(57)【要約】【課題】ある程度大きい固形物を安定して搬送することができる固形原材料供給機構を提供する。【解決手段】搬送物が搬送される搬送空間２ｈを有する搬送部２と、搬送部２に設けられたロータリーバルブ１０と、を備え、ロータリーバルブ１０は、搬送部２の搬送空間２ｈ内を搬送物が搬送される搬送方向と平行な断面が円筒形のバルブ収容空間１１ｈを有するバルブ本体１１と、バルブ本体１１のバルブ収容空間１１ｈ内において搬送方向と直交する回転軸１３周りに回転可能に設けられたロータ１２と、有しており、ロータ１２は、先端がバルブ本体１１の内面１１ｆに沿って移動する、ロータ１２の回転軸１３周りに等角度間隔で設けられた少なくとも４枚の羽根１４を備えており、ロータ１２の回転軸１３は、搬送空間２ｈの中心から偏った位置に配設されている。【選択図】図１
2020186118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物が搬送される搬送空間を有する搬送部と、
該搬送部に設けられたロータリーバルブと、を備え
該ロータリーバルブは、
前記搬送部の搬送空間内を搬送物が搬送される搬送方向と平行な断面が円筒形のバルブ収容空間を有するバルブ本体と、
該バルブ本体のバルブ収容空間内において前記搬送方向と直交する回転軸周りに回転可能に設けられたロータと、有しており、
該ロータは、
先端が前記バルブ本体の内面に沿って移動する、該ロータの回転軸周りに等角度間隔で設けられた少なくとも４枚の羽根を備えており、
前記ロータの回転軸は、
前記搬送空間の中心から偏った位置に配設されている
ことを特徴とする固形原材料供給機構。
【請求項２】
前記ロータの回転軸は、
前記搬送空間の内面と同一面上または前記搬送空間の内面よりも外方に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の固形原材料供給機構。
【請求項３】
前記搬送部において前記ロータリーバルブよりも上方に位置する前記搬送空間の内面には、その表面が前記搬送空間の内面に対して傾斜した案内板が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の固形原材料供給機構。
【請求項４】
前記案内板は、
前記搬送空間の内面に対してなす角度が１０〜２０°であり、
その上端から下端までの長さが搬送物の最大長さの１〜１．５倍である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の固形原材料供給機構。
【請求項５】
前記ロータの回転軸には、
その回転を規制するラチェット機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の固形原材料供給機構。
【請求項６】
前記ロータの羽根の先端および／または側面には、前記バルブ本体内面との間をシールするシール部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の固形原材料供給機構。
【請求項７】
硫酸ニッケル製造プロセスにおいてブリケット原料を硫酸に供給する経路に設けられるものである
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の固形原材料供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形原材料供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体などの搬送物を搬送する搬送経路にはバルブが設けられることが多い。バルブを開閉すれば搬送経路を通して搬送物を搬送したり搬送を停止したりすることができる。また、バルブの開閉量等を調整すれば、搬送物の搬送量を調整することができる。かかるバルブには種々の形式のものがあるが、その一つとしてロータリーバルブがある。
【０００３】
