JP2019194125A - 不活性気体混入装置と粉粒体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒体に窒素を行き渡らせること。【解決手段】不活性気体混入装置４００は、粉粒体を受け入れる受入ホッパ４１０と、受入ホッパ４１０に供給される粉粒体Ｐを回転して拡散する拡散盤４０１と、受入ホッパ４１０に窒素Ｎ２を供給する窒素噴出部４２０と、を備えている。受入ホッパ４１０内で回転する拡散盤４０１によって拡散された粉粒体Ｐに窒素Ｎ２を混入させるようになっているので、粉粒体に不活性気体を容易に混入することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、粉粒体に不活性気体を混入する不活性気体混入装置と、この不活性気体混入装置を備えた粉粒体供給装置とに関する。

一般に、粉、顆粒等の粉粒体は、収納袋に収納され、密閉されて保管されることが多い。ところが、粉粒体には、空気が混入されていることが多い。このため、粉粒体によっては、長期間、収納袋に密閉されていると、空気に含まれている酸素によって、酸化して、変質したり、固まったりするものがある。このような粉粒体には、小麦粉、脱脂粉乳、コピー機用の磁性体を含んだトナー等がある。

そこで、従来、粉粒体に不活性気体を混入して、粉粒体が空気の影響を受けにくくした不活性気体混入装置がある（特許文献１）。

特許第４５３１７４３号公報

しかし、従来の不活性気体混入装置は、円筒の中を移送する粉粒体に不活性気体を供給するため、粉粒体に不活性気体を行き渡らせるのが困難であった。

また、このような不活性気体混入装置を備えて粉粒体を供給する粉粒体供給装置は、供給した粉粒体の品質を長期間、一定に保たせることが困難であった。

そこで、本発明は、粉粒体に不活性気体を混入し易くした不活性気体混入装置と、この不活性気体混入装置を備えて空気による影響を少なくした粉粒体を供給する粉粒体供給装置とを提供することにある。

本発明は、粉粒体を受け入れる受入槽と、前記受入槽に供給される粉粒体を拡散する拡散手段と、前記受入槽に不活性気体を供給する不活性気体供給手段と、を備え、前記受入槽内で拡散された粉粒体に不活性気体を混入させる、ことを特徴とする不活性気体混入装置によって上記の課題を解決した。

本発明は、上記の不活性気体混入装置と、粉粒体の空気を脱気して、該粉粒体を前記不活性気体混入装置の受入槽に供給する脱気供給装置と、を備えた、ことを特徴とする粉粒体供給装置によって上記の課題を解決した。

本発明は、上記の不活性気体混入装置と、前記不活性気体混入装置の受入槽から供給されてくる粉粒体に含まれている不活性気体及び空気を脱気して、該粉粒体を回収する回収装置と、を備えた、ことを特徴とする粉粒体供給装置によって上記の課題を解決した。

本発明は、上記不活性気体混入装置と、上記脱気供給装置と、上記回収装置と、を備えた、ことを特徴とする粉粒体供給装置によって上記の課題を解決した。

本発明の不活性気体混入装置は、受入槽内で拡散された粉粒体に不活性気体を混入させるので、粉粒体に不活性気体を容易に行き渡らせることができる。

本発明の粉粒体供給装置は、脱気供給装置によって粉粒体の空気を脱気してから、該粉粒体を不活性気体混入装置の受入槽に供給するので、空気による影響を少なくした粉粒体を供給することができる。

本発明の粉粒体供給装置は、回収装置によって、不活性気体混入装置の受入槽から供給されてくる粉粒体に含まれている不活性気体及び空気を脱気して、該粉粒体を回収するようになっているので、空気による影響を少なくした粉粒体を供給することができる。

本発明の粉粒体供給装置は、脱気供給装置によって粉粒体の空気を脱気してから、該粉粒体を不活性気体混入装置の受入槽に供給し、そして、回収装置によって、不活性気体混入装置の受入槽から供給されてくる粉粒体に含まれている不活性気体及び空気を脱気して、該粉粒体を回収するようになっているので、空気による影響を少なくした粉粒体を供給することができる。

本発明の実施形態の不活性気体混入装置と、この不活性気体混入装置等を備えた本発明の実施形態の粉粒体供給装置との概略図である。 図１の粉粒体供給装置の脱気供給装置と不活性気体混入装置の一部分との断面図である。（Ａ）は、脱気供給装置の粉粒体の供給方向（矢印Ｙ方向）に沿った断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）のフィルタ体の部分拡大図である。 図２のＣ―Ｃ矢視断面図である。 図２のＤ―Ｄ矢視断面図である。 他の形態の脱気供給装置と不活性気体混入装置の一部分との粉粒体の供給方向（矢印Ｙ方向）に沿った断面図である。 図５のオーガと案内筒との拡大図である。 図６の矢印Ｋの部分拡大図である。 図１のＥ−Ｅ矢視断面図であり、窒素噴出部の概略図である。 他の形態の不活性気体混入装置の図であり、図２に相当する図である。 図１に示す回収装置の外観斜視図である。 図１０に示す回収装置の縦断面概略図である。 図１１のＪ−Ｊ矢視断面図である。 回収装置のフィルタ体に振動素子を設けた場合の回収装置の縦断面概略図であり、図１１に相当する図である。 変形例に係る粉粒体供給装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態の不活性気体混入装置と、不活性気体混入装置を備えた粉粒体供給装置とを図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の不活性気体混入装置と、この不活性気体混入装置等を備えた本発明の実施形態の粉粒体供給装置の概略図である。

図１において、粉粒体供給装置１は、脱気供給装置２５０、不活性気体混入装置４００、回収装置６００、真空ポンプ６１３及び不活性気体再利用装置７００等を備えている。

図１に示す、粉粒体供給装置１の動作を予め概略説明する。粉粒体供給装置１は、脱気供給装置２５０によって、粉粒体Ｐの空気を脱気して、該粉粒体を不活性気体混入装置４００の受入槽としての受入ホッパ４１０に供給する。そして、不活性気体混入装置４００が、受入ホッパ４１０内で、粉粒体を拡散し、その拡散した粉粒体に不活性気体を混入させる。最後に、回収装置６００が、受入ホッパ４１０内で不活性気体を混入された粉粒体を回収槽としての回収ホッパ６１０で受け入れて、その回収ホッパ６１０内で、気体抜き手段としてのフィルタ体６３０によって、粉粒体中の不活性気体及び空気を吸引脱気する。その結果、粉粒体供給装置１は、空気の含有量の少ない粉粒体を供給することができる。

