(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】
ところで、特許文献1や2に記載された定量供給装置のように、容器内を攪拌するアジテータ(攪拌器)の複数の羽根が回転テーブルの環状溝の上方を通過する構成の場合、アジテータの羽根が環状溝の上方を通過することによって環状溝内の粉流体が溝延在方向にすべることがある。このような環状溝内の粉流体のすべりが偶発的に且つ断続的に発生すると、環状溝内の粉粒体の密度が不均一になり、環状溝の移動(回転テーブルの回転)によって容器内部から容器外部のスクレーパに搬送される粉粒体の量が不安定になる。その結果、スクレーパによる粉粒体の排出量が安定せず、定量供給装置は粉粒体の定量供給が困難になる。
【0006】
そこで、本発明は、回転テーブルの環状溝の上方をアジテータの複数の羽根が通過する構成の定量供給装置において、回転テーブルの環状溝の移動によって容器内部から外部のスクレーパに向かって搬送される粉粒体の量を安定させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の課題を解決するために、本発明の第1の態様によれば、
粉粒体を安定した供給速度で供給するための定量供給装置であって、
粉粒体を収容する容器と、
鉛直方向に延在する第1の回転中心線を中心として容器の中央で回転するボス部およびボス部から容器の側壁の内周面に向かって延在する複数の羽根を備えるアジテータと、
第1の回転中心線と平行な第2の回転中心線を中心として回転し、粉粒体が充満される環状溝を上面に備える回転テーブルと、
回転テーブルの環状溝内から粉粒体を排出するスクレーパとを有し、
回転テーブルの環状溝の一部分が容器内部に位置しつつ、環状溝の残りの部分が容器外部に位置するように回転テーブルが回転可能に配置され、
スクレーパが容器外部で回転テーブルの環状溝内から粉粒体を排出し、
アジテータの各羽根が、回転テーブルの環状溝の上方を該環状溝の幅方向に通過するようにアジテータ径方向に見て中心側部分に対して外周側部分がアジテータ回転方向の後方側に位置する形状を備えるとともに、容器底面側から上方に且つアジテータ回転方向の前方に延在する傾斜面を備え
、
環状溝の断面形状が、凹部状である、定量供給装置が提供される。
本発明の第2の態様によれば、
アジテータの各羽根が、回転テーブルの上面に沿って移動する、第1の態様に記載の定量供給装置が提供される。
【0008】
本発明の第
3の態様によれば、
アジテータの各羽根が、上方に向かって凸状に突出する上部を備える、第1
または2の態様に記載の定量供給装置が提供される。
【0009】
本発明の第
4の態様によれば、
アジテータの各羽根が、ボス部の外周面に対して該外周面の接線方向に取り付けられている、第1
から第3の態様のいずれか一に記載の定量供給装置が提供される。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、定量供給装置において、回転テーブルの環状溝の移動によって容器内部から外部のスクレーパに向かって搬送される粉粒体の量を安定させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明の一実施の形態に係る定量供給装置の構成の一部を概略的に示している。
図2は、
図1のA−A断面図であり、
図3は
図1のB−B断面図である。
【0013】
定量供給装置10は、
図1に示すように、粉粒体を収容する円筒状容器12と、粉粒体が充満される環状溝を備える回転テーブル14と、環状溝内から粉粒体を排出するスクレーパ16と、スクレーパ16によって排出された粉粒体を回収するシュート18とを有する。なお、図において、粉粒体はドットハッチングによって描かれている。
【0014】
円筒状容器12は、円筒状の容器であって、その内部に粉粒体を収容する。
【0015】
