JPH04311402A - 粉体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粉体、例えば微粉末
含水ケイ酸などの微粉体或は超微粉体を所定の袋等に充
填するために好適に用いられる粉体充填装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、粉体を定量して自動的に袋詰
めするために用いられる粉体充填装置については、種々
のものが提供されていて、一般的には、スクリューフィ
ーダ装置によりノズル管（吹込管）を通して粉体を所定
の袋に吹込充填する方式のものが多い。

【０００３】ところで、上述のような微粉体、超微粉体
等の粉体については、粉体間に気体が含まれ、嵩比重が
小さいという問題があるところから、保管スペース，物
流コストの低減化のために、粉体から気体を除いて、嵩
比重を増すことが望まれている。例えば充填袋に比較的
通気性のよい紙袋等を用いるとか、充填に際し脱気を行
なうなどの種々の工夫がされている。

【０００４】しかし、紙製の袋を充填袋に用いると紙粉
が製品に混入するなどの問題があるためポリエチレン等
の合成樹脂製の袋を使用し、脱気を行なう方式が採用さ
れる場合が多い。

【０００５】しかし、粉体充填時の脱気を行なうと、通
常は脱気に伴って粉体も共に抜けてくるため、作業環境
が悪化する他、漏出粉体量も問題となる。従って、充填
装置における粉体の脱気は、抜かれる空気中には出来る
だけ粉体を漏出させない状態で行なうことが求められて
いる。

【０００６】本発明者は、上述のような粉体充填に好適
に用いられる装置の一例を特願昭６１−１０３５６０号
において提案しており、図４に基づいてこの例を説明す
る。２１は粉体貯槽（ホッパー２１）であり、その下部
の一側から他側に向かって水平に二重管構造のノズル管
が延在されている。２３はその外管、２４はその内管を
なす多孔質フイルターの筒体である。

【０００７】２２は、回転することにより、ホッパー２
１内の粉体を前記内管２４を通してその先端から外部に
送り出すフィーダスクリューである。

【０００８】そして前記外管２３と内管２４の間隙は、
該外管２３に接続された吸気用パイプ２５を介し、不図
示の外部減圧装置によって減圧状態が与えられ、内管２
４を通して管内の粉体を脱気するようになっている。２
６は吸気用パイプ２５の途中に設けられた開閉弁である
。

【０００９】なお２７はスクリューにより送り出される
粉体の流れを下方に向ける案内板であり、２８は外管２
３及び内管２４の先端の開口面積を絞ってノズル管内の
粉体に対する脱気の効果を向上させるように設けられた
邪魔板である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述従来例
の粉体充填装置は、粉体は内管２４内に入って初めて脱
気されるので、ホッパー２１内及び内管２４内のホッパ
ー２１寄りの部分では、空気を含んで嵩比重の小さい粉
体をスクリュー２２が搬送することになる。

【００１１】また上記邪魔板２８は、内管２４の先端の
開口面積を小さくすることで、押し出される粉体に抵抗
を与え、粉体の脱気を促進させるためのものであるが、
対象粉体の比重、粘度、吸湿度等により圧縮や再脱気の
難易が異なるので、粉体の種類や状態により一々上記開
口面積を変えてやる必要があり、このための操作が複雑
である。

【００１２】また、ノズル管２３から押し出された脱気
粉体は、一般に塊状のまま袋に突き当たり、これが計量
装置に正又は負の負荷となって働くので、正しい計量を
妨げ、その結果袋への充填量にばらつきが生ずる場合も
ある。また粉体が塊状のままでは充填袋２９の荷姿も整
い難い。

【００１３】本発明は、上記のような従来の粉体充填装
置の持つ問題点を解消し、この種の充填装置における粉
体の単位時間当たりの搬送重量の増加、袋への充填時間
の短縮、充填精度の向上、荷姿の整姿、及び装置のノズ
ル回りの負荷の軽減等を実現することを目的としてなさ
れたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の粉体充填装置の特徴は、粉体貯槽の底部内
とこの貯槽から水平方向に突設されているノズル管内と
に渡って設けたフィーダスクリューの駆動により、この
ノズル管を通して粉体を外部に送り出すように構成され
た粉体充填装置において、上記粉体貯槽底部の壁面、あ
るいはこれに加えてノズル管を、粉体は通さないが気体
は通すフイルター部材によって形成し、このフイルター
部材からなる部分の外側を囲むように外套を設け、上記
隔壁と外套との空隙に吸気手段を接続したことにある。

