短繊維供給装置
【課題】水分を含む短繊維状物を定量的に安定して供給することができるようにする。
【解決手段】水分を含む短繊維状物を内部に投入するホッパ１０と、ホッパ１０の内部に回転自在に配置された回転軸１８にスクリュー２６を設けたスクリューフィーダ部２８と、スクリューフィーダ部２６内乃至その近傍に位置して回転軸１８に取付けたパドル羽根３０，３２を備え、パドル羽根３０，３２は、該パドル羽根３０，３２の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲している。
【解決手段】水分を含む短繊維状物を内部に投入するホッパ１０と、ホッパ１０の内部に回転自在に配置された回転軸１８にスクリュー２６を設けたスクリューフィーダ部２８と、スクリューフィーダ部２６内乃至その近傍に位置して回転軸１８に取付けたパドル羽根３０，３２を備え、パドル羽根３０，３２は、該パドル羽根３０，３２の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含む短繊維状物を定量的に供給する短繊維供給装置に関し、更に詳しくは、例えば汚泥を脱水処理するのに使用される、水分を含む短繊維状の汚泥脱水助剤を汚泥貯水槽や凝集槽等に定量的に連続して供給するのに使用される短繊維供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、下水処理施設やし尿処理施設等から発生する汚泥に、例えば、含水率３０〜８０重量％で、長さ１〜２０ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤を添加することで、汚泥の脱水処理を安定して行うことを提案している（特許文献１参照）。この場合、水分を含む所定量の短繊維状の汚泥脱水助剤（短繊維状物）を汚泥処理槽等に定量的に連続して供給することが望まれる。
【０００３】
短繊維状物の供給あるいは計量手段としては、ベルトコンベア、振動コンベア、或いはスクリューコンベア等が一般に知られている。また、短繊維状物の定量供給装置としては、短繊維状物を収容するホッパと、該ホッパの下端部に設けられたスクリューコンベアとから構成されたものが広く使用されている。しかしながら、これらの供給装置によって短繊維状物を定量的に供給しようとすると、短繊維状物同士が互い絡みつくことで供給量のバラツキが大きくなり易く、特に定量的に供給する短繊維状物の供給量が少ないときに実用的でない。
【０００４】
一方、ホッパの内部に短繊維状物を収納し、ホッパ底部の排出口から内部の短繊維状部を定量的に取出すようにした、いわゆるホッパ方式の定量供給装置では、特に水分を含む短繊維状物を定量的に供給しようとする場合に、短繊維状物のいわゆるブリッジ現象（短繊維状物が一体的な塊になって崩れ難くなる現象）によるホッパの内部閉塞が起こって、短繊維状物が円滑に排出されなくなることがある。そして、ホッパの内部に一旦ブリッジが生じると、このブリッジが崩れるタイミングが一定間隔でないので、短繊維状物をホッパから定量的に連続的に搬出して供給することが困難になる。
【０００５】
このホッパ内でのブリッジ現象の発生による内部閉塞を防止するため、ホッパの側面にバイブレータ等の振動装置やエアハンマー等の打撃装置を付設してホッパに振動を与えたり、ホッパ内に原料を攪拌する攪拌機を設置して原料を攪拌したりしながら、ホッパから短繊維状物を搬出することが知られている。
【０００６】
しかしながら、ホッパに振動を加えるようにしても、ホッパの外板から離れた位置の短繊維状物に振動が充分に伝わらず、ブリッジ崩しに対する効果が薄いばかりでなく、振動力を大きくすると、ホッパの破壊に繋がる問題も有している。また、ブリッジが発生した場合は、ホッパに加えられた振動によって、ブリッジを形成している短繊維状物の密度が高くなり、ブリッジ自体がより強固になって、ホッパの出口部分（スクリューコンベアの入口部分）において一層の閉塞を惹起する恐れがある。そのため、上記の定量供給装置を稼働させる場合には、ホッパを絶えず監視して、内部にブリッジが形成し始めた段階で振動装置や打撃装置を作動させる必要がある。さらに、振動によって短繊維状物が密集することで、ブリッジをむしろ助長することもある。更に、打撃装置を付設すると、ホッパの損壊が考えられ、騒音も激しいという問題もある。
【０００７】
ホッパの内部に攪拌機を設置した場合、ブリッジ現象の発生防止にある程度の効果はあるものの、吸水している短繊維状物を供給する場合には、短繊維状物が攪拌翼の表面に付着しやすく、特に開口面積の小さい排出部近郊に短繊維状物が詰まって短繊維状物の排出に支障を生じるという問題がある。
【０００８】
ここに、ホッパ内の排出口近傍に、棒状材を螺旋状に成形したアジテータを、見掛け上、アジテータが上方向に移動するように設定した繊維原料用フィーダ装置（特許文献２参照）や、下部の内壁面が漏斗状に形成され、底部に円筒状の排出部に連通する粉体排出口が設けられたホッパ内壁面に沿って螺旋状の粉体掻上部を設け、螺旋状の粉体掻上部と底部の円筒状排出部のねじ溝により粉体を排出するようにした粉体供給装置（特許文献３参照）が提案されている。
【０００９】
また、ホッパと同軸をなすように垂下されたシャフトの周囲に、円錐状をなす螺旋状に配設された攪拌棒を具備したホッパ用攪拌器（特許文献４参照）や、細片状物や粉状物の投入開口を上部に有し且つ平坦底に排出開口を有したサイロ本体と、該サイロ本体の排出開口の下方に設けられたコンベヤと、上記サイロ本体内においてその頂壁または底壁の少なくても一方に回転可能に軸承された下から上へ掻き揚げる螺旋体と、該螺旋体の回転駆動手段とから構成されているサイロ装置（特許文献５参照）が提案されている。
【００１０】
また、上端にホッパを下端に吐出口を有するファネルと、拡径スクリュー部を有するオーガスクリューとを備え、ホッパ内周面と拡径スクリューの間に所定の間隔が確保された粉粒体充填装置が提案されている（特許文献６参照）。
【００１１】
更に、粉体原料を排出する排出口が下端に設けられたホッパと、ホッパ内の粉体原料を撹拌するアジテータとを備えた粉体原料計量タンクが提案されている（特許文献７参照）。アジテータは、ホッパ中心軸線上に配備された排出口まで伸びる回転軸と、回転軸からホッパ内周壁へ向けて径方向外方へ伸びる少なくとも２本の梁部材と、各梁部材に保持され回転軸によってホッパ内周壁に沿って回転する撹拌翼と、粉体原料を排出口から排出させるべく排出口を貫通して配備されたスクリューを有している。
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２８３２２５号公報
【特許文献２】実開平３−１００１９５号公報
【特許文献３】特開平７−１３３０２９号公報
【特許文献４】特開平９−２１６６８８号公報
【特許文献５】特開平１０−１６７４８１号公報
【特許文献６】特開２００２−１９７２９号公報
【特許文献７】特開２００５−１３２４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２に記載の繊維原料用フィーダ装置では、螺旋状に成形したアジテータで短繊維状物をホッパの出口方向にしか移送できず、従って、短繊維状物を定量的に切り出すことができず、しかも、円錐状部がホッパ容積の大部分を占めて、ホッパの貯留量が著しく減少してしまうと考えられる。
【００１４】
特許文献３に記載の粉体供給装置は、原料として水分を含んだ短繊維状部を使用した場合に、以下のような問題点が生じると考えられる。
【００１５】
すなわち、ホッパ直胴部での短繊維状物（原料）の流動化ができないために、ホッパ直胴部に短繊維状部のブリッジが発生するか、または空洞化して、短繊維状部が下部の漏斗状部に移動せず、結果的にホッパから短繊維状物を供給できなくなる。また、ホッパ内壁面に沿って設けられた螺旋状の粉体掻上部は、短繊維状物をホッパ底部の円筒状の排出部に供給できず、漏斗状部で短繊維状部が螺旋状の粉体掻上部と共周りする。更に、螺旋状の粉体掻上部の間隔が狭いと、螺旋状の粉体掻部の間に短繊維状部が挟まり、螺旋状の粉体掻上部の回転とともに短繊維状部も回転するだけで短繊維状部を粉体排出口に移動させられない。短繊維が下部に移動できたとしても、その上部から新たな短繊維状部が補給されず、螺旋状の粉体掻上部の間隙部で空洞化が発生する。逆に、螺旋状の粉体掻上部の間隔が広いと、その間隙に短繊維状部が挟まらないが、螺旋状の粉体掻上部が回転運動しても短繊維状部がその場で撹拌され、短繊維同士が絡まって、綿飴状の大きい塊になる。
【００１６】
特許文献４に記載のホッパ用攪拌機に備えられた撹拌棒は、単なるパドル撹拌と同じで、撹拌棒による撹拌では短繊維状部が水平方向だけの撹拌になり、各々の撹拌棒の下部に短繊維状物が移動せず、従って、ホッパの最下部にあるホッパ開口部に短繊維状物を移送できないばかりでなく、ホッパ直胴部に短繊維状物がある場合に直胴部の短繊維状物にブリッジ現象が生じて、短繊維状物が直胴部下方向の円錐状部に移動できず、このために短繊維状物をホッパ開口部から切り出せないと考えられる。
