JP6426007B2 - 回転型固体培養装置 - Google Patents

Description

本発明は、焼酎、清酒、味噌及び醤油等の醸造工業及び酵素工業の製造工程で使用する回転型固体培養装置の排出機に関する。

醸造工業及び酵素工業の製造工程においては、回転型固体培養装置を使用して、固体原料を用いた製麹等の培養が行われている。固体原料は回転型固体培養装置内に盛り込まれ、培養を終えた固体原料は、排出機の排出スクリューの回転により装置外に排出される。盛り込みの際、原料堆積厚がフラットでない場合は、排出スクリューを正転及び逆転させながら原料の堆積厚を一定に均す作業を行う。通常、回転型固体培養装置の排出機は、側壁を貫通した回転軸支持パイプが側壁を垂直に上下動し、排出スクリューが固体原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態とが切り換わる。

この上下動のためには、昇降用モータ、減速機、カウンターシャフト、ネジ棒及び支持アームの位置決めをするスライド棒等が必要であり部品点数が多くなり構造が複雑になることに加え、側壁を貫通しかつ上下動する回転軸支持パイプのシール部材も必要であり、外気を完全に遮断することは困難であった。

下記特許文献１に記載の槽回転式製麹装置は、排出スクリュー（水平スクリュー）の回転用モータを装置内に設けているため、側壁を貫通しかつ上下動する部分がなくなりシール性は向上するが、排出機の上下動のためのワイヤードラム等が必要であり、構造が簡素化するものではなかった。

これに対し、下記特許文献２に記載の回転型固体培養装置は、旋回式手入機を備えており、手入羽根が固体原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との切り換えを、回転軸の上下動ではなく旋回により可能にしている。

特公昭５５−５１５４６号公報 特開平６−１５３９０６号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載されているのは、排出機とは用途も使用態様の異なる手入機である。すなわち排出機は、手入機には無い背板やスクレイパを備えており、手入機では行わない原料の表面を均す作業を行うものである。このため、単に特許文献２記載の旋回方式を排出機に応用しただけでは、例えば排出機には背板があるので、背板への原料の残留の問題、背板が原料を押しつぶす問題、堆積厚の均しの妨げになる問題及びスクレイパが中心円筒と干渉する等の問題があった。

本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、排出機の機能を損なうことなく旋回構造を採用でき、排出機のシール性の向上と構造の簡素化を実現する回転型固体培養装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の回転型固体培養装置は、原料を装置外へ排出する排出機を有する回転型固体培養装置であって、前記排出機は、排出スクリューと、排出スクリューを旋回させるための旋回軸と、前記旋回軸と一体に回転し前記排出スクリューを支持するアームとを備えており、前記アームの旋回により、前記排出スクリューが原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との間を旋回移動し、前記排出スクリューの軸方向に沿って前記排出スクリューの片側を覆う背板と、前記旋回軸と前記背板との間を連結するリンク機構をさらに備えており、前記リンク機構により、前記排出スクリューの旋回移動時に、前記背板が原料に対して垂直な位置関係を維持するようにしたことを特徴とする。

この構成によれば旋回軸を垂直に上下動させることなく、排出スクリューが原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との間を旋回移動させることができるので、上下動のための機構が不要になり構造を簡素化できる。加えて旋回軸が装置の側壁を貫通した構造であっても、旋回軸が上下動しないことから、外気を遮断するためのシール構造を簡素化できシール性も良好になる。さらに、リンク機構を備えているので、排出スクリューが原料側に降下した状態から上昇させた際に、背板への原料の残留を防止することができる。また、排出スクリューよりも先に背板が原料に接触してしまうことを防止することができる。これにより、背板が排出スクリューを用いた原料の堆積厚の均しの妨げになることを防止できるとともに、背板が原料を押し潰すことを防止できる。さらに、中心円筒付近の原料を排出スクリューに導くためのスクレイパが中心円筒に干渉するのを防止することができる。

また、前記旋回軸と前記排出スクリューを回転させるための回転軸を内蔵した主軸をさらに備えた多重軸構造により、前記排出機が旋回駆動され、かつ前記排出スクリューが回転駆動されることが好ましい。この構成によれば、２種類の回転力を伝達させるそれぞれの軸が多重軸構造となっているので、回転力の伝達機構の構造を簡素化かつ小型化することができる。