（脱気供給装置２５０）
図１は、本発明の実施形態の不活性気体混入装置４００と、この不活性気体混入装置４００等を備えた本発明の実施形態の粉粒体供給装置１との概略図である。図２は、図１の粉粒体供給装置１の脱気供給装置２５０と不活性気体混入装置４００の一部分との断面図である。図２（Ａ）は、脱気供給装置２５０の粉粒体の供給方向（矢印Ｙ方向）に沿った断面図である。図２（Ｂ）は、（Ａ）のフィルタ体２１０の部分拡大図である。図３は、図２のＣ―Ｃ矢視断面図である。図４は、図２のＤ―Ｄ矢視断面図である。

なお、脱気供給装置には、図１乃至図４に示す脱気供給装置２５０の他に、形態の異なる図５に示す脱気供給装置３５０もあるが、この脱気供給装置３５０については後述する。

脱気供給装置２５０は、供給装置１００と、脱気装置２００とを備えている。

（脱気供給装置２５０の供給装置１００）
供給装置１００は、貯留ホッパ１０１と、貯留ホッパ１０１の下部に接続され、上下方向を向いて粉粒体を案内する円筒状の案内筒１０２と、案内筒１０２内で回転して粉粒体を供給する軸状のスクリュとしてのオーガ１１０等を備えている。なお、貯留ホッパ１０１は、必ずしも必要としない。

貯留ホッパ１０１は、不図示の支持フレームに支持されて、略逆円錐状に形成されている。貯留ホッパ１０１は、不図示の粉粒体供給装置或いはユーザによって供給された粉粒体Ｐを貯留するようになっている。貯留ホッパ１０１の上部は、粉粒体が供給されるようになっている。貯留ホッパ１０１の下部は、粉粒体を排出して供給できるように解放されている。貯留ホッパ１０１には、後述するオーガ１１０の回転軸１１１が貫通している。回転軸１１１の上部には、プーリ１０３が設けられている。プーリ１０３には、不図示のモータの回転を伝達するベルト１０４が掛けられている。回転軸１１１の貯留ホッパ１０１内の中間部分には撹拌片１０５が複数設けられている。撹拌片１０５は、貯留ホッパ１０１の逆円錐状の部分の内面に沿って、回転軸１１１によって回転して、貯留ホッパ１０１内の粉粒体を撹拌し、粉粒体が貯留ホッパ１０１から流出し易くする部材である。

図２において、オーガ１１０は、案内筒１０２と貯留ホッパ１０１との内部に位置して回転する回転軸１１１と、回転軸１１１の外周に螺旋状に設けられて、回転軸１１１の回転によって案内筒１０２内で回転して粉粒体を搬送する羽根１１２とで形成されている。羽根１１２は、図３に示すように、回転軸１１１と直交する図２のＣ―Ｃ矢視方向から見ると円形に形成されている。回転軸１１１は、貯留ホッパ１０１に回転自在に支持されている。羽根１１２は、案内筒１０２の下端部である粉粒体排出口１０２ｂまで延びている。回転軸１１１は、粉粒体排出口１０２ｂより、さらに、下方に延びている。

なお、オーガとしては、図５乃至図７に示すように、回転軸が中空状の回転軸３７１と回転軸３７１に設けられた羽根１１２とで形成されたオーガ３７０も有り、図２に示すオーガ１１０のみに限定されるものではない。

以上の供給装置１００は、回転軸１１１が不図示のモータによって回転すると、回転軸１１１と一体の羽根１１２も回転する。すなわち、オーガ１１０が回転する。すると、供給装置１００は、貯留ホッパ１０１内の粉粒体Ｐを、回転する羽根１１２によって案内筒１０２に送り込み、さらに、案内筒１０２内を矢印Ｙ方向に搬送して、案内筒１０２の粉粒体排出口１０２ｂから、後述する不活性気体混入装置４００の受入槽としての受入ホッパ４１０に供給するようになっている。供給装置１００は、オーガ１１０の回転を止めると、粉粒体の搬送を停止して、オーガ１１０によって、粉粒体を案内筒１０２内に保持することができる。

（脱気供給装置２５０の脱気装置２００）
図１乃至図４において、脱気装置２００は、主に、案内筒１０２に設けられている。脱気装置２００は、供給装置１００の案内筒に設けられたフィルタ体２１０と、フィルタ体２１０を覆って形成された負圧室２２０と、負圧室２２０を負圧にする空気吸引装置２３０と等を備えている。

フィルタ体２１０は、円筒状に形成されている。フィルタ体２１０は、案内筒１０２の一部分に空気抜き孔２１１ａが形成されて案内筒１０２と兼用された内筒２１１と、案内筒１０２の外周に設けられた円筒状のフィルタ２１２と、フィルタ２１２の外周に設けられた補強筒２１３等で形成されている。なお、案内筒１０２において、フィルタ体２１０を構成する部分（後述する空気抜き孔２１１ａが形成された部分）は「内筒２１１」と称することとするが、内筒２１１の部分も案内筒１０２である。

フィルタ２１２は、内筒２１１内の気体が空気抜き孔２１１ａを介して外部に吸引されるのを許容し、かつ内筒２１１内の粉粒体が空気抜き孔２１１ａから外部に漏れるのを阻止するようになっている。

内筒２１１の空気抜き孔２１１ａが形成された部分（フィルタ体としての内筒）は、強度的に弱くなっている。また、円筒状のフィルタ２１２の外周の部分は保護する必要がある。このため、内筒２１１を補強し、かつフィルタ２１２の外周を保護するために、補強筒２１３が、内筒２１１とでフィルタ２１２を挟んでフィルタ２１２の外側に設けられている。補強筒２１３は、フィルタ２１２を覆う長さを有している。また、補強筒２１３にも、内筒２１１に形成された空気抜き孔２１１ａに対向して複数の空気抜き孔２１３ａが形成されている。この空気抜き孔２１３ａも、内筒２１１の内部の空気を外部に案内するようになっている。

