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特開2019-206985エア膨張式バルブ及びこれを用いた気泡観測ユニット付浮選機
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-206985(P2019-206985A)
(43)【公開日】2019年12月5日
(54)【発明の名称】エア膨張式バルブ及びこれを用いた気泡観測ユニット付浮選機
(51)【国際特許分類】
   F16K 7/07 20060101AFI20191108BHJP
   F16K 7/10 20060101ALI20191108BHJP
   F16K 37/00 20060101ALI20191108BHJP
   B03D 1/14 20060101ALI20191108BHJP
   B03D 1/16 20060101ALI20191108BHJP
   B01F 3/04 20060101ALI20191108BHJP
   B01F 15/00 20060101ALI20191108BHJP
【FI】
   F16K7/07 B
   F16K7/10
   F16K37/00 M
   B03D1/14
   B03D1/16
   B01F3/04 B
   B01F15/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2018-101552(P2018-101552)
(22)【出願日】2018年5月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000183303
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】石川 進太郎
【テーマコード(参考)】
3H065
4G035
4G037
【Fターム(参考)】
3H065AA08
3H065BB21
3H065BC11
4G035AB14
4G035AE19
4G037DA18
4G037EA04
(57)【要約】
【課題】本発明は、開放及び密閉動作により鉱石スラリー中の気泡を所定時間だけ採取することを可能にするとともに、機械的な可動部が殆ど無いため故障が少なく、かつ小型に構成することが可能なエア膨張式バルブ及びこれを用いた気泡観測ユニット付選鉱機を提供することを目的とする。
【解決手段】円筒形状部を有する本体部と、
外周面の少なくとも一部が前記円筒形状部の内周面に沿って設けられた円筒状の弾性変形部材と、
前記弾性変形部材の中心部の所定位置に設けられ、前記弾性変形部材にエアが供給されて前記弾性変形部材の内周面が内側に膨張したときに、前記内周面と密着して密閉状態を形成可能なスペーサと、を有する。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒形状部を有する本体部と、
外周面の少なくとも一部が前記円筒形状部の内周面に沿って設けられた円筒状の弾性変形部材と、
前記弾性変形部材の中心部の所定位置に設けられ、前記弾性変形部材にエアが供給されて前記弾性変形部材の内周面が内側に膨張したときに、前記内周面と密着して密閉状態を形成可能なスペーサと、を有するエア膨張式バルブ。
【請求項2】
前記スペーサは、前記弾性変形部材の前記内周面に略平行に延びた形状を有する請求項1に記載のエア膨張式バルブ。
【請求項3】
前記スペーサは、前記弾性変形部材の前記内周面の膨張形状に適合する形状を有する請求項1に記載のエア膨張式バルブ。
【請求項4】
前記弾性変形部材の膨張形状に適合した形状は、略三角形の断面形状を有する形状である請求項3に記載のエア膨張式バルブ。
【請求項5】
前記スペーサは、前記本体部に接続された支持部材に支持されて前記所定位置に設けられている請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエア膨張式バルブ。
【請求項6】
前記本体部の前記円筒形状部は、前記弾性変形部材の少なくとも底面が露出するように前記弾性変形部材の側面を支持しており、
前記支持部材は、前記本体部の側面から前記弾性変形部材の底面に向かって延びて前記弾性変形部材の下方から前記スペーサを支持する請求項5に記載のエア膨張式バルブ。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のエア膨張式バルブと、
