粉粒体充填装置及び粉粒体の充填方法
【課題】粉粒体充填容器に対して高い効率で充填することができる粉粒体充填装置及び粉粒体の充填方法の提供。
【解決手段】粉粒体充填装置１の粉粒体充填部１０は、粉粒体制限筒３０とエアリング２０とで構成されている。粉粒体制限筒３０は内部に粉粒体８２が流動可能であり、両端に開口部を有する筒状である。粉粒体制限筒３０の開口部の一方は粉粒体８２の放出口である粉粒体放出開口部３６であり、他方は粉粒体貯蔵部８０に接続されている。また、エアリング２０は気体供給管４０を介して高圧気体発生源７０に接続している。粉粒体制限筒３０の中心部を通る中心軸から遠い側のエアリング２０の表面には気体を放出する気体放出口５０が複数設けられている。そしてエアリング２０は、粉粒体放出開口部３６に対向する位置であり、かつ粉粒体放出開口部３６から粉粒体８２を落下させ堆積する場合に生じる粉粒体８２の斜面の内側に設けられている。
【解決手段】粉粒体充填装置１の粉粒体充填部１０は、粉粒体制限筒３０とエアリング２０とで構成されている。粉粒体制限筒３０は内部に粉粒体８２が流動可能であり、両端に開口部を有する筒状である。粉粒体制限筒３０の開口部の一方は粉粒体８２の放出口である粉粒体放出開口部３６であり、他方は粉粒体貯蔵部８０に接続されている。また、エアリング２０は気体供給管４０を介して高圧気体発生源７０に接続している。粉粒体制限筒３０の中心部を通る中心軸から遠い側のエアリング２０の表面には気体を放出する気体放出口５０が複数設けられている。そしてエアリング２０は、粉粒体放出開口部３６に対向する位置であり、かつ粉粒体放出開口部３６から粉粒体８２を落下させ堆積する場合に生じる粉粒体８２の斜面の内側に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体を充填可能な容器に高密度に充填するための充填装置に関するものであり、特に、シーバルクコンテナを含む各種コンテナ、サイロなどの粉粒体充填容器や、荷台などへの粉粒体の充填効率を向上させるための充填装置及び充填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、産業資源や生活物資などのさまざまな分野において、粒状または粉状の粒子（粉粒体）が用いられている。粉粒体の具体例としては、例えば合成樹脂粉粒体、合成樹脂ペレット、無機材料粉粒体、及び穀物等の粒状又は粉状の食料品などがある。粉粒体の輸送は、袋などの輸送容器に粉粒体を入れることによって行われる。これまでは、例えば粉粒体を２０〜３０ｋｇずつ詰め込むことのできる紙袋、又は２００〜１，０００ｋｇずつ詰め込むことのできる合成樹脂製のシートなどが輸送容器として用いられていた。
【０００３】
上記のように粉粒体を袋詰めする方法では、詰められた粉粒体の量に応じて袋の形状が変形するため、袋の内部の隅々にまで粉粒体が行き渡り、所望する分量の粉粒体を袋詰めすることができる。袋に詰められた粉粒体は、列車、トラック、船、飛行機などの荷台に乗せて輸送されていた。
【０００４】
しかしながら、上記のような輸送容器は使い捨てされることが多く、環境や経済的に無駄を生じていた。そのため、近年ではコンテナなどの粉粒体充填容器に上記粉粒体を直接積載し、上記粉粒体充填容器を列車、トラック、船、飛行機などに搭載して輸送されるようになりつつある。また、粉粒体用のタンクを備えたローリ車なども開発されている。即ち、粉粒体の輸送は袋詰めせずに直接粉粒体充填容器などに積載する方法が広く用いられるようになっている。
【０００５】
しかしながら、粉粒体をコンテナなどの形状の固定された粉粒体充填容器に積載する場合には、粉粒体が容器の中に効率的に充填することが難しい。
【０００６】
粉粒体を上記従来のように袋に詰めて輸送する場合には、上記のように袋が比較的変形し易いため、袋の中の隅々まで粉粒体を行き渡らせることができる。そのため、所望とする粉粒体の量を袋に詰めることができた。また袋詰めされた粉粒体は、例えば袋を積み上げるといった方法で荷台に積載することができるため、荷台の容積一杯に上記粉粒体を積載し、輸送することができた。
【０００７】
一方、粉粒体充填容器に上記粉粒体を直接積載する方法では、粉粒体は粉粒体充填容器毎に１個又は数個設けられている積載口から粉粒体充填容器内部に積載される。図２３の（ａ）は、３個の積載口を有する粉粒体充填容器６９０の積載口６９１から粉粒体６８２を積載した様子を示す斜視図であり、図２３の（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図である。上記粉粒体充填容器６９０は、例えば２．５ｍ×２．４ｍ×５．９ｍの大きさのものなどが用いられている。
【０００８】
粉粒体充填容器６９０の内部に積載された粉粒体６８２は、その自重によって粉粒体充填容器６９０の内部で広がるように崩れて、山のような形状に積載される。溶液とは異なり、粉粒体６８２は粒状の粒子の集まりであるため、それぞれの粒子の摩擦によって上記のような山型の形状を構成するのである。このときの山の傾斜面を斜面６９２とし、斜面６９２と粉粒体充填容器６９０の底面とのなす角を安息角θｒとする。安息角θｒは粉粒体６８２の材質や形状などによって決定される角度であり、安息角θｒが大きいほど形成される山の形状が大きくなる。また山の頂上部の高さと、山と山の間に形成される谷の深さとの高さの差が大きくなる。そのため、粉粒体６８２が山型に積載され、安息角θｒが大きい場合には、粉粒体充填容器６９０の内部の空間に粉粒体６８２を積載できない領域が多く存在するということである。即ち、粉粒体６８２の積載時の安息角θｒが大きいと、粉粒体充填容器６９０の内部に設けられた容積と比較して、少ない量の粉粒体６８２しか積載することができない。
【０００９】
そのため、生じる安息角θｒを小さくして粉粒体充填容器６９０の内部一杯に均一に粉粒体６８２を積載し、粉粒体充填容器６９０の内部の容積を有効に用いて粉粒体６８２をコンテナ等に積載する方法がいくつか考えられている。
【００１０】
例えば、特許文献１では、固体である粉粒体が気体と混合されてコンテナ内へ噴射され、コンテナ内に散布される方法について開示している。また、特許文献２では、圧縮空気によって空搬管内を空搬された粉粒体が、コンテナ内において上記空搬管の先に回動自在に設けられた屈曲した先端部を有する摺動管によって充填される方法について開示している。
【特許文献１】実開昭６３−３７６３０号公報（昭和６３年（１９８８年）３月１０日公開）
【特許文献２】特開２００５−１４９４８号公報（平成１７年（２００５年）１月２０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、粉粒体をコンテナなどの粉粒体充填容器の容量に対して高い効率で充填するためには粉粒体充填容器内への充填状況を常に確認する必要があり、簡便に粉粒体充填容器内のデッドボリュームを減らすことが難しいという問題点を有している。
【００１２】
粉粒体充填容器内部に粉粒体を積載していく場合、粉粒体充填容器内部の空間は積載された粉粒体によって徐々に満たされて行く。図２３の（ｂ）に示したように、積載口６９１から粉粒体６８２を積載すると、粉粒体充填容器６９０の内部で粉粒体６８２は山型に積載される。この場合、積載口６９１から離れている場所（谷領域６９４）では粉粒体６８２が左右の山の表面を滑り落ちて積載されており、左右の山に対して谷のように積載されている。粉粒体充填容器６９０の内部に粉粒体６８２を高い効率で積載するためには、このような谷領域６９４を少なくすることが必要である。
【００１３】
上記のような谷領域６９４を少なくするためには、谷領域６９４に粉粒体６８２を積載し、谷領域６９４を粉粒体６８２によって埋める工程が必要となる。つまり、粉粒体充填容器６９０の内部に形成された山と谷との形状に基づいて、谷領域６９４に粉粒体６８２を積載する必要がある。
【００１４】
また、一般的に、粉粒体充填容器６９０は運搬時には積載された粉粒体６８２を密閉し、外部に漏れないようにして運搬を行うことが多い。そのため粉粒体充填容器６９０の上面には壁が設けられるとともに幾つかの積載口６９１が設けられることが多い。そのため、粉粒体充填容器６９０に対して粉粒体６８２を積載することのできる位置は積載口６９１が設けられた位置に限定されることが多い。
【００１５】
上記のように粉粒体充填容器６９０内に形成された山と谷との形状を確認する手段を用いて粉粒体６８２を積載する場合には、粉粒体充填容器６９０内の任意の位置に粉粒体６８２を積載することのできる手段を粉粒体充填容器６９０の積載口６９１から粉粒体充填容器６９０の内部に導入するとともに、粉粒体充填容器６９０内の粉粒体６８２が形成する上記の山及び谷の形状を確認する手段が必要となる。そして粉粒体充填容器６９０へ粉粒体６８２を積載している間、常に粉粒体充填容器６９０の内部の充填状況を確認しなければならない。即ち粉粒体充填容器の容量に対して高い効率で充填するためには専用の設備が必要であり、また作業工程が煩雑となるために作業効率の向上が難しい。
【００１６】
また、上記の特許文献１及び特許文献２の方法では、粉粒体が気体と混合されて粉粒体充填容器内へ導入され、粉粒体充填容器内に噴射される構成である。図２４に特許文献１の粉粒体の充填装置の斜視図を示す。例えば特許文献１の方法では、粉粒体を固気混相流として輸送管７４１によって搬送し、箱状又は袋状のコンテナ７９０に粉粒体を充填するための吹き込みノズル７９５とコンテナ内の粉塵を吸引するための集塵フード７９６を取付板７９７に装着し、この取付板７９７をコンテナ７９０に固着したり脱着可能としたりする機構について開示している。また、上記特許文献２の方法では、コンテナ内で回動自在に設けられた屈曲した先端部を有する摺動管によって粉粒体が積載されるため、上記のようにコンテナ内に粉粒体を積載する位置をコンテナ内部の任意の位置に設定することができると考えられる。
【００１７】
しかしながらこれらの特許文献１及び特許文献２の方法であっても、粉粒体はコンテナなどの粉粒体充填容器内に噴射された方向を中心に積載されるため、常に粉粒体充填容器内部でどのように粉粒体が積載されているかを確認する必要があると考えられる。
【００１８】
また、特許文献１及び特許文献２の方法では、粉粒体をコンテナの外部で気体と混合し、それらの混合気体に圧力をかけてコンテナ内に噴射する構成であるので、密閉されたコンテナの内部に大量の空気とともに粉粒体が充填されることになる。そのため、粉粒体がコンテナ内部に高い効率で充填される前に、コンテナ内部に導入した空気の圧力を減少させるか、コンテナ内部に導入された空気を外部に放出する必要があり、粉粒体の充填作業を中断する必要があった。そのため、充填に時間がかかるという問題が生じていた。
【００１９】
また、充填するための大量の空気をコンテナ外に排気する必要があるため、コンテナ内部に空気の排気用の空間を確保する必要があり、充填効率の向上には限界があった。
【００２０】
さらに、特許文献１及び特許文献２の方法では、コンテナ内に必要な量の粉粒体を積載した時点で即座に混合気体に加圧している圧力を遮断し、コンテナ内へ粉粒体を積載する工程を停止する必要がある。特に粉粒体をコンテナの容量に対して高い効率で充填する場合には、充填された粉粒体によってコンテナ内に残っている空間が減少しているため、積載する粉粒体がコンテナから吹きこぼれたり、コンテナ内に過度の圧力がかかり、コンテナを破損する恐れがある。そのため、これらの方法では、コンテナへ粉粒体を積載している間、常にコンテナ内の充填状況を監視しなければならないと考えられる。即ちコンテナの容量に対して高い効率で充填するためには専用の設備が必要であり、また作業工程が煩雑となるために作業効率の向上が難しいと考えられる。
【００２１】
また、このような問題点は、各種の粉粒体の容器や、サイロへの充填においても同様に生じることが容易に予想される。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、コンテナなどの各種の粉粒体充填や、サイロへの充填状況を常に確認することなく、簡便にコンテナの容量に対して高い効率で充填し、コンテナ内のデッドボリュームを減らすことができる粉粒体充填装置及び粉粒体の充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の粉粒体充填装置は、上記課題を解決するために、上下の両端に開口部を有する筒状の粉粒体放出部と、上記粉粒体放出部の下方に設けられる粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体放出部の上方の上端開口部は、上記粉粒体放出部から放出する粉粒体の供給源に接続可能であり、上記粉粒体放出部の下方の下端開口部は、上記粉粒体を充填する粉粒体充填容器に接続可能であり、上記粉粒体分散部は、内部に気体を流動可能な管であり、圧縮気体供給源に接続されており、上記粉粒体分散部の表面には、上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から離れる方向であって、水平な方向を含む平面に上記圧縮気体供給源から供給された圧縮気体を放出する複数の気体放出孔が形成されていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、粉粒体の供給源から供給される粉粒体は、上記粉粒体放出部を形成する筒の内部を通過した後、そのまま鉛直下方に落下し、上記粉粒体分散部の内側を通過するか、又は上記粉粒体放出部及び上記粉粒体分散部の間に形成された隙間を通過する。
【００２５】
また、上記粉粒体分散部は、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から遠い側の上記管の表面に複数の気体放出孔を備えており、圧縮気体供給源によって発生する圧縮気体を気体放出孔から放出することができる。
【００２６】
そのため、本発明の粉粒体充填装置は、上記粉粒体放出部に設けられる上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間に形成された隙間を通過した粉粒体をそれぞれの気体放出孔から放出される気体によって吹き飛ばし、本発明の粉粒体充填装置から離れた位置に充填することができる。
【００２７】
また、上記粉粒体分散部が、環状に形成されていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、粉粒体分散部が粉粒体放出開口部に対向して環状に形成されるので、粉粒体を周囲の方向に効率よく吹き飛ばすことができる。
【００２９】
尚、また、上記粉粒体分散部が、複数の管によって構成されていてもよく、上記粉粒体分散部を構成する複数の管が集合して環状に形成されていてもよい。
【００３０】
また、上記粉粒体分散部は、上記粉粒体放出部の下端開口部に対向し、かつ該下端開口部から上記粉粒体を落下して堆積する場合に生じる粉粒体堆積物に埋没する位置に設けられていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記粉粒体放出部の下端開口部から上記粉粒体を自然に落下させて堆積する場合に生じる粉粒体による堆積物が構成する斜面の中に埋没する位置に上記粉粒体分散部が設けられているので、本発明の粉粒体充填装置が上記粉粒体によって埋没した場合でも、上記粉粒体を吹き飛ばすことができる。
【００３２】
また、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部とは接続部によって接続されており、上記接続部は、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔を変えることができることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部との間隔を上記接続部での接続によって変更することができる。本発明の粉粒体充填装置では、上記粉粒体が上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出る粉粒体の量は、（１）上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔、（２）環状に形成された上記粉粒体分散部の中心部を通る中心軸の方向からみた上記粉粒体放出部に対する上記粉粒体分散部の環の断面の中心部の位置、（３）粉粒体の粒子の大きさ、及び（４）粉粒体の有する物性などによって決定される。そのため、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部との間隔を変えることができるようにすると、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間を通って上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出る粉粒体の量を調整することができる。
【００３４】
また、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との鉛直方向の間隔が、上記下端開口部を封止部材によって水平方向に封止して上記粉粒体放出部に上記粉粒体を充填した後、上記封止部材を鉛直下方向に外した場合に、該粉粒体が上記粉粒体放出部から連続的に排出されるときの間隔よりも大きい間隔であることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、粉粒体が上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間を通って上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出るように設定することができる。
【００３６】
また、それぞれの上記気体放出孔は、上記気体放出孔の形成される面の法線方向と、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸に対して垂直であると共に上記気体放出孔を通る平面と、のなす角度である開口部形成角が上記下端開口部側に４５°以内であることが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、上記気体放出孔は、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸に対して垂直であると共に上記気体放出孔を通る平面に対して上記気体放出孔のなす面の法線方向が４５°以内であり、かつ該平面よりも上記下端開口部側に形成されている。特に上記の角度を４５°とした場合、上記気体放出孔から噴出する気体によって粉粒体が放物線運動によって飛ばされ、最も遠い位置まで運ばれるので、遠くまで粉粒体を充填することができる。
【００３８】
また、コンテナなど粉粒体を充填する容器の天井の高さが低く、吹き飛ばした粉粒体が天井などの壁面等に衝突する場合には、粉粒体を理想的な放物線運動で飛ばすことができない。この場合は、気体放出開口部を４５°よりも上記平面に近くなるように形成する。上記の平面と法線とのなす角度（開口部形成角）の大きさが小さくなるにつれて、上記気体放出開口部から噴出する気体の速度成分のうち、環状に形成された上記粉粒体分散部の中心部を通る中心軸から離れる方向の速度成分が大きくなる。そのため、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部との間を通って上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出る粉粒体を上記の気体放出開口部から噴出する気体によって遠くに吹き飛ばすことができる。
【００３９】
また、上記粉粒体放出部が円筒で形成されており、上記粉粒体分散部が円環で形成されていることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、上記粉粒体放出部及び上記粉粒体分散部がその周方向において円形に形成されており、本発明の粉粒体充填装置の周囲に等方的に粉粒体を充填することができる。
【００４１】
本発明の粉粒体の充填方法は、上記課題を解決するために、粉粒体充填容器内に粉粒体を充填する粉粒体の充填方法であって、粉粒体を放出する開口部である粉粒体放出部の下端開口部と、気体を放出する気体放出孔が設けられている粉粒体分散部とが間隔を隔てた位置に設けられる構造を有し、該下端開口部と上記気体放出孔とが上記粉粒体充填容器の内部に備えられており、該下端開口部から上記粉粒体充填容器の内部に上記粉粒体をその自重によって落下させる工程と、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記粉粒体充填容器の内壁の方向に気体の流れを形成する工程とを有することを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、上記粉粒体はその自重によって粉粒体放出部の下端開口部から上記容器内に導入され、充填される。そのため、上記粉粒体は、上記容器内で山型の形状となって充填される。
