(57)【要約】【課題】  粉体の定量供給を可能にする方法及びこれを利用する平滑面が得られる研磨方法を提供する。【解決手段】  非水平方向を向く粉体搬送管１５の供給側開口端部周囲の粉体１４に振動を加えることにより、該供給側開口端部周囲の粉体を該開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を粉体搬送管内に供給して所定箇所へ供給する方法において、前記粉体搬送管の供給側開口端部の周囲の粉体に振動を加えることにより前記粉体を前記粉体搬送管内に供給することを特徴とする粉体供給方法。
【請求項２】
粉体を粉体搬送管内に供給して所定箇所へ供給する方法において、非前記粉体搬送管の水平方向を向く供給側開口端部周囲の粉体に振動を加えることにより、該供給側開口端部周囲の粉体を該開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給することを特徴とする粉体供給方法。
【請求項３】
空気の脈動により前記振動を加えて粉体を定量供給するようにした請求項１又は２に記載の粉体供給方法。
【請求項４】
粉体を貯留するための粉体貯留器、該粉体貯留器の底面から挿入され上端に供給側開口端部を有する粉体搬送管、該粉体搬送管の周囲に設置され上端が閉止された粉体案内筒、及び前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間の粉体に振動を与えて、該空間内の粉体を前記開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給するための振動付与手段を含んで成ることを特徴とする粉体供給装置。
【請求項５】
底面が中心部に向けて下向き傾斜する粉体を貯留するための粉体貯留器、該粉体貯留器の前記中心部の底面から挿入され上端に供給側開口端部を有する粉体搬送管、該粉体搬送管の周囲に設置され上端が閉止されかつ下端が前記底面と離間する粉体案内筒、前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間に振動を与えて、該空間内の粉体を前記開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給するための第１振動付与手段、及び前記粉体案内筒の空間に振動を与えて該空間内の粉体を前記粉体案内筒と粉体貯留器底面との間隙から前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間に供給するための第２振動付与手段を含んで成ることを特徴とする粉体供給装置。
【請求項６】
振動付与手段が空気の脈動である請求項５に記載の粉体供給装置。
【請求項７】
粉体貯留器内の粉体を粉体搬送管内に供給し該粉体搬送管から被研磨体へ噴射することにより被噴射体を研磨する方法において、前記粉体搬送管の供給側開口端部に、振動により該粉体搬送管周囲の粉体を前記粉体搬送管内に供給し、供給された粉体を被研磨体に噴射にすることを特徴とする粉体供給による研磨方法。
【請求項８】
粉体貯留器内の粉体を粉体搬送管内に供給し該粉体搬送管から被研磨体へ噴射することにより被噴射体を研磨する方法において、非水平方向を向く前記粉体搬送管の供給側開口端部周囲の粉体に振動を加えることにより、該供給側開口端部周囲の粉体を該開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給し、供給された粉体を被研磨体に噴射にすることを特徴とする粉体供給による研磨方法。
【請求項９】
供給粉体とともに液体を噴射し、該液体噴射により供給噴射を加速するようにした請求項７又は８に記載の研磨方法。
【請求項１０】
