JP5946682B2 - ロータリー式粒体切出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローターを回転させることによって粒体を定量的に切出しするロータリー式粒体切出装置に関する。

例えば鋼球や鉄鉱石などの粒体を定量的に切出して気流輸送する装置としては、図９に示すような構成が知られている。すなわち、粒体を貯留する粒体タンク１０と、粒体搬送管１１に連結されたインジェクター１２とがロータリーフィーダー１を介して連結されており、ロータリーフィーダー１によって定量的に粒体１３を切出してインジェクター１２に供給する。インジェクター１２には空気管１４を通じて高圧の空気が供給されており、この高圧の空気によって粒体１３がインジェクター１２内で高速に加速され、粒体搬送管１１を通って搬送される。

ロータリーフィーダー１は、図１０に示すように、ケーシング１００内にローター１０１が回転軸１０２によって回転可能なように配置されており、モーター等の駆動装置１０３によって回転される構成である。ケーシング１００は、上部側の供給口１０４に粒体タンク（不図示）が連結されており、下部側の排出口１０５にインジェクター（不図示）が連結されている。ローター１０１を構成する羽根１０６は、回転軸１０２から放射状に形成されており、羽根１０６を連続的に一方向に回転させることによって、これら羽根１０６同士の間に形成される略Ｖ字状の収容ポケット１０７内に粒体１０８を収容し、周方向に移動して排出口１０５から排出する。

図１０に示すロータリーフィーダー１は、搬送用の空気が粒体タンク側に流入するのを防止するため、羽根１０６の先端とケーシング１００の内壁面とのクリアランスを極小に設定し、ガスシールをしている。しかしながら、このようなロータリーフィーダー１は、例えば鋼球や鉄鉱石などの強度が高い粒体を切出しする場合、特に供給シュート１０９の前面板１０９ａ付近の領域において回転する羽根１０６と供給シュート１０９の前面板１０９ａとの間に粒体１０８が噛み込む現象が発生し、場合によっては駆動装置１０３のトルクオーバーとなってローター１０１をそれ以上回転できなくなる。一方で、このような噛み込み現象を抑制するために羽根１０６の先端とケーシング１００の内壁面とのクリアランスを少なくとも粒体の粒径以上に拡大する必要があるが、ローター回転切出時にはこのクリアランスからの流出が収容ポケット１０７からの定量流出に対し大きくなり、定量切出性を失う。さらに、ローター停止時にも拡大したクリアランスを通って粒体が自然流出する場合がある。

ガスシール機能を低下させずに噛み込み現象を抑制するため、図１１に示すように、粒体１０８の切出しのみを担う上部ローター２０１とシール機能を担う下部ローター２０２の２段構成とし、下部ローター２０２の収容ポケット２０２ｂの粒体充填率が１００％にならないように上下ローター２０１，２０２の回転速度比を設定したロータリー式粒体切出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のロータリー式粒体切出装置は、上部ローター２０１ではガスシールする必要がないため、ケーシング２００の内壁面とのクリアランスを拡げて供給シュート２０３の前面板２０３ａ付近で粒体１０８が噛み込むのを抑制している。

特開２００９−２１４９５９号公報

特許文献１に開示されたロータリー式粒体切出装置は、上部ローター２０１の外周縁と供給シュート２０３の前面板２０３ａとの間に一定のクリアランスを設けている。このクリアランスは、噛み込み現象を抑制するために粒体の平均粒子径の１．０〜１．５倍程度に設定されている。これよりも小さいクリアランスでは当然噛み込みは避けられず、反対にこれよりも大きいクリアランスでは重力による粒体の自然流出の影響が強くなり、定量性が阻害される。さらに、ローター停止時においても、粒体１０８の自然流出が止められない状態となってしまう。

また、ローター停止時における粒体１０８の自然流出を防止するため、供給シュート２０３の前面板２０３ａからローター回転方向に延びるローターカバー２０３ｂを設けている。ローターカバー２０３ｂは、ローター停止時における羽根２０１ａの停止位置によっては粒体１０８が自然流出する連通状態になることを防止する。供給シュート２０３の後面板２０３ｃから上部ローター２０１の外周縁に沿って後方に延びるローターカバー２０３ｄも、同様の理由で設けている。粒体１０８の切出時において、上部ローター２０１の収容ポケット２０１ｂの外周縁付近に納まった粒体は、上部ローター２０１が回転することによる移動過程で、摩擦作用によって供給シュート２０３内にある静止粒体に対して回転方向に向かう力を伝達する。しかし、前面板２０３ａ付近にある粒体１０８は同板２０３ａによって横方向及び周方向の移動が拘束されているため、シュート内で充填状態にあって静止している粒体と収容ポケット２０１ｂの外周縁付近に納まって移動している粒体１０８との間に強い接触荷重を発生させ、静止粒体全体が集団として回転動作に抵抗するブロッキングと称される噛み込みと同様な現象を発生させる。また、強制的にローターカバー２０３ｂの間に押し込まれた粒体１０８は、同カバー２０３ｂとの間に強い摩擦力を発生させ、噛み込み現象と同様に駆動装置１０３がトルクオーバーとなる場合がある。

