(57)【要約】【課題】粉体供給量の定量性が良く、供給量の調整が容易で安価に製作可能であり、かつ広範囲の物性の粉体を取り扱うことができる粉体供給装置を提供する。【解決手段】粉体投入口２１と下方へ向けた粉体排出口２２を有するホッパ２と、粉体排出口２２の下方に周方向へ回転可能に立設され、内孔を有する筒状の粉体導管３と、粉体導管３の下端部に対し非接触状態で設けられた押出体４と、粉体導管３を回転せしめる駆動装置とを備えた粉体供給装置１で構成し、粉体導管３の内孔の中心軸Ｈを粉体導管の中心軸Ｃに対して偏心させた。【選択図】図２
2016098088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体投入口と下方へ向けた粉体排出口を有するホッパと、粉体排出口の下方に周方向へ回転可能に立設され、内孔を有する筒状の粉体導管と、粉体導管の下端部に対し非接触状態で設けられた押出体と、粉体導管を回転せしめる駆動装置とを備えた粉体供給装置であって、粉体導管の内孔の中心軸が粉体導管の中心軸に対して偏心していることを特徴とする粉体供給装置。
【請求項２】
粉体導管の内孔が、下方に向かって徐々に拡径していることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
押出体が、鍔部と、鍔部の上面から突出した円錐部とから構成され、鍔部上面の円錐部外周に凹条が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
押出体が粉体導管の下端部に対して水平、及び鉛直方向に切離して移動可能とする移動機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の粉体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を連続的に定量供給する装置に関し、とくに排出される粉体の定量性を向上させた粉体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、化学、薬品、プラスチック、電子、食品、窯業、機械、金属等の様々な産業分野において、各種原料の製品化もしくは加工に際して、粉体が取扱われている。このような粉体の取扱いに際しては、その分散、定量供給、成型、工程間輸送などの生産技術上の主要工程において、それぞれ必要な機器ないし装置として、その目的に応じて多種多様な粉体供給装置が提案され、実用化されている。粉体供給装置は、供給量の定量性が良いこと（定量性）、供給量の調整が容易であること（制御性）、運転・保守が容易であること（管理・操作性）、取扱い可能な粉体が広範囲の物性であること（汎用性）、製作コストが低く、消費動力が少ないこと（経済性）などが要求される。
【０００３】
本発明者は、先に、この種の粉体供給装置として、図４に示すように、壁体１０５に支持棒で固定され、粉体１０３を導入可能なホッパ１０１と、ホッパ１０１の下端部に非接触状態で可動プレート１０４に載置された円錐体１０２と、壁体１０５に固定されて可動プレート１０４の厚み方向から夫々挟持し、可動プレート１０４を水平方向に可動自在に支持する回転挟持体１０６と、円錐体１０２の外周域の可動プレート１０４に設けられた粉体流出孔１０７と、粉体流出孔１０７から流出した粉体を下方へ導く漏斗状の粉体流出管１０８と、回転体１１０ａを回転可能なモーター１０９と、可動プレート１０４の両端に夫々設けられた回転軸を有する回転体１１０ａ，１１０ｂと、夫々の回転体１１０ａ，１１０ｂと可動プレート１０４を連結する固定軸１１１ａ，１１１ｂを備えた粉体供給装置を開発した（特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、この粉体供給装置は、可動プレート１０４が回転体１１０ａ，１１０ｂを介してモーター１０９に接続され、平行なクランク機構により回転運動を行うことにより、ホッパ１０１の出口部に位置する円錐体中心軸Ｃ´が、ホッパ中心軸Ｈ´まわりに公転円運動を行い、円錐体１０２表面とホッパ１０１内壁の間隙を変化させてホッパ１０１内の粉体１０３を掻き出し、粉体流出孔１０７を介して粉体流出管１０８へ定量の粉体１０３を排出・供給するものであった。
【０００５】
このように構成された粉体供給装置においては、構造が比較的簡単でありながら、粉体１０３を連続的に粉体流出管１０８から確実に排出することが可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６４９２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された装置においては、以下の問題点があった。
