JPH11180556A - 粉体の連続供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 故障の少ない簡便な機構で連続的かつ定量的
に粉体を供給する装置を提供する。 【解決手段】 本粉体連続供給装置２０は、粉体収容槽
２２と粉体収容槽の上昇装置２４と触媒移送管４８と上
部気体導入管５１とから構成されている。粉体収容槽
は、槽下部に下部気体導入口４２を有し、下部気体導入
口から槽内に気体を導入して槽に収容した粉体層を流動
化させるようにした、有蓋４０の容器である。粉体移送
管４８は流動化した粉体層の上面に下端開口を接触させ
て上方に延在する。上部気体導入管は粉体収容槽内の流
動化した粉体層上方に気体を導入する。粉体収容槽上昇
手段は、粉体の移送に伴って粉体収容槽を上昇させ、粉
体移送管の下端開口と流動粉体層の上面との接触を常に
維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体の連続供給装
置に関し、更に詳細には、気体搬送により粉体を連続的
かつ定量的に供給する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の粉体の供給装置１０は、基本的に
は、図３に示すように、ロスインウェイ方式と呼ばれる
装置であった、粉体を通すトラフを備えた仕込みホッパ
１２と、仕込みホッパ１２を振動させる電磁フィーダ１
４と、仕込みホッパ１２から流出した粉体の重量を計量
し、電磁フィーダ１４の振動数を調整して粉体の流出量
を制御するロードセル１６とから構成されている。粉体
の供給装置１０では、粉体の流出量をフィードバック制
御している。即ち、仕込みホッパ１２を電磁フィーダ１
４によって振動させ、仕込みホッパ１２から粉体を流出
させる。その時の粉体の流出量をロードセル１６で計量
し、計量した粉体の流出量から、設定流出量となるよう
電磁フィーダ１４の振動数を調節する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロスインウ
ェイ方式の従来の粉体の供給装置１０は、粉体の収容及
び計量機構が開放型であるから、粉体の形状、性状のい
かんに係わりなく、例えば粉体の流動性が多少悪くて
も、比較的容易に粉体を供給することができるものの、
仕込みホッパから流出した粉体の重量を計量して、その
計量した重量に基づいて電磁フィーダの振動数をフィー
ドバック制御しているために、時間遅れ（タイムラグ）
が発生し、制御性が悪いという問題があった。また、電
磁フィーダが仕込みホッパに与える振動の振動数の大小
により粉体の流出量を制御しているので、粉体流出量の
厳密な定量制御が難しいという問題があった。一方、複
雑な制御機構を粉体の供給装置に適用して、厳密で時間
遅れのない制御を行おうとすると、飛散し易くしかも流
動性の低い粉体を取り扱う関係から、装置を安定して動
作させることが難しいという問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、簡便な機構で、
連続的かつ定量的に粉体を供給する装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、粉体を気体
により流動化させること、粉体を流動化させ、次いで粉
体流動層を抜け出た気体を搬送用気体に使って粉体を管
により気体搬送すること、粉体を管に送入する際には、
流動層を抜け出た気体により粉体層の上面を押圧させつ
つ、この押圧力により気流に伴って粉体を管内に押し込
むことを着想し、実験を重ねて本発明を完成する到っ
た。

【０００６】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づき、本発明に係る粉体の連続供給装置は、槽下部に
下部気体導入口を有し、下部気体導入口から槽内に気体
を導入して槽に収容した粉体層を流動化させるようにし
た、有蓋の粉体収容槽と、流動化した粉体層の上面に下
端開口を接触させて上方に延在する粉体移送管と、粉体
の移送に応じて粉体収容槽を所定速度で上昇させる粉体
収容槽上昇手段とを備えていることを特徴としている。

【０００７】必要に応じて、粉体収容槽内の粉体流動層
上方に別の気体を導入して粉体流動層の上面を押圧させ
るようにした上部気体導入管を設ける。上部気体導入管
から導入した気体により粉体流動層の上面を押圧して、
粉体を一層確実に粉体移送管内に送入することができ
る。

【０００８】別法として、粉体収容槽上昇手段に代え
て、粉体の移送に応じて粉体移送管の下端開口を所定速
度で下降させる粉体移送管下降手段を備えても良い。

【０００９】本発明でいう粉体とは、粒径の微細な粉状
体のみならず、粉状体の粒径より大きないわゆる粒体を
も含む広い概念である。本発明に係る粉体の連続供給装
置を適用できる粉体は、流動化し、かつ気体搬送できる
限り制約はなく、例えば触媒、セメント等の粉体、高分
子化合物のポリマ及びモノマのペレット、穀粒等の粒体
に適用できる。また、本発明を適用するに当たって、粉
体の好適な粒径は、１０〜２００μm である。粉体移送
管の材質、形状には制約はなく、例えば耐摩耗性の高い
ステンレス鋼管を使用する。

