JPH0718633Y2 - 粉粒体の払出し装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、鉄鉱石などの鉱石または金属片からなる粉
粒体の、容器から容器への供給あるいは排出を制御する
払出し装置に関するものである。

［従来の技術］ たとえば製鉄所においては、鉄鉱石など多くの粉粒体が
原料として取り扱われている。とくに、近年になって注
目され始めた直接還元製鉄プロセスを採用する場合に
は、鉄鉱石が固体（粉粒体）のまま還元されるので、原
料のみならず生産物までもが粉粒体として扱われる。ま
たこういった粉粒体は、製鉄プロセスにおける省エネル
ギーの観点から、高温度状態で次工程に供給されること
も多くなっている。

粉粒体は、水平方向にはコンベアなどで搬送されるが、
鉛直（あるいは斜め）方向に、ある容器からその下方の
他の容器へ供給したり排出したりするためには、従来、
下記の払出し手段が用いられている。すなわち、 ロータリバルブ：円筒状の部分をもつケーシング内に
ベーン（羽根）を設け、ベーンを回転させることにより
粉粒体を払い出すもの。

振動フィーダ：密閉したケーシング内に振動トラフを
設け、これを振動させて粉粒体を払い出すもの。

Ｌバルブ：粉粒体受入れ口と払出し口との間に水平管
部を設け、粉粒体を、いったん水平管部に堆積させたう
え、払出し口に向けて間欠的に吹き込むガスの作用で払
い出すもの。

−などである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記した払出し手段は、いずれも、粉粒体の通過する閉
空間内に動作部分（ベーン、振動トラフ）または機能部
品（ガス吹込みノズル）が配備されていることから、共
通してつぎの課題が存在する。すなわち、動作部分や機
能部品が粉粒体に接触するこにより摩耗して装置の寿命
が短いこと、また、これらの保守・点検が難しいことで
ある。

さらに個々の手段については、 （ロータリバルブ）：粉粒体がベーンとケーシングと
の間にかみ込まれて圧壊するほか、粉粒体が固いときに
はベーンが破損したり回転不能になったりすることもあ
る。構造が複雑で、高価である。ベーンを冷却構造にし
にくいので、高温（300℃程度以上）の粉粒体を払い出
すのには不向きである。

（振動フィーダ）：トラフを内装する大きなケーシン
グが必要で、装置がかさばる。とくに、内部の圧力が高
い場合には堅牢なケーシングが必要となって重量が増す
うえ、高価になる。トラフのほか、これを支持して振動
させる部材などを冷却しにくいので、やはり高温の粉粒
体には不向きである。

（Ｌバルブ）：ガスを使用するため運転費が高い。ガ
スの吹込みをコントロールする弁（電磁弁など）は、高
頻度で機械的に開閉するため寿命が短い。

−などの不都合がある。

［考案の目的］ この考案は上記の課題を解決するためになされたもの
で、鉄鉱石などの粉粒体を主として下方へ払い出す装置
であって、粉粒体の通過する閉空間内には通過管壁以外
に摩耗・消耗部品がなく、したがって長寿命かつ保守・
点検が容易であるうえ、粉粒体の払出しがスムーズで、
しかも冷却または耐熱構造にも構成しやすい、小型・軽
量・低コストな粉粒体の払出し装置を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためのこの考案の払出し装置は、
粉粒体通過管内に適宜に磁場磁界）をかける磁場発生手
段を、その通過管の外側に配備している。上記の磁場発
生手段としては、たとえば永久磁石を通過管に対し接離
可能に配備したり、通過管付近にコイルを設置してこれ
に流す電流を制御したりすればよい。さらに、通過管内
にはその管壁以外に粉粒体と接触する部品を設けず、か
つ、磁場発生手段を配備した部分で通過管に粉粒体流れ
に対して抵抗を及ぼす屈曲部を設けている。

