JP6687904B2 - 粉体原料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体原料を供給する粉体原料供給装置に関する。

粉体原料を供給する粉体原料供給装置としては、粉体原料を収容した容器の下部に設けられた送出手段によって、粉体原料を横向きの移送方向の下流側に送り出し、送出手段の排出口から外側に落下供給するものが挙げられる。

送出手段としては、スクリューフィーダが多く用いられており、必要量の粉体原料を正確に供給できるように種々の改良が提案されている。例えば、特許文献１に開示の粉体原料供給装置には、スクリューフィーダの排出口（払い出し口）に、排出口の一部を塞ぐように斜め上方に立ち上がる堰板を設けることが開示されている。このようにすれば、スクリューを回転させたときに粉体原料が堰板を乗り越えて送り出されるため、スクリューの停止後に粉体原料が供給先へ流れ出すのを防止することができる。

特開平１−２８７７９４号公報

ところで、粉体原料供給装置では、粉体原料の必要量が変更される場合も多い。すなわち、大量の粉体原料を供給することが必要な場合や、小量の粉体原料を供給することが必要な場合がある。しかしながら、特許文献１に開示の粉体原料供給装置では、大量の粉体原料を供給する場合も、小量の粉体原料を供給する場合も、同じ堰板を乗り越えた粉体原料だけが供給される。そのため、大量の粉体原料では堰板を乗り越えるのに要する時間が短いのに対し、小量の粉体原料では堰板を乗り越えるのに要する時間は長くなる。したがって、粉体原料の少量供給時の供給効率が非常に悪い。

本発明は、大量供給時と少量供給時との両方で、粉体原料を効率よく供給することを技術的課題とする。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、粉体原料を収容した容器と、容器の下部に設けられた送出手段とを備え、容器の粉体原料を送出手段で横向きの移送方向の下流側に送り出し、送出手段の排出口から外側に落下供給する粉体原料供給装置において、排出口の外側に接続された基端部と、基端部から移送方向の下流側に離れた先端部とを有し、粉体原料を支持可能な受け部を備え、受け部は、大供給量で粉体原料を落下供給可能な第一の部分と、第一の部分の移送方向の上流側に設けられ、小供給量で粉体原料を落下供給可能な開口部からなる第二の部分とを備えていることを特徴とする。このような構成によれば、粉体原料の少量供給時には、第二の部分のみを用いて、粉体原料を落下供給することができる。一方、粉体原料の大量供給時には、受け部の第一の部分、又は第一の部分と第二の部分を用いて、粉体原料を落下供給することができる。このように粉体原料の供給量に応じて粉体原料の供給位置を変更できるので、大量供給時と少量供給時との両方で粉体原料を効率よく供給することが可能となる。

上記の構成において、第一の部分は、受け部の先端部であってもよい。このようにすれば、受け部に第二の部分よりも大きな開口部などを別途設けなくても、受け部の先端部から大量の粉体原料を簡単に落下供給することができる。

上記の構成において、第二の部分は、移送方向に沿った細長い開口部又は移送方向に沿って間隔を置いて設けられた複数の開口部からなることが好ましい。このようにすれば、第二の部分から落下供給する粉体原料の量を調整しやすくなる。

上記の構成において、受け部の基端部を含む基端部側領域が、開口部のない連続した領域であることが好ましい。このようにすれば、排出口から出た粉体原料は、受け部の基端部側領域に一時的に溜まるので、送出手段を停止させた後に排出口から粉体原料が流れ出しても、その余剰な粉体原料を基端部側領域で受け止めることができる。したがって、粉体原料が過剰に供給されるのを防止することができる。

上記の構成において、第二の部分が、受け部の幅方向中央部に形成されていることが好ましい。このようにすれば、第二の部分を通じて粉体原料を安定的に供給しやすくなる。

この場合、受け部は、幅方向両端部が高位、幅方向中央部が低位とされ、幅方向両端部の各々から幅方向中央部に向うに連れて漸次下方に移行することが好ましい。このようにすれば、粉体原料が重力によって幅方向中央部に集められるので、第二の部分を通じて粉体原料をより安定的に供給することができる。

上記の構成において、送出手段は、粉体原料の移送空間を区画形成し、移送方向の下流側の端部に排出口を有する筒状の移送管と、移送管の内部に配置され、回転動作によって粉体原料を移送方向の下流側に送り出すスクリューとを備えていることが好ましい。

