JP2022154061A - 粉粒体供給装置、粉粒体供給方法および粉粒体混合システム - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒体を良好に分散した状態で供給先に供給できる、粉粒体供給装置、粉粒体供給方法および粉粒体混合システムを提供する。【解決手段】添加剤供給装置５の本体ハウジング４１の内部には、添加剤を貯留する貯留空間４４が設けられている。本体ハウジング４１の側壁４７には、排出方向に延びる排出孔４８が貫通して形成されている。貯留空間４４には、エア噴射ノズル４２の噴射口５３が排出孔４８に対して排出方向に対向して配置されている。エア噴射ノズル４２の噴射口５３からエアが噴射されると、その噴射口５３からのエアの噴射に随伴して、噴射口５３と排出孔４８との間に存在する添加剤がエアに吹き飛ばされることにより分散して、添加剤がエアとともに排出孔４８を通して排出される。【選択図】図２

Description

本発明は、粉粒体供給装置、粉粒体供給方法および粉粒体混合システムに関する。

プラスチック製品の製造工程では、プラスチック材料を成形機に投入するまでに、プラスチック材料の主材となるプラスチックペレットを製品および成形に適した状態に調整する必要がある。その調整の工程には、色、耐候性および耐熱性などの製品に必要な機能や流動性および熱劣化防止などの成形の際に必要な機能をプラスチックペレットに付与するために、プラスチックペレットに他の成分の粉粒体や液体を混合させる混合工程が含まれる場合がある。

混合工程に用いられる装置では、たとえば、成分ごとに材料供給部が設けられ、各材料供給部から混合部に材料が供給されて、混合部で各材料が混ぜ合わされる。材料供給部の構成としては、スクリュ（スクリュフィーダ）を備える構成や、特許文献１に開示されているように、圧縮流体の流れを利用する構成がある。

特許第２５０２４２９号公報

スクリュは、軸部の周囲に螺旋状の羽根が形成されたものであり、スクリュを備える構成では、スクリュの軸部にスクリュを回転させる駆動部が接続されて、回転するスクリュにより粉粒体が送られる。粉粒体が微細な粉状の添加剤などの材料（原料）である場合、スクリュの軸部とその軸部を支持するケースとの間の気密性が保たれないと、それらの間から外部に材料が漏れるおそれがある。また、軸受部に材料が入り込み、軸受部品やシール部品の摩耗が進行するおそれもある。

一方、特許文献１に開示されている構成では、材料供給ホッパの底部から材料供給管が延びており、その材料供給管の先端部が混合部内に配置されている。材料供給ホッパの底部には、流体圧送管が材料供給管と反対側から材料供給管に向けて差し込まれている。流体圧送管から材料供給ホッパの底部に圧縮流体が吹き込まれて、材料供給ホッパ内の粉粒体が圧縮流体とともに材料供給管に押し出されることにより、粉粒体が材料供給管を混合部に向けて送られる。

特許文献１に開示されている構成では、駆動部が設けられていないので、混合部に供給される材料が微細な粉状であっても、材料が外部に漏れるリスクは低い。ところが、材料が微細な粉状の粉粒体である場合、材料供給管の構造上、その粉粒体が材料供給管の排出口近傍などで部位間に跨がるブリッジを形成するため、混合部に対して粉粒体を分散させて供給することが難しい。

本発明の目的は、粉粒体を良好に分散した状態で供給先に供給できる、粉粒体供給装置、粉粒体供給方法および粉粒体混合システムを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る粉粒体供給装置は、粉粒体を供給先に供給する装置であって、粉粒体を貯留する貯留空間を内部に提供し、粉粒体を排出する側の排出側壁に所定の排出方向に延びる排出孔が貫通して形成された本体ハウジングと、排出孔に対して排出方向に対向して貯留空間に配置される噴射口を有し、噴射口から排出方向に気体を噴射する気体噴射ノズルとを含む。

この構成によれば、本体ハウジングの内部には、粉粒体を貯留する貯留空間が設けられている。本体ハウジングの排出側壁には、排出方向に延びる排出孔が貫通して形成されている。貯留空間には、気体噴射ノズルの噴射口が排出孔に対して排出方向に対向して配置されている。気体噴射ノズルの噴射口から気体が噴射されると、その噴射口からの気体の噴射に随伴して、噴射口と排出孔との間に存在する粉粒体が気体に吹き飛ばされることにより分散して、粉粒体が気体とともに排出孔を通して本体ハウジングの外部に排出される。

その結果、粉粒体を排出孔から良好に分散させて排出することができ、粉粒体を良好に分散した状態で供給先に供給することができる。

また、駆動部が設けられていないので、供給先に供給される粉粒体が微細な粉状であっても、その粉粒体が外部に漏れることを防止できる。よって、この粉粒体供給装置は、発塵が好ましくない環境での使用に適している。

さらには、気体噴射ノズルの噴射口から噴射される気体の流量を調節することにより、供給先に供給される粉粒体の量を調節することができるので、粉粒体の適量供給（適量排出）および少量供給（少量排出）が可能である。

