粉粒体ディスペンサー
【課題】 計量誤差が少なく、粉粒体の計量時間が短く処理速度が速く、装置が小型である粉粒体ディスペンサーを提供する。
【解決手段】 粉粒体コンテナ１０内に粉粒体を貯蔵する。粉粒体コンテナ１０の流出部１４には閉鎖・開放する開閉弁２０が設けられている。駆動機構３０により開閉弁２０の駆動を制御し、流出部１４の開放時間、閉鎖時間を制御する。駆動機構３０は、筐体３３の中に内蔵された駆動体３１、駆動体３１と開閉弁２０をつなぐ軸体３２がある。駆動体３１が上下運動を行い開閉弁２０を上下運動させた際に、所定量の粉粒体を計り取る。
【解決手段】 粉粒体コンテナ１０内に粉粒体を貯蔵する。粉粒体コンテナ１０の流出部１４には閉鎖・開放する開閉弁２０が設けられている。駆動機構３０により開閉弁２０の駆動を制御し、流出部１４の開放時間、閉鎖時間を制御する。駆動機構３０は、筐体３３の中に内蔵された駆動体３１、駆動体３１と開閉弁２０をつなぐ軸体３２がある。駆動体３１が上下運動を行い開閉弁２０を上下運動させた際に、所定量の粉粒体を計り取る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状または顆粒状の粉粒体を貯蔵し、制御機構からの制御信号に従って指定された所定量の粉粒体を流出させて外部に排出することができる粉粒体ディスペンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、飲料やスープなどの粉末原料を所定量供給する自動制御機器が知られている。キャニスタといわれる粉末原料の容器から粉末原料を容器等に供給するが、供給方式には様々なものがある。
【０００３】
第１の方式はスクリュー押し出し方式である。例えば、特開２００３−１５７４７１号公報に記載された技術では、飲料の粉末原料を蓄積・保存する容器であるキャニスタ２の下方から水平方向に設置されたオーガ５Ａと呼ばれるスクリュー式の押し出し装置の回転により粉末原料を供給口２Ａから供給するように構成されている。オーガ５Ａと呼ばれるスクリュー式の押し出し装置が回転するとスクリューに巻き込まれている粉粒体がスクリューの回転に応じて押し出されてゆき、流出口からキャニスタ２へ落下して行く。粉粒体の流出量を計測する方法が様々あるが、例えばオーガ５Ａのスクリューの回転量をもって流出口から流出した粉粒体の量を推定するものもあれば、特開２００３−１５７４７１号公報などのようにキャニスタ２の重量を計測し、キャニスタ２の重量の減少した量をもって粉粒体の流出量として取り扱っている。
【０００４】
また、特開２００４−２５１６８３号公報に記載の技術では、キャニスタ２の下方からさらに垂直にスクリュー式のオーガ１２が取り付けられた構成例である。キャニスタ２内を重力により下方に集まってきた粉粒体をオーガのスクリューによりさらに下方に押し出されて行き、最後にシャッターである開閉蓋１４を介して外部に供給せしめるものとなっている。なお、この特開２００４−２５１６８３号公報に記載の技術は、後述する第３の供給方式であるシャッター式の供給方式と見ることもできる。
【０００５】
第２の方式は、凹型の軽量カップを用いて粉粒体を軽量カップに一旦計り取り、軽量カップから粉粒体を流出させるといういわゆる軽量カップ方式である。例えば特開２００４−２３９８０６号公報に記載された技術では、ベース１０とピン２０により形成される凹状の計量ポット１４を用いてスクレイパー３４により上面を削って計量ポット１４内に粉粒体を計り取り、計量ポット１４に残っている粉粒体を取り出すことにより所定の体積分の粉粒体を供給するものである。
【０００６】
第３の方式は、流出孔を開閉させるシャッター等の開閉機構を用いて粉粒体を計り取るシャッター方式である。例えば、米国特許第５,１４５,００９号公報においては、ハウジングの下面に閉塞可能なシャッターを備えたディスペンサーが開示されている。閉塞部材として機能するのは円錐形の弁体であり、流出孔の内壁と嵌合するもので、弁体を上下させることによりシャッターとして機能する。ハウジングの外部上方に搭載している駆動ユニットの駆動機構により軸状の閉鎖部材を上下させて当該閉鎖部材の先端についている弁体を上下させる。
【０００７】
また、特開２００９−０７５０８７号公報に記載された技術では、ロッド状閉塞部材１１０のハウジング１１３内に粉粒体が貯蔵されており、ハウジング１１３の外部上方に搭載している駆動ユニット１５０の駆動機構１５４により軸状の閉鎖部材１１１を上下させて当該閉鎖部材１１１の先端についている静電凝集手段１１９との距離を調整するとともに、静電凝集手段１１９に通電して粉粒体を帯電させて一時的に凝集状態を作って出口である流出孔を粉粒体の凝集体で覆うことにより閉鎖したり、静電凝集手段１１９の通電を切るまたは逆電位を与えるなどして凝集体を破壊して流出孔を開放したりする。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５７４７１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１６８３号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９８０６号公報
【特許文献４】米国特許第５,１４５,００９号公報
【特許文献５】特開２００９−０７５０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように粉粒体を供給するディスペンサーには様々な方式があるが、粉粒体ディスペンサーとして、ある程度誤差の少ない計量を行えること、粉粒体の計量時間が短く処理速度が速いこと、装置が小型化できることなどが求められている。
【００１０】
第１のスクリュー押し出し方式の場合、構造は比較的簡単なものの、特許文献１の特開２００３−１５７４７１号公報の水平方向にオーガが設けられている構造であっても、特許文献２の特開２００４−２５１６８３号公報の垂直方向にオーガが設けられている構造であっても、正確な計量が難しいという問題がある。スクリューの回転角に応じて概ね分配される粉粒体の量は制御できるが、粒子径の細かい粉粒体であれば、オーガから塊状でバラバラと落ちてくるものとなり、計り取る粉粒体の分量の誤差が大きいものとなってしまう。
また、第１のスクリュー押し出し方式の場合、オーガのスクリューにより切れ目なく流出孔に向けて押し出されてゆくので、粉粒体が流出孔付近に剥き出しで露出しており、湿気等の影響、虫やゴミの付着などの不具合が発生するおそれがある。高価なオーガであれば、別途、流出孔を覆う開閉機構付きの蓋が必要となってしまう。例えば、特許文献２の特開２００４−２５１６８３号公報は、粉粒体の取り出し方式はオーガによるスクリュー押し出し方式であるが、別途、流出孔にシャッターを備えている。これは、粉粒体が流出孔付近に剥き出しで露出しないようにして湿気等の影響を防止する工夫を施している。そのため、装置が複雑となり、コスト増加を招いていた。
【００１１】
第２の計量カップ方式では、計量という点からはかなり正確に計量できるというメリットがあるが、粉粒体の計量プロセスが複雑で計量時間が長くなり、結局、粉粒体を取り出す処理速度が遅いという問題が生じてしまう。特許文献３の特開２００４−２３９８０６号公報の技術では、ベース１０とピン２０により形成される凹状の計量ポット１４内に粉粒体を埋める第１の手順と、スクレイパー３４により計量ポット１４の上面を削って計量ポット１４内に正確な量の粉粒体を計り取る第２の手順と、計量ポット１４に残っている粉粒体を取り出すという第３の手順が必要となり、粉粒体の計量プロセスが複雑となり計量時間が長くなる。その結果、粉粒体を取り出す処理速度が遅くなる。
【００１２】
第３のシャッター方式では、ある程度の計量の正確さ、処理速度の速さの点からバランスのとれた有利な方式であると言える。また、粉粒体が流出孔付近に剥き出しで露出することもなく、湿気等の影響、虫やゴミの付着などの不具合が発生しにくい。しかし、シャッターを開閉駆動する駆動装置が必要であり、装置が大型化してしまうという問題が生じる。
例えば、特許文献４の米国特許第５,１４５,００９号公報や特許文献５の特開２００９−０７５０８７号公報のいずれの方式であっても、ハウジング外部に駆動装置が設けられ、軸状の閉鎖部材１１１を上下させて当該閉鎖部材１１１の先端についている弁体を上下させるという構造上、どうしても装置が大型化してしまうという問題が生じる。つまり、粉粒体が流出しつつある流出孔を素早く確実に開閉できるようにシャッターを駆動するには、流出孔に対してシャッターとなる弁体を上下運動させることにより開閉する方式が有利であるが、その反面、特許文献４および特許文献５にみるように、駆動体がハウジング外部の上部に設けられ、装置が大型化してしまうという問題を招いていた。
【００１３】
上記問題点に鑑み、本発明は、ある程度誤差の少ない計量を行えること、粉粒体の計量時間が短く処理速度が速いこと、装置が小型化できる粉粒体ディスペンサー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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の粉粒体ディスペンサーは、粉粒体を分配供給する粉粒体ディスペンサーであって、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出部の開放時間を制御する制御機構とを備え、目標とする前記粉粒体の供給量に対して、前記制御機構が前記開閉弁の開閉を複数回繰り返し、前記粉粒体を小分けに複数回計り取ることができることを特徴とする粉粒体ディスペンサーである。
【００１５】
ここで、上記構成において、前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造であり、前記開閉弁の上部が前記流出部の前記筒状体の上方に位置し、前記開閉弁の下部が前記流出部の前記筒状体の下方に位置し、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の前記上部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の前記下部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動するよう制御されるものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成において、前記駆動機構が、前記制御機構の制御信号に従って機械的に動作する駆動体と、前記駆動体を包含する筐体と、前記駆動体から前記開閉弁までつながる軸体を備え、前記開閉弁の開閉が前記軸体の上下動に連動するものであることが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の上端面が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動して前記収納部内の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ既に前記流出部の前記筒状体の中に入り込んでいた前記粉粒体のみが流出し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の下端面が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動して前記流出部の前記筒状体の中の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ前記収納部内の前記粉粒体が前記流出部の前記筒状体の中に入り込むこととなり、開閉部の開閉動作により流出部からの粉粒体の流出を制御することができる。ここで、開閉弁の一回の開閉動作における流出部の開閉時間を正確に制御できるところ、当該開閉時間におけるある程度誤差の少ない計量を行なうことができる。また、開閉弁の動作、特にアクチュエーターを利用した素早い動作により粉粒体の計量時間が短く処理速度を速くすることが可能である。
【００１８】
本発明の粉粒体ディスペンサーの部材として以下の振動板を設けてコンテナ内部の粉粒体の内部状態を整える工夫を設ける構成がある。
つまり、前記駆動機構の前記軸体に連動した振動板を備え、前記粉粒体コンテナ内に前記粉粒体を適量投入している状態において前記振動板が前記粉粒体コンテナ内に投入されている前記粉粒体内に埋没する位置に設けられ、前記駆動体により前記開閉弁を開閉させた際に前記駆動体の動作により前記振動板に振動が生じ、前記振動板の周辺にある前記粉粒体の状態を整えることができるという構成である。
【００１９】
また、前記駆動機構が、前記制御機構の制御信号に従って機械的に動作する駆動体と、前記駆動体を包含する筐体と、前記駆動体から前記開閉弁までつながる軸体を備え、前記振動板が前記軸体に連動するように取り付けられ、前記粉粒体コンテナ内に前記粉粒体を適量投入している状態において、前記駆動体を包含している前記筐体と前記振動板が前記粉粒体の中に埋没していることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、流出孔の開閉のために駆動体が動作して駆動体に接続されている振動体が振動するが、当該振動を利用して粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整える効果が得られる。本来、粉粒体は流出孔に近い下方から粉粒体コンテナ外に流出してゆき、下の粉粒体が流出して上の粉粒体が次々に下方に移動してゆくはずであるが、粉粒体同士の摩擦などにより、下の粉粒体が流出しても上の粉粒体が下に移動せずに小さな空間が生じてしまうこともある。小さな空間が生じてしまうと開閉弁の開閉時間のみで制御を試みると、小さな空間が崩れてゆく時間なども影響し、想定していた分量の粉粒体が流出しないおそれがある。そこで、駆動体の上下動のたびに振動板を振動させ、粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する。
また、振動する部材のすべてを粉粒体コンテナ内に設けておくこと構造とすれば、駆動体を筐体ごと粉粒体コンテナ内において粉粒体に埋没させておくというユニークな方式を採用することができ、装置サイズを小型化できる。
【００２１】
ここで、筐体の外形として、その上面が半球形で側面が円筒形であることが好ましい。筐体ごと粉粒体に埋没している状態であるので、筐体の外形は基本的に滑らかな曲面であることが好ましく、角や窪みのない、上面が半球形で側面が円筒形である、いわゆる“カプセル型”であることが好ましい。また、筐体の内部に搭載されている駆動体は電気的に上下運動が可能なアクチュエーターであることが好ましい。なお、通電するために外部との間でコードを配線してもごく細いものであれば粉粒体に特に影響を与えない。
【００２２】
上記構成の粉粒体ディスペンサーであれば、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整える効果が得られる。つまり、前記筐体が前記粉粒体の状態を整える振動板を備え、前記振動板が前記粉粒体コンテナ内部で前記粉粒体の中に埋没しており、前記駆動体が駆動して上下運動を行い前記開閉弁を上下運動させた際に、前記筐体に加えて前記振動板にも振動が生じ、前記振動板の周辺にある前記粉粒体に振動を与え、前記粉粒体コンテナの内部の前記粉粒体の状態を整えるものであることが好ましい。
【００２３】
次に、上記構成において、前記粉粒体コンテナの壁面が二重壁構造となっており、前記内壁と前記外壁の間に空気層が設けられ、結露を防止せしめた構造とすることが好ましい。
上記構成により、粉粒体コンテナ内の粉粒体が湿気てしまう不具合を防止することができる。
【００２４】
次に、上記構成において、前記流出孔の下方に、前記流出孔から流出した粉粒体を整流するファンネルを設けた構成とすることが好ましい。開閉弁により流出孔を開閉するが、粉粒体は開閉弁の周囲を流れ落ちるため、粉粒体の流れが散らばるおそれがあるところ、このようにファンネルを設けておくことで流出方向を集中させ、粉粒体の流れる状態を整えることができる。
【００２５】
次に、本発明の粉粒体を分配供給する供給方法は、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出孔とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出孔を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備えたディスペンサーを用い、目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、各々の開放時間をＴ１(ｔ)，Ｔ２(ｔ)，・・・，Ｔｎ(ｔ)とし、単位時間あたりの前記粉粒体流出量Ｗ(ｇ/ｔ)とし、（数１）に従い、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法である。
【数１】
【００２６】
上記したように、開閉弁の開閉時間が長くなると収納体コンテナ内部に粉粒体の摩擦力などにより小空間が生じる不具合が発生するおそれがあるが、開閉弁の１回１回の開閉時間を短くすれば小空間が発生するおそれがなく供給量の精度は高くなる。そこで、目標の粉粒体供給量Ｑを一度に計量するのではなく、ｎ回（例えば３回等）に小分けして計量し、その合計で目標の粉粒体供給量Ｑとする方が精度良く計量することができる。
他の本発明の粉粒体を分配供給する供給方法は、粉粒体ディスペンサーとして、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備え、前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造のものを用い、
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、下記（数２）に従い、前記開閉弁１回の開閉で計り取れる前記粉粒体供給量Ｑ１(ｇ)を、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法である。
【数２】
本発明の升目機能を用いた粉粒体ディスペンサーを用いれば、開閉弁１回の開閉動作で升目の容積が計り取れるため、目標の粉粒体供給量Ｑ(ｇ)に至るまで、ｎ回開閉すればよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる粉粒体ディスペンサーによれば、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の上端面が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動して前記収納部内の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ既に前記流出部の前記筒状体の中に入り込んでいた前記粉粒体のみが流出し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の下端面が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動して前記流出部の前記筒状体の中の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ前記収納部内の前記粉粒体が前記流出部の前記筒状体の中に入り込むこととなり、開閉部の開閉動作により流出部からの粉粒体の流出を制御することができる。ここで、開閉弁の一回の開閉動作における流出部の開閉時間を正確に制御できるところ、当該開閉時間におけるある程度誤差の少ない計量を行なうことができる。また、開閉弁の動作、特にアクチュエーターを利用した素早い動作により粉粒体の計量時間が短く処理速度を速くすることが可能である。