（１）多数の各種機械部品を組み立てて平行なクランク機構を構成しているため、各種機械部品の組付誤差や、不可避的に存在する機械部品特有のクリアランスなどにより、公転円運動が真円を描くことが難しく、円錐体の運動精度に誤差が生じていた。したがって、例えば医薬や高機能材料などの単位時間あたりの供給量に高い精度が求められるような粉体には、定量性の精度が不十分であった。
（２）ホッパ中心軸Ｈ´と円錐体中心軸Ｃ´の軸間距離（偏心距離）を調節する場合、単に可動プレート１０４を移動させるだけではなく、固定軸１１１ａと回転体１１０ａの中心軸の軸心距離、及び固定軸１１１ｂと回転体１１０ｂの中心軸の軸心距離の調整も必要となり、調整の手順が煩雑であった。すなわち、粉体１０３の物性に合わせて間隙の調整を行うことが煩雑であった。
（３）ホッパ１０１の下部に円錐体１０２の頂点が挿入された状態で円錐体１０２が回転するため、円錐体１０２の回転に伴い粉体１０３が遠心力を受けてホッパ１０１の下部内壁に押し付けられて壁面に付着し、さらに付着した粉体１０３が結束して、アーチング現象が発生してホッパ１０１の下部を閉塞し易かった。とくに結束力、含水率が高く、流動性の悪い粉体は、ホッパ１０１内にアーチング１１２が多発するため、その都度、人手を介して突き棒などにより突き崩す、または振動によりアーチング１１２を崩壊させる振動装置をホッパ外部に設けていた。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、粉体供給量の定量性が良く、供給量の調整が容易で安価に製作可能であり、かつ広範囲の物性の粉体を取り扱うことができる粉体供給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】
【０００９】
このため本発明の粉体供給装置は、粉体投入口と下方へ向けた粉体排出口を有するホッパと、粉体排出口の下方に周方向へ回転可能に立設され、内孔を有する筒状の粉体導管と、粉体導管の下端部に対し非接触状態で設けられた押出体と、粉体導管を回転せしめる駆動装置とを備えた粉体供給装置であって、粉体導管の内孔の中心軸が粉体導管の中心軸に対して偏心していることを第一の特徴とする。
【００１０】
また、粉体導管の内孔が、下方に向かって徐々に拡径していることを第二の特徴とし、押出体が、鍔部と、鍔部の上面から突出した円錐部とから構成され、鍔部上面の円錐部外周に凹条が形成されたことを第三の特徴とする。
【００１１】
さらに、押出体が粉体導管の下端部に対して水平、及び鉛直方向に移動可能とする移動機構を備えることを第四の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下の優れた効果を有する。
（１）駆動装置の回転力を機械部品数が少ない構造で粉体導管へ伝達させて回転させることにより、粉体導管が安定した回転運動を行うことができる。すなわち、粉体導管が押出体に対して一定の偏心量で回転するため、粉体の定量精度が向上する（定量性）。また、低コストで製作可能となる（管理・操作性、経済性）。
（２）内孔を徐々に拡径した形状としているため、粉体が受ける内孔表面からの反力の鉛直成分を下向きとし、アーチングの発生を抑制することができる。 
（３）鍔部上面に凹条を設けているため、粉体を鍔部上面に貯留するとともに、上方に位置する粉体導管内に、粉体を堆積することができる。（４）押出体を水平、及び鉛直方向に移動可能であるため、粉体の物性、及び供給量に合わせて押出体と粉体導管の間隙を容易に調整することができる（制御性、汎用性）。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る粉体供給装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る粉体供給装置を示す断面斜視図である。
【図３】本発明に係る粉体導管と円錐体を示す断面斜視図である。
【図４】従来技術を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る粉体供給装置１の主要な構成を、図１乃至図３に例示する。粉体供給装置１は、粉体投入口２１と下方へ向けた粉体排出口２２を有するホッパ２と、粉体排出口２２の下方に周方向へ回転可能に立設され、内孔３１を有する筒状の粉体導管３と、粉体導管３の下端部に非接触状態で設けられた押出体４と、粉体導管３を回転せしめる駆動装置から構成される。駆動装置は、回転軸５１を有する駆動モーター５と、粉体導管３に配設されたプーリー６１ｂと回転軸５１に配設されたプーリー６１ａ間に張設されたタイミングベルト６２とから構成されている。