補強筒２１３の外周には、負圧室２２０が設けられている。負圧室２２０は、外周筒２２１と、上蓋２２２と、下蓋２２３とで形成されている。外周筒２２１は、補強筒２１３から離間して、上部をリング状の上蓋２２２によって案内筒１０２に取り付けられ、下部をリング状の下蓋２２３によって案内筒１０２の粉粒体排出口１０２ｂの近くに設けられている。負圧室２２０は、空気抜き孔２１１ａ，２１３ａが形成されている領域より広い領域に形成されている。図２（Ｂ）は、内筒２１１、フィルタ２１２、補強筒２１３、外周筒２２１の位置関係を示した図である。なお、内筒２１１が外周筒２２１によって補強されるのであれば、補強筒２１３は、必ずしも必要としない。

負圧室２２０の上蓋２２２に形成された気体通過孔２２４には、負圧室２２０と空気吸引装置（吸引装置）２３０とを接続する負圧エルボ２２６が設けられている。負圧エルボ２２６は、図３、図４に示すように、４つ、９０度間隔で設けられている。負圧エルボ２２６は、４つに限定されない。少なくとも１つあればよい。

以上の脱気装置２００は、空気吸引装置２３０を作動させて、負圧室２２０内の空気を抜き、負圧室２２０内を負圧にする。負圧室２２０内が負圧になると、空気抜き孔２１３ａ、フィルタ２１２、空気抜き孔２１１ａを介して、案内筒１０２内の空気が吸引される。これに伴って、オーガ１１０によって案内筒１０２内を搬送されている粉粒体に含まれている空気が抜き取られる（脱気される）。したがって、脱気装置２００は、供給装置１００が貯留ホッパ１０１から後述する不活性気体混入装置４００の受入ホッパ４１０に送り込む途中の粉粒体から空気を抜き取ることができる（脱気することができる）。

（他の形態の脱気供給装置３５０）
以上の脱気供給装置２５０の脱気装置２００のフィルタ体２１０と負圧室２２０は、案内筒３６２に設けられている。しかし、図５乃至図７に示す脱気供給装置３５０の脱気装置３００のように、フィルタ体３１０と負圧室３２０は、中空状にした回転軸３７１に設けられていてもよい。また、図示しないが、脱気供給装置における、脱気装置のフィルタ体と負圧室は、案内筒との回転軸との両方に設けられていても良い。すなわち、脱気装置のフィルタ体と負圧室は、案内筒と、回転軸との少なくとも何れか一方に設けられていればよい。

図５は、供給装置３６０と脱気装置３００と不活性気体混入装置４００との粉粒体の供給方向（矢印Ｙ方向）に沿った断面図である。図６は、図５のオーガ３７０と案内筒３６２との拡大図である。図７は、図６の矢印Ｋの部分拡大図である。

脱気供給装置３５０は、供給装置３６０と脱気装置３００とで構成されている。

（脱気供給装置３５０の供給装置３６０）
図５乃至図７において、供給装置３６０は、図１の貯留ホッパ１０１と同様な構造の貯留ホッパ１０１と、貯留ホッパ１０１の下部に接続され、上下方向を向いて粉粒体を案内する円筒状の案内筒３６２と、案内筒３６２内で回転して粉粒体を供給する軸状のスクリュとしてのオーガ３７０等を備えている。図５乃至図７におけるオーガ３７０は、中空状の回転軸３７１と、回転軸３７１の外周に螺旋状に設けられた羽根１１２とで形成されている。中空状の回転軸３７１の中空部３７１Ｃは、脱気装置３００の負圧室３２０として使用されている。なお、貯留ホッパ１０１は、必ずしも必要としない。

この供給装置３６０もオーガ３７０が回転することによって粉粒体を案内筒３６２内で搬送して、不活性気体混入装置４００の受入ホッパ４１０内に供給することができる。

（脱気供給装置３５０の脱気装置３００）
図５乃至図７において、脱気装置３００は、中空状の回転軸３７１を利用したフィルタ体３１０と、回転軸３７１の中空部３７１Ｃを利用した負圧室３２０と、負圧室３２０を負圧にする空気吸引装置２３０等で形成されている。

フィルタ体３１０は、円筒状に形成されている。フィルタ体３１０は、中空状の回転軸３７１の一部分に空気抜き孔３１１ａが形成されて中空状の回転軸３７１と兼用された外筒３１１と、中空状の回転軸３７１の内周の設けられた円筒状のフィルタ３１２と、フィルタ３１２の内周に設けられた補強筒３１３等で形成されている。なお、回転軸３７１において、フィルタ体３１０を構成する部分（後述する空気抜き孔３１１ａが形成された部分）は「外筒３１１」と称することとするが、外筒３１１の部分も回転軸３７１である。

フィルタ３１２は、案内筒３６２内の空気が外筒３１１の空気抜き孔３１１ａを介して外筒内（回転軸３７１の中空部３７１Ｃ内）に吸引されるのを許容し、かつ案内筒３６２内の粉粒体が空気抜き孔３１１ａを介して外筒３１１内（中空部内）、補強筒３１３内に侵入するのを阻止するようになっている。

外筒３１１の空気抜き孔３１１ａが形成された部分は、強度的に弱くなっている。また、円筒状のフィルタ３１２の内周の部分は保護する必要がある。このため、外筒３１１を補強し、かつフィルタ３１２の内周を保護するために、補強筒３１３が、外筒３１１とでフィルタ３１２を挟んでフィルタ３１２の内側に設けられている。補強筒３１３は、フィルタ３１２を覆う長さを有している。また、補強筒３１３にも、外筒３１１の空気抜き孔３１１ａに対向して複数の空気抜き孔３１３ａが形成されている。この空気抜き孔３１３ａも、案内筒３６２の内部の空気を外筒３１１内に案内するようになっている。

補強筒３１３の内周は、負圧室３２０になっている。すなわち、図５において、中空状の回転軸３７１の中空部３７１Ｃ内は、負圧室３２０になっている。中空状の回転軸３７１の下端部には、後述する円盤状の拡散盤４０１が設けられ、中空状の回転軸３７１の上端部は、空気吸引装置２３０に接続されている。これによって、補強筒３１３の内周（回転軸３７１の中空部３７１Ｃの内部）の負圧室３２０は、密閉されていることになる。負圧室３２０は、空気抜き孔３１１ａ，３１３ａが形成されている領域より広い領域に形成されている。

