JP2012056658A - 粉体供給方法及び粉体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時間あたりの粉体の供給量を微量にし、且つ時間あたりの粉体の供給量を精密に制御する粉体供給方法及び粉体供給装置を提供する。
【解決手段】粉体１を収納する粉体タンク２と、粉体タンク２内へ搬送流体３を送り込む導入管４と、粉体タンク２内の粉体１を搬送流体３と共に外部へ供給する排出管５と、粉体１の供給に伴って排出管５の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように粉体タンク２を上昇させる昇降部６と、粉体表面を水平にならすように粉体タンク２に振動を与える振動部７と、粉体タンク２を上昇させる昇降部６の上昇速度によって時間あたりの粉体１の供給量を決定するように昇降部６を制御する制御部８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体を供給する粉体供給方法及び粉体供給装置に関するものである。

従来、微量な粉体を供給する際には、テーブルフィーダやスクリューフィーダ等の搬送手段を用いて定量的に搬送したり、空気搬送方法により流動層から粉体を搬送したりしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６１８０７号公報

しかしながら、テーブルフィーダやスクリューフィーダ等の搬送手段を用いる場合には、時間あたりの粉体の供給量が数ｇ／ｍｉｎレベルになるため、より微量な粉体の供給や制御が困難であるという問題があった。また空気搬送法を用いる場合には、時間あたりの粉体の供給量が数十μｇ／ｍｉｎレベルになる一方で、搬送空気の流速のみで粉体の供給量を調節するため、時間あたりの粉体の供給量を精密に制御することができないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、時間あたりの粉体の供給量を微量にし、且つ時間あたりの粉体の供給量を精密に調節する粉体供給方法及び粉体供給装置を提供するものである。

本発明の粉体供給方法は、粉体を収納する粉体タンク内へ導入管により搬送流体を送り込み、前記粉体タンク内の粉体を排出管により搬送流体と共に外部へ供給する粉体供給方法であって、
粉体の供給時には、排出管の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように粉体タンクを昇降部により上昇させると共に、粉体タンクへ振動部により振動を与えて粉体表面を水平にならし、更に昇降部の上昇速度によって時間あたりの粉体の供給量を決定するものである。

本発明の粉体供給方法において、時間あたりの粉体の供給量は、粉体タンク内の水平断面積である粉体表面の面積と、昇降部の上昇速度とを用いて算出されることが好ましい。

本発明の粉体供給方法において、供給開始時に、粉体タンク内へ挿入された排出管の先端を粉体表面の高さに合せることが好ましい。

本発明の粉体供給装置は、粉体を収納する粉体タンクと、該粉体タンク内へ搬送流体を送り込む導入管と、前記粉体タンク内の粉体を搬送流体と共に外部へ供給する排出管と、粉体の供給に伴って排出管の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように粉体タンクを上昇させる昇降部と、粉体表面を水平にならすように粉体タンクへ振動を与える振動部と、前記昇降部の上昇速度によって時間あたりの粉体の供給量を決定するように昇降部を制御する制御部とを備えるものである。

本発明の粉体供給装置において、制御部は、時間あたりの粉体の供給量を、粉体タンク内の水平断面積である粉体表面の面積と、昇降部の上昇速度とを用いて算出するように構成されることが好ましい。

本発明の粉体供給方法及び粉体供給装置によれば、粉体の供給時には、排出管の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように昇降部により粉体タンクを上昇させると共に、粉体タンクへ振動部により振動を与えて粉体表面を水平にならすので、粉体表面から微量の粉体を排出管へ取り込み、微量の粉体を外部へ供給することができる。また昇降部の上昇速度によって時間あたりの粉体の供給量を決定するように昇降部を制御するので、時間あたりの粉体の供給量を精密に調節することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の粉体供給方法及び粉体供給装置の形態例を示す概念図である。 （Ａ）は排出管の粉体タンク側の先端と粉体表面との位置関係を示す概念図であり、（Ｂ）は排出管の粉体タンク側の先端と粉体表面との他の位置関係を示す概念図であり、（Ｃ）は排出管の粉体タンク側の先端と粉体表面との別の位置関係を示す概念図である。 昇降部の構成を示す概念図である。 振動部の構成を変更した他例を示す概念図である。 昇降部の上昇速度と時間あたりの粉体の供給量とを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態例を図１〜図５を参照して説明する。

粉体供給方法及び粉体供給装置は、粉体１を内部に収納する粉体タンク２と、粉体タンク２内へ搬送流体３を送り込む導入管４と、粉体タンク２内の粉体１を搬送流体３と共に外部へ供給する排出管５と、粉体タンク２の下部に配置されて粉体タンク２を上昇させる昇降部６と、粉体タンク２に振動を与える振動部７と、昇降部６等を制御する制御部８とを備えている。ここで粉体１は、粒子直径が０μｍより大きく３００μｍ以下のものであり、粒子密度は、０．０ｋｇ／Ｌより大きく３．０ｋｇ／Ｌ以下のものである。また粉体１の素材は、特に制限されるものではない。

