JP2011063409A

JP2011063409A - 粉末供給装置

Info

Publication number: JP2011063409A
Application number: JP2009217029A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Komaki; 久小牧
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP5412222B2

Abstract

【課題】キャリアガスが供給され、上方から粉末が投入されるホッパと、該ホッパの下部に設けられ、前記キャリアガスが排出されるキャリアガス排出部と、前記ホッパの下部に設けられ、投入された粉末を前記キャリアガス排出部に定量的に供給する粉末定量供給部とを有する粉末供給装置に関し、ホッパ内で粉末の凝集を抑えることができ、低騒音の粉末供給装置を提供することにある。
【解決手段】３１ホッパ内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段６１を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャリアガスが供給され、上方から粉末が投入されるホッパと、該ホッパの下部に設けられ、前記キャリアガスが排出されるキャリアガス排出部と、前記ホッパの下部に設けられ、投入された粉末を前記キャリアガス排出部に供給する粉末定量供給部とを有する粉末供給装置に関する。

図８、図９に粉末供給装置の一例を示す。
図８において、ベース１上に両端面に開口が形成された円筒形のホッパ３が設けられている。このホッパ３の上部開口３ａから粉末が投入され、ホッパ３内には、アルゴンなどのキャリアガスＧが供給される。そして、キャリアガスＧが供給されるホッパ３内は気密性が要求されるので、上部開口１ａは、のぞき窓を有する蓋５で塞がれている。

ホッパ３の下部には、キャリアガスが排出されるキャリアガス排出部１３と、投入された粉末をキャリアガス排出部１３に供給する粉末定量供給部１２とが設けられている。
ここで、粉末定量供給部１２の説明を行う。ベース１には、ホッパ３の中心軸に沿ってホッパ３の内部へ延出する撹拌羽根７が設けられている。この撹拌羽根７の断面形状は矩形で、周面には、ベース１上に摺接する粉末擦り切り羽根９が取り付けられている。ベース１には、円板状の供給板１１が回転可能に設けられている。この供給板１１のホッパ３の下部開口３ｂと対向する面側には、供給板１１の回転中心軸を中心とする円形の溝１１ａが形成されている。更に、溝１１ａの一部分は、ホッパ３の下部開口３ｂに対向し、他の部分はホッパ３の外部に位置するように供給板１１は設けられている。

キャリアガス排出部１３の説明を行なう。キャリアガス排出部１３は、一方の端部側の開口がホッパ３の外部に位置する供給板１１の溝１１ａに臨み、他方の端部側の開口がホッパ３の外部に臨むチューブ１５を有している。このチューブ１５の一方の端部側の開口が、粉末吸引口となっている。

次に、上記構成の作動を図８、図９を用いて説明する。
先ず、撹拌羽根７と、供給板１１とを図示しない駆動源により所定の回転数で回転させておく。また、ホッパ３内へは、時間当たり一定量のキャリアガスＧを常時供給されている。そして、キャリアガスＧは、供給板１１の溝１１ａ、キャリアガス排出部１３のチューブ１５を介して外部へ放出されている。

次に、蓋５を開き、ホッパ３内へ粉末Ｐを投入し、蓋５を閉じてホッパ３内を密閉する。
ホッパ３の底まで落下した粉末は、一定速度で回転する撹拌羽根７の粉末擦り切り羽根９によって、時間当たり一定量の粉末が供給板１１の溝１１ａへ送り込まれる。更に、この供給板１１が一定速度で回転することにより、溝１１ａの粉末が、キャリアガス排出部１３の粉末吸引口に至ると、キャリアガスＧがチューブ１５から排出される時に生じる吸引力によって、粉末がキャリアガスＧと共に、排出される。

このような構成の粉末供給装置において、粒径／粒度／静電気や湿気或いはその組成等により、凝集し固まりやすい粉末を使用すると、粉末が撹拌羽根７で撹拌される間に、ホッパ３内に大きさが異なる固まりが発生する。更に時間が経つにつれて、異なる粉末の質量による重力によって、粉末が下へ下へと押し固められるか、或いは固まりとなった大きな粒子が上側に、微粒子は下側へ分離する現象が生じる。この現象により、撹拌羽根７にある粉末擦り切り羽根９で粉末を供給板１１の溝１１ａに入れ込もうとしても、固まりのまま溝１１ａへ入ったり、固まりの大きさによっては全く溝１１ａへ入らなかったりする不具合が生じる。また、粉末吸引口においても、供給板１１の溝１１ａに入っている粉末の質量が場所によって異なることで、吸引量も大きく変化する。