また、請求項２に記載したように、上記通過管の屈曲部
に、自然状態では上記粉粒体が落下する勾配の傾斜を付
けるのもよい。

あるいは請求項３のように、上記通過管の屈曲部に、自
然状態では上記粉粒体が堆積する勾配の傾斜を付けるの
もよい。

［作用］ この考案の払出し装置は、粉粒体が通る通過管内に適宜
に磁場をかけることにより粉粒体の供給・排出を制御す
る。したがって、磁場の作用で特定方向に力を受ける性
質を有する粉粒体、つまり鉱石や金属片などを払い出す
のに使用できる。すなわち、上記した磁場発生手段によ
って通過管内に磁場をかけたりやめたり、あるいは磁場
の強さを変更したりすれば、上記種類の粉粒体は、重力
など定常的な力のほか、磁場の作用で生じる上記の力を
受けて通過管内で移動・停止させられることにより、供
給・排出を制御されて払い出される。このように磁場発
生手段は、粉粒体通過管の外側にあって直に粉粒体を操
るので、通過管の内部に動作部分や機能部品などを必要
としない。

この装置における粉粒体通過管内には、上記の部品等を
はじめ、その管壁以外に粉粒体と接触する部品が一切存
在しないので、摩耗や保守・点検等に関する前述の不都
合が発生しない。また、通過管のうち磁場発生手段を配
備した部分に上記のとおり屈曲部を設けているので、磁
力の強さがわずかで足り、磁場発生手段が小規模化なも
のですむ。

請求項２に記載した払出し装置においては、磁場をかけ
ない自然状態では粉粒体が傾斜部分を落下して払い出さ
れるが、この傾斜部分における下面（または下方側面）
の外側に配備した磁場発生手段によって内部に磁場をか
ければ、粉粒体の一部がこの部分の下面側に引き付けら
れて付着し、これより上方の粉粒体をせき止めて、払出
しが停止される。また、磁場の強さを上記の中間程度に
保てば、連続的に適当量の粉粒体を払い出すことができ
る。

請求項３に記載の払出し装置においては、磁場をかけな
い自然状態では粉粒体が傾斜部分に安息角をなして堆積
し落下しないが、この傾斜部分における上面（または上
方側面）の外側に配備した磁場発生手段によって内部に
磁場をかければ、粉粒体の一部がこの部分の上面側に引
き付けられ、安息角を外れた位置に付着するので、つぎ
に磁場を解いたときに一定量が落下する。粉粒体は、上
記を繰り返すことによって払い出され、繰り返しを止め
ることにより停止する。

［実施例］ 第１図は、この考案の粉粒体の払出し装置に関する第１
実施例を示すものである。

図のように、粉粒体を貯留する上ホッパ１と、これより
粉粒体を受け入れて秤量したのち排出する下ホッパ２と
が、粉粒体通過管11で接続され、その途中に払出し装置
10が設けられている。下ホッパ２は下部にゲートバルブ
2cを備えるほか、受け入れた粉粒体の重量（自身の重量
を含む）を、上ホッパ１など他の部分とは区別して正確
に秤量できるよう、上下に伸縮継手2a、2dを有したうえ
秤量器2b上に支持されている。また、上ホッパ１と下ホ
ッパ２の内部の気圧差をなくして粉粒体の吹上げ・吹下
げを防止するために、両ホッパ１、２の上部は開閉弁3a
を介装した均圧管３で連通されている。なおこの実施例
では、粉粒体として、鉄鉱石が流動層式還元炉（図示せ
ず）により中間段階（Fe₃O₄またはFeO）まで還元された
部分還元鉄を取り扱っている。

払出し装置10は、鉄心12bにコイル12aを巻き、コイル12
aに直流電源（図示せず）を接続して磁場発生手段12
（いわゆる電磁石）としたうえ、これを上記の粉粒体通
過管11の外側２箇所に配備したものである。コイル12a
に流す電流を制御するため、上記電源との間に調節器17
を介装したが、この調節器17には、秤量器2bから出力さ
れる信号（下ホッパ２の重量に関する信号）を、変換器
16を通して入力させている。

