JP2010052883A - 貯留タンクの粉粒体排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒体排出時に貯留タンクのホッパー部内で発生するブリッヂ現象等を解消して、貯留タンク内の粉粒体の円滑かつ連続的なマスフロー排出を実現できるコンパクトな粉粒体排出装置を提供する。
【解決手段】縦長の筒形の胴部２の下部にホッパー部３が設けられ、その下端に粉粒体の吐出口４が設けられ、同吐出口に粉粒体排出装置が取り付けられる。同装置は、容器本体11、容器本体の底部に設けられた粉粒体の排出部18、容器本体の底部に取り付けられた駆動モータ17、駆動モータにより回転駆動される垂直回転軸23、垂直回転軸の上端に取り付けられ、ホッパー部の内周面との間の隙間Ｓから貯留タンク内の粉粒体Ｍを容器本体内に案内する傘状のトップコーン24、垂直回転軸の中間部に軸支された複数の攪拌羽根25、垂直回転軸の前記容器本体の底部付近に軸支された排出羽根30を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、粉粒体排出時に貯留タンクのホッパー部内で発生するブリッヂ現象等を解消し、粉粒体を連続的にかつ円滑にマスフロー排出できる、貯留タンクの粉粒体排出装置に関するものである。

図５は、従来より知られている貯留タンクの粉粒体排出装置（スクリューフィーダータイプ）を示している。図５の貯留タンク１は、縦長筒形の胴部２の下部に逆円錐形又は逆角錐形のホッパー部３が設けられ、同ホッパー部３の下端に粉粒体の吐出口４が設けられ、この吐出口４にスクリュー部（粉粒体排出装置）５が取り付けられている。スクリュー部５の内部には吐出口４から装置内に落下する粉粒体Ｍを攪拌搬送するスクリュー６が設けられ、スクリュー部５の先端の排出口７から粉粒体Ｍを定量排出するようになっている。なお、貯留タンク１は、支持部材８により架台Ｇ上に垂直姿勢に設置されている。

ところが、従来一般の貯留タンク１は、図６（Ａ）に示すように、粉粒体Ｍの排出時に、ホッパー部３内の周壁付近に空洞部Ｋが形成され、この空洞部Ｋが図６（Ｂ）に示すように次第に大きくなって、貯留タンク１内の粉粒体Ｍがスクリュー部５に流れ込まなくなり、粉粒体Ｍを排出できなくなるという問題があった。このようにホッパー部３内に空洞Ｋが発生し、粉粒体Ｍが排出できなくなる現象をブリッヂ現象又はアーチ現象と呼んでいる。

ホッパー部から排出される粉粒体の流下速度は、一般に中央部で大きく、周壁付近では遅くなり、特に流動性の悪い粉粒体（付着性のある粉粒体）では、ホッパー部からの排出時に上に述べたブリッヂ現象が発生したり、中央部に穴（ラットホール）があいてしまったりする傾向が強かった。

かかるブリッヂ現象等を解消する従来からの方法としては、最も単純な方法として貯留タンク１の外側から木の棒やパイプでホッパー部付近を叩いて空洞部Ｓを壊す方法がある。また、ホッパー部の内周面に沿ってエアノズルを配管し、エアを噴出して空洞部Ｋを壊す方法がある。さらに、粉粒体排出用の定量供給機として、水平回転テーブル及び案内スクレーバを用いた例も提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２９７７４号公報

しかしながら、貯留タンク１の外側から木の棒やパイプでホッパー部付近を叩く方法は、最も単純な方法であるが、ブリッヂ現象が発生する度に作業者が貯留タンク１の外側から叩かなければならず作業が面倒で、また凹凸の打撃痕が貯留タンク１の外側に残ってしまう。エアノズルによる方法は、設備コストが高く付く問題がある。水平回転テーブル及び案内スクレーバを用いる例は、回転テーブルが大きく、設備や貯留タンク１への改造が大掛りになり、設置・補強の費用の他、電力等の運用コストが高く付く問題がある。