本体ハウジングの上側に、貯留空間に粉粒体を供給する供給口が設けられてもよい。これにより、供給口から貯留空間に粉粒体を補充することができる。

排出孔は、排出方向に延びる直線を中心とする円筒状の内面を有していてもよい。

その場合、気体噴射ノズルは、噴射口の中心線が排出孔の中心線と一致する位置に配置されていてもよい。気体噴射ノズルの噴射口の中心線と排出孔の中心線とが一致していることにより、排出孔内での粉粒体の分散性をさらに向上させることができる。

また、気体噴射ノズルは、噴射口と排出孔との間の距離が排出孔の直径の０．１倍以上５倍以下となる位置に配置されていてもよい。

排出孔の直径は、噴射口の直径よりも大きいことが好ましい。これにより、噴射口から噴射される気体が排出孔を上手く抜けるので、粉粒体をその気体の流れに乗せて、排出孔から良好に排出することができる。

排出孔の排出方向の長さは、排出孔の直径以下であってもよいが、排出孔の直径よりも長くてもよい。

粉粒体供給装置は、貯留空間に貯留されている粉粒体に対して外力を作用させることにより、粉粒体が異なる部位間に跨がるブリッジを形成することを防止するブリッジ防止機構をさらに含む構成であってもよい。

この構成では、たとえば、粉粒体がブリッジを形成することにより排出孔を塞いだり、貯留空間上部から補充されなくなったりすることを防止でき、供給先に供給される粉粒体の分散性のさらなる向上を図ることができる。

本発明の他の局面に係る粉粒体供給方法は、粉粒体を貯留する貯留空間を内部に提供し、粉粒体を排出する側の排出側壁に所定の排出方向に延びる排出孔が貫通して形成された本体ハウジングと、排出孔に対して排出方向に対向して貯留空間に配置される噴射口を有する気体噴射ノズルとを備える装置により、粉粒体を供給先に供給する方法であって、本体ハウジング内に粉粒体が貯留されている状態で、気体噴射ノズルの噴射口から排出孔に向けて排出方向に気体を噴射する工程と、噴射口からの気体の噴射に随伴して、粉粒体を気体とともに排出孔から排出する工程とを含む。

この方法によれば、前述した粉粒体供給装置による作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

本発明のさらに他の局面に係る粉粒体混合システムは、粉粒体を収容する混合空間を内部に提供し、当該混合空間で複数種類の粉粒体を混合する混合装置と、混合空間に一の種類の粉粒体を供給する第１粉粒体供給装置と、混合空間に他の種類の粉粒体を供給する第２粉粒体供給装置とを含み、第２粉粒体供給装置は、前述の粉粒体供給装置である。

この構成によれば、第１粉粒体供給装置から混合空間に一の種類の粉粒体が供給され、第２粉粒体供給装置から混合空間に他の種類の粉粒体が供給されて、混合空間で一の種類の粉粒体と他の種類の粉粒体とが混合される。他の種類の粉粒体が高い分散性で（良好に分散した状態で）混合空間に供給されるので、混合空間で一の種類の粉粒体に他の種類の粉粒体を良好に分散させることができる。

また、第２粉粒体供給装置から混合空間に供給される粉粒体の適量供給および少量供給が可能であるから、一の種類の粉粒体と他の種類の粉粒体とが適切に混合された粉粒体を得ることができる。

混合装置は、混合空間を取り囲む円筒状の内周面を有し、混合空間内に、内周面の中心線上を延びる回転軸を中心に回転する撹拌羽根を備えていてもよい。

一の種類の粉粒体は、プラスチックペレットであり、他の種類の粉粒体は、粉状の添加剤であってもよい。

プラスチックペレットに添加剤が良好に分散した状態のプラスチック材料を得ることができる。そして、そのプラスチック材料を用いた成形により、高品質のプラスチック製品を製造することができる。

第２粉粒体供給装置は、プラスチックペレットを乾燥させる乾燥装置であってもよい。

本発明によれば、粉粒体を良好に分散した状態で供給先に供給することができる。

本発明の一実施形態に係る粉粒体混合システムの構成を図解的に示す図である。 添加剤供給装置の構成を示す断面図である。 エア噴射ノズルに圧縮エアを供給する圧縮エア供給機構を図解的に示す図である。 粉粒体混合システムの電気的構成を示すブロック図である。 粉粒体混合システムの動作の流れを示すフローチャートである。 粉粒体混合装置の動作の様子を図解的に示す図である。 ブリッジ防止機構の他の構成を図解的に示す図である。 添加剤供給装置の他の構成を示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜粉粒体混合システム＞
図１は、本発明の一実施形態に係る粉粒体混合システム１の構成を図解的に示す図である。

粉粒体混合システム１は、プラスチック製品の製造設備に用いられて、プラスチック製品の原料となるプラスチックペレットおよび添加剤などの粉粒体を混合して、その混合した粉粒体を成形機、たとえば、射出成形機（ＩＭＭ：Injection Molding Machine）２に供給するシステムである。粉粒体混合システム１には、粉粒体混合装置３と、粉粒体混合装置３にプラスチックペレットを供給するペレット供給装置４と、粉粒体混合装置３に粉状の添加剤を供給する添加剤供給装置５とが接続されている。

