JP5420220B2 - ダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体を途切れなく連続的に高能率で空気輸送することの可能なダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置の改良に関する。

サイクロン分離器の下に２つの排出ダンパー装置を順次接続し、空気と粉粒体との混合物をサイクロン分離器へ連続的に吸引しながら、イクロン分離器で固気分離された粉粒体を交互に開閉する２つの排出ダンパーによりバッチ式に排出するように構成されたダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置は知られている（特開2004-189475号、実公昭34-18726号）。この種の吸引式空気輸送装置をダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置と称する。

このダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置では、サイクロン分離室内に粉粒体が溜まると先ず第１排出ダンパーを開けて分離室内の粉粒体を中間室に落下させ、次に第１ダンパーを閉じて分離室内の真空が中間室に漏れないようにした状態で第２ダンパーを開けて中間室内の粉粒体を輸送先容器に落下させる。
このように２つの排出ダンパーを交互に作動させれば、１台の空気輸送機を用いながらも途切れなく連続的に粉粒体を空気輸送することができる。

ダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置においては、連続吸引によりサイクロン分離室へは粉粒体が途切れなく入って来ているので、排出ダンパーを短い周期で頻繁に開閉させないとサイクロン分離室からの粉粒体の排出が追いつかず、サイクロン分離室は粉粒体で一杯になってしまう。特に、サイクロン分離器への吸引を高真空・高濃度モードで大流量で行う場合には、この傾向は顕著となる。
このように、排出ダンパーがサイクロン分離室から粉粒体を排出する能力が律速段階となるので、排出ダンパーの開閉１サイクル当たりの所要時間が長い（即ち、開閉サイクルの周期が長い）場合には、折角の高真空・高濃度モードによる高能率の空気輸送能力が頭打ちとなる。

本発明の目的は、排出ダンパーの開閉１サイクル当たりの所要時間を短縮し、排出ダンパーの単位時間当たりの開閉回数を増加させることにより、排出ダンパーの処理能力を向上させ、もって、ダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置の輸送能力を向上させることである。
本発明の他の目的は、小型でコンパクトなダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置を用い、それを高真空・高濃度モードで作動させることを可能にすることにより、高能率の空気輸送を保障することである。

本発明は、空気と粉粒体との混合物をサイクロン分離室へ連続的に吸引しながら、固気分離された粉粒体を交互に開閉する第１および第２の排出ダンパーによりバッチ式に排出するように構成されたダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置において、第２排出ダンパーにはそのホッパー上の粉粒体に対して流動化用空気を吹き込むエアレーション手段を設け、吹き込まれた流動化用空気を利用して第２排出ダンパーの開放直前に第２排出ダンパーの前後の差圧を能動的に消失させるようにしたことを特徴とするものである。

このように、エアレーションにより吹き込まれた流動化用空気を利用して第２排出ダンパーの前後の差圧を能動的に消失させれば、より早期に第２排出ダンパーを開けることができるので、第２排出ダンパーの開閉１サイクル当たりの所要時間が短縮される。

非限定的な実施例を示す添付図面を参照しながら、本発明の空気輸送装置の実施例を説明する。
図１を参照するに、空気輸送装置１０は、粉粒体源としての容器１２に収容された粉粒体を他の容器（輸送先容器）１４に空気輸送するために使用することができる。容器１２および１４はホッパーその他任意の形状・種類の容器であり得る。

図示した実施例では、装置の製造・組立を容易にしかつ清掃・洗浄などのために構成部品を容易に分解できるようにするため、空気輸送装置１０は、固気分離用のサイクロン・モジュール１６と、中間の第１排出ダンパー・モジュール１８と、最下段の第２排出ダンパー・モジュール２０とで構成してあり、これらのモジュールは複数のバックル装置２２その他の連結手段によって分離自在に連結してある。

図２から良く分かるように、サイクロンモジュール１６は、ステンレス等で形成された円筒形の本体２４と、ステンレス等で形成されたトップカバー２６と、一若しくは複数のフィルタエレメント２８が取付けられたフィルタ支持板３０とを備えている。フィルタ支持板３０は本体２４とトップカバー２６との間に挟持されており、本体２４とトップカバー２６とは複数のバックル装置３２によって分離自在に連結される。

図１および図２から分かるように、フィルタエレメント２８は、例えば、フィルタ支持板３０の円形開口に上から差し込んでその上部フランジをフィルタ支持板３０に支持させることによりフィルタ支持板３０から懸垂してある。フィルタエレメント２８の数は適宜増減し得るし、フィルタエレメント２８に代えてバッグフィルタその他の形式のフィルタを使用してもよい。

