(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を容れるホッパーの円錐壁を１０〜２０μｍの平均細孔径を有する微多孔性の空気透過性隔膜で形成し、前記隔膜の外側に圧縮空気を充満させる圧縮空気室を形成し、前記圧縮空気室はインナー部材と外側ハウジングとで形成されており、前記インナー部材が微多孔性の空気透過性隔膜からなるホッパーの前記円錐壁を形成しており、前記インナー部材と外側ハウジングとの間に円周方向ほぼ等間隔に複数のスペーサを配置し、前記外側ハウジングにホッパーを振動させる振動装置を設けたことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項２】
粉体を容れるホッパーの円錐壁を１０〜２０μｍの平均細孔径を有する微多孔性の空気透過性隔膜で形成し、前記隔膜の外側に圧縮空気を充満させる圧縮空気室を形成し、前記圧縮空気室はインナー部材と外側ハウジングとで形成されており、前記インナー部材が微多孔性の空気透過性隔膜からなるホッパーの前記円錐壁を形成しており、前記インナー部材と外側ハウジングとの間に円周方向ほぼ等間隔に複数のスペーサを配置し、ホッパーの下方に振動フィーダを配置してホッパーの出口を振動フィーダのトラフ内に開口させ、ホッパーと振動フィーダを振動伝達関係で共通の支持枠に搭載したことを特徴とする粉体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホッパーに貯蔵された粉体を切り出したり自動化された計量装置に粉体を供給するための粉体供給装置に関する。本発明は、特に、顔料のように粒径が著しく小さく脱気しやすい粉体や粉末チーズのように流動性に乏しい粉体を安定的に供給するのに適した粉体供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホッパーを用いた粉体供給装置は、例えば、自動化された粉体計量装置に使用されている。この種の計量装置では、粉体を貯蔵したホッパーの下部にロータリフィーダ、振動フィーダ、回転テーブルフィーダ、スクリューフィーダのようなフィーダを設けてホッパーから粉体を切り出し、ロードセルなどを備えた計量装置に送って計量する。この場合には、粉体供給装置には、粉体を連続的に安定して切り出すことができること（安定供給）が要求される。
ホッパーを用いた粉体供給装置は、また、予め計量された粉体を貯蔵し、必要に応じて排出するためにも使用されている。この場合には、ホッパーに貯蔵した粉体のすべてが排出できること（全量排出）が要求される。
【０００３】
ところが、ある種の顔料、例えば、セメントの着色に使用される無機顔料は、粒径が著しく小さい（例えば、サブミクロン）ので、ホッパーに貯蔵している間に自重により脱気して粉が引き締まり、ブリッジやラットホールを形成しやすい。
また、他のある種の粉体、例えば、粉末チーズのような粉体には粘着性があり、さらさらとしていないので、同様にホッパー内でブリッジやラットホールを形成しやすい。
【０００４】
こうしてホッパー内の粉体にブリッジやラットホールが形成され、粉体がホッパーに居付くと、粉体の切り出しが不安定となり、或いは全量排出が出来なくなる。
このため、従来技術においては、ブリッジやラットホールの形成を防止する種々の装置や方法が使用されている。それらは、ハンマリングによって粉体に衝撃を与える方式、バイブレータによってホッパーに振動を与える方式、噴射ノズルから噴射した圧縮空気流によってブリッジを吹き飛ばす方式、エヤレーションによって粉体を流動化する方式、などに分けることができる。これらの方式は、単独では、強固なブリッジを解消することができないことが多い。
そこで、実開昭59-10295号には、ホッパー内に圧縮空気を噴射するノズルを設け、エヤレーションと振動の相乗作用によりブリッジを防止することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実開昭59-10295号の装置は、顔料のような粒径が非常に小さな粉体や粉末チーズのような流動性に乏しい粉体の取り扱いに適していない。
