JP7207773B1 - 粉取機 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ等によって材料から細かな粉等の物体を除去する。【解決手段】フィルタが、材料、及び、物体を含む投入物から前記物体を分離する粉取機に用いるフィルタであって、前記投入物を受け止める内面と、水平方向に対して前記投入物が流れる渦流を上向きとなる第１方向へ前記内面に形成され、かつ、前記第１方向への幅が前記第１方向に対して直交する第２方向への高さより長い形状である穴部とを備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、粉取機に関する。

成形機等が用いる材料から、成形機等へ供給する前に、材料が含む不純物を取り除く技術が知られている。

例えば粉粒体から微粒子を除くため、多孔のフィルタを用いる微粉除去装置が知られている。具体的には、フィルタは、フィルタの内壁に沿って螺旋状に流れる混合気を自由流れ方向よりも、中心軸と直角の方向に近い方向から中心軸の直角の方向に案内するガイドを備える。又は、フィルタに、中心軸と直角の方向に長孔を形成して、フィルタの内壁に沿って螺旋状に流れる混合気を自由流れ方向よりも、中心軸と直角の方向に案内する。このようにして、混合気の滞留時間を長くする技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、粉流体と空気の混合気から、粒体を分離する粉取装置が知られている。具体的には、粉取装置は、内壁面を伝って螺旋状に流れる混合気の流れに沿うように長穴状のフィルタ穴を配列したフィルタを備える。このようなフィルタを用いると、フィルタ穴の幅よりも小さい物体は、フィルタを通過して空気吸引口から空気と一緒に排出される。そして、混合気をフィルタ面で長い時間滞留させて、粉体、繊維状、又は、棒状の物体を効率良く粒体と分離する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特許第５７３６１４２号公報 特許第４８１０５５４号公報

従来の技術では、材料に混じる細かな粉等の物体を十分に除去できない課題がある。

本発明は、従来の技術よりも、材料から、細かな粉等の物体をより除去することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様では、粉取機は、材料、及び、物体を含む投入物から前記物体を分離し、フィルタを備える粉取機であって、
供給口と、
前記供給口より垂直方向において下に位置する吸引口とを備え、
前記フィルタは、
前記垂直方向へ向かって逆の円錐形であり、
前記投入物を受け止める内面と、
水平方向へ前記内面に形成される第１部分、及び、前記第１部分とは異なる角度であって、前記第１部分に対して前記投入物が下向きに流れる渦流を前記水平方向に対して垂直上向き１０度以下の角度である第２角度で前記内面に形成される第２部分を組み合わせた穴部と
を備え、
前記投入物は、
前記供給口から供給されると、前記吸引口からの吸い込み、及び、重力により、前記内面を螺旋状に流れ、
前記供給口、及び、前記吸引口は、
前記水平方向にオフセットがある位置関係である。

本発明によれば、材料から、細かな粉等の物体をより除去できる。

粉取機１００の使用例を示す図である。 粉取機１００の例を示す図である。 第１例のフィルタ１０３の外観を示す図である。 穴部の第１例を示す図である。 第２例のフィルタ１０３の外観を示す図である。 穴部の第２例を示す図である。 比較例のフィルタの外観を示す図である。 比較例のフィルタの断面を示す図である。 第１例、又は、第２例のフィルタ１０３の断面を示す図である。 ブリッジの発生例を示す図である。 隙間による逆流の例を示す図である。 不活性ガスによる逆流の例を示す図である。 穴部の第１変形例を示す図である。 穴部の第２変形例を示す図である。 穴部の第３変形例を示す図である。

以下、添付する図を参照して、具体例を説明する。

以下、成形機が用いる対象を「材料」という。材料は、樹脂を主な成分とする。そして、バージン材料は、例えば、直径３ミリメートル程度、かつ、長さ３ミリメートル程度の円筒状である。以下、このような形状の材料を例に説明する。ただし、材料は、他の形状、及び、他のサイズであってもよい。例えば粉砕材のように様々な粒の大きさ、形状の材料もある。したがって、以下の例に示す寸法等は、材料の形状、及び、サイズ等に合わせた値であるのが望ましい。