ロータリーバルブは、バルブ本体の内部にロータが収容されており、このロータの回転によって搬送物が搬送され、その回転数に応じて搬送量が変化する。このロータリーバルブは、搬送経路の上流側と下流側との間を気密や液密に保った状態で搬送物を上流側から下流側に供給することができる。例えば、特許文献１に開示されているロータリーバルブでは、ロータリーバルブ前後の圧力差を乱さずに連続的に下流へ固形物の搬送物を搬送し続けることができる旨の記載がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３０８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のロータリーバルブは搬送する固形物として直径は１５ｍｍより小さいものを想定して設計されており、硫酸ニッケル製造プロセスのブリケット原料のように、直径１５ｍｍ以上の固形物を搬送することは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、ある程度大きい固形物を安定して搬送することができる固形原材料供給機構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】
【０００７】
第１発明の固形原材料供給機構は、搬送物が搬送される搬送空間を有する搬送部と、該搬送部に設けられたロータリーバルブと、を備え、該ロータリーバルブは、前記搬送部の搬送空間内を搬送物が搬送される搬送方向と平行な断面が円筒形のバルブ収容空間を有するバルブ本体と、該バルブ本体のバルブ収容空間内において前記搬送方向と直交する回転軸周りに回転可能に設けられたロータと、有しており、該ロータは、先端が前記バルブ本体の内面に沿って移動する、該ロータの回転軸周りに等角度間隔で設けられた少なくとも４枚の羽根を備えており、前記ロータの回転軸は、前記搬送空間の中心から偏った位置に配設されていることを特徴とする。
第２発明の固形原材料供給機構は、第１発明において、前記ロータの回転軸は、前記搬送空間の内面と同一面上または前記搬送空間の内面よりも外方に配置されていることを特徴とする。
第３発明の固形原材料供給機構は、第１または第２発明において、前記搬送部において前記ロータリーバルブよりも上方に位置する前記搬送空間の内面には、その表面が前記搬送空間の内面に対して傾斜した案内板が設けられていることを特徴とする。
第４発明の固形原材料供給機構は、第１、第２または第３発明において、前記案内板は、前記搬送空間の内面に対してなす角度が１０〜２０°であり、その上端から下端までの長さが搬送物の最大長さの１〜１．５倍であることを特徴とする。
第５発明の固形原材料供給機構は、第１、第２、第３または第４発明において、前記ロータの回転軸には、その回転を規制するラチェット機構が設けられていることを特徴とする。
第６発明の固形原材料供給機構は、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記ロータの羽根の先端および／または側面には、前記バルブ本体内面との間をシールするシール部材が設けられていることを特徴とする。
第７発明の固形原材料供給機構は、第１から第６発明のいずれかにおいて、硫酸ニッケル製造プロセスにおいてブリケット原料を硫酸に供給する経路に設けられるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、ロータの回転軸が搬送空間の中心に対して偏っており、ロータを一方向に回転させやすくなるので、搬送物の詰りを防止しやすくなる。
第２発明によれば、ロータの一方向への回転をさらに安定させやすくなる。
第３、第４発明によれば、ロータリーバルブに供給される搬送物の偏りを防止しやすくなるので、ロータリーバルブ内における搬送物の詰りを防止しやすくなる。
第５発明によれば、ロータの回転を一方向に限定できるので、搬送物の詰りを防止しやすくなる。
第６発明によれば、ロータリーバルブの気密性や液密性を高くすることができる。
第７発明について、ブリケット原料が硫酸と反応して発生した水素が逆流すことを防止しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の固形原材料供給機構１の概略説明図であり、（Ａ）は正面図あり、（Ｂ）は側面図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）のＩＩＡ−ＩＩＡ線断面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図であり、（Ｃ）は図１（Ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図である。
【図３】ロータリーバルブ１０が作動している状態の説明図である。
