JP5170568B2 - 粉体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体供給装置に関し、特に、ホッパに貯留されている粉体を、ブリッジングやラットホールを生じることなく、また、空気を流入させずに、一定量ずつ連続的に溶解機等に供給することができる粉体供給装置に関するものである。

従来、ホッパに貯留されている粉体を、ブリッジングやラットホールを生じることなく排出する粉体供給装置として、粉体を貯留するホッパに粉体の安息角よりも小さい角度を有する同心又は偏心円錐形状のホッパを使用し、振動器によってホッパを振動させることによって、粉体がホッパの壁面に付着、堆積することを防止するようにしたものが汎用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、この種の粉体供給装置から粉体の供給を受け、当該粉体を溶媒である液体に溶解するために用いられる溶解機として、粉体及び液体の供給と混合を１つのポンプで行うことができるようにした粉体吸引式の溶解ポンプがある（例えば、特許文献３参照）。

特開平７−７６３９２号公報 特開平９−３０１４８６号公報 特開２００７−２１６１７２号公報

ところで、特許文献１〜２に記載されたような従来の粉体供給装置は、ブリッジングやラットホールの発生の防止に一定の効果を有するものの、例えば、特許文献３に記載された粉体吸引式の溶解ポンプのように、ホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与する吸引機構を用いるようにした場合、ホッパの排出口からホッパに貯留されている粉体に鉛直方向のラットホールが生じやすく、これにより、供給される粉体に空気が混入することによって溶解液に含まれる気泡量が多くなり溶解液の品質が低下し、さらには、粉体に対して排出のための吸引力が作用しなくなって、粉体の供給が停止するという問題があった。

また、ホッパからの粉体の排出量を調整する粉体排出機構として、断面が円形のオリフィスが汎用されているが、粉体が付着、堆積することによってオリフィスが閉塞しやすく、粉体の供給が停止するという問題があった。

本発明は、上記従来の粉体供給装置が有する問題点に鑑み、ホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与する吸引機構を用いるようにした場合でも、ホッパに貯留されている粉体を、簡易な構造で、ラットホールを生じることなく、また、空気を流入させずに、一定量ずつ連続的に溶解機等に供給することができる粉体供給装置を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、ホッパからの粉体の排出量を調整する場合に、粉体によって閉塞されにくい粉体排出機構を備えた粉体供給装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の粉体供給装置は、粉体が貯留されるホッパと、該ホッパの下部に設けられた粉体排出機構と、該粉体排出機構を介してホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力を付与する吸引機構とを備えた粉体供給装置において、ホッパを逆三角錐形状に形成し、該逆三角錐形状のホッパの最下端に位置する頂点から当該頂点を通る１つの辺に沿ってスリット状の排出口を形成するとともに、該排出口を形成した辺を含まない壁面を鉛直面に形成したことを特徴とする。

この場合において、前記排出口を形成した辺が、水平面に対して４０〜５０°の角度をなすようにすることができる。

また、粉体排出機構に、粉体の排出量を調整する絞り機構を用いたり、ロータリバルブを用いることができる。

さらに、絞り機構を間欠的に動作させる駆動機構を設けることができる。

本発明の粉体供給装置によれば、粉体が貯留されるホッパと、該ホッパの下部に設けられた粉体排出機構と、該粉体排出機構を介してホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力を付与する吸引機構とを備えた粉体供給装置において、ホッパを逆三角錐形状に形成し、該逆三角錐形状のホッパの最下端に位置する頂点から当該頂点を通る１つの辺に沿ってスリット状の排出口を形成するとともに、該排出口を形成した辺を含まない壁面を鉛直面に形成することにより、ホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与する吸引機構を用いるようにした場合でも、ホッパに貯留されている粉体を、簡易な構造で、ラットホールを生じることなく、また、空気を流入させずに、一定量ずつ連続的に溶解機等に供給することができる。
また、逆三角錐形状のホッパの最下端に位置する頂点から当該頂点を通る１つの辺に沿ってスリット状の排出口を形成するようにしているので、ホッパからの粉体の排出量を調整するようにした粉体排出機構を用いた場合でも、粉体によって閉塞されにくく、粉体を連続的に溶解機等に供給することができる。

また、前記排出口を形成した辺が、水平面に対して４０〜５０°の角度をなすようにすることにより、粉体を付着、堆積することなく排出口に向けて円滑に送り出すことができる。

また、粉体排出機構に、粉体の排出量を調整する絞り機構を用いたり、ロータリバルブを用いることにより、逆三角錐形状のホッパの最下端に位置する頂点から当該頂点を通る１つの辺に沿ってスリット状の排出口を形成したことと相俟って、粉体排出機構が粉体によって閉塞されにくく、粉体を連続的に溶解機等に供給することができる。

