JPH0812075A

JPH0812075A - 空気輸送系に用いられる定風量調節装置

Info

Publication number: JPH0812075A
Application number: JP14302294A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kamiyama; 山佳久神
Original assignee: Nisshin Seifun Group Inc
Current assignee: Nisshin Seifun Group Inc
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-16
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JP3129604B2

Abstract

(57)【要約】【目的】安価で、定風量精度が高く、定風量域が広く、
多管式空気輸送系の各輸送用枝管の粉粒体ストックの流
量が変動しても、空気流量を所定比に保つことができ、
空気輸送バランスを崩すことなく安定した空気輸送をよ
り少ない風量、動力を使って行うことのできる定風量調
節装置を提供する。【構成】絞り部を有するベンチュリ型ハウジングと、こ
の絞り部付近に設置され、軸方向に移動可能な流量調節
部材と、この流量調節部材を空気流の上流方向へ付勢
し、付勢力と変位量との関係が非線形である付勢手段
と、さらに必要に応じて前記流量調整部材の基準位置を
設定するための位置調節手段とを有し、前記粉粒体の輸
送量に応じて設定された基準位置から、空気流の流速に
応じて前記流量調節部材を自動的に移動させることによ
り流量を一定の流量調節基準値に調整するよう構成する
ことにより、上記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多管式空気輸送系に用
いられる定風量調節装置に関し、特に、集合管空気輸送
系の各枝管（輸送管）の所定箇所に設けられる定風量調
節装置（定風量バルブ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】多管式空気輸送系は、多数の空気輸送管
（枝管）を有しているため、各輸送管において負荷変動
が発生した時、各輸送管の風量バランスがくずれてしま
うという問題を内在しているため、予め各輸送管の設定
風量は実際の定常空気輸送に必要な風量よりかなり大き
い風量に設定されていた。

【０００３】このため、本出願人は、負荷変動が生じて
も各輸送管の風量バランスを崩さず、設定風量を低く設
定でき、従って、風量および動力の節減が可能な多管式
空気輸送系を特公平１−３４９００号公報に、また、こ
のような空気輸送系を経済風速で運転するよう制御する
空気輸送方法を特公平１−１７９６７号公報に開示して
いる。

【０００４】ここに開示された多管式空気輸送系８０
は、例えば、図６に示すように、ファン１２と、フィル
タ１４と、主管（集合管）Ｌとから構成され、主管Ｌは
多数の枝管（輸送管）Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nに分岐
し、各枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nには、それぞれ定
風量調節装置（以下、定風量バルブと記述する。）
Ｖ₁、Ｖ₂、・・・、Ｖ_nと、サイクロンＣ₁、Ｃ₂、
・・・、Ｃ_nと、混合器Ｍ₁、Ｍ₂、・・・、Ｍ_nとが
設けられている。また、この多管式空気輸送系８０で
は、混合器Ｍ₁、Ｍ₂、・・・、Ｍ_nにより粉粒体が適
度に混合された空気は、ファン１２により各混合器
Ｍ₁、Ｍ₂、・・・、Ｍ_nから各枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・
・、Ｌ_n内に吸引され、サイクロンＣ₁、Ｃ₂、・・
・、Ｃ_nにより粉粒体が分離され、フィルタ１４により
除塵されて排気される。ここで、定風量バルブＶ ₁、・
・・、Ｖ_nは、定風量調節、即ち、各枝管における風量
を一定に保つ役目を果たすものである。

【０００５】図７に、このような多管式空気輸送系８０
の定風量バルブＶ₁、・・・、Ｖ_nとして用いられる、
本出願人の開示に係わる従来の定風量バルブの一例の模
式的断面図を示す。同図に示す定風量バルブ６０は、絞
り部６２を有するベンチュリ型ハウジング６４を有し、
ハウジング６４の絞り部付近には、流量調整部材である
コーン６６がハウジング６４の軸方向、即ち空気の流れ
方向に移動可能なように設置されている。また、コーン
６６には１個の線形な圧縮コイルばね７４が取り付けら
れ、空気流の上流方向（図中矢印と逆方向）へ付勢され
ている。なお、コーン６６の基準位置は、粉粒体の輸送
量に応じて、流量調整基準値（設定風量値）を調整する
ことができるように、風量設定手段６８を操作してシャ
フト７０を軸方向に移動させることにより調節可能とな
っている。ここで参照符号７２は、シャフト７０の先端
に固定され、圧縮コイルばね７４を受けるばね受けを表
す。

