特開 2024-170963 粉体供給用ホッパー、粉体供給用ホッパー用の円錐内壁の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170963

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】粉体供給用ホッパー、粉体供給用ホッパー用の円錐内壁の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B65G 65/40 20060101AFI20241204BHJP

   B65B 39/00 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

B65G65/40 Z

B65B39/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087758

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】593051205

【氏名又は名称】ＭＯＮＯＶＡＴＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】弁理士法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】山上 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】宮路 貴之

(72)【発明者】

【氏名】石井（▲高▼橋） 素子

【テーマコード（参考）】

3E055

3F075

【Ｆターム（参考）】

3E055AA03

3E055BB01

3E055BB08

3E055CA09

3F075AA08

3F075BA01

3F075BB01

3F075DA13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】微多孔性層を摩耗しづらく洗浄しやすいものとすることで、使い勝手のよい供給用ホッパーを提供する。
【解決手段】粉体を直接収容する円錐内壁３と、円錐内壁３の全周を囲む円錐外壁５と、を備え、円錐内壁３と円錐外壁５との間には、エア供給孔を介して供給された圧縮エアを充満させるためのエア充満室９が形成されており、円錐内壁３の少なくとも一部が、エア充満室９に供給された圧縮エアを透過させて円錐内壁３内の粉体Ｐに対してエアレーションを行うための微多孔性材によって構成されており、微多孔性材は、金属によって構成されており、層厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する、粉体供給用ホッパーである。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体を直接収容する円錐内壁と、
当該円錐内壁の全周を囲む円錐外壁と、
を備え、
当該円錐内壁と当該円錐外壁との間には、エア供給孔を介して供給された圧縮エアを充満させるためのエア充満室が形成されており、
当該円錐内壁の少なくとも一部が、当該エア充満室に供給された圧縮エアを透過させて当該円錐内壁内の粉体に対してエアレーションを行うための微多孔性材によって構成されており、
前記微多孔性材は、金属によって構成されており、層厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する、
粉体供給用ホッパー。

【請求項2】

前記微多孔性材は、積層された複数の微多孔性層を含んで構成されている、
請求項１に記載の粉体供給用ホッパー。

【請求項3】

前記複数の微多孔性層のそれぞれは金属薄板によって構成されている、
請求項２記載の粉体供給用ホッパー。

【請求項4】

前記微多孔性材は、前記エア充満室と接する側の第１面と当該エア充満室に接しない側の第２面とを有しており、
前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第２面での孔径よりも前記第１面での孔径のほうが大きく設定されている、
請求項１～３の何れかに記載の粉体供給用ホッパー。

【請求項5】

前記微多孔性材の内側面は、略全体が電解研磨によって形成された平滑電解研磨面である、
請求項１記載の粉体供給用ホッパー。

【請求項6】

金属で構成された微多孔性材を用いて構成された扇形環片を用意する第１工程と、
前記扇形環片の端部同士を溶接して円錐内壁を形成する第２工程と、
前記円錐内壁の内壁を電解研磨する第３工程と、
を含む、粉体供給用ホッパー用の円錐内壁の製造方法。

【請求項7】

前記第３工程において、前記電解研磨に用いる作用電極は、前記円錐内壁から略一定距離で配置された電極面を有する、
請求項６に記載の粉体供給用ホッパー用の円錐内壁の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、粉体を収容供給するためのホッパーに関し、より詳しくは、収容した粉体を流動化するためのエアレーションを可能とする粉体供給用ホッパー（以下、単に「供給用ホッパーという」に関する。

【背景技術】

【0002】

供給用ホッパーとして、たとえば、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。特許文献１のエアレーション手段（以下、「第１の先行手段」という）には、高密度の樹脂製、より具体的にはポリエチレン製の微多孔性層が用いられている。特許文献２のエアレーション手段（以下、「第２の先行手段」という）も上記同様に樹脂製の微多孔性層が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－２６１１６３号公報

