JP6969334B2 - 米粒搬送装置及び米粒搬送装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、精米機で用いられる搬送スクリューや選別機で用いられる搬送シュート等の米粒搬送装置であって、糠付着防止効果を有する米粒搬送装置、及び該米粒搬送装置の製造方法に関する。

従来、精米機において米粒をスクリューにより精白室に搬送することや、選別機において米粒をシュートにより選別部に搬送することが知られている（特許文献１，２参照）。

精米機における前記スクリューや選別機における前記シュート等の米粒搬送装置は、米粒の搬送にともない搬送面に糠が付着、固結して塊状となり、搬送能力が著しく低下する問題がある。
そこで、前記米粒搬送装置の表面に亜鉛メッキやテフロンコートによる被覆層を形成することが試みられている。

一般に亜鉛メッキやテフロンコートは摩擦係数が小さく滑り性に優れるため、米粒搬送装置の表面に被覆層を形成すれば、糠付着防止効果を持たせることができる。
ところが、亜鉛メッキやテフロンコートによる被覆層は、軟らかく摩耗しやすいために、長期的な糠付着防止効果は得られない。

米粒搬送装置の表面に硬化層を形成すれば、耐摩耗性が向上し、長期にわたり表面特性を維持することが可能となるが、米粒に対する摩擦力が増大し、糠付着防止効果が低下する。

特開２０１１−１３６３０９号公報 特開２００７−２８３２０４号公報

そこで、本発明は、精米機で用いられる搬送スクリューや選別機で用いられる搬送シュート等の米粒搬送装置であって、長期的な糠付着防止効果を有する米粒搬送装置、及び該米粒搬送装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の米粒搬送装置は、
米粒搬送装置の基材であって黒鉛を分散させた鉄基材と、
前記鉄基材の表面を被覆し米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層と、を有し、
前記鉄−窒素化合物層には、前記鉄基材の表面に露出し前記鉄基材の表面から突出する黒鉛上に、先端が開口する突部が形成され、前記開口の内部で前記黒鉛が露出することを特徴とする。

請求項２に係る発明の米粒搬送装置は、請求項１に係る発明において、
前記鉄基材が、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１種以上の元素を含み、前記鉄−窒素化合物層の表面には、前記元素の窒化物による多数の微細突部が形成されるものである。

また、上記目的を達成するため、請求項３に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、
米粒搬送装置の基材であって黒鉛を分散させた鉄基材の表面に露出し前記表面から突出する黒鉛を含む前記鉄基材を窒化処理し、前記鉄基材の表面を被覆して米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層を生成させるとともに、前記鉄−窒素化合物層の前記鉄基材の表面から突出する黒鉛上に突部を生成させる鉄−窒素化合物層生成工程と、
前記鉄−窒素化合物層の前記突部の先端を開口させて、前記開口の内部で前記黒鉛を露出させる黒鉛露出工程と、
を備えることを特徴とする。

請求項４に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、請求項３に係る発明において、
前記鉄基材が、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１種以上の元素を含み、前記鉄−窒素化合物層生成工程において前記鉄−窒素化合物層中に前記元素の窒化物を析出させてなり、
前記鉄−窒素化合物層中に前記元素の窒化物が析出した前記鉄基材を、水素を含む雰囲気中でプラズマ処理し、前記鉄−窒素化合物層の表面に前記元素の窒化物を露出させて多数の微細突部を生成させる微細突部生成工程と、をさらに備えるものである。

請求項５に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、請求項３又は４に係る発明において、
黒鉛を分散させた鉄基材を、水素を含む雰囲気中でプラズマ処理し、前記鉄基材の表面に露出する黒鉛を前記鉄基材の表面から突出させる黒鉛突出工程と、をさらに備え、
前記黒鉛突出工程において前記鉄基材の表面から突出させた黒鉛を含む前記鉄基材を、前記鉄−窒素化合物層生成工程において前記窒化処理するものである。

請求項６に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、請求項３乃至５のいずれかに係る発明において、
前記窒化処理が、窒素を含む雰囲気中でプラズマ処理するプラズマ窒化処理である。

請求項１に係る発明の米粒搬送装置は、鉄基材の表面を被覆し米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層を有するので、耐摩耗性に優れ、長期にわたり表面特性を維持することが可能となる。