本発明によれば、旋回軸を垂直に上下動させることなく、排出スクリューが原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との間を旋回移動させることができるので、上下動のための機構が不要になり構造を簡素化できることに加え、旋回軸が装置の側壁を貫通した構造であっても、旋回軸が上下動しないことから外気を遮断するためのシール構造を簡素化できシール性も良好になる。さらに、リンク機構を備えているので、背板への原料の残留を防止でき、排出スクリューよりも先に背板が原料に接触してしまうことを防止することができるので、背板が排出スクリューを用いた原料の堆積厚の均しの妨げになることを防止できるとともに、背板が原料を押し潰すことを防止でき、あわせて、中心円筒付近の原料を排出スクリューに導くためのスクレイパが中心円筒に干渉するのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る回転型固体培養装置の縦断面図。 図１に示した回転型固体培養装置の要部平面図。 本発明の一実施形態に係る排出機の近傍を示す拡大平面図。 本発明の一実施形態に係る排出機の近傍を示す拡大縦断面図。 本発明の一実施形態において排出機が原料を排出している状態を示す要部側面図。 本発明の一実施形態において原料を培養中の排出機の状態を示す要部側面図。 リンク機構を設けていない排出機の動作を示す要部側面図。 リンク機構を設けていない別の排出機の動作を示す要部側面図。 図８に示した排出機の近傍を示す拡大平面図。

以下、本発明の一実施形態に係る回転型固体培養装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る回転型固体培養装置１の縦断面図を示しており、図２は図１に示した回転型固体培養装置１の要部平面図を示している。図３は排出機２０の近傍を示す拡大平面図である。図４は排出機２０の近傍を示す拡大縦断面図である。

図１において、断熱された培養室２内に円盤培養床３が配置されている。円盤培養床３は中心支柱４を中心として回転する。培養室２内は円盤培養床３によって上室６と下室７に仕切られている。空気調和機（図示せず）から下室７内に流入した空調された風は、円盤培養床３上の原料（固体培養物）を経て上室６内に流入する。このことにより、円盤培養床３上の原料は、空調された風が通過しながら培養される。

培養を終えた原料は、排出機２０により円盤培養床３上から装置外へ排出される。詳細は後に説明するとおり、排出機２０の排出スクリュー２５は、原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との間を旋回移動する。図１は、排出スクリュー２５が原料（図示せず）側に降下した状態を示しており、この状態で排出スクリュー２５が回転して、原料が円盤培養床３上から装置外へ排出される。この間、円盤培養床３が中心支柱４を中心として回転し、原料は排出スクリュー２５に順次供給される。あわせて、図２、図３に示したように、排出機２０に取り付けられた樹脂製のスクレイパ３７の先端は、中心円筒５に接触しているので、中心円筒５付近の原料を排出スクリュー２５に導くことができ、あわせて中心円筒５の側面に原料が付着することを防止できる。

図１、４に示したように、排出機２０の主軸２１は、円盤培養床３の中心側では天井４０から吊り下げられた主軸支持アーム４１で支持し、円盤培養床３の外周側では側壁８を貫通した主軸支持パイプ２２で支持している。図４に示したように、主軸支持パイプ２２内にはパイプ状の旋回軸２３及び回転伝達軸２４が設けられている。すなわち、それぞれ回転力を伝達させる旋回軸２３及び回転伝達軸２４の２種類の軸が多重軸構造となっているので、回転力の伝達機構の構造を簡素化かつ小型化することができる。

図４において、旋回軸２３の一方の側には、ウオームホイール２６が設けられている。ウオームホイール２６は、ウオーム２７及びチェーン２８を介して旋回用モータ２９と連結している。旋回軸２３の他方の側は、アーム３０を介して排出スクリュー２５を保持している。排出スクリュー２５は、円盤培養床３の中心側においては、チェーンケース３２及びギアケース３５を介して、主軸２１へ支持されている。この構成によれば、旋回用モータ２９を駆動させると、チェーン２８及びウオーム２７を介してウオームホイール２６が回転し、これと一体に旋回軸２３が回転する。この回転によりアーム３０が回転し、これと一体に排出スクリュー２５が旋回軸２３を中心として旋回する。