【００４３】
そして、ついには上記山型に充填された粉粒体の頂上が粉粒体放出部の下端開口部と粉粒体分散部とが隔てられて設けられている部位にまで達し、さらに該下端開口部と上記粉粒体分散部との間から上記粉粒体分散部の外部にこぼれ出る粉粒体によって上記粉粒体分散部の周囲が粉粒体に覆われる。
【００４４】
上記粉粒体分散部には、上記のように気体放出孔が設けられており、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔上記容器の内壁の方向に気体の流れを形成している。そのため、上記のように粉粒体分散部が粉粒体によって周囲を覆われると、上記のような気体の流れによって上記粉粒体を上記粉粒体分散部の外側、即ち上記容器の内壁の方向に吹き飛ばす。吹き飛ばされた粉粒体は、上記容器の中で自重によって積載された山型の粉粒体の上部に積載される。また、上記のように粉粒体分散部の周囲に積載された粉粒体が吹き飛ばされると、上記粉粒体分散部の周囲の領域に該下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔から新たな粉粒体が上記粉粒体分散部の外側にこぼれ落ちることができるようになる。こぼれ落ちた粉粒体は、上記気体放出孔から噴出する気体によって吹き飛ばされ、上記容器に山型に積載された粉粒体のさらに上部に積載される。
【００４５】
上記のように積載された粉粒体は、次第に上記粉粒体分散部の周囲の領域に積載されて上記粉粒体分散部の周囲を埋めて行き、ついには上記粉粒体分散部を埋没させる。上記粉粒体分散部が粉粒体に埋没し、該下端開口部と上記粉粒体分散部との隙間から粉粒体が新たにこぼれ落ちることができなくなると、粉粒体はそれ以上容器の中に入ることができなくなり、自動的に粉粒体の充填が終了する。このため、容器内部への充填状況を常に確認する必要がなく、また、粉粒体を容器のもつ容量に対して高い効率で充填することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の粉粒体充填装置は、以上のように、上下の両端に開口部を有する筒状の粉粒体放出部と、上記粉粒体放出部の下方に設けられる粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体放出部の上方の上端開口部は、上記粉粒体放出部から放出する粉粒体の供給源に接続可能であり、上記粉粒体放出部の下方の下端開口部は、上記粉粒体を充填する粉粒体充填容器に接続可能であり、上記粉粒体分散部は、内部に気体を流動可能な管であり、圧縮気体供給源に接続されており、上記粉粒体分散部の表面には、上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から離れる方向であって、水平な方向を含む平面に上記圧縮気体供給源から供給された圧縮気体を放出する複数の気体放出孔が形成されている構成である。
【００４７】
また、本発明の粉粒体の充填方法は、以上のように、粉粒体を放出する開口部である粉粒体放出部の下端開口部と、気体を放出する気体放出孔が設けられている粉粒体分散部とが間隔を隔てた位置に設けられる構造を有し、該下端開口部と上記気体放出孔とが上記粉粒体充填容器の内部に備えられており、該下端開口部から上記粉粒体充填容器の内部に上記粉粒体をその自重によって落下させる工程と、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記粉粒体充填容器の内壁の方向に気体の流れを形成する工程とを有する。
【００４８】
つまり、本発明の粉粒体充填装置では、粉粒体の供給源から供給される粉粒体は、上記粉粒体放出部を形成する筒の内部を通過した後、そのまま鉛直下方に落下し、上記粉粒体分散部の内側を通過するか、又は上記粉粒体放出部及び上記粉粒体分散部の間に形成された隙間を通過する。
【００４９】
また、上記粉粒体分散部は、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から遠い側の上記管の表面に複数の気体放出孔を備えており、圧縮気体供給源によって発生する圧縮気体を気体放出孔から放出することができる。
【００５０】
そのため、本発明の粉粒体充填装置は、上記粉粒体放出部に設けられる上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間に形成された隙間を通過した粉粒体をそれぞれの気体放出孔から放出される気体によって吹き飛ばし、本発明の粉粒体充填装置から離れた位置に充填することができる。
【００５１】
また、本発明の粉粒体の充填方法では、上記粉粒体はその自重によって粉粒体放出部の下端開口部から上記容器内に導入され、充填される。そのため、上記粉粒体は、上記容器内で山型の形状となって充填される。
【００５２】
そして、ついには上記山型に充填された粉粒体の頂上が粉粒体放出部の下端開口部と粉粒体分散部とが隔てられて設けられている部位にまで達し、さらに該下端開口部と上記粉粒体分散部との間から上記粉粒体分散部の外部にこぼれ出る粉粒体によって上記粉粒体分散部の周囲が粉粒体に覆われる。
【００５３】
上記粉粒体分散部には、上記のように気体放出孔が設けられており、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記容器の内壁の方向に気体の流れを形成している。そのため、上記のように粉粒体分散部が粉粒体によって周囲を覆われると、上記のような気体の流れによって上記粉粒体を上記粉粒体分散部の外側、即ち上記容器の内壁の方向に吹き飛ばす。吹き飛ばされた粉粒体は、上記容器の中で自重によって積載された山型の粉粒体の上部に積載される。また、上記のように粉粒体分散部の周囲に積載された粉粒体が吹き飛ばされると、上記粉粒体分散部の周囲の領域に該下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔から新たな粉粒体が上記粉粒体分散部の外側にこぼれ落ちることができるようになる。こぼれ落ちた粉粒体は、上記気体放出孔から噴出する気体によって吹き飛ばされ、上記容器に山型に積載された粉粒体のさらに上部に積載される。
【００５４】
上記のように積載された粉粒体は、次第に上記粉粒体分散部の周囲の領域に積載されて上記粉粒体分散部の周囲を埋めて行き、ついには上記粉粒体分散部を埋没させる。上記粉粒体分散部が粉粒体に埋没し、該下端開口部と上記粉粒体分散部との隙間から粉粒体が新たにこぼれ落ちることができなくなると、粉粒体はそれ以上容器の中に入ることができなくなり、自動的に粉粒体の充填が終了する。このため、容器内部への充填状況を常に確認する必要がなく、また、粉粒体を容器のもつ容量に対して高い効率で充填することができる。
【００５５】
それゆえ、粉粒体をコンテナなどの各種の粉粒体充填や、サイロなどの容量に対して高い効率で充填することができ、かつ、粉粒体充填容器内の充填状況を常に確認する必要のない粉粒体充填装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
本発明の一実施形態について図１〜図２２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５７】
図１は、本実施の形態の粉粒体充填装置１を示す断面図である。
【００５８】
本実施の形態の粉粒体充填装置１は、粉粒体充填部１０、高圧気体発生源（圧縮気体供給源）７０、粉粒体貯蔵部（粉粒体の供給源）８０を含んでおり、粉粒体充填部１０と高圧気体発生源７０とは気体供給管４０によって接続されている。また粉粒体充填部１０と粉粒体貯蔵部８０とは、粉粒体輸送管６０によって接続されている。
【００５９】
本実施の形態の粉粒体充填部１０は、粉粒体貯蔵部８０に貯蔵された粉粒体８２をコンテナなどの粉粒体充填容器に積載するために用いられる粉粒体充填装置１の開口部であり、粉粒体貯蔵部８０に貯蔵された粉粒体８２が粉粒体輸送管６０を経由して粉粒体充填部１０に送られ、当該粉粒体充填部１０の開口部から粉粒体８２がコンテナなどの粉粒体充填容器に積載される。粉粒体充填部１０の構造については後述する。
【００６０】
高圧気体発生源７０は、本実施の形態の粉粒体充填部１０を動作させるための高圧気体を発生する装置であり、例えば圧縮気体ボンベ又はコンプレッサなどで構成してもよい。高圧気体発生源７０は気圧レギュレタ７１及び気圧バルブ７２を備えており、発生する高圧気体の圧力を一定の圧力に設定し、送り出すことができる。
【００６１】
粉粒体貯蔵部８０は粉粒体８２を貯蔵する場所であり、例えばサイロなどである。また、粉粒体８２の送り出し量を制限することのできる粉粒体バルブ８１を備えていても良い。
【００６２】
また、本実施の形態の粉粒体充填部１０は、粉粒体制限筒３０（粉粒体放出部）が粉粒体輸送管６０に接続している。上記粉粒体輸送管６０は、粉粒体充填容器に積載する粉粒体８２を粉粒体貯蔵部８０から粉粒体８２の積載場所まで輸送する管であり、粉粒体制限筒３０の近くでは鉛直方向に形成されて輸送管鉛直部６１を形成していてもよい。このように輸送管鉛直部６１が形成されていると、粉粒体輸送管６０を輸送されてきた粉粒体８２が粉粒体充填部１０に対して鉛直方向に落下して粉粒体充填容器に充填されるため、充填の工程をスムーズに行うことができる。
【００６３】
また粉粒体輸送管６０は、上記粉粒体バルブ８１を介して粉粒体貯蔵部８０に接続している。上記粉粒体輸送管６０は、周知の粉粒体８２を輸送する部材で構成することができる。例えば金属製の配管で構成してもよいし、合成樹脂の配管としてもよいし、布を用いた配管としてもよい。
【００６４】
次に、図２（ａ）を用いて粉粒体充填部１０の構成について説明する。
【００６５】
図２（ａ）は本実施の形態の粉粒体充填部１０を示す斜視図である。
【００６６】
粉粒体充填部１０は、環状の粉粒体分散部であるエアリング２０、筒状の粉粒体放出部である粉粒体制限筒３０、及び気体供給管４０を備えている。粉粒体制限筒３０の上部は上記粉粒体輸送管６０及び粉粒体バルブ８１を経由して粉粒体８２の粉粒体貯蔵部８０に接続しており、気体供給管４０のエアリング２０に接続していない側の端部は上記のように気圧レギュレタ７１及び気圧バルブ７２を経由して高圧気体発生源７０に接続している。またエアリング２０及び粉粒体制限筒３０は環状に形成されている。
【００６７】
本実施の形態では、エアリング２０は断面が円筒形の管であり、断面の形状が円周を形成している構成について記載しているが、環状の管であれば任意の形状であってもよい。また、エアリング２０を構成する材質についても任意の材質を用いることが可能であるが、例えば鋼などの金属で形成してもよい。エアリング２０の変形例については後述する。
【００６８】
またエアリング２０の外周部であり、かつエアリング２０を形成する環の第１中心軸２１（粉粒体分散中心軸）からみて外側の位置には、気体放出開口部である気体放出口５０が形成されている。気体放出口５０は、エアリング２０に開口して設けられた開口部である。気体放出口５０はエアリング２０の全周にわたって形成されていることが好ましいが、エアリング２０の特定の領域にのみ形成されていてもよい。また気体放出口５０はエアリング２０の全周にわたって均一に分布するように形成されていてもよいが、用いる粉粒体充填容器の形状などによって気体放出口５０がエアリング２０の外周部に形成される分布に偏りがあっても構わない。気体放出口５０の開口する向きについては後述する。
【００６９】
上記のエアリング２０の管は、気体供給管４０に接続しており、気体供給管４０及びエアリング２０を経由して送られてきた気体を上記気体放出口５０を通して外部に排気噴出することができる。本実施の形態の粉粒体充填部１０では、気体供給管４０は粉粒体制限筒３０の内側を通り、粉粒体制限筒３０の上部で粉粒体制限筒３０の外側に貫通するように形成されている。しかし気体供給管４０の配管の方法は上記の方法に限定する必要はなく、例えば粉粒体制限筒３０の内側をそのまま伝わって形成されていてもよいし、粉粒体制限筒３０の外側を通るように形成されていてもよい。
【００７０】
尚、本実施の形態の粉粒体充填部１０は、後述するように粉粒体充填容器の積載口に挿入して使用する。そのため、エアリング２０及び粉粒体制限筒３０の外形は上記粉粒体充填容器の積載口に挿入できる大きさに形成される。詳しくは後ほど記載する。
【００７１】
粉粒体制限筒３０はエアリング２０から隙間３２を隔てた位置に筒状に形成されている。本実施の形態の上記粉粒体制限筒３０とエアリング２０とは、上記第１中心軸２１を中心とした筒状に形成されている。また上記エアリング２０は、粉粒体制限筒３０から伸びる支柱３３（接続部）が接続されており、粉粒体制限筒３０の筒の表面に設けられた軸受け３４と支柱３３とが接触して固定されている。また、図２（ｂ）に記載するように、軸受け３４と支柱３３とが接触して固定されている部位をネジ３５で固定するように構成して粉粒体充填部１０ｂとしても良い。これによって、隙間３２の大きさを可変とすることができる。尚、上記支柱３３を軸受け３４に固定する方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば上記支柱３３にラックを設け、上記軸受け３４にピニオンを設けて歯車が歯合して摺動することにより固定するようにしてもよい。その他、周知の方法で固定することができる。
【００７２】
さらに図２（ｃ）に記載するように、筒状に形成されている粉粒体制限筒３０の筒の中心軸（第２中心軸３１、図１のｚ軸方向）が上記第１中心軸２１に対して平行にずれるように構成して粉粒体充填部１０ｃとしても良いし、図２（ｄ）のように第１中心軸２１ｄと第２中心軸３１とが傾むくように構成して粉粒体充填部１０ｄとしても良い。即ち、粉粒体制限筒３０のエアリング２０に近い側の端部（粉粒体放出開口部３６）とエアリング２０との隙間３２が一定の間隔を保つ構造であることが好ましい。本実施の形態では、粉粒体制限筒３０は上記の第２中心軸３１の周りに円周を形成している構成について記載しているが、筒状の壁面を有する構造であれば任意の形状であってもよい。また、粉粒体制限筒３０を構成する材質についても任意の材質を用いることが可能であるが、例えば鋼などの金属で形成してもよい。
【００７３】
また、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、エアリング２０及び粉粒体制限筒３０の中心軸である第１中心軸２１の軸の方向からみたエアリング２０の形状と粉粒体制限筒３０の形状とは同じ形状であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。例えば粉粒体制限筒３０が円筒形であり、エアリング２０が八角形を形成していてもよい。
【００７４】
また、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、上記のように粉粒体制限筒３０とエアリング２０との隙間３２によって粉粒体８２の積載の状態を調整しているのであるが、図２（ｅ）のように粉粒体制限筒３０と粉粒体輸送管６０とを一体に形成し、粉粒体制限筒３０ａとしてもよい。このように本実施の形態の粉粒体充填部１０を粉粒体輸送管６０と一体に形成し、粉粒体充填部１０ｅとすることもできる。
【００７５】
図３は、本実施の形態の粉粒体充填部１０の第１中心軸２１の方向に沿った断面図であり、粉粒体制限筒３０の内面に対するエアリング２０の大きさを示す断面図である。
本実施の形態の粉粒体充填部１０では、図３の（ａ）のように、エアリング２０が粉粒体制限筒３０の開口部から粉粒体８２を積載するときに生じる粉粒体８２の堆積物が構成する山の斜面に埋没し、上記斜面の内側にあることが好ましい。図３の（ａ）では、粉粒体を積載するときに生じる安息角がθｒである場合について記載しており、エアリング２０は粉粒体制限筒３０の開口部から安息角θｒで斜め下方（下方は図３（ａ）のｚ方向下向き）に引いた補助線の内側に位置している。
【００７６】
このように構成することにより、粉粒体制限筒３０から粉粒体８２を自然に落下させて生じた粉粒体による堆積物にエアリング２０が埋没した場合でも、粉粒体８２をエアリング２０によって吹き飛ばすことができる。
【００７７】
尚、エアリング２０は図３の（ｂ）のように粉粒体制限筒３０の内側に形成されていてもよいし、図３の（ｃ）のようにエアリング２０の環を形成する外径と粉粒体制限筒３０の筒のなす内面とが略同一の面内に形成されていてもよいし、図３（ｄ）のように、粉粒体制限筒３０の筒のなす内面とエアリング２０の環の断面の中心とが略同一の面内に形成されていてもよいし、図３の（ｅ）のように、粉粒体制限筒３０の筒のなす内面とエアリング２０の環を形成する内径とが略同一の面内に形成されていてもよい。これによって、粉粒体８２が粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間に形成された隙間を通過しやすくなる。後述するように、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、気体放出口５０から放出される気体によって粉粒体８２を吹き飛ばし、粉粒体充填部１０から離れた位置に粉粒体８２を充填するので、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間を通る粉粒体８２の量を調整することは重要である。
【００７８】
また、図４は、本実施の形態の粉粒体充填部１０の第１中心軸２１の方向に沿った断面図であり、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との空間的な配置を示している。
【００７９】
本実施の形態の粉粒体充填部１０では、粉粒体８２は粉粒体制限筒３０の開口部の一方であり、かつエアリング２０と対向していない開口部に粉粒体輸送管６０が接続されており、粉粒体貯蔵部８０から送られてきた粉粒体８２は粉粒体制限筒３０の開口部のうち、粉粒体輸送管６０が接続される開口部から供給され、粉粒体制限筒３０のエアリング２０を設けている側の開口部から粉粒体８２をコンテナなどの粉粒体充填容器に積載する。
【００８０】
図４に示すように、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、粉粒体制限筒３０とエアリング２０とが対向するように配置されており、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間には、隙間３２が形成されている。そのため、粉粒体制限筒３０から外部に放出される粉粒体８２は、上記エアリング２０の環の内側と外側とを通って放出され、本実施の形態の粉粒体充填部１０の下方に積載される。
【００８１】
本実施の形態の粉粒体充填部１０では、上記隙間３２は、粉粒体充填容器に積載する粉粒体によって設定することのできる間隔である。後述するように、上記の隙間３２によってエアリング２０の外側にこぼれ出る粉粒体の量を調整することができるため、上記の隙間３２は、エアリング２０が粉粒体に埋没する深さを設定する。エアリング２０を粉粒体に埋没させる好ましい量についても後述する。隙間３２の大きさは、諸条件に応じて適宜設定される。隙間３２の好ましい大きさとしては、粉粒体の粒子の大きさよりも大きいことが好ましい。この隙間３２の大きさは、粉粒体８２の粒子の形状、重さ、粒の大きさなどの物性値によって変化するため、後述するように用いる粉粒体８２毎にあらかじめ行う実験によって求めることが好ましい。
【００８２】
尚、上記エアリング２０の環の外側を通って放出される粉粒体８２は、後述するようにエアリング２０の外周部に形成された気体放出口５０から噴出する気体によって吹き飛ばされ、本実施の形態の粉粒体充填部１０から離れた位置に積載される。
【００８３】
ここで図４に基づいて、上記気体放出口５０の開口部向きについて説明する。
【００８４】
上記気体放出口５０はエアリング２０の外周部に形成されていればその開口部の法線方向の向きは特に限定されるものではないが、好ましい範囲としては例えば以下のように表現することができる。即ち、環状に形成されたエアリング２０がなす面、即ち第１中心軸２１に対して垂直である平面（図２のｘ−ｙ方向に広がる平面）と気体放出口５０の開口部の法線方向の向きとがなす角度（開口部形成角）をθａｉｒとすると、θａｉｒが上記の平面に対して上方（この場合の上方とは、図４のｚ軸方向であり、粉粒体制限筒３０に近づく向き）に０〜４５°傾いた範囲にあることが好ましい。特にθａｉｒを４５°とした場合、気体放出口５０から噴出する気体によって粉粒体８２が放物線運動によって飛ばされるときに最も遠い位置まで運ばれるので、遠くまで粉粒体８２を充填することができる。