回転テーブル14は、円盤状のテーブルであって、円筒状容器12の中心線C1と平行な回転中心線C2を中心として回転する回転シャフト20に連結されている。回転テーブル14の回転中心線C2は、例えば鉛直方向に延びている。回転シャフト20は、例えばモータ(図示せず)によってギヤ(図示せず)を介して一定の回転速度で回転駆動される。回転シャフト20が回転することにより、回転テーブル14が回転中心線C2を中心として回転する。
【0016】
回転テーブル14はまた、その上面14aに、回転中心線C2を中心として周回するように形成された環状溝14bを備える。環状溝14bは、
図2に示すように、半円形状断面を備える凹部として形成されている。環状溝14bはまた、
図1に示すように、回転テーブル14の上面14aの周縁14cに沿って、具体的には、周縁14cと環状溝14bとに挟まれた外周側上面部分14a’が可能な限り最小面積になるように、回転テーブル14に形成されている。これは、スクレーパ16によって環状溝14bから排出された粉粒体の一部が、外周側上面部分14a’上に残りにくくするためである。
【0017】
回転テーブル14の環状溝14bはさらに、その表面が、環状溝14b内に充満された粉粒体のすべりを抑制する表面粗さに仕上げ処理されている。例えば、環状溝14bの表面は、サンドブラスト、ショットブラストなどによって仕上げられている。これにより、環状溝14b内に充満された粉粒体は、環状溝14b内をすべることなく、回転テーブル14によって安定してスクレーパ16に向かって搬送される。
【0018】
このような環状溝14bの一部分が円筒状容器12の内部に位置しつつ、環状溝14bの残りの部分が円筒状容器12の外部に位置するように回転テーブル14は、円筒状容器12に回転可能に取り付けられている。本実施の形態の場合、
図1や
図2に示すように、円筒状容器12の内部の底面12aの一部を、回転テーブル14の上面14aの一部が構成するように、回転テーブル14が円筒状容器12に取り付けられている。
【0019】
このような回転テーブル14が回転することにより、円筒状容器12内の粉粒体は、回転テーブル14の環状溝14b内に入り、円筒状容器12の外部のスクレーパ16に向かって搬送される。
【0020】
回転テーブル14の環状溝14b内に粉粒体を確実に充満するために、定量供給装置10は、アジテータ22とローラ24とを有する。
【0021】
アジテータ22は、円筒状容器12の内部の底面12aの中央に配置されたボス部22aと、ボス部22aから円筒状容器12の側壁12bの内周面12cに向かって延在する複数の羽根22bとを備える。アジテータ22のボス部22aは、円筒状容器12の中心線C1を中心として回転する回転シャフト22cに連結されている。回転シャフト22cは、例えば、回転テーブル14の回転シャフト20を回転駆動するモータ(図示せず)により、ギヤ(図示せず)を介して回転テーブル14に対して所定の減速比で且つ同一回転方向(半時計周り)に回転駆動される。
【0022】
アジテータ22の複数の羽根22bは、円筒状容器12の内部の底面12aに沿って延在している。回転シャフト22cによってアジテータ22のボス部22aが回転中心線C1を中心として回転すると、複数の羽根22それぞれは回転中心線C1を中心として周回しつつ円筒状容器12の底面12a(および回転テーブル14の上面14a)の上方を移動する。
【0023】
このようなアジテータ22は、円筒状容器12内の粉粒体を攪拌することができる。また、密に集まると塊状になりやすい粉粒体が容器12内に収容されている場合、アジテータ22は、塊状の粉粒体をばらばらに分離させる役割もする。説明すると、円筒状容器12の底面12a近くの粉粒体は、その上方に位置する粉粒体の自重を受けて塊状になりやすい。そこで、粉粒体が塊状態で回転テーブル14の環状溝14b内に充満されないように、アジテータ22の羽根22aが円筒状容器12の底面12a近くの塊状の粉粒体をばらばらに分離している。
【0024】
また、アジテータ22の複数の羽根22bそれぞれは、回転テーブル14の環状溝14bの上方をほぼ溝幅方向(すなわち回転テーブル14の径方向)に通過することができる形状を備える。
