JP2017178533A - 粒状物供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品を供給するフィーダにおいてスクリュー方式や回転筒で予想される問題を解決すべく、新たな粒状物の供給装置を開発する。【解決するための手段】所定量の粒状物を供給するための粒状物充填装置であり、粒状物のストック部と、前記ストック部の出口部に位置し、ストック部より供給される前記粒状物を移送・排出するための中空のパイプフィーダであって、当該パイプフィーダの内面が雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダと、当該パイプフィーダを回転させる回転機構を、備えた粒状物充填装置とする。パイプフィーダの内面が雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダを用いることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、粒状物の供給装置に関するものである。

食品工業においては、複数の容器に順次、所定量の粒状物を供給する必要があることが多い。例えば、カップ麺等の食品の生産においては、具材等の粒状物をカップや小袋等の種々の容器に複数の粒状物を供給する必要がある。
このような粒状物の供給方法については、例えば、特許文献１に示すように回転式のスクリュー羽根を用いて所定量を押し出す方法や、特許文献２に記載されているように細長の回転筒を用いて管を回転させる等することで、所定の粒状物の供給を行っている方法が開示されている。

実開平5-13194 特開平10−318824

しかし、特許文献１の記載の上記の供給装置は、スクリュー羽根を回転させて柔軟性のある供給対象を目的としており、上記スクリュー羽根に供給対象とする当該粒状物が噛み込み等する問題も指摘される。
また、特許文献２の記載方法においては回転筒を用いるものであるが、フィーダ内が略平面形状であり供給量が不揃いになることも予想される。
さらに、粒状物が乾燥食品の場合、特許文献１に記載の方法では、当該粒状物が破損したり、割れる等の問題も考えられる。

そこで、本発明者らは上記のようなスクリュー方式や回転筒で予想される問題を解決すべく、新たな粒状物の供給装置を開発することを検討した。

本発明者らの鋭意研究の結果、従来の中空のパイプフィーダを用いる方法においてその内面を雌ネジ状の螺旋溝を設け、当該パイプフィーダを回転させることで粒状物の割れ等を防止しつつ、安定して所定量の粒状物を供給できることを見出した。
すなわち、本願第一の発明は、
「所定量の粒状物を供給するための粒状物充填装置であって、
粒状物のストック部と、
前記ストック部の出口部に位置し、ストック部より供給される前記粒状物を移送・排出するための中空のパイプフィーダであって、当該パイプフィーダの内面が雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダと、
当該パイプフィーダを回転させる回転機構を、
備えた粒状物充填装置。」、
である。

次に、本願発明は、上記パイプフィーダから直接にカップ等に供給するのみならず、一旦粒状物を蓄積する受動部を設け、当該受動部が所定の重量に達すると当該受領部の底部を開状態として、所定量の粒状物を排出する制御機構を設けることが好ましい。
すなわち、本願第二の発明は、
「前記粒状物供給装置が、さらに、パイプフィーダより排出される粒状物を受け入れる、底部開閉可能な受動部を有し、
当該受動部において受け入れた粒状物の重量に応じて、前記底部の開閉を制御する制御機構を備えた、請求項１に記載の粒状物供給装置。」、
である。

さらに、本出願人は、上記の粒状物供給装置における主要部材である、内面が雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダ自体も意図している。
すなわち、本願第三の発明は、
「所定量の粒状物を供給するための粒状物供給装置に使用される中空のパイプフィーダであって、当該パイプフィーダがその内面に雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダ。」、
である。

本発明の第一の実施態様の粒状物供給装置の全体構成を示した側面模式図である。 本発明の第一の実施態様のパイプフィーダにおける回転による粒状物の移送の原理模式図である。 本発明に利用できる雌ネジの内面形状の断面の例である。 一般的な雌ネジ形状の各寸法の名称を示した断面図である。 本願発明のパイプフィーダの他の実施形態について示した断面模式図である。 本願発明の他の実施態様としてパイプフィーダ部のホッパー部への入口端にインペラーを設けた場合の模式断面図である。 本願第一の実施態様におけるパイプフィーダより排出された粒状物を受動部に収容し、所定量に達した場合にロードセルによる検出を通じて、制御機構により受動部の底面を開いた状態変化の斜視模式図である。

