JP5346728B2

JP5346728B2 - 粉体のホッパ装置

Info

Publication number: JP5346728B2
Application number: JP2009175403A
Authority: JP
Inventors: 誠野副; 安裕渡辺
Original assignee: 赤武エンジニアリング株式会社
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: JP2011025982A

Description

本発明は粉体のホッパ装置、さらに詳しくは、収容した粉体の不均一な状態を改善し安定した状態を保持して排出口への流れを円滑にする手段を備えた粉体のホッパ装置に関する。

ホッパに収容した粉体を下方の排出口を通して供給先に送る際に、粉体の排出口からの円滑で定量的な流出を阻止する粉体の不均一な現象、例えばブリッジ、空洞、圧密が発生する。この現象を防止し除くために、（１）ホッパ内壁に脈動するダイヤフラムを敷設する（例えば、特許文献１参照）、（２）バイブレータやノッカによってホッパを外側から打撃する、（３）圧力空気をホッパ内に吹き込む、などの種々の手段が開発されている。

実開平５−６５８９４号公報（図１）

しかしながら、上述したとおりの形態のホッパ装置には、次のとおりの解決すべき課題がある。

ホッパ内の粉体の状態を確認できないので、例えば、ブリッジを防止しあるいは発生したブリッジを崩すには、ダイヤフラム、バイブレータやノッカ、圧力空気などの手段を、ホッパ内の粉体の状態に関係なく、定期的に作動させる必要がある。手段によっては、粉体の流れが不安定になる、粉体が片寄る、打撃によって騒音・損傷が生ずる、粉塵が発生する、などの問題がある。

ブリッジや空洞ができていないのに、バイブレータやノッカを作動させると粉体は、固く圧密してブリッジはより強固になり解消不可能になることがある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ホッパ内の粉体の状態を検知して安定した状態に粉体を保持することができ、粉体を過剰に圧密することがなく、定期的に作動させる必要がなく、またホッパを損傷させることがなく、さらに粉塵を発生することのない手段を備えた、粉体のホッパ装置を提供することである。

本発明によれば上記技術的課題を解決する粉体のホッパ装置として、ホッパに収容された粉体の不均一な状態を改善し下方の排出口への流れを円滑にする粉体安定保持手段を備え、粉体安定保持手段が、内壁面に敷設された可撓性を有するシートと、気体の注入により拡張され排出により収縮する内壁面とシートの間に設置された複数のチューブと、シートに加わる粉体の圧力を検出するシートと内壁面の間にチューブに隣接し設置された複数の圧力センサと、複数のチューブそれぞれに気体を選択可能に注排する気体注排手段と、を備え、（１）粉体をホッパに収容した状態での複数の圧力センサの「検出値」を圧力センサそれぞれの「基準値」とし、（２）粉体の排出口からの排出に際して「基準値」よりも高圧を示す圧力センサがあるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサがあるときは、（３）高圧の圧力センサに隣接するチューブに気体注排手段によって気体を注入し拡張させ不均一な粉体を崩し安定状態にする、ことを特徴とする粉体のホッパ装置が提供される。

好適には、複数のチューブの各々は、内壁面に沿って環状に水平に延び、ホッパの上下方向に所定の間隔で設置されている。また、複数のチューブの各々は、拡縮いずれの状態においても内壁面とシートそれぞれに当接している。さらに、複数の圧力センサは、本体を内壁面に固定し、圧力検出部をシートに接離自在に、少なくともチューブの収縮時にシートに当接して設置されている。

そして、粉体安定保持手段はコントローラを備え、コントローラは、（１）複数の圧力センサそれぞれの「検出値」を基にして、（２）粉体をホッパに収容した状態の「検出値」を圧力センサそれぞれの「基準値」とし、（３）粉体の排出口からの排出に際して、「基準値」よりも高圧を示す圧力センサがあるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサがあるときは、（４）気体注排手段を制御して高圧の圧力センサに隣接するチューブに気体を注入し拡張させ粉体を崩し、（５）所定の時間の経過後に、気体注排手段を制御してチューブから気体を排出する。

