JP2009539731A - 計量分配システムにおいて材料を搬送する装置 - Google Patents

Abstract

計量分配システムにおいて材料を搬送する装置が開示される。この装置は、小さな断面直径、大きな外径と長いピッチを有する１個以上のらせん状搬送部材を有する心なしのオーガー又はヘリックスを備える。

Description

本発明は、計量分配システムにおいて材料を搬送する装置に関する。更に詳しくは、本発明は、材料を低送り速度で散乱させるのに特に効果的な心なしオーガーを有する計量分配システムに関する。

材料を低送り速度で計量分配することが一般的に公知である。低送り速度用途の多くは、典型的に、例えば、薬品、化粧品、ダイエット及び栄養製品、化学組成物等の材料を正確且つ精密に計量分配することを必要とする。このような用途は、典型的に、正確さと精密さのためにバッチフィードシステムを使用する。しかしながら、このようなバッチシステムは、連続計量分配システム等の他の型式の計量分配システムと比較して遅い。

重力測定式、体積測定式及び他の連続計量分配システムも一般的に公知である。このような公知の計量分配システムは、典型的にホッパーとフィーダを含む。フィーダは、典型的に、材料をホッパーから出口に移動させる回転装置を含む。これらの装置は、典型的に、オーガー、スクリュー、ヘリックス、搬送装置、被動コンベヤーと呼ばれるが、本明細書では、一般的にオーガーと呼ぶ。一般に、２個の異なる型式のオーガーがある。一方の型式は、中実中心構造物と、中実中心から延在する複数の搬送部材（羽根）とを有して、締結具上のねじ山のように見える。他方の型式の公知のオーガーは、心なしであると共に、オーガーが回転するにつれて材料が落下して材料の大きな塊又は塊を粉砕するオープンスペースを供給するヘリックスに巻込まれたブレード又はロッドの形状の複数の搬送部材を有する。これらの公知のオーガー設計は、典型的に、０．５と２．０の間のピッチ直径比を有し、ここで、「ピッチ」は、ある羽根上の点から回転軸心に平行に測定した隣接羽根部材上の対応する点までの距離を指し、「直径」は、搬送部材の羽根の外径を指す。

しかしながら、このような公知のオーガーはいくつかの欠点を有する。例えば、典型的なオーガーは、少量の材料を連続的に精密に計量分配するのではなしに、大量の材料を計量分配するように設計されている。又、公知のオーガーが、低送り速度を付与するように遅く回転する時、正確さとコンシステンシを低減させる脈動が生じる。更に、ラクトース、炭酸カルシウム、粉末等の一般に高い凝集性を有する材料は、流れにくく、小開口に架橋したりアーチを形成しがちであると共に、それ自身及び／又はヘリックスに固着又は群がる。このような凝集は、計量分配の望ましい性能と正確さを低減する。材料の凝集度は、粒子の自己凝集、イオン電荷、表面張力、寸法及び形状、粒子表面の粗さ及び滑らかさ、材料内に存在する微粉の割合、含水量、固着性、磨耗性と温度等の各種の要因に基づく。試験及び比較目的のために、材料の凝集度は、「息角」と普通呼ばれる材料の性質によって表される。材料の「息角」は、自由に形成された垂直なパイルの表面が水平面に対してなす角度である。以下は、コンベヤー装置製造者協会（ＣＥＭＡ）ハンドブック、第６版（２００５）の第４７頁に記載された情報に基づく。

３０度以上の息角を有する材料は、３０度未満の息角を有する材料よりも材料分配システムにおいて流れにくくなりがちである。より詳しくは、以下は、３０度以上の息角を有する材料例のリストである。

３０度以上の息角を有する材料を公知の心なしオーガーを使用して送る時、オープンスペースと小開口の直径が小さすぎる場合、材料は、ホッパーから心なしオーガーのオープンスペースに落下しない。又、このような材料は、排出シュートから流出せずに、むしろオーガーに結合（例えば、固着、保持等）する。その材料は、又、材料の連続流れよりむしろ塊状に排出される。ホッパーの攪拌は、ヘリックス上の架橋を粉砕するのを助けることができるが、材料がヘリックスに固着したり一様に排出されないという問題を解決することができない。

従って、高い凝集性を有する材料を連続的且つ正確に搬送装置を提供することが好都合である。上記問題と他の問題を避ける搬送装置を有する安価で、信頼でき且つ広く応用できる計量分配システムを提供することは、当該技術の大きな前進をもたらすであろう。

