(57)【要約】【課題】スクリューの回転により粉粒体を供給する供給装置において、搬送管の排出口付近に付着した粉粒体が、大きな塊となって落下することを防止できる構造を提供する。【解決手段】この供給装置１は、搬送管４０の内部に配置されたスクリュー５０を回転させることにより、粉粒体を排出口４１側へ搬送する。また、この供給装置１は、搬送管４０の排出口４１付近の表面から粉粒体を掻き落とす掻き落とし部８０を有する。掻き落とし部８０は、搬送管４０の排出口４１付近において、搬送管４０の外周面、内周面、または搬送方向下流側の端面に近接配置される。掻き落とし部８０を回転させると、搬送管４０の排出口４１付近の表面から粉粒体が掻き落とされる。これにより、搬送管４０の排出口４１付近に付着した粉粒体が、大きな塊となって落下することを防止できる。【選択図】図１
2015101462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を後続の装置へ供給する供給装置であって、
粉粒体の搬送方向に沿って延びる略円筒状の搬送管と、
前記搬送管の内部に配置されたスクリューと、
前記スクリューを回転させる第１駆動部と、
前記搬送管の排出口付近において、前記搬送管の外周面、内周面、または搬送方向下流側の端面に近接配置された掻き落とし部と、
前記掻き落とし部を回転させる第２駆動部と、
を備えた供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の供給装置であって、
前記スクリューは、
前記搬送管の前記排出口を部分的に塞ぐ規制板
を有する供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の供給装置であって、
前記掻き落とし部は、前記規制板から前記搬送管の表面に沿って延びた部分であり、
第１駆動部と前記第２駆動部とが、単一の駆動機構により構成される供給装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の供給装置であって、
前記掻き落とし部は、前記搬送管の表面に沿って延びる複数の羽根を有する供給装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の供給装置であって、
前記搬送管の表面と前記掻き落とし部との間に、僅かな隙間が介在する供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリューの回転を利用して、粉体または粒体からなる材料（以下「粉粒体」と称する）を後続の装置へ供給する供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリューの回転を利用して、粉粒体を後続の装置へ供給する供給装置が知られている。例えば、特許文献１には、円筒形のケーシングの内部にスクリューを収納したスクリューコンベアを有する粉粒体定量供給装置が記載されている（段落０００９参照）。特許文献１の粉粒体定量供給装置は、スクリューを回転させることにより、ケーシング内の粉粒体を、排出口側へ搬送する（段落００１０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７６７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の供給装置では、円筒形のケーシングから排出される粉粒体の一部が、ケーシングの排出口付近の端面や外周面に付着する場合がある。特に、搬送される粉粒体が、水分を含んだ半固形状の材料である場合、ケーシングへの粉粒体の付着が生じやすい。また、ケーシングの表面に付着した粉粒体は、やがて大きな塊に成長して剥落する。このように、ケーシングに対する粉粒体の付着、成長、剥落が繰り返されることにより、粉粒体の定量供給の精度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、スクリューの回転により粉粒体を供給する供給装置において、搬送管の排出口付近に付着した粉粒体が、大きな塊となって落下することを防止できる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、粉粒体を後続の装置へ供給する供給装置であって、粉粒体の搬送方向に沿って延びる略円筒状の搬送管と、前記搬送管の内部に配置されたスクリューと、前記スクリューを回転させる第１駆動部と、前記搬送管の排出口付近において、前記搬送管の外周面、内周面、または搬送方向下流側の端面に近接配置された掻き落とし部と、前記掻き落とし部を回転させる第２駆動部と、を備える。