図７は、図６の矢印Ｋの部分拡大図であり、外筒３１１（中空状の回転軸３７１）、フィルタ３１２、補強筒３１３の位置関係を示した図である。補強板３３０は、外筒３１１を補強し、かつ中空状の回転軸３７１に羽根１１２を取り付け易くするため、螺旋状の羽根１１２に沿って設けられている。なお、外筒３１１（中空状の回転軸３７１）とフィルタ３１２が剛性を備えていれば、補強筒３１３と補強板３３０の両方、或いは一方は、必ずしも必要としない。

以上の脱気装置３００は、空気吸引装置２３０を作動させて、負圧室３２０（回転軸３７１の中空部３７１Ｃ）内の空気を抜いて、負圧室３２０内を負圧にする。負圧室３２０内が負圧になると、空気抜き孔３１３ａ、フィルタ３１２、空気抜き孔３１１ａを介して、案内筒３６２内の空気が吸引される。これに伴って、オーガ３７０によって案内筒３６２内を搬送されている粉粒体に含まれている空気が抜き取られる（脱気される）。したがって、脱気装置３００は、供給装置３６０が貯留ホッパ１０１から後述する不活性気体混入装置４００の受入ホッパ４１０に送り込む途中の粉粒体から空気を抜き取ることができる（脱気することができる）。

（不活性気体混入装置４００）
図１、図２において、不活性気体混入装置４００は、脱気装置２００によって脱気された粉粒体を拡散して、該粉粒体と不活性気体とを互いに混入するようになっている。不活性ガスには、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素Ｎ２等があるが、本実施形態では、窒素Ｎ２を使用するものとするが、これに限定されるものではない。

不活性気体混入装置４００は、脱気供給装置２５０によって供給される粉粒体を受け入れる受入槽としての受入ホッパ４１０と、受入ホッパ４１０に供給された粉粒体を拡散する拡散手段としての拡散盤４０１と、受入ホッパ４１０に不活性気体としての窒素を供給する不活性気体供給手段として窒素噴出部４２０と、窒素発生装置７１０等を備えている。なお、窒素発生装置７１０の代わりに窒素ボンベイを使用してもよい。

拡散盤４０１は、オーガ１１０の上下方向を向いた回転軸１１１の下端部１１１ａ（図２）に、案内筒１０２の下端部である粉粒体排出口１０２ｂに対して平行に隙間Ｇを有して、回転軸１１１に対して直角に設けられている。隙間Ｇは、回転軸１１１の下端部１１１ａに形成されて拡散盤４０１の中心孔４０１ｂを貫通するボルト１１１ｂ、ボルト１１１ｂに装着されるワッシャ状の複数枚の隙間調節板１１４、ボルト１１１ｂにねじ込まれるナット１１５等によって、粉粒体に合わせて調節できるようになっている。

拡散盤４０１の円周の縁には、案内筒１０２側に突出した突条部４０１ａが形成されている。突条部４０１ａは、オーガ１１０が回転を停止して案内筒１０２内に保持された粉粒体が安息角αを形成して拡散盤４０１に積載され易くするために形成してある。

受入ホッパ４１０（図１）は、上部４１０ａが円筒状に形成され、下部４１０ｂが円錐状に形成されている。受入ホッパ４１０の上部４１０ａは、蓋４１１によって塞がれている。蓋４１１（図２）には、供給装置１００のオーガ１１０の下端部とともに案内筒１０２の粉粒体排出口１０２ｂを受け入れる貫通孔４１１ａが形成されている。このため、蓋４１１は案内筒１０２を支持するようになっている。受入ホッパ４１０（図１）の下部４１０ｂは、後述する回収装置６００の回収ホッパ６１０に粉粒体を案内する案内パイプ４３０に接続されている。

図８は、図１のＥ−Ｅ矢視断面図であり、窒素噴出部４２０を示す概略図である。窒素噴出部４２０は、図１、図８に示す不活性気体排出口としての複数の窒素噴出パイプ４２１乃至４２６で構成されており、何れの窒素噴出パイプも、窒素発生装置７１０（図１）から供給される窒素Ｎ２を受入ホッパ４１０内に噴出するようになっている。符号４２１（図１）で示す窒素噴出パイプは、蓋４１１に設けられて、窒素を上方から下方に噴出するようになっている。符号４２２乃至４２６で示す窒素噴出パイプは、受入ホッパ４１０内に横向きに設けられている。符号４２４（図８）で示す窒素噴出パイプは、受入ホッパ４１０の中心に向けて窒素を噴出するようになっている。また、符号４２５で示す窒素噴出パイプは、オーガ１１０の回転方向Ｒと同じ方向で、かつ受入ホッパ４１０の内壁に沿って窒素を噴出するようになっている。符号４２６で示す窒素噴出パイプは、オーガ１１０の回転方向Ｒと同じ方向で、かつ下向きに窒素を噴出するようになっている。窒素噴出パイプ４２６のように、窒素をオーガ１１０の回転方向Ｒと同じ方向で、かつ下向きに噴出すると粉粒体を効率良く拡散することができる。窒素噴出パイプの数と向きは、限定されない。

以上の不活性気体混入装置４００は、供給装置１００（図２）のオーガ１１０の回転によって、案内筒１０２内を搬送されて案内筒１０２の粉粒体排出口１０２ｂから供給される粉粒体を拡散盤４０１で受け止める。そして、拡散盤４０１は、オーガ１１０と一体に水平回転している。このため、拡散盤４０１は、案内筒１０２の粉粒体排出口１０２ｂと拡散盤４０１との隙間Ｇから粉粒体を、粉粒体の遠心力によって拡散盤４０１の略接線方向に飛散させて、受入ホッパ４１０内に図１の破線で示すように拡散させることができる。

不活性気体混入装置４００は、粉粒体を受入ホッパ４１０内に拡散するのと相前後して、窒素発生装置７１０から供給されてくる窒素を窒素噴出パイプ４２２乃至４２６から噴出する。この結果、不活性気体混入装置４００は、粉粒体の拡散と、窒素の噴出とによって、粉粒体と窒素とを受入ホッパ４１０内で互いに混入させることができる。