この場合、受け部が、移送管の排出口の形状と一致する筒状又は部分筒状の部材であり、かつ、移送管と同軸上に配置されていることが好ましい。このようにすれば、移送管と受け部との間に粉体原料の移送の邪魔になる段差などの抵抗体が形成されず、粉体原料を受け部上に円滑に送り出すことができる。また、粉体原料が円滑に送り出されるので、粉体原料の過度な圧縮による固化や、スクリューに対する過負荷を防止することもできる。

上記の構成において、受け部は着脱可能であることが好ましい。このようにすれば、粉体原料の種類が変わった場合に、粉体原料の特性に応じた受け部に付け替えることができる。この場合、例えば、第二の部分（開口部）の大きさや形状が異なる受け部に取り替えることが考えられる。

以上のような本発明によれば、大量供給時と少量供給時との両方で、粉体原料を効率よく供給することができる。

粉体原料供給装置を示す断面図である。 （ａ）は受け部を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は大量供給時における、粉体原料供給装置の排出口周辺の状態を示す拡大断面図であり、（ｂ）は少量供給時における、粉体原料供給装置の排出口周辺の状態を示す拡大断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は受け部の変形例を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は受け部の変形例を示す断面図である。

以下、本発明に係る粉体原料供給装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る粉体原料供給装置１は、容器２と、送出手段としてのスクリューフィーダ３と、受け部４とを備えている。

容器２は、サイロなどで構成され、内部にガラス原料などの粉体原料Ｐを収容する。容器２の内部には、歯車などの撹拌機構（不図示）を配置してもよい。

スクリューフィーダ３は、容器２の下部に設けられている。スクリューフィーダ３は、粉体原料Ｐの移送空間を区画形成する筒状の移送管３１と、移送管３１の内部に配置されたスクリュー３２とを備えている。

移送管３１は、円筒状体である。移送管３１は、中心軸が横向き（好ましくは水平）になるように配置されている。移送管３１の一端部（排出口３１ｅと反対側）の上部には容器２内の粉体原料Ｐが流れ込む投入口３１ｉが設けられており、移送管３１の他端部には粉体原料Ｐが流れ出す排出口３１ｅが設けられている。この実施形態では、排出口３１ｅは、移送管３１の形状に準じた円形である。なお、移送管３１は、楕円筒体や四角筒体などであってもよい。

スクリュー３２は、Ｒ方向への回転動作によって粉体原料Ｐを横向き（好ましくは水平方向）の移送方向Ｈの下流側に送り出す。スクリュー３２の軸部は、移送管３１の一端部から軸受などを介して移送管３１の外側へ延び、駆動部としてのモータ３３に接続されている。モータ３３は、粉体原料Ｐを大量供給するときはスクリュー３２を高速回転させ、粉体原料Ｐを少量供給するときはスクリュー３２を低速回転させることができる。

受け部４は、板状体であって、排出口３１ｅの外側に接続された基端部４ｂと、基端部４ｂから移送方向Ｈの下流側に離れた先端部４ｆとを有する。この実施形態では、受け部４は、排出口３１ｅに対して着脱可能とされている。受け部４の着脱機構は特に限定されるものではなく、例えば次の構成を採用できる。すなわち、着脱機構は、受け部４に設けられた凸部（又は凹部）と、移送管３１に設けられ、受け部４の凸部（又は凹部）と嵌合する凹部（又は凸部）とを備えたものであってもよい。また、着脱機構は、受け部４を移送管３１にネジなどの締結部材によって固定するものであってもよい。

受け部４は、スクリューフィーダ３によって排出口３１ｅから送り出された粉体原料Ｐを下方から支持するとともに、所定位置で粉体原料ＰをＶ方向に沿って落下供給する。

この実施形態では、移送管３１の他端部（排出口３１ｅ側）の外周部には、略直角に折れ曲がった管状のキャップ５の一端部が着脱可能に取り付けられている。受け部４は、キャップ５の内部空間に収容されている。受け部４の先端部４ｆとキャップ５の内壁との間には十分な隙間６がある。キャップ５の他端部は下方に向かって開口しており、粉体原料Ｐの落下口５ｅとされる。なお、キャップ５は、粉塵の飛散を防止するものであるが省略してもよい。また、キャップ５は移送管３１に着脱不能に一体化されていてもよい。この場合、キャップ５の受け部５の上方位置に対応する部分に、受け部４の取り替えやキャップ５内部の観察に利用する開口部を設けると共に、その開口部を開閉する蓋部を設けておくことが好ましい。

