(57)【要約】【課題】簡単で装置費用の低減を図り得る構造で、容器からの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用することができ、組立やメンテナンス性が向上する、粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法を提供すること。【解決手段】船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、特定の式を満足するスクリューを具備した粉体の偏析抑制排出装置、該粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法を構成とする。【選択図】　図１
2004099216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、その軸方向の長さが該容器の直径と等しく、下記の式（１）を満足するスクリューを具備することを特徴とする粉体の偏析抑制排出装置。
ｖ＝Ｖ１＋ｘ（Ｖ０−Ｖ１）／Ｌ・・・・・・・・・・・・・式（１）
ここで、ｘはスクリューの上流端から下流に向かってスクリュー軸に沿った距離であり、ｖは地点ｘでのスクリューの容積基準の搬送能力で、（スクリューの回転数）×（スクリューの軸方向に沿ったスクリュー翼の軸方向からの投影面積）×（スクリュー翼のピッチ）×（粉体の物性によって決まる輸送効率）であり、Ｖ１はスクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力であり、Ｖ０はスクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力であり、Ｌはスクリューの軸方向の長さである。
【請求項２】
船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、その軸方向の長さが該容器の直径より小さく、下記の式（２）と式（３）、式（４）と式（５）、並びに、式（６）と式（７）を満足するスクリューを具備することを特徴とする粉体の偏析抑制排出装置。
０≦ｘ≦ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
ｖ＝Ｖ１＋ｘ（Ｖａ−Ｖ１）／ａ・・・・・・・・・・・・・式（３）
ａ＜ｘ≦ａ＋ｌ０・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（４）
ｖ＝Ｖａ＋ｘ（ｘ−ａ）（Ｖｂ−Ｖａ）／ｌ０・・・・・・・・・式（５）
ａ＋ｌ０＜ｘ≦ａ＋ｌ０＋ｂ　・・・・・・・・・・・・・式（６）
ｖ＝Ｖｂ＋｛ｘ−（ａ＋ｌ０）｝（Ｖ０−Ｖｂ）／ｂ・・・・・・・式（７）
ここで、ａはスクリューの最上流端から一定地点下流の距離であり、該容器の直径をＤ、ａ側の絞り分をｄ１とすると、ａ＝Ｌ・ｄ１／Ｄであり、Ｖａは地点ａでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力であり、ｌ０はスクリューの軸方向の長さＬと（ａ＋ｂ）の差であり、ｂはスクリューの下流端ｘから上流に向かい一定地点の距離であり、該容器のｂ側の絞り分をｄ２とすると、ｂ＝Ｌ・ｄ２／Ｄであり、Ｖｂは地点ａ＋ｌ０でのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力である。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を、貯槽、サイロ、及びポッパーなどの容器より連続的又は間欠的に抜き出す、粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法、特に、排出粉体の粒度や形状に起因する偏析を抑制する簡便な粉体の偏析抑制排出装置及びそれを用いた偏析抑制排出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
粒子の集合体である粉体の物性や品質を一定に保つ上で、その粒度分布や形状の分布を均一なまま取り扱うことは工業上しばしば重要とされている。
そして、貯槽、サイロ、及びホッパーなどの容器に入れられた粉体を、下部側面又は底部より抜き出す場合、容器内で、抜き出し口に向かって粉体がすり鉢状の動きをすることはよく知られている（狩野　武、「粉体輸送技術」、ｐ３４８、日刊工業新聞社、１９９１年）。
【０００３】
