粉体ブリッジ防止装置および粉体供給装置
【課題】粉体搬送経路において、粉体原料の粉体圧への影響が生じることを抑制しながら、粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置および粉体供給装置を提供する。
【解決手段】粉体ブリッジ防止装置が、粉体搬送経路における粉体原料の搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の線状部材と、互いに対向するように配置され、複数の線状部材の両端部を支持して線状部材の支持形態を保持する一対の板状部材と、一対の板状部材に固定され、板状部材を介して複数の線状部材を回動させる回転駆動軸を有する回転駆動装置と、を備え、一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動するように、複数の線状部材が粉体原料中にて回動される。
【解決手段】粉体ブリッジ防止装置が、粉体搬送経路における粉体原料の搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の線状部材と、互いに対向するように配置され、複数の線状部材の両端部を支持して線状部材の支持形態を保持する一対の板状部材と、一対の板状部材に固定され、板状部材を介して複数の線状部材を回動させる回転駆動軸を有する回転駆動装置と、を備え、一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動するように、複数の線状部材が粉体原料中にて回動される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングに囲まれた粉体搬送経路に配置され、粉体搬送経路を通過する粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置、および粉体ブリッジ防止装置を備えるとともに、バレル内に配置されたスクリューを回転駆動することで、バレルの軸方向に沿って粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体原料を取り扱う装置では、搬送経路内を搬送される粉体原料に凝集などが生じないようにすることを目的として、粉体原料を攪拌する粉体攪拌装置が備えられている。このような粉体攪拌装置は、一般的にアジテータとも呼ばれている。
【０００３】
例えば、特許文献１の定量供給機では、ホッパとスクリューコンベアとの間に攪拌装置（アジテータ）が設けられている。攪拌装置は、回転軸と一体的に回転する６枚の攪拌羽根により構成される攪拌羽根車を備える。この攪拌羽根車が回動されることにより、食品具材や添加剤などが攪拌されて、均一な状態にてスクリューコンベア内へ定量供給される。
【０００４】
また、特許文献２の粉体供給機では、貯留槽（ホッパ）と、スクリューを備える排出装置との間に攪拌機構（アジテータ）が設けられている。攪拌機構は、回転軸と、回転軸を中心として、回転軸の外周方向に翼状に設けられた攪拌羽とを備える。翼状の攪拌羽を回動させることで、その周囲にある粉体を均一に攪拌および拡散して、ブリッジ現象やアーチング現象が生じることを防止して、粉体供給における定量性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１６７２５３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２７２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、このような粉体供給装置にて取り扱われる粉体原料の対象が多様化しており、特性および粒径などによっては凝集作用が高くなるような粉体原料が取り扱われる場合もある。一方、粉体供給装置において、様々な特性の粉体原料に対して、定量性や均一性を確保しながら粉体原料の供給を行うことが求められている。
【０００７】
特許文献１の攪拌装置では、攪拌羽根として、回動軸の径方向に幅を有する板状部材が用いられている。そのため、攪拌羽根車を回動させることにより、板状部材（攪拌羽根）がその周囲の食品具材や添加剤などと効率的に接触することになり、高い攪拌効果を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の攪拌装置を、粉体供給装置に適用するような場合にあっては、その高い攪拌効果により、ホッパからスクリューコンベアへと供給される粉体原料の粉体圧に大きな影響を与える（すなわち、粉体圧に変動が生じる）。このような場合にあっては、粉体原料を定量的にスクリューコンベア内へ供給することができない。
【０００９】
また、特許文献２の攪拌機構では、円周方向に幅を有する翼状の攪拌羽が用いられているため、攪拌羽の幅方向の表面と、その周囲の粉体原料との接触面積が大きくなり、摩擦によって周囲の粉体原料が攪拌羽とともに動くことになる。このように攪拌羽との摩擦により周囲の粉体原料を動かすことにより、粉体原料に対する攪拌効果を得ている。
【００１０】
しかしながら、攪拌羽の周囲の粉体原料を攪拌羽とともに動かすことにより、攪拌効果を得るような構成では、攪拌羽の回動により粉体原料の粉体圧に大きな影響を与える。そのため、粉体圧に変動が生じることになり、粉体原料の供給における定量性に影響が生じる。
【００１１】
このような課題は、粉体供給装置だけに限らず、粉体原料を定量搬送する様々な装置においても共通する課題である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、粉体搬送経路において、粉体原料の粉体圧への影響が生じることを抑制しながら、粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置および粉体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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１４】
本発明の第１態様によれば、ケーシングに囲まれた粉体搬送経路に配置され、粉体搬送経路を通過する粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置であって、粉体搬送経路における粉体原料の搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の線状部材と、互いに対向するように配置され、複数の線状部材の両端部を支持して線状部材の支持形態を保持する一対の板状部材と、一対の板状部材に固定され、板状部材を介して複数の線状部材を回動させる回転駆動軸を有する回転駆動装置と、を備え、一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動するように、複数の線状部材が粉体原料中にて回動される、粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、複数の線状部材の断面形状は、回転軌道の外周側および内周側に接する部分が曲面で構成されている、第１態様に記載の粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１６】
本発明の第３態様によれば、複数の線状部材は円形断面を有する、第２態様に記載の粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１７】
本発明の第４態様によれば、複数の線状部材は、一対の板状部材の間において直線状の支持形態を有する、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１８】
