JP2002265044A - 粉粒体高濃度気力輸送ベンド配管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気輸送配管において、プラグの重複を防止
する。 【解決手段】ベンド部５は、内管５１、外管５２、内側
通路１０、外側通路１１を備えたもので、上端部にヘル
ール（又はフランジ等）５３、下端部にヘルール５４が
一体に形成され、空気連通路（孔）５５が貫設されてい
る。ベンドの底面部分にたとえば金属製等（例えば燒結
金属）の通気性のフィルター５７を設けてある。その位
置は底面部が好ましいが適宜の位置で差し支えない。外
側通路１１の中が高圧補助空気で満たされるので、フィ
ルター５７を介して、外側通路１１から内側通路１０に
高圧補助空気が供給され、プラグの流動化を計ったり、
内管５１内部の圧力低下を防止するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低速高濃度でプラ
グ状に形成された粉粒体群（以下、単にプラグと略記す
る）を輸送する粉粒体高濃度気力輸送装置に用いられる
気力輸送配管に関するものである。詳しくは、輸送途中
におけるプラグの再形成に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉粒体高濃度気力輸送配管のプラグの形
成に関しては様々な発明がなされている。例えば、特開
平５−５１１３１号に示す粉粒体の空気輸送装置の前段
補助空気供給機構１５は、輸送管２と配列配置された後
段補助導管１８を備えており、前段用補助導管１８の上
流側はパイロット空気式減圧弁２３及び開閉バルブ２２
を介して空気供給源に接続している。同様に、後段補助
空気供給機構１６は、輸送管２と配列配置された後段補
助導管２８を備えており、開閉バルブ３５及び図示しな
い調圧弁を介して空気供給源に接続している。後段用補
助導管２８には輸送管の長さ方向に略等間隔Ｓ２を隔て
て複数の後段用噴射ノズル２９が枝分かれしており、各
後段用噴出ノズル２９は輸送管２の下流にそれぞれ接続
され、輸送管末端まで至っている。これにより、プラグ
形成による管内閉塞の防止及び粉粒体の損傷防止等を達
成するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術で述べたものにあっては、下記のような問題点を有
していた。即ち、依然としてベンド部で粉粒体で管が閉
塞しやすく、解決が望まれている。また、従来は、ベン
ド管を普通の配管で施工し、例えば、プラグ形成装置の
圧力タンクの中に粉粒体を溜めて圧力タンク内に高圧空
気を供給し、タンク内を密閉する。バルブを開けて粉粒
体を供給し、バルブを閉めて粉粒体を送り出すことの繰
り返しで、要はバッチ輸送となっている。粉粒体の高濃
度輸送は、空気圧力はあっても風量が少ないので、プラ
グが崩れると圧力が抜け、その風量では粉粒体を動かす
力がない。そうすると最後に大量の空気を送りこんで、
ある意味では低濃度輸送と同じような雰囲気で粉粒体を
送りきってしまわないといけなくなる。つまり、最終段
階になると、粉粒体が供給されなくなり、混合比が徐々
に低下し粉粒体が堆積して、プラグができにくくなる。
つまり、圧力タンクの中の粉粒体がなくなると圧力が堆
積したプラグの上の空間を抜けるのでプラグが残留して
しまう。せっかく最初から５割〜９割位までは高濃度輸
送となっているのであるが、最後の１割の粉粒体を猛ス
ピードで輸送配管内を輸送し管内をクリーニングしなけ
ればならない。そこで、最後に大量の空気を吹き込むこ
ととしている。これをブロウと呼んでいるが、低濃度高
速になってしまう。そうすると、粉粒体が粒体などの場
合には破損を招き商品価値が下がり、ブロウの設備とエ
ネルギーが余分に必要となる。本発明は、いずれにして
も実用性に欠ける従来の技術の有するこのような種々の
問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、上述の問題を解決できるものを提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び効果】即ち、この発明
は上述の点に鑑みなされたものであり、その請求項１記
載の装置は、プラグ状に形成された粉粒体群を、圧力気
体層と交互に連続して低速高濃度で輸送する粉粒体高濃
度気力輸送装置に適用されるベンド配管であって、該ベ
ンド配管を内管と外管からなる二重管構造とし、該内管
に通気性のフィルタ又は弁を設け、外側通路から内側通
路に補助気体を供給し、プラグの形成を補助するように
構成した粉粒体高濃度気力輸送ベンド配管である。これ
により、ベンド部において、補助気体が粉粒体を流動化
させ、プラグの重複を防止し、ベンド部での粉粒体の閉
塞を防止することができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、粉粒体高濃度空気輸送配管
システム１について、図１〜図１５を参照して説明す
る。図１の通り、粉粒体高濃度空気輸送配管システム１
は、直管部２、くびれ部３（又は膨出部４）、ベンド部
５、水平配管プラグ形成装置６、補助空気供給装置８を
備えた二重構造の配管システムであり、プラグ形成装置
９からのプラグＰ（図５、図６参照）を輸送するもので
ある。配管は二重管構造であり、内管と外管から構成さ
れ、内側通路１０をプラグＰが輸送され、外側通路１１
は補助高圧空気で満たされている。外側通路１１内の圧
力が内側通路１０内の圧力よりの高く設定されている。
なお、実施形態では、各部の材質は、ＳＵＳとジュラル
ミンとするが、他の適宜の材質も採用可能である。形状
も断面角形、丸形等適宜の形状を採用可能である。以
下、各部を詳細に説明する。

