特許 6864517 粉体供給用部材およびその部材を用いた粉体供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6864517

(24)【登録日】2021年4月6日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】粉体供給用部材およびその部材を用いた粉体供給装置

(51)【国際特許分類】

   B65G 47/14 20060101AFI20210419BHJP

   B29C 45/77 20060101ALI20210419BHJP

   B65G 33/08 20060101ALI20210419BHJP

   F16L 57/00 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   B65G47/14 101Z

   B29C45/77

   B65G33/08

   F16L57/00 B

【請求項の数】5

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-63592(P2017-63592)

(22)【出願日】2017年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-186170(P2017-186170A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2019年11月27日

(31)【優先権主張番号】特願2016-73356(P2016-73356)

(32)【優先日】2016年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】391018341

【氏名又は名称】株式会社ＮＢＣメッシュテック

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(74)【代理人】

【識別番号】100180699

【弁理士】

【氏名又は名称】成瀬 渓

(74)【代理人】

【識別番号】100192603

【弁理士】

【氏名又は名称】網盛 俊

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】本島 信一

(72)【発明者】

【氏名】中山 鶴雄

【審査官】 宮部 菜苗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２４０３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１９３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０８４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３９５３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｇ ２７／００−２７／３４、３３／００−３３／３８、

４７／００−４７／２０

Ｆ１６Ｌ ５７／００−５８／１８

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の粒子からなる粉体と接触する凹凸面を有し、
前記凹凸面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下であり、
前記凹凸面の表面自由エネルギーγｓが３５ｍＪ／ｍ^２以下であり、
前記凹凸面のビッカース硬度が４００以上であることを特徴とする粉体供給用部材。

【請求項2】

前記凹凸面は、皮膜が形成されていない基材の表面であることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給用部材。

【請求項3】

前記凹凸面は、合金めっきからなる皮膜の表面であることを特徴とする請求項１に記載の粉体供給用部材。

【請求項4】

粉体を所定の位置に供給する粉体供給装置であって、
前記粉体と接触する部材として、請求項１から３のいずれか一つに記載の粉体供給用部材を用いたことを特徴とする粉体供給装置。

【請求項5】

前記粉体供給装置が、振動フィーダまたはスクリューフィーダであることを特徴とする請求項４に記載の粉体供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体の供給速度の変化を抑制できるとともに、粉体の供給速度の変化を持続して抑制できる粉体供給用部材およびその部材を用いた粉体供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

食用粉体（穀粉など）、合成樹脂粉体、金属粉体、セラミック粉体などの種々の粉体（粉粒体ともいう）に対して所定の処理を行う装置として、粉体処理装置がある。このような粉体処理装置には、粉体を所定の位置に供給する粉体供給装置が組み込まれている。

【0003】

ここで、粉体処理装置は、所定量の粉体に対して所定の処理を行うことがある。このため、粉体処理装置に組み込まれる粉体供給装置は、粉体を処理する位置に所定量の粉体を所定時間で供給するために、粉体の供給速度を一定に保つこと、つまり、粉体の供給速度を安定化することが求められる。

【0004】

特許文献１や特許文献２に開示される粉体処理装置には、粉体供給装置としてコンジット（配管）が組み込まれており、このコンジット（配管）における粉体と接触する面には、ポリテトラフオロエチレンやナイロンからなる皮膜が形成されている。これにより、粉体の流動性を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−１１８５０１号公報

【特許文献2】特開２００１−１３９１５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ポリテトラフオロエチレンやナイロンからなる皮膜は、耐摩耗性に乏しく、粉体が皮膜に衝突することにより、皮膜が摩耗したり、皮膜が欠けたりすることがある。皮膜の摩耗や欠損が進行すると、粉体と接触する面に粉体が堆積したり、堆積した粉体が固化したりし、粉体の移動が阻害される。このため、特許文献１や特許文献２に開示される粉体供給装置は、粉体の供給速度が継時的に変化しやすいという問題がある。

【0007】

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、粉体の供給速度の変化を抑制できるとともに、粉体の供給速度の変化を持続して抑制できる粉体供給用部材およびその部材を用いた粉体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】

【0008】

第１の発明は、粉体と接触する凹凸面を有し、前記凹凸面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下であり、前記凹凸面の表面自由エネルギーγｓが３５ｍＪ／ｍ^２以下であり、前記凹凸面のビッカース硬度が４００以上であることを特徴とする粉体供給用部材である。

【0009】

第２の発明は、粉体を所定の位置に供給する粉体供給装置であって、前記粉体と接触する部材として、第１の発明の粉体供給用部材を用いたことを特徴とする粉体供給装置である。

【0010】

第３の発明は、前記粉体供給装置が、振動フィーダまたはスクリューフィーダであることを特徴とする第２の発明の粉体供給装置である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、粉体と接触する面を、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下であり、表面自由エネルギーγｓが３５ｍＪ／ｍ^２以下である凹凸面とすることにより、粉体の供給速度が変化することを抑制できる。また、凹凸面のビッカース硬度を４００以上とすることにより、粉体が接触する面の強度を向上させることができる。これにより、粉体と接触する凹凸面の形状を維持し続けることができ、粉体の供給速度の変化を持続して抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】粉体供給用部材を用いた振動フィーダを示す図である。

【図2】粉体供給用部材を用いたスクリューフィーダを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態について詳述する。本実施形態の粉体供給用部材は、粉体と接触する凹凸面を有する。凹凸面の算術平均粗さＲａは、０．２μｍ以上、１．８μｍ以下である。また、凹凸面の表面自由エネルギーγｓは、３５ｍＪ／ｍ^２以下である。また、凹凸面のビッカース硬度は、４００以上である。このような構成を備える粉体供給用部材は、粉体の供給速度の変化を抑制できるとともに、粉体の供給速度の変化を持続して抑制することができる。

【0014】

本実施形態の粉体供給用部材は、粉体と接触する凹凸面を有する。凹凸面の算術平均粗さＲａは、０．２μｍ以上、１．８μｍ以下である。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義されている。算術平均粗さＲａが０．２μｍ未満であったり、算術平均粗さＲａが１．８μｍよりも大きかったりすると、粉体と粉体供給用部材表面（凹凸面）との吸着エネルギーが高くなり、供給する粉体の流動性を低下させてしまい、好ましくない。凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とすることにより、供給する粉体の流動性が低下することを抑制でき、粉体の供給速度が変化することを抑制できる。

【0015】

凹凸面は、粗さ曲線パラメータ（Ｒ）に限らず、断面曲線パラメータ（Ｐ）、うねり曲線パラメータ（Ｗ）を用いても表すことができる。各パラメータは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義されている。

【0016】

凹凸面の表面自由エネルギーγｓは、３５．０ｍＪ／ｍ^２以下である。凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とすることで、表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２を超える場合よりも粉体の流動性を高めることができる。この理由は現在のところ必ずしも明確ではないが、凹凸面の表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下となることで、粉体と粉体供給用部材表面（凹凸面）との間に働く液架橋力や分子間力が低下することが原因の一つとして考えられる。

【0017】

ここで、凹凸面の表面自由エネルギーγsは、下記（１）式で定義することができる。
γs ＝γs^d ＋γs ---------------- （１）
γs：凹凸面の表面自由エネルギー
γs^d：凹凸面の非極性成分に由来する表面自由エネルギー
γs^p：凹凸面の極性成分に由来する表面自由エネルギー

【0018】

凹凸面の非極性成分に由来する表面自由エネルギーγs^d及び凹凸面の極性成分に由来する表面自由エネルギーγs^pは、測定対象である凹凸面上の２種類の測定用液体の接触角（θ）をそれぞれ接触角計で測定し、測定された接触角（θ）を下記（２）式にそれぞれ当てはめ、接触角（θ）を当てはめた２つの下記（２）式を連立方程式として解くことにより算出することができる。なお、測定用液体は、下記（２）式中のγL（表面張力）、γL^d（非極性成分に由来する表面自由エネルギー）及びγL^p（極性成分に由来する表面自由エネルギー）が既知である液体を用いることができ、例えば、水やジヨードメタンを用いることができる。

