JP5522970B2 - 粉粒体切出し装置 - Google Patents

Description

本発明は粉粒体を所定量切出す粉粒体切出し装置に関し、特にテーブルフィーダ型の粉粒体切出し装置に関する。

昨今、工業炉の操業に於いて石油燃料高騰の影響で固形燃料、例えば微粉炭、微粉オイルコ−クスまたは粉細粒プラスチック等の粉粒体を代替燃料として使用する、或いは使用したい旨の要求が多く見受けられる。
この種の技術分野に於ける切出装置にはスクリュー式、ロ−タリ式、スクレ−パ式及び他に各種多様な切出装置があるが、一般的にはテーブルフィーダ型切出装置が多く採用されている。

テーブルフィーダ型切出装置は、一般的に上部にタンクを配置し、その底部に設置されてタンク内に貯留された粉粒体を定量切出しするものである。そして、テーブルフィーダ型切出装置は、予め計算された容積の枡（仕切ポケット）を有する円盤状のロ−タと、その直上にあって枡に定量充填を担う摺切板、そして複数の排出孔を有する底板及びロ−タを駆動させる駆動装置等で構成される。

このようなテーブルフィーダ型切出装置においては、タンクに常に粉粒体が充填され、タンクの底部に配置されたロ−タの各枡にも同時に粉粒体が常に充填される。粉粒体の排出は、ロ−タを回転させることにより底板に設けられた排出孔から落下放出することで行われる。その排出量は、枡が単位時間当たりに排出孔を通過する数で定まる。それ故に、枡に充填される粉粒体は全て排出孔から排出されることが前提になっている。

このようなテーブルフィーダ型切出装置には排出孔の数によって単孔型や多孔型のものがあるが、いずれの場合でも定量切出しを目的としたものであり、その排出量は回転数を調整すればそれに比例して変動するが、各孔間の排出量に差は発生しない。

しかし、例えば粉粒体を燃料として使用する場合、熱バランスの観点からあるバ−ナには多く、他のバ−ナには粉粒体を少なく供給することが求められ、このような要求を満たすには、排出孔間の排出量に差を設けることが求められる。
このような要求に応えることを目的とするものとして、例えば特許文献１には以下のような技術が提案されている。

粉粒体を複数の吐出孔から吐出するフィーダであって、複数の吐出孔が空けられる底板と、粉粒体が収容される枡部を有し、前記枡部が前記底板の吐出孔上を通過するように回転するロータと、前記ロータの上方に前記複数の吐出孔に対応して複数配置され、前記枡部内に収容される粉粒体を均す摺切板と、前記複数の摺切板の少なくとも一つを昇降させて、前記ロータと前記摺切板との間の間隔を調整する摺切板昇降機構と、を備えることを特徴とする吐出量可変式フィーダ（特許文献１、請求項１参照）。

特開2004-224483号公報

特許文献１に開示されたものは、摺切板を昇降させてロータと摺切板との間の間隔を調整することにより、枡部に収容される粉粒体の量を調整し、各枡部から排出される粉粒体量に差異を設けるというものである。
しかしながら、上記のような構造では、各枡部からの排出量の調整が２０％前後であり、大きな調整には不向きである（特許文献１の段落［００２６］参照）。
また，例えば微粉炭のような粒度80μ級のものは流動性が良く微小隙間からさえも漏洩するので摺切板を昇降させる構造のものでは漏洩が多くなるため、摺切板を昇降させる構造のものでは漏洩が多くなり、正確な量の排出ができ難いという問題がある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、各排出孔からの排出量の調整幅が大きく、かつ流動性の高い粉粒体に対しても正確な定量排出が可能な粉粒体切出し装置を提供することを目的としている。

従来、テーブルフィーダ型の粉粒体切出し装置は、枡部に入った粉粒体を全量排出するというのが基本である。特許文献１のものでも、全量排出を前提として、枡部の容量を変化させようとしたものである。
これに対して、発明者は、枡部に入った粉粒体は全量排出されるべきであるというテーブルフィーダ型の切出し装置における固定観念を打ち破り、排出口の開口面積を調節し、かつ枡部に入った粉粒体を全量排出しなくても、定量切出しができるのではないかという発想のもとに本発明を完成したものであり、具体的には以下のような構成を備えてなるものである。