【００１５】上記フイルター部材は、例えば焼結金属又
はセラミックスからなる多孔質体を用いて好適に形成で
きる。

【００１６】また本発明の粉体充填装置は、上記ノズル
管の先端を、管内のフィーダスクリュー先端よりも一定
長長く延設して設けることも好ましい。この延設の長さ
は、粉体の種類や状態にもよるが、フィーダスクリュー
から押し出されてこの部分を通過する間に粉体が十分圧
密され、脱気が向上するという効果が満足される範囲と
して例えば実験的に確認して決めることができる。また
この部分の長さを可変にすることも好ましい。

【００１７】また本発明の粉体充填装置において、ノズ
ル管の先端から押し出される粉体が砕け易いように、例
えばノズル管開口に対抗して尖鋭な刃を配置した破塊手
段をノズル管先端近傍に設けることも好ましい構成であ
る。

【００１８】前記の粉体貯槽の隔壁の少なくとも一部を
構成する多孔質体は、対象粉体の粒度，性質，必要な濾
過精度等に応じその構成材料等を選択決定すればよいが
、一般的には濾過焼結金属エレメントとして市販されて
いるもの（例えばステンレス系のＳＵＳ３１６Ｌ相当で
、空隙率３７〜４３％、公称濾過精度１〜１２０μｍ、
好ましくは２０〜４０μｍのＳＭＣ株式会社製のもの）
、或は同等のセラミックスエレメントのものが好ましく
使用される場合が多い。

【００１９】本発明において対象とされる粉体は、数μ
ｍ〜数十μｍの粒度のものが通常であるが、特にこれに
限定されることなく、１μｍ以下の超微粉末あるいは比
較的大粒径の粉体も対象とできる。粉体の種類としては
、微粉末含水ケイ酸等の化学製品，穀類粉体，セメント
，セラミックス等の比較的嵩比重の小さい粉体を例示す
ることができる。

【００２０】前記フイルター部材の外部から内部に対し
て作用させる粉体脱気のための吸気圧は、前記対象粉体
の種類，フイルター部材の性状、又脱気装置の能力等に
もよるが、粉体の脱気状態、充填能力等からして、５０
〜５５０ｍｍＨｇ程度が適当である場合が多い。

【００２１】

【作用】上記の構成によれば、粉体をホッパーの底部か
ら脱気するので、フィーダスクリューによって搬送する
単位時間当たりの粉体量を大きくでき効率のよい搬送が
実現でき、袋への所要充填時間を短くできる。

【００２２】また、上記粉体充填装置の上記ノズル管の
先端内に、フィーダスクリューの存在しない筒部を形成
することで、脱気効果を一層向上できる。

【００２３】またノズル管先端から押し出される塊状の
粉体を崩すようにした場合には、充填精度が向上し、充
填量のばらつきが少なくなる。

【００２４】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

【００２５】実施例１ 図１は本発明の粉体充填装置の一例の構成概要を示す図
であり、図２は図１のＡ−Ａに沿った断面図である。

【００２６】本実施例について説明すると、図において
、１は粉体を貯留するホッパー、３はホッパー１の下部
から水平方向に外部に突設されたノズル管であり、ホッ
パー１の内部からこのノズル管３の内部に渡って先端近
傍までフィーダスクリュー２が設けられている。このフ
ィーダスクリュー２は、不図示の駆動装置によって所定
の速度で回転され、ホッパー１内の粉体をノズル管３を
通してその先端から送り出すようになっている。

【００２７】そして上記ホッパー１の底部隔壁の一部は
、例えば粉体は通さないが気体は通す焼結金等の多孔質
フイルター４によって形成され、更にこの多孔質フイル
ター４の外側を囲む外套７により吸気室１０が形成され
ている。なおホッパー１の底部は、図２に示したように
、フィーダスクリュー２に沿った半円状の断面をもつよ
うに設けられている。また外套部７はホッパー１に沿っ
て円筒状に形成されている。

【００２８】５はこの吸気室１０に接続された吸気用パ
イプであり、この吸気用パイプ５を介して、不図示の外
部減圧装置によって吸気室１０に減圧状態が与えらる。 なお粉体が空気と共に多孔質フイルター４を通して吸気
室１０側に抜けることが考えられるが、これは多孔質フ
イルター４の孔径等を対象粉体に応じて適当に決めるこ
とで、十分少ない状態に抑制できることは実験的に確認
されている。６は吸気用パイプ５の途中に設けた開閉弁
である。