本発明の第５態様によれば、スクリューを用いて粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置であって、粉体原料が導入されるホッパと、回転駆動されることにより軸方向に粉体原料を搬送するスクリューと、内部空間にスクリューが配置され、ホッパより粉体原料が導入される第１ゾーンと、第１ゾーンより搬送された粉体原料に対してスクリューの回転駆動による圧縮が行われるとともに、粉体原料が排出口より排出される第２ゾーンとを備えるバレルと、ホッパとバレルの第１ゾーンとの間に配置された第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置とを備え、ホッパに導入された粉体原料が、粉体ブリッジ防止装置を通してバレルの第１ゾーンに導入される、粉体供給装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、一対の板状部材により、その両端が支持される複数の線状部材が板状部材を介して回動される際に、一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動されるように構成されている。これにより、複数の線状部材とその周囲の粉体原料との間の摩擦や抵抗を少なくできる。よって、複数の線状部材が粉体原料中にて回動されることで、粉体原料に対する攪拌を抑制しながら粉体原料の粉体圧に変動が生じることを抑制できるとともに、粉体原料に生じるブリッジを防止することができる。したがって、粉体搬送経路を搬送される粉体原料の定量性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる粉体供給装置の断面図
【図２】実施の形態の粉体供給装置の側面図
【図３】実施の形態の粉体ブリッジ防止装置の構成図
【図４】図３の粉体ブリッジ防止装置のＡ−Ａ線断面図
【図５】実施の形態の粉体供給装置の模式構成図
【図６】図５の粉体供給装置におけるＢ−Ｂ線断面図
【図７】第２スクリューの外観図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態）
本発明の一の実施の形態にかかる粉体ブリッジ防止装置を備える粉体供給装置の構成を、図１および図２に示す装置構成図を用いて説明する。なお、図１は、粉体供給装置の正面側から見た断面図であり、図２は装置の側面図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、粉体供給装置１は、ホッパ２と、粉体ブリッジ防止装置３と、導入用ケーシング４と、スクリュー５と、バレル６と、排出用ケーシング７とを備えている。
【００２４】
本実施の形態にかかる粉体供給装置１では、例えば０．１μｍ〜数十μｍの粒径分布を含むような粉体または粉粒体が粉体原料として取り扱われる。このような粉体原料としては、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料など、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野にて用いられる無機物および有機物の微粉が対象となる。また、粉体原料は、複数種類の粉体原料（粉体材料）が混合されて構成されているような場合であっても良い。
【００２５】
ホッパ２は、図示上方に向けて開口された開口部より粉体原料が投入され、図示下方において連通する導入用ケーシング（粉体搬送経路）４に粉体原料を供給する装置である。ホッパ２は、導入用ケーシング４と解除可能に接続されており、例えば、清掃時などメンテナンスの際には、ホッパ２は導入用ケーシング４と分離可能とされている。
【００２６】
導入用ケーシング４は、上述したようにホッパ２の下方に配置されており、バレル６における粉体原料の第１ゾーンに粉体原料を導入可能に連通されており、バレル６内に粉体原料を連続的に導入するための粉体原料の貯留容器としての機能を有している。なお、バレル６の詳細構成については後述する。
【００２７】
粉体ブリッジ防止装置３は、導入用ケーシング４内に導入された粉体原料にブリッジなどの部分的な凝集が生じないようにする装置である。具体的には、粉体ブリッジ防止装置３は、導入用ケーシング４内に配置され、粉体原料内にて水平方向の回転軸周りに回転駆動される複数の線状部材３１と、導入用ケーシング４の外部に配置されて線状部材３１の回転駆動を行う回転駆動装置３２とを備える。また、導入用ケーシング４内を搬送される粉体原料内において、複数の線状部材３１が回転駆動されることにより、粉体原料に生じるブリッジなどの凝集が防止される。なお、導入用ケーシング４内における粉体搬送空間４１の下面が線状部材３１の回転軌道に沿った大略円周面として形成されている（図２参照）。なお、粉体ブリッジ防止装置３の詳細な構成については後述する。
【００２８】
導入用ケーシング４において、粉体ブリッジ防止装置３の線状部材３１が回動される粉体搬送空間４１のさらに下方の部分には、粉体搬送空間４１に上部が連通された大略Ｕ字状断面を有する粉体原料の導入空間６１が形成されている。本実施の形態では、この導入空間６１を画定する部分（以降、バレルケーシング６２とする。）が、バレル６の一部となっている。さらに、バレルケーシング６２と連通するように粉体原料の搬送管６３がバレルケーシング６２の端部に接続されている。すなわち、本実施の形態では、バレル６は、導入用ケーシング４の粉体搬送空間４１の下方の導入空間６１を形成するバレルケーシング６２と、このバレルケーシング６２に連通されて延在する搬送管６３とにより構成されている。なお、本実施の形態では、バレルケーシング６２が、導入用ケーシング４の一部と一体的に形成されるような場合を例として説明するが、このような場合に代えて、導入用ケーシング４とバレルケーシング６２とを別体部材として形成しても良い。
【００２９】
バレル６は、全体的には大略円筒状に形成されており、バレルケーシング６２では上方が開口されて導入空間６１と粉体搬送空間４１とが連通されている。バレル６内には、スクリュー５が配置されている。スクリュー５は、スクリューシャフトと、スクリューシャフトの周面に形成されたフライトとを有しており、フライトの外周端がバレル６の内周面に接触しない程度に所望の隙間が確保された状態にて、バレル６（すなわち、バレルケーシング６２および搬送管６３）内にてスクリュー５が回転駆動される。
【００３０】
具体的には、スクリュー５は、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー５１と、第１スクリュー５１と連結されて搬送管６３内に配置される第２スクリュー５４とにより構成されている。第１スクリュー５１は、スクリューシャフト５２と、スクリューシャフト５２の周面に形成されたフライト５３とを有しており、第２スクリュー５４は、スクリューシャフト５５と、スクリューシャフト５５の周面に形成されたフライト５６とを有している。
【００３１】
バレルケーシング６２の軸方向の側面を貫通するように、第１スクリュー５１のスクリューシャフト５２の端部５２ａが配置されており、このスクリューシャフト５２の端部５２ａを回転駆動させるスクリュー駆動装置５７が、バレルケーシング６２の側面に備えられている。なお、スクリュー駆動装置５７は、駆動モータ５８（図２参照）と、駆動モータ５８の駆動力を所定の回転量に変換して第１スクリュー５１を回転駆動させるギアボックス５９とにより構成されている。
【００３２】
バレル６における搬送管６３の下流側端部は、粉体原料がバレル６内部より排出される排出口６３ａとなっており、この排出口６３ａは排出用ケーシング７に連通されている。なお、排出用ケーシング７には、内部空間にて舞い上がった粉体原料を捕獲するフィルタユニット７１が備えられている。
【００３３】
また、粉体供給装置１におけるそれぞれの構成部は、共通ベース８により支持されている。
【００３４】
次に、粉体供給装置１が備える粉体ブリッジ防止装置３の詳細な構成について、粉体ブリッジ防止装置３の主要部の構成図である図３、および図３のＡ−Ａ線断面図である図４を用いて説明する。
【００３５】
図３および図４に示すように、粉体ブリッジ防止装置３は、水平方向に配置された複数の線状部材３１と、複数の線状部材３１の両端部を支持する一対の円盤部材３３と、線状部材３１と同じ方向に配置されるとともに、一対の円盤部材３３に固定された回転駆動軸３４とを備えている。なお、回転駆動軸３４は、図３および図４において図示しない回転駆動装置３２が備える電動機に連結されて、回転駆動可能とされている。
【００３６】
線状部材３１は、例えば、粉体原料内にて回転駆動された場合に、片持ち支持状態では、その支持形態を保持することができない程度の細い断面形状を有するような線状部材である。また、粉体原料と接触する表面積が極力小さくなるような断面形状を有することが好ましく、例えば、円形断面を有することがより好ましい。本実施の形態では、線状部材３１としては、例えば、５ｍｍ以下の直径を有する円形断面を備える１６本の直線状部材が用いられる。
【００３７】
それぞれの線状部材３１は、円盤部材３３の周縁において、１つの円周上に等間隔に配置された状態で、それぞれの両端部が支持されている。このような一対の円盤部材３３に両端部が支持されていることにより、比較的小さな円形断面を有する線上部材３１の支持形態が直線状にて保持されている。なお、一対の円盤部材３３は、水平方向に配置されるそれぞれの線状部材３１と直交して配置されている。
