フレキシブルスクリューコンベアは、柔軟性のある搬送チューブの内部でスパイラル状のスクリューを回転させ、粉体や粒体を押し進める搬送装置です。一般的なスクリューコンベアのような剛性の高い鋼製ケーシングではなく、樹脂製などの曲げられるチューブを使用するため、直線だけでなく、緩やかな曲線や傾斜を含む経路にも対応しやすいことが特徴です。
床面付近の原料投入部から、上方にあるホッパー、計量機、混合機、充填機などへ原料を搬送する用途で使用されます。比較的省スペースで設置でき、既設設備を避けるような経路も検討しやすい一方、搬送能力や寿命は、原料の流動性、付着性、圧縮性、粒径、摩耗性、搬送距離、傾斜角度によって大きく変わります。
フレキシブルスクリューコンベアの仕組み
主な構成要素は、搬送チューブ、内部のスクリュー、駆動モーター、減速機、投入ホッパー、投入口、排出口、支持金具などです。スクリューが回転すると、チューブ内の原料がらせん形状に沿って搬送方向へ移動します。
内部には、中心軸を持たないコイル状のスクリューが用いられることがあります。中心部が空いているため、粉体や粒体がスクリュー内部へ入りやすく、緩やかな曲線経路にも追従しやすい構造です。ただし、中心軸を持つ形式や特殊形状のスクリューもあり、装置構造はメーカーや用途によって異なります。
駆動部は排出口側へ設け、スクリューを引っ張る方向で回転させる構成が一般的です。引張状態で回転させることで、長いスクリューの座屈や振れを抑えやすくなります。ただし、搬送距離や配置条件によっては投入側へ設置する場合もあります。
主な用途
- 袋開封部からホッパーや計量機への原料搬送
- 床面付近から上方設備への傾斜搬送
- 混合機、充填機、供給機への原料供給
- 既設設備を避ける緩やかな曲線経路での搬送
- 作業者による原料持ち上げ作業の軽減
- 限られた設置スペースへの搬送経路追加
例えば、作業者が低い位置で原料袋を開封し、その原料を上部の貯留ホッパーへ搬送する構成があります。原料を高所まで持ち上げる作業を減らし、投入作業の負担軽減や安全性向上につなげられる場合があります。
一般的なスクリューコンベアとの違い
一般的なスクリューコンベアは、鋼製のトラフやパイプ内で、中心軸を持つスクリューを回転させる構造が多く、直線的な水平・傾斜搬送に適しています。ケーシングの剛性が高く、大きな搬送能力や比較的長い搬送距離に対応しやすい方式です。
フレキシブルスクリューコンベアは、柔軟なチューブを使用するため、経路の自由度を確保しやすく、比較的簡潔な構成にできます。一方、曲げが急になるほどスクリューとチューブの接触が増え、摩耗、発熱、振動、駆動負荷の増加につながります。
どちらが適するかは、搬送物、搬送距離、傾斜角度、必要能力、清掃性、摩耗性、設置スペースなどを総合して判断します。
搬送能力の考え方
搬送能力は、スクリューが1回転する間に移動させる原料体積、回転速度、充填率、原料のかさ密度などによって決まります。概算上の質量搬送量Qは、次のように考えられます。
Q＝V×n×φ×ρb
Qは単位時間当たりの質量搬送量、Vはスクリュー1回転当たりの理論搬送体積、nは単位時間当たりの回転数、φは充填率、ρbは原料のかさ密度です。
例えば、1回転当たりの理論搬送体積が0.001m3、回転速度が毎分100回転、充填率が0.5、かさ密度が600kg/m3の場合、理論搬送量は毎分30kgとなります。
実際には、傾斜、曲がり、原料の滑り、圧縮、付着、供給状態によって能力が低下します。特に傾斜角度が大きい場合や曲線部が多い場合は、理論値との差が大きくなるため、実粉テストや試運転による確認が重要です。
設計・制御上のポイント
原料特性を確認する
かさ密度、粒径、粒度分布、流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、水分、繊維質の有無などは、搬送能力と装置寿命に影響します。流動性が高い粉体でも、非常に細かい場合はチューブ内で締まり、駆動負荷が増えることがあります。
圧縮すると固まりやすい粉体、粘着性の高い原料、長い繊維を含む原料、大きな凝集物や異物を含む原料では、安定搬送が難しい場合があります。原料名だけで判断せず、実際の保管状態や含水率も確認します。
搬送距離・傾斜・曲げ半径を検討する
搬送距離が長くなるほど、スクリューとチューブの摩擦抵抗が増加します。傾斜角度が大きい場合は、原料が重力によって戻ろうとするため、水平搬送より能力が低下することがあります。
チューブを急角度で曲げると、曲線部でスクリューが内面へ強く押し付けられ、摩耗や発熱が進みやすくなります。機器ごとの最小曲げ半径を確認し、曲線の数を減らして、できるだけ緩やかな経路とします。
投入口への供給状態を安定させる