（１）本発明に係る粉粒体切出し装置は、複数の排出孔が設けられた底板と、該底板上を回転すると共に粉粒体が収容される枡部を有するロータと、該枡部の上方に設けられて前記枡部に収容される粉粒体を均す摺切板と、前記複数の排出孔のうちの１つ以上の排出孔に対してそれぞれ設けられて、該１つ以上の排出孔のそれぞれの開口面積を他の排出孔とは独立に調節する開度調節装置とを備えたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、開度調節装置は、スライド可能に設けられた弁板を備えてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記開度調節装置は、前記排出孔の開口面積を100％〜50％の範囲で調節可能であることを特徴とするものである。
（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記開度調節装置は、前記複数の排出孔の全てに対してそれぞれ別個に設けられていることを特徴とするものである。
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記開口面積が100％の排出孔からは前記枡部に収容された前記粉粒体が全量排出される速度に前記ロータの回転速度が設定されているときには、前記排出孔の開口面積を全開よりも小さくした排出孔では、前記枡部が通過するときに前記枡部に収容された前記粉粒体が開口率に比例した量だけ排出されるように前記開度調節装置が構成されていることを特徴とするものである。
（６）また、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の排出孔のそれぞれが個別に気送管に接続されるよう構成されていることを特徴とするものである。

本発明においては、複数の排出孔が設けられた底板と、該底板上を回転すると共に粉粒体が収容される枡部を有するロータと、該枡部の上方に設けられて前記枡部に収容される粉粒体を均す摺切板と、前記排出孔の少なくとも一つに対して設けられて該排出口の開口面積を調節する開度調節装置とを備えたことにより、開度調節装置によって排出口の開口面積を調節することができ、これによって複数の排出孔からそれぞれ排出される排出量は排出孔ごとに調整幅を大きく取ることができ、また、特に流動性の高い粉粒体に対しても正確な定量排出が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る粉粒体切出し装置の説明図であり、一部を断面で示している。なお、断面の部分は９０度見る方向を変えている。 図１の矢視Ａ−Ａ図である。 図１の破線で囲んだＡ部を拡大して示す拡大図である。 図３の矢視Ｂ−Ｂ図である。 本発明の一実施の形態に係る粉粒体切出し装置における開度調節装置の説明図であり、一部を断面で示している。 本発明の一実施の形態に係る粉粒体切出し装置を石灰焼成炉に適用した場合の説明図である。 従来型の粉粒体切出し装置を石灰焼成炉に適用した場合における各バーナへの熱量配分の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る粉粒体切出し装置を石灰焼成炉に適用した場合における各バーナへの熱量配分の説明図である。 本発明の効果を実証するための実験結果を示すグラフである。

図１〜図５に基づいて本実施の形態に係る粉粒体切出し装置を説明する。本実施の形態に係る粉粒体切出し装置１は、粉粒体を貯留するタンク３の下方に設けられ、２個の排出孔５が設けられた底板７と、底板７上を回転すると共に粉粒体が収容される枡部９を有するロータ１１と、ロータ１１の上方に設けられて枡部９に収容される粉粒体を均す摺切板１３と、排出孔５に設けられて排出口の開口面積を調節する開度調節装置１５とを備えている。
以下、各構成およびそれに付随する構成を詳細に説明する。

＜タンク＞
タンク３は円筒状をしており、下端部がフランジ３ａによって粉粒体切出し装置１に連結されている。タンク３の形状は特に限定されるものではない。

＜底板＞
底板７は円板状をしており、180度の位置にそれぞれ排出孔５が設けられている。そして、排出孔５の下方には、円筒状のシュート１７が設けられ、シュート１７には粉粒体を気送搬送する気送管３１が接続され、気送管３１は粉粒体が供給される例えば石灰焼成炉２９の燃焼バーナ２７に接続される。
なお、この例では、排出孔５の数は２個であるが、本発明はこれに限られず、供給を受ける側において必要とされる数の排出孔５を設ければよい。

