JP2014111999A - 粉体管理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】粉体の固着を効率よく阻害することができるとともに、頻繁なメンテナンスを不要とする小型の粉体管理装置を提供する。
【解決手段】容器に収容された尿素粉末Pを管理する粉体管理装置であって、容器に収容された尿素粉末Pの底層を攪拌しながら乾燥させる攪拌乾燥器を具備し、攪拌乾燥器が、旋回することで上記尿素粉末Pの底層を攪拌する翼体46を備え、翼体46が、その旋回により旋回正面の尿素粉末Pを押し上げる傾斜板部18と、押し上げられて旋回背面に落下している尿素粉末Pに乾燥空気を供給して尿素粉末Pを乾燥させる吹出孔12と、吹出孔12の上方を覆うことで吹出孔12に尿素粉末Pが落下しないようにする上板部17とを有する。
【選択図】図6

Description

本発明は、粉体管理装置に関するものである。
近年、環境意識の高まりにより、排出ガスを浄化する装置が輸送機器に採用されている。内燃機関からの排出ガスを浄化する装置としては、尿素を用いた選択的触媒還元により窒素酸化物を除去するものが、排出ガスの温度に影響されないという点で有利である。
尿素を用いた選択的触媒還元を採用する輸送機器のうち、通常、車両には尿素水が積載されるものの、船舶には容積的に有利な尿素粉末が積載される。なぜなら、船舶は、陸上の車両のように頻繁な補給を受けられず、補給を受けるのは寄港時に限られるので、一度に大量の尿素を積載する必要があるからである。そして、航行中の船舶では、積載された尿素粉末(顆粒であってもよい)から必要な分だけ水に溶かして尿素水とし、これを選択的触媒還元に用いる。
しかしながら、船舶の内部は多湿であるから、船舶に積載された尿素粉末のような粉体は、適切に管理しないと吸湿により保管用の容器に固着するおそれがある。このため、船舶における排出ガスの浄化システムにおいて、尿素粉末の保管用の容器(原料ホッパー)に乾燥装置を設けたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−71148号公報 特開2003−181408号公報
ところで、上記特許文献1に記載の乾燥装置は、温風式や吸湿剤式である。この乾燥装置だと、尿素粉末のうち、温風が吹きつけられる箇所や吸湿剤の近くの箇所では乾燥するものの、それ以外の箇所では十分に乾燥しない傾向がある。特に、船舶に積載される尿素粉末は大量であるから、この傾向は顕著である。
また、尿素粉末などの粉体は、一度吸湿して容器に固着すると、その後に乾燥しても、解砕されない限り容器に固着したままとなる。このため、上述した乾燥装置だと、粉体が容器に固着するおそれがあるので、粉体を振動により解砕するためにも、容器に振動装置を設けることが考えられる。しかし、このような振動装置には、船舶に積載される大量の尿素粉末およびこの保管用の容器を振動させるための大きな動力が必要となる。したがって、このような振動装置が設けられた容器は、容積および動力が制限される船舶の搭載に適しないという問題が生ずる。
一方、上記特許文献2に記載の乾燥生ゴミ処理機を上記特許文献1に記載の乾燥装置および容器(原料ホッパー)に適用すれば、上記振動装置が不要となる。しかし、尿素粉末は生ゴミよりも遥かに細かく、船舶の揺れによる急激な粉体圧上昇が発生するので、尿素粉末が上記乾燥生ゴミ処理機のノズル部から入り込みやすい。このため、上記ノズル部が形成された部材には、頻繁なメンテナンスが必要となる。したがって、このような構成の粉体管理装置は、本格的なメンテナンスが寄港時に限られる船舶の搭載に適しないという問題が生ずる。
以上のように、船舶の搭載に適した尿素粉末管理装置、言い換えれば、尿素粉末の固着を効率よく阻害することができるとともに、頻繁なメンテナンスを不要とする小型の尿素粉末管理装置が存しないという問題があった。
そこで、本発明は、粉体の固着を効率よく阻害することができるとともに、頻繁なメンテナンスを不要とする小型の粉体管理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、本発明の請求項1に係る粉体管理装置は、容器に収容された粉体を管理する粉体管理装置であって、
