JP2018122922A - 粉体供給装置および粉体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に粉体を供給する粉体供給装置において、特殊な容器に限られず、大きな開口部が形成された容器であっても粉体を簡単に供給することができると共に、粉体が容器外部に漏れることが抑制された粉体供給装置を提供する。
【解決手段】
粉体供給装置１は、容器に粉体を排出する排出口１０が形成された粉体供給パイプ２と、排出口１０よりも上方に位置すると共に粉体供給パイプ２内に開口する供給口１６から、粉体を供給する供給部３と、供給口１６よりも上方に位置すると共に粉体供給パイプ２内に開口する吸引口１７から、粉体供給パイプ２内の気体を吸引する負圧装置４とを備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、粉体供給装置および粉体供給方法に関する。

従来からトナーなどの粉体を容器に供給する粉体供給装置や粉体供給方法について各種提案されている。

たとえば、特開平８−１９８２０３号公報に記載された粉体供給装置は、ホッパと、ホッパの下端部に接続された粉体供給管と、エア吸引管とを備える。粉体容器は略密閉されており、粉体容器の上壁に粉体供給口とエア供給口とが形成されている。

粉体を粉体容器に供給する際には、ホッパには粉体が充填される。粉体供給管は、粉体容器の上壁に形成された粉体供給口に挿入される。エア吸引管は粉体容器に形成されたエア吸引管挿入口に挿入され、エア吸引管の端部は粉体供給管の端部よりも下方に配置される。

そして、ホッパに充填された粉体は、粉体供給管を通して粉体容器に供給される。エア吸引管は、粉体容器内に充填された粉体内に挿入され、粉体内のエアを吸引する。そして、粉体容器内に充填された粉体の充填量が多くなると、エア吸引管を粉体容器の底部から上方に移動させている。

特開２０１０−２７４９４０号公報に記載されたトナー充填装置は、トナー吐出管と、トナー吐出管を昇降させる吐出管移動装置と、吐出管洗浄管とを備える。

トナー吐出管はトナー充填容器内に挿入され、トナー充填容器内にトナーを供給する。吐出管移動装置は、トナー充填容器内に充填されたトナーが多くなると、トナー吐出管を上方に移動させる。トナー吐出管は、トナー充填容器へのトナーの充填が完了すると、トナー充填容器から引き出される。吐出管洗浄管は、トナー充填容器から引き出されたトナー吐出管を洗浄する。

特開２０１２−１２１６０２号公報には、粉粒体を容器に充填する粉粒体充填装置が記載されている。

特開平８−１９８２０３号公報 特開２０１０−２７４９４０号公報 特開２０１２−１２１６０２号公報

特開平８−１９８２０３号公報に記載された粉体供給装置を用いて粉体容器に粉体を供給する際には、粉体供給管およびエア吸引管は、粉体供給口およびエア吸引管挿入口に挿入されている。

しかし、粉体供給口に粉体供給管を挿入したり、エア吸引管挿入口にエア吸引管を挿入することは作業者にとって作業負担の増加につながる。また、特開平８−１９８２０３号公報においては、粉体容器として粉体供給口およびエア吸引管挿入管が形成された容器に限られている。

そこで、大きな開口部が形成された粉体容器に、特開平８−１９８２０３号公報に記載された粉体供給装置で粉体を供給したとする。たとえば、粉体容器の大きな開口部に粉体供給管およびエア吸引管を挿入した状態で、粉体の供給およびエアの吸引をすることが考えられる。

この場合、粉体供給管から容器内に粉体が供給されると粉体の一部が舞い上がる。エア吸引管は、堆積した粉体内に埋められているため、堆積された粉体の表面で舞い上がった粉体を吸引することはできない。その結果、容器の開口部から舞い上がった粉体が外部に漏れ出るおそれがある。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その第１目的は、容器に粉体を供給する粉体供給装置において、大きな開口部が形成された容器であっても粉体を簡単に供給することができると共に、粉体が容器外部に漏れることが抑制された粉体供給装置を提供することである。第２の目的は、容器に粉体を供給する粉体供給方法において、特殊な容器に限られず、大きな開口部が形成された容器であっても粉体を簡単に供給することができると共に、粉体が容器外部に漏れることが抑制された粉体供給方法を提供することである。

本開示に係る粉体供給装置は、底部を有する容器に粉体を供給する粉体供給装置であって、容器に粉体を排出する排出口が形成された粉体供給パイプと、排出口よりも上方に位置すると共に粉体供給パイプ内に開口する供給口から、粉体を供給する供給部と、供給口よりも上方に位置すると共に粉体供給パイプ内に開口する吸引口から、粉体供給パイプ内の気体を吸引する負圧装置とを備える。

