(57)【要約】【課題】  輸送管内の粉体が回転駆動軸と輸送管との間から外へ漏れ出る問題や、輸送管内へのコンタミネーションの侵入の問題への対応が求められている。【解決手段】    本発明は、輸送管と、輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置であって、回転駆動軸が挿通するよう構成された円筒状のハウジングを備え、ハウジングには、ハウジング内に気体を供給するための気体供給口が形成され、ハウジングの内面には、軸封装置から輸送管に向かって見たときの回転駆動軸の回転方向とは反対回りの螺旋溝が、気体供給口から輸送管側の端部に向けて形成され、且つ、回転方向と順回りまたは反対回りの螺旋溝が、輸送管と反対側の端部から気体供給口に向けて形成されている、ことを特徴とする軸封装置を提供する。【選択図】図１
2020060249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送管と、前記輸送管の端壁から前記輸送管内に挿入される、前記輸送管内で粉体を輸送するための輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置であって、
前記回転駆動軸が挿通するよう構成された円筒状のハウジング
を備え、
前記ハウジングは、前記回転駆動軸が前記ハウジング内に挿入されたときに前記回転駆動軸と前記ハウジングの内面との間に隙間が生じるように構成されており、
前記ハウジングには、前記ハウジング内に気体を供給するための気体供給口が形成され、
前記ハウジングの内面には、前記軸封装置から前記輸送管に向かって見たときの前記回転駆動軸の回転方向とは反対回りの螺旋溝が、前記気体供給口から前記輸送管側の端部に向けて形成され、且つ、前記回転方向と順回りまたは反対回りの螺旋溝が、前記輸送管と反対側の端部から前記気体供給口に向けて形成されている、
ことを特徴とする前記軸封装置。
【請求項２】
前記気体供給口から前記輸送管側の端部までの前記隙間は、前記気体供給口から前記輸送管と反対側の端部までの前記隙間よりも大きい、請求項１に記載の軸封装置。
【請求項３】
前記気体供給口は、前記輸送管側の端部から、前記ハウジングの軸方向の長さの３０〜７０％、４０〜６０％、又は４５〜５５％の位置に形成されている、請求項１又は２に記載の軸封装置。
【請求項４】
前記ハウジングを覆うように構成されたカバーをさらに備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸封装置。
【請求項５】
前記粉体はポリカーボネートの粉体である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸封装置。
【請求項６】
輸送管内で粉体を輸送するための輸送手段、及び
前記輸送管と、前記輸送管の端壁から前記輸送管内に挿入される前記輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置
を有する軸封システムであって、
前記軸封装置は、前記回転駆動軸が挿通するよう構成された円筒状のハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記回転駆動軸が前記ハウジング内に挿入されたときに前記回転駆動軸と前記ハウジングの内面との間に隙間が生じるように構成されており、
前記ハウジングには、前記ハウジング内に気体を供給するための気体供給口が形成され、
前記回転駆動軸の表面には、前記軸封装置から前記輸送管に向かって見たときの前記回転駆動軸の回転方向とは反対回りの螺旋溝が、前記気体供給口に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置から前記輸送管側の端部に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置に向けて形成され、且つ、前記回転方向と順回りまたは反対回りの螺旋溝が、前記輸送管と反対側の端部に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置から前記気体供給口に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置に向けて形成されている、