【特許文献2】特開２００２－６８３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、第１の先行手段や第２の先行手段が有する樹脂製の微多孔性層には、孔の摩耗拡大による粉体詰まりやそれ自身の洗浄性の低下という点で改良の余地がある。

【0005】

そこで、本開示は、微多孔性層を摩耗しづらく洗浄しやすいものとすることで、使い勝手のよい供給用ホッパーを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本開示に係る一態様の粉体供給用ホッパーは、
粉体を直接収容する円錐内壁と、
当該円錐内壁の全周を囲む円錐外壁と、
を備え、
当該円錐内壁と当該円錐外壁との間には、エア供給孔を介して供給された圧縮エアを充満させるためのエア充満室が形成されており、
当該円錐内壁の少なくとも一部が、当該エア充満室に供給された圧縮エアを透過させて当該円錐内壁内の粉体に対してエアレーションを行うための微多孔性材によって構成されており、
前記微多孔性材は、金属によって構成されており、層厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する、粉体供給用ホッパーである。
［２］本開示に係る一態様の粉体供給用ホッパー用の円錐内壁の製造方法は、
金属で構成された微多孔性材を用いて構成された扇形環片を用意する第１工程と、
前記扇形環片の端部同士を溶接して円錐内壁を形成する第２工程と、
前記円錐内壁の内壁を電解研磨する第３工程と、
を含む、粉体供給用ホッパー用の円錐内壁の製造方法である。

【発明の効果】

【0007】

上記構成によれば、供給用ホッパーに用いる微多孔性層を摩耗しづらく洗浄しやすいものとすることで、使い勝手のよい供給用ホッパーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ホッパーの正面図である。

【図2】図１に示すホッパーの分解斜視図である。

【図3】図１に示す円錐内壁３ｂの一部切り取り拡大図である。

【図4】微多孔性材（積層した微多孔性層）の拡大断面図である。

【図5】円錐内壁（ホッパー）の製造工程を示すフローチャートである。

【図6】円錐内壁（ホッパー）の製造工程を示す図である。

【図7】作用電極の構造と設置方法を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施の形態（以下、適宜「本実施形態」という）について図面を参照しながら説明する。

【0010】

（ホッパーの概略構造）
図１及び図２に示す供給用ホッパー１は、主要な構成として、粉体Ｐを直接的に収容する円錐内壁３と、円錐内壁３の全周を囲む円錐外壁５と、円錐内壁３及び円錐外壁５の上方に配置されて粉体Ｐの投入口として用いられる上部ホッパー（上フランジ）７と、円錐内壁３及び円錐外壁５と上部ホッパー７との間に配置されてこれらの間を封止する環状のパッキン（ガスケット）８を備える。円錐内壁３及び円錐外壁５と上部ホッパー７は図示しないクランプ等の固定手段によって固定される。円錐内壁３と円錐外壁５は図２に示すように二重構造に構成されている。供給用ホッパー１は、例えば図示のように基台１１によって下支えされることで上部ホッパー７の開口が上に向いた状態で保持される。基台１１の形態は、貯蔵供給する粉体の種類や、供給形態・供給先の状態などに応じて適宜選択してよい。円錐内壁３に直接収容される粉体Ｐとしては、たとえば、小麦粉のような食品粉体、各種の化学品粉体や医薬品粉体、さらには化粧パウダーのような化粧品粉体、さらには、これらを混合した混合粉体などが挙げられる。用途に合致する限り、粉体の粒径などの制限はなく、一般に粉粒体と称されるものも本実施形態における粉体の一種として含んでよい。なお、必要に応じて基台１１に加振装置（図示を省略）を設け、これにより供給用ホッパー１を振動させて粉体Ｐのブリッジを補助的に防止するようにすることもできる。また、供給用ホッパー１は、上方に配置されるタンク等から釣り下げるようにして固定されていてもよい。