【００３８】
回転駆動軸３４は、線状部材３１に比して十分大きな断面を有する剛体として形成されている。回転駆動軸３４は、円盤部材３３の中央、すなわち、それぞれの線状部材３１の円周上配列の中心において、一対の円盤部材３３に固定されている。
【００３９】
このような粉体ブリッジ防止装置３では、回転駆動装置３２の電動機により回転駆動軸３４が回転駆動されると、一対の円盤部材３３を介して、それぞれの線状部材３１が回動される。それぞれの線状部材３１は、回転駆動軸３４を中心とする１つの円周上に配置されているため、１つの線状部材３１の回転軌道上を、他の全ての線状部材３１が回動することになる。
【００４０】
次に、このような構成を有する粉体供給装置１において、スクリュー５とバレル６との関係について、図５に示す粉体供給装置１の模式構成図を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図５に示すように、バレル６は、その搬送方向において大きく２つのゾーンに区分される。具体的には、２つのゾーンとして、粉体原料が導入される第１ゾーンＳ１と、第１ゾーンＳ１より搬送された粉体原料に対して圧縮を行うとともに、粉体原料をバレル６外へ排出する第２ゾーンＳ２とに区分されている。なお、第２ゾーンは、概ね搬送管６３内にて粉体原料の搬送が行われるゾーンであるとも言うことができる。
【００４２】
第１ゾーンＳ１は、主として、バレルケーシング６２と第１スクリュー５１とにより構成されるが、搬送管６３および第２スクリュー５４の一部が含まれるような場合であっても良い。第１ゾーンＳ１では、ホッパ２および導入用ケーシング４を通じて、粉体ブリッジ防止装置３にて攪拌された状態の粉体原料が、バレルケーシング６２と第１スクリュー５１との間に形成された導入空間６１内に導入される。なお、図１および図５に示すように、第１ゾーンＳ１では、フライト５３の角度（軸方向とフライト５３とがなす角度）が比較的小さく設定され、また、フライト５３のピッチも広く確保することで、それぞれのフライト５３間に粉体原料がより均一に導入されるようにしている。
【００４３】
第２ゾーンＳ２は、主として、搬送管６３と第２スクリュー５４とにより構成される。第２ゾーンＳ２では、搬送方向の上流側に比して下流側における搬送管６３の径が小さくなるように、搬送管６３が絞られた形状を有している。そのため、第２スクリュー５４と搬送管６３の内周との間に形成される空間の容積が、下流側に行くにしたがい減少することで、粉体原料の圧縮が行われる。第２ゾーンＳ２にて粉体原料の圧縮が行われることにより、フライト５６間の粉体原料が圧密化されて、搬送される粉体原料の定量化および均一化を図ることができる。なお、第２ゾーンＳ２ではフライト５６の角度が比較的大きく設定され、また、フライト５６のピッチが比較的狭く設定されている。
【００４４】
また、搬送管６３内にて圧縮された粉体原料は排出口６３ａに向けて定量的に搬送され、排出口６３ａより排出用ケーシング７内に排出される。
【００４５】
また、搬送管６３の排出口６３ａの近傍には、搬送管６３の内面より内部空間に向かって突出するように、搬送管６３の内面に固定された複数の分散部材６４が設けられている。図５のＢ−Ｂ線断面図である図６に示すように、分散部材６４は、例えば棒状部材として４本設けられており、搬送管６３の内面より半径方向中央側に向かって延在して配置されている。分散部材６４の先端と、第２スクリュー５４のスクリューシャフト５５の周面との間には、互いに接触しない程度の隙間が確保されている。分散部材６４は、搬送管６３に固定されており、分散部材６４に対して第２スクリュー５４が相対的に回動されることになる。この相対的な回動を利用して、第２ゾーンＳ２にて圧縮された粉体原料と、それぞれの分散部材６３とを接触させることにより、粉体原料に対してせん断力を効果的に与えることができ、粉体原料を均一に分散できる。
【００４６】
さらに、このような分散部材６４が搬送管６３の排出口６３ａの近傍に設けられていることにより、搬送管６３内にて搬送される粉体原料に対して複数の分散部材６４より抵抗を与えることができる。このような抵抗の付与により、粉体原料に対する圧縮作用を高めることができる。
【００４７】
また、図５および図７の第２スクリュー５４の外観図に示すように、第２ゾーンＳ２において分散部材６４が設けられている位置では、円周方向において（すなわち、第２スクリュー５４の回転方向に沿って）フライト５６に切り欠き５７が形成されており、それぞれの分散部材６４とフライト５６との干渉が防止されている。このような切り欠き５７は、分散部材６４とフライト５６とが互いに接触しない程度の大きさに形成することが好ましい。
【００４８】
さらに、第２ゾーンＳ２では、分散部材６４の設置位置の下流側にも、第２スクリュー５４のフライト５８が形成されている。このフライト５８により、分散部材６４にて分散された粉体原料に対して前進させる推力を与えることができる。
【００４９】
このような構成を有する本実施の形態の粉体供給装置１において、粉体原料を搬送して供給する動作について説明する。
【００５０】
まず、ホッパ２内に粉体原料が投入されると、投入された粉体原料は導入用ケーシング４内に導入される。導入用ケーシング４の粉体搬送空間４１内では、回転駆動装置３２により複数の線状部材３１が回転駆動されて、粉体原料にブリッジなど部分的な凝集が生じることが抑制される。
【００５１】
具体的には、一対の円盤部材３４によりそれぞれの両端部が支持された複数の線状部材３１が回動されると、共通する１つの回転軌道上を、全ての線状部材３１が回動されることになる。また、線状部材３１は、一対の円盤部材３４によりその両端部が支持されていなければ、その支持形態（例えば、直線状形態）が保持できない程度の小さな断面を有するような部材である。さらに、線状部材３１は、その周囲の粉体原料と接触する表面積が小さくなるように円形断面を有しており、また、粉体原料との間で接触により生じる摩擦力が小さくなるように、滑らかな曲面を有する断面形状（すなわち、円形断面）を有している。
【００５２】
複数の線状部材３１がこのように構成されているため、それぞれの線状部材３１が回動されても、その回転軌道の内外周において隣接する粉体原料との間に生じる摩擦力が大幅に低減される。したがって、複数の線状部材３１が回動されても、その周囲近傍の粉体原料が線状部材３１とともに動くことを極力抑制できる。そのため、複数の線状部材３１の回動により、その周囲の粉体原料の粉体圧に影響を与えることが防止できる。また、このような線状部材３１は、粉体圧の影響を受けずに回動される部材であるとも言うことができる。
【００５３】
一方、複数の線状部材３１は、回転軌道上にて粉体原料を切る（カットする）ように回動される。そのため、粉体原料に生じたブリッジなどの凝集を切断して、ブリッジなどが生じることが抑制される。
【００５４】
粉体ブリッジ防止装置３のこのような作用により、図５に示すように、ホッパ２において、粉体原料が材料レベルＬ１にあるような場合や材料レベルＬ２にあるような場合であっても、導入用ケーシング４内において、複数の線状部材３１の回転軌道の上端高さ位置以下のレベルに存在する粉体原料のかさ密度を一定（均一）な状態に近づけることができる。
【００５５】
よって、粉体原料の攪拌を抑制しながら粉体原料の粉体圧の変動を抑制するとともに、粉体原料に生じるブリッジを防止することができ、バレル６の第１ゾーンＳ１内に導入される粉体原料の定量性を高めることができる。
【００５６】
第１ゾーンＳ１では、バレルケーシング６２内に第１スクリュー５１が配置されており、導入された粉体原料は、第１スクリュー５１のフライト５３間の空間に導入される。第１スクリュー５１は、スクリュー駆動装置５７により回転駆動されており、フライト５３間に導入された粉体原料は、第１スクリュー５１の回転駆動により軸方向に沿って搬送され、第２ゾーンＳ２へと向かう。
【００５７】
第２ゾーンＳ２において、第２スクリュー５４は、第１スクリュー５１とともにスクリュー駆動装置５７により回転駆動されている。第１ゾーンＳ１より搬送された粉体原料は、第２スクリュー５４のフライト５６間に移動され、第２スクリュー５４の回転駆動により軸方向に沿って搬送される。第２ゾーンＳ２では、第２スクリュー５４と搬送管６３の内周との間に形成される空間の容積が下流側に行くにしたがい減少するように設定されているため、粉体原料の搬送とともに、粉体原料に対する圧縮が行われる。さらに、搬送管６３の排出口６３ａの近傍に複数の分散部材６４が設けられていることにより、分散部材６４が抵抗となって、搬送される粉体原料に対する圧縮作用を高めることができる。このように粉体原料に対する圧縮が行われることにより、フライト５６間に圧密化された状態で粉体原料を配置することができ、粉体原料のかさ密度を一定に保つことができる。特に、本実施の形態では、バレル６の第１ゾーンＳ１に導入される粉体原料の定量化が、粉体ブリッジ防止装置３により図られているため、粉体原料のかさ密度の定量性をより高めることができる。
