JP7385841B2 - 粉粒体の定量フィーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体を精度よく定量排出する定量フィーダ装置に関する。

従来より、粉粒体（粉体、粉粒体、または粉体と粉粒体を混合されたもの）を微量域で定量排出（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に記載された粉粒体の定量フィーダ装置を開発した。この粉粒体の定量フィーダ装置は、粉粒体の収容容器と、その収容容器の下方に設置された駆動部と、その駆動部から収容容器内に突出された主軸と、主軸に取り付けられた複数の羽根体からなる供給手段と、回転軸に取り付けられ、周縁に粉体の計量溝を適宜ピッチで形成した供給盤と、その供給盤の外方端下に形成された排出シュートとを有している。

収容容器に供給された粉粒体は、収容容器内で回転する供給手段の羽根体により、下方の供給盤に送り出される。供給盤には計量溝が形成されているため、計量溝によって計量された粉粒体が、供給盤の回転により回転搬送されて、排出シュートから排出される。

特許第５４３０１７０号公報

しかしながら、粉粒体が、鉛筆削りの削りカスや綿のような繊維状であり、粉粒体同士が絡み合うものである場合には、収容容器内の粉粒体の高さ方向中央付近において、粉粒体が圧縮されてドーム状に閉蓋してしまう現象（以下、単にブリッジという。）が発生することがある。このブリッジが発生すると、粉粒体が収容容器から計量溝が形成された供給盤に供給されなくなり、定量が中断してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、収容容器内で粉粒体がブリッジすることを防止し、高精度な定量を実現することができ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。

発明者らは、上述のように収容容器内で粉粒体がブリッジする現象について検討を行った。この結果、収容容器内において粉粒体が自重により下方に圧縮される力と、供給手段の羽根体の回転により、羽根体の表面を乗り越えた粉粒体が上に押し上げられる力とが同時に働き、収容容器の粉粒体の高さ方向の中央部で、粉粒体が圧縮されてしまうのではないか、と予測した。

発明者らは、この予測を経て、羽根体が粉粒体を上に押し上げる力を、周方向において不均一にさせることができれば、収容容器内の粉粒体が水平方向にみて圧縮されにくいところが生じるため、そこからブリッジを崩せる、ひいてはブリッジの発生を防止させることができると考えた。そこで、従来の羽根体に加えて、長さを短い他の羽根体を従来の羽根体の上方に設けることで、羽根体が粉粒体を押し上げる力を周方向で不均一化させ、粉粒体のブリッジを防止させることができるとの知見を得て、本発明を想到するに至った。

本発明は、こ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

［１］ 収容容器と、収容容器内に突出する主軸と、主軸に取り付けられ、粉粒体を送り出すための羽根が複数設けられた第１羽根体と、第１羽根体の下方に位置し、第１羽根体から供給された粉粒体を定量する定量部と、
第１羽根体の上方において主軸に取り付けられ、羽根が複数設けられた第２羽根体とを有し、
第２羽根体の少なくとも１つの羽根の先端から収容容器の内側面までの距離は、第１羽根体の羽根の先端から収容容器の内側面までの距離よりも小さい粉粒体の定量フィーダ装置。

［２］ 平面視において、第２羽根体のそれぞれの羽根は、第１羽根体の羽根の少なくとも一部と重複している［１］に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。

［３］ 第１羽根体と第２羽根体とは、同期して回転する［２］に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。

［４］収容容器の内側面の一部には、第１羽根体と第２羽根体との間の高さに、収容容器の内側面から主軸に向かって突出する仕切り板が設けられ、仕切り板の先端は、平面視において、主軸と、第２羽根体の回転を投影した円の外周との間に位置する［１］乃至［３］のいずれか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に係る粉粒体の定量フィーダの定量部の構成を示す平面図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置について説明する。 図１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全体構成を示す図である。図１に示すように、粉粒体の定量フィーダ装置は、粉粒体１が収容された収容容器２と、収容容器２から投下された粉粒体１を定量する定量部３と、定量部３によって計量された粉粒体１を排出する排出シュート４とを、上からこの順に備えている。収容容器２、定量部３、排出シュート４は、フレーム８に固定されている。 収容容器２は、円筒形状を有しており、原料である粉粒体１が供給される開口２ａを上側に備えている。収容容器２は、フレーム８の上に、定量部３を介して取り付けられている。