【0025】
例えば、複数の羽根22bそれぞれは、アジテータ22を径方向に見た場合に、羽根22bの中心側部分22dに対して羽根22bの外周側部分22eが、アジテータ回転方向R1の後方側に位置するように形成されている。
【0026】
アジテータ22の羽根22bが回転テーブル14の環状溝14bの上方をその溝幅方向に通過することにより、環状溝14b内の粉粒体の溝延在方向へのすべりが抑制される。
【0027】
説明すると、アジテータ22の羽根22bが上方を通過することによって環状溝14b内の粉粒体が溝延在方向に偶発的且つ断続的にすべると、環状溝14b内の粉粒体の密度が不均一になる。例えば、粉粒体のすべり方向上流側では粉粒体の密度が低くなり、その一方、すべり方向下流側では粉粒体の密度が高くなる。その結果、環状溝14を介して円筒状容器12の内部から外部のスクレーパ16に向かって搬送される単位時間当たりの粉粒体の量が不安定になる。
【0028】
環状溝14内の粉粒体の溝延在方向へのすべりを抑制するために、アジテータ22の羽根22bは、環状溝14の上方をその溝幅方向に通過するように構成されている。
【0029】
アジテータ22の羽根22bが環状溝14bの上方をその溝幅方向に通過する場合、環状溝14bが溝幅方向については有端状であるために、環状溝14b内の粉粒体は溝幅方向に移動しにくい。一方、アジテータ22の羽根22bが環状溝14bの上方をその溝延在方向に通過する場合、環状溝14bが溝延在方向については無端状であるために、環状溝14b内の粉粒体は溝延在方向に移動しやすい。したがって、環状溝アジテータ22の羽根22bは、環状溝14bの上方をその溝幅方向に通過するように構成されている。
【0030】
なお、厳密に言えば、本実施の形態の場合、アジテータ22の羽根22bの外周側部分が、回転テーブル14の環状溝14bの上方をその溝幅方向に通過するように構成されている。すなわち、円筒状容器12内における環状溝14bの回転テーブル回転方向R2の下流側の部分(円筒状容器12の内部から外部に移動する直前の環状溝14bの部分)の上方を、アジテータ22の羽根22bが溝幅方向に通過するようにしている。その理由は、円筒状容器12の内部から外部に移動する直前の環状溝14bの部分において粉粒体のすべりが発生すると、他の環状溝14bの部分に比べて、円筒状容器12の外部のスクレーパ16に搬送される粉粒体の量に大きく影響するからである。
【0031】
さらに、本実施の形態の場合、アジテータ22の複数の羽根22bそれぞれは、回転テーブル22の環状溝14b内に粉粒体を充満するように構成されている。
【0032】
図4は、
図1のD−D断面図、すなわち、アジテータ22の羽根22bの断面形状を示している。
【0033】
図4に示すように、アジテータ22の羽根22bは、円筒状容器12の底面12a側から上方且つアジテータ回転方向R1の前方に延在する傾斜面22fを備える。この傾斜面22fにより、アジテータ22の羽根22bは、粉粒体を回転テーブル14の環状溝14b内に充満することができる。すなわち、環状溝14bの内部に向かって粉粒体を付勢して、粉粒体を環状溝14b内に充満することができる。これにより、アジテータ22は、円筒状容器12内の粉粒体を攪拌する機能と、回転テーブル14の環状溝14bに粉粒体を充満する機能とを備える。
【0034】
なお、アジテータ22の複数の羽根22bそれぞれは、羽根22上への粉粒体の堆積を抑制するために、上方に向かって凸状の上部22gを備えるのが好ましい。例えば、粉粒体の凝集性が高い場合(流動性が低い場合)やアジテータ22の回転速度が低い場合、羽根22の上部22gに粉粒体が付着して堆積する可能性がある。したがって、羽根22の上部22gへの粉粒体の堆積を抑制するために、羽根22の上部22gは凸状に突出するのが好ましい。
【0035】
また、アジテータ22の複数の羽根22bそれぞれは、ボス部22aの外周面に対して該外周面の接線方向に取り付けられるのが好ましい。
