JP6779261B2 - 粉状体定量供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉状体ホッパなどから粉状体を供給する場合などに用いる回転テーブル型の粉状体定量供給装置に関するものである。

従来、粉粒体を定量的に供給する技術に特許文献１のテーブルフィーダ型の粉粒体供給装置がある。同特許文献１の発明は粉粒体を升部で定量に切り分け、排出部から排出するものである。
具体的には、容積が一定の複数の枡部に粉粒体を充填させる。そして、枡部に充填された一定量の粉粒体は枡部の移動経路の下方に設けた排出口から順次切り出される。この提案は、粉粒体の一例として、廃プラスチックを挙げている。

特開２００５−２１３００１号公報

しかしながら、上記文献１には次の問題点がある。
粉粒体を吸込みタンクに堆積させた場合や、粉状体を送風管で送風する場合に定量供給されない場合が生ずる。
例えば、粉粒体を吸込みタンクに堆積させると、粉粒体相互の隙間はほとんどなくなる。隙間がほとんどなければ、堆積された粉粒体の上部の荷重は下方にかかることになる。そして、堆積された粉粒体の下部ほど荷重は大きくなり、排出口付近では堆積した粉粒体の荷重により圧密が排出口側にかかることになる。一方で排出口では粉粒体が排出されてしまうので圧密は全くかからない。このことから吸込みタンクに堆積した粉粒体の下部と、排出口とでは圧力差が存在することになる。この圧力差があると、排出口で排出される粉粒体は当該圧密を下方に受け、所定量を超過して排出されてしまう結果を招く。
また、粉状体供給装置の設置場所と現場の作業を行う箇所が離れている場合、定量に切り出された粉粒体を送風管で送風することも想定し得る。この場合においても堆積した粉粒体の下部と送風管内とで圧力差が存在することになる。この圧力差により、やはり所定量を超過して排出されてしまう結果となる。
そこで、本発明が解決しようとする主たる課題は、確実に定量供給を可能とする粉状体供給装置を提供することにある。

＜請求項１に記載の発明＞
上下に連通する排出部を有する下板と、
前記下板の前記排出部領域を含む回転盤収納領域内に収納され中心軸周りに回転し、かつ、中心軸と同心状に、上下に連通する粉状体収容部が周方向に多数配された回転盤と、
前記回転盤の上面を覆い、上下に連通する粉状体の円形供給部を有する非回転の上板と、
粉状体を一時的に収納する筒状ホッパと、
前記ホッパ内に設けられた前記回転盤の中心軸を中心として下方拡がりであり、前記回転盤と同軸回転する傘状の円錐コーンと、を有し、
前記上板の前記供給部は、その中心が前記回転盤の前記中心軸と偏位した位置に形成され、
前記ホッパは、当該ホッパの内面が前記供給部の内面と面一になるように、下方に開口しており、前記コーンの下方縁が前記供給部内に偏位して位置しており、
前記回転盤が回転に伴って、前記粉状体収容部群の一部が前記ホッパ及び前記供給部と連通し、同時に前記粉状体収容部群の一部が前記ホッパ及び前記供給部から外れた位置にあって、前記排出部と連通するように構成した、
ことを特徴とする粉状体定量供給装置。

（作用効果）
上板と下板に内包され、複数の粉状体の収容部が配された回転盤と、上板に形成された粉状体を供給する供給部と、下板に形成された排出部と、を備え、回転盤の回転軸は、供給部の中心になく同回転軸と同中心は所定の距離離れている。そして、回転盤の径は、供給部の内径より大径である。回転盤が回転すると粉状体収容部は供給部下方からの外方に外れ、やがて、排出部の上方に達しする。この構造を有することで、まず、供給部に供給された粉状体は回転盤に堆積する。粉状体は回転盤の上面のうち供給部の範囲に堆積することになる。粉状体は粉状体収容部に収容され、回転盤の回転により排出部に導かれ、排出される。ここで、回転盤が回転軸を中心に回転すると、粉状体を収容した粉状体収容部は供給部の外方に移動することになる。そうすると、この収容部に収容された粉状体は、供給部に積層された粉状体による圧密から解放される。解放された状態でこの粉状体は排出部から排出されることになる。このように供給部と排出部それぞれの圧力は独立したものとなり、分断されるという効果を有する。
また、粉状体がホッパ内に投入されると、粉状体は回転盤に堆積する。堆積した粉状体のうち粉状体収容部付近の粉状体は、順次、粉状体収容部に収容され、回転盤の回転により排出部に導かれる。コーンを回転軸に設けることで、コーンの上方に堆積した粉状体は、コーンの存在により、粉状体収容部側に導かれるという効果を有する。

＜請求項２に記載の発明＞
前記回転盤は、歯溝を有する歯車形状であり、前記歯溝が前記粉状体収容部であることを特徴とする、
請求項１に記載の状体定量供給装置。

（作用効果）
粉状体収容部は、供給部から供給される粉状体を収容し、排出部に導くために設けられたものである。回転盤を歯車形状にして歯溝を粉状体収容部とすることは、加工形成がし易く経済的利点を有する。

＜請求項３に記載の発明＞
前記排出部に、前記排出部から排出された粉状体を輸送する輸送管が接続され、
前記排出部の、前記粉状体収容部を介した上方から前記輸送管に向けて空気を圧送する空気供給手段を備えた、
請求項１又は請求項２に記載の粉状体定量供給装置。

（作用効果）
粉状体の輸送管と粉状体収容部の上方から輸送管へ空気を供給する空気供給手段とを有するため、粉状体が、粉状体収容部、排出部及び輸送管の内壁に付着して居付いたり、閉塞したりするのを防止でき、粉状体を外系へ定量排出できる効果を有する。

＜請求項４に記載の発明＞
前記ホッパの側壁と圧縮空気が流れる前記輸送管とを連通する連通管が設けられ、この連通管内と前記ホッパ内とが連通する、
請求項３に記載の粉状体定量供給装置。

（作用効果）
ホッパの側壁と輸送管を連通管により連通させるので、ホッパと輸送管とで圧縮空気が連通するという効果を有する。

＜請求項５に記載の発明＞
前記回転盤の回転軸の上端部又は前記コーンに１枚又は複数枚の攪拌羽が備わり、
前記攪拌羽は上方へ向かうにつれて前記回転軸に対して広がりながら延在する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉状体定量供給装置。