さらに、絞り機構を間欠的に動作させる駆動機構を設けることにより、絞り機構による排出口の絞り度合を間欠的に緩和することによって、排出口に滞留した粉体、例えば、塊状になった粒径の大きな粉体を円滑に送り出すことができ、また、粉体の流動状態を脈動にして滞留した粉体の再流動を可能にすることができる。

本発明の粉体供給装置を含む粉体溶解設備の一実施例を示す説明図である。 同粉体供給装置を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面の一部断面図である。 同粉体供給装置に適用される各種（（ａ）〜（ｄ））の粉体排出機構を示す断面図である。

以下、本発明の粉体供給装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図３に、本発明の粉体供給装置の一実施例を示す。
この粉体供給装置１は、図１に示すように、粉体が貯留されるホッパ１１と、ホッパ１１の下部に設けられた粉体排出機構１２と、粉体排出機構１２を介してホッパ１１に貯留されている粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与する吸引機構（この吸引機構は、粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与するものである限りにおいて、特に限定されるものではないが、本実施例においては、粉体吸引式の溶解ポンプ４）を備えるようにしている。

そして、この粉体供給装置１と、溶媒（例えば、水）を供給する溶媒供給装置２と、粉体供給装置１から供給される粉体と溶媒供給装置２から供給される溶媒（水）とを混合するミキシングノズル３と、溶解ポンプ４と、溶解ポンプ４の吐出側に配設され、溶解液のうち未溶解物を含有した溶解液を循環流路５ａを介して溶解ポンプ４に循環させるとともに、未溶解物を含有しない溶解液を排出口５ｂから送り出すようにする分離装置５とで、粉体溶解設備を構成するようにしている。

粉体供給装置１のホッパ１１は、図２に示すように、上部が開口した逆三角錐形状に形成し、逆三角錐形状のホッパ１１の最下端に位置する頂点Ａから当該頂点Ａを通る１つの辺Ｂに沿ってスリット状の排出口１１ａを形成するとともに、この排出口１１ａを形成した辺Ｂを含まない壁面Ｃを鉛直面（当該壁面Ｃが水平面に対してなす角度θ１を９０°）に、また、辺Ｂの角度を含む壁面Ｄが水平面に対してなす角度θ２を５０〜７０°（本実施例においては、６０°）に、それぞれ形成するようにしている。
これにより、ホッパ１１に貯留されている粉体が、ホッパ１１の壁面Ｃ、Ｄに付着、堆積することを防止することができる。
なお、鉛直面に形成した壁面Ｃを、ホッパ１１の最下端に位置する頂点Ａの近傍域において、面取り又はアールを付して外側（粉体の流れ方向側）に若干後退させることもできる（図示省略）。
これによりホッパ１１に貯留されている粉体を、排出口１１ａから粉体排出機構１２に向けて円滑に送り出すことができる。

また、排出口１１ａを形成した辺Ｂが水平面に対してなす角度θ３を４０〜５０°（本実施例においては、４５°）に形成するようにしている。
これにより、ホッパ１１に貯留されている粉体を、排出口１１ａに向けて円滑に送り出すことができる。

また、スリット状の排出口１１ａの形状は、ホッパ１１の大きさ、粉体の排出量、粉体の特性等に応じて適宜設定することができるが、例えば、辺Ｂに沿う長さ方向の寸法を２０〜１００ｍｍ程度、好ましくは、３０〜５０ｍｍ程度、幅方向の寸法を１〜５ｍｍ程度、好ましくは、１．５〜２ｍｍ程度に設定するようにする。
これによりホッパ１１に貯留されている粉体を、排出口１１ａから粉体排出機構１２に向けて円滑に送り出すことができ、後述のホッパ１１からの粉体の排出量を調整するようにした粉体排出機構１２を用いた場合でも、粉体によって閉塞されにくく、粉体を連続的に下流側に向けて供給することができる。
また、スリット状の排出口１１ａは、従来の一般的な円形のものと比較して、ホッパ１１に貯留されている粉体に鉛直方向のラットホールが生じても、ラットホールが粉体の自重で崩壊して塞がりやすく、このため、従来の円形の排出口にあった、供給される粉体に空気が混入することによって溶解液に含まれる気泡量が多くなり溶解液の品質が低下し、さらには、粉体に対して排出のための吸引力が作用しなくなって、粉体の供給が停止するという問題を解消することができる。