【００１７】
特許文献５に記載のサイロ装置では、貯蔵物が水分を含む短繊維状物である場合に、以下のような問題点があると考えられる。
【００１８】
すなわち、サイロ上部が小径で、サイロ下部に向かって径が大きくなる形状の螺旋体では、サイロの下から上に向けて短繊維状物（貯蔵物）を掻き揚げることができず、また、短繊維状物が綿飴状になり、短繊維状物が螺旋体周辺で回転するだけで、短繊維がサイロ下部に向かって移動しない。リボン状の螺旋体ではサイロ内の短繊維を上部にも下部にも移送できない。また、サイロ底部に位置する螺旋体の円板の底に湾曲したパドル羽根によりサイロ底部の排出開口部に短繊維状物（貯蔵物）を排出しようとすると、上記螺旋体で短繊維状物が湾曲したパドル羽根まで移送されたとしても、回転軸から放射状に伸びた湾曲したパドル羽根の間が短繊維状物で閉塞されて、短繊維状物をサイロ底部の排出開口部から排出することができない。
【００１９】
特許文献６の装置の粉流体充填装置は、拡径スクリューとホッパ内周面との間、拡径スクリュー部における溝内への粉粒体の侵入を許容する間隙に粉粒体が入り、拡径スクリューによって、粉粒体がその下部に配備されたオーガスクリューへと移動するようにしている。拡径スクリュー部に粉粒体を強制的に送り込む機構がないが、粉粒体は、その流動性や自重によって、粉粒体の侵入を許容する間隙に侵入することができる。しかしながら、短繊維状物には粉粒体のような流動性がなく、粉粒体の侵入を許容する間隙に自然に入ることはできない。また、拡径スクリュー上部に掻込ブレードが配備され、その掻込ブレードにアジテータロットが取付けられているが、これらを短繊維状物中で運転すると、短繊維状物が綿飴状の塊になる。したがって、短繊維状物をホッパ下端の吐出口から排出させることはできないと考えられる。
【００２０】
特許文献７に記載の粉体原料計量タンクは、原料として水分を含んだ短繊維状部を使用した場合に、以下のような問題点が生じると考えられる。
【００２１】
すなわち、短繊維状物がホッパに充填された状態で回転軸に同調する梁部材と撹拌翼が回転すると、短繊維状物が梁部材に絡まり、ホッパ内周壁に沿って回転する撹拌翼とホッパ内周壁との間隙に挟まることで回転軸に過大な負荷がかかる。また、水平に配備された梁部材が邪魔になり、短繊維状物は下方向に移動できない。特に排出口に近い梁部材は、その部材が短いために短繊維状物の絡みつきや短繊維状物による閉塞が起こる。部材に短繊維が絡みついたり、閉塞したりすると、スクリューが空回りして排出口に短繊維状物を搬出できない。なお、水平に配備された梁部材が片方の１本だけ径方向外方へ伸びる構造によって、短繊維状物の下方向への移動を改善しても、大部分の短繊維部材は、梁部材の回転範囲で留まることになる。また、最上段の梁部材より上に充填された流動性のない短繊維部材を下方向に移動させられない。更に、ホッパ内周壁に沿って回転する撹拌翼で短繊維状物を撹拌すると、短繊維状物が綿飴状の塊に成長し、その大きさが排出口径以上になり、スクリューで移送できないし排出もできなくなる。
【００２２】
上述のごとく、従来の定量供給装置を用いて、水分を含む短繊維状物、例えば含水率が３０〜８０重量％で、長さが１〜２０ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤を定量的に連続して供給しようとすると、短繊維状物は、水分を含むために流動性がなく自重で下方向に移動しないため、撹拌棒で撹拌すると、短繊維状物が綿飴状の塊に成長し、その大きさが排出口径以上になって、スクリューで移送できないし排出もできなくなる。
【００２３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、水分を含む短繊維状物を、定量的に連続して供給することができるようにした短繊維供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１に記載の発明は、水分を含む短繊維状物を内部に投入するホッパと、前記ホッパの内部に回転自在に配置された回転軸にスクリューを設けたスクリューフィーダ部と、前記スクリューフィーダ部内乃至その近傍に位置して前記回転軸に取付けたパドル羽根を備え、前記パドル羽根は、該パドル羽根の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲していることを特徴とする短繊維供給装置である。
【００２５】
これにより、ホッパの内部に投入された水分を含む短繊維状物は、パドル羽根の回転に伴って、ホッパの中央部に掻き集められてスクリューフィーダ部の近傍に運ばれ、スクリューフィーダ部の回転に伴って、ホッパの排出部から定量的に順次排出される。このパドル羽根は、パドル羽根の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲しており、この角度は、３０〜９０°であることが好ましい。これにより、パドル羽根がその回転時に絡まった短繊維状物による抵抗に耐え切れずに回転方向と逆方向に捻れてしまうことを防止しつつ、ホッパ内の短繊維状物を効果的に掻き集めて、定量的に排出するのに十分な量の短繊維状物をスクリューフィーダ部に供給することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記パドル羽根の全長ｌと該パドル羽根の基端から曲部中心までの距離ａとの比：ａ／ｌが、０．１〜０．８であることを特徴とする請求項１に記載の短繊維供給装置である。
【００２７】
パドル羽根の全長ｌと該パドル羽根の曲部中心から自由端までの距離ａとの比：ａ／ｌが０．１より小さいと、パドル羽根の短繊維状物に対するスクリューフィーダ部の近傍への掻き寄せ効果が十分でなく、定量供給が困難になる。一方、この比：ａ／ｌが０．８を超えると、パドル羽根がその回転時にパドル羽根に絡まった短繊維状物による抵抗に耐え切れずに回転方向と逆方向に捻れてしまうことがある。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、前記パドル羽根は、前記回転軸の長さ方向に沿って所定間隔離間した位置に複数備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の短繊維供給装置である。
パドル羽根の設置個数は、１個であっても、複数であってもよい。また、スクリューフィーダ部内乃至その近傍であれば、その設置位置も任意に設定できる。
【００２９】
回転軸に、該回転軸の直径方向外方に延びるように、閉塞防止部を取付けてもよい。このように、閉塞防止部を取付けてホッパ内の短繊維状物を閉塞防止部で攪拌することで、短繊維状物同士が互いに絡み合って流れなくなる、いわゆるブリッジ現象がホッパ内に発生することを防止し、短繊維状物の排出を円滑にして、短繊維状物の定量供給に大きく貢献できる。閉塞防止部の設置位置は、パドル羽根の上流側とすることが好ましい。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、前記ホッパは、ホッパ排出口に繋がる円錐状部を有し、前記スクリューフィーダ部は該円錐状部内に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の短繊維供給装置である。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、前記ホッパ排出口の内径と前記スクリューフィーダ部の外径との差が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の短繊維供給装置である。
【００３２】
ホッパ排出口の内径とスクリューフィーダ部の外径との差が１０ｍｍより小さいと、短繊維状物のホッパ排出口からの排出が困難になるので好ましくなく、また、この差が１００ｍｍを超えると、供給量の精度が低下してくる。この差は、２０〜４０ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
請求項６に記載の発明は、前記短繊維状物は、含水率２０〜７０重量％で、長さ１〜５０ｍｍの汚泥用脱水助剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の短繊維供給装置である。
短繊維状物の形状は特に限定されないが、含水率が２０〜７０重量％、繊維長が１〜５０ｍｍの汚泥用脱水助剤であれば、本発明の装置によって確実に定量供給が可能である。
【発明の効果】
【００３４】