【０００６】（直管部２、くびれ部３、及び膨出部４の
構造）直管部２は、円筒形状の通常の管であり、図３の
通り、内管２１、外管２２、内側通路１０、外側通路１
１から構成された二重構造である。垂直管２５と水平管
２６の２種類がある。また、くびれ部３は、直管部２同
士、直管部２とベンド部５、水平管２６同士、ベンド部
５と水平配管プラグ形成装置６とを、それぞれ、気密的
に上下又は左右に接続するものである。このくびれ部３
は、内管３１と外管３２から構成された二重構造であ
り、内側通路１０をプラグＰが輸送され、外側通路１１
に高圧空気が充満される。また、くびれ部３は、上部３
３と、中間部３４と、下部３５とを備え、それらが連続
的に形成されたものであり、下部３５は上方に向かって
徐々に断面積が狭くなり、中間部３４で最少断面積とな
り、さらに、上部３３は上方に向かって徐々に断面積が
大きくなることを特徴とするものである。これにより断
面積の狭くなった箇所で風速があがり、プラグ形成のた
めの、インジョクションの機能を果たす。また、くびれ
部３は上端部にヘルール（又はフランジ等）３６、下端
部にヘルール３７が一体に形成され、空気連通路（孔）
３８が貫設されている。形態としては図２（ｃ）は内管
３１を示すものであり、ブロック状に形成されている。
図２（ｄ）の通り、内管３１と外管３２とが一体的にブ
ロック状に形成されたものでも差し支えない。例えば、
内側通路１０と外側通路１１とを、ブロックから、くり
貫いて、二重管構造としたものである。形状としては、
図２、３に示すロート状ないしラッパ状、テーパ状、図
４（ａ）に示す瓢箪状、図４（ｂ）に示すウェブ状など
が挙げられる。直管部２、ベンド部５、及び水平配管プ
ラグ形成装置６に対し、くびれ部３（膨出部４）は、別
体として設けた。しかし、これを付属物として一体に形
成することも可能であり、例えば、他の形態として、図
３の通り、くびれ部３が存在するならば、様々な形態と
取り得ることは無論である。また、図５の通り、膨出部
４は、上部４３と、中間部４４と、下部４５とを備え、
それらが連続的に形成されたものであり、下部４５は上
方に向かって徐々に断面積が大きくなり、中間部４４で
最大断面積となり、さらに、上部４３は上方に向かって
徐々に断面積が狭くなることを特徴とするものである。
断面積が大きくなる部分を設けることで粉粒体が失速し
て堆積する。高濃度空気輸送は垂直配管部分で、プラ
グ、空気層が交互に輸送され、このプラグがうまく形成
維持できるかどうかで、この高濃度輸送が適切に行なえ
るか決まることもある。この混合比のバランスが崩れる
とプラグが崩れたり重複してしまう。即ち、水平管２６
において、プラグが崩れて上部に隙間が生じやすいが、
くびれ部３又は膨出部４でプラグＰを形成でき、また、
垂直管２５においては、粉粒体の比重が重い場合は、重
力でプラグが落下するおそれがあるが、下方へのプラグ
Ｐの戻りを受け止めることで後続するプラグと重複しな
いようにすることができる。さらに、直管部２のうち、
水平管２６ではプラグＰは重力の影響を大きく受けて、
崩れやすいので、条件によっては、図６の通りに設計す
る場合もあり、内管２１に、膨出部４（くびれ部３でも
よい）を適宜の間隔を空けて連続的に形成する。複数の
膨出部４（くびれ部３でもよい）を連続的に垂直管２５
にも設けることができることは無論である。さらに図７
の通り、くびれ部３の上部３３又は膨出部４の下部４５
に金属製等の通気性のフィルタ３７または４７を形成
し、外側通路１１から内側通路１０へ空気の供給するこ
とにより、プラグＰの上方への輸送を補助するととも
に、プラグＰの形成に資することもできる。