【００１０】本発明に係る粉体の連続供給装置で使用す
る気体は、特に制約はなく、粉体と反応しない気体であ
れば良い。好適には、空気、又は窒素、ヘリウム等の不
活性ガスのいずれでも良い。例えば、粉体を供給する先
の雰囲気を酸化雰囲気にしたいときには、空気、酸素・
ヘリウムの混合ガスが好ましいこともある。粉体を流動
化するために導入する気体の導入量が多過ぎると、粉体
流動層の上面が沸騰状態となって粉体面が一定しないの
で、粉体移送管の下端開口と粉体流動層の上面との接触
を維持することが難しくなり、粉体を連続的かつ定量的
に供給することができなくなる。逆に、気体の導入量が
少な過ぎると、粉体層の流動化程度が低いために、粉体
面が円錐状になり、同じく粉体移送管の下端開口と粉体
流動層の上面との接触を維持することが難しくなり、粉
体を連続的かつ定量的に供給することができなくなる。
気体の導入量は、粉体収容槽の大きさ、粉体の性状、気
体の性状等により異なるので、予め実験により定めるこ
とが望ましい。

【００１１】本発明では、粉体の供給に伴う粉体収容槽
内の粉体量の減少に応じて、粉体収容槽を上昇させ、又
は粉体移送管の下端開口を下降させて、粉体移送管の下
端開口と粉体流動層の上面との接触を維持する。換言す
れば、粉体収容槽の上昇に応じて、粉体収容槽内の粉体
流動層の上面が上昇しつつ上昇分の粉体を粉体流動層か
ら粉体移送管内に送入して、粉体流動層の上面と粉体移
送管の下端開口との接触状態を常に維持する。又は、粉
体移送管の下端開口の下降に応じて、下降分の粉体を粉
体流動層から粉体移送管内に送入して、粉体流動層の上
面と粉体移送管の下端開口との接触状態を常に維持す
る。粉体収容槽の上昇速度の速い遅い及び粉体移送管の
下降速度の速い遅いは、粉体の供給流量の大小と比例関
係にあるので、必要な粉体の供給流量に基づいて予め設
定したタイムプログラムに従い粉体収容槽を上昇させ、
また粉体移送管を下降させる。よって、本発明では、粉
体流量の精密制御が可能となる。換言すれば、粉体の供
給流量は、粉体収容槽の上昇速度又は粉体移送管の下降
速度に依存している。粉体収容槽の上昇速度、又は粉体
移送管の下降速度を大きくすることにより、粉体の供給
流量を増大させることができ、逆に、粉体収容槽の上昇
速度、又は粉体移送管の下降速度を小さくすることによ
り、粉体の供給流量を減少させることができる。また、
本発明では、内圧が常圧より高い粉体収容槽と内圧がそ
れより低い供給先との間の差圧を利用した気体搬送によ
り粉体を移送しているので、粉体収容槽は密閉型となっ
ており、また、粉体収容槽内の圧力を高くしているの
で、粉体が逆流することもない。

【００１２】好適には、粉体収容槽の下部気体導入口よ
り上に多孔質の気体分散板を備え、気体分散板上に粉体
流動層を形成する。これにより、粉体収容槽内で均一な
密度の粉体流動層を形成することができるので、定量的
な粉体の供給がより確実になる。気体分散板には、多孔
質板の孔径が粉体より小さいもの、例えばガラスフィル
タを使用する。

【００１３】粉体収容槽上昇手段は、粉体収容槽を上昇
させることができる限りその構成に制約はなく、例え
ば、粉体収容槽上昇手段が、粉体収容槽の底部に上端を
有して下方に伸びるネジ棒と、粉体収容槽の下方に設け
られ、ネジ棒のネジ山に合うネジ溝を有するネジ孔を有
し、ネジ棒をネジ孔に貫通させた支持体とを備え、ネジ
棒を回転させて粉体収容槽を上昇させるような手段であ
っても良い。また、粉体移送管下降手段も、粉体移送管
を下降させることができる限りその構成に制約はなく、
例えば、粉体移送管に対する重力を利用して粉体移送管
を下降させ、その下降運動を制御するようにしても良
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。 実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る粉体の連続供給装置の実
施形態の一例であって、供給する粉体を触媒とした例で
ある。図１は本実施形態例の粉体の連続供給装置の構成
を示す模式的断面図である。粉体の連続供給装置２０
は、触媒を所望の機器に連続的かつ定量的に供給する装
置であって、図１に示すように、触媒を収容し、流動化
させる触媒槽２２と、触媒槽２２を上昇させる上昇装置
２４とを備えている。