【図４】ブリケット原料Ｂを供給機構Ｓから溶解槽Ｔに供給する配管Ｐに本実施形態の固形原材料供給機構１を設けた状態の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の固形原材料供給機構は、ロータリーバルブを備えた流路を有する供給機構であって、ブリケット原料等の固形物を安定して搬送することができるようにしたことに特徴を有している。
【００１１】
本実施形態の固形原材料供給機構によって搬送される固形物はとくに限定されない。例えば、硫酸ニッケル製造プロセスで使用するブリケット原料等の固形物を挙げることができる。とくに、本実施形態の固形原材料供給機構は、５〜２０ｍｍ程度の大きさを有する固形物を搬送する場合に適している。
【００１２】
また、本実施形態の固形原材料供給機構が採用される設備もとくに限定されない。例えば、硫酸ニッケル製造プロセスにおいて、ブリケット原料を、供給機構からブリケット原料を溶解する硫酸が収容された溶解槽に供給する搬送経路に使用することができる。
【００１３】
以下では、硫酸ニッケル製造プロセスにおいて、ブリケット原料を、供給機構からブリケット原料を溶解する硫酸が収容された溶解槽に供給する場合を代表として説明する。
【００１４】
＜固形原材料供給機構１＞
図４に示すように、硫酸ニッケル製造プロセスでは、ブリケット原料Ｂを供給機構Ｓからブリケット原料Ｂを溶解する硫酸が収容された溶解槽Ｔに供給する配管Ｐに、本実施形態の固形原材料供給機構１が設けられている。
【００１５】
＜搬送部２＞
図１に示すように、固形原材料供給機構１の搬送部２は、断面矩形の筒状の部材によって形成されている。具体的には、搬送部２は、その幅方向（図２（Ｂ）では左右方向）に対して縦方向（図２（Ａ）では左右方向、図２（Ｂ）では上下方向）の長さが短い長方形状の搬送経路２ｈを有している。この搬送部２の上端は、供給機構Ｓに連通された配管Ｐ１の一端に連結されている（図４参照）。一方、搬送部２の下端は、溶解槽Ｔに連通された配管Ｐ２の一端に連結されている（図４参照）。
【００１６】
＜ロータリーバルブ１０＞
図１および図２に示すように、搬送路２には、ロータリーバルブ１０が設けられている。このロータリーバルブ１０は、バルブ本体１１と、バルブ本体１１内に回転可能に収容されたロータ１２と、を備えている。
【００１７】
＜バルブ本体１１＞
図２に示すように、バルブ本体１１は、その上部に供給口１１ａが形成されており、この供給口１１ａが搬送路２の上部搬送路２ａの搬送流路２ｈと連通されている。バルブ本体１１の下部には排出口１１ｂが形成されており、この排出口１１ｂも搬送路２の搬送路２ｂの搬送流路２ｈと連通されている。
【００１８】
このバルブ本体１１は、略円筒状のバルブ収容空間１１ｈを有している。具体的には、搬送部２の搬送空間２ｈ内をブリケット原料Ｂが搬送される搬送方向と平行な断面が円形である、略円筒状のバルブ収容空間１１ｈを有している。なお、このバルブ収容空間１１ｈの幅Ｗ２は、搬送部２の搬送空間２ｈ内の幅Ｗ１と同等または若干長くなるように形成されている。
【００１９】
＜ロータ１２＞
このバルブ本体１１のバルブ収容空間１１ｈ内には、ロータ１２が回転可能に収容されている。具体的には、ロータ１２は回転軸１３を有しており、この回転軸１３がバルブ収容空間１１ｈの中心軸と一致するように設けられている。この回転軸１３には、回転軸１３を中心として放射状に４枚の羽根１４が設けられている。この羽根１４は、回転軸１３を中心として等角度間隔、つまり、９０度間隔となるように設けられている。この羽根１３は、その長さＷＬ（回転軸１３の中心から先端までの長さ）がバルブ収容空間１１ｈの半径Ｒとほぼ同じ長さとなるように設けられている。この羽根１４の幅は、バルブ収容空間１１ｈの幅Ｗ２とほぼ同じ長さとなるように設けられている（図２（Ｃ）参照）。つまり、ロータ１２は、羽根１４の先端および側端縁がバルブ本体１１のバルブ収容空間１１ｈの内面に沿って移動するように、バルブ本体１１のバルブ収容空間１１内に収容されている。
【００２０】
そして、このバルブ本体１１は、その中心軸、言い換えれば、ロータ１２の回転軸１３が搬送部２の搬送空間２ｈの中心軸より偏心した状態となるように設けられている。より詳しくいえば、回転軸１３が、搬送部２の搬送空間２ｈの内面２ｓを延長した面上またはその面よりも外方（図２では右方向）に位置するように配設されている。
【００２１】
かかる構成であるので、搬送部２の搬送経路２ｈと供給口１１ａを通ってブリケット原料Ｂがロータリーバルブ１０のバルブ収容空間１１内に供給されると、ロータ１２の羽根１４上に落下する。すると、羽根１４を下方に移動させる力が加わるので、ロータ１２は回転する。
