JP4402919B2 - 粉体充填方法及び粉体充填システム - Google Patents

Description

本発明は、粉体を容器内に充填する粉体充填方法及び粉体充填システムに関する。

特許文献１〜６には、トナーなどの粉体に空気を導入して流動化させ、この流動粉体を容器内に導入する技術が開示されている。

特許文献１〜３に開示の技術は、底部に排出口を有するホッパを用い、このホッパの内壁面に設けた通気性内壁より粉体に空気を導入して粉体を流動化する方式が開示されている。

また、特許文献４〜６に開示の技術は、粉体を収納した粉体収納容器の底部に通気性の多孔板を備えた気体−粉体分離篩を介して粉体に空気を導入して流動化する方式が開示されている。

特開平８−１９８２０２号公報 特開平８−１９８２０３号公報 特開平８−１９８４５４号公報 特開２００２−２９３３０１公報 特開２００２−２９６８８６公報 特開２００２−３３７８０１公報

しかしながら、特許文献４〜６に開示の技術において、粉体を流動化する装置（粉体流動化装置）と容器とは導管で連結されている。最近のように粉体の容器への高充填率が要求される充填では、粉体流動化装置からの送粉速度の方が気体−粉体分離篩の脱気速度より圧倒的に速く、導管内でトナーが詰まってしまうという不具合がある。

また、かかる技術において、導管と容器との間にロートを設け、粉体を容器内に充填しながら一部はロート内に貯蔵し、余剰エアー吸引管を下降させて容器内で停止すると同時に粉体内の空気を吸引して容器内に粉体を充填する方式を用いることが考えられるが、送粉速度に対し２倍以上の充填時間がかかってしまう不具合がある（ロート内で粉体を貯蔵する時間のロスがある）。

そして、このような不具合は特許文献１〜３に開示の技術においても同様に発生する。

本発明の目的は、粉体を速やかに容器内に充填することを可能として、粉体流動化装置などから粉体を導入する導管の詰まりなどを防止することである。

本発明は、粉体を充填する容器内を減圧する減圧工程と、この減圧後の前記容器の内外の気圧差により前記粉体の前記容器内への導入を促進させながら当該粉体の当該容器内への充填を行なう充填工程と、前記粉体を前記容器内へ導入するホッパの下端に連結する粉体供給管に設置され、網部材を取り付けた穴部を有する内管と外管により形成された回路から前記粉体の充填後に空気を噴出し、前記粉体供給管の上部を開閉する弁体と前記弁体が押しつけるシール部材とを空気洗浄し、洗浄した異物を前記粉体供給管の下部に配置した集塵部材により回収するクリーニング工程と、を含んでなる粉体充填方法である。

また、別の本発明は、粉体に気体を導入して流動化する粉体流動化装置と、この流動化後の粉体を容器内に導入する導入路と、前記容器内を減圧する第１の減圧装置と、前記粉体を前記容器内に充填する粉体充填装置と、を備えている粉体充填システムである。そして、前記粉体充填装置は、前記粉体を前記容器内に導入するホッパと、前記ホッパの下端と前記容器とを連結する粉体供給管と、前記粉体供給管の上部を開閉する弁体と、前記粉体供給管に設置され、一個以上の穴部を有する内管と前記穴部に形成した網部材と前記網部材の外側に回路を形成する外管と前記粉体供給管の下部に配置する集塵部材とを備え、前記回路に空気を供給し、前記弁体と前記粉体供給管の前記弁体とのシール部を空気洗浄するクリーニング装置と、を有している。
また、別の本発明は、前記粉体充填装置は、前記粉体供給管の前記弁体とのシール部をシールするシール部材と、前記弁体と前記シール部材との押圧力を微圧調整が可能なように、前記弁体を上下駆動する上下駆動装置と、を備えていることを特徴とする前記粉体充填システムである。
また、別の本発明は、前記粉体充填装置は、前記粉体供給管に連結された粉体容器の外側を包囲する粉体容器外側ケースと、前記容器外を減圧する第２の減圧装置と、前記粉体容器外側ケースを容易に着脱可能なように、前記粉体容器外側ケースを、水平方向に分割して移動させる粉体容器外側ケース水平方向分割移動機構、又は上下方向に分割して移動させる粉体容器外側ケース上下方向分割移動機構と、を備えていることを特徴とする前記粉体充填システムである。

