JP2007091367A - 供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】食品廃棄物のような比較的大きく、含水率が高い固形物であっても、閉塞することなく、円滑かつ安定してほぼ一定量の原材料を供給できる供給装置を提供することにある。
【解決手段】被供給物１０１を収納する容器１０２内部に備えられ、被供給物１０１を鉛直下向き方向に押し出す排出手段１０３と、容器１０２下方から排出される被供給物１０１を連続的に搬送する搬送手段１０９で構成され、容器１０２内で閉塞の原因となり易い被供給物が大きな場合や、高含水な場合でも、排出手段１０３と搬送手段１０９の駆動源を同一にして、排出手段１０３が被供給物１０１を押し出すタイミングと、搬送手段１０９の被供給物１０１を収納、搬送するタイミングを一致させることができ、円滑かつ安定して効率良く被供給物１０１を供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品廃棄物などの固形物を連続的に供給する供給装置に関するものである。

食品廃棄物等の固形物を連続的に供給（搬送）する構成としては、原理的に引力作用、搬送媒体利用、機械式の３つに大別できる。

前記引力作用による供給（搬送）は最も単純であり、高層建築の上階で投入された廃棄物を重力落下によって下階へ搬送するダストシュートや、真空ポンプで吸引する真空吸引式などがある。

これらは、単純な構造が魅力的であるが、高含水の食品廃棄物は搬送路壁面等へ付着し、搬送路の閉塞の原因となるという課題がある。

また、前記搬送媒体利用による供給（搬送）方式は、搬送媒体として空気を利用するものと、水等の液体を利用するものがある。

本方式は食品工場、ホテル、レストラン等における食品残渣や脱水汚泥の定量供給（搬送）に対して有効である。しかしながら、本方式は、搬送先において搬送物と搬送媒体を分離する必要があり、別途分離手段を設けなければならず、システムが大型化、複雑化するという欠点がある。

さらに、前記機械式は、コンベア、ピストン、ロータリーバルブ等の方式がある。特にコンベア方式は、さらにベルトコンベア、スクリューコンベア、バケットコンベア、振動コンベア等に分けられる。中でもスクリューコンベアは、コンパクトなものもある。

しかし、ケーシング内の駆動部と固定部の隙間に搬送物が挟み込まれると、搬送不良の原因になる。

前記ピストン方式は円筒状容器内に対象物を供給し、前記ピストンの往復運動によって押し出し搬送するもので、簡単な構造で安定供給できるが、連続搬送ではなく間欠搬送になる。

また、前記ロータリーバルブ方式は、ケーシングと歯車凹部の空間に収まった搬送物を歯車が回転することにより搬送するもので、非常にコンパクトな搬送手段である。

このように、固形物の搬送手段には各方式に一長一短があり、目的に応じて適した方式を選定することが重要である。

そこで、原料材を円滑かつ安定して供給することができ、合わせて原料材を供給する際の粉塵の飛散を防止することができる原料材供給装置の発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図２は従来の原料材供給装置の全体構成を示す断面図である。

図２において、原料材供給装置１は、原料材２を下方へ落下供給するためのものであり、ホッパ３を備えている。ホッパ３は、上部が開口すると共に下部が漏斗状に形成されており、スクリューコンベヤ４によって搬送された原料材２が上部開口から投入される。

また、ホッパ３の下端部には、原料供給口５が設けられており、さらに、原料供給口５にはロータリーバルブ６が配置されている。このロータリーバルブ６が回転することによって、ホッパ３内に収容された原料材２を順次繰り出すことができるようになっている。

さらに、ホッパ３内には、押込み機構７が設けられている。この押込み機構７は、コ字形に屈曲した回転軸８を備えており、さらに一対の移動板９が互いに平行な状態で連結されている。

すなわち、この一対の移動板９は、回転軸８（回転中心）から所定距離変位した位置で連結されており、このため、回転軸８が回転することで一対の移動板９がその長手方向に往復移動するようになっている。これら一対の移動板９には、突起としての渡梁部１０及び渡梁部１１が互いに所定距離離間してそれぞれ一体に架け渡されている。

上位に位置する渡梁部１０は、ホッパ３の上下中間部位に対応して位置している。一方、下位に位置する渡梁部１１は、ホッパ３の下部付近に対応して位置しており、さらに、渡梁部１１の先端部分には押込み爪１２が一体に設けられている。

