(57)【要約】【課題】被搬送物を、押込用スクリュウおよび揚送用スクリュウにより揚送する際に、揚送用スクリュウの限界速度より遅い回転速度で揚送するようにした搬送装置において、非充満の状態でも、被搬送物を確実に揚送し得るスクリュウ式搬送装置を提供する。【解決手段】傾斜された揚送用ケーシング２１内に回転自在に配置された揚送用スクリュウ２２を回転させる揚送用回転駆動装置２３に、揚送用スクリュウ２２の回転速度を、被搬送物を上方に搬送し得る限度である限界速度より遅い低速回転と、限界速度より速い高速回転とのいずれかに切り替えるための速度切替器４３を具備させ、且つ揚送用ケーシング２１内に被搬送物を充満させて上方に搬送させる際に、低速回転でもって回転させるとともに、被搬送物を非充満状態にて上方に搬送させる際に、高速回転でもって回転させるようにしたものである。【選択図】　　　図３
2004123338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜された筒状の揚送用ケーシング内に揚送用スクリュウが回転可能に配置されてなる揚送用スクリュウコンベヤと、上記揚送用スクリュウを回転させる揚送用回転駆動装置と、ほぼ水平に配置された筒状の押込用ケーシング内に押込用スクリュウが回転可能に配置されてなる押込用スクリュウコンベヤと、上記押込用スクリュウを回転させる押込用回転駆動装置を有するスクリュウ式搬送装置であって、
上記揚送用回転駆動装置に、揚送用スクリュウの回転速度を、被搬送物を上方に搬送し得る限度である限界速度より遅い低速回転と、限界速度より速い高速回転とのいずれかに切り替えるための速度切替器を具備させたことを特徴とするスクリュウ式搬送装置。
【請求項２】
揚送用ケーシング内に被搬送物を充満させて上方に搬送させる際に、低速回転でもって回転させるとともに、揚送用ケーシング内に残留している被搬送物を上げ切る際に、高速回転でもって回転させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスクリュウ式搬送装置。
【請求項３】
傾斜された筒状の揚送用ケーシング内に揚送用スクリュウが回転可能に配置されてなる揚送用スクリュウコンベヤと、上記揚送用スクリュウを回転させる揚送用回転駆動装置と、ほぼ水平に配置された筒状の押込用ケーシング内に押込用スクリュウが回転可能に配置されてなる押込用スクリュウコンベヤと、上記押込用スクリュウを回転させる押込用回転駆動装置を有するスクリュウ式搬送装置であって、
上記揚送用回転駆動装置を、
電動機と、
この電動機により回転されるとともに互いに異なる歯数を有する第１駆動側歯車および第２駆動側歯車と、
上記揚送用スクリュウ側に設けられた従動側歯車と、
上記第１駆動側歯車および第２駆動側歯車を従動側歯車に選択的に連動させて、揚送用スクリュウの回転速度を、被搬送物を上方に搬送し得る限度である限界速度より遅い低速回転と、限界速度より速い高速回転とのいずれかに切り替えるための速度切替器と
から構成したことを特徴とするスクリュウ式搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュウ式搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削工事にて排出される土砂、船倉内の鉱石または粉粒体（穀物を含む）などの被搬送物を上方に搬送する（以下、揚送ともいう）場合、その揚送用スペースが限られているため、水平スクリュウコンベヤと垂直スクリュウコンベヤとが組み合わされた搬送装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、この搬送装置においては、水平スクリュウコンベヤにより周辺から、被搬送物を垂直スクリュウコンベヤに導き、この垂直スクリュウコンベヤにて狭いスペース内を揚送している。
【０００４】
ところで、このような搬送装置により、被搬送物をできるだけ多く揚送しようとすると、被搬送物を遠心力により筒状ケーシング内面に押し付ける必要が生じ、したがってかなりの高速回転（ケーシングの大きさにもよるが、少なくとも３００ｒｐｍ以上）でもってスクリュウが定速運転されていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２０８８５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクリュウを高速回転させると、ケーシング内での被搬送物の充満率が低下して搬送効率が悪くなり、またコンベヤ自体の摩耗が進むとともに、運転時の騒音が大きくなるなどの支障が生じる。