上部ローター２０１から切出された粒体１０８は、ケーシング２００の内部空間を自然落下し、下方で回転している下部ローター２０２の羽根２０２ａによって形成された収容ポケット２０２ｂに収容される。このときの収容過程で、羽根２０２ａの先端とケーシングとが接触摺動を開始する部分２００ａの壁との間に挟まれて、噛み込み現象を発生させる場合がある。つまり、下部ローター２０２の収容ポケット２０２ｂの粒体充填率が１００％にならないようにして、噛み込み現象の防止を図ったにも関わらず、現実には噛み込み現象を防止できていない。すなわち、図１１に模式的に示すように、収容ポケット２０２ｂ内で粒体が偏積し、遠心力の作用でその堆積形状を維持した状態で回転するために、ローターの外周縁よりも外にはみ出した粒体１０８が噛み込み現象を発生させる。

さらに、特許文献１に開示されたロータリー式粒体切出装置の場合、ケーシング２００の排出口１０５から排出される粒体１０８が、下部ローター２０２の羽根２０２ａのピッチに応じて間欠的な排出となる。この場合、インジェクター２への粒体１０８の供給量が間欠的になることで、搬送用空気の流量及び圧力が脈動する現象が発生し、搬送能力は粒体１０８の供給ピーク時の量で決定されることとなり、連続して平均的な搬送ができないという問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ローターの回転切出時において粒体の噛み込み現象が発生するのを防止することのできるロータリー式粒体切出装置を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、ローターの回転切出時及び停止時において粒体が自然流出するのを防止することのできるロータリー式粒体切出装置を提供することにある。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）粒体が充填される供給シュートと、前記供給シュートをその上部に有すると共に底部に排出口が形成されたケーシングと、前記供給シュートの粒体排出口側に配置され、回転することで粒体を切出しする複数の収容ポケットが周方向に設けられた切出ローターと、前記切出ローターの下方側に配置され、前記排出口とのガスシールを維持しながら回転することで粒体を前記排出口から排出する複数の収容ポケットが周方向に設けられ、前記ケーシングの一部が前記収容ポケットを形成する羽根部材の先端と接触摺動することでローター上下間のガスシールを行うシールローターと、前記切出ローターとシールローターを同期に回転させる駆動装置と、を含み、前記切出ローターとシールローターの回転数を変化させることにより粒体の切出量を任意に調整できるロータリー式粒体切出装置であって、
前記シールローターの周方向に配置される複数の収容ポケットは、一対のディスクの間を前記羽根部材で仕切ることによって形成されており、前記シールローターの周方向で隣り合う２つの前記収容ポケットのそれぞれを形成する前記羽根部材の両側面は、前記ディスクの外周側に向かうにつれてローター回転方向側に屈曲又は湾曲しており、前記羽根部材は、ローター回転方向側に位置する一方の前記側面において、前記屈曲又は前記湾曲による凹みをもった形状となっていることを特徴とするロータリー式粒体切出装置。
（２）前記切出ローターが切出した粒体が前記シールローターの羽根部材の先端が前記ケーシングと接触摺動を始める部分に直接落下しないように前記切出ローターと前記シールローターとの間を仕切り、且つ、前記切出ローターから落下してくる粒体を前記シールローターの後方より充填させるべくその表面に沿って案内するガイド板と、をさらに備えたことを特徴とする前記（１）に記載のロータリー式粒体切出装置。
（３）前記ケーシングの排出口に収容ポケット内の粒体が排出されるにあたって、前記シールローターの回転動作に伴い排出開口面積が拡大していき、次の収容ポケットが排出口にさしかかる位置で当該収容ポケット内の粒体の排出を完了させる開口制御板を設けたことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のロータリー式粒体切出装置。
（４）前記切出ローターと前記シールローターは、スプロケットを介して前記駆動装置により同期に回転させられ、前記シールローターの容積率を１００％以下の非充満状態となる様に前記切出ローターと前記シールローターの回転速度比が設定されていることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のロータリー式粒体切出装置。
（５）前記切出ローターの回転方向側に位置する前記供給シュートの前面板の部分に配置され、前記切出ローターの停止時においては前記供給シュート内に充填された粒体から受ける荷重よりも大きい与圧力で弁を閉止し、前記切出ローターの回転切出時においては前記切出ローターの外周縁よりも外にはみ出した状態で移動する粒体に押されたときに弁を開く噛み込み防止弁をさらに備えたことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のロータリー式粒体切出装置。
（６）前記噛み込み防止弁は、前記切出ローターの回転切出時には前記切出ローターの外周縁よりも外にはみ出した状態で移動する粒体の回転移動・排出動作に抵抗しない様に自由に弁を開き、且つ、前記切出ローターの停止時には自重作用によって弁を閉止する、上部側が前記切出ローターの幅方向に延びる回転軸に軸支された分胴弁であることを特徴とする前記（５）に記載のロータリー式粒体切出装置。
（７）前記供給シュートの前面板の部分に配置され、その下部側で前記噛み込み防止弁を支持する可動式シュート板と、前記可動式シュート板を前記供給シュートの前面板の部分に位置決めした状態で支持するバネ機構と、前記可動式シュート板の上部側に配置され、前記可動式シュート板を回転自在に軸支する回転軸と、をさらに備え、前記切出ローターの回転切出時にローター外周部に位置する粒体の移動に対し、前記供給シュート内の静止粒体全体が集団としてその移動に抵抗するブロッキング現象が発生したときに前記バネ機構の伸縮作用によって前記可動式シュート板を前記供給シュートの前面板の部分から後退させることを特徴とする前記（５）又は（６）に記載のロータリー式粒体切出装置。
（８）前記噛み込み防止弁と対向する位置にある前記供給シュートの後面板から前記切出ローターの外周縁に沿って前記切出ローターと接触しないように延びるカバー部材をさらに備えており、前記カバー部材は、前記切出ローターの外周縁に沿って延びる端部が前記切出ローターの幅方向に延びる回転軸によって軸支されており、前記供給シュート側に位置する端部が前記回転軸を支軸にして上方に開く自由端となっていることを特徴とする前記（５）〜（７）のいずれかに記載のロータリー式粒体切出装置。