（作用効果）
回転軸の上端部又は前記コーンに攪拌羽が備わり、攪拌羽は上方へ向かうにつれ回転軸に対して広がりながら延在する。そのため、攪拌羽の上部ほど回転径が大きくなり、ホッパ内の側面付近に堆積した粉状体の流動化を図る、という効果を有する。

本発明の粉状体定量供給装置は、定量的な排出に優れる。

本発明に係る粉状体定量供給装置の正面から見た構造説明図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。なお、供給部と排出部の位置関係を点線で明示する。 円筒形状の粉状体収容部を有する回転盤の概念図である。 歯型形状の粉状体収容部を有する回転盤の概念図である。 本発明に係る粉状体定量供給装置の別の実施形態の概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎない。本実施形態の粉状体定量供給装置１８は、周縁に粉状体の収容部が周方向に多数配された中心軸周りに回転する回転盤５と、その回転盤５の上面を覆い粉状体の供給部４を有する上板２と、その回転盤５の下面を覆い粉状体の排出部１を有する下板３とを備えている。また、供給部４の上部には粉状体を投入するためのホッパ１９が設置され、排出部１の下部には粉状体を空気圧送するための輸送管１７が設置されている。

上板２は、以下に記述する下板３と対となるものである。上板２は、上から回転盤５を覆い、形状は特に限定されず、例えば薄型の円柱形、薄型の角丸直方体形等とすることができる。そして、上板２の最大径は回転盤５の直径よりも大きいものとする。また、上板２は、粉状体を供給するための穴、つまり、供給部４が備わる。

上板２と対となる下板３は、回転盤５を収容するように回転盤５を下方から覆うものである。下板３の形状は、特に限定されず、例えば円柱形、角丸直方体形等とすることができる。ただし、下板３は、上板２と一体として回転盤５をその内部に収容するものであるので、下板３の形状は上板２の形状に合わせるとよい。例えば、上板２の形状が円柱形であれば、下板３の形状も円柱形とするとよい。下板３上面の最大径は、上板２下面の最大径と同等程度する。下板３は、その面の中央部に回転盤５が収容されるための、内径が回転盤５外径よりもわずかに大きな円柱形状の窪みを有しており、その窪みに収容された回転盤５が回転軸８周りに回転できるようになっている。なお、下板３上面の外縁には、上板２と当接し易いようにフランジ部（図示しない）を設けることができる。

このように、回転盤５を下板３の窪みに収容し、下板３の上面に上板２を被せ、当接することで、回転盤５を上板２と下板３の中に内包する。そして、上板２のフランジ部と下板３のフランジ部を挟持して、フィーダ部が形成される。なお、上板２と下板３を当接する際、上板２と下板３の間、すなわち、当接部にＯリングを挟むことができる。Ｏリングがあると、フィーダ部の当接部はＯリングで塞がれることになる。ホッパ１９からフィーダ部に導かれた粉状体は、フィーダ部の当接部から外方へ飛散して減耗することなく、全て排出部１へ導かれる。

下板３の窪みの中心には、回転軸８を貫通させるための回転軸８の太さ（直径）よりも大径の孔が設けられている。そして、その孔を下板３に対して垂直方向に貫通するように回転軸８が延在している。下板３と回転軸８は接着しておらず、回転軸８を回転させても、下板３は回転せず不動である。

また、窪みは、回転盤５の厚さよりも深く切り欠くとよい。なお、回転盤５を円滑に回転させ、回転盤５と下板３の摩耗を防ぐために、回転盤５と下板３の間に滑材盤を配しておくとよい。滑材盤の材質には、耐摩耗性、耐熱性を有する部材を用いることができ、特に硬質ゴムや硬質テフロン（登録商標）等を好適に用いることができる。

上板２には、粉状体を回転盤５に供給するための供給部４が設けられている。具体的には、供給部４は、上板２の外縁よりも内側であって、かつ、上述した下板３の窪みの上方に位置する。換言すると、後述する多数の粉状体収容部６の一部が通過する位置の上方に位置する。また、供給部４の形状は、上板２を貫通させて形成された空洞状であり、例えば、円形、角丸正方形等にすることができるが、これらの形状に限定されるものではない。
供給部４の形状を円形とした場合の直径は、回転盤５の直径と相対的に定めることができる。すなわち、供給部４の直径は、回転盤５の直径よりも小径とするとよい。また好ましくは、回転盤５の直径が供給部４の直径の１２０〜１３０％程度となるように、供給部４の直径を定めるとよい。供給部４の直径を当該範囲に設計すると、供給部４の下方に位置する粉状体収容部６の数が多くなり、供給部４の直径を上記よりも小さく形成した場合よりも、ホッパ１９の下層部に堆積する粉状体が粉状体供給部４に流動し易くなり、粉状体のブリッジや居付きが発生しづらくなる。

従来、一般的なロータリーフィーダでは、フィーダへ粉状体を供給する供給部４の径が、口狭に設計されているため、粉状体をホッパ１９に多く貯留するには、ホッパ１９の形状を、下方に行くに従って先細となる略円錐形状とせざるを得なかった。一方、本実施形態のテーブルフィーダでは、供給部４を口広に設計できるため、多量の粉状体を多数の粉状体収容部６に供給でき、高速な定量供給が可能となる。

