JP2014001070A - 粉体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体輸送通路に沿って粉体原料を搬送して供給する粉体供給における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】粉体供給装置が、粉体原料を貯留する貯留容器と、貯留容器に接続された導入口と粉体原料が排出される排出口とを有する粉体輸送通路と、導入口から粉体輸送通路内へ取り入れられた粉体原料を粉体輸送通路に沿って搬送し、排出口より排出させる粉体搬送手段と、粉体輸送通路の排出口を通して粉体輸送通路内へ負圧を作用させる負圧発生手段とを備え、粉体原料に対して排出口を通して負圧を作用させることにより、粉体原料のかさ密度を均一化して定量性を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体輸送通路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。

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排出部まで搬送されて、排出部に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と排出部との間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。

この圧縮部におけるバレル外周には、粉体原料に対して脱気作用を施して圧密効果を高める脱気圧密部が配置されている。脱気圧密部は、バレル外周側よりバレル内部の圧縮部に連通されたダクトと、ダクトを通してバレル内部の圧縮部を通過する粉体原料に対して負圧を作用させる脱気手段とを備える。このように、バレル外周側よりバレル内部の圧縮部を通過する粉体原料に対して負圧を作用させることにより、粉体原料中に含まれている気体を吸引除去することができ、圧密効果を高めることができる。これにより、粉体供給装置にて、粉体原料の供給における定量性を高めることができる。

特許第３３８６３２６号公報

近年、このような粉体供給装置を用いた粉体原料の供給において、より高い定量性が求められている。また、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、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。また、スクリューを用いた構成の粉体供給装置に限られず、様々な構成の粉体供給装置においても定量性や均一性を確保することが求められている。

特許文献１の構成では、バレル外周側より粉体原料に対して負圧が作用されるような構成が採用されている。そのため、バレル外周側を通過する粉体原料に対しては確実に負圧を作用させることができる。しかしながら、バレル外周側から負圧を作用させているため、バレル中央側（すなわちスクリューシャフトの近傍）の粉体原料にまでは十分な負圧を作用させることができず、十分な圧密効果を得られない場合がある。したがって、特許文献１の構成では、粉体原料の供給における十分な定量性（すなわちかさ密度の均一性）を得ることができない場合があるという課題がある。

従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、粉体輸送通路に沿って粉体原料を搬送して供給する粉体供給における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。

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。

本発明の第１態様によれば、粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置であって、粉体原料を貯留する貯留容器と、貯留容器に接続された導入口と粉体原料が排出される排出口とを有する粉体輸送通路と、導入口から粉体輸送通路内へ取り入れられた粉体原料を粉体輸送通路に沿って搬送し、排出口より排出させる粉体搬送手段と、粉体輸送通路の排出口を通して粉体輸送通路内へ負圧を作用させる負圧発生手段とを備える、粉体供給装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、粉体輸送通路内の粉体原料を通過させる開口を有するとともに、搬送方向に対する抵抗を粉体原料に対して与える抵抗部材が配置される、第１態様に記載の粉体供給装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、粉体輸送通路を内部空間に形成するバレルと、バレルの内部空間に配置され、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粉体搬送手段であるスクリューとを備え、バレル内において、抵抗部材の搬送方向上流側に隣接するとともに、スクリューのフライトが存在しない粉体原料充填用空間が設けられている、第２態様に記載の粉体供給装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、バレルの排出口に配置され、スクリューの軸を回転中心として回転駆動されるとともに、スクリューの軸方向の断面に対して傾斜された面を有する複数の排出羽根が抵抗部材として備えられ、複数の排出羽根は、スクリューの軸方向に搬送される充填用空間内の粉体原料に対して抵抗を与えながら、複数の排出羽根の回転駆動により、傾斜された面にて粉体原料に対して排出口外向きの推力を与えて、バレルの排出口より粉体原料を排出する、第３態様に記載の粉体供給装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、バレルの排出口の下部において、排出羽根の回転方向前端部分がバレル内に位置されるとともに、回転方向後端部分がバレル外へ位置されるように、排出羽根がバレルの排出口に跨って配置されている、第４態様に記載の粉体供給装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、スクリューの軸方向から見た場合に、回転方向に隣接する一方の排出羽根の端縁が他方の排出羽根に重なるように、複数の排出羽根が配置されている、第４態様または第５態様に記載の粉体供給装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、抵抗部材は、搬送方向に投影したときに粉体輸送通路を実質的に全て覆うように配置されている、第２態様から第６態様のいずれか１つに記載の粉体供給装置を提供する。

