以下、本発明の実施形態の不活性気体供給装置としての多種不活性気体供給装置を備えた、粉粒体供給装置を図に基づいて説明をする。
図1は、本発明の実施形態の不活性気体供給装置としての多種不活性気体供給装置200を備えた、粉粒体供給装置1の概略図である。粉粒体供給装置1は、先頭不活性気体供給装置100と、多種不活性気体供給装置200と、不活性気体混入装置300等を備えている。
(粉粒体供給装置1)
粉粒体供給装置1は、粉粒体を、先頭不活性気体供給装置100と、多種不活性気体供給装置200と、不活性気体混入装置300とを通過させ、この間に、粉粒体に窒素N2やアルゴンAr等の不活性気体を含ませて、その粉粒体を収納体としての袋や容器等に排出するようになっている。
(先頭不活性気体供給装置100)
図1において先頭不活性気体供給装置100は、断面概略図として図示してある。図2は、図1の先頭不活性気体供給装置100の下部の断面拡大図であり、図1の中間ホッパ23を省略した図である。先頭不活性気体供給装置100は、粉粒体供給ホッパ24と、案内筒25と、中間ホッパ23と、オーガ27と、粉粒体受け部40等を備えている。
粉粒体供給ホッパ24は、逆円錐状に形成されて粉粒体を貯留するようになっている。粉粒体供給ホッパ24には、不図示の軸受によって支持されたオーガ27が粉粒体供給ホッパ24を上下方向に貫通して回転自在に設けられている。粉粒体供給ホッパ24の上部には、粉粒体を外部から供給する粉粒体供給口32と、オーガ27を回転させるモータ26と、粉粒体供給ホッパ24内の気体を抜く気体抜き33等が設けられている。粉粒体供給ホッパ24の下部には、上下方向を向いて、粉粒体を案内する案内筒25が設けられている。オーガ27は、粉粒体供給ホッパ24と案内筒25との内部で、モータ26によって回転して粉粒体を搬送し、その粉粒体を案内筒25の下部から排出するようになっている。
オーガ27は、中空回転軸28と、中空回転軸28の下端部28d(図1、図2)の外周に設けられた螺旋状の羽根29等で形成されている。中空回転軸28の長手方向の中間部28e(図1)には、撹拌片21が複数設けられている。撹拌片21は、中空回転軸28と一体に回転して、粉粒体供給ホッパ24内の粉粒体を撹拌し、粉粒体が粉粒体供給ホッパ24の下部に円滑に流れるようにする部材である。中空回転軸28の上端部は粉粒体供給ホッパ24より上方に突出しており、その端部は窒素供給装置35に接続されている。
図2において、中空回転軸28の下端部28dには、粉粒体受け部40が水平に設けられている。粉粒体受け部40は、中間ホッパ23(図1)の内部に進入した位置に位置している。粉粒体受け部40(図2)は、案内筒25の下端部25aとの間に隙間Gを形成して外周部分が案内筒25より外側に突出した円盤状の部材である。
粉粒体受け部40は、中空回転軸28の下端部28dにねじ込まれた連結軸41と、連結軸41にねじ込まれたケーシング42と、ケーシング42の開放された部分に設けられて案内筒25の下端部25aと対向する気体通過体としてのフィルタ部43等を備えている。
連結軸41には、細径部41f、中径部41g、大径の鍔41eによって段状に形成されている。細径部41fには、雄ねじ41aが形成されている。雄ねじ41aは、中空回転軸28の貫通孔28bの下端部に形成された雌ねじ28cにねじ込まれて、連結軸41を中空回転軸28に取り付けるようになっている。細径部41fと中径部41gとの間の段部41hと、中空回転軸28の下端28cとの間には、隙間Gを調節するためのリング状の着脱自在のスペーサ48を複数枚介在させてある。
連結軸41には、中空回転軸28の貫通孔28bに連通する連通孔41bが形成されている。また、フィルタ部43の中心部分を受け止めるための鍔41eには、連通孔41bに直交して連通する横孔41cが連通孔41bを中心にして放射状に複数形成されている。連結軸41の下端部には、ケーシング42の中心に形成された雌ねじ42aにねじ込まれる雄ねじ41dが形成されている。
ケーシング42は、カップ状に形成されて、上部が開放されている。ケーシング42の開放された部分の周囲上端部には、フィルタ部43が嵌合される段部42bと、段部42bより外周にフィルタ部43の外周を囲んで案内筒25側に(上方に)突出した突条部42cとが形成されている。
フィルタ部43は、リング状に形成されて、連結軸41を貫通させて、連結軸41の鍔41eと、ケーシング42の段部42bとに受け止められて、ケーシング42の開放部を塞いで、ケーシング42とで、気体室42dを形成している。また、フィルタ部43は、連結軸41の軸方向に移動しないように、連結軸41に着脱自在な止め輪44によって移動止めされている。
フィルタ部43は、リング状の上円板45及び下円板46と、上円板45と下円板46とに挟まれたフィルタ47とで構成されている。上円板45と下円板46とには、不活性気体としての窒素N2が通り抜ける多数の貫通孔45a,46aと、連結軸41が貫通する貫通孔45b,46bとが形成されている。フィルタ47もリング状に形成されている。フィルタ47は、非錆金属性の繊維(例えば、ステンレス製の繊維)を互いに絡ませて形成されている。フィルタ47は、不活性気体としての窒素N2の通過を許容するが粉粒体の通過を阻止するようになっている。このフィルタ47によって、気体室42dには、粉粒体が侵入しないようになっている。