【００５８】
一方、第２ゾーンＳ２では、第２スクリュー５４が回転駆動されることにより、粉体原料は搬送管６３の内周に沿って回動しながら搬送される。このように搬送される粉体原料が、搬送管６３に固定されたそれぞれの分散部材６４に接触すると、分散部材６４に対する粉体原料の相対的な回動により、圧密化された粉体原料に対して分散部材６４よりせん断力が与えられる。このせん断力により圧密化された粉体原料が効果的に分散され、圧密化された状態にあった粉体原料は均一に分散された状態とされる。
【００５９】
分散された状態の粉体原料は、分散部材６４の下流側に設けられているフライト５８により前進する推力が与えられる。これにより、均一に分散された状態の粉体原料が排出口６３ａより排出用ケーシング７内に定量的かつ均一な状態にて排出される。
【００６０】
本実施の形態の粉体供給装置１によれば、導入用ケーシング４内において、粉体原料内を回動する複数の線状部材３１が、小さな断面（例えば円形断面）を有するような部材として構成されており、さらに共通する１つの回転軌道上を、全ての線状部材３１が回動されるように構成されている。そのため、複数の線状部材３１が回動されても、その回転軌道の内外周において隣接する粉体原料との間に生じる摩擦力が大幅に低減される。したがって、複数の線状部材３１が回動されても、その周囲近傍の粉体原料が線状部材３１とともに動くことを極力抑制でき、複数の線状部材３１の回動により、その周囲の粉体原料の粉体圧に影響を与えることが防止できる。一方、複数の線状部材３１は、回転軌道上にて粉体原料を切る（カットする）ように回動される。そのため、粉体原料にブリッジなどの凝集が生じることを抑制できる。よって、粉体原料の攪拌を抑制しながら粉体原料の粉体圧の変動を抑制するとともに、粉体原料に生じるブリッジを防止することができ、バレル６の第１ゾーンＳ１内に導入される粉体原料の定量性を高めることができる。
【００６１】
また、第２ゾーンＳ２にて、第２スクリュー５４と搬送管６３の内周との間に形成される空間の容積が下流側に行くにしたがい減少するように設定されているため、粉体原料の搬送とともに、粉体原料に対する圧縮を行うことができる。さらに、搬送管６３の排出口６３ａの近傍に複数の分散部材６４が設けられていることにより、搬送される粉体原料に対して分散部材６４より抵抗が与えられて、粉体原料に対する圧縮作用を高めることができる。このように粉体原料に対する圧縮が行われることにより、フライト５６間に圧密化された状態で粉体原料を配置することができ、第２ゾーンＳ２において粉体原料のかさ密度を一定に保つことができる。
【００６２】
また、バレル６の第２ゾーンＳ２において、搬送管６３の内面より内部空間に向かって突出するように搬送管６３に固定された複数の分散部材６４が設けられている。そのため、第２スクリュー５４の回転駆動により搬送管６３の内周に沿って回動しながら搬送される粉体原料は、それぞれの分散部材６４に対して相対的に回動されることになる。したがって、第２ゾーンＳ２にて圧縮されて圧密化された粉体原料を分散部材に接触させることで、相対的な回動を利用して、粉体原料に対する分散効果を高めることができる。
【００６３】
さらに、分散部材６４の設置位置の下流側に、フライト５８が設けられていることにより、分散部材６４により分散された状態の粉体原料に対して、前進する推進力を与えて、定量的に排出口６３ａより排出することができる。
【００６４】
したがって、粉体供給装置１において、搬送供給される粉体原料の定量性や均一性を向上させることができる。
【００６５】
上述の説明では、線状部材３１が円形断面を有する場合を例として説明したが、周囲の粉体原料との間で摩擦を低減できるような断面形状であれば良く、回転軌道の外周側および内周側に接する部分が曲面にて形成されていれば良い。なお、粉体原料と接触する表面積を最小限とするという観点からは、線状部材３１は円形断面を有することが好ましい。
【００６６】
また、一対の円盤部材３４の間での線状部材３１の支持形態が直線状である場合を例としたが、支持形態が曲線状あるいは直線および曲線の混合した形態であっても良い。ただし、粉体原料と接触する表面積を少なくするという観点からは、支持形態が直線状であることが好ましい。
【００６７】
また、線状部材３１として、ワイヤー状の部材やピアノ線など、一対の円盤部材３４により張力が付与された状態にて支持されるような部材を採用しても良い。
【００６８】
また、線状部材３１の本数は、回動速度および粉体原料の特性を考慮して、隣接する線状部材３１間を粉体原料が一定の搬送速度にて通過できるように設定することが好ましい。
【００６９】
粉体原料として、例えば、摩擦により静電気が生じやすいような原料が用いられるような場合にあっては、本実施の形態の粉体ブリッジ防止装置３を適用することで、粉体原料と線状部材３１との間の摩擦を低減して静電気の発生を抑制でき、ブリッジ形成などを抑制できる。
【００７０】
また、それぞれの線状部材３１が、粉体原料の搬送方向（すなわち、上下方向）に対して直交する方向（すなわち、水平方向）に配置されている場合を例として説明したが、少なくとも粉体原料の搬送方向と交差する方向に線状部材が配置されていれば良い。
【００７１】
また、複数の線状部材３１を支持する円盤部材３４は円盤状でなくても良く、多角形状など他の形状を有する板状部材としても良い。
【００７２】
また、粉体ブリッジ防止装置３以外の構成であるホッパ２、導入用ケーシング４、バレル６の第１ゾーンＳ１などは、上述した構成以外の形態を採ることができる。
【００７３】
また、粉体供給装置１に装置内の粉体原料の重量を測定する測定装置を備えさせて、粉体原料が搬送されて装置外へ排出されることによる装置内の粉体原料の重量減少を測定して、重量の減少量を定量的とするような粉体供給装置としても良い。
【００７４】
また、粉体ブリッジ防止装置３が、粉体供給装置１に適用される場合を例として説明したが、定量的な搬送が要求されるような粉体搬送経路を有する装置であれば、本発明の粉体ブリッジ防止装置を適用できる。
【００７５】
なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 粉体供給装置
２ ホッパ
３ アジテータ
４ 導入用ケーシング
５ スクリュー
６ バレル
７ 排出用ケーシング
８ 共通ベース
３１ 線状部材
３２ 回転駆動装置
３３ 円盤部材
３４ 回転駆動軸
５１ 第１スクリュー
５４ 第２スクリュー
６２ バレルケーシング
６３ 搬送管
６４ 分散部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングに囲まれた粉体搬送経路に配置され、粉体搬送経路を通過する粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置、および粉体ブリッジ防止装置を備えるとともに、バレル内に配置されたスクリューを回転駆動することで、バレルの軸方向に沿って粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体原料を取り扱う装置では、搬送経路内を搬送される粉体原料に凝集などが生じないようにすることを目的として、粉体原料を攪拌する粉体攪拌装置が備えられている。このような粉体攪拌装置は、一般的にアジテータとも呼ばれている。
【０００３】
例えば、特許文献１の定量供給機では、ホッパとスクリューコンベアとの間に攪拌装置（アジテータ）が設けられている。攪拌装置は、回転軸と一体的に回転する６枚の攪拌羽根により構成される攪拌羽根車を備える。この攪拌羽根車が回動されることにより、食品具材や添加剤などが攪拌されて、均一な状態にてスクリューコンベア内へ定量供給される。
【０００４】