また、材料には、材料以外の物体が混ざる場合がある。以下、材料と混ざる物体を単に「物体」という。物体は、例えば、微粉や粉砕材の粉等である。また、物体は、粉以外の種類であってもよい。例えば繊維状の場合もある。成形機による成形で物体が混じると、成形品が不良となる場合がある。不良は、例えば、成形品に白点又は黒点等ができる現象や異物混入等である。したがって、物体は、成形機による成形で不良の原因となる物体であれば種類は問わない。以下、物体が粉である例で説明する。

さらに、以下の説明では、材料と物体を含む混合物、すなわち、フィルタで分離する前を「投入物」という。

［粉取機の例］
図１は、粉取機１００の使用例を示す図である。以下、垂直方向を「Ｚ軸方向」とする。すなわち、材料は、投入されると、重力により、粉取機１００内を矢印で示すＺ軸方向へ落下していく。また、粉取機１００の円周方向を「Ｘ軸方向」とする。さらに、粉取機１００の奥行きとなる方向を「Ｙ軸方向」とする。

粉取機１００は、例えば、図示するように、材料ホッパー１０１に接続するように設置される。また、材料ホッパー１０１は、成形機１０２に接続する。すなわち、粉取機１００は、材料ホッパー１０１に投入される前に、フィルタ１０３により、投入物から粉を分離する。

投入物は、供給口１０４から投入される。そして、供給口１０４から投入された投入物は、フィルタ１０３の内壁が受け止める。この後、フィルタ１０３は、投入物から粉を分離して、材料を材料ホッパー１０１へ供給する。

なお、粉取機１００は、図示する以外の構成で使用されてもよい。例えば、粉取機１００は、材料ホッパー１０１以外の装置と接続して使用、又は、粉取機１００を単独で使用する等でもよい。

また、粉取機１００は、供給口１０４より垂直方向において下に位置する吸引口１０５を備えるのが望ましい。そして、吸引口１０５からは、粉取機１００内の空気が吸引される。すなわち、吸引口１０５には、吸引器等が接続される。

供給口１０４、及び、吸引口１０５は、水平方向にオフセットがある位置関係となるのが望ましい。具体的には、図示する例では、供給口１０４は、中心軸より右側にある。一方で、吸引口１０５は、中心軸より左側にある。このように、オフセットがあるのが望ましい。なお、オフセットがあれば、供給口１０４、及び、吸引口１０５は、図とは左右が逆の配置等でもよい。

このように、供給口１０４、及び、吸引口１０５は、水平方向にオフセットがある配置であると、吸引口１０５からの吸引により、投入物を回転させる、すなわち、渦の流れを作れる。さらに、重力により、投入物は落下する。したがって、粉取機１００は、渦、及び、重力により、内面で投入物を螺旋状に流すことができる。

また、物体は、例えば、吸引口１０５等から外部へ排出される。排出された物体は、例えば、乾燥機本体が備える集塵フィルタ等で集められる。

図２は、粉取機１００の例を示す図である。上図は、粉取機１００を上から見下ろす図である。また、中図は、粉取機１００を正面から見た図である。さらに、下図は、粉取機１００を下から見上げた図である。

図示するように、フィルタ１０３は、粉取機１００の内部に設置される。また、フィルタ１０３は、粉取機１００等のサイズに合わせて直径が定まる。なお、フィルタ１０３は、直径が大きいほど望ましい。そして、直径が大きいと投入物が減速するスピードを抑えることができる。このようにして、投入物の旋回速度を高く維持すると、投入物から粉をより多く分離できる。

なお、フィルタ１０３は、粉取機１００と一体でもよいし、又は、粉取機１００に取り付けと取り外しができる構成のどちらでもよい。

［穴部の第１例］
図３は、第１例のフィルタ１０３の外観を示す図である。図示するように、フィルタ１０３は、Ｚ軸方向へ向かって逆の円錐形である。したがって、フィルタ１０３は、供給口１０４の方が直径が大きい形状である。そして、フィルタ１０３は、例えば、以下のような穴部を備える。