なお、以上の不活性気体混入装置４００の拡散盤４０１は、図２に示すように、供給装置１００のオーガ１１０の回転軸１１１の下端部１１１ａに設けられているが、図５に示すように、脱気供給装置３５０の脱気装置３００の回転軸３７１の下端部３７１ａに設けられていてもよい。この場合においても、拡散盤４０１は、案内筒３６２の下端部である粉粒体排出口３６２ｂに対して平行に隙間Ｇを有して、回転軸３７１に対して直角に設けられている。また、図５における隙間Ｇは、図２と同様にボルト、ナット、隙間調節板によって、調節できるようになっていてもよい。

また、以上の不活性気体混入装置４００は、粉粒体を拡散するのに拡散盤４０１を使用しているが、図９に示す不活性気体混入装置５００のように、脱気装置２００からの粉粒体に窒素を吹き付けて、該粉粒体を拡散する拡散手段としての窒素噴出パイプ５２１を使用してもよい。この不活性気体混入装置５００は、不活性気体混入装置４００の構造において拡散盤４０１の代わりに窒素噴出パイプ５２１を設けたものであり、他の部分は不活性気体混入装置４００の構造と同じであるので同一部分に同一符号を付して一部分を図示し、その他の図示を省略する。

（回収装置６００）
図１０は、図１に示す回収装置６００の外観斜視図である。図１１は、図１０の縦断面概略図である。図１２は、図１１のＪ−Ｊ矢視断面図である。

回収装置６００は、不活性気体混入装置４００（又は５００）によって不活性気体を混入された粉粒体を受け入れる回収槽としての回収ホッパ６１０と、回収ホッパ６１０内で、粉粒体中の不活性気体及び残留空気を吸引脱気する気体抜き手段としてのフィルタ体６３０等を備えている。回収ホッパ６１０は、不活性気体及び残留空気を吸引脱気された粉粒体を回収するようになっている。

回収ホッパ６１０は、支持フレーム６０１（図１０）に支持されている。回収ホッパ６１０は、上部６１０ａと中間部６１０ｂとが円筒状に形成され、下部６１０ｃが逆円錐状に形成されている。

回収ホッパ６１０の上部６１０ａには、円盤状の蓋６１１が設けられている。蓋６１１の中央には、蓋６１１に対し取り付け取り外しできるフランジ６１５が設けられている。フランジ６１５には、吸引パイプ６１２が接続されている。吸引パイプ６１２（図１）は、真空ポンプ６１３に接続されている。回収ホッパ６１０（図１１）の上部６１０ａは、フランジ６１５、蓋６１１、吸引パイプ６１２等によって密閉されている。回収ホッパ６１０の中間部６１０ｂは、不活性気体混入装置４００からの不活性気体を混入された粉粒体Ｐを案内する案内パイプ４３０が接続されている。回収ホッパ６１０の下部６１０ｃには、バタフライ弁６１４と、粉粒体Ｐを回収する回収容器６２０とが設けられている。

フランジ６１５の下端部には、フィルタ保持板６１６が着脱金具６１７によって着脱自在に密着して設けられている。フィルタ保持板６１６には、フィルタ体６３０が吊り下げ状態で設けられている。蓋６１１の下面には、円筒状のフィルタ体６３０の外周から離間してフィルタ体６３０を覆う円筒状のフィルタ保護筒６４０が吊り下げ状態で設けられている。フィルタ体６３０とフィルタ保護筒６４０は、同心円状に配置されている。フィルタ保護筒６４０は、フィルタ体６３０以上の長さに形成されている。

フィルタ体６３０は、内筒フィルタ６３１と、内筒フィルタ６３１の外周に離間して位置する外筒フィルタ６３２と、内筒フィルタ６３１と外筒フィルタ６３２との下端部同士を接続するリング状の底部６３３とを有している。すなわち、フィルタ体６３０は、２重筒状に形成されている。そして、内筒フィルタ６３１の内径下端部６３１ｃは、開放されている。内筒フィルタ６３１と外筒フィルタ６３２との間には、気体吸引空間ＡＲ２が形成されている。内筒フィルタ６３１の上端部６３１ａと外筒フィルタ６３２の上端部６３２ａとの間は、フランジ６１５に形成された気体流出口６１８に接続されている。気体流出口６１８は、吸引パイプ６１２に連通している。このため、気体吸引空間ＡＲ２は、気体流出口６１８を介して吸引パイプ６１２に連通している。

以上、説明した、案内パイプ４３０、回収ホッパ６１０、蓋６１１、フランジ６１５、フィルタ保持板６１６、着脱金具６１７、フィルタ体６３０及びフィルタ保護筒６４０等は、金属製であるが、錆びにくいＳＵＳ製であることが好ましい。

以上の構成の回収装置６００において、真空ポンプ６１３が作動すると、吸引パイプ６１２を通じて回収ホッパ６１０内の気体が吸引されて、回収ホッパ６１０内が負圧になり、さらに、案内パイプ４３０を通じて不活性気体混入装置４００の受入ホッパ４１０内も負圧になる。この結果、受入ホッパ４１０内の窒素や残留空気を含んだ粉粒体Ｐが回収ホッパ６１０内に吸引される。粉粒体Ｐは、回収ホッパ６１０とフィルタ保護筒６４０との間の粉粒体回収空間ＡＲ１内に吸引される。

図１２に示すように、案内パイプ４３０が、フィルタ保護筒６４０の外周６４０ａの接線方向を向いているので、粉粒体Ｐは、案内パイプ４３０の近くのフィルタ保護筒６４０に当たることが少ない。このため、フィルタ保護筒６４０に当たる粉粒体の量が少なく、粉粒体がフィルタ保護筒６４０に当たるときに発生する衝突音を小さくすることができる。また、フィルタ体６３０は、フィルタ保護筒６４０に囲まれているので、粉粒体が直接当たることがなく、粉粒体によって損傷を受けることがない。さらに、フィルタ体６３０に直接、粉粒体が当接することがないので、粉粒体が当接することにより生じるフィルタ体６３０の目詰まりを防止することができる。この結果、回収装置６００は、長期間使用することができる。

