JPWO2013005384A1

JPWO2013005384A1 - ロータリーバルブ、及び、粉粒体高濃度輸送システム

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Publication number: JPWO2013005384A1
Application number: JP2012551419A
Authority: JP
Inventors: 源久長田; 茂水谷
Original assignee: MIZUTANITEKKOU CO., LTD.; Senko Co Ltd
Current assignee: MIZUTANITEKKOU CO., LTD.; Senko Co Ltd
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2015-02-23
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: WO2013005384A1; JP5244263B1

Abstract

粉粒体高濃度輸送システムは粉粒体をコンテナから貯蔵装置へ高濃度輸送する。ロータリーバルブ（１０３）は粉粒体をコンテナから輸送管（１０２）へ連続的に供給する。コンプレッサは、ロータリーバルブ（１０３）におけるローターの壁側（３０３，３０４）とケーシング（２０１）の側板（３０８，３０９）との間の空間（３１２，３１３）に気体を送り込んで、輸送管（１０２）からその空間への粉粒体の侵入を阻む。ロータリーバルブの内部は、複数の羽根（２１１）によって複数の小空間（２１２）に分かれている。ローターの側壁は、外周面をガスケット（３０６）の内周面と接触させることによって、前記複数の小空間（２１２）を前記空間（３１２，３１３）から分離している。各小空間（２１２）において、ガスケット（３０６）の内周面とローターの側壁の外周面とが接触している領域に隣接する部分は、粉粒体が循環可能であるように切り欠き部（３１４）が設けられている。

Description

本発明は粉粒体の高濃度輸送技術に関し、特に粉粒体を輸送管へ供給するためのロータリーバルブに関する。

樹脂等の粉粒体を、トラック、貨物列車、船、又は飛行機等の運搬手段で長距離搬送した後、その粉粒体をその運搬手段から搬送先の貯蔵装置、例えばサイロへ移す際、空気輸送技術が利用される。「空気輸送技術」とは、粉粒体の供給源と輸送先とを繋ぐ配管（輸送管）の中に空気等の気体を流し、その流れに粉粒体を乗せて輸送する技術をいう。粉粒体は、運搬手段から輸送管へ供給され、その輸送管を通して貯蔵装置へ輸送される。

空気輸送技術は低濃度輸送と高濃度輸送とに大別される。「低濃度輸送」とは、気体に対する粉粒体の混合比が比較的低い輸送技術をいう。低濃度輸送は、輸送管内に気体を低圧かつ高速で流す。その場合、粉粒体は、輸送管内に分散して浮遊した状態で流れる。気体が低圧であるので、粉粒体を輸送管へ連続的に供給することが容易である。一方、「高濃度輸送」とは、混合比が比較的高い輸送技術をいう。高濃度輸送は、輸送管内に気体を高圧かつ低速で流す。その場合、粉粒体は気体の圧力に押されて輸送管内を移動する。高濃度輸送では、粉粒体を投入口から輸送管内へ連続的に供給する際に、粉粒体が輸送管から投入口へ吹き上がるのを防ぐ工夫が必要である。

粉粒体の高濃度輸送としては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、粉粒体を輸送管へ供給する部分に耐圧容器が設置されている。粉粒体を輸送管へ供給する際には、その粉粒体を一旦、耐圧容器に封入する。その後、その耐圧容器内を圧縮空気等の高圧気体で加圧して、その耐圧容器から輸送管へ高圧気体を、粉粒体と共に供給する。但し、この技術では、一度に連続して輸送可能な粉粒体の量は耐圧容器の容積に限られる。すなわち、粉粒体は、最大でも耐圧容器の容積と同量ずつ、断続的に輸送される。

その他に、粉粒体をタンクローリーに積載して運搬し、運搬先でそのタンクローリーから貯蔵装置へ直接、高濃度輸送する技術も知られている。タンクローリーは耐圧容器を搭載しているので、その耐圧容器内に粉粒体が封入される。運搬先では、タンクローリーの耐圧容器内が圧縮空気等の高圧気体で加圧されることによって粉粒体が流動化し、その耐圧容器から輸送管へ供給される。それにより、粉粒体は、逆流することなく、連続的に供給される。

特開平１１−１３０２５７号公報

特許文献１に記載された高濃度輸送では、粉粒体を輸送管へ供給する前に、粉粒体を一旦、耐圧容器に封入しなければならない。従って、粉粒体を積載する車両等から貯蔵装置へ粉粒体を輸送するには、その車両等から耐圧容器への移動と、その耐圧容器から貯蔵装置への移動との２段階が必要である。その結果、粉粒体の輸送効率を更に向上させることが難しい。