【００８５】
尚、コンテナの天井が粉粒体充填部１０から近い場合などでは、粉粒体８２を理想的な放物線運動で飛ばすことができない。この場合は、θａｉｒは上記平面から上下に３０°傾いた範囲にあることが好ましく、上記平面に対して上下に１５°傾いた範囲に開口していることがさらに好ましく、上記平面に対して平行になるように開口していることがさらに好ましい。上記気体放出口５０の開口部の法線方向の向きは、それぞれの気体放出口５０で任意に選ぶことができるが、その方向は上記平面に対して角度θａｉｒの範囲に形成されていることが好ましい。
【００８６】
気体放出口５０の開口部の形状は特に限定されないが、例えば本実施の形態のように円形に形成されていてもよい。また開口部の形状は三角形や五角形などの多角形で形成してもよいし、楕円の形状で形成してもよいし、その他任意の形状で形成してもよい。開口部の大きさについても特に限定されないが、例えばコンテナに積載する粉粒体の粒子よりも小さいように形成してもよい。
【００８７】
ここで、エアリング２０の形状についてさらに詳しく説明する。
【００８８】
エアリング２０は、気体供給管４０に接続しており、気体供給管４０から送られてきた気体をエアリング２０の外周部に形成された気体放出口５０まで導く管である。エアリング２０には上記のように気体のみが供給されるため、気体放出口５０から噴出するのは気体のみである。
【００８９】
上記のように、エアリング２０は環状の管であれば任意の形状とすることができる。図５（ａ）〜（ｄ）は、エアリング２０の変形例を示す平面図であり、第１中心軸２１の軸の方向から見た平面図である。例えば図５（ａ）のように環状の管を四角形（エアリング２０ａ）としてもよいし、図５（ｂ）のように五角形（エアリング２０ｂ）としてもよいし、その他の多角形としてもよい。また図５（ｃ）のように楕円形（エアリング２０ｃ）としてもよいし、その他の形状としてもよい。さらに、図５（ｄ）のエアリング２０ｄのように環状の管の一部が切断された形状であってもよい。また、エアリング２０は複数の管によって構成されていても良い。例えば図５の（ｅ）のように、エアリング２０ｄ’が複数の管（図５（ｅ）では３本の管）で形成されており、それぞれのエアリング２０ｄ’が気体放出口５０を備えており、気体供給管４０に接続している構成であっても良い。また複数の管で構成されるエアリング２０ｄ’が環状になるように集合していてもよい。
【００９０】
また、エアリング２０の管の断面の形状についても任意の形状とすることができる。図６（ａ）〜（ｅ）はエアリング２０の管の断面の形状についての変形例を示す断面図である。エアリング２０の管の断面の形状は上記のように円形（図６（ａ）、エアリング２０）としてもよく、図６（ｂ）のように三角形（エアリング２０ｅ）としてもよく、図６（ｃ）のように五角形（エアリング２０ｆ）としてもよく、その他の多角形としてもよい。また図６（ｄ）のように楕円形（エアリング２０ｇ）としてもよいし、その他の形状としてもよい。さらに、図６（ｅ）のエアリング２９のように、粉粒体制限筒３０の側のエアリング２０ｈの環の直径と、粉粒体制限筒３０からは遠い位置に形成されるエアリング２０ｈの環の直径とが異なっていてもよい。
【００９１】
本実施の形態の粉粒体充填部１０は、以上のようにエアリング２０、粉粒体制限筒３０、及び気体供給管４０で構成されている。また本実施の形態の粉粒体充填部１０は、上記のように鋼などの金属又は任意の材質を用いて形成することができる。形成方法は周知の方法、例えば板金や鋳造などの方法を用いて形成することができる。
【００９２】
以上のように、本発明の粉粒体充填装置は、両端に開口部を有する筒状であり、かつ内部に粉粒体を流動可能とし、該開口部の一方を上記粉粒体の放出口とする粉粒体放出部と、環状でその環状を構成する管の内部に気体を流動可能とし、かつ上記環状の中心部から外部に向かう方向であり、上記環状の中心部から遠い側の上記管の表面に上記気体を放出する気体放出開口部が複数設けられている粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体分散部は、上記粉粒体放出部の上記粉粒体の放出口に対向する位置に設けられている構成である。
【００９３】
これらの構成は、筒状の粉粒体放出部と、環状の粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体分散部は、上記粉粒体分散部を形成する環の中心軸である粉粒体分散中心軸から遠方であり、かつ上記粉粒体分散部の表面である位置に複数の粉粒体分散開口部を備えており、上記粉粒体放出部の筒が開口する一方の端部と上記粉粒体分散部の環とが対向するように配置されている構成であると記載することもできる。
【００９４】
次に、図７を用いて本実施の形態の粉粒体充填装置１の動作について説明する。
【００９５】
図７は、本実施の形態の粉粒体充填装置１が粉粒体を充填する容器である粉粒体充填容器９０に設置されている様子を示す断面図である。説明の便宜のため、図７では粉粒体充填容器９０に対して本実施の形態の粉粒体充填装置１を１台のみ記載している。
【００９６】
本実施の形態では、粉粒体８２が積載される容器はシーバルクコンテナを含む各種コンテナなどの粉粒体充填容器である場合について記載するが、粉粒体８２が積載される容器はこれに限らず、一般的な輸送手段の粉粒体充填容器、荷台、またはサイロなどの構造物などであってもよい。
【００９７】
本実施の形態の粉粒体充填部１０は、上記のように高圧気体発生源７０及び粉粒体貯蔵部８０と接続され、上記粉粒体充填部１０が粉粒体充填容器９０の積載口９１に挿入された状態で使用される。
【００９８】
まず、上記粉粒体充填部１０を積載口９１に挿入する。粉粒体充填部１０を形成する粉粒体制限筒３０とエアリング２０との隙間３２が粉粒体充填容器９０の中に入っていればよく、上記隙間３２が粉粒体充填容器９０の中であり、かつ積載口９１に最も近い位置になるように上記粉粒体充填部１０が挿入されることが好ましい。
【００９９】
上記粉粒体充填部１０は積載口９１に挿入した状態で使用するため、上記エアリング２０及び上記粉粒体制限筒３０の大きさは積載口９１に入る大きさとして形成されている。後述するように本実施の形態の粉粒体充填部１０では、高圧気体発生源７０で発生させた気体の圧力を気体放出口５０から粉粒体充填容器９０内に排気噴出させて粉粒体８２を粉粒体充填容器９０に積載する。そのため、粉粒体充填部１０と積載口９１とは上記の噴出した気体を排出するための隙間が開いていることが望ましい。上記のように粉粒体充填部１０と積載口９１との間に隙間を形成しない場合には、粉粒体充填部１０を構成する粉粒体制限筒３０の下部であり、かつ粉粒体充填容器内に挿入される部位に粉粒体充填容器９０の内部の圧力を逃がすための配管（図示せず）を設けてもよい。
【０１００】
次に、粉粒体充填容器９０の中に粉粒体８２を積載する。本実施の形態の粉粒体充填部１０は粉粒体充填容器９０の中に挿入されている。粉粒体充填部１０を形成する粉粒体制限筒３０は、粉粒体輸送管６０に接続されており、粉粒体輸送管６０の他方は粉粒体８２を貯蔵する粉粒体貯蔵部８０に接続している。粉粒体８２は、粉粒体貯蔵部８０の粉粒体バルブ８１が開かれると、粉粒体８２の自重によって粉粒体輸送管６０を経由して粉粒体充填部１０まで送られる。そして粉粒体充填部１０を形成する粉粒体制限筒３０のエアリング２０を設けている側の開口部から粉粒体充填容器９０の中に積載される。粉粒体貯蔵部８０が粉粒体充填部１０から遠いところに設置されていたり、粉粒体８２が粉粒体輸送管６０の内部をスムーズに送ることが困難である場合には、粉粒体輸送管６０は粉粒体８２を本実施の形態の粉粒体充填部１０の近くまで送り出すスクリューコンベアなどの周知の機構（図示せず）を備えていてもよい。この場合には、粉粒体８２は粉粒体充填部１０の近くまで周知の方法によって送り出された後、粉粒体８２の自重によって粉粒体充填部１０を経由して粉粒体充填容器９０の中に積載される。
【０１０１】
上記のように粉粒体８２を粉粒体充填容器９０に積載すると、粉粒体８２は粉粒体充填容器９０の内部で斜面９２を有する山型の形状となって充填される。粉粒体８２をコンテナに積載するにつれて上記の山型は大きく形成され、ついには上記山型の頂上が本実施の形態の粉粒体充填部１０のエアリング２０の位置にまで達し、さらに隙間３２からこぼれ出る粉粒体８２によってエアリング２０が粉粒体８２の中に埋没する。エアリング２０が粉粒体８２の中に埋没する深さは、隙間３２の大きさによって設定される。隙間３２の大きさの設定方法については後述する。そして、粉粒体８２は隙間３２からこぼれ落ち、斜面９２を滑り落ちて積載されるが、まもなく隙間３２は粉粒体充填部１０の周囲に積載された粉粒体８２によって塞がれて埋没する。この状態になると、粉粒体８２が粉粒体充填容器９０へ積載されるための開口部が全て塞がれる為、粉粒体８２を粉粒体充填容器９０へ粉粒体８２の自重によって充填する工程は終了する。
【０１０２】
次に、本実施の形態の充填方法では、エアリング２０の気体放出口５０（気体放出孔）から気体を噴出させる。図８（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の充填方法の各段階を示す粉粒体充填容器９０の断面図である。説明の便宜のため、図８では粉粒体充填部１０に接続される気体供給管４０、高圧気体発生源７０、気圧レギュレタ７１、気圧バルブ７２、粉粒体輸送管６０、粉粒体貯蔵部８０、及び粉粒体バルブ８１などは記載を省略しているが、図７に基づいてそれぞれ接続されている。
【０１０３】
上記のように自重によって充填する工程の直後では、図８（ａ）のように粉粒体８２は山型に積載される。このとき、斜面９２と粉粒体充填容器９０の底面とのなす角を安息角θｒとする。また、粉粒体８２によって形成される山型部分の頂上部がなす直径を山頂部直径Ｄｓとする。
【０１０４】
高圧気体発生源７０によって発生させられた高圧気体は、気圧レギュレタ７１及び気圧バルブ７２によって一定の圧力の気体となり、気体供給管４０に送り出される。気体供給管４０はエアリング２０に接続されているので、上記の高圧気体はエアリング２０に設けられた気体放出口５０から放出される。
【０１０５】
気体放出口５０から気体が放出されると、図８（ｂ）のように、粉粒体８２に埋没しているエアリング２０は周囲の粉粒体８２を外側に吹き飛ばし、粉粒体８２によって形成されていた斜面９２のさらに上部に粉粒体８２を積載し、斜面９２ｂを形成する。そして、上記のように吹き飛ばされた粉粒体８２の上部に積載されていた粉粒体８２がエアリング２０の周りに自重で落下し、さらに上記粉粒体８２がエアリング２０の気体放出口５０から噴出する気体によって吹き飛ばされて粉粒体８２を斜面９２ｂのさらに上部に積載する気体による充填工程が行なわれる。
【０１０６】
上記気体による充填工程は、上記のように粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間に形成された隙間３２から粉粒体充填部１０の外にこぼれ出た粉粒体８２をエアリング２０の外周部に形成された気体放出口５０から排気噴出する気体の圧力によって吹き飛ばし、粉粒体充填容器９０に山型に形成された粉粒体８２のなす斜面９２のさらに上部に粉粒体８２を積載する工程である。そのため、排気噴出する気体の圧力及び隙間３２の大きさによって粉粒体８２を粉粒体充填容器９０に充填することのできる効率が決定される。気体の圧力及び隙間３２の大きさの詳しい設定方法については後述する。
【０１０７】
本実施の形態の充填方法では、粉粒体８２は粉粒体制限筒３０を通って自重によって粉粒体充填容器９０の中に送られる。そして、粉粒体充填容器９０の中で隙間３２からこぼれ出た粉粒体８２を気体によって吹き飛ばす構成である。そのため、図８（ｂ）に示すように吹き飛ばされた粉粒体８２は既に積載された粉粒体８２のなす斜面９２のさらに上部に積載され、斜面９２ｂを形成する。吹き飛ばされた粉粒体８２は斜面９２のなす谷を埋めるように積載されるため、斜面９２ｂは斜面９２よりもなだらかに形成される。そして安息角θｒは徐々に小さくなる。また同時に、本実施の形態の充填方法では、粉粒体８２を気体放出口５０によって吹き飛ばすため、本実施の形態の粉粒体充填部１０の周囲には、粉粒体充填容器９０の底面からみてエアリング２０と該等しい高さの頂上部が粉粒体８２によって形成される。この頂上部の直径の大きさ（山頂部直径Ｄｓ）は、粉粒体８２によって斜面９２が埋められて斜面９２ｂが形成されるにつれて、だんだん大きく形成される。
【０１０８】
さらに上記気体による充填工程をおこなうと、図８（ｃ）に示すように山頂部直径Ｄｓはさらに大きくなり、安息角θｒはさらに小さくなる。ついには図８（ｄ）のようにエアリング２０の気体放出口５０から噴出する気体によって飛ばされた粉粒体８２が、本実施の形態の粉粒体充填部１０の周囲に積載されるようになり、エアリング２０の周囲が徐々に粉粒体８２によって埋められる。そのため、山頂部直径Ｄｓが徐々に小さくなる。そして、上記山頂部直径Ｄｓがエアリング２０とほぼ同じ大きさになると、エアリング２０はエアリング２０の上に設けられている隙間３２から漏れ出す粉粒体８２に埋没する。
【０１０９】
エアリング２０が粉粒体８２に埋没し、隙間３２の周囲が粉粒体８２によって埋没されると、自重によって隙間３２から粉粒体充填部１０の外に漏れ出していた粉粒体８２はそれ以上粉粒体充填容器９０の内部に落下することができず、上記気体による充填工程が自動的に終了する。
【０１１０】
上記気体による充填工程が終了した後、粉粒体充填部１０からの粉粒体８２の粉粒体充填容器９０内への落下を防ぐために、粉粒体制限筒３０に周知の方法で設けられた蓋（図示せず）で粉粒体制限筒３０の内部を塞いだ後、粉粒体充填部１０を粉粒体充填容器９０から取り外すようにしてもよい。
【０１１１】
上記のように、本実施の形態の充填方法では、粉粒体８２は粉粒体充填容器９０の内部にその自重によって積載されており、粉粒体充填容器９０の中での積載の状態がエアリング２０に設けられた気体放出口５０から噴出する気体によって変更される構成である。即ち、粉粒体８２は自重によって粉粒体充填容器９０の中に積載されるため、粉粒体充填部１０が粉粒体８２に埋没し、自重によって粉粒体充填容器９０内に積載することのできる空間が塞がれると粉粒体８２の粉粒体充填容器内への積載が自動的に終了する。このため、粉粒体充填容器内の充填状況を常に確認することなく、簡便にコンテナなどの粉粒体充填容器の容量に対して高い効率で充填し、粉粒体充填容器内のデッドボリュームを減らすことができる。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、粉粒体８２の充填方法として自重によって充填する工程の後に気体による充填工程を行ったが、充填の初めから、または途中の任意の時刻から気体供給管４０に高圧気体を送り出し、気体による充填工程を開始しても良い。この場合でも、粉粒体充填部１０が周囲の粉粒体８２に埋没し、隙間３２から粉粒体充填部１０の外に粉粒体８２が漏れ出すことができなくなった場合に上記気体による充填工程が自動的に終了する。
【０１１３】
以下に、実施例として本実施の形態の粉粒体充填装置を用いた例を示す。また、以下の実施例を行うにあたり、図９の斜視図に示すような実物のコンテナの約１／３０の大きさのコンテナ１９０を作成し、粉粒体の自重によってコンテナ１９０の内部に積載する場合の安息角の測定を行なった。
【０１１４】
表１は、本実施例で用いた粉粒体の物性をまとめたものである。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
なお、以下の例は本願の発明の実施例の一つであり、本願の発明を限定するものではない。
【実施例】
【０１１７】
〔実施例１〕
本実施例では、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との隙間３２を設定する一実施例を示す。
【０１１８】
隙間３２の大きさは、諸条件に応じて適宜設定される間隔であるが、例えば本実施例のように設定しても良い。
【０１１９】
図１０の（ａ）に示すように、用いようとする粉粒体制限筒３０の円筒に内径が等しい円筒１３０と、上記円筒１３０の内径に等しい外形を持つ円柱１３１とを用いる。図１０（ａ）のように、円筒１３０の筒の中に円柱１３１を挿入し、円筒１３０が円柱１３１の上部（図１０のｚ軸の向き）となるように構成する。円筒１３０及び円柱１３１は鉛直になるように設置する。そして円筒１３０と円柱１３１とで形成された窪みに、粉粒体１８２を充填する。
【０１２０】
次に図１０（ｂ）のように、円筒１３０を徐々に上方（図１０のｚ軸の向き）に引っ張りあげる。すると、徐々に円筒１３０と円柱１３１との挿入状態が外れる。この挿入状態が外れた後、さらに円筒１３０を上方に引っ張り続けると、粉粒体１８２が円筒１３０及び円柱１３１の間に露出し、ついにはこれらの間からこぼれ落ちる。
【０１２１】
本実施例では、上記操作によって粉粒体１８２が円筒１３０と円柱１３１との間からこぼれ落ちたときの円筒１３０と、円柱１３１との間隔を隙間３２の最小値とする。
【０１２２】
具体的には、円筒１３０として内径４６ｍｍアクリルパイプを用い、円柱１３１として外形４６ｍｍアクリルパイプの上側内部に蓋をしたものを用いた。粉粒体１８２としてポリエチレン粉粒体であるＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。粉粒体１８２の粒子の直径の大きさはおよそ３ｍｍである。この場合、上記２本のアクリルパイプの間隔が４ｍｍになったときに粉粒体がこぼれ落ち始めた。そのため、ＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥを用いた場合の隙間３２の最小値は４ｍｍであると決定した。
【０１２３】
〔実施例２〕
本実施例では、図１１に示すような実物大のコンテナのカットモデル（コンテナ２９０）を用いて粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２を（１）６ｃｍ及び（２）１ｃｍに変化させて粉粒体充填部２１０による充填量の検証をおこなった。
【０１２４】
実施例１の方法では、粉粒体が粉粒体制限筒とエアリングとの隙間からこぼれ出すために必要な最小の隙間を求めた。隙間の大きさは、諸条件に応じて適宜設定される間隔であるので、例えば本実施例のように粉粒体を効率よく吹き飛ばすことのできる間隔２３２を設定しても良い。
【０１２５】
間隔２３２は、実施例１で求めた間隔よりも大きく設定することが必要であるが、この隙間を広くすると、粉粒体がこぼれだす量が多くなる。こぼれ出す粉粒体の量が多くなると、速やかにコンテナ内に粉粒体を充填することができるようになるが、一方で単位時間当たりにエアリングの外側を通過する粉粒体の量が多くなり、単位粒子に与えるエネルギーが少なくなり、粉粒体を遠方まで飛ばすことができなくなる。つまり、粉粒体制限筒とエアリングとの隙間には粉粒体毎に最適な間隔が存在する。
【０１２６】
本実施例では、上記コンテナ２９０は底辺の三角形を構成する辺がそれぞれ１．５ｍ、１．５ｍ、０．３９ｍであり、２個の等しい長さの辺を挟む角度が１５°であり、高さが１．５ｍの三角柱の形状をしている。
【０１２７】
また本実施例では、粉粒体２８２として実施例１と同じく、ＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。
【０１２８】
本実施例の粉粒体充填部２１０では、エアリング２２０の直径は４５ｃｍであり、エアリング２２０の断面は直径８ｍｍの円形である。また粉粒体制限筒２３０は内径が直径４５ｃｍの円筒形である。粉粒体制限筒２３０の第２中心軸は、エアリング２２０の第１中心軸２２１と同じく、上記底面の二等辺三角形の頂角が１５°である位置に設定されている。本実施例では、気体放出口２５０はエアリング２２０が上記コンテナ２９０の内部に露出している箇所では均一に分布しており、エアリング２２０の環がなす第１中心軸２２１に対して垂直、即ちコンテナ２９０の底面に対して水平に形成されている。また、気体放出口２５０は直径３ｍｍの円形であり、１０ｍｍ間隔で形成されている。また、粉粒体制限筒２３０の筒の中心軸の方向からみて、粉粒体制限筒２３０の筒の内面とエアリング２２０を形成する管の中心が、同一の面内になるように形成されている。