この発明の短繊維供給装置によれば、水分を含む短繊維状物、例えば含水率が２０〜７０重量％で、長さ１〜５０ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤を定量的に連続して汚泥貯留槽等に供給することができる。しかも、比較的簡単な構成で、ホッパの内周面等に短繊維状物が付着しても簡単に掃除ができるので、ランニングコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態の短繊維供給装置の縦断正面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示す。図１及び図２に示すように、この短繊維供給装置は、上下方向に延びる円筒状部１０ａと該円筒状部１０ａの下端に一体に連接された円錐状部１０ｂとを上下に有するホッパ１０を備えている。このホッパ１０の円筒状部１０ａの上端開口部は、水分を含む短繊維状物Ａを内部に投入する投入口を有する天井板１２で閉塞され、この天井板１２には、投入口を開閉する蓋体１４が取付けられている。そして、ホッパ１０の円錐状部１０ｂの下端には、ホッパ排出口１６となる開口が設けられている。ホッパ１０の円筒状部１０ａの高さ及び内径は、特に限定されないが、通常、高さは２００〜１０００ｍｍ程度で、内径は１００〜２０００ｍｍ程度である。
【００３７】
投入口からホッパ１０の内部に投入される水分を含む短繊維状物Ａは、特に限定されないが、例えば含水率が３０〜８０重量％で長さ１〜２０ｍｍ、または含水率が２０〜７０重量％で長さが１〜５００ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤である。このように、水分を含む短繊維状物Ａとして汚泥用脱水助剤を使用した場合、ホッパ１０は、例えば汚水貯留槽の上方に配置されて、汚泥用脱水助剤がホッパ１０から汚水処理槽内に定量的に供給される。
【００３８】
ホッパ１０の内部には、その中心部に位置して、ホッパ１０のほぼ全長に亘って上下に延びる回転軸１８が配置され、この回転軸１８の上端は、天井板１２の中心部に配置したモータ２０の出力軸に連結されている。このモータ２０は、例えばホッパ１０の円筒状部１０ａの外周面に取付けた制御盤（図示せず）によって、その回転速度が制御される。
【００３９】
ホッパ１０の円筒状部１０ａの内部に位置して、回転軸１８には、この回転軸１８の直径方向外方に直線状に延びる棒状の閉塞防止部材２２の基端が連結され、この閉塞防止部材２２の自由端は、ホッパ１０の円筒状部１０ａの内周面に近接するようになっている。このように、閉塞防止部材２２を取付けて、ホッパ１０内の短繊維状物Ａを攪拌することで、ホッパ１０内で短繊維状物Ａ同士が絡み合って流れなくなる、いわゆるブリッジ現象の発生を防止し、短繊維状物Ａの排出を円滑にして、短繊維状物Ａの定量供給に大きく貢献できる。閉塞防止部材２２の設置位置は、下記のパドル羽根３０，３２の上流側とすることが好ましい。この例では、閉塞防止部材２２によって、閉塞防止部２４が構成されている。
【００４０】
更に、ホッパ１０の円錐状部１０ｂのほぼ全高に亘る位置に位置して、回転軸１８にはスクリュー２６が設けられ、この回転軸１８とスクリュー２６によって、短繊維状物Ａを定量的にホッパ排出口１６から排出するスクリューフィーダ部２８が構成されている。スクリュー種としては、二軸同方向回転スクリュー、完全噛合い式一条スクリュー、短軸スクリューのいずれも使用できる。
【００４１】
このスクリューフィーダ部２８の直上方位置に第１パドル羽根３０が、スクリューフィーダ部２８の長さ方向に沿ったほぼ中間位置に第２パドル羽根３２がその基端を回転軸１８に連結して配置されている。この第１パドル羽根３０の基端部側３０ａは、回転軸１８と直交する方向に延び、自由端部側３０ｂは、図２に矢印で示す第１パドル羽根３０の回転方向に向けて、基端部側３０ａの延長線に対して角度θで屈曲している。第２パドル羽根３２も同様に、その基端部側３２ａは、回転軸１８と直交する方向に延び、自由端部側３２ｂは、図２に矢印で示す第２パドル羽根３２の回転方向に向けて、基端部側３２ａの延長線に対して角度θで屈曲している。この角度θは、この例ではいずれも９０°である。
【００４２】
この第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２は、この回転に伴って、ホッパ１０内に投入された水分を含む短繊維状物Ａをホッパ１０の中央部に掻き集めてスクリューフィーダ部２８の近傍に運ぶとともに、ホッパ１０内の水分を含む短繊維状物Ａに接触することで該短繊維状物Ａをほぐして落ちやすくするためのものである。パドル羽根３０，３２は、丸棒状であってもよいが、板状体を使用することで、ホッパ１０内の短繊維状物Ａを絶えず持ち上ながら攪拌させて安定して供給することができる。
【００４３】
第１パドル羽根３０における基端部側３０ａの延長線と自由端部側３０ｂとのなす角度θは、１０〜１００°で、３０〜９０°であることが好ましい。この角度θが１０°より小さいと、短繊維状部Ａのスクリューフィーダ部２８近傍への掻き寄せ効果が十分でなく、定量供給が困難になるばかりでなく、第１パドル羽根３０がその回転時に絡まった短繊維状物Ａによる抵抗に耐え切れず回転方向と逆方向に捻れてしまうことがあり、一方、角度θが１００°より大きいと、スクリューフィーダ部２８近傍への掻き寄せられる短繊維状物Ａの量が減り、定量供給できなくなるか、全く供給できなくなることが確かめられている。このことは、第２パドル羽根３２にあっても同様である。
【００４４】
なお、この例では、第１パドル羽根３０として、基端部側３０ａと自由端部側３０ｂとを互いに直角に曲がるように連結したものを使用しているが、円弧状の曲部を介して基端部側３０ａと自由端部側３０ｂとを互いに接線状に緩やかに繋がるように連結してもよく、また自由端部側３０ｂとして、円弧状に湾曲するようにしたものを使用しても良い。このことは、第２パドル羽根３２にあっても同様である。
【００４５】
また、第１パドル羽根３０の基端部側３０ａの距離ａと自由端部側３０ｂの距離ｂの合計である第１パドル羽根３０の全長ｌ（ｌ＝ａ＋ｂ）と第１パドル羽根３０の基端部側３０ａの距離ａと比：ａ／ｌは、０．１〜０．８であることが好ましく、０．２〜０．８がより好ましい。この比：ａ／ｌが０．１より小さいと、第１パドル羽根３０の短繊維状物Ａに対するスクリューフィーダ部２８の近傍への掻き寄せ効果が十分でなく、定量供給が困難になり、一方、この比：ａ／ｌが０．８を超えると、第１パドル羽根３０の回転時に第１パドル羽根３０に短繊維状物Ａ絡まり、第１パドル羽根３０が短繊維状物Ａによる抵抗に耐え切れずに回転方向と逆方向に捻れてしまうことがあることが確かめられている。
【００４６】
また、ホッパ排出口１６の内径Ｄとスクリューフィーダ部２８の外径ｄとの差（Ｄ−ｄ）は、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。ホッパ排出口１６の内径Ｄとスクリューフィーダ部２８の外径ｄとの差が１０ｍｍより小さいと、短繊維状物Ａのホッパ排出口１６からの排出が困難になるので好ましくなく、また、この差が１００ｍｍを超えると、定量供給の精度が低下してくる。この差は、２０〜４０ｍｍであることが好ましい。
【００４７】
なお、この例では、第１パドル羽根３０として、その全長が長いものを使用しており、このため、第１パドル羽根３０の基端部と自由端との間に斜状に延びる補強材３４を取付けて、第１パドル羽根３０を補強するようにしている。この補強材３４としては、第１パドル羽根３０の高さ方向の幅よりも小さな幅又は外径を持つ、例えばパイプを用いることができる。このような補強は、必要に応じて行われる。
【００４８】
次に、この実施の形態の短繊維供給装置の運転例について説明する。
先ず、蓋体１４を開いて、水分を含んだ短繊維状物Ａを投入口からホッパ１０の内部に投入する。この短繊維状物Ａの投入量は、ホッパ１０の容積の、例えば８０％程度である。そして、モータ２０を駆動して回転軸１８を回転させる。すると、閉塞防止部材２２（閉塞防止部２４）が回転し、この回転によって、ホッパ１０の内部における閉塞防止部材２２の配置位置乃至その近傍に短繊維状物Ａのブリッジ現象が生じることが防止される。
【００４９】
同時に、スクリューフィーダ部２８、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２が回転し、このスクリューフィーダ部２８の回転に伴って、ホッパ１０内のスクリューフィーダ部２８の近傍に位置する短繊維状物Ａが定量ずつ排出されて、ここに空洞ができる現象と、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２の回転に伴って、ホッパ１０内のスクリューフィーダ部２８から離れた位置に位置する短繊維状物Ａがホッパ１０の中央部に掻き集められてスクリューフィーダ部２８の近傍に運ばれる現象が起こる。これによって、スクリューフィーダ部２８の近傍に短繊維状物Ａが連続的に補給されて、ホッパ１０から水分を含む短繊維状物Ａが定量的に連続して排出（供給）される。この短繊維状物Ａの供給量は、モータ２０の回転速度を調整することによって制御される。
【００５０】
図３に示すように、ホッパ排出口１６に、カップリング４４を介してスクリューコンベア４２を連通させ、これによって、水分を含む短繊維状物Ａをホッパ１０からスクリューコンベア４２に連続的に供給するようにしてもよい。
【００５１】
