JP2023119823A

JP2023119823A - 供給装置

Info

Publication number: JP2023119823A
Application number: JP2022022908A
Authority: JP
Inventors: 宗之井上; Muneyuki Inoue
Original assignee: Kumakura Industry Co Ltd
Current assignee: Kumakura Industry Co Ltd
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2042-02-17
Also published as: JP7498972B2

Abstract

【課題】より小さい力で被輸送物を効率的に圧送できる空気輸送システムを実現できる供給装置を提供する。【解決手段】供給装置１０は、送通路に接続される輸送部３０と、輸送部３０へ被輸送物を供給する供給部とを備える。輸送部３０は、供給部から被輸送物が供給される供給通路３１と、供給通路３１の上流側に配置されて上流側の輸送通路に接続されるとともに内部に輸送気体の流路が形成される上流側通路３２とを備える。上流側通路３２は、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に縮径する縮径部分を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、供給装置に関する。

従来、被輸送物を貯蔵タンク等の所定箇所まで輸送する際に、輸送通路内に圧送される輸送気体に被輸送物を混合して輸送する空気輸送システムが利用されている。空気輸送システムは、輸送通路と、輸送通路内に気体流を発生させる気体流発生装置と、被輸送物を輸送通路内に供給する供給装置とを備える。

特許文献１は、空気輸送システムに用いられる供給装置を開示する。特許文献１の供給装置は、ケーシングと、ケーシング内に配置され、複数の羽根板により複数の仕切室が回転方向へ区画形成された回転体とを備える。供給装置の回転体の各仕切室には、ホッパーから被輸送物が供給される。供給装置は、回転体が回転することにより、収容された輸送物を輸送通路内に順次供給する。

特開２００２－１１４３８３号公報

空気輸送システムは、被輸送物をより短時間で輸送できることが好ましい。空気輸送システムにおける輸送の時間効率を高める方法として、輸送通路内を流れる輸送気体の流量を大きくすることが考えられる。しかしながら、この場合には、出力の大きい気体流発生装置を用いることになるため、消費エネルギーが大きくなるという問題、及び大きな設置スペースが必要になるという問題が生じる。

上記課題を解決する供給装置は、輸送気体が圧送される輸送通路内に被輸送物を供給する供給装置であって、前記輸送通路に接続される輸送部と、前記輸送部へ前記被輸送物を供給する供給部とを備え、前記輸送部は、前記供給部から前記被輸送物が供給される供給通路と、前記供給通路の上流側に配置されて上流側の前記輸送通路に接続されるとともに内部に輸送気体の流路が形成される上流側通路とを備え、前記上流側通路は、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に縮径する縮径部分を備える。

上記構成によれば、上流側の輸送通路から供給通路に輸送気体を流し込む部分である上流側通路に、流路断面積が上流側から下流側に向かって徐々に縮径する縮径部分を設けている。この場合、輸送気体は、上流側通路の縮径部分を通過する際に圧縮されるとともに、圧縮された状態の輸送気体が供給通路へと流れ込む。これにより、供給通路に供給された被輸送物を下流側の輸送通路へ押し出す輸送気体の力が強められる。また、輸送気体は、上流側通路の縮径部分を通過する際に流速が速められる。そして、流速が速められた輸送気体が供給通路を通過することにより、供給通路に負圧効果による吸引力が発生する。この吸引力によって、供給部の被輸送物が供給通路へ吸い込まれる。これらの結果、供給部の被輸送物を供給通路へ効率的に移動させることができるとともに、供給通路内へ移動した被輸送物を効率的に下流側の輸送通路へと排出できる。

特に、輸送気体を利用して被輸送物を圧送する空気輸送システムにおいて、輸送気体は、供給装置内において止まっている状態の被輸送物を動かす際に大きなエネルギーを消費する。そのため、供給装置内の被輸送物を効率的に輸送通路へ排出できる上記構成の供給装置を用いることにより、より小さい力で被輸送物を効率的に圧送できる空気輸送システムを実現できる。

上記供給装置において、前記上流側通路は、前記縮径部分を流れる前記輸送気体を螺旋状に旋回させるための螺旋壁を備えることが好ましい。
上記構成によれば、輸送気体の旋回によって、縮径部分における輸送気体の圧縮効率が向上するとともに、輸送気体の直進性が向上する。これにより、縮径部分を設けることによって強められた輸送気体の力が更に強められる。また、輸送気体の旋回によって、供給通路を流れる際の輸送気体の乱れを抑制する整流作用が得られる。この整流作用により、供給通路を流れる際の輸送気体の乱れによるエネルギー損失が低減される。これらの結果、供給通路内の被輸送物を更に効率的に下流側の輸送通路へと排出できる。