このようなも問題点を解決するために、図１０に示すように、加振装置を設ける場合がある。図１０において、ホッパ３上に大型ホッパ２１を設けている。大型ホッパ２１に外周面に加振装置（バイブレータ）２３を設けている。この加振装置は、電磁力や空気圧により加振装置２３内に設けられたシリンダを瞬時に動かして、大型ホッパ２１の周面をたたき、振動を大型ホッパ２１へ伝達するものである。そして、この振動により、大型ホッパ２１、ホッパ３内で固まりとなった粉末が壊される（特許文献１参照）。

特開平１０−４６２０５号公報

しかし、上述した加振装置は、強い振動でないと、ホッパ内の粉末の固まりを壊せない問題点がある。このため、ホッパが変形したり、駆動箇所が壊れたりする問題点もある。又、ホッパの周面をたたく音も大きく、室内は使用できない問題点もある。

更に、加振装置を用いても粉末の固まりが壊れない場合が多い。又、固まりが壊れて、撹拌羽根周辺に一気に粉末が落ちることで、逆に粉末の凝集性を増加させる場合もある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、ホッパ内で粉末の凝集を抑えることができる粉末供給装置を提供することにある。又、低騒音の粉末供給装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、キャリアガスが供給され、上方から粉末が投入されるホッパと、該ホッパの下部に設けられ、前記キャリアガスが排出されるキャリアガス排出部と、前記ホッパの下部に設けられ、投入された粉末を前記キャリアガス排出部に定量的に供給する粉末定量供給部と、を有する粉末供給装置において、前記ホッパ内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段を設けたことを特徴とする粉末供給装置である。

請求項２に係る発明は、前記振動付与手段は、上部端面、下部端面に開口が形成され、前記ホッパ内で、前記粉末の落下方向と交差する平面上を移動可能なように設けられ、前記上部端面の開口から前記粉末が投入される筒体と、該筒体の上部内周面に設けられたアッパメッシュプレートと、前記筒体に設けられ、前記アッパメッシュプレートを通過した粉末が接触する粉末接触部と、前記筒体を前記粉末の落下方向と交差する方向に振動させる加振部と、からなることを特徴とする請求項１記載の粉末供給装置である。

請求項３に係る発明は、前記粉末接触部は、前記筒体の下部内周面に設けられ、落下する前記粉体が当接する突部であることを特徴とする請求項２記載の粉末供給装置である。
請求項４に係る発明は、前記粉末接触部は、前記筒体の下部内周面に設けられたロアメッシュプレートであることを特徴とする請求項２記載の粉末供給装置である。

請求項５に係る発明は、前記ロアメッシュプレートは、前記粉末の落下方向に沿って複数枚設けられ、前記アッパメッシュプレート、前記ロアメッシュプレートのメッシュは、下方に行くに従って細かくなることを特徴とする請求項４記載の粉末供給装置である。

請求項６に係る発明は、前記加振部は、駆動源と、該駆動源によって回転駆動されるクランクと、前記筒体側に形成され、前記粉末の落下方向と交差する平面上に延出し、前記クランクの回転端部側に設けられたピンが移動可能に係合する溝と、からなることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の粉末供給装置である。

請求項１−６に係る発明によれば、前記ホッパ内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段を設けたことにより、粉体の凝集を防止できる。
請求項２に係る発明によれば、前記振動付与手段は、上部端面、下部端面に開口が形成され、前記ホッパ内で、前記粉末の落下方向と交差する平面上を移動可能なように設けられ、前記上部端面の開口から前記粉末が投入される筒体と、該筒体の上部内周面に設けられたアッパメッシュプレートと、前記筒体を前記粉末の落下方向と交差する方向に振動させる加振部とからなることで、アッパメッシュプレートで、粉体の固まりを除去でき、粉体のみを落下させることができる。