上記の粉体供給装置によれば、まず、容器の底部または容器内に堆積した粉体に粉体供給パイプの排出口側の端部を近接させる。

そして、粉体供給パイプから容器に粉体を供給する。粉体供給パイプの排出口と容器底部との間には、殆ど隙間が生じていない状態となっており、排出口は容器底部によって封止または略封止された状態となっている。このため、供給された粉体の殆どが粉体供給パイプ内において容器の底部に堆積する。容器の底部に粉体が堆積する際に、粉体が舞い上がったとしても、粉体供給パイプの排出口の外側に舞い上がった粉体が出ることを抑制することができる。

粉体供給パイプ内において舞い上がった粉体は、吸引口から吸引される。このため、粉体供給パイプ内を容器から引き出す際などにおいて、粉体供給パイプから外部に漏れることを抑制することができる。

このように、粉体供給パイプを容器内に挿入し、負圧装置を駆動することで、粉体が外部に漏れることを抑制することができ、特殊な容器に限られず、各種の容器に粉体を供給することができる。

本開示に係る粉体供給方法は、粉体供給装置を用いて容器に粉体を供給する粉体供給方法であって、上記粉体供給装置は、容器に粉体を排出する排出口が形成された粉体供給パイプと、排出口よりも上方に位置すると共に粉体供給パイプ内に開口する供給口から、粉体を供給する供給部と、供給口よりも上方に位置すると共に粉体供給パイプ内に開口する吸引口から、粉体供給パイプ内の気体を吸引する負圧装置とを備える。上記粉体供給方法は、粉体供給パイプが粉体を容器に供給する工程と、負圧装置が粉体供給パイプ内を負圧にする工程とを備える。

上記の粉体供給方法において、まず、容器の底部または容器内に堆積した粉体に粉体供給パイプの排出口側の端部を近接または接触させる。このため、粉体供給パイプの排出口は、容器の底部または堆積した粉体によって封止または略封止された状態になる。このような状態で粉体供給パイプから容器に粉体を供給する。排出口は容器の底部または堆積した粉体によって封止または略封止されているので、粉体は粉体供給パイプ内において容器の底部または堆積した粉体上に堆積する。このため、容器の底部に粉体が堆積する際に、粉体が舞い上がったとしても、粉体供給パイプの排出口の外側に舞い上がった粉体が出ることを抑制することができる。

粉体供給パイプ内において舞い上がった粉体は、吸引口から吸引される。このため、粉体供給パイプ内を容器から引き出す際などにおいて、粉体供給パイプから外部に漏れることを抑制することができる。

このように、粉体供給パイプを容器内に挿入し、負圧装置を駆動することで、粉体が外部に漏れることを抑制することができ、特殊な容器に限られず、各種の容器に粉体を供給することができる。

本開示に係る粉体供給装置によれば、容器に粉体を供給する粉体供給装置において、特殊な容器に限られず、大きな開口部が形成された容器であっても粉体を簡単に供給することができると共に、粉体が容器外部に漏れることを抑制することができる。本開示に係る粉体供給方法によれば、容器に粉体を供給する粉体供給方法において、特殊な容器に限られず、大きな開口部が形成された容器であっても粉体を簡単に供給することができると共に、粉体が容器外部に漏れることを抑制することができる。

実施の形態１に係る粉体供給装置を模式的に示す断面図である。 供給口を模式的に示す正面図である。 粉体供給装置を用いて、容器に粉体を供給する第１工程を示す断面図である。 図３に示す工程後の工程を示す断面図である。 図４に示す状態において、張出部およびその周囲の構成を示す状態を示す拡大断面図である。 図５に示す状態からさらに粉体が供給されたときの状態を示す拡大断面図である。 粉体供給装置を用いて本実施例の供給方法で粉体を容器に供給した場合において、負圧装置４の吸引力を変えて、粉体供給パイプ内の内圧（Ｐａ）を変えたときにおける粉体の粉飛散量（％）を示す表である。 比較例に係る粉体供給装置を模式的に示す模式図である。 実施の形態２に係る粉体供給装置を模式的に模式図である。 粉体供給装置を用いて、容器に粉体を供給する第１工程を示す断面図である。 粉体供給装置を示す断面図である。

図１から図１１を用いて、実施の形態１，２に係る粉体供給装置および粉体供給方法について説明する。なお、図１から図１１に示す構成において、同一または実質的に同一の構成については同一の符号を付して、重複した説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る粉体供給装置１を模式的に示す断面図である。この図１に示すように、粉体供給装置１は、容器１９に粉体Ｐを供給する装置であり、容器１９は、底部２０と、底部２０の外周縁部から上方に立ち上がる周壁部２１とを含む。周壁部２１の上端部は環状に延びており、この周壁部２１の上端部によって開口部２２が形成されている。容器１９は、計測装置２５に配置されている。計測装置２５は容器１９に供給された粉体Ｐの質量を計測する。

粉体供給装置１は、粉体供給パイプ２と、供給部３と、負圧装置４と、昇降装置５と、張出部６と、閉塞板７と、制御部３０と、センサ３１と、入力部３２とを含む。

粉体供給パイプ２は中空筒状に形成されている。粉体供給パイプ２は上下方向に延びるように形成されている。粉体供給パイプ２の周面には、上下方向に延びるスリット９が形成されている。粉体供給パイプ２の下端部には排出口１０が形成されており、排出口１０から容器１９内に粉体Ｐを供給する。

