JPH08618B2 - ガス流動化粉体の定量的取出し方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、開閉可能な粉体供給手段、流動化用ガスに
よる該粉体の流動化手段及び該流動化手段により形成さ
れた流動化粉体流の取り出し通路を有する実質的に閉ざ
された圧力区域を有してなる所謂“デスペンサー”タイ
プの圧力区域から、改善された簡易な操作及び制御手段
で且つ定常的及び定量的に該流動化粉体流を取り出すこ
とができるガス流動化粉体の改善された定量的取出し方
法およびこの方法の実施に用いるのに適した取り出し口
装置に関す。

とくには、特定の形状条件を充足する取り出し通路入
口部ノズル構造と該ノズル端の延長方向上流側に設けら
れた希釈用ガス供給手段を有する粉体流の局部的な希釈
通路との結合パラメーターを満足せしめることによつ
て、所望の粉体流速度（粉体重量／単位時間）に応じ
て、取り出し通路入口部材を口径の種々異なつた部材に
取り換える必要なしに、換言すれば、該入口部材を比較
的狭い粉体流速度範囲でひぱんに取り換える必要を回避
して、同じ入口部材を用いて操作可能な粉体流速度の変
更調節可能範囲巾を大巾に拡大できる顕著な改善が達成
でき、更に、入口部ノズル閉塞のトラブル発生のおそれ
のないより大きな口径のノズルを用いて、圧力区域内ガ
ス総量を増大する不都合なしに、粉体を小さな粉体流速
度で定常的且つ定量的に取り出すことを可能とする優れ
た改善の達成を可能とし、又更に、圧力区域の内圧と移
送側圧力を検出してそれらの差圧を一定に保持する圧力
調節手段による差圧制御の必要がない利点も得られ、更
には、取り出し通路における不都合な脈動発生、粉体の
取り出し口ノズル閉塞の発生、該取り出し口部付近にお
けるアーチ状デツド・スペース形成などの諸不利益を有
利に回避できて、改善された高能率をもつて、優れた定
常性を確保して定量的にガス流動化粉体を取り出すこと
のできる改善されたガス流動化粉体の定量的取出し方法
に関する。

更に、本発明は上記取出し方法の実施に用いるのに適
した流動化粉体流形成圧力区域から該粉体流を取り出す
ための取り出し口装置にも関する。

更に詳しくは、本発明によると、 開閉可能な粉体供給手段、流動化用ガスによる該粉体の
流動化手段及び該流動化手段により形成された流動化粉
体流の取り出し通路を有する実質的に閉ざされた圧力区
域から、該圧力区域の内圧を所定の圧力に調節保持し
て、該粉体流を取り出すに際し； （ａ）該取り出し通路の入口部が、該取り出し通路断面
積より小さい断面積の狭搾部を有するオリフイス型ノズ
ル形状をなしていること、 （ｂ）該取り出し通路に、該粉体流を輸送する輸送管が
接続されており、 該輸送管にガスを供給し、このガスの供給を維持する
こと、 （ｃ）該取り出し通路入口部の延長方向上流側に設けら
れた希釈用ガス供給手段から、該取り出し通路入口部に
送られる該粉体流に希釈用ガスを供給し、 該希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガス
の供給量を調整して、狭搾部に入る粉体流の見掛密度を
制御すること を特徴とするガス流動化粉体の定量的取出し方法 が提供される。

更に、本発明によると、上記方法を実施するのに適し
た装置として、 圧力容器上部に設けられた開閉可能な粉体供給手段、
該容器下部に設けられた流動化用ガスによる該粉体の流
動化手段、該流動化手段により形成された流動化粉体流
の取り出し通路を有する実質的に閉ざされた圧力容器、
及び、該圧力容器の内圧を所定の圧力に調節保持する圧
力調節手段を有するガス流動化粉体の定量的取り出し装
置であって、 該流動化粉体流の取り出し通路入口部の端部に設けら
れた該通路断面積より小さい断面積の狭搾部を有するオ
リフイス型ノズルと、 該取り出し通路に接続された、該粉体流を輸送する輸
送管と、 該輸送管にガスを供給し、このガスの供給を維持する
通路と、 希釈用ガスの供給用の通路を構成する二重環状部材と
を具備し、 該二重環状部材が、該ノズル端の延長方向上流側に位
置する、該ノズルに送られる該粉体流へ希釈用ガスを供
給するガス通過性内壁を備えている ことを特徴とするガス流動化粉体の定量的取り出し装置 が供給される。

キャリヤーガス中粉体の形態で、ガス流動化粉体流を
流動移送する粉体移送は、固体を恰も気体流もしくは液
体流の如く取り扱える有利さのために広い分野で利用さ
れている。単なる粉体の移送の目的には、該ガス流動化
粉体流の形態を保持し得る条件で例えばパイプの如き通
路中を流せば足りるが、単位時間当り所定量の固体粉末
量を定常的に且つ定量的に粉体移送することの望まれる
場合には、一般の粉体移送の知見からは解決し得ない多
くの技術的課題がある。

従来、所謂“デスペンサー”型の圧力区域からガス流
動化粉体流を送り出す手段及び装置は知られている。

例えば、特公昭31-9101号には、熔融金属中へ脱硫
剤、脱酸剤その他各種の冶金学的固体添加剤のガス流動
化粉体流を送入する目的で、上記圧力区域下部において
流動化用ガスによる該粉体の流動床を形成し、この粉体
流形成区域において、該圧力区域下方にむけて開口した
漏斗状入口を介して、該粉体流を取り出し、熔融金属中
への供給通路を通つて、該金属中へ該粉体流を導入する
手段及び装置が開示されている。又、この提案において
は、該圧力区域上部に設けた随伴粉体分離区域を通つた
流動化用ガスの一部を、大気中に放出する手段が設けら
れ、その放出端部に絞り弁を設けて、この絞り弁の関き
を調節することによつて希望する圧力を流動化区域内に
生成維持できるとしている。