前記エア膨張式バルブを収容する撹拌槽と、
前記撹拌槽内の前記エア膨張式バルブの下方に設けられた撹拌翼と、
前記エア膨張式バルブと連通して前記エア膨張式バルブよりも上方に設けられ、前記撹拌翼の回転により発生し、前記エア膨張式バルブが開のときに送られる気泡を観測可能な観測セルと、を有する気泡観測ユニット付浮選機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エア膨張式バルブ及びこれを用いた気泡観測ユニット付選鉱機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、有形物が混在する移送流体の流動を弾性変形可能な変形弁部材を用いて制御するバルブ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる特許文献1に記載のバルブ装置においては、流入路と流出路との間にバルブ室を有するバルブ体が設けられ、バルブ室の内側に変形弁部材の両端部が気密状に固定されて設けられる。バルブ室は、変形弁部材との間の気密部分に空気を供給及び排出する空気給排部を有し、空気給排部による空気の供給および排出によって変形弁部材の弾性変形及び復元を操作する。これにより、バルブ室を移送流体とともに有形物が通過可能な通過状態と、有形物の通過が規制される規制状態とを切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2017−106493号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の特許文献1に記載のバルブ装置は、混在物である有形物の通過と規制との切り替えを目的としており、移送流体自体は常に移送するため、変形弁部材が完全に閉じない状態でも何ら問題無い。
【0005】
しかしながら、用途によっては、有形物ではなく、移送流体自体の通過と遮断を切り替え、遮断時には移送流体の流出を防止したい場合もある。例えば、銅鉱石等を浮遊選鉱により有用金属を濃縮して銅精鉱を得る浮選機において、鉱石スラリー中の気泡を所定時間だけ採取し、気泡径を測定したい場合がある。このような場合には、気泡を採取するタイミングのみで気泡を通過させる必要があり、特許文献1に記載のバルブ装置のような通過状態と規制状態の切り替えではなく、開放状態と密閉状態とを切り替えるバルブ装置を設けることが必要である。
【0006】
一方、機械的な可動部を有するバルブは、鉱石スラリー中で用いる場合には、固体微粒子がバルブの駆動部に噛み込むため、故障が多くかかる用途には適さない。
【0007】
また、従来のエア駆動式のバルブは、バルブの寸法が大きいものが大半であり、上述のような鉱石スラリー中の気泡径の測定用途には適さなかった。
【0008】
そこで、本発明は、開放及び密閉動作により鉱石スラリー中の気泡を所定時間だけ採取することを可能にするとともに、機械的な可動部が殆ど無いため故障が少なく、かつ小型に構成することが可能なエア膨張式バルブ及びこれを用いた気泡観測ユニット付選鉱機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】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るエア膨張式バルブは、円筒形状部を有する本体部と、
外周面の少なくとも一部が前記円筒形状部の内周面に沿って設けられた円筒状の弾性変形部材と、
前記弾性変形部材の中心部の所定位置に設けられ、前記弾性変形部材にエアが供給されて前記弾性変形部材の内周面が内側に膨張したときに、前記内周面と密着して密閉状態を形成可能なスペーサと、を有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、噛み込みなく鉱石スラリー中の気泡径測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施形態に係る気泡観測ユニット付浮選機の一例を示した全体構成図である。
図2】気泡観測ユニットの一例を示した図である。
図3】観測セルの一例の構成を示した図である。
図4】本発明の第1の実施形態に係るエア膨張式バルブの一例を示した斜視図である。
図5】本発明の第1の実施形態に係るエア膨張式バルブの開閉動作を説明するための断面図である。
図6】第1の実施形態に係るエア膨張式バルブの本体部の構成を示した図である。
