(57)【要約】【課題】粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性を向上させた粉体供給装置を提供する。【解決手段】  成形体を連続的に生成する加圧成形機構１１に粉体材料１０１を供給する粉体供給装置であって、前記粉体材料１０１が供給される導入口２と前記粉体材料１０１が排出される排出口３とを有する筐体１と、前記筐体１の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリュー４ａ、４ｂと、前記筐体の外部に配置され、前記スクリュー４ａ、４ｂを回転駆動するモータ５ａ、５ｂと、前記筐体１の内部の、前記スクリュー４ａ，４ｂの前記排出口３側の先端４１ａ、４１ｂと前記排出口３との間に配置され、前記粉体材料１０１の流れを整流する１つまたは複数の整流部６と、を備える。【選択図】図１
2020175965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形体を連続的に生成する加圧成形機構に粉体材料を供給する粉体供給装置であって、
前記粉体材料が供給される導入口と前記粉体材料が水平方向に排出される排出口とを有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリューと、
前記筐体の外部に配置され、前記スクリューを回転駆動するモータと、
前記筐体の内部の、前記スクリューの前記排出口側の先端と前記排出口との間に配置され、前記粉体材料の流れを整流する１つまたは複数の整流部と、
を備える
粉体供給装置。
【請求項２】
前記整流部は、主面を有する板状部材で形成されており、
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に平行かつ鉛直方向に平行に配置されている
請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記整流部は、円柱状部材で形成されており、
前記整流部の高さ方向は、前記スクリューの前記回転軸方向に垂直かつ鉛直方向に平行に配置されている
請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
前記複数の整流部は、前記スクリューの前記回転軸方向と垂直な方向に並べて配置されており、
前記複数の整流部うち隣り合う２つの間の距離は、前記複数の整流部のうち前記筐体の内壁に隣接する前記整流部と前記内壁との距離よりも小さい
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉体供給装置。
【請求項５】
前記整流部は、前記粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きい複数の開口部を有する板状部材で形成されるとともに主面を有し、
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に対して垂直に配置されている
請求項１に記載の粉体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、粉体を供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスまたは金属等の粉体材料を加圧成形した粉末成形体を、その粉末の融点以下の温度で焼結することにより、粉体間に結合を生じさせて焼結体を得ることができる。粉末成形体を製法にはさまざまな方法がある。たとえば、特許文献１に示すように、スクリューフィーダ出口に、フィーダスクリューとともに回転する分散羽根を配置し、出口に滞留した材料を分散羽根で削り出すように排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６３８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、粉体供給装置の幅方向における粉体材料の供給量の均一性については、未だ改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の粉体供給装置は、
成形体を連続的に生成する加圧成形機構に粉体材料を供給する粉体供給装置であって、
前記粉体材料が供給される導入口と、前記粉体材料が水平方向に排出される排出口とを有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリューと、
前記筐体の外部に配置され、前記スクリューを回転駆動するモータと、
前記筐体の内部の、前記スクリューの前記排出口側の先端と前記排出口との間に配置され、前記粉体材料の流れを整流する１つまたは複数の整流部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、粉体供給装置の幅方向における粉体材料の供給量の均一性を向上させた粉体供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の粉体供給装置を上から見た模式図である。