【0011】

（円錐外壁の構造）
説明の都合上、円錐外壁５について先に説明する。図１および図２に示すように円錐外壁５は、所望寸法半径の水平環状のフランジ５ａと、上部が開口しており下方の基台１１に向かって底部５ｃまで所望長さに渡り先細りする逆さ円錐台の形状をなす円錐壁５ｂと、底部５ｃの略中央から下方に突き出し円錐壁５ｂの内外を連通する所望半径の円筒部５ｄと、を有している。これら円錐外壁５を構成する各部位は、たとえば、ステンレス鋼板などのレーザ切断と曲げ加工と溶接により形成することができる。ステンレス鋼板以外の金属板や合成樹脂によって円錐外壁５が形成されていてもよい。好ましい一例として、フランジ５ａは、中心側に段部を介して所定寸法（後述するフランジ３ａの厚みと略同じ寸法）薄くなった環状凹部５ａａを備えている。エア供給ノズル６は、圧縮エア供給装置１０１から受けた圧縮エアＡを後述するエア充満室９に供給するために用いられる。

【0012】

（円錐内壁の構造）
円錐内壁３は、水平環状のフランジ３ａと、上部が開口しており下方に向かって先細りする円錐壁３ｂと、円錐壁３ｂの下端から下方に突き出し円錐内壁３の内外を連通する円筒部３ｃと、を有している。円筒内壁３は、円錐外壁５の中に全体がすっぽりと差し入れできる形態に形成されている。差し入れた際の円錐内壁３は円錐外壁５内に収まり、同じくフランジ３ａはフランジ５ａの環状凹部５ａａに遊びが少なく収まるようになっている。フランジ３ａの環状凹部５ａａへの遊びの少ない収まりと円筒部３ｃの円筒部５ｄへの挿入により、円錐内壁３が円錐外壁５の中に安定して設置される。この設置を念のため補強したいのであれば、環状凹部５ａａに収まったフランジ３ａをネジのような固定部材（図示を省略）によってフランジ５ａに補強固定するとよい。

【0013】

（円錐内壁の構成素材）
円錐内壁３は、溶接部位（後述）などを除いた全体が、微多孔性材によって構成されている。微多孔性材は、円錐内壁３と円錐外壁５との間に画定された空間であってパッキン８並びにＯリング１０によって気密が保たれるエア充満室９に供給された圧縮エアＡを圧力通過させ（図３、矢印の破線部分は通過を示す）、やがて円錐内壁３内にある粉体Ｐ内を圧縮エアＡが通り抜けることで流動化させ、これにより粉体Ｐのブリッジなどを防ぐことを可能とする。本実施形態の微多孔性材は、ポリエチレンのような合成樹脂ではなく、金属製の微多孔性層（金属薄板）を数層～２０層ほどに積層したものを用いている。金属性の微多孔性層を採用したのは、ポリエチレン製の内壁を用いた場合などに生じる摩耗や異物の発生などの不具合を解消することができるからである。

【0014】

それぞれの微多孔性層には、好ましい態様として、厚み方向に貫通する孔径５０μｍ～２００μｍ程度の微細孔が、孔径に応じて例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度の間隔で形成されている。本実施形態で用いた微多孔性層のそれぞれは、例えば厚みが２５μｍ～１００μｍ程度のものであり、圧縮エアＡのための全体貫通のために孔径や孔位置などを調整しつつ１３層に積層している。より具体的には、一例としての微多孔性材は、厚みが２５μｍの微多孔性層を３層と厚みが１００μｍの微多孔性層を１０層重ね合わせて構成されている。一般に、各微多孔性層に微細孔を設ける際には、微細孔の孔径をより小さくするには微多孔性層の厚さを小さくすることが望まれる。他方で、円錐内壁３を形成するには、必要な機械的強度や加工性の観点から、ある程度の板厚が必要となる。このため、本実施形態では微多孔性層を複数層に重ねた微多孔性材を用いて円錐内壁３を形成している。