この払出し装置10は、上ホッパ１から下ホッパ２への粉
粒体の供給をつぎのようにして制御する。磁場発生手段
12のコイル12aに電流を流せば、鉄心12bおよび通過管11
の内部を磁束が通って通過管11内に磁場が生じるが、磁
性体である粉粒体（部分還元鉄）はこの磁場において磁
気誘導により磁化され、通過管11の内壁に引き付けられ
て付着する。コイル12aの電流を増加すれば、これに応
じて磁場の強さが増すことにより、通過管11の内壁に付
着する粉粒体の量およびその付着力が強くなって、上方
にある粉粒体の重量を支えるようになる。つまり、調節
器17を介してコイル12aに十分な電流を流せば、上ホッ
パ１から下ホッパ２への粉粒体の供給を停止することが
できる。一方、コイル12aの電流をゼロにすれば、磁場
発生手段12を設けないのと同様に粉粒体は通過管11内を
重力落下する。また、これらの中間の適当な値の電流を
流せば、粉粒体は適度な割合で落下するようになる。

そしてこの実施例では、払出し装置10による払出し量、
つまり上ホッパ１から下ホッパ２へ落下して供給される
単位時間あたりの粉粒体の流量を、下ホッパ２に移され
た粉粒体の量に基づいて自動制御している。すなわち、
下ホッパ２が保有する粉粒体の重量が、秤量器2bによっ
て測定され変換器16を経て調節器17に入力されると、こ
れに応じて調節器17がコイル12aへの電流を調節するこ
とにより払出し量を制御する。下ホッパ２の粉粒体重量
に応じた適切な電流値を調節器17にあらかじめ設定して
おけば、たとえば、下ホッパ２内に粉粒体がごく少ない
ときにはコイル12aへの電流をゼロにして上ホッパ１か
らの払出し量を最大にし、下ホッパ２内の粉粒体が規定
量に近くなれば相当の電流を流して払出し量を絞った
り、払出しを止めたりする制御が行われる。ただしこの
実施例では、後述する第２・第３の実施例とは異なり通
過管11が鉛直の直管で、磁力による付着作用のみによっ
て粉粒体の重量を支えることから、強い磁場が必要で、
そのために磁場発生手段12として大規模なものを要し、
またコイル12aには高電流が求められる。

つぎに、この考案の第２実施例を第２図に基づいて説明
する。同図は、ホッパなどの図示を省略しているが、上
記第１実施例と同様に配設された粉粒体（やはり還元
鉄）通過管21の一部を示すものである。通過管21に傾斜
部分（屈曲部）21aを設け、その下面外側に磁場発生手
段22を配備することにより、粉粒体の払出し装置20を構
成している。

磁場発生手段22としては、永久磁石22aをシリンダ22bの
伸縮端に取り付け、シリンダ22bの動作によって磁石22a
が傾斜部分21aの下面に接近・離間するよう配備した。
シリンダ22bの基部を保持するために、傾斜部分21aの下
方に続く粉粒体通過管21bの側壁にブラケット21cを固着
している。

また、傾斜部分21aの勾配については、自然状態で上方
の粉粒体が速やかに落下するよう、同図（Ａ）に示す角
度α、つまり傾斜部分21aの内側における両端屈曲部間
の共通接線の最大傾斜が、粉粒体の安息角を優に超える
ものとして形成している。したがって、シリンダ22bを
縮めて磁石22aを遠ざけている間は、図のように粉粒体
はかなりの勢い（大きな流量）で通過管21bへ排出され
る。

しかし、同図（Ｂ）のようにシリンダ22bを伸ばして磁
石22aを傾斜部分21aの下面に近づけ（あるいは当接さ
せ）れば、粉粒体は傾斜部分21a内で、前記実施例と同
様にこの磁石22aに近い側に引き付けられて付着し、こ
こで塊Ｌをなす。この塊Ｌが大きいと、それより上方の
粉粒体を図のようにせき止めて、粉粒体の排出を停止す
る。粉粒体の排出が停止される条件は、塊Ｌの外周と傾
斜部分21aの上の屈曲部を結ぶ線の勾配、つまり図の角
度α′が粉粒体の安息角を下まわることであり、塊Ｌが
傾斜部分21aを完全にふさぐ必要はない。