その理由は、第１に、流速１０m／secもの高速で噴射ノズルから圧縮空気を噴射し、圧縮空気流の“動圧”によりブリッジを崩すようになっているので、圧縮空気流の当たる部分の粉体だけが抜け落ち、或いは、通気抵抗の弱い箇所に圧縮空気流が集中して圧縮空気の通り道が一旦できてしまうと、それ以上は粉体が崩れなくなるからである。また、圧縮空気流の当たらない箇所では、ブリッジやラットホールは解消することはできない。
第２に、大量の圧縮空気を高速で噴射することによりホッパー内に大量の粉塵が発生するので、粉塵の浮遊する空気をホッパーから吸引し、集塵機で処理しなければならない。
【０００６】
このような理由で、例えば、セメント業界においては、セメント着色用顔料は、自動化計量装置を使用することなく、今日でもなお人手によって計量している。また、例えば、食品製造業界においては、粉末チーズのような材料をホッパーから排出する際には、人手によってブリッジやラットホールを突き崩し、全量排出を図っている。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の斯様な不便を解消し、貯蔵中に脱気しやすい粉体や流動性に乏しい粉体を安定して切り出すことの可能な粉体供給装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、貯蔵中に脱気しやすい粉体や流動性に乏しい粉体を全量排出することの可能な粉体供給装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、セメント着色用顔料などのような粒径の著しく小さい粉体を安定して切り出すことの可能な粉体供給装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、セメント着色用顔料などのような粒径の著しく小さい粉体を殆ど粉塵の発生を伴うことなく切り出すことの可能な粉体供給装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、粒径の小さい粉体や流動性に乏しい粉体を切り出すことが可能で、安価で構造簡素な粉体供給装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点においては、本発明の粉体供給装置は、粉体を容れるホッパーの円錐壁を１０〜２０μｍの平均細孔径を有する微多孔性（microporous）の空気透過性隔膜で形成し、前記隔膜の外側に圧縮空気を充満させる圧縮空気室（プレナムチャンバ）を形成し、前記圧縮空気室はインナー部材と外側ハウジングとで形成されており、前記インナー部材が微多孔性の空気透過性隔膜からなるホッパーの前記円錐壁を形成しており、前記インナー部材と外側ハウジングとの間に円周方向ほぼ等間隔に複数のスペーサを配置し、前記外側ハウジングにホッパーを振動させる振動装置を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
圧縮空気室に圧縮空気を供給すると、圧縮空気は空気透過性隔膜の無数の細孔からホッパーの内周面に静かに流出し、ホッパーに収容されている粉体粒子間に“静圧”によって空気が充満する。
その結果、顔料のような超微粒粉体の場合には、それまでホッパーで貯蔵中に自重によって脱気して引き締まっていた粉体は、インナー部材と外側ハウジングとの間に配置されたスペーサを介して振動装置から伝達される振動の作用も相俟って、再び空気によって均一にほぐされ、かつ、エアレーションと振動により流動化され、重力の作用によりホッパーから滑らかに排出される。
また、粉末チーズのような粘着性の粉体の場合には、ホッパーの内周面と粉体との間には空気の層が均一に充満し、エアスライドのように作用するこの空気層の存在によってホッパー内周面に対する粉体の接触圧力が低減し、ホッパー内周面に対する粉体の摩擦抵抗が低減する。従って、振動装置によって印加される振動と重力の作用により、粉末チーズはブリッジやラットホールの形成することなくホッパーから円滑に排出される。
【００１０】