供給部４の上部にはホッパ１９を備えるとよい。なぜならば、ホッパ１９に粉状体を所定量、貯留することで安定的・継続的に粉状体を供給部４から回転盤５へ供給でき、定量排出を達成できるからである。また、ホッパ１９内に貯留した粉状体が、ホッパ１９上方から外部へ拡散しないようにホッパ１９上方には、天面を設けるとよい。本実施形態では供給部４の内径を口広に（長く）設計できることから、ホッパ１９の形状を円筒形状としている。その他にも、下方に行くに従って先細となる略円錐形状や略直方体状等とすることができるが、これらに限るものではない。ホッパ１９下部の端縁は、供給部４に繋がる部分であり、ホッパ１９を円筒形状とすることで、ホッパ１９高さを低く抑え、多量の粉状体を一度に投入することができ、作業効率性に優れる。さらに、本実施形態における供給部４の内径が長いという特徴を生かし、ホッパ１９の形状を略円錐形状とすることもできる。略円錐形状は上方に行くに従い広がる形状であるので、円筒形状よりもより多くの粉状体を貯留することができる。
これらの形態のホッパ１９を備えることにより、数１００ｋｇ／分程度の高速な排出が必要な固化材や土壌改良材等にも対応できる。また、供給部４を口広としているので、吸湿性、粘着性、凝集性を有する粉状体であってもブリッジや居付きが発生しづらい。さらに、ホッパ１９高さが低ければ、粉状体定量供給装置１８全体の高さ、及び重心も従来の装置よりも低く抑えることができ、作業性、制御性及び安定性に優れたものとなる。

排出部１は、粉状体収容部６に収容された粉状体を排出するために、下板３を貫通させて形成された空洞である。空洞の形状は、特に限定されず、例えば、円形とすることができる。
排出部１の位置は、回転盤５の粉状体収容部６が通過する位置であって、上板２の供給部４の下方の外方に相当する位置に設ける。かつ、排出部１は、供給部４の下方ではない位置に設けるとよい。このようにする理由は、後述するバルブ機能を効果的に発揮させるためである。ここで、供給部４の下方とは、上板２の供給部４の周縁から下板３に伸ばした垂線が下板３面に描く範囲（図２に破線で示す供給部の円４で囲まれた範囲）をいう。例えば、供給部４が円形であれば、当該垂線で下板３面に描かれた円４内部が供給部４の下方ということになる。また、供給部４の径は、回転盤５の直径より小径で、回転盤５は、下板３の窪みに収容される構造となっているので、供給部４の下方は、窪みの底面に位置する。

また、排出部１の径は、粉状体収容部６それぞれの直径（又は幅）より長くするとよい。このようにすると、粉状体収容部６それぞれが排出部１の真上に位置したとき、その粉状体収容部６に収容された粉状体は残らずすべて排出部１に排出される。仮に排出部１の径を粉状体収容部６の直径より短くすると、粉状体収容部６に収容された粉状体のすべてを排出部１に排出することができず、排出部１において粉状体の居付きが発生する。

使用する粉状体の大きさ、性質等により排出部１の径は適宜設計できるが、一例として所定の長さを超えないようにするとよい。所定の長さを超過すると、排出部１の周縁（図２に示す破線円１）が供給部４の下方の周縁（図２に示す破線円４）に接する、又は交わってしまい、バルブ機能が発揮できないからである。そこで、排出部１の径は、所定の範囲内、例えば１５〜８０ｍｍとするとよい。
以上を鑑みると、排出部１の位置を、例えば、図２に示す下板３面に描かれた破線円４の中心２３から回転盤５の中心軸８方向に伸ばした直線と、粉状体収容部６通過領域とが交差する位置（図2に示す破線円１の位置）に設けることができる。このように配置すると、供給部４の中心２３と排出部１の中心は、最も離れることとなり、排出部１の周縁（図２に示す破線円１）が供給部４の周縁（図２に示す破線円４）の外方に位置し、バルブ機能が有効に機能する。

（回転盤５）
図１、３に示すように、回転盤５の形状は、所定の厚さを有する円盤、つまり円柱である。回転盤５の周縁には、多数の粉状体収容部６が周縁を一周するように間隔を置いて配置されている。各粉状体収容部６は、回転盤５を貫通した形態であり、底を有さない。回転盤５の中心には、回転盤５の平面に対し垂直に貫通して配された回転軸８が設けられている。回転軸８は回転盤５に接着しており、回転盤５と一体化している。回転軸８が回転すると回転盤５は回転軸８を中心として回転する。
回転盤５の素材は、耐摩耗性の鋼板、例えばクロム鋼、スウェ−デン鋼を用いることができるが、これに限定されず、粉状体の物性に応じて適宜選択可能である。また、回転盤５の寸法については、適宜設計可能であるが、一例として直径は、１５０〜５００ｍｍ、厚さは３〜３０ｍｍとすることが望ましい。
また後述するバルブ機能を効果的に発揮させるためには、供給部４の中心２３は回転盤５の中心軸上とせず、当該中心軸８から所定の距離だけ離すとよい。例えば、供給部４の周縁の一部が回転盤５の外周円２５上のある一点に内接する位置関係とする。供給部４の中心２３と当該中心軸８は所定の距離Ｙだけ離れることになる。例えば、図２では供給部４の周縁（破線円４）と回転盤５の外周円２５は、粉状体収容部６近辺で接している。当該距離Ｙが長すぎると、供給部４の周縁の一部（つまり、図２に示す破線円４の一部）が回転盤の外周円２５を超えてしまい、粉状体がその超えた部分に居付きスムーズに粉状体収容部６に導かれない。一方、当該距離Ｙが短すぎると、破線円４の一部が排出部１の周縁の一部（つまり、図２に示す破線円１の一部）と交わってしまい、供給部４と排出部１との間において粉状体収容部６を介して空気の連通が生じバルブ機能が発揮されない。

図３に示すように粉状体収容部６は、回転盤５の周縁に周方向に一周するように間隔を置いて多数配されたものとしている。粉状体収容部６の形状及び径は、特に限定されず、例えば、回転盤５を円柱形状に切り欠いた形状とすることができる。この場合、各粉状体収容部６の直径Ｖは粉状体の大きさ、性質等により適宜設計可能であるが例えば１５〜５０ｍｍにするとよい。

また、粉状体収容部６の形状を、図４に示すように、歯型形状とすることもできる。歯型の歯の大きさは、粉状体の大きさ、性質等により適宜設計可能であるが例えば、全歯たけＤ３〜３０ｍｍ、歯溝幅Ｗ１５〜５０ｍｍにするとよい。また、歯型の形状も、歯厚が、歯元から歯先にかけて一定である形状、とすることもできるし、歯元から歯先にかけて徐々に窄まる形状とすることもできる。回転盤５を歯車形状にするメリットは、加工がしやすく、メンテナンス性にも優れることである。ただし、これら形状に限らず、粉状体を一時的に収容できる容積があり、回転盤５の厚さ方向に貫通した形状であればよい。

