(57)【要約】【課題】摩耗も噛み込みも生じることなく、定量的に粉粒体を供給可能な粉粒体供給装置を提供する。【解決手段】上端に粉粒体Ｐの入口、下端に粉粒体の出口を有し、前記入口より径方向に延びた天井と、天井に連結されて皿を包囲する筒状の側壁とからなるケーシングＣと、回転軸が垂直になるようにケーシングＣ内に回転可能に固定され、回転軸と平行又は回転軸に対して９０度未満の角度を有する内周面を有し、上縁が前記入口の下縁よりも径方向外側に位置する皿Ｄと、皿Ｄを回転駆動する駆動源とを備え、好ましくは皿Ｄが回転中心を頂上位置とする山を有することを特徴とする。【選択図】図１
2008087948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端に粉粒体の入口、下端に粉粒体の出口を有するケーシングと、
回転軸が垂直になるようにケーシング内に回転可能に固定され、回転軸と平行又は回転軸に対して９０度未満の角度を有する内周面を有し、上縁が前記入口の下縁よりも径方向外側に位置する皿と、
皿を回転駆動する駆動源と
を備えることを特徴とする粉粒体供給装置。
【請求項２】
前記ケーシングが、前記入口より径方向に延びた天井と、天井に連結されて皿を包囲する筒状の側壁とからなる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記入口の下端が、天井より下方に突出している請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ケーシングが、前記皿の上縁よりも高い位置から低い位置に向かって末広がりとなる斜面を有している請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記皿が、回転中心を頂上位置とする山を有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
更に、前記皿と入口との間に位置するように皿に固定されたテーパ筒状のガイドを備え、ガイドの外周面は皿の内周面よりも急な勾配を有し、ガイドの外径は皿の外径よりも小さくない請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記皿が、底の偏心位置に立てられ上端が入口内に挿入された攪拌棒を有する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の装置と、
ロードセルと、
ケーシング内で皿を包囲するとともに、ロードセルを介してケーシングに固定された風袋と
を備えることを特徴とする粉粒体計量器。
【請求項９】
前記風袋が、その排出口に回転に伴って遠心力により風袋内の粉粒体を排出するゲートを有する請求項７に記載の粉粒体計量器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉粒体供給装置、及びそれを利用した粉粒体計量器に関し、食品、化粧品、医薬品、電子材料などの広範な分野における粉粒体の供給あるいは排出に好適に利用されうる。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉粒体の供給装置は、種々しられているが、いずれも粉粒体の流れを機械的に遮断・開放する機構を有する。代表的なものとして例えば、ロータリフィーダがある。これは、ホッパの下端の供給口に水平に固定された回転軸、及び回転軸より径方向に放射状に延びる複数の羽根からなる羽根付きロータを備えたもので、羽根の大きさはその縁が供給口の内周面と摺動する程度に設定されている。従って、ロータが停止しているときは粉粒体の流れが羽根で遮断され、ロータが回転すると、隣り合う羽根と供給口の内周面とで囲まれる空間に充填された量毎に粉粒体が供給口を通過する。管路輸送装置においては、ロータリフィーダの供給口は輸送管の途中に接続され、供給口より排出された粉粒体は輸送管の上流から送られる圧縮空気又は下流からの吸引力によって下流に送られる。