また、本発明にかかる粉粒体ディスペンサーによれば、流出孔の開閉のために駆動体が上下運動を行う際に駆動体を包含している筐体や振動板が振動することを利用して粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する。駆動体を筐体の内部に包含させて粉粒体の内部に埋設してしまうという仕組みであれば、装置サイズを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図である。
【図２】本発明の実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の一構成例を内部が分かりやすいように断面で示した側面図である。
【図３】実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の流出部１４の流出孔と開閉弁２０との関係が分かりやすいように縦断面にて示した図である。
【図４】駆動体３１の動作と、付勢バネ３５による姿勢維持との関係を模式的に示す図である。
【図５】粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して計り取った実験１の結果を示す図である。
【図６】粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して計り取った実験２の結果を示す図である。
【図７】粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して計り取った実験３の結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例２にかかる粉粒体ディスペンサー１００ａの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図である。
【図９】本発明の実施例２にかかる粉粒体ディスペンサー１００ａの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した側面図である。
【図１０】駆動機構３０と軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０を一体に取り出して模式的に示した図である。
【図１１】筐体３３の振動により粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整える効果を模式的に示す図である。
【図１２】粉粒体ディスペンサー１００ａの休止状態を表している図である。
【図１３】粉粒体ディスペンサー１００ａの粉粒体供給状態を示している図である。
【図１４】粉粒体ディスペンサー１００ａの粉粒体流出停止状態を表している図である。
【図１５】粉粒体ディスペンサー１００ａが休止状態に戻った状態を示している図である。
【図１６】嵩密度が軽く摩擦力が大きな粉粒体２００ｂの場合に実施例１の粉粒体ディスペンサー１００内で起こりえる現象と、実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂの工夫を分かりやすいように示した図である。
【図１７】本発明の実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図である。
【図１８】本発明の実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した側面図である。
【図１９】実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの流出部１４の流出孔と開閉弁２０により奏される効果を分かりやすいように縦断面にて示した図である。
【図２０】粉粒体ディスペンサー１００ｂの開閉弁２０の開閉回数を調整して計り取った実験１の結果を示す図である。
【図２１】粉粒体ディスペンサー１００ｂの開閉弁２０の開閉回数を調整して計り取った実験２の結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の粉粒体ディスペンサーを添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
以下、本発明に係る粉粒体ディスペンサーの構成例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図であり、図２は側面図である。
【００３１】
図１および図２に示すように、粉粒体ディスペンサー１００は、粉粒体コンテナ１０、開閉弁２０、駆動機構３０、制御機構４０、支持台５０、ファンネル６０を備えている。図２の側面図に示す支持台５０は模式的に示しており、実際の粉粒体コンテナ１０に対するアタッチメント機構などは図示を省略している。
なお、以下の実施例に出てくる図中では、内部構造が分かりやすいように収納部内壁１２と収納部外壁１３は断面で描いており、ハッチングが施された収納部内壁１２と収納部外壁１３との間には後述するように空気層が設けられており、いわゆる二重壁構造になっている。また、ファンネル６０も流出孔付近が見えるように断面図で示している。
【００３２】
粉粒体コンテナ１０は、粉粒体を貯蔵する空間を提供する筐体であり、形状などは特に限定されないが、粉粒体の投入口となる投入部１１と、投入された粉粒体の収納空間となる収納部内壁１２と、収納部内壁１２を覆う収納部外壁１３と、粉粒体を流出させる流出部１４、投入部１１の上面開口の蓋をする上面蓋体１５を備えたものとなっている。
【００３３】
粉粒体コンテナ１０の上部は略筒状をしており、下部は下方に行くほど径が絞られてゆく形状となっている。上面開口が投入部１１であり、粉粒体の収納空間となる収納部内壁１２の下部に流出部１４が設けられている。
収納部内壁１２と収納部外壁１３との間には空気層が設けられ、いわゆる二重壁構造となっている。このように二重壁構造となっていると粉粒体コンテナと外気との断熱効果や防湿効果が高まり、結露が生じにくくなり、粉粒体が湿気を帯びることが効果的に防止できる。
流出部１４は、粉粒体コンテナ１０の下部に設けられている粉粒体の流出部分であり、この構成例では筒状体となっている。
【００３４】
開閉弁２０は、粉粒体コンテナ１０の流出部１４の流出孔を閉鎖・開放するものであり、この構成例では、下部の形状が流出部１４の流出孔を塞ぐ形状となっており、両者が嵌合し合うものとなっている。なお、このように、流出部１４に対して開閉弁２０が栓となり、上下方向に流出部１４を開閉する仕組みであれば、粉粒体が流出部１４付近に剥き出しで露出することがなく、粉粒体コンテナ１０内部の粉粒体が湿気等の影響を受けたり、虫やゴミが付着したりするなどの不具合が起こらない。
【００３５】
図３は、流出部１４の流出孔と開閉弁２０との関係が分かりやすいように縦断面にて示した図である。つまり、流出部１４の形状と開閉弁２０の下方の形状は対応し合っており、開閉弁２０が流出部１４の蓋となっている。
なお、開閉弁２０と流出部１４との相対距離は、開放時に粉粒体がスムーズに流出していき、閉鎖時に即座に閉鎖できる程度の距離が好ましい。開放状態において３ｍｍ〜１０ｍｍ程度であれば速やかに開閉弁２０が開閉できる。ただし、開閉弁２０の操作により流出する粉体量は、後述するように、粉粒体の粒径、粉粒体の嵩密度、粉粒体間の摩擦力、流出部１４の断面積、流出部１４と粉粒体の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、その他の様々な要素により影響されるので、それら要素を検討して開閉弁２０の開閉時間を決めれば良い。
【００３６】
開閉弁２０は後述するように駆動機構３０の軸体３２の最下端に設けられており、駆動体３１の上下運動に従って上下運動を行うものとなっている。
ここで、流出部１４と開閉弁２０との位置関係は上下方向に嵌合し合うものであれば良いが、例えば、図３に示すものがある。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、流出部１４が筒体であり、一方、開閉弁２０が柱体であり、流出部１４に対して開閉弁２０が下から嵌合して流出孔を閉鎖するものとなっている。この状態では、収納部１２内の粉粒体は開閉弁２０により流出はしない。このタイプであれば、開閉弁２０は粉粒体コンテナ１０の外部下方に位置し、開閉弁２０が下方から粉粒体コンテナ１０の流出部１４の栓をするような形で流出部１４に嵌り、流出部１４から流出しつつある粉粒体を止めたり、下方から上向きに粉粒体コンテナ１０の流出部１４の栓をしていた開閉弁２０が下方に移動して流出部１４から離れ、流出部１４から粉粒体を流出させたりする。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、駆動体３１を下側に移動させて軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０が下方に移動すると、流出部１４が開放され、収納部１２内の粉粒体２００は下方に流出して行く。
【００３９】
図３（ｃ）に示すように、駆動体３１を上側に移動させて軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０が上方に移動すると、流出部１４が閉鎖され、収納部１２内の粉粒体２００は開閉弁２０により流出が止まる。
【００４０】
もし逆に、開閉弁２０が粉粒体コンテナ１０の内部に位置し、流出部１４に対して上方から栓をする構造を検討してみると、高速に動作、例えば上下運動する開閉弁２０が粉粒体コンテナ１０の内部で粉粒体の中で高速に移動することとなり、粉粒体によって開閉弁２０の移動が妨げられる上に、開閉弁２０の外壁面と流出孔の内壁面との間に多量の粉粒体が挟み込まれてしまい、開閉弁２０の開閉動作を繰り返すと装置の故障を招くおそれが生じてしまう。
【００４１】
一方、図３に示す位置関係の場合、開閉弁２０は粉粒体コンテナ１０の外部で高速に移動するので粉粒体に移動を妨げられることはなく、開閉弁２０と流出部１４との間に挟み込まれる粉粒体の量も比較的少ない構造であるので、繰り返し作動しても装置の故障が起こりにくいというメリットがある。
【００４２】
駆動機構３０は、開閉弁２０を駆動するものであり、この例では開閉弁２０を上下方向に駆動させるものとなっており、駆動体３１と、軸体３２、筐体３３を備えている。
【００４３】
駆動体３１は、後述する制御機構４０からの制御信号に従って電気的に上下運動を行うアクチュエーターである。例えば、ソレノイドなどでも良い。粉粒体をある程度正確に計り取るため、駆動体３１もある程度高速に動作する必要がある。動作速度は限定されないが、開閉弁２０と流出部１４との相対距離にもよるが、開閉弁２０を流出部１４に対して１秒以内に開閉できるものが好ましい。
【００４４】
軸体３２は、駆動体３１の駆動力を開閉弁２０に伝達する棒状の構造物であり、ステンレス軸体やプラスチック軸体で抗菌処理を施しておくことが好ましい。
【００４５】
筐体３３は駆動体３１を覆うものであり、形状は様々な形状があり得る。この例では、筐体３３内部に駆動体３１を内蔵している構造となっている。この構成例では、駆動体３１と筐体３３が蓋体１５の上に設けられ、粉粒体コンテナ１０の外にある構成となっている。軸体３２が駆動体３１から開閉弁２０まで通貫した構造となっている。
【００４６】
次に、この構成例では、図１、図２には図示していないが、付勢バネ３５を備えた構造例となっている。付勢バネ３５は駆動体３１および開閉弁２０のオフ状態を維持するための付勢バネであり、その役割は粉粒体ディスペンサー１００の休止状態において、流出部１４の開閉弁２０による閉鎖状態を安定して維持せしめることである。付勢バネ３５は、筐体３３の中に仕込まれており、駆動体３１が上側移動をして開閉弁２０が閉鎖状態となった後、駆動体３１の電位をオフとしても、その後駆動体３１の姿勢がそのまま保持できるように付勢バネ３５が仕込まれている。
【００４７】
駆動体３１は例えばソレノイドなどのアクチュエーターであり、駆動体３１の動作に連動して開閉弁２０が上下運動する構造となっている。開閉弁２０による流出部１４の開閉運動を高速に行うためには、例えば、下側移動時には駆動体３１に対して＋電位、上側移動時には駆動体３１に−電位を与えて駆動体３１を能動的に作動させれば良いが、開閉弁２０の閉鎖状態は粉粒体ディスペンサー１００の休止状態でもあり、駆動体３１を上側に維持しなければならないが、姿勢保持のために駆動体３１に対して常に−電位を与え続ける必要があるとすると電力が無駄に浪費されてしまう。そのため、駆動体３１の上側移動時には駆動体３１に高速移動のための−電位を一時的に与えて駆動体３１が上側移動をした後、駆動体３１の電位をオフとしても、その後駆動体３１の姿勢がそのまま保持できるように付勢バネ３５が仕込まれている。なお、付勢バネ３５の付勢力は駆動体３１のオン・オフ動作を妨げない程度のものとする必要がある。
【００４８】
図４は駆動体３１の動作と、付勢バネ３５による姿勢維持との関係を模式的に示す図である。この例では、付勢バネ３５は軸体３２に設けられているフランジ３２１と筐体３３のフランジ３３１との間に張られているものとする。
【００４９】
図４（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の休止状態を表している。駆動体３１の信号線には電位は与えられておらず、駆動体３１はオフ状態にあるが、付勢バネ３５により軸体３２のフランジ部分が上方に押し上げられて軸体３２が上方に維持されている。図示していないが、開閉弁２０が流出部１４に嵌合して流出部１４を閉鎖している。
【００５０】
図４（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体供給状態を示している。駆動体３１の信号線には＋電位が与えられ、駆動体３１は下側への移動状態となり、軸体３２が押し下げられ下方に高速に移動する。開閉弁２０が流出部１４から離れ、流出部１４が開放され、粉粒体が流出部１４から流出する。この状態では図４（ｂ）に示すように駆動体３１の駆動力により付勢バネ３５は縮められている。
【００５１】
図４（ｃ）は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体流出停止動作を表している。駆動体３１の信号線には−電位が与えられ、駆動体３１は上側への移動状態となり、軸体３２が押し上げられ上方に高速移動する。開閉弁２０が流出部１４に嵌合して、流出部１４が閉鎖され、粉粒体の流出部１４からの流出が停止する。この状態では図４（ｃ）に示すように付勢バネ３５は図４（ａ）の状態に戻っている。
【００５２】
次に、図４（ｃ）から図４（ｄ）に示すように、駆動体３１の駆動を停止したとする。駆動体３１の信号線の電位は−電位からオフ電位（０電位）となり、駆動体３１はオフ状態に戻るが、付勢バネ３５により軸体３２のフランジ部分３３１が上方に押し上げられて軸体３２が上方に維持され、開閉弁２０が流出部１４に嵌合したままで流出部１４の閉鎖状態が維持される。つまりこの状態では図４（ｄ）に示すように駆動体が休止状態にあっても付勢バネ３５の付勢力により軸体３２は下に落ちずに図４（ｄ）の状態を維持し続けることができる。
このように、付勢バネ３５を設けることで、少ない電気エネルギーにて流出部１４の開閉状態の安定した制御ができる。
【００５３】
制御機構４０は、駆動機構３０による流出孔の開放時間を制御する制御要素である。制御信号が駆動機構３０に与えられると、駆動体３１のオン・オフの状態が制御でき、開閉弁２０の開閉が制御できる。この構成例では、制御機構４０と駆動機構３０の間にコード４１がつながれ、通電とともに制御信号が与えられる構造となっている。制御信号は特に限定されないが、駆動体３１のオン・オフ制御方式に合わせれば良い。この例では、制御機構４０が与える制御信号電位がハイで駆動体３１がオンとなり下側に移動し、開閉弁２０が開放状態となり、制御機構４０が与える制御信号電位がローで駆動体３１がオフとなり、仕込みバネの付勢により上側に戻り、開閉弁２０が閉鎖状態となる。
【００５４】
なお、粉粒体２００の流出量は、粉粒体２００の粒径、粉粒体２００の嵩密度、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積、流出部１４と粉粒体２００の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、開閉弁２０の開放時間など、様々な要素により影響を受けるが、このうち制御機構４０により動的に制御できる要素は、開閉弁２０の開放時間である。制御機構４０は他の要素を考慮しつつ、所望の粉粒体２００の流出量となるよう開閉弁２０の開放時間を制御する。
【００５５】
支持台５０は、収納コンテナ１０を支持する支持台である。多様なデザインが可能であるが、この例では収納コンテナ１０の背面から底面下方にわたり支持する形状となっている。
【００５６】
ファンネル６０は、流出部１４の下部に取り付けられたいわゆる漏斗状の構造物であり、流出部１４から流出した粉粒体が散らばることなく、コップなどの受皿３００に流れ込むように、粉粒体の流れを整えるものである。
以上が本発明の粉粒体ディスペンサー１００の構成例である。
【００５７】
次に、本発明の粉粒体ディスペンサー１００を用いて、目標とする粉粒体２００の供給量に対して、制御機構が開閉弁２０の開閉を複数回繰り返し、粉粒体２００を小分けに複数回計り取る制御方法について述べる。
【００５８】
まず、粉粒体２００の流出量Ｑ(ｇ)は、粉粒体２００の粒径ｒ(ｍｍ)、粉粒体２００の嵩密度ρ(ｇ／ｍｍ３)、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積ｄ(ｍｍ２)、流出部１４と粉粒体の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)など多様な要素により影響を受ける。つまり、開閉弁２０の開放状態で流出部１４から１秒間に流出する粉粒体の量をＷ(ｇ/ｔ)とすると、粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)は、Ｑ(ｇ)＝Ｗ(ｇ/ｔ)・Ｔ(ｔ)となる。
【００５９】
ここで、１秒間に流出する粉粒体の量であるＷ(ｇ/ｔ)は、粉粒体２００の粒径ｒ(ｍｍ)、粉粒体２００の嵩密度ρ(ｇ／ｍｍ３)、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積ｄ(ｍｍ２)、流出部１４と粉粒体の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、その他多様な要素に依存するが設計段階でこのＷ(ｇ/ｔ)は計算や実験などで決めることができる。
【００６０】
開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)は制御機構４０により動的に制御できるので、所望の粉粒体２００の流出量Ｑ(ｇ)となるように、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)を制御する。
【００６１】
ここで、粉粒体ディスペンサー１００により数回に小分けして粉粒体を流出させ、粉粒体２００の流出量Ｑ(ｇ)を制御する工夫について説明する。
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)に対して、粉粒体ディスペンサー１００の供給量をＱ１，・・・，Ｑｎ（ｎは２以上の自然数）のｎ回に小分けし、その合計がＱとなるように制御する。つまり、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＋・・・＋Ｑｎとなるように制御する。
【００６２】
ここで、制御機構４０による開閉弁２０の駆動制御としては、開閉弁２０をｎ回に小分けして駆動制御して、それぞれの開閉時間を、Ｔ１，・・・，Ｔｎとし、流出する粉粒体の量が、Ｑ１＝Ｗ・Ｔ１，Ｑ２＝Ｗ・Ｔ２，Ｑｎ＝Ｗ・Ｔｎとなるように制御する。粉粒体の流出量Ｑは結局（数３）のように制御できる。
