JPH04225856A - 粉体供給ホッパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉体供給ホッパーに係わ
り、特に粒子分布と密度が実質的に均一である空気連行
の微細粉体材料を作る流動床を具備する粉体供給ホッパ
ーに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電式粉体被覆システムには粉体供給ホ
ッパーが広く使用され、この粉体供給ホッパーは空気連
行微細粉体材料を粉体スプレ・ブースに配置されたスプ
レガンに給送し、このスプレガンによって、ブースを通
って移送される種々の物品に粉体被覆材を塗布する。こ
の種の粉体供給ホッパーはハウジングを有し、このハウ
ジングの中空内部には底端近傍に多孔の流動化板が取付
けられている。この多孔板は微細粉体材料を支持し、こ
の微細粉体材料は、多孔板を通過して上昇する加圧空気
流によって流動化され、即ち空気に連行される。加圧空
気の上昇流は、ハウジング内部に空気連行微細粉体材料
流の塊、即ち流動床を生成し、その後にこの空気連行微
細粉体材料は、一個以上の粉体供給ホッパーに接続され
た粉体ポンプによって粉体スプレガンに送られる。

【０００３】微細粉体材料を物品にうまく被覆する為に
は、空気連行微細粉体材料はその密度を均一にしかつ粒
子サイズ分布を一様にしてから、粉体スプレガンに給送
しなければならない。尚、本明細書で使用する用語「密
度」は粉体対空気の比、即ち相対混合比であり、用語「
粒子分布」は粉体供給ホッパーの流動床内での種々のサ
イズの粉体粒子の分散である。多くの粉体供給ホッパー
の設計の際の数々の問題により、流動床内の密度が均一
にならず、また粉体分布が一様にならず、この為、対象
物品への被覆が望み通りにならないといったことが起こ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】多くの粉体供給ホッパ
ーの問題の一つは、多孔の流動化板の上の粉体材料内に
空気の安定した「煙突」形状のチャンネル（通路）が発
生してしまうことである。これらの煙突又は円筒体の形
成の為に、多孔板を貫通した空気流はこのような煙突を
流れがちになり、粉体の蓄積した周囲領域には流れ難く
なる。この結果、多孔板上の粉体材料の流動化が低下又
はストップし、多孔板上の流動床内の空気連行微細粉体
の塊は密度も粒子分布も非常に非均一になってしまう。

【０００５】多くの粉体供給ホッパーの別の問題は、流
動床内において粒子が層を形成してしまうことである。 この層化は、多孔板を通過した加圧空気の上昇流の速度
が多孔板の表面全体にわたってほぼ一様となる場合に発
生する。このような分布速度によって、比較的大径の粉
体粒子が流動床の底、即ち多孔板の近傍に集まり、流動
床内において多孔板から離れるにつれて径の小さい粒子
が集中してくる。このような状態で層化流動床から取り
出された空気連行微細粉体材料流は、望ましい粒子サイ
ズ分布にならず、従って物品の被覆品位が低下する。

【０００６】そこで、多孔板に空気煙突、即ち円筒体が
生成するのを減少し、かつ粉体供給ホッパーの流動床内
に粒子寸法に従って層化が発生するのを減少しようとす
る試みがこれまで色々なされて来たが、しかしながら、
空気分布チャンネルやマニホールドやその他の構成を付
加する解決策は、かなり高価となり、また粉体材料の種
々の変換を困難にし、更に多孔の流動化板を通過する空
気の中に高速流の局所的領域、即ち「ホットスポット」
が生じがちになることが判明した。このホットスポット
の発生は、超高速の空気流がホッパー内に残存すべき約
１５ミクロン未満のサイズの微粒子、即ち小さな粒子を
運び出してしまうという問題を惹起する。更に、この高
速空気領域、即ちホットスポットは、「沸騰」動作、即
ち微細粉体材料内での空気泡の発生を引き出すことがあ
り、このような空気泡によって、非均質な流動化領域が
局所的に発生し、この為に、粉体ポンプに送られる空気
連行微細粉体材料流が不安定になる。

【０００７】そこで、本発明の諸目的は、空気連行微細
粉体材料をその密度及び粒子分布が均一になるように収
容し、高速空気流が局所的に生成されることを回避し、
流動化板の上記局所領域から微粒子の流出を減少し、か
つ空気消費を減少する粉体供給ホッパーを提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの目的は以下の構
成の粉体供給ホッパーによって達成される。即ちこの粉
体供給ホッパーは上部ハウジングと下部ハウジングとを
具備し、この上部ハウジングは中空内部を形成する外壁
を有し、下部ハウジングは流動化空気室、即ち空気プレ
ナムを有する。上部ハウジングの底には多孔の流動化板
が取付けられ、この流動化板は微細粉体材料を支持する
ことができるように構成されている。加圧空気は、空気
室に導入され、多孔の流動化板を貫通して上昇して微細
粉体材料を空気中に連行して搬送し、上部ハウジング内
に流動床を作る。この流動床内での微細粉体材料の流動
化を促進する為に、邪魔板が多孔板の下方であって、空
気室に導入された加圧空気の流通路中に取付けられてい
る。また、多孔板の真上には、複数本の撹拌羽根又は櫂
状棒が配置され、これらの撹拌羽根は多孔板の上面に対
して回転可能である。

【０００９】本発明は、粉体供給ホッパーの上部ハウジ
ングの流動床内であって多孔の流動化板の上面にタービ
ュランスを発生させるという概念に基づくものである。 このタービュランスの目的は、流動床内の粉体全体につ
いて密度、即ち粉体対空気の比を均一としかつ種々のサ
イズの粒子を一様に混合することである。この結果、実
質的に均一な空気連行微細粉体流を粉体供給ホッパーの
流動床から吸い出すことができ、これによって粉体スプ
レブース内の物体にうまく被覆することができる。

