粉体供給装置
【課題】圧縮が行われるゾーンにて脈動が生じることを抑制して、搬送される粉体原料の定量性を高めることができる粉体供給装置を提供する。
【解決手段】粉体供給装置において、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、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を備え、第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるように、粉体原料の搬送が行われる。
【解決手段】粉体供給装置において、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、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を備え、第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるように、粉体原料の搬送が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、この種の粉体供給装置としては様々な構成のものが知られている。例えば、従来の粉体供給装置では、バレル内に配置されたスクリューが回転駆動されることにより、導入部にてバレル内に導入された粉体原料が、バレル軸方向に沿ってバレル末端部分まで搬送されて、バレル外へ供給されるような構成を有している（例えば、特許文献１参照）。バレルにおける導入部の下流側部分が圧縮部とされており、この圧縮部では、他の部分に比してスクリューのフライト間隔が狭められることで、搬送される粉体原料を圧密化する処理が行われる。このように圧縮部にて圧密化されることにより、フライト間の粉体原料のかさ密度が均一化されて、定量化された粉体原料がバレル末端部分より排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３８６３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
特許文献１の粉体供給装置では、導入部にて導入された粉体原料は、スクリューのフライト間に配置されて、スクリューの回転によりフライト間の粉体原料が圧縮部に向けて搬送されることになる。しかしながら、導入部では、単にフライト間に粉体原料が導入して配置されるだけであるため、フライト間に配置される粉体原料のかさ密度は均一とはならない場合が多い。また、粉体原料の特性や粒径などによっては部分的な凝集などが生じて、このようなかさ密度を導入部にて均一化することが難しい場合もある。
【０００６】
フライト間のかさ密度に大きなバラツキが存在するような状態にて、圧縮部に粉体原料が搬送されて圧縮が行われると、圧縮部にて脈動が生じる場合がある。圧縮部にて生じた脈動は、バレル末端部分からバレル外へ排出される粉体原料の定量性を阻害するという課題がある。
【０００７】
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、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において、圧縮が行われるゾーンにて脈動が生じることを抑制して、搬送される粉体原料の定量性を高めることができる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】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明の第１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、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、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を備え、第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるように、粉体原料の搬送が行われる、粉体供給装置を提供する。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、スクリューシャフト周りに複数回転延在するようにフライトが配置されており、複数回転して延在するフライトに対して、１回転あたり１つ以上の切り欠き部が形成されている、第１態様に記載の粉体供給装置を提供する。
【００１１】
本発明の第３態様によれば、第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、粉体原料の搬送方向上流側端部に位置するフライトには切り欠き部が形成されていない、第１態様または第２態様に記載の粉体供給装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４態様によれば、第１ゾーンにおけるバレルの一部に、第１ゾーン内に粉体原料を導入するための開口部が形成され、開口部が形成されているバレルの部分に配置されるスクリューのフライトに、複数の切り欠き部が形成されている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉体供給装置を提供する。
【００１３】
また、第１ゾーンにおいて、バレルにより周方向全体が囲まれた部分に相当するスクリューのフライトに切り欠き部が形成されており、この部分に配置されるフライトが１回転以内とされているようにしても良い。
【００１４】
また、スクリューの軸方向において、隣接するフライトに形成された切り欠き部は、周方向の位置が互いに異なるように形成されているようにしても良い。
【００１５】
また、スクリューにおいて、フライトの外縁よりスクリューシャフトの周面まで延在するように、フライトに切り欠き部が形成されているようにしても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バレルの第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるようにしている。これにより、第１ゾーンにおいてフライト間に配置される粉体原料のかさ密度に大きなバラツキが生じないように均一化を図ることができ、圧縮が行われる第２ゾーンにて脈動が生じることを抑制できる。よって、粉体供給装置において、搬送される粉体原料の定量性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる粉体供給装置の断面図
【図２】実施の形態１の粉体供給装置の側面図
【図３】実施の形態１の粉体供給装置の模式構成図
【図４】図３の粉体供給装置におけるＡ−Ａ線断面図
【図５】第１スクリューの外観図
【図６Ａ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ１矢視図
【図６Ｂ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ２矢視図
【図６Ｃ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ３矢視図
【図６Ｄ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ４矢視図
【図６Ｅ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ５矢視図
【図７】第１スクリューのフライトの展開図
【図８】第２スクリューの外観図
【図９】本発明の実施の形態２にかかる粉体供給装置の断面図
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる粉体供給装置の断面図
【図１１】図１０の粉体供給装置におけるＢ−Ｂ線断面図
【図１２】図１０の粉体供給装置におけるＣ−Ｃ線断面図
【図１３Ａ】排出羽根の正面図
【図１３Ｂ】排出羽根の側面図
【図１４】本発明の実施の形態４にかかる粉体供給装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかか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。
【００２０】
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、アジテータ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。
【００２１】
本実施の形態１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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
アジテータ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、粉体原料を攪拌する装置である。具体的には、アジテータ３は、導入用ケーシング４内に配置され、水平方向の回転軸周りに回転駆動されることで粉体原料を攪拌する大略コ字状の攪拌部材３１と、導入用ケーシング４の外部に配置されて攪拌部材３１の回転駆動を行うアジテータ駆動装置３２とを備える。また、導入用ケーシング４内の粉体原料が、回転駆動される攪拌部材３１により効率的に攪拌されるように、導入用ケーシング４内における攪拌空間４１の下面が攪拌部材３１の回動軌跡に沿った大略円周面として形成されている（図２参照）。