【０１２９】
また充填の方法は、粉粒体２８２の自重による充填の後に、本実施の形態に記載した気体による充填工程を行った。
【０１３０】
粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２を６ｃｍとした場合、粉粒体充填部２１０の中心部の粉粒体２８２の高さを基準として充填後の粉粒体２８２の高さを測定すると、図１２に示すグラフが得られた。
【０１３１】
図１２に示すように、自重による充填後の形状（Ａ）に対して、エアリング２２０に１００ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には（Ｂ）に示す形状に充填することができた。またエアリング２２０に２００ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には（Ｃ）に示す形状に充填することができた。
【０１３２】
これらの圧力での充填では、エアリング２２０から離れた位置にうまく粉粒体２８２が充填されていないため、エアリング２２０に送る空気の圧力を３００ｋＰａにしたところ、（Ｄ）に示す形状に充填することができた。このことから、間隔２３２が６ｃｍである場合では、３００ｋＰａ程度の圧力の気体をエアリング２２０に送る必要があることがわかった。しかしながらある程度粉粒体２８２が充填されると、エアリング２２０に設けられた気体放出口２５０の開口部の近くに粉粒体２８２が堆積する現象が見られた。また粉粒体２８２が堆積している場所よりも遠くの位置では、粉粒体２８２がうまく充填されていない部分が生じており、コンテナ２９０の奥の方では若干の粉粒体２８２の充填されていない空間が確認できた。
【０１３３】
次に、粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２を１ｃｍとし、５０ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には、図１３に示すグラフが得られた。即ち、図１３に示すように、自重による充填後の形状（Ｅ）に対して、５０ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には、（Ｆ）のような形状となり、気体放出口２５０からコンテナ２９０の奥の方までなだらかな勾配形状を描き、かつ気体放出口２５０が周囲の粉粒体２８２よりも低い位置となるように粉粒体２８２の層ができる。
【０１３４】
即ち、コンテナ２９０の奥の方まで十分に粉粒体２８２を充填することが確認できた。
【０１３５】
このことから、間隔２３２が１ｃｍである場合に本実施の形態に記載した気体による充填工程によって粉粒体２８２をコンテナ２９０の容量に対して高い効率で充填するためには、５０ｋＰａ程度の圧力の気体をエアリング２２０に送ると良いということがわかった。
【０１３６】
即ち、本実施例の構成の場合には、粉粒体制限筒とエアリングとの隙間は１ｃｍとすることが好ましいということがわかった。
【０１３７】
〔実施例３〕
本実施例では、図１１及び実施例２に記載する装置を用いている。但し、本実施例では、粉粒体制限筒２３０の内径は直径４０ｃｍの円筒形であり、エアリング２２０の直径は４０ｃｍ及び３０ｃｍのものを用いて実施した。
【０１３８】
本実施例では、図１４のようにエアリング２２０を形成する位置を粉粒体制限筒２３０の筒の第２中心軸２３１の軸の方向からみて、（３）粉粒体制限筒２３０の筒の内面とエアリング２２０を形成する管の中心とが同一の面内になるように形成されている場合、及び（４）粉粒体制限筒２３０の筒の内面に対してエアリング２２０を形成する管の中心が５ｃｍ内側に入っている場合について、それぞれエアリング２２０に送る気体の圧力を１００ｋＰａ及び２００ｋＰａに変化させて検証した。粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２は１ｃｍとし、その他の条件は実施例２と同じとした。また、本実施例では、粉粒体２８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。粉粒体２８２の粒子の直径の大きさはおよそ３ｍｍである。
【０１３９】
その結果、表２、図１５、図１６及び図１７に示すような結果を得た。
【０１４０】
【表２】
【０１４１】
即ち、エアリング２２０を（３）の位置に設定すると、エアリング２２０に送る気体の圧力が１００ｋＰａの場合（図１５）及び２００ｋＰａの場合（図１６）では、本実施の形態に記載した気体による充填工程の方法で追加充填できる粉粒体２８２の量自体には有意な差が見られなかったが、２００ｋＰａのほうが充填速度は速く、またエアリング２２０の近くまで粉粒体２８２が充填されることがわかった。
【０１４２】
またエアリング２２０を（４）の位置に設定すると、１００ｋＰａの場合に追加充填できる粉粒体２８２の量が減少することが観察された（図１７）。恐らくエアリング２２０が粉粒体２８２の中に深く埋もれてしまい、エアリング２２０に高い圧力の気体を送り出さないと粉粒体２８２を吹き飛ばすことができなかったためと考えられる。
【０１４３】
〔実施例４〕
本実施例では、図９記載する実物のコンテナの約１／３０の大きさのコンテナ１９０を用いて、実施の形態に記載した山頂部直径Ｄｓと粉粒体の充填量との関係及び山頂部直径Ｄｓと山頂部に作用させた空気の流量との関係を検証した。山頂部には鉛直下向きに空気を作用させた。尚、本実施例では、粉粒体としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。粉粒体の粒子の直径の大きさはおよそ３ｍｍである。
【０１４４】
その結果、図１８に示すグラフが得られた。即ち、形成する山頂部直径Ｄｓが大きくなるにつれてコンテナ１９０の内部に充填される粉粒体の量が多くなることが検証されるとともに、山頂部直径Ｄｓを大きくするためには多くの空気を流す必要があることが検証された。
【０１４５】
〔比較例１〕
粉粒体を自重によって積載し、山型の形状に形成された粉粒体の上部から鉛直下向きに気体の圧力を加えることにより、粉粒体によって形成される安息角を減少させる比較例を検討した。
【０１４６】
図１９は、本比較例の構成を示す断面図であり、粉粒体３８２によって形成された山型の形状の頂上部に、高圧気体発生源３７０に接続された気体輸送管３４０が埋没している。本比較例の高圧気体発生源３７０は、気体の圧力を低周波のパルス形状の振幅として与えることができる。そのため、粉粒体３８２の頂上部から鉛直下向きに気体による圧力をかけることができる。本比較例では、粉粒体３８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。また、高圧気体発生源３７０はパルセーターランス（西村機械）を用い、圧力６００ｋＰａ、パルス間隔１０Ｈｚで検討を行った。尚、粉粒体３８２は底面の直径が９０ｃｍになるように積載して検討を行った。
【０１４７】
上記の検討を行ったところ、鉛直下向きに気体の圧力を与えても上記粉粒体３８２が形成する山の形状にはあまり変化が見られず、安息角の変化も少なかった。
【０１４８】
〔比較例２〕
図２０に示すように、図１１と同様の構成の実物大のコンテナのカットモデルを用いて、粉粒体４８２をガイド４９３によって粉粒体充填部４１０から鉛直下向きに対して斜め４５°に投下する場合の粉粒体４８２の追加充填量について検討した。粉粒体充填部４１０の中心軸は上記底面の二等辺三角形の頂角が１５°である位置に設定されている。また、天板の位置から１５ｃｍ下の位置に粉粒体充填部４１０の粉粒体４８２の投下位置が設定されている。また図２０のように、粉粒体４８２は、底辺の三角形の頂角が１５°である位置の鉛直上方であり、コンテナ４９０の天板の位置から３０ｃｍ下の位置まで粉粒体充填部４１０によって積載されており、粉粒体４８２の自重によって山型を形成している。
【０１４９】
本比較例では、上記粉粒体４８２の投下位置から底面の頂角１５°に対向する辺に向かって鉛直の方向から４５°の傾きに設置されるガイド４９３が設けられている。ガイド４９３の長さは約３１ｃｍである。また、本比較例では、粉粒体４８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。
【０１５０】
上記の構成で、粉粒体４８２をガイド４９３の傾斜した下端の鉛直下向きの場所において、コンテナ４９０の天板の位置から３０ｃｍの高さまで積載したところ、図２１に示すグラフのような形状に粉粒体４８２を積載することができた。
【０１５１】
本比較例では、ガイド４９３の近くでは追加投入することのできた粉粒体４８２が認められるが、上記ガイド４９３から離れるに従って追加投入された粉粒体４８２の量が減少していることがわかった。即ち本比較例の方法でも、粉粒体をコンテナの容量に対して高い効率で充填することは難しいことが判った。
【０１５２】
〔比較例３〕
本比較例では、コンテナの中に入れられた粉粒体が流動層となるように空気を送り込み、粉粒体をコンテナの容量に対して高い効率で充填する方法について検討した。
【０１５３】
図２２（ａ）に示すように、粉粒体５８２をコンテナに見立てた容器５９０に満たし、容器５９０の下部に設けられた空間５９１に気体輸送管５４０によって空気を送り込んだ。本比較例では、容器５９０として２５０ｍｌのメスシリンダを用い、粉粒体５８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を１７０ｍｌ使用した。
【０１５４】
気体輸送管５４０から容器５９０の下部に設けられた空間５９１に気体を送ると、送る気体の流量が増すにつれて容器５９０内の粉粒体５８２は図２２（ａ）から図２２（ｄ）のように変化し、粉粒体５８２が流動的に移動する流動層を形成する。粉粒体５８２が流動層を形成した後、気体輸送管５４０から供給する気体を止めると粉粒体５８２は自重によって容器５９０に積載され、図２２（ａ）の状態に戻る。
【０１５５】
本比較例で流動層を形成するために必要な気体の流量は0.00１ｍ３／ｓであったため、底面積の比から実際のコンテナで必要となる気体の流量が１４ｍ３／ｓであることが求められた。この結果から、上記の気体の流量を用いてコンテナ内の粉粒体の積載状態を変更することは現実的ではないと考えられる。また、図２２（ａ）〜（ｄ）にも示すとおり、気体輸送管５４０から気体を供給して流動層を形成する過程では、粉粒体５８２は容器５９０の中で気体によって撹拌され、多くの体積を占めるように広がる。そのため、コンテナのような密閉した領域に容量一杯に粉粒体を充填する事例には適用することが難しいと考えられる。
【０１５６】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
以上のように、本発明では、粉粒体をシーバルクコンテナを含むコンテナなどの粉粒体充填容器に積載する場合において、粉粒体はその自重によって積載される構成であり、粉粒体が容器に積載されるにつれて上記粉粒体の自重によるだけでは上記容器に積載されなくなる場合に、本発明の粉粒体充填装置の隙間からこぼれ出た粉粒体を気体によって吹き飛ばし、容器の中に積載する構成である。そのため、積載する容器に高密度に上記粉粒体を積載することができると共に、容器内に粉粒体が充分充填され、粉粒体充填装置の隙間から粉粒体が自重によってこぼれなくなると、それ以上粉粒体は容器内に充填されず、充填工程が自動的に終了する。それ故、本発明は、シーバルクコンテナを含むコンテナなどの粉粒体充填容器への粉粒体充填装置に代表される各種粉粒体の充填装置に用いることができるだけでなく、一般の形状の荷台や、貯蔵槽、貯蔵庫、その他特に形状の固定された収容体などに各種粉粒体を充填する充填装置に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明における粉粒体充填装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に記載する粉粒体充填装置の粉粒体充填部を示す斜視図であり、（ｂ）〜（ｅ）はその変形例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、図２（ａ）に記載する粉粒体制限筒の内面に対するエアリングの大きさを示す断面図である。
【図４】図２（ａ）に記載する粉粒体制限筒とエアリングとの空間的な配置を示すと共にエアリングに形成される気体放出口の開口部の法線方向と環状に形成されたエアリングとがなす面の関係について示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図２（ａ）に記載する粉粒体充填部におけるエアリングの変形例を示す平面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、図２（ａ）に記載する粉粒体充填部におけるエアリングの管の断面の形状の変形例を示す断面図である。
【図７】図１の粉粒体充填装置が使用される場合の周辺装置との接続を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態の充填方法の各段階を示すコンテナの断面図である。
【図９】本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられたコンテナの一形態を示す斜視図であり、実物のコンテナの約１／３０の大きさであることを示す斜視図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられた粉粒体制限筒とエアリングとの隙間を設定するための一形態を示す斜視図であり、（ａ）のように構成した２本の筒を（ｂ）のように引き抜くときに筒の中に設けた粉粒体がこぼれる様子を示す斜視図である。
【図１１】本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられたコンテナの別の一形態を示す斜視図であり、積載口を中心とする１５°のカットモデルであることを示す斜視図である。
【図１２】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示すグラフであり、図１１のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１３】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１１のコンテナへの粉粒体の充填状況を示す別のグラフである。
【図１４】本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられたコンテナの別の一形態を示す断面図であり、図１１の粉粒体充填装置のエアリングの取付位置を変更することを示す断面図である。
【図１５】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１４のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１６】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１４のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１７】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１４のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１８】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、粉粒体によって形成される山頂部直径とコンテナへの粉粒体の充填量との関係及び粉粒体によって形成される山頂部直径と山頂部に作用させた空気の流量との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明における粉粒体充填装置の比較例を示す断面図である。
【図２０】本発明における粉粒体充填装置の別の比較例を示す斜視図である。
【図２１】本発明における粉粒体充填装置の別の比較例を示すグラフであり、図１７の粉粒体充填装置を用いた場合のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図２２】（ａ）〜（ｄ）は本発明における粉粒体充填装置の別の比較例を示す断面図であり、気体を容器の底面から送り込んだときに生じる流動層を段階毎にそれぞれ示した断面図である。
【図２３】（ａ）は従来の粉粒体充填装置によって充填される粉粒体の様子を示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図である。
【図２４】従来の粉粒体充填装置によって粉粒体を充填する様子を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１ 粉粒体充填装置
１０，２１０ 粉粒体充填部
２０，２２０ エアリング（粉粒体分散部）
２１，２２１ 第１中心軸
３０，２３０ 粉粒体制限筒（粉粒体放出部）
３１，２３１ 第２中心軸（粉粒体放出部の中心部を通る中心軸）
３２，２３２ 隙間（下端開口部と上記粉粒体分散部との鉛直方向の間隔）
３３ 支柱（接続部）
３４ 軸受け（接続部）
３５ ネジ（接続部）
３６ 粉粒体放出開口部（下端開口部）
４０ 気体供給管
５０，２５０ 気体放出口（気体放出孔）
６０ 粉粒体輸送管
７０ 高圧気体発生源（圧縮気体供給源）
８０ 粉粒体貯蔵部（粉粒体の供給源）
８２，１８２，２８２ 粉粒体
９０ 粉粒体充填容器
１９０，２９０ コンテナ（粉粒体充填容器）
θａｉｒ 開口部形成角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体を充填可能な容器に高密度に充填するための充填装置に関するものであり、特に、シーバルクコンテナを含む各種コンテナ、サイロなどの粉粒体充填容器や、荷台などへの粉粒体の充填効率を向上させるための充填装置及び充填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、産業資源や生活物資などのさまざまな分野において、粒状または粉状の粒子（粉粒体）が用いられている。粉粒体の具体例としては、例えば合成樹脂粉粒体、合成樹脂ペレット、無機材料粉粒体、及び穀物等の粒状又は粉状の食料品などがある。粉粒体の輸送は、袋などの輸送容器に粉粒体を入れることによって行われる。これまでは、例えば粉粒体を２０〜３０ｋｇずつ詰め込むことのできる紙袋、又は２００〜１，０００ｋｇずつ詰め込むことのできる合成樹脂製のシートなどが輸送容器として用いられていた。
【０００３】
上記のように粉粒体を袋詰めする方法では、詰められた粉粒体の量に応じて袋の形状が変形するため、袋の内部の隅々にまで粉粒体が行き渡り、所望する分量の粉粒体を袋詰めすることができる。袋に詰められた粉粒体は、列車、トラック、船、飛行機などの荷台に乗せて輸送されていた。
【０００４】
しかしながら、上記のような輸送容器は使い捨てされることが多く、環境や経済的に無駄を生じていた。そのため、近年ではコンテナなどの粉粒体充填容器に上記粉粒体を直接積載し、上記粉粒体充填容器を列車、トラック、船、飛行機などに搭載して輸送されるようになりつつある。また、粉粒体用のタンクを備えたローリ車なども開発されている。即ち、粉粒体の輸送は袋詰めせずに直接粉粒体充填容器などに積載する方法が広く用いられるようになっている。
【０００５】
しかしながら、粉粒体をコンテナなどの形状の固定された粉粒体充填容器に積載する場合には、粉粒体が容器の中に効率的に充填することが難しい。
【０００６】
粉粒体を上記従来のように袋に詰めて輸送する場合には、上記のように袋が比較的変形し易いため、袋の中の隅々まで粉粒体を行き渡らせることができる。そのため、所望とする粉粒体の量を袋に詰めることができた。また袋詰めされた粉粒体は、例えば袋を積み上げるといった方法で荷台に積載することができるため、荷台の容積一杯に上記粉粒体を積載し、輸送することができた。
【０００７】
一方、粉粒体充填容器に上記粉粒体を直接積載する方法では、粉粒体は粉粒体充填容器毎に１個又は数個設けられている積載口から粉粒体充填容器内部に積載される。図２３の（ａ）は、３個の積載口を有する粉粒体充填容器６９０の積載口６９１から粉粒体６８２を積載した様子を示す斜視図であり、図２３の（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図である。上記粉粒体充填容器６９０は、例えば２．５ｍ×２．４ｍ×５．９ｍの大きさのものなどが用いられている。