これらの渡梁部１０及び渡梁部１１は、一対の移動板９と共に一体に移動し、結果的にその先端部分がロータリーバルブ６へ向いた楕円偏心運動をするように構成されている。これにより、ホッパ３内の原料材２をロータリーバルブ６へ向けて強制的に送り込むことができるようになっている。

一方、ホッパ３の側近には、粉塵吸引路１３が設けられている。この粉塵吸引路１３は、ロータリーバルブ６に独立して連通する状態でホッパ３に併設されており、上部連結口１４が図示を省略した例えば吸引ブロワやサイクロンに接続されている。

これにより、この粉塵吸引路１３を介してロータリーバルブ６周辺の粉塵を吸引することができる構成である。

また、ホッパ３と粉塵吸引路１３とを仕切る隔壁１５には、上下に位置する一対のレベルセンサ１６、１７が配置されている。これらのレベルセンサ１６、１７は、それぞれ回転羽根１８、１９がホッパ３内に突出しており、通常はこの回転羽根１８、１９がゆっくりと回転しているが、原料材２が溜まって回転羽根１８、１９に接触するとこの回転羽根１８、１９の回転が阻止され、これによりホッパ３内に収容された原料材２の収容量を検出することができる。

なお、ホッパ３内に原料材２が次第に溜まってレベルセンサ１６位置に達すると、このホッパ３内へ原料材２を投入するためのスクリューコンベヤ４の作動が停止され、一方、ホッパ３内の原料材２が次第に減少してレベルセンサ１７よりも下位状態となると、再びスクリューコンベヤ４の作動が開始されてホッパ３内へ原料材２が投入されるように構成されている。

次に、図２における原料材供給装置１の動作について説明する。

まず、原材料２は、スクリューコンベア４から原料材供給装置１内のホッパ３に投入収容される。なお、ホッパ３内に原材料２が次第に溜まってレベルセンサ１６位置に達すると、スクリューコンベア４の作動が停止され、ホッパ３内への原材料２の投入が停止される。

原材料供給装置１に原材料２が収容された後は、この原材料供給装置１が作動して原材料２が落下供給される。すなわち、原材料２がロータリーバルブ６から順次繰り出される。

ロータリーバルブ６の上方に押込み機構７が配置されており、この押込み機構７が駆動すると、渡梁部１０及び渡梁部１１が移動板９と共に一体に移動し、結果的にその先端部分がロータリーバルブ６へ向いた楕円偏心運動をし、これにより、ホッパ３内の原材料２はロータリーバルブ６へ向けて強制的に送り込まれる。

このため、原材料２が、ブリッジ現象（原材料２が橋のようになって詰まる現象）を生じることはない。したがって、原材料２は円滑にロータリーバルブ６から繰り出されて、円滑かつ安定して供給することができる。

またさらに、この原材料供給装置１は、ロータリーバルブ６に独立して連通する状態の粉塵吸引路１３が併設されている。

したがって、この原材料供給装置１によれば、ロータリーバルブ６の周辺で生じた多量の粉塵をこの粉塵吸引路１３を介して吸引集積することができる。したがって、粉塵が周辺に飛散することが防止され、作業衛生環境が向上する。
特開２０００−３０００６４号公報

しかしながら、押込み機構７はホッパ３下部に形成されるブリッジ現象の解消のための手段であり、原材料２が粉体状でブリッジ形成因子が静電気力、粒子間引力等の比較的弱い力の場合は有効であるが、食品廃棄物のように大きな固形物でさらに含水率が高い場合には、ブリッジ現象ではなく、原材料２そのものの閉塞や、水分による強い付着力が発生する場合には、円滑かつ安定供給は困難である。

このことから、ブリッジ現象以外の要因による原材料２の閉塞をも解消できる原材料供給装置が求められている。

本発明は、上記従来の供給装置の課題を解決するもので、含水率が高い固形物であっても、容器内で閉塞することなく、円滑に供給できる供給装置の提供を目的とするものである。

かかる目的を達成するために本発明は、被供給物を容器外へ排出する排出手段と、前記被供給物を連続または一定間隔で搬送する搬送手段の動力源を同一の動力源としたものである。

このように、排出手段と搬送手段の動力源を同一とすることにより、排出手段が被供給物を押し出すタイミングと、搬送手段が被供給物を収納、搬送するタイミングを一致させることができ、各タイミングのズレに伴う不規則な押し出し動作と搬送動作が解消され、安定した押し出し動作と搬送動作の連携動作が行えることにより、円滑な供給動作が得られるものである。