上記容器に収容された粉体の底層を攪拌しながら乾燥させる攪拌乾燥器を具備し、
上記攪拌乾燥器が、旋回することで上記粉体の底層を攪拌する翼体を備え、
上記翼体が、その旋回により旋回先の粉体を押し上げる傾斜部と、押し上げられて旋回元に落下している粉体に気体を供給して粉体を乾燥させる気体供給部と、この気体供給部の上方を覆うことで気体供給部に粉体が落下しないようにする庇部とを有するものである。
また、本発明の請求項2に係る粉体管理装置は、請求項1に記載の粉体管理装置の気体供給部が、翼体における旋回の中心からの距離と粉体に供給する気体の流量とが比例するように構成されているものである。
さらに、本発明の請求項3に係る粉体管理装置は、請求項1または2に記載の粉体管理装置において、容器の底部に、収容された粉体を取り出す取出口と、この取出口に粉体を自重により導く傾斜案内部とが形成され、
翼体に、上記傾斜案内部の粉体を攪拌する掻出部材が設けられているものである。
また、本発明の請求項4に係る粉体管理装置は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の粉体管理装置の容器が、翼体の旋回の軸と同心の円筒形の側部を備え、
上記翼体が、その先端を上記側部の内周面近傍まで渡されているものである。
また、本発明の請求項5に係る粉体管理装置は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の粉体管理装置の気体供給部が、気体を吹き出す複数の吹出孔からなり、
これら複数の吹出孔が、翼体の通気用空間から気体を吹き出し粉体の入り込みを防止するものである。
また、本発明の請求項6に係る粉体管理装置は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の粉体管理装置において、容器の内部の湿度を計測する湿度計と、この湿度計により計測された湿度が所定値以上であれば攪拌乾燥器を作動させるとともに上記湿度が所定値未満であれば上記攪拌乾燥器を停止させる制御部とを具備するものである。
また、本発明の請求項7に係る粉体管理装置は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の粉体管理装置の攪拌乾燥器が、翼体の一端側を接続して当該翼体を旋回させる円錐形の回転体を備え、
上記翼体が、上記旋回の軸回りに複数且つ等間隔で配置されているものである。
上記粉体管理装置によると、粉体の固着を効率よく阻害することができるとともに、頻繁なメンテナンスを不要とすることができ、装置全体を小型化することができる。
本発明の実施の形態に係る粉体管理装置の構成を示す概略縦断面図である。 同粉体管理装置における容器および攪拌乾燥器を示す一部切欠き斜視図である。 同粉体管理装置における容器および攪拌乾燥器を示すA−A断面図である。 同攪拌乾燥器における円錐回転台、翼体および掻出部材を示す拡大斜視図である。 同攪拌乾燥器における回転軸、円錐回転台および翼体を示す拡大縦断面図である。 同翼体の作用を説明するための拡大側面図である。 同翼体の他例の作用を説明するための拡大側面図である。 同翼体の異なる他例の作用を説明するための拡大側面図である。 同翼体の異なる他例における乾燥空気の流れを説明するための拡大側面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る粉体管理装置について説明する。なお、本実施の形態に係る粉体管理装置は、一例として、内燃機関により推進する船舶に搭載されて、当該内燃機関からの排出ガスの選択的触媒還元による浄化に用いられる尿素粉末Pを管理するものである。
まず、上記粉体管理装置について図面に基づき説明する。