また、粉粒体を積載する車両から貯蔵装置へ直接、粉粒体を連続的に輸送するには、その車両としてタンクローリーを利用しなければならない。タンクローリーに搭載される耐圧容器は、一般的なコンテナよりも積載可能な粉粒体の量が限られる。従って、粉粒体の搬送全体の効率を更に向上させることが難しい。その他に、耐圧容器はコンテナよりも一般に高価であるので、粉粒体の搬送コストを更に削減することが難しい。

本発明の目的は、上記の課題を解決することであって、特に、コンテナから貯蔵装置へ粉粒体を連続的に高濃度輸送するためのシステムを提供することにある。

本発明の一つの観点による粉粒体高濃度輸送システムは、コンテナに積載された粉粒体を、そのコンテナから貯蔵装置へ高濃度輸送するシステムであって、圧送装置、輸送管、ロータリーバルブ、及びコンプレッサを備えている。圧送装置は高圧気体を連続的に供給する。輸送管はその高圧気体を圧送装置から貯蔵装置まで通す。ロータリーバルブは粉粒体をコンテナから輸送管へ連続的に供給する。コンプレッサはロータリーバルブへ気体を送り込む。

ロータリーバルブは、ケーシング、ローター、軸受、ガスケット、及びパージ孔を含む。ケーシングは実質的に円筒形状の部材である。ローターは、ケーシングの内部に回転可能に設置され、回転しながら粉粒体をコンテナから受けて、輸送管へ連続的に運ぶ。軸受はローターをケーシングの内部に回転可能に支持する。ガスケットは、ケーシングの内面にローターと同軸に設置された円環状の部材であり、内周面をローターの外周面と接触させている。パージ孔はケーシングの側板に設けられ、ローターと軸受との隙間へコンプレッサから気体を流入させて、輸送管から上記の隙間への粉粒体の侵入を阻む。

ローターは、シャフト、複数の羽根、及び側壁を含む。シャフトは、軸受によって回転可能に支持されている。複数の羽根は、シャフトから放射状に延びた実質的に板状の部材であり、ケーシングの内部の空間を複数の小空間に分けている。側壁は、シャフトに同軸に固定された実質的に円板状の部材であり、シャフトの軸方向における複数の羽根の端部に接続され、外周面をガスケットの内周面と接触させることによって、複数の小空間をローターと軸受との隙間から分離している。

ロータリーバルブでは特に、複数の小空間のそれぞれにおいて、ガスケットの内周面とローターの側壁の外周面とが接触している領域に隣接する部分は、粉粒体が循環可能である程度にシャフトの径方向に拡がっている。具体的には、ローターの側壁の外周面のうち、ガスケットの内周面に接触している部分よりも複数の羽根に近い部分は、ケーシングの内面から、粉粒体が循環可能である程度の距離に位置している。その他に、ローターの側壁の側面のうち、複数の羽根に近い方とガスケットの端部とでは、シャフトの軸方向での位置が一致していてもよい。ガスケットは、ポリテトラフルオロエチレン、又は、テトラフルオロエチレンを含む共重合体を含んでいてもよい。粉粒体は熱可塑性樹脂、特に塩化ビニルを含んでいてもよい。

本発明の上記の観点による粉粒体高濃度輸送システムでは、コンプレッサが、ロータリーバルブのパージ孔を通してローターと軸受との隙間に気体を送り込むことで、その隙間を通して粉粒体が輸送管から逆流することを防止する。それにより、輸送管内の気体の圧力が高くても、ロータリーバルブが粉粒体をコンテナから輸送管へ直接、連続的に供給することができる。更に、ロータリーバルブ内の各小空間において、ガスケットの内周面とローターの側壁の外周面とが接触している領域に隣接する部分では、粉粒体が循環可能である。従って、粉粒体は、ケーシングの内面と側壁の外周面との隙間で摩擦を受けにくいので、摩擦熱によって溶融することがない。その結果、ロータリーバルブの中で粉粒体が塊を形成しない。また、ガスケットは、ポリテトラフルオロエチレン等を含む場合、ローターの側壁から摩擦を受けても削れにくい。従って、各小空間において、ガスケットの内周面とローターの側壁の外周面とが接触している領域に隣接する部分がシャフトの径方向に拡がっていても、ガスケットの屑が粉粒体に混入することがない。こうして、上記のシステムは、粉粒体の品質を損なうことなく、コンテナから貯蔵装置へ粉粒体を連続的に高濃度輸送することができる。

本発明の実施形態による粉粒体高濃度輸送システムの構成を示すブロック図である。図１に示されているロータリーバルブの縦断面図である。図２に示されている直線III−IIIに沿った縦断面図である。図３に示されている破線の円TAで囲まれた部分を示す拡大断面図である。ガスケットに代えてシールリングを含むロータリーバルブの縦断面図である。図５に示されている破線の円TBで囲まれた部分を示す拡大断面図である。図１に示されているシステムによって粉粒体を高濃度輸送する処理のフローチャートである。ローターの側壁の外周面に設けられる切り欠き部の別の形状を示す拡大断面図である。ロータリーバルブの別の変形例を側面から見たときの縦断面図である。図９に示されている破線の円TCで囲まれた部分を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［システムの構成］