先頭不活性気体供給装置100の動作を説明する。先ず、モータ26が始動してオーガ27が回転する。オーガ27は、回転しながら撹拌片21によってホッパ24内の粉粒体を撹拌して、粉粒体を下方に移動し易くする。そして、オーガ27は、羽根29によって粉粒体Pを案内筒25の下方に搬送する。粉粒体Pは、案内筒25の下端部25aと粉粒体受け部40との間の隙間Gから排出される。このとき、粉粒体受け部40は、オーガ27と一体に回転しているため、粉粒体Pを遠心力によって分散しながら排出する。このため、粉粒体は、塊となって、中間ホッパ23内に落下することが殆どない。
ところで、粉粒体によっては、空気によって酸化し易い粉粒体がある。酸化し易い粉粒体としては、コピー器用の磁性体を含んだトナー、小麦粉、脱脂粉乳等がある。これらの粉粒体は、不活性気体を含ませておくと、長期間、殆ど酸化することなく保存することができる。
そこで、酸化し易い粉粒体の場合には、オーガ27を始動させたとき、窒素供給装置35(図1)も始動させて、粉粒体に不活性気体としての窒素N2を供給するのが好ましい。窒素供給装置35が始動すると、窒素N2が、オーガ27(図2)の中空回転軸28の貫通孔28b、連結軸41の連通孔41b、及び横孔41cを案内にして、気体室42dに供給される。気体室42dに供給された窒素は、フィルタ部43の下円板46の貫通孔46a、フィルタ47、及び上円板45の貫通孔45aを通過して、フィルタ部43上を流れている粉粒体に吹き込まれる。粉粒体Pは、窒素を含んで中間ホッパ23内に排出される。
モータ26(図1)が回転を停止すると、オーガ27と粉粒体受け部40も回転を停止する。粉粒体は、案内筒25内を搬送されるのを停止されるとともに、粉粒体受け部40から遠心力によって飛散するのも停止される。
このため、粉粒体受け部40上の粉粒体Pは、粉粒体受け部40上に安息角αを形成して滞留する。粉粒体受け部40には突条部42cが形成されているので、粉粒体は、容易に、安息角αを形成して粉粒体受け部40上に滞留する。滞留した粉粒体は、隙間Gを埋めて、後続の粉粒体が排出されるのを止める弁の役目をする。このため、後続の粉粒体は、案内筒25内から自重によって流れ落ちることが殆どない。よって、先頭不活性気体供給装置100は、所定の量の粉粒体を供給することができる。また、粉粒体を拡散して窒素を含ませるため、粉粒体に窒素を容易に含ませることができる。
(多種不活性気体供給装置200)
本発明の実施形態の不活性気体供給装置としての多種不活性気体供給装置200を図1、図3、図4に基づいて説明する。図3は、図1の多種不活性気体供給装置200の拡大図である。図3(A)は、多種不活性気体供給装置200の断面図である。図3(B)は、分割フィルタ体211Bの部分断面拡大図である。図4は、図3(A)の多種不活性気体供給装置200のD−D矢視断面図である。図4(A)は、多種不活性気体供給装置200の粉粒体の搬送方向に沿った全体断面図である。図4(B)は、分割フィルタ体211Bの部分断面拡大図である。
多種不活性気体供給装置200は、先頭不活性気体供給装置100と不活性気体混入装置300との間で、先頭不活性気体供給装置100で窒素を供給された粉粒体に複数種類の不活性気体を供給して不活性気体混入装置300に搬送するようになっている。
多種不活性気体供給装置200は、粉粒体を案内する筒状のフィルタ体210と、フィルタ体210の周囲に沿って設けられてフィルタ体210を囲むケーシング230と、フィルタ体210の外周210aとケーシング230の内周230aとの間に形成された不活性気体供給室250等を備えている。多種不活性気体供給装置200は、バタフライバルブ270(図1)等も備えている。
フィルタ体210(図4)は、後述する分離部材251を境とする半円状の2つの分割フィルタ体211A,211Bを後述するケーシング230によって一体化されて円筒状に形成されている。フィルタ体210の円筒状の内周210bは、先頭不活性気体供給装置100から供給されてくる粉粒体を案内するようになっている。
2つの分割フィルタ体211A,211Bは、2つの後述する分割室250A,250B(図4)の内壁を形成しており、構造が同一であるので、片方の分割フィルタ体211Bを説明して他方の分割フィルタ体211Aの説明は省略する。図3、図4において、右側の分割フィルタ体211Bは、半円状に形成されたフィルタ片212と、フィルタ片212の内側に配設された半円状の内多孔板213と、フィルタ片212の外側に配設された半円状の外多孔板214等で形成されている。内多孔板213と外多孔板214とには、不活性気体が通り抜ける気体通過孔213a,214aが多数形成されている。そして、図4において、フィルタ片212、内多孔板213、及び外多孔板214は、2つの分割フィルタ体211A,211Bが後述するケーシング230によって円筒状に形成されることによって、分離部材251を介在して、フィルタ筒221、内多孔筒222、及び外多孔筒223を形成している。このように、筒状のフィルタ体210は、分離部材251によって、2つの分割室250A,250Bに対応して2つの分割フィルタ体に分割された構造になっている。