【0015】

微多孔性層の有する各微細孔の孔径について、好ましい設定の一例を説明する。図４に示すように、たとえば粉体Ｐに一番近い微多孔性層３ｍ１の貫通孔３ｈ１の孔径を一番小さい７０μｍとし、粉体Ｐから一番遠い微多孔性層３ｍｎ（本実施形態では１３番目）の貫通孔３ｈｎの孔径を一番大きい２００μｍに、それぞれ設定することができる。その上で微多孔性層３ｍｎから微多孔性層３ｍ１に向かって隣り合わせ順に孔径を小さく若しくは同じく設定してある。つまり、微多孔性層３ｍ４の貫通孔３ｍｈの孔径より微多孔性層３ｍ３の貫通孔３ｍｈの孔径を小さく、また、微多孔性層３ｍ３の貫通孔３ｍｈの孔径を微多孔性層３ｍ２の貫通孔３ｍｈの孔径と同じく設定してある。

【0016】

別言すれば、微多孔性材は、円錐内壁３の内側（粉体Ｐが収容される側）、すなわちエア充満室９と接しない側の面（第２面）に配置された微多孔性層の微細孔の孔径が相対的に小さく、円錐内壁３の外側、すなわちエア充満室９に接する側の面（第１面）における微多孔性層の微細孔の孔径が相対的に大きくなるように構成されている。円錐内壁３において最も内側の微多孔性層の微細孔と最も外側の微多孔性層の微細孔との間は、図４に例示するように段階的に孔径が狭まっていてもよいし、連続的に孔径が狭まっていてもよい。また、孔径は、第１面と第２面との間で略一定であってもよい。

【0017】

微細孔の孔径を上記のように設定したのは、粉体Ｐに一番近い貫通孔３ｈ１の孔径は粉体Ｐの粒径より小さい必要がある一方、圧縮エアＡを注入し易くするため一番遠い貫通孔３ｈｎを大きくすることが好ましいからである。なお、圧縮エアＡの流通に差し支えない範囲であれば、組み合わせは上記以外であってもよい。

【0018】

（円錐内壁の製造方法）
図５および図６を参照しながら円錐内壁の製造方法について説明する。まず、扇形環片５３を用意する。例えば、適宜厚さの金属薄板に対して扇形環片５３に対応する範囲にフォトエッチングで微細な貫通孔を多数形成し、それらの各金属薄板の貫通孔同士を位置合わせしながら所定枚数（本実施形態では１３枚）を重ね、拡散結合技術を用いて各薄板同士を接合させることで微多孔性材５１を得る。そして、図６（ａ）に示すように、微多孔性材５１から扇形環片５３を切り出す（ステップＳ１）。扇形環とは、扇形から半径の小さな扇形を抜いた形状であり、円錐内壁３を形成する部位である。切り出しは、たとえばプレスで行うと効率がよい。次に扇形環片５３を、たとえばロールプレスなどで丸めて端部５３ａと端部５３ｂ同士を突き合わせる（ステップＳ３）。

【0019】

次に、図６（ｂ）に示すように、端部５３ａと端部５３ｂ同士を突き合わせてそれらを溶接して互いに固定するとともに（ステップＳ５）、円錐内壁３に別途製造したフランジ３ａと円筒部３ｃを、それぞれ円錐内壁３の上部と下部に溶接固定する（ステップＳ７）。上記以外にも必要な部位があるなら、この工程において円錐内壁３に溶接固定しておくとよい。

【0020】

この段階で円錐内壁３の大凡の形が形成される。このため以下では、扇形環片５３と円錐内壁３それぞれの部材番号を「５３（３）」のように併記する。なお、溶接部位は金属溶融によりエアレーションできない部位であるが、扇型環片５３（すなわち、円錐内壁３）全体に比べると面積的に僅かであり周辺に噴出した圧縮エアＡによって十分にカバーされる。このことから円錐内壁３全体が微多孔性材によって実質的構成されていると見做すことができる。