本発明は、計量分配システムにおいて材料を搬送する装置に関する。装置は、被動ハブと、排出ハブと、被動ハブに連結された第１端と排出端に連結された第２端を有する第１螺旋状搬送部材と、被動ハブに連結された第１端と排出端に連結された第２端を有する第１螺旋状搬送部材とを備える。第１螺旋状搬送部材と第２螺旋状搬送部材は、外径とピッチを形成して、ピッチの外径に対する比が少なくとも４である。

本発明は、又、材料を収容するように構成されたホッパーと、ホッパーから材料を受取るように構成されたフィーダとを備え、該フィーダが、入口と出口を有するノズルと、少なくとも部分的にノズル内に配置された搬送装置とを備えて、材料を計量分配するシステムに関する。搬送装置は、第１搬送部材、第２搬送部材、及び１個以上の排出部材を有し、更に、排出部材が、搬送装置の排出端に連結されると共に前記排出端から延在し、且つ、ノズル内で入口の方に延在する。第１搬送部材と第２搬送部材が外径とピッチを形成すると共に、ピッチの外径に対する比が少なくとも４である。

本発明は、更に、３０度以上の息角を有する材料を２００ｇ／ｈ未満の送り速度で計量分配する方法又は材料を非常に正確に計量分配するのに他の点で望ましい材料計量分配システムに関する。方法は、ホッパーと、ホッパーに連結されたノズルと、ノズル内に配置された心なしヘリックスと、ピッチと外径を有して、ピッチの外径に対する比が４を超える２個以上の搬送部材とを設けるステップを備え、心なしヘリックスが、心なしヘリックスの排出端から心なしヘリックスの入口端の方に延在する１個以上の部材を有する。方法は、更に、心なしヘリックスを回転させて材料をホッパーからノズルに送通するステップを備えることにより、少なくとも１個の排出部材から、心なしへリックスの回転毎のノズルからの材料の第１流出量を供給すると共に、２個以上の搬送部材から、心なしへリックスの回転毎のノズルからの材料の第２流出量と第３流出量を供給する。

本発明は、更に、開示実施形態に図示及び記載した各種の特徴とその組合せに関する。開示実施形態の目的と特徴を達成する他のやり方は、以下の明細書に記載され、当業者には、この明細書を読んだ後で明白になるであろう。このような他のやり方は、後続の請求項の範囲内に包含されるならば、開示実施形態の範囲内に包含されると見做される。

代表的実施形態にかかる計量分配システムの斜視図である。 図１の計量分配システムの側面断面図である。 計量分配システム用のホッパーとフィーダの斜視図である。 図３のホッパーとフィーダの斜視断面図である。 図３のホッパーとフィーダの分解断面図である。 代表的実施形態にかかる材料搬送装置の斜視図である。 図６の材料搬送装置の正面図である。 図６の材料搬送装置の側面図である。 別の実施形態にかかる材料搬送装置の正面図である。 公知の又は従来のオーガーと代表的実施形態にかかるオーガーの平面図である。 円錐形排出シュートを有するフィーダの正面図である。

図１と図２は、代表的実施形態にかかる計量分配システム１０を概略的に図示する。代表的実施形態によれば、システム１０は、時間当たり材料２０ｇ等の相対的に低い速度で材料を連続的に又はバッチ式等に計量分配又は送るのに好都合である。別のやり方として、システム１０は、各種の材料送り速度のいずれで計量分配するように構成してもよい。

図１と図２において、システム１０は、重量測定又は重量減少ディスペンサーとして示されて、ホッパー１２として示されるレセプタクル又は容器と、フィーダ１４として示されるディスペンサーと、バランスウェイト式スケール１６として示されるフレームと、重量測定システム２０と、コントローラ１８とを備える。システム１０は、製品又は材料２２を所定速度と相対的に一様な流出量で計量分配するように構成されている。代表的実施形態によれば、材料２２は、分離できる材料（微粒子、顆粒、粉末、ペレット、粒子、ビット、断片等）である。特定の実施形態によれば、材料２２は、他の材料と混合及び／又は薬品、化粧品、食品等を製造するのに使用される成分である。

ホッパー１２は、フィーダ１４から分配される材料２２を収容する。ホッパー１２は、周期的に材料２２をホッパー１２に補充又は再投入する外部ホッパー２３（例えば、プリフィーダ、別のビン）等の材料２２の源と連通している。ホッパー１２からフィーダ１４への材料２２の連続的で一様な流れを促進するために、攪拌機構又は攪拌機を設けて、材料の流れを助けたり、材料を一定密度に状態調整してもよい。例えば、可撓性ホッパー（例えば、ビニル、シリコーン、ゴム、エラストマー等）を用いるシステムにおいて、マッサージングパドルが、モータ２１によって駆動されると共に、ホッパーの側面に対して波打つように配置されて、ホッパー内の材料を攪拌する。これらの高振幅で相対的に低い周波数の振動は、計量スクリュー上方で材料を一様なばら荷密度に状態調整することを目的とすると共に、更なる流れを抑制又は防止する、ホッパー排出部での材料のアーチ形成やブリッジングを防止する傾向がある。適当な市販のフィーダの例は、本願の出願人によって販売されているアキュレイト（AccuRate）である。別の実施形態で、ホッパーは、内部攪拌機を有する剛性構造物である。