１ 筐体
２ ホッパ部
２-Ｅ ホッパ部の出口部
３ 中空フィーダ
３-Ｅ 螺旋溝部（中空フィーダの内面）
５ 軸受部
６ 支持部
７ 第一歯車部
９ 環状固定部材
１１ モータ部
１３ 第二歯車部
１５ 受動部（パケット）
１７ ロードセル

以下に本発明の第一の実施形態について、図面を参照しながら、説明する。但し、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。図１は本願発明の第一の実施態様の粒状物供給槽装置の全体の断面図である。

図１に示すように本発明の粒状物供給装置は、筐体１上に粒状物のストック部としてのホッパー部２と、当該ホッパー部の出口部に２-Ｅ位置するように中空のパイプフィーダ３が配置されている。そして、当該パイプフィーダ３の内面は、雌ネジ状の螺旋溝３-Ｇが形成されている。

パイプフィーダ３の中央部は環状の軸受部（ベアリング）５に挿嵌されており、回転可能に装着されている。パイプフィーダには当該軸受部５に隣接して第一歯車部７が装着されている。
パイプフィーダの上部には、所定の環状固定部材９を介してパイプフィーダ３の回転のためのモータ部１１が設置されており、当該モータ部１１の軸部分が第二歯車部１３と連結されている。
当該第二歯車部１３は前述のパイプフィーダ３に装着された第一歯車部７と噛合しており、モータ部１１の回転に伴い、当該第一歯車部及び第二歯車部での噛合を介して中空フィーダ３が矢印方向に回転するように構成されている。

中空フィーダ３の排出口の下方には、所定量の排出された粒状物Ｓを受け入れる受動部としてのパケット１５が設けられている。
当該パケット１５にはロードセル１７が設けられており、所定重量の粒状物Ｓが収容されるとその重量により生じる形状の変化を当該ロードセル１７が検出し、所定の制御機構を通じて受動部１５の下方部の底部が開閉できるように構成されている。
パケット１５の下方には、カップや容器等の粒状物の供給先となる物品を配置しておけばよい。これによって所定量の粒状物Ｓを供給することができるようになっている。

─粒状物─

本発明でいう粒状物とは、種々のサイズや種類が可能である。例えば、食品としては具体的には、乾燥肉、乾燥卵、乾燥野菜等の乾燥具材等の粒状物が好適に利用できる。また、小麦粉、澱粉、コショウ、山椒、七味等のより細かな粒状物（粉状物）等の粉状物であっても適用可能である。
また、本発明の粒状物供給装置の供給対象物は特に限定されないが、水分が低い方が好ましい。また、通常の雄ネジ式スクリューフィーダでは、壊れやすいような粒子でも適用可能である。

本発明においては、内面が雌ネジ状のパイプフィーダ３を用い、当該フィーダ３を回転ささせることで粒状物を移送する。このため、通常のスクリュー式の移送装置に比べて、移送時における供給対象物に対する衝撃を小さくすることができる。そのため、供給対象とする粒状物が壊れやすい場合にでも適用可能である。
また、本発明の粒状物供給装置に好適な粒子径は特に限定されない。中空フィーダの３の内径や、内部の雌ネジの螺旋溝３-Ｇの幅、深さ等を調整することで種々の粒状物に対応することが可能である。但し、一般的には、概ね２ｍｍ〜３cm程度の粒状物であると好適に適用できる。

─粒状物のストック部─

図１に示すように本実施態様においては、粒状物のストック部としてホッパー２が設けられている。尚、ホッパー２は筐体１上に所定の支持部材６によって固定されている。ホッパーには開口部が設けられており、当該開口部から粒状物を供給する。ホッパーには粒状物をストックしておくことができる。当該ホッパーの下端に出口部が設けられており、前記粒状物がストック部であるホッパー２よりパイプフィーダ３に粒状物Ｓが供給される。
本実施態様では図１に示した形状のホッパーを示したが、本発明が当該形状に限定されないのはもちろんである。

─パイプフィーダ─

本発明の中空のパイプフィーダ３は当該内面が雌ネジ状の螺旋溝３−Ｇを有していることを特徴としている。
本発明おけるパイプフィーダ３の材質は特に限定されない。すなわち、一般的にはステンレスが挙げられるが、これに限定されず、鉄、アルミニウム種々の金属を用いることができる。また、金属のみならずプラスチック製であってもよい。プラスチック類としては、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PTFE、PBT、ポリイミド等の種々の素材を用いることができる。