本発明によれば、粉体供給装置において、粉体輸送通路の排出口を通して粉体輸送通路内の粉体原料に対して負圧を作用させる負圧発生手段が備えられている。したがって、粉体輸送通路内を通過する粉体原料に対して、通路の外周側・中央側を問わず均一に負圧を作用させることができ、粉体原料中の気体を吸引除去できる。よって、供給される粉体原料のかさ密度の均一性を高めることができ、粉体供給において定量性を高めることができる。

本発明の実施の形態１にかかる粉体供給装置の断面図 実施の形態１の粉体供給装置の側面図 実施の形態１の粉体供給装置の断面図 排出羽根の正面図（図３のＡ−Ａ線矢視図） 排出羽根の側面図 変形例１の排出羽根の正面図 変形例１の排出羽根の側面図 変形例２の排出羽根の正面図 変形例２の排出羽根の側面図 変形例３の排出羽根の正面図 変形例３の排出羽根の側面図 本発明の実施の形態２にかかる粉体供給装置の断面図 本発明の実施の形態３にかかる粉体供給装置の断面図 変形例にかかる搬送管と排出用ケーシングの接続構成図

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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複数の攪拌部材３１（線状部材）と、導入用ケーシング４の外部に配置されて複数の攪拌部材３１を一体的に回転駆動させる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）。

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。

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。本実施の形態１では、バレル６の大略円筒状の内部空間が粉体原料の搬送が行われる粉体輸送通路となっている。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５１と、スクリューシャフト５１の周面に形成されたフライト５２とを有しており、フライト５２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。

バレルケーシング６２の軸方向の側面を貫通するように、スクリュー５のスクリューシャフト５１の端部５１ａが配置されている。また、このスクリューシャフト５１の端部５１ａ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スクリュー５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。本実施の形態１では、スクリュー５およびスクリュー駆動装置５７が、粉体輸送通路を通して粉体原料を搬送する粉体搬送手段の一例となっている。

バレル６における搬送管６３の下流側端部（すなわち、粉体輸送通路の下流側端部）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。

排出用ケーシング７の下方には、搬送管６３の排出口６３ａを通して排出用ケーシング７内に排出された粉体原料を受け入れる容器である受けタンク７１が設けられている。また、排出用ケーシング７の上方側には吸引配管７２が連通されており、この吸引配管７２は負圧発生装置７３に接続されている。負圧発生装置７３は、吸引配管７２を通して排出用ケーシング７内に作用させる負圧を発生する装置（負圧発生手段）であり、例えば、エジェクタ、真空ポンプ・ブロワなど負圧を発生する機能を有する装置が用いられる。負圧発生装置７３にて発生された負圧は、吸引配管７２を通して排出用ケーシング７内に作用し、さらに搬送管６３の排出口６３ａを通して搬送管６３内の粉体原料に作用するように、その圧力が設定されている。なお、排出用ケーシング７と吸引配管７２との接続部分にはフィルタ７４が設けられており、吸引配管７２内に粉体原料が入り込むことを防止している。さらに排出用ケーシング７には負圧の圧力を検出する圧力計７５が設けられている。

また、粉体供給装置１におけるそれぞれの構成部は、秤８により支持されている。秤８は、粉体供給装置１内に保持されている粉体原料の重量を測定する機能を有しており、粉体原料の搬送により減少する重量を測定することで、粉体供給装置１において粉体原料の定量供給が行われる。

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を用いて詳細に説明する。

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。なお、第２ゾーンＳ２は、概ね搬送管６３内にて粉体原料の搬送が行われるゾーンであるとも言うことができる。

第１ゾーンＳ１は、主として、バレルケーシング６２とバレルケーシング６２により囲まれたスクリュー５の部分とにより構成されるが、搬送管６３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とスクリュー５との間に形成された導入空間６１内に導入される。

第２ゾーンＳ２は、主として、搬送管６３と搬送管６３により囲まれたスクリュー５の部分とにより構成される。第２ゾーンＳ２では、スクリュー５の周囲全体が搬送管６３に囲まれるととともに、後述するように搬送される粉体原料に対して抵抗が付与されることにより、粉体原料に対する圧縮作用が施される。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、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。

また、搬送管６３内にて、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。なお、本実施の形態１では、スクリュー５のフライト５２のピッチおよび角度（軸方向とフライト５２とがなす角度）が、第１ゾーンＳ１および第２ゾーンＳ２において同一となっている。

また、第２ゾーンＳ２において、搬送管６３の排出口６３ａに隣接するように、スクリュー５のフライト５２が形成されていない空間（すなわち、フライト５２が存在しない空間）６５が配置されている。この空間６５内では、スクリュー５の回転駆動により搬送される粉体原料に対して、後述するように負圧を作用させること、さらに抵抗を与えることで圧縮作用を施して、空間６５内の粉体原料のかさ密度を均一化することができる。そのため、この空間６５は、粉体原料充填用空間６５と言うことができる。