【０００８】
粉粒体充填容器６９０の内部に積載された粉粒体６８２は、その自重によって粉粒体充填容器６９０の内部で広がるように崩れて、山のような形状に積載される。溶液とは異なり、粉粒体６８２は粒状の粒子の集まりであるため、それぞれの粒子の摩擦によって上記のような山型の形状を構成するのである。このときの山の傾斜面を斜面６９２とし、斜面６９２と粉粒体充填容器６９０の底面とのなす角を安息角θｒとする。安息角θｒは粉粒体６８２の材質や形状などによって決定される角度であり、安息角θｒが大きいほど形成される山の形状が大きくなる。また山の頂上部の高さと、山と山の間に形成される谷の深さとの高さの差が大きくなる。そのため、粉粒体６８２が山型に積載され、安息角θｒが大きい場合には、粉粒体充填容器６９０の内部の空間に粉粒体６８２を積載できない領域が多く存在するということである。即ち、粉粒体６８２の積載時の安息角θｒが大きいと、粉粒体充填容器６９０の内部に設けられた容積と比較して、少ない量の粉粒体６８２しか積載することができない。
【０００９】
そのため、生じる安息角θｒを小さくして粉粒体充填容器６９０の内部一杯に均一に粉粒体６８２を積載し、粉粒体充填容器６９０の内部の容積を有効に用いて粉粒体６８２をコンテナ等に積載する方法がいくつか考えられている。
【００１０】
例えば、特許文献１では、固体である粉粒体が気体と混合されてコンテナ内へ噴射され、コンテナ内に散布される方法について開示している。また、特許文献２では、圧縮空気によって空搬管内を空搬された粉粒体が、コンテナ内において上記空搬管の先に回動自在に設けられた屈曲した先端部を有する摺動管によって充填される方法について開示している。
【特許文献１】実開昭６３−３７６３０号公報（昭和６３年（１９８８年）３月１０日公開）
【特許文献２】特開２００５−１４９４８号公報（平成１７年（２００５年）１月２０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、粉粒体をコンテナなどの粉粒体充填容器の容量に対して高い効率で充填するためには粉粒体充填容器内への充填状況を常に確認する必要があり、簡便に粉粒体充填容器内のデッドボリュームを減らすことが難しいという問題点を有している。
【００１２】
粉粒体充填容器内部に粉粒体を積載していく場合、粉粒体充填容器内部の空間は積載された粉粒体によって徐々に満たされて行く。図２３の（ｂ）に示したように、積載口６９１から粉粒体６８２を積載すると、粉粒体充填容器６９０の内部で粉粒体６８２は山型に積載される。この場合、積載口６９１から離れている場所（谷領域６９４）では粉粒体６８２が左右の山の表面を滑り落ちて積載されており、左右の山に対して谷のように積載されている。粉粒体充填容器６９０の内部に粉粒体６８２を高い効率で積載するためには、このような谷領域６９４を少なくすることが必要である。
【００１３】
上記のような谷領域６９４を少なくするためには、谷領域６９４に粉粒体６８２を積載し、谷領域６９４を粉粒体６８２によって埋める工程が必要となる。つまり、粉粒体充填容器６９０の内部に形成された山と谷との形状に基づいて、谷領域６９４に粉粒体６８２を積載する必要がある。
【００１４】
また、一般的に、粉粒体充填容器６９０は運搬時には積載された粉粒体６８２を密閉し、外部に漏れないようにして運搬を行うことが多い。そのため粉粒体充填容器６９０の上面には壁が設けられるとともに幾つかの積載口６９１が設けられることが多い。そのため、粉粒体充填容器６９０に対して粉粒体６８２を積載することのできる位置は積載口６９１が設けられた位置に限定されることが多い。
【００１５】
上記のように粉粒体充填容器６９０内に形成された山と谷との形状を確認する手段を用いて粉粒体６８２を積載する場合には、粉粒体充填容器６９０内の任意の位置に粉粒体６８２を積載することのできる手段を粉粒体充填容器６９０の積載口６９１から粉粒体充填容器６９０の内部に導入するとともに、粉粒体充填容器６９０内の粉粒体６８２が形成する上記の山及び谷の形状を確認する手段が必要となる。そして粉粒体充填容器６９０へ粉粒体６８２を積載している間、常に粉粒体充填容器６９０の内部の充填状況を確認しなければならない。即ち粉粒体充填容器の容量に対して高い効率で充填するためには専用の設備が必要であり、また作業工程が煩雑となるために作業効率の向上が難しい。
【００１６】
また、上記の特許文献１及び特許文献２の方法では、粉粒体が気体と混合されて粉粒体充填容器内へ導入され、粉粒体充填容器内に噴射される構成である。図２４に特許文献１の粉粒体の充填装置の斜視図を示す。例えば特許文献１の方法では、粉粒体を固気混相流として輸送管７４１によって搬送し、箱状又は袋状のコンテナ７９０に粉粒体を充填するための吹き込みノズル７９５とコンテナ内の粉塵を吸引するための集塵フード７９６を取付板７９７に装着し、この取付板７９７をコンテナ７９０に固着したり脱着可能としたりする機構について開示している。また、上記特許文献２の方法では、コンテナ内で回動自在に設けられた屈曲した先端部を有する摺動管によって粉粒体が積載されるため、上記のようにコンテナ内に粉粒体を積載する位置をコンテナ内部の任意の位置に設定することができると考えられる。
【００１７】
しかしながらこれらの特許文献１及び特許文献２の方法であっても、粉粒体はコンテナなどの粉粒体充填容器内に噴射された方向を中心に積載されるため、常に粉粒体充填容器内部でどのように粉粒体が積載されているかを確認する必要があると考えられる。
【００１８】
また、特許文献１及び特許文献２の方法では、粉粒体をコンテナの外部で気体と混合し、それらの混合気体に圧力をかけてコンテナ内に噴射する構成であるので、密閉されたコンテナの内部に大量の空気とともに粉粒体が充填されることになる。そのため、粉粒体がコンテナ内部に高い効率で充填される前に、コンテナ内部に導入した空気の圧力を減少させるか、コンテナ内部に導入された空気を外部に放出する必要があり、粉粒体の充填作業を中断する必要があった。そのため、充填に時間がかかるという問題が生じていた。
【００１９】
また、充填するための大量の空気をコンテナ外に排気する必要があるため、コンテナ内部に空気の排気用の空間を確保する必要があり、充填効率の向上には限界があった。
【００２０】
さらに、特許文献１及び特許文献２の方法では、コンテナ内に必要な量の粉粒体を積載した時点で即座に混合気体に加圧している圧力を遮断し、コンテナ内へ粉粒体を積載する工程を停止する必要がある。特に粉粒体をコンテナの容量に対して高い効率で充填する場合には、充填された粉粒体によってコンテナ内に残っている空間が減少しているため、積載する粉粒体がコンテナから吹きこぼれたり、コンテナ内に過度の圧力がかかり、コンテナを破損する恐れがある。そのため、これらの方法では、コンテナへ粉粒体を積載している間、常にコンテナ内の充填状況を監視しなければならないと考えられる。即ちコンテナの容量に対して高い効率で充填するためには専用の設備が必要であり、また作業工程が煩雑となるために作業効率の向上が難しいと考えられる。
【００２１】
また、このような問題点は、各種の粉粒体の容器や、サイロへの充填においても同様に生じることが容易に予想される。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、コンテナなどの各種の粉粒体充填や、サイロへの充填状況を常に確認することなく、簡便にコンテナの容量に対して高い効率で充填し、コンテナ内のデッドボリュームを減らすことができる粉粒体充填装置及び粉粒体の充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の粉粒体充填装置は、上記課題を解決するために、上下の両端に開口部を有する筒状の粉粒体放出部と、上記粉粒体放出部の下方に設けられる粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体放出部の上方の上端開口部は、上記粉粒体放出部から放出する粉粒体の供給源に接続可能であり、上記粉粒体放出部の下方の下端開口部は、上記粉粒体を充填する粉粒体充填容器に接続可能であり、上記粉粒体分散部は、内部に気体を流動可能な管であり、圧縮気体供給源に接続されており、上記粉粒体分散部の表面には、上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から離れる方向であって、水平な方向を含む平面に上記圧縮気体供給源から供給された圧縮気体を放出する複数の気体放出孔が形成されていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、粉粒体の供給源から供給される粉粒体は、上記粉粒体放出部を形成する筒の内部を通過した後、そのまま鉛直下方に落下し、上記粉粒体分散部の内側を通過するか、又は上記粉粒体放出部及び上記粉粒体分散部の間に形成された隙間を通過する。
【００２５】
また、上記粉粒体分散部は、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から遠い側の上記管の表面に複数の気体放出孔を備えており、圧縮気体供給源によって発生する圧縮気体を気体放出孔から放出することができる。
【００２６】
そのため、本発明の粉粒体充填装置は、上記粉粒体放出部に設けられる上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間に形成された隙間を通過した粉粒体をそれぞれの気体放出孔から放出される気体によって吹き飛ばし、本発明の粉粒体充填装置から離れた位置に充填することができる。
【００２７】
また、上記粉粒体分散部が、環状に形成されていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、粉粒体分散部が粉粒体放出開口部に対向して環状に形成されるので、粉粒体を周囲の方向に効率よく吹き飛ばすことができる。
【００２９】
尚、また、上記粉粒体分散部が、複数の管によって構成されていてもよく、上記粉粒体分散部を構成する複数の管が集合して環状に形成されていてもよい。
【００３０】
また、上記粉粒体分散部は、上記粉粒体放出部の下端開口部に対向し、かつ該下端開口部から上記粉粒体を落下して堆積する場合に生じる粉粒体堆積物に埋没する位置に設けられていることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記粉粒体放出部の下端開口部から上記粉粒体を自然に落下させて堆積する場合に生じる粉粒体による堆積物が構成する斜面の中に埋没する位置に上記粉粒体分散部が設けられているので、本発明の粉粒体充填装置が上記粉粒体によって埋没した場合でも、上記粉粒体を吹き飛ばすことができる。
【００３２】
また、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部とは接続部によって接続されており、上記接続部は、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔を変えることができることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部との間隔を上記接続部での接続によって変更することができる。本発明の粉粒体充填装置では、上記粉粒体が上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出る粉粒体の量は、（１）上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔、（２）環状に形成された上記粉粒体分散部の中心部を通る中心軸の方向からみた上記粉粒体放出部に対する上記粉粒体分散部の環の断面の中心部の位置、（３）粉粒体の粒子の大きさ、及び（４）粉粒体の有する物性などによって決定される。そのため、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部との間隔を変えることができるようにすると、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間を通って上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出る粉粒体の量を調整することができる。
【００３４】
また、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との鉛直方向の間隔が、上記下端開口部を封止部材によって水平方向に封止して上記粉粒体放出部に上記粉粒体を充填した後、上記封止部材を鉛直下方向に外した場合に、該粉粒体が上記粉粒体放出部から連続的に排出されるときの間隔よりも大きい間隔であることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、粉粒体が上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間を通って上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出るように設定することができる。
【００３６】
また、それぞれの上記気体放出孔は、上記気体放出孔の形成される面の法線方向と、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸に対して垂直であると共に上記気体放出孔を通る平面と、のなす角度である開口部形成角が上記下端開口部側に４５°以内であることが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、上記気体放出孔は、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸に対して垂直であると共に上記気体放出孔を通る平面に対して上記気体放出孔のなす面の法線方向が４５°以内であり、かつ該平面よりも上記下端開口部側に形成されている。特に上記の角度を４５°とした場合、上記気体放出孔から噴出する気体によって粉粒体が放物線運動によって飛ばされ、最も遠い位置まで運ばれるので、遠くまで粉粒体を充填することができる。
【００３８】
また、コンテナなど粉粒体を充填する容器の天井の高さが低く、吹き飛ばした粉粒体が天井などの壁面等に衝突する場合には、粉粒体を理想的な放物線運動で飛ばすことができない。この場合は、気体放出開口部を４５°よりも上記平面に近くなるように形成する。上記の平面と法線とのなす角度（開口部形成角）の大きさが小さくなるにつれて、上記気体放出開口部から噴出する気体の速度成分のうち、環状に形成された上記粉粒体分散部の中心部を通る中心軸から離れる方向の速度成分が大きくなる。そのため、上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部との間を通って上記粉粒体分散部の外側にこぼれ出る粉粒体を上記の気体放出開口部から噴出する気体によって遠くに吹き飛ばすことができる。
【００３９】
また、上記粉粒体放出部が円筒で形成されており、上記粉粒体分散部が円環で形成されていることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、上記粉粒体放出部及び上記粉粒体分散部がその周方向において円形に形成されており、本発明の粉粒体充填装置の周囲に等方的に粉粒体を充填することができる。
【００４１】
本発明の粉粒体の充填方法は、上記課題を解決するために、粉粒体充填容器内に粉粒体を充填する粉粒体の充填方法であって、粉粒体を放出する開口部である粉粒体放出部の下端開口部と、気体を放出する気体放出孔が設けられている粉粒体分散部とが間隔を隔てた位置に設けられる構造を有し、該下端開口部と上記気体放出孔とが上記粉粒体充填容器の内部に備えられており、該下端開口部から上記粉粒体充填容器の内部に上記粉粒体をその自重によって落下させる工程と、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記粉粒体充填容器の内壁の方向に気体の流れを形成する工程とを有することを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、上記粉粒体はその自重によって粉粒体放出部の下端開口部から上記容器内に導入され、充填される。そのため、上記粉粒体は、上記容器内で山型の形状となって充填される。
【００４３】
そして、ついには上記山型に充填された粉粒体の頂上が粉粒体放出部の下端開口部と粉粒体分散部とが隔てられて設けられている部位にまで達し、さらに該下端開口部と上記粉粒体分散部との間から上記粉粒体分散部の外部にこぼれ出る粉粒体によって上記粉粒体分散部の周囲が粉粒体に覆われる。
【００４４】
上記粉粒体分散部には、上記のように気体放出孔が設けられており、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔上記容器の内壁の方向に気体の流れを形成している。そのため、上記のように粉粒体分散部が粉粒体によって周囲を覆われると、上記のような気体の流れによって上記粉粒体を上記粉粒体分散部の外側、即ち上記容器の内壁の方向に吹き飛ばす。吹き飛ばされた粉粒体は、上記容器の中で自重によって積載された山型の粉粒体の上部に積載される。また、上記のように粉粒体分散部の周囲に積載された粉粒体が吹き飛ばされると、上記粉粒体分散部の周囲の領域に該下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔から新たな粉粒体が上記粉粒体分散部の外側にこぼれ落ちることができるようになる。こぼれ落ちた粉粒体は、上記気体放出孔から噴出する気体によって吹き飛ばされ、上記容器に山型に積載された粉粒体のさらに上部に積載される。
【００４５】
上記のように積載された粉粒体は、次第に上記粉粒体分散部の周囲の領域に積載されて上記粉粒体分散部の周囲を埋めて行き、ついには上記粉粒体分散部を埋没させる。上記粉粒体分散部が粉粒体に埋没し、該下端開口部と上記粉粒体分散部との隙間から粉粒体が新たにこぼれ落ちることができなくなると、粉粒体はそれ以上容器の中に入ることができなくなり、自動的に粉粒体の充填が終了する。このため、容器内部への充填状況を常に確認する必要がなく、また、粉粒体を容器のもつ容量に対して高い効率で充填することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の粉粒体充填装置は、以上のように、上下の両端に開口部を有する筒状の粉粒体放出部と、上記粉粒体放出部の下方に設けられる粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体放出部の上方の上端開口部は、上記粉粒体放出部から放出する粉粒体の供給源に接続可能であり、上記粉粒体放出部の下方の下端開口部は、上記粉粒体を充填する粉粒体充填容器に接続可能であり、上記粉粒体分散部は、内部に気体を流動可能な管であり、圧縮気体供給源に接続されており、上記粉粒体分散部の表面には、上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から離れる方向であって、水平な方向を含む平面に上記圧縮気体供給源から供給された圧縮気体を放出する複数の気体放出孔が形成されている構成である。
【００４７】
また、本発明の粉粒体の充填方法は、以上のように、粉粒体を放出する開口部である粉粒体放出部の下端開口部と、気体を放出する気体放出孔が設けられている粉粒体分散部とが間隔を隔てた位置に設けられる構造を有し、該下端開口部と上記気体放出孔とが上記粉粒体充填容器の内部に備えられており、該下端開口部から上記粉粒体充填容器の内部に上記粉粒体をその自重によって落下させる工程と、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記粉粒体充填容器の内壁の方向に気体の流れを形成する工程とを有する。
【００４８】
つまり、本発明の粉粒体充填装置では、粉粒体の供給源から供給される粉粒体は、上記粉粒体放出部を形成する筒の内部を通過した後、そのまま鉛直下方に落下し、上記粉粒体分散部の内側を通過するか、又は上記粉粒体放出部及び上記粉粒体分散部の間に形成された隙間を通過する。
【００４９】
また、上記粉粒体分散部は、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から遠い側の上記管の表面に複数の気体放出孔を備えており、圧縮気体供給源によって発生する圧縮気体を気体放出孔から放出することができる。
【００５０】