図1や
図2に示すように、アジテータ22の羽根22bの中心側部分22dは、ボス部22aの円柱状部分の外周面から接線方向に延在している。これにより、アジテータ22の回転中において、羽根22bに沿ってボス部22aに向かって粉粒体が移動することが抑制される。すなわち、ボス部22aと羽根22bとの接続部に粉粒体が凝集することが抑制される。
【0037】
ローラ24は、円筒形状の回転体であって、自由回転可能に、また、その外周面24aが回転テーブル14の環状溝14bに対向するように、円筒状容器12にその回転軸24bが支持されている。
【0038】
具体的には、
図1や
図3に示すように、円筒状容器12の内部から外部に向かう回転テーブル14の環状溝14bが下方を通過する円筒状容器12の側壁12bの部分に、側壁厚さ方向に窪んだ窪み部12dが形成されている。この窪み部12dはまた、円筒状容器12の内部方向および下方向(すなわち回転テーブル14が存在する方向)に開いた空間で構成されている。この窪み部12d内に、ローラ24が収容されている。ローラ24はまた、回転テーブル14の径方向に延在する回転中心線を中心として回転可能に、且つ、外周面24aが回転テーブル14の環状溝14bに対向するように、窪み部12d内に収容されている。なお、ローラ24の外周面24aと窪み部12dとの間の隙間は、粉粒体が進入できない大きさにされている。
【0039】
ローラ24はさらに、円筒状容器12の側壁12bの内周面12cに沿って移動するアジテータ22の羽根22bの先端と接触しないように、内周面12より側壁12bの内部側に配置されている。
【0040】
さらに、
図3に示すように、円筒状容器12内の粉粒体が上方からローラ24の外周面24aに接触できるように、ローラ12の一部が窪み部12dから円筒状容器12の内部に突出している。具体的には、本実施の形態の場合、粉粒体が上方からローラ24の外周面24aに接触できるように、窪み部12dの上の側壁12bの内周面12cの部分に切り欠き部12eが形成されている。
【0041】
ローラ24はまた、その外周面24aと回転テーブル14の上面14a(環状溝14b)との間の対向領域において、ローラ24の周速度と回転テーブル14の回転速度とが同一になるように構成されている。
【0042】
具体的には、
図1に示すように、ローラ24は、その外周面24aの幅方向の両端の少なくとも一方が、回転テーブル14の上面14aに接触するように配置されている。これにより、回転テーブル14の上面14aまで、ローラ24によって粉粒体が環状溝14b内に充満される。また、回転テーブル14の回転によってローラ24が回転する。その結果、ローラ24の外周面24と回転テーブル14の上面14a(環状溝14b)との間の対向領域において、ローラ24の周速度が回転テーブル14の回転速度と同一になり、環状溝14b内に充満された粉粒体が環状溝14b内をすべることが抑制される。
【0043】
説明すると、ローラ24と回転テーブル14の環状溝14bとの間の対向領域においては、環状溝14b内に充満された粉粒体がローラ24と環状溝14bとに挟持された状態である。したがって、ローラ24の周速度が回転テーブル14の回転速度(すなわち環状溝14bの移動速度)に比べて遅い場合、環状溝14b内の粉粒体に、環状溝14bの下層側が高速な速度勾配が生じることがある。この速度勾配が大きくなりすぎると、環状溝14bの下層側の粉粒体に対して上層側の粉粒体が回転テーブル回転方向R2の逆方向にすべる可能性がある。または、環状溝14b内の粉粒体が一体となって環状溝14bに対してすべる可能性がある。
【0044】
さらに、
図3に示すように、ローラ24を収容する窪み部12dの上に形成された切り欠き部12eにより、円筒状容器12の粉粒体が上方からローラ24の外周面24aに接触することができる。すなわち、粉粒体の自重によって粉粒体がローラ24の外周面24aに付着し、ローラ24の外周面24aが多くの粉粒体を担持することができる。その結果、ローラ24は、多くの粉粒体を環状溝14内に移動させることができる。
