JPH05168903A - 粉体分散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体貯槽から略定量づつ供給される凝集した
或は凝集し易い微粒子の粉体をできるだけ分散させ、分
散された粉体を気流と共に外部に経時的に定量送給する
こと。 【構成】 粉体貯槽１６から粉体分散部１８内にスクリ
ューフィーダー２２により搬送された粉体をスクリュー
２１の先端に設けた回転ブラシ１２で分散すると共に、
この回転ブラシ１２に、気体通路２７を介して分散を促
進させる粉体分散・移送用の気体を吹き込み、分散され
た粉体を気流と共に後段の他の処理手段に定量送給する
構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば粉体供給元から
略定量づつ供給される粉体をできるだけ一次粒子の状態
に分散させ、分散された粉体を気流により外部に定量送
給できる粉体分散装置、特に供給量が例えば数ｇ／ｈ〜
数百ｇ／ｈ程度と極少ない場合に好適に使用される粉体
分散装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多くの微粉体（例えば粒径が３０μｍ以
下のもの）は凝集性を有するため二次粒子を形成する傾
向があり、凝集状態の粉体は、均一な分散状態が得難
い。このため気体中に粉体を十分均等に分散させた混合
状態として他の物体に混入させたり、或は粉体を吹き付
けることが求められるような用途に使用する場合には、
上記凝集性が原因して、一次粒子のまま後段の処理手段
まで送給することが難しく、結果として製品の均質性や
均一性を損なう場合も多い。このため、粉体を取り扱う
分野においては、凝集性をもつ粉体の分散が大きな技術
課題の一つとされ、粉体を分散させる分散装置も従来か
ら幾つか提案されている。例えば、スクリューフィーダ
ーで搬送された粉体を多数の回転する硬質球体に接触さ
せることで粉体を撹拌分散させる方式のものや、流下す
る粉体に気流を作用させて凝集した粉体を分散させる気
流式の粉体分散装置が従来知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の前者の
分散装置は、比較的大きい構造の可動部分があり、粒径
の大きい粉体等の大量処理には適しているが、微少径の
粉体を分散処理する装置としては必ずしも有効ではな
い。

【０００４】また上記後者の気流式の粉体分散装置で
は、高い分散能力が得られるものもあるが、必ずしも経
時的な定量送給性能は考慮されておらず、分散した粉体
を一次粒子の状態を保ったまま定量供給するための粉体
分散装置としては適当とは言えない。

【０００５】本発明の目的は、このような従来の粉体分
散装置のもつ問題を解消し、凝集した、或は凝集し易い
粉体をできるだけ一次粒子の状態に分散させることがで
き、かつこの分散の状態を損なうことなく、定量性を保
ちつつ後段の他の処理手段等に対して分散粉体を安定し
て供給できる粉体分散装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明者は、特許請求範囲の各請求項に記載した発
明を完成した。

【０００７】本発明は、代表的には、粉体貯槽と、この
粉体貯槽から送られた粉体を分散する粉体分散部と、こ
れら粉体貯槽と粉体分散部の間を連結する筒状通路と、
この筒状通路内に沿設されて粉体貯槽から粉体分散部に
粉体を送るスクリューと、このスクリューの粉体分散部
に臨む軸先端に上記筒状通路から一部突出するように設
けられ、かつこの軸から放射状に植設された多数の針状
部材を有する回転ブラシとを備え、上記粉体分散部は、
上記筒状通路の先端開口が臨むと共に、上記回転ブラシ
の先端部が突出される粉体分散室と、上記回転ブラシの
外周から針状部材間を通して先端側に粉体分散・移送用
の気体流を圧送供給する圧力気体供給手段とを有し、こ
の粉体分散室には上記回転ブラシを通して粉体分散室内
に送給された粉体を上記気流と共に該粉体分散室外に送
り出す粉体輸送管が接続されていることを特徴とする。