【００１０】本発明の一態様にあっては粉体供給ホッパ
ーの流動床内のタービュランスは、多孔流動化板の下方
の空気流動化室、即ちプレナム内に邪魔板を設置するこ
とによって発生される。現時点での好適実施例では、こ
の邪魔板は実質的に平坦な矩形の板であって、この矩形
の板は、ハウジングの壁に接続された矩形の多孔流動化
板の下方に離間されている。加圧空気は空気流動化室、
即ちプレナム内に導入された後、多孔板に向けて上方に
放出されるが、上記邪魔板はこの加圧空気の上昇流の流
路中に直接配置される。邪魔板の縦横寸法は多孔板及び
ハウジングの壁よりも小さいので、邪魔板の外周部と粉
体供給ホッパーの下部ハウジングの外壁との間には空間
、即ち間隙が生ずる。別の実施例では、多孔板と邪魔板
は共に円形形状であり、円筒形状ハウジングの粉体供給
ホッパーに使用される。この場合には、邪魔板の外周部
とハウジングの壁との間に形成される間隙は環状になる
。

【００１１】邪魔板は、いずれの実施例にあっても流動
化空気の上昇流を偏向し、これによって、空気流の一部
が比較的高速で多孔板の外周部を通過し、空気流の残部
が外周部から中心までの多孔板を、徐々に減少した速度
で貫通する。従って、流動化空気は、その速度が多孔板
の外周部で最高となり、かつ多孔板の中心に向かって漸
減するような速度分布が多孔板の真上の領域に生成され
る。

【００１２】現時点での好適実施例では、多孔板の上方
領域における流動化空気の速度分布の均一化を助長する
構造体が設置される。邪魔板の下方の空気室、即ちプレ
ナム内に複数本の空気ノズルが配置され、これらの空気
ノズルはノズル調整構造体に取付けられる。このノズル
調整構造体は、空気ノズルの横方向位置と鉛直方向位置
と角度方向位置とを邪魔板の底面に対して調整すること
ができる。各空気ノズルはマニホールド内に保持された
空気弁に接続され、これらの空気弁は各空気ノズルに流
れる空気流を制御する。

【００１３】矩形邪魔板と矩形多孔板とを用いる本発明
実施例にあっては、４本の空気ノズルを邪魔板の中心か
ら等距離、離して配置することが好ましい。また円形の
邪魔板と円形の多孔板とを使用する実施例にあっては、
６本の空気ノズルを使用し、これらの空気ノズルをほぼ
６０°間隔とし、かつ邪魔板の中心から等しい半径方向
距離に配置することが望ましい。

【００１４】各実施例による多孔板の上方での上述の空
気速度分布は、上部ハウジングの流動床内に空気連行粉
体の循環流を作り出し、空気連行粉体流は上部ハウジン
グの外壁に沿って上昇した後に内方向に向い多孔流動化
板の中心の方に降下する。このような流動化空気の循環
流は、多孔板の外周部とその中心部との間での空気連行
微細粉体材料の密度差によって、発生する。空気流量及
び空気速度は、外周部の方が大きいので、密度、即ち粉
体対空気の比は多孔板の外周部の方が中心部よりも小さ
くなる。この結果、空気と粉体との自然流（ｎａｔｕｒ
ａｌ　ｆｌｏｗ）が、多孔板の中心からその外周部への
、即ち高密度から低密度への方向に発生し、これによっ
て、空気連行微細粉体材料が上部ハウジングの外壁から
上部ハウジングの内部に向かって流れる循環流を流動床
内に惹起する。

【００１５】上述した空気速度分布の利点の一つは、多
孔板上での空気のチャンネル形成、即ち空気が円柱状又
は円筒状に集中した領域の生成を実質的に避けることが
でき、これによって、多孔板の上面全体にわたって流動
化が一層均一化される。別の利点は、流動床内の空気連
行微細粉体材料がより一様に混合されるので、粒子サイ
ズに応じた微細粉体材料の層化が低減される。

【００１６】本発明の邪魔板は、微細粉体材料を流動化
するのに必要な流動化空気の量を低減でき、これにより
運転コストを削減できることが判明した。このような、
多孔板を通過する加圧空気の流量及び速度の低減は、流
動床からの微粒子の流出を実質的に防止できるという効
果もある。尚、この「微粒子」とは、直径が約１５ミク
ロン未満の粉体粒子であり、このような微粒子は、多孔
板の所に又はその近傍に滞留していない場合にはその軽
量及びその大きさの為に以下のような種々の問題を惹起
する。即ち、微粒子は粉体供給ホッパーから通気管を介
して外部に流出することがあり、また粉体スプレブース
の粉体回収ユニット内のフィルタをしばしば詰まらせて
しまう。多孔の流動化板を通過する流動化空気の速度を
小さくすることによって、通気管を介しての微粒子の流
出、又は粉体スプレブースへの微粒子の流出は実質的に
防止される。

【００１７】本発明の現時点での好適実施例によると、
多孔の流動化板の上に空気集中チャンネル又は円筒領域
が生成されるのを抑制又は回避する構造体が設置される
。現時点での好適実施例では、一枚以上の撹拌羽根又は
櫂状棒が、粉体供給ホッパーの底から多孔の流動化板を
貫通して上方に延在する軸に保持される。この軸は、粉
体供給ホッパーの底に保持されたモータによって駆動さ
れ、この駆動により撹拌羽根を回転し、流動化板の真上
にタービュランスを生成し、このタービュランスによっ
て流動化板の上方での空気チャンネルの発生を防止又は
抑制する。

【００１８】上記モータと撹拌羽根を回転する軸の軸受
とは、粉体供給ホッパーの下部ハウジングの底部内にお
いて、流動床から実質的に隔離されている。この隔離は
、粉体供給ホッパーの上部ハウジングの上面又はキャッ
プ全体に粉体ポンプや空気供給ラインを効率的かつ有機
的な形で取付けることができるという利点をもたらす。 更に、上記モータや軸が粉体供給ホッパーの基部に保持
された状態のままで、キャップを容易に取り外すことが
でき、これによって粉体ポンプや粉体供給ホッパーの上
部ハウジングの内部を洗浄したり保守点検することがで
きる。

