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技術 粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法

出願人 デンカ株式会社
発明者 山本啓二松尾靖史笹川幸男野沢和己岩波和英
出願日 2002年9月6日 (18年5ヶ月経過) 出願番号 2002-261069
公開日 2004年4月2日 (16年10ヶ月経過) 公開番号 2004-099216
状態 拒絶査定
技術分野 スクリューコンベヤ バンカー,ホッパ,タンクの充填又は荷あけ
主要キーワード 三角柱型 粉体面 同一断面積 底部構造 最上流端 搬出量 タンク残量 動力量
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2004年4月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

簡単で装置費用の低減を図り得る構造で、容器からの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用することができ、組立メンテナンス性が向上する、粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法を提供すること。

解決手段

船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、特定の式を満足するスクリュー具備した粉体の偏析抑制排出装置、該粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法を構成とする。

概要

背景

概要

簡単で装置費用の低減をり得る構造で、容器からの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用することができ、組立メンテナンス性が向上する、粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法を提供すること。船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、特定の式を満足するスクリュー具備した粉体の偏析抑制排出装置、該粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法を構成とする。 

目的

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請求項1

船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形容器の底部に、その軸方向の長さが該容器の直径と等しく、下記の式(1)を満足するスクリュー具備することを特徴とする粉体の偏析抑制排出装置。v=V1+x(V0−V1)/L・・・・・・・・・・・・・式(1)ここで、xはスクリューの上流端から下流に向かってスクリュー軸に沿った距離であり、vは地点xでのスクリューの容積基準の搬送能力で、(スクリューの回転数)×(スクリューの軸方向に沿ったスクリュー翼の軸方向からの投影面積)×(スクリュー翼のピッチ)×(粉体の物性によって決まる輸送効率)であり、V1はスクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力であり、V0はスクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力であり、Lはスクリューの軸方向の長さである。

請求項2

船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、その軸方向の長さが該容器の直径より小さく、下記の式(2)と式(3)、式(4)と式(5)、並びに、式(6)と式(7)を満足するスクリューを具備することを特徴とする粉体の偏析抑制排出装置。0≦x≦a・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(2)v=V1+x(Va−V1)/a・・・・・・・・・・・・・式(3)a<x≦a+l0・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(4)v=Va+x(x−a)(Vb−Va)/l0・・・・・・・・・式(5)a+l0<x≦a+l0+b ・・・・・・・・・・・・・式(6)v=Vb+{x−(a+l0)}(V0−Vb)/b・・・・・・・式(7)ここで、aはスクリューの最上流端から一定地点下流の距離であり、該容器の直径をD、a側の絞り分をd1とすると、a=L・d1/Dであり、Vaは地点aでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力であり、l0はスクリューの軸方向の長さLと(a+b)の差であり、bはスクリューの下流端xから上流に向かい一定地点の距離であり、該容器のb側の絞り分をd2とすると、b=L・d2/Dであり、Vbは地点a+l0でのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力である。

請求項3

請求項1又は2に記載の粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法

--

0001

本発明は、粉体を、貯槽サイロ、及びポッパーなどの容器より連続的又は間欠的に抜き出す、粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法、特に、排出粉体粒度や形状に起因する偏析を抑制する簡便な粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法に関する。

0002

【従来の技術とその課題】
粒子集合体である粉体の物性や品質を一定に保つ上で、その粒度分布や形状の分布を均一なまま取り扱うことは工業上しばしば重要とされている。
そして、貯槽、サイロ、及びホッパーなどの容器に入れられた粉体を、下部側面又は底部より抜き出す場合、容器内で、抜き出し口に向かって粉体がすり状の動きをすることはよく知られている(狩野 武、「粉体輸送技術」、p348、日刊工業新聞社、1991年)。

0003

通常、粉体はあるの粒度や形状をもった集合体であり、その動きに伴い、排出された粉体の粒度や形状が偏析し、容器内の粉体のものよりも広がった粒度分布や、比表面積等の形状分布をもって排出されることが知られている。

0004

これを解決する方法として、▲1▼容器内を常に混合又は攪拌して均一に保ちつつ粉体を抜き出す。▲2▼容器の底部形状を逆円錐状にして、その円錐部の中心付近に、そこを下方へ流れる粉体流抵抗を与えるものを挿入し、円錐部の下部から抜き出すことで、抜き出し中に容器内の粉体面をできる限り水平に保つ方法等がある(下 攝編著、「入門 粉体プラント設計」、p44、工業調査会、1988年)。。

0005

しかしながら、▲1▼の方法では、粉体の抜き出し装置とは別に、容器内を均一に混合させる攪拌機が必要であり、しかも、10m3以下の小型の容器で適応された例はあるが、その必要とする動力量から大型の容器に適用するのは実用的ではないという課題があった。
また、攪拌機の代わりに圧縮空気を間欠的に送ることで混合することも可能であるが、圧縮空気源を必要とし、さらに細かな粉体ではその空気に伴い飛散する粉塵補足する集塵装置も必要とするなどの課題があった。