【００２５】
導入用ケーシング４において、アジテータ３の攪拌部材３１が回動される攪拌空間４１のさらに下方の部分には、攪拌空間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１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１では、バレル６は、導入用ケーシング４の攪拌空間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円筒状の搬送管６３とにより構成されている。なお、本実施の形態１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。
【００２６】
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と攪拌空間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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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３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。
【００３２】
図３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。
【００３３】
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、アジテータ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３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
ここで、第１ゾーンＳ１に配置される第１スクリュー５１の側面図を図５に示す。また、図５の第１スクリュー５１における軸方向の複数の位置Ｖ１からＶ５のフライト５３の形状を図６Ａから図６Ｅに示す。
【００３７】
図５に示すように、第１ゾーンＳ１において、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー５１には、スクリューシャフト５２の周面を螺旋状に約４回転して配置されたフライト５３が形成されている。第１ゾーンＳ１では、これらフライト５３のピッチおよび角度は一定とされている。
【００３８】
さらに、図６Ａから図６Ｅに示すように、第１スクリュー５１のそれぞれのフライト５３には、フライト５３の外縁からスクリューシャフト５２の内周面まで延在するような切り欠き部５３ａが形成されている。この切り欠き部５３ａは、例えば、長方形スリット状の開口部分として、第１スクリュー５１の径方向に沿って形成されている。なお、図５の第１スクリュー５１の外観図では、これらの切り欠き部５３ａの図示を省略している。
【００３９】
図６Ａから図６Ｅに示すように、切り欠き部５３ａは、例えば、螺旋状に形成されたフライト５３に対して、一定の角度ピッチθ（例えば、１３５度の角度ピッチ）にて形成されている。粉体原料の搬送方向上流側端部に位置するフライト（図示Ｖ１視に相当するフライト）５３には、切り欠き部５３ａが形成されておらず、この部分より下流側に位置するフライト５３に対して切り欠き部５３が形成されている。
【００４０】
また、図６Ａから図６Ｅに示すように、第１スクリュー５１の軸方向において、隣接するフライト５３に形成された切り欠き部５３ａは、周方向の位置（すなわち、位相）が互いに異なるように形成されている。例えば、図６Ｃに示されるＶ３視のフライト５３におけるそれぞれの切り欠き部５３ａの配置は、図６Ｂに示されるＶ２視のフライト５３における切り欠き部５３ａの配置、並びに図６Ｄに示されるＶ４視のフライト５３における切り欠き部５３ａの配置と異なるように、それぞれの切り欠き部５３ａが形成されている。
【００４１】
ここで、第１スクリュー５１のフライト５３の展開図を図７に示す。この展開図は、第１スクリュー５１の円周方向πＤ（Ｄはフライト径）を平面上に展開して、縦方向に配置し、軸方向を横方向に配置したものである。
【００４２】
図７に示すように、例えば、スクリューシャフト５２の断面に対して、フライト５３の形成角度と同程度の角度だけ、フライト５３と逆向きに傾斜された加工線５３ｂ（仮想線）がフライト５３と交差する部分を切削加工することにより、それぞれの切り欠き部５３ａが形成されている。そのため、それぞれ切り欠き部５３ａ、第１スクリュー５１の回転方向沿いに並んで形成されているものの、軸方向に隣接する切り欠き部５３ａ同士は、形成位置が相違している。
【００４３】
第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー５１のフライト５３に複数の切り欠き部５３ａが形成されていることにより、フライト５３間に導入された粉体原料を、第１スクリュー５１の回転駆動により第２ゾーンＳ２に向けて搬送しながら、粉体原料の一部をフライト５３の切り欠き部５３ａを通して下流側に位置するフライト５３間へと戻すことができる。第２ゾーンＳ１にて粉体原料に対して行われる圧縮処理により生じる抵抗を利用して、第１ゾーンＳ１において、フライト５３間に配置された粉体原料が多い場合には、切り欠き部５３ａを通して粉体原料の一部を逃がす量を多くでき、粉体原料が少ない場合には、切り欠き部５３ａを通して粉体原料の一部を逃がす量を少なくできる。これにより、第１ゾーンＳ１にて搬送されるフライト５３間の粉体原料のかさ密度を均一化することができ、第２ゾーンＳ２にて安定した圧縮処理を行うことができる。
【００４４】
なお、第１スクリュー５１の上流側端部のフライト５３には切り欠き部５３ａが形成されていないため、第１ゾーンＳ１に導入された粉体原料を無駄にすることなく、第２ゾーンＳ２へ搬送できる。
【００４５】
さらに、軸方向に隣接するフライト５３間にて、切り欠き部５３ａの周方向の形成位置（位相）が相違されていることにより、切り欠き部５３ａを通じた粉体原料の逃し量が過剰となることを抑制できる。なお、切り欠き部５３ａの幅や形成ピッチは、粉体原料の逃し量と搬送量とのバランスを考慮して決定することが望ましい。
【００４６】
次に、第２ゾーンＳ２における下流側端部付近の構成について説明する。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３のＡ−Ａ線断面図である図４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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、図３および図８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。
【００４９】
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。
【００５０】
このような構成を有する本実施の形態１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。
【００５１】
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の攪拌空間４１内では、アジテータ駆動装置３２により攪拌部材３１が回転駆動されて粉体原料の攪拌が行われ、ブリッジなど部分的な凝集が生じることが抑制される。それとともに、粉体原料は、バレル６における第１ゾーンＳ１内に導入される。
【００５２】
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。
【００５３】
一方、フライト５３には複数の切り欠き部５３ａが形成されているため、粉体原料の一部は、切り欠き部５３ａを通して上流側のフライト５３間へと戻される。第２ゾーンＳ２にて形成される抵抗を利用して、フライト５３間に導入配置された粉体原料の量に応じた切り欠き部５３ａを通した逃し量が調節される。そのため、第１ゾーンＳ１より第２ゾーンＳ２へと粉体原料が搬送される過程において、それぞれのフライト５３間に配置される粉体原料のかさ密度の均一化が図られ、搬送される粉体原料の定量性のバラツキを抑制できる。
【００５４】
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。上述したように、第１ゾーンＳ１から第２ゾーンＳ２へと搬送される粉体原料の定量性のバラツキが抑制されているため、第２ゾーンＳ２において粉体原料に対する圧縮処理が行われる際に、脈動が生じることが抑制される。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
