JP5197932B2

JP5197932B2 - 粉体微量供給装置

Info

Publication number: JP5197932B2
Application number: JP2006186573A
Authority: JP
Inventors: 光司二村
Original assignee: 株式会社ナルコ岩井
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP2008013319A

Description

本発明は、例えば数μｍの粉体を微量ずつ被供給対象に供給する粉体微量供給装置に関する。

粉末染料や顔料を噴射して塗装を行う分野や、粉体の化学薬剤や貴金属の調合や配合等を行う分野では、粉体を定量供給する供給装置が用いられている。この種の装置としては、例えば、スクリューフィーダーやテーブルフィーダーを用いたもの（特許文献１等）、粉体を収容する容器を振動させて粉体を排出するもの（特許文献２等）等が公知である。
特開２００４―１５１１１８号公報特開２００５―２８９６３２号公報

上記のように粉体を供給する装置は各種知られているが、いずれも微量の供給を行うのは困難である。例えば、スクリューフィーダーを用いた供給装置の場合、１時間あたり５０〜１００ｇの供給を行うものは現在でも市販されているが、数ｇ／ｈ乃至それ以下という微量で粉体を供給できる装置は見当たらない。

また、上記のほかにも、空気搬送によって粉体を供給する装置も知られているが、微量の粉体を搬送するためには極細の粉体送給管が必要となり、管内で粉体の詰まりが生じ易くなる。また、微量供給するために、圧縮空気の流量を少なくしすぎると、粉体の搬送力不足で粉体が粉体送給管内で滞留しやすくなり、圧縮空気の流量を多くすると微量の供給が困難になる。

本発明は、空気搬送を用いて粉体の微量供給が可能な粉体微量供給装置を提供することを目的とする。

本発明の粉体微量供給装置は、粉体を貯留する貯留容器と、一端が前記貯留容器内で粉体の上面よりも上方に配置され、且つ、他端側が前記貯留容器外に配置された粉体送給管と、前記貯留容器内に下方から圧縮空気を供給する第１圧縮空気供給手段と、前記粉体送給管の途中に圧縮空気を供給する第２圧縮空気供給手段と、を備えており、前記貯留容器は、前記粉体送給管を除いて前記粉体を密閉しており、前記第１圧縮空気供給手段は、前記貯留容器内の空間部分に粉体を浮遊させるとともに、浮遊させた粉体を前記粉体送給管内に流入させており、前記第２圧縮空気供給手段は、前記粉体送給管内に流入した前記粉体を希薄化させるとともに、空気搬送する、ことを特徴とする。

上記粉体微量供給装置は、前記貯留容器を振動させる振動機構を、更に備えており、
前記振動機構は、前記貯留容器に連結されている基板と、前記基板の一端部を固定する本体部と、前記基板を振動させる振動発生部と、前記本体部を下側から弾性的に支持する弾性支持部とを備えており、前記振動発生部は、電磁石を備えており、且つ前記本体部に固定されており、前記電磁石に電流を流すことによって間欠的に前記基板を吸着する。

前記第１圧縮空気供給手段は、前記貯留容器内に一定流量で連続的に圧縮空気を供給するように構成されていることが好ましい。

前記第２圧縮空気供給手段は、前記粉体送給管に一定流量で連続的に圧縮空気を供給するように構成されていることが好ましい。

前記貯留容器は、空気の通過を許容するとともに粉体の通過を阻止する通気部材を内部に備え、該通気部材は、前記貯留容器内の粉体を下側から受けており、前記第１圧縮空気供給手段が、通気部材の下側から圧縮空気を供給するように構成されていることが好ましい。

請求項１の発明によれば、第１圧縮空気供給手段によって貯留容器内に下方から圧縮空気を供給することにより、貯留容器内の粉体を流動化させ、貯留容器内の空間部分に浮遊した粉体を粉体送給管の一端から流入させる。したがって、粉体を微量ずつ粉体送給管内に流入することができる。さらに、第２圧縮空気供給手段によって粉体送給管内に粉体搬送方向の空気の流れを作り、粉体送給管に流入した粉体を空気搬送することができる。

請求項２の発明によれば、微量の粉体を粉体送給管に流入させるため、第１圧縮空気供給手段により供給する圧縮空気量を少なくし、それによって、粉体容器内の粉体の流動化が不十分になったとしても、振動機構によって貯留容器を振動させることで、貯留容器内で粉体が偏って減少することが少なくなる。

請求項３の発明によれば、貯留容器内に連続的に圧縮空気を供給しているので、貯留容器内の空間部に略均一に粉体を浮遊させることができ、略一定量ずつ粉体送給管内に流入させることができる。