しかしながら、この提案には、該流動化粉体を定量的
且つ定常的に該圧力区域から熔融金属中へ導入しようと
いう技術的思想及び手段は開示されていないし、事実、
この提案の開示する手段及び装置によつて、定量的に粉
体流を該圧力区域から取り出すことは、実際操作上でき
ない。それどころか、上記圧力区域下方にむけて開口し
た漏斗状入口からの取り出しは、円滑にゆかないし、屡
屡、閉塞のトラブルを生じ且つ又粉体の脈動的移送を生
じて定常的な取り出し及び／又は定量的取り出しは不可
能となる。特に低濃度輸送では入口が小さく、粉末中に
混入する小塊による閉塞トラブルが多い。それゆえに、
該提案においては、粉末／ガス比率が高いために上記熔
融金属中への供給通路の閉塞が生ずるのを回避し、且つ
また上記漏斗状入口を介して下方に向けて取り出される
粉体流の該通路入口への流入を容易にし、該通路中での
流動を容易にするために、前記随伴粉体分離区域を通つ
たガスの他の一部を循環流としても該漏斗状入口部へ戻
して、粉体流の上記取り出し不全の欠陥を回避すべきで
あることを教えている。

更に、圧力区域より取り出される粉体流のガス流通量
と取り出される粉体量との比を、所定の一定比に維持し
ようとする改善装置及び方法に関して、特公昭52-7238
号の提案が知られている。

この提案においては、該圧力区域上部への中位の圧力
のガス流、該圧力区域下部への相対的に高い圧力の流動
化用ガス流及び該圧力区域底部の粉体流取り出し通路へ
の相対的に低い圧力のガス流という煩雑な調整の要求さ
れる三つの区別されたガス流の供給が必須である。さら
に又、この提案においても、流動化粉体流の取り出し通
路入口は、該圧力区域底に於て該粉体流を下方に向けて
取り出すように設計されている。

上述の如き技術的欠陥を克服する提案として、特開昭
54-129685号には、開閉可能な粉体供給手段、流動化用
ガスによる該粉体の流動化手段及び該流動化手段により
形成された流動化粉体流の取り出し通路を有する実質的
に閉ざされた圧力区域から、該粉体流を取り出すに際
し； （イ）該流動化粉体流の形成区域に於て、上記圧力区域
上方向にむけられた取り出し通路入口部を介して、該流
動化粉体流を上方向にむけて該取り出し通路中へ導くこ
と、 （ロ）上記取り出し通路入口部より上方の該圧力区域上
部に於て、該圧力区域の内圧を所定の圧力に調節保持し
得る圧力調節手段により、上記内圧を該流動化粉体を定
量的に取り出すように所定圧力に調節保持すること、及
び （ハ）該取り出し通路入口部が、該取り出し通路断面積
より小さい断面積の狭搾部を有するノズル形状をなして
いること、 を特徴とする圧力区域からのガス流動化粉体の定量的取
出し方法、更にはその装置に関して提案されている。

この改善提案によれば、簡易化された操作及び制御手
段で且つ定常的及び定量的にガス流動化粉体流を所謂
“デスペンサー”型の圧力区域から、高能率で、且つ取
り出し口部の不都合な閉塞や粉体の取り出し口部付近に
おける不都合なアーチ状デツド・スペース形成などのト
ラブルを伴うことなしに取り出すことのでさる利益が得
られる。しかしながら、上記（ロ）の圧力区域の内圧と
移送側圧力を検出してそれらの差圧を一定に保持する圧
力調節手段による差圧制御操作装置が必要であることに
加えて、所望の粉体流速度に応じて取り出し通路入口部
材を、それに適合した口径の部材に比較的狭い粉体流速
度範囲で取り換える必要は依然として回避できないとい
う技術的課題があり、これらの点で一層の改善が望まれ
る。

本発明者等は、このような一層の改善を達成できるガ
ス流動化粉体の定量的取出し方法および装置を開発すべ
く研究を行つてきた。

その結果、前記本発明の要件（ａ）の特定の条件を充
足する取り出し通路入口部のノズルの形状と、前記本発
明の要件（ｃ）の取り出し通路入口部の延長方向上流側
に設けられた希釈用ガス供給手段からの希釈用ガスの供
給との双方の要件を充足することによって、上記技術的
課題が有利に克服することができることを発見した。

本発明者の研究によれば、上記本発明の要件を充足す
ることによって、或る口径の入口部材を用いて操作可能
な粉体流速度の変更調節可能範囲巾を大巾に拡大できる
ことが発見された。更に又、入口部ノズル閉塞のトラブ
ル発生のおそれないより大きな口径のノズルを用いて、
圧力区域内ガス総量を増大する不都合なしに、粉体を小
さな粉体流速度で定常的且つ定量的に取り出すことが可
能となり、更に、圧力区域の内圧と移送側圧力を検出し
てそれらの差圧を一定に保持する圧力調節手段による差
圧制御の操作及び装置を必要とはしない利益を達成で
き、加えて、取り出し通路における不都合な脈動発生の
トラブル、粉体の取り出し口ノズル閉塞発生のトラブ
ル、該取り出し口部付近におけるアーチ状デツド・スペ
ース形成のトラブルなどの諸不利益も有利に回避でき
て、改善された高能率をもつて優れた定常性を確保して
定量的にガス流動化粉体の取り出しが可能となることを
発見した。

従来、デスペンサー型もしくは類似のタイプの圧力区
域から流動化粉体流を取り出すに際して、全く異なつた
目的で全く異なつた作用を生ずるような操作及び装置
で、該粉体流の取り出し口の近くに流動化用ガス供給と
は別にガス供給手段を設けた提案も知られている。例え
ば、特公昭53-37629号には、本発明とは全く逆に、脈動
流としてガス流動化粉体を取り出すために、粉体の貯槽
の底に連結した気流輸送管から輸送用気体を送給して貯
槽下部に粉体の浮遊部を形成させ、前記気流輸送管の途
中から分岐した分岐管によつて、前記粉体の浮遊部に気
流脈動流を供給して粉体を輸送する輸送方法及び装置が
開示されている。又、例えば、特開昭57-107316号に
は、ガス流動化粉体の取出し口を所謂“インジエクショ
ンフイーダー”のノズル及びデフユーザーと同様の関係
に構成した装置が開示されている。

