JP2015137144A - 粉粒体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒体原料の溶着を抑制しながら粉粒体原料の加熱供給を行える粉粒体供給装置を提供する。
【解決手段】導入口に隣接する第１ゾーンと第１ゾーンと排出口との間に位置する第２ゾーンとを有するバレルと、第１ゾーン内に配置され、回転駆動されることにより第２ゾーンに向けて粉粒体原料を搬送するスクリューと、第１ゾーン内の粉粒体原料を加熱する第１加熱手段と、第２ゾーン内に配置され、第１ゾーンより供給された粉粒体原料の流れを制限して、第２ゾーン内に粉粒体を一時的に滞留させる制限部材と、第２ゾーン内の粉粒体原料を加熱する第２加熱手段と、第２ゾーン内に一時的に滞留されている粉粒体原料を攪拌する複数の攪拌羽根と、を備え、第２ゾーンにおいて、制限部材の上端縁とバレル内面との間に、粉粒体原料が制限部材を乗り越えて排出口へと向かうための空間が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、バレル内に配置されたスクリューを回転駆動することで、スクリューの軸方向に沿って粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体供給装置に関する。

従来、この種の粉粒体供給装置としては様々な構成のものが知られている。例えば、従来の粉粒体供給装置では、バレル内に配置されたスクリューが回転駆動されることにより、導入口にてバレル内に導入された粉粒体（例えば、樹脂ペレット）が、バレル軸方向に沿って排出口まで搬送されて、排出口にてバレル外へ供給されるような構成を有している。

また、このような粉粒体供給装置は、例えば、射出成形装置のホッパに接続されて、射出成形原料である樹脂ペレットを供給するための装置として用いられる。粉粒体供給装置の排出口を通してホッパに供給された樹脂ペレットは、射出成形装置のバレル内にてスクリューが回転駆動されることによりバレルの軸方向に沿って搬送される。そして、バレルの圧縮ゾーンにて、樹脂ペレットが圧縮されて溶融し混練された状態にて計量されて、バレルより金型内へ射出供給される。

また、射出成形装置での樹脂ペレットの圧縮・混練性を向上させているため、従来の粉粒体供給装置では、搬送供給される樹脂ペレットに対して予備加熱が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−９８４９９号公報

近年、成形効率向上のために射出成形装置にて高速溶融・高速射出が行われている。しかしながら、高速溶融・高速射出では、圧縮が行われる際に、せん断熱に起因する樹脂の熱分解が起こり、スクリューやけ、炭化物や可燃性低沸点物（アウトガス）の発生が生じ、スクリューや金型の汚れに繋がり、不良品の発生も多くなる。そのため、粉粒体供給装置にて、より確実に高い温度にまで樹脂ペレットを予備加熱した状態にて、射出成形装置に供給することが求められている。

しかしながら、粉粒体供給装置にて、樹脂ペレットに対する予備加熱の温度を単に高めるだけでは、ペレット同士が溶着したり、バレルやスクリューにペレットが溶着したりするなどの問題が生じる。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、粉粒体原料の溶着を抑制しながら粉粒体原料の加熱供給を行うことができる粉粒体供給装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、粉粒体原料の導入口と排出口とを有し、導入口に隣接する第１ゾーンと、第１ゾーンと排出口との間に位置する第２ゾーンとを有するバレルと、バレルの第１ゾーン内に配置され、回転駆動されることにより第２ゾーンに向けて粉粒体原料を搬送するスクリューと、バレルの第１ゾーン内の粉粒体原料を加熱する第１加熱手段と、バレルの第２ゾーン内に配置され、第１ゾーンより供給された粉粒体原料の流れを制限して、第２ゾーン内に粉粒体を一時的に滞留させる制限部材と、バレルの第２ゾーン内の粉粒体原料を加熱する第２加熱手段と、バレルの第２ゾーン内に一時的に滞留されている粉粒体原料を攪拌する複数の攪拌羽根と、を備え、バレルの第２ゾーンにおいて、制限部材の下端縁がバレル内面に近接して配置されるとともに、制限部材の上端縁とバレル内面との間に、粉粒体原料が制限部材を乗り越えて排出口へと向かうための空間が設けられている、粉粒体供給装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、制限部材は、バレルの軸方向に対して交差しかつ互いに離間して配置された複数の仕切り板であって、互いに対向する仕切り板によって挟まれた複数の滞留部が形成され、仕切り板の上端縁とバレル内面との間に、粉粒体原料が仕切り板を乗り越えて、隣接する滞留部へと向かうための空間が設けられている、第１態様に記載の粉粒体供給装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、複数の仕切り板と複数の拡散羽根とを回転駆動させる回転駆動軸がバレルの第２ゾーン内に配置され、仕切り板は円盤形状を有し、拡散羽根は対向する仕切り板に支持されるように回転駆動軸の軸方向に延在する、第３態様に記載の粉粒体供給装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、拡散羽根は、仕切り板の外縁近傍に配置された外周側羽根と、回転駆動軸の近傍に配置された内周側羽根とを含む、第３態様に記載の粉粒体供給装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、仕切り板の上端縁が粉粒体原料の搬送方向下流側に向かって順次低くなるように、回転駆動軸が傾斜している、第３態様または第４態様に記載の粉粒体供給装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、仕切り板は切り欠き部を有し、一部の粉粒体原料が、切り欠き部を通して搬送方向下流側の滞留部に移動する、第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の粉粒体供給装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、第１ゾーンにおいて、粉粒体原料を下流側へと向かわせる正転方向と上流側へと向かわせる逆転方向とにスクリューを選択的に回転駆動させる回転駆動装置を備え、回転駆動装置によりスクリューを逆転方向に回転駆動させることにより、排出口を通しての粉粒体原料の供給を一時的に中断可能であって、逆転方向に回転駆動されるスクリューにより上流側へと搬送された粉粒体原料を一時的に受け止める空間がバレルの第１ゾーンの上流側に設けられている、第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の粉粒体供給装置を提供する。