【０００６】定風量バルブ６０においては、コーン６６
は、前記流量調整基準値に応じた基準位置を中心として
ハウジング６４内の矢印で示すような空気流の風速が速
くなると、すなわち、空気の風圧が強まると、ばね７４
が圧縮されて下流方向（図中矢印方向）に実線で示すよ
うに移動し、コーン６６とハウジング６４との隙間を狭
くし、すなわち絞り部６２における流路の横断面積を減
少させて流れの抵抗を高め、風量を減ずる作用をする。
逆に、ハウジング６４内の風速が減じて風圧が弱まる
と、ばね７４は伸長してコーン６６を上流方向（図中矢
印と逆方向）に点線で示すように移動させ、ハウジング
６４との隙間を大きくし、すなわち絞り部６２における
流路の横断面積を増大させて流れの抵抗を弱め、風量を
増大する作用をする。

【０００７】このように、図７に示す定風量バルブ６０
は、図６に示す多管式空気輸送系８０において、各輸送
用枝管Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、・・・、Ｌ_nに定風量調節装
置Ｖ ₁、Ｖ₂、Ｖ₃、・・・、Ｖ_nとして設けられるこ
とにより、各輸送管の風量を各輸送用枝管毎に輸送され
る粉粒体の物性および輸送量に応じて設定された一定の
風量Ｑ₁、Ｑ₂、Ｑ₃、・・・、Ｑ_nとなるように自動
的に調節することができるものである。

【０００８】しかし、図７に示す従来の定風量バルブ６
０では、一定に自動調節することのできる定風量域（定
風量バルブの差圧範囲）が限られ、図８に示す定風量バ
ルブ特性のグラフのように、定風量域が５０〜３００ｍ
ｍＡｑ程度が限界であり、３００ｍｍＡｑ以上になると
著しく定風量精度が悪化する。粉粒体ストックの流量の
変動が激しい輸送ラインでは、定風量域が３００ｍｍＡ
ｑでは不足であるという問題があるが、定風量域を広げ
るためには、高圧側で、長時間、トラブルなく機能させ
るために耐久性を向上させる必要がある。また、定風量
精度は、設定風量値に対して±５％の範囲に納めるのが
好ましいが、同様に図８の従来の定風量バルブ６０の特
性のグラフに示すように、従来の定風量バルブ６０の定
風量精度は±１０％前後であり、風量がばらつき、従っ
て輸送が不安定になるという問題もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく種々の問題点をかえりみて、安価で、
定風量精度が高く、定風量域が広く、多管式空気輸送系
の各輸送用枝管の所定箇所に設けられて、各枝管の粉粒
体ストックの流量が変動しても、各枝管の空気流量を所
定比に保つことができ、各輸送用枝管の空気輸送バラン
スを崩すことなく安定した空気輸送をより少ない風量
で、従ってより小さい動力を使って行うことのできる空
気輸送系に用いられる定風量調節装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の問題点を解決するために、定風量調節装置の定風
量特性の改善、特に定風量域の拡大と定風量精度の向上
について詳細に検討し、研究を重ねた結果、定風量バル
ブの定風量特性は、コーン内のばねの特性、ベンチュリ
形状および通過した粉粒体の付着および耐久性の問題か
らコーンの形状と表面性状と構成材料等々に影響を受け
るが、このうち大きな影響因子はばねの特性であると考
察した。

【００１１】このため、本発明者らは、定風量バルブに
おいて、コーンの軸方向の変位を測定する変位変換器と
コーンにかかる荷重（風圧）を測定する荷重変換器とを
コーンに取り付けて、動作圧力範囲（コーン前後の差圧
範囲すなわち風量域）５０〜７００ｍｍＡｑ（水柱）に
亘って荷重（ｋｇｆ）と変位（ｍｍ）とを測定し、図３
（ａ）に示すようにプロットした結果、コーンにかかる
荷重（ｋｇｆ）とコーンの変位量（ｍｍ）は、線形では
なく、非線形性をもつことを知見した。この知見に基づ
いて、定風量バルブが５０〜７００ｍｍＡｑの動作範囲
で高い定風量精度を得るためには、定風量バルブに図３
（ａ）に示す荷重−変位の非線形特性を示す圧縮ばねを
用いればよく、この非線形ばね特性は、長さの異なる３
本の圧縮ばねを組み合わせることによって近似すること
ができ、もしくは、１本の非線形圧縮ばねによって近似
できることを知見し、本発明に至ったものである。

【００１２】すなわち、本発明は、主管に連通する多数
の枝管に空気を流して粉粒体を輸送する系において、各
枝管の所定箇所に設けられ、前記各枝管の空気流量を所
定比に保つように制御する定風量調節装置であって、絞
り部を有するベンチュリ型ハウジングと、このハウジン
グ内の前記絞り部付近に設置されハウジング軸方向に移
動可能な流量調節部材と、この流量調節部材を空気流の
上流方向へ付勢し、付勢力と変位量との関係が非線形で
ある付勢手段とを有し、この付勢手段により、前記流量
調節部材を基準位置から、空気流の流速に応じて自動的
に移動させ、流路の横断面積を増減することにより空気
流量を一定に調整するよう構成したことを特徴とする空
気輸送系に用いられる定風量調節装置を提供するもので
ある。

