JP7029157B2 - 粉粒体原料の供給装置 - Google Patents

Description

本開示は、バレル内に配置されたスクリュを回転駆動することで、スクリュの軸方向に沿って粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置に関する。

従来、この種の粉粒体原料の供給装置としては様々な構成のものが知られている。例えば、従来の粉粒体原料の供給装置では、バレル内に配置されたスクリュが回転駆動されることにより、導入部にてバレル内に導入された粉粒体原料が、バレル軸方向に沿って排出部まで搬送されて、排出部にてバレル外へ供給されるような構成を有している（例えば、特許文献１参照）。

このような粉粒体原料の供給装置では、原料供給における定量性が求められ、例えば、定量性における精度を要する供給プロセスに用いられている。

特開２０１３－０６３８４９号公報

しかしながら、粉粒体原料の種類によっては、このような粉粒体原料の供給装置では搬送が困難な材料もある。例えば、繊維束のような原料は原料同士が絡まりやすく、このような繊維束を供給装置に投入すると、スクリュの回転によるバレル内へ原料の引き込みが弱くなる。また、バレルにおける導入口では繊維束の詰まりが生じやすく、さらにバレル内にて繊維束が共回りするなどの供給不良が発生するおそれがある。このような現象は、繊維束に限られず、幅または径よりも長さ寸法が長いというように細長い形状を有するペレットなどの原料についても起こり得る。

従って、本開示の目的は、上記従来の課題を解決することにあって、粉粒体原料の供給能力を向上できる粉粒体原料の供給装置を提供することにある。

本開示の一の態様の粉粒体原料の供給装置は、スクリュを用いて粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置であって、粉粒体原料の搬送経路を画定する導入用ケーシングと、導入用ケーシング内を通過する粉粒体原料を攪拌するアジテータと、導入用ケーシングに連通した導入口と、排出口とを有するバレルと、バレルの内部空間に配置され、回転駆動されることにより軸方向に粉粒体原料を搬送するスクリュと、を備え、アジテータは、導入用ケーシングの搬送経路における搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の攪拌羽根と、複数の攪拌羽根の長手方向の両端部を支持する支持体と、支持体を介して複数の攪拌羽根を回転駆動させる回転駆動装置と、を備え、攪拌羽根の短手方向において回転駆動装置による回転方向の前方端部が後方端部よりも回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根が傾斜して配置されている、ものである。

本開示の別の一の態様の粉粒体原料の供給装置は、スクリュを用いて粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置であって、粉粒体原料の搬送経路を画定する導入用ケーシングと、導入用ケーシング内を通過する粉粒体原料を攪拌するアジテータと、導入用ケーシングに連通した導入口と、排出口とを有するバレルと、バレルの内部空間に配置され、回転駆動されることにより軸方向に粉粒体原料を搬送するスクリュと、を備え、粉粒体原料は幅寸法に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする原料であり、バレルの内周面とスクリュのフライトの外周端との間の隙間が繊維の長さの１／６以上１／１以下としたものである。

本開示によれば、粉粒体原料の供給能力を向上できる粉粒体原料の供給装置を提供することができる。

本開示の実施の形態１の粉粒体原料の供給装置の正面図（一部断面図） 実施の形態１の供給装置におけるバレル内部の断面図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの外観図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの支持体の正面図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの支持体の正面図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの攪拌羽根の外観図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの分解図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの組み付け図 実施の形態１の供給装置におけるアジテータの駆動軸の接続端部の部分拡大図