円筒形本体２４の内側には空気と粉粒体との混合物を吸引し固気分離するための吸引・分離室３４が画成されており、この吸引・分離室３４には本体２４に溶接等により取付けた空気入口管３６が接線方向に開口している。
吸引・分離室３４内で固気分離された粉粒体は本体２４の円形の下部開口３８から第１排出ダンパー・モジュール１８に向けて落下する。

図１を参照するに、図示した実施例では、サイクロンモジュール１６のトップカバー２６の内側には逆洗弁４０が配置された逆洗弁室４２が画成してあり、周期的にフィルタエレメント２８を逆洗するようになっている。
逆洗弁４０としては従来型の急速排気弁を使用することができ、夫々の逆洗弁４０はフィルタエレメント２８の上部開口と相対峙させてある。
図示したように、夫々の逆洗弁４０は、一方において、エアコンプレッサ４４に接続されたアキュムレータ４６に継手４５および配管を介して接続されると共に、他方において、管継手４７およびエア信号管４８を介して制御装置５０に接続される。
エア信号管４８から急速排気弁４０に印加される信号圧力が高い間はエアコンプレッサ４４からの圧縮空気はアキュムレータ４６に蓄積される。制御装置５０が信号圧力を低下させると急速排気弁４０はアキュムレータ４６を開放して圧縮空気をフィルタエレメント２８の入口開口に向かって噴射させ、フィルタエレメント２８の逆洗を行う。制御装置５０はフィルタエレメント２８の逆洗を交互かつ周期的に行うように構成することができる。

トップカバー２６には空気出口管５２が設けてあり、この空気出口管５２の出口は負圧源５４に接続される。負圧源５４としては、ターボブロワー、ルーツブロワー、多段リングブロワーのようなブロワー、エジェクター型真空ポンプ、その他任意の形式の真空ポンプを使用することができる。負圧源からの負圧は制御装置５０によって制御される遮断弁５６によって制御することができる。
ブロワー５４を作動させた状態で遮断弁５６を開けると、空気と粉粒体との混合物は空気入口管３６から吸引・分離室３４へと吸引され、含塵空気はフィルタエレメント２８によって濾過され、吸引・分離室３４内で空気から分離された粉粒体は第１排出ダンパー１８に向かって落下する。

図３を参照するに、第１ダンパーモジュール１８は、ステンレス等で形成され下部フランジを備えた円筒形の本体５８と、ステンレス等で形成された略円錐形のホッパー６０と、ホッパー６０の下部出口開口を開閉するダンパー機構６２とを備え、本体５８の内側にはダンパー機構６２の下方に中間室６４が画成されている。

図示した実施例では、ダンパー機構６２は、ホッパー６０の下部出口開口を密閉可能な円形のフラップ弁６６と、このフラップ弁６６を上方に揺動させるためのローラー６８付き揺動アーム７０と、この揺動アーム７０を揺動させるための例えば９０度揺動ベーン型の空気力式アクチュエータ７２を有する。
フラップ弁６６は、例えば、左右一対の揺動アーム７４に取付けてあり、これらの揺動アーム７４の端部は溶接などによりホッパー６０に固定した取付ブラケット７６に枢軸７８を介して枢着することができる。
ホッパー６０の下縁にはエラストマー製のシールリング８０が装着してあり、ホッパー６０とフラップ弁６６との間をシールするようになっている。シールリング８０にヘタリや摩耗が生じてもシールが確実に行われるようにするため、揺動アーム７４の枢軸７８は上下方向に多少の空動きが出来るように取付ブラケット７６の長穴（図示せず）に装着されている。

ローラー６８付き揺動アーム７０はアクチュエータ７２の出力軸８２を介して取付ブラケット７６に枢着してある。空気力式アクチュエータ７２はエア信号ライン８４を介して制御装置５０により制御することができる。

図１に示したように、第１ダンパーモジュール１８の本体５８には中間室６４に連通する圧力導入管８６が設けてあり、この圧力導入管８６はサイクロンモジュール１６の本体２４に設けた負圧取出管８８に第１バイパス導管９０によって接続されている。バイパス導管９０には制御装置５０により制御される遮断弁９２が設けてあり、遮断弁９２を開けることによりサイクロンモジュール１６の吸引・分離室３４内の高真空ないし負圧を第１ダンパーモジュール１８の中間室６４に導入するようになっている。

