(57)【要約】【課題】簡易な構成により篩網の目詰まりを低減させ、分級効率と処理量を向上させる。【解決手段】本発明に係る粉体篩分装置は、粉体を篩い分ける少なくとも１つの網篩と、網篩に振動を与えるアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動信号を生成する制御部を備える。この駆動信号は、矩形波である。【選択図】図１
2014073470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を篩い分ける少なくとも１つの篩を備えた網篩と、
前記網篩に振動を与えるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成する制御部を備え、
前記駆動信号は、矩形波であることを特徴とする粉体篩分装置。
【請求項２】
前記駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることを特徴とする請求項１に記載の粉体篩分装置。
【請求項３】
前記駆動信号の周波数は、前記篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体篩分装置。
【請求項４】
前記網篩は、第１篩と第２篩を備え、
前記アクチュエータは、前記第１篩と前記第２篩に共通して設けられ、
前記制御部は、前記第１篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第１モードと、前記第２篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第２モードとを所定の時間で切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の粉体篩分装置。
【請求項５】
粉体を篩い分ける少なくとも１つの篩を備えた網篩に振動を与えるアクチュエータに、矩形波の駆動信号を入力し、
前記アクチュエータによって前記篩に振動を与えて粉体を篩い分けることを特徴とする粉体篩分方法。
【請求項６】
前記駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることを特徴とする請求項５に記載の粉体篩分方法。
【請求項７】
前記駆動信号の周波数は、前記篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍に設定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の粉体篩分方法。
【請求項８】
第１篩と第２篩と、前記第１篩と前記第２篩に共通して設けられたアクチュエータを備えた粉体篩分装置を用い、
前記第１篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第１モードと、前記第２篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第２モードとを所定の時間で切り替えて粉体の篩い分けを行うことを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれかに記載の粉体篩分方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を篩を用いて分級する粉体篩分装置及び粉体篩分方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プラントにおける製鋼ラインでは、溶銑中の硫化物やリン、炭素などの不純物を化学反応によりスラグ中に取り込み、高純度の溶鋼を生成している。その中でも、脱硫工程においては、溶銑が入った取鍋に酸化カルシウムを主体とする脱硫剤を加えて、耐火物でできた羽根で攪拌し、硫化物を取り除くKR（Kanbara Reactor）法という手法が一般的に採られている。脱硫工程で生成される脱硫スラグには、未反応の酸化カルシウム、あるいはフリーライムが多く含まれている。
【０００３】
脱硫スラグをリサイクルする際には、これらの物質の粒度分布を正確に求めることが重要となる。従来より、微粉を高効率に分級する手段として、様々な手法が提案されている。その分級方法の１つとして、篩層を揺動旋廻運動させて、粉体を分級する振動篩分級方式が知られている。しかしながら、振動篩分級方式による装置では、粉体粒子間に作用する水分や、ファン・デル・ワールス力、静電気力などの影響により、粉体が凝集し、偏析が発生し、篩の目詰まりが生じて、分級効率が低下するという問題がある。
【０００４】
このような問題に対し、従来から、篩の目詰まりを低減又は解消する技術が種々提案されている。
【０００５】
特許文献１には、網篩上に、ブラシを植設した刷毛ディスクを配設し、網篩を水平揺動旋廻させることで刷毛ディスクを遊動させて、網篩のメッシュに詰まった粉体を擦り落とす技術が開示されている。また、特許文献１には、篩層の底部に円環状の共鳴リングが設けられ、この共鳴リングに超音波振動を印加することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、篩目の異なる網篩を多段に配置し、網篩に逆洗エアーを吹き付けることで、網篩の目詰まりを防止させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２８８２５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の装置では、装置を長時間使用する場合、ブラシが破損・磨耗し、分離粒子へ異物として混入するおそれがある。また、定期的に、ブラシの交換を実施しなければならないので、ランニングコストが大きくなるという問題点を持つ。
【０００９】
また、特許文献２の装置では、逆洗エアーを発生させるためのブロワー等大型設備が必要となり、初期コスト、ランニングコストが大きくなるという問題を持つ。また、ブロワーに微粉が混入しないようバグフィルターを設置する必要があり、バグフィルターを定期的にメンテナンスする必要がある。
【００１０】