【００２９】なお、粉体貯槽の底部からの脱気の機構に
加えて、例えば図４に示したようなノズル管からの脱気
機構を付加して更に脱気効果を向上することもできる。

【００３０】１１は、ノズル管３の先端部分にフィーダ
スクリューが存在しないように形成した先端筒部（長さ
ａ）であり、この長さａを調節することにより粉体の嵩
比重を更に加減することができる。即ち、フィーダスク
リュー２の端部から押し出された粉体は、上記先端筒部
を通過する間に、ノズル管壁や粉体粒子間の摩擦抵抗に
より圧密されて嵩比重を増すからである。上記の長さａ
は、一般に短いと、粉体がスクリューで撹拌されほぐれ
たままで押し出されて、かえって嵩比重を減少させる結
果となり易いので、粉体の種類や粒度を考慮した上で適
当な長さに設定することが望ましい。

【００３１】８はノズル管から塊状の状態で押し出され
る脱気粉体を崩すための破塊手段を示し、本実施例では
、刃状部材１３と、これを支持する支持部材１２とで構
成されている。

【００３２】上記支持部材１２は例えば長方形の平板の
一端をノズル管３の先端上部外周に固定し、他端をノズ
ル管３の前方に延設して刃状部材１３の上端を固定支持
するように設けられる。刃状部材１３は、その下端側を
斜め下方に延設されて、ノズル管開口から押し出されて
くる塊状の粉体を砕き易いように尖鋭な刃がノズル管３
の開口に対向するように設置される。

【００３３】なお刃状部材１３は、適宜の角度をもった
ものを複数枚設けてもよく、また材質は粉体の性質に適
する任意のものが使用できる。

【００３４】また上記支持部材１２は、刃状部材１３を
取付ける機能に加えて、包装袋を整姿してノズル管３よ
り出てくる製品が図５の要に袋に直接当たって計量装置
に正又は負の荷重がかかることを防ぐことにも効果的に
機能する。

【００３５】９は例えばポリエチレン袋等の充填袋であ
る。

【００３６】以上の構成を持つ粉体充填装置の動作を説
明すると、先ずノズル管３に充填袋９の充填口を嵌挿さ
せる。次いで吸気用パイプ５の開閉弁６を開き、ホッパ
ー１底部の多孔質フイルター４を通してホッパー内の粉
体の吸気を行ないながら、フィーダスクリュー２を所定
の速度で回転させて粉体の充填を開始する。

【００３７】ホッパー１内で脱気された粉体は、フィー
ダスクリュー２によってノズル管３内を通って押し出さ
れ、フィーダスクリューの途切れた先端筒部１１に至る
。ここでノズル管壁や粉体自身の摩擦の影響を受けて更
に圧密され、塊状となってノズル管３先端から押し出さ
れる。この押出しの際に粉体の塊は刃状部材１３に当た
って崩され、細かくなって充填袋９内に落下する。

【００３８】なお充填の操作には、上記の状態で一定時
間行なった後、充填終期においてスクリューの回転を低
速に切換えて充填量の精度が出るようにすることが望ま
しい。このような充填のためのフィーダスクリュー２の
回転開始、停止、速度切換え等の制御は不図示の計量装
置からの信号によって行なわせることができる。

【００３９】以上の構成をなす本実施例装置の効果を確
認するために、図４に示した従来例装置と対比して比較
試験を行なった。

【００４０】脱気機構の効果については、粉体の単位時
間当たりの搬送重量、及び袋への所定量充填所要時間で
比較し、また破塊手段の有無の効果については、充填精
度で比較した。

【００４１】試験は、上記両装置ともホッパー容量１．
１５ｍ３　、ノズル管内径７２．１ｍｍ、ノズル管長４
１０ｍｍ、フィーダスクリュー径６８ｍｍ、ピッチはホ
ッパー内９５ｍｍ及びノズル内６８ｍｍのバリアブルピ
ッチとし、従来装置の邪魔板２８の開口面積は８３７ｍ
ｍ２　、本実施例装置のノズル管３の先端筒部１１の長
さａは１００ｍｍとした。

【００４２】多孔質フイルターには、両装置とも公称濾
過精度４０μｍ（ＳＭＣ株式会社製）のものを使用した
。

【００４３】フィーダスクリューの回転速度は、２５０
ｒｐｍと５００ｒｐｍの２段切換えとし、充填時の吸気
圧は４００ｍｍＨｇとした。

【００４４】充填粉体は、充填前（脱気前）の嵩比重が
１６５ｇ／ｌの微粉末含水ケイ酸（粒子径１〜５０μｍ
）、充填袋にはポリエチレン袋を用い、充填目標値を１
０．２０ｋｇに設定して充填を行なった。充填後（脱気
後）の嵩比重は２００ｇ／ｌとなった。