本発明によれば、特許文献１に記載の従来技術と比較して、原材料（被供給物）を収納している容器内に往復運動する排出手段を備え、原材料（被供給物）を排出手段の圧力により強制的に容器外へ押し出す構成であることから粉体だけでなく、食品廃棄物のように比較的大きく、含水率が高い固形物であっても、容器内で閉塞することなく、順次供給できる。さらに、容器下部に連結された搬送手段により、円滑かつ安定してほぼ一定量の原材料（被供給物）の供給が行える。

請求項１に記載の発明は、被供給物を収納する容器と、前記容器内部に備えられ前記被供給物を前記容器外へ排出する排出手段と、前記容器下方に備えられ前記容器から排出される前記被供給物を連続または一定間隔で搬送する搬送手段を具備し、前記排出手段と前記搬送手段の動力源を同一の動力源としたものである。

かかる構成とすることにより、前記容器内で閉塞の原因となり易い被供給物が大きな場合や、高含水な場合でも、被供給物は前記排出手段の力により容器外へ押し出されて搬送手段へと供給される。そして、前記排出手段と前記搬送手段の駆動源を同一にしていることから、前記排出手段が被供給物を押し出すタイミングと、前記搬送手段が被供給物を収納、搬送するタイミングを一致させることができ、円滑かつ安定して効率良く被供給物を供給することができる。

請求項２に記載の発明は、前記排出手段を、前記容器壁面と僅かな間隙を隔てて配置され、前記容器内部を往復運動することにより運動軸方向に前記被供給物を押出す構成としたものである。

かかる構成とすることにより、前記排出手段と容器壁面間に被供給物がほとんど入り込むことなく円滑に容器外へ排出されて搬送手段に送られる。このため、さらに円滑かつ安定して効率良く被供給物を供給することができる。

請求項３に記載の発明は、前記搬送手段を、歯車状の回転体と、前記回転体を格納するケーシングを備えた構成とし、前記ケーシング内における前記回転体の隣合う歯間に形成される空間に前記被供給物を収納し、前記回転体が回転することにより前記被供給物を搬送する構成としたものである。

かかる構成とすることにより、一旦搬送手段に送られた被供給物は、その搬送される量が前記回転体の隣合う歯間に形成される空間容積単位に略規制され、回転体の回転数に応じて安定した状態で搬送される。このことにより、前記空間容積を大きく超える異常な量で供給物が供給されることも抑制され、供給動作をさらに安定させる。

請求項４に記載の発明は、前記排出手段の往復運動の振動数を、前記搬送手段の回転数よりも多い構成としたものである。

かかる構成とすることにより、搬送手段が１回転する間に、排出手段はそれ以上の回数往復運動する。

その結果、前記排出手段の一往復あたりの排出量を、前記搬送手段による搬送量と整合性をもって設定することができる。例えば、前記排出量を、前記搬送手段における前記回転体の隣合う歯間に形成される一空間容積と同等に、あるいは複数の前記空間容積と同等に設定することにより、略一定量の被供給物を安定して排出供給でき、過剰な量の供給に伴う被供給物のケーシング内での詰り等の不都合が解消される。

請求項５に記載の発明は、前記排出手段を、前記被供給物に接触する第１のピストンと、前記駆動源に接続される第２のピストンと、前記第１のピストンと前記第２のピストンを連結する弾性体を備えた構成としたものである。

かかる構成とすることにより、前記排出手段の到達位置（ストローク）を最長に設定した状態において、供給開始時のように被供給物量が若干過剰となり、第１のピストンが被供給物を押す力に対する被供給物からの反力が大きくなった場合においても、前記弾性体がその反力を吸収し、前記第１のピストン、前記弾性体、前記第２のピストンの全長は縮小される。

一方、供給開始から時間が経過した場合のように被供給物量が少なくなると、前記被供給物からの反力が小さくなり、全長の縮小幅は小さくなる（規定範囲に戻る）ことから、前記被供給物量が変化しても、容器から搬送手段への被供給物の供給量はほぼ一定となり、さらに円滑かつ安定して効率良く被供給物を供給することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における供給装置の構成図である。