【００２２】
このとき、ロータ１２の回転軸１３が搬送部２の搬送空間２ｈの中心軸より偏心した状態となるように設けられているので、ブリケット原料Ｂは回転軸１３に対して、一方の側に位置する羽根１４上に落下する。図２（Ａ）、図３であれば、回転軸１３に対して左側に位置する羽根１４上にブリケット原料Ｂは落下する。
【００２３】
したがって、ブリケット原料Ｂが落下する際の力によって、ロータ１２には、常に反時計回り（図２、図３の矢印Ａの方向）に回転するような力が加わるので、ロータ１２を一方向に安定して回転させることができる。すると、ブリケット原料Ｂがロータ１２の回転を阻害することがないから、ブリケット原料Ｂがロータリーバルブ１０内で詰まることを防止しやすくなる。
【００２４】
＜シール部材１４ｓ＞
図２（Ａ）に示すように、ロータリーバルブ１０の羽根１４の先端には、シール部材１４ｓが設けられていることが望ましい。シール部材１４ｓを設ければ、バルブ本体１１の内面１１ｆと羽根１４の先端との間を気密性や液密性を高めることができるので、ロータリーバルブ１０の前後で気体や液体が漏れることが防止できる。例えば、図４に示すように、硫酸ニッケル製造プロセスにおいて、ブリケット原料Ｂを供給機構Ｓから溶解槽Ｔに供給する配管Ｐに固形原材料供給機構１を設けた場合には、ブリケット原料Ｂの溶解槽Ｔへの供給を維持しつつ、溶解槽Ｔで発生する水素が上流側に漏れることを防止できる。
【００２５】
このシール部材１４ｓの素材はとくに限定されないが、例えば、ゴムや樹脂などを採用することができる。とくに、摺動性を有する素材をシール部材１４ｓに使用すれば、バルブ本体１１の内面１１ｆにシール部材１４ｓを密着させても、シール部材１４ｓがロータ１２の回転の抵抗にならない。すると、ロータリーバルブ１１の内面１１ｆと羽根１４との間のシール性を高くしつつ、ロータ１２の回転をスムースにできる。
【００２６】
なお、シール部材１４ｓは必ずしも設けなくてもよい。この場合でも、ロータリーバルブ１１の内面と羽根１４の先端との間の隙間が１．０〜１．５ｍｍ程度であれば、水素等の逆流を抑制することができる。とくに、シール部材１４ｓとして摺動性を有する素材が好ましい。
【００２７】
＜案内板１６＞
搬送部２の搬送空間２ｈにおいて、ロータリーバルブ１０の上方の部分には、ブリケット原料Ｂの移動を案内する案内板１６を設けてもよい。例えば、ロータ１２の回転軸１３が偏心している側と逆側の内面(図２（Ａ）では左側の内面)に案内板１６を設ける。そして、この案内板１６を、その表面が搬送部２の搬送空間２ｈの内面に対して傾斜した状態になるように設置する。より詳しくは、案内板１６を、その表面が上端から下端に行くに従って、他方の内面(図２（Ａ）では右側の内面)に近づくように傾斜した状態になるように設置する。
【００２８】
かかる構成とすれば、搬送経路２ｈからロータリーバルブ１０に供給されるブリケット原料Ｂの偏りを防止しやすくなるので、ロータリーバルブ１０内におけるブリケット原料Ｂの詰りを防止しやすくなる。
【００２９】
なお、案内板１６が搬送路２の搬送空間２ｈの内面に対してなす角度θはとくに限定されないが、１０〜２０°が原料の偏りによる詰りを防止しやすくなる点で好ましい。
また、案内板１６がかかる角度で設けられる場合には、案内板１６が、その上端から下端までの長さＬがブリケット原料Ｂの最大長さの１〜１．５倍とすることが詰りを防止しやすくなる点で好ましい。
さらに、案内板１６の幅もとくに限定されないが、搬送路２の搬送空間２ｈの幅Ｗ１に対して、０．９〜１．０程度とすれば、詰りを防止しやすくなる点で好ましい。
さらに、案内板１６の下端から供給口１１ａまでの鉛直方向の距離もとくに限定されないが、ブリケット原料Ｂの最大長さの２〜４倍とすることが詰りを防止しやすくなる点で好ましい。
【００３０】
＜搬送路２について＞
搬送部２の搬送流路２ｈの大きさはとくに限定されない。図２（Ｂ）に示すように、搬送流路２ｈの長軸方向の長さＷ１がブリケット原料Ｂの最も長い部分の長さの４〜５倍程度であり、短軸方向の長さＷ３がブリケット原料Ｂの最も長い部分の長さの１．５〜３倍程度となるように設けられていることが望ましい。かかる大きさに形成されていれば、詰りを防止しやすくなる点で好ましい。
【００３１】
また、搬送部２や搬送流路２ｈの断面形状は、上述したような矩形に限られず、円形でもよい。
【００３２】
＜ラチェット機構１５について＞