【０００７】
本願の第２発明は、第１発明の供給装置であって、前記スクリューは、前記搬送管の前記排出口を部分的に塞ぐ規制板を有する。
【０００８】
本願の第３発明は、第２発明の供給装置であって、前記掻き落とし部は、前記規制板から前記搬送管の表面に沿って延びた部分であり、第１駆動部と前記第２駆動部とが、単一の駆動機構により構成される。
【０００９】
本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれかの供給装置であって、前記掻き落とし部は、前記搬送管の表面に沿って延びる複数の羽根を有する。
【００１０】
本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれかの供給装置であって、前記搬送管の表面と前記掻き落とし部との間に、僅かな隙間が介在する。
【発明の効果】
【００１１】
本願の第１発明〜第５発明によれば、掻き落とし部を回転させることにより、搬送管の排出口付近の表面から粉粒体を掻き落とすことができる。これにより、搬送管の排出口付近に付着した粉粒体が、大きな塊となって落下することを防止できる。
【００１２】
特に、本願の第２発明によれば、排出口付近において、粉粒体のかさ密度を高めて均一化させることができる。これにより、排出口からの粉粒体を略定量的に排出できる。また、規制板の影響で排出口付近に付着した粉粒体を、掻き落とし部で掻き落とすことができる。
【００１３】
特に、本願の第３発明によれば、装置の部品点数を減らして、構造を単純化できる。
【００１４】
特に、本願の第４発明によれば、搬送管の表面から粉粒体を、より高頻度に掻き落とすことができる。したがって、搬送管の排出口付近における粉粒体の付着および成長を、より抑制できる。
【００１５】
特に、本願の第５発明によれば、搬送管および掻き落とし部の摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係る供給装置の縦断面図である。
【図２】一実施形態に係る供給装置の部分断面図である。
【図３】一実施形態に係る排出口付近の構造を示した図である。
【図４】変形例に係る排出口付近の構造を示した図である。
【図５】変形例に係る供給装置の部分断面図である。
【図６】変形例に係る供給装置の部分断面図である。
【図７】変形例に係る供給装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
＜１．供給装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る供給装置１の縦断面図である。この供給装置１は、スクリュー５０の回転を利用して、粉粒体を後続の装置へ供給する、いわゆるスクリューフィーダである。
【００１９】
供給装置１において取り扱われる粉粒体としては、例えば、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料や、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野において用いられる無機物および有機物の微粉を挙げることができる。ただし、供給装置１において取り扱われる粉粒体は、複数種類の粉体または粒体を混合したものであってもよく、水分を含む半固形状の材料であってもよい。また、粉粒体の粒径分布は、例えば０．１μｍ〜数十μｍ程度であるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の供給装置１は、ホッパ１０、貯留容器２０、アジテータ３０、搬送管４０、スクリュー５０、ベース部６０、および制御部７０を備えている。
【００２１】
ホッパ１０は、上部から投入される粉粒体を受け入れるための部材である。ホッパ１０は、下方へ向かうにつれて収束する漏斗状の側壁１１を有する。ホッパ１０の上端部には、上方へ向けて開口する材料投入口１２が、設けられている。また、ホッパ１０の下端部には、貯留容器２０の内部へ向けて開口する材料送り口１３が、設けられている。材料送り口１３の開口面積は、材料投入口１２の開口面積よりも、小さい。
【００２２】