【００１３】また、前記付勢手段が、長さの異なる少な
くとも２個の圧縮ばねよりなるのが好ましい。さらに、
前記付勢手段が、非線形ばね定数を持つ１個の圧縮ばね
よりなるのが好ましい。また、前記流量調節部材の基準
位置を粉粒体の設定輸送量に応じた基準値とするために
移動可能にするのが好ましい。

【００１４】

【発明の作用】本発明の空気輸送系に用いられる定風量
調節装置（定風量バルブ）は、ファンによる吸引によっ
て空気と適度に混合された粉粒体とが、集合主管から分
岐する各枝管内を輸送される空気輸送系において、各枝
管の、粉粒体が分離されるサイクロンの出口側に設けら
れ、予め設定された空気流の風速の基準値より各枝管を
流れる空気流の風速が速くなると風量を減少させ、一
方、この基準値より各枝管を流れる空気流の風速が遅く
なると風量を増大させることにより、ある定風量域にお
いて各枝管における風量を常に一定に保つように作用す
るものであるが、ベンチュリ型ハウジング内の絞り部付
近において軸方向に移動してハウジング内を流れる空気
の流量（風量）を調節する流量調節部材（コーン）の移
動量を、この流量調節部材を空気流の上流方向へ付勢
し、この流量調節部材の受ける風速（風圧）に応じて調
節する付勢手段（圧縮ばね）の付勢力と変位量との関係
を、例えば互いに長さの異なる少なくとも２個の圧縮ば
ねを用いてもしくは１個の非線形圧縮ばねを用いて非線
形として、広い定風量域、すなわち風圧（動作圧力）範
囲に亘って定風量にすることができるものである。

【００１５】従って、本発明の空気輸送系に用いられる
定風量調節装置によれば、各枝管において風量を一定に
保つことができるのは勿論、安価に、定風量域を広くで
き、かつ、定風量精度を向上させることが可能である。
つまり、本発明の空気輸送系に用いられる定風量調節装
置によれば、各輸送管の粉粒体の流量の変動が激しい輸
送ラインにおいても、各輸送管の風量バランスを崩すこ
とは極めて少なく、その輸送量がばらつくことも極めて
少ない。その結果、本発明の定風量調節装置によれば、
各輸送管（枝管）の粉粒体の流量の変動が激しい空気輸
送系に用いても、各枝管の設定風速をより低い経済風速
に設定でき、従って、空気輸送系をより小さい動力で運
転することが可能となり、輸送コストの低減を用いるこ
とができる。

【００１６】

【実施例】本発明の空気輸送系に用いられる定風量調節
装置を、添付の図面に示す小麦製粉工程に使用した実施
例に基づいて以下に詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の空気輸送系に用いられる
定風量調節装置（以下、定風量バルブという）の一実施
例の断面模式図を示す。図２は、本発明の定風量バルブ
が用いられる空気輸送系の一実施例の模式的系統図であ
る。図１に示す本発明の定風量バルブ２０の説明に先立
って、これが用いられる空気輸送系１０について図２を
参照して説明する。

【００１８】図２に示すように、本発明の定風量バルブ
２０が用いられる空気輸送系１０は、主管Ｌと、主管Ｌ
内の流体（空気）を吸引するファン１２と、ファン１２
の下流に設けられるバグフィルタ１４と、主管Ｌのファ
ン１２の直前に設けられるメインバルブ１６と、主管Ｌ
から分岐する多数の枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nと、
枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nに設けられる本発明の定
風量バルブ（２０）Ｖ _C1、Ｖ_C2、・・・、Ｖ_Cnと、サイ
クロンＣ₁、Ｃ₂、・・・、Ｃ_nと、サイクロンＣ₁、
Ｃ₂、・・・、Ｃ_nの下部に設けられるロータリバルブ
ＲＶ₁、ＲＶ₂、・・・、ＲＶ_nと、混入部Ｍ₁、
Ｍ₂、・・・、Ｍ_nと、混入部Ｍ₁、Ｍ₂、・・・、Ｍ
_nに粉粒体を粉砕し、供給するロール型粉砕機（ロール
ミル）ＲＭ₁、ＲＭ₂、・・・、ＲＭ_nとを有する。各
枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nのうちのサイクロン
Ｃ₁、Ｃ₂、・・・、Ｃ_nと混入部Ｍ₁、Ｍ₂、・・
・、Ｍ_nとの間は、ロールミルＲＭ₁、ＲＭ₂、・・
・、ＲＭ_nによって粉砕された粉粒体の輸送管ＴＬ₁、
ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nを構成する。混入部Ｍ₁、
Ｍ₂、・・・、Ｍ_nでは外部からの空気吸入口Ｉ₁、Ｉ
₂・・・、Ｉ_nからの外気とロールミルＲＭ₁、Ｒ
Ｍ₂、・・・、ＲＭ_nからの空気とともに粉砕物を輸送
管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nに混入する。