本発明によれば、粉粒体原料の溶着を抑制しながら粉粒体原料の加熱供給を行える粉粒体供給装置を提供することができる。

本発明の一の実施形態にかかる粉粒体供給装置が射出成形装置に接続された状態の構成図 本発明の実施の形態の粉粒体供給装置の構成図（断面図） 図２の粉粒体供給装置におけるＡ−Ａ線断面図（第１ゾーン） 図２の粉粒体供給装置におけるＢ−Ｂ線断面図（第２ゾーン） 本発明の実施の形態の粉粒体供給装置のバレルの第２ゾーンにおけるペレットの流れを説明する模式説明図（搬送方向に沿った断面） 本発明の実施の形態の粉粒体供給装置のバレルの第２ゾーンにおけるペレットの流れを説明する模式説明図（搬送方向に直交する断面）

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（粉粒体供給装置が射出成形装置に接続された構成）
本発明の一の実施の形態にかかる粉粒体供給装置は、粉粒体原料として、例えば樹脂ペレットの加熱供給を行う装置であり、例えば、図１に示すように、射出成形装置に接続されて使用される。以降の本実施の形態の説明では、粉粒体原料がペレットである場合を例として説明する。

図１に示すように、粉粒体供給装置１は、ペレット（粉粒体原料）の導入口２と排出口３とを有するバレル４を備え、導入口２には粉粒体原料投入用のホッパ５が接続されている。また、射出成形装置８０は、ペレットの導入口８１と射出口８２とを有するバレル８３と、バレル８３内に配置されたスクリュー８４と、スクリュー８４を回転駆動してペレットを溶融・混練させる駆動装置８５とを備える。射出成形装置８０の導入口８１にはホッパ８６が接続されており、このホッパ８６が粉粒体供給装置１の排出口３と接続されている。

このように、粉粒体供給装置１と射出成形装置８０とが接続されることにより、粉粒体供給装置１にて加熱された状態のペレットが、排出口３を通して射出成形装置８０へ供給される。射出成形装置８０では、バレル８３内にてスクリュー８４が回転駆動されることにより、スクリュー８４の軸方向にペレットが搬送され、バレル８３の圧縮ゾーンにて、ペレットが圧縮されて溶融し、混練された状態となる。そして、混練された状態の樹脂原料がバレル８３内にて所定量に計量され、バレル８３の射出口８２より射出供給される。

（粉粒体供給装置の全体構成）
本実施の形態の粉粒体供給装置１の具体的な構成を図２に示す。なお、図２は、粉粒体供給装置１の断面図（一部構成については側面を示す）であり、主要な構成について示している。

図２に示すように、粉粒体供給装置１が備えるバレル４は、大略円筒状に形成されている。バレル４は、導入口２に隣接する第１ゾーンＳ１と、第１ゾーンＳ１と排出口３との間に位置する第２ゾーンＳ２とを有する。

バレル４の第１ゾーンＳ１は、導入されたペレットを第２ゾーンＳ２に向かって搬送しながら加熱が行われる搬送加熱ゾーンである。第２ゾーンＳ２は、第１ゾーンＳ１より搬送されたペレットの流れを制限して一時的に滞留させ、滞留させたペレットを攪拌しながら加熱を行って、排出口３へとペレットを供給する滞留加熱ゾーンである。なお、図２において、バレル４の軸方向左向きが、ペレットが搬送される搬送方向Ｐとなっている。

