JP2022085555A - 粉体供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】粉体を定量的に供給することができる粉体供給装置を提供する。【解決手段】粉体100を貯留する内部空間210と、内部空間210から粉体100を外部に排出する排出口23と、が形成された貯留槽21と、外周面が粗面で構成され、内部空間210と外部とにまたがって、排出口23に回転可能に設けられたローラー4と、排出口23に設けられ、ローラー4の外周面に対向するドクターブレード24と、を備え、内部空間210は、粉体100が投入される第1室210Aと、ドクターブレード24が配置される第2室210Bと、を含み、第1室210Aと第2室210Bとは、開口部32を介して連通しており、第1室210Aと第2室210Bとの間に、開口部32を狭める仕切り部材31が設けられ、第1室210Aに投入された粉体100は、開口部32を通って第2室210Bに移動する。【選択図】図1

Description

本発明は、粉体供給装置に関する。
従来から、粉体を散布して対象物に供給する粉体供給装置が知られている。例えば、特許文献1に示す装置は、粉体を貯留する粉体貯留槽と、粉体貯留槽に設けられた散布ローラーと、散布ローラーに密着しているドクターブレードと、を有する。散布ローラーの表面には、凹凸が形成されており、散布ローラーが回転すると、凹凸に付着した粉体がドクターブレードによって擦り切られ、粉体貯留槽の供給口から落下する。これにより、粉体貯留槽の下方に位置する対象物に粉体が供給される。
特開2012-228639号公報
しかしながら、上記のような構成では、粉体の定量的な供給が難しくなる場合がある。詳しくは、粉体貯留槽内の粉体による負荷がドクターブレードにかかり、ドクターブレードが湾曲するなどし、過剰な量の粉体が供給口から落下する可能性がある。
粉体供給装置は、粉体を貯留する内部空間と、前記内部空間から前記粉体を外部に排出する排出口と、が形成された貯留槽と、外周面が粗面で構成され、前記内部空間と前記外部とにまたがって、前記排出口に回転可能に設けられたローラーと、前記排出口に設けられ、前記ローラーの前記外周面に対向するドクターブレードと、を備え、前記内部空間は、前記粉体が投入される第1室と、前記ドクターブレードが配置される第2室と、を含み、前記第1室と前記第2室とは、開口部を介して連通しており、前記第1室と前記第2室との間に、前記開口部を狭める絞り部が設けられ、前記第1室に投入された前記粉体は、前記開口部を通って前記第2室に移動する。
第1の実施形態に係る粉体供給装置の断面図である。 ローラーの一例を示す分解斜視図である。 ローラーの一例を示す部分拡大図である。 第2の実施形態に係る粉体供給装置の断面図である。 第2の実施形態に係る粉体供給装置の部分拡大図である。 第3の実施形態に係る粉体供給装置の断面図である。
以下、本発明の粉体供給装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る粉体供給装置の断面図である。図2は、ローラーの一例を示す分解斜視図である。図3は、ローラーの一例を示す部分拡大図である。
なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。なお、これらの図において、上側が鉛直方向上側であり、下側が鉛直方向下側である。
図1に示すように、粉体供給装置1は、粉体100を貯留する貯留部2と、ローラー4と、を備える。粉体供給装置1は、粉体供給装置1の外部で、ローラー4の下方側に位置する対象物(図示せず)に対して粉体100を散布することにより供給するものである。粉体供給装置1は、例えば、シートを巻き取ったり積層したりする際に、対象物であるシートの上に粉体を供給する装置等として使用することができる。
貯留部2は、貯留槽21と、攪拌部22と、ドクターブレード24と、絞り部としての仕切り部材31と、を有する。また、貯留槽21は、筒状の側壁部211と、側壁部211の上側の開口を閉塞するように設けられる蓋部212と、を有し、側壁部211および蓋部212によって、粉体100を貯留可能な内部空間210を形成する。
側壁部211は、本実施形態では、四角筒である。ただし、この構成に限定されず、側壁部211は、例えば、円筒、三角筒、多角筒等であってもよい。本実施形態では、蓋部212はスライドさせることによって開閉可能に設けられており、蓋部212を開放することによって、粉体供給装置1の上側から貯留槽21の内部空間210へ粉体100を投入することが可能である。
側壁部211の下側には、図1中の左右両側において、下方に向かうにつれて互いに離間距離が小さくなるように傾斜した傾斜部211Aが形成されている。そして、傾斜部211Aの下端には、内部空間210内の粉体100を外部に排出するための排出口23が形成されている。排出口23には、後述するドクターブレード24が設けられている。
