JP2007057201A - 振動処理装置並びにこの装置を用いた粉粒体の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理効率を向上させることができるとともに、装置の稼働率を高めることのできる新規な振動処理装置並びにこの装置を用いた粉粒体の処理方法の開発を技術課題とした。
【解決手段】 バイブレータユニット５は電動機５１の回転軸５２にアンバランスウェイト５３を具えて成るものであり、バイブレータユニット５を二基並列に具え、且つこれらバイブレータユニット５の筐体１への取り付け態様を、平面視において、筐体１に形成された投入口１５から排出口１６に至る経路と、回転軸５２とが平行になるようにしたことを特徴として成るものであり、二基のバイブレータユニット５の回転方向、回転速度を制御することにより、筐体１の横断面内に対して縦振動及び円振動の双方を選択的に与えることができ、処理室１０内の被処理物の流動状態に適した振動を筐体１に付与することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は容器状の処理室を振動させることによって粉粒体を流動させながら、混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を行う装置に関するものであって、特に粉粒体の流動状態に応じて振動モードを変化させることにより処理効率を高めることのできる、振動処理装置並びにこの装置を用いた粉粒体の処理方法に係るものである。

食品、医薬品、農薬、飼料、化学薬品等の粉粒体の製造工場、加工工場等においては、原材料に混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を施してこれらの粉粒体を得るものであり、このための装置の一つに振動処理装置がある。この振動処理装置の一例である振動乾燥機は、被処理物に減圧下あるいは常圧下で混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を施すことが可能であり、更に可燃性溶剤を含んだものの処理が可能である。この種の装置の基本構成は図８に示すように、密閉可能な円筒容器状の筐体１′の内部空間を処理室１０′とするものであり、この筐体１′を、バネ、防振ゴム等の弾性体２′を介在させて基台Ｂ′上に具え、この筐体１′に一基のバイブレータユニット５′を設けて成るものである。

このような振動乾燥機Ｄ′は、バイブレータユニット５′における電動機の回転軸５２′に具えたアンバランスウェイト５３′の偏芯運動により筐体１′の横断面内に円振動（３６０°全方向に同量で向きが変わる振動）を与え、一方、縦断面内に縦振動（上下方向のみで方向を変える振動）を与えることにより、粉粒体Ｇを流動させた状態で処理室１０′内に滞留させ、混合、乾燥、造粒、コーティング等の処理を行うものである。
そして投入口１５′側から排出口１６′側に至る経路を、排出口１６′側が下降するように設定することによって、粉粒体Ｇの排出を図っている。すなわち粉粒体Ｇは、バイブレータユニット５′によって振動させられる処理室１０′内において流動状態となり、この際、投入口１５′側から排出口１６′側に向かって下降する斜面に沿って進行してゆくものである。

しかしながらこのような筐体１′の横断面内に円振動を与える従来の振動乾燥機Ｄ′にあっては、投入口１５′から投入された粉粒体Ｇが排出口１６′側に向かう際の移送速度が遅いため、粉粒体Ｇは投入口１５′付近に滞留したままとなり、処理効率の低下を招いてしまっていた。
また処理の済んだ粉粒体Ｇが全て排出されるまでに長時間（長いときで数時間）を要してしまっており、特に残り数パーセントの粉粒体Ｇは、排出口１６′と処理室１０′との間の段差を超えることなく投入口１５′側に戻ってしまうこともあり、完全に排出するのには更に長時間を要してしまっている。

