JP7549184B2 - 粒体の定量フィーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒体を定量供給するための定量フィーダ装置に関する。

従来より、粉粒体を微量域で定量供給することは、その粉粒体の物性、例えば、比重、粒子、粒度の相違、水分や静電気に起因する付着性や凝集性に影響を受け、非常に困難な作業となっている。

このような課題に対し、出願人は、特許文献１に示すような粉粒体の定量フィーダ装置を開発した。この装置の基本構造は、特許文献１の図５に示すように、供給手段、供給盤および強制排出盤から構成されている。供給盤および強制排出盤は同じ高さに設置され、供給手段は、それよりも１段高い位置に配されている。供給手段、供給盤および強制排出盤はすべて回転するように構成されている。

供給手段４は、複数の羽根体を有しており、各羽根体の先端が供給盤の上面と摺接する。供給盤および強制排出盤は、歯車状の円盤に形成されており、周縁に歯が等間隔に形成されている。供給盤および強制排出盤は、互いの歯が噛み合うように配置されている。

有底円筒状の収容容器に投入された粉粒体は、回転する供給手段の各羽根体によって、逐次、回転する供給盤の各計量溝内に送られ、各計量溝が順次粉体で埋められていく。そして、強制排出盤の突歯が、供給盤の計量溝と噛合する位置の下には、排出シュートが設けられており、供給盤の計量溝に埋められた粉粒体が、強制排出盤の突歯により強制的に排出シュートへ排出される。

特開２０１２－４１１０６号公報

しかしながら、定量供給したい原料が、紙粘土のような性状で非常に固着し易いものの場合、例え、定量しやすいように篩などで小豆程度の大きさに粒形を揃えても、特許文献１の定量フィーダ装置では、供給盤の計量溝と強制排出盤の突歯とが噛み合う際に、突歯によって、粒体が捏ねつけられ計量溝にへばりつき詰まってしまう。

また同様に、特許文献１の定量フィーダ装置では、粒体が供給手段と収容容器の底面との隙間にも入り込み、供給手段の裏面にへばりついて供給手段が回転できなくなる。

このように、従来の粉粒体の定量フィーダ装置では、粘土状の原料を定量供給できないという問題があった。

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、一定程度の大きさに粒形を揃えておけば、粘土状の原料であっても定量供給できる粉粒体の定量フィーダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している

［１］ 粒体が投入される有底円筒状の収容容器と、
前記収容容器の底面に設けられ、前記粒体を落下排出させる開口部と、
前記収容容器の軸線に沿って延設され、駆動部に接続されて回転する主軸と、
前記収容容器の内側面に向かって延出するように前記主軸に取り付けられ、前記収容容器の底面に沿って回転することで前記粒体を前記開口部に送り出す定量排出手段と、を有し、
前記定量排出手段は、弾性力を有する棒状部材である粒体の定量フィーダ装置

［２］ ［１］記載の粒体の定量フィーダ装置において、
前記定量排出手段は、前記粒体の平均粒子径よりも小径な円柱形状である粒体の定量フィーダ装置

［３］ ［１］記載の粒体の定量フィーダ装置において、
前記定量排出手段は、底面が多角形の直角柱形状であって、
前記収容容器の底面から前記定量排出手段における回転方向の一番前方側に配置された側稜の高さは、前記粒状体の平均粒子径よりも小である粒体の定量フィーダ装置

［４］ ［１］乃至［３］のいずれか１項記載の粒体の定量フィーダ装置において、
前記定量排出手段よりも上方に配置され、平面視において前記開口部を覆う仕切り板を有する粒体の定量フィーダ装置

［５］ ［４］記載の粒体の定量フィーダ装置において、
前記収容容器の内側面に向かって延出するように前記主軸に取り付けられ、前記仕切り板の上面に沿って回転する第２棒状部材を有する粒体の定量フィーダ装置

［６］ ［１］乃至［５］のいずれか１項記載の粒体の定量フィーダ装置において、
前記定量排出手段は、平面視において前記主軸と収容容器の内側面とを結ぶ仮想線よりも回転方向の反対方向に向かって湾曲した粒体の定量フィーダ装置。

本発明の実施の形態に係る粉体の定量フィーダ装置の全体構成を側方から示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る粉体の定量フィーダ装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る粉体の定量フィーダ装置の定量排出手段の機能を説明する説明図であって、図３Ａは、通常時の定量排出手段による粒体の押出方向を示す説明図、図３Ｂは、弾性変形した定量排出手段による粒体の押出方向を示す説明図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態に係る粒体の定量フィーダ装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る粒体の定量フィーダ装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、粒体の定量フィーダ装置は、粒体１が投入・収容された円筒形状の収容容器２と、収容容器２から投下された粒体１を定量排出する定量排出部３と、定量排出部３によって押し出された粒体１を排出する排出シュート４とを、上からこの順に備えている。収容容器２、定量排出部３、排出シュート４は、フレーム５に固定されている。

