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JP7616862B2 - Powder Feeding Device - Google Patents
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Description

本発明は、粉末をキャリアガスと共に供給する技術に関する。 The present invention relates to a technology for supplying powder together with a carrier gas.

直流プラズマトーチや高周波誘導熱プラズマ装置などの粉末供給源として、粉末をキャリアガスと共に供給する粉末供給装置が知られている。従来の粉末供給装置は、粉末を収容する粉末収容室と、粉末収容室に収容された粉末を攪拌する攪拌羽根と、粉末収容室に設けられた孔から落下する粉末を受ける溝を有する供給盤とを備え、供給盤の溝に入り込んだ粉末をキャリアガスの流れに乗せて供給する仕組みになっている(特許文献1~4を参照)。 A powder supplying device that supplies powder together with a carrier gas is known as a powder supply source for DC plasma torches, high-frequency induction thermal plasma devices, and the like. Conventional powder supplying devices are equipped with a powder storage chamber that stores the powder, a stirring blade that stirs the powder stored in the powder storage chamber, and a supply plate with a groove that receives powder that falls from a hole provided in the powder storage chamber, and are designed to supply the powder that falls into the groove of the supply plate by entraining it in the flow of carrier gas (see Patent Documents 1 to 4).

特開2010-65246号公報JP 2010-65246 A 特開2005-68542号公報JP 2005-68542 A 特開平5-239625号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-239625 特開平5-239627号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-239627

しかしながら、従来の粉末供給装置においては、凝集性の高い粉末を安定して供給することが難しいという課題があった。 However, conventional powder supplying devices have the problem that it is difficult to stably supply highly cohesive powder.

本発明の目的は、凝集性の高い粉末を従来よりも安定して供給することができる技術を提供することにある。 The objective of the present invention is to provide a technology that can supply highly cohesive powder more stably than ever before.

本発明は、粉末をキャリアガスと共に供給する粉末供給装置であって、粉末を収容する粉末収容室と、粉末収容室に収容された粉末を攪拌する攪拌羽根と、攪拌羽根によって攪拌された粉末を受ける溝を有する供給盤と、粉末の種類を少なくとも含む駆動条件設定情報を入力する情報入力部と、攪拌羽根を回転させる第1の駆動部と、供給盤を回転させる第2の駆動部と、情報入力部によって入力された駆動条件設定情報に応じて、第1の駆動部および第2の駆動部を制御する制御部とを備える。 The present invention is a powder supplying device that supplies powder together with a carrier gas, and includes a powder storage chamber that stores powder, a stirring blade that stirs the powder stored in the powder storage chamber, a supply plate having a groove that receives the powder stirred by the stirring blade, an information input unit that inputs drive condition setting information including at least the type of powder, a first drive unit that rotates the stirring blade, a second drive unit that rotates the supply plate, and a control unit that controls the first drive unit and the second drive unit according to the drive condition setting information input by the information input unit.

本発明によれば、凝集性の高い粉末を従来よりも安定して供給することができる。 The present invention makes it possible to supply highly cohesive powder more stably than ever before.

本発明の実施形態に係る粉末供給装置の構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a powder supplying device according to an embodiment of the present invention. 情報記憶部に記憶されたデータテーブルの一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a data table stored in an information storage unit. 堰き止め部の配置例を示す概略平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of the arrangement of the blocking portion. 堰き止め部の配置例を示す概略側断面図である。11 is a schematic cross-sectional side view showing an example of the arrangement of the blocking portion. FIG. 実験条件1に基づいて実験した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of an experiment conducted under the experimental condition 1. 実験条件2に基づいて実験した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of an experiment conducted under experimental condition 2. イットリアとフッ化イットリウムを99.1:0.1の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material obtained by mixing yttria and yttrium fluoride in a mass ratio of 99.1:0.1 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを99.5:0.5の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material obtained by mixing yttria and yttrium fluoride in a mass ratio of 99.5:0.5 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを99:1の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その1)である。FIG. 11 is a diagram (part 1) showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 99:1 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを99:1の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その2)である。FIG. 2 is a second diagram showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 99:1 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを95:5の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その1)である。FIG. 11 is a diagram (part 1) showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 95:5 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを95:5の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その2)である。FIG. 2 is a second diagram showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 95:5 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを90:10の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その1)である。FIG. 11 is a diagram (part 1) showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 90:10 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを90:10の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その2)である。FIG. 2 is a second diagram showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 90:10 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを80:20の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その1)である。FIG. 11 is a diagram (part 1) showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 80:20 is used as the powder. イットリアとフッ化イットリウムを80:20の質量比率で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図(その2)である。FIG. 2 is a second diagram showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio of 80:20 is used as the powder.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this specification and the drawings, elements having substantially the same functions or configurations are given the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.

図1は、本発明の実施形態に係る粉末供給装置の構成例を示す模式図である。
図1に示すように、粉末供給装置10は、粉末をキャリアガスと共に供給する装置である。粉末供給装置10は、粉末供給機構部12と、情報入力部14と、制御部16と、第1の駆動部18と、第2の駆動部20と、ガス供給ユニット22と、粉末供給監視部24と、を備えている。以下、各部の構成について説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a powder supplying device according to an embodiment of the present invention.
1, the powder supplying device 10 is a device that supplies powder together with a carrier gas. The powder supplying device 10 includes a powder supplying mechanism section 12, an information input section 14, a control section 16, a first driving section 18, a second driving section 20, a gas supply unit 22, and a powder supply monitoring section 24. The configuration of each section will be described below.

(粉末供給機構部)
粉末供給機構部12は、粉末30を収容する粉末収容室32と、粉末収容室32に収容された粉末30を攪拌する攪拌羽根34と、攪拌羽根34によって攪拌された粉末30を受ける溝36を有する供給盤38と、供給盤38の溝36に入り込んだ粉末30を吸引する吸引口ユニット40と、を備えている。
(Powder supply mechanism)
The powder supply mechanism 12 includes a powder storage chamber 32 for storing powder 30, an agitator blade 34 for agitating the powder 30 stored in the powder storage chamber 32, a supply plate 38 having a groove 36 for receiving the powder 30 agitated by the agitator blade 34, and a suction port unit 40 for sucking in the powder 30 that has entered the groove 36 of the supply plate 38.

粉末収容室32は、所定量の粉末30を収容可能な容積をもつ中空の容器であり、ホッパーとも呼ばれる。粉末収容室32は円筒状に形成されている。粉末収容室32の底は、攪拌羽根34によって攪拌した粉末30を供給盤38の溝36へと落とし込むために開口している。粉末30は、粉末収容室32の上部から自重落下方式で粉末収容室32に収容される。 The powder storage chamber 32 is a hollow container with a capacity capable of storing a predetermined amount of powder 30, and is also called a hopper. The powder storage chamber 32 is formed in a cylindrical shape. The bottom of the powder storage chamber 32 is open so that the powder 30 stirred by the stirring blade 34 can fall into the groove 36 of the supply plate 38. The powder 30 is stored in the powder storage chamber 32 by a gravity drop method from the top of the powder storage chamber 32.