＜粉粒体混合装置＞
粉粒体混合装置３は、外殻をなすハウジング１１内に、円筒状の内周面１２およびその内周面１２の両端を閉塞する端面に取り囲まれる混合空間１３を有している。混合空間１３は、ペレット供給装置４から供給されるプラスチックペレットと添加剤供給装置５から供給される添加剤とを混合する空間である。混合空間１３には、撹拌羽根１４が内周面１２の中心線上を延びる回転軸１５を中心に回転可能に設けられている。回転軸１５には、正逆回転可能なモータ１６が結合されている。モータ１６の正転により、撹拌羽根１４が回転軸１５と一体に粉粒体混合装置３の正面（前面）から見て時計回り（ＣＷ）に回転し、モータ１６の逆転により、撹拌羽根１４が回転軸１５と一体に粉粒体混合装置３の正面から見て反時計回り（ＣＣＷ）に回転する。

なお、以下では、撹拌羽根１４の回転方向および粉粒体混合装置３の左右について、粉粒体混合装置３の正面から見たときを基準に規定する。

また、ハウジング１１内には、ペレット供給路１７、添加剤供給路１８および排出路１９が設けられている。

ペレット供給路１７は、内周面１２の中心線に対して左側に片寄った位置で上下方向に延び、その上端部がハウジング１１の上面から外部に引き出されている。ペレット供給路１７の下端は、内周面１２で開口しており、ペレット供給路１７内は、混合空間１３と連通している。

添加剤供給路１８は、内周面１２の中心線に対して上側かつ右側に片寄った位置で左右方向に延び、その左右方向の他方の端部がハウジング１１の側面から外部に引き出されている。添加剤供給路１８の左右方向の一方の端は、内周面１２で開口しており、添加剤供給路１８内は、混合空間１３と連通している。

排出路１９は、内周面１２の中心線に対して右側に片寄った位置で上下方向に延び、その下端部がハウジング１１の下面から外部に引き出されている。排出路１９の下端は、射出成形機２に接続されている。排出路１９の上端は、内周面１２で開口しており、排出路１９内は、混合空間１３と連通している。

また、粉粒体混合装置３には、混合空間１３に粉粒体（プラスチックペレットおよび添加剤）が満杯になったことを検知する満杯レベルセンサ２１と、撹拌羽根１４の回転を検知する回転検知センサ２２とが設けられている。満杯レベルセンサ２１は、たとえば、検知部を有しており、混合空間１３に貯留された満杯レベルに達し、検知部が粉粒体の存在による静電容量変化を検知するとオン信号を出力する。回転検知センサ２２は、たとえば、回転軸１５の回転に同期したパルス信号を検知信号として出力する光学式のセンサである。なお、満杯レベルセンサ２１および回転検知センサ２２は他の形式のセンサであってもよい。

さらに、ハウジング１１には、ハウジング１１内の雰囲気が外部に漏れるのを防止するため、ハウジング１１内の雰囲気を排気する排気管２３が接続されている。ハウジング１１内の雰囲気は、真空エジェクタ２４の作用により排気フィルタ２５を通して外部に排気される。

＜ペレット供給装置＞
ペレット供給装置４は、たとえば、プラスチックペレットを乾燥させて、その乾燥したプラスチックペレットを粉粒体混合装置３に供給する乾燥装置である。ペレット供給装置４は、乾燥装置に限らず、プラスチックペレットを貯留（貯蔵）するタンクやホッパなどの容器、プラスチックペレットを計量する計量機など、乾燥装置以外の装置であってもよい。

ペレット供給装置４は、乾燥ホッパ３１と、乾燥ホッパ３１の上方に配置されるローダホッパ３２とを備えている。プラスチックペレットは、ローダホッパ３２から乾燥ホッパ３１に供給されて、乾燥ホッパ３１に貯留される。乾燥ホッパ３１には、低湿かつ高温の乾燥ガスの気流が供給され、その気流にプラスチックペレットの水分が奪われて、プラスチックペレットが乾燥する。プラスチックペレットから水分を奪った乾燥ガスは、乾燥ホッパ３１から排気される。

乾燥ホッパ３１の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。乾燥ホッパ３１の下端には、排出口が形成されており、乾燥ホッパ３１には、その排出口からのプラスチックペレットの排出および停止を切り替えるゲート機構３３が結合されている。ゲート機構３３は、乾燥ホッパ３１の排出口に連通する排出管３４と、排出管３４を開閉する弁体３５とを備えている。排出管３４は、その中心線が上下方向に延びている。弁体３５は、排出管３４の中心線に対して傾斜して設けられ、エアシリンダにより、排出管３４内に進出して、排出管３４内を閉鎖する閉位置と、排出管３４外に退避して、排出管３４内を開放する開位置とに変位される。

排出管３４の下端は、遮断弁３６を介して、粉粒体混合装置３のペレット供給路１７に接続されている。乾燥ホッパ３１に貯留されているプラスチックペレットの乾燥処理後、遮断弁３６が開かれた状態で、ゲート機構３３の弁体３５が閉位置から開位置に変位されることにより、乾燥ホッパ３１の排出口から排出されるプラスチックペレットが排出管３４、遮断弁３６およびペレット供給路１７をこの順に介して粉粒体混合装置３の混合空間１３に供給される。そして、ゲート機構３３の弁体３５が開位置から閉位置に変位されると、排出管３４におけるプラスチックペレットの流通が停止し、粉粒体混合装置３の混合空間１３へのプラスチックペレットの供給が停止する。その後、遮断弁３６が閉じられることにより、粉粒体混合装置３とペレット供給装置４との間が遮断される。