【００１５】上昇装置２４は、下部支持板２６と、下部
支持板２６に設けられたネジ孔２８を貫通して上方に延
び、ネジ孔２８のネジ溝に合ったネジ山を有するネジ棒
３０と、ネジ棒３０の上端に設けられ、触媒槽２２を支
持しつつネジ棒３０の回転により上方に上昇する上昇板
３２と、上昇板３２の上昇運動を案内する２本の案内棒
３４Ａ、Ｂと、一方の案内棒３４Ａの上部に設けられた
上部支持板３８と、ネジ棒３０を回転させるネジ回転装
置３７と、ネジ回転装置３７によるネジ棒３０の回転数
を制御する制御装置３９とを備えている。

【００１６】触媒槽２２は、脱着自在な蓋４０を有する
筒状の容器であって、内部に触媒層を収容する。容器の
材質は、粉体と反応して変化するようなものでない限り
制約はなく、例えばガラス製、ステンレス製、アクリル
製などで形成するが、望ましくは、静電気が発生せず、
内部が透視できる透明ガラス製である。

【００１７】触媒槽２２は、下部に気体、例えば窒素ガ
スを導入する下部導入口４２、下部導入口４２に連通し
た気体分配室４３、及び気体分配室４３上に設けられ、
ガラスフィルタ板により形成された分散板４４を備え、
下部導入口４２より導入した気体を分散板４４により分
散させて、分散板４４上に触媒流動層を形成する。更
に、触媒槽２２は、蓋４０に設けられた貫通孔４６を経
て上方から触媒槽２２内に下降している触媒移送管４８
と、蓋４０に下端が固定され、上端が上昇装置２４の上
部支持板３８に固定され、触媒移送管４８を包囲しつつ
伸縮自在な外管、例えば蛇腹管５０とを備えている。ま
た、上部支持板３８に支持された上部導入口５１から、
気体、例えば窒素ガスを、蛇腹管５０の内側及び貫通孔
４６を経由して、触媒槽２２内に導入するようになって
いる。蛇腹管５０に代えて、触媒移送管４８を囲む外管
を図２に示すようにＯ−リング５０Ａを介して相互に気
密に摺動する上管５０Ｂと下管５０Ｃとの二重管構造に
しても良い。

【００１８】触媒槽２２では、下部導入口４２、気体分
配室４３及び分散板４４を経て分散、導入された気体、
例えば窒素ガスにより流動化した触媒流動層の上面に、
触媒移送管４８の下端開口が、常時、接触するようにな
っている。触媒の移送により触媒槽２２内の触媒が減少
するので、後述するように、触媒の減少に合わせて触媒
槽２２を上昇させ、触媒流動層の上面を触媒移送管４８
に対して相対的に同じ位置に保持して、触媒移送管４８
の下端開口と触媒槽２２内の触媒流動層の上面との接触
を常に維持する。換言すれば、触媒槽２２の上昇に応じ
て、触媒槽２２内の触媒流動層の上面が上昇しつつ上昇
分の触媒を触媒流動層から触媒移送管４８内に送入し
て、触媒移送管４８の下端開口と接触状態を常に維持す
る。従って、触媒槽２２の上昇速度の速い遅いに応じ
て、移送される触媒の流量の大小が定まる。

【００１９】以上の構成により、触媒流動層の上面と触
媒移送管４８の下端開口とが接触した状態が、常に、維
持され、かつ、上部導入口５１、蛇腹管５０の内側及び
蓋４０の貫通孔４６を経て導入された窒素ガス、及び、
下部導入口４２から導入され触媒層を流動化させた窒素
ガスは触媒流動層の上面を押圧しつつ気流となって触媒
移送管４８に入る。尚、上部導入口５１からの導入され
た窒素ガスは、下部導入口４２から導入され触媒層を流
動化させた窒素ガスの流量が触媒移送に必要な流量に達
しない場合に、その流量を補い、かつ蛇腹管５０内の圧
力を上げて蛇腹管５０内に触媒が侵入するのを防ぐ目的
を有する。これにより、触媒流動層の上層の触媒が押圧
されつつ気流に同伴して触媒移送管４８の内側に押し入
るようにして入り、窒素ガスによる気体搬送により所望
の機器に移送される。

