(57)【要約】  回転テーブルと、この回転テーブル上で回転し回転テーブルとの間で供給された原料を粉砕する粉砕ローラと、粉砕された原料からなる粉粒体を吹き上げるガスを導入するガス導入口と、回転テーブルの上方に設けられガス導入口から導入されたガスによって吹き上げられた粉粒体を分級する回転部を有するセパレータと、セパレータを収容し分級された粉粒体を外部に取り出す製品取出口を有する上部ケーシングとを備えた竪型粉砕機であって、上部ケーシングには、セパレータの上方で且つ製品取出口の下方にセパレータの回転中心軸に対して偏心した偏心開口を形成する偏心プレートが設けられている。
2019031294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルと、
この回転テーブル上で回転し前記回転テーブルとの間で前記回転テーブル上に供給された原料を粉砕する粉砕ローラと、
前記粉砕された原料からなる粉粒体を吹き上げるガスを導入するガス導入口と、
前記回転テーブルの上方に設けられ前記ガス導入口から導入されたガスによって吹き上げられた粉粒体を分級する回転部を有するセパレータと、
前記セパレータを収容し前記分級された粉粒体を外部に取り出す製品取出口を有する上部ケーシングと
を備えた竪型粉砕機であって、
前記上部ケーシングには、
前記セパレータの上方で且つ前記製品取出口の下方に、前記セパレータの回転中心軸に対して偏心した偏心開口を形成する偏心プレートが設けられている
ことを特徴とする竪型粉砕機。
【請求項２】
前記セパレータは、上方に円形の開口部を有し、
前記偏心プレートは、上方から平面視で見て、前記開口部に沿って該開口部の内側領域に配置された三日月形状の板状部材からなる
ことを特徴とする請求項１記載の竪型粉砕機。
【請求項３】
前記偏心プレートは、
前記セパレータの回転部の回転中心軸を原点とすると共に、前記上部ケーシングを、前記製品取出口を左側に配置して上方から平面視でみた直交座標系において、前記セパレータの回転部が時計回りに回転する場合、前記偏心開口の中心点が第４象限に位置し、前記セパレータの回転部が反時計回りに回転する場合、前記偏心開口の中心点が第１象限に位置して形成されるように設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の竪型粉砕機。
【請求項４】
前記偏心プレートは、
前記セパレータの回転部が円筒形であり、その外径をＤ、並びに前記直交座標系における前記偏心開口の中心点の前記原点からのＸ方向の距離をＳＸ及びＹ方向の距離をＳＹとした場合、前記ＳＸ及びＳＹの距離が、
（ａ）０．０１５×Ｄ≦ＳＸ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］、
（ｂ）０．０１５×Ｄ≦ＳＹ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］
の条件を満たすように設けられている
ことを特徴とする請求項３記載の竪型粉砕機。
【請求項５】
前記上部ケーシングには、前記セパレータの上方で且つ前記製品取出口の下方に、前記セパレータの外周に沿って、前記ガスの前記セパレータから前記製品取出口へのショートパスを防止するショートパス防止板が設けられ、
前記偏心プレートは、前記ショートパス防止板に一体的に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の竪型粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、石炭、オイルコークス、石灰石、高炉スラグ、電炉スラグ、セメントクリンカ、セメント原料、又は化学品等を原料として粉砕する竪型粉砕機に関し、特に高効率な分級や粉砕が可能な竪型粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭やオイルコークス等を粉砕する竪型粉砕機が広く用いられており、近年では竪型粉砕機によって原料を微粉砕した微粉体を製品として利用する需要も増加している。このような竪型粉砕機には、内部に分級機構が備えられており、所望の粒径の微粉体を製品として取り出すことができるように構成されている（例えば、特許文献１及び２参照）。【０００３】
このような分級機構を備えた竪型粉砕機として、特に特許文献１に開示されているものは、粉砕機の下部ハウジング（下部ケーシング）から吹き込んだ気流によって、粉砕した原料を粉体として搬送し上昇させる。これと共に竪型粉砕機内の上部ハウジング（上部ケーシング）に配した分級機構によって、気流により搬送された粉体の中から所望の粒径の微粉体のみを選抜する。【０００４】