回収ホッパ６１０内に吸引された窒素や残留空気を含んだ粉粒体Ｐは、フィルタ保護筒６４０の下端部６４０ｃ（図１１）からフィルタ保護筒６４０内に吸引されようとする。しかし、粉粒体は、回収ホッパ６１０の内壁６１０ｄに沿って、或いはフィルタ保護筒６４０の外周６４０ａに沿って、螺旋状に下方に流れる。このため、粉粒体Ｐは、窒素や残留空気気体と容易に分離して回収容器６２０に回収される。

窒素Ｎ２や残留空気は、フィルタ保護筒６４０と外筒フィルタ６３２との間の粉粒体回収空間ＡＲ１と、内筒フィルタ６３１内の粉粒体回収空間ＡＲ１とに吸引されるが、多少、粉粒体を含んでいる。しかし、窒素Ｎ２や残留空気は、内筒フィルタ６３１と外筒フィルタ６３２とを通過して、内筒フィルタ６３１と外筒フィルタ６３２との間の気体吸引空間ＡＲ２に吸引されるとき、内筒フィルタ６３１と外筒フィルタ６３２によって粉粒体Ｐを除去（分離）される。したがって、窒素Ｎ２及び残留空気は、粉粒体と分離されて、粉粒体を含んでいない気体Ｑとなって、気体流出口６１８、吸引パイプ６１２を経て真空ポンプ６１３に吸引される。内筒フィルタ６３１と外筒フィルタ６３２とに付着した粉粒体は、ある程度の量になると、回収容器６２０内に、自重落下して回収容器６２０に回収される。

回収容器６２０に溜まった粉粒体は、回収容器６２０を回収ホッパ６１０から取り外して、再利用することができる。回収容器６２０を取り外すとき、回収ホッパ６１０内が負圧になっていることがある。このため、回収容器６２０を取り外すと回収ホッパ６１０が大気圧に戻り、再度、回収装置６００を起動するとき、回収ホッパ６１０内が負圧に戻るのに時間を要することなり、起動時間が長くなる。

そこで、回収ホッパ６１０内の負圧を維持するため、回収ホッパ６１０と回収容器６２０との間の回収ホッパ６１０の下部６１０ｃには、開閉弁としてのバタフライ弁６１４が設けてある。バタフライ弁６１４は、矢印Ｍ方向に回転して、回収ホッパ６１０の下部６１０ｃを開閉するようになっている。また、案内パイプ４３０には、逆流止め弁６４１が設けてあり、吸引パイプ６１２には、逆止め弁６４２が設けてある。したがって、回収容器６２０を回収ホッパ６１０から取り外すとき、バタフライ弁６１４、逆流止め弁６４１及び逆止め弁６４２を閉めると、回収ホッパ６１０内を負圧に維持することができて、回収装置６００を再度起動するとき、速やかに起動させることができる。

また、回収装置６００の長期間の使用や、粉粒体の性質によっては、フィルタ体６３０に目詰まりが生じることがある。そこで、フィルタ体６３０の目詰まりは、図１３に示すように、フィルタ体６３０の内筒フィルタ６３１内に振動素子６５１を設けて、フィルタ体６３０の目詰まりを解消してもよい。振動素子６５１は、超音波振動を発生する振動発生源であり、超音波コントロールユニット６５２に接続されている。超音波コントロールユニット６５２には、真空ポンプコントロールユニット６５３が接続されている。フィルタ体６３０の目詰まりによって、真空ポンプ６１３（図１）の負荷電流値が所定の値以上になったことを真空ポンプコントロールユニット６５３によって検知されると、超音波コントロールユニット６５２は、振動素子６５１を超音波振動させる。フィルタ体６３０は、振動素子６５１によって超音波振動させられて、フィルタ体６３０に目詰まりしている粉粒体を振るい落して、フィルタ体６３０の目詰まりを解消する。

フィルタ体６３０は、上部がフィルタ保持板６１６に取り付けられているが、下部はどこにも支持されていない自由端部になっている。このため、振動素子６５１がフィルタ保持板６１６の下部近くに設けられていることによって、フィルタ体６３０は、下部に行くほど程、振動素子６５１の振動が増幅されて振動することになり、目詰まりが速やかに解消される。なお、振動素子６５１の振動数は、粉粒体に応じて、超音波コントロールユニット６５２によって、調節できるようになっている。このため、吸引する粉粒体が代わってもフィルタ体６３０の目詰まりを防止することができる。

なお、回収装置６００は、ＣＰＵ６５４によって制御されるようになっているが、超音波コントロールユニット６５２と真空ポンプコントロールユニット６５３は、そのＣＰＵ６５４によって制御される。

なお、以上の回収装置６００において、内筒フィルタ６３１内に、さらに、もう一組の外筒フィルタと内筒フィルタとを設けて、外筒フィルタと内筒フィルタとが複数組設けられた、多重組の構成であってもよい。

（不活性気体再利用装置７００）
図１において、不活性気体再利用装置７００は、大気吸引弁７２１、コンプレッサ７２０及び窒素発生装置７１０等を備えている。コンプレッサ７２０は、大気吸引弁７２１を介して大気Ｕを吸引し、その大気Ｕを窒素発生装置７１０に供給するようになっている。大気吸引弁７２１は、真空ポンプ６１３に接続されており、真空ポンプ６１３が回収装置６００から吸引した窒素Ｎ２と残留吸気との気体Ｑを、コンプレッサ７２０が吸引する大気Ｕと一緒にコンプレッサ７２０に吸引されるようにしている。窒素発生装置７１０は、コンプレッサ７２０から送り込まれてきた大気Ｕと気体Ｑの内、窒素を分離回収して不活性気体混入装置４００に供給することができる。したがって、不活性気体再利用装置７００は、回収装置６００で回収した窒素Ｎ２を再利用することができて、不活性気体混入装置４００に速やかに供給することができる。

なお、不活性気体再利用装置７００は、必ずしも必要としない。この場合、大気吸引弁７２１とコンプレッサ７２０は、必要ないが、窒素発生装置７１０は不活性気体混入装置４００には必要である。さらに、この場合、不活性気体混入装置４００の代わりに窒素ボンベイを使用してもよい。

