JP4531743B2 - 粉粒体の脱気装置 - Google Patents

Description

本発明は粉粒体の脱気装置、すなわち、粉粒体中に混在する空気を脱気して、粉粒体の見かけの密度を大きくする装置に関するものである。

粉粒体、例えば小麦粉や粉乳のような食品、炭酸カルシウムやカーボンブラック等の化学製品は、その製造や加工の過程で無視できない量の空気が混入される。混入された空気は、粉粒体を構成する粒子と粒子の間に微細な隙間を形成し、粉粒体の見かけ密度を小さく（つまり、見かけの嵩を大きく）する。

また一般に、粉粒体は袋等の包装容器に充填して流通されるが、空気が混入した状態で袋詰めすると嵩高になり、輸送や貯蔵の効率が悪くなる。また空気が混入した状態で袋詰めした物は変形しやすく、荷崩れ等を招く危険がある。また酸素を嫌う物質、つまり空気中の酸素と結合して酸化・変質するような物質の場合は、輸送・貯蔵中に物質が酸素に曝されないようにしたいという要請もある。

そこで、粉粒体中に混在する空気を脱気して、粉粒体の見かけの密度を大きく（見かけの嵩を小さく）する装置が各種提案されている。

例えば、特許文献１には、水平に配置された円筒状本体の中間部を多孔円筒部として、該多孔円筒部の外側に吸排気管を有する外筒を設けて真空排気室を構成するとともに、円筒状本体の内部に粉粒体移送用のスクリューコンベアを貫装して、粉粒体が円筒状本体の一端から他端に移送される間に粉粒体中に混在する空気を脱気する脱気装置が開示されている。

また、特許文献２には、垂直に配置された円筒状本体の上方に投入口を備え、円筒状本体の中間部に多孔円筒部と外筒からなる真空排気室を備えるとともに、円筒状本体の内部に粉粒体移送用のスクリューコンベアを貫装して、前記投入口に投入した粉粒体が円筒状本体の内部を通る間に脱気されて、円筒状本体の下端から包装容器の中に排出・充填される粉粒体充填装置が開示されている。

特公平７−４７１２０号公報 特開平１１−３４８９０３号公報

特許文献１に開示された発明は、多孔円筒部に微細な金属繊維の焼結体を備えるので、粉粒体の真空側に漏れ込みを効果的に防止して、濾過効率の高い脱気装置を実現している。また特許文献２に開示された発明は、円筒状本体の下方に包装容器保持装置と昇降装置を備え、包装容器内の粉粒体が増えるに連れて包装容器の保持高さを除々に下げるようにしたので、低位置にある包装容器の底に粉粒体が落下する際に、脱気されて塊状になった粉粒体が砕けて再び空気が粉粒体に混入するという不都合が生じない。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された装置は、空気雰囲気の中で脱気処理を行うので、若干の空気が粉粒体の内部に残るという問題がある。また、粉粒体をスクリューコンベアで移送しながら脱気を行うので、脱気の過程で粉粒体が空気と一緒に撹拌されるという問題もある。特に、酸素を嫌う物質の場合、脱気後に残る空気や、脱気の過程で一緒に撹拌される空気によって生じる品質の低下も無視できない。

また、特許文献１に開示された装置は、円筒状本体を水平方向に配置しているので、設置面積が大きくなるという問題がある。

一方、特許文献２に開示された装置は、円筒状本体を垂直方向に配置しているので、設置場所の床面積は小さくなるが、投入口の位置が高くなるので、粉粒体の投入が難しくなる場合がある。この問題を解決しようとすれば、投入口の周囲に作業者が立つための足場を設置する。あるいは、粉粒体を機力で投入口まで持ち上げる装置を設置するなどの対策が必要になり、それらの装置を含めると装置全体の設置面積は大きくなる。