粉体100としては、用途によって適宜選択され、例えば、樹脂材料、無機材料、金属材料、天然由来の材料等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
樹脂材料としては、特に限定されないが、AS樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6-12、ナイロン6-66等のポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系、側鎖に塩基をもつポリマー等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
無機材料としては、特に限定されないが、結晶性シリカ、非晶性シリカ、および溶融シリカなどのシリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、アンチモン酸化物、Eガラス、Dガラス、Sガラス、ゼオライト等が挙げられる。
金属材料としては、特に限定されないが、ニッケル、鉄、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、金、銀などの各種金属や、金属合金、金属酸化物、カーボン、グラファイト等が挙げられる。
天然由来の材料としては、特に限定されないが、例えば、でんぷん、セルロース、綿、リンター、カボック、亜麻、大麻、ラミー、絹等が挙げられる。
粉体100の平均粒径の下限は、特に限定されないが、1μm以上であることが好ましく、150μm以上であることがより好ましく、300μm以上であることがさらに好ましい。また、粉体100の平均粒径の上限は特に限定されないが、1000μm以下であることが好ましく、800μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることがさらに好ましい。
なお、粉体100の平均粒径としては、例えば、レーザー回折・散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置、すなわち、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定した体積平均の粒度MVD(Mean Volume Diameter)を用いることができる。レーザー回折式粒度分布測定装置では、粒度分布を体積基準で測定することができる。なお、粉体100の形状としては、特に限定されず、球状、鱗片状、針状等、いかなる形状であってもよい。
攪拌部22は、長尺な板状をなす部材である。攪拌部22は、内部空間210内において、ローラー4の上方に配置されている。攪拌部22は、その長手方向の中心を通る水平な中心軸回りに回転することにより、内部空間210内の粉体100を攪拌する。これにより、粉体100にダマが生じるのを防止または抑制することができる。さらに、粉体100のローラー4付近への送り出しを促進することができる。よって、排出口23からの粉体100の排出量を安定させることができる。
攪拌部22の回転方向としては、特に限定されないが、ローラー4の回転方向と同一であるのが好ましい。これにより、仕切り部材31上の粉体100を、排出口23に向かって効率的に送り込むことができる。
ローラー4は、排出口23に嵌め込まれるように設けられ、内部空間210と、外部とにまたがって回転可能に設けられる。ローラー4は、図1の紙面に垂直な方向に延在する水平な中心軸Oを回転軸として、例えば、紙面に向かって時計回りに回転する。つまり、内部空間210内において、ローラー4の外周面は、図1中左側から右側に移動する。また、ローラー4は、中心軸Oに沿った方向に長い長尺の形状を有している。
ローラー4は、図示しないモーターに接続されており、該モーターに通電することにより、モーターが出力する回転力がローラー4に伝達され、回転する。なお、モーターへの通電条件を変更することにより、ローラー4の回転方向や、ローラー4の回転速度が調整される構成であってもよい。
ローラー4の外周面は、凹凸が形成された粗面である。このため、内部空間210内の粉体100は、ローラー4の粗面に付着し、その一部は凹部に入り込む。そして、ローラー4が回転することにより、ローラー4に付着した粉体100が図1中左側から右側に向かって移動する。なお、これ以降、内部空間210において、図1の左側を粉体100の移送方向の上流側とも呼び、図1中の右側を粉体100の移送方向の下流側とも呼ぶ。
JIS B 0601に準拠して測定される、ローラー4の外周面の表面粗さRzは、10以上1000以下であることが好ましく、100以上900以下であることがより好ましく、150以上750以下であることがさらに好ましい。ローラー4の外周面の表面粗さRzを上記数値範囲とすることにより、比較的大きい粒径の粒子、例えば、300μm以上の粒径を有する粒子を、粗面の凹凸の間に収容することができ、粉体100の散布をより効果的に定量的に行うことができる。表面粗さRzが小さすぎると、比較的大きい粉体100を定量的に散布するのが難しくなる。一方、表面粗さRzが大きすぎると、比較的小さい粉体100を定量的に散布するのが難しくなる。