本発明のロータリー式粒体切出装置によれば、切出ローターの下方側に配置され、ガスシール機能を担うシールローターの周方向に配置される複数の収容ポケットを、一対のディスクの間を羽根部材で仕切ることによって形成し、前記羽根部材の形状を、前記ディスクの外周側に向かうにつれてローター回転方向側に屈曲又は湾曲したことによって凹みをもった形状とさせたことにより、ローター回転時には収容ポケット内に堆積した粒体が遠心力で概ねその状態を維持した状態で周方向に移動していくが、羽根部材の先端が真上（０度の位置）来る前に屈曲又は湾曲した羽根部材の表面上に載っていた粒体が落下して収容ポケットの底の方に移動する。従って、ガスシールを確保するためにケーシングとのクリアランスが極小に設定された領域に到達するときには羽根部材の先端付近には粒体は存在しない状態となっているので、粒体の噛み込み現象が発生するのを防止することができる。さらに凹み部分で構成される容積以下の充填率とすることにより、高回転数下において遠心力により、重力作用による中心方向への粒体移動がなくても羽根部材の先端付近には粒体の存在はない。

本発明の好ましい実施形態に従うロータリー式粒体切出装置の横方向からの縦断面図である。 上記ロータリー式粒体切出装置の正面方向からの縦断面図である。 上記ロータリー式粒体切出装置の切出ローターの部分を横方向から見た拡大図である。 上記ロータリー式粒体切出装置の切出ローターの部分を正面方向から見た拡大図である。 上記ロータリー式粒体切出装置の切出ローターの部分を後面方向から見た拡大図である。 上記ロータリー式粒体切出装置のローターカバーに作用する力を説明する模式図である。 上記ロータリー式粒体切出装置の排出口の部分を示す図である。 上記ロータリー式粒体切出装置のシールローターの部分での噛み込みを説明する模式図である。 粒体搬送装置の構成を示す概略図である。 従来のロータリー式粒体切出装置の構成を示す図である。 従来のロータリー式粒体切出装置の他の構成を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態に従うロータリー式粒体切出装置について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。

本実施形態のロータリー式粒体切出装置２は、図１及び図２に示すように、ケーシング３、ケーシング３内に配置される上部ローター４と下部ローター５、上部ローター４と下部ローター５を同期に回転させる駆動装置６を備えている。上部ローター４は、粒体タンク７に充填された粒体を定量的に切出しする役割を担っているため、本明細書では「切出ローター」と称する。一方、下部ローター５は、下流の接続装置（本例ではインジェクター）との間でガスシールをした状態で粒体をケーシング３から排出する役割を担っているため、本明細書では「シールローター」と称する。

本装置で切出しする粒体は、例えば鋼球や鉄鉱石などの高い強度を有する粒体であり、以下の説明は例えば平均粒径が６〜１０ｍｍのショットブラスト用の鋼球を一例に挙げて説明する。但し、本装置で切出しする粒体の種類、平均粒径、強度は特に限定されない。

ケーシング３には、粒体タンク７と連通する供給口３１が上部側に形成されており、例えばフランジの部分をボルト等の固定手段で固定することによって粒体タンク７と固定されている。供給口３１の部分には、概ね筒状を呈するシュート（供給シュート）３２が形成されており、粒体が充填される供給シュート３２の下部側の開口部を塞ぐようにして切出ローター４が配置されている。切出ローター４は、供給シュート３２に充填された粒体を切出しする際に特にガスシールをする必要がないのでケーシング３の内壁面との隙間を広く設定している。