本実施の形態１の粉体供給装置１によれば、第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー５１のフライト５３に複数の切り欠き部５３ａが形成されていることにより、フライト５３間に導入された粉体原料を、第１スクリュー５１の回転駆動により第２ゾーンＳ２に向けて搬送しながら、粉体原料の一部をフライト５３の切り欠き部５３ａを通して下流側に位置するフライト５３間へと戻すことができる。これにより、第１ゾーンＳ１にて搬送されるフライト５３間の粉体原料の定量性のバラツキを抑制することができ、第２ゾーンＳ２にて安定した圧縮処理を行うことができ、脈動が生じることを抑制できる。
【００５９】
また、軸方向に隣接するフライト５３間にて、切り欠き部５３ａの周方向の形成位置（位相）が相違していることにより、切り欠き部５３ａを通じた粉体原料の逃し量が過剰となることを抑制でき、搬送性を損なうことがない。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施の形態２）
なお、本発明は上記実施の形態１に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の実施の形態２にかかる粉体供給装置１０１の構成を図９に示す。なお、図９において、上記実施の形態１の粉体供給装置１と同じ構成部には、同じ参照番号を付してその説明を省略する。以下、上記実施の形態１の粉体供給装置１との相違点についてのみ説明する。
【００６５】
図９に示すように、本実施の形態２の粉体供給装置１０１は、第２ゾーンＳ２において、搬送管の下流側端部に、バレル内径が拡大された拡大部が設けられている点において、実施の形態１の粉体供給装置１と相違する。
【００６６】
具体的には、バレルケーシング６２と接続されて連通される搬送管１６３の下流側端部は、第２ゾーンＳ２にて減少された部分の径よりも拡大された径を有するように形成されており、この部分が、内部容積が拡大された拡大部１６５となっている。
【００６７】
拡大部１６５の入り口には、分散部材６４が設置されている。さらに、拡大部１６５内に配置される第２スクリュー５４の部分では、フライト１５８の外径が搬送管１６３の拡大部１６５における径に合わせて、上流側のフライト５６よりも拡大されている。なお、上流側のフライト５６と下流側のフライト１５８との間にはフライトの切り欠き５７が設けられており、分散部材６４とフライトとの干渉が防止されている。
【００６８】
このように第２ゾーンＳ２において、バレル６に拡大部１６５が設けられていることにより、分散部材６４の周囲（特に下流側）に、粉体原料を攪拌できる空間を確保することができ、粉体原料に対する分散効果をさらに高めることができる。したがって、第２ゾーンＳ２において、分散部材６４の上流側にて圧密化された粉体原料に対して、拡大部１６５内にて分散部材６４により効果的に分散して、分散された状態の粉体原料をフライト１５８により下流側に搬送して、排出口１６５ａより、定量的かつ均一な状態にて排出することができる。
【００６９】
また、粉体供給装置１０１においても、第１スクリュー５１のフライト５３に切り欠き部５３ａが形成されているため、第１ゾーンＳ１から第２ゾーンＳ２へと搬送される粉体原料の定量性にバラツキが生じることを抑制できる。よって、第２ゾーンＳ２において脈動などが生じることを抑制でき、安定した圧縮処理を行うことができる。
【００７０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３にかかる粉体供給装置２０１の構成を図１０に示す。なお、図１０において、上述した実施の形態の粉体供給装置と同じ構成部には、同じ参照番号を付してその説明を省略する。なお、図１０では、粉体供給装置２０１において、主として、スクリューおよびバレルの構成について図示している。
【００７１】
図１０に示すように、粉体供給装置２０１は、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー２５１と、第１スクリュー２５１と連結されて搬送管２６３内に配置される第２スクリュー２５４とにより構成されるスクリュー２０５と、スクリュー２０５が配置されるバレル２０６とを備えている。第１スクリュー２５１は、スクリューシャフト２５２と、スクリューシャフト２５２の周面に形成されたフライト２５３とを有しており、第２スクリュー２５４は、スクリューシャフト２５５と、スクリューシャフト２５５の周面に形成されたフライト２５６とを有している。
【００７２】
バレル２０６は、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２６３とにより構成される。バレル２０６内において、第１スクリュー２５１は主としてバレルケーシング６２内に配置されて、この部分が第１ゾーンＳ１となっており、第２スクリュー２５４は主として搬送管２６３内に配置されて、この部分が第２ゾーンＳ２となっている。搬送管２６３は、上記実施の形態１、２の搬送管とは異なり、その径の拡大や縮小が行われることなく、搬送方向に沿って一定の径となるように形成されている。
【００７３】
第１ゾーンＳ１では、図１０に示すようにフライト２５３の角度が比較的小さく設定され、また、フライト２５３のピッチも広く確保することで、それぞれのフライト２５３間に粉体原料がより均一に導入されるようにしている。なお、第１スクリュー２５１のフライト２５３には、複数の切り欠き部（図示せず）が、上述の実施の形態１および２と同様に形成されている。
【００７４】
これに対して第２ゾーンＳ２では、フライト２５６の角度が第１ゾーンＳ１における角度よりも大きく設定され、また、フライト２５６のピッチが第１ゾーンＳ１におけるピッチよりも狭く設定されている。第２ゾーンＳ２において、このようにフライト２５６の角度およびピッチが設定されていることにより、スクリュー２０５の回転とともに搬送される粉体原料に対して、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２５６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。
【００７５】
図１０に示すように、搬送管２６３の排出口２６３ａの近傍には複数の分散部材６４が、搬送管２６３の内周面より径方向に突出するように配置されている。また、複数の分散部材６４は、搬送管２６３の軸方向における複数の箇所に設けられている。すなわち、複数の分散部材６４が、搬送管２６３の軸方向において多段階的に設けられている。例えば、８本の分散部材６４が放射状に均等な間隔にて配置されるとともに、これら８本の分散部材６４が、搬送管２６３の軸方向における３箇所（すなわち、３段）にそれぞれ設けられている。また、図１０におけるＢ−Ｂ線断面図である図１１に示す分散部材６４の放射状の配置と、Ｃ−Ｃ線断面図である図１２に示す分散部材６４の放射状の配置とが互いに相違するように、軸方向に隣接する分散部材６４の設置位置（周方向の位置）同士が、軸方向において互いに重ならないように設定されている。なお、図１０においては、搬送管２６３の内周面における分散部材６４の取付位置のみを図示しており、それぞれの分散部材６４の具体的な取付状態については、図１１、図１２に示している。
【００７６】
このように分散部材６４が配置されていることにより、粉体原料と分散部材６４とを効率的に接触させることができ、粉体原料に対する分散効果を高めることができる。また、搬送管２６３内を搬送される粉体原料に対して、これら複数の分散部材６４より抵抗を与えることができるため、搬送管２６３内において、粉体原料の圧縮作用を高めることができる。
【００７７】
なお、第２スクリュー２５４において、分散部材６４が設置されている箇所には、フライト２５６が形成されておらず、分散部材６４と第２スクリュー２５４との干渉が防止されている。さらに、複数の分散部材６４と、第２スクリュー２５４のフライト２５６の搬送方向下流側端部との間には、フライト２５６が存在しない空間２６５が配置されている。この空間２６５内では、第２スクリュー２５４の回転駆動により搬送される粉体原料に対して、複数の分散部材６４より抵抗を与えて、圧縮作用を効果的に高めることができる。
【００７８】
また、図１０に示すように、搬送管２６３の排出口２６３ａ内には、排出管２６３内の粉体原料を排出口２６３ａより排出する複数の排出羽根２８１が設けられている。ここで、排出羽根２８１の詳細を図１３Ａ、図１３Ｂに示す。
【００７９】
図１０、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、排出羽根２８１は板状部材により形成されており、第２スクリュー２５４のスクリューシャフト２５５の端部に固定され、スクリューシャフト２５５の周面より径方向に延在している。それぞれの排出羽根２８１は、径方向の中央側部分に対して外側部分が傾斜して形成されている。具体的には、それぞれの排出羽根２８１は、スクリューシャフト２５５と一体的に回転駆動され、回転駆動されることにより周囲に存在する粉体原料に対して搬送（排出）方向に推力を与える向きに、外側部分が傾斜されている。本実施の形態３では、例えば、８枚の排出羽根２８１が等間隔にて設けられている。また、図１０に示すように、排出羽根２８１の一部は搬送管２６３内に位置され、他の一部は搬送管２６３よりも外側に位置されている。
【００８０】
このように複数の排出羽根２８１が設けられていることにより、分散部材６４を通過した後の粉体原料に対して、排出羽根２８１の傾斜部分によって搬送方向への推進力を与えることができ、排出口２６３ａより安定して粉体原料を排出することができる。
