(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体が供給される供給口および粉粒体が排出される排出口が形成された壁体を備えた粉粒体投入装置であって、
前記壁体は、鉄板で形成された部分である鉄板部と、上方から下方に向けて横断面積が減少するように傾斜した傾斜部とを有し、
前記傾斜部の少なくとも一部は、可撓性材料で形成された可撓部であり、
前記可撓部の内面に向けてガスを噴出するガス噴出器を備え、
前記ガス噴出器は、前記鉄板部に接続された、前記ガスの流路となるガス供給管を有している、粉粒体投入装置。
【請求項２】
前記傾斜部の全体が前記可撓部である、請求項１に記載の粉粒体投入装置。
【請求項３】
嵩密度が１０００ｋｇ/ｍ3以上、体積平均粒径が１ｍｍ以下、水分が７％以上１５％以下の粉粒体を質量速度０．３ｋｇ/ｓ以上、３０ｋｇ/ｓ以下で搬送する搬送プロセスに用いられる、請求項１または２に記載の粉粒体投入装置。
【請求項４】
前記可撓部の厚みが５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下である、請求項３に記載の粉粒体投入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体の搬送プロセスの過程に設けられるシュートや、粉粒体を貯蔵するホッパーやタンクに代表される粉粒体投入装置に関する。より詳しくは、ブリッジによる粉粒体の排出口付近の詰まりを抑制する粉粒体投入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉状物や粒状物などの粉粒体を扱う設備において、粉粒体を任意の場所に搬送する場合には、粉粒体を一旦ホッパーやタンクなどの粉粒体投入装置に貯留し、粉粒体投入装置から搬送管やコンベアなどを用いて目的の場所へ搬送するのが一般的である。また、２つのコンベア間に高低差があるような場合には、粉粒体が適切に目標地点に落下するように粉粒体投入装置を用いることもある。いずれの粉粒体投入装置においても、粉粒体の排出口付近には、横断面積が上方から下方に向かって減少するように傾斜した傾斜部が形成されている。
【０００３】
このような粉粒体投入装置において、粒径が小さく、かつ、水分や油分を多く含むような粉粒体を使用すると、粉粒体同士の摩擦が大きくなり、傾斜部の対向する内面の間にブリッジが形成され、切り出しが不可能になるといった現象が起こりやすい。
【０００４】
これに対して、以前より、排出口付近に形成されたブリッジを崩すための方法が提案されてきた。具体的には、傾斜部にノッカーを設置し、物理的衝撃でブリッジを崩す方法や、傾斜部側面にガスを吹き込むノズルを設置し、ガス流れによりブリッジを崩す方法（特許文献１）、あるいは傾斜部側面にガスを導入する多孔板を設け、粉粒体を流動化させてブリッジを崩す方法などがある。
【０００５】
また、特許文献２には、傾斜部外壁の内側にゴム等から成る可撓性容器を取り付け、この容器に間欠的に空気圧を加除することにより、可撓性容器を空気圧で変形させてブリッジ等を壊す技術が開示されている。
【０００６】
さらに特許文献３には、傾斜部に内張りした可撓性ライナーの一部をホッパーの内側に周期的に可動させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２９７２０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３９４８９号公報
【特許文献３】特開２００３−５４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ノッカーによる装置の場合、粒子の硬度や摩擦係数によっては物理的衝撃を加えてもブリッジが崩れず、場合によっては圧密状態となって粉粒体の排出が困難になる問題があった。
【０００９】
また、特許文献１の装置では、ガス流速をある程度以上に設定しないとブリッジを崩すことが困難になる。一方で、流速を確保しようとすると過剰なガスを導入することになり、搬送の効率が落ちるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２の装置では、可撓性容器がホッパー内にあり、可撓性容器の破損時には、粉粒体が詰まること及び交換の手間が著しくかかるという問題があった。さらに、可撓性材料に空気圧を加えた際に、ブリッジ等の形状によっては、空気圧の逃げが生じ、ブリッジの破壊に効果的に寄与しない場合も多いという問題があった。
