JP4812930B2 - 超微粒子輸送用バキュームコンベア - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空吸引により粉体を空気輸送するためのバキュームコンベヤに関する。本発明は、特に、超微粒子（粒径１μｍ以下の粒子）を空気輸送するに適したバキュームコンベヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体を或る場所から他の場所へ輸送するにあたり、真空吸引により粉体を空気輸送するようになったバキュームコンベヤが広く使用されている。
一般に、バキュームコンベヤは、吸引室を画成する円筒形の本体と、本体の下に接続された漏斗状の排出部（多くの場合その出口は排出ダンパーで開閉されるようになっている）と、吸引室内の空気を真空吸引するためのバキューム発生装置と、吸引室から吸引される空気を濾過するフィルターを備えている（例えば、特開2000-109181号公報参照）。
本体には吸引室に対して接線方向に開口するように入口管が取付けてあり、吸引室内に吸引された空気流に旋回流を発生させて遠心分離作用により粉体の沈降を促進するようになっている。
【０００３】
バキューム発生装置を作動させると、粉体と空気との混合物は真空の作用により吸引室内に吸引される。吸引室内に発生する旋回流の遠心分離作用により粉体は沈降して漏斗状排出部に溜まり、浮遊粉塵を含んだ空気はフィルターで濾過された上で外部に放出される。漏斗状排出部に溜まった粉体は排出ダンパーを随時開けることによりバキュームコンベア外に排出される。
【０００４】
粉体の汚染防止や洗浄容易性や耐久耐食性などの見地から、円筒形本体や漏斗状排出部のようなバキュームコンベアの主要な構成部品は一般にステンレス鋼板で形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
今日では製造技術の進歩により粒径が１μｍ以下の超微粒子が製造可能となり、種々の用途に使用されている。例えば、繊維強化樹脂などの充填材に用いるシリカ粉末は超微粒子の形で提供されている。そこで、産業界には、粒径１μｍ以下の超微粒子をバキュームコンベアで空気輸送したいという要請がある。
ところが、超微粒子を空気輸送するにあたり当面する問題点は、通常の粒径の粉体と異なり、超微粒子では粒子間付着力の影響が非常に大きいということである。その理由は、粒径が非常に小さいので、ファンデルワールス力により粒子間に働く付着力が重力の作用に対して相対的に非常に大きくなるからである。
また、超微粒子には、ステンレス鋼のような金属に対して強い付着力或いは親和性を呈するという性質がある。
【０００６】
このように、超微粒子は、非常に大きな粒子間付着力を呈すると共に、金属に対して大きな付着力を呈するので、バキュームコンベアで空気輸送する場合には、超微粒子はバキュームコンベアの本体の内壁に厚く付着堆積し、ブリッジを形成する。その結果、吸引室への真空吸引および吸引室からの排出が不可能或いは著しく困難になる。
【０００７】
本発明の目的は、バキュームコンベアを改良し、超微粒子のような微細な粉体を円滑に空気輸送することの可能なバキュームコンベアを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸引室を画成する円筒形の本体と、漏斗状の排出部とを備えたバキュームコンベアにおいて、円筒形本体および漏斗状排出部から内側に離間して配置されそれらとの間に空気充満室を形成する微多孔性の隔膜と、空気充満室に圧力空気を供給する手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
バキュームコンベアの作動時には、微多孔性隔膜を通ってその内側に向かって圧力空気を噴射させる。本体の入口管から空気流と共に吸引室内に吸引された粉体が吸引室内で速度を失うに伴い、微多孔性隔膜から噴射された圧力空気の作用により粉体は反撥せられ、微多孔性隔膜へ付着するのが阻止される。
【００１０】
好ましい実施態様においては、本体に設けた入口管はそれを通って吸引室内に吸引された空気流に旋回流が発生しないように吸引室のほぼ中央に指向させてある。また、吸引室の上部には吸引室に向かって間欠的にエアブラストを噴射するエアブラスト装置が設けてあり、作動に伴い微多孔性隔膜に付着した粉体を払い落とすようになっている。
【００１１】