また、ブリッヂ現象等を解消して、貯留タンクへ投入した粉粒体を先入れ先出しする（先に投入したものから順に排出する）には、貯留タンクへ投入した粉粒体を、粉面全体を均等に低下させて排出するマスフロー排出を行うようにすることが望ましい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、粉粒体排出時に貯留タンクのホッパー部内で発生するブリッヂ現象等を解消して、貯留タンク内の粉粒体の円滑かつ連続的なマスフロー排出を実現できる粉粒体排出装置を提供すること、また、貯留タンクのホッパー部を大幅改造することなくその吐出口に簡単に取り付けできるコンパクトな粉粒体排出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る請求項１記載の貯留タンクの粉粒体排出装置は、
縦長の筒形の胴部の下部に逆円錐形又は逆角錐形のホッパー部が設けられ、同ホッパー部の下端に粉粒体の吐出口が設けられた貯留タンクの粉粒体排出装置において、
前記ホッパー部の下端の吐出口にシール状態に取り付けられた筒形の容器本体と、
この容器本体の底部に設けられた粉粒体の排出部と、
この容器本体の底部に取り付けられた駆動モータと、
この駆動モータにより回転駆動され、容器本体内に同軸上に垂直に配置され、上端が容器本体の上端開口部よりも上方に突出する垂直回転軸と、
この垂直回転軸の上端に取り付けられ、回転しながらホッパー部の内周面との間の隙間から貯留タンク内の粉粒体を容器本体内に案内する傘状のトップコーンと、
垂直回転軸の中間部に軸支され、トップコーンにより容器本体内に案内された粉粒体を、旋回しながら擦り切り又は攪拌する複数の攪拌羽根と、
垂直回転軸の前記容器本体の底部付近に軸支され、攪拌羽根により容器本体内で擦り切り又は攪拌された粉粒体を、旋回しながら掻き出して排出部から容器本体外へ排出する排出羽根と、を備えてなることを特徴とする。

請求項１記載の貯留タンクの粉粒体排出装置によると、回転するトップコーンにより、ホッパー部内の粉粒体全体が、塊のままでゆっくりと回転し、螺旋状に捻られながら、トップコーンとホッパー部内周面との間の隙間から徐々に全周に亘って均等に容器本体内に流入落下し、流入落下した粉粒体は、容器本体内の攪拌羽根により攪拌されながら容器本体内を底部へと案内され、底部の排出羽根によって底部の排出部から容器本体外へと排出される。これらの回転ないし旋回するトップコーン、攪拌羽根、排出羽根の相互作用によって、貯留タンク内の粉粒体を全体的に徐々に低下させ、円滑かつ連続的なマスフロー排出を実現することができる。同時にホッパー部内のブリッヂ現象やラットホール現象等を解消できる。

また、容器本体内の垂直回転軸に対し、トップコーン、攪拌羽根、排出羽根を上下に連設することで、高い排出効果を発揮しながら、排出装置をコンパクト化でき、貯留タンクのホッパー部を大幅改造することなくコンパクトな排出装置をホッパー部の吐出口に簡単に取り付けできる。

本発明に係る請求項２記載の貯留タンクの粉粒体排出装置は、前記トップコーンの上面の傾斜角度が水平面に対し１５度から６０度であることを特徴とする。

請求項２記載の貯留タンクの粉粒体排出装置によると、トップコーンの上面の傾斜角度が水平面に対し１５度から６０度であることにより、トップコーンの上のホッパー部の粉粒体の塊をゆっくりと確実に回転させ、螺旋状に捻りやすくなり、より、確実にブリッヂ現象等を防止して、粉粒体のより円滑で安定したマスフロー排出を行える。

本発明に係る請求項３記載の貯留タンクの粉粒体排出装置は、前記攪拌羽根が垂直回転軸から遠心方向に延びるパドル型であることを特徴とする。

請求項３記載の貯留タンクの粉粒体排出装置によると、攪拌羽根が垂直回転軸から遠心方向に延びるパドル型であることにより、粉粒体の攪拌効果が高く、容器本体内に流入落下した粉粒体を、より一層均等に攪拌することができる。

本発明に係る請求項４記載の貯留タンクの粉粒体排出装置は、前記攪拌羽根の羽根部分の傾斜角度が水平面に対し３０度から５０度であることを特徴とする。

請求項４記載の貯留タンクの粉粒体排出装置によると、前記攪拌羽根の羽根部分の傾斜角度が水平面に対し３０度から５０度であることにより、粉粒体の攪拌効果が高く、容器本体内に流入落下した粉粒体を、より一層均等に攪拌することができる。