【０００７】
このため、水平方向の押込用スクリュウとほぼ鉛直方向（垂直方向）の揚送用スクリュウとを組み合わせるとともに、揚送用スクリュウの回転速度を、被搬送物を上方に搬送し得る限度である限界速度より遅くして被搬送物をケーシング内に充満させた状態で揚送することが考えられるが、押込用スクリュウによる供給がないときには、被搬送物を揚送することができなくなるため揚送用スクリュウ内に被搬送物が滞留したままとなり、ケーシング内で被搬送物が固まったり、または被搬送物が腐敗するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、被搬送物を、押込用スクリュウおよび揚送用スクリュウにより揚送する際に、揚送用スクリュウの限界速度より遅い回転速度で揚送するようにした搬送装置において、非充満の状態でも、被搬送物を確実に揚送し得るスクリュウ式搬送装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のスクリュウ式搬送装置は、傾斜された筒状の揚送用ケーシング内に揚送用スクリュウが回転可能に配置されてなる揚送用スクリュウコンベヤと、上記揚送用スクリュウを回転させる揚送用回転駆動装置と、ほぼ水平に配置された筒状の押込用ケーシング内に押込用スクリュウが回転可能に配置されてなる押込用スクリュウコンベヤと、上記押込用スクリュウを回転させる押込用回転駆動装置を有するスクリュウ式搬送装置であって、
上記揚送用回転駆動装置に、揚送用スクリュウの回転速度を、被搬送物を上方に搬送し得る限度である限界速度より遅い低速回転と、限界速度より速い高速回転とのいずれかに切り替えるための速度切替器を具備させたものであり、
また上記スクリュウ式搬送装置における揚送用ケーシング内に被搬送物を充満させて上方に搬送させる際に、低速回転でもって回転させるとともに、残留している被搬送物を上げ切る際に、高速回転でもって回転させるようにしたものである。
【００１０】
さらに、本発明の他のスクリュウ式搬送装置は、傾斜された筒状の揚送用ケーシング内に揚送用スクリュウが回転可能に配置されてなる揚送用スクリュウコンベヤと、上記揚送用スクリュウを回転させる揚送用回転駆動装置と、ほぼ水平に配置された筒状の押込用ケーシング内に押込用スクリュウが回転可能に配置されてなる押込用スクリュウコンベヤと、上記押込用スクリュウを回転させる押込用回転駆動装置を有するスクリュウ式搬送装置であって、
上記揚送用回転駆動装置を、電動機と、この電動機により回転されるとともに互いに異なる歯数を有する第１駆動側歯車および第２駆動側歯車と、上記揚送用スクリュウ側に設けられた従動側歯車と、上記第１駆動側歯車および第２駆動側歯車を従動側歯車に選択的に連動させて、揚送用スクリュウの回転速度を、被搬送物を上方に搬送し得る限度である限界速度より遅い低速回転と、限界速度より速い高速回転とのいずれかに切り替えるための速度切替器とから構成したものである。
【００１１】
上記の各構成によると、揚送用スクリュウの回転速度を、低速回転と高速回転とのいずれかに切り替えられるように構成したので、揚送用ケーシング内に被搬送物が充満された状態では、揚送用スクリュウを限界速度より低い回転速度でもって回転させ、一方、被搬送物の非充満状態、例えば被搬送物の揚送作業終了時におけるような押込作用が無い状態においては、揚送用スクリュウを限界速度より速い回転速度でもって回転させることにより、被搬送物を揚送用ケーシング内に残留させることなく完全に上げ切ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るスクリュウ式搬送装置を、図１〜図６に基づき説明する。
【００１３】
図１に示すように、このスクリュウ式搬送装置１は、例えば貨物船２の船倉２ａ内に積載された粉粒体（被搬送物の一例）Ｊを岸壁（陸上）Ｇに設けられた貯留用ホッパー３に荷揚げするための荷役装置４に設けられており、ほぼ鉛直方向で、すなわち鉛直に近い急傾斜姿勢にて配置されて粉粒体Ｊを下方から上方に搬送（以下、揚送という）する揚送用スクリュウコンベヤ５と、ほぼ水平方向に配置されて上記揚送用スクリュウコンベヤ５の下部内に粉粒体を押し込むための押込用スクリュウコンベヤ６とから構成されている。
【００１４】
