JP2011140377A - 粉体圧送装置及び粉体圧送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でしかもかつ粉体を効率よく空気圧送することを実現する。
【解決手段】ホッパ１６から移送された粉体を貯留する計量チャンバ１９と、ホッパ１６から計量チャンバ１９への粉体の供給及び供給停止を切り換えるバタフライ弁１７と、計量チャンバ１９に圧縮空気を送り込むエアコンプレッサ２０と、圧縮空気によって押し出された計量チャンバ１９内の粉体を、所定の搬送先に導く圧送ホース１８と、圧縮空気の供給及び供給停止を切り換えるエアバルブ２１と、バタフライ弁１７及びエアバルブ２１の開閉制御を行う制御盤２２とを備え、制御盤２２は、バタフライ弁１７を開放してホッパ１６から粉体を計量チャンバ１９に移送させ、計量チャンバ１９に粉体が貯留された後に、エアバルブ２１を閉鎖してから、エアバルブ２１を開閉して計量チャンバ１９に瞬間的に圧縮空気を送り込むことを繰り返し、圧送ホース１８内において粉体を断続的に搬送させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント粉のような粉体を圧縮空気によって搬送する粉体圧送装置及び粉体圧送方法に関する。

軟弱地盤の改良工事や汚染土壌対策の工事においては、改良機、材料運搬車及び粉体圧送装置が、工事現場に持ち込まれる。材料運搬車は粉状の改良材、例えばセメント粉を運搬するためものであり、材料運搬車が運搬した改良材は、粉体圧送装置に搬送される。粉体圧送装置は、材料運搬車からの粉状の改良材を計量して、改良機への供給量だけ取り出し、空気圧送方式によって改良機に圧送する。そして、改良機は、粉体圧送装置から供給された改良材を土壌に充填、混合等の土壌改良処理を施す。

ところで、粉体圧送装置において、粉体を空気で圧送する時に問題となるのが、圧送する粉体の計量方法である。圧縮空気で粉体を送るという性質上、液体のように流量計による計測は困難である。そこで、従来の粉体圧送装置においては、圧送する前に粉体の計量を行い、計量した分を別の容器で空気と混合し、加圧して粉体を容器から放出する。そして、加圧した容器の重量を常時計測することにより、圧送した粉体の量を確認している。

また、従来における、空気圧送方式を用いた粉体圧送装置に関する技術としては、ホッパーから搬送されたセメントを計量器に投入し、計量器が必要量の粉体を計測した後、計量器内に投入されたセメントが排出管に排出され、閉じた状態の開閉弁を開くことにより、コンプレッサからの圧縮空気が排出管に供給されてセメントが搬送される、という技術が提案されている（特許文献１）。

特開２０００−１３１１２４号公報

従来の粉体圧送装置においては、粉体の圧送の際に使用するエアの量が多いので、粉体圧送装置を使用するためには、大型のエアタンクを常設しなければならない。しかし、大型のエアタンクを常設することは、作業の安全性が損なわれる要因の一つとなりうる。また、大型のエアタンクを使用するため、圧縮空気を発生させるエアコンプレッサや、エアコンプレッサの電源となる発電機についても高い能力であることが望まれる。このため、粉体圧送装置が大掛かりな装備となり、設備費用や運搬費用を考慮すると、必要とするコストが高いものとなっている。

さらに、従来の粉体圧送装置は、大掛かりな装備であってしかも原理が複雑である割には、搬送効率がよくないのが現状である。例えば、粉体と空気とを混ぜて搬送しているため、粉体圧送装置の出口から粉末が周囲に飛散するようになり、その分搬送効率を低下させている。