図４を参照するに、第２ダンパー・モジュール２０も、第１モジュール１８のホッパー６０およびダンパー機構６２と夫々同様のホッパー９３およびダンパー機構９４を有する。第２のダンパー機構９４の空気力式アクチュエータ９５はエア信号ライン９６（図１）を介して制御装置５０により制御される。
第２ダンパーモジュール２０の本体９７には大気圧取出管９８が設けてあり、この大気圧取出管９８は第２バイパス導管１００によって第１ダンパーモジュール１８の圧力導入管８６に接続されている（図１）。第２バイパス導管１００には制御装置５０により制御される遮断弁１０２が設けてあり、遮断弁１０２を開けることにより第２ダンパーモジュール２０内の大気圧を第１ダンパーモジュール１８の中間室６４に導入するようになっている。

この第２ダンパー・モジュール２０は、ホッパー９３内に堆積した粉粒体に対して流動化用空気を吹き込むためのエアレーション機構１１０を有する。
図４の円５Ａおよび５Ｂ内の部分の拡大断面を示す図５（Ａ）および（Ｂ）を参照するに、このエアレーション機構１１０は、ホッパー９３の内側に配置された微多孔性で自己支持性の流動化用隔膜１１２を備えている。流動化用隔膜１１２の形状はホッパー９３の形状と相似であるが、サイズはホッパーよりやゝ小さい。従って、ホッパー９３と流動化用隔膜１１２との間には環状円錐形の空間１１４が形成される。
この空間１１４の上部は、流動化用隔膜１１２の上部フランジ１１６をホッパー９３の上部フランジ１１８とシールリング１２０との間に挟持することによってシールされる（図５（Ａ））。
空間１１４の下部は、流動化用隔膜１１２の下部円筒部１２２の外周に装着したリップ型シールリング１２４（図５（Ｂ））によってホッパー９３に対してシールされる。

図５（Ａ）に示したようにダンパーモジュール２０の本体９７のフランジによってホッパー９３の上部フランジ１１８を支持し、図５（Ｂ）に示したようにホッパー９３の内側に流動化用隔膜１１２を挿入してシールリング１２４によってシールし、流動化用隔膜１１２の上部フランジ１１６の上にシールリング１２０（図５（Ａ））を載せてバックル装置２２によって第１排出ダンパー１８の本体５８と第２排出ダンパー２０の本体９７とをクランプすれば、空間１１４は密閉される。バックル装置２２を解除すればホッパー９３および流動化用隔膜１１２を分解し、清掃洗浄することができる。

ホッパー９３には環状空間１１４に開口するニップル１２６が取付けてあり、このニップル１２６は圧縮空気ライン１２８を介してコンプレッサ４４（図１）に接続されている。圧縮空気ライン１２８には制御装置５０により制御される遮断弁１３０が設けてある。遮断弁１３０を開けると、環状空間１１４に圧縮空気が送られ、そこに充満する。従って、環状空間１１４は流動化用隔膜１１２のための空気充満室として作用する。

次に、図６のフローチャートを併せて参照しながら、この空気輸送装置１０の作動および使用の態様を説明する。
図１に示したように、空気輸送装置１０を輸送先容器１４の上に設置し、サイクロンモジュール１６の空気入口管３６を、空気輸送管１０４を介して、空気輸送すべき粉粒体を収容した供給元ホッパー１２の下部出口１０６に差し込んだ吸引ノズル１０８に接続する。

ブロワー５４とエアコンプレッサ４４を作動させ、第１排出ダンパー６２および第２排出ダンパー９４を閉じた状態で遮断弁５６を開けて吸引・分離室３４をブロワー５４によって吸引すると、供給元ホッパー１２内の粉粒体は空気と共に吸引ノズル１０８、空気輸送管１０４、空気入口管３６を介して吸引・分離室３４内に吸引され、吸引・分離室３４内でサイクロンの原理によって空気から分離された粉粒体は第１ダンパーモジュール１８に向かって落下し、そのホッパー６０に堆積する。吸引・分離室３４からブロワー５４に吸引される含塵空気はフィルタエレメント２８によって濾過される。逆洗弁４０を作動させることによりフィルタエレメント２８は周期的に逆洗される。