粉体を貯留するための粉体貯留器、該粉体貯留器の底面から挿入され上端に供給側開口端部を有する粉体搬送管、該粉体搬送管の周囲に設置され上端が閉止された粉体案内筒、前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間に振動を与えて、該空間内の粉体を前記開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給するための振動付与手段、及び前記粉体搬送管の他端側に形成され噴射を被研磨体に噴射する噴射ノズルを含んで成ることを特徴とする研磨装置。
【請求項１１】
粉体搬送管が粉体貯留器の下方で折り曲げられ、噴射ノズルが非垂直方向に粉体を被研磨体に対して噴射するようにした請求項１０に記載の研磨装置。
【請求項１２】
粉体搬送管の折り曲げ部に達した粉体を送風ファンにより噴射ノズルに向けて非垂直方向に搬送するようにした請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１３】
噴射ノズルが、粉体を噴射する内方の筒状体と水を噴射する外方筒状体から成る二重筒状構造を有する請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、定量供給を可能にした粉体供給方法と装置及びこの粉体供給を利用する研磨方法及び装置に関し、より詳細には空気の脈動等の振動を利用して粉体を定量供給する粉体供給方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】  粉体の定量供給は各分野において従来から強い要請があるにも拘らず、実質的に未解決の課題として認識されている。
粉体が貯留された大型のホッパー内の前記粉体を、該ホッパーのテーパー部の下端に連結された粉体供給管内に供給する場合、前記ホッパー内に貯留された粉体の重量が前記粉体供給管の上端に掛かり、徐々に粉体が前記粉体供給管内に供給されていく。
しかしこのように供給の駆動力がホッパー内の粉体自身の重量であるため、供給速度の調節が困難であり、しかも前述した通りホッパー下端の粉体供給管との連結部で径が急激に縮まるため、粉体供給管の上端部で粉体が詰まって閉塞し易く、定量供給が難しくなっている。
【特許文献１】特開２０００−９５２１３号公報（特許請求の範囲、［００１４］〜［００１７］及び図３）
【特許文献２】特開２００１−２９３３５６号公報（特許請求の範囲及び［００２０］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  このような欠点を解消するために、例えば特許文献１は、粉体通路にピンチバルブを設置し、このピンチバルブを間欠的に開閉することにより粉体供給量を調節することを開示している。しかしこの方法は粉体の定量供給を意図するものではなく、しかも前述した通り、ホッパーから粉体通路への連結部で粉体が円滑に搬送されないという欠点がある。
特許文献２に記載の発明は粉体の定量供給、特に異常を検出して該異常に対応して粉体の供給量を一定範囲に維持する粉体供給装置に関するもので、粉体搬送路中の閉塞した粉体に振動を与えて流動化させることにより粉体の定量供給を図っている。このように特許文献２記載の発明は、粉体搬送路中で粉体の定量供給が行えなくなった際の対応策でしかない。
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明は実質的に閉塞を起こさせることなく粉体を定量供給するための方法及び装置、更にこの粉体供給を利用する研磨方法及び装置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】
【０００４】  本発明の粉体供給方法は、粉体を粉体搬送管内に供給して所定箇所へ供給する方法において、前記粉体搬送管の供給側開口端部の周囲の粉体に振動を加えることにより前記粉体を前記粉体搬送管内に供給する粉体供給方法であり、例えば非水平方向を向く前記粉体搬送管の供給側開口端部周囲の粉体に振動を加えることにより、該供給側開口端部周囲の粉体を該開口端部をオーバーフローさせることにより前記粉体を前記粉体搬送管内に定量供給できる。