図４は、穴部の第１例を示す図である。例えば、穴部は、フィルタ１０３に、図４（Ａ）に示すように形成される。図４（Ａ）に示すように、穴部は、フィルタ１０３の一部、又は、全面に形成される。なお、穴部は、垂直方向において、供給口１０４、及び、吸引口１０５の間に形成されるのであれば、数、及び、配置は、図示する以外であってもよい。

以下、図４（Ａ）における穴部を拡大して、図４（Ｂ）を例に説明する。

穴部は、水平方向に対して、垂直上向きとなる角度の方向（以下「第１方向Ｘ１」という。）へ向かってフィルタ１０３の内面に形成される。なお、以下の説明では、投入物は、矢印で示す方向（以下「渦方向２００」という。）に流れるとする。

以下、水平方向を「水平軸Ｘ０」で示す。例えば、第１方向Ｘ１は、水平方向に対して、垂直上向きに１０度程度の角度となる。以下、水平軸Ｘ０を基準に、第１方向Ｘ１が成す角度を「第１角度ＡＧ１」という。また、第１方向Ｘ１に直交する方向を「第２方向Ｘ２」という。

穴部は、渦流を上向きにする角度で形成されるのが望ましい。すなわち、第１角度ＡＧ１は、渦方向２００に沿う方向（図では右下方向である。）ではなく、渦流を上向きにする角度（図では右上方向である。）である。

このような穴部があると、フィルタ１０３は、材料から、細かな粉等の物体をより除去できる。

第１角度ＡＧ１は、５度乃至３０度であるのが望ましい。また、第１角度ＡＧ１は、１０度以下の水平に近い角度であるのがより望ましい。

また、穴部は、第２方向Ｘ２より、第１方向Ｘ１が長い形状である。以下、穴部の第１方向Ｘ１の寸法を「幅Ｌ１」という。一方で、穴部の第２方向Ｘ２の寸法を「高さＬ２」という。

例えば、幅Ｌ１は、２５ミリメートルである。一方で、高さＬ２は、２ミリメートルである。なお、幅Ｌ１、及び、高さＬ２の寸法は、上記以外の値でもよい。

高さＬ２の寸法は、材料より小さい値であるのが望ましい。この例では、材料の直径が３ミリメートルであるため、高さＬ２の寸法は、３ミリメートル以下が望ましい。ゆえに、高さＬ２の寸法は、材料のサイズ等に合わせて定まる。

幅Ｌ１の寸法は、第１方向Ｘ１へ２５～５０ミリメートル程度の長さであるのが望ましい。ただし、幅Ｌ１の寸法は、フィルタ１０３の直径等に合わせて定まる。

一方で、幅Ｌ１の寸法が長くなるほど、フィルタ１０３の耐久性が低下しやすい。すなわち、あまり長い幅Ｌ１であると、フィルタ１０３の強度が低下しやすい。また、あまり長い幅Ｌ１であると、フィルタ１０３の高さＬ２が変形し、製造しにくい。

ゆえに、幅Ｌ１の寸法が２５ミリメートル程度であれば、フィルタ１０３は、より耐久性を高くでき、製造しやすくできる。

［穴部の第２例］
図５は、第２例のフィルタ１０３の外観を示す図である。以下、第１例と同様のフィルタ１０３を用いる例で説明する。第２例は、第１例とフィルタ１０３に形成する穴部の形状が異なる。フィルタ１０３は、例えば、以下のような穴部を備える。

図６は、穴部の第２例を示す図である。例えば、穴部は、フィルタ１０３に、図６（Ａ）に示すように形成される。以下、図６（Ａ）における穴部を拡大して、図６（Ｂ）を例に説明する。

穴部は、第１部分Ｐ１、かつ、第２部分Ｐ２を有する形状である。

第１部分Ｐ１は、水平方向へ形成される。なお、第１部分Ｐ１は、主に水平方向へ形成されていればよく、製造誤差等により、完全に水平方向でなくともよい。

第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１とは異なる角度で内面に形成される。以下、第１部分Ｐ１は水平軸Ｘ０と一致する方向に形成されるとする。この水平軸Ｘ０に対し、第２部分Ｐ２は、「第２角度ＡＧ２」となる角度で形成される。

