JP2005075548A - 粉体の定量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間、安定して定量供給できる粉体の定量供給装置の提供。
【解決手段】 スクリュ32とモータ80が、フィーダ軸34を介して接続され、フィーダ軸34が、軸受け面12において第１軸ホルダ37により回転自在に支持され、金属製で厚さ５mm以上の固定板42において第２軸ホルダ40により回転自在に支持されている。第２軸ホルダ40はステンレスからなり、３個所で固定板42に固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、長期間にわたり、各種粉体を安定して定量供給することができる粉体の定量供給装置に関する。

特許文献１には、従来技術として、軟質トナー等の粉体原料の供給装置（特許文献１の図７〜図９）が開示されている。

この原料供給装置は、変形可能な側壁５２を有するホッパ５１と、ホッパ５１内の原料を搬送するスクリュー５９と、スクリュー５９を回転駆動するスクリュー駆動部５６と、側壁５２を外部から押し付けるパドル５３と、パドル５３を矢印Ａのように揺動回転させるパドル駆動部５４とを有している。

図７のパドル５３及びパドル駆動部５４は、ブリッジング現象〔ブリッジング現象は、原料Ｍの粘性や、原料Ｍに作用する機械的な圧縮力等の影響により、貯留された原料Ｍの中に空洞Ｋ（図８参照）が発生して、スクリュー５９による原料Ｍの搬送ができなくなるという現象。〕を解消するために用いられるものである。パドル駆動部５４は、モータ６１を備えた駆動ユニット６３の出力軸６４に連結された偏心円板６５と、その偏心円板６５から張り出すピンに連結された第１リンク６６と、その第１リンク６６に連結されると共にパドル５３の支持軸５３ａに連結された第２リンク６７とを有する。

図８において、偏心円板６５が駆動されて回転すると、第１リンク６６及び第２リンク６７を介してその回転が揺動運動としてパドル５３へ伝達され、そのパドル５３が矢印Ａのように揺動回転する。パドル５３が揺動回転すると、ホッパ５１を構成する変形可能な側壁５２がそのパドル５３の先端部によって押されて内部方向へ変形し、その変形によって原料Ｍに刺激を与えてブリッジング現象、すなわち空洞Ｋを解消しようとするものである。

そして、ホッパ５１の内部に貯留された原料Ｍは、スクリュー駆動部５６によって駆動されてスクリュー５９が回転するとき、回転するそのスクリュー５９によって右方向（図９）へ搬送され、ホッパ５１の外部へ張り出す部分のスクリュー５９を覆うスクリューケーシング５８の開口から外部へ所定量ずつ放出される。そして、放出された原料は、分級装置等といった原料処理装置（図示せず）へ供給されて所定の処理に供される。

特許文献１は、このような従来技術では、ブリッジング現象の解消効果が不十分であるという課題を解決するもので、その解決手段として、ホッパを押圧する際の押圧手段である、駆動軸９から延びるアーム部材１１の先端に設けられた押圧部材３を採用したものである。

このように粉体の供給装置においてブリッジング現象の解消は重要な課題であるが、特に粉体の供給量を一定量に維持する要請が大きな技術分野では、長期間にわたり、安定して定量供給できることが重要となる。そして、供給量の設定が変更されるような技術分野では、設定変更に応じて、供給量を容易に変更できることも重要となる。
特開２００１−２４０１８２号公報