ホッパー１２は、ホッパー１２の底部で側方に延在するダクト又はトラフ２８を形成するように、下方内方にテーパ付けされている。トラフ２８は、大体円筒状で頂部開放されていると共に、フィーダ１４と連通している。フィーダ１４は、ホッパー１２から流れる材料２２を受取る。フィーダ１４は、中空部材（例えば、管、延長ピース、中空円筒等で一般に通路又はノズル３０と呼ばれる）内に少なくとも部分的に装着される被動コンベヤー（オーガー２４として示される）を備える。オーガー２４は、ホッパー１２から受取った材料２２をノズル３０を介して排出口又は出口３２に付勢する（例えば、送る、搬送する、流す、押す、移動させる等）。出口３２は、ノズル３０の長手軸心上に中心を有する、ノズル３０内の開口として示される、言い換えれば、ノズルの端部は開放されている。別の実施形態によれば、排出口は、ノズルの壁（例えば、フィーダの下方で下方に向く）内のスロット、孔又は他の開口であり、ノズルの端部は閉鎖される。出口３２を出る材料２２は、材料が使用されたり、更に、処理、混合等される包装機又は加工装置に排出される。代表的実施形態によれば、オーガーと攪拌装置は、１個以上の電気モータによって駆動される。別のやり方として、モータは、空圧、油圧等を動力としてもよい。別の実施形態によれば、ホッパー、フィーダとオーガーは、各種の構成、形状、寸法等のいずれを有してもよい。

スケール１６は、好ましくは、機械的バランスウェイト式たわみ型スケールであると共に、ピボット又は支点に支持されるフレーム３３を備える。フレーム３３は、ビーム、アーム、リンク仕掛等の１個以上の部材を備える。ピボットは、ホッパー１２の揺動又は釣合いを許容する各種の無摩擦又は摩擦ピボット装置のいずれでもよい。

コントローラ１８は、重量測定システム２０から信号を受取り、データを格納し、性能を分析すると共に、フィーダ１４によって排出される材料の重量が、オペレータ入力のパラメータ又は所望の送り速度／量を指定するプログラムに従って確実に維持されるように、適当な制御信号を発生する。コントローラは、実際の送り速度を表す信号を設定点送り速度と比較すると共に、オーガー２４の速度を調整するために、モータ３１の速度を調整する。代表的実施形態によれば、コントローラ１８は、計算装置、ディスプレイ、ユーザーインターフェース及び／又は１個以上の信号変換器を備える。計算装置は、コンピュータ、プロセッサ等を備えてもよい。ユーザーインターフェースは、キーボード、キーパッド等であってよい。信号変換器は、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等であってよい。図２において、コントローラ１８は、モータ３１、モータ２１及びロードセル４０と連結（連絡）されるように概略的に示されている。

代表的実施形態によれば、重量測定システム２０は、フィーダ１４によって計量分配中の材料２２の重量を測定又は検出するように構成されている。重量測定システム２０は、１個以上のセンサー（例えば、ロードセル、歪ゲージ、変換器等であり、一般に概略的にロードセル４０として示される）を備える。概略的に図示される実施形態において、スケール１６は、ホッパー１２の重量を相殺するように、好ましくは死荷重によって付与される平衡力と釣合わされるので、センサーの出力信号は、ホッパー１２内の材料２２の重量を表す。このようにして、センサーの出力は、ホッパー１２の風袋に零設定される。絶対重量よりも重量差に従って制御が実行されて、風袋を示す非零信号が供給される。おもりは、ホッパー１２内の材料の重量と相殺する又は釣合う機能的装置と非機能的おもり等の各種の構造物のいずれによって設けてもよい。重量測定ディスペンサーの説明は単に例示的であって、別の実施形態によれば、計量分配システムは、体積測定式、連続等の各種の計量分配システムのいずれでもよい。