図１に示すように当該パイプフィーダ３は、ホッパー２の出口部２−Ｅに位置するように配置されている。本発明の第一の実施態様においては、当該パイプフィーダ３の中央部は環状の軸受部（ベアリング）５に挿嵌されており、回転可能に構成されている。パイプフィーダには当該軸受部に隣りあわせとして第一歯車部７が装着されている。
パイプフィーダ３の上部には、所定の環状固定部材を介してパイプフィーダ３の回転のためのモータ部１１が設置されており、当該モータ部１１の軸部分が第二歯車部１３と連結されている。モータ部１１については、サーボモータやステッピングモータ等の種々のタイプを用いることができる。また、所定のトルクをえるために減速機を設けてもよいことは勿論である。
本第一の実施態様においては、歯車部１及び２の噛合により回転させる機構を示しているが、これに限定されるものでなく例えば、プーリとベルトにより回転させる構成であってもよい。

本第一の実施態様では、第一歯車部７は前述のパイプフィーダ３に装着された第二歯車部１３と噛合しており、モータ部１１の回転に伴い、当該第一歯車部７及び第二歯車部１３での噛合を介して中空フィーダ３が矢印方向に回転するように構成されている。
次に、中空フィーダ３の出口側の下方には、所定量の排出された粒状物Ｓを受け入れる受動部としてのパケットが設けられている。
図１に示すように本実施態様でのパイプフィーダ３は全体が水平に向けた状態でモータ部１１からの回転力を第一歯車部と第二歯車部を介して受けるように構成されている。
本発明におけるパイプフィーダ３については雌ネジ状の螺旋溝部３-Ｇを有しており、本発明の第一の実施態様においては、内部のネジ溝は図２に示すように出口側に向かって螺旋溝３-Ｇが設けられている。当該パイプフィーダ３において、粒状物の入口側には、螺旋状の螺旋溝部の一方の端部が露出した状態となっている。

図２の矢印方向にパイプフィーダ３が回転すると、粒状物Ｓは主として、中空パイプフィーダ３の螺旋の矢印の向きに沿って出口側に移動する。
そして、主として出口端の螺旋溝部分が露出する外部端から順次粒状物Ｓが排出されることになる。
尚、粒状物Ｓの量によっても異なるが、本実施態様のパイプフィーダを用いた場合、すべての粒状物が均一に当該螺旋の動きをたどることではなく、全体として概ね螺旋の矢印の向きに沿って粒状物が移動する流れが生じることになる。

次に、本発明における本パイプフィーダ３の内面は雌ネジ状の螺旋溝部３-Ｇを有しているが、特に第一の実施形態においては台形状を示しているが、本発明においては雌ネジ状の構造は種々の態様が可能である。例えば、下図の各断面に示すように、三角ネジ（１）、角ネジ（２）、台形ネジ（３）、電球ネジ（４）等の形状のいずれでも構わないし、図４に示すような寸法における山谷の深さ（外径と内径の差）、山の角度やピッチも種々使用することができる。

これらの範囲は供給しようとする粒状物Ｓの種類や大きさや形等の種々の要素で変更することが可能である。尚、これらのパイプフィーダは、例えば、内面が平坦な中空のパイプフィーダを用いてこの内面を削り加工等を行うことで調製可能である。
さらに、本発明にいう雌ネジ状の螺旋溝部とは、実際には、当該雌ネジに対して螺合
する雄ネジが存在しえないような雌ネジ状の場合も含まれる。例えば、パイプフィーダの入口部と出口部が狭くなっている場合や、当該パイプフィーダの中央部のみに雌ネジ状としての螺旋溝部が存在する場合等、実際のネジでは対応する雄ネジとのコンビネーションが想定できない場合もあるが、本発明では雌ネジ状の螺旋溝部があればよいため、このような場合も本願発明に含まれる。また、例えば、図５に示すように雌ネジ状部分の螺旋溝を有する領域と、有しない平坦領域が繋がっていてもよいことは勿論である。すなわち、図５に示すようにパイプフフィーダの入口側の粒状物Ｓの通過方向の前半部分は平坦上で後半部は螺旋状であるような場合である。