又本発明の粉体供給装置は、粉体を貯留するための粉体貯留器、該粉体貯留器の底面から挿入され上端に供給側開口端部を有する粉体搬送管、該粉体搬送管の周囲に設置され上端が閉止された粉体案内筒、及び前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間の粉体に振動を与えて、該空間内の粉体を前記開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給するための振動付与手段を含んで成る粉体供給装置であり、前記振動付与手段は、前記粉体搬送管内に供給するための第１振動付与手段と、前記粉体案内筒の空間に振動を与えて該空間内の粉体を前記粉体案内筒と粉体貯留器底面との間隙から前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間に供給するための第２振動付与手段を含んでいても良い。【０００５】  本発明の粉体供給による研磨方法は、粉体を粉体搬送管内に供給し該粉体搬送管から被研磨体へ噴射することにより被噴射体を研磨する方法において、前記粉体搬送管の供給側開口端部に振動により前記粉体を前記粉体搬送管内に供給し、供給された粉体を被研磨体に噴射にする研磨方法であり、供給粉体とともに液体を噴射し、該液体噴射により供給噴射を加速するようにしても良い。
本発明の研磨装置は、粉体を貯留するための粉体貯留器、該粉体貯留器の底面から挿入され上端に供給側開口端部を有する粉体搬送管、該粉体搬送管の周囲に設置され上端が閉止された粉体案内筒、前記粉体搬送管と粉体案内筒間の空間に振動を与えて、該空間内の粉体を前記開口端部をオーバーフローさせて前記粉体搬送管内に供給するための振動付与手段、及び前記粉体搬送管の他端側に形成され噴射を被研磨体に噴射する噴射ノズルを含んで成る研磨装置であり、噴射ノズルが非垂直方向に粉体を被研磨体に対して噴射するようにしたり、あるいは噴射ノズルが、粉体を噴射する内方の筒状体と水を噴射する外方筒状体から成る二重筒状構造を有するよう構成しても良い。【０００６】  以下、本発明を詳細に説明する。
粉体の定量供給は比較的径の小さい粉体搬送管内での粉体供給を対象とするが、前述の通り従来の粉体供給方法では、粉体搬送管内での搬送されている粉体に対して操作を行い、これにより該粉体搬送管内の粉体の流通を円滑化するようにしている。
しかしこの方法では粉体搬送管の供給端側に、例えばホッパーから粉体を供給する際に、ホッパーから粉体搬送管への径の縮小に起因して既に円滑な定量供給が行えなくなっている。【０００７】  本発明者はこの従来技術の問題点に鑑み、比較的小径の粉体搬送管内に、粉体を実質的に定量供給できる方法や装置を種々検討し、本発明に到達したものである。
本発明では、粉体搬送管の周囲に存在する粉体に振動を加えて、通常はオーバーフローにより前記粉体を前記粉体搬送管内に供給する。このように粉体供給を行うと、貯留された粉体の重量が直接前記粉体搬送管の供給端に掛からない。粉体搬送管内への粉体供給量は、貯留されている粉体量に依存せず、前記粉体搬送管の周囲の粉体に加えられる振動量にほぼ比例する。【０００８】  本発明における振動には、粉体が貯留されている粉体貯留器自体を振動させて貯留粉体に振動を加えることや、前記粉体貯留器中の粉体に気体を供給して粉体に対して攪拌に類似する力を与えることなどが含まれる。