図１は、本発明の実施形態による粉粒体高濃度輸送システムの構成を示すブロック図である。このシステムは、コンテナ車100に積載された粉粒体を、そのコンテナ車100から貯蔵装置110へ高濃度輸送する。粉粒体は塩化ビニル等の熱可塑性樹脂である。このシステムは、粉粒体の粒径が一般的に１００μｍ以下であっても、空気輸送が可能である。貯蔵装置110はサイロである。その他に、タンクやコンテナであってもよい。

図１を参照するに、このシステムは、圧送装置101、輸送管102、ロータリーバルブ103、コンプレッサ104、集塵装置105、及びバグフィルタ106を備えている。

圧送装置101はコンプレッサであり、２００ｋＰａの圧縮空気等、高圧気体を連続的に輸送管102へ供給する。輸送管102は圧送装置101から貯蔵装置110まで延びており、高圧気体を圧送装置101から貯蔵装置110まで通す。ロータリーバルブ103は、コンテナ車100に積載された粉粒体を、そのコンテナ車100から次のように受ける。まず、コンテナ車100が、粉粒体を収めているコンテナCNTを傾斜させる。次に、傾斜したコンテナCNTの下部とロータリーバルブ103の流入口との間がチューブTUBで接続される。続いて、そのチューブTUBを通して、コンテナCNTからロータリーバルブ103内へ粉粒体が自重で、連続的に移動する。

ロータリーバルブ103は、内部のローターを回転させ、ローターに取り付けられた羽根によって、粉粒体を流入口から排出口へ連続的に移動させる。ロータリーバルブ103の排出口は輸送管102に接続されているので、粉粒体がコンテナCNTから輸送管102へ連続的に供給される。ローターに取り付けられた羽根の枚数は十分に多い。特に、流入口と排出口との間でケーシングの内面に接触している羽根の枚数は、ローターの回転角度にかかわらず、常に３枚以上である。それらの羽根により、流入口と排出口との間は多段階にシールされているので、粉粒体は排出口から流入口へは逆流しにくい。

コンプレッサ104は、ロータリーバルブ103におけるローターと軸受との隙間に気体を送り込む。それにより、その隙間内の気圧が輸送管102内の気圧と同程度になるので、輸送管102からその隙間への粉粒体の侵入が防止される。そのことと、ローターに取り付けられた羽根の上記の構造とにより、ロータリーバルブ103の流入口の気圧が大気圧に維持されていても、粉粒体はロータリーバルブ103の流入口から排出口へ、逆流することなく移動する。

集塵装置105は、ロータリーバルブ103におけるローターとケーシングとの隙間を通して輸送管102から排出される気体を受ける。集塵装置105は更に、その受けた気体の中に浮遊する粉粒体を集める。それにより、粉粒体がロータリーバルブ103の排出口から流入口へ逆流するのを防ぐ。

輸送管102の内部では、粉粒体は高圧気体の圧力に押されて、離散的にプラグを形成し、プラグごとに移動する。すなわち、粉粒体は輸送管102内を高濃度輸送される。粉粒体は更に、輸送管102から、貯蔵装置110の上蓋に設けられた流入口111を通して貯蔵装置110の内部へ流れ込む。そのとき、輸送管102から貯蔵装置110の内部へと流路が拡がることによって高圧気体の圧力が下がるので、粉粒体は高圧気体の流れから解放されて貯蔵装置110の内部に蓄積する。一方、高圧気体は、貯蔵装置110の上蓋に設けられた排出口112を通して貯蔵装置110の内部からバグフィルタ106へ流れる。バグフィルタ106は、その高圧気体を貯蔵装置110の外へ逃がすと共に、その高圧気体の流れの中に残存する粉粒体を濾布で捕集して貯蔵装置110の内部へ戻す。

［ロータリーバルブの構成］

図２は、図１に示されているロータリーバルブ103の縦断面図である。その断面はロータの軸に対して垂直である。図２を参照するに、ロータリーバルブ103は、ケーシング201、流入口202、排出口203、ローター204、及び集塵口205を含む。ローター204は、シャフト210と複数の羽根211とを含む。

図３は、図２に示されている直線III−IIIに沿った縦断面図である。図３を参照するに、ロータリーバルブ103は更に、軸受301、302、側壁303、304、リップシール305、ガスケット306、及びパージ孔307を含む。