本発明に係る請求項５記載の貯留タンクの粉粒体排出装置は、前記攪拌羽根の取付数が３乃至７であることを特徴とする。

本発明に係る請求項５記載の貯留タンクの粉粒体排出装置によると、前記攪拌羽根の取付数が３乃至７であることにより、粉粒体の攪拌効果をより高くすることができる。

以上説明したように、本発明に係る貯留タンクの粉粒体排出装置によると、貯留タンクのホッパー部の下端吐出口に筒形の排出装置を取付けて、容器本体の底部側の駆動モータにより同時に回転ないし旋回する、ホッパー部の下端吐出口の直上に位置する傘状のトップコーン、容器本体内の中間部に位置する攪拌羽根および底部付近に位置する排出羽根の相互作用によって、貯留タンク内の粉粒体を、ブリッヂ現象等を発生させることなく、円滑かつ連続的にマスフロー排出することができるという優れた効果を奏する。また、排出装置自体をコンパクト化できて、貯留タンクのホッパー部を大幅改造することなく、コンパクトな大きさの排出装置をホッパー部の吐出口に直接簡単に取り付けでき、設置費用その他の維持費用が安く済むという優れた効果を奏する。

次に本発明に係る貯留タンクの粉粒体排出装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の粉粒体排出装置を装着した貯留タンクの設置状態を示す全体図、図２は粉粒体排出装置を示す拡大断面図である。これらの図において、符号１は貯留タンク、符号１０は粉粒体排出装置を示している。

まず、貯留タンク１について説明すると、貯留タンク１は、図１に示すように、架台Ｇ上に垂直に設置される縦長の角筒形の胴部２の下部に逆角錐形のホッパー部３が設けられた構造とされており、支持部材８により胴部２が架台Ｇ上に垂直に支持され、ホッパー部３は架台Ｇの下方に位置している。かかる貯留タンク１は、胴部２の上部の投入口２ａから貯留タンク１内に粉粒体Ｍが投入され、投入された粉粒体Ｍが貯留タンク１内部に貯留されるようになっている。ホッパー部３の下端には貯留タンク１内に貯留された粉粒体Ｍが粉粒体排出装置１０の容器本体１１内に吐出される吐出口４が設けられている（図２参照）。ホッパー部３の吐出口４の周囲には粉粒体排出装置１０を同ホッパー部３の吐出口４に取り付けるための下端フランジ部９が設けられている。

図示例のホッパー部３は、その内周面の傾斜角度α１が水平面に対し７０度とされている。これにより、下端吐出口４に向けて貯留タンク１内の粉粒体が円滑に流出されるようになっている。また、貯留タンク１のサイズは、図示例の場合、架台Ｇからの胴部２の高さ６７００ｍｍ、胴部２の幅３０００ｍｍ×２４００ｍｍ、ホッパー部３の深さ３０００ｍｍ、ホッパー部３の下端吐出口４の内径８００ｍｍとされている。

ホッパー部３の下端吐出口４には、粉粒体排出装置１０の容器本体１１がシール状態に取り付けられている。円筒形の容器本体１１は、ホッパー部３の下端吐出口４と同一内径を有しており、その上端に設けられた上端フランジ部１２が前記ホッパー部３側の下端フランジ部９に対しボルト１３でシール状態に取り付けられている。容器本体１１の下端フランジ部１４には、円板状の底板部１５がボルト１３によりシール状態に取り付けられ、底板部１５の下面の略中央には垂直回転軸１６を回転駆動する駆動モータ１７が取り付けられている。また、底板部１５の下面には、容器本体１１内に連通し、容器本体１１内から粉粒体Ｍが排出されるラッパ状の排出部１８が取り付けられている。このラッパ状の排出部１８には、容器本体１１内に連通し、容器本体１１内から粉粒体Ｍが排出される排出通路１８Ａが設けられている。

底板部１５の中央には貫通部１５Ａが設けられ、この貫通部１５Ａに軸受部１９が容器本体１１と同軸上に取り付けられている。この軸受部１９は、貫通部１５Ａに取り付けられた円筒形の軸受本体２０と、軸受本体２０に装着されたベアリング部２１と、上部シール部２２とから構成されている。この軸受部１９には、駆動モータ１７に直結され、駆動モータ１７によって回転駆動される垂直回転軸１６が容器本体１１と同軸上でかつ垂直姿勢に支持されている。垂直回転軸１６は、ベアリング部２１によって回転自在に支持され、上部シール部２２によってシール状態にシールされている。