＜添加剤供給装置＞
図２は、添加剤供給装置５の構成を示す断面図である。

添加剤供給装置５は、本体ハウジング４１と、本体ハウジング４１に挿入されるエア噴射ノズル４２と、本体ハウジング４１に着脱可能に取り付けられる添加剤容器４３とを備えている。

本体ハウジング４１は、略直方体形状の外形を有し、添加剤を貯留する貯留空間４４を内部に提供する。貯留空間４４は、本体ハウジング４１の下面と平行をなす底面４５と、本体ハウジング４１の各側面と平行をなす側面４６とに取り囲まれ、上面が開放された有底四角筒状の空間として形成されている。本体ハウジング４１の側壁４７には、排出孔４８が貫通して形成されている。排出孔４８は、側壁４７の側面４６と直交する方向（以下、「排出方向」という。）に延びる円筒状の内面４９を有しており、排出孔４８の排出方向の長さＬ１は、排出孔４８の直径Ｄ１よりも大きい寸法に設定されている。排出孔４８には、粉粒体混合装置３の添加剤供給路１８が接続される。

また、本体ハウジング４１の上部には、円筒状の被接続部５１が設けられている。被接続部５１の内周面には、雌ねじが切られている。被接続部５１に囲まれる空間は、本体ハウジング４１の上面の開口５２を介して、貯留空間４４と連通している。

エア噴射ノズル４２は、直管状をなし、先端に円形の噴射口５３を有している。エア噴射ノズル４２は、本体ハウジング４１の排出孔４８が形成されている側壁４７と排出方向に対向する側壁５４に外部から挿通されて、噴射口５３の中心線が排出孔４８の中心線と一致する位置において、排出方向に延びている。また、エア噴射ノズル４２は、噴射口５３（エア噴射ノズル４２の先端）と排出孔４８の内側の端（側壁４７の側面４６）との間の距離Ｌ２が排出孔４８の直径Ｄ１の０．１倍以上５倍以下となる位置、つまり０．１Ｄ１≦Ｌ２≦５Ｄ１の関係を満たす位置に配置され、本体ハウジング４１の上面の開口５２と上下方向に対向している。また、排出孔４８の直径Ｄ１は、噴射口５３の直径Ｄ２よりも大きく、かつ、添加剤供給装置５で取り扱う添加剤（粉粒体）の長径の平均ｄの３倍よりも大きい寸法に設定されている。添加剤の長径の平均ｄは、１μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内であり、好ましくは、１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲内である。

添加剤容器４３は、添加剤を収容する容器であり、たとえば、有底円筒状の本体部５５と、本体部５５よりも小径の円筒状の接続部５６と、本体部５５と接続部５６とを連結する肩部５７とを一体に有するボトル状をなしている。接続部５６の外径は、本体ハウジング４１の被接続部５１の内径に対応した寸法に設定され、接続部５６の外周面には、被接続部５１の雌ねじと螺合可能な雄ねじが切られている。添加剤容器４３は、接続部５６の雄ねじが本体ハウジング４１の被接続部５１の雌ねじに螺合されることにより、本体ハウジング４１に取り付けられる。添加剤容器４３が本体ハウジング４１に取り付けられた状態で、本体ハウジング４１の貯留空間４４と添加剤容器４３内とが連通し、本体ハウジング４１の上面の開口５２が供給口となって、添加剤容器４３内の添加剤が供給口を介して貯留空間４４に供給される。なお、貯留空間４４と本体ハウジング４１との接続は、他の方式であってもよく、たとえば、フランジを介した締結などであってもよく、溶接などで一体に形成されていてもよい。また、両者の接続箇所にゲートやシャッタなどを設けてもよい。

図３は、エア噴射ノズル４２に圧縮エアを供給する圧縮エア供給機構６１を図解的に示す図である。

エア噴射ノズル４２に圧縮エアを供給する圧縮エア供給機構６１には、エア噴射ノズル４２に接続される圧縮エア供給ライン６２が含まれる。圧縮エア供給ライン６２には、エアコンプレッサ（図示せず）により圧縮されたエアが送り込まれ、その圧縮エアは、圧縮エア供給ライン６２をエア噴射ノズル４２に向けて流れる。

圧縮エア供給ライン６２には、フィルタレギュレータ６３、精密レギュレータ６４、流量計６５、エア供給バルブ６６、圧力計６７およびフィルタ６８がエア噴射ノズル４２に向けてこの順に介装されている。フィルタレギュレータ６３は、圧縮エアから水分やゴミを除去するフィルタ機能および圧縮エアの圧力を一定にするレギュレータ機能を有している。精密レギュレータ６４は、圧縮エアの圧力をフィルタレギュレータ６３よりも精密に一定にする。流量計６５は、圧縮エア供給ライン６２を流れる圧縮エアの流量を検出する。エア供給バルブ６６は、その開閉により、エア噴射ノズル４２への圧縮エアの供給およびその停止を切り替えるために設けられている。圧力計６７は、エア噴射ノズル４２に供給される圧縮エアの圧力を検出する。フィルタ６８は、エア噴射ノズル４２に供給される圧縮エアからゴミを除去する。