そして、選抜した微粉体を製品として上部ハウジングの製品取出口から機外に取り出すことで、微粉体からなる製品が製造される。一般的に、このような分級機構としては、例えば回転テーブルの上方に配置され、複数枚の回転羽根を回転部として有するセパレータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９３０４１号公報
【特許文献２】特開２０１６−１３１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記セパレータでは、粒度の分布を持った粉体の粒子群を、所望の粒子径を境に製品（微粉体）とそうではないもの（粗粉体）とに選り分けることが行われる。この境となる粒子径を「理論分級点」といい、セパレータの回転部の高さ方向及び円周方向において一様であるのが理想分級とされる。【０００７】
理論分級点は、粉体の粒子の運動方程式を、例えばセパレータの回転羽根間の中心方向速度と旋回方向速度によって整理することで求めることができる。しかし、実際には回転羽根の回転によりほぼ一様な旋回速度場が形成されるのに対し、中心方向速度が円周方向において一様ではないため、特に円周方向において理論分級点に偏りが生じてしまう。【０００８】
この中心方向速度の偏りは偏流と呼ばれ、主に製品取出口の配置とセパレータの回転部の回転方向との関係により引き起こされることが判明している。このように、円周方向において理論分級点が偏ることで、製品の粒度分布の粒度幅が本来得たいものに対してより広い粒度構成となるよう増加してしまう。これにより、製品の品質に悪影響を及ぼす虞がある。【０００９】
また、理論分級点が偏ることで、竪型粉砕機の性能低下を引き起こしてしまうことも知られている。すなわち、本来は製品として選り分けられて回収されるべき微粉体が、円周方向のある箇所においては粗粉体として竪型粉砕機内に戻されてしまう。そして、戻された粉体を取り扱うために余計なエネルギー消費が増え、粉砕量の低下をもたらすだけではなく電力原単位の増加をも引き起こしてしまう。【００１０】
更に、竪型粉砕機内に戻される粉体量が増加すると、回転テーブル上の粉体量が増加し、粉砕機の振動を誘発する虞がある。このような振動を抑えるためには、竪型粉砕機の運転を停止せざるを得ず、操業単位での損失が大きくなってしまう。【００１１】
また、特許文献２に開示された技術は、製品取出口を有するセパレータの上方のケースについて、セパレータの回転中心軸から偏心配置されるように形成している。この特許文献２に開示された技術は、この構成によって、回転部を有するセパレータの理論分級点の偏りを小さくすることができ、その結果、電力原単位の改善、粉砕量の増加、振動の低減等の優れた作用効果が期待できる。【００１２】
図７及び図８に、特許文献２に開示された技術を竪型粉砕機に採用した場合において、期待される効果等を参考として示す。図７及び図８は、特許文献２に開示された参考例及び比較例の後述する図２におけるＡ−Ａ断面箇所及びＢ−Ｂ断面箇所にそれぞれ該当する箇所を、上方から平面視で見た場合の円周方向の理論分級点の分布図である。上方ケースを、セパレータの回転中心軸から偏心配置した場合（参考例）について解析したところ、偏心させていない場合（比較例）に比べて、理論分級点の偏りが小さくなることが期待できるという結果になった。【００１３】
しかしながら、特許文献２に開示された技術は、竪型粉砕機の上方ケースをセパレータの回転中心軸から偏心させて配置させる必要がある。竪型粉砕機を、新規設置する等の場合であれば、上方ケースの偏心は比較的容易である。しかし、既設の装置を改造する場合には上方ケース自体を作り直す必要があり、かなり大きな改造が必要になる。そのため、簡便な方法で、前述した理論分級点の偏りを小さくすることができる技術が求められるようになった。【００１４】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、簡便な構成で、回転部を有するセパレータの理論分級点の偏りをできるだけ小さくして、電力原単位を改善しながら粉砕量を増加させて、振動を低減させつつ微粉体の製品の品質を向上させることができるコストメリットの高い竪型粉砕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】
【００１５】
本発明に係る竪型粉砕機は、回転テーブルと、この回転テーブル上で回転し前記回転テーブルとの間で前記回転テーブル上に供給された原料を粉砕する粉砕ローラと、前記粉砕された原料からなる粉粒体を吹き上げるガスを導入するガス導入口と、前記回転テーブルの上方に設けられ前記ガス導入口から導入されたガスによって吹き上げられた粉粒体を分級する回転部を有するセパレータと、前記セパレータを収容し前記分級された粉粒体を外部に取り出す製品取出口を有する上部ケーシングとを備えた竪型粉砕機であって、前記上部ケーシングには、前記セパレータの上方で且つ前記製品取出口の下方に、前記セパレータの回転中心軸に対して偏心した偏心開口を形成する偏心プレートが設けられていることを特徴とする。【００１６】