また、図３に示すように、搬送管６３の排出口６３ａには、排出管６３内の粉体原料を排出口６３ａより排出する複数の排出羽根８１が設けられている。ここで、排出羽根８１の詳細を図４Ａ、図４Ｂに示す。なお、図４Ａは、図３のＡ−Ａ線矢視図である。

図３、図４Ａ、図４Ｂに示すように、排出羽根８１は板状部材により形成されており、スクリュー５のスクリューシャフト５１における搬送方向下流側の端部に固定され、スクリューシャフト５１の周面より径方向に延在している。それぞれの排出羽根８１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おり、すなわち、それぞれの排出羽根８１は搬送管６３の軸方向の断面に対して傾斜された面を有している。具体的には、それぞれの排出羽根８１は、スクリューシャフト５１の軸を回転中心としてスクリューシャフト５１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１では、例えば、８枚の排出羽根８１が等間隔にて設けられている。また、図３に示すように、排出羽根８１の一部は搬送管６３内に位置され、他の一部は搬送管６３よりも外側に位置されている。より具体的には、それぞれの排出羽根８１の回転方向前端部分８１ａが搬送管６３内に位置されるとともに、回転方向後端部分８１ｂが搬送管６３外に位置される。なお、図４Ａにおいて、それぞれの排出羽根８１の回転方向は、図示反時計方向となっている。

このように複数の排出羽根８１が設けられ、さらにそれぞれの排出羽根８１が傾斜部分を有していることにより、空間６５内の粉体原料に対して、排出羽根８１の傾斜部分によって搬送方向への推力を与えることができ、排出口６３ａより安定して粉体原料を排出することができる。

また、このような排出羽根８１は、スクリューシャフト５１に固定されて、スクリューシャフト５１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８１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。

また、排出羽根８１の一部が搬送管６３より外側に位置されていることにより、搬送管６３内の粉体原料を効率的に排出することができる。

また、回転駆動される排出羽根８１の端縁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。

また、それぞれの排出羽根８１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、特に空間６５内に搬送された粉体原料に対する圧縮作用を高める効果を得ることができる。このような抵抗の付与により、空間６５内の粉体原料のかさ密度を均一化することができ、粉体供給装置１における粉体供給の定量性および均一性を高めることができる。なお、図４Ａに示すように、回転方向に隣接する排出羽根８１の間には、粉体原料の通過を許容する開口部分８２が形成されているため、粉体原料に対して抵抗を付与しながら、粉体原料の搬送を行うことができる。本実施の形態１では、それぞれの排出羽根井８１が、粉体原料に対して搬送方向に対する抵抗を与える抵抗部材の一例となっている。

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。

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により複数の攪拌部材３１が一体的に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。

第１ゾーンＳ１では、バレルケーシング６２内にスクリュー５が配置されており、導入された粉体原料はスクリュー５のフライト５２間の空間に導入される。スクリュー５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５２間に導入された粉体原料は、スクリュー５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。

第２ゾーンＳ２において、第１ゾーンＳ１より搬送された粉体原料は、スクリュー５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、搬送管６３の排出口６３ａに複数の排出羽根８１が設けられていることにより、排出羽根８１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施すことができる。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、空間６５において粉体原料のかさ密度を均一に保つことができる。

さらに、負圧発生装置７３にて発生された負圧が、搬送管６３の排出口６３ａを通して空間６５内の粉体原料に対して作用する。この負圧作用により、粉体原料中に含まれている気体が吸引除去されて、粉体原料のかさ密度をさらに均一に保つことができる。特に、搬送管６３の排出口６３ａを通して負圧が作用する構成が採用されているため、搬送管６３の外周側に位置する粉体原料と中央側に位置する粉体原料とに対して、均一に負圧を作用させることが可能となる。よって、空間６５内の粉体原料に対して負圧作用を均一化することができ、かさ密度の均一性をさらに高めることができる。

また、搬送管６３の排出口６３ａに設けられている複数の排出羽根８１の回転駆動によって、排出羽根８１の端縁を粉体原料に接触させることで、粉体原料を切り落とすように分散させることができる。それとともに、それぞれの排出羽根８１の傾斜部分にて粉体原料に対して排出口６３ａ外向きの推力が与えられる。排出羽根８１の一部が排出口６３ａ外に位置されているため、軸方向の推力と径方向の遠心力との作用により、粉体原料が均一に分散された状態にて排出口６３ａより排出用ケーシング７内に定量的に排出される。なお、粉体供給装置１が保持する粉体原料の重量は秤８により測定されており、粉体供給の定量性について秤８にて測定・確認される。

