JP3137635B2 - スクリューフィーダー及びこれを用いた粉体分散機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば凝集した、あるいは凝集し易い粉体
をできるだけ一次粒子の状態に分散させて経時的に定量
送給できるスクリューフィーダー、及びこれを用いた粉
体分散機に関するものである。

［従来の技術］ 微粉体は、一般に凝集性を有するために二次粒子を形
成する傾向がある。このような凝集状態の粉体は、均一
な分散が得難く、気体中に粉体を十分均等に分散させた
混合状態として他の物体に粉体を吹きつけるような用途
に使用する場合、製品の均質性や均一性を損なう場合も
多い。このため、粉体を取り扱う分野においては、この
粉体の凝集性や分散が、大きな技術課題の一つとされて
いて、粉体を分散させる分散装置も従来から幾つか提案
されている。

また、気流式粉体分級に際しては、分級時において粉
体が十分分散していることが必須となるため、この場合
も分散装置が必要とされる。

本出願人も、このような分散装置の一つとして、特願
平１−71071号の装置を提案しており、これは、スクリ
ューフィーダーで分散槽に搬送された粉体を、回転円板
上でこの円板と共に回転する多数の硬質球体に接触さ
せ、粉体を撹拌分散させる方式のものである。

また、流下する粉体に気流を作用させて凝集した粉体
を分散させる気流式の粉体分散装置も従来知られてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記の前者の分散装置は、比較的大きい構造
の可動部分があり、比較的粒径の大きい粉体等の大量処
理には適しているが、例えば数十g/h程度の微少量粉体
を分散処理をする装置用としては必ずしも有効ではな
く、かかる微少量処理のためには別途の構成の装置の開
発が求められている。

また、分散室の後段に配置される装置によっては、分
散粉体の供給に経時的な変動のないことが要求される場
合もあるが、従来の粉体分散機はこのような考慮が殆ど
なされていないため、かかる用途用としては適当でない
という問題もある。例えば分級機の前段に設けられるよ
うな気流式分散装置では、高い分級能力は要求されるも
のの、経時的な量変動は考慮する必要が実質上ないのが
普通であり、従って、このような気流式分散装置は、分
散した粉体を定量供給するための粉体分散機としては単
純には利用できない。

本発明の目的は、従来の粉体分散装置のもつ上述のよ
うな問題を解消し、特に数十g/h程度の極微少量の粉体
を分散供給する用途に対応でき、特に定量供給が求めら
れるような後段処理装置に対して、分散粉体の供給量の
経時的変動がなく経時的な定量供給を実現できる粉体分
散機を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、微小径の凝集性の高い粉
体に対しても良好な分散が可能な粉体分散機を提供する
ことにある。

また更に本発明の他の目的は、このような粉体分散機
に好適に用いられて、経時的な粉体の定量供給に適した
作用を有するスクリューフィーダーを提供するところに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成する本発明の粉体分散機の特徴は、
粉体貯槽と、この粉体貯槽から送られた粉体を分散する
分散室と、上記粉体貯槽から上記分散室へ粉体を定量送
給するスクリューフィーダーとを有する粉体分散機にお
いて、上記スクリューフィーダーの分散室に臨む端部
に、スクリューフィーダーと一体の回転軸から放射状に
フィーダー管の内周面近くまで延びた多数の針部材から
なる粉体分散用のブラシを設けると共に、上記粉体貯槽
と分散室の空気圧を均等にする均圧管を設けたことにあ
る。

上記ブラシは、スクリューフィーダー回転軸に対し同
心円状に設けられる他、螺旋状に設けることもできる。

また上記構成において、分散室は気流式分散室として
設けられたものを好ましいものとして例示でき、具体的
には、分散室の上部が円筒状をなし、かつ下部が漏斗状
をなす中空室と、上部円筒の側壁に開口したスクリュー
フィーダーの粉体出口と、分散用気流を円周方向に吹込
むように上部円筒の側壁に開口した気体吹込み口とを有
し、分散粉体を上記漏斗状部の下端から取り出すものを
挙げることができる。

なお、スクリューフィーダーの出口と気流吹込み口の
高さ位置は、フィーダー出口の粉体を空気で吹き飛ばす
という理由から、スクリューの回転軸の芯と吹込口の芯
の高さを同じとすることが望ましい。

また、気流の吹き込み方向は、スクリューフィーダー
の出口に対して、吹き出し気流の方向は、分散室内で空
気の旋回流を発生させることが好ましいという理由から
接線方向であることが望ましい。

