(57)【要約】【課題】ペレット収容容器から容器外へのペレット送り出しの均一化を図る。【解決手段】ペレット収容容器に、容器側壁に空けられたペレット排出孔を貫通するスクリューを備え、このスクリューの軸方向の回転により、ペレット収容容器の収容済みペレットを側壁の側に攪拌搬送してペレット排出孔から容器外部に送り出す。これに加え、スクリューにより側壁の側に送られた収容済みペレットに対して、ペレット排出孔に向けてエアーを噴射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペレット供給装置であって、
ペレットを収容するペレット収容容器と、
該ペレット収容容器の上部に設けられたペレット投入孔と、
前記ペレット収容容器の側壁に空けられたペレット排出孔を貫通し、前記ペレット収容容器に収容済みの収容済みペレットを、軸方向の回転により前記側壁の側に攪拌搬送して前記ペレット排出孔から前記ペレット収容容器の外部に送り出すスクリューと、
該スクリューにより前記側壁の側に送られた前記収容済みペレットに対して、前記ペレット排出孔の方向に向けてエアー噴射を行うエアー噴射部とを備える、ペレット供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペレット供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベースフィルムに薄膜を形成したり薄葉状のフィルムを形成する工業製品製造装置には、通常、薄膜やフィルムの材料がペレットや粉体として供給される。こうしたペレットや粉体の搬送には、スクリューコンベアやスクリューフィーダと呼ばれる、軸周りに螺旋状のスクリュー羽根を配置した搬送装置が用いられる。搬送の際、流体と異なり、ペレットや粉体は、部分的な堆積やブリッジなどを生じることがあるため、容器を変形させたりして、粉体の偏りを解消し、スムースな搬送を行なう工夫が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうしたスクリュー羽根を回転してペレット等を搬送し、ペレット等を製造用の素材として、順次次工程に送り込むシステムを構成すると、次工程で製造される装置の品質に、ペレットの搬送ムラが大きな影響を与えることが分かった。つまり、容器形状の変形を生じさせるだけでは、搬送ムラを十分に低減することはできない場合があった。このため、スクリューフィーダ等の搬送装置における搬送ムラをできるだけ抑制し、次工程に与える影響を所定以下にできる搬送装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、ペレット供給装置が提供される。このペレット供給装置は、ペレットを収容するペレット収容容器と、該ペレット収容容器の上部に設けられたペレット投入孔と、前記ペレット収容容器の側壁に空けられたペレット排出孔を貫通し、前記ペレット収容容器に収容済みの収容済みペレットを、軸方向の回転により前記側壁の側に攪拌搬送して前記ペレット排出孔から前記ペレット収容容器の外部に送り出すスクリューと、該スクリューにより前記側壁の側に送られた前記収容済みペレットに対して、前記ペレット排出孔の方向に向けてエアー噴射を行うエアー噴射部とを備える。
【０００７】
この形態のペレット供給装置では、ペレット排出孔に向けたエアー噴射により、側壁の側に送られた収容済みペレットにおけるペレット間でエアーが流れるので、次のようなペレット挙動が起きる。まず、ペレット間のエアーの流れは、ペレット間に隙間を形成してその隙間を確保するので、ペレットの流動性が高まってペレットの移動をもたらす。これにより、ペレットが静止したまま留め置かれることが抑制されるので、ペレットのかたまり形成を抑制できる。また、ペレットが堆積しそのまま留め置かれる静置状態が続くと、ペレット同士が静電気によってはりついてペレットのかたまりが形成されるが、ペレット間のエアーの流れに基づいた流動性の向上により、静電気によるペレットのはりつきも抑制される。