【０００８】上記構成により、スクリューフィーダーで
搬送されてきた粉体は回転ブラシで分散され、さらにス
クリューによる排出の脈動が消され、同時に回転ブラシ
の針状部材の隙間に気流が吹き込まれるので、針状部材
の隙間を通る粉体を一層分散させることができる。

【０００９】また本発明の装置は、その目的を達成する
ために、上記の構成に加えて次のような構成を採用する
ことができる。

【００１０】１．処理する粉体に適した流速の気体を回
転ブラシに吹き込むことができるように、例えば圧力気
体を吹き込む気体通路の断面積を変化させるような流速
調節手段を設ける。

【００１１】２．粉体分散室の内部空所をできるだけ小
さくして粉体が粉体分散室内壁に付着する量を減少さ
せ、また付着粉体の再飛散により送給粉体の濃度が不安
定になるのを防ぐために、粉体分散室を、粉体の流れ方
向に向かって径がせまくなる円錐台形状の空所とし、こ
の円錐台形の母線と軸とのなす角度を３０度以上の範囲
とする。なお上記空所の形状は、上記角度が９０度のと
きに相当する円筒形状の空所としてもよい。

【００１２】３．粉体輸送管を介して粉体を粉体分散室
外部に送り出すに当たり、粉体が良好な分散状態を保っ
たまま輸送されるように、粉体輸送管の途中に分散粉体
を含む気流が流速２０ｍ／ｓ以上になる管径部分を設け
て、粉体同士の衝突で分散を図り、再凝集を防止する。

【００１３】４．粉体輸送管内を移動する粉体が移動中
に輸送管内壁と衝突して完全に分散するように、粉体輸
送管の管長を管径の１０倍以上に設ける。

【００１４】５．粉体貯槽内において、凝集粉体がスク
リューの羽根の間等にブリッジを形成して粉体の定量輸
送を損なうのを防止するために、粉体をスクリュー間に
強制的に押込むようにする。このために例えば、撹拌羽
根をゴム等の弾性体で作り、かつこの撹拌羽根の回転先
端がスクリューの上周縁に弾性的に接触する位置に設け
る。又は撹拌羽根を金属等の剛体で作り、この撹拌羽根
の回転先端がスクリューの上周縁に限りなく近付ける位
置に設ける。

【００１５】６．粉体貯槽、筒状通路、及びスクリュー
フィーダー等を圧力容器内に収納した構造とする。これ
により軸受けの圧力シールや溶接部のピンホールなどか
らの気体漏れの問題を解消し、或は、圧力容器内をメタ
ノールやエタノール等の分散助剤のガス雰囲気として、
凝集性粉体のよりよい分散を可能とする。

【００１６】

【作用】本発明の粉体分散装置によれば、スクリューフ
ィーダーで搬送されてくる凝集した或は凝集し易い粉体
を、回転ブラシと、この回転ブラシに吹き込まれる気流
とで分散を促進し、気流と共に粉体を一次粒子の状態で
後段の処理手段に送給することができる。

【００１７】

【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。

【００１８】実施例１ 図１は本実施例の装置の概略の構成を示す断面図、図２
はこの装置の粉体分散部の概略の構成を示す断面図であ
る。これらの図において、１６は粉体貯槽であり、上部
に設けた上蓋（図示せず）やオイルシール等で密閉され
た圧力容器を形成していて、上記上蓋には原料粉体を取
入れるための粉体取入口（図示せず）が設けられてい
る。８は撹拌軸であり、粉体貯槽１６内に水平方向に設
けられていて、その軸方向の複数位置に、撹拌羽根７が
設けてある。撹拌軸８は、ギア４を介して外部のモータ
ー２に駆動されて回転し、粉体貯槽１６内の粉体を撹拌
混合するようになっている。この撹拌羽根７は例えばゴ
ム等の弾性体で作られ、かつこの撹拌羽根の回転先端が
後述のスクリューフィーダー２２のスクリュー２１の外
周縁に弾性的に接触するような位置に設けられ、粉体を
強制的にスクリュー２１間に押し込むようにしてある。
このような構造にすることにより、嵩比重の小さい粉体
や凝集性の強い粉体がスクリュー間等にブリッジを形成
し、スクリューフィーダー２２から粉体が経時的に定量
送給できなくなるのを防止している。