本実施の形態１の粉体供給装置１によれば、負圧発生装置７３にて発生された負圧を、搬送管６３の排出口６３ａを通して粉体原料に対して作用させている。この負圧作用により、粉体原料中に含まれている気体が吸引除去されて、粉体原料のかさ密度を均一に保つことができる。また、搬送管６３の排出口６３ａに複数の排出羽根８１が設けられていることにより、空間６５内の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密化を安定して行うことができる。さらに、排出羽根８１の傾斜部分にて粉体原料に対して排出口６３ａ外向きの推力を与えて粉体原料を分散させながら、排出口６３ａより効果的に排出することができる。よって、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。

（排出羽根の変形例）
本実施の形態１の粉体供給装置１では、図４Ａおよび図４Ｂに示すような形態の排出羽根８１を一例として採用する場合について説明したが、排出羽根の形態はこのような形態のみに限定されない。排出羽根のいくつかの変形例について図面を用いて説明する。

（変形例１）
図５Ａおよび図５Ｂに変形例１に係る排出羽根１８１を示す。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、変形例１に係る形態では、回転中心をその中心として形成されてスクリューシャフト５１に固定された円板状の本体部１８０と、本体部１８０の外周より放射状に延在するとともに等間隔にて形成された複数（例えば８枚）の排出羽根１８１とを備えている。

それぞれの排出羽根１８１は、内周側の幅と外周側の幅とが実質的に同じ大きさとなるように形成されている。また、それぞれの排出羽根１８１は、搬送管６３の軸方向の断面に対して傾斜された面を有している点については、図４Ａおよび図４Ｂの排出羽根８１と同様である。さらに、それぞれの排出羽根１８１の回転方向前端部分１８１ａが搬送管６３内に位置されるとともに、回転方向後端部分１８１ｂが搬送管６３外に位置される。

このような構成の排出羽根１８１は、スクリューシャフト５１の回転とともに回転駆動され、粉体原料に対して抵抗を与えながら、傾斜された面にて粉体原料に対して排出口６３ａ外向きの推力を与えることができる。また、それぞれの排出羽根１８１の間の外周側部分に比較的大きな間隙、すなわち開口部分１８２を形成することができ、粉体原料の排出性を良好とすることができる。

（変形例２）
次に、図６Ａおよび図６Ｂに変形例２に係る排出羽根２８１を示す。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、変形例２に係る形態では、回転中心をその中心として形成されてスクリューシャフト５１に固定された円板状の本体部２８０と、本体部２８０の外周より放射状に延在するとともに等間隔にて形成された複数（例えば８枚）の排出羽根２８１とを備えている。

それぞれの排出羽根２８１は、内周側の幅よりも外周側の幅が大きい大略扇形状に形成されている。また、それぞれの排出羽根２８１が傾斜している点、および回転方向前端部分２８１ａが搬送管６３内に位置されるとともに、回転方向後端部分２８１ｂが搬送管６３外に位置されている点については、変形例１の形態と同様である。

このような構成の排出羽根２８１では、回転方向に隣接する排出羽根２８１の間に形成される開口部分２８２が、搬送管６３の中央側から搬送管６３の内周面付近にまで、略一定の幅にて形成されている。したがって、搬送管６３内の粉体原料に対して、それぞれの開口部分２８２を通して負圧を均一に作用させることができ、かさ密度の均一性を高めることができる。また、排出羽根２８１では、中央側部分（円板状の本体部２８０（抵抗付与領域））だけでなく外周側部分においても、粉体原料に対して効果的に抵抗を与えることができる。特にスクリュー５の回転駆動により搬送管６３内を搬送される粉体原料に対して、搬送管６３の内周面付近（すなわち、排出羽根２８１の外周側部分）において抵抗を効果的に与えることで、粉体原料に対する圧縮効果を高めることができる。また、それぞれの排出羽根２８１において、回転速度が最も早い外周側部分にて粉体原料と接触する大きな面積を確保できることで、粉体原料に対して大きな推力および遠心力を与えることができ、分散効果や排出性を高めることができる。

（変形例３）
次に、図７Ａおよび図７Ｂに変形例３に係る排出羽根３８１を示す。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、変形例３に係る形態では、回転中心をその中心として形成されてスクリューシャフト５１に固定された円板状の本体部３８０と、本体部３８０の外周より放射状に延在するとともに等間隔にて形成された複数（例えば８枚）の排出羽根３８１とを備えている。

それぞれの排出羽根３８１は、内周側の幅よりも外周側の幅が大きい大略Ｔ字形状に形成されている。また、それぞれの排出羽根３８１が傾斜している点、および回転方向前端部分３８１ａが搬送管６３内に位置されるとともに、回転方向後端部分３８１ｂが搬送管６３外に位置されている点については、変形例１、２の形態と同様である。

