JP2017149548A - 粉体搬送装置及び粉体定量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛りな設備改良を必要とすることなく、搬送量のバラツキを低減し、定量搬送が可能なスクリューコンベアを提供すること。【解決手段】回転軸と回転軸の外周面に設けられた螺旋状の回転羽根とを有する回転体によって粉体を搬送する粉体搬送装置であって、粉体が供給される供給口と粉体を排出する排出口とを有し、回転体を収納する収納容器と、収納容器の内部に設けられ、回転軸と連動して回転する遮蔽部材とを有し、遮蔽部材は、回転軸の回転により、粉体を排出口に排出する状態と、排出口の少なくとも一部を遮蔽することで粉体の排出口への排出を抑制する状態とを切り替え得る、粉体搬送装置が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、粉体搬送装置及び粉体定量供給装置に関する。

粉体を搬送する方法として、スクリューコンベアを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。粉体は水等の流体とは異なり、安息角をもって降り積もる性質があるため、必ずしも一様に均質に流れるものではない。このため、スクリューコンベアを用いて粉体を搬送する場合、その内部で粉体が詰まることや、所望の量よりも過剰に粉体が搬送されることがある。

そこで従来、粉体に空気を吹き込むことで流動性を高めて流体として取り扱う方法、スクリューコンベアと直列にロッカーバルブ等の定量化装置を設ける方法等によって、搬送量を制御しながら粉体を定量搬送する方法が知られている。

特開平１０−４５２３３号公報

しかしながら、上記方法を用いる場合には、大掛りな設備改良が必要となる。また、上記方法を用いた場合であっても、粉体の性状や種類によっては、スクリューとスクリューを収納するケーシングとの隙間から粉体が急激に流れ出し、搬送量がバラツクという問題が解消されなかった。

そこで、本発明では、大掛りな設備改良を必要とすることなく、搬送量のバラツキを低減させ、定量搬送が可能なスクリューコンベアを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様としては、回転軸と前記回転軸の外周面に設けられた螺旋状の回転羽根とを有する回転体によって粉体を搬送する粉体搬送装置であって、前記粉体が供給される供給口と前記粉体を排出する排出口とを有し、前記回転体を収納する収納容器と、前記収納容器の内部に設けられ、前記回転軸と連動して回転する遮蔽部材とを有し、前記遮蔽部材は、前記回転軸の回転により、前記粉体を前記排出口に排出する状態と、前記排出口の少なくとも一部を遮蔽することで前記粉体の前記排出口への排出を抑制する状態とを切り替え得る、粉体搬送装置が提供される。

本発明によれば、大掛りな設備改良を必要とすることなく、搬送量のバラツキを低減し、定量搬送が可能なスクリューコンベアを提供することができる。

本実施形態に係る粉体定量供給装置の概略図である。 第１実施形態に係るスクリューコンベアの概略図である。 第１実施形態に係るアダプタの概略図である。 第１実施形態に係るスクリューコンベアの作用・効果を説明するグラフである。 第１実施形態に係るスクリューコンベアの作用・効果を説明する図である。 第２実施形態に係るアダプタの概略図である。 第２実施形態に係るスクリューコンベアの作用・効果を説明する図である。

以下、本実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

（粉体定量供給装置）
本実施形態に係る粉体定量供給装置について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る粉体定量供給装置の概略図である。

図１に示すように、粉体定量供給装置１は、ホッパー１０と、スクリューコンベア２０とを備える。粉体定量供給装置１は、ホッパー１０に貯留された粉体Ｐをスクリューコンベア２０により搬送することで、スクリューコンベア２０の排出口２２から図示しない下流側の装置に粉体Ｐを定量的に供給する装置である。ここで、定量的に供給するとは、単位時間当たりの供給量が一定量となるように供給することを意味する。

ホッパー１０は、粉体Ｐを貯留する貯留槽の一例である。ホッパー１０は、漏斗状の形態を有し、その内部に粉体Ｐを貯留可能である。ホッパー１０の上方には、例えば図示しない供給コンベアが配置されており、供給コンベアにより搬送されてきた粉体Ｐがホッパー１０の上端の投入口１１からホッパー１０内に投入される。ホッパー１０に投入された粉体Ｐは、ホッパー１０の下端の排出口１２からスクリューコンベア２０に排出される。

