JP3153488B2 - 粉体流動用タンクの粉体排出口 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉体材料を貯蔵し、
かつ、必要のある後工程へ的確に供給するために密閉状
態で流動化する粉体流動用タンク、特に該タンク内から
粉体を連続的または間欠的（断続的）に排出する粉体排
出口に係る。

【０００２】

【従来の技術】粉体の輸送に空気力を利用する方法やそ
の方法を実施するための装置は既に多数の型式が提案さ
れ実用に供されている。粉体の使用範囲が研究の成果と
共に飛躍的に拡大し、その粉体の性格や品質に最も適応
した輸送手段が採られるのは当然であるが、従来からの
輸送手段であるベルトコンベア、スクリューコンベアな
どのように輸送対象である粉体が露出しないから、輸送
中の粉塵の飛散など作業環境を劣化する要素が少なく、
密閉された配管によって所望の移動が可能となるなど利
点が大きい。

【０００３】粉体輸送の思想としては、粉体貯蔵タンク
の適正な位置に装着した粉体搬送エゼクターなどに高圧
空気を噴き込んで粉体を大量に搬送する方式、低速度高
濃度の輸送方式として管内に脈動する圧力空気層（パル
ス）と粉体を団塊状に凝集した、いわゆるプラグ層とを
交互に形成して隣接する２つのパルス層の圧力差によっ
て移動するプラグ輸送、および密閉タンク内で高圧空気
をほぼ全面に亘って均等に噴き上げ、粉体と空気とを流
動状態として必要時に排出供給する方式などが主要な方
式と解され、それぞれその長所を伸し短所を矯める多数
の従来技術が提示されている。

【０００４】本発明はそのうちの流動化の方式に係る粉
体流動用タンクの粉体排出口に関する改善を目的とし、
具体的には図３にその典型的な構造の概略を示した粉体
流動用タンクが対象となる。すなわち、密閉タンク１０
１は水平な多孔板１０２によって上下に隔離され、上方
が粉体流動室１０３、下方が流動化用空気室１０４であ
る。粉体流動室１０３の下方、多孔板１０２の直上近く
に粉体の排出口１０５があり、開閉弁１５２の開閉によ
って所望のタイミングで密閉タンク内の粉体をタンク外
へ排出する。一方、多孔板下の流動化用空気室１０４に
は流動化用圧縮空気を供給する空気配管１４１が圧力調
整弁１７１を介して接続し、流動化に必要な高圧空気を
流動化用空気室に供給し、多孔板１０２に多数規則的に
穿孔した噴射孔１２１からほぼ全面的に均等な空気圧で
上方の流動化用空気室に噴き上げるから、流動化用空気
室内では一様に流動層が形成され、多くの粉体は空気と
共に恰も液体が沸騰するような流動運動を誘発する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】粉体流動用タンクに限
らず一般に空気輸送と総称される輸送装置には前記の利
点に恵まれるが、他方、固有の課題もそれぞれ抱えてい
る。たとえば、エゼクター方式などの大量高速輸送では
輸送管の急速な摩耗と摩耗に起因する穿孔が機能を破壊
する重要な要素となる。また、全般を通じて密閉管内や
管の開閉を作動する各所に配置された分岐部、切り替え
部などに介装した弁類などの粉体による閉塞も課題とな
り易い。輸送配管中で粉体によって管路が閉塞し輸送が
停止するトラブルは折角の高能率や清潔な職場環境を確
実に破壊するし、その回復のための開通作業など煩瑣で
非能率であるから、そのために各方式に適合した改善の
数々が提示されている。

【０００６】たとえば、特開昭６３−１２５２４号公報
は前記のプラグ輸送方式に係る輸送管内での粉体による
閉塞を課題に捉え、輸送用の空気をパルス状に供給して
密閉タンクから輸送管内をプラグ輸送するのであるが、
管の中途に適宜管内圧力を検知し（実施例の図では途中
の３箇所に介在）、この内圧が所定値より高いときには
検知器と共動きする空気導入手段を作動して圧縮空気を
導入することにより、閉塞しかけていた粉体をほぐすよ
うに働いて閉塞を未然に防止すると謳っている。