また、請求項１に係る発明の米粒搬送装置は、前記鉄−窒素化合物層に先端が開口する突部が形成されるので、米粒との接触面積が減少し、米粒に対する摩擦力が低下して、米粒の滑り性及び非粘着性が向上する。

さらに、請求項１に係る発明の米粒搬送装置は、前記突部の先端が開口し、前記開口の内部で黒鉛が露出するので、米粒の搬送初期の段階において、糠に含まれる米由来の油分が前記黒鉛に浸透・吸着され、その後の米粒の大量搬送による搬送面の加温により、前記油分が前記黒鉛から染み出して前記搬送面に油膜が生成されるため、米粒の滑り性がさらに向上し、前記搬送面への糠の固着力を弱めることができる。

また、請求項１に係る発明の米粒搬送装置は、搬送される米粒から常に油分が供給されるため、搬送面上において油切れを起こすことがない。
したがって、請求項１に係る発明によれば、長期的な糠付着防止効果を有する米粒搬送装置を提供することができる。

請求項２に係る発明の米粒搬送装置は、請求項１に係る発明において、前記鉄基材が、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１種以上の元素を含み、前記鉄−窒素化合物層の表面に、前記元素の窒化物による多数の微細突部が形成されるので、耐摩耗性に優れる表面特性を維持しつつ、米粒に対する摩擦力がさらに低下して、米粒の滑り性及び非粘着性がさらに向上する。

また、請求項２に係る発明の米粒搬送装置は、請求項１に係る発明において、前記鉄−窒素化合物層の表面に、多数の微細突部が形成されるので、搬送面上の保油性が向上し、前記搬送面に満遍なく油膜が生成されるとともに油膜切れを起こすことがないため、米粒の滑り性が各段に向上し、糠の固着力を一段と弱めることができる。
したがって、請求項２に係る発明によれば、長期的でより強力な糠付着防止効果を有する米粒搬送装置を提供することができる。

請求項３に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、米粒搬送装置の基材であって黒鉛を分散させた鉄基材の表面に露出し前記表面から突出する黒鉛を含む前記鉄基材を窒化処理し、前記鉄基材の表面を被覆して米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層を生成させるとともに、前記鉄−窒素化合物層の前記鉄基材の表面から突出する黒鉛上に突部を生成させる鉄−窒素化合物層生成工程と、前記鉄−窒素化合物層の前記突部の先端を開口させて、前記開口の内部で前記黒鉛を露出させる黒鉛露出工程と、を備えるので、長期的な糠付着防止効果を有する請求項１に係る発明の米粒搬送装置を製造することができる。

請求項４に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、請求項３に係る発明において、前記鉄基材が、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１種以上の元素を含み、前記鉄−窒素化合物層生成工程において前記鉄−窒素化合物層中に前記元素の窒化物を析出させてなり、前記鉄−窒素化合物層中に前記元素の窒化物が析出した前記鉄基材を、水素を含む雰囲気中でプラズマ処理し、前記鉄−窒素化合物層の表面に前記元素の窒化物を露出させて多数の微細突部を生成させる微細突部生成工程と、をさらに備えるので、長期的でより強力な糠付着防止効果を有する請求項２に係る発明の米粒搬送装置を製造することができる。

請求項５に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、請求項３又は４に係る発明において、黒鉛を分散させた鉄基材を、水素を含む雰囲気中でプラズマ処理し、前記鉄基材の表面に露出する黒鉛を前記鉄基材の表面から突出させる黒鉛突出工程と、をさらに備え、前記黒鉛突出工程において前記鉄基材の表面から突出させた黒鉛を含む前記鉄基材を、前記鉄−窒素化合物層生成工程において前記窒化処理するので、長期的な糠付着防止効果を有する請求項１又は２に係る発明の米粒搬送装置を製造することができる。

請求項６に係る発明の米粒搬送装置の製造方法は、請求項３乃至５のいずれかに係る発明において、前記窒化処理が、窒素を含む雰囲気中でプラズマ処理するプラズマ窒化処理であるので、請求項１又は２に係る発明の米粒搬送装置を製造する際、黒鉛露出工程を除く一連の工程をプラズマ処理装置で連続して行うことができる。

