JP3699566B2 - 粉体の計量供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体を計量しながら供給する装置に関するもので、例えばダストコントロール、作業服、大型洗濯物等を洗濯する洗濯機に、一定かつ多量の粉末洗剤を計量して水と共に供給するのに特に適した装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉体を計量しながら供給する装置として、スクリューフィーダが広く用いられている。周知のようにスクリューフィーダは、ホッパからシリンダ内に落下してきた粉体をシリンダ内で回転する細長いスクリューで移送することによって供給する装置で、スクリューの回転数を変化させることにより、供給する粉体の量を制御することができる。すなわちスクリュー１回転当たりの粉体の供給量を計測しておけば、スクリューの回転数または回転量を制御することにより、粉体を計量しながら供給することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしスクリューフィーダは、スクリューの加工が面倒であるために比較的高価であるという問題と、スクリューに付着しやすい粉体であると、粉体がスクリューに付着して共回りし、計量が不正確になったり、供給ができなくなったりするという問題を生ずることがある。
【０００４】
また、シリンダの内壁とスクリュー外周との間のクリアランス管理も必要であるため、分解組立てが面倒で、定期的な清掃作業が煩雑になる問題がある。更に通常のスクリューフィーダでは、粉体のホッパの位置とスクリュー先端の粉体の供給位置とが水平方向にずれた位置となるので、粉体を受け取る装置の上にフィーダを設置したとき、フィーダとホッパとが横方向に出っ張って、装置をコンパクトに構成できなくなる場合がある。またホッパからフィーダのシリンダ内に粉体を落下させる部分にブリッジが生じやすく、ホッパの高さが高くなる傾向がある。
【０００５】
この発明は、装置内の清掃が容易で、粉体を受け取る装置の真上にホッパとフィーダとを配置でき、従って、全体としての装置をよりコンパクトに構成することが可能で、かつ製作が容易で、従って安価に提供することができ、更に、速やかに一定かつ多量の粉体を供給でき、多量の粉体を供給するときに粉体や溶媒が飛散したり混合が不均一になることを抑制した、粉体の供給装置を得ることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明に係る粉体の計量供給装置は、底面３に貫通孔からなる計量孔９を備えた粉体ホッパ１と、この計量孔の下方に比較的狭い高さ間隔で設けたガイドプレート１４と、このガイドプレートの前記計量孔の直下の位置から偏倚した位置に設けられた供給口１６と、前記ガイドプレートに沿って前記計量孔９の下方を包含する位置から供給口１６までの間を設定された時間間隔で移動するスクレーパ１７と、前記ガイドプレートの下方に配設され、かつ底面に排出口２５を備えた漏斗状部材２３を備えている。
【０００７】
上記粉体ホッパ１は円筒形でその軸心を中心とする円形の底面３を備えており、計量孔９はこの底面の円の中心から半径方向に偏奇した位置に開口しており、ガイドプレート１４はこの底面の下方に中心を一致させた円板状にして配置されており、供給口１６は計量孔９の直下の位置から円周方向に偏奇した位置に計量孔９より大きな開口を備えた貫通孔にして形成されており、スクレーパ１７はガイドプレート１４及びホッパ１の底面の中心を貫通する回転軸２に放射方向に設けられており、この回転軸の上端に粉体ホッパの底面に沿って回転するブリッジ防止羽根５、６が設けられており、前記回転軸を所定速度で回転させる回転駆動源２１を備え、漏斗状部材２３は錐形の底面の下端に排出口２５を備えた筒形である。
【０００８】