ホッパー１２から吸引・分離室３４への粉粒体の吸引および空気輸送は途切れなく連続的に行うことができる。高能率の空気輸送を実現するためには粉粒体の吸引は高真空下で行うのが好ましい。
吸引中は、サイクロンモジュール１６の吸引・分離室３４は高真空下にあり、第１ダンパーモジュール１８の中間室６４は後述するように大気圧下にある。従って、第１ダンパーモジュール１８のフラップ弁６６の上流側に作用する真空と下流側に作用する大気圧との差圧によってフラップ弁６６はホッパー６０のシールリング８０に圧接されており、ホッパー６０とフラップ弁６６との間はピッタリとシールされている。

所定のタイミングで第１バイパス導管９０の遮断弁９２を開けることにより、サイクロンモジュール１６の吸引・分離室３４と第１ダンパーモジュール１８の中間室６４とをバイパス導管９０により導通させると、吸引・分離室３４内の高真空が第１ダンパーモジュール１８の中間室６４に導入され、中間室６４は吸引・分離室３４内と同様の高真空になる。
その結果、第１ダンパーモジュール１８のフラップ弁６６の前後の差圧は急速に消失する。

差圧がほぼ消失した所定のタイミングで、第１ダンパー６２のアクチュエータ７２を作動させ、図３に鎖線で示したようにローラー６８付き揺動アーム７０を下方に揺動させることにより、フラップ弁６６を釈放する。そうすると、フラップ弁６６は、図３に鎖線で示したように、その自重とその上に堆積した粉粒体の重量の作用により下方に揺動し、開弁する。
このように、フラップ弁６６を前後の差圧に抗して強引に開ける必要もないし、排出ダンパー６２はフラップ弁６６の自重と粉粒体重量により開放する構造のものであるので、アクチュエータ７２を小型化することができ、ダンパーモジュール１８の小径の本体５８内にコンパクトに配置格納することができる。このように可動部であるダンパー機構６２がダンパーモジュール１８の本体５８内にコンパクトに格納されているので、安全が向上すると共に、装置の取扱いが容易になり、塵埃の堆積や汚損が低減する。

第１ダンパーモジュール１８のフラップ弁６６の開放に伴い、第１ダンパーモジュール１８のホッパー６０に堆積していた粉粒体は中間室６４に落下し、下段の第２ダンパーモジュール２０のホッパー９３およびそのフラップ弁の上に堆積する。
第１ダンパーモジュール１８のホッパー６０からの粉粒体の全量排出を許容するに必要な時間（例えば、２〜５秒）が経過したならば、遮断弁９２を閉じて第１バイパス導管９０を遮断する。
そして、アクチュエータ７２を反対方向に揺動させて第１ダンパー６２（即ち、フラップ弁６６）を閉じる。

次に、所定のタイミングで、第２バイパス導管１００の遮断弁１０２を開けることにより、第１ダンパーモジュール１８の中間室６４と第２ダンパーモジュール２０のホッパー９３よりも下側の空間とを第２バイパス導管１００により導通させる。
これにより、輸送先容器１４内の大気圧下の空気が第２バイパス導管１００を介して第１ダンパーモジュール１８の中間室６４に流入し、直前には高真空下にあった中間室６４の圧力は大気圧に近づくであろう。
しかしながら、中間室６４内の圧力が大気圧に近づくにつれて、中間室６４内の圧力と輸送先容器１４内の大気圧との圧力差はゼロに近づくので、第２バイパス導管１００を介して中間室６４に流入する空気の流量は次第に減少し、それにつれて中間室６４内の圧力が大気圧まで回復するのが遅延するであろう。これは、第２ダンパー９４を開放させるための所要時間を出来るだけ短縮することの障碍となる。

そこで、遮断弁１０２を開けるのとほぼ同時に、遮断弁１３０を開けてエアレーション機構１１０を作動させる。これにより、圧縮空気ライン１２８を介して圧縮空気が空気充満室１１４に送られ、流動化用隔膜１１２を介してホッパー９３の内側に噴出し、ホッパー９３に堆積した粉粒体を流動化させる。
ホッパー９３の内側に噴出する流動化用空気は大気圧より高い圧力（正圧）を有するので、粉粒体を流動化することに加えて、中間室６４内の圧力を高める。その結果、流動化用空気は、第２バイパス導管１００を介して中間室６４に流入する空気が次第に減少するのを補い、第２ダンパー９４のフラップ弁の前後の差圧を確実かつ迅速に消失させる。こうして、中間室６４内の圧力は早期に大気圧になる。