本発明はこれらの課題を解決するために成されたものであり、脱気後に粉粒体に残留する空気の量、及び脱気の過程で粉粒体と接触する空気の量を最小化する粉粒体の脱気装置を提供するものである。また、設置床面積及び設置高さを最小化する粉粒体の脱気装置を提供するものである。

本発明の粉粒体の脱気装置の第１の構成は、濾過体で形成された円筒体と前記円筒体を囲繞するケーシングによって閉囲された気室；前記ケーシングに取り付けられて、前記気室内の気体の排出または前記気室内への不活性ガスの吸入を行う吸排気口；前記円筒体の一端に取り付けられた粉粒体供給口；前記円筒体の他端に取り付けられた粉粒体排出口；及び、前記円筒体の内部に貫装されて粉粒体を前記粉粒体供給口から前記粉粒体排出口に向けて移送するスクリューコンベアを有する粉粒体の脱気装置において、前記気室は粉粒体の移送方向に区画されて、前記粉粒体供給口に近い方から前室、中室及び後室とからなる３室の気室を形成するとともに、前記吸排気口を、前記前室、前記中室及び前記後室のそれぞれに備えることを特徴とする。

この構成によれば、気室を３室に区画したので、空気を不活性ガスで置換する工程と脱気工程の順序や回数を、処理対象の粉粒体の性状に合わせて適宜変更することができる。

なお、不活性ガスとは、窒素、アルゴン、二酸化炭素など化学的に不活性な気体の総称であるが、本発明では、処理対象の粉粒体との間で化学反応を起しにくい気体のみならず、処理対象の粉粒体の生化学的変化（例えば、発酵や腐敗）を抑制する気体も、不活性ガスの範疇に含まれる。つまり、本発明では処理対象の粉粒体の保存に適した気体を適宜選択して使用することができる。

本発明の粉粒体の脱気装置の第２の構成は、前記第１の構成に加えて、前記前室に備える前記吸排気口は前記前室内の気体を排出する排気口であり、前記中室に備える前記吸排気口は前記中室内に不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口であり、前記後室に備える前記吸排気口は前記後室内の気体を排出する排気口であることを特徴とする。

この構成によれば、前室で粉粒体に混在する空気を脱気した後に、中室で粉粒体と不活性ガスを混合し、後室で再度脱気して粉粒体に混在する不活性ガスを除去するので、粉粒体中に空気が殆ど残らない。

本発明の粉粒体の脱気装置の第３の構成は、前記第１の構成に加えて、前記前室に備える前記吸排気口は前記前室内に不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口であり、前記中室に備える前記吸排気口は前記中室内の気体を排出する排気口であり、前記後室に備える前記吸排気口は前記後室内に不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口であることを特徴とする。

この構成によれば、前室で粉粒体に混在する空気を不活性ガスで置換し、中室で粉粒体に混在する不活性ガスを脱気した後に、後室において不活性ガスを吹き込むので、粉粒体は不活性ガスと一緒に粉粒体排出口から排出される。そのため、粉粒体と不活性ガスが一緒に包装容器に充填されるので、粉粒体の保存性が向上する。

本発明の粉粒体の脱気装置の第７の構成は、濾過体で形成された円筒体と前記円筒体を囲繞するケーシングによって閉囲された気室；前記ケーシングに取り付けられて前記気室内の気体を排出する排気口；前記円筒体の一端に取り付けられた粉粒体供給口；前記円筒体の他端に取り付けられた粉粒体排出口；及び、前記円筒体の内部に貫装されて粉粒体を前記粉粒体供給口から前記粉粒体排出口に向けて移送するスクリューコンベアを有する脱気筒を備える粉粒体の脱気装置において、横方向に配置された第１の脱気筒と、竪方向に配置された第２の脱気筒を備え、前記第１の脱気筒の前記粉粒体排出口は前記第２の脱気筒の前記粉粒体供給口に連絡するとともに、前記第１の脱気筒の前記粉粒体供給口に取り付けられて前記第１の脱気筒の前記粉粒体供給口の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口を備えることを特徴とする。