【図２】図１の粉体供給装置のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】単一の板状の整流部６００を配置したときの、筐体１の一部を拡大した図である。
【図４】図１および図２の粉体供給装置の整流部の変形例を示す図である。
【図５】図１および図２の粉体供給装置の整流部の別の変形例を示す図である。
【図６】図５の粉体供給装置の整流部を排出口側から見たときの図である。
【図７】実施例１の整流部の構成および配置を示す図である。
【図８】図７の整流部を排出口側から見たときの図である。
【図９】実施例２の整流部の構成および配置を示す図である。
【図１０】実施例３の整流部の構成および配置を示す図である。
【図１１】図１０の整流部を排出口側から見たときの図である。
【図１２】実施例４の整流部の構成および配置を示す図である。
【図１３】図１２の整流部を排出口側から見たときの図である。
【図１４】実施例５の整流部の構成および配置を示す図である。
【図１５】図１４の整流部を排出口側から見たときの図である。
【図１６】実施例６の整流部の構成および配置を示す図である。
【図１７】図１６の整流部を排出口側から見たときの図である。
【図１８】各実施例１〜６および比較例の、粉体供給装置の幅方向における粉体材料の供給量割合の分布を示すグラフである。
【図１９】各実施例１〜６における、粉体供給装置の幅方向における成形体の密度の分布を示すグラフである。
【図２０】実施例１〜６および比較例の粉体材料の供給量割合および成形体の密度の測定結果を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（本開示に至った経緯）
セラミックスや金属の粉体材料を加圧成形した粉末成形体を、その粉末の融点以下の温度で焼結することにより、粉体間に結合が生じて焼結体を得ることができる。これは、窯業製品、セラミックス、粉末冶金、またはサーメット等を製造する主要な方法である。
【０００９】
焼結方法として、常圧焼結法、ガス圧焼結法、ホットプレス法、熱間静水圧（ＨＩＰ）法、通電加圧法、ミリ波法等があり、成形体を加圧状態で加熱することが有効である。ただし、これらの焼結方法は、バッチ処理のため生産性が低いという点で課題がある。そこで、生産性を高める焼結方法として、連続的に処理できるロールタイプによる焼結方法が広く知られている。ロールタイプにおいては、一対のロールの隙間に加圧対象物を挿通することで、加圧処理と、加圧処理後に取り出す工程とを連続して行うことが可能であり、高い生産性を得ることができる。
【００１０】
また、焼結処理を施す成形体の製法にもいくつかの方法がある。焼結方法と同様に、生産性を高めるためにバッチ処理ではなく連続処理が求められる。連続処理による成形体の製法には、たとえば、粉体材料を、ホッパーからベルトコンベア上に一様にのせた後、曲面を持つ押し型により、粉体材料を加圧しながらベルトコンベアを動作させることによって、連続的に圧縮成形する方法がある。
【００１１】
成形体中に含まれる気体により焼結後に空隙が発生するのを抑制するため、または焼結時の熱や荷重の伝達にかかわる粉体材料同士の接触面積を増加させるため、成形体の密度は高いことが望ましい。しかし、この方法の場合、粉体材料の逃げのために与えられる荷重が小さく、成形体の密度が低くなってしまうという課題がある。
【００１２】
また、ｓｌｉｐ  ｃａｓｔｉｎｇ法のように、粉体材料に適当な分散剤（たとえば、アルギン酸アンモン）を加えて泥漿を作り、石膏の型に流し込み、泥漿中の水分を石膏型に吸収させて残った成形体を取り出す方法もある。この方法は、金型やプレスを用いないため設備費を抑制することができるが、成形体の密度の低下や、分散剤の残留による成形体の純度の低下が課題となる。
【００１３】
密度の高い成形体を連続的に得る方法としては、一対のロールの隙間に粉体材料を押し入れて、連続して圧縮成形する方法が挙げられる。このような方法として、ロールを水平に配置し、このロールの上部にホッパーを配置し、重力を用いてロール間に粉体材料を供給する方法がある。しかし、より成形体の密度を高くするには、重力のみで材料を供給するのでは荷重不足となる場合がある。また、このような配置では、成形体が垂直に排出されるため、成形体の回収に工夫が必要となる。したがって、ロールを上下に配置して、上下のロールの間にスクリューフィーダにより連続して材料を高圧力で供給し、ロールから出てくる成形体をコンベア等で回収する方法が望ましいと考えられる。
【００１４】
上述したような用途で用いられるスクリューフィーダには、ロールに対して均一に材料を供給することが求められている。このため、特許文献１に示す方法が考案されている。