（回転軸８）
粉状体定量供給装置１８には、回転軸８が備わる。回転軸８は棒状で、回転盤５の中心と、下板３の中心を貫通して下板３に対して垂直方向に延在する。また、回転軸８は、回転盤５に接着され、回転盤５を回転させる目的で備わっている。回転軸８の下端は、下板３の下方に備わるモータＭに接続されており、回転軸８の上端は、供給部４の上方に備えたホッパ１９に突き出しており、例えば、ホッパ１９の全長の1／４〜１／２程度の高さの位置とすることができる。

下板３の中心には、回転軸８が貫通する孔が設けてあり、この孔は耐圧シール構造にするとよい。回転軸８の回転速度は、モータＭで制御でき、インバータ制御により変更することが可能である。また、モータＭには、回転速度制御が可能なギヤードモータＭを好適に用いることができるが、これに限るものではない。モータＭを下板３の下方に備えることで粉状体定量供給装置１８と一体化した構造とすることができる。なお、この構造とした場合、ホッパ１９の支持部でロードセル計量し易く、計量には計量シリンダ４８を好適に用いることができる。

ここで、本実施形態を、数ｍｇ／分〜数ｇ／分程度の微量の粉状体、例えば、凝集剤、キレート剤、中和剤等を定量的に微量排出したい場合は、次のようにするとよい。粉状体収容部６の内径が小さく、盤の厚さが薄い回転盤５を使用し、回転速度を小さくする。このようにすると、定量的に数ｍｇ／分〜数ｇ／分程度の微量の排出が可能となる。

実際に粉状体定量供給装置１８を使用する工事現場等では、作業箇所（粉状体の排出先）が粉状体定量供給装置１８から離れている場合は、排出部１から作業箇所まで粉状体を輸送することになる。そして、粉状体は作業箇所まで定量的・継続的に輸送され、同作業箇所で使用（消費）することになる。粉状体を輸送するためには、定量供給装置の粉状体の排出部１に、粉状体を輸送するための管（輸送管１７）を接続して空気圧送するとよい。本実施形態で輸送管１７を排出部１に接続する場合は、その接続部に図示しないバルブを設けることができる。バルブの種類は特に限定されないが、バタフライ弁を好適に用いることができる。

粉状体を輸送する手段の一つに空気圧送がある。空気圧送は、以下の形態を一例として行うことができる。
空気圧送の一実施形態として図１に示すように、空気を送風する管状の空気管２４とコンプレッサＣとバルブ２１を主な構成とする空気供給手段３１から圧縮空気を送風して行うことができる。空気管２４は、例えば、上板２における、下板３の排出部１の上方に相当する位置に設けられた空気圧送用の孔に取り付ける。コンプレッサＣの空気供給設備は、当該空気管２４の先方に設置するとよい。そうすると、コンプレッサＣから供給された圧縮空気が当該空気管２４側から、空気圧送用孔、粉状体収容部６、排出部１、輸送管１７側の方向へ圧送される。

また、空気圧送する手段の他の一例として、上記の位置にコンプレッサＣを設置するのではなく、空気吸引装置を輸送管１７の先に設置することもできる。空気の圧送方向は、上述同様、当該空気管２４側から、空気圧送用孔、粉状体収容部６、排出部１、輸送管１７側の方向となり同様の効果を得られる。さらに空気圧送する手段の他の一例として図５に示す手段を用いることもできる。これに関しては後述する。

空気圧送を備えない一般的な、テーブルフィーダ型の粉状体定量供給装置では、粉状体排出後においても、粉状体が排出管の内壁等に粉状体の居付き、詰まりが生じ得るが、空気圧送をすることで、居付き、詰まりの発生を解消できる。

しかしながら、空気圧送をすると、輸送管内は加圧状態となるため、圧縮空気が粉状体の排出方向とは逆向きに流れることも生じ得る。具体的には、圧縮空気が排出部側から回転テーブル、供給部を経てホッパ側へ流れ込む。この圧縮空気の流れ込みにより、ホッパ内の粉状体を飛散させる場合もある。粉状体の飛散は、ホッパ内の粉状体の圧密を変化させ、粉状体を定量的に排出する機能の大きな妨げとなる。

本実施形態の粉状体定量供給装置１８においては、圧縮空気の供給にコンプレッサＣを用いているが、代わりにブロワを用いることもできる。一般にブロワは、コンプレッサＣほど空気圧縮率が高くないため、凝集剤、キレート剤、中和剤等の供給速度が比較的小さい粉状体の輸送に向く。コンプレッサＣは空気圧縮率が高いため、固化材や土壌改良材等、数１００ｋｇ／分程度の供給速度を必要とする粉状体の輸送に向く。この点、本発明者等は、輸送管１７を耐圧化してコンプレッサＣの空気供給設備を用いると、１ＭＰａ程度の空気圧で圧送可能であり、急結剤、セメント材、固化剤等の圧送に適することを知見している。

しかしながら、コンプレッサＣを用いる場合においても、減圧弁及び圧力計を図示する空気管２４に備えることで減圧し、供給速度を小さくして粉状体を輸送することができる。一般的な減圧弁は、例えば５００〜１０００ｋＰａの圧力でコンプレッサＣから吹き出された空気の圧力を、４０〜５０ｋＰａまで減圧できる。

また、空気を圧縮すると空気中の水分が結露しやすくなるため、高圧縮率の空気供給装置を備えて、高吸湿性の粉状体を取り扱う場合は、例えば、粉状体定量供給装置１８を構成する材質を防湿性に優れたものとするとよい。そして、供給部４にあるホッパ１９と上板２との接続部分や排出部１にある下板３と輸送管１７との接続部分を液密化（液体を通さない状態に）すると好適である。

さらに、空気管２４上であってコンプレッサＣと減圧弁との間にバルブ２１を設けるとよい。コンプレッサＣを停止すると、一時的に空気管２４内が減圧され、空気がコンプレッサＣ側に吸引されることがある。輸送管１７内の粉状体が空気と共にコンプレッサＣに吸引されると、コンプレッサＣの故障の要因となるからである。この現象を防止するため、コンプレッサＣを停止したときは、併せてバルブ２１を閉じる必要がある。

