JP5419678B2 - 粉粒体排出装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイロ、中間バルクコンテナ等のコンテナまたはホッパー内に貯蔵された粉粒体の所定量を排出可能とした粉粒体排出装置に関する。

従来、粉粒体の粉粒体排出装置は、粉粒体の排出部にバルブを設け、このバルブを昇降装置により、排出部の排出口に設けた弁座を開閉自在にしたものが公知である。そして、排出口を通過した粉粒体は、シュートを介して下方に配置された秤量器等に搬送するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３４８９０２号公報

前記特許文献１に記載の排出装置は、バルブを通過した粉粒体が、シュートに案内されて落下するため、かかる粉粒体がシュートの内周面に付着する場合がある。特に、バルブが略円錐状のコーンバルブである場合、粉粒体が、コーンバルブを通過する際に、コーンバルブに沿って径外方向に飛散するため、シュートに付着する傾向にある。このように、シュートの内周面に粉粒体が付着すると、排出精度が低下する問題がある。また、粉粒体のシュートへの付着量が多くなると、メンテナンスにより、シュートを洗浄して付着した粉粒体を除去する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シュートに粉粒体が付着するのを防止して、排出精度が低下するのを防止するともに、シュート洗浄の手間を軽減できることを課題とする。

本発明が講じた解決手段は、粉粒体排出部に設けられた弁座を開閉するバルブと、弁座を閉塞する上昇位置と弁座を開放する下降位置とに前記バルブを昇降させるバルブ昇降装置と、前記バルブよりも下方に配置したシュートとを備え、前記バルブの開放時に、シュートを介して粉粒体排出部から粉粒体を排出するようにした粉粒体排出装置において、前記バルブ昇降装置と前記バルブとをバルブ支持手段で連結し、前記シュートが可撓性を有する材料から構成され、該シュートの上下部を不動とするとともに、シュートの周壁を前記バルブ支持手段で保持し、前記バルブ昇降装置が、前記バルブ支持手段を介して前記バルブを昇降させる際に、前記バルブ支持手段がシュートの周壁を上下方向に往復動させることにある。

ここで、シュートの上下部を不動とするとは、例えば、前記シュートの上下部を、粉粒体排出装置が適宜固定される架台や、バルブ昇降装置で昇降することのないその他の部材に固定することをいう。

そして、前記本発明は、前記バルブ昇降装置が、前記バルブ支持手段を介して前記バルブを昇降させる際に、バルブ支持手段がシュートの周壁を上下方向に往復動させる構成であることから、バルブの昇降運動に連動してシュートの周壁を変形させることが可能となる。この結果、粉粒体がシュートに当接しても、粉粒体はこのシュートの変形により、付着することなく落下する。しかも、シュートに粉粒体が付着し難いため、シュートを頻繁に洗浄する手間も軽減する。

前記粉粒体排出装置において、前記バルブが円錐状のコーンバルブからなり、前記バルブ支持手段は、前記シュートの周壁内外に挿通されるアームと、前記シュートの周壁に外嵌される環状の保持部材と、前記コーンバルブを下方から支持するバルブ支持軸とを備えていることにある。

そして、前記本発明は、アームがシュートの周壁内外に挿通され、しかも、保持部材がシュートの周壁に外嵌されていることから、保持部材がシュートを安定した状態で保持し、アームがシュートの周壁を確実に上下方向に往復動させる。この結果、粉粒体がシュートに付着するのを確実に防止できる。

前記粉粒体排出装置において、前記コーンバルブが前記弁座を閉塞する際に、前記弁座に対して前記コーンバルブの芯合せをする芯合せ機構が設けられたことにある。

しかも、前記芯合せ機構は、前記コーンバルブ側に設けられた係合手段と、前記バルブ支持手段側に設けられ且つ前記係合手段が係脱自在に係合する被係合手段と、前記係合手段と被係合手段とを係合する方向に付勢する弾性手段とからなり、前記コーンバルブが前記弁座を閉塞する際に、前記コーンバルブの前記バルブ支持手段に対する移動を許容すべく、前記係合手段と前記被係合手段との係合が解除され、前記コーンバルブが前記弁座から離間した際に、前記係合手段と前記被係合手段との係合を復帰させることにある。