張出部６は、粉体供給パイプ２の周面から外方に張り出すように形成されており、張出部６は、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部に形成されている。

張出部６は、容器１９内に挿入された状態において、底部２０と対向する対向面８を含む。この図１に示す例においては、張出部６は板状に形成されている。張出部６の対向面８は、下方に向かうにつれて、粉体供給パイプ２の周面から離れるように形成されている。このように、対向面８は傾斜するように形成されている。張出部６は、環状に形成されており、張出部６は傘状に形成されている。

張出部６を容器１９内に挿入した状態において、張出部６の下端部と周壁部２１との間の距離は、張出部６の下端部の全周に亘って、たとえば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

図１において、「１８」は、水平方向に延びる仮想平面を示し、「θ」は仮想平面１８と張出部６の対向面８とが成す角度であって、張出部６の傾斜角度を示す。

傾斜角度θは、粉体Ｐの安息角と同じである。なお、「安息角と同じである」とは、たとえば、安息角と完全に一致している場合と、安息角と実質的に一致している場合とを含む。安息角に一致しているとは、たとえば、安息角をαとすると、下記式（１）を満たすことを意味する。

α−１≦θ≦α＋１・・・（１）
なお、粉体Ｐの安息角αは、粉体Ｐの材料によって変わる。本実施の形態１においては、粉体Ｐとしては、リチウムイオン電池の導電材として用いられるカーボンブラック、トナー、小麦粉、テフロン（登録商標）などの微粉が挙げられる。

嵩比重が０．０４以上０．０８以下である微粉のカーボンブラックの安息角は、４５度である。また、トナーの安息角は、３５度である。微粉の小麦の安息角は、５７度程度である。

供給部３は、中空状に形成されたケース１１と、ケース１１内に配置された回転軸１２と、回転軸１２に設けられたフィン１３と、回転軸１２を回転させるモータ１４とを含む。

ケース１１は、たとえば、中空円筒状に形成されている。ケース１１はスリット９に挿入されており、ケース１１の一端は粉体供給パイプ２内に位置しており、ケース１１の他端は粉体供給パイプ２の外側に位置している。ケース１１の一端には供給口１６が形成されており、供給口１６は粉体供給パイプ２内に位置している。供給口１６は、排出口１０よりも上方に位置している。なお、ケース１１には図示されていない粉体貯留部が接続されている。

図２は、供給口１６を模式的に示す正面図である。この図２に示すように、供給口１６は、複数の分割穴１５によって形成されている。具体的には、供給口１６には、複数のセパレータ１５ａが配置されており、このセパレータ１５ａによって複数の分割穴１５が形成されている。

図１において、回転軸１２は、ケース１１の一端側から他端側に向けて延びるように形成されている。フィン１３は、回転軸１２の周面に形成されると共に螺旋状に延びるように形成されている。フィン１３は、ケース１１内に配置されており、回転軸１２と一体的に回転する。モータ１４はケース１１の他端側に配置されており、モータ１４は回転軸１２を回転させる。モータ１４が回転軸１２を回転させると、フィン１３も回転軸１２と共に回転する。

フィン１３が回転することで、ケース１１内の粉体Ｐが供給口１６に向けて搬送され、粉体Ｐは供給口１６から粉体供給パイプ２内に供給される。

負圧装置４は、吸引口１７から粉体供給パイプ２内の空気（気体）を吸引するエアポンプである。吸引口１７は、粉体供給パイプ２内に開口すると共に、供給口１６および排出口１０よりも上方に位置している。

昇降装置５は、粉体供給パイプ２を上下方向に昇降させる装置である。なお、本実施の形態１においては、負圧装置４は粉体供給パイプ２の上端部に設けられており、負圧装置４は粉体供給パイプ２と共に昇降する。なお、供給部３の位置は固定されており、粉体供給パイプ２が昇降すると、供給部３は粉体供給パイプ２に対して相対的に上下方向に移動する。スリット９は上下方向に延びるように形成されており、粉体供給パイプ２が昇降すると、供給部３はスリット９内を移動することになる。

閉塞板７は、ケース１１に固定されると共に、粉体供給パイプ２内に配置されている。閉塞板７はスリット９の近傍に配置されており、閉塞板７の上下方向の長さはスリット９の上下方向の長さよりも長い。そして、閉塞板７は、粉体供給パイプ２が昇降したとしても、スリット９を閉塞した状態を維持する。

センサ３１は、モータ１４の回転速度を検出する。センサ３１は、検出したモータ１４の回転速度を示す信号を制御部３０に送信する。入力部３２は、ユーザが粉体Ｐの充填量などを入力する装置である。入力部３２は、入力された充填量を示す信号（入力値）を制御部３０に送信する。