本発明の他の観点においては、本発明の粉体供給装置は、粉体を容れるホッパーの円錐壁を１０〜２０μｍの平均細孔径を有する微多孔性の空気透過性隔膜で形成し、前記隔膜の外側に圧縮空気を充満させる圧縮空気室を形成し、前記圧縮空気室はインナー部材と外側ハウジングとで形成されており、前記インナー部材が微多孔性の空気透過性隔膜からなるホッパーの前記円錐壁を形成しており、前記インナー部材と外側ハウジングとの間に円周方向ほぼ等間隔に複数のスペーサを配置し、ホッパーの下方に振動フィーダを配置してホッパーの出口を振動フィーダのトラフ内に開口させ、ホッパーと振動フィーダを振動伝達関係で共通の支持枠に搭載したことを特徴とするものである。
【００１１】
この粉体供給装置では、振動フィーダは、粉体の切り出しだけでなく、更に、ホッパー自体を加振するために利用される。このように、粉体切りだし用の振動フィーダの振動をホッパーに伝達させ、振動フィーダの振動を有効利用することによりホッパーを振動させるようにしたので、フィーダとは別個の加振装置が不要となり、装置のコスト低減と構造の簡素化を図ることができる。
エアレーションと振動により粉体が流動化され、ホッパーから滑らかに排出されることは前述したところと同じである。更に、この装置では、ホッパーの下方に振動フィーダを配置し、ホッパーの出口を振動フィーダのトラフ内に開口させたので、振動フィーダの振動は、また、トラフとホッパーとの間に存在する粉体の柱を介してホッパー内の粉体に効果的に伝達される。従って、粉体の排出は一層円滑に行われる。
【００１２】
本発明の上記特徴や効果並びに他の特徴や効果は以下の実施例の記載につれて更に明らかにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図４には本発明の粉体供給装置の第１実施例を示す。
これらの図を参照するに、粉体供給装置１０は山形鋼材などで形成された支持枠１２を備え、この支持枠１２にはホッパー１４が搭載されている。図２から良く分かるように、ホッパー１４は、インナー部材１６と、外側ハウジング１８と、上部ハウジング２０からなる。
【００１４】
インナー部材１６は、微多孔性で自己支持性の空気透過性隔膜で形成されている。空気透過性隔膜の好適な材料は、英国のポルベア社から市販されている高密度ポリエチレン製のVYON（商標）シートである。図２に示したように、インナー部材１６は、フランジ１６Ａと円錐壁部分１６Ｂと円筒形部分１６Ｃを有する。
【００１５】
外側ハウジング１８は例えばステンレス鋼板で形成されており、上部フランジ１８Ａと円錐壁部分１８Ｂと円筒形部分１８Ｃと下部フランジ１８Ｄを有する。
上部ハウジング２０はフランジ２０Ａと円筒形部分２０Ｂを有する。
【００１６】
インナー部材１６と外側ハウジング１８と上部ハウジング２０とは、それらのフランジに通した複数のボルト・ナット（その１つを図２に参照番号２２で示す）によって一体的に締結されている。図３に示したように、外側ハウジング１８のフランジ１８Ａと上部ハウジング２０のフランジ２０Ａとはパッキン２４により気密にシールされている。
【００１７】
図３および図４から良く分かるように、インナー部材１６の円錐壁部分１６Ｂおよび円筒形部分１６Ｃは、夫々、外側ハウジング１８の円錐壁部分１８Ｂおよび円筒形部分１８Ｃよりも半径が小さいので、両者の間には圧縮空気を充満させるための環状の圧縮空気室（プレナムチャンバ）２６が形成されている。
インナー部材１６と外側ハウジング１８との間の間隔を保持するため、それらの間には円周方向に等間隔に配置した複数のスペーサ２８が介在させてある。
外側ハウジング１８はニップルのような圧縮空気入口３０が取付けてあり、エアコンプレッサまたはブロワ（図示せず）に接続することにより圧縮空気室２６に圧縮空気を供給するようになっている。
【００１８】
図４から良く分かるように、圧縮空気室２６の下端はグランドパッキン３２によってシールされる。グランドパッキン３２は、外側ハウジング１８の内側に溶接したリング３４と、外側ハウジング１８の下部フランジ１８Ｄにボルト締めしたリテーナ３６によって圧縮され、インナー部材１６と外側ハウジング１８との間をシールする。
【００１９】