フィルタ筒221は、非錆金属性の繊維(例えば、ステンレス製の繊維)を互いに絡ませて形成されている。フィルタ筒221は、窒素N2、アルゴンAr等の不活性気体の通過を許容するが、粉粒体の通過を阻止するようになっている。内多孔筒222(図3(A))は、外多孔筒223より多少長く形成されている。内多孔筒222の両端には、粉粒体を受け入れて通過させるため、入口筒215と出口筒216とが接続されている。
フィルタ体210の外周210aは、該外周210aに沿ったケーシング230に囲まれている。ケーシング230は、下側壁板231、上側壁板232、及び外周筒233等で形成されている。
上側壁板232は、入口筒215と内多孔筒222とに装着されて、ケーシング230の上側の壁部を形成している。上側壁板232は、後述する分離部材251を間にして、平面視C状に形成した2つの分割上側壁片234,234を突き合わせてリング状に形成されている。2つの分割上側壁片234,234の内、一方の分割上側壁片234には、窒素供給孔234aが形成されている。窒素供給孔234aには、窒素供給装置35(図1)に接続されたエルボ235がねじ込まれている。他方の分割上側壁片234には、アルゴン供給孔234bが形成されている。アルゴン供給孔234bには、アルゴン供給装置36(図1)に接続されたエルボ236がねじ込まれている。
下側壁板231は、出口筒216と内多孔筒222とに装着されて、ケーシング230の下側の壁部を形成している。下側壁板231は、リング状に形成されて、出口筒216から脱落しないように、受止リング237に受け止められている。受止リング237は、受止リング237に形成された雌ねじ237aと、出口筒216に形成された雄ねじ216aとによって、出口筒216にねじ込まれている。リング状に形成された上側壁板232及び下側壁板231の内周同士は同径であり、外周同士も同径である。
外周筒233は、円筒状に形成され、リング状の上側壁板232及び下側壁板231の外周に各々形成された段部232a,231aに装着されて、上側壁板232及び下側壁板231に上下方向から挟持されている。図4(A)のフィルタ体210の外周210aと、ケーシング230の内周230aとの間に不活性気体供給室250が形成されている。ケーシング230の内周230aは、外周筒233の内周233aでもある。図3(A)において、外周筒233の上端部とリング状に形成された上側壁板232との間には、図4(A)の不活性気体供給室250(分割室250A,250B)の気密性を保つため、Oリング240が装着されている。なお、不図示のOリングを、上側壁板232と入口筒215との間、下側壁板231と出口筒216との間、下側壁板231と外周筒233の下端部との間の各々に設けて不活性気体供給室250の気密性をより一層高めても良い。
図4において、不活性気体供給室250は、周方向に対して交差する向きにケーシング230内に設けられた2つの分離部材251,251によって2つ(複数)の分割室250A,250Bに分割されている。2つの分割室250A,250Bは、互いに種類の異なる不活性気体を別々に、分割フィルタ体211A,211Bを介して粉粒体に供給するようになっている。すなわち、図3(A)、図4(A)において、2つの分割室250A,250Bの内、一方(左側)の分割室250Aは、不活性気体としての窒素N2を、分割フィルタ体211A(フィルタ体210)を介して粉粒体に供給する(供給可能な)窒素供給用の分割室(窒素供給室)である。また、他方(右側)の分割室250Bは、不活性気体としてのアルゴンArを、分割フィルタ体211B(フィルタ体210)を介して粉粒体に供給する(供給可能な)アルゴン供給用の分割室(アルゴン供給室)である。
多種不活性気体供給装置200(図1)と不活性気体混入装置300を接続する接続筒260の途中には、バタフライバルブ270が設けられている。バタフライバルブ270は、モータ270Mによって接続筒260の開度を変えて、多種不活性気体供給装置200から流出する粉粒体を止めたり、粉粒体の流量を調節したりするようになっている。
多種不活性気体供給装置200の動作を説明する。多種不活性気体供給装置200は、先頭不活性気体供給装置100で窒素N2を供給された粉粒体が入口筒215に流入する以前に、あるいは、流入するのと略同時に、窒素供給装置35によって窒素供給用の分割室250Aに窒素を供給し、アルゴン供給装置36によってアルゴン供給用の分割室250Bにアルゴンを供給する。窒素供給用の分割室250Aに供給された窒素は、分割フィルタ体211Aの外多孔板214の気体通過孔214aと、フィルタ片212と、内多孔板213の気体通過孔213aとを通過して、フィルタ体210の円筒状内に供給される。一方、アルゴン供給用の分割室250Bに供給されたアルゴンは、分割フィルタ体211Bの外多孔板214の気体通過孔214aと、フィルタ片212と、内多孔板213の気体通過孔213aとを通過して、フィルタ体210の円筒状内に供給される。
これによって、本実施形態の多種不活性気体供給装置200は、フィルタ体210を通過する粉粒体の性質に合わせて、互いに種類の異なる不活性気体としての窒素とアルゴンとを供給して、粉粒体が空気の影響を受けにくくすることができる。また、多種不活性気体供給装置200は、分割室250A,250Bを、粉粒体搬送方向を取り囲むようにして配置した構成になっているので、粉粒体の搬送距離を短くして、粉粒体が装置に接触することを少なくし、粉粒体の品質が損なわれるのを防止することができる。また、多種不活性気体供給装置200は、粉粒体の搬送距離を短くすることができることによって、粉粒体搬送方向の長さを短くすることができる。