貯留容器２０は、ホッパ１０の下方に配置されている。ホッパ１０と貯留容器２０とは、互いにねじ止めにより固定されている。ホッパ１０の内部空間は、材料送り口１３を介して、貯留容器２０の内部空間に連通する。したがって、ホッパ１０の内部に粉粒体が投入されると、当該粉粒体は、材料送り口１３を通って貯留容器２０の内部へ落下し、貯留容器２０内に貯留される。また、貯留容器２０は、その側壁の下端部に、搬送管４０を接続するための接続口２１を有する。
【００２３】
アジテータ３０は、貯留容器２０の内部に貯留された粉粒体を撹拌するための機構である。アジテータ３０は、貯留容器２０の内部に配置された撹拌部材３１と、撹拌部材３１に連結されたアジテータ駆動部３２と、を有する。アジテータ駆動部３２は、例えば、モータと、モータの駆動力を撹拌部材３１へ伝達するギアボックスとで構成される。アジテータ駆動部３２を動作させると、水平に延びる回転軸を中心として、撹拌部材３１が回転する。これにより、貯留容器２０内に貯留された粉粒体が撹拌される。その結果、粉粒体の部分的な凝集（ブリッジなど）が、抑制される。
【００２４】
搬送管４０は、貯留容器２０から側方へ向けて延びる略円筒状の部材である。搬送管４０の上流側の端部は、貯留容器２０の接続口２１に接続されている。搬送管４０の下流側の端部には、排出口４１が設けられている。以下では、搬送管４０に沿って貯留容器２０から排出口４１へ向かう方向（図１中に白抜き矢印で示した方向）を「搬送方向」と称する。搬送管４０は、貯留容器２０の接続口２１から排出口４１まで略水平に延びる搬送経路を形成する。
【００２５】
スクリュー５０は、貯留容器２０の内部に貯留された粉粒体を、搬送方向下流側へ搬送するための部材である。スクリュー５０は、搬送方向に沿って略水平に延びるスクリューシャフト５１と、スクリューシャフト５１の外周面から外側へ向けて突出するフライト５２と、を有する。フライト５２は、スクリューシャフト５１の外周面を、螺旋状に取り巻いている。本実施形態では、スクリューシャフト５１とフライト５２とが、単一の部材で構成されている。
【００２６】
スクリューシャフト５１およびフライト５２は、搬送管４０の内部と、貯留容器２０の内部との双方に亘って配置されている。また、スクリューシャフト５１の搬送方向上流側の端部は、貯留容器２０の外側まで延び、スクリュー駆動部５３に接続されている。スクリュー駆動部５３は、例えば、モータと、モータの駆動力をスクリューシャフト５１へ伝達するギアボックスとで構成される。スクリュー駆動部５３を動作させると、スクリューシャフト５１の軸芯を中心として、スクリュー５０が回転する。
【００２７】
また、スクリューシャフト５１の搬送方向下流側の端部には、規制板５４が取り付けられている。規制板５４は、フライト５２より搬送方向下流側に位置し、スクリューシャフト５１とともに回転する。搬送管４０の排出口４１は、規制板５４により、部分的に塞がれている。また、スクリュー５０は、フライト５２と規制板５４との間に、フライト５２が形成されていない部分を有する。すなわち、搬送管４０の内部空間は、フライト５２が配置される第１空間４０１と、第１空間４０１よりも搬送方向下流側に位置し、フライト５２が配置されない第２空間４０２と、を含んでいる。
【００２８】
貯留容器２０の内部において、アジテータ３０により撹拌された粉粒体は、アジテータ３０の下方に配置されたスクリュー５０のフライト５２の隙間へ、充填される。スクリュー５０が回転すると、当該粉粒体は、螺旋状のフライト５２に押されて、搬送管４０の内部へ搬送される。また、搬送管４０の内部においても、フライト５２が回転することにより、粉粒体が第１空間４０１から第２空間４０２へ搬送される。
【００２９】
このとき、搬送管４０内の第２空間４０２では、規制板５４が抵抗となって、粉粒体が圧縮される。これにより、第２空間４０２における粉粒体のかさ密度が均一化される。また、圧縮された粉粒体は、回転する規制板５４によって削ぎ落とされて、排出口４１から排出される。その結果、排出口４１から後続の装置へ、略一定量ずつ連続的に粉粒体が供給される。
【００３０】
ベース部６０は、供給装置１の最下部に配置されて、供給装置１の上述した各部を支持している。図１中に破線で示したように、ベース部６０内には、ロードセル等の荷重センサにより構成される計量部６１が、設けられている。計量部６１は、ホッパ１０、貯留容器２０、アジテータ３０、搬送管４０、スクリュー５０、および供給装置１の内部に貯留された粉粒体の合計重量を、一定のサンプリング時間ごとに計量する。そして、当該計量値を示す計量信号を、制御部７０へ送信する。
