JP2011201639A - 粉粒体搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパ内の下流側における粉粒体の偏析・滞留を防止できる粉粒体搬送装置を提供する。
【解決手段】この粉粒体搬送装置５０は、ホッパ１と、その下端側に設けられたスクリューコンベア６とを備え、ホッパの上端側開口部３から供給される粉粒体をスクリューコンベア６上に落下させ、このスクリューコンベア６によって粉粒体を搬送する。スクリューコンベア６のスクリュー径方向を横方向と定義すると、ホッパの下端側開口部４の横方向幅は、前記搬送方向下流側に向かって漸増し、かつ、前記スクリューコンベア６におけるスクリューの羽根ピッチ間隔ｐは、前記搬送方向下流側に向かって漸増することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホッパ内の粉粒体をスクリューコンベアによって抜き出して搬送する粉粒体搬送装置に関し、特には、ホッパ内の下流側における粉粒体の偏析・滞留を防止できる粉粒体搬送装置に関する。さらには、偏析を生じうる粉粒体を搬送する場合であっても、均質な性状の粉粒体を安定して搬出することが可能な粉粒体搬出装置に関する。

従来、例えば特許文献１に記載の粉粒体搬送装置にあっては、鉛直上端側に設けられた投入口から粉体を投入し、鉛直下端側に設けられた排出部からベルトコンベア上に粉体を排出している。同文献では、粉粒体を効率よく安定して搬送するため、ホッパの後壁面及び両側壁面を鉛直に構成するとともに両側壁面の間隔を上流側から下流側に向けて末広がり状に拡大させる構成が採用されている。

特開２００６−６８６５５

一般に、粉粒体搬送装置においては、ホッパ内の搬送方向下流側の領域で粉粒体が偏析・滞留しやすいという問題がある。すなわち、コンベアによって搬送方向下流側へと送られる粉粒体と、自重により沈降する粉粒体とが下流側領域で衝突して偏析・滞留するという問題である。
このようなホッパ内での粉体の偏析・滞留の問題は、ベルト式のコンベアではなく、スクリュー式のコンベア（スクリューコンベア）を用いる場合にも同様に生じうる問題である。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホッパ内の下流側における粉粒体の偏析・滞留を防止できる粉粒体搬送装置を提供することにある。また、偏析を生じうる粉粒体を搬送する場合であっても、均質な性状の粉粒体を安定して搬出することが可能な粉粒体搬出装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の粉粒体搬送装置は、
上端側に開口する上端側開口部と、下端側に開口する下端側開口部を有するホッパと、
前記ホッパの下端側に設けられたスクリューコンベアと
を備え、
前記ホッパの上端側開口部から供給される粉粒体を、前記下端側開口部から前記スクリューコンベア上に落下させ、このスクリューコンベアによって前記粉粒体を搬送する粉粒体搬送装置において、
前記スクリューコンベアのスクリュー径方向を横方向と定義すると、
前記ホッパの下端側開口部の横方向幅は、前記搬送方向下流側に向かって漸増し、
前記スクリューコンベアにおけるスクリューの羽根ピッチ間隔は、前記搬送方向下流側に向かって漸増することと、
前記下端側開口部の水平断面形状が、前記搬送方向に向って幅が漸増している台形の形状であること、
を特徴とする。

本発明によれば、スクリューの羽根ピッチ間隔と、前記下端側開口部の幅が下流側に向かって漸増しているので、ホッパ内の下流側における粉粒体の偏析・滞留を防止できる粉粒体搬送装置を提供することができる。また、偏析を生じうる粉粒体を搬送する場合であっても、均質な性状の粉粒体を安定して搬出することが可能な粉粒体搬出装置を提供できる。

本発明の一形態の粉粒体搬送装置の三面図である。 図１のホッパ単体をやや模式的に示す斜視図である。 図１のホッパのうち下部ホッパ部の部分のみを示す斜視図である。 図１の粉粒体搬送装置の使用時を示す図である。 従来型の装置の動作中の粉粒体の挙動を示す図である。 従来型の装置の動作中の粉粒体の挙動を示す図であり、図５の状態から粉粒体がやや減少した状態が示されている。 従来型の装置の動作中の粉粒体の挙動を示す図であり、図６の状態から粉粒体がさらに減少した状態が示されている。 本発明の他の実施形態の粉粒体搬送装置を模式的に示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態について説明する。
図１に示す粉粒体搬送装置５０は粉粒体を搬送するものであり、ホッパ１と、その下に設けられたスクリューコンベア６とを備えている。