また、ケーシング３には、下流側の装置（本例ではインジェクター）と連通する排出口３３が底部側に形成されており、例えばフランジの部分をボルト等の固定手段で固定することによってインジェクター（不図示）と固定されている。シールローター５は、排出口３３を塞ぐようにして配置されており、更にケーシング３の内壁面とシールローター５（特に後述する羽根部材５２の先端）とが摺動する程にクリアランスを極小（例えば、０．１〜０．２ｍｍ）にすることによってインジェクターとの間のガスシールをしている。

更に、ケーシング３の内部には、切出ローター４とシールローター５との間を仕切る傾斜板３４が配置されている。この傾斜板３４は、切出ローター４から落下してくる粒体がシールローター５に直接的に落下しないように受け止め、その表面に沿って粒体がケーシング３の内壁面３ａに向かうように案内するガイドの役割を担う。従って、本明細書では、この傾斜板３４を「ガイド板」と称する。更に、本装置においては、ケーシング３の内壁面３ａがシールローター５に向かう傾斜面に形成されており、ガイド板３４の先端から落下する粒体を受け止め、その表面に沿ってシールローター５の後方側に粒体が向かうように案内する。なお、本装置のようにケーシング３の内壁面３ａを利用して粒体をシールローター５に案内する構成に限られず、この内壁面３ａに代わるガイド板を別に設けるようにしてもよい。

ガイド板３４は、シールローター５の羽根部材５２がケーシング３との摺動を開始する部分３ｂで落下中の粒体の噛み込みが発生するのを防止するため、同部分３ｂを避け、図に示すようにシールローター５の後方より粒体を進入させるもので、回転するシールローター５の羽根部材５２との衝突による散乱により同部分３ｂへの飛散も考えられるためガイド板３４は板上で滞留させることなく粒体の減速効果を得るため、４０〜６０度の角度とし、できる限りシールローター５に直入せず、ケーシング３側に一旦衝突させてからシールローター５に流入させる位置まで延長することが望ましい。このような構成のガイド板３４を設けたことによって、連続して円滑にシールローターの後方に粒体を誘導することが可能となる。

粒体がショットブラスト用の鋼球の場合、鋼球が比較的高温（例えば、１００℃以上）であることから、ゴムやプラスチック等の樹脂系材料よりも金属材料でガイド板３４を形成することが好ましい。勿論、ガイド板３４の材料は、金属材料に限定されることはなく、落下してくる粒体との衝突時の衝撃を吸収するために弾力性のある材料、例えば樹脂系材料を選択してもよい。

切出ローター４とシールローター５は、それぞれローター回転軸４ａ，５ａによって回転可能となっている。ローター回転軸４ａ，５ａは、例えばベアリング等の軸受装置４ｂ，５ｂによって回転自在に支持され、例えばグランドパッキン等のシール機構４ｃ，５ｃによって軸封されている。更に、ローター回転軸４ａ，５ａの一端にはスプロケット４ｄ，５ｄが設けられており、伝動チェーン６１を介して例えばモーター等の駆動装置６と連結されている。このようにスプロケット４ｄ，５ｄを通じて一つの駆動装置６で切出ローター４とシールローター５を同期に回転させるので、切出量を調節するために回転数を変化させても切出ローター４とシールローター５の容積比率を一定に保つことができる。

切出ローター４は、一対の円形のディスク４１の間に回転軸４ａの中心から放射状（例えば４５度間隔）に延びる羽根部材４２を設けてディスク４１同士の間の空間を周方向に均等に区画し、これにより粒体が充填される複数の収容ポケット４３を周方向廻りに形成している。シールローター５も、一対の円形のディスク５１の間に羽根部材５２を設けて、例えば切出ローター４と同数の収容ポケット５３を周方向廻りに形成している。さらに、シールローター５の収容ポケット５３の容積が切出ローター４の収容ポケット４３の容積よりも大きくなるように、切出ローター４とシールローター５の容積比率を設定されている。容積比率は、例えば１：３とすることができる。このように容積比率を設定し、且つ、前述のように回転数を変えても容積比率が一定となる構成としたことによって、シールローター５の粒体充填率が１００％を超えるのを防止している。

また、シールローター５の羽根部材５２は、切出ローター４の羽根部材４２のようにディスク半径方向に延びる形状とせず、ローター回転方向側とは反対の方向に向かって一旦延び、途中でディスク半径方向を超えてローター回転方向側に屈曲させた「くの字形状」となっている。さらに、必ずしも屈曲させた形状でなくともよく、湾曲形状として凹みをもたせてもよい。この凹み部分の容積以下の充填率で回転することにより、羽根外周から頭を出す粒体は完全になくなり、噛み込み防止が完全に図れる。

続いて、噛み込み防止弁について、図３及び図４を参照しながら説明する。
供給シュート３２は、その前面板（すなわち、回転方向側に位置する側板）３２ａの部分に開口部が形成されており、この開口した部分を塞ぐように噛み込み防止弁８が配置されている。なお、前面板３２ａを除いた供給シュート３２の後面板３２ｂ及び側面板３２ｃは、その先端が粒体の平均粒径よりも十分小さいクリアランスとなるように切出ローター４に近接配置されており、隙間から粒体が自然流出するのを防止している。

