(57)【要約】【課題】簡易な構成で、且つ、短時間で固体粒子の分離を行う。【解決手段】分離装置１００は、固体粒子４０が投入される容器１０と、上下方向に延在する回転軸２０と、回転羽根３０と、を備えている。回転羽根３０は、容器１０内に配置されているとともに回転軸２０に固定され、回転軸２０の回転に伴い回転軸２０周りに回転する。回転羽根３０は、回転軸２０に対して交差する方向に配置された羽根本体３１と、起立部３２と、を有する。起立部３２は、羽根本体３１においてその回転半径方向における先端部よりも回転軸２０側の部位から、上向きに起立している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体粒子が投入される容器と、
上下方向に延在する回転軸と、
前記容器内に配置されているとともに前記回転軸に固定され、前記回転軸の回転に伴い前記回転軸周りに回転する回転羽根と、
を備え、
前記回転羽根は、
前記回転軸に対して交差する方向に配置された羽根本体と、
前記羽根本体において、その回転半径方向における先端部よりも前記回転軸側の部位から、上向きに起立する起立部と、
を有する分離装置。
【請求項２】
前記起立部は、前記回転軸側を向く平面又は曲面である第１面を有する請求項１に記載の分離装置。
【請求項３】
前記羽根本体は、前記回転半径方向に長尺に形成され、
前記第１面は前記羽根本体の回転方向前端から回転方向後端に亘って配置されている請求項２に記載の分離装置。
【請求項４】
前記起立部は板状に形成され、その一方の面が前記第１面である請求項２又は３に記載の分離装置。
【請求項５】
前記第１面の上下寸法が前記固体粒子の平均粒径よりも大きい請求項２乃至４の何れか一項に記載の分離装置。
【請求項６】
前記羽根本体の前記回転半径方向における複数箇所にそれぞれ前記起立部が設けられている請求項１乃至５の何れか一項に記載の分離装置。
【請求項７】
前記回転半径方向において隣り合う前記起立部どうしの間隙が前記固体粒子の平均粒径よりも大きい請求項６に記載の分離装置。
【請求項８】
前記羽根本体が前記容器の底部に配置されている請求項１乃至７の何れか一項に記載の分離装置。
【請求項９】
前記容器は平面視円形に形成され、
前記回転軸は平面視において前記容器の中央に位置している請求項１乃至８の何れか一項に記載の分離装置。
【請求項１０】
回転軸周りに回転される回転羽根であって、
前記回転軸に対して交差する方向に配置され、前記回転軸の回転に伴い前記回転軸周りに回転する羽根本体と、
前記羽根本体において、その回転半径方向における先端部よりも前記回転軸側の部位から、前記羽根本体の回転面に対して交差する方向に向けて起立する起立部と、
を有する回転羽根。
【請求項１１】
前記起立部は、前記回転軸側を向く平面又は曲面である第１面を有する請求項１０に記載の回転羽根。
【請求項１２】
前記羽根本体は、前記回転半径方向に長尺に形成され、
前記第１面は前記羽根本体の回転方向前端から回転方向後端に亘って配置されている請求項１１に記載の回転羽根。
【請求項１３】
前記起立部は板状に形成され、その一方の面が前記第１面である請求項１１又は１２に記載の回転羽根。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離装置および回転羽根に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体粒子の分離を行う分級装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、加振される振動ふるいを備えるタイプのものがある。
【０００３】
なお、特許文献２には、駆動軸周りに駆動される回転体を有する分級装置が記載されている。ただし、この分級装置の回転体は、砂を攪拌することによって、砂から付着物を剥離するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４３１４８号公報
【特許文献２】特開平７−８０５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な分級装置は、例えば、特許文献１等に示されるように、振動ふるいを備えている。しかし、このタイプの分級装置では、装置が大がかりになるとともに、固体粒子の分離に長時間を要する。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、且つ、短時間で固体粒子の分離を行うことが可能な分級装置および回転羽根を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、固体粒子が投入される容器と、