ことを特徴とする前記軸封システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸送管と、該輸送管の端壁から該輸送管内に挿入される、該輸送管内で粉体を輸送するための輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置及び軸封システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、容器内部に設けた回転部材を回転させて粉体を撹拌するための容器と、該回転部材を回転させる回転駆動軸との間から粉体が漏れ出ないようにシールする技術が知られている。
【０００３】
特許文献１は、内部に撹拌手段を備えた粉体処理容器と、該撹拌手段を駆動するための該容器の端壁から挿通される回転駆動軸との間をシールする軸封装置であって、内部に空気室を有し、空気室内に回転駆動軸が挿通された状態で容器端壁の外壁面に気密的に配置されるハウジングと、空気室内に該容器の内部気圧よりも高い気圧の加圧空気を供給する加圧空気供給源と、空気室内の容器端壁面側で回転駆動軸に対して非接触で同軸的に配置され、回転駆動軸との間に加圧空気が通過可能な微細なシール間隙を形成する円筒状のシールカラーとを備えた軸封装置を開示する。
【０００４】
特許文献２は、粉粒状材料供給口を上向き開口状に備えたハウジング内に、混練ロータが回転自在に嵌装され、該ロータの駆動軸部に軸封ハウジングが外嵌され、軸封ハウジング内に固定リングが固着されると共に給気用環状空間が形成され、前記環状空間に供給された気体が前記駆動軸部と固定リングとの気体導通間隙を経て前記ハウジングと混練ロータの間隙からハウジング内に放出されるようになっている混練機ロータの軸封装置において、前記環状空間の気体供給路より軸端側に位置して軸封ハウジングに周溝が形成され、該周溝には駆動軸部に設けた円板が遊嵌されると共にグリース等の粘弾性体が充填されている、混練機ロータの軸封装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９９３３号公報
【特許文献２】特開平０６−０５５０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
輸送管内の粉体が、輸送手段の回転駆動軸と輸送管との間の隙間から外へ漏れ出る問題や、外気から輸送管内へのコンタミネーションの侵入の問題への対応が求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、輸送管と、該輸送管の端壁から該輸送管内に挿入される、該輸送管内で粉体を輸送するための輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置及び軸封システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明には以下の実施形態が含まれる。
〔１〕
輸送管と、前記輸送管の端壁から前記輸送管内に挿入される、前記輸送管内で粉体を輸送するための輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置であって、
前記回転駆動軸が挿通するよう構成された円筒状のハウジング
を備え、
前記ハウジングは、前記回転駆動軸が前記ハウジング内に挿入されたときに前記回転駆動軸と前記ハウジングの内面との間に隙間が生じるように構成されており、
前記ハウジングには、前記ハウジング内に気体を供給するための気体供給口が形成され、
前記ハウジングの内面には、前記軸封装置から前記輸送管に向かって見たときの前記回転駆動軸の回転方向とは反対回りの螺旋溝が、前記気体供給口から前記輸送管側の端部に向けて形成され、且つ、前記回転方向と順回りまたは反対回りの螺旋溝が、前記輸送管と反対側の端部から前記気体供給口に向けて形成されている、
ことを特徴とする前記軸封装置。
〔２〕
前記気体供給口から前記輸送管側の端部までの前記隙間は、前記気体供給口から前記輸送管と反対側の端部までの前記隙間よりも大きい、〔１〕に記載の軸封装置。