噛み込み防止弁８は、側断面が分胴形状をした分胴弁８１を備えている。分胴弁８１は、前面板３２ａの幅方向に延びる回転軸８２によって回転自在に軸支されている。すなわち分胴弁８１は、回転軸８２に回転自在に懸架されている。このとき、分胴弁８１の回転軸８２から底面までの長さを、回転軸８２から最も近いローター外周縁までの垂直方向の距離よりも長く設定することによって、ローター停止時において分胴弁８１が自重でローター外周縁に寄りかかった状態になっている。この状態を、「弁を閉止した状態」と称する。分胴弁８１は、ローター停止時において、供給シュート３２内に充填されている粒体から受ける荷重よりも大きな力（自重作用）で弁を閉止した状態を維持できるように、その材料や厚み等の形状を選択している。

一方で、分胴弁８１は、回転切出時において、切出ローター４の外周縁よりも外にはみ出した状態で粒体が移動してきた場合、その粒体に押されて回転軸廻りに回動する。この粒体に押されてローターの外周縁から離れた状態を、「弁を開いた状態」と称する。図中の符号８１’は、弁が開いた状態を示している。切出ローター４の外周縁よりも外にはみ出した状態で粒体が移動するケースとしては、一部分がローター外周縁よりも外にとび出した状態で粒体が収容ポケット４３に収容されて移動する場合と、収容ポケット４３に収容されていない粒体が収容ポケット４３内に収容されている粒体との摩擦作用によって横方向に移動する場合の両方がある。分胴弁８１が最大に開いたときに粒体が通過する分胴弁８１と切出ローター４とのギャップは、粒体の平均粒径の１．５倍以上とするのが好ましい。

従って、分胴弁８１は、ローター停止時において、弁を閉止した状態を維持できるように、供給シュート３２に充填されている粒体から受ける荷重よりも大きな力の自重作用を発揮し、且つ、回転切出時において、切出ローター４の外周縁から外にはみ出した状態で移動してきた粒体に押されたときに弁が開くように、例えば駆動装置のトルクにより分胴弁８１が押される力よりも小さい力の自重作用を発揮する。分胴弁８１は、このような自重作用を発揮するように、その材料や厚み等の形状を選択する。勿論、自重のみに頼ることなく、分胴弁８１を切出ローター４側に向かって付勢するバネ等の付勢装置を追加してもよく、或いは回転軸８２にリング状のゴム等を挟み込んで回転トルクを高めるようにしてもよい。

分胴弁８１を回転自在に軸支するための回線軸８２は、連結部材である可動式シュート板８３の下端側に配置されている。可動式シュート板８３は、供給シュート３２の前面板３２ａの位置に配置され、供給シュート３２の前面板３２ａの開口部を塞ぐ板状の部材で形成されている。この可動式シュート板８３は、前面板３２ａの幅方向に延びる回転軸８４によってその上端部分が回転可能に軸支されている。すなわち、可動式シュート板８３は、回転軸８４に回転自在に懸架されている。さらに、可動式シュート板８３の側面には逆Ｕ字状の板ばね８５の一端が接続されており、板ばね８５の他端はケーシング３に固定されている。

可動式シュート板８３は、板ばね８５が伸縮・変形していない正常状態のときに、供給シュート３２の前面板３２ａの部分に配置されるよう位置決めされている。この位置を正規の位置と称する。そして、分胴弁８１の開閉だけでは抑えきれない粒体の力を受けたときに、板ばね８５が縮んで可動式シュート板８３が回転軸８４廻りに回動する構成である。図中の符号８３’は、板ばね８５が縮んで可動式シュート板８３が回動した状態を示している。分胴弁８１の開閉だけでは抑えきれない粒体の力とは、例えば切出量を多くしようと切出ローター４の回転速度を速くしたときに、粒体間の摩擦によってローター駆動力が供給シュート３２内の粒体群に伝達され、供給シュート３２内の静止充填粒体は切出ローター４の回転に伴って表面上切出ローター４と共に回転する粒体との間に相互接触し、静止粒体が逃げることで回転を可能としているが、供給シュート３２の四方の面で囲まれている粒体が相互の隙間のない充填状態の場合、摺動できず、特に前面板３２ａ付近で粒体群が固まって動かなくなってしまうブロッキング現象の発生原因となる。そこで、可動式シュート板８３が回転軸８４廻りに回転可能な構成とし、分胴弁８１の開閉だけでは抑えきれない粒体の力を受けたときに可動式シュート板８３を後退させて切出ローター４とのギャップを拡げるようにしている。