そして、前記本発明は、コーンバルブの中心と、弁座開口中心とが若干ずれていた場合であっても、コーンバルブを、弁座に対して芯合せすることができる。このため、コーンバルブは、弁座に均等に密着することとなり、コーンバルブの開閉動作を確実に行え、粉粒体の排出精度を向上させることができる。

本発明は、バルブ昇降装置が、バルブ支持手段を介してバルブを昇降させる際に、バルブ支持手段がシュートの周壁を上下方向に往復動させるので、粉粒体がシュートに当接しても、シュートに粉粒体が付着するのを防止して、排出精度が低下するのを防止するともに、シュート洗浄の手間を軽減できる。

本発明の一実施形態に係る粉粒体排出装置の全体を示す断面正面図である。 同コーンバルブが開状態の要部を示す断面正面図である。 同コーンバルブが閉状態の要部を示す断面正面図である。 同シュートの斜視図である。 同コーンバルブの分解図である。 同コーンバルブの分解断面図である。 同コーンバルブが開状態の全体を示す断面正面図である。 同コーンバルブが開状態の全体を示す断面正面図である。 同コーンバルブが開状態の全体を示す断面正面図である。 本発明の他の実施形態に係るコーンバルブが閉状態の断面正面図である。 同コーンバルブが開状態の断面正面図である。 同コーンバルブを示す正面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１〜図９は、本発明の粉粒体排出装置の一実施形態を示す。

粉粒体排出装置１は、図１〜図３に示すように、ホッパー６内に供給された粉粒体を、ホッパー６の下方に設けたコーンバルブ１０を上下方向に往復動（昇降）させることにより、所定量排出するものである。

なお、図１はコーンバルブが閉状態にある全体の断面正面図、図２はコーンバルブが開状態にある断面正面図、図３はコーンバルブが閉状態にある断面正面図である。

かかる粉粒体排出装置１は、固定側の架台２に固定される排出部としてのシ−トリング５と、ホッパー６と、コーンバルブ１０と、コーンバルブ１０を支持するバルブ支持手段２０と、シュート３０と、バルブ支持手段２０を介してコーンバルブ１０を昇降させるバルブ昇降装置４０とを備えている。

前記シ−トリング５は、硬質のシリコンゴム等の樹脂から筒状に成形されており、上部に設けられたフランジ部５ａが、架台２の周溝２ａに上方から嵌合されている。また、シ−トリング５は、上下面が開口されており、内部空間が排出路となっているとともに、下端内周面が弁座５ｂとなっている。

前記ホッパー６は、シ−トリング５と連通するようにシ−トリング５の上方に位置し、ホッパー６の下部に設けられたフランジ部６ａが、ボルト３により架台２に固定されている。

前記コーンバルブ１０は、図５および図６に示すように、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂から略円錐状に成形されており、下部のバルブ本体１１と、バルブ本体１１の上面に着脱自在に固定された上部材１２とから構成されている。

バルブ本体１１の内部には、下面が開口する下凹部１１ａが形成されており、この下凹部１１ａの底面中央には、上スプリング受座１３がボルト１５で固定されている。

また、バルブ本体１１および上スプリング受座１３の中央には、挿通孔１１ｂ、１３ａが形成されている。なお、バルブ本体１１の下凹部１１ａは、シリコンゴム等の樹脂からなるシート状のカバー１４で閉塞されている。バルブ本体１１の上面中央には、挿通孔１１ｂを中心とする上凹部１１ｃが形成され、この上凹部１１ｃの中心には、下方に向けて小径となる係合手段としてのテーパー状の係合凹部１１ｄが形成されている。

前記バルブ支持手段２０は、昇降装置４０とコーンバルブ１０とを連結するもので、Ｌ字状を呈しているバルブ支持軸２１と、バルブ昇降装置４０に接続されるアーム４６と、保持部材３１とからなる。

バルブ支持軸２１は、上向きのバルブ挿入部２２と、バルブ挿入部２２の下部に設けられたボス部２３と、ボス部２３からコーンバルブ１０の径外方向に延設された固定部２５とからなる。固定部２５は、アーム４６の先端に相対回転不可能に嵌入されている。

