JP7002099B2 - 粉粒体の定量フィーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒や粉体よりも大きい粒体、若しくは、粉体と粒体が混ざり合ったもの（以下、これらを総称して粉粒体という）を定量供給するための定量フィーダ装置に関する。

従来より、粉粒体を定量供給することは、その粉粒体の物性、例えば、比重、粒子、粒度の相違、水分や静電気に起因する付着性や凝集性に影響を受け、非常に困難な作業となっている。

このような課題に対し、出願人は、特許文献１に示すような粉粒体の定量フィーダ装置を開発した。この装置を図９に示す。なお、特許文献１中の符号については、括弧を付して示す。図９に示すように、特許文献１の定量フィーダ装置は、粉粒体の収容容器（２）を有し、その収容容器（２）の下方に設置された駆動部と、その駆動部と連動される回転軸（２３）に取り付けられ、粉粒体を回転搬送する供給盤（２０）と、その供給盤（２０）の外方端下に形成された排出シュート（７）を有している。供給盤（２０）は、回転中心側から周縁側になるにしたがって高さが低くなる斜面を有する円錐台形状となっている。

特開２０１２－２４６１１１号公報

しかしながら、定量供給の対象となる粉粒体は様々であり、粉粒体の種類によっては、粉粒体が供給盤（２０）の上に堆積して残留し、排出シュート（７）から排出されないものがある。例えば、粉粒体の形状が、角ばっている場合や粉粒体の表面摩擦が大きい場合には、粉粒体が供給盤（２０）に張り付いたままとなり（ブロッキング）、粉粒体を順次排出シュート（７）へ搬送されない。また、粉粒体が棒状である場合には、粉粒体同士が供給盤の上に鳥の巣のように絡み合って、供給盤が空転しまうこともある（ブリッジ）。このような場合には、正確な定量供給ができない。

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、ブロッキングやブリッジを回避して、安定的に粉粒体を供給盤から排出シュートに搬送することにより、正確な定量供給を可能とする粉粒体の定量フィーダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。

［１］ 粉粒体が投入される収容容器と、
収容容器から供給された粉粒体を回転搬送する円盤であり、回転中心側から周縁側になるにしたがって高さが低くなる斜面と、周縁に等間隔に形成された羽根とを有する供給盤と、
供給盤が収容される底を有する筒形状であり、供給盤の周縁部に相当する底の一部に排出孔が形成された収容部とを備えた粉粒体の定量フィーダ装置。

［２］ 供給盤の羽根の形状は、先端になるに従い幅が狭くなる三角形であり、羽根の先端は、平面視において羽根の中心よりも回転方向前方にずれて配置されている［１］に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。

本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の定量部を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の効果を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の実施の形態２に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施の形態３に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施の形態４に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の実施の形態５係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。 従来の粉粒体の定量フィーダ装置の定量部を示す図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態に係る粒体の定量フィーダ装置について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の全体構成を示す断面図である。この粉粒体の定量フィーダ装置は、粉粒体の投入口１が開口された粉粒体の収容容器（ホッパー）２、粉粒体の定量を行う定量部（後述する）が設置されたディスクフレーム１０、および粉粒体の定量部を駆動するモータ８を有している。収容容器２、ディスクフレーム１０およびモータ８は、架台９の上に設置されている。

図１では、収容容器２は、ブリッジ防止を目的としてストレートな円筒形としているが、収容容器２は、下方になるに従って径が小さくなるようなコーン状としてもよい。

収容容器２の内部には、攪拌軸１１の一部として、略Ｌ字状の丸棒からなる攪拌棒３が取り付けられている。攪拌棒３は、攪拌軸１１と同期回転することで、収容容器２内の粉粒体が、ブリッジや収容容器２の内側側面に付着しないように機能する。攪拌軸１１の下端側には、後述する供給盤５に定量の粉粒体を送り、供給するための供給手段４が取り付けられている。

攪拌棒３の下方には収容容器２の内壁面とやや隙間を設けて半月形の仕切板１２が設けられている。仕切板１２は、隔壁として収容容器（ホッパー）２内部と、その下方に設置された粉粒体の供給手段４とを分離している。仕切板１２は、供給手段４に供給する粉圧を一定に保ち、収容容器２内部の材料の残量の変化に伴う供給量の変動を最小限に抑えより精度良く定量供給を可能にするように機能する。

図２は、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置の定量部を示す平面図である。定量部は、供給手段４および供給盤５を有している。供給手段４および供給盤５は、モータ８により駆動されている。供給盤５は、底のある筒形状の収容部２１に収容されている（図１参照）。収容部２１には、供給盤５の周縁部に相当する底の一部に排出孔２１ａが形成されている。排出孔２１ａは、供給手段４より粉粒体が供給される部分に対し、供給盤５が半回転した位置に設けられている。排出孔２１ａの下には、排出シュート７が連結されている。

