(57)【要約】【課題】ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができるスクリューフィーダーを提供する。【解決手段】被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーであって、ケーシングと、ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、一対のスクリューシャフトは、回転可能に構成される軸部と、軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、スクリュー羽根を回転させることにより、スクリュー羽根のピッチ間の隙間に被搬送物を補足して、被搬送物を軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、一対のスクリューシャフトのスクリュー羽根の外径をＤとしたときに、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす。【選択図】  図３
2020104985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、
前記一対のスクリューシャフトは、
回転可能に構成される軸部と、
前記軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、
前記スクリュー羽根を回転させることにより、前記スクリュー羽根のピッチ間の隙間に前記被搬送物を補足して、前記被搬送物を前記軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、
前記一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、前記一対のスクリューシャフトの前記スクリュー羽根の外径をＤとしたときに、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす
スクリューフィーダー。
【請求項２】
前記軸線に直交する断面における、前記スクリュー羽根の外周縁同士の間の最小隙間距離である第１隙間距離をＣ１、前記軸線の高さ位置における前記ケーシングの壁面間の距離と前記スクリュー羽根の夫々の前記外径Ｄとの差から算出される前記ケーシングの前記壁面間の隙間距離である第２隙間距離をＣ２、前記第２隙間距離Ｃ２に対する前記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合をＲとしたときに、前記ケーシングは、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす
請求項１に記載のスクリューフィーダー。
【請求項３】
前記ケーシングの底面は、前記軸線に直交する断面における前記一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における下方に凹んで設けられる一対の凹曲面部を含む
請求項１又は２に記載のスクリューフィーダー。
【請求項４】
前記ケーシングは、前記軸線に直交する前記断面における前記一対のスクリューシャフトの間に前記底面から突出する堰であって、頂点が前記軸部の中心に対して±０．２Ｄの高さ範囲内に位置している堰を含む
請求項３に記載のスクリューフィーダー。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記軸線に直交する前記断面における前記ケーシングの壁面から前記底面に向かって前記ケーシングの中心に近づくように延在する斜方延在部を含む
請求項４に記載のスクリューフィーダー。
【請求項６】
前記堰は、前記軸線に直交する前記断面における前記頂点から前記底面に向かって前記ケーシングの前記壁面に近づくように延在する傾斜面を有し、
前記堰の前記傾斜面の水平方向に対する傾斜角度をθ１、前記斜方延在部の水平方向に対する傾斜角度θ２としたときに、θ１＜θ２の条件を満たす
請求項５に記載のスクリューフィーダー。
【請求項７】
前記ケーシングは、前記被搬送物を排出するための排出口を含み、
前記排出口の上端縁は、前記軸線に直交する断面における前記一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における上方に凹んで設けられる一対の円弧部を含む
請求項１乃至６の何れか１項に記載のスクリューフィーダー。
【請求項８】
前記一対のスクリューシャフトは、前記スクリュー羽根に固定されて前記スクリュー羽根の外周縁よりも外側に突出する突出部をさらに含む
請求項１乃至７の何れか１項に記載のスクリューフィーダー。
【請求項９】
前記被搬送物は、木質バイオマス燃料を含み、
前記スクリューフィーダーは、前記木質バイオマス燃料を加湿するために前記木質バイオマス燃料に液体を添加するように構成されている液体添加装置をさらに備える
請求項１乃至８の何れか１項に記載のスクリューフィーダー。
【請求項１０】
被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーの設計方法であって、
前記スクリューフィーダーは、
ケーシングと、
前記ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、
前記一対のスクリューシャフトは、
回転可能に構成される軸部と、
前記軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、
前記スクリュー羽根を回転させることにより、前記スクリュー羽根のピッチ間の隙間に前記被搬送物を補足して、前記被搬送物を前記軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、
前記一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、前記一対のスクリューシャフトの前記スクリュー羽根の外径をＤ、前記軸線に直交する断面における、前記スクリュー羽根の外周縁同士の間の最小隙間距離であって前記軸間距離Ｌ１と前記外径Ｄとの差から算出される第１隙間距離をＣ１、前記軸線の高さ位置における前記ケーシングの壁面間の距離Ｌ２と前記スクリュー羽根の夫々の前記外径Ｄとの差から算出される前記ケーシングの前記壁面間の隙間距離である第２隙間距離をＣ２、前記第２隙間距離Ｃ２に対する前記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合をＲとしたときに、
前記スクリューフィーダーの設計方法は、
前記外径Ｄを決定する外径決定ステップと、
１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす前記軸間距離Ｌ１を決定する軸間距離決定ステップと、
０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす前記ケーシングの前記壁面間の距離Ｌ２を決定する壁面間距離決定ステップと、を備える
スクリューフィーダーの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダー、およびスクリューフィーダーの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば木質バイオマス燃料などの被搬送物を搬送するための装置として、スクリューフィーダーが広く知られている（例えば、特許文献１）。スクリューフィーダーは、ケーシング内に水平方向に沿って配置されるとともに、外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根を有する少なくとも一つのスクリューシャフトを備える。上記スクリューフィーダーは、スクリュー羽根を回転させることにより、スクリュー羽根のピッチ間の隙間に被搬送物を補足して、被搬送物をスクリューシャフトの軸線が延在する方向に移送するように構成されている。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、被搬送物がスクリューシャフトの上方にアーチ構造を形成し、スクリューシャフトによる被搬送物の搬送を阻害するブリッジという現象が生じることがある。ブリッジが発生すると、スクリューシャフトの搬送能力、すなわち、所定期間内にスクリューシャフトにより搬送できる被搬送物の量が低下する。
【０００４】
特許文献１には、ブリッジがスクリューシャフトの周りに生じやすいことが開示されている。また、特許文献１には、スクリューシャフトの上方にスクリューシャフトの軸線に平行な方向に沿って配置される副スクリューシャフトを設けて、副スクリューシャフトをスクリューシャフトに同期して回転させることで、ブリッジの発生を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のスクリューフィーダーは、被搬送物の搬送に寄与しない副スクリューシャフトを回転させるためのエネルギーを必要とする。また、スクリューフィーダーには、ケーシング内に一対のスクリューシャフトが水平方向に沿って並列に配置される二軸式のスクリューフィーダーがある。上記二軸式のスクリューフィーダーに特許文献１に記載された発明を適用すると、一対のスクリューシャフトの夫々に対して副スクリューシャフトを設ける必要があるため、上記エネルギーをより多く必要とする。よって、特許文献１に記載のスクリューフィーダーは、上記エネルギーを浪費するので、好ましくはない。また、特許文献１に記載のスクリューフィーダーは、スクリューシャフトとケーシングの側壁との間に被搬送物が堆積してブリッジを発生させる虞がある。