ホッパ１は全体として、下方に向かってすぼまるような形をしており、上端側開口部３および下端側開口部４を有している。ホッパ１は、図２に示すように、４つの側面１Ａ〜１Ｄを有しており（側面１Ａと側面１Ｃが対向し、側面１Ｂと側面１Ｄが対向する）、その水平方向の断面形状は四角形である。ホッパ１の高さは搬送方向上流側から下流側にかけて一定であり、図１では高さＨで示されている。

ホッパ１は、より詳細には、図１（Ａ）に示すように、上部ホッパ部２１とその下の下部ホッパ部３１とに分けられる。
上部ホッパ部２１は、図１（Ｂ）に示すように、周壁を構成する４つの側面２２〜２５を有している（側面２２と側面２４が対向し、側面２３と側面２５が対向する）。上流側の側面２２と下流側の側面２４は、いずれも傾斜面であり、下方ほど互いに近接するように傾斜している。コンベアの搬送方向に沿って設けられた側面２３、２５も、同様にいずれも傾斜面であり、下方ほど互いに近接するように傾斜している。

図３は、図１のホッパのうち下部ホッパ部の部分のみを示す斜視図である。
下部ホッパ部３１の上端側開口部３８の形状は、コンベアの搬送方向をその長手方向とする長方形である。下部ホッパ部３１の下端部は下端側開口部４であり、その形状はコンベアの搬送方向をその高さ方向とする等脚台形（上流側が上底、下流側が下底に対応する）である（図１（Ｂ）も参照）。

図３に示すように、下部ホッパ部３１は、周壁を構成する４つの側面３２〜３４を有している。このうち、搬送方向上流側の側面３２と下流側の側面３４はともに傾斜面であり、下方ほど互いに近接するように傾斜している。
コンベアの搬送方向に沿う側面である側面３３、３５はいずれも屈曲面として形成されている。側面３３を例として具体的に説明すると、側面３３は、輪郭が三角形の２つの平面部３３ａ、３３ｂで構成されており、三角形の長辺どうしを接続してその辺に沿って折り曲げたような形状に形成されている。もう一方の側面３５もこれと同様に構成されている。

側面３３、３５がこのような屈曲面として形成されている理由は、長方形に形成された上端側開口部３８と、台形に形成された下端側開口部４とを接続するためである。このような形状の側面３３、３５は、例えば、１枚の平板をその対角線に沿って所定角度で折り曲げることによって作ることができるので、製造しやすいという利点を有する。

各側面１Ａ〜１Ｄについては、傾斜面のみで構成されたものに限らず、一部に鉛直面を含むものであってもよい。

次に、スクリューコンベア６について説明する。なお、図１では、スクリューコンベア６は主要な部品のみを模式的に示している。
このスクリューコンベア６は、鉛直方向の断面形状がＵ字型に形成されホッパ１からの粉粒体を受けるケーシング４１（図１（Ｃ）参照）と、そのケーシング４１内に配置されたスクリュー軸４５と、該スクリュー軸４５を回転させるための不図示の駆動源とを有している。

ケーシング４１はその上部が開口しており、この例では、図１（Ｂ）に示すように長方形の開口部４１ａが形成されている。ケーシング４１は、その開口部４１ａがホッパ１の下端側開口部４に重なるように配置されており、これにより、ホッパ１からの粉粒体がケーシング４１内に導入されるようになっている。図１（Ａ）に示すように、ケーシング４１およびその中のスクリュー軸４５は水平に配置されている。
なお、図１では図示を省略しているが、ケーシング４１の下流側の一部には搬送された粉粒体を外部に排出するための排出部が設けられている。

スクリュー軸４５は、図１（Ａ）に示すように、軸部材４６とその外周に設けられたらせん状の羽根４７とを有している。羽根４７のピッチｐは、搬送方向下流側に向かって連続的に増大するように設けられている。図１の例では、羽根４７のピッチｐが１周ごとに徐々に大きく構成であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、スクリュー軸４５がその長さ方向に複数の区間に分けられ、各区分におけるピッチ（当該区間内では一定）が、上流側から下流側にかけて段階的に大きくなる構成であってもよい。
本明細書においてピッチｐが「漸増」するとは、上記のようにピッチｐが連続的に増大する構成と、ピッチｐが段階的に増大する構成との両方を含む。

スクリュー軸４５の羽根４７の直径はスクリュー軸４５の全域にわたって一定である。羽根４７の直径とホッパ１の下端側開口部４の形状との関係について説明すると、一例として、台形の上底の長さ（図３の側面３２の下縁部の長さ）は羽根４７の直径の寸法の５０〜８０％の長さである。台形の下底１３の長さ（図３の側面３４の下縁部の長さ）は、ケーシング４１の開口部４１ａの幅と概ね等しい長さである。