エアコンプレッサが駆動されている状態で、エア供給バルブ６６が開かれると、圧縮エア供給ライン６２を流れる圧縮エアがエア噴射ノズル４２に供給されて、エア噴射ノズル４２の噴射口５３からエアが噴射される。エア噴射ノズル４２の噴射口５３からエアが噴射されると、その噴射口５３からのエアの噴射に随伴して、噴射口５３と本体ハウジング４１の排出孔４８との間に存在する粉状の添加剤がエアに吹き飛ばされることにより分散して、その添加剤がエアとともに排出孔４８を通して排出される。また、排出孔４８から排出される添加剤は、エアに分散した状態で、エアとともに粉粒体混合装置３の添加剤供給路１８を排出方向に進行し、添加剤供給路１８から粉粒体混合装置３の混合空間１３に供給される。

粉粒体混合装置３の混合空間１３への添加剤の供給が進み、本体ハウジング４１の貯留空間４４および添加剤容器４３内から添加剤がなくなると、その空の添加剤容器４３を添加剤が収容されている添加剤容器４３とを交換することにより、混合空間１３に添加剤を補充することができる。その際、本体ハウジング４１の被接続部５１を下側に向け、添加剤容器４３の接続部５６を上側に向けて、添加剤容器４３の接続部５６の雄ねじを本体ハウジング４１の被接続部５１の雌ねじに螺合させることにより、添加剤容器４３から添加剤をこぼさずに、添加剤容器４３を本体ハウジング４１に取り付けることができる。

また、流量計６５とエア供給バルブ６６との間において、エア分岐ライン７１が圧縮エア供給ライン６２に分岐して接続されている。エア分岐ライン７１の先端は、たとえば、本体ハウジング４１の側壁に貫通して形成された貫通孔に接続されている。貫通孔の位置は、排出孔４８よりも上方に位置である。エア分岐ライン７１の途中部には、エア供給バルブ７２、圧力計７３およびフィルタ７４が圧縮エア供給ライン６２側からこの順に介装されている。たとえば、エアコンプレッサが駆動され、圧縮エア供給ライン６２上のエア供給バルブ６６が閉じられた状態で、エア分岐ライン７１上のエア供給バルブ７２が開かれると、圧縮エア供給ライン６２を流れる圧縮エアがエア分岐ライン７１に流れ、エア分岐ライン７１から本体ハウジング４１の側壁の貫通孔を介して本体ハウジング４１の貯留空間４４に圧縮エアが供給される。この圧縮エアの供給により、貯留空間４４に貯留されている添加剤に外力が作用し、添加剤が貯留空間４４の異なる部位間にブリッジを形成することを抑制でき、また、添加剤のブリッジが既に形成されている場合には、そのブリッジを壊すことができる。

さらに、圧縮エア供給ライン６２には、図１に示されるように、フィルタレギュレータ６３よりも圧縮エアの流通方向の上流において、圧縮エア供給ライン６２における不要な圧を逃がすための排圧管７５が分岐して接続されている。排圧管７５の途中部には、圧縮エア供給ライン６２に向けて外気が流れ込むことを防止するための逆止弁７６が介装されている。

＜システムの電気的構成＞
図４は、粉粒体混合システム１の電気的構成を示すブロック図である。

粉粒体混合システム１には、制御部８１が含まれる。制御部８１は、たとえば、粉粒体混合装置３に設けられている。制御部８１は、マイコン（マイクロコントローラユニット）を備えており、マイコンには、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。

制御部８１は、満杯レベルセンサ２１の検知結果および回転検知センサ２２の検知信号から推定される撹拌羽根１４の回転位置など、粉粒体混合システム１の動作の制御に必要な情報を取得する。そして、制御部８１は、その取得した情報に基づいて、粉粒体混合装置３、ペレット供給装置４および添加剤供給装置５の各部の動作を制御する。この動作制御により、粉粒体混合装置３、ペレット供給装置４および添加剤供給装置５が互いに連携して動作する。

＜動作制御＞
図５は、粉粒体混合システム１の動作の流れを示すフローチャートである。図６は、粉粒体混合装置３の動作の様子を図解的に示す図である。

粉粒体混合装置３の混合空間１３に粉粒体（プラスチックペレットおよび添加剤）が入っていない初期状態では、図６（ａ）に示されるように、粉粒体混合装置３のモータ１６が停止し、撹拌羽根１４が停止している。

制御部８１に接続された操作パネルが操作されて、操作パネルから制御部８１に粉粒体混合システム１の運転の開始の指示が入力されると、制御部８１による動作制御が開始される。その動作制御では、まず、モータ１６が正転駆動されて、図６（ｂ）に示されるように、撹拌羽根１４が時計回りに回転し始める（ステップＳ１：混合開始）。また、ペレット供給装置４の遮断弁３６が開かれ、ゲート機構３３の弁体３５が閉位置から開位置に変位されることにより、図６（ｃ）に示されるように、ペレット供給装置４から粉粒体混合装置３の混合空間１３に、ペレット供給路１７を通して、プラスチック材料の主材であるプラスチックペレットが供給される（ステップＳ２：ペレット供給）。