〔３〕
前記気体供給口は、前記輸送管側の端部から、前記ハウジングの軸方向の長さの３０〜７０％、４０〜６０％、又は４５〜５５％の位置に形成されている、〔１〕又は〔２〕に記載の軸封装置。
〔４〕
前記ハウジングを覆うように構成されたカバーをさらに備える〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の軸封装置。
〔５〕
前記粉体はポリカーボネートの粉体である、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の軸封装置。
〔６〕
輸送管内で粉体を輸送するための輸送手段、及び
前記輸送管と、前記輸送管の端壁から前記輸送管内に挿入される前記輸送手段の回転駆動軸との間をシールする軸封装置
を有する軸封システムであって、
前記軸封装置は、前記回転駆動軸が挿通するよう構成された円筒状のハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記回転駆動軸が前記ハウジング内に挿入されたときに前記回転駆動軸と前記ハウジングの内面との間に隙間が生じるように構成されており、
前記ハウジングには、前記ハウジング内に気体を供給するための気体供給口が形成され、
前記回転駆動軸の表面には、前記軸封装置から前記輸送管に向かって見たときの前記回転駆動軸の回転方向とは反対回りの螺旋溝が、前記気体供給口に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置から前記輸送管側の端部に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置に向けて形成され、且つ、前記回転方向と順回りまたは反対回りの螺旋溝が、前記輸送管と反対側の端部に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置から前記気体供給口に相当する前記回転駆動軸の表面上の位置に向けて形成されている、
ことを特徴とする前記軸封システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る軸封装置では、「前記ハウジングの内面には、前記軸封装置から前記輸送管に向かって見たときの前記回転駆動軸の回転方向とは反対回りの螺旋溝が、前記気体供給口から前記輸送管側の端部に向けて形成され、且つ、前記回転方向と順回りまたは反対回りの螺旋溝が、前記輸送管と反対側の端部から前記気体供給口に向けて形成されている」との構成をとることで、軸封装置のハウジングと回転駆動軸との間の隙間気体供給口からの供給される気体は、軸封装置のハウジングと回転駆動軸との間の隙間を通る間に、ラビリンス効果と気体の流速の向上効果との相乗的な作用を受けることにより、輸送管内の粉末が輸送管から漏れ出ることを防止（影響の無い程度の所望の漏れ量に低減することを含む。以下同じ。）することができる。また、気体供給口から大気側へも当該隙間を通って気体が流れることから、大気中からの空気の侵入を防止（影響の無い程度の所望の侵入量に低減することを含む。以下同じ。）し、それにともなうコンタミネーションの侵入も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る軸封装置を備えた粉体輸送システムの模式図である。
【図２】一実施形態に係る軸封装置の斜視図である。
【図３】一実施形態に係る軸封装置の断面図である。
【図４】一実施形態に係る軸封装置の斜視図である。
【図５】他の実施形態に係る軸封システムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る軸封装置１０ａ、１０ｂ（総称して「軸封装置１０」ともいう）を備えた粉体輸送システム１の模式図である。
【００１３】
粉体輸送システム１は、輸送管３と、輸送管３内部に設けられ、回転することにより粉体を上流端壁３ａ側から下流端壁３ｂ側に輸送するスクリューコンベア状の輸送手段２０と、輸送手段２０の回転駆動軸２５（外径ｄ）を回転駆動するための駆動装置５と、駆動装置５の反対側で回転駆動軸２５を回転可能に支持する軸支持構造６と、輸送管３と回転駆動軸２５との間の隙間をシールする軸封装置１０ａ、１０ｂとを備える。