【００１１】
また、特許文献３の装置は、構造が複雑でありメンテナンスに手間がかかることに加え、平均粒径が１ｍｍ以下の小さな粉粒体では、可動部の隙間に粉粒体が詰まり、粉粒体の排出が困難になるといった問題があった。
【００１２】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、粉粒体投入装置において、排出口付近に形成されるブリッジを確実に破壊し、粉粒体の詰まりを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、粉粒体が供給される供給口および粉粒体が排出される排出口が形成された壁体を備えた粉粒体投入装置であって、前記壁体は、鉄板で形成された部分である鉄板部と、上方から下方に向けて横断面積が減少するように傾斜した傾斜部とを有し、前記傾斜部の少なくとも一部は、可撓性材料で形成された可撓部であり、前記可撓部の内面に向けてガスを噴出するガス噴出器を備え、前記ガス噴出器は、前記鉄板部に接続された、前記ガスの流路となるガス供給管を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る粉粒体投入装置によれば、可撓部を外方に膨張させることにより、可撓部とブリッジとの間に隙間を生じさせることができる。これにより、排出口付近に形成されたブリッジを確実に破壊することができ、粉粒体の詰まりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る粉粒体投入装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る粉粒体投入装置において、ブリッジが形成された状態を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る粉粒体投入装置において、傾斜部が膨張した状態を示す図である。なお、図中の二点鎖線は、膨張前の傾斜部の形状を示している。
【図４】本発明の実施形態に係る粉粒体投入装置の傾斜部が膨張した状態を示す概略縦断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る粉粒体投入装置の概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る粉粒体投入装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る粉粒体投入装置１は、粉粒体を供給する供給口２および粉粒体を排出する排出口３が形成された壁体４を備えている。壁体４は、横断面が方形状に形成されており、壁体４の上部４ａは鉄板で形成されている。
【００１８】
また、壁体４には、上方から下方に向かって横断面積が減少するように傾斜した部分（傾斜部４ｂ）が形成されている。この傾斜部４ｂは、ゴム等から成る可撓性材料で形成されている。傾斜部４ｂは、鉄板等の外壁部材に覆われておらず、外方に向けて膨張可能に構成されている。
【００１９】
粉粒体投入装置１は、圧縮ガスを噴出する複数のガス噴出器５も備えている。各ガス噴出器５は、空気等のガスが高圧に充填されているガスタンク６を備えている。ガスタンク６には、充填されたガスの流路となるガス供給管７が接続されている。各ガス供給管７は、壁体上部４ａの鉄板を貫通するようにして、方形状の壁体４の各面に対して１つずつ取り付けられている。ガス供給管７の先端には、ガスを噴出させる噴出ノズル８が設けられており、噴出ノズル８の噴出口（不図示）は、下方を向いた状態となっている。
【００２０】
本実施形態に係る粉粒体投入装置１は、以上のように構成されている。この粉粒体投入装置１を使用した際には、図２に示すように、排出口付近にブリッジが形成されることがある。このような場合には、図３に示すようにガス噴出器５から圧縮ガスを噴出させる。なお、圧縮ガスの噴出圧は、可撓性材料の性状や壁体形状に基づいて傾斜部４ｂが外方に膨張するような噴出圧に設定されている。これにより、噴出された圧縮ガスが傾斜部４ｂにあたり、可撓性材料で形成される傾斜部４ｂが外方に向かって膨張する。