【００８１】
また、このような排出羽根２８１は、スクリューシャフト２５５に固定されて、スクリューシャフト２５５により回転駆動される構成が採用されているため、排出羽根２８１を回転駆動させるための専用の駆動装置を設ける必要がない。
【００８２】
また、排出羽根２８１の一部が搬送管２６３より外側に位置されていることにより、搬送管２６３内の粉体原料を効率的に排出することができる。
【００８３】
また、回転駆動される排出羽根２８１の傾斜部分の端縁あるいは外周端部が粉体原料に接触することにより、粉体原料の分散効果を高めることができる。
【００８４】
また、図１３Ａに示すように、それぞれの排出羽根２８１の放射状配置における中央付近（特にスクリューシャフト２５５の周囲近傍）では、複数の排出羽根２８１が軸方向に重なり合って配置されている。そのため、このように重なり合っている領域では、搬送される粉体原料に対して抵抗を与えることができ、粉体原料に対する圧縮作用を高める効果を得ることも可能である。また、このような重なり合う領域の面積を変更することにより、粉体原料に与える抵抗を変えて、圧縮効果を調整することも可能である。
【００８５】
また、第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー２５１のフライト２５３に複数の切り欠き部が形成されていることにより、第２ゾーンＳ２において脈動などが生じることを抑制できる。
【００８６】
本実施の形態３の粉体供給装置２０１によれば、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。
【００８７】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４にかかる粉体供給装置３０１の構成を図１４に示す。なお、図１４において、上述した実施の形態の粉体供給装置と同じ構成部には、同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１４に示すように、粉体供給装置３０１では、スクリュー３０５を構成する第１スクリュー３５１および第２スクリュー３５４において、それぞれのフライトが同一形態（ピッチ、角度）にて形成されている点において、上述の実施の形態３のスクリュー２０５とは相違している。なお、フライトの形態以外の構成については、実施の形態３と同じ構成を有している。特に、第１スクリュー３５１のフライトに複数の切り欠き部（図示せず）が形成されている点については、上述のそれぞれの実施の形態と同様である。
【００８９】
このようにスクリュー３０５において、一定のピッチおよび角度にてフライトが形成されているような場合であっても、搬送される粉体原料に対して、複数の分散部材６４より抵抗を付与することができるため、粉体原料に対する圧縮を行うことができる。
【００９０】
上述の説明では、第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー５１のフライト５３に複数の切り欠き部５３ａが形成されているような場合を例として説明したが、第１ゾーンＳ１において、少なくとも１つの切り欠き部５３ａが形成されていれば、粉体材料を上流側のフライト５３間へ戻すことができ、定量性のバラツキを抑制できる。ただし、開口面積が大きな切り欠き部を１個のみ設けるよりも、開口面積が比較的小さな切り欠き部を複数個設ける方が、定量性のバラツキ抑制を効果的に達成できる。また、スクリューシャフト５２の周りに螺旋状に複数回転して延在するフライト５３に対して、１回転あたり１つ以上の切り欠き部５３ａを形成することが好ましい。
【００９１】
また、第１ゾーンＳ１においてこのような切り欠き部５３ａが設けられる箇所は、攪拌空間４１と連通される開口部が形成されているバレルケーシング６２の領域に相当する第１スクリュー５１のフライト５３の部分であることが好ましい。このような部分であれば、第１スクリュー５１は、バレルケーシング６２によりその周面全体が囲まれている状態ではないため、切り欠き部５３ａを通じた粉体原料の戻し作用を効果的に実現できる。
【００９２】
また、第１ゾーンＳ１において、搬送管６３により囲まれた部分に相当する第１スクリュー５１のフライト５３に切り欠き部５３ａが形成されるような場合であっても良い。ただし、このような部分では、第１スクリュー５１が搬送管６３によりその周面全体が囲まれている状態にあるため、粉体原料の戻し作用を効果的に得ることを考慮して、この部分に配置されるフライト５３は１回転以内とすることが好ましい。
【００９３】
また、切り欠き部５３ａが、フライト５３の端縁からスクリューシャフト５２の周面にまで延在するようにスリット状に形成される場合を例としたが、切り欠き部がスクリューシャフト５２の周面にまで到達しないように形成されるような場合であっても良い。また、切り欠き部は、第１スクリュー５１の径方向に対して、傾斜した方向に延在して形成されても良く、また円弧状の形態を有するようにしても良い。
【００９４】
また、上述の説明では、第２ゾーンＳ２において複数の分散部材６４を設ける場合を例として説明したが、分散部材６４は少なくとも１本設けられていれば、粉体原料に対する分散効果を得ることができる。
【００９５】
分散部材６４は、棒状部材の他、板状部材であっても良く、さらに円形状、三角形状など様々な断面形状を採用しても良い。また、分散部材６４が、搬送管２６３の内周面からスクリューシャフト２５５に近づくにしたがって、その断面が細くなるようにしても良い。これにより、分散処理が行われた粉体原料のかさ密度の均一性を高めることができる。
【００９６】
また、分散部材６４は、搬送管６３などの内面に直接的あるいは間接的に固定され、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固定形態であれば良い。
【００９７】
また、図４の形態などでは、搬送管６３の内面から半径方向中心側に向かって、４本の分散部材６４が延在されている形態を例として説明したが、分散部材６４の延在方向を、半径方向に対して傾斜した方向としても良い。また、複数の分散部材６４が一体的に形成されているような場合であっても良い。例えば、環状の内周面より径方向に突出する複数の突起部分を有する環状部材を、複数の分散部材として採用しても良い。
【００９８】
また、図１１および図１２では、多段階に設けた複数の分散部材６４を全て同じ長さとする場合を例として説明したが、分散部材６４の長さを各段によって異なる長さとしても良い。例えば、１段目の分散部材６４（図８に相当する段）に対して、２段目の分散部材（図９に相当する段）の長さを短くして、分散部材の先端とスクリュー２５５の周面との間の距離を大きくしても良い。このような場合にあっては、分散処理が行われた粉体原料のかさ密度の均一性を向上させることができる。
【００９９】
また、粉体原料に対して圧縮を行う第２ゾーンＳ２の下流側に、分散部材６４が設けられていれば、粉体原料に対する分散効果を得ることができる。したがって、ホッパ２、アジテータ３、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。
【０１００】
また、スクリュー５についても、１条ねじを有する第１スクリュー５１と、２条ねじを有する第２スクリュー５４とが連結された構成を例として説明したが、スクリュー５を一体的な構造としても良く、また、ねじ条数については様々な仕様を採っても良い。また、上述したようにコイルスクリューなど、様々な形態のスクリューを採用することもできる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
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
５１ 第１スクリュー
５２ スクリューシャフト
５３ フライト
５３ａ 切り欠き部
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、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、この種の粉体供給装置としては様々な構成のものが知られている。例えば、従来の粉体供給装置では、バレル内に配置されたスクリューが回転駆動されることにより、導入部にてバレル内に導入された粉体原料が、バレル軸方向に沿ってバレル末端部分まで搬送されて、バレル外へ供給されるような構成を有している（例えば、特許文献１参照）。バレルにおける導入部の下流側部分が圧縮部とされており、この圧縮部では、他の部分に比してスクリューのフライト間隔が狭められることで、搬送される粉体原料を圧密化する処理が行われる。このように圧縮部にて圧密化されることにより、フライト間の粉体原料のかさ密度が均一化されて、定量化された粉体原料がバレル末端部分より排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３８６３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
特許文献１の粉体供給装置では、導入部にて導入された粉体原料は、スクリューのフライト間に配置されて、スクリューの回転によりフライト間の粉体原料が圧縮部に向けて搬送されることになる。しかしながら、導入部では、単にフライト間に粉体原料が導入して配置されるだけであるため、フライト間に配置される粉体原料のかさ密度は均一とはならない場合が多い。また、粉体原料の特性や粒径などによっては部分的な凝集などが生じて、このようなかさ密度を導入部にて均一化することが難しい場合もある。