なお、上述において「周縁部に相当する底の一部」とは、供給盤の周縁（羽根５ａ）に重複する部分のみならず、供給盤５の周縁（羽根５ａの先端）から定量対象とする粉粒体の直径分（平均粒径）だけ外側に離れた部分までを含むものとする。換言すれば、本発明は、羽根５ａと排出孔２１ａとの距離が、平面視において重複するものから、羽根５ａの先端から排出孔２１ａまでの距離が粉粒体の直径分離れているものまでを含む。

供給手段４は、攪拌軸１１の中心に対し、等間隔に設けられた複数の羽根４ａ、４ａ‥を有している。供給手段４は、平面視において収容部２１と一部が重複するように配置されており、供給手段４の羽根４ａ、４ａ‥の先端が収容部２１の上面と摺接するように配置されている。供給手段４は、回転することにより、供給手段４の上部に配置されている収容容器２から粉粒体の落下を促進させ、供給盤５が配置された収容部２１へ粉粒体を送り込む。

供給盤５は、収容容器２から供給された粉粒体を回転搬送する円盤であり、回転中心Ｏ（図３（ｂ）参照）側から周縁側になるにしたがって高さが低くなる斜面５ｂと、周縁に等間隔に形成された羽根５ａ、５ａ‥と、回転軸と係合する軸孔５ｃを有している。

このように構成された定量部では、供給手段４の羽根４ａ、４ａ‥で送られた粉粒体が逐次供給盤５が収容された収容部２１に送られる。粉粒体は、収容部２１内において供給盤５の回転により、排出孔２１ａの位置まで回転搬送され、排出孔２１ａを介して排出シュート７から排出される。

次に、実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤５の形状について詳細に説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す斜視図であり、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
前述のとおり、供給盤５は、斜面５ｂと、羽根５ａ‥と、軸孔５ｃを有している。
実施の形態１では、図１に示すように斜面５ｂが、収容部２１の上から下まで傾斜が一様（側面視において直線状）に形成されている。それぞれの羽根５ａの形状は、先端になるに従って幅狭となる三角形である。実施の形態１では、図３（ｂ）に示すように、羽根の中心線を点線で示し、供給盤５の回転方向を点線矢印で示すと、供給盤５の羽根５ａは、供給盤５の回転方向前方にずれて配置されている（実線矢印参照）。

次に、このように構成された粉粒体の定量フィーダ装置の効果について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る粉粒体の定量フィーダ装置の効果を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。なお、図４（ａ）および（ｂ）においては、効果の説明を分かりやすくするために、説明に必要な部分の粉粒体のみを図示し、他の部分の粉粒体の図示を省略してある。

本発明においては、供給盤５上に粉粒体が堆積することを防ぐために、供給盤５に、羽根５ａと斜面５ｂとを組み合わせて形成することを１つの特徴としている。

図４（ａ）に示すように、上方の収容容器２から落下した粉粒体は、供給盤５上に堆積し、供給盤５の斜面５ｂを滑り落ちながら、供給盤５の回転中心側から周縁側に、かつ、供給盤５の上方から下方へ移動する。供給盤５の周縁（下方）には、羽根５ａ‥が形成されているため、周縁側に移動した粉粒体が、羽根５ａと羽根５ａの間に挟まった状態で回転搬送され、排出孔２１ａの位置まで来る。

図４（ｂ）に示すように、羽根５ａと羽根５ａとの間が排出孔２１ａの位置までくると、粉粒体を支持する収容部２１の底面が排出孔２１ａ部分で欠損することで、堆積している粉粒体の下方から排出孔２１ａから排出される。次いで、排出孔２１ａへ排出された粉粒体が存在していた羽根５ａと羽根５ａの間の空間に、新たに斜面５ｂから滑り落ちた粉粒体が滑り落ち、さらに排出孔２１ａへ粉粒体を排出する。換言すれば、本発明では、羽根５ａ‥を設けることで、羽根５ａと羽根５ａの間が排出孔２１ａに移動したタイミングで、下方の支持を無くして落下の起点とし、さらに斜面５ｂから羽根５ａと羽根５ａとの間を介して排出孔２１ａへ粉粒体を排出することができる。

次いで、供給盤５が回転され、前記の羽根５ａと羽根５ａとの間の空間が、排出孔２１ａの位置を通過すると、該空間に、新たに斜面５ｂから滑り落ちた粉粒体が滑り落ちて充填される。