図7】第1の実施形態に係るエア膨張式バルブのスペーサ及び支持部材の構成を示した図である。
図8】第2の実施形態に係るエア膨張式バルブの一例のスペーサを示した図である。
図9】第2の実施形態に係るエア膨張式バルブの一例のスペーサを図9と異なる角度から示した図である。
図10】本発明の第2の実施形態に係るエア膨張式バルブの動作の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【0013】
図1は、本発明の実施形態に係る気泡観測ユニット付浮選機の一例を示した全体構成図である。本実施形態に係る気泡観測ユニット付浮選機は、撹拌槽10と、撹拌翼20と、エア供給シャフト30と、モータ40と、フレーム50と、ベース51と、支持台60と、気泡観測ユニット70とを備える。
【0014】
撹拌槽10は、浮遊選鉱の対象となる鉱石スラリーを貯留するためのスラリー貯留手段である。鉱石スラリー中には、選鉱又は精鉱の対象となる有用金属が含まれているので、鉱石スラリーを撹拌槽10内に貯留した状態で浮遊選鉱を行う。よって、図1には示されていないが、撹拌槽10は、有用金属を抽出する抽出口を撹拌槽10の上部に有し、有用金属の対象とならない尾鉱を排出する排出口とを備える。
【0015】
エア供給シャフト30は、撹拌翼20の下方にエアを供給して鉱石スラリー中に気泡を発生させる気泡発生手段として機能するとともに、撹拌翼20を回転させるための回転軸としても機能する。エア供給シャフト30は、撹拌翼20の中心を貫通し、下端からエアを供給する。これにより、撹拌翼20の下方から気泡が発生する。
【0016】
また、エア供給シャフト30は、撹拌翼20から上方に延びるように設けられ、ギヤ、ベルト等を介してモータ40に連結接続され、モータ40により回転駆動される。
【0017】
撹拌翼20は、エア供給シャフト30の下端から供給されたエアにより発生した気泡を細かくするための気泡微細化手段である。エア供給シャフト30の下端、即ち、撹拌翼20よりも下方で発生した気泡は、上昇する際、撹拌翼20の回転により撹拌翼20と衝突し、これにより気泡径が小さくなる。気泡径を小さくすると、鉱石スラリー中の鉱石粒子との衝突効率を高めることができる。
【0018】
なお、金属面が表面に出ている鉱石粒子は、気泡に付着して鉱石スラリー中を浮上し、それ以外の鉱石粒子は気泡に付着せず撹拌槽10内の底面に沈降する。この場合、選鉱対象となる鉱石粒子サイズと気泡の浮力とのバランスなどを考慮し、鉱石粒子が付着し易い適切な径を有する気泡を発生させることが好ましい。そのため、気泡径を観察すべく、気泡観測ユニット70が設けられている。なお、気泡観測ユニット70の詳細については後述する。
【0019】
モータ40は、エア供給シャフト30を介して撹拌翼20を回転駆動させるための動力源である。上述のように、モータ40は下方に接続されたエア供給シャフト30を介して撹拌槽10の底面付近に設けられた撹拌翼20を回転させ、気泡を発生させる。
【0020】
フレーム50は、モータ40を介してエア供給シャフト30及び撹拌翼20を上方から支持するための支持部材である。フレーム50は、ベース51に固定されて設けられる。
【0021】
ベース51は、撹拌槽10を支持するとともに、フレーム50を支持する基台である。また、支持台60は、ベース51を下方から支持するために必要に応じて設けられる。
【0022】
気泡観測ユニット70は、撹拌槽10内で撹拌翼20の撹拌により発生した気泡の径を測定するための手段である。図1に示されるように、気泡観測ユニット70は、気泡を送り込む部分が撹拌槽10内に浸漬して設けられ、気泡の観測を行う部分が撹拌槽10の上方に、鉱石スラリーに浸漬しない状態で設けられる。
【0023】
図2は、気泡観測ユニット70の一例を示した図である。気泡観測ユニット70は、フレーム80と、平面照明90と、カメラ100と、観測セル110と、連通路120と、エア膨張式バルブ170とを備える。
【0024】
フレーム80は、気泡観測ユニット70の各部品を設置するために設けられ、底板80aと側板80bとを備える。底板80aと側板80bとは互いに直交して設けられているが、底板80aは水平ではなく、斜めに設けられている。よって、側板80bも垂直ではなく斜めに設けられている。
【0025】