また、前記振動付与手段は、上部端面、下部端面に開口が形成され、前記ホッパ内で、前記粉末の落下方向と交差する平面上を移動可能なように設けられ、前記上部端面の開口から前記粉末が投入される筒体と、前記筒体に設けられ、前記アッパメッシュプレートを通過した粉末が接触する粉末接触部と、前記筒体を前記粉末の落下方向と交差する方向に振動させる加振部とからなることにより、落下中の粉体に直接振動を加えることにより、粉体の凝集を防止できる。

更に、加振部は、前記筒体を前記粉末の落下方向と交差する方向に振動させるだけなので、低騒音である。
請求項５に係る発明によれば、前記ロアメッシュプレートは、前記粉末の落下方向に沿って複数枚設けられ、前記アッパメッシュプレート、前記ロアメッシュプレートのメッシュは、下方に行くに従って細かくなることにより、粉体を精度よく分級できる。

第１実施形態の粉末供給装置の全体構成を説明する断面図である。図１の筒体を分離した図である。図１の加振部の作動を説明する図である。第２実施形態の粉末供給装置の筒体を分離した全体構成を説明する断面図である。図４のアッパメッシュプレートの上面図である。図４の第１ロアメッシュプレートの上面図である。図４の第２ロアメッシュプレートの上面図である。従来の粉末供給装置の船体構成を説明する断面図である。図８の粉末供給部の作動を説明する図である。従来の加振装置を設けた粉末供給装置を説明する図である。

（第１実施形態）
図１−図３を用いて説明する。図１は第１実施形態の粉末供給装置の全体構成を説明する断面図、図２は図１の筒体を分離した図、図３は図１の加振部の作動を説明する図である。

図１、図２において、ベース０上に設けられ、キャリアガスが供給され、上方から粉末が投入されるホッパ３１は、下部ホッパ３３と上部ホッパ３５とに分かれている。
上部ホッパ３５は、粉末が投入される円筒形のホッパ本体３５ａと、ホッパ本体３５ａの下部周面に設けられたつば部３５ｂとからなっている。

上部ホッパ３５の上部開口３５ｃは、のぞき窓を有する蓋３４で塞がれている。
下部ホッパ３３の上部端面には、上部ホッパ３５のつば部３５ｂと対向するフランジ３６が設けられている。

下部ホッパ３３の下部には、キャリアガスが排出されるキャリアガス排出部３７と、投入された粉末をキャリアガス排出部３７に定量的に供給する粉末定量供給部３９とが設けられている。

ここで、粉末定量供給部３９の説明を行う。尚、粉末定量供給部の基本的な構成及び作動は、図８、図９に示す粉末定量供給部１２と同じである。
ベース３０には、ホッパ３１の中心軸に沿ってホッパ３１の内部へ延出する撹拌羽根４７が設けられている。この撹拌羽根４７の周面には、ベース３０上に摺接する粉末擦り切り羽根４９が取り付けられている。ベース３０には、円板状の供給板５１が回転可能に設けられている。この供給板５１のホッパ３１の下部開口３１ａと対向する面側には、供給板５１の回転中心軸を中心とする円形の溝５１ａが形成されている。更に、溝５１ａの一部分は、下部ホッパ３３の下部開口３３ｂに対向し、他の部分は下部ホッパ３３の外部に位置するように供給板５１は設けられている。

キャリアガス排出部３７の説明を行なう。キャリアガス排出部３７は、一方の端部側の開口が下部ホッパ３３の外部に位置する供給板５１の溝５１ａに臨み、他方の端部側の開口が下部ホッパ３３の外部に臨むチューブ５５を有している。このチューブ５５の一方の端部側の開口が、粉末吸引口となっている。

そして、本実施形態では、ホッパ３１内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段６１が設けられている。
振動付与手段６１は、上部端面、下部端面に上部開口６３ａ、下部開口６３ｂが形成され、下部ホッパ３３内に設けられる筒体６３と、筒体６３の上部内周面に設けられ、上部開口６３ａを塞ぐアッパメッシュプレート６５と、筒体６３に設けられ、アッパメッシュプレート６５を通過した粉末が接触する粉末接触部６７と、筒体６３を粉末の落下方向と交差する方向に振動させる加振部６９とからなっている。