【００１９】

【実施例】図１乃至図３は、粉体供給ホッパー１０の一
実施例を示したもので、この粉体供給ホッパー１０は上
部ハウジング１２と下部ハウジング１４とを具備してい
る。この下部ハウジング１４の上端にはフランジ１６が
形成され、このフランジ１６には上部ハウジング１２の
基部が取付けられていると共に多孔性の流動化板１８が
支持されている。

【００２０】上部ハウジング１２は形状が矩形であり、
４枚の外壁２０（図にはそのうちの２枚のみ示されてい
る。）を有する。これらの外壁２０によって中空内部が
構成され、この中空内部は多孔板１８の上方に流動床２
２を形成している。上部ハウジング１２の上面はキャッ
プ２４によって閉止されている。このキャップ２４は上
部ハウジング１２の外壁２０に封止係合されている。現
時点での好適実施例では、キャップ２４には多数の粉体
ポンプ２６（その内の一つが図示されている。）が取付
けられ、各ポンプ２６は入口２８を有し、この入口２８
は吸引管３０に接続されている。吸引管３０は上部ハウ
ジング１２内部の流動床２２内に延在している。各ポン
プ２６には空気ライン３２，３３を介して加圧空気が供
給され、これらの空気ライン３２，３３はマニホールド
３４に接続され、このマニホールド３４は鉛直支柱３５
によってキャップ２４上に支持されている。各粉体ポン
プ２６は空気連行の微細粉体材料流を引き出し、この粉
体材料流を出口ライン３６を介して粉体スプレガン（不
図示）に送出する。キャップ２４には通気管３７が取付
けられ、この通気管３７は上部ハウジング１２の内部を
通気する。なお、粉体ポンプ２６の詳細な構造や作用は
本発明の一部をも構成するものではなく、これについて
は本願発明の譲受人が所有する米国特許第４，５８６，
８５４号と第４，６１５，６４９号に開示されている。 これらの開示はこの引用によって本明細書の一部を構成
するものである。

【００２１】図１及び図２の実施例では、下部ハウジン
グ１４も形状が矩形であり、４枚の外壁４０を有する。 これらの外壁４０は、ほぼ中央点において分割板４２に
交差し、この分割板４２によって多孔板１８の下方に流
動化空気室、即ちプレナム４４を作ると共に分割板４２
の下方にモータ室４６を作る。好ましくは、分割板４２
はプレナム４４とモータ室４６の交点に形成された座４
８内に支持される。

【００２２】下部ハウジング１４の外壁４０には、また
支持板５０も取付けられており、この支持板５０は多孔
板１８の下面５４と支持板５０との間に延在した軸ハウ
ジング５２を保持している。この軸ハウジング５２は駆
動軸５６を取り囲んでおり、この駆動軸５６はその上端
と下端において、軸受ハウジング６０内の軸受５８によ
って回転可能に支持されている。駆動軸５６の上端は取
付部６２を有し、この取付部６２は、多孔板１８の上面
６６のすぐ上の位置に一枚以上の撹拌羽根又は櫂状棒６
４を支持している。駆動軸５６は減速機７０を介して空
気モータ６８に連結され、この空気モータ６８と減速機
７０は共に分割板４２に保持されている。空気モータ６
８が作動すると、軸５６が回転され、この軸５６は撹拌
羽根６４を多孔板１８の上面６６に対して回転させる。 これによって、後に詳述するように、板１８の上面６６
にタービュランス（攪流）を発生し、上面６６の上方で
の空気集中チャンネルの生成を防止する。

【００２３】プレナム４４内には軸ハウジング５２の外
面に取付部７２が固着され、この取付部７２は、多孔板
１８の下面５４の下方位置に、平坦な矩形の邪魔板（バ
ッフルプレート）７４を支持している。現時点での好適
実施例では、邪魔板７４は、多孔板１８の下面５４から
或る距離７５だけ離れており、その外周部は下部ハウジ
ング１４の外壁４０から或る距離７６だけ離れている。

【００２４】加圧空気流が邪魔板７４の下方のプレナム
４４内に導入され、邪魔板７４はこの加圧空気流の通路
中に位置している。図２及び図３において、４個の空気
ノズル７８ａ〜７８ｄの各々は邪魔板７４の底面の方に
向いた放出出口８０を有し、加圧空気を矩形邪魔板７４
の底面に向けて放出する。各空気ノズル７８ａ〜７８ｄ
はオネジが刻設され、メネジの刻設されたエルボ８２に
螺合されている。各空気ノズル７８ａ〜７８ｄは止めナ
ット８３によってエルボ８２の所定位置に固定されてい
る。各ネジ付エルボ８２は供給パイプ８４ａ〜８４ｄの
一つに接続され、これらの供給パイプ８４ａ〜８４ｄは
下部ハウジング１４の外壁４０からプレナム４４の内部
に延在している。図２に示したように４個の空気ノズル
７８ａ〜７８ｄは、中央の邪魔板７４を貫通した軸５６
から互いに等距離だけ離間し、２本の対角線７９ａ，７
９ｂのうちの一本の上に位置している。尚、対角線７９
ａ，７９ｂは邪魔板７４の対向する隅部を結び、かつ軸
５６の中心で交差している。図２参照。

【００２５】加圧空気流は、邪魔板７４の底に向かって
流出した後に、多孔板１８の上面６６の真上に流れる。 この加圧空気流を所望の一様流とする為に、空気ノズル
７８ａ〜７８ｄに調整手段が二つ設けられている。即ち
、気学的調整手段と機械的調整手段である。この気学的
調整手段では、図２に示されたように空気ノズル７８ａ
〜７８ｄに接続された供給パイプ８４ａ〜８４ｄが供給
ライン８８を介してマニホールド８６に接続されている
。各空気ノズル７８ａ〜７８ｄには、適宜の市販のソレ
ノイド弁の如き空気弁９０が夫々設置され、これらの空
気弁９０は夫々の供給ライン８８中に設けられている。 加圧空気流は、空気源９２に接続されたマニホールド８
６から各弁９０に流れる。これらの弁９０の動作は適宜
の市販のコントローラ９４によって制御される。このコ
ントローラ９４からの信号に応じて、弁９０は作動し、
各空気ノズル７８ａ〜７８ｄ及び邪魔板７４へ流れる空
気流量を制御する。