しかしながら、これらの提案のおける流動化用ガス供
給手段とは別に設けられたガス供給手段は、その目的も
作用も、本発明の要件（ｃ）に記載したとおりの希釈ガ
ス供給手段とは全く異なり、上記提案には、更に本発明
の要件（ａ）のノズル形状及び要件（ｃ）の希釈ガス供
給手段については、全く記載も示唆もなされていない。
もともと、これらの提案には、前述した本発明がその解
決を目的としている技術的課題については全く言及され
ていない。

更に、本発明者等の研究によれば、本発明の要件を充
足させるのに適した流動化粉体流形成圧力区域から該粉
体流を取り出すための取り出し口装置が提供でき、その
一好適態様によれば、流動化粉体流の取り出し通路入口
部の端部に設けられた該通路断面積より小さい断面積の
狭搾部を有するオリフイス型ノズル、及び該ノズル端の
延長方向上流側に位置して設けられ、該粉体流へ希釈用
ガスを供給する該希釈用ガス通過性内壁を有し且つ該希
釈用ガスの通路をなす二重環状部材を有して成る取り出
し口装置が簡単な構造で且つコンパクトな設計をもつ
て、前述の諸改善効果の達成できる優れた取り出し口装
置であることがわかつた。

従つて、本発明の目的はガス流動化粉体の定量的取出
しの改善方法を提供するにある。

本発明の他の目的は該方法の実施に用いるのに適した
改善装置を提供するにある。

本発明の上記目的及び更に多くの他の目的ならびに利
点は、以下の記載から一層明らかになるであろう。

以下、理解を容易にするために、添付図面を用いて本
発明方法及び装置の数態様について更に詳しく説明す
る。

添付図面中、第１図は本発明方法及び装置を説明する
ための略示的説明図であり、第2a図〜第2c図は、本発明
方法の実施に用いるのに適した流動化粉体形成圧力区域
から該粉体流を取出すための取り出し口装置の数例を示
す部分的断面図であり、第３図は本発明によれば、流動
化粉体流の取り出し通路入口部材の口径の異なる部材に
交換する必要なしに、粉体流速度の変更調節可能範囲巾
を有利に拡大できることを説明するための説明図であ
る。

第１図の例においては、開閉可能な粉体供給手段２、
流動化用ガス供給通路７′及び流動床形成用多孔板12を
有する流動化用ガスによる該粉体の流動化手段及び該流
動化手段により形成された流動化粉体流の取り出し通路
４′を有する実質的に閉ざされた圧力区域（圧力容器）
１が示されている。

上記粉体供給手段２は、開閉可能な弁２′を有する漏
斗状投入口の例で示されているが、他の任意の開閉可能
な粉体供給手段であつてよく、望むならば、開閉可能な
圧力区域容器１の上蓋であつて差支えない。又、この例
においては、粉体の流動化手段は上記の多孔板12を設け
た区域12′に通路７′から流動化用ガスを導入すること
により流動床を形成せしめる態様で示されているが、他
の任意の流動化手段を採用してもよく、例えば、流動化
粉体流の形成区域12′の周壁に多数の小孔を設け、これ
ら小孔群を包囲する外套部材を該周壁を覆つて且つ該周
壁に対して間隔をおいて設け、この間隙部へ流動化用ガ
スを供給する態様に変更することもできる。

本発明の好ましい態様においては、流動化粉体流の形
成区域12″に於いて、図中矢印（イ）で示した圧力区域
上方にむけられた取り出し通路入口部３を介して、流動
化粉体流を上方にむけて取り出し通路４′中へ導く。

更に、本発明の他の好ましい態様においては、取り出
し通路の入口部３より上方お圧力区域１上部に於いて、
圧力区域の内圧を所定の圧力に調節保持し得る圧力調節
手段５により、上記内圧を流動化粉体を定量的に取り出
すように所定圧力に調整保持する。

第１図に示した例に於ては、該圧力調節手段５は、圧
力区域１を形成する圧力容器の頂部からのパージ弁５″
に至る通路５′に設けられているが、図中二点破線で示
した粉体レベルより上方の任意の位置からの通路に設け
て差支えない。また、このでは該圧力調節手段５は圧力
制御弁を用いた例で示されているが、圧力区域１の内圧
が所定の圧力を超えた際に、該調節手段５を介して区域
１内のガスを調節された量排出して、その定められた所
定圧力に調節可能な他の任意の手段を採用することがで
きる。このような圧力調節手段の他の例としては、例え
ば移送側の圧力に変動がある場合においては、圧力区域
１の内圧と移送側圧力を検出してそれらの差圧を演算さ
せ、差圧を一定にするよう調節弁で制御することができ
る。

該圧力調節手段５による圧力調節は、例えば、流動化
用ガス供給通路７′より供給される一定ガス量のうち粉
体輸送に消費された量に見合う量が圧力区域１内に残る
以外の過剰分は、上記通路５′を介してパージ弁５″か
ら排出することにより行うことができる。斯くて、圧力
区域の内圧を所定の圧力に調節保持できる。

更に、該流動化粉体流の形成区域12″に於て、図中矢
印（イ）で示した該圧力区域上方向にむけられた取り出
し通路入口部３を介して、該流動化粉体流を上方向にむ
けて、該取り出し通路４′へ導くことが好ましい。上記
入口部３が図中横方向にむけられていたり、或は又、従
来デスペンサーに慣用の区域１底部において該粉体流を
下方向にむけて取り出すように設計された取り出し通路
入口部の構造を採用することは好ましくない。第１図の
例に於ては、該取り出し通路入口部３は圧力区域上方向
に直立してむけられた態様で示されているが、設計上そ
の他の理由で望まれるならば、直立方向に対して約60度
程度までの範囲、好ましくは約45度程度までの範囲で上
方向に傾斜して設けることもできる。好ましくは、直立
方向ないしほぼ直立に近い傾斜が採用される。

該取り出し通路入口３が圧力区域下方向にむけて粉体
流を取り出すように設計されたり、或は又、横方向にむ
けられた場合には、既に先行技術における欠陥として述
べたトラブルが生じやすいが、本発明によると、このよ
うな欠陥を大幅に軽減できる。

