合物を下部の供給ホッパ（図示せず）に収容し得る。管状バレル１の回転に伴い，水が管状軸３の開口部４２から計量供給されると，ただちにホッパ（図示せず）の基底部の底に水が現れ，乾燥混合物と混ざり合い，回転する管１の作用によって上方へ移送される。このような実施形態は，圧縮せずに緩やかに混合する必要がある食品の調理に利用し得る。

図４は，揚上部材２が熱交換器として機能するようにした，図３の装置を改造を示す。

糖蜜などの粘性液体を移送するには，糖蜜の温度を５°Ｃから１０°Ｃ上げてその粘度を下げると都合がよい場合がある。図示のように，糖蜜などの粘性液体を導管５０経由でホッパ１１に供給し，液位５１が管状バレル１の下端より上に維持されるように，液体の液位５１を適切な流量測定手段（図示せず）によって維持する。図示の構成では，図１から図３の構成のようにかき板を必要としない。

糖蜜は，軸３とバレル１の内壁との間の領域に流れ込み，バレル１が回転すると，バレル１の内壁によって摩擦抵抗が加えられるので，圧迫された糖蜜はその粘性によって螺旋揚上路をたどる。流れの維持を助けるために，管状軸３の内孔４０は導管５２，５３経由でヒーターまたは熱交換装置５４および循環ポンプ５５に結合されており，加熱された作動流体が揚上部材２を通って循環する。矢印５６が示すように，作動流体の循環方向は並流となるが，必要であれば，向流も容易に得られる。加熱された作動流体が揚上部材２を通って循環すると，揚上部材２は熱交換器として機能するので，糖蜜または他の粘性液体は螺旋状コンベヤ経路を上昇しながら，その液体の粘度が望ましい温度に低下する。粘度が下がった液体が管状バレル１の上端からから出てくると，その液体は捕集装置２１によって捕集され，出口シュート２２によって貯蔵タンクなど（図示せず）に導かれる。

図４の揚上コンベヤは，食品材料を所定の高さに揚上する間に食材の加熱処理または加熱調理を行うようにもできることを当業者は容易に理解するであろう。

図５は，固形物を液体から分離するため，またはスラリーを脱水するための，本発明の更に別の改造を示す。

図５において，スラリーは導管５０経由で供給ホッパ１１に送り込まれ，別の液体取り出し導管６０は管状軸３の中空内孔４０に連通しており，管状軸３は中空の内孔４０に連通する複数の開口部６１をその壁に有する。

管状バレル１の回転に伴い，スラリーは，かき板１３によって揚上コンベヤ２の供給入口領域１４に掻き込まれ，スラリーが螺旋経路の周りを揚上されるに伴い，スラリー内に懸濁している粒子状固形物は，求心力の作用によってバレル１の内壁に向かって外方に移行する。固形物がほぼ皆無の上澄み液は導管６０経由で抜き取られ，脱水された固形物は捕集装置２１に捕集され，貯蔵ホッパなど（図示せず）に導かれる。

図４および図５の両実施形態において，揚上部材２は静止しているので，軸３の中心内孔との流体連通のための回転グランド継手は不要である。

図６は，図１に示す装置の更に別の変更を示す。

図６に示すように，螺旋状のリボン翼フライト４を有する螺旋揚上部材２の下端は，かき板１３とそれに隣接する供給入口領域１４のすぐ上で終端している。中空の錐台形状の供給ガイド７０がグラブねじ７０ａによって軸３の下端に取り付けられているほか，基底部５にも取り付けられているので，使用時に，より大きな直径のマカダミアナッツ７１などの物品が供給ガイド７０の表面上を上方へ掻き込まれて揚上機のフライト４の領域に入るので，図１の構成ではバレル１の回転に伴い発生し得るかき板１３とフライト４との間でのマカダミアナッツの破砕が防止される。バレル１の回転時にホッパ１１内のナッツの損傷を防ぐために，かき板１３は撓みやすいゴム製または高分子製の先端部７２を含めてもよい。あるいは，かき板１３の全体を撓みやすい，または弾力的に撓み得る高分子材料で構成してもよい。