【００２６】空気ノズル７８ａ〜７８ｄの機械的調整は
、図３に示した構造体によって行われる。上述のように
、各空気ノズル７８ａ〜７８ｄは、夫々供給パイプ８４
ａ〜８４ｄの内端のところで、メネジ付のエルボ８２に
接続されている。邪魔板７４の底面に対する、空気ノズ
ル７８ａ〜７８ｄの「Ｚ」方向の鉛直調整は、止めナッ
ト８３を緩めてから、エルボ８２に螺合しているオネジ
付の空気ノズル７８ａ〜７８ｄを所望の量だけ回転する
。この後に、止めナット８３を再びエルボに係合させる
ことによってノズル７８ａ〜７８ｄが所定の位置に保持
される。

【００２７】空気ノズル７８ａ〜７８ｄの位置は、邪魔
板７４に対して横方向と角度方向にも調整可能であり、
この調整は下部ハウジング１４の外壁４０に設けられた
構造体によって行われる。図３に実線で示したように、
各供給パイプ８４ａ〜８４ｄはプレナム４４から、下部
ハウジング１４の壁４０に形成された細長開口９６を通
って、外方へ延在している。取付板９８には各隅にスロ
ット１００が穿設され、この取付板９８は各細長開口９
６を覆うように壁４０に接続されている。取付板９８は
各隅部スロット１００の所のボルト１０２とナット１０
４とによって壁４０に固着され、取付板９８と壁４０と
の間にはゴムのガスケット１０６が介在されその間をシ
ールしている。各取付板９８には、壁４０の細長開口９
６に一致する開口が形成され、各供給パイプ８４ａ〜８
４ｄの外方端は、この取付板９８の開口を貫通し、それ
からスリーブ１０８内に挿通している。このスリーブ１
０８は、板９８に溶接又はろう付けによって固着されて
おり、内部摺動シール１１０と止めネジ１１２とを具備
する。この内部摺動シール１１０は供給パイプ８４ａ〜
８４ｄに係合しその間をシールし、また止めネジ１１２
は供給パイプ８４ａ〜８４ｄに当接してそれを壁４０に
対して所定位置に固定する。

【００２８】各供給パイプ８４ａ〜８４ｄの位置調整及
びそれに伴う空気ノズル７８ａ〜７８ｄの位置調整は、
次のように行われる。各供給パイプ８４ａ〜８４ｄとそ
れに関連する空気ノズル７８ａ〜７８ｄは夫々、図３に
示した「Ｘ」方向に移動可能であり、この移動はまず止
めネジ１１２を緩めて供給パイプ８４ａ〜８４ｄをスリ
ーブ１０８に沿って軸方向に移動して行われ、これによ
ってノズル７８ａ〜７８ｄは壁４０に対して接近及び離
間移動する。止めネジ１１２が緩んでいる状態で、供給
パイプ８４ａ〜８４ｄをスリーブ１０８内で回転するこ
ともでき、この回転によって、図３の矢印１０９に示し
たように邪魔板７４に対するノズル７８ａ〜７８ｄの角
度位置を調整することができる。供給パイプ８４ａ〜８
４ｄの軸方向、即ち「Ｘ」方向に垂直な図３の「Ｙ」方
向への調整は、次のように行われる。まず、取付板９８
の隅部のナット１０４を緩めて、取付板９８とスリーブ
１０８と供給パイプ８４ａ〜８４ｄとを一体としてスロ
ット９６によってＹ方向に移動させる。このようなノズ
ル７８ａ〜７８ｄの４つの機械的な位置調整、即ち「Ｚ
」方向の鉛直方向、「Ｘ」及び「Ｙ」軸に沿った横方向
、及び角度方向の調整によって、空気流は、邪魔板７４
の底面に対して所望の方向に流れる。

【００２９】図１乃至図３の実施例では、邪魔板７４に
流れる空気流を所望の形にする為に、ノズル７８ａ〜７
８ｄを４本使用している。このような図２及び図３に示
した空気ノズル７８ａ〜７８ｄの数やその配置は、横縦
比が約１．５：１を越えないような横縦寸法の邪魔板７
４については有効である。換言すると、邪魔板７４の横
がその縦の約１．５倍以下であるならば、図２及び図３
の空気ノズル７８ａ〜７８ｄの数及びその配置を使用す
ることができる。

【００３０】しかしながら、横と縦寸法比が約２：１を
越えた場合の空気ノズル形状としては図６に示したタイ
プのものを使用すべきである。図６に示したように、邪
魔板１１４は縦が横よりもずっと大きい、即ち比２：１
を越えている。この実施例では、プレナム４４内には一
本の供給パイプ１１６が配置され、この供給パイプ１１
６は邪魔板１１４の下方においてこの邪魔板１１４の長
手方向に延在している。この供給パイプ１１６には長手
方向に互いに離間された孔１１８が複数個形成され、こ
れらの孔１１８はその直径が邪魔板１１４と供給パイプ
１１６の中心からその外方縁に向かうにつれて徐々に大
径になっている。この実施例にあっては、供給源１２０
からの加圧空気は，供給パイプ１１６の中心近傍に配置
された入口１２２を介して供給パイプ１１６に導入され
、この供給パイプ１１６の中心から各孔１１８に向かっ
て外方に流れる。孔１１８の径は、供給パイプ１１６に
沿った圧力降下を考慮して、供給パイプ１１６の中心か
ら増径しているので、各孔１１８を流れる空気流は、比
較的一様になる。