【0019】

（1＋cosθ）×γL／4＝（γs^d×γL^d）/（γs^d＋γL^d）＋（γs^p×γL^p）/（γs^p +γL^p） ---------------- （２）
θ ：凹凸面上の測定用液体の接触角
γL：測定用液体の表面張力
γL^d：測定用液体の非極性成分に由来する表面自由エネルギー
γL^p：測定用液体の極性成分に由来する表面自由エネルギー
γs^d：凹凸面の非極性成分に由来する表面自由エネルギー
γs^p：凹凸面の極性成分に由来する表面自由エネルギー

【0020】

また、凹凸面の表面自由エネルギーγｓは、上記（２）式により算出された凹凸面の非極性成分に由来する表面自由エネルギーγs^dおよび凹凸面の極性成分に由来する表面自由エネルギーγs^pを上記（１）式に当てはめることで算出することができる。

【0021】

本実施形態の粉体供給用部材において、凹凸面のビッカース硬度は、４００以上である。凹凸面のビッカース硬度を４００以上とすることにより、粉体と接触する面の機械的強度を確保することができ、粉体による凹凸面の摩耗や欠けなどを抑制することができる。このため、凹凸面の形状を維持し続けることができ、粉体の供給速度の変化を持続して抑制することができる。

【0022】

凹凸面のビッカース硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠し、２５ｇの荷重でビッカース硬さ試験を行なうことにより測定できる。ここで、粉体供給用部材の表面に凹凸面が形成されたままでは、凹凸面のビッカース硬度を測定できない。そこで、粉体供給用部材の表面（凹凸面）から内部に向かって粉体供給用部材を切断したときの切断面を研磨し、この切断面を用いて凹凸面のビッカース硬度を測定することができる。

【0023】

本実施形態の粉体供給用部材は、粉体と接触しながら粉体を移動させ、粉体を所定の位置に供給するための部材である。粉体供給用部材は、例えば、後述する粉体供給装置の部材として用いることができる。

【0024】

本実施形態の粉体供給用部材は、基材に対して所定の処理を行うことで製造することができる。基材の材料としては、様々な材料を用いることができ、例えば、金属、金属合金、樹脂、セラミックスを用いることができる。

【0025】

上述した金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅、亜鉛、チタン、マグネシウムを用いることができる。上述した金属合金としては、例えば、鉄合金（ステンレス鋼など）、アルミニウム合金、銅合金（真鍮（黄銅など））、亜鉛合金、チタン合金、マグネシウム合金を挙げることができる。

【0026】

樹脂としては、例えば、ＡＢＳ、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネイド（ＰＣ）、ＰＣ＋ＡＢＳ、ポリアミド（ＰＡ）６ナイロン、ポリエステル、ポリエステルテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＭＰＰＥ）、変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリレート（液晶ポリマー）、ポリイミド（ＰＩ）、ノリル樹脂（ＳＡＢＩＣ社 登録商標）を挙げることができる。

【0027】

セラミックスとしては、例えば、アルミナ、シリカ、ステアタイト、ジルコニア、ジルコン、マグネシア、ハイドロキシアパタイト、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、タングステンカーバイド、ガラス、セメント、コンクリート、ファインセラミックス、フェライト、コーディライト、フォルステライト、ムライト、高温超伝導セラミックスを挙げることができる。

【0028】

ここで、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とするだけ、もしくは凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とするだけでは、粉体の供給速度が変化しやすくなる。また、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とし、凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とすることに加えて、凹凸面のビッカース硬度を４００以上としなければ、粉体の摩擦などにより凹凸面の形状が維持されにくくなり、粉体の供給速度が継時的に変化しやすくなる。つまり、粉体の供給速度の変化を抑制するとともに、粉体の供給速度の変化を持続して抑制するためには、凹凸面の表面自由エネルギーγｓ、凹凸面の算術平均粗さＲａ、及び凹凸面のビッカース硬度を上記所定の範囲内にすることが必要である。

【0029】

上述したように、従来の粉体供給装置では、ポリテトラフオロエチレンやナイロンからなる皮膜を形成することにより、粉体の流動性を向上させている。しかしながら、ポリテトラフオロエチレンやナイロンからなる皮膜は、粉体の衝突による皮膜の摩耗や欠損を抑制するのに十分な硬度としにくい。このため、従来の粉体供給装置では、皮膜の摩耗や欠損により粉体の流動性が低下しやすくなり、粉体の供給速度が継時的に変化しやすくなる。一方、本実施形態の粉体供給用部材は、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とするとともに、凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とすることにより、粉体の供給速度が変化することを抑制している。このため、粉体と接触する面に、ポリテトラフオロエチレンやナイロンからなる皮膜を形成する必要がない。従って、凹凸面のビッカース硬度を４００以上とすることができ、粉体の供給速度の変化を持続して抑制することができる。

【0030】

（第一実施形態）
次に、粉体供給用部材の第一実施形態について説明する。

【0031】

本実施形態の粉体供給用部材では、所定の処理がされた基材の表面に凹凸面が形成される。基材の表面に形成される凹凸面は、上述したように、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下であり、表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下であり、ビッカース硬度が４００以上である。

【0032】

次に、本実施形態の粉体供給用部材を製造する方法について説明する。

【0033】

粉体供給用部材は、基材に対して、少なくとも表面硬化処理を行うことにより製造することができる。

【0034】

まず、本実施形態の粉体供給用部材に用いられる基材の材料について説明する。本実施形態の粉体供給用部材において、基材の材料は、チタンが用いられる。チタンあるいはチタン合金は人体に対する安全性の高い金属として知られ、インプラント治療にも用いられている。

【0035】

次に、表面硬化処理について説明する。表面硬化処理とは、基材の表面を硬化させる処理である。表面硬化処理によって、基材の表面に凹凸面を形成することができるとともに、基材表面の表面自由エネルギーγｓを調整することもできる。

【0036】

表面硬化処理としては、例えば、表面焼入れ法、拡散浸透法を用いることができる。表面焼入れ法としては、具体的に、高周波焼入、レーザ焼入、電子ビーム焼入等を用いることができる。また、拡散浸透法としては、具体的に、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭、真空浸炭、プラズマ浸炭、高周波焼入浸炭、塩浴窒化、ガス窒化、プラズマ窒化、塩浴軟窒化、浸硫窒化、ガス軟窒化、高周波焼入窒化、ガス浸炭窒化、液体浸炭窒化、ＴＤプロセス、固体ほう化、液体ほう化、気体ほう化等を用いることができる。

【0037】

表面硬化処理の具体的な内容に基づいて、凹凸面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下となり、凹凸面の表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下となり、凹凸面のビッカース硬度が４００以上となるような処理条件を予め決めておくことができる。これにより、予め決められた処理条件において、表面硬化処理を行うことにより、凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とすることができ、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とすることができ、凹凸面のビッカース硬度を４００以上とすることができる。

【0038】

本実施形態の粉体供給用部材に用いられる基材の材料はチタン（Ｔｉ）であるため、基材に対して、塩浴窒化、ガス窒化、プラズマ窒化、塩浴軟窒化、浸硫窒化、ガス軟窒化、高周波焼入窒化といった窒化処理で表面硬化処理を行うことにより、基材の表層部を窒化物（例えば、ＴｉＮ）で形成することができる。また、Ｔｉで形成された基材に対して、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭、真空浸炭、プラズマ浸炭、高周波焼入浸炭といった炭化処理で表面硬化処理を行うことにより、基材の表層部を炭化物（例えば、ＴｉＣ）で形成することができる。さらに、Ｔｉで形成された基材に対して、ガス浸炭窒化、液体浸炭窒化、高周波焼入浸炭窒化といった炭窒化処理で表面硬化処理を行うことにより、基材の表層部を炭窒化物（例えば、ＴｉＣＮ）で形成することができる。ここで、粉体供給用部材の内部では、表面硬化処理による硬化が行われにくいため、粉体供給用部材の内部は、Ｔｉのままとなる。