【００１５】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、粉体材料を供給する際、スクリューフィーダの筐体壁との摩擦のため、筐体壁近傍を流れる粉体材料は、筐体壁から離れた中央部を流れる粉体材料に比べて流速が低下する。また、スクリューフィーダ出口に分散羽根を配置すると、ロール間に材料を供給する際の圧力損失が生じることがあり、成形体の密度を低下させる要因となる。このように、特許文献１に示す方法において、単位時間あたりの材料供給量の均一性を向上することは可能であるが、粉体供給装置の幅方向の材料供給量の均一性が考慮されていないため、幅方向の材料供給量のばらつきが課題となっている。
【００１６】
そこで、本発明者らは、粉体材料供給時の大きな圧力損失を生じさせることなく、粉体供給装置の幅方向の材料供給量の均一性を向上させための粉体供給装置を検討し、以下の構成を考案した。
【００１７】
本開示の一態様にかかる粉体供給装置は、
成形体を連続的に生成する加圧成形機構に粉体材料を供給する粉体供給装置であって、
前記粉体材料が供給される導入口と前記粉体材料が水平方向に排出される排出口とを有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリューと、
前記筐体の外部に配置され、前記スクリューを回転駆動するモータと、
前記筐体の内部の、前記スクリューの前記排出口側の先端と前記排出口との間に配置され、前記粉体材料の流れを整流する１つまたは複数の整流部と、
を備える。
【００１８】
このような構成により、スクリューの排出口側の先端と排出口との間に整流部を設けて粉体材料の流速を制御することができ、粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性を向上させることができる。
【００１９】
前記整流部は、主面を有する板状部材で形成されており、
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に平行かつ鉛直方向に平行に配置されていてもよい。
【００２０】
このような構成により、粉体供給装置の幅方向における中心付近で粉体材料の流速を制御できるため、粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性を向上させることができる。
【００２１】
前記整流部は、円柱状部材で形成されており、
前記整流部の高さ方向は、前記スクリューの前記回転軸方向に垂直かつ鉛直方向に平行に配置されていてもよい。
【００２２】
このような構成により、同じ形状の整流部を複数用意して、粉体材料の種類等により、整流部の数や配置を調整して、粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性をさらに向上させることができる。
【００２３】
前記複数の整流部は、前記スクリューの前記回転軸方向と垂直な方向に並べて配置されており、
前記複数の整流部うち隣り合う２つの間の距離は、前記複数の整流部のうち前記筐体の内壁に隣接する前記整流部と前記内壁との距離よりも小さくてもよい。
【００２４】
このような構成により、さらに、粉体供給装置の幅方向において粉体材料の供給量のばらつきを低減することができる。
【００２５】
前記整流部は、前記粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きい複数の開口部を有する板状部材で形成されるとともに主面を有し、
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に対して垂直に配置されていてもよい。
【００２６】
このような構成により、異なる材料を処理する場合に、材料ごとに対応する整流部を用意することで、段取り替えを簡便化することができる。
【００２７】
以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本開示の粉体供給装置を上から見た模式図である。図２は、図１の粉体供給装置のＡ−Ａ’断面図である。なお、以下の説明において、各図におけるＸ方向を粉体材料供給方向、Ｙ方向を幅方向、Ｚ方向を鉛直方向と称することもある。
【００２９】
粉体供給装置１００は、図１および図２に示すように、成形体を連続に生成する加圧成形機構１１に、矢印１０１で示す粉体材料１０１を供給する。粉体供給装置１００は、粉体材料１０１の導入口２と排出口３とを有する筐体１と、スクリュー４ａ、４ｂと、モータ５ａ、５ｂと、複数の整流部６とを備える。スクリュー４ａ、４ｂは、筐体１の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料１０１を搬送する。すなわち、粉体材料１０１は、スクリュー４ａ、４ｂによりＸ方向に搬送される。なお、本実施の形態においては、２本のスクリュー４ａ、４ｂが配置されているが、スクリューの数はこれに限らない。モータ５ａ、５ｂは筐体１の外部に配置され、スクリュー４ａ、４ｂを回転駆動する。整流部６は、筐体１の内部の、スクリュー４ａ、４ｂの排出口３側の先端４１ａ、４１ｂと排出口３との間に配置される。粉体供給装置１００は、加圧成形機構１１に隣接して配置される。加圧成形機構１１は、鉛直方向に並べて配置された２本のロール１２ａ、１２ｂを有する。図２に示すように、２本のロール１２ａ、１２ｂの間に、粉体供給装置１００の排出口３から粉体材料１０１が供給され、成形体１３が形成される。このように、粉体供給装置１００から供給された粉体材料１０１は、加圧成形機構１１によって成形体１３に形作られる。