通常、粉体はある巾の粒度や形状をもった集合体であり、その動きに伴い、排出された粉体の粒度や形状が偏析し、容器内の粉体のものよりも広がった粒度分布や、比表面積等の形状分布をもって排出されることが知られている。
【０００４】
これを解決する方法として、▲１▼容器内を常に混合又は攪拌して均一に保ちつつ粉体を抜き出す。▲２▼容器の底部形状を逆円錐状にして、その円錐部の中心付近に、そこを下方へ流れる粉体流に抵抗を与えるものを挿入し、円錐部の下部から抜き出すことで、抜き出し中に容器内の粉体面をできる限り水平に保つ方法等がある（坂下　攝編著、「入門　粉体プラント設計」、ｐ４４、工業調査会、１９８８年）。。
【０００５】
しかしながら、▲１▼の方法では、粉体の抜き出し装置とは別に、容器内を均一に混合させる攪拌機が必要であり、しかも、１０ｍ３以下の小型の容器で適応された例はあるが、その必要とする動力量から大型の容器に適用するのは実用的ではないという課題があった。
また、攪拌機の代わりに圧縮空気を間欠的に送ることで混合することも可能であるが、圧縮空気源を必要とし、さらに細かな粉体ではその空気に伴い飛散する粉塵を補足する集塵装置も必要とするなどの課題があった。
【０００６】
また、▲２▼の方法では粉体流に抵抗を与える挿入物によって、粉体が容器内でブリッジ現象を起こす可能性があるなどの課題があった。
そして、これを解決するためには、その挿入物に振動、上下動又は回転運動等を与える駆動装置を必要とするなどの課題があった。
【０００７】
さらに、▲１▼や▲２▼の方法のいずれも粉体の偏析抑制排出装置の他に、抜き出し装置を必要とするなどの課題があった。
【０００８】
以上のように、従来の粉体の容器からの抜き出しにかかる偏析抑制排出装置では、攪拌機や圧縮空気源を要する混合装置が必要であり、また、複雑な機構の挿入物が必要であった。
【０００９】
本発明者は、このような課題を解消すべく、種々検討した結果、特定のスクリューコンベアを使用することにより、前記課題が解消でき、簡単で、しかも、装置費用の低減を図り得る構造で、貯槽やサイロなどからの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用させることができるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、船底型の底部構造を有し、底部よりスクリューコンベアを介して粉体の抜き出しを行う円筒形の容器の底部に、その軸方向の長さが該容器の直径と等しく、ｖ＝Ｖ１＋ｘ（Ｖ０−Ｖ１）／Ｌの式（１）（式中ｘはスクリューの上流端から下流に向かってスクリュー軸に沿った距離であり、ｖは地点ｘでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力で、（スクリューの回転数）×（スクリューの軸方向に沿ったスクリュー翼の軸方向からの投影面積）×（スクリュー翼のピッチ）×（粉体の物性によって決まる輸送効率）であり、Ｖ１はスクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力であり、Ｖ０はスクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力であり、Ｌはスクリューの軸方向の長さである）を満足するスクリューを具備した粉体の偏析抑制排出装置であり、その軸方向の長さが該容器の直径より小さく、０≦ｘ≦ａの式（２）とｖ＝Ｖ１＋ｘ（Ｖａ−Ｖ１）／ａの式（３）、ａ＜ｘ≦ａ＋ｌ０の式（４）とｖ＝Ｖａ＋ｘ（ｘ−ａ）（Ｖｂ−Ｖａ）／ｌ０　の式（５）、並びに、ａ＋ｌ０＜ｘ≦ａ＋ｌ０＋ｂの式（６）とｖ＝Ｖｂ＋｛ｘ−（ａ＋ｌ０）｝（Ｖ０−Ｖｂ）／ｂの式（７）（式中ａはスクリューの最上流端から一定地点下流の距離であり、該容器の外径をＤ、ａ側の絞り分をｄ１とすると、ａ＝Ｌ・ｄ１／Ｄであり、Ｖａは地点ａでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力、ｌ０はスクリューの軸方向の長さＬと（ａ＋ｂ）の差であり、ｂはスクリューの下流端ｘ＝Ｌから上流に向かい一定地点の距離であり、該容器のｂ側の絞り分をｄ２とすると、ｂ＝Ｌ・ｄ２／Ｄであり、Ｖｂは地点ａ＋ｌ０でのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力である）を満足するスクリューを具備した粉体の偏析抑制排出装置であり、該粉体の偏析抑制排出装置を用いた粉体の偏析抑制排出方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の一例の模式図を示す。