外側ハウジング１８には圧縮空気駆動式のバイブレータ３８が取付けてあり、外側ハウジング１８に振動を加えるようになっている。勿論、バイブレータ３８としては、電動式、電磁式、その他任意の形式のものを使用してもよい。
【００２０】
段落『0009』で前述したように、バイブレータ３８を作動させると共に圧縮空気室２６に圧縮空気を供給すると、圧縮空気は微多孔性隔膜で形成されたインナー部材１６の円錐壁１６Ｂの無数の細孔から円錐壁１６Ｂの内周面に静かに流出し、ホッパー１４内の粉体に空気を含ませる。このエアレーションと振動により粉体は流動化され、重力の作用によりホッパー１４から滑らかに排出される。
【００２１】
図５および図６には本発明の粉体供給装置の第２実施例を示す。これらの図において、第１実施例の構成要素と共通する構成要素は同じ参照番号で示し、重複する説明は省略する。
相違点のみ説明するに、この実施例では、支持枠１２に搭載されたホッパー１４の下方には振動フィーダ４０が設置してある。振動フィーダ４０は、フレーム４２と、このフレーム４２に防振ゴム４４によって支持された例えば電磁式の加振装置４６と、加振装置４２に振動可能に連結されたトラフ４８を有する。
【００２２】
図５に切り欠いて示したように、振動フィーダ４０のフレーム４２は粉体供給装置の支持枠１２に直かに連結してあり、振動フィーダ４０の振動が支持枠１２を介してホッパー１４に伝達されるようになっている。従って、この実施例では、第１実施例のバイブレータ３８は設けてない。
エアコンプレッサから圧縮空気入口３０を介して圧縮空気室２６に圧縮空気を供給すると共に、振動フィーダ４０を作動させると、振動フィーダ４０から伝達される振動とエアレーションの作用により粉体は流動化されてホッパー１４から滑らかに排出され、振動フィーダ４０によって搬送される。振動フィーダ４０の下流には計量装置（図示せず）を配置して、粉体を計量することができる。
【００２３】
ホッパー１４の出口を構成するインナー部材１６の円筒形部分１６Ｃは振動フィーダ４０のトラフ４８内に延長させてある。
従って、ホッパー１４に粉体を貯蔵した時には、図５に示したように、振動フィーダ４０のトラフ４８の上には粉体の柱状部分５０が存在する。その結果、振動フィーダ４０の振動は、フレーム４２と支持枠１２を介してホッパー１４に伝達されるだけでなく、粉体の柱状部分５０を介してホッパー１４内の粉体に伝達される。従って、この第２実施例においては、粉体の排出は一層円滑に行われる。
【００２４】
【実施例】
実験例１
図１から図４に示した粉体供給装置を試作した。ホッパーの内径は約５０cm、容量は約１００リッターであった。ホッパーの円錐壁部分１６Ｂは英国ポルベア社の微多孔性隔膜“VYON D”（商標）シート（平均細孔径１２〜１６μｍ）で形成した。バイブレータ３８としては、ドイツのネッター社のピストンバイブレータNTK15（運動荷重0.27Kg、接続エアー圧力0.4Mpa、推定振動数1910c/min、推定振動力約7.9Kg）を用いた。
ホッパーにパルメザンチーズの粉を装填し、異なる運転条件で粉の切り出し状況を試験した。バイブレータのみを作動させたところ、図７（Ａ）に示したようにブリッジが発生した。他方、エアレーションのみを行ったところ、図７（Ｂ）に示したように、ラットホール現象が起きた。バイブレータによる加振とエアレーションの双方を行ったところ、ホッパーのパルメザンチーズは全量排出された。
この試験は、パルメザンチーズのように脂肪分を含んでいて流動性の悪い粉体でも、微多孔性隔膜によるエアレーションを行いながら振動を加えるとスムーズに切り出すことができることを示している。
【００２５】
実験例２
実験例１と同じ微多孔性隔膜を用いて図５および図６の装置を模した装置を制作した。ホッパーの内壁は間口２８cm四角、出口９cm四角、高さ１３cmの水平断面四角形であった。このホッパーを鉄製フレームに搭載した。振動フィーダとしては、エリーズマグネチックス社の電磁式振動フィーダ“ＨＳ−２０”を用いた。この振動フィーダはコントローラのダイヤルを回すことにより振幅を８段階に調節することができた。