オーガーは広範な材料を送るのに使用されるけれども、好ましい実施形態によれば、オーガー２４は、材料、特に高い凝集性（例えば、３０度以上の息角）を有する材料を相対的に低い送り速度で正確且つ精密に搬送するのに使用するのが特に好都合である。このような材料の例は、炭酸カルシウム、ラクトース、ステアリン酸マグネシウム、セルロース、でんぷん、小麦プロテイン又はケイソウ土等を含む。このような計量分配用の可能な用途は、例えば、薬品、化学組成物又は生物学的もしくはダイエット用途の成分を含む。本明細書に記載するオーガーは、心なしであり、且つ、このような用途に典型的に使用されてきた従来のオーガー又は計量スクリューと比較して、相対的に小さい断面寸法を有すると共に相対的に高い回転速度で回転する搬送部材からなる相対的に大きい直径のヘリックスを有することによって、材料を「非効率的に」移動させる。このような構成は、材料が、排出口に向けて遅く移動すると共に、心なしオーガー２４の中心のオープンスペースを介してそれ自身及び搬送部材上でころぶことを許容する。

図３乃至図８には、オーガー２４の代表的実施形態が示される。オーガー２４は、トラフ２８とノズル３０内に長手方向に配置されると共に、被動ハブ５０、２個の搬送部材５２及び５４と排出ハブ５６を備える。オーガー２４は、１個以上のらせん状搬送部材５２と５４の回転によって材料２２をホッパー１２から排出口３２に向けて移動させるように構成されている。オーガー２４は、心なしである、即ち、１個以上の搬送部材５２と５４の内部に、例えば、搬送部材５２と５４を支持する構造物を有しないので、材料２２が、排出口３２に向けて移送されながら回動、ころび、落下等をし得る。代表的実施形態によれば、オーガー２４は、時間当たり２００ｇ未満の送り速度で材料を計量分配するように構成されている。好ましい実施形態によれば、オーガー２４は、時間当たり２０ｇと時間当たり１００ｇの送り速度で材料を軽量分配する。別の実施形態によれば、オーガーは、従来の又は市販のスクリューを囲む。

被動ハブ５０（例えば、ベース、中空軸等）は、モータ４１に連結されていると共に、回転を１個以上の搬送部材５２と５４に伝達するように構成されている。被動ハブ５０は、ノズル３０内の軸方向心合せを維持するのを助けると共にオーガー２４の回転に対する摩擦を減らすために、トラフ２８及び／又はノズル３０内のベアリングに連結又は支持されてもよい。オーガー２４の回転は、３０度以上の息角を有する材料と時間当たり２００ｇ未満の送り速度に対して従来使用されてきた回転速度と比較して、相対的に高い速度、例えば、毎分回転数（ｒｐｍ）であることが好ましい。例えば、オーガー２４は、同じ型式の用途用の同じ外径の従来のオーガーよりも高い回転数で回転される。オーガー２４の相対的により高い回転速度は、公知のスクリューが低い送り速度を供給するように遅く回転される時に生じがちな脈動を低減する。代表的実施形態によれば、オーガー２４は、特に３０度以上の息角を有する材料に対して、少なくとも１ｒｐｍで回転される。好ましい実施形態によれば、オーガー２４は、このような材料に対して約３ｒｐｍと約２００ｒｐｍの間で回転される。オーガー２４のより高い回転速度は、低速度用の低回動へリックスで通常見られる脈動を低減する。別の実施形態によれば、所望の材料取扱いをもたらす回転速度を使用してもよい。

１個以上の搬送部材５２と５４（例えば、ロッド、羽根、ブレード等）は、材料２２に係合して材料２２をホッパー１２から排出口３２の方へ付勢するように構成されている。図６と図７に示すように、オーガー２４は、２個の搬送部材５２と５４を備えることが好ましいが、１個だけの搬送部材５２又は５４を備えてもよい。代表的実施形態によれば、所望の送り速度性能、計量分配システムの寸法、計量分配中の材料の寸法等に応じて、１個、３個、４個又はより多くの搬送材料があってもよい。

１個以上の搬送部材５２と５４の各々は、被動ハブ５０に連結（例えば、締結、溶接等）された第１端６０と、排出ハブ５６に連結（例えば、締結、溶接等）された第２端６２とを含む。１個以上の搬送部材５２と５４は、螺旋状湾曲に形成した又は螺旋状湾曲を設けた円形断面を有するロッドであることが好ましい。外径ＯＤの大きさは、材料２２を搬送部材５２と５４からより容易に落下させることを目的としている。代表的実施形態によれば、１個以上の搬送部材５２と５４は、３０度以上の息角を有する材料に対して、少なくとも１／２インチの一様な外径ＯＤを供給する。好ましい実施形態によれば、外径ＯＤは、このような材料に対して、約３／４インチと約２−１／４インチの間である。より大きな直径は、材料を１個以上の搬送部材内により容易に落下させ、材料に付与された小さい表面は、１個以上の搬送部材に結合又は粘着することがより起こりにくくなる。代表的実施形態によれば、外径は、望ましい送り速度性能、計量分配システムの大きさ、計量分配中の材料の大きさ等に応じて、各種の寸法のいずれであってもよい。