本発明の一実施形態においては、前記セパレータは、上方に円形の開口部を有し、前記偏心プレートは、上方から平面視で見て、前記開口部に沿って該開口部の内側領域に配置された三日月形状の板状部材からなる。【００１７】
本発明の他の実施形態においては、前記偏心プレートは、前記セパレータの回転部の回転中心軸を原点とすると共に、前記上部ケーシングを、前記製品取出口を左側に配置して上方から平面視でみた直交座標系において、前記セパレータの回転部が時計回りに回転する場合、前記偏心開口の中心点が第４象限に位置し、前記セパレータの回転部が反時計回りに回転する場合、前記偏心開口の中心点が第１象限に位置して形成されるように設けられている。【００１８】
本発明の更に他の実施形態においては、前記偏心プレートは、前記セパレータの回転部が円形であり、その外径をＤ、並びに前記直交座標系における前記偏心開口の中心点の前記原点からのＸ方向の距離をＳＸ及びＹ方向の距離をＳＹとした場合、前記ＳＸ及びＳＹの距離が、（ａ）０．０１５×Ｄ≦ＳＸ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］、（ｂ）０．０１５×Ｄ≦ＳＹ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］の条件を満たすように設けられている。【００１９】
本発明の更に他の実施形態においては、前記上部ケーシングには、前記セパレータの上方で且つ前記製品取出口の下方に、前記セパレータの外周に沿って、前記ガスの前記セパレータから前記製品取出口へのショートパスを防止するショートパス防止板が設けられ、前記偏心プレートは、前記ショートパス防止板に一体的に設けられている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡単な構成で、回転部を有するセパレータの理論分級点の偏りをできるだけ小さくして、電力原単位を改善しながら粉砕量を増加させて、振動を低減させつつ微粉体の製品の品質を向上させることができるコストメリットの高い竪型粉砕機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る竪型粉砕機の全体構成を示す説明図である。
【図２】同竪型粉砕機の一部拡大図である。
【図３】図２の竪型粉砕機の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図２の竪型粉砕機のセパレータの回転部が反時計回りに回転する場合の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。
【図６】比較例の竪型粉砕機の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。
【図７】特許文献２に開示された参考例及び比較例の図２におけるＡ−Ａ断面箇所に該当する箇所を、上方から平面視で見た場合の円周方向の理論分級点の分布図である。
【図８】特許文献２に開示された参考例及び比較例の図２におけるＢ−Ｂ断面箇所に該当する箇所を、上方から平面視で見た場合の円周方向の理論分級点の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る竪型粉砕機を詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２３】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る竪型粉砕機１は、動力源として、例えば減速機４の側方に設けられた回転テーブル用モータ２と、後述する上部ケーシング２０の上方ケース２１の近傍に設けられたロータ用モータ３とを備えている。減速機４は、回転テーブル用モータ２からの回転力を減速して回転テーブル５に伝達する。
【００２４】
また、竪型粉砕機１は、減速機４の上に配置されて減速機４を介して回転テーブル用モータ２により回転駆動される回転テーブル５と、回転テーブル５上を回転テーブル５の回転に従動して転動可能な複数の粉砕ローラ８と、回転テーブル５の上方に配置された分級機構としての回転部である回転ロータ３１を有するセパレータ３０とを備えている。ロータ用モータ３は、セパレータ３０の回転ロータ３１を回転駆動する。なお、本実施形態のセパレータ３０は、回転部である回転ロータ３１と固定羽根３２とを備えて構成されているが、固定羽根３２を備えずにセパレータ自身が回転するものも採用し得る。
【００２５】
竪型粉砕機１は、回転テーブル用モータ及びロータ用モータ２，３の動作を制御する制御装置１８を備えている。制御装置１８は、回転テーブル用モータ及びロータ用モータ２，３の動作を制御することで、回転テーブル５や回転ロータ３１の回転数や回転速度を自在に制御する。また、竪型粉砕機１は、回転テーブル用モータ及びロータ用モータ２，３以外の上述したこれらの構成要素を内部に収容するケーシング１０を備えている。
