JP7843966B2 - 粉体供給装置及びガラス物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉体供給装置のフィーダが備えるゲート部材の改良技術及びその粉体供給装置を用いたガラス物品の製造方法に関する。

粉体供給の分野では、ホッパから供給される粉体を横方向に移送して落下させるための装置として、振動フィーダやスクリューフィーダ等のフィーダを備えた粉体供給装置が使用される。この種の粉体供給装置では、必要量の粉体を正確に落下させるために種々の改良がなされている。

その一例として、特許文献１には、振動フィーダの移送路の下流端に扉板を設け、粉体の移送停止時（振動停止時）に扉板により移送路を閉じることで、移送路の排出口から余分な粉体がこぼれ落ちることを防止する技術案が開示されている。

特開２０１８－７０３４０号公報

ところで、特許文献１に開示の扉板は、粉体の移送停止時に鉛直姿勢となることで移送路を閉じ、排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちを防止するものである（同文献の図２（ｂ）及び図５（ｂ）参照）。しかし、扉板が鉛直姿勢で粉体を堰き止めた場合には、安息角を考慮すれば粉体の層が崩れようとする状態になる。このような状態にあれば、粉体の層の重量によって扉板を押し開く方向に強い力が働くため、排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちが依然として生じ得る。

以上の観点から、本発明は、粉体の移送停止時における排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちを確実に防止することを課題とする。

（１）上記課題を解決するために創案された本発明の第一の側面は、ホッパと、前記ホッパから供給される粉体を横方向に移送すると共に下流端に排出口が形成された移送路を有するフィーダと、前記移送路を開閉するゲート部材と、を備え、前記ゲート部材は、前記移送路の閉時に上流側から下流側に向かって下降傾斜する傾斜姿勢となるように回転自在に保持されていることに特徴づけられる。

このような構成によれば、ゲート部材は、回転自在に保持されると共に、移送路の閉時に上述の方向性を有する傾斜姿勢（以下、単に傾斜姿勢という）となる。したがって、粉体の移送を停止した時点では、ゲート部材は、自重による影響を受けて粉体を押し下げて移送路を閉じる。このときは、ゲート部材が傾斜姿勢になっている事から、ゲート部材により堰き止められた粉体の層が崩れ難くなる。このように粉体の層が崩れ難い状態にあれば、堰き止められた粉体の層の重量によってゲート部材を押し開く方向に働く力が弱くなるため、排出口から余分な粉体がこぼれ落ちる事態を確実に防止できる。なお、ゲート部材は、自重のみによって粉体の移送停止時に傾斜姿勢となり得るが、バネ等を用いてゲート部材から粉体の層に作用する押し下げ力を調整するようにしてもよい。

（２）上記（１）の構成において、前記粉体の移送停止時に、前記ゲート部材が前記移送路の底部に接触して前記移送路を閉じることが好ましい。

このようにすれば、粉体の移送停止時における排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちを適切に防止できる。

（３）上記（１）の構成において、前記粉体の移送停止時に、前記ゲート部材が前記排出口の下端部に接触して前記移送路を閉じることが好ましい。

このようにすれば、粉体の移送停止時にはゲート部材が排出口の下端部に接触することになるため、排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちをより確実に防止できる。

（４）上記（２）又は（３）の構成において、前記粉体の移送停止時における前記ゲート部材の水平面に対する傾斜角度をαとし、前記粉体の安息角をβとした場合、α≦β＋３０°の関係を満たすことが好ましい。

このようにすれば、粉体の移送停止時におけるゲート部材の傾斜姿勢の角度が安息角を考慮に入れた適切な角度になる。これによっても、排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちをより確実に防止できる。なお、上記の関係は、好ましくは、α≦β＋１５°であり、より好ましくは、α≦βである。

（５）上記（１）～（４）の何れかの構成において、前記フィーダは、振動フィーダであってもよく、また、前記粉体は、ガラス原料であってもよい。

（６）上記課題を解決するために創案された本発明の第二の側面は、ガラス物品の製造方法であって、上記（１）～（５）の何れかの構成を備えた粉体供給装置が有するフィーダにおける移送路の排出口から落下した粉体としてのガラス原料を計量する計量工程と、前記計量工程で計量されたガラス原料を溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程と、前記溶融工程で生成された溶融ガラスを成形する成形工程と、を備えることに特徴づけられる。