図４において、排出スクリュー回転用モータ３１には、回転伝達軸２４が連結され、回転伝達軸２４は円盤培養床３の中心側において、チェーンケース３２内のスプロケット３３に連結されている。スプロケット３３は、チェーン３４で駆動されギヤケース３５内のギヤ３６に連結している。ギヤ３６は排出スクリュー２５に連結している。この構成によれば、排出スクリュー回転用モータ３１を駆動させると、回転伝達軸２４が回転し、これと一体にスプロケット３３及びギヤ３６が回転し、さらに排出スクリュー２５が回転する。これにより、原料が撹拌されながら円盤培養床３上から装置外へ排出される。

次に、図５、６を参照しながら、排出スクリュー２５の旋回移動について説明する。図５は、排出機２０が原料（図示せず）を排出している状態の要部側面図である。この状態では、排出スクリュー２５は原料中に埋設しており、原料を排出させるために、排出スクリュー２５は回転している。図６の実線部分は、原料（図示せず）を培養している状態を示しており、この状態では、排出スクリュー２５は原料の上側に上昇している。便宜のため、図６では、排出スクリュー２５が原料中に埋設した状態（図５の状態）を２点鎖線で示している。

以下、図５を参照しながら、排出スクリュー２５及び背板４５の昇降機構について説明する。排出スクリュー２５の片側は、背板４５で覆われている。図４に示したように、背板４５は排出スクリュー２５の軸方向に沿って排出スクリュー２５の片側を覆っている。図５において、背板４５にはアーム３０を支持する支持体４６が固定されており、支持体４６にアーム３０の一端が軸４７を介して固定されている。図４に示したように、アーム３０の他端は旋回軸２３に固定されており、アーム３０は旋回軸２３の回転と一体に回転する。

図５において、背板４５には、さらに支持体４８が固定されており、主軸支持パイプ２２には支持体４９が固定されている。連結体５０の一端は軸５１を介して支持体４８に固定され、連結体５０の他端は軸５２を介して支持体４９に固定されている。

排出スクリュー２５が原料側に降下した図５の状態において、前記のとおり、図４に示した旋回用モータ２９を駆動させると、チェーン２８及びウオーム２７を介してウオームホイール２６が回転し、これと一体に旋回軸２３が回転する。この回転によりアーム３０が回転する。図５において、アーム３０は、背板４５に固定された支持体４６に軸４７を介して連結されているので、アーム３０が上方に向かって回転すると（矢印ａ方向）、これと一体に排出スクリュー２５及び背板４５が図６の実線の位置まで上昇する。

排出スクリュー２５及び背板４５の上昇停止位置および下降停止位置は、ウオームホイール２６（図４）にリミット座を設け、この受座にリミットスイッチを設けることにより設定可能である。リミットスイッチに代えて光電スイッチ等を用いてもよい。

一方、排出スクリュー２５及び背板４５が図６の実線の位置まで上昇した状態から、図４に示した旋回用モータ２９を逆方向に駆動させると、排出スクリュー２５及び背板４５は、図６の２点鎖線の位置（図５の位置）まで下降する。

以上のように、本実施形態によれば、旋回軸２３を垂直に上下動させることなく、排出スクリュー２５が原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との間を旋回移動させることができるので、上下動のための機構が不要になり構造を簡素化できる。加えて図４のように旋回軸２３が回転型固体培養装置１の側壁８を貫通した構造であっても、旋回軸２３が上下動しないことから、外気を遮断するためのシール構造を簡素化できシール性も良好になる。

ここで、前記の図５を用いて説明した排出機２０において旋回軸２３（図４）と背板５３との間の連結構造は平行リンク機構であり、垂直に立設された背板４５の立設部分５３は、平行リンク機構を構成する平行四辺形の１辺に相当する。このことにより、アーム３０及び連結体５０が回転移動すると、図６に示したように、立設部分５３は平行移動し、背板４５が原料に対して垂直な位置関係は維持される。この構成によれば、排出スクリュー２５を上昇させた際に、背板４５は傾斜しないので、背板４５への原料の残留を防止できる。