【００３１】
制御部７０は、上述したアジテータ駆動部３２、スクリュー駆動部５３、および計量部６１と、それぞれ電気的に接続されている。制御部７０は、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリを有するコンピュータにより構成されていてもよく、あるいは、電子回路基板により構成されていてもよい。制御部７０は、計量部６１から受信する計量信号に基づいて、供給装置１内に貯留された粉粒体の減少量（すなわち、後続の装置への粉粒体の供給量）を検知する。また、制御部７０は、当該減少量が略一定となるように、アジテータ駆動部３２およびスクリュー駆動部５３を駆動制御する。
【００３２】
＜２．掻き落とし部について＞
図２は、排出口４１の付近における供給装置１の部分断面図である。図３は、図２の矢印Ａの方向から排出口４１の付近を見た図である。供給装置１の駆動時には、排出口４１から排出される粉粒体の一部が、搬送管４０の搬送方向下流側の端面４２と、搬送管４０の排出口４１付近の外周面４３とに付着する場合がある。この供給装置１は、これらの端面４２および外周面４３に付着した粉粒体を掻き落とすための掻き落とし部８０を有する。以下では、図２および図３を参照しつつ、掻き落とし部８０について説明する。
【００３３】
図２および図３に示すように、本実施形態の規制板５４は、中央部５４１と、中央部５４１から外側へ向けて延びる複数（図３の例では８枚）の排出羽根５４２とを有する。複数の排出羽根５４２は、回転方向に間隔をあけて並んでいる。規制板５４を回転させると、搬送管４０内の第２空間４０２において圧縮された粉粒体が、各排出羽根５４２によって削ぎ落とされて、排出口４１から排出される。
【００３４】
規制板５４の一部の排出羽根５４２（図３の例では、１８０°離れた２枚の排出羽根５４２）は、他の排出羽根５４２よりも径方向外側まで延長されている。本実施形態では、この延長された部分が、掻き落とし部８０となっている。本実施形態の掻き落とし部８０は、搬送管４０の搬送方向下流側の端面に近接する第１板部８１と、搬送管４０の外周面に近接する第２板部８２とを有する。第１板部８１は、排出羽根５４２の外端からさらに外側へ向けて延びている。第２板部８２は、第１板部８１の外端から、搬送管４０の外周面に沿って、搬送方向上流側へ延びている。
【００３５】
このように、本実施形態では、規制板５４と掻き落とし部８０とが、一体の部材で構成されている。これにより、供給装置１の部品点数が低減されている。スクリュー駆動部５３を動作させると、スクリュー５０とともに、規制板５４および掻き落とし部８０も、破線矢印のように回転する。すなわち、本実施形態では、スクリュー５０を回転させる第１駆動部と、掻き落とし部８０を回転させる第２駆動部とが、単一の駆動機構であるスクリュー駆動部５３により実現されている。
【００３６】
掻き落とし部８０が回転すると、搬送管４０の排出口４１付近の表面から、粉粒体が掻き落とされる。具体的には、第１板部８１が、搬送管４０の搬送方向下流側の端面に付着した粉粒体に接触し、当該粉粒体が掻き落とされる。また、第２板部８２が、搬送管４０の外周面に付着した粉粒体に接触し、当該粉粒体が掻き落とされる。これにより、搬送管４０の排出口４１付近に付着した粉粒体が、大きな塊に成長することが防止される。
【００３７】
特に、本実施形態のように、規制板５４を有する構造の場合、規制板５４の影響で、搬送管４０の排出口４１付近の表面に、粉粒体が付着しやすい。しかしながら、この供給装置１では、掻き落とし部８０を回転させることで、粉粒体の付着および成長を抑制できる。したがって、粉粒体が大きな塊となって落下することを防止できる。その結果、供給装置１からの粉粒体の単位時間あたりの排出量を、より安定させることができる。
【００３８】
また、本実施形態の掻き落とし部８０は、第１板部８１および第２板部８２からなる掻き落とし羽根８３を、２本有する。各掻き落とし羽根８３の形状は、板状であってもよく、単なる棒状であってもよい。また、掻き落とし羽根８３の数は、１本であってもよいが、複数の掻き落とし羽根８３を有すれば、搬送管４０の表面から粉粒体を掻き落とす頻度を、高めることができる。したがって、搬送管４０の表面における粉粒体の付着および成長を、より抑制できる。