粉体100の平均粒径Dが100μm以上300μm未満である場合、ローラー4の外周面の表面粗さRzは、10以上700以下であることが好ましい。これにより、粉体100の平均粒径Dが上記のような数値範囲である場合において、本発明の効果をより確実に得ることができる。
粉体100の平均粒径Dが300μm以上500μm未満である場合、ローラー4の外周面の表面粗さRzは、30以上900以下であることが好ましい。これにより、粉体100の平均粒径Dが上記のような数値範囲である場合において、本発明の効果をより確実に得ることができる。
また、粉体100の平均粒径Dが、500μm以上800μm未満である場合、ローラー4の外周面の表面粗さRzは、50以上1200以下であることが好ましい。これにより、粉体100の平均粒径Dが上記のような数値範囲である場合において、本発明の効果をより確実に得ることができる。
また、ローラー4の回転速度は、特に限定されないが、1rpm以上600rpm以下であることが好ましく、5rpm以上300rpm以下であることがより好ましい。これにより、十分な排出量を確保しつつ、粉体100の散布をより効果的に定量的に行うことができる。
また、ローラー4の外周面の表面粗さRzと、粉体100の平均粒径Dと、の比Rz/Dは、0.05以上1000以下であることが好ましく、0.1以上100以下であることがより好ましい。これにより、十分な排出量を確保しつつ、粉体100の散布をより効果的に定量的に行うことができる。
また、ローラー4の外径は、特に限定されないが、例えば、30mm以上1000mm以下であることが好ましく、50mm以上800mm以下であることがより好ましい。
ローラー4は、例えば、図2に示す構成や、図3に示す構成とすることができる。図2に示す構成では、ローラー4は、芯部41と、芯部41を挿通する網状筒42と、を有する。芯部41は、円柱状をなしている。また、網状筒42は、円筒状のメッシュ部材である。
網状筒42は、線状体が編み込まれた構成のものであってもよく、いわゆるパンチングメタルのような多数の貫通孔を形成した構成のものであってもよい。このような構成の場合、メッシュの線径や、目開き、開孔率等を適宜設定することにより、表面粗さRzを適正な値とすることができる。また、網の目の粗さが異なる網状筒42を複数用意し、交換することにより、表面粗さRzを簡単に調整することができる。
図3に示す構成では、ローラー4の長手方向に沿って延在する複数の凸部43と凹部44が形成されている。凸部43と凹部44は、ローラー4の周方向に沿って交互に配置されており、互いに等間隔となっている。
このような構成の場合、凸部43および凹部44のピッチ等を適宜設定することにより、表面粗さRzを適正な値とすることができる。なお、ローラー4の外周面に、凸部43と凹部44とが市松状に配置される構成としてもよい。
なお、ローラー4は上記の構成に限定されない。例えば、ローラー4の外周面にエンボス加工を施したものや、ローラー4の長手方向に沿った複数の溝を設けたものを用いてもよい。
ドクターブレード24は、長尺で矩形の板状の部材であり、側壁部211の右側の下端、すなわち、粉体100の移送方向の下流側の下端から排出口23に向けて延出している。ドクターブレード24は、排出口23側の端部241が、ローラー4の長手方向に沿ってローラー4の外周面と対向するように設けられている。ローラー4の外周面に付着した粉体100は、ローラー4の回転によって下流側に移送され、ドクターブレード24によって一定量に擦り切られる。擦り切られた粉体100は、ドクターブレード24を通過すると、重力に従って粉体供給装置1の下方に落下し、粉体供給装置1の外部の対象物に対して供給される。
ドクターブレード24の端部241は、ローラー4の中心軸Oよりも下側でローラー4の外周面に対向する。これにより、ドクターブレード24によって擦り切られた粉体100がすぐに下方に落下するため、狙いの位置に定量的に粉体100を供給することができる。
仕切り部材31は、貯留槽21の内部に略水平に固定された矩形の板状部材である。仕切り部材31の外周を構成する4辺のうち3辺の端部は、側壁部211の内面に固定され、他の1辺の端部311は、側壁部211から離間している。このため、端部311と側壁部211との間には、仕切り部材31の上下の空間を連通する開口部32が形成されている。つまり、貯留槽21の内部空間210のうち、仕切り部材31の上方で、蓋部212が配置される空間を第1室210Aとし、仕切り部材31の下方で、ドクターブレード24が配置される空間を第2室210Bとすると、第1室210Aと第2室210Bとは、開口部32を介して連通している。このように、仕切り部材31は、第1室210Aと第2室210Bとの間に設けられ、第1室210Aと第2室210Bとを隔てるとともに、第1室210Aと第2室210Bとを連通させる開口部32を狭めている。