【0039】

なお、上述した窒化処理については、処理温度を５５０〜１０００℃、処理時間を１〜２０時間と適宜選択することができ、処理温度を８００〜９００℃とすることが好ましく、処理時間を６〜８時間とすることが好ましい。また、上述した炭化処理については、処理温度を８００〜１４００℃、処理時間を１分〜６０時間、焼入れ温度を８５０℃、焼入れ時間を１５分〜１００分と適宜選択することができ、処理温度を９３０〜１０５０℃、処理時間を３０分以上とすることが好ましい。さらに、上述した炭窒化処理については、処理温度を５５０〜９００℃、処理時間を１５分〜４時間と適宜選択することができ、処理温度を７５０〜８５０℃とすることが好ましい。

【0040】

粉体供給用部材を製造するとき、基材に対して、表面硬化処理だけでなく、加工処理を行うこともできる。加工処理とは、基材の表面に凹凸を形成する処理である。加工処理によって、基材表面を硬化させることができるとともに、基材表面の表面自由エネルギーγｓを調整することもできる。加工処理としては、例えば、ブラスト、ピーニング、バフ研磨、ラッピング、ブラッシング、ヘアライン、エッチング等を用いることができる。

【0041】

ブラスト処理に用いられる研磨剤としては、例えば、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定される研磨剤を用いることができる。また、研磨剤の粒度は、例えば、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定される♯４００〜♯３０００とすることができる。研磨剤の粒度が♯４００未満の場合、凹凸面の算術平均粗さＲａや凹凸面の表面自由エネルギーγｓを上記所定の範囲内にしにくくなり、粉体の供給速度が変化しやすくなるため、好ましくない。研磨剤の粒度が♯３０００を超える場合、算術平均粗さＲａのバラつきが大きくなり凹凸面の形状の制御が困難となることがある。また、研磨剤を基材に衝突させる方法としては、例えば、研磨剤を所定の圧力で噴出して基材に衝突させる方法がある。研磨剤を噴出する所定の圧力は、例えば、０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａとすることができる。研磨剤を噴出する圧力が０．３ＭＰａ未満の場合、凹凸面の算術平均粗さＲａや凹凸面の表面自由エネルギーγｓを上記所定の範囲内にしにくくなる。研磨剤を噴出する圧力が１．０ＭＰａを超える場合、基材への負荷が大きくなるために変形、劣化等の問題を生じやすくなる。また、算術平均粗さＲａのバラつきが大きくなり凹凸面の形状の制御が困難となることがある。

【0042】

上述した加工処理が、研磨剤を基材に衝突させるなどの物理的な衝撃を加える処理である場合、この物理的な衝撃により、基材に加工硬化を発生させることもでき、基材の硬度を向上させることができる。また、加工硬化を発生させると、基材の表面（凹凸面）から内部に向かって硬度が緩やかに減少する、硬度勾配を発生させることができる。ここで、基材の内部において、硬度が極端に異なる部分があると、この部分が破断の起点になりやすい。上述したように硬度勾配を発生させれば、硬度が極端に異なる部分が発生しにくくなり、破断の発生を防止することができる。

【0043】

表面硬化処理および加工処理を行うとき、表面硬化処理および加工処理を行う順序は適宜決めることができる。すなわち、加工処理を行った後に、表面硬化処理を行ったり、表面硬化処理を行った後に、加工処理を行ったりすることができる。

【0044】

上述したように、表面硬化処理を行うだけでも、凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とし、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とし、凹凸面のビッカース硬度を４００以上とすることができるが、加工処理を行うことにより、凹凸面の算術平均粗さＲａや凹凸面の表面自由エネルギーγｓや凹凸面のビッカース硬度を所望の値に設定しやすくなる。

【0045】

ここで、表面硬化処理と加工処理の具体的な内容に基づいて、凹凸面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下となり、凹凸面の表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下となり、凹凸面のビッカース硬度が４００以上となるような処理条件を予め決めておくことができる。これにより、予め決められた処理条件において、加工処理を行うことにより、凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とすることができ、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とすることができ、凹凸面のビッカース硬度を４００以上とすることができる。

【0046】

なお、上述した表面硬化処理を行うことで粉体供給用部材の表層部に形成されるチタン化合物や，表面硬化処理および加工処理を行うことで粉体供給用部材の表層部に形成されるチタン化合物は、表面硬化処理や加工処理の具体的な処理条件に基づき、チタン原子と表面硬化原子が所定の比率を示す化合物とすることができる。粉体供給用部材の表層部に形成されるチタン化合物を、チタン原子と表面硬化原子が所定の比率を示す化合物とすることで、粉体供給用部材の表面（凹凸面）の硬度を向上させることができるとともに、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを調整することもできる。例えば、表面硬化処理として窒化処理を行う場合、粉体供給用部材の表層部に形成されるチタン化合物のチタン原子と窒素原子の組成比率が、ＴｉｘＮｙ（０．７６≦ｘ≦４、０．１７≦ｙ≦３）となるように処理を行うことが好ましい。

【0047】

また、上述した表面硬化処理が行なわれた粉体供給用部材の内部構造（組成）や、表面硬化処理および加工処理が行なわれた粉体供給用部材の内部構造（組成）は、表面硬化処理や加工処理の具体的な処理条件に基づき、チタン原子と表面硬化原子が粉体供給用部材の表面から内部に向かって所定の比率を維持するような構造（組成）とすることができる。粉体供給用部材の内部構造（組成）を、チタン原子と表面硬化原子が内部に向かって所定の比率を維持するような構造（組成）とすることで、粉体供給用部材の表面（凹凸面）から内部に向かって硬度勾配が緩やかとなり、硬度が極端に異なる部分が発生しにくくなり、粉体供給用部材の破断の発生を防止することができる。例えば、表面硬化処理として窒化処理を行う場合、チタン原子と窒素原子の組成比率がＴｉｘＮｙ（０．７６≦ｘ≦４、０．１７≦ｙ≦３）を維持するような構造（組成）とすることが好ましい。

【0048】

（第二実施形態）
次に、粉体供給用部材の第二実施形態について説明する。

【0049】

本実施形態の粉体供給用部材は、基材と、基材の表面（平坦面）に形成された皮膜とを有する。そして、皮膜の外面には、凹凸面が形成されており、皮膜の厚さは、凹凸面の形状に応じて異なっている。

【0050】

皮膜の外面に形成される凹凸面は、上述したように、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下であり、表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下である。
また、凹凸面が形成される皮膜のビッカース硬度は、４００以上である。

【0051】

皮膜の主成分は、ニッケルである。所定の厚さを有する皮膜を形成したり、皮膜を加工しやすくしたりする上では、皮膜の主成分をニッケルとすることが好ましい。また、皮膜は、ニッケルの他に、リン、ホウ素、タングステン、モリブテン及びコバルトのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。そして、皮膜は、リン、ホウ素、タングステン、モリブテン及びコバルトのうちの少なくとも１つに加えて、耐摩耗性を示す無機微粒子、潤滑性を示す微粒子および非粘着性を示す微粒子の少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0052】

基材の材料としては、様々な材料を用いることができ、例えば、上述した金属、金属合金、樹脂、セラミックスを用いることができる。

【0053】

なお、本実施形態の粉体供給用部材において、基材に対する皮膜の密着性を向上させるために、皮膜と基材との間に下地層を形成することもできる。また、下地層は、皮膜と基材との間に、二層以上形成されてもよい。

【0054】

次に、本実施形態の粉体供給用部材の製造方法について説明する。

【0055】

基材に対して皮膜処理を行うことにより、基材の表面に、所定の厚さを有する皮膜を形成することができる。皮膜の厚さとしては、例えば、５μｍ以上有することが好ましく、１０μｍ以上有することがより好ましい。次に、皮膜表面に対して加工処理を行うことにより、凹凸面を有する粉体供給用部材を製造することができる。皮膜の厚さを５μｍ以上とすることで、皮膜の表面に対して加工処理を行った際に、基材が皮膜の表面から露出しにくくなる。

【0056】

皮膜処理としては、湿式めっきによる皮膜処理法を用いることができる。具体的な皮膜処理は、基材の材料等を考慮して決めればよい。

【0057】

湿式めっきとしては、例えば、電解めっき、無電解めっきを挙げることができる。電解めっき及び無電解めっきとしては、例えば、合金めっき、複合めっきを挙げることができる。