また、排出口につながるホッパの下部にテーパ状部を有し、このテーパ状部に、粉体安定保持手段のシート、チューブおよび圧力センサが設置されている。

本発明に従って構成された粉体のホッパ装置の粉体安定保持手段は、ホッパ内壁面に敷設したシートと、内壁面とシートの間の複数の環状の拡縮可能なチューブと、シートに加わる粉体圧力を検出する複数の圧力センサと、複数のチューブそれぞれに気体を注排する気体注排手段を備えているので、不均一な粉体により検出圧力の高くなった部位のチューブに気体を注入して拡張させ、粉体を崩して安定状態を保持することができる。

したがって、ホッパ内の粉体の状態を検知して安定した状態に粉体を保持することができ、粉体を過剰に圧密することがなく、定期的に作動させる必要がなく、またホッパを損傷させることがなく、さらに粉塵を発生することのない手段を備えた、粉体のホッパ装置を提供することができる。

本発明に従って構成された粉体のホッパ装置の構成説明図。図１の粉体のホッパ装置において粉体の不均一な状態の一例であるブリッジを検知する状態の説明図。図２のブリッジを粉体安定保持手段によって崩す状態の説明図。

以下、本発明に従って構成された粉体のホッパ装置について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図１を参照して説明する。全体を番号２で示す粉体のホッパ装置は、ホッパ４に収容された粉体Ｈの不均一な状態を改善し下部の排出口６への流れを円滑にする粉体安定保持手段８を備えている。ここで、粉体Ｈの不均一な状態とは、ホッパ４内の粉体Ｈに、ブリッジ、空洞、偏在などが発生し、粉体が均質でない状態を意味している。

ホッパ４は、粉体Ｈを一時的に貯留し必要により下部の排出口６から供給先に供給する周知のものであり、下部にテーパ状部１０を有し、下端に形成された排出口６には、例えば粉体Ｈを定量的に供給先に送る定量供給装置１２が接続されている。ホッパ４の上部側および定量供給装置１２についての詳細な図示は、本発明とは直接関連しないので省略する。

粉体安定保持手段８は、ホッパ４の内壁面１４に敷設された可撓性を有するシート１６と、気体の注入により拡張され排出により収縮する内壁面１４とシート１６の間に内壁面１４に固定され設置された複数のチューブ１８と、シート１６に加わる粉体Ｈの圧力を検出するシート１６と内壁面１４の間にチューブ１８に隣接し設置された複数の圧力センサ２０と、複数のチューブ１８それぞれに気体としての空気を選択可能に注排する気体注排手段２２を備えている。粉体安定保持手段８のシート１６、チューブ１８および圧力センサ２０は、ホッパ４のテーパ状部１０に設置されている。

シート１６は、合成ゴムシートあるいは合成繊維シートなどによって形成され、収容する粉体Ｈの性状に応じて選択され、粉体Ｈが内壁面１４の側に漏れないように取付けられている。

複数のチューブ１８の各々は、内壁面１４に沿って環状に水平に延び、ホッパ４の上下方向に所定の間隔で設置されている。また、複数のチューブ１８は、拡縮いずれの状態においても内壁面１４とシート１６それぞれに当接されている（図１は収縮状態を示している）。

圧力センサ２０は周知の荷重測定器であるロードセルによって構成することができる。圧力センサ２０は、隣接する一対のチューブ１８，１８の間に、チューブ１８が延びる環状方向に複数個、内壁面１４に直角の方向の荷重を計測するように設置されている。圧力センサ２０は、本体２０ａが内壁面１４に固定され、圧力検出部２０ｂがシート１６に接離自在に、少なくともチューブ１８の収縮時（図１の状態）にシート１６に当接して設置されている。

複数の圧力センサ２０それぞれの検出圧力は、それぞれ圧力表示器２４を通して、後に述べるコントローラ２６に入力されている。圧力表示器２４は、検出圧力を数値、針、あるいは色などによって表示し、検出圧力の変化を容易に判別できるようにするとよい。

気体注排手段２２は、空気圧源２８と、空気圧源２８の加圧空気を複数のチューブ１８それぞれに注排するそれぞれに対応した複数の電磁切換弁３０を備えている。電磁切換弁３０それぞれは、後に述べるコントローラ２６からの信号によって制御される。