図４は、本発明の他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、図１及び図２に示す例における第１パドル羽根３０を省略した点にある。このように、パドル羽根の設置数は、１個であっても、複数であってもよい。また、スクリューフィーダ部２８内乃至その近傍であれば、その設置位置も任意に設定できる。
【００５２】
図５は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、２本の棒状の閉塞防止部材２２ａ，２２ｂを、上下方向に所定間隔離間させ基端を回転軸１８に連結して配置し、これらの閉塞防止部材２２ａ，２２ｂの外周部を連結棒５０で連結して閉塞防止部２４ａを構成している点にある。この例にあっては、閉塞防止部２４ａに幅を持たせることで、閉塞防止部２４ａの回転に伴ってホッパ１０内の短繊維状物Ａを攪拌してホッパ１０内に短繊維状物Ａによるブリッジ現象が生ずるのを防止する領域を拡げることができる。
【００５３】
図６は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、閉塞防止部材２２の外周部に板状の攪拌部５２を垂設して、閉塞防止部２４ｂを構成している点にある。
【００５４】
図７は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、閉塞防止部材２２の周縁部に膨状の攪拌部５４を垂設して、閉塞防止部２４ｃを構成している点にある。
【００５５】
図８は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図７に示す例と異なる点は、第２パドル羽根３２の下方に位置して、スクリューコンベア部２８に第３パドル羽根５６を設けているにある。
【実施例】
【００５６】
次に、具体的に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００５７】
（実施例１）
図１及び図２に示す短繊維供給装置において、内径８００ｍｍで高さ５００ｍｍの円筒状部１０ａと、高さ３００ｍｍでホッパ排出口１６ａの内径が６０ｍｍの円錐状部１０ｂを有するホッパ１０の内部に、スクリュー直径３０ｍｍ、スクリュー長８００ｍｍ、ピッチ幅３０ｍｍのスクリューフィーダ部２６を配した短繊維供給装置を使用した。そして、ホッパ１０の上端から下２００ｍｍの地点に閉塞防止部材２２を取付けた。また、円錐状部１０ｂの上端から下に５０ｍｍの地点に第１パドル羽根３０を取付けた。第１パドル羽根３０として、長さ１５０ｍｍ、幅２０ｍｍの板体で、回転軸１８との接合点から３０ｍｍの所から回転方向に向かって９０°に折り曲げた形状にしたものを使用した。
【００５８】
上記構成の短繊維供給装置を用いてセルロース繊維の供給試験を行った。供給試験に用いたセルロース繊維は以下の通りであり、短繊維が混在して絡み易く、一般的な流動物に比べてスクリューフィーダによる位相が極めて困難な性状を備えている。なお、スクリューコンベア部２６の回転数は５ｒｐｍ及び１０ｒｐｍとした。
繊維長：３ｍｍまたは１０ｍｍ
含水率：５５％
比重 ：１．５
【００５９】
（実施例２）
実施例１において、第１パドル羽根３０の曲げ角を３０°とした以外は実施例１と同様にして供給試験を行った。
【００６０】
（実施例３）
実施例１において、第１パドル羽根３０の更に下１００ｍｍの位置に、第２のパドル羽根３２を設けて供給試験を実施した。第２パドル羽根３２として、長さ１００ｍｍ、幅１５ｍｍの板体で、スクリューとの接合点から５０ｍｍの所から回転方向に向かって９０°に折り曲げた形状のものを使用した。
【００６１】
（実施例４）
実施例３おいて、閉塞防止部材２２を取外した以外は実施例３と同様にして供給試験を実施した。
【００６２】
（実施例５）
実施例３において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２を表１に示す形状のものに取替え、それ以外は実施例３と同様にして供給試験を実施した。また、図５に示す、直径１５ｍｍで長さ１００ｍｍの棒状物の閉塞防止部材２２ａ，２２ｂを有する閉塞防止部２４ａを使用した。
【００６３】
（実施例６）
実施例５において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２を表１に示す形状のものに取替え、それ以外は実施例５と同様にして供給試験を実施した。
【００６４】
（実施例７）
実施例５において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２を表１に示す形状のものに取替え、更に第1パドル羽根３０の位置を円錐状部１０ｂの上端から下に１００ｍｍの地点に変更し、それ以外は実施例５と同様にして供給試験を実施した。
【００６５】
（比較例１）
実施例１で使用した装置において、第１パドル羽根３０の曲げ角を１５０°に変更して供給試験を実施した。
【００６６】
（比較例２）
実施例３で使用した装置において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２として、表１に示すものを使用して供給試験を実施した。
【００６７】
（比較例３）
実施例１で使用した装置から第１パドル羽根３０を取外して供給試験を実施した。この試験の結果、供給できないことが判明したので、始動後３分経過時に装置を停止させた。
【００６８】
（比較例４）
実施例３で使用した装置において、ホッパ排出口１６の内径ｄとスクリューフィーダ部２８の外径Ｄの差が６ｍｍのホッパを使用して供給試験を実施した。この試験の結果、トルクがオーバーして、始動後３分経過時に装置を停止させた。
【００６９】
表１に、実施例１〜７及び比較例１，２の特定回転数における一定時間の供給量を示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
表１に示すように、実施例１〜７にあっては、常に一定に近い供給量が得られており、時間が経過しても供給量が安定していることがわかる。また、回転速度と供給量とは比例関係にあり再現性も良好であった。これに対して、比較例１，２では、吐出量の変動が激しく、安定した定量供給ができなかった。特に、比較例１では、供給し得ていないことが判明したので、始動後１０分経過時に装置を停止させた。また、比較例２では、装置を５分後に停止し、スクリューフィーダ部に形成されたブリッジを手作業で破壊する必要が生じた。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１及び図２に示す短繊維供給装置をスクリューコンベアに連結した状態を示す縦断正面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図８】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ホッパ
１０ａ 円筒状部
１０ｂ 円錐状部
１４ 蓋体
１６ ホッパ排出口
１８ 回転軸
２０ モータ
２２，２２ａ，２２ｂ 閉塞防止部材
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 閉塞防止部
２６ スクリュー
２８ スクリューフィーダ部
３０，３２，５６ パドル羽根
４２ スクリューコンベア
４４ カップリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を含む短繊維状物を定量的に供給する短繊維供給装置に関し、更に詳しくは、例えば汚泥を脱水処理するのに使用される、水分を含む短繊維状の汚泥脱水助剤を汚泥貯水槽や凝集槽等に定量的に連続して供給するのに使用される短繊維供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、下水処理施設やし尿処理施設等から発生する汚泥に、例えば、含水率３０〜８０重量％で、長さ１〜２０ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤を添加することで、汚泥の脱水処理を安定して行うことを提案している（特許文献１参照）。この場合、水分を含む所定量の短繊維状の汚泥脱水助剤（短繊維状物）を汚泥処理槽等に定量的に連続して供給することが望まれる。
【０００３】
短繊維状物の供給あるいは計量手段としては、ベルトコンベア、振動コンベア、或いはスクリューコンベア等が一般に知られている。また、短繊維状物の定量供給装置としては、短繊維状物を収容するホッパと、該ホッパの下端部に設けられたスクリューコンベアとから構成されたものが広く使用されている。しかしながら、これらの供給装置によって短繊維状物を定量的に供給しようとすると、短繊維状物同士が互い絡みつくことで供給量のバラツキが大きくなり易く、特に定量的に供給する短繊維状物の供給量が少ないときに実用的でない。
【０００４】