攪拌羽根34は、粉末収容室32の底部に配置されている。攪拌羽根34は、回転ブラケット42の外面に複数取り付けられている。攪拌羽根34は、粉末収容室32に収容された粉末30を攪拌しながら、供給盤38の溝36に粉末30を充填する。回転ブラケット42は、回転シャフト46の上端部に取り付けられている。回転ブラケット42は、回転シャフト46と同心状に配置され、回転シャフト46と一体に回転する。回転シャフト46には、気密シールのための0リング60が取り付けられている。攪拌羽根34の数は、少なくとも2つであり、好ましくは4つである。4つの攪拌羽根34を設ける場合は、回転ブラケット42の外面に90度の円周ピッチで等間隔に攪拌羽根34を配置するとよい。 The stirring blade 34 is disposed at the bottom of the powder storage chamber 32. A plurality of stirring blades 34 are attached to the outer surface of the rotating bracket 42. The stirring blades 34 fill the grooves 36 of the supply plate 38 with the powder 30 while stirring the powder 30 contained in the powder storage chamber 32. The rotating bracket 42 is attached to the upper end of the rotating shaft 46. The rotating bracket 42 is arranged concentrically with the rotating shaft 46 and rotates together with the rotating shaft 46. The rotating shaft 46 is attached with an O-ring 60 for airtight sealing. The number of stirring blades 34 is at least two, and preferably four. When four stirring blades 34 are provided, it is preferable to arrange the stirring blades 34 at equal intervals at a circumferential pitch of 90 degrees on the outer surface of the rotating bracket 42.

回転ブラケット42には掻き混ぜ部材44が取り付けられている。掻き混ぜ部材44は、粉末収容室32の内部に粉末30のブリッジが形成されないよう、攪拌羽根34と共に回転することにより、粉末収容室32内の粉末30を掻き混ぜる部材である。掻き混ぜ部材44は、たとえばフッ素樹脂製の長方形の薄板によって構成され、適度な可撓性を有している。掻き混ぜ部材44は、回転ブラケット42から立ち上がるように配置されている。また、掻き混ぜ部材44は、図1の奥行き方向において、回転ブラケット42の回転中心から偏った位置に取り付けられている。 A stirring member 44 is attached to the rotating bracket 42. The stirring member 44 is a member that stirs the powder 30 in the powder storage chamber 32 by rotating together with the stirring blade 34 so as to prevent a bridge of the powder 30 from being formed inside the powder storage chamber 32. The stirring member 44 is made of a rectangular thin plate made of fluororesin, for example, and has a suitable degree of flexibility. The stirring member 44 is arranged to rise from the rotating bracket 42. The stirring member 44 is also attached at a position offset from the center of rotation of the rotating bracket 42 in the depth direction of FIG. 1.

供給盤38は、粉末収容室32から粉末30を受け取るとともに、受け取った粉末30を吸引口ユニット40へと供給する回転体である。供給盤38は、平面視円形に形成された、いわゆる円盤である。溝36は、供給盤38の上面に形成されている。溝36は、供給盤38を上方から見た場合に、供給盤38の回転中心を中心に円環状に形成されている。供給盤38は、粉末供給機構部12を上方から見た場合に、粉末収容室32と部分的に重なり合うように配置されている。これにより、供給盤38の溝36の一部は粉末収容室32内に配置され、溝36の他の部分は粉末収容室32外に配置されている。 The supply plate 38 is a rotating body that receives the powder 30 from the powder storage chamber 32 and supplies the received powder 30 to the suction port unit 40. The supply plate 38 is a so-called disk that is formed in a circular shape when viewed from above. The groove 36 is formed on the upper surface of the supply plate 38. When the supply plate 38 is viewed from above, the groove 36 is formed in an annular shape centered on the center of rotation of the supply plate 38. When the powder supply mechanism section 12 is viewed from above, the supply plate 38 is arranged so as to partially overlap with the powder storage chamber 32. As a result, a part of the groove 36 of the supply plate 38 is located inside the powder storage chamber 32, and the other part of the groove 36 is located outside the powder storage chamber 32.

溝36は、供給盤38の上面から所定の形状に凹んでいる。所定の形状は、たとえばU字形あるいはV字形である。溝36の表面には、粉末30の滑りを抑制する凹凸(図示せず)が形成されている。この凹凸は、たとえば溝36の表面を粗面化することにより形成される。供給盤38の底面には回転シャフト48が連結されている。供給盤38は、回転シャフト48と同心状に配置され、回転シャフト48と一体に回転する。回転シャフト48には、気密シールためのOリング62が取り付けられている。 The groove 36 is recessed into a predetermined shape from the top surface of the supply platen 38. The predetermined shape is, for example, a U-shape or a V-shape. The surface of the groove 36 is formed with irregularities (not shown) that suppress the slippage of the powder 30. The irregularities are formed, for example, by roughening the surface of the groove 36. A rotating shaft 48 is connected to the bottom surface of the supply platen 38. The supply platen 38 is disposed concentrically with the rotating shaft 48 and rotates integrally with the rotating shaft 48. An O-ring 62 for airtight sealing is attached to the rotating shaft 48.

吸引口ユニット40は、供給盤38の溝36からキャリアガスと共に粉末30を吸引する吸引口50を有する。吸引口50は粉末吸引パイプ52の一端に形成されている。吸引口50は、供給盤38の溝36と対向するように配置されている。粉末吸引パイプ52の外側には、ガス導入パイプ54が配置されている。粉末吸引パイプ52とガス導入パイプ54は、粉末吸引パイプ52を内側パイプ、ガス導入パイプ54を外側パイプとする二重管構造となっている。ガス導入パイプ54にはガス供給パイプ56が接続されている。ガス供給パイプ56は、ガス導入パイプ54から枝分かれしている。ガス供給パイプ56は、キャリアガスを供給するパイプである。キャリアガスは、圧縮された不活性ガスである。キャリアガスとして利用される不活性ガスとしては、たとえばアルゴン、ヘリウム、窒素などを挙げることができる。 The suction port unit 40 has a suction port 50 that sucks the powder 30 together with the carrier gas from the groove 36 of the supply plate 38. The suction port 50 is formed at one end of the powder suction pipe 52. The suction port 50 is arranged so as to face the groove 36 of the supply plate 38. A gas introduction pipe 54 is arranged on the outside of the powder suction pipe 52. The powder suction pipe 52 and the gas introduction pipe 54 have a double pipe structure with the powder suction pipe 52 as the inner pipe and the gas introduction pipe 54 as the outer pipe. A gas supply pipe 56 is connected to the gas introduction pipe 54. The gas supply pipe 56 branches off from the gas introduction pipe 54. The gas supply pipe 56 is a pipe that supplies a carrier gas. The carrier gas is a compressed inert gas. Examples of inert gases used as carrier gas include argon, helium, and nitrogen.

(情報入力部)
情報入力部14は、たとえばタッチパネルを用いて構成される。情報入力部14は、入力情報の一つとして駆動条件設定情報を入力する部分である。駆動条件設定情報は、粉末供給装置10を駆動する際に適用する駆動条件を設定するための情報である。情報入力部14によって入力される駆動条件設定情報には各種の情報があり、そのうちの一つに粉末30の種類がある。粉末30の種類は、粉末供給装置10で取り扱う粉末30の種類を特定する情報である。粉末供給装置10で取り扱う粉末30が、主材と副材とを混合してなる混合材料である場合は、主材の種類および副材の種類を、粉末30の種類として入力してもよい。また、その場合は、入力される粉末30の種類に、副材の混合割合を含めてもよい。その他の駆動条件設定情報としては、たとえば、粉末供給レート(g/min)、供給盤38の回転数(rpm)、キャリアガスの種類、キャリアガスの流量(L/min)などが考えられる。また、情報入力部14には、粉末供給装置10の電源をオンオフする電源ボタン、粉末供給装置10の動作を開始するスタートボタン、粉末供給装置10の動作を停止する停止ボタンなどを設けてもよい。
(Information input section)
The information input unit 14 is configured using, for example, a touch panel. The information input unit 14 is a part for inputting drive condition setting information as one of the input information. The drive condition setting information is information for setting the drive condition to be applied when driving the powder supplying device 10. The drive condition setting information input by the information input unit 14 includes various information, one of which is the type of powder 30. The type of powder 30 is information for specifying the type of powder 30 handled by the powder supplying device 10. When the powder 30 handled by the powder supplying device 10 is a mixed material obtained by mixing a main material and a secondary material, the type of the main material and the type of the secondary material may be input as the type of powder 30. In that case, the type of powder 30 to be input may include the mixing ratio of the secondary material. Other drive condition setting information may include, for example, the powder supply rate (g/min), the rotation speed (rpm) of the supply plate 38, the type of carrier gas, and the flow rate (L/min) of the carrier gas. The information input unit 14 may also be provided with a power button for turning the power of the powder supplying device 10 on and off, a start button for starting the operation of the powder supplying device 10, a stop button for stopping the operation of the powder supplying device 10, etc.