米粒搬送装置の基材の説明図。 米粒搬送装置の製造方法における第１工程の説明図。 米粒搬送装置の製造方法における第２工程の説明図。 米粒搬送装置の製造方法における第３工程の説明図。 米粒搬送装置の製造方法における第４工程の説明図。 米粒搬送時における米粒搬送装置の搬送面の説明図。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態における米粒搬送装置は、精米機において米粒を精白室に搬送する搬送スクリュー、選別機において米粒を選別部に搬送する搬送シュートの他、前記搬送スクリューが内部に配設されて当該内部を米粒が搬送される搬送ケース等、米粒の搬送に関連して糠が付着するすべての装置を含む。

図１は、米粒搬送装置の基材の説明図であって、黒鉛を分散させた鉄基材の説明図を示す。（ａ）は鉄基材表面の斜視図、（ｂ）は（ａ）の表面部分の断面図を示す。
本発明の実施の形態における米粒搬送装置は、黒鉛２を分散した状態で含む球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）やＣＶ黒鉛鋳鉄等の鉄基材１を基材とする。図１に示すように、前記鉄基材１は表面に露出する黒鉛２を含む。また、前記鉄基材１はＳｉを１〜４％含有する。前記鉄基材１は、米粒搬送装置の製造に先立ちバフ仕上げされ脱脂処理されている。

図２乃至図５は、米粒搬送装置の製造工程の説明図を示す。図２乃至図５において（ａ）は表面側からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）の表面部分の断面図を示す。
本発明の実施の形態における米粒搬送装置の製造方法は、第１工程乃至第３工程において、真空容器内にガスを導入し真空に近い減圧下でプラズマを発生させる周知のプラズマ処理装置を利用する。

図２は、第１工程としての黒鉛突出工程の説明図を示す。
第１工程では、米粒搬送装置の基材としての前記鉄基材１を、真空容器内において水素を含む雰囲気中、４００〜６００℃、好ましくは４５０℃の温度条件下でプラズマ処理し、前記鉄基材１へ水素イオンを衝突させて鉄原子を叩き出すことで、前記鉄基材１の表面に露出する黒鉛２を含め前記表面付近に存在する黒鉛２を前記鉄基材１の表面から突出させる。
ここでは、前記プラズマ処理に際し放電を安定させるため、前記水素のほかに前記雰囲気中にアルゴンや窒素を加えることができる。

図３は、第２工程としての鉄−窒素化合物層生成工程の説明図を示す。
第２工程では、前記第１工程において表面から突出させた黒鉛２を含む前記鉄基材１を、真空容器内において窒素及び水素を含む雰囲気中、５００〜５８０℃、好ましくは５５０℃の温度条件下でプラズマ窒化処理し、前記鉄基材１へ窒素イオンを衝突させて前記鉄基材１の表面を被覆する鉄−窒素化合物層３を生成させる。その際、前記鉄−窒素化合物層３の前記鉄基材１の表面から突出する黒鉛２上には山状の突部３１が生成される。
ここでは、前記窒素及び水素のほかに、前記雰囲気中にメタンなどの炭素系ガスを加えることができる。

また、前記鉄基材１は、Ｓｉを１〜４％含有するので、当該第２工程では、前記鉄基材１の表面を被覆する鉄−窒素化合物層３を生成させると同時に、前記鉄−窒素化合物層３中に窒化物４（Ｓｉ３Ｎ４）析出させることができる。

図４は、第３工程としての微細突部生成工程の説明図を示す。ここでは、（ｂ）は（ａ）の表面部分の拡大断面図を示す。
第３工程では、前記第２工程において表面を被覆する鉄−窒素化合物層３が生成され、前記鉄−窒素化合物層３中に前記窒化物４（Ｓｉ３Ｎ４）が析出した前記鉄基材１を、真空容器内において水素を含む雰囲気中、５００〜６５０℃、好ましくは５５０℃の温度条件下でプラズマ処理し、前記鉄−窒素化合物層３へ水素イオンを衝突させて鉄原子を叩き出すことで、前記鉄−窒素化合物層３の表面に前記窒化物４を露出させて多数の微細突部４１を生成させる。
ここでは、前記水素のほかに、前記雰囲気中にアルゴンを加えることができる。