【０００６】
フライト間のかさ密度に大きなバラツキが存在するような状態にて、圧縮部に粉体原料が搬送されて圧縮が行われると、圧縮部にて脈動が生じる場合がある。圧縮部にて生じた脈動は、バレル末端部分からバレル外へ排出される粉体原料の定量性を阻害するという課題がある。
【０００７】
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、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において、圧縮が行われるゾーンにて脈動が生じることを抑制して、搬送される粉体原料の定量性を高めることができる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】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明の第１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、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、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を備え、第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるように、粉体原料の搬送が行われる、粉体供給装置を提供する。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、スクリューシャフト周りに複数回転延在するようにフライトが配置されており、複数回転して延在するフライトに対して、１回転あたり１つ以上の切り欠き部が形成されている、第１態様に記載の粉体供給装置を提供する。
【００１１】
本発明の第３態様によれば、第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、粉体原料の搬送方向上流側端部に位置するフライトには切り欠き部が形成されていない、第１態様または第２態様に記載の粉体供給装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４態様によれば、第１ゾーンにおけるバレルの一部に、第１ゾーン内に粉体原料を導入するための開口部が形成され、開口部が形成されているバレルの部分に配置されるスクリューのフライトに、複数の切り欠き部が形成されている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉体供給装置を提供する。
【００１３】
また、第１ゾーンにおいて、バレルにより周方向全体が囲まれた部分に相当するスクリューのフライトに切り欠き部が形成されており、この部分に配置されるフライトが１回転以内とされているようにしても良い。
【００１４】
また、スクリューの軸方向において、隣接するフライトに形成された切り欠き部は、周方向の位置が互いに異なるように形成されているようにしても良い。
【００１５】
また、スクリューにおいて、フライトの外縁よりスクリューシャフトの周面まで延在するように、フライトに切り欠き部が形成されているようにしても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バレルの第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるようにしている。これにより、第１ゾーンにおいてフライト間に配置される粉体原料のかさ密度に大きなバラツキが生じないように均一化を図ることができ、圧縮が行われる第２ゾーンにて脈動が生じることを抑制できる。よって、粉体供給装置において、搬送される粉体原料の定量性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる粉体供給装置の断面図
【図２】実施の形態１の粉体供給装置の側面図
【図３】実施の形態１の粉体供給装置の模式構成図
【図４】図３の粉体供給装置におけるＡ−Ａ線断面図
【図５】第１スクリューの外観図
【図６Ａ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ１矢視図
【図６Ｂ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ２矢視図
【図６Ｃ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ３矢視図
【図６Ｄ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ４矢視図
【図６Ｅ】図５の第１スクリューにおけるフライトのＶ５矢視図
【図７】第１スクリューのフライトの展開図
【図８】第２スクリューの外観図
【図９】本発明の実施の形態２にかかる粉体供給装置の断面図
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる粉体供給装置の断面図
【図１１】図１０の粉体供給装置におけるＢ−Ｂ線断面図
【図１２】図１０の粉体供給装置におけるＣ−Ｃ線断面図
【図１３Ａ】排出羽根の正面図
【図１３Ｂ】排出羽根の側面図
【図１４】本発明の実施の形態４にかかる粉体供給装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかか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。
【００２０】
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、アジテータ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。
【００２１】
本実施の形態１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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
アジテータ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、粉体原料を攪拌する装置である。具体的には、アジテータ３は、導入用ケーシング４内に配置され、水平方向の回転軸周りに回転駆動されることで粉体原料を攪拌する大略コ字状の攪拌部材３１と、導入用ケーシング４の外部に配置されて攪拌部材３１の回転駆動を行うアジテータ駆動装置３２とを備える。また、導入用ケーシング４内の粉体原料が、回転駆動される攪拌部材３１により効率的に攪拌されるように、導入用ケーシング４内における攪拌空間４１の下面が攪拌部材３１の回動軌跡に沿った大略円周面として形成されている（図２参照）。
【００２５】
導入用ケーシング４において、アジテータ３の攪拌部材３１が回動される攪拌空間４１のさらに下方の部分には、攪拌空間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１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１では、バレル６は、導入用ケーシング４の攪拌空間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円筒状の搬送管６３とにより構成されている。なお、本実施の形態１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。
【００２６】
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と攪拌空間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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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３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。
【００３２】
図３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。
【００３３】
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、アジテータ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３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
ここで、第１ゾーンＳ１に配置される第１スクリュー５１の側面図を図５に示す。また、図５の第１スクリュー５１における軸方向の複数の位置Ｖ１からＶ５のフライト５３の形状を図６Ａから図６Ｅに示す。
【００３７】