以上の説明において、不活性気体混入装置４００（又は図９の不活性気体混入装置５００）は、粉粒体を受け入れる受入槽としての受入ホッパ４１０と、受入ホッパ４１０に供給される粉粒体Ｐを拡散する拡散手段としての拡散盤４０１（又は、図９の窒素噴出パイプ５２１）と、受入ホッパ４１０に不活性気体としての窒素Ｎ２を供給する不活性気体供給手段としての窒素噴出部４２０と、を備えている。

不活性気体混入装置４００は、受入ホッパ４１０内で拡散された粉粒体に窒素Ｎ２を混入させるようになっているので、粉粒体に不活性気体を容易に混入させることができる。なお、一般に空気には、酸素が約３０％含まれている。そこで、粉粒体に混入している空気に含まれている酸素が約１％程度になるように、窒素を粉粒体に混入している空気に混入させるのが好ましい。

また、以上の説明において、粉粒体供給装置１は、不活性気体混入装置４００（又は図９の不活性気体混入装置５００）と、粉粒体の空気を脱気して、該粉粒体を不活性気体混入装置の受入ホッパ４１０に供給する脱気供給装置２５０（又は、図５の脱気供給装置３５０）と、で構成されていてもよい。

この場合の粉粒体供給装置１は、粉粒体の空気を脱気して、該粉粒体を不活性気体混入装置の受入ホッパ４１０に供給するため、粉粒体に混入している空気の量が少なく、不活性気体混入装置において、粉粒体に混入する窒素の量を少なくすることができる。また、粉粒体に混入する窒素の量が少ないと、粉粒体の嵩張りを少なくすることができる。

さらに、以上の説明において、粉粒体供給装置１は、不活性気体混入装置４００（又は図９の不活性気体混入装置５００）と、不活性気体混入装置の受入ホッパ４１０に含まれている窒素Ｎ２及び空気を脱気して、該粉粒体を回収する回収装置６００と、で構成されていてもよい。

この場合の粉粒体供給装置１は、不活性気体混入装置４００において、粉粒体全体に窒素Ｎ２が行き渡った状態で、粉粒体に混入されている空気が窒素によって薄められているので、回収装置で窒素Ｎ２及び空気を脱気すると、残留空気を少なくすることができ、粉粒体が酸化することを防止できる。

また、以上の説明において、粉粒体供給装置１は、不活性気体混入装置４００（又は図９の不活性気体混入装置５００）と、粉粒体の空気を脱気して、該粉粒体を不活性気体混入装置の受入ホッパ４１０に供給する脱気供給装置２５０（又は、図５の脱気供給装置３５０）と、不活性気体混入装置の受入ホッパ４１０に含まれている窒素Ｎ２及び空気を脱気して、該粉粒体を回収する回収装置６００と、で構成されていてもよい。

この場合の粉粒体供給装置１の全体動作を説明する。供給装置１００の貯留ホッパ１０１に粉粒体Ｐが投入される。このとき、粉粒体Ｐは空気を含んでいる。そして、スクリュとしてのオーガ１１０が回転して、粉粒体Ｐを貯留ホッパ１０１から、一部分に脱気装置２００のフィルタ体２１０が形成された案内筒１０２を案内にして、粉粒体を案内筒１０２の下方の受入ホッパ４１０に搬送し、供給する。このとき、空気吸引装置２３０によって負圧室２２０内が負圧になっており、フィルタ体２１０内も負圧になっている。このため、粉粒体は、含まれている空気が脱気装置２００によって吸引されて、脱気される。このとき、粉粒体は脱気されることによって締まった状態になる。このため、空気は、粉粒体からある程度抜き取ることができても、全部を抜き取ることが困難であり、残留空気として粉粒体に多少残る場合がある。

そこで、粉粒体に窒素を混入させて、残留空気中の酸素の濃度を薄めるようにする。このため、粉粒体を案内筒１０２から排出するとき、オーガ１１０と一体に回転している拡散盤４０１によって、粉粒体を受入ホッパ４１０内に拡散して排出するととともに、受入ホッパ４１０内に不活性気体混入装置４００によって窒素を吹き込む。粉粒体は、拡散されて受入ホッパ４１０内を落下していくため、窒素を混ぜ合わせられ易くなっている。しかも、吹き込まれる窒素の量が残留空気中の酸素の量より多く設定されているので、残留空気中の酸素が窒素によって薄められる。この結果、残留空気中の酸素の濃度が低くなる。

その後、真空ポンプ６１３によって、回収装置６００の回収ホッパ６１０内と、不活性気体混入装置４００の受入ホッパ４１０内とが負圧になり、受入ホッパ４１０内の残留空気と窒素とを含んだ粉粒体が回収ホッパ６１０内に吸引される。そして、回収装置６００内のフィルタ体６３０によって、粉粒体から残留空気と窒素とが抜き取られて、粉粒体が回収容器６２０に排出されて回収される。この場合、粉粒体に残留空気のみでなく、窒素も含まれているため、回収装置６００は、残留空気を窒素とともに容易に抜き取ることができる。

このように、本実施形態の粉粒体供給装置１は、残留空気が残っている粉粒体を拡散して粉粒体全体に略均一に窒素を含ませてから、残留空気と窒素とを抜き取るようになっているので、残留空気の回収率を高めることができる。しかも、仮に残留空気が残っていたとしても、残留空気中の酸素が窒素によって薄められて粉粒体は、酸化されることが少なくない。

なお、回収装置６００で回収された気体Ｑに含まれている窒素Ｎ２は、不活性気体再利用装置７００によって、再利用される。

（液体窒素を用いる変形例）
次に、不活性気体の供給方法として液体窒素を用いる変形例について説明する。図１４は、本変形例に係る粉粒体供給装置１の概略図であり、液体窒素供給部８００を備えている点で図１に示す実施形態と異なっている。その他の上記実施形態と共通する要素については共通の符号を付して説明を省略する。

液体窒素供給部８００は、液体窒素ＬＮ２を貯留するタンク８１０と、タンク８１０から受入ホッパ４１０へ向けて液体窒素ＬＮ２を供給する供給ポンプ８２０と、受入ホッパ４１０に取り付けられた吐出ノズル４２７と、によって構成される。供給ポンプ８２０は、タンク８１０と吐出ノズル４２７とを接続する配管経路上に設置され、タンク８１０の液体窒素ＬＮ２を加圧して吐出ノズル４２７へ向けて送り出す。この配管は、二重構造であったり、外周部に断熱材を巻き付けたりすることにより断熱性を有するものであり、液体窒素ＬＮ２を液体のままで吐出ノズル４２７に供給することが可能である。