粉体タンク２は、円筒状の容器本体９であって、上端に蓋部１０を配置すると共に下端に昇降部６が接触する半球状の底面を備えている。また容器本体９と蓋部１０の間には、Ｏリング等のシール部材１１を配して内部の圧が漏れないようになっている。更に粉体タンク２の容器本体９は、上部位置から下部中途位置まで一定の水平断面積を有している。また蓋部１０には、導入管４と摺動し得る第一シール部材１２を配すると共に、排出管５と摺動し得る第二シール部材１３を配し、粉体タンク２が上昇する際に、導入管４や排出管５の接触部分から粉体タンク２の内部の圧が漏れないようにしている。ここで粉体タンク２は、上部から下端まで一定の水平断面積を有する円筒状の容器本体９であっても良い。

導入管４は、粉体タンク２の蓋部１０を貫通して上部から粉体タンク２内へ挿入され、導入管４の粉体タンク２側の先端を粉体タンク２内の粉体表面の上方へ配するようにしている。また導入管４の外部側には、空気ポンプや流体ポンプ等のポンプ部１４が接続され、空気や他の流体を粉体タンク２内へ導入するようになっている。ここで導入管４及びポンプ部１４は、粉体タンク２内の粉体１の舞い上がりを抑制する速度で搬送流体３を導入するようにしており、具体的には、粉体タンク２の直径が１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の場合に搬送流体３の導入流速を０．１Ｌ／ｍｉｎ以上５．０Ｌ／ｍｉｎ以下の一定速度にしており、粉体タンク２の直径が１５ｍｍの場合に搬送流体３の導入流速を１．０Ｌ／ｍｉｎ以上１．５Ｌ／ｍｉｎ以下の一定速度にしている。

排出管５は、粉体タンク２の蓋部１０を貫通して上部から粉体タンク２内へ挿入され、排出管５の粉体タンク２側の先端を粉体表面の高さと合わせるようにしている。また排出管５の外部側は、目的の送給先である検査機器等の送給部（図示せず）へ接続されており、粉体１を搬送流体３と共に送給するようになっている。ここで排出管５の粉体タンク２側の先端と粉体表面の高さを合わせる位置関係とは、図２（Ａ）に示す如く排出管５の粉体１側の先端を斜めに切り欠いて先端の一部が粉体表面に埋没する位置関係でも良いし、図２（Ｂ）に示す如く排出管５の粉体１側の先端が粉体表面に接する位置関係でも良いし、図２（Ｃ）に示すごとく排出管５の粉体１側の先端が粉体表面に僅かに埋没する位置関係でも良い。また特に排出管５の粉体タンク２側の先端は、粉体表面の高さに対して接することが好ましい。

図１に示す如く昇降部６は、粉体タンク２の下部を支持する板状の支持体１５と、板状の支持体１５を上方へ送り出す本体部１６とを備えている。本体部１６は、図３に示す如くモータ部１７により回転するスクリューロッド１８と、固定の案内ロッド１９とを介して板状の駆動体２０が上下方向へ移動させるようになっており、板状の駆動体２０は、支持ロッド２１を介して支持体１５を支持し、支持体１５を０．０ｍｍ／ｍｉｎより大きく ６．０ｍｍ／ｍｉｎ以下の一定速度で上昇させるようになっている。また本体部１６内には、駆動体２０の異常な移動を停止するリミットスイッチ２２を備えている。更に昇降部６は制御部８からの信号を受けてモータ部１７を駆動し、支持体１５の上昇速度を調節するようになっている。ここで昇降部６は、支持体１５を上昇させるならば他の構成でも良い。

図１に示す如く振動部７は、粉体タンク２の側部に配置されるバイブレータ等の振動部本体２３と、振動部本体２３から延在して粉体タンク２の側面に摺動可能に接触する針金等の伝達体２４とを備えている。また振動部本体２３は、内部に振動子（図示せず）を備え、振動を針金等の伝達体２４から粉体タンク２へ伝えるようにしている。ここで振動部７は、図４に示す如く粉体タンク２と昇降部６の間に振動板等の伝達体２５を配置し、振動を振動板等の伝達体２５から粉体タンク２の底部へ伝えるようにしても良い。

制御部８は、ポンプ部１４、振動部７、昇降部６に制御信号を与えるように接続されており、内部には、所定のプログラムや関数を備え、粉体タンク２内の水平断面積である粉体１の表面積と、上昇速度を用いてデータを処理するようにしている。ここで制御部８は、昇降部６の内部に備えられるものでも良いし、昇降部６のみを制御するものでも良い。

以下、本発明の形態例の作用を説明する。

粉体１を供給先へ供給する際には、最初、準備段階として、粉体タンク２内に粉体１を収納し、供給開始時に、排出管５の粉体タンク２側の先端を粉体表面の高さに合せるように粉体タンク２の位置を調整する。ここで排出管５の粉体タンク２側の先端を粉体表面と合わせる際には排出管５の位置を調整しても良い。

次にポンプ部１４を駆動して搬送流体３を一定の流速で粉体タンク２内へ導入管４により送り込み、そして搬送流体３を粉体タンク２内から排出管５へ送り込むと同時に、粉体表面から微量の粉体１を排出管５へ取り込み、微量な一定量で粉体１を搬送流体３と共に供給先（外部）へ供給する。