【００１９】このような空気輸送系１０においては、１
つのファン１２によって各枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ
_nの空気吸入口Ｉ₁、Ｉ₂・・・、Ｉ_nから空気が吸引
され、混入部Ｍ₁、Ｍ₂、・・・、Ｍ_nによってロール
ミルＲＭ₁、ＲＭ₂、・・・、ＲＭ_nから供給される粉
粒体をその種類、特性および量に応じて適度な混合比に
混合し、空気輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_n内
を空気輸送する。輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ
_n内を空気輸送される粉粒体は、サイクロンＣ ₁、
Ｃ₂、・・・、Ｃ_nにおいて輸送用吸引空気と分離さ
れ、ロータリバルブＲＶ₁、ＲＶ₂、・・・、ＲＶ_nを
通って図示しないがシフター等の下流側の機器へ供給さ
れる。

【００２０】一方、サイクロンＣ₁、Ｃ₂、・・・、Ｃ
_nで粉粒体と分離された吸引空気は、本発明の定風量バ
ルブＶ_C1、Ｖ_C2、・・・、Ｖ_Cnを通過後、主管（集合
管）Ｌに合流し、メインバルブ１６を通り、ファン１２
を通過後、バグフィルタ１４でサイクロンＣ₁、Ｃ₂、
・・・、Ｃ_nで完全に分離できなかった粉粒体などを除
塵された後、大気中に排気される。ここで、定風量バル
ブＶ_C1、Ｖ_C2、・・・、Ｖ_Cnとしては、図１に示す定風
量バルブ２０が用いられ、図２に示すように粉粒体を空
気輸送するロールミルＲＭ ₁、ＲＭ₂、・・・、ＲＭ_n
下の多管式（多管系吸引式）空気輸送系１０の各空気輸
送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nを構成する枝管Ｌ
₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nの途中に取り付けられ、各空気
輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nにおける粉粒体
の輸送変動があっても各空気輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・
・・、ＴＬ_nの輸送バランスを保つように各枝管Ｌ₁、
Ｌ₂、・・・、Ｌ_nの風量をそれぞれ設定された風量値
に一定に保つためのものである。

【００２１】もともと、図２に示すような多管式空気輸
送系１０は、定風量バルブＶ_C1、Ｖ _C2、・・・、Ｖ_Cnが
ないと、多管系であるため、各輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、
・・・、ＴＬ_nにおいて、各管において負荷変動が発生
したとき、各輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_n、
すなわち各枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_nの風量バラン
スが崩れ、例えば、ある輸送管の輸送量が増加すれば、
抵抗が増えるため空気が他の輸送管へ逃げてしまい、そ
の輸送管の風量は減少し、強く吸引してほしい輸送管は
吸引されなくなってしまう。これがひどくなると、チョ
ークが発生し、系全体の運転ができなくなり、大故障に
つながるため、定風量バルブを用いない場合には、この
チョークを防止するため、各輸送枝管Ｌ₁、Ｌ₂、・・
・、Ｌ_nの風量はかなり余裕を見込んで大きめに設定す
る必要があり、ファンの所要動力も大きくする必要があ
ったことは前述した通りである。

【００２２】また、このような空気輸送系１０で各輸送
管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nの負荷変動をなくす
ことは通常不可能である。運転のスタート時や挽砕原料
の切換時などに不可避的に生じる負荷変動があっても、
各輸送管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nの風量バラン
スを崩さないように定風量バルブＶ_C1、Ｖ_C2、・・・、
Ｖ_Cnを用いることは、定風量バルブの圧損を生じさせて
もチョークなどを防止することはもちろん、各輸送管Ｔ
Ｌ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_nの所要風量、ひいてはフ
ァンの所要風量、所要動力を減らす上で必要なことであ
る。また、所要風量の節減は、輸送系（輸送管ＴＬ₁、
ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_n、サイクロンＣ ₁、Ｃ₂、・・
・、Ｃ_n、バグフィルタ１４）の圧損の低減にもつなが
るため、大幅な混合比の増加や所要動力の節減にもなっ
ている。

【００２３】定風量バルブＶ_C1、Ｖ_C2、・・・、Ｖ_Cnは
以上のような機能を有するもので、図２に示す空気輸送
系１０などのような多管系吸引式空気輸送系に適用され
るものであるが、適用される空気輸送系は図示例に限定
されず、多管系であれば、どのような空気輸送系にも適
用可能なものである。図２に示す空気輸送系１０の定風
量バルブＶ_C1、Ｖ_C2、・・・、Ｖ_Cnとして適用される本
発明の定風量バルブ２０の一実施例の具体的構造を図１
に示す。