そのため、本発明の粉粒体充填装置は、上記粉粒体放出部に設けられる上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間に形成された隙間を通過した粉粒体をそれぞれの気体放出孔から放出される気体によって吹き飛ばし、本発明の粉粒体充填装置から離れた位置に充填することができる。
【００５１】
また、本発明の粉粒体の充填方法では、上記粉粒体はその自重によって粉粒体放出部の下端開口部から上記容器内に導入され、充填される。そのため、上記粉粒体は、上記容器内で山型の形状となって充填される。
【００５２】
そして、ついには上記山型に充填された粉粒体の頂上が粉粒体放出部の下端開口部と粉粒体分散部とが隔てられて設けられている部位にまで達し、さらに該下端開口部と上記粉粒体分散部との間から上記粉粒体分散部の外部にこぼれ出る粉粒体によって上記粉粒体分散部の周囲が粉粒体に覆われる。
【００５３】
上記粉粒体分散部には、上記のように気体放出孔が設けられており、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記容器の内壁の方向に気体の流れを形成している。そのため、上記のように粉粒体分散部が粉粒体によって周囲を覆われると、上記のような気体の流れによって上記粉粒体を上記粉粒体分散部の外側、即ち上記容器の内壁の方向に吹き飛ばす。吹き飛ばされた粉粒体は、上記容器の中で自重によって積載された山型の粉粒体の上部に積載される。また、上記のように粉粒体分散部の周囲に積載された粉粒体が吹き飛ばされると、上記粉粒体分散部の周囲の領域に該下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔から新たな粉粒体が上記粉粒体分散部の外側にこぼれ落ちることができるようになる。こぼれ落ちた粉粒体は、上記気体放出孔から噴出する気体によって吹き飛ばされ、上記容器に山型に積載された粉粒体のさらに上部に積載される。
【００５４】
上記のように積載された粉粒体は、次第に上記粉粒体分散部の周囲の領域に積載されて上記粉粒体分散部の周囲を埋めて行き、ついには上記粉粒体分散部を埋没させる。上記粉粒体分散部が粉粒体に埋没し、該下端開口部と上記粉粒体分散部との隙間から粉粒体が新たにこぼれ落ちることができなくなると、粉粒体はそれ以上容器の中に入ることができなくなり、自動的に粉粒体の充填が終了する。このため、容器内部への充填状況を常に確認する必要がなく、また、粉粒体を容器のもつ容量に対して高い効率で充填することができる。
【００５５】
それゆえ、粉粒体をコンテナなどの各種の粉粒体充填や、サイロなどの容量に対して高い効率で充填することができ、かつ、粉粒体充填容器内の充填状況を常に確認する必要のない粉粒体充填装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
本発明の一実施形態について図１〜図２２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５７】
図１は、本実施の形態の粉粒体充填装置１を示す断面図である。
【００５８】
本実施の形態の粉粒体充填装置１は、粉粒体充填部１０、高圧気体発生源（圧縮気体供給源）７０、粉粒体貯蔵部（粉粒体の供給源）８０を含んでおり、粉粒体充填部１０と高圧気体発生源７０とは気体供給管４０によって接続されている。また粉粒体充填部１０と粉粒体貯蔵部８０とは、粉粒体輸送管６０によって接続されている。
【００５９】
本実施の形態の粉粒体充填部１０は、粉粒体貯蔵部８０に貯蔵された粉粒体８２をコンテナなどの粉粒体充填容器に積載するために用いられる粉粒体充填装置１の開口部であり、粉粒体貯蔵部８０に貯蔵された粉粒体８２が粉粒体輸送管６０を経由して粉粒体充填部１０に送られ、当該粉粒体充填部１０の開口部から粉粒体８２がコンテナなどの粉粒体充填容器に積載される。粉粒体充填部１０の構造については後述する。
【００６０】
高圧気体発生源７０は、本実施の形態の粉粒体充填部１０を動作させるための高圧気体を発生する装置であり、例えば圧縮気体ボンベ又はコンプレッサなどで構成してもよい。高圧気体発生源７０は気圧レギュレタ７１及び気圧バルブ７２を備えており、発生する高圧気体の圧力を一定の圧力に設定し、送り出すことができる。
【００６１】
粉粒体貯蔵部８０は粉粒体８２を貯蔵する場所であり、例えばサイロなどである。また、粉粒体８２の送り出し量を制限することのできる粉粒体バルブ８１を備えていても良い。
【００６２】
また、本実施の形態の粉粒体充填部１０は、粉粒体制限筒３０（粉粒体放出部）が粉粒体輸送管６０に接続している。上記粉粒体輸送管６０は、粉粒体充填容器に積載する粉粒体８２を粉粒体貯蔵部８０から粉粒体８２の積載場所まで輸送する管であり、粉粒体制限筒３０の近くでは鉛直方向に形成されて輸送管鉛直部６１を形成していてもよい。このように輸送管鉛直部６１が形成されていると、粉粒体輸送管６０を輸送されてきた粉粒体８２が粉粒体充填部１０に対して鉛直方向に落下して粉粒体充填容器に充填されるため、充填の工程をスムーズに行うことができる。
【００６３】
また粉粒体輸送管６０は、上記粉粒体バルブ８１を介して粉粒体貯蔵部８０に接続している。上記粉粒体輸送管６０は、周知の粉粒体８２を輸送する部材で構成することができる。例えば金属製の配管で構成してもよいし、合成樹脂の配管としてもよいし、布を用いた配管としてもよい。
【００６４】
次に、図２（ａ）を用いて粉粒体充填部１０の構成について説明する。
【００６５】
図２（ａ）は本実施の形態の粉粒体充填部１０を示す斜視図である。
【００６６】
粉粒体充填部１０は、環状の粉粒体分散部であるエアリング２０、筒状の粉粒体放出部である粉粒体制限筒３０、及び気体供給管４０を備えている。粉粒体制限筒３０の上部は上記粉粒体輸送管６０及び粉粒体バルブ８１を経由して粉粒体８２の粉粒体貯蔵部８０に接続しており、気体供給管４０のエアリング２０に接続していない側の端部は上記のように気圧レギュレタ７１及び気圧バルブ７２を経由して高圧気体発生源７０に接続している。またエアリング２０及び粉粒体制限筒３０は環状に形成されている。
【００６７】
本実施の形態では、エアリング２０は断面が円筒形の管であり、断面の形状が円周を形成している構成について記載しているが、環状の管であれば任意の形状であってもよい。また、エアリング２０を構成する材質についても任意の材質を用いることが可能であるが、例えば鋼などの金属で形成してもよい。エアリング２０の変形例については後述する。
【００６８】
またエアリング２０の外周部であり、かつエアリング２０を形成する環の第１中心軸２１（粉粒体分散中心軸）からみて外側の位置には、気体放出開口部である気体放出口５０が形成されている。気体放出口５０は、エアリング２０に開口して設けられた開口部である。気体放出口５０はエアリング２０の全周にわたって形成されていることが好ましいが、エアリング２０の特定の領域にのみ形成されていてもよい。また気体放出口５０はエアリング２０の全周にわたって均一に分布するように形成されていてもよいが、用いる粉粒体充填容器の形状などによって気体放出口５０がエアリング２０の外周部に形成される分布に偏りがあっても構わない。気体放出口５０の開口する向きについては後述する。
【００６９】
上記のエアリング２０の管は、気体供給管４０に接続しており、気体供給管４０及びエアリング２０を経由して送られてきた気体を上記気体放出口５０を通して外部に排気噴出することができる。本実施の形態の粉粒体充填部１０では、気体供給管４０は粉粒体制限筒３０の内側を通り、粉粒体制限筒３０の上部で粉粒体制限筒３０の外側に貫通するように形成されている。しかし気体供給管４０の配管の方法は上記の方法に限定する必要はなく、例えば粉粒体制限筒３０の内側をそのまま伝わって形成されていてもよいし、粉粒体制限筒３０の外側を通るように形成されていてもよい。
【００７０】
尚、本実施の形態の粉粒体充填部１０は、後述するように粉粒体充填容器の積載口に挿入して使用する。そのため、エアリング２０及び粉粒体制限筒３０の外形は上記粉粒体充填容器の積載口に挿入できる大きさに形成される。詳しくは後ほど記載する。
【００７１】
粉粒体制限筒３０はエアリング２０から隙間３２を隔てた位置に筒状に形成されている。本実施の形態の上記粉粒体制限筒３０とエアリング２０とは、上記第１中心軸２１を中心とした筒状に形成されている。また上記エアリング２０は、粉粒体制限筒３０から伸びる支柱３３（接続部）が接続されており、粉粒体制限筒３０の筒の表面に設けられた軸受け３４と支柱３３とが接触して固定されている。また、図２（ｂ）に記載するように、軸受け３４と支柱３３とが接触して固定されている部位をネジ３５で固定するように構成して粉粒体充填部１０ｂとしても良い。これによって、隙間３２の大きさを可変とすることができる。尚、上記支柱３３を軸受け３４に固定する方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば上記支柱３３にラックを設け、上記軸受け３４にピニオンを設けて歯車が歯合して摺動することにより固定するようにしてもよい。その他、周知の方法で固定することができる。
【００７２】
さらに図２（ｃ）に記載するように、筒状に形成されている粉粒体制限筒３０の筒の中心軸（第２中心軸３１、図１のｚ軸方向）が上記第１中心軸２１に対して平行にずれるように構成して粉粒体充填部１０ｃとしても良いし、図２（ｄ）のように第１中心軸２１ｄと第２中心軸３１とが傾むくように構成して粉粒体充填部１０ｄとしても良い。即ち、粉粒体制限筒３０のエアリング２０に近い側の端部（粉粒体放出開口部３６）とエアリング２０との隙間３２が一定の間隔を保つ構造であることが好ましい。本実施の形態では、粉粒体制限筒３０は上記の第２中心軸３１の周りに円周を形成している構成について記載しているが、筒状の壁面を有する構造であれば任意の形状であってもよい。また、粉粒体制限筒３０を構成する材質についても任意の材質を用いることが可能であるが、例えば鋼などの金属で形成してもよい。
【００７３】
また、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、エアリング２０及び粉粒体制限筒３０の中心軸である第１中心軸２１の軸の方向からみたエアリング２０の形状と粉粒体制限筒３０の形状とは同じ形状であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。例えば粉粒体制限筒３０が円筒形であり、エアリング２０が八角形を形成していてもよい。
【００７４】
また、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、上記のように粉粒体制限筒３０とエアリング２０との隙間３２によって粉粒体８２の積載の状態を調整しているのであるが、図２（ｅ）のように粉粒体制限筒３０と粉粒体輸送管６０とを一体に形成し、粉粒体制限筒３０ａとしてもよい。このように本実施の形態の粉粒体充填部１０を粉粒体輸送管６０と一体に形成し、粉粒体充填部１０ｅとすることもできる。
【００７５】
図３は、本実施の形態の粉粒体充填部１０の第１中心軸２１の方向に沿った断面図であり、粉粒体制限筒３０の内面に対するエアリング２０の大きさを示す断面図である。
本実施の形態の粉粒体充填部１０では、図３の（ａ）のように、エアリング２０が粉粒体制限筒３０の開口部から粉粒体８２を積載するときに生じる粉粒体８２の堆積物が構成する山の斜面に埋没し、上記斜面の内側にあることが好ましい。図３の（ａ）では、粉粒体を積載するときに生じる安息角がθｒである場合について記載しており、エアリング２０は粉粒体制限筒３０の開口部から安息角θｒで斜め下方（下方は図３（ａ）のｚ方向下向き）に引いた補助線の内側に位置している。
【００７６】
このように構成することにより、粉粒体制限筒３０から粉粒体８２を自然に落下させて生じた粉粒体による堆積物にエアリング２０が埋没した場合でも、粉粒体８２をエアリング２０によって吹き飛ばすことができる。
【００７７】
尚、エアリング２０は図３の（ｂ）のように粉粒体制限筒３０の内側に形成されていてもよいし、図３の（ｃ）のようにエアリング２０の環を形成する外径と粉粒体制限筒３０の筒のなす内面とが略同一の面内に形成されていてもよいし、図３（ｄ）のように、粉粒体制限筒３０の筒のなす内面とエアリング２０の環の断面の中心とが略同一の面内に形成されていてもよいし、図３の（ｅ）のように、粉粒体制限筒３０の筒のなす内面とエアリング２０の環を形成する内径とが略同一の面内に形成されていてもよい。これによって、粉粒体８２が粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間に形成された隙間を通過しやすくなる。後述するように、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、気体放出口５０から放出される気体によって粉粒体８２を吹き飛ばし、粉粒体充填部１０から離れた位置に粉粒体８２を充填するので、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間を通る粉粒体８２の量を調整することは重要である。
【００７８】
また、図４は、本実施の形態の粉粒体充填部１０の第１中心軸２１の方向に沿った断面図であり、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との空間的な配置を示している。
【００７９】
本実施の形態の粉粒体充填部１０では、粉粒体８２は粉粒体制限筒３０の開口部の一方であり、かつエアリング２０と対向していない開口部に粉粒体輸送管６０が接続されており、粉粒体貯蔵部８０から送られてきた粉粒体８２は粉粒体制限筒３０の開口部のうち、粉粒体輸送管６０が接続される開口部から供給され、粉粒体制限筒３０のエアリング２０を設けている側の開口部から粉粒体８２をコンテナなどの粉粒体充填容器に積載する。
【００８０】
図４に示すように、本実施の形態の粉粒体充填部１０では、粉粒体制限筒３０とエアリング２０とが対向するように配置されており、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間には、隙間３２が形成されている。そのため、粉粒体制限筒３０から外部に放出される粉粒体８２は、上記エアリング２０の環の内側と外側とを通って放出され、本実施の形態の粉粒体充填部１０の下方に積載される。
【００８１】
本実施の形態の粉粒体充填部１０では、上記隙間３２は、粉粒体充填容器に積載する粉粒体によって設定することのできる間隔である。後述するように、上記の隙間３２によってエアリング２０の外側にこぼれ出る粉粒体の量を調整することができるため、上記の隙間３２は、エアリング２０が粉粒体に埋没する深さを設定する。エアリング２０を粉粒体に埋没させる好ましい量についても後述する。隙間３２の大きさは、諸条件に応じて適宜設定される。隙間３２の好ましい大きさとしては、粉粒体の粒子の大きさよりも大きいことが好ましい。この隙間３２の大きさは、粉粒体８２の粒子の形状、重さ、粒の大きさなどの物性値によって変化するため、後述するように用いる粉粒体８２毎にあらかじめ行う実験によって求めることが好ましい。
【００８２】
尚、上記エアリング２０の環の外側を通って放出される粉粒体８２は、後述するようにエアリング２０の外周部に形成された気体放出口５０から噴出する気体によって吹き飛ばされ、本実施の形態の粉粒体充填部１０から離れた位置に積載される。
【００８３】
ここで図４に基づいて、上記気体放出口５０の開口部向きについて説明する。
【００８４】
上記気体放出口５０はエアリング２０の外周部に形成されていればその開口部の法線方向の向きは特に限定されるものではないが、好ましい範囲としては例えば以下のように表現することができる。即ち、環状に形成されたエアリング２０がなす面、即ち第１中心軸２１に対して垂直である平面（図２のｘ−ｙ方向に広がる平面）と気体放出口５０の開口部の法線方向の向きとがなす角度（開口部形成角）をθａｉｒとすると、θａｉｒが上記の平面に対して上方（この場合の上方とは、図４のｚ軸方向であり、粉粒体制限筒３０に近づく向き）に０〜４５°傾いた範囲にあることが好ましい。特にθａｉｒを４５°とした場合、気体放出口５０から噴出する気体によって粉粒体８２が放物線運動によって飛ばされるときに最も遠い位置まで運ばれるので、遠くまで粉粒体８２を充填することができる。
【００８５】
尚、コンテナの天井が粉粒体充填部１０から近い場合などでは、粉粒体８２を理想的な放物線運動で飛ばすことができない。この場合は、θａｉｒは上記平面から上下に３０°傾いた範囲にあることが好ましく、上記平面に対して上下に１５°傾いた範囲に開口していることがさらに好ましく、上記平面に対して平行になるように開口していることがさらに好ましい。上記気体放出口５０の開口部の法線方向の向きは、それぞれの気体放出口５０で任意に選ぶことができるが、その方向は上記平面に対して角度θａｉｒの範囲に形成されていることが好ましい。
【００８６】
気体放出口５０の開口部の形状は特に限定されないが、例えば本実施の形態のように円形に形成されていてもよい。また開口部の形状は三角形や五角形などの多角形で形成してもよいし、楕円の形状で形成してもよいし、その他任意の形状で形成してもよい。開口部の大きさについても特に限定されないが、例えばコンテナに積載する粉粒体の粒子よりも小さいように形成してもよい。
【００８７】
ここで、エアリング２０の形状についてさらに詳しく説明する。
【００８８】
エアリング２０は、気体供給管４０に接続しており、気体供給管４０から送られてきた気体をエアリング２０の外周部に形成された気体放出口５０まで導く管である。エアリング２０には上記のように気体のみが供給されるため、気体放出口５０から噴出するのは気体のみである。
【００８９】
上記のように、エアリング２０は環状の管であれば任意の形状とすることができる。図５（ａ）〜（ｄ）は、エアリング２０の変形例を示す平面図であり、第１中心軸２１の軸の方向から見た平面図である。例えば図５（ａ）のように環状の管を四角形（エアリング２０ａ）としてもよいし、図５（ｂ）のように五角形（エアリング２０ｂ）としてもよいし、その他の多角形としてもよい。また図５（ｃ）のように楕円形（エアリング２０ｃ）としてもよいし、その他の形状としてもよい。さらに、図５（ｄ）のエアリング２０ｄのように環状の管の一部が切断された形状であってもよい。また、エアリング２０は複数の管によって構成されていても良い。例えば図５の（ｅ）のように、エアリング２０ｄ’が複数の管（図５（ｅ）では３本の管）で形成されており、それぞれのエアリング２０ｄ’が気体放出口５０を備えており、気体供給管４０に接続している構成であっても良い。また複数の管で構成されるエアリング２０ｄ’が環状になるように集合していてもよい。
【００９０】
また、エアリング２０の管の断面の形状についても任意の形状とすることができる。図６（ａ）〜（ｅ）はエアリング２０の管の断面の形状についての変形例を示す断面図である。エアリング２０の管の断面の形状は上記のように円形（図６（ａ）、エアリング２０）としてもよく、図６（ｂ）のように三角形（エアリング２０ｅ）としてもよく、図６（ｃ）のように五角形（エアリング２０ｆ）としてもよく、その他の多角形としてもよい。また図６（ｄ）のように楕円形（エアリング２０ｇ）としてもよいし、その他の形状としてもよい。さらに、図６（ｅ）のエアリング２９のように、粉粒体制限筒３０の側のエアリング２０ｈの環の直径と、粉粒体制限筒３０からは遠い位置に形成されるエアリング２０ｈの環の直径とが異なっていてもよい。
【００９１】
本実施の形態の粉粒体充填部１０は、以上のようにエアリング２０、粉粒体制限筒３０、及び気体供給管４０で構成されている。また本実施の形態の粉粒体充填部１０は、上記のように鋼などの金属又は任意の材質を用いて形成することができる。形成方法は周知の方法、例えば板金や鋳造などの方法を用いて形成することができる。
【００９２】
以上のように、本発明の粉粒体充填装置は、両端に開口部を有する筒状であり、かつ内部に粉粒体を流動可能とし、該開口部の一方を上記粉粒体の放出口とする粉粒体放出部と、環状でその環状を構成する管の内部に気体を流動可能とし、かつ上記環状の中心部から外部に向かう方向であり、上記環状の中心部から遠い側の上記管の表面に上記気体を放出する気体放出開口部が複数設けられている粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体分散部は、上記粉粒体放出部の上記粉粒体の放出口に対向する位置に設けられている構成である。
【００９３】
これらの構成は、筒状の粉粒体放出部と、環状の粉粒体分散部とを備えており、上記粉粒体分散部は、上記粉粒体分散部を形成する環の中心軸である粉粒体分散中心軸から遠方であり、かつ上記粉粒体分散部の表面である位置に複数の粉粒体分散開口部を備えており、上記粉粒体放出部の筒が開口する一方の端部と上記粉粒体分散部の環とが対向するように配置されている構成であると記載することもできる。