一方、ホッパの内部に短繊維状物を収納し、ホッパ底部の排出口から内部の短繊維状部を定量的に取出すようにした、いわゆるホッパ方式の定量供給装置では、特に水分を含む短繊維状物を定量的に供給しようとする場合に、短繊維状物のいわゆるブリッジ現象（短繊維状物が一体的な塊になって崩れ難くなる現象）によるホッパの内部閉塞が起こって、短繊維状物が円滑に排出されなくなることがある。そして、ホッパの内部に一旦ブリッジが生じると、このブリッジが崩れるタイミングが一定間隔でないので、短繊維状物をホッパから定量的に連続的に搬出して供給することが困難になる。
【０００５】
このホッパ内でのブリッジ現象の発生による内部閉塞を防止するため、ホッパの側面にバイブレータ等の振動装置やエアハンマー等の打撃装置を付設してホッパに振動を与えたり、ホッパ内に原料を攪拌する攪拌機を設置して原料を攪拌したりしながら、ホッパから短繊維状物を搬出することが知られている。
【０００６】
しかしながら、ホッパに振動を加えるようにしても、ホッパの外板から離れた位置の短繊維状物に振動が充分に伝わらず、ブリッジ崩しに対する効果が薄いばかりでなく、振動力を大きくすると、ホッパの破壊に繋がる問題も有している。また、ブリッジが発生した場合は、ホッパに加えられた振動によって、ブリッジを形成している短繊維状物の密度が高くなり、ブリッジ自体がより強固になって、ホッパの出口部分（スクリューコンベアの入口部分）において一層の閉塞を惹起する恐れがある。そのため、上記の定量供給装置を稼働させる場合には、ホッパを絶えず監視して、内部にブリッジが形成し始めた段階で振動装置や打撃装置を作動させる必要がある。さらに、振動によって短繊維状物が密集することで、ブリッジをむしろ助長することもある。更に、打撃装置を付設すると、ホッパの損壊が考えられ、騒音も激しいという問題もある。
【０００７】
ホッパの内部に攪拌機を設置した場合、ブリッジ現象の発生防止にある程度の効果はあるものの、吸水している短繊維状物を供給する場合には、短繊維状物が攪拌翼の表面に付着しやすく、特に開口面積の小さい排出部近郊に短繊維状物が詰まって短繊維状物の排出に支障を生じるという問題がある。
【０００８】
ここに、ホッパ内の排出口近傍に、棒状材を螺旋状に成形したアジテータを、見掛け上、アジテータが上方向に移動するように設定した繊維原料用フィーダ装置（特許文献２参照）や、下部の内壁面が漏斗状に形成され、底部に円筒状の排出部に連通する粉体排出口が設けられたホッパ内壁面に沿って螺旋状の粉体掻上部を設け、螺旋状の粉体掻上部と底部の円筒状排出部のねじ溝により粉体を排出するようにした粉体供給装置（特許文献３参照）が提案されている。
【０００９】
また、ホッパと同軸をなすように垂下されたシャフトの周囲に、円錐状をなす螺旋状に配設された攪拌棒を具備したホッパ用攪拌器（特許文献４参照）や、細片状物や粉状物の投入開口を上部に有し且つ平坦底に排出開口を有したサイロ本体と、該サイロ本体の排出開口の下方に設けられたコンベヤと、上記サイロ本体内においてその頂壁または底壁の少なくても一方に回転可能に軸承された下から上へ掻き揚げる螺旋体と、該螺旋体の回転駆動手段とから構成されているサイロ装置（特許文献５参照）が提案されている。
【００１０】
また、上端にホッパを下端に吐出口を有するファネルと、拡径スクリュー部を有するオーガスクリューとを備え、ホッパ内周面と拡径スクリューの間に所定の間隔が確保された粉粒体充填装置が提案されている（特許文献６参照）。
【００１１】
更に、粉体原料を排出する排出口が下端に設けられたホッパと、ホッパ内の粉体原料を撹拌するアジテータとを備えた粉体原料計量タンクが提案されている（特許文献７参照）。アジテータは、ホッパ中心軸線上に配備された排出口まで伸びる回転軸と、回転軸からホッパ内周壁へ向けて径方向外方へ伸びる少なくとも２本の梁部材と、各梁部材に保持され回転軸によってホッパ内周壁に沿って回転する撹拌翼と、粉体原料を排出口から排出させるべく排出口を貫通して配備されたスクリューを有している。
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２８３２２５号公報
【特許文献２】実開平３−１００１９５号公報
【特許文献３】特開平７−１３３０２９号公報
【特許文献４】特開平９−２１６６８８号公報
【特許文献５】特開平１０−１６７４８１号公報
【特許文献６】特開２００２−１９７２９号公報
【特許文献７】特開２００５−１３２４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２に記載の繊維原料用フィーダ装置では、螺旋状に成形したアジテータで短繊維状物をホッパの出口方向にしか移送できず、従って、短繊維状物を定量的に切り出すことができず、しかも、円錐状部がホッパ容積の大部分を占めて、ホッパの貯留量が著しく減少してしまうと考えられる。
【００１４】
特許文献３に記載の粉体供給装置は、原料として水分を含んだ短繊維状部を使用した場合に、以下のような問題点が生じると考えられる。
【００１５】
すなわち、ホッパ直胴部での短繊維状物（原料）の流動化ができないために、ホッパ直胴部に短繊維状部のブリッジが発生するか、または空洞化して、短繊維状部が下部の漏斗状部に移動せず、結果的にホッパから短繊維状物を供給できなくなる。また、ホッパ内壁面に沿って設けられた螺旋状の粉体掻上部は、短繊維状物をホッパ底部の円筒状の排出部に供給できず、漏斗状部で短繊維状部が螺旋状の粉体掻上部と共周りする。更に、螺旋状の粉体掻上部の間隔が狭いと、螺旋状の粉体掻部の間に短繊維状部が挟まり、螺旋状の粉体掻上部の回転とともに短繊維状部も回転するだけで短繊維状部を粉体排出口に移動させられない。短繊維が下部に移動できたとしても、その上部から新たな短繊維状部が補給されず、螺旋状の粉体掻上部の間隙部で空洞化が発生する。逆に、螺旋状の粉体掻上部の間隔が広いと、その間隙に短繊維状部が挟まらないが、螺旋状の粉体掻上部が回転運動しても短繊維状部がその場で撹拌され、短繊維同士が絡まって、綿飴状の大きい塊になる。
【００１６】
特許文献４に記載のホッパ用攪拌機に備えられた撹拌棒は、単なるパドル撹拌と同じで、撹拌棒による撹拌では短繊維状部が水平方向だけの撹拌になり、各々の撹拌棒の下部に短繊維状物が移動せず、従って、ホッパの最下部にあるホッパ開口部に短繊維状物を移送できないばかりでなく、ホッパ直胴部に短繊維状物がある場合に直胴部の短繊維状物にブリッジ現象が生じて、短繊維状物が直胴部下方向の円錐状部に移動できず、このために短繊維状物をホッパ開口部から切り出せないと考えられる。
【００１７】
特許文献５に記載のサイロ装置では、貯蔵物が水分を含む短繊維状物である場合に、以下のような問題点があると考えられる。
【００１８】
すなわち、サイロ上部が小径で、サイロ下部に向かって径が大きくなる形状の螺旋体では、サイロの下から上に向けて短繊維状物（貯蔵物）を掻き揚げることができず、また、短繊維状物が綿飴状になり、短繊維状物が螺旋体周辺で回転するだけで、短繊維がサイロ下部に向かって移動しない。リボン状の螺旋体ではサイロ内の短繊維を上部にも下部にも移送できない。また、サイロ底部に位置する螺旋体の円板の底に湾曲したパドル羽根によりサイロ底部の排出開口部に短繊維状物（貯蔵物）を排出しようとすると、上記螺旋体で短繊維状物が湾曲したパドル羽根まで移送されたとしても、回転軸から放射状に伸びた湾曲したパドル羽根の間が短繊維状物で閉塞されて、短繊維状物をサイロ底部の排出開口部から排出することができない。
【００１９】
特許文献６の装置の粉流体充填装置は、拡径スクリューとホッパ内周面との間、拡径スクリュー部における溝内への粉粒体の侵入を許容する間隙に粉粒体が入り、拡径スクリューによって、粉粒体がその下部に配備されたオーガスクリューへと移動するようにしている。拡径スクリュー部に粉粒体を強制的に送り込む機構がないが、粉粒体は、その流動性や自重によって、粉粒体の侵入を許容する間隙に侵入することができる。しかしながら、短繊維状物には粉粒体のような流動性がなく、粉粒体の侵入を許容する間隙に自然に入ることはできない。また、拡径スクリュー上部に掻込ブレードが配備され、その掻込ブレードにアジテータロットが取付けられているが、これらを短繊維状物中で運転すると、短繊維状物が綿飴状の塊になる。したがって、短繊維状物をホッパ下端の吐出口から排出させることはできないと考えられる。
【００２０】
特許文献７に記載の粉体原料計量タンクは、原料として水分を含んだ短繊維状部を使用した場合に、以下のような問題点が生じると考えられる。
【００２１】
すなわち、短繊維状物がホッパに充填された状態で回転軸に同調する梁部材と撹拌翼が回転すると、短繊維状物が梁部材に絡まり、ホッパ内周壁に沿って回転する撹拌翼とホッパ内周壁との間隙に挟まることで回転軸に過大な負荷がかかる。また、水平に配備された梁部材が邪魔になり、短繊維状物は下方向に移動できない。特に排出口に近い梁部材は、その部材が短いために短繊維状物の絡みつきや短繊維状物による閉塞が起こる。部材に短繊維が絡みついたり、閉塞したりすると、スクリューが空回りして排出口に短繊維状物を搬出できない。なお、水平に配備された梁部材が片方の１本だけ径方向外方へ伸びる構造によって、短繊維状物の下方向への移動を改善しても、大部分の短繊維部材は、梁部材の回転範囲で留まることになる。また、最上段の梁部材より上に充填された流動性のない短繊維部材を下方向に移動させられない。更に、ホッパ内周壁に沿って回転する撹拌翼で短繊維状物を撹拌すると、短繊維状物が綿飴状の塊に成長し、その大きさが排出口径以上になり、スクリューで移送できないし排出もできなくなる。