なお、荷役装置４は、岸壁Ｇに接岸された貨物船２に沿って設けられたガイドレール上を走行自在にされた門型の走行フレーム１１と、この走行フレーム１１の上方に設けられるとともに岸壁上から接岸された貨物船２上に延設されたガーダ部材１２と、このガーダ部材１２の先端部から垂下された支持部材（図示せず）に支持された揚送用スクリュウコンベヤ５と、上記支持部材の下端部に設けられて船倉２ａ内の粉粒体Ｊを複数個のバケット１３ａにより採集する採集機１３と、この採集機１３により採集された粉粒体Ｊを上記揚送用スクリュウコンベヤ５に押し込むための押込用スクリュウコンベヤ６と、上記ガーダ部材１２に配置されて揚送用スクリュウコンベヤ５により上方まで搬送された粉粒体Ｊを岸壁Ｇ上まで水平方向に搬送するベルトコンベヤ１４と、このベルトコンベヤ１４にて搬送された粉粒体Ｊを貯留用ホッパー３に案内するためのシュート１５とから構成されている。
【００１５】
次に、粉粒体Ｊを搬送するためのスクリュウ式搬送装置１を、図２に基づき説明する。
【００１６】
なお、このスクリュウ式搬送装置１は、揚送用スクリュウコンベヤ５および押込用スクリュウコンベヤ６から構成されているが、まず、揚送用スクリュウコンベヤ５について説明する。
【００１７】
すなわち、この揚送用スクリュウコンベヤ５は、支持部材に鉛直方向で支持された筒状の揚送用ケーシング２１と、この揚送用ケーシング２１内に回転自在に配置されたリボン状の揚送用スクリュウ２２と、この揚送用スクリュウ２２を回転させる揚送用回転駆動装置２３とから構成されている。
【００１８】
この揚送用回転駆動装置２３は、図２〜図４に示すように、回転駆動軸（出力軸でもある）３２を有する減速機付電動機３１と、この回転駆動軸３２に設けられた歯数が少ない小径の第１駆動側歯車３３および歯数が多い（勿論、第１駆動側歯車より多い）大径の第２駆動側歯車３４と、上記揚送用スクリュウ２２の上端部外周に設けられたリング状の従動側歯車３５と、回転駆動軸３２の軸心回りで軸受３６を介して揺動自在に設けられるとともに一対のレバー部３７ａ，３７ｂが直角方向に形成されてなる「く」の字形状（折曲状）の揺動体３７と、この揺動体３７の一方のレバー部３７ａの先端に支持ピン３８を介して回転自在に設けられ且つ第１駆動側歯車３３に噛合されるとともに当該揺動体３７の揺動により従動側歯車３５側に噛合可能にされた第１中間歯車３９と、同じく揺動体３７の他方のレバー部３７ｂの先端に支持ピン４０を介して回転自在に設けられ且つ第２駆動側歯車３４に噛合されるとともに当該揺動体３７の揺動により従動側歯車３５側に噛合可能にされた第２中間歯車４１と、上記揺動体３７を揺動させる操作レバー４２とから構成されている。上記揺動体３７および各中間歯車３９，４１により、速度切替器４３が構成されている。
【００１９】
なお、上記従動側歯車３５は、揚送用ケーシング２１に形成された環状収納部２１ａ内に軸受４４を介して回転自在に支持されるとともに、揚送用スクリュウ２２の外周に固着された環状板部３５ａと、この環状板部３５ａの外周に形成された歯部３５ｂとから構成されている。
【００２０】
また、上記操作レバー４２は、操作員が手動にて操作するようにしてもよく、また自動的にこの操作レバー４２を作動させるようにしてもよい。
【００２１】
そして、上記揺動体３７に設けられる両中間歯車３９，４１の配置については、揺動体３７が所定角度θでもって揺動された際に、一方の中間歯車３９（４１）が従動側歯車３５に噛合した状態では、他方の中間歯車４１（３９）が従動側歯車３５から離れた状態となるようにされている。なお、図４の実線は、第１中間歯車３９が従動側歯車３５に噛合した低速位置（イ）を示しており、また図４の仮想線は、第２中間歯車４１が従動側歯車３５に噛合した高速位置（ロ）を示している。
【００２２】
図４に基づき、揺動体３７による速度の切替動作を具体的に説明すると、揺動体３７が下方（図面上での方向）に揺動して低速位置（イ）にされると、第１中間歯車３９が従動側歯車３５に噛合し、歯数が少ない第１駆動側歯車３３を介して、電動機３１側と揚送用スクリュウ２２とが連動されるるため、低速でもって回転されることになる。
【００２３】
一方、揺動体３７が上方（図面上での方向）に所定角度θでもって揺動して高速位置（ロ）にされると、第２中間歯車４１が従動側歯車３５に噛合し、歯数が多い第２駆動側歯車３４を介して、電動機３１側と揚送用スクリュウ２２とが連動されるため、高速でもって回転されることになる。
【００２４】
このように、揺動体３７に設けられた操作レバー４２にて、揺動体３７を所定角度θでもって揺動させることにより、電動機３１の回転数が一定であっても、揚送用スクリュウ２２の運転速度を、低速回転と高速回転とのいずれかに切り替えることができる。