投入口へ原料を過剰に供給すると、スクリュー周辺へ原料が詰まり、モーター過負荷やスクリュー変形につながる場合があります。反対に供給が不足すると、スクリューが空回りし、搬送量が不安定になります。
投入ホッパー内でブリッジやラットホールが発生する原料では、アジテータ、振動機、エアレーションなどを組み合わせます。コンベアだけでなく、ホッパー形状と原料の流れを含めて設計する必要があります。
回転速度と搬送量を調整する
インバーターでモーターの回転速度を変更することで、搬送量を調整できます。ただし、回転速度を2倍にしても、搬送量が正確に2倍になるとは限りません。原料の充填状態、傾斜、滑り、圧縮などの影響を受けるためです。
回転速度を上げすぎると、原料の破砕、温度上昇、スクリューの振動、チューブ摩耗が増える場合があります。必要な能力を確保できる範囲で適切な速度を設定します。
計量設備と組み合わせる
フレキシブルスクリューコンベアは搬送装置であり、単体では高精度な定量供給が難しい場合があります。バッチ計量では、計量ホッパーへ原料を搬送し、目標重量へ近づいた段階で低速運転へ切り替える構成が考えられます。
停止後もチューブや排出口に残った原料が落下するため、停止後落差を考慮して目標重量より手前で停止します。高い計量精度が必要な場合は、専用の微供給機、供給ゲート、計量機などとの組み合わせを検討します。
起動・停止順序を設定する
起動時は、下流設備が受入可能であることを確認し、フレキシブルスクリューコンベアを先に運転します。正常な回転を確認してから、投入口へ原料を供給します。
停止時は、原料供給を先に止め、チューブ内の原料をできるだけ排出するための空運転を行ってからコンベアを停止します。原料を充填したまま停止すると、再起動時に大きな負荷がかかり、起動できないことがあります。
前後設備とのインターロックを設ける
搬送先のホッパーが満杯、計量機が排出中、混合機が受入不可などの状態では、コンベアを運転させない制御が必要です。下流側で異常が発生した場合は、原料供給を直ちに停止し、必要に応じてコンベアを空運転してから停止します。
上流側の投入機器、下流側の計量機、混合機、ゲートなどと起動・停止順序を連動させ、原料のあふれや詰まりを防ぎます。
異常監視・復旧・保守
主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、回転異常、チューブ内の詰まり、異物のかみ込み、搬送先満杯などがあります。運転指令中に回転が検出されない場合や、電流値が設定値を超えた場合は、上流側の供給を停止します。
詰まりが発生した場合は、原料供給を停止し、駆動部の電源を遮断してから原因を確認します。無理な正転・逆転を繰り返すと、スクリューやチューブを損傷する可能性があります。逆転操作を行う場合は、装置仕様と安全条件を確認します。
定期点検では、スクリューの摩耗や変形、チューブ内面の摩耗、駆動部の異音や発熱、減速機、支持金具、接続部からの粉漏れを確認します。摩耗が進むと搬送量の低下やチューブ破損につながるため、運転時間や搬送量を交換時期の目安として管理する方法もあります。
清掃と品種切り替え
チューブ内やスクリュー表面に原料が残留すると、異なる品種への混入につながる場合があります。品種切り替えを行う設備では、スクリューとチューブの取り外し方法、空運転で除去できる範囲、清掃手順、残留許容量を確認します。
水洗いが必要な場合は、チューブ、スクリュー、接続部、駆動部が洗浄条件へ対応できるかを確認します。洗浄後に水分が残ると、粉体の付着や固化、腐食の原因になるため、乾燥方法も含めて検討します。
食品や薬品を扱う場合は、接粉部材質、異物混入防止、分解性、洗浄確認方法など、品質管理上の要求に合った構造が必要です。
他の搬送方式との使い分け
大きな高低差を垂直方向へ搬送する場合は、バケットコンベアが適することがあります。長距離や複数の曲がりを含む経路では、空気輸送システムが選択肢になります。
フレキシブルスクリューコンベアは、比較的短い距離で、緩やかな曲がりや傾斜を含む経路を省スペースで構成したい場合に適しています。ただし、原料によって搬送状態が大きく異なるため、方式選定では搬送能力だけでなく、原料品質への影響、清掃性、消耗部品、運転コストも比較します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、搬送する粉体・粒体の特性、必要な搬送能力、搬送距離、傾斜角度、曲げ半径、設置経路、清掃性、前後設備との取り合いを確認し、フレキシブルスクリューコンベアを含む搬送設備を検討します。
コンベア単体だけでなく、投入ホッパー、アジテータ、供給機、計量機、混合機、排出シュートなどを含む機械設計や、モーター、インバーター、センサ、安全機器を組み込んだ制御盤設計に対応します。