図５に示すように、第１ゾーンＳ１において、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー５１には、スクリューシャフト５２の周面を螺旋状に約４回転して配置されたフライト５３が形成されている。第１ゾーンＳ１では、これらフライト５３のピッチおよび角度は一定とされている。
【００３８】
さらに、図６Ａから図６Ｅに示すように、第１スクリュー５１のそれぞれのフライト５３には、フライト５３の外縁からスクリューシャフト５２の内周面まで延在するような切り欠き部５３ａが形成されている。この切り欠き部５３ａは、例えば、長方形スリット状の開口部分として、第１スクリュー５１の径方向に沿って形成されている。なお、図５の第１スクリュー５１の外観図では、これらの切り欠き部５３ａの図示を省略している。
【００３９】
図６Ａから図６Ｅに示すように、切り欠き部５３ａは、例えば、螺旋状に形成されたフライト５３に対して、一定の角度ピッチθ（例えば、１３５度の角度ピッチ）にて形成されている。粉体原料の搬送方向上流側端部に位置するフライト（図示Ｖ１視に相当するフライト）５３には、切り欠き部５３ａが形成されておらず、この部分より下流側に位置するフライト５３に対して切り欠き部５３が形成されている。
【００４０】
また、図６Ａから図６Ｅに示すように、第１スクリュー５１の軸方向において、隣接するフライト５３に形成された切り欠き部５３ａは、周方向の位置（すなわち、位相）が互いに異なるように形成されている。例えば、図６Ｃに示されるＶ３視のフライト５３におけるそれぞれの切り欠き部５３ａの配置は、図６Ｂに示されるＶ２視のフライト５３における切り欠き部５３ａの配置、並びに図６Ｄに示されるＶ４視のフライト５３における切り欠き部５３ａの配置と異なるように、それぞれの切り欠き部５３ａが形成されている。
【００４１】
ここで、第１スクリュー５１のフライト５３の展開図を図７に示す。この展開図は、第１スクリュー５１の円周方向πＤ（Ｄはフライト径）を平面上に展開して、縦方向に配置し、軸方向を横方向に配置したものである。
【００４２】
図７に示すように、例えば、スクリューシャフト５２の断面に対して、フライト５３の形成角度と同程度の角度だけ、フライト５３と逆向きに傾斜された加工線５３ｂ（仮想線）がフライト５３と交差する部分を切削加工することにより、それぞれの切り欠き部５３ａが形成されている。そのため、それぞれ切り欠き部５３ａ、第１スクリュー５１の回転方向沿いに並んで形成されているものの、軸方向に隣接する切り欠き部５３ａ同士は、形成位置が相違している。
【００４３】
第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー５１のフライト５３に複数の切り欠き部５３ａが形成されていることにより、フライト５３間に導入された粉体原料を、第１スクリュー５１の回転駆動により第２ゾーンＳ２に向けて搬送しながら、粉体原料の一部をフライト５３の切り欠き部５３ａを通して下流側に位置するフライト５３間へと戻すことができる。第２ゾーンＳ１にて粉体原料に対して行われる圧縮処理により生じる抵抗を利用して、第１ゾーンＳ１において、フライト５３間に配置された粉体原料が多い場合には、切り欠き部５３ａを通して粉体原料の一部を逃がす量を多くでき、粉体原料が少ない場合には、切り欠き部５３ａを通して粉体原料の一部を逃がす量を少なくできる。これにより、第１ゾーンＳ１にて搬送されるフライト５３間の粉体原料のかさ密度を均一化することができ、第２ゾーンＳ２にて安定した圧縮処理を行うことができる。
【００４４】
なお、第１スクリュー５１の上流側端部のフライト５３には切り欠き部５３ａが形成されていないため、第１ゾーンＳ１に導入された粉体原料を無駄にすることなく、第２ゾーンＳ２へ搬送できる。
【００４５】
さらに、軸方向に隣接するフライト５３間にて、切り欠き部５３ａの周方向の形成位置（位相）が相違されていることにより、切り欠き部５３ａを通じた粉体原料の逃し量が過剰となることを抑制できる。なお、切り欠き部５３ａの幅や形成ピッチは、粉体原料の逃し量と搬送量とのバランスを考慮して決定することが望ましい。
【００４６】
次に、第２ゾーンＳ２における下流側端部付近の構成について説明する。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３のＡ−Ａ線断面図である図４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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、図３および図８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。
【００４９】
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。
【００５０】
このような構成を有する本実施の形態１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。
【００５１】
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の攪拌空間４１内では、アジテータ駆動装置３２により攪拌部材３１が回転駆動されて粉体原料の攪拌が行われ、ブリッジなど部分的な凝集が生じることが抑制される。それとともに、粉体原料は、バレル６における第１ゾーンＳ１内に導入される。
【００５２】
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。
【００５３】
一方、フライト５３には複数の切り欠き部５３ａが形成されているため、粉体原料の一部は、切り欠き部５３ａを通して上流側のフライト５３間へと戻される。第２ゾーンＳ２にて形成される抵抗を利用して、フライト５３間に導入配置された粉体原料の量に応じた切り欠き部５３ａを通した逃し量が調節される。そのため、第１ゾーンＳ１より第２ゾーンＳ２へと粉体原料が搬送される過程において、それぞれのフライト５３間に配置される粉体原料のかさ密度の均一化が図られ、搬送される粉体原料の定量性のバラツキを抑制できる。
【００５４】
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。上述したように、第１ゾーンＳ１から第２ゾーンＳ２へと搬送される粉体原料の定量性のバラツキが抑制されているため、第２ゾーンＳ２において粉体原料に対する圧縮処理が行われる際に、脈動が生じることが抑制される。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
本実施の形態１の粉体供給装置１によれば、第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー５１のフライト５３に複数の切り欠き部５３ａが形成されていることにより、フライト５３間に導入された粉体原料を、第１スクリュー５１の回転駆動により第２ゾーンＳ２に向けて搬送しながら、粉体原料の一部をフライト５３の切り欠き部５３ａを通して下流側に位置するフライト５３間へと戻すことができる。これにより、第１ゾーンＳ１にて搬送されるフライト５３間の粉体原料の定量性のバラツキを抑制することができ、第２ゾーンＳ２にて安定した圧縮処理を行うことができ、脈動が生じることを抑制できる。
【００５９】
また、軸方向に隣接するフライト５３間にて、切り欠き部５３ａの周方向の形成位置（位相）が相違していることにより、切り欠き部５３ａを通じた粉体原料の逃し量が過剰となることを抑制でき、搬送性を損なうことがない。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施の形態２）
なお、本発明は上記実施の形態１に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の実施の形態２にかかる粉体供給装置１０１の構成を図９に示す。なお、図９において、上記実施の形態１の粉体供給装置１と同じ構成部には、同じ参照番号を付してその説明を省略する。以下、上記実施の形態１の粉体供給装置１との相違点についてのみ説明する。
【００６５】
図９に示すように、本実施の形態２の粉体供給装置１０１は、第２ゾーンＳ２において、搬送管の下流側端部に、バレル内径が拡大された拡大部が設けられている点において、実施の形態１の粉体供給装置１と相違する。
【００６６】
具体的には、バレルケーシング６２と接続されて連通される搬送管１６３の下流側端部は、第２ゾーンＳ２にて減少された部分の径よりも拡大された径を有するように形成されており、この部分が、内部容積が拡大された拡大部１６５となっている。
【００６７】
拡大部１６５の入り口には、分散部材６４が設置されている。さらに、拡大部１６５内に配置される第２スクリュー５４の部分では、フライト１５８の外径が搬送管１６３の拡大部１６５における径に合わせて、上流側のフライト５６よりも拡大されている。なお、上流側のフライト５６と下流側のフライト１５８との間にはフライトの切り欠き５７が設けられており、分散部材６４とフライトとの干渉が防止されている。
【００６８】
このように第２ゾーンＳ２において、バレル６に拡大部１６５が設けられていることにより、分散部材６４の周囲（特に下流側）に、粉体原料を攪拌できる空間を確保することができ、粉体原料に対する分散効果をさらに高めることができる。したがって、第２ゾーンＳ２において、分散部材６４の上流側にて圧密化された粉体原料に対して、拡大部１６５内にて分散部材６４により効果的に分散して、分散された状態の粉体原料をフライト１５８により下流側に搬送して、排出口１６５ａより、定量的かつ均一な状態にて排出することができる。