＜ロータ＞
ロータ１１は、底板７上を回転すると共に粉粒体が収容される複数の枡部９を有している。ロータ１１は、中心に設けられた回転軸を駆動装置であるモータ１９によって回転させることで回転する。
ロータ１１に設けられる枡部９の寸法、特にその深さ（又は高さ）は、粉粒体の種類、要求される排出量、排出孔数およびロータ１１の回転数によって所定の値に設定される。また、ロータ１１の回転数はモータ１９の回転数を設定することで適宜設定することができる。

＜摺切板＞
摺切板１３は、ロータ１１の上方であって、排出孔５を平面視で覆うように設けられている。ロータ１１の枡部９に収容された粉粒体が排出孔５を通過する前に均して所定量だけ枡部９に収容されるようにするためのものである。

＜開度調節装置＞
開度調節装置１５は、各排出孔５に対して設けられ、各排出口の開口面積を調節する。開度調節装置１５は、図５に示すように、排出孔５側に排出孔５と同じ曲率の円弧からなる辺部２１ａを有する弁板２１と、先端に弁板２１が設置されてロータ径方向（図５の矢印参照）に移動する伝動スクリュー軸２３と、伝動スクリュー軸２３を移動させる調節つまみ２４と、伝動スクリュー軸２３の位置を示すインジケータ２５とを備えている。弁板２１は底板７における排出孔付近に形成した凹部には嵌めこまれており、弁板２１の上面と底板７の上面は面一になっている。

開度調節装置１５は、調節つまみ２４を回転することによって伝動スクリュー軸２３がロータ径方向に移動し、これによって、弁板２１が排出孔５側に延出したり退出したりして排出孔５の開口面積を変化させる。図５では、弁板２１の移動範囲をＳで示しており、弁板２１をＳの範囲で移動させることにより、開口面積は100％〜50％の範囲で調節できるようになっている。
なお、この例では、２個の排出孔５の両方に開度調節装置１５を設けているが、いずれか一方に設けるようにしてもよい。また、排出孔５が３個以上の場合において、全ての排出孔５に開度調節装置１５を設けてもよいし、選択されるいずれかの排出孔５に設けるようにしてもよい。

以上のように構成された粉粒体切出し装置１においては、排出孔５のそれぞれから排出させたい粉粒体の量に応じて排出孔５の開口を調節つまみ２４によって調節する。例えば、一方の排出孔５から100を排出し、他方の排出孔５から60の量を排出させたい場合には、一方の開口率を100％とし、他方の開口率を60％とする。そして、ロータ１１の回転速度（回転数）を、開口率100％の排出孔５を枡部９が通過するときに枡部９に収容されていた粉粒体が全量排出される速度に設定する。このとき、開口率60％の排出孔５からは枡部９に収容された粉粒体の60％の量が排出される。

次に、本実施の形態に係る粉粒体切出し装置１を、６本の燃焼バーナ２７を有する石灰焼成炉２９に対して燃料としての粉粒体を供給する供給装置として用いた場合について図６〜図８に基づいて説明する。
粉粒体切出し装置１には、６個の排出孔５が設けられ、各排出孔５には切り出された粉粒体を気流搬送する気送管３１が接続され、気送管３１の末端は石灰焼成炉の燃焼バーナ２７に接続されている。なお、図６においては、燃焼バーナ２７は３本のみ図示し、他の３本は図示を省略している。

図７は各排出孔５からの排出量を調整できない従来のテーブルフィーダ型の粉粒体切出し装置を用いた場合における投入熱量の説明図である。図７の例では、例えば全投入熱量を600とした場合、各バーナには均等に100が供給されることになる。しかしながら、石灰焼成炉２９においては、炉中央部は熱が逃げにくいことなどから、炉全体に対する供給熱量は一定（600）に保ちながら、炉中央部には供給熱量を少なくしたいという要請がある。