これらの結果、この形態のペレット供給装置によれば、側壁の側に送られた収容済みペレットが堆積したままかたまりになることを抑制できるので、ペレット収容容器から容器外への均一なペレット送り出しを可能とする。仮にペレットがかたまりの状態で容器外へ送り出されると、かたまりの部分ではペレット数が多くなるので、不均一なペレット送り出しとなるが、この形態のペレット供給装置によれば、ペレットのかたまり抑制により、容器外へのペレットの均一な送り出しが可能となる。この他、この形態のペレット供給装置によれば、ペレット排出孔の方向に向けたエアー噴射により、ペレット排出孔からのペレットの排出をアシストできることに加え、エアーが届きにくいペレット排出孔の周辺へのエアー供給を図ることで、容器外へのペレットの均一な送り出しをより確実に可能とする。また、ペレット排出孔からの均一なペレット送り出しを、エアー噴出という簡便な手法で達成できる。
【０００８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、ペレット供給方法の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のペレット供給装置の概略構成を断面視して示す説明図である。
【図２】ペレット供給装置の概略構成を図１の２−２線で断面視して示す説明図である。
【図３】第２実施形態のペレット供給装置の概略構成を断面視して示す説明図である。
【図４】ペレット供給装置の概略構成を図３の４−４線で断面視して示す説明図である。
【図５】比較例ペレット供給装置の概略構成を断面視して示す説明図である。
【図６】比較例ペレット供給装置の概略構成を図５の６−６線で断面視して示す説明図である。
【図７】比較例・実施形態のペレット供給装置についてのペレット吐出結果の一覧表である。
【図８】比較例・実施形態のペレット供給装置から供給した電解質ペレットを押出成膜装置で成膜した薄膜の性状対比を性状測定の様子と合わせて示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明の第１実施形態のペレット供給装置１００の概略構成を断面視して示す説明図であり、図２はペレット供給装置１００の概略構成を図１の２−２線で断面視して示す説明図である。
【００１１】
ペレット供給装置１００は、ペレット収容容器１２０と、スクリュー１３０と、エアー噴射部１５０と、制御装置１８０とを備える。ペレット収容容器１２０は、中空容器であり、容器上部に備えた筒状体１４０のペレット投入孔１４２から投入されたペレットＰを収容する。ペレット投入孔１４２からのペレット投入は、図示しない投入装置により或いは人的作業により、所定時間ごとになされる。なお、ペレット収容容器１２０のペレット収容容積は、既存のペレット供給装置と同様である。
【００１２】
スクリュー１３０は、ペレット収容容器１２０の容器底壁の側に水平に配設され、ペレット収容容器１２０の送り出し側の側壁１２４に空けられたペレット排出孔１２２を貫通し、一端側でモータ１３２と連結され、他端側で軸支機構１３４により軸支されている。図２では、こうしたスクリュー１３０の配置の様子が判るよう、スクリュー１３０の軸線に沿った断面視が示されている。モータ１３２は、後述の制御装置１８０の制御下で回転し、その回転駆動力をスクリュー１３０に伝達する。これにより、スクリュー１３０が軸方向に回転し、スクリュー１３０は、ペレット収容容器１２０に収容されたペレットＰを攪拌搬送して、ペレット排出孔１２２からペレット収容容器１２０の外部に送り出す。こうして送り出されたペレットＰは、後工程の各種装置で所定の処理を受ける。本実施形態のペレット供給装置１００は、燃料電池における電解質膜の原材料ペレットをペレット溶融押出装置に送り出すことを想定した供給装置であり、ペレットＰは、直径が約２ｍｍで２ｍｍ長の小径円柱体である。ペレット投入孔１４２を有する筒状体１４０は、ペレット収容容器１２０の側壁１２４の側に配設されているので、収容済みペレットＰは、ペレット排出孔１２２の側ほど大きく堆積して、スクリュー１３０の全域を取り囲む。側壁１２４の側は、スクリュー１３０によるペレット送り側でもあることから、ペレット排出孔１２２の側のペレット堆積は、側壁１２４と向かい合う側壁１２６の側より顕著となる。なお、説明の便宜上、ペレット収容容器１２０に収容されて堆積したペレットＰを収容堆積ペレットＰｔと、ペレット排出孔１２２から排出されたペレットＰを排出ペレットＰｏと、適宜、称することとする。