そこで本出願人は、振動処理装置の移送機構についての動作原理を探究するとともに、この種の装置の設計において連綿と踏襲されていた筐体１′の横断面内に円振動を与えるバイブレータユニット５′の取り付け態様を根本から見直して、筐体１″の横断面内に縦振動を与え、一方、縦断面内に円振動を与えることにより、被処理物の移送、排出を迅速且つ確実に行うことのできる振動処理装置を開発し、既に特許出願に及んでいる（特許文献１参照）。
上記特許出願に係る発明は図９に示すように、回転軸５２″が投入口１５″から排出口１６″に至る経路に対して直交するようにバイブレータユニット５″が具えられたものであり、バイブレータユニット５″によって生起される振動力を、平面視において投入口１５″側から排出口１６″側に向かう被処理物の移送方向に対して平行に作用させることにより筐体１″の横断面内において縦振動を与えるとともに、縦断面内において円振動を与え、被処理物の移動速度を高く設定することができ、上記問題を解消し得るものであった。
またこの発明は、二基のバイブレータユニット５″の回転方向を逆方向するとともに回転速度を同じにすることにより、筐体１″の縦断面内においても縦振動を与えることもできるものであるが、横断面内において円振動を与えることはできなかった。

そしてその後も本出願人は振動処理装置についての研究開発を継続してきた結果、筐体１″の振動モードと筐体１″内における被処理物の流動状態との間、更にはこれらと被処理物の混合度との間には一定の関係があることを見いだした。
具体的には、処理室１０″の横断面内において粉粒体Ｇのホールドアップが大きい時には円振動よりも縦振動の方が混合度が高くなり、逆にホールドアップが小さい時には縦振動よりも円振動の方が混合度が高くなるというものである。
そしてこのことから、振動乾燥機Ｄ″によって粉粒体Ｇの乾燥を行う場合には乾燥の進行による粉粒体Ｇの性状変化に伴なって流動状態が変化するため、流動状態に応じた適切な振動を筐体１″に与えることにより、処理効率を向上させることができることが予測された。
しかしながら既存の装置は、円振動または縦振動のいずれか一方のみを筐体１′、１″の横断面内に与えるように設計されたものであり、粉粒体等の流動状態の変化に応じて、筐体１′、１″の横断面内に対して最適なモードの振動を選択的に与えることができるような構成は採られていなかった。
また既存の振動乾燥機Ｄ′、Ｄ″は、粉粒体Ｇを排出口１６′、１６″側に移動させるために排出口１６′、１６″側を投入口１５′、１５″側よりも下降させた状態で筐体１′、１″が具えられているものであり、粉粒体Ｇが傾斜の下方に移動することにより、投入口１５′、１５″側と排出口１６′、１６″側とではホールドアップが異なった状態となってしまい、筐体１′、１″の長手方向では場所によって最適な振動モードが異なってきてしまうことは避けられなかった。
特開２００３−１７６９８３号公報

本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、処理操作中には筐体を水平状態とするとともに、ホールドアップの状態に応じて筐体の横断面内に縦振動または横振動を選択的に与えることができ、一方、排出時には筐体を傾斜させた状態で筐体の横断面内に縦振動を与えることができ、処理効率を向上させることができるとともに、装置の稼働率を高めることのできる新規な振動処理装置並びにこの装置を用いた粉粒体の処理方法の開発を技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の振動処理装置は、内部空間を処理室とした筐体を、弾性体を介在させた状態で基台上に具え、この筐体をバイブレータユニットによって振動させることにより、前記処理室内に投入された被処理物を流動させながら、この被処理物の処理を行う装置において、前記バイブレータユニットは電動機の回転軸にアンバランスウェイトを具えて成るものであり、このバイブレータユニットを二基並列に具え、且つこれらバイブレータユニットの筐体への取り付け態様を、平面視において、筐体に形成された投入口から排出口に至る経路と、前記回転軸とが平行になるようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、二基のバイブレータユニットの回転方向、回転速度を制御することにより、筐体の横断面内に対して縦振動及び円振動の双方を選択的に与えることができ、処理室内の被処理物の流動状態に適した振動を筐体に付与することができる。

また請求項２記載の振動処理装置は、内部空間を処理室とした筐体を、弾性体を介在させた状態で基台上に具え、この筐体をバイブレータユニットによって振動させることにより、前記処理室内に投入された被処理物を流動させながら、この被処理物の処理を行う装置において、前記バイブレータユニットは電動機の回転軸にアンバランスウェイトを具えて成るものであり、このバイブレータユニットを二基並列に具え、且つこれらバイブレータユニットの筐体への取り付け態様を、平面視において、筐体に形成された投入口から排出口に至る経路と、前記回転軸との間の角度αを調節可能としたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、筐体の縦断面及び横断面における振動の方向を変化させ、これら断面内において二基のバイブレータユニットによって生起される振動を楕円振動とすることができる。

