JP3934833B2 - 粉体の充填方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉体のコンテナへの充填率を上げる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体容器より粉体を抜き出して汎用コンテナに充填する方法としては、気流輸送によって充填する方法や、高濃度加圧輸送や、流動性の良い粉体では貯槽から配管のみでコンテナ内に自然落下で充填する方法及び自然落下の速度を早める為配管途中に低圧の補助空気を入れるもの等がある。しかしながらこれらの方法は充填目的物である粉体の粉体特性によって大きく支配され、その粉体毎に充填方法を実験により見極めていく必要があると共に該法ではコンテナへの粉体の充填率を上げることは困難である。本発明者等は平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体をコンテナに充填するにあたり、上記に示す従来実施されている方法で粉体の移送充填を試みたがコンテナ内部全体に充填することが出来ず充填率は容積基準で７５％以下のものしか得られなかった。これは粉体の真比重が０．９以上で重い為にコンテナ内に粉体を移送充填した時に重力で落下しコンテナ入り口近くに堆積しコンテナの奥迄充填が出来ずに充填率が７５％程度に留まってしまったことによると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は微粉体、特に平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を配管と空気だけの簡単な設備でコンテナ内に充填率７６％以上の高充填を可能とする方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（１）粉体容器下部抜き出し口から平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を抜き出して、粉体容器の下方に位置する汎用コンテナ内に粉体を移送充填する場合に、前記抜き出し口から、下降配管とコンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管からなる粉体容器とコンテナの接続配管を設け、前記抜き出し口の高さを水平配管のコンテナへの充填口の高さより３ｍ以上高い位置になるように設置し、粉体容器から流下し水平配管部で沈降堆積し管内で閉塞または閉塞直前の粉体に閉塞部より上流側の配管途中から空気を吹き込み加圧放出させることにより、水平配管部内にプラグを作り、脈動振動をおこしながらコンテナ内の奥まで粉体を吹き飛ばすコンテナへの粉体の充填方法（請求項１）、（２）粉体が塩化ビニ−ル樹脂である請求項１記載の粉体の充填方法（請求項２）、（３）下降配管が曲がり部分を０乃至１箇所以上有する請求項１または２記載の粉体の充填方法（請求項３）、（４）粉体容器下部抜き出し口から粉体を抜き出して、粉体容器の下方に位置する汎用コンテナ内に平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を移送充填する装置であって、前記抜き出し口から、下降配管とコンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管からなる粉体容器とコンテナの接続配管を設け、前記抜き出し口の高さを水平配管端部のコンテナ側充填口の高さより３ｍ以上高い位置になるように設置し、粉体容器から流下し水平配管部で沈降堆積し管内で閉塞または閉塞直前にある粉体の上流側配管に空気を吹き込み口を設け、空気吹き込み口より空気を吹き込むことで水平配管部内にプラグを作り、水平配管部で粉体を脈動振動をおこしながらコンテナ内の奥まで粉体を吹き飛ばすコンテナに粉体を充填する装置（請求項４）、（５）粉体が塩化ビニ−ル樹脂である請求項４記載のコンテナに粉体を充填する装置（請求項５）、および（６）下降配管が曲がり部分を０乃至１箇所以上有する請求項４または５記載のコンテナに粉体を充填する装置（請求項６）に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体の充填率を向上させることにあり、検討の結果、コンテナへの充填率を上げるにはコンテナの奥迄の距離を粉体を飛ばすことに効果があることが解った。この為には粉体の固まり、プラグを作ってそこに空気を吹き込み加圧放出させることが有効であることを見いだした。これを実現する方法として粉体貯槽の粉体抜き出し口からその下方にあるコンテナに粉体を移送充填する場合において、粉体容器からの粉体の抜き出し口の高さをコンテナへの充填水平配管の位置より３ｍ以上高い位置に設け、粉体を粉体重力により下降配管を通して自然落下させ、コンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管を用いて、自然落下してきた粉体が落下してきたエネルギ−をもちながら水平配管部で沈降堆積閉塞又は閉塞寸前の状態にさせる。そしてこの閉塞状態にある粉体の固まりに、水平配管より上流に空気を吹き込むことでコンテナ奥まで加圧放出させる。粉体容器の抜き出し位置の高さ、コンテナとの相対高さの差は極めて重要でこの高さがないと、配管途中に吹き込んだ空気はコンテナへの加圧放出に使われずに逆に粉体容器へ空気吹き上げに使用されて、配管は閉塞したままで移送充填は起こらない。又この加圧放出による振動及び衝撃は配管を使用するだけの簡単で小規模の設備のため設備とコンテナの破壊にいたるほどの衝撃では無いことが実証出来た。