バルブ挿入部２２は、カバー１４の挿通孔１４ａ、上スプリング受座１３の挿通孔１３ａおよびバルブ本体１１の挿通孔１１ｂに、下方から順次挿通されている。また、バルブ挿入部２２は、先端側にねじ軸２２ａが設けられている。なお、バルブ挿入部２２は、挿通孔１４ａ、１３ａ、１１ｂに対して若干遊びがある状態（遊嵌された状態）となっている。

ねじ軸２２ａには被係合手段としての係止部材１６が螺合されており、係止部材１６はナット１７により位置決めされている。係止部材１６の下部には、バルブ本体１１の係合凹部１１ｄが係脱自在に係合するテーパー状の係合凸部１６ａが設けられている。

バルブ支持軸２１には、ボス部２３に下方から保持される下スプリング受け座１８が嵌合されている。下スプリング受座１８と上スプリング受座１３との間には、弾性手段としてのコイルスプリング１９が介在されている。コイルスプリング１９は、その弾性力により、上スプリング受座１３を介してコーンバルブ１０を上方に付勢している。そして、バルブ本体１１の係合凹部１１ｄが、バルブ挿入部２２のねじ軸２２ａに螺合されている係止部材１６の係合凸部１６ａに、下方から係脱自在に係合し、この結果、コーンバルブ１０は上方への移動が規制されている。

また、コーンバルブ１０を下方に押圧した際には、コーンバルブ１０はバルブ支持軸２１に対して、コイルスプリング１９の弾性力に抗して若干下方に相対移動するため、係合凹部１１ｄは係止部材１６から離間して係合凹部１１ｄと係止部材１６との係合が解除される。

この結果、コーンバルブ１０は、バルブ挿入部２２が挿通孔１４ａ、１３ａ、１１ｂに遊嵌された状態であるため、バルブ挿入部２２に対して任意の方向にフローティング可能である。すなわち、コーンバルブ１０は、若干傾斜したり、直径方向に移動したりすることが可能となる。

以上のように、コーンバルブ１０側に設けられた係合凹部１１ｄと、バルブ支持軸２１側に設けられ且つ前記係合凹部１１ｄが係脱自在に係合する係止部材１６と、係合凹部１１ｄと係止部材１６とを係合する方向に付勢するコイルスプリング１９とから芯合せ機構が構成されている。

前記シュート３０は、図４に示すように、シリコンゴム等の樹脂から可撓性を有し、且つ上下面が開口する筒状に成形されている。シュート３０は大径の周壁３０ａと、この周壁３０ａ上縁から上方に向けて小径となる上部テーパー周壁３０ｂが延設され、さらに上部テーパー周壁３０ｂから小径筒状の上取付部３０ｃが延設されている。また、大径の周壁３０ａ下縁から下方に向けて小径となる下部テーパー周壁３０ｄが延設されている。前記上取付部３０ｃが前記シ−トリング５に外嵌接続されている。

また、シュート３０は、バルブ支持手段２０に保持されている。具体的には、環状の帯板からなる保持部材３１が、シュート３０の周壁３０ａに外嵌され、周壁３０ａには、保持部材３１に上下から嵌合する嵌合片３２ａ、３２ｂが、周壁３０ａの周方向に設けられている。この嵌合片３２ａ、３２ｂは、シュート３０に一体的に成形しても、シュート３０の成形後に別部材を固定してもよい。

保持部材３１には筒部３１ａが突設されており、筒部３１ａ、保持部材３１および周壁３０ａ内外に、前記アーム４６が挿通されている。なお、アーム４６におけるシュート３０内の部分は、筒状のシリコンカバー４７で被覆されており、アーム４６に粉粒体が直接接触しないように構成されている。また、アーム４６は周壁３０ａに密着状態に挿通されている。

このように、アーム４６に固定された保持部材３１を、嵌合片３２ａ、３２ｂで係止することにより、可撓性を有するシュート３０が不用意に内側に変形するのを防止しているとともに、シュート３０全体の水平方向の姿勢を維持している。