【０００７】
このため、スクリューフィーダーにおけるブリッジの発生を抑制するためにはさらなる方策が望まれる。また、ブリッジの発生を抑制するための方策の一つとして、スクリューフィーダー内に貯留される被搬送物の量を制限することが考えられるが、この場合には上記スクリューシャフトの搬送能力が低下する虞がある。
【０００８】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができるスクリューフィーダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるスクリューフィーダーは、
被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーであって、
ケーシングと、
上記ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、
上記一対のスクリューシャフトは、
回転可能に構成される軸部と、
上記軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、
上記スクリュー羽根を回転させることにより、上記スクリュー羽根のピッチ間の隙間に上記被搬送物を補足して、上記被搬送物を上記軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、
上記一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、上記一対のスクリューシャフトの上記スクリュー羽根の外径をＤとしたときに、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす。
【００１０】
一般的に、スクリューフィーダーの設計では、被搬送物を所望の量を搬送するために必要とするケーシングの容量からケーシングの壁面間の距離が決定され、上記ケーシングの壁面間の距離を決定した後に、ケーシング内にバランスよく配置されるように、一対のスクリューシャフトの位置が決定されていた。また、所望の搬送量を得るために必要とするスクリュー羽根の外径が決定されていた。つまり、従来のスクリューフィーダーの設計では、外径Ｄに対する軸間距離Ｌ１の比である軸間距離比Ｌ１／Ｄを考慮した設計は行われていなかった。
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討の結果、一対のスクリューシャフトの軸間距離Ｌ１およびスクリュー羽根の外径Ｄに依存して、ブリッジの発生およびスクリューフィーダーの搬送能力が有意に変化することを見出した。外径Ｄに対して軸間距離Ｌ１が大きすぎると、一対のスクリューシャフト間の隙間が広く、一対のスクリューシャフト間で堆積が発生するので、ブリッジの発生頻度が高まる虞がある。また、外径Ｄに対して軸間距離Ｌ１が小さすぎると、一対のスクリューシャフトの夫々が持つ搬送能力を存分に発揮できず、良好な搬送能力が得られない虞がある。かかる知見から、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力が得られる上記外径Ｄに対する上記軸間距離Ｌ１の比である軸間距離比Ｌ１／Ｄを導出した。
【００１２】
上記（１）の構成によれば、軸間距離比Ｌ１／Ｄは、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす。ここで、仮に軸間距離比Ｌ１／Ｄが、Ｌ１／Ｄ＞１．７の条件を満たす場合には、軸線に直交する断面における一対のスクリューシャフト間の隙間（後述する第１隙間距離Ｃ１）が広いので、一対のスクリューシャフト間に位置する被搬送物を搬送できずに堆積が発生する虞がある。上記堆積が発生すると自重により圧密化した堆積物によりブリッジが発生する可能性が高くなる虞がある。また、仮に軸間距離比Ｌ１／Ｄが、Ｌ１／Ｄ＜１．３の条件を満たす場合には、一対のスクリューシャフトの軸間距離Ｌ１が狭いので、一対のスクリューシャフトの夫々が持つ搬送能力を存分に発揮することができず、良好な搬送能力が得られない虞がある。よって、上記の構成によれば、軸間距離比Ｌ１／Ｄが１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たすので、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができる。
【００１３】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のスクリューフィーダーであって、上記軸線に直交する断面における、上記スクリュー羽根の外周縁同士の間の最小隙間距離である第１隙間距離をＣ１、上記軸線の高さ位置における上記ケーシングの壁面間の距離と上記スクリュー羽根の夫々の上記外径Ｄとの差から算出される上記ケーシングの上記壁面間の隙間距離である第２隙間距離をＣ２、上記第２隙間距離Ｃ２に対する上記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合をＲとしたときに、上記ケーシングは、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす。
【００１４】
本発明者らは、上記第１隙間距離Ｃ１および上記第２隙間距離Ｃ２に依存して、ブリッジの発生およびスクリューフィーダーの搬送能力が有意に変化することを見出した。かかる知見から、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力が得られる上記第２隙間距離Ｃ２に対する上記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合Ｒを導出した。
【００１５】
上記（２）の構成によれば、上記軸間隙間割合Ｒは、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす。ここで、仮に軸間隙間割合ＲがＲ＞０．４の条件を満たす場合には、上記第１隙間距離Ｃ１が広いので、上記断面における一対のスクリューシャフト間に位置する被搬送物が堆積してブリッジを発生させる虞がある。また、仮に軸間隙間割合ＲがＲ＜０．３の条件を満たす場合には、上記断面における、上記軸線の高さ位置におけるスクリュー羽根の外周縁とケーシングの壁面との隙間距離である第３隙間距離Ｃ３が広いので、上記断面におけるスクリューシャフトとケーシングの側面との間に位置する被搬送物が堆積してブリッジを発生させる虞がある。よって、上記の構成によれば、上記軸間隙間割合Ｒが０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たすので、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができる。
【００１６】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のスクリューフィーダーであって、上記ケーシングの底面は、上記軸線に直交する断面における上記一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における下方に凹んで設けられる一対の凹曲面部を含む。
【００１７】
上記（３）の構成によれば、ケーシングの底面は、軸線に直交する断面における一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における下方に凹んで設けられる一対の凹曲面部を含む。ここで、一対の凹曲面部に対する被搬送物の摩擦抵抗は、被搬送物同士の摩擦抵抗よりも小さいので、一対の凹曲面部が設けられていない場合に比べて、一対の凹曲面部近傍に位置する被搬送物の流動性を向上させることができ、ひいてはスクリューフィーダーの搬送能力を向上させることができる。また、上記の構成によれば、一対の凹曲面部が設けられていない場合に比べて、一対のスクリューシャフトを回転させるために必要なトルクや電力量を小さくすることができる。
【００１８】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のスクリューフィーダーであって、上記ケーシングは、上記軸線に直交する上記断面における上記一対のスクリューシャフトの間に上記底面から突出する堰であって、頂点が上記軸部の中心に対して±０．２Ｄの高さ範囲内に位置している堰を含む。
【００１９】
上記（４）の構成によれば、ケーシングは、上記断面における一対のスクリューシャフトの間に底面から突出する堰を含む。上記堰は、堰に載った被搬送物を滑らせてスクリュー羽根に巻き込まれるような位置に案内するので、上記堰の近傍の被搬送物の流動性を向上させることができる。上記堰の近傍の被搬送物の流動性を向上させることで、上記断面における一対のスクリューシャフトの間に位置する被搬送物が堆積してブリッジが発生することを抑制することができる。