収容容器２の下方には、主軸１１が設けられ、主軸１１には第１羽根体１４と第２第２羽根体１５とが上から順に取り付けられている。第１羽根体１４は、収容容器２の下方から定量部３に粉粒体を送り出す従来の羽根体と同様の構成を備えている。第２羽根体１５は、収容容器２内の粉粒体を攪拌する。第１羽根体１４と第２羽根体１５とは高さ方向にｔだけ離間して設置されており、収容容器２の高さをＴとすると、ｔ＝Ｔ／２０～Ｔ／５程度の距離に設定されている。

定量部３は、底を有する筒状のトレイ２１（図２）と、トレイ２１内に収容された２つの円板である供給盤５および排出盤６を有している。トレイ２１は平面視において、供給盤５および排出盤６の外形に沿った、「８の字」の形状を有している。供給盤５は、回転軸５１を中心に回転するように構成されている。回転軸５１は、図示しない減速機を介して、モータ７の出力軸に結合されている。

供給盤５には、周縁に複数の凹部が形成されている。この凹部に粉粒体が収容され、粉粒体の計量が行われる。この凹部を定量孔５ａと称する。

排出盤６には、供給盤５の定量孔５ａに歯合する凸部が設けられている。排出盤６は、供給盤５に歯合する位置で、定量孔５ａから粉粒体を強制的に排出するように構成されている。

トレイ２１には、供給盤５と排出盤６が歯合する位置に、孔２１ａが形成されている。孔２１ａの下には、排出シュート４が配されている。供給盤５の定量孔５ａに充填された粉粒体は、排出盤６によって強制排出され、孔２１ａを通って、排出シュート４から排出される。

なお、定量部の構成については、上記の形態に限られず、種々の構成を用いることができる。例えば、排出盤６は設けられていなくても構わない。

収容容器２と定量部３の間には、開口部１２ａを有するカバー１２が設けられている。また、収容容器２の内側面には、高さ方向における第１羽根体１４と第２羽根体１５との間に、平面視においてカバー１２の開口部１２ａの一部をふさぐように、仕切り板１６が設けられている。仕切り板１６の先端は、平面視において、収容容器２の中心と、第２羽根体１５の先端が通る円との間に位置する。

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の定量部の構成を示す平面図である。

図２に示すように、第１羽根体１４は４枚の羽根を有し、それぞれの羽根は主軸１１の接線方向に収容容器２の内側面近傍まで延びている。第１羽根体１４は、時計回りに回転するものであり、各羽根の進行方向先端側には、先端側に向かって高さが低くなるように傾斜した傾斜部１４ａが形成されている。

また、第２羽根体１５は４枚の羽根を有し、それぞれの羽根は主軸１１の接線方向に延びている。第２羽根体１５は、第１羽根体１４と同期して時計回りに回転する。

平面視において、上方に配置される第２羽根体１５は、下方に配置される第１羽根体１４に重なる形状を有している。第２羽根体１５の羽根は、第１羽根体１４からその先端部を除いた分だけ短くした形状に構成されている。第２羽根体１５の各羽根は、第１羽根体１４の各羽根に比べて距離Ｌだけ短くなっている。具体的には、収容容器２の中心軸から第１羽根体１４の羽根の先端までの長さをｒとしたとき、第２羽根体１５の少なくとも１つの羽根は、収容容器２の中心軸から先端までの長さは、ｒの０．２～０．７倍の長さを有している。本実施の形態では、すべての羽根は同じ形状を有し、第２羽根体１５の羽根の長さは、第１羽根体１４の羽根の長さの０．６倍の長さを有している。