第1室210Aには、蓋部212を開放することにより露出する開口から粉体100が投入される。第1室210Aに投入された粉体100は、攪拌部22による攪拌と、重力とに従って、開口部32を通って第2室210Bに移動する。本実施形態では、開口部32は、ドクターブレード24と鉛直方向に並ばないように配置されている。つまり、開口部32は、貯留槽21の左側、すなわち、ローラー4による粉体100の移送方向の上流側に設けられており、開口部32から第2室210Bに落下した粉体100が、直接ドクターブレード24上に落下しないような構成となっている。
開口部32を通って落下した粉体100は、第2室210Bに貯留された後、第2室210Bの底部に設けられたローラー4の外周面に付着し、ローラー4の回転に伴って下流側に移送される。その後、粉体100は、ドクターブレード24によって一定量に擦り切られ、下方の対象物へと落下する。
なお、開口部32は、板状の仕切り部材31の端部311と側壁部211との間に形成されているが、仕切り部材31の4辺を側壁部211の内面に固定し、仕切り部材31に1つまたは複数の穴を空ける構成としてもよい。
以上説明した通り、本実施形態の粉体供給装置1では、貯留槽21の内部空間210に備えられた仕切り部材31によって、粉体100が投入される第1室210Aと、ドクターブレード24が配置される第2室210Bとに仕切られる。そして、第1室210Aに投入された粉体100は、開口部32を通って第2室210Bに移動した後、排出口23に備えられたドクターブレード24によって一定量に擦り切られ、粉体供給装置1の下方の対象物に落下する。このように、仕切り部材31によって開口部32が狭められているので、ドクターブレード24の近傍の空間である第2室210Bに貯留される粉体100の量が、仕切り部材31を設けない場合に比べ減少する。これにより、ドクターブレード24にかかる粉体100による負荷が低減されるため、従来のようにドクターブレード24が湾曲するなどの課題が発生しにくくなり、より定量的に粉体100を供給することができる。
また、本実施形態の粉体供給装置1では、仕切り部材31を板状部材としているため、粉体供給装置1を小型化することができ、簡素な設計で内部空間210を仕切ることができる。
<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態に係る粉体供給装置の断面図である。図5は、第2の実施形態に係る粉体供給装置の部分拡大図である。以下の説明では、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図4および図5において、第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
絞り部としての仕切り部材31は、第1の実施形態と同様、矩形の板状部材であるが、本実施形態では、内部空間210において上下に傾斜して配置されている。仕切り部材31の上端となる端部は、側壁部211の内面のうち、粉体100の移送方向の下流側となる内面に固定されている。一方、仕切り部材31の下端となる端部311は、ローラー4の長手方向に沿って、隙間を隔ててローラー4の外周面に対向している。この仕切り部材31により、内部空間210は、粉体供給装置1の上部から投入された粉体100が貯留される第1室210Aと、ドクターブレード24が配置される第2室210Bとに仕切られる。また、端部311とローラー4との間の隙間が開口部32であり、第1室210Aおよび第2室210Bは開口部32によって連通している。本実施形態において、ローラー4は、第1室210Aの底部と第2室210Bの底部とにまたがって配置されている。
かかる第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、端部311とローラー4との間の開口部32において、ローラー4に付着した粉体100が擦り切られるため、第2室210Bに貯留する粉体量をさらに少なくすることができ、より定量的に粉体100を供給することができる。
また、図5に示すように、端部311からローラー4の外周面までの距離d1と、ドクターブレード24の端部241からローラー4の外周面までの距離d2との関係は、d1>d2であることが好ましい。かかる関係によれば、第1室210Aから第2室210Bに運搬される粉体100の量が、第2室210Bから外部に排出される粉体100の量よりも多くなるので、粉体100の供給効率が向上する。
<第3の実施形態>
図6は、本発明の第3の実施形態に係る粉体供給装置の断面図である。以下の説明では、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図6において、第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