定量のプラスチックペレットが混合空間１３に供給されると、ゲート機構３３の弁体３５が開位置から閉位置に変位されて、混合空間１３へのプラスチックペレットの供給が停止される。その後、図６（ｄ）に示されるように、添加剤供給装置５のエア供給バルブ６６が一定時間にわたって開かれる。これにより、粉粒体混合装置３の排出孔４８から定量の添加剤がエアとともに排出される。そして、添加剤は、エアに分散した状態で、粉粒体混合装置３の添加剤供給路１８を通り、添加剤供給路１８から混合空間１３に噴射される（ステップＳ３：粉供給）。このとき、添加剤供給路１８から噴射される添加剤が撹拌羽根１４に直接当たらないように、撹拌羽根１４の回転位置に合わせて、その噴射タイミングが制御される。なお、添加剤の噴射による供給は、パルス状に１回でもよく、必要量に達するまで複数回噴射してもよい。

混合空間１３に定量の添加剤が供給されてから、つまりエア供給バルブ６６が閉じられてから一定時間が経過するまで、撹拌羽根１４の回転が継続される。その一定時間が経過すると、図６（ｅ）に示されるように、撹拌羽根１４の回転位置が固定位置で停止するように、モータ１６が停止される（ステップＳ４：混合停止）。

その後、粉粒体混合装置３の満杯レベルセンサ２１からオン信号が出力されているか否か、つまり混合空間１３が粉粒体で満杯になっているか否かが確認される（ステップＳ５）。

混合空間１３に粉粒体が満杯レベルまで溜まっておらず、満杯レベルセンサ２１からオン信号が出力されていないときには（ステップＳ５のＮＯ）、モータ１６が逆転駆動されて、撹拌羽根１４が反時計回りに１回転される（ステップＳ６：排出管充填）。添加剤の供給が停止された後、撹拌羽根１４の回転が停止された時点では、それまでの撹拌羽根１４の時計回りの回転により、粉粒体が混合空間１３の左側に偏って溜まり、排出路１９の付近に溜まっている粉粒体の量が少なくなっている。撹拌羽根１４が反時計回りに１回転されることにより、図６（ｆ）に示されるように、排出路１９の付近に粉粒体が追いやられて、排出路１９に粉粒体が充填される。

その後は、混合空間１３に粉粒体が満杯になるまで、前述の動作が繰り返される（ステップＳ１～Ｓ５）。そして、混合空間１３に粉粒体が満杯になる、満杯レベルセンサ２１からオン信号が出力されている状態では、射出成形機２における所定回数（たとえば、１～３回）の射出成形加工が終了したことに応じて、混合空間１３から粉粒体を排出する動作が開始される（ステップＳ７）。その排出動作では、モータ１６が正転方向に間欠駆動されて、図６（ｇ）に示されるように、撹拌羽根１４が時計回りに間欠的に回転する。そして、混合空間１３から定量の粉粒体が排出されると、モータ１６が停止されて、図６（ｈ）に示されるように、撹拌羽根１４の回転が停止されることにより、排出動作が終了される。

排出動作の終了後、粉粒体混合システム１を連続運転させるか否かが判断される（ステップＳ８）。粉粒体混合システム１の運転開始の指示の際に、操作パネルの操作により、粉粒体混合システム１の運転態様を射出成形機２に粉粒体が１回だけ供給される単発運転と粉粒体が複数回供給される連続運転とを指示することができる。粉粒体混合システム１の連続運転が指示されている場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、粉粒体混合装置３の満杯レベルセンサ２１からオン信号が出力されているか否かが確認される（ステップＳ５）。そして、満杯レベルセンサ２１からオン信号が出力されていない場合には（ステップＳ５のＮＯ）、モータ１６が逆転駆動されて、撹拌羽根１４が反時計回りに１回転された後（ステップＳ６）、混合空間１３にプラスチックペレットおよび添加剤を供給する動作が行われる（ステップＳ１～Ｓ５）。なお、排出流路１９側に、空杯レベル計が設けられてもよい。この場合、粉粒体の排出を続けて、空杯レベル計が混合空間１３の空杯を検知してから、プラスチックペレットおよび添加剤を補充する動作を行うことができる。

＜作用効果＞
以上のように、添加剤供給装置５の本体ハウジング４１の内部には、添加剤を貯留する貯留空間４４が設けられている。本体ハウジング４１の側壁４７には、排出方向に延びる排出孔４８が貫通して形成されている。貯留空間４４には、エア噴射ノズル４２の噴射口５３が排出孔４８に対して排出方向に対向して配置されている。エア噴射ノズル４２の噴射口５３からエアが噴射されると、その噴射口５３からのエアの噴射に随伴して、噴射口５３と排出孔４８との間に存在する添加剤がエアに吹き飛ばされることにより分散して、添加剤がエアとともに排出孔４８を通して排出される。

その結果、添加剤を排出孔４８から良好に分散させて排出することができ、添加剤を良好に分散した状態で供給先である粉粒体混合装置３の混合空間１３に供給することができる。混合空間１３には、ペレット供給装置４からプラスチックペレットが供給され、添加剤供給装置５から添加剤が供給されて、混合空間１３では、プラスチックペレットと添加剤とが混合される。添加剤が高い分散性で（良好に分散した状態で）混合空間１３に供給されるので、混合空間１３でプラスチックペレットに添加剤を良好に分散させることができる。その結果、プラスチックペレットに添加剤が良好に分散した状態のプラスチック材料を得ることができる。そして、そのプラスチック材料を用いた成形により、高品質のプラスチック製品を製造することができる。