【００２６】
ケーシング１０は、例えば設置台１０ａ上に設置され、竪型粉砕機１の高さ方向において、例えば減速機４の下端からセパレータ３０の下端までを収容する下部ケーシング１９と、セパレータ３０の下端から竪型粉砕機１の上部を覆う上部ケーシング２０とからなる。
【００２７】
下部ケーシング１９は、例えば回転テーブル５の側方からセパレータ３０の下方までの高さ方向における所定部分が円筒状となるように形成されている。上部ケーシング２０は、例えばセパレータ３０の下端から上端までの側方を覆い収容する下方ケース２２と、セパレータ３０の上方を覆い製品取出口２９を有する上方ケース２１とを備えている。
【００２８】
なお、上部ケーシング２０は、上方ケース２１と下方ケース２２との境界２１ａの近傍内側において、セパレータ３０の回転ロータ３１の上方の端部よりやや内側上方まで延び且つ製品取出口２９の下方に位置するように設けられた円環状のショートパス防止板４０と、このショートパス防止板４０から回転ロータ３１の側方に向けて僅かに下方に延びるように形成されたシール板４１とを有する。
【００２９】
ショートパス防止板４０は、下方ケース２２から上方ケース２１へ向かうガスのセパレータ３０から製品取出口２９への気流回り込みやショートパス流れを抑制するものである。ショートパス防止板４０は、本実施形態においては後述する偏心プレートの機能を有するように、偏心プレート４９（図４参照）が、例えば一体的に設けられた構造を備える。なお、ショートパス防止板４０の延出先端面（開口の周壁面、以下「端面」と呼ぶ。）４０ａと、偏心プレート４９の開口側の端面（以下、「端面」と呼ぶ。）４９ａとは、後述する円形の偏心開口４７の連続的な開口内周壁面を形成する。
【００３０】
下方ケース２２は、例えば円錐台状に形成されている。下方ケース２２は、その他、多角錐台状や楕円錐台状等、種々の形状を採り得る。上方ケース２１は、上方又は側方に突設された製品取出口２９に至るダクト部２１ｂを有し、例えば側方に開口する製品取出口２９を一つ備えている。ダクト部２１ｂの内部には、例えば図示しない整流板が取り付けられ得る。
【００３１】
なお、本実施形態では上方ケース２１のダクト部２１ｂが上部ケーシング２０に含まれる構成としているが、ダクト部２１ｂは上方ケース２１の側面などに対し、別体に構成されて接続される構造であってもよい。また、図３に示すように、下方ケース２２及び上方ケース２１の中心Ｐ１は、例えばセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２と軸方向に一致している。
【００３２】
ショートパス防止板４０は、図４に示すように、本来的には端面４０ａによってセパレータ３０の回転ロータ３１の上方の端部よりやや内側領域の上方に、円形の開口部４８を形成するものである。このショートパス防止板４０の一部の端面４０ａ部分から連続するように一体的に設けられた偏心プレート４９は、上記開口部４８を、端面４０ａと連続する端面４９ａによって、下方ケース２２及び上方ケース２１の中心Ｐ１やセパレータ３０の回転中心軸Ｐ２に対して偏心した偏心開口４７に変形させている。
【００３３】
ここで、偏心プレート４９は、ショートパス防止板４０と同様に気流回り込みやショートパス流れを抑制する機能を備え、上方から平面視で見て、回転ロータ３１の上方に設けられる、本来の円形の開口部４８の内側領域に配置された三日月形状に形成された金属製や耐熱樹脂製などの板状部材からなる。
【００３４】
この偏心プレート４９は、ショートパス防止板４０に対して、例えばボルト止めや溶接等の加工により平面的且つ一体的に配置されている。その他、例えば偏心プレート４９は、ショートパス防止板４０と別体式に設置されていてもよい。このような場合は、偏心プレート４９は、図示しないブラケット等を介して境界２１ａ近傍の下方ケース２２又は上方ケース２１に取り付けられたり、例えばショートパス防止板４０に対して境界２１ａ近傍において垂直方向に重なりつつ上記偏心開口４７を形成するように載置され接着固定された状態で設けられたりすること等が挙げられる。
【００３５】
偏心開口４７は、その中心点Ｐ３が、下方及び上方ケース２２，２１の中心Ｐ１並びにセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２から偏心配置されるように、ショートパス防止板４０の開口部４８及び偏心プレート４９により境界２１ａの近傍内側に形成されている。
【００３６】