平面照明90は、観測セル110を照らし、観測セル110内の気泡の観察を容易にするための照明である。よって、平面照明90は、観測セル110を効率良く照らすべく、観測セル110の面と平行に設けられる。具体的には、平面照明90は、フレーム80の側板80bに設置して設けられている。なお、平面照明90は、観測セル110を適切に照らすことができれば、種々の照明手段から構成されてよいが、例えば、平面状(二次元状)に配列されたLED(Light Emitting Diode)照明、即ち平面LED照明を用いてもよい。なお、平面照明90のタイプとしては、例えば、狭角配向タイプの照明を用いるようにしてもよい。
【0026】
カメラ100は、観測セル110内の気泡の挙動及び気泡の大きさを撮像するための撮像手段である。カメラ100も、観測セル110の面と平行に設けられる。これにより、観測セル110内の気泡を適切に撮像することができる。カメラ100は、観測セル110内の気泡を適切に撮像できる限りその構成や種類は問わず、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラを用いてもよいし、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラを用いてもよい。
【0027】
観測セル110は、気泡を観察可能な状態で通流するための手段である。観測セル110は、平面形状を有し、透明な、又は透過性を有する材料から構成される。なお、観測セル110の構成の詳細は後述する。
【0028】
連通路120は、エア膨張式バルブ170と観測セルとを接続し、両者を連通する流路を構成する。
【0029】
エア膨張式バルブ170は、撹拌槽10内の撹拌翼20により生成された気泡を所定のタイミングで観測セル110に供給すべく、開閉を行うバルブである。気泡を観測セル110に供給しないときには閉となり、気泡を観測セル110に供給するタイミングで開となる。なお、エア膨張式バルブ170の詳細については後述する。
【0030】
図3は、観測セル110の一例の構成を示した図である。図3(a)は、観測セル110の一例の側面図である。
【0031】
図3(a)に示されるように、観測セル110は、正面板111と、中間板112と、背面板113とを有する。中間板112には、流路114が形成されている。また、観測セル110の下部には連通路120が接続され、連通路120内に設けられた流路121と観測セル110の流路114とが接続されている。また、流路114は、脱泡タンク130及びポンプ140が接続された外部流路150を循環するように構成される。
【0032】
観測セル110内の流路114は広く浅く形成され、気泡がなるべく重ならずに二次元的に広がるように構成されている。
【0033】
図3(b)は、観測セル110の一例の正面図である。図3(b)に示されるように、観測セル110内の流路114は平面的に広がりを有して形成されている。図3(b)においては、流路114は円形の平面形状に構成された例が示されている。広く浅い流路114を形成することにより、気泡160を平面的に分散させ、流路114の深さ方向における気泡同士の重なりを防ぐように構成している。連通路120の流路121から上方に浮上してきた気泡160は、流路114で平面的に広がり、カメラ100による観察及び撮像が行い易いように構成されている。なお、正面板111側から気泡160の気泡径が観察され、測定される。上述のように、正面板111は、透明な又は透過性を有する材料で構成され、気泡径が視認し易いように構成される。
【0034】
次に、エア膨張式バルブについて詳細に説明する。
【0035】
図4は、本発明の第1の実施形態に係るエア膨張式バルブの一例を示した斜視図である。エア膨張式バルブ170は、本体部171と、弾性変形部材172と、支持部材固定穴173と、スペーサ174と、支持部材175とを有する。
【0036】
本体部171は、弾性変形部材172を支持するフレームとして機能するとともに、内部に流路171aを有して構成される。本体部171は、全体として筒状、中空状に構成されるが、下端部に下端円筒形状部171bを有し、上端部に上端円筒形状部171dを有し、下端円筒形状部171bと上端円筒形状部171dとの間にテーパー部171cを有する。下端円筒形状部171bにおいて、円筒形状の弾性変形部材172を支持する。つまり、弾性変形部材172の上部の外周部を本体部171の下端円筒形状部171bが覆って支持する。また、上端円筒形状部171dは、連通路120の流路121と接続される。なお、上端円筒形状部171dの側面には、通気可能な貫通孔171eが設けられる。テーパー部171cは、下端円筒形状部171bと上端円筒形状部171dとの間を接続するように設けられる。