なお、粉粒体によっては、窒素とアルゴンとを供給することなく、窒素のみ、或いはアルゴンのみ供給して酸化を防止するようにしても良い。この場合、両方の分離室に窒素、或いはアルゴンが送り込まれることになる。よって、2つの分離室には、互いに種類の異なる不活性気体を送り込んでも良いし、同じ種類の不活性気体を送り込んでも良い。
また、以上説明した多種不活性気体供給装置200のフィルタ体210は、円筒状に形成され、フィルタ体210の周囲を囲むケーシング230は、多角形の筒状に形成されていても良い。
さらに、多種不活性気体供給装置200は、接続筒260の途中(例えば、バタフライバルブ270より下側の部分)を切断して、その切断した部分を粉粒体供給口とし、不図示の袋、容器等に供給するようにしても良い。この場合、多種不活性気体供給装置200は、先頭不活性気体供給装置100とで粉粒体供給装置を形成していることになる。
(不活性気体混入装置300)
図5は、不活性気体混入装置300の図である。図5(A)は、不活性気体混入装置300の、粉粒体の搬送方向に沿った断面図である。図5(B)は、不活性気体混入装置300のフィルタ体310の部分断面拡大図である。図5(C)は、不活性気体混入装置300の気体供給室ケーシング371の先端部(下端部)371bの部分拡大断面図である。図6は、図5の不活性気体混入装置300の概略外観図であり、排出口372c,373cが形成された部分を省略した図である。図7は、図5の分散リンク321の平面図である。図8は、気体供給ノズル400の軸方向に沿った断面図である。図8(A)は、粉粒体ホッパ301に取り付けた状態の気体供給ノズル400の図である。図8(B)は、気体供給ノズル400の分解図であり軸方向に沿った断面図である。図9は、気体供給ノズル400のクランプ450の図である。図9(A)は、図8(A)の矢印J方向から見たクランプ450の図である。図9(B)は、図9(A)の矢印K方向から見たクランプ450の図である。図9(C)は、図9(A)の矢印Q方向から見たクランプ450の図である。図10は、気体供給ノズル400の外観図であり、クランプ450の部分を図9(B)のU−U矢視断面で示してある。図11は、図9(B)のクランプ片451A,451Bを開いたクランプ450の図である。
不活性気体混入装置300(図1)は、粉粒体ホッパ301と、案内筒302と、フィルタ体310(図5)と、オーガ(回転搬送体)330と、負圧室350と、不活性気体供給室370と、気体供給ノズル400(図1)等を備えている。
図1において、粉粒体ホッパ301は、逆円錐状に形成されて、多種不活性気体供給装置200から送られてくる粉粒体を貯留するようになっている。粉粒体ホッパ301の上部には、接続筒260に接続された粉粒体供給口305と、後述するオーガ330を回転させるモータ303と、粉粒体ホッパ301内の気体を抜く気体抜き304等が設けられている。粉粒体ホッパ301の下部には、上下方向を向いて、粉粒体を案内する案内筒302が設けられている。案内筒302(図1、図5)の下部には、上下方向を向いた、後述する後述するフィルタ体310と、気体供給室ケーシング371等が接続されている。
図1の粉粒体ホッパ301の中間部には、図8乃至図11に示す気体供給ノズル400が1つ或いは複数取り付けられている。気体供給ノズル400は、窒素供給装置35(図1)に接続されて、窒素供給装置35から送られてくる窒素を粉粒体ホッパ301内に供給するようになっている。なお、気体供給ノズル400は、アルゴン供給装置36(図1)に接続されて、アルゴンを粉粒体ホッパ301内に供給するようにしてもよい。また、気体供給ノズル400を複数設けた場合、何れかを窒素供給装置35に接続し、他をアルゴン供給装置36に接続して、窒素とアルゴンとを粉粒体ホッパ301に供給するようにしてもよい。したがって、気体供給ノズル400は、どのような気体であっても、粉粒体ホッパ301内に供給できるようになっている。
図8乃至図11において、気体供給ノズル400は、気体吹込みノズル410と、吹込み座420と、ガスケット430と、フィルタ440と、クランプ450等で構成されている。
図8において、気体吹込みノズル410は、気体供給ノズル400が粉粒体ホッパ301に取り付けられる部分である。気体吹込みノズル410は、粉粒体ホッパ301に取り付けられる取付筒部411と、円形状の鍔部412と、気体吹込み孔413等で形成されている。これらと、後述する突部412bは、同軸状に形成されている。鍔部412の取付筒部411側には、斜面412aが形成されている。鍔部412の斜面412aの反対側の端部には、円形状の突部412bが形成されている。円形状の突部412bの外径は、後述する吹込み座420の円形状のフィルタ凹部422bの直径よりやや小径に形成されて、フィルタ凹部422bに嵌合するようになっている。