【００３０】
＜導入口＞
導入口２は、図２に示すように、筐体１の図示上方に設けられ、粉体材料１０１を筐体１の内部へ導入する。また、導入口２には、ホッパー７が設けられており、ホッパー７の開口部より粉体材料１０１が投入される。
【００３１】
＜排出口＞
排出口３は、筐体１の加圧成形機構１１側の端部に設けられる。排出口３から、加圧成形機構１１のロール１２ａ、１２ｂの間に粉体材料１０１が水平方向に排出される。なお、本実施の形態において、水平方向とはＸ方向であり、材料供給方向と同じ方向である。排出口３は、図２に示すように、ロール１２ａ、１２ｂの間に粉体材料１０１を供給する。また、筐体１は、整流部６が配置されている部分から排出口３に向かって、薄くなるように形成されている。
【００３２】
＜スクリュー＞
スクリュー４ａ、４ｂは、図１に示すように、筐体１の内部に幅方向に並列に配置され、材料供給方向に粉体材料１０１を搬送する。スクリュー４ａ、４ｂの回転軸はそれぞれ、材料供給方向と平行である。スクリュー４ａ、４ｂはそれぞれ、スクリューシャフト４２ａ、４２ｂと、スクリューシャフト４２ａ、４２ｂの外周面に形成されたフライト４３ａ、４３ｂとを有する。スクリュー４ａ、４ｂはモータ５ａ、５ｂにより回転駆動する。また、モータ５ａ、５ｂの回転数は、制御部８によりそれぞれ独立に制御することができる。
【００３３】
＜整流部＞
粉体供給装置１００には、複数の整流部６が設けられている。それぞれの整流部６は、スクリュー４ａ、４ｂの排出口３側の先端４１ａ、４１ｂと排出口３との間に配置され、粉体材料１０１の流れを整流する。また、本実施の形態において、整流部６は主面６０を有する板状部材で形成されている。なお、主面６０とは、整流部６のうち最も表面積の大きい面である。それぞれの整流部６の主面６０は、スクリュー４ａ、４ｂの回転軸方向に平行かつ鉛直方向に平行に配置されている。整流部６はそれぞれ、可動部のない構造であり、筐体１の内部において粉体材料１０１の流速を低減させることができる。本実施の形態においては、整流部６は、スクリュー４ａ、４ｂの排出口３側の先端４１ａ、４１ｂ近傍に幅方向に並べて配置されている。
【００３４】
図１および図２のように板状の整流部６を用いる場合、材料供給方向（Ｘ方向）における長さが長いほど、整流部６近傍における粉体材料１０１の流速を低下させる効果が大きい。したがって、整流部６の材料供給方向における長さを調整することにより、排出口３より排出される粉体材料１０１の流速を制御することができる。また、複数の整流部６を配置して、その幅方向の粗密を調整することによって流速を制御することもできる。たとえば、複数の整流部６が幅方向に等間隔に並べて配置されていてもよい。また、整流部６の配置間隔が異なっていてもよい。整流部６のスクリュー４ａ、４ｂ側の端部６１は、先端に向かって断面積が小さくなるように形成されていてもよい。たとえば、整流部６の端部６１が尖って形成されていたり、端部６１が丸く形成されていたりすると、粉体材料１０１の流れが、整流部６により滞るのを防止することができる。
【００３５】
ここで、図３を参照して、整流部６による流速の制御について説明する。図３は、単一の板状の整流部を配置したときの、筐体１の一部を拡大した図である。矢印１０２で示される筐体１の内壁１ａ近傍を流れる粉体材料１０２の流速は、内壁１ａとの摩擦により低下する。一方、矢印１０３で示される整流部６００近傍を流れる粉体材料１０３の流速は、整流部６００との摩擦により低下する。さらに、図３の破線Ｂにおける断面において、整流部６００の断面積により、筐体１内を粉体材料が通過することができる断面積が減少するため、粉体材料１０３の流速が低下する。したがって、整流部６００の構成および配置を調整することにより、整流部６００近傍を流れる粉体材料１０３の流速を、内壁１ａ付近を流れる粉体材料１０２の流速の大きさと同等、もしくは小さくする等の制御が可能になる。
【００３６】
［変形例１］
図４は、図１および図２の粉体供給装置の整流部の変形例を示す図である。図４に示すように、整流部６ａは、円柱状部材で形成されている。整流部６ａの高さ方向が、スクリュー４ａ、４ｂの回転軸方向に垂直かつ鉛直方向に平行に配置されていてもよい。すなわち、整流部６ａは鉛直方向に延びる円柱状部材により形成されている。なお、図４においては複数の整流部６ａが配置されているが、整流部６ａの数および配置は任意に変更することができる。
【００３７】
円柱状の整流部６ａを用いる場合、幅方向の配置の粗密により粉体材料の流速を制御することができる。たとえば、筐体１において、スクリュー４ａ、４ｂの先端４１ａ、４１ｂから排出口３までの間に、整流部６ａを挿入する複数の貫通孔を設けておくことにより、任意の箇所に整流部６ａを配置することができる。このようにすると、粉体材料１０１の流速の制御を容易に行うことができる。
【００３８】