差圧がほぼ消失したタイミングで、第２ダンパー９４のアクチュエータ９５を作動させてその揺動アームを下方に揺動させ、第２ダンパー９４のフラップ弁を釈放する。これにより、第１ダンパーと同様に第２ダンパー９４のフラップ弁はその自重と粉体重量により迅速かつ円滑に開らき、ホッパー９３内の粉粒体は輸送先容器１４内へと落下する。流動化用空気による粉粒体の流動化は粉粒体の落下を円滑にする。

第２ダンパーモジュール２０内の粉粒体が輸送先容器１４に落下するのを許容するに必要な時間（例えば、２〜５秒）経過したならば、遮断弁１０２を閉じて第２バイパス導管１００を遮断すると共に、遮断弁１３０を閉じてエアレーションを終了させる。次いで第２ダンパーモジュール２０の排出ダンパー９４のアクチュエータを作動させてそのフラップ弁を閉じる。
以上の工程を反復することにより、ホッパー１２から輸送先容器１４へと粉粒体の空気輸送が途切れなく連続的に行われる。

本発明によれば、前述したように第２ダンパー９４のフラップ弁の前後の差圧が能動的に消失せられるので、第１ダンパー６２を閉じてから第２ダンパー９４を開けるまでの時間を短縮することができる。これは２つのダンパー６２、９４の単位時間当たりの開閉頻度を増加させることを可能にし、２つのダンパーの処理量（排出量）を増加させることができることを意味する。従って、サイクロン・モジュールで固気分離される大量の粉粒体を支障無く排出させながら、高真空・高濃度モードで大流量でサイクロン・モジュールに粉粒体を吸引し、大流量で粉粒体を空気輸送することができる。
本発明によれば、直径約４０ｃｍという極めて小型の空気輸送装置を使用しながらも、3,000リッター／時という高い輸送能力を保障することができる。これは、粉粒体の嵩密度が１の場合、３トン／時の能力に相当する。

以上には本発明の特定の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更や修正を施すことができる。例えば、エアレーション機構は第１ダンパーにも設けることができる。排出ダンパー機構としては、アクチュエータによって排出弁を直接に開閉する形式のものを使用することができる。吸引用の真空源は直接にサイクロンモジュールに搭載することができる。

本発明の空気輸送装置の一部切欠き側面図である。 図１に示した空気輸送装置のサイクロン・モジュールの分解斜視図である。 図１に示した空気輸送装置の第１排出ダンパー・モジュールを示すもので、（Ａ）は斜め下からの斜視図、（Ｂ）は一部切欠き側面図である。 図１に示した空気輸送装置の第２排出ダンパー・モジュールの一部切欠き側面図である。 図５（Ａ）および（Ｂ）は、夫々、図４の円５Ａおよび５Ｂ内の部分の拡大断面を示す。 図１に示した空気輸送装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０： 空気輸送装置
１６： サイクロン分離モジュール
１８： 第１排出ダンパー・モジュール
２０： 第２排出ダンパー・モジュール
３４： 吸引・分離室
６２： 第１排出ダンパー
６４： 中間室
９０： 第１バイパス通路
９２： 第１バイパス制御弁
９４： 第２排出ダンパー
１００： 第２バイパス通路
１０２： 第２バイパス制御弁
１１０： エアレーション機構

特許出願人 株式会社 ワイ・エム・エス
代理人 弁理士 伊藤 宏

Claims (3)

1. 空気と粉粒体との混合物をサイクロン分離室へ連続的に吸引しながら、固気分離された粉粒体を交互に開閉する第１および第２の排出ダンパーによりバッチ式に排出するように構成されたダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置において：
   前記第２排出ダンパーにはそのホッパー上の粉粒体に対して当該第２排出ダンパーの下流に存在する圧力より高い圧力をもった流動化用空気を吹き込むエアレーション手段を設け、吹き込まれた流動化用空気を利用して第２排出ダンパーの開放直前に第２排出ダンパーの前後の差圧を能動的に消失させ、もって、第２排出ダンパーの開閉１サイクル当たりの所要時間を短縮するようにしたことを特徴とするダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置。
   
2. 第１排出ダンパーの開放直前の所定のタイミングで第１排出ダンパーと第２排出ダンパーとの間の中間室に負圧を導入することにより第１排出ダンパーの前後の差圧を消失させる手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に基づくダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置。
3. 第２排出ダンパーの開放直前の所定のタイミングで前記中間室に大気圧を導入することにより第２排出ダンパーの前後の差圧を消失させる手段を備えていることを特徴とする請求項２に基づくダブルダンパー型連続吸引式空気輸送装置。
   

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