このような要請に対して、本実施の形態のテーブルフィーダ型の粉粒体切出し装置１によれば、図８に示すように、各排出孔５からの粉粒体の排出量を調整することにより、全投入熱量を600としつつ各排出孔５から排出される粉粒体量に差を設けることができ、各バーナによる投入熱量に差を設けることができる。この例では、６本のバーナからの投入熱量を120、115、115、105、80、65に設定している。この場合、最も投入熱量の多い120に対応する排出孔５を全開とし、この排出孔５を通過する枡部９に収納されている粉粒体が全量排出されるような回転速度にロータ１１の回転速度を設定する。そうすることにより、開度調節装置１５によって排出孔５の開度を全開よりも小さくした排出孔５では、枡部９が通過するときに枡部９に収容された粉粒体は全量が排出されずに開口率に比例した量だけ排出されることになる。

このように、本実施の形態によれば、テーブルフィーダ型の粉粒体切出し装置でありながら、各枡部９からの排出量調整範囲を広くとることができ、また特に流動性の高い粉粒体に対しても正確な定量排出ができる。

なお、上記の実施の形態においては、開度調節装置１５における調節つまみ２４は手動式のものを示したが、調節つまみ２４をモータ駆動とし、インジケータ２５にその位置を電気信号に変換して示すポジショナーを取り付けることによって、遠隔操作も可能になる。

発明者は、排出孔５の開度調節量と排出比の関係を実証するための実験を行った。実験では、排出孔φ70mm、ロータ１１の枡深さ20mm、回転数2.5RPMとし、開度調節装置１５における調節つまみ２４の調節量（締込量）0mm（全開）のときの排出量が100％になるように設定し、5mmごとに調節量を増やして20mmまで調節した。そして、各調節量に対応する粉粒体の排出量（kg/min）、排出比率（％）、計算による排出孔５の開度（％）を３回計測し、その平均値を求めた。結果を表１及び図９に示す。図９は、横軸を調節量（mm）、縦軸（左）を排出比率（％）、縦軸（右）を計算開度（％）として、調節量に対する排出比率及び計算開度の関係をグラフで示してものである。

表１及び図９のグラフに示されるように、排出比率と計算開度がほぼ一致している。よって、排出孔の開度を調節することによって、開度に比例した粉粒体の排出が可能であり、開度調節装置１５の開度調節によって排出孔５から排出される粉粒体の量を所望の値に設定できることが実証された。

１ 粉粒体切出し装置 ３ タンク ３ａ フランジ
５ 排出孔 ７ 底板 ９ 枡部
１１ ロータ １３ 摺切板 １５ 開度調節装置
１７ シュート １９ モータ ２１ 弁板
２１ａ 辺部 ２３ 伝動スクリュー軸 ２４ 調節つまみ
２５ インジケータ ２７ 燃焼バーナ ２９ 石灰焼成炉
３１ 気送管

Claims (6)

1. 複数の排出孔が設けられた底板と、該底板上を回転すると共に粉粒体が収容される枡部を有するロータと、該枡部の上方に設けられて前記枡部に収容される粉粒体を均す摺切板と、前記複数の排出孔のうちの１つ以上の排出孔に対してそれぞれ設けられて、該１つ以上の排出孔のそれぞれの開口面積を他の排出孔とは独立に調節する開度調節装置とを備えたことを特徴とする粉粒体切出し装置。
2. 開度調節装置は、スライド可能に設けられた弁板を備えてなることを特徴とする請求項１記載の粉粒体切出し装置。
3. 開度調節装置は、前記排出孔の開口面積を100％〜50％の範囲で調節可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉粒体切出し装置。
4. 前記開度調節装置は、前記複数の排出孔の全てに対してそれぞれ別個に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉粒体切出し装置。
5. 前記開口面積が100％の排出孔からは前記枡部に収容された前記粉粒体が全量排出される速度に前記ロータの回転速度が設定されているときには、前記排出孔の開口面積を全開よりも小さくした排出孔では、前記枡部が通過するときに前記枡部に収容された前記粉粒体が開口率に比例した量だけ排出されるように前記開度調節装置が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉粒体切出し装置。
6. 前記複数の排出孔のそれぞれが個別に気送管に接続されるよう構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉粒体切出し装置。
   

Images