(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の構造で、種々の被処理物を処理しようとすると、撹拌槽の底部に貯留された被処理物が、自重によって凝集する場合が生じる。特に、流動性が低い材料を扱うときには、凝集の問題が顕著に発生する。そして、撹拌槽の底部付近において被処理物が凝集すると、撹拌槽の送り出し口に詰まり(ブリッジ)が生じ、水平送り出しスクリューコンベアによる被処理物の排出が、滞ってしまう場合がある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、被処理物の凝集による排出口の詰まりを抑制しつつ、貯留容器から被処理物を排出できる供給装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本願の第1発明は、供給装置であって、被処理物を貯留する貯留容器と、前記貯留容器の内部において、略水平姿勢で回転する撹拌部材と、前記貯留容器から前記被処理物を排出する排出部と、を備え、前記排出部は、前記貯留容器
の側壁に設けられた排出口から前記貯留容器の外側へ向けて延びる、筒状の排出管と、前記排出管の内部と前記貯留容器の内部とに亘って配置された
螺旋状のフライトを有するスクリューコンベアと、を有
し、前記撹拌部材は、下羽根と、前記下羽根より上方に位置する上羽根と、を含み、前記スクリューコンベアは、前記貯留容器の内部において、前記下羽根より高く、かつ、前記上羽根より低い位置に、配置されており、前記下羽根および前記上羽根は、前記フライトと上下に重なる位置を通る。
【0008】
本願の第2発明は、第1発明の供給装置であって、前記排出管は、平面視において、前記撹拌部材の回転軌跡の接線に沿って、前記撹拌部材の回転の向きに逆らう方向へ延びている。
【0009】
本願の第3発明は、第1発明または第2発明の供給装置であって、
前記スクリューコンベアは、前記貯留容器を貫くスクリューシャフトをさらに有し、前記フライトは、前記スクリューシャフトの周囲に設けられ、前記貯留容器の内部において、前記フライトは、前記排出口の近傍領域に、部分的に設けられている。
【0010】
本願の第4発明は、
第3発明の供給装置であって、前記フライトと前記排出管の先端部との間において前記排出管に接続され、下方へ向けて筒状に延びるシュートをさらに有し、前記スクリューコンベアは、前記スクリューシャフトの周囲に設けられ、前記シュートと前記排出管の先端部との間に配置される第2フライトをさらに有し、前記第2フライトは、前記フライトとは逆向きの螺旋状に形成される。
【0011】
本願の第5発明は、
第3発明または第4発明の供給装置であって、前記排出管を前記貯留容器側へ延長した先において、前記側壁から外側へ向けて前記排出管と同軸に延びる端部収容管をさらに有し、前記スクリューコンベアの一方の端部は、前記排出管の内部に収容され、前記スクリューコンベアの他方の端部は、前記端部収容管の内部に収容され、 前記スクリューコンベアは、前記スクリューシャフトの周囲に設けられ、前記端部収容管の内部に配置される第3フライトをさらに有し、前記第3フライトは、前記フライトと同じ向きの螺旋状に形成される。
【0012】
本願の第6発明は、第1発明
または第2発明の供給装置であって、
前記フライトは、前記貯留容器の内部と前記排出管の内部との双方に亘って設けられ
、軸芯位置にシャフトをもたない無軸スクリューである。
【0013】
本願の第7発明は、第1発明から第6発明までのいずれかの供給装置であって、前記排出管は、前記排出口から外側へ向けて、斜め上方へ延びている。
【0014】
本願の第8発明は、第1発明から第7発明までのいずれかの供給装置であって、少なくとも前記スクリューコンベアを回転させるときに、前記撹拌部材を回転させるよう制御する制御部を、さらに備える。
【発明の効果】
【0015】
本願の第1発明〜第8発明によれば、撹拌部材の回転により形成される被処理物の流れを利用して、スクリューコンベアのフライトの隙間に、被処理物を充填できる。また、充填された被処理物を、スクリューコンベアで排出管へ搬送できる。このため、被処理物の凝集による排出口の詰まりを抑制しつつ、貯留容器から被処理物を排出できる。
さらに、上羽根と下羽根とがフライトの上方および下方を通過することにより、被処理物を、特に大きく流動させることができる。このため、スクリューコンベアのフライトの隙間に、被処理物を、より効率よく充填できる。