このように、吸引室内に旋回流が発生しないように入口管を吸引室のほぼ中央に向かって真直ぐに指向させたので、入口管から空気流と共に吸引室内に吸引された粉体は、入口管に直径方向に相対峙する領域で微多孔性隔膜に付着してそこに堆積し、粉体の塊りを形成するであろう。図面を参照しながら後述するように、この粉体の塊りの一部は、エアブラスト装置からエアブラストを随時噴射することにより崩落せられるので、粉体の塊りが大きく成長することがなく、微多孔性隔膜には限られた量の粉体しか付着しない。
【００１２】
好ましい実施態様においては、バキュームコンベアはバキューム発生装置が吸引室から吸引する空気を濾過するフィルターを備え、エアブラスト装置はフィルターの下流側に配置されている。この実施態様では、エアブラスト装置はフィルターの逆流洗浄機構も兼ねている。
【００１３】
他の実施態様においては、バキュームコンベアの本体に間欠的に機械的衝撃又は振動を与える手段を設け、作動に伴い微多孔性隔膜に付着した粉体を払い落とす。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、図示した実施例では、バキュームコンベア１０は吸引モジュール１２と排出モジュール１４とトップカバー１６とで構成されている。吸引モジュール１２と排出モジュール１４とは複数のバックル１８のような締結装置によって分離自在に連結され、排出モジュール１４とトップカバー１６も複数のバックル２０などによって分離自在に連結されている。
【００１５】
吸引モジュール１２はステンレス鋼板などで形成された円筒形の本体２２を備え、この本体２２の内部には吸引室２４が画成されている。
本体２２には輸送用空気と粉体との混合物を吸引室２４内に吸引するための入口管２６が溶接などにより取付けてある。図５から良く分かるように、入口管２６は吸引室２４の中央に向かって指向させてある。入口管２６はステンレス鋼板などで形成するのが好ましい。
【００１６】
図１、図４および図５を参照するに、本体２２の内側には、微多孔性高密度ポリエチレンシートなどからなる円筒形に成形された微多孔性隔膜２８が配置してある。微多孔性隔膜２８は本体２２から内側に離間してあり、本体２２と微多孔性隔膜２８との間には環状の空気充満室３０が形成されている。
図４から良く分かるように、空気充満室３０の下端は、溝付きリング３２とこのリング３２の溝に装着された環状のリップシール部材３４からなるシール装置３６によってシールされている。
図面を簡素化するため図１には模式的にしか示さなかったが、空気充満室３０の上端もこの下部シール装置３６と同様のシール装置３８によってシールされている。
シール装置３６および３８の溝付きリング３２は微多孔性隔膜２８の外周面に接着などにより固定することができ、リップシール部材３４のリップは本体２２の内周面に摺動可能に密着している（図４）。このようにリップシール型のシール装置３６および３８を用いて本体２２と微多孔性隔膜２８との間をシールするようにしたので、微多孔性隔膜２８を摺動させながら本体２２の内側に差し込むだけで容易に微多孔性隔膜２８を本体２２に装着することができる。
【００１７】
本体２２には空気充満室３０に開口した圧縮空気供給用のニップル４０（図１）が取付けてある。この圧縮空気供給用ニップル４０は適当なホース（図示せず）を介してエアコンプレッサのような圧縮空気源に接続され、空気充満室３０に圧縮空気を供給する。空気充満室３０に圧縮空気を吹き込むと、空気は微多孔性隔膜２８を通過して吸引室２４へと噴出する。
入口管２６の内側には樹脂材料からなる内管４２が挿入してあり、入口管２６を通って吸引室２４に吸引される空気と粉体（超微粒子）との混合物が直接にステンレス鋼板製の入口管２６に接触しないようになっている。
【００１８】
トップカバー１６には圧縮空気により作動するエジェクター４４などからなるバキューム発生装置が設けてあり、吸引室２４内の空気を吸引して排気口４６から放出するようになっている。
【００１９】
エジェクター４４が吸引室２４から吸引する空気はフィルターによって濾過されるようになっている。このため、本体２２の上部縁には下方に凹んだフィルター支持板４８が搭載してある。このフィルター支持板４８の底板には複数の穴が開けてあり、夫々の穴には上部フランジ付きのフィルター５０が通してある。フィルター５０の上部フランジをフィルター支持板４８の底板に支持することによりフィルター５０はフィルター支持板４８から懸垂されている。図示した実施例では、フィルター５０には菊花型エレメントが使用してあり、円周方向に離間して例えば６個配置してある。