【００１５】
ホッパ２は、その胴部から下方に向かって徐々に縮径した筒状容器であり、上部に粉体投入口２１を有し、下部に下方へ向けて粉体排出口２２が突設され、一時的に貯留された粉体がこの粉体排出口２２から下方へ排出される。ホッパ２は、例えば医薬や高機能材料などの粉体が投入される。粉体排出口２２にはフランジ口が形成されており、このフランジ口に固定用管２３が接続されている。固定用管２３は、筒状で、筒の出入口に異なる大きさのフランジ口が形成されており、一方のフランジ口が粉体排出口２２にボルト等で接続されるとともに、他方のフランジ口が基台９上に載置されたホッパ固定台９１にボルト等で接続され、ホッパ２をホッパ固定台９１に固定する役割を果たす。
【００１６】
尚、ホッパ２の形状は、例えば単なる角型形状や単なる筒型形状など、胴部から下方に向かって縮径した形状に限定されるものではなく、種々の形状を適用することができる。また、ホッパ２と固定用管２３が一体的に形成された形状でも良い。さらに、粉体投入口２１の形状は、例えば多角形状、円状の投入口でも良く、図示した形状に限定されるものではない。
【００１７】
固定用管２３の内部（粉体排出口２２の下方）には、図２に示すように、粉体導管３が設けられている。粉体導管３は、図３に示すように、筒状体で、下方に向かって徐々に拡径した内孔３１が形成されている。粉体導管３の下端部における内孔３１の断面（軸方向の垂直断面）は円形である。粉体導管３は、その上下外周にベアリング等の軸受部３３ａ，３３ｂが配設され、軸受部３３ａ，３３ｂを介してホッパ固定台９１、もしくは基台９に周方向へ回転可能に支持されている。粉体導管３の中腹外周には、プーリー６１ｂが配設されている。このプーリー６１ｂと駆動モーター５の回転軸５１に配設されたプーリー６１ａにタイミングベルト６２が張設されており、駆動モーター５の回転力が粉体導管３へ伝達され、粉体導管３は、その中心軸Ｃまわりに周方向へ回転可能とされている。
【００１８】
押出体４は、図３に示すように、鍔部４１と、鍔部４１の上面へ突出した円錐部４２とが一体的に成形されている。押出体４は、図２に示すように、粉体導管３の直下に非接触状態で設けられ、後述する可動プレート７１に外筒覆７３を介して固定されている。円錐部４２の中心軸は、粉体導管３の中心軸Ｃ延長上となるよう配置される。円錐部４２の外周には、凹条４１１が形成され、鍔部４１は、粉体導管３から流下する粉体を一時的に受け、粉体導管３の内孔３１に粉体を堆積させるとともに、粉体導管３が回転することにより、円錐部４２の先端が堆積した粉体を突き崩しながら押し出して粉体受部７４に排出する。
【００１９】
内孔中心軸Ｈは、図３に示すように、粉体導管中心軸Ｃに対して距離Ｒの位置に設けられている。つまり粉体導管３は、粉体導管中心軸Ｃまわりに周方向へ回転するため、内孔中心軸Ｈは、粉体導管中心軸Ｃから距離Ｒだけ偏心し、粉体導管中心軸Ｃまわりの回転運動を行うこととなる。円錐部４２の中心軸は粉体導管中心軸Ｃの延長にあるため、内孔中心軸Ｈは、円錐部４２の中心軸に対しても距離Ｒ偏心して回転する。この回転運動により、円錐部４２の傾斜した表面と内孔３１の押出体４側の内周縁３２との間隙が変化する。この間隙が最小となる位置（間隙ｔ）において、粉体導管３に堆積された粉体が押し出されるように粉体受部７４に排出される。
このように、粉体導管３の内孔３１は、円錐部４２に対して常に一定の偏心距離Ｒを保ち回転運動する。円錐部４２の傾斜した表面を内孔３１の押出部4側の円周縁３２との間隔が最小となる位置は、円孔３１の回転に従って移動し続けるので、粉体を連続的かつ定量的に供給可能となる。
【００２０】
粉体導管３の内孔３１は、粉体の落下方向（上部から下部）へ向けて、徐々に拡径した形状に設けられており、内孔３１に粉体が堆積することで発生するアーチングなどの閉塞現象を防止することができる。通常、粉体の流れをスムーズとするため、ホッパ２などのように、内部は上部から下部に向けて徐々に縮径した形状とされている。しかしながら、内孔３１が上部から下部に向けて徐々に縮径した形状であった場合、粉体導管３が周方向へ回転することにより、内孔３１に堆積した粉体に遠心力が働き、粉体の遠心力に対して、粉体に作用する内孔３１表面からの反力の鉛直成分は上向きとなり、アーチングが形成され易くなる。このため、内孔３１を徐々に拡径した形状とすることで、内孔３１表面からの反力の鉛直成分を下向きとし、アーチングの発生を抑制することができるとともに、粉体導管３からの粉体の排出効果を高めることができる。