フレーム５には、収容容器２と同軸上において上方に突出する主軸６が取り付けられている。主軸６は、図示しない減速機を介して、モータ７（本発明の「駆動部」に相当。）の出力軸に接続され回転（図２において反時計回り）するように構成されている。

粒体１は、紙粘土のような性状で非常に固着し易い。そのため本発明の実施の形態に係る粒体の定量フィーダ装置で定量供給する際にも、あらかじめ篩などで小豆程度の大きさに粒形を揃えておく必要がある。発明を限定する趣旨ではないが、粒形は２～１５ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では目開きが５ｍｍの篩で粒形を平均粒子径３．５ｍｍ程度に揃えている。

収容容器２は、原料である粒体１が供給される開口２１を上側に備えている。収容容器２は、フレーム５の上に取り付けられ、収容容器２の下端縁で囲まれたフレーム５の上面が、粒体１を収容する際には収容容器２の底面５１となる。

フレーム５には、底面５１となる箇所の一部に、フレーム５を高さ方向に貫通する孔５２（本発明の開口部に相当）が形成されている。孔５２は、図２において仮想線で示すように、平面視において、長円形状であり収容容器２の内側面に沿って配置されている。

図１に示すように、孔５２の下には、排出シュート４が配されている。収容容器２に収容された粒体１は、後述する定量排出部３（本発明の「定量排出手段」に相当。）によって強制排出され、孔５２を通って、排出シュート４から排出される。

定量排出部３は、第１棒状部材３１からなる。第１棒状部材３１は、半径約２ｍｍの円柱状部材であり、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されて弾性力を有する。

第１棒状部材３１は、基端側（主軸６側）が曲げ加工されることで略「６の字」形状に形成されており、この曲げられた部分で主軸１１に取り付けられ、主軸６の回転に伴い底面５１に沿って回転するように構成されている。

本実施形態の第１棒状部材３１は、図２に示すように、収容容器２の内側面に向かって延出するとともに、その先端が収容容器２の内側面と接触しないように、該内側面と若干間隔を有する程度の長さに設計されている。

収容容器２の下部には、仕切り板８が設けられている。仕切り板８は、第１棒状部材３１より上方に配置されている。また、仕切り板８は、図２に示すように、収容容器２の内側面から主軸１１に向かって環状の略扇形に張り出して孔５２を覆っている。

主軸６には、第２棒状部材３２が仕切り板８の上方に配置されて取り付けられている。第２棒状部材３２は、第１棒状部材３１と同素材同形状であり、主軸６の回転に伴い仕切り板８の上面に沿って回転するように構成されている。第２棒状部材３２は、図２に示すように、主軸６を中心として、第１棒状部材３１と点対称となるよう、周方向に位相を１８０°ずらして取り付けられている。

以上説明した本実施形態に係る粒体の定量フィーダ装置では、まず、第１棒状部材３１が底面５１に沿って回転することで粒体１を押して、孔５２を介して排出シュート４から落下排出させる。

このとき、第１棒状部材３１は、円柱形状であるため、回転方向の一番前方側に位置することになる側面の高さと、第１棒状部材３１の中心の高さとが一致する。そして、第１棒状部材３１の半径は、粒体１の平均粒子径より小である。

よって、第１棒状部材３１は、原則として粒体１の重心よりも下側を押すことができるため、粒体１を底面５１に押し付けてこびり付かせることを防止することができる。

また、図４に示すように、第１棒状部材３１は弾性力を有するため、ある粒体１が底面５１に若干くっついて回転方向に移動させにくい場合に、自身の先端を回転方向の反対側に湾曲するように撓らせて、その粒体１を主軸６から離れる方向に押すことで底面５１から剥がすことができる。つまり、一定方向に押しにくくなった粒体１であっても、押す方向を変化させることで排出させることができる。

また、孔５２を覆う仕切り板８を第１棒状部材３１より上方に設けることで、孔５２の真上にある粒体１が重力によって孔５２を介して排出シュート４から排出されることを防止することで、排出される粒体１を第１棒状部材３１で押し出す分だけに限定することで、供給量を安定化させることができる。

また、仕切り板８の上方に第２棒状部材３２を設けることで、仕切り板８の表面に積もる粒体１を底面５１に落として全体を攪拌することができる。

以下、変形例について説明する。

本実施形態では、収容容器２とフレーム５とが直接固定されていたが、この間に高さ調整リングを設けてもよい。この構成によれば、粒体１のサイズに応じて、仕切り板８の高さを調整することができる。この場合、同様に、主軸６の第１棒状部材３１と第２棒状部材３２との間に高さ調整リングを設けてもよい。

また、本実施形態では、収容容器２から仕切り板８が延設されていたが、本発明はこれに限られず、収容容器２とフレーム５とで仕切り板８を挟持してもよく、フレーム５側に設けてもよい。