粉体は容器１の上方より投入され、底部２の下部に具備するスクリューコンベア３により、排出口４から排出される。
従来は、排出口４付近のスクリューには、上流からの粉体が充填されているため流れにくく、スクリューの一部分にしか粉体が流れにくい状態となり、それが偏析の原因ともなっていたが、本発明はスクリューのいかなる位置においても粉体が上方より流れるようになるために、偏析の減少が可能となる。
【００１３】
本発明の容器は、貯槽、サイロ、及びホッパーなどの船底型の底部構造を有するものである。
ここで、船底型の構造とは、船体型、三角柱型、又は底部に向かって傾斜をなす形状を言い、その形状の左右対称性は問われるものではない。
容器の最底部の下面は、スクリューコンベアのケース上面と連続的に接しており、その接した全面からスクリューへ粉体が供給される。
【００１４】
本発明のスクリューコンベアとは、その形状が、下記の式を満足するものである。
【００１５】
まず、スクリューコンベアの軸方向の長さが該容器の直径と等しい場合は、粉体は容器の上方から、スクリューに向かって均等に落下し、スクリューは、下記の式（１）を満足するものである。
ｖ＝Ｖ１＋ｘ（Ｖ０−Ｖ１）／Ｌ・・・・・・・・・・・・・式（１）
ここで、ｘはスクリューの上流端から下流に向かってスクリューコンベア軸に沿った距離であり、ｖは地点ｘでのスクリューの容積基準の搬送能力で、（スクリューの回転数）×（スクリューの軸方向に沿ったスクリュー翼の軸方向からの投影面積）×（スクリュー翼のピッチ）×（粉体の物性によって決まる輸送効率）であり、Ｖ１はスクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力であり、Ｖ０はスクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力であり、Ｌはスクリューの軸方向の長さである。
そして、横軸をスクリューの軸方向の長さとし、縦軸を粉体の排出量とすると、スクリューコンベアの軸方向の最上流端での容積基準の搬送能力Ｖ１から、スクリューコンベアの出口での容積基準の搬送能力Ｖ０まで、その搬出量は図２に示すように、０≦ｘ≦Ｌの範囲で、距離ｘとその地点での搬送能力ｖとの関係は、ｘが大きくなるにつれて、一定比率で増加するという傾向となる。
【００１６】
また、スクリューの軸方向の長さが該容器の直径より小さい場合、図３に示すように、粉体が上方からスクリューに向かって落ちてくる量は、スクリュー全面で均等にならず、スクリューは、スクリューの上流端から下流に向かってスクリュー軸に沿った距離ｘが、０≦ｘ≦ａの式（２）に該当する部分では、ｖ＝Ｖ１＋ｘ（Ｖａ−Ｖ１）／ａの式（３）を満足し、ｘがａ＜ｘ≦ａ＋ｌ０の式（４）に該当する部分では、ｖ＝Ｖａ＋ｘ×（ｘ−ａ）（Ｖｂ−Ｖａ）／ｌ０　の式（５）を満足し、ｘがａ＋ｌ０＜ｘ≦ａ＋ｌ０＋ｂの式（６）に該当する部分では、ｖ＝Ｖｂ＋｛ｘ−（ａ＋ｌ０）｝（Ｖ０−Ｖｂ）／ｂの式（７）を満足するものである。
ここで、ａはスクリューの最上流端から一定地点下流の距離であり、該容器の外径をＤ、ａ側の絞り分をｄ１とすると、ａ＝Ｌ・ｄ１／Ｄであり、Ｖａは地点ａでのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力であり、ｌ０はスクリューの軸方向の長さＬと（ａ＋ｂ）の差であり、ｂはスクリューの下流端ｘから上流に向かい一定地点の距離であり、該容器のｂ側の絞り分をｄ２とすると、ｂ＝Ｌ・ｄ２／Ｄであり、Ｖｂは地点ａ＋ｌ０でのスクリューコンベアの容積基準の搬送能力である。
そして、その搬出量は図４に示すように、ｘが、０≦ｘ≦ａの式（２）に該当する部分と、ａ＋ｌ０＜ｘ≦ａ＋ｌ０＋ｂの式（６）に該当する部分では、その距離ｘとその地点での搬送能力ｖの関係を示すグラフの傾きが、ｘがａ＜ｘ≦ａ＋ｌ０の式（４）に該当する部分に比べて、大きいものである。
【００１７】
本発明において、各々の式を満足させるためには、例えば、図６に示すように、排出方向に向かって翼の径を漸増させた構造の、また、図７に示すように、排出方向に向かって翼のピッチを漸増させた構造の、さらには、そのケース断面積を漸増させた構造を持つスクリューを使用することが可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例、比較例に基づき説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