【0058】

合金めっきとしては、例えば、Ｚｒ−Ｎｉ合金めっき、Ｎｉ−Ｐ合金めっき、Ｎｉ−Ｂ合金めっき、Ｎｉ−Ｂ−Ｐ合金めっき、Ｎｉ−Ｗ合金めっき、Ｎｉ−Ｐ−Ｗ合金めっき、Ｎｉ−Ｂ−Ｗ合金めっき、Ｎｉ−Ｆｅ合金めっき、Ｎｉ−Ｍｏ合金めっき、Ｎｉ−Ｃｏ合金めっき、Ｎｉ−Ｎ合金めっきを用いることができる。熱膨張率が低く、耐摩耗性の高いニッケル合金めっきを形成するためには、リン、ホウ素、タングステン、モリブテン及びコバルトのうちの少なくとも１つを含むニッケル合金めっきを用いることが好ましい。ここで、ニッケルのみを用いたニッケルめっきにより皮膜を形成した場合、凹凸面の形状を維持するのに十分な硬度が得られないことがある。このため、ニッケル合金めっきを用いることが好ましい。

【0059】

複合めっきで用いられる分散粒子の材料としては、例えば、炭化ケイ素、炭化クロム、炭化タングステン、炭化ホウ素、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、酸化タングステン、二酸化チタン、二酸化モリブテン、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化亜鉛、高分子フッ素化合物、フッ素樹脂を挙げることができる。これらの成分からなる分散粒子は、２種以上組合せて用いられてもよい。分散粒子として、例えば、炭化ケイ素、炭化クロム、炭化タングステン、炭化ホウ素、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、酸化タングステン、二酸化チタンで形成された無機微粒子を用いた場合、粉体供給用部材の耐摩耗性を向上させることができる。また、分散粒子として、例えば、二酸化モリブテン、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化亜鉛、高分子フッ素化合物で形成された微粒子を用いた場合、粉体供給用部材の自己潤滑性を向上させることができる。また、分散粒子として、例えば、フッ化亜鉛、フッ素樹脂で形成された微粒子を用いた場合、粉体供給用部材の非粘着性を向上させることができる。なお、上述した高分子フッ素化合物としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを用いることができる。

【0060】

皮膜の主成分をニッケルとすることにより、ビッカース硬度が４００以上であり、所定の厚みを有する皮膜を形成しやすくなる。一方、皮膜の主成分をニッケルとするだけでは、皮膜のビッカース硬度を４００以上にしにくいときには、皮膜に対して熱処理を行うことができる。これにより、皮膜のビッカース硬度を４００以上とすることができる。

【0061】

加工処理は、皮膜の外面に凹凸を形成する処理である。加工処理によって、皮膜表面の表面自由エネルギーγｓを調整することもできる。加工処理としては、上述した加工処理を用いることができる。また、ブラスト処理に用いられる研磨剤や研磨剤を衝突させる条件についても、上述した条件とすることができる。

【0062】

皮膜に対して熱処理および加工処理を行うとき、熱処理および加工処理を行う順序は適宜決めることができる。

【0063】

基材に対して、皮膜の密着性を向上させるために、皮膜を形成する前に、基材の表面に前処理を行うことができる。この前処理には、基材の表面に下地層を形成する処理を組み合わせることができる。

【0064】

基材の材料が金属である場合の前処理方法としては、例えば、脱脂、酸処理、エッチング処理、酸活性、触媒活性処理を用いることができる。基材に対して前処理を行うとき、基材の材料等を考慮して、適宜前処理を選択することができる。また、基材の材料等を考慮して、場合によっては皮膜を形成する前にストライクめっきを用い、下地層を形成することもできる。

【0065】

基材の材料がアルミニウム合金である場合の前処理方法としては、例えば、研磨、脱脂、エッチング処理、酸処理、置換処理（ジンケート処理）を用いることができる。基材に対して前処理を行うとき、基材の材料等を考慮して、適宜前処理を選択することができる。また、基材の材料等を考慮して、場合によっては皮膜を形成する前にストライクめっきを用い、下地層を形成することもできる。

【0066】

基材の材料がセラミックスである場合の前処理方法としては、例えば、アルカリ脱脂、エッチング処理、中和、超音波洗浄、触媒活性処理を用いることができる。基材に対して前処理を行うとき、基材の材料等を考慮して、適宜前処理を選択することができる。

【0067】

基材の材料が樹脂である場合の前処理方法としては、例えば、エッチング処理、触媒活性処理、アクセレーター処理を用いることができる。基材に対して前処理を行うとき、基材の材料等を考慮して、適宜前処理を選択することができる。

【0068】

ここで、皮膜と加工処理の具体的な内容に基づいて、凹凸面の算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下となり、凹凸面の表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下となるような処理条件を予め決めておくことができる。これにより、予め決められた処理条件において、加工処理を行うことにより、凹凸面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以上、１．８μｍ以下とし、凹凸面の表面自由エネルギーγｓを３５．０ｍＪ／ｍ^２以下とすることができる。

【0069】

また、上述したように、皮膜に対して熱処理を行うときには、皮膜の表面に加工処理を行った後に、熱処理を行うことが好ましい。

【0070】

本実施形態の粉体供給用部材の製造方法では、上述したように、基材の表面に所定の厚さを有する皮膜を形成する皮膜処理の後に、皮膜の表面に凹凸面を形成する加工処理を行っている。このような製造方法により本実施形態の粉体供給用部材を製造することで、凹凸面の算術平均粗さＲａや凹凸面の表面自由エネルギーγｓや皮膜のビッカース硬度を上記所定の範囲内に調整しやすくなるとともに、皮膜を所望の厚さに調整しやすくなる。

【0071】

凹凸面を形成する方法として、基材の表面に凹凸面を形成した後、基材の凹凸面に沿って均一の厚さを有する皮膜を形成する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、均一な厚さを有する皮膜を基材の凹凸面に沿って形成させるためには、皮膜を薄膜とすることが必要である。このため、皮膜の剥離が生じやすく耐久性に乏しい皮膜になる傾向がある。また、基材の凹凸面上に、皮膜の剥離が生じにくい十分な耐久性を発揮する厚さの皮膜を形成した場合には、皮膜が基材の凹凸面に沿って形成されにくくなり、凹凸面の算術平均粗さＲａを上記所定の範囲内に調整しにくくなる。さらに、基材の表面に凹凸面を形成する加工処理の際に、磨耗により基材の表面に熱が発生することがある。このため、基材として熱可塑性を有する材料を使用した場合には、基材の表面に微細な凹凸を形成しにくくなり、凹凸面の算術平均粗さＲａを上記所定の範囲内に調整しにくくなる。つまり、上述した製造方法で本実施形態の粉体供給用部材を製造することにより、基材の材料に限定されることなく、樹脂やセラミックスなどの様々な材料を基材として用いることができる。

【0072】

次に、本実施形態の粉体供給用部材が用いられる粉体供給装置について説明する。

【0073】

粉体供給装置は、粉体を所定の位置に供給する装置であり、粉体が自重により所定の位置に供給される装置を含む。粉体供給装置としては、例えば、振動フィーダ、スクリューフィーダ、テーブルフィーダ、電磁フィーダ、ベルトフィーダ、ロータリーフィーダ、ホッパー、シュート、配管などを挙げることができる。この粉体供給装置には、粉体と接触する部材が含まれる。そこで、粉体と接触する部材として、本実施形態の粉体供給用部材が用いられる。

【0074】

なお、粉体供給装置は、粉体に対して所定の処理を行う粉体処理装置に組み込まれて用いられてもよい。粉体処理装置が行う所定の処理としては、例えば、粉砕、造粒、搬送（移送）、分級、選別、混合、攪拌、混練、捏和(ねっか）、乾燥、集塵、貯蔵、整粒といった処理を挙げることができる。

【0075】

粉体供給装置では、粉体の移動が一時的に滞って粉体が堆積し、その後、堆積した粉体がまとまって移動する現象（脈動という）が発生することがある。本実施形態の粉体供給用部材を用いれば、粉体を安定して供給できるため、脈動の発生を防止することができる。