【数３】
【００６３】
このように目標とする粉粒体供給量Ｑに対して、小分けによりｎ回に分けて粉粒体を供給するメリットは以下のように説明できる。開閉弁２０を開放直後、開閉弁２０上部に位置していた粉粒体が静止状態から落ち始める。それら粉粒体が落下し始めると上の粉粒体が次々に下方に移動して流出して行くが、実施例１で述べたように、粉粒体同士の摩擦などにより、下の粉粒体が流出しても上の粉粒体が下に移動し切れずに収納コンテナ１０内部に小空間が生じることがある。このように小空間が生じる状況が発生すると、時間当たりに流出する量Ｗ(ｇ/ｔ)が変動してしまうので、開閉時間Ｔ(ｔ)を制御するのみでは、粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を正しく制御することができない。つまり、開閉弁２０の開放時間が長くなるとこの小空間が発生しやすいので、粉粒体供給量Ｑ(ｇ)にバラツキが生じやすい。そこで、開閉弁２０の１回１回の開放時間を短くした方が１回１回計量する粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を正しく制御できるわけである。
【００６４】
上記の粉粒体の小分け供給の方が、計量精度が上がることを実験結果にて示す。
下記の３通りの実験を行った。
【００６５】
実験１は、粉粒体として市販の粉末ミルクティーの粉を用いた。粉末ミルクティーの粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、粉末ミルクティーの粉同士の摩擦力、流出部１４と粉末ミルクティーの粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１２ｇとした。
【００６６】
図５（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して１回の開閉により１２ｇを計り取った結果である。図５（ａ）に示すように目標１２ｇに対してどうしてもバラツキが生じてしまうことが分かる。目標１２ｇの上下１５％の範囲を超えるバラツキも存在する。
【００６７】
一方、図５（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉を２回に小分けし、１回１回の開閉弁２０の開閉時間を調整して合計２回の開閉により１２ｇを計り取った結果である。図５（ｂ）に示すように目標１２ｇに対して比較的精度良く計量できていることが分かる。すべての計量結果が目標１２ｇの上下１５％以内に収まっている。
【００６８】
実験２は、粉粒体として実験１とは別の市販の粉末果実飲料の粉を用いた。当該粉末果実飲料の粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、当該粉末果実飲料の粉同士の摩擦力、流出部１４と当該粉末果実飲料の粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１３．５ｇとした。
【００６９】
図６（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して１回の開閉により１３．５ｇを計り取った結果である。図６（ａ）に示すように目標１３．５ｇに対してどうしてもバラツキが生じてしまうことが分かる。目標１３．５ｇの上下１５％の範囲を超えるバラツキも存在する。
【００７０】
一方、図６（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉を２回に小分けし、１回１回の開閉弁２０の開閉時間を調整して合計２回の開閉により１３．５ｇを計り取った結果である。図６（ｂ）に示すように目標１３．５ｇに対して比較的精度良く計量できていることが分かる。すべての計量結果が目標１３．５ｇの上下１５％以内に収まっている。
【００７１】
実験３は、粉粒体として、実験１および実験２とは別の市販の粉末飲料の粉を用いた。当該粉末飲料の粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、当該粉末飲料の粉同士の摩擦力、流出部１４と当該粉末飲料の粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１５．５ｇとした。
【００７２】
図７（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して１回の開閉により１５．５ｇを計り取った結果である。図７（ａ）に示すように目標１５．５ｇに対してどうしてもバラツキが生じてしまうことが分かる。目標１５．５ｇの上下１５％の範囲に収まっているがバラツキは依然多い。
【００７３】
一方、図７（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉を３回に小分けし、１回１回の開閉弁２０の開閉時間を調整して合計３回の開閉により１５．５ｇを計り取った結果である。図７（ｂ）に示すように目標１５．５ｇに対して比較的精度良く計量できていることが分かる。すべての計量結果が目標１５．５ｇの上下１５％以内に収まっている。
以上の実験でも示されたように、粉粒体ディスペンサーを用いて粉粒体を小分け供給した方が、計量精度が向上することが分かる。
【実施例２】
【００７４】
実施例２は、駆動体を筐体の内部に包含させて粉粒体の内部に埋設した構成とし、流出部の開閉のために駆動体３０が上下運動を行う際に駆動体３０を包含している筐体や振動板が振動することを利用して粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する機能を備えたものである。
【００７５】
図８は、本発明の実施例２にかかる粉粒体ディスペンサー１００ａの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図であり、図９は側面図である。
図８および図９に示すように、粉粒体ディスペンサー１００ａは、実施例１と同様、粉粒体コンテナ１０、開閉弁２０、駆動機構３０ａ、制御機構４０、支持台５０、ファンネル６０を備えている。図２の側面図に示す支持台５０は模式的に示しており、実際の粉粒体コンテナ１０に対するアタッチメント機構などは図示を省略している。
なお、本実施例２の構成要素の説明において、実施例１で説明した説明と同じ場合はその説明を省略する。
【００７６】
粉粒体コンテナ１０は、実施例１に示した粉粒体コンテナ１０と同様で良く、開閉弁２０も、実施例１と同様で良く、駆動機構３０の軸体３２の最下端に設けられており、駆動体３１の上下運動に従って上下運動を行うものであり、流出部１４と開閉弁２０との位置関係は上下方向に嵌合し合うものである。また、制御機構４０も、実施例１と同様、駆動機構３０による流出孔の開放時間を制御する制御要素であり、制御信号が駆動機構３０に与えられると、駆動体３１のオン・オフの状態が制御でき、開閉弁２０の開閉が制御できるものである。
【００７７】
図１０は駆動機構３０と軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０を一体に取り出して模式的に示した図である。
駆動機構３０は、開閉弁２０を駆動するものであり、この例では開閉弁２０を上下方向に駆動させるものとなっており、駆動体３１と、軸体３２、筐体３３を備えている。また、図１０の構成例では、筐体３３に接続された振動板３４、付勢バネ３５（図１０には図示せず）を備えている。
【００７８】
駆動体３１は、実施例１と同様、制御機構４０からの制御信号に従って電気的に上下運動を行うアクチュエーターである。例えば、ソレノイドなどでも良い。粉粒体をある程度正確に計り取るため、駆動体３１もある程度高速に動作する必要がある。動作速度は限定されないが、開閉弁２０と流出部１４との相対距離にもよるが、開閉弁２０を流出部１４に対して１秒以内に開閉できるものが好ましい。
【００７９】
軸体３２は、実施例１と同様、駆動体３１の駆動力を開閉弁２０に伝達する棒状の構造物であり、ステンレス軸体やプラスチック軸体で抗菌処理を施しておくことが好ましい。
【００８０】
筐体３３は駆動体３１を覆うものであり、形状は様々な形状があるが、この例では図１０に示すように、その上面が半球形で側面が円筒形であり、いわゆるカプセル形状となっており、筐体３３内部に駆動体３１を内蔵している構造となっている。後述するように駆動体３１の動作により生じる振動が伝わり、筐体３３自身も振動するものとなっている。
【００８１】
振動板３４は、筐体３３に接続された構造物であり、後述するように駆動体３１および筐体３３が振動すると振動板３４も連動して振動する。例えば、振動板３４が板状の部材であれば、駆動体３１および筐体３３の振動によってより一層大きく振動することができる。この構成例では振動体３４の外周は円盤状となっている。ある程度の可撓性を備えたものであれば、駆動体３１および筐体３３の上下運動により振動が伝わりやすくなる。
【００８２】
付勢バネ３５は駆動体３１および開閉弁２０のオフ状態を維持するための付勢バネである。付勢バネ３５の役割は粉粒体ディスペンサー１００の休止状態において、流出部１４の開閉弁２０による閉鎖状態を安定して維持せしめることである。
【００８３】
次に、駆動機構３０が粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形となっている点について説明する。粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形となっている。つまり、駆動機構３０のすべての部材が粉粒体コンテナ１０の内部に設けられている。
【００８４】
第１の効果は、高速で電気的に動作するアクチュエーター３１を粉粒体から保護するという効果である。ソレノイドなど電気的に駆動するアクチュエーター３１は細かい粉粒体が機構内部に入り込むと不具合を起こすおそれがあるところ、本発明では、駆動機構３０全体が粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形で搭載されている点が特徴であるので、駆動体３１の中に直接粉粒体が入り込まないように筐体３３でしっかりと覆っておく必要がある。
【００８５】
第２の効果は、粉粒体がアクチュエーター３１の隙間などに滞留しないように滑らかに重力により下方に導きやすい形状となっている。本発明では、駆動機構３０全体が粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形で搭載されている点が特徴であるので、粉粒体コンテナ１０内に存在する構成要素が滑らかな曲面を備えた形状でなければ、粉粒体３０の下方への移動が妨げられ、滞留してしまう。そこで、駆動体３１を滑らかな曲面を持つ筐体３３で覆うことにより、粉粒体の下方への移動を促す効果が得られる。
【００８６】
第３の効果は、粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整える効果である。
図１１は、筐体３３の振動により粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整える効果を模式的に示す図である。
図１１（ａ）は、粉粒体の状態が悪く、粉粒体の内部で空間が生じる不具合が発生している様子を示す図である。本来、粉粒体は流出孔に近い下方から粉粒体コンテナ１０外に流出してゆき、下の粉粒体が流出して上の粉粒体が次々に下方に移動してゆくが、粉粒体同士の摩擦などにより、下の粉粒体が流出しても上の粉粒体が下に移動せずに、図１１（ａ）に示すように、小さな空間が生じてしまうことがある。小さな空間が生じてしまうと開閉弁２０の開閉時間のみで制御を試みると、小さな空間が崩れてゆく時間なども影響し、想定していた分量の粉粒体が流出しないおそれがある。
【００８７】
そこで、本発明では、図１１（ｂ）に示すように、流出部１４の開閉のために駆動体３１が上下運動を行う際に駆動体３１を包含している筐体３３や振動板３４が振動することを利用して粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する。つまり、駆動体３１が動作して開閉弁２０を上下運動させた際に、筐体３３に生じる振動により筐体３３の周辺にある粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ１０の内部の粉粒体の状態を整えることができる。駆動体３１は高速に上下運動をするため筐体３３も細かく速い振動が生じることとなる。この構成例では、筐体３３に振動板３４が設けられているので筐体３３と振動板３４が振動することとなる。筐体３３は、粉粒体コンテナ１０の中央に収まっているが、振動板３４は、粉粒体コンテナ１０の径に近い大きさを持っているので、収納部内壁１２の径全体にまたがっており、粉粒体コンテナ１０内に粉粒体を適量投入している状態において、振動が粉粒体全体に均一に伝わることとなる。振動により粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態が整えられると、生じた小さな空間がすぐに崩れて密に埋まることとなり、次回の開閉弁２０の開放時にすみやかに粉粒体が流出することとなる。
以上が実施例２の粉粒体ディスペンサー１００の構成例である。
【００８８】
次に、粉粒体ディスペンサー１００の動作を説明する。なお、図１２〜図１５のいずれも、分かりやすいように縦断面図にて示し、振動板３４など一部構造物の図示を省略している。なお、以下の説明では、制御機構４０が与える制御信号電位がハイで駆動体３１がオンとなり下側に移動し、開閉弁２０が下に移動して流出部１４が開放状態となり、制御機構４０が与える制御信号電位がローで駆動体３１がオフとなり、仕込みバネの付勢により上側に戻り、開閉弁２０が閉鎖状態となり、流出部１４が閉鎖状態となる。
【００８９】
なお、粉粒体２００の流出量が、粉粒体２００の粒径、粉粒体２００の嵩密度、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積、流出部１４と粉粒体２００の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、開閉弁２０の開放時間など、様々な要素により影響を受ける点は実施例１と同様であり、制御機構４０が他の要素を考慮しつつ、所望の粉粒体２００の流出量となるよう開閉弁２０の開放時間を制御する。
【００９０】
図１２は、粉粒体ディスペンサー１００の休止状態を表している図である。
粉粒体２００は粉粒体コンテナ１０の投入口１１から収納部内壁１２内に投入され、図１２に示すように適量を充填しておく。図１２の状態では開閉弁２０は流出部１４の中に収まり流出部１４は閉鎖された状態である。なお、図１２の下側に示すように、駆動体３１の信号線の制御信号はオフ信号となっている。
【００９１】
図１３は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体供給状態を示している図である。駆動体３１は下側への移動状態となり、軸体３２が押し下げられ下方に高速移動する。開閉弁２０が流出部１４から離れ、流出部１４が開放され、粉粒体が流出部１４から流出している。なお、図１３の下側に示すように、駆動体３１の信号線の制御信号は＋電位となっている。
【００９２】
粉粒体の供給量は、駆動体３１の信号線に与える＋電位を維持する時間を制御機構４０により調整することにより制御する。この例では駆動体３１の信号線の＋電位はＴ秒である。流出部１４の開放状態で流出部１４から１秒間に流出する粉粒体の量をＷ(ｇ/ｔ)とすると、粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)は、Ｑ＝Ｗ(ｇ/ｔ)・Ｔ(ｔ)となる。なお、１秒間に流出する粉粒体の量であるＷ(ｇ/ｔ)は、粉粒体の粒径ｒ(ｍｍ)、粉粒体の嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、流出部１４の断面積ｄ(ｍｍ２)、その他、粉粒体間の摩擦力、流出部１４と粉粒体間の摩擦力、収納コンテナの内壁面形状、その他様々な要素に依存するが、それら要素を加味してＷ(ｇ/ｔ)は設計段階で事前に把握することができる。
この図１３では、粉粒体の流出により、一時的に粉粒体コンテナ１０内において小空間が生じてしまったものとする。
【００９３】
図１４は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体流出停止状態を表している図である。駆動体３１は上側への移動状態となり、軸体３２が押し上げられ上方に高速移動する。開閉弁２０が流出部１４に嵌合して、流出部１４が閉鎖され、粉粒体の流出部１４からの流出が停止している。なお、図１４の下側に示すように、制御信号は駆動体３１の信号線は−電位となっている。
【００９４】
上記したように、図１３から図１４へ遷移する時間は、Ｔ秒である。粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)はＷ(ｇ/ｔ)・Ｔ(ｔ)となり、粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)を制御することができる。
なお、この図１４の例では、駆動体３１の上側移動の勢いにより筐体３３に振動が生じ、粉粒体コンテナ１０内の粉粒体の状態が整えられ、粉粒体が下方に沈み、粉粒体コンテナ１０内において一時的に生じていた小空間も埋まり、粉粒体が均一な状態に戻っている。
【００９５】
図１５は、粉粒体ディスペンサー１００が休止状態に戻った状態を示している図である。図１５の下側に示すように、駆動体３１の信号線の電位は−電位からオフ電位（０電位）となり、駆動体３１もオフ状態に戻っている。付勢バネ３５により軸体３２のフランジ部分が上方に押し上げられて軸体３２が上方に維持され、開閉弁２０が流出部１４に嵌合したままで流出部１４の閉鎖状態が維持される。
【００９６】
図１２は、外部から粉粒体の粉粒体コンテナ１０内への供給状態を示しているが、その後は、図１３から図１５の状態を繰り返すことにより、所定量の粉粒体を供給することができる。粉粒体コンテナ１０内の粉粒体の充填量が減少して所定量以下となると、図１２のように、再度、粉粒体を充填すれば良い。
【実施例３】
【００９７】
実施例３として、本発明の粉粒体ディスペンサー１００ｂを説明する。
実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂは、嵩比重が軽くかつ摩擦係数が大きいという、粉ミルク、ポタージュスープ粉末、野菜スープ粉末等のいわゆる「流れにくいパウダー」である特殊な粉粒体２００ｂをより精度良く計り取ることができるように、開閉弁の形状や流出部の長さ等を改良した粉粒体ディスペンサー１００ｂである。
【００９８】
まず、上記したいわゆる「流れにくいパウダー」である特殊な粉粒体２００ｂの場合における問題点を説明する。
図１６は、嵩密度が軽く摩擦力が大きな粉粒体２００ｂの場合に実施例１の粉粒体ディスペンサー１００内で起こりえる現象と、実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂの工夫を分かりやすいように示した図である。
一般の粉粒体であれば、図５〜図７に示した検証実験のように、実施例１に示した本発明の粉粒体ディスペンサー１００や、実施例２に示した本発明の粉粒体ディスペンサー１００ａであれば、十二分に精度の良い粉粒体の計り取りができる。しかし、上記の嵩比重が軽くかつ摩擦係数が大きいという特性を持つ粉粒体２００ｂの場合、粉粒体２００ｂの流れにおける物理的性質がバラツキやすく、開閉弁２０の開閉時間だけでは粉粒体の流出量の計算誤差が生じるおそれがある。また、実施例１に示した本発明の粉粒体ディスペンサー１００の構成のまま、嵩比重が軽くかつ摩擦係数が大きいという特性を持つ２００ｂを取り扱った場合、図１６（ａ）に示すように、流出部１４という径の比較的小さな筒状体の中で２００ｂ同士の摩擦などで詰まってしまうという現象も生じるおそれがある。