【００２０】
また、上記（４）の構成によれば、上記堰は頂点が軸部の中心に対して±０．２Ｄの高さ範囲内に位置している。仮に堰の頂点が軸部の中心よりも高すぎると、一対のスクリューシャフトが上記堰により分断される。このため、スクリューフィーダーの搬送能力が、一対のスクリューシャフトの共同の搬送能力に依るものではなく、独立した二つのスクリューシャフトの搬送能力に依るものになるため、結果として搬送能力が低下する虞がある。また、仮に堰の頂点が軸部の中心よりも低すぎると、上記堰が堰に載った被搬送物を滑らせてスクリューシャフトに巻き込まれるような位置に案内することができないので、上記断面における一対のスクリューシャフトの間に被搬送物が堆積してブリッジが発生する可能性が高くなる虞がある。
【００２１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のスクリューフィーダーであって、上記ケーシングは、上記軸線に直交する上記断面における上記ケーシングの壁面から上記底面に向かって上記ケーシングの中心に近づくように延在する斜方延在部を含む。
【００２２】
上記（５）の構成によれば、ケーシングは、上記断面におけるケーシングの壁面から底面に向かってケーシングの中心に近づくように延在する斜方延在部を含む。上記斜方延在部は、斜方延在部に載った被搬送物を滑らせてスクリュー羽根に巻き込まれるような位置に案内するので、斜方延在部の近傍の被搬送物の流動性を向上させることができる。斜方延在部の近傍の被搬送物の流動性を向上させることで、上記断面におけるケーシングの壁面近傍に位置する被搬送物が堆積してブリッジが発生することを抑制することができる。
【００２３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のスクリューフィーダーであって、上記堰は、上記軸線に直交する上記断面における上記頂点から上記底面に向かって上記ケーシングの上記壁面に近づくように延在する傾斜面を有し、上記堰の上記傾斜面の水平方向に対する傾斜角度をθ１、上記斜方延在部の水平方向に対する傾斜角度θ２としたときに、θ１＜θ２の条件を満たす。
【００２４】
上記断面における一対のスクリューシャフトの間に位置する被搬送物が、一対のスクリューシャフトの共同の回転力（スクリュー羽根に巻き込む力）を受けるのに対して、上記断面におけるケーシングの壁面近傍に位置する被搬送物は、一対のスクリューシャフトのうちの一方のスクリューシャフトの回転力を受ける。このため、上記断面におけるケーシングの壁面近傍に位置する被搬送物は、上記断面における一対のスクリューシャフトの間に位置する被搬送物よりもスクリュー羽根に巻き込まれ難いので、堆積が生じやすい。
【００２５】
上記（６）の構成によれば、θ１＜θ２の条件を満たす。つまり、斜方延在部の水平方向に対する傾斜角度θ２は、堰の傾斜面の水平方向に対する傾斜角度θ１よりも大きいので、斜方延在部は、堰に比べて上に載った被搬送物が滑りやすい形状になっており、斜方延在部の近傍の被搬送物の流動性を向上させている。上記の構成によれば、上記断面におけるケーシングの壁面近傍に位置する被搬送物が堆積してブリッジが発生することを効果的に抑制することができる。
【００２６】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れかに記載のスクリューフィーダーであって、上記ケーシングは、上記被搬送物を排出するための排出口を含み、上記排出口の上端縁は、上記軸線に直交する断面における上記一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における上方に凹んで設けられる一対の円弧部を含む。
【００２７】
上記（７）の構成によれば、排出口の上端縁は、上記断面における一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における上方に凹んで設けられる一対の円弧部を含む。上端縁に設けられる一対の円弧部により開口形状の一部が画定された排出口は、一対のスクリューシャフトに移送される被搬送物の上部を擦り切ることで、意図しない過剰な量の被搬送物が排出口から排出されることを防止することができ、ひいては排出口を通る被搬送物の搬送量の精度を向上させることができる。
【００２８】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れかに記載のスクリューフィーダーであって、上記一対のスクリューシャフトは、上記スクリュー羽根に固定されて上記スクリュー羽根の外周縁よりも外側に突出する突出部をさらに含む。
【００２９】
上記（８）の構成によれば、一対のスクリューシャフトは、スクリュー羽根に固定されてスクリュー羽根の外周縁よりも外側に突出する突出部を含む。上記突出部は、スクリュー羽根と一緒に回転して、スクリュー羽根の周りに位置する被搬送物を撹拌するので、スクリュー羽根の周りの被搬送物の流動性を向上させることができ、且つ、スクリュー羽根の周りにブリッジが発生することを抑制することができる。
【００３０】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れかに記載のスクリューフィーダーであって、上記被搬送物は、木質バイオマス燃料を含み、上記スクリューフィーダーは、上記木質バイオマス燃料を加湿するために上記木質バイオマス燃料に液体を添加するように構成されている液体添加装置をさらに備える。
【００３１】
上記（９）の構成によれば、スクリューフィーダーは、被搬送物である木質バイオマス燃料を加湿するために木質バイオマス燃料に液体を添加するように構成されている液体添加装置を備えるので、被搬送物である木質バイオマス燃料は加湿される。含水率の高い木質バイオマス燃料は、含水率の低い木質バイオマス燃料よりも、ケーシングに対して滑りやすいため、木質バイオマス燃料の流動性を向上させることができる。また、被搬送物が含水率の高い木質バイオマス燃料である場合には、被搬送物が含水率の低い木質バイオマス燃料である場合に比べて、一対のスクリューシャフトを回転させるために必要なトルクや電力量を小さくすることができる。
【００３２】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態にかかるスクリューフィーダーの設計方法は、
被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーの設計方法であって、
上記スクリューフィーダーは、
ケーシングと、
上記ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、
上記一対のスクリューシャフトは、
回転可能に構成される軸部と、
上記軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、
上記スクリュー羽根を回転させることにより、上記スクリュー羽根のピッチ間の隙間に上記被搬送物を補足して、上記被搬送物を上記軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、
上記一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、上記一対のスクリューシャフトの上記スクリュー羽根の外径をＤ、上記軸線に直交する断面における、上記スクリュー羽根の外周縁同士の間の最小隙間距離であって上記軸間距離Ｌ１と上記外径Ｄとの差から算出される第１隙間距離をＣ１、上記軸線の高さ位置における上記ケーシングの壁面間の距離Ｌ２と上記スクリュー羽根の夫々の上記外径Ｄとの差から算出される上記ケーシングの上記壁面間の隙間距離である第２隙間距離をＣ２、上記第２隙間距離Ｃ２に対する上記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合をＲとしたときに、
上記スクリューフィーダーの設計方法は、
上記外径Ｄを決定する外径決定ステップと、
１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす上記軸間距離Ｌ１を決定する軸間距離決定ステップと、
０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす上記ケーシングの上記壁面間の距離Ｌ２を決定する壁面間距離決定ステップと、を備える。
【００３３】
上記（１０）の方法によれば、スクリューフィーダーの設計方法は、軸間距離Ｌ１を決定する軸間距離決定ステップと、ケーシングの壁面間の距離Ｌ２を決定する壁面間距離決定ステップと、を備える。軸間距離決定ステップで、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす軸間距離Ｌ１が決定され、且つ、壁面間距離決定ステップで、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たすケーシングの壁面間の距離Ｌ２が決定される。このため、上記の方法により設計されるスクリューフィーダーは、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができる。