このような構成の排出羽根３８１では、中央側部分だけでなく外周側部分においても、粉体原料に対して効果的に抵抗を与えることができ、粉体原料に対する圧縮効果を高めることができる。それとともに、粉体原料に対して大きな推力および遠心力を与えることができ、分散効果や排出性を高めることができる。

また、隣接する排出羽根３８１の端縁間の間隔（すなわち、開口部分３８２）が、内周側よりも外周側が小さくなるように設定されている。そのため、端縁間の間隔が比較的大きな内周側の部分において、粉体原料が通過する空間を確保しながら、端縁間の間隔が比較的小さな外周側の部分において、粉体原料に対して抵抗、推力、および遠心力を与えることができる。よって、粉体原料に対する圧縮作用を施しながら、粉体供給における定量性や均一性を高めることができる。また、それぞれの開口部分２８２は、搬送管６３の中央と内周面との中間位置にて最も大きくなるように形成されている。これにより、搬送管６３内の粉体原料に対して、それぞれの開口部分２８２を通して効果的に負圧を作用させることができ、かさ密度を均一化することができる。

上述の変形例１から３の形態の排出羽根では、搬送管６３の軸方向から見た場合に、排出羽根同士が重なり合わないように配置されている形態が採用されているが、回転方向に隣接する一方の排出羽根の端縁が他方の排出羽根に重ねるように配置されるような形態を採用しても良い。このように重なり合う形態では、軸方向から見た場合の排出羽根間の間隙（「第１の間隙」とする。）が大幅に減少される、あるいは間隙が存在しないようにすることができる。しかしながら、それぞれの排出羽根が傾斜した面を有しているため、軸方向と直交する方向から見た場合には、排出羽根間の間隙（すなわち、隣接する排出羽根の軸方向における端縁間の距離：「第２の間隙」とする。）が確保されることになる。

例えば、第１の間隙を小さく設定することで、粉体原料に対して与える抵抗を大きくすることができるとともに、第２の間隙を大きく設定することで、粉体原料の排出（通過）に必要な間隙面積を確保して、粉体原料の排出性を高めることができる。このように、第１の間隙と第２の間隙を調整することで、粉体原料に対して与える抵抗、推力、遠心力を調整することができ、求められる仕様に応じた定量性や均一性を得ることが可能となる。特に、それぞれの排出羽根を搬送方向から投影したときに、搬送管６３内に形成される粉体輸送通路を実質的に全て覆うように排出羽根を配置する（すなわち、第１の間隙を実質的に無くす）ことにより、第２の間隙を通して粉体原料に対して負圧を作用させながら、粉体原料に対して効果的に抵抗を付与することができる。よって、負圧作用と抵抗付与との相互作用により、粉体原料のかさ密度の均一化効果を高めることができ、粉体搬送における定量性を高めることが可能となる。

このように圧縮作用と分散作用とを発揮できるような排出羽根は、その厚み寸法に対して広い幅寸法を有する板状部材により構成することが好ましい。また、排出羽根における搬送方向上流側の面を、搬送管６３の軸方向に対して直交する面として形成するとともに、搬送方向下流側の面を、軸方向に対して傾斜した面として形成しても良い。このような形態の排出羽根では、搬送方向上流側の直交面にて、粉体原料に対して効果的に抵抗を付与することができるとともに、搬送方向下流側の傾斜面にて粉体原料に対して効果的に推力を与えることができる。

（実施の形態２）
次に、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８に示す。なお、図８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８では、粉体供給装置１０１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。

図８に示すように、粉体供給装置１０１は、バレルケーシング６２内に配置される第１スクリュー１５１と、第１スクリュー１５１と連結されて搬送管６３内に配置される第２スクリュー１５４とにより構成されるスクリュー１０５と、スクリュー１０５が配置されるバレル６とを備えている。第１スクリュー１５１は、スクリューシャフト１５２と、スクリューシャフト１５２の周面に形成されたフライト１５３とを有しており、第２スクリュー１５４は、スクリューシャフト１５５と、スクリューシャフト１５５の周面に形成されたフライト１５６とを有している。

バレル６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６３とにより構成される。バレル６内において、第１スクリュー１５１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となっている。第２スクリュー１５４は主として搬送管６３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６３は、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。

第１ゾーンＳ１では、図８に示すようにフライト１５３の角度が比較的小さく設定され、また、フライト１５３のピッチも広く確保することで、それぞれのフライト１５３間に粉体原料がより均一に導入されるようにしている。

これに対して第２ゾーンＳ２では、フライト１５６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１５６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１５６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１０５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１５６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、搬送管６３の排出口６３ａに隣接する空間が、フライトが存在しない空間６５として設けられている点、さらに排出口６３ａに複数の排出羽根８１が設けられている点については、上記実施の形態１と同様である。