本発明の粉体搬送管は非水平方向に向くように設置される。ここでいう非水平方向とは垂直方向と傾斜方向を意味し、粉体搬送管の粉体供給側端部が他の部分より高くなるように設置する。前記粉体搬送管は通常垂直方向を向くように設置して、筒状体である粉体搬送管の粉体供給側端部の円形の切断面が水平に向くようにする。前記粉体搬送管は斜め方向に向けて設置しても良いが、この場合には前記粉体供給側端部の切断面を楕円形にしてこの切断面が水平方向を向くようにすることが望ましい。【０００９】  上下方向に、つまり垂直に又は傾斜して設置される粉体搬送管は粉体貯留器内に収容する。この粉体搬送管は他端が粉体貯留器の底面や側面を通って外部に連絡されている。該粉体搬送管の供給側端部の周囲の粉体貯留器内には粉体が収容され、通常は貯留粉体の上縁の高さが、前記粉体搬送管の供給側端部の好ましくは水平方向を向く切断面の高さと整合している。
通常の粉体貯留器であると収容される粉体の重量が粉体搬送管の供給側端部に加えられるが、本発明装置では、該粉体搬送管の供給側端部を覆うように、上端が閉止された粉体案内筒、例えば断面が下向き「Ｕ」字状の案内筒を設置することが望ましい。この粉体案内筒の下端部は前記粉体貯留器の底面と接触しないように設置し、前記粉体搬送管と前記粉体案内筒間に存在する粉体と前記粉体案内筒と前記粉体貯留器の内壁間に存在する粉体とが連通されるように構成されている。【００１０】  このような構成の粉体供給装置に振動を加えると、つまり例えば前記粉体搬送管と前記粉体案内筒間に存在する粉体に空気の脈動を与えると、該粉体に上昇力が加えられ、上縁部の粉体が粉体搬送管の供給側端部の切断面をオーバーフローして粉体搬送管内に導入される。この場合の導入量は脈動空気量のみにほぼ依存し、貯留粉体量には無関係である。
従って粉体搬送管内に導入される粉体量は脈動空気量で制御でき、定量供給が可能になる。なお振動を与える手段としては、空気の脈動以外に連続的又は間欠的に空気又は他の気体を供給したり、前述の粉体貯留器を振動させたりする方法がある。【００１１】  前述した断面が下向き「Ｕ」字状の案内筒を設置する態様では、粉体搬送管内への粉体供給により前記粉体搬送管と前記粉体案内筒間の粉体量が減少した場合でも、粉体案内筒と粉体貯留器内面間に存在する粉体に下向きに空気の脈動を加えると、その粉体が、粉体案内筒の下端と粉体貯留器の底面間の空隙から粉体搬送管と粉体案内筒の間に供給されて、減少分が補充される。これにより連続的な粉体の定量供給が可能になる。
垂直に又は下向き傾斜するように設置された粉体搬送管に供給された粉体は、該粉体搬送管内を下降して所定箇所に搬送される。供給された粉体を比較的距離のある箇所まで搬送する場合には、粉体搬送管の他端側端部を水平方向に折り曲げても良い。この場合には折り曲げられた粉体搬送管内に、送風ファン等を使用して空気を導入して搬送を補助しても良い。この場合にも粉体搬送管内で定量供給状態が確立されているため、前記ファンにより定量供給が乱されることは実質的にない。【００１２】  このような粉体の定量供給を利用する用途として研磨装置がある。
研磨は、定量供給される粉体を液体、通常は高圧水とともに被研磨体に噴射することにより良好に行われる。粉体が定量供給されないと研磨面にムラが生じて最悪の場合には表面が凹凸状になる。定量供給される粉体を使用して研磨を行うと、研磨面が均一に研磨されて平滑な面が得られる。高圧水を供給しながら研磨を行うと、同時供給される高圧水により粉体の供給速度が加速されて研磨効果が顕著になるとともに、飛散し易い粉体が液体に捕捉されて粉塵公害が防止できる。この高圧水は任意の方法で殺菌又は清澄化された水であると、研磨作業の安全性が向上する。
例えば新幹線などの高速運転を行う車両の場合、微細な小石等が車両側面に高速で当たり、側面にめり込んで通常の洗浄操作では除去できなくなることがあるが、本発明に従って粉体供給による研磨を行うと、比較的容易に小石の除去を行うことができる。【００１３】  更にこの研磨作業に際しては、粉末と高圧水を被研磨体に噴霧するが、前記粉末及び高圧水の両者に空気を混ぜておくと研磨効率がより向上する。
本発明の粉体の定量供給は、この研磨の他、食品容器や化粧品のビンに粉体を充填する場合等に使用できる。更に研磨用に使用可能な粉体として、炭酸カルシウム、重炭酸ソーダ（水溶性）や安価な磁鉄鉱などがあるが、これらに限定されない。例えば磁鉄鉱は容易に微細化でき、研磨面に付着しても磁石を使って簡単に回収できるため、特に有用である。