代表的実施形態によれば、材料が、１個以上の搬送部材５２と５４とノズル３０の間に閉込められない、即ち、ノズル３０の壁７０を掻取るように、１個以上の搬送部材５２と５４はの外面はノズル３０の内壁面に当接する。好ましい実施形態によれば、搬送部材とノズルの壁の間に間隙又は空間を設けるように（例えば、遊び嵌め）、搬送部材５２と５４の外径ＯＤは、ノズル３０の内径ＩＤより少し小さい。特に好ましい実施形態によれば、搬送部材とノズルの壁の間の空隙は、半径で約０．０６０インチ（即ち、搬送部材５２と５４の外径ＯＤの間の約０．１２０インチの差は、ノズル３０の内径ＩＤより少し小さい）。別の実施形態によれば、１個以上の搬送部材５２と５４の外径ＯＤ（ノズル３０内に装着前に測定）は、ノズル３０の内径ＩＤより少し大きい（例えば、締り嵌め又は圧力嵌め）。このようにして、１個以上の搬送部材５２と５４は、ノズル内に装着される時に付勢状態に置かれ、ノズル３０の壁７０と確実に当接している。

搬送部材５２と５４は、断面寸法Ｄ、例えば、１個以上の搬送部材５２と５４が円形断面のワイヤ又はロッドから成る時に直径又はゲージを有する。１個以上の搬送部材５２と５４の断面寸法Ｄは、３０度以上の息角を有する材料を低送り速度で搬送するために典型的に使用される羽根の寸法又は大きさと比較して相対的に小さい。より少ない材料が搬送されると共に、材料が１個以上の搬送部材に結合又は粘着することがより起こりにくくなるように、１個以上の搬送部材５２と５４の相対的に小さい断面寸法Ｄは、材料２２と係合するより小さな表面積を付与することを目的としている。代表的実施形態によれば、１個以上の搬送部材に使用されるワイヤの直径Ｄは、３０度以上の息角を有する材料に対して１／３２インチより大きい。好ましい実施形態によれば、その直径は、このような材料に対して約１／１６インチと約１／４インチの間である。好ましいが必要ではないものの、搬送部材５２と５４は同じ断面寸法を有する。別の実施形態によれば、搬送部材５２と５４の一方又は両方の断面寸法は、好ましい材料取扱いをもたらすように構成された各種の寸法のいずれであってもよい。

図７において、１個以上の搬送部材５２と５４のピッチＰは、搬送部材上のある点から回転軸心に平行に測定した隣接搬送部材５２と５４上の対応する点までの距離を指す。公知のオーガーと比較して、オーガー２４上の１個以上の搬送部材５２と５４のピッチＰは、十分に大きい。各種の用途の比較目的のために、ピッチＰの直径ＯＤに対する比（即ち、ピッチ／直径又はＰ／ＯＤ）を使用してもよい。例えば、公知のスクリューのピッチ／直径比は、４より小さい。代表的実施形態によれば、オーガー２４のピッチ／直径比は、一様であると共に約４より大きい。好ましい実施形態によれば、オーガー２４のピッチ／直径比は、約４と約１０の間である。代表的実施形態によれば、ピッチＰは、各種寸法のいずれであってもよいと共に、所望の送り速度性能、計量分配システムの大きさ、計量分配中の材料の大きさ等に応じて、変動させてもよい。

排出ハブ５６は、搬送部材５２及び／又は５４を構造的に支持するように構成されている。ノズル３０内のオーガー２４の軸方向心合せを維持すると共にオーガー２４の回転に対する摩擦を減少するのを助けるために、排出ハブ５６をノズル３０に軸受によって連結してもよい。

代表的実施形態によれば、１個以上の追加排出部材７４が、排出ハブ５６に連結されていると共に、材料が排出される前に材料を撹拌したり、材料が排出される時に材料を支援し、低送り速度に使用される遅い移動スクリューで通常生じる脈動を減らし、且つ、一般により一様な材料流れを作るように構成されている。１個以上の排出部材７４は、又、排出ハブ５６から延在することなしに、従来のスクリューよりも回転毎の材料の追加流出量をもたらすように構成されている。各排出部材７４は、回転毎の追加流出量をもたらす。例えば、２個の排出部材７４は、回転毎の２個の追加流出量をもたらす。追加流出量は、同じ回転速度において改善された排出コンスタンシー（即ち、より一定の排出）を提供することを目的とする。
図７において、排出ハブ５６は、４個の排出部材７４を備え、各排出部材７４は、排出ハブ５６に連結された第１端７６と、トラフ２８の方に延在する第２端７８を備える。
図９は、別の実施形態にかかる、排出部材７５を有するオーガー７３を示す。オーガー７３は、排出ハブ５６に連結された４個の排出部材７５を備える。排出部材７５が排出部材７４と異なる湾曲と配向を有することを除いて、排出部材７５は排出部材７４に類似している。このようにして、図９に示すオーガー７３は、オーガー７３の回転毎に６個の流出量を提供する。排出部材は、曲げたり（例えば、螺旋状）又は直線状でもよく、更に、１個以上の搬送部材の直径の内側でも外側でもよい。