(制御部)
制御部16は、粉末供給装置10全体の動作を制御する部分である。制御部16は、回転比率設定部64と、駆動制御部66と、情報記憶部68とを有する。回転比率設定部64は、情報入力部14によって入力される粉末30の種類に応じて、供給盤38と攪拌羽根34との回転比率を設定する部分である。駆動制御部66は、粉末供給装置10の各部(粉末供給機構部12、第1の駆動部18、第2の駆動部20、ガス供給ユニット22)を駆動制御する部分である。
(Control Unit)
The control unit 16 is a part that controls the operation of the entire powder supplying device 10. The control unit 16 has a rotation ratio setting unit 64, a drive control unit 66, and an information storage unit 68. The rotation ratio setting unit 64 is a part that sets the rotation ratio between the supply platen 38 and the stirring blade 34 according to the type of powder 30 input by the information input unit 14. The drive control unit 66 is a part that drives and controls each part of the powder supplying device 10 (the powder supplying mechanism unit 12, the first drive unit 18, the second drive unit 20, and the gas supply unit 22).

情報記憶部68は、粉末供給装置10の動作を制御するうえで必要な各種の情報を記憶する部分である。情報記憶部68には、たとえば図2に示すように、粉末30の種類と、供給盤38と攪拌羽根34との回転比率とを対応付けたデータテーブルが記憶されている。このデータテーブルは、粉末30の種類ごとに上記回転比率を変えた実験またはシミュレーションを行い、その結果に基づいて作成すればよい。回転比率設定部64は、情報入力部14から粉末30の種類が入力された場合に、入力された粉末30の種類に対応する回転比率を情報記憶部68から読み出して設定する。 The information storage unit 68 is a section that stores various information necessary for controlling the operation of the powder supplying device 10. For example, as shown in FIG. 2, the information storage unit 68 stores a data table that associates the type of powder 30 with the rotation ratio between the supply plate 38 and the stirring blade 34. This data table may be created based on the results of an experiment or simulation in which the rotation ratio is changed for each type of powder 30. When the type of powder 30 is input from the information input unit 14, the rotation ratio setting unit 64 reads out from the information storage unit 68 and sets the rotation ratio that corresponds to the input type of powder 30.

本実施形態においては、一例として、粉末30の種類がイットリア(Y)である場合は1:1の回転比率、ジルコニア(ZrO)である場合は1:2の回転比率、アルミナ(Al)である場合は1:4の回転比率に設定される構成になっている。駆動制御部66は、情報入力部14によって入力された供給盤38の回転数と、回転比率設定部64によって設定された回転比率とに基づいて、第1の駆動部18および第2の駆動部20を制御する。 In this embodiment, as an example, the rotation ratio is set to 1:1 when the type of powder 30 is yttria (Y 2 O 3 ), 1:2 when the type of powder 30 is zirconia (ZrO 2 ), and 1:4 when the type of powder 30 is alumina (Al 2 O 3 ). The drive control unit 66 controls the first drive unit 18 and the second drive unit 20 based on the rotation speed of the supply platen 38 input by the information input unit 14 and the rotation ratio set by the rotation ratio setting unit 64.

(第1の駆動部)
第1の駆動部18は、第1のモータ70と第1のモータドライバ72とによって構成されている。第1のモータ70は、供給盤38を回転させるための駆動源となるモータである。第1のモータ70は、回転シャフト48を介して供給盤38を回転させる。第1のモータドライバ72は、駆動制御部66からの指示を受けて第1のモータ70の駆動を制御するドライバである。
(First Drive Unit)
The first drive unit 18 is composed of a first motor 70 and a first motor driver 72. The first motor 70 is a motor that serves as a drive source for rotating the supply platen 38. The first motor 70 rotates the supply platen 38 via the rotating shaft 48. The first motor driver 72 is a driver that controls the drive of the first motor 70 in response to instructions from the drive control unit 66.

(第2の駆動部)
第2の駆動部20は、第2のモータ74と第2のモータドライバ76とによって構成されている。第2のモータ74は、攪拌羽根34を回転させるための駆動源となるモータである。第2のモータ74は、回転シャフト46を介して攪拌羽根34を回転させる。第2のモータドライバ76は、駆動制御部66からの指示を受けて第2のモータ74の駆動を制御するドライバである。
(Second Drive Unit)
The second drive unit 20 is composed of a second motor 74 and a second motor driver 76. The second motor 74 is a motor that serves as a drive source for rotating the agitating blade 34. The second motor 74 rotates the agitating blade 34 via the rotating shaft 46. The second motor driver 76 is a driver that controls the drive of the second motor 74 upon receiving instructions from the drive control unit 66.

(ガス供給ユニット)
ガス供給ユニット22は、ガス供給部78とガス流量制御部80とによって構成されている。ガス流量制御部80は、ガス供給部78によって供給されるキャリアガスの流量を制御する。ガス流量制御部80は、駆動制御部66からの指示を受けてキャリアガスの流量を制御する。たとえば、情報入力部14によって入力されたキャリアガスの流量が5(L/min)である場合、駆動制御部66は、ガス流量制御部80に対してキャリアガスの流量を5(L/min)と指示し、この指示を受けてガス流量制御部80が、図示しない流量制御弁の開度などを調整することにより、キャリアガスの流量が5(L/min)となるように制御する。なお、ガス供給部78は、粉末供給装置10を構成する要素の一つとして取り扱ってもよいし、粉末供給装置10を構成する要素とは別の要素として取り扱ってもよい。粉末供給装置10を構成する要素とは別の要素としてガス供給部78を取り扱う場合は、ガス供給ユニット22がガス流量制御部80のみによって構成される。
(Gas supply unit)
The gas supply unit 22 is composed of a gas supply unit 78 and a gas flow control unit 80. The gas flow control unit 80 controls the flow rate of the carrier gas supplied by the gas supply unit 78. The gas flow control unit 80 controls the flow rate of the carrier gas upon receiving an instruction from the drive control unit 66. For example, when the flow rate of the carrier gas input by the information input unit 14 is 5 (L/min), the drive control unit 66 instructs the gas flow control unit 80 to set the flow rate of the carrier gas to 5 (L/min), and upon receiving this instruction, the gas flow control unit 80 adjusts the opening degree of a flow control valve (not shown) to control the flow rate of the carrier gas to 5 (L/min). The gas supply unit 78 may be treated as one of the elements constituting the powder supplying apparatus 10, or may be treated as a separate element from the elements constituting the powder supplying apparatus 10. When the gas supply unit 78 is treated as a separate element from the elements constituting the powder supplying apparatus 10, the gas supply unit 22 is composed only of the gas flow control unit 80.