また、添加剤供給装置５には、駆動部が設けられていないので、添加剤が微細な粉状であっても、その添加剤が外部に漏れることを防止できる。よって、添加剤供給装置５は、発塵が好ましくない環境での使用に適している。

さらには、圧縮エアがエア噴射ノズル４２に向けて流れる圧縮エア供給ライン６２に介装された精密レギュレータ６４により、エア噴射ノズル４２の噴射口５３から噴射されるエアの流量を調節することにより、粉粒体混合装置３の混合空間１３に供給される添加剤の量を調節することができるので、添加剤の適量供給（適量排出）および少量供給（少量排出）が可能である。添加剤供給装置５から混合空間１３に供給される添加剤の適量供給および少量供給が可能であるから、プラスチックペレットと添加剤とが混合された粉粒体を得ることができる。

本体ハウジング４１には、貯留空間４４に添加剤を供給する供給口としての開口５２が設けられている。これにより、その開口５２から貯留空間４４に添加剤を補充することができる。

排出孔４８は、排出方向に延びる直線を中心とする円筒状の内面４９を有している。エア噴射ノズル４２は、噴射口５３の中心線が排出孔４８の中心線と一致する位置に配置されている。エア噴射ノズル４２の噴射口５３の中心線と排出孔４８の中心線とが一致していることにより、排出孔４８内での添加剤の分散性をさらに向上させることができる。

また、排出孔４８の直径Ｄ１は、噴射口５３の直径（噴射口５３が楕円形状またはスリット状である場合、長径）Ｄ２よりも大きい。これにより、噴射口５３から噴射されるエアが排出孔４８を上手く抜けるので、添加剤をそのエアの流れに乗せて、排出孔４８から良好に排出することができる。

添加剤供給装置５は、貯留空間４４に貯留されている添加剤が異なる部位間に跨がるブリッジを形成することを防止するブリッジ防止機構として、エア分岐ライン７１から貯留空間４４に圧縮エアが供給される構成を採用している。これにより、たとえば、添加剤が排出孔４８を塞ぐようにブリッジを形成することを防止でき、粉粒体混合装置３の混合空間１３に供給される添加剤の分散性のさらなる向上を図ることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、添加剤供給装置５には、ブリッジ防止機構として、図７に示される構成が採用されてもよい。図７に示される構成では、フィルタレギュレータ６３と精密レギュレータ６４との間において、エア分岐ライン９１が圧縮エア供給ライン６２に分岐して接続されている。エア分岐ライン９１の先端は、エアバイブレータ９２に接続されている。エア分岐ライン９１の途中部には、精密レギュレータ９３およびエア供給バルブ９４が圧縮エア供給ライン６２側からこの順に介装されている。エアバイブレータ９２は、添加剤容器４３に取り付けられる。

エアコンプレッサが駆動され、圧縮エア供給ライン６２上のエア供給バルブ６６が閉じられた状態で、エア分岐ライン９１上のエア供給バルブ９４が開かれると、圧縮エア供給ライン６２を流れる圧縮エアが精密レギュレータ９３で一定圧に調圧されて、エア分岐ライン９１を流れ、エア分岐ライン９１からエアバイブレータ９２に供給される。これにより、エアバイブレータ９２が振動し、その振動が添加剤容器４３および本体ハウジング４１を介して貯留空間４４に貯留されている添加剤に伝わる。その結果、添加剤が貯留空間４４の異なる部位間にブリッジを形成することを抑制でき、添加剤のブリッジが既に形成されている場合には、そのブリッジを壊すことができる。

なお、添加剤に対する振動の付与は、常時ではなく、間欠的に行われることが好ましい。これにより、添加剤が振動で固まることを抑制できる。

また、ブリッジ防止機構として、貯留空間４４に、添加剤を撹拌するアジテータが設けられてもよい。この他、エアバイブレータ９２に替えてエアノッカでもよく、空圧機器によるもの以外に電気的に作動するものであってもよい。

前述の実施形態では、エア噴射ノズル４２の噴射口５３が本体ハウジング４１の上面の開口５２（供給口）と上下方向に対向しているとしたが、図８に示されるように、エア噴射ノズル４２の噴射口５３は、開口５２の排出孔４８側の端と排出孔４８との間に配置されていてもよい。

この構成では、エア噴射ノズル４２の噴射口５３と排出孔４８との間に存在する添加剤が噴射口５３からのエアに吹き飛ばされると、噴射口５３と排出孔４８との間に排出孔４８側と反対側から添加剤がなだれ込む。これにより、噴射口５３と排出孔４８の近傍が上部の粉体による粉体圧を受けにくくなるため圧密されにくく、噴射口５３から噴射されるエアにより添加剤を良好に吹き飛ばすことができ、添加剤を高い分散性で供給先である粉粒体混合装置３の混合空間１３に供給することができる。

貯留空間４４は、上面が開放された有底四角筒状の空間であるとしたが、上面が開放された有底円筒状の空間であってもよい。また、貯留空間４４を取り囲む側面４６は、排出方向の排出側の側面４６が貯留空間４４の内側または外側に湾曲する湾曲面であり、残余の側面４６が本体ハウジング４１の側面と平行をなす平面であってもよい。