操作時に、モータ４１は、被動ハブ５０に印加される回転力によってオーガー２４を回転する。オーガー２４の回転は、材料２２をホッパー１２からトラフ２８に落下させて、トラフ２８からノズル３０を介して排出口３２の外に駆動（例えば、移動、移送、付勢等）する。１個以上の搬送部材５２と５４は、材料を水平に撹拌及び移動させるように、トラフ２８ののど部に大きな直径ＯＤを有する。１個以上の搬送部材５２と５４の相対的に大きなピッチＰと相対的に小さい断面寸法Ｄは、少量の材料２２をノズル３０に押通する。搬送部材５２と５４の相対的に大きなピッチＰと相対的に小さい断面寸法は、部分的に充填されたノズル３０内の材料を排出口３２に移動させる。

代表的実施形態のオーガーの送り速度と精度を従来の又は公知のオーガーと比較するために、試験を行った。試験に使用された搬送装置を図１０に示す。試験に使用されたオーガーは以下の通りである。
（ａ）１５０ｍｍのピッチで螺旋状に巻回した１．６ｍｍワイヤを有し、２個の排出撹拌ロッド又は排出撹拌部材９２を含むと共に、１９ｍｍの内径を有するステンレス鋼ノズルに装入された代表的実施形態のオーガー（「代表的心なしへリックス」と呼び、図１０の参照番号９０を指す）。
代表的心なしへリックス９０のピッチの外径に対する比は約７．９である。
（ｂ）３／８インチの外径と３／８インチのピッチを有し、中実内部構造と２個の前方撹拌ロッド９６を有すると共に、３／８インチ（０．３７５インチ）の内径を有する重合体ノズルに装入された従来の又は公知のスクリュー（「公知の中実スクリュー」と呼び、図１０の参照番号９４を指す）。
公知の中実スクリュー９４のピッチの外径に対する比は約１．０である。
（ｃ）１／２インチの外径と１／２インチのピッチ（即ち、ピッチ＝１／２直径）を有し、２個の撹拌ロッド１００を設けた開放羽根の巻回角ワイヤを有すると共に、１／２インチの内径を有する重合体ノズルに装入された従来の又は公知の心なしへリックス（「公知の心なしへリックス」と呼び、図１０の参照番号９８を指す）。
公知の心なしへリックス９８のピッチの外径に対する比は約１．０である。

図１０は、１／４インチの外径と、１／４インチのピッチと、被動ハブから延在する２個の撹拌ロッドとを有する従来の又は公知の中実スクリュー１０２を示す。図１０は、更に、１／８インチの外径と１／８インチのピッチを有する従来の又は公知の中実スクリュー１０４を示す。しかしながら、公知の１／４インチ中実スクリュー１０２も公知の１／８インチ中実スクリュー１０４も、その試みにおいて材料を送らず、材料はスクリュー１０２と１０４に結合又は付着した。全ての試験に使用された材料は、コンベヤー装置製造者協会（ＣＥＭＡ）ハンドブック、第６版（２００５）の第４６頁によれば４８度の息角を有する炭酸カルシウムであった。サンプルが６０秒毎に取られ、３０個のサンプルが取られて、その平均値が計算され以下の表１に示す。そのデータとグラフは、改善された性能と本明細書に記載する利点を裏付ける。

表１ 代表的心なしヘリックス（１９ｍｍ）

表２ 公知の中実スクリュー（９．５ｍｍ）

表３ 公知の心なしヘリックス（１３ｍｍ）

試験結果は、代表的心なしヘリックス９０を使用して、又、公知の心なしへリックス９８により、低送り速度用途（例えば、約２０ｇ／ｈ）で送り速度を達成できることを示す。しかしながら、代表的心なしヘリックス９０のより大きな直径は、材料をホッパーの底部におけるトラフにより容易に落下させると共に、撹拌ロッドを必要としないため、ホッパーからのより完全な清浄を許容する。撹拌ロッドは、材料のデッドスペースを許容する代表的心なしヘリックス上で有効トラフ直径を３／４インチに増大させると共に、材料のよりゆるやかな撹拌を与えることを目的としている。