（第１ゾーンの構成）
バレル４の第１ゾーンＳ１内には、バレル４の軸方向に沿って配置されるとともに、回転駆動されることにより第２ゾーンＳ２に向けてペレットを搬送するスクリュー６が配置されている。スクリュー６の一端は第１回転駆動装置７に接続されている。第１回転駆動装置７は、スクリュー６を正転、逆転、そして回転停止させる機能を有しており、例えば、ギアボックスおよび駆動モータにより構成される。

バレル４の第１ゾーンＳ１における搬送方向Ｐの上流側上部にペレットの導入口２が設けられている。また、第１ゾーンＳ１におけるバレル４の外周面には、第１加熱手段として第１伝熱ヒータ８が配置されている。

ここで、第１ゾーンＳ１におけるバレル４とスクリュー６の断面図（図２のＡ−Ａ線断面）を図３に示す。図２および図３に示すように、スクリュー６は、第１回転駆動装置７に接続された円筒部（円筒状軸部）１１と、円筒部１１の外面に設けられた複数のフライト１２とを備える。

円筒部１１は、バレル４の内径よりも少し小さな外径を有しており、バレル４の内周面と円筒部１１の外周面との間の空間がペレットを搬送する空間となっている。なお、バレル４の内周面と円筒部１１の外周面との間の寸法は、例えば、ペレット３個分程度の寸法に設定されている。なお、円筒部１１内部にペレットが混入しないように、円筒部１１の端部は封止されている。

フライト１２は、円筒部１１の円周方向全体に渡って連続的に設けられているのではなく、円周方向に部分的に設けられている。具体的には、図３に示すように、円筒部１１の円周方向において、例えば１８０度毎にフライト１２（フライト片）が互いに間隙１３を空けて設けられている。また、それぞれのフライト１２は、円筒部１１が正転された場合に、ペレットに対して搬送方向Ｐに推力（搬送させる力）を与えることができるように、搬送方向Ｐに直交する面に対して傾斜して配置されている。

（第２ゾーンの構成）
バレル４の第２ゾーンＳ２内には、第１ゾーンＳ１より供給されたペレットの流れを制限して、第２ゾーンＳ２内にペレットを一時的に滞留させる制限部材として、複数の仕切り板２１が配置されている。本実施の形態の粉粒体供給装置１では、例えば、４枚の仕切り板２１が、バレル４の軸方向に対して概ね直交するとともに、互いに離間して配置されている。互いに対向する仕切り板２１によって挟まれた空間が、ペレットの流れを一時的に滞留させる（すなわち、一時的に堰き止める）滞留部２０となっている。

ここで、第２ゾーンＳ２におけるバレル４の断面図（図２Ｂ−Ｂ線断面）を図４に示す。図４に示すように、仕切り板２１は円盤形状を有している。仕切り板２１の下端縁（概ね下方側の端縁部分）２１ｂは、バレル４の内面に互いに接触しない程度に近接している。また、仕切り板２１の上端縁（概ね上方側の端縁部分）２１ａは、バレル４の上部内面４ａと大きく離間しており、この空間が、ペレットが仕切り板２１を乗り越えるための空間２７となっている。

第２ゾーンＳ２において、バレル４の軸方向に沿って回転駆動軸２２が配置されており、それぞれの仕切り板２１は、その中央部分において、回転駆動軸２２に固定されている。回転駆動軸２２の一端は、第２回転駆動装置２３に接続されている。第２回転駆動装置２３は、例えば、ギアボックスおよび駆動モータにより構成される

図２および図４に示すように、第２ゾーンＳ２内には、それぞれの滞留部２０に一時的に滞留されているペレットを攪拌する複数の攪拌羽根２４が配置されている。それぞれの攪拌羽根２４は、仕切り板２１と直交する面を有するとともに、回転駆動軸２２の軸方向に沿って延在して、対向する仕切り板２１に支持（接続）されている。

攪拌羽根２４として、仕切り板２１の外縁近傍に配置された外周側羽根２４ａと、仕切り板２１の中央側、すなわち回転駆動軸２２の近傍に配置された内周側羽根２４ｂとが設けられている。円盤形状の仕切り板２１において、例えば、外周側羽根２４ａと内周側羽根２４ｂとは互いに異なる円周方向の位置に配置されている。また、外周側羽根２４ａの端部は、バレル４の内面に近接して配置されている。