本発明においては、要件（ａ）に記載したとおり、取
り出し通路の入口部が、該取り出し通路断面積より小さ
い断面積の狭搾部を有するオリフイス型ノズル形状をな
していること、更に要件（ｃ）に記載したとおり、該取
り出し通路入口部の延長方向上流側に設けられた希釈用
ガス供給手段から、該取り出し通路入口部に送られる該
粉体流に希釈用ガスを供給し、該希釈用ガス供給手段に
よって供給される希釈用ガスの供給量を調整して、狭搾
部に入る粉体流の見掛密度を制御することが必要であ
る。

このような本発明の特徴を充足するように実施するの
に適した取り出し口装置の数例を示す部分的断面図が、
第2a図〜第2c図に示されている。

第2a図の例において、流動化粉体流の取り出し通路
４′の入口部は、取り出し通路４′の断面積ｙ′〔本発
明においては、該入口部に隣接した通路４′部分におけ
る断面積ｙ′を指す〕より小さい断面積ｙの狭搾部33′
を有するオリフイス型ノズル33の形状に設計されてい
る。この際、狭搾部断面積ｙは取り出し通路断面積ｙ′
の約３〜約25％程度であることが好ましい。又、入口面
開口面積ｙ″は、通路４′の断面積ｙ′より大きくても
小であつても差支えなく、該面積ｙ″部分が断面積ｙの
狭搾部33′を兼ねる場合を包含する。

第2a図に例示した流動兼粉体流形成圧力区域から該粉
体流を取り出すための取り出し口装置においては、流動
化粉体流の取り出し通路４′の入口部の端部に設けられ
た該通路断面積ｙ′より小さい断面積ｙの狭搾部33′を
有するオリフイス型ノズル33、及び該ノズル端の延長方
向上流側〔図中、矢印（ロ）で示した〕に位置して設け
られ、該粉体流へ希釈用ガスを供給する該希釈用ガス通
過性内壁34を有し且つ該希釈用ガスの通路(ハ)をなす二
重環状部材35を有する態様で示されている。

更に、この例においては、上記希釈用ガス通過性内壁
34は、複数ケのガス通路小孔34′、34′、……を、二重
環状体の内壁の役を兼ねる内壁34に穿設することにより
構成されているが、このような小孔に代えて、内壁のた
とえば環状部分の全部もしくは一部を希釈用ガス通過性
の多孔体、たとえば焼結金属、多孔性セラミツクスなど
で構成することができる。又、第2a図の例では、ガス通
路小孔34′、34′……は、内壁34の厚み方向に穿設され
た例で示されているが、たとえばノズル33の開口部方向
にむけて斜めに穿設することもできる。更に、希釈用ガ
ス通路(ハ)に面する側を漏斗開口状にしたオリフイス形
状の小孔にすることもできる。更に、第2b図に第2a図A-
A線断面図で示したように、希釈用ガス供給手段を有す
る通路36へ向けて小孔34′、34′、……を偏心的に配置
することができるし、或は又、第2c図に同様な断面図で
示したように、通路36の中心へ向けて放射線状に配置す
ることもできる。又、通路36の開口端は第2a図のような
形状であるほかに、漏斗状にひろがつた開口端にするこ
ともできる。又、小孔34′、34′の形状は適当に変更で
き円形孔以外の任意の形状であつてよいし、スリツト状
孔であることもできる。第2a図には示していないが、二
重環状部材35は、通路４′をとりまいて、第１図に示さ
れているように、圧力区域容器１の外部まで延長され、
通路４′外壁との間に長くのびた希釈用ガスの通路(ハ)
延長部を形成することができる。或は又、二重環状部材
35は、適当な所望の位置たとえば、第2a図中、オリフイ
ス型ノズル33の適当な部位或は通路４′の適当な部位に
おいて、これらノズル33又は通路４′の外壁と結合させ
て、比較的短かい環状通路(ハ)を形成させ、この環状通
路に希釈用ガス供給管を連結してこの連続された供給管
を介して希釈用ガスを供給するように設計変更すること
もできる。

本発明の取り出し口装置に於て、オリフイス型ノズル
33および矢印（ロ）で示した該ノズル端の延長方向上流
側の希釈用ガス通路36などの形状及び寸法は適宜に変更
可能である。これらの寸法の具体例として、口径Ｄは好
ましくは３〜30mm、一層好ましくは３〜20mm程度であ
り、且つ、希釈用ガス供給手段を有する通路36の高さＨ
は約３〜約8cmで、該通路36の口径ｄは口径Ｄの約2.5〜
約７倍の範囲内にあるのがよい。ここで、Ｄは、狭搾部
断面積ｙにおける口径である。また、Ｄ′は、取り出し
通路断面ｙ′における口径であり、Ｄ″は、入口面開口
面積ｙ″における口径である。このような寸法の例とし
て、最高粉体流速度が約200Kg/min、50Kg/min、10Kg/mi
n、5Kg/minの場合、夫々（単位mm）;D′＝30、Ｄ″＝2
6、Ｄ＝20、Ｈ＝75、ｄ＝50;D′＝15、Ｄ″＝15、Ｄ＝1
0、Ｈ＝45、ｄ＝30;D′＝10、Ｄ″＝12、Ｄ＝６、Ｈ＝3
0、ｄ＝20;D′＝10、Ｄ″＝10、Ｄ＝４、Ｈ＝30、ｄ＝2
0;を例示することができる。また、二重環状部材35また
は二重環状部材の内壁の役を兼ねる内壁34で矢印（ロ）
で示した方向の最先端部と、流動床形成用多孔板12の上
面との距離は適宜に選択できるが、好ましくは20〜150m
m、一層好ましくは30〜100mmであるものが、均一に希釈
された粉体流速度で且つ変更調節可能範囲巾の拡大が得
られやすくてよい。また、ガス通路小孔34′等より希釈
用ガスの通路36への噴出速度は、通常、音速以下の速度
になるように適宜に選択することができる。