PLCによる起動・停止順序、空運転、上流・下流設備とのインターロック、過負荷、詰まり、満杯などの異常監視、タッチパネルへの運転状態・警報・復旧手順の表示まで、設備全体に合わせて構成します。
計量設備と組み合わせる場合は、粗供給・微供給、停止後落差、重量安定判定、補正値管理、計量実績や異常履歴の保存も検討します。原料特性による影響が大きい場合は、実粉テストによって搬送能力、付着、圧縮、残留、摩耗傾向などを確認し、機器選定と制御条件へ反映します。
よくある質問
Q. 搬送量が徐々に低下する場合は何を確認しますか？
A. スクリューやチューブの摩耗、投入口でのブリッジ、原料の付着、回転速度の低下、排出口の詰まりなどを確認します。原料の水分やかさ密度が変化している場合もあります。
Q. 曲線部で異音や振動が発生する原因は何ですか？
A. 曲げ半径が小さい、支持間隔が適切でない、スクリューやチューブが摩耗している、原料が詰まりかけているなどの原因が考えられます。運転を止めて経路と内部状態を確認します。
Q. 満載状態から再起動できますか？
A. 原料、搬送距離、傾斜、モーター容量によっては再起動できない場合があります。通常は原料供給を先に止め、チューブ内を空に近づけてから停止する運用が適しています。
Q. 既設設備で搬送能力を上げられますか？
A. 回転速度を上げる方法がありますが、モーター容量、スクリュー強度、チューブ摩耗、排出口能力、下流設備の受入能力を確認する必要があります。単純に高速化すると詰まりや原料破損が増える場合があります。
Q. 既設設備へ後付けする際に何を確認しますか？
A. 投入口と搬送先の位置、搬送距離、傾斜、最小曲げ半径、支持方法、清掃・交換スペース、電源、制御盤の入出力を確認します。前後設備との運転信号や満杯信号の取り合いも必要です。
関連ワード
スネークコンベアとは、チェーンやワイヤーに取り付けたディスク状・板状の搬送体を密閉ケーシング内で循環させ、粉体や粒体を押し進める搬送装置です。
水平、傾斜、垂直方向を組み合わせた搬送経路を構成でき、既設設備を避けながら立体的に配管しやすいことが特長です。また、密閉された経路内で搬送するため、粉じんの飛散や外部からの異物混入を抑えやすくなります。
ただし、「スネークコンベア」はメーカーや業界によって指す構造が異なる場合があります。設備を検討する際は、名称だけでなく、搬送体、ケーシング、駆動方式、曲線部、排出方法などを確認する必要があります。
スネークコンベアの仕組み
スネークコンベアは、主に搬送チェーンまたはワイヤー、原料を押し進める搬送体、密閉ケーシング、駆動モーター、減速機、スプロケットやプーリー、投入口、排出口で構成されます。
投入口から入った原料は、移動する搬送体によってケーシング内を押し進められ、排出口まで搬送されます。搬送体は閉じた経路を循環し、原料を排出した後、戻り側を通って再び投入口側へ戻ります。
複数の曲線部を設けられる構造では、水平搬送から垂直搬送へ連続的に切り替えられます。ただし、曲線部を増やすほど搬送抵抗、チェーン張力、摩耗が増加します。
主な用途
- 原料投入部からホッパーやサイロへの搬送
- 計量機から混合機への原料搬送
- 複数階にまたがる水平・垂直搬送
- 粉じんを抑えたい粉体原料の密閉搬送
- 既設設備を避ける迂回搬送
- 複数の投入口・排出口を設けた工程間搬送
床面積を抑えて上下方向へ搬送したい場合や、直線的なコンベアを設置しにくい設備で検討されます。
搬送能力の考え方
搬送能力は、ケーシングの有効断面積、搬送速度、充満率、原料のかさ密度によって変化します。
有効断面積をA、搬送速度をv、充満率をηとすると、体積搬送量Qvは概略的に次の式で表せます。
Qv＝A×v×η
さらに、原料のかさ密度をρとすると、質量搬送量Qmは次のようになります。
Qm＝Qv×ρ
ただし、実際の搬送量は、搬送体の形状と間隔、曲線部の数、原料の滑り、圧縮、付着などにも影響されます。必要能力に対して余裕を持たせ、実粉による確認が必要になる場合もあります。
搬送経路と曲線部の設計
スネークコンベアの特長は、直線だけでなく曲線を含む経路を構成できることです。一方、曲線半径が小さすぎると、搬送体やチェーンがケーシングへ強く接触し、搬送抵抗と摩耗が増加します。
設計時には、次の条件を確認します。
- 搬送距離と高低差
- 水平・傾斜・垂直区間の長さ
- 曲線部の数と曲率半径
- 投入口・排出口の位置
- 駆動部と張り調整部の配置
- 点検・交換に必要な作業スペース
搬送抵抗が大きくなると、モーター容量やチェーン張力も増加します。レイアウトの自由度だけでなく、寿命と保守性を含めて経路を決定します。