性能精度は、平均送り速度の２個の標準偏差（百分率）として計算されることが好ましい。標準偏差が低くなればなる程、計量分配がより正確になる。以下のグラフは、上記データに基づくと共に、代表的オーガーの性能の改善を説明することを目的としている。代表的オーガーは、より高い精度、より少ない偏りとよりばらつきのない材料計量分配を与える。従来のスクリューは、回転毎に材料の１流出量を与え、その結果、非常に低い精度が得られる。排出部材９２を有する代表的心なしヘリックス９０は、回転毎に４パルスを許容し、その結果、改善された排出コンスタンシーが得られる。

その上に、代表的オーガーへの付着が、公知の搬送装置と比較して最小限度であった。公知のスクリューへの付着は、顕著であり、代表的心なしヘリックスよりも大幅に大きい。以下は、代表的実施形態の代表的オーガーの試験データを従来のスクリューと比較して説明する図表である。

図１１に示す代表的実施形態によれば、排出シュート又は排出ガイド８０が、排出口３２に位置すると共に、排出中の材料を所望方向に指向させるように構成されている。排出シュート８０を、ノズル３０、排出ハブ５６又はディスペンサーシステム１０の他の部品に連結してもよい。好ましい実施形態によれば、排出シュート８０は、排出ハブ５６に連結されていると共に、排出ハブ５６に連結された小径端８２と被動ハブ５０の方に延在する大径端８４を有する円錐形状である結果、排出口３２から外に付勢される材料が、回転する円錐形排出シュート８０上に落下する。重力が、排出シュートの壁との材料の凝集を破り、材料が排出シュート８０の別の部分上に混転又は落下するまで、回転する排出シュート８０は材料を回転させる。次に、このような混転材料は、結局、排出シュート８０から所望位置に落下する。

開示実施形態の部品が、重量減少計量分配システムとして説明されている一方、開示実施形態の特徴は、はるかに広い適応性を有する。例えば、長ピッチ心なしヘリックス設計は、他の計量分配システムに適応できる。更に、各種部品の大きさと容器の大きさを大きく変動することができる。図１０の従来のオーガー上に示すような１個以上の撹拌部材又はロッドは、被動ハブ５０に連結されてもよいと共に、トラフ２８及び／又はノズル３０内の材料２２を撹拌するように構成されている。撹拌ロッドは、被動ハブ５０に連結された第１端と、排出端の方に延在する第２端とを備える。撹拌ロッドは、被動ハブ５０から曲げて（例えば、螺旋状）又は直線状に延在してもよいし、更に、１個以上の搬送部材５２と５４の直径の内側でも外側でもよい。

又、計量分配される特定の材料又は製品は例示的である。例えば、計量分配システムは、液体、微粉又はより大きなバルク固体を含む各種の計量分配される製品のいずれに使用してもよい。

更に、用語「ホッパー」、「フィーダ」、「へリックス」と「搬送部材」は、狭義の用語ではなく広義の用語を意味することを注目することが重要である。これらの部品は、各種の製品又は構成のいずれと使用してもよいと共に、重量減少計量分配用途への使用に制限されない。

又、好ましい実施形態と他の代表的実施形態において示す長ピッチオーガーの要素の構造と構成は例示的に過ぎないことを注目することが重要である。本開示において本発明のいくつかの実施形態だけを詳細に記載したけれども、本開示を調査する当業者は、請求項に挙げられている主題の新たな教示と利点から大幅に逸脱せずに、多くの修正が可能である（例えば、各種の要素の大きさ、寸法、構造、形状と比率、パラメータの値、装着構成、材料、色と配向等の変動）ことを容易に認識するだろう。従って、全てのこのような修正は、添付請求項に定義される本発明の範囲内に包含されることを意味する。どのプロセス又は方法のステップの順序も、別の実施形態によれば変更又は並べ変えてよい。請求項において、どのミーンズプラスファンクション節も、挙げた機能を果たすとして、本明細書に記載した構造と、構造的均等物だけでなく、均等な構造も包含することを意図する。添付請求項に表現される本発明の精神から逸脱せずに、他の代用、修正、変更及び／又は省略を、好ましい実施形態と他の代表的実施形態の設計、操作条件と構成において行ってもよい。

１０ 計量分配システム
１２ ホッパー
１４ フィーダ
１６ バランスウェイト式スケール
１８ コントローラ
２０ 重量測定システム
２４ オーガー
３０ ノズル
３２ 排出口
５０ 被動ハブ
５２ 搬送部材
５４ 搬送部材
５６ 排出ハブ
７４ 追加排出部材
８４ 排出シュート

Claims (24)