この時、時間あたりの粉体１の供給量は、０．０１０μｇ／ｍｉｎ以上１０００μｇ／ｍｉｎ以下の範囲内で一定になっている。また振動部７は粉体タンク２を振動させて粉体表面を常に水平にならし、粉体表面の面積が粉体タンク２内の水平断面積と等しくなるようしている。更に昇降部６は、粉体タンク２を支持体１５により上方へ送り出し、排出管５の先端と粉体表面の高さの位置関係を一定に保ち、時間あたりの粉体１の供給量が変化しないようにしている。

また制御部８は、粉体タンク２内の水平断面積である粉体１の表面積と、上昇速度とを積算して、時間あたりの粉体１の供給量を算出し、また搬送流体３の流速を一定にする条件下で昇降部６のモータ部１７に信号を与え、昇降部６の支持体１５等を介して粉体タンク２の上昇速度を制御している。ここで制御部８は、粉体タンク２内の水平断面積が予め入力され、所望の時間あたりの粉体１の供給量より上昇速度を算出するようにして良い。また制御部８は、ポンプ部１４に信号を与えて搬送流体３の流速、駆動時間等を制御するようにしても良いし、振動部７に信号を与えて振動の開始、停止、駆動時間等を制御するようにしても良い。更に制御部８は、粉体１の表面積と上昇速度とを積算したものに対し、追加的に粉体１の密度を積算しても良い。また図５には、粉体１の供給量を調節するための昇降部６のダイヤル目盛り（昇降部６の上昇速度）と、時間あたりの粉体１の供給量との関係を示し、昇降部６の上昇速度によって粉体１の供給量が制御できることを示している。

而して、このような実施の形態例によれば、粉体１の供給時には、排出管５の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように昇降部６により粉体タンク２を上昇させると共に、粉体タンク２へ振動部７により振動を与えて粉体表面を水平にならすので、粉体表面から微量の粉体１を排出管５へ取り込み、微量の粉体１を供給先（外部）へ供給することができる。また粉体タンク２へ振動部７により振動を与えて粉体表面を水平にならし、昇降部６の上昇速度により時間あたりの粉体１の供給量を決定するので、粉体１の供給量を精密に調節することができる。

実施の形態例において、制御部８は、時間あたりの粉体１の供給量を、粉体タンク２内の水平断面積である粉体表面の面積と、昇降部６の上昇速度とから算出するように構成されると、時間あたりの粉体１の供給量を適確に決定すると共に、制御部８により昇降部６の上昇速度を制御し得るので、時間あたりの粉体１の供給量を一層精密に調節することができる。

実施の形態例において、供給開始時に、粉体タンク２内へ挿入された排出管５の先端を粉体表面の高さに合せると、水平な粉体表面から粉体１を安定的に取り込むので、粉体表面から微量の粉体１を好適に供給することができる。

実施の形態例において、振動部７は、針金等の伝達体２４を介して粉体タンク２の側面に摺動可能に接触して配置されると、粉体表面の近くで振動し、粉体表面を適切に水平にならすことができる。また他の振動部７の場合の如く、粉体タンク２と昇降部６の間に振動板等の伝達体２５を配置し、振動を粉体タンク２の底部へ振動を伝えるように構成されると、粉体タンク２を安定して支持すると同時に粉体タンク２に適切に振動を与えることができる。

尚、本発明の粉体供給方法及び粉体供給装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 粉体
２ 粉体タンク
３ 搬送流体
４ 導入管
５ 排出管
６ 昇降部
７ 振動部
８ 制御部

Claims (5)

1. 粉体を収納する粉体タンク内へ導入管により搬送流体を送り込み、前記粉体タンク内の粉体を排出管により搬送流体と共に外部へ供給する粉体供給方法であって、
   粉体の供給時には、排出管の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように粉体タンクを昇降部により上昇させると共に、粉体タンクへ振動部により振動を与えて粉体表面を水平にならし、更に昇降部の上昇速度によって時間あたりの粉体の供給量を決定することを特徴とする粉体供給方法。
2. 時間あたりの粉体の供給量は、粉体タンク内の水平断面積である粉体表面の面積と、昇降部の上昇速度とを用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給方法。
3. 供給開始時に、粉体タンク内へ挿入された排出管の先端を粉体表面の高さに合せることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の粉体供給装置。
4. 粉体を収納する粉体タンクと、該粉体タンク内へ搬送流体を送り込む導入管と、前記粉体タンク内の粉体を搬送流体と共に外部へ供給する排出管と、粉体の供給に伴って排出管の先端と粉体表面の位置関係を一定に保つように粉体タンクを上昇させる昇降部と、粉体表面を水平にならすように粉体タンクへ振動を与える振動部と、前記昇降部の上昇速度によって時間あたりの粉体の供給量を決定するように昇降部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする粉体供給装置
5. 制御部は、時間あたりの粉体の供給量を、粉体タンク内の水平断面積である粉体表面の面積と、昇降部の上昇速度とを用いて算出するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の粉体供給装置。

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