【００６９】
また、粉体供給装置１０１においても、第１スクリュー５１のフライト５３に切り欠き部５３ａが形成されているため、第１ゾーンＳ１から第２ゾーンＳ２へと搬送される粉体原料の定量性にバラツキが生じることを抑制できる。よって、第２ゾーンＳ２において脈動などが生じることを抑制でき、安定した圧縮処理を行うことができる。
【００７０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３にかかる粉体供給装置２０１の構成を図１０に示す。なお、図１０において、上述した実施の形態の粉体供給装置と同じ構成部には、同じ参照番号を付してその説明を省略する。なお、図１０では、粉体供給装置２０１において、主として、スクリューおよびバレルの構成について図示している。
【００７１】
図１０に示すように、粉体供給装置２０１は、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー２５１と、第１スクリュー２５１と連結されて搬送管２６３内に配置される第２スクリュー２５４とにより構成されるスクリュー２０５と、スクリュー２０５が配置されるバレル２０６とを備えている。第１スクリュー２５１は、スクリューシャフト２５２と、スクリューシャフト２５２の周面に形成されたフライト２５３とを有しており、第２スクリュー２５４は、スクリューシャフト２５５と、スクリューシャフト２５５の周面に形成されたフライト２５６とを有している。
【００７２】
バレル２０６は、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２６３とにより構成される。バレル２０６内において、第１スクリュー２５１は主としてバレルケーシング６２内に配置されて、この部分が第１ゾーンＳ１となっており、第２スクリュー２５４は主として搬送管２６３内に配置されて、この部分が第２ゾーンＳ２となっている。搬送管２６３は、上記実施の形態１、２の搬送管とは異なり、その径の拡大や縮小が行われることなく、搬送方向に沿って一定の径となるように形成されている。
【００７３】
第１ゾーンＳ１では、図１０に示すようにフライト２５３の角度が比較的小さく設定され、また、フライト２５３のピッチも広く確保することで、それぞれのフライト２５３間に粉体原料がより均一に導入されるようにしている。なお、第１スクリュー２５１のフライト２５３には、複数の切り欠き部（図示せず）が、上述の実施の形態１および２と同様に形成されている。
【００７４】
これに対して第２ゾーンＳ２では、フライト２５６の角度が第１ゾーンＳ１における角度よりも大きく設定され、また、フライト２５６のピッチが第１ゾーンＳ１におけるピッチよりも狭く設定されている。第２ゾーンＳ２において、このようにフライト２５６の角度およびピッチが設定されていることにより、スクリュー２０５の回転とともに搬送される粉体原料に対して、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２５６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。
【００７５】
図１０に示すように、搬送管２６３の排出口２６３ａの近傍には複数の分散部材６４が、搬送管２６３の内周面より径方向に突出するように配置されている。また、複数の分散部材６４は、搬送管２６３の軸方向における複数の箇所に設けられている。すなわち、複数の分散部材６４が、搬送管２６３の軸方向において多段階的に設けられている。例えば、８本の分散部材６４が放射状に均等な間隔にて配置されるとともに、これら８本の分散部材６４が、搬送管２６３の軸方向における３箇所（すなわち、３段）にそれぞれ設けられている。また、図１０におけるＢ−Ｂ線断面図である図１１に示す分散部材６４の放射状の配置と、Ｃ−Ｃ線断面図である図１２に示す分散部材６４の放射状の配置とが互いに相違するように、軸方向に隣接する分散部材６４の設置位置（周方向の位置）同士が、軸方向において互いに重ならないように設定されている。なお、図１０においては、搬送管２６３の内周面における分散部材６４の取付位置のみを図示しており、それぞれの分散部材６４の具体的な取付状態については、図１１、図１２に示している。
【００７６】
このように分散部材６４が配置されていることにより、粉体原料と分散部材６４とを効率的に接触させることができ、粉体原料に対する分散効果を高めることができる。また、搬送管２６３内を搬送される粉体原料に対して、これら複数の分散部材６４より抵抗を与えることができるため、搬送管２６３内において、粉体原料の圧縮作用を高めることができる。
【００７７】
なお、第２スクリュー２５４において、分散部材６４が設置されている箇所には、フライト２５６が形成されておらず、分散部材６４と第２スクリュー２５４との干渉が防止されている。さらに、複数の分散部材６４と、第２スクリュー２５４のフライト２５６の搬送方向下流側端部との間には、フライト２５６が存在しない空間２６５が配置されている。この空間２６５内では、第２スクリュー２５４の回転駆動により搬送される粉体原料に対して、複数の分散部材６４より抵抗を与えて、圧縮作用を効果的に高めることができる。
【００７８】
また、図１０に示すように、搬送管２６３の排出口２６３ａ内には、排出管２６３内の粉体原料を排出口２６３ａより排出する複数の排出羽根２８１が設けられている。ここで、排出羽根２８１の詳細を図１３Ａ、図１３Ｂに示す。
【００７９】
図１０、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、排出羽根２８１は板状部材により形成されており、第２スクリュー２５４のスクリューシャフト２５５の端部に固定され、スクリューシャフト２５５の周面より径方向に延在している。それぞれの排出羽根２８１は、径方向の中央側部分に対して外側部分が傾斜して形成されている。具体的には、それぞれの排出羽根２８１は、スクリューシャフト２５５と一体的に回転駆動され、回転駆動されることにより周囲に存在する粉体原料に対して搬送（排出）方向に推力を与える向きに、外側部分が傾斜されている。本実施の形態３では、例えば、８枚の排出羽根２８１が等間隔にて設けられている。また、図１０に示すように、排出羽根２８１の一部は搬送管２６３内に位置され、他の一部は搬送管２６３よりも外側に位置されている。
【００８０】
このように複数の排出羽根２８１が設けられていることにより、分散部材６４を通過した後の粉体原料に対して、排出羽根２８１の傾斜部分によって搬送方向への推進力を与えることができ、排出口２６３ａより安定して粉体原料を排出することができる。
【００８１】
また、このような排出羽根２８１は、スクリューシャフト２５５に固定されて、スクリューシャフト２５５により回転駆動される構成が採用されているため、排出羽根２８１を回転駆動させるための専用の駆動装置を設ける必要がない。
【００８２】
また、排出羽根２８１の一部が搬送管２６３より外側に位置されていることにより、搬送管２６３内の粉体原料を効率的に排出することができる。
【００８３】
また、回転駆動される排出羽根２８１の傾斜部分の端縁あるいは外周端部が粉体原料に接触することにより、粉体原料の分散効果を高めることができる。
【００８４】
また、図１３Ａに示すように、それぞれの排出羽根２８１の放射状配置における中央付近（特にスクリューシャフト２５５の周囲近傍）では、複数の排出羽根２８１が軸方向に重なり合って配置されている。そのため、このように重なり合っている領域では、搬送される粉体原料に対して抵抗を与えることができ、粉体原料に対する圧縮作用を高める効果を得ることも可能である。また、このような重なり合う領域の面積を変更することにより、粉体原料に与える抵抗を変えて、圧縮効果を調整することも可能である。
【００８５】
また、第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー２５１のフライト２５３に複数の切り欠き部が形成されていることにより、第２ゾーンＳ２において脈動などが生じることを抑制できる。
【００８６】
本実施の形態３の粉体供給装置２０１によれば、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。
【００８７】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４にかかる粉体供給装置３０１の構成を図１４に示す。なお、図１４において、上述した実施の形態の粉体供給装置と同じ構成部には、同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１４に示すように、粉体供給装置３０１では、スクリュー３０５を構成する第１スクリュー３５１および第２スクリュー３５４において、それぞれのフライトが同一形態（ピッチ、角度）にて形成されている点において、上述の実施の形態３のスクリュー２０５とは相違している。なお、フライトの形態以外の構成については、実施の形態３と同じ構成を有している。特に、第１スクリュー３５１のフライトに複数の切り欠き部（図示せず）が形成されている点については、上述のそれぞれの実施の形態と同様である。