本発明は、このような問題点を解決し、簡単な構造でしかもかつ粉体を効率よく空気圧送することを実現した粉体圧送装置及び粉体圧送方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１）粉体を収納する容器と、当該容器から移送された粉体を貯留する計量チャンバと、前記容器と前記計量チャンバとを連結する搬送路を開閉し、前記容器から前記計量チャンバへの粉体の供給及び供給停止を切り換える第１切換手段と、当該計量チャンバに圧縮空気を送り込む空気圧縮手段と、当該空気圧縮手段から送り込まれた圧縮空気によって押し出された前記計量チャンバ内の粉体を、所定の搬送先に導く圧送路と、前記計量チャンバと前記空気圧縮手段とを連結する空気路を開閉し、前記空気圧縮手段から前記計量チャンバへの圧縮空気の供給及び供給停止を切り換える第２切換手段と、前記第１切換手段及び前記第２切換手段の開閉制御を行う開閉制御手段とを備え、前記開閉制御手段は、前記第１切換手段を開放して前記容器から粉体を前記計量チャンバに移送させ、前記計量チャンバに粉体が貯留された後に、前記第１切換手段を閉鎖してから、前記第２切換手段を開閉して前記計量チャンバに瞬間的に圧縮空気を送り込み、前記圧送路内において前記粉体を断続的に搬送させることを特徴とする粉体圧送装置。

（２）（１）において、 前記圧送路は、前記計量チャンバの下部に連結され、前記計量チャンバの下部から上方に圧送方向を変える屈曲部を有し、前記空気圧縮手段からの圧縮空気は、前記計量チャンバの上部から供給されることを特徴とする粉体圧送装置。

（３）粉体を収納する容器と、当該容器から移送された粉体を一時的に貯留する計量チャンバと、前記容器と前記計量チャンバとを連結する搬送路を開閉し、前記容器から前記計量チャンバへの粉体の供給及び供給停止を切り換える第１切換手段と、当該計量チャンバに圧縮空気を送り込む空気圧縮手段と、当該空気圧縮手段から送り込まれた圧縮空気によって押し出された前記計量チャンバ内の粉体を、所定の搬送先に導く圧送路と、前記計量チャンバと前記空気圧縮手段とを連結する空気路を開閉し、前記空気圧縮手段から前記計量チャンバへの圧縮空気の供給及び供給停止を切り換える第２切換手段とを備えた粉体圧送装置における粉体圧送方法であって、前記第１切換手段を開放して前記容器から粉体を前記計量チャンバに移送させ、前記計量チャンバに粉体が貯留された後に、前記第１切換手段を閉鎖してから、前記第２切換手段を開閉して前記計量チャンバに瞬間的に圧縮空気を送り込み、前記圧送路内において前記粉体を断続的に搬送させることを特徴とする粉体圧送方法。

（１）、（３）によれば、第１切換手段を開放して容器から計量チャンバに粉体を移送させ、計量チャンバに粉体が貯留された後に、第１切換手段を閉鎖する。次に、第２切換手段が開閉して、空気圧縮手段から圧縮空気が瞬間的に送り込まれることにより、計量チャンバ内の粉体がまとまって圧送路に送り出される。この時、粉体によって圧送路が塞がれるようになる。そして、第１切換手段の開閉と第２切換手段の開閉を交互に行うことにより、圧縮空気が送り出される毎に、圧送路内の粉体が断続的に押し出され、所謂空気鉄砲の原理で所定距離ずつ移動する。その結果、圧送路から粉体が排出される際には、粉体がまとまって排出され、粉末の飛散を低減することが可能となる。これにより、効率よく粉体を効率よく搬送することが可能になる。また、計量チャンバに一回に供給する圧縮空気の量を小さくすることが可能になるため、大型のエアタンクを用いる必要がなくなり、装置の小型が図れ、エアコンプレッサや発電機が高性能である必要がなくなる。これにより、粉体圧送装置の構造の簡素化が図れる。

（２）によれば、計量チャンバ内の粉体をできるだけ飛散させずに、まとまった状態で圧送路に移送させることが可能になる。

本発明によれば、簡単な構造でかつ粉体を効率よく空気圧送することが可能になる。

本発明の一実施形態における粉体圧送装置の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態における粉体圧送装置の動作を示す説明図である。 本発明の一実施形態における粉体圧送装置の使用例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［装置の概要］
図１は本発明の一実施形態における粉体圧送装置の構成を示す説明図である。図１に示すように、粉体圧送装置１は、サイロ１１、スクリュコンベア１２、１３、シュート１４、バグフィルタ１５、ホッパ１６、バタフライ弁１７、圧送ホース１８、計量チャンバ１９、エアコンプレッサ２０、エアバルブ２１、制御盤２２、発電機２３によって構成されている。