粉体特性による影響
搬送可否や能力は、原料の流動性、付着性、圧縮性、摩耗性、粒径、水分、破損しやすさによって変わります。
付着性の高い粉体
ケーシング内面や搬送体へ原料が付着すると、有効断面積が小さくなり、搬送能力が低下します。付着物が曲線部へ堆積すると、搬送抵抗やチェーン負荷が増える場合があります。
摩耗性の高い原料
搬送体、チェーン、曲線部、ケーシング内面が摩耗しやすくなります。耐摩耗材、交換式ライナー、点検口などを検討します。
破損しやすい粒体
搬送体による押込みや曲線部での圧縮によって、粒子が破損する可能性があります。搬送速度、充満率、搬送体形状を抑え、原料への負荷を小さくします。
投入口と排出口
投入口では、搬送経路へ原料が一度に流入しすぎないようにする必要があります。過剰投入すると、ケーシング内で原料が圧縮され、過負荷や詰まりにつながります。
必要に応じて、スクリューフィーダーやロータリーフィーダーを上流側に設け、一定量ずつ供給します。
排出口では、下流設備が原料を受け入れられる状態であることを確認します。排出口が閉塞した状態で搬送を続けると、原料が滞留してチェーン負荷が上昇します。
複数投入口・複数排出口
設備構造によっては、1本の搬送経路に複数の投入口や排出口を設けられます。
複数投入口を使用する場合は、同時投入による過負荷、異なる原料の混入、投入順序を管理します。複数排出口では、排出ゲートの開閉状態を確認し、誤った搬送先へ原料を送らないインターロックが必要です。
品種切替えを行う場合は、経路内に残った原料が次の品種へ混入しないよう、空運転時間や清掃方法も定めます。
残留と清掃への対策
搬送終了後も、ケーシングの底部、曲線部、搬送体の周囲に原料が残る場合があります。
- 原料が滞留しにくいケーシング形状にする
- 曲線部や排出口付近に点検口を設ける
- 空運転によって残留物を排出する
- 搬送体やケーシングを分解しやすくする
- 清掃や品種切替えの手順を定める
異物混入や交差汚染への対策が必要な用途では、接粉部材質、シール構造、洗浄方法まで含めて検討します。
駆動部とチェーン張力
モーターと減速機は、搬送量だけでなく、搬送距離、高低差、曲線部、原料重量、機械抵抗を考慮して選定します。
チェーンの張りが弱すぎると、スプロケットからの外れや搬送体の位置ずれが起こりやすくなります。反対に張りすぎると、軸受、チェーン、駆動部へ過大な負荷がかかります。
張り調整機構を設け、チェーンの伸びや摩耗に応じて定期的に調整します。
異常監視とインターロック
原料詰まり、異物の噛み込み、チェーン切れ、排出口閉塞などが発生すると、搬送機構へ大きな負荷がかかります。
- モーター電流・過負荷の監視
- 駆動軸・従動軸の回転確認
- チェーンの緩み・切れの検出
- 排出口の原料滞留検出
- 下流設備の満杯・運転状態確認
- 搬送時間のタイムアウト監視
モーターが回転しているのに従動側の回転が検出されない場合は、チェーン切れや駆動伝達異常が考えられます。異常時には上流側の供給を停止し、原料の追加流入を防ぎます。
起動・停止の順序
搬送設備では、通常、下流側から順番に起動し、上流側から順番に停止します。
スネークコンベアの排出先が運転可能であることを確認した後にコンベアを起動し、回転確認後に上流フィーダーから原料を投入します。
停止時は、先に原料供給を止め、一定時間空運転して経路内の原料を排出してからコンベアを停止します。これにより、再起動時の過負荷や品種混入を抑えます。
他の搬送方式との違い
フレキシブルスクリューコンベアとの違い
フレキシブルスクリューコンベアは、柔軟なチューブ内でコイル状のスクリューを回転させます。スネークコンベアは、チェーンやワイヤーに取り付けた搬送体で原料を押し進める点が異なります。
バケットコンベアとの違い
バケットコンベアは、バケットへ原料を入れて主に垂直方向へ搬送します。スネークコンベアは、水平・傾斜・垂直を連続した経路として構成しやすい方式です。
空気輸送との違い
空気輸送は、空気流によって粉体を配管内で搬送します。スネークコンベアは機械的な搬送体を使用するため、大量の搬送空気を必要としません。一方で、チェーン、搬送体、曲線部などの機械的な保守が必要です。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料特性、必要搬送能力、搬送距離、高低差、設置スペース、前後工程との接続条件を確認し、スネークコンベアを含む搬送設備を検討します。
搬送装置だけでなく、投入口、排出口、ホッパー、計量機、フィーダー、ゲートを含む機械設計に加え、モーター、センサ、制御盤、PLC、タッチパネルまで一体で構成します。