バレル１には，ブラケット７４によって支持された攪拌フィンガー７３も取り付けられている。攪拌フィンガー７３は，供給入口領域１４の近くで供給材料の凝集またはブリッジを防止する。

基底部５には複数の平行突起７４が間隔を置いて取り付けられており，平行突起７４は，軸３に取り付けられている平板７５と係合することによって，バレル１の回転時に流動性材料によって加えられる捻り力による軸３の回転を防止する。ねじ込み式ナット７６は，軸３の下端を基底部５に固定する。

以下の例は，本発明による揚上コンベヤによって揚上し得る広範囲の流動性材料を示す。

〔例１〕
この例では，図１に示す一般的構成を有する揚上コンベヤを使用した。バレルは，高さ５メートルであり，壁厚１．６ｍｍ，外径１００ｍｍのステンレス鋼管を含んでいた。バレルは，２ｋＷの可変速電動モータで４：１の多連Ｖベルト伝導を介して駆動した。

螺旋揚上部材は，２２ｍｍの中心コア上に支持されたピッチ７０ｍｍ，直径８２ｍｍのリボン翼螺旋を含んでいた。

供給材料を小麦とし，バレルの初期回転速度を１０ｒｐｍとしたところ，小麦はバレルが一杯になった後で出口シュートから現れた。回転速度を段階的に上げてゆき，最大３２０ｒｐｍに達したときに測定された排出率は，１時間あたり６トンをわずかに超えていた。小麦の排出率は，最低の回転速度から最高の回転速度まで，回転速度にほぼ比例していたことが注目された。

このテストの第２部では，揚上コンベヤを４５°傾けたところ，小麦粒の場合は１０ｒｐｍから３２０ｒｐｍまでの同じ回転率スペクトルにわたってほぼ同じ排出率が達成された。

興味深いことに，螺旋状フライトの支持コアの張力を調整せずに，小麦を入れない初期状態でバレルの回転を開始したところ，螺旋状フライトがバレルの内壁を擦る音が聞かれた。バレルを小麦で満たし始めると，バレルが小麦で満たされるに伴い，この擦れ音が急速に消えたことから，通常の運転条件では螺旋状フライトが自動調心作用を受けるという仮定が裏付けられた。

〔例２〕
例１に記載した揚上コンベヤを次に垂直配向で使用し，乾燥鋳物砂を供給材料にした。

再度，砂の排出率は，初期回転率１０ｒｐｍから１時間あたり砂の排出率６トンと判定された最適速度と思われる３２０ｒｐｍまで，回転速度にほぼ比例して増加することがわかった。

２ｋＷ駆動モータの電流負荷を監視することによって，別の興味深い現象が特定された。初期回転速度１０ｒｐｍから約１００〜１２０ｒｐｍまでの間は，電流負荷の増加は回転速度にほぼ比例し，約６〜７ａｍｐから約１３ａｍｐであった。回転速度が約２００ｒｐｍまで増加する間は電流負荷はほぼ変わらず約１３ａｍｐであったが，回転速度が約２００ｒｐｍから３２０ｒｐｍに徐々に増加するにつれ，回転速度の増加に比例して電流負荷が約１３ａｍｐから明らかに減少し，３２０ｒｐｍでは約６〜７ａｍｐであった。

観察されたこの現象は，低速時はバレルの内部容積全体が流動性材料で満たされるという事実によるものと考えられる。バレルの回転速度が上がるにつれ，求心力の作用によってバレルの内面に境界層が形成され，これによってバレル内の流動性材料の柱とバレルの内壁表面との間に加えられていた大きな摩擦力がなくなるものと考えられる。回転する流動性材料の境界層と内部「コア」材料との間には，材料が材料自体の上を流れる領域が存在すると考えられる。

また，流動性材料の性質にもよるが，最小所要電力で最適排出率が達成されるのは，バレルの内部容積が流動性材料によって完全には満たされていないときであると考えられる。バレルの最適回転速度での供給率は，バレルの取入口近傍にある掻込部材の「咬合」の調整，または掻込部材／取入口の組み合わせの数の変更によって調整し得る。