［作用］ このような粉体分散機によれば、スクリューフィーダ
ーに設けたブラシが第１段の分散を行なうので、スクリ
ューフィーダーから送られた粉体が塊状のまま分散室に
入るという弊害が効果的に解消できる、しかも気流式分
散室内において気流による第２段の分散が行なわれるた
め、原料粉体の供給が微少量の場合も効率のよい分散処
理が可能になると共に、微小径で凝集性の高い粉体に対
しても良好な分散粉体が得られる。

また、粉体が塊状のまま分散室に落下して経時的にみ
て量変動を生じる問題を、上記ブラシによる撹拌分散
が、分散室への粉体定量供給に有効に働き、結果として
分散室から出てくる分散粉体の定量化が効率よく実現で
きる。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

実施例１ 第１図は本実施例の概略の構成を示す断面図で、図に
おいて、１は粉体貯槽であり、上部に設けた上蓋２に
は、分散室との圧力バランスを得るための均圧管４が設
けられている。３は粉体貯槽１の底板である。粉体貯槽
１内には、水平方向に撹拌軸６が設けられていて、その
軸方向の複数位置に、撹拌羽根５が設けてあり、外部の
動力に駆動されて回転し、貯槽内の粉体の嵩密度を調整
してスクリューフィーダーの供給量の変動を抑制する働
きをするようになっている。

10はスクリューフィーダーであり、粉体貯槽１内の下
部に、粉体貯槽１を横切って設けてある。２は粉体貯槽
１の側壁下部に開口したスクリューフィーダー貫通穴７
と分散室20の側部開口28とを連結しているフィーダー管
であり、スクリューフィーダー10の出口側の部分は、こ
のフィーダー管14内を貫通して分散室20に達している。
13はフィーダー管（内筒）12を覆う外筒である。

11はスクリューフィーダーの回転軸であり、この軸の
外周面にはスクリュー羽根としてのスクリューコイル14
が螺旋状に巻設されていて、上記回転軸11の回転に従っ
て、粉体貯槽１内の粉体を分散室20方向に移動させるよ
うになっている。

上記回転軸11の先端部には、本例では第２図（ａ），
（ｂ）に示しているように、ナイロン等の放射状の針部
材16を上記回転軸11の回りに螺旋状に配置したブラシ15
を設けてあり、このブラシ15が上記回転軸11と一体に回
転することで、粉体の第１段分散を行なって分散室20に
原料粉体を経時的に一定量づつ供給する役割をしてい
る。

なお上記螺旋状に設けたブラシ15は、螺旋を多条に設
けても良いし、あるいは螺旋でなく、回転軸に対して直
角な面で円形放射状に針部材16を設け、これを軸方向の
複数の位置に設けるようにしてもよい。針部材を螺旋状
に設けたブラシの場合には、粉体を分散室20方向へ押し
出す作用も得られるという効果もある。

本例の符号20で示した分散室は、第３図に示したよう
に、中空の円筒部21とその下部の漏斗部22、及び上蓋26
を有し、円筒部21の側面には、スクリューフィーダー10
のフィーダー管12とその外筒13が嵌合する側部開口28、
及び分散用気流吹き込み用の空気送入管24の開口27が設
けられている。空気送入管24は、第２図（ｂ）に示した
ように、上記開口27の位置で円周方向に開口していて、
これから室内に吹き込まれた空気は、粉体を含んで円筒
部21内壁に沿った回転運動を行ない、分散室出口を通過
する時には高速気流となって粉体に剪断力を与えて該粉
体を単一粒子に分散させる。

そして分散室出口管を長く設ける等により、この高速
気流の作用を一定時間以上与えることで、分散はより一
層効果的となる。

上記のようにして第一段及び第二段の分散が行われて
一次粒子の状態に分散された粉体は、次の工程に送られ
る。

また、本例においては、分散室の上蓋に圧力バランス
管25の接続された上部開口29が設けられて、この圧力バ
ランス管25の他端を粉体貯槽１の上蓋２に設けた均圧管
４に接続させることで、粉体貯槽１と分散室20の空気圧
を均等にするという構成が採用されている。これによっ
て、スクリューフィーダー10から分散室20内に粉体を送
り込む際の圧力的抵抗を解消できる利点がある。