［変形例２］
図５は、図１および図２の粉体供給装置の整流部の別の変形例を示す図である。図６は、図５の粉体供給装置１００の整流部を排出口側から見たときの図である。図５および図６に示すように、整流部６ｂは主面を有する板状部材で形成されている。整流部６ｂの主面６０ｂは、スクリュー４ａ、４ｂの回転軸方向に対して垂直に配置されている。また、整流部６ｂには複数の開口部６１ｂが形成されている。すなわち、整流部６ｂはメッシュ状に開口部が形成された板状部材である。
【００３９】
開口部を有する整流部６ｂを用いる場合、幅方向における開口部６１ｂの粗密によって流速を制御することができる。たとえば、筐体１において、スクリュー４ａ、４ｂの先端４１ａ、４１ｂから排出口３までの間に、整流部６ｂを挿入するスリットを設けておくことにより、任意の大きさまたは数の開口部６１ｂを有する整流部６ｂを入れ替えて配置することができる。このようにすると、粉体材料１０１の流速の制御を容易に行うことができる。
【００４０】
［整流部の配置および形状による分布の比較］
ここで、後述する実施例１〜６、および比較例における、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量分布、および粉体供給装置１００の幅方向の成形体の密度分布を比較して検討する。
【００４１】
各実施例１〜６および比較例では、シリコン酸化物を主材料とする粉体材料を用いるものとする。なお、図７および図８に示す粉体供給装置１００の構成、および粉体材料の構成は、整流部の形状、数、および配置を除き、各実施例１〜６および比較例において共通である。
【００４２】
＜粉体供給装置１００の構成＞
図７は、実施例１の粉体供給装置の各種寸法、および実施例１の整流部の構成および配置を示す図である。図８は、図７の整流部を排出口側から見たときの図である。図８に示すように、筐体１の内部の鉛直方向の高さｈ１が５０ｍｍであり、筐体１の内部の幅方向の大きさｗ１が１００ｍｍである。また、図７に示すように、筐体１の内部には、スクリュー４ａ、４ｂが幅方向に並んで配置されている。スクリュー４ａ、４ｂはスクリューシャフト４２ａ、４２ｂの直径φ１が２０ｍｍであり、粉体材料を搬送するためのフライト４３ａ、４３ｂのスクリューシャフト４２ａ、４２ｂからの高さｈ２が１０ｍｍである。スクリュー４ａ、４ｂは、図７に示すように、スクリューシャフト４２ａ、４２ｂの軸線１５ａ、１５ｂの間の距離ｄ１が５０ｍｍになるよう配置されている。また、図８に示すように、筐体１の内壁１ａからフライト４３ａ、４３ｂまでの距離ｄ２が５ｍｍ、フライト４３ａ、４３ｂ間の距離ｈ３が１０ｍｍになるよう配置されている。スクリュー４ａ、４ｂの先端４１ａ、４１ｂから加圧成形機構１１に設けられた２つのロール１２ａ、１２ｂの最小ギャップライン１４までの距離ｄ３が２００ｍｍである。２つのロール１２ａ、１２ｂの半径ｒ１はそれぞれ１５０ｍｍである。図示されていない２つのロール１２ａ、１２ｂの最小ギャップの間隔は４ｍｍである。また、モータ５ａ、５ｂは、排出口３から供給される粉体材料の量が、１８００ｇ／分となるように回転数を調整する。
【００４３】
＜粉体材料の構成＞
粉体材料は、シリコン酸化物を主材料とするものを用いる。また、粉体材料は篩を使用して、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ未満に分級し、かさ密度は０．８ｇ／ｃｃである。
【００４４】
上述の構成の粉体供給装置１００および粉体材料により、粉体供給装置１００から加圧成形機構１１に供給される直前の、すなわち排出口３から排出される、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量の分布と、粉体供給装置１００の幅方向における加圧成形機構１１を通過した後の成形体１３の密度の分布を測定した。なお、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合の分布は、全供給量に対する幅方向２５ｍｍ毎の供給量割合を測定した。また、粉体供給装置１００の幅方向における成形体１３の密度の分布は、幅方向１０ｍｍ毎に成形体の密度を測定した。
【００４５】
＜実施例１＞
図７に示すように、実施例１では、整流部２６は板状であり、１つの整流部２６が筐体１内に配置されている。また、整流部２６は、スクリューシャフト４２ａ、４２ｂの軸線１５ａ、１５ｂの中間に位置する中心線１６の延長線上に配置され、かつ、スクリュー４ａ、４ｂの先端４１ａ、４１ｂから整流部２６の一方の端部２６ａまでの材料供給方向の距離ｄ４が５ｍｍとなるよう配置される。図７および図８に示すように、整流部２６は、材料供給方向の長さＬ１が５０ｍｍ、鉛直方向の高さは、筐体１の内部の高さｈ１と等しい５０ｍｍ、幅方向の大きさｗ２が４ｍｍである。さらに、整流部２６は、鉛直方向からみたときに六角形となるよう、一方の端部２６ａおよび他方の端部２６ｂが尖った構造となっている。なお、端部２６ａ、２６ｂは、６０°の角度となるよう形成されている。
【００４６】
＜実施例２＞