上記供給装置において、前記螺旋壁は、前記縮径部分に設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、縮径部分における輸送気体の圧縮効率が向上する。また、上流側通路において、縮径部分よりも上流側に螺旋壁を設けた場合と比較して、上流側通路を短くできる。

上記供給装置において、前記上流側通路は、外管と、前記外管内に配置される内管とを備え、前記縮径部分は、前記内管に設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、上流側通路が縮径部分を備えていない既存の供給装置に対して、内管を取り付けることによって、上記構成の供給装置を実現できる。

本発明の供給装置によれば、より小さい力で被輸送物を効率的に圧送できる空気輸送システムを実現できる。

供給装置の斜視図である。図１の２－２線断面図である。図２の３－３線断面図である。内管の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の供給装置１０は、輸送通路内に圧送される空気等の輸送気体に被輸送物を混合して輸送する空気輸送システムにおいて、輸送通路内へ被輸送物を供給するために用いられる。被輸送物は特に限定されるものではなく、公知の空気輸送システムにおいて輸送対象となっている物体のすべてを含む。被輸送物としては、例えば、セメント、木粉等の粉体、及び金属屑、ガラス屑、プラスチック屑等の粒体が挙げられる。

図１～図３に示すように、供給装置１０は、輸送通路（図示略）に接続される輸送部３０と、輸送部へ被輸送物を順次、供給する供給部としてのケーシング１１、開閉機構１６、及び回転体２０とを備える。

（ケーシング及び開閉機構）
図１～図３に示すように、ケーシング１１は、横円筒状をなす周壁１２と、周壁１２の両端部を塞ぐ円板状の上流側端壁１３及び下流側端壁１４と、周壁１２の上部に設けられる取込筒部１５とを備える。取込筒部１５は、縦筒状をなす壁部である。取込筒部１５の上部は、被輸送物を取り込むための取込口１５ａであり、取込筒部１５の内部空間は、周壁１２の内部空間と連通している。

ケーシング１１の取込筒部１５上部には、取込口１５ａを塞ぐ開閉機構１６が取り付けられている。開閉機構１６は、取込口１５ａを閉じた状態である閉状態と、取込口１５ａを開いた状態である開状態との間で切り替え可能に構成されている。開閉機構１６の構成は、上記の閉状態と開状態を任意に切り替え可能なものであれば特に限定されない。図面においては、一例として、モータ等の駆動部Ｍ１により動作するフラップ型の開閉機構１６を図示している。また、ケーシング１１の外部には、周壁１２の内部空間と取込筒部１５の内部空間とを外側から連通するバイパス管１７が設けられている。

（回転体）
図２及び図３に示すように、ケーシング１１の周壁１２の内部には、被輸送物を移送するための回転体２０が取り付けられている。回転体２０は、ケーシング１１の上流側端壁１３及び下流側端壁１４に軸受（図示略）を介して回転可能に支持される回転軸２１を備える。回転軸２１の一端は、下流側端壁１４を貫通してケーシング１１の外部に位置するとともに、モータ等の駆動部Ｍ２に駆動連結されている。回転軸２１は、駆動部Ｍ２からの回転動力に基づいて回転する。

回転軸２１には円板状をなす一対の取付板２２が固定されている。取付板２２の外周縁には横円筒状をなすロータ２３が固定されている。そして、ロータ２３の外周面には、ロータ２３の半径方向外方に放射状に延びる羽根板２４が固定されている。羽根板２４は、ロータ２３の周方向に等間隔ピッチで複数枚、取り付けられている。ロータ２３の外周面には、周方向に沿って互いに隣接する羽根板２４同士によって、半径方向外方に開口する仕切室Ｒが区画形成されている。仕切室Ｒは、ロータ２３の周方向に並ぶように複数、形成されている。