本発明によれば、あらかじめ容器内を減圧してから粉体を導入することができるので、粉体を速やかに容器内に充填することができる。

また、別の本発明によれば、容器内のみならず容器外も減圧するので、容器の変形を防止して充填される粉体の嵩密度も向上させることができる。

本発明を実施するための最良の一形態について説明する。

図１は、本発明の一部構成を説明する参考の形態の粉体充填システムの概略構成を示す説明図である。

この粉体充填システムは、大別して粉体流動化装置５１と粉体充填装置５２とからなる。

粉体流動化装置５１は、粉体収納容器１０、空気ヘッダ１１、通気多孔板１２、粉体導出管１３、圧力開放弁１８、粉体流速調節弁１９、粉体投入口２０、流動粉体輸送管２１、第１圧力計２２、第２圧力計２３、第３圧力計２４、第４圧力計２５、第１減圧弁２６、第２減圧弁２７、空気流量計２８、導入気体調節弁、圧縮空気配管３０などから構成される。

粉体収納容器１０は、容器本体となるもので、粉体３１を通常密閉して収納する。空気ヘッダ１１及び通気多孔板１２などにより、粉体３１に空気を供給して流動層を形成する流動層形成装置を構成する。空気ヘッダ１１は、粉体収納容器１０の底部に設けられ、粉体３１の流動層を形成する為の空気を粉体３１に供給する通気多孔板１２を取外し自在に収納し、圧縮空気配管３０が取付け取外し自在に嵌め込まれる。なお、通気多孔板１２は、気体と粉体とを分離する篩であって、焼結金属板、焼結樹脂板、目の細かい金網などで構成される。

粉体収納容器１０の上部の開口に装着される蓋体には、粉体投入口２０、圧力開放弁１８、粉体流速調整弁１９、粉体導出管１３などが設けられている。

閉鎖弁付きの粉体投入口２０は、粉体収納容器１０に収納する粉体３１の投入口である。圧力開放弁１８は、粉体収納容器１０内の内部圧力を開放又は密封する為のものである。粉体流速調整弁１９は、粉体収納容器１０内の内部圧力を微調節するものである。圧縮空気配管３０は、例えばステンレス管で構成される。

流動粉体輸送管２１は、流動化された粉体３１を輸送する輸送路であり、ウレタンチューブ等で構成される。

第１〜第４圧力計２２〜２５は、所定部分の圧力を計測するものである。第１及び第２減圧弁２６、２７は、所定部分を減圧させる為の弁である。空気流量計２８は、空気ヘッダ１１に流入される空気の流量を計量するものである。導入気体調節弁は、空気ヘッダ１１に流入される気体の量を調節するものである。

このような構成の粉体流動化装置５１によれば、粉体収納容器１０の底部の開口に装着された流動層形成装置により空気を供給して粉体収納容器１０内の粉体３１を流動化させ、流動化された粉体３１の導出路となる粉体導出管１３、さらには、流動粉体輸送管２１を介して、この流動化させた粉体３１を粉体充填用の容器１に充填することができる。

粉体充填装置５２は、粉体流動化装置５１から導入路となる流動粉体輸送管２１を介して供給される流動化した粉体３１を容器１に充填する装置である。粉体充填装置５２は、流動粉体輸送管２１を介して供給される流動化した粉体３１が収容されるホッパ２と、流動粉体輸送管２１を開閉する弁３と、ホッパ２と容器１を接続して粉体３１などの通路となる導管４と、導管４に導管５を介して接続された第１の減圧装置である真空発生器６と、導管４と導管５の接続部に設けられ、ホッパ２と容器１又は真空発生器６と容器１を選択的に導通させる三方弁７と、導管４に接続された排気管８と、この排気管８を開閉する弁９などから構成されている。