軸受部１９によって底板部１５に対し垂直姿勢に支持された垂直回転軸１６は、容器本体１１の中心に位置し、その上端１６ａが容器本体１１の上端開口部よりも上方に突出する長さを有している。この垂直回転軸１６の上端１６ａには、垂直回転軸１６の回転により回転し、ホッパー部３の内周面との間の隙間Ｓから貯留タンク１内の粉粒体Ｍを容器本体１１内に連続的に案内する傘状のトップコーン２３が取り付けられている。このトップコーン２３の傘部の傾斜角度α２は水平面に対し１５度から４５度の間で選択され、図示例の場合は３０度とされている。また、図示例のトップコーン２３の傘部の直径は７２０ｍｍとされている。したがって、トップコーン２３と容器本体１１の上端開口部の周囲との間には４０ｍｍの隙間Ｓが形成されている。

垂直回転軸１６の中間部には、回転するトップコーン２３によって容器本体１１内に連続的に案内された粉粒体Ｍを擦り切り又は攪拌する複数（図示例の場合、５個）の攪拌羽根２４が互い違いに軸支されている。各攪拌羽根２４は、垂直回転軸１６に対し、遠心方向に水平軸２５が互い違いに取り付けられ、各水平軸２５に羽根部２６が所定の角度で取り付けられている。図３に示すように、各羽根部２６の取付角度α３は、水平面に対し、４５度とされている。垂直回転軸１６には軸心を通り、各水平軸２５の基端部２５ａを取り付ける取付孔２７が貫通して設けられ、この取付孔２７には雌ねじが切られ、各水平軸２５の基端部２５ａには前記雌ねじに螺合する雄ねじが切られている。そして、各取付孔２７に基端部２５ａがねじ込まれた水平軸２５は、ロックナット２８によって垂直回転軸１６に固定されるようになっている。

垂直回転軸１６の、容器本体１１の底板部付近には、各攪拌羽根２４によって容器本体１１内で擦り切り又は攪拌された粉粒体Ｍを掻き出して排出部１８から容器本体１１外へ排出する複数の排出羽根２９がボス３０を介して軸支されている。

次に、前記構成の貯留タンクの粉粒体排出装置１０の作用について説明する。

駆動モータ１７を駆動させて、図４に示すように、トップコーン２３を回転させると、ホッパー部３内の粉粒体Ｍ全体が、塊のままでその下側からゆっくりと回転し、螺旋状に捻られながら、トップコーン２３とホッパー部３内周面との間の隙間Ｓに徐々に案内され、全周に亘って均等に容器本体１１内に流入し落下する。容器本体１１内に流入した粉粒体Ｍは、駆動モータ１７の駆動により旋回する複数の攪拌羽根２４によって、さらに均等に攪拌されながら、容器本体１１内の底部へと案内され移動する。容器本体１１内の底部へと案内された粉粒体Ｍは旋回する排出羽根２９によって排出部１８の排出通路１８Ａに掻き出され、排出部１８からその下方に配置された収納容器（図示せず）に連続的に排出され、定量収容される。

回転するトップコーン２３により、ホッパー部３内に充填された粉粒体Ｍ全体が、塊のままでゆっくりと回転し、螺旋状に捻られながら、トップコーン２３とホッパー部３内周面との間の隙間Ｓから徐々に均等に流入落下するから、トップコーン２３の上方で空洞化現象が起こらず、ブリッヂ現象等が発生することがない。また、容器本体１１内に流入落下した粉粒体Ｍは、途中の攪拌羽根２４により均等に攪拌されるとともに、最後に排出羽根２９により排出部１８の排出通路１８Ａに確実に掻き出される。これらの回転ないし旋回するトップコーン２３、攪拌羽根２４、排出羽根２９の一連の相互作用によって、貯留タンク１内の粉粒体Ｍを、その粉面を全体的に徐々に低下させ、連続的にかつ円滑したマスフロー排出を安定的に実現することができる。

また、容器本体１１内の垂直回転軸１６に対し、トップコーン２３、攪拌羽根２４、排出羽根２９を上下に連設することで、これらの各羽根の組み合わせにより高い排出効果を発揮しながら、排出装置１０自体をコンパクト化でき、貯留タンク１のホッパー部３を大幅改造することなく、ホッパー部３の下端吐出口４に直接簡単に取り付けすることができる。