サイロ１１は、粉体を収納するものである。ここで、本実施形態においては、粉体としてセメント粉を例として説明する。サイロ１１の下部には、スクリュコンベア１２が設置されており、サイロ１１の側部には、スクリュコンベア１３が設置されている。また、スクリュコンベア１３の側方には、シュート１４及びホッパ１６が設置されている。シュート１４の一端はスクリュコンベア１３の上部には配置されており、シュート１４の他端は一端よりも低い位置でかつホッパ１６の上部に配置されている。また、ホッパ１６の上部には、バグフィルタ１５が設置されている。バグフィルタ１５は、ホッパ１６の上部に設けられ、ホッパ１６内の空気を外部に放出する際に、空気に含まれる異物を取り除くものである。

ホッパ１６の下部には、バタフライ弁１７を介して計量チャンバ１９が設けられている。バタフライ弁１７は、ホッパ１６から計量チャンバ１９までの落下路に設けられ、この落下路を開閉するものである。計量チャンバ１９は、一定量の容積を有する容器体であり、計量チャンバ１９の下部は漏斗状に形成されている。この計量チャンバ１９が、粉体を収納する容器に相当する。

計量チャンバ１９の上部には、連結管２５の一端が連結されており、計量チャンバ１９の下部には、連結管２６の一端が連結されている。連結管２５の他端にはエアコンプレッサ２０が連結されている。また、連結管２５にはエアバルブ２１が設けられている。このエアバルブ２１は、連結管２５を開閉するものである。また、連結管２６は、計量チャンバ１９の下部において屈曲しているＪ字型の形状であり、計量チャンバの下部から上方に圧送方向を変えている。さらに、連結管２６の他端部は水平方向に屈曲しており、この他端部に圧送ホース１８が水平方向に連結されている。

制御盤２２は、粉体圧送装置１全体を制御するものであり、作業員の操作によって各種の入力が行われる操作パネル（図示せず）や、各種の処理を行う制御基板（図示せず）が備えられている。例えば、エアバルブ２１の開閉時間の設定、スクリュコンベア１２、１３、エアコンプレッサ２０の起動、停止の制御、バタフライ弁１７、エアバルブ２１の開閉制御は、制御盤２２によって行われる。発電機２３は粉体圧送装置１に電源を供給するものである。

［装置の動作］
サイロ１１に収納されたセメント粉は、スクリュコンベア１２の回転によって、サイロ１１の下部のセメント粉から横方向に搬送されて、スクリュコンベア１３側に移送される。このとき、固化しているセメント粉がある場合には、スクリュコンベア１２、１３によって粉砕されながら搬送される。さらにセメント粉は、スクリュコンベア１３の回転によって、上方に搬送されてシュート１４に送られる。スクリュコンベア１３によって搬送されたセメント粉は、シュート１４を介してホッパ１６に送り出される。

ホッパ１６は、漏斗状の形状をしているため、ホッパ１６に収納されたセメント粉は、下方に自然落下し易くなっている。バタフライ弁１７が閉鎖した状態においては、シュート１４から搬送されたセメント粉が貯留される。そして、バタフライ弁１７が開放した場合に、ホッパ１６内のセメント粉は、計量チャンバ１９に自然落下する。

計量チャンバ１９内にセメント粉が供給されると、セメント粉の一部がＪ字型の連結管２６の屈曲部分に一部に入り込み、連結管２６がセメント粉によって塞がれた状態になる。このため、計量チャンバ１９内には一定量のセメント粉が収納されるようになる。計量チャンバ１９にセメント粉が収納された後に、バタフライ弁１７を閉鎖する。このように、バタフライ弁１７は、第１切換手段に相当する。

次に、エアバルブ２１を１〜２秒ほど開放した後閉鎖することにより、エアコンプレッサ２０から圧縮空気が、瞬間的に計量チャンバ１９に供給される。この圧縮空気によって計量チャンバ１９へのセメント粉は、連結管２６を介して圧送ホース１８に移送される。この時、圧縮空気が、計量チャンバ１９の上部から供給されるため、計量チャンバ１９の内のセメント粉は、所謂、空気鉄砲の原理でまとまって圧送ホース１８内において移送されるようになる。そして、再度、バタフライ弁１７を開放して、計量チャンバ１９にセメント粉を移送する。このように、制御盤２２によって、バタフライ弁１７の開閉制御及びエアバルブ２１の開閉制御が行われ、バタフライ弁１７の開放、計量チャンバ１９へのセメント粉の移送、バタフライ弁１７の閉鎖、エアバルブ２１の開閉を繰り返すことにより、圧送ホース１８からセメント粉が断続的に、所定の排出先、例えば改良機３００（図３参照）に排出されるようになる。