本発明は、ブリッジング現象の解消ができると共に、長期間にわたり、安定して定量供給でき、更に供給量の設定変更にも容易に対応できるような、粉体の定量供給装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、課題の解決手段として、粉体を投入するための変形可能なホッパ、ホッパ側面を押圧可能な押圧部材、ホッパと連結され、内部にスクリューを備え、かつ粉体供給口を有するスクリューホルダ、押圧部材及びスクリューを駆動させるための駆動部とを有しており、少なくともホッパ、押圧部材、スクリューを備えたスクリューホルダが箱状容器内に収容された粉体の定量供給装置であり、
スクリューホルダ内のスクリューとスクリューの駆動部が、フィーダー軸を含む連結部材を介して接続されており、
前記フィーダー軸が、箱状容器の側面において第１軸ホルダにより回転自在に支持され、更に箱状容器内に配置された、金属製で厚さ５mm以上の固定板において第２軸ホルダにより回転自在に支持されており、
第１軸ホルダ及び第２軸ホルダの内、少なくとも第２軸ホルダがステンレスからなり、３個所以上において固定板に固定されている粉体の定量供給装置を提供する。

このように請求項１の発明では、従来技術の粉体供給装置には含まれていない、
（ａ）スクリューとスクリューの駆動部を接続するフィーダー軸（連結部材の主要素）が、第１軸ホルダと第２軸ホルダにより、２個所で回転自在に支持されていること、
（ｂ）第２軸ホルダが、金属製で厚さ５mm以上の固定板に固定されていること、
（ｃ）少なくとも第２軸ホルダがステンレス製あり、３個所以上において固定板に固定されていること、
という３つの要件を具備しており、これらの３つの要件を具備することに伴う作用により、上記した課題を解決するものである。

より具体的には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つの要件を具備することで、運転時に発生するスクリューの振動により、粉体供給口にぶれが生じることを抑制するという作用がなされる。その結果、長期間にわたって、安定して粉体を定量供給することができるようになる。

更に、運転時における粉体供給口部分のぶれ（振動によるぶれ）が抑制されるため、スクリューの駆動部（モーター）の回転数の上限値を大きくすることができるようになる（より回転数の大きな高性能のモーターを使用できるようになる）。このため、より広い範囲で回転数を増減できるようになるので、単位時間当たりの粉体供給量の増減の幅が広がり、供給量の設定変更（供給量の増減及び供給時間の短縮）に対する対応が容易になる。

例えば、供給量を大幅に増加させる必要が生じた場合でも、駆動部の回転数の上限値を大きくでき、その場合でも粉体供給口部分のぶれ（振動によるぶれ）が抑制されるので、回転数の増加で容易に対応することができる。そして、供給量の増加に伴う供給時間の増加の問題は、回転数の増加による供給時間の短縮により解消できる。

請求項２の発明は、請求項１記載の粉体の定量供給装置において、押圧部材及びスクリューを駆動させるための駆動部が１つであり、１つの駆動部とスクリューが接続され、スクリューに対する駆動力が伝達手段を介して押圧部材に伝達されるものを提供する。

駆動部を１つにすることで、供給装置全体を軽量かつコンパクトにすることができる。また、１つの駆動部とスクリューが接続されているので、駆動部（モーター）の回転数の増加によりスクリューの回転数が増加して、粉体供給量が増加した場合、連動する押圧部材によるホッパに対する押圧回数も増加するため、ホッパ内における粉体のブリッジング現象の解消乃至防止効果が高められる。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の粉体の定量供給装置において、固定板がステンレス製であり、かつ厚さが５〜１５mmの範囲のものを提供する。

固定板の強度を向上させることで、要件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）による作用を更に高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の粉体の定量供給装置において、ホッパが変形可能な可撓性材料から形成されており、押圧部材により押圧される部分の側面の厚さが他の部分よりも厚くなっているものを提供する。

押圧部材によりホッパを押圧（叩く、押す等）することで、ブリッジング現象が解消乃至は防止されるが、長期間にわたって押圧した場合、その押圧部分でホッパが破損する恐れがある。しかし、当該部分の厚みを厚くして強度を高めることにより、耐久性が高められ、ホッパの破損も防止される。

更に、請求項２の発明のように１つの駆動部でスクリューと押圧部材を駆動させる場合は、駆動部の回転数を上昇させ、スクリューの回転数を上昇させたときには押圧部材による押圧力（押圧する回数）も上昇するので、耐久性の向上は重要となる。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の粉体の定量供給装置において、排水の処理手段である凝集処理槽に対して凝集剤を供給するために用いるものを提供する。