【0045】
なお、回転テーブル14との接触によって回転するローラ24のローラ径(回転中心から外周面24aまでの距離)は、可能な限り大きいほうが好ましい。ローラ24のローラ径が大きくなればなるほど、ローラ24の回転速度が低速になるとともに、ローラ24の外周面24aと回転テーブル14の上面14a(環状溝14b)との間の空間が対向領域に向かって緩やかに縮小する。この場合、粉粒体は、対向領域に向かって低速で移動するローラ24の外周面24aに従動され、回転ローラ24の外周面24aと回転テーブル14との間の空間に留まることなく対向領域に移動し、その対向領域でローラ24の外周面24aによって環状溝14b内に充満される。
【0046】
また、ローラ24の外周面24aと回転テーブル14の上面14aとの接触を維持するために、ローラ24の回転軸24bは、スプリングなどの付勢手段によって回転テーブル14に向かって付勢されるのが好ましい。
【0047】
このようなローラ24により、環状溝14bが円筒状容器12の内部から外部に移動する円筒状容器12の出口近傍の領域に粉粒体が留まることが抑制され、出口近傍の領域に連続的な粉粒体密度の高い領域が発生することが抑制される。その結果として、環状溝14内に粉粒体が存在しない未充満部分(空間)が発生することが抑制され、回転テーブル14の環状溝14bの移動によって円筒状容器12の内部から外部のスクレーパ16に向かって搬送される単位時間当たりの粉粒体の量を安定させることができる。
【0048】
スクレーパ16は、
図1〜
図3に示すように、平板形状であって、具体的には円板板状である。スクレーパ16の回転中心線C3は、平板表面(粉粒体を排出する(掻き出す)ための表面)と平行である。また、回転中心線C3は、回転テーブル14の上面14aと平行な水平方向に且つ回転テーブル14の接線方向に延びている。
【0049】
また、スクレーパ16は、回転中心線C3を中心とする回転によって断続的に回転テーブル14の環状溝14b内に進入するように配置されている。すなわち、
図2に示すように、スクレーパ16の回転中において、回転テーブル14の環状溝14b内にスクレーパ16の一部が存在しないタイミングがある。
【0050】
さらに、スクレーパ16は、回転テーブル14の環状溝14bの表面との間に微小な隙間が生じるように配置されている。理由は、スクレーパ16が環状溝14bと接触していると、回転テーブル14とスクレーパ16それぞれの安定した回転速度での回転を妨げるおそれがあるとともに、スクレーパ16または環状溝14bの少なくとも一方が磨耗するおそれがあるからである。なお、このようなおそれがない場合、例えば、スクレーパ16と回転テーブル14の間に発生する摩擦が極めて小さい場合、スクレーパ16が回転可能に、環状溝14bの表面とスクレーパ16とが接触してもよい。
【0051】
さらにまた、スクレーパ16は、回転するために、回転中心線C3を中心として回転する回転ロッド16aの先端に取り付けられている。回転ロッド16aは、例えばモータ(図示せず)によって回転駆動される。
【0052】
回転中心線C3を中心として回転するスクレーパ16の回転方向R3は、
図2に示すように回転テーブル14の環状溝14b内の粉粒体を、回転テーブル14の外側、すなわち、回転テーブル14の外側に配置されたシュート18に向かって掻き出せる方向に設定されている。
【0053】
このようなスクレーパ16によれば、回転テーブル14の環状溝14b内の粉粒体は、スクレーパ16の回転によって回転テーブル14の環状溝14b内からシュート18に向かって掻き出される。
【0054】
なお、円板形状のスクレーパ16は、環状溝14b内の粉粒体をすくって外部に掻き出す。そのため、スクレーパ16によって環状溝14bから掻き出された粉粒体の一部が、シュート18に向かわず、回転テーブル14の中央側に飛散する可能性がある。したがって、
図1および