【００２５】
ところで、図２に示すように、長い揚送用スクリュウ２２をできるだけ捩れることなく回転させるために、例えば３箇所で回転させるようにしており、勿論、これら各回転箇所においても、上記と同様の回転駆動が行われるとともに、速度切替器４３もそれぞれ配置されている。
【００２６】
すなわち、図５に示すように、揚送用スクリュウ２２に外嵌されたリング状の従動側歯車３５を介して、その回転駆動力が伝達されるとともに、各箇所での回転駆動力は、当該揚送用ケーシング２１に沿って配置された伝導軸としての回転駆動軸４５を介して伝達される。勿論、回転駆動軸４５を介さずに、各個所に電動機３１を配置して、それぞれの箇所で揚送用スクリュウ２２を回転させることもできる。
【００２７】
また、上記押込用スクリュウコンベヤ６は、図２に示すように、ほぼ水平方向で配置されるとともに、前端部が揚送用スクリュウコンベヤ５の揚送用ケーシング２１の下端供給口２１ａに接続され且つ後端部に粉粒体の供給口５１ａが形成された筒状の押込用ケーシング５１と、この押込用ケーシング５１内に回転自在に配置されるとともに揚送用スクリュウと同様のリボン状の押込用スクリュウ５２と、この押込用スクリュウ５２を回転させる押込用回転駆動装置５３とから構成されている。なお、この押込用回転駆動装置５３は、押込用スクリュウ５２の外周に設けられた従動側歯車と、この従動側歯車を回転させる減速機付き電動機とから構成されている。
【００２８】
次に、上記スクリュウ式搬送装置を用いて、被搬送物を揚送する場合について説明する。
【００２９】
まず、被搬送物を充満状態で連続して揚送する場合について説明する。
【００３０】
この場合、押込用スクリュウ５２を用いて、揚送用スクリュウコンベヤ２２の揚送用ケーシング２１内に被搬送物を押し込むことにより、当該揚送用ケーシング２１内に被搬送物を充満させた状態で揚送が行われる。
【００３１】
このとき、揺動体３７が（イ）位置に揺動されて、回転駆動軸３２と揚送用スクリュウ２２とは、第１中間歯車３９を介して連動されて、歯数が少ない第１駆動側歯車３３により限界速度（後述する）より低い回転速度でもって回転される。
【００３２】
このように、低い回転速度で且つ充満した状態で被搬送物が揚送されるため、効率良く被搬送物を搬送することができ、しかも被搬送物との摩耗を抑えることができるとともに騒音などの発生も抑制することができる。
【００３３】
ところで、被搬送物の揚送が終了に近づくと、押込用スクリュウ５２による被搬送物の押込み作用がなくなる。
【００３４】
押込み作用がなくなると、揺動体３７が（ロ）位置に揺動される。すなわち、回転駆動軸３２と揚送用スクリュウ２２とが第２中間歯車４１を介して連動されて、歯数が多い第２駆動側歯車３４により限界速度より速い回転速度でもって回転され、したがって揚送用ケーシング２１内に残っている被搬送物は全て上方に搬送される。
【００３５】
ここで、上記限界速度（限界回転数ともいう）および低速回転および高速回転の具体例について説明する。
【００３６】
限界速度とは、遠心力により被搬送物が静止する限界で、搬送（揚送）することができない釣り合い状態での計算値であり、下記（１）式にて表される。
【００３７】
【数１】
ｎ＝（３０／π）×（ｇ／ｒμ）１／２×ｔａｎ（αｂ＋ρ）・・・（１）
但し、（１）式中、ｇは重力加速度、ｒは回転半径、μは摩擦係数、αｂはスクリュウ外周部（羽根部外径）のねじれ角、ρはスクリュウに対する被搬送物の摩擦角である。
【００３８】
したがって、被搬送物を上げ切るためには、上記限界速度より大きい値（限界速度の１．０３７倍以上の値）にすることが必要となる。
【００３９】
例えば、被搬送物の揚送用スクリュウコンベヤに対する摩擦係数が０．３であり、羽根ピッチ（スクリュウピッチ）が羽根部外径に等しい場合で且つ排出角（後述する）θが５度である場合、すなわち排出効率（後述する）ηが０．２１５である場合の、低速時の回転速度ｎ１［＝４０×（１／Ｄｂ）１／２］、限界速度ｎ２［＝６３．８２×（１／Ｄｂ）１／２］および高速時の回転速度（上げ切り回転速度）ｎ３［＝６６．１８×（１／Ｄｂ）１／２］を求めると、下記のようになる。
【００４０】
羽根部外径（Ｄｂ）が０．３ｍの場合；ｎ１＝７３ｒｐｍ，ｎ２＝１１６．５ｒｐｍ，ｎ３＝１２０．８ｒｐｍとなる。
【００４１】
羽根部外径（Ｄｂ）が０．４８ｍの場合；ｎ１＝５８ｒｐｍ，ｎ２＝９２．１ｒｐｍ，ｎ３＝９５．６ｒｐｍとなる。
【００４２】