下流設備とのインターロック、満杯検出、回転異常、過負荷、搬送時間監視、品種別条件管理、異常履歴保存など、設備全体に合わせた搬送制御を設計します。
よくある質問
Q. スネークコンベアは完全な垂直搬送に使用できますか？
A. 対応できる機種がありますが、原料特性、搬送体形状、搬送能力、高低差によって適用可否が変わります。水平搬送より搬送抵抗が大きくなる点にも注意が必要です。
Q. 曲線部を増やして自由な経路にできますか？
A. 曲線部を設けることはできますが、数が増えるほど搬送抵抗、チェーン張力、摩耗が増加します。許容範囲を確認して経路を設計します。
Q. 搬送能力が徐々に低下する原因は何ですか？
A. ケーシングや搬送体への付着、投入口の供給不足、チェーンの伸び、搬送体の摩耗、排出口の閉塞などが考えられます。
Q. 異なる原料を同じ設備で搬送できますか？
A. 搬送自体は可能な場合がありますが、経路内の残留による品種混入を考慮する必要があります。空運転、清掃口、分解方法などを検討します。
Q. 搬送途中で詰まった場合は逆転できますか？
A. 設備構造によっては可能ですが、原料を別の位置へ圧縮したり、搬送体を損傷したりする場合があります。原因を確認せずに安易に逆転しない運用が必要です。
関連ワード
バケットコンベアは、ベルトまたはチェーンに取り付けた複数のバケットへ粉体や粒体を受け入れ、主に下方から上方へ連続搬送する装置です。「バケットエレベーター」と呼ばれることもあり、比較的小さな設置面積で大きな高低差を搬送できるため、原料受入、貯蔵、計量、配合、混合などの設備で使用されます。
搬送物をバケットですくい上げ、ケーシング内を循環させて上部から排出するため、開放型のコンベアと比べて粉じんやこぼれを抑えやすい構造です。一方で、原料の付着、バケット内の残留、ベルトやチェーンの蛇行、排出口の詰まり、下部への原料堆積などを考慮した設計と制御が必要です。
バケットコンベアの仕組みと構成
バケットコンベアは、主にバケット、ベルトまたはチェーン、上部と下部のプーリーまたはスプロケット、駆動モーター、減速機、ケーシング、投入口、排出口、張り調整機構、点検口などで構成されます。
下部の投入口へ供給された原料をバケットが受け取り、ベルトまたはチェーンの循環によって上方へ搬送します。上部へ到達すると、バケットの反転、遠心力、重力などを利用して原料を排出口へ放出し、空になったバケットが下部へ戻ります。
搬送方式には、比較的高速で運転し、遠心力によって原料を排出する遠心排出式と、低速で運転し、重力を利用して穏やかに排出する連続排出式などがあります。粉体の流動性、粒体の破損しやすさ、搬送量、揚程、残留の許容範囲などに応じて方式を選定します。
主な用途と使用される工程
バケットコンベアは、粉体や粒体を低い位置から高い位置へ搬送する工程に適しています。主な用途は次のとおりです。
- 原料受入口からサイロやホッパーへの搬送
- 計量機や混合機の上部への原料供給
- 袋開封設備から貯蔵設備への移送
- 製造工程間における粉体・粒体の垂直搬送
- 複数階にまたがる設備への原料搬送
- 設置面積を抑えながら大きな揚程を確保したい設備
例えば、床面付近で投入した原料を上階のホッパーへ搬送し、そこからスクリューフィーダーや計量機へ供給する構成があります。垂直搬送をバケットコンベアが担い、その前後をスクリューコンベア、ベルトコンベア、空気輸送設備などで接続することもあります。
搬送能力の考え方
バケットコンベアの理論搬送能力は、1個のバケット容量、充填率、バケット数、搬送速度などから概算できます。
Q＝V×φ×N×ρb
Qは単位時間当たりの質量搬送量、Vは1個のバケット容量、φは充填率、Nは単位時間当たりに排出位置を通過するバケット数、ρbは原料のかさ密度です。
例えば、1個のバケット容量が0.01m3、充填率が0.7、1分間に50個のバケットが通過し、かさ密度が600kg/m3の場合、理論搬送量は次のようになります。
Q＝0.01×0.7×50×600＝210kg/min
ただし、実際の搬送能力は、投入口での充填状態、原料の流動性、バケット内の残留、供給量のばらつきなどによって変化します。設計時には理論値だけでなく、実粉体による確認や余裕を持った能力設定が必要です。
他の搬送方式との違い
スクリュー式搬送との違い
スクリュー式搬送は、回転するらせん状の羽根によって原料を押し進める方式です。短距離の水平・傾斜搬送や定量供給に適しています。一方、バケットコンベアは、大きな高低差を垂直または急傾斜で搬送する用途に適しています。
スクリュー式では原料が圧縮やせん断を受ける場合がありますが、バケットコンベアでは原料を容器に載せて移動させるため、比較的穏やかに搬送できる場合があります。