下部テーパー周壁３０ｄ下部には下取付部としてのフランジ部３０ｅが形成されている。フランジ部３０ｅは、図示省略のステーを介して架台２に支持されている円筒からなる下部シュート３４に、ボルト３３により固定されている。

シュート３０の外側はケーシング３５で被覆されている。ケーシング３５の上部はボルト３６により、架台２に固定され、また、ケーシング３５の下部は、前記ボルト３３により下部シュート３４に固定されている。

バルブ昇降装置４０は、例えば、サーボモータ４５で駆動する電動シリンダ装置から構成されている。電動シリンダ装置４０は昇降する可動スライド４３を備え、可動スライド４３には、前記アーム４６が水平に突設されている。サーボモータ４５は、図示省略の制御装置により制御されている。

本実施形態に係る粉粒体排出装置１は、以上の構成からなり、次に、かかる粉粒体排出装置１の運転動作について説明する。

粉粒体排出装置１の運転モードは、停止モード運転とジョギングモード運転とが選択可能である。また、停止モード運転とジョギングモード運転とを組み合わせた運転も可能である。

ここで、停止モード運転とは、コーンバルブ１０を閉じた閉塞位置（上昇位置）から所定距離だけ下げて、コーンバルブ１０の開放位置（下降位置）を一定に維持する運転である。また、ジョギングモード運転とは、コーンバルブ１０を閉塞位置と適宜設定した開放位置とを往復移動させる運転である。なお、ジョギングモード運転におけるコーンバルブ１０の昇降動作速度やストロークは、粉粒体の材質に応じて適宜設定可能である。

先ず、ジョギングモード運転をする場合について説明する。

最初、コーンバルブ１０の昇降ストロークは、本排出作業における最大（大量排出モード）に設定されている。バルブ昇降装置４０を作動させると、サーボモータ４５は、可動スライド４３を上下に往復移動させる。これによって、可動スライド４３とともに、アーム４６を介してコーンバルブ１０が昇降運動する。

そして、ホッパー６内の粉粒体は、コーンバルブ１０の昇降ストロークが大量排出モードに設定されているため、大量に自然落下し、下方の秤量器に載置されたコンテナ（図示省略）等に供給される。

このコーンバルブ１０の昇降動作に連動して、保持部材３１も昇降するため、保持部材３１は、シュート３０を上下方向に往復動させようとする。コーンバルブ１０の閉塞位置において、保持部材３１は最高位置となる。シュート３０の上部テーパー周壁３０ｂ（保持部材３１よりも上の部分）は、上下方向に収縮した状態（上部テーパー周壁３０ｂが径内方向に向けて下方に変形した状態）であり、下部テーパー周壁３０ｄは若干緊張した状態である（図１参照）。

また、コーンバルブ１０の開放位置において、保持部材３１は最低位置となる。この保持部材３１の最低位置において、シュート３０の上部テーパー周壁３０ｂは緊張した状態であり、下部テーパー周壁３０ｄは押し下げられて収縮した状態である（図７参照）。

このように、コーンバルブ１０の昇降動作により、シュート３０は上部の上取付部３０ｃおよび下部のフランジ部３０ｅが固定されて不動であるため、上部テーパー周壁３０ｂおよび下部テーパー周壁３０ｄは、上下方向に伸長したり、凹凸状に湾曲したりして変形する。このシュート３０の変形は、あたかもバイブレータにより振動させたと同じように作用するため、コーンバルブ１０を通過した粉粒体が、シュート３０の内面に頻繁に飛散する場合であっても、その粉粒体が、コーンバルブ１０の内面に付着するのを防止することができる。

さらに、粉粒体が所定量排出されると、コーンバルブ１０の昇降ストロークを小さくするようにバルブ昇降装置４０を制御する。このように、コーンバルブ１０の昇降ストロークを小さくすることにより、排出量を少なくでき微調整を行うことができる（図８参照）。

所定量排出した後に、コーンバルブ１０の昇降ストロークをさらに小さくするようにバルブ昇降装置４０を制御する（図９参照）。コーンバルブ１０の昇降ストロークを小さくすることにより、さらに粉粒体の排出量を少なく制御でき、秤量器の計量精度と同等の精度での重量測定が可能となる。具体的には、秤量器の計量精度が１ｇである場合に、コーンバルブ１０の昇降動作速度やストロークを制御することにより、粉粒体を１ｇ単位で排出することが可能となる。