図５は、第４工程としての黒鉛露出工程の説明図を示す。
第４工程では、前記第３工程において窒化物４による多数の微細突部４１が生成された前記鉄−窒素化合物層３の表面に、ガラスビーズの微小球によるショットブラスト加工を施す。前記ショットブラストにより、前記鉄基材１の表面で相対的に軟らかい黒鉛２上に生成される山状の突部３１の先端を開口３２させて、前記開口３２の内部で前記黒鉛２を露出させる。
その際、前記突部３１は先端のみが開口３２し、山の麓に相当する部分がリング状に残る形態に仕上げることができる。

本発明の実施の形態における製造方法によれば、前記第１乃至第４工程により、米粒搬送装置の基材表面を処理することによって、米粒搬送装置の基材であって黒鉛２を分散させた鉄基材１と、前記鉄基材１の表面を被覆し米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層３と、を有し、前記鉄−窒素化合物層３には、前記鉄基材１の表面に露出し前記鉄基材１の表面から突出する黒鉛２上に、先端が開口３２する突部３１が形成され、前記開口３２の内部で前記黒鉛２が露出する米粒搬送装置を製造することができる。

また、本発明の実施の形態における製造方法によれば、前記鉄基材１がＳｉを１〜４％含有するので、前記鉄−窒素化合物層３の表面に、窒化物４（Ｓｉ３Ｎ４）による多数の微細突部４１が形成される米粒搬送装置を製造することができる。

図６は、米粒搬送時における米粒搬送装置の搬送面の説明図を示す。（ａ）は米粒搬送装置表面の斜視図、（ｂ）は（ａ）の表面部分の断面図を示す。
本発明の実施の形態における米粒搬送装置は、鉄基材１の表面を被覆し米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層３を有するので、耐摩耗性に優れ、長期にわたり表面特性を維持することが可能となる。

また、前記米粒搬送装置は、前記鉄−窒素化合物層３に先端が開口３２する突部３１が形成されるので、米粒との接触面積が減少し、米粒に対する摩擦力が低下して、米粒の滑り性及び非粘着性が向上する。

さらに、前記米粒搬送装置によれば、米粒搬送時の摩擦によって糠に含まれる脂肪球が破壊されて液状となるが、前記突部３１の先端が開口３２し、前記開口３２の内部で黒鉛２が露出するので、米粒の搬送初期の段階において、前記糠に含まれる米由来の油分が前記黒鉛２に浸透・吸着され、米粒の大量搬送時には、前記米粒搬送装置の搬送面が加温され、図６に示すように、前記油分が前記黒鉛２から染み出して前記搬送面に油膜５が生成されるため、米粒の滑り性がさらに向上し、前記搬送面への糠の固着力を弱めることができる。

また、前記米粒搬送装置は、搬送される米粒から常に油分が供給されるため、搬送面上において油切れを起こす心配がない。

したがって、本発明の実施の形態における米粒搬送装置は、長期的な糠付着防止効果を有するものである。
なお、前記米粒搬送装置において、前記突部３１の先端の開口３２から搬送面へ露出する黒鉛２への油分吸着は、事前に糠を強制的に擦り付ける等することで効果を高めることができる。

本発明の実施の形態における米粒搬送装置は、前記鉄−窒素化合物層３の表面に、窒化物４（Ｓｉ３Ｎ４）による多数の微細突部４１が形成されるので、耐摩耗性に優れる表面特性を維持しつつ、米粒に対する摩擦力がさらに低下して、米粒の滑り性及び非粘着性がさらに向上する。

また、前記米粒搬送装置は、図６に示すように、搬送面上の保油性が向上し、前記搬送面に満遍なく油膜５が生成されるとともに油膜切れを起こすことがないため、米粒の滑り性が各段に向上し、糠の固着力を一段と弱めることができる。

したがって、本発明の実施の形態における米粒搬送装置は、長期的でより強力な糠付着防止効果を有するものである。

なお、本発明の実施の形態における米粒搬送措置の製造方法は、前記第１乃至第３工程を、プラズマ処理装置を利用して行うので、第４工程を除く一連の工程を同一のプラズマ処理装置で連続して行うことができる。