【００１４】
輸送手段２０の回転駆動軸２５は、封止装置１０ａ、１０ｂ及び輸送管３に挿通され、駆動装置５とその反対側に設けられた軸支持構造６とにより回転可能に支持され、駆動装置５の駆動力により回転する。駆動装置５は、不図示のモーターやその駆動力を回転駆動軸２５に伝えるための機構を備える。
【００１５】
軸封装置１０ａは、輸送管３の上流端壁３ａに固定具（不図示）により取り付けられ、上流端壁３ａと回転駆動軸２５との間の隙間から粉体が漏れ出ることを防止し、大気中から輸送管３内への空気及びコンタミネーションの侵入も防止する。同様に、軸封装置１０ｂは、輸送管３の下流端壁３ｂに固定具（不図示）により取り付けられた、下流端壁３ｂと回転駆動軸２５との間の隙間から粉体が漏れ出ることを防止し、大気中から輸送管３内への空気及びコンタミネーションの侵入も防止する。
【００１６】
粉体輸送システム１において、投入菅から輸送管３に投入された粉体は、輸送手段２０が回転することにより輸送管３の上流端壁３ａ側から下流端壁３ｂ側に輸送された後、ロータリーバルブを通じて別の工程へ送られる。
【００１７】
粉体は、合成樹脂の粉体であり、例えばポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、スチロール樹脂、又はこれらの組み合わせの粉体である。限定されるものではないが、粉体輸送システム１の一適用例としては、ウェットな状態のポリカーボネート樹脂の粉体が、投入菅から輸送管３に投入され、輸送管３内を上流端３ａから下流端３ｂに向けて輸送され、ロータリーバルブを通じて粉体を乾燥させる工程へ送られるケースが考えられる。
【００１８】
図２は、軸封装置１０（１０ａ、１０ｂ）の概略斜視図である。軸封装置１０は、内部を回転駆動軸２５が挿通するよう構成された円筒状のハウジング１１を備える。ハウジング１１の中心軸に沿った方向（軸方向）の所定の位置にはハウジング１１内に気体を供給するための１つ又は複数の気体供給口１２が形成されている。また、ハウジング１１の内面には螺旋溝１３が形成されている。
【００１９】
図２に示すようにハウジング１１の軸方向の長さをＬとする。気体供給口１２は、ハウジング１１の軸方向において、ハウジング１１の一方の端部１１ａから長さＬ１であって、他方の端部１１ｂから長さＬ２の位置に形成されている（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）。気体供給口１２は、当該位置におけるハウジング１１の円周方向において、１つ又は所定の間隔ごとに複数個形成されている。
【００２０】
Ｌ１（又はＬ２）の範囲は、通常０．３Ｌ≦Ｌ１（又はＬ２）≦０．７Ｌの範囲にあり、好ましくは０．４Ｌ≦Ｌ１（又はＬ２）≦０．６Ｌの範囲、さらに好ましくは０．４５Ｌ≦Ｌ１（又はＬ２）≦０．５５Ｌの範囲にある。Ｌ１＝Ｌ２であってもよい。
【００２１】
気体供給口１２は、気体供給源（不図示）に接続され、気体供給源から供給された気体は、気体供給口１２を介してハウジング１１内に導入される。気体は、空気、窒素、二酸化炭素、又はアルゴンなどの気体であるが、輸送管３内に入ることになることから、好ましくは粉体と化学的に反応しない気体がよい。
【００２２】
軸封装置１０ａを想定すると、軸封装置１０ａのハウジング１１の端部１１ｂが輸送管３の上流端壁３ａに接触するように取り付けられる（図３（ａ）参考）。軸封装置１０ａのハウジング１１の内面には、ハウジング１１の軸方向において、（i）気体供給口１２から輸送管３側の端部１１ｂに向けて、軸封装置１０ａから輸送管３に向かって見たときの回転駆動軸２５の回転方向とは反対回りの螺旋溝１３が形成され、（ii）他方の端部１１ａから気体供給口１２に向けては、当該回転方向と順回り又は反対回りの螺旋溝１３が形成されている。
【００２３】