本発明によれば、所望の取り出し速度〔粉体流速度
（粉体重量／単位時間）〕に応じて、取り出し通路入口
部材を口径の種々異なつた部材に交換する必要なしに、
換言すれば、該入口部材を比較的狭い取り出し速度範囲
でひんぱんに取り換える必要を回避して、操作可能な取
り出し速度の変更調節可能範囲巾を大巾に拡大でき、更
に、入口部ノズル閉塞のトラブル発生のおそれのないよ
り大きな口径のノズルを用いて、圧力区域内ガス総量を
増大する不都合を回避しながら、粉体を小さな取り出し
速度で定常的且つ定量的に取り出すことが可能となる。

その様子を添付第３図を例に説明する。第３図は、圧
力区域１の内圧（第１図中、圧力検出端20で検出される
圧力P₂）と圧力区域１から取り出された粉体流のガス圧
（第１図中、圧力検出端21で検出される圧力P₃）の差圧
ΔＰ（P₂−P₃）を図中の好適範囲ΔPa〜ΔPbに設定し、
本発明要件を充足した或る口径のオリフイス型ノズルを
用いた場合の一例について、取り出し速度Ｗ〔粉体流速
度（粉体重量／単位時間）〕とΔＰの関係を示すグラフ
である。

第３図の説明図において、希釈用ガス供給を行わない
場合が曲線ａ、希釈用ガスを供給して取り出し操作した
場合が曲線ａ′、さらに多量の希釈用ガスを供給して取
り出し操作した場合が曲線ａ″で示されている。希釈用
ガス供給を行わない場合には好適範囲ΔPa〜ΔPbに於て
操作可能な取り出し速度の変更調節可能範囲巾は図中Wa
で示された範囲巾である。希釈用ガスを供給するとこの
範囲巾は図中Wa′に拡大でき、更に多量供給すると図中
Wa″にまで拡大できる。更に、例えばΔPaで操作した場
合、希釈用ガスを供給しない場合にはa₁の最低取り出し
速度であつたものが、希釈用ガスを供給することによ
り、ノズル交換の必要なしにa₂、更にはa₃に低下させる
ことができ、斯くて、入口部ノズル閉塞のトラブル発生
のおそれのない口径のノズルを用いても、流動化用ガス
の量を増大させて圧力区域内ガス総量を不当に増大する
不都合を回避しながら、粉体を小さな取り出し速度で定
常的且つ定量的に取り出すことが可能となる。

次に、添付第１図の態様を例にして、本発明方法の一
態様について更に詳しく説明する。しかしながら、これ
は一態様であつて、本発明方法及び装置においては、上
述した本発明の要件を充足するかぎり、多くの変更態様
で実施可能であり、本発明は以下の一例に制約されるも
のでないことを理解すべきである。第１図において、流
動可能な粉体、例えば、固体燃料粉末、肥料粉末、食品
粉末、更には脱硫剤、脱燐剤や脱酸剤その他各種の冶金
学的固体添加剤、具体的には、石炭やコークス粉末；石
灰粉末；小麦粉；炭化カルシウム、石灰窒素、酸化カル
シウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ベ
リウム、炭酸ソーダ、苛性ソーダ、珪弗化ソーダ、弗化
ソーダ、弗化カルシウム、炭酸カルシウム等の単独又は
混合した脱硫剤；炭素、石油系物質、炭酸カルシウム等
を上記に混合した脱硫剤;Al、Mn、Si、Fe-Si、Ca-Si、M
g-Si、Fe-Mn、Mn-Si等の単独あるいは複合系の脱酸剤の
如き冶金学的固体添加剤の粉末等は圧力容器上部に設け
られた開閉可能な弁を有する供給口２から圧力容器１内
へ供給される。この際、例えば、図中、18で示した慣用
のロードセル・タイプの計量装置、その他任意の計量手
段で計量して所定量の粉体を供給するのがよい。この粉
体供給に際して、キヤリヤーガスを用いて流動化粉体の
形で粉体を供給することもできる。このようなキヤリヤ
ーガスとして、例えば脱硫剤の場合には、窒素、アルゴ
ン、ヘリウムあるいは乾燥空気などを利用することがで
きる。又、供給に際して、パージ弁16を開いてパージ管
16′から圧力容器内気体を排出させながら供給操作を行
うのがよい。この際、吐出弁４、弁６、パージ弁５″、
供給弁７、弁10、弁26及び28を予め閉じておく。

所定量の粉体を圧力容器１に供給したのち、弁２′お
よび弁16を閉じて供給口２と容器１との連絡を断ち、弁
６、供給弁７、弁26および弁28を開いて、圧力源17か
ら、供給粉体レベルより上方の圧力容器上部の任意の位
置に開口した初期加圧用ガス導入通路６′、並びにガス
供給通路７′、26′および28′を通して、ガス例えば脱
硫剤の場合には上記例示の如きガスを導入して、容器１
内圧を供給吹込時の内圧よりも少し高い圧力P₂まで初期
加圧するのがよい。

次いで、所望の初期加圧に達したら弁６を閉じ、パー
ジ弁５″を開くが、このとき圧力容器１の内圧を一定に
維持するように、圧力制御弁５でパージガス量をPIC制
御することができる。この場合、通路28′からのガス供
給は初期加圧中に取り出し通路４′へ圧力容器１に供給
された粉体が侵入して閉塞を生ずるのを防止する役目を
果す。

吹込み開始には、吹込み開始指示等で、吹込み用ラン
ス15を熔融金属たとえば溶銑中へ挿入する際に溶銑がラ
ンス15中へ侵入するのを防止し、且つ又、輸送管13及び
輸送管フレキシブル部14を清浄化するのにも役立つ侵入
防止及び清浄化用ガスを導くための通路10′を通つて、
侵入防止及び清浄化用ガスを供給するために、予め定め
られた吹込み条件に合致するように設定された供給ガス
量設定弁11を通じ弁10を開き、吹込み用ランス15を例え
ば溶銑24中に入れる。図中９はガス流量計である。しば
らく経過後、吐出弁４を開き、続いて弁28を閉じ、取出
し管閉塞防止ガス通路28′を閉塞する。このように、弁
10を介して輸送管13にガスが供給され、弁粉体流の取り
出し中、このガスの供給が維持される。従って、弁10を
介して輸送管13に供給されるガスが、輸送管13を介して
粉体を搬送する搬送用ガスとして作用する。