本実施形態の粉体供給装置1では、内部空間210に、第1の実施形態と同様の仕切り部材31が略水平に配置されている。また、仕切り部材31の下面には、絞り部としての仕切り部材33が略直角に配置されている。仕切り部材33は、矩形の板状部材であり、仕切り部材33の下端である端部331は、ローラー4の長手方向に沿って、ローラー4の外周面との間に、隙間である開口部34を隔てて対向している。仕切り部材31,33によって内部空間210は、3つの空間に仕切られている。このうち、仕切り部材31よりも上方の空間210Aaと、仕切り部材31よりも下方で仕切り部材33よりも粉体100の移送方向上流側の空間210Abとが第1室210Aに相当する。また、仕切り部材31よりも下方で仕切り部材33よりも粉体100の移送方向下流側の空間、すなわち、ドクターブレード24が配置される空間が第2室210Bに相当する。つまり、第1室210Aと第2室210Bとは、仕切り部材31,33によって隔てられており、仕切り部材33によって狭められた開口部34を介して連通している。本実施形態において、ローラー4は、第1室210Aの空間210Abの底部と第2室210Bの底部とにまたがって配置されている。
本実施形態では、上方から投入された粉体100は、まずは第1室210Aのうち上側に位置する空間210Aaに貯留される。その後、粉体100は、開口部32を通って空間210Abに落下し、ローラー4の外周面に付着して第2室210Bに移送される。その際に、粉体100は、仕切り部材33によって擦り切られながら開口部34を通過する。開口部34を通過した粉体100は、ドクターブレード24によってさらに擦り切られ、粉体供給装置1の下方の対象物へと落下する。
かかる第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、貯留槽21の内部空間210における第1室210Aは、空間210Aaと空間210Abに分けられ、ドクターブレード24が配置される第2室210Bにおける粉体100の量をさらに減少させることができ、より定量的に粉体100を供給することができる。
以上、本発明の粉体供給装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、粉体供給装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
上記実施形態では、ローラー4とドクターブレード24との間に隙間を設けたが、ドクターブレード24は、端部241がローラー4の外周面の凸部と接触するように配置されてもよい。即ち、d2=0であってもよい。
また、上記実施形態では、絞り部として板状の仕切り部材31,33を備える構成を説明したが、本発明の絞り部は、板状の部材に限られない。例えば、貯留槽21の側壁部211にくびれを設けることで、開口部32を狭める構成としてもよい。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
さらに、上記実施形態の粉体供給装置1は、シート上への粉体の散布に限らず、例えば食品製造ラインへの粉体の定量供給など、種々の用途への応用が可能である。
1…粉体供給装置、2…貯留部、4…ローラー、21…貯留槽、22…攪拌部、23…排出口、24…ドクターブレード、31,33…仕切り部材、32,34…開口部、41…芯部、42…網状筒、43…凸部、44…凹部、100…粉体、210…内部空間、210A…第1室、210Aa,210Ab…空間、210B…第2室、211…側壁部、211A…傾斜部、212…蓋部、241,311,331…端部、O…中心軸、d1,d2…距離。

Claims (6)

  1. 粉体を貯留する内部空間と、前記内部空間から前記粉体を外部に排出する排出口と、が形成された貯留槽と、
    外周面が粗面で構成され、前記内部空間と前記外部とにまたがって、前記排出口に回転可能に設けられたローラーと、
    前記排出口に設けられ、前記ローラーの前記外周面に対向するドクターブレードと、を備え、
    前記内部空間は、前記粉体が投入される第1室と、前記ドクターブレードが配置される第2室と、を含み、
    前記第1室と前記第2室とは、開口部を介して連通しており、
    前記第1室と前記第2室との間に、前記開口部を狭める絞り部が設けられ、
    前記第1室に投入された前記粉体は、前記開口部を通って前記第2室に移動する、粉体供給装置。
  2. 前記絞り部は、前記第1室と前記第2室とを隔てる仕切り部材を備える、請求項1に記載の粉体供給装置。
  3. 前記仕切り部材は、端部が前記ローラーの前記外周面に対向する板状部材である、請求項2に記載の粉体供給装置。
  4. 前記ドクターブレードは、前記ローラーの中心軸よりも下側で前記外周面に対向する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の粉体供給装置。
  5. 前記粉体の平均粒径は、150μm以上である、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の粉体供給装置。
  6. 前記ローラーは、前記第2室の底部に設けられる、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の粉体供給装置。
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