また、パイプフィーダ３の全長にわたって、又は特定領域にわたって雌ネジ状の螺旋溝部分を有する場合のみならず、短い雌ネジ状部分と平坦領域が分断されて交互に、複数個所にわたって有する態様であってもよい。
次に、図６においては、他の実施態様として、中空のパイプフィーダの入口部に撹拌のためのインペラー１９を装着したタイプを開示している。本実施態様によると、パイプフィーダ３の回転とともにインペラー１９も回転するため、パイプフィーダ３が回転する際に、当該凸部がホッパー２内の粒状物を攪拌し、スムースにパイプフィーダ３内に粒状物Ｓを効率的に誘導する。
また、図５や図６に示すように、パイプフィーダ３を傾斜させて配置してもよいことは勿論である。例えば、排出されにくいタイプの粒状物である場合には、当該傾斜によって排出を促すことができる。一方、逆に排出されやすい粒状物の場合には、出口部を上に向けてもよい。

─パイプフィーダを回転させる回転機構─

図１に示すようにパイプフィーダ３の中間位置には、第一歯車部７が設けられている。また、図１に示すようにパイプフィーダ３の上部に支持されているモータ１１が配置されている。当該モータの回転軸に取り付けられている第二歯車部１３と前記パイプフィーダ３に設けられた第一歯車部７と噛合する態様となっている。

パイプフィーダ３の回転速度はモータによって規定される。当該速度は特に限定されないが、概ね２０〜３００ＲＰＭ程度が一般的である。また、連続的に回転させるのではなく、回転→停止→回転→停止・・・、のように間歇的な回転であってもよいことは勿論である。
さらに、回転数を変化させる方法でも可能である。例えば、本実施態様１に示すように受動部に所定量の粒状物を供給する場合においては、収容された流動物の重量が所定量付近に近づくと、パイプフィーダ３の回転数を落として、フィーダからの排出量を減らしてより正確な量でパケットより粒状物を供給する等の仕組みを制御機構によって行うことも可能である。このように、粒状物を供給する場合、最初高速で供給してその後、低速で供給する等の調整を行う方が正確に供給できるため、これらを組み合わせてもよい。

さらに、供給を停止した場合に出口部の直近付近に存在している粒状物が意図せず落下するのを防止するため停止時に、逆回転させてもよい。
加えて、当該回転とともに振動する構成を採っても良い。供給する対象物の形状、重量又は雌ネジ形状のサイズ、ピッチ等によっては回転に振動を加えることでより好適に粒状物を供給できる。

─当該パイプフィーダのから排出される粒状物の受動部─

本発明においては、パイプフィーダから供給される粒状物は、直接に供給対象先であるカップや容器に入れてもよいし、一旦、パケットに収納し、所定量が蓄積してからロードセル等によって排出・供給する機構であってもよい。
図７は本発明の第一の実施態様のパイプフィーダ３の出口部から排出される粒状物を一旦、受動部（パケット）１５に受け入れて、その収容された重量をロードセル１７によって判断し、所定重量になったところで排出して、供給先であるカップ容器に供給する態様を示している。受領部パケット１５はロードセル１７を通じて底部の開閉を制御する制御機構（図示せず）が設けられている。

Claims (3)

1. 所定量の粒状物を供給するための粒状物充填装置であって、
   粒状物のストック部と、
   前記ストック部の出口部に位置し、ストック部より供給される前記粒状物を移送・排出するための中空のパイプフィーダであって、当該パイプフィーダの内面が雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダと、
   当該パイプフィーダを回転させる回転機構を、
   備えた粒状物充填装置。
   
2. 前記粒状物供給装置が、さらに、パイプフィーダより排出される粒状物を受け入れる、底部開閉可能な受動部を有し、
   当該受動部において受け入れた粒状物の重量に応じて、前記底部の開閉を制御する制御機構を備えた、請求項１に記載の粒状物供給装置。
   
3. 所定量の粒状物を供給するための粒状物供給装置に使用される中空のパイプフィーダであって、当該パイプフィーダがその内面に雌ネジ状の螺旋溝部を有するパイプフィーダ。

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