かくして粉体の流動化及び流動化され希釈された粉体
流の取り出し並びに熔融金属24中への粉体流の吹込みを
開始することができる。吹込み開始に伴つて、流動化粉
体流の形成区域12″で流動化した粉体は、取出し通路入
口部３に移動し、たとえば第２図に示された希釈用ガス
供給手段を有する通路36に於てガス通路小孔34′、34′
……から噴出されるガス量に従つて、所望の粉体流速度
Ｗに希釈変更調節され、オリフイス型ノズル33を通り、
流動化粉体流の取り出し通路４′を介して、熔融金属24
中へ吹込まれる。

その際、予め定められた吹込条件に合致するように設
定される流動化用供給ガスの圧力は、圧力P₂よりも相対
的に少しく高圧に、又、設定弁11、弁10を介してライン
10′より導入されるガスの圧力は、圧力P₂よりも相対的
に少しく低圧のP₃に設定するのがよい。

吹入条件は、例えば、以下のように予め設定すること
ができる。例えば、溶融金属の脱硫などにおいては、溶
銑に対する脱硫剤粉体の必要吹込量は目標硫黄値から決
定される。この際の粉体の吹込速度はランス吹込にあつ
ては、ランスの口径によるスプラツシユの起る限界値な
どから設定され、また輸送粉体の（粉体／ガス）混合比
は処理容器例えば取鍋方式などによつて実験的に決めら
れる。さらに、第１図に例示される如く、オーブンレー
ドル23中の溶銑24へ粉体を移送する場合はランス15をＣ
点まで挿入することにより背圧P₄も吹伏条件設定に包含
される。

計量装置18によつて、所望量の粉体流の取り出しが終
つたことを知つたら、吐出弁４を閉じて粉体流の取り出
し及び熔融金属への吹込みを停止することができる。こ
の際、弁10が開かれており、輸送管13、14の清浄化が行
なわれつつ、ランス15の口端を例えば図中Ｂ位置まで引
き上げる。更に、清浄化操作後、例えば弁10を閉じガス
ブローを停止し、次いで供給弁７、弁26を閉じ、パージ
弁16を開いて、容器１の内圧を大気圧条件に戻すことが
できる。

以上のようにして、圧力制御弁５でパージ弁５″から
のパージガス量を直接制御する態様によつて圧力区域の
内圧を所定の圧力に調節保持して圧力区域１から流動化
粉体流を取り出すことができる。本発明の他の一態様に
よれば、上記態様に代えて、予め定められた吹込条件に
合致するように設定された第１図中22で示した制御装置
を利用してパージガス量を自動制御する態様で実施する
こともできる。

この態様によれば、例えば、最も高い圧力P₁の圧力源
17から圧力検出端19（P₁検出）を経て接続されている供
給ガス量設定弁８、11、25及び制御装置22を所定の吹込
条件に設定したのち、吹込み用ランス15の吹込み口端
を、熔融金属上面の適当な位置、たとえば図中Ｂで示し
た位置まで移動させ、前述したように、まず、通路10′
に設けられた弁10を開いてランス15中への熔融金属の侵
入防止及び清浄化用ガスを送り、ランス15の吹込み口端
を、例えばレードル23内に収容した熔融金属24の深所適
当ケ所、たとえば図中Ｃで示した吹込点まで挿入する。
そして、吹込操作中、制御装置22により、圧力検出端20
によるP₂および圧力検出端21によるP₃を検知し、その差
圧（P₂−P₃）を演算し、粉体流速度に対応して予め設定
された差圧とのずれは直ちに調節信号によつて圧力調節
弁５により制御できる。従つて差圧（P₂−P₃）は常に一
定となり、粉体の移送量を一定に保つことができる。第
４図は、希釈用ガス供給手段を有しないオリフイス型ノ
ズル形状の流動化粉流体の取り出し口装置のノズル口径
（たとえば第2a図において、断面積ｙの部分の口径を指
す）3mm及び4mmのノズルについて、差圧ΔＰ（＝P₂−
P₃）と粉体流速度Ｗ（取り出し速度）との関係の一例を
示すグラフであり、第５図は第４図中ノズル口径4mmの
ノズルにつて、希釈用ガス供給手段を有せしめたノズル
に於て、希釈用ガス供給量を0Nl/min、50Nl/min及び100
Nl/minに変化させた場合の差圧ΔＰと粉体流速度Ｗとの
関係を示すグラフである。

本発明方法において、ΔＰの好ましい領域は0.2〜1.2
Kg/cm²程度、より好ましくは0.3〜1Kg/cm²程度である。
第４図に於て、この好ましいΔＰ領域で、粉体流速度3K
g/minにて実施する場合には、ノズル口径は4mmのノズル
を選べばよいことがわかる。口径の異なる種々のノズル
について予め第４図の如きグラフを実験的に設定してお
けば、予め設定されたΔＰ及び予め設定された粉体流速
度に応じて選択すべきノズル口径を定めることができ
る。

しかしながら、例えばΔＰ＝0.7Kg/cm²の差圧条件を
採用する場合に於て、粉体流速度は、ノズル口径によ
り、3mmの場合は約2.1Kg/min、4mmの場合は約3.7Kg/min
と自ら定まることになる。

本発明においては、希釈用ガス供給手段を有するノズ
ルが採用される。例えば、第４図におけるノズル口径4m
mのノズル、但し本発明に従つて希釈用ガス供給手段を
有するノズルを採用した場合には、第５図に示されてい
るとおり、希釈用ガス供給を行わずに操作した場合の曲
線ａ′（第４図の口径4mmの場合の曲線に一致する）か
ら、例えば希釈用ガス供給量50Nl/minの供給を行つて操
作した場合の曲線ａ″、100Nl/minの希釈用ガス供給を
行つて操作した場合の曲線ａのように変化する。従つ
て、例えばΔＰ＝0.7Kg/cm²の差圧条件を採用する場合
に於て、粉体流速度は約3.7Kg/minから約0.25Kg/minに
わたつて変更調節可能であることがわかる。