このような本実施の形態２の粉体供給装置１０１では、第２ゾーンＳ２において、粉体原料に対する圧縮効果を高めることができる。また、負圧発生装置７３にて発生された負圧を搬送管６３の排出口６３ａを通して空間６５内の粉体原料に対して作用させることができ、圧縮効果の向上と合わせて、かさ密度の均一化を図ることができる。さらに複数の排出羽根８１が設けられていることにより、空間６５内に搬送される粉体原料のかさ密度をより均一な状態とすることができ、粉体供給における定量性および均一性を高めることができる。

（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９に示す。なお、図９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。

図９に示すように、本実施の形態３の粉体供給装置２０１では、スクリューとして、コイルスクリュー２５１が備えられている。コイルスクリュー２５１は、例えば角形断面形状を有する螺旋状に形成されたコイルフライト２５２と、コイルフライト２５２における粉体原料の搬送方向上流側の端部に固定された回転駆動力伝達用シャフト２５３とを備えている。回転駆動力伝達用シャフト２５３は、スクリュー駆動装置５７に連結されて、回転駆動力が伝達され、これによりコイルフライト２５２が回転駆動される。なお、コイルフライト２５２は、角形断面を有する場合を例として説明するが、その他の断面形状（例えば、円形断面など）を採用することもできる。本実施の形態３では、コイルスクリュー２５１およびスクリュー駆動装置５７が、粉体原料の搬送を行う粉体搬送手段の一例となっている。

搬送管６３の排出口６３ａ内に設置されている複数の排出羽根８１は、コイルフライト２５２の螺旋中心（すなわち、搬送管６３の中心軸）上に配置された排出羽根用シャフト２８２の一端（下流側端部）に固定されている。排出羽根用シャフト２８２の他端（上流側端部）は、回転駆動力伝達用シャフト２５３の端部に連結されており、回転駆動力伝達用シャフト２５３とともに排出羽根用シャフト２８２が回転駆動されるように構成されている。なお、排出羽根用シャフト２８２の軸径は、コイルフライト２５２の内径よりも小さく形成されている。

粉体供給装置２０１において、コイルスクリュー２５１が採用されていることにより、湿度などの影響によりスクリューシャフトなど部材の表面に付着し易いという特性を有するような粉体原料に対して、コイルスクリュー２５１への付着を抑制でき、安定した搬送を行うことが可能となる。

一方、このようなコイルスクリュー２５１では、螺旋状のコイルフライト２５２の特性上、スクリューシャフト５等と比して、スクリュー自体による圧縮作用は低くなる。しかしながら、搬送管６３の排出口６３ａにおいて、複数の排出羽根８１が設置されていることにより、粉体原料に対して抵抗を付与して圧縮作用を高めることができる。

このように、湿度などの影響による粉体原料の付着を抑制できるコイルスクリュー２５１を採用するとともに、コイルスクリュー２５１の特性による圧縮作用の低下を複数の排出羽根８１による抵抗の付与により補い、かつ排出羽根８１による推力の付与により粉体原料に対する分散効果および排出性を高めることができ、粉体原料の定量的かつ均一な搬送を実現できる。さらに、搬送管６３の排出口６３ａを通して、粉体原料に対して負圧を作用させているため、排出羽根８１による抵抗の付与を合わせて、粉体原料のかさ密度の均一化を図ることができ、粉体原料の定量的かつ均一な搬送を効果的に実現できる。

また、排出羽根８１を回動させる排出羽根用シャフト２８２が、コイルフライト２５２の内側に配置されていることにより、搬送管６３の中心軸付近に粉体原料が滞留することを抑制でき、粉体原料の搬送における定量性および均一性を高めることができる。

上記それぞれの実施の形態では、搬送管６３の排出口６３ａに複数の排出羽根８１等が設けられていれば、粉体原料に対して抵抗を与えて圧縮作用を施しながら、推力を与えて分散効果を得て、定量性および均一性を高め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、排出用ケーシング７などは、上述した構成以外の形態を採ることができる。

また、スクリュー５についても、１条ねじの構成を例として説明したが、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。

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。

また、上記それぞれの実施の形態では、排出羽根を設けて、搬送管内を搬送される粉体原料に対して抵抗を付与する場合を例として説明したが、本発明はこのような場合のみに限定されず、排出羽根が設けられない形態であっても良い。搬送管の排出口より粉体原料に対して負圧を作用させる形態であれば、負圧作用による気体の除去効果を得ることができ、粉体原料のかさ密度の均一化効果を得ることができる。ただし、負圧作用に合わせて、粉体原料に対して抵抗を付与することで、より効果的に粉体原料の圧密化を行うことが可能となる。

