(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気体を導入するための導入口及び圧縮された気体を噴射するための噴射口を有する筺体と、前記噴射口を開閉するための弁体と、前記筺体内部に固定された磁石と、前記弁体と一体的に接続され前記磁石に吸着される被吸着部材と、前記被吸着部材を前記磁石に接触させるための付勢部材とを具備し、
前記筺体は略円筒形であり、前記導入口及び前記磁石は前記筺体の第１の端部に、前記噴射口は前記筺体の第２の端部に設けられ、前記弁体と前記被吸着部材とは前記筺体の中心軸方向に摺動する摺動軸を介して接続され、前記付勢部材は前記摺動軸と同軸に設けられた圧縮コイルばねである間欠式気体噴射装置。
【請求項２】
前記摺動軸は、前記筺体の第２の端部に取り付けられた軸受ブロックにより軸支されている請求項１記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項３】
前記噴射口は前記軸受ブロックの軸受部の周囲の環状に形成され、前記筺体内部と前記噴射口とを連通する連通管が設けられている請求項２記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項４】
前記軸受ブロックの前記噴射口の外周部には、前記弁体側に突出した環状の弁座が形成され、前記弁体側に前記弁座と当接するための環状の弁座パッキンが設けられている請求項３記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項５】
前記軸受ブロックの前記噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンが設けられている請求項３記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項６】
前記軸受ブロックの前記噴射口の外周部に、断面が略Ｕ字状である環状の弁座パッキンが設けられ、前記弁体は略釣り鐘状断面を有する請求項３記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項７】
前記筺体の内部に前記被吸着部材をガイドする内筒が設けられている請求項１から６のいずれかに記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項８】
内部に気体を導入するための導入口及び圧縮された気体を噴射するための噴射口を有する筺体と、前記噴射口を開閉するための弁体と、前記筺体内部に固定された磁石と、前記磁石に対して重力の作用方向の上方に設けられ、前記弁体と一体的に接続され、前記磁石に吸着される被吸着部材とを具備する間欠式気体噴射装置。
【請求項９】
前記筺体は重力の作用方向に略直交する上端及び下端フランジを有し、前記噴射口は前記筺体の上端フランジに、前記磁石は前記筺体の下端フランジにそれぞれ設けられ、前記被吸着部材は重力の作用方向と略平行に摺動する摺動軸である請求項８記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項１０】
前記弁体と一体的に固定され、前記噴射口から噴射される気体の流れ方向を規制する整流部材を具備する請求項９記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項１１】
前記摺動軸の前記磁石に対向する下端部近傍は前記筺体内部に設けられた内筒によりガイドされている請求項８から１０のいずれかに記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項１２】
前記上端フランジの前記噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンが設けられている請求項９記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項１３】
前記噴射口から噴射される気体の流れを妨げないように前記上端フランジの上方に設けられた笠状体を具備する請求項９から１２のいずれかに記載の間欠式気体噴射装置。
【請求項１４】
底部に設けられた略水平な開口と、前記開口に連続する傾斜した底板と、前記開口及び底板と連続する傾斜した側面とを有し、請求項１から１３のいずれかに記載された間欠式気体噴射装置を内部に釣り下げたホッパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として粉体を貯蔵するホッパーにおいて、ブリッジ、ラットホール、滞留及びフラッシング等の発生を未然に防止するための、間欠式気体噴射装置及びそれを用いたホッパーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流動性の悪い粉体の場合、ファンネルフロー（ｆｕｎｎｅｌ  ｆｌｏｗ）を起こし、例えば図１１（ａ）に示すようにホッパー２００の底部開口２０２の上部にラットホール２１０が形成されたり、（ｂ）に示すように底部開口２０２の上部にブリッジ２１１が形成されたり、または、（ｃ）に示すように底板２０１上に滞留２１２が生じることが知られている。また、ラットホール２１０の側壁、ブリッジ２１１、滞留２１２等の崩落により、粉体があたかも低粘性の流体のごとく流動化され、ホッパー２００とスクリューフィーダー２０３との接続部の隙間等から噴出するフラッシング（ｆｌｕｓｈｉｎｇ）現象が発生する。