また、図３及び図５に示すように、供給シュート３２の後面板３２ｂには、一対の縦壁状の支持部材８６が接続されており、その間に切出ローター４の外周縁に沿って延びるローターカバー８７が配置されている。ローターカバー８７は、切出ローター４に直接接触しないように一定のクリアランス（例えば、１〜２ｍｍ）をもって配置されている。ローターカバー８７は、その一端側（後端側）が、一対の支持部材８６に両端側が支持された回転軸８８によって回転可能なように軸支されている。一方、ローターカバー８７の他端側（前端側）は固定されておらず、回転軸８８を支軸にして上方に開く自由端となっている。このようにローターカバー８７は他端側が自由端であるため、切出ローター４と接触するまで他端が下がらないように位置決めピン８９によって位置決めされている。位置決めピンは、ローターカバー８７に固定されており、その先端を供給シュート３２の後面板３２ｂの表面に当てることで、それ以上にローターカバー８７の他端が下がらないようにしている。一方で、ローターカバー８７の下面側に外方に拡がる力が作用すると、位置決めピン８９が供給シュート３２の後面板３２ｂの表面から離れ、回転軸８８を支軸にしてローターカバー８７が上方に開く。図中の符号８７’は、ローターカバー８７が上方に開いた状態を示している。

ローターカバー８７は、切出ローター４を停止した際に、供給シュート３２の後面板３２ｂと切出ローター４の隙間から粒体が自然流出するのを防止するために設けられる。しかしながら、ローターカバー８７が固定されている場合、切出ローター４を回転させた際に、図６に模式的に示すように、裏面に接している粒体から摩擦による力をローターカバー８７が受け、楔効果によって外方に向かう力（Ｐ）が作用する。この場合、無理に切出ローター４を回転させると摩擦抵抗が増加し、場合によっては駆動装置６がトルクオーバーとなってしまう。一方で、本装置のようにローターカバー８７の他端（すなわち、供給シュート３２側の端部）が上方に開く構成とすれば、力（Ｐ）に対してローターカバー８７が逃げる方向に開くので、楔効果により摩擦抵抗が増加するのを抑制することができる。この、ローターカバー８７の開く動作は、カバーの後端側が回転軸８８に可動可能としていることによる。

また、ケーシング３の排出口３３には、ローターの回転方向に沿って排出開口面積が拡大していく開口制御板９が配置されており、この開口制御板９と羽根部材５２とで形成される排出口３３の開口面積が羽根部材５２の回転動作に伴い次第に拡大する。開口制御板９は、排出口３３の部分に平板状の部材を設置して形成してもよく、図１に示すようにケーシング３の内壁面を延長させた曲面板で形成してもよい。開口制御板９は、図７に示すように、平面視において、その中央から、回転方向かつ両側に向かって開口面積が拡大する略三角形状の開口部９１が形成されている。開口制御板９は、略三角形状の最も開口面積が広くなっている先端の部分が排出口３３の長さ方向の中央に位置するように設定されており、先端よりも回転方向側に進んだ部分は排出口３３の最大幅で開口している。開口制御板９の開口部９１は、次の収容ポケット５３が排出口３３の開始縁にさしかかる位置にきたときに粒体の排出が完了するように開口面積が設定されている。そのような開口面積は、収容ポケット５３の容積や回転速度に基づいて設計する。

（作用）
続いて、上述の構成を備えたロータリー式粒体切出装置２で粒体を切出しする作用について説明する。まず、粒体タンク７に粒体が充填され、粒体搬送管１１に高圧の空気が流れている状態において、切出ローター４が停止しているときに、自重作用によって分胴弁８１が閉止している。そして、駆動装置６を起動して、伝導チェーン６１とスプロケット４ｄ，５ｄを通じて切出ローター４とシールローター５を同期に回転させる。供給シュート３２内の粒体は、切出ローター４の上部側に位置している収容ポケット４３内に自重によって充填され、切出ローター４の回転動作によって周方向に移動していき、次の収容ポケット４３に粒体が充填されていく。そして収容ポケット４３が分胴弁８１と接触している部分を超えて回転したあたりから粒体が順次落下していき、収容ポケット４３が１８０度回転するまでにはすべての粒体が落下する。

粒体が切出ローター４の外周縁よりも内側に納まっている状態では、分胴弁８１が閉止した状態で切出ローター４が回転し続ける。しかし、切出ローター４の外周縁よりも外にとび出した状態で粒体が移動してきた場合には、その外にとび出した粒体に押されて分胴弁８１が外方側に開き、粒体の回転移動・排出動作に無理に抵抗しないようにして通過させるようになっている。この弁が開いた状態においても分胴弁８１が粒体から離れず、自重作用で粒体に接しているので回転切出時においても粒体の自然流出を防止できる。

さらに非定常な状態として、例えば切出量を多くしようと切出ローター４の回転速度を速くしたときに、前面板３２ａ付近で粒体群が固まって動かなくなってしまうブロッキング現象が発生し、分胴弁８１の開閉だけでは解消しきれない摩擦抵抗が発生するときがある。このブロッキング現象が発生すると、板ばね８５が縮んで可動式シュート板８３が回転軸８４廻りに回転し、可動式シュート板８３が前面板３２ａの部分（正規の位置）から後退することによって分胴弁８１と切出ローター４との間のギャップを拡大する。