また、シリンダ22bの伸縮長さを調節して磁石22aを適当
量だけ傾斜部分21aから遠ざければ、同図（Ｃ）のよう
に小さな塊Ｍが形成されて粉粒体をわずかずつ排出する
ようになる。

この払出し装置20は、以上のようにして粉粒体の排出を
制御するが、前記第１実施例の払出し装置10に比べると
つぎの特長をもつ。すなわち、粉粒体の排出を停止する
際、上方にある粉粒体の重量の大部分が傾斜部分21aの
下面で受け止められて塊Ｌ（またはＭ）に作用する力が
小さいことから、粉粒体を引き付けておくための磁場発
生手段22として、小規模な（磁極強さの低い）ものが使
用できる。なお、磁場発生手段22（磁石22a）を傾斜部
分21aの最下面から多少は側方にずれた位置に配備して
も同じ作用をなすこと、またこの実施例の払出し装置20
においても電磁石式の磁場発生手段を配備できること
は、いうまでもない。磁場発生手段22を電磁石式にして
そのコイル部分を傾斜部分21aに近づけた状態（第２図
（Ｂ）の状態）とし、同手段22への電流を制御すること
によって、通過する粉粒体流量を制御することが可能で
ある。

続いて、この考案の第３実施例を、第３図および第４図
に基づいて説明する。第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は
還元鉄の貯蔵ホッパ６の底部に設けた粉粒体払出し装置
30を示し、第４図はこの装置30の作動態様に関するタイ
ムチャートである。

第３図に示すように払出し装置30は、ホッパ６の底部開
口に傾斜部分（屈曲部）31aを連設し、その上面外側
（上方側面の外側であってもよい）に磁場発生手段32を
配備したものである。磁場発生手段32としては、第１実
施例の場合と同様に鉄心と通電コイルとを備えた電磁石
を、ブラケット31bによって取り付けている。そして傾
斜部分31aは、その勾配を第２実施例のものよりも緩や
かにし、自然状態では粉粒体が同図（Ａ）のように安息
角βをなして堆積し、下方の粉粒体通過管31には至らな
いよう形成した。この図（Ａ）の状態は、たとえば第４
図の時刻ｔ（Ａ）におけるもので、磁場発生手段32には
電流を流していないときの状態を表している。

この払出し装置30において、磁場発生手段32に所定の電
流を流す（たとえば第４図の時刻ｔ（Ｂ））と、傾斜部
分31a内に上から磁場がかかり、第３図（Ｂ）に示すよ
うに粉粒体の一部がこの部分31aの上面に引き付けられ
て付着する。

続いてその電流をゼロにする（たとえば第４図の時刻ｔ
（Ｃ））と、磁場がなくなるので、上記で傾斜部分31a
の上面に付着した粉粒体が第３図（Ｃ）のように通過管
31内に落下し払い出される。

磁場発生手段32への通電・停止を繰り返せば粉粒体は間
欠的に払い出され、その繰り返しを止めることにより粉
粒体の払出しは停止される。この態様は第４図に示すと
おりであるが、上記の繰り返しを高頻度（毎分百サイク
ル程度）で行う場合には、連続払出しに匹敵するスムー
ズな払出しが実現される。なお、通電・停止のためのス
イッチング素子としてサイリスタを使用すれば、上記の
操作によって短寿命となる部品はない（つまり、電磁弁
などが必要な前述のＬバルブとはこの点でも異なる）。

この払出し装置30については、前記第１実施例の払出
し装置10に比べて、第２実施例と同じく磁場発生手段32
が小規模なものでよい、磁場発生手段32に何らかの故
障が起きたときや停電時など、非常の際に粉粒体の払出
しが自然に停止される、などの特長がある。

以上、３つの実施例を紹介したが、これらに限らず本考
案はつぎのように実施することもできる。

ａ）鉛直方向（下方）だけでなく、粉粒体通過管（前記
した傾斜部分以外の部分）が斜めになっている場合にも
当然に同じ作用をなす。また、第１および第２実施例の
ような払出し装置は、ガスを移送用媒体とする粉粒体の
気体移送管路にも適用でき、この場合は粉粒体の水平方
向への供給・排出を制御することもできる。