添付図面の図２に示す型のプロトタイプ揚上コンベヤを使用し，小麦粒の排出率が最適のときに，螺旋状フライトの中空中心領域の底に木製の棒を挿入したところ，粒状材料の存在が感知されなかった。低排出率では，中空中心領域において粒状材料の存在が明らかに感知された。

〔例３〕
例１の装置を改造し，直径８２ｍｍ，ピッチ７０ｍｍのリボン翼螺旋揚上部材の代わりに，２２ｍｍの中心コアに支持された直径７６ｍｍ，ピッチ７０ｍｍのリボン翼螺旋揚上部材を使用した。

このテストでは，供給材料は平均粒径が６ｍｍから８ｍｍの範囲内の乾燥大豆であった。１時間あたりの最適排出率４．５トンは，回転速度３２０ｒｐｍで達成された。

大豆は脆いことで有名であり，バケットコンベヤなどのかなり緩やかなコンベヤでも容易に傷つくが，揚上コンベヤでは２時間を超えて連続循環させても，大豆に一切の傷は認められなかった。

〔例４〕
図６の装置を用いて，一般的な直径範囲が１９ｍｍから２９ｍｍの殻を剥いていないマカダミアナッツを移送した。

バレルは，壁厚１．６ｍｍ，外径１００ｍｍのステンレス鋼管と，バレル内に配置された２２ｍｍの中心コア上に支持された直径８２ｍｍ，ピッチ７０ｍｍの螺旋状リボン翼フライトとを含んでいた。図１に示す装置と異なり，螺旋状リボン翼フライトの下端は，高さ約７５ｍｍ，底直径１００ｍｍの錐台形の供給ガイドの上に取り付けられている。この構成において，錐台型供給ガイドの上部は，回転バレル内にあり，その位置はバレルの取入口近くであるので，螺旋状フライトの下端は取入口およびガイド上端のすぐ上にある。こうして，ナッツは上方へ送られ螺旋状フライトの領域に入るので，かき板がフライトの周囲を回転するときに，フライト周縁にナッツがくい込んで砕ける危険がない。

より微細な粒子材料と異なり，回転バレルの内壁にナッツの境界層が形成されることはないが，排出率はバレルの回転速度に正比例することがわかった。同様に，使用した速度範囲全体にわたって消費電力の変化は無視できる程度であったので，ナッツはバレルの内壁との摩擦の作用によって螺旋経路を単に転がって上昇していったことが示唆された。

殻を剥いたマカダミアナッツには，例３の小さい方の直径７６ｍｍのオーガを使用したが，揚上コンベヤ内でナッツの仁を循環させる時間を延長しても仁の損傷は認められなかった。

マカダミアの外殻を砕いたものは，一般に熱併給発電プラントの炉の燃料として使われるが，粒径範囲が約３ｍｍから１０ｍｍの非常に不規則な粒子形状にもかかわらず，容易に処理された。このテストでは，例３の直径７６ｍｍの螺旋揚上部材を再度使用したが，バレルの回転に伴い，殻粒子の境界層がバレルの内壁に付着して形成されたことが認められた。

上記の具体例は，本発明による揚上コンベヤの汎用性を実証するものである。現在までに行った実証実験では，細目および荒目の砂（濡れたものと乾いたものの両方），広範囲の穀粒，大豆，白インゲン豆，鋼鉄製ショット（１．８ｍｍ），小麦粉，パン粉，マカダミアナッツ（殻を剥いたものと剥いていないもの，および砕いた殻），コーヒー豆，凍結乾燥コーヒー顆粒，糖蜜，硝酸アンモニウムプリル（直径３〜４ｍｍ），ボーキサイト粒（直径６〜８ｍｍ），湯剥きしたピーナッツの種，および消石灰粉末について成功している。

本発明の重要な利点は，本発明によるコンベヤで揚上した場合，凍結乾燥コーヒー顆粒，大豆，全粒形態のナッツなど，極めて砕けやすい粒子材料でも損傷が認められない点である。更に，消石灰，小麦粉などの極めて微細な粒子材料の場合，本発明による装置においては，運転中，排出シュート内に空気で運ばれるほこりがほぼ皆無であるという特徴がある。