よって、本発明は、簡易な構成により篩網の目詰まりを低減させ、分級効率と処理量を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］粉体を篩い分ける少なくとも１つの篩を備えた網篩と、
前記網篩に振動を与えるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成する制御部を備え、
前記駆動信号は、矩形波であることを特徴とする粉体篩分装置。
［２］前記駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることを特徴とする［１］に記載の粉体篩分装置。
［３］前記駆動信号の周波数は、前記篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍に設定されていることを特徴とする［１］又は［２］に記載の粉体篩分装置。
［４］前記網篩は、第１篩と第２篩を備え、
前記アクチュエータは、前記第１篩と前記第２篩に共通して設けられ、
前記制御部は、前記第１篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第１モードと、前記第２篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第２モードとを所定の時間で切り替えることを特徴とする［１］乃至［３］のうちいずれかに記載の粉体篩分装置。
［５］粉体を篩い分ける少なくとも１つの篩を備えた網篩に振動を与えるアクチュエータに、矩形波の駆動信号を入力し、
前記アクチュエータによって前記篩に振動を与えて粉体を篩い分けることを特徴とする粉体篩分方法。
［６］前記駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることを特徴とする［５］に記載の粉体篩分方法。
［７］前記駆動信号の周波数は、前記篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍に設定されていることを特徴とする［５］又は［６］に記載の粉体篩分方法。
［８］第１篩と第２篩と、前記第１篩と前記第２篩に共通して設けられたアクチュエータを備えた粉体篩分装置を用い、
前記第１篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第１モードと、前記第２篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第２モードとを所定の時間で切り替えて粉体の篩い分けを行うことを特徴とする［５］乃至［７］のうちいずれかに記載の粉体篩分方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成により篩網の目詰まりを低減させ、分級効率と処理量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る粉体篩分装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る粉体篩分装置のアクチュエータに入力される駆動信号を示す図である。
【図３】ファンクションジェネレーターにより生成された駆動信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
本実施の形態に係る粉体篩分装置は、網篩１、アクチュエータ２、カップリング材３、制御部７を備えている。粉体篩分装置によって篩い分けられる粉体は、たとえば、１０ｍｍ以下の粉体である。
【００１６】
網篩１は、３段の篩１ａ、１ｂ、１ｃ、及び、篩受け１ｄを有している。篩１ａ、１ｂ、及び１ｃは、鉛直方向に所定の間隔を置いて設置されている。篩１ａ、１ｂ、及び１ｃは、粉体を篩い分ける網を有し、篩１ａ、１ｂ、及び１ｃの網の目は、下方になるにしたがって細かくなるよう配置されている。篩受け１ｄは、最下段の篩１ｃの下に配され、すべての篩１ａ、１ｂ、及び１ｃを通過して下方に落下した粉体を受ける。
【００１７】
アクチュエータ２は、カップリング材３を介して網篩１に取り付けられている。アクチュエータ２は、制御部７により制御され、任意の周波数、振幅で振動するよう制御される。アクチュエータ２が設置された網篩１は、任意の周波数、振幅で振動する。本実施の形態では、アクチュエータ２は、複数の篩１ａ、１ｂ、１ｃによって共有されており、アクチュエータ２の振動により、すべての篩１ａ、１ｂ、１ｃが同一の周波数及び振幅で振動する。
【００１８】
カップリング材３は、グリスまたは水を用いるのが望ましい。
【００１９】
制御部７は、アンプ４、ファンクションジェネレーター５及び表示部６を有している。アンプ４は、ファンクションジェネレーター５によって生成された駆動信号を、所定の振幅まで増幅し、増幅した信号を駆動信号としてアクチュエータ２に出力する。ファンクションジェネレーター５は、アクチュエータ２を制御する駆動信号を生成し、生成した駆動信号を、アンプ４を介してアクチュエータ２に出力する。
【００２０】
表示部６は、ファンクションジェネレーター５によって生成される駆動信号などの粉体篩分装置の制御情報を表示する。
【００２１】
次に、ファンクションジェネレーター５によって生成され、アンプ４によって増幅された駆動信号について説明する。駆動信号は、それぞれの篩１ａ、１ｂ、及び１ｃの分級効率が最大となるように設定される。ここで、分級効率とは、所定の時間篩った後の篩下（篩受け１ｄ）の粉体量／サンプル中篩（１つの篩）目以下の粉体量とする。
【００２２】
それぞれの篩１ａ、１ｂ、及び１ｃに対して予備実験を行い、分級効率が最大となった駆動信号の周波数を調べておく。そして、この分級効率が最大となった駆動信号の周波数と、分級効率が最大となった駆動信号の周波数の整数倍の周波数を用いて駆動信号を生成し、アクチュエータ２を駆動する。
【００２３】
また、分級効率が最大となる駆動信号の周波数は、篩１ａ、１ｂ、及び１ｃに載せた粉体の量や重さに応じて変化するため、篩う対象の粉体もしくはこれと同等の粉体を篩１ａ、１ｂ、及び１ｃに載せて分級効率が最大となった駆動信号の周波数を調べることが最も好ましい。
