(57)【要約】【課題】間隙の大きさおよび差圧を考慮して、より正確に粉粒体のフラッシング発生の有無予測を可能とする、粉粒体のフラッシング発生試験装置および粉粒体のフラッシング発生予測方法を提供する。【解決手段】このフラッシング発生試験装置１０は、下端部に噴出孔１２が設けられ、所定量の粉粒体Ａを蓄積するための容器１１と、この容器１１内に蓄えられた粉粒体Ａを噴出孔１２から噴出させるため、容器１１内の圧力を高めるための加圧装置１４と、噴出孔１２から粉粒体Ａが噴出する際の容器１１内の圧力を測定するための容器内圧測定装置１３とを備えている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体が機器内を通過する際に、前記機器内の偏狭部からフラッシングするか否かを予測するために用いられる粉粒体のフラッシング発生試験装置であって、
下端部に噴出孔が設けられ、所定量の前記粉粒体を蓄積するための容器と、
前記容器内に蓄えられた前記粉粒体を前記噴出孔から噴出させるため、前記容器内の圧力を高めるための加圧装置と、
前記噴出孔から前記粉粒体が噴出する際の前記容器内の圧力を測定するための容器の内圧測定装置と、
を備える、粉粒体のフラッシング発生試験装置。
【請求項２】
前記噴出孔の開口直径が可変に設けられる、請求項１に記載の粉粒体のフラッシング発生試験装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉粒体のフラッシング発生試験装置を用いたフラッシング発生の予測方法であって、
前記噴出孔の開口直径を所定の値に設定し、前記容器内に所定量の前記粉粒体を装填したのち、前記加圧装置により前記容器内を所定の設定圧力に加圧して、前記噴出孔から噴出する前記粉粒体の噴出量を測定して前記粉粒体の噴出質量割合を求め、前記噴出孔の開口直径、前記容器内の設定圧力、および前記粉粒体の噴出質量割合の関係から、前記粉粒体のフラッシングが発生するか否かを予測する、フラッシング発生の予測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体が機器内を通過する際に、前記機器内の偏狭部から、粉粒体がフラッシングするか否かを予測するために用いられる、粉粒体のフラッシング発生試験装置、およびその試験装置を用いたフラッシング発生の予測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、粉粒体がスクリュ式フィーダ等の内部を通過する際には、粉粒体がその偏狭部、たとえばスクリュフィーダのスクリュとトラフとの間隙からフラッシングし、スクリュ式フィーダの排出口から粉粒体が噴出してしまう現象（フラッシング現象）が生じる。
【０００３】
以下、図４を参照して、このフラッシング現象について説明する。まず、粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダの概略構成について説明する。この粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダ１００は、大別すると粉粒体を蓄積するホッパ１１０と、粉粒体を移送するスクリュフィーダ１２０とを備える。
【０００４】
ホッパ１１０の下端部には、スクリュフィーダ１２０に通じる投入口１１１が設けられている。スクリュフィーダ１２０は、断面がＵ字型のトラフ１２１と、トラフ１２１内において回転可能に配置され、電動モータ１２２により回転させられるスクリュシャフト１２３とを有している。また、スクリュシャフト１２３の外周面には、粉粒体に接し、投入口１１１に位置する粉粒体をスクリュフィーダ１２０に設けられた排出口１２５に移送するためのスクリュ羽根１２４が螺旋状に設けられている。
【０００５】
ここで、粉粒体を取扱う上での重要な要素として、粉粒体のフラッシングの発生の有無を確認する必要がある。この粉粒体のフラッシングとは、粉体中に気体が含まれることによって急激に粉粒体の流動性が増加し、わずかな差圧あるいは推進力で、粘性の低い流体のように流れる現象のことをいう（非特許文献１参照）。また、このフラッシングが一度生じると、通常では通過しない偏狭な部分でも粉粒体は流れるため、スクリュフィーダ等では粉粒体の流れを止めることができない（非特許文献１参照）。したがって、粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダ１００を用いる場合には、適用する粉粒体において、フラッシングが発生するか否かを確認する必要がある。
【０００６】
従来から、粉粒体のフラッシング発生の起こりやすさを表す指標として、「噴流性指数」が公知である。この「噴流性指数」は、噴流体のフラッシングの起こしやすさを定量的に表現するために、Ｒ．Ｌ．Ｃａｒｒ（カー）によって提案された指数を意味する（非特許文献１参照）。
【０００７】