図1に示すように、この粉体管理装置1は、尿素粉末(粉体の一例)Pを収容するための容器3と、この容器3の上方に設けられて当該容器3に尿素粉末Pを導入し得る導入器2と、上記容器3の底部34に設けられて当該容器3に収容された尿素粉末Pの底層を攪拌しながら乾燥させる攪拌乾燥器4と、上記容器3の内部から尿素粉末Pを導出させ得る導出器5とを具備している。ここで、上記攪拌乾燥器4は、尿素粉末Pを乾燥させるために乾燥空気(気体の一例)を容器3の内部の尿素粉末Pに供給し得るものである。このため、上記粉体管理装置1は、密閉された上記容器3の圧力を一定に保つためにも、大気放出弁6を具備している。さらに、上記粉体管理装置1は、容器3の内部の湿度を計測する湿度計7と、この湿度計7により計測された湿度に応じて上記攪拌乾燥器4を作動/停止させる制御部8とを具備している。
上記容器3は、上述した底部34と、円筒状の側部33と、粉体投入口32が形成された円板状の天部31とから構成されている。上記底部34は、その中央部および外周縁が同一高さに形成されるとともに、中央部と外周縁との間に円周溝35が形成されている。この円周溝35は、図1および図2に示すように、上記中央部および外周縁から低くなるように傾斜させた円周傾斜部36と、底となる円周溝底部37とから構成されている。また、上記円周溝底部37には、容器3の内部の尿素粉末Pを取り出すための粉体取出口38が形成されている。すなわち、上記円周溝35は、粉体取出口38に尿素粉末Pを自重により導くための傾斜案内部といえる。
図1に示すように、上記導入器2は、上記容器3における天部31の粉体投入口32から上方に接続された導入管21と、この導入管21の上端口を開閉して容器3を密閉し得るシャッタ22および電動アクチュエータ23とを備えている。
上記導出器5は、上記容器3における底部34の粉体取出口38から下方に接続された導出管51と、この導出管51における粉体を送り出すスクリューおよびその駆動源(いずれも図示省略)と、粉体の導出を継続/遮断するバタフライ弁52とを備えている。
以下、本発明の要旨である攪拌乾燥器4について詳細に説明する。
この攪拌乾燥器4は、図1に示すように、容器3の底部34における中央部の下方に設けられた減速機付モータ41と、この減速機付モータ41の駆動軸に接続されて上記底部34における中央部を貫通する回転軸42と、この回転軸42の上端に設けられた円錐回転台44と、この円錐回転台44に一端側が接続されるとともに当該円錐回転台44の軸心に対して垂直にされた翼体46とを備えている。ここで、容器3における円筒状の側部33、減速機付モータ41の駆動軸、回転軸42、円錐回転台44は、いずれも同心にされている。上記翼体46は、円錐回転台44の軸心回りに複数配置されており、図2および図3では一例として4本であり、平面視で円錐回転台44を中心に、0時、3時、6時および9時の方向に(つまり等間隔で)配置されている。上記円錐回転台44は、円錐形(本実施の形態では一例として円錐台形)とすることにより、円錐回転台44上の尿素粉末Pをその自重により翼体46まで導き、円錐回転台44上に留まり攪拌されない尿素粉末Pを減少させるように構成されている。また、上記4本の翼体46の旋回方向は、図2および図3の白抜ベクトルv1に示すように、円錐回転台44の軸心を中心に、平面視で時計回りである。なお、円錐回転台44は、翼体46の一端側を支持して、翼体46の旋回により生ずるせん断力および曲げモーメントに対しての補強材としての役割もある。また、円錐回転台44から翼体46の一端側の底面にかけて、別途補強材としての板状部材(図示省略)を接合してもよい。
次に、1本の翼体46に着目して説明する。
この翼体46は、図1〜図3に示すように、一端側を円錐回転台44に接続するとともに、他端側を上記容器3の側部33の内周面近傍まで渡されている棒状体である。すなわち、翼体46の他端と容器3の側部33の内周面との間は、設計上必要なクリアランスのみとされている。そして、上記翼体46の下端には、図1および図2に示すように、円周溝35の上面近傍まで渡された櫛歯状の掻出部材47が設けられている。すなわち、上記攪拌乾燥器4は、翼体46の旋回により、翼体46が旋回する層(底層)の尿素粉末Pを翼体46で攪拌するとともに、翼体46の下方の尿素粉末Pを掻出部材47で攪拌するように構成されている。