また、特許文献２の粉体供給機では、貯留槽（ホッパ）と、スクリューを備える排出装置との間に攪拌機構（アジテータ）が設けられている。攪拌機構は、回転軸と、回転軸を中心として、回転軸の外周方向に翼状に設けられた攪拌羽とを備える。翼状の攪拌羽を回動させることで、その周囲にある粉体を均一に攪拌および拡散して、ブリッジ現象やアーチング現象が生じることを防止して、粉体供給における定量性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１６７２５３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２７２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、このような粉体供給装置にて取り扱われる粉体原料の対象が多様化しており、特性および粒径などによっては凝集作用が高くなるような粉体原料が取り扱われる場合もある。一方、粉体供給装置において、様々な特性の粉体原料に対して、定量性や均一性を確保しながら粉体原料の供給を行うことが求められている。
【０００７】
特許文献１の攪拌装置では、攪拌羽根として、回動軸の径方向に幅を有する板状部材が用いられている。そのため、攪拌羽根車を回動させることにより、板状部材（攪拌羽根）がその周囲の食品具材や添加剤などと効率的に接触することになり、高い攪拌効果を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の攪拌装置を、粉体供給装置に適用するような場合にあっては、その高い攪拌効果により、ホッパからスクリューコンベアへと供給される粉体原料の粉体圧に大きな影響を与える（すなわち、粉体圧に変動が生じる）。このような場合にあっては、粉体原料を定量的にスクリューコンベア内へ供給することができない。
【０００９】
また、特許文献２の攪拌機構では、円周方向に幅を有する翼状の攪拌羽が用いられているため、攪拌羽の幅方向の表面と、その周囲の粉体原料との接触面積が大きくなり、摩擦によって周囲の粉体原料が攪拌羽とともに動くことになる。このように攪拌羽との摩擦により周囲の粉体原料を動かすことにより、粉体原料に対する攪拌効果を得ている。
【００１０】
しかしながら、攪拌羽の周囲の粉体原料を攪拌羽とともに動かすことにより、攪拌効果を得るような構成では、攪拌羽の回動により粉体原料の粉体圧に大きな影響を与える。そのため、粉体圧に変動が生じることになり、粉体原料の供給における定量性に影響が生じる。
【００１１】
このような課題は、粉体供給装置だけに限らず、粉体原料を定量搬送する様々な装置においても共通する課題である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、粉体搬送経路において、粉体原料の粉体圧への影響が生じることを抑制しながら、粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置および粉体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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１４】
本発明の第１態様によれば、ケーシングに囲まれた粉体搬送経路に配置され、粉体搬送経路を通過する粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置であって、粉体搬送経路における粉体原料の搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の線状部材と、互いに対向するように配置され、複数の線状部材の両端部を支持して線状部材の支持形態を保持する一対の板状部材と、一対の板状部材に固定され、板状部材を介して複数の線状部材を回動させる回転駆動軸を有する回転駆動装置と、を備え、一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動するように、複数の線状部材が粉体原料中にて回動される、粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、複数の線状部材の断面形状は、回転軌道の外周側および内周側に接する部分が曲面で構成されている、第１態様に記載の粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１６】
本発明の第３態様によれば、複数の線状部材は円形断面を有する、第２態様に記載の粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１７】
本発明の第４態様によれば、複数の線状部材は、一対の板状部材の間において直線状の支持形態を有する、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置を提供する。
【００１８】
本発明の第５態様によれば、スクリューを用いて粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置であって、粉体原料が導入されるホッパと、回転駆動されることにより軸方向に粉体原料を搬送するスクリューと、内部空間にスクリューが配置され、ホッパより粉体原料が導入される第１ゾーンと、第１ゾーンより搬送された粉体原料に対してスクリューの回転駆動による圧縮が行われるとともに、粉体原料が排出口より排出される第２ゾーンとを備えるバレルと、ホッパとバレルの第１ゾーンとの間に配置された第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置とを備え、ホッパに導入された粉体原料が、粉体ブリッジ防止装置を通してバレルの第１ゾーンに導入される、粉体供給装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、一対の板状部材により、その両端が支持される複数の線状部材が板状部材を介して回動される際に、一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動されるように構成されている。これにより、複数の線状部材とその周囲の粉体原料との間の摩擦や抵抗を少なくできる。よって、複数の線状部材が粉体原料中にて回動されることで、粉体原料に対する攪拌を抑制しながら粉体原料の粉体圧に変動が生じることを抑制できるとともに、粉体原料に生じるブリッジを防止することができる。したがって、粉体搬送経路を搬送される粉体原料の定量性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる粉体供給装置の断面図
【図２】実施の形態の粉体供給装置の側面図
【図３】実施の形態の粉体ブリッジ防止装置の構成図
【図４】図３の粉体ブリッジ防止装置のＡ−Ａ線断面図
【図５】実施の形態の粉体供給装置の模式構成図
【図６】図５の粉体供給装置におけるＢ−Ｂ線断面図
【図７】第２スクリューの外観図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態）
本発明の一の実施の形態にかかる粉体ブリッジ防止装置を備える粉体供給装置の構成を、図１および図２に示す装置構成図を用いて説明する。なお、図１は、粉体供給装置の正面側から見た断面図であり、図２は装置の側面図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、粉体供給装置１は、ホッパ２と、粉体ブリッジ防止装置３と、導入用ケーシング４と、スクリュー５と、バレル６と、排出用ケーシング７とを備えている。
【００２４】
本実施の形態にかかる粉体供給装置１では、例えば０．１μｍ〜数十μｍの粒径分布を含むような粉体または粉粒体が粉体原料として取り扱われる。このような粉体原料としては、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料など、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野にて用いられる無機物および有機物の微粉が対象となる。また、粉体原料は、複数種類の粉体原料（粉体材料）が混合されて構成されているような場合であっても良い。
【００２５】
ホッパ２は、図示上方に向けて開口された開口部より粉体原料が投入され、図示下方において連通する導入用ケーシング（粉体搬送経路）４に粉体原料を供給する装置である。ホッパ２は、導入用ケーシング４と解除可能に接続されており、例えば、清掃時などメンテナンスの際には、ホッパ２は導入用ケーシング４と分離可能とされている。
【００２６】
導入用ケーシング４は、上述したようにホッパ２の下方に配置されており、バレル６における粉体原料の第１ゾーンに粉体原料を導入可能に連通されており、バレル６内に粉体原料を連続的に導入するための粉体原料の貯留容器としての機能を有している。なお、バレル６の詳細構成については後述する。
【００２７】