このような方法によれば、計量工程でガラス原料の落下量を目標量に一致させる際の精度が高められるため、計量工程及びその後の溶融工程や成形工程が円滑に行われ得る。

本発明によれば、粉体の移送停止時における排出口からの余分な粉体のこぼれ落ちを確実に防止できる。

本発明の実施形態に係る粉体供給装置の全体構成を示す縦断側面である。 本発明の実施形態に係る粉体供給装置の構成要素であるゲート部材の周辺構造を示す要部斜視図である。 本発明の実施形態に係る粉体供給装置の要部を拡大して示す縦断側面である。 本発明の実施形態に係る粉体供給装置の要部を拡大して示す縦断側面である。 本発明の実施形態に係る粉体供給装置の第一の変形例の要部を拡大して示す縦断側面である。 本発明の実施形態に係る粉体供給装置の第二の変形例の要部を拡大して示す縦断側面である。

以下、本発明の実施形態に係る粉体供給装置及びガラス物品の製造方法について添付図面を参照して説明する。

図１は、粉体供給装置１の全体構成を示す縦断側面図である。同図に示すように、粉体供給装置１は、ホッパ２と、ホッパ２の下部に配備されたフィーダ３とを備える。

ホッパ２は、内部空間に粉体Ｐを貯留するものである。本実施形態では、粉体Ｐは、ガラス原料であるが、これに限定されない。ガラス原料は、所望の組成のガラスを得るために複数の品種や銘柄を混合した混合原料に限らず、混合前の単一の品種や銘柄からなる単一原料であってもよい。ホッパ２の下端には、粉体Ｐをフィーダ３内に供給する供給口２ａが形成されている。ホッパ２の内部空間には、歯車などの攪拌機構（図示略）を配備することが好ましい。

フィーダ３は、ホッパ２から供給される粉体Ｐを横方向（好ましくは水平方向）に移送する移送路４と、移送路４を形成する移送路壁５に振動を付与する加振手段６とを備える。フィーダ３は、本実施形態では振動フィーダである。したがって、粉体Ｐは、振動により下流側（矢印Ａ方向側）に向かって移送される。

移送路壁５は、横方向に沿う底壁部５ａと、縦方向に沿う二つの側壁部５ｂと、その上方を覆うと共に横方向に沿う蓋からなる上壁部５ｃとで構成されている。したがって、移送路４の通路断面は矩形状を呈している。なお、底壁部５ａと二つの側壁部５ｂとは一体形成されているが、蓋（上壁部５ｃ）は側壁部５ｂから取り外しが可能である。

移送路４の下流端には、粉体Ｐを排出する排出口７が形成されている。本実施形態では、排出口７に連通する落下案内路８が設けられている。落下案内路８を形成する案内路壁９は、上部延長壁部９ａと、二つの側部延長壁部９ｂと、第一端壁部９ｃと、第二端壁部９ｄとから構成されている。上部延長壁部９ａは、上壁部５ｃから下流側に向かって延び出している。二つの側部延長壁部９ｂはそれぞれ、二つの側壁部５ｂから下流側に向かって延び出し且つその延び出し部から下方に向かって延び出している。第一端壁部９ｃは、上部延長壁部９ａ及び二つの側部延長壁部９ｂのそれぞれの下流側端部に接続されている。第二端壁部９ｄは、底壁部５ａの下流端から下方に向かって延び出し且つ二つの側部延長壁部９ｂの下方への延び出し部の上流側端部に接続されている。

落下案内路８の下方には、粉体Ｐの落下量を計量する計量器１０が配備されている。したがって、移送路４の排出口７から排出されて落下した粉体Ｐは、計量器１０に供給される。そして、粉体Ｐの落下量が目標量に一致したことを計量器１０が示した場合には、そのことがセンサや作業者によって検出され、加振手段６からフィーダ３の移送路壁５に付与される振動が停止する。この振動の停止と同時に移送路４内での粉体Ｐの移送が停止する。

移送路４には、板状のゲート部材（フラップゲート）１１が配設されている。ゲート部材１１は、上流側から下流側に向かって下降傾斜する傾斜姿勢（以下、単に傾斜姿勢という）に保持されている。詳しくは、ゲート部材１１は、図１に実線で示すように移送路４をその下流側端部で閉じるとき及び同図に鎖線で示すように開くときの何れの場合も、傾斜姿勢に保持される。ゲート部材１１は、各種金属や樹脂などで形成することができるが、本実施形態では、ステンレス鋼で形成されている。