【００２２】
上述のごとく、従来の定量供給装置を用いて、水分を含む短繊維状物、例えば含水率が３０〜８０重量％で、長さが１〜２０ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤を定量的に連続して供給しようとすると、短繊維状物は、水分を含むために流動性がなく自重で下方向に移動しないため、撹拌棒で撹拌すると、短繊維状物が綿飴状の塊に成長し、その大きさが排出口径以上になって、スクリューで移送できないし排出もできなくなる。
【００２３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、水分を含む短繊維状物を、定量的に連続して供給することができるようにした短繊維供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１に記載の発明は、水分を含む短繊維状物を内部に投入するホッパと、前記ホッパの内部に回転自在に配置された回転軸にスクリューを設けたスクリューフィーダ部と、前記スクリューフィーダ部内乃至その近傍に位置して前記回転軸に取付けたパドル羽根を備え、前記パドル羽根は、該パドル羽根の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲していることを特徴とする短繊維供給装置である。
【００２５】
これにより、ホッパの内部に投入された水分を含む短繊維状物は、パドル羽根の回転に伴って、ホッパの中央部に掻き集められてスクリューフィーダ部の近傍に運ばれ、スクリューフィーダ部の回転に伴って、ホッパの排出部から定量的に順次排出される。このパドル羽根は、パドル羽根の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲しており、この角度は、３０〜９０°であることが好ましい。これにより、パドル羽根がその回転時に絡まった短繊維状物による抵抗に耐え切れずに回転方向と逆方向に捻れてしまうことを防止しつつ、ホッパ内の短繊維状物を効果的に掻き集めて、定量的に排出するのに十分な量の短繊維状物をスクリューフィーダ部に供給することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記パドル羽根の全長ｌと該パドル羽根の基端から曲部中心までの距離ａとの比：ａ／ｌが、０．１〜０．８であることを特徴とする請求項１に記載の短繊維供給装置である。
【００２７】
パドル羽根の全長ｌと該パドル羽根の曲部中心から自由端までの距離ａとの比：ａ／ｌが０．１より小さいと、パドル羽根の短繊維状物に対するスクリューフィーダ部の近傍への掻き寄せ効果が十分でなく、定量供給が困難になる。一方、この比：ａ／ｌが０．８を超えると、パドル羽根がその回転時にパドル羽根に絡まった短繊維状物による抵抗に耐え切れずに回転方向と逆方向に捻れてしまうことがある。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、前記パドル羽根は、前記回転軸の長さ方向に沿って所定間隔離間した位置に複数備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の短繊維供給装置である。
パドル羽根の設置個数は、１個であっても、複数であってもよい。また、スクリューフィーダ部内乃至その近傍であれば、その設置位置も任意に設定できる。
【００２９】
回転軸に、該回転軸の直径方向外方に延びるように、閉塞防止部を取付けてもよい。このように、閉塞防止部を取付けてホッパ内の短繊維状物を閉塞防止部で攪拌することで、短繊維状物同士が互いに絡み合って流れなくなる、いわゆるブリッジ現象がホッパ内に発生することを防止し、短繊維状物の排出を円滑にして、短繊維状物の定量供給に大きく貢献できる。閉塞防止部の設置位置は、パドル羽根の上流側とすることが好ましい。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、前記ホッパは、ホッパ排出口に繋がる円錐状部を有し、前記スクリューフィーダ部は該円錐状部内に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の短繊維供給装置である。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、前記ホッパ排出口の内径と前記スクリューフィーダ部の外径との差が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の短繊維供給装置である。
【００３２】
ホッパ排出口の内径とスクリューフィーダ部の外径との差が１０ｍｍより小さいと、短繊維状物のホッパ排出口からの排出が困難になるので好ましくなく、また、この差が１００ｍｍを超えると、供給量の精度が低下してくる。この差は、２０〜４０ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
請求項６に記載の発明は、前記短繊維状物は、含水率２０〜７０重量％で、長さ１〜５０ｍｍの汚泥用脱水助剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の短繊維供給装置である。
短繊維状物の形状は特に限定されないが、含水率が２０〜７０重量％、繊維長が１〜５０ｍｍの汚泥用脱水助剤であれば、本発明の装置によって確実に定量供給が可能である。
【発明の効果】
【００３４】
この発明の短繊維供給装置によれば、水分を含む短繊維状物、例えば含水率が２０〜７０重量％で、長さ１〜５０ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤を定量的に連続して汚泥貯留槽等に供給することができる。しかも、比較的簡単な構成で、ホッパの内周面等に短繊維状物が付着しても簡単に掃除ができるので、ランニングコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態の短繊維供給装置の縦断正面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示す。図１及び図２に示すように、この短繊維供給装置は、上下方向に延びる円筒状部１０ａと該円筒状部１０ａの下端に一体に連接された円錐状部１０ｂとを上下に有するホッパ１０を備えている。このホッパ１０の円筒状部１０ａの上端開口部は、水分を含む短繊維状物Ａを内部に投入する投入口を有する天井板１２で閉塞され、この天井板１２には、投入口を開閉する蓋体１４が取付けられている。そして、ホッパ１０の円錐状部１０ｂの下端には、ホッパ排出口１６となる開口が設けられている。ホッパ１０の円筒状部１０ａの高さ及び内径は、特に限定されないが、通常、高さは２００〜１０００ｍｍ程度で、内径は１００〜２０００ｍｍ程度である。
【００３７】
投入口からホッパ１０の内部に投入される水分を含む短繊維状物Ａは、特に限定されないが、例えば含水率が３０〜８０重量％で長さ１〜２０ｍｍ、または含水率が２０〜７０重量％で長さが１〜５００ｍｍの短繊維状のビスコースレーヨンからなる汚泥用脱水助剤である。このように、水分を含む短繊維状物Ａとして汚泥用脱水助剤を使用した場合、ホッパ１０は、例えば汚水貯留槽の上方に配置されて、汚泥用脱水助剤がホッパ１０から汚水処理槽内に定量的に供給される。
【００３８】
ホッパ１０の内部には、その中心部に位置して、ホッパ１０のほぼ全長に亘って上下に延びる回転軸１８が配置され、この回転軸１８の上端は、天井板１２の中心部に配置したモータ２０の出力軸に連結されている。このモータ２０は、例えばホッパ１０の円筒状部１０ａの外周面に取付けた制御盤（図示せず）によって、その回転速度が制御される。
【００３９】
ホッパ１０の円筒状部１０ａの内部に位置して、回転軸１８には、この回転軸１８の直径方向外方に直線状に延びる棒状の閉塞防止部材２２の基端が連結され、この閉塞防止部材２２の自由端は、ホッパ１０の円筒状部１０ａの内周面に近接するようになっている。このように、閉塞防止部材２２を取付けて、ホッパ１０内の短繊維状物Ａを攪拌することで、ホッパ１０内で短繊維状物Ａ同士が絡み合って流れなくなる、いわゆるブリッジ現象の発生を防止し、短繊維状物Ａの排出を円滑にして、短繊維状物Ａの定量供給に大きく貢献できる。閉塞防止部材２２の設置位置は、下記のパドル羽根３０，３２の上流側とすることが好ましい。この例では、閉塞防止部材２２によって、閉塞防止部２４が構成されている。
【００４０】