本発明の粉体の定量供給装置によれば、供給量の設定変更及び供給時間の短縮にも容易に対応することができ、長期間にわたり、安定して定量供給できる。

図１、図２、図３、図４により、本発明の実施の形態を説明する。図１は、粉体の定量供給装置の概略断面図であり、図２は、図１におけるホッパの断面図、図３は、図１における第２軸ホルダの断面図、図４は、図１の第２軸ホルダを固定板方向から見た図である。

粉体の定量供給装置１０は、箱状容器内に、下部に筒状部３０が一体に成形された、粉体を投入するための変形可能なホッパ２０、ホッパ２０の側面を押圧可能な押圧部材（図示せず）、ホッパ２０の筒状部３０と連結され、内部にスクリュー３２を備え、かつ粉体供給口５４を有するスクリューホルダ３１、押圧部材及びスクリュー３２を駆動させるための駆動部（モーター）８０とを有している。

箱状容器は、天井面１１、４枚の側面１２、１３、１４（側面１４に対向する面は図示せず。）、底面１５ａとで囲まれた金属製（好ましくはステンレス製）のもので、独立した容器であっても良いし、他の装置と共に１つの容器に収容される場合には、独立した容器ではなくても良い。天井面１１は一部が開口し、ホッパ２０に粉体が投入可能なように、図示していない粉体貯蔵タンク又は装置外から粉体を投入するための投入口と連結されている。

なお、底部は、底面１５ａと底面１５ｂとの二重構造となっており、底面１５ａ、底面１５ｂ及び４面の側面で空間１６が形成されており、空間１６は、側面（軸受け面）１２の下端に設けられた孔で外部雰囲気と連通されている。また、側面１２の上端には、側面１２を本体に固定するための孔１８（及び前記の側面１２の下端に設けられた孔）が設けられている。

ホッパ２０（図２参照）は、上側に正方形又は長方形の開口部２２を有し、上側開口部２２の周縁部が、連結具や螺子等の固定手段により、箱状容器の側面及び／又は天井面に固定されている。

ホッパ２０の下側の開口部２４は、筒状部３０に接続されており、粉体９０は、上側開口部２２から投入され、下側開口部２４から筒状部３０に送られる。

ホッパ２０は、変形可能なもので、合成ゴム、合成樹脂、これらの混合物等からなる可撓性のある材料により形成されている。

ホッパ２０は、側面が押圧部材により押圧されるが、押圧部分（二点鎖線で囲まれた押圧部７０）の厚さは他の部分よりも厚くなっており、押圧部分の厚みは他の部分の厚みの１．５〜２．０倍になるように設定されている。

ホッパ２０側面を押圧可能な押圧部材（図示せず）は、運転時にホッパ２０側面（押圧部７０）を押圧する（押す、叩く、その他の方法で振動を与える等）ことで、ブリッジング現象を解消乃至は防止できるものであれば特に制限されるものではない。例えば、特許文献１の図７に示されているようなパドル５３を適用することができる。

筒状部３０は、内部空間５０にスクリュー３２が挿入されている。スクリュー３２は、フィーダー軸（連結部材の主要素）３４を介して、スクリューの駆動部（モーター）８０に接続され、フィーダー軸３４は、第１軸ホルダ３６と第２軸ホルダ４０により、２個所において回転自在に支持されている。〔要件（ａ）〕
第１軸ホルダ３６は、箱状容器の側面（軸受け面）１２外側に配置され、側面１２を貫通したフィーダー軸３４を回転自在に支持している。第１軸ホルダ３６は金属製（好ましくはステンレス製）のものである。第１軸ホルダ３６には、ピローブロック３７が一体成形され、軸受けピローブロックとなっている。