更にまた請求項３記載の振動処理装置は、前記要件に加え、前記バイブレータユニットは、側面視において、筐体に形成された投入口から排出口に至る経路と、回転軸との間の角度βを調節可能に構成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、筐体の縦断面及び横断面における振動の方向を変化させ、二基のバイブレータユニットによって生起される振動を、筐体の横断面内においては楕円振動とし、一方、筐体の縦断面内においては傾斜した縦振動とすることができる。

更にまた請求項４記載の振動処理装置は、前記要件に加え、前記筐体は傾斜角度を調節可能に構成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、処理操作中には筐体を水平状態とするとともにホールドアップの状態に応じて筐体の横断面内に与える振動を選択することにより、被処理物の混合状態を良好なものとすることができ、一方、排出時には筐体を傾斜させた状態で筐体の横断面及び縦断面に縦振動を与えて粉粒体の排出を迅速に行うことができ、処理効率を向上させることができる。

また請求項５記載の粉粒体の処理方法は、前記請求項４記載の振動処理装置を用い、処理操作時には筐体を水平状態としてバイブレータユニットを駆動し、排出操作時には筐体を傾斜させた状態としてバイブレータユニットを駆動することを特徴として成るものである。
この発明によれば、処理操作中には筐体を水平状態とするとともにホールドアップの状態に応じて筐体の横断面内に与える振動を選択することにより、被処理物の混合状態を良好なものとすることができ、一方、排出時には筐体を傾斜させた状態で筐体の横断面及び縦断面に縦振動を与えて粉粒体の排出を迅速に行うことができ、処理効率を向上させることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

本発明によれば、処理操作中には筐体を水平状態とするとともにホールドアップの状態に応じて、筐体の横断面内に与える振動を縦振動、円振動及び楕円振動の中から選択することができ、一方、排出時には筐体を傾斜させた状態で筐体の横断面内に縦振動を与えることができ、処理効率を向上させることができるとともに、装置の稼働率を高めることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図示の実施例に基づいて説明するものであるが、この実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
なお以下の説明では、振動処理装置の一例である振動乾燥機の構成について図示の実施例に基づいて説明し、その後この装置の作動態様と併せて粉粒体の処理方法について説明する。

図中符号Ｄで示すものが振動乾燥機であり、このものは内部空間を処理室１０とした筐体１を弾性体２を介在させて状態で基台Ｂに載置するとともに、筐体１の下部に具えられたベース３に対してバイブレータユニット５が取り付けられて成る。そして振動乾燥機Ｄは、周辺機器としてコンデンサ、真空ポンプを具えて成る真空凝集装置６及び熱媒循環器７を具えるものであり、処理室１０内を真空にするとともに加熱し、更に前記バイブレータユニット５によって筐体１を加振することにより被処理物たる粉粒体Ｇを流動させながらこのものの乾燥処理を行うというものである。なお造粒、コーティング処理が行われる場合には、バインダー液、コーティング液を噴霧するノズルが筐体１または側板１２の適所に設けられる。また混合処理が行われる場合にはこれらの周辺機器は不要となる。

以下振動乾燥機Ｄを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記基台Ｂについて説明すると、このものは一例として図１、２に示すように、鋼材を適宜組み合わせて構成されたものであり、この基台Ｂに対して四本の支持柱Ｃが立設される。
また前記弾性体２は、バネ、防振ゴム等の弾性部材によって形成された柱状部材であり、この実施例ではバネが使用される。

次に前記筐体１について説明すると、このものは内部空間を処理室１０とした横置き円筒状部材であり、筐体１の側周に固定脚１１が四脚形成され、また円筒両開口部に側板１２が開閉自在に具えられる。
またこれら筐体１及び側板１２の内側にはジャケット内板１３が設けられ、更に熱媒ノズル１４が取り付けられるとともに、この熱媒ノズル１４に温水等の熱媒循環器７が接続される。