制御部３０は、センサ３１、入力部３２および計測装置２５から信号を受信し、モータ１４および昇降装置５の駆動を制御する。

たとえば、計測装置２５によって計測された計測値が入力部３２に入力された入力値になるように、モータ１４を駆動する。そして、モータ１４の回転速度に基づいて、粉体供給パイプ２を昇降させる。

なお、制御部３０がモータ１４および昇降装置５の駆動を制御する方法としては、各種考えられる。たとえば、制御部３０に粉体供給マップと、昇降スケジュールマップとを格納しておくことが考えられる。

粉体供給マップは、モータ１４の回転速度と、負圧装置４を駆動させた状態において粉体供給パイプ２から容器１９に供給される粉体Ｐの供給量との関係を示す。

制御部３０は、計測装置２５の計測値と入力部３２に入力された入力値との差分値と、上記の粉体供給マップとから、モータ１４の回転速度を導出する。

昇降スケジュールマップは、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部と、底部２０に堆積した粉体Ｐの表層とを接触させた状態が維持されるように、粉体供給パイプ２を上昇させるためのマップである。たとえば、粉体供給パイプ２から容器１９に供給された粉体Ｐの供給量と、粉体供給パイプ２の上昇量との関係を示すマップである。なお、粉体供給パイプ２から容器１９に供給された粉体Ｐの供給量は、粉体Ｐの供給開始から現時点までのモータ１４の回転速度の経緯と、粉体供給マップとから導出することができる。

上記のように構成された粉体供給装置１を用いて、容器１９に粉体Ｐを供給する供給方法について説明する。

図３は、粉体供給装置１を用いて、容器１９に粉体Ｐを供給する第１工程を示す断面図である。この図３に示す例においては、まず、計測装置２５の容器１９を粉体供給パイプ２の下方に配置する。次に、制御部３０は昇降装置５を駆動して、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部を容器１９の底部２０に近接させて、張出部６の下端部を底部２０に近接させる。

たとえば、張出部６の下端部と、底部２０との間の距離は、たとえば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下とされる。上記の距離が１ｍｍよりも小さくなると、粉体供給パイプ２および張出部６を容器１９内に挿入する際に、張出部６と底部２０とが接触するおそれがあるためである。上記の距離が２ｍｍよりも大きくなると、張出部６および底部２０の間の隙間が大きくなり、当該隙間から粉体Ｐが漏れて、粉体Ｐが舞い上がるおそれがあるためである。

そして、制御部３０は供給部３のモータ１４を駆動する。モータ１４が駆動すると回転軸１２およびフィン１３が回転し、ケース１１内の粉体Ｐが供給口１６から粉体供給パイプ２内に供給される。粉体Ｐが供給口１６から粉体供給パイプ２内に供給されると、粉体Ｐは供給口１６から落下して排出口１０から排出される。排出口１０から排出された粉体Ｐは底部２０に堆積する。

粉体Ｐが底部２０に堆積する際に、粉体Ｐの一部が舞い上がる場合がある。特に、粉体Ｐの嵩比重が小さい場合には、舞い上がり易い。

この際、張出部６の下端部が底部２０に近接している状態であるため、舞い上がった粉体Ｐが張出部６および粉体供給パイプ２の外部に漏れることが抑制されている。これに伴い、粉体Ｐが容器１９の外部に漏れることを抑制することができる。

制御部３０は、負圧装置４を駆動させる。負圧装置４が駆動すると、粉体供給パイプ２内の空気を吸引すると共に、粉体供給パイプ２内で舞い上がった粉体Ｐを吸引する。

吸引口１７は、供給口１６よりも上方に位置しているため、供給口１６から排出される粉体Ｐが直接負圧装置４に吸引されることが抑制されている。

供給部３が粉体Ｐを搬送する際に、粉体Ｐが塊り状となっている場合がある。供給口１６は、セパレータ１５ａによって複数の小さな分割穴１５に分割されているため、塊り状の粉体Ｐは、分割穴１５を通る際に小さく分解される。これにより、塊り状の粉体Ｐが粉体供給パイプ２に供給されることを抑制することができ、塊り状の粉体Ｐが底部２０に衝突することで、多くの粉体Ｐが舞い上がることを抑制することができる。

そして、粉体供給パイプ２内において、底部２０上に粉体Ｐが順次堆積する。そして、粉体Ｐは山状に堆積される。

図４は、図３に示す工程後の工程を示す断面図である。この図４に示すように、粉体Ｐは底部２０上に山状に堆積して、底部２０に粉体Ｐの盛山３５が形成される。

そして、盛山３５が大きくなるにつれて、盛山３５の表面は張出部６に近づく。山状に堆積した粉体Ｐの安息角と、張出部６の傾斜角度は一致している。

図５は、図４に示す状態において、張出部６およびその周囲の構成を示す状態を示す拡大断面図である。この図５に示す状態においては、盛山３５の表面は、張出部６から僅かに離れた状態になっている。この際、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部および粉体供給パイプ２の内周面４０は、盛山３５と接触していない。