【００１９】なお上記のスクリューフィーダー２２は、
粉体貯槽１６内の下部に、粉体貯槽１６を横切って設け
られ、モーター２により軸２０が回転駆動されるように
なっている。また３はモーター２の制御装置、６は軸２
０のベアリングである。

【００２０】２３は粉体貯槽１６の側壁下部の開口と粉
体分散部１８を連結する筒状通路としてのケーシングで
あり、後述の分散部１８の内部途中まで延設されてい
る。

【００２１】粉体分散部１８は、図２に示したようにス
クリューフィーダー２２の先端において、上記ケーシン
グ２３と、これを内管としてその一部に設けられたネジ
１９と螺合するネジ９で外挿固定された外管２４とによ
って設けられ、この外管２４には粉体輸送管１３が接続
されている。この外管２４の内部には、ケーシング２３
の先端が開口し、かつ上記粉体輸送管１３の一端が開口
する粉体分散室２６が形成されている。そして上記スク
リュー２１の軸２０はこの粉体分散室２６内まで延設さ
れている。

【００２２】なお一端が上記の如く粉体分散室２６に開
口している粉体輸送管１３の他端は、不図示の後段の処
理手段に延設されている。

【００２３】１２は回転ブラシであり、一部が粉体分散
室２６に向かってケーシング２３から突出するようにス
クリュー２１の軸２０先端に設けられている。この回転
ブラシ１２は、例えばナイロン等の比較的柔軟な材質或
は鋼線等の硬質な材質からなる針状部材が該軸に多数密
集植設されることで形成される。この回転ブラシ１２の
針状部材の先端は、ケーシング２３内周壁にほぼ接する
ように設けられ、上記軸２０の回転に伴って回転駆動さ
れる。なおこの針状部材の線の材質、太さ、植設の密集
程度は、対象とする粉体の種類等によって適宜選択する
ことができ、また回転ブラシの回転速度も、分散の程度
を考慮して適宜定めることができる。

【００２４】１１は、上記分散部１８内においてケーシ
ング２３の先端面と外管２４の凹部底面の間に形成され
る隙間であり、また２７は、ケーシング２３の外周と外
管２４の内周の間に形成される円筒状の気体通路であ
る。

【００２５】以上のように構成される本実施例の分散部
１８は、分散・移送用の圧力気体が、図示しない圧力気
体源から気体供給口１０、上記気体通路２７、隙間１１
を通して回転ブラシ１２の径方向外側から回転ブラシ１
２に圧力気体を吹き出し、回転ブラシ１２の針状部材間
を通る粉体を一次粒子に分散する作用を与えるように設
けられているという特徴がある。

【００２６】このような構成のために、外管２４の凹部
の底付近に設けられる粉体分散室２６は、先端方向（図
の左方）に向かって円錐台形状の空所をなすように設け
られている。なおこの円錐台形状のテーパー部２５（円
錐台形の母線）は回転ブラシ１２の軸と例えば３０度程
度の角度となるように設けられている。この分散室２６
は容積が小さいことが好ましく、分散室２６の容積が大
きいと、回転ブラシ１２で分散された粉体粒子が粉体輸
送管１３に入る前に分散室２６の内壁に付着し、これが
再飛散するため送給される分散粉体の濃度が一定しなく
なるという問題を生じる。従ってテーパー部２５と上記
軸とのなす角度は、３０度以上の範囲として、粉体流が
流れ易くかつ分散室の内容積を小さく押えることが望ま
しい。

【００２７】なお本実施例では、回転ブラシ１２に吹き
込む気体の流速を加減する流速調節手段として、ネジ９
と１９により外管２４の螺合固定位置を変えることで上
記間隙１１の断面積を調節し、回転ブラシ１２に吹き込
む気流の速度を加減できるようにしている。