ゲート部材１１は、例えば図２に示す態様で取り付けられている。同図に示すように、ゲート部材１１の上端部（上流側端部）には、軸受部材１２が装着され、この軸受部材１２の軸孔に支持軸１３が挿通されている。支持軸１３は、二本の上下方向に延びる支柱１４の下端に固定されている。二本の支柱１４は、上壁部５ｃを貫通した状態で上壁部５ｃに固定されている。これにより、ゲート部材１１は、移送路４の上部に位置する支持軸１３の廻りに回転自在に保持され、自重によって傾斜姿勢となる。

図３は、移送路壁５の振動が停止することで移送路４内での粉体Ｐの移送が停止したときの状態を示す要部拡大縦断側面図である。同図に示すように、粉体Ｐの移送停止時には、自重によってゲート部材１１が支持軸１３の廻りに時計方向Ｃに回転することで、同図に示すようにゲート部材１１の下端部１１ａが移送路４の底面４ａの下流側端部に接触する。詳しくは、ゲート部材１１の下端部１１ａが、移送路４の底面４ａの下流端４ａａ、すなわち排出口７の下端に接触する。

このときのゲート部材１１の水平面に対する傾斜角度をαとし、粉体Ｐの安息角をβとした場合、α≦β＋３０°の関係を満たしている。このような関係にあれば、移送が停止されることでゲート部材１１により堰き止められた粉体Ｐの層が崩れ難くなる。このように粉体Ｐの層が崩れ難い状態にあれば、堰き止められた粉体Ｐの層の重量によってゲート部材１１を押し開く方向に働く力が弱くなる。この結果、排出口７から余分な粉体がこぼれ落ちて計量器１０に供給される事態を確実に防止できる。この事を勘案すれば、上記の関係は、より好ましくはα≦β＋１５°であり、さらに好ましくはα≦βである。なお、ガラス原料の場合、粉体Ｐの安息角は例えば１０°～４０°である。

図４は、移送路壁５が振動することで移送路４内で粉体Ｐが移送されるときの状態を示す要部拡大縦断側面図である。同図に示すように、粉体Ｐの移送時には、粉体Ｐが振動により強制的に下流側に向かって移送されるため、ゲート部材１１の下面１１ｂに粉体Ｐからの押し上げ力が作用する。これにより、ゲート部材１１は、自重に抗して支持軸１３の廻りに反時計方向Ｄに回転する。その結果、ゲート部材１１は、同図に示すような態様で押し開かれた状態になる。このときは、ゲート部材１１の水平面に対する傾斜角度が、上述の移送停止時の傾斜角度αよりもさらに小さくなる。そのため、移送される粉体Ｐの層に対しては移送方向と対向する方向にゲート部材１１から強い力が作用しなくなる。換言すれば、粉体Ｐの移送を阻害する方向に作用するゲート部材１１からの力が弱くなる。これにより、排出口７からの粉体Ｐの落下が円滑に行われ、単位時間あたりの粉体Ｐの供給量（排出口７からの粉体Ｐの落下量）にバラツキが生じ難くなる。その結果、当該供給量を安定化させることができる。

次に、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造方法について説明する。

このガラス物品の製造方法は、計量工程と、溶融工程と、成形工程と、を備える。計量工程は、上述のフィーダ３における移送路４の排出口７から落下した粉体Ｐとしてのガラス原料を計量する工程である。溶融工程は、計量工程で計量されたガラス原料を溶融して溶融ガラスを生成する工程である。成形工程は、溶融工程で生成された溶融ガラスを成形する工程である。成形工程では、例えばオーバーフロー法によりガラスリボンが成形される。成形されたガラスリボンから切り出されたガラス板は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといったディスプレイにおいて、基板やカバーとして用いられる。

このガラス物品の製造方法によれば、計量工程でガラス原料の落下量を目標量に一致させる際の精度が高められるため、ガラス組成のばらつきが小さく、高品質なガラス物品を得ることができる。

以上、本発明の実施形態に係る粉体供給装置１及びガラス物品の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々のバリエーションが可能である。

上記実施形態では、粉体Ｐが移送路４内で充満又はほぼ充満する場合（大量移送を行う場合）を例示したが、粉体Ｐの少量移送や微量移送を行う場合は、図５に示すように、粉体Ｐの層と移送路４の上面４ｂとの間に大きな隙間が設けられる。この場合は、移送路４における粉体Ｐの移送方向中間位置に、粉体Ｐの供給量を調整するためのじゃま板などを設けることが好ましい。