0006

また、▲2▼の方法では粉体流に抵抗を与える挿入物によって、粉体が容器内でブリッジ現象を起こす可能性があるなどの課題があった。
そして、これを解決するためには、その挿入物に振動上下動又は回転運動等を与える駆動装置を必要とするなどの課題があった。

0007

さらに、▲1▼や▲2▼の方法のいずれも粉体の偏析抑制排出装置の他に、抜き出し装置を必要とするなどの課題があった。

0008

以上のように、従来の粉体の容器からの抜き出しにかかる偏析抑制排出装置では、攪拌機や圧縮空気源を要する混合装置が必要であり、また、複雑な機構の挿入物が必要であった。

技術分野

0009

本発明者は、このような課題を解消すべく、種々検討した結果、特定のスクリューコンベアを使用することにより、前記課題が解消でき、簡単で、しかも、装置費用の低減を図り得る構造で、貯槽やサイロなどからの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用させることができるという知見を得て本発明を完成するに至った。

課題を解決するための手段

0010

即ち、本発明は、船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、その軸方向の長さが該容器の直径と等しく、v=V1+x(V0−V1)/Lの式(1)(式中xはスクリュー上流端から下流に向かってスクリュー軸に沿った距離であり、vは地点xでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力で、(スクリューの回転数)×(スクリューの軸方向に沿ったスクリュー翼の軸方向からの投影面積)×(スクリュー翼のピッチ)×(粉体の物性によって決まる輸送効率)であり、V1はスクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力であり、V0はスクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力であり、Lはスクリューの軸方向の長さである)を満足するスクリューを具備した粉体の偏析抑制排出装置であり、その軸方向の長さが該容器の直径より小さく、0≦x≦aの式(2)とv=V1+x(Va−V1)/aの式(3)、a<x≦a+l0の式(4)とv=Va+x(x−a)(Vb−Va)/l0 の式(5)、並びに、a+l0<x≦a+l0+bの式(6)とv=Vb+{x−(a+l0)}(V0−Vb)/bの式(7)(式中aはスクリューの最上流端から一定地点下流の距離であり、該容器の外径をD、a側の絞り分をd1とすると、a=L・d1/Dであり、Vaは地点aでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力、l0はスクリューの軸方向の長さLと(a+b)の差であり、bはスクリューの下流端x=Lから上流に向かい一定地点の距離であり、該容器のb側の絞り分をd2とすると、b=L・d2/Dであり、Vbは地点a+l0でのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力である)を満足するスクリューを具備した粉体の偏析抑制排出装置であり、該粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法である。

0011

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

0012

図1に本発明の一例の模式図を示す。
粉体は容器1の上方より投入され、底部2の下部に具備するスクリューコンベア3により、排出口4から排出される。
従来は、排出口4付近のスクリューには、上流からの粉体が充填されているため流れにくく、スクリューの一部分にしか粉体が流れにくい状態となり、それが偏析の原因ともなっていたが、本発明はスクリューのいかなる位置においても粉体が上方より流れるようになるために、偏析の減少が可能となる。

0013

本発明の容器は、貯槽、サイロ、及びホッパーなどの船底型の底部構造を有するものである。
ここで、船底型の構造とは、船体型、三角柱型、又は底部に向かって傾斜をなす形状を言い、その形状の左右対称性は問われるものではない。
容器の最底部の下面は、スクリューコンベアのケース上面と連続的に接しており、その接した全面からスクリューへ粉体が供給される。

0014

本発明のスクリューコンベアとは、その形状が、下記の式を満足するものである。

0015

まず、スクリューコンベアの軸方向の長さが該容器の直径と等しい場合は、粉体は容器の上方から、スクリューに向かって均等に落下し、スクリューは、下記の式(1)を満足するものである。
v=V1+x(V0−V1)/L・・・・・・・・・・・・・式(1)
ここで、xはスクリューの上流端から下流に向かってスクリューコンベア軸に沿った距離であり、vは地点xでのスクリューの容積基準の搬送能力で、(スクリューの回転数)×(スクリューの軸方向に沿ったスクリュー翼の軸方向からの投影面積)×(スクリュー翼のピッチ)×(粉体の物性によって決まる輸送効率)であり、V1はスクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力であり、V0はスクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力であり、Lはスクリューの軸方向の長さである。
そして、横軸をスクリューの軸方向の長さとし、縦軸を粉体の排出量とすると、スクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力V1から、スクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力V0まで、その搬出量図2に示すように、0≦x≦Lの範囲で、距離xとその地点での搬送能力vとの関係は、xが大きくなるにつれて、一定比率で増加するという傾向となる。