筒体６３の外径寸法は、下部ホッパ３３の内径寸法より若干小さく設定され、ホッパ３１内に粉末が投入されると、筒体６３の上部開口６３ａから粉末が投入されるようになっている。

下部ホッパ３３の上部周面には、上部ホッパ３５のつば部３５ｂと、フランジ３６との間の空間に位置し、粉体の落下方向と交差する方向に延出する振動フランジ７１が取り付けられている。振動フランジ７１とフランジ３６との間にはベアリング７３が設けられている。よって、振動フランジ７１が取り付けられた筒体６３はベアリング７３により支持され、下部ホッパ３３内で、下部ホッパ３３の周方向に移動可能（粉末の落下方向と交差する平面上を移動可能）となっている。

アッパメッシュプレート６５の下面の中心部には、粉末接触部としてのアッパプレート７５が粉末の落下方向に沿って複数枚設けられている。また、筒体６３の下部の内周面には粉末接触部としてのロアプレート７７が粉末の落下方向に沿って複数枚設けられている。

次に、加振部６９の説明を行う。上部ホッパ３５のつば部３５ｂ側に設けられたモータベース８０には、モータ８１が設けられている。このモータ８１の出力軸８１ａには、ピニオン８３が取り付けられている。また、上部ホッパ３５のつば部３５ｂ、モータベース８０には、ベアリング８５，８７を介してシャフト８９が回転可能に設けられている。このシャフト８９には、ピニオン８３に噛合する平歯車９１が取り付けられている。従って、モータ８１の回転は、ピニオン８３，平歯車９１によって減速され、シャフト８９へ伝達されるようになっている。シャフト８９の下部には、円板９３が設けられ、この円板９３の回転中心以外の箇所に偏心ピン９５が設けられている。よって、円板９３と、偏心ピン９５とで、回転端部にピンが設けられたクランクが形成されている。図３に示すように、振動フランジ７１には、半径方向に延び、偏心ピン９５が遊嵌する長穴７１ａが形成されている。よって、モータ８１が回転すると、ピニオン８３，平歯車９１，シャフト８９を介して偏心ピン９５が回転する。偏心ピン９５が回転することにより、振動フランジ７１の長穴７１ａの半径方向に沿った面７１ｂ、７１ｃを交互に押す。このため、振動フランジ７１が設けられた筒体６３は、周方向に揺動する。即ち、筒体６３は、粉末の落下方向と交差する方向に振動する。

次に、上記構成の作動を説明する。
先ず、撹拌羽根４７と、供給板５１とを図示しない駆動源により所定の回転数で回転させる。なお、ホッパ３１内へは、時間当たり一定量のキャリアガスが常時供給されている。そして、キャリアガスは、供給板５１の溝５１ａ、キャリアガス排出部３７のチューブ５５を介して外部へ放出されている。更に、モータ８１を駆動して、筒体６３を周方向に揺動させる。

次に、蓋２４を開き、ホッパ３１内へ粉末を投入し、蓋２４を閉じてホッパ３１内を密閉する。
投入されて落下する粉末は、最初に、周方向に揺動する筒体６３に設けられたアッパメッシュプレート６５上に載る。

アッパメッシュプレート６５を通過した粉体は、周方向に揺動する筒体６３に設けられたアッパプレート７５やロアプレート７７に接触しながら落下する。
ホッパ３１の底まで落下した粉末は、一定速度で回転する撹拌羽根４７の粉末擦り切り羽根４９によって、時間当たり一定量の粉末が供給板５１の溝５１ａへ送り込まれる。更に、この供給板５１が一定速度で回転することにより、溝５１ａの粉末が、キャリアガス排出部３７の粉末吸引口に至ると、キャリアガスがチューブ５５から排出される時に生じる吸引力によって、粉末がキャリアガスと共に、排出される。

このような構成によれば、下記のような効果が得られる。
（１）ホッパ３１内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段６１を設けたことにより、粉体の凝集を防止できる。更に詳しく説明すれば、周方向に揺動する筒体６３に設けられたアッパメッシュプレート６５やアッパプレート７５やロアプレート７７に、ホッパ３１内で落下する粉末が接触することにより、粉体に直接振動が加えられ、粉体の凝集を防止できる。