なお、下部ホッパ部３１の平面部３３ａ，３３ｂと平面部３５ａ，３５ｂとの間隔（スクリュー径方向の間隔）は搬送方向下流側に向かって漸増し、ホッパ１の下端側開口部４の径方向幅も搬送方向下流側に向かって漸増するため、図１（Ｂ）では下端側開口部４の鉛直下方に位置するスクリューコンベア６の搬送方向上流側は一部下端側開口部４に隠れている。

図示は省略するが、スクリュー軸４５の一端側には駆動源が設けられており、この駆動源を駆動させることで、スクリュー軸４５がその軸線周りに回転する。ホッパ１の上端側開口部３付近には、ホッパ１内に上限レベル以上の粉粒体が入ることを防止するための上限レベルスイッチが設けられている。

上記のように構成された粉粒体搬送装置５０の動作について以下説明する。
ホッパ１内に供給された粉粒体は、ホッパ１の下端側開口部４から落下して、スクリューコンベア６のケーシング４１内に導入される。この状態でスクリュー軸４５を回転させることにより、ケーシング４１内の粉粒体が羽根４７に押されて下流側へと搬送される（図４参照）。
本実施形態では羽根４７のピッチｐが搬送方向下流側ほど大きくなっているので、粉粒体は、下流側ほど多く搬送されることとなる。このような構成によれば、従来の粉粒体搬送装置と比較して次のような利点が得られる。

まず、図５〜図７を参照して、従来型（特許文献１）の粉粒体搬送装置で粉粒体を搬送した場合の粉粒体の挙動について説明する。
図５〜図７に示す粉粒体搬送装置は、側面が鉛直のホッパ２０１と、その下方に配置されたスクリューコンベア２０６とを備えている。スクリューコンベア２０６は、そのスクリュー軸の羽根のピッチが一定である。なお、ホッパ２０１の下端側開口部２０４の形状は台形である。

このようなスクリューコンベア２０６によって粉粒体をホッパ１から引き出して搬送する場合、搬送方向下流側に移動する粉粒体と自重により沈降する粉粒体とがホッパ２０１内の下流側において衝突し、粉粒体の滞留が発生する。その結果、ホッパ内の粉粒体は、図６、図７に示すように、上流側が谷となり下流側が山となるような態様で徐々に減っていくこととなる。

次に粉粒体の偏析現象について説明する。
ここで、図５〜図７では、粒径の大小を表す粒子は２種類のみしか描かれていないが、当然ながら実際にはそれらの中間粒径のものも混在している。

このように粗粒と微粒とが混在した粉粒体の場合、微粒が粗粒どうしの間隙を通ってホッパの下部側に移動し、微粒が下部側に溜まり粗粒が上部側に溜まる偏析現象が生じうる。図５では、粗粒がホッパの上部側だけでなくホッパの側面付近にも溜まっているが、これは、粉粒体をホッパに投入する際の粗粒および微粒の挙動の相違によるものである。すなわち、空のホッパに粉粒体を投入する際、粗粒の方が相対的に粉粒体の表面を転がりやすいので、その結果、粗粒がホッパの側面付近まで転がりその部分に溜まるためである。

さて、上記したように、従来型の搬送装置では上流側に谷が生じるような態様でホッパ内の粉粒体が減少していく。この場合、図６に示すように、粉粒体の表面付近に存在していた粗粒がこの谷に引き込まれるように下部側に移動し、その結果、図７の状態まで粉粒体が減った場合にはホッパ２０１内には微粒が多く残った状態となる。そのため、図７の状態以降に搬送される粉粒体は、微粒の割合が多いものとなる。
とりわけ、この粉粒体搬送装置から排出された粉粒体が、セメント製造設備における竪型ミル（竪型粉砕機）に供給されるような場合、微粒の割合が多い粉粒体が次工程に送られると、竪型粉砕機で振動が発生することとなる（振動が発生する理由は、粉砕機のローラが微粒によってスリップしやすいため）。竪型粉砕機での振動は、セメント燃料粉砕の安定性を損なう一因となる。

粉粒体を連続的に搬出する場合、実際には、継続的にまたは間欠的にホッパ１内に粉粒体を供給するなどして、図６のような、ホッパレベルがある程度高い状態が維持されるため、図７のような状態には至らず、図７の状態での偏析の問題（微粉が多く搬出される）はそれほど生じない。しかしながら、図６のようなホッパレベルがある程度高い状態が維持される場合であっても、次のような現象による偏析が起こりうる。
すなわち、図６のように粉粒体がホッパ下流側の同じ位置に留まって振動のみが与えられる状態が続く場合、その振動によって微粉が下部側へと移動し、下部側に偏在することがある。その結果、微粉の割合が高い粉粒体が搬出されることとなる。