この実施形態では、キャップ５の落下口５ｅの下には、粉体原料Ｐを計量する計量器７が設けられている。受け部４から落下供給された粉体原料Ｐは、キャップ５の落下口５ｅから計量器７に供給される。

計量器７は、粉体原料Ｐが必要量よりも少ない所定量まで計量されると、モータ３３に制御信号を有線又は無線で送信し、モータ３３によるスクリュー３２の回転速度が高速から低速に変更される。また、計量器７は、粉体原料Ｐが必要量まで計量されると、モータ３３に停止信号を有線又は無線で送信し、モータ３３によるスクリュー３２の回転が停止される。さらに、計量器７は必要量の粉体原料Ｐが計量された後、計量された粉体原料Ｐを梱包用容器（不図示）などに供給する。なお、作業者が計量器７の計量結果に基づいてモータ３３によるスクリュー３２の回転速度を手動で変更してもよい。

図２（ａ）に示すように、受け部４は、単位時間当たり第一の供給量（大供給量）で粉体原料Ｐを落下供給可能な第一の部分としての先端部４ｆと、先端部４ｆの移送方向Ｈの上流側に、単位時間当たり第一の供給量よりも少ない第二の供給量（小供給量）で粉体原料Ｐを落下供給可能な第二の部分としての開口部４ｈとを備えている。先端部４ｆとキャップ５の内壁面との間に形成される隙間６の開口面積は、開口部４ｈの開口面積よりも大きい。なお、開口部４ｈの大きさや形状及び隙間６の大きさは、粉体原料Ｐの特性（例えば、粒度、流動性（安息角）など）によって適宜変更できる。

開口部４ｈは、移送方向Ｈに沿って細長いスリット状（図示例では矩形状のスリット）であり、受け部４の幅方向中央部に設けられている。ここで、幅方向は、移送方向Ｈと水平面内で直交する方向とする。

受け部４の水平面への投影面積は、落下口５ｅの開口面積の３０％以上９０％以下であることが好ましい。

開口部４ｈの開口面積は、受け部４の全体面積（開口部４ｈを含む）の５％以上５０％以下であることが好ましい。

開口部４ｈは、先端部４ｆまで延び、先端部４ｆで移送方向Ｈの下流側に向かって開口しているが、基端部４ｂまでは延びていない。開口部４ｈの幅方向両側の先端部４ｆを含む先端部側領域４ｆｘと、受け部４の基端部４ｂを含む基端部側領域（図２（ａ）のハッチングを付した領域）４ｂｘは、開口部のない連続した領域である。粉体原料Ｐは、先端部側領域４ｆｘ内および基端部側領域４ｂｘ内では落下供給されない。なお、開口部４ｈは、基端部４ｂまで延びていてもよい。

図２（ｂ）に示すように、受け部４は、円筒状の移送管３１の排出口３１ｅの形状と一致する部分円筒体である。すなわち、開口部４ｈの幅方向両側の先端部側領域４ｆｘと、基端部側領域４ｂｘが部分円筒体である。この形状により、受け部４は、幅方向両端部が高位、幅方向中央部が低位とされ、幅方向両端部の各々から幅方向中央部に向うに連れて漸次下方に移行する。この受け部４の傾斜と重力によって、粉体原料Ｐは幅方向中央部に形成された開口部４ｈに集められる。なお、受け部４は、部分楕円筒体などであってもよい。

再び図１に戻って説明すると、受け部４は移送管３１と同軸上に配置されており、移送管３１と受け部４とが移送方向Ｈにおいて滑らかに連続している。そのため、移送管３１の排出口３１ｅから送り出された粉体原料Ｐが、受け部４上に乗り移る際に、受け部４から大きな抵抗を受けることがない。なお、受け部４は、移送管３１の排出口３１ｅよりも下方位置に取り付けられていてもよい。また、受け部４は、移送管３１に対して傾斜するように取り付けられていてもよい。