【特許文献１】特開２００４−２１０５２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、機械的に遮断・開放する機構の場合、遮断時の封止性が要求されるため、摺動部の摩耗や粉粒体の噛み込みが発生しやすい。また、ロータリフィーダにおいては、ロータの回転速度が速すぎると羽根間に粉粒体が定量充填されない。
それ故、この発明の課題は、摩耗も噛み込みも生じることなく、定量的に粉粒体を供給可能な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
その課題を解決するために、この発明の粉粒体供給装置は、
上端に粉粒体の入口、下端に粉粒体の出口を有するケーシングと、
回転軸が垂直になるようにケーシング内に回転可能に固定され、回転軸と平行又は回転軸に対して９０度未満の角度を有する内周面を有し、上縁が前記入口の下縁よりも径方向外側に位置する皿と、
皿を回転駆動する駆動源と
を備えることを特徴とする。
この装置によれば、図１に示すように入口より投入された粉粒体Ｐは、皿Ｄの内周面によってこぼれ落ちるのが阻止されて皿Ｄの上に堆積し、皿の上縁と入口の下縁とを結ぶ斜面を形成する。皿Ｄが停止している限り、堆積した粉粒体と後続の粉粒体とが一体となって粉粒体の流れを遮断する。そして、皿Ｄを回転させると遠心力によって皿上の粉粒体Ｐが飛ばされ、ケーシングＣ内を落下し、出口より排出される。同時に入口から後続の粉粒体が連続して皿Ｄの上に堆積する。排出量は、皿の回転速度で調整することができる。
【０００５】
前記ケーシングは、典型的には前記入口より径方向に広がった天井と、天井に連結されて皿を包囲する筒状の側壁とからなる。
前記ケーシングは、好ましくは前記皿の上縁よりも高い位置から低い位置に向かって末広がりとなる斜面を有する。皿から勢いよく飛ばされた粉粒体がケーシング内面に当たるときの衝撃が垂直面よりも斜面の方が緩和され、粉粒体の破砕が防がれるからである。
【０００６】
前記皿は、好ましくは回転中心を頂上位置とする山を有する。回転中心に堆積した粉粒体には遠心力が作用しないため、その部分を頂上とする山を設けることにより、粉粒体が遠心力の作用する偏心位置に自重で移動するからである。
更に、前記皿と入口との間に位置するように皿に固定されたテーパ筒状のガイドを備えると好ましい。この場合、ガイドの外周面は皿の内周面よりも急な勾配を有し、ガイドの外径は皿の外径よりも小さくないことを要する。こうすることで、皿の回転速度が速いときは、ガイド上に堆積した粉粒体と皿上に堆積した粉粒体が同時に飛ばされ、回転速度が遅いときは急勾配のガイドからの飛散は止まり、皿上に堆積した粉粒体のみが飛ばされる。その結果、排出量の調整が一層容易となる。粉粒体が流動性の悪い性質を有し、入口付近でブリッジを生じて閉塞しやすいものであるときは、前記皿の底の偏心位置に攪拌棒を立て、攪拌棒の上端が入口内に挿入されるようにすると良い。皿の回転に伴って攪拌棒がブリッジを砕くからである。
【０００７】
この発明の粉粒体供給装置を用いた粉粒体計量器の適切な一つの構成は、
前記粉粒体供給装置と、
ロードセルと、
ケーシング内で皿を包囲するとともに、ロードセルを介してケーシングに固定された風袋と
を備えることを特徴とする。
この計量器によれば、供給装置より落下した粉粒体が風袋内に堆積し、堆積量に応じてロードセルより信号が発せられる。最初は皿の回転速度を速くして大量に風袋に供給し、定量近くになれば回転速度を落として供給量を少なくし、定量に達したところで回転を停止することにより、速く且つ正確に定量することができる。
前記風袋が、その排出口に回転に伴って遠心力により風袋内の粉粒体を排出するゲートを有すると好ましい。排出口のゲートとしては、ヒンジで開閉するものや水平にスライドするものなど種々挙げられるが、前記皿と同様に遠心力により排出するものであれば、摩耗や噛み込みが生じないからである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の粉粒体供給装置は、出口に摺動部が無いので、摩耗や噛み込みが生じることが無く、耐久性及び信頼性に優れる。また、皿の回転速度によって供給量を調整することができるので、定量精度に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