【０００３】
ラットホール等の発生により材料の安定供給が不可能となり、これらを取り崩すために作業性が低下する。また、フラッシングの発生は、工場設備等を汚染する。かかる、ラットホール等の発生を防止するため、または発生したラットホール等を取り崩すため、従来より、ホッパー２００の側壁に振動を与えたり、ハンマーにより打撃を与える等の方法が採られている。また、ホッパーの側壁に取り付け、圧縮空気等を噴射するブラスターと呼ばれる装置も市販されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流動性が極めて悪く、かつ、フラッシングを起こしやすい二酸化けい素粉末（シリカ）等を取り扱う場合、単にホッパーに振動を加えた程度ではラットホール等の発生を完全に防止することはできない。また、ハンマーにより打撃を与える場合、ホッパー側壁に凹凸の損傷が生じたり、打撃による騒音が発生するという問題点を有している。さらに、市販のブラスターを用いる場合、取り付け位置が固定され、処理される粉体の性質に応じて任意の位置に変更することができず、また、圧縮空気等を貯めておくためのタンクや圧縮空気の噴射を制御するための電磁弁等が必要であり、構造が複雑であるという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、以上のような従来例の問題点を解決するためになされたものであり、構造が簡単で、かつ、ホッパー内の任意の位置に取り付け可能な間欠式気体噴射装置、及びそれを用いたホッパーを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の間欠式気体噴射装置は、内部に気体を導入するための導入口及び圧縮された気体を噴射するための噴射口を有する筺体と、前記噴射口を開閉するための弁体と、前記筺体内部に固定された磁石と、前記弁体と一体的に接続され前記磁石に吸着される被吸着部材と、前記被吸着部材を前記磁石に接触させるための付勢部材とを具備する。
【０００７】
上記構成において、前記筺体は略円筒形であり、前記導入口及び前記磁石は前記筺体の第１の端部に、前記噴射口は前記筺体の第２の端部に設けられ、前記弁体と前記被吸着部材とは前記筺体の中心軸方向に摺動する摺動軸を介して接続され、前記付勢部材は前記摺動軸と同軸に設けられた圧縮コイルばねであることが好ましい。
また、上記各構成において、前記摺動軸は、前記筺体の第２の端部に取り付けられた軸受ブロックにより軸支されていることが好ましい。
【０００８】
また、上記各構成において、前記噴射口は前記軸受ブロックの軸受部の周囲の環状に形成され、前記筺体内部と前記噴射口とを連通する連通管が設けられていることが好ましい。
また、前記軸受ブロックの前記噴射口の外周部には、前記弁体側に突出した環状の弁座が形成され、前記弁体側に前記弁座と当接するための環状の弁座パッキンが設けられていることが好ましい。
または、前記軸受ブロックの前記噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンが設けられていることが好ましい。
または、前記軸受ブロックの前記噴射口の外周部に、断面が略Ｕ字状である環状の弁座パッキンが設けられ、前記弁体は略釣り鐘状断面を有することが好ましい。
上記各構成において、前記筺体の内部に前記被吸着部材をガイドする内筒が設けられていることが好ましい。
【０００９】
一方、本発明の別の間欠式気体噴射装置は、内部に気体を導入するための導入口及び圧縮された気体を噴射するための噴射口を有する筺体と、前記噴射口を開閉するための弁体と、前記筺体内部に固定された磁石と、前記磁石に対して重力の作用方向の上方に設けられ、前記弁体と一体的に接続され、前記磁石に吸着される被吸着部材とを具備する。
【００１０】
上記構成において、前記筺体は重力の作用方向に略直交する上端及び下端フランジを有し、前記噴射口は前記筺体の上端フランジに、前記磁石は前記筺体の下端フランジにそれぞれ設けられ、前記被吸着部材は重力の作用方向と略平行に摺動する摺動軸であることが好ましい。
また、前記弁体と一体的に固定され、前記噴射口から噴射される気体の流れ方向を規制する整流部材を具備することが好ましい。
また、前記摺動軸の前記磁石に対向する下端部近傍は前記筺体内部に設けられた内筒によりガイドされていることが好ましい。
また、前記上端フランジの前記噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンが設けられていることが好ましい。