【0021】

次に、図６（ｃ）に示すように、円錐内壁３の内壁を電解研磨する（ステップＳ９）。ここでは、フランジ３ａと円筒部３ｃの溶接固定を終えた円錐内壁３に対して、この円錐内壁３の内壁と対向するようにして円錐内壁３の中に作用電極１０５を配置し、これら円錐内壁３と作用電極１０５を電解研磨液Ｒに浸漬させる。その上で、円錐内壁３をプラス側に、作用電極１０５をマイナス側にして直流電流を流すと作用電極１０５と対向する部位が溶解して研磨効果が得られる。つまり磨きのかかった円錐内壁３の内壁の表面が得られ、露出面の円滑性が高まる。これによって、収容した粉体Ｐの円筒部３ｃに向かう滑りがよくなる。換言すると、エアレーションの効果を補助的に高めて粉体Ｐのブリッジなどを効果的防止する。滑りを良くするということは、粉体Ｐとの衝突や摺動による負荷が減ることでもあるから、その分、円錐内壁３の内壁（露出面）が摩耗しづらくなる、という効果も得られる。作用電極１０５の形状的な特徴については、後ほど改めて説明する。

【0022】

製造工程の最後は、電解研磨液Ｒから円錐内壁３（固定されたフランジ３ａや円筒部３ｃも一緒）を取り出す。この取出工程は、必要であるなら、取り出した円錐内壁３を洗浄液で洗浄した後、乾燥させる工程をも含む概念である（ステップＳ１１）。以上により、円錐内壁３（供給用ホッパー１）の製造を完了する。

【0023】

（作用電極の形状）
電解研磨に用いる作用電極１０５の構成について図７を用いて説明する。研磨工程で使用する作用電極１０５は、図示のように円錐内壁３から略一定距離で配置された電極面を有する円錐台電極であることが好ましい。このような作用電極１０５は、たとえば、銅板やステンレス板のような金属板を、たとえば円錐内壁３の製造における切り出し工程、丸め工程、そして形成工程と同一もしくは類似の工程を経て形成することができる。

【0024】

円錐台電極１０５は、その中心線が図７に示す円錐内壁３の中心線Ｌｃと略一致するように配置される（すなわち、同心配置する）。そして、円錐台電極１０５は、その外壁と円錐内壁３の内壁との距離Ｄが周方向に略一定（遊びに基づく誤差を含む）となるように
に構成される。また、円錐台電極１０５は、その母線Ｌｔが円錐内壁３の母線Ｌｗと同じ若しくは長くなるように設定されていることが好ましい。

【0025】

まず距離Ｄを周方向略一定としたことにより、円錐内壁３の内壁の何れの個所においても作用電極１０５と円錐内壁３の内壁とが略等距離（同条件）で対向することになる。この結果、円錐内壁３の内壁全体の表面がより均質に研磨され、非均一な表面と比べて円滑性が高まるからである。また、母線Ｌｔが円錐内壁３の母線Ｌｗと同じ若しくは長くなるように設定することで、円錐内壁３の内壁全体を余すことなく作用電極１０５と対向させて当該内壁の全体を漏れなく研磨することができる。

【0026】

以上のような実施形態によれば、微多孔性層を摩耗しづらく洗浄しやすいものとすることで、使い勝手のよい供給用ホッパーを提供することが可能となる。詳細には、たとえば高密度ポリエチレン樹脂などを用いて円錐内壁を構成した場合には摩耗による異物混入が懸念され、また洗浄性にも劣る。また、焼結金網などを用いて円錐内壁を構成した場合には、金網の目に入り込んだ粉体の洗浄が確実にできたか不明確となりやすい。これらに対して本実施形態では、微多孔性材を用いて円錐内壁を構成していることで上記の不都合を解決し得る。