【００３４】
また、上記（１０）の方法によれば、外径Ｄを決定する外径決定ステップをさらに備える。つまり、外径Ｄや軸間距離Ｌ１を決定した後に、ケーシングの壁面間の距離Ｌ２が決定される。仮に、必要なケーシングの容量に応じたケーシングの壁面間の距離Ｌ２を決定した後に、外径Ｄや軸間距離Ｌ１を決定すると、上述した第１隙間距離Ｃ１や第３隙間距離Ｃ３が広くなり、被搬送物の堆積を招く虞がある。上記の方法によれば、必要な搬送能力に応じた外径Ｄや軸間距離Ｌ１を決定した後に、ケーシングの壁面間の距離Ｌ２を決定するので、第１隙間距離Ｃ１や第３隙間距離Ｃ３が広くなり過ぎることを防止することができ、ひいては上記の方法により設計されるスクリューフィーダーにおける被搬送物の堆積やブリッジの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができるスクリューフィーダーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態にかかるスクリューフィーダーの概略構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態における一対のスクリューシャフトを説明するための概略構成図である。
【図３】第１の実施形態にかかるスクリューフィーダーにおけるスクリューシャフトの軸線に直交する断面の形状を説明するための概略断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。
【図４】排出口から排出される被搬送物の搬送量と軸間距離比Ｌ１／Ｄとの関係を表すグラフである。
【図５】排出口から排出される被搬送物の搬送量と軸間隙間割合Ｒとの関係を表すグラフである。
【図６】第２の実施形態にかかるスクリューフィーダーの図１に示すＡ−Ａ線矢視相当の概略断面図である。
【図７】第３の実施形態にかかるスクリューフィーダーの図１に示すＡ−Ａ線矢視相当の概略断面図である。
【図８】第４の実施形態にかかるスクリューフィーダーの概略構成を示す断面図である。
【図９】加湿する前の被搬送物および加湿した後の被搬送物と、排出口から排出される被搬送物の搬送量と、の関係を表すグラフである。
【図１０】一実施形態にかかるスクリューフィーダーの設計方向のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【００３８】
図１は、第１の実施形態にかかるスクリューフィーダーの概略構成を示す断面図である。図２は、第１の実施形態における一対のスクリューシャフトを説明するための概略構成図である。図２では、一対のスクリューシャフトを上方から視た状態を概略的に示している。
幾つかの実施形態にかかるスクリューフィーダー１は、被搬送物を搬送するための装置である。スクリューフィーダー１は、図１、２に示されるように、ケーシング２と、ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフト５と、を備える。
【００３９】
被搬送物としては、バイオマスボイラーなどで使用される木質バイオマス燃料が挙げられる。上記木質バイオマス燃料としては、木質チップ、木質ペレットおよびＰＫＳ（ｐａｌｍ  ｋｅｒｎｅｌ  ｓｈｅｌｌ）などが挙げられる。上記木質バイオマス燃料は、繊維質で絡みやすいので、粉体などの他の材料に比べて、ブリッジが発生する可能性が高い材料である。なお、被搬送物は、木質バイオマス燃料に限定されない。
【００４０】
図２に示されるように、一対のスクリューシャフト５のうちの、被搬送物の移送方向（図中左側から右側に向かう方向）における右側（図中下側）に位置するスクリューシャフト５を第１のスクリューシャフト５Ａとし、上記移送方向における左側（図中上側）に位置するスクリューシャフト５を第２のスクリューシャフト５Ｂとする。以下の説明では、スクリューシャフト５が備える構成が、第１のスクリューシャフト５Ａのものである場合、冒頭に「第１の」を、符号にＡを付けることがあり、第２のスクリューシャフト５Ｂのものである場合、冒頭に「第２の」を、符号Ｂを付けることがある。例えば、第１のスクリューシャフト５Ａのスクリュー羽根５２を第１のスクリュー羽根５２Ａという。
【００４１】
一対のスクリューシャフト５の夫々は、図１に示されるように、軸線ＬＡ（ＬＡ１、ＬＡ２）に沿って延在するとともに回転可能に構成される軸部５１と、軸部５１の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根５２と、を含む。一対のスクリューシャフト５は、スクリュー羽根５２を回転させることにより、スクリュー羽根５２のピッチ間の隙間に被搬送物を補足して、被搬送物を軸部５１が延在する方向における一方側（移送方向における下流側）に移送するように構成されている。
【００４２】
図示される実施形態では、一対のスクリューシャフト５の夫々は、図１に示されるように、軸部５１の移送方向における上流側に連続して設けられる上流側小径部５３と、軸部５１の移送方向における下流側に連続して設けられる下流側小径部５４と、をさらに含む。上流側小径部５３および下流側小径部５４の夫々は、軸線ＬＡの延在する方向に沿って延在するとともに、軸部５１よりも径が小さく形成されている。上流側小径部５３は、ケーシング２の外部において、第１支持部材１１に回転可能に支持されており、下流側小径部５４は、ケーシング２の外部において、第２支持部材１２に回転可能に支持されている。
【００４３】
また、図示される実施形態では、一対のスクリューシャフト５の夫々は、図１に示されるように、上流側小径部５３に取り付けられてスクリューシャフト５に回転力を伝達するための回転力伝達装置５５をさらに含む。なお、他の実施形態では、回転力伝達装置５５は、下流側小径部５４に取り付けてもよい。
【００４４】
図２に示される実施形態では、第１の回転力伝達装置５５Ａは、スクリューシャフト５を回転させる回転力を発生させる駆動源装置１３と、駆動源装置１３から第１のスクリューシャフト５Ａに回転力を伝達するように構成された回転力伝達部材５６Ａと、を含む。また、第２の回転力伝達装置５５Ｂは、スクリューシャフト５を回転させる回転力を発生させる駆動源装置１４と、駆動源装置１４から第２のスクリューシャフト５Ｂに回転力を伝達するように構成された回転力伝達部材５６Ｂと、を含む。駆動源装置１３、１４としては、モータなどが挙げられる。また、回転力伝達部材５６Ａ、５６Ｂとしては、プーリや歯車などが挙げられる。なお、他の実施形態では、一つの駆動源装置により第１のスクリューシャフト５Ａおよび第２のスクリューシャフト５Ｂを回転させるように構成してもよい。
【００４５】
図示される実施形態では、スクリュー羽根５２は、図２に示されるように、軸部５１から軸線ＬＡに交差する方向に沿って板状部が突出して設けられている。図２に示されるように、移送方向に直交する水平方向である幅方向における第１のスクリューシャフト５Ａの軸線ＬＡ１と第２のスクリューシャフト５Ｂの軸線ＬＡ２の間を幅方向内側とし、幅方向における軸線ＬＡ１よりもケーシング２の第１の側壁２５側および軸線ＬＡ２よりもケーシング２の第２の側壁２６側を幅方向外側とする。スクリュー羽根５２は、幅方向外側が幅方向内側よりも移送方向における下流側に位置するように傾斜している。
【００４６】
図示される実施形態では、スクリューシャフト５は、図２に示されるように、被搬送物を幅方向における内側に巻き込むように回転する。つまり、図２に示されるように、第１のスクリューシャフト５Ａは、移送方向に対して反時計回りに回転し、第２のスクリューシャフト５Ｂは、移送方向に対して時計回りに回転する。
他の実施形態では、スクリューシャフト５は、被搬送物を幅方向における外側に押し出すように回転してもよい。つまり、第１のスクリューシャフト５Ａが、移送方向に対して時計回りに回転し、第２のスクリューシャフト５Ｂが、移送方向に対して反時計回りに回転するようにしてもよい。この場合には、スクリュー羽根５２は、幅方向外側が幅方向内側よりも移送方向における上流側に位置するように傾斜している。
【００４７】
ケーシング２は、図１に示されるように、その内部に内部空間２０を画定するとともに、内部空間２０に被搬送物を供給するための供給口２１と、一対のスクリューシャフト５に移送された被搬送物を内部空間２０から外部に排出するための排出口２２と、を含む。
【００４８】
図示される実施形態では、ケーシング２は、図１に示されるように、鉛直方向に沿って延在する矩形筒状のホッパー３と、ホッパー３の下方に位置し、水平方向に沿って延在するとともに一対のスクリューシャフト５を収納するように構成されたトリム４と、を含む。ホッパー３は、その内部に内部空間３０を画定しており、上方開口端部が上述した供給口２１となる。ホッパー３の下方開口端部３１は、トリム４の上部に形成された開口４１に接続されている。このため、トリム４の内部に画定された内部空間４０に内部空間３０が連通して上述した内部空間２０となっている。
【００４９】