【０００６】
前記下降配管は前記水平配管に到るまでに曲がり部がないものが、通常用いられるが、落下高さ、落下エネルギーを適宜調整することにより、下降配管途中に曲がり部を１箇所以上設けることもできる。また、下降配管として、曲管を使用することもできる。
【０００７】
本発明で使用される粉体としては、平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体は一般的に気流輸送、高濃度加圧輸送しやすく、粉体輸送としては取り扱い易い粉体である。また、コンテナ充填においてはこのことが充填率を低下させる原因となっている。本発明で対象とするコンテナとは物の輸送に一般的に使用されている汎用コンテナである。大小あり、いずれのコンテナの充填率も向上させられるが、特に大型コンテナについて効果的である。例えば２０フィ−トコンテナについて述べると巾約２４００ｍｍ奥行き約６０００ｍｍ高さ約２４００ｍｍで内容積約３２ｍ3のものである。
【０００８】
コンテナ充填とはこのコンテナの中に内容積とほぼ同容積のプラスチックフィルムでできた内袋を挿入し、この袋の中に輸送したい粉体を充填して輸送する方法を意味している。輸送コストの面からこの内容積をフルに使い１００％の充填率が望ましいが実現は極めて難しい。又汎用コンテナを使用することが流通コストを極めて安くするが汎用コンテナの特徴としてコンテナの開閉扉は巾約２４００ｍｍ高さ約２４００ｍｍの側面についている為充填する場合には入り口からコンテナの奥約６ｍの中に充填することが必要になっている。このことが充填率をあげるのを一層困難にしている。
【０００９】
先に述べたように上述の粉体は粉体輸送として取り扱い易く粉体容器からコンテナへの移送充填はどのような方法でも簡単に出来るが、粉体はコンテナ入り口付近に沈降堆積し、例えば７５％以上の高充填がえられなかった。充填率を上げる方法としてコンテナ内に５ｍ近くの水平配管を挿入し充填状態に応じて配管の挿入長さを移動させる方法も考えられたが、袋と配管のシ−ル部の移動や配管の移動といった複雑な機構と操作を必要とするので現実的ではない。
【００１０】
本発明では固定配管と空気吹き込み装置の組み合わせのシンプルな設備で７６％以上の高充填率を達成できるものである。コンテナへの充填率を上げるには粉体の固まりをコンテナの奥約６ｍの内壁にぶつけて奥から充填が始まり最後に入り口近くが充填される方法が最も望ましい。
【００１１】
これを達成する為には粉体の沈降閉塞又は閉塞寸前のかたまりを作る必要がある。この為には、適宜長さの配管水平部を設けることが必要で、前記の２０フィートコンテナの場合、その配管水平部の長さは４００ｍｍ以上が好ましい。水平部長さが短すぎるとかたまりが小さすぎる。又あまりに長すぎると抵抗が大きくなり加圧空気の高い圧力が必要になりあまり好ましく無い。下降配管としては、自然落下エネルギ−を利用するためには、出来るだけ垂直配管にして自然落下エネルギ−を利用するのが望ましい。しかし実際の下降配管の配置としては、傾斜がついてもかまわないし、１箇所以上の曲がり部を有する配管にしてもかまわない。すなわち、落下エネルギ−が確保できれば良いので、傾斜配管や曲がり部を有する下降配管を利用する場合には、抜き出し口の高さとコンテナへの充填口の高さの差を少し大きくすれば良い。垂直配管の場合この高低差は最低３ｍが必要で有った。従って、少なくとも、この高さがとれるように粉体抜き出し口の高さを決める必要がある。次に配管途中に空気を吹き込むのであるが、吹き込み位置は水平配管の粉体の堆積部より上流部に吹き込む必要がある。先述の粉体抜き出し口の高さとコンテナへの充填口の高低差は上記の値より少ないと空気はコンテナ側への加圧に使われずに上流の粉体容器のほうに流れて充填不可能になることがあり、又高低差は大きい程充填速度は早く、有効である。
【００１２】
本発明は粉体容器からコンテナの接続配管内に粉体を沈降堆積させ、それを空気圧でコンテナ−内に飛ばすものである。従って接続配管内に沈降堆積、閉塞させるには、粉体容器とコンテナの高低差、接続配管径、長さ、又配管内に沈降堆積した粉体を飛ばす空気量、圧力、並びに空気吹き込み位置が重要な条件であるがこれらは実験によって容易に決められるものである。
【００１３】