本開示の第１態様によれば、スクリュを用いて粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置であって、粉粒体原料の搬送経路を画定する導入用ケーシングと、導入用ケーシング内を通過する粉粒体原料を攪拌するアジテータと、導入用ケーシングに連通した導入口と、排出口とを有するバレルと、バレルの内部空間に配置され、回転駆動されることにより軸方向に粉粒体原料を搬送するスクリュと、を備え、アジテータは、導入用ケーシングの搬送経路における搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の攪拌羽根と、複数の攪拌羽根の長手方向の両端部を支持する支持体と、支持体を介して複数の攪拌羽根を回転駆動させる回転駆動装置と、を備え、攪拌羽根の短手方向において回転駆動装置による回転方向の前方端部が後方端部よりも回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根が傾斜して配置されている、粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第２態様によれば、アジテータの回転駆動装置の回転軸はスクリュの回転軸に沿う方向に配置され、バレルの導入口において、バレルの搬送方向下流側に位置する攪拌羽根の長手方向の端部とスクリュのフライトとの間の距離が、攪拌羽根の長手方向における他の部分における距離よりも大きい、第１態様に記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第３態様によれば、アジテータにおいて、回転駆動装置の回転軸方向の一端側における攪拌羽根の回転軌道円が、他の部分の回転軌道円よりも小さい、第２態様に記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第４態様によれば、粉粒体原料の搬送方向上流側におけるスクリュフライトのピッチは、下流側におけるピッチよりも大きい、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第５態様によれば、粉粒体原料は、幅寸法に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする原料である、第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第６態様によれば、スクリュを用いて粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置であって、粉粒体原料の搬送経路を画定する導入用ケーシングと、導入用ケーシング内を通過する粉粒体原料を攪拌するアジテータと、導入用ケーシングに連通した導入口と、排出口とを有するバレルと、バレルの内部空間に配置され、回転駆動されることにより軸方向に粉粒体原料を搬送するスクリュと、を備え、粉粒体原料は幅寸法に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする原料であり、バレルの内周面とスクリュのフライトの外周端との間の隙間が繊維の長さの１／６以上１／１以下である、粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第７態様によれば、アジテータは、導入用ケーシングの搬送経路における搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の攪拌羽根と、複数の攪拌羽根の長手方向の両端部を支持する支持体と、支持体を介して複数の攪拌羽根を回転駆動させる回転駆動装置と、を備え、攪拌羽根の短手方向において回転駆動装置による回転方向の前方端部が後方端部よりも回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根が傾斜して配置されている、第６態様に記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第８態様によれば、アジテータにおいて、回転駆動装置の回転軸方向の一端側における攪拌羽根の回転軌道円が、他の部分の回転軌道円よりも小さい、第６態様または第７態様に記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

本開示の第９態様によれば、粉粒体原料の搬送方向上流側におけるスクリュフライトのピッチは、下流側におけるピッチよりも大きい、第６態様から第８態様のいずれか１つに記載の粉粒体原料の供給装置を提供する。

以下に、本開示にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１にかかる粉粒体原料の供給装置の構成を、図１に示す装置構成図を用いて説明する。なお、図１は、粉粒体原料の供給装置の正面側から見た断面図（一部断面図）である。

図１に示すように、粉粒体原料の供給装置（以降、供給装置とする。）１は、ホッパ２と、アジテータ３と、導入用ケーシング４と、スクリュ５と、バレル６と、を備えている。

本実施の形態１にかかる供給装置１では、例えば０．０１μｍ～数十ｍｍの粒径分布を含むような粉体または粉粒体が粉粒体原料として取り扱われる。このような粉粒体原料としては、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料など、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野にて用いられる無機物および有機物の微粉状物や粒状物が対象となる。また、粉粒体原料は、複数種類の粉粒体原料（材料）が混合されているような場合であってもよい。また、粉粒体原料には、異形の粒状物、細長い繊維状物（例えば、繊維材料）、および粉体と液体とが混合された混合物（スラリ）なども含まれる。本実施の形態１の供給装置１では、特に、幅寸法（幅または径寸法）に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする原料が、粉粒体原料として取り扱われる。このような繊維を主体とする原料としては、多数の長繊維材料の集合体である繊維束などがある。本実施の形態１では、粉粒体原料として繊維束が取り扱われる場合を例として説明する。

ホッパ２は、図示上方に向けて開口された開口部より粉粒体原料が投入され、図示下方において連通する導入用ケーシング４に粉粒体原料を供給する装置である。ホッパ２は、導入用ケーシング４と解除可能に接続されており、例えば、清掃時などメンテナンスの際には、ホッパ２は導入用ケーシング４と分離可能とされている。

導入用ケーシング４は、上述したようにホッパ２の下方に配置されており、バレル６における粉粒体原料の第１ゾーンに粉粒体原料を導入可能に連通されている。導入用ケーシング４は、バレル６内に粉粒体原料を連続的に導入するための粉粒体原料の搬送経路を画定するとともに、粉粒体原料の貯留容器としての機能を有している。なお、バレル６の詳細構成については後述する。

アジテータ３は、導入用ケーシング４内に導入された粉粒体原料を攪拌する装置である。具体的には、アジテータ３は、導入用ケーシング４内に配置され、水平方向の回転軸周りに回転駆動されることで粉粒体原料を攪拌する複数の攪拌羽根３１と、導入用ケーシング４の外部に配置されて複数の攪拌羽根３１を一体的に回転駆動させるアジテータ回転駆動装置３２とを備える。また、導入用ケーシング４内の粉粒体原料が、回転駆動される攪拌羽根３１により攪拌される攪拌空間４１が、導入用ケーシング４内に設けられている。なお、アジテータ３の詳細な構成については後述する。