更に本願の請求項１の発明に係る粉体の計量供給装置は、漏斗状部材２３の排出口２５の中心線上に透通孔２７を位置させた板状の中間カバー２６を備え、この中間カバーは、漏斗状部材の排出口２５の付近に配置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本願の請求項２にかかる発明は、請求項１記載の粉体の計量供給装置において、回転軸２と同じ軸心上に排出口２５を備えている漏斗状部材２３と、漏斗状部材２３の下方に液面計３４と溶媒供給配管３１と底面中心に溶液供給配管３３とを備えた円筒ないし多角筒形の溶媒タンク２８を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
粉体ホッパ１内の粉体は、計量孔９から流出し、その直下に配置されたガイドプレート１４上に小さな山となって堆積し、その山の頂部が計量孔９を塞ぐ図４に示す状態となったところで、計量孔９からの粉体の流出は停止する。流出した粉体がガイドプレート１４上で作る山の斜面の角度は、その粉体が有する固有の安息角で定まり、常にほぼ一定値となる。そのため計量孔９が流出した粉体自体によって塞がれるまでに計量孔９からガイドプレート１４上に流出する粉体の量は、計量孔の面積と、粉体ホッパの下面からガイドプレートの上面までの高さ間隔Ｈと、粉体固有の安息角とによって定まり、粉体が同じであれば常にほぼ一定量となる。
【００１１】
そしてガイドプレート１４に沿って所定周期で移動してくるスクレーパ１７は、計量孔の直下のガイドプレート上に小さな山となって堆積している粉体を計量孔９の下から排除し、供給口１６まで運んで供給口１６から落下させる。従ってスクレーパ１７が１回移動する毎に、供給口１６から一定量の粉体が供給される。スクレーパ１７が通過した後、計量孔９から再び粉体がガイドプレート１４上へと流出し、小さな山となって堆積して計量孔９を塞ぐ。
【００１２】
以上の動作を繰り返すことによって、ホッパ１内の粉体は一定量ずつ所定の時間間隔で供給口１６から供給される。供給量はスクレーパ１７の移動回数によって設定することができる。また計量孔９を粉体ホッパの底板に嵌め込んだスリーブ１１の貫通孔で形成すれば、内径の異なるスリーブ１１を嵌め込むことによって計量孔の大きさを変えて供給量を変更することもできる。
【００１３】
本願の発明によれば、粉体ホッパ１やガイドプレート１４、漏斗状部材２３などの部材を同一軸線上に積み重ねた状態で配置できるので、上述した計量作用を備えたこの発明の粉体の計量供給装置をコンパクトに構成することができる。この場合の計量孔９や供給口１６は、円形のホッパの底面３やガイドプレート１４に同一のピッチ円上で等間隔に複数個配置することができ、粉体の供給口１６を粉体ホッパ１の下方の複数位置に分布させて設けることができる。そのため、一定時間内により多量の粉体を供給することが可能になる。
【００１４】
また、本願の請求項１にかかる装置においては、回転軸２に設けるスクレーパ１７の本数を増減することによって、粉体の供給量を変更できる。また粉体ホッパ内で粉体が圧密されて固まる現象を、スクレーパと同軸で駆動されるブリッジ防止羽根５、６で防止できるので、ブリッジ防止手段を含む構成を簡単にすることができる。また、ブリッジ防止羽根５、６を回転軸２から外して粉体ホッパ１を上方に取り外してやれば、装置内部も簡単に清掃することができ、装置の分解組立ても容易である。
【００１５】
さらに、ガイドプレート１４の下方に漏斗状部材２３を設けたので、粉体の落下位置を調節することができ、ガイドプレートの供給口１６が複数ある場合には、複数の供給口から出る多量の粉体を一か所に集め、一つの排出口２５から供給することができる。
【００１６】
更に本願の請求項１にかかる発明によれば、漏斗状部材の排出口付近に中間カバー２６を設けることで、装置内への粉体の飛散量を少なくしたり、請求項４の発明のように中間カバーの下方に粉体を溶解するための溶媒がある場合に、大量の粉体が落下するために溶媒が飛散して、機械内に粉体が付着して固化するのを防ぐことができる。