上記実施形態では、粉体Ｐの移送停止時に、ゲート部材１１の下端部１１ａが排出口７の下端４ａａに接触する場合を例示したが、図５に示すように、ゲート部材１１の下端部１１ａが、移送路４の底面４ａの下流端（排出口７の下端）４ａａよりも上流側の位置で接触するようにしてもよい。余分な粉体のこぼれ落ちをより確実に防止する観点では、ゲート部材１１が排出口７の下端４ａａに接触することが好ましい。

図６に示すように、粉体Ｐの移送停止時に、ゲート部材１１の下面１１ｂが排出口７の下端４ａａに接触するようにしてもよい。ゲート部材１１の下端部１１ａが排出口７の下端４ａａに接触する場合、ゲート部材１１に位置ずれが発生すると、ゲート部材１１の下端部１１ａが排出口７の下端４ａａに接触することなく、移送路４の底面４ａの下流端に接触する場合がある。ゲート部材１１の下面１１ｂが排出口７の下端４ａａに接触するようにすれば、ゲート部材１１に位置ずれが発生しても、ゲート部材１１を排出口７の下端４ａａに接触させることができる。このため、ゲート部材１１の下面１１ｂを排出口７の下端４ａａに接触させることが好ましい。

上記実施形態では、ゲート部材１１が、自重のみによって粉体Ｐの移送停止時に傾斜姿勢となるようにしたが、バネ等を用いてゲート部材１１から粉体Ｐの層に作用する押し下げ力を調整するようにしてもよい。また、押し下げ力を調整するために、ゲート部材１１が、錘を備えてもよい。さらに、質量の異なる複数種のゲート部材１１を準備し、ゲート部材１１を交換することで押し下げ力を調整してもよい。

以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。下記の表１は、実施例１及び実施例２並びに比較例を示すものである。いずれの試験でも、粉体Ｐは、ガラス原料である塩化バリウムを用い、その安息角βは２０°であった。目標量は３ｋｇとし、許容範囲は±０．０２ｋｇとした。各試験で１００００回の計量を行い、許容範囲を超えた回数の発生頻度を算出した。下記の表１中、「ゲート部材の角度α」とは、既述の図３に示すゲート部材１１の傾斜角度αを意味している。

上記の表１によれば、比較例では、許容範囲を超えた回数の発生頻度が０．０５％となった。実施例１及び実施例２では、ゲート部材１１を傾斜姿勢とすることにより、発生頻度を低減できた。実施例１では、実施例２と比べ、ゲート部材１１の傾斜角度αを安息角βに近づけることにより、計量誤差が許容範囲を超えることなく、全く問題が生じなかった。なお、以上の結果を考慮すれば、ゲート部材の角度αがβ＋１５°よりも大きくても、９０°よりも適度に小さい角度、例えばβ＋３０°であれば、計量誤差が小さくなって問題が生じなくなると推認できる。

１ 粉体供給装置
２ ホッパ
３ フィーダ
４ 移送路
４ａ 移送路の底面（移送路の底部）
４ａａ 移送路の底面の下流端（排出口の下端）
７ 排出口
１１ ゲート部材
Ｐ 粉体
α 傾斜角度

Claims (7)

1. ホッパと、前記ホッパから供給される粉体を横方向に移送すると共に下流端に排出口が形成された移送路を有するフィーダと、前記移送路を開閉するゲート部材と、を備え、
   前記ゲート部材は、前記移送路の閉時に上流側から下流側に向かって下降傾斜する傾斜姿勢となるように回転自在に保持されていることを特徴とする粉体供給装置。
2. 前記粉体の移送停止時に、前記ゲート部材が前記移送路の底部に接触して前記移送路を閉じることを特徴する請求項１に記載の粉体供給装置。
3. 前記粉体の移送停止時に、前記ゲート部材が前記排出口の下端部に接触して前記移送路を閉じることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給装置。
4. 前記粉体の移送停止時における前記ゲート部材の水平面に対する傾斜角度をαとし、前記粉体の安息角をβとした場合、α≦β＋３０°の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の粉体供給装置。
5. 前記フィーダは、振動フィーダであることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の粉体供給装置。
6. 前記粉体は、ガラス原料であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の粉体供給装置。
7. 請求項６に記載の粉体供給装置が有するフィーダにおける移送路の排出口から落下したガラス原料を計量する計量工程と、前記計量工程で計量されたガラス原料を溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程と、前記溶融工程で生成された溶融ガラスを成形する成形工程と、を備えることを特徴とするガラス物品の製造方法。