粉体の粒径範囲は用途によって変化するが、好ましい粒径は１０μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１００〜５００μｍである。
【発明の効果】
【００１４】  以上述べたように、本発明の基本的な着想である粉体搬送管への粉体の供給を前記粉体搬送管の供給側開口端部の周囲の粉体に振動を加えることにより行うと、粉体の定量供給が達成でき、更にこれを利用して均一研磨も実施できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  次に添付図面に基づいて本発明に係る粉体の定量供給及び研磨方法の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００１６】  図１は、本発明に係る粉体の定量供給方法及び研磨方法の実施形態例を説明するための概略図である。
底面１１が中央に向けて下向き傾斜する粉体貯留器１２の上部には回転して着脱する蓋体１３が係合され、この蓋体１３を取り外して研磨用粉体、化粧品用パウダーあるいは粉末食品等の粉体１４が前記粉体貯留器１２内に収容される。
前記粉体貯留器１２の底面中央の開口部には、断面形が「Ｌ」字状の粉体搬送管１５の垂直部分が挿入され、該粉体搬送管１５は粉体貯留器１２の下方で右方に折り曲げられて水平方向に延びている。前記粉体搬送管１５の供給側端部を覆うように、断面が下向き「Ｕ」字状の粉体案内筒１６が設置されている。【００１７】  前記粉体搬送管１５と粉体案内筒１６間に存在する粉体には第１脈動空気供給ノズル（第１振動付与手段）１７が下方から挿入され、更に前記粉体案内筒１６と粉体貯留器１２に内壁間に存在する粉体には第２脈動空気供給ノズル（第２振動付与手段）１８が下方から挿入されている。
前記粉体搬送管１５の水平方向部分の先端は、粉体噴射管１９内のほぼ中央に位置し、該粉体噴射管１９は基端側は、送風ファン２０の周囲に巻かれて送風管２１を形成し、先端側は下方に向けて緩く２度湾曲した後、水平方向に向かう粉体噴射体２２を形成している。
この粉体噴射体２２の周囲には高圧水噴射体２３が形成され、前記粉体噴射体２２と高圧水噴射体２３とで、二重構造の噴射ノズル２４を構成し、該噴射ノズル２４は被研磨体２５に近接している。【００１８】  前記粉体貯留器１２と離間して高圧殺菌水製造装置２６が設置され、この装置２６で製造された高圧殺菌水の一部が導入管２７から高圧清水製造装置２８に供給され、高圧清水が得られる。高圧殺菌水製造装置２６で得られた高圧殺菌水と高圧清水製造装置２８で得られた高圧清水は混合後、高圧清澄水ライン２９を通して高速度で前記高圧水噴射体２３に供給される。
前記高圧清水製造装置２８に近接して脈動空気送気装置３０が設置され、この脈動空気送気装置３０に供給される空気で生成する脈動空気は、途中で分岐する第１送気ライン３１及び第２送気ライン３２を通して、それぞれ粉体搬送管１５と粉体案内筒１６間の前記第１脈動空気供給ノズル１７及び粉体案内筒１６と粉体貯留器１２内壁間の第２脈動空気供給ノズル１８へ供給される。【００１９】  第１脈動空気供給ノズル１７に供給された脈動空気は、粉体搬送管１５と粉体案内筒１６間に存在する粉体に振動を与え、その一部を前記粉体搬送管１５の供給側端部の開口端部をオーバーフローさせて粉体搬送管１５内に供給する。
これと同時に、第２脈動空気供給ノズル１８に供給された脈動空気は、粉体案内筒１６と粉体貯留器１２内壁間に存在する粉体に振動を与えて攪拌し、その一部を前記粉体案内筒１６の下端部と粉体貯留器１２底面間の空隙から粉体搬送管１５と粉体案内筒１６間に空間に供給して粉体搬送管１５内に供給され消失した粉体を補充する。