この実施形態では、受け部４の幅方向両端部とキャップ５の内壁面との間には隙間がなく、粉体原料Ｐは受け部４の幅方向両側からは落下供給されない。なお、受け部４の幅方向両端部とキャップ５の内壁面との間には隙間があってもよい。

次に、以上のように構成された粉体原料供給装置１の動作について説明する。以下では、必要量の粉体原料Ｐを短時間で正確に供給するために、最初のうちは粉体原料Ｐを大量供給しておき、必要量に達する前に小量供給に切り替える場合を例にとって説明する。なお、粉体原料Ｐの必要量が多い場合には、必要量の全てを大量供給のみで供給してもよいし、粉体原料Ｐの必要量が少ない場合には、必要量の全てを少量供給のみで供給してもよい。

図３（ａ）に示すように、最初のうちは粉体原料Ｐを大量供給する。この粉体原料Ｐの大量供給時には、スクリュー３２を高速回転させる。そうすると、移送管３１の排出口３１ｅから大量の粉体原料Ｐが、相対的に速い移送速度で移送方向Ｈの下流側に送り出される。送り出された粉体原料Ｐは受け部４に乗り移り、受け部４の上を移送方向Ｈの下流側に移送される。受け部４上には大量の粉体原料Ｐが供給されるため、ほとんどの粉体原料Ｐが開口部４ｈを乗り越えて先端部４ｆまで到達する。先端部４ｆとキャップ５の間の隙間６の開口面積は大きいので、先端部４ｆからは大量の粉体原料Ｐが落下供給される。このとき、開口部４ｈからも粉体原料Ｐが落下供給されてもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、必要量に達する前（好ましくは直前）に、粉体原料Ｐを小量供給に切り替える。この粉体原料Ｐの少量供給時には、スクリュー３２を低速回転させる。そうすると、移送管３１の排出口３１ｅから少量の粉体原料Ｐが、相対的に遅い移送速度で移送方向Ｈの下流側に送り出される。送り出された粉体原料Ｐは受け部４に乗り移り、受け部４の上を移送方向Ｈの下流側に移送される。受け部４上には少量の粉体原料Ｐが供給されるため、ほとんどの粉体原料Ｐは開口部４ｈを乗り越えない。開口部４ｈの開口面積は小さいので、開口部４ｈからは少量の粉体原料Ｐが落下供給される。なお、この実施形態では、開口部４ｈは移送方向Ｈに沿って細長いスリットであるので、スクリュー３２の回転速度を上げるに連れて粉体原料Ｐの落下供給位置が先端部４ｆ側へと広がり、スクリュー３２の回転速度を下げるに連れて粉体原料Ｐの落下供給位置が基端部４ｂ側へと狭まる。そのため、スクリュー３２の回転速度によって、開口部４ｈからの粉体原料Ｐの供給量を微調整することもできる。

以上のように粉体原料供給装置１によれば、粉体原料Ｐの大量供給時には、受け部４の先端部４ｆ（又は先端部４ｆと開口部４ｈ）から粉体原料Ｐを落下供給することができ、粉体原料Ｐの少量供給時には、受け部４の開口部４ｈから粉体原料Ｐを落下供給することができる。したがって、粉体原料Ｐの供給量に応じて粉体原料Ｐの供給位置を変更できるので、大量供給時と少量供給時との両方で粉体原料Ｐを効率よく落下供給することができる。