請求項４の発明によれば、粉体送給管に連続的に圧縮空気を供給しているので、粉体送給管内に流入した粉体を均一に空気搬送し、排出することができる。

請求項５の発明によれば、第１圧縮空気供給手段によって通気部材上の粉体に略均一に圧縮空気を供給することができ、該粉体が貯留容器内で凝集したり閉塞したりすることを防止できる。

図１は、本発明の実施形態にかかる粉体微量供給装置の概略的な全体構成図である。供給装置１１は、粉体を貯留可能な貯留容器１２と、該貯留容器１２を振動させる振動機構１３と、貯留容器１２内の粉体を空気搬送する搬送機構１４と、を備えている。

図２は、貯留容器１２の縦断面図であり、該貯留容器１２は、上下端部にフランジ部１５、１６を突出した円筒形状の容器本体１７と、容器本体１７の上部開口を閉鎖する蓋体１８と、容器本体１７の下部開口を閉鎖する覆板１９と、容器本体１７内の覆板１９のやや上側に配置された通気部材２０と、を備えている。

容器本体１７は、ステンレス等の金属によって、全高が約８０ｍｍ、胴部の外径が約６０ｍｍに形成されている。また、容器本体１７は、筒部２１と、漏斗部２３とを上下方向に接合することによって構成されている。筒部２１は、円筒形に形成されており、上端外周部に径方向外方に突出するフランジ部１５を備えている。

漏斗部２３は、上部内面２３ａが、下方に向けて内径が小さくなるように傾斜する円錐状とされ、下部内面２３ｂが、上部内面の最小内径よりも大径の円筒状に形成され、上部内面２３ａと下部内面２３ｂとの間には段部２３ｃが形成されている。上部内面２３ａの傾斜角度は約４５°とされている。漏斗部２３の下端外周部には、径方向外方に突出するフランジ部１６が形成されている。フランジ部１６は、振動機構１３の基板２７上に載せられた状態で、該基板２７にボルト固定されている。

覆板１９は、平面視円形状の板材であり、その外周部がボルト２８を介して漏斗部２３の下面に固定されている。この覆板１９を取り付けた部分には、基板２７に開口２７ａが形成されている。覆板１９には、容器本体１７の中心線上に、後述する第１空気流動管３１が接続されている。

通気部材２０は、リング状の支持枠３３の内側に設けられ、空気の通過は許容するが、容器本体１７内の粉体Ｐの通過を阻止するものとなっている。そして、通気部材２０は、容器本体１７内の粉体Ｐを下側から受けている。支持枠３３は、覆板１９と段部２３ｃとの間にＯリング３４を介して挟持されている。この通気部材２０としては、例えば、複数の焼結金網を重ね合わせて結合したものを用いることができる。

蓋体１８は、容器本体１７の上端部のフランジ部１５と略同じ外径を有する平面視円盤状に形成されている。そして、蓋体１８は、容器本体１７の上面との間にシール部材３５を介在させた状態で、クランプ具３６によって容器本体１７に固定され、該容器本体１７を密閉するようになっている。

蓋体１８には、粉体送給管４０が一体的に固着されている。粉体送給管４０は、ステンレス等の直線状のパイプ材により形成され、上下方向に向けて配置されるとともに、蓋体１８の中心を上下方向に貫通している。粉体送給管４０の下端部は、容器本体１７内の上部、具体的には、蓋体１８のやや下側に配置されており、容器本体１７内に貯留した粉体Ｐの上面よりも上方に配置されている。また、粉体送給管４０の下端部は、第１空気流動管３１に対向している。

粉体送給管４０の上部側は、蓋体１８から上方に突出している。粉体送給管４０は、例えば内径が約２ｍｍとされている。粉体送給管４０の途中にはＴ字状の継手管４１を介して第２空気流動管４２が接続されている。

図１に示すように、搬送機構１４は、圧縮空気を生成するブロワやコンプレッサ等の圧縮空気供給源４４を備えている。圧縮空気供給源４４には、主空気流動管４５が接続され、主空気流動管４５には、エアチャンバー４６を介して第１，第２空気流動管３１，４２と圧力計４７とが接続されている。第１，第２空気流動管３１，４２には、それぞれフローメータ４８，４８と流量調整弁４９，４９が設けられており、各管３１，４２を流れる空気流量が調整可能とされている。また、第２空気流動管４２には圧力計５０が設けられ、貯留容器１２の蓋体１８には、貯留容器１２内の圧力を計測する圧力計５１が設けられている。

ここで、圧縮空気供給源４４、主空気流動管４５、エアチャンバー４６、第１空気流動管３１等により第１圧縮空気供給手段５２が構成され、圧縮空気供給源４４、主空気流動管４５、エアチャンバー４６、第２空気流動管４２等により第２圧縮空気供給手段５３が構成されている。