そこで、このような特性を持つ特殊な２００ｂも正確に計り取ることができるように図１６（ｂ）に示すような工夫を加えたものが、本実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂである。
【００９９】
実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂは、粉粒体コンテナ１０ｂの下部に設けられている流出部１４ｂが筒状体であり実施例１に示したものよりも長さが長くなっており、さらに、開閉弁２０ｂの形状が中央部分に窪みが設けられたいわゆる“鼓形状”となっている。
【０１００】
図１７は、本発明の実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図であり、図１８はその側面図である。
図１７および図１８に示すように、粉粒体ディスペンサー１００ｂは、実施例１と同様、粉粒体コンテナ１０ｂ、開閉弁２０、駆動機構３０ｂ、制御機構４０、支持台５０、ファンネル６０を備えている。実際の粉粒体コンテナ１０に対するアタッチメント機構などは図示を省略している。
なお、本実施例３の構成要素の説明において、実施例１で説明した説明と同じ場合はその説明を省略する。
【０１０１】
粉粒体コンテナ１０ｂは、実施例１に示した粉粒体コンテナ１０と同様、粉粒体２００ｂの投入口となる投入部１１と、投入された粉粒体２００ｂの収納空間となる収納部内壁１２と、収納部内壁１２を覆う収納部外壁１３と、粉粒体２００ｂを流出させる流出部１４ｂ、投入部１１の上面開口の蓋をする上面蓋体１５を備えたものであるが、流出部１４ｂが異なったものとなっている。
【０１０２】
流出部１４ｂは、実施例１に示した図１、図２の構造に比べ、流出部１４ｂの長さ（筒の軸方向の長さ）が長くなっている。また、流出部１４ｂの上面付近には後述するように開閉弁２０ｂの上側の嵌合形状２１と嵌合して塞がれる嵌合形状１４１を備え、下面付近には後述するように開閉弁２０ｂの下側の嵌合形状２２と嵌合して塞がれる嵌合形状１４２を備えている。
【０１０３】
開閉弁２０ｂは、駆動機構３０の軸体３２の最下端に設けられており、駆動体３１の上下運動に従って上下運動を行い、流出部１４ｂの流出孔を開閉するものであるが、実施例１に示した図１、図２の構造に比べ、形状が異なっている。
開閉弁２０ｂの長さは、流出部１４ｂの長さより長く、上端面の形状が流出部１４ｂの筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状２１を備え、下部には流出部１４ｂの筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状２２を備えている。さらに、中央部分の径が流出部１４ｂの径よりも小さくなっており、中央部分と流出部１４ｂの間隙には粉粒体が流れ込む構造となっている。図１７、図１８の構成例では、上下の径が大きく中央付近の径が小さい、いわゆる“略鼓型”となっている。
【０１０４】
開閉弁２０ｂと流出部１４ｂとの配置関係は、図１７、図１８に示すように、開閉弁２０ｂの上部が流出部１４の筒状体の上方に位置し、開閉弁２０ｂの下部が流出部１４ｂの筒状体の下方に位置する関係となっている。
このように開閉弁２０ｂの外形が鼓型をしており、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂとの配置関係が上記のような位置関係であれば、以下の２つの効果を奏することができる。
図１９は、実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの流出部１４の流出孔と開閉弁２０により奏される効果を分かりやすいように縦断面にて示した図である。
【０１０５】
第１の効果が、いわゆる“升目機能”である。つまり、開閉弁２０ｂの一回の開閉動作において下方に流出させる粉粒体２００ｂの分量を正確に安定させる効果である。
開閉弁２０ｂが鼓型をしているので、図１９（ａ）に示すように、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの間には隙間があり、この隙間に粉粒体２００ｂが入り込むが、この隙間の容積が一定量（ここではＱ１(ｇ)とする）であるため、この隙間を、粉粒体２００ｂを計り取る升目として利用できる。つまり、開閉弁２０ｂの一回の開閉動作において下方に流出する粉粒体２００ｂの分量はＱ１(ｇ)となる。
【０１０６】
第２の効果が、いわゆる“落下支援効果”である。つまり、開閉弁２０の一回の開閉動作において下方に流出させる粉粒体２００ｂを下方に落下させるきっかけを与えて確実に所定量の粉粒体が下方に落下するよう支援する効果である。
開閉弁２０ｂが鼓型をしているので、上記のように開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの間の隙間に入り込む形で計り取られている所定量の粉粒体２００ｂに対して、鼓型の開閉弁２０ｂが下方に移動することにより、鼓の上部の出っ張りである嵌合形状２１から中央部分に至るまでの曲面が粉粒体２００ｂを押し下げ、摩擦力で止まっている粉粒体２００ｂの塊を優しく壊しながら下方に落下するきっかけを与えることができる。
【０１０７】
まず、第１の効果のいわゆる“升目機能”は以下のように説明できる。
例えば、図１９（ａ）に示すように、開閉弁２０ｂが上側に移動した場合、上側の嵌合形状２１が、流出部１４ｂの上側の嵌合形状１４１とは離れて隙間が生じる一方、下側の嵌合形状２２が、流出部１４ｂの下側の嵌合形状１４２に対して嵌まり込んだ状態となる。この状態では、粉粒体コンテナ１０の下方部分において、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの上面には隙間が生じており、粉粒体２００ｂが開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの間の隙間に流れ込むことができる。しかし、流出部１４の下面側では、開閉弁２０ｂの下方の嵌合形状２２と流出部１４ｂの下面の嵌合形状１４２が嵌合し合って隙間がなく、粉粒体２００ｂの下方への流出は停止されている。このように、開閉弁２０ｂが閉鎖状態のとき、開閉部２０ｂと流出部１４ｂの隙間には一定量の粉粒体２００ｂが流れ込むものの、下方には流出しない。あたかも升目に一定量の粉粒体を計り取るような機能が発揮される。
【０１０８】
次に、第２の効果の“落下支援効果”は以下のように説明できる。
図１９（ｂ）に示すように、開閉弁２０ｂが下側に移動して行くに従って、下側の嵌合形状２２は、流出部１４ｂの下側の嵌合形状１４２とは離れて隙間が生じる。この隙間から粉粒体２００ｂが下方への流出が開始する。ここで、開閉弁２０ｂには鼓上部の出っ張りである嵌合形状２１から中央部分に至るまでの曲面が摩擦力で流出部１４ｂの筒状体の中に止まっている粉粒体２００ｂの塊を優しく押し下げて壊しながら下方へ移動することとなる。そのため、流出部１４ｂの筒状体の中に止まっている粉粒体２００ｂが下方に落下するきっかけを与えることができる。
【０１０９】
そして、図１９（ｃ）に示すように、下方へ流出する粉粒体２００ｂの分量は、第１の効果の“升目機能”により計り取られている一定量となる。
【０１１０】
なお、図１９（ｃ）に示すように、開閉弁２０ｂが下側に移動した結果、上側の嵌合形状２１が流出部１４ｂの上側の嵌合形状１４１に対して嵌まり込んだ状態となれば、粉粒体コンテナ１０から新たに流れ込んでくる粉粒体２００ｂは一時的に遮断されるため、“升目機能”により計り取られている一定量の粉粒体２００ｂのみが下方へ流出する。
もっとも、前提となっているパウダーはいわゆる“流れにくいパウダー”であるため、上側の嵌合形状２１が流出部１４ｂの上側の嵌合形状１４１に対して完全に嵌まり込んだ状態でなく、少しの隙間がある状態でも、実態としては、粉粒体コンテナ１０から新たに流れ込んでくる粉粒体２００ｂは一時的に遮断される。
【０１１１】
なお、前述した実施例１の粉粒体ディスペンサー１００の場合は、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)を制御機構４０により動的に制御し、所望の粉粒体２００ｂの流出量Ｑ(ｇ)となるように、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)を制御したが、本実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂの場合は、開閉弁２０の１回の開閉動作で計り取れる量が升目の量であるので、制御機構４０により開閉の回数を制御することにより、所望の粉粒体２００ｂの流出量Ｑ(ｇ)となるように、開閉弁２０の動作を制御する。なお、計り取る量が升目の整数倍であることが好ましい。
【０１１２】
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)に対して、粉粒体ディスペンサー１００ｂの供給量をＱ１，・・・，Ｑｎ（ｎは２以上の自然数）のｎ回に小分けし、その合計がＱ（ｇ）となるように制御する。つまり、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＋・・・＋Ｑｎとなるように制御するが、この実施例３の升目機能の粉粒体ディスペンサー１００ｂでは、開閉弁２０ｂの１回の開閉動作で計り取られるパウダーの分量は等量、つまり、Ｑ１＝Ｑ２＝・・・＝Ｑｎである。
結局、以下の数式で表現できる。
【数４】
（Ｑ１は開閉弁２０ｂと流出部１４ｂで形成される升目の容積）
【０１１３】
なお、升目機能で計り取れる量は、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの隙間の容積に依存することとなるので、開閉弁２０ｂが複数サイズ取り揃えておき、用途に応じてその容積を変えるという運用も可能である。
【０１１４】
次に、本実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて、いわゆる“流れにくいパウダー”である粉末を用いて、目標とする粉粒体２００ｂの供給量を設定して開閉弁２０の開閉を複数回繰り返し、粉粒体２００ｂを小分けに複数回計り取る実験を行った。
下記の２通りの実験を行った。
【０１１５】
実験１は、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体として、市販のポタージュスープ粉末の粉を用いた。ポタージュスープ粉末の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、ポタージュスープ粉末同士の摩擦力、流出部１４ｂとポタージュスープ粉末との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、升目機能による精度向上に絞って説明する。計り取る目標供給量は９ｇとした。
【０１１６】
図２０（ａ）は、比較実験として、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いて３回の開閉動作によりポタージュスープ粉末を９ｇ計り取った結果である。図２０（ａ）に示すように、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００でも、実施例目標９ｇに対してある程度精度良く計り取ることができている。
【０１１７】
一方、図２０（ｂ）は、実施例３の升目機能を備えた粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて３回の開閉動作によりポタージュスープ粉末を９ｇ計り取った結果である。図２０（ｂ）に示すように目標９ｇに対して非常に精度良く計量できていることが分かる。
つまり、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体の場合であれば、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いるよりも、実施例３に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いた方がより一層、バラツキがなく計り取れていることが分かる。
【０１１８】
実験２は、粉粒体として実験１とは別の市販の野菜スープの粉を用いた。当該粉末果実飲料の粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、当該粉末果実飲料の粉同士の摩擦力、流出部１４ｂと当該野菜スープの粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１５ｇとした。
【０１１９】
図２１（ａ）は、比較実験として、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いて３回の開閉動作により野菜スープ粉末を１５ｇ計り取った結果である。図２１（ａ）に示すように、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００でも、実施例目標１５ｇに対してある程度精度良く計り取ることができている。
【０１２０】
一方、図２１（ｂ）は、実施例３の升目機能を備えた粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて５回開閉し、野菜スープ粉末を１５ｇ計り取った結果である。図２１（ｂ）に示すように目標１５ｇに対して非常に精度良く計量できていることが分かる。
つまり、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体の場合であれば、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いるよりも、実施例３に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いた方がより一層、バラツキがなく計り取れていることが分かる。
【０１２１】
以上の実験でも示されたように、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体２００ｂの場合であれば、実施例３に示した升目機能を用いた粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて粉粒体を小分け供給すれば、さらに計量精度が向上することが分かる。
【０１２２】
以上、本発明の粉粒体ディスペンサーの構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の粉粒体ディスペンサーは、粉末状または顆粒状の粉粒体を貯蔵し、制御機構からの制御信号に従って指定された所定量の粉粒体を流出させて外部に排出することができる粉粒体ディスペンサーに広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０ 粉粒体コンテナ
１１ 投入口
１２ 収納部
１４ 流出孔
２０ 開閉弁
３０ 駆動機構
３１ 駆動体
３２ 軸体
３３ 筐体
３４ 振動板
３５ 付勢バネ
４０ 制御機構
４１ 信号線
１００ 粉粒体ディスペンサー
２００ 粉粒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状または顆粒状の粉粒体を貯蔵し、制御機構からの制御信号に従って指定された所定量の粉粒体を流出させて外部に排出することができる粉粒体ディスペンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、飲料やスープなどの粉末原料を所定量供給する自動制御機器が知られている。キャニスタといわれる粉末原料の容器から粉末原料を容器等に供給するが、供給方式には様々なものがある。
【０００３】
第１の方式はスクリュー押し出し方式である。例えば、特開２００３−１５７４７１号公報に記載された技術では、飲料の粉末原料を蓄積・保存する容器であるキャニスタ２の下方から水平方向に設置されたオーガ５Ａと呼ばれるスクリュー式の押し出し装置の回転により粉末原料を供給口２Ａから供給するように構成されている。オーガ５Ａと呼ばれるスクリュー式の押し出し装置が回転するとスクリューに巻き込まれている粉粒体がスクリューの回転に応じて押し出されてゆき、流出口からキャニスタ２へ落下して行く。粉粒体の流出量を計測する方法が様々あるが、例えばオーガ５Ａのスクリューの回転量をもって流出口から流出した粉粒体の量を推定するものもあれば、特開２００３−１５７４７１号公報などのようにキャニスタ２の重量を計測し、キャニスタ２の重量の減少した量をもって粉粒体の流出量として取り扱っている。
【０００４】
また、特開２００４−２５１６８３号公報に記載の技術では、キャニスタ２の下方からさらに垂直にスクリュー式のオーガ１２が取り付けられた構成例である。キャニスタ２内を重力により下方に集まってきた粉粒体をオーガのスクリューによりさらに下方に押し出されて行き、最後にシャッターである開閉蓋１４を介して外部に供給せしめるものとなっている。なお、この特開２００４−２５１６８３号公報に記載の技術は、後述する第３の供給方式であるシャッター式の供給方式と見ることもできる。
【０００５】
第２の方式は、凹型の軽量カップを用いて粉粒体を軽量カップに一旦計り取り、軽量カップから粉粒体を流出させるといういわゆる軽量カップ方式である。例えば特開２００４−２３９８０６号公報に記載された技術では、ベース１０とピン２０により形成される凹状の計量ポット１４を用いてスクレイパー３４により上面を削って計量ポット１４内に粉粒体を計り取り、計量ポット１４に残っている粉粒体を取り出すことにより所定の体積分の粉粒体を供給するものである。
【０００６】
第３の方式は、流出孔を開閉させるシャッター等の開閉機構を用いて粉粒体を計り取るシャッター方式である。例えば、米国特許第５,１４５,００９号公報においては、ハウジングの下面に閉塞可能なシャッターを備えたディスペンサーが開示されている。閉塞部材として機能するのは円錐形の弁体であり、流出孔の内壁と嵌合するもので、弁体を上下させることによりシャッターとして機能する。ハウジングの外部上方に搭載している駆動ユニットの駆動機構により軸状の閉鎖部材を上下させて当該閉鎖部材の先端についている弁体を上下させる。
【０００７】
また、特開２００９−０７５０８７号公報に記載された技術では、ロッド状閉塞部材１１０のハウジング１１３内に粉粒体が貯蔵されており、ハウジング１１３の外部上方に搭載している駆動ユニット１５０の駆動機構１５４により軸状の閉鎖部材１１１を上下させて当該閉鎖部材１１１の先端についている静電凝集手段１１９との距離を調整するとともに、静電凝集手段１１９に通電して粉粒体を帯電させて一時的に凝集状態を作って出口である流出孔を粉粒体の凝集体で覆うことにより閉鎖したり、静電凝集手段１１９の通電を切るまたは逆電位を与えるなどして凝集体を破壊して流出孔を開放したりする。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５７４７１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１６８３号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９８０６号公報
【特許文献４】米国特許第５,１４５,００９号公報
【特許文献５】特開２００９−０７５０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように粉粒体を供給するディスペンサーには様々な方式があるが、粉粒体ディスペンサーとして、ある程度誤差の少ない計量を行えること、粉粒体の計量時間が短く処理速度が速いこと、装置が小型化できることなどが求められている。
【００１０】