本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明のさまざまな局面に多くの変更および変形を行い得ることを当業者は容易に理解するであろう。

たとえば，用途によっては，扱う流動性材料の磨耗性に応じて，管状バレルおよび／または螺旋揚上部材をプラスチック材から製作してもよく，あるいは金属で作成した場合は，これら金属製の各構成要素をＴＥＦＬＯＮ（商標）などの耐磨耗性および／または耐腐食性塗料で被覆してもよい。同様に，長手方向に沿って螺旋のピッチを変えてもよく，移送する材料の性質に応じて，下から上にピッチを増加または減少させ得る。

本発明による揚上コンベヤの断面側立面図を概略的に示す。 本発明の一代替構成を概略的に示す。 本発明の更に別の実施形態を示す。 本発明の一実施形態の改造を示す。 本発明の一実施形態の別の改造を示す。 本発明の更に別の実施形態を示す。

Claims (34)

1. 流動性材料のための細長い揚上コンベヤであって，
   入口および出口と，
   使用時に長手方向軸によってほぼ直立姿勢に支持される螺旋揚上部材であって，少なくとも１つの端が支持構造に固定され，前記長手方向軸の周囲を回転しないように固定されている揚上部材と，
   前記揚上部材を囲み，前記揚上部材と同軸で回転可能な管状バレルであって，前記バレルの両端間に間隔を置いて設けられ，前記支持構造に固定されている軸受部材によって回転可能に支承されている管状バレルと，
   前記管状バレルを回転可能に駆動する駆動機構と，を含む揚上コンベヤにおいて，使用時に，流動性材料の安定層が前記管状バレルの前記内面に付着して形成され，前記安定層と流動性材料の塊との間の摩擦係合によって，前記安定層が前記バレル内の流動性材料の塊を圧迫し，上向きの螺旋路に沿って押し上げるように，前記螺旋揚上部材が占める円柱体積と前記管状バレルの内面との間の有効間隙が事前に画定されていることを特徴とする揚上コンベヤ。
2. 前記入口が前記管状バレルの下端に近接している請求項１記載の揚上コンベヤ。
3. 前記入口が前記揚上部材の中空管状支持軸の上端に近接している請求項１記載の揚上コンベヤ。
4. 流動性材料を前記揚上コンベヤに所定の供給率で供給するために，コンベヤ供給機構が前記入口に対応付けられている請求項１記載の揚上コンベヤ。
5. 前記コンベヤ供給機構が少なくとも１つの掻込部材を含み，前記掻込部材が前記管状バレルに取り付けられ，前記管状バレルの外壁表面から外方に突出し，前記管状バレルと共に回転する請求項４記載の揚上コンベヤ。
6. 少なくとも１つの掻込部材にそれぞれ近接して１つまたは複数の開口部が前記管状バレルに形成されている請求項５記載の揚上コンベヤ。
7. 前記管状バレルの回転に伴う掻込量の増減を選択的に行えるように，前記少なくとも１つの掻込部材の調整が可能な請求項５記載の揚上コンベヤ。
8. 前記少なくとも１つの掻込部材の長さを調整し得る請求項７記載の揚上コンベヤ。
9. 前記少なくとも１つの掻込部材の幅を調整し得る請求項７記載の揚上コンベヤ。
10. 前記管状バレルの前記外壁表面に対する前記少なくとも１つの掻込部材の傾斜を調整し得る請求項７記載の揚上コンベヤ。
11. 前記少なくとも１つの掻込部材の少なくとも一部分が弾力的に撓み得る請求項５記載の揚上コンベヤ。
12. 供給ホッパが前記管状バレルの下端近くの入口を囲む請求項２記載の揚上コンベヤ。
13. 前記支持構造が枠を含む前記請求項のいずれか１項記載の揚上コンベヤ。
14. 前記揚上部材が前記枠部材の両端に取り付けられている請求項１記載の揚上コンベヤ。
15. 前記揚上部材が前記枠に調整可能に取り付けられ，使用時に，前記揚上部材に対して前記揚上部材の長手方向軸の方向に張力を加えることができる請求項１４記載の揚上コンベヤ。