このように、エアコンプレッサ２０は、空気圧縮手段に相当し、連結管２６及び圧送ホース１８は、圧送路に相当する。さらに、エアバルブ２１は第２切換手段に相当し、制御盤２２は開閉制御手段に相当する。

次に、図２を参照しながら、本実施形態の装置の動作について、より詳細に説明する。
図２（ａ）は、バタフライ弁１７を開放し、計量チャンバ１９にセメント粉を充填した状態を示すものである。図２（ａ）に示す状態においては、エアバルブ２１は閉鎖されている。計量チャンバ１９にセメント粉を充填した状態においては、図中のＡに示す連結管２６の底部の領域にセメント粉が溜まる。これにより、計量チャンバ１９の気密性が高くなるため、連結管２６にバルブを設ける必要がない。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す状態から、バタフライ弁１７を閉鎖した状態を示すものである。バタフライ弁１７を閉鎖することにより、計量チャンバ１９へのセメント粉の充填が完了する。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す状態から、エアバルブ２１を瞬間的に開放して、計量チャンバ１９に圧縮空気を供給した状態を示すものである。計量チャンバ１９に圧縮空気を供給すると、計量チャンバ１９内のセメント粉が連結管２６を介して圧送ホース１８にまとまった状態で移動する。

ここで、エアバルブ２１の開放時間を長くし過ぎると、圧縮空気がセメント粉を突き抜けて、セメント粉と連結管２６あるいは圧送ホース１８の壁面との間に隙間が発生するおそれがある。このように、圧縮空気がセメント粉を突き抜けてしまうと、連結管２６及び圧送ホース１８内をセメント粉が移動しにくくなる。このため、エアバルブ２１の開放時間は、圧縮空気がセメント粉を突き抜けない程度の時間に設定することが望ましい。

そして、図２（ａ）に示すように、バタフライ弁１７を開放し、空になった計量チャンバ１９にセメント粉を充填する。このような動作を繰り返すことにより、セメント粉が計量チャンバ１９から圧送ホース１８に断続的に送られる。ここで、圧送ホース１８内のセメント粉には空気が含まれていないため、圧送ホース１８内がセメント粉によって塞がれた状態なる。これにより、セメント粉が圧縮空気によって押し出されることにより、圧送ホース１８内を断続的に移動するようになる。

次に、図３は、本実施形態の粉体圧送装置１の使用例を示す説明図である。図３において、例えば、工事現場に、セメント粉を搬送する材料運搬車１００と、粉体圧送装置１を載せた粉体圧送車２００、土壌改良を行う改良機３００を持ち込む。そして、現場作業員は、材料運搬車１００から粉体圧送装置１のサイロ１１１（図１参照）にセメント粉を供給するための設備を組み立てる。また、現場作業員は、粉体圧送装置１の圧送ホース１８（図１参照）を改良機３００に連結する。そして、材料運搬車１００から粉体圧送装置１のサイロ１１（図１参照）にセメント粉を供給し、このセメント粉を粉体圧送装置１が圧送ホース１８（図１参照）を介して改良機３００に供給する。そして、改良機３００は、粉体圧送装置１から供給されたセメント粉を土壌に充填、混合する等の処理を施す。

このように構成した本実施形態によれば、バタフライ弁１７の開閉とエアバルブ２１の開閉を交互に行うことにより、圧縮空気が送り出される毎に、圧送ホース１８内の粉体（セメント粉）が断続的に押し出され、所謂空気鉄砲の原理で所定距離ずつ移動する。その結果、圧送路（連結管２６及び圧送ホース１８）から粉体が排出される際には、粉体がまとまって排出され、粉末の飛散を低減することが可能となる。これにより、粉体を効率よく搬送することが可能になる。

また、計量チャンバ１９に一回に供給する圧縮空気の量を、従来よりも小さくすることが可能になるため、従来のように大型のエアタンクを用いる必要がなくなり、また、エアコンプレッサ２０や発電機が高性能である必要がなくなる。これにより、粉体圧送装置１の構造の簡素化が図れる。