また、貯留空間４４の排出方向の排出側の側面４６、つまり排出孔４８が形成されている側面４６には、排出孔４８の周囲を取り囲む断面半円形状ないし断面三角形状の凸部が形成されていてもよい。これにより、エア噴射ノズル４２の噴射口５３から噴射されるエアおよびそのエアに吹き飛ばされる添加剤を排出孔４８内に良好に導き入れることができる。

エア噴射ノズル４２の噴射口５３の形状は、たとえば、楕円形またはスリット状など、円形以外の形状であってもよい。

また、本発明の粉粒体供給装置の一例として、粉状の添加剤を粉粒体混合装置３に供給する添加剤供給装置５を取り上げたが、粉粒体供給装置は、粉状の添加剤などの粉体に限らず、顆粒などの粉体を粉粒体混合装置３に供給する装置として構成されてもよいし、粉粒体（粉体または粒体）を粉粒体混合装置３以外の供給先に供給する装置として構成されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：粉粒体混合システム
３：粉粒体混合装置（供給先、混合装置）
４：ペレット供給装置（第１粉粒体供給装置）
５：添加剤供給装置（粉粒体供給装置、第２粉粒体供給装置）
１３：混合空間
１４：撹拌羽根
１５：回転軸
４１：本体ハウジング
４２：エア噴射ノズル（気体噴射ノズル）
４４：貯留空間
４７：側壁（排出側壁）
４８：排出孔
４９：内面
５２：開口（供給口）
５３：噴射口
５４：側壁
７１：エア分岐ライン（ブリッジ防止機構）
７２：エア供給バルブ（ブリッジ防止機構）
９１：エア分岐ライン（ブリッジ防止機構）
９２：エアバイブレータ（ブリッジ防止機構）
９４：エア供給バルブ（ブリッジ防止機構）
Ｄ１：直径（排出孔の直径）
Ｄ２：直径（噴射口の直径）
Ｌ１：長さ（排出孔の排出方向の長さ）
Ｌ２：距離（噴射口と排出孔との間の距離）

Claims (13)

1. 粉粒体を供給先に供給する装置であって、
   粉粒体を貯留する貯留空間を内部に提供し、粉粒体を排出する側の排出側壁に所定の排出方向に延びる排出孔が貫通して形成された本体ハウジングと、
   前記排出孔に対して前記排出方向に対向して前記貯留空間に配置される噴射口を有し、前記噴射口から前記排出方向に気体を噴射する気体噴射ノズルと、を含む、粉粒体供給装置。
2. 前記本体ハウジングの上側には、前記貯留空間に粉粒体を供給する供給口が設けられる、請求項１に記載の粉粒体供給装置。
3. 前記排出孔は、前記排出方向に延びる直線を中心とする円筒状の内面を有している、請求項１または２に記載の粉粒体供給装置。
4. 前記気体噴射ノズルは、前記噴射口の中心線が前記排出孔の中心線と一致する位置に配置されている、請求項３に記載の粉粒体供給装置。
5. 前記気体噴射ノズルは、前記噴射口と前記排出孔との間の距離が前記排出孔の直径の０．１倍以上５倍以下となる位置に配置されている、請求項３または４に記載の粉粒体供給装置。
6. 前記排出孔の直径は、前記噴射口の直径よりも大きい、請求項３～５のいずれか一項に記載の粉粒体供給装置。
7. 前記排出孔の前記排出方向の長さは、前記排出孔の直径よりも長い、請求項３～６のいずれか一項に記載の粉粒体供給装置。
8. 前記貯留空間に貯留されている粉粒体に対して外力を作用させることにより、粉粒体が異なる部位間に跨がるブリッジを形成することを防止するブリッジ防止機構、をさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の粉粒体供給装置。
9. 粉粒体を貯留する貯留空間を内部に提供し、粉粒体を排出する側の排出側壁に所定の排出方向に延びる排出孔が貫通して形成された本体ハウジングと、前記排出孔に対して前記排出方向に対向して前記貯留空間に配置される噴射口を有する気体噴射ノズルとを備える装置により、粉粒体を供給先に供給する方法であって、
   前記本体ハウジング内に粉粒体が貯留されている状態で、前記気体噴射ノズルの前記噴射口から前記排出孔に向けて前記排出方向に気体を噴射する工程と、
   前記噴射口からの気体の噴射に随伴して、粉粒体を気体とともに前記排出孔から排出する工程と、を含む、粉粒体供給方法。
10. 粉粒体を収容する混合空間を内部に提供し、当該混合空間で前記複数種類の粉粒体を混合する混合装置と、
    前記混合空間に一の種類の粉粒体を供給する第１粉粒体供給装置と、
    前記混合空間に他の種類の粉粒体を供給する第２粉粒体供給装置と、を含み、
    前記第２粉粒体供給装置は、請求項１～８のいずれか一項に記載の粉粒体供給装置である、粉粒体混合システム。
11. 前記混合装置は、前記混合空間を取り囲む円筒状の内周面を有し、前記混合空間内に、前記内周面の中心線上を延びる回転軸を中心に回転する撹拌羽根を備えている、請求項１０に記載の粉粒体混合システム。
12. 前記一の種類の粉粒体は、プラスチックペレットであり、
    前記他の種類の粉粒体は、粉状の添加剤である、請求項１０または１１に記載の粉粒体混合システム。
13. 前記第２粉粒体供給装置は、プラスチックペレットを乾燥させる乾燥装置である、請求項１２に記載の粉粒体混合システム。

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