これらの脈動空気は文字通り定期的に供給されるため、粉体搬送管１５と粉体案内筒１６間に存在する粉体が定量ずつ粉体搬送管１５内に連続的に供給されて粉体の定量供給が達成される。【００２０】  前記粉体搬送管１５内に供給された粉体は、自重により降下して前記折り曲げ部に達する。この折り曲げ部の周囲の粉体噴射管１９には送風ファン２０からの高圧空気が送風管２１から供給されるため、折り曲げ部内の粉体も前記粉体噴射管１９内に導出され、更に前記高圧空気により、前記粉体噴射体２２に向けて高速移動する。
前記高圧殺菌水製造装置２６及び高圧清水製造装置２８で得られた高圧清澄水は高圧清澄ライン２９を通って前記高圧水噴射体２３に供給され、二重構造の噴射ノズル２４では、前記供給粉体が高圧清澄水で加速されて清澄水とともに被研磨体２５に噴射される。
このとき、粉体は高速で定量供給できるため、被研磨体２５表面は短時間で均一に研磨されて平滑面が得られ、凹凸が生じることがない。更に殺菌された清澄水が供給されるため、被研磨体２５表面の殺菌消毒が可能で清浄な平滑面が得られる。又水と粉体が同時供給されるため、飛散し易い粉体が水に懸濁して飛散が防止され、安全面でも効果が生じる。この際に、粉体及び高圧清澄水の両者に空気を混入させておくと研磨効率が向上する。【００２１】  次に本発明に係る粉体供給及び研磨の実施例及び比較例を記載するが、これらは本発明を限定するものではない。【００２２】［実施例］
図１に示すような、高さ７０ｃｍ、内径５０ｃｍ、内容積約１２０ｃｍ３の塩化ビニル製粉体貯留器のテーパー状底面の中央に断面形Ｌ字状で開口端部の内径が１２ｃｍである粉体搬送管を挿入した。該粉体搬送管の周囲に下端が底面と間隙を形成するように、断面が下向き「Ｕ」字状の案内筒を取り付けた。更にこの粉体貯留器内に約１０ｋｇの市販の炭酸カルシウム粉末（平均粒径約２００μｍ）を粉体搬送管と粉末案内筒間に存在する粉末の上縁の高さが粉体搬送管の開口端部の高さと同じになるように収容した。
ポンプからのパイプを４本に分枝させ、各分枝パイプの１対の先端開口部が粉体搬送管と粉末案内筒間に位置し、他の１対が粉末案内筒と粉体貯留器の内壁間に位置するようにした。【００２３】  前記粉体搬送管の水平部を粉体噴射管の端部で覆い、他端は研磨対象の自動車用ボディに近接させ、送風ファンからの高圧空気で前記粉体搬送管の水平部の粉体を被研磨体方向に高圧供給できるようにした。
又水道の蛇口をポンプを通して前記粉体噴射管先端に二重構造の噴射ノズルの外側の高圧水噴射体に供給できるよう接続して、研磨装置とした。
この研磨装置の前記４本の各分枝パイプのそれぞれに高圧空気を２リットル／分で供給し、かつ高圧水噴射体に高圧水道水を１２リットル／分で供給したところ、被研磨体には高圧清澄水に懸濁した炭酸カルシウム粉末が均一に噴射された。０．５分経過後に研磨を停止し、被研磨体の表面を観察したところ、凹凸のない美麗な平滑面が形成されていた。【００２４】［比較例］
実施例の装置から粉体貯留器、粉体案内筒及び４本の分枝パイプを取り除き、粉体搬送管の上端の開口端部にホッパーを取付け、ホッパー本体に約１０ｋｇの市販の炭酸カルシウム粉末（平均粒径約２００μｍ）を収容し、機械的振動を加えて、実施例と同様にして被研磨体の研磨を行った。被研磨体への高圧清澄水に懸濁した炭酸カルシウム粉末の噴射サイクルは一定せず、被研磨体の表面には懸濁物の小さい塊が残っていた。又被研磨体の表面は傷が多く、目視でも均一表面でないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明に係る粉体の定量供給及び研磨方法の実施形態例を説明する概略図。
【符号の説明】
【００２６】  １２……粉体貯留器  １４……粉体  １５……粉体搬送管  １６……粉体案内筒  １７，１８……脈動空気供給ノズル  ２４……粉体ノズル  ２５……被研磨体
【図１】
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