また、計量チャンバ１９内の粉体は一定量であるため、圧送した粉体量は、圧縮空気を送った回数によって求めることが可能になる。したがって、圧送した粉体量の管理が容易になる。なお、圧送する粉体量の調整は、計量チャンバ１９の容積を変えること、具体的には、容積が異なる計量チャンバ１９に付け替えることによって可能になる。

また、圧縮空気を送り、次に粉体を計量チャンバ１９に充填するために、バタフライ弁１７を開放したときに、計量チャンバ１９内のわずかな残圧によって、ホッパ１６内に空気が吹き上げられる。これにより、ホッパ１６の下部に圧密されている粉体が乱され、計量チャンバ１９内に粉体をスムーズに移送させることが可能になる。なお、バグフィルタ１５は、計量チャンバ１９内の残圧によって移動した分の空気を外部に逃す際に、粉体の移動を規制する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限るものではない。例えば、本実施形態においては、粉体としてセメント粉を例として説明したが、それに限らず、例えば石灰粉の搬送に用いてもよく、圧縮空気が突き抜けない程度の粒径の粉体であれば適用可能である。

１ 粉体圧送装置
１１ サイロ
１２、１３ スクリュコンベア
１４ シュート
１５ バグフィルタ
１６ ホッパ
１７ バタフライ弁
１８ 圧送ホース
１９ 計量チャンバ
２０ エアコンプレッサ
２１ エアバルブ
２２ 制御盤
２３ 発電機
２５、２６ 連結管
１００ 材料運搬車
２００ 粉体圧送車
３００ 改良機

Claims (3)

1. 粉体を収納する容器と、
   当該容器から移送された粉体を貯留する計量チャンバと、
   前記容器と前記計量チャンバとを連結する搬送路を開閉し、前記容器から前記計量チャンバへの粉体の供給及び供給停止を切り換える第１切換手段と、
   当該計量チャンバに圧縮空気を送り込む空気圧縮手段と、
   当該空気圧縮手段から送り込まれた圧縮空気によって押し出された前記計量チャンバ内の粉体を、所定の搬送先に導く圧送路と、
   前記計量チャンバと前記空気圧縮手段とを連結する空気路を開閉し、前記空気圧縮手段から前記計量チャンバへの圧縮空気の供給及び供給停止を切り換える第２切換手段と、
   前記第１切換手段及び前記第２切換手段の開閉制御を行う開閉制御手段とを備え、
   前記開閉制御手段は、前記第１切換手段を開放して前記容器から粉体を前記計量チャンバに移送させ、前記計量チャンバに粉体が貯留された後に、前記第１切換手段を閉鎖してから、前記第２切換手段を開閉して前記計量チャンバに瞬間的に圧縮空気を送り込み、前記圧送路内において前記粉体を断続的に搬送させることを特徴とする粉体圧送装置。
2. 前記圧送路は、前記計量チャンバの下部に連結され、前記計量チャンバの下部から上方に圧送方向を変える屈曲部を有し、
   前記空気圧縮手段からの圧縮空気は、前記計量チャンバの上部から供給されることを特徴とする請求項１記載の粉体圧送装置。
3. 粉体を収納する容器と、
   当該容器から移送された粉体を一時的に貯留する計量チャンバと、
   前記容器と前記計量チャンバとを連結する搬送路を開閉し、前記容器から前記計量チャンバへの粉体の供給及び供給停止を切り換える第１切換手段と、
   当該計量チャンバに圧縮空気を送り込む空気圧縮手段と、
   当該空気圧縮手段から送り込まれた圧縮空気によって押し出された前記計量チャンバ内の粉体を、所定の搬送先に導く圧送路と、
   前記計量チャンバと前記空気圧縮手段とを連結する空気路を開閉し、前記空気圧縮手段から前記計量チャンバへの圧縮空気の供給及び供給停止を切り換える第２切換手段とを備えた粉体圧送装置における粉体圧送方法であって、
   前記第１切換手段を開放して前記容器から粉体を前記計量チャンバに移送させ、前記計量チャンバに粉体が貯留された後に、前記第１切換手段を閉鎖してから、前記第２切換手段を開閉して前記計量チャンバに瞬間的に圧縮空気を送り込み、前記圧送路内において前記粉体を断続的に搬送させることを特徴とする粉体圧送方法。

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