ここで、図６に示す軸付きのスクリュウに基づき、被搬送物の排出効率ηおよび排出角θについて説明する。
【００４３】
図６の（ｂ）において、Ａ点の粒子がスクリュウの１回転でＡ′点に移動した場合、粒子は理論通り１ピッチｔだけ移動したことになり、排出効率ηは１．０となる。しかし、スクリュウおよびケーシングと粒子との摩擦により、Ａ点の粒子がＢ点に移動したとすると、粒子の移動距離は、ηｔ（ｔ羽根部ピッチ）となり、排出効率ηは１．０より小さくなる。
【００４４】
このとき、粒子の排出方向は、Ａ点とＢ点とを結ぶ線上となり、スクリュウの軸心に直角な断面となす角をθとし、このθを排出角と称している。また、図６（ａ）は、スクリュウ羽根の展開図を示しており、Ａ点の粒子がスクリュウの１回転でＢ点に移動し、その方向は角度θを持つことになる。
【００４５】
そして、ＡＣをスクリュウ羽根１回転の外周長さ（πＤｂ）とすると、πＤｂ＝ηｔ（ｃｏｔαｂ＋ｃｏｔθ），ｔ＝πＤｂｔａｎαｂの関係より、ηは下記（２）式にて表すことができる。
【００４６】
【数２】
η＝ｔａｎθ／（ｔａｎθ＋ｔａｎαｂ）・・・（２）
上述したように、揚送用スクリュウ２２の回転速度を、低速回転と高速回転とのいずれかに切り替えられるように構成したので、通常は、限界速度より低い回転速度でもって回転されている揚送用スクリュウ２２を、その揚送作業終了時においては、限界速度より速い回転速度でもって回転させることにより、被搬送物を揚送用ケーシング２１内に残留させることなく完全に上げ切ることができ、したがってケーシング内での被搬送物の変質、腐敗などの発生を防止することができる。
【００４７】
ところで、上記実施の形態においては、揚送用スクリュウ２２として軸部を有しないリボン状のスクリュウとして説明したが、軸部を有する通常のスクリュウ（軸付きスクリュウ）であってもよもよい。この場合、上端部における駆動力は、軸部の上端に直接設けられた従動側歯車、および中間部における駆動力は、スクリュウの羽根部の外周に設けられたリング状の従動側歯車を介して伝達される。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明のスクリュウ式搬送装置の構成によると、揚送用スクリュウの回転速度を、低速回転と高速回転とのいずれかに切り替えられるように構成したので、揚送用ケーシング内に被搬送物が充満された状態では、揚送用スクリュウを限界速度より低い回転速度でもって回転させ、一方、被搬送物の非充満状態、例えば被搬送物の揚送作業終了時におけるような押込作用が無い状態においては、揚送用スクリュウを限界速度より速い回転速度でもって回転させることにより、被搬送物を揚送用ケーシング内に残留させることなく完全に上げ切ることができ、したがってケーシング内での被搬送物の変質、腐敗などの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスクリュウ式搬送装置の使用状態を示す側面図である。
【図２】同スクリュウ式搬送装置の断面図である。
【図３】同スクリュウ式搬送装置の揚送用スクリュウコンベヤの駆動根元部の要部断面図である。
【図４】図３の一部省略Ａ−Ａ断面図である。
【図５】揚送用スクリュウコンベヤの駆動中間部の要部断面図である。
【図６】同スクリュウ式搬送装置における排出効率と排出角との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１　　　スクリュウ式搬送装置
５　　　揚送用スクリュウコンベヤ
６　　　押込用スクリュウコンベヤ
２１　　　揚送用ケーシング
２２　　　揚送用スクリュウ
２３　　　揚送用回転駆動装置
３１　　　電動機
３２　　　回転駆動軸
３３　　　第１駆動側歯車
３４　　　第２駆動側歯車
３５　　　従動側歯車
３７　　　揺動体
３７ａ　　レバー部
３７ｂ　　レバー部
３９　　　第１中間歯車
４１　　　第２中間歯車
４３　　　速度切替器
４４　　　回転駆動軸
５１　　　押込用ケーシング
５２　　　押込用スクリュウ
５３　　　押込用回転駆動装置
【図１】
2004123338.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004123338.tif 000006
【図５】
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【図６】
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