この構成によれば、横方向に配置された第１の脱気筒と竪方向に配置された第２の脱気筒で脱気装置を構成したので、脱気装置の設置面積と設置高さを最小化することができる。

また、第１の脱気筒の粉粒体供給口に不活性ガス供給口を備えて、粉粒体供給口の内部に不活性ガスを供給するようにしたので、粉粒体が第１の脱気筒の円筒体の内部に入る前に粉粒体の中に混在する空気を不活性ガスで置換することができる。

なお、「横方向」及び「竪方向」は水平方向や垂直方向には限られない。例えば、第１の脱気筒を斜めに配置して、粉粒体供給口が粉粒体排出口より低くなるようにすれば、粉粒体供給口への粉粒体の投入が容易になる。

本発明の粉粒体の脱気装置の第８の構成は、濾過体で形成された円筒体と前記円筒体を囲繞するケーシングによって閉囲された気室；前記ケーシングに取り付けられて前記気室内の気体を排出する排気口；前記円筒体の一端に取り付けられた粉粒体供給口；前記円筒体の他端に取り付けられた粉粒体排出口；及び、前記円筒体の内部に貫装されて粉粒体を前記粉粒体供給口から前記粉粒体排出口に向けて移送するスクリューコンベアを有する脱気筒を備える粉粒体の脱気装置において、横方向に配置された第１の脱気筒と、竪方向に配置された第２の脱気筒を備え、前記第１の脱気筒の前期粉粒体排出口は前記第２の脱気筒の前記粉粒体供給口に連絡するとともに、前記第１の脱気筒は、前記排気口に代えて、前記第１の脱気筒の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口を備えることを特徴とする

この構成によれば、粉粒体中の空気の不活性ガスによる置換と、置換した不活性ガスの脱気を別の脱気筒で行うので、置換と脱気の効率が向上する。

本発明の粉粒体の脱気装置の第９の構成は、前記第７又は第８の構成に加えて、前記第１の脱気筒の一端に前記スクリューコンベアの回転駆動装置を、他端に回転軸受けを備えて、前記スクリューコンベアを前記回転駆動装置と前記回転軸受けで両持ち支持するとともに、前記第１の脱気筒の前記粉粒体供給口と前記粉粒体排出口を、前記回転駆動装置と前記回転軸受けの間に配置したことを特徴とする

この構成によれば、回転駆動装置と回転軸受けをスクリューコンベアによる粉粒体の搬送経路の外側に配置したので、粉粒体の搬送経路の途中に軸受けが存在しない。そのため、軸受けの潤滑剤等による粉粒体の汚損を防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、粉粒体の中の空気を不活性ガスで置換した後で、粉粒体の中の不活性ガスを脱気するので、脱気中や脱気後の粉粒体と空気の接触を最小化して、空気との接触に起因する粉粒体の品質低下を最小化できる、優れた脱気装置を提供することができる。

また、脱気筒を横方向に配置された第１の脱気筒と竪方向に配置された第２の脱気筒に分けたので、設置面積と設置高さを最小にしたコンパクトな脱気装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の第１の実施例を示す脱気装置の構造図であり、図１（ａ）は一部を切り欠いて内部構造を示した正面図であり、図１（ｂ）は左側面図である。図１に示すように、脱気装置１は、横脱気筒２と竪脱気筒３から構成され、横脱気筒２と竪脱気筒３の中心軸が交わらないように横脱気筒２は竪脱気筒３の後方に配置されている。

横脱気筒２の右端には投入口４が、中央部には二重筒部５がそれぞれ配置され、横脱気筒２の内部には横スクリューコンベア６が装置され、投入口４から投入された粉粒体は、横スクリューコンベア６で左方向に移送され、二重筒部５を通って、横脱気筒２の左端に達する。また、横脱気筒２の左端の側面は開口して竪脱気筒３に連絡していて、横脱気筒２の左端に達した粉粒体は竪脱気筒３に流入する。なお、投入口４の上方には、図示しないホッパーが装着される。