粉体ブリッジ防止装置３は、導入用ケーシング４内に導入された粉体原料にブリッジなどの部分的な凝集が生じないようにする装置である。具体的には、粉体ブリッジ防止装置３は、導入用ケーシング４内に配置され、粉体原料内にて水平方向の回転軸周りに回転駆動される複数の線状部材３１と、導入用ケーシング４の外部に配置されて線状部材３１の回転駆動を行う回転駆動装置３２とを備える。また、導入用ケーシング４内を搬送される粉体原料内において、複数の線状部材３１が回転駆動されることにより、粉体原料に生じるブリッジなどの凝集が防止される。なお、導入用ケーシング４内における粉体搬送空間４１の下面が線状部材３１の回転軌道に沿った大略円周面として形成されている（図２参照）。なお、粉体ブリッジ防止装置３の詳細な構成については後述する。
【００２８】
導入用ケーシング４において、粉体ブリッジ防止装置３の線状部材３１が回動される粉体搬送空間４１のさらに下方の部分には、粉体搬送空間４１に上部が連通された大略Ｕ字状断面を有する粉体原料の導入空間６１が形成されている。本実施の形態では、この導入空間６１を画定する部分（以降、バレルケーシング６２とする。）が、バレル６の一部となっている。さらに、バレルケーシング６２と連通するように粉体原料の搬送管６３がバレルケーシング６２の端部に接続されている。すなわち、本実施の形態では、バレル６は、導入用ケーシング４の粉体搬送空間４１の下方の導入空間６１を形成するバレルケーシング６２と、このバレルケーシング６２に連通されて延在する搬送管６３とにより構成されている。なお、本実施の形態では、バレルケーシング６２が、導入用ケーシング４の一部と一体的に形成されるような場合を例として説明するが、このような場合に代えて、導入用ケーシング４とバレルケーシング６２とを別体部材として形成しても良い。
【００２９】
バレル６は、全体的には大略円筒状に形成されており、バレルケーシング６２では上方が開口されて導入空間６１と粉体搬送空間４１とが連通されている。バレル６内には、スクリュー５が配置されている。スクリュー５は、スクリューシャフトと、スクリューシャフトの周面に形成されたフライトとを有しており、フライトの外周端がバレル６の内周面に接触しない程度に所望の隙間が確保された状態にて、バレル６（すなわち、バレルケーシング６２および搬送管６３）内にてスクリュー５が回転駆動される。
【００３０】
具体的には、スクリュー５は、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー５１と、第１スクリュー５１と連結されて搬送管６３内に配置される第２スクリュー５４とにより構成されている。第１スクリュー５１は、スクリューシャフト５２と、スクリューシャフト５２の周面に形成されたフライト５３とを有しており、第２スクリュー５４は、スクリューシャフト５５と、スクリューシャフト５５の周面に形成されたフライト５６とを有している。
【００３１】
バレルケーシング６２の軸方向の側面を貫通するように、第１スクリュー５１のスクリューシャフト５２の端部５２ａが配置されており、このスクリューシャフト５２の端部５２ａを回転駆動させるスクリュー駆動装置５７が、バレルケーシング６２の側面に備えられている。なお、スクリュー駆動装置５７は、駆動モータ５８（図２参照）と、駆動モータ５８の駆動力を所定の回転量に変換して第１スクリュー５１を回転駆動させるギアボックス５９とにより構成されている。
【００３２】
バレル６における搬送管６３の下流側端部は、粉体原料がバレル６内部より排出される排出口６３ａとなっており、この排出口６３ａは排出用ケーシング７に連通されている。なお、排出用ケーシング７には、内部空間にて舞い上がった粉体原料を捕獲するフィルタユニット７１が備えられている。
【００３３】
また、粉体供給装置１におけるそれぞれの構成部は、共通ベース８により支持されている。
【００３４】
次に、粉体供給装置１が備える粉体ブリッジ防止装置３の詳細な構成について、粉体ブリッジ防止装置３の主要部の構成図である図３、および図３のＡ−Ａ線断面図である図４を用いて説明する。
【００３５】
図３および図４に示すように、粉体ブリッジ防止装置３は、水平方向に配置された複数の線状部材３１と、複数の線状部材３１の両端部を支持する一対の円盤部材３３と、線状部材３１と同じ方向に配置されるとともに、一対の円盤部材３３に固定された回転駆動軸３４とを備えている。なお、回転駆動軸３４は、図３および図４において図示しない回転駆動装置３２が備える電動機に連結されて、回転駆動可能とされている。
【００３６】
線状部材３１は、例えば、粉体原料内にて回転駆動された場合に、片持ち支持状態では、その支持形態を保持することができない程度の細い断面形状を有するような線状部材である。また、粉体原料と接触する表面積が極力小さくなるような断面形状を有することが好ましく、例えば、円形断面を有することがより好ましい。本実施の形態では、線状部材３１としては、例えば、５ｍｍ以下の直径を有する円形断面を備える１６本の直線状部材が用いられる。
【００３７】
それぞれの線状部材３１は、円盤部材３３の周縁において、１つの円周上に等間隔に配置された状態で、それぞれの両端部が支持されている。このような一対の円盤部材３３に両端部が支持されていることにより、比較的小さな円形断面を有する線上部材３１の支持形態が直線状にて保持されている。なお、一対の円盤部材３３は、水平方向に配置されるそれぞれの線状部材３１と直交して配置されている。
【００３８】
回転駆動軸３４は、線状部材３１に比して十分大きな断面を有する剛体として形成されている。回転駆動軸３４は、円盤部材３３の中央、すなわち、それぞれの線状部材３１の円周上配列の中心において、一対の円盤部材３３に固定されている。
【００３９】
このような粉体ブリッジ防止装置３では、回転駆動装置３２の電動機により回転駆動軸３４が回転駆動されると、一対の円盤部材３３を介して、それぞれの線状部材３１が回動される。それぞれの線状部材３１は、回転駆動軸３４を中心とする１つの円周上に配置されているため、１つの線状部材３１の回転軌道上を、他の全ての線状部材３１が回動することになる。
【００４０】
次に、このような構成を有する粉体供給装置１において、スクリュー５とバレル６との関係について、図５に示す粉体供給装置１の模式構成図を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図５に示すように、バレル６は、その搬送方向において大きく２つのゾーンに区分される。具体的には、２つのゾーンとして、粉体原料が導入される第１ゾーンＳ１と、第１ゾーンＳ１より搬送された粉体原料に対して圧縮を行うとともに、粉体原料をバレル６外へ排出する第２ゾーンＳ２とに区分されている。なお、第２ゾーンは、概ね搬送管６３内にて粉体原料の搬送が行われるゾーンであるとも言うことができる。
【００４２】
第１ゾーンＳ１は、主として、バレルケーシング６２と第１スクリュー５１とにより構成されるが、搬送管６３および第２スクリュー５４の一部が含まれるような場合であっても良い。第１ゾーンＳ１では、ホッパ２および導入用ケーシング４を通じて、粉体ブリッジ防止装置３にて攪拌された状態の粉体原料が、バレルケーシング６２と第１スクリュー５１との間に形成された導入空間６１内に導入される。なお、図１および図５に示すように、第１ゾーンＳ１では、フライト５３の角度（軸方向とフライト５３とがなす角度）が比較的小さく設定され、また、フライト５３のピッチも広く確保することで、それぞれのフライト５３間に粉体原料がより均一に導入されるようにしている。
【００４３】
第２ゾーンＳ２は、主として、搬送管６３と第２スクリュー５４とにより構成される。第２ゾーンＳ２では、搬送方向の上流側に比して下流側における搬送管６３の径が小さくなるように、搬送管６３が絞られた形状を有している。そのため、第２スクリュー５４と搬送管６３の内周との間に形成される空間の容積が、下流側に行くにしたがい減少することで、粉体原料の圧縮が行われる。第２ゾーンＳ２にて粉体原料の圧縮が行われることにより、フライト５６間の粉体原料が圧密化されて、搬送される粉体原料の定量化および均一化を図ることができる。なお、第２ゾーンＳ２ではフライト５６の角度が比較的大きく設定され、また、フライト５６のピッチが比較的狭く設定されている。
【００４４】
また、搬送管６３内にて圧縮された粉体原料は排出口６３ａに向けて定量的に搬送され、排出口６３ａより排出用ケーシング７内に排出される。
【００４５】