【００４５】なお微粉末含水ケイ酸の粒子径は光透過式
粒度測定器（セイシン企業社製：ＳＫＮ１０００）を用
い、分散剤には濃度１ｇ／ｌのピロリン酸ナトリウム、
試料懸濁液濃度は約２ｇ／ｌとして測定した。

【００４６】上記試験の結果は、下記表１に示したよう
に、単位時間当たりの搬送重量は、本実施例の装置が１
３７ｇ／ｓｅｃ，従来装置は１２１ｇ／ｓｅｃであった
。さらに、１袋当たりの所要充填時間は、平均値で前者
が１分１４秒であるのに対し、後者は１分２４秒であっ
た。従って粉体の単位時間当たりの搬送重量、及び袋経
の所定充填時間による脱気機構の比較においては、本実
施例の装置が従来例の装置よりも優れていることが分か
る。

【００４７】なお充填量の標準偏差では前者は０．０３
３６に対し、後者は０．０３７０で実用上差し支えない
が、搬送重量では１６ｇ／ｓｅｃ後者の方が優れている
。これにより充填袋の整姿金具及び破塊手段が充填精度
を及び速度を高めるのに有効であることが分かる。

【００４８】上記量装置を連続運転させた所、従来装置
では、スクリューの摩耗が著しく約８か月で運転に支障
を生じたが、本実施例装置は約１４か月程度の間運転に
支障を生じなかった。

【００４９】

【表１】

【００５０】上記試験においては、吸気開始直後に僅か
の粉体が吸気気体中に見られたが、以後吸気気体中への
漏出粉体は殆どなかった。これは極めて短時間内に多孔
質フイルターの表面に微細粒子層が形成され、これがフ
イルターの機能を助長したためと考えられる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粉体の脱気をホッパー底部で行なうことで、単位時間当
たりの粉体搬送重量を大きくでき、効率のよい搬送が実
現されるという効果がある。従って充填袋への所定量の
粉体の充填時間が短縮されるという効果がある他、フィ
ーダスクリューの耐久性が向上するという効果がある。 またノズル管先端をフィーダスクリューよりも長く設け
るという簡単な構造で、フィーダスクリューから押し出
される粉体の圧密を行なわせて、脱気効果の一層の向上
が実現できる。

【００５２】さらに、ノズル管先端近傍に破塊手段を設
けた場合には、充填時の計量のばらつきが少なくなり、
荷姿もよくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の粉体充填装置の構成概要を示す図。

【図２】図１のＡ−Ａに沿った断面図。

【図３】実施例１の破塊手段の動作の説明図。

【図４】従来の粉体充填装置の構成概要を示す図。

【図５】図４の装置のノズル管先端においける塊状の粉
体の状態を示す図。

【符合の説明】

１：ホッパー、　　２：フィーダスクリュー、　　３：
ノズル管、４：多孔質フイルター、　　５：吸気用パイ
プ、　　６：開閉弁、　　７：外套、８：破塊手段、　
　９：充填袋、　　１０：吸気室、　　１１：先端筒部
、１２：支持部材、１３：刃状部材、　　１４：刃状部
分、２１：粉体貯槽（ホッパー）、　　２２：フィーダ
スクリュー、２３：ノズル管（外管）、　　２４：多孔
質筒体（内管）、２５：吸気用パイプ、　　２６：開閉
弁、　　２７：案内板、　　２８：邪魔板、２９：充填
袋。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粉体貯槽の底部内とこの貯槽から水平
   方向に突設されているノズル管内とに渡って設けたフィ
   ーダスクリューの駆動により、このノズル管を通して粉
   体を外部に送り出すように構成された粉体充填装置にお
   いて、少なくとも、上記粉体貯槽底部のフィーダスクリ
   ューに近接する隔壁を、粉体は通さないが気体は通すフ
   イルター部材によって形成し、この隔壁のフイルター部
   材からなる部分の外側を囲むように外套を設け、上記隔
   壁と外套との空隙に吸気手段を接続したことを特徴とす
   る粉体充填装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、上記フイルター部
   材は、焼結金属又はセラミックスからなる多孔質体であ
   ることを特徴とする粉体充填装置。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２において、ノズル管内
   の先端部分に、管内のフィーダスクリュー先端よりも一
   定長長く延びた筒部を設けたことを特徴とする粉体充填
   装置。
4. 【請求項４】　　請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   ノズル管の先端から押し出される塊状の粉体を崩す手段
   をノズル管先端近傍に設けたことを特徴とする粉体充填
   装置。