第２軸ホルダ４０は、図３に示すような段差を有する形状の金属製（好ましくはＳＵＳ３０４等のステンレス製）のものであり、ステンレス製（好ましくはＳＵＳ３０４等）で、厚さが５〜１５mmの範囲の固定板４２に固定されている。〔要件（ｂ）〕
第２軸ホルダ４０は、図４に示すように、均等間隔で設けられた３個所の螺子孔４１ａ、４１ｂ、４１ｃを有しており、固定板４２側から３個の螺子で固定されている。〔要件（ｃ）〕
なお、固定板４２は、側面１２に固定された支持具１９、底面１５ｂ、側面１４、側面１４と対向する側面に固定されている。４６はベアリング、４８はオイルシールである。

筒状部３０には、スクリューホルダ３１が接続されている。スクリューホルダ３１は、樹脂５１で固定された金属製の筒３３を有し、金属製の筒３３内部をスクリュー３２が通っている。スクリューホルダ３１（筒３３）の端部開口部が粉体供給口５４となっている。

押圧部材は、ホッパ２０の側面の押圧部７０を押圧するもので、側面（軸受け面）１２及び固定板４２を貫通したカムシャフト６０の回転により、押圧運動をするものである。カムシャフト６０は、側面（軸受け面）１２において、シャフトホルダ６１により回転自在に支持されている。６５はカム、６６はベアリングである。なお、ホッパ２０は、底面１５ｂ上に固定された台座７１上に固定されている。

次に、図１等により、粉体の定量供給装置の動作を説明する。粉体９０は、ホッパ２０の上側開口部２２に投入され、投入された粉体は、ホッパ２０内部の傾斜により、下側開口部２４に滑り落ちて、筒状部３０の空間５０内に落ちる。

モーター８０を作動させると、フィーダー軸３４が回転され、筒状部３０内のスクリュー３２を回転させる。このとき、フィーダー軸３４と一体となって回転する第１伝達部３５と、カムシャフト６０と一体となって回転する第２伝達部６４に架け渡された環状のチェーン又はベルト等の伝達手段により、カムシャフト６０も回転する。

スクリュー３２の回転により、第１室５０内の粉体は押し出され、スクリューホルダ３３内を通り、粉体供給口５４から吐出される。

このとき、カムシャフト６０の回転により、特許文献１の図３〜図６と同様な動きにより、押圧部材でホッパ２０の壁面が押圧されるので、ブリッジング現象が解消乃至は防止される。

粉体の定量供給装置１０は、モーター８０の回転数を調整することで、スクリュー３２の回転数も調整できるから、単位時間当たりの粉体供給量（粉体供給口５４からの粉体の吐出量）が所望量に調整できる。このため、粉体供給量を増加させる場合や、粉体の供給に要する時間を短縮しようとする場合には、モーター８０の回転数を上げ、スクリュー３２の回転数を上げることで容易に対応することができ、その場合には、次のような作用により、安定した粉体供給がなされる。

モーター８０の回転数を上げ、スクリュー３２の回転数が上がり、スクリューホルダ３３の先端に設けられた粉体供給口５４の振動によるぶれが大きくなった場合、吐出される粉体量にばらつきが生じる恐れがある。

しかし、粉体の定量供給装置１０は、要件（ａ）〜（ｃ）を具備しているので、スクリューホルダ３３の先端に設けられた粉体供給口５４の振動によるぶれが抑制されるため、長期間にわたって、安定して定量供給できる。

更に、粉体供給口５４の振動によるぶれが抑制されることから、広い範囲でモーターの回転数を増減できるようになるため、単位時間当たりの粉体供給量の調整が容易になる。

本発明の粉体の定量供給装置１０は、単位時間当たりの供給量を所望量に維持しながら連続運転する方法、運転開始により所要量を吐出し、その後停止するというように、運転と停止を繰り返すような間歇運転する方法、単位時間当たりの供給量を連続的に変化させながら連続運転する方法等に適用でき、適用分野により適宜運転方法を変更できる。

