(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車、それを収納するケーシング及びケーシングの側壁に取りつけられたガス排出管より構成され、羽根車をモーターで駆動して高速回転することにより生じる遠心力により、羽根車の中心部分に供給されるガスに圧力と運動エネルギーを与えてガス排出管から排出する形式の遠心ファンにおいて、モーター駆動軸とは反対側の位置のケーシング壁面にガス供給管の径よりも大きい径の開口部を設け、開口部の径と同じ内径を有する円筒状で蓋板を有する給気ボックスを上記開口部に固定し、少なくとも１本のガス供給管を給気ボックスの円筒状側壁に接線方向に取り付けたものであることを特徴とする粉体分散ガス用ファン。
【請求項２】
ケーシングに設けた開口部の直径がガス供給管の内径の２倍以上である請求項１に記載の粉体分散ガス用ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、粉体が分散しているガスの昇圧に使用するに適したファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーシング中に収納された羽根車の高速回転により生じる遠心力により、羽根車の中心部分に供給されるガスに圧力と運動エネルギーを与える構造の遠心ファンは広く使用されている。基本的な構造を説明すると、図７はその概念を示す側面図、図８は上方から見た平面図で、ケーシング４１中に多数の羽根４２をボス４３に取りつけた羽根車が収納されている羽根車ユニット４と、ケーシングの側壁に接線方向に取りつけられたガス排出管５を有し、全体としてかたつむりの形状になっている。ガス供給管３はモーター駆動軸とは反対側の位置のケーシングの壁面に垂直に取りつけられ、ガスが羽根車の中心に供給されるようになっている。記号４４はモーター駆動軸に直結する回転軸、記号６は羽根車の駆動用モーター、記号６１はモーター駆動軸である。
【０００３】
このファンは粉体を含まないガスに関しては問題がないが、粉体が分散しているガスに使用すると、羽根車のボス４３及びその近くの羽根４２が密集している部分に粉体が衝突し、付着し、次第に成長して固着し、ガス流路を狭窄して最終的には閉塞するようになる。特に、油脂含量の多い粉末、例えば粉ミルクなどの付着性の強い粉体を分散しているガスの場合に、この傾向は顕著である。粉体が分散しているガスとしては、粉体の空気輸送、流動乾燥、流動冷却、噴霧乾燥、粉砕或は流動層反応等により生じる粉体とガスの混合流が挙げられる。このようなガスを管路中で昇圧できれば機器やプロセス構成が簡素化される可能性があるが、閉塞せずに長時間の使用できる粉体分散ガス用ファンがなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粉体分散ガスに対して長時間使用しても粉体の付着による流路狭窄や閉塞を生じることのないファンを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる粉体分散ガス用ファンは、羽根車、それを収納するケーシング及びケーシングの側壁に取りつけられたガス排出管より構成され、羽根車をモーターで駆動して高速回転することにより生じる遠心力により、羽根車の中心部分に供給されるガスに圧力と運動エネルギーを与えてガス排出管から排出する形式の遠心ファンにおいて、モーター駆動軸とは反対側の位置のケーシング壁面にガス供給管の径よりも大きい径の開口部を設け、開口部の径と同じ内径を有する円筒状で蓋板を有する給気ボックスを上記開口部に固定し、少なくとも１本のガス供給管を給気ボックスの円筒状側壁に接線方向に取り付けたものであることを特徴とする。
【０００６】