（バルブ機能）
本発明では、回転盤５にバルブ（弁）機能を持たせ、粉状体の供給部４と排出部１との空気の流通を分断している。実施例では、回転盤５を下板３に収容し、上板２を被せフランジ部を挟持部材１２で挟み、上板２と下板３がずれたり外れたりしないように固定されている。ここで、回転盤５及び下板３には、それぞれの中心に回転軸８が鉛直方向に貫通するための孔が設けられている。モータＭで回転軸８を回転させると、回転軸８に接着していない上板２及び下板３は不動であるが、回転軸８に接着している回転盤５は、回転盤５の中心に配された回転軸８を中心に回転する。供給部４から粉状体収容部６に導入された粉状体は、回転盤５の回転により排出部１へ導かれ、その後粉状体は排出部１から輸送管１７に導かれる。なお、このときの回転速度は、適宜調節でき例えば、０．５〜５０ｒｐｍとすることができる。

排出部１で粉状体収容部６から粉状体が排出されると、粉状体収容部６は空となる。次いで回転盤５が回転し、当該粉状体収容部６が排出部１上方を完全に通過すると、当該粉状体収容部６は、その上方を上板２、その下方を下板３とで挟まれた状態となる。当該粉状体収容部６は、更なる回転により供給部４の下方に達すると、新たな粉状体の供給を受ける。

次に、この回転盤５と、供給部４及び排出部１の気圧の関係を次に詳述する。
ホッパ１９下部に位置する供給部４から粉状体の供給を受けた回転盤５の粉状体収容部６は、回転するにつれて供給部４（図２に示す破線円４）の外方に移動する。すなわち、図２で示すように粉状体収容部６は粉状体収容部１４の位置に移動する。同粉状体収容部１４の位置では、同粉状体収容部１４の上方は上板により、下方は下板により挟まれた状態となる。同粉状体収容部１４は供給部４（図２に示す破線円４）の外方に位置すると、供給部４に堆積する粉状体からの圧密を受けない。すなわち、同粉状体収容部１４の内圧は、供給部４側の圧力と分断される。

さらに回転すると、当該粉状体収容部１４は、排出部１の上方の位置に達する。排出部１の内部は円筒形状の空洞であるので、当該粉状体収容部６内の粉状体は自由落下（又は空気供給手段３１による空気の流れがある場合は、空気の流れと共に落下）する。空となった当該粉状体収容部１４は、回転により粉状体収容部７の位置に移動する。同粉状体収容部７の位置では、同粉状体収容部７の上方は上板により、下方は下板により挟まれた状態となる。同粉状体収容部７は排出部１の上方にないので、排出部１の気圧の影響を受けない。すなわち、同粉状体収容部７の内圧は、排出部１の気圧と分断される。
さらに、回転を継続すると、粉状体収容部７はやがて供給部４（図２に示す破線円４）の内方に達し、新たな粉状体の供給を受ける。

以上に示す回転盤５の一連の回転において、供給部４の圧力と排出部１の気圧は分断された状態となっている。そのため、粉粒体を空気圧送するために輸送管内を加圧して送風状態にしても、排出部１側から供給部４側に空気が連通する等して、粉状体の定量排出性のバランスが崩れたり、粉状体が過度に排出されたりすることはない。したがって、粉状体が飛散するおそれがなく、粉状体の確実な定量供給が実現される。

なお、上板２の下面と回転盤５の間には、僅少な隙間を設けることができる。この隙間は、例えば０．０５〜０．１ｍｍが好適である。隙間が長すぎると、当該隙間に空気が入り込み、粉状体を収容した粉状体収容部６が排出部１の上方に到達して粉状体が排出部１へ排出された状態となったとき、排出部１と当該隙間との間で空気が連通する。また、供給部４と当該隙間との間でも空気の連通が起こるので、結果として、供給部４側と排出部１側との間の空気の連通が生じ、バルブ機能が効果的に働かない。しかしながら、隙間が僅少である限りにおいては、供給部４と排出部１との間の空気の連通は最小限に抑えられるため、バルブ機能は効果的に働く。

（挟持部材１２）
上板２の外縁及び下板３の外縁は、互いに接合するためにそれぞれフランジ部が形成され、両フランジ部は挟持部材１２で挟持される。図２では、４か所に挟持部材１２を設けており、隣り合う挟持部材１２は、中心軸回りに角度９０度の間隔を空けている。しかし、挟持箇所の数は、これに限らず、中心軸回りに角度１２０度の間隔を空け３か所としてもよく、複数か所とするとよい。使用される教示部材は、特に限定はされないが、容易に取り外しが可能なものとするとよく、例えば、ビクトリックジョイント、フェルールジョイント等とするとよい。挟持部材１２を取り外すことで、上板２、回転盤５の脱着が可能となり、メンテナンス性に優れたものとなるからである。

（連通管１６）
本実施形態においては、排出部１に輸送管１７を連結している。輸送管１７は、粉状体を空気圧送するために空気供給手段３１により加圧されている。一方、ホッパ１９内は、大気圧となっており、輸送管１７内の気圧とホッパ１９内の気圧には差がみられる。そこで、図１に示すように連通管１６で輸送管１７とホッパ１９の気圧を連通させるとよい。そうすると、輸送管を流れる圧縮空気が連通管１６を介し、ホッパ１９に流れ込み、堆積された粉状体に達する。この圧縮空気により粉状体のブリッジや居付きを防ぐことができ、粉状体の流動性が維持される。

また、連通管１６には、バルブ２２を設けておくよい。粉状体定量供給装置１８の起動中においてバルブ２２を開いておくと、連通管１６はホッパ１９内の空気と輸送管１７内の空気を連通する作用をする。しかしながら、バルブを開いた状態で同装置を停止する、具体的には、コンプレッサＣを停止すると、輸送管１７の加圧が解除され、ホッパ１９内の空気が連通管１６を経由して輸送管１７に流れ込み、予期しない粉状体の飛散を引き起こす。そこで、コンプレッサＣを停止するときに、バルブ２２を閉じることで、連通管１６内の空気の連通が遮断され、粉状体の飛散を防止することができる。