【００３１】図１乃至図３に示した粉体供給ホッパー１
０の作用は以下の通りである。キャップ２４の蓋２５が
取り外され、微細粉体材料が上部ハウジング１２の多孔
板１８上に充填される。その後に、加圧空気が空気供給
源９２から各空気ノズル７８ａ〜７８ｄを介してプレナ
ム４４内に導入される。この加圧空気流は多孔板１８に
向かって上昇し、この上昇移動の途中において邪魔板７
４によって外方向に偏向されて邪魔板７４の外周囲と下
部ハウジング１４の外壁４０との間の間隙７６を通過す
る。この空気流の一部は、間隙７６から真直ぐ上昇して
多孔板１８の外周囲を通過し、空気流の残部は図１の矢
印１２４によって示したように、多孔板１８の外周囲か
ら中心に向かって流れ多孔板１８を通過する。このよう
な加圧空気の上昇流は、粉体を流動化し、即ち空気が粉
体を連行（エントレイン）して、多孔の流動化板１８の
上方に流動床２２を形成する。

【００３２】邪魔板７４の目的は、図１に矢印１２６に
よって概略的に示したように、多孔板１８を通過した加
圧空気に或る速度分布を付与することである。多孔板１
８を通過した流動化空気の流量及び速度は、多孔板１８
上方に矢印１２６の長さによって表したように、多孔板
１８の外周囲で最大であり、多孔板１８の中心に向かっ
て徐々に減少する。このように多孔板１８の外周部での
空気流量及び空気速度は中心部に比べて大きいので、多
孔板１８に沿った密度、即ち粉体対空気の比に差異が生
ずる。具体的には、多孔板１８の外周部では中央部に比
べて空気流量及び速度が大きいので、密度は逆に小さく
なる。このような密度差によって粉体は多孔板１８の中
心から多孔板１８の外周囲及び上部ハウジング１２の外
壁２０に向かって流れる。多孔板１８の中心からその外
周囲に向かって流れる空気連行微細粉体材料は、上部ハ
ウジング１２の外壁２０に沿ってキャップ２４に向かっ
て上昇する。この空気連行微細粉体材料は、流動床２２
の頂部近傍で、多孔板１８の中心に向かって落下し、そ
の空気の大部分は上部ハウジング１２の上端の通気管３
７を介して漏出する。このように、矢印１２８によって
示したような循環流が発生して、空気連行微細粉体材料
が上部ハウジング１２の壁２０に沿って上昇しその後に
上部ハウジング１２の中心及び多孔板１８に向かって降
下する。

【００３３】このような、上部ハウジング１２の流動床
２２内での空気連行微細粉体材料の循環流は、いくつか
の効果を呈する。そのうちの一つの効果は、空気連行微
細粉体材料の循環流によって多孔板１８の上表面６６に
沿った空気チャンネルの生成が低減されることである。 もしこのような空気チャンネル、即ち空気集中領域が生
成されると、これは上述したように粉体材料の流動化に
悪影響を及ぼす。また、流動床２２内での空気連行微細
粉体材料の循環流の別の効果は、粉体粒子の層化をかな
り減少又は除去することである。即ち、流動床２２内の
異なった領域に異なった寸法の粒子が集中すると言うの
ではなく、流動床２２の高さ方向の全長にわたってすべ
ての寸法の粒子がかなり均一に分布する。

【００３４】邪魔板７４が作り出す空気連行微細粉体材
料の循環流の更に別の効果は、空気の消費量を削減でき
ること、即ちプレナム４４に流入する流動化空気の流量
及び速度を低減することができることである。例えば、
この粉体供給ホッパー１０の実験例では、微細粉体材料
を充分に流動化しながら、空気消費量を１／３に減少で
きた。空気消費量の減少は運転コストを削減し、空気速
度の低減は、上述したように粉体供給ホッパー１０から
の微粒子の外部流出を低減する。

【００３５】図１乃至図３に示した本発明の実施例では
、邪魔板７４と多孔板１８の底面５４との間の距離を矩
形多孔板１８の横寸法の約１０〜１５％の範囲内とし、
かつ邪魔板７４の外周囲と下部ハウジング１４の外壁４
０との間の間隙又は間隔７６を多孔板１８の縦寸法又は
横寸法の短い方の約１５％以下とすることによって、流
動床２２内に空気連行微細粉体材料の循環流が発生する
ことが分かった。

【００３６】例 例えば、粉体供給ホッパー１０を以下の構成にした場合
に、良好な結果が得られた。 図２に示したように、多孔板１８と邪魔板７４の両方の
「縦」寸法は水平ラインとして示され、「横」寸法は鉛
直ラインとして示されている。

【００３７】タービュランスは、邪魔板７４によって作
られるものに加えて、空気モータ６８が回転駆動する撹
拌羽根６４によって多孔板１８の上面６６の真上に作ら
れるものもある。この撹拌羽根６４によるタービュラン
スは、上述した目的の為に、多孔板１８の上方での空気
チャンネルの生成を防止するのに寄与している。

【００３８】図４及び図５は、別の実施例の粉体供給ホ
ッパー２１０を示したもので、この粉体供給ホッパー２
１０は構成部品が円形形状である点を除くと、供給ホッ
パー１０の構成及び作用と実質的に同様である。この実
施例では、上部ハウジング２１２と下部ハウジング２１
４は共に円筒形状であり、多孔板２１８と邪魔板２７４
は円形形状である。邪魔板２７４と多孔板２１８との間
の距離７５は円形多孔板２１８の直径の約１０〜１５％
の範囲内であることが好ましく、また邪魔板２７４の外
周囲と下部ハウジング１４の外壁４０との間の間隙又は
間隔７６は多孔板２１８の直径の約１５％以下であるこ
とが好ましい。以下に述べる点を除き、粉体供給ホッパ
ー２１０のその他の全構成部品は粉体供給ホッパー１０
のものと同一あり、図１と同一参照数字が付されている
。