図６は、図５に示す状態からさらに粉体Ｐが供給されたときの状態を示す拡大断面図である。

この図６に示す状態においては、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部および内周面４０は、容器１９内に堆積した粉体Ｐ（盛山３５）の表層と接触している。

図６中の「Ｌ」は、内周面４０において、粉体Ｐと接触している部分の上下方向の接触長さを示す。

制御部３０は、接触長さＬが、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のいずれかの所定値となると、昇降装置５を駆動させて、粉体供給パイプ２の上昇を開始させる。

すなわち、接触長さＬが上記所定値となる粉体Ｐの供給量を予め実験などで計測しておき、昇降スケジュールマップは、当該供給量において粉体供給パイプ２を昇降させるように設定されている。

そして、制御部３０は、粉体Ｐの供給を継続しつつも、接触長さＬが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように粉体供給パイプ２を上昇させる。

「容器に堆積した粉体の表層と、粉体供給パイプの排出口側の端部とを接触させた状態」とは、本実施の形態１においては、接触長さＬが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることである。

接触長さＬが１ｍｍよりも小さく設定すると、盛山３５の形状によっては、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部および張出部６と、盛山３５との間の一部に隙間が生じるおそれがあるためである。

粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部および張出部６と、盛山３５との間の一部に隙間が生じると、粉体供給パイプ２内で舞い上がった粉体Ｐが、当該隙間から粉体供給パイプ２の外部に漏れるおそれがあるためである。

接触長さＬの長さが１０ｍｍよりも長くなると、粉体供給パイプ２と粉体Ｐとの接触面積が大きくなる。粉体供給パイプ２と粉体Ｐとの接触面積が大きくなると、粉体Ｐと粉体供給パイプ２の摩擦により、計測装置２５が計測する計測値に与える影響が大きくなる。

そして、図６に示す状態から粉体Ｐの供給を継続すると共に、粉体供給パイプ２を上昇させると、図１に示すように、容器１９内に多くの粉体Ｐが堆積する。

粉体Ｐが堆積する過程において、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部が盛山３５の表層と接触するように維持されており、張出部６の傾斜角度θは盛山３５の安息角と一致している。張出部６の対向面８は、盛山３５の表面との間に隙間が形成され難く、盛山３５の表面において粉体Ｐが舞い上がることが抑制されている。

特に、張出部６の下端部と周壁部２１との間の距離は、張出部６の下端部の全周に亘って、たとえば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であるため、盛山３５の表面が外部に露出することを抑制することができる。

なお、張出部６の下端部と周壁部２１との間の距離が１ｍｍよりも小さくなると、張出部６を容器１９内に挿入する際に、張出部６が周壁部２１と接触するおそれがあるためである。また、張出部６の下端部と周壁部２１との間の距離が２ｍｍよりも大きくなると、露出する盛山３５の表面が広くなり、盛山３５の表面から舞い上がる粉体Ｐが多くなるおそれがあるためである。

そして、計測装置２５の計測値が所定値になると、制御部３０は、供給部３の駆動を停止させて、粉体Ｐの供給を停止する。

その後、制御部３０は、昇降装置５を駆動させて、粉体供給パイプ２を上方に移動させる。この際、粉体供給パイプ２内に舞い上がっていた粉体Ｐは、昇降装置５によって吸引されるため、容器１９の外部に粉体Ｐが漏れることが抑制される。

上記のように、粉体Ｐを容器１９に供給開始してから供給終了までの間に粉体供給パイプ２および張出部６の外部で粉体Ｐが舞い上がることを抑制することができる。これにより、粉体供給装置１の周囲環境をクリーンに維持することができる。

さらに、粉体Ｐが容器１９の周囲に漏れ出ることを抑制することができるため、粉体供給装置１、容器１９および計測装置２５が汚れることを抑制することができる。特に計測装置２５が汚れることを抑制することで、汚れによる計測装置２５の計測誤差を小さく抑えることができる。

また、容器１９のように大きな開口部が形成された一般的な容器にも粉体供給装置１は適用することができるため、汎用性が高い。

図１、図７および図８を用いて、実施例に係る粉体供給装置１による供給結果と、比較例に係る粉体供給装置による供給結果について説明する。なお、実施例に係る粉体供給装置１および比較例に係る粉体供給装置のいずれにおいても、粉体Ｐは、導電材（DENKA BLACK Li-435（デンカ株式会社製））である。

図１において、実施例に係る粉体供給装置１の供給部３は、SMB410スクリューフィーダー(セイワ技研製)である。計測装置２５は、電子天秤 GK-61OO(株式会社エー・アンド・デイ製)である。容器１９は、内径Φ240(mm)×内高さ240(mm)のアクリル容器である。粉体供給パイプ２は、内径Φ140(mm×投入高さ385(mm)のパイプである。

そして、本実施例の粉体Ｐの供給方法は、上記の実施の形態１において説明した粉体Ｐの供給方法と同じである。

図８は、比較例に係る粉体供給装置を模式的に示す模式図である。この図８に示すように、比較例に係る粉体供給装置１Ａも、粉体供給パイプ２Ａと、供給部３Ａと、昇降装置５Ａとを備える。そして、粉体供給パイプ２Ａ、各供給部３Ａおよび昇降装置５Ａは、粉体供給パイプ２、供給部３および昇降装置５と同じである。