【0076】

また、振動フィーダでは、流動性に優れた粉体が使用され、振動フィーダに適用できる粉体が限られていると言われていた。本実施形態の粉体供給用部材では、粉体の種類にかかわらず、粉体を安定供給することができるため、振動フィーダにおいて、本実施形態の粉体供給用部材を用いることで、振動フィーダでも安定供給が可能な粉体の種類を増やすことができる。また、振動フィーダに適用できる粉体の種類が増加することにより、従来の振動フィーダに適用できない粉体について、粉体の供給工程等を簡素化することができる。

【0077】

また、粉体をスムーズに移動させるために、ガスの圧力を用いて粉体を移動させることがあるが、本実施形態の粉体供給用部材を用いることにより、過剰なガスを供給しなくても、粉体をスムーズに移動させることができる。また、振動によって粉体を供給する場合にも、振動時に過剰な力を発生させなくても、粉体をスムーズに移動させることができる。このように、本実施形態の粉体供給用部材によれば、過剰なガスや過剰な振動力を粉体に与えなくても、粉体をスムーズに移動させることができ、粉体を供給するために消費される電力を低減（省エネルギー化）することができる。

【0078】

また、フィーダをホッパーの下部に設けた従来の粉体供給装置では、ホッパー内において、粉体が固まってしまったり、ブリッジングを引き起こしたりしてしまい、粉体のスムーズな供給が出来ない場合が多い。この問題を解決するために、従来では、一般的に複雑な装置設計がなされている。本実施形態の粉体供給用部材を用いたホッパーでは、複雑な装置設計を行わなくても、粉体を安定して供給でき、粉体が固まったり、ブリッジングを引き起こしたりすることを防止できる。また、ホッパー内のブリッジングを防ぐことにより、ブリッジング状態の粉体が瞬間的に落下することを防ぐこともでき、粉体の供給量のバラツキが増加したり、フラッシングが発生したりすることを防ぐことができる。

【0079】

粉体の供給のために、粉体供給装置の一部（配管等）を傾斜させる場合において、本実施形態の粉体供給用部材を用いれば、円滑に粉体を流動させることができる。このため、必要最低限の範囲内で傾斜角度を設定すればよく、極端な傾斜角度を設定しなくてもよい。極端な傾斜角度を設定すると、上述した脈動によって瞬間的に多量の粉体が落下してしまうが、本実施形態の粉体供給用部材を用いれば、極端な傾斜角度を設定しなくてよいため、脈動に伴う粉体の落下を防ぐこともできる。

【0080】

ベルトフィーダ、テーブルフィーダ、スクリューフィーダなどのように、定量の粉体を供給する粉体供給装置としては、種々のものが知られている。これらの粉体供給装置では、基本的に、粉体の供給力（スクリューフィーダの場合、スクリューの回転数）と粉体の供給量とが一定の比例関係にあることを利用して、所望の供給量となるように供給力を設定している。本実施形態の粉体供給用部材を用いることにより、粉体が円滑に供給されるため、上述した粉体供給装置における基本的な設定に基づいて、粉体の供給量に応じた供給力を設定でき、この供給力の設定によって供給量を制御できるようになる。すなわち、供給量の制御が簡単に行えるようになる。

【0081】

粉体の付着や一時的な粉体の堆積を防止するために、ガス圧や振動などを粉体に加えることがあるが、その際に加えられた力により粉体が破壊されてしまい、所望の粒径や形状を有する粉体を製造できないなどの問題が生じることがある。本実施形態の粉体供給用部材を用いれば、粉体を安定供給できるため、ガス圧や振動などを粉体に加えなくてもよい。仮に、ガス圧や振動などを粉体に加える場合であっても、粉体に加えられる力を低減でき、製造したい粉体の状態を維持することができる。

【0082】

本実施形態の粉体供給用部材によれば、流動性に劣る粉体を用いても、この粉体を円滑に供給でき、供給量のばらつきを抑制できる。また、スクリューフィーダのトラフや配管のサイズを小型化しても、粉体の流動性を確保することができ、粉体を安定して供給できる様になる。また、Ｖ字型のトラフを用いた場合にも、本実施形態の粉体供給用部材によれば、脈動やブリッジングを抑制することができるため、より鋭角なＶ字型のトラフを用いることもできる。

【0083】

上述したように、本実施形態の粉体供給用部材を粉体供給装置に適用することにより、粉体供給装置の簡素化、小型化、粉体プロセス設計の幅を広げるなどのメリットを得られる。

【0084】

次に、図１及び図２を用いて、本実施形態の粉体供給用部材が用いられる粉体供給装置についてより具体的に説明する。

【0085】

図１は、粉体に接触する部材として、本実施形態の粉体供給用部材を用いた振動フィーダ１０を示す図である。なお、図１に示す振動フィーダ１０では、粉体１５と接触する部材として、第一実施形態の粉体供給用部材が用いられているが、第二実施形態の粉体供給用部材が用いられてもよい。

【0086】

振動フィーダ１０は、振動により、粉体１５を所定の位置に供給する粉体供給装置である。振動フィーダ１０は、図１に示すように、振動発生装置１６と振動発生装置１６に固定されるトラフ１２により構成される。トラフ１２は、粉体供給用部材から構成されており、粉体１５と接触する面に、凹凸面１１が形成される。

【0087】

トラフ１２は、凹凸面１１に対向する面において、振動発生装置１６に固定されており、粉体１５と接触する面（凹凸面１１）が水平面に対して傾くように配設される。振動発生装置１６が発生する振動によりトラフ１２が振動することで、粉体１５は、傾斜方向（図１に示す破線矢印方向）に向かって凹凸面１１上を移動する。

【0088】

振動フィーダ１０が供給する粉体１５としては、例えば、食品、飼料、医薬品、化粧料、電池材料、化成品等で用いられる粉体や、金属製又はセラミックス製の粉体がある。なお、振動フィーダ１０が供給する粉体１５は、上述した例の粉体に限られるものではない。

【0089】

上述した食品や飼料としては、例えば、小麦粉、穀物、天然調味料、調味料、蛋白系食品、砂糖、糖類系、米、玄米、コーンスターチ、片栗粉、そば粉、コーヒー、ココア、食品添加物、卵白粉末、緑黄色野菜、根菜、茸、竹炭、まか、昆布、すっぽん、サメ軟骨、イースト菌、乳酸菌、酵素、香料、天然甘味料、粉末卵、粉末油脂、クロレラ、全脂粉乳、脱脂粉乳、各健康食品、セルロース等が挙げられる。

【0090】

上述した医薬品としては、例えば、漢方薬、農薬、無機薬品、酵素、抗生物質、ビタミン剤等が挙げられる。

【0091】

上述した化成品としては、例えば、有機薬品、有機触媒、酢酸ビニル、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、界面活性剤、塩化ビニル、リグニン、洗剤、油脂類、脂肪酸、モノグリセライド、タルク、酵母、アルミン酸塩、各種リン酸化合物、ケイ酸ソーダ、炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、硫安、燐安、顔料、染料、塗料、トナー、無機触媒、Ｐ．Ｖ．Ｃ．、フタル酸ソーダ等が挙げられる。

【0092】

金属製の粉体としては、例えば、Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、ＷＣ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ−Ｗ、Ａｇ−Ｗ、高速度鋼、超合金、溶射用粉末、合金鋼、アルミ合金、鉛合金、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、錫合金、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金、ネオジム磁石用粉、アモルファス、真鍮、フェロアロイ、分散強化合金、ステンレス鋼、ヘビーアロイ、スーパーアロイ、絶縁被膜処理鉄、各種希土類合金、マグネタイト等が挙げられる。

【0093】

セラミックス製の粉体としては、例えば、アルミナ、シリカ、ステアタイト、ジルコニア、ジルコン、イットリア、マグネシア、炭酸マグネシウム、炭酸カリウム、リン酸カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化鉛、ハイドロキシアパタイト、窒化ガリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化アルミニウム、石灰炭、珪石、石灰石、ソーダ灰、陶石、長石、粘土、蛍石、サファイア、ルビー、ガーネット、窒化ホウ素、タングステンカーバイド、ガラス、セメント、コンクリート、ファインセラミックス、フェライト、コーディライト、フォルステライト、ムライト、高温超伝導セラミックス、タイル陶器、陶磁器材料等が挙げられる。