次に、粉体充填システム５０を用いて実行する粉体充填方法について説明する。

（１）まず、粉体流動化装置５１から粉体充填装置５２への粉体３１の供給は次のように行う。すなわち、流動層形成装置により粉体収納容器１０内の粉体３１に空気を供給して流動層を形成し、この流動化した粉体３１を流動化に利用した空気の圧力により、流動粉体輸送管２１を介して粉体充填装置５２のホッパ２内に供給する（流動化工程）。

（２）次に、粉体充填装置５２で実行する工程について説明する。

１．第１工程
まず、三方弁７を真空発生器６と容器１を導通させるように切り替えて、容器１内を真空発生器６により減圧する（減圧工程）。このとき、弁９も閉じられている。

２．第２工程
次に、三方弁７をホッパ２と容器１を導通させるように切り替え、弁９も開く。これにより、ホッパ２内の流動化された粉体３１は容器１内に導入される。この際、減圧されている容器１の内外の圧力差により容器１内に急速に移動して、粉体３１の容器１内への充填が促進される（充填工程）。流動化された粉体３１が収納された容器１内の余剰な空気は排気管８から排出される。

図２は、本発明の実施形態における粉体充填装置５２の構成例を示す説明図である。図２において、図１と同一符号の部材は図１と同様の部材であるため、詳細な説明は省略する。なお、図２においては、容器１を粉体充填装置５２から取り外した状態で図示している。

図２において、粉体充填装置５２は、供給する粉体３１を貯蔵するホッパ２は、ホッパ２の低部が傾斜する傾斜部７２ｂと、傾斜部７２ｂの下端に連結して粉体３１を供給する粉体供給管７２ｃと、粉体供給管７２ｃの上部を開閉する円錐形状の弁体７２ｄと、弁体７２ｄが押し付けるシール部材７２ｅとからなり、粉体供給管７２ｃは弁体７２ｄとシール部材７２ｅを空気洗浄するクリーニング装置７５とからなる。

この粉体充填装置５２では、粉体容器１内を真空圧とする為に、粉体充填装置５２のホッパ２と粉体供給管７２ｃとの間に図示するような弁体７２ｄを設けている。そして、ホッパ２の上部から、上下駆動装置７２ｆで弁体７２ｄをシール部材７２ｅに押し付ける構造になっていて、その押圧で凝集物ができない様な微圧調整が可能になっている。従って、通常のボールバルブやバタフライバルブが用いられる際における、粉体３１の凝集物の異物を生成して充填することは防止されるようになっている。

また、クリーニング装置７５は、内管７５ａと、この内管７５ａに少なくとも一個以上を設けた穴部７５ｂと、穴部７５ｂの外側に形成したメッシュ状の網部材７５ｃと、網部材７５ｃをロウ付け等で内管７５ａに取付け、網部材７５ｃの外側に回路を形成する外管７５ｄと、集塵部材７５ｅとからなり、粉体充填装置５２の粉体３１を貯蔵するホッパ２から粉体容器１内に充填後に、弁体７２ｄとシール部材７２ｅをエアー洗浄することで、更に、凝集物等の異物の生成が防止され、設備や装置が長期間安定して充填できるように構成している。
また、充填後に、クリーニング装置７５によって、エアー洗浄された凝集物等の異物は、集塵部材７５ｅに収納されて廃棄されるようになっている。

図３、図４は、粉体充填装置５２の別の構成例を示す説明図である。図３、図４において、図１、図２と同一符号の部材は図１、図２の装置と同様の部材であるため、詳細な説明は省略する。

この粉体充填装置５２が図２の粉体充填装置５２と相違するのは以下の点である。まず、図３の粉体充填装置５２は集塵部材７５ｅが設けられていない。そして、容器１外を減圧する第２の減圧装置である真空発生器７３ｃを備えている。この真空発生器７３ｃは、弁７３ｃ２を開くことにより、ケース７３ｃ１内を減圧することができる。容器１は、このケース７３ｃ１内に収納され、ケース７３ｃ１内を減圧することで、容器１の外部が減圧される。なお、ケース７３ｃ１は、粉体容器外側ケース水平方向分割移動機構７３ｃ１２によって図示の矢印（Ｃ）方向の水平方向に分割して移動することによって、速やかに着脱可能になっている（図３を参照）。又は、粉体容器外側ケース上下方向分割移動機構７３ｃ１１によって図示の矢印（Ｄ）方向の上下方向に分割して移動することによって、簡単で小型な構造で着脱可能になっている（図４を参照）。