かように、本発明によれば、所望のΔＰ条件を一定に
設定した条件で粉体流速度を広い変更調節可能範囲巾
で、所望に応じて自由に選択できるが、第４図に示した
場合には、そのような選択はできず、ΔＰ条件を変化さ
せるか或はノズルを他の口径のノズルと取り換えること
が必要となる。

尚、第４図及び第５図は、粒度100メツシユ篩通過で3
25メツシユ篩不通過の微粉炭についての例で示されてい
る。

以上、第１図〜第５図を用いて、本発明実施の数態様
についてのべたが、本発明方法及び装置においては、既
述の組み合わせ要件を充足すればよく、個々の検知手
段、調節手段などは、当業者の種々設計変更可能なとこ
ろであり、本発明はそのような設計変更を除外するもの
ではない。例えば、取り出し通路入口部３を形成するノ
ズル形状入口部、希釈用ガス通過性内壁34或は二重環状
部材35などは、螺合、嵌合、その他任意の手段で着脱可
能に設けて、狭搾部断面積、形状などの種々異つた形態
のものと取り換え可能とすることができる。

更に、又、例えば、粉体供給手段を脱硫剤の流動化手
段を下部に備えた脱硫剤貯槽と連結して、脱硫剤の貯
蔵、圧力容器への供給、該容器からの取り出し及び熔融
金属への吹込みを、一連の連携操作として容易に行わせ
ることができる。

本発明によれば、構造簡単で、製作容易な且つコンパ
クトな装置によつて、簡易化された操作及び制御手段
で、更に広範囲の粉体流速度の調節が可能で、円滑に、
定量的且つ定常的なガス流動化粉体流の取り出しが可能
となるため、広い分野において定量的粉体流の移送に利
用することができる。

例えば、第１図の例で説明したような脱硫剤、脱酸剤
その他の各種の冶金学的固体添加剤を、溶融金属中へ吹
き込むための定量的粉体流の取り出し及び吹き込みに有
利に利用できるほかに、例えば、食品工業、医薬品工
業、化粧品工業、化学工業、農水産工業などの各種の分
野において、ガス流動化可能な粉体を定量的且つ定常的
に移送することの望まれる各種工程においても有利に利
用できる。また、粉体移送のみに有利なだけでなく、数
種の粉体を定量的且つ定常的に混合し且つ移送する分野
や粉体を定量的且つ定常的に移送し且つそれを混合する
ような分野においても利用できる。特に、背圧のある容
器などへ、粉体を定量的に流動化移送するときは最も有
利に利用できる。

次に、本発明実施の数態様について更に詳しく説明す
る。

実施例１〜２ オープンレードル23の溶銑24へ吹き込む以外は、第１
図で示したのと同様な装置を用い、燃焼用酸素ガス供給
手段を備えた微粉炭高圧燃焼装置（内圧1Kg/cm²）中
へ、100メツシユ篩通過で325メツシユ篩不通過の粒度を
有する微粉炭を、キヤリヤーガスを窒素ガスとして吹き
込み、取り出し通路の入口部３の端部に設けた狭搾部3
3′の口径4mmφのオリフイス型ノズル形状は、第2a図に
示したと同様なものとし、流動化用ガス供給通路７′か
ら250Nl/min（初期加圧に際し、取出し管閉塞防止ガス
供給通路28′か50Nl/min）および希釈ガス供給通路26′
からの希釈ガス供給量Q₈は実施例１では50Nl/min、実施
例２では100Nl/minを送り、次の条件で供給した。

オリフイス型ノズルと二重環状部材35の最端部との距離 ……30mm 希釈ガス通過性内壁34の口径 ……20mmφ なお、輸送管13は断面積25mm²で長さ10mのもの、輸送
管フレキシブル部14は断面積25mm²で長さ5mのもの、お
よび吹込み口15の口径は5mmのものを使用し、多孔板12
とオリフイス型ノズル端の二重環状部材35との距離を30
mmとした。

上述の条件で、前記の微粉炭を該高圧燃焼装置中へ吹
き込んだ結果は、 実施例１では粉体流速度 1.95Kg/min 実施例２ 〃 0.25Kg/min であつた。

4mmφのオリフイス型ノズルを取変えることなく、同一
差圧で、実施例１では3mmφの吐出ノズルのみ使用（第
４図参照のこと）に略相当する粉体流速度が得られ、実
施例２では3mmφの吐出ノズルのみ使用する場合の特に
好ましい差圧範囲（0.3〜1.0Kg/min）の変更調節可能範
囲巾（2.5〜1.2Kg/min）よりも顕著に低い粉体流速度0.
25Kg/minを得ることができた。

更に、これら実施例１〜２の粉体流速度の時間当りの
変化率は±５％で、精度よく円滑に微粉炭を微粉炭高圧
燃焼装置中に吹き込むことができた。

なお、実施例１では4mmφの吐出ノズルのみを使用す
る場合の特に好ましい差圧範囲における変更調節範囲巾
が、第４図から判るようにWaが2.25Kg/min（＝4.4Kg/mi
n−2.15Kg/min）であるのに対して、本願発明の4mmφの
オリフイス型ノズルを使用する場合では、第５図からわ
かるように、実施例１の条件でWa′が3.35Kg/min（＝4.
4Kg/min−1.05Kg/min）まで変更調節が拡大され、実施
例２の条件でWa″が4.25Kg/min（＝4.4Kg/min−0.15Kg/
min）まで大巾に変更調節の範囲が拡大された。

比較例１〜３ 実施例１において、希釈用ガスの供給できない従来の
口径4mmの吐出ノズルのみのものを使用し、次の条件で
用いる以外は実施例１〜２と同様にして比較試験を行つ
た粉体流速度の結果は下記の通りであり、実施例１〜２
の粉体流速度範囲より狭い粉体流速度範囲しか得られな
かつた。

実施例３ 第１図で示したと同様な装置を用い、0.5m³の小型オ
ープンレードル23中の溶銑24（P₄、1.2Kg/cm²）中へ、1
00メツシユ篩通過で325メツシユ篩不通過の粒度を有す
る、生石灰90重量％と螢石10重量％からなる石灰系脱硫
剤を、キヤリヤーガスを窒素ガスとして浸漬ランス法で
吹き込んだ。