また、搬送管６３の排出口６３ａの近傍には、搬送管６３の内面より内部空間に向かって突出するように、搬送管６３の内面に固定された複数の分散部材６４が設けられている。図５のＢ−Ｂ線断面図である図６に示すように、分散部材６４は、例えば棒状部材として４本設けられており、搬送管６３の内面より半径方向中央側に向かって延在して配置されている。分散部材６４の先端と、第２スクリュー５４のスクリューシャフト５５の周面との間には、互いに接触しない程度の隙間が確保されている。分散部材６４は、搬送管６３に固定されており、分散部材６４に対して第２スクリュー５４が相対的に回動されることになる。この相対的な回動を利用して、第２ゾーンＳ２にて圧縮された粉体原料と、それぞれの分散部材６３とを接触させることにより、粉体原料に対してせん断力を効果的に与えることができ、粉体原料を均一に分散できる。
【００４６】
さらに、このような分散部材６４が搬送管６３の排出口６３ａの近傍に設けられていることにより、搬送管６３内にて搬送される粉体原料に対して複数の分散部材６４より抵抗を与えることができる。このような抵抗の付与により、粉体原料に対する圧縮作用を高めることができる。
【００４７】
また、図５および図７の第２スクリュー５４の外観図に示すように、第２ゾーンＳ２において分散部材６４が設けられている位置では、円周方向において（すなわち、第２スクリュー５４の回転方向に沿って）フライト５６に切り欠き５７が形成されており、それぞれの分散部材６４とフライト５６との干渉が防止されている。このような切り欠き５７は、分散部材６４とフライト５６とが互いに接触しない程度の大きさに形成することが好ましい。
【００４８】
さらに、第２ゾーンＳ２では、分散部材６４の設置位置の下流側にも、第２スクリュー５４のフライト５８が形成されている。このフライト５８により、分散部材６４にて分散された粉体原料に対して前進させる推力を与えることができる。
【００４９】
このような構成を有する本実施の形態の粉体供給装置１において、粉体原料を搬送して供給する動作について説明する。
【００５０】
まず、ホッパ２内に粉体原料が投入されると、投入された粉体原料は導入用ケーシング４内に導入される。導入用ケーシング４の粉体搬送空間４１内では、回転駆動装置３２により複数の線状部材３１が回転駆動されて、粉体原料にブリッジなど部分的な凝集が生じることが抑制される。
【００５１】
具体的には、一対の円盤部材３４によりそれぞれの両端部が支持された複数の線状部材３１が回動されると、共通する１つの回転軌道上を、全ての線状部材３１が回動されることになる。また、線状部材３１は、一対の円盤部材３４によりその両端部が支持されていなければ、その支持形態（例えば、直線状形態）が保持できない程度の小さな断面を有するような部材である。さらに、線状部材３１は、その周囲の粉体原料と接触する表面積が小さくなるように円形断面を有しており、また、粉体原料との間で接触により生じる摩擦力が小さくなるように、滑らかな曲面を有する断面形状（すなわち、円形断面）を有している。
【００５２】
複数の線状部材３１がこのように構成されているため、それぞれの線状部材３１が回動されても、その回転軌道の内外周において隣接する粉体原料との間に生じる摩擦力が大幅に低減される。したがって、複数の線状部材３１が回動されても、その周囲近傍の粉体原料が線状部材３１とともに動くことを極力抑制できる。そのため、複数の線状部材３１の回動により、その周囲の粉体原料の粉体圧に影響を与えることが防止できる。また、このような線状部材３１は、粉体圧の影響を受けずに回動される部材であるとも言うことができる。
【００５３】
一方、複数の線状部材３１は、回転軌道上にて粉体原料を切る（カットする）ように回動される。そのため、粉体原料に生じたブリッジなどの凝集を切断して、ブリッジなどが生じることが抑制される。
【００５４】
粉体ブリッジ防止装置３のこのような作用により、図５に示すように、ホッパ２において、粉体原料が材料レベルＬ１にあるような場合や材料レベルＬ２にあるような場合であっても、導入用ケーシング４内において、複数の線状部材３１の回転軌道の上端高さ位置以下のレベルに存在する粉体原料のかさ密度を一定（均一）な状態に近づけることができる。
【００５５】
よって、粉体原料の攪拌を抑制しながら粉体原料の粉体圧の変動を抑制するとともに、粉体原料に生じるブリッジを防止することができ、バレル６の第１ゾーンＳ１内に導入される粉体原料の定量性を高めることができる。
【００５６】
第１ゾーンＳ１では、バレルケーシング６２内に第１スクリュー５１が配置されており、導入された粉体原料は、第１スクリュー５１のフライト５３間の空間に導入される。第１スクリュー５１は、スクリュー駆動装置５７により回転駆動されており、フライト５３間に導入された粉体原料は、第１スクリュー５１の回転駆動により軸方向に沿って搬送され、第２ゾーンＳ２へと向かう。
【００５７】
第２ゾーンＳ２において、第２スクリュー５４は、第１スクリュー５１とともにスクリュー駆動装置５７により回転駆動されている。第１ゾーンＳ１より搬送された粉体原料は、第２スクリュー５４のフライト５６間に移動され、第２スクリュー５４の回転駆動により軸方向に沿って搬送される。第２ゾーンＳ２では、第２スクリュー５４と搬送管６３の内周との間に形成される空間の容積が下流側に行くにしたがい減少するように設定されているため、粉体原料の搬送とともに、粉体原料に対する圧縮が行われる。さらに、搬送管６３の排出口６３ａの近傍に複数の分散部材６４が設けられていることにより、分散部材６４が抵抗となって、搬送される粉体原料に対する圧縮作用を高めることができる。このように粉体原料に対する圧縮が行われることにより、フライト５６間に圧密化された状態で粉体原料を配置することができ、粉体原料のかさ密度を一定に保つことができる。特に、本実施の形態では、バレル６の第１ゾーンＳ１に導入される粉体原料の定量化が、粉体ブリッジ防止装置３により図られているため、粉体原料のかさ密度の定量性をより高めることができる。
【００５８】
一方、第２ゾーンＳ２では、第２スクリュー５４が回転駆動されることにより、粉体原料は搬送管６３の内周に沿って回動しながら搬送される。このように搬送される粉体原料が、搬送管６３に固定されたそれぞれの分散部材６４に接触すると、分散部材６４に対する粉体原料の相対的な回動により、圧密化された粉体原料に対して分散部材６４よりせん断力が与えられる。このせん断力により圧密化された粉体原料が効果的に分散され、圧密化された状態にあった粉体原料は均一に分散された状態とされる。
【００５９】
分散された状態の粉体原料は、分散部材６４の下流側に設けられているフライト５８により前進する推力が与えられる。これにより、均一に分散された状態の粉体原料が排出口６３ａより排出用ケーシング７内に定量的かつ均一な状態にて排出される。
【００６０】
本実施の形態の粉体供給装置１によれば、導入用ケーシング４内において、粉体原料内を回動する複数の線状部材３１が、小さな断面（例えば円形断面）を有するような部材として構成されており、さらに共通する１つの回転軌道上を、全ての線状部材３１が回動されるように構成されている。そのため、複数の線状部材３１が回動されても、その回転軌道の内外周において隣接する粉体原料との間に生じる摩擦力が大幅に低減される。したがって、複数の線状部材３１が回動されても、その周囲近傍の粉体原料が線状部材３１とともに動くことを極力抑制でき、複数の線状部材３１の回動により、その周囲の粉体原料の粉体圧に影響を与えることが防止できる。一方、複数の線状部材３１は、回転軌道上にて粉体原料を切る（カットする）ように回動される。そのため、粉体原料にブリッジなどの凝集が生じることを抑制できる。よって、粉体原料の攪拌を抑制しながら粉体原料の粉体圧の変動を抑制するとともに、粉体原料に生じるブリッジを防止することができ、バレル６の第１ゾーンＳ１内に導入される粉体原料の定量性を高めることができる。
【００６１】
また、第２ゾーンＳ２にて、第２スクリュー５４と搬送管６３の内周との間に形成される空間の容積が下流側に行くにしたがい減少するように設定されているため、粉体原料の搬送とともに、粉体原料に対する圧縮を行うことができる。さらに、搬送管６３の排出口６３ａの近傍に複数の分散部材６４が設けられていることにより、搬送される粉体原料に対して分散部材６４より抵抗が与えられて、粉体原料に対する圧縮作用を高めることができる。このように粉体原料に対する圧縮が行われることにより、フライト５６間に圧密化された状態で粉体原料を配置することができ、第２ゾーンＳ２において粉体原料のかさ密度を一定に保つことができる。
【００６２】
また、バレル６の第２ゾーンＳ２において、搬送管６３の内面より内部空間に向かって突出するように搬送管６３に固定された複数の分散部材６４が設けられている。そのため、第２スクリュー５４の回転駆動により搬送管６３の内周に沿って回動しながら搬送される粉体原料は、それぞれの分散部材６４に対して相対的に回動されることになる。したがって、第２ゾーンＳ２にて圧縮されて圧密化された粉体原料を分散部材に接触させることで、相対的な回動を利用して、粉体原料に対する分散効果を高めることができる。