(粉末供給監視部)
粉末供給監視部24は、レート測定部82と表示部84とによって構成されている。レート測定部82は、粉末吸引パイプ52を通して供給される粉末30の供給レート(g/min)を測定する部分である。レート測定部82の測定結果は、駆動制御部66と表示部84とに与えられる。駆動制御部66は、レート測定部82から与えられる粉末30の供給レートが閾値レートを下回った場合に、粉末供給装置10の各部(粉末供給機構部12、第1の駆動部18、第2の駆動部20、ガス流量制御部80)の駆動を停止させる。粉末30の供給レートが閾値レートを下回る場合としては、たとえば、粉末収容室32に粉末30のブリッジが形成された場合や、粉末吸引パイプ52に粉末30の詰まりが発生した場合などが考えられる。表示部84は、レート測定部82によって測定された粉末30の供給レートを含めて、各種の情報を表示する部分である。表示部84は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどによって構成される。情報入力部14をタッチパネルによって構成する場合は、このタッチパネルによって表示部84を構成してもよい。つまり、タッチパネルが、情報入力部14と表示部84とを兼ねる構成であってもよい。
(Powder supply monitoring unit)
The powder supply monitoring unit 24 is composed of a rate measurement unit 82 and a display unit 84. The rate measurement unit 82 is a unit that measures the supply rate (g/min) of the powder 30 supplied through the powder suction pipe 52. The measurement result of the rate measurement unit 82 is provided to the drive control unit 66 and the display unit 84. When the supply rate of the powder 30 provided by the rate measurement unit 82 falls below a threshold rate, the drive control unit 66 stops driving each unit of the powder supplying device 10 (the powder supply mechanism unit 12, the first drive unit 18, the second drive unit 20, and the gas flow control unit 80). The supply rate of the powder 30 falls below the threshold rate when, for example, a bridge of the powder 30 is formed in the powder storage chamber 32 or when the powder 30 is clogged in the powder suction pipe 52. The display unit 84 is a unit that displays various information including the supply rate of the powder 30 measured by the rate measurement unit 82. The display unit 84 is composed of, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or the like. When the information input unit 14 is configured by a touch panel, the touch panel may form the display unit 84. In other words, the touch panel may function as both the information input unit 14 and the display unit 84.

続いて、本発明の実施形態に係る粉末供給装置の動作について説明する。
まず、オペレータが情報入力部14のタッチパネル等を操作して駆動条件設定情報を入力し、その後、オペレータが情報入力部14のスタートボタンを押す。そうすると、粉末供給機構部12においては、駆動制御部66の制御下で、第1の駆動部18が供給盤38を回転させるとともに、第2の駆動部20が攪拌羽根34を回転させ、かつ、ガス流量制御部80がガス供給パイプ56を通してキャリアガスを供給する。
Next, the operation of the powder feeding device according to the embodiment of the present invention will be described.
First, the operator operates the touch panel or the like of the information input unit 14 to input drive condition setting information, and then the operator presses the start button of the information input unit 14. Then, in the powder supplying mechanism 12, under the control of the drive control unit 66, the first drive unit 18 rotates the supply plate 38, the second drive unit 20 rotates the stirring blade 34, and the gas flow rate control unit 80 supplies carrier gas through the gas supply pipe 56.

これにより、粉末収容室32に収容された粉末30は、攪拌羽根34の回転によって攪拌される。その際、掻き混ぜ部材44は、攪拌羽根34と共に回転する。また、掻き混ぜ部材44は、攪拌羽根34が回転したときに発生する遠心力により、掻き混ぜ部材44の一部(上側の部分)が湾曲して変形する。掻き混ぜ部材44の湾曲変形は、掻き混ぜ部材44自身の可撓性によって起こる現象である。このように掻き混ぜ部材44が湾曲変形することにより、上述した掻き混ぜ部材44の一部は粉末収容室32の内壁に沿って滑動する。また、回転する掻き混ぜ部材44の形状は、粉末30との接触による抵抗を受けながら不規則に変形する。このため、掻き混ぜ部材44は、粉末収容室32内を広範囲に動きながら回転する。これにより、粉末収容室32の内部では、凝集性の高い粉末30が塊となって成長する前に、その塊の元となる粉末30の凝集を掻き混ぜ部材44によって崩すことができる。このため、粉末収容室32の内部に粉末30のブリッジが形成されることを抑制できる。したがって、粉末収容室32に投入された粉末30のほぼ全量を、供給盤38の溝36を経由して粉末吸引パイプ52へと送り込むことができる。 As a result, the powder 30 contained in the powder storage chamber 32 is stirred by the rotation of the stirring blade 34. At that time, the stirring member 44 rotates together with the stirring blade 34. In addition, a part (upper part) of the stirring member 44 is curved and deformed by the centrifugal force generated when the stirring blade 34 rotates. The bending and deformation of the stirring member 44 is a phenomenon caused by the flexibility of the stirring member 44 itself. As a result of the bending and deformation of the stirring member 44 in this way, a part of the stirring member 44 described above slides along the inner wall of the powder storage chamber 32. In addition, the shape of the rotating stirring member 44 is irregularly deformed while receiving resistance due to contact with the powder 30. Therefore, the stirring member 44 rotates while moving over a wide range within the powder storage chamber 32. As a result, inside the powder storage chamber 32, the agglomeration of the powder 30, which is the source of the agglomeration, can be broken down by the stirring member 44 before the highly cohesive powder 30 grows into agglomerates. This prevents the formation of a bridge of powder 30 inside the powder storage chamber 32. Therefore, almost the entire amount of powder 30 put into the powder storage chamber 32 can be sent to the powder suction pipe 52 via the groove 36 of the supply plate 38.

上述のように攪拌羽根34によって攪拌された粉末30は供給盤38の溝36に入り込む。また、溝36に入り込んだ粉末30は、供給盤38の回転にしたがって吸引口50の部分へと搬送される。このとき、溝36の表面に凹凸を形成しておけば、溝36の表面と粉末30との接触界面で、粉末30の滑りが抑制される。このため、粉末収容室32の底部で溝36に入り込んだ粉末30を、供給盤38の回転にしたがって吸引口50の部分へと確実に搬送することができる。 As described above, the powder 30 stirred by the stirring blade 34 enters the groove 36 of the supply plate 38. The powder 30 that has entered the groove 36 is transported to the suction port 50 as the supply plate 38 rotates. If the surface of the groove 36 is uneven, the powder 30 is prevented from slipping at the contact interface between the surface of the groove 36 and the powder 30. Therefore, the powder 30 that has entered the groove 36 at the bottom of the powder storage chamber 32 can be reliably transported to the suction port 50 as the supply plate 38 rotates.

このように吸引口50の部分へと搬送された粉末30は、ガス供給パイプ56からガス導入パイプ54を介して導入されるキャリアガスの流れによって粉末吸引パイプ52へと吸引される。キャリアガスは、ガス導入パイプ54の下端の出口から直ぐに吸引口50へと回り込むように流れ、この流れによって溝36内の粉末30がキャリアガスと共に吸引口50へと吸引される。このとき、図3に示すように、吸引口ユニット40に堰き止め部86を設けておくとよい。堰き止め部86は、溝36内に突き出して配置されている。堰き止め部86は、供給盤38の回転方向Aにおいて、吸引口50と対向する位置で粉末30を堰き止める部分である。吸引口ユニット40に堰き止め部86を設けておけば、供給盤38の回転によって搬送される粉末30を確実に吸引口50へと吸引することができる。吸引口50に吸引された粉末30は、キャリアガスと共に粉末吸引パイプ52を流れることにより、図示しない粉末供給先(たとえば、プラズマチャンバーなど)へと供給される。 The powder 30 thus transported to the suction port 50 is sucked into the powder suction pipe 52 by the flow of carrier gas introduced from the gas supply pipe 56 through the gas introduction pipe 54. The carrier gas flows from the outlet at the lower end of the gas introduction pipe 54 so as to immediately turn around to the suction port 50, and the powder 30 in the groove 36 is sucked into the suction port 50 together with the carrier gas by this flow. At this time, as shown in FIG. 3, it is preferable to provide a damming portion 86 in the suction port unit 40. The damming portion 86 is arranged to protrude into the groove 36. The damming portion 86 is a portion that dams the powder 30 at a position opposite the suction port 50 in the rotation direction A of the supply platen 38. If the damming portion 86 is provided in the suction port unit 40, the powder 30 transported by the rotation of the supply platen 38 can be reliably sucked into the suction port 50. The powder 30 sucked into the suction port 50 flows through the powder suction pipe 52 together with the carrier gas and is supplied to a powder supply destination (not shown) (e.g., a plasma chamber, etc.).