【0016】
特に、本願の第2発明によれば、撹拌部材の回転により流動する被処理物が、直接的に排出管へ侵入することを、抑制できる。また、貯留容器の内部において、被処理物の流れを横切るように、スクリューコンベアが配置される。このため、スクリューコンベアのフライトの間に、被処理物を、より効率よく充填できる。
【0017】
特に、本願の第3発明によれば、
貯留容器の内部において、フライトの影響による撹拌作用の低下が、抑制される。
【0018】
特に、本願の第4発明によれば、
スクリューコンベアの回転に伴って、第2フライトの近傍の被処理物が、シュート側へ移動する。これにより、シュートへ落下することなく排出管の先端部付近に送られた被処理物を、シュート側へ押し戻すことができる。
【0019】
特に、本願の第5発明によれば、
端部収容管の内部に侵入した被処理物を、貯留容器の内部へ押し戻すことができる。
【0020】
特に、本願の第6発明によれば、被処理物がシャフトに押し付けられて凝集することを、防止できる。
【0021】
特に、本願の第7発明によれば、貯留容器内の被処理物が、自重によって排出管へ流出することを、抑制できる。このため、被処理物の排出量を、より正確に制御できる。
【0022】
特に、本願の第8発明によれば、スクリューコンベアの動作時に、撹拌部材を連動的に動作させて、貯留容器の内部に被処理物の流れを形成し、スクリューコンベアのフライトの隙間に、被処理物を充填できる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0025】
<1.一実施形態に係る供給装置>
図1は、本発明の一実施形態に係る供給装置1の正面図である。
図2は、
図1のII−II位置から見た供給装置1の水平断面図である。ただし、
図2には、II−II位置より上方にある上羽根22も描かれている。
図3は、
図1のIII−III位置から見た供給装置1の部分縦断面図である。ただし、
図3では、下羽根21,上羽根22、メインシャフト20、動力伝達部23、および撹拌用モータ24については、破断せずに示している。
【0026】
この供給装置1は、樹脂ペレットや顔料等の粉粒体、または、廃プラスチック等から得られる粉砕体を、貯留容器10の内部に一旦貯留し、それらの被処理物を撹拌しつつ、貯留容器10から排出する装置である。
図1〜
図3に示すように、本実施形態の供給装置1は、貯留容器10、下羽根21、上羽根22、排出管30、スクリューコンベア40、および制御部50を備えている。
【0027】
貯留容器10は、被処理物を貯留するタンクである。貯留容器10は、略水平に広がる底部11と、底部11の外周縁部から上方へ向けて延びる略円筒状の側壁12と、を有している。また、貯留容器10の上部は、カバー60により閉鎖されている。貯留容器10およびカバー60は、例えば、ステンレスや鉄などの金属からなる。カバー60には、上下に貫通する投入口61が、設けられている。被処理物は、前工程の装置から、例えば空気輸送で搬送され、投入口61を介して、貯留容器10の内部へ投入される。
【0028】
下羽根21および上羽根22は、貯留容器10の内部において、被処理物を撹拌するための撹拌部材である。下羽根21は、底部11の近傍に位置している。上羽根22は、下羽根21より上方に位置している。下羽根21および上羽根22は、共通のメインシャフト20に固定されている。メインシャフト20は、貯留容器10の底部11の中央を貫いて、上下に延びている。また、メインシャフト20は、貯留容器10の底部11に設けられた軸受13によって、回転可能に支持されている。
【0029】
図3に示すように、メインシャフト20の下端部は、動力伝達部23を介して、動力源である撹拌用モータ24に接続されている。撹拌用モータ24を駆動させると、メインシャフト20が、鉛直軸を中心として回転する。また、メインシャフト20の回転に伴い、下羽根21および上羽根22が、それぞれ水平姿勢を維持しつつ、回転する。本実施形態では、
図2中の矢印A1,A2のように、下羽根21および上羽根22が、上面視において時計回りに回転する。
【0030】