図示される実施形態では、上述した排出口２２は、図１に示されるように、ホッパー３の移送方向における下流側に位置する側壁３２の下方に開口している。
図１に示される実施形態では、ケーシング２は、側壁３２の内壁面３３に溶接などにより固定された板状部材１５を含む。板状部材１５は、図１に示されるように、下端部がトリム４の天井面２７よりも下方に突出して排出口２２の上端縁２２１となっている。
【００５０】
図１に示されるように、被搬送物は、ケーシング２の供給口２１からケーシング２の内部空間２０に供給される。被搬送物は、内部空間２０で回転するスクリュー羽根５２のピッチ間の隙間に補足されて、移送方向における上流側から下流側に向かって移送されて排出口２２からケーシング２の外部に排出される。
【００５１】
なお、図示される実施形態のように、トリム４は、図１に示されるように、排出口２２よりも移送方向における下流側に延在してもよく、排出口２２よりも移送方向における下流側の底面２３に、下方に向かって被搬送物を排出するための被搬送物出口２４が形成されていてもよい。被搬送物の排出性能を高めるために、一対のスクリューシャフト５は、被搬送物出口２４の上方に下流側小径部５４が延在していることが望ましい。換言すると、軸部５１と下流側小径部５４との接続部が被搬送物出口２４よりも移送方向における上流側に位置することが望ましい。
【００５２】
図３は、第１の実施形態にかかるスクリューフィーダーにおけるスクリューシャフトの軸線に直交する断面の形状を説明するための概略断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。
図３に示されるように、上記軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の軸間距離をＬ１とし、一対のスクリューシャフト５の外径をＤとする。図示される実施形態では、上述したケーシング２の底面２３は、図３に示されるように、平坦に形成されている。
【００５３】
一般的に、スクリューフィーダー１の設計では、被搬送物を所望の量を搬送するために必要とするケーシング２の容量からケーシング２の壁面（第１の側壁２５の内壁面２５１、第２の側壁２６の内壁面２６１）間の距離Ｌ２（図３参照）が決定され、ケーシング２の壁面間の距離Ｌ２を決定した後に、ケーシング２内にバランスよく配置されるように、一対のスクリューシャフト５の位置が決定されていた。また、所望の搬送量を得るために必要とするスクリュー羽根５２の外径Ｄが決定されていた。つまり、従来のスクリューフィーダーの設計では、外径Ｄに対する軸間距離Ｌ１の比である軸間距離比Ｌ１／Ｄを考慮した設計は行われていなかった。
【００５４】
本発明者らは、鋭意検討の結果、一対のスクリューシャフト５の軸間距離Ｌ１およびスクリュー羽根５２の外径Ｄに依存して、ブリッジの発生およびスクリューフィーダー１の搬送能力が有意に変化することを見出した。外径Ｄに対して軸間距離Ｌ１が大きすぎると、一対のスクリューシャフト５間の隙間が広く、一対のスクリューシャフト５間で堆積が発生するので、ブリッジの発生頻度が高まる虞がある。また、外径Ｄに対して軸間距離Ｌ１が小さすぎると、一対のスクリューシャフト５の夫々が持つ搬送能力を存分に発揮できず、良好な搬送能力が得られない虞がある。かかる知見から、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力が得られる上記外径Ｄに対する上記軸間距離Ｌ１の比である軸間距離比Ｌ１／Ｄを導出した。
【００５５】
図４は、排出口から排出される被搬送物の搬送量と軸間距離比Ｌ１／Ｄとの関係を表すグラフである。
図４における推定曲線ＥＣ１は、ケーシング２の排出口２２から排出される被搬送物の排出量を実験により実測することで得られたデータから算出された軸間距離比Ｌ１／Ｄと、ケーシング２の排出口２２から排出される被搬送物の排出量との関係を示すものである。図４に示されるように、軸間距離比Ｌ１／Ｄが１．４以上１．５以下で最良の排出量を得られた。また、軸間距離比Ｌ１／Ｄが最適値から離れるにつれて排出量が低下する傾向があることが分かった。
【００５６】
幾つかの実施形態では、上述したスクリューフィーダー１は、外径Ｄに対する軸間距離Ｌ１の比である軸間距離比Ｌ１／Ｄが、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす。好ましくは、軸間距離比Ｌ１／Ｄが、１．３５≦Ｌ１／Ｄ≦１．５５の条件を満たす。さらに好ましくは軸間距離比Ｌ１／Ｄが、１．４≦Ｌ１／Ｄ≦１．５の条件を満たす。
【００５７】
上記の構成によれば、軸間距離比Ｌ１／Ｄは、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす。ここで、仮に軸間距離比Ｌ１／Ｄが、Ｌ１／Ｄ＞１．６の条件を満たす場合には、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５間の隙間（後述する第１隙間距離Ｃ１、図３参照）が広いので、一対のスクリューシャフト５間に位置する被搬送物を搬送できずに堆積が発生する虞がある。上記堆積が発生すると自重により圧密化した堆積物によりブリッジが発生する可能性が高くなる虞がある。また、仮に軸間距離比Ｌ１／Ｄが、Ｌ１／Ｄ＜１．３の条件を満たす場合には、一対のスクリューシャフト５の軸間距離Ｌ１が狭いので、一対のスクリューシャフト５の夫々が持つ搬送能力を存分に発揮することができず、良好な搬送能力が得られない虞がある。よって、上記の構成によれば、軸間距離比Ｌ１／Ｄが１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たすので、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができる。
【００５８】
図３に示されるように、上記軸線ＬＡに直交する断面における、スクリュー羽根５２Ａ、５２Ｂの外周縁５２１Ａ、５２１Ｂ同士の間の最小隙間距離を第１隙間距離Ｃ１とし、軸線ＬＡの高さ位置（基準線ＬＨが延在する高さ位置）におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）間の距離Ｌ２と、スクリュー羽根５２の夫々の外径Ｄとの差から算出されるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）間の隙間距離を第２隙間距離Ｃ２とする。
【００５９】
また、図３に示されるように、上記軸線ＬＡに直交する断面での軸線ＬＡの高さ位置における、スクリュー羽根５２Ａ、５２Ｂの外周縁５２１Ａ、５２１Ｂとケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）との隙間距離をまとめて第３隙間距離Ｃ３とする。第３隙間距離Ｃ３は、スクリュー羽根５２Ａの外周縁５２１Ａとケーシング２の内壁面２５１との隙間距離である第４隙間距離Ｃ４と、スクリュー羽根５２Ｂの外周縁５２１Ｂとケーシング２の内壁面２６１との隙間距離である第５隙間距離Ｃ５と、を含む。図示される実施形態では、第４隙間距離Ｃ４と第５隙間距離Ｃ５とは同じ長さであるが、他の実施形態では第４隙間距離Ｃ４と第５隙間距離Ｃ５とが異なる長さであってもよい。なお、第２隙間距離Ｃ２は、第１隙間距離Ｃ１、第４隙間距離Ｃ４および第５隙間距離Ｃ５の総和から算出してもよい。
【００６０】
本発明者らは、第１隙間距離Ｃ１および第２隙間距離Ｃ２に依存して、ブリッジの発生およびスクリューフィーダーの搬送能力が有意に変化することを見出した。かかる知見から、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力が得られる第２隙間距離Ｃ２に対する第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合Ｒを導出した。
【００６１】
図５は、排出口から排出される被搬送物の搬送量と軸間隙間割合Ｒとの関係を表すグラフである。
図５における推定曲線ＥＣ２は、ケーシング２の排出口２２から排出される被搬送物の排出量を実験により実測することで得られたデータから算出された軸間隙間割合Ｒと、ケーシング２の排出口２２から排出される被搬送物の排出量との関係を示すものである。図５に示されるように、軸間隙間割合Ｒが０．３以上０．４以下で最良の排出量を得られた。また、軸間隙間割合Ｒが最適値から離れるにつれて排出量が低下する傾向があり、特に軸間隙間割合Ｒが高い場合には、その傾向が顕著に表れることが分かった。
【００６２】