粉体安定保持手段８はコントローラ２６を備え、コントローラ２６は、
（１）複数の圧力センサ２０それぞれの「検出値」を基にして、
（２）粉体Ｈをホッパ４に収容した状態（図１の状態）の「検出値」を圧力センサ２０それぞれの「基準値」とし、
（３）粉体Ｈの排出口６からの排出に際して、「基準値」よりも高圧を示す圧力センサ２０があるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサ２０があるときは、
（４）気体注排手段２２を制御して高圧の圧力センサ２０に隣接するチューブ１８に気体を注入し拡張させ粉体Ｈを崩し、
（５）所定の時間の経過後に、気体注排手段２２を制御し電磁切換弁３０を操作してチューブ１８から気体を排出する（図１の状態）。所定の時間は、粉体Ｈが安定状態になるまでの時間を、ホッパ４の大きさ、粉体Ｈの性状、シート１６、チューブ１８、圧力センサ２０の設置構造などに応じて、予め実験などによって確認し、設定する。

図１とともに図２、図３を参照して、粉体安定保持手段８の作用について説明する。

複数の圧力センサ２０それぞれの「検出値」がコントローラ２６に入力される。

圧力基準値測定（図１）：
コントローラ２６は、複数のチューブ１８の収縮状態において収容した粉体Ｈの、複数の圧力センサ２０それぞれの検出圧力を「基準値」として設定する。

ブリッジ検知（図２）：
粉体Ｈの不安定状態の典型例であるブリッジＢＲが発生すると、下部に空間Ｓができ、空間Ｓの部分の圧力センサ２０（Ｂ）の検出値は基準値よりも小さくなるとともに、ブリッジＢＲの粉体Ｈに接した部分の圧力センサ２０（Ａ）の検出値は「基準値」よりも粉体Ｈの片寄り集中のために大きい値に変化する。この状態が設定時間以上継続したときブリッジＢＲの発生と判定する。

他の判定方法として、上方に下方よりも高圧を示す圧力センサ２０が存在する、すなわち上部の圧力センサ２０（Ａ）よりも下部の圧力センサ２０（Ｂ）の検出値の低い状態が設定時間以上継続したときブリッジＢＲの発生と判定する。

設定時間は、ホッパ４の大きさ、粉体Ｈの性状、シート１６、チューブ１８、圧力センサ２０の設置構造などに応じて、予め実験などによって確認し、設定する。

チューブ拡張、ブリッジ崩落（図３）：
コントローラ２６は、ブリッジＢＲの発生を判定すると、高圧の「検出値」の圧力センサ２０（Ａ）に隣接するチューブ１８に気体注排手段２２を制御して気体を注入し拡張させ、粉体Ｈを白抜き矢印で示すように崩し、所定の時間経過後に、気体注排手段２２を制御して気体を排出しチューブ１８を収縮させる。

手動操作（図１）：
図１に戻って説明する。粉体安定保持手段８を、コントローラ２６を備えないで作動させてもよい。すなわち、複数の圧力センサ２０それぞれの「検出値」の変化を圧力表示器２４によって監視し、「基準値」よりも高圧の「検出値」を示す圧力センサ２０があるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサ２０があるときは、高圧の圧力センサ２０に隣接するチューブ１８に、気体注排手段２２の電磁切換弁３０を手動で操作し、気体を注入し拡張させ不均一な粉体を崩し安定状態にすればよい。

図１とともに図２、図３を参照して、上述したとおりの粉体のホッパ装置２の効果について説明する。

本発明に従って構成された粉体のホッパ装置２は粉体安定保持手段８を備え、粉体安定保持手段８は、内壁面１４に敷設したシート１６と、内壁面１４とシート１６の間の複数の環状の拡縮可能なチューブ１８と、シート１６に加わる粉体Ｈの圧力を検出する複数の圧力センサ２０と、複数のチューブ１８それぞれに気体を注排する気体注排手段２２を備え、不均一な粉体Ｈにより検出圧力の高くなった部位のチューブ１８に気体を注入して拡張させ、粉体Ｈを崩して安定状態を保持することができる。

したがって、ホッパ４内の粉体Ｈの状態を検知して安定した状態に粉体Ｈを保持することができ、粉体Ｈを過剰に圧密することがなく、定期的に作動させる必要がなく、またホッパ４を損傷させることがなく、さらに粉塵を発生することのない手段を備えた、粉体のホッパ装置２を提供することができる。

複数のチューブ１８の各々は、内壁面１４に沿って環状に水平に延び、ホッパ４の上下方向に所定の間隔で設置されている。また、複数のチューブ１８の各々は、拡縮いずれの状態においても内壁面４とシート１６それぞれに当接している。したがって、粉体Ｈの状態を適切に保持することができる。