図2に示すように、スクレーパ16によって環状溝14bから掻き出された粉粒体の回転テーブル14の中央側への飛散を防止するカバー部材30を設けるのが好ましい。
【0055】
カバー部材30は、
図2に示すように、回転するスクレーパ16に沿うように延在し、回転中心線C3を中心とする円筒形状のガイド面30aを有する。このガイド面30aは、具体的には、スクレーパ16の上方から回転テーブル14の中央側を通って回転テーブル14まで延在している。このカバー部材30のガイド面30aにより、スクレーパ16によって環状溝14bから掻き出されてスクレーパ14の上方や回転テーブル14の中央側に向かって飛散した粉粒体が再び環状溝14b内に戻される。
【0056】
また、本発明は、回転テーブル14の環状溝14aから粉粒体を排出することができるスクレーパであれば、その形態を問わない。例えば、球形状のスクレーパが回転することにより、環状溝から粉粒体を掻き出して排出してもよい。また、例えば、非回転のスクレーパが、環状溝内の粉粒体を外部に向かってガイドすることにより、環状溝から粉粒体を排出してもよい。
【0057】
本実施の形態によれば、定量供給装置10において、回転テーブル14の環状溝14bの移動によって円筒状容器12の内部から外部のスクレーパ16に向かって搬送される粉粒体の量を安定させることができる。
【0058】
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。
【0059】
例えば、上述の実施の形態の場合、
図1に示すアジテータ22の羽根22bは、曲線形状であるが本発明はこれに限らない。例えば、
図5に示す定量供給装置100のアジテータ122の羽根122bのように、アジテータの羽根は直線状であってもよい。本発明のアジテータの羽根は、回転テーブルの環状溝の上方を該環状溝のほぼ溝幅方向に通過することができる形状であればよい。
【0060】
また、本発明は、アジテータの羽根の断面形状を、
図4に示すアジテータ22の羽根22bの断面形状に限定しない。例えば、
図6は、別の実施の形態のアジテータの羽根の断面形状を示している。
【0061】
例えば、
図6(a)に示すアジテータ222の羽根222bの断面形状は、円形状である。アジテータ222は、回転テーブル14の環状溝14bに粉粒体を充満するために、円筒状容器12の底面12a側から上方に且つアジテータ回転方向R1の前方に延在する傾斜面222fを備える。アジテータ222の傾斜面222fは、湾曲面で構成されている。さらに、羽根222bの上部222gは、粉粒体の上部222gへの堆積を抑制することができる上方に向かって凸状に突出する湾曲面で構成されている。
【0062】
また、例えば、
図6(b)に示すアジテータ322の羽根322bは、
図6(a)に示すアジテータ222と同様に、湾曲面状の傾斜面322fを備える。ただし、羽根322bの上部322gは、上方に向かって凸状に突出する形状ではなく、平面状である。このアジテータ322は、例えば塩のように粉粒体が高い流動性を備える場合やアジテータ322が高速回転する場合に適する。
【0063】
アジテータが高速回転する場合、例えば、
図6(c)に示すアジテータ422が適する。アジテータ422の羽根422bは、円筒状容器12の底面12a側から上方に且つアジテータ回転方向R1の前方に傾斜する傾斜面422fを備える。また、羽根422bの上部は、部分的に下方に且つアジテータ回転方向R1の前方に延在する傾斜面422hを備える。このような形状であれば、円筒状容器12に収容された粉粒体を移動するアジテータ422の羽根422bに作用する抵抗(アジテータ422の回転抵抗)が減少する。
【0064】
このように、アジデータの羽根の断面形状は、粉粒体の種類やアジデータの回転速度によって種々に変更可能である。広義には、本発明のアジデータの羽根は、回転テーブルの環状溝の内部に向かって粉粒体を付勢するために、容器底面側から上方に向かって且つアジテータ回転方向の前方に延在する傾斜面を備える。