【0027】

また、円錐内壁に対して円錐台電極を用いた電解研磨を施した場合には、円錐内壁の表面（露出面）が全体に渡り均一平滑に研磨される結果、収容した粉体が円筒部に向かって滑りやすくなるので、エアレーションの効果を補助的もしくは相互作用的に高めることができる。その結果、粉体のブリッジ等を有効に切り崩すことがきるし、円錐内壁の摩耗に起因する貫通孔の目詰まりを有効防止することができる。加えて、洗浄も容易になる。つまり、使い勝手のよい供給用ホッパーを提供することができる。

【0028】

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。たとえば、供給用ホッパー１の用途によっては上記した製造工程において電解研磨の工程を省略してもよい。また、上記した実施形態では複数層の微多孔性層を有する微多孔性材を用いて円錐内壁３を形成していたが、用途に応じた機械的強度や加工性を得られるのであれば単層の微多孔性材を用いて円錐内壁３を形成してもよい。

【符号の説明】

【0029】

１：供給用ホッパー、３：円錐内壁、３ａ：フランジ、３ｂ：円錐壁、３ｃ：円筒部、３ｍ１～３ｍｎ：微多孔性層、３ｈ１～３ｈｎ：貫通孔、５：円錐外壁、５ａ：フランジ、５ａａ：環状凹部、５ｂ：円錐壁、５ｃ：底部、５ｄ：円筒部、６：エア供給ノズル、９：エア充満室、１１：基台、５１：微多孔性材、５３：扇形環片、１０１：圧縮エア供給装置、１０３：電解研磨液槽、１０５：作用電極、Ａ：圧縮エア、Ｐ：粉体、Ｒ：電解研磨液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-11-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体を直接収容する円錐内壁と、
当該円錐内壁の全周を囲む円錐外壁と、
を備え、
当該円錐内壁と当該円錐外壁との間には、エア供給孔を介して供給された圧縮エアを充
満させるためのエア充満室が形成されており、
当該円錐内壁の少なくとも一部が、当該エア充満室に供給された圧縮エアを透過させて
当該円錐内壁内の粉体に対してエアレーションを行うための微多孔性材によって構成され
ており、
前記微多孔性材は、金属によって構成されており、層厚方向に貫通する複数の貫通孔を
有するものであり、
前記微多孔性材は、前記エア充満室と接する側の第１面と当該エア充満室に接しない側
の第２面とを有しており、
前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第２面での孔径よりも前記第１面での孔径のほう
が大きく設定されている、
粉体供給用ホッパー。

【請求項2】

前記微多孔性材は、積層された複数の微多孔性層を含んで構成されている、
請求項１に記載の粉体供給用ホッパー。

【請求項3】

前記複数の微多孔性層のそれぞれは金属薄板によって構成されている、
請求項２に記載の粉体供給用ホッパー。

【請求項4】

前記微多孔性材の内側面は、略全体が電解研磨によって形成された平滑電解研磨面であ
る、
請求項１記載の粉体供給用ホッパー。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本開示に係る一態様の粉体供給用ホッパーは、
粉体を直接収容する円錐内壁と、
当該円錐内壁の全周を囲む円錐外壁と、
を備え、
当該円錐内壁と当該円錐外壁との間には、エア供給孔を介して供給された圧縮エアを充
満させるためのエア充満室が形成されており、
当該円錐内壁の少なくとも一部が、当該エア充満室に供給された圧縮エアを透過させて
当該円錐内壁内の粉体に対してエアレーションを行うための微多孔性材によって構成され
ており、
前記微多孔性材は、金属によって構成されており、層厚方向に貫通する複数の貫通孔を
有するものであり、
前記微多孔性材は、前記エア充満室と接する側の第１面と当該エア充満室に接しない側
の第２面とを有しており、
前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第２面での孔径よりも前記第１面での孔径のほう
が大きく設定されている、
粉体供給用ホッパーである。