第１のスクリュー押し出し方式の場合、構造は比較的簡単なものの、特許文献１の特開２００３−１５７４７１号公報の水平方向にオーガが設けられている構造であっても、特許文献２の特開２００４−２５１６８３号公報の垂直方向にオーガが設けられている構造であっても、正確な計量が難しいという問題がある。スクリューの回転角に応じて概ね分配される粉粒体の量は制御できるが、粒子径の細かい粉粒体であれば、オーガから塊状でバラバラと落ちてくるものとなり、計り取る粉粒体の分量の誤差が大きいものとなってしまう。
また、第１のスクリュー押し出し方式の場合、オーガのスクリューにより切れ目なく流出孔に向けて押し出されてゆくので、粉粒体が流出孔付近に剥き出しで露出しており、湿気等の影響、虫やゴミの付着などの不具合が発生するおそれがある。高価なオーガであれば、別途、流出孔を覆う開閉機構付きの蓋が必要となってしまう。例えば、特許文献２の特開２００４−２５１６８３号公報は、粉粒体の取り出し方式はオーガによるスクリュー押し出し方式であるが、別途、流出孔にシャッターを備えている。これは、粉粒体が流出孔付近に剥き出しで露出しないようにして湿気等の影響を防止する工夫を施している。そのため、装置が複雑となり、コスト増加を招いていた。
【００１１】
第２の計量カップ方式では、計量という点からはかなり正確に計量できるというメリットがあるが、粉粒体の計量プロセスが複雑で計量時間が長くなり、結局、粉粒体を取り出す処理速度が遅いという問題が生じてしまう。特許文献３の特開２００４−２３９８０６号公報の技術では、ベース１０とピン２０により形成される凹状の計量ポット１４内に粉粒体を埋める第１の手順と、スクレイパー３４により計量ポット１４の上面を削って計量ポット１４内に正確な量の粉粒体を計り取る第２の手順と、計量ポット１４に残っている粉粒体を取り出すという第３の手順が必要となり、粉粒体の計量プロセスが複雑となり計量時間が長くなる。その結果、粉粒体を取り出す処理速度が遅くなる。
【００１２】
第３のシャッター方式では、ある程度の計量の正確さ、処理速度の速さの点からバランスのとれた有利な方式であると言える。また、粉粒体が流出孔付近に剥き出しで露出することもなく、湿気等の影響、虫やゴミの付着などの不具合が発生しにくい。しかし、シャッターを開閉駆動する駆動装置が必要であり、装置が大型化してしまうという問題が生じる。
例えば、特許文献４の米国特許第５,１４５,００９号公報や特許文献５の特開２００９−０７５０８７号公報のいずれの方式であっても、ハウジング外部に駆動装置が設けられ、軸状の閉鎖部材１１１を上下させて当該閉鎖部材１１１の先端についている弁体を上下させるという構造上、どうしても装置が大型化してしまうという問題が生じる。つまり、粉粒体が流出しつつある流出孔を素早く確実に開閉できるようにシャッターを駆動するには、流出孔に対してシャッターとなる弁体を上下運動させることにより開閉する方式が有利であるが、その反面、特許文献４および特許文献５にみるように、駆動体がハウジング外部の上部に設けられ、装置が大型化してしまうという問題を招いていた。
【００１３】
上記問題点に鑑み、本発明は、ある程度誤差の少ない計量を行えること、粉粒体の計量時間が短く処理速度が速いこと、装置が小型化できる粉粒体ディスペンサー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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の粉粒体ディスペンサーは、粉粒体を分配供給する粉粒体ディスペンサーであって、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出部の開放時間を制御する制御機構とを備え、目標とする前記粉粒体の供給量に対して、前記制御機構が前記開閉弁の開閉を複数回繰り返し、前記粉粒体を小分けに複数回計り取ることができることを特徴とする粉粒体ディスペンサーである。
【００１５】
ここで、上記構成において、前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造であり、前記開閉弁の上部が前記流出部の前記筒状体の上方に位置し、前記開閉弁の下部が前記流出部の前記筒状体の下方に位置し、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の前記上部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の前記下部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動するよう制御されるものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成において、前記駆動機構が、前記制御機構の制御信号に従って機械的に動作する駆動体と、前記駆動体を包含する筐体と、前記駆動体から前記開閉弁までつながる軸体を備え、前記開閉弁の開閉が前記軸体の上下動に連動するものであることが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の上端面が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動して前記収納部内の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ既に前記流出部の前記筒状体の中に入り込んでいた前記粉粒体のみが流出し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の下端面が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動して前記流出部の前記筒状体の中の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ前記収納部内の前記粉粒体が前記流出部の前記筒状体の中に入り込むこととなり、開閉部の開閉動作により流出部からの粉粒体の流出を制御することができる。ここで、開閉弁の一回の開閉動作における流出部の開閉時間を正確に制御できるところ、当該開閉時間におけるある程度誤差の少ない計量を行なうことができる。また、開閉弁の動作、特にアクチュエーターを利用した素早い動作により粉粒体の計量時間が短く処理速度を速くすることが可能である。
【００１８】
本発明の粉粒体ディスペンサーの部材として以下の振動板を設けてコンテナ内部の粉粒体の内部状態を整える工夫を設ける構成がある。
つまり、前記駆動機構の前記軸体に連動した振動板を備え、前記粉粒体コンテナ内に前記粉粒体を適量投入している状態において前記振動板が前記粉粒体コンテナ内に投入されている前記粉粒体内に埋没する位置に設けられ、前記駆動体により前記開閉弁を開閉させた際に前記駆動体の動作により前記振動板に振動が生じ、前記振動板の周辺にある前記粉粒体の状態を整えることができるという構成である。
【００１９】
また、前記駆動機構が、前記制御機構の制御信号に従って機械的に動作する駆動体と、前記駆動体を包含する筐体と、前記駆動体から前記開閉弁までつながる軸体を備え、前記振動板が前記軸体に連動するように取り付けられ、前記粉粒体コンテナ内に前記粉粒体を適量投入している状態において、前記駆動体を包含している前記筐体と前記振動板が前記粉粒体の中に埋没していることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、流出孔の開閉のために駆動体が動作して駆動体に接続されている振動体が振動するが、当該振動を利用して粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整える効果が得られる。本来、粉粒体は流出孔に近い下方から粉粒体コンテナ外に流出してゆき、下の粉粒体が流出して上の粉粒体が次々に下方に移動してゆくはずであるが、粉粒体同士の摩擦などにより、下の粉粒体が流出しても上の粉粒体が下に移動せずに小さな空間が生じてしまうこともある。小さな空間が生じてしまうと開閉弁の開閉時間のみで制御を試みると、小さな空間が崩れてゆく時間なども影響し、想定していた分量の粉粒体が流出しないおそれがある。そこで、駆動体の上下動のたびに振動板を振動させ、粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する。
また、振動する部材のすべてを粉粒体コンテナ内に設けておくこと構造とすれば、駆動体を筐体ごと粉粒体コンテナ内において粉粒体に埋没させておくというユニークな方式を採用することができ、装置サイズを小型化できる。
【００２１】
ここで、筐体の外形として、その上面が半球形で側面が円筒形であることが好ましい。筐体ごと粉粒体に埋没している状態であるので、筐体の外形は基本的に滑らかな曲面であることが好ましく、角や窪みのない、上面が半球形で側面が円筒形である、いわゆる“カプセル型”であることが好ましい。また、筐体の内部に搭載されている駆動体は電気的に上下運動が可能なアクチュエーターであることが好ましい。なお、通電するために外部との間でコードを配線してもごく細いものであれば粉粒体に特に影響を与えない。
【００２２】
上記構成の粉粒体ディスペンサーであれば、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整える効果が得られる。つまり、前記筐体が前記粉粒体の状態を整える振動板を備え、前記振動板が前記粉粒体コンテナ内部で前記粉粒体の中に埋没しており、前記駆動体が駆動して上下運動を行い前記開閉弁を上下運動させた際に、前記筐体に加えて前記振動板にも振動が生じ、前記振動板の周辺にある前記粉粒体に振動を与え、前記粉粒体コンテナの内部の前記粉粒体の状態を整えるものであることが好ましい。
【００２３】
次に、上記構成において、前記粉粒体コンテナの壁面が二重壁構造となっており、前記内壁と前記外壁の間に空気層が設けられ、結露を防止せしめた構造とすることが好ましい。
上記構成により、粉粒体コンテナ内の粉粒体が湿気てしまう不具合を防止することができる。
【００２４】
次に、上記構成において、前記流出孔の下方に、前記流出孔から流出した粉粒体を整流するファンネルを設けた構成とすることが好ましい。開閉弁により流出孔を開閉するが、粉粒体は開閉弁の周囲を流れ落ちるため、粉粒体の流れが散らばるおそれがあるところ、このようにファンネルを設けておくことで流出方向を集中させ、粉粒体の流れる状態を整えることができる。
【００２５】
次に、本発明の粉粒体を分配供給する供給方法は、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出孔とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出孔を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備えたディスペンサーを用い、目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、各々の開放時間をＴ１(ｔ)，Ｔ２(ｔ)，・・・，Ｔｎ(ｔ)とし、単位時間あたりの前記粉粒体流出量Ｗ(ｇ/ｔ)とし、（数１）に従い、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法である。
【数１】
【００２６】
上記したように、開閉弁の開閉時間が長くなると収納体コンテナ内部に粉粒体の摩擦力などにより小空間が生じる不具合が発生するおそれがあるが、開閉弁の１回１回の開閉時間を短くすれば小空間が発生するおそれがなく供給量の精度は高くなる。そこで、目標の粉粒体供給量Ｑを一度に計量するのではなく、ｎ回（例えば３回等）に小分けして計量し、その合計で目標の粉粒体供給量Ｑとする方が精度良く計量することができる。
他の本発明の粉粒体を分配供給する供給方法は、粉粒体ディスペンサーとして、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備え、前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造のものを用い、
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、下記（数２）に従い、前記開閉弁１回の開閉で計り取れる前記粉粒体供給量Ｑ１(ｇ)を、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法である。
【数２】
本発明の升目機能を用いた粉粒体ディスペンサーを用いれば、開閉弁１回の開閉動作で升目の容積が計り取れるため、目標の粉粒体供給量Ｑ(ｇ)に至るまで、ｎ回開閉すればよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる粉粒体ディスペンサーによれば、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の上端面が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動して前記収納部内の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ既に前記流出部の前記筒状体の中に入り込んでいた前記粉粒体のみが流出し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の下端面が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動して前記流出部の前記筒状体の中の前記粉粒体の流出は塞ぎつつ前記収納部内の前記粉粒体が前記流出部の前記筒状体の中に入り込むこととなり、開閉部の開閉動作により流出部からの粉粒体の流出を制御することができる。ここで、開閉弁の一回の開閉動作における流出部の開閉時間を正確に制御できるところ、当該開閉時間におけるある程度誤差の少ない計量を行なうことができる。また、開閉弁の動作、特にアクチュエーターを利用した素早い動作により粉粒体の計量時間が短く処理速度を速くすることが可能である。
また、本発明にかかる粉粒体ディスペンサーによれば、流出孔の開閉のために駆動体が上下運動を行う際に駆動体を包含している筐体や振動板が振動することを利用して粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する。駆動体を筐体の内部に包含させて粉粒体の内部に埋設してしまうという仕組みであれば、装置サイズを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図である。
【図２】本発明の実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の一構成例を内部が分かりやすいように断面で示した側面図である。
【図３】実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の流出部１４の流出孔と開閉弁２０との関係が分かりやすいように縦断面にて示した図である。
【図４】駆動体３１の動作と、付勢バネ３５による姿勢維持との関係を模式的に示す図である。
【図５】粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して計り取った実験１の結果を示す図である。
【図６】粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して計り取った実験２の結果を示す図である。
【図７】粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して計り取った実験３の結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例２にかかる粉粒体ディスペンサー１００ａの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図である。
【図９】本発明の実施例２にかかる粉粒体ディスペンサー１００ａの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した側面図である。
【図１０】駆動機構３０と軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０を一体に取り出して模式的に示した図である。
【図１１】筐体３３の振動により粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整える効果を模式的に示す図である。
【図１２】粉粒体ディスペンサー１００ａの休止状態を表している図である。
【図１３】粉粒体ディスペンサー１００ａの粉粒体供給状態を示している図である。
【図１４】粉粒体ディスペンサー１００ａの粉粒体流出停止状態を表している図である。
【図１５】粉粒体ディスペンサー１００ａが休止状態に戻った状態を示している図である。
【図１６】嵩密度が軽く摩擦力が大きな粉粒体２００ｂの場合に実施例１の粉粒体ディスペンサー１００内で起こりえる現象と、実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂの工夫を分かりやすいように示した図である。
【図１７】本発明の実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図である。
【図１８】本発明の実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した側面図である。
【図１９】実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの流出部１４の流出孔と開閉弁２０により奏される効果を分かりやすいように縦断面にて示した図である。
【図２０】粉粒体ディスペンサー１００ｂの開閉弁２０の開閉回数を調整して計り取った実験１の結果を示す図である。
【図２１】粉粒体ディスペンサー１００ｂの開閉弁２０の開閉回数を調整して計り取った実験２の結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の粉粒体ディスペンサーを添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
以下、本発明に係る粉粒体ディスペンサーの構成例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施例１にかかる粉粒体ディスペンサー１００の一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図であり、図２は側面図である。
【００３１】
図１および図２に示すように、粉粒体ディスペンサー１００は、粉粒体コンテナ１０、開閉弁２０、駆動機構３０、制御機構４０、支持台５０、ファンネル６０を備えている。図２の側面図に示す支持台５０は模式的に示しており、実際の粉粒体コンテナ１０に対するアタッチメント機構などは図示を省略している。
なお、以下の実施例に出てくる図中では、内部構造が分かりやすいように収納部内壁１２と収納部外壁１３は断面で描いており、ハッチングが施された収納部内壁１２と収納部外壁１３との間には後述するように空気層が設けられており、いわゆる二重壁構造になっている。また、ファンネル６０も流出孔付近が見えるように断面図で示している。
【００３２】
粉粒体コンテナ１０は、粉粒体を貯蔵する空間を提供する筐体であり、形状などは特に限定されないが、粉粒体の投入口となる投入部１１と、投入された粉粒体の収納空間となる収納部内壁１２と、収納部内壁１２を覆う収納部外壁１３と、粉粒体を流出させる流出部１４、投入部１１の上面開口の蓋をする上面蓋体１５を備えたものとなっている。
【００３３】
粉粒体コンテナ１０の上部は略筒状をしており、下部は下方に行くほど径が絞られてゆく形状となっている。上面開口が投入部１１であり、粉粒体の収納空間となる収納部内壁１２の下部に流出部１４が設けられている。