【０００７】（ベンド部５の構造）粉粒体がいちばん止
まりやすい場所は配管中の曲がり部分であり、この部分
でプラグが重複しやすい。特に配管の立ち上がり部分で
は、重力でプラグが落ちてきて後続のプラグと重複す
る。そこで、これを防止するため、本実施形態のベンド
部５は、図８の通り、内管５１、外管５２、内側通路１
０、外側通路１１を備えたもので、上端部にヘルール
（又はフランジ等）５３、下端部にヘルール５４が一体
に形成され、空気連通路（孔）５５が貫設されている。
ベンドの底面部分にたとえば金属製等（例えば燒結金
属）の通気性のフィルター５７を設けてある。その位置
は底面部が好ましいが適宜の位置で差し支えない。外側
通路１１の中が高圧補助空気で満たされるので、フィル
ター５７を介して、外側通路１１から内側通路１０に高
圧補助空気が供給され、プラグの流動化を計ったり、内
管５１内部の圧力低下を防止するようになっている。な
お、フィルター５７はベンド部５に限らず、直管部２、
くびれ部３、膨出部４、次述の水平配管プラグ形成装置
６にも設けることができることは無論である。

【０００８】（水平配管プラグ形成装置６の構造）一般
的には、水平管２６の方が垂直管２５よりもプラグ形状
を維持形成しにくい。図９の不完全堆積プラグＮで示す
通り、上の部分に隙間ができて輸送空気が抜けてしまう
おそれがある。高濃度低速輸送の空気量では、不完全堆
積プラグＮを浮かせて水平移送するだけのエネルギーが
不足する。ただ後続する粉粒体が不完全堆積プラグＮの
山に積もってまた動くということはありえる。いずれに
しろ、こういった問題を解消するために、水平管２６を
回転させる構造とし、下側領域に堆積した不完全堆積プ
ラグＮを回動させ、プラグＰを形成しやすくする。そこ
で、本実施形態の水平配管プラグ形成装置６は、図９の
通り、内管６１は軸方向に回転する回転構造とし、外管
６２は固定構造である。また、外管６２の内部領域にシ
ール部材を備えた軸受６３，６４が設置され、この軸受
６３，６４に内管６１の両端部が回転可能に支持されて
いる。内管６１は歯車を備えた機構部６５を介して、モ
ータＭ等を備えた駆動部６６と接続され、駆動部６６に
より回転させられるように構成されている。ここの駆動
部６６に独立性を持たせ、パイプがつきだして回転して
も良い。機構部６５は、図１０（ａ）の通り、プーリ６
５ａとベルト６５ｂでも良いし、図１０（ｂ）の通り歯
車６５ｃ，６５ｄでも良い。水平配管プラグ形成装置６
は、粉粒体が緩速度で流れてくる以上、遅い回転速度
で、連続的に回転させることが好適である。ただし、駆
動部６６と配管とが一体である必要はない。ここでは二
重管構造に駆動部６６を設けたが、図１１（ａ）の通
り、一重構造とし、モータＭのベースをどこか他の場所
にとっても良い。たとえば、天井にブラケットが設けて
あり、そこにモータＭが付いていても差し支えない。さ
らに、図１２の通り、内管６１の内部に突起部６８を設
け、不完全堆積プラグＮを掻き上げるようにすると、プ
ラグＰの維持形成が好適になされる。点線は突起６８の
変更態様であり、板状の他の形状を示すものである。半
径方向に全部連続するもの、途中で切れ止まるもの、先
端が丸形であるもの等が挙げられる。