ケーシング201は実質的に円筒形状の筐体である。その円筒形状の軸は水平方向に設けられている。その円筒形状の両端は、実質的に円形状の側板308、309で閉じられている。ケーシング201の上部には流入口202が設けられ、下部には排出口203が設けられている。流入口202と排出口203とはケーシング201の内部の空間に連通している。

ローター204はケーシング201の内側に収められている。シャフト210はケーシング201の円筒形状の部分と同軸に設置されている。シャフト210の両端は、ケーシング201の各側板308、309の中心に設けられた穴310、311を貫き、各側板308、309の外側で軸受301、302によって支持されている。軸受301、302はボール・ベアリング又はローラー・ベアリングを内蔵し、シャフト210を軸周りに回転可能に支持している。図２、３には示されていないが、シャフト210は更に、モータに直接、又は、ベルト若しくはチェーンによって接続されている。それにより、シャフト210はモータの力で軸周りに回転する。複数の羽根211はそれぞれ板状の部材であり、シャフト210の周方向に等間隔に設置され、シャフト210から放射状に延びている。シャフト210が軸周りに回転するのに伴い、複数の羽根211はシャフト210の軸の周りを回転する。各羽根211の先端はケーシング201の内面を周方向に摺動する。側壁303、304は実質的に円板状の部材であり、シャフト210に同軸に固定され、シャフト210の軸方向における各羽根211の両端に接続されている。側壁303、304の外周面はケーシング201の内面に接触している。それにより、ケーシング201の内部の空間は複数の小空間212に分割されている。各小空間212は、隣接する２枚の羽根211、シャフト210の側面、及び側壁303、304によって仕切られている。流入口202と排出口203との間では、ケーシング201の内面に接触している羽根211の枚数は、ローター204の回転角度にかかわらず、常に３枚以上である。従って、流入口202と排出口203との間は２個以上の小空間212で隔てられている。

図１に示されているチューブTUBは、図２に示されているロータリーバルブ103の流入口202へ接続される。図１に示されているようにコンテナCNTが傾けられるとき、コンテナCNTの内部からチューブTUBを通してロータリーバルブ103の流入口202へ、粉粒体が自重で移動する。流入口202の中では、ローター204の回転に伴い、粉粒体が各小空間212を順番に満たす。粉粒体で満たされた小空間212は更に、順番に排出口203に接続される。そのとき、その小空間212から排出口へ、粉粒体が自重で移動する。排出口203は、図１に示されている輸送管102へ接続されているので、粉粒体は排出口203から輸送管102へ供給される。

集塵口205はケーシング201の円筒形状の側面に設けられ、ケーシング201の内部の空間に連通している。特に、その側面の内側では、ローター204が、図２に示されている矢印RTDの方向に回転することにより、複数の羽根211で区切られた複数の小空間212が排出口203から流入口202へ向かって次々に移動する。集塵口205は、図１に示されている集塵装置105へ接続される。ここで、輸送管102内の高い気圧により、排出口203から流入口202へと向かって移動する各小空間212では気圧が高い。従って、各小空間212が集塵口205へ接続されるとき、その小空間212の中に浮遊する粉粒体が、集塵口205を通して集塵装置105へ移動する。集塵装置105はその粉粒体を回収する。

リップシール305は円環形状の樹脂であり、ケーシング201の側板308、309の中心に設けられた穴310、311とシャフト210の側面との隙間を密封している。ガスケット306は円環形状の硬質樹脂であり、特に、ポリテトラフルオロエチレン、又は、テトラフルオロエチレンを含む共重合体である。ガスケット306はケーシング201の内面にシャフト210と同軸に設置されている。ガスケット306の外径はケーシング201の内径とほぼ等しく、内径はローター204の側壁303、304の外径とほぼ等しい。それにより、ガスケット306の内周面がローター204の側壁303、304の外周面と接触するので、ローター204の側壁303、304の外周面とケーシング201の内面との隙間が密封される。このように、ローター204と軸受301、302との間では、リップシール305とガスケット306とにより、ローター204の側壁303、304とケーシング201の側板308、309との間の空間312、313が密閉される。

パージ孔307はケーシング201の側板308、309に設けられ、図１に示されているコンプレッサ104に接続されている。コンプレッサ104からパージ孔307を通して高圧気体が供給されるとき、ローター204の側壁303、304とケーシング201の側板308、309との間の空間312、313の気圧が、排出口203内の気圧と同程度に高く維持される。その結果、輸送管102内の高圧気体が排出口203からその空間312、313へと漏れることが防止される。従って、粉粒体は排出口203からその空間312、313へは侵入できない。それ故、流入口202の気圧が大気圧に維持されていても、粉粒体が、排出口203からその空間312、313を通して流入口202へと逆流することが防止される。

図３を更に参照するに、ローター204の側壁303、304の外周面には切り欠き部314が設けられている。それにより、ガスケット306と小空間212との間では、ローター204の側壁303、304の外周面とケーシング201の内面との隙間が、その中で粉粒体が循環可能である程度に、シャフト210の径方向に拡がっている。