なお、本実施形態では、貯留槽としてホッパー１０を用いているが、本発明はこの点において限定されるものではない。貯留槽としては、粉体Ｐを一時的に貯留して下端から排出可能な容器であればよく、例えばサイロ、バンカー、タンク、ビンであってもよい。

スクリューコンベア２０は、ホッパー１０に貯留されている粉体Ｐを定量的に供給する粉体搬送装置の一例である。スクリューコンベア２０は、ホッパー１０の下部に設けられており、スクリューコンベア２０の上端の供給口２１は、ホッパー１０の下端の排出口１２に接続されている。スクリューコンベア２０は、ホッパー１０の排出口１２から排出された粉体Ｐを収容すると共に、スクリューを回転させることにより、排出口２２から粉体Ｐを定量的に下流側の装置に供給する。

なお、粉体Ｐとしては、粉体状の原料であれば特に限定されるものではない。

（粉体搬送装置）
次に、粉体搬送装置の一例としてのスクリューコンベアについて詳細に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るスクリューコンベアについて、図２から図５を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係るスクリューコンベアの概略図である。図３は、第１実施形態に係るアダプタの概略図である。

図２に示すように、スクリューコンベア２０は、ケーシング２３と、スクリュー２４と、アダプタ２５とを有する。

ケーシング２３は、スクリュー２４を収納する収納容器の一例である。ケーシング２３は、粉体Ｐが漏れ出すことがないように両側の端面２３１が閉鎖された円筒形状を有する。ケーシング２３の一方の端部には、上方に開口し、ケーシング２３の内部と連通した供給口２１が形成されている。ケーシング２３の他方の端部には、下方に開口し、ケーシング２３の内部と連通した排出口２２が形成されている。

スクリュー２４は、粉体Ｐを搬送する回転体の一例である。スクリュー２４は、回転軸２４１と、回転羽根２４２とを有する。回転軸２４１は、その端部がケーシング２３の端面２３１に回転自在に支持され、図示しない駆動装置と接続されている。回転羽根２４２は、回転軸２４１の外周面に接合され、その外周がケーシング２３の内周面と略同一となるように形成されている螺旋状の部材である。この回転羽根２４２により、ケーシング２３の内部の空間が等分に区分され、各々の空間に粉体Ｐが充填される。

係る構成により、スクリュー２４は、図示しない駆動装置により与えられた回転駆動力により回転軸２４１を中心として回転することで、粉体Ｐを供給口２１から排出口２２に搬送する。このとき、スクリュー２４の回転数が一定であれば、図示しない下流側の装置に粉体Ｐを定量的に供給することが可能である。

アダプタ２５は、ケーシング２３の内部に設けられ、回転軸２４１と連動して回転する遮蔽部材の一例である。アダプタ２５は、回転軸２４１の回転により、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２の少なくとも一部を遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを切り替え得る。

アダプタ２５は、回転軸２４１が１回転する間に、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２の少なくとも一部を遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを切り替え得る形態であることが好ましい。これにより、粉体Ｐが流動化した際の流れを回転に同期して一旦停止させることができる。

また、アダプタ２５は、回転軸２４１の回転に応じて粉体Ｐの排出口２２への排出量を変化させることができる形態であることが好ましい。具体的には、例えば図３に示すように、アダプタ２５は、回転軸２４１の周方向に沿って設けられた曲面板状の遮蔽部２５１を有し、遮蔽部２５１が回転羽根２４２の粉体Ｐの搬送方向における上流側（図３における上方向）に接続されていることが好ましい。これにより、回転羽根２４２によって搬送されてきた粉体Ｐを遮蔽部２５１で排出口２２へ落下させずにすくいあげ、一旦停止させた状態を作ることができる。