【０００７】特開昭６２−１０５８１８号公報に係る従
来技術も図４（Ａ）（Ｂ）の実施例で示すように密閉タ
ンク２０１から別の密閉タンク２０２へ粉体を輸送する
輸送管２０３が屡々閉塞することを課題として採り上
げ、輸送管２０３とほぼ平行する圧気バイパス管２０４
を配管して所定の間隔で両管を連通するとともに、その
連通途中にそれぞれ弁２０５を介装し、輸送管２０３と
の分岐点に図（Ｂ）で例示するような貯溜室２０６を設
けた構成を提示した。従来のプラグ輸送では圧縮空気層
に挟まれた粉体のプラグ層が前進と共に崩れ始めるが、
崩壊の始まる寸前の位置をあらかじめ予見して貯溜室を
設けて輸送管の閉塞を防止するとしている。ほぼ同旨の
特開昭６３−１２５２４号公報など管の内圧を検知して
設定値と比較して閉塞の懸念を予知すれば直ちに圧縮空
気を送る機構はこの種類の課題の主流を占めているよう
に解釈される。

【０００８】しかしながらここで例示した従来技術はす
べて配送する輸送管内における粉体の閉塞を主要な課題
として把握し、その対策に研究と開発とを加えた発明で
ある。輸送管はその配置によって直管、屈曲管、分岐点
など様々な態様はあるとしても、その途中での閉塞が予
知される箇所へ圧縮空気を供給するという点において共
通する。しかし、本発明が対象とする粉体流動用タンク
については、輸送管中の閉塞よりもむしろ粉体排出口か
ら排出直後の粉体の挙動によるトラブルが作業上の大き
な課題となる。それは密閉タンク内では粉体が流動化状
態に置かれ、その密閉タンクから直接粉体を排出するた
めに粉体排出口を開閉するには開閉弁の作動が不可欠で
あり、この場合には管路途中の弁に発生する現象である
水撃作用と同じ様な現象が（以下仮に水撃作用と称す
る）重大な関心を集めるからである。

【０００９】粉体流動用タンクから粉体を排出するのが
連続的であっても断続的であっても粉体排出口を開閉す
るためには弁の開閉が必ず伴い、管路内の圧力は何れに
しても定常状態が破れて急変する。管内圧の急変は管路
内の流速の急変を誘発し、ときには激しい衝撃圧のため
に管路や弁自体が破壊されることがあり、水撃作用、す
なわちウォーターハンマーと呼ばれて管路設計時の重要
な要諦とされている。水撃作用の伝播速度についての研
究が進み、弁の急閉塞時の水撃圧についてもジューコフ
スキーの数式が一般に適用されるが、本発明の対象であ
る粉体流動用タンクでは、一方で密閉タンク内の粉体流
動化圧があり、他方で排出時の配管の衝撃圧があって、
特に後工程からの指令に基づいて間欠的に排出するとき
の圧力の急変などは理論的に特定することが極めて困難
であるから、装置の構成によって防止しなければならな
い。従来技術の適用によって弁の水撃作用の防止や弁直
前の粉体の凝集、閉塞などの対策にはなり得ず、粉体流
動用タンクの一つの課題として直面している。

【００１０】本発明は以上の課題を解決するために特に
粉体流動用タンクの粉体排出口の開閉を司さどる開閉弁
付近の粉体による閉塞や、間欠的な排出に伴う水撃作用
による管路・開閉弁の破壊の防止機能を具えた粉体流動
用タンクの粉体排出口の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る粉体流動用
タンクの粉体排出口は、粉体Ｐを貯蔵し流動化して供給
するように密閉タンク１を全断面に亘って横架する多孔
板２によって上方の粉体流動室３と下方の流動化用空気
室４に分割し、該粉体流動室３の下方に設けた粉体排出
口５と開閉弁５２との間へ粉体Ｐの管内の閉塞と開閉弁
の水撃を防止するため補助空気室６を介装した設備であ
って、補助空気室６は粉体排出口５に繋がる排出管５１
の内径と同径の多孔質通気リング６１、および該多孔質
通気リング６１の外周側に形成した環状空間６２よりな
り、該補助空気室６へ補助空気を圧送する補助空気管６
３を開閉自在に接続し、流動化用空気圧と補助空気圧と
をそれぞれの圧力センサー７３および７４によって検知
してあらかじめ記憶させた初期条件に基づいて前記両空
気圧を最適量に変動する駆動命令を両空気圧の圧力調整
弁７１および７２に自動的に出力する制御機構７を具え
たことを構成上の特徴とする。