【０００９】（補助空気供給装置８の構成）図１３の通
り、補助空気供給装置８はねじを回すことで適宜の流量
を調整できる手動弁８１を備え、弁８１の作動によって
外側通路１１に充満する補助高圧空気が矢印の通り内側
通路１０に流れるようになっている。外側通路１１の空
気圧力は、内側通路１０の空気圧力よりも高い圧力に設
定されているからである。補助空気（高圧空気）は、図
示は略すが主にコンプレッサー等より、レシーバータン
ク、電磁弁等を経由して外側通路１１に供給されるよう
になっている。また、補助空気は、図示しない調温装
置、調湿装置によって、適宜、調整されている。調温装
置、調湿装置は内側通路を通過する輸送空気の調整も行
なうこともできる。なお、いずれの場合も、冷房の場合
は、空気をチラー経由で供給する。吸湿防止は、ドライ
ヤーを経由して乾燥空気を供給する。減湿の場合は、乾
燥となり、空気をヒータ経由で加温して供給する。

【００１０】（配管の接続構造例）外管６２の接続構造
は適宜な構造で良い。図１１（ｂ）の通り、フランジ１
００を止める接続器具１０１が左右９０度違う角度で設
置しても良く、いずれにしても、気密になるように接続
すれば良い。また、図１４の通り、配管の接続構造例と
しては、へルール１０２が溶接等で配管の端部に形成さ
れ、ヘルール１０２をクランプ１０３で締め付けて脱着
可能としている。これにより、クランプ１０３を外して
分解し、内部の点検が可能となる。上記接続構造は、直
管部２、くびれ部３、膨出部４、ベンド部５の両端部に
形成され、空気が逃げないようにしている。

【００１１】（プラグ形成装置９の構成）プラグ形成装
置９の構造は、種々挙げられるが、例えば、図１５
（ａ）〜（ｃ）の通り、３種類のものが挙げられるが、
従来のプラグ形成装置の構造でも適用は可能である。な
お、（ｄ）は（ｃ）の右側面図である。図１５（ａ）の
プラグ形成装置９は、インバーターモータ等で回転され
るロータリーバルブ９０がホッパー９１の上部に設置さ
れたものであり、ホッパー９１の上部が二重管構造にな
っていて、ロータリーバルブ９０から下方に排出される
粉粒体と、ブロアもしくはコンプレッサー（図示略）を
経て入口９３から供給された輸送空気とが同一方向（重
力方向）にベンド管９５から下流に輸送されるものであ
る。要するに重力に沿って、粉粒体と輸送空気が落ち、
スムースに輸送管に供給され、これにより、ホッパー９
１内部で乱流を起こす可能性を無くして、エネルギーロ
スを防止し、円滑な輸送を実現できる。また、例えば粒
体（例えば米粒、コーヒー豆等）など、壁面に衝突して
破損する可能性を無くすことができる。ロータリーバル
ブ９０はエアロック構造のものが好ましい。プラグＰが
形成できるのは、ロータリーバルブ９０でポケット毎に
間欠的に落ちてくるからであり、ある程度はプラグＰに
なるが、配管の中で輸送されている途中で均一化してし
まうことがあるが、上述の配管システム１によって完全
なプラグが維持形成できる。図１５（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は、貫流式のロータリーバルブであり、ブロアか
らの空気がロータリーバルブ内部を貫流するように構成
されている。粉粒体は、浮遊速度に達していれば、運ば
れていく。主にロータリーバルブ９０が好適であるが、
フラップ弁、ゲート弁等でも良い。だたし、圧力がある
以上、エアロックは必要である。