次に、図１に記載の本発明の装置例に従い説明する。まず粉体の充填を開始する時に粉体容器下部の粉体抜き出し口（６）の抜き取りノズル近くの弁（４）を解放し下降配管（2-1）中を粉体を流下させる。高低差３ｍ以上の落差を流下した粉体は水平配管（2-2）部分に到達すると沈降堆積を始め配管閉塞状態になろうとする。これに対し粉体ノズル抜き取りノズル近くの弁（４）が開いた後すみやかに粉体の流下している下降配管（2-1）中に空気供給弁（５）を開いて空気の吹き込みを開始する。空気の吹き込み位置は粉体抜き取りノズルからの下降配管（2-1）の下方でほぼ水平な配管（2-2）よりも手前、上部に、ほぼ水平な配管（2-2）に沈降堆積した粉体をコンテナ内に吹き飛ばすような方向から導入する。又空気は連続的に供給すれば良い。高低落差３ｍ以上の落下エネルギ−を持つ粉体はほぼ水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態で連続供給している空気によってほぼ水平配管部（2-2）で閉塞粉体の固まり、プラグを作りながら配管内をコンテナ（３）のほうに押し込まれてゆく、そのプラグのほぼ水平配管（2-2）を移動する時の摩擦抵抗でそれを押し出す配管内の空気圧力も上昇してくる。コンテナ入り口の水平配管末端７で加圧空気を伴う粉体は急速に解放され、コンテナ（３）の奥まで吹き飛んでゆく。吹き飛ぶと同時に配管内の圧力は低下して上部の粉体容器から粉体が高低落差３ｍ以上で流下し、ほぼ水平配管部（2-2）で閉塞を開始する。以下これを繰り返すことでコンテナ（３）内への粉体充填が出来る。
【００１４】
なお、この場合、コンテナは充填口側扉（車輌後部側）を開放状態とし、同コンテナ内には、前記２０フィートコンテナの場合は、例えば、約３２ｍ3の充填用袋がセットされている。この袋には充填配管側に噴出する粉体を通過させる穴（例えば６００ｍｍ径）と同面側に同サイズの排気口を設ける。このような配置により、粉体はコンテナ奥から充填されるので、充填口側に設けた排気口から排気される排気ガス中に同伴する粉体は大変少ない。これは本発明の充填率のアップに加えて充填での粉体ロスを少なくする利点である。袋の形状は、通常コンテナと同形状のものが使われる、材質として特に制限はないが、低密度ポリエチレンフィルムなどが使用できる。具体的には、ZEPHYR PLASTICS 社製、VAN LEER 社製 POWERTEX 社製 等がある。
【００１５】
本発明の平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．４ｇ／ｃｍ3の粉体としては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、などの公知の粉体等があげられる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上６．６ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１２０μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口、地上高さ６．６ｍの下に弁を設け、その下に配管サイズ呼径２００Ａの垂直配管をつけ地上３．３５ｍのところで曲がりを介して水平方向に長さ２ｍの配管をつけた。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は３．２５ｍであった。又空気吹き込み配管は粉体容器からの流下垂直配管の下部末端の曲がり部直前に配管に沿うように勾配をつけて曲がり部の底部の接線方向に空気が吹き込まれるようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は７ｍ3／分を流した。粉体は水平部で閉塞気味になりながら挿入空気で脈動振動をおこしながらコンテナ内に加圧圧送され、時々コンテナの奥壁に粉体のぶつかる音をたてながら充填された。充填率は容積基準で約９０％が充填出来た。充填した状態を観察すると入り口近くはまだ充填できる空間があり、９５％それ以上の充填も可能な状況が伺えた。又充填時間は２０分であった。この時の脈動振動は外部から確認できたが、配管や、コンテナ、コンテナ内の内袋を破壊する程のものでは無かった。
【００１７】
（実施例２）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上９ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１１５μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口部の高さが地上９ｍの位置にあるように粉体容器の側面に２００Ａのノズルを設け下向き６０度の角度で抜き出し５００ｍｍのところに弁を設け更に５００ｍｍ下から配管サイズ２００Ａの垂直配管をつけ地上３３５０ｍｍのところで曲がりを設け水平方向に配管した。水平配管長さは２．３ｍとした。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は５．６５ｍであった。又空気吹き込み配管は粉体容器からの流下配管の途中に下向きに約４５度の勾配をつけて空気が粉体の流下方向に吹き込まれるようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は８ｍ3／分を流した。粉体は水平配管部で閉塞気味になりながら挿入空気で脈動振動をおこしながらコンテナ内に加圧圧送され、時々コンテナの奥壁に粉体のぶつかる音をたてながら充填された。充填率は容積基準で約９２％が充填出来た。充填した状態を観察すると入り口近くはまだ充填できる空間があり、９５％それ以上の充填も可能な状況が伺えた。又充填時間は８分であった。この時の脈動振動の大きさは外部から確認できるたが、配管や、コンテナ、コンテナ内の内袋を破壊する程のものでは無かった。