第２角度ＡＧ２は、例えば、１０度以下である。

以上のように、フィルタ１０３は、第１部分Ｐ１、及び、第２部分Ｐ２の組み合わせにより、２方向以上の穴部を備える。このような穴部があると、フィルタ１０３は、材料から、細かな粉等の物体をより除去できる。

なお、第１部分Ｐ１は、第２部分Ｐ２より長いのが望ましい。すなわち、穴部は、水平方向の成分をより多く含む第１部分Ｐ１が多い方が望ましい。このように複数の傾斜で形成される穴の場合は水平方向の成分が多いと、フィルタ１０３は、物体をよく分離できる。

［比較例］
図７は、比較例のフィルタの外観を示す図である。比較例は、上記の第１例、又は、第２例とは穴部の形状が異なる。図示するように、比較例は、穴部の形状が丸穴である。

図８は、比較例のフィルタの断面を示す図である。以下、比較例のフィルタを断面（Ｘ－Ｙ平面についての断面である。）で説明する。

材料３００は、渦流があると、慣性力により、常に矢印に示す方向（接線方向）に進もうとする。

ここで、穴部が丸穴であると、物体が穴部から排出される可能性が低い。具体的には、比較例は、穴部（図において白色部分である。）に対し、内壁（図ではハッチング部分である。）部分の存在する割合が高い。そのため、物体が内壁に当たり、排出されない可能性が高くなる。

一方で、上記の第１例、又は、第２例は以下のようになる。

図９は、第１例、又は、第２例のフィルタ１０３の断面を示す図である。第１例、又は、第２例は、比較例より、穴部の存在する割合が高い。ゆえに、フィルタ１０３は、物体をよく分離できる。

第１例、又は、第２例のフィルタ１０３は、比較例のフィルタに対し、除去率を数十％程度アップさせることが可能となる。なお、除去率は、条件により様々である。

また、上記の第１例、又は、第２例のような向きに穴部が形成されると、投入物の流れ（渦方向２００である。）を乱すことができる。このように、投入物を流す上で乱れが生じると、投入物には衝撃が加わりやすくなる。そして、衝撃が適度に加わると、フィルタ１０３は、投入物から物体をより分離できる。例えば、静電気等により、材料に粉が付着しているような場合には、ある程度の衝撃があると、よく粉が落ちる。ゆえに、第１例、又は、第２例は、物体の除去率を高くできる。

投入物を渦方向２００以外の方向、具体的には前記投入物が流れる渦流を上向きとなる方向へ誘導するようにすると、投入物がフィルタ１０３内部に留まる時間を長くできる。

ほかにも、第１例、又は、第２例のような向きに穴部が形成されると、以下のような効果が生じる。

図１０は、ブリッジの発生例を示す図である。比較例等であると、図示するように、ブリッジが発生しやすい。具体的には、ブリッジ（破線で囲う範囲がブリッジの発生している例である。）は、フィルタ１０３の下部で材料が留まり、排出されにくい現象である。

このような現象は、例えば、以下のような空気の流れ等が原因となって発生する。

図１１は、隙間による逆流の例を示す図である。例えば、図１に示すような装置構成において、成形機１０２等に隙間３０１が生じる場合がある。このような隙間３０１があると、吸引口１０５から吸引している間は、通常の空気の流れのほかに、外気等が矢印に示す向きに流れる。すなわち、外気は、隙間３０１から入り、成形機１０２、及び、粉取機１００等を材料が流れるのとは逆流する向きに流れる。

図１２は、不活性ガスによる逆流の例を示す図である。成形機のスクリュー内の酸素等を減らすために、例えば、図示するような位置から、不活性ガスが注入される場合がある。不活性ガスは、例えば、窒素等である。このような不活性ガスの注入がされると、不活性ガスは、矢印に示す向きに流れる、すなわち、成形機１０２、及び、粉取機１００等を材料が流れるのとは逆流する向きに流れる。

したがって、隙間３０１、又は、不活性ガスの注入等があると、逆流（図１１及び図１２では主に上方向となる。）により、成形機１０２、及び、粉取機１００等を材料が流れる方向（図１１及び図１２では主に下方向となる。）を遮る流れとなる。すなわち、逆流は、材料を押し上げる力を発生させる。