なお、粉末供給機構部12の構成は、図1に示す構成に限らず、粉末収容室、攪拌羽根および供給盤を備え、攪拌羽根によって攪拌された粉末を供給盤の溝で受け、この溝に入り込んだ粉末をキャリアガスと共に供給する仕組みを採用したものであれば、どのような構成であってもよい。 The configuration of the powder supply mechanism 12 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but may be any configuration that includes a powder storage chamber, stirring blades, and a supply plate, receives powder stirred by the stirring blades in a groove in the supply plate, and supplies the powder that has entered the groove together with carrier gas.

上述のように粉末供給機構部12を動作させる場合、駆動制御部66は、情報入力部14によって入力された駆動条件設定情報に応じて、ガス供給ユニット22を制御する。具体的には、駆動制御部66は、情報入力部14によって入力されたキャリアガスの流量が10(L/min)であれば、ガス供給パイプ56を通してキャリアガスが10(L/min)の流量で供給されるようにガス供給ユニット22を制御する。 When the powder supply mechanism 12 is operated as described above, the drive control unit 66 controls the gas supply unit 22 in accordance with the drive condition setting information input by the information input unit 14. Specifically, if the flow rate of the carrier gas input by the information input unit 14 is 10 (L/min), the drive control unit 66 controls the gas supply unit 22 so that the carrier gas is supplied through the gas supply pipe 56 at a flow rate of 10 (L/min).

また、回転比率設定部64は、情報入力部14によって入力される駆動条件設定情報に応じて、供給盤38と攪拌羽根34との回転比率を設定し、駆動制御部66は、回転比率設定部64が設定した回転比率に基づいて、第1の駆動部18および第2の駆動部20を制御する。具体例には、回転比率設定部64は、情報入力部14によって入力された粉末30の種類がジルコニアであれば、あらかじめ情報記憶部68に記憶されているデータテーブル(図2参照)を参照することにより、供給盤38と攪拌羽根34との回転比率を1:2に設定し、この設定結果を駆動制御部66に伝える。駆動制御部66は、情報入力部14によって入力された供給盤38の回転数が40(rpm)であれば、上述した回転比率の設定にしたがって、供給盤38を40(rpm)で回転させ、かつ、攪拌羽根34を80(rpm)で回転させように、第1の駆動部18および第2の駆動部20を制御する。 In addition, the rotation ratio setting unit 64 sets the rotation ratio between the supply platen 38 and the stirring blade 34 in accordance with the drive condition setting information input by the information input unit 14, and the drive control unit 66 controls the first drive unit 18 and the second drive unit 20 based on the rotation ratio set by the rotation ratio setting unit 64. As a specific example, if the type of powder 30 input by the information input unit 14 is zirconia, the rotation ratio setting unit 64 sets the rotation ratio between the supply platen 38 and the stirring blade 34 to 1:2 by referring to a data table (see FIG. 2) previously stored in the information storage unit 68, and transmits this setting result to the drive control unit 66. If the rotation speed of the supply platen 38 input by the information input unit 14 is 40 rpm, the drive control unit 66 controls the first drive unit 18 and the second drive unit 20 to rotate the supply platen 38 at 40 rpm and the stirring blade 34 at 80 rpm according to the rotation ratio setting described above.

このように制御部16によって粉末供給装置10の各部の動作を制御することにより、粉末収容室32に収容された粉末30が、たとえばイットリアのように凝集性の高い粉末である場合でも、その粉末に適した回転比率で攪拌羽根34および供給盤38を回転させることができる。このため、凝集性の高い粉末30を従来よりも安定して供給することができる。 By controlling the operation of each part of the powder supplying device 10 by the control unit 16 in this way, even if the powder 30 contained in the powder storage chamber 32 is a highly cohesive powder such as yttria, the stirring blades 34 and supply plate 38 can be rotated at a rotation ratio suitable for that powder. Therefore, the highly cohesive powder 30 can be supplied more stably than before.

以下に、具体的な実験結果を挙げて本実施形態の効果を説明する。
まず、実験では、日本電子株式会社製の粉末供給装置(型番:TP-99140FDR)を使用し、標準仕様である実験条件1での供給試験を実施した。
The effects of this embodiment will be described below with reference to specific experimental results.
First, in the experiment, a powder supplying device (model number: TP-99140FDR) manufactured by JEOL Ltd. was used, and a supplying test was carried out under experimental condition 1, which is the standard specification.

<実験条件1>
(1)供給盤38と攪拌羽根34の回転比率=1:4
(2)供給板38の回転数=50(rpm)
(3)攪拌羽根34の回転数=200(rpm)
(4)掻き混ぜ部材44:無
(5)堰き止め部86:無
(6)キャリアガスの種類:アルゴン
(7)キャリアガスの流量:5(L/min)
上記実験条件1に基づいて実施した結果を図5に示す。図5の縦軸は粉末供給レート、横軸は時間を示している。図5のグラフに示すように、この実験では、供給盤38の回転数に対して攪拌羽根34の回転数が速すぎるため、粉末収容室32内で粉末がブリッジを作ってしまい、粉末30が自重で落下せず、粉末供給が低下し供給できなくなった失敗例である。
上記の問題を解決するため、本実施形態の内容を駆使した実験条件2にて実験を行った。なお、入力部14には、イットリアや数μmの粒度分布である条件を入力した。
<Experimental Condition 1>
(1) Rotation ratio of the supply plate 38 and the stirring blade 34 = 1:4
(2) Rotation speed of the supply plate 38=50 (rpm)
(3) Rotation speed of the stirring blade 34=200 (rpm)
(4) Stirring member 44: None (5) Blocking portion 86: None (6) Type of carrier gas: Argon (7) Flow rate of carrier gas: 5 (L/min)
The results of the experiment carried out under the above-mentioned experimental condition 1 are shown in Fig. 5. The vertical axis of Fig. 5 indicates the powder supply rate, and the horizontal axis indicates time. As shown in the graph of Fig. 5, in this experiment, the rotation speed of the stirring blade 34 was too fast compared to the rotation speed of the supply plate 38, so that the powder formed a bridge in the powder storage chamber 32, and the powder 30 did not fall under its own weight, so the powder supply was reduced and it was not possible to supply the powder, which was a failure example.
In order to solve the above problem, an experiment was carried out under the experimental condition 2 that made full use of the contents of this embodiment. Note that the conditions of yttria and a particle size distribution of several μm were inputted into the input unit 14.