図１に示すように、被供給物１０１は、一般的には含水固形物であり、厨芥、木屑、汚泥などのバイオマスを代表される物質である。

容器１０２は被供給物１０１を収納する円筒状の筐体である。なお、容器１０２側面には、被供給物１０１を投入するための開閉可能な式投入口（図示せず）が設けられている。

容器１０２の内部には、排出手段１０３が備えられている。容器１０２の内壁面と排出手段１０３との間には僅かな間隙が設けらており、シリンダーとこのシリンダー内を摺動するピストンの関係にある構成を原理としている。

排出手段１０３は、被供給物１０１と接触する第１のピストン１０４と、それより上方に位置する第２のピストン１０５を備えており、第１のピストン１０４と第２のピストン１０５は、弾性体１０６で連結されている。

弾性体１０６は、第１のピストン１０４が被供給物１０１を図中下方へ押すときに発生する反力を吸収するものであり、その弾性係数は、前記反力の大きさによって考慮され、選定されている。弾性体１０６としては、単体のコイルバネ、板バネ、ゴム、ショックアブソーバー等で構成され、またこれらの組合せ構成とすることも可能である。

第２のピストン１０５の上部は、アーム１０７を介して偏心回転体１０８の偏心軸１０８ａに接続され、偏心回転体１０８が回転することにより、排出手段１０３は上下往復運動をするクランク機構運動を行う。偏心回転体１０８の外周は、歯車状に凹凸が形成されている。

容器１０２下方には、フランジ１１０が設けられている。

搬送手段１０９は、上部にフランジ１１１を設けており、容器１０２の下部に位置し、相互のフランジ１１０、１１１を、ボルトによる共締め等の周知の手段を用いて結合することにより、容器１０２と一体化されている。また、各フランジ１１０、１１１にはそれぞれ開口部（図示せず）が設けられている。搬送手段１０９は、ケーシング１１２内に歯車状の回転体（ローター）１１３が備えられたロータリーバルブであり、ケーシング１１２の内部は、回転体１１３における隣合う歯間とケーシング１１２の側壁で形成される複数の空間１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄのいずれかが各フランジ１１０、１１１に設けられた開口部を介して容器１０２の内部と連通している。空間１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄは、回転体１１３の回転に伴って順次容器１０２と連通し、そして回転が進むにつれて閉ざされた空間となって移動する。

さらに、回転体１１３は、第１のシャフト１１４を介して駆動源１１５に接続されている。駆動源１１５としては一般的に電気モータを用い、トルクを得るために周知の如く複数の歯車機構を備えた減速機構によって構成されている。第１のシャフト１１４の駆動源１１５と反対側には第１のギア１１６が設けられている。

また、第１のギア１１６の回転動力は、ベルト１１７を介して、第２のギヤ１１９伝達される構成となっている。

第２のギヤ１１９の回転力は、第２のシャフト１１８を介して偏心回転体１０８へ伝達される構成となっている。具体的には、第２のシャフト１１８の先端に、偏心回転体１０８の外周に形成された歯車状の凹凸と噛み合う歯車（図示せず）が設けられており、これらの噛み合いによって動力が伝達される。

さらに、第１のギヤ１１６、第２のギヤ１１９、シャフト１１８先端の歯車、偏心回転体１０８のギヤ比（回転比）は、回転体１１３が一回転する間に、排出手段１０３を構成する第１のピストン１０４、第２のピストン１０５が複数往復する動作が得られるように設定されている。

また、ベルト１１７は軽量化のため、本実施の形態の場合はゴム製あるいは樹脂製を用いているが、第２のシャフト１１８に大きなトルクが必要な場合には、金属製チェーンを用いる。

以上のように構成された供給装置について、以下その動作を説明する。

まず、駆動源１１５を動作させることにより、第１のシャフト１１４を介して搬送手段１０９の回転体１１３および第１のギヤ１１６が回転する。第１のギヤ１１６の回転に伴い、ベルト１１７を介して第２のギヤ１１９および第２のシャフト１１８が回転する。そして、第２のシャフト１１８の回転に伴い、偏心回転体１０８が回転し、これに連動して偏心軸１０８ａ、アーム１０７のクランク動作により排出手段１０３が往復動作を行う。

かかる状態において、側面の開閉式投入口から被供給物１０１を容器１０２内へ投入すると、被供給物１０１は、排出手段１０３が鉛直下向きに移動することにより下方へ押しやられる。このとき、排出手段１０３のストロークが一定であると、被供給物１０１の量が多いときには、被供給物１０１が過剰に圧縮されたり、また搬送手段１０９への供給量が多くなったりするため、円滑かつ安定な供給が困難となる。