導入用ケーシング４において、アジテータ３の攪拌羽根３１が回動される攪拌空間４１のさらに下方の部分には、攪拌空間４１に上部が連通された大略Ｕ字状断面を有する粉粒体原料の導入空間６１が形成されている。本実施の形態１では、この導入空間６１を画定する部分（以降、バレルケーシング６２とする。）が、バレル６の一部となっている。さらに、バレルケーシング６２と連通するように粉粒体原料の搬送管６３がバレルケーシング６２の端部に接続されている。すなわち、本実施の形態１では、バレル６は、導入用ケーシング４の攪拌空間４１の下方の導入空間６１を形成するバレルケーシング６２と、このバレルケーシング６２に連通されて延在する円筒状の搬送管６３とにより構成されている。なお、本実施の形態１では、バレルケーシング６２が、導入用ケーシング４の一部と一体的に形成されるような場合を例として説明するが、このような場合に代えて、導入用ケーシング４とバレルケーシング６２とを別体部材として形成してもよい。

バレル６は、全体的には大略円筒状に形成されており、粉粒体原料が導入される導入口と、バレル６内を搬送された粉粒体原料が排出される排出口とを備える。バレルケーシング６２では、上方が開口された導入口６２ａを通じて導入空間６１と攪拌空間４１とが連通されている。バレル６内には、スクリュ５が配置されている。

スクリュ５は、例えば角形断面形状を有する螺旋状に形成されたコイルフライト（あるいはスクリュフライト）５１と、コイルフライト５１における粉粒体原料の搬送方向上流側の端部に固定されたスクリュシャフト５２と、を備える。コイルフライト５１の外周端とバレル６の内周面との間には所定の隙間が確保された状態にて、バレル６（すなわち、バレルケーシング６２および搬送管６３）内にてスクリュ５が回転駆動される。コイルフライト５１の外周端とバレル６の内周面との間の隙間は、搬送される粉粒体原料の仕様によって設定することができる。本実施の形態１では、繊維束の長さの１／６以上１／１以下の隙間を採用することが好ましく、例えば、４ｍｍ～１０ｍｍ程度の隙間を設けてもよい。あるいは、より好ましくは繊維束の長さの１／３以上２／３以下の隙間としてもよい。なお、繊維束の長さは、複数の束における長さの平均値を採用してもよい。

バレルケーシング６２の軸方向の側面を貫通するように、スクリュ５のスクリュシャフト５２の基端部（搬送方向上流側端部）５２ａが配置されている。また、このスクリュシャフト５２の基端部５２ａを回転駆動させるスクリュ回転駆動装置５３が、バレルケーシング６２の側面に備えられている。なお、スクリュ回転駆動装置５３は、スクリュ駆動モータ（図示しない）と、スクリュ駆動モータの駆動力を所定の回転量に変換してスクリュ５を回転駆動させるギアボックス５４とにより構成されている。

バレル６における搬送管６３の下流側端部は、粉粒体原料がバレル６内部より排出される排出口６３ａとなっている。

また、供給装置１におけるそれぞれの構成部は、共通ベース８により支持されている。

次に、このような構成を有する供給装置１において、スクリュ５とバレル６との関係について、図２を用いて詳細に説明する。

図２に示すように、バレル６は、その搬送方向において大きく２つのゾーンに区分される。具体的には、２つのゾーンとして、粉粒体原料が導入される第１ゾーンＳ１（供給ゾーン）と、第１ゾーンＳ１より搬送された粉粒体原料に対して圧縮を行うとともに、粉粒体原料をバレル６外へ排出する第２ゾーンＳ２（計量ゾーン）とに区分されている。なお、第２ゾーンＳ２は、概ね搬送管６３内にて粉粒体原料の搬送が行われるゾーンであるとも言うことができる。

第１ゾーンＳ１は、主として、バレルケーシング６２とバレルケーシング６２により囲まれたスクリュ５の部分とにより構成されるが、搬送管６３の一部が含まれるような場合であってもよい。第１ゾーンＳ１では、ホッパ２および導入用ケーシング４を通じて、アジテータ３にて攪拌された状態の粉粒体原料が、バレルケーシング６２とスクリュ５との間に形成された導入空間６１内に導入される。

第２ゾーンＳ２は、主として、搬送管６３と搬送管６３により囲まれたスクリュ５の部分とにより構成される。第２ゾーンＳ２では、スクリュ５の周囲全体が搬送管６３に囲まれるととともに、粉粒体原料に対する圧縮作用が施される。第２ゾーンＳ２にて粉粒体原料の圧縮が行われることにより、搬送される粉粒体原料の定量化および均一化を図ることができる。