二重筒部５は、横スクリューコンベア６の外周に同心配置された円筒状の濾過筒７と、濾過筒７と同心配置されたケーシング８から構成されている。つまり、横スクリューコンベア６、濾過筒７及びケーシング８は同心配置され、濾過筒７は横スクリューコンベア６を、ケーシング８は濾過筒７をそれぞれ囲繞し、濾過筒７とケーシング８の間には円筒状の気室９が形成されている。また、ケーシング８には不活性ガス供給口１０が備えられている。

なお、濾過筒７は粉粒体をその内部に留めつつ、気体だけが自由に出入りできるような濾過体で構成されていて、前記濾過体には、金属繊維をウェブ状又は網状若しくは織物状にして焼結したものを使用する。なお、金属繊維の焼結体の詳細な構造は特許文献１及び特許文献２に開示されているので、説明を省略する。

また、横脱気筒２の最右端には横スクリューコンベア６を回転駆動する横駆動電動機１１が装置されるとともに、最左端には横スクリューコンベア６の回転軸を回転支持する軸受け１２が装置される。つまり、横スクリューコンベア６は両端で回転支持され、中間（つまり、粉粒体の移送経路の途中）には、横スクリューコンベア６を回転支持する中間軸受け等は配置されていない。また、横スクリューコンベア６の左端には逆羽根１３が取り付けられている。逆羽根１３は横スクリューコンベア６の主スクリュー羽根とは逆向きのピッチを有するスクリュー羽根であり、横スクリューコンベア６によって左方向に搬送されて横脱気筒２の左端に達した粉粒体を右方向に押し戻すように働く。

竪脱気筒３の最上端には竪駆動電動機１４が、竪脱気筒３の下部には二重筒部１５が、それぞれ配置されるとともに、竪脱気筒３の最下端は開口して、竪排出口１６を形成している。また、竪脱気筒３の内部には、竪駆動電動機１４によって回転駆動される竪スクリューコンベア１７が装置され、横脱気筒２から竪脱気筒３内に流入した粉粒体は竪スクリューコンベア１７によって下方向に移送され、二重筒部１５を通って、竪排出口１６から外部に排出される。

二重筒部１５は竪スクリューコンベア１７の外周に同心配置された濾過筒１８と、濾過筒１８の外周に同心配置されたケーシング１９から構成されている。つまり、竪スクリューコンベア１７、濾過筒１８及びケーシング１９は同心配置され、濾過筒１８は竪スクリューコンベア１７を、ケーシング１９は濾過筒１８をそれぞれ囲繞し、濾過筒１８とケーシング１９の間には円筒状の気室２０が形成されている。またケーシング１９には排気口２１が備えられている。

なお、濾過筒１８は濾過筒７と同様に、粉粒体をその内部に留めつつ、気体だけが自由に出入りできるような濾過体で構成され、前記濾過体には金属繊維をウェブ状又は網状若しくは織物状として焼結したものを使用する。

ここで、脱気装置１の運転方法を説明する。
まず、排気口２１を図示しない真空ポンプに接続して気室２０内の空気を吸引排気するとともに、不活性ガス供給口１０を図示しない窒素ガス供給源（例えば液化窒素ガスを充填した高圧ボンベ）に接続する。不活性ガス供給口１０から気室９に流入した窒素ガスは濾過筒７の内部の空間に流入し、二重筒部５は窒素ガスによって充たされる。また、横駆動電動機１１及び竪駆動電動機１４を起動して、横スクリューコンベア６及び竪スクリューコンベア１７を回転させる。