すなわち、ハウジング１１の内面には、ハウジング１１の軸方向において、気体供給口１２を境に、（i）輸送管３側の領域には、軸封装置１０ａから輸送管３に向かって見たときの回転駆動軸２５の回転方向とは反対回りの螺旋溝１３が形成され、（ii）輸送管３と反対側の領域には、当該回転方向とは順回り又は反対回りの螺旋溝１３が形成されている。なお、上記（ii）の輸送管３とは反対側の螺旋溝１３は、好ましくは順回りに形成することで、外気の侵入の防止効果がよりいっそう期待できる。
【００２４】
螺旋溝１３は、ハウジング１１の内面に螺旋状に溝を削ることにより形成してもよいし、ハウジング１１の内面に螺旋状に突起を設けるようにして形成してもよい。
【００２５】
ハウジング１１の内径Ｄは、回転駆動軸２５の外径ｄよりも大きい値であり（Ｄ＞ｄ）、回転駆動軸２５の中心軸とハウジング１１の中心軸とが一致するように回転駆動軸２５をハウジング１１内に挿通した際に、回転駆動軸２５とハウジング１１の内面との間に隙間が生じるように構成されている。当該隙間は、回転駆動軸２５の軸振れの影響や、螺旋溝１３によるラビリンス効果（シール効果）を考慮して設計しておくとよい。例えば、隙間は、回転駆動軸２５の軸振れ（例えば数ｍｍ）の影響がある場合は、その振れ幅の数倍（例えば２〜３倍）程度に予め設計しておくとよい。
【００２６】
ラビリンス効果を高めるために、ハウジング１１の螺旋溝１３が形成された内面と、回転駆動軸２５との間の隙間を小さくすること、螺旋溝１３のピッチを増やして（隣接する溝と溝の間隔を小さくして）気体が通過する流路の長さを大きくすることが考えられる。また、軸封装置１０側から輸送管３に向かって見た場合の回転駆動軸２５の回転方向とは反対回りに、気体供給口１２から輸送管３側の端部１１ｂに向けて螺旋溝１３を形成することで、順回りに形成した場合に比べて、螺旋溝１３の流路を流れる気体の流速を向上させることができる。
【００２７】
すなわち、本実施形態の軸封装置１０は、螺旋溝１３によるラビリンス効果と、上記（i）の輸送管３側の領域に、回転駆動軸２５の回転方向と反対方向に螺旋溝１３を形成したことによる気体の流速の向上との相乗効果により、従来技術に比べて、輸送管３から粉体が漏れ出ることをより効果的に防止することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の軸封装置１０では、上記（ii）の輸送管３と反対側の領域の螺旋溝１３の形成方向は、回転駆動軸２５の回転方向と反対方向に限定するものではないが、駆動装置５（又は軸支持構造６）側から輸送管３に向かって見た場合の回転駆動軸２５の回転方向とは順回りに、端部１１ａから気体供給口１２に向けて螺旋溝１３を形成することで、上記（i）の輸送管３側の領域の螺旋溝１３による効果と同様に、気体の流速が向上し、外気からの空気の侵入をより効果的に防止することができる。
【００２９】
ハウジング１１の内径について、上記（i）の輸送管３側の領域の内径と、上記（ii）の輸送管３とは反対側の領域の内径とが異なるようにしてもよい（図３のＤ１、Ｄ２）。すなわち、ハウジング１１の軸方向において、（i）気体供給口１２から輸送管３側の端部１１ｂまでの内径をＤ２とし、（ii）気体供給口１２から輸送管３とは反対側の端部１１ａまでの内径をＤ１とすると、Ｄ１＞Ｄ２、又はＤ１＜Ｄ２であってもよい。なお、Ｄ１＝Ｄ２であってもよい。
【００３０】
ハウジングの内径Ｄ１、Ｄ２の関係をＤ２＞Ｄ１とすると、気体供給口１２を通じて供給される気体は、上記（ii）の輸送管３とは反対側の領域に流れる量と比べて、上記（i）の輸送管３側の領域に流れる量を相対的に増やすことができる。また、駆動装置５又は軸支持構造６から離れている分、軸振れの影響が比較的大きくなる影響も回避することができる。もちろん、ラビリンス効果は隙間が小さいほど効果が期待できるが、軸振れの影響や隙間を大きくしたことによる気体の流量などを考慮しながら、ハウジング１１の内径を設計するとよい。
【００３１】
例えば、後述するように、空気の侵入の問題はハウジング１１の外部を覆うカバーにより低減できるケースでは、空気の侵入は防止できるので、気体供給口１２から流れる気体を上記（i）の輸送管３側の領域に多く流れるように、隙間を大きく（Ｄ２＞Ｄ１）するとよい。
【００３２】
図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、輸送管３の上流端壁３ａ及び下流端壁３ｂに固定具により取り付けた軸封装置１０ａ及び１０ｂの中心軸を通る概略断面図である。