更に前記筐体１の側周部には投入口１５が形成され、その逆側に位置する側板１２に排出口１６が形成され、筐体１の略中央に排気口１７が形成されるとともに、この排気口１７０フレキシブルパイプＦ等を用いて真空凝集装置６が接続される。また前記筐体１の適宜の個所に測定口１８が形成されるものであり、この測定口１８には温度センサ、湿度センサ等が取り付けられ、図示しない適宜の制御盤に接続される。なお前記排出口１６は蓋体１６ａによって開閉されるものであり、この蓋体１６ａはダクト１６ｂに具えられたハンドル１６ｃの操作によって排出口１６に接近離反するものである。また筐体１の下部にはドレン口１９が形成される。

また前記筐体１を、排出口１６側が下降するように傾斜させるための構成が採られるものであり、この実施例では一例として、排出口１６側の二本の支持柱Ｃをシリンダ４０によって伸縮可能として傾斜機構４を構成した。

そして図１、２に示すように前記筐体１の外周下部に正面視でＴ字形のベース３を固着するとともに、このベース３の両側に対して二基のバイブレータユニット５を固定する。この実施例では図２（ａ）に示すように正面視でこのベース３の左側の面にバイブレータユニット５Ａを取り付け、更に右側の面にバイブレータユニット５Ｂを取り付けるようにした。

前記バイブレータユニット５は、図３に示すように円筒状のケーシング５０内に電機子を具えて電動機５１を構成し、回転軸５２に対してアンバランスウェイト５３を具えるとともに、このアンバランスウェイト５３をカバー５４で被覆し、更に前記ケーシング５０にボルト孔を形成した台座５５を固着して成るものである。
なお図３には回転軸５２がケーシング５０の両側部から突出するとともに回転軸５２の両端にそれぞれアンバランスウェイト５３を取り付けたタイプのユニットを示したが、アンバランスウェイト５３を一基のみ具えるタイプのユニットを採用するようにしてもよい。

そして上述のように構成された振動乾燥機Ｄは図４（ａ）の平面図に示すように、回転軸５２が被処理物の移送経路（投入口１５から排出口１６に向かう経路）に対して平行になるようにバイブレータユニット５Ａ及びバイブレータユニット５Ｂがベース３に対して取り付けられた状態となる。
このような構成が採られることにより、この実施例でバイブレータユニット５によって生起される振動力のモードは、筐体１の横断面内においては、３６０°方向を変えるか、あるいは上下方向のみで方向を変え、一方、縦断面内においては、上下方向のみで方向を変えるものとなる。
以下これら振動モードについて詳しく説明するが、この説明に先立ってバイブレータユニット５の回転方向について定義しておくと、図２（ａ）に示す正面図において時計周りの回転を正回転とし、その反対すなわち反時計周りの回転を逆回転とする。
また粉粒体Ｇの移送方向については、投入口１５側から排出口１６側に向かう方向を正方向とし、その反対すなわち排出口１６側から投入口１５側に向かう方向を逆方向として定義する。

そして前記バイブレータユニット５Ａ、５Ｂの回転方向、運転停止状態を異ならせることにより生起される振動力のモードが変化するものであって、まず図５（ａ）に示すようにバイブレータユニット５Ａ、５Ｂ双方の回転速度及び回転方向を同じにした場合には、筐体１の横断面内において３６０°全方向に同量で向きを変える円振動が得られることとなる。またこのとき、筐体１の縦断面内における振動は、上下方向のみで向きを変える縦振動となる。
また図５（ｂ）に示すようにバイブレータユニット５Ａ、５Ｂのいずれか一方のみを起動した場合には、筐体１の横断面内において３６０°全方向に同量で向きを変える円振動が得られることとなる。またこのとき、筐体１の縦断面内における振動は、上下方向のみで向きを変える縦振動となる。もちろんこれら円振動及び縦振動の振幅は、バイブレータユニット５Ａ、５Ｂを同じ方向で起動したときよりも小さくなる。
更にまた図５（ｃ）（ｄ）に示すようにバイブレータユニット５Ａ、５Ｂ双方の回転速度を同じにするとともに回転方向を逆にした場合には、筐体１の横断面内、縦断面内ともに、上下方向のみで向きを変える縦振動が得られることとなる。