以上をまとめると、この種の粉粒体搬送装置で生じうる粉粒体の性状のバラツキの問題としては、主に、（ｉ）図７のような状態にまで至った結果、微粉を多く含む粉粒体が搬出される場合と、（ｉｉ）図７のような状態には至らないものの図６のような状態で粉粒体に振動のみが与えられる結果、偏析が生じ、微粉を多く含む粉粒体が主にスクリューコンベア２０６の搬送方向上流側から搬出される場合、が考えられる。
いずれの場合においても、そのような問題を解消するためには、搬送方向上流側から下流側にかけて粉粒体の沈降速度がほぼ一定に保つことが、均一の安定した粒径分布の粉粒体をホッパ１から搬出されることにおいて好ましい。

この点、本実施形態の粉粒体搬送装置によれば、ホッパ１の下端側開口部４の形状が台形であって搬送方向下流側ほど下端側開口部４の幅が大きくなっているので、ホッパ１の内部を沈降してくる上流側の粉粒体を従来よりも低減するように調整することができる。また同時に、スクリュー軸４５の羽根４７のピッチが搬送方向下流側ほど大きくなっているので、下流側に行くほどスクリューコンベア６の１つのピッチ当たりの体積が大きくなり、ホッパ１から沈降してくる粉粒体を下流側ほど従来よりも多く搬送することができる。以上、前記２つの形状を組み合わせることによって、図４に示すように、始めて、ホッパ１内の全域で粉粒体の沈降速度がほぼ一定に保たれ、ホッパ内に粒径分布が存在し偏析があっても、ホッパ１から粒径分布の安定した粉粒体の抜出しを行うことができる。

また、本実施形態の粉粒体搬送装置では、ホッパ１の下端側開口部４が下流側に向かって末広がり状となっていることによっても、粉粒体の偏析・滞留が発生しにくいものとなっている。

以上説明したように、
（１）本実施形態の粉粒体搬送装置５０は、
上端側に開口する上端側開口部３と、下端側に開口する下端側開口部４を有するホッパ１と、
前記ホッパ１の下端側に設けられたスクリューコンベア６と
を備え、
前記ホッパ１の上端側開口部３から供給される粉粒体を、前記下端側開口部４から前記スクリューコンベア６上に落下させ、このスクリューコンベア６によって前記粉粒体を搬送する粉粒体搬送装置５０において、
前記スクリューコンベア６のスクリュー径方向を横方向と定義すると、
前記ホッパ１の下端側開口部５の横方向幅は、前記搬送方向下流側に向かって漸増し、
前記スクリューコンベア６におけるスクリューの羽根ピッチ間隔ｐは、前記搬送方向下流側に向かって漸増すること
を特徴とする。
このような構成によれば、スクリューコンベア６の羽根ピッチ間隔ｐを漸増させることにより、閉塞されやすい下端側開口部４付近から粉粒体を抜き出しやすくする。これにより、搬送方向に対して均一に粉粒体を抜き出すことができる。

（２）本実施形態の粉粒体搬送装置は、また、
前記ホッパ１の水平方向断面積は、前記下端側開口部４から鉛直上方側に向かって漸増すること
を特徴とする。
このような構成によれば、ホッパ１の水平方向断面積を下端側開口部４から鉛直上方側に向かって漸増しているので（すなわち、ホッパ１の側面１Ａ〜１Ｄが傾斜面となるので）、粉粒体に鉛直下方に作用する自重の一部をその傾斜面で受け持たせることができる。ホッパ側面が垂直である場合、粉粒体層の自重が全て抜出し口付近の粉粒体に対する圧力として作用するため粉粒体が圧密されやすいが、本実施形態のような構成によればそのような圧密の発生を防止できる。

（３）本実施形態の粉粒体搬送装置は、また、
前記粉粒体は、流動により偏析を生じる粉粒体であること
を特徴とする。
一般に、粒度にばらつきのある粉粒体は、偏析（振動によって粒径の小さい粒子が下部に沈降し、粒径の大きな粒子は粒径の小さい粒子の上に積層状に積み重なる）を生じ、粒度分布が不均一となる可能性が高い。このような粉粒体の場合、下端側開口部４の幅を漸増させ、同時にスクリューコンベア６のピッチを漸増させ、搬送方向に対して均一に粉粒体を抜き出す効果がより顕著となる。