偏心プレート４９は、具体的には、セパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２を原点とすると共に、上部ケーシング２０を、製品取出口２９を左側に配置して上方から平面視でみた直交座標系において、セパレータ３０の回転ロータ３１が図中矢印で示す回転方向Ｒのように時計回りに回転する場合、偏心開口４７の中心点Ｐ３が第４象限に位置し、例えば図５に示すように、セパレータ３０の回転ロータ３１が図中矢印で示す回転方向Ｒのように反時計回りに回転する場合、図示は省略するが偏心開口４７の中心点Ｐ３が第１象限に位置して形成されるように、第１〜第３象限に亘った状態（一部が第４象限にかかってもよい）又は第２〜第４象限に亘った状態（一部が第１象限にかかってもよい）で、三日月形状に設けられている。なお、偏心開口４７は、換言すれば、その中心点Ｐ３が下方ケース２２及び上方ケース２１の中心Ｐ１とも偏心するように形成されている。
【００３７】
このように設けられた偏心プレート４９は、より具体的には、例えばセパレータ３０の回転ロータ３１が円筒形であり、その外径をＤ（図２参照）とし、上記直交座標系における偏心開口４７の中心点Ｐ３の原点（回転中心軸Ｐ２）からのＸ方向の寸法をＳＸ及びＹ方向の寸法をＳＹ（図４参照）とした場合、下記の（ａ）及び（ｂ）の各条件を満たして偏心開口４７が形成されるように設けられていることが望ましい。
（ａ）０．０１５×Ｄ≦ＳＸ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］
（ｂ）０．０１５×Ｄ≦ＳＹ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］
仮に、ＳＸ，ＳＹが０．０１５Ｄよりも小さいと偏心の効果が小さくなりすぎる可能性がある。また、０．０８０Ｄよりも偏心の度合いが大きい場合では、構造的な問題で上部ケーシング２０内に偏心プレート４９が設置できない可能性がある。なお、本実施形態においては、寸法がＳＸ＝ＳＹ＝０．０３２Ｄとなる条件で偏心プレート４９を設けた。
【００３８】
すなわち、偏心プレート４９は、偏心開口４７が、その開口全体がＸ方向においては反製品取出口２９方向へ偏心して形成されるような位置で、且つＹ方向においては、上記のような平面視でみたときに、回転ロータ３１が時計回りに回転する場合は製品取出口２９側から見ると右側方向に偏心し（図３参照）、回転ロータ３１が反時計回りに回転する場合は製品取出口２９側から見ると左側方向に偏心して（図５参照）形成されるような位置に設けられる。
【００３９】
このような偏心プレート４９による偏心開口４７のＸ方向への偏心により、製品取出口２９及びダクト部２１ｂの直下のショートパス流れを抑制することができる。また、偏心プレート４９の偏心開口４７のＹ方向への偏心により、回転ロータ３１の回転に伴う気流回り込みを抑制することができる。そして、セパレータ３０から製品取出口２９へ向かうガスの流れを、図２に示す気流Ｆ３のように、よりストレートで偏流の少ないものとすることができる。
【００４０】
偏心開口４７の中心点Ｐ３が、下方及び上方ケース２２，２１の中心Ｐ１やセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２からこのように偏心配置されることにより、後述するセパレータ３０の理論分級点ｄの偏りを抑えることが可能となる。これに伴い、竪型粉砕機１の電力原単位を改善し、粉砕量を増加させて、振動を低減させつつ微粉体の製品の品質を向上させることが可能となる。
【００４１】
また、上部ケーシング２０の構造を大きく変更することなく、偏心プレート４９を下方ケース２２と上方ケース２１との間に配置するだけという簡単な構造で、理論分級点ｄの偏りを抑えることを実現することができるため、上部ケーシング２０の共通化などを図ってコストメリットを高めることが可能となる。
なお、後述する運転の結果、偏心の度合いを変更したい場合は、偏心プレート４９を交換、或いは追加設置等することにより、容易に偏心の度合いを調整することができる。
【００４２】
一方、図１において一部断面で示される回転テーブル５は、円状の中央領域５ａ及びその周りの円環状のローラ転動領域５ｂを備えて構成されている。回転テーブル５の中央領域５ａの上方には、竪型粉砕機１の上部から回転テーブル５の中央に向かって鉛直方向に延びる円筒状のシュート６が備えられている。シュート６には、上方から新規原料（セメントクリンカ等）が供給される。
【００４３】
シュート６の外周側には、内部循環原料（粉粒体）供給用の漏斗状のコーン７が備えられている。これらシュート６及びコーン７の下端部は、例えばそれぞれ同一面を構成するように配置されている。従って、新規原料及び内部循環原料は、シュート６及びコーン７を介して回転テーブル５の中央領域５ａ上に安定的にフィードされ、供給される。回転テーブル５の中央領域５ａ上に供給された各原料は、回転テーブル５の回転力によりローラ転動領域５ｂに導かれる。
【００４４】