−実施形態１−
この発明の実施形態に係る粉粒体供給装置を図面とともに説明する。図２（ａ）は粉粒体供給装置を示す軸方向断面図、図２（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ線断面図である。
装置１は、ケーシング２、モータ３及び皿４を備える。ケーシング２は、円形の水平な天井２１と、天井に連結された円筒状の上側壁２２と、上側壁２２に連結されたテーパ状の下側壁２３とからなる。ケーシング２は四角筒状であってもよい。天井２１の中央には下端がケーシング２内に突出した円筒状の粉粒体入口２４が設けられている。下側壁２３の下端部は開口しており、粉粒体の出口２５となっている。モータ３は、４本のブラケット５を介して上側壁２２に出力軸が上向きになるように取り付けられている。
【００１０】
皿４は上面が開口した回転体形状をなし、その幾何学的中心においてモータ３の出力軸に固定されている。皿４は、平面視円形の底４ａと、底４ａに連なって上方に延び、上方に向かうに連れて広がり回転軸に対して鋭角をなす内周面４ｂと、頂上が回転中心と一致するように底４ａに形成された山４ｃとからなる。山４ｃの高さは内周面４ｂよりも低い。また、皿４は上側壁２２で包囲されており、上縁は入口２４の下縁よりも低い位置にあり、上縁の外径は入口２４の下縁の外径よりも大きい。
【００１１】
この装置１によれば、入口２４より投入された粉粒体は、皿４の内周面４ｂによってこぼれ落ちるのが阻止されて皿４の上に堆積し、皿４の上縁と入口２４の下縁とを結ぶ斜面を形成する。皿４が停止している限り、堆積した粉粒体と後続の粉粒体とが一体となって粉粒体の流れを遮断する。そして、皿４を回転させると遠心力によって皿４上の粉粒体が径方向外側に飛ばされ、ケーシング２内を落下し、下側壁２３に当たる。同時に入口２４から後続の粉粒体が連続して皿４の上に堆積する。下側壁２３が出口に向かってテーパになっているので、皿４から落下した粉粒体は自重で出口に向かい、排出される。皿４内の回転中心には山４ｃが形成されているので、同じ粉粒体が回転中心に滞ることはない。排出量は、皿４の回転速度で調整することができる。
【００１２】
−実施形態２−
この発明の実施形態に係る粉粒体計量器を図面とともに説明する。図３は粉粒体計量器を示す軸方向断面図である。
計量器１０は、粉粒体供給装置１１と、ロードセル６と、風袋７とを備える。装置１１は、実施形態１における装置１とほぼ同様の構造を有し、ケーシング１２、モータ３及び皿４からなる。従って、モータ３及び皿４については同じ符号を用いるとともに説明を省略する。ただし、装置１と異なり、モータ３を支持するブラケット１５は天井２１より垂れ下がった後、直角に曲げられて回転中心に向かって集約している。
【００１３】
風袋７は、本体７ａ、モータ７ｂ及びゲート７ｃからなる。本体７ａは下端が開口したカップ状をなし、ケーシング１２内で皿４及びブラケット１５を包囲するとともに、ロードセル６を介してケーシング１２に固定されている。モータ７ｂは、出力軸を上に向けて本体７ａの下方に位置するように、ブラケット７ｄを介して本体７ａに固定されている。ゲート７ｃは皿４とほぼ相似形状をなしており、モータ７ｂの出力軸に固定されている。ゲート７ｃの外径は本体７ａの下端の開口径よりも大きい。
【００１４】
計量器１０で粉粒体を計量する方法は、次の通りである。粉粒体を入口２４より投入すると実施形態１におけると同様に皿４の上に堆積する。皿４を回転させると皿４上の粉粒体が本体７ａ内を落下してゲート７ｃ上に堆積する。堆積量に応じてロードセル６に荷重が加わり、その信号が図略の制御装置に伝えられる。皿４の回転速度は、最初は速く、ゲート７ｃ上の堆積量が目標値に近くなると遅くなるように、設定されている。そして、所定の堆積量に達した時点で皿４を停止する。すると、入口２４より供給される粉粒体は、先に皿４上に堆積している粉粒体により遮断される。その後、モータ７ｂを駆動してゲート７ｃを回転させることにより、ゲート７ｃ上の粉粒体が遠心力で飛ばされ、ケーシング１２内を落下して出口２５より排出される。ゲート７ｃの中央に頂上が回転中心と一致する山７ｅが形成されているので、ゲート７ｃ上に粉粒体が残ることはなく、全量排出される。