<実験条件2>
(1)供給盤38と攪拌羽根34の回転比率=1:2
(2)掻き混ぜ部材44:有
(3)堰き止め部86:有
(4)キャリアガスの種類:アルゴン
(5)キャリアガスの流量:5(L/min)
上記実験条件2に基づいて実験した結果を図6に示す。この実験では、(1)の回転比率を一定に保ちながら、供給盤38の回転数を段階的に上げるように変化させた。その結果、粉末収容室32内で粉末がブリッジを作らず、連続的に粉末を供給できていることが判明した。
<Experimental Condition 2>
(1) Rotation ratio of the supply plate 38 and the stirring blade 34 = 1:2
(2) Stirring member 44: Yes (3) Blocking portion 86: Yes (4) Type of carrier gas: Argon (5) Flow rate of carrier gas: 5 (L/min)
The results of an experiment conducted under the above-mentioned experimental condition 2 are shown in Fig. 6. In this experiment, the rotational speed of the supply platen 38 was increased stepwise while the rotation ratio (1) was kept constant. As a result, it was found that the powder did not form a bridge in the powder storage chamber 32 and the powder could be supplied continuously.

ここで、本発明者は、凝集性の高いイットリアの粉末をキャリアガスと共に供給する場合に、粉末吸引パイプ52で粉末の詰まりが発生しやすいという事情に鑑みて、種々の観点から鋭意検討を重ねた。その結果、イットリアに僅かなフッ素系粒子を混合するだけで粉末の詰まりが解消されるという知見を得た。具合的には、粉末30の主材であるイットリアに、副材としてフッ化イットリウム(YF)を混合してなる混合材料を用いることにより、粉末の詰まり防止に多大な効果があることを突き止めた。以下に、具体的な実験結果を挙げて説明する。なお、以下の実験結果は、日本電子株式会社製の粉末供給装置(型番:TP-99140FDR)を使用し、下記実験条件3を適用したものである。 Here, the inventors of the present invention have conducted extensive research from various viewpoints in consideration of the fact that powder clogging is likely to occur in the powder suction pipe 52 when highly cohesive yttria powder is supplied together with a carrier gas. As a result, they have found that powder clogging can be eliminated simply by mixing a small amount of fluorine-based particles with yttria. Specifically, they have found that using a mixed material in which yttria, the main material of the powder 30, is mixed with yttrium fluoride (YF 3 ) as a secondary material has a significant effect on preventing powder clogging. Specific experimental results are given below for explanation. The following experimental results were obtained using a powder supplying device (model number: TP-99140FDR) manufactured by JEOL Ltd., and the following experimental condition 3 was applied.

(実験条件3)
粉末30の種類:イットリアとフッ化イットリウムの混合材料
粉末収容室32への粉末投入量:200g
キャリアガスの種類:アルゴン
キャリアガスの流量:5(L/min)
堰き止め部86:有
供給盤38と攪拌羽根34の回転比率=1:2
(Experimental Condition 3)
Type of powder 30: Mixture of yttria and yttrium fluoride Amount of powder put into powder storage chamber 32: 200 g
Carrier gas type: argon Carrier gas flow rate: 5 (L/min)
Damming section 86: Yes Rotation ratio of supply plate 38 to stirring blade 34 = 1:2

図7は、イットリアとフッ化イットリウムを99.1:0.1の質量比率(質量%)で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図であり、縦軸が粉末供給レート、横軸が時間を示している。
図7において、第1の期間T1は供給盤38の回転数を20(rpm)→40(rpm)→60(rpm)→80(rpm)→100(rpm)と順に変化させ、第2の期間T2は供給盤38の回転数を100(rpm)→150(rpm)→200(rpm)と順に変化させている。
図7に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数が20(rpm)から100(rpm)まで変化する第1の期間T1ではほぼ一定のレベルで推移しており、100(rpm)を超える第2の期間T2では粉末30の回転数の増加にしたがって高くなっている。また、粉末の供給は、実験の開始から12分経過しても継続できている。このことから、主材であるイットリアに僅か0.1%のフッ化イットリウムを混ぜるだけで、粉末の安定供給に顕著な効果が得られることが分かった。一方で、フッ化イットリウムを混合しない場合は、上記図4に示すように実験開始から4分未満で粉末の詰まりにより供給が停止している。
FIG. 7 is a graph showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio (mass %) of 99.1:0.1 is used as a powder, in which the vertical axis represents the powder supply rate and the horizontal axis represents time.
In FIG. 7, during the first period T1, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 20 (rpm) → 40 (rpm) → 60 (rpm) → 80 (rpm) → 100 (rpm), and during the second period T2, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 100 (rpm) → 150 (rpm) → 200 (rpm).
As shown in FIG. 7, the powder supply rate remains at a nearly constant level during the first period T1 in which the rotational speed of the supply platen 38 changes from 20 (rpm) to 100 (rpm), and increases as the rotational speed of the powder 30 increases during the second period T2 in which the rotational speed exceeds 100 (rpm). In addition, the supply of powder can be continued even after 12 minutes have passed since the start of the experiment. This shows that a significant effect can be obtained in the stable supply of powder by simply mixing 0.1% yttrium fluoride into the main material yttria. On the other hand, when yttrium fluoride is not mixed, the supply stops due to powder clogging less than 4 minutes after the start of the experiment, as shown in FIG. 4 above.

図8は、イットリアとフッ化イットリウムを99.5:0.5の質量比率(質量%)で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図であり、縦軸が粉末供給レート、横軸が時間を示している。
図8においては、供給盤38の回転数を20(rpm)→40(rpm)→60(rpm)→80(rpm)→100(rpm)→150(rpm)→200(rpm)と順に変化させている。
図8に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数の変化にしたがって段階的に高くなっている。また、粉末の供給は、実験の開始から12分経過しても継続できている。
FIG. 8 is a graph showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio (mass %) of 99.5:0.5 is used as a powder, in which the vertical axis represents the powder supply rate and the horizontal axis represents time.
In FIG. 8, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 20 (rpm)→40 (rpm)→60 (rpm)→80 (rpm)→100 (rpm)→150 (rpm)→200 (rpm).
8, the powder supply rate increases stepwise as the rotation speed of the supply platen 38 changes. Moreover, the powder supply can be continued even after 12 minutes have passed since the start of the experiment.

図9および図10は、イットリアとフッ化イットリウムを99:1の質量比率(質量%)で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図であり、縦軸が粉末供給レート、横軸が時間を示している。
図9においては、供給盤38の回転数を20(rpm)→40(rpm)→60(rpm)→80(rpm)→100(rpm)と順に変化させ、図10においては、供給盤38の回転数を200(rpm)で一定に維持している。
図9に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数の変化にしたがって僅かずつ高くなってはいるが、全体的にみると供給盤38の回転数によらずほぼ一定のレベルで推移し、レートの変動(脈動)も小さく抑えられている。また、粉末の供給は、実験の開始から12分経過しても良好に継続できている。実験では、粉末吸引パイプ52を通してキャリアガスと共に噴射する粉末の映像をビデオカメラで撮影したが、そのビデオ映像では、供給盤38の回転数が100(rpm)のときに粉末があたかも水のように安定して供給できていることが確認された。一方、供給盤38の回転数を200(rpm)で一定回転とした場合は、図10に示すように、粉末供給レートがほぼ一定のレベルで推移し、レートの変動も非常に小さく抑えられている。このことから、主材であるイットリアに1%のフッ化イットリウムを混ぜるだけで、粉末の供給がきわめて安定的になることが分かった。
9 and 10 are graphs showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio (mass %) of 99:1 is used as a powder, in which the vertical axis represents the powder supply rate and the horizontal axis represents time.
In FIG. 9, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 20 rpm, 40 rpm, 60 rpm, 80 rpm, and 100 rpm, and in FIG. 10, the rotation speed of the supply platen 38 is kept constant at 200 rpm.
As shown in FIG. 9, the powder supply rate increases slightly with the change in the rotation speed of the supply platen 38, but overall, it remains at a nearly constant level regardless of the rotation speed of the supply platen 38, and the rate fluctuation (pulsation) is also suppressed to a small level. In addition, the powder supply can be continued well even after 12 minutes have passed since the start of the experiment. In the experiment, the image of the powder sprayed together with the carrier gas through the powder suction pipe 52 was taken with a video camera, and it was confirmed in the video image that the powder was supplied stably like water when the rotation speed of the supply platen 38 was 100 (rpm). On the other hand, when the rotation speed of the supply platen 38 was set to a constant speed of 200 (rpm), as shown in FIG. 10, the powder supply rate remains at a nearly constant level, and the rate fluctuation is also suppressed to a very small level. From this, it was found that the supply of powder becomes extremely stable just by mixing 1% yttrium fluoride with the main material yttria.

