(57)【要約】【課題】  安定して微量の粉体を供給する小型軽量な粉体供給装置を提供する。【解決手段】  管内部を粉体搬送路とする粉体供給管の管軸を縦にして、上方開放部を粉体取入口とし、下方開放部を粉体流出口とし、粉体供給管の外周に、管内部の粉体に回転力を与える回転振動を粉体供給管に生じさせる振動発生手段を装着し、該粉体供給管内の粉体を回転しながら流出口より流出するようにした微量粉体の供給装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内部を粉体搬送路とする粉体供給管の管軸を縦にして、上方開放部を粉体取入口とし
、下方開放部を粉体流出口とし、粉体供給管の外周に、管内部の粉体に回転力を与える回転振動を粉体供給管に生じさせる振動発生手段を装着し、該粉体供給管内の粉体を回転しながら流出口より流出するようにしたことを特徴とする粉体の供給装置。
【請求項２】
複数に分割した電極を有し、分割して分極された圧電振動子を、粉体供給管の外周に、周方向に装着して振動発生手段とし、各電極に位相をずらした超音波領域周波数電力を印加することにより粉体供給管に回転振動を生じさせる請求項１に記載の粉体の供給装置。
【請求項３】
圧電振動子の分割された分極電極数が２ｎ（ｎは２以上の整数）であり、隣接する分割分極に３６０／２ｎ度位相を異にする超音波領域周波数電力を入力する請求項２に記載の微量粉体の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉体を供給する装置、特に粉体間の付着性の強く、微量の粉体を安定して定量的に流出することの可能な粉体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学薬剤の調合、貴金属の配合等、微量粉体を調合するケースが多く、かかる調合を自動化するためには、送給量が安定して定量的に送給することのできる供給装置が必要となる。
【０００３】
微量の粉体を供給する方法としては、スクリュー供給器、振動供給器、テーブル供給器等がある。しかし、スクリュー供給器、振動供給器の方式では、粉体間の付着性の強い粉体を送給する場合には、粉体が凝集して塊状になるため流出供給量がばらつき、定量的な供給が困難であり、また、スクリュー供給器では、粉体が回転スクリューによって摩擦を受け、磨砕等が生じること、振動供給器では振動による粒度偏析を起こすこと等の問題がある。
【０００４】
また、スクリュー供給器、振動供給器、テーブル供給器はいずれも、流出口近傍にモーターあるいは電磁振動子を配設する必要があるため、構造が複雑となり、小型軽量化が難しく、少量粉体のハンドリング機器や理科学機器あるいは電子機器等の小型機器に組み込むことが困難であり、最近の小型軽量化の要求に応えることができなかった。
【特許文献１】特開平０９−００１０４０
【非特許文献１】「粉体工学便覧」ｐ．３４４日刊工業新聞社１９８６年２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は小型軽量で、かつ、簡単な構造で、微量の粉体を安定して定量的に供給することが可能な微量粉体の供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を達成するため鋭意検討した結果なされたもので、管内部を粉体搬送路とする粉体供給管の管軸を縦にして、上方開放部を粉体取入口とし、下方開放部を粉体流出口とし、粉体供給管の外周に、管内部の粉体に回転力を与える回転振動を粉体供給管に生じさせる振動発生手段を装着し、該粉体供給管内の粉体を回転しながら流出口より流出するようにしたことを特徴とする微量粉体の供給装置を提供するものである。
また、本発明は、複数に分割した電極を有し、分割して分極された圧電振動子を、粉体供給管の外周に周方向に装着して振動発生手段とし、各電極に位相をずらした超音波領域周波数電力を印加することにより粉体供給管に回転振動を生じさせる上記の微量粉体の供給装置、及び、圧電振動子の分割された分極電極数が２ｎ（ｎは２以上の整数）であり、隣接する分割分極に３６０／２ｎ度位相を異にする超音波領域周波数電力を入力する上記の微量粉体の供給装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、粉体供給管に振動発生手段によって回転振動を与えることによって、所定の流速量で定量的に粉体を供給することができる。特に、付着性の強い粉体であっても、流出速度を精度よく制御することができ、詰まること無く、安定して流出供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の粉体の供給装置は、粉体供給管の外周に、分割電極を有する圧電振動子からなる振動発生手段が装着され、粉体供給管内の粉体は振動発生手段の励振前は静止しているが、振動発生手段に超音波電力を入力すると、振動発生手段が振動し、その振動によって粉体供給管が半径方向に伸縮すると共にその最大伸縮の方向が回転する回転振動となり、粉体供給管内の粉体は、発生した粉体供給管の回転振動を受けて回転することによって流動化し、重力によって落下するように構成される。