その一方で、粉体供給装置１Ａにおいては、粉体供給パイプ２の端部に張出部６が設けられておらず、負圧装置４も設けられていない。粉体供給装置１Ａには、負圧装置４に替えて、外部集塵機４Ａおよび集塵パイプ４Ｂが設けられている。

外部集塵機４Ａは容器１９の外部に設けられている。集塵パイプ４Ｂの一端は、容器１９内に挿入されており、集塵パイプ４Ｂの他端は外部集塵機４Ａに接続されている。

比較例の粉体Ｐの供給方法は、盛山３５と、粉体供給パイプ２の下端部とを１ｍｍ程度あけた状態を維持した状態で粉体Ｐを容器１９に供給すると共に、外部集塵機４Ａを駆動して容器１９内で舞い上がっている粉体Ｐを吸引する方法である。

そして、粉体供給装置１を用いて本実施例の供給方法で粉体Ｐを容器１９に供給した場合と、粉体供給装置１Ａを用いて比較例の供給方法で粉体Ｐを容器１９に供給した場合とにおいて、容器１９の外部に漏れた粉体Ｐの漏れ量を測定した。

その結果、粉体供給装置１を用いて本実施例の供給方法で粉体Ｐを容器１９に供給した場合の方が、漏れ量が少ないことが分かった。

比較例においては、粉体供給パイプ２Ａ内で粉体Ｐを供給すると、底部２０上で粉体Ｐが舞い上がる。舞い上がった粉体Ｐの一部は、集塵パイプ４Ｂおよび外部集塵機４Ａによって吸引される一方で、舞い上がった粉体Ｐの残りの多くが容器１９の外部に飛散したためである。その結果、比較例においては、周囲環境の悪化、計測装置２５Ａの計測精度の悪化、および粉体供給装置１Ａへの付着が生じた。なお、粉体Ｐの粉体供給装置１への付着は、粉体供給装置１Ａの故障の原因となり易い。さらに、容器１９の外部に漏れる粉体Ｐが多くなることで、粉体Ｐの材料ロスが多くなる。

図７は、粉体供給装置１を用いて本実施例の供給方法で粉体Ｐを容器１９に供給した場合において、負圧装置４の吸引力を変えて、粉体供給パイプ２内の内圧（Ｐａ）を変えたときにおける粉体Ｐの粉飛散量（％）を示す表である。

なお、粉飛散量（％）は、下記式（２）で示すものである。
粉飛散量＝１００×［（負圧装置４に吸引された粉体Ｐの質量）＋（容器１９外部に漏れた粉体Ｐの質量）]／（供給部３から供給した粉体Ｐの質量）・・・（２）
グラフ中央の「Ｐ１」は、粉体供給パイプ２内の内圧を−７．５Ｐａとしたときの粉飛散量を示す。Ｐ１における粉飛散量は、０．００％である。「Ｐ２」は、粉体供給パイプ２内の内圧を−２．５Ｐａとしたときの粉飛散量を示す。Ｐ２における粉飛散量は、０．０３％である。「Ｐ３」は、粉体供給パイプ２内の内圧を−１０Ｐａとしたときの粉飛散量を示す。Ｐ３における粉飛散量は、０．０９％である。「Ｐ４」は、粉体供給パイプ２内の内圧を０Ｐａとしたときの粉飛散量を示す。Ｐ４における粉飛散量は、０．０５５％である。

このように、Ｐ１〜Ｐ４のいずれの場合においても、粉飛散量が少なく、粉体供給パイプ２内の内圧を−１０Ｐａ以上０Ｐａ以下にすることが好ましいことが分かる。

そして、図７に示すグラフから明らかなように、Ｐ１，Ｐ２における粉飛散量が非常に少なく、粉体供給パイプ２内の内圧を−７Ｐａ以上−２．５Ｐａ以下にすることがより好ましいことが分かる。すなわち、粉体供給パイプ２内の内圧を−７Ｐａより小さくすると、負圧装置４によって吸引される粉体Ｐが多くなる。粉体供給パイプ２内の内圧を−２．５Ｐａよりも大きくすると、容器１９の外部に漏れる漏れ量が多くなる。

なお、上記の実施の形態１および実施例においては、張出部６を設けた例について説明したが、本開示において張出部６を設けることは必須の構成ではない。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る粉体供給装置１Ｂを模式的に模式図である。この図９に示すように、粉体供給装置１Ｂは、粉体供給パイプ２と、供給部３と、負圧装置４と、昇降装置５とを備える。その一方で、粉体供給装置１Ｂには、張出部６が設けられていない。

このような粉体供給装置１Ｂにおいても、上記実施の形態１に係る粉体Ｐの供給方法と同様にして粉体Ｐを容器１９に供給することで、容器１９の外部に粉体Ｐが漏れることを抑制することができる。