上記翼体46は、図4に示すように、丸棒体11と、この丸棒体11を覆うとともに当該丸棒体11に溶接されたブレード体16とから構成されている。このブレード体16は、丸棒体11の下方を覆う下板部19と、丸棒体11の旋回正面(旋回先ともいう)を覆うとともに旋回正面から高くなるように傾斜させた傾斜板部18と、丸棒体11の上方を覆う上板部17(庇部である)とから構成されている。上記下板部19は、その下面に上記掻出部材47が取り付けられている。また、上記傾斜板部18は、翼体46の旋回により、翼体46の旋回正面の尿素粉末Pおよびこの尿素粉末Pの内部(尿素粉末Pを構成する粒子同士の間)を通過する気体を押し上げて上板部17の上方に導くものである。さらに、上記上板部17は、翼体46の旋回により、上記傾斜板部18に導かれた尿素粉末Pを旋回背面(旋回元ともいう)に落下させるとともに、落下させる尿素粉末Pが丸棒体11に接触しないようにするものである。このため、上記上板部17は、丸棒体11よりも旋回背面に十分に張り出している。上記傾斜板部18および上板部17は、それぞれ平板状として図示したが、これに限定されるものではなく、一体の湾曲板で形成されたものであってもよい。
上記丸棒体11には、図5に示すように、一端側(円錐回転台44側)から他端側近傍まで内部に通気用空間13が形成されている。この通気用空間13の気体を丸棒体11の外部に供給する吹出孔(気体供給部である)12が、丸棒体11に多数形成されている。また、上記円錐回転台44および回転軸42にも、それぞれ内部に通気用空間43が形成されている。これら丸棒体11、円錐回転台44および回転軸42の通気用空間13,43は連通しており、図1に示すように、回転軸42の通気用空間43には乾燥空気を送り出す給気部48が接続されている。このため、上記攪拌乾燥器4は、給気部48からの乾燥空気を吹出孔12から丸棒体11の外部の尿素粉末Pに供給するものである。
上記吹出孔12は、一端側(円錐回転台44側)から離れるにつれて丸棒体11の外部(尿素粉末P)に供給する気体の流量が増加するようにされていればよい。言い換えれば、上記丸棒体11は、尿素粉末Pの体積と丸棒体11の外部(尿素粉末P)に供給する気体の流量とが比例するように、吹出孔12が構成されているものであればよい。この一例としては、図4および図5に示すように、吹出孔12を、全て同一の開口面積とし、丸棒体11の軸心と平行に配置するとともに、他端側からの距離に比例したピッチで配置する。他例としては、図示しないが、吹出孔12を、全て等ピッチで配置するとともに、一端側からの距離に比例した開口面積とするなどがある。
上記吹出孔12の向きは、尿素粉末Pを乾燥させる最も効率の高いものが選択される。図6に示すように、吹出孔12の向きを丸棒体11における旋回背面の下部にした場合は、乾燥空気が翼体46の下方の尿素粉末Pに供給されるだけでなく、この尿素粉末Pから一部の乾燥空気が跳ね上がり翼体46の上方の尿素粉末Pにも供給される。なお、図6〜9において、白抜ベクトルv1は翼体46の動き、黒塗ベクトルv2は翼体46の動きにより押し上げられて落下する尿素粉末Pの動き、通常ベクトルv3は吹出孔12からの乾燥空気の流れ、破線ベクトルv4は尿素粉末Pの内部(尿素粉末Pを構成する粒子同士の間)を通過する乾燥空気の流れを示す。また、他例として図7に示すように、吹出孔12の向きを丸棒体11における旋回背面の上部にした場合は、乾燥空気が翼体46の上方の尿素粉末Pに直接供給される。さらに、異なる他例として図8に示すように、吹出孔12の向きを丸棒体11における旋回正面の下部にした場合は、ブレード体16と丸棒体11との間(つまり翼体46の内部)を乾燥空気が通過して翼体46の旋回背面の尿素粉末Pに供給される。このため、ブレード体16と丸棒体11との間に尿素粉末Pが侵入せず、仮に尿素粉末Pが侵入しても排出される。すなわち、吹出孔12が、翼体46の内部(ブレード体16と丸棒体11との間)から尿素粉末Pを排出する向きに配置されているといえる。