また、搬送管６３内にて、粉粒体原料は排出口６３ａに向けて定量的に搬送され、排出口６３ａより排出用ケーシング７内に排出される。本実施の形態１では、スクリュ５のコイルフライト５１のピッチが、第２ゾーンＳ２よりも第１ゾーンＳ１の方が大きくなっている。また、コイルフライト５１の角度（軸方向とコイルフライト５１とがなす角度）が、第２ゾーンＳ２よりも第１ゾーンＳ１の方が小さくなっている。第１ゾーンＳ１にて、コイルフライト５１のピッチを大きく設定していることにより、粉粒体原料をバレル６内に取り込み易くすることができる。第１ゾーンＳ１のピッチは、第２ゾーンＳ２のピッチよりも大きければよく、例えば、２倍以上に設定されていてもよい。

次に、粉粒体原料の供給装置１が備えるアジテータ３の詳細な構成について説明する。アジテータ３において、アジテータ回転駆動装置３２を除いた主要部分の構成を図３に示す。

図１および図３に示すように、アジテータ３は、複数の攪拌羽根３１と、複数の攪拌羽根３１を支持する２枚の支持体３３、３４と、支持体３３、３４に固定された回転駆動軸３５と、回転駆動軸３５を回転駆動するアジテータ回転駆動装置３２とを備える。なお、図３においては、アジテータ回転駆動装置３２の図示を省略している。

それぞれの攪拌羽根３１は、導入用ケーシング４の搬送経路における搬送方向に対して交差する方向に配置されている。本実施の形態１では、導入用ケーシング４の搬送経路の搬送方向は鉛直方向下向きであり、それぞれの攪拌羽根３１は、その主体となる長手方向の部分が概ね水平方向に配置されている。攪拌羽根３１は、例えば、幅寸法に比して厚み寸法が小さい矩形状断面を有する板状部材により構成されている。また、本実施の形態１のアジテータ３は、複数の攪拌羽根３１として、同じ大きさおよび形状を有する４枚の攪拌羽根３１を備える。

支持体３３、３４は概ね円盤状部材であり、それぞれの攪拌羽根３１の長手方向の一の端部である第１端部３１ａが支持体３３により支持され、長手方向の他の端部である第２端部３１ｂが支持体３４により支持される。ここで、支持体３３の正面図を図４に示し、支持体３４の正面図を図５に示す。図４に示すように、それぞれの攪拌羽根３１の第１端部３１ａは、支持体３３の円形状の外周縁部において、同一円周上かつ均等な角度ピッチにて配置された状態で、支持体３３に固定されている。また、図５に示すように、それぞれの攪拌羽根３１の第２端部３１ｂは、支持体３４の円形状の外周縁部おいて、同一円周上かつ均等な角度ピッチにて配置された状態で、支持体３４に固定されている。また、支持体３３、３４は、それぞれの中央部分にて回転駆動軸３５に固定されている。

図３から図５に示すように、攪拌羽根３１の短手方向において、アジテータ回転駆動装置３２による回転方向Ｒの前方端部３１ｃが後方端部３１ｄよりも、攪拌羽根３１の回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根３１が傾斜して配置されている。すなわち、それぞれの攪拌羽根３１は、短手方向の前方端部３１ｃが、回転円の円周に対して径方向外向きに角度θ１にて傾斜して配置されている。言い換えると、攪拌羽根３１における前方端部３１ｃの回転軌道円の径は、後方端部３１ｄの回転軌道円の径よりも大きくなる。攪拌羽根３１が回転駆動された際に、攪拌羽根３１の短手方向の面で受ける力よりも前方端部３１ｃで受ける力が大きくなることが好ましく、例えば、角度θ１を４５度以下に設定することが好ましい。本実施の形態１のアジテータ３では、角度θ１を３０度に設定している。

ここで、攪拌羽根３１の形状を示す模式斜視図を図６に示す。図３および図６に示すように、攪拌羽根３１の長手方向の第１端部３１ａは、水平方向に対して回転円の径方向内向きに向かうように角度θ２にて傾斜した縮径部分３１ｅとなっている。これにより、アジテータ３において、アジテータ回転駆動装置３２の回転駆動軸３５に沿った方向の一端側である第１端部３１ａにおける攪拌羽根３１の回転軌道円の径が、他の部分の回転軌道円の径よりも小さくなっている。なお、攪拌羽根３１における他の部分とは、角度θ２にて傾斜した部分（すなわち、縮径部分３１ｅ）を除く、攪拌羽根３１の部分であり、攪拌羽根３１において回転駆動軸３５に沿った部分のことである。また、このような縮径部分３１ｅは、板状部材を折り曲げ加工して形成してもよく、溶接加工等により形成してもよい。縮径部分３１ｅは、直線状に傾斜した部分であってもよく、曲線状に傾斜した部分であってもよい。また、角度θ２としては、様々な値を採用してもよく、本実施の形態１では、例えば、角度θ２を３５度に設定している。