【００１７】
本願の請求項２にかかる発明によれば、漏斗状部材２３の下方に溶媒タンク２８を備えた装置において、液面計３４による液面の検出と溶媒供給量、溶液排出量の制御によって、溶媒タンク２８の液面の制御を行い、漏斗状部材の排出口が底面中心にあるので、溶液の供給時に発生する溶媒中の渦の中心付近に粉体が排出され、粉体や溶媒が飛散したり粉体が浮遊して残るために溶液濃度が不均一になるのを抑えながら、一定かつ多量の粉体を溶媒と共に速やかに供給できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、この発明の一実施例を示した図である。装置の最上部に設けられた粉体ホッパ１は円筒形で、その底部中心に回転軸２の上端が突出している。ホッパ１の底板は、回転軸２の突出部分を中心とする平面円形の平底面３と、平底面の外周から側壁へと繋がる緩い傾斜の円錐底面４とを備えている。
【００１９】
回転軸２の上端には、ホッパの底面３、４に沿って互いに反対側へと延びる２本のブリッジ防止羽根５、６が装着されている。一方のブリッジ防止羽根５は、平底面３から円錐底面４へと長く延びており、他方のブリッジ防止羽根６は平底面３に沿ってのみ回転するように短い長さで設けられている。ブリッジ防止羽根５と６とは、ボス７によって一体化されており、このボス７を回転軸２の先端にボルト等で固定して装着してあり、保守点検等の際にブリッジ防止羽根５、６を回転軸２から容易に取り外すことができる。
【００２０】
粉体ホッパの平底面３の中心から同一半径の位置に、その中心に対称に円形の段付孔８が開口しており、この段付孔に中心に計量孔９を設けたスリーブ１１が嵌装されている（図３参照）。計量孔９の直径は、スリーブ１１を交換することによって変更可能である。スリーブ１１は、ホッパ１の底板の厚さ寸法内に収まる軸方向長さとなっており、ホッパの底板から上方にも下方にも突出していない。
【００２１】
ホッパ１の底板の直下には、支え板１２が配置されている。支え板１２は、図１の斜視図に示すように、上面に円形凹所１３を設けてあり、この凹所の底がガイドプレート１４となっている。ガイドプレート１４の中心すなわち支え板１２の中心には、中心孔１５が設けられており、前記回転軸２はこの中心孔１５を貫通している。ガイドプレート１４には、半径方向に細長い扇状の供給口１６が、中心孔１５を挟んで対向する位置に２個設けられている。前述したホッパの計量孔９は、この円形凹所１３の略二分の一半径の部分でかつ供給口１６に対して後述するスクレーパ１７の回転方向上流側に偏倚させた位置に設けられている。
【００２２】
回転軸２には、支え板１２とホッパ１の底板との間の位置から放射方向に延びる４本の腕１８が設けられており、この腕１８の下隅辺がガイドプレート１４に沿って移動するスクレーパ１７となっている。回転軸２が回転したとき、各スクレーパ１７は、その下辺をガイドプレート１４に摺接した状態で旋回する。
【００２３】
粉体ホッパ１は、基枠２０にボルト等によって固定して装着されており、前述したブリッジ防止羽根５、６を外した後、このボルトを取り外すことによってホッパ１を上方に取り外すことができる。
【００２４】
回転軸２は、支え板１２の下面部分で軸支されており、下端に固定したプーリ１９がベルト２２で減速機付モータ２１に連結されて、モータ２１により一方向にゆっくりと回転駆動される。支え板１２は基枠２０に保持されている。
【００２５】
ガイドプレートの下方には高さの低い円筒形の漏斗状部材２３が回転軸の軸心を中心として配置されている。この漏斗状部材は、上面が開口されていて円錐形の底面２４の中心には粉体を落とすための排出口２５が設けられている。漏斗状部材２３の下方には回転軸の軸心を中心とする円形平板状の中間カバー２６が配置されており、その中心に粉体が通過するように透通孔２７が開いている。
【００２６】