また、前記噴射口から噴射される気体の流れを妨げないように前記上端フランジの上方に設けられた笠状体を具備することが好ましい。
上記各構成において、前記筺体は釣り環を有することが好ましい。
【００１１】
一方、本発明のホッパーは、底部に設けられた略水平な開口と、前記開口に連続する傾斜した底板と、前記開口及び底板と連続する傾斜した側面とを有し、上記いずれかの構成の間欠式気体噴射装置を内部に釣り下げたものである。
上記構成において、前記間欠式気体噴射装置を前記底板の中央部近傍に釣り下げたことが好ましい。
【００１２】
【作用】
以上のように構成された本発明の間欠式気体噴射装置によれば、例えば圧縮空気等の気体が筺体内部に導入されるにつれ内部の圧力が上昇する。筺体内部の圧力が所定の圧力以上になり、内圧により弁体の受圧部に加わる力が磁石の吸着力及び付勢部材の付勢力を上回った時、弁体が噴射口を開き、筺体内部に貯められていた圧縮された気体が瞬時に放出される。気体の放出と共に、筺体内部の圧力が低下するので、付勢部材の付勢力により、弁体が磁石側に移動し、噴射口が閉じられる。また、磁石が被吸着部材を吸着することにより、次に筺体内部の圧力が所定の圧力以上に上昇するまで、弁体が噴射口を閉じた状態が維持される。このように、本発明の間欠式気体噴射装置は、特別な電磁制御弁等を用いることなく、自動的に一定間隔で所定の圧縮された気体を噴射することができる。また、気体を噴射する間隔は、筺体に供給する気体の流量を制御することで、任意に調節することができる。さらに、電磁制御弁等電気を用いる部品を使用していないので、カーボン等火花による爆発の危険を伴う粉体等にも使用することができる。
【００１３】
また、筺体を略円筒形とし、導入口及び磁石を筺体の第１の端部に、噴射口を筺体の第２の端部に設け、弁体と被吸着部材とを筺体の中心軸方向に摺動する摺動軸を介して接続し、付勢部材を摺動軸と同軸に設けられた圧縮コイルばねとすることにより、間欠式気体噴射装置の構成部品の形状が比較的簡単になり、装置の製造コストが低減する。
【００１４】
また、摺動軸を筺体の第２の端部に取り付けられた軸受ブロックにより軸支することにより、摺動軸と、摺動軸の両端に取り付けられた弁体及び被吸着部材と、付勢部材である圧縮コイルばねと、軸受ブロックとが一のユニットに一体化される。その結果、内部に磁石を固定した筺体と、当該ユニットとが容易に分割され、組立工程が簡略化される。
【００１５】
また、噴射口を軸受ブロックの軸受部の周囲に環状に形成し、筺体内部と噴射口とを連通する連通管を設けることにより、噴射口の形状が簡単になると共に、弁体の受圧面積も大きくなる。
【００１６】
また、軸受ブロックの噴射口の外周部に、弁体側に突出した環状の弁座を形成し、弁体側に弁座と当接するための環状の弁座パッキンを設けることにより、弁体が噴射口を閉じている状態における気密性が向上し、圧縮された気体の噴射間隔が安定する。
【００１７】
または、軸受ブロックの噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンを設け、弁体に当接させることによっても、同様に、弁体が噴射口を閉じている状態における気密性が向上し、圧縮された気体の噴射間隔が安定する。この場合、弁座パッキンに内圧が加えられると、リップが弁体に押しつけられ、気密性がさらに向上する。
【００１８】
または、軸受ブロックの噴射口の外周部に、断面が略Ｕ字状である環状の弁座パッキンを設け、弁体が略釣り鐘状断面を有するようにすることにより、弁体が弁座パッキンに対して摺動するように構成することも可能になる。その結果、弁体が噴射口を閉じている状態における気密性がさらに向上し、圧縮された気体の噴射間隔が安定する。
【００１９】
また、筺体の内部に被吸着部材をガイドする内筒を設けることにより、摺動軸と軸受ブロックの軸受部との嵌合公差を大きくしたとしても、摺動軸の傾きが大きくなることはなく、弁座と弁座パッキンの平行度誤差を無視することができる。
【００２０】
一方、本発明の別の間欠式気体噴射装置によれば、磁石を筺体の下端フランジに固定し、被吸着部材を磁石に対して重力の作用方向に受部に設けたので、圧縮された気体を噴射した後、重力の作用により自然に被吸着部材が磁石に吸着される方向に移動する。そのため、付勢部材が不要となり、装置の構成が簡単になる。
【００２１】
また、筺体に重力の作用方向に略直交する上端及び下端フランジを設け、噴射口を筺体の上端フランジに、磁石を筺体の下端フランジにそれぞれ設け、被吸着部材を重力の作用方向と略平行に摺動する摺動軸とすることにより、間欠式気体噴射装置の構成部品の形状が比較的簡単になり、装置の製造コストが低減する。
【００２２】
また、噴射口から噴射される気体の流れ方向を規制する整流部材を弁体と一体的に固定することにより、任意の方向に気体を噴射させることができる。
【００２３】