【００１５】
計量器１０は、入口２４から出口２５に至るまで摺動部を有していないので、摩耗や噛み込みが生じることが無く、耐久性及び信頼性に優れる。また、制御プログラムによって計量値を自在に変更することができ、しかも正確に計量することができる。
【００１６】
−実施形態３−
図４は、第三の実施形態に係る粉粒体供給装置の要部を示す軸方向断面図である。ケーシング２０の天井２２１が入口２２４との連結部から上側壁２２２との連結部に至るまで末広がりの斜面となっている。上側壁２２２との連結部は、皿４の上縁よりも低い位置にある。その他の構成は、実施形態１と同じである。
この粉粒体供給装置によれば、皿４から飛散した粉粒体の破砕が防がれる。天井２２１との衝突時の衝撃が実施形態１における垂直の上側壁２２に衝突する場合よりも緩和されるからである。
【００１７】
−実施形態４−
図５は、第四の実施形態に係る粉粒体供給装置の要部を示す軸方向断面図である。皿４の内周面に周方向に等間隔に複数本のポール４ｄが立てられ、その上に笠８ａが固定されている。その他の構成は、実施形態１と同じであるため、図５では省略されている。笠８ａは、皿４と同心の回転体形状をなし、中央に入口２４よりも径大の貫通孔、周囲に環状の鍔がそれぞれ形成されている。鍔は皿４の上縁よりも高く且つ中心よりの位置から上縁よりも低く中心から遠い位置に至る末広がりとなっている。
この粉粒体供給装置においても、入口２４より投入された粉粒体は皿４に堆積し、皿４の回転に伴って飛散する。そして、笠８ａに当たって落下する。笠８ａが末広がりとなっているので、粉粒体が破砕することはない。
【００１８】
−実施形態５−
図６は、第五の実施形態に係る粉粒体供給装置の要部を示す軸方向断面図である。皿４の内周面に周方向に等間隔に複数本のポール４ｄが立てられ、その上にガイド８ｂが固定されている。ガイド８ｂは、皿４と同心で皿４よりも急勾配のテーパ状なし、底が抜けている。ガイド８ｂの外径は皿４の外径と同じか若干大きい。その他の構成は、実施形態１と同じである。
この粉粒体供給装置においては、入口２４より投入された粉粒体は皿４の上とガイド８ｂの上に堆積し、皿４の回転に伴って回転速度が大きいときは皿４上及びガイド８ｂの双方から、回転速度が小さいときは皿４上のみから飛散する。従って、回転速度によって大量供給時と少量供給時の供給速度を段階的に分けることができる。尚、ガイド８ｂは一つに限らず、軸方向に複数段設けても良い。
【００１９】
−実施形態６−
図７は、第六の実施形態に係る粉粒体供給装置の要部を示す軸方向断面図である。皿４の底における偏心位置に１本の攪拌棒４ｅが立てられている。攪拌棒４ｅの上端は入口２４内に挿入されている。その他の構成は、実施形態１と同じである。
この粉粒体供給装置においても、入口２４より投入された粉粒体は皿４に堆積し、皿４の回転に伴って飛散する。そして、攪拌棒４ｅが無ければ入口２４内でブリッジを生じる可能性のある粉粒体であっても、攪拌棒４ｅでブリッジが砕かれるので、粉粒体は連続して皿４に堆積する。
【００２０】
−実施形態７−
図８は、第七の実施形態に係る粉粒体供給装置の要部を示す軸方向断面図である。皿４より僅かに高い位置に上側壁２２よりスクレーパ２６が突出している。スクレーパ２６は、皿４の上縁よりもやや中心よりまで延びている。その他の構成は、実施形態１と同じである。
この粉粒体供給装置によれば、皿４の回転中は皿４の上縁付近に堆積している粉粒体が常時スクレーパ２６で削り落とされるので、皿４の停止後も皿４の上縁付近に盛り上がりが生じることはない。従って、停止中に振動などでこぼれ落ちることがない。尚、スクレーパ２６は、上側壁２２の周方向に複数設けても良い。また、スクレーパ２６を入口２４近くまで延ばし、粉粒体を径方向に導くためのガイドとしてもよい。