貯留容器10の内部に貯留された被処理物は、下羽根21および上羽根22の回転により、撹拌される。このとき、貯留容器10の内部において、一旦凝集した被処理物の一部も崩されて、他の被処理物とともに流動する。また、下羽根21および上羽根22が回転している間は、少なくとも、これらの羽根21,22の近傍に、被処理物の流れが形成される。このため、特に、下羽根21および上羽根22の近傍においては、被処理物の新たな凝集が抑制される。
【0031】
図2および
図3に示すように、本実施形態の下羽根21および上羽根22は、いずれも、複数の板部材を組み合わせて構成されている。このようにすれば、1つ1つの部材の形状を単純化できるため、下羽根21および上羽根22の製造コストを、低減できる。下羽根21および上羽根22を構成する板部材は、例えば、ステンレスや鉄などの金属からなる。ただし、下羽根21および上羽根22は、それぞれ、単一の部材からなるものであってもよい。
【0032】
排出管30は、貯留容器10の側壁12に設けられた排出口31から、貯留容器10の外側へ向けて、円筒状に延びている。
図2に示すように、本実施形態の排出管30は、平面視において、下羽根21および上羽根22の回転軌跡の接線に沿う方向に、延びている。また、排出管30は、下羽根21および上羽根22の回転の向きA1,A2に逆らう方向へ、延びている。これにより、下羽根21および上羽根22の回転により流動する被処理物が、直接的に(スクリューコンベア40によらずに)排出管30へ侵入することを、抑制している。
【0033】
スクリューコンベア40は、貯留容器10から排出管30へ被処理物を搬送するための部材である。スクリューコンベア40は、貯留容器10を貫通して水平に延びるスクリューシャフト41と、スクリューシャフト41の周囲に設けられた螺旋状の第1フライト421、第2フライト422、および第3フライト423と、を有している。
【0034】
スクリューコンベア40の下流側の端部を含む一部分は、排出管30の内部に収容されている。一方、排出管30を貯留容器10側へ延長した先には、貯留容器10の側壁12から外側へ向けて、排出管30と同軸に延びる端部収容管70が、設けられている。スクリューコンベア40の他方の端部を含む一部分は、端部収容管70の内部に、収容されている。すなわち、スクリューコンベア40は、排出管30の内部、貯留容器10の内部、および端部収容管70の内部に亘って、水平に配置されている。
【0035】
スクリューコンベア40の下流側の端部は、排出管30の先端部に設けられた軸受32に、回転可能に支持されている。一方、スクリューコンベア40の他方の端部は、端部収容管70の先端部に設けられた軸受71に、回転可能に支持されているとともに、チェーン72等の動力伝達機構を介して、動力源である排出用モータ73に接続されている。
【0036】
スクリューコンベア40の第1フライト421は、排出口31の内側と外側、すなわち、貯留容器10の内部と排出管30の内部との双方に亘って、設けられている。また、スクリューコンベア40は、排出口31の近傍において、貯留容器10内の被処理物の流れを横切るように、延びている。このため、貯留容器10内において撹拌された被処理物は、
図2中の白抜き矢印A3のように、スクリューコンベア40の第1フライト421の隙間(スクリューシャフト41の表面と第1フライト421とで形成される溝)に、充填される。このように、この供給装置1では、下羽根21および上羽根22の回転により形成される被処理物の流れを利用して、スクリューコンベア40の第1フライト421の隙間に、被処理物を充填する。
【0037】
また、排出用モータ73を駆動させると、スクリューコンベア40が水平軸を中心として、
図2中の矢印A4の向きに回転する。そうすると、第1フライト421の隙間に充填された被処理物は、
図2中の白抜き矢印A5のように、排出管30の内部へ向けて、搬送される。このようにすれば、被処理物の凝集による排出口31の詰まりを抑制しつつ、貯留容器10の外側へ、被処理物を排出できる。
【0038】
このような被処理物の排出方法は、種々の粉体、粒体、粉砕体、または造粒物に適用できるが、被処理物が、凝集を生じやすい材料である場合には、特に有用である。例えば、カー(Carr)の流動性指数が40未満の材料を扱う場合には、凝集による排出口の詰まりが生じやすい。しかしながら、上記の排出方法を採用すれば、被処理物を、従来より安定的に排出できる。なお、カーの流動性指数については、例えば、ホソカワミクロン株式会社製のパウダテスタPT-Xを用いて、測定すればよい。
【0039】