また、摺動軸の磁石に対向する下端部近傍を筺体内部に設けられた内筒によりガイドすることにより、摺動軸の下端面と磁石の上端面とを略平行に維持することができ、摺動軸の軸受を事実上省略することができる。また、磁石による被吸着部材である摺動軸の吸着が安定し、蓄圧状態における弁座と弁座パッキンの平行度誤差を無視することができる。
【００２４】
また、上端フランジの噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンを設けることにより、弁座パッキンに内圧が加えられると、リップが弁体に押しつけられ、気密性がさらに向上する。
【００２５】
また、噴射口から噴射される気体の流れを妨げないように上端フランジの上方に笠状体を設けることにより、粉体を貯蔵したホッパー等に装置を取り付けた場合でも、弁体及び摺動軸に他の物質、例えば粉体等の重量による負荷が加わることを防止することができ、弁体の間欠的動作が安定する。
【００２６】
また、筺体に釣り環を設けることにより、間欠式気体噴射装置を任意の位置に釣り下げることができ、ホッパーのみならず任意の装置に用いることができると共に、取り扱われる粉体等の性質に応じて任意にその位置を変更することができる。
【００２７】
一方、本発明のホッパーは、底部に設けられた略水平な開口と、開口に連続する傾斜した底板と、開口及び底板と連続する傾斜した側面とを有し、上記いずれかの構成の間欠式気体噴射装置を内部に釣り下げたので、ホッパー内の粉体が圧縮された気体の噴射により定期的に撹拌され、ラットホールやブリッジを形成することもなく、また、ホッパー底板上に滞留することもない。
【００２８】
また、間欠式気体噴射装置を底板の中央部近傍に釣り下げることにより、噴射された気体が底板及び周辺の粉体に衝突し、その際の衝撃波がホッパー全体に広がり、粉体間の応力バランスを崩す。その結果、仮にラットホール等が形成されていたとしても、圧縮された気体の噴射により、粉体の塊が崩される。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明の間欠式気体噴射装置の好適な第１の実施例を、図１から図３を参照しつつ説明する。図１は弁体が噴射口を閉じている状態を示す側部断面図であり、図２は開いている状態を示す側部断面図である。また、図３は本実施例において用いられる永久磁石の吸着力と磁石と被吸着部材の間のギャップとの関係を示す特性図である。
【００３０】
図１及び図２に示す第１の実施例の間欠式気体噴射装置１００において、略円筒形の筺体１０１の第１の端部１０１ａには、フランジ１１５が嵌合固定されている。フランジ１１５の中心部を外れた部分には、気体導入口１０２が設けられている。また、フランジ１１５の略中心部には、永久磁石１０４及び釣り環１１２が、釣り環１１２のねじ部１１２ａにより一体的に固定されている。筺体１０１の第２の端部１０１ｂには、軸受ブロック１１６が嵌合固定されている。軸受ブロック１１６の略中心部には軸受部１１６ａが設けられており、摺動軸１０６が軸受部１１６ａにより軸支されている。摺動軸１０６の磁石１０４に対向する側には被吸着部材１０５が、反対側には弁体１０８が、それぞれねじ１０６ａ等により調節可能に固定ている。また、軸受ブロック１１６には、軸受部１１６ｂと平行に複数の連通管１１０が設けられており、軸受ブロック１１６と弁体１０８との間に形成される空間又は隙間１１４が噴射口となる。
【００３１】
軸受ブロック１１６と被吸着部材１０５との間には、摺動軸１０６と同軸に、圧縮コイルばね１０７が設けられている。なお、圧縮コイルばね１０７の付勢力により被吸着部材１０５が磁石１０４とが接触した状態で、弁体１０８が噴射口１１４を密閉するように、ねじ１０６ａ等を調節する。また、軸受ブロック１１６の噴射口１１４の外周部には、弁体１０８側に突出した環状の弁座１１６ｂが形成されている。また、弁体１０８側には、弁座１１６ｂと当接するための環状の弁座パッキン１０９が設けられている。
【００３２】
図１に示す状態において、気体導入口１０２にエアーチューブ等を接続し、筺体１０１の内部に圧縮空気等の気体を導入すると、気体は矢印で示すように流れ、弁体１０８の受圧面１１１に圧力を及ぼす。また、気体の導入量の増加に伴い、筺体内部１０３の圧力が徐々に増加する。筺体内部１０３の圧力が所定の値よりも高くなり、図中、弁体１０８に下向きに加わる力（筺体１０１の内部１０３の圧力×受圧面１１１の面積）が上向きに加わる力（磁石１０４の吸着力＋ばね１０７の付勢力）を上回った瞬間、図２に示すように、弁体１０８が噴射口１１４を開き、筺体内部１０３に蓄積されていた気体が瞬時に噴射される。気体は瞬時にして放出されるため、筺体内部１０３の圧力が急激に低下し、被吸着部材１０５はばね１０７の付勢力により磁石１０４に接触される。磁石１０４は、その吸着力により被吸着部材１０５を吸引保持するため、図１に示す状態は、筺体内部１０３の圧力が次に所定の値よりも高くなるまで維持される。この動作を繰り返すことにより、本発明の間欠式気体噴射装置は、特別な電磁制御弁等を用いることなく、間欠的に気体を噴射させる。