【0037】
なお、本体部171は、種々の材料から構成されてよいが、例えば、アルミニウム等の金属材料から構成されてもよい。
【0038】
弾性変形部材172は、ゴム等の弾性部材から構成され、円筒形状を有する。そして、弾性変形部材172は、内周面と外周面との間にエアを導入可能なゴム袋として構成され、弾性変形部材172の内部にエアを導入すると、内周面が内側に膨張するように構成される。
【0039】
なお、弾性変形部材172は、各社から市販されており、例えば、ブリヂストン社からはエアグリッパーという製品名で販売されている。弾性変形部材172としては、このような一般的に市販されている製品を適用することができる。
【0040】
よって、弾性変形部材172の内部にエアを導入可能なように、図示しないエア導入管が弾性変形部材172に設けられている。エア導入管からエアを導入することにより弾性変形部材172の内周面を内側に膨張させることができる。また、エアをエア導入管から排出することにより、弾性変形部材172の内周面の膨張状態を収縮させ、元の円筒形状の状態に戻すことができる。
【0041】
スペーサ174は、円筒形の弾性変形部材172の中心部に設けられ、弾性変形部材172が膨張して内周面が内側に膨張したときに、内周面と密着して弾性変形部材172の内側の領域を完全に密閉するために設けられている。弾性変形部材172は、ゴム袋として構成されているので、内周面が内側に膨張しても、最後に中心部に隙間が生じ、完全に密閉するのが極めて困難である。そこで、本実施形態に係るエア膨張式バルブにおいては、弾性変形部材172の中心部にスペーサ174を設け、内側に膨張した弾性変形部材172と密着して中心部を完全に塞ぎ、密閉状態を形成できるように構成している。
【0042】
これにより、気泡を遮断するときには、弾性変形部材172の膨張との協働で弾性変形部材172の内部を完全に密閉し、機械的バルブと同様の機能を果たすことができる。
【0043】
支持部材175は、スペーサ174を支持するための部材であり、スペーサ174の下端部を下方から支持する。また、支持部材175は、例えば、支持部材固定穴173にネジ、ピン等を挿入することにより本体部171の下端円筒形状部171bの側面に固定される。そして、支持部材175は、本体部171の下端円筒形状部171bの側面から延びてスペーサ174の下端に接続されている。本体部171が弾性変形部材172の総てを覆うのではなく、下部、少なくとも底面部を露出させて支持することにより、弾性変形部材172の中心部にスペーサ174を下方から挿入可能な形状に構成されている。
【0044】
図5は、本発明の第1の実施形態に係るエア膨張式バルブ170の開閉動作を説明するための断面図である。なお、図5においても、図4と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を簡略化委又は省略するものとする。
【0045】
図5(a)は、第1の実施形態に係るエア膨張式バルブ170の一例の開状態を示す断面図である。図5(a)に示されるように、エア膨張式バルブ170が開のときには、弾性変形部材172は収縮しており、元々の円筒形状を維持した状態である。この状態においては、気泡160は弾性変形部材172の内部空間を通過することができ、連通路120の流路121を介して観測セル110に気泡160を供給することができる。
【0046】
なお、図5(a)において、スペーサ174の下端が支持部材175により下方から支持されている構成が示されている。また、支持部材固定穴173は、支持部材175及び弾性変形部材172の双方に重なって設けられており、支持部材175をネジ等により固定可能に構成されていることが示されている。弾性変形部材172には、図示しないエア導入管が設けられており、ゴム袋のように構成されている弾性変形部材172内にエアを供給可能に構成されている。
【0047】
図5(b)は、第1の実施形態に係るエア膨張式バルブ170の一例の閉状態を示す断面図である。図5(a)に示されるように、エア膨張式バルブ170が閉のときには、エア導入管にエアが導入されて弾性変形部材172が膨張している。つまり、弾性変形部材172の内周面が内側に膨張し、弾性変形部材172の内部の開口を狭めている。そして、スペーサ174と弾性変形部材172の内周面が密着し、弾性変形部材172の内部の開口を完全に塞いている。この状態では、気泡160は弾性変形部材172の内側の空間を通過できず、エア膨張式バルブ170からの観測セル110への気泡160の供給はストップした状態となる。