第１，第２空気流動管３１，４２には、略同じ流量、例えば、約０．３〜３Ｌ／ｍｉｎの圧縮空気が流動するようになっている。また、第１，第２空気流動管３１，４２は、略同じ内径（例えば、約２ｍｍ）のものが用いられ、該内径は、粉体送給管４０の内径より大きくなっている。

振動機構１３は、本体部５５と、該本体部５５を下側から弾性的に支持する弾性支持部５６と、基板２７と、該基板２７を振動させる振動発生部５７とを有する。弾性支持部５６は、本体部５５の底面から下方に延びる複数本の脚部５８によって構成され、該脚部５８は、圧縮コイルバネによって構成されている。基板２７は、水平方向に延びる上部と、上部から斜め下方に傾斜して延びる下部とによって、略への字形状に形成されている。基板２７の上部には、貯留容器１２が連結され、基板２７の下端は、本体部５５の一側部にボルト等によって固定されている。

振動発生部５７は、電磁石５９のコイルに間欠的に（例えば、１秒間に数回〜数十回）電流を流すことによって、基板２７を間欠的に吸着し、矢印ａで示すように振動させる。これによって、該基板２７に取り付けた貯留容器１２を共に振動させるようになっている。

＜本実施形態の作用効果＞
次に、上記構成を有する供給装置の作用効果について説明する。

図１に示すように、貯留容器１２には、粉体Ｐが通気部材２０の上に載った状態で貯留されている。粉体送給管４０の下端部は、粉体Ｐの上方に配置され、下向きに開口している。圧縮空気供給源４４を作動すると、圧縮空気がエアチャンバー４６を介して第１，２空気流動管３１，４２に流れ、各流量調整弁４９，４９によって流量が調整される。

第１空気流動管３１を流れる圧縮空気は、通気部材２０を通過して貯留容器１２内に一定流量で連続的に流入し、通気部材２０上の粉体Ｐを流動化（浮遊懸濁化）させる。この際、粉体Ｐの上側に形成された空間部Ｓには粉体Ｐ’が煙状に浮遊し、浮遊した粉体Ｐ’は、粉体送給管４０内に下端から流入する。

第２空気流動管４２を流れる圧縮空気は、粉体送給管４０の途中に一定流量で連続的に流入し、矢印ｂで示すような上向きの搬送流を生成する。粉体送給管４０内に流入した粉体Ｐは搬送流に乗って上方に流れ、粉体送給管４０の終端（粉体送給管４０にホース等が接続されている場合にはその終端）から極めて薄い煙状となって排出される。従って、粉体Ｐを極微量ずつ被供給箇所に供給できることになる。上記供給装置１１の供給量は、粉体Ｐの種類にもよるが、例えば、１時間あたり数μｇ〜数ｇとすることが可能である。

上記のように、第１空気流動管３１（第１圧縮空気供給手段５２）から通気部材２０を介して貯留容器１２の下方から圧縮空気を供給し、貯留容器１２内の空間部Ｓに粉体Ｐ’を浮遊させることで、極微量の粉体Ｐを粉体送給管４０内に流入させることができる。また、第１空気流動管３１を介して連続的に一定流量の空気を流すことによって、空間部Ｓに略均一な濃度で粉体Ｐ’を浮遊させることができ、これによって粉体送給管４０内に一定量ずつ粉体Ｐを流入させることができる。

さらに、第２空気流動管４２（第２圧縮空気供給手段５３）を介して粉体送給管４０の途中から圧縮空気を供給することで、粉体Ｐをスムーズに搬送することができるとともに、粉体Ｐの濃度をより希薄化、均一化することができる。したがって、粉体送給管４０内で粉体Ｐが詰まったり、滞留してしまったりすることはほとんどない。

また、粉体送給管４０の途中に連続的に一定流量の圧縮空気を供給することで、排出される粉体Ｐに濃淡が生じないようにすることができる。

粉体Ｐが粉体送給管４０を経て排出されていくと、貯留容器１２内の粉体Ｐは徐々に減少する。この際、貯留容器１２内の粉体Ｐの流動化が十分になされていない場合、例えば、粉体Ｐを極微量ずつ排出するために、第１空気流動管３１から供給する圧縮空気の流量を小さくしている場合等には、粉体Ｐが貯留容器１２内の中央側から減少し、内壁近傍に偏った状態で残り、完全に排出できなくなってしまうことがある。そのため、本実施形態では、粉体の搬送を行っている間、振動機構１３を作動することによって、貯留容器１２を振動させ、該容器１２内の粉体Ｐにも振動を与えて、粉体Ｐを偏りがないように均平化し、貯留容器１２内の粉体Ｐを完全に排出できるようにしている。