【００１２】粉体Ｐの挙動とこの配管構造の作用を見る
と、粉体排出口５に繋がる排出管に開閉弁が取り付けら
れ、その直前、すなわち密閉タンク側に相当する上流側
に補助空気室６を連接し、補助空気室内に環状同径の多
孔質通気リング６１が嵌め込んでいるから、外部から補
助空気室６内へ供給される補助空気は多孔質通気リング
６１を透過して開閉弁内へ流入し、弁内で閉塞しようと
する粉体を強制的に押し進める作用が働く一方、多孔質
通気リングを透過する補助空気の流れと多孔質通気リン
グ自体の抵抗のために粉体排出口５から補助空気室６を
経て外部へ流動化用空気が逆流することを阻止する作用
も並行する。すなわち、補助空気室内の多孔質通気リン
グの外周には環状空間６２が均等に取り巻いて形成し、
均圧で多孔質通気リング６１内へ流入するが、多孔質通
気リング自体は多孔性環状体で形成しており、流動化用
空気圧と補助空気圧との流れの平衡関係にも支配される
が、補助空気管６３内を逆流することが防止される。な
お、この構成において開閉弁を弁閉状態としたときに
は、補助空気は多孔質通気リングを透過して排出管５１
内を逆流して流動化用空気室内へ流入することはいうま
でもない。

【００１３】本発明の特徴は前記の配管構造に制御機構
７を加えた点にある。すなわち、制御機構においては流
動化用空気圧と補助空気圧とをそれぞれの圧力センサー
７３および７４によって検知して粉体Ｐの管内の閉塞と
開閉弁の水撃作用を防止するため、あらかじめ記憶させ
た初期条件に基づいて前記両空気圧を最適量に変動する
駆動命令を両空気圧の圧力調整弁７１および７２に自動
的に出力する作用を発現する。これは前記の逆流防止に
対してさらに一層有効な作用を誘導するものであり、そ
の両空気圧を自動的に制御することは、従来、担当者な
どの経験や勘に依存していた圧力の調整をマニュアル化
し、かつ、自動化する点で装置産業として最も好ましい
形態を採ることを意味する。

【００１４】さらに前記の形態に加えて、多孔質通気リ
ング６１の背後を占める環状空間を断面扇形状に分割し
て複数の扇形空間６４を形成し、制御機構Ａ７はそれぞ
れの扇形空間６４に圧力センサー７４Ａを介装した補助
空気管６３Ａと圧力調整弁７２Ａとを同数具え、各圧力
センサー７４Ａの検知圧を入力して圧力調整弁７２Ａの
弁体を回動する駆動命令を出力する制御装置７５Ａから
なる構成とすることは発明の目的をより一段と顕著か
つ、的確に達成する形態として推奨の対象となり得る。
この構成の特性は、粉体流動用タンクの粉体排出口とし
て特に求められるものであり、粉体流動室３から間欠的
にその一部を取り出すために粉体排出口５を開いたとき
の排出管５１の断面を想定すれば、円管内のすべての範
囲が均等な空気と粉体の比率で統一されているのではな
く、必ず管内の一部に粉体が偏在し、不均等な濃度差が
生じたままで流動することが経験的に知られている。そ
のために多孔質通気リング６１の外周側の環状空間６２
を幾つかの領域に分割して扇形空間６４とし、それぞれ
の扇形空間に最適の補助空気を供給して最高の閉塞と水
撃防止の機能を発揮させるように意図したもので、きわ
めてユニークな発想に基づいた形態というべきである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施
形態の一つを示し、図（Ａ）が粉体流動用タンクの全体
の系統図を含む縦断正面略図、図（Ｂ）は補助空気室６
の実施形態の一つである。粉体流動用タンクとしては特
に従来技術である図３と変るところはなく、詳細には説
明するまでもないが、密閉タンク１内を多孔板２で二分
し、上部が粉体供給口１１と微粉吸引管１２を具えた粉
体流動室３、下方が多孔板の噴射孔２１から粉体流動室
内へ流動化用空気を供給する流動化用空気室４であり、
空気配管４１を具えて流動化用空気の供給を開閉自在に
受ける。