吹込み座420は、窒素供給装置35(図1)に通じる接続パイプ460が接続される部分である。吹込み座420には、接続パイプ460が接続される接続筒421と、円形状の鍔部422と、気体通過孔423等で形成されている。これらは同軸状に形成されている。気体通過孔423には、接続パイプ460の雄ねじ460aがねじ込まれる雌ねじ423aが形成されている。なお、接続パイプ460には、気体通過孔461が形成されている。鍔部422の接続筒421側には、斜面422aが形成されている。鍔部422の斜面422aの反対側の端部には、気体通過孔423と中心が一致する円形状のフィルタ凹部422bが形成されている。
ガスケット430は、外径をフィルタ凹部422bの直径と略同じにして、リング状に形成されている。ガスケット430の中心には、気体吹込みノズル410の気体吹込み孔413と略同径の孔430aが形成されている。フィルタ440も、直径をフィルタ凹部422bの直径と略同じにして、平たい円形に形成されている。フィルタ440は、非錆金属性の繊維(例えば、ステンレス製の繊維)を互いに絡ませて形成されている。ガスケット430とフィルタ440は、重なって、気体吹込みノズル410と吹込み座420との間に挟まれ、フィルタ凹部422dに収まるようになっている。
図9乃至図11において、クランプ450は、1対のクランプ片451A,451Bと、連結リンク452と、ボルト453及び締め付けナット454等で形成されている。
1対のクランプ片451A,451Bは、C字状に形成されている。連結リンク452は、1対のクランプ片451A,451Bの一端に連結軸455a,455bを介して傾動自在に設けられて、C字状の1対のクランプ片451A,451Bの一端同士を連結している。C字状の1対のクランプ片451A,451Bは、一端同士を連結リンク452に連結されて、互いに接近すると略円形を形成するようになっている。1対のクランプ片451A,451Bの互いに対向する部分には、溝451Aa,451Baが形成されている。溝451Aa,451Ba(図10)は、気体吹込みノズル410の鍔部412の外周部と、吹込み座420の鍔部422の外周部とを受け入れて、斜面412a,422aの傾斜を利用して、鍔部412,422同士を圧接させるようになっている。
ボルト453は、一方のクランプ片451Bの他端に、連結軸456によって連結されて、クランプ片451A,451Bの長手方向に沿った方向(図11の矢印V方向)に傾動できるようになっている。ボルト453が連結軸456を中心に傾動できるように、クランプ片451Bの連結軸456の設けられた端部には、切込み451Bbが形成されている。ボルト453の傾動端部453aは、他方のクランプ片451Aの他端に形成された切込み451Abに進入するようになっている。切込み451Bbと切込み451Abは、1対のクランプ片451A,451Bが互いに接近してリング状になったとき、互いに対向するようになっている。ボルト453の傾動端部453aには、締め付けナット454がねじ込まれている。締め付けナット454には、締め付け片454aが設けられている。
次に、以上の構成の気体供給ノズル400の組み立て順序を説明する。図8(B)において、ユーザは、ガスケット430とフィルタ440とを間にして、気体吹込みノズル410と吹込み座420とを互いに接近させ、フィルタ440とガスケット430とをフィルタ凹部422bに収め、そして、突部412bをフィルタ凹部422bに嵌合させる。
その後、図11のように、互いに離れた状態のクランプ片451A,451Bの間に、互いに接近した状態の気体吹込みノズル410と吹込み座420とを挿入し、鍔部412,422の外周を、クランプ片451A,451Bの溝451Aa,451Baに対向させる。そして、1対のクランプ片451A,451Bを互いに接近させて、溝451Aa,451Baで鍔部412,422の外周を覆い、溝451Aa,451Baが鍔部412,422の外周を受け入れた状態にする。この結果、図10に示すように、鍔部412,422の外周が溝451Aa,451Baに進入して係合した状態になる。なお、このとき、図11の締め付けナット454は、実際には、ボルト453の先端部(回動端部)近くに位置しているものとする。
鍔部412,422の外周が溝451Aa,451Baに進入した状態で、ボルト453を、1対のクランプ片451A,451Bに近づける方向に回転させて、クランプ片451Aの切込み451Abに進入させる。そして、締め付け片454aを介して締め付けナット454を回転させて図9(B)に示す状態にする。これによって、1対のクランプ片451A,451Bがさらに互いに接近する。すると、図10の状態において、溝451Aa,451Baが、鍔部412,422の斜面412a,422aを押圧し、斜面412a,422aの傾斜角に応じた押圧力Fによって、気体吹込みノズル410と吹込み座420とを圧接させる。この結果、気体供給ノズル400全体が一体化されて、ガスケット430とフィルタ440とが、気体吹込みノズル410と吹込み座420との間に挟持された状態になる。