次に、切出ローター４から落下した粒体は、下方のガイド板３４の表面に受け止められ、その傾斜面に沿って転がり、ガイド板３４の先端から落下する。そして、ガイド板３４から落下した粒体は、傾斜したケーシング３の内壁面３ａに沿って転がり、回転しているシールローター５の収容ポケット５３内に充填される。粒体は、凹みをもった羽根部材５２の表面に沿って、充填率が１００％以下で充填され、羽根部材５２の先端が真上（０度の位置）来る前に、回転方向側に屈曲した羽根表面上に載っていた粒体が落下して収容ポケット５３の底の方に移動する。従って、ケーシング３とのクリアランスが極小に設定された領域に到達するときには羽根部材５２の先端付近には粒体は存在しない状態となっている。さらに凹み部分で構成される容積以下の充填率とすることにより、高回転数下において遠心力により、重力作用による中心方向への粒体移動がなくても羽根部材５２の先端付近には粒体の存在はない。遠心力で概ねその状態を維持した状態で周方向に移動していく。

さらにシールローター５が回転していき排出口３３にまで到達すると、開口制御板９の中央の開口部９１から粒体が排出されていき、次の収容ポケット５３が排出口３３にさしかかる頃まで順次排出が継続される。そして収容ポケット５３内の粒体がすべて排出されると間隔をあけずに次の収容ポケット５３からの排出が始まるので、結果として粒体の排出が間欠的にならず、均一化される。均一化されて排出口３３から排出される粒体は、インジェクター１２内で高圧空気によって加速され、粒体搬送管１１を輸送される。

本実施形態のロータリー式粒体切出装置２によれば、供給シュート４の前面板３２ａの部分に開口部を設けて切出ローター４の外周縁とのギャップを拡大し、この前面板３２ａの部分に上端に回転軸８２を有する分胴板８１を設け、回転切出時にはローター回転方向の粒体の移動を妨げないように弁が開き、ローター停止時には自重作用によって弁が閉止する構成したことにより、粒体の自然流出を防止することができ、且つ、切出ローター４の羽根部材４２と供給シュート３２の前面板３２ａとの間に粒体を噛み込んでしまうのを防止することができる。

さらに、特許文献１の構成では、切出ローター４の収容ポケット４３内の外周縁付近にある粒体と、前面板３２ａによって水平移動を止められた供給シュート３２内の粒体との接触によって噛み込みと同様の現象が発生していたが、本実施形態のように開閉式の分胴弁８１を前面板３２ａの部分に配置したことによって、収容ポケット４２には納まらずに切出ローター４の外周縁の近傍にあって移動してくる粒体の逃げ道を分胴弁８１が形成するので、これにより噛み込みと同様の現象が発生することまでをも防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、分胴弁８１を回転軸８２で懸架している可動式シュート板８３も上部側に配置した回転軸８４によって回転可能にし、通常は、与圧力をかけた板ばね８５のスプリング力により正規の位置を維持しているが、分胴弁８１では防止できない広範囲のブロック現象が発生した場合には、この可動式シュート板８３が板ばね８５のスプリング力に抗して大きく開くことにより、切出ローター４とのクリアランスが大きく拡大して、完全に噛み込むのを防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、ガイド板３４を設けてケーシング３内を落下する粒体を案内する構成としたことにより、切出ローター４から落下した粒体が、シールローター５の羽根部材５２の先端がケーシング３と接動を開始する部分でケーシング壁面に挟まれて噛み込みが発生するのを防止することができる。さらに、シールローター５に直接落下しないようにしたことによって、羽根部材５２との直接衝突飛散により前記接動開始部分への飛散による噛み込みを防止できる。但し、必ずしもガイド板３４によらず、例えばケーシング３を横方向に拡張し、切出ローター４とシールローター５の相対的な位置関係を調節して直接落下するのを防止してもよい。

さらに本実施形態によれば、例えば傾斜したケーシング３の内壁面３ａに沿って転がり、シールローター５に供給される粒体は、回転数が高い場合は、遠心力の作用に因って収容ポケット５３内に流入した時点の堆積形状を維持したまま回転する。特許文献１のようなタンデム形状の羽根とした場合は、図８に模式的に示すように、羽根部材５２の先端とのクリアランスが極小となる領域が開始される部分のケーシング壁面に、ローター外周縁から外にとび出した粒体（黒塗りの粒体）が挟まって噛み込みをおこしていたが、本実施形態のように羽根部材５２に凹みを設けて完全に凹み内に粒体が入るようにしたことによって、羽根部材５２の先端から粒体がとび出さないので噛み込みを防止できる。

さらに本実施形態によれば、排出口３３から粒体が間欠的に排出されるのを防止するために、排出口３３に、ケーシング開口と羽根部材５２とで囲まれた粒体流出部分の面積が羽根部材５２の回転移動に伴い拡大していく開口部制御板９を設けたことにより、粒体のピーク的排出を防止して、均一化することを可能にしている。