本発明の振動処理装置の一例である振動乾燥機Ｄは一例として上述のようにして構成されるものであって、以下この振動乾燥機Ｄの作動態様と併せて本発明の粉粒体の処理方法について説明する。
（１）装置のセッティング
まず振動乾燥機Ｄの運転操作に先立ち、側板１２によって筐体１の両開口部を閉鎖するとともに、排出口１６を蓋体１６ａによって閉鎖する。また被処理物たる粉粒体Ｇの形状、粒径、重量等に応じて、バイブレータユニット５の回転数を決定し、振動周期、振幅の設定を行う。この実施の形態では一例として回転数を１８００ｒｐｍとした。
更に真空凝集装置６によって処理室１０内の圧力を設定し、熱媒循環器７によって循環する熱媒の温度及び流量を設定する。
また傾斜機構４を機能させ、筐体１を、排出口１６側が下降した傾斜状態とする（傾斜角度１〜２°）。

（２）粉粒体の投入（分散動作）
そして前記真空凝集装置６を起動して処理室１０内を真空状態とし、また熱媒循環器７を起動して熱媒の循環供給を開始し、更にバイブレータユニット５を起動して筐体１を振動させる。
ここでは図５（ｃ）または（ｄ）に示したように、バイブレータユニット５Ａ、５Ｂを逆方向に回転させるものであり、投入口１５から投入された粉粒体Ｇはホッピングしながら速やかに処理室１０内を正方向に進行し、長手方向広域に分布することとなる。もちろん粉粒体Ｇの性状によっては、図５（ａ）に示したように、バイブレータユニット５Ａ、５Ｂを同方向に回転させ、ホールドアップさせながら分散させるようにしてもよい。

（３）乾燥動作
次いで傾斜機構４を機能させ、筐体１を水平傾斜状態とし、バイブレータユニット５を起動するものであるが、本発明によると、粉粒体Ｇの性状に応じて図５に示した種々の振動モードの中から適宜のものを選択することができる。
またこのとき、筐体１は水平状態であるため、粉粒体Ｇは全域で略同様のホールドアップ状態となり、筐体１の長手方向全域に亘って最適な振動モードが同一となって、良好な流動状態として乾燥を効率的に行うことができる。
更に乾燥の進行にともなって、最適な振動モードも変化することとなるが、本発明によれば筐体１の横断面内に対して、図５に示したように縦振動または円振動を選択的に与えることができ、処理室１０内の粉粒体Ｇの流動状態に適した振動を、常時、筐体１に付与することができることとなる。

（４）排出動作
やがて粉粒体Ｇの水分値が所望のものとなったことを、温度センサ等によって検知した時点で、あるいは予め設定しておいた処理時間が経過した時点で、傾斜機構４を機能させ、筐体１を、排出口１６側が下降する傾斜状態として（傾斜角度５〜１０°）排出口１６を開放する。そして図５（ｃ）または（ｄ）に示したように、バイブレータユニット５Ａ、５Ｂを逆方向に回転させるものであり、粉粒体Ｇはホッピングしながら速やかに処理室１０内を正方向に進行し排出口１６から外部に排出されることとなる。

〔他の実施例〕
本発明は上述した実施例を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示す実施例を採ることもできる。

まず図４（ｂ）に示すように、ベース３を筐体１に対して水平面内において回転可能な構成とすることにより、平面視において、筐体１に形成された投入口１５から排出口１６に至る経路と、回転軸５２との間の角度αを適宜設定することができるものである。
このようなバイブレータユニット５の設置態様を採った場合には図６に示すように、筐体１の縦断面及び横断面における振動の方向を変化させ、二基のバイブレータユニット５Ａ、５Ｂによって生起される振動を楕円振動とすることができる。
このため筐体１に付与することのできる振動のバリエーションを増やして、より効率的な処理を行うことが可能となる。