【００２０】上昇装置２４では、ネジ回転装置３７によ
るネジ棒３０の回転駆動を制御装置３９により制御しつ
つ、ネジ棒３０を一定回転数で回転して上昇板３２、従
って上昇板３２上の触媒槽２２を一定の上昇速度で上昇
させる。ネジ回転装置３７を調整してネジ棒３０の上昇
速度を調節することにより、触媒移送管４８の下端開口
が、常に、触媒槽２２内の触媒流動層の上面に接触する
ようになっている。換言すれば、ネジ棒３０の上昇に合
わせて、触媒流動層の上面が上昇しつつ上昇分の触媒を
触媒移送管４８内に押し込み、触媒移送管４８の下端開
口に、常に、接触している状態を維持する。また、触媒
の供給量を増大させたい時には、ネジ棒３０の回転数を
増加すると共に上部導入口５１からの窒素ガスの導入量
も増加する。触媒の供給量を減少させたい時には、ネジ
棒３０の回転数を減少すると共に上部導入口５１からの
窒素ガスの導入量も減少する。

【００２１】実施例 本実施例は、本発明に係る粉体の連続供給装置の具体的
例であって、本実施例の装置を構成する各機器の寸法
は、以下に示すようになっている。 触媒槽２２の容積 ：２．７リットル 寸法 ：直径１００mm×高さ３５０mm 一回当たりの触媒充填量：２．５リットル 触媒移送管４８の径 ：１／４インチ 下部導入口の径 ：１／４インチ 上部導入口の径 ：１／４インチ 窒素ガス導入量 ：上部導入口では０．２リットル／分 ：下部導入口では１．０リットル／分 触媒の性状 ：かさ密度０．８、平均粒径６０μm 触媒の所定供給量 ：２．５ｇ／分 本実施例では、触媒を所定供給量で連続的にかつ定量的
に供給することができた。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、下部気体導入口から槽
内に気体を導入して槽に収容した粉体層を流動化させる
ようにした、有蓋の粉体収容槽と、粉体層の上面に下端
開口を接触させて上方に延在する粉体移送管と、粉体の
移送に伴って、粉体収容槽を所定速度で上昇させ、粉体
移送管の下端開口と粉体流動層の上面とが常に接触状態
を維持するようにした粉体収容槽上昇手段とを備えるこ
とにより、故障の少ない機構で、粉体を連続的にかつ定
量的に供給する、粉体の連続供給装置を実現している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例の粉体の連続供給装置の構成を示す
模式的部分断面図である。

【図２】蛇腹管に代わる別法を説明した断面図である。

【図３】従来の粉体の供給装置の構成を示す分解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 従来の粉体の供給装置 １２ 仕込みホッパ １４ 電磁フィーダ １６ ロードセル ２０ 触媒連続供給装置 ２２ 触媒槽 ２４ 上昇装置 ２６ 下部支持板 ２８ ネジ孔 ３０ ネジ棒 ３２ 上昇板 ３４Ａ、Ｂ 案内棒 ３７ ネジ回転装置 ３８ 上部支持板 ３９ 制御装置 ４０ 蓋 ４２ 下部導入口 ４３ 気体分配室 ４４ 分散板 ４６ 貫通孔 ４８ 触媒移送管 ５０ 蛇腹管 ５１ 上部導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 孝夫 埼玉県幸手市権現堂1134−２ 株式会社コ スモ総合研究所研究開発センター内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽下部に下部気体導入口を有し、下部気
   体導入口から槽内に気体を導入して槽に収容した粉体層
   を流動化させるようにした、有蓋の粉体収容槽と、 流動化した粉体層の上面に下端開口を接触させて上方に
   延在する粉体移送管と、 粉体の移送に応じて粉体収容槽を所定速度で上昇させる
   粉体収容槽上昇手段とを備えていることを特徴とする粉
   体の連続供給装置。
2. 【請求項２】 粉体収容槽内の粉体流動層上方に別の気
   体を導入して粉体流動層の上面を押圧させるようにした
   上部気体導入管を備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の粉体の連続供給装置。
3. 【請求項３】 粉体収容槽上昇手段に代えて、粉体の移
   送に応じて所定の下降速度で粉体移送管の下端開口を下
   降させる粉体移送管下降手段を備えていることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の粉体の連続供給装置。
4. 【請求項４】 粉体収容槽の下部気体導入口より上に多
   孔質の気体分散板を備え、気体分散板上に粉体流動層を
   形成するようにしたことを特徴とする請求項１から３の
   うちのいずれか１項記載の粉体の連続供給装置。
5. 【請求項５】 粉体収容槽上昇手段が、粉体収容槽の底
   部に上端を有して下方に伸びるネジ棒と、粉体収容槽の
   下方に設けられ、ネジ棒のネジ山に合うネジ溝を有する
   ネジ孔を有し、ネジ棒をネジ孔に貫通させた支持体とを
   備え、ネジ棒を回転させて粉体収容槽を上昇させるよう
   にしたことを特徴とする請求項１、２及び４のうちのい
   ずれか１項に記載の粉体の連続供給装置。