図９は、実施例２の整流部の構成および配置を示す図である。図９に示すように、実施例２では、整流部３６は、材料供給方向の長さＬ２が３０ｍｍである。その他の構成および配置は、実施例１の整流部２６と同様である。
【００４７】
＜実施例３＞
図１０は、実施例３の整流部の構成および配置を示す図である。図１１は、図１０の整流部を排出口側から見たときの図である。図１０に示すように、実施例３では、実施例２の整流部３６と同じ形状の３つの整流部４６ａ、４６ｂ、４６ｃが配置されている。整流部４６ｂが幅方向におけるスクリュー４ａ、４ｂの中心線１６の延長線上に配置されている。すなわち、整流部４６ｂは、実施例２の整流部３６と同じ位置に配置されている。また、整流部４６ａは、スクリューシャフト４２ａの軸線１５ａの延長線上に配置されている。さらに、整流部４６ｃは、スクリューシャフト４２ｂの軸線１５ｂの延長線上に配置されている。すなわち、整流部４６ａと整流部４６ｂとは幅方向の間隔ｗ３が２５ｍｍとなるように配置され、整流部４６ｂと整流部４６ｃとは幅方向の間隔ｗ４が２５ｍｍとなるように配置される。したがって、図１１に示すように、排出口３側からみたときに、３つの整流部４６ａ〜４６ｃが幅方向に並ぶように配置されている。その他の構成および配置は、実施例１の整流部２６と同様である。
【００４８】
＜実施例４＞
図１２は、実施例４の整流部の構成および配置を示す図である。図１３は、図１２の整流部を排出口側から見たときの図である。図１２に示すように、実施例４では、実施例２の整流部３６と同じ形状の３つの整流部５６ａ、５６ｂ、５６ｃが配置されている。整流部５６ｂが幅方向におけるスクリュー４ａ、４ｂの中心線１６の延長線上に配置されている。すなわち、整流部５６ｂは、実施例２の整流部３６と同じ位置に配置されている。また、整流部５６ａは、スクリューシャフト４２ａの軸線１５ａと中心線１６との中間に位置する中間線１７ａの延長線上に配置されている。さらに、整流部５６ｃは、スクリューシャフト４２ｂの軸線１５ａと中心線１６との中間に位置する中間線１７ｂの延長線上に配置されている。すなわち、整流部５６ａと整流部５６ｂとは幅方向の間隔ｗ５が１２．５ｍｍとなるように配置され、整流部５６ｂと整流部５６ｃとは幅方向の間隔ｗ６が１２．５ｍｍとなるように配置される。したがって、図１３に示すように、排出口３側からみたときに、３つの整流部５６ａ〜５６ｃが幅方向に並ぶように配置されているが、実施例３と比較して、整流部５６ａと５６ｂとの間の距離、および整流部５６ｂと５６ｃとの間の距離が小さい。その他の構成および配置は、実施例１の整流部２６と同様である。
【００４９】
＜実施例５＞
図１４は、実施例５の整流部の構成および配置を示す図である。図１５は、図１４の整流部を排出口側から見たときの図である。図１４に示すように、実施例５では、６つの整流部６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６７ａ、６７ｂ、６７ｃが配置されている。また、図１４および図１５に示すように、各整流部６６ａ〜６６ｃ、６７ａ〜６７ｃは、直径φ２が４ｍｍの円柱状であり、鉛直方向の高さｈ４が、筐体１の内壁１ａの高さｈ１と等しい５０ｍｍである。整流部６６ａ、６７ａ、整流部６６ｂ、６７ｂ、および、整流部６６ｃ、６７ｃをそれぞれペアとして、各整流部６６ａ〜６６ｃ、６７ａ〜６７ｃが配置される。整流部６６ｂ、６７ｂのペアは、それぞれ中心線１６上に配置される。また、整流部６６ａ、６７ａのペアは、それぞれ中間線１７ａ上に配置される。さらに、整流部６６ｃ、６７ｃのペアは、それぞれ中間線１７ｂ上に配置される。すなわち、整流部６６ａと整流部６６ｂとは幅方向の間隔ｗ７が１２．５ｍｍとなるよう配置され、整流部６６ｂと整流部６６ｃとは幅方向の間隔ｗ８が１２．５ｍｍとなるように配置される。同様に、整流部６７ａと整流部６７ｂの幅方向の間隔もｗ７となり、整流部６７ｂと整流部６７ｃとの幅方向の間隔もｗ８となるように、それぞれの整流部が配置される。整流部６６ａ、６７ａ、整流部６６ｂ、６７ｂ、および整流部６６ｃ、６７ｃのそれぞれのペアの距離ｄ５は２０ｍｍである。また、整流部６６ａ〜６６ｃは、スクリュー４ａ、４ｂの先端４１ａ、４１ｂからの距離ｄ６が５ｍｍの位置に配置されている。図１５に示すように、排出口３側から見たときに、整流部６６ａ〜６６ｃが幅方向に並ぶように配置されている。また、図示されていないが、整流部６７ａ〜６７ｃも同様に、幅方向に並ぶように配置されている。
【００５０】
＜実施例６＞
図１６は、実施例６の整流部の構成および配置を示す図である。図１７は、図１６の整流部を排出口側から見たときの図である。図１６および図１７に示すように、実施例６では、整流部７６は、複数の正方形の開口部７６ａを有する板状であり、１つの整流部７６が配置されている。整流部７６は、鉛直方向の高さｈ５が５０ｍｍであり、幅方向の大きさｗ９が３０ｍｍである。また、整流部７６は、図１７に示すように、直径０．６ｍｍの針金を用いた平織により形成されており、開口部７６ａの一辺の大きさｄ７が３ｍｍのメッシュ構造である。なお、開口部７６ａの一辺の大きさｄ７は、粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きくなっている。整流部７６を、スクリュー４ａ、４ｂの先端４１ａ、４１ｂからの距離ｄ８が５ｍｍとなり、開口部７６ａが材料供給方向を向くように配置した。すなわち、整流部７６の主面は、スクリュー４ａ、４ｂの回転軸方向に対して垂直に配置されている。なお、整流部７６の幅方向の中心が中心線１６の延長線上に位置するように、整流部７６が配置されている。