図４に示すように、それぞれの仕切り板２１には、円盤形状の径方向に沿って延在する複数の切り欠き部２５が設けられている。この切り欠き部２５は、仕切り板２１間の滞留部２０に一時的に滞留されているペレットの一部を通過させて、下流側の滞留部２０等へ移動させる機能を有している。

第２回転駆動装置２３は、回転駆動軸２２を回転駆動させることにより、それぞれの仕切り板２１および攪拌羽根２４を回転駆動させる機能を有している。また、それぞれの攪拌羽根２４のうち、外周側羽根２４ａは、バレル４の内面近傍に位置するペレットを回転方向に動かして攪拌させる機能を有し、内周側羽根２４ｂは、回転駆動軸２２の近傍に位置するペレットを外側に動かして攪拌させる機能を有する。

バレル４の第２ゾーンＳ２の仕切り板２１の下流側下方には、排出口３が設けられている。また、第２ゾーンＳ２におけるバレル４の下方側の外周面には、第２加熱手段として第２伝熱ヒータ２６が配置されている。

（粉粒体供給装置によるペレットの加熱搬送）
このような構成を有する本実施の形態の粉粒体供給装置において、粉粒体原料としてペレットを搬送しながら加熱して供給する動作およびその作用効果について説明する。

まず、ホッパ５内にペレットが投入されると、投入されたペレットは導入口２を通してバレル４の第１ゾーンＳ１内に導入される。バレル４の第１ゾーンＳ１では、第１回転駆動装置７によりスクリュー６が正転方向に回転駆動されており、導入されたペレットがスクリュー６により搬送方向Ｐに搬送される。

スクリュー６の円筒部１１の外周面とバレル４の内周面との間の空間に導入されたペレットは、スクリュー６の円筒部１１に設けられた複数のフライト１２により、回転方向に周回されながら、搬送方向Ｐに搬送される。それとともに、バレル４の外面に配置された第１伝熱ヒータ８によりバレル４内部のペレットが加熱される。

また、バレル４内の一部のペレットは、円周方向において隣接するフライト１２の間の間隙１３を通過して、搬送方向Ｐの逆向き（すなわち、上流側）に移動する。そして再び、フライト１２により回転方向に周回されながら、搬送方向Ｐへと搬送される。このような動きを繰り返しながら、全体として搬送方向Ｐに沿ってペレットが搬送されるとともに、第１伝熱ヒータ８によりペレットが加熱される。

これにより、第１ゾーンＳ１において、隣接しているペレット同士の相対的な関係、およびバレル４の内面に対するペレットの位置を常に変化させながら、ペレットの加熱を行うことができる。よって、ペレット同士が溶着することを抑制できるとともに、均一な状態に加熱されたペレットを第２ゾーンＳ２へ供給することができる。また、ペレットが搬送方向Ｐに対して前進しながらその一部が後進して再び前進するという動きが行われることにより、限られた長さでバレル４の第１ゾーンＳ１を構成しながら、所望の温度にまでペレットを加熱するための時間を確保できる。

また、スクリュー６の円筒部１１の外周面とバレル４の内周面との間の空間（環状空間の半径方向の幅寸法）の寸法が、例えばペレット３個分程度の寸法と比較的狭い空間として設けられているため、第１伝熱ヒータ８からの熱をバレル４の内周面を通してペレットに効率的に伝えることができ、効率的な加熱が行える。また、この空間の寸法が比較的狭く設定されていることにより、スクリュー６の径方向に対するペレットの動きを少なくすることができ、ペレットからの粉の発生を少なくできる。

スクリュー６とバレル４との間の空間の寸法を、例えばペレット３個分程度以上の寸法とすることにより、スクリュー６の円筒部１１の外周面に接するペレットと、バレル４の内周面に接するペレットと、これらの間に位置するペレット（すなわち、中間粒）とが存在することになる。この中間粒のペレットが存在することにより、中間粒の滑り効果によって、粉の発生を少なくできる。一方、このような中間粒の個数（環状空間の半径方向に位置する個数）が多くなるにしたがって、ペレットを均一に加熱することが難しくなる。このような観点から、スクリュー６とバレル４との間の空間の寸法は、中間粒が存在できるような寸法であることが好ましく、中間粒の個数ができるだけ少なくなるような寸法とすることがより好ましい。

次に、バレル４の第２ゾーンＳ２におけるペレットの流れ（動き）を説明する模式説明図を図５および図６に示す。図５は搬送方向Ｐに沿った断面を示し、図６は搬送方向Ｐに直交する断面を示す。なお、図５および図６では、本実施の形態の粉粒体供給装置１の第２ゾーンＳ２における主要な構成を模式的に示しており、部材の個数や形状などについては、図２〜図４に示す構成より一部省略または簡素化して示している。