この場合は、ブレード体16と丸棒体11との溶接をタップ溶接にするなど、乾燥空気が通過する空隙を設けておく必要がある。ところで、図6〜図8に示すいずれの例であっても、翼体46から供給される乾燥空気の向きは、図3および図6〜8に示すように、旋回背面となる。また、図9に示すように、乾燥空気が尿素粉末Pの内部(尿素粉末Pを構成する粒子同士の間)を略水平に通過しても、旋回背面に隣接する翼体46の傾斜板部18により乾燥空気の流れが上方に転向される。したがって、図6〜図8に示すいずれの例であっても、乾燥空気の流れが旋回背面の上方となるので、容器3に収容された尿素粉末Pの内部では、平面視で反時計回り(旋回方向と逆方向)の上昇渦流が乾燥空気により形成される。
以下、上記粉体管理装置1を用いた粉体管理方法ついて説明する。
まず、この粉体管理装置1に尿素粉末Pが導入される。具体的には、電動アクチュエータ23およびシャッタ22により開にした導入管21から、尿素粉末Pを投入する。所望の量の尿素粉末Pが容器3の内部に投入された後、直ちに導入管21を閉にする。
一方で、湿度計7により容器3の内部の湿度が計測される。湿度計7により計測された湿度が所定値以上であれば、制御部8により給気部48および減速機付モータ41が作動する。
減速機付モータ41の駆動軸の回転が回転軸42を介して円錐回転台44に伝達され、これにより、翼体46が旋回する。一方で、給気部48からの乾燥空気が、回転軸42、円錐回転台44および丸棒体11の通気用空間43,13を介して吹出孔12から外部の尿素粉末Pに供給される。これらの作用を具体的に説明すると次の通りである。
図6に示すように、翼体46が旋回正面に移動すると(白抜ベクトルv1参照)、傾斜板部18の旋回正面の尿素粉末Pが押し上げられて上板部17の上方に移動するとともに(黒塗ベクトルv2参照)、上板部17の上方の尿素粉末Pが上板部17の旋回背面から落下する(黒塗ベクトルv2参照)。そして、上板部17の旋回背面から落下している尿素粉末Pに、吹出孔12からの乾燥空気が供給される(通常ベクトルv3参照)。落下している尿素粉末Pは、この尿素粉末Pを構成する粒子同士の間が大きくなるので、供給される乾燥空気を十分に通過させる(破線ベクトルv4参照)。ここで、落下している尿素粉末Pは吹出孔12に接触せず、落下している尿素粉末Pと吹出孔12との間に空間が生ずるので、落下している尿素粉末Pを広い範囲で乾燥空気に曝すとともに、吹出孔12からの尿素粉末Pの入り込みが防止される。
そして、容器3に収容された尿素粉末Pの内部では、平面視で反時計回り(旋回方向と逆方向)の上昇渦流が乾燥空気により形成されて、尿素粉末Pの隅々まで乾燥空気が行きわたる。
また、翼体46の尿素粉末Pの体積と尿素粉末Pに供給する乾燥空気の流量とが比例するので、尿素粉末Pの底層に均一に乾燥空気が供給される。
すなわち、尿素粉末Pを広い範囲で乾燥空気に曝すとともに、供給される乾燥空気が尿素粉末Pに十分に通過し、上昇渦流により尿素粉末Pの隅々まで乾燥空気が行きわたるので、尿素粉末Pが効率よく乾燥する。
また、容器3における円筒形の側部33が翼体46の旋回の軸と同心であり、翼体46が他端側を側部33の内周面近傍まで渡されているので、翼体46により尿素粉末Pの底層の略全面が攪拌される。この攪拌により、底層の尿素粉末Pが落下するので、その底層から上方の多くの尿素粉末Pに衝撃が与えられる。すなわち、多くの尿素粉末Pに衝撃が与えられるので、尿素粉末Pが効率よく解砕される。
その後、湿度計7により計測された湿度が所定値未満となれば、制御部8により給気部48および駆動モータが停止する。
なお、容器3の内部から尿素粉末Pを取り出す場合は、バタフライ弁52を開にして、駆動源によりスクリューを駆動する。これにより、円周溝35の尿素粉末Pが自重により導かれて、粉体取出口38から導出管51を介して取り出される。