次に、このような構成を有するアジテータ３と、供給装置１における他の構成部分との関係について説明する。

図１に示すように、アジテータ３は、バレル６の上部に設けられた導入口６２ａと連通されている。それぞれの攪拌羽根３１の一部は、その回転軌道円の下端に位置したときに、導入口６２ａを僅かに越えて導入空間６１内に位置される。

また、アジテータ３の回転駆動軸３５は、スクリュ５の回転軸であるスクリュシャフト５２の軸方向に沿って配置されている。また、この軸方向において、導入用ケーシング４の対向するそれぞれの内面近傍に、アジテータ３の支持体３３、３４が配置されている。すなわち、この軸方向において、バレル６の導入口６２ａの概ね全体に渡って、その回転軌道円の下端に位置した攪拌羽根３１が配置可能となっている。

アジテータ３の攪拌羽根３１は縮径部分３１ｅを有しており、バレル６の導入口６２ａにおいて、粉粒体原料の搬送方向下流側にこの縮径部分３１ｅが配置されている。これにより、バレル６の搬送方向下流側に位置する攪拌羽根３１の第１端部３１ａとスクリュ５のコイルフライト５１との間の距離Ｄ１が、攪拌羽根３１におけるその他の部分における距離Ｄ２よりも大きくなっている。このような距離Ｄ１は、例えば、攪拌羽根３１の前方端部３１ｃが、バレル６の導入口６２ａ内に到達しないように設定することが好ましい。また、搬送される粉粒体原料の仕様により設定してもよい。粉粒体原料として繊維束が取り扱われるような場合にあっては、距離Ｄ１を繊維束の長さ以上に設定することが好ましい。このような繊維束としては、例えば、数百～数千本のガラス化炭素繊維の集合体であって、長さ２５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さは幅に対して極めて小さい寸法の繊維束を用いてもよい。

また、このような距離Ｄ１は、攪拌羽根３１の縮径部分３１ｅの縮径量と、バレル６の内周面とコイルフライト５１との間の隙間とに基づいて設定してもよい。このような場合に代えて、攪拌羽根３１の縮径部分３１ｅのみによって距離Ｄ１を設定してもよい。

供給装置１は、アジテータ回転駆動装置３２とスクリュ回転駆動装置５３との運転動作を制御する制御装置（図示しない）を備えている。制御装置により、アジテータ回転駆動装置３２およびスクリュ回転駆動装置５３が制御されて、アジテータ３における攪拌動作と、スクリュ５による粉粒体原料の搬送・計量動作とが制御される。

このような構成を有する本実施の形態１の供給装置１において、粉粒体原料として繊維束を搬送して供給する動作（粉粒体原料の供給方法）について説明する。

まず、ホッパ２内に粉粒体原料が投入されると、投入された粉粒体原料は導入用ケーシング４内に導入される。導入用ケーシング４の攪拌空間４１内では、アジテータ回転駆動装置３２により複数の攪拌羽根３１が一体的に回転駆動されて粉粒体原料の攪拌が行われる。

それぞれの攪拌羽根３１は、回転方向の前方端部３１ｃが回転円の円周方向に対して径方向外側に向かうように傾斜して配置されている。これにより、攪拌羽根３１の前方端部３１ｃがエッジとなって、繊維束をエッジにて引っ掛けるように押し出すことができる。よって、攪拌空間４１内にて繊維束を攪拌して、例えば、固まった状態の繊維束を効果的にほぐすことができる。また、繊維束を押し出す攪拌羽根３１には、回転方向逆向きに大きな外力が付加される。それぞれの攪拌羽根３１は、長手方向の両端部を支持体３３、３４により支持されており、また、厚みよりも幅方向に長いアスペクト比を有する断面形状を有している。このような両端支持形態および断面形状により、それぞれの攪拌羽根３１は大きな外力に抗することができる。攪拌された繊維束は、バレル６における第１ゾーンＳ１内に導入される。

第１ゾーンＳ１では、バレルケーシング６２内にスクリュ５が配置されており、導入された繊維束はスクリュ５のコイルフライト５１間の空間に導入される。第１ゾーンＳ１におけるコイルフライト５１のピッチは、第２ゾーンＳ２におけるコイルフライト５１のピッチよりも大きく設定されている。そのため、コイルフライト５１間の空間に繊維束を取り込み易くなる。