図５に示すように、バレル４の第２ゾーンＳ２では、互いに対向する仕切り板２１の間に、搬送方向Ｐ沿いに順に第１滞留部２０Ａと第２滞留部２０Ｂとが設けられている。第１ゾーンＳ１の下流側端部にまでスクリュー６により搬送されたペレットは、最初の仕切り板２１（第１滞留部２０Ａの上流側仕切り板２１）により、その搬送方向Ｐ沿いの流れが制限される（すなわち、堰き止められる）。第１ゾーンＳ１においてペレットが連続的に搬送されることにより、最初の仕切り板２１の手前に滞留しているペレットが押し上げられて、最初の仕切り板２１の上端縁２１ａを乗り越えて第１滞留部２０Ａ内にペレットが供給される。仕切り板２１の上端縁２１ａと、バレル４の上部内面４ａとの間にはペレットが通過するために十分な空間２７が設けられているため、仕切り板２１の上端縁２１ａを乗り越えようとするペレットの流れが阻害されることはない。

まず、このように第１ゾーンＳ１の下流側端部において、仕切り板２１によりペレットが堰き止められることにより、第１ゾーンＳ１にてバレル４とスクリュー６との間の空間をペレットで充満させることができる。すなわち、図３に示すバレル４とスクリュー６との間の環状空間全体にペレットを充満させることができる。よって、第１ゾーンＳ１において、第１伝熱ヒータ８からペレットへの伝熱面積を実質的に大きくすることができ、効率的な加熱を実現できる。

次に第２ゾーンＳ２では、第２回転駆動装置２３により回転駆動軸２２が回転駆動され、それぞれの仕切り板２１および攪拌羽根２４が回転駆動される。第１滞留部２０Ａ内に供給されたペレットは、回転駆動されるそれぞれの攪拌羽根２４により第１滞留部２０Ａ内にて攪拌される。具体的には、図６に示すように、外周側羽根２４ａは、バレル４の内面近傍に位置するペレットを回転方向に動かして攪拌させ、内周側羽根２４ｂは、回転駆動軸２２の近傍に位置するペレットを仕切り板２１の外縁側に動かして攪拌させる。それとともに、バレル４の内面を通して第２伝熱ヒータ２６によりペレットが加熱される。

第１滞留部２０Ａでは、バレル４の内面近傍に位置するペレットが、外周側羽根２４ａにより動かされ、回転駆動軸２２の近傍に位置するペレットが内周側羽根２４ｂにより外周側に向けて動かされ、さらに、仕切り版２１自体も回転駆動されている。そのため、隣接しているペレット同士の相対的な関係、およびバレル４の内面や仕切り板２１に対するペレットの位置を常に変化させながら、ペレットの加熱を行うことができる。よって、ペレット同士が溶着することを抑制できる。また、ペレット同士やペレットと装置との溶着を抑制できるため、より高い温度にまでペレットを加熱することが可能となる。例えば、樹脂ペレットが溶融または変形する温度に近い温度にまで加熱しながら、ペレットの溶着やブリッジの発生を抑制することができる。

第１滞留部２０Ａにて攪拌されながら加熱されたペレットは、第２滞留部２０Ｂの上流側仕切り板２１（第１滞留部２０Ａの下流側仕切り板２１）を乗り越えて第２滞留部２０Ｂ内へと移動する。また、一部のペレットは仕切り板２１に設けられた切り欠き部２５を通過して第１滞留部２０Ａから第２滞留部２０Ｂへと移動する。

第２滞留部２０Ｂでは、第１滞留部２０Ａと同様にそれぞれの攪拌羽根２４によりペレットが攪拌されながら、第２伝熱ヒータ２６によりペレットが加熱される。

第２滞留部２０Ｂにて攪拌されながら加熱されたペレットは、第２滞留部２０Ｂの下流側仕切り板２１を乗り越えてバレル４の排出口３より排出され、加熱された状態のペレットが粉粒体供給装置１の外部へ供給される。なお、一部のペレットは仕切り板２１に設けられた切り欠き部２５を通過して第２滞留部２０Ｂから排出口３へと移動する。

本実施の形態では、第２ゾーンＳ２において、第１ゾーンＳ１より搬送されたペレットの流れを仕切り板２１により制限して一時的に滞留させ、滞留させたペレットを攪拌しながら加熱を行っている。ここで「一時的に滞留させる」とは、第１ゾーンＳ１から第２ゾーンＳ２を経由してバレル４外へと供給される全体として搬送方向Ｐに沿ったペレットの流れにおいて、この流れを仕切り板２１を用いて制限することで、搬送方向Ｐに対して緩やかな流れとして、第２ゾーンＳ２内にペレットが留まる時間を長くすることである。