【００９４】
次に、図７を用いて本実施の形態の粉粒体充填装置１の動作について説明する。
【００９５】
図７は、本実施の形態の粉粒体充填装置１が粉粒体を充填する容器である粉粒体充填容器９０に設置されている様子を示す断面図である。説明の便宜のため、図７では粉粒体充填容器９０に対して本実施の形態の粉粒体充填装置１を１台のみ記載している。
【００９６】
本実施の形態では、粉粒体８２が積載される容器はシーバルクコンテナを含む各種コンテナなどの粉粒体充填容器である場合について記載するが、粉粒体８２が積載される容器はこれに限らず、一般的な輸送手段の粉粒体充填容器、荷台、またはサイロなどの構造物などであってもよい。
【００９７】
本実施の形態の粉粒体充填部１０は、上記のように高圧気体発生源７０及び粉粒体貯蔵部８０と接続され、上記粉粒体充填部１０が粉粒体充填容器９０の積載口９１に挿入された状態で使用される。
【００９８】
まず、上記粉粒体充填部１０を積載口９１に挿入する。粉粒体充填部１０を形成する粉粒体制限筒３０とエアリング２０との隙間３２が粉粒体充填容器９０の中に入っていればよく、上記隙間３２が粉粒体充填容器９０の中であり、かつ積載口９１に最も近い位置になるように上記粉粒体充填部１０が挿入されることが好ましい。
【００９９】
上記粉粒体充填部１０は積載口９１に挿入した状態で使用するため、上記エアリング２０及び上記粉粒体制限筒３０の大きさは積載口９１に入る大きさとして形成されている。後述するように本実施の形態の粉粒体充填部１０では、高圧気体発生源７０で発生させた気体の圧力を気体放出口５０から粉粒体充填容器９０内に排気噴出させて粉粒体８２を粉粒体充填容器９０に積載する。そのため、粉粒体充填部１０と積載口９１とは上記の噴出した気体を排出するための隙間が開いていることが望ましい。上記のように粉粒体充填部１０と積載口９１との間に隙間を形成しない場合には、粉粒体充填部１０を構成する粉粒体制限筒３０の下部であり、かつ粉粒体充填容器内に挿入される部位に粉粒体充填容器９０の内部の圧力を逃がすための配管（図示せず）を設けてもよい。
【０１００】
次に、粉粒体充填容器９０の中に粉粒体８２を積載する。本実施の形態の粉粒体充填部１０は粉粒体充填容器９０の中に挿入されている。粉粒体充填部１０を形成する粉粒体制限筒３０は、粉粒体輸送管６０に接続されており、粉粒体輸送管６０の他方は粉粒体８２を貯蔵する粉粒体貯蔵部８０に接続している。粉粒体８２は、粉粒体貯蔵部８０の粉粒体バルブ８１が開かれると、粉粒体８２の自重によって粉粒体輸送管６０を経由して粉粒体充填部１０まで送られる。そして粉粒体充填部１０を形成する粉粒体制限筒３０のエアリング２０を設けている側の開口部から粉粒体充填容器９０の中に積載される。粉粒体貯蔵部８０が粉粒体充填部１０から遠いところに設置されていたり、粉粒体８２が粉粒体輸送管６０の内部をスムーズに送ることが困難である場合には、粉粒体輸送管６０は粉粒体８２を本実施の形態の粉粒体充填部１０の近くまで送り出すスクリューコンベアなどの周知の機構（図示せず）を備えていてもよい。この場合には、粉粒体８２は粉粒体充填部１０の近くまで周知の方法によって送り出された後、粉粒体８２の自重によって粉粒体充填部１０を経由して粉粒体充填容器９０の中に積載される。
【０１０１】
上記のように粉粒体８２を粉粒体充填容器９０に積載すると、粉粒体８２は粉粒体充填容器９０の内部で斜面９２を有する山型の形状となって充填される。粉粒体８２をコンテナに積載するにつれて上記の山型は大きく形成され、ついには上記山型の頂上が本実施の形態の粉粒体充填部１０のエアリング２０の位置にまで達し、さらに隙間３２からこぼれ出る粉粒体８２によってエアリング２０が粉粒体８２の中に埋没する。エアリング２０が粉粒体８２の中に埋没する深さは、隙間３２の大きさによって設定される。隙間３２の大きさの設定方法については後述する。そして、粉粒体８２は隙間３２からこぼれ落ち、斜面９２を滑り落ちて積載されるが、まもなく隙間３２は粉粒体充填部１０の周囲に積載された粉粒体８２によって塞がれて埋没する。この状態になると、粉粒体８２が粉粒体充填容器９０へ積載されるための開口部が全て塞がれる為、粉粒体８２を粉粒体充填容器９０へ粉粒体８２の自重によって充填する工程は終了する。
【０１０２】
次に、本実施の形態の充填方法では、エアリング２０の気体放出口５０（気体放出孔）から気体を噴出させる。図８（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の充填方法の各段階を示す粉粒体充填容器９０の断面図である。説明の便宜のため、図８では粉粒体充填部１０に接続される気体供給管４０、高圧気体発生源７０、気圧レギュレタ７１、気圧バルブ７２、粉粒体輸送管６０、粉粒体貯蔵部８０、及び粉粒体バルブ８１などは記載を省略しているが、図７に基づいてそれぞれ接続されている。
【０１０３】
上記のように自重によって充填する工程の直後では、図８（ａ）のように粉粒体８２は山型に積載される。このとき、斜面９２と粉粒体充填容器９０の底面とのなす角を安息角θｒとする。また、粉粒体８２によって形成される山型部分の頂上部がなす直径を山頂部直径Ｄｓとする。
【０１０４】
高圧気体発生源７０によって発生させられた高圧気体は、気圧レギュレタ７１及び気圧バルブ７２によって一定の圧力の気体となり、気体供給管４０に送り出される。気体供給管４０はエアリング２０に接続されているので、上記の高圧気体はエアリング２０に設けられた気体放出口５０から放出される。
【０１０５】
気体放出口５０から気体が放出されると、図８（ｂ）のように、粉粒体８２に埋没しているエアリング２０は周囲の粉粒体８２を外側に吹き飛ばし、粉粒体８２によって形成されていた斜面９２のさらに上部に粉粒体８２を積載し、斜面９２ｂを形成する。そして、上記のように吹き飛ばされた粉粒体８２の上部に積載されていた粉粒体８２がエアリング２０の周りに自重で落下し、さらに上記粉粒体８２がエアリング２０の気体放出口５０から噴出する気体によって吹き飛ばされて粉粒体８２を斜面９２ｂのさらに上部に積載する気体による充填工程が行なわれる。
【０１０６】
上記気体による充填工程は、上記のように粉粒体制限筒３０とエアリング２０との間に形成された隙間３２から粉粒体充填部１０の外にこぼれ出た粉粒体８２をエアリング２０の外周部に形成された気体放出口５０から排気噴出する気体の圧力によって吹き飛ばし、粉粒体充填容器９０に山型に形成された粉粒体８２のなす斜面９２のさらに上部に粉粒体８２を積載する工程である。そのため、排気噴出する気体の圧力及び隙間３２の大きさによって粉粒体８２を粉粒体充填容器９０に充填することのできる効率が決定される。気体の圧力及び隙間３２の大きさの詳しい設定方法については後述する。
【０１０７】
本実施の形態の充填方法では、粉粒体８２は粉粒体制限筒３０を通って自重によって粉粒体充填容器９０の中に送られる。そして、粉粒体充填容器９０の中で隙間３２からこぼれ出た粉粒体８２を気体によって吹き飛ばす構成である。そのため、図８（ｂ）に示すように吹き飛ばされた粉粒体８２は既に積載された粉粒体８２のなす斜面９２のさらに上部に積載され、斜面９２ｂを形成する。吹き飛ばされた粉粒体８２は斜面９２のなす谷を埋めるように積載されるため、斜面９２ｂは斜面９２よりもなだらかに形成される。そして安息角θｒは徐々に小さくなる。また同時に、本実施の形態の充填方法では、粉粒体８２を気体放出口５０によって吹き飛ばすため、本実施の形態の粉粒体充填部１０の周囲には、粉粒体充填容器９０の底面からみてエアリング２０と該等しい高さの頂上部が粉粒体８２によって形成される。この頂上部の直径の大きさ（山頂部直径Ｄｓ）は、粉粒体８２によって斜面９２が埋められて斜面９２ｂが形成されるにつれて、だんだん大きく形成される。
【０１０８】
さらに上記気体による充填工程をおこなうと、図８（ｃ）に示すように山頂部直径Ｄｓはさらに大きくなり、安息角θｒはさらに小さくなる。ついには図８（ｄ）のようにエアリング２０の気体放出口５０から噴出する気体によって飛ばされた粉粒体８２が、本実施の形態の粉粒体充填部１０の周囲に積載されるようになり、エアリング２０の周囲が徐々に粉粒体８２によって埋められる。そのため、山頂部直径Ｄｓが徐々に小さくなる。そして、上記山頂部直径Ｄｓがエアリング２０とほぼ同じ大きさになると、エアリング２０はエアリング２０の上に設けられている隙間３２から漏れ出す粉粒体８２に埋没する。
【０１０９】
エアリング２０が粉粒体８２に埋没し、隙間３２の周囲が粉粒体８２によって埋没されると、自重によって隙間３２から粉粒体充填部１０の外に漏れ出していた粉粒体８２はそれ以上粉粒体充填容器９０の内部に落下することができず、上記気体による充填工程が自動的に終了する。
【０１１０】
上記気体による充填工程が終了した後、粉粒体充填部１０からの粉粒体８２の粉粒体充填容器９０内への落下を防ぐために、粉粒体制限筒３０に周知の方法で設けられた蓋（図示せず）で粉粒体制限筒３０の内部を塞いだ後、粉粒体充填部１０を粉粒体充填容器９０から取り外すようにしてもよい。
【０１１１】
上記のように、本実施の形態の充填方法では、粉粒体８２は粉粒体充填容器９０の内部にその自重によって積載されており、粉粒体充填容器９０の中での積載の状態がエアリング２０に設けられた気体放出口５０から噴出する気体によって変更される構成である。即ち、粉粒体８２は自重によって粉粒体充填容器９０の中に積載されるため、粉粒体充填部１０が粉粒体８２に埋没し、自重によって粉粒体充填容器９０内に積載することのできる空間が塞がれると粉粒体８２の粉粒体充填容器内への積載が自動的に終了する。このため、粉粒体充填容器内の充填状況を常に確認することなく、簡便にコンテナなどの粉粒体充填容器の容量に対して高い効率で充填し、粉粒体充填容器内のデッドボリュームを減らすことができる。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、粉粒体８２の充填方法として自重によって充填する工程の後に気体による充填工程を行ったが、充填の初めから、または途中の任意の時刻から気体供給管４０に高圧気体を送り出し、気体による充填工程を開始しても良い。この場合でも、粉粒体充填部１０が周囲の粉粒体８２に埋没し、隙間３２から粉粒体充填部１０の外に粉粒体８２が漏れ出すことができなくなった場合に上記気体による充填工程が自動的に終了する。
【０１１３】
以下に、実施例として本実施の形態の粉粒体充填装置を用いた例を示す。また、以下の実施例を行うにあたり、図９の斜視図に示すような実物のコンテナの約１／３０の大きさのコンテナ１９０を作成し、粉粒体の自重によってコンテナ１９０の内部に積載する場合の安息角の測定を行なった。
【０１１４】
表１は、本実施例で用いた粉粒体の物性をまとめたものである。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
なお、以下の例は本願の発明の実施例の一つであり、本願の発明を限定するものではない。
【実施例】
【０１１７】
〔実施例１〕
本実施例では、粉粒体制限筒３０とエアリング２０との隙間３２を設定する一実施例を示す。
【０１１８】
隙間３２の大きさは、諸条件に応じて適宜設定される間隔であるが、例えば本実施例のように設定しても良い。
【０１１９】
図１０の（ａ）に示すように、用いようとする粉粒体制限筒３０の円筒に内径が等しい円筒１３０と、上記円筒１３０の内径に等しい外形を持つ円柱１３１とを用いる。図１０（ａ）のように、円筒１３０の筒の中に円柱１３１を挿入し、円筒１３０が円柱１３１の上部（図１０のｚ軸の向き）となるように構成する。円筒１３０及び円柱１３１は鉛直になるように設置する。そして円筒１３０と円柱１３１とで形成された窪みに、粉粒体１８２を充填する。
【０１２０】
次に図１０（ｂ）のように、円筒１３０を徐々に上方（図１０のｚ軸の向き）に引っ張りあげる。すると、徐々に円筒１３０と円柱１３１との挿入状態が外れる。この挿入状態が外れた後、さらに円筒１３０を上方に引っ張り続けると、粉粒体１８２が円筒１３０及び円柱１３１の間に露出し、ついにはこれらの間からこぼれ落ちる。
【０１２１】
本実施例では、上記操作によって粉粒体１８２が円筒１３０と円柱１３１との間からこぼれ落ちたときの円筒１３０と、円柱１３１との間隔を隙間３２の最小値とする。
【０１２２】
具体的には、円筒１３０として内径４６ｍｍアクリルパイプを用い、円柱１３１として外形４６ｍｍアクリルパイプの上側内部に蓋をしたものを用いた。粉粒体１８２としてポリエチレン粉粒体であるＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。粉粒体１８２の粒子の直径の大きさはおよそ３ｍｍである。この場合、上記２本のアクリルパイプの間隔が４ｍｍになったときに粉粒体がこぼれ落ち始めた。そのため、ＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥを用いた場合の隙間３２の最小値は４ｍｍであると決定した。
【０１２３】
〔実施例２〕
本実施例では、図１１に示すような実物大のコンテナのカットモデル（コンテナ２９０）を用いて粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２を（１）６ｃｍ及び（２）１ｃｍに変化させて粉粒体充填部２１０による充填量の検証をおこなった。
【０１２４】
実施例１の方法では、粉粒体が粉粒体制限筒とエアリングとの隙間からこぼれ出すために必要な最小の隙間を求めた。隙間の大きさは、諸条件に応じて適宜設定される間隔であるので、例えば本実施例のように粉粒体を効率よく吹き飛ばすことのできる間隔２３２を設定しても良い。
【０１２５】
間隔２３２は、実施例１で求めた間隔よりも大きく設定することが必要であるが、この隙間を広くすると、粉粒体がこぼれだす量が多くなる。こぼれ出す粉粒体の量が多くなると、速やかにコンテナ内に粉粒体を充填することができるようになるが、一方で単位時間当たりにエアリングの外側を通過する粉粒体の量が多くなり、単位粒子に与えるエネルギーが少なくなり、粉粒体を遠方まで飛ばすことができなくなる。つまり、粉粒体制限筒とエアリングとの隙間には粉粒体毎に最適な間隔が存在する。
【０１２６】
本実施例では、上記コンテナ２９０は底辺の三角形を構成する辺がそれぞれ１．５ｍ、１．５ｍ、０．３９ｍであり、２個の等しい長さの辺を挟む角度が１５°であり、高さが１．５ｍの三角柱の形状をしている。
【０１２７】
また本実施例では、粉粒体２８２として実施例１と同じく、ＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。
【０１２８】
本実施例の粉粒体充填部２１０では、エアリング２２０の直径は４５ｃｍであり、エアリング２２０の断面は直径８ｍｍの円形である。また粉粒体制限筒２３０は内径が直径４５ｃｍの円筒形である。粉粒体制限筒２３０の第２中心軸は、エアリング２２０の第１中心軸２２１と同じく、上記底面の二等辺三角形の頂角が１５°である位置に設定されている。本実施例では、気体放出口２５０はエアリング２２０が上記コンテナ２９０の内部に露出している箇所では均一に分布しており、エアリング２２０の環がなす第１中心軸２２１に対して垂直、即ちコンテナ２９０の底面に対して水平に形成されている。また、気体放出口２５０は直径３ｍｍの円形であり、１０ｍｍ間隔で形成されている。また、粉粒体制限筒２３０の筒の中心軸の方向からみて、粉粒体制限筒２３０の筒の内面とエアリング２２０を形成する管の中心が、同一の面内になるように形成されている。
【０１２９】
また充填の方法は、粉粒体２８２の自重による充填の後に、本実施の形態に記載した気体による充填工程を行った。
【０１３０】
粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２を６ｃｍとした場合、粉粒体充填部２１０の中心部の粉粒体２８２の高さを基準として充填後の粉粒体２８２の高さを測定すると、図１２に示すグラフが得られた。
【０１３１】
図１２に示すように、自重による充填後の形状（Ａ）に対して、エアリング２２０に１００ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には（Ｂ）に示す形状に充填することができた。またエアリング２２０に２００ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には（Ｃ）に示す形状に充填することができた。
【０１３２】
これらの圧力での充填では、エアリング２２０から離れた位置にうまく粉粒体２８２が充填されていないため、エアリング２２０に送る空気の圧力を３００ｋＰａにしたところ、（Ｄ）に示す形状に充填することができた。このことから、間隔２３２が６ｃｍである場合では、３００ｋＰａ程度の圧力の気体をエアリング２２０に送る必要があることがわかった。しかしながらある程度粉粒体２８２が充填されると、エアリング２２０に設けられた気体放出口２５０の開口部の近くに粉粒体２８２が堆積する現象が見られた。また粉粒体２８２が堆積している場所よりも遠くの位置では、粉粒体２８２がうまく充填されていない部分が生じており、コンテナ２９０の奥の方では若干の粉粒体２８２の充填されていない空間が確認できた。
【０１３３】
次に、粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２を１ｃｍとし、５０ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には、図１３に示すグラフが得られた。即ち、図１３に示すように、自重による充填後の形状（Ｅ）に対して、５０ｋＰａの圧力の気体を上記エアリング２２０に送った場合には、（Ｆ）のような形状となり、気体放出口２５０からコンテナ２９０の奥の方までなだらかな勾配形状を描き、かつ気体放出口２５０が周囲の粉粒体２８２よりも低い位置となるように粉粒体２８２の層ができる。
【０１３４】
即ち、コンテナ２９０の奥の方まで十分に粉粒体２８２を充填することが確認できた。
【０１３５】
このことから、間隔２３２が１ｃｍである場合に本実施の形態に記載した気体による充填工程によって粉粒体２８２をコンテナ２９０の容量に対して高い効率で充填するためには、５０ｋＰａ程度の圧力の気体をエアリング２２０に送ると良いということがわかった。
【０１３６】
即ち、本実施例の構成の場合には、粉粒体制限筒とエアリングとの隙間は１ｃｍとすることが好ましいということがわかった。
【０１３７】
〔実施例３〕
本実施例では、図１１及び実施例２に記載する装置を用いている。但し、本実施例では、粉粒体制限筒２３０の内径は直径４０ｃｍの円筒形であり、エアリング２２０の直径は４０ｃｍ及び３０ｃｍのものを用いて実施した。
【０１３８】
本実施例では、図１４のようにエアリング２２０を形成する位置を粉粒体制限筒２３０の筒の第２中心軸２３１の軸の方向からみて、（３）粉粒体制限筒２３０の筒の内面とエアリング２２０を形成する管の中心とが同一の面内になるように形成されている場合、及び（４）粉粒体制限筒２３０の筒の内面に対してエアリング２２０を形成する管の中心が５ｃｍ内側に入っている場合について、それぞれエアリング２２０に送る気体の圧力を１００ｋＰａ及び２００ｋＰａに変化させて検証した。粉粒体制限筒２３０とエアリング２２０との間隔２３２は１ｃｍとし、その他の条件は実施例２と同じとした。また、本実施例では、粉粒体２８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。粉粒体２８２の粒子の直径の大きさはおよそ３ｍｍである。
【０１３９】
その結果、表２、図１５、図１６及び図１７に示すような結果を得た。
【０１４０】
【表２】
【０１４１】
即ち、エアリング２２０を（３）の位置に設定すると、エアリング２２０に送る気体の圧力が１００ｋＰａの場合（図１５）及び２００ｋＰａの場合（図１６）では、本実施の形態に記載した気体による充填工程の方法で追加充填できる粉粒体２８２の量自体には有意な差が見られなかったが、２００ｋＰａのほうが充填速度は速く、またエアリング２２０の近くまで粉粒体２８２が充填されることがわかった。
【０１４２】
またエアリング２２０を（４）の位置に設定すると、１００ｋＰａの場合に追加充填できる粉粒体２８２の量が減少することが観察された（図１７）。恐らくエアリング２２０が粉粒体２８２の中に深く埋もれてしまい、エアリング２２０に高い圧力の気体を送り出さないと粉粒体２８２を吹き飛ばすことができなかったためと考えられる。
【０１４３】
〔実施例４〕