【００１６】粉体流動室３の下方であって多孔板２の直
上付近に粉体排出口５を設け、その排出管５１の途中に
開閉弁５２を介装し、後工程、たとえば粉体が塗装用粉
体である場合には対象となる被塗装物の入れ替えなどの
準備が済んで塗装態勢が終了すれば、直ちに開閉弁を開
いて粉体を空気の気流に乗せて供給する。開閉弁５２は
この実施形態では一種のバタフライ弁を適用し弁体の回
動によって流路を開閉するタイプを採用しているが、特
に弁の形態に限定を設ける必要はない。

【００１７】図１（Ｂ）は開閉弁５２の直前（上流側）
に連接した補助空気室６とその配管を示し、補助空気室
６の内部には排出管５１と同一内径の環状の多孔質通気
リング６１を嵌挿し、多孔質通気リング６１の外周側に
は一定の幅の環状空間６２を補助空気室の内周との間に
形成している。この環状空間６２へ補助空気室を貫通す
る補助空気管６３が連通し、必要な補助空気を環状空間
に供給し、さらに多孔質通気リング６１を透過して排出
管５１内の流動化用空気と合流する。

【００１８】図１（Ａ）には供給する空気圧の制御の系
統、すなわち現時点における流動化用空気室と粉体排出
口の情報と、該情報と設定された最適の条件との比較、
乖離分の修正作動の系路を点線で記載している。流動化
用空気の空気圧は流動化用空気室４の底面に取り付けた
圧力センサー７３が検知してパーソナルコンピューター
を典型例とする制御装置７５へ入力される。一方開閉弁
の補助空気圧は環状空間６２に設けられた圧力センサー
７４によって検知され電気量に変換して制御装置７５へ
入力される。制御装置７５へはあらかじめ粉体の移動に
関する理想的な条件、たとえば粉体の物性値や用役上必
要な粒度や流速などさまざまなデータから設定した最適
の空気圧の管理目標値がそれぞれ入力され記憶されてい
るから、この初期条件と比較して現時点の進行しつつあ
る空気圧の検知値から修正の必要が認められたときに
は、駆動命令が出力されこの命令に基づいて流動化用空
気室の空気配管４１に取り付けた圧力調整弁７１と、補
助空気管６３の圧力調整弁７２にそれぞれ必要な作動が
始まる。この場合は両者ともバタフライ弁であるから弁
軸の回動を自動的に行なう形態が採られる。

【００１９】図２は本発明の別の実施形態を示し、多孔
質通気リング６１の裏面に形成する環状空間を複数の区
画に分割し、この図の例では四分割した扇形空間６４を
形成した態様としている。この分割の意味するところ
は、排出管５１内を流動する粉体と空気の濃密さには管
の断面から見ればかなりの差の生じる傾向が認められ、
これは粉体の濃度や質量、気流の流速など種々の要素が
複雑に絡んで一概には決め難い。したがってこの濃密度
の差のままで開閉弁内に進入すれば局部的な閉塞など、
予期しない障害に悩まされることも稀ではないと考えら
れる。

【００２０】図２は自動的に各断面における粉体の濃厚
に混在した気流の不均等な状態に対応した特殊な形態で
あり、扇形空間６４のそれぞれに圧力センサー７４Ａを
取り付けて制御装置７５Ａと結び、一方各扇形空間毎に
単独で配管した補助空気管６３Ａには圧力調整弁７２Ａ
を介して制御装置７５Ａからの作動指令を受けるように
一環した情報の授受伝達系路を構築したものである。こ
の系路の作用によって各扇形空間内に供給する補助空気
圧を排出管内の圧力と粉体分布のアンバランスにマッチ
ングした状態に調整し、最適の補助空気の供給によって
弁の閉塞や水撃の防止に有効に機能するように設定した
仕様となっている。