【００２４】
また、アクチュエータ２に入力される駆動信号は、図２に示すような矩形波とすることが好ましい。さらに、駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることが好ましい。従来のように篩を超音波領域の周波数で振動させた場合では、機械の構成上、振幅を大きくとることができないが、本実施の形態では、駆動信号の周波数を10Hz〜20kHzとすることで、ある程度の振幅を持たせて篩を振動させることができ、効率的に篩い分けを行うことができる。
【００２５】
図３は、ファンクションジェネレーター５により生成された駆動信号を示す図である。ファンクションジェネレーター５は、駆動信号の周波数及び振幅を篩毎に変化させて、それぞれの篩１ａ、１ｂ、及び１ｃに最適な駆動信号の周波数及び振幅を生成する。
【００２６】
具体的には、図３に示すように、第１モードにおいて、篩１ａの分級効率が最大となる周波数の駆動信号を一定時間生成してアクチュエータ２に出力し、第２モードにおいて、篩１ｂの分級効率が最大となる周波数の駆動信号を一定時間生成してアクチュエータ２に出力し、第３モードにおいて、篩１ｃの分級効率が最大となる周波数の駆動信号を一定時間生成してアクチュエータ２に出力する。これにより、１つのアクチュエータ２で、複数の篩１ａ、１ｂ、及び１ｃの最適な周波数の駆動信号を生成することができる。このように、第１モードから第３モードを切り替えることで、１つのアクチュエータ２を用いて、複数の篩に最適な駆動信号を生成している。
【００２７】
図３では、第１モード〜第３モードの振幅はすべて同一としているが、振幅についても、第１モード〜第３モードへと変化させるように構成してもよい。また、第１モード〜第３モードの時間の長さは、同一であってもそれぞれ異なるように構成してもよい。また、図３の例では、第１モードから第３モードが１回ずつ示されているが、第１モードから第３モードへと繰り返し切り替えるように構成してもよい。この場合、第１モードから第３モードを同じ回数繰り返す必要はなく、例えば、１回だけ第１モードに設定し、第２モードと第３モードを２回ずつ繰り返すように構成してもよい。
【００２８】
次に、このように構成された本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態に係る粉体篩分装置では、アクチュエータ２に入力する波形を矩形波としている。ここで、矩形波は、信号のエッジ部分で篩の振動の向きが急激に変化するため、正弦波や三角波などの他の波形と比較して、勢いよく篩１ａ、１ｂ、及び１ｃを振動させることができる。これにより、粉体の目詰まりを解消若しくは低減し、粉体の分級効率と処理量を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施の形態に係る粉体篩分装置では、各篩１ａ、１ｂ及び１ｃの分級効率が最大となる周波数の駆動信号でアクチュエータ２を振動させている。そのため、効率的に篩１ａ、１ｂ及び１ｃを振動させ、粉体の目詰まりを解消若しくは低減させ、粉体の分級効率と処理量を向上させることができる。
【００３０】
また、従来のように目詰まり防止のためのブラシを設ける必要がないので、これらの磨耗による異物混入の可能性もない。さらに、従来のブロワーのように大掛かりな装置も必要ない。
【００３１】
また、本実施の形態に係る粉体篩分装置では、アクチュエータ２の駆動信号を、各篩１ａ、１ｂ及び１ｃの分級効率が最大となる周波数に切り替えている。これにより、１つのアクチュエータ２で複数の篩１ａ、１ｂ及び１ｃに最適な周波数の駆動信号を供給することができる。
【００３２】
本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の設計変更を実施することが可能である。具体的には、上記の実施の形態では、複数の篩１ａ、１ｂ、及び１ｃによって１つのアクチュエータ２が共有されていたが、篩１ａ、１ｂ、及び１ｃ毎にアクチュエータ２を設けるように構成してもよい。この場合、ファンクションジェネレーター５では図３に示すように駆動信号の周波数を切り替える必要はなく、それぞれの篩１ａ、１ｂ、及び１ｃ毎に設けられたアクチュエータ２に対し、異なる最適な駆動信号を供給すればよい。
【００３３】
また上記の実施の形態では、アクチュエータ２の駆動信号の周波数を、所定の時間毎に、篩１ａ、１ｂ、及び１ｃそれぞれの分級効率が最大となる周波数に切り替えていたが、本発明は、必ずしもすべての篩の分級効率が最大となる周波数に切り替える必要はない。本発明は、所定の時間に、いずれか１つの篩の分級効率が最大となる周波数となるようアクチュエータ２を駆動すれば、粉体の目詰まりを解消若しくは低減させ、粉体の分級効率と処理量を向上させることができるという本発明の効果を奏することができる。
【００３４】
なお、分級効率は、最終的な篩下（篩受け１ｄ）の粉体量／サンプル中篩（１つの篩）目以下の粉体量としてもよい。
【実施例１】
【００３５】
本発明に係る矩形波による駆動信号と、比較例として用いたサイン波と三角波による駆動信号の比較検証を行った。同じ周波数及び振幅の矩形波（本発明例）と、サイン波（比較例１）及び三角波（比較例２）のそれぞれの駆動信号を用いて、同じ粉体について篩による篩い分けを単位時間行い、それぞれの分級効率を調べた。ここで篩分時間は１分間とする。この結果、分級効率は、矩形波（本発明例）で４６％、サイン波（比較例１）で３０％、三角波（比較例２）で１０％となった。この結果、駆動信号として矩形波を用いると、高い篩分効率を得られることが分かった。
【符号の説明】
【００３６】
１  網篩
１ａ、１ｂ、１ｃ  篩
１ｄ  篩受け
２  アクチュエータ
３  カップリング材
４  アンプ
５  ファンクションジェネレーター
６  表示部
７  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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