【００３３】
本実施例においては、永久磁石１０４として、例えば株式会社カネツー製のＫＭ−０４Ｃを用いた。この磁石１０４は、例えば図３に示すように、磁石１０４と被吸着部材１０５とが密着している時は、例えば３０Ｋｇｆ強の吸着力を示すが、被吸着部材１０５が磁石１０４から僅かでも離れると、急激にその吸着力が低下するという特徴を有する。そのため、弁体１０８は噴射口１１４を瞬間的に開くことができ、また、筺体内部１０３の蓄積されていた圧縮された気体は瞬時にして放出される。弁座パッキン１０９の材料としては、弾力性があり、塑性変形せず、繰り返し応力に耐え得るゴム材等が適当である。
【００３４】
なお、筺体内部１０３に導入される気体の元圧を一定にし、筺体内部１０３に導入する手前にニードル弁等を設け、気体の流量を調節することにより、筺体内部１０３が所定の圧力に達するまでの時間、すなわち気体を噴射する間欠時間を調節することができる。間欠時間調節の一例を示す。例えば、磁石１０４として上記約３０Ｋｇｆの吸着力のものを用い、ばね１０７として付勢力５Ｋｇｆのものを用いた。弁体１０８の受圧面１１１の直径を約３４ｍｍとし、受圧面積として約９ｃｍ２を得た。この条件で、気体として圧縮空気を用い、その元圧を６．０Ｋｇｆ／ｃｍ２とし、これをニードル弁等により流量を調節することにより、１〜２０秒毎の間欠噴射を行うことができた。
【００３５】
次に、本発明の間欠式気体噴射装置の好適な第２の実施例の構成を、図４を参照しつつ説明する。図４中、図１及び図２に示した第１の実施例と同一の番号を付した部材は実質的に同一であるため、その説明を省略する。
【００３６】
図４に示す第２の実施例では、第１の実施例の構成に加えて、筺体１０１の内部に被吸着部材１０５をガイドする内筒１１７を設け、また内筒１１７に内筒１１７の内部と外部とを連通させる連通孔１１７ａを設けている。第１の実施例では、磁石１０４と被吸着部材１０５の各吸着面の平行を、摺動軸１０６と軸受ブロック１１６の軸受部１１６ａとの嵌合により規制していたため、設計段階で摺動軸１０６と軸受部１１６ａとの嵌合公差を小さくし、製造段階で寸法公差を厳しく管理する必要があつた。しかし、この第２の実施例では、内筒１１７により被吸着部材１０５の摺動を直接規制しているため、摺動軸１０６と軸受部１１６ａとの嵌合公差を弱冠大きくしても、摺動軸１０６の傾きが大きくなることはなく、また、弁座１１６ｂと弁座パッキン１０９の平行度誤差を無視することができる。
【００３７】
次に、本発明の間欠式気体噴射装置の好適な第３の実施例の構成を、図５を参照しつつ説明する。図５中、図１及び図２に示した第１の実施例と同一の番号を付した部材は実質的に同一であるため、その説明を省略する。
【００３８】
図５に示す第３の実施例の構成は、軸受ブロック１１６の噴射口１１４の外周部に、リップ１０９ａを有する環状の弁座パッキン１０９を設け、弁体１０８に弁座パッキン１０９と当接するようにした点が、第１の実施例の構成とは異なる。このように構成することにより、弁体１０８が噴射口１１４を閉じている状態における気密性が向上し、圧縮された気体の噴射間隔が安定する。この場合、弁座パッキン１０９に内圧が加えられると、リップ１０９ａが弁体１０８に押しつけられ、気密性がさらに向上する。
【００３９】
次に、本発明の間欠式気体噴射装置の好適な第４の実施例の構成を、図６を参照しつつ説明する。図６中、図１及び図２に示した第１の実施例と同一の番号を付した部材は実質的に同一であるため、その説明を省略する。
【００４０】
図６に示す第４の実施例の構成は、軸受ブロック１１６の噴射口１１４の外周部に、断面が略Ｕ字状である環状の弁座パッキン１２１を設け、弁体１２２が略釣り鐘状断面を有する点が、第１の実施例の構成とは異なる。このように構成することにより、弁体１２２が弁座パッキン１２１に対して摺動するように構成することも可能になる。その結果、弁体１２２が噴射口１１４を閉じている状態における気密性がさらに向上し、圧縮された気体の噴射間隔が安定する。なお、本実施例の弁座パッキン１２１は、オムニシール（米国ヒューロン社商品名）と呼ばれ、金属粉の強化剤を添加したふっ素系樹脂製である。
【００４１】
次に、本発明の間欠式気体噴射装置の好適な第５の実施例の構成を、図７を参照しつつ説明する。図７中、図１及び図２に示した第１の実施例と同一の番号を付した部材は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図７に示す第５の実施例は、軸受ブロック１１６に設けられた連通管１１０が軸受部１１６ｂとは平行でない場合の一例である。このような構成により、軸受ブロック１１６の軸受部１１６ｂ近傍の直径を細くすることができ、筺体１０１の内容積を実質的に大きくすることができる。
【００４２】