収納部内壁１２と収納部外壁１３との間には空気層が設けられ、いわゆる二重壁構造となっている。このように二重壁構造となっていると粉粒体コンテナと外気との断熱効果や防湿効果が高まり、結露が生じにくくなり、粉粒体が湿気を帯びることが効果的に防止できる。
流出部１４は、粉粒体コンテナ１０の下部に設けられている粉粒体の流出部分であり、この構成例では筒状体となっている。
【００３４】
開閉弁２０は、粉粒体コンテナ１０の流出部１４の流出孔を閉鎖・開放するものであり、この構成例では、下部の形状が流出部１４の流出孔を塞ぐ形状となっており、両者が嵌合し合うものとなっている。なお、このように、流出部１４に対して開閉弁２０が栓となり、上下方向に流出部１４を開閉する仕組みであれば、粉粒体が流出部１４付近に剥き出しで露出することがなく、粉粒体コンテナ１０内部の粉粒体が湿気等の影響を受けたり、虫やゴミが付着したりするなどの不具合が起こらない。
【００３５】
図３は、流出部１４の流出孔と開閉弁２０との関係が分かりやすいように縦断面にて示した図である。つまり、流出部１４の形状と開閉弁２０の下方の形状は対応し合っており、開閉弁２０が流出部１４の蓋となっている。
なお、開閉弁２０と流出部１４との相対距離は、開放時に粉粒体がスムーズに流出していき、閉鎖時に即座に閉鎖できる程度の距離が好ましい。開放状態において３ｍｍ〜１０ｍｍ程度であれば速やかに開閉弁２０が開閉できる。ただし、開閉弁２０の操作により流出する粉体量は、後述するように、粉粒体の粒径、粉粒体の嵩密度、粉粒体間の摩擦力、流出部１４の断面積、流出部１４と粉粒体の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、その他の様々な要素により影響されるので、それら要素を検討して開閉弁２０の開閉時間を決めれば良い。
【００３６】
開閉弁２０は後述するように駆動機構３０の軸体３２の最下端に設けられており、駆動体３１の上下運動に従って上下運動を行うものとなっている。
ここで、流出部１４と開閉弁２０との位置関係は上下方向に嵌合し合うものであれば良いが、例えば、図３に示すものがある。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、流出部１４が筒体であり、一方、開閉弁２０が柱体であり、流出部１４に対して開閉弁２０が下から嵌合して流出孔を閉鎖するものとなっている。この状態では、収納部１２内の粉粒体は開閉弁２０により流出はしない。このタイプであれば、開閉弁２０は粉粒体コンテナ１０の外部下方に位置し、開閉弁２０が下方から粉粒体コンテナ１０の流出部１４の栓をするような形で流出部１４に嵌り、流出部１４から流出しつつある粉粒体を止めたり、下方から上向きに粉粒体コンテナ１０の流出部１４の栓をしていた開閉弁２０が下方に移動して流出部１４から離れ、流出部１４から粉粒体を流出させたりする。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、駆動体３１を下側に移動させて軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０が下方に移動すると、流出部１４が開放され、収納部１２内の粉粒体２００は下方に流出して行く。
【００３９】
図３（ｃ）に示すように、駆動体３１を上側に移動させて軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０が上方に移動すると、流出部１４が閉鎖され、収納部１２内の粉粒体２００は開閉弁２０により流出が止まる。
【００４０】
もし逆に、開閉弁２０が粉粒体コンテナ１０の内部に位置し、流出部１４に対して上方から栓をする構造を検討してみると、高速に動作、例えば上下運動する開閉弁２０が粉粒体コンテナ１０の内部で粉粒体の中で高速に移動することとなり、粉粒体によって開閉弁２０の移動が妨げられる上に、開閉弁２０の外壁面と流出孔の内壁面との間に多量の粉粒体が挟み込まれてしまい、開閉弁２０の開閉動作を繰り返すと装置の故障を招くおそれが生じてしまう。
【００４１】
一方、図３に示す位置関係の場合、開閉弁２０は粉粒体コンテナ１０の外部で高速に移動するので粉粒体に移動を妨げられることはなく、開閉弁２０と流出部１４との間に挟み込まれる粉粒体の量も比較的少ない構造であるので、繰り返し作動しても装置の故障が起こりにくいというメリットがある。
【００４２】
駆動機構３０は、開閉弁２０を駆動するものであり、この例では開閉弁２０を上下方向に駆動させるものとなっており、駆動体３１と、軸体３２、筐体３３を備えている。
【００４３】
駆動体３１は、後述する制御機構４０からの制御信号に従って電気的に上下運動を行うアクチュエーターである。例えば、ソレノイドなどでも良い。粉粒体をある程度正確に計り取るため、駆動体３１もある程度高速に動作する必要がある。動作速度は限定されないが、開閉弁２０と流出部１４との相対距離にもよるが、開閉弁２０を流出部１４に対して１秒以内に開閉できるものが好ましい。
【００４４】
軸体３２は、駆動体３１の駆動力を開閉弁２０に伝達する棒状の構造物であり、ステンレス軸体やプラスチック軸体で抗菌処理を施しておくことが好ましい。
【００４５】
筐体３３は駆動体３１を覆うものであり、形状は様々な形状があり得る。この例では、筐体３３内部に駆動体３１を内蔵している構造となっている。この構成例では、駆動体３１と筐体３３が蓋体１５の上に設けられ、粉粒体コンテナ１０の外にある構成となっている。軸体３２が駆動体３１から開閉弁２０まで通貫した構造となっている。
【００４６】
次に、この構成例では、図１、図２には図示していないが、付勢バネ３５を備えた構造例となっている。付勢バネ３５は駆動体３１および開閉弁２０のオフ状態を維持するための付勢バネであり、その役割は粉粒体ディスペンサー１００の休止状態において、流出部１４の開閉弁２０による閉鎖状態を安定して維持せしめることである。付勢バネ３５は、筐体３３の中に仕込まれており、駆動体３１が上側移動をして開閉弁２０が閉鎖状態となった後、駆動体３１の電位をオフとしても、その後駆動体３１の姿勢がそのまま保持できるように付勢バネ３５が仕込まれている。
【００４７】
駆動体３１は例えばソレノイドなどのアクチュエーターであり、駆動体３１の動作に連動して開閉弁２０が上下運動する構造となっている。開閉弁２０による流出部１４の開閉運動を高速に行うためには、例えば、下側移動時には駆動体３１に対して＋電位、上側移動時には駆動体３１に−電位を与えて駆動体３１を能動的に作動させれば良いが、開閉弁２０の閉鎖状態は粉粒体ディスペンサー１００の休止状態でもあり、駆動体３１を上側に維持しなければならないが、姿勢保持のために駆動体３１に対して常に−電位を与え続ける必要があるとすると電力が無駄に浪費されてしまう。そのため、駆動体３１の上側移動時には駆動体３１に高速移動のための−電位を一時的に与えて駆動体３１が上側移動をした後、駆動体３１の電位をオフとしても、その後駆動体３１の姿勢がそのまま保持できるように付勢バネ３５が仕込まれている。なお、付勢バネ３５の付勢力は駆動体３１のオン・オフ動作を妨げない程度のものとする必要がある。
【００４８】
図４は駆動体３１の動作と、付勢バネ３５による姿勢維持との関係を模式的に示す図である。この例では、付勢バネ３５は軸体３２に設けられているフランジ３２１と筐体３３のフランジ３３１との間に張られているものとする。
【００４９】
図４（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の休止状態を表している。駆動体３１の信号線には電位は与えられておらず、駆動体３１はオフ状態にあるが、付勢バネ３５により軸体３２のフランジ部分が上方に押し上げられて軸体３２が上方に維持されている。図示していないが、開閉弁２０が流出部１４に嵌合して流出部１４を閉鎖している。
【００５０】
図４（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体供給状態を示している。駆動体３１の信号線には＋電位が与えられ、駆動体３１は下側への移動状態となり、軸体３２が押し下げられ下方に高速に移動する。開閉弁２０が流出部１４から離れ、流出部１４が開放され、粉粒体が流出部１４から流出する。この状態では図４（ｂ）に示すように駆動体３１の駆動力により付勢バネ３５は縮められている。
【００５１】
図４（ｃ）は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体流出停止動作を表している。駆動体３１の信号線には−電位が与えられ、駆動体３１は上側への移動状態となり、軸体３２が押し上げられ上方に高速移動する。開閉弁２０が流出部１４に嵌合して、流出部１４が閉鎖され、粉粒体の流出部１４からの流出が停止する。この状態では図４（ｃ）に示すように付勢バネ３５は図４（ａ）の状態に戻っている。
【００５２】
次に、図４（ｃ）から図４（ｄ）に示すように、駆動体３１の駆動を停止したとする。駆動体３１の信号線の電位は−電位からオフ電位（０電位）となり、駆動体３１はオフ状態に戻るが、付勢バネ３５により軸体３２のフランジ部分３３１が上方に押し上げられて軸体３２が上方に維持され、開閉弁２０が流出部１４に嵌合したままで流出部１４の閉鎖状態が維持される。つまりこの状態では図４（ｄ）に示すように駆動体が休止状態にあっても付勢バネ３５の付勢力により軸体３２は下に落ちずに図４（ｄ）の状態を維持し続けることができる。
このように、付勢バネ３５を設けることで、少ない電気エネルギーにて流出部１４の開閉状態の安定した制御ができる。
【００５３】
制御機構４０は、駆動機構３０による流出孔の開放時間を制御する制御要素である。制御信号が駆動機構３０に与えられると、駆動体３１のオン・オフの状態が制御でき、開閉弁２０の開閉が制御できる。この構成例では、制御機構４０と駆動機構３０の間にコード４１がつながれ、通電とともに制御信号が与えられる構造となっている。制御信号は特に限定されないが、駆動体３１のオン・オフ制御方式に合わせれば良い。この例では、制御機構４０が与える制御信号電位がハイで駆動体３１がオンとなり下側に移動し、開閉弁２０が開放状態となり、制御機構４０が与える制御信号電位がローで駆動体３１がオフとなり、仕込みバネの付勢により上側に戻り、開閉弁２０が閉鎖状態となる。
【００５４】
なお、粉粒体２００の流出量は、粉粒体２００の粒径、粉粒体２００の嵩密度、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積、流出部１４と粉粒体２００の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、開閉弁２０の開放時間など、様々な要素により影響を受けるが、このうち制御機構４０により動的に制御できる要素は、開閉弁２０の開放時間である。制御機構４０は他の要素を考慮しつつ、所望の粉粒体２００の流出量となるよう開閉弁２０の開放時間を制御する。
【００５５】
支持台５０は、収納コンテナ１０を支持する支持台である。多様なデザインが可能であるが、この例では収納コンテナ１０の背面から底面下方にわたり支持する形状となっている。
【００５６】
ファンネル６０は、流出部１４の下部に取り付けられたいわゆる漏斗状の構造物であり、流出部１４から流出した粉粒体が散らばることなく、コップなどの受皿３００に流れ込むように、粉粒体の流れを整えるものである。
以上が本発明の粉粒体ディスペンサー１００の構成例である。
【００５７】
次に、本発明の粉粒体ディスペンサー１００を用いて、目標とする粉粒体２００の供給量に対して、制御機構が開閉弁２０の開閉を複数回繰り返し、粉粒体２００を小分けに複数回計り取る制御方法について述べる。
【００５８】
まず、粉粒体２００の流出量Ｑ(ｇ)は、粉粒体２００の粒径ｒ(ｍｍ)、粉粒体２００の嵩密度ρ(ｇ／ｍｍ３)、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積ｄ(ｍｍ２)、流出部１４と粉粒体の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)など多様な要素により影響を受ける。つまり、開閉弁２０の開放状態で流出部１４から１秒間に流出する粉粒体の量をＷ(ｇ/ｔ)とすると、粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)は、Ｑ(ｇ)＝Ｗ(ｇ/ｔ)・Ｔ(ｔ)となる。
【００５９】
ここで、１秒間に流出する粉粒体の量であるＷ(ｇ/ｔ)は、粉粒体２００の粒径ｒ(ｍｍ)、粉粒体２００の嵩密度ρ(ｇ／ｍｍ３)、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積ｄ(ｍｍ２)、流出部１４と粉粒体の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、その他多様な要素に依存するが設計段階でこのＷ(ｇ/ｔ)は計算や実験などで決めることができる。
【００６０】
開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)は制御機構４０により動的に制御できるので、所望の粉粒体２００の流出量Ｑ(ｇ)となるように、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)を制御する。
【００６１】
ここで、粉粒体ディスペンサー１００により数回に小分けして粉粒体を流出させ、粉粒体２００の流出量Ｑ(ｇ)を制御する工夫について説明する。
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)に対して、粉粒体ディスペンサー１００の供給量をＱ１，・・・，Ｑｎ（ｎは２以上の自然数）のｎ回に小分けし、その合計がＱとなるように制御する。つまり、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＋・・・＋Ｑｎとなるように制御する。
【００６２】
ここで、制御機構４０による開閉弁２０の駆動制御としては、開閉弁２０をｎ回に小分けして駆動制御して、それぞれの開閉時間を、Ｔ１，・・・，Ｔｎとし、流出する粉粒体の量が、Ｑ１＝Ｗ・Ｔ１，Ｑ２＝Ｗ・Ｔ２，Ｑｎ＝Ｗ・Ｔｎとなるように制御する。粉粒体の流出量Ｑは結局（数３）のように制御できる。
【数３】
【００６３】
このように目標とする粉粒体供給量Ｑに対して、小分けによりｎ回に分けて粉粒体を供給するメリットは以下のように説明できる。開閉弁２０を開放直後、開閉弁２０上部に位置していた粉粒体が静止状態から落ち始める。それら粉粒体が落下し始めると上の粉粒体が次々に下方に移動して流出して行くが、実施例１で述べたように、粉粒体同士の摩擦などにより、下の粉粒体が流出しても上の粉粒体が下に移動し切れずに収納コンテナ１０内部に小空間が生じることがある。このように小空間が生じる状況が発生すると、時間当たりに流出する量Ｗ(ｇ/ｔ)が変動してしまうので、開閉時間Ｔ(ｔ)を制御するのみでは、粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を正しく制御することができない。つまり、開閉弁２０の開放時間が長くなるとこの小空間が発生しやすいので、粉粒体供給量Ｑ(ｇ)にバラツキが生じやすい。そこで、開閉弁２０の１回１回の開放時間を短くした方が１回１回計量する粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を正しく制御できるわけである。
【００６４】
上記の粉粒体の小分け供給の方が、計量精度が上がることを実験結果にて示す。
下記の３通りの実験を行った。
【００６５】
実験１は、粉粒体として市販の粉末ミルクティーの粉を用いた。粉末ミルクティーの粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、粉末ミルクティーの粉同士の摩擦力、流出部１４と粉末ミルクティーの粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１２ｇとした。
【００６６】
図５（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して１回の開閉により１２ｇを計り取った結果である。図５（ａ）に示すように目標１２ｇに対してどうしてもバラツキが生じてしまうことが分かる。目標１２ｇの上下１５％の範囲を超えるバラツキも存在する。
【００６７】
一方、図５（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉を２回に小分けし、１回１回の開閉弁２０の開閉時間を調整して合計２回の開閉により１２ｇを計り取った結果である。図５（ｂ）に示すように目標１２ｇに対して比較的精度良く計量できていることが分かる。すべての計量結果が目標１２ｇの上下１５％以内に収まっている。
【００６８】
実験２は、粉粒体として実験１とは別の市販の粉末果実飲料の粉を用いた。当該粉末果実飲料の粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、当該粉末果実飲料の粉同士の摩擦力、流出部１４と当該粉末果実飲料の粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１３．５ｇとした。
【００６９】
図６（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して１回の開閉により１３．５ｇを計り取った結果である。図６（ａ）に示すように目標１３．５ｇに対してどうしてもバラツキが生じてしまうことが分かる。目標１３．５ｇの上下１５％の範囲を超えるバラツキも存在する。
【００７０】
一方、図６（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉を２回に小分けし、１回１回の開閉弁２０の開閉時間を調整して合計２回の開閉により１３．５ｇを計り取った結果である。図６（ｂ）に示すように目標１３．５ｇに対して比較的精度良く計量できていることが分かる。すべての計量結果が目標１３．５ｇの上下１５％以内に収まっている。
【００７１】
実験３は、粉粒体として、実験１および実験２とは別の市販の粉末飲料の粉を用いた。当該粉末飲料の粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、当該粉末飲料の粉同士の摩擦力、流出部１４と当該粉末飲料の粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１５．５ｇとした。
【００７２】
図７（ａ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉弁２０の開閉時間を調整して１回の開閉により１５．５ｇを計り取った結果である。図７（ａ）に示すように目標１５．５ｇに対してどうしてもバラツキが生じてしまうことが分かる。目標１５．５ｇの上下１５％の範囲に収まっているがバラツキは依然多い。
【００７３】
一方、図７（ｂ）は、粉粒体ディスペンサー１００の開閉を３回に小分けし、１回１回の開閉弁２０の開閉時間を調整して合計３回の開閉により１５．５ｇを計り取った結果である。図７（ｂ）に示すように目標１５．５ｇに対して比較的精度良く計量できていることが分かる。すべての計量結果が目標１５．５ｇの上下１５％以内に収まっている。
以上の実験でも示されたように、粉粒体ディスペンサーを用いて粉粒体を小分け供給した方が、計量精度が向上することが分かる。
【実施例２】
【００７４】
実施例２は、駆動体を筐体の内部に包含させて粉粒体の内部に埋設した構成とし、流出部の開閉のために駆動体３０が上下運動を行う際に駆動体３０を包含している筐体や振動板が振動することを利用して粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する機能を備えたものである。