【００２４】同図に示すように、定風量バルブ２０は、
直円管部２１とベンチュリ管よりなる絞り部２２とを有
するベンチュリ型ハウジング２４と、このハウジング２
４内の絞り部（ベンチュリ部）２２付近に配置される流
量調節部材であるコーン２６と、コーン２６内に配置さ
れ、コーン２６の受ける風圧に抗してコーン２６を上流
側に付勢する付勢手段２７と、空気流量を空気輸送され
る粉粒体の輸送量に応じた空気流量、すなわち流量調節
基準値に設定するために、コーン２６の基準位置を流量
調節基準値（設定定風量値）に対応する位置に設定する
定風量設定器２８を有する。

【００２５】ハウジング２４は、ベンチュリ管よりなる
絞り部２２側の端部が枝管の下流側（吸引源側）に接続
され、他方の直管部２１側の端部が枝管の上流側（空気
輸送管側、すなわちサイクロン側）に接続されるよう
に、両端部にフランジ２４ａおよび２４ｂが設けられて
いる。絞り部２２は、ベンチュリ管から構成され、後述
するコーン２６の形状およびコーン２６の移動量（スト
ローク）に応じて適切な形状および長さ（寸法）を適宜
選定すればよい。

【００２６】ここで、コーン２６は、例えばアルミニウ
ム製であって、風圧を受ける前部が球面状、後部がコー
ン（円錐）面状をなし、前部中央には開口を有し、この
開口に樹脂ベアリングを介して挿通されるシャフト３０
によってハウジング２４の軸方向（以下、単に軸方向と
いう）に移動可能に支持される。シャフト３０の先端に
はばね受け３２が固定され、コーン２６の内部において
このばね受け３２とコーン前面中央のばね支持部３３と
の間に付勢手段２７が配置される。付勢手段２７は、互
いに長さの異なる３種類のコイル状圧縮ばね３４、３６
および３８からなり、これらの圧縮ばね３４、３６、３
８は、いずれもばね支持部３３に取り付けられている。
なお、これらの圧縮コイルばねのうちの最長の圧縮コイ
ルばね３４はその他方の端部がばね受け３２に係合され
ている。

【００２７】コーン２６を移動可能に支持するシャフト
３０は、ハウジング２４の直管部２１内に固定されるシ
ャフト支持金具２３ａおよび２３ｂによってハウジング
２４の中心部にその軸方向に移動可能に支持される。シ
ャフト３０の途中には垂直に突出するシャフトピン２９
が取り付けられている。

【００２８】定風量設定器２８は、本発明の定風量調節
装置２０が調節すべき一定の空気流量（定風量）、すな
わち流量調節基準値を設定するためのもので、本発明の
定風量設定手段を構成するものであって、ハウジング２
４の直管部２１に設けられ、シャフト３０の軸方向の位
置、すなわち、ベンチュリ部２２におけるコーン２６
（のハウジング２４の軸方向）の基準位置を調節し、設
定する位置調節手段として機能する。このような定風量
設定器２８は、直管部２１の外周に固定されるケーシン
グ４０と、ケーシング４０の軸方向の両端部の支柱４２
ａ、４２ｂに回転可能に支持されるボールねじ４４と、
ボールねじ４４の一端に取り付けられた風量設定ダイヤ
ル４６と、ボールねじ４４とその軸方向の中間位置に螺
合する移動ナット４８と、この移動ナット４８に固定さ
れ、垂直に突出するピン４９と、ハウジング２４の主管
部２１に固定されたケーシング４０の底板４１に設けら
れた支点ピン４３に回動可能に係合し、その両端部がＵ
字状の凹部を有し、この凹部によってシャフト３０のシ
ャフトピン２９とボールねじ４４の突出ピン４９とに係
合するダイヤルフレーム５０とを有する。

【００２９】定風量設定器２８においては、本発明の定
風量バルブ２０が用いられる多管式空気輸送系の空気輸
送管を輸送される粉粒体の種類および量に応じて決定さ
れる設定空気流量（風量）を示す目盛まで風量設定ダイ
ヤル４６が回転される。風量設定ダイヤル４６の回転に
よってボールねじ４４が回転し、ボールねじ４４に螺合
する移動ナット４８が軸方向に移動する。移動ナット４
８の移動によって移動ナット４８に固定されたピン４９
にその一端が係合するダイヤルフレーム５０がその支点
ピン４３を中心に回動し、ダイヤルフレーム５０の他端
と係合するシャフトピン２９が固定されたシャフト３０
をその軸方向に移動させ、シャフト３０の先端に移動可
能に係合されたコーン２６を設定風量に応じた所定基準
位置まで移動させる。