【００１３】
エアー噴射部１５０は、側壁１２６の側に位置してペレット収容容器１２０の上部から容器内に入り込み、エアー噴出口１５２を、スクリュー１３０の上部に位置させる。エアー噴射部１５０は、制御装置１８０の制御下で駆動するコンプレッサ１５４と接続され、コンプレッサ１５４が圧縮送気するエアーを、側壁１２４の側の収容堆積ペレットＰｔに対して、エアー噴出口１５２から噴出する。この場合、エアー噴出口１５２は側壁１２４に向かい合ってスクリュー１３０の上部に位置することから、エアー噴射部１５０は、ペレット排出孔１２２に向けてスクリュー１３０と平行にエアー噴射を行うことになる。本実施形態では、０．２ＭＰａのエアー供給圧で、エアーを１０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で噴出するようにした。
【００１４】
制御装置１８０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭを有するマイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、図示しない送り出し開始スイッチの操作を受けて、モータ１３２やコンプレッサ１５４の駆動制御を行うほか、エアー噴射部１５０に到る管路の開閉バルブ等を駆動制御する。
【００１５】
以上説明した第１実施形態のペレット供給装置１００は、ペレットＰを外部に送り出すペレット排出孔１２２に向けて、エアー噴射部１５０のエアー噴出口１５２からエアーを噴射することにより、側壁１２４の側に送られて堆積している収容堆積ペレットＰｔにおけるペレット間にエアーを強制的に流す。このエアーの流れは、図１において白抜き矢印Ａｓに示すように対流を起こし、白抜き矢印Ａｓで示されるペレット間のエアーの対流は、ペレット間に隙間を形成してその隙間を確保するので、収容堆積ペレットＰｔにおけるペレットＰの流動性が高まってペレットＰの移動をもたらす。これにより、収容堆積ペレットＰｔが静止したまま留め置かれることが抑制されるので、ペレットＰのかたまり形成を抑制できる。また、収容堆積ペレットＰｔがそのまま留め置かれる静置状態が続くと、ペレット同士が静電気によってはりついてペレットＰのかたまりが形成されるが、上記のエアー対流によるペレット間のエアーの流れに基づいた流動性の向上により、静電気によるペレットＰのはりつきも抑制される。これらの結果、本実施形態のペレット供給装置１００によれば、側壁１２４の側に送られた収容堆積ペレットＰｔを堆積したままとはなり難くするので、ペレット収容容器１２０から容器外への均一なペレット送り出しを、エアー噴射部１５０からペレット排出孔１２２の方向に向けたエアー噴出という簡便な手法で達成できる。仮にペレットＰがかたまりの状態で容器外へ送り出されると、かたまりの部分ではペレット数が多くなるので、不均一なペレット送り出しとなるが、本実施形態のペレット供給装置１００によれば、ペレットＰのかたまり抑制により、容器外へのペレットＰの均一な送り出しを達成できる。この他、本実施形態のペレット供給装置１００によれば、ペレット排出孔１２２の方向に向けたエアー噴射により、ペレット排出孔１２２からのペレット排出をアシストできることに加え、エアーが届きにくいペレット排出孔１２２の周辺へのエアー供給を図ることで、容器外へのペレット送り出しをより確実に均一化できる。ペレット送り出しの均一化については、その数値的な裏付けを後述する。
【００１６】
次に、第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態のペレット供給装置１００Ａの概略構成を断面視して示す説明図であり、図４はペレット供給装置１００Ａの概略構成を図３の４−４線で断面視して示す説明図である。第２実施形態のペレット供給装置１００Ａは、既述したペレット供給装置１００の構成に加え、第２エアー噴射部１６０を備える点で相違する。