本実施例では、図９記載する実物のコンテナの約１／３０の大きさのコンテナ１９０を用いて、実施の形態に記載した山頂部直径Ｄｓと粉粒体の充填量との関係及び山頂部直径Ｄｓと山頂部に作用させた空気の流量との関係を検証した。山頂部には鉛直下向きに空気を作用させた。尚、本実施例では、粉粒体としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。粉粒体の粒子の直径の大きさはおよそ３ｍｍである。
【０１４４】
その結果、図１８に示すグラフが得られた。即ち、形成する山頂部直径Ｄｓが大きくなるにつれてコンテナ１９０の内部に充填される粉粒体の量が多くなることが検証されるとともに、山頂部直径Ｄｓを大きくするためには多くの空気を流す必要があることが検証された。
【０１４５】
〔比較例１〕
粉粒体を自重によって積載し、山型の形状に形成された粉粒体の上部から鉛直下向きに気体の圧力を加えることにより、粉粒体によって形成される安息角を減少させる比較例を検討した。
【０１４６】
図１９は、本比較例の構成を示す断面図であり、粉粒体３８２によって形成された山型の形状の頂上部に、高圧気体発生源３７０に接続された気体輸送管３４０が埋没している。本比較例の高圧気体発生源３７０は、気体の圧力を低周波のパルス形状の振幅として与えることができる。そのため、粉粒体３８２の頂上部から鉛直下向きに気体による圧力をかけることができる。本比較例では、粉粒体３８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。また、高圧気体発生源３７０はパルセーターランス（西村機械）を用い、圧力６００ｋＰａ、パルス間隔１０Ｈｚで検討を行った。尚、粉粒体３８２は底面の直径が９０ｃｍになるように積載して検討を行った。
【０１４７】
上記の検討を行ったところ、鉛直下向きに気体の圧力を与えても上記粉粒体３８２が形成する山の形状にはあまり変化が見られず、安息角の変化も少なかった。
【０１４８】
〔比較例２〕
図２０に示すように、図１１と同様の構成の実物大のコンテナのカットモデルを用いて、粉粒体４８２をガイド４９３によって粉粒体充填部４１０から鉛直下向きに対して斜め４５°に投下する場合の粉粒体４８２の追加充填量について検討した。粉粒体充填部４１０の中心軸は上記底面の二等辺三角形の頂角が１５°である位置に設定されている。また、天板の位置から１５ｃｍ下の位置に粉粒体充填部４１０の粉粒体４８２の投下位置が設定されている。また図２０のように、粉粒体４８２は、底辺の三角形の頂角が１５°である位置の鉛直上方であり、コンテナ４９０の天板の位置から３０ｃｍ下の位置まで粉粒体充填部４１０によって積載されており、粉粒体４８２の自重によって山型を形成している。
【０１４９】
本比較例では、上記粉粒体４８２の投下位置から底面の頂角１５°に対向する辺に向かって鉛直の方向から４５°の傾きに設置されるガイド４９３が設けられている。ガイド４９３の長さは約３１ｃｍである。また、本比較例では、粉粒体４８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を用いた。
【０１５０】
上記の構成で、粉粒体４８２をガイド４９３の傾斜した下端の鉛直下向きの場所において、コンテナ４９０の天板の位置から３０ｃｍの高さまで積載したところ、図２１に示すグラフのような形状に粉粒体４８２を積載することができた。
【０１５１】
本比較例では、ガイド４９３の近くでは追加投入することのできた粉粒体４８２が認められるが、上記ガイド４９３から離れるに従って追加投入された粉粒体４８２の量が減少していることがわかった。即ち本比較例の方法でも、粉粒体をコンテナの容量に対して高い効率で充填することは難しいことが判った。
【０１５２】
〔比較例３〕
本比較例では、コンテナの中に入れられた粉粒体が流動層となるように空気を送り込み、粉粒体をコンテナの容量に対して高い効率で充填する方法について検討した。
【０１５３】
図２２（ａ）に示すように、粉粒体５８２をコンテナに見立てた容器５９０に満たし、容器５９０の下部に設けられた空間５９１に気体輸送管５４０によって空気を送り込んだ。本比較例では、容器５９０として２５０ｍｌのメスシリンダを用い、粉粒体５８２としてＳＵＭＩＫＡＴＨＥＮＥ（登録商標。Ｆ２００、住友化学製）を１７０ｍｌ使用した。
【０１５４】
気体輸送管５４０から容器５９０の下部に設けられた空間５９１に気体を送ると、送る気体の流量が増すにつれて容器５９０内の粉粒体５８２は図２２（ａ）から図２２（ｄ）のように変化し、粉粒体５８２が流動的に移動する流動層を形成する。粉粒体５８２が流動層を形成した後、気体輸送管５４０から供給する気体を止めると粉粒体５８２は自重によって容器５９０に積載され、図２２（ａ）の状態に戻る。
【０１５５】
本比較例で流動層を形成するために必要な気体の流量は0.00１ｍ３／ｓであったため、底面積の比から実際のコンテナで必要となる気体の流量が１４ｍ３／ｓであることが求められた。この結果から、上記の気体の流量を用いてコンテナ内の粉粒体の積載状態を変更することは現実的ではないと考えられる。また、図２２（ａ）〜（ｄ）にも示すとおり、気体輸送管５４０から気体を供給して流動層を形成する過程では、粉粒体５８２は容器５９０の中で気体によって撹拌され、多くの体積を占めるように広がる。そのため、コンテナのような密閉した領域に容量一杯に粉粒体を充填する事例には適用することが難しいと考えられる。
【０１５６】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
以上のように、本発明では、粉粒体をシーバルクコンテナを含むコンテナなどの粉粒体充填容器に積載する場合において、粉粒体はその自重によって積載される構成であり、粉粒体が容器に積載されるにつれて上記粉粒体の自重によるだけでは上記容器に積載されなくなる場合に、本発明の粉粒体充填装置の隙間からこぼれ出た粉粒体を気体によって吹き飛ばし、容器の中に積載する構成である。そのため、積載する容器に高密度に上記粉粒体を積載することができると共に、容器内に粉粒体が充分充填され、粉粒体充填装置の隙間から粉粒体が自重によってこぼれなくなると、それ以上粉粒体は容器内に充填されず、充填工程が自動的に終了する。それ故、本発明は、シーバルクコンテナを含むコンテナなどの粉粒体充填容器への粉粒体充填装置に代表される各種粉粒体の充填装置に用いることができるだけでなく、一般の形状の荷台や、貯蔵槽、貯蔵庫、その他特に形状の固定された収容体などに各種粉粒体を充填する充填装置に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明における粉粒体充填装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に記載する粉粒体充填装置の粉粒体充填部を示す斜視図であり、（ｂ）〜（ｅ）はその変形例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、図２（ａ）に記載する粉粒体制限筒の内面に対するエアリングの大きさを示す断面図である。
【図４】図２（ａ）に記載する粉粒体制限筒とエアリングとの空間的な配置を示すと共にエアリングに形成される気体放出口の開口部の法線方向と環状に形成されたエアリングとがなす面の関係について示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図２（ａ）に記載する粉粒体充填部におけるエアリングの変形例を示す平面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、図２（ａ）に記載する粉粒体充填部におけるエアリングの管の断面の形状の変形例を示す断面図である。
【図７】図１の粉粒体充填装置が使用される場合の周辺装置との接続を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態の充填方法の各段階を示すコンテナの断面図である。
【図９】本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられたコンテナの一形態を示す斜視図であり、実物のコンテナの約１／３０の大きさであることを示す斜視図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられた粉粒体制限筒とエアリングとの隙間を設定するための一形態を示す斜視図であり、（ａ）のように構成した２本の筒を（ｂ）のように引き抜くときに筒の中に設けた粉粒体がこぼれる様子を示す斜視図である。
【図１１】本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられたコンテナの別の一形態を示す斜視図であり、積載口を中心とする１５°のカットモデルであることを示す斜視図である。
【図１２】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示すグラフであり、図１１のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１３】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１１のコンテナへの粉粒体の充填状況を示す別のグラフである。
【図１４】本発明における粉粒体充填装置の実施例で用いられたコンテナの別の一形態を示す断面図であり、図１１の粉粒体充填装置のエアリングの取付位置を変更することを示す断面図である。
【図１５】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１４のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１６】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１４のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１７】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、図１４のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図１８】本発明における粉粒体充填装置の実施例を示す別のグラフであり、粉粒体によって形成される山頂部直径とコンテナへの粉粒体の充填量との関係及び粉粒体によって形成される山頂部直径と山頂部に作用させた空気の流量との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明における粉粒体充填装置の比較例を示す断面図である。
【図２０】本発明における粉粒体充填装置の別の比較例を示す斜視図である。
【図２１】本発明における粉粒体充填装置の別の比較例を示すグラフであり、図１７の粉粒体充填装置を用いた場合のコンテナへの粉粒体の充填状況を示すグラフである。
【図２２】（ａ）〜（ｄ）は本発明における粉粒体充填装置の別の比較例を示す断面図であり、気体を容器の底面から送り込んだときに生じる流動層を段階毎にそれぞれ示した断面図である。
【図２３】（ａ）は従来の粉粒体充填装置によって充填される粉粒体の様子を示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図である。
【図２４】従来の粉粒体充填装置によって粉粒体を充填する様子を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１ 粉粒体充填装置
１０，２１０ 粉粒体充填部
２０，２２０ エアリング（粉粒体分散部）
２１，２２１ 第１中心軸
３０，２３０ 粉粒体制限筒（粉粒体放出部）
３１，２３１ 第２中心軸（粉粒体放出部の中心部を通る中心軸）
３２，２３２ 隙間（下端開口部と上記粉粒体分散部との鉛直方向の間隔）
３３ 支柱（接続部）
３４ 軸受け（接続部）
３５ ネジ（接続部）
３６ 粉粒体放出開口部（下端開口部）
４０ 気体供給管
５０，２５０ 気体放出口（気体放出孔）
６０ 粉粒体輸送管
７０ 高圧気体発生源（圧縮気体供給源）
８０ 粉粒体貯蔵部（粉粒体の供給源）
８２，１８２，２８２ 粉粒体
９０ 粉粒体充填容器
１９０，２９０ コンテナ（粉粒体充填容器）
θａｉｒ 開口部形成角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の両端に開口部を有する筒状の粉粒体放出部と、上記粉粒体放出部の下方に設けられる粉粒体分散部とを備えており、
上記粉粒体放出部の上方の上端開口部は、上記粉粒体放出部から放出する粉粒体の供給源に接続可能であり、
上記粉粒体放出部の下方の下端開口部は、上記粉粒体を充填する粉粒体充填容器に接続可能であり、
上記粉粒体分散部は、
内部に気体を流動可能な管であり、
圧縮気体供給源に接続されており、
上記粉粒体分散部の表面には、上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から離れる方向であって、水平な方向を含む平面に上記圧縮気体供給源から供給された圧縮気体を放出する複数の気体放出孔が形成されていることを特徴とする粉粒体充填装置。
【請求項２】
上記粉粒体分散部が、環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項３】
上記粉粒体分散部が、複数の管によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項４】
上記粉粒体分散部を構成する複数の管が集合して環状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の粉粒体充填装置。
【請求項５】
上記粉粒体分散部は、上記粉粒体放出部の下端開口部に対向し、かつ該下端開口部から上記粉粒体を落下して堆積する場合に生じる粉粒体堆積物に埋没する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載する粉粒体充填装置。
【請求項６】
上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部とは接続部によって接続されており、
上記接続部は、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔を変えることができることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項７】
上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との鉛直方向の間隔が、上記下端開口部を封止部材によって水平方向に封止して上記粉粒体放出部に上記粉粒体を充填した後、上記封止部材を鉛直下方向に外した場合に、該粉粒体が上記粉粒体放出部から連続的に排出されるときの間隔よりも大きい間隔であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項８】
それぞれの上記気体放出孔は、
上記気体放出孔の形成される面の法線方向と、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸に対して垂直であると共に上記気体放出孔を通る平面と、のなす角度である開口部形成角が上記下端開口部側に４５°以内であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項９】
上記粉粒体放出部が円筒で形成されており、上記粉粒体分散部が円環で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項１０】
粉粒体充填容器内に粉粒体を充填する粉粒体の充填方法であって、
粉粒体を放出する開口部である粉粒体放出部の下端開口部と、気体を放出する気体放出孔が設けられている粉粒体分散部とが間隔を隔てた位置に設けられる構造を有し、該下端開口部と上記気体放出孔とが上記粉粒体充填容器の内部に備えられており、
該下端開口部から上記粉粒体充填容器の内部に上記粉粒体をその自重によって落下させる工程と、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記粉粒体充填容器の内壁の方向に気体の流れを形成する工程とを有することを特徴とする粉粒体の充填方法。
【請求項１】
上下の両端に開口部を有する筒状の粉粒体放出部と、上記粉粒体放出部の下方に設けられる粉粒体分散部とを備えており、
上記粉粒体放出部の上方の上端開口部は、上記粉粒体放出部から放出する粉粒体の供給源に接続可能であり、
上記粉粒体放出部の下方の下端開口部は、上記粉粒体を充填する粉粒体充填容器に接続可能であり、
上記粉粒体分散部は、
内部に気体を流動可能な管であり、
圧縮気体供給源に接続されており、
上記粉粒体分散部の表面には、上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸から離れる方向であって、水平な方向を含む平面に上記圧縮気体供給源から供給された圧縮気体を放出する複数の気体放出孔が形成されていることを特徴とする粉粒体充填装置。
【請求項２】
上記粉粒体分散部が、環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項３】
上記粉粒体分散部が、複数の管によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項４】
上記粉粒体分散部を構成する複数の管が集合して環状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の粉粒体充填装置。
【請求項５】
上記粉粒体分散部は、上記粉粒体放出部の下端開口部に対向し、かつ該下端開口部から上記粉粒体を落下して堆積する場合に生じる粉粒体堆積物に埋没する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載する粉粒体充填装置。
【請求項６】
上記粉粒体放出部と上記粉粒体分散部とは接続部によって接続されており、
上記接続部は、上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との間隔を変えることができることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項７】
上記粉粒体放出部の下端開口部と上記粉粒体分散部との鉛直方向の間隔が、上記下端開口部を封止部材によって水平方向に封止して上記粉粒体放出部に上記粉粒体を充填した後、上記封止部材を鉛直下方向に外した場合に、該粉粒体が上記粉粒体放出部から連続的に排出されるときの間隔よりも大きい間隔であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項８】
それぞれの上記気体放出孔は、
上記気体放出孔の形成される面の法線方向と、筒状に形成された上記粉粒体放出部の中心部を通る中心軸に対して垂直であると共に上記気体放出孔を通る平面と、のなす角度である開口部形成角が上記下端開口部側に４５°以内であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項９】
上記粉粒体放出部が円筒で形成されており、上記粉粒体分散部が円環で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
【請求項１０】
粉粒体充填容器内に粉粒体を充填する粉粒体の充填方法であって、
粉粒体を放出する開口部である粉粒体放出部の下端開口部と、気体を放出する気体放出孔が設けられている粉粒体分散部とが間隔を隔てた位置に設けられる構造を有し、該下端開口部と上記気体放出孔とが上記粉粒体充填容器の内部に備えられており、
該下端開口部から上記粉粒体充填容器の内部に上記粉粒体をその自重によって落下させる工程と、上記粉粒体が落下する方向に交差し、かつ上記気体放出孔が上記粉粒体充填容器の内壁の方向に気体の流れを形成する工程とを有することを特徴とする粉粒体の充填方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００８−２２２２５４（Ｐ２００８−２２２２５４Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６１０２７（Ｐ２００７−６１０２７）
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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