図１０は、粉体供給装置１Ｂを用いて、容器１９に粉体Ｐを供給する第１工程を示す断面図である。この図１０に示すように、制御部３０は、粉体供給パイプ２の排出口１０を容器１９の底部２０に近接させる。たとえば、粉体供給パイプ２の端部と、底部２０との間の距離を１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度とする。

上記の距離を１ｍｍよりも小さくすると、粉体供給パイプ２を容器１９内に挿入する際に、粉体供給パイプ２の端部が底部２０に接触するおそれがあるためである。上記の距離を２ｍｍよりも大きくすると、粉体供給パイプ２の端部と底部２０との間の隙間から粉体Ｐが漏れて、粉体Ｐが舞い上がるおそれがあるためである。

このように、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部と、底部２０との間には殆ど隙間が形成されていない状態で、制御部３０は供給部３を駆動させて、粉体供給パイプ２に粉体Ｐを供給する。

本実施の形態２においても、供給開始時において、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部を底部２０に近接させているため、容器１９に供給された粉体Ｐの殆どは、粉体供給パイプ２内において底部２０上に堆積する。このため、粉体供給パイプ２内に供給された粉体Ｐが底部２０に堆積した際に、舞いあがった粉体Ｐが粉体供給パイプ２の外側に漏れることを抑制することができる。

なお、本実施の形態２においても、負圧装置４は、粉体供給パイプ２内において舞い上がった粉体Ｐを吸引する。

粉体供給パイプ２内への粉体Ｐの供給が継続されると、粉体供給パイプ２内において、盛山３５の高さが順次高くなる。

制御部３０は、制御部３０は、接触長さＬが、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のいずれかの所定値となると、昇降装置５を駆動させて、粉体供給パイプ２の上昇を開始させる。

そして、制御部３０は、粉体Ｐの供給を継続しつつも、接触長さＬが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように粉体供給パイプ２を上昇させる。

図１０に示す状態から粉体Ｐの供給を継続すると、図９に示すような状態になる。図９において、粉体供給パイプ２の排出口１０側の端部と、盛山３５との接触が維持された状態が継続されているので、粉体Ｐが粉体供給パイプ２の外側で舞い上がることが抑制されている。

このように、本実施の形態２に係る粉体供給装置１Ｂにおいても、上記実施の形態１に係る粉体供給装置１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態３）
図１１を用いて、実施の形態３に係る粉体供給装置１Ｃについて説明する。図１１は、粉体供給装置１Ｂを示す断面図である。この図１１に示すように、粉体供給装置１Ｃは、粉体供給パイプ２と、供給部３と、負圧装置４と、昇降装置５と、張出部６と、閉塞板７と、制御部３０と、センサ３１と、入力部３２とを含む。

さらに、粉体供給装置１Ｃは、外部集塵機５０と、集塵パイプ５１と、張出部５２とを含む。

張出部５２は粉体供給パイプ２の外周面に設けられており、張出部５２は張出部６よりも上方に配置されている。張出部５２は粉体供給パイプ２の外周面から水平方向に延びるように形成されており、張出部５２は環状に形成されている。

この図１１に示す例においては、張出部５２は板状に形成されており、粉体供給パイプ２が容器１９内に挿入された状態において、張出部５２の外周縁部と、周壁部２１との間の距離は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度とされている。

このため、粉体供給パイプ２および接続穴５３が容器１９内に挿入された状態においては、容器１９内の空間は、張出部５２によって仕切られる。具体的には、張出部５２および張出部６によって、容器１９内に集塵空間５４が形成される。

集塵パイプ５１の一端は張出部５２に形成された接続穴５３に接続されており、集塵パイプ５１は集塵空間５４と連通している。集塵パイプ５１の他端は外部集塵機５０に接続されている。

外部集塵機５０は制御部３０によって駆動されており、外部集塵機５０が駆動すると、集塵空間５４内の空気を吸引すると共に、集塵空間５４内に浮遊する粉体Ｐも吸引する。

粉体供給装置１Ｃを用いて容器１９に粉体Ｐを供給する供給方法は、上記実施の形態１の供給方法と同様である。

その一方で、容器１９に粉体Ｐを供給する過程において、外部集塵機５０も駆動しており、集塵空間５４内の粉体Ｐを集塵している。

粉体Ｐを容器１９に供給する過程において、盛山３５の表面のうち張出部６から露出する部分において、粉体Ｐが舞い上がる場合がある。

張出部５２および周壁部２１の間の隙間が小さいため、舞い上がった粉体Ｐは集塵空間５４内で浮遊する。外部集塵機５０は集塵空間５４内で浮遊する粉体Ｐを吸引するため、張出部５２および周壁部２１の隙間から粉体Ｐが外部に漏れることを抑制することができる。