幾つかの実施形態では、上述した軸間隙間割合をＲとしたときに、上述したケーシング２は、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす。この場合には、軸間隙間割合Ｒは、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす。ここで、仮に軸間隙間割合ＲがＲ＞０．４の条件を満たす場合には、第１隙間距離Ｃ１が広いので、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５間に位置する被搬送物が堆積してブリッジを発生させる虞がある。また、仮に軸間隙間割合ＲがＲ＜０．３の条件を満たす場合には、軸線ＬＡに直交する断面における、軸線ＬＡの高さ位置におけるスクリュー羽根５２Ａ、５２Ｂの外周縁５２１Ａ、５２１Ｂとケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）との隙間距離である第３隙間距離Ｃ３が広いので、軸線ＬＡに直交する断面におけるスクリューシャフト５とケーシング２の側面（内壁面２５１、２６１）との間に位置する被搬送物が堆積してブリッジを発生させる虞がある。よって、上記の構成によれば、上記軸間隙間割合Ｒが０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たすので、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができる。
【００６３】
図６は、第２の実施形態にかかるスクリューフィーダーの図１に示すＡ−Ａ線矢視相当の概略断面図である。
幾つかの実施形態では、上述したケーシング２の底面２３は、図６に示されるように、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の夫々に対して鉛直方向における下方に凹んで設けられる一対の凹曲面部６を含む。一対の凹曲面部６のうち、第１のスクリューシャフト５Ａの下方に設けられるものを第１の凹曲面部６１とし、第２のスクリューシャフト５Ｂの下方に設けられるものを第２の凹曲面部６２とする。
【００６４】
図示される実施形態では、一対の凹曲面部６の夫々は、スクリューシャフト５の曲率と同等の曲率を有する。ここで、「スクリューシャフト５の曲率と同等の曲率を有する」とは、一対の凹曲面部６の曲率半径がＤ／２＋０．１〜０．４Ｄの範囲内であることを意味する。この場合には、スクリューフィーダー１が良好な搬送性能を得ることができる。
【００６５】
上記の構成によれば、ケーシング２の底面２３は、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の夫々に対して鉛直方向における下方に凹んで設けられる一対の凹曲面部６を含む。ここで、一対の凹曲面部６に対する被搬送物の摩擦抵抗は、被搬送物同士の摩擦抵抗よりも小さいので、一対の凹曲面部６が設けられていない場合に比べて、一対の凹曲面部６近傍に位置する被搬送物の流動性を向上させることができ、ひいてはスクリューフィーダー１の搬送能力を向上させることができる。また、上記の構成によれば、一対の凹曲面部６が設けられていない場合に比べて、一対のスクリューシャフト５を回転させるために必要なトルクや電力量を小さくすることができる。
【００６６】
幾つかの実施形態では、上述したケーシング２は、図６に示されるように、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の間に底面２３から突出する堰７を含む。堰７は、その頂点Ｐ１が軸部５１の中心（基準線ＬＨが延在する高さ位置）に対して±０．２Ｄの高さ範囲内に位置している。なお、堰７は、図６に示されるように、ケーシング２と別体であってもよく、また、ケーシング２と一体的に形成されていてもよい。
【００６７】
上記の構成によれば、ケーシング２は、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の間に底面２３から突出する堰７を含む。堰７は、堰７に載った被搬送物を滑らせてスクリュー羽根５２に巻き込まれるような位置（凹曲面部６に面する位置）に案内するので、堰７の近傍の被搬送物の流動性を向上させることができる。堰７の近傍の被搬送物の流動性を向上させることで、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の間に位置する被搬送物が堆積してブリッジが発生することを抑制することができる。
【００６８】
また、上記の構成によれば、堰７は頂点Ｐ１が軸部５１の中心に対して±０．２Ｄの高さ範囲内に位置している。仮に堰７の頂点Ｐ１が軸部５１の中心よりも高すぎると、一対のスクリューシャフト５が堰７により分断される。このため、スクリューフィーダー１の搬送能力が、一対のスクリューシャフト５の共同の搬送能力に依るものではなく、独立した二つのスクリューシャフト５の搬送能力に依るものになるため、結果として搬送能力が低下する虞がある。また、仮に堰７の頂点Ｐ１が軸部５１の中心よりも低すぎると、堰７が堰７に載った被搬送物を滑らせてスクリューシャフト５に巻き込まれるような位置に案内することができないので、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の間に被搬送物が堆積してブリッジが発生する可能性が高くなる虞がある。
【００６９】
幾つかの実施形態では、上述したケーシング２は、図６に示されるように、軸線ＬＡに直交する断面におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）から底面２３に向かってケーシング２の中心（幅方向における内側）に近づくように延在する斜方延在部８を含む。
【００７０】
図示される実施形態では、斜方延在部８は、図６に示されるように、第１の凹曲面部６１の幅方向（図中左右方向）における外側の上端に下端が接続され、且つ、第１の側壁２５の下端に上端が接続される第１斜方延在部８１と、第２の凹曲面部６２の幅方向（図中左右方向）における外側の上端に下端が接続され、且つ、第２の側壁２６の下端に上端が接続される第２斜方延在部８２と、を含む。第１斜方延在部８１は、上に載った被搬送物を滑らせて第１の凹曲面部６１に面する位置に案内するための傾斜面８３を有し、第２斜方延在部８２は、上に載った被搬送物を滑らせて第２の凹曲面部６２に面する位置に案内するための、傾斜面８４を有する。
【００７１】
上記の構成によれば、ケーシング２は、軸線ＬＡに直交する断面におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）から底面２３に向かってケーシング２の中心に近づくように延在する斜方延在部８を含む。斜方延在部８は、斜方延在部８に載った被搬送物を滑らせてスクリュー羽根５２に巻き込まれるような位置（凹曲面部６に面する位置）に案内するので、斜方延在部８の近傍の被搬送物の流動性を向上させることができる。斜方延在部８の近傍の被搬送物の流動性を向上させることで、軸線ＬＡに直交する断面におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）近傍に位置する被搬送物が堆積してブリッジが発生することを抑制することができる。
【００７２】
幾つかの実施形態では、上述した堰７は、図６に示されるように、軸線ＬＡに直交する断面における上述した頂点Ｐ１から底面２３に向かってケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）に近づくように延在する傾斜面７１を有する。図６に示されるように、堰７の傾斜面７１の水平方向に対する傾斜角度をθ１、斜方延在部８の傾斜面８３、８４の水平方向に対する傾斜角度をθ２とすると、θ１＜θ２の条件を満たす。
【００７３】
図示される実施形態では、傾斜面７１は、第１の凹曲面部６１の幅方向（図中左右方向）における内側の上端と堰７の頂点Ｐ１とを接続する第１傾斜面７２と、第２の凹曲面部６２の幅方向（図中左右方向）における内側の上端と堰７の頂点Ｐ１とを接続する第２傾斜面７３と、を含む。第１傾斜面７２は、その上に載った被搬送物を滑らせて第１の凹曲面部６１に面する位置に案内する。第２傾斜面７３は、その上に載った被搬送物を滑らせて第２の凹曲面部６２に面する位置に案内する。
【００７４】
また、図示される実施形態では、斜方延在部８の傾斜面８３の傾斜角度θ２が第１傾斜面７２の傾斜角度θ１よりも大きく、斜方延在部８の傾斜面８４の傾斜角度θ２が第２傾斜面７３の傾斜角度θ１よりも大きくなっている。
【００７５】
軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の間に位置する被搬送物が、一対のスクリューシャフト５の共同の回転力（スクリュー羽根５２に巻き込む力）を受けるのに対して、上記断面におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）近傍に位置する被搬送物は、一対のスクリューシャフト５のうちの一方のスクリューシャフト５（５Ａ又は５Ｂ）の回転力を受ける。このため、上記断面におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）近傍に位置する被搬送物は、上記断面における一対のスクリューシャフト５の間に位置する被搬送物よりもスクリュー羽根５２に巻き込まれ難いので、堆積が生じやすい。
【００７６】
上記の構成によれば、θ１＜θ２の条件を満たす。つまり、斜方延在部８の水平方向に対する傾斜角度θ２は、堰７の傾斜面７１の水平方向に対する傾斜角度θ１よりも大きいので、斜方延在部８は、堰７に比べて上に載った被搬送物が滑りやすい形状になっており、斜方延在部８の近傍の被搬送物の流動性を向上させている。上記の構成によれば、軸線ＬＡに直交する断面におけるケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）近傍に位置する被搬送物が堆積してブリッジが発生することを効果的に抑制することができる。