このように、上記粉体管理装置1および粉体管理方法によると、尿素粉末Pを収容した容器3全体を振動させて尿素粉末Pに衝撃を与える必要がなく、翼体46を旋回させる程度で済むので、僅かな動力で済み、装置全体を小型化することができる。また、尿素粉末Pが効率よく乾燥するとともに解砕されるので、尿素粉末Pの固着を効率よく阻害することができる。さらに、吹出孔12からの尿素粉末Pの入り込みが防止されるので、頻繁なメンテナンスを不要とすることができる。特に、図8に示すように、吹出孔12の向きを丸棒体11における旋回正面の下部にした場合は、翼体46の内部に尿素粉末Pが侵入せず、仮に尿素粉末Pが侵入しても排出されるので、頻繁なメンテナンスをより不要とすることができる。
また、必要な時にのみ給気部48および減速機付モータ41を作動させるので、消費電力を削減することができる。
さらに、円周溝35により尿素粉末Pを取り出しやすくすることができるとともに、掻出部材47により円周溝35の尿素粉末Pを攪拌して解砕することで尿素粉末Pの固着を効率よく阻害することができる。
また、円錐回転台44上の尿素粉末Pがその自重により翼体46まで導かれるので、円錐回転台44上に留まり攪拌されない尿素粉末Pが減少し、尿素粉末Pの固着を効率よく阻害することができる。
ところで、上記実施の形態における翼体46は4本として説明したが、この本数に限定されるものではない。
また、上記実施の形態では、尿素粉末Pについて説明したが、これは一例であり、他の粉体(例えば、粉末肥料)であってもよい。
P 尿素粉末
1 粉体管理装置
3 容器
4 攪拌乾燥器
7 湿度計
8 制御部
12 吹出孔
17 上板部
18 傾斜板部
33 側部
35 円周溝
38 粉体取出口
44 円錐回転台
46 翼体
47 掻出部材

Claims (7)

  1. 容器に収容された粉体を管理する粉体管理装置であって、
    上記容器に収容された粉体の底層を攪拌しながら乾燥させる攪拌乾燥器を具備し、
    上記攪拌乾燥器が、旋回することで上記粉体の底層を攪拌する翼体を備え、
    上記翼体が、その旋回により旋回先の粉体を押し上げる傾斜部と、押し上げられて旋回元に落下している粉体に気体を供給して粉体を乾燥させる気体供給部と、この気体供給部の上方を覆うことで気体供給部に粉体が落下しないようにする庇部とを有することを特徴とする粉体管理装置。
  2. 気体供給部が、翼体における旋回の中心からの距離と粉体に供給する気体の流量とが比例するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の粉体管理装置。
  3. 容器の底部に、収容された粉体を取り出す取出口と、この取出口に粉体を自重により導く傾斜案内部とが形成され、
    翼体に、上記傾斜案内部の粉体を攪拌する掻出部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の粉体管理装置。
  4. 容器が、翼体の旋回の軸と同心の円筒形の側部を備え、
    上記翼体が、その先端を上記側部の内周面近傍まで渡されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の粉体管理装置。
  5. 気体供給部が、気体を吹き出す複数の吹出孔からなり、
    これら複数の吹出孔が、翼体の通気用空間から気体を吹き出し粉体の入り込みを防止するものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の粉体管理装置。
  6. 容器の内部の湿度を計測する湿度計と、この湿度計により計測された湿度が所定値以上であれば攪拌乾燥器を作動させるとともに上記湿度が所定値未満であれば上記攪拌乾燥器を停止させる制御部とを具備するものであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の粉体管理装置。
  7. 攪拌乾燥器が、翼体の一端側を接続して当該翼体を旋回させる円錐形の回転体を備え、
    上記翼体が、上記旋回の軸回りに複数且つ等間隔で配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の粉体管理装置。
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