【0094】

ここで、振動フィーダ１０を構成するトラフ１２は、第一実施形態の粉体供給用部材と同様の製造方法により製造することができる。トラフ１２の形状は、振動フィーダ１０が組み込まれる粉体処理装置などの構造に応じて決定されるため、トラフ１２は、粉体処理装置の構造に応じた所望の形状に成形すればよい。例えば、トラフ１２は、粉体１５が移動する方向に対して垂直な面における断面形状を、Ｖ字形状、略Ｖ字形状、Ｕ字形状、又は略Ｕ字形状とすることができる。トラフ１２を所望の形状に成形するときには、基材を所望の形状に形成した後に、上述した表面硬化処理だけを行ったり、表面硬化処理および加工処理を行ったりすればよい。

【0095】

次に、粉体と接触する部材として、本実施形態の粉体供給用部材を用いたスクリューフィーダ２０について、図２を用いて説明する。なお、図２に示すスクリューフィーダ２０では、粉体２５と接触する部材として、第一実施形態の粉体供給用部材が用いられているが、第二実施形態の粉体供給用部材が用いられてもよい。

【0096】

スクリューフィーダ２０は、スクリュー２３が回転することにより、粉体２５を所定の位置に供給する粉体供給装置である。スクリューフィーダ２０は、図２に示すように、中空のトラフ２２と、トラフ２２の内部に収められるスクリュー２３により構成される。トラフ２２及びスクリュー２３は、上述した粉体供給用部材から構成されており、粉体２５と接触する面に、凹凸面２１が形成される。なお、粉体２５は、上述した粉体を用いることができる。

【0097】

トラフ２２には、粉体２５をトラフ２２の内部に搬入するための搬入口２２ａと、トラフ２２の内部を通過した粉体２５を搬出するための搬出口２２ｂが設けられている。スクリュー２３は、軸２３ｂと軸２３ｂの表面に形成される螺旋状のスクリュー羽２３ａから構成される。また、軸２３ｂの一端側には、モーターＭに取り付けられる回転軸２４が固定されており、モーターＭが駆動することにより、スクリュー２３が矢印Ｒ方向に回転する。搬入口２２ａから搬入された粉体２５は、スクリュー２３が回転することにより、スクリュー羽２３ａにより搬出口２２ｂ側に送り出され、搬出口２２ｂから搬出される。なお、スクリュー２３は、スクリュー羽２３ａのみから構成することもできる。スクリュー２３をスクリュー羽２３ａのみから構成する場合、モーターＭに取り付けられる回転軸２４は、スクリュー羽２３ａの一端側に固定される。

【0098】

スクリューフィーダ２０を構成するトラフ２２およびスクリュー２３は、第一実施形態の粉供給用部材と同様の製造方法を用いて製造することができる。トラフ２２およびスクリュー２３の形状は、上述したトラフ１２と同様に、粉体処理装置の構造に応じた所望の形状に成形することができる。例えば、トラフ２２は、粉体２５が移動する方向に対して垂直な面における断面形状を、円形状、Ｖ字形状、略Ｖ字形状、Ｕ字形状、又は略Ｕ字形状とすることができる。トラフ２２およびスクリュー２３を粉体処理装置の構造に応じた所望の形状に成形するときには、基材を所望の形状に形成した後に、上述した表面硬化処理だけを行ったり、表面硬化処理および加工処理を行ったりすればよい。

【0099】

ここで、本実施形態の粉体供給用部材が用いられる粉体供給装置は、粉体と接触する面に、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、１．８μｍ以下あり、表面自由エネルギーγｓが３５．０ｍＪ／ｍ^２以下である凹凸面を有する。このため、粉体と接触する面（凹凸面）において、粉体の流動性が低下することを抑制することができ、粉体の輸送時に生じる脈動、粉体の付着（堆積）や粉体の固化、及び粉体のブリッジや詰りや閉塞を抑制することができる。従って、粉体の移動が阻害されることを抑制することができ、粉体の供給速度が変化することを抑制できる（つまり、粉体の供給速度を安定化することができる）。また、凹凸面のビッカース硬度が４００以上であることにより、粉体が接触する面の強度を向上させることができる。これにより、粉体と接触する凹凸面の形状を維持し続けることができ、粉体の供給速度の変化を持続して抑制することができる（つまり、粉体の供給速度を持続して安定化することができる）。

【0100】

一方、凹凸面の算術平均粗さＲａや凹凸面の表面自由エネルギーγｓを上記所定の範囲外とした場合には、粉体と接触する面（凹凸面）において粉体の流動性が低下しやすくなり、粉体の供給速度が変化しやすくなる。また、凹凸面のビッカース硬度を４００未満とした場合には、凹凸面の形状を維持しにくくなり、粉体の供給速度が変化しやすくなる。

【0101】

粉体の供給速度を安定化するために、粉体と接触する面の摩擦係数を低下させることが一般的に知られている。しかしながら、粉体と接触する面の摩擦係数が、本実施形態に係る粉体供給装置よりも低い粉体供給装置であっても、粉体と接触する面の算術平均粗さＲａと表面自由エネルギーγｓの両方が上記所定の範囲内にない場合には、粉体の流動性が低下しやすくなり、粉体の供給速度が変化しやすくなる。このことから、粉体と接触する面の摩擦係数を低下させるだけでは、粉体の供給速度の安定化が必ずしも達成されないことが理解できる。

【実施例】

【0102】

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【0103】

（実施例１〜３）
チタン板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。基材に対し、ブラストによる加工処理を行った。加工処理された基材に対し、ガス窒化による表面硬化処理を行い、実施例１〜３の粉体供給用部材を得た。なお、実施例１〜３の粉体供給用部材において、ブラストによる加工処理は、異なる条件で行った。

【0104】

（実施例４）
実施例１の加工処理を行わなかった。これ以外の条件は、実施例１と同様の条件により、実施例４の粉体供給用部材を得た。

【0105】

（実施例５）
実施例１の加工処理の順序と、実施例１の表面硬化処理の順序を入れ替えた。すなわち、実施例１の表面硬化処理をした後、実施例１の加工処理をした。これ以外の条件は、実施例１と同様の条件により、実施例５の粉体供給用部材を得た。

【0106】

（実施例６）
実施例２の加工処理の順序と、実施例２の表面硬化処理の順序を入れ替えた。すなわち、実施例２の表面硬化処理をした後、実施例２の加工処理をした。これ以外の条件は、実施例２と同様の条件により、実施例６の粉体供給用部材を得た。

【0107】

（実施例７）
実施例３の加工処理の順序と、実施例３の表面硬化処理の順序を入れ替えた。すなわち、実施例３の表面硬化処理をした後、実施例３の加工処理をした。これ以外の条件は、実施例３と同様の条件により、実施例７の粉体供給用部材を得た。

【0108】

（実施例８）
実施例１のガス窒化による表面硬化処理に代えて、真空浸炭による表面硬化処理を行った。これ以外の条件は、実施例１と同様の条件により、実施例８の粉体供給用部材を得た。

【0109】

（実施例９）
実施例８の加工処理を行わなかった。これ以外の条件は、実施例８と同様の条件により、実施例９の粉体供給用部材を得た。

【0110】

（実施例１０〜１１）
ステンレス鋼板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。基材に対し、脱脂及び酸処理による前処理を実施した後、ストライクニッケルめっきを行った。その後、Ｎｉ−Ｐ合金めっきにより皮膜処理を行い、膜厚３０μｍの皮膜を形成した。皮膜が形成された基材に対し、ブラストによる加工処理を行った。その後、熱処理を行い、Ｎｉ−Ｐからなる皮膜を備える実施例１０〜１１の粉体供給用部材を得た。なお、実施例１０〜１１の粉体供給用部材において、ブラストによる加工処理は、異なる条件で行った。