換言すると、本実施形態のような振動機構１３を備えることで、第１空気流動管３１を介して供給する圧縮空気の流量をより少なくして空間部Ｓにおける粉体Ｐの浮遊をより少なくし、より微量の粉体Ｐ’を粉体送給管４０に流入させるようにしたとしても、貯留容器１２内の粉体Ｐの偏りを防止することができる。

＜その他の作用効果＞
（１）図２に示すように、粉体送給管４０は、蓋体１８に一体的に固着されているので、容器本体１７に蓋体１８を取り付けるだけで、粉体送給管４０の下端を適切な高さ（すなわち、粉体Ｐの上方）に配置することができる。また、容器本体１７から蓋体１８を取り外すことで、同時に粉体送給管４０を容器本体１７から抜き取ることができる。したがって、容器本体１７への粉体Ｐの補充作業等を簡単且つ迅速に行うことができる。

（２）粉体送給管４０は、貯留容器１２の蓋体１８から上方に突出しているので、粉体送給管４０に対する第２空気流動管４２やその他のホース等の接続等を容易に行うことができる。

（３）図１に示すように、第１，第２空気流動管３１，４２への圧縮空気は、共通の圧縮空気供給源４４よって生成されるので、空気流動管３１，４２ごとに、個別に圧縮空気供給源４４を備える場合に比べて装置の簡素化及びコスト減を図ることができる。

（４）供給装置１１は、貯留容器１２から下方に粉体Ｐを排出するのではなく、貯留容器１２から粉体送給管４０を介して上方に粉体Ｐを排出するものであるので、貯留容器１２内の下部で粉体Ｐの詰まりが生じたり、ブリッジ減少が生じたりすることを防止することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。例えば、空気流動管３１，４２を流れる空気流量、貯留容器１２や粉体送給管４０、空気流動管３１，４２の寸法等は、単なる１例を示すものであって、本発明を限定するものではない。

本発明の供給装置は、例えば、塗装やデザイン画の作成のため、粉末顔料（塗料）を噴射供給するために用いたり、薬剤等を化学反応させるため、微粉状の添加剤や触媒を噴射供給するのに用いたりすることができる。また、他の用途として、溶融金属シリコンを滴下して球状シリコンを生成する装置で、球状シリコンの固化を促進するため、装置内に粉末状シリコンを吹き込むのに用いることができる。

本発明の実施形態に係る粉体微量供給装置の概略的な全体構成図である。貯留容器の縦断面図である。

符号の説明

１１粉体微量供給装置
１２貯留容器
１３振動機構
１４搬送機構
４４圧縮空気供給源
５２第１圧縮空気供給手段
５３第２圧縮空気供給手段

Claims

粉体を貯留する貯留容器と、
一端が前記貯留容器内で粉体の上面よりも上方に配置され、且つ、他端側が前記貯留容器外に配置された粉体送給管と、
前記貯留容器内に下方から圧縮空気を供給する第１圧縮空気供給手段と、
前記粉体送給管の途中に圧縮空気を供給する第２圧縮空気供給手段と、を備えており、
前記貯留容器は、前記粉体送給管を除いて前記粉体を密閉しており、
前記第１圧縮空気供給手段は、前記貯留容器内の空間部分に粉体を浮遊させるとともに、浮遊させた粉体を前記粉体送給管内に流入させており、
前記第２圧縮空気供給手段は、前記粉体送給管内に流入した前記粉体を希薄化させるとともに、空気搬送する、ことを特徴とする、粉体微量供給装置。
前記貯留容器を振動させる振動機構を、更に備えており、
前記振動機構は、前記貯留容器に連結されている基板と、前記基板の一端部を固定する本体部と、前記基板を振動させる振動発生部と、前記本体部を下側から弾性的に支持する弾性支持部とを備えており、
前記振動発生部は、電磁石を備えており、且つ前記本体部に固定されており、前記電磁石に電流を流すことによって間欠的に前記基板を吸着する、ことを特徴とする、請求項１記載の粉体微量供給装置。
前記第１圧縮空気供給手段が、前記貯留容器内に一定流量で連続的に圧縮空気を供給するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の粉体微量供給装置。
前記第２圧縮空気供給手段が、前記粉体送給管に一定流量で連続的に圧縮空気を供給するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の粉体微量供給装置。
前記貯留容器は、空気の通過を許容するとともに粉体の通過を阻止する通気部材を内部に備え、該通気部材は、前記貯留容器内の粉体を下側から受けており、
前記第１圧縮空気供給手段が、通気部材の下側から圧縮空気を供給するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の粉体微量供給装置。