２ ロータリー式粒体切出装置
３ ケーシング
３４ ガイド板
４ 切出ローター（上部ローター）
４１ ディスク
４２ 羽根部材
４３ 収容ポケット
５ シールローター（下部ローター）
５１ ディスク
５２ 羽根部材
５３ 収容ポケット
６ 駆動装置
８ 噛み込み防止弁
８１ 分胴弁
８２ 回転軸
８３ 可動式シュート板
８４ 回転軸
９ 開口制御板

Claims (8)

1. 粒体が充填される供給シュートと、前記供給シュートをその上部に有すると共に底部に排出口が形成されたケーシングと、前記供給シュートの粒体排出口側に配置され、回転することで粒体を切出しする複数の収容ポケットが周方向に設けられた切出ローターと、前記切出ローターの下方側に配置され、前記排出口とのガスシールを維持しながら回転することで粒体を前記排出口から排出する複数の収容ポケットが周方向に設けられ、前記ケーシングの一部が前記収容ポケットを形成する羽根部材の先端と接触摺動することでローター上下間のガスシールを行うシールローターと、前記切出ローターとシールローターを同期に回転させる駆動装置と、を含み、前記切出ローターとシールローターの回転数を変化させることにより粒体の切出量を任意に調整できるロータリー式粒体切出装置であって、
   前記シールローターの周方向に配置される複数の収容ポケットは、一対のディスクの間を前記羽根部材で仕切ることによって形成されており、前記シールローターの周方向で隣り合う２つの前記収容ポケットのそれぞれを形成する前記羽根部材の両側面は、前記ディスクの外周側に向かうにつれてローター回転方向側に屈曲又は湾曲しており、前記羽根部材は、ローター回転方向側に位置する一方の前記側面において、前記屈曲又は前記湾曲による凹みをもった形状となっていることを特徴とするロータリー式粒体切出装置。
2. 前記切出ローターが切出した粒体が前記シールローターの羽根部材の先端が前記ケーシングと接触摺動を始める部分に直接落下しないように前記切出ローターと前記シールローターとの間を仕切り、且つ、前記切出ローターから落下してくる粒体を前記シールローターの後方より充填させるべくその表面に沿って案内するガイド板と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式粒体切出装置。
3. 前記ケーシングの排出口に収容ポケット内の粒体が排出されるにあたって、前記シールローターの回転動作に伴い排出開口面積が拡大していき、次の収容ポケットが排出口にさしかかる位置で当該収容ポケット内の粒体の排出を完了させる開口制御板を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリー式粒体切出装置。
4. 前記切出ローターと前記シールローターは、スプロケットを介して前記駆動装置により同期に回転させられ、前記シールローターの容積率を１００％以下の非充満状態となる様に前記切出ローターと前記シールローターの回転速度比が設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリー式粒体切出装置。
5. 前記切出ローターの回転方向側に位置する前記供給シュートの前面板の部分に配置され、前記切出ローターの停止時においては前記供給シュート内に充填された粒体から受ける荷重よりも大きい与圧力で弁を閉止し、前記切出ローターの回転切出時においては前記切出ローターの外周縁よりも外にはみ出した状態で移動する粒体に押されたときに弁を開く噛み込み防止弁をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータリー式粒体切出装置。
6. 前記噛み込み防止弁は、前記切出ローターの回転切出時には前記切出ローターの外周縁よりも外にはみ出した状態で移動する粒体の回転移動・排出動作に抵抗しない様に自由に弁を開き、且つ、前記切出ローターの停止時には自重作用によって弁を閉止する、上部側が前記切出ローターの幅方向に延びる回転軸に軸支された分胴弁であることを特徴とする請求項５に記載のロータリー式粒体切出装置。
7. 前記供給シュートの前面板の部分に配置され、その下部側で前記噛み込み防止弁を支持する可動式シュート板と、
   前記可動式シュート板を前記供給シュートの前面板の部分に位置決めした状態で支持するバネ機構と、
   前記可動式シュート板の上部側に配置され、前記可動式シュート板を回転自在に軸支する回転軸と、をさらに備え、
   前記切出ローターの回転切出時にローター外周部に位置する粒体の移動に対し、前記供給シュート内の静止粒体全体が集団としてその移動に抵抗するブロッキング現象が発生したときに前記バネ機構の伸縮作用によって前記可動式シュート板を前記供給シュートの前面板の部分から後退させることを特徴とする請求項５又は６に記載のロータリー式粒体切出装置。
8. 前記噛み込み防止弁と対向する位置にある前記供給シュートの後面板から前記切出ローターの外周縁に沿って前記切出ローターと接触しないように延びるカバー部材をさらに備えており、
   前記カバー部材は、前記切出ローターの外周縁に沿って延びる端部が前記切出ローターの幅方向に延びる回転軸によって軸支されており、前記供給シュート側に位置する端部が前記回転軸を支軸にして上方に開く自由端となっていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のロータリー式粒体切出装置。

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