(57)【要約】【課題】少量の濡れ粉体を精度よく、定常的に安定して供給する装置を提供する。【解決手段】上部にリニアアクチュエータと接続して内壁を密着して移動する構造の可動密封栓が挿入され、下部に振動発生装置が連結されて振動可能とされる流出管が接続された中空状の容器において、容器内に充填した濡れ粉体に作用する重力とリニアアクチュエータによる可動密封栓の押しこみ圧と振動発生装置による振動との協働作用によって、容器本体に収納された濡れ粉体を流出管から一定割合で流出可能としてなることを特徴とする濡れ粉体供給装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に、リニアアクチュエータと連結して内壁を密着して移動する構造の可動密封栓が挿入され、下部に振動発生装置が連結されて振動可能とされる流出管が接続された中空状の容器を有し、容器内に充填した濡れ粉体に作用する重力とリニアアクチュエータによる可動密封栓の押しこみ圧と振動発生装置による振動との協働作用によって、容器本体に収納された濡れ粉体を流出管から一定割合で流出可能としてなることを特徴とする濡れ粉体供給装置。
【請求項２】
振動発生装置が超音波振動発生装置である請求項１に記載の濡れ粉体供給装置。
【請求項３】
超音波振動発生装置が圧電振動子又は磁歪振動子で駆動される請求項１又は２に記載の濡れ粉体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造が簡単な濡れ粉体の供給装置に関する。さらに詳しくは、濡れ粉体を少量ずつ精度よく安定して連続供給し得る構造の簡単な濡れ粉体供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品、薬品、あるいは窯業等で大量の濡れ粉体を処理する場合には、混練機を用いて押し出す方法が行われているが、混練機に依る処理はある程度のまとまった処理量が必要となり、貴金属や釉薬の濡れ粉体等の取扱い量の少ない処理については適用することができない。
【０００３】
一方、少量の粘性液体や、粉体粒子径が小さくて液体中でも粉体と液体の重力分離が起こり難い懸濁液体を少量処理する場合には、中空管構造の容器の下部に細管で製作した流出管を接続して、液体を充填した容器上部から空気圧で容器内を加圧することによって流出管の下端開口部出口から液体を流出させる方法がディスペンサと称されて一般的に用いられている。
【０００４】
しかしかかるディスペンサは空気容量が比較的大きく、加圧空気の圧力が環境温度の影響を受けて変動しやすく、流出量が不安定となり変化し、また、密度が高く液中沈降速度の早い粉体が分散した粉液混合流体に使用すると、重力によって粉体が容器の底部に沈降して堆積し、この状態で容器内に圧力をかけると、液体が粉体粒子間を通過して流出管からは液体だけが流出し、粉体は流出しなくなる問題点があり、従来技術では粉体を少量ずつ精度よく安定して連続供給することは難しい問題があった。
【特許文献１】特願２００２−１３９４７８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる課題を解決し、濡れ粉体を少量ずつ精度よく安定して連続供給する粉体供給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】
本発明は、かかる目的を達成するため検討した結果なされたもので、上部にリニアアクチュエータと接続して内壁を密着して移動する構造の可動密封栓が挿入され、下部に振動発生装置が連結されて振動可能とされる流出管が接続された中空状の容器を有し、容器内に充填した濡れ粉体に作用する重力とリニアアクチュエータによる可動密封栓の押しこみ圧と振動発生装置による振動との協働作用によって、容器本体に収納された濡れ粉体を流出管から一定割合で流出可能としてなることを特徴とする濡れ粉体供給装置、また、振動発生装置が超音波振動発生装置である濡れ粉体供給装置および、超音波振動発生装置が圧電振動子又は磁歪振動子で駆動される上記の濡れ粉体供給装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の濡れ粉体供給装置１は、図１に示すように、振動発生装置３を装着した流出管２を下部に接続し、上部に容器内壁に密着して移動する構造の可動密封栓５が挿入された容器４と、可動密封栓５と接続器６で接続されたリニアアクチュエータ７で構成され、振動発生装置３は振動発生装置駆動電源８に連結され、リニアアクチュエータ７はリニアアクチュエータ駆動電源９に連結される。