ロータリーバルブ１０のロータ１２を確実に一方向に回転させる場合には、回転軸１３に公知のラチェット機構１５を設けておくことが望ましい。ラチェット機構１５を設けておけば、ブリケット原料Ｂが羽根１４に衝突した衝撃力によってロータ１２を逆方向に回転させる力が加わっても、ロータ１２が逆回転することを確実に防止できる。
【００３３】
また、ロータリーバルブ１０は、外部から回転軸１３を回転させることができるようになっていることが好ましい。すると、ブリケット原料Ｂが詰まってロータ１２が回転できなくなっても、回転軸１３に外部から力を加えて回転させることが可能となる。すると、ブリケット原料Ｂが詰まっても、ロータ１２を回転できる状態に容易に回復させることができる。回転軸１３に外部から力を加えてロータ１２を回転させる構造はとくに限定されず、種々の構造を採用することができる。
【００３４】
例えば、回転軸１３の端部をバルブ本体１１の外方に突出させておけば、その端部を把持してロータ１２を回転させることができる。逆に、回転軸１３の端部を把持してロータ１２の回転を停止させることもできる。
【００３５】
＜シール部材１４ｓについて＞
上記例では、ロータリーバルブ１０の羽根１４の先端にはシール部材１４ｓが設けられているが、シール部材１４ｓは、羽根１４の側端縁に設けられていてもよい。すると、羽根１４とロータリーバルブ１０の羽根１４とのシール性をより高めることができる。
【００３６】
また、シール部材１４ｓが羽根１４の側端縁に設けられない場合でも、羽根１４の側端縁とロータリーバルブ１１の内面との間の隙間が１．０〜１．４ｍｍ程度であれば、水素等の逆流を抑制することができる。
【００３７】
＜のぞき窓１１ｗ＞
図１に示すように、ロータリーバルブ１０のバルブ本体１１には、その内部を確認できるのぞき窓１１ｗを設けてもよい。すると、ロータリーバルブ１０におけるブリケット原料Ｂの搬送状況を確認できるので、ブリケット原料Ｂが詰まる前に、搬送状態を改善することが可能となる。
【００３８】
＜固形原材料供給機構１の素材について＞
本実施形態の固形原材料供給機構１を形成する素材はとくに限定されないが、機械的強度や防錆性を満たす上では、ステンレスにより形成されていることが望ましい。
【実施例１】
【００３９】
本発明の固形原材料供給機構が固形物の搬送に適していることを確認した。
実験では、硫酸ニッケル製造プロセスにおいて、供給機構と溶解槽を連結する配管に本発明の固形原材料供給機構を設置して、ブリケット原料（直径約５０ｍｍ、重さ５０ｇ）の搬送が適切に行えるか否かを確認した。また、溶解槽で発生する水素がロータリーバルブに対して供給機構側に流出していないかを確認した。
【００４０】
なお、固形原材料供給機構には、１分間あたり１０ｋｇ／ｍｉｎでブリケット原料を連続して１分間供給した。
【００４１】
実験で使用した固形原材料供給機構の形状や寸法は以下のとおりである。
１）搬送路
長さ６３０ｍｍ、
搬送経路の形状：矩形（長軸２３０ｍｍ、短軸８０ｍｍ）
２）ロータリーバルブ
バルブ本体：内面の直径２３０ｍｍ、幅２３０ｍｍ
羽根：幅２２７．２ｍｍ、長さ１１３．６ｍｍ
羽根の枚数：４枚
３）案内板
長さ５０ｍｍ、幅２２４ｍｍ
搬送経路内面に対してなす角度１５度
ロータリーバルブの供給口から下端までの鉛直距離：１８２ｍｍ
【００４２】
上記条件で実験を行ったところ、ロータリーバルブにおいてブリケット原料の詰りが発生しなかった。また、ロータリーバルブに対して供給機構側に水素が逆流していないこと確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の固形原材料供給機構は、ブリケット原料等のようにある程度の大きさを有する固形物を搬送する機構として適している。
【符号の説明】
【００４４】
１        固形原材料供給機構
２        搬送路
２ｈ      搬送経路
１０        ロータリーバルブ
１１        バルブ本体
１１ｈ      バルブ収容空間
１２        ロータ
１３        回転軸
１４        羽根
１５        ラチェット機構
１６        案内板
Ｂ        ブリケット原料
Ｓ        供給機構
Ｔ        溶解槽
【図１】
2020186118.tif 000003
【図２】
2020186118.tif 000004
【図３】
2020186118.tif 000005
【図４】
2020186118.tif 000006