取り出し通路の入口部３の端部に設けた狭搾部33′の
口径4mmφのオリフイス型ノズル形状は、第2a図に示し
たと同様なものとし、供給ガス量は夫々、通路７′から
250Nl/min、通路10′から300Nl/min、通路26′から50Nl
/min（通路28′から50Nl/min）に、供給ガス量設定弁及
び制御装置22で設定し、所定の操作を行つたのち吹込み
用ランス15を浸漬し、上記の組成の石灰系脱硫剤18Kgを
粉体流速度1.5Kg/minで吹込み脱硫を行つた。該脱硫に
おける諸条件は次の通りである。

石灰系脱硫剤輸送圧 P₁（Kg/cm²）…６ P₂（ 〃 ）…2.1 P₃（ 〃 ）…1.8 ΔＰ（ 〃 ）…0.3（第５図と同様のチヤー
トから決定す） 取り出し通路４′の口径 10mmφ オリフイス型ノズルと二重環状部材35の最端部との距
離 ……30mm 希釈ガス通過性内壁34の口径……20mmφ なお、輸送管13は断面積593mm²で長さ15m、輸送管フ
レキシブル部14は断面積491mm²で長さ5m、および吹込み
口15の口径は20mmのものを使用し、多孔板12とオリフイ
ス型ノズル端の二重環状部材35との距離を30mmとした。

結果は、初期Ｓ含有量0.05％に対し、最終Ｓ含有量が
0.014％であり、脱硫効率（初期Ｓ含有量−最終Ｓ含有
量／初期Ｓ含有量×100）は72％であつた。

脱硫の実施中で、ロードセルタイプの計量機18で測定
せる移送される粉体量の時間当りの変化率は1.5±0.1Kg
/minであり、全移送時を通して、定量性且つ定常性のあ
る結果が得られ、口径4mmφのオリフイス型ノズルを有
効に使用し得た。

本発明の主たる効果は次のとおりである。

本発明においては、取り出し通路入口部の延長方向上
流側に少量の希釈用ガスを供給することによって、粉体
流速度が小さくても、粉体を適切に供給することができ
る。このため、従来の装置に比べ、適切に供給できる粉
体流速度の幅が大きい。

本発明においては、調整のための希釈用ガスの量をわ
ずかに変化させることによって、粉体流速度を大きく変
えることができ、狭搾部のつまりが少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法及び装置を説明するための略示的説
明図であり、第2a図〜第2c図は、本発明方法の実施に用
いるのに適した流動化粉体流形成圧力区域から該粉体流
を取出すための取り出し口装置の数例を示す部分的断面
図、第３図は本発明によれば流動化粉体流の取り出し通
路入口部材の異なる部材に交換する必要なしに、粉体流
速度の変更調節可能範囲巾を有利に拡大できることを説
明するための説明図、第４図は希釈用ガス供給手段を有
しないオリフイス型ノズル形状の流動化粉体流の取り出
し口装置のノズル口径3mm及び4mmのノズルについて差圧
ΔＰと粉体流速度Ｗとの関係の一例を示すグラフ、そし
て第５図は第４図中ノズル口径4mmのノズルについて、
希釈用ガス供給手段を有せしめたノズルに於て、希釈用
ガス供給量を変化させた場合の差圧ΔＰと粉体流速度Ｗ
との関係を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開閉可能な粉体供給手段、流動化用ガスに
   よる該粉体の流動化手段及び該流動化手段により形成さ
   れた流動化粉体流の取り出し通路を有する実質的に閉ざ
   された圧力区域から、該圧力区域の内圧を所定の圧力に
   調節保持して、該粉体流を取り出すに際し； （ａ）該取り出し通路の入口部が、該取り出し通路断面
   積より小さい断面積の狭搾部を有するオリフイス型ノズ
   ル形状をなしていること、 （ｂ）該取り出し通路に、該粉体流を輸送する輸送管が
   接続されており、 該輸送管にガスを供給し、このガスの供給を維持するこ
   と、 （ｃ）該取り出し通路入口部の延長方向上流側に設けら
   れた希釈用ガス供給手段から、該取り出し通路入口部に
   送られる該粉体流に希釈用ガスを供給し、 該希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガスの
   供給量を調整して、狭搾部に入る粉体流の見掛密度を制
   御すること を特徴とするガス流動化粉体の定量的取出し方法。
2. 【請求項２】該流動化粉体流の形成区域に於て、上記圧
   力区域上方向にむけられた該取り出し通路入口を介し
   て、該流動化粉体流を上方向にむけて該取り出し通路中
   へ導くことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
3. 【請求項３】上記取り出し通路の入口部より上方の該圧
   力区域上部に於て、該圧力区域の内圧を所定の圧力によ
   り調節保持し得る圧力調節手段により、上記内圧を該流
   動化粉体を定量的に取り出すように所定圧力に調節保持
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
4. 【請求項４】圧力容器上部に設けられた開閉可能な粉体
   供給手段、該容器下部に設けられた流動化用ガスによる
   該粉体の流動化手段、該流動化手段により形成された流
   動化粉体流の取り出し通路を有する実質的に閉ざされた
   圧力容器、及び、該圧力容器の内圧を所定の圧力に調節
   保持する圧力調節手段を有するガス流動化粉体の定量的
   取り出し装置であって、 該流動化粉体流の取り出し通路入口部の端部に設けられ
   た該通路断面積より小さい断面積の狭搾部を有するオリ
   フイス型ノズルと、 該取り出し通路に接続された、該粉体流を輸送する輸送
   管と、 該輸送管にガスを供給し、このガスの供給を維持する通
   路と、 希釈用ガスの供給用の通路を構成する二重環状部材とを
   具備し、 該二重環状部材が、該ノズル端の延長方向上流側に位置
   する、該ノズルに送られる該粉体流へ希釈用ガスを供給
   するガス通過性内壁を備えている ことを特徴とするガス流動化粉体の定量的取り出し装
   置。