また、図５に示すように、粉粒体供給装置１は、搬送方向Ｐの下流側（すなわち、排出口３側）が上流側よりも低い位置に位置するように、水平方向Ｑに対して傾斜配置されている。水平方向Ｑに対する傾斜角度θとしては、例えば、θ＝２〜５度程度に設定されることが好ましい。

このように粉粒体供給装置１が傾斜配置されることにより、バレル４の第２ゾーンＳ２において、それぞれの仕切り板２１の上端縁２１ａの高さ位置が、搬送方向Ｐの下流側に向かって順次低くなるように設定できる。それとともに、傾斜配置されていることにより、搬送方向Ｐに向けて重力の分力が生じることになる。そのため、先に滞留部２０内に供給されたペレット（先入れのペレット）が搬送方向Ｐの逆向きに戻ることを抑制できる。よって、ペレットが第１滞留部２０Ａ内に供給され、第１滞留部２０Ａ内にて攪拌されながら加熱された後、第２滞留部２０Ｂへと移動して、第２滞留部２０Ｂ内にて攪拌されながら加熱されて、排出口３へと向かうようなペレットの流れ、すなわちマスフロー（先入れ先出しの流れ）を実現できる。これにより、ペレットの熱履歴を均一な状態とすることが可能となる。

また、第１ゾーンＳ１および第２ゾーンＳ２を通して、バレル４内には、窒素ガスまたはドライエアが供給されている。これにより、加熱されたペレットから水分を逃がして、ペレットに対する乾燥処理が加熱処理とともに行われる。なお、窒素ガスまたはドライエアを供給する方法に変えて、バレル４内を真空引きすることで乾燥処理を行うようにしてもよい。

特に、第２ゾーンＳ２において、複数の滞留部２０を設けて、高い温度にまで加熱されたペレットに対して、攪拌して溶着を抑制しながら一定時間滞留状態とさせておくことにより、ペレットの乾燥処理を促進させることができる。

粉粒体供給装置１にて、加熱・乾燥処理が行われた状態のペレットは、射出成形装置８０内へ供給される。射出成形装置８０のバレル８３内に供給されたペレットは、すでに溶融・変形温度に近い温度にまで加熱されて乾燥処理も行われた状態とされている。そのため、バレル８３の圧縮ゾーンにてペレットが溶融・変形しやすい状態となっており、圧縮ゾーンにおけるペレットの圧力を低くすることができる。よって、圧縮されるペレット間やペレットとスクリュー８４との間に生じるせん断熱を低減することができる。したがって、射出成形装置において、せん断熱に起因する樹脂の熱分解の発生を抑制し、スクリューやけ、炭化物や可燃性低沸点物（アウトガス）の発生、スクリューや金型の汚れを防止することができる。

また、射出成形装置８０では、混練溶融された状態の樹脂原料の射出は、通常バッチ処理として行われる。このような射出成形装置８０のバッチ処理に対応するため、粉粒体供給装置１では、加熱されたペレットの供給を一時的に停止（中断）させる機能を備えている。具体的には、第１回転駆動装置７によりスクリュー６の回転方向を正転方向から逆転方向に切り換えて、第１ゾーンＳ１においてペレットを搬送方向Ｐの逆向き（すなわち、上流側）に移動させている。バレル４の第１ゾーンＳ１では、例えば、導入口２の近傍に搬送方向Ｐの上流側に移動されたペレットを一時的に受け止める空間９が設けられている。

これにより、粉粒体供給装置１にて、加熱されたペレットを攪拌して溶着を抑制しながら、射出成形装置８０のバッチ処理に対応して一時的にペレットの供給を停止させることができる。なお、短時間でありペレットの溶着が懸念されない状況であれば、スクリュー６を停止させることによりペレットの搬送を一時的に停止させるようにしてもよい。なお、上流側に移動されたペレットを一時的に受け止める空間９は、導入口２の近傍に限られず、バレル４の第１ゾーンＳ１の上流側に設けられていればよい。

本実施の形態の粉粒体供給装置によれば、バレル４の第１ゾーンＳ１において、隣接しているペレット同士の相対的な関係、およびバレル４の内面に対するペレットの位置を常に変化させながら、ペレットの加熱を行うことができる。よって、ペレット同士が溶着することを抑制できるとともに、均一な状態に加熱されたペレットを第２ゾーンＳ２へ供給することができる。また、スクリュー６の円筒部１１の外周面とバレル４の内周面との間の空間の寸法が比較的狭い空間として設けられているため、第１伝熱ヒータ８からの熱をバレル４の内周面を通してペレットに効率的に伝えることができ、加熱効率を高めることができる。