また、この供給装置1では、略円筒状の貯留容器10の内部において、下羽根21および上羽根21が、略水平姿勢で回転する。このため、下羽根21および上羽根22の回転の向き、すなわち被処理物の流動の向きと、重力の向きとが重ならない。したがって、羽根を起立姿勢で回転させる場合よりも、貯留容器10の内部における被処理物の凝集が、さらに抑制されている。
【0040】
また、
図3に示すように、本実施形態では、スクリューコンベア40が、下羽根21より高く、かつ、上羽根22より低い位置に、配置されている。下羽根21と上羽根22との間においては、被処理物が特に大きく流動し、また、凝集も生じにくい。このため、スクリューコンベア40の第1フライト421の隙間に、被処理物が、より効率よく充填される。
【0041】
また、本実施形態では、貯留容器10の底部11ではなく側壁12に、排出口31が設けられている。このようにすれば、排出口31付近の被処理物に作用する被処理物自体の重量が、小さくなり、排出口31付近における被処理物の圧縮が、抑制される。したがって、排出口31付近における被処理物の凝集が、さらに抑制される。
【0042】
また、
図2に示すように、本実施形態のスクリューコンベア40は、第1フライト421と第3フライトとの間に、フライトが設けられていない部分43を有している。すなわち、貯留容器10の内部のみについて見れば、スクリューコンベア40のフライトは、排出口31の近傍領域に、部分的に設けられている。このように、貯留容器10の内部におけるフライトの形成領域を制限すれば、フライトの影響による撹拌作用の低下を、抑制できる。また、スクリューコンベア40の製造コストも、抑制される。
【0043】
また、
図3のように、スクリューシャフト41に直交する平面で見ると、排出口31は、周縁部の僅かな隙間を除いて、スクリューシャフト41および第1フライト421に塞がれた状態となっている。これにより、被処理物が、スクリューコンベア40によらずに排出管30へ流出することが、抑制されている。したがって、本実施形態の構造では、排出口31に開閉可能な遮蔽板や弁体を設ける必要はない。また、被処理物は、主としてスクリューコンベア40により排出される。このため、被処理物の排出量を、容易に制御できる。
【0044】
排出管30には、下方へ向けて筒状に延びるシュート80が、接続されている。貯留容器10から、第1フライト421によって排出管30へ排出された被処理物は、シュート80へ落下する。そして、当該被処理物は、シュート80を通って、後工程の装置へ供給される。
【0045】
スクリューコンベア40の第2フライト422は、シュート80と、排出管30の先端部との間に、配置されている。第2フライト422は、第1フライト421とは逆向きの螺旋状に、形成されている。このため、スクリューコンベア40を矢印A4の向きに回転させると、第2フライト422の近傍の被処理物は、
図2中の矢印A6のように、シュート80側へ移動する。このように、第2フライト422は、シュート80へ落下することなく排出管30の先端部付近に送られた被処理物を、シュート80側へ押し戻す役割を果たす。
【0046】
第3フライト423は、端部収容管70の内部に、配置されている。第3フライト423は、第1フライト421と同じ向きの螺旋状に、形成されている。このため、スクリューコンベア40を矢印A4の向きに回転させると、第3フライト423の近傍の被処理物は、
図2中の矢印A7のように、貯留容器10の内部へ向けて移動する。このように、第3フライト423は、端部収容管70の内部に侵入した被処理物を、貯留容器10の内部へ押し戻す役割を果たす。
【0047】
図1〜
図3に概念的に示すように、制御部50は、撹拌用モータ24および排出用モータ73と、電気的に接続されている。制御部50は、例えば、CPU等の演算処理部やメモリを有するコンピュータと、各モータ24,73に駆動電流を与える電源装置とを組み合わせて、構成される。制御部50は、ユーザの操作、各種の入力信号、または予め設定されたプログラムに従って、撹拌用モータ24および排出用モータ73に駆動電流を与え、各モータ24,73の駆動を制御する。
【0048】