【００８９】
このようにスクリュー３０５において、一定のピッチおよび角度にてフライトが形成されているような場合であっても、搬送される粉体原料に対して、複数の分散部材６４より抵抗を付与することができるため、粉体原料に対する圧縮を行うことができる。
【００９０】
上述の説明では、第１ゾーンＳ１において、第１スクリュー５１のフライト５３に複数の切り欠き部５３ａが形成されているような場合を例として説明したが、第１ゾーンＳ１において、少なくとも１つの切り欠き部５３ａが形成されていれば、粉体材料を上流側のフライト５３間へ戻すことができ、定量性のバラツキを抑制できる。ただし、開口面積が大きな切り欠き部を１個のみ設けるよりも、開口面積が比較的小さな切り欠き部を複数個設ける方が、定量性のバラツキ抑制を効果的に達成できる。また、スクリューシャフト５２の周りに螺旋状に複数回転して延在するフライト５３に対して、１回転あたり１つ以上の切り欠き部５３ａを形成することが好ましい。
【００９１】
また、第１ゾーンＳ１においてこのような切り欠き部５３ａが設けられる箇所は、攪拌空間４１と連通される開口部が形成されているバレルケーシング６２の領域に相当する第１スクリュー５１のフライト５３の部分であることが好ましい。このような部分であれば、第１スクリュー５１は、バレルケーシング６２によりその周面全体が囲まれている状態ではないため、切り欠き部５３ａを通じた粉体原料の戻し作用を効果的に実現できる。
【００９２】
また、第１ゾーンＳ１において、搬送管６３により囲まれた部分に相当する第１スクリュー５１のフライト５３に切り欠き部５３ａが形成されるような場合であっても良い。ただし、このような部分では、第１スクリュー５１が搬送管６３によりその周面全体が囲まれている状態にあるため、粉体原料の戻し作用を効果的に得ることを考慮して、この部分に配置されるフライト５３は１回転以内とすることが好ましい。
【００９３】
また、切り欠き部５３ａが、フライト５３の端縁からスクリューシャフト５２の周面にまで延在するようにスリット状に形成される場合を例としたが、切り欠き部がスクリューシャフト５２の周面にまで到達しないように形成されるような場合であっても良い。また、切り欠き部は、第１スクリュー５１の径方向に対して、傾斜した方向に延在して形成されても良く、また円弧状の形態を有するようにしても良い。
【００９４】
また、上述の説明では、第２ゾーンＳ２において複数の分散部材６４を設ける場合を例として説明したが、分散部材６４は少なくとも１本設けられていれば、粉体原料に対する分散効果を得ることができる。
【００９５】
分散部材６４は、棒状部材の他、板状部材であっても良く、さらに円形状、三角形状など様々な断面形状を採用しても良い。また、分散部材６４が、搬送管２６３の内周面からスクリューシャフト２５５に近づくにしたがって、その断面が細くなるようにしても良い。これにより、分散処理が行われた粉体原料のかさ密度の均一性を高めることができる。
【００９６】
また、分散部材６４は、搬送管６３などの内面に直接的あるいは間接的に固定され、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固定形態であれば良い。
【００９７】
また、図４の形態などでは、搬送管６３の内面から半径方向中心側に向かって、４本の分散部材６４が延在されている形態を例として説明したが、分散部材６４の延在方向を、半径方向に対して傾斜した方向としても良い。また、複数の分散部材６４が一体的に形成されているような場合であっても良い。例えば、環状の内周面より径方向に突出する複数の突起部分を有する環状部材を、複数の分散部材として採用しても良い。
【００９８】
また、図１１および図１２では、多段階に設けた複数の分散部材６４を全て同じ長さとする場合を例として説明したが、分散部材６４の長さを各段によって異なる長さとしても良い。例えば、１段目の分散部材６４（図８に相当する段）に対して、２段目の分散部材（図９に相当する段）の長さを短くして、分散部材の先端とスクリュー２５５の周面との間の距離を大きくしても良い。このような場合にあっては、分散処理が行われた粉体原料のかさ密度の均一性を向上させることができる。
【００９９】
また、粉体原料に対して圧縮を行う第２ゾーンＳ２の下流側に、分散部材６４が設けられていれば、粉体原料に対する分散効果を得ることができる。したがって、ホッパ２、アジテータ３、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。
【０１００】
また、スクリュー５についても、１条ねじを有する第１スクリュー５１と、２条ねじを有する第２スクリュー５４とが連結された構成を例として説明したが、スクリュー５を一体的な構造としても良く、また、ねじ条数については様々な仕様を採っても良い。また、上述したようにコイルスクリューなど、様々な形態のスクリューを採用することもできる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
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
５１ 第１スクリュー
５２ スクリューシャフト
５３ フライト
５３ａ 切り欠き部
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】
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、
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、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を備え、
第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるように、粉体原料の搬送が行われる、粉体供給装置。
【請求項２】
第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、スクリューシャフト周りに複数回転延在するようにフライトが配置されており、複数回転して延在するフライトに対して、１回転あたり１つ以上の切り欠き部が形成されている、請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、粉体原料の搬送方向上流側端部に位置するフライトには切り欠き部が形成されていない、請求項１または２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
第１ゾーンにおけるバレルの一部に、第１ゾーン内に粉体原料を導入するための開口部が形成され、開口部が形成されているバレルの部分に配置されるスクリューのフライトに、複数の切り欠き部が形成されている、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉体供給装置。
【請求項１】
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、
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、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を備え、
第１ゾーンにおいて、スクリューのフライトに切り欠き部が形成され、スクリューのフライト間に導入された粉体原料がスクリューの回転により第２ゾーンに向けて搬送されながら、粉体原料の一部が切り欠き部を通して搬送方向上流側のフライト間に戻されるように、粉体原料の搬送が行われる、粉体供給装置。
【請求項２】
第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、スクリューシャフト周りに複数回転延在するようにフライトが配置されており、複数回転して延在するフライトに対して、１回転あたり１つ以上の切り欠き部が形成されている、請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
第１ゾーンに配置されるスクリューにおいて、粉体原料の搬送方向上流側端部に位置するフライトには切り欠き部が形成されていない、請求項１または２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
第１ゾーンにおけるバレルの一部に、第１ゾーン内に粉体原料を導入するための開口部が形成され、開口部が形成されているバレルの部分に配置されるスクリューのフライトに、複数の切り欠き部が形成されている、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉体供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４９５５９（Ｐ２０１３−４９５５９Ａ）
【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２０１１−１８９３７２（Ｐ２０１１−１８９３７２）
【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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