【0048】
ここで、供給するエアは、弾性変形部材172を適切に膨張変形させることができれば、その圧力は問わないが、例えば、0.1〜0.2MPa程度の圧縮空気を導入するようにしてもよい。
【0049】
なお、図5(b)の状態において、図示しないエア導入管からエアを排出すれば、再び弾性変形部材172は収縮し、図5(a)の状態に戻る。そして、エア膨張式バルブ170は開となり、気泡160が観測セル110に供給される状態となる。
【0050】
このように、弾性変形部材172の中心部にスペーサ174を配置することにより、弾性変形部材172の内部空間を完全に密閉し、エア膨張式バルブ170を完全に閉とすることができる。
【0051】
なお、スペーサ174の形状は、弾性変形部材172の内周面に平行な方向に延びた形状とすることが好ましい。弾性変形部材172とスペーサ174との接触面積を多くすることができ、確実な密閉が可能となるからである。図4及び図5においては、スペーサ174が円柱状に形成された例が示されているが、スペーサ174の形状は、弾性変形部材172の膨張した内周面と密着して弾性変形部材172内の空間を密閉することができれば、円柱状に限らず、三角柱、四角柱等の多角柱等、種々の形状に構成することができる。
【0052】
また、スペーサ174の位置は、弾性変形部材172又は本体部171の中心軸と必ずしも完全に一致していなくても、中心部付近に設けられていれば、完全なる密閉は可能である。しかしながら、スペーサ174と弾性変形部材172との均一な密着及び密閉度の信頼性の観点から、スペーサ174は、弾性変形部材172及び/又は本体部171の中心軸と一致するように配置することが好ましい。
【0053】
図6は、第1の実施形態に係るエア膨張式バルブの本体部の構成をより詳細に示した図である。図6(a)は、本体部171の一例の斜視図である。図6(a)において、流路171a、下端円筒形状部171b、テーパー部171c、上端円筒形状部171d及び貫通孔171eの他、溝171f、貫通孔171g及びエア導入切り欠き部171h等が示されている。
【0054】
エア導入切り欠き部171は、弾性変形部材172にエアを供給するエア導入管が設けられる部分である。弾性変形部材172に接続された図示しないエア導入管がエア導入切り欠き部171を貫通するように配置され、エア導入管に外部のエア配管が接続される。なお、この接続構成は後述する。
【0055】
図6(b)は本体部171の上面図を示し、図6(c)は本体部171の正面図を示す。また、図6(d)は図6(c)のA−A断面図を示し、図6(e)は本体部171の底面図を示す。
【0056】
図6(b)〜(d)に示されるように、本体部171は、下端円筒形状部171bの側面に種々の溝、貫通孔を有する。これらの溝、貫通孔は、支持部材175等を固定したり、種々の部品を取り付けたりするために設けられる。このように、本体部171は、弾性変形部材172及びスペーサ174を支持し、気泡160を通過させる流路171aを有する限り、用途に応じて種々の形状に構成することができる。
【0057】
図7は、第1の実施形態に係るエア膨張式バルブのスペーサ174及び支持部材175の構成をより詳細に示した図である。図7(a)は、スペーサ174及び支持部材175の斜視図である。図7(a)に示されるように、スペーサ174は、円柱形のピン形状に構成され、これを対向する両側面から挟むように支持部材175でスペーサ174の下端部を支持している。ピン状のスペーサ174及び支持部材175は、ともに平行に形成されている。なお、スペーサ174と支持部材175とは、例えば、最初は別部品として形成し、スペーサ174の側面にスリットを加工し、そのスリットに板金部品である支持部材175をセットしてスポット溶接で接合して図7(a)のような一体部品として構成してもよい。
【0058】
図7(b)は、スペーサ174及び支持部材175の正面図であり、図7(c)はスペーサ及び支持部材175の平面図である。また、図7(d)はスペーサ174及び支持部材175の側面図である。図7(b)において、図7(a)とは上下関係が逆に描かれている。
【0059】