次に、処理対象の粉粒体を投入口４から投入すると、粉粒体は横スクリューコンベア６によって左方向に移送されて二重筒部５に入る。二重筒部５は不活性ガス供給口１０から供給される窒素ガスによって充たされているので、粉粒体に混在する空気は窒素ガスで置換される。このようにして得られた粉粒体と窒素ガスの混合物は横スクリューコンベア６によって更に左方向に移送され、横脱気筒２の左端に達する。左端に達した前記混合物は横スクリューコンベア６によって左方向に押圧されるとともに、逆羽根１３によって右方向に押圧され、行き場を失って竪脱気筒３に流入する。

竪脱気筒３の中に入った前記混合物は竪スクリューコンベア１７によって下方向に移送され、二重筒部１５に達する。このとき、気室２０は排気口２１に接続された真空ポンプによって真空引きされているから、粉粒体の中に混在していた窒素ガスは濾過筒１８と排気口２１を通って排出される。

このようにして、投入口４から投入された粉粒体の中に混在していた空気は横脱気筒２の二重筒部５で窒素ガスに置換され、その窒素ガスは竪脱気筒３二重筒部１５で脱気され、脱気された粉粒体は、竪排出口１６から排出される。前述したように、二重筒部５及び二重筒部１５内の空気は窒素ガスで置換されているから、竪排出口１６から排出される粉粒体の中に僅かに残る気体の大部分は窒素ガスであり、空気（酸素）はほとんど残らない。

なお、本実施例では、本発明を単独の脱気装置として実施する例を示したが、竪排出口１６の下に、特許文献２にあるような堰板、容器保持装置、昇降装置及びロードセル等を備えて、包装容器に粉粒体を定量充填する脱気・充填装置を構成しても良い。

また、本発明の装置が脱気・充填装置の一部を構成する場合、包装容器を交換するために、竪排出口１６からの粉粒体の排出を一時的に中止する必要がある。このようなときは、横スクリューコンベア６及び竪スクリューコンベア１７の運転を停止するが、排気口２１に接続された真空ポンプの運転は続ける。このようにすれば、真空ポンプの運転によって生じる負圧によって、粉粒体は竪脱気筒３の中に保持され、竪排出口１６から落下することはない。また、竪排出口１６は粉粒体によって閉塞されるので、外部の空気や塵が竪脱気筒３の内部に侵入することがない。

なお、本実施例では、不活性ガスの例として窒素ガスを示したが、本発明で使用する不活性ガスは窒素ガスに限られない。処理対象の粉粒体の保存に適したガスを適宜選択して使用することができる。

また、本実施例では、不活性ガス供給口１０を横脱気筒２の二重筒部５のケーシング８に備えた例を示したが、不活性ガス供給口１０の取付け場所はこれに限られるものではない。例えば、投入口４の内側に設けて、投入口４の内部を不活性ガスで充たすようにすれば、脱気装置１による粉粒体の脱気処理の全てのプロセスが不活性ガス雰囲気で行われるようになるので、粉粒体が空気に接触する機会が更に少なくなる。なお、この場合、横脱気筒２の二重筒部５のケーシング８に設けた不活性ガス供給口１０を真空ポンプに接続して、横脱気筒２と竪脱気筒３の両方で脱気を行うようにしてもよい。

図２は本発明の第２の実施例を示す脱気装置の二重筒部の断面図である。図に示すように、二重筒部３１は、濾過筒３２とケーシング３３から構成され、濾過筒３２とケーシング３３の間に円筒状の気室３４を備える点で、第１の実施例の二重筒部５，１５と共通するが、気室３４が隔壁３５で区画され、前室３４a、中室３４ｂ、後室３４ｃの３室に分けられている点で異なる。

また、前室３４a、中室３４ｂ及び後室３４ｃには、それぞれ前室吸排気口３６a、中室吸排気口３６ｂ及び後室吸排気口３６ｃが備えられている。なお、図２では前室吸排気口３６a等は２個ずつしか見えないが、ケーシング３３の外周の同一円周上に３個ずつ配置されている。