遮蔽部２５１の回転軸２４１の周方向における長さとしては、特に限定されるものではないが、例えば回転羽根２４２の１周期に対応する長さとすることが好ましい。これにより、アダプタ２５に残される粉体Ｐを１回転ごとに吐き出すことができ、粉体Ｐの溜まりを回避することができる。

遮蔽部２５１の回転軸２４１の軸方向における長さとしては、特に限定されるものではないが、例えば粉体Ｐの性状や種類に基づいて決定することが好ましい。具体的には、例えば流動化が発生しやすい粉体Ｐを用いる場合、遮蔽部２５１の回転軸２４１の軸方向における長さを長くすることが好ましい。これにより、粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態のときの排出口２２を遮蔽する面積が大きくなるため、特に流動化した粉体Ｐの流れを一旦停止させ、粉体Ｐを定量搬送することができる。

遮蔽部２５１が取り付けられている部分の回転羽根２４２の周期は、遮蔽部２５１が取り付けられていない部分の回転羽根２４２の周期と同一であってもよく、異なっていてもよいが、例えば粉体Ｐの性状や種類に基づいて決定することが好ましい。これにより、異なる性状や種類の粉体Ｐを用いた場合であっても、効率的に流動化した粉体Ｐの流れを一旦停止させ、粉体Ｐを定量搬送することができる。

ここで、粉体Ｐの流動化が発生した場合の排出口２２に排出される粉体Ｐについて、図４及び図５を参照しながら説明する。

図４は、第１実施形態に係るスクリューコンベアの作用・効果を説明するグラフである。より具体的には、図４は、粉体Ｐの流動化が発生しているときのアダプタの回転数（横軸）と粉体Ｐの排出速度（縦軸）との関係を示すグラフである。また、図４中の実線は第１実施形態に係るアダプタを有する場合を示し、破線は第１実施形態に係るアダプタを有していない場合を示している。

なお、図４では、説明の便宜上、第１実施形態に係るスクリューコンベア２０の一例として、回転軸２４１の回転により、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２のすべてを遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを０．５回転ごとに切り替え得るアダプタ２５を用いた場合を示している。また、図４では、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態が０．５回転の時間継続すると、粉体Ｐの排出速度が最高速度Ｖｍａｘに達する場合を示している。

図５は、第１実施形態に係るスクリューコンベアの作用・効果を説明する図である。なお、図５は、図２におけるスクリューコンベアの下流側の部分の拡大図である。

図４の実線に示すように、アダプタ２５を有するスクリューコンベア２０を用いた場合、粉体Ｐの流動化が発生していると、粉体Ｐが排出口２２に排出される状態では、流動化した粉体Ｐの排出速度は、回転軸２４１が０．５回転するまで線形的に大きくなる。続いて、粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態では、図５に示すように、遮蔽部２５１が排出口２２と対向するように位置するため、流動化した粉体Ｐの排出口２２への排出が抑制（図５では、停止）される。そして、再び粉体Ｐが排出口２２に排出される状態となった場合、流動化した粉体Ｐの排出速度は、回転軸２４１が０．５回転するまで線形的に大きくなる。すなわち、回転軸が０．５回転するごとに流動化した粉体Ｐの排出速度がリセットされることとなる。

これに対して、図４の破線で示すように、アダプタ２５を有していないスクリューコンベアを用いた場合、粉体Ｐの流動化が発生していたとしても、流動化した粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制することができない。このため、流動化した粉体Ｐは、排出速度を最高速度Ｖｍａｘで維持した状態で排出口２２に排出され続けることとなる。

また、アダプタ２５を有するスクリューコンベア２０を用いた場合、粉体Ｐの排出口２２への排出量は、図４中のＱ´で示される領域の面積となる。これに対して、アダプタ２５を有していないスクリューコンベアを用いた場合、粉体Ｐの排出口２２への排出量は、図４中のＱで示される領域の面積となる。すなわち、Ｑ´＝Ｑ／４となり、第１実施形態に係るスクリューコンベア２０では、粉体Ｐの流動化が発生したときの粉体Ｐの排出口２２への排出量を低減することができる。