【０００８】
図１に示すように、リニアアクチュエータ７に接続器６を介して接続された可動密封栓５で、容器４内に収納された濡れ粉体を容器４の内壁に密着して漏らさずに押しこむように、容器４はデッドスペースのない円筒状とし、下部は縮径して逆三角推状となっている。リニアアクチュエータ７の駆動源は直線移動の出来る構造であれば特に制限はないが、移動量の制御が容易な電気式が好ましい。
【０００９】
また、容器４の下部開口部には流出管２が連結され、流出管２の下端流出開口部は大気に開放されている。流出管２には、内部の液体と粉体を攪拌すると共に液体が含浸した粉体を一定割合で定常的に流出させるために、流出管２を振動させる振動発生装置３が連結される。
【００１０】
容器４と流出管２の接続方法または振動発生装置３の接続方法は流出管２に加える振動が容器４にもよく伝わり、圧力や振動によって外れない方式であればいかなる方法であってもよく、形式としては、挿入、はめ込み、圧接、ねじ込み、接着、溶着等の構造とすることができ、液体や粉体や濡れ粉体が接続部分から外部に漏出することが無く容器４から流出管２へスムーズに移動する構造とされる。
【００１１】
振動発生装置３としては圧電振動子や磁歪振動子が用いられ、振動発生装置駆動電源８によって駆動される。超音波振動発生装置は２０〜１００キロヘルツ程度の超音波周波数範囲で共振しピーク対ピーク２〜１００ボルト程度の電圧で駆動できる超音波振動子が好ましい。
【００１２】
振動発生装置３は、容器４および流出管２の中心軸を水平方向に往復振動させるように装着することができ、また、重力、反重力方向に往復振動するように装着することもできる。振動発生装置３の超音波振動子は中央に孔のあいた円盤状の圧電セラミックが望ましく、図３に示すように、圧電セラミックの孔に流出管２を嵌め込んで接合し、円盤状圧電セラミックの径方向の収縮振動を流出管２に伝達する構造とすることができる。
【００１３】
振動発生装置３による振動は、流出管２を介して容器４に伝わり、充填された濡れ粉体にも伝わり濡れ粉体の流動化に寄与する。超音波振動は振幅が小さく体感無振動無騒音なので流出管２が振れることはなく位置決めが容易で定常的に流出するため、精密流出に適している。
【００１４】
超音波振動の振動発生装置３の超音波振動子は、図４に示すように、厚みが０．１〜５ｍｍ、一般には、３ミリメートル程度の圧電セラミック１０の両面に電極１１、１１を添着したものが用いられる。超音波振動子は、構造、寸法等で定まる固有振動周波数の電圧を電極間に印加することによって、圧電セラミックが共振して伸縮し超音波振動を発生する。必要な力を得るためには、圧電セラミックを複数枚張り合わせてもよい。
【００１５】
流出管２と容器４の部材としては、超音波振動周波数で振動減衰の小さい材質すなわち金属材料やガラス材や、ポリアクリル酸エステル、ナイロン、フロン樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチロール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等の硬質プラスチック材料が好ましい。
【００１６】
流出管２が金属材料等の導電性材料の場合は、圧電セラミック１０の両面に添着した電極１１、１１が流出管２と接触して電気的に接続状態になり、電極に印可した電圧が短絡状態になり故障の原因となるおそれがある。その場合は圧電セラミックの流出管嵌め込み孔の両面周囲部分０．５〜１ｍｍ程度を電極添着せず絶縁状態にしてセラミック状態のままで残し、図５に示すような構造にすれば良い。
【００１７】
容器４の濡れ粉体出口と流出管２の濡れ粉体入口との接続部は中心軸を一致させることが好ましい。また、流出管２は粉体の流れ抵抗を少なくするために直管が好ましい。流出管２は、上下開口部の寸法が同一のパイプ状細管でもよく、また、図１に示すような異口径テーパ管と上下部開口部の寸法が同一のパイプ状細管とで構成される構造でもよく、また、図２のような上部開口部より下部流出開口部の寸法が小さい異口径テーパ管でもよく、また内部中空部断面が円形である必要はなく、端部以外に開口部を持たない構造であればよい。
【００１８】