ｂ）高温の粉粒体を扱う場合には、装置を耐熱または水
冷構造にすることができる。これは、粉粒体通過管（傾
斜部分を含む）の内側に耐火材や断熱材を張り付ける
か、同通過管に通水路を形成することにより容易に実施
できる。また第２・第３実施例においては、傾斜部分の
内面に耐摩耗材を使用するのが有効である。

ｃ）粉粒体の払出し・停止を制御するためには、実施例
のように粉粒体の磁化作用を利用するのに限らず、電流
と磁場との相互作用に基づく電磁力を利用することもで
きる。すなわち、磁場発生手段により通過管（または
傾斜部分）内に磁場をかけるとともに、この内部に電極
を設けて粉粒体に電流を流すことにより、フレミングの
左手の法則に従う電磁力を粉粒体に作用させる、あるい
は、磁場発生手段を多相交流を流すなどして通過管内
に移動磁場を発生させ、これにより粉粒体に生じる誘導
電流と上記磁場とによって電磁力を作用させるもので、
リニアモータの原理を応用するのである。

いずれも、前記した実施例に多少の改変を施せば容易に
実施できるが、は第２および第３実施例の形式にしや
すく、は第１実施例の形式にて実施しやすい。これら
による場合には、粉粒体が磁性体でなくとも導電性をも
つものであれば有効なので、たとえば磁気変態点を超え
る高温度の鉄鉱石についてもその払出しを制御できる。

ｄ）粉粒体として、鉄鉱石やその還元鉄あるいは鉄片に
限らず、磁性または導電性を有する多種類の金属片や鉱
石を扱うことができる。

［考案の効果］ 本考案の粉粒体の払出し装置は、粉粒体が通過する閉空
間内に動作部分や機能部品などをいっさい設ける必要が
ないことから、つぎの効果をもたらす。

イ）構造がシンプルであって小型・軽量に構成できる。
また、払出し用にガスなどを必要としないので、設備費
のみなら運転費も低減される。

ロ）粉粒体の払出しがスムーズである。

ハ）上記の閉空間（通過管）内に摩耗する部品がないた
めに長寿命なうえ、保守・点検が容易である。

ニ）閉空間の密閉性にすぐれる。

ホ）構造がシンプルなので、通過管を冷却または耐熱構
造に構成して高温の粉粒体を扱うことも容易である。

ヘ）粉粒体通過管のうち磁場発生手段を配備した部分に
屈曲部を設けて粉粒体流れに抵抗を及ぼすようにしたの
で、磁力のみで粉粒体を停止させるよりも磁場発生手段
が小規模のもので足りる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの考案の実施例に関するもので、第１
図、第２図（（Ａ）〜（Ｃ））、第３図（（Ａ）〜
（Ｃ））はそれぞれ第１、第２、第３実施例における粉
粒体の払出し装置を示す縦断面図である。第４図は第３
実施例についての作動態様を示すタイムチャートであ
る。 10,20,30……払出し装置、11,21,21b,31……通過管、1
2,22,32……磁場発生手段、21a,31a……傾斜部分。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鉱石や金属片など、磁化される性質を有す
   る粉粒体の供給・排出を制御する払出し装置であって、 粉粒体通過管内に適宜に磁場をかける磁場発生手段を、
   その通過管の外側に配備するとともに、通過管内にはそ
   の管壁以外に粉粒体と接触する部品を設けず、かつ、磁
   場発生手段を配備した部分で通過管に、粉粒体流れに対
   して抵抗を及ぼす屈曲部を設けたことを特徴とする粉粒
   体の払出し装置。
2. 【請求項２】上記通過管の屈曲部に、自然状態では上記
   粉粒体が落下する勾配の傾斜を付けた請求項１に記載の
   粉粒体の払出し装置。
3. 【請求項３】上記通過管の屈曲部に、自然状態では上記
   粉粒体が堆積する勾配の傾斜を付けた請求項１に記載の
   粉粒体の払出し装置。