【００５１】
＜比較例＞
比較例は、整流部を配置しない構成である。
【００５２】
［各実施例および比較例の比較検討］
図１８〜図２０を参照して、各実施例１〜６および比較例における粉体材料の供給量割合の分布、および成形体の密度の分布について検討する。図１８は、各実施例１〜６および比較例の、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合の分布を示すグラフである。粉体材料の供給量割合の測定方法は、次のとおりである。粉体供給装置１００を加圧成形機構１１から離した状態で、排出口３から排出される粉体材料を受けられる位置に、開口部の幅が２５ｍｍである４つの容器を幅方向に隙間なく並べる。この状態で、一定時間粉体材料を排出する。排出された粉体材料はすべて４つの容器に回収されているので、粉体材料の全排出重量および各容器内に回収された粉体材料の重量を測定することにより、粉体材料の供給量割合の分布を計算している。なお、図１８において、横軸は中心線１６を０としたときの幅方向における位置を表し、各容器の幅方向における中心位置に値をプロットしている。また、縦軸は粉体材料の供給量割合を単位ｗｔ％で表している。
【００５３】
図１９は、各実施例１〜６の、幅方向における成形体の密度の分布を示すグラフである。成形体の密度の測定方法は、次のとおりである。成形体を材料供給方向に１０ｍｍの長さの短冊状に切り出し、さらにこの短冊状の成形体を幅方向における中心から順に両端に向かって１０ｍｍ毎に切断する。これにより得られた１０ｍｍ角の成形体の小片の密度を測定する。なお、両端部は幅が１０ｍｍに至らない場合があるが測定に影響はない。密度の測定にはアルキメデスの原理を用いる。具体的には、ｍｅｔｒａ−ｔｏｒｅｄｏ製の電子天秤および比重測定用キットを使用した。なお、他社製の同様の測定ツールを使用することもできる。また、置換液として流動パラフィンを用いて測定した。なお、図１９において、横軸は中心線１６を０としたときの幅方向における位置を表し、各小片の幅方向における中心位置に値をプロットしている。また、縦軸は成形体の密度を単位ｇ／ｃｃで表している。図２０は、実施例１〜６および比較例の粉体材料の供給量割合および成形体の密度の測定結果を説明するための表である。
【００５４】
図１８のグラフによると、各実施例１〜６は、比較例と比べると、中心線１６の付近、すなわち幅方向位置が０ｍｍ付近では粉体材料の供給量割合が小さく、中心線１６から離れると粉体材料の供給量割合が大きくなる。これは、整流部を配置することにより、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量の均一性が向上しているためであると考えられる。
【００５５】
図１８によると、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合のレンジは、比較例が２３．７ｗｔ％であるのに対し、実施例１では８．５ｗｔ％である。これは、整流部２６の配置により均一性が向上しているためであると考えられる。一方、図１８および図１９によると、実施例１において、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度は、中心線１６付近での値が、中心線１６から離れた部分に比べて小さくなっており、局所的に強く効果が表れていると考えられる。なお、粉体材料の供給量割合のレンジとは、各実施例１〜６および比較例における測定値の最大値と最小値との差である。同様に、成形体密度のレンジは、各実施例１〜６および比較例における測定値の最大値と最小値との差である。
【００５６】
実施例１と実施例２とを比較すると、実施例１のほうが供給量割合のレンジ、および成形体密度のレンジがともに小さい。これは、実施例２の整流部３６に比べて、実施例１の整流部２６のほうが材料供給方向の長さが長いため、排出口における粉体材料の流速のばらつきを抑制することができており、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度の均一性が向上していると考えられる。
【００５７】
また、実施例２と実施例３とを比較すると、実施例３のほうが成形体密度のレンジが小さい。実施例２では１つの整流部３６を配置しているのに対して、実施例３で３つの整流部４６ａ〜４６ｃを配置している。複数の整流部を配置することで、粉体供給装置１００の幅方向における成形体密度のばらつきを低減することができると考えられる。
【００５８】