次に、本発明の間欠式気体噴射装置の好適な第６の実施例の構成を、図８及び９を参照しつつ説明する。図８は弁体が噴射口を閉じている状態を示す側部断面図であり、図９は開いている状態を示す側部断面図である。なお、第６の実施例は、磁石及び摺動軸を重力の作用方向（垂直方向）とほぼ平行に配置し、圧縮された気体を噴射した後、自重により摺動軸を磁石に吸着された状態に復帰させ、付勢部材を省略した一例である。
【００４３】
図８及び図９に示す第６の実施例の間欠式気体噴射装置１００において、略円筒形の筺体１０１の上端部及び下端部には、それぞれ上端フランジ１３３及び下端フランジ１３１が嵌合固定されている。筺体１０１の内部で、かつ下端フランジ１３１の中心部には永久磁石１０４及び内筒１３７が同軸状に固定されている。気体導入口１０２は、筺体１０１の円筒状側面に設けられている。上端フランジ１３２の中央部には、環状の弁座パッキン１０９が設けられている。弁座パッキン１０９は、第３の実施例と同様にリップを有している。磁石１０４の上方には、弁座パッキン１０９の中央部開口を貫通して摺動軸１０６が垂直方向に摺動可能に設けられ、摺動軸１０６の下方端部近傍は内筒１３７によりガイドされている。磁石１０４に対向する摺動軸１０６の下方端面近傍は被吸着部材として作用する。摺動軸１０６の上端部近傍には、弁体１０８及び整流板１３４が一体的に固定されている。弁体１０８の底面が弁座パッキン１０９と密着することにより噴射口１１４を閉じ、弁体１０８の底面が弁座パッキン１０９から離れることにより噴射口１１４を開く。上端フランジ１３２には弁座パッキン押さえ板１３３が固定され、摺動軸１０６に固定された整流板１３４とともに整流部材として機能し、噴射口１１４から噴射される気体の流れ方向を規制する。
【００４４】
図８に示す状態において、気体導入口１０２にエアーチューブ等を接続し、筺体１０１の内部に圧縮空気等の気体を導入すると、気体は矢印で示すように流れ、弁体１０８の受圧面に圧力を及ぼす。また、気体の導入量の増加に伴い、筺体内部１０３の圧力が徐々に増加する。筺体内部１０３の圧力が所定の値よりも高くなり、図中、弁体１０８に上向きに加わる力（筺体１０１の内部１０３の圧力×受圧面１１１の面積）が下向きに加わる力（磁石１０４の吸着力＋摺動軸１０６等の自重）を上回った瞬間、図９に示すように、弁体１０８が噴射口１１４を開き、筺体内部１０３に蓄積されていた気体が瞬時に噴射される。気体は瞬時にして放出されるため、筺体内部１０３の圧力が急激に低下し、摺動軸１０６は自重により下降し、磁石１０４に接近する。磁石１０４は、その吸着力により摺動軸１０６の下方端面を吸引保持するため、図８に示す状態は、筺体内部１０３の圧力が次に所定の値よりも高くなるまで維持される。この動作を繰り返すことにより、本発明の間欠式気体噴射装置は、特別な電磁制御弁等を用いることなく、間欠的に気体を噴射させる。
【００４５】
なお、上記第６の実施例では、圧縮された気体を噴射した後、自重により摺動軸１０６を磁石１０４に吸着された状態に復帰させるため、装置の取り付け方向を重力の作用方向とほぼ平行に維持する必要がある。そのため、第６の実施例の間欠式気体噴射装置を、後述する粉体を貯蔵したホッパー等の内部に釣り下げる場合、上端フランジ１３２に複数の釣り管１１２を設け、これら複数の釣り管１１２をさらに１つの釣り管１３５から釣り下げる。これにより、粉体の流動等により装置が揺られても、比較的短時間の内に揺れが減衰し、装置の取り付け方向を安定させることができる。さらに、整流板１３４の上に粉体等が推積し、推積した粉体の量が変化することにより弁体１０８に下向きに加わる力が変化する。力の変化量が磁石１０４の吸着力に較べて無視できない場合、気体を噴射する間隔が変動する場合がある。これを防止するため、整流板１３４の上方に笠状体１３６を設けてもよい。
【００４６】
また、上記第６の実施例では、噴射口１１４の上方に整流板１４３を設け、弁座パッキン押さえ板１３３及び整流板１３４で形成される整流手段により気体を下向きに噴射するように構成したが、弁座パッキン押さえ板１３３及び整流板１３４の形状を変更することにより、気体を水平や上向き等任意の方向に噴射し得ることはいうまでもない。
【００４７】
次に、上記第１から第６の実施例のいずれかの構成を有する間欠式気体噴射装置１００を用いたホッパーの一実施例を図１０に示す。なお、図１０（ａ）はホッパーの正面断面を示し、（ｂ）はその側部断面を示す。また、図１０における曲線は、一定時間毎に測定した粉体の高さを表す。
【００４８】
図１０に示すように、本発明のホッパー２００は、底部に設けられた略水平な開口２０２と、開口２０２に連続する傾斜した底板２０１と、開口２０２及び底板２０１と連続する傾斜した側面２０４、２０５等を有し、間欠式気体噴射装置１００を内部の底板２０１の中央部近傍釣り下げたものである。また、開口２０２の下部にはスクリューフィーダー２０３が設けられている。ホッパー２００内の粉体は、圧縮された気体の噴射により定期的に撹拌され、ラットホールやブリッジを形成することもなく、また、ホッパー２００の底板２０１上に滞留することもない。また、噴射された気体が底板及び周辺の粉体に衝突し、その際の衝撃波がホッパー２００全体に広がり、粉体間の応力バランスを崩す。その結果、仮にラットホール等が形成されていたとしても、圧縮された気体の噴射により、粉体の塊が崩される。