【００７５】
図８は、本発明の実施例２にかかる粉粒体ディスペンサー１００ａの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図であり、図９は側面図である。
図８および図９に示すように、粉粒体ディスペンサー１００ａは、実施例１と同様、粉粒体コンテナ１０、開閉弁２０、駆動機構３０ａ、制御機構４０、支持台５０、ファンネル６０を備えている。図２の側面図に示す支持台５０は模式的に示しており、実際の粉粒体コンテナ１０に対するアタッチメント機構などは図示を省略している。
なお、本実施例２の構成要素の説明において、実施例１で説明した説明と同じ場合はその説明を省略する。
【００７６】
粉粒体コンテナ１０は、実施例１に示した粉粒体コンテナ１０と同様で良く、開閉弁２０も、実施例１と同様で良く、駆動機構３０の軸体３２の最下端に設けられており、駆動体３１の上下運動に従って上下運動を行うものであり、流出部１４と開閉弁２０との位置関係は上下方向に嵌合し合うものである。また、制御機構４０も、実施例１と同様、駆動機構３０による流出孔の開放時間を制御する制御要素であり、制御信号が駆動機構３０に与えられると、駆動体３１のオン・オフの状態が制御でき、開閉弁２０の開閉が制御できるものである。
【００７７】
図１０は駆動機構３０と軸体３２の先端に設けられている開閉弁２０を一体に取り出して模式的に示した図である。
駆動機構３０は、開閉弁２０を駆動するものであり、この例では開閉弁２０を上下方向に駆動させるものとなっており、駆動体３１と、軸体３２、筐体３３を備えている。また、図１０の構成例では、筐体３３に接続された振動板３４、付勢バネ３５（図１０には図示せず）を備えている。
【００７８】
駆動体３１は、実施例１と同様、制御機構４０からの制御信号に従って電気的に上下運動を行うアクチュエーターである。例えば、ソレノイドなどでも良い。粉粒体をある程度正確に計り取るため、駆動体３１もある程度高速に動作する必要がある。動作速度は限定されないが、開閉弁２０と流出部１４との相対距離にもよるが、開閉弁２０を流出部１４に対して１秒以内に開閉できるものが好ましい。
【００７９】
軸体３２は、実施例１と同様、駆動体３１の駆動力を開閉弁２０に伝達する棒状の構造物であり、ステンレス軸体やプラスチック軸体で抗菌処理を施しておくことが好ましい。
【００８０】
筐体３３は駆動体３１を覆うものであり、形状は様々な形状があるが、この例では図１０に示すように、その上面が半球形で側面が円筒形であり、いわゆるカプセル形状となっており、筐体３３内部に駆動体３１を内蔵している構造となっている。後述するように駆動体３１の動作により生じる振動が伝わり、筐体３３自身も振動するものとなっている。
【００８１】
振動板３４は、筐体３３に接続された構造物であり、後述するように駆動体３１および筐体３３が振動すると振動板３４も連動して振動する。例えば、振動板３４が板状の部材であれば、駆動体３１および筐体３３の振動によってより一層大きく振動することができる。この構成例では振動体３４の外周は円盤状となっている。ある程度の可撓性を備えたものであれば、駆動体３１および筐体３３の上下運動により振動が伝わりやすくなる。
【００８２】
付勢バネ３５は駆動体３１および開閉弁２０のオフ状態を維持するための付勢バネである。付勢バネ３５の役割は粉粒体ディスペンサー１００の休止状態において、流出部１４の開閉弁２０による閉鎖状態を安定して維持せしめることである。
【００８３】
次に、駆動機構３０が粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形となっている点について説明する。粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形となっている。つまり、駆動機構３０のすべての部材が粉粒体コンテナ１０の内部に設けられている。
【００８４】
第１の効果は、高速で電気的に動作するアクチュエーター３１を粉粒体から保護するという効果である。ソレノイドなど電気的に駆動するアクチュエーター３１は細かい粉粒体が機構内部に入り込むと不具合を起こすおそれがあるところ、本発明では、駆動機構３０全体が粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形で搭載されている点が特徴であるので、駆動体３１の中に直接粉粒体が入り込まないように筐体３３でしっかりと覆っておく必要がある。
【００８５】
第２の効果は、粉粒体がアクチュエーター３１の隙間などに滞留しないように滑らかに重力により下方に導きやすい形状となっている。本発明では、駆動機構３０全体が粉粒体コンテナ１０の内部において粉粒体に埋没する形で搭載されている点が特徴であるので、粉粒体コンテナ１０内に存在する構成要素が滑らかな曲面を備えた形状でなければ、粉粒体３０の下方への移動が妨げられ、滞留してしまう。そこで、駆動体３１を滑らかな曲面を持つ筐体３３で覆うことにより、粉粒体の下方への移動を促す効果が得られる。
【００８６】
第３の効果は、粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整える効果である。
図１１は、筐体３３の振動により粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整える効果を模式的に示す図である。
図１１（ａ）は、粉粒体の状態が悪く、粉粒体の内部で空間が生じる不具合が発生している様子を示す図である。本来、粉粒体は流出孔に近い下方から粉粒体コンテナ１０外に流出してゆき、下の粉粒体が流出して上の粉粒体が次々に下方に移動してゆくが、粉粒体同士の摩擦などにより、下の粉粒体が流出しても上の粉粒体が下に移動せずに、図１１（ａ）に示すように、小さな空間が生じてしまうことがある。小さな空間が生じてしまうと開閉弁２０の開閉時間のみで制御を試みると、小さな空間が崩れてゆく時間なども影響し、想定していた分量の粉粒体が流出しないおそれがある。
【００８７】
そこで、本発明では、図１１（ｂ）に示すように、流出部１４の開閉のために駆動体３１が上下運動を行う際に駆動体３１を包含している筐体３３や振動板３４が振動することを利用して粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態を整え、小さな空間などが生じることを防止する。つまり、駆動体３１が動作して開閉弁２０を上下運動させた際に、筐体３３に生じる振動により筐体３３の周辺にある粉粒体に振動を与え、粉粒体コンテナ１０の内部の粉粒体の状態を整えることができる。駆動体３１は高速に上下運動をするため筐体３３も細かく速い振動が生じることとなる。この構成例では、筐体３３に振動板３４が設けられているので筐体３３と振動板３４が振動することとなる。筐体３３は、粉粒体コンテナ１０の中央に収まっているが、振動板３４は、粉粒体コンテナ１０の径に近い大きさを持っているので、収納部内壁１２の径全体にまたがっており、粉粒体コンテナ１０内に粉粒体を適量投入している状態において、振動が粉粒体全体に均一に伝わることとなる。振動により粉粒体コンテナ１０内での粉粒体の状態が整えられると、生じた小さな空間がすぐに崩れて密に埋まることとなり、次回の開閉弁２０の開放時にすみやかに粉粒体が流出することとなる。
以上が実施例２の粉粒体ディスペンサー１００の構成例である。
【００８８】
次に、粉粒体ディスペンサー１００の動作を説明する。なお、図１２〜図１５のいずれも、分かりやすいように縦断面図にて示し、振動板３４など一部構造物の図示を省略している。なお、以下の説明では、制御機構４０が与える制御信号電位がハイで駆動体３１がオンとなり下側に移動し、開閉弁２０が下に移動して流出部１４が開放状態となり、制御機構４０が与える制御信号電位がローで駆動体３１がオフとなり、仕込みバネの付勢により上側に戻り、開閉弁２０が閉鎖状態となり、流出部１４が閉鎖状態となる。
【００８９】
なお、粉粒体２００の流出量が、粉粒体２００の粒径、粉粒体２００の嵩密度、粉粒体２００間の摩擦力、流出部１４の断面積、流出部１４と粉粒体２００の摩擦力、収納コンテナ１０の内壁面形状、開閉弁２０の開放時間など、様々な要素により影響を受ける点は実施例１と同様であり、制御機構４０が他の要素を考慮しつつ、所望の粉粒体２００の流出量となるよう開閉弁２０の開放時間を制御する。
【００９０】
図１２は、粉粒体ディスペンサー１００の休止状態を表している図である。
粉粒体２００は粉粒体コンテナ１０の投入口１１から収納部内壁１２内に投入され、図１２に示すように適量を充填しておく。図１２の状態では開閉弁２０は流出部１４の中に収まり流出部１４は閉鎖された状態である。なお、図１２の下側に示すように、駆動体３１の信号線の制御信号はオフ信号となっている。
【００９１】
図１３は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体供給状態を示している図である。駆動体３１は下側への移動状態となり、軸体３２が押し下げられ下方に高速移動する。開閉弁２０が流出部１４から離れ、流出部１４が開放され、粉粒体が流出部１４から流出している。なお、図１３の下側に示すように、駆動体３１の信号線の制御信号は＋電位となっている。
【００９２】
粉粒体の供給量は、駆動体３１の信号線に与える＋電位を維持する時間を制御機構４０により調整することにより制御する。この例では駆動体３１の信号線の＋電位はＴ秒である。流出部１４の開放状態で流出部１４から１秒間に流出する粉粒体の量をＷ(ｇ/ｔ)とすると、粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)は、Ｑ＝Ｗ(ｇ/ｔ)・Ｔ(ｔ)となる。なお、１秒間に流出する粉粒体の量であるＷ(ｇ/ｔ)は、粉粒体の粒径ｒ(ｍｍ)、粉粒体の嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、流出部１４の断面積ｄ(ｍｍ２)、その他、粉粒体間の摩擦力、流出部１４と粉粒体間の摩擦力、収納コンテナの内壁面形状、その他様々な要素に依存するが、それら要素を加味してＷ(ｇ/ｔ)は設計段階で事前に把握することができる。
この図１３では、粉粒体の流出により、一時的に粉粒体コンテナ１０内において小空間が生じてしまったものとする。
【００９３】
図１４は、粉粒体ディスペンサー１００の粉粒体流出停止状態を表している図である。駆動体３１は上側への移動状態となり、軸体３２が押し上げられ上方に高速移動する。開閉弁２０が流出部１４に嵌合して、流出部１４が閉鎖され、粉粒体の流出部１４からの流出が停止している。なお、図１４の下側に示すように、制御信号は駆動体３１の信号線は−電位となっている。
【００９４】
上記したように、図１３から図１４へ遷移する時間は、Ｔ秒である。粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)はＷ(ｇ/ｔ)・Ｔ(ｔ)となり、粉粒体の供給量Ｑ(ｇ)を制御することができる。
なお、この図１４の例では、駆動体３１の上側移動の勢いにより筐体３３に振動が生じ、粉粒体コンテナ１０内の粉粒体の状態が整えられ、粉粒体が下方に沈み、粉粒体コンテナ１０内において一時的に生じていた小空間も埋まり、粉粒体が均一な状態に戻っている。
【００９５】
図１５は、粉粒体ディスペンサー１００が休止状態に戻った状態を示している図である。図１５の下側に示すように、駆動体３１の信号線の電位は−電位からオフ電位（０電位）となり、駆動体３１もオフ状態に戻っている。付勢バネ３５により軸体３２のフランジ部分が上方に押し上げられて軸体３２が上方に維持され、開閉弁２０が流出部１４に嵌合したままで流出部１４の閉鎖状態が維持される。
【００９６】
図１２は、外部から粉粒体の粉粒体コンテナ１０内への供給状態を示しているが、その後は、図１３から図１５の状態を繰り返すことにより、所定量の粉粒体を供給することができる。粉粒体コンテナ１０内の粉粒体の充填量が減少して所定量以下となると、図１２のように、再度、粉粒体を充填すれば良い。
【実施例３】
【００９７】
実施例３として、本発明の粉粒体ディスペンサー１００ｂを説明する。
実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂは、嵩比重が軽くかつ摩擦係数が大きいという、粉ミルク、ポタージュスープ粉末、野菜スープ粉末等のいわゆる「流れにくいパウダー」である特殊な粉粒体２００ｂをより精度良く計り取ることができるように、開閉弁の形状や流出部の長さ等を改良した粉粒体ディスペンサー１００ｂである。
【００９８】
まず、上記したいわゆる「流れにくいパウダー」である特殊な粉粒体２００ｂの場合における問題点を説明する。
図１６は、嵩密度が軽く摩擦力が大きな粉粒体２００ｂの場合に実施例１の粉粒体ディスペンサー１００内で起こりえる現象と、実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂの工夫を分かりやすいように示した図である。
一般の粉粒体であれば、図５〜図７に示した検証実験のように、実施例１に示した本発明の粉粒体ディスペンサー１００や、実施例２に示した本発明の粉粒体ディスペンサー１００ａであれば、十二分に精度の良い粉粒体の計り取りができる。しかし、上記の嵩比重が軽くかつ摩擦係数が大きいという特性を持つ粉粒体２００ｂの場合、粉粒体２００ｂの流れにおける物理的性質がバラツキやすく、開閉弁２０の開閉時間だけでは粉粒体の流出量の計算誤差が生じるおそれがある。また、実施例１に示した本発明の粉粒体ディスペンサー１００の構成のまま、嵩比重が軽くかつ摩擦係数が大きいという特性を持つ２００ｂを取り扱った場合、図１６（ａ）に示すように、流出部１４という径の比較的小さな筒状体の中で２００ｂ同士の摩擦などで詰まってしまうという現象も生じるおそれがある。
そこで、このような特性を持つ特殊な２００ｂも正確に計り取ることができるように図１６（ｂ）に示すような工夫を加えたものが、本実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂである。
【００９９】
実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂは、粉粒体コンテナ１０ｂの下部に設けられている流出部１４ｂが筒状体であり実施例１に示したものよりも長さが長くなっており、さらに、開閉弁２０ｂの形状が中央部分に窪みが設けられたいわゆる“鼓形状”となっている。
【０１００】
図１７は、本発明の実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの一構成例の内部が分かりやすいように断面で示した正面図であり、図１８はその側面図である。
図１７および図１８に示すように、粉粒体ディスペンサー１００ｂは、実施例１と同様、粉粒体コンテナ１０ｂ、開閉弁２０、駆動機構３０ｂ、制御機構４０、支持台５０、ファンネル６０を備えている。実際の粉粒体コンテナ１０に対するアタッチメント機構などは図示を省略している。
なお、本実施例３の構成要素の説明において、実施例１で説明した説明と同じ場合はその説明を省略する。
【０１０１】
粉粒体コンテナ１０ｂは、実施例１に示した粉粒体コンテナ１０と同様、粉粒体２００ｂの投入口となる投入部１１と、投入された粉粒体２００ｂの収納空間となる収納部内壁１２と、収納部内壁１２を覆う収納部外壁１３と、粉粒体２００ｂを流出させる流出部１４ｂ、投入部１１の上面開口の蓋をする上面蓋体１５を備えたものであるが、流出部１４ｂが異なったものとなっている。
【０１０２】
流出部１４ｂは、実施例１に示した図１、図２の構造に比べ、流出部１４ｂの長さ（筒の軸方向の長さ）が長くなっている。また、流出部１４ｂの上面付近には後述するように開閉弁２０ｂの上側の嵌合形状２１と嵌合して塞がれる嵌合形状１４１を備え、下面付近には後述するように開閉弁２０ｂの下側の嵌合形状２２と嵌合して塞がれる嵌合形状１４２を備えている。
【０１０３】
開閉弁２０ｂは、駆動機構３０の軸体３２の最下端に設けられており、駆動体３１の上下運動に従って上下運動を行い、流出部１４ｂの流出孔を開閉するものであるが、実施例１に示した図１、図２の構造に比べ、形状が異なっている。
開閉弁２０ｂの長さは、流出部１４ｂの長さより長く、上端面の形状が流出部１４ｂの筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状２１を備え、下部には流出部１４ｂの筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状２２を備えている。さらに、中央部分の径が流出部１４ｂの径よりも小さくなっており、中央部分と流出部１４ｂの間隙には粉粒体が流れ込む構造となっている。図１７、図１８の構成例では、上下の径が大きく中央付近の径が小さい、いわゆる“略鼓型”となっている。
【０１０４】
開閉弁２０ｂと流出部１４ｂとの配置関係は、図１７、図１８に示すように、開閉弁２０ｂの上部が流出部１４の筒状体の上方に位置し、開閉弁２０ｂの下部が流出部１４ｂの筒状体の下方に位置する関係となっている。
このように開閉弁２０ｂの外形が鼓型をしており、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂとの配置関係が上記のような位置関係であれば、以下の２つの効果を奏することができる。
図１９は、実施例３にかかる粉粒体ディスペンサー１００ｂの流出部１４の流出孔と開閉弁２０により奏される効果を分かりやすいように縦断面にて示した図である。
【０１０５】
第１の効果が、いわゆる“升目機能”である。つまり、開閉弁２０ｂの一回の開閉動作において下方に流出させる粉粒体２００ｂの分量を正確に安定させる効果である。
開閉弁２０ｂが鼓型をしているので、図１９（ａ）に示すように、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの間には隙間があり、この隙間に粉粒体２００ｂが入り込むが、この隙間の容積が一定量（ここではＱ１(ｇ)とする）であるため、この隙間を、粉粒体２００ｂを計り取る升目として利用できる。つまり、開閉弁２０ｂの一回の開閉動作において下方に流出する粉粒体２００ｂの分量はＱ１(ｇ)となる。
【０１０６】
第２の効果が、いわゆる“落下支援効果”である。つまり、開閉弁２０の一回の開閉動作において下方に流出させる粉粒体２００ｂを下方に落下させるきっかけを与えて確実に所定量の粉粒体が下方に落下するよう支援する効果である。
開閉弁２０ｂが鼓型をしているので、上記のように開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの間の隙間に入り込む形で計り取られている所定量の粉粒体２００ｂに対して、鼓型の開閉弁２０ｂが下方に移動することにより、鼓の上部の出っ張りである嵌合形状２１から中央部分に至るまでの曲面が粉粒体２００ｂを押し下げ、摩擦力で止まっている粉粒体２００ｂの塊を優しく壊しながら下方に落下するきっかけを与えることができる。
【０１０７】
まず、第１の効果のいわゆる“升目機能”は以下のように説明できる。
例えば、図１９（ａ）に示すように、開閉弁２０ｂが上側に移動した場合、上側の嵌合形状２１が、流出部１４ｂの上側の嵌合形状１４１とは離れて隙間が生じる一方、下側の嵌合形状２２が、流出部１４ｂの下側の嵌合形状１４２に対して嵌まり込んだ状態となる。この状態では、粉粒体コンテナ１０の下方部分において、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの上面には隙間が生じており、粉粒体２００ｂが開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの間の隙間に流れ込むことができる。しかし、流出部１４の下面側では、開閉弁２０ｂの下方の嵌合形状２２と流出部１４ｂの下面の嵌合形状１４２が嵌合し合って隙間がなく、粉粒体２００ｂの下方への流出は停止されている。このように、開閉弁２０ｂが閉鎖状態のとき、開閉部２０ｂと流出部１４ｂの隙間には一定量の粉粒体２００ｂが流れ込むものの、下方には流出しない。あたかも升目に一定量の粉粒体を計り取るような機能が発揮される。