ホッパ１１の下部に設けられる粉体排出機構１２は、ホッパ１１の大きさ、粉体の排出量、粉体の特性等に応じて適宜設定することができるが、本実施例においては、排出口１１ａと連通するスリット状の粉体の導入口１２ｃを形成した断面円形の流路１２ｂを備えたケーシング１２ａを、排出口１１ａに対して平行に配設して構成するようにしている。
粉体排出機構１２の流路１２ｂは、中空のままで使用することもできるが、本実施例においては、粉体の排出量を調整する絞り機構１３ａ、１３ｂ（図２及び図３（ａ）、（ｂ）参照）を用いたり、ロータリバルブ１４ａ、１４ｂ（図３（ｃ）、（ｄ）参照）を用いることができる。
ここで、絞り機構１３ａ、１３ｂ及びロータリバルブ１４ａ、１４ｂは、いずれも、スリット状の排出口１１ａと連通するように形成されたスリット状の粉体の導入口１２ｃに適合するように、スリットを形成した円柱状の部材（図２及び図３（ａ））、軸方向に長尺の部材（図３（ｂ））、さらには、スリットを形成した円筒状の部材（図３（ｃ）、（ｄ）参照）（ここで、図３（ｄ）に記載のロータリバルブ１４ｂは、スリットの中心側を閉鎖する固定閉鎖部材１４ｃを備えるようにしている。）から構成するようにしている。
これにより、スリット状の排出口１１ａを形成したことと相俟って、粉体排出機構１２が粉体によって閉塞されにくく、粉体を連続的に下流側に向けて供給することができる。

これらの絞り機構１３ａ、１３ｂ及びロータリバルブ１４ａ、１４ｂの駆動機構１５には、図２に示すように、回転角度や回転数を制御可能なモータＭ等を用いた駆動機構を用いることができ（この場合、必要に応じて、ステッピングモータやエンコーダ、さらには、減速機を用いることができる。）、絞り機構１３ａ、１３ｂの絞り量やロータリバルブ１４ａ、１４ｂの計量ロータの容積及び／又は回転速度を調節可能とすることによって、排出口１１ａから排出される粉体流量の調節を行うことができる。
なお、例えば、絞り機構１３ａ、１３ｂの駆動機構１５には、手動操作による駆動機構を用いることもできる。

さらに、絞り機構１３ａ、１３ｂの駆動機構に、絞り機構１３ａ、１３ｂを間欠的に動作させる駆動機構を設けることもでき、これにより、絞り機構１３ａ、１３ｂによる排出口１１ａの絞り度合を間欠的に緩和することによって、排出口１１ａに滞留した粉体、例えば、塊状になった粒径の大きな粉体を円滑に送り出すことができ、また、粉体の流動状態を脈動にして滞留した粉体の再流動を可能にすることができる。

この粉体供給装置１によれば、ホッパ１１に貯留されている粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与する吸引機構を用いるようにした場合でも、ホッパ１１に貯留されている粉体を、簡易な構造で、ラットホールを生じることなく、また、空気を流入させずに、一定量ずつ連続的に下流側の溶解機等に向けて供給することができる。
また、逆三角錐形状のホッパ１１の最下端に位置する頂点Ａから当該頂点Ａを通る１つの辺Ｂに沿ってスリット状の排出口１１ａを形成するようにしているので、ホッパ１１からの粉体の排出量を調整するようにした粉体排出機構１２を用いた場合でも、粉体によって閉塞されにくく、粉体を連続的に下流側の溶解機等に向けて供給することができる。

以上、本発明の粉体供給装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の粉体供給装置は、ホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力（真空吸引力）を付与する吸引機構を用いるようにした場合でも、ホッパに貯留されている粉体を、簡易な構造で、ラットホールを生じることなく、また、空気を流入させずに、一定量ずつ連続的に溶解機等に供給することができる等の特性を有していることから、例えば、粉体吸引方式の溶解機に粉体を連続的に供給する場合に好適に用いることができる。

１ 粉体供給装置
１１ ホッパ
１１ａ 排出口
１２ 粉体排出機構
１２ａ ケーシング
１２ｂ 流路
１２ｃ 導入口
１３ａ 絞り機構
１３ｂ 絞り機構
１４ａ ロータリバルブ
１４ｂ ロータリバルブ
１５ 駆動機構
２ 溶媒供給装置
３ ミキシングノズル
４ 溶解ポンプ（吸引機構）
５ 分離装置

Claims (5)

1. 粉体が貯留されるホッパと、該ホッパの下部に設けられた粉体排出機構と、該粉体排出機構を介してホッパに貯留されている粉体に対して排出のための吸引力を付与する吸引機構とを備えた粉体供給装置において、ホッパを逆三角錐形状に形成し、該逆三角錐形状のホッパの最下端に位置する頂点から当該頂点を通る１つの辺に沿ってスリット状の排出口を形成するとともに、該排出口を形成した辺を含まない壁面を鉛直面に形成したことを特徴とする粉体供給装置。
2. 排出口を形成した辺が、水平面に対して４０〜５０°の角度をなすことを特徴とする請求項１記載の粉体供給装置。
3. 粉体排出機構に、粉体の排出量を調整する絞り機構を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の粉体供給装置。
4. 絞り機構を間欠的に動作させる駆動機構を設けたことを特徴とする請求項３記載の粉体供給装置。
5. 粉体排出機構に、ロータリバルブを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の粉体供給装置。

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