【００３９】この実施例の粉体供給ホッパー２１０は、
プレナム４４への加圧空気の導入法について、図１乃至
図３の実施例とは多少異なった空気ノズルの配置を採用
している。図５において、粉体供給ホッパー２１０は好
ましくは、６本の空気ノズル２７８ａ〜２７８ｆを具備
し、これらの空気ノズル２７８ａ〜２７８ｆはほぼ６０
°離間すると共に軸ハウジング５２から半径方向に同一
距離離間している。各空気ノズル２７８ａ〜２７８ｆは
夫々供給パイプ２８４ａ〜２８４ｆによって一つのマニ
ホールド２８６に接続されている。尚、このマニホール
ド２８６は本質的にマニホールド８６と同一である。各
供給パイプ２８４ａ〜２８４ｆには、空気流量制御弁９
０が夫々取付けられている。マニホールド２８６は空気
供給源９２とコントローラ９４とに接続され、このコン
トローラ９４は弁９０の動作を制御し、これにより空気
ノズル２７８ａ〜２７８ｆへの加圧空気の供給を制御す
る。尚、このような制御方法は図１乃至図３の実施例に
ついて説明した方法と全く同一である。

【００４０】粉体供給ホッパー２１０に関し、各空気ノ
ズル２７８ａ〜２７８ｆの鉛直方向位置と横方向位置と
角度方向位置の調整用の構造体は上述した図３のタイプ
のものを使用する。図３に想像線で示したように、ノズ
ル２７８ａ〜２７８ｆの調整構造体は、ノズル７８ａ〜
７８ｄのものと同一のものを使用してある。ただし、粉
体供給ホッパー２１０の円筒状下部ハウジング２１４に
用いた取付板２９８とゴムガスケット２０６の各々は、
下部ハウジング２１４の円筒形状表面に応じて、平坦で
なく弧状形状に定められている。上述した粉体供給ホッ
パー２１０と粉体供給ホッパー１０との形状的な差異を
除くと、両システムは、互いに同一動作であり、上述し
た同一効果を呈する。

【００４１】図７乃至図１０は、本発明の別の実施例を
示したもので、その構成及び動作は、撹拌羽根、即ち櫂
状棒６４とこの櫂状棒の回転用構造体とが省略されてい
る点を除き、上述した実施例と類似している。上述の実
施例と同一である図７乃至図１０の構造体を図７乃至図
１０にも再記してあるので、以下では詳細な説明を省略
する。

【００４２】図７及び図８において、粉体供給ホッパー
３００は、櫂状棒６４とこの櫂状棒６４の回転用構造体
との省略を除き、図４及び図５に開示したものと同様で
ある。粉体供給ホッパー３００は、円筒形状の壁３０２
を有し、この壁３０２には円形の多孔板３０４が取付け
られている。この多孔板３０４は粉体供給ホッパー３０
０を、多孔板３０４の上方の上部流動床３０８と多孔板
３０４の下方の下部流動化空気室、即ちプレナム３１０
とに分割している。ホッパー壁３０２にはブラケット３
１４によって多孔板３０４の下方位置に円形の邪魔板３
１２が取付けられている。この邪魔板３１２と多孔板３
０４との間の間隔、及び邪魔板３１２との外周囲とホッ
パー壁３０２との間の間隔は、上述した図４及び図５の
ものと同一であり、上述したように流動床３０９内にお
いて同一の空気連行粉体材料の循環流を作り出す。

【００４３】図７及び図８の実施例では、空気供給パイ
プ３１６には単一の空気ノズル３１８が取付けられ、こ
の空気ノズル３１８は邪魔板３１２の下方かつそのほぼ
中心に位置している。プレナム３１０内において邪魔板
３１２に対して空気ノズル３１８の位置を変更する為に
は、図３に示したタイプのノズル調整構造体を使用する
。

【００４４】図９及び図１０は矩形の構成部品を有する
粉体供給ホッパー３２０を示したもので、この粉体供給
ホッパー３２０は４枚の壁３２２ａ〜３２２ｄを具備し
、これらの壁３２２ａ〜３２２ｄには矩形の多孔板３２
４が取付けられ、この多孔板３２４は供給ホッパー３２
０を、多孔板３２４の上方の流動床３２８と多孔板３２
４の下方の下部流動化空気室、即ちプレナム３３０とに
分割している。このプレナム３３０内では、矩形の邪魔
板３３２がホッパー壁３２２ａ〜３２２ｄにブラケット
３３４によって取付けられている。この邪魔板３３２と
多孔板３２４との間の距離、及び邪魔板３３２の外周部
とホッパー壁３２２ａ〜３２２ｄとの間の距離は、図１
及び図２に示した実施例のものと同一である。

【００４５】好ましくは、空気供給パイプ３３６には空
気ノズル３３８がプレナム３３０内に取付けられ、この
空気ノズル３３８は邪魔板３３２の下方かつその中心に
位置している。空気ノズル３３８は空気流を邪魔板３３
２に向けて上方に放出し、この放出された空気流は、図
１及び図２を参照して説明した方法及び目的と実質的に
同一方法・目的で多孔板３２４の通過前に、偏向される
。

【００４６】図７乃至図１０に示した本発明の実施例は
、比較的小容量の粉体供給ホッパーを必要とする分野に
使用されるであろう。このような分野では、粉体供給ホ
ッパー３００と３２０の物理的寸法が図１乃至図６の実
施例に比べて小さいため、単一の空気ノズル３１８，３
３８の使用によって、空気流を望み通りに邪魔板３１１
，３３２及びその後方の多孔板３０４，３２４を通過さ
せることができる。

【００４７】以上では、好適実施例を参照して本発明を
説明したが、当業者は本発明の範囲から逸脱することな
しに、本発明の部材に種々の変更を加えたり、均等物に
置換することができるであろう。更に、本発明の開示に
従い、本発明の必須の範囲から逸脱することなしに特別
の状況や材料に種々の変更を加えることもできるであろ
う。

【００４８】例えば、流動床２２がもっと大きい場合に
は空気ノズル７８ａ〜７８ｄ又は２７８ａ〜２７８ｆの
数をもっと増すことによって、夫々邪魔板７４又は２７
４の外周部付近の空気分布をもっと均一にすることがで
きるであろう。更に、粉体材料の種類に応じて、邪魔板
と多孔板との間隔を調整し、かつ邪魔板と下部ハウジン
グとの相対的寸法を変えて、多孔板の上方の空気流の速
度分布を変えることもできる。