バレル６の導入口６２ａにおいて、バレル６の搬送方向下流側に位置する攪拌羽根３１の第１端部３１ａとスクリュ５のコイルフライト５１との間の距離Ｄ１が、攪拌羽根３１におけるその他の部分における距離Ｄ２よりも大きくなっている。これにより、バレル６の導入口６２ａにおける搬送方向下流側の端部にて繊維束が押し付けられて角部分に引っかかることを抑制できる。仮に、繊維束の塊が導入口６２ａの角部分に引っかかると、導入口６２ａの角部分とコイルフライト５１との間で繊維束の塊が挟まれて、場合によってはスクリュ５の回転駆動が停止（ロック）するおそれがある。このように、攪拌羽根３１に縮径部分３１ｅを設けることにより、繊維束の塊が導入口６２ａの角部分に引っかかることを抑制することができる。コイルフライト５１間に導入された繊維束は、スクリュ５の回転駆動により軸方向に沿って搬送され、第２ゾーンＳ２へと向かう。

第２ゾーンＳ２において、第１ゾーンＳ１より搬送された繊維束は、スクリュ５の回転駆動により軸方向に沿って搬送される。第２ゾーンＳ２では、コイルフライト５１のピッチが搬送・計量に適した値に設定されており、繊維束が計量されながら定量搬送が行われる。その後、バレル６の排出口６３ａより繊維束が定量的に排出される。

本実施の形態１の供給装置１では、アジテータ３が複数の攪拌羽根３１を備え、攪拌羽根３１の短手方向における回転方向の前方端部３１ｃが後方端部３１ｄよりも回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根３１が傾斜して配置されている。これにより、攪拌羽根３１の前方端部３１ｃがエッジとなって、繊維束をエッジにて引っ掛けるように押し出すことができる。よって、攪拌空間４１内にて繊維束を押し出すようにして攪拌することができ、例えば、固まった状態の繊維束に対して効果的に押し出すことができる。

また、繊維束を押し出す攪拌羽根３１には、回転方向逆向きに大きな外力が付加される。それぞれの攪拌羽根３１は、長手方向の両端部を支持体３３、３４により支持されており、さらに、厚みよりも幅方向に長いアスペクト比を有する断面形状を有している。このような両端支持形態および断面形状により、それぞれの攪拌羽根３１は大きな外力に抗することができる。

また、バレル６の導入口６２ａにおいて、バレル６の搬送方向下流側に位置する攪拌羽根３１の長手方向の第１端部３１ａとコイルフライト５１との間の距離Ｄ１が、攪拌羽根３１の長手方向の他の部分における距離Ｄ２よりも大きく設定されている。これにより、バレル６の導入口６２ａにおける搬送方向下流側の端部（角部分）にて繊維束が押し付けられて引っかかることを抑制できる。よって、繊維束のように引っかかり易い原料に対して、バレル６内への原料の供給やバレル６内での原料の搬送におけるトラブルの発生を抑制することができる。

また、アジテータ３において、攪拌羽根３１の長手方向の第１端部３１ａにおける攪拌羽根の回転軌道円が、他の部分の回転軌道円よりも小さく設定されている。このような構成を採用することにより、バレル６の導入口６２ａにおける上述の距離Ｄ１と距離Ｄ２との関係を実現できる。また、アジテータ３において、攪拌羽根３１の長手方向の第１端部３１ａが、水平方向に対して回転円の径方向内向きに向かうように角度θ２にて傾斜した縮径部分３１ｅが設けられていることにより、上述の距離Ｄ１と距離Ｄ２との関係を具体的に実現できる。

また、スクリュ５において、粉粒体原料の搬送方向上流側に位置する第１ゾーンＳ１におけるコイルフライト５１のピッチは、下流側に位置する第２ゾーンＳ２におけるピッチよりも大きく設定されている。このような構成により、導入口６２ａを通してバレル６内へ繊維束が取り込み易くなり、繊維束の供給性を高めることができる。

また、供給装置１では、粉粒体原料として幅寸法に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする繊維束が取り扱われる。バレル６の内周面とコイルフライト５１の外周端との間の隙間が、繊維束の長さの１／６以上１／１以下とされている。このような構成により、バレル６の導入口６２ａにおける搬送方向下流側の端部（角部分）にて繊維束が押し付けられて引っかかることを抑制して、バレル６内に繊維束を取り込んで搬送することが可能となる。