【００２１】
その結果、図４に示すように、ブリッジ形成時の粉粒体（一点鎖線部）と傾斜部内面との間に隙間Ｓが形成される。そして、新たに生じた隙間Ｓに各粒子が流れ込むことにより、ブリッジ形成時における各粒子間の力の釣り合い状態が崩れ、ブリッジが破壊されることになる。これにより、粉粒体の詰まりが解消され、排出口３からの粉粒体の投入がスムーズに行われる。
【００２２】
以上の通り、本実施形態に係る粉粒体投入装置１は、壁体４の傾斜部４ｂが可撓性材料で形成され、かつ、傾斜部４ｂを外方に向けて膨張させることが可能な構成であることによって、複雑な機構等を設けずに容易にブリッジを破壊することができる。
【００２３】
また、本実施形態に係る粉粒体投入装置１のように、傾斜部４ｂを外方に膨張させることにより、傾斜部４ｂの対向する内面間に突っ張るように溜まっていた粉粒体を一気に落下させることができる。このため、排出口付近に形成されたブリッジを確実に破壊することができる。
【００２４】
また、可撓性材料で形成された部分（可撓部）の外側を鉄板等の外壁部材で覆わないことにより、他部品の取り外しを極力避けて可撓部の交換を行うことができる。これにより、粉粒体投入装置１の繰り返し使用によって可撓部が破損したとしても、部材交換を短時間で行うことができ、メンテナンス性を向上させることができる。また、粉粒体の搬送設備を再稼働させるまでの時間を短縮することができるため、生産性を向上させることもできる。
【００２５】
なお、本願発明者は、傾斜部内面に圧縮ガスを吹き込む代わりに、エアハンマー等で傾斜部４ｂの外側から物理的に衝撃を加える実験を行ったが、傾斜部４ｂの振動が打撃部周辺に限定されることになり、ブリッジを破壊することはできなかった。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２７】
例えば、上記実施形態では、壁体４の横断面形状を方形状としたが、壁体４の形状はこれに限定されない。また、壁体４の上部４ａは鉄板でなくても良い。また、傾斜部内面に向けて噴出するガスの種類は特に限定されない。ただし、十分な効果を得つつ、ランニングコストを抑えるためには圧縮空気を用いることが好ましい。また、ガスの噴出タイミングは、上記実施形態で説明したようなブリッジ形成後である必要はなく、ブリッジ形成前に間欠的にガスを噴出させても良い。
【００２８】
また、上記実施形態では、傾斜部４ｂ全体を可撓性材料で形成することとしたが、傾斜部４ｂの一部のみを可撓性材料で形成することにしても良い。例えば、粉粒体の性状や粉粒体投入装置１の壁体形状を考慮して、ブリッジが形成されやすい部分のみを可撓性材料で形成しても良い。このような構成であっても、粉粒体投入装置が傾斜部４ｂのうち、可撓性材料で形成された部分（可撓部）を外方に膨張させるように構成されていれば、上記実施形態で説明したようにブリッジを破壊することができる。
【００２９】
ただし、傾斜部４ｂ全体を可撓部とした方が粉粒体の性状や壁体形状に関わらず、確実にブリッジを破壊することが可能になる。例えば、異なる性状の粉粒体を用いた場合にブリッジが形成されやすい位置が変わったとしても、傾斜部４ｂ全体を可撓部としておけば、傾斜部４ｂ全体が外方に膨張する。これにより、ブリッジの形成位置に関わらず、傾斜部４ｂの内面と粉粒体Ｇとの間に隙間Ｓを生じさせることができるため、確実にブリッジを破壊することができる。即ち、傾斜部４ｂ全体を可撓性材料で形成した方が、粉粒体投入装置の汎用性を向上させることができる。
【００３０】
また、傾斜部４ｂ全体を可撓部で構成した方が、可撓部の撓み量を大きくしやすくなる。例えば、ガス噴出圧を同一として、傾斜部４ｂの一部を可撓部とした場合と傾斜部４ｂ全体を可撓部とした場合とを比較すると、傾斜部４ｂ全体を可撓部とした構成の方が可撓部の撓み量は大きくなる。即ち、傾斜部４ｂ全体を可撓部とした構成の方が、粉粒体と可撓部内面との間に生じる隙間Ｓを大きくさせやすい。このため、より確実にブリッジを破壊することができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、可撓部を膨張させる可撓部変形機構として、ガス噴出器５を用いたが、可撓部変形機構はこれに限定されない。例えば、図５に示すように傾斜部４ｂの外面側にシリンダー９を取り付けて、傾斜部４ｂの外側から傾斜部４ｂを引っ張る構成としても良い。この構成であっても、傾斜部４ｂと粉粒体Ｇの間に隙間Ｓを生じさせることができ、ブリッジを破壊することができる。ただし、ガス噴出器５を用いることにより、装置構造を簡素化することができ、装置導入やメンテナンスに係るコストを抑制することができる。