また、本実施形態では、孔５２として長円形状のものを例に説明したが、形状は、これに限られず、円形、矩形等であってもよく、開閉自在なシャッターをさらに設けることで、供給量を調整可能とすることもできる。

本実施形態では、第１棒状部材３１及び第２棒状部材３２として円柱形状のものを例に説明したが、本発明はこれに限られず、多角柱状（特に、多角形の直角柱形状）であってもよい。この場合であっても、粒体１の重心（平均半径）よりも下方側を押すことが好ましいため、収容容器２の底面５１から第１棒状部材の回転方向の一番前方側に配置された側稜の高さが、前記粒状体の平均粒子径よりも小であることが好ましい。また、粒体１の重心（平均半径）よりも下方側を押すことができればよいため、粒体１の粒形と、第１棒状部材３１及び第２棒状部材３２の太さとは、この関係をみたす範囲で、適宜、設計することができる。

また、第１棒状部材３１及び第２棒状部材３２は、主軸６から収容容器２の内側面まで直線状であるものを例に説明したが、本発明はこれに限られず、平面視において主軸１１と収容容器２の内側面とを結ぶ仮想線よりも回転方向の反対方向に向かって湾曲してもよい。

また、第１棒状部材３１及び第２棒状部材３２は、複数あってもよく、例えば、第１棒状部材３１を周方向に４５°ずつ位相をずらして４本設けることで、供給量及び供給速度を調整することもできる。

また、本実施形態では、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の第１棒状部材３１及び第２棒状部材３２を例に説明したが、第１棒状部材３１及び第２棒状部材３２は、弾性力を有するものであれば、どのような素材でもよく樹脂製であってもよい。

また、本実施形態の第１棒状部材３１は、収容容器２の内側面の近傍まで延びるものを例に説明したが、本発明はこれに限られず、平面視で孔５２の内側を通過する長さであれば足りる。さらに、第１棒状部材３１の長さを、孔５２の内側を通過する長さ以上、収容容器２の内側面未満で調整することで、供給量を調整することができる。第１棒状部材３１の長さ調整は、長さの異なる第１棒状部材３１を複数あらかじめ準備してもよく、二重筒形状にして伸縮可能にしてもよい。

なお、仕切り板８は、環状の略扇形に限られず、孔５２の少なくとも一部を覆う形状であれば足り、設けずに省略することもできる。

なお、本明細書において、平均粒子径（重量平均粒子径）は、ロータップ試験篩振とう機及び標準ふるい（ＪＩＳ Ｚ８８０１－１：２００６）を用いて、ペリーズ・ケミカル・エンジニアーズ・ハンドブック第６版（マックグローヒル・ブック・カンパニー、１９８４、２１頁）に記載の方法で測定されるものである。

１ 粒体
２ 収容容器
３ 定量排出手段
３１ 第１棒状部材（棒状部材）
３２ 第２棒状部材
５１ 底面
５２ 孔（開口部）
６ 主軸
８ 仕切り板

Claims (5)

1. 粒体が投入される有底円筒状の収容容器と、
   前記収容容器の底面に設けられ、前記粒体を落下排出させる開口部と、
   前記収容容器の軸線に沿って延設され、駆動部に接続されて回転する主軸と、
   前記収容容器の内側面に向かって延出するように前記主軸に取り付けられ、前記収容容器の底面に沿って回転することで前記粒体を前記開口部に送り出す定量排出手段と、を有し、
   前記定量排出手段は、前記粒体の平均粒子径よりも小径な円柱形状であって弾性力を有する棒状部材である粒体の定量フィーダ装置。
2. 粒体が投入される有底円筒状の収容容器と、
   前記収容容器の底面に設けられ、前記粒体を落下排出させる開口部と、
   前記収容容器の軸線に沿って延設され、駆動部に接続されて回転する主軸と、
   前記収容容器の内側面に向かって延出するように前記主軸に取り付けられ、前記収容容器の底面に沿って回転することで前記粒体を前記開口部に送り出す定量排出手段と、を有し、
   前記定量排出手段は、底面が多角形の直角柱形状であって弾性力を有する棒状部材であり、
   前記収容容器の底面から前記定量排出手段における回転方向の一番前方側に配置された側稜の高さは、前記粒体の平均粒子径よりも小である粒体の定量フィーダ装置。
3. 請求項１または２記載の粒体の定量フィーダ装置において、
   前記定量排出手段よりも上方に配置され、平面視において前記開口部を覆う仕切り板を有する粒体の定量フィーダ装置。
4. 請求項３記載の粒体の定量フィーダ装置において、
   前記収容容器の内側面に向かって延出するように前記主軸に取り付けられ、前記仕切り板の上面に沿って回転する第２棒状部材を有する粒体の定量フィーダ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の粒体の定量フィーダ装置において、
   前記定量排出手段は、平面視において前記主軸と収容容器の内側面とを結ぶ仮想線よりも回転方向の反対方向に向かって湾曲した粒体の定量フィーダ装置。