【００１７】
第２エアー噴射部１６０は、側壁１２４の側に位置して、エアー分岐管１６２を側壁１２４の上端に備え、コンプレッサ１５４が圧縮送気するエアーを、エアー分岐管１６２から複数筋でペレット収容容器１２０の内部に噴出する。エアー分岐管１６２からのエアー噴出方向は、スクリュー１３０を回転駆動するモータ１３２に向けて傾斜しており、それぞれの筋で噴出されたエアーは、側壁１２４の側に送られた収容堆積ペレットＰｔの上部にあるペレットＰを側壁１２６の側に押し流すように作用すると共に、図３において白抜き矢印Ａｓに示すエアーの対流を促進させる。よって、第２実施形態のペレット供給装置１００Ａによっても、エアーの対流により収容堆積ペレットＰｔにおける個々のペレットＰの移動をより活発とすることで、ペレット収容容器１２０から容器外へペレットをより均一に送り出すことができる。
【００１８】
次に、既述したペレット供給装置１００とペレット供給装置１００Ａで得られるペレット送り出しの均一化についての数値的な裏付けを説明する。図５は比較例ペレット供給装置２００の概略構成を断面視して示す説明図であり、図６は比較例ペレット供給装置２００の概略構成を図５の６−６線で断面視して示す説明図である。
【００１９】
比較例ペレット供給装置２００は、既述したペレット供給装置１００およびペレット供給装置１００Ａと同一のスクリュー１３０を備え、ペレット収容部２２０のペレット収納室２２１のペレットＰを、スクリュー１３０の軸方向の回転により、ペレット排出孔２２２から排出ペレットＰｏとして外部に送り出す。比較例ペレット供給装置２００は、既述したペレット供給装置１００およびペレット供給装置１００Ａと異なり、ペレット収納室２２１には、筒状をなす市販の容量式フィーダー２１０を備え、この容量式フィーダー２１０に、攪拌羽根２１２とエアーノズル２１４を組み込んだ。攪拌羽根２１２は、２００ｒｐｍの回転数で回転して、容量式フィーダー２１０の収容堆積ペレットＰｔを攪拌する。エアーノズル２１４は、図６に示すように、４方からペレット収納室２２１の中心に向けてエアーを噴出する。この際は、上記した実施形態と同様、０．２ＭＰａのエアー供給圧で、エアーを１０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で噴出するようにした。
【００２０】
図１と図２に示す第１実施形態のペレット供給装置１００と、図３と図４に示す第２実施形態のペレット供給装置１００Ａと、図５と図６に示す比較例ペレット供給装置２００とを、以下に記す運転条件で同時に運転し、ペレット排出孔１２２或いはペレット排出孔２２２からの排出ペレットＰｏの送り出し状況を調べた。
【００２１】
ペレット投入量：４５０ｇ；
スクリュー回転数：８．５ｇ／ｍｉｎのペレット送り出し量を想定した回転数１３．５ｒｐｍ；
エアー噴出：供給圧０．２ＭＰａ／流量１０Ｌ／ｍｉｎ；
【００２２】
上記の運転条件でのペレット送り出し運転を１５分間に亘って継続し、その間のペレット排出孔１２２或いはペレット排出孔２２２からの排出ペレットＰｏの吐出量（送り出し量）の分当たりの平均値（ｇ／ｍｉｎ）と標準偏差σ（ｇ／ｍｉｎ）を計測算出した。図７は比較例・実施形態のペレット供給装置についてのペレット吐出結果の一覧表である。
【００２３】
図７から明らかなように、実施形態のペレット供給装置１００およびペレット供給装置１００Ａでは、排出ペレットＰｏの平均吐出量（ｇ／ｍｉｎ）とその標準偏差σ（ｇ／ｍｉｎ）において、比較例ペレット供給装置２００より優れていた。これは、実施形態の上記両ペレット供給装置では、ペレット排出孔１２２の側の収容堆積ペレットＰｔにおいて、図１や図３に示した白抜き矢印Ａｓのエアー対流によりペレットが堆積したままとなり難いので、ペレット送り出しが均一となったことの証左である。第２実施形態のペレット供給装置１００Ａの標準偏差σ（ｇ／ｍｉｎ）が小さいことは、図３に示した白抜き矢印Ａｓのエアー対流が第２エアー噴射部１６０からのエアー噴出により活発となってペレットが堆積したままとなり難くなったためと想定される。
【００２４】