また、竪型粉砕機１は、例えば回転テーブル５のローラ転動領域５ｂ上を回転テーブル５の回転に従動して転動可能な複数の粉砕ローラ８と、図示しない複数の補助ローラとを備えている。粉砕ローラ８は、例えばローラ転動領域５ｂを円周方向において二等分する位置に配置され、補助ローラは、粉砕ローラ８間であってローラ転動領域を円周方向に二等分する位置に配置されている。
【００４５】
粉砕ローラ８は、軸により揺動自在に下部ケーシング１９に取り付けられた加圧装置のアーム９，９Ａを介して、例えば油圧シリンダ１１のピストンロッド１１Ａに連結されている。加圧装置のこの油圧シリンダ１１を作動させることにより、粉砕ローラ８を回転テーブル５のローラ転動領域５ｂに押し付けて原料層に粉砕力を与え得る構成となっている。
【００４６】
なお、補助ローラも同様の構成で揺動自在に支持され得る。粉砕ローラ８は主に原料を微粉砕し、補助ローラは主に原料層から脱気を行うために用いられる。回転テーブル５の中央領域５ａ上に供給されローラ転動領域５ｂに供給されて、このローラ転動領域５ｂにおいて回転テーブル５と粉砕ローラ８及び補助ローラとの間を通過した各原料は、回転テーブル５の外周縁部に周設されたダムリング１２により堰き止められる。ダムリング１２は、例えばその高さが調整可能に配置されている。
【００４７】
回転テーブル５の外周部と下部ケーシング１９との間には、ガスの吹き上げ部となる環状通路１３が形成されている。下部ケーシング１９には、外部に設けられたエグゾーストファンからガスを環状通路１３に導入するためのガス導入ダクト１４が設けられている。また、下部ケーシング１９には、十分に粉砕されずに環状通路１３に落下した原料を取り出すための下部取出ダクト１５が設けられている。
【００４８】
上部ケーシング２０の下方ケース２２内には、セパレータ３０がシュート６を囲んでコーン７の内側領域に配置されている。セパレータ３０は、回転羽根を有する回転ロータ３１がロータ用モータ３及びベルト３ａによって、例えばベルト駆動で回転する回転筒３ｂと共に回転することにより、回転テーブル５及び粉砕ローラ８等により粉砕された原料（粉粒体）を所定粒度の製品（微粉体）に分級する。また、コーン７の上部において、セパレータ３０の回転ロータ３１の外周側における対応する位置、すなわち回転ロータ３１からやや離れた位置には、固定羽根３２が設けられている。
【００４９】
そして、上部ケーシング２０の上方ケース２１に設けられた製品取出口２９からは、ガス流れによって吹き上げられセパレータ３０（固定羽根３２及び回転ロータ３１）を通過した、十分に粉砕された微粉体が製品として取り出される。このように構成された竪型粉砕機１は、具体的には、例えば次のように動作する。
【００５０】
まず、回転テーブル５を回転させた状態で新規原料がシュート６から回転テーブル５の中央領域５ａ上に供給される。供給された新規原料は、回転テーブル５の回転によりテーブル半径方向の遠心力を受けて、回転テーブル５上を外周方向に滑りながら移動する。移動の際に原料は、回転テーブル５により回転方向の力を受け、回転テーブル５との間で滑って回転テーブル５の回転数よりいくらか遅い回転を行う。
【００５１】
このように、原料に回転テーブル５の半径方向及び回転方向の２つの力が合成された力が作用することによって、原料は回転テーブル５上を渦巻状の軌跡を描きながら中央領域５ａからローラ転動領域５ｂに導かれる。こうしてローラ転動領域５ｂに導かれた原料は、粉砕ローラ８及び補助ローラと回転テーブル５との間にローラ軸方向とある角度をなす方向から進入する。こうして、噛み込まれて脱気及び粉砕されると共にダムリング１２により堰き止められる。
【００５２】
一方、ガス導入ダクト１４からの空気や熱風等のガスは、環状通路１３から下部ケーシング１９内に吹き上がる。粉砕後にダムリング１２を乗り越えた原料（粉粒体）や、粉砕の際に飛散して機内を浮遊する原料、或いは内部循環原料（粉粒体）の中で、粒子径が特に大きくないものはガスの気流に乗って上方に吹き上げられる。
【００５３】
上方に吹き上げられた原料は、ガスに同伴されて下部ケーシング１９内を上昇し、上部ケーシング２０に位置するセパレータ３０の固定羽根３２及び回転ロータ３１により分級作用を受ける。これにより、所定粒度のもの（微粉体）はガスと共に製品取出口２９から製品として排出される。これと共に粗粉の粉粒体は、内部循環原料として再度回転テーブル５上にコーン７を介して落下し、粉砕される。
【００５４】
また、ダムリング１２を乗り越えた原料の中で、例えば粒子径の極端に大きなものや金属等を含んで極端に重いものなどは、環状通路１３から竪型粉砕機１の下方に落下し、下部取出ダクト１５から外部に取り出される。取り出された原料は、必要に応じて、搬送ライン（図示せず）から再度シュート６に戻されて、外部循環により竪型粉砕機１にて粉砕される。
【実施例】
【００５５】