中間カバー２６の下方には、漏斗状部材２３の排出口２５と中心を同じくする上面を開放した円筒形の水タンク２８が配置されている。この水タンク２８は、円錐形の底面を備え、上部側面には電磁弁２９によって開閉される清水供給配管３１が連結されており、また底部中心には洗剤液供給ポンプ３２を備えた洗剤液供給配管３３が連結されている。またこの水タンクには、レベルスイッチ３４が設けてあり、基準電極３７を共有している上限レベルスイッチ３５、下限レベルスイッチ３６によって水タンク内の水面の最高水位、最低水位を検出する。
【００２７】
次にこの実施例装置の動作を、粉末洗剤の供給装置として用いた場合を例にして説明する。粉体ホッパ１に粉末洗剤を投入した後、電磁弁２９を開き水タンク２８内に水を入れる。上限レベルスイッチ３５が水面を検出したら、電磁弁２９を閉じ水の供給を止め、洗剤液供給ポンプ３２を動かて水タンク内の水を排出する。すると、水位が下がり水タンク内の水中に渦が生じる。渦が発生するまでの待機時間経過後、減速機付モータ２１を回転させ、電磁弁２９を再び開く。
【００２８】
減速機付モータ２１の回転により、ブリッジ防止羽根５、６が回転して、ホッパ１内の粉末洗剤を固まらないようにほぐすとともに、スクレーパ１７が回転して、計量孔９から流出してその直下のガイドプレート１４上に小さな山となって堆積している粉末洗剤を供給口１６へと移送し、漏斗状部材２３内へ落下させる。ガイドプレート１４上の粉末洗剤の小さな山がスクレーパ１７によって取り除かれると、その後すぐにホッパ１内の粉末洗剤が計量孔９を通って流出して、再び小さな粉末洗剤の山を作る。
【００２９】
図の実施例の装置では、計量孔９及び供給口１６が２箇所設けられており、スクレーパ１７が４本設けられているので、回転軸２が１回転する間に計量孔９の直下の小さな山８個分の粉末洗剤が漏斗状部材２３内に供給される。
【００３０】
ガイドプレート１４の底面に点在する複数の供給口１６からの粉体は、漏斗状部材２３に集められ、底面中心に開いている排出口２５から、水タンク内の水中に発生している渦の中心付近に供給される。このようにすると、多量の洗剤を洗剤液供給ポンプ３２によって汲み出される水と共に速やかに移送し、水タンク内に溜まって攪拌される洗剤の量を減らし、泡立ちを抑えることができる。
【００３１】
多量の粉体が水タンク内に落下するときには、中間カバー２６が水タンクの上方に設けられていることにより、装置内への水や粉体の飛散を低減する。このようにして、減速機付モータ２１が回転している間は、粉体ホッパ１から水タンク２８へ洗剤の一定量を断続的に供給する。そこで、多量の洗剤を計量する場合などは、減速機付モータ２１や、スクレーパ１７の回転数を計測し、かつ／または制御することで、所望量の洗剤を水タンク２８へと供給することが可能になる。
【００３２】
洗剤液供給ポンプ３２を動かしてから渦ができるまでの待機時間経過後に電磁弁２９を開いて水の供給を開始するので、水面をある程度下げてから水を供給することになり、たとえ泡が発生してもその泡による上限レベルスイッチ３５のハンチング（誤動作すること）を防ぐことができる。
【００３３】
洗剤供給中の水位は、上限レベルスイッチ３５、下限レベルスイッチ３６により検出され、その検出に伴い電磁弁２９、洗剤液供給ポンプ３２及び減速機付モータ２１が制御される。上限レベルスイッチ３５が最高水位を検出したら、電磁弁２９を閉じて水の供給を停止し、減速機付モータを停止して粉末洗剤の水タンクへの供給を止める。水タンク内の水中に渦が生じるだけの待機時間経過後、電磁弁を開けて水を供給し、減速機付モータを回転させて水タンクへの粉末洗剤の供給を再開する。
【００３４】
また、下限レベルスイッチ３６が最低水位を検出したら、洗剤液供給ポンプを停止すると共に減速機付モータの回転を止め、洗剤液の移送と粉末洗剤の水タンクへの供給を停止する。このとき、電磁弁２９は開いているので、水タンク内へ水は供給され続け水位が上昇する。水位の上昇で、上限レベルスイッチ３５が最高水位を検出したら、電磁弁を閉じて水の供給を停止し、洗剤液供給ポンプを作動させ、待機時間後、減速機付モータ２１を回転して粉末洗剤を供給し、同時に電磁弁２９を開き水を供給する。