以上のように、第１実施形態に係るスクリューコンベア２０によれば、粉体Ｐが連続して排出口２２に排出され続けることを抑制することができる。結果として、粉体Ｐの流動化の発生を抑制することができる。

以上に説明したように、第１実施形態に係るスクリューコンベア２０は、ケーシング２３の内部に設けられ、回転軸２４１と連動して回転するアダプタ２５を有する。また、アダプタ２５は、回転軸２４１の回転により、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２の少なくとも一部を遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを切り替え得る。

このため、粉体Ｐの流動化が発生した場合、回転軸２４１の回転により、粉体Ｐが排出口２２に排出される状態と、粉体Ｐが排出口２２に排出されるのが抑制される状態とが交互に切り替わる。すなわち、粉体Ｐが連続して排出口２２に排出され続けることを抑制することができる。結果として、粉体Ｐの流動化を一旦停止させ、定量搬送することができる。

また、第１実施形態に係るスクリューコンベア２０は、アダプタ２５が回転軸２４１に連動して回転する。このため、同一の駆動装置を用いて回転羽根２４２及びアダプタ２５を回転させることができる。結果として、大掛りな設備改良を必要とすることがなく、既存設備への導入も容易である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るスクリューコンベアについて、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係るアダプタの概略図である。図７は、第２実施形態に係るスクリューコンベアの作用・効果を説明する図である。なお、図６（ａ）は粉体Ｐの搬送方向における上流側からアダプタを視たときの概略斜視図であり、図６（ｂ）は粉体Ｐの搬送方向における下流側からアダプタを視たときの概略斜視図である。

第２実施形態に係るスクリューコンベア２０は、第１実施形態と同様に、ケーシング２３と、スクリュー２４と、アダプタ２５ａとを有する。スクリューコンベア２０は、駆動装置を作動させることによりスクリュー２４を回転させ、このスクリュー２４の回転によって、供給口２１から供給された粉体Ｐを排出口２２に搬送し、排出口２２から下流側の装置に定量的に供給する。

ここで、第２実施形態に係るスクリューコンベア２０が第１実施形態と異なるのはアダプタ２５ａの形態である。なお、その他の構成については、第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

アダプタ２５ａは、第１実施形態と同様、ケーシング２３の内部に設けられ、回転軸２４１と連動して回転する遮蔽部材の一例である。アダプタ２５ａは、回転軸２４１の回転により、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２の少なくとも一部を遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを切り替え得る。

具体的には、例えば図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、アダプタ２５ａは、遮蔽部２５１と、第１の板状部２５６（２５６ａ、２５６ｂ、２５６ｃ）とを有する。

遮蔽部２５１は、第１の板状部２５６ａ及び第１の板状部２５６ｂに接続され、回転軸２４１の周方向に沿って設けられた曲面板状の部材である。

第１の板状部２５６は、回転軸２４１の外周面から放射状に延びる部材である。

回転軸２４１の外周面、遮蔽部２５１の内周面及び第１の板状部２５６ａ、２５６ｂによって、第１の空間Ｓ１が形成されている。回転軸２４１の外周面及び第１の板状部２５６ａ、２５６ｂによって、回転軸２４１の周方向において第１の空間Ｓ１と隣接する第２の空間Ｓ２が形成されている。また、第１の空間Ｓ１を形成する回転軸２４１の回転方向における後方側に位置する第１の板状部２５６ｂに開口部２５８が形成されている。

係る構成により、回転軸２４１の回転によって、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２の少なくとも一部を遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを切り替え得るアダプタ２５ａが実現される。

また、アダプタ２５ａは、第１の空間Ｓ１に溜まった粉体Ｐを排出するときに、新たな粉体Ｐが第２の空間Ｓ２に侵入するのを抑制する第２の板状部２５７を有することが好ましい。具体的には、例えば図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の板状部２５７は、回転軸２４１の周方向に沿って、回転軸２４１の外周面からケーシング２３の内周面に向かって伸びるように設けられた半円環状の板状部材とすることができる。これにより、図７に示すように、第１の空間Ｓ１に溜まった粉体Ｐを排出するときに、新たな粉体Ｐが上流側から第２の空間Ｓ２に流れ込むことを抑制することができる。