上下方向に延在する回転軸と、
前記容器内に配置されているとともに前記回転軸に固定され、前記回転軸の回転に伴い前記回転軸周りに回転する回転羽根と、
を備え、
前記回転羽根は、
前記回転軸に対して交差する方向に配置された羽根本体と、
前記羽根本体において、その回転半径方向における先端部よりも前記回転軸側の部位から、上向きに起立する起立部と、
を有する分離装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、回転軸周りに回転される回転羽根であって、
前記回転軸に対して交差する方向に配置され、前記回転軸の回転に伴い前記回転軸周りに回転する羽根本体と、
前記羽根本体において、その回転半径方向における先端部よりも前記回転軸側の部位から、前記羽根本体の回転面に対して交差する方向に向けて起立する起立部と、
を有する回転羽根を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で、且つ、短時間で固体粒子の分離を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る分離装置の正面断面図である。
【図２】実施形態に係る分離装置の正面断面図であり、容器内に固体粒子が投入された状態を示す。
【図３】実施形態に係る分離装置の平面図であり、容器内に固体粒子が投入された状態を示す。
【図４】実施形態に係る分離装置の回転羽根の斜視図である。
【図５】実施例に係る分離装置の回転羽根の斜視図である。
【図６】比較例１に係る回転羽根の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１２】
図１および図２は実施形態に係る分離装置１００の正面断面図である。このうち図１は、容器１０内に固体粒子４０（図２）が投入されていない状態を示し、図２は容器１０内に固体粒子４０が投入された状態を示す。図３は実施形態に係る分離装置１００の平面図であり、容器１０内に固体粒子４０が投入された状態を示す。図４は実施形態に係る分離装置１００の回転羽根３０の斜視図である。
【００１３】
先ず、分離装置１００の構成を説明する。
【００１４】
分離装置１００は、固体粒子が投入される容器１０と、上下方向に延在する回転軸２０と、回転羽根３０と、を備えている。
【００１５】
容器１０は平面視円形に形成されている（図３参照）。容器１０の上端には開口１１が形成され、その開口１１から、容器１０内に固体粒子４０を投入することができるようになっている。容器１０の底部は、例えば、平坦に形成されている。
【００１６】
容器１０内に投入される固体粒子４０の材料は限定されない。固体粒子４０は、例えば、無機系のフィラーであっても良いし、樹脂系の粉体であっても良い。
【００１７】
回転軸２０は、例えば、容器１０の底面を貫通して、容器の下方から、容器１０の内部へ亘って、上下方向に延在している。分離装置１００が備える回転軸２０の数は、１である。回転軸２０は平面視において容器１０の中央に位置している（図３参照）。回転軸２０は、図示しないモータ等のアクチュエータに連結されており、このアクチュエータによって、当該回転軸２０の軸周りに回転駆動させられる。なお、本実施形態の場合、回転軸２０の回転方向は、例えば、平面視において反時計回りである。
【００１８】
回転羽根３０は、容器１０内に配置されているとともに、回転軸２０における容器１０内の部分に固定されている。回転羽根３０は、回転軸２０の回転に伴い、回転軸２０周りに回転する。
【００１９】
回転羽根３０は、羽根本体３１が固定される固定部３４と、固定部３４に設けられた羽根本体３１と、羽根本体３１に設けられた起立部３２と、を有している。回転羽根３０は、固定部３４と、羽根本体３１と、起立部３２と、第２起立部３３と、を含む全体が一体的に回転する。
【００２０】
固定部３４は、例えば、軸方向が上下方向に延在する柱状（具体的には円柱状）に形成されている。固定部３４は、回転軸２０に固定され、この状態で、固定部３４の軸中心と回転軸２０の軸中心とが一致している。
【００２１】
羽根本体３１は、例えば棒状に形成されており、回転軸に対して交差する方向に配置されている。具体的には、羽根本体３１は、例えば、水平方向に延在するように配置されている。羽根本体３１は、その基端部が固定部３４に固定され、固定部３４から、回転半径方向に延出している。すなわち羽根本体３１は回転半径方向に長尺に形成されている。羽根本体３１の先端部は、例えば、容器１０の側壁の近傍に達している。羽根本体３１は、容器１０の底部に配置されている（容器１０の底面に沿って配置されている）。