0016

また、スクリューの軸方向の長さが該容器の直径より小さい場合、図3に示すように、粉体が上方からスクリューに向かって落ちてくる量は、スクリュー全面で均等にならず、スクリューは、スクリューの上流端から下流に向かってスクリュー軸に沿った距離xが、0≦x≦aの式(2)に該当する部分では、v=V1+x(Va−V1)/aの式(3)を満足し、xがa<x≦a+l0の式(4)に該当する部分では、v=Va+x×(x−a)(Vb−Va)/l0 の式(5)を満足し、xがa+l0<x≦a+l0+bの式(6)に該当する部分では、v=Vb+{x−(a+l0)}(V0−Vb)/bの式(7)を満足するものである。
ここで、aはスクリューの最上流端から一定地点下流の距離であり、該容器の外径をD、a側の絞り分をd1とすると、a=L・d1/Dであり、Vaは地点aでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力であり、l0はスクリューの軸方向の長さLと(a+b)の差であり、bはスクリューの下流端xから上流に向かい一定地点の距離であり、該容器のb側の絞り分をd2とすると、b=L・d2/Dであり、Vbは地点a+l0でのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力である。
そして、その搬出量は図4に示すように、xが、0≦x≦aの式(2)に該当する部分と、a+l0<x≦a+l0+bの式(6)に該当する部分では、その距離xとその地点での搬送能力vの関係を示すグラフの傾きが、xがa<x≦a+l0の式(4)に該当する部分に比べて、大きいものである。

0017

本発明において、各々の式を満足させるためには、例えば、図6に示すように、排出方向に向かっての径を漸増させた構造の、また、図7に示すように、排出方向に向かって翼のピッチを漸増させた構造の、さらには、そのケース断面積を漸増させた構造を持つスクリューを使用することが可能である。

0018

【実施例】
以下、本発明を実施例、比較例に基づき説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

0019

実施例1
図1に示す構造の粉体の貯槽に、図6に示すような粉体の抜き出し方向に向かってスクリューの翼径を漸増させた排出装置を組み立てた。
容器内に均一に混合されたセメント粉を入れ供給を停止した後、一定流量で中の粉体を抜き出した。
このとき抜き出された粉体の標準偏差は、500μm以上が1.076、90μm以上500μ未満が0.662、90μ未満が0.500であった。

0020

比較例1
図1に示す構造の粉体の貯槽に、図5に示す、従来使われているような翼が等ピッチで、かつ、等翼径をもったスクリューを取り付けた排出装置を組み立てた。
容器内に均一に混合されたセメント粉を入れ供給を停止した後、一定流量で中の粉体を抜き出した。
抜き出し前、あらかじめ容器内のセメント粉の粒度を測定したところ、平均粒径500μm以上が22.4%、90μm以上500μm未満が38.8%、90μm未満が38.8%であった。
また、場所ごとのばらつきを見るために容器内で数点サンプリングを行い、標準偏差をとったところ、500μm以上が0.411、90μm以上500μm未満が0.535、90μm未満が0.170であった。
抜き出し時、偏析に対するタンク残量の影響を調べるため、一定時間ごとに抜き出し口にてサンプリングを行い、ばらつきを標準偏差で評価したところ、500μm以上が1.531、90μm以上500μm未満が0.951、90μm未満が0.734となった。

0021

実施例2
図1に示す構造の粉体の貯槽に、図7に示すような粉体の抜き出し方向に向かってスクリューの翼のピッチを漸増させた排出装置を組み立てた。
このとき抜き出された粉体の標準偏差は、500μm以上が1.214、90μm以上500μm未満が0.671、90μm未満が1.310であった。

0022

比較例2
図3に示す構造の粉体の貯槽に、図5に示す従来使われているような翼が等ピッチでかつ等翼径をもち、ケースも同一断面積のスクリューを取り付けた排出装置を組み立てた。このとき抜き出された粉体の分散は、90μm以上が5.88であった。

発明を実施するための最良の形態

0023

実施例3
図3に示す構造の粉体の貯槽に、図6に示すような粉体の抜き出し方向に向かってスクリューの翼径を漸増させた排出装置を組み立てた。このとき抜き出された粉体の標準偏差は90μm以上で2.03であった。

図面の簡単な説明

0024

以上、説明したように、本発明の粉体の偏析抑制排出装置は、以下の効果を奏する。
(1) 攪拌機や圧縮空気源を要する混合装置を必要としたり、複雑な機構の挿入物を設けなくとも、簡単で装置費用の低減を図り得る構造で、容器からの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用することができる。
(2) 底部より抜き出しを行う粉体用の容器に船底型の底部構造とその下部にスクリューコンベアを具備するだけという簡易な構造で、組立メンテナンス性が向上する。

図1
スクリューコンベアの軸方向の長さが該容器の直径と等しい場合の本発明の一例の容器の正面と側面の断面図である。
図2
図1に示す本発明の粉体の偏析抑制排出装置を用いた場合の排出量の分布図である。
図3
スクリューの軸方向の長さが該容器の直径より小さい場合の本発明の一例の容器の立面と側面の断面図である。
図4
図3に示す本発明の粉体の偏析抑制排出装置を用いた場合の排出量の分布図である。
図5
従来使われているような翼が等ピッチで、かつ、等翼径のスクリューコンベアのスクリューの断面図である。
図6
本発明の一例にかかる粉体の抜き出し方向に向かって翼径を漸増させたスクリューコンベアのスクリューである。
図7
本発明の一例にかかる粉体の抜き出し方向に向かって翼のピッチを漸増させたスクリューコンベアのスクリューである。
【符号の説明】
1:容器
2:底部
3:スクリューコンベア
4:排出口

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