このような装置構成で、前述の第１工程では、前述のように粉体容器１の内側を第１の減圧装置６により減圧するのみならず、容器１にケース７３ｃ１を装着した状態で弁７３ｃ２を開き、粉体容器１の外側も減圧する（減圧工程）。

よって、粉体容器１内の内部圧力（Ｉｐ）と外部圧力（Ｏｐ）の圧力差（Ｉｐ−Ｏｐ）による膨張圧力（Ｉｐ−Ｏｐ）を速やかに所定の圧力値以内にして容器１内を膨張した後に、第１の減圧装置６で容器１内を脱気して、粉体３１を容器１内に急速に充填することができる。これにより、容器１の変形を防止して充填される粉体３１の嵩密度も向上させることができる。

本発明を実施するための参考の形態である粉体充填システムの説明図である。 本発明の粉体充填システムの粉体充填装置の例の説明図である。 粉体充填装置の他の例の説明図である。 図３の粉体充填装置の容器部分の説明図である。

符号の説明

１ 容器
６ 第１の減圧装置
２１ 導入路
７３ｃ 第２の減圧装置
５０ 粉体充填システム
５１ 粉体流動化装置
５２ 粉体充填装置

Claims (4)

1. 粉体を充填する容器内を減圧する減圧工程と、
   この減圧後の前記容器の内外の気圧差により前記粉体の前記容器内への導入を促進させながら当該粉体の当該容器内への充填を行なう充填工程と、
   前記粉体を前記容器内へ導入するホッパの下端に連結する粉体供給管に設置され、網部材を取り付けた穴部を有する内管と外管により形成された回路から前記粉体の充填後に空気を噴出し、前記粉体供給管の上部を開閉する弁体と前記弁体が押しつけるシール部材とを空気洗浄し、洗浄した異物を前記粉体供給管の下部に配置した集塵部材により回収するクリーニング工程と、
   を含んでなる粉体充填方法。
2. 粉体に気体を導入して流動化する粉体流動化装置と、
   この流動化後の粉体を容器内に導入する導入路と、
   前記容器内を減圧する第１の減圧装置と、
   前記粉体を前記容器内に充填する粉体充填装置と、
   を備え、
   前記粉体充填装置は、
   前記粉体を前記容器内に導入するホッパと、
   前記ホッパの下端と前記容器とを連結する粉体供給管と、
   前記粉体供給管の上部を開閉する弁体と、
   前記粉体供給管に設置され、一個以上の穴部を有する内管と前記穴部に形成した網部材と前記網部材の外側に回路を形成する外管と前記粉体供給管の下部に配置する集塵部材とを備え、前記回路に空気を供給し、前記弁体と前記粉体供給管の前記弁体とのシール部を空気洗浄するクリーニング装置と、
   を有している粉体充填システム。
3. 前記粉体充填装置は、
   前記粉体供給管の前記弁体とのシール部をシールするシール部材と、
   前記弁体と前記シール部材との押圧力を微圧調整が可能なように、前記弁体を上下駆動する上下駆動装置と、
   を備えていることを特徴とする請求項２に記載の粉体充填システム。
4. 前記粉体充填装置は、
   前記粉体供給管に連結された粉体容器の外側を包囲する粉体容器外側ケースと、
   前記容器外を減圧する第２の減圧装置と、
   前記粉体容器外側ケースを容易に着脱可能なように、前記粉体容器外側ケースを、水平方向に分割して移動させる粉体容器外側ケース水平方向分割移動機構、又は上下方向に分割して移動させる粉体容器外側ケース上下方向分割移動機構と、
   を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の粉体充填システム。
   

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