本出願人は、このように動作する竪型粉砕機１において簡便な構成で分級効率の向上を試みながらコストメリットを高めるために鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。まず、セパレータ３０の分級点について本質的なシミュレーション流体解析を行った。これにより、セパレータ３０の円周方向において理論分級点ｄの偏りが顕著になることが判明した。この偏りを抑制することで、セパレータ３０の分級効率を向上させることが可能となる。以下、本実施形態の竪型粉砕機１の実施例と従来の竪型粉砕機（比較例）の流体解析結果を比較して説明する。図６は比較例の竪型粉砕機を上から見た図である。なお、図６において、上記の実施形態（図１〜図５）と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、以下では重複する説明は省略する。【００５６】
まず、比較例について説明する。図６に示すように、比較例の竪型粉砕機は、上部ケーシングの下方ケース２２及び上方ケース２１共に、同心円となる円錐台状に形成されている。従って、図６に示すような下方及び上方ケース２２，２１の中心Ｐ１とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２とは軸方向に一致している。この比較例の竪型粉砕機におけるセパレータ３０の回転ロータ３１は、上述したように時計回りに回転するものとするが、反時計回りに回転するものであっても、作用効果は同様である。【００５７】
ここで、セパレータ３０の理論分級点は、粉粒体の粒子の運動方程式を、回転ロータ３１の回転羽根間の中心方向へ向かう速度（中心方向速度）ｖｇと、回転ロータ３１の回転方向へ向かう速度（旋回方向速度）ｖθとにより整理することで、以下の式１のように表すことができる。
ｄ∝ｖｇ０．５／ｖθ・・・（式１）
ｄ：理論分級点（μｍ）
ｖθ：旋回方向速度（ｍ／ｓ）
ｖｇ：中心方向速度（ｍ／ｓ）【００５８】
なお、中心方向速度ｖｇは回転ロータ３１の回転羽根を通過しようとする気流の量に因り、旋回方向速度ｖθは回転ロータ３１の回転速度に因る。このため、通過気流量が一定の条件下においては回転ロータ３１の回転数を制御することで、容易に理論分級点ｄ（すなわち、製品粒度）を操作することが可能である。【００５９】
この理論分級点ｄは、セパレータ３０の高さ方向及び円周方向において一様である場合は理想分級となる。しかし、回転ロータ３１の回転によってほぼ一様な旋回速度場（ｖθ＝一定）が形成されるのに対し、上述したように中心方向速度ｖｇが円周方向で一様ではないことから、実際には特に円周方向において中心方向速度ｖｇの偏り（偏流）が生じてしまう。【００６０】
このような偏流は、主に上方ケース２１における製品取出口２９までのダクト部２１ｂの配置態様とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転方向との関係により引き起こされる。従って、比較例の竪型粉砕機及び実施例の竪型粉砕機１共に、所定箇所の水平断面を上方から平面視で見た円周方向の理論分級点ｄの平均値であって円形に図示し得る理想分級に対して、実際にはそれぞれの理論分級点ｄの分布には偏りが生じるものとなる。【００６１】
例えば、比較例の竪型粉砕機のように、製品取出口２９までのダクト部２１ｂが一般的な形状及び配置を有する上方ケース２１を有し、下方及び上方ケース２２，２１の中心Ｐ１とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２とが一致していて、且つ回転ロータ３１の上方の開口部４６がこれらと同心円形状である場合には、図６にそれぞれ矢印Ｆ１，Ｆ２で示すような気流回り込みとショートパス流れが発生する。この気流回り込みとショートパス流れは、例えば実施例の竪型粉砕機１においてはほぼ発生しないように抑制されるものである。【００６２】
気流回り込みの影響により、比較例のセパレータ３０の下端近傍の水平断面においては、製品取出口２９を正面に見た場合、上部ケーシング２０の左側において理論分級点ｄが大きくなる傾向にある。すなわち、気流回り込みの影響が顕著な領域において、比較例の理論分級点ｄは非常に大きいものとなった。これは、時計回りに回転する回転ロータ３１の回転に伴って気流が回り込み、製品取出口２９を正面に見て左側の領域においては中心方向速度ｖｇが速くなるためである。【００６３】
一方、ショートパス流れの影響により、比較例のセパレータ３０の上端近傍の水平断面においては、製品取出口２９を正面に見た場合、上部ケーシング２０のこの製品取出口２９側において理論分級点ｄが大きくなる傾向にある。すなわち、ショートパス流れの影響が顕著な領域において、比較例の理論分級点ｄは非常に大きいものとなった。これは、図６に矢印Ｆ２で示すように、ショートパス流れが製品取出口２９に至るダクト部２１ｂの直下の領域において生じるためである。【００６４】