図11および図12は、イットリアとフッ化イットリウムを95:5の質量比率(質量%)で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図であり、縦軸が粉末供給レート、横軸が時間を示している。
図11においては、供給盤38の回転数を20(rpm)→40(rpm)→60(rpm)→80(rpm)→100(rpm)と順に変化させ、図12においては、供給盤38の回転数を150(rpm)→200(rpm)と変化させている。
図11に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数の変化にしたがって僅かずつ高くなってはいるが、全体的にみると供給盤38の回転数によらずほぼ一定のレベルで推移し、レートの変動も小さく抑えられている。また、粉末の供給は、実験の開始から10分経過しても良好に継続できている。一方、供給盤38の回転数を150(rpm)→200(rpm)と変化させた場合は、図12に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数の違いによらず、ほぼ一定のレベルで推移している。
11 and 12 are graphs showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio (mass %) of 95:5 is used as a powder, in which the vertical axis represents the powder supply rate and the horizontal axis represents time.
In FIG. 11, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 20 (rpm) → 40 (rpm) → 60 (rpm) → 80 (rpm) → 100 (rpm), and in FIG. 12, the rotation speed of the supply platen 38 is changed from 150 (rpm) to 200 (rpm).
As shown in Fig. 11, the powder supply rate increases slightly as the rotation speed of the supply platen 38 changes, but overall it remains at a nearly constant level regardless of the rotation speed of the supply platen 38, and rate fluctuations are kept small. Furthermore, the supply of powder continues satisfactorily even 10 minutes after the start of the experiment. On the other hand, when the rotation speed of the supply platen 38 is changed from 150 (rpm) to 200 (rpm), as shown in Fig. 12, the powder supply rate remains at a nearly constant level regardless of the difference in the rotation speed of the supply platen 38.

図13および図14は、イットリアとフッ化イットリウムを90:10の質量比率(質量%)で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図であり、縦軸が粉末供給レート、横軸が時間を示している。
図13においては、供給盤38の回転数を20(rpm)→40(rpm)と変化させ、図14においては、供給盤38の回転数を100(rpm)→150(rpm)→200(rpm)と順に変化させている。
図13に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数の変化にしたがって僅かに高くなってはいるが、全体的にみると供給盤38の回転数によらずほぼ一定のレベルで推移し、レートの変動も小さく抑えられている。この傾向は、図14に示すように、供給盤38の回転数を100(rpm)→150(rpm)→200(rpm)と順に変化させた場合にも同様に現れている。また、粉末の供給は、実験の開始から15分経過しても良好に継続できている。
13 and 14 are graphs showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio (mass %) of 90:10 is used as a powder, in which the vertical axis represents the powder supply rate and the horizontal axis represents time.
In FIG. 13, the rotation speed of the supply platen 38 is changed from 20 (rpm) to 40 (rpm), and in FIG. 14, the rotation speed of the supply platen 38 is changed from 100 (rpm) to 150 (rpm) to 200 (rpm) in that order.
As shown in Fig. 13, the powder supply rate increases slightly as the rotation speed of the supply platen 38 changes, but overall it remains at a nearly constant level regardless of the rotation speed of the supply platen 38, and rate fluctuations are kept small. This tendency also appears when the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 100 rpm → 150 rpm → 200 rpm, as shown in Fig. 14. Furthermore, the powder supply continues satisfactorily even 15 minutes after the start of the experiment.

図15および図16は、イットリアとフッ化イットリウムを80:20の質量比率(質量%)で混合した混合材料を粉末として用いた場合の粉末供給レートの経時変化を示す図であり、縦軸が粉末供給レート、横軸が時間を示している。
図15においては、供給盤38の回転数を20(rpm)→40(rpm)→60(rpm)→80(rpm)→100(rpm)と順に変化させ、図16においては、供給盤38の回転数を100(rpm)→150(rpm)→200(rpm)と順に変化させている。
図15に示すように、粉末供給レートは、供給盤38の回転数の変化にしたがって段階的に高くなっており、レートの小刻みな変動も抑えられている。この傾向は、図16に示すように、供給盤38の回転数を100(rpm)→150(rpm)→200(rpm)と順に変化させた場合にも同様に現れている。また、粉末の供給は、実験の開始から25分ほど経過しても良好に継続できている。
15 and 16 are graphs showing the change over time in the powder supply rate when a mixed material in which yttria and yttrium fluoride are mixed in a mass ratio (mass %) of 80:20 is used as a powder, in which the vertical axis represents the powder supply rate and the horizontal axis represents time.
In FIG. 15, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 20 (rpm) → 40 (rpm) → 60 (rpm) → 80 (rpm) → 100 (rpm), and in FIG. 16, the rotation speed of the supply platen 38 is changed in the order of 100 (rpm) → 150 (rpm) → 200 (rpm).
As shown in Fig. 15, the powder supply rate increases stepwise as the rotation speed of the supply platen 38 changes, and small fluctuations in the rate are also suppressed. This tendency is also observed when the rotation speed of the supply platen 38 is changed in sequence from 100 (rpm) to 150 (rpm) to 200 (rpm), as shown in Fig. 16. Furthermore, the powder supply continues satisfactorily even after about 25 minutes have passed since the start of the experiment.

以上のことから、粉末の主材であるイットリアにフッ化イットリウムを副材として混合することにより、粉末の詰まりを抑制して、粉末の安定供給を実現できることが立証された。特に、粉末供給装置10で取り扱う粉末30として、イットリアを主材、フッ化イットリウムを副材として混合してなる混合材料を用いた場合は、コンタミネーションの問題はフッ素源として限定できるため、きわめて好適である。また、イットリアにフッ化イットリウムを混合する場合は、フッ化イットリウムの質量割合が、好ましくは、質量比で0.1%以上であり、より好ましくは、質量比で1%以上である。 From the above, it has been proven that mixing yttrium fluoride as a secondary material with yttria, which is the main material of the powder, can suppress clogging of the powder and achieve a stable supply of the powder. In particular, when a mixed material consisting of yttria as the main material and yttrium fluoride as the secondary material is used as the powder 30 handled by the powder supplying device 10, this is extremely preferable because the problem of contamination can be limited to the fluorine source. In addition, when yttrium fluoride is mixed with yttria, the mass ratio of yttrium fluoride is preferably 0.1% or more by mass, and more preferably 1% or more by mass.

なお、コンタミネーションとしてフッ素源などが問題とならず、粉末の安定供給が優先される状況では、イットリアとフッ化イットリウムの組み合わせ以外の混合材料を用いてもよい。つまり、副材としては、主材の流動性(滑り性)を向上させる材料であれば、フッ化イットリウム以外のフッ素系の粒子(固体)、あるいは液体、気体でもよい。また、フッ素系以外の粒子としては、滑り性の向上に寄与するカーボンの粒子などを一例として挙げることができる。 In addition, in situations where contamination such as fluorine sources is not an issue and a stable supply of powder is a priority, a mixed material other than the combination of yttria and yttrium fluoride may be used. In other words, the secondary material may be a fluorine-based particle (solid) other than yttrium fluoride, or a liquid or gas, as long as it improves the fluidity (slipperiness) of the main material. Also, one example of a particle other than a fluorine-based particle is carbon particles, which contribute to improving slipperiness.