（２）アッパメッシュプレート６５は、周方向に揺動する筒体６３に設けられているので、アッパメッシュプレート６５上に粉体が乗ることで、粉体の固まりを除去でき、細かな粉体のみを落下させることができる。

（３）加振部６９は、筒体６３を粉末の落下方向と交差する方向に振動させるだけなので、低騒音である。
（第２実施形態例）
図４−図７を用いて説明する。尚、本実施形態例と前述した第１実施との相違点は、振動付与手段の粉末接触部であり、他の部分の構成は同一である。よって、本実施形態例と前述した第１実施との同一部分には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図４において、筒体６３の上部内周面には、振動付与手段１００としてのアッパメッシュプレート１０１が設けられている。筒体６３の下部内内周面には、振動付与手段１００としてのロアメッシュプレートが設けられている。本実施形態例では、ロアメッシュプレートは、粉末の落下方向に沿って、上から第１ロアメッシュプレート１０３、第２ロアメッシュプレート１０５が設けられている。

更に、図５−図７に示すように、アッパメッシュプレート１０１、第１ロアメッシュプレート１０３、第２ロアメッシュプレート１０５のメッシュ（目の粗さ）は、下方に行くに従って細かくなるように設定した。

このような構成によれば、下記のような効果が得られる。
（１）ホッパ３１内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段１００を設けたことにより、粉体の凝集を防止できる。更に詳しく説明すれば、周方向に揺動する筒体６３に設けられたアッパメッシュプレート１０１や第１ロアメッシュプレート１０３、第２ロアメッシュプレート１０５に、ホッパ３１内で落下する粉末が接触することにより、粉体に直接振動が加えられ、粉体の凝集を防止できる。

（２）アッパメッシュプレート１０１は、周方向に揺動する筒体６３に設けられているので、アッパメッシュプレート６５で、粉体の固まりを除去でき、細かな粉体のみを落下させることができる。

（４）アッパメッシュプレート１０１、第１ロアメッシュプレート１０３、第２ロアメッシュプレート１０５のメッシュ（目の粗さ）は、下方に行くに従って細かくなるように設定したことにより、粉体を精度よく分級（粉体を必要なサイズだけ選り分けること）できる。

３１ホッパ
６１振動付与手段
６９加振部
６７粉末接触部

Claims

キャリアガスが供給され、上方から粉末が投入されるホッパと、
該ホッパの下部に設けられ、前記キャリアガスが排出されるキャリアガス排出部と、
前記ホッパの下部に設けられ、投入された粉末を前記キャリアガス排出部に定量的に供給する粉末定量供給部と、
を有する粉末供給装置において、
前記ホッパ内で落下する粉体に直接振動を加える振動付与手段を設けたことを特徴とする粉末供給装置。
前記振動付与手段は、
上部端面、下部端面に開口が形成され、前記ホッパ内で、前記粉末の落下方向と交差する平面上を移動可能なように設けられ、前記上部端面の開口から前記粉末が投入される筒体と、
該筒体の上部内周面に設けられたアッパメッシュプレートと、
前記筒体に設けられ、前記アッパメッシュプレートを通過した粉末が接触する粉末接触部と、
前記筒体を前記粉末の落下方向と交差する方向に振動させる加振部と、
からなることを特徴とする請求項１記載の粉末供給装置。
前記粉末接触部は、
前記筒体の下部内周面に設けられ、落下する前記粉体が当接する突部であることを特徴とする請求項２記載の粉末供給装置。
前記粉末接触部は、
前記筒体の下部内周面に設けられたロアメッシュプレートであることを特徴とする請求項２記載の粉末供給装置。
前記ロアメッシュプレートは、前記粉末の落下方向に沿って複数枚設けられ、
前記アッパメッシュプレート、前記ロアメッシュプレートのメッシュは、下方に行くに従って細かくなることを特徴とする請求項４記載の粉末供給装置。
前記加振部は、
駆動源と、
該駆動源によって回転駆動されるクランクと、
前記筒体側に形成され、前記粉末の落下方向と交差する平面上に延出し、前記クランクの回転端部側に設けられたピンが移動可能に係合する溝と、
からなることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の粉末供給装置。