【００４９】
なお、上記実施例では、流動性の悪い粉体を供給するためのホッパーに本発明の間欠式気体噴射装置を用いた例を示したが、用途はこれに限定されるものではなく、他の装置、例えば静電気等により爆発する危険性があるカーボン等の粉体の供給等にも応用できることは言うまでもない。また、間欠式気体噴射装置は、ホッパー内部に釣り下げるだけでなく、従来例のブラスター同様に、ホッパーの壁面に固定してもよい。さらに、間欠式気体噴射装置単独で、他の用途、例えばブラシと併用してビルの空調設備の配管清掃等に用いることもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の間欠式気体噴射装置によれば、内部に気体を導入するための導入口及び圧縮された気体を噴射するための噴射口を有する筺体と、前記噴射口を開閉するための弁体と、前記筺体内部に固定された磁石と、前記弁体と一体的に接続され前記磁石に吸着される被吸着部材と、前記被吸着部材を前記磁石に接触させるための付勢部材とを具備するので、気体、例えば圧縮空気が筺体内部に導入されるにつれ内部の圧力が上昇し、筺体内部の圧力が所定の圧力以上になり、内圧により弁体の受圧部に加わる力が磁石の吸着力及び付勢部材の付勢力を上回った時、弁体が噴射口を開き、筺体内部に貯められていた圧縮された気体が瞬時に放出される。
【００５１】
気体の放出と共に、筺体内部の圧力が低下するので、付勢部材の付勢力により、弁体が磁石側に移動し、噴射口がとじられる。また、磁石が被吸着部材を吸着することにより、次に筺体内部の圧力が所定の圧力以上に上昇するまで、弁体が噴射口を閉じた状態が維持される。
【００５２】
このように、本発明の間欠式気体噴射装置は、特別な電磁制御弁等を用いることなく、自動的に一定間隔で所定の圧縮された気体を噴射することができる。また、気体を噴射する間隔は、筺体に供給する気体の流量を制御することで、任意に調節することができる。さらに、電磁制御弁等電気を用いる部品を使用していないので、カーボン等火花による爆発の危険を伴う粉体等にも使用することができる。
【００５３】
また、筺体を略円筒形とし、導入口及び磁石を筺体の第１の端部に、噴射口を筺体の第２の端部に設け、弁体と被吸着部材とを筺体の中心軸方向に摺動する摺動軸を介して接続し、付勢部材を摺動軸と同軸に設けられた圧縮コイルばねとすることにより、間欠式気体噴射装置を比較的簡単な形状の部品の組合わせにより構成することができ、装置の製造コストを低減させることができる。
【００５４】
また、摺動軸を筺体の第２の端部に取り付けられた軸受ブロックにより軸支することにより、摺動軸と、摺動軸の両端に取り付けられた弁体及び被吸着部材と、付勢部材である圧縮コイルばねと、軸受ブロックとを一体のユニットにすることができる。その結果、内部に磁石を固定した筺体と、当該ユニットとを容易に分割することができ、組立工程を簡略化することができる。
【００５５】
また、噴射口を軸受ブロックの軸受部の周囲の環状に形成し、筺体内部と噴射口とを連通する連通管を設けることにより、噴射口の形状を簡単にすることができると共に、弁体の受圧面積を大きくすることができる。
【００５６】
また、軸受ブロックの噴射口の外周部に、弁体側に突出した環状の弁座を形成し、弁体側に弁座と当接するための環状の弁座パッキンを設けることにより、弁体が噴射口を閉じている状態における気密性が向上し、圧縮された気体の噴射間隔を安定させることができる。
【００５７】
または、軸受ブロックの噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンを設け、弁体に弁座パッキンと当接させることによっても、同様に、弁体が噴射口を閉じている状態における気密性が向上し、圧縮された気体の噴射間隔を安定させることができる。この場合、弁座パッキンに内圧が加えられると、リップが弁体に押しつけられ、気密性がさらに向上する。
【００５８】
または、軸受ブロックの噴射口の外周部に、断面が略Ｕ字状である環状の弁座パッキンを設け、弁体が略釣り鐘状断面を有するようにすることにより、弁体を弁座パッキンに対して摺動させることができる。その結果、弁体が噴射口を閉じている状態における気密性がさらに向上し、圧縮された気体の噴射間隔を安定させることができる。
【００５９】
また、筺体の内部に被吸着部材をガイドする内筒を設けることにより、摺動軸と軸受ブロックの軸受部との嵌合公差を大きくすることができ、また、弁座と弁座パッキンの平行度誤差を無視することができる。
【００６０】
一方、本発明の別の間欠式気体噴射装置は、磁石を筺体の下端フランジに固定し、被吸着部材を磁石に対して重力の作用方向に受部に設けたので、圧縮された気体を噴射した後、重力の作用により自然に被吸着部材が磁石に吸着される方向に移動し、付勢部材が不要となる。その結果、装置の構成が簡単になる。