以上の構成の気体供給ノズル400は、後述する不活性気体混入装置300の動作時に、窒素供給装置35の始動によって、粉粒体ホッパ301内の粉粒体に窒素N2を供給する。この場合、窒素N2は、粉粒体に供給できるように、粉粒体ホッパ301内より多少高圧の気体として、粉粒体ホッパ301内に送り込まれる。このため、粉粒体は、窒素の気体圧を受けていることになる。しかし、その後、不活性気体混入装置300が停止し、窒素供給装置35が停止して、粉粒体ホッパ301への窒素の供給が停止すると、粉粒体は、窒素の気体圧を受けることが無くなり、反作用により、気体供給ノズル400内に侵入し、さらには、接続パイプ460を通過して、窒素供給装置35近くまで侵入することがある。そこで、このようなことを防止するため、気体供給ノズル400にフィルタ440を設けてある。気体供給ノズル400は、このフィルタ440によって、接続パイプ460内への、粉粒体の侵入を阻止して、粉粒体を粉粒体ホッパ301内に留めておくことができる。
なお、気体供給ノズル400のフィルタ440は、粉粒体ホッパ301内の粉粒体に接触するため、長期間の使用によって、目詰まりすることがある。目詰まりが生じたフィルタ440は、締め付けナット454を緩め、クランプ片451A,451Bを気体吹込みノズル410と吹込み座420とから外すことによって、吹込み座420から取り出せるようになっている。この結果、フィルタ440は、目詰まりを解消されるか、新しいのと交換される。
図5において、不活性気体混入装置300のオーガ330は、回転軸331と、回転軸331の外周に設けられた螺旋状の羽根332とで軸状に形成されている。オーガ330は、回転軸331の部分が粉粒体ホッパ301(図1)を上下方向に貫通し、羽根332の部分が案内筒302とフィルタ体310との内部に位置するようになっている。オーガ330は、回転軸331の部分を粉粒体ホッパ301(図1)に設けられた不図示の軸受によって、粉粒体ホッパ301に回転自在に設けられている。粉粒体ホッパ301と、オーガ330と、案内筒302と、フィルタ体310は、軸心を一致した相対位置関係に組み立てられている。
フィルタ体310は、フィルタ筒311、内多孔筒312、及び外多孔筒313等で円筒状に形成されて、内多孔筒312で粉粒体ホッパ301からの粉粒体を案内するようになっている。フィルタ筒311は、金属性の繊維(例えば、ステンレス製の繊維)を互いに絡ませて形成されている。フィルタ筒311は、不活性気体としての窒素N2の通過を許容するが粉粒体の通過を阻止するようになっている。内多孔筒312と外多孔筒313とには、不活性気体が通り抜ける気体通過孔312a,313aが多数形成されている。
負圧室350は、フィルタ体310の外周310aの周囲に沿って設けられてフィルタ体310を囲む後述の負圧室ケーシング351の内周351aと、フィルタ体310の外周310aとの間に形成されている。
負圧室ケーシング351は、上側壁板352と、下側壁板353と、外周筒354等で形成されている。上側壁板352は、平面視、リング状に形成されて、案内筒302に装着され、負圧室ケーシング351の上側の壁部を形成している。上側壁板352には、吸引孔352aが複数形成されている。吸引孔352aには、真空ポンプ37(図1)に接続されたエルボ355がねじ込まれている。
下側壁板353は、負圧室ケーシング351の下側の壁部を形成している。下側壁板353も平面視、リング状に形成されている。外周筒354は、下側壁板353と上側壁板352とに設けられた円筒状の部材である。下側壁板353と上側壁板352は、フィルタ体310の両端を挟んでいる。外周筒354の内周354aは、フィルタ体310の外周310aに対向している。外周筒354と、下側壁板353と、上側壁板352と、フィルタ体310は、負圧室350の気密を保つように一体化されている。
リング状の下側壁板353には、案内筒320が、円筒状のフィルタ体310の下端(先端)を延長する方向の下方に突出形成されている。案内筒320は、フィルタ体310に継続して粉粒体を案内する役目をしている。案内筒320には分散リンク321が、案内筒320の雄ねじ320aと分散リンク321の雌ねじ321aとの螺合によって着脱自在に設けられている。分散リンク321は、図7に示すように、中心から放射状に延びた桟321bが複数形成されている。分散リンク321は、フィルタ体310から送り出される粉粒体の内、固まった粉粒体があるとき、その固まった粉粒体を桟321bで分散するようになっている。なお、分散リンク321は、必ずしも必要としない。
図5において、不活性気体供給室370は、円筒状の負圧室ケーシング351の外周351bの周囲を囲む円筒状の気体供給室ケーシング371の内周371aと、負圧室ケーシング351の外周351bとの間に、円筒状に形成されている。気体供給室ケーシング371は、上側壁板352と、下側壁板353の外周に設けられたリング状の補助板372と、外筒373等で形成されている。外筒373は、上側壁板352の縁を外方に延長した延長縁352bと、補助板372との間に設けられている。外筒373の内周373aは、負圧室ケーシング351の外周351bに対向している。外筒373の上端部には、窒素供給装置35(図1)に接続された窒素供給口372bが形成されている。