空気輸送との違い
空気輸送は、空気流を利用して配管内で粉体を搬送します。曲がりや分岐を含む経路を構成しやすい一方、ブロワやコンプレッサー、集塵設備が必要です。
バケットコンベアは機械的に搬送するため、搬送空気を必要としません。ただし、ベルト、チェーン、バケット、軸受などの可動部品があり、定期的な点検と交換が必要です。
設計・制御上のポイント
原料特性に合わせた方式選定
原料のかさ密度、粒径、流動性、付着性、摩耗性、吸湿性、破損しやすさなどを確認し、バケット形状、容量、材質、取付間隔、搬送速度を決定します。
壊れやすい粒体では、投入口での落下高さや排出時の衝撃を抑える必要があります。付着性の高い粉体では、バケット内に原料が残り、搬送能力の低下や異品種への混入につながる場合があります。排出しやすい形状、表面処理、清掃方法を検討します。
供給量と搬送能力のバランス
投入口から原料を過剰に供給すると、バケットからのこぼれ、下部ケーシングへの堆積、モーターの過負荷、バケットやベルトの損傷につながります。
上流側のスクリューフィーダーやロータリーフィーダーと連動し、バケットコンベアの搬送能力を超えないように供給量を調整します。供給量が変動する場合は、インバーターによる速度調整や、上流供給機側での定量供給を検討します。
起動・停止順序
一般に、起動時は下流側の受入設備を先に運転し、その後にバケットコンベア、最後に上流側の供給機を起動します。停止時は反対に、上流側の供給機を先に停止し、ケーシング内の原料を搬送し終えてからバケットコンベアを停止します。
この残留排出運転が不足すると、ケーシング内に原料が残り、次回起動時の過負荷や異品種混入の原因になります。原料の性質や揚程に応じて、空運転時間を設定します。
ベルト・チェーンの張りと蛇行
ベルトやチェーンの張りが弱すぎると、スリップ、蛇行、スプロケットからの外れ、バケットの干渉などが発生する場合があります。反対に強すぎると、軸受や軸への負荷が増加します。
張り調整機構を設けるとともに、必要に応じてベルト蛇行検出、チェーン位置ずれ検出、回転速度検出を行います。ベルトやチェーンは使用に伴って伸びるため、定期的な調整が必要です。
詰まり・逆転・過負荷への対策
排出口や下流設備が詰まると、原料が上部から排出されず、ケーシング内へ堆積します。排出口の詰まり、搬送先の満杯、モーター過電流、回転数低下などを監視し、異常時は上流側の供給を直ちに停止します。
停止中に搬送物の重量で逆転する可能性がある場合は、逆転防止機構やブレーキを設けます。運転指令中に回転が検出されない場合は、ベルト切れ、チェーン外れ、駆動部故障などを想定して警報を出します。
粉じん・清掃・安全への配慮
ケーシングを密閉していても、投入口、排出口、点検口から粉じんが漏れる場合があります。接続部のシール、集塵口、点検口の構造を検討し、清掃しやすい構成とします。
品種切替がある設備では、バケット、ケーシング下部、排出口の残留量を確認します。必要に応じて点検口、掃除口、取り外し可能な部品を設けます。
粉じん爆発の危険性がある原料では、原料特性と使用環境に応じて、静電気、発火源、防爆機器、圧力放散などの対策を検討します。点検扉が開いた状態で起動できないインターロックや、回転部への接触を防ぐカバーも重要です。
異常監視・復旧・保守
主な異常には、モーター過負荷、インバーター異常、回転異常、ベルト蛇行、チェーン外れ、排出口詰まり、搬送先満杯、点検扉開放などがあります。PLCでは、各異常を検出した場合に上流設備を停止し、異常内容をタッチパネルへ表示します。
異常停止後は、上流からの供給を停止し、ケーシング内の原料量、排出口、下部の堆積、ベルトやチェーンの状態を確認します。原料が大量に残った状態で無理に再起動すると、モーターや駆動部を損傷する可能性があります。
復旧時は、必要に応じてケーシング内の原料を除去し、手動運転で回転方向、異音、蛇行、排出状態を確認してから自動運転へ戻します。
定期点検では、ベルトやチェーンの張りと摩耗、バケット取付ボルトの緩み、軸受の異音や発熱、減速機の油漏れ、プーリーやスプロケットの摩耗、ケーシング内の付着や堆積を確認します。バケットの破損や脱落はケーシング損傷につながるため、早期発見が重要です。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、搬送する粉体・粒体の特性、必要な搬送能力、揚程、設置スペース、清掃性、前後工程との取り合いを確認し、バケットコンベアを含む搬送設備を検討します。
バケットコンベア単体だけでなく、投入口、排出口、ホッパー、供給機、計量機、混合機などを含む機械設計や、モーター、インバーター、センサ、安全機器を組み込んだ制御盤設計に対応します。