また図７に示すようにバイブレータユニット５をベース３に対して垂直面内において回転可能な構成とすることにより、側面視において、筐体１に形成された投入口１５から排出口１６に至る経路と、回転軸５２との間の角度βを調節可能に構成することができるものである。
このようなバイブレータユニット５の設置態様を採った場合には、筐体１の縦断面内に対しては斜め方向の縦振動を付与し、一方、横断面内に対しては楕円振動を付与することができる。
このため筐体１に付与することのできる振動のバリエーションを増やして、より効率的な処理を行うことが可能となる。

更に前記角度α、βともに変化させることができるような構成を採ることにより、より多くの振動モードを実現することが可能となる。

本発明の振動処理装置を示す側面図である。 同上正面図及び背面図である。 バイブレータユニットを示す分解斜視図である。 振動処理装置を示す平面図である。 バイブレータユニットによって生起される振動力のモードを説明するための正面図及び側面図である。 他の実施例で述べた振動乾燥機を示す正面図及び側面図である。 他の実施例で述べた振動乾燥機を示す正面図及び側面図である。 従来の振動流動乾燥機を示す平面図、背面図及び側面図である。 特許文献１に記載された振動流動乾燥機を示す平面図、背面図及び側面図である。

符号の説明

Ｄ 振動乾燥機
１ 筐体
１０ 処理室
１１ 固定脚
１２ 側板
１３ ジャケット内板
１４ 熱媒ノズル
１５ 投入口
１６ 排出口
１６ａ 蓋体
１６ｂ ダクト
１６ｃ ハンドル
１７ 排気口
１８ 測定口
１９ ドレン口
２ 弾性体
３ ベース
４ 傾斜機構
４０ シリンダ
５ バイブレータユニット
５Ａ バイブレータユニット
５Ｂ バイブレータユニット
５０ ケーシング
５１ 電動機
５２ 回転軸
５３ アンバランスウェイト
５４ カバー
５５ 台座
６ 真空凝集装置
７ 熱媒循環器
Ｂ 基台
Ｃ 支持柱
Ｆ フレキシブルパイプ
Ｇ 粉粒体

Claims (5)

1. 内部空間を処理室とした筐体を、弾性体を介在させた状態で基台上に具え、この筐体をバイブレータユニットによって振動させることにより、前記処理室内に投入された被処理物を流動させながら、この被処理物の処理を行う装置において、前記バイブレータユニットは電動機の回転軸にアンバランスウェイトを具えて成るものであり、このバイブレータユニットを二基並列に具え、且つこれらバイブレータユニットの筐体への取り付け態様を、平面視において、筐体に形成された投入口から排出口に至る経路と、前記回転軸とが平行になるようにしたことを特徴とする振動処理装置。
2. 内部空間を処理室とした筐体を、弾性体を介在させた状態で基台上に具え、この筐体をバイブレータユニットによって振動させることにより、前記処理室内に投入された被処理物を流動させながら、この被処理物の処理を行う装置において、前記バイブレータユニットは電動機の回転軸にアンバランスウェイトを具えて成るものであり、このバイブレータユニットを二基並列に具え、且つこれらバイブレータユニットの筐体への取り付け態様を、平面視において、筐体に形成された投入口から排出口に至る経路と、前記回転軸との間の角度αを調節可能としたことを特徴とする振動処理装置。
3. 前記バイブレータユニットは、側面視において、筐体に形成された投入口から排出口に至る経路と、回転軸との間の角度βを調節可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の振動処理装置。
4. 前記筐体は傾斜角度を調節可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の振動処理装置。
5. 前記請求項４記載の振動処理装置を用い、処理操作時には筐体を水平状態としてバイブレータユニットを駆動し、排出操作時には筐体を傾斜させた状態としてバイブレータユニットを駆動することを特徴とする粉粒体の処理方法。