【0111】

（実施例１２）
実施例１０の加工処理の順序と、実施例１０の熱処理の順序を入れ替えた。すなわち、実施例１０の熱処理をした後、実施例１０の加工処理を行った。これ以外の条件は、実施例１０と同様の条件により、Ｎｉ−Ｐからなる皮膜を備える実施例１２の粉体供給用部材を得た。

【0112】

（実施例１３）
実施例１０のＮｉ−Ｐ合金めっきによる皮膜処理に代えて、Ｎｉ−Ｗ合金めっきにより皮膜処理を行い、膜厚が１０μｍの皮膜を形成した。これ以外の条件は、実施例１０と同様の条件によりＮｉ−Ｗからなる皮膜を備える実施例１３の粉体供給用部材を得た。

【0113】

（実施例１４）
実施例１０の基材に代えて、アルミニウム合金板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用いた。実施例１０の前処理に代えて、研磨、脱脂、エッチング処理、酸処理及びジンケート処理による前処理を実施した。これら以外の条件は、実施例１０と同様の条件により、Ｎｉ−Ｐからなる皮膜を備える実施例１４の粉体供給用部材を得た。

【0114】

（実施例１５）
ＡＢＳ樹脂板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。基材に対し、エッチング処理、触媒活性処理、アクセレーター処理による前処理を実施した。その後、Ｎｉ−Ｐ合金めっきにより皮膜処理を行い、膜厚３０μｍの皮膜を形成した。皮膜が形成された基材に対し、ブラストによる加工処理を行い、Ｎｉ−Ｐからなる皮膜を備える実施例１５の粉体供給用部材を得た。

【0115】

（実施例１６）
実施例１５のＮｉ−Ｐ合金めっきによる皮膜処理に代えて、Ｎｉ−Ｂ合金めっきによる皮膜処理を行い、膜厚１０μｍの皮膜を得た。これ以外の条件は、実施例１５と同様の条件により、Ｎｉ−Ｂからなる皮膜を備える実施例１６の粉体供給用部材を得た。

【0116】

（比較例１）
チタン板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。この基材を比較例１の粉体供給用部材とした。

【0117】

（比較例２）
実施例１のガス窒化による表面硬化処理を行わなかった。これ以外の条件は、実施例１と同様の条件により、比較例２の粉体供給用部材を得た。

【0118】

（比較例３）
比較例２のブラストによる加工処理の条件を変更した。これ以外の条件は、比較例２と同様の条件により、比較例３の粉体供給用部材を得た。

【0119】

（比較例４）
実施例１のブラストによる加工処理の条件を変更した。これ以外の条件は、実施例１と同様の条件により、比較例４の粉体供給用部材を得た。

【0120】

（比較例５）
ステンレス鋼板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。基材に対し、実施例１０と同様の条件により、前処理を実施した。その後、ストライクニッケルめっきを行った後、Ｎｉ−Ｐ合金めっきによる皮膜処理を行い、膜厚３０μｍの皮膜を得た。その後、熱処理を行い、Ｎｉ−Ｐからなる皮膜を備える比較例５の粉体供給用部材を得た。

【0121】

（比較例６）
実施例１０のブラストによる加工処理の条件を変更した。これ以外の条件は、実施例１０と同様の条件により、Ｎｉ−Ｐからなる皮膜を備える比較例６の粉体供給用部材を得た。

【0122】

（参考例１）
ステンレス鋼板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。この基材を参考例１の粉体供給用部材とした。

【0123】

（参考例２）
ステンレス鋼板を所定の角度に折り曲げたＶ字形状の基材を用意した。基材に対し、ブラストによる加工処理を行い、参考例２の粉体供給用部材を得た。

【0124】

実施例１〜１６、比較例１〜６及び参考例１〜２の粉体供給用部材を用意した。これらの粉体供給用部材について、マイクロビッカース硬さ試験機（株式会社ミツトヨ製）を用いて、凹凸面（比較例１，５及び参考例１については、粉体供給用部材の表面）のビッカース硬度（Ｈｖ）を測定した。具体的には、粉体供給用部材の表面から内部に向かって粉体供給用部材を切断したときの切断面を研磨し、この切断面を用いて凹凸面のビッカース硬度を測定した。また、これらの粉体供給用部材について、表面粗さ形状測定機サーフコム５７０A（株式会社東京精密製）を用いて、凹凸面（比較例１，５及び参考例１については、粉体供給用部材の表面）の算術平均粗さＲａ（μm）を測定した。また、これらの粉体供給用部材について、接触角計ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ３００型（協和界面科学（株）製）を使用して測定した水及びジヨードメタンの接触角を用いて、凹凸面（比較例１，５及び参考例１については、粉体供給用部材の表面）の表面自由エネルギーγｓ（ｍＪ／ｍ^２）を算出した。結果を表１〜３に示す。

【0125】

［表１］

【0126】

［表２］

【0127】

［表３］

【0128】

〈評価１〉
ＬＦ−０２電磁フィーダ（（株）アイシンナノテクノロジーズ製、振動フィーダ）を用意した。この振動フィーダのトラフとして、実施例１〜１６、比較例１〜６及び参考例１〜２の粉体供給用部材（長さが１７９ｍｍ、高さが２５ｍｍ、曲げ半径Ｒが１．５）を用意した。これらの粉体供給用部材を、水平面に対して１５°傾斜させて、振動フィーダにそれぞれ固定した。振幅の強さを５０％に設定し、振動フィーダの振動部（振動発生装置）を駆動させた。振動フィーダの振動部の中心に対応するトラフ（粉体供給用部材）上の位置に、粉体として、メジアン径が１．５μｍの銀粒子３ｇを投入し、トラフから銀粒子を落下させた。落下した銀粒子の重量を２秒おきに計測し、初期投入量の半分（１．５ｇ）の銀粒子が落下した時点で、振動フィーダの振動部の中心に対応するトラフ上の位置に、銀粒子を３ｇ追加で投入した。この操作を３分間繰り返し、トラフから落下した銀粒子の重量を３分間２秒おきに計測した。この計測は、それぞれの振動フィーダについて、３回実施した。

【0129】

銀粒子の供給速度の変化についての評価は、以下の評価基準に従って行った。ここで、評価が「◎」又は「○」である場合、粉体の供給速度の変化を抑制できると判断した。評価が「×」である場合、粉体の供給速度の変化を抑制できないと判断した。結果を後述する表４に記載する。

【0130】

［実施例１〜９及び比較例１〜４の評価基準］
◎：所定時間に落下する粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例１よりも小さい。さらに、所定時間に落下する粉体の重量が、比較例１よりも大きい。
○：所定時間に落下する粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例１よりも小さい。
×：所定時間に落下する粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例１と同等又は比較例１よりも大きい。

【0131】

［実施例１０〜１６、比較例５〜６及び参考例１〜２の評価基準］
◎：所定時間に落下する粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例５よりも小さい。さらに、所定時間に落下する粉体の重量が、比較例５よりも大きい。
○：所定時間に落下する粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例５よりも小さい。
×：所定時間に落下する粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例５と同等又は比較例５よりも大きい。

【0132】

<評価２>
評価１で用いた銀粒子に代えて、粉体として、メジアン径が２．５μｍのニッケル粒子を用いた。これ以外の条件は、評価１と同様の条件で、トラフから落下したニッケル粒子の重量を３分間２秒おきに計測した。また、評価１の評価基準に従い、ニッケル粒子の供給速度の変化について評価した。結果を後述する表４に記載する。

【0133】

<評価３>
評価１で用いた銀粒子に代えて、粉体として、メジアン径が７．２〜９．２μｍのタルク粒子（ＪＩＳ粉体１、４種）を用いた。これ以外の条件は、評価１と同様の条件で、トラフから落下したタルク粒子の重量を３分間２秒おきに計測した。また、評価１の評価基準に従い、タルク粒子の供給速度の変化について評価した。結果を後述する表４に記載する。