図４は、図３に示されている破線の円TAで囲まれた部分、すなわち、ローター204の側壁304の外周面がガスケット306に接触している領域の近傍を示す拡大断面図である。図４を参照するに、ガスケット306はラビリンス型であり、その内周面に凹凸401が設けられている。その凹凸401とローター204の側壁304の外周面402との隙間では、ローター204の側壁304とケーシング201の側板309との間の空間313から離れるほど気体の圧力が下がる。その結果、その空間313から小空間212への高圧気体の漏れが防止される。

図４を更に参照するに、ローター204の側壁304の外周面402のうち、ガスケット306の内周面と接触している領域403よりも小空間212に近い部分には、切り欠き部314が設けられている。切り欠き部314の表面はケーシング201の内面404に対して斜めに傾いている。その傾きは例えば３０°である。尚、図４では、水平方向の縮尺に対して上下方向の縮尺が誇張されている。切り欠き部314の傾きにより、ガスケット306から離れるほど、切り欠き部314の表面とケーシング201の内面404との間の距離GPは拡大する。その結果、切り欠き部314とケーシング201の内面404との隙間では、粉粒体が滞留することなく、循環可能である。

［切り欠き部の意義］

従来のロータリーバルブでは、硬質のガスケットに代えて軟質のシールリングが、ローターの側壁の外周面とケーシングの内面との隙間の密封に利用される。それにより、製品のコストが抑えられている。しかし、シールリングは比較的柔らかい樹脂製であるので、ローターの側壁の外周面との摩擦によって屑を生じやすい。従って、シールリングを利用するには、シールリングから生じる屑がロータリーバルブ内の粉粒体に混入することを防止する必要がある。その結果、ローターの側壁が以下の構造を含まなければならない。

図５は、ガスケットに代えてシールリングを含むロータリーバルブの縦断面図である。この断面は、図３に示されている断面と同様に、シャフト210を含む。図５を参照するに、ローター204の側壁503、504の外周面は、図３に示されているもの303、304とは異なり、切り欠き部を含まず、シールリング506の端を越えて、小空間212に向かって拡がっている。

図６は、図５に示されている破線の円TBで囲まれた部分、すなわち、ローター204の側壁504の外周面がシールリング506に接触している領域の近傍を示す拡大断面図である。図６を参照するに、側壁504の外周面が、シールリング506と小空間212との間に、隙間601を隔ててケーシング201の内面と対向する部分を含む。その隙間601は、シールリング506の厚さと比べて無視できるほどに薄い。その隙間601が十分に広く設計されている場合、側壁504の外周面との摩擦によってシールリング506から屑が生じても、それらの屑が隙間601を通り抜けにくい。その結果、それらの屑が小空間212内の粉粒体に混入することを防止することができる。

シールリングの利用に伴う粉粒体への屑の混入を防ぐには、図６に示されているとおり、シールリング506と小空間212との間で、ローター204の側壁504の外周面とケーシング201の内面との隙間601をごく狭く、かつ十分に広く設計しなければならない。しかし、その構造では別の問題が生じる。小空間212からこの隙間601へ粉粒体が入り込んだ場合、その粉粒体はその隙間601から容易には抜け出せないので、側壁504の外周面とケーシング201の内面とから摩擦を受け続ける。その粉粒体が塩化ビニル等、熱可塑性樹脂である場合、その粉粒体は摩擦熱によって溶融する。溶融した粉粒体は一体化して、薄板状の塊に固化する。この塊が隙間601から抜け出して粉粒体に混じれば、貯蔵装置110に蓄積される粉粒体の品質が損なわれる危険性がある。

図５、６に示されている構造とは異なり、図３、４に示されている構造では、ローター204の側壁303、304の外周面に切り欠き部314が設けられている。それにより、ガスケット306と小空間212との間では、ローター204の側壁303、304の外周面とケーシング201の内面との隙間が、その中で粉粒体が循環可能である程度に、シャフト210の径方向に拡がっている。従って、塩化ビニル等、熱可塑性の粉粒体がこの隙間に入り込んでも、その粉粒体は摩擦熱で溶融する前にこの隙間から抜け出てしまう。こうして、図３、４に示されている構造は、粉粒体が薄板状の塊に固化することを防止することができる。その結果、貯蔵装置110に蓄積される粉粒体の品質を高く維持することができる。

更に、ガスケット306はシールリング506よりも硬質であるので、ローター204の側壁303、304の外周面との摩擦によっては削れにくい。従って、ガスケット306の近傍で切り欠き部314とケーシング201の内面との隙間が大きく拡がっていても、ガスケット306の屑が小空間212内の粉粒体に混入することはない。すなわち、切り欠き部314の設計に加えてガスケット306を利用することで、貯蔵装置110に蓄積される粉粒体の高い品質を更に確実に保障することができる。