【００３２】
また、本発明に係る粉粒体投入装置は、ブリッジに起因する粉粒体の詰まりを解消するだけでなく、ラットホール等に起因する粉粒体の詰まりも解消し得る。
【実施例】
【００３３】
製鉄プロセスの副産物であるダストやスラッジを混練し、製鉄原料ペレットとして再生する設備（ダストリサイクル設備）において、混練機出側の排鉱傾斜部として本発明に係る粉粒体投入装置を適用し、本発明による効果を検証した。
【００３４】
本実施例に係る粉粒体投入装置の壁体形状は、横断面が方形状であり、粉粒体の入側となる壁体上部の寸法が縦４５０ｍｍ、横１１１０ｍｍ、粉粒体の出側となる壁体下部の寸法が縦３８０ｍｍ、横７２０ｍｍである。壁体の全長は１４００ｍｍであり、壁体上部から壁体下部に向かって傾斜部が設けられている。壁体上部は鉄板で形成され、傾斜部は全体が可撓性材料で形成されている。傾斜部の厚みは１６ｍｍである。
【００３５】
また、壁体上部には、圧縮空気を噴出するガス噴出器が設けられており、ガスの流路となるガス供給管が壁体上部を貫通するように設けられている。ガス供給管の先端には、噴出ノズルが設けられ、噴出口が下方に向いた状態となっている。
【００３６】
本実施例の搬送プロセスにおいて搬送される粉粒体は、嵩密度が１６００ｋｇ/ｍ3、体積平均粒径が１ｍｍ以下で、水分を１０％含有しており、質量速度１１．１ｋｇ/ｓで搬送される。
【００３７】
本実施例では、搬送プロセスの稼働８時間毎に圧力０．６ＭＰａの圧縮空気を傾斜部に向けて噴出した。この結果、従来構造の粉粒体投入装置において月平均４回程度発生していた排鉱傾斜部の詰まりが、皆無となった。即ち、本発明に係る粉粒体投入装置によれば、従来構造の粉粒体投入装置に対して排出口付近における粉粒体の詰まりを大きく抑制することが可能となる。
【００３８】
特に、本発明に係る粉粒体投入装置は、本実施例のような搬送プロセスに用いられることで、より顕著な効果を奏する。本実施例の搬送プロセスの条件を考慮すると、ダストリサイクル設備において一般的に用いられる搬送プロセス条件においても、同様の顕著な効果が得られると想定される。
【００３９】
即ち、嵩密度が１０００ｋｇ/ｍ3以上、体積平均粒径が１ｍｍ以下、水分が７％以上１５％以下の粉粒体を質量速度０．３ｋｇ/ｓ以上、３０ｋｇ/ｓ以下で搬送する搬送プロセスに本発明に係る粉粒体投入装置が用いられることで、粉粒体の詰まりを抑制する効果が大きくなる。
【００４０】
また、その搬送プロセスにおいては、傾斜部の厚みが５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であることが好ましい。本願発明者の実験によれば、傾斜部の厚みが５ｍｍ未満になると、耐久性が十分ではなく、傾斜部の交換頻度が高くなってしまった。一方、傾斜部の厚みが２５ｍｍを超えると、膨張代を十分に確保することができず、ブリッジを破壊するために傾斜部の膨張と収縮を繰り返す回数が多くなってしまった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、粉粒体の搬送プロセスに適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１      粉粒体投入装置
２      供給口
３      排出口
４      壁体
４ａ    壁体上部
４ｂ    傾斜部
５      ガス噴出器
６      ガスタンク
７      ガス供給管
８      噴出ノズル
９      シリンダー
Ｇ      粉粒体
Ｓ      粉粒体と傾斜部との隙間
【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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