【００３５】
上限レベルスイッチ３５、下限レベルスイッチ３６が作動しない状態では、電磁弁２９は開き、減速機付モータ２１が回転し、洗剤液供給ポンプ３２が作動しているので、粉末洗剤は洗剤液供給ポンプ３２により移送される水と共に移送され続ける。
【００３６】
所望の粉末洗剤を供給し、粉末洗剤の水タンクへの供給を停止した後、洗剤液供給ポンプ３２を停止するときには、一度電磁弁２９を閉じて水の供給を止めて水タンク２８内の水と洗剤を全て排出する。排出完了後、再度、電磁弁２９を開いて水を供給し、水タンク及び洗剤液供給配管３３内に水のみを流して残っている粉末洗剤および洗剤液を洗浄してから洗剤液排出ポンプを停止する。
【００３７】
このようにして、一定量で比較的多量の粉末洗剤を水タンク２８から移送する水と共に速やかに供給することができる。この装置はダストコントロール、作業服、大型洗濯物等を洗濯する場合などの、それほど正確ではないが、一定かつ多量の粉末洗剤を繰り返し供給する必要のある場合に用いることができる。なお清水供給配管３１の途中にヒータやボイラを設けて、水タンクに温水を供給し粉末洗剤の溶解を促進することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したこの発明の装置によれば、全体装置をコンパクトに構成することが可能で、構造が簡単であるとともに、清掃および分解組立てが容易で、かつ安定して粉体の計量供給が可能な装置を得ることができ、たとえば粉末洗剤を一定かつ多量に繰り返し供給する場合などの計量精度をあまり厳格に要求されない場合の粉体供給装置として最適な装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉体の計量供給装置の要部分解斜視図
【図２】粉体の計量供給装置の断面図
【図３】計量孔の構造を示す斜視図
【図４】計量動作の説明図
【符号の説明】
１ 粉体ホッパ
２ 回転軸
３ 平底面
５ ブリッジ防止羽根
６ ブリッジ防止羽根
９ 計量孔
14 ガイドプレート
16 供給口
17 スクレーパ
21 減速機付モータ
23 漏斗状部材
25 排出口
26 中間カバー
27 透通孔
28 水タンク
31 清水供給配管
33 溶液供給配管
34 レベルスイッチ

Claims (2)

1. 軸心を中心とする円形の底面 (3) の中心から半径方向に偏奇した位置に貫通孔からなる計量孔(9)を備えた円筒形の粉体ホッパ(1)と、この計量孔の下方に比較的狭い高さ間隔で前記底面の中心と一致させて設けた円板状のガイドプレート(14)と、このガイドプレートの前記計量孔の直下の位置から円周方向に偏倚した位置に前記計量孔より大きな開口でけられた供給口(16)と、前記ガイドプレート及びホッパ底面の中心を貫通する回転軸 (2) に放射方向に設けられて前記ガイドプレートに沿って回転移動するスクレーパ(17)と、前記回転軸の上端に設けられて前記ホッパ底面に沿って回転するブリッジ防止羽根 (5,6) と、前記ガイドプレートの下方に配設され、かつ前記ホッパの軸心と同軸の錐形の底面の下端に排出口(25)を備えた筒形の漏斗状部材(23)と、この漏斗状部材の排出口に近接して当該排出口の中心線上に透通孔 (27) を位置させた板状の中間カバー (26) とを備えていることを特徴とする、粉体の計量供給装置。
2. 前記漏斗状部材 (23) の下方に液面計 (34) と溶媒供給配管 (31) と底面中心に溶液供給配管 (33) とを備えた円筒ないし多角筒形の溶媒タンク (28) を備えていることを特徴とする、請求項１記載の粉体の計量供給装置。

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