本発明の粉体の定量供給装置は、各種技術分野において、原料、添加剤等となる粉体を定量供給する場合に適用することができ、排水の処理手段である凝集処理槽に対して凝集剤を供給するための供給装置として好適である。より具体的には、特開２００３−９３８０２号公報に開示された排水処理装置及び特開２００３−１７０００７号公報に開示された排水処理装置における凝集剤の供給装置として適用できる。

実施例１
図１〜図４に示す構造の粉体の定量供給装置を作製した。粉体として、水処理用の凝集剤〔特開２００３−９３８０２号公報の実施例に記載されたウエスタックＢＣ９−Ｂ（ウエステック社製；カチオン変性ポリアクリルアミドと硫酸アルミニウムの混合物）〕を用いて、供給試験を行った。

ホッパ内に９分目程度になるように凝集剤を投入した後、モーターを駆動させ、３０００rpmになるように設定した。その状態で運転を継続し、１時間後に粉体供給口の状態を目視で観察したが、振動によるぶれは認められなかった。

その後、モーターの回転数を２０００rpmで６０分間、２５００rpmで６０分間、３０００rpmで６０分間を１サイクルとし、このサイクルを繰り返す運転を７２時間継続したが、同様に粉体供給口には振動によるぶれは認められず、ホッパ内ではブリッジング現象も起こらなかった。

また、各運転サイクルにおいて、各回転数ごとに計６回のサンプリングを行い、１回の吐出量を計測した。その結果、１回の吐出量の違いは、いずれの回転数においても、約±１％の範囲内に収まっていた。この結果からも、長期間にわたり、安定した粉体の定量供給ができることが確認できた。

粉体の定量供給装置の概略断面図。 図１におけるホッパの断面図。 図１における第２軸ホルダの断面図。 図１における第２軸ホルダの取付状態の説明図。

符号の説明

１０ 粉体の定量供給装置
２０ ホッパ
３０ 筒状部
３２ スクリュー
３４ フィーダー軸
３６ 第１軸ホルダ
４０ 第２軸ホルダ
４２ 固定板
６０ カムシャフト

Claims (5)

1. 粉体を投入するための変形可能なホッパ、ホッパ側面を押圧可能な押圧部材、ホッパと連結され、内部にスクリューを備え、かつ粉体供給口を有するスクリューホルダ、押圧部材及びスクリューを駆動させるための駆動部とを有しており、少なくともホッパ、押圧部材、スクリューを備えたスクリューホルダが箱状容器内に収容された粉体の定量供給装置であり、
   スクリューホルダ内のスクリューとスクリューの駆動部が、フィーダー軸を含む連結部材を介して接続されており、
   前記フィーダー軸が、箱状容器の側面において第１軸ホルダにより回転自在に支持され、更に箱状容器内に配置された、金属製で厚さ５mm以上の固定板において第２軸ホルダにより回転自在に支持されており、
   第１軸ホルダ及び第２軸ホルダの内、少なくとも第２軸ホルダがステンレスからなり、３個所以上において固定板に固定されている粉体の定量供給装置。
2. 押圧部材及びスクリューを駆動させるための駆動部が１つであり、１つの駆動部とスクリューが接続され、スクリューに対する駆動力が伝達手段を介して押圧部材に伝達されるものである、請求項１記載の粉体の定量供給装置。
3. 固定板がステンレス製であり、かつ厚さが５〜１５mmの範囲のものである、請求項１又は２記載の粉体の定量供給装置。
4. ホッパが変形可能な可撓性材料から形成されており、押圧部材により押圧される部分の側面の厚さが他の部分よりも厚くなっている、請求項１〜３のいずれかに記載の粉体の定量供給装置。
5. 排水の処理手段である凝集処理槽に対して凝集剤を供給するために用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の粉体の定量供給装置。
   

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