図８は比較例・実施形態のペレット供給装置から供給した電解質ペレットを押出成膜装置で成膜した薄膜の性状対比を性状測定の様子と合わせて示す説明図である。押出成膜装置ＤＨは、第１実施形態のペレット供給装置１００と、第２実施形態のペレット供給装置１００Ａと、比較例ペレット供給装置２００とから、それぞれ、定量（８．５ｇ／ｍｉｎ）のペレット送り出しを受ける。このペレット定量送り出しは、ペレット投入量、スクリュー回転数およびエアー噴出において、図７の送り出し状況測定の場合と同じ条件でなされる。押出成膜装置ＤＨは、供給された電解質ペレットを溶融した上で、その溶融電解質樹脂溶液をバックシートＢＳに塗工して、電解質膜ＳＳを成膜する。この際、押出成膜装置ＤＨは、電解質膜ＳＳの成膜の目付量（想定目付量）が９ｇ／ｍ２となるように溶融電解質樹脂溶液をバックシートＢＳに塗工し、成膜された電解質膜ＳＳの目付推移を搬送方向下流の目付計測装置ＭＳＡで３０分に亘って継続して計測した。図８の表には、上記のペレット供給装置ごとに、電解質膜ＳＳの３０分に亘る目付推移と、３０分の成膜期間における目付量の平均値（ｇ／ｍ２）とその標準偏差（ｇ／ｍ２）が示されている。なお、目付計測装置ＭＳＡは、超音波式の薄膜膜厚測定装置（独Ｍｅｓｙｓ社製：型番ＵＳＭ−２００）であり、図８の目付推移および平均値・標準偏差は、目付計測装置ＭＳＡで測定した膜厚を目付に換算したものである。
【００２５】
図８から明らかなように、実施形態のペレット供給装置１００およびペレット供給装置１００Ａからのペレット供給を行って成膜した電解質膜ＳＳは、目付平均値が想定目付量と合致した膜厚となった。そして、目付量の標準偏差も優れていた。これらの事象は、実施形態のペレット供給装置１００およびペレット供給装置１００Ａによって、押出成膜装置ＤＨには均一な供給量でペレット供給がなされたことにより起きたと想定される。また、第１実施形態のペレット供給装置１００からペレット供給を行って成膜した電解質膜ＳＳと、第２実施形態のペレット供給装置１００Ａからペレット供給を行って成膜した電解質膜ＳＳとでは、目付推移で示される目付変動の振幅がほぼ同一でありながら、目付変動の上下の振れ幅が相違し、第２実施形態のペレット供給装置１００Ａからペレット供給を行って成膜した電解質膜ＳＳの目付量の標準偏差は格段に小さい。この事象にあっても、第２実施形態のペレット供給装置１００Ａによれば、図３に示した白抜き矢印Ａｓのエアー対流が第２エアー噴射部１６０からのエアー噴出により活発となってペレット供給（ペレット送り出し）がより一層と均一化されているためであると想定される。
【００２６】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００２７】
既述した実施形態では、エアー噴射部１５０を、そのエアー噴出口１５２がスクリュー１３０の上方に位置するよう配設したが、これに限らない。例えば、図２におけるエアー噴出口１５２とその両側にもエアー噴出口１５２が位置するよう、エアー噴射部１５０を複数設けてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１００、１００Ａ…ペレット供給装置
１２０…ペレット収容容器
１２２…ペレット排出孔
１２４…側壁
１２６…側壁
１３０…スクリュー
１３２…モータ
１３４…軸支機構
１４０…筒状体
１４２…ペレット投入孔
１５０…エアー噴射部
１５２…エアー噴出口
１５４…コンプレッサ
１６０…第２エアー噴射部
１６２…エアー分岐管
１８０…制御装置
２００…比較例ペレット供給装置
２１０…容量式フィーダー
２１２…攪拌羽根
２１４…エアーノズル
２２０…ペレット収容部
２２１…ペレット収納室
２２２…ペレット排出孔
Ｐ…ペレット
Ｐｏ…排出ペレット
Ｐｔ…収容堆積ペレット
ＢＳ…バックシート
ＤＨ…押出成膜装置
ＭＳＡ…目付計測装置
ＳＳ…電解質膜
【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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