【００２０】
フィルター支持板４８の凹みはエアブラスト装置収納室５２を構成するもので、この収納室５２にはエアブラスト装置５４が配置されている。エアブラスト装置５４は各フィルター５０毎に設けてある。エアブラスト装置５４は、フィルター５０の内側に向かって間欠的にエアブラストを噴射することにより、フィルター５０に付着した粉体を払い落としてフィルター５０を逆洗するためのものである。エアブラスト装置５４は、また、後述するように吸引室２４に向かって間欠的にエアブラストを噴射することにより、微多孔性隔膜２８に付着した粉体を払い落とす役割も有する。
【００２１】
図７に示したように、夫々のエアブラスト装置５４は、圧縮空気を貯蔵するアキュームレータタンク５６と、アキュームレータ５６内の圧縮空気を急速開放する急速排気弁５８で構成されており、急速排気弁５８はフィルター５０の上部開口に指向させてある。急速排気弁５８はホース６０を介してエアコンプレッサのような圧縮空気源（図示せず）に接続することができ、圧縮空気はアキュームレータ５６に貯蔵される。
【００２２】
吸引室２４内の空気流から沈降した粉体および逆洗によりフィルター５０から払い落とされた粉体は排出モジュール１４内に溜まる。
図１から図４を参照するに、図示した実施例では、排出モジュール１４は、ステンレス鋼板などで形成された円筒形の外筒６２と排出漏斗（排出コーン）６４を有する。図４から良く分かるように、排出漏斗６４の上部フランジは環状のパッキン６６を介して外筒６２に支持されている。
【００２３】
ステンレス鋼板の排出漏斗６４の内側にも、微多孔性高密度ポリエチレンシートなどからなる微多孔性隔膜６８が排出漏斗６４から離間して配置してある。排出モジュール１４の微多孔性隔膜６８は排出漏斗６４の形状に合わせて漏斗状に成形してあり、排出漏斗６４と微多孔性隔膜６８との間には環状かつ漏斗状の空気充満室７０が形成されている。
空気充満室７０の下端は吸引モジュール１２の前記シール装置３６、３８と同様のリップ型シール装置７４（図３。図面を簡素化するため模式的にしか示してない）によってシールされている。空気充満室７０の上端はパッキン６６によってシールされている（図４）。
排出モジュール１４の空気充満室７０には、排出漏斗６４に取付けた圧縮空気供給用ニップル７２（図３）とホース（図示省略）を介して圧縮空気源から圧縮空気が供給される。圧縮空気の供給に伴い漏斗状隔膜６８を通過してその内側に圧縮空気が噴出せられる。
【００２４】
排出モジュール１４内に溜まった粉体は、排出漏斗６４の下部開口を開閉する排出ダンパー７６を周期的に開けることで排出モジュール１４から随時排出される。図２および図３に示したように、排出ダンパー７６は、例えば、揺動アーム７８に装着したローラ８０により開閉され、揺動アーム７８のシャフト８２は排出モジュール１４の外筒６２に取り付けた圧縮空気駆動のアクチュエータ８４により駆動される。シャフト８２の両端は一対の軸受け装置８８を介して外筒６２に軸支されている。排出ダンパー７６は排出漏斗６４の下端に装着したリップシール８６（図３）に対して密着するように若干の空動きをもって軸支されている。
【００２５】
真空発生用エジェクター４４に供給する圧縮空気と、吸引モジュール１２および排出モジュール１４の空気充満室３０および７０に供給する圧縮空気と、排出ダンパー７６開閉用のアクチュエータ８４と、急速排気弁５８は、例えばトップカバー１６内に配置された制御装置（図示せず）によって所定のタイミングおよびシーケンスで制御される。
【００２６】
次に、このバキュームコンベア１０の使用と作動の態様を説明するに、予め吸引モジュール１２の入口管２６に空気輸送管（図示せず）の一端を接続し、空気輸送管の他端に例えば吸引ノズルに接続して、この吸引ノズルを超微粒子のような粉体を収容した容器などに差し込む。
予め、吸引モジュール１２および排出モジュール１４の空気充満室３０および７０に圧縮空気を供給し、微多孔性隔膜２８および６８を通ってその内側に圧縮空気を噴出させる。
【００２７】
エジェクタ４４を作動させると、発生した真空の作用により粉体と空気との混合物は空気輸送管と入口管２６を介して吸引室２４内に吸引され、粉体はバキュームコンベア１０へと空気輸送される。吸引室２４からエジェクタ４４に吸引される空気はフィルター５０で濾過され、排気口４６から放出される。