また、二重筒部３１の上端にはホッパー３７が取り付けられ、二重筒部３１の下端は開口し排出口３８を形成している。

前室吸排気口３６a、中室吸排気口３６ｂ及び後室吸排気口３６ｃには、真空ポンプあるいは不活性ガス供給源の何れかを選択して接続することができる。例えば、前室吸排気口３６ａを真空ポンプに接続すれば、前室吸排気口３６ａは排気口として機能するので、ホッパー３７から投入された粉粒体中の空気は、前室３４aを通って排出される。同様に、中室吸排気口３６ｂに不活性ガス供給源を、後室吸排気口３６ｃに真空ポンプを接続すれば、粉粒体は中室３４ｂの横を通過するときに不活性ガスを吹き込まれ、後室３４ｃの横を通過するときに再度脱気される。つまり、この場合、脱気−不活性ガス供給（置換）−脱気の順で処理が行われ、最後に排出口３８から排出される。

前室吸排気口３６ａ等に真空ポンプあるいは不活性ガス供給源の何れを接続するかの選択、言い換えれば、脱気工程と空気を不活性ガスで置換する工程の選択は、処理対象の粉粒体の性状等に応じて行う。例えば、脱気−置換−脱気、置換−脱気−脱気、置換−脱気−置換など各種のシーケンスを選択できる。

なお、置換−脱気−置換のように、脱気後に再度不活性ガスを供給することは、脱気装置の本来の機能と矛盾するようであるが、粉粒体の保存のために、包装容器中に不活性ガスを積極的に充填したい場合などに、このシーケンスが選択される。

本発明の第１の実施例を示す脱気装置の構造図である。 本発明の第２の実施例を示す脱気装置の二重筒部の断面図である。

符号の説明

１ 脱気装置
２ 横脱気筒
３ 竪脱気筒
４ 投入口
５ 二重筒部
６ 横スクリューコンベア
７ 濾過筒
８ ケーシング
９ 気室
１０ 不活性ガス供給口
１１ 横駆動電動機
１２ 軸受け
１３ 逆羽根
１４ 竪駆動電動機
１５ 二重筒部
１６ 竪排出口
１７ 竪スクリューコンベア
１８ 濾過筒
１９ ケーシング
２０ 気室
２１ 排気口
３１ 二重筒部
３２ 濾過筒
３３ ケーシング
３４ 気室
３４ａ 前室
３４ｂ 中室
３４ｃ 後室
３５ 隔壁
３６ａ 前室吸排気口
３６ｂ 中室吸排気口
３６ｃ 後室吸排気口
３７ ホッパー
３８ 排出口

Claims (3)

1. 濾過体で形成された円筒体と前記円筒体を囲繞するケーシングによって閉囲された気室；
   前記ケーシングに取り付けられて、前記気室内の気体の排出または前記気室内への不活性ガスの吸入を行う吸排気口；
   前記円筒体の一端に取り付けられた粉粒体供給口；
   前記円筒体の他端に取り付けられた粉粒体排出口；
   及び、前記円筒体の内部に貫装されて粉粒体を前記粉粒体供給口から前記粉粒体排出口に向けて移送するスクリューコンベア
   を有する粉粒体の脱気装置において、
   前記気室は粉粒体の移送方向に区画されて、前記粉粒体供給口に近い方から前室、中室及び後室とからなる３室の気室を形成するとともに、
   前記吸排気口を、前記前室、前記中室及び前記後室のそれぞれに備える
   ことを特徴とする粉粒体の脱気装置。
2. 前記前室に備える前記吸排気口は前記前室内の気体を排出する排気口であり、
   前記中室に備える前記吸排気口は前記中室内に不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口であり、
   前記後室に備える前記吸排気口は前記後室内の気体を排出する排気口である
   ことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の脱気装置。
3. 前記前室に備える前記吸排気口は前記前室内に不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口であり、
   前記中室に備える前記吸排気口は前記中室内の気体を排出する排気口であり、
   前記後室に備える前記吸排気口は前記後室内に不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口である
   ことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の脱気装置。

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