1. 計量分配システムにおいて材料を搬送する装置において、
   被動ハブと、被動ハブに連結された第１端を有する第１螺旋状搬送部材とを備え、更に、第１螺旋状搬送部材が外径とピッチを形成すると共に、ピッチの外径に対する比が少なくとも４である装置。
2. ピッチの外径に対する比が、約４と約１０の間である請求項１に記載の装置。
3. ピッチが、第１螺旋状搬送部材の全長に沿って一様である請求項１に記載の装置。
4. 被動ハブに連結された第１端を有する第２螺旋状搬送部材を更に備える請求項１に記載の装置。
5. 第１螺旋状搬送部材と第２螺旋状搬送部材は、装置の回転毎の材料の２個の流出量を供給する請求項４に記載の装置。
6. 排出ハブを更に備え、第１螺旋状搬送部材は、排出ハブに連結された第２端を備える一方、第２螺旋状搬送部材は、排出ハブに連結された第２端を備える請求項５に記載の装置。
7. １個以上の排出部材を備え、排出部材は、排出ハブに連結された第１端と、被動ハブの方に延在する第２端とを有して、材料に係合すると共に、装置の回転毎の材料の追加流出量を供給する請求項６に記載の装置。
8. 被動ハブに連結された第１端と排出ハブの方に延在する第２端を有する１個以上の部材を更に備える請求項１に記載の装置。
9. 第１螺旋状搬送部材と第２螺旋状搬送部材は、円形断面のロッドである請求項１に記載の装置。
10. ロッドが、１／４インチより小さい断面直径を有する請求項９に記載の装置。
11. 材料を計量分配するシステムにおいて、
    材料を収容するように構成されたホッパーと、ホッパーから材料を受取るように構成されたフィーダとを備え、該フィーダが、ホッパーと連絡された入口と排出口を有するノズルと、少なくとも部分的にノズル内に配置されると共に、第１搬送部材、第２搬送部材、及び１個以上の排出部材を有する搬送装置とを備え、更に、排出部材が、搬送装置の排出端に連結されると共に前記排出端から延在し、且つ、ノズル内で入口の方に延在するシステム。
12. 第１搬送部材と第２搬送部材が外径とピッチを形成すると共に、ピッチの外径に対する比が少なくとも４である請求項１１に記載のシステム。
13. 第１搬送部材と第２搬送部材が外径を形成する一方、ノズルが、第１搬送部材と第２搬送部材の外径より大きい内径を有する請求項１１に記載のシステム。
14. 第１螺旋状搬送部材と第２螺旋状搬送部材がノズルの内壁に当接する請求項１１に記載のシステム。
15. 第１螺旋状搬送部材と第２螺旋状搬送部材が、ノズルに装入された時に付勢状態にある請求項１４に記載のシステム。
16. ノズルが、第１搬送部材と第２搬送部材の外径より小さい内径を有する請求項１５に記載のシステム。
17. ピッチの外径に対する比が、約４と約１０の間である請求項１１に記載のシステム。
18. ノズルの排出口に配置されて、排出された材料を少なくとも部分的に被動ハブの方に案内するように構成された排出シュートを更に備える請求項１１に記載のシステム。
19. 排出シュートが、円錐形であると共に、排出ハブに連結された小径端と被動ハブの方に延在する大径端を有する請求項１８に記載のシステム。
20. 円錐形排出シュートが、搬送装置の排出端に連結された請求項１９に記載のシステム。
21. １個以上の排出部材が、第１排出部材と第２排出部材を備え、第１排出部材と第２排出部材の各々が、排出ハブに連結された第１端と被動ハブの方に延在する第２端を有して、材料に係合すると共に搬送装置の回転毎の材料の２個の追加流出量を供給するように構成されている請求項１１に記載のシステム。
22. ３０度以上の息角を有する材料を２００ｇ／ｈ未満の送り速度で計量分配する方法において、
    ホッパーと、ホッパーに連結されたノズルと、ノズル内に配置された心なしヘリックスと、ピッチと外径を有して、ピッチの外径に対する比が４を超える２個以上の搬送部材とを設けるステップと、心なしヘリックスを回転させて材料をホッパーからノズルに送通するステップと、少なくとも１個の排出部材から、心なしへリックスの回転毎のノズルからの材料の第１流出量を供給するステップと、２個以上の搬送部材から、心なしへリックスの回転毎のノズルからの材料の第２流出量と第３流出量を供給するステップとを備え、心なしヘリックスが、心なしヘリックスの排出端から心なしヘリックスの入口端の方に延在する１個以上の部材を有する方法。
23. 心なしヘリックスを回転させるステップが、心なしヘリックスを約１ｒｐｍと約２００ｒｐｍの間で回転させることを備える請求項２２に記載の方法。
24. 心なしヘリックスに連結された円錐形計量分配シュートの上に材料を計量分配するステップを更に備える請求項２２に記載の方法。