これらの例に示す配管サイズや空気量は充填率を上げる点では限定されるものでは無く、充填速度を調整したり脈動振動の大きさを調整する為に変更可能なものである。
【００１８】
（比較例１）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上５ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１１０μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口、地上高さ５ｍの下に弁を設け、その下に配管サイズ呼径２００Ａの垂直配管をつけ地上３．３５ｍのところで曲がりを介して水平方向に長さ２ｍの配管をつけた。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は１．６５ｍしかなかった。又空気吹き込み配管は垂直配管の下部末端の曲がり部直前に配管に沿うように勾配をつけて曲がり部の底部の接線方向に空気が吹き込まれるようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は４〜７ｍ3／分を流した。粉体は水平部で閉塞したまま充填出来なかった。吹き込んだ空気はコンテナ内部に流れず垂直配管を上昇して粉体容器のほうに流れていた。
【００１９】
（比較例２）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上５ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１１６μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口、地上高さ5ｍの下に弁を設け、その下に配管サイズ呼径２００Ａの垂直配管をつけ地上３．３５ｍのところで曲がりを介して水平方向に長さ２ｍの配管をつけた。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は1．6５ｍしかなかった。又空気吹き込み配管は垂直配管の下部末端の曲がり部直前に配管に沿うように勾配をつけて曲がり部の底部の接線方向に空気が吹き込まれるようにした。又水平配管の途中１ｍのところにも空気をふきこんでコンテナへの流れをよくするようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は２ケ所に３．５ｍ3／分づつ合計７ｍ3／分を流した。粉体はコンテナ内に軽い脈動振動しながらスム−ズに流れた。しかしコンテナ入り口近くに粉体は沈降体積して山になり充填率は７５％に留まった。コンテナの奥には充填出来ない空間が残っていた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の充填装置は配管と空気吹き込み設備のみの極めてシンプルで安価な設備で充填率が極めて高い方法を提供し、大幅な輸送コストの低減をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体をコンテナ内へ充填する装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例２の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【図４】本発明の比較例１の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【図５】本発明の比較例２の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 粉体容器
２ 接続配管
２−１ 下降配管
２−２ 水平配管
３ コンテナ
４ 弁
５ 空気吹き込み弁
５−１ 空気吹き込み弁
５−２ 空気吹き込み弁
６ 粉体抜き出し口
７ 水平配管末端（コンテナ入り口）
【発明の属する技術分野】
本発明は粉体のコンテナへの充填率を上げる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体容器より粉体を抜き出して汎用コンテナに充填する方法としては、気流輸送によって充填する方法や、高濃度加圧輸送や、流動性の良い粉体では貯槽から配管のみでコンテナ内に自然落下で充填する方法及び自然落下の速度を早める為配管途中に低圧の補助空気を入れるもの等がある。しかしながらこれらの方法は充填目的物である粉体の粉体特性によって大きく支配され、その粉体毎に充填方法を実験により見極めていく必要があると共に該法ではコンテナへの粉体の充填率を上げることは困難である。本発明者等は平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体をコンテナに充填するにあたり、上記に示す従来実施されている方法で粉体の移送充填を試みたがコンテナ内部全体に充填することが出来ず充填率は容積基準で７５％以下のものしか得られなかった。これは粉体の真比重が０．