以上のように、コーンバルブ１０の昇降ストロークを複数段に設定することにより、最初の段階では、粉粒体を大量に排出し、コーンバルブ１０の昇降ストロークを適宜制御するため、確実な計量が迅速に行える。しかも、コーンバルブ１０の昇降動作と連動してシュート３０を変形させてシュートに粉粒体が付着し難いようにしているため、シュートを頻繁に洗浄する手間も軽減できる。

また、コーンバルブ１０を昇降運動させるジョギングモード運転の場合は、コーンバルブ１０の閉塞位置において、コーンバルブ１０で弁座５ｂを確実に閉塞する必要がある。このためには、コーンバルブ１０の中心と、シ−トリング５の弁座５ｂの開口中心とを合致させる必要がある。

仮に、コーンバルブ１０の中心と、シ−トリング５の弁座５ｂの開口中心とが若干ずれていた場合に、コーンバルブ１０の周面の一部が、弁座５ｂの一部と接触すると、弁座５ｂは、コーンバルブ１０をコイルスプリング１９の弾性力に抗して下方に押圧する。このとき、コーンバルブ１０側の嵌合凹部１１ｄが、係止部材１６から離間するため、コーンバルブ１０とバルブ支持軸２１との係合が解除され、コーンバルブ１０は、任意の方向の移動が許容される（特に、コーンバルブ１０の直径方向の移動が許容される）ため、コーンバルブ１０を、シ−トリング５の弁座５ｂに対して芯合せすることができる。この結果、コーンバルブ１０は、弁座５ｂに均等に密着することとなり、コーンバルブ１０の往復運動を高速にした場合であっても、コーンバルブ１０の開閉動作を確実に行え、粉粒体の排出精度を向上させることができる。

コーンバルブ１０が弁座５ｂから離間すると、コイルスプリング１９は、コーンバルブ１０を上方に付勢することから、バルブ本体１１の係合凹部１１ｄが、バルブ挿入部２２側の係止部材１６に、下方から係合する状態に復帰する。

次に、停止モード運転を行う場合について説明する。停止モード運転を行う場合にも、コーンバルブ１０の下降距離は任意に設定可能となっている。すなわち、最初、コーンバルブ１０の下降距離は大量排出モードに設定されている。そして、粉粒体を所定量排出する毎に、コーンバルブ１０を複数回に分けて上昇させる。かかる停止モード運転は、コーンバルブ１０を昇降運動させないため、ホッパー６およびシ−トリング５内の粉粒体が排出し難くなるおそれがある。かかる場合には、図１に仮想線で示すように、バイブレータ４８をコーンバルブ１０の下凹部１１ａ内に設けておいて、コーンバルブ１０を振動させることも可能である。このように、バイブレータ４８がコーンバルブ１０を振動させるため、シ−トリング５内の粉粒体を容易に排出することができる。

シ−トリング５、シュート３０およびアーム４６が金属製である場合には、その金属粉が粉粒体に混入するおそれがあるが、本実施形態は、シ−トリング５およびシュート３０をシリコンゴム等の樹脂材から構成し、アーム４６にシリコンカバー４７を被覆しているため、これら構成部品の金属粉が粉粒体に混入するおそれもない。

図１０〜図１２は、本発明の他の実施形態を示す。なお、前記実施形態と共通する部材には、同一の符号を付し、それぞれの説明は省略するとともに、本実施形態の特徴について説明する。

本実施形態のコーンバルブ１０は、周面の傾斜角度が複数段に形成されている。すなわち、図１２に示すように、下部側の傾斜角度（コーンバルブ１０中心に対する角度）α１が、上部側の傾斜角度α２よりも小さく設定されている。粉粒体を大量に排出する場合には、コーンバルブ１０の下降距離が大きくなり、コーンバルブ１０の上部側の傾斜角度α２の周面と弁座５ｂとの間を粉粒体が流れる。