また、実施例３と実施例４とを比較すると、実施例４のほうが成形体密度のレンジが小さい。実施例３の整流部４６ａ〜４６ｃはそれぞれ、幅方向に２５ｍｍの間隔で配置されている。これは、中心線１６と軸線１５ａまたは１５ｂとの距離であり、整流部４６ａおよび４６ｃと筐体１の内壁１ａとの距離もそれぞれ２５ｍｍである。一方、実施例４では、整流部５６ａ〜５６ｃはそれぞれ、幅方向に１２．５ｍｍの間隔で配置されており、整流部５６ａおよび整流部５６ｃと筐体１の内壁１ａとの距離はそれぞれ３７．５ｍｍである。このように、整流部５６ａ〜５６ｃを中心線１６側に寄せて配置し、整流部５６ａ〜５６ｃのそれぞれの間隔が、整流部５６ａまたは５６ｃと筐体１の内壁１ａとの距離よりも小さくなるようにすることで、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量のばらつきを低減することができると考えられる。すなわち、実施例４では、複数の整流部５６ａ〜５６ｃが、スクリュー４ａ、４ｂの回転軸方向と垂直な方向に並べて配置されている。実施例４では、さらに、複数の整流部５６ａ〜５６ｃのうち隣り合う２つの間の距離は、複数の整流部５６ａ〜５６ｃのうち、筐体１の内壁１ａに隣接するものと内壁１ａとの距離よりも小さくなるように配置されている。このように配置されていると、成形体密度の均一性を向上させることができる。
【００５９】
実施例１〜４の結果の比較により、板状の整流部の、材料供給方向の長さ、数、配置位置を調整することにより、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度の均一性を向上させることが可能であることがわかる。
【００６０】
実施例５では、円柱状の整流部６６ａ〜６６ｃ、６７ａ〜６７ｃが用いられている。実施例１〜４で使用された板状の整流部のように、長さの異なる整流部を用意しなくてもよく、同じ形状の整流部の、数および配置位置を調整することにより、粉体材料の流速を制御することができる。このため、板状の整流部よりも、円柱状の整流部を使用するほうが調整の自由度が高く、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度の均一性をさらに向上させることができる。
【００６１】
実施例６では、粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きい複数の開口部を有する板状の整流部７６が用いられている。実施例６では、１つの板状の整流部をスクリュー４ａ、４ｂの回転軸方向に平行に配置した実施例１および２よりも、供給量割合および成形体密度のレンジが小さい。したがって、実施例１および２の場合よりも、供給量割合の均一性が向上していると考えられる。実施例６では、開口部の大きさを変化させることにより、粉体材料の流速を制御することができるため、複数の整流部を用意しなくてもよい。たとえば、異なる粉体材料を処理する場合に、材料ごとに開口部の数や大きさを変えた整流部を用意することにより、整流部を入れ替えるだけでさまざまな材料に対応させることができる。
【００６２】
［効果］
上述した実施の形態によると、スクリューの排出口側の先端と排出口との間に整流部を設けることにより、粉体材料の流速を制御することができ、粉体供給装置１００の幅方向における粉体材料の供給量の均一性を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態に示す装置の構成や寸法は一例であり、本実施の形態によって限定されるものではない。たとえば、本実施の形態では、２本のスクリューを用いた粉体供給装置を例に説明をしたが、１本のスクリュー、または３本以上のスクリューを用いた粉体供給装置に整流部を配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００６４】
このように、本開示の粉体供給装置を用いることにより、粉体供給装置１００の幅方向において均一な密度分布を持つ成形体を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本開示の粉体供給装置は、粉体材料を加圧成形した後に、その粉末の融点以下の温度で熱処理した焼結体を必要とする各種工業製品の高性能化に寄与する。特に、絶縁部品や電池材料の高性能化に有効である。
【符号の説明】
【００６６】
１  筐体
１ａ  内壁
２  導入口
３  排出口
４ａ、４ｂ  スクリュー
５ａ、５ｂ  モータ
６  整流部
６ａ  整流部
６ｂ  整流部
１１  加圧成形機構
２６  整流部
３６  整流部
４６ａ〜４６ｃ  整流部
５６ａ〜５６ｃ  整流部
６０、６０ｂ  主面
６１ｂ  開口部
６６ａ〜６６ｃ、６７ａ〜６７ｃ  整流部
７６ａ  開口部
１００  粉体供給装置
１０１、１０２、１０３  粉体材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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