連通管１６をホッパ１９に接続する位置は、特に限定されず、ホッパ１９の側壁上部とすることができる。側壁上部であれば、粉状体を所定量投入した後であっても、当該部分が粉状体で覆われることはなく、空気の連通に支障をきたすことはない。また、接続位置をホッパ１９の側面上部に代えて、天面に設けることもできる。

なお、連通管１６とホッパ１９との接続位置、及び連通管１６と排出部１との接続位置には、飛散した粉状体の混入を防止するために、粉状体を通さず空気のみを通すフィルタを設けるとよい。粘着性、凝集性を有する粉状体が連通管１６に侵入すると、連通管１６内で固化し、閉塞を引き起こす原因となりうる。そこで、フィルタを設けることで粉状体の連通管１６内への侵入を防止することができるからである。

（粉状体のフロー）
本実施形態の粉状体定量供給装置１８の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。以下の説明では、ここで回転軸８の回転方向を、図２に図示するように反時計回りとするが、これに限るものではなく、時計回りに回転してもよい。

本実施形態の粉状体定量供給装置１８の使用にあたっては、作業現場における使用量、供給速度に応じて粉状体をホッパ１９に所定の嵩になるよう投入する。粉状体の投入は、ホッパ１９の天面に設けた投入部から行う。ここで、輸送管１７による空気圧送設備を有する一般的な粉状体定量供給装置１８では、例えば、強アルカリの粉状体を投入すると、粉状体が飛散する事態を招くことがある。飛散した粉状体が作業者の作業服に付着したり、作業者が同粉状体を吸い込んだりするおそれがある。
しかしながら、本実施形態では、例えば連通管１６でホッパ１９内の空気を吸引することで、粉状体の飛散が抑えられ、作業者による飛散した粉状体の吸い込みや、作業着への付着を防止できる。

粉状体の投入するときは、回転盤５は、粉状体の投入当初から回転させておくとよい。なぜならば、粉状体を所定量投入した後に回転盤５を回転させようとすると、ホッパ１９内の粉状体の重量が回転盤５に掛かり、過トルクが発生し、装置を痛める要因となるからである。

粉状体を投入し始めると、粉状体は、回転盤５に配される粉状体収容部６のうち、供給部４から視認できる粉状体収容部６、つまり、供給部４（図２に示す破線円４）内に存在する粉状体収容部６に収容される。収容しきれない粉状体は回転盤５表面の上方、すなわち、ホッパ１９に堆積する。なお、一つの粉状体収容部６に収容される粉状体の量（体積）は、粉状体収容部６の容積相当量である。

次に、粉状体の収容された粉状体収容部６は、回転盤５の回転により、供給部４の外方、すなわち、図２に示す破線円４の外方の位置１４に移動し、その後、排出部１の上方に達する。排出部１の上方に達した粉状体収容部６内の粉状体は、排出部１を経て排出される。粉状体を排出して空となった粉状体収容部７は、さらなる回転により、再び供給部４（図２に示す破線円４）内へ到達し、次なる粉状体の供給を受ける。

同様に、同粉状体収容部６の回転方向に対して一つ後ろの（隣の）粉状体収容部６も上記と同様の動作をする。すなわち、一つ後ろの（隣の）粉状体収容部６は、粉状体を収容し、回転盤５の回転により、供給部４（破線円４）の外方に移動し、その後、排出部１の上方に達し、その位置で粉状体を排出する。このようにして、回転盤５が定速で回転することで、単位時間当たり等量の粉状体が排出される。

また、排出された粉状体を作業箇所へ輸送するためには、排出部１に輸送管１７を設けるとよい。輸送管１７を設けると、粉状体が粘着性や凝集性を有したり、輸送管１７が比較的長いものであったりすると粉状体が輸送管１７の内壁に居付き、閉塞を生じさせる事態を招く場合がある。
居付き、閉塞を生じさせないために本実施形態では、空気供給手段３１を設け、コンプレッサＣによる空気圧送を行うことができる。コンプレッサＣの起動のタイミングは、回転盤５を回転させるのと同時、とすることが望ましい。仮にコンプレッサＣを起動させずに回転盤５を回転させると、排出部１から粉状体が自由落下により排出されることになるが、粉状体が湿性、粘着性、凝集性を有する場合は、輸送管１７の内壁に居付きが発生し、輸送管１７の閉塞を招く可能性がある。したがって、あらかじめコンプレッサＣを起動させておき輸送管１７内を加圧にしておくとよい。
ところで、特許文献１では、テーブルフィーダの升部に定量の粉粒体を送り、供給するために仕切りカバー８を取り付けているが、本実施形態では、回転盤５の直径が供給部４の径の１２０〜１３０％程度としており、ホッパ１９に貯留してある粉状体は、先入先出的に粉状体収容部６に収容される。同仕切りカバー８に相当するものをあえて取り付ける必要がなく、粉状体定量供給装置１８の構造が簡易であり経済的利点を有する。

輸送管１７の他の実施形態として、図５に示すように輸送管１７は、その一端がホッパ内に貫入して上方に突出し、その他端が排出部１を介して排出部１の排出先側に延在して配された先端とする態様とすることができる。具体的には、輸送管１７を上板２における排出部１の上方に連結させた形態を例示できる。この実施形態においては、空気管２４を設けず、輸送管１７を上板２の空気圧送用の孔に連結させるとよい。そして、輸送管１７をホッパ１９の外側から内側へ貫入させ、ホッパ１９内で上方に突出するように配することができる。上方に突出した輸送管１７の上端は、ホッパ１９に堆積する粉状体よりも上方に突出させるとよい。粉状体を吸い込まないようにするためである。
また、この実施形態では圧縮空気の供給手段をホッパ１９の壁面に設けることができる。圧縮空気の供給手段は例えば、次の通りにするとよい。ホッパ１９の壁面にエアレーション用の空気ノズル４２を１つ以上設ける。空気ノズル４２には圧縮空気管５０の一端を接続する。そして圧縮空気管５０の他端を、コンプレッサＣに接続する。
このように、圧縮空気の供給手段を設けると、粉状体定量供給装置１８の稼働時、コンプレッサＣで発生した圧縮空気は圧縮空気管５０を流れ空気ノズルからホッパ１９内に流入する。ホッパ１９内に流入した圧縮空気は、堆積した粉状体をエアレーションするとともに輸送管１７に流入する。そして、この圧縮空気は、回転盤の回転により排出部１の上方に差し掛かった粉状体を排出部１へ排出する。その後粉状体は圧縮空気によって輸送管１７の他端に輸送され噴射箇所に導かれる。なお、所定の圧力に管理するために輸送管１７には圧送弁４３、圧力センサ４９を設けてもよい。