【００１２】（二重構造の説明）本実施形態の配管シス
テム１では、上述の通り配管を二重構造としたことに意
味が生じる。二重構造の外側通路１１から内側通路１０
へ前述の弁８１、フィルタ５７などを介して補助高圧空
気を通して、内管の内部圧力の低下を補助する。補助空
気の利点は、管内に圧力をかけ過ぎると、プラグ形成装
置９のロータリーバルブの精度がいくら高くなったとは
いえ、空気が漏れてしまうおそれがあるから、管内には
高い圧力はかけられないおそれがある。そうすると管内
の輸送圧力が途中で低下してくる。そこで、適宜の間隔
又は所定間隔で、配管に補助的に高圧空気を供給する必
要がある。また、内管を流れる高圧空気は、何もしなく
てもある程度、乾燥し過ぎる性質があり、粉粒体の水分
が吸い取られてしまうので、加湿する必要がある。例え
ば、米などは乾きすぎると割れやすくなる。そこで、あ
る程度加湿する必要があり、適宜の箇所に加湿機Ｓ（図
１参照）を設け、二重構造の空隙に加湿した補助空気を
供給することにより、搬送物、例えば粒（米など）の破
損防止を行なっている。また、内管内壁に結露すると粉
粒体が結露した水分を吸いカビが生じたりするおそれが
ある。そこで、二重構造により保温効果が生じることに
より不都合を防止できる。さらに、二重構造の外側通路
１１に、図３の通り、センサー用の電気配線、弁８１の
電源供給線、或いは、アース配線２１１等を連通させる
ことで、配線の収容スペースとしても利用も可能であ
る。特に、輸送されるべき粉粒体が複写機のトナーであ
る場合、内管３１に静電気が発生するおそれがあり、内
管３１と電気的に接続されたアース配線２１１が必要で
ある。また、二重構造により、粉粒体空気輸送の際に発
生する騒音も軽減できる。

【００１３】次に、本実施形態の粉粒体高濃度空気輸送
配管１の動作及び作用について図１ないし図１５を参照
して説明する。プラグ形成装置９で形成されたプラグＰ
は、くびれ部３、ベンド部５、直管部２を輸送され、水
平方向から垂直方向に輸送方向を転換される。そして、
ベンド部５で再び水平方向に転換されて空気輸送され
る。水平配管プラグ形成装置６では、内管６１が回転す
ることで、プラグＰが好適に維持形成される。垂直配管
及び／又は水平配管の途中に、くびれ部３及び／又は膨
出部４を設け、安定的なプラグＰを形成させることとし
たのである。水平管２６をプラグＰが通過するうちに、
プラグの上部に隙間ができ、空気が抜けてしまう問題を
解決できる。また、垂直管２５内をプラグＰが上昇する
場合、粉粒体の比重が重いと落ち、空気が進行方向に抜
け、徐々に堆積して後続のプラグと重複してしまいチョ
ークするという問題を解決できる。くびれ部３又は膨出
部４によって、正常なプラグＰが形成され、プラグＰと
空気層の好適な繰り返しが可能となる。非常な簡素な構
造で、しかも極めて効果が大きい。ロータリーバルブの
性能も向上し、バッチではなくてロータリーバルブで連
続的に送ることも可能である。ロータリーバルブの利点
は、連続的に粉粒体を輸送できることである。さらに、
補助空気供給装置８の動作によって、外側通路１１から
内側通路１０へ補助高圧空気が供給される。ベンド部５
ではフィルター５７を介して補助高圧空気が供給され
る。