上述のような粉体分散機の粉体分散効果を確認するた
めに、以下の試験を行なった。

即ち、粉体貯槽１に、凝集した二次粒子を含むアルミ
粉末1000gを投入して上蓋26を密閉し、スクリューフィ
ーダー10（フィーダー管内径14mmφ，フィーダー直径12
mmφ，スクリューコイル14の線径2mmφ）を3rpmで回転
させて、90g/hの供給量で粉体を分散室20に供給した。

また、分散室20（内径32mmφ、高さ104mm）内には、
分散用空気送入管24から空気を40Nl/minで吹込むこと
で、上記スクリューフィーダー10により室内に送り込ま
れた粉体を分散させた。

以上の操作を行ったときの分散室出口23からの分散粉
体を、100mm×300mmのケント紙上に付着させ、実体顕微
鏡（×100）と電子顕微鏡写真により、粉体の分散状態
を観察した。その結果、10分間隔でサンプリングしたケ
ント紙20枚上に凝集粒子は見られなかった。

また、分散室出口23から得られる分散粉体の経時的な
変動を、下記の方法により測定して次の結果を得た。

測定方法 高精度電子秤上に本実施例の粉体分散機をセットし、
稼働させた時の重量減量をマイクロコンピュータにより
３秒間隔でサンプリングして、サンプリング数、平均重
量、標準偏差、変動係数を算出した。

また比較のために、スクリューフィーダーの先端にブ
ラシを設けない他は本実施例と同様の構成の粉体分散機
を用いて、上記と同じ測定を行った。

測定結果 上記による測定結果は第４図（本実施例）、及び第５
図（比較例）となり、これを下記表にまとめて示した。

この結果から、本実施例の粉体分散機によれば、粉体
を分散させたときに粉体が一次粒子の状態まで十分に分
散され、分散室出口において得られる分散粉体の経時的
な量変動は極めて少なく、分散粉体の定量供給が可能な
ことが確認された。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のスクリューフィーダー
及びこれを用いた粉体分散機によれば、構造が簡単で、
機械的な可動部分が少なく、原料粉体の供給量が微少量
であっても、分散処理が支障なくできるという効果があ
る。

また、微小径で、凝集性の高い粉体に対しても良好な
分散粉体が得られるという効果がある。

更に、粉体分散機出口で得られる分散粉体量の経時的
変動が少なく、分散粉体の定量供給が可能になるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の概略の構成を示す断面図である。 第２図はスクリューフィーダーの先端に設けたブラシの
構造を説明する図で、（ａ）はスクリューフィーダーの
回転軸方向の側面図、（ｂ）は同軸に直角な方向の側面
図である。 第３図（ａ）は分散室の側面図、（ｂ）は同平面図であ
る。 第４図及び第５図は、供給分散粉体の経時的な変動を、
粉体分散機を稼働させた時の重量減量により測定した結
果を示した図であり、第４図は本実施例の結果、第５図
は比較例の結果を示している。 1:粉体貯槽、2:上蓋 3:底板、4:均圧管 5:撹拌羽根、6:撹拌軸 7:スクリューフィーダー貫通口 10:スクリューフィーダー 11:スクリューフィーダー回転軸 12:フィーダー管、13:外筒 14:スクリューコイル 15:ブラシ、16:針部材 20:分散室、21:円筒部 22:漏斗部、23:分散室出口 24:分散用空気送入管 25:圧力バランス管 26:上蓋26、27:空気吹込み口 28:側部開口、29:上部開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−249532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−161721（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−91926（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 15/00 - 15/06 B01F 5/00 - 5/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉体貯槽と、この粉体貯槽から送られた粉
   体を分散する分散室と、上記粉体貯槽から上記分散室へ
   粉体を定量送給するスクリューフィーダーとを有する粉
   体分散機において、上記スクリューフィーダーの分散室
   に臨む端部に、スクリューフィーダーと一体の回転軸か
   ら放射状にフィーダー管の内周面近くまで延びた多数の
   針部材からなる粉体分散用のブラシを設けると共に、上
   記粉体貯槽と分散室の空気圧を均等にする均圧管を設け
   たことを特徴とする粉体分散機。
2. 【請求項２】粉体分散用ブラシの針部材が、スクリュー
   フィーダーの回転軸に対し螺旋状に設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の粉体分散機。
3. 【請求項３】上記分散室は、上部が円筒をなし、下部が
   漏斗状をなす中空室と、上記円筒の側壁に開口したスク
   リューフィーダーの粉体出口と、分散用気流を円周方向
   に吹込むように上記円筒の側壁に開口した気体吹込み口
   とを有し、分散体を上記漏斗状部の下端から取り出すも
   のであることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体
   分散機。