【００２１】

【発明の効果】本発明の配管構造は以上に述べたとお
り、粉体流動用タンクから間欠的、連続的を問わず任意
に密閉タンク内から粉体を排出して後工程に供給すると
き、恣意に開閉する排出時の弁の開閉に基づく粉体の閉
塞、流速の急変、圧力の急変に起因する水撃反応を確実
に防止し、管路のメンテナンスに費やす煩雑な負担を消
滅させ、装置全体の作業の効率化、生産性の向上に大き
な貢献を果すが、この構造に制御機構を組合せることに
よって装置全体の自動化が実現できるので、担当員は単
なる看視作業だけに留まる作業の合理化が実施に入り、
粉体塗装など粉体の活用が従来の液体使用に代替する傾
向の著しい今日、まことに時宜を得た発明として高い評
価を得られて然るべきである。また第二の実施形態では
従来技術の何れもが着目しなかった管内の不均等な気流
中における粉体の濃度分布の異同に対応し、最適の管内
圧力の配分を制御するというユニークな構成が提示され
ているから、密閉管内の空気輸送にきわめて有効な要因
を加えた点で顕著な独創性を開示したとも評価されよ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体の縦断正面略図（Ａ）
と補助空気室の縦断正面図（Ｂ）である。

【図２】別の実施形態の補助空気室付近のブロック図で
ある。

【図３】従来技術の粉体流動用タンク全体の縦断正面図
である。

【図４】別の従来技術の正面図（Ａ）と要部の縦断正面
図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１ 密閉タンク ２ 多孔板 ３ 粉体流動室 ４ 流動化用空気室 ５ 粉体排出口 ６ 補助空気室 ７ 制御機構 41 空気配管 51 排出管 52 開閉弁 61 多孔質通気リング 62 環状空間 63 補助空気管 64 扇形空間 71 圧力調整弁（流動化用空気室） 72 圧力調整弁（開閉弁） 73 圧力センサー（空気配管） 74 圧力センサー（開閉弁） 75 制御

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 道浦 吉貞 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 橋本 勇治 大阪府池田市石橋３丁目４番27号 株式 会社コーテム内 (72)発明者 稼農 公也 大阪府池田市石橋３丁目４番27号 株式 会社コーテム内 (56)参考文献 実開 昭55−101830（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65G 53/00 - 53/28 B65G 53/32 - 53/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体Ｐを貯蔵し流動化して供給するよう
   に密閉タンク１を全断面に亘って横架する多孔板２によ
   って上方の粉体流動室３と下方の流動化用空気室４に分
   割し、該粉体流動室３の下方に設けた粉体排出口５と開
   閉弁５２との間へ粉体Ｐの管内の閉塞と開閉弁の水撃を
   防止するため補助空気室６を介装した粉体流動タンクの
   粉体排出口において、補助空気室６は粉体排出口５に繋
   がる排出管５１の内径と同径の多孔質通気リング６１、
   および該多孔質通気リング６１の外周側に形成した環状
   空間６２よりなり、該補助空気室６へ補助空気を圧送す
   る補助空気管６３を開閉自在に接続し、流動化用空気圧
   と補助空気圧とをそれぞれの圧力センサー７３および７
   ４によって検知してあらかじめ記憶させた初期条件に基
   づいて前記両空気圧を最適量に変動する駆動命令を両空
   気圧の圧力調整弁７１および７２に自動的に出力する制
   御機構７を具えたことを特徴とする粉体流動用タンクの
   粉体排出口。
2. 【請求項２】 請求項１において、多孔質通気リング６
   １の背後を占める環状空間を断面扇形状に分割して複数
   の扇形空間６４を形成し、制御機構７Ａはそれぞれの扇
   形空間６４に圧力センサー７４Ａを介装した補助空気管
   ６３Ａと圧力調整弁７２Ａとを同数具え、各圧力センサ
   ー７４Ａの検知圧を入力して圧力調整弁７２Ａの弁体を
   回動する駆動命令を出力する制御装置７５Ａからなるこ
   とを特徴とする粉体流動用タンクの粉体排出口。