粉体原料に対して抵抗を与える抵抗部材としては、上述の実施の形態にて一例として説明したそれぞれの排出羽根の他に、様々な形態の部材を採用できる。例えば、搬送管の内径に実質的に合致するような外径を有する円盤状部材に、粉体原料の通過を許容する１つまたは複数の開口部分を形成した形態の円盤状部材を抵抗部材として採用しても良い。

また、抵抗部材は必ずしも回転駆動される必要はなく、例えば、搬送管の内周面に固定されて、搬送管の中央側へと延在する複数の棒状部材を抵抗部材として採用しても良い。

また、それぞれの排出羽根（排出羽根群）をスクリューの軸方向（搬送方向）において異なる位置に複数配置させるような構成としても良い。このような構成では、スクリューの軸方向において異なる位置に配置される排出羽根群において、一方の開口部分に他方の排出羽根が位置するように、回転方向における排出羽根の位置を設定することで、搬送方向から投影したときに開口面積を低減させる、あるいは開口面積を実質的に無くすこと（すなわち開口を全て覆うこと）が可能となる。

ここで、それぞれの上記実施の形態の粉体供給装置における変形例について説明する。

まず、図１に示す粉体供給装置１では、バレル６を構成する円筒状の搬送管６３における端部である排出口６３ａが、円筒状の排出用ケーシング７の円筒面に接続されて、連通さるような構成が採用されている。このような構成では、排出口６３ａが円筒状の排出用ケーシング７の円筒面上に位置することになる。そのため、排出口６３ａに設けられている複数の排出羽根８１の一部が搬送管６３内に位置され、他部が搬送管６３外へ位置されるという構成は、排出口６３ａの少なくとも下部において実現されていれば良い。排出口６３ａの少なくとも下部において排出羽根８１の一部が搬送管６３外へ位置されていることにより、推力および遠心力の作用により粉体原料を分散させながら排出口６３ａより排出することができる。

ここで、変形例に係る搬送管３６３と排出用ケーシング３０７との接続構成を図１０に示す。図１０に示す構成では、搬送管３６３の端部である排出口３６３ａと、排出ケーシング３０７の中心軸Ｓとの位置が調整可能とされている。具体的には、円筒状の排出ケーシング３０７の側面に側筒３７２を設け、この側筒３７２内に排出管３６３が挿入されて、その挿入長さを調整することで、排出ケーシング３０７の中心軸Ｓに対する排出口３６３ａの位置を調整することが可能となっている。なお、この変形例では、スクリューとして上記実施の形態３のコイルスクリュー２５１が用いられた構成を例としている。

このような構成では、排出ケーシング３０７の中心軸に対する排出口３６３ａの位置を調整することができるため、粉体原料の排出位置を調整して排出性を良好にできる。また、搬送管３６３の排出口３６３ａを搬送管３６３の軸方向に直交する面内に形成することができる。したがって、それぞれの排出羽根８１がその回転位置に拘わらず、一部が搬送管３６３外へ露出した構成とすることができ、粉体原料の排出性を良好にできる。

なお、それぞれの排出羽根８１の一部が搬送管６３外に位置し、他部が搬送管６３内に位置する形態を中心に説明したが、それぞれの排出羽根８１が全て搬送管６３内に位置されるような構成を採用しても良い。全ての排出羽根８１が搬送管６３内に配置されたとしても排出口６３ａに近い位置に配置されていれば、排出羽根を設けない場合に比して、排出性を良好とすることができる。

上述の説明では、粉体供給装置が１本のスクリューを備える１軸構成である場合を例として説明したが、２本のスクリューを備える２軸構成を採用しても良く、さらに３軸以上の構成を採用しても良い。

また、上記それぞれの実施の形態では、スクリューを用いた粉体供給装置を例として説明したが、本発明はこのような構成のみに限定されない。粉体輸送通路内に沿って粉体搬送手段により粉体原料が搬送されるような装置に対して、粉体輸送通路の排出口を通して粉体輸送通路内に負圧を作用させることで本発明の効果を得ることができる。したがって、粉体輸送通路を通して搬送される粉体原料のかさ密度が変化するような構成の装置であればスクリューを用いた構成に限られず、本発明を適用することが可能である。

（実施例）
ここで、本発明の粉体供給装置において、粉体輸送通路の排出口を通して粉体輸送通路内の粉体原料に対して負圧を作用させることにより、かさ密度の均一性を高め、粉体供給における定量性を高めることができるという本発明の効果について、実施例を用いて測定を用いて確認を行った結果を説明する。

本発明の粉体供給装置の実施例として、上述の実施の形態１の粉体供給装置１（図１等参照）を用いて、粉体原料の供給量のバラツキ度合い（すなわち、定量性）の測定を行った。粉体原料としては重曹を使用した。