【００７７】
幾つかの実施形態では、上述したケーシング２は、図３に示されるように、被搬送物を排出するための上述した排出口２２を含む。上述した排出口２２の上端縁２２１は、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の夫々に対して鉛直方向における上方に凹んで設けられる一対の円弧部２２２、２２３を含む。
【００７８】
図示される実施形態では、上述した平坦な底面２３が上述した排出口２２の下端縁となり、上述した内壁面２５１、２６１が上述した排出口２２の側端縁となっている。
また、図示される実施形態では、一対の円弧部２２２、２２３の夫々は、スクリューシャフト５の曲率と同等の曲率を有する。ここで、「スクリューシャフト５の曲率と同等の曲率を有する」とは、一対の円弧部２２２、２２３の曲率半径がＤ／２＋０．１〜０．４Ｄの範囲内であることを意味する。この場合には、スクリューフィーダー１が良好な搬送性能を得ることができる。
【００７９】
上記の構成によれば、排出口２２の上端縁２２１は、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の夫々に対して鉛直方向における上方に凹んで設けられる一対の円弧部２２２、２２３を含む。上端縁２２１に設けられる一対の円弧部２２２、２２３により開口形状の一部が画定された排出口２２は、一対のスクリューシャフト５に移送される被搬送物の上部を擦り切ることで、意図しない過剰な量の被搬送物が排出口２２から排出されることを防止することができ、ひいては排出口２２を通る被搬送物の搬送量の精度を向上させることができる。
【００８０】
図７は、第３の実施形態にかかるスクリューフィーダーの図１に示すＡ−Ａ線矢視相当の概略断面図である。
幾つかの実施形態では、上述した排出口２２の上端縁２２１は、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の両方に対して上方に凹んで設けられる一つの凹部２２４を含む。
【００８１】
図示される実施形態では、凹部２２４は、図７に示されるように、軸線ＬＡに直交する断面における幅方向の外側に形成されるとともに、幅方向の内側に向かうにつれて徐々に上方に凹んで設けられる一対の四半円弧部２２５、２２６と、一対の四半円弧部２２５、２２６の上端同士を接続するように、幅方向に沿って直線状に延在する直線部２２７と、を含む。
【００８２】
上記の構成によれば、排出口２２の上端縁２２１に設けられる凹部２２４は、上述した一対の円弧部２２２、２２３を設ける場合に比べて、軸線ＬＡに直交する断面における一対のスクリューシャフト５の間での、排出口２２の開口面積を大きくすることができるので、排出口２２を通る被搬送物の量を増やすことができる。
【００８３】
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した一対のスクリューシャフト５の夫々は、スクリュー羽根５２に固定されてスクリュー羽根５２の外周縁５２１Ａ、５２１Ｂよりも外側に突出する少なくとも一つの突出部５７をさらに含む。
【００８４】
図示される実施形態では、突出部５７は、図６に示されるように、矩形平板状に形成されて一つの平面の一部分がスクリュー羽根５２の外周縁部に接触した状態で固定されており、上記平面の他の部分がスクリュー羽根５２の外周縁５２１Ａ、５２１Ｂよりも外側に突出している。また、図示される実施形態では、図６に示されるように、複数の突出部５７が、スクリューシャフト５の周方向に並んで配置されている。
【００８５】
上記の構成によれば、一対のスクリューシャフト５は、スクリュー羽根５２に固定されてスクリュー羽根５２の外周縁５２１Ａ、５２１Ｂよりも外側に突出する突出部５７を含む。突出部５７は、スクリュー羽根５２と一緒に回転して、スクリュー羽根５２の周りに位置する被搬送物を撹拌するので、スクリュー羽根５２の周りの被搬送物の流動性を向上させることができ、且つ、スクリュー羽根５２の周りにブリッジが発生することを抑制することができる。
【００８６】
図８は、第４の実施形態にかかるスクリューフィーダーの概略構成を示す断面図である。
幾つかの実施形態にかかるスクリューフィーダー１Ａ（１）は、図８に示されるように、上述したケーシング２と、上述した一対のスクリューシャフト５と、を備える。そして、スクリューフィーダー１Ａは、搬送対象（被搬送物）が上述した木質バイオマス燃料であり、木質バイオマス燃料を加湿するために木質バイオマス燃料に液体を添加するように構成されている液体添加装置９をさらに備える。
【００８７】
図示される実施形態では、液体添加装置９は、木質バイオマス燃料に液体を噴霧するための噴霧ノズル９１と、噴霧ノズル９１に送るための液体を貯留する貯留タンク９２（貯留装置）と、貯留タンク９２から上記液体を噴霧ノズル９１に送るように構成された液体供給ライン９３と、を含む。この場合には、噴霧ノズル９１から噴霧される液体により木質バイオマス燃料に液体を添加することができる。
【００８８】
図９は、加湿する前の被搬送物および加湿した後の被搬送物と、排出口から排出される被搬送物の搬送量と、の関係を表すグラフである。
図９における推定曲線ＥＣ３、ＥＣ４は、ケーシング２の排出口２２から排出される被搬送物の排出量を実験により実測することで得られたデータから算出されたものである。推定曲線ＥＣ３は、ケーシング２の排出口２２から排出される加湿する前の木質チップ（木質バイオマス燃料）の排出量と、スクリューシャフト５の回転数の関係を示すものである。推定曲線ＥＣ４は、ケーシング２の排出口２２から排出される加湿した後の木質チップ（加湿チップ）の排出量と、スクリューシャフト５の回転数の関係を示すものである。なお、加湿すると木質チップの重量が増えるので、図９では排出量として木質チップの重量ではなく、木質チップの発熱量を採用している。
【００８９】
図９における推定曲線ＥＣ３とＥＣ４とを比較すると明らかなように、加湿チップは、木質チップに比べて、排出量が増量する傾向にあり、上記傾向は回転数を大きくすることでより顕著になることが分かった。
【００９０】
上記の構成によれば、スクリューフィーダー１Ａは、被搬送物である木質バイオマス燃料を加湿するために木質バイオマス燃料に液体を添加するように構成されている液体添加装置９を備えるので、被搬送物である木質バイオマス燃料は加湿される。含水率の高い木質バイオマス燃料は、含水率の低い木質バイオマス燃料よりも、ケーシング２に対して滑りやすいため、木質バイオマス燃料の流動性を向上させることができる。また、被搬送物が含水率の高い木質バイオマス燃料である場合には、被搬送物が含水率の低い木質バイオマス燃料である場合に比べて、一対のスクリューシャフト５を回転させるために必要なトルクや電力量を小さくすることができる。
【００９１】
図１０は、一実施形態にかかるスクリューフィーダーの設計方向のフロー図である。
幾つかの実施形態にかかるスクリューフィーダーの設計方法１００は、上述したケーシングと、上述した軸部５１およびスクリュー羽根５２を含む一対のスクリューシャフト５と、を備える上述したスクリューフィーダー１（１Ａ）を設計するための方法である。スクリューフィーダーの設計方法１００は、図１０に示されるように、上述した一対のスクリューシャフト５の外径Ｄを決定する外径決定ステップＳ１０１と、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす上述した軸間距離Ｌ１を決定する軸間距離決定ステップＳ１０２と、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす上述したケーシング２の壁面（内壁面２５１、２６１）間の距離Ｌ２を決定する壁面間距離決定ステップＳ１０３と、を備える。
図示される実施形態では、スクリューフィーダーの設計方法１００における各ステップは、外径決定ステップＳ１０１、軸間距離決定ステップＳ１０２、壁面間距離決定ステップＳ１０３の順に行われる。
【００９２】
上記の方法によれば、スクリューフィーダーの設計方法１００は、軸間距離Ｌ１を決定する軸間距離決定ステップＳ１０２と、ケーシング２の壁面間の距離Ｌ２を決定する壁面間距離決定ステップＳ１０３と、を備える。軸間距離決定ステップＳ１０２で、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす軸間距離Ｌ１が決定され、且つ、壁面間距離決定ステップＳ１０３で、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たすケーシング２の壁面間の距離Ｌ２が決定される。このため、上記の方法により設計されるスクリューフィーダー１（１Ａ）は、ブリッジの発生を抑制しつつ、良好な搬送能力を得ることができる。
【００９３】