【００３９】
また、図２に示すように、本実施形態では、搬送管４０の表面と、掻き落とし羽根８３との間に、僅かな隙間８４が介在する。このように、搬送管４０に対して掻き落とし羽根８３を非接触とすれば、搬送管４０および掻き落とし羽根８３の一方または双方が摩耗することを抑制できる。ただし、部材の摩耗が生じにくいか、あるいは、摩耗を許容できる状況下であれば、搬送管４０と掻き落とし羽根８３とを接触させてもよい。
【００４０】
＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
図４は、一変形例に係る排出口４１付近の構造を、図３と同じ位置から見た図である。図４の例では、搬送管４０の排出口４１に、規制板５４が設けられていない。そして、スクリューシャフト５１の搬送方向下流側の端部に、１本の掻き落とし羽根８３からなる掻き落とし部８０が、取り付けられている。このように、掻き落とし部８０は、規制板５４を介することなく、スクリューシャフト５１に取り付けられていてもよい。また、スクリューシャフト５１の搬送方向下流側の端部に、規制板５４と、規制板５４とは別部材の掻き落とし部８０とが、それぞれ個別に取り付けられていてもよい。
【００４２】
図５は、他の変形例に係る供給装置１の排出口４１付近の部分断面図である。図５の例では、搬送管４０の排出口４１の先に、下方へ向けて延びる排出管４４が設けられている。規制板５４を通過した粉粒体は、排出管４４の内部を下方へ向けて落下する。このような構造の場合、排出口４１より搬送方向下流側における搬送管４０の内周面４５にも、粉粒体の一部が付着する場合がある。このため、図５の例では、搬送管４０の当該内周面４５に近接するように、掻き落とし部８０が設けられている。具体的には、規制板５４の排出羽根５４２の外端から、搬送管４０の内周面に沿って搬送方向下流側へ、掻き落とし羽根８３が延びている。規制板５４とともに掻き落とし部８０が回転すると、搬送管４０の内周面４５から粉粒体が掻き落とされる。このように、掻き落とし部８０は、搬送管４０の内周面４５に付着した粉粒体を掻き落とすものであってもよい。
【００４３】
図６は、他の変形例に係る供給装置１の排出口４１付近の部分断面図である。図６の例では、掻き落とし部８０が、第２板部８２を有さず、第１板部８１のみを有している。このように、掻き落とし部８０は、規制板５４の排出羽根５４２を、搬送管４０の内周面より外側の位置まで単に延長させたものであってもよい。すなわち、本発明の掻き落とし部は、搬送管の排出口付近において、搬送管の外周面、内周面、または搬送方向下流側の端面の少なくともいずれかに、近接して配置されたものであればよい。
【００４４】
図７は、他の変形例に係る供給装置１の排出口４１付近の部分断面図である。図７の例では、掻き落とし部８０がスクリュー５０に固定されていない。そして、第１駆動部としてのスクリュー駆動部５３とは別に、掻き落とし部８０を回転させる第２駆動部８５が設けられている。このように、スクリュー５０を回転させる第１駆動部と、掻き落とし部８０を回転させる第２駆動部８５とが、別々の駆動機構により実現されていてもよい。
【００４５】
また、供給装置の細部の構造については、本願の各図に示された構造と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  供給装置
１０  ホッパ
２０  貯留容器
３０  アジテータ
４０  搬送管
４１  排出口
４２  搬送管の端面
４３  搬送管の外周面
４４  排出管
４５  搬送管の内周面
５０  スクリュー
５１  スクリューシャフト
５２  フライト
５３  スクリュー駆動部
５４  規制板
６０  ベース部
７０  制御部
８０  掻き落とし部
８１  第１板部
８２  第２板部
８３  掻き落とし羽根
４０１  第１空間
４０２  第２空間
５４１  中央部
５４２  排出羽根
【図１】
2015101462.tif 000003
【図２】
2015101462.tif 000004
【図３】
2015101462.tif 000005
【図４】
2015101462.tif 000006
【図５】
2015101462.tif 000007
【図６】
2015101462.tif 000008
【図７】
2015101462.tif 000009