このような力が材料の流れの抵抗となり、材料がフィルタ１０３の下部等で溜まる原因となる。その結果、ブリッジの原因となる。

特に、フィルタ１０３の下部等のように、ボトルネックとなる箇所では、空気、及び、材料がどちらも集中する。そのため、このような材料、及び、空気が通過できる面積が狭くなるボトルネックとなる箇所ではブリッジが生じやすい。

逆流による空気は、ボトルネックとなる箇所では集まるため、圧力が高くなりやすい。そのため、ボトルネックとなる箇所では、特に材料の流れに対する逆流による抵抗が大きくなりやすい。

そこで、上記の第１例、又は、第２例のように、材料の流れを乱すことができると、一定の材料が流れに逆らうため、フィルタ１０３の下部等において材料が集中しにくい。特に、穴部がフィルタ１０３の内面に複数形成されると、フィルタ１０３の様々な位置で乱れを生じさせることができる。そのため、材料の密度が高くなるのを防ぐことができる。

ゆえに、上記の第１例、又は、第２例のような穴部を備えるフィルタ１０３を用いると、ブリッジが生じにくくなる。

さらに、ブリッジが生じにくいのであれば、材料を排出する排出口を小さくできる。そして、排出口が小さくできると、フィルタ１０３の内面は傾斜を小さくできる。フィルタ１０３の内面の傾斜を小さくできると、投入物がフィルタ１０３内部に留まる時間を長くできる。その結果、フィルタ１０３は、物体をより分離できる。

［変形例］
穴部は、例えば、以下のような形状でもよい。

図１３は、穴部の第１変形例を示す図である。図６と比較すると、第２部分Ｐ２が左上方向に向いている点が異なる。

図１４は、穴部の第２変形例を示す図である。図６と比較すると、第１部分Ｐ１、及び、第２部分Ｐ２の配置が左右逆な点が異なる。

図１５は、穴部の第３変形例を示す図である。図６と比較すると、第１部分Ｐ１、及び、第２部分Ｐ２の比率が異なる点が異なる。

［他の実施形態］
穴部は、材料が流される方向に応じて形成される。具体的には、図４等において、材料は、左上から右下へ螺旋状に流されるが、右上から左下へ流されてもよい。このような場合には、穴部は、上記に説明する向きとは左右対称となる形状で形成される。

なお、穴部は、すべて同じ形状でなくともよい。すなわち、穴部は、複数種類の形状が混ざってもよい。

フィルタ１０３は、実用金属等で製造する。例えば、フィルタ１０３は、ステンレス、鉄、又は、チタン等の実用金属等で製造されるのが望ましい。

なお、本発明は、上記に例示する各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項のすべてが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１００ ：粉取機
１０１ ：材料ホッパー
１０２ ：成型機
１０３ ：フィルタ
１０４ ：供給口
１０５ ：吸引口
２００ ：渦方向
３００ ：材料
３０１ ：隙間
ＡＧ１ ：第１角度
ＡＧ２ ：第２角度
Ｌ１ ：幅
Ｌ２ ：高さ
Ｐ１ ：第１部分
Ｐ２ ：第２部分
Ｘ０ ：水平軸
Ｘ１ ：第１方向
Ｘ２ ：第２方向

Claims (2)

1. 材料、及び、物体を含む投入物から前記物体を分離し、フィルタを備える粉取機であって、
   供給口と、
   前記供給口より垂直方向において下に位置する吸引口とを備え、
   前記フィルタは、
   前記垂直方向へ向かって逆の円錐形であり、
   前記投入物を受け止める内面と、
   水平方向へ前記内面に形成される第１部分、及び、前記第１部分とは異なる角度である第２角度で前記内面に形成される第２部分を組み合わせた穴部と
   を備え、
   前記投入物は、
   前記供給口から供給されると、前記吸引口からの吸い込み、及び、重力により、前記内面を螺旋状に流れ、
   前記供給口、及び、前記吸引口は、
   前記水平方向にオフセットがある位置関係であり、
   前記第２角度は、
   前記水平方向に対して１０度以下の角度であって、
   渦流に沿う方向でない方向である
   粉取機。
2. 前記第１部分が前記第２部分より長い
   請求項１に記載の粉取機。

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