以上説明した本実施形態に係る粉粒体の定量フィーダ装置では、まず、第１羽根体１４がカバー１２の表面に沿って回転すると、カバー１２の表面に積み重ねられている粉粒体１の一部が断続的に第１羽根体１４の各羽根に乗り上げる。

この作用は第２羽根体１５を有さない従来の定量フィーダ装置でも同様である。すなわち、第１羽根体１４の各羽根によって粉粒体１が上方に押し上げられることになり、このとき粉粒体１は自重によって下方に押し付けられ、粉粒体１が上下方向から圧縮される現象が起こり、従来の定量フィーダ装置ではブリッジが発生していた。

これに対し、本実施形態の定量フィーダ装置では、平面視において第１羽根体１４の羽根と重複する羽根を有する第２羽根１５が第１羽根１４の上に設けられている。このような構成により、第２羽根体１５は、上面で粉粒体を上方に押し上げ、下面で第１羽根体１４からの力を遮断する。

この結果、自重と第１羽根体１４の回転により上下方向に圧縮されていた部分にかかる力を低減し、ブリッジを発生しにくくすることができる。

また、カバー１２の開口部１２ａの一部を塞ぐ仕切り板１６を、第２羽根体１５よりも収容容器２の内側面側に設けることで、少なくとも開口部１２ａの上方には、第１羽根体１４の先端側が粉粒体１の押し上げようとする力が伝達することを防止することで、ブリッジが発生することをさらに予防することができる。同時に、前記仕切り板１６を、第２羽根体１５よりも下方に設けることで、仕切り板１６の表面に積もる粉粒体１を攪拌するとともに、羽根１５ａが短くなった第２羽根体１５によって攪拌されない収容容器２の外周において、粉粒体１が、自重によって押し潰されて開口部１２ａを介して定量部３に想定より多量に移動することを防止し、粉粒体１の収容容器２から定量部３への移動量を安定化させることができる。

なお、本実施形態では、第２羽根体１５は、第１羽根体１４の基端側と一致する形状を有するものを例に説明したが、平面視において、第１羽根体１４の一部を第２羽根体１５と重複する形状であれば足り、第２羽根体１５の羽根の方が幅広であっても、幅狭であっても、周方向に位相がずれていてもよい。

なお、各羽根の数や延びる方向はこれに限られず、任意に設定することができる。

１ 粉粒体 ２ 収容容器 ３ 定量部 ２１ トレイ ４ 排出シュート ５ 供給盤 ６ 排出盤 ７ モータ ８ フレーム １２ カバー １４ 第１羽根体 １５ 羽根体 １６ 仕切り板

Claims (3)

1. 収容容器と、収容容器内に突出する主軸と、主軸に取り付けられ、粉粒体を送り出すための羽根が複数設けられた第１羽根体と、第１羽根体の下方に位置し、第１羽根体から供 給された粉粒体を定量する定量部と、
   第１羽根体の上方において主軸に取り付けられ、羽根が複数設けられた第２羽根体と、
   円筒形状の収容容器の下方に設けられ、収容容器と定量部との間に開口部を有するカバーと、
   を有し、
   第２羽根体の少なくとも１つの羽根の先端から収容容器の内側面までの距離は、第１羽 根体の羽根の先端から収容容器の内側面までの距離よりも大きく、
   収容容器の内側面の一部には、第１羽根体と第２羽根体との間の高さに、収容容器の内 側面から主軸に向かって突出して平面視においてカバーの開口部の一部をふさぐ仕切り板 が設けられ、
   仕切り板の先端は、平面視において、主軸と、第２羽根体の回転を投影した円の外周との間に位置する粉粒体の定量フィーダ装置。
2. 平面視において、第２羽根体のそれぞれの羽根は、第１羽根体の羽根の少なくとも一部 と重複している請求項１に記載の粉粒体の定量フィーダ装置。
3. 第１羽根体と第２羽根体とは、同期して回転する請求項２に記載の粉粒体の定量フィー ダ装置。

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