【0134】

〈評価４〉
ＬＦ−０２電磁フィーダ（（株）アイシンナノテクノロジーズ製、振動フィーダ）を用意した。この振動フィーダのトラフとして、実施例１〜１６、比較例１〜６及び参考例１〜２の粉体供給用部材（長さが１７９ｍｍ、高さが２５ｍｍ、曲げ半径Ｒが１．５）を用意した。これらの粉体供給用部材を、水平面に対して１５°傾斜させて、振動フィーダにそれぞれ固定した。振動フィーダに固定されるトラフ（粉体供給用部材）に対し、５ｇ／分の供給速度で、メジアン径が８μｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を７日間供給し続け、アルミナでトラフ表面をそれぞれ摩擦した。７日後、エアーガンにてトラフ表面に付着した粉体を除去し、メタノールを用いてさらに清掃後、９０℃で１分間乾燥することで、トラフ表面に付着したアルミナをそれぞれ除去した。この振動フィーダを用いて、評価１と同様の方法により、トラフから落下した銀粒子の重量を３分間２秒おきに計測した。また、評価１の評価基準に従い、銀粒子の供給速度の変化について評価した。結果を後述する表４に記載する。

【0135】

<評価５>
評価４で用いた銀粒子に代えて、粉体として、メジアン径が２．５μｍのニッケル粒子を用いた。これ以外の条件は、評価４と同様の条件で、振動フィーダから落下したニッケル粒子の重量を３分間２秒おきに計測した。また、評価１の評価基準に従い、ニッケル粒子の供給速度の変化について評価した。結果を後述する表４に記載する。

【0136】

<評価６>
評価４の銀粒子に代えて、粉体として、メジアン径が７．２〜９．２μｍのタルク粒子（ＪＩＳ粉体１、４種）を用いた。これ以外の条件は、評価４と同様の条件で、振動フィーダから落下したタルク粒子の重量を３分間２秒おきに計測した。また、評価１の評価基準に従い、タルク粒子の供給速度の変化について評価した。結果を後述する表４に記載する。

【0137】

<評価７>
実施例、比較例及び参考例のそれぞれの粉体供給用部材を、図２に示すスクリューフィーダ２０に適用した。具体的には、実施例、比較例及び参考例でそれぞれ用いた基材の形状のみを変更し（つまり、基材の材質や表面特性は同じ）、中空のトラフ２２（長さ１００ｍｍ、外径２５．４ｍｍ）と、トラフ２２の中空内に挿入可能なスクリュー２３（長さ２１０ｍｍ、外径１７ｍｍ）を基材として用いた。この基材に対して実施例、比較例及び参考例のそれぞれの処理を施し、処理が施されたトラフ２２とスクリュー２３を用いて、実施例１〜１６、比較例１〜６及び参考例１〜２のスクリューフィーダ２０をそれぞれ製造した。

【0138】

実施例１〜１６、比較例１〜６及び参考例１〜２の各スクリューフィーダ２０について、スクリュー２３をモーターＭに取り付け、トラフ２２に形成される搬入口２２ａにホッパーを取り付けた。ホッパー内に粉体として、メジアン径が２．５μｍのニッケル粒子を投入し、モーターＭを回転数２０ｒｐｍで駆動した。スクリュー２３の回転により、トラフ２２の中空内のニッケル粒子を、搬出口２２ｂから供給（搬出）させた。搬出口２２ｂから供給されたニッケル粒子の重量を２秒おきに計測し、初期投入量の半分のニッケル粒子が供給された時点で、ホッパー内にニッケル粒子を追加投入した。この操作を６０分継続し、搬出口２２ｂから供給されたニッケル粒子の重量を６０分間２秒おきに計測した。この計測は、それぞれのスクリューフィーダ２０について３回実施した。

【0139】

ニッケル粒子の供給速度の変化についての評価は、以下の評価基準に従って行った。ここで評価が「◎」又は「○」である場合、粉体の供給において変動係数が小さく、粉体の供給速度の変化を抑制できると判断した。評価が「×」である場合、粉体の供給における変動係数が大きく、粉体の供給速度の変化を抑制できないと判断した。結果を後述する表４に記載する。

【0140】

［実施例１〜９及び比較例１〜４の評価基準］
◎：所定時間に供給された粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例１よりも小さい。さらに、所定時間に供給された粉体の重量が、比較例１よりも大きい。
○：所定時間に供給された粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例１よりも小さい。
×：所定時間に供給された粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例１と同等又は比較例１よりも大きい。

【0141】

［実施例１０〜１６、比較例５〜６及び参考例１〜２の評価基準］
◎：所定時間に供給された粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例５よりも小さい。さらに、所定時間に供給された粉体の重量が、比較例５よりも大きい。
○：所定時間に供給された粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例５よりも小さい。
×：所定時間に供給された粉体の重量の３回の計測におけるバラツキが、比較例５と同等又は比較例５よりも大きい。

【0142】

［表４］

【0143】

表４に示すように、実施例１〜１６の粉体供給用部材（トラフ）では、評価１〜６の全ての評価において、○又は◎となった。一方、比較例１〜６及び参考例１〜２の粉体供給用部材（トラフ）では、評価１〜６の少なくとも３つの評価において×となった。特に、比較例２及び参考例２の粉体供給用部材は、凹凸面がアルミナ粒子で摩擦されると、粉体の供給速度の変化を抑制できなくなった。つまり、比較例２及び参考例２の粉体供給用部材は、粉体の供給時に発生する摩擦により凹凸面が磨耗したり、凹凸面が欠けたりするなどして、摩耗前の凹凸面の形状を維持できなかったことが分かる。また、比較例１，３〜６及び参考例１の粉体供給用部材は、評価４〜６に加えて、評価１〜３においても粉体の供給速度の変化を抑制できていなかった。つまり、これらの粉体供給用部材に形成される凹凸面の形状や性質では、粉体の供給速度の変化を抑制できないことが分かる。

【0144】

また、表４に示すように実施例１〜１６のスクリューフィーダ２０は、評価７において、○又は◎となった。一方、比較例１〜６及び参考例１〜２のスクリューフィーダ２０は、いずれも×となり、粉体の供給速度の変化を抑制できていなかった。

【0145】

このように、実施例１〜１６の粉体供給用部材（トラフ）及びスクリューフィーダ２０によれば、粉体の供給速度の変化を抑制できるとともに、粉体の供給速度の変化を持続して抑制できることが分かる。さらに、実施例１〜８の粉体供給用部材は、評価１〜６から理解できるように、比較例１の粉体供給用部材よりも、所定時間に落下する粉体の重量が多かった。このことから、実施例１〜８の粉体供給用部材は、振動時に過剰な力を発生させなくても、粉体をスムーズに移動させることができることが分かる。同様に、実施例１０〜１１及び１３〜１６の粉体供給用部材は、評価１〜６から理解できるように、比較例５の粉体供給用部材よりも、所定時間に落下する粉体の重量が多かった。このことから、実施例１０〜１１及び１３〜１６の粉体供給用部材も、振動時に過剰な力を発生させなくても、粉体をスムーズに移動させることができることが分かる。したがって、実施例１〜８、１０〜１１及び１３〜１６の粉体供給用部材は、粉体を供給するために消費されるエネルギー（電力）を節約することができることがわかる。

【0146】

また、実施例１〜３及び８のスクリューフィーダ２０は、評価７から理解できるように、比較例１のスクリューフィーダ２０よりも、所定時間に供給された粉体の重量が多かった。このことから、実施例１〜３及び８のスクリューフィーダ２０は、過剰な回転力を加えなくても、粉体をスムーズに移動できることが分かる。また、実施例１０、１４〜１６のスクリューフィーダ２０は、評価７から理解できるように、比較例５のスクリューフィーダ２０よりも、所定時間に供給された粉体の重量が多かった。このことから、実施例１０、１４〜１６のスクリューフィーダ２０は、過剰な回転力を加えなくても、粉体をスムーズに移動できることが分かる。したがって、実施例１〜３、８、１０及び１４〜１６のスクリューフィーダ２０は、粉体を供給するために消費されるエネルギー（電力）を節約できることがわかる。

【符号の説明】

【0147】

１０：振動フィーダ
１１，２１：凹凸面
１２，２２：トラフ
１５，２５：粉体
１６：振動発生装置
２０：スクリューフィーダ
２２ａ：搬入口
２２ｂ：搬出口
２３：スクリュー
２３ａ：スクリュー羽
２３ｂ：軸
２４：回転軸
Ｍ：モーター

【図1】

【図2】