また、バレル４の第２ゾーンＳ２において、搬送方向Ｐの流れを複数の仕切り板２１により一時的に堰き止める滞留部２０が設けられ、滞留部２０において複数の攪拌羽根によりペレットが攪拌されながら加熱されるようにしている。これにより、ペレットの溶着を抑制しながら、高い温度にまで（例えば、樹脂の溶融・変形温度に近い温度まで）ペレットを加熱することができる。また、ペレットを高い温度に保つことにより、ペレットの乾燥処理を促進することができる。

また、複数の滞留部２０Ａ、２０Ｂを設けるとともに、それぞれの仕切り板２１の上端縁２１ａの高さ位置が搬送方向Ｐの下流側に向かって順次低くなるように設定している。これにより、複数の滞留部２０Ａ、２０Ｂを段階的に経由して排出口３へと向かうようなペレットのマスフロー（先入れ先出しの流れ）を実現でき、ペレットの熱履歴を均一な状態とすることができる。

また、第１ゾーンＳ１の下流側に第２ゾーンＳ２の仕切り板２１が設けられ、仕切り板２１がペレットの流れを堰き止めることにより、第１ゾーンＳ１において、バレル４とスクリュー６との間の空間をペレットが充満された状態とすることができる。よって、第１ゾーンＳ１におけるペレットの加熱効率を向上させることができる。

よって、粉粒体供給装置１において、ペレットの溶着を抑制しながら、より高い温度にまでペレットを加熱して供給することが可能となる。

上述の実施の形態の説明では、粉粒体供給装置１において、第２ゾーンＳ２に複数の滞留部２０が設けられる場合を例としたが、このような場合に代えて、滞留部２０が１つのみ設けられる場合であってもよい。また、仕切り板２１を１枚のみ設置して、仕切り板２１の手前側の部分を滞留部とし、この部分に攪拌羽根２４を設けるような構成を採用してもよい。加熱される粉粒体原料の溶着のしやすさ、求められる加熱温度や乾燥状態などに応じて、仕切り板２１の設置枚数や滞留部２０の数を設定することが好ましい。

また、バレル４の軸方向に対して直交するように仕切り板２１が配置される場合を例として説明したが、このような場合に代えて、バレル４の軸方向に直交する面に対して、仕切り板２１を傾斜させるように配置してもよい。すなわち、仕切り板２１は、粉粒体原料の流れを制限できるように配置されていればよく、バレル４の軸方向に対して交差するように配置されていればよい。

また、仕切り板２１に切り欠き部２５を設けて、切り欠き部２５を通して一部のペレットが仕切り板２１を通過するような場合を例として説明したが、切り欠き部２５が設けられていない仕切り板を用いてもよい。切り欠き部２５の有無、切り欠き部２５の大きさ、個数、および形状は、取り扱われる粉粒体原料の仕様や加熱・乾燥条件に応じて設定することが好ましい。

また、粉粒体原料の流れを制限する制限部材として、円盤形状の仕切り板２１を用いる場合に代えて、回転駆動軸２２から放射状に広がる複数の羽根状部材を制限部材として用いてもよい。すなわち、制限部材は、粉粒体原料の流れを制限して一時的に堰き止めるような機能を有するような部材であればよい。

第１加熱手段、第２加熱手段として、バレル４の外面に配置された第１伝熱ヒータ８、第２伝熱ヒータ２６を用いる場合を例としたが、加熱手段としては様々な構成を採用し得る。例えば、スクリュー６の円筒部１１の内側や回転駆動軸２２の内側に伝熱ヒータを配置して加熱手段として使用してもよく、また、バレル４の外面に配置された第１伝熱ヒータ８、第２伝熱ヒータ２６と組み合わせて使用してもよい。また、伝熱ヒータに代えて、流体を用いた熱交換器を加熱手段として用いてもよい。

第１ゾーンＳ１においてスクリュー６を回転駆動する第１回転駆動装置７と、第２ゾーンＳ２において回転駆動軸２２を回転駆動する第２回転駆動装置２３とを別々に設ける場合に代えて、１台の回転駆動装置により回転駆動されるような構成を採用して装置の小型化を図ってもよい。