まず、本実施例の比較例として、負圧発生装置７３により負圧を発生させない状態にて、すなわち、排出用ケーシング７の圧力計７５が常圧（大気圧）となる状態にて、粉体供給装置１にて粉体原料の搬送を行った。この搬送において、所定時間（２分）搬送管６３の排出口６３ａを通して受けタンク７１に供給された粉体原料の重量（ｋｇ）の測定を行い、異なる時間帯にてこの測定を３回行った。

次に、本実施例として、負圧発生装置７３により負圧を発生させて、排出用ケーシング７の圧力計７５を−５０ｍｍＡｑとした状態にて、粉体供給装置１にて粉体原料の搬送を行った。この搬送において、所定時間（２分）搬送管６３の排出口６３ａを通して受けタンク７１に供給された粉体原料の重量（ｋｇ）の測定を行い、異なる時間帯にてこの測定を３回行った。

実施例と比較例の測定結果は次の通りであった。
（比較例）
圧力計７５の圧力： 大気圧
搬送時間： ２分
粉体供給量： ３．５７０ｋｇ（１回目）
３．５５２ｋｇ（２回目）
３．５６１ｋｇ（３回目）
（実施例）
圧力計７５の圧力： −１５０ｍｍＡｑ
搬送時間： ２分
粉体供給量： ３．７８１ｋｇ（１回目）
３．７８２ｋｇ（２回目）
３．７８１ｋｇ（３回目）

実施例と比較例とにおける所定時間あたりの粉体供給量を比較すると、負圧を作用させた実施例では、比較例に比して所定時間あたりの粉体供給量のばらつきが明らかに抑制されていることが判る。また、粉体供給量自体についても、比較例に比して実施例では増加していることが判る。

なお、具体的なデータは示さないが、この測定において、負圧をさらに高めた場合には、ある負圧を超えるとバレル６とスクリューシャフト５１のフライト５２との間の実質的なシール性（気密性）が失われた状態となり、定量供給が行えない状態となった。このような負圧の限度は、バレル６とスクリューシャフト５１のフライト５２との間の隙間の大きさや、粉体原料の種類などにより異なるものである。なお、重曹を用いた例では、例えば、−１５００ｍｍＡｑを超えた負圧を作用させるとシール性の喪失が生じることが確認された。

なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の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。

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
６２ バレルケーシング
６３ 搬送管
７１ 受けタンク
７２ 吸引配管
７３ 負圧発生装置
７４ フィルタ
８１ 排出羽根
８２ 開口部分

Claims (7)

1. 粉体原料を搬送して供給する粉体供給装置であって、
   粉体原料を貯留する貯留容器と、
   貯留容器に接続された導入口と粉体原料が排出される排出口とを有する粉体輸送通路と、
   導入口から粉体輸送通路内へ取り入れられた粉体原料を粉体輸送通路に沿って搬送し、排出口より排出させる粉体搬送手段と、
   粉体輸送通路の排出口を通して粉体輸送通路内へ負圧を作用させる負圧発生手段とを備える、粉体供給装置。
2. 粉体輸送通路内の粉体原料を通過させる開口を有するとともに、搬送方向に対する抵抗を粉体原料に対して与える抵抗部材が配置される、請求項１に記載の粉体供給装置。
3. 粉体輸送通路を内部空間に形成するバレルと、
   バレルの内部空間に配置され、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粉体搬送手段であるスクリューとを備え、
   バレル内において、抵抗部材の搬送方向上流側に隣接するとともに、スクリューのフライトが存在しない粉体原料充填用空間が設けられている、請求項２に記載の粉体供給装置。
4. バレルの排出口に配置され、スクリューの軸を回転中心として回転駆動されるとともに、スクリューの軸方向の断面に対して傾斜された面を有する複数の排出羽根が抵抗部材として備えられ、
   複数の排出羽根は、スクリューの軸方向に搬送される充填用空間内の粉体原料に対して抵抗を与えながら、複数の排出羽根の回転駆動により、傾斜された面にて粉体原料に対して排出口外向きの推力を与えて、バレルの排出口より粉体原料を排出する、請求項３に記載の粉体供給装置。
5. バレルの排出口の下部において、排出羽根の回転方向前端部分がバレル内に位置されるとともに、回転方向後端部分がバレル外へ位置されるように、排出羽根がバレルの排出口に跨って配置されている、請求項４に記載の粉体供給装置。
6. スクリューの軸方向から見た場合に、回転方向に隣接する一方の排出羽根の端縁が他方の排出羽根に重なるように、複数の排出羽根が配置されている、請求項４または５に記載の粉体供給装置。
7. 抵抗部材は、搬送方向に投影したときに粉体輸送通路を実質的に全て覆うように配置されている、請求項２から６のいずれか１つに記載の粉体供給装置。

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