複数の圧力センサ２０は、本体２０ａを内壁面１４に固定し、圧力検出部２０ｂをシート１６に接離自在に、少なくともチューブ１６の収縮時にシート１６に当接して設置されている。したがって、粉体Ｈの圧力の変化を適切に検知することができる。

さらに、粉体安定保持手段８は、コントローラ２６を備え、コントローラ２６は、複数のチューブ１８の収縮状態において収容された粉体Ｈの、複数の圧力センサ２０それぞれの検出圧力を圧力センサ２０それぞれの基準値とし、粉体Ｈを排出口６から排出するに際して、複数の圧力センサ２０の中に、この基準値よりも大きい圧力値に変化した圧力を検出した圧力センサ２０があるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサ２０があるときは、大きい圧力値を検出した圧力センサ２０に隣接するチューブ１８に気体注排手段２２により気体を注入し拡張させ、所定の時間経過後に、気体注排手段２２により気体を排出しチューブ１８を収縮させる。

したがって、粉体Ｈの安定状態を自動的に保持することができる。

また、排出口６につながるホッパ４の下部にテーパ状部１０を有し、このテーパ状部１０に、粉体安定保持手段８のシート１６、チューブ１８および圧力センサ２０が設置されている。

したがって、テーパ状部１０により、粉体Ｈの圧力の変化を、テーパ面の方向の分力によって垂直面よりもより容易に検出することができるので、ブリッジなどの現象を容易に検出でる。そして、排出口６に粉体Ｈを安定させた状態で流すことができる。

２：粉体のホッパ装置
４：ホッパ
６：排出口
８：粉体安定保持手段
１０：テーパ状部
１４：内壁面
１６：シート
１８：チューブ
２０：圧力センサ
２２：気体注排手段
２６：コントローラ
ＢＲ：ブリッジ
Ｈ：粉体
Ｓ：空間

Claims

ホッパに収容された粉体の不均一な状態を改善し下方の排出口への流れを円滑にする粉体安定保持手段を備え、
粉体安定保持手段が、
内壁面に敷設された可撓性を有するシートと、
気体の注入により拡張され排出により収縮する内壁面とシートの間に設置された複数のチューブと、
シートに加わる粉体の圧力を検出するシートと内壁面の間にチューブに隣接し設置された複数の圧力センサと、
複数のチューブそれぞれに気体を選択可能に注排する気体注排手段と、を備え、
（１）粉体をホッパに収容した状態での複数の圧力センサの「検出値」を圧力センサそれぞれの「基準値」とし、
（２）粉体の排出口からの排出に際して「基準値」よりも高圧を示す圧力センサがあるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサがあるときは、
（３）高圧の圧力センサに隣接するチューブに気体注排手段によって気体を注入し拡張させ不均一な粉体を崩し安定状態にする、
ことを特徴とする粉体のホッパ装置。
複数のチューブの各々が、
内壁面に沿って環状に水平に延び、ホッパの上下方向に所定の間隔で設置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の粉体のホッパ装置。
複数のチューブの各々が、
拡縮いずれの状態においても内壁面とシートそれぞれに当接している、
ことを特徴とする請求項１または２記載の粉体のホッパ装置。
複数の圧力センサが、
本体を内壁面に固定し、圧力検出部をシートに接離自在に、少なくともチューブの収縮時にシートに当接して設置されている、
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の粉体のホッパ装置。
粉体安定保持手段は、コントローラを備え、
コントローラは、
（１）複数の圧力センサそれぞれの「検出値」を基にして、
（２）粉体をホッパに収容した状態の「検出値」を圧力センサそれぞれの「基準値」とし、
（３）粉体の排出口からの排出に際して、「基準値」よりも高圧を示す圧力センサがあるとき、あるいは上方に下方よりも高圧を示す圧力センサがあるときは、
（４）気体注排手段を制御して高圧の圧力センサに隣接するチューブに気体を注入し拡張させ粉体を崩し、
（５）所定の時間の経過後に、気体注排手段を制御してチューブから気体を排出する、
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の粉体のホッパ装置。
排出口につながるホッパの下部にテーパ状部を有し、
このテーパ状部に、粉体安定保持手段のシート、チューブおよび圧力センサが設置されている、
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の粉体のホッパ装置。