不活性気体混入装置300の先端部(下端部)は、図1に示すように袋Wに進入するようになっている。このため、不活性気体供給室370(図5)の気体供給室ケーシング371の先端部371bも、袋に進入するようになっている。そして、気体供給室ケーシング371の先端部371bは、袋W(図1)に進入したとき、窒素を袋内に排出するようになっており、窒素を排出する排出口372a,373c(図5(c))を形成され、その排出口372a,373cを不活性気体供給室370内から覆うフィルタ374,375を有している。フィルタ374,375は、非錆金属性の繊維(例えば、ステンレス製の繊維)を互いに絡ませて形成されている。フィルタ374は、リング状の補助板372の不活性気体供給室370側の部分に補助板372と同心に形成されたリング状のフィルタ装着溝372cに着脱自在に装着されている。フィルタ374も、リング状に形成されている。排出口372aは、フィルタ装着溝372cの底に、補助板372を貫通し、気体供給室ケーシング371の先端部371bの先端面371baに通じて、下向きに形成されている。すなわち、排出口372aは、気体供給室ケーシング371の先端部371bの先端面371baに位置して、多数形成されている。フィルタ375は、気体供給室ケーシング371の外筒373の下部の内周373aに形成された、フィルタ装着溝373dに着脱自在に装着されている。このため、フィルタ354は、円筒状に形成されている。排出口373cは、フィルタ装着溝373dの底に、外筒373を貫通し、気体供給室ケーシング371の先端部371bの外周面371bbに通じて、横向きに形成されている。すなわち、排出口372cは、気体供給室ケーシング371の先端部371bの外周面371bbに位置して、多数形成されている。排出口372aと排出口373cは、互いに交差する向きの配置関係になっているが、少なくとも一方が設けられていても良い。フィルタ374,375は、窒素の流出圧によって、フィルタ装着溝372c,373dに押し込められてフィルタ装着溝372c,373dから外れないようになっているが、不図示の多孔板によって不活性気体供給室370側から覆って、外れないようにしても良い。すなわち、フィルタ374,375が設けられた部分の構造を符号310で示すフィルタ体のような構造にしてもよい。
不活性気体混入装置300の動作説明をする。図1、図5乃至図8において、不活性気体混入装置300のモータ303と、真空ポンプ37は、先頭不活性気体供給装置100と多種不活性気体供給装置200と、略同時に始動する。モータ303の始動によってオーガ330が回転する。真空ポンプ37の始動によって負圧室350内が負圧になる。また、窒素供給装置35の始動によって、気体供給ノズル400を介して粉粒体ホッパ301に窒素N2が供給される。また、不活性気体供給室370にも窒素N2が供給される。
この状態で、多種不活性気体供給装置200から、接続筒260(図1)を介して、窒素N2とアルゴンArとが含まれた粉粒体が、粉粒体ホッパ301に供給される。粉粒体は、気体供給ノズル400によって、さらに、窒素N2が供給されて、回転しているオーガ330によって、フィルタ体310(図5)内を搬送される。フィルタ体310の内部は、負圧になっている負圧室350と連通している。このため、フィルタ体310内部も負圧になっている。負圧状態のフィルタ体310内を通過する粉粒体は、空気、窒素、アルゴン等の気体を含んでいる。これらの気体は、フィルタ体310の内多孔筒312の気体通過孔312aと、フィルタ筒311と、外多孔筒313の気体通過孔313aとを通過して、負圧室350内に吸引され、真空ポンプ37によって外部に放出される。この場合、粉粒体に含まれている空気、窒素、アルゴン等の気体、全部が放出されるわけではなく、一部が放出される。これによって、粉粒体に含まれている空気の量を減らすことができる。
不活性気体混入装置300の先端部(下端部)には、粉粒体を収納する袋W(図1)が用意されている。粉粒体は、回転しているオーガ330によってフィルタ体310(図5)内を搬送されて、袋W(図1)に排出される。不活性気体混入装置300の先端部(下端部)が袋W内に進入していることによって、負圧室350を形成している気体供給室ケーシング371の先端部(下端部)371bも、袋に進入していることになる。不活性気体供給室370には、窒素が送り込まれてきている。このため、窒素N2が、下向きの排出口372aから下向きに排出され、横向きの排出口373cから横向きに排出される。
不活性気体混入装置300は、排出口372a,373cが、フィルタ体310の先端部(下端部)に設けられた案内筒320の近くで、かつ、不活性気体供給室370を形成する気体供給室ケーシング371の先端部371bに形成されていることと、案内筒320から排出される粉粒体が分散されていることが多いこととによって、案内筒320から排出された粉粒体に窒素を容易に含ませることができる。しかも、粉粒体は、負圧室350によって、空気を吸引されているので、粉粒体の残留空気が少なく、残留空気に対する窒素の割合を多くすることができて、粉粒体の空気による影響する少なくすることができる。なお、不活性気体混入装置300は、先頭不活性気体供給装置100と、多種不活性気体供給装置200とを分離して、単体として使用することもできる。
以上の粉粒体供給装置1は、先頭不活性気体供給装置100で粉粒体を分散して窒素を確実に含ませた後、多種不活性気体供給装置200で粉粒体に合わせて多種類の不活性気体を含ませ、最後に粉粒体に含まれている空気の量を不活性気体混入装置300によって、少なくして窒素の量を多くし、袋Wに供給するようになっている。このため、粉粒体供給装置1は、袋詰めされた粉粒体の品質を空気によって損なわれることを少なくして、長期間、略一定に保たせることができる。