このように、実施の形態３に係る粉体供給装置１Ｃを用いて容器１９に粉体Ｐを供給すると、容器１９の外部に漏れる粉体Ｐの漏れ量を少なく抑えることができる。

上記のように、実施の形態１〜３において、粉体Ｐの粉体供給装置と、粉体Ｐの供給方法について説明した。このような粉体供給装置および供給方法は、たとえば、二次電池の電極体を製造する工程に適用することができる。

具体的には、二次電池の電極体を製造する湿潤粉体製法に適用することができる。湿潤粉体製膜法においては、筒状の容器内に活物質粉末、バインダ粉末および導電粉末を攪拌しながら、バインダ分散液を噴霧することにより、湿潤顆粒を調製する。そして、調製した湿潤顆粒を回転ロール間のロール隙に供給して、湿潤顆粒を圧密させることで電極膜を形成する。導電粉末としては、微粉のカーボンブラックが採用される。カーボンブラックの配合量は、湿潤顆粒の組成に影響を与えるため、配合量を正確に測定することが求められている。

そこで、上記の実施の形態１〜３に係る粉体供給装置１および粉体Ｐの供給方法を採用することで、カーボンブラックの配合量を正確なものとすることができる。さらに、カーボンブラックが周囲に漏れることを抑制することができるので、周囲環境をクリーンなものとすることができる。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 粉体供給装置、２，２Ａ 粉体供給パイプ、３，３Ａ 供給部、４ 負圧装置、４Ａ，５０ 外部集塵機、４Ｂ，５１ 集塵パイプ、５，５Ａ 昇降装置、６，５２ 張出部、７ 閉塞板、８ 対向面、９ スリット、１０ 排出口、１１ ケース、１２ 回転軸、１３ フィン、１４ モータ、１５ 分割穴、１５ａ セパレータ、１６ 供給口、１７ 吸引口、１８ 仮想平面、１９ 容器、２０ 底部、２１ 周壁部、２２ 開口部、２５，２５Ａ 計測装置、３０ 制御部、３１ センサ、３２ 入力部、３５ 盛山、４０ 内周面、５３ 接続穴、５４ 集塵空間、Ｌ 長さ、Ｐ 粉体。

Claims (9)

1. 底部を有する容器に粉体を供給する粉体供給装置であって、
   前記容器に前記粉体を排出する排出口が形成された粉体供給パイプと、
   前記排出口よりも上方に位置すると共に前記粉体供給パイプ内に開口する供給口から、前記粉体を供給する供給部と、
   前記供給口よりも上方に位置すると共に前記粉体供給パイプ内に開口する吸引口から、前記粉体供給パイプ内の気体を吸引する負圧装置と、
   を備えた、粉体供給装置。
2. 前記粉体供給パイプを昇降させる昇降装置をさらに備え、
   前記昇降装置は、前記容器に堆積した粉体の表層と、前記粉体供給パイプの前記排出口側の端部とを接触させた状態で、前記粉体供給パイプを上昇させる、請求項１に記載の粉体供給装置。
3. 前記粉体供給パイプの表面から張り出すように形成された張出部をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の粉体供給装置。
4. 前記張出部は、前記容器の底部と対向する対向面を有しており、
   前記張出部の前記対向面は、下方に向かうにつれて前記粉体供給パイプの表面から離れるように傾斜するように形成されており、
   水平方向に延びる仮想水平面に対する前記対向面の傾斜角度は、前記粉体の安息角である、請求項３に記載の粉体供給装置。
5. 前記供給口は、複数の分割穴によって形成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の粉体供給装置。
6. 粉体供給装置を用いて容器に粉体を供給する粉体供給方法であって、
   前記粉体供給装置は、
   前記容器に前記粉体を排出する排出口が形成された粉体供給パイプと、
   前記排出口よりも上方に位置すると共に前記粉体供給パイプ内に開口する供給口から、前記粉体を供給する供給部と、
   前記供給口よりも上方に位置すると共に前記粉体供給パイプ内に開口する吸引口から、前記粉体供給パイプ内の気体を吸引する負圧装置と、
   を備え、
   前記粉体供給パイプが前記粉体を前記容器に供給する工程と、
   前記負圧装置が前記粉体供給パイプ内を負圧にする工程と、
   を備えた、粉体供給方法。
7. 前記粉体を供給する工程において、前記容器に堆積した粉体の表層と前記粉体供給パイプの前記排出口側の端部とを接触させた状態で、前記粉体供給パイプを上昇させる、請求項６に記載の粉体供給方法。
8. 前記粉体供給装置は、前記粉体供給パイプの表面から張り出すように形成された張出部をさらに備え、
   前記粉体を供給する工程において、前記張出部を前記容器に供給された前記粉体の上に配置する、請求項６または請求項７に記載された粉体供給方法。
9. 前記張出部は、前記容器の底部と対向する対向面を有しており、
   前記張出部の前記対向面は、下方に向かうにつれて前記粉体供給パイプの表面から離れるように傾斜するように形成されており、
   水平方向に延びる仮想水平面に対する前記対向面の傾斜角度は、前記粉体の安息角である、請求項８に記載の粉体供給方法。

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