【００４９】上述の実施例の邪魔板に孔や周縁切欠きを
形成し、また邪魔板を下部ハウジングの壁と異なった形
状にしたり、曲面や平面にすることもできる。このよう
な邪魔板は、プレナム及び／又は多孔板の中心からオフ
セット、即ちずらすこともできる。このように邪魔板の
構成を変えたり、プレナム内での位置を変えたりするこ
とによって、多孔板に向かう加圧空気の流れ特性を望み
通りに変更することができる。

【００５０】図２及び図５において、ノズル７８ａ〜７
８ｄ又は２７８ａ〜２７８ｅに加圧空気を供給する構造
体は、必要に応じて以下のように単純化することができ
る。例えば、好適の実施例の一つでは、コントローラー
９４を削除して、市販の圧力調整器を空気供給源９２と
マニホールド８６又は２８６との間に介在させる。更に
、電気作動式のソレノイド弁９０をニードル弁のような
市販の手動操作弁に置換する。この実施例では各ニード
ル弁に供給される空気は圧力調整器によってすべて同一
とされ、各ノズル７８ａ〜７８ｄ又は２７８ａ〜２７８
ｅに供給される空気圧は、ニードル弁の手動設定によっ
て望み通りに制御される。

【００５１】従って、本発明は、本発明を実施する最良
の態様として開示された特別な実施例に限定されるもの
ではなく、添付の請求の範囲内の全実施例を包含するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】矩形の構成部品を有する本発明の粉体供給ホッ
パーの一実施例を一部断面で概略的に示した正面図。

【図２】図１のほぼ２−２線に沿った横断面図。

【図３】図１及び図２の実施例の空気ノズルの位置調整
構造体を実線で、また図４及び図５の実施例のノズル位
置調整構造体を点線で夫々示した下部ハウジング及び空
気室、即ちプレナムの部分側面図。