【００２１】
移動機構７は、図２に示すように、主に可動プレート７１、及びプレート操作部７２とから構成されている。可動プレート７１には、開口部７１１が形成されており、開口部７１１の周囲上面側に外覆筒７３がボルト等により固定され、外覆筒７３の内部に支持片７３１を介して押出体４が固定されている。また、開口７１１の周囲下面側には、漏斗状の粉体受部７４が固定されており、押出体４により排出された粉体が粉体受部７４内を落下し、外部へ排出される。可動プレート７１は、図示したＸＹＺ軸方向（水平、及び鉛直方向）へスライド可能に基台９の下部に設けられている。可動プレート７１は、例えばラック・アンド・ピニオン機構、クランク機構、送りネジ機構などの公知の機構を用いて基台９に連結され、プレート操作部７２の操作により各軸方向へのスライド移動が可能とされている。 
【００２２】
次に、以上のように構成された粉体供給装置１の動作について図１乃至図３を用いて説明する。
【００２３】
まず、粉体投入口２１から粉体を投入する。すると投入された粉体は、押出体４の鍔部４１へと落下する。落下した粉体は、図３中、鍔部４１上に二点鎖線で示すように、内周縁３２から末広がり状に堆積し、略円錐状を形成して鍔部４１上に留まり、粉体導管３内に堆積することとなる。
【００２４】
ここで、駆動モーター５を回転し、粉体導管３に中心軸Ｃまわりの回転運動を行わせる。すると堆積した粉体が円錐部４２の先端によって突き崩され、鍔部４１へと落下し堆積量が変化する。堆積量が増えた分の粉体は、鍔部４１から押し出され、鍔部４１から落下する。すなわち、円錐部４２の傾斜した表面と内孔３１の押出体４側の内周縁３２との間隙が減少することにより、堆積した粉体が、円錐部４２の先端によって突き崩されて押し出されるようにして粉体受部７４に排出される。排出された粉体は、粉体受部７４を通り、外部に排出され、後段のプロセスへ供給される。
【００２５】
また、投入される粉体が変更され粉体の粒径や流動性が変化した場合、又は後段のプロセスへ供給する供給量を変更する必要がある場合には、可動プレート７１をスライドさせて押出体４の位置を粉体導管３の下端部に対する切離距離を調整して対応することができる。可動プレート７１には、外覆筒７３を介して押出体４が固定されているため、可動プレート７１をスライドさせることで押出体４がスライドし、押出体４の円錐部４２の傾斜した表面と内孔３１の押出体４側の内周縁３２との間隙が調節される。したがって、粉体の物性、及び供給量に合わせて最小間隙ｔを調整することができるともに、粉体導管３の回転数を変更することで粉体の供給量を調節することも可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１          粉体供給装置
２          ホッパ
２１        粉体投入口
２２        粉体排出口
２３        固定用管
３          粉体導管
３１        内孔
３２        内周縁
３３        軸受部
４          押出体
４１        鍔部
４１１      凹条
４２        円錐部
５          駆動モーター
５１        回転軸
６１        プーリー
６２        タイミングベルト
７          移動機構
７１        可動プレート
７１１      開口部
７２        プレート操作部
７３        外覆筒
７３１      支持片
７４        粉体受部
９          基台
９１        ホッパ固定台
１０１      ホッパ
１０２      円錐体
１０３      粉体
１０４      可動プレート
１０５      壁体
１０６      回転挟持体
１０７      粉体流出孔
１０８      粉体流出管
１０９      モーター
１１０      回転体
１１１      固定軸
１１２      アーチング
Ｃ          粉体導管中心軸
Ｈ          内孔中心軸
ｔ          間隙
Ｃ´        円錐体中心軸
Ｈ´        ホッパ中心軸
【図１】
2016098088.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016098088.tif 000006