図3に示すように、回転体２０は、回転軸２１の回転に伴って、各仕切室Ｒがケーシング１１内における供給位置Ａ１、排出位置Ａ２、排気位置Ａ３を順次、通過するように一定の移動軌跡上を回転移動する。供給位置Ａ１は、仕切室Ｒに被輸送物を供給するための位置である。本実施形態においては、供給位置Ａ１は、仕切室Ｒの開口が上側を向いて取込筒部１５の内部空間に対向する位置、即ち、仕切室Ｒが最も上側に移動したときの位置に設定されている。排出位置Ａ２は、仕切室Ｒに収容された被輸送物を排出するための位置であり、仕切室Ｒが後述する供給通路３１に移動したときの位置である。本実施形態においては、排出位置Ａ２は、仕切室Ｒの開口が下側を向く位置、即ち、仕切室Ｒが最も下側に移動したときの位置に設定されている。

排気位置Ａ３は、被輸送物を排出した後の仕切室Ｒ内の空気をバイパス管１７へ排出させるための位置である。排気位置Ａ３は、ケーシング１１におけるバイパス管１７の端部が接続されている部分に仕切室Ｒの開口が向く位置である。被輸送物を排出した後の仕切室Ｒ内の空気がバイパス管１７へ排出されることにより、仕切室Ｒが供給位置Ａ１に移動したときに、仕切室Ｒから取込筒部１５側へ空気が吹き上がることが抑制される。

（輸送部）
図２に示すように、輸送部３０は、供給通路３１と、上流側通路３２と、下流側通路３３とを備える。

ケーシング１１の上流側端壁１３の中央下部には、上流側端壁１３を貫通する供給口１３ａが形成されている。ケーシング１１の下流側端壁１４の中央下部には、下流側端壁１４を貫通する排出口１４ａが形成されている。供給口１３ａ及び排出口１４ａは、上流側端壁１３及び下流側端壁１４の各中央下部における互いに対向する位置に形成されている。供給口１３ａ及び排出口１４ａは、仕切室Ｒにおける回転体２０の回転軸２１の軸線に直交する断面形状よりも一回り大きい形状に形成されている。本実施形態においては、ケーシング１１内における供給口１３ａと排出口１４ａとの間に位置する範囲が、供給部から被輸送物が供給される供給通路３１となる。供給通路３１は、回転体２０の軸線方向に直線状に延びる通路である。

上流側端壁１３の外面には、上流側の輸送通路（図示略）とケーシング１１とを接続する管状の上流側通路３２が取り付けられている。上流側通路３２の内部は、供給口１３ａを通じて供給通路３１と連通している。下流側端壁１４の外面には、下流側の輸送通路（図示略）とケーシング１１とを接続する管状の下流側通路３３が取り付けられている。下流側通路３３の内部は、排出口１４ａを通じて供給通路３１と連通している。

上流側通路３２は、外管４０と、外管４０内に配置される内管５０とを備える二重筒構造である。外管４０は、筒状の外管周壁４１を備える。外管周壁４１の上流側の端部開口は、輸送通路の内周形状に一致する形状であり、外管周壁４１の下流側の端部開口は、供給口１３ａに一致する形状である。外管周壁４１は、上流側から下流側に向かって内周形状が徐々に下流側の端部開口の形状に近づく形状に形成されている。外管周壁４１の上流側の端部には、輸送通路にビス止め固定されるフランジ４２が設けられている。また、外管周壁４１の下流側の端部には、ケーシング１１にビス止め固定されるフランジ４３が設けられている。

図２及び図４に示すように、内管５０は、上流側から下流側に向かって内周面が徐々に縮径する円筒状の内管周壁５１を備える。内管周壁５１の上流側の端部開口は、輸送通路の内周形状よりも内管周壁５１の厚さの分だけ小さい形状である。内管周壁５１の下流側の端部開口は、供給口１３ａよりも小さい形状である。本実施形態においては、内管周壁５１が、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に縮径する縮径部分に該当する。

縮径部分の縮径割合は、例えば、縮径部分の上流端部の流路断面積に対して、縮径部分の下流端部の流路断面積が９５％以下となる割合であることが好ましく、７０％以下となる割合であることがより好ましい。また、縮径部分の縮径割合は、例えば、縮径部分の上流端部の流路断面積に対して、縮径部分の下流端部の流路断面積が１０％以上となる割合であることが好ましく、６０％以上となる割合であることがより好ましい。また、縮径部分の下流端部の流路断面積は、供給口１３ａの流路断面積以下であることが好ましい。