16. 前記螺旋揚上部材が螺旋状に巻かれた棒状部材を含み，前記螺旋状に巻かれた部材の中心に長手方向軸にわたって延在する中空の円柱状空間を有する請求項１記載の揚上コンベヤ。
17. 前記螺旋揚上部材が螺旋状に巻かれたリボン翼を含む請求項１記載の揚上コンベヤ。
18. 前記螺旋揚上部材が中心軸を含む請求項１記載の揚上コンベヤ。
19. 前記中心軸が中空軸を含む請求項１８記載の揚上コンベヤ。
20. 使用時に前記中空軸を通して作動流体を循環させることができ，前記揚上コンベヤがそこを移送される流体材料に対して熱交換器として機能し得る請求項１９記載の揚上コンベヤ。
21. 前記螺旋揚上部材が占める円柱体積と前記管状バレルの内面との間の有効間隙が非密集性材料の平均粒径より小さい請求項１記載の揚上コンベヤ。
22. 前記駆動機構が，前記支持構造に取り付けられた駆動モータを含み，前記駆動モータが前記管状バレルに結合された駆動伝達機構と駆動可能に係合可能な請求項１記載の揚上コンベヤ。
23. 前記出口から出てくる流動性材料を捕集するために，前記出口の周囲に捕集装置が配置されている請求項１記載の揚上コンベヤ。
24. 流動性材料の揚上方法であって，
    回転可能な管状バレルに囲まれた静止螺旋揚上部材を含む揚上コンベヤの入口に流動性材料を供給するステップであって，前記螺旋揚上部材と前記バレルの内面との間の有効間隙が予め画定されているステップと，
    流動性材料が前記バレルの前記内壁に向かって圧迫されて前記内壁面に前記流動性材料の安定層が形成され，前記管状バレル内の流動性材料の塊が前記流動性材料の塊と前記安定層との間の摩擦係合によって螺旋経路に沿って上方へ押し上げられるように十分な速度で前記バレルを回転させるステップと，を含む揚上方法。
25. 前記螺旋揚上部材が占める円柱体積と前記管状バレルの内面との間の間隙空間に流動性材料の静止層が形成されるように十分な速度で前記管状バレルを回転させる請求項２４記載の揚上方法。
26. 流体材料が中空の円柱状の塊として前記揚上コンベヤ内を揚上される請求項２４記載の揚上方法。
27. 前記管状バレルの回転中に前記揚上部材によって占められている円柱体積内の自由容積をほぼ占有する割合で，流動性材料を前記入口に供給する請求項２４記載の揚上方法。
28. 前記管状部材の回転中に前記揚上部材によって占められている円柱体積内の自由容積より小さい容積を占有する供給率で，流動性材料を前記入口に供給する請求項２４記載の揚上方法。
29. 前記管状バレルに取り付けられている掻込部材の構成を変えることによって，前記入口への前記流動性材料の供給率を選択的に変更する請求項２４記載の揚上方法。
30. 前記掻込部材の寸法を変えることによって，前記掻込部材の構成を変更する請求項２９記載の揚上方法。
31. 前記管状バレルの外面に対する前記掻込部材の傾斜を変えることによって前記掻込部材の構成を変更する請求項２９記載の揚上方法。
32. 前記管状バレルの回転速度を変えることによって，前記流動性材料の前記入口への供給率を選択的に変更し得る請求項２９記載の揚上方法。
33. 前記揚上コンベヤ内を揚上される流動性材料の塊に逆行して流れるように，前記揚上部材の中空中心軸の上端にある入口に流動性材料を導入する請求項２４記載の揚上方法。
34. 液体と粒子状固形物との混合を含む流動性材料を管状バレルの回転に伴う求心力によって分離し，前記揚上部材の長手方向軸に近い領域から液体を捕集し，前記螺旋揚上部材の外縁に近い領域から凝縮固形物を捕集する請求項２４記載の揚上方法。

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