また、遮蔽部２５１の回転軸２４１の軸方向における長さＬは、排出口２２の直径Ｄよりも長い長さであることが好ましい。これにより、アダプタ２５ａが粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態のときに、粉体Ｐが排出口２２へ排出されることを特に抑制することができる。

以上に説明したように、第２実施形態に係るスクリューコンベアは、第１実施形態と同様、ケーシング２３の内部に設けられ、回転軸２４１と連動して回転するアダプタ２５ａを有する。また、アダプタ２５ａは、回転軸２４１の回転により、粉体Ｐを排出口２２に排出する状態と、排出口２２の少なくとも一部を遮蔽することで粉体Ｐの排出口２２への排出を抑制する状態とを切り替え得る。このため、第１実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。

以上、粉体搬送装置及び粉体定量供給装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１ 粉体定量供給装置
１０ ホッパー
２０ スクリューコンベア
２１ 供給口
２２ 排出口
２３ ケーシング
２４ スクリュー
２４１ 回転軸
２４２ 回転羽根
２５ アダプタ
２５１ 遮蔽部
２５６ 第１の板状部
２５７ 第２の板状部
２５８ 開口部
Ｓ１ 第１の空間
Ｓ２ 第２の空間
Ｐ 粉体

Claims (9)

1. 回転軸と前記回転軸の外周面に設けられた螺旋状の回転羽根とを有する回転体によって粉体を搬送する粉体搬送装置であって、
   前記粉体が供給される供給口と前記粉体を排出する排出口とを有し、前記回転体を収納する収納容器と、
   前記収納容器の内部に設けられ、前記回転軸と連動して回転する遮蔽部材と
   を有し、
   前記遮蔽部材は、前記回転軸の回転により、前記粉体を前記排出口に排出する状態と、前記排出口の少なくとも一部を遮蔽することで前記粉体の前記排出口への排出を抑制する状態とを切り替え得る、
   粉体搬送装置。
2. 前記遮蔽部材は、前記回転軸が１回転する間に、前記粉体を排出する状態と、前記粉体の排出を抑制する状態とを切り替え得る、
   請求項１に記載の粉体搬送装置。
3. 前記遮蔽部材は、前記回転軸の回転に応じて前記粉体の前記排出口への排出量を変化させる、
   請求項１又は２に記載の粉体搬送装置。
4. 前記遮蔽部材は、前記回転軸の周方向に沿って設けられた曲面板状の遮蔽部を有し、
   前記遮蔽部は、前記回転羽根の前記粉体の搬送方向における上流側に接続されている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉体搬送装置。
5. 前記遮蔽部材は、
   前記回転軸の外周面から放射状に延びる第１の板状部と、
   前記第１の板状部に接続され、前記回転軸の周方向に沿って設けられた曲面板状の遮蔽部と、
   を有する、
   請求項１又は２に記載の粉体搬送装置。
6. 前記遮蔽部の前記回転軸の軸方向における長さは、前記排出口の直径よりも長い、
   請求項５に記載の粉体搬送装置。
7. 前記回転軸の外周面、前記遮蔽部の内周面及び前記第１の板状部によって、第１の空間が形成され、
   前記回転軸の外周面及び前記第１の板状部によって、前記回転軸の周方向において前記第１の空間と隣接する第２の空間が形成され、
   前記第１の空間に溜まった前記粉体を排出するときに、前記粉体の搬送方向における上流側から新たな粉体が前記第２の空間に侵入するのを抑制する第２の板状部を有する、
   請求項５又は６に記載の粉体搬送装置。
8. 前記第１の空間を形成する前記回転軸の回転方向における後方側に位置する前記第１の板状部に開口部が形成されている、
   請求項７に記載の粉体搬送装置。
9. 前記粉体を貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽に接続され、前記貯留槽から排出された前記粉体を搬送する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の粉体搬送装置と
   を備える粉体定量供給装置。
   

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