【００２８】また、粉体輸送管１３を介して粉体を粉体
分散室外部に送り出すに当たり、粉体同士の衝突で分散
を図り、再凝集を防止して粉体が良好な分散状態を保っ
たまま移送されるように、粉体輸送管に少なくとも途中
に分散粉体を含む気流が流速２０ｍ／ｓ以上になる管径
部分を設けることことが好ましい。

【００２９】さらに、軸受けの圧力シールや溶接部のピ
ンホールなどからの気体漏れの問題を解消し、或は、圧
力容器内をメタノールやエタノール等の分散助剤のガス
雰囲気として、凝集性粉体のよりよい分散を可能とする
ように、粉体貯槽、筒状通路、及びスクリューフィーダ
ー等を圧力容器内に収納した構造とすることが可能であ
る。

【００３０】本実施例の装置の動作について説明する
と、粉体貯槽１６内の粉体をスクリューフィーダー２２
で定量搬送させ、スクリュー２１の先端に設けた回転ブ
ラシ１２で掃き出すように分散させることで連続的に分
散室２６内に排出させる。このとき不図示の圧力気体源
から気体吹込口１０を経て圧送供給された気体は、気体
通路２７、間隙１１を通って回転ブラシ１２に（本実施
例では回転ブラシ１２の径方向外側から）吹き込まれる
ので、粉体が凝集していても一次粒子に分散されて分散
室２６に送り出され、経時的に定量の分散粉体を連続し
て気流と共に粉体輸送管１３を通して輸送することがで
きる。

【００３１】実施例２ 図３は実施例２の装置の概略の構成を示す断面図であ
り、図１及び図２と同一の要素には同一の符号を付し
た。

【００３２】本実施例は、実施例１の粉体分散装置の略
全体を圧力容器内に収納した構造になっている。但し、
この場合、収納する実施例１の粉体分散装置では、上記
上蓋が開放されているか、又は上蓋に開口を設けること
が望ましい。

【００３３】この図において、１は密閉された圧力容器
であり、この圧力容器１の内部の圧力は、内部に収納さ
れた実施例１の粉体分散装置の内圧（従って粉体輸送管
１３の内圧）よりも高く保つように設けられている。１
４はこの圧力容器１を高圧に保つための高圧気体の給気
用配管、１５はこの気体の排気用配管であり、粉体輸送
管１３が上記圧力容器１から外部に導出されている。

【００３４】このような構造にすることで、給気用配管
１４から圧入された高圧気体は、気体供給口１０を通っ
て、低圧側の粉体分散室２６内に流れ込む。この圧力容
器１内と粉体分散装置内の圧力差のため、撹拌軸８やス
クリュー２１の軸などの軸受けの圧力シール（例えばオ
イルシール５の部分）や溶接部のピンホールなどからの
気体漏れの問題を全く考慮しなくてよいという利点があ
る。このような構成は、例えば本発明装置が上述した程
度の極微小量の粉体を分散させる用途に使用される場合
に、密閉容器が大きくならないので、実用的な実施に支
障はない。また圧力容器１内に乾燥剤を入れて粉体が吸
湿するのを防いだり、或はメタノールやエタノール等の
分散助剤を液体の形で圧力容器１内に入れることによ
り、これらの気化気体が粉体粒子間の付着力を弱めるた
め、凝集性粉体をよりよく分散させることができる。

【００３５】以上説明した本発明の装置は、例えばプラ
ズマ溶射用粉体供給機、粉体圧縮成形装置の金型に粉体
を散布して製品の付着を防ぐための粉体散布機、プラズ
マ法超微粒子製造装置の粉体供給機、液晶基板のスペー
サー散布装置、粉体の乾式粒度測定装置の粉体供給機、
サンドプラスト装置等の粉体分散装置として好適に用い
られる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の粉体分散装置によれば、以下の
ような効果が得られる。

【００３７】１．凝集した或は凝集し易い粉体を、回転
ブラシと気流でできるだけ一次粒子の状態に分散させ、
この分散状態を保ったまま粉体を気流と共に外部に経時
的に定量供給することができる。