【００２１】
−実施形態８−
図９（ａ）は第八の実施形態に係る粉粒体供給装置に用いられる皿を示す平面図、図９（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。皿１４は、内周面４ｂに２枚の誘導板４ｆが立てられている。誘導板４ｆは、その主面方向が底４ａの外周線の接線方向と一致するように立てられ、一方の誘導板４ｆに対して他方のそれは１８０度回転した位置にある。誘導板４ｆの上端は皿１４の上縁よりも低い。
この皿１４を備える粉粒体供給装置によれば、遠心力が小さい場合でも皿１４の回転に伴って粉粒体が誘導板４ｆに沿って径方向に誘導されながら飛散する。
【００２２】
−実施形態９−
この発明の粉粒体供給装置は、ロータリフィーダなどに代えて管路輸送装置の供給口に取り付けることもできる。この場合、以上の実施形態におけると同様に皿の上縁が入口の下縁よりも低い位置にあると、輸送媒体の空気の圧力が強いときに粉粒体が逆流するおそれがある。従って、皿を深くして皿の中に入口を挿入し、皿の上縁が入口の下縁よりも高い位置になるように設計する。そうすると遠心力のみでは粉粒体を皿外に飛散させることが困難であるから、中心から離れるに伴って次第に高くなる渦状のガイドを皿の中に形成するとよい。これにより、逆流を防止しつつ、皿の回転に伴って粉粒体を飛散させることができる。
【００２３】
−実施形態１０−
実施形態９と同じく粉粒体供給装置を管路輸送装置の供給口に取り付ける場合、実施形態９の渦状ガイドに代えて、皿を軸方向に移動可能にしておいてもよい。そうすると、皿上に粉粒体が無くなった場合、皿が管路内の圧縮空気に押されて上昇し、入口を閉じる。これにより管内の空気が漏れることなく、粉粒体が輸送される。皿の下にバネを取り付けておいて復元力で皿を上昇させるようにしてもよい。
【００２４】
−実施形態１１−
実施形態９と同じく粉粒体供給装置を管路輸送装置の供給口に取り付ける場合、実施形態９の渦状ガイドに代えて、入口の外周面に摺動可能に嵌合する円筒状シャッターを取り付けてもよい。そうすると、皿上に粉粒体が無くなった場合、手動又は図略の動力源によりシャッターを下ろして入口を閉じることができる。これにより管内の空気が漏れることなく、粉粒体が輸送される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の粉粒体供給装置の作用を説明する図である。
【図２】（ａ）は粉粒体供給装置を示す軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ線断面図である。
【図３】実施形態２に係る粉粒体計量器を示す軸方向断面図である。
【図４】実施形態３に係る粉粒体供給装置の要部軸方向断面図である。
【図５】実施形態４に係る粉粒体供給装置に用いられる皿の軸方向断面図である。
【図６】実施形態５に係る粉粒体供給装置の要部軸方向断面図である。
【図７】実施形態６に係る粉粒体供給装置の要部軸方向断面図である。
【図８】実施形態７に係る粉粒体供給装置の要部軸方向断面図である。
【図９】（ａ）は実施形態８に係る粉粒体供給装置に用いられる皿の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  粉粒体供給装置
２、１２  ケーシング
３  モータ
４、１４  皿
１０  計量器
【図１】
2008087948.tif 000003
【図２】
2008087948.tif 000004
【図３】
2008087948.tif 000005
【図４】
2008087948.tif 000006
【図５】
2008087948.tif 000007
【図６】
2008087948.tif 000008
【図７】
2008087948.tif 000009
【図８】
2008087948.tif 000010
【図９】
2008087948.tif 000011