実施例１
図１に示す構造の粉体の貯槽に、図６に示すような粉体の抜き出し方向に向かってスクリューの翼径を漸増させた排出装置を組み立てた。
容器内に均一に混合されたセメント粉を入れ供給を停止した後、一定流量で中の粉体を抜き出した。
このとき抜き出された粉体の標準偏差は、５００μｍ以上が１．０７６、９０μｍ以上５００μ未満が０．６６２、９０μ未満が０．５００であった。
【００２０】
比較例１
図１に示す構造の粉体の貯槽に、図５に示す、従来使われているような翼が等ピッチで、かつ、等翼径をもったスクリューを取り付けた排出装置を組み立てた。
容器内に均一に混合されたセメント粉を入れ供給を停止した後、一定流量で中の粉体を抜き出した。
抜き出し前、あらかじめ容器内のセメント粉の粒度を測定したところ、平均粒径５００μｍ以上が２２．４％、９０μｍ以上５００μｍ未満が３８．８％、９０μｍ未満が３８．８％であった。
また、場所ごとのばらつきを見るために容器内で数点サンプリングを行い、標準偏差をとったところ、５００μｍ以上が０．４１１、９０μｍ以上５００μｍ未満が０．５３５、９０μｍ未満が０．１７０であった。
抜き出し時、偏析に対するタンク残量の影響を調べるため、一定時間ごとに抜き出し口にてサンプリングを行い、ばらつきを標準偏差で評価したところ、５００μｍ以上が１．５３１、９０μｍ以上５００μｍ未満が０．９５１、９０μｍ未満が０．７３４となった。
【００２１】
実施例２
図１に示す構造の粉体の貯槽に、図７に示すような粉体の抜き出し方向に向かってスクリューの翼のピッチを漸増させた排出装置を組み立てた。
このとき抜き出された粉体の標準偏差は、５００μｍ以上が１．２１４、９０μｍ以上５００μｍ未満が０．６７１、９０μｍ未満が１．３１０であった。
【００２２】
比較例２
図３に示す構造の粉体の貯槽に、図５に示す従来使われているような翼が等ピッチでかつ等翼径をもち、ケースも同一断面積のスクリューを取り付けた排出装置を組み立てた。このとき抜き出された粉体の分散は、９０μｍ以上が５．８８であった。
【００２３】
実施例３
図３に示す構造の粉体の貯槽に、図６に示すような粉体の抜き出し方向に向かってスクリューの翼径を漸増させた排出装置を組み立てた。このとき抜き出された粉体の標準偏差は９０μｍ以上で２．０３であった。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の粉体の偏析抑制排出装置は、以下の効果を奏する。
（１）　攪拌機や圧縮空気源を要する混合装置を必要としたり、複雑な機構の挿入物を設けなくとも、簡単で装置費用の低減を図り得る構造で、容器からの粉体の抜き出しにかかる粒度や形状の偏析を抑制し、かつ、抜き出し装置も兼用することができる。
（２）　底部より抜き出しを行う粉体用の容器に船底型の底部構造とその下部にスクリューコンベアを具備するだけという簡易な構造で、組立やメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリューコンベアの軸方向の長さが該容器の直径と等しい場合の本発明の一例の容器の正面と側面の断面図である。
【図２】図１に示す本発明の粉体の偏析抑制排出装置を用いた場合の排出量の分布図である。
【図３】スクリューの軸方向の長さが該容器の直径より小さい場合の本発明の一例の容器の立面と側面の断面図である。
【図４】図３に示す本発明の粉体の偏析抑制排出装置を用いた場合の排出量の分布図である。
【図５】従来使われているような翼が等ピッチで、かつ、等翼径のスクリューコンベアのスクリューの断面図である。
【図６】本発明の一例にかかる粉体の抜き出し方向に向かって翼径を漸増させたスクリューコンベアのスクリューである。
【図７】本発明の一例にかかる粉体の抜き出し方向に向かって翼のピッチを漸増させたスクリューコンベアのスクリューである。
【符号の説明】
１：容器
２：底部
３：スクリューコンベア
４：排出口
【図１】
2004099216.tif 000003
【図２】
2004099216.tif 000004
【図３】
2004099216.tif 000005
【図４】
2004099216.tif 000006
【図５】
2004099216.tif 000007
【図６】
2004099216.tif 000008
【図７】
2004099216.tif 000009