内管５０は、縮径部分である内管周壁５１内を流れる輸送気体を螺旋状に旋回させるための螺旋壁５２を備える。螺旋壁５２は、内管周壁５１の中心軸Ｐから内管周壁５１まで放射状に延びるとともに、上流側から下流側に向かうにしたがって内管周壁５１との接続部分の位置が周方向に徐々に変化する形状に形成されている。そして、内管５０の内部には、螺旋壁５２により周方向に分割されるとともに、中心軸Ｐ周りに螺旋状に延びる独立した複数の螺旋状流路５３が形成される。

なお、図面においては、一例として、６個の螺旋状流路５３を形成する螺旋壁５２を図示している。
内管周壁５１の上流側の端部には、外管４０のフランジ４２及び輸送通路にビス止め固定されるフランジ５４が設けられている。内管５０は、外管４０の上流側の端部開口から外管４０内に挿入された後、内管５０のフランジ５４を内管５０のフランジ４２に重ね合わせた状態とされて、フランジ４２と共に輸送通路にビス止め固定される。これにより、外管４０と内管５０とが固定された使用状態となる。図２に示すように、上記使用状態において、内管５０の内管周壁５１の下流側端部は、外管４０から突出することなく、外管４０内に収まっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
供給装置１０を用いて輸送通路内に被輸送物を供給する場合には、先ず、開閉機構１６を開状態として、取込口１５ａからケーシング１１の取込筒部１５内に被輸送物を投入する。そして、取込筒部１５内に被輸送物が収容された状態とする。次に、開閉機構１６を開状態から閉状態に切り替えることにより、ケーシング１１内を密閉する。

その後、回転体２０を回転させることにより、仕切室Ｒは、供給位置Ａ１から排出位置Ａ２へ、排出位置Ａ２から供給位置Ａ１へと繰り返し移動する。供給位置Ａ１に到達した仕切室Ｒには、取込筒部１５内に収容されている被輸送物が充填される。そして、被輸送物が充填された仕切室Ｒは、供給通路３１である排出位置Ａ２に到達する。

このとき、仕切室Ｒ内に充填されている被輸送物は、上流側の輸送通路から上流側通路３２を通じて供給通路３１に供給された輸送気体と混合されるとともに、下流側通路３３を通じて下流側の輸送通路へと圧送される。このように、回転体２０の回転に伴って、供給位置Ａ１における仕切室Ｒへの被輸送物の充填と、排出位置Ａ２における仕切室Ｒ内の被輸送物の圧送とが繰り返される。これにより、取込筒部１５内に収容されている被輸送物が順次、輸送通路へ供給される。

ここで、本実施形態では、上流側通路３２に、流路断面積が上流側から下流側に向かって徐々に縮径する縮径部分を設けている。この場合、輸送気体は、上流側通路３２の縮径部分を通過する際に圧縮されるとともに、圧縮された状態の輸送気体が供給通路３１へと流れ込む。これにより、仕切室Ｒ内に充填されている被輸送物を押し出す輸送気体の力が強められるため、被輸送物を効率的に下流側の輸送通路へと排出できる。

また、輸送気体は、上流側通路３２の縮径部分を通過する際に流速が速められる。そして、流速が速められた輸送気体が供給通路３１を通過することにより、供給通路３１に負圧効果による吸引力が発生する。この吸引力によって、回転体２０の仕切室Ｒに充填されている被輸送物が供給通路３１へ吸い込まれる。これらの結果、仕切室Ｒの被輸送物を供給通路３１へ効率的に移動させることができるとともに、供給通路３１内へ移動した被輸送物を効率的に下流側の輸送通路へと排出できる。

加えて、本実施形態では、上流側通路３２に螺旋壁５２を設けることにより、縮径部分を流れる輸送気体を螺旋状に旋回する旋回流としている。輸送気体の旋回によって、縮径部分における輸送気体の圧縮効率が向上するとともに、輸送気体の直進性が向上する。これにより、縮径部分を設けることによって強められた輸送気体の力が更に強められる。また、輸送気体の旋回によって、仕切室Ｒ内に充填されている被輸送物と輸送気体との混合が効率的に行われる。これらの結果、仕切室Ｒ内に充填されている被輸送物を更に効率的に下流側の輸送通路へと排出できる。また、輸送気体の旋回によって、供給通路３１を流れる際の輸送気体の乱れを抑制する整流作用が得られる。この整流作用により、供給通路３１を流れる際の輸送気体の乱れによるエネルギー損失が低減される。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）供給装置１０は、送通路に接続される輸送部３０と、輸送部３０へ被輸送物を供給する供給部とを備える。輸送部３０は、供給部から被輸送物が供給される供給通路３１と、供給通路３１の上流側に配置されて上流側の輸送通路に接続されるとともに内部に輸送気体の流路が形成される上流側通路３２とを備える。上流側通路３２は、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に縮径する縮径部分を備える。