【００６１】
また、筺体に重力の作用方向に略直交する上端及び下端フランジを設け、噴射口を筺体の上端フランジに、磁石を筺体の下端フランジにそれぞれ設け、被吸着部材を重力の作用方向と略平行に摺動する摺動軸としたので、間欠式気体噴射装置の構成部品の形状が比較的簡単になり、装置の製造コストを低減させることができる。
【００６２】
また、噴射口から噴射される気体の流れ方向を規制する整流部材を弁体と一体的に固定することにより、任意の方向に気体を噴射させることができる。
【００６３】
また、摺動軸の磁石に対向する下端部近傍を筺体内部に設けられた内筒によりガイドすることにより、摺動軸の下端面と磁石の上端面とを略平行に維持することができ、摺動軸の軸受を事実上省略することができる。また、磁石による被吸着部材である摺動軸の吸着が安定し、蓄圧状態における弁座と弁座パッキンの平行度誤差を無視することができる。
【００６４】
また、上端フランジの噴射口の外周部に、リップを有する環状の弁座パッキンを設けることにより、弁座パッキンに内圧が加えられると、リップが弁体に押しつけられ、気密性をさらに向上させることができる。
【００６５】
また、噴射口から噴射される気体の流れを妨げないように上端フランジの上方に笠状体を設けることにより、装置を粉体を貯蔵したホッパー等に装着した場合でも、弁体及び摺動軸に他の物質、例えば粉体等の重量による負荷が加わることを防止することができ、弁体の間欠的動作を安定させることができる。
【００６６】
また、筺体に釣り環を設けることにより、間欠式気体噴射装置を任意の位置に釣り下げることができ、ホッパーのみならず任意の装置に用いることができると共に、取り扱われる粉体等の性質に応じて任意にその位置を変更することができる。
【００６７】
一方、本発明のホッパーは、底部に設けられた略水平な開口と、開口に連続する傾斜した底板と、開口及び底板と連続する傾斜した側面とを有し、上記いずれかの構成の間欠式気体噴射装置を内部に釣り下げたので、ホッパー内の粉体が圧縮された気体の噴射により定期的に撹拌され、ラットホールやブリッジを形成することもなく、また、ホッパー底板上に滞留することもない。
【００６８】
また、間欠式気体噴射装置を底板の中央部近傍に釣り下げることにより、噴射された気体が底板及び周辺の粉体に衝突し、その際の衝撃波がホッパー全体に広がり、粉体間の応力バランスを崩すことができる。その結果、仮にラットホール等が形成されていたとしても、圧縮された気体の噴射により、粉体の塊を崩すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の間欠式気体噴射装置の第１の実施例の噴射口を閉じた状態における構成を示す側部断面図
【図２】第１の実施例における噴射口を開いた状態における構成を示す側部断面図
【図３】第１の実施例において用いられる永久磁石の吸着力と磁石と被吸着部材の間のギャップとの関係を示す特性図
【図４】本発明の間欠式気体噴射装置の第２の実施例の構成を示す側部断面図
【図５】本発明の間欠式気体噴射装置の第３の実施例の構成を示す側部断面図
【図６】本発明の間欠式気体噴射装置の第４の実施例の構成を示す側部断面図
【図７】本発明の間欠式気体噴射装置の第５の実施例の構成を示す側部断面図
【図８】本発明の間欠式気体噴射装置の第６の実施例の噴射口を閉じた状態における構成を示す側部断面図
【図９】第６の実施例における噴射口を開いた状態における構成を示す側部断面図
【図１０】（ａ）は本発明の間欠式気体噴射装置を用いたホッパーの一実施例を示す正面断面図、（ｂ）はその側部断面図
【図１１】（ａ）従来のホッパーにおけるラットホール発生状態を示す断面図、（ｂ）は従来のホッパーにおけるブリッジ発生状態を示す断面図、（ｃ）は従来のホッパーにおける滞留発生状態を示す断面図
【符号の説明】
１００  ：間欠式気体噴射装置
１０１  ：筺体
１０１ａ：第１の端部
１０１ｂ：第２の端部
１０２  ：気体導入口
１０３  ：筺体内部
１０４  ：磁石
１０５  ：被吸着部材
１０６  ：摺動軸
１０６ａ：ねじ部
１０７  ：ばね
１０８  ：弁体
１０９  ：弁座パッキン
１０９ａ：リップ
１１０  ：連通管
１１１  ：受圧面
１１２  ：釣り環
１１２ａ：ねじ部
１１４  ：噴射口
１１５  ：フランジ
１１６  ：軸受ブロック
１１６ａ：軸受部
１１６ｂ：弁座
１１７  ：内筒
１１７ａ：連通孔
１２１  ：弁座パッキン
１２２    ：弁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003559344.tif 000008
【図８】
0003559344.tif 000009
【図９】
0003559344.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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