【００２２】
ここで、回転羽根３０が回転するときの回転羽根３０の軌跡は、平面視において、回転軸２０を中心とする円形の軌跡となる。本明細書において、回転半径方向とは、この円形の軌跡の半径方向を意味する。
【００２３】
回転羽根３０が回転するときの羽根本体３１の軌跡は、平面視において、回転軸２０を中心とするドーナツ状の軌跡となる。なお、羽根本体３１の上面３１ｃおよび下面は、例えば、それぞれ平坦に形成され、水平に配置されている。
【００２４】
回転羽根３０が有する羽根本体３１の数は、例えば３つであり、これら３つの羽根本体３１が平面視において等角度間隔（つまり１２０度間隔）で配置されている。ただし、回転羽根３０が有する羽根本体３１の数は、１つ又は２つでも良いし、４つ以上であっても良い。
【００２５】
起立部３２は、羽根本体３１において、該羽根本体３１の回転半径方向における先端部よりも回転軸２０側の部位から、上向きに起立している。各羽根本体３１に設けられている起立部３２の数は、１つ以上であればよい。本実施形態の場合、例えば、各羽根本体３１に３つずつの起立部３２が設けられている。すなわち、羽根本体３１の回転半径方向における複数箇所にそれぞれ起立部３２が設けられている。ある羽根本体３１に設けられている複数の起立部３２のうち、回転半径方向において隣り合う起立部３２どうしの間隙は、固体粒子４０の平均粒径よりも大きいことが好ましい。
【００２６】
起立部３２は、回転軸２０側を向く平面又は曲面である第１面３２ａを有する。
第１面３２ａは、水平面に対して直角に近い角度で配置されていることが好ましい。例えば、第１面３２ａが平面の場合、第１面３２ａと水平面とのなす角度は７０度以上９０度以下であることが好ましい。同様に、第１面３２ａが曲面の場合、第１面３２ａのいずれの部位においても、その部位と水平面とのなす角度が７０度以上９０度以下であることが好ましい。
より具体的には、第１面３２ａは、回転半径方向に対して直角に近い角度で配置されていることが好ましい。例えば、第１面３２ａが平面の場合、第１面３２ａと回転半径方向とのなす角度は７０度以上９０度以下であることが好ましい。同様に、第１面３２ａが曲面の場合、第１面３２ａのいずれの部位においても、その部位と回転半径方向とのなす角度が７０度以上９０度以下であることが好ましい。
【００２７】
上記のように、羽根本体３１は回転半径方向に長尺に形成されている。第１面３２ａは、羽根本体３１の回転方向前端から回転方向後端に亘って配置されている。より具体的には、第１面３２ａは、羽根本体３１の上面３１ｃの回転方向前端３１ａから回転方向後端３１ｂに亘って配置されている。起立部３２は、例えば、板状に形成され、その一方の面が第１面３２ａである。第１面３２ａの上下寸法は、固体粒子４０の平均粒径よりも大きいことが好ましい。また、回転羽根３０の回転方向における第１面３２ａの寸法は、固体粒子４０の平均粒径よりも大きいことが好ましい。
【００２８】
なお、回転羽根３０は、例えば、第２起立部３３を備えている。第２起立部３３は、羽根本体３１の回転半径方向における先端部から、上向きに起立している。
【００２９】
以上の説明から分かるように、回転羽根３０は、回転軸２０周りに回転されるものであり、羽根本体３１と、起立部３２と、を有する。羽根本体３１は、回転軸２０に対して交差する方向（例えば回転軸３０に対して直交する方向）に配置され、回転軸２０の回転に伴い回転軸２０周りに回転する。起立部３２は、羽根本体３１において、その回転半径方向における先端部よりも回転軸２０側の部位から、羽根本体３１の回転面に対して交差する方向（例えば上方）に向けて起立している。羽根本体３１の回転面とは、回転する羽根本体３１の軌跡からなる面である。
【００３０】
次に、動作を説明する。
【００３１】
分離装置１００により固体粒子４０の分離を行うには、比重又は粒径が互いに異なる２種類以上の固体粒子４０を容器１０内に投入し、回転する回転羽根３０により該固体粒子４０を攪拌する。
【００３２】
ここで、一般的な攪拌装置の場合、容器内に固体粒子を投入して回転羽根を回転させると、固体粒子が回転羽根によって回転半径方向外側に向けて付勢される結果、固体粒子が容器の側面に沿って跳ね上がり、容器の中央付近に落下するといった循環動作（図２に二点鎖線で示す矢印Ａを参照）が生じる。
【００３３】
これに対し、本実施形態に係る分離装置１００の場合、回転羽根３０は、羽根本体３１の回転半径方向における先端部よりも回転軸２０側の部位から上向きに起立する起立部３２を有している。そして、各起立部３２は、回転半径方向における外側への固体粒子４０の移動を規制する移動規制部として機能する。このため、上記の循環動作が抑制される。つまり、回転半径方向における固体粒子４０の移動が抑制される。