９以上で重い為にコンテナ内に粉体を移送充填した時に重力で落下しコンテナ入り口近くに堆積しコンテナの奥迄充填が出来ずに充填率が７５％程度に留まってしまったことによると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は微粉体、特に平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を配管と空気だけの簡単な設備でコンテナ内に充填率７６％以上の高充填を可能とする方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（１）粉体容器下部抜き出し口から平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を抜き出して、粉体容器の下方に位置する汎用コンテナ内に粉体を移送充填する場合に、前記抜き出し口から、下降配管とコンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管からなる粉体容器とコンテナの接続配管を設け、前記抜き出し口の高さを水平配管のコンテナへの充填口の高さより３ｍ以上高い位置になるように設置し、粉体容器から流下し水平配管部で沈降堆積し管内で閉塞または閉塞直前の粉体に閉塞部より上流側の配管途中から空気を吹き込み加圧放出させることにより、水平配管部内にプラグを作り、脈動振動をおこしながらコンテナ内の奥まで粉体を吹き飛ばすコンテナへの粉体の充填方法（請求項１）、（２）粉体が塩化ビニ−ル樹脂である請求項１記載の粉体の充填方法（請求項２）、（３）下降配管が曲がり部分を０乃至１箇所以上有する請求項１または２記載の粉体の充填方法（請求項３）、（４）粉体容器下部抜き出し口から粉体を抜き出して、粉体容器の下方に位置する汎用コンテナ内に平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を移送充填する装置であって、前記抜き出し口から、下降配管とコンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管からなる粉体容器とコンテナの接続配管を設け、前記抜き出し口の高さを水平配管端部のコンテナ側充填口の高さより３ｍ以上高い位置になるように設置し、粉体容器から流下し水平配管部で沈降堆積し管内で閉塞または閉塞直前にある粉体の上流側配管に空気を吹き込み口を設け、空気吹き込み口より空気を吹き込むことで水平配管部内にプラグを作り、水平配管部で粉体を脈動振動をおこしながらコンテナ内の奥まで粉体を吹き飛ばすコンテナに粉体を充填する装置（請求項４）、（５）粉体が塩化ビニ−ル樹脂である請求項４記載のコンテナに粉体を充填する装置（請求項５）、および（６）下降配管が曲がり部分を０乃至１箇所以上有する請求項４または５記載のコンテナに粉体を充填する装置（請求項６）に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体の充填率を向上させることにあり、検討の結果、コンテナへの充填率を上げるにはコンテナの奥迄の距離を粉体を飛ばすことに効果があることが解った。この為には粉体の固まり、プラグを作ってそこに空気を吹き込み加圧放出させることが有効であることを見いだした。これを実現する方法として粉体貯槽の粉体抜き出し口からその下方にあるコンテナに粉体を移送充填する場合において、粉体容器からの粉体の抜き出し口の高さをコンテナへの充填水平配管の位置より３ｍ以上高い位置に設け、粉体を粉体重力により下降配管を通して自然落下させ、コンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管を用いて、自然落下してきた粉体が落下してきたエネルギ−をもちながら水平配管部で沈降堆積閉塞又は閉塞寸前の状態にさせる。そしてこの閉塞状態にある粉体の固まりに、水平配管より上流に空気を吹き込むことでコンテナ奥まで加圧放出させる。粉体容器の抜き出し位置の高さ、コンテナとの相対高さの差は極めて重要でこの高さがないと、配管途中に吹き込んだ空気はコンテナへの加圧放出に使われずに逆に粉体容器へ空気吹き上げに使用されて、配管は閉塞したままで移送充填は起こらない。又この加圧放出による振動及び衝撃は配管を使用するだけの簡単で小規模の設備のため設備とコンテナの破壊にいたるほどの衝撃では無いことが実証出来た。
【０００６】
前記下降配管は前記水平配管に到るまでに曲がり部がないものが、通常用いられるが、落下高さ、落下エネルギーを適宜調整することにより、下降配管途中に曲がり部を１箇所以上設けることもできる。また、下降配管として、曲管を使用することもできる。
【０００７】
本発明で使用される粉体としては、平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体は一般的に気流輸送、高濃度加圧輸送しやすく、粉体輸送としては取り扱い易い粉体である。また、コンテナ充填においてはこのことが充填率を低下させる原因となっている。本発明で対象とするコンテナとは物の輸送に一般的に使用されている汎用コンテナである。大小あり、いずれのコンテナの充填率も向上させられるが、特に大型コンテナについて効果的である。例えば２０フィ−トコンテナについて述べると巾約２４００ｍｍ奥行き約６０００ｍｍ高さ約２４００ｍｍで内容積約３２ｍ3のものである。
【０００８】