［システムによる高濃度輸送処理］

図７は、図１に示されているシステムによって粉粒体を高濃度輸送する処理のフローチャートである。この処理は、コンテナCNTがコンテナ車100によってシステムの場所まで運搬されてきた時点から開始される。

ステップＳ７０１では、高圧気体を圧送装置101から輸送管102へ連続的に供給する。それにより、輸送管102内では高圧気体が低速で、圧送装置101から貯蔵装置110へと流れる。その後、処理はステップＳ７０２へ進む。

ステップＳ７０２では、ロータリーバルブ103を起動させる。それにより、ローター204が連続的に回転し始める。その後、処理はステップＳ７０３へ進む。

ステップＳ７０３では、コンプレッサ104からロータリーバルブ103へ高圧気体を供給する。具体的には、その高圧気体は、コンプレッサ104からロータリーバルブ103のパージ孔307を通して、ローター204の側壁303、304とケーシング201の側板308、309との間の空間312、313に供給される。それにより、その空間312、313の気圧が、排出口203内の気圧、すなわち輸送管102内の気圧と同程度に高く維持される。その結果、輸送管102内の高圧気体が排出口203からその空間312、313へと漏れることが防止される。その後、処理はステップＳ７０４へ進む。

ステップＳ７０４では、まず、コンテナ車100によってコンテナCNTを、図１に示されているように傾斜させる。次に、傾斜したコンテナCNTの下部とロータリーバルブ103の流入口202との間をチューブTUBで接続する。続いて、そのチューブTUBを通して、コンテナCNTから流入口202内へ粉粒体を連続的に移動させる。こうして、コンテナCNTからロータリーバルブ103へ粉粒体が供給される。

ロータリーバルブ103の流入口202の内部では、ローター204の回転によって粉粒体が、複数の羽根211で仕切られた小空間212を順番に満たす。粉粒体で満たされた小空間212は順番に排出口203に接続される。そのとき、その小空間212から排出口203へ、粉粒体が自重で移動する。排出口203は、図１に示されている輸送管102へ接続されているので、粉粒体は更に、排出口203から輸送管102の中へ移動する。

排出口203では、各小空間212が、粉粒体に代えて高圧気体で満たされる。そのとき、各小空間212には、微量の粉粒体が浮遊して残る場合がある。それら微量の粉粒体は、各小空間212が集塵口205へ接続されるときに、集塵口205を通して集塵装置105によって回収される。その結果、粉粒体が各小空間212から流入口202へ戻ることはない。

ロータリーバルブ103の内部では更に、ローター204の側壁303、304とケーシング201の側板308、309との間の空間312、313へ、コンプレッサ104からパージ孔307を通して高圧気体が供給される。それにより、その空間312、313の気圧が排出口203内の気圧、すなわち輸送管102内の気圧と同程度に高く維持される。その結果、輸送管102内の高圧気体が排出口203からその空間312、313へと漏れることが防止される。従って、粉粒体は排出口203からその空間312、313へは侵入できない。それ故、流入口202の気圧が大気圧に維持されていても、粉粒体が排出口203からその空間312、313を通して流入口202へと逆流することが防止される。

ステップＳ７０４の後、処理はステップＳ７０５へ進む。ステップＳ７０５では、粉粒体を輸送管102内で、ロータリーバルブ103の排出口203の付近から貯蔵装置110の流入口111まで移動させる。その結果、粉粒体が貯蔵装置110の中に貯まる。その後、処理はステップＳ７０６へ進む。

ステップＳ７０６では、コンテナCNTの中に粉粒体が残っているか否かをチェックする。粉粒体が残っていれば、ステップＳ７０４−Ｓ７０５の処理が継続される。粉粒体が残っていなければ、処理は終了する。

［本発明の実施形態の利点］

本発明の実施形態によるシステムでは、上記のとおり、ロータリーバルブ103の流入口の気圧が大気圧に維持されていても、粉粒体が輸送管102から逆流しない。従って、粉粒体を耐圧容器からではなく、コンテナCNTから直接ロータリーバルブ103へ供給することができる。特に、粉粒体を積載する車両がタンクローリーではなく、コンテナ車100であっても、その車両100から貯蔵装置110へ粉粒体を連続的に高濃度輸送することができる。その結果、粉粒体の輸送効率を更に向上させることができる。