（４）本実施形態の粉粒体搬送装置は、また、
前記粉粒体は、搬送後、竪型ミルで粉砕されること
を特徴とする。
「竪型ミル」とは、セメント製造設備に備えられる装置の１つであり、セメント原料や燃料等を粉砕するとともに、粉砕された当該セメント原料等の乾燥、分級等を行う。
竪型ミルで粉砕される粉粒体は、粉砕後燃料として用いられる場合が多い。燃料として用いる場合は粉粒体の成分が安定していることが望ましいが、粉粒体が粒径の異なる複数原料の混合物である場合、偏析によりホッパから排出された後の成分が不均一となるおそれがある。このような粉粒体にあっても、ホッパ１の下端側開口部４の幅を漸増させ、同時にスクリューコンベア６のピッチｐを漸増させ、搬送方向に対して均一に粉粒体を抜き出すことで燃料性状を安定化させることができる。

〔他の実施形態〕
本発明の粉粒体搬送装置は上記形態に限定されるものではなく、種々変更可能である。
例えば下端側開口部４は、下流側に向かって末広がりの形状であればよく、例えば、三角形、ラッパ形状、釣鐘型などであってもよい。各側壁に関しても、図２に示すような平板状の部材に限らず、曲面状の部材を利用してもよい。
下端側開口部４（図１参照）は必ずしも等脚台形である必要はなく、搬送方向と平行な中心線Ｌ１を挟んで非対称型であってもよい。

図１に示したホッパ１に関して、４つの側面のうち例えば側面１Ｂ、１Ｄのいずれかが鉛直面であってもよい。このような構成は、ホッパ内の粉粒体の滞留がさらに起こりにくくなる点で、粉粒体のかさが高い場合や、付着性の高い粉粒体の場合に好適である。

また、ホッパの形状に関して、例えば図８に示すような円形ホッパ１０１を利用することもできる。このホッパ１０１は、上端側開口部が円形であり、下端側開口部が図１のホッパ１のものと同様の台形である。これら上端側開口部と下端側開口部は、曲面状に形成された周壁によって接続される。ホッパ１０１全体としては、側面から見て、概ねダイヤモンド形状のような形状となる。
ホッパ１０１がこのような形状であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。

１ ホッパ
１Ａ 側面
１Ｂ 側面
１Ｃ 側面
１Ｄ 側面
３ 上端側開口部
４ 下端側開口部
６ スクリューコンベア
２１ 上部ホッパ部
２２ 側面
２３ 側面
２４ 側面
２５ 側面
３１ 下部ホッパ部
３２ 側面
３３ 側面
３３ａ 平面部
３３ｂ 平面部
３４ 側面
３５ 側面
３５ａ 平面部
３５ｂ 平面部
４１ ケーシング
４１ａ 開口部
４５ スクリュー軸
４６ 軸部材
４７ 羽根
５０ 粉粒体搬送装置
１０１ 円形ホッパ
１０４ 下端側開口部
１０６ スクリューコンベア
１４５ スクリュー軸
２０１ ホッパ
２０３ 上端側開口部
２０４ 下端側開口部
２０６ スクリューコンベア
Ｈ ホッパの高さ
ｐ ピッチ

Claims (4)

1. 上端側に開口する上端側開口部と、下端側に開口する下端側開口部を有するホッパと、
   前記ホッパの下端側に設けられたスクリューコンベアと
   を備え、
   前記ホッパの上端側開口部から供給される粉粒体を、前記下端側開口部から前記スクリューコンベア上に落下させ、このスクリューコンベアによって前記粉粒体を搬送する粉粒体搬送装置において、
   前記スクリューコンベアのスクリュー径方向を横方向と定義すると、
   前記ホッパの下端側開口部の横方向幅は、前記搬送方向下流側に向かって漸増し、
   前記スクリューコンベアにおけるスクリューの羽根ピッチ間隔は、前記搬送方向下流側に向かって漸増すること
   を特徴とする粉粒体搬送装置。
2. 請求項１に記載の粉粒体搬送装置において、
   前記ホッパの水平方向断面積は、前記下端側開口部から鉛直上方側に向かって漸増すること
   を特徴とする粉粒体搬送装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の粉粒体搬送装置において、
   前記粉粒体は、流動により偏析を生じる粉粒体であること
   を特徴とする粉粒体搬送装置。
4. 請求項３に記載の粉粒体搬送装置において、
   前記粉粒体は、搬送後、竪型ミルで粉砕されること
   を特徴とする粉粒体搬送装置。

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