【０００９】
粉体供給管として、金属管やガラス管のような振動減衰の小さい硬質材料を使用すると、発生した回転振動は管全体に伝わる。従って、粉体取入口を上方とし、粉体流出口を下方にすれば、粉体に働く重力と回転振動により粉体を詰まることなく潤滑に送給させることができる。
【００１０】
図１は、本発明の粉体の供給装置を示すものであり、図１の装置では、ステンレススチール等で形成された粉体供給管２を縦方向に配設し、上端を粉体取入口２ａとし、下端を粉体を充填すべき部材１６の充填穴１７の径に合わせて加工した細管形状の粉体流出口２ｂとし、また、上端近傍に振動発生手段３として厚さ２ミリメートル程度の圧電振動子３ａを装着し、さらに上端部に粉体取り入れ用のロート４が装着されて粉体供給装置１が構成されている。
【００１１】
圧電振動子３ａは上端部に配設されており、下端の粉体流出口２ｂから離すことによって、流出口２ｂを粉体の充填穴１７の狭深部に挿入して、粉体を狭部に供給する必要がある場合にも障害となることを回避することができる。
【００１２】
図１の装置においては、振動発生手段３として圧電振動子３ａが用いられており、圧電振動子３ａはリング状に形成され、図２に示すように、周方向に４つに分割された分割電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが積層されて、それぞれの分割電極１０部分が分割して分極されており、圧電振動子３ａの２個の分割電極１０ａ、１０ｂ部分は上面が＋、他の２個の分割電極１０ｃ、１０ｄ部分は上面が−に分割分極されている。
【００１３】
従って、粉体供給管２の中心軸を中心として対象に位置する分割電極１０ａと１０ｃ、１０ｂと１０ｄは分極極性が逆方向になるように構成されている。すなわち、圧電振動子３ａは、円対象となる位置の分極極性が逆方向になるように構成され、粉体供給管２の外周に粉体供給管２を囲繞するように装着される。なお、図２および図５の圧電振動子３ａの＋−の記号は分極の極性を示している。
【００１４】
２相交流電源５は、図５に示すように、交流発生部１２とこれを位相の異なる交流に分割する位相分波部１３と、それぞれの交流を増幅する増幅部１４ａ、１４ｂにより構成され、増幅部１４ａ、１４ｂによって、９０度位相の異なった電力ＰとＱが出力されるように構成されている。
【００１５】
圧電振動子３ａは、図５に示すように、隣接する電極１０ａ、１０ｂに９０度位相の異なった電力が入力されて駆動されるように、配線１５ａ、１５ｂによって２相交流電源５の増幅部１４ａ、１４ｂにそれぞれ接続されている（図ではアース側配線の記載は省略してある。）。また、増幅部１４ａ、１４ｂからそれぞれ分岐された電力が対象位置にある分割電極１０ｃ、１０ｄに入力されて、隣接する分割電極１０に対して９０度位相の異なった駆動電力が入力されるように接続されている。
【００１６】
駆動する電圧としては、一般に、ピーク対ピークが５〜３００ボルトの交流電圧が印加される。圧電振動子３aを振動させる交流の周波数は２０〜１００キロヘルツ程度の超音波領域共振周波数が用いられる。また、電圧の印加をパルス的に断続させてもよい。  
【００１７】
圧電振動子３ａの電極１０は、４分割とする他、２ｎ個（ｎは２以上の整数）に分割して、ｎ個の駆動電力で駆動されるようにすることができ、この場合、周方向に隣接する分割電極１０に、順次、位相が３６０度／２ｎずれた電力が印加されるように配線される。
【００１８】
分割して分極された圧電振動子３ａに電力を印加して駆動すると、図６（中空管の外壁のみ図示）に示すように、粉体供給管２の水平断面外壁に二点鎖線の様な径方向の振動が生じ、最大伸縮幅方向（ｒ方向）が回転する回転振動を発生させることができる。この場合、粉体供給管２として金属等の硬質材を用いると振動が搬送管全体に伝わり振動の減衰が小さく、安定した回転振動になり、粉体は効率的に流動化して、粉体流出が安定して行われる。
【００１９】
なお、搬送管内の粉体が回転振動と重力の作用を受けて重力方向に移動する限りにおいて、粉体供給管２は直管でなく屈曲管でもよく、また、管軸が重力方向に対して角度を持った傾斜状態でもよい。
【００２０】
前述の回転振動を発生する分割した電極を設けた圧電振動子３ａとしては、図３に示すように厚み０．５〜３ミリメートルのセラミックＰＺＴ９の電極１０を４分割等に分割して挟み込んだタイプを用いることができる。