【００３４】
その結果、固体粒子４０は、回転羽根３０により加振され、ふるいに掛けられているように挙動する。よって、固体粒子４０を上下方向において偏析させることができる。
【００３５】
例えば、互いに比重が異なる２種類の固体粒子４０を容器１０内に投入して回転羽根３０により攪拌した場合、相対的に比重が大きい固体粒子４０が下方に偏析し、相対的に比重が小さい固体粒子４０が上方に偏析する。また、互いに比重が異なる３種類の固体粒子４０を容器１０内に投入して回転羽根３０により攪拌した場合、相対的に比重が大きい固体粒子４０ほど下方に偏析し、相対的に比重が小さい固体粒子４０ほど上方に偏析する。
【００３６】
或いは、互いに粒径が異なる２種類の固体粒子４０を容器１０内に投入して回転羽根３０により攪拌した場合、相対的に粒径が小さい固体粒子４０が下方に偏析し、相対的に粒径が大きい固体粒子４０が上方に偏析する。また、互いに粒径が異なる３種類以上の固体粒子４０を容器１０内に投入して回転羽根３０により攪拌した場合、相対的に粒径が小さい固体粒子４０ほど下方に偏析し、相対的に粒径が大きい固体粒子４０ほど上方に偏析する。
【００３７】
以上のような実施形態によれば、容器１０内に複数種類の固体粒子４０を投入し、回転羽根３０を回転軸２０周りに回転させることにより、固体粒子４０を分離する（上下方向において偏析させる）ことができる。回転羽根３０の羽根本体３１には、その回転半径方向における先端部よりも回転軸２０側の部位から上向きに起立する起立部３２が設けられている。起立部３２は、回転半径方向における外側への固体粒子４０の移動を規制する移動規制部として機能する。よって、回転半径方向における固体粒子４０の移動が抑制され、固体粒子４０は、回転羽根３０により加振され、ふるいに掛けられているように挙動する。その結果、固体粒子４０を上下方向において偏析させることができる。したがって、本実施形態に係る分離装置１００によれば、簡易な構成で、且つ、短時間で固体粒子４０の分離を行うことが可能である。
【００３８】
また、起立部３２は、回転軸２０側を向く平面又は曲面である第１面３２ａを有するので、この第１面３２ａにより、回転半径方向における外側への固体粒子４０の移動を好適に規制することができる。よって、起立部３２は、移動規制部としての機能をより十分に発揮することができる。
【００３９】
また、羽根本体３１は、回転半径方向に長尺に形成され、第１面３２ａは羽根本体３１の回転方向前端３１ａから回転方向後端３１ｂに亘って配置されている。つまり、第１面３２ａがなるべく広い範囲に配置された構造である。このため、第１面３２ａにより、回転半径方向における外側への固体粒子４０の移動を好適に規制することができる。よって、起立部３２は、移動規制部としての機能をより十分に発揮することができる。
【００４０】
起立部３２が板状に形成され、その一方の面が第１面３２ａである場合、起立部３２はシンプルな構造であるため容易に形成することができる。
また、複数の起立部３２を羽根本体３１の回転半径方向における複数箇所に設ける場合、起立部３２が板状であれば隣り合う起立部３２どうしの間隔を容易に確保できる。よって、この間隔に入り込んだ固体粒子４０が回転半径方向における外側へ移動してしまうことを好適に規制することができる。
【００４１】
また、第１面３２ａの上下寸法を固体粒子４０の平均粒径よりも大きくすることにより、第１面３２ａにより、回転半径方向における外側への固体粒子４０の移動を好適に規制することができる。よって、起立部３２は、移動規制部としての機能をより十分に発揮することができる。
【００４２】
また、回転羽根３０の回転方向における第１面３２ａの寸法を固体粒子４０の平均粒径よりも大きくすることにより、第１面３２ａにより、回転半径方向における外側への固体粒子４０の移動を好適に規制することができる。よって、起立部３２は、移動規制部としての機能をより十分に発揮することができる。
【００４３】
また、羽根本体３１の回転半径方向における複数箇所にそれぞれ起立部３２が設けられている。よって、何れかの起立部３２により、回転半径方向における外側へ移動する固体粒子４０を捕捉し、当該固体粒子４０が回転半径方向における外側へ移動してしまうことを規制できる可能性を高めることができる。
【００４４】
また、回転半径方向において隣り合う起立部３２どうしの間隙が固体粒子４０の平均粒径よりも大きいことにより、この間隔に入り込んだ固体粒子４０が回転半径方向における外側へ移動してしまうことを好適に規制することができる。