【００１４】（実施形態の効果）以上説明した本実施形
態の粉粒体高濃度空気輸送配管システム１によれば、次
の効果を生じる。 1．直管部２同士或いは直管部２とベンド部５の間に、
くびれ部３又は膨出部４を、また水平管部にプラグ形成
装置６を適宜配することにより、規則的なプラグＰが適
切に形成されるため、安定した高濃度低速輸送が可能
で、最終的なブローも不要となる。 2．特に粒体（米、コーヒー豆、大豆等）の空気輸送時
の破砕防止に最適である。 3．空気輸送配管における輸送途中で、くびれ部３又は
膨出部４によって規則的にプラグＰが形成されることに
より、管内圧力が適切に維持され、少ない空気量で輸送
が可能な省エネルギータイプの装置を提供できる。 4．比重の重い粉粒体でも、くびれ部３又は膨出部４が
プラグＰの垂直管２５内での落下防止の働きをし、管内
の詰まり（チョーク）を防止できる。 5．粉粒体がプラグ状に管内輸送されるため、管内面に
微粉の付着が無く、コンタミネーションも解消でき衛生
面が向上する。 6．二重構造の外側通路１１に高圧空気を満たし、粉粒
体輸送用の内管にセイフバルブ、金属等のフィルター等
を介して供給することにより、より安定的な輸送が可能
である。特にベンド部で有効である。 7．二重構造の外側通路１１に加湿、加温された空気を
通し、粉粒体輸送用の内管へセイフバルブ等や金属フィ
ルターを介して供給することにより、加湿による搬送物
の破損防止、加温による搬送物の除湿が可能である。 8．二重構造による保温効果で、内管内の結露を防止で
きる。 9．二重構造の外側通路はセンサーやアースの配線用ダ
クトとしての利用も可能である。 10．二重構造により騒音も軽減する 11．組立式で施工が簡単であり、外観がスマートにな
り、装置をブラックＢＯＸ化できる。 12．配管の内外とも汚れにくく、汚れても掃除が簡単で
衛生面で優れている。 13.斬新的なデザインを実現できる。

【００１５】なお、本発明は、上述の実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない
範囲に於て、改変等を加えることが出来るものであり、
それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれ
ることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施形態の粉粒体高濃度空気輸送配管
システム及びプラグ形成装置の内部構造図である。

【図２】 （ａ）は粉粒体高濃度空気輸送配管システム
のくびれ部の平面図、（ｂ）は同くびれ部の縦断面図、
（ｃ）は同くびれ部の斜視図、（ｄ）は同くびれ部の変
更形態の正面図である。

【図３】 （ａ）は同くびれ部の変更形態の縦断面図、
（ｂ）は横断面図である。

【図４】 （ａ）は同くびれ部の変更形態の縦断面図、
（ｂ）は同くびれ部の他の変更形態である、くびれ部の
正面断面である。

【図５】 （ａ）は同膨出部の作用を示す縦断面図、
（ｂ）は同膨出部の作用を示す縦断面図である。

【図６】 水平管部に複数の膨出部を設けた配管の縦断
面図である。

【図７】 （ａ）はくびれ部にフィルタを設けた垂直配
管の縦断面図、（ｂ）は膨出部にフィルタを設けた垂直
配管の縦断面図である。

【図８】 ベンド部の縦断面図である。

【図９】 同粉粒体高濃度空気輸送配管システムの水平
配管プラグ形成装置を示す内部構造図である。

【図１０】 （ａ）は水平配管プラグ形成装置のプーリ
・ベルトの機構部、（ｂ）は歯車の機構部を示す側面図
である。

【図１１】 （ａ）は他の水平配管プラグ形成装置の構
造図、（ｂ）は配管の接続構造図である。

【図１２】 水平配管プラグ形成装置の水平管の軸方向
と直交する方向の縦断面図である。

【図１３】 配管の接続構造の詳細断面図である。

【図１４】 補助空気供給装置の詳細断面図である。

【図１５】 （ａ）〜（ｃ）は、プラグ形成装置の一例
の説明図であり、（ｄ）は（ｃ）の右断面図である。

【符号の説明】 １・・・粉粒体高濃度空気輸送配管システム ２・・・直管部 ３・・・くびれ部 ５・・・ベンド部 ５・・・水平配管プラグ形成装置 ８・・・補助空気供給装置 ９・・・プラグ形成装置 Ｐ・・・プラグ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラグ状に形成された粉粒体群を、圧力気
   体層と交互に連続して低速高濃度で輸送する粉粒体高濃
   度気力輸送装置に適用されるベンド配管であって、 該ベンド配管を内管と外管からなる二重管構造とし、該
   内管に通気性のフィルタ又は弁を設け、 外側通路から内側通路に補助気体を供給し、プラグの形
   成を補助するように構成した粉粒体高濃度気力輸送ベン
   ド配管。