【００３０】こうして、コーン２６が設定風量に応じた
基準位置に設定され、この基準位置を中心にしてコーン
２６はその受ける風圧に応じて軸方向に移動し、ハウジ
ング２４のベンチュリ部２２の内壁とコーン２６との間
の隙間が適切に調整され、この隙間を通過する風量が風
圧の変動にかかわらず一定（定風量）に維持される。す
なわち、シャフト３０が風量設定器２８によって設定す
べき定風量値に応じた所定基準位置に設定されると、コ
ーン２６は、ベンチュリ部２２内において風圧を受けて
いない状態における設定基準位置に配置される。

【００３１】ここで、コーン２６が風圧を受けていない
状態では、ばね３４、３６、３８は伸びた状態で配置さ
れているが、コーン２６が風圧を受けると、その圧力に
応じてまず、圧縮ばね３４が収縮し、コーン２６は図中
矢印方向（右方向）に移動し、コーン２６とベンチュリ
部２２におけるハウジング２４の内壁との間の隙間を狭
ばめ、予め設定された所定風量の通過が可能な位置まで
コーン２６は移動することになる。さらに、コーン２６
の受ける風圧が強まると、ばね３４が収縮し、ばね３６
の先端がばね受け３２に当接し、コーン２６の受ける風
圧を２本のばね３４および３６で受け、さらに風圧が強
まると、ばね３４および３６が収縮し、ばね３８の先端
がばね受け３２に当接し、コーン２６の受ける風圧を３
本のばね３４、３６および３８で受け、通過風量を前述
した所定値とする位置までコーン２６は移動する。こう
してコーン２６は風圧に応じて自動的に移動し、空気流
量（風量）の通過を一定に調節する。

【００３２】ところで前述したように、本発明者らの研
究によれば、図１に示すある寸法の定風量バルブ１０に
おいてはコーン２６が受ける風圧（荷重）とコーン２６
の変位置との関係は図３（ａ）にドットで示すようにな
ることが判明した。コーン２６が受ける荷重は荷重変換
器、変位置は変位変換器によって計測した。計測は動作
圧力範囲、すなわち、風量域５０〜７００ｍｍＡｑの範
囲で行った。

【００３３】さらに、本発明者らは、定風量バルブを図
４に示すようにモデル化して理論解析し、図３（ｂ）に
示す変位−荷重特性曲線を得、上記知見が正しいことを
裏付けた。なお、理論解析においては、図４に示すよう
にコーンを球形として、コーンにかかる力およびコーン
の自重と、圧力および摩擦力とが釣り合っており、下記
式が成り立つとした。

【００３４】

【数１】

【００３５】ここで、Ｆはコーンにかかる力、Ｐ₁はコ
ーン下部（上流側）圧力、Ｐ₃はコーン上部（下流側）
圧力、Ｄ_fはコーン最大径、Ａ_fはコーンの中心断面積
（πＤ_f ²／４）、Ｆ_fはコーン単位長さ当りにかかる
摩擦力、Ｆ_sは空気がコーンとベンチュリの隙間に流入
する際に生ずる力、ｍはコーンの重さ、ｇは重力加速
度、Ｑは風量（空気流量）、Ａはコーンとベンチュリの
隙間の面積（πＨ（Ｄ_f＋Ｈ）、Ｈ：隙間の間隔）、γ
は空気の密度である。

【００３６】このような理論解析によって裏付けられた
定風量バルブ２０の付勢手段（圧縮ばね）２７に必要な
非線型ばね特性を図示例においては、図３（ａ）に実線
で示すような非線型ばね特性を線型ばね定数Ｋ１，Ｋ
２，Ｋ３を持つ３本の線型ばね３４、３６および３８を
組み合わせることによって実現している。このように定
風量バルブ２０に３本の圧縮ばね３４、３６、３８を組
み合わせることにより可変ばね定数を持つ付勢手段２７
を持つコーン２６を用いることにより、例えば図２に示
す空気輸送系１０の輸送管ＴＬ₁，・・・ＴＬ_nの負荷
変動に起因するコーン２６への風圧（負荷）の変動が生
じても、それに応じてコーン２６とベンチュリ部２２と
の間の隙間を適切に自動調節するので、定風量バルブ２
０を通過する風量を３０〜７００ｍｍＡｑの広い風量域
において、それぞれ設定された値に一定に保つことがで
きる。従って、このようなばね特性を持つ付勢手段２７
を備えることにより、最良の定風量特性、すなわち、広
い定風量域および高い定風量精度を持つ定風量バルブ２
０とすることができる。