また、上記の方法によれば、外径Ｄを決定する外径決定ステップＳ１０１をさらに備える。つまり、外径Ｄや軸間距離Ｌ１を決定した後に、ケーシングの壁面間の距離Ｌ２が決定される。仮に、必要なケーシング２の容量に応じたケーシング２の壁面間の距離Ｌ２を決定した後に、外径Ｄや軸間距離Ｌ１を決定すると、上述した第１隙間距離Ｃ１や第３隙間距離Ｃ３が広くなり、被搬送物の堆積を招く虞がある。上記の方法によれば、必要な搬送能力に応じた外径Ｄや軸間距離Ｌ１を決定した後に、ケーシング２の壁面間の距離Ｌ２を決定するので、第１隙間距離Ｃ１や第３隙間距離Ｃ３が広くなり過ぎることを防止することができ、ひいては上記の方法により設計されるスクリューフィーダー１（１Ａ）における被搬送物の堆積やブリッジの発生を抑制することができる。
【００９４】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ    スクリューフィーダー
１１        第１支持部
１２        第２支持部
１３，１４  駆動源装置
１５        板状部材
２          ケーシング
２０        内部空間
２１        供給口
２２        排出口
２３        底面
２４        被搬送物出口
２５        第１の側壁
２５１      内壁面
２６        第２の側壁
２６１      内壁面
３          ホッパー
３０        内部空間
３１        下方開口端部
３２        側壁
３３        内壁面
４          トリム
４０        内部空間
４１        開口
５          スクリューシャフト
５Ａ        第１のスクリューシャフト
５Ｂ        第２のスクリューシャフト
５１        軸部
５２        スクリュー羽根
５２１      外周縁
５３        上流側小径部
５４        下流側小径部
５５        回転力伝達装置
５６        回転力伝達部材
５７        突出部
６          凹曲面部
６１        第１の凹曲面部
６２        第２の凹曲面部
７          堰
７１        傾斜面
７２        第１傾斜面
７３        第２傾斜面
８          斜方延在部
８１        第１斜方延在部
８２        第２斜方延在部
９          液体添加装置
９１        噴霧ノズル
９２        貯留タンク
９３        液体供給ライン
１００      スクリューフィーダーの設計方法
Ｃ１        第１隙間距離
Ｃ２        第２隙間距離
Ｃ３        第３隙間距離
Ｃ４        第４隙間距離
Ｃ５        第５隙間距離
Ｄ          外径
ＥＣ１〜ＥＣ４  推定曲線
Ｌ１        軸間距離
Ｌ２        ケーシングの壁面間の距離
ＬＡ，ＬＡ１，ＬＡ２  軸線
ＬＨ        基準線
Ｐ１        頂点
Ｒ          軸間隙間割合
【図１】
2020104985.tif 000003
【図２】
2020104985.tif 000004
【図３】
2020104985.tif 000005
【図４】
2020104985.tif 000006
【図５】
2020104985.tif 000007
【図６】
2020104985.tif 000008
【図７】
2020104985.tif 000009
【図８】
2020104985.tif 000010
【図９】
2020104985.tif 000011
【図１０】
2020104985.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月21日(2019.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質バイオマス燃料を含む被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、
前記一対のスクリューシャフトは、
回転可能に構成される軸部と、
前記軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、
前記スクリュー羽根を回転させることにより、前記スクリュー羽根のピッチ間の隙間に前記被搬送物を補足して、前記被搬送物を前記軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、
前記一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、前記一対のスクリューシャフトの前記スクリュー羽根の外径をＤとしたときに、１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす
スクリューフィーダー。
【請求項２】
前記軸線に直交する断面における、前記スクリュー羽根の外周縁同士の間の最小隙間距離である第１隙間距離をＣ１、前記軸線の高さ位置における前記ケーシングの壁面間の距離と前記スクリュー羽根の夫々の前記外径Ｄとの差から算出される前記ケーシングの前記壁面間の隙間距離である第２隙間距離をＣ２、前記第２隙間距離Ｃ２に対する前記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合をＲとしたときに、前記ケーシングは、０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす
請求項１に記載のスクリューフィーダー。
【請求項３】
前記ケーシングの底面は、前記軸線に直交する断面における前記一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における下方に凹んで設けられる一対の凹曲面部を含む
請求項１又は２に記載のスクリューフィーダー。
【請求項４】
前記ケーシングは、前記軸線に直交する前記断面における前記一対のスクリューシャフトの間に前記底面から突出する堰であって、頂点が前記軸部の中心に対して±０．２Ｄの高さ範囲内に位置している堰を含む
請求項３に記載のスクリューフィーダー。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記軸線に直交する前記断面における前記ケーシングの壁面から前記底面に向かって前記ケーシングの中心に近づくように延在する斜方延在部を含む
請求項４に記載のスクリューフィーダー。
【請求項６】
前記堰は、前記軸線に直交する前記断面における前記頂点から前記底面に向かって前記ケーシングの前記壁面に近づくように延在する傾斜面を有し、
前記堰の前記傾斜面の水平方向に対する傾斜角度をθ１、前記斜方延在部の水平方向に対する傾斜角度θ２としたときに、θ１＜θ２の条件を満たす
請求項５に記載のスクリューフィーダー。
【請求項７】
前記ケーシングは、前記被搬送物を排出するための排出口を含み、
前記排出口の上端縁は、前記軸線に直交する断面における前記一対のスクリューシャフトの夫々に対して鉛直方向における上方に凹んで設けられる一対の円弧部を含む
請求項１乃至６の何れか１項に記載のスクリューフィーダー。
【請求項８】
前記一対のスクリューシャフトは、前記スクリュー羽根に固定されて前記スクリュー羽根の外周縁よりも外側に突出する突出部をさらに含む
請求項１乃至７の何れか１項に記載のスクリューフィーダー。
【請求項９】
前記スクリューフィーダーは、前記木質バイオマス燃料を加湿するために前記木質バイオマス燃料に液体を添加するように構成されている液体添加装置をさらに備える
請求項１乃至８の何れか１項に記載のスクリューフィーダー。
【請求項１０】
木質バイオマス燃料を含む被搬送物を搬送するためのスクリューフィーダーの設計方法であって、
前記スクリューフィーダーは、
ケーシングと、
前記ケーシング内に水平方向に沿って並列に配置される一対のスクリューシャフトと、を備え、
前記一対のスクリューシャフトは、
回転可能に構成される軸部と、
前記軸部の外周に螺旋状に設けられるスクリュー羽根と、を含み、
前記スクリュー羽根を回転させることにより、前記スクリュー羽根のピッチ間の隙間に前記被搬送物を補足して、前記被搬送物を前記軸部の軸線が延在する方向における一方側に移送するように構成されており、
前記一対のスクリューシャフトの軸間距離をＬ１、前記一対のスクリューシャフトの前記スクリュー羽根の外径をＤ、前記軸線に直交する断面における、前記スクリュー羽根の外周縁同士の間の最小隙間距離であって前記軸間距離Ｌ１と前記外径Ｄとの差から算出される第１隙間距離をＣ１、前記軸線の高さ位置における前記ケーシングの壁面間の距離Ｌ２と前記スクリュー羽根の夫々の前記外径Ｄとの差から算出される前記ケーシングの前記壁面間の隙間距離である第２隙間距離をＣ２、前記第２隙間距離Ｃ２に対する前記第１隙間距離Ｃ１の比である軸間隙間割合をＲとしたときに、
前記スクリューフィーダーの設計方法は、
前記外径Ｄを決定する外径決定ステップと、
１．３≦Ｌ１／Ｄ≦１．６の条件を満たす前記軸間距離Ｌ１を決定する軸間距離決定ステップと、
０．３≦Ｒ≦０．４の条件を満たす前記ケーシングの前記壁面間の距離Ｌ２を決定する壁面間距離決定ステップと、を備える
スクリューフィーダーの設計方法。