一般に、空気輸送管内を流れる空気の流速は極めて高いので、超微粒子が空気輸送管の内壁に付着することはない。同様に入口管２６内の流速も高く、しかも、入口管２６の内周は樹脂材料の内管４２で内張りされているので、超微粒子が管４２の内壁に付着することはない。
【００２８】
図５に示したように、吸引モジュール１２の入口管２６は吸引室２４の中央に向かって指向させてあるので、粉体と空気との混合気を入口管２６から吸引室２４へと吸引させると、混合気は入口管２６に直径方向に相対峙する微多孔性隔膜２８の内壁に衝突し、混合気中の粉体の一部はそこに付着する。微多孔性隔膜２８の内壁に付着した粉体は図１および図５に示したように吸引の続行に伴い次第に大きな塊り９０に成長するであろう。
【００２９】
混合気中の粉体の一部は排出モジュール１４へと沈降落下し、一部は空気に同伴してフィルター５０の方へ上昇する。
所定のタイミングでエジェクタ４４を停止させ、エアブラスト装置５４の急速排気弁５８を開き、アキュームレータ５６内の圧縮空気を一気に開放する。これにより発生したエアブラストはフィルター５０を逆流し、フィルター５０を清掃する（いわゆる逆洗）。
さらに、フィルター５０を通過したエアブラストは図１に矢印で示したように吸引室２４内に下向きの衝撃波を生じさせる。この衝撃により、それまで成長していた粉体の塊り９０の一部は図１に示したように破壊され、或いは払い落とされ、崩壊落下する。
【００３０】
エアブラストは一回又は複数回行うことができる。これにより吸引室２４内は大気圧になる。次いでアクチュエータ８４を作動させて排出ダンパー７６を開放すると、排出モジュール１４の漏斗状隔膜６８の上に溜まった粉体は排出モジュールから排出される。
【００３１】
以上の真空吸引による粉体の空気輸送と、エアブラストおよびフィルター５０の逆洗と、粉体の排出は、適当な時間間隔で周期的に行うことができる。
粉体の塊り９０はエアブラストにより周期的に破壊されるので、粉体の塊り９０が微多孔性隔膜２８の内壁に付着したとしても、塊り９０は限られた厚さおよびサイズ以上に成長することがない。
【００３２】
吸引モジュール１２の微多孔性隔膜２８からは絶えず内側に向かって空気が噴出せられるので、入口管２６からの空気流が直かに衝突する入口管２６の直径方向向かいの領域を除いては、微多孔性隔膜２８の内壁に粉体が付着するのが防止される。
同様に、排出モジュール１４の漏斗状微多孔性隔膜６８からも内側に空気が噴射されるが、この空気は粉体が隔膜６８に付着するのを防止すると共に、排出モジュール１４内の粉体を流動化させる。従って、排出モジュール１４の漏斗状隔膜６８の上に溜まった粉体は排出ダンパー７６の開放に伴い円滑に排出される。
【００３３】
図示しない他の実施態様においては、前述したエアブラスト装置５４に換えて、バキュームコンベアの本体２２にはバイブレータのような加振装置やノッカーのような衝撃発生装置を取付け、上下方向の振動又は衝撃を周期的に本体２２に与えるようにする。この構成でも、作動に伴い吸引室の内壁に付着した粉体の塊りを随時払い落とし或いは崩壊落下させることにより、塊りの成長を防止することができる。
【００３４】
図１に示した本発明のバキュームコンベア１０を試作し、空気輸送の試験をした。粉体としてはアドマテックス社のシリカ超微粒子“アドマファイン”を用いた。
比較のため、微多孔性隔膜２８および６８がなく、吸引モジュールの本体の入口管２６が図６に示したように本体に対して接線方向に配置された従来型のバキュームコンベアも試験した。
真空吸引とエアブラストと粉体の排出を周期的に行いながら超微粒子の空気輸送を行ったところ、本発明のバキュームコンベア１０では、図５に示したように、超微粒子９０は微多孔性隔膜２８の内周のうち入口管２６に直径方向に相対峙する領域にしか付着しなかった。
【００３５】
これに対し、従来型のバキュームコンベアでは、図６に示したように、本体および排出漏斗の内周に沿って超微粒子が厚く付着し、ブリッジを形成した。これは、入口管が接線方向に指向させてあるので吸引室内に吸引された旋回流９２の作用により本体の内壁に沿って円周方向に一様に超微粒子が持ち運ばれると共に、超微粒子に固有の大きな粒子間付着力および金属に対する強い付着力或いは親和性に因るものと考えられる。また、本体の内壁に沿って一様に付着した超微粒子の塊りはエアブラストによる衝撃を受けにくい半径方向外側位置に位置すると共に、アーチを組むので、崩落させるのが困難であると考えられる。
【００３６】