コンテナ充填とはこのコンテナの中に内容積とほぼ同容積のプラスチックフィルムでできた内袋を挿入し、この袋の中に輸送したい粉体を充填して輸送する方法を意味している。輸送コストの面からこの内容積をフルに使い１００％の充填率が望ましいが実現は極めて難しい。又汎用コンテナを使用することが流通コストを極めて安くするが汎用コンテナの特徴としてコンテナの開閉扉は巾約２４００ｍｍ高さ約２４００ｍｍの側面についている為充填する場合には入り口からコンテナの奥約６ｍの中に充填することが必要になっている。このことが充填率をあげるのを一層困難にしている。
【０００９】
先に述べたように上述の粉体は粉体輸送として取り扱い易く粉体容器からコンテナへの移送充填はどのような方法でも簡単に出来るが、粉体はコンテナ入り口付近に沈降堆積し、例えば７５％以上の高充填がえられなかった。充填率を上げる方法としてコンテナ内に５ｍ近くの水平配管を挿入し充填状態に応じて配管の挿入長さを移動させる方法も考えられたが、袋と配管のシ−ル部の移動や配管の移動といった複雑な機構と操作を必要とするので現実的ではない。
【００１０】
本発明では固定配管と空気吹き込み装置の組み合わせのシンプルな設備で７６％以上の高充填率を達成できるものである。コンテナへの充填率を上げるには粉体の固まりをコンテナの奥約６ｍの内壁にぶつけて奥から充填が始まり最後に入り口近くが充填される方法が最も望ましい。
【００１１】
これを達成する為には粉体の沈降閉塞又は閉塞寸前のかたまりを作る必要がある。この為には、適宜長さの配管水平部を設けることが必要で、前記の２０フィートコンテナの場合、その配管水平部の長さは４００ｍｍ以上が好ましい。水平部長さが短すぎるとかたまりが小さすぎる。又あまりに長すぎると抵抗が大きくなり加圧空気の高い圧力が必要になりあまり好ましく無い。下降配管としては、自然落下エネルギ−を利用するためには、出来るだけ垂直配管にして自然落下エネルギ−を利用するのが望ましい。しかし実際の下降配管の配置としては、傾斜がついてもかまわないし、１箇所以上の曲がり部を有する配管にしてもかまわない。すなわち、落下エネルギ−が確保できれば良いので、傾斜配管や曲がり部を有する下降配管を利用する場合には、抜き出し口の高さとコンテナへの充填口の高さの差を少し大きくすれば良い。垂直配管の場合この高低差は最低３ｍが必要で有った。従って、少なくとも、この高さがとれるように粉体抜き出し口の高さを決める必要がある。次に配管途中に空気を吹き込むのであるが、吹き込み位置は水平配管の粉体の堆積部より上流部に吹き込む必要がある。先述の粉体抜き出し口の高さとコンテナへの充填口の高低差は上記の値より少ないと空気はコンテナ側への加圧に使われずに上流の粉体容器のほうに流れて充填不可能になることがあり、又高低差は大きい程充填速度は早く、有効である。
【００１２】
本発明は粉体容器からコンテナの接続配管内に粉体を沈降堆積させ、それを空気圧でコンテナ−内に飛ばすものである。従って接続配管内に沈降堆積、閉塞させるには、粉体容器とコンテナの高低差、接続配管径、長さ、又配管内に沈降堆積した粉体を飛ばす空気量、圧力、並びに空気吹き込み位置が重要な条件であるがこれらは実験によって容易に決められるものである。
【００１３】
次に、図１に記載の本発明の装置例に従い説明する。まず粉体の充填を開始する時に粉体容器下部の粉体抜き出し口（６）の抜き取りノズル近くの弁（４）を解放し下降配管（2-1）中を粉体を流下させる。高低差３ｍ以上の落差を流下した粉体は水平配管（2-2）部分に到達すると沈降堆積を始め配管閉塞状態になろうとする。これに対し粉体ノズル抜き取りノズル近くの弁（４）が開いた後すみやかに粉体の流下している下降配管（2-1）中に空気供給弁（５）を開いて空気の吹き込みを開始する。空気の吹き込み位置は粉体抜き取りノズルからの下降配管（2-1）の下方でほぼ水平な配管（2-2）よりも手前、上部に、ほぼ水平な配管（2-2）に沈降堆積した粉体をコンテナ内に吹き飛ばすような方向から導入する。又空気は連続的に供給すれば良い。高低落差３ｍ以上の落下エネルギ−を持つ粉体はほぼ水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態で連続供給している空気によってほぼ水平配管部（2-2）で閉塞粉体の固まり、プラグを作りながら配管内をコンテナ（３）のほうに押し込まれてゆく、そのプラグのほぼ水平配管（2-2）を移動する時の摩擦抵抗でそれを押し出す配管内の空気圧力も上昇してくる。コンテナ入り口の水平配管末端７で加圧空気を伴う粉体は急速に解放され、コンテナ（３）の奥まで吹き飛んでゆく。吹き飛ぶと同時に配管内の圧力は低下して上部の粉体容器から粉体が高低落差３ｍ以上で流下し、ほぼ水平配管部（2-2）で閉塞を開始する。以下これを繰り返すことでコンテナ（３）内への粉体充填が出来る。
【００１４】
なお、この場合、コンテナは充填口側扉（車輌後部側）を開放状態とし、同コンテナ内には、前記２０フィートコンテナの場合は、例えば、約３２ｍ3の充填用袋がセットされている。この袋には充填配管側に噴出する粉体を通過させる穴（例えば６００ｍｍ径）と同面側に同サイズの排気口を設ける。このような配置により、粉体はコンテナ奥から充填されるので、充填口側に設けた排気口から排気される排気ガス中に同伴する粉体は大変少ない。これは本発明の充填率のアップに加えて充填での粉体ロスを少なくする利点である。袋の形状は、通常コンテナと同形状のものが使われる、材質として特に制限はないが、低密度ポリエチレンフィルムなどが使用できる。具体的には、ZEPHYR PLASTICS 社製、VAN LEER 社製 POWERTEX 社製 等がある。