PLCによる起動・停止順序、空運転、上流・下流設備とのインターロック、回転異常、過負荷、詰まり、満杯などの監視、タッチパネル画面の設計まで、設備全体に合わせて構成します。
運転時間、搬送回数、異常履歴、品種、ロットなどの実績を保存し、生産管理システムや上位PLCへ連携する構成も検討します。既設設備を更新する場合は、搬送能力、建屋条件、既設制御盤、モーター容量、センサ、前後設備との信号仕様を確認し、改造範囲を整理します。
よくある質問
Q. バケットコンベアの搬送量が徐々に低下する原因は何ですか？
A. バケット内への原料付着、投入口での充填不足、ベルトやチェーンのスリップ、回転速度低下、排出口の詰まりなどが考えられます。運転電流、回転数、原料残留の状態を確認します。
Q. 下部ケーシングに原料がたまる場合はどうしますか？
A. 原料の過剰供給、バケットへの充填不良、排出不良、バケットからのこぼれなどを確認します。供給量の調整、投入口形状の見直し、掃除口の追加を検討する場合があります。
Q. ベルトが蛇行した場合は自動で停止できますか？
A. 蛇行検出センサを設け、設定範囲を超えた場合に上流供給機とバケットコンベアを停止できます。復旧前に張り、プーリー位置、付着、摩耗状態を確認します。
Q. 既設設備で搬送能力を上げられますか？
A. 回転速度や供給量を上げられる場合がありますが、バケット容量、モーター容量、ベルト・チェーン強度、排出口能力、下流設備の受入能力を確認する必要があります。単純な速度上昇では搬送不良が起こる場合もあります。
Q. 異なる原料を同じバケットコンベアで搬送できますか？
A. 可能な場合がありますが、バケットやケーシング内の残留、清掃方法、異物混入、アレルゲンや品質上の管理条件を確認する必要があります。品種ごとの運転条件や清掃手順を設定します。
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空気輸送システムとは、配管内に空気の流れをつくり、粉体や粒体を目的の場所まで搬送する設備です。機械式コンベアのように搬送経路全体へ可動部を設ける必要がなく、配管によって上下・水平・曲線を組み合わせた経路を構成できます。
原料の投入位置から受入ホッパー、混合機、計量機、貯槽などへ粉体を送る用途に使用されます。一方で、原料の粒径、かさ密度、付着性、摩耗性などによって適した輸送方式や風速が異なります。能力だけでなく、粉体の破砕、配管摩耗、閉塞、分離性能まで考慮して設計することが重要です。
ハカルプラスでは、粉体特性、搬送距離、高低差、必要能力、既設設備との接続条件を確認し、ブロワー、供給機器、配管、分離機器、制御盤を含む空気輸送システムを検討します。
空気輸送の基本構成
空気輸送システムは、主に次の機器で構成されます。
- ブロワー、コンプレッサー、真空ポンプなどの空気源
- ロータリーフィーダーや供給ホッパーなどの原料供給機器
- 直管、曲管、分岐管などの輸送配管
- サイクロン、フィルター、受入ホッパーなどの気固分離機器
- バルブ、圧力計、差圧計、レベルセンサ
- 制御盤、PLC、インバーター、タッチパネル
原料を空気流へ安定して供給し、輸送先で粉体と空気を分離することで、連続的または間欠的に搬送します。
圧送式と吸引式
圧送式
圧送式は、ブロワーなどで配管内を加圧し、原料を押し出す方式です。一つの供給元から複数の搬送先へ送る構成に適しています。
配管途中から粉体が漏れ出す可能性があるため、配管接続部やシール構造の管理が重要です。供給部には、配管内圧力が原料ホッパー側へ逆流しない構造が必要です。
吸引式
吸引式は、真空ポンプやブロワーによって配管内を負圧にし、原料を吸い込む方式です。複数の原料供給元から一つの受入先へ集める用途に適しています。
配管に隙間が生じた場合でも粉体が外部へ漏れにくいため、粉じんの飛散を抑えやすいことが特長です。一方、受入側にフィルターや真空源を設ける必要があります。
希薄相輸送と高濃度輸送
希薄相輸送は、比較的速い空気流に粉体を分散させて搬送する方式です。一般に構成しやすく、連続搬送へ適用しやすい一方、搬送速度が高いため、原料の破砕や配管摩耗が起こりやすい場合があります。
高濃度輸送は、空気量を抑えて粉体を高い濃度で搬送する方式です。原料や配管への衝撃を抑えやすい反面、閉塞を防ぐために圧力、供給量、配管形状を適切に設計する必要があります。
どちらが適するかは、粉体の性状、搬送能力、距離、品質条件によって判断します。
粉体特性による影響
空気輸送では、同じ重量の粉体でも性状によって搬送状態が大きく変わります。
- 粒径と粒度分布
- かさ密度
- 流動性と付着性
- 吸湿性
- 摩耗性
- 壊れやすさ