本実施の形態１の供給装置１が備えるアジテータ３では、攪拌羽根３１の分解・組み付け等のメンテナンス性を考慮した構成が採用されている。アジテータ３の分解図を図７に示し、アジテータ３の組み付け図を図８に示す。

図７および図８に示すように、アジテータ３の回転駆動軸３５は、アジテータ回転駆動装置３２に接続される第１駆動軸３６と、それぞれの支持体３３、３４に固定される第２駆動軸３７とを備える。第１駆動軸３６の一端３６ａは、アジテータ回転駆動装置３２に接続され、アジテータ回転駆動装置３２から直接的に回転駆動力が伝達される。第１駆動軸３６の他端である第１接続端部３６ｂは、第２駆動軸３７の第２接続端部３７ａに脱着可能に接続される。第２駆動軸３７には、それぞれの支持体３３、３４の中央部分が固定され、攪拌羽根３１、支持体３３、３４、および第２駆動軸３７が一体的な状態となっている。

ここで、第２駆動軸３７の第２接続端部３７ａの上面図（図７における上方から見た図）を図９に示す。図７および図９に示すように、第２駆動軸３７の第２接続端部３７ａは、支持体３４よりも外側に突出している（すなわち、アジテータ回転駆動装置３２側へ突出している）。さらに、第２駆動軸３７の第２接続端部３７ａには、その外周面から径方向外向きに突出する突起部３７ｂが設けられている、図９に示す例では、２つの突起部３７ｂが上下方向に突出するように設けられている。

第１駆動軸３６の第１接続端部３６ｂは、筒形状に形成されており、第２駆動軸３７の第２接続端部３７ａをその内側に挿入可能となっている。さらに、第１接続端部３６ｂの筒形状の端部には、係合溝３６ｃが形成されている。係合溝３６ｃは、筒形状の端部から軸方向に延在しかつ周方向に延在するように、大略Ｌ字状の溝となっており、周方向において同じ向きに１８０度間隔にて２箇所設けられている。なお、係合溝３６ｃにおいて、軸方向の部分から周方向に向かって延在する部分は、第１駆動軸３６の回転方向とは逆向きに設けることが好ましい。

第２駆動軸３７の第２接続端部３７ａを第１駆動軸３６の第１接続端部３６ｂに接続する場合について説明する。第２接続端部３７ａの２つの突起部３７ｂを、第１接続端部３６ｂの２つの係合溝３６ｃへ挿入しながら、第２接続端部３７ａを筒形状の第１接続端部３６ｂ内へと挿入する。その後、第１接続端部３６ｂに対して第２接続端部３７ａを周方向に回転させることにより、Ｌ字状の係合溝３６ｃの終端位置に突起部３７ｂを位置させる。その後、突起部３７ｂを係合溝３６ｃに、ねじ込みなどの手段によって固定する。これにより、図８に示すように、第１駆動軸３６と第２駆動軸３７とを接続することができる。なお、第１駆動軸３６と第２駆動軸３７との接続を解除して分解する際には、組み付けとは逆の手順にて行うことができる。

このような構成を採用することにより、攪拌羽根３１による攪拌の際に比較的大きな力が加わるような場合であっても、第１駆動軸３６と第２駆動軸３７とを回転軸と同軸にねじを設けて直接ねじ込むことによる接続形態を採用していないため、両者の分解を容易に行うことができる。また、両者の組み付け作業も簡単に行うことができる。特に、繊維束のように攪拌時に大きな力を要するような粉粒体原料を取り扱う供給装置１では、このような分解・組み付け構成が採用されていることが有効である。

上述の実施の形態の説明では、アジテータ３における縮径部分３１ｅが、攪拌羽根３１を傾斜させることにより構成される場合を例としたが、このような場合のみに限られない。例えば、攪拌羽根３１に幅寸法が部分的に狭められた部分を設けることにより縮径部分を構成してもよい。

また、スクリュ５の形式としてコイルスクリュを採用した場合を例としたが、スクリュの形式はその他様々な形式を採用してもよい。例えば、シャフトの外周にスクリュフライトを設けた形式を採用してもよい。

また、攪拌羽根３１として幅寸法に比して厚み寸法が小さい矩形状断面を有する板状部材により構成されている場合を例としたが、その他の断面形状を有する形態を採用してもよい。例えば、幅寸法に比して厚み寸法が小さい楕円形状断面、三角形状などの多角形状の断面などを採用してもよい。さらに、攪拌羽根３１の枚数は４枚に限定されず、１枚以上の他の枚数であってもよい。回転軸に対して等ピッチで攪拌羽根３１を設けることには限定されず、攪拌羽根３１が任意の位置に配置されてもよい。