ホッパーを搭載したフレームにこの振動フィーダを振動伝達可能に一体的に連結した場合（以下、一体型という）と、ホッパーを搭載したフレームから振動絶縁された別のフレームに振動フィーダを搭載した場合（以下、分離型という）とを試験した。
被試験粉体としては、バイエル社の無機顔料“バイフェロックス318”（Ｆｅ2Ｏ392〜95％、タッピング後の嵩比重1.1、粒度約0.2μｍ）６Kgを用いた。
【００２６】
最初に、粉体を固めることなく試験した。
分離型では、エアレーションなしで、振動フィーダだけを作動させたときには、振動フィーダの振幅を変化させてもブリッジやラットホールができ、ホッパー内の粉体は排出されることなく残った。エアレーションを行うと、粉体は全量排出された。この試験では、ホッパーは振動フィーダから振動絶縁されているが、振動フィーダのトラフとホッパーとの間に存在する粉体の柱状部分（図５の５０参照）によって振動フィーダの振動がホッパーに伝達されたと考えられる。
一体型でも、エアレーションなしで、振動フィーダだけを作動させたときには、振幅が小さいとブリッジやラットホールができ、振幅を大きくしても安定した排出は出来なかった。エアレーションを行うと、安定した流れで粉体は全量排出された。
【００２７】
次に、粉体が貯蔵中に自重により脱気して固くしまるのをシミュレーションするため、ホッパーに収容した粉体を予め手でエアーを抜きながら粉固めした後、試験した。このように粉固めした場合には、分離型では、エアレーションと振動フィーダによる加振を同時に行っても、ブリッジが発生し、粉体は殆ど排出出来なかった。
これに対し、一体型では、エアレーションと振動フィーダによる加振を同時に行うと、粉体は安定して切り出され、全量排出された。
以上から、粉体が脱気して締まっている場合には、エアレーションと加振を行うと共に、振動フィーダの振動をフレームを介して積極的にホッパーに伝達しなければならないことが分かる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、ホッパーの円錐壁を微多孔性の隔膜で形成し、粉体を静圧によってエアレーション（空気を含ませること）しながら振動によって流動化させるようにしたので、顔料などのように自重により脱気して固まりやすい非常に微小粒径の粉体や、摩擦係数の大きな滑りにくい粉体を安定に切り出し、或いは全量排出させることができる。
従って、従来、ホッパーからの切り出しが困難であるという理由で人手によって計量が行われてきたような粉体を安定に切り出すことができ、計量工程の自動化を図ることができる。
【００２９】
また、エアレーションは微多孔性隔膜の細孔を通って静かに行われるので、粉塵の発生は最小限となる。
【００３０】
第２実施例のように、粉体の切りだしに振動フィーダを用い、振動フィーダの振動をホッパーに伝達させるようにした場合には、フィーダとは別個の加振装置が不要となるので、装置のコスト低減と構造の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る粉体供給装置の正面図である。
【図２】図１に示した粉体供給装置のホッパーの分解斜視図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る粉体供給装置の一部切欠き正面図である。
【図６】図５に示した粉体供給装置の一部切欠き斜視図で、フレームは省略してある。
【図７】実験例１におけるブリッジおよびラットホールの発生状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１０：  粉体供給装置
１２：  装置の支持枠
１４：  ホッパー
１６Ｂ：  ホッパーの円錐壁
２６：  圧縮空気室（プレナムチャンバ）
３８：  振動装置
４０：振動フィーダ
【図１】
0003761321.tif 000002
【図２】
0003761321.tif 000003
【図３】
0003761321.tif 000004
【図４】
0003761321.tif 000005
【図５】
0003761321.tif 000006
【図６】
0003761321.tif 000007
【図７】
0003761321.tif 000008