このように、斜面５ｂと羽根５ａ‥を組み合わせて形成することで、粉粒体が、羽根５ａと羽根５ａの間から排出孔２１ａへ排出される動作と、斜面５ｂを滑り落ちる動作とを作り出し、順次粉粒体を供給盤５から排出孔２１ａを介して排出シュート７へ排出することができる。

このように、この粉粒体の定量フィーダ装置では、供給盤５に、羽根５ａと斜面５ｂを組み合わせて形成することにより、ブロッキングやブリッジが生じやすい粉粒体であっても、排出孔２１ａから排出シュート７へ安定的に排出することができ、安定的に粉粒体を定量供給することができる。

本発明の供給盤の形状は、上記のものに限られず、種々変更することができる。具体的に、以下の実施の形態２～５を用いて、本発明を実現することができる供給盤の形状について説明する。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。なお、実施の形態２～５では、供給盤以外の構成は、実施の形態１と略同一であるため、供給盤以外の構成の説明については省略する。

実施の形態２の供給盤５１は、羽根５１ａ‥、斜面５１ｂおよび軸孔５１ｃを有している。実施の形態２では、供給盤５１の高さが、実施の形態１の供給盤５よりも低くなっている。実施の形態２の供給盤５１を収容部２１に設置することで、粉粒体が堆積しやすい収容部２１の下部にのみに斜面５２ｂを配置することができる。このように、供給盤５１の高さは、どのように設計してもよい。

また、供給盤５１は、単体のまま収容部２１に設置してもよいが、供給盤５１の上部にさらに円錐形状の部品を取り付けて収容部２１に設置してもよい。このように、供給盤５１と円錐形状の部品をそれぞれ取り付けることで、円錐形状の斜面の傾きと、供給盤５１の羽根５１ａ‥の形状を様々に組み合わせることができる。

実施の形態１では、供給盤５の羽根５ａが回転方向前方に位置していたが、実施の形態２では、供給盤５１の羽根５１ａが、回転方向の前後対称に形成されている。このように、供給盤の羽根の形状や数は、粉粒体の種類に応じて様々なものを選択すればよい。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。実施の形態３では、供給盤５２は、羽根５２ａ‥、斜面５２ｂ‥、軸孔５２ｃおよび平面５２ｄを有している。実施の形態３では、斜面５２ｂが複数段（図６では３段）形成されており、斜面５２ｂと斜面５２ｂの間には、側面図（ｃ）において水平となる平面５２ｄが形成されている。

このように、斜面５２ｂは、供給盤５２の上から下まで一様に形成する必要はなく、実施の形態３のように、斜面５２ｂと斜面５２ｂの間に、斜面５２ｂとは角度の異なる平面５２ｄを配置してもよい。また、平面５２ｄの傾斜を変更し、斜面５２ｂよりも緩やかな斜面や斜面５２ｂよりも急な斜面としてもよい。

［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の形態４に係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。この供給盤５３は、羽根５３ａ‥、斜面５３ｂおよび軸孔５３ｃを有している。実施の形態１では、供給盤５の斜面５ｂの角度は、上から下まで一定であったが、実施の形態４では、斜面５３ｂの角度が、下方になるにしたがって緩やかになるように変化している。このように、斜面の傾きは粉粒体の種類に応じて種々変更することができる。

［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の形態５係る粉粒体の定量フィーダ装置の供給盤を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。この供給盤５４は、羽根５４ａ‥、斜面５４ｂおよび軸孔５４ｃを有している。実施の形態５では、実施の形態４とは逆に、斜面５４ｂの角度が、下方になるにしたがって急になるように変化している。

このように、本発明の供給盤は、斜面と羽根を有していれば、種々設計変更可能であり、実施の形態１～５の要素を組み合わせて実施することもできる。また本発明の供給盤は、収容部２１のみならず、供給手段４に替えて収容容器２の底部に設置することもできる。

２ 収容容器
４ 供給手段
５、５１、５２、５３、５４ 供給盤
７ 排出シュート
８ モータ
９ 架台
１０ ディスクフレーム

Claims (2)

1. 粉粒体が投入される収容容器と、
   収容容器から供給された粉粒体を回転搬送する円盤であり、回転中心側から周縁側になるにしたがって高さが低くなる斜面と、周縁に等間隔に形成された羽根とを有する供給盤と、
   供給盤が収容される底を有する筒形状であり、供給盤の周縁部に相当する底の一部であって平面視でみたときに供給盤の斜面に重複する位置に排出孔が形成された収容部とを備え、
   羽根は、斜面の一部に周縁側から回転中心側に向かう凹みを等間隔に設けることで凹みと凹みとの間の斜面の残部により形成されている粉粒体の定量フィーダ装置。
2. 供給盤の斜面は、角度の異なる複数の斜面によって複数段に形成されている請求項１に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。

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