【００３７】ここで、図３（ａ）において、（Ａ）に示
す荷重範囲では、圧縮ばね３４のみによりコーン２６を
支えており、この範囲のばね定数は圧縮ばね３４のばね
定数Ｋ１である。同様に、（Ｂ）に示す荷重範囲では、
圧縮ばね３４および３６によりコーン２６を支えてお
り、この範囲のばね定数は圧縮ばね３４および３６のば
ね定数の和Ｋ１＋Ｋ２である。また、（Ｃ）に示す荷重
範囲では、圧縮ばね３４、３６および３８によりコーン
２６を支えており、この範囲のばね定数は圧縮ばね３
４、３６および３８のばね定数の和Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３で
ある。なお、本発明の空気輸送系に用いられる定風量バ
ルブ２０において使用する圧縮ばねは、図示例の３本に
限定されず、例えば、２本でも４本でも良く、定風量性
を保持するのに必要な非線型ばね定数を有する付勢手段
２７のばね特性を、互いに長さの異なる少なくとも２個
の圧縮ばねを用いて近似できれば何本使用しても良い。
ここで付勢手段２７として用いる少なくとも２個の圧縮
ばねは、同じばね定数を持つものであってもよいし、異
なるばね定数を持つものであってもよい。さらに、図３
（ａ）または（ｂ）に示す荷重−変位の非線型特性を示
す付勢手段２７としては、長さの異なる少なくとも２個
の圧縮ばねを組み合わせたものに限定されず、図示の非
線型ばね特性を持つ１個の非線型圧縮ばねであってもよ
い。なお、コストの点からは可変ばね定数を持つ非線型
圧縮ばねを用いるより、２個以上の線型ばねを組み合わ
せて非線型特性を得るのが好ましい。

【００３８】以上のように構成される定風量バルブ２０
においては、空気輸送系１０の運転スタートに先立っ
て、空気輸送する粉粒体の種類、特性、量に応じて輸送
管に流す風量、すなわち定風量バルブ２０に流すべき風
量をダイヤル４６を回転させてシャフト３０およびコー
ン２６の位置を決めることにより設定する。運転がスタ
ートすると、ファン１２が駆動され、空気の吸引が開始
され、定風量バルブ２０のコーン２６に風圧がかかり、
まず、コーン２６内部の圧縮ばね３４が圧縮され、コー
ン２６はベンチュリ部２２内において軸方向下流側に移
動し、安定な定常流では設定風量に応じた流量調節基準
位置で停止する。ここで、設定風量によっては、圧縮ば
ね３４のみならず、圧縮ばね３６、さらには圧縮ばね３
８も圧縮されたコーン２６の位置が流量調節基準位置と
なる。

【００３９】このようにして設定された風量に応じた基
準位置を中心にしてコーン２６は風圧、すなわち流速に
応じてベンチュリ部２２内を移動し、コーン２６とベン
チュリ部２２との隙間を調節して一定風量に保つ。すな
わち、定風量バルブ２０内を流れる空気流の流速が定常
値よりも低下すると、コーン２６の負荷が低下するため
コーン２６は付勢手段２７によって押し戻され、基準位
置から下流側へ移動し、ハウジング２４のベンチュリ部
２２とコーン２６との間の隙間を広げ、流速の低下に伴
う風量の低下を補って、通過風量を一定に保つ。逆に空
気流の流速が定常値より増大すると、コーン２６の作用
は全く逆になり、隙間を狭めて、流速の増大に伴う風量
の増大を抑制し、通過風量を一定に保つ。なお、運転中
に設定風量を変更する場合にも、コーン２６は全く同様
にベンチュリ部２２内を設定された風量と風速に釣り合
う基準位置に移動し、この基準位置を中心に負荷変動に
応じて移動して通過風量を一定に維持することができ
る。

【００４０】図３（ａ）のばね特性を有する３本の圧縮
ばね３４、３６、３８を用いる図１に示す定風量バルブ
２０の定風量特性を図５に示す。図５から明らかなよう
に、本発明の定風量バルブ２０は、図８に示す定風量特
性をもつ図７に示す定風量バルブ６０に比べ、５０〜７
００ｍｍＡｑにわたる広い定風量域および±５％程度の
高い定風量精度を達成できることがわかる。従って、本
発明の定風量バルブ２０は、粉粒体の流量変動、負荷変
動が大きいあるいは激しい輸送ライン、すなわち、多管
式空気輸送系においても各輸送管の風量を各設定風量に
一定、例えば図５に示すグラフでは定風量精度を設定風
量値に対して最大±５％程度にすることができ、各輸送
管における粉粒体輸送量の変動を少なくすることができ
る。