【００１５】
本発明の平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．４ｇ／ｃｍ3の粉体としては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、などの公知の粉体等があげられる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上６．６ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１２０μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口、地上高さ６．６ｍの下に弁を設け、その下に配管サイズ呼径２００Ａの垂直配管をつけ地上３．３５ｍのところで曲がりを介して水平方向に長さ２ｍの配管をつけた。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は３．２５ｍであった。又空気吹き込み配管は粉体容器からの流下垂直配管の下部末端の曲がり部直前に配管に沿うように勾配をつけて曲がり部の底部の接線方向に空気が吹き込まれるようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は７ｍ3／分を流した。粉体は水平部で閉塞気味になりながら挿入空気で脈動振動をおこしながらコンテナ内に加圧圧送され、時々コンテナの奥壁に粉体のぶつかる音をたてながら充填された。充填率は容積基準で約９０％が充填出来た。充填した状態を観察すると入り口近くはまだ充填できる空間があり、９５％それ以上の充填も可能な状況が伺えた。又充填時間は２０分であった。この時の脈動振動は外部から確認できたが、配管や、コンテナ、コンテナ内の内袋を破壊する程のものでは無かった。
【００１７】
（実施例２）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上９ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１１５μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口部の高さが地上９ｍの位置にあるように粉体容器の側面に２００Ａのノズルを設け下向き６０度の角度で抜き出し５００ｍｍのところに弁を設け更に５００ｍｍ下から配管サイズ２００Ａの垂直配管をつけ地上３３５０ｍｍのところで曲がりを設け水平方向に配管した。水平配管長さは２．３ｍとした。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は５．６５ｍであった。又空気吹き込み配管は粉体容器からの流下配管の途中に下向きに約４５度の勾配をつけて空気が粉体の流下方向に吹き込まれるようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は８ｍ3／分を流した。粉体は水平配管部で閉塞気味になりながら挿入空気で脈動振動をおこしながらコンテナ内に加圧圧送され、時々コンテナの奥壁に粉体のぶつかる音をたてながら充填された。充填率は容積基準で約９２％が充填出来た。充填した状態を観察すると入り口近くはまだ充填できる空間があり、９５％それ以上の充填も可能な状況が伺えた。又充填時間は８分であった。この時の脈動振動の大きさは外部から確認できるたが、配管や、コンテナ、コンテナ内の内袋を破壊する程のものでは無かった。
これらの例に示す配管サイズや空気量は充填率を上げる点では限定されるものでは無く、充填速度を調整したり脈動振動の大きさを調整する為に変更可能なものである。
【００１８】
（比較例１）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上５ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１１０μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口、地上高さ５ｍの下に弁を設け、その下に配管サイズ呼径２００Ａの垂直配管をつけ地上３．３５ｍのところで曲がりを介して水平方向に長さ２ｍの配管をつけた。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は１．６５ｍしかなかった。又空気吹き込み配管は垂直配管の下部末端の曲がり部直前に配管に沿うように勾配をつけて曲がり部の底部の接線方向に空気が吹き込まれるようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は４〜７ｍ3／分を流した。粉体は水平部で閉塞したまま充填出来なかった。吹き込んだ空気はコンテナ内部に流れず垂直配管を上昇して粉体容器のほうに流れていた。
【００１９】
（比較例２）