図５の圧縮空気の供給手段の別の実施態様として、次のものとすることができる。同図において、圧縮空気の供給手段を設けないものとする。そして、吸気装置を輸送管１７の先に設置する形態とすることができる。排出部１から排出される粉状体を輸送管１７の先に設置した吸気装置で吸気することで、前述の、圧縮空気の供給手段と同様の効果を得ることができる。輸送管１７の上端はホッパ１９に貫入しているので、吸気装置により輸送管１７内を吸気するとホッパ１９内が負圧になるが、その場合は、負圧を解消するためにホッパ１９の内圧と外圧との差を調節する弁や吸気窓をホッパ１９壁面に備えるとよい。

（排出速度）
粉状体が凝集剤、キレート剤、中和剤等である場合は、単位時間当たりの排出量は、数ｍｇ／分〜数ｇ／分程度で微量である。一方、固化材や土壌改良材である場合は、数１００ｋｇ／分程度とする必要があり、粉状体の材質や用途に応じて、数種の粉状体定量供給装置を使い分けなけなければならない。
ここで、粉状体の排出速度は、粉状体収容部６の容積と回転軸８の角速度（回転速度）に依存する。このうち、粉状体収容部６の容積は回転盤５の形状、すなわち、粉状体収容部６の内径と、回転盤５の厚さで決定される。しかしながら、従来型の粉状体定量供給装置では、回転盤は同装置に内包され一体となっており、回転盤を取り出すことは困難であるので、例えば、所望の粉状体収容部の容積を持つ回転盤を選択して同装置に装着することは容易に行い得ない。よって、従来型の同装置で粉状体の排出速度を変更したい場合は、回転軸の回転速度を調節する手段しか取り得なかった。
ところで、回転速度は、回転軸を回転させるモータにより可変することができるものである。仮に、回転速度を大きくし過ぎると、粉状体収容部６内の粉状体は回転時に働く慣性力により、粉状体の一部が下方へ排出されず居残ってしまう。したがって、定量排出を行うことを考慮に入れると、回転速度の設定には上限があると言える。
この点、本実施形態における粉状体定量供給装置１８は、回転盤５を取り替えることで排出速度を変更することができる。具体的には、同装置１８は、容易に脱着できる回転盤５であって、粉状体収容部６の容積の異なる回転盤５を数種用意し、使用用途に合わせて回転盤５を選択して装着できる装置としている。

使用用途に合わせて選択可能な、粉状体収容部６の容積の異なる回転盤５の例として、次に示す形態がある。
すなわち、回転盤５の粉状体収容部６を歯型形状とした上で、隣り合う歯型どうしの間隔（歯厚）を狭くした回転盤５を提案できる。隣り合う歯型の間隔が狭いため、歯型を多く、配することができ、より多くの粉状体を収容可能である。そのため、大きい排出速度が必要な場合に有用である。
一方で、回転盤５の厚さを薄くすると、一つの粉状体収容部６の容積が小さくなる。この薄い回転盤５を設置することで、小さい排出速度が必要な場合に対応可能となる。粉状体収容部６の数や回転盤５の厚さの異なるものをいくつか取り揃えておくことは有用である。粉状体の用途、使用目的や排出速度に応じて適切な回転盤５を取り付け可能となり、作業現場の様々な要求に対応できるからである。

（コーン１０、攪拌羽１１）
本実施形態における粉状体定量供給装置１８には、コーン１０や攪拌羽１１を設けることができる。コーン１０は例えば円錐形状や角丸円錐形状を提示することができる。コーン１０の設置場所は、ホッパ内に突出した回転軸の上端部とするとよい。回転軸８の上端はホッパ１９の全長の半分程度の高さの位置にあり、その先端部にコーン１０を接着すると好適である。ここで、コーン１０が備わった回転軸８は供給部４の中心上２３にないことは言うまでもない。

回転盤５の回転軸８の上端部にコーン１０を備えることで、ホッパ１９に投入された粉状体の下層部の圧密がすべて回転盤に掛かることなく分散され、回転盤５がスムーズに回転する。また、回転軸８は供給部４の中心上２３にないので、コーン１０の上方に堆積した粉状体はコーン１０の回転により粉状体の収容部側６に流れ込み、スムーズに収容部６に収容される。
また、攪拌羽１１は上方へ向かうにつれ回転軸８に対して広がりながら延在するように設置するとよい。攪拌羽１１の設置位置は回転軸８又はコーン１０に備えることができる。攪拌羽１１の設置枚数は１枚又は複数枚とするとよい。
攪拌羽１１が回転することにより、攪拌羽１１は粉状体の収容部側６以外の空間、例えば、コーンの裾部であって粉状体の収容部側以外の空間に粉状体を滞留させないよう掻き混ぜるので、粉状体のブリッジや居付き、固化を確実に防止することができる。その結果、粉状体は粉状体の収容部６側に導かれ、確実に収容部６に収容される。
ホッパ１９に堆積した粉状体を攪拌する別の手段として、バイブレーションやエアレーションが挙げられる。バイブレーションは粉状体のブリッジを破壊し、居付きを発生しづらくする点で有用である。しかしながら、過度にバイブレーションすると堆積した粉状体の下部において、粉状体相互の空間が狭まり過ぎて圧密が掛かり、粉状体の定量供給を実現し得ない事態を招くことがある。一方、エアレーションは、粉状体のブリッジを破壊し、居付きを発生しづらくする点で有用である。空気圧を適度に管理しつつエアレーションすることで、ホッパ１９内の粉状体の飛散を極力抑えることができる。