また、粉粒体供給装置１全体が、水平方向Ｑに対して傾斜配置されている場合を例としたが、このような場合に代えて、バレル４の第２ゾーンＳ２のみが水平方向に対して傾斜配置されるようにしてもよい。第２ゾーンＳ２において、それぞれの仕切り板２４の上端縁２１ａの高さ位置が搬送方向Ｐの下流側に向かって順次低くなるようにすれば、マスフロー性を高めることができる。なお、求められるマスフロー性の程度によっては、粉粒体供給装置１を傾斜配置させない場合であってもよい。

上述の実施の形態では、粉粒体原料として、例えば、樹脂ペレットを用いる場合を例として説明したが、粉粒体原料はペレットに限られず、粉体原料を用いる場合であってもよい。また、粉粒体原料は、樹脂材料に限られず、例えば、食品原料などであってもよい。そのため、粉粒体供給装置は射出成形装置に接続されている場合に限られない。

なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

１：粉粒体供給装置
２：導入口
３：排出口
４：バレル
４ａ：バレルの上部内面
５：ホッパ
６：スクリュー
７：第１回転駆動装置
８：第１伝熱ヒータ
９：空間
１１：円筒部
１２：フライト
１３：間隙
２０：滞留部
２１：仕切り板
２１ａ：上端縁
２１ｂ：下端縁
２２：回転駆動軸
２３：第２回転駆動装置
２４：攪拌羽根
２４ａ：外周側羽根
２４ｂ：内周側羽根
２５：切り欠き部
２６：第２伝熱ヒータ
２７：空間
８０：射出成形装置
Ｐ：搬送方向
Ｑ：水平方向
Ｓ１：第１ゾーン
Ｓ２：第２ゾーン

Claims (7)

1. 粉粒体原料の導入口と排出口とを有し、導入口に隣接する第１ゾーンと、第１ゾーンと排出口との間に位置する第２ゾーンとを有するバレルと、
   バレルの第１ゾーン内に配置され、回転駆動されることにより第２ゾーンに向けて粉粒体原料を搬送するスクリューと、
   バレルの第１ゾーン内の粉粒体原料を加熱する第１加熱手段と、
   バレルの第２ゾーン内に配置され、第１ゾーンより供給された粉粒体原料の流れを制限して、第２ゾーン内に粉粒体を一時的に滞留させる制限部材と、
   バレルの第２ゾーン内の粉粒体原料を加熱する第２加熱手段と、
   バレルの第２ゾーン内に一時的に滞留されている粉粒体原料を攪拌する複数の攪拌羽根と、を備え、
   バレルの第２ゾーンにおいて、制限部材の下端縁がバレル内面に近接して配置されるとともに、制限部材の上端縁とバレル内面との間に、粉粒体原料が制限部材を乗り越えて排出口へと向かうための空間が設けられている、粉粒体供給装置。
2. 制限部材は、バレルの軸方向に対して交差しかつ互いに離間して配置された複数の仕切り板であって、互いに対向する仕切り板によって挟まれた複数の滞留部が形成され、仕切り板の上端縁とバレル内面との間に、粉粒体原料が仕切り板を乗り越えて、隣接する滞留部へと向かうための空間が設けられている、請求項１に記載の粉粒体供給装置。
3. 複数の仕切り板と複数の拡散羽根とを回転駆動させる回転駆動軸がバレルの第２ゾーン内に配置され、
   仕切り板は円盤形状を有し、拡散羽根は対向する仕切り板に支持されるように回転駆動軸の軸方向に延在する、請求項２に記載の粉粒体供給装置。
4. 拡散羽根は、仕切り板の外縁近傍に配置された外周側羽根と、回転駆動軸の近傍に配置された内周側羽根とを含む、請求項３に記載の粉粒体供給装置。
5. 仕切り板の上端縁が粉粒体原料の搬送方向下流側に向かって順次低くなるように、回転駆動軸が傾斜している、請求項３または４に記載の粉粒体供給装置。
6. 仕切り板は切り欠き部を有し、一部の粉粒体原料が、切り欠き部を通して搬送方向下流側の滞留部に移動する、請求項２から５のいずれか１つに記載の粉粒体供給装置。
7. 第１ゾーンにおいて、粉粒体原料を下流側へと向かわせる正転方向と上流側へと向かわせる逆転方向とにスクリューを選択的に回転駆動させる回転駆動装置を備え、回転駆動装置によりスクリューを逆転方向に回転駆動させることにより、排出口を通しての粉粒体原料の供給を一時的に中断可能であって、
   逆転方向に回転駆動されるスクリューにより上流側へと搬送された粉粒体原料を一時的に受け止める空間がバレルの第１ゾーンの上流側に設けられている、請求項１から６のいずれか１つに記載の粉粒体供給装置。

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