本供給装置では、第１のピストン１０４が被供給物１０１を押す力に対して、被供給物１０１と容器１０２の壁面との間に生じる摩擦力に起因する反力が大きい場合には、その反力を弾性体１０６が吸収する。そのため、所定以上の力がかかった場合には、被供給物１０１はそれ以上圧密されたり、強引に搬送手段１０９へ供給されたりすることはない。

かかる加圧力を受けながら被供給物１０１は圧縮され、徐々に面積が絞られた容器１０２の底部から搬送手段１０９へ供給される。

次に、搬送手段１０９に供給された被供給物１０１は、ケーシング１１２と回転体１１３の間にできる空間（例えば、空間１１３ｄ）に収められ、回転体１１３がさらに回転することにより、後段の空間（例えば、空間１１３ｃ）へと連続して各空間１１３ｂ、１１３ａと供給される。

そして、さらに回転体１１３の回転が進むと、前記空間内の被供給物は、ケーシング１１２の底部に設けられた排出口（図示せず）から順次排出される。

以上の動作において、上述の如く、偏心回転体１０８の回転数は、第１のギア１１６と第２のギア１１９のギア比により減速される。これは、搬送手段１０９の回転数と排出手段１０３の振動数が同じであれば、回転体１１３とケーシング１１２の間にできる空間１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄの数に対して容器１０２から被供給物１０１を押し出す回数が少なくなり、円滑かつ安定した供給ができないため、空間数と押し出し回数を同じタイミングにする狙いのためである。

かかることにより、被供給物１０１が食品廃棄物のような比較的大きく、含水率が高い固形物であっても、容器１０２内で詰まることがなく、円滑に順次供給できる。さらに、容器１０２下部に連結された搬送手段１０９により、円滑かつ安定してほぼ一定量の被供給物１０１を供給できる。

なお、被供給物１０１の形状が複雑な場合、あるいは種々のサイズのものが混在する場合において、通常は最大寸法に合わせて容器１０２の排出口径と搬送手段１０９の吸入口径寸法を決定するが、本実施の形態においては、被供給物１０１サイズが大きい場合でも、排出手段１０３によって強制的に搬送手段１０９へ押し出すことが可能である。

以上のように、本発明にかかる供給装置は、食品廃棄物などのバイオマスからクリーンな燃料ガスを高濃度に得るためのシステムの原料供給装置として利用することで、原料の安定供給が可能となり、その結果として生成ガス量も安定化される。このため、システム制御の信頼性も向上して、新しいエネルギー供給システムへの用途に幅広く利用することができる。

本発明の実施の形態１における供給装置の構成図 従来の原料材供給装置の全体構成を示す断面図

符号の説明

１０１ 被供給物
１０２ 容器
１０３ 排出手段
１０３ａ 空間
１０３ｂ 空間
１０３ｃ 空間
１０３ｄ 空間
１０４ 第１のピストン
１０５ 第２のピストン
１０６ 弾性体
１０８ 偏心回転体
１０９ 搬送手段
１１２ ケーシング
１１３ 回転体
１１５ 駆動源

Claims (5)

1. 被供給物を収納する容器と、前記容器内部に備えられ前記被供給物を前記容器外へ排出する排出手段と、前記容器下方に備えられ前記容器から排出される前記被供給物を連続または一定間隔で搬送する搬送手段を具備し、前記排出手段と前記搬送手段の動力源を同一の動力源とした供給装置。
2. 前記排出手段を、前記容器壁面と僅かな間隙を隔てて配置され、前記容器内部を往復運動することにより運動軸方向に前記被供給物を押出す構成とした請求項１に記載の供給装置。
3. 前記搬送手段を、歯車状の回転体と、前記回転体を格納するケーシングを備えた構成とし、前記ケーシング内における前記回転体の隣合う歯間に形成される空間に前記被供給物を収納し、前記回転体が回転することにより前記被供給物を搬送する構成とした請求項１または請求項２に記載の供給装置。
4. 前記排出手段の往復運動の振動数を、前記搬送手段の回転数よりも多い構成とした請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の供給装置。
5. 前記排出手段を、前記被供給物に接触する第１のピストンと、前記駆動源に接続される第２のピストンと、前記第１のピストンと前記第２のピストンを連結する弾性体を備えた構成とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の供給装置。

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