輸送気体を利用して被輸送物を圧送する空気輸送システムにおいて、輸送気体は、供給装置１０内において止まっている状態の被輸送物を動かす際に大きなエネルギーを消費する。そのため、被輸送物を効率的に輸送通路へ排出できる上記構成の供給装置１０を用いることにより、より小さい力で被輸送物を効率的に圧送できる空気輸送システムを実現できる。そして、輸送通路内に気体流を発生させる気体流発生装置として、より出力の小さいものを採用することも可能になる。

（２）上流側通路３２は、縮径部分を流れる輸送気体を螺旋状に旋回させるための螺旋壁５２を備える。
上記構成によれば、上記（１）の効果をより顕著に得ることができる。

（３）螺旋壁５２は、縮径部分に設けられている。
上記構成によれば、縮径部分における輸送気体の圧縮効率が向上する。その結果、上記（１）の効果をより顕著に得ることができる。また、上流側通路３２において、縮径部分よりも上流側に螺旋壁５２を設けた場合と比較して、上流側通路３２を短くできる。

（４）上流側通路３２は、外管４０と、外管４０内に配置される内管５０とを備える。縮径部分は、内管５０に設けられている。
上記構成によれば、上流側通路３２が縮径部分を備えていない既存の供給装置に対して、内管５０を取り付けることによって、本実施形態の構成の供給装置１０を実現できる。また、外管４０に対して取り外し可能な内管５０とした場合には、縮径部分の交換作業やメンテナンス作業を容易に行うことができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上流側通路３２は、縮径部分よりも上流側に流路断面積が一定の部分を有していてもよい。また、上流側通路３２は、縮径部分よりも下流側に流路断面積が一定の部分を有していてもよい。

・螺旋壁５２の具体的な形状は特に限定されるものではなく、輸送気体を螺旋状に旋回させることのできる形状であればよい。例えば、上記実施形態では、流路を複数の螺旋状流路５３に分割する形状の螺旋壁５２としていたが、流路を分割しない形状の螺旋壁５２であってもよい。

・上流側通路３２における縮径部分よりも上流側の部分に螺旋壁５２を設けてもよい。また、螺旋壁５２が省略された上流側通路３２としてもよい。
・上流側通路３２は、外管４０及び内管５０を備える二重管構造の上流側通路３２に代えて、単管構造の上流側通路３２としてもよい。例えば、内管５０のみからなる上流側通路３２としてもよい。

・下流側通路３３を省略して、ケーシング１１に直接、下流側の輸送通路が接続される構成としてもよい。
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。

（イ）前記縮径部分の下流側端部の流路断面積は、前記供給通路の流路断面積以下である前記供給装置。
（ロ）複数の羽根板により複数の仕切室を回転方向へ区画する回転体が設けられ、該回転体の回転に伴う前記各仕切室の移動軌跡を輸送気体が圧送される輸送通路に対応させ、前記回転体の回転に基づき前記仕切室内に充填された被輸送物を前記輸送通路内に供給する前記供給装置。

１０…供給装置
１１…ケーシング
１７…開閉機構
２０…回転体
３０…輸送部
３１…供給通路
３２…上流側通路
４０…外管
５０…内管
５２…螺旋壁
５３…螺旋状流路

Claims

輸送気体が圧送される輸送通路内に被輸送物を供給する供給装置であって、
前記輸送通路に接続される輸送部と、
前記輸送部へ前記被輸送物を供給する供給部とを備え、
前記輸送部は、前記供給部から前記被輸送物が供給される供給通路と、前記供給通路の上流側に配置されて上流側の前記輸送通路に接続されるとともに内部に輸送気体の流路が形成される上流側通路とを備え、
前記上流側通路は、上流側から下流側に向かって流路断面積が徐々に縮径する縮径部分を備えることを特徴とする供給装置。
前記上流側通路は、前記縮径部分を流れる前記輸送気体を螺旋状に旋回させるための螺旋壁を備える請求項１に記載の供給装置。
前記螺旋壁は、前記縮径部分に設けられている請求項２に記載の供給装置。
前記上流側通路は、外管と、前記外管内に配置される内管とを備え、
前記縮径部分は、前記内管に設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載の供給装置。