付着性の高い粉体では、配管内壁やフィルターへ堆積し、能力低下や閉塞につながります。摩耗性の高い粉体では、曲管や分岐部が早く損耗するため、耐摩耗材や交換しやすい構造を検討します。
原料特性が十分に分からない場合は、実粉体を使った輸送試験によって能力や閉塞の有無を確認する方法が有効です。
配管設計
輸送配管の径が小さすぎると圧力損失が大きくなり、閉塞しやすくなります。反対に大きすぎると、粉体を浮遊させるために多くの空気量が必要になります。
曲管では、粉体が外周側へ衝突するため、直管より摩耗しやすくなります。曲がり数を減らし、可能な範囲で大きな曲率半径を確保します。
水平配管では粉体が沈降しやすく、立上がり部では必要圧力が増加します。搬送距離だけでなく、高低差、曲管数、分岐数を含めて圧力損失を見積もります。
原料供給機器
配管内へ一度に多量の粉体を投入すると、空気流で運びきれずに閉塞する可能性があります。ロータリーフィーダーやスクリューフィーダーなどを使用し、搬送能力に合わせて供給量を安定させます。
圧送式では、ロータリーフィーダーの隙間から空気が漏れると供給能力が低下することがあります。粉体の粒径、摩耗性、差圧を考慮して機器を選定します。
気固分離とフィルター
搬送先では、粉体と輸送空気を分離します。サイクロンやフィルターを使用し、粉体を受入ホッパーへ落下させ、空気だけを排出します。
フィルターが目詰まりすると差圧が上昇し、風量低下や輸送能力不足につながります。パルスジェットなどで付着粉を払い落とす構成や、差圧による清掃時期の監視を行います。
受入ホッパーが満杯の状態で輸送を続けないよう、レベルセンサと連動して搬送を停止します。
運転シーケンス
空気輸送は、機器を同時に起動・停止するのではなく、原料が配管内に残らない順序で制御します。
一般的には、受入側の集塵・分離機器を起動し、次にブロワーで空気流を確立してから原料供給を開始します。停止時は原料供給を先に止め、配管内の粉体を空気だけで送り切った後、ブロワーを停止します。
この空送時間が短いと配管内に粉体が残り、次回起動時の閉塞原因となります。長すぎると消費電力と運転時間が増えるため、配管長や原料に合わせて調整します。
異常監視と閉塞対策
空気輸送で代表的な異常は、配管閉塞、圧力異常、ブロワー過負荷、フィルター差圧上昇、供給機器の詰まりです。
配管圧力が急上昇した場合は、閉塞やバルブ閉止が疑われます。圧力が低すぎる場合は、配管の外れ、空気漏れ、ブロワー能力低下などを確認します。
異常時は原料供給を停止し、必要に応じて空送を継続します。閉塞状態のまま供給を再開すると悪化するため、圧力が正常範囲へ戻り、配管状態を確認してから再起動します。
摩耗・付着・清掃への対策
摩耗が集中しやすい曲管には、耐摩耗ライニング、肉厚管、交換式の曲管などを使用します。定期点検では、外観だけでなく肉厚測定を行う場合もあります。
品種切替や衛生管理が必要な設備では、配管内に原料が残りにくい経路とし、分解・清掃できる接続方法を検討します。エアブローだけでは、付着した粉体を完全に除去できない場合があります。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、原料の種類、必要搬送量、搬送距離、高低差、設置スペースを確認し、空気輸送システムの構成を検討します。
ブロワー、ロータリーフィーダー、配管、バルブ、受入ホッパー、フィルターなどの選定に加え、既設の貯槽、計量機、混合機との接続を含めて設計します。
制御盤、PLC、タッチパネルによる起動・停止シーケンス、圧力監視、フィルター差圧監視、閉塞時のインターロックまで仕様に合わせて構成します。
既設設備の能力改善や搬送先の追加についても、現在の配管、空気源、供給機器を確認し、流用可能な範囲と必要な改造内容を検討します。
よくある質問
Q. どのような粉体でも空気輸送できますか？
A. 多くの粉体に適用できますが、強い付着性、吸湿性、摩耗性がある場合は、試験や特別な対策が必要です。
Q. 圧送式と吸引式はどちらを選べばよいですか？
A. 一つの供給元から複数箇所へ送る場合は圧送式、複数箇所から一つの受入先へ集める場合は吸引式が候補になります。
Q. 配管が頻繁に詰まる原因は何ですか？
A. 供給過多、風量不足、配管径の不適合、粉体の付着、フィルター目詰まりなどが考えられます。
Q. 搬送能力を上げるためにブロワーを大きくすればよいですか？
A. 空気量だけを増やすと、原料の破砕や配管摩耗が増える場合があります。供給量、配管径、圧力を含めて見直します。
Q. 既設の空気輸送設備を改造できますか？
A. 配管、ブロワー、供給機器、受入設備の能力を調査し、搬送先追加や能力改善に対応できる場合があります。