粉粒体における「噴流性指数」の具体的な求め方（測定法）としては、粉粒体の「流動性指数」、「崩壊角」、「差角」、および「分散度」の因子から予め定められた指数を求めて合計し評価する方法が公知である（非特許文献２参照）。また、「流動性指数」は、粉粒体の「安息角」、「圧縮角」、「スパチュラ角」、および「凝集度と均一度」の測定結果から、あらかじめ決められた指数により、その合計値を求めて流動性が評価される。
【０００８】
【非特許文献１】
粉体工学会編，「粉体工学用語辞典」，第２版，日刊工業新聞社，２０００年３月３０日，ｐ．３００，Ｐ．３２１
【０００９】
【非特許文献２】
社団法人日本粉体工業振興会，「微粒子工学−分散の基礎と応用−」，株式会社朝倉書店，ｐ．１１６−ｐ．１２２
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダにおいてフラッシングが発生しないように、使用する粉粒体の「噴流性指数」を把握しておく必要がある。しかし、「噴流性指数」において、フラッシングが起きない評価を得ている粉粒体であっても、実際の粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダ等の粉粒体の搬送機器で、当該粉粒体を搬送した場合に、フラッシングが発生する場合がある。
【００１１】
これは、フラッシングが起きる他の因子として、ホッパ１１０内に蓄えられる粉粒体自身による圧力（差圧）や、投入口１１１、スクリュシャフト１２３、スクリュ羽根１２４およびトラフ１２１の間に生じる間隙の大きさが関連すると思われる。しかし、これらの要因に対応する評価は、上記「噴流性指数」を決定するための因子には含まれていない。
【００１２】
したがって、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、間隙の大きさおよび差圧を考慮して、より正確に粉粒体のフラッシング発生の有無予測を可能とする、粉粒体のフラッシング発生試験装置および粉粒体のフラッシング発生の予測方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成させた。
【００１４】
まず、本発明の（イ）のフラッシング発生試験装置は、粉粒体が機器内を通過する際に、その偏狭部から粉粒体がフラッシングするか否かを予測するために用いられる粉粒体のフラッシング発生試験装置であって、下端部に噴出孔が設けられ、所定量の粉粒体を蓄積するための容器と、容器内に蓄えられた粉粒体を前記噴出孔から噴出させるため、容器内の圧力を高めるための加圧装置と、噴出孔から粉粒体が噴出する際の容器内の圧力を測定するための容器の内圧測定装置とを備えるものである。
【００１５】
また、本発明の（ロ）のフラッシング発生予測方法は、上記粉粒体のフラッシング発生試験装置（イ）を用いたフラッシング発生予測方法であって、噴出孔の開口直径を所定の値に設定し、容器内に所定量の粉粒体を装填したのち、加圧装置により容器内を所定の設定圧力に加圧して、噴出孔から噴出する粉粒体の噴出量を測定して粉粒体の噴出質量割合を求め、噴出孔の開口直径、容器内の設定圧力、および粉粒体の噴出質量割合の関係から、粉粒体のフラッシングが発生するか否かを予測する方法である。
【００１６】
以上、本発明の（イ）および（ロ）によれば、粉粒体において、上記機器における間隙の大きさおよび差圧を考慮して、より正確に粉粒体のフラッシング発生の有無を予測することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に基づく粉粒体のフラッシング発生試験装置、およびその試験装置を用いたフラッシング発生の予測方法の実施の形態について説明する。
【００１８】
（フラッシング発生試験装置）
まず、図１を参照して、本実施の形態における粉粒体のフラッシング発生試験装置１０の構成について説明する。このフラッシング発生試験装置１０は、下端部に噴出孔１２が設けられ、所定量の粉粒体Ａを蓄積するための容器１１と、この容器１１内に蓄えられた粉粒体Ａを噴出孔１２から噴出させるため、容器１１内の圧力を高めるための加圧装置１４と、噴出孔１２から粉粒体Ａが噴出する際の容器１１内の圧力を測定するための容器内圧測定装置１３とを備えている。また、噴出孔１２の開口径の大きさは可変に設けられている。
【００１９】
（噴流性試験）
次に、上記フラッシング発生試験装置１０を用いた噴流性試験について、図２および図３を参照して説明する。フラッシング発生試験装置１０として、容器１１には円筒形状であり、その内直径（φＷ）がφ６０ｍｍ、高さ（Ｌ）が２００ｍｍのものを用いた。噴出孔１２の開口径（φｈ）として、φ３ｍｍ、φ５ｍｍ、φ７ｍｍの３種のものを準備した。噴出孔１２は、その開口径を可変とする機構を備えたものでも良い。また、それぞれの開口径を有するフラッシング発生試験装置１０を別々に準備しても構わない。加圧装置１４には、容器１１内の圧力を高めるために、化学的に安定な窒素（Ｎ２）を導入した。まず、粉粒体試料として、２０ｇの乾燥粉体Ａを容器１１内に装填することとした。粉粒体試料としては、他に「乾燥粉体Ｂ」、「湿潤粉体Ｃ」、および「けい砂」の３種類も用意した。
【００２０】