更に、ホッパ１０の円錐状部１０ｂのほぼ全高に亘る位置に位置して、回転軸１８にはスクリュー２６が設けられ、この回転軸１８とスクリュー２６によって、短繊維状物Ａを定量的にホッパ排出口１６から排出するスクリューフィーダ部２８が構成されている。スクリュー種としては、二軸同方向回転スクリュー、完全噛合い式一条スクリュー、短軸スクリューのいずれも使用できる。
【００４１】
このスクリューフィーダ部２８の直上方位置に第１パドル羽根３０が、スクリューフィーダ部２８の長さ方向に沿ったほぼ中間位置に第２パドル羽根３２がその基端を回転軸１８に連結して配置されている。この第１パドル羽根３０の基端部側３０ａは、回転軸１８と直交する方向に延び、自由端部側３０ｂは、図２に矢印で示す第１パドル羽根３０の回転方向に向けて、基端部側３０ａの延長線に対して角度θで屈曲している。第２パドル羽根３２も同様に、その基端部側３２ａは、回転軸１８と直交する方向に延び、自由端部側３２ｂは、図２に矢印で示す第２パドル羽根３２の回転方向に向けて、基端部側３２ａの延長線に対して角度θで屈曲している。この角度θは、この例ではいずれも９０°である。
【００４２】
この第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２は、この回転に伴って、ホッパ１０内に投入された水分を含む短繊維状物Ａをホッパ１０の中央部に掻き集めてスクリューフィーダ部２８の近傍に運ぶとともに、ホッパ１０内の水分を含む短繊維状物Ａに接触することで該短繊維状物Ａをほぐして落ちやすくするためのものである。パドル羽根３０，３２は、丸棒状であってもよいが、板状体を使用することで、ホッパ１０内の短繊維状物Ａを絶えず持ち上ながら攪拌させて安定して供給することができる。
【００４３】
第１パドル羽根３０における基端部側３０ａの延長線と自由端部側３０ｂとのなす角度θは、１０〜１００°で、３０〜９０°であることが好ましい。この角度θが１０°より小さいと、短繊維状部Ａのスクリューフィーダ部２８近傍への掻き寄せ効果が十分でなく、定量供給が困難になるばかりでなく、第１パドル羽根３０がその回転時に絡まった短繊維状物Ａによる抵抗に耐え切れず回転方向と逆方向に捻れてしまうことがあり、一方、角度θが１００°より大きいと、スクリューフィーダ部２８近傍への掻き寄せられる短繊維状物Ａの量が減り、定量供給できなくなるか、全く供給できなくなることが確かめられている。このことは、第２パドル羽根３２にあっても同様である。
【００４４】
なお、この例では、第１パドル羽根３０として、基端部側３０ａと自由端部側３０ｂとを互いに直角に曲がるように連結したものを使用しているが、円弧状の曲部を介して基端部側３０ａと自由端部側３０ｂとを互いに接線状に緩やかに繋がるように連結してもよく、また自由端部側３０ｂとして、円弧状に湾曲するようにしたものを使用しても良い。このことは、第２パドル羽根３２にあっても同様である。
【００４５】
また、第１パドル羽根３０の基端部側３０ａの距離ａと自由端部側３０ｂの距離ｂの合計である第１パドル羽根３０の全長ｌ（ｌ＝ａ＋ｂ）と第１パドル羽根３０の基端部側３０ａの距離ａと比：ａ／ｌは、０．１〜０．８であることが好ましく、０．２〜０．８がより好ましい。この比：ａ／ｌが０．１より小さいと、第１パドル羽根３０の短繊維状物Ａに対するスクリューフィーダ部２８の近傍への掻き寄せ効果が十分でなく、定量供給が困難になり、一方、この比：ａ／ｌが０．８を超えると、第１パドル羽根３０の回転時に第１パドル羽根３０に短繊維状物Ａ絡まり、第１パドル羽根３０が短繊維状物Ａによる抵抗に耐え切れずに回転方向と逆方向に捻れてしまうことがあることが確かめられている。
【００４６】
また、ホッパ排出口１６の内径Ｄとスクリューフィーダ部２８の外径ｄとの差（Ｄ−ｄ）は、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。ホッパ排出口１６の内径Ｄとスクリューフィーダ部２８の外径ｄとの差が１０ｍｍより小さいと、短繊維状物Ａのホッパ排出口１６からの排出が困難になるので好ましくなく、また、この差が１００ｍｍを超えると、定量供給の精度が低下してくる。この差は、２０〜４０ｍｍであることが好ましい。
【００４７】
なお、この例では、第１パドル羽根３０として、その全長が長いものを使用しており、このため、第１パドル羽根３０の基端部と自由端との間に斜状に延びる補強材３４を取付けて、第１パドル羽根３０を補強するようにしている。この補強材３４としては、第１パドル羽根３０の高さ方向の幅よりも小さな幅又は外径を持つ、例えばパイプを用いることができる。このような補強は、必要に応じて行われる。
【００４８】
次に、この実施の形態の短繊維供給装置の運転例について説明する。
先ず、蓋体１４を開いて、水分を含んだ短繊維状物Ａを投入口からホッパ１０の内部に投入する。この短繊維状物Ａの投入量は、ホッパ１０の容積の、例えば８０％程度である。そして、モータ２０を駆動して回転軸１８を回転させる。すると、閉塞防止部材２２（閉塞防止部２４）が回転し、この回転によって、ホッパ１０の内部における閉塞防止部材２２の配置位置乃至その近傍に短繊維状物Ａのブリッジ現象が生じることが防止される。
【００４９】
同時に、スクリューフィーダ部２８、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２が回転し、このスクリューフィーダ部２８の回転に伴って、ホッパ１０内のスクリューフィーダ部２８の近傍に位置する短繊維状物Ａが定量ずつ排出されて、ここに空洞ができる現象と、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２の回転に伴って、ホッパ１０内のスクリューフィーダ部２８から離れた位置に位置する短繊維状物Ａがホッパ１０の中央部に掻き集められてスクリューフィーダ部２８の近傍に運ばれる現象が起こる。これによって、スクリューフィーダ部２８の近傍に短繊維状物Ａが連続的に補給されて、ホッパ１０から水分を含む短繊維状物Ａが定量的に連続して排出（供給）される。この短繊維状物Ａの供給量は、モータ２０の回転速度を調整することによって制御される。
【００５０】
図３に示すように、ホッパ排出口１６に、カップリング４４を介してスクリューコンベア４２を連通させ、これによって、水分を含む短繊維状物Ａをホッパ１０からスクリューコンベア４２に連続的に供給するようにしてもよい。
【００５１】
図４は、本発明の他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、図１及び図２に示す例における第１パドル羽根３０を省略した点にある。このように、パドル羽根の設置数は、１個であっても、複数であってもよい。また、スクリューフィーダ部２８内乃至その近傍であれば、その設置位置も任意に設定できる。
【００５２】
図５は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、２本の棒状の閉塞防止部材２２ａ，２２ｂを、上下方向に所定間隔離間させ基端を回転軸１８に連結して配置し、これらの閉塞防止部材２２ａ，２２ｂの外周部を連結棒５０で連結して閉塞防止部２４ａを構成している点にある。この例にあっては、閉塞防止部２４ａに幅を持たせることで、閉塞防止部２４ａの回転に伴ってホッパ１０内の短繊維状物Ａを攪拌してホッパ１０内に短繊維状物Ａによるブリッジ現象が生ずるのを防止する領域を拡げることができる。
【００５３】
図６は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、閉塞防止部材２２の外周部に板状の攪拌部５２を垂設して、閉塞防止部２４ｂを構成している点にある。
【００５４】
図７は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図１及び図２に示す例と異なる点は、閉塞防止部材２２の周縁部に膨状の攪拌部５４を垂設して、閉塞防止部２４ｃを構成している点にある。
【００５５】
図８は、本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す。この例の図７に示す例と異なる点は、第２パドル羽根３２の下方に位置して、スクリューコンベア部２８に第３パドル羽根５６を設けているにある。
【実施例】
【００５６】
次に、具体的に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００５７】
（実施例１）
図１及び図２に示す短繊維供給装置において、内径８００ｍｍで高さ５００ｍｍの円筒状部１０ａと、高さ３００ｍｍでホッパ排出口１６ａの内径が６０ｍｍの円錐状部１０ｂを有するホッパ１０の内部に、スクリュー直径３０ｍｍ、スクリュー長８００ｍｍ、ピッチ幅３０ｍｍのスクリューフィーダ部２６を配した短繊維供給装置を使用した。そして、ホッパ１０の上端から下２００ｍｍの地点に閉塞防止部材２２を取付けた。また、円錐状部１０ｂの上端から下に５０ｍｍの地点に第１パドル羽根３０を取付けた。第１パドル羽根３０として、長さ１５０ｍｍ、幅２０ｍｍの板体で、回転軸１８との接合点から３０ｍｍの所から回転方向に向かって９０°に折り曲げた形状にしたものを使用した。