【００３８】２．ケーシングにネジで外挿固定された外
管の螺合固定位置を変えて気体通路の断面積を変化させ
るだけで、回転ブラシに通す気流の速度を調節できる。

【００３９】３．粉体分散室を粉体の流れ方向に向かっ
て径が狭くなる円錐台形状の空所とし、この円錐台形の
母線と軸とのなす角度を３０度以上の範囲とすること
で、粉体分散室を内部空所をできるだけ小さくして分散
された粉体が粉体分散室内面に付着する量を減少させ、
付着粉体の再飛散による輸送粉体の濃度が不安定になる
のを防止できる。

【００４０】４．粉体輸送管に少なくとも途中に分散粉
体を含む気流が流速２０ｍ／ｓ以上になる管径部分を設
けることで、粉体輸送管内の粉体同士の衝突による分散
を図り、再凝集を防止できる。

【００４１】５．粉体輸送管の管長を管径の１０倍以上
とする構造を採用することで、粉体が輸送管内壁と衝突
する確率が高くなり、この衝突によって更に完全に分散
されるため、粉体を良好な分散状態に保ったまま輸送で
きる。

【００４２】６．粉体分散装置の略全体を圧力容器内に
収納する構造とすることで、軸受けの圧力シールや溶接
部のピンホールなどからの気体漏れの問題が解消され、
或はメタノールやエタノール等の分散助剤を液体の形で
上記圧力容器内に入れることにより、凝集性粉体をより
よく分散させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例１の装置の概略の構成を示す断面
図。

【図２】図２は同装置の粉体分散部の概略の構成を示す
断面図。

【図３】図３は実施例２の装置の概略の構成を示す断面
図。

【符号の説明】

１ : 圧力容器、 ２ : モーター、 ３ : モ
ーター制御装置、４ : ギア、 ５ : オイルシ
ール 、６ : ベアリング、７ : 撹拌羽根、 ８ :
撹拌軸、 ９ : ネジ、１０ : 気体供給口、
１１ : 間隙、 １２ : 回転ブラッシ、１３ : 粉体
輸送管、 １４ : 給気用配管、１５ : 排気用配管、
１６ : 粉体貯槽、 １８ : 粉体分散部、１９ :
ネジ、２０ : 軸、 ２１ : スクリュー、２
２ : スクリューフィーダー、 ２３ : ケーシン
グ、２４ : 外管、 ２６ : 粉体分散室、 ２７
: 気体通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 秀男 東京都文京区西片２−12−３ 日清製粉株 式会社本郷寮

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体貯槽と、この粉体貯槽から送られた
   粉体を分散する粉体分散部と、これら粉体貯槽と粉体分
   散部の間を連結する筒状通路と、この筒状通路内に沿設
   されて粉体貯槽から粉体分散部に粉体を送るスクリュー
   と、このスクリューの粉体分散部に臨む軸先端に上記筒
   状通路から一部突出するように設けられ、かつこの軸か
   ら放射状に植設された多数の針状部材を有する回転ブラ
   シとを備え、上記粉体分散部は、上記筒状通路の先端開
   口が臨むと共に、上記回転ブラシの先端部が突出される
   粉体分散室と、上記回転ブラシの周囲から針状部材間を
   通して先端側に粉体分散・移送用の気体流を圧送供給す
   る圧力気体供給手段とを有し、この粉体分散室には上記
   回転ブラシを通して粉体分散室内に送給された粉体を上
   記気流と共に該粉体分散室外に送り出す粉体輸送管が接
   続されていることを特徴とする粉体分散装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、粉体分散室に接続さ
   れている粉体輸送管は、延設されている管路の途中に、
   分散粉体を含む気流が流速２０ｍ／ｓ以上になる管径部
   分が設けられていることを特徴とする粉体分散装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、粉体分散室に
   接続されている粉体輸送管は、管長が管径の１０倍以上
   であることを特徴とする粉体分散装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
   て、上記粉体貯槽、筒状通路、及びスクリューが圧力容
   器内に収納されていることを特徴とする粉体分散装置。