本発明の粉体分散ガス用ファンを添付図面により具体的に説明する。図１はガス供給管が１本のファンを上から見た平面図、図２は図１に示したファンの側面図、図３は図１に示したファンの給気ボックス２を逆さにして見た図、図４はファンの羽根車ユニット４を上部から見た平面図、図５はガス供給管が２本のファンを上から見た平面図、図６はガス供給管が４本のファンを上から見た平面図である。羽根車ユニット４は従来の遠心ファンと同様で、ケーシング４１中に多数の羽根４２をボス４３に取りつけた羽根車が収納されており、ケーシングの側壁に接線方向に取りつけられたガス排出管５を有している。本発明はモーター駆動軸６１とは反対側の位置のケーシングの壁面にガス供給管３の径よりも大きい径の開口部４５を設け、開口部４５の径と同じ内径を有する円筒状で蓋板を有する給気ボックス２を上記開口部に固定し、少なくとも１本のガス供給管３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）を給気ボックス２の円筒状側壁に接線方向に取り付けてある点で従来の遠心ファンとは異なる。ガス供給管３を給気ボックス２に取りつける方向は、ガスの流れが羽根車の回転方向（図１に矢印で示す）に一致するようにする。ケーシングに設けた開口部４５の直径は、ガス供給管３の内径の２倍以上であることが望ましい。また羽根車は、側壁を有しないオープン羽根の方が、洗浄性の点で好ましい。
【０００７】
粉体分散ガスが給気ボックス２の円筒状側壁に接線方向に取り付けてあるガス供給管３から送入される際に、ガス中の粉体は給気ボックス２の内壁に衝突し、羽根車ユニットのケーシング４１の壁面に設けた開口部４５の周縁から羽根車ユニット４内に導入されるが、開口部４５の径はガス供給管５の径よりも大きく、好ましくはガス供給管の内径の２倍以上であるので、粉体は羽根車の中心部を避けて羽根と羽根との間隔が開いた部分に導入され、且つこの部分では羽根車の中心部より遠心力が強いので、粉体はボス４４や羽根４２に付着することなく、圧力と運動エネルギーを与えられたガスと共にガス排出管５から排出される。
【０００８】
本発明のファンは、複数系統のガス輸送管をまとめて昇圧することが容易である。例えば、２系統のガスの場合は図５に示すように２本のガス供給管３Ａ，３Ｂを給気ボックスの円筒状側壁に１８０度の位相差で接線方向に取り付け、３系統のガスの場合は３本のガス供給管を給気ボックスの円筒状側壁に１２０度の位相差で接線方向に取り付け、４系統のガスの場合は図６に示すように４本のガス供給管３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを給気ボックスの円筒状側壁に９０度の位相差で接線方向に取り付ければ良い。同様に５本以上のガス供給管を給気ボックスの円筒状側壁に接線方向に取り付けることが可能である。
【０００９】
粉体を冷却する必要がある場合は、複数のガス供給管の内の一部から除湿・冷却ガスを送入しても良い。また除湿・冷却ガスは、給気ボックスの蓋板の中央に垂直に除湿・冷却ガス送入管を取りつけて、その管から羽根車の中心部に送入しても良い。
【００１０】
本発明のファンは、羽根車ユニットや給気ボックスの分解洗浄、点検、組立が容易で、９０℃以上の温水、洗剤液、蒸気等での内部殺菌処理が可能である。
【００１１】
ファンの静圧は羽根車の直径の関数である。回転数を特定した場合、例えば羽根車の直径４００ｍｍの場合に静圧は水柱３００ｍｍ、羽根車の直径５００ｍｍの場合に静圧は水柱５００ｍｍ、羽根車の直径６００ｍｍの場合に静圧は水柱７００ｍｍと言うような関係になる。一方ファンの風量は羽根の幅に比例する。従って、所望静圧に応じて羽根車の直径を幾種類かに予め設定し、風量は羽根の幅を変えることにより対応するようにすれば、部品を共通化してコストを削減することができる。
【００１２】
本発明の粉体分散ガス用ファンの使用例を、サイクロンシステムについて説明する。粉体の空気輸送、流動乾燥、流動冷却、噴霧乾燥、粉砕或は流動層反応等により生じる粉体とガスの混合流からガスを分離して粉体を捕集するためには、図１０に示すように、上部に蓋板７１を有する円筒状胴部７２、胴部の下部に接続された倒置円錐状のコーン部７３、胴部の側壁に接線方向に取りつけられた入口管７４、胴部の蓋板７１の中央に挿入された内筒７５及びコーン部の下端に取りつけられた粉体排出管７６により構成されているサイクロン７（７Ａ，７Ｂ）が広く利用されている。入口管から円筒状胴部に接線方向に送入された粉体とガスの混合流は胴部内壁に添って旋回しながら下降し、この間に粉体に遠心力が働いて粉体は壁方向に移動しガス流から分離される。