【００６３】
さらに、分散部材６４の設置位置の下流側に、フライト５８が設けられていることにより、分散部材６４により分散された状態の粉体原料に対して、前進する推進力を与えて、定量的に排出口６３ａより排出することができる。
【００６４】
したがって、粉体供給装置１において、搬送供給される粉体原料の定量性や均一性を向上させることができる。
【００６５】
上述の説明では、線状部材３１が円形断面を有する場合を例として説明したが、周囲の粉体原料との間で摩擦を低減できるような断面形状であれば良く、回転軌道の外周側および内周側に接する部分が曲面にて形成されていれば良い。なお、粉体原料と接触する表面積を最小限とするという観点からは、線状部材３１は円形断面を有することが好ましい。
【００６６】
また、一対の円盤部材３４の間での線状部材３１の支持形態が直線状である場合を例としたが、支持形態が曲線状あるいは直線および曲線の混合した形態であっても良い。ただし、粉体原料と接触する表面積を少なくするという観点からは、支持形態が直線状であることが好ましい。
【００６７】
また、線状部材３１として、ワイヤー状の部材やピアノ線など、一対の円盤部材３４により張力が付与された状態にて支持されるような部材を採用しても良い。
【００６８】
また、線状部材３１の本数は、回動速度および粉体原料の特性を考慮して、隣接する線状部材３１間を粉体原料が一定の搬送速度にて通過できるように設定することが好ましい。
【００６９】
粉体原料として、例えば、摩擦により静電気が生じやすいような原料が用いられるような場合にあっては、本実施の形態の粉体ブリッジ防止装置３を適用することで、粉体原料と線状部材３１との間の摩擦を低減して静電気の発生を抑制でき、ブリッジ形成などを抑制できる。
【００７０】
また、それぞれの線状部材３１が、粉体原料の搬送方向（すなわち、上下方向）に対して直交する方向（すなわち、水平方向）に配置されている場合を例として説明したが、少なくとも粉体原料の搬送方向と交差する方向に線状部材が配置されていれば良い。
【００７１】
また、複数の線状部材３１を支持する円盤部材３４は円盤状でなくても良く、多角形状など他の形状を有する板状部材としても良い。
【００７２】
また、粉体ブリッジ防止装置３以外の構成であるホッパ２、導入用ケーシング４、バレル６の第１ゾーンＳ１などは、上述した構成以外の形態を採ることができる。
【００７３】
また、粉体供給装置１に装置内の粉体原料の重量を測定する測定装置を備えさせて、粉体原料が搬送されて装置外へ排出されることによる装置内の粉体原料の重量減少を測定して、重量の減少量を定量的とするような粉体供給装置としても良い。
【００７４】
また、粉体ブリッジ防止装置３が、粉体供給装置１に適用される場合を例として説明したが、定量的な搬送が要求されるような粉体搬送経路を有する装置であれば、本発明の粉体ブリッジ防止装置を適用できる。
【００７５】
なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 粉体供給装置
２ ホッパ
３ アジテータ
４ 導入用ケーシング
５ スクリュー
６ バレル
７ 排出用ケーシング
８ 共通ベース
３１ 線状部材
３２ 回転駆動装置
３３ 円盤部材
３４ 回転駆動軸
５１ 第１スクリュー
５４ 第２スクリュー
６２ バレルケーシング
６３ 搬送管
６４ 分散部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに囲まれた粉体搬送経路に配置され、粉体搬送経路を通過する粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置であって、
粉体搬送経路における粉体原料の搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の線状部材と、
互いに対向するように配置され、複数の線状部材の両端部を支持して線状部材の支持形態を保持する一対の板状部材と、
一対の板状部材に固定され、板状部材を介して複数の線状部材を回動させる回転駆動軸を有する回転駆動装置と、を備え、
一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動するように、複数の線状部材が粉体原料中にて回動される、粉体ブリッジ防止装置。
【請求項２】
複数の線状部材の断面形状は、回転軌道の外周側および内周側に接する部分が曲面で構成されている、請求項１に記載の粉体ブリッジ防止装置。
【請求項３】
複数の線状部材は円形断面を有する、請求項２に記載の粉体ブリッジ防止装置。
【請求項４】
複数の線状部材は、一対の板状部材の間において直線状の支持形態を有する、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置。
【請求項５】
スクリューを用いて粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置であって、
粉体原料が導入されるホッパと、
回転駆動されることにより軸方向に粉体原料を搬送するスクリューと、
内部空間にスクリューが配置され、ホッパより粉体原料が導入される第１ゾーンと、第１ゾーンより搬送された粉体原料に対してスクリューの回転駆動による圧縮が行われるとともに、粉体原料が排出口より排出される第２ゾーンとを備えるバレルと、
ホッパとバレルの第１ゾーンとの間に配置された請求項１から４のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置とを備え、
ホッパに導入された粉体原料が、粉体ブリッジ防止装置を通してバレルの第１ゾーンに導入される、粉体供給装置。
【請求項１】
ケーシングに囲まれた粉体搬送経路に配置され、粉体搬送経路を通過する粉体原料に生じるブリッジを防止する粉体ブリッジ防止装置であって、
粉体搬送経路における粉体原料の搬送方向に対して交差する方向に配置された複数の線状部材と、
互いに対向するように配置され、複数の線状部材の両端部を支持して線状部材の支持形態を保持する一対の板状部材と、
一対の板状部材に固定され、板状部材を介して複数の線状部材を回動させる回転駆動軸を有する回転駆動装置と、を備え、
一本の線状部材の回転軌道上を他の全ての線状部材が回動するように、複数の線状部材が粉体原料中にて回動される、粉体ブリッジ防止装置。
【請求項２】
複数の線状部材の断面形状は、回転軌道の外周側および内周側に接する部分が曲面で構成されている、請求項１に記載の粉体ブリッジ防止装置。
【請求項３】
複数の線状部材は円形断面を有する、請求項２に記載の粉体ブリッジ防止装置。
【請求項４】
複数の線状部材は、一対の板状部材の間において直線状の支持形態を有する、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置。
【請求項５】
スクリューを用いて粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置であって、
粉体原料が導入されるホッパと、
回転駆動されることにより軸方向に粉体原料を搬送するスクリューと、
内部空間にスクリューが配置され、ホッパより粉体原料が導入される第１ゾーンと、第１ゾーンより搬送された粉体原料に対してスクリューの回転駆動による圧縮が行われるとともに、粉体原料が排出口より排出される第２ゾーンとを備えるバレルと、
ホッパとバレルの第１ゾーンとの間に配置された請求項１から４のいずれか１つに記載の粉体ブリッジ防止装置とを備え、
ホッパに導入された粉体原料が、粉体ブリッジ防止装置を通してバレルの第１ゾーンに導入される、粉体供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４９４７８（Ｐ２０１３−４９４７８Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９３７８（Ｐ２０１１−１８９３７８）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１２９１８３）株式会社カワタ (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１２９１８３）株式会社カワタ (120)
【Ｆターム（参考）】
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