ここで、本発明の実施の形態では、前記鉄基材１がＳｉを含有することとしたが、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１以上の元素を含むものとすることができる。
前記鉄基材１がＳｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１以上の元素を含むものであれば、前記鉄−窒素化合物層３中にＳｉ３Ｎ４、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ、Ｍｏ２Ｎ、ＶＮ、ＡｌＮ、又はＴｉＮ等、前記元素の窒化物４を析出させて、前記鉄−窒素化合物層３の表面に、前記元素の窒化物による多数の微細突部４１を生成させることができる。

上記本発明の実施の形態では、前記第２工程においてプラズマ窒化処理を用いたが、前記鉄基材１の表面を被覆する鉄−窒素化合物層３を生成させ、前記鉄−窒素化合物層３中に窒化物を析出させることができるのであれば、ガス窒化処理などの他の窒化処理技術を採用することもできる。

上記本発明の実施の形態では、前記米粒搬送装置は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）やＣＶ黒鉛鋳鉄等の鉄基材１を基材としたが、鉄系素材の表面に微細な穴、又は窪みを形成、配列し、黒鉛粉末や黒鉛芯を充填、挿入して封じ込めたものを基材として用いることもできる。

本発明は、上記実施の形態に限るものでなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更できることはいうまでもない。

本発明の米粒搬送装置は、長期的な糠付着防止効果を有するため、米粒の搬送に関連して糠が付着するすべての装置に利用することができる。

１ 鉄基材
２ 黒鉛
３ 鉄−窒素化合物層
３１ 突部
３２ 開口
４ 窒化物
４１ 微細突部
５ 油膜

Claims (6)

1. 米粒搬送装置の基材であって黒鉛を分散させた鉄基材と、
   前記鉄基材の表面を被覆し米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層と、を有し、
   前記鉄−窒素化合物層には、前記鉄基材の表面に露出し前記鉄基材の表面から突出する黒鉛上に、先端が開口する突部が形成され、前記開口の内部で前記黒鉛が露出することを特徴とする米粒搬送装置。
2. 前記鉄基材は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１種以上の元素を含み、前記鉄−窒素化合物層の表面には、前記元素の窒化物による多数の微細突部が形成される請求項１記載の米粒搬送装置。
3. 米粒搬送装置の基材であって黒鉛を分散させた鉄基材の表面に露出し前記表面から突出する黒鉛を含む前記鉄基材を窒化処理し、前記鉄基材の表面を被覆して米粒搬送装置の搬送面を構成する鉄−窒素化合物層を生成させるとともに、前記鉄−窒素化合物層の前記鉄基材の表面から突出する黒鉛上に突部を生成させる鉄−窒素化合物層生成工程と、
   前記鉄−窒素化合物層の前記突部の先端を開口させて、前記開口の内部で前記黒鉛を露出させる黒鉛露出工程と、
   を備えることを特徴とする米粒搬送装置の製造方法。
4. 前記鉄基材は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｌ又はＴｉから選択される１種以上の元素を含み、前記鉄−窒素化合物層生成工程において前記鉄−窒素化合物層中に前記元素の窒化物を析出させてなり、
   前記鉄−窒素化合物層中に前記元素の窒化物が析出した前記鉄基材を、水素を含む雰囲気中でプラズマ処理し、前記鉄−窒素化合物層の表面に前記元素の窒化物を露出させて多数の微細突部を生成させる微細突部生成工程と、をさらに備える請求項３記載の米粒搬送装置の製造方法。
5. 黒鉛を分散させた鉄基材を、水素を含む雰囲気中でプラズマ処理し、前記鉄基材の表面に露出する黒鉛を前記鉄基材の表面から突出させる黒鉛突出工程と、をさらに備え、
   前記黒鉛突出工程において前記鉄基材の表面から突出させた黒鉛を含む前記鉄基材を、前記鉄−窒素化合物層生成工程において前記窒化処理する請求項３又は４記載の米粒搬送装置の製造方法。
6. 前記窒化処理は、窒素を含む雰囲気中でプラズマ処理するプラズマ窒化処理である請求項３乃至５のいずれかに記載の米粒搬送装置の製造方法。

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