サイクロンでは胴部及びコーン部の全体にわたって渦流が存在し、サイクロン入口部から中心に向かって旋回速度が上昇するに伴って静圧が低下する。その結果コーン下部の粉体排出口の静圧はガス入口部の圧力よりサイクロンの圧力損失の１．５〜２倍相当分の低い圧力になる。サイクロンの使用に当たっては、粉体とガスの混合流を加圧状態でサイクロンに圧入することもあるが、内筒出口にファンを設けてガスを吸引する場合が多く、粉体排出口の静圧は水柱−３００ｍｍ〜−４００ｍｍの負圧になる。このため、粉体排出管から粉体を抜き出すには、粉体排出管７６下部にロータリーバルブ７７又はダブルダンパーを設けることが必要であった。ロータリーバルブやダブルダンパーのような遮閉装置は高価であり、またシール不良による閉塞などのトラブルが生ずることが多く、洗浄性の面でも問題が多い。大型の流動乾燥装置や噴霧乾燥装置では４〜１０本のサイクロンが使用されている。複数のメインサイクロン７Ａ，７Ｂ…を使用した場合、ロータリーバルブ７７又はダブルダンパーから排出された粉体は粉体輸送管８に流下させ、圧送用空気により高密度の粉体分散ガス流として小型の最終サイクロン７Ｃに導入し、ここで分離した粉体は再度ロータリーバルブ７７又はダブルダンパーを経て製品ホッパー９に貯蔵する。
【００１３】
しかし本発明の粉体分散ガス用ファンを使用すれば、図９に示すように、サイクロン７Ａ，７Ｂ…の粉体排出管７６を直接ファン１のガス供給管３に接続することにより、そのまま（ロータリーバルブ又はダブルダンパーを使用することなく）最終サイクロン７Ｃに導入することができる。メインサイクロンと小型サイクロン及び管路の圧力損失分全てを賄える静圧のファンを使えばメインサイクロン粉出口と小型サイクロン粉出口をブローダウン（サイクロン内の空気が粉と共に出口から吹き出す状態）状態にすることが可能であるため、両サイクロン粉出口のロータリーバルブまたはダブルダンバーを使わずにシステムを構成することが可能になる。これにより、コストの大幅な軽減と粉の閉塞トラブルを解決できるばかりでなく、両サイクロンの分離捕集効率を高める効果があり、シール性保持や洗浄などのメンテナンス労力を格段に軽減できるなど、波及効果は極めて大きい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のファンは粉体分散ガスに対して長時間使用しても粉体の付着による流路狭窄や閉塞を生じることがない。また複数系統のガス輸送管をまとめて昇圧することが容易である。また分解洗浄、点検、組立が容易で９０℃以上の温水、洗剤液、蒸気等での内部殺菌処理が可能なので、食品、薬品などの粉体の空気輸送ラインに組み込んで使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファンを上から見た平面図。
【図２】図１に示したファンの側面図。
【図３】図１に示したファンの給気ボックス２を逆さにして見た図。
【図４】ファンの羽根車ユニットを上から見た平面図。
【図５】本発明の異なる実施態様の側面図。
【図６】本発明のさらに異なる実施態様の側面図。
【図７】従来の遠心ファンの側面図。
【図８】従来の遠心ファンの平面図。
【図９】サイクロンシステムにおける本発明のファンの使用例。
【図１０】従来のサイクロンシステム。
【符号の説明】
１  ファン
２  給気ボックス
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  ガス供給管
４  羽根車ユニット
４１  ケーシング
４２  羽根
４３  ボス（羽根車取付部）
４４  回転軸
４５  羽根車ケーシング壁面の開口部
５  ガス排出管
６  モーター
６１  モーター駆動軸
７  サイクロン
７１  蓋板
７２  円筒状胴部
７３  コーン部
７４  入口管
７５  内筒
７６  粉体排出管
７７  ロータリーバルブ
８    粉体輸送管
９  ホッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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