また、上述の実施の形態の説明では、アジテータ３の攪拌羽根３１の構造的特徴と、バレル６およびスクリュ５の構造的特徴とを、供給装置１が合わせて備える場合を例としたが、このような場合のみに限られない。例えば、供給装置１が、アジテータ３の攪拌羽根３１の構造的特徴のみを備える場合であってもよく、あるいは、バレル６およびスクリュ５の構造的特徴のみを備える場合であってもよい。

なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

１ 粉粒体原料の供給装置
２ ホッパ
３ アジテータ
３１ 攪拌羽根
３２ アジテータ駆動装置
３３ 支持体
３４ 支持体
３５ 回転駆動軸
４ 導入用ケーシング
４１ 攪拌空間
５ スクリュ
５１ コイルフライト
５２ スクリュシャフト
５２ａ基端部
５３ スクリュ回転駆動装置
６ バレル
６１ 導入空間
６２ バレルケーシング
６２ａ 導入口
６３ 搬送管

Claims (7)

1. スクリュを用いて粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置であって、
   粉粒体原料の搬送経路を画定する導入用ケーシングと、
   導入用ケーシング内を通過する粉粒体原料を攪拌するアジテータと、
   導入用ケーシングに連通した導入口と、排出口とを有するバレルと、
   バレルの内部空間に配置され、回転駆動されることにより軸方向に粉粒体原料を搬送するスクリュと、を備え、
   アジテータは、
   導入用ケーシングの搬送経路における搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の攪拌羽根と、
   複数の攪拌羽根の長手方向の両端部を支持する支持体と、
   支持体を介して複数の攪拌羽根を回転駆動させる回転駆動装置と、を備え、
   攪拌羽根の短手方向において回転駆動装置による回転方向の前方端部が後方端部よりも回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根が傾斜して配置されており、
   アジテータの回転駆動装置の回転軸はスクリュの回転軸に沿う方向に配置され、
   バレルの導入口において、バレルの搬送方向下流側に位置する攪拌羽根の長手方向の端部とスクリュのフライトとの間の距離が、攪拌羽根の長手方向における他の部分における距離よりも大きい、粉粒体原料の供給装置。
2. アジテータにおいて、バレルの搬送方向下流側に位置する長手方向の端部における攪拌羽根の回転軌道円が、他の部分の回転軌道円よりも小さい、請求項１に記載の粉粒体原料の供給装置。
3. 粉粒体原料の搬送方向上流側におけるスクリュフライトのピッチは、下流側におけるピッチよりも大きい、請求項１または２に記載の粉粒体原料の供給装置。
4. 粉粒体原料は、幅寸法に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする原料である、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉粒体原料の供給装置。
5. スクリュを用いて粉粒体原料を搬送して供給する粉粒体原料の供給装置であって、
   粉粒体原料の搬送経路を画定する導入用ケーシングと、
   導入用ケーシング内を通過する粉粒体原料を攪拌するアジテータと、
   導入用ケーシングに連通した導入口と、排出口とを有するバレルと、
   バレルの内部空間に配置され、回転駆動されることにより軸方向に粉粒体原料を搬送するスクリュと、を備え、
   粉粒体原料は幅寸法に比して長さ方向の寸法が長い繊維を主体とする原料であり、
   バレルの内周面とスクリュのフライトの外周端との間の隙間が繊維の長さの１／６以上１／１以下であり、
   アジテータは、
   導入用ケーシングの搬送経路における搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の攪拌羽根と、
   複数の攪拌羽根の長手方向の両端部を支持する支持体と、
   支持体を介して複数の攪拌羽根を回転駆動させる回転駆動装置と、を備え、
   攪拌羽根の短手方向において回転駆動装置による回転方向の前方端部が後方端部よりも回転円の径方向外側に位置するように、それぞれの攪拌羽根が傾斜して配置されており、
   アジテータの回転駆動装置の回転軸はスクリュの回転軸に沿う方向に配置され、
   バレルの導入口において、バレルの搬送方向下流側に位置する攪拌羽根の長手方向の端部とスクリュのフライトとの間の距離が、攪拌羽根の長手方向における他の部分における距離よりも大きい、粉粒体原料の供給装置。
6. アジテータにおいて、バレルの搬送方向下流側に位置する長手方向の端部における攪拌羽根の回転軌道円が、他の部分の回転軌道円よりも小さい、請求項５に記載の粉粒体原料の供給装置。
7. 粉粒体原料の搬送方向上流側におけるスクリュフライトのピッチは、下流側におけるピッチよりも大きい、請求項５または６に記載の粉粒体原料の供給装置。

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