また、必要量の粉体原料Ｐが計量器７で計量され、スクリュー３２の回転を停止させた後に、移送管３１の排出口３１ｅから粉体原料Ｐが流れ出しても、その流れ出した粉体原料Ｐを受け部４の基端部側領域４ｂｘで受け止めることができる。したがって、移送管３１の排出口３１ｅから不当に流れ出た粉体原料Ｐが計量器７に供給され、計量オーバーになるという事態を防止することもできる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、図２（ａ）に示す形状の開口部４ｈを有する受け部４を説明したが、開口部４ｈの形状はこれに限定されない。受け部４の開口部４ｈは図４（ａ）〜（ｅ）に示すような形状であってもよい。図４（ａ）に示す受け部４の開口部４ｈは、幅方向寸法が図２（ａ）の場合よりも大きい矩形状である。図４（ｂ）に示す受け部４の開口部４ｈは、移送方向Ｈに沿って延びる細長いスリット状であり、幅方向に複数（図示例では２つ）並列に配列されている。図４（ｃ）に示す受け部４の開口部４ｈは、基端部４ｂ側から先端部４ｆ側に向かって幅方向寸法が漸次広がる三角形状である。図４（ｄ）に示す受け部４の開口部４ｈは、移送方向Ｈに沿って間隔を置いて設けられた複数の穴（図示例では２つの円形の穴と１つの半円形の穴）からなる。図４（ｅ）に示す受け部４は、移送方向Ｈに沿って延びる細長いスリット状の開口面積の小さい開口部４ｈと、この開口部４ｈの移送方向Ｈの下流側に、受け部４の略全幅に亘って形成された開口面積の大きい開口部４ｈｘとを有する。この場合、第一の部分（大供給量用部分）は先端部４ｆではなく開口部４ｈｘであり、第二の部分（小供給量用部分）は開口部４ｈである。

上記の実施形態では、図２（ａ）に示す部分円筒体からなる受け部４を説明したが、受け部４の形状はこれに限定されない。図５（ａ）に示すように、受け部４は、傾斜平面からなる先端部側領域４ｆｘ及び基端部側領域４ｂｘを有するＶ字状体であってもよい。また、図５（ｂ）に示すように、受け部４は、円筒体（又は楕円筒体）であってもよい。さらに、図示は省略するが、受け部４は、移送方向Ｈに沿って延びる平面部（好ましくは水平面部）であってもよい。

上記の実施形態では、送出手段としてスクリューフィーダ３を説明したが、送出手段はこれに限定されない。送出手段は、移送管３１に振動を加えることで、粉体原料Ｐを移送方向Ｈの下流側に送り出す振動フィーダであってもよい。

１ 粉体原料供給装置
２ 容器
３ スクリューフィーダ
４ 受け部
４ｂ 基端部
４ｆ 先端部（第一の部分）
４ｈ 開口部（第二の部分）
４ｂｘ 基端部側領域
５ キャップ
５ｅ 落下口
６ 計量器
３１ 移送管
３１ｉ 投入口
３１ｅ 排出口
３２ スクリュー
３３ モータ
Ｈ 移送方向
Ｐ 粉体原料

Claims (9)

1. 粉体原料を収容した容器と、前記容器の下部に設けられた送出手段とを備え、前記容器の前記粉体原料を前記送出手段で横向きの移送方向の下流側に送り出し、前記送出手段の排出口から外側に落下供給する粉体原料供給装置において、
   前記排出口の外側に接続された基端部と、前記基端部から前記移送方向の下流側に離れた先端部とを有し、前記粉体原料を支持可能な受け部を備え、
   前記受け部は、大供給量で前記粉体原料を落下供給可能な第一の部分と、前記第一の部分の前記移送方向の上流側に設けられ、小供給量で前記粉体原料を落下供給可能な開口部からなる第二の部分とを備えていることを特徴とする粉体原料供給装置。
2. 前記第一の部分が、前記受け部の前記先端部であることを特徴とする請求項１に記載の粉体原料供給装置。
3. 前記第二の部分は、前記移送方向に沿った細長い開口部又は前記移送方向に沿って間隔を置いて設けられた複数の開口部からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体原料供給装置。
4. 前記受け部の前記基端部を含む基端部側領域が、開口部のない連続した領域であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体原料供給装置。
5. 前記第二の部分が、前記受け部の幅方向中央部に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体原料供給装置。
6. 前記受け部は、幅方向両端部が高位、幅方向中央部が低位とされ、前記幅方向両端部の各々から前記幅方向中央部に向うに連れて漸次下方に移行することを特徴とする請求項５に記載の粉体原料供給装置。
7. 前記送出手段は、前記粉体原料の移送空間を区画形成し、前記移送方向の下流側の端部に前記排出口を有する筒状の移送管と、前記移送管の内部に配置され、回転動作によって前記粉体原料を前記移送方向の下流側に送り出すスクリューとを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の粉体原料供給装置。
8. 前記受け部が、前記移送管の前記排出口の形状と一致する筒状又は部分筒状の部材であり、かつ、前記移送管と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の粉体原料供給装置。
9. 前記受け部が、着脱可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の粉体原料供給装置。
   

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