【図４】矩形の構成部品の代りに円形の構成部品を使用
した点を除き図１と同様の図。

【図５】図４のほぼ５−５線に沿った断面図。

【図６】本発明の別の実施例を示した図２及び図５と同
様の断面図。

【図７】撹拌羽根を省略して単一の空気ノズルを使用し
た、円形構成部品を有する本発明の別の実施例を概略的
に示した一部破断の正面図。

【図８】図７のほぼ８−８線に沿った横断面図。

【図９】撹拌羽根を省略して単一の空気ノズルを使用し
た、矩形構成部品を有する更に別の実施例を概略的に示
した一部破断の正面図。

【図１０】図９のほぼ線１０−１０に沿った断面図

【符号の説明】

１０　　粉体供給ホッパー １２　　上部ハウジング １４　　下部ハウジング １８　　多孔流動化板 ２０　　上部ハウジングの外壁 ２２　　流動床 ４０　　下部ハウジングの外壁 ４４　　プレナム ６４　　撹拌羽根 ６８　　モータ ７４　　邪魔板 ７８　　空気ノズル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中空内部を形成する外壁を有するハウ
   ジングと；上記ハウジングの上記中空内部内に上記壁に
   よって取付けられ、底面と微細粉体材料を支持できる上
   面とを有し、上記上面の上方の上記ハウジング内に流動
   床を、上記底面の下方の上記ハウジング内にプレナムを
   夫々形成する流動化板と；上記流動化板の上記底面の下
   方位置において上記プレナム内に加圧空気を導入し、こ
   の加圧空気を上記流動化板に向けて上昇させる手段と；
   外周部を有する邪魔板と；を具備し、上記邪魔板は、そ
   れ自身が上記流動化板の上記底面から所定距離だけ離間
   し、かつ上記外周部が上記ハウジングの上記外壁から所
   定距離だけ離間して両者間に空間を形成するように、上
   記流動化板に向かって流れる上記加圧空気の流通路中の
   上記プレナム内に取付けられ、上記邪魔板は、上記プレ
   ナム内に導入された上記加圧空気が上記流動化板を通過
   する前に、その加圧空気を上記ハウジングの上記外壁と
   上記邪魔板の上記外周部との間の上記空間を流通させる
   ことを特徴とする粉体供給ホッパー。
2. 【請求項２】　　中空内部を形成する壁を有するハウジ
   ングと；上記ハウジングの上記中空内部内に上記壁によ
   って取付けられ、底面と微細粉体材料を支持できる上面
   とを有し、上記上面の上方の上記ハウジング内に流動床
   を、上記底面の下方の上記ハウジング内にプレナムを夫
   々形成する流動化板と；上記流動化板の上記底面の下方
   位置において上記プレナム内に加圧空気を導入し、この
   加圧空気を上記流動化板に向けて上昇させる手段と；外
   周部を有する邪魔板と；上記流動化板の上記上面の上方
   に配置され、上記流動化板の上に支持された上記微細粉
   体材料内にタービュランスを発生させる撹拌手段と；を
   具備し、上記邪魔板は、それ自身が上記流動化板の上記
   底面から所定距離だけ離間し、かつ上記外周部が上記ハ
   ウジングの上記外壁から所定距離だけ離間して両者間に
   空間を形成するように、上記流動化板に向かって流れる
   上記加圧空気の流通路中の上記プレナム内に取付けられ
   、上記邪魔板は、上記プレナム内に導入された上記加圧
   空気が上記流動化板を通過する前に、その加圧空気を上
   記ハウジングの上記外壁と上記邪魔板の上記外周部との
   間の上記空間を流通させることを特徴とする粉体供給ホ
   ッパー。
3. 【請求項３】　　上記撹拌手段は：上記流動化板の上記
   底面の下方の上記ハウジング内に取付けられたモータと
   ；上記モータに駆動可能に接続され、上記流動化板を貫
   通して上方に延在した軸と；上記流動化板の上記上面の
   上方位置に上記軸によって保持され、上記モータの動作
   に応じて上記流動化板に対して回転可能である少なくと
   も一枚の撹拌羽根と；を具備することを特徴とする請求
   項２に記載の粉体供給ホッパー。
4. 【請求項４】　　上記ハウジングは上記プレナムの下方
   位置において上記壁に取付けられた分割板を有し、この
   分割板は、上記モータが上記プレナムと上記流動床とか
   ら夫々隔離されるように、上記モータを保持することを
   特徴とする請求項３に記載の粉体供給ホッパー。
5. 【請求項５】　　中空内部を形成する外壁を有するハウ
   ジングと；上記ハウジングの上記中空内部内に上記壁に
   よって取付けられ、底面と微細粉体材料を支持できる上
   面とを有し、上記上面の上方の上記ハウジング内に流動
   床を、上記底面の下方の上記ハウジング内にプレナムを
   夫々形成する流動化板と；加圧空気を供給する空気供給
   手段と；上記プレナム内に取付けられ、上記空気供給手
   段に接続され、加圧空気を上記流動化板の上記底面に向
   けて放出するノズル手段と；外周部を有する邪魔板と；
   を具備し、上記邪魔板は、それ自身が上記流動化板の上
   記底面から所定距離だけ離間し、かつ上記外周部が上記
   ハウジングの上記外壁から所定距離だけ離間するように
   、上記ノズル手段によって上記流動化板に向けて放出さ
   れた上記加圧空気の流路中の上記プレナム内に取付けら
   れ、上記邪魔板は、上記プレナム内に導入された上記加
   圧空気が上記流動化板を通過する前に、その加圧空気を
   上記ハウジングの上記外壁と上記邪魔板の上記外周部と
   の間の空間を流通させ、これによって、その空気速度が
   上記ハウジングの上記壁の所で最大で、上記流動化板の
   中心に向かって実質的に一様に減少する加圧空気流が上
   記流動化板の上記上面の上方に生成され、上記加圧空気
   流は、上記流動床内で空気連行の微細粉体材料の循環流
   を作り出して、上記空気連行の微細粉体材料を上記ハウ
   ジングの上記壁からその中心に向かう方向に循環させる
   ことを特徴とする粉体供給ホッパー。
6. 【請求項６】　　上記流動化板と上記邪魔板の各々は形
   状が矩形であり、上記ノズル手段は４本の空気ノズルを
   有し、これらの空気ノズルは、上記邪魔板の中心から等
   距離に位置し、かつ上記矩形邪魔板の対向する隅部間を
   対角線方向に延在して上記矩形邪魔板の中心で交差する
   線に沿って、位置していることを特徴とする請求項５に
   記載の粉体供給ホッパー。
7. 【請求項７】　　上記空気供給手段は：上記加圧空気源
   に接続されるように構成されたマニホールドと；上記空
   気ノズルの各々に接続され、上記加圧空気が流入するよ
   うに上記マニホールドに連通した空気弁と；上記空気弁
   に接続されたコントローラと；を具備し、上記コントロ
   ーラは、上記空気弁を作動して、上記空気ノズルの各々
   から放出された加圧空気の空気流量と空気速度とを制御
   することを特徴とする請求項６に記載の粉体供給ホッパ
   ー。
8. 【請求項８】　　上記ノズル手段は、加圧空気を上記邪
   魔板に向けて放出する少なくとも一本のノズルと、上記
   邪魔板に対して上記ノズルの位置を調整する手段とを有
   することを特徴とする請求項５に記載の粉体供給ホッパ
   ー。
9. 【請求項９】　　密度が実質的に一様で粒子分布が実質
   的に均一である空気連行の微細粉体材料の流動床を粉体
   供給ホッパーの内部に形成する方法であって：上記粉体
   供給ホッパーの内部に取付けられた流動化板の底面に向
   けて加圧空気流を放出する工程と；上記加圧空気流を上
   記流動化板への接触前に上記粉体供給ホッパーの壁の方
   に向けて偏向させて、上記流動化板の外周部での上記加
   圧空気流の流量と速度とを上記流動化板の中央部での流
   量と速度よりも大きくして、空気連行粉体材料の密度が
   上記流動化板の外周部で小さく上記流動化板の中央部で
   大きくなるような流動床を上記流動化板の上方に形成す
   る工程と；上記流動化板の上記外周部と上記中央部とで
   の上記空気連行粉体材料の密度差に起因した空気連行微
   細粉体材料の循環流を上記流動化板の上方の上記流動床
   内に生成する工程と；を具備し、上記空気連行微細粉体
   材料は、上記流動床内において上記粉体供給ホッパーの
   上記壁に沿って上昇し、その後に上記粉体供給ホッパー
   の中央部で降下することを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】　　密度が実質的に一様で粒子分布が実
    質的に均一である空気連行の微細粉体材料の流動床を粉
    体供給ホッパーの内部に形成する方法であって：上記粉
    体供給ホッパーの内部に取付けられた流動化板の底面に
    向けて加圧空気流を放出する工程と；上記加圧空気流を
    上記流動化板への接触前に上記粉体供給ホッパーの壁の
    方に向けて偏向させて、上記流動化板の外周部での上記
    加圧空気流の流量と速度とを上記流動化板の中央部での
    流量と速度よりも大きくして、空気連行粉体材料の密度
    が上記流動化板の外周部で小さく上記流動化板の中央部
    で大きくなるような流動床を上記流動化板の上方に形成
    する工程と；上記流動化板の上記外周部と上記中央部と
    での上記空気連行粉体材料の密度差に起因した空気連行
    微細粉体材料の循環流を上記流動化板の上方の上記流動
    床内に生成する工程と；上記流動化板の上面に対して少
    なくとも一枚の撹拌羽根を回転して、上記流動化板の上
    面にタービュランスを生起する工程と；を具備し、上記
    空気連行微細粉体材料は、上記流動床内において上記粉
    体供給ホッパーの上記壁に沿って上昇し、その後に上記
    粉体供給ホッパーの中央部に降下することを特徴とする
    方法。