本発明の実施形態によるシステムでは更に、ロータリーバルブ103内の各小空間212のうち、ガスケット306の内周面とローター204の側壁303、304の外周面とが接触している領域401に隣接する部分において、粉粒体が循環可能である。従って、粉粒体は、ケーシング201の内面とローター204の側壁303、304の外周面との隙間で摩擦を受けにくいので、摩擦熱によって溶融することがない。その結果、ロータリーバルブ103の中で粉粒体が塊を形成しない。また、ガスケット306は、ポリテトラフルオロエチレン、又は、テトラフルオロエチレンを含む共重合体を含むので、ローター204の側壁303、304から摩擦を受けても削れにくい。従って、各小空間212において、ガスケット306の内周面とローター204の側壁303、304の外周面とが接触している領域401に隣接する部分がシャフト210の径方向に拡がっていても、ガスケット306の屑が粉粒体に混入することがない。こうして、上記のシステムは、粉粒体の品質を損なうことなく、コンテナCNTから貯蔵装置110へ粉粒体を連続的に高濃度輸送することができる。

《変形例》

（A）図１では、粉粒体を含むコンテナCNTが自動車で運搬されている。そのコンテナCNTはその他に、貨物列車、船、又は飛行機で運搬されてもよい。

（B）図１では、粉粒体が輸送管102から、貯蔵装置110の上蓋に設けられた流入口111を通して貯蔵装置110の内部へ直接流れ込む。その他に、貯蔵装置110の流入口111にサイクロンが設置され、粉粒体がそのサイクロンによって高圧気体の流れから分離されて貯蔵装置110の内部へ蓄積されてもよい。

（C）本発明の実施形態による高濃度輸送システムでは、粉粒体は熱可塑性樹脂である。しかし、本発明による高濃度輸送システムが対象とする粉粒体は、その他の樹脂等の化学物質、金属、セメント、又は、小麦粉等の食物であってもよい。

（D）図２に示されているロータリーバルブ103の流入口202と排出口203との間では、ローター204の回転角度にかかわらず、常に３枚以上の羽根211がケーシング201の内面に接触している。しかし、この「３枚」という数値は一例に過ぎず、そのような羽根211の枚数の下限はケーシング201のサイズによって変化する。当業者であれば、その下限を、複数の羽根211が流入口202と排出口203との間を多段階にシールすることによって、粉粒体が排出口203から流入口202へ逆流しにくいように決定することは容易であろう。

（E）図４に示されている例では、ケーシング201の内面404に対する切り欠き部314の表面の傾きが３０°である。しかし、この「３０°」という数値は一例に過ぎない。当業者であれば、ロータリーバルブの構造に応じて、切り欠き部314とケーシング201の内面404との隙間で粉粒体が滞留することなく循環可能であるように、切り欠き部314の表面の傾きを設計することは容易であろう。

（F）ローター204の側壁303、304の外周面に設けられる切り欠き部の形状は、図３、４に示されているもの314には限られない。図８は、その切り欠き部の別の形状を示す拡大断面図である。図８には、図４と同様に、ローター204の側壁304の外周面がガスケット306に接触している領域の近傍が示されている。図８を参照するに、切り欠き部801の表面は、ガスケット306に隣接する位置で、シャフト210に対して垂直に拡がっている。その結果、切り欠き部801の表面のうち、ケーシング201の内面404に対向する部分802は、その内面404から一様に大きく離れている。図８に示されている例では、切り欠き部801の表面のその部分802とケーシング201の内面404との間の距離は０．５ｍｍ以上である。このように、切り欠き部801とケーシング201の内面404との隙間を十分に大きく設計することにより、その隙間において粉粒体を滞留させることなく循環させることができる。それ故、粉粒体が薄板状の塊に固化することが防止される。

（G）ローター204の側壁に切り欠き部を設ける代わりに、シャフト210の軸方向における側壁全体の位置が次のように調節されてもよい。図９は、ロータリーバルブ103の別の変形例を側面から見たときの縦断面図である。図９に示されている構造は、図３に示されているものとは、ローター204の側壁903、904の位置が異なる。具体的には、側壁903、904の側面のうち、羽根211に近い方905、906とガスケット306の端部とでは、シャフト210の軸方向での位置が一致している。

図１０は、図９に示されている破線の円TCで囲まれた部分、すなわち、ローター204の側壁904の外周面がガスケット306に接触している領域の近傍を示す拡大断面図である。図１０を参照するに、小空間212に面したローター204の側壁904の側面906は、ケーシング201の内面404に対して垂直に拡がっている。その結果、ガスケット306に隣接した領域に粉粒体が滞留することはない。こうして、粉粒体が薄板状の塊に固化することが防止される。

ローター204の側壁904の位置を、図９、１０に示されている位置に調節することは更に副次的な効果として、小空間212の容積を、図３に示されているものよりも増大させる。その結果、システムの輸送効率を更に向上させることができる。

本発明は粉粒体の高濃度輸送に関し、上記のとおり、コンテナから貯蔵装置へ粉粒体を連続的に高濃度輸送することを可能にする。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。