原料の残留防止について、図７の構成と比較する。図７は旋回軸２３（図４）と背板４５との間の連結構造にリンク機構を採用していない排出機の動作を示す要部側面図である。アーム５５と背板４５は軸を介在させることなく直接接続されている。図７の実線は排出スクリュー２５が原料側に降下した状態を示しており、２点鎖線は排出スクリュー２５の上昇後の状態を示している。排出スクリュー２５が実線位置にある状態からアーム５５が上方に向かって回転すると（矢印ｂ方向）、これと一体に背板４５及び排出スクリュー２５が上昇し、これらは２点鎖線の位置まで上昇する。この間、背板４５の原料に対して垂直な位置関係は維持されず、上昇に伴い徐々に背板４５の傾き角度が大きくなる。この場合、図７に示したように背板４５に原料６０が残留する。

さらに、図７の構成は、背板４５及び排出スクリュー２５を２点鎖線の位置から下降させると、排出スクリュー２５よりも先に背板４５が原料に接触してしまう。これに対して、図５及び図６の構成では、背板４５及び排出スクリュー２５を実線の位置から２点鎖線の位置まで下降させても、背板４５が原料に対して垂直な位置関係は維持されるので、排出スクリュー２５よりも先に背板４５が原料に接触してしまうことは防止される。これにより、背板４５が排出スクリュー２５を用いた原料の堆積厚の均しの妨げになることを防止できるとともに、背板４５が原料を押し潰すことを防止できる。

一方、図８に示した排出機は原料の残留防止を図った排出機である。図９は、図８に示した排出機の近傍を示す拡大平面図である。図８の構成では、排出スクリュー２５が上昇する際は（矢印ｃ方向）、排出スクリュー２５よりも背板４５が先行して上昇する。このため、上昇時には背板４５の排出スクリュー２５側の面は下向きになるので、原料の残留防止が図られる。

しかしながら、図８の構成では、スクレイパ３７が中心円筒５の側面に干渉する問題が生じる。具体的には、図８おいて、排出スクリュー２５を実線と２点鎖線との間で旋回させた場合、図９に示したように、スクレイパ３７の軌跡は線６１上となり、スクレイパ３７と中心円筒５とが干渉する。これに対し、図６の構成では、排出スクリュー２５が図６の実線と２点鎖線との間で旋回しても、前記のとおり背板４５が原料に対して垂直な位置関係は維持され、これと同様にスクレイパ３７の立設状態も維持される。このため、スクレイパ３７は中心円筒５の側面に沿って昇降するので、スクレイパ３７が中心円筒５に干渉するのを防止することができる。

以上、リンク機構を有する図６の構成とリンク機構の無い図７及び図８の構成とを比較したとおり、単に排出スクリュー２５を旋回させる構成では、原料の残留の問題、排出スクリュー２５よりも先に背板４５が原料に接触する問題、スクレイパ３７の干渉の問題のすべてを解決することはできないが、本実施形態は、リンク機構を有することにより、これらのすべての問題を解決している。

１ 回転型固体培養装置
３ 円盤培養床
４ 中心支柱
５ 中心円筒
８ 側壁
２０ 排出機
２１ 主軸
２２ 主軸支持パイプ
２３ 旋回軸
２４ 回転伝達軸
２５ 排出スクリュー
３０ アーム
３７ スクレイパ
４５ 背板
５０ 連結体

Claims (2)

1. 原料を装置外へ排出する排出機を有する回転型固体培養装置であって、
   前記排出機は、
   排出スクリューと、
   排出スクリューを旋回させるための旋回軸と、
   前記旋回軸と一体に回転し前記排出スクリューを支持するアームとを備えており、
   前記アームの旋回により、前記排出スクリューが原料側に降下した状態と原料上に浮上した状態との間を旋回移動し、
   前記排出スクリューの軸方向に沿って前記排出スクリューの片側を覆う背板と、前記旋回軸と前記背板との間を連結するリンク機構をさらに備えており、前記リンク機構により、前記排出スクリューの旋回移動時に、前記背板が原料に対して垂直な位置関係を維持するようにしたことを特徴とする回転型固体培養装置。
2. 前記旋回軸と前記排出スクリューを回転させるための回転軸を内蔵した主軸をさらに備えた多重軸構造により、前記排出機が旋回駆動され、かつ前記排出スクリューが回転駆動される請求項１に記載の回転型固体培養装置。
   

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