【０１０８】
次に、第２の効果の“落下支援効果”は以下のように説明できる。
図１９（ｂ）に示すように、開閉弁２０ｂが下側に移動して行くに従って、下側の嵌合形状２２は、流出部１４ｂの下側の嵌合形状１４２とは離れて隙間が生じる。この隙間から粉粒体２００ｂが下方への流出が開始する。ここで、開閉弁２０ｂには鼓上部の出っ張りである嵌合形状２１から中央部分に至るまでの曲面が摩擦力で流出部１４ｂの筒状体の中に止まっている粉粒体２００ｂの塊を優しく押し下げて壊しながら下方へ移動することとなる。そのため、流出部１４ｂの筒状体の中に止まっている粉粒体２００ｂが下方に落下するきっかけを与えることができる。
【０１０９】
そして、図１９（ｃ）に示すように、下方へ流出する粉粒体２００ｂの分量は、第１の効果の“升目機能”により計り取られている一定量となる。
【０１１０】
なお、図１９（ｃ）に示すように、開閉弁２０ｂが下側に移動した結果、上側の嵌合形状２１が流出部１４ｂの上側の嵌合形状１４１に対して嵌まり込んだ状態となれば、粉粒体コンテナ１０から新たに流れ込んでくる粉粒体２００ｂは一時的に遮断されるため、“升目機能”により計り取られている一定量の粉粒体２００ｂのみが下方へ流出する。
もっとも、前提となっているパウダーはいわゆる“流れにくいパウダー”であるため、上側の嵌合形状２１が流出部１４ｂの上側の嵌合形状１４１に対して完全に嵌まり込んだ状態でなく、少しの隙間がある状態でも、実態としては、粉粒体コンテナ１０から新たに流れ込んでくる粉粒体２００ｂは一時的に遮断される。
【０１１１】
なお、前述した実施例１の粉粒体ディスペンサー１００の場合は、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)を制御機構４０により動的に制御し、所望の粉粒体２００ｂの流出量Ｑ(ｇ)となるように、開閉弁２０の開放時間Ｔ(ｔ)を制御したが、本実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂの場合は、開閉弁２０の１回の開閉動作で計り取れる量が升目の量であるので、制御機構４０により開閉の回数を制御することにより、所望の粉粒体２００ｂの流出量Ｑ(ｇ)となるように、開閉弁２０の動作を制御する。なお、計り取る量が升目の整数倍であることが好ましい。
【０１１２】
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)に対して、粉粒体ディスペンサー１００ｂの供給量をＱ１，・・・，Ｑｎ（ｎは２以上の自然数）のｎ回に小分けし、その合計がＱ（ｇ）となるように制御する。つまり、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＋・・・＋Ｑｎとなるように制御するが、この実施例３の升目機能の粉粒体ディスペンサー１００ｂでは、開閉弁２０ｂの１回の開閉動作で計り取られるパウダーの分量は等量、つまり、Ｑ１＝Ｑ２＝・・・＝Ｑｎである。
結局、以下の数式で表現できる。
【数４】
（Ｑ１は開閉弁２０ｂと流出部１４ｂで形成される升目の容積）
【０１１３】
なお、升目機能で計り取れる量は、開閉弁２０ｂと流出部１４ｂの隙間の容積に依存することとなるので、開閉弁２０ｂが複数サイズ取り揃えておき、用途に応じてその容積を変えるという運用も可能である。
【０１１４】
次に、本実施例３の粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて、いわゆる“流れにくいパウダー”である粉末を用いて、目標とする粉粒体２００ｂの供給量を設定して開閉弁２０の開閉を複数回繰り返し、粉粒体２００ｂを小分けに複数回計り取る実験を行った。
下記の２通りの実験を行った。
【０１１５】
実験１は、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体として、市販のポタージュスープ粉末の粉を用いた。ポタージュスープ粉末の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、ポタージュスープ粉末同士の摩擦力、流出部１４ｂとポタージュスープ粉末との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、升目機能による精度向上に絞って説明する。計り取る目標供給量は９ｇとした。
【０１１６】
図２０（ａ）は、比較実験として、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いて３回の開閉動作によりポタージュスープ粉末を９ｇ計り取った結果である。図２０（ａ）に示すように、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００でも、実施例目標９ｇに対してある程度精度良く計り取ることができている。
【０１１７】
一方、図２０（ｂ）は、実施例３の升目機能を備えた粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて３回の開閉動作によりポタージュスープ粉末を９ｇ計り取った結果である。図２０（ｂ）に示すように目標９ｇに対して非常に精度良く計量できていることが分かる。
つまり、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体の場合であれば、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いるよりも、実施例３に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いた方がより一層、バラツキがなく計り取れていることが分かる。
【０１１８】
実験２は、粉粒体として実験１とは別の市販の野菜スープの粉を用いた。当該粉末果実飲料の粉の粒径ｒ(ｍｍ)、嵩密度ρ(ｇ/ｍｍ３)、当該粉末果実飲料の粉同士の摩擦力、流出部１４ｂと当該野菜スープの粉との摩擦力、その他要素についてはここでは省略し、小分け供給による精度向上に絞って説明する。粉粒体ディスペンサー１００の目標供給量は１５ｇとした。
【０１１９】
図２１（ａ）は、比較実験として、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いて３回の開閉動作により野菜スープ粉末を１５ｇ計り取った結果である。図２１（ａ）に示すように、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００でも、実施例目標１５ｇに対してある程度精度良く計り取ることができている。
【０１２０】
一方、図２１（ｂ）は、実施例３の升目機能を備えた粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて５回開閉し、野菜スープ粉末を１５ｇ計り取った結果である。図２１（ｂ）に示すように目標１５ｇに対して非常に精度良く計量できていることが分かる。
つまり、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体の場合であれば、実施例１に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００を用いるよりも、実施例３に示した構成例の粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いた方がより一層、バラツキがなく計り取れていることが分かる。
【０１２１】
以上の実験でも示されたように、嵩密度が軽く、摩擦力が大きい特性を持つ粉粒体２００ｂの場合であれば、実施例３に示した升目機能を用いた粉粒体ディスペンサー１００ｂを用いて粉粒体を小分け供給すれば、さらに計量精度が向上することが分かる。
【０１２２】
以上、本発明の粉粒体ディスペンサーの構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の粉粒体ディスペンサーは、粉末状または顆粒状の粉粒体を貯蔵し、制御機構からの制御信号に従って指定された所定量の粉粒体を流出させて外部に排出することができる粉粒体ディスペンサーに広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０ 粉粒体コンテナ
１１ 投入口
１２ 収納部
１４ 流出孔
２０ 開閉弁
３０ 駆動機構
３１ 駆動体
３２ 軸体
３３ 筐体
３４ 振動板
３５ 付勢バネ
４０ 制御機構
４１ 信号線
１００ 粉粒体ディスペンサー
２００ 粉粒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を分配供給する粉粒体ディスペンサーであって、
前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、
前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、
前記開閉弁を駆動する駆動機構と、
前記駆動機構による前記流出部の開放時間を制御する制御機構とを備え、
目標とする前記粉粒体の供給量に対して、前記制御機構が前記開閉弁の開閉を複数回繰り返し、前記粉粒体を小分けに複数回計り取ることができることを特徴とする粉粒体ディスペンサー。
【請求項２】
前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、
前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造であり、
前記開閉弁の上部が前記流出部の前記筒状体の上方に位置し、前記開閉弁の下部が前記流出部の前記筒状体の下方に位置し、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の前記上部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の前記下部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動するよう制御される請求項１に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項３】
前記駆動機構が、前記制御機構の制御信号に従って機械的に動作する駆動体と、前記駆動体を包含する筐体と、前記駆動体から前記開閉弁までつながる軸体を備え、前記開閉弁の開閉が前記軸体の上下動に連動するものである請求項１または２に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項４】
前記駆動機構の前記軸体に連動した振動板を備え、前記粉粒体コンテナ内に前記粉粒体を適量投入している状態において前記振動板が前記粉粒体コンテナ内に投入されている前記粉粒体内に埋没する位置に設けられ、前記駆動体により前記開閉弁を開閉させた際に前記駆動体の動作により前記振動板に振動が生じ、前記振動板の周辺にある前記粉粒体の状態を整えることができることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項５】
前記駆動機構および前記振動板のすべての部材が前記粉粒体コンテナの内部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項６】
前記筐体の上面が半球形で側面が円筒形であり、前記筐体内部に内蔵されている駆動体が電気的に動作を行うアクチュエーターであることを特徴とする請求項５に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項７】
前記粉粒体コンテナの壁面が二重壁構造となっており、前記内壁と前記外壁の間に空気層が設けられ、結露を防止せしめた構造とした請求項１から６のいずれか１項に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項８】
前記流出孔の下方に、前記流出孔から流出した粉粒体を整流するファンネルを設けた請求項１から７のいずれか１項に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項９】
粉粒体ディスペンサーを用いた粉粒体の供給方法であって、
前記粉粒体ディスペンサーは、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備えたものであり、
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、各々の開放時間をＴ１(ｔ)，Ｔ２(ｔ)，・・・，Ｔｎ(ｔ)とし、単位時間あたりの前記粉粒体流出量Ｗ(ｇ/ｔ)とし、（数５）に従い、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法。
【数５】
【請求項１０】
粉粒体ディスペンサーを用いた粉粒体の供給方法であって、
前記粉粒体ディスペンサーは、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備え、前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造であり、
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、下記（数６）に従い、前記開閉弁１回の開閉で計り取れる前記粉粒体供給量Ｑ１(ｇ)を、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法。
【数６】
【請求項１】
粉粒体を分配供給する粉粒体ディスペンサーであって、
前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、
前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、
前記開閉弁を駆動する駆動機構と、
前記駆動機構による前記流出部の開放時間を制御する制御機構とを備え、
目標とする前記粉粒体の供給量に対して、前記制御機構が前記開閉弁の開閉を複数回繰り返し、前記粉粒体を小分けに複数回計り取ることができることを特徴とする粉粒体ディスペンサー。
【請求項２】
前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、
前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造であり、
前記開閉弁の上部が前記流出部の前記筒状体の上方に位置し、前記開閉弁の下部が前記流出部の前記筒状体の下方に位置し、前記開閉弁が開放状態のとき、前記開閉弁の前記上部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ位置に移動し、前記開閉弁が閉鎖状態のとき、前記開閉弁の前記下部の嵌合形状が前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ位置に移動するよう制御される請求項１に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項３】
前記駆動機構が、前記制御機構の制御信号に従って機械的に動作する駆動体と、前記駆動体を包含する筐体と、前記駆動体から前記開閉弁までつながる軸体を備え、前記開閉弁の開閉が前記軸体の上下動に連動するものである請求項１または２に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項４】
前記駆動機構の前記軸体に連動した振動板を備え、前記粉粒体コンテナ内に前記粉粒体を適量投入している状態において前記振動板が前記粉粒体コンテナ内に投入されている前記粉粒体内に埋没する位置に設けられ、前記駆動体により前記開閉弁を開閉させた際に前記駆動体の動作により前記振動板に振動が生じ、前記振動板の周辺にある前記粉粒体の状態を整えることができることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項５】
前記駆動機構および前記振動板のすべての部材が前記粉粒体コンテナの内部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項６】
前記筐体の上面が半球形で側面が円筒形であり、前記筐体内部に内蔵されている駆動体が電気的に動作を行うアクチュエーターであることを特徴とする請求項５に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項７】
前記粉粒体コンテナの壁面が二重壁構造となっており、前記内壁と前記外壁の間に空気層が設けられ、結露を防止せしめた構造とした請求項１から６のいずれか１項に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項８】
前記流出孔の下方に、前記流出孔から流出した粉粒体を整流するファンネルを設けた請求項１から７のいずれか１項に記載の粉粒体ディスペンサー。
【請求項９】
粉粒体ディスペンサーを用いた粉粒体の供給方法であって、
前記粉粒体ディスペンサーは、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備えたものであり、
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、各々の開放時間をＴ１(ｔ)，Ｔ２(ｔ)，・・・，Ｔｎ(ｔ)とし、単位時間あたりの前記粉粒体流出量Ｗ(ｇ/ｔ)とし、（数５）に従い、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法。
【数５】
【請求項１０】
粉粒体ディスペンサーを用いた粉粒体の供給方法であって、
前記粉粒体ディスペンサーは、前記粉粒体の投入口となる投入部と、投入された前記粉粒体の収納空間となる収納部と、前記収納部から前記粉粒体を流出させる流出部とを備えた粉粒体コンテナと、前記粉粒体コンテナの前記流出部を閉鎖・開放する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動機構と、前記駆動機構による前記流出孔の開放時間を制御する制御機構とを備え、前記粉粒体コンテナの前記流出部が前記収納部の下部に設けられている筒状体であり、前記開閉弁の長さが前記流出部の前記筒状体の長さより長く、上部に前記流出部の前記筒状体の上面を塞ぐ嵌合形状を備え、下部に前記流出部の前記筒状体の下面を塞ぐ嵌合形状を備え、中央部の径が前記流出部の前記筒状体の径よりも小さく、前記中央部と前記流出部の前記筒状体の間に前記粉粒体コンテナから前記粉粒体が流れ込む間隙が形成された構造であり、
目標とする粉粒体供給量Ｑ(ｇ)を計量する前記開閉弁の駆動制御として、前記制御機構が前記開閉弁をｎ（ｎは２以上の自然数）回開閉し、下記（数６）に従い、前記開閉弁１回の開閉で計り取れる前記粉粒体供給量Ｑ１(ｇ)を、前記粉粒体供給量Ｑ(ｇ)をｎ回に小分けして前記粉粒体を供給する粉粒体の供給方法。
【数６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−２７７２８（Ｐ２０１１−２７７２８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６３０６（Ｐ２０１０−１４６３０６）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（５０５０８４７２３）株式会社三興 (8)
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（５０５０８４７２３）株式会社三興 (8)
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