図7(a)、(c)を参照すると分かるように、スペーサ174は、両側の支持部材175の中心位置に配置されるように構成されている。図6(a)、(b)、(c)、(e)及び図7(a)〜(d)を参照すると分かるように、本体部171の反対側の側面同士に設けられた一対の溝に支持部材175をネジ等で固定することにより、スペーサ174が本体部171及び弾性変形部材172の中心に配置されるように構成されている。このように、本体部171に弾性変形部材172及び支持部材175の双方を固定することにより、本体部171、弾性変形部材172及び支持部材175の中心を一致させ、スペーサ174を本体部171及び弾性変形部材172の中心軸上に配置することができる。
【0060】
なお、スペーサ174及び支持部材175は、ある程度の耐久性及び耐腐食性を有して適切に加工可能な材料であれば種々の材料から構成されてよいが、例えば、SUS304等の金属材料から構成されてもよい。
【0061】
第1の実施形態に係るエア膨張式バルブ170によれば、弾性変形部材172の中心部に円柱状のスペーサを配置することにより、弾性変形部材172の内周面が内側に膨張したときに、弾性変形部材172とスペーサ174とが密着して弾性変形部材172の内側を密閉することができ、エア膨張式バルブ170を閉状態にすることができる。
【0062】
図8は、本発明の第2の実施形態に係るエア膨張式バルブの一例のスペーサ1740を示した図である。図8(a)は、第2の実施形態に係るエア膨張式バルブのスペーサ1740の斜視図である。図8(b)は、第2の実施形態に係るエア膨張式バルブのスペーサ1740の側面図及び底面図である。なお、スペーサ1740以外の構成要素は、第1の実施形態に係るエア膨張式バルブ170の構成要素と同様であるので、それらの説明を省略する。
【0063】
図8(a)、(b)に示される通り、スペーサ1740は、側面1741の中央部に窪みが形成され、その頂面1742及び底面1743が略三角形に類似した曲線形状となっている。スペーサ1740は、円筒形のゴム袋から構成される弾性変形部材172の内周面が膨張したときの膨張形状に適合するような形状を有する。円筒形のゴム袋にエアを導入すると、内周面が均等に内側に膨張する訳ではなく、略三角形に近似した隙間を形成して中心に向かって膨張する場合が多い。そこで、第2の実施形態に係るエア膨張式バルブでは、スペーサ1740の形状を、凹状の側面形状を有する面とし、弾性変形部材172が風船のように丸く突出して膨張する形状に適合するような形状としている。
【0064】
これにより、弾性変形部材172の内周面が内側に膨張した際のスペーサ1740と弾性変形部材172との密着性を高めることができ、エア膨張式バルブを閉としたときの密閉性を高めることができる。また、弾性変形部材172とスペーサ1740とが密着するタイミングも早めることができ、エア膨張式バルブの開閉の応答性を高めることができる。
【0065】
なお、スペーサ1740の底面1743には、挿入穴1744が設けられており、第1の実施形態で示した円柱状のスペーサ174に被せるようにして設置することができる。この場合、第1の実施形態のスペーサ174の周囲に、例えばテフロン(登録商標)(フッ素樹脂)製のテープを巻回させ、第2の実施形態のスペーサ1740の挿入穴1744に挿入すれば、スペーサ174と挿入穴1744との間に隙間を設けることなく、かつスペーサ1740が回転方向に沿ってスライド移動可能な状態で、スペーサ1740を支持することができる。これにより、弾性変形部材172の膨張形状とスペーサ1740の側面1741の形状とに若干の位置ずれがあったとしても、弾性変形部材172の膨張形状に適合してスペーサ1740が回転方向に沿ってスライド移動するので、確実にスペーサ1740と弾性変形部材172とを密着させることができる。
【0066】
なお、第2の実施形態においては、第1の実施形態におけるスペーサ174は、それ自体がスペーサとして機能するのではなく、スペーサ1740を支持する支持ピン又は支柱として機能することになる。
【0067】
またスペーサ1740は、図8(a)、(b)に示される通り、上下端が鋭角になっている。これは気泡の上昇に伴い発生するスラリーの上昇流によって渦を発生させないことを意図した形状である。このスペーサ形状により、小さい気泡が渦に捕捉されることなく、観測セルに到達できる。
【0068】
図9は、第2の実施形態に係るエア膨張式バルブの図8(b)とは異なる角度におけるスペーサ1740の側面図及び底面図である。図9は、三角形状断面の一つの側面1741を床置きした場合の側面図及び底面図を示しており、図9(a)が側面図、図9(b)が底面図である。