振動発生装置３の圧電セラミックの嵌め込み接合は流出管２のテーパ管部でも細管部でもよい。また、流出管２と圧電セラミックの嵌め込み部の間に図６のように超音波伝達材料１２を介在させても良い。この場合の超音波伝達材料１２には、超音波振動減衰の小さい材質、すなわち金属材料やガラス材や硬質プラスチック材料が好ましい。
【００１９】
また、流出管２の中空軸は水平または粉体出口側を下方にし傾斜した状態に設置してもよいが、垂直方向にすると、粉体自身の落下重力が有効に働き流出効果が向上する。
【００２０】
本発明の濡れ粉体供給装置を使用するときは、粉体を液体と共に容器４に収容し、振動発生装置３を駆動させると共に、リニアアクチュエータ７からの押しこみ力を可動密封栓５を介して圧力に変えることによって、粉体を一定割合で定常的に流出させることができ、流出量はリニアアクチュエータ駆動電源９によりリニアアクチュエータ７の駆動速度を制御することにより定量配分することができる。
【００２１】
【実施例】
流出管２と容器４として市販の液体ディスペンサ用部材を用いて図１に示す装置を製作した。流出管２はプラスチック製のテーパ管と細管を接合したもので容器４との接続部は内径１０ミリメートル、粉体流出口は内径０．６ミリメートル、長さ４０ミリメートルで容器本体３との接続部はねじ込み式のものを用いた。
容器４は厚さ１ミリメートル、内径２５ミリメートル、長さ１５０ミリメートルのプラスチック製シリンジを用いた。
【００２２】
超音波振動発生手段の振動発生装置３の超音波振動子は外径３０ミリメートル内径１０ミリメートル厚さ３ミリメートルの穴のあいた同心円盤状の圧電セラミックとし、流出管２に嵌め込み接着した。
【００２３】
容器４の上部開口部に可動密封栓５を挿入してリニアアクチュエータ７と接続器６で接続し、下部開口部に流出管２をねじ込み接続した。流出管２の下部開口部を栓で閉鎖してリニアアクチュエータ７で容器４と流出管２を加圧して接続部分で漏れのないことを確認した。
【００２４】
流出管２の下部開口部を栓で閉鎖して容器４の上部開口部から可動密封栓５を一旦取り外して水３０ミリリットルを注入し、次に粒度１２０マイクロメートル以下で嵩比重２．１の鉛ガラス質釉薬２０グラムを投入し、かき混ぜて粉体に付着した空気気泡を脱気し、取り外した可動密封栓５を再び挿入して加圧できる状態にした。
【００２５】
容器４を静置すると粉体は容器底部に沈積し水と濡れ粉体の二層状態になった。この状態で流出管２の下部開口部の栓を抜き開放すると、重力により少量の水が滴下した。この水は透明で粉体の混合はなく濡れ粉体は流出しなかった。
【００２６】
次にリニアアクチュエータ７を駆動して加圧すると加圧しない場合よりも多量の水が滴下した。しかし加圧しない場合と同様に水は透明で粉体の混合はなく濡れ粉体は流出しなかった。
【００２７】
次にリニアアクチュエータ７による加圧と振動発生装置３による超音波振動の加振を併用した。超音波振動は５３キロヘルツ、３ワットとしリニアアクチュエータ７を駆動させた。加圧と超音波振動加振を併用した時は不透明な濡れ粉体が流出し、落下した濡れ粉体は積層して棒状に積みあがった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば少量の濡れ粉体を安定して連続的に供給することができ、小型容器の内部や狭小場所にも濡れ粉体を安定して供給出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の縦断面図
【図２】流出管の超音波振動子への嵌め込みを示す他の一実施例を示す縦断面図
【図３】流出管に超音波振動子を嵌め込んだ一実施例を示す斜視図
【図４】超音波振動子の一実施例を示す一部切欠斜視図
【図５】超音波振動子の流出管嵌め込み穴の周囲部分を電極添着から除外した平面図
【図６】流出管と超音波振動子との間に超音波伝達材料を介在させた一実施例を示す縦断面図
【符号の説明】
１：濡れ粉体供給装置
２：流出管
３：振動発生装置
４：容器
５：可動密封栓
６：接続器
７：リニアアクチュエータ
８：振動発生装置駆動電源
９：リニアアクチュエータ駆動電源
１０：圧電セラミック
１１：電極
１２：超音波伝達材料
【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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