しかも、以上の粉粒体供給装置1は、多種不活性気体供給装置200が粉粒体の搬送距離を短くして不活性気体を搬送するので粉粒体の品質を損なうことを少なくすることができる。
以上説明した、粉粒体供給装置1は、図1に示すように、多種不活性気体供給装置200の粉粒体の搬送方向の下流側に、不活性気体混入装置300を備えているが、図12に示す粉粒体供給装置1001のように、不活性気体混入装置300の代わりに粉粒体搬送装置500を備えていても良い。
図12の粉粒体供給装置1001において、符号100で示す先頭不活性気体供給装置と、符号200で示す多種不活性気体供給装置は、図1の粉粒体供給装置における先頭不活性気体供給装置と、多種不活性気体供給装置と同一構造であるので、同一符号を付して、その構造機能等の説明を省略する。また、粉粒体供給装置1001に設けられている符号400で示す気体供給ノズルも、図8乃至図11に示す気体供給ノズルと同一であるので、同一符号を付して、その構造と機能の説明を省略する。
粉粒体供給装置1001は、台車1001Aを有している。台車1001Aには、下から順に、粉粒体搬送装置500、多種不活性気体供給装置200、先頭不活性気体供給装置100が重積されるようにして設けられている。
粉粒体搬送装置500は、多種不活性気体供給装置200に接続された接続筒510と、接続筒510に傾斜して接続された搬送筒520と、搬送筒520に設けられた気体供給ノズル400と、搬送筒520内に設けられたオーガ530と、オーガ530を回転させる駆動モータ540等で構成されている。接続筒510と、搬送筒520と、駆動モータ540等は、台車1001A上の支持フレーム550に支持されている。
支持フレーム550に斜めに支持された搬送筒520の上端部520aには、粉粒体を排出する排出筒521が設けられている。搬送筒520の中間部分に設けられた気体供給ノズル400は、窒素供給装置35に接続されて、搬送筒520内に窒素を供給するようになっている。オーガ530は、搬送筒520に回転自在に支持された回転軸531と、回転軸531に螺旋状に設けられた羽根532等で構成されている。
以上の構成の粉粒体搬送装置500において、粉粒体供給装置1001のモータ26と、窒素供給装置35とアルゴン供給装置36とが始動するのに伴って、駆動モータ540も始動し、オーガ530が回転する。その後、多種不活性気体供給装置200から窒素とアルゴンとを含んだ粉粒体が接続筒510を通過して搬送筒520の下端部520bに流れ込む。回転しているオーガ530は、羽根532によって粉粒体を搬送筒520の上端部520aに搬送する。搬送筒520内には、気体供給ノズル400から窒素が供給されている。このため、オーガ530は、粉粒体搬送装置500に搬送されてくるまでの間に窒素とアルゴンとを含まされた粉粒体に、さらに、窒素を含ませながら、その粉粒体を搬送筒520の上端部520aに搬送し、排出筒521から排出する。排出筒521には、不図示の袋が設けられており、粉粒体は、大気に触れることなく袋に供給されて収納される。
以上の粉粒体搬送装置500の気体供給ノズル400も、窒素供給装置35によって搬送筒520内に多少高圧の窒素N2を供給して、粉粒体に窒素の気体圧を加えている。このため、粉粒体は、粉粒体供給装置1001が停止し、窒素供給装置35が停止して、窒素の気体圧を受け無くなると、気体供給ノズル400内に侵入し、接続パイプ460を通過して、窒素供給装置35近くまで侵入ようとする。しかし、気体供給ノズル400は、フィルタ440(図8)によって、接続パイプ460への粉粒体の侵入を阻止して、粉粒体を搬送筒520内に留めておくことができる。
なお、粉粒体搬送装置500の気体供給ノズル400のフィルタも、不活性気体混入装置300の気体供給ノズル400と同様に粉粒体に接触するため、長期間の使用によって、目詰まりすることがある。目詰まりが生じたフィルタは、気体供給ノズル400から取り外して、目詰まりを解消されるか、新しいのと交換される。
また、以上説明した粉粒体搬送装置500の気体供給ノズル400も、アルゴン供給装置36(図1)に接続されて、アルゴンを搬送筒520内に供給するようにしてもよい。また、搬送筒520とオーガ530は、水平に配置されていてもよい。なお、オーガの代わりにベルトコンベアを使用してもよい。
以上の粉粒体供給装置1001も、先頭不活性気体供給装置100で粉粒体を分散して窒素を確実に含ませた後、多種不活性気体供給装置200で粉粒体に合わせて多種類の不活性気体を含ませ、最後に粉粒体に含まれている空気の量を粉粒体搬送装置500によって少なくして、窒素、アルゴン等の不活性気体の量を多くし、袋Wに供給するようになっている。このため、粉粒体供給装置1001も、袋詰めされた粉粒体の品質を空気によって損なわれることを少なくして、長期間、略一定に保たせることができる。
また、以上の粉粒体供給装置1001は、粉粒体の搬送距離を短くした不活性気体供給装置と、不活性気体供給装置200の粉粒体搬送方向に対して交差する方向に、不活性気体供給装置200から搬送されてくる粉粒体を搬送する粉粒体搬送装置500と、を備えているので、装置全体の高さを低くして、粉粒体を供給搬送することができる。