【0069】
図9(a)に示されるように、また、図8(a)、(b)で説明したように、スぺーサ1740の上下端は鋭角になっているが、水平面に対する上下端の斜面の傾斜角度θは、例えば、45〜75°の範囲内であることが好ましく、50〜70°の範囲であることがより好ましく、55〜65°の範囲であることが更に好ましく、具体的には例えば、60°であってもよい。但し、この傾斜角度θは、条件や用途に応じて適宜変更可能であり、45〜75°の範囲内に限定されるものではない。
【0070】
また、図9(b)に示されるように、上下端の平面形状は、曲線と直線を組み合わせた正三角形に近似した形状としてもよい。図9(b)において、スペーサ1740の側面1741は、各辺の両端部が直線形状を有し、中央部分が曲線形状を有している。弾性変形部材172は、曲面的な外形をなして膨張するので、直線的な正三角形ではなく、図9(b)に示すように、やや中心側に凹んだ曲面に形成し、密着度を高める形状としてもよい。但し、この形状も、用途に応じて種々変更することが可能であり、弾性変形部材172の膨張変形の仕方と用途等を考慮して種々の形状とすることができる。また、底面1743の中央部に挿入穴1744が設けられており、スペーサ(支持ピン又は支柱)174にテフロン製テープを巻いてから被せてよいことは、図8で説明した通りである。なお、スペーサ174の周囲に巻きつける手段としては、テフロン製テープに限定されるものではなく、ある程度の弾力性を有する材料からなるテープ又は部材であれば、種々の手段を用いることができる。
【0071】
図10は、本発明の第2の実施形態に係るエア膨張式バルブ170aの動作の一例を示した図である。図10(a)は、第2の実施形態に係るエア膨張式バルブ170aの開状態を示した底面図である。図10(a)に示されるように、弾性変形部材172の下方には支持部材175が設けられ、支持部材175の中心にスペーサ1740が設けられる。また、本体部171のエア導入切り欠き部171hにエア導入管172aが設けられ、弾性変形部材172内にエアを導入可能な構成が示されている。エア導入管172aには、エア配管180が接続され、外部からエアの供給が可能に構成されている。図10(a)では、弾性変形部材172が収縮し、中央部に開口が形成された状態が示されている。
【0072】
図10(b)は、第2の実施形態に係るエア膨張式バルブ170aの閉状態を示した底面図である。図10(b)に示されるように、閉状態では、弾性変形部材172の内側が中心に向かって膨張するが、円筒形のゴム袋の特性上、略三角形の隙間を形成するように膨張するので、凹曲面の側面を有し、略三角形の断面形状を有するスペーサ1740が弾性変形部材172の変形形状と適合し、スペーサ1740と弾性変形部材172との密着度を高めることができる。
【0073】
このように、弾性変形部材172の変形形状を予め判定し、弾性変形部材172の膨張時の変形形状に適合する形状を有するようにスペーサ1740を構成することにより、エア膨張式バルブ170aの閉状態における信頼性及び応答性を向上させることができる。
【0074】
なお、図8、9においては、略三角形の断面形状を有するようにスペーサ1740を構成した例を挙げて説明したが、弾性変形部材172の種類や構成等によりその変形の仕方は異なるので、使用する弾性変形部材172の特性に合わせてスペーサ1740の形状を定めることができる。
【0075】
このように、本実施形態に係るエア膨張式バルブ170、170a及び観測ユニット付選鉱機によれば、エア膨張式バルブ170、170aの密閉性を向上させることにより、気泡観測ユニット70における気泡径の測定を正確かつ迅速に行うことができる。
【0076】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【0077】
10 撹拌槽
20 撹拌翼
30 エア供給シャフト
70 観測ユニット
110 観測セル
170、170a エア膨張式バルブ
171 本体部
171b 下端円筒形状部
171h エア導入切り欠き部
172 弾性変形部
172a エア導入管
173 支持部材固定穴
174、1740 スペーサ
1741 側面
1742 頂面
1743 底面
1744 挿入穴
175 支持部材
180 エア配管
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10