（粉状体）
本発明の粉状体定量供給装置１８に用いられる粉状体は無数の固体粒子からなる。個々の粒子はほぼ同じ大きさの粒子径である。この粉状体は、粉体はもちろんのこと、粒体も含む。同粉状体の粒子径は、約１μｍ以上〜１０^-2ｍ以下程度である。また、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に基づくＪＩＳ試験用粉体１に示す１種から１７種までの各中位径の範囲の粉体も本発明に用いられる粉状体に含まれる。
本実施形態の粉状体定量供給装置１８において処理の対象となる粉状体は、特に限定されず、例えば、ベントナイト、セメント、粘土鉱物、固化材、中和剤、吸着材、鉄粉、石炭灰、混和剤、アルミナ研磨材、食品紛体、微粉炭等を示すことができる。

（その他）
従来の粉状体定量供給装置のフィーダ部は本発明のフィーダ部（上板２、回転盤５、下板３）ほど大きくなく、ホッパ１９の形状が下方に行くに従って先細となる略円錐形状であるため、同装置の高さ（全長）は比較的高くなる。そのため、現場の作業員は、高所で粉状体を投入する作業をしなければならず、高さの面で危険を伴う。
一方、本実施形態は、ホッパ１９を円筒形状としており、全長は高々２２０ｃｍ程度であり低い。そのため、作業員の作業効率は増し、安全性に優れる。なお、同装置をトラックの荷台に乗せて使用する場合においても地面から投入部までの高さは、３１０ｃｍ程度であり、同装置の運搬・移動性にも優れる。

本実施形態は、挟持部材１２、上板２、回転盤５等を取り外すことができ、一般的なテーブルフィーダで見られるギア、スクレーパ等の種々の付属部材がなく簡易な形態なので、メンテナンスは容易である。
また、従来の粉状体定量供給装置１８では、空気の逆流によるホッパ１９内の粉状体の巻き上がりが発生し、原料（粉状体）のロスが大きいものであった。しかしながら、本実施形態は、フィーダ部（上板２、回転盤５、下板３）が、空気の流通を分断するバルブ機能を有し、輸送管１７から供給部４（ホッパ１９）側への空気の逆流がないので、従来の粉状体定量供給装置１８で見られる空気の逆流による粉状体の巻き上がりが発生しない。ゆえに原料のロスも抑制でき、大幅なコストダウンを見込める。

さらに、粉状体が急結剤、セメント剤、固化材等である場合は、数１００ｋｇ／分程度の高速な排出が必要である。そして、作業現場において粉状体を高速に排出するには、高い空気圧で圧送しなければならない。本実施形態は、フィーダ部で空気の流通が分断されるため、輸送管１７を高耐圧化して高圧、例えば、１ＭＰａ程度の空気圧送をしても同装置の他の部位、例えばホッパ１９等への空気の流通はない。したがって、急結剤、セメント剤、固化材等の空気圧送も問題なく行うことができる。

本実施形態の粉状体定量供給装置１８は、１台のトラック等に積載して、粉体タンクが設置されている場所までの移動を容易とする運用を考えることができる。

本発明は、ホッパ１９内に貯留された粉状体を定量的に排出する場合に用いる回転テーブル型の粉状体定量供給装置１８に関するものである。

１…排出部、２…上板、３…下板、４…供給部、５…回転盤、６、７、１４…粉状体収容部、８…回転軸、１０…コーン、１１…攪拌羽、１２…挟持部材、１３…粉状体投入部、１５…圧縮空気の流れ、１６…連通管、１７…輸送管、１８…粉状体定量供給装置、１９…ホッパ、２１、２２…バルブ、２３…供給部の中心、２４…空気管、２５…回転盤の外周円、３１…空気供給手段、４１…フィーダ部、４２…空気ノズル、４３〜４６…バルブ、４７…支持部、４８…計量シリンダ、４９…圧力センサ、５０…圧縮空気管、Ｃ…コンプレッサ、Ｄ…全歯たけ、Ｍ…モータ、Ｖ…粉状体収容部の直径、Ｗ…歯溝幅

Claims (5)

1. 上下に連通する排出部を有する下板と、
   前記下板の前記排出部領域を含む回転盤収納領域内に収納され中心軸周りに回転し、かつ、中心軸と同心状に、上下に連通する粉状体収容部が周方向に多数配された回転盤と、
   前記回転盤の上面を覆い、上下に連通する粉状体の円形供給部を有する非回転の上板と、
   粉状体を一時的に収納する筒状ホッパと、
   前記ホッパ内に設けられた前記回転盤の中心軸を中心として下方拡がりであり、前記回転盤と同軸回転する傘状の円錐コーンと、を有し、
   前記上板の前記供給部は、その中心が前記回転盤の前記中心軸と偏位した位置に形成され、
   前記ホッパは、当該ホッパの内面が前記供給部の内面と面一になるように、下方に開口しており、前記コーンの下方縁が前記供給部内に偏位して位置しており、
   前記回転盤が回転に伴って、前記粉状体収容部群の一部が前記ホッパ及び前記供給部と連通し、同時に前記粉状体収容部群の一部が前記ホッパ及び前記供給部から外れた位置にあって、前記排出部と連通するように構成した、
   ことを特徴とする粉状体定量供給装置。
2. 前記回転盤は、歯溝を有する歯車形状であり、前記歯溝が前記粉状体収容部であることを特徴とする、
   請求項１に記載の状体定量供給装置。
3. 前記排出部に、前記排出部から排出された粉状体を輸送する輸送管が接続され、
   前記排出部の、前記粉状体収容部を介した上方から前記輸送管に向けて空気を圧送する空気供給手段を備えた、
   請求項１又は請求項２に記載の粉状体定量供給装置。
4. 前記ホッパの側壁と圧縮空気が流れる前記輸送管とを連通する連通管が設けられ、この連通管内と前記ホッパ内とが連通する、
   請求項３に記載の粉状体定量供給装置。
5. 前記回転盤の回転軸の上端部又は前記コーンに１枚又は複数枚の攪拌羽が備わり、
   前記攪拌羽は上方へ向かうにつれて前記回転軸に対して広がりながら延在する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の粉状体定量供給装置。

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