103 ロータリーバルブ
201 ケーシング
202 流入口
203 排出口
204 ローター
210 シャフト
211 羽根
212 小空間
301、302 軸受
303、304 ローターの側壁
305 リップシール
306 ガスケット
307 パージ孔
308、309 ケーシングの側板
310、311 ケーシングの側板の中心に設けられた穴
312、313 ローターの側壁とケーシングの側板との間の空間
314 切り欠き部

Claims

コンテナに積載された粉粒体を、前記コンテナから貯蔵装置へ高濃度輸送するシステムにおいて、圧送装置から連続的に供給される高圧気体を前記貯蔵装置まで通す輸送管へ、前記粉粒体を連続的に供給するためのロータリーバルブであり、
実質的に円筒形状の部材であるケーシング、
前記ケーシングの内部に回転可能に設置され、回転しながら前記粉粒体を前記コンテナから受けて、前記輸送管へ連続的に運ぶローター、
前記ローターを前記ケーシングの内部に回転可能に支持する軸受、
前記ケーシングの内面に前記ローターと同軸に設置された円環状の部材であり、内周面を前記ローターの外周面と接触させているガスケット、及び、
前記ケーシングの側板に設けられ、前記ローターと前記軸受との隙間へ外部のコンプレッサから気体を流入させて、前記輸送管から前記隙間への前記粉粒体の侵入を阻むためのパージ孔、
を備え、
前記ローターは、
前記軸受によって回転可能に支持されたシャフト、
前記シャフトから放射状に延びた実質的に板状の部材であり、前記ケーシングの内部の空間を複数の小空間に分けている複数の羽根、及び、
前記シャフトに同軸に固定された実質的に円板状の部材であり、前記シャフトの軸方向における前記複数の羽根の端部に接続され、外周面を前記ガスケットの内周面と接触させることによって、前記複数の小空間を前記ローターと前記軸受との隙間から分離している側壁、
を含み、
前記複数の小空間のそれぞれにおいて、前記ガスケットの内周面と前記ローターの側壁の外周面とが接触している領域に隣接する部分は、前記粉粒体が循環可能である程度に前記シャフトの径方向に拡がっている
ことを特徴とするロータリーバルブ。
前記ローターの側壁の外周面のうち、前記ガスケットの内周面に接触している部分よりも前記複数の羽根に近い部分は、前記ケーシングの内面から、前記粉粒体が循環可能である程度の距離に位置していることを特徴とする、請求項１に記載のロータリーバルブ。
前記ローターの側壁の側面のうち、前記複数の羽根に近い方と前記ガスケットの端部とでは、前記シャフトの軸方向の位置が一致していることを特徴とする、請求項１に記載のロータリーバルブ。
前記ガスケットは、ポリテトラフルオロエチレン、又は、テトラフルオロエチレンを含む共重合体を含む、請求項１に記載のロータリーバルブ。
コンテナに積載された粉粒体を、前記コンテナから貯蔵装置へ高濃度輸送するシステムであり、
高圧気体を連続的に供給する圧送装置、
前記高圧気体を前記圧送装置から前記貯蔵装置まで通す輸送管、
前記粉粒体を前記コンテナから前記輸送管へ連続的に供給するロータリーバルブ、及び、
前記ロータリーバルブへ気体を送り込むコンプレッサ、
を備え、
前記ロータリーバルブは、
実質的に円筒形状の部材であるケーシング、
前記ケーシングの内部に回転可能に設置され、回転しながら前記粉粒体を前記コンテナから受けて、前記輸送管へ連続的に運ぶローター、
前記ローターを前記ケーシングの内部に回転可能に支持する軸受、
前記ケーシングの内面に前記ローターと同軸に設置された円環状の部材であり、内周面を前記ローターの外周面と接触させているガスケット、及び、
前記ケーシングの側板に設けられ、前記ローターと前記軸受との隙間へ前記コンプレッサから気体を流入させて、前記輸送管から前記隙間への前記粉粒体の侵入を阻むためのパージ孔、
を含み、
前記ローターは、
前記軸受によって回転可能に支持されたシャフト、
前記シャフトから放射状に延びた実質的に板状の部材であり、前記ケーシングの内部の空間を複数の小空間に分けている複数の羽根、及び、
前記シャフトに同軸に固定された実質的に円板状の部材であり、前記シャフトの軸方向における前記複数の羽根の端部に接続され、外周面を前記ガスケットの内周面と接触させることによって、前記複数の小空間を前記ローターと前記軸受との隙間から分離している側壁、
を含み、
前記複数の小空間のそれぞれにおいて、前記ガスケットの内周面と前記ローターの側壁の外周面とが接触している領域に隣接する部分は、前記粉粒体が循環可能である程度に前記シャフトの径方向に拡がっている
ことを特徴とする粉粒体高濃度輸送システム。