図２に、上記４種類の粉粒体試料の「平均粒径（μｍ）」、「安息角（°）」、「圧縮度（％）」、「ゆるみ見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）」、「固め見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）」、「スパチュラ角（°）」、「凝集度（％）」、「流動性指数」、「崩壊角（°）」、「差角（°）」、「分散度（−）」を示す。また、「安息角（°）」、「圧縮度（％）」、「スパチュラ角（°）」、「凝集度（％）」、「流動性指数」、「崩壊角（°）」、「差角（°）」、「分散度（−）」については、Ｒ．Ｌ．Ｃａｒｒ（カー）によって提案された「噴流性指数」を求めるための指数を併記し、それによって求められた「噴流性指数」も示した。
【００２１】
その結果、従来の「噴流性指数」に基づけば、フラッシングの発生の予測に関しては、「乾燥粉体Ａ」の場合はフラッシングが「かなり強い」、「乾燥粉体Ｂ」の場合はフラッシングが「おきるかもしれない」、「湿潤粉体Ｃ」および「けい砂」の場合はフラッシングの「傾向がある」との評価となった。
【００２２】
次に、「乾燥粉体Ａ」、「乾燥粉体Ｂ」、「湿潤粉体Ｃ」、および「けい砂」に対し、上記フラッシング発生試験装置１０を用いた噴流性試験の結果を、図３に示す。「差圧（ｋＰａ）」を横軸にとり、「噴出孔１２から噴出した粉体の噴出質量割合（噴出質量／２０ｇ）」を縦軸にとり、各粉粒体試料に対して、噴出孔１２の開口径をφ３ｍｍ、φ５ｍｍ、φ７ｍｍに変化させた場合を、それぞれプロットした。なお、上記２０ｇは、最初に容器１１に仕込んだ粉粒体（Ａ）の質量である。
【００２３】
ここで、「噴出した粉体の質量割合（噴出質量／２０ｇ）」の値が０．０５以下であれば、フラッシングが発生しないとみなすことができ、したがって「湿潤粉体Ｃ」および「けい砂」については、噴出孔１２の開口径がφ７ｍｍ以下であれば、「差圧（ｋＰａ）」が３５（ｋＰａ）までならば、フラッシングは発生しないと判定することができる。
【００２４】
また、「乾燥粉体Ａ」および「乾燥粉体Ｂ」とを比較した場合、噴出孔１２の開口径がφ３ｍｍの場合であっても、「差圧（ｋＰａ）」が数（ｋＰａ）以上で、フラッシングが発生すると判定することができる。
【００２５】
（作用・効果）
このように、本実施の形態における粉粒体のフラッシング発生試験装置およびその試験装置を用いたフラッシング発生予測方法によれば、従来の「噴流性指数」からは予測できないフラッシングの発生においても、粉粒体において、前記機器における間隙の大きさと差圧とを考慮して、比較的容易に粉粒体のフラッシング発生の有無を予測することができる。その結果、粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダ等を用いる場合においても、フラッシングの発生を起こすことなく、所定量の粉粒体を正確に移送することができる。
【００２６】
なお、上述したフラッシング発生試験装置の構成は一例であって、容器１１の大きさ、容器１１内に蓄えられる粉粒体Ａの量、容器１１内の圧力を高めるための方法、噴出孔１２の開口直径等については、適宜変更することが可能である。したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のフラッシング発生試験装置（イ）、およびその試験装置を用いたフラッシング発生の予測方法（ロ）によれば、間隙の大きさおよび差圧を考慮して、上記スクリュ式フィーダ等の機器において、粉粒体のフラッシング発生の有無の予測を比較的容易に行なうことが可能となる。その結果、粉粒体原料の供給等に用いられるスクリュ式フィーダ等においても、フラッシングの発生を起こすことなく、所定量の粉粒体を正確に移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づいた実施の形態における粉粒体のフラッシング発生試験装置１０の構成を示す概略構成図である。
【図２】４種類の粉粒体試料の「平均粒径（μｍ）」、「安息角（°）」、「圧縮度（％）」、「ゆるみ見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）」、「固め見かけ密度（ｇ／ｃｍ３）」、「スパチュラ角（°）」、「凝集度（％）」、「流動性指数」、「崩壊角（°）」、「差角（°）」、「分散度（−）」および「噴流性指数」を求めるための指数を示す図である。
【図３】本発明に基づいた実施の形態におけるフラッシング発生試験装置を用いた噴流性試験の結果を示す図である。
【図４】粉粒体原料供給用スクリュ式フィーダの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０　フラッシング発生試験装置、１１　容器、１２　噴出孔、１３　容器内圧測定装置、１４　加圧装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004125550.tif 000005
【図４】
2004125550.tif 000006