【００５８】
上記構成の短繊維供給装置を用いてセルロース繊維の供給試験を行った。供給試験に用いたセルロース繊維は以下の通りであり、短繊維が混在して絡み易く、一般的な流動物に比べてスクリューフィーダによる位相が極めて困難な性状を備えている。なお、スクリューコンベア部２６の回転数は５ｒｐｍ及び１０ｒｐｍとした。
繊維長：３ｍｍまたは１０ｍｍ
含水率：５５％
比重 ：１．５
【００５９】
（実施例２）
実施例１において、第１パドル羽根３０の曲げ角を３０°とした以外は実施例１と同様にして供給試験を行った。
【００６０】
（実施例３）
実施例１において、第１パドル羽根３０の更に下１００ｍｍの位置に、第２のパドル羽根３２を設けて供給試験を実施した。第２パドル羽根３２として、長さ１００ｍｍ、幅１５ｍｍの板体で、スクリューとの接合点から５０ｍｍの所から回転方向に向かって９０°に折り曲げた形状のものを使用した。
【００６１】
（実施例４）
実施例３おいて、閉塞防止部材２２を取外した以外は実施例３と同様にして供給試験を実施した。
【００６２】
（実施例５）
実施例３において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２を表１に示す形状のものに取替え、それ以外は実施例３と同様にして供給試験を実施した。また、図５に示す、直径１５ｍｍで長さ１００ｍｍの棒状物の閉塞防止部材２２ａ，２２ｂを有する閉塞防止部２４ａを使用した。
【００６３】
（実施例６）
実施例５において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２を表１に示す形状のものに取替え、それ以外は実施例５と同様にして供給試験を実施した。
【００６４】
（実施例７）
実施例５において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２を表１に示す形状のものに取替え、更に第1パドル羽根３０の位置を円錐状部１０ｂの上端から下に１００ｍｍの地点に変更し、それ以外は実施例５と同様にして供給試験を実施した。
【００６５】
（比較例１）
実施例１で使用した装置において、第１パドル羽根３０の曲げ角を１５０°に変更して供給試験を実施した。
【００６６】
（比較例２）
実施例３で使用した装置において、第１パドル羽根３０及び第２パドル羽根３２として、表１に示すものを使用して供給試験を実施した。
【００６７】
（比較例３）
実施例１で使用した装置から第１パドル羽根３０を取外して供給試験を実施した。この試験の結果、供給できないことが判明したので、始動後３分経過時に装置を停止させた。
【００６８】
（比較例４）
実施例３で使用した装置において、ホッパ排出口１６の内径ｄとスクリューフィーダ部２８の外径Ｄの差が６ｍｍのホッパを使用して供給試験を実施した。この試験の結果、トルクがオーバーして、始動後３分経過時に装置を停止させた。
【００６９】
表１に、実施例１〜７及び比較例１，２の特定回転数における一定時間の供給量を示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
表１に示すように、実施例１〜７にあっては、常に一定に近い供給量が得られており、時間が経過しても供給量が安定していることがわかる。また、回転速度と供給量とは比例関係にあり再現性も良好であった。これに対して、比較例１，２では、吐出量の変動が激しく、安定した定量供給ができなかった。特に、比較例１では、供給し得ていないことが判明したので、始動後１０分経過時に装置を停止させた。また、比較例２では、装置を５分後に停止し、スクリューフィーダ部に形成されたブリッジを手作業で破壊する必要が生じた。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１及び図２に示す短繊維供給装置をスクリューコンベアに連結した状態を示す縦断正面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【図８】本発明の更に他の実施の形態の短繊維供給装置を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ホッパ
１０ａ 円筒状部
１０ｂ 円錐状部
１４ 蓋体
１６ ホッパ排出口
１８ 回転軸
２０ モータ
２２，２２ａ，２２ｂ 閉塞防止部材
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 閉塞防止部
２６ スクリュー
２８ スクリューフィーダ部
３０，３２，５６ パドル羽根
４２ スクリューコンベア
４４ カップリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含む短繊維状物を内部に投入するホッパと、
前記ホッパの内部に回転自在に配置された回転軸にスクリューを設けたスクリューフィーダ部と、
前記スクリューフィーダ部内乃至その近傍に位置して前記回転軸に取付けたパドル羽根を備え、
前記パドル羽根は、該パドル羽根の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲していることを特徴とする短繊維供給装置。
【請求項２】
前記パドル羽根の全長ｌと該パドル羽根の基端から曲部中心までの距離ａとの比：ａ／ｌが、０．１〜０．８であることを特徴とする請求項１に記載の短繊維供給装置。
【請求項３】
前記パドル羽根は、前記回転軸の長さ方向に沿って所定間隔離間した位置に複数備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の短繊維供給装置。
【請求項４】
前記ホッパは、ホッパ排出口に繋がる円錐状部を有し、前記スクリューフィーダ部は該円錐状部内に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の短繊維供給装置。
【請求項５】
前記ホッパ排出口の内径と前記スクリューフィーダ部の外径との差が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の短繊維供給装置。
【請求項６】
前記短繊維状物は、含水率２０〜７０重量％で、長さ１〜５０ｍｍの汚泥用脱水助剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の短繊維供給装置。
【請求項１】
水分を含む短繊維状物を内部に投入するホッパと、
前記ホッパの内部に回転自在に配置された回転軸にスクリューを設けたスクリューフィーダ部と、
前記スクリューフィーダ部内乃至その近傍に位置して前記回転軸に取付けたパドル羽根を備え、
前記パドル羽根は、該パドル羽根の回転方向に向けて１０〜１００°の角度で屈曲乃至湾曲していることを特徴とする短繊維供給装置。
【請求項２】
前記パドル羽根の全長ｌと該パドル羽根の基端から曲部中心までの距離ａとの比：ａ／ｌが、０．１〜０．８であることを特徴とする請求項１に記載の短繊維供給装置。
【請求項３】
前記パドル羽根は、前記回転軸の長さ方向に沿って所定間隔離間した位置に複数備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の短繊維供給装置。
【請求項４】
前記ホッパは、ホッパ排出口に繋がる円錐状部を有し、前記スクリューフィーダ部は該円錐状部内に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の短繊維供給装置。
【請求項５】
前記ホッパ排出口の内径と前記スクリューフィーダ部の外径との差が１０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の短繊維供給装置。
【請求項６】
前記短繊維状物は、含水率２０〜７０重量％で、長さ１〜５０ｍｍの汚泥用脱水助剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の短繊維供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２５５０００（Ｐ２００９−２５５０００Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０９２３６（Ｐ２００８−１０９２３６）
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【出願人】（５９１０３０６５１）荏原エンジニアリングサービス株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【出願人】（５９１０３０６５１）荏原エンジニアリングサービス株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
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