これに対し、本発明のバキュームコンベア１０では、微多孔性隔膜から噴射された圧力空気の作用により超微粒子は反撥せられ、微多孔性隔膜へ付着するのが阻止されると共に、付着した塊りが成長しようとする過程でエアブラストにより払い落とされ崩落せられるので、超微粒子の排出を阻害するような形のブリッジを形成することがない。
【００３７】
以上には本発明の特定の実施例を記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の修正や変更を施すことができる。例えば、以上には、バキュームコンベア１０は吸引モジュール１２と排出モジュール１４とトップカバー１６とで構成されるものとして説明したが、このようにバキュームコンベアを複数の構成要素で構成したのは専ら製造や分解洗浄を容易にするためであって、言うまでもなく２つ若しくはそれ以上の構成要素を互いに一体に形成してもよい。
【００３８】
また、排出ダンパー７６に代えてスクリューフィーダやロータリフィーダのような粉体排出機構を採用することもできる。
更に、フィルター５０としては、図示した菊花型エレメントの外に、バッグフィルターその他のフィルターも使用可能であり、その数も限定されない。
また、排出ダンパー７６はアクチュエータ８４により揺動されるローラ８０付き揺動アーム７８によって間接的に開閉されるものとして説明したが、排出ダンパー７６の回転軸をアクチュエータによって直動させる構成も取り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバキュームコンベアの一部切欠き立面図である。
【図２】図１に示したバキュームコンベアの排出モジュールの一部切欠き斜視図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１の円Ａ内部分の拡大断面図である。
【図５】図１のV−V線に沿った模式的断面図である。
【図６】図５と同様の断面図で、従来のバキュームコンベアの断面を示す。
【図７】図１に示したエアブラスト装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０： バキュームコンベア
１２： 吸引モジュール
１４： 排出モジュール
１６： エジェクター付きトップカバー
２２： 吸引モジュールの本体
２４： 吸引室
２６： 入口管
２８、６８： 微多孔性隔膜
３０、７０： 空気充満室
４０、７２： 圧力空気供給手段
４２： 樹脂製内張り
４４： 真空発生装置（エジェクタ）
５０： フィルター
５４： エアブラスト装置
６４： 漏斗状排出部（排出漏斗）
７６： 排出ダンパー
９０： 超微粒子の塊り

Claims (6)

1. 吸引室を画成する円筒形の本体と、前記本体の下に接続された漏斗状の排出部とを備え、前記本体は吸引室に開口する入口管を有する吸引式バキュームコンベアにおいて、超微粒子を円滑に空気輸送することを可能にするため：
   前記円筒形本体および漏斗状排出部から内側に離間して配置され、前記円筒形本体および漏斗状排出部との間にシールされた空気充満室を形成する微多孔性隔膜と、
   前記空気充満室に圧力空気を供給する手段、
   とを設け、
   前記微多孔性隔膜からその内側に向かって噴射される圧力空気の作用により輸送すべき超微粒子を微多孔性隔膜から反撥させ、微多孔性隔膜への付着を可及的に阻止するようにしたことを特徴とするバキュームコンベア。
2. 前記入口管はそれを通って吸引室内に吸引された空気流に旋回流が発生しないように吸引室のほぼ中央に指向させてあることを特徴とする請求項１に基づくバキュームコンベア。
3. 前記吸引室の上部には吸引室に向かって間欠的にエアブラストを噴射するエアブラスト装置を設け、作動に伴い微多孔性隔膜に付着した粉体を払い落とすようにしたことを特徴とする請求項１又は２に基づくバキュームコンベア。
4. 前記バキュームコンベアは吸引室から吸引される空気を濾過するフィルターを備え、前記エアブラスト装置はフィルターの下流側に配置されていてフィルターの逆流洗浄をも行うことを特徴とする請求項３に基づくバキュームコンベア。
5. 前記入口管の内周には樹脂材料の内張りが設けてあることを特徴とする請求項１から４のいづれかに基づくバキュームコンベア。
6. 前記本体に間欠的に機械的衝撃又は振動を与える手段を設け、作動に伴い微多孔性隔膜に付着した粉体を払い落とすようにしたことを特徴とする請求項１又は２に基づくバキュームコンベア。

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