粉粒体の排出を少量に調整する場合に、図１１に仮想線で示すように、コーンバルブ１０が上昇して弁座５ｂに近付くと、粉粒体は、傾斜角度α１の周面と、弁座５ｂとの間を通過することとなる。この傾斜角度α１である下部側周面の長さＬ１の範囲内でジョギング運転を行う際には、コーンバルブ１０と弁座５ｂとの間隔の変化量を小さくできる。すなわち、コーンバルブ１０の昇降ストロークを５ｍｍに設定した場合に、傾斜角度α１の周面は、傾斜角度α２の周面に比し、弁座５ｂとの間隔の変化量が小さくなる。このため、粉粒体の排出量の精度が更に向上し微調整が確実に行える。

本発明は、前記実施形態に限定されることはない。例えば、シュート３０は、周壁をジャバラ状に形成し、上下に伸縮する構成であってもよい。

また、サイロ等のように材料排出装置１と離れた遠隔地から粉粒体を搬送する場合には、図１０および図１１に示すように、ホッパー６に代えて搬送用シュート２７を架台２に接続することも可能である。この搬送用シュート２７内には、シリコンゴム等の合成樹脂から可撓性を有する内側シュート２７ａが設けられている。また、搬送用シュート２７には、バイブレータ２８が設けられており、このバイブレータ２８が内側シュート２７ａを振動させる構成である。従って、バイブレータ２８が内側シュート２７ａを振動させるため、粉粒体を内側シュート２７ａ内で滞留することなく、シ−トリング５に確実に搬送することができる。

１ 材料排出装置
２ 架台
５ 排出部（シ−トリング）
５ｂ 弁座
６ ホッパー
１０ バルブ（コーンバルブ）
１１ バルブ本体
１２ 上部材
１１ｄ 嵌合凹部（係合手段）
１６ 係止部材（被係合手段）
１９ コイルスプリング（弾性手段）
２０ バルブ支持手段
３０ シュート
４０ バルブ昇降装置
４５ サーボモータ

Claims (4)

1. 粉粒体排出部に設けられた弁座を開閉するバルブと、弁座を閉塞する上昇位置と弁座を開放する下降位置とに前記バルブを昇降させるバルブ昇降装置と、前記バルブよりも下方に配置したシュートとを備え、前記バルブの開放時に、シュートを介して粉粒体排出部から粉粒体を排出するようにした粉粒体排出装置において、
   前記バルブ昇降装置と前記バルブとをバルブ支持手段で連結し、
   前記シュートが可撓性を有する材料から構成され、該シュートの上下部を不動とするとともに、シュートの周壁を前記バルブ支持手段で保持し、
   前記バルブ昇降装置が、前記バルブ支持手段を介して前記バルブを昇降させる際に、前記バルブ支持手段がシュートの周壁を上下方向に往復動させることを特徴とする粉粒体排出装置。
2. 前記請求項１に記載の粉粒体排出装置において、前記バルブが円錐状のコーンバルブからなり、前記バルブ支持手段は、前記シュートの周壁内外に挿通されるアームと、前記シュートの周壁に外嵌される環状の保持部材と、前記コーンバルブを下方から支持するバルブ支持軸とを備えていることを特徴とする粉粒体排出装置。
3. 前記請求項２に記載の粉粒体排出装置において、前記コーンバルブが前記弁座を閉塞する際に、前記弁座に対して前記コーンバルブの芯合せをする芯合せ機構が設けられたことを特徴とする粉粒体排出装置。
4. 前記請求項３に記載の粉粒体排出装置において、前記芯合せ機構は、前記コーンバルブ側に設けられた係合手段と、前記バルブ支持手段側に設けられ且つ前記係合手段が係脱自在に係合する被係合手段と、前記係合手段と被係合手段とを係合する方向に付勢する弾性手段とからなり、
   前記コーンバルブが前記弁座を閉塞する際に、前記コーンバルブの前記バルブ支持手段に対する移動を許容すべく、前記係合手段と前記被係合手段との係合が解除され、前記コーンバルブが前記弁座から離間した際に、前記係合手段と前記被係合手段との係合を復帰させることを特徴とする粉粒体排出装置。

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