粉体容器の粉体抜き出し口の高さが地上５ｍの位置にある粉体容器の下に汎用２０フィ−トコンテナを約１．２ｍの高さの運搬台車に乗せた状態で配置し、コンテナ充填テストを実施した。粉体は平均粒子径が１１６μｍ、粒度分布が１〜２５０μｍ、粒子真比重が１．４ｇ／ｃｍ3のもの（塩化ビニル樹脂、鐘淵化学工業株式会社製Ｓ１００１）を使用した。充填設備としては粉体容器の粉体抜き取りノズル口、地上高さ5ｍの下に弁を設け、その下に配管サイズ呼径２００Ａの垂直配管をつけ地上３．３５ｍのところで曲がりを介して水平方向に長さ２ｍの配管をつけた。水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋水平方向配管の末端はコンテナ内に内装した約３２ｍ3の内袋（ポリエチレン樹脂製、 ZEPHYR PLASTIC社製）に接続した。粉体容器抜き出しノズル口位置とコンテナの内袋への接続水平配管の高低差は1．6５ｍしかなかった。又空気吹き込み配管は垂直配管の下部末端の曲がり部直前に配管に沿うように勾配をつけて曲がり部の底部の接線方向に空気が吹き込まれるようにした。又水平配管の途中１ｍのところにも空気をふきこんでコンテナへの流れをよくするようにした。粉体の充填方法は充填開始時、空気吹き込み弁は閉じた状態で粉体容器の粉体抜き取りノズルの下近くの弁を開く、粉体は配管中を流下し水平配管部で閉塞又は閉塞直前の状態になる。粉体の流下開始後すみやかに空気吹き込み弁を開いて配管中に連続的に空気を供給する。風量は２ケ所に３．５ｍ3／分づつ合計７ｍ3／分を流した。粉体はコンテナ内に軽い脈動振動しながらスム−ズに流れた。しかしコンテナ入り口近くに粉体は沈降体積して山になり充填率は７５％に留まった。コンテナの奥には充填出来ない空間が残っていた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の充填装置は配管と空気吹き込み設備のみの極めてシンプルで安価な設備で充填率が極めて高い方法を提供し、大幅な輸送コストの低減をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体をコンテナ内へ充填する装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例２の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【図４】本発明の比較例１の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【図５】本発明の比較例２の方法と装置を用いて、運搬台車に乗せたコンテナ内に粉体を充填している状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 粉体容器
２ 接続配管
２−１ 下降配管
２−２ 水平配管
３ コンテナ
４ 弁
５ 空気吹き込み弁
５−１ 空気吹き込み弁
５−２ 空気吹き込み弁
６ 粉体抜き出し口
７ 水平配管末端（コンテナ入り口）
Claims (6)
- 粉体容器下部抜き出し口から平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を抜き出して、粉体容器の下方に位置する汎用コンテナ内に粉体を移送充填する場合に、前記抜き出し口から、下降配管とコンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管からなる粉体容器とコンテナの接続配管を設け、前記抜き出し口の高さを水平配管のコンテナへの充填口の高さより３ｍ以上高い位置になるように設置し、粉体容器から流下し水平配管部で沈降堆積し管内で閉塞または閉塞直前の粉体に閉塞部より上流側の配管途中から空気を吹き込み加圧放出させることにより、水平配管部内にプラグを作り、脈動振動をおこしながらコンテナ内の奥まで粉体を吹き飛ばすコンテナへの粉体の充填方法。
- 粉体が塩化ビニ−ル樹脂である請求項１記載の粉体の充填方法。
- 下降配管が曲がり部分を０乃至１箇所以上有する請求項１または２記載の粉体の充填方法。
- 粉体容器下部抜き出し口から粉体を抜き出して、粉体容器の下方に位置する汎用コンテナ内に平均粒子径が２０〜２５０μｍ、粒度分布が１〜３５０μｍ、粒子真比重が０．９〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体を移送充填する装置であって、前記抜き出し口から、下降配管と、コンテナへの充填口付近でほぼ水平になるように配置した水平配管からなる、粉体容器とコンテナの接続配管を設け、前記抜き出し口の高さを水平配管端部のコンテナ側充填口の高さより３ｍ以上高い位置になるように設置し、粉体容器から流下し水平配管部で沈降堆積し管内で閉塞または閉塞直前にある粉体の上流側配管に空気を吹き込み口を設け、空気吹き込み口より空気を吹き込むことで水平配管部内にプラグを作り、水平配管部で粉体を脈動振動をおこしながらコンテナ内の奥まで粉体を吹き飛ばすコンテナに粉体を充填する装置。
- 粉体が塩化ビニ−ル樹脂である請求項４記載のコンテナに粉体を充填する装置。
- 下降配管が曲がり部分を０乃至１箇所以上有する請求項４または５記載のコンテナに粉体を充填する装置。
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