【００２１】
圧電振動子３ａの分割電極１０に、位相の異なる電圧を印加することで回転振動が励起され、その振動が粉体供給管２に伝達されて粉体供給管２に回転振動を生じせしめ、内部の粉体に回転力を与えることによって、粉体に流動性が生じ、重力で落下して充填すべき部材１６の充填穴１７に導入される。
【００２２】
なお、最適のピーク対ピーク電圧、周波数は圧電振動子３ａの形状による共振モードから算出することができる。圧電振動子３ａの厚み及び形状を変えることで印加最大電力と発振周波数を変化させることができる。
【００２３】
また、図３では圧電振動子３ａは一層のみであるが図４に示すように金属板１１を挟んだ２個のサンドウィッチタイプ（２層型）にすれば、更に励起回転振動量は大きくなり、粉体供給管２の回転振動も大きくなって、粉体送給力が増加して流量調節範囲を広げることができる。
【００２４】
粉体供給管２の部材としては、振動減衰の小さい硬質材料、すなわち、ステンレス、しんちゅう、アルミニュウム、鉄、銅等の金属材料やガラス、セラミック等の硬質無機材料が好ましく、アクリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の硬質プラスチック材料でもよい。なお、粉体供給管２に金属材料等の導電材料を使用する場合は、圧電振動子３ａの分割電極と粉体供給管２との間に電気絶縁処理が必要である。
【００２５】
粉体供給管２は、特に金属材料、セラミック材料が好ましく、かかる材料を使用することによって、その一部に与えられた回転振動の振幅が、その部材つまり金属製あるいはセラミック製の粉体供給管２の全体振動となる。
【００２６】
本発明は励振された振動発生手段３の振動が、粉体供給管２の全体に回転振動となって伝わるとともに、この回転振動の発生体である圧電振動子３ａに印加する電圧を変化させることにより回転振動力を制御し、２相交流電源５の位相を０から９０度の間で調節して回転速度を制御して、粉体の供給量を制御ができる。また、２相交流電源５の位相を−９０から０度の間で調節すると、回転方向を逆転させることが出来る。
【００２７】
図７は他の例を示すもので、粉体供給管２の粉体流出口２ｂに細管ノズル８をねじ込み接続したものである。ねじは振動が伝わるようにきつく締まる方式が好ましく、テーパねじの使用やねじ部への硬化性接着剤を塗布して使用するのが好ましい。
【００２８】
図８は更に他の例を示すもので、粉体供給管２の粉体流出口２ｂを閉鎖板６で閉鎖し該閉鎖板に小開口部７を設けて粉体がこの小開口部より流出するようにしたものである。この小開口部７は複数個であってもよい。
【００２９】
また、本発明の粉体の供給装置は、図９に示す構造とすることができ、粉体流出口２ｂを閉鎖板６で閉鎖し粉体供給管２の先端側面周方向に小開口部７を設けて流出口としたものである。この小開口部７は複数個でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の粉体供給装置は、構造が簡単で、かつ、付着性の強い微量の粉体を安定して流出する粉体供給装置であり、薬品の微量供給や粉体燒結電子部品の粉体供給等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】４分割分極した圧電振動子の平面図。
【図３】圧電振動子の例を示す一部切欠斜視図。
【図４】圧電振動子の他の例を示す一部切欠斜視図。
【図５】圧電振動子と２相交流電源の接続を示す説明図。
【図６】粉体供給管壁面の半径方向の回転振動を示す説明図。
【図７】粉体供給管の粉体流出口に細管ノズルをねじ込接続とした例を示す縦断面図
【図８】粉体供給管の粉体流出口を小孔とした例を示す縦断面図。
【図９】粉体供給管の下端側面円周部の小孔を流出口とした例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１：粉体供給装置
２：粉体供給管
２ａ：粉体取入口
２ｂ：粉体流出口
３：振動発生手段
３ａ：圧電振動子
４：ロート
５：２相交流電源
６：閉鎖板
７：小開口
８：細管ノズル
９：セラミックＰＺＴ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ
：分割電極
１１：金属板
１２：交流発生部
１３：位相分波部
１４ａ、１４ｂ
：増幅部
１５ａ、１５ｂ
：配線
１６：充填すべき部材
１７：充填穴
【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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