<変形例等>
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
<Modifications, etc.>
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but also includes forms in which various modifications and improvements are made within the scope that can derive specific effects obtained by the constituent elements of the invention and their combinations.

また、本発明は、微粒子噴射、エアロゾルデポジション法、コールドスプレーなどの粉末供給装置に広く適用することができ、特に、凝集性の高い粉末をキャリアガスと共に供給する粉末供給装置に適用することが好ましい。 The present invention can also be widely applied to powder supplying devices for microparticle injection, aerosol deposition, cold spray, etc., and is particularly preferably applied to powder supplying devices that supply highly cohesive powder together with a carrier gas.

また、本発明は、粉末供給装置として実現する以外にも、上記の混合材料を粉末30として用いる粉末供給方法として実現してもよいし、粉末供給装置または粉末供給方法に用いる粉末として実現してもよい。その場合の好ましい態様を以下に付記する。 In addition to being realized as a powder supplying device, the present invention may also be realized as a powder supplying method using the above-mentioned mixed material as powder 30, or as a powder used in the powder supplying device or powder supplying method. Preferred aspects in these cases are described below.

(粉末供給方法の好ましい態様)
[付記1]
粉末をキャリアガスと共に供給する粉末供給方法であって、
前記粉末として、前記粉末の主材と、前記主材の流動性を向上させる副材とを混合してなる混合材料を用いる
粉末供給方法。
[付記2]
前記主材は、イットリアであり、
前記副材は、フッ素系の粒子である
付記1に記載の粉末供給方法。
「付記3」
前記フッ素系の粒子は、フッ化イットリウムであり、
前記フッ化イットリウムの混合割合は、質量比で0.1%以上である
付記2に記載の粉末供給方法。
(Preferred embodiment of powder supply method)
[Appendix 1]
1. A method of supplying powder with a carrier gas, comprising:
a mixed material obtained by mixing a main material of the powder with a secondary material that improves the fluidity of the main material is used as the powder.
[Appendix 2]
The main material is yttria,
2. The powder feeding method of claim 1, wherein the secondary material is a fluorine-based particle.
"Appendix 3"
the fluorine-based particles are yttrium fluoride;
The powder feeding method according to claim 2, wherein the mixing ratio of the yttrium fluoride is 0.1% or more by mass ratio.

(粉末の好ましい態様)
[付記3]
粉末をキャリアガスと共に供給する粉末供給装置または粉末供給方法に用いられる粉末であって、
前記粉末の主材と、前記主材の流動性を向上させる副材とを混合してなる
粉末。
[付記4]
前記主材は、イットリアであり、
前記副材は、フッ素系の粒子である
付記3に記載の粉末。
「付記5」
前記フッ素系の粒子は、フッ化イットリウムであり、
前記フッ化イットリウムの混合割合は、質量比で0.1%以上である
付記4に記載の粉末。
(Preferred embodiment of powder)
[Appendix 3]
A powder used in a powder supplying apparatus or a powder supplying method that supplies a powder together with a carrier gas, comprising:
A powder obtained by mixing a main material of the powder with a secondary material that improves the fluidity of the main material.
[Appendix 4]
The main material is yttria,
The powder according to claim 3, wherein the secondary material is a fluorine-based particle.
"Appendix 5"
the fluorine-based particles are yttrium fluoride;
The powder according to claim 4, wherein the mixing ratio of the yttrium fluoride is 0.1% or more by mass ratio.

10…粉末供給装置
14…情報入力部
16…制御部
18…第1の駆動部
20…第2の駆動部
30…粉末
32…粉末収容室
34…攪拌羽根
36…溝
38…供給盤
40…吸引口ユニット
44…掻き混ぜ部材
50…吸引口
REFERENCE SIGNS LIST 10 powder supplying device 14 information input section 16 control section 18 first driving section 20 second driving section 30 powder 32 powder storage chamber 34 stirring blade 36 groove 38 supply board 40 suction port unit 44 stirring member 50 suction port

Claims (7)

粉末をキャリアガスと共に供給する粉末供給装置であって、
前記粉末を収容する粉末収容室と、
前記粉末収容室に収容された前記粉末を攪拌する攪拌羽根と、
前記攪拌羽根によって攪拌された粉末を受ける溝を有する供給盤と、
前記粉末の種類を少なくとも含む駆動条件設定情報を入力する情報入力部と、
前記攪拌羽根を回転させる第1の駆動部と、
前記供給盤を回転させる第2の駆動部と、
前記情報入力部によって入力された前記駆動条件設定情報に応じて、前記第1の駆動部および前記第2の駆動部を制御する制御部と
を備え
前記制御部は、前記入力された前記駆動条件設定情報に応じて、前記供給盤と前記攪拌羽根との回転比率を設定し、この設定した回転比率に基づいて、前記第1の駆動部および前記第2の駆動部を制御する
粉末供給装置。
A powder supplying apparatus for supplying a powder together with a carrier gas, comprising:
A powder storage chamber that stores the powder;
a stirring blade for stirring the powder contained in the powder storage chamber;
A supply plate having a groove for receiving the powder stirred by the stirring blade;
an information input unit for inputting driving condition setting information including at least the type of powder;
A first drive unit that rotates the stirring blade;
A second drive unit that rotates the supply platen;
a control unit that controls the first drive unit and the second drive unit in accordance with the drive condition setting information input by the information input unit ,
The control unit sets a rotation ratio between the supply platen and the stirring blade in accordance with the input driving condition setting information, and controls the first driving unit and the second driving unit based on the set rotation ratio.
Powder feeder.
前記粉末収容室に前記攪拌羽根と共に回転するように配置された、可撓性を有する掻き混ぜ部材をさらに備える
請求項に記載の粉末供給装置。
The powder supplying device according to claim 1 , further comprising a flexible agitating member arranged in the powder containing chamber so as to rotate together with the agitating blade.
前記供給盤の前記溝から前記キャリアガスと共に前記粉末を吸引する吸入口と、前記溝に入り込んだ前記粉末を前記吸入口と対向する位置で堰き止める堰き止め部とを有する吸引口ユニットをさらに備える
請求項1または2に記載の粉末供給装置。
3. The powder supplying device according to claim 1, further comprising an intake unit having an intake port for sucking the powder together with the carrier gas from the groove of the supply platen, and a blocking portion for blocking the powder that has entered the groove at a position opposite to the intake port.
前記溝の表面に、前記粉末の滑りを抑制する凹凸が形成されている
請求項1~3のいずれか一項に記載の粉末供給装置。
4. The powder supplying device according to claim 1, wherein the surface of the groove is formed with irregularities that suppress slippage of the powder.
前記情報入力部によって入力される前記粉末の種類は、前記粉末の主材の種類、および、前記主材に混合される副材の種類を、少なくとも含む
請求項1~4のいずれか一項に記載の粉末供給装置。
5. The powder supplying device according to claim 1, wherein the type of powder input by the information input unit includes at least a type of a main material of the powder and a type of a secondary material to be mixed with the main material.
前記粉末の種類は、前記副材の混合割合をさらに含む
請求項に記載の粉末供給装置。
The powder supplying device according to claim 5 , wherein the type of powder further includes a mixing ratio of the sub-material.
前記主材の種類にイットリアを含み、
前記副材の種類にフッ化イットリウムを含む
請求項に記載の粉末供給装置。
The type of the main material includes yttria,
6. The powder feeding apparatus of claim 5 , wherein the secondary material type includes yttrium fluoride.
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