なお、本実施形態では、本発明の排出装置を角筒形の貯留タンク１に適用したが、円筒形の貯留タンクに適用できることは言うまでもない。また、本実施形態では、攪拌羽根２４を垂直回転軸１６に５つ取り付けたが、５つに限られず、複数であればよい。さらに、攪拌羽根２４は羽根部２６のない水平軸２５のみであっても所定の攪拌効果を得られる。

本発明に係る貯留タンクの粉粒体排出装置は、ホッパー部内のブリッヂ現象等を解消し、貯留タンク内の粉粒体の円滑なマスフロー排出を連続して行える粉粒体排出装置として、広く利用可能である。

本発明の一実施形態を示すもので、本発明の粉粒体排出装置を取付けた貯留タンクの全体図を示す縦断面図、 図１に示す粉粒体排出装置の拡大断面図、 垂直回転軸に対し攪拌羽根を取付けた状態を示す側面図、 図１に示す粉粒体排出装置の作用を示すもので、粉粒体排出装置によって貯留タンク内の粉粒体が、マスフロー排出される様子を示す要部断面図、 従来の粉粒体排出装置を取付けた貯留タンクの全体図を示す縦断面図、 図４に示す従来の粉粒体排出装置の作用を示すもので、（Ａ）はホッパー部内に空洞化現象が起きた状態を示す図、（Ｂ）はホッパー部内に発生した空洞が拡大した状態を示す図である。

符号の説明

１ 貯留タンク
２ 胴部
２ａ 粉粒体の投入口
３ ホッパー部
４ 下端吐出口
９，１４ 下端フランジ部
１０ 粉粒体排出装置
１１ 容器本体
１２ 上端フランジ部
１３ ボルト
１５ 底板部
１５Ａ 貫通部
１６ 垂直回転軸
１７ 駆動モータ
１８ 排出部
１８Ａ 排出口
１９ 軸受部
２０ 軸受本体
２１ ベアリング部
２２ 上部シール部
２３ トップコーン
２４ 攪拌羽根
２５ 水平軸
２５ａ 基端部
２６ 羽根部
２７ 取付孔
２８ ロックナット
２９ 排出羽根
３０ ボス
Ｇ 架台
Ｋ 空洞
Ｍ 粉粒体
Ｓ 隙間
α１，α２ 傾斜角度
α３ 取付角度

Claims (5)

1. 縦長の筒形の胴部の下部に逆円錐形又は逆角錐形のホッパー部が設けられ、同ホッパー部の下端に粉粒体の吐出口が設けられた貯留タンクの粉粒体排出装置において、
   前記ホッパー部の下端の吐出口にシール状態に取り付けられた筒形の容器本体と、
   この容器本体の底部に設けられた粉粒体の排出部と、
   この容器本体の底部に取り付けられた駆動モータと、
   この駆動モータにより回転駆動され、容器本体内に同軸上に垂直配置され、上端が容器本体の上端開口部よりも上方に突出する垂直回転軸と、
   この垂直回転軸の上端に取り付けられ、回転しながらホッパー部の内周面との間の隙間から貯留タンク内の粉粒体を容器本体内に案内する傘状のトップコーンと、
   垂直回転軸の中間部に軸支され、トップコーンにより容器本体内に案内された粉粒体を、旋回しながら擦り切り又は攪拌する複数の攪拌羽根と、
   垂直回転軸の前記容器本体の底部付近に軸支され、複数の攪拌羽根により容器本体内で擦り切り又は攪拌された粉粒体を、旋回しながら掻き出して排出部から容器本体外へ排出する排出羽根と、
   を備えてなることを特徴とする貯留タンクの粉粒体排出装置。
2. 前記トップコーンの上面の傾斜角度が水平面に対し１５度から６０度であることを特徴とする、請求項１記載の貯留タンクの粉粒体排出装置。
3. 前記攪拌羽根が垂直回転軸から遠心状に延びるパドル型であることを特徴とする、請求項１または請求項２記載の貯留タンクの粉粒体排出装置。
4. 前記攪拌羽根の羽根部分の傾斜角度が水平面に対し３０度から５０度であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３記載の貯留タンクの粉粒体排出装置。
5. 前記攪拌羽根の取付数が３乃至７であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４記載の貯留タンクの粉粒体排出装置。

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