吐出ノズル４２７は、受入ホッパ４１０の内部に液体窒素ＬＮ２を吐出し、拡散手段としての拡散盤４０１によって拡散された粉粒体Ｐに不活性気体としての窒素を供給する。吐出ノズル４２７は、気体の窒素Ｎ２を噴出する窒素噴出パイプ４２１乃至４２６と共に、不活性気体供給手段としての窒素供給部４２０Ａを構成している。

吐出ノズル４２７から吐出されて、通常は室温環境である受入ホッパ４１０の内部に放出された液体窒素ＬＮ２は速やかに気化して気体となる。液体から気体に変化することで、同物質量の窒素の体積は約７００倍に膨張する。従って、吐出ノズル４２７が単位時間当たりに吐出する液体窒素ＬＮ２の体積を比較的少量に設定しても、粉粒体Ｐに多量の窒素Ｎ２を混入することができる。このことは、粉粒体供給装置１のスループット（単位時間当たりに回収容器に回収可能な粉粒体の量）を引き上げるために有効である。

なお、受入ホッパ４１０内で速やかに気化する不活性の物質（０℃、大気圧下で気体の不活性物質であって、液化された状態のもの）であれば、液体窒素供給部８００と同様の装置により受入ホッパ４１０に不活性気体を供給することが可能である。このような不活性の物質としては、アルゴン等の希ガスや二酸化炭素を挙げることができる。

また、吐出ノズル４２７は、液体窒素ＬＮ２が速やかに気化することを助けるため、液体窒素ＬＮ２を霧状に噴霧するものを用いると好適である。また、吐出ノズル４２７の配置としては、窒素噴出パイプ４２１乃至４２６と同様に、拡散盤４０１の回転方向に沿って液体窒素ＬＮ２を吐出するように配置することが可能である。また、液体窒素ＬＮ２を供給することにより粉粒体Ｐの温度が過度に低下することを避けるために、受入槽４１０に温度センサ及びヒータを取り付けてもよい。

なお、本変形例では、液体窒素供給部８００と、気体の窒素を供給する不活性気体再利用装置７００とを併用しているが、十分な量の窒素を粉粒体に混入できる場合は液体窒素供給部８００のみを使用する形態としてもよい。

１：粉粒体供給装置、１００：供給装置、１０２：案内筒、１１０：オーガ（スクリュ）、２００：脱気装置、２５０：脱気供給装置、３００：脱気装置、３５０：脱気供給装置、３６０：供給装置、３６２：案内筒、３７０：オーガ（スクリュ）、４００：不活性気体混入装置、４０１：拡散盤（拡散手段）、４１０：受入ホッパ（受入槽）、４２０：窒素噴出部（不活性気体供給手段）、４２０Ａ：窒素供給部（不活性気体供給手段）、４２１乃至４２６：窒素噴出パイプ（不活性気体排出口）、５００：不活性気体混入装置、５２１：窒素噴出パイプ（拡散手段）、６００：回収装置、６１０：回収ホッパ（回収槽）、６３０：フィルタ体（気体抜き手段）、７００：不活性気体再利用装置７００、Ｇ：隙間、Ｎ２：窒素（不活性気体）、Ｐ：粉粒体、Ｑ：気体、Ｒ：拡散盤の回転方向、Ｕ：大気。

Claims (10)

1. 粉粒体を受け入れる受入槽と、
   前記受入槽に供給される粉粒体を拡散する拡散手段と、
   前記受入槽に不活性気体を供給する不活性気体供給手段と、を備え、
   前記受入槽内で拡散された粉粒体に不活性気体を混入させる、
   ことを特徴とする不活性気体混入装置。
2. 前記拡散手段は、回転する拡散盤を有し、
   前記拡散盤は、供給された粉粒体を受け止めて回転によって拡散する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の不活性気体混入装置。
3. 前記不活性気体供給手段は、前記受入槽内に不活性気体を、前記拡散盤の回転方向と同じ方向に排出する不活性気体排出口を有している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の不活性気体混入装置。
4. 前記不活性気体供給手段は、不活性気体の少なくとも一部を、液化された状態の不活性物質を前記受入槽内に吐出することによって前記受入槽に供給するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の不活性気体混入装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の不活性気体混入装置と、
   粉粒体の空気を脱気して、該粉粒体を前記不活性気体混入装置の受入槽に供給する脱気供給装置と、を備えた、
   ことを特徴とする粉粒体供給装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の不活性気体混入装置と、
   前記不活性気体混入装置の受入槽から供給されてくる粉粒体に含まれている不活性気体及び空気を脱気して、該粉粒体を回収する回収装置と、を備えた、
   ことを特徴とする粉粒体供給装置。
7. 前記不活性気体混入装置の受入槽から供給されてくる粉粒体に含まれている不活性気体及び空気を脱気して、該粉粒体を回収する回収装置を備えた、
   ことを特徴とする請求項５に記載の粉粒体供給装置。
8. 前記脱気供給装置は、
   上下方向を向いて粉粒体を案内する案内筒と、
   前記案内筒内で回転して粉粒体を前記不活性気体混入装置の受入槽に供給する軸状のスクリュと、
   前記案内筒内の粉粒体の空気を脱気する脱気装置と、を備え、
   前記スクリュの下端部に、前記案内筒の下端部に隙間を介して対向した状態で、前記不活性気体混入装置の拡散手段の拡散盤が設けられている、
   ことを特徴とする請求項５又は７に記載の粉粒体供給装置。
9. 前記回収装置は、
   前記不活性気体混入装置の受入槽内で不活性気体を混入された粉粒体を受け入れる回収槽と、
   前記回収槽内で、粉粒体中の不活性気体及び空気を吸引脱気する気体抜き手段と、を有し、
   前記回収槽は、不活性気体及び空気を吸引脱気された粉粒体を排出する、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の粉粒体供給装置。
10. 前記回収装置が吸引脱気した気体の内、不活性気体を前記不活性気体混入装置の受入槽に供給する、不活性気体再利用装置を備えた、
    ことを特徴とする請求項６，７，９のいずれか１項に記載の粉粒体供給装置。

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