制御部50は、少なくとも排出用モータ73を駆動させるときには、撹拌用モータ24を駆動させる。例えば、貯留容器10から被処理物を排出したいときには、撹拌用モータ24と排出用モータ73とを、ともに駆動させる。これにより、スクリューコンベアの第1フライト421の隙間に被処理物を充填しつつ、当該被処理物を排出管30へ排出する。一方、貯留容器10からの被処理物の排出を停止したいときには、排出用モータ73の駆動を止めて、スクリューコンベアを静止させる。このとき、撹拌用モータ24の駆動は停止させずに、被処理物の撹拌を継続してもよい。あるいは、排出用モータ73の駆動を停止させるのと同時に、撹拌用モータ24の駆動も停止させてもよい。
【0049】
<2.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【0050】
例えば、スクリューコンベアは、必ずしも貯留容器を貫通していなくてもよい。スクリューコンベアの少なくとも一部分が、貯留容器内に配置されていればよい。例えば、
図4の供給装置1Aのように、スクリューコンベア40Aの先端部付近のみが、貯留容器10Aの内部に挿入されていてもよい。このようにすれば、貯留容器10Aの内部に位置するスクリューコンベア40Aの長さを、抑制できる。したがって、スクリューコンベアの影響による撹拌作用の低下を、さらに抑制できる。
【0051】
また、スクリューシャフトは、必ずしもスクリューコンベアの全体に亘って延びていなくてもよい。例えば、
図5の供給装置1Bのように、スクリューシャフト41Bが、貯留容器10Bの外部のみに設けられていてもよい。
図5の例では、第1フライト421Bが、軸芯位置にスクリューシャフトをもたない、いわゆる無軸スクリューとなっている。このようにすれば、第1フライト421Bの隙間に充填される被処理物が、スクリューシャフトに押し付けられて凝集し、スクリューシャフトに強固に付着する、ということがない。したがって、スクリューコンベア40Bからシュート80Bへ、被処理物が容易に落下する。
【0052】
また、排出管およびスクリューコンベアは、必ずしも水平に配置されていなくてもよい。例えば、排出管が、貯留容器の底部または側壁に設けられた排出口から、外側へ向けて斜め下方へ延びていてもよい。あるいは、
図6の供給装置1Cのように、排出管30Cが、排出口31Cから外側へ向けて、斜め上方へ延びていてもよい。
図6のようにすれば、貯留容器10C内の被処理物が、自重によって排出管30Cへ流出することを、抑制できる。したがって、被処理物の排出量を、より正確に制御できる。
【0053】
特に、被処理物が、噴流性の高い材料(例えば、カー(Carr)の噴流性指数が25以上の材料)を扱う場合には、排出管への自然流出が生じやすい。そのような場合には、
図6のように、排出管30Cを斜め上方へ延びるように配置するとよい。なお、カーの噴流性指数については、例えば、ホソカワミクロン株式会社製のパウダテスタPT-Xを用いて、測定すればよい。
【0054】
撹拌部材は、上羽根および下羽根のいずれか一方のみであってもよい。また、貯留容器の内部に、上羽根および下羽根以外に、被処理物を撹拌させるための構造が、さらに設けられていてもよい。また、上記の実施形態では、上羽根および下羽根の形状が、それぞれ略直線状であったが、撹拌部材の形状は、十字形などの他の形状であってもよい。いずれの場合にも、撹拌部材の回転により、貯留容器内のスクリューコンベアへ向けて、被処理物が流れるようになっていればよい。
【0055】
また、
図7の供給装置1Dのように、下羽根21Dの上面211Dを、やや回転方向下流側を向くように、傾斜させてもよい。また、上羽根22Dの下面221Dも、やや回転方向下流側を向くように、傾斜させてもよい。このようにすれば、下羽根21Dと上羽根22Dとの間における被処理物の流れが、より大きくなる。したがって、スクリューコンベア40Dの第1フライト421Dの隙間に、被処理物を、より効率よく充填できる。
【0056】
また、撹拌部材は、貯留容器の内部において、凝集を解消する目的で、1種の被処理物を撹拌するものであってもよく、被処理物を均一に混合する目的で、2種以上の被処理物を撹拌するものであってもよい。また、撹拌部材は、貯留容器の内部において、被処理物を粉砕または造粒しつつ、撹拌するものであってもよい。
【0057】
また、供給装置の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。
【0058】
また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。