【００４５】
羽根本体３１が容器１０の底部に配置されているので、容器１０内のほぼすべての固体粒子４０を回転羽根３０により攪拌し加振することができる。
【００４６】
また、分離装置１００が備える回転軸２０の数が１であり、回転軸２０は平面視において容器１０の中央に配置されているので、回転羽根３０により容器１０内の固体粒子４０をバランス良く攪拌し加振することができる。
【実施例】
【００４７】
（実施例）
図５は実施例に係る分離装置１００の回転羽根３０を示す斜視図である。実施例に係る分離装置１００は、回転羽根３０の固定部３４の形状のみが、上記の実施形態に係る分離装置１００と相違し、その他の点では、実施形態に係る分離装置１００と同様に構成されている。本実施例の場合、固定部３４は、上側に向けて縮径するテーパー形状に形成されている。
【００４８】
（比較例１）
図６は比較例１に係る分離装置の回転羽根７０を示す斜視図である。比較例１に係る分離装置は、回転羽根７０の形状のみが、実施例に係る分離装置１００と相違し、その他の点では、実施例に係る分離装置１００と同様に構成されている。比較例１の場合、羽根本体７１は、ほぼ直線状に回転半径方向に延びており、羽根本体７１には起立部３２および第２起立部３３は設けられていない。羽根本体７１の先端部には、先端屈曲部７３が設けられている。この先端屈曲部７３は、羽根本体７１の先端が上向きに屈曲することにより形成されている。固定部７４の形状は、実施例の回転羽根３０の固定部３４と同様である。
【００４９】
上記の実施例および比較例１について、容器１０内に２種類の固体粒子４０を投入し、分離装置を用いて固体粒子４０の分離を実施した。２種類の固体粒子４０のうち、一方の固体粒子４０ＡはＳＵＳの粒子であり、他方の固体粒子４０Ｂはアルミナの粒子である（図３参照）。固体粒子４０Ａおよび固体粒子４０Ｂとしては、それぞれ平均粒径が３ｍｍのほぼ球形の粒子を用いた。互いに同数の固体粒子４０Ａおよび固体粒子４０Ｂを容器１０内に投入した。なお、投入した固体粒子４０Ａの総重量は８４０．８ｇであり、投入した固体粒子４０Ｂの総重量は３８１．７であった。回転羽根３０、７０の回転速度は１００回転／分とし、３０秒間攪拌した。
【００５０】
本発明者は、実施例の場合には、固体粒子４０Ａと固体粒子４０Ｂとを攪拌すると、容器１０の底部付近にＳＵＳの固体粒子４０Ａが偏析することを確認した。
【００５１】
そこで、実施例と比較例１のそれぞれについて、容器１０の深さ方向における混合状態の比較を行った。
ここで、容器１０の底面から１．０５ｃｍの位置を基準高さとすると、その基準高さよりも下側の領域と、基準高さよりも上側の領域とで、それぞれ固体粒子４０の数がほぼ同数となる。
実施例と比較例１のそれぞれについて、上記の条件で固体粒子４０Ａと固体粒子４０Ｂとを攪拌した後で、基準高さよりも下側の領域でのＳＵＳの固体粒子４０Ａとアルミナの固体粒子４０Ｂの各々の個数を求めた。
【００５２】
その結果、実施例では、ＳＵＳの固体粒子４０Ａの個数比率は６０％であり、比較例１では、ＳＵＳの固体粒子４０Ａの個数比率は５０％であった。つまり、比較例１では、深さ方向での偏析がほとんど生じないのに対し、実施例では、深さ方向において偏析が生じた。
【００５３】
以上のように、実施例により、固体粒子４０を容器１０の深さ方向において分離させることができた。具体的には、相対的に比重が大きいＳＵＳの固体粒子４０Ａを容器１０の下部に偏析させることができた。このため、例えば、実施例に係る分離装置１００を用いて、固体粒子４０の分離を繰り返し行うことにより、次第に固体粒子４０Ａの濃度を高めたり、次第に固体粒子４０Ｂの濃度を高めたりすることができると考えられる。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 容器
１１ 開口
２０ 回転軸
３０ 回転羽根
３１ 羽根本体
３１ａ 回転方向前端
３１ｂ 回転方向後端
３１ｃ 上面
３２ 起立部
３２ａ 第１面
３３ 第２起立部
３４ 固定部
４０ 固体粒子
４０Ａ 固体粒子
４０Ｂ 固体粒子
７０ 回転羽根
７１ 羽根本体
７３ 先端屈曲部
７４ 固定部
１００ 分離装置
【図１】
2014226579.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014226579.tif 000005
【図４】
2014226579.tif 000006
【図５】
2014226579.tif 000007
【図６】
2014226579.tif 000008