【００４１】なお、定風量域を広くするために、コーン
２６のストローク量（コーン２６が基準位置を起点とし
て移動する範囲）が長くなるので、ベンチュリ型ハウジ
ング２４のベンチュリ部２２を長くしておくのがよい。
また、定風量域を広くすると、コーン２６にかかる負荷
が大きくなるので、高風圧で、長時間、トラブルなく機
能させるために耐久性を向上させておくのがよい。例え
ば、コーン２６を支えるためにコーン２６の内部に挿入
されるシャフト３０の直径を大きくしたり、コーン２６
へのシャフト３０の挿入口に樹脂ベアリングを用いてコ
ーン２６内のチューブとピストンの磨耗を減らすように
したり、コーン２６の板厚を厚くしたりするのが好まし
い。また、定風量特性向上にはコーン２６への粉粒体の
付着を防止するのが好ましいが、この粉粒体の付着防止
については、例えば、コーン２６前部にバフ研磨を施し
たり、コーン２６後部の段差をなくす形状とするのが好
ましい。なお、本発明においては、従来のコーン２６へ
の粉粒体の付着量と比較して、コーン２６前部にバフ研
磨を施すことにより付着量を３５％減、同様に、コーン
２６後部の段差をなくす形状とすることにより付着量を
２５％減とすることができている。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明によれ
ば、風量を一定に保つことができるのはもちろん、安価
に、定風量域を広く、かつ、定風量精度を向上させるこ
とができる。すなわち、本発明によれば、粉粒体の流量
の変動が激しい輸送ライン、例えば多管式空気輸送系に
おいても、何ら問題なく使用できるし、その輸送量のば
らつきを少なくできるばかりか、多管式空気輸送系の各
枝管（輸送管）の設定風速をより低い経済風速に設定で
き、ファンによる吸引空気流の流速を低減でき、ファン
の動力を低くすることが可能となり、従って、空気輸送
系をより小さい動力で運転することができる。このた
め、本発明の定風量バルブを用いることにより、輸送コ
ストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気輸送系に用いられる定風量
バルブの一実施例の断面模式図である。

【図２】本発明の定風量バルブが用いられる多管系吸
引式空気輸送系の一実施例の模式的系統図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の定風量バル
ブの付勢手段のバネ特性（荷重と変位との関係）を示す
グラフであり、（ａ）はその実測値および（ｂ）は理論
解析値である。

【図４】本発明の定風量バルブの理論解析モデルを示
す線図である。

【図５】本発明の空気輸送系に用いられる定風量バル
ブの特性を示す一例のグラフである。

【図６】空気輸送系の一例の模式的系統図である。

【図７】従来の空気輸送系に用いられる定風量バルブ
の断面模式図である。

【図８】従来の空気輸送系に用いられる定風量バルブ
の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｌ主管Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_n 枝管ＴＬ₁、ＴＬ₂、・・・、ＴＬ_n 空気輸送管ＲＭ₁、ＲＭ₂、・・・、ＲＭ_n ロールミルＭ₁、Ｍ₂、・・・、Ｍ_n 混入部Ｃ₁、Ｃ₂、・・・、Ｃ_n サイクロンＲＶ₁、ＲＶ₂、・・・、ＲＶ_n ロータリバルブＩ₁、Ｉ₂、・・・、Ｉ_n 空気吸引口Ｖ_c1、Ｖ_c2、・・・、Ｖ_cn 定風量バルブ（定風量調節
装置）１０空気輸送系１２ファン１４バグフィルタ１６メインバルブ２０定風量バルブ（定風量調節装置）２１直管部２２絞り部（ベンチュリ部）２３ａ，２３ｂシャフト支持金具２４ベンチュリ型ハウジング２４ａ，２４ｂフランジ２６コーン（流量調節部材）２７付勢手段２８風量設定器２９シャフトピン３０シャフト３２ばね受け３３ばね支持部３４、３６、３８圧縮ばね４０ケーシング４１底板４２ａ，４２ｂ支柱４３支点ピン４４ボールねじ４６風量設定ダイヤル４８移動ナット４９ピン５０ダイヤルフレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主管に連通する多数の枝管に空気を流して
粉粒体を輸送する系において、各枝管の所定箇所に設け
られ、前記各枝管の空気流量を所定比に保つように制御
する定風量調節装置であって、絞り部を有するベンチュリ型ハウジングと、このハウジ
ング内の前記絞り部付近に設置されハウジング軸方向に
移動可能な流量調節部材と、この流量調節部材を空気流
の上流方向へ付勢し、付勢力と変位量との関係が非線形
である付勢手段とを有し、この付勢手段により、前記流
量調節部材を基準位置から、空気流の流速に応じて自動
的に移動させ、流路の横断面積を増減することにより空
気流量を一定に調整するよう構成したことを特徴とする
空気輸送系に用いられる定風量調節装置。
【請求項２】前記付勢手段が、長さの異なる少なくとも
２個の圧縮ばねよりなる請求項１に記載の定風量調節装
置。
【請求項３】前記付勢手段が、非線形ばね定数を持つ１
個の圧縮ばねよりなる請求項１に記載の定風量調節装
置。
【請求項４】前記流量調節部材の基準位置を粉粒体の設
定輸送量に応じた基準値とするために移動可能にしたこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定風量
調節装置。