【００３３】
図３に示す構成では、回転駆動軸２５の軸振れの影響と気体の流量を増やす点を考慮して、軸封装置１０ａ及び１０ｂそれぞれの気体供給口１２から端部１１ｂまでのハウジング１１の内径Ｄ２（及び回転駆動軸２５との間の隙間ｓ２）は、気体供給口１２から他方の端部１１ａまでのハウジング１１の内径Ｄ１（及び回転駆動軸２５との間の隙間ｓ１）よりも大きくなるように構成している。なお、回転駆動軸２５の軸振れの影響が無いならば、隙間ｓ２は隙間ｓ１と同じにしてもよいし、ラビリンス効果をより得るために、隙間ｓ２を隙間ｓ１よりも小さくしてもよい。
【００３４】
図４は、軸封装置１０ａを覆うように取り付けられたカバー３０を備えた構成の概略斜視図である。カバー３０の全体又は一部は、内部の軸封装置１０ａが見えるように透明な部材で形成されている。カバー３０の材料は、例えばポリカーボネートで形成してもよい。軸封装置１０ａを覆うようにカバー３０を設けることで、大気中から輸送管３への空気の侵入及びそれにともなうコンタミネーションの侵入を防ぐことができる。図示していないが同様に、カバー３０は、軸封装置１０ｂを覆うように取り付けるとよい。
【００３５】
次に図５は、本発明の他の実施形態に係る軸封システム１００の断面図である。本実施形態では、軸封装置１０ａ、１０ｂの内面には螺旋溝１３は形成されておらず、輸送手段２０の回転駆動軸２５０の表面に螺旋溝１３０が形成されている点で、上記実施形態とは異なる。なお、螺旋溝１３０は、回転駆動軸２５０の表面に螺旋状に溝を削ることにより形成してもよいし、回転駆動軸２５０の表面に螺旋状に突起を設けるようにして形成してもよい。
【００３６】
軸封装置１０ａの内部を挿通する回転駆動軸２５０の表面には、回転駆動軸２５０の軸方向において、（ａ）軸封装置１０ａのハウジング１１の気体供給口１２に相当する回転駆動軸２５０の表面上の位置１２０から、ハウジング１１の輸送管３側の端部１１ｂに相当する回転駆動軸２５０の表面上の位置１１０ｂに向けて、軸封装置１０ａから輸送管３に向かって見たときの回転駆動軸２５０の回転方向とは反対回りに螺旋溝１３０が形成されている。また、軸封装置１０ａの内部を挿通する回転駆動軸２５０の表面には、回転駆動軸２５０の軸方向において、（ｂ）ハウジング１１の輸送管３と反対側の端部１１ａに相当する回転駆動軸２５０の表面上の位置１１０ａから軸封装置１０ａのハウジング１１の気体供給口１２に相当する回転駆動軸２５０の表面上の位置１２０に向けて、軸封装置１０ａから輸送管３に向かって見たときの回転駆動軸２５０の回転方向と順回り又は反対回りに螺旋溝１３０が形成されている。
【００３７】
本実施形態の軸封システム１００は、上記実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、螺旋溝１３０によるラビリンス効果と、上記（ａ）の輸送管３側の領域に、回転駆動軸２５０の回転方向と反対方向に螺旋溝１３０を形成したことによる気体の流速の向上との相乗効果により、従来技術に比べて、輸送管３から粉体が漏れ出ることをより効果的に防止することができる。その他の点についても、上記実施形態と同様であることから説明を省略する。
【００３８】
上記実施形態で説明される寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更される。また、本発明は、具体的に記載された上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１  粉体輸送システム
３  輸送管
５  駆動装置
６  軸支持構造
１０  軸封装置
１１  ハウジング
１２  気体供給口
１３、１３０  螺旋溝
２０  輸送手段
２５、２５０  回転駆動軸
３０  カバー
１００  軸封システム
【図１】
2020060249.tif 000003
【図２】
2020060249.tif 000004
【図３】
2020060249.tif 000005
【図４】
2020060249.tif 000006
【図５】
2020060249.tif 000007