この比較例のように、円周方向において理論分級点ｄが偏ることで、製品の粒度分布の粒度幅が増加してしまう。これにより、製品の粒度分布が本来得たいものに対してより広い粒度構成となるため、品質に悪影響を及ぼすことが懸念される。また、理論分級点ｄが偏ることで、粉砕機性能が低下してしまう。すなわち、本来は製品として取り出すべき微粉体が上部ケーシング２０における理論分級点ｄが大きい領域においては粗粉として内部に戻されてしまう。【００６５】
これにより、粉砕機の運転に係る余計なエネルギー消費をもたらすので、粉砕量低下だけではなく電力原単位の増加も引き起こしてしまう。また、戻される粉粒体の量が増加すると、回転テーブル５上の原料層が増加して振動が誘発されてしまう。この振動を収束させるには機器保護の観点から運転を停止させるを得ず、操業に大きな損害を与えてしまうこととなる。【００６６】
これに対し、実施例の竪型粉砕機１のように、下方及び上方ケース２２，２１の中心Ｐ１並びにセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２に対して、偏心開口４７の中心点Ｐ３が偏心配置されるような構成においては、それぞれ気流回り込みの影響が顕著な領域及びショートパス流れの影響が顕著な領域においても、比較例に比べて理論分級点ｄは非常に小さいものとなった。また、円周方向における理論分級点ｄの全体的な分布も、比較例に比べて偏りが少なくまとまったものとなった。【００６７】
このように、実施例の竪型粉砕機１においては、セパレータ３０の理論分級点ｄの偏りをできるだけ小さくすることが可能であり、図２、図３及び図５に示す気流Ｆ３のように偏流の少ない気流とすることができる。すなわち、セパレータ３０の下端近傍においては回転ロータ３１の回転に伴う気流の流れの影響を極力緩和し、上端近傍においてはショートパス流れの影響を極力緩和させることが可能であり、理論分級点ｄの分布を、より理想的な円形の分布へと近付けることが可能となる。【００６８】
これにより、製品の粒度分布の粒度幅を縮小することができ、製品の品質を向上させることができる。また、粉砕機内部へ戻される粉粒体を減少させることができるので、粉砕量を増加させつつ電力原単位を改善することができ、合わせて振動の発生を低減することができる。【００６９】
具体的には、本発明を実施した実験設備における竪型粉砕機１では、偏心プレート４９を除いて同一形状の上部ケーシング２０を有する比較例と比較して、上記寸法をＳＸ＝ＳＹ＝０．０３２Ｄの条件で実験（運転）した結果、同一製品粒度を得るための回転ロータ３１の回転数を約１０％低減できることが確認された。また、例えばシュート６に戻される循環原料の減少により粉砕能力を約１０％増加でき、更に電力原単位を約５％低減でき、併せて振動の発生を低減できる効果が確認された。【００７０】
このように、竪型粉砕機１によれば、セパレータ３０の理論分級点ｄの粉砕機内部における均一化を図ることができるので、製品の品質の向上を図ることができる。また、偏心プレート４９の形状や配置態様を変更するだけで種々の運転条件や粉砕条件に合わせた各種効率設計を、一般的な竪型粉砕機においても適宜実現することができるため、簡便な構成でコストメリットを高めることが可能となる。なお、このような簡単な構成は、既存の竪型粉砕機の改造工事等に特に効果が高いものであるが、既設の設備のみならず、新規設備を設ける際にも非常に有利である。【００７１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１              竪型粉砕機
２              テーブル用モータ
３              ロータ用モータ
４              減速機
５              回転テーブル
６              シュート
７              コーン
８              粉砕ローラ
１０            ケーシング
１２            ダムリング
１８            制御装置
１９            下部ケーシング
２０            上部ケーシング
２１            上方ケース
２１ｂ          ダクト部
２２            下方ケース
２９            製品取出口
３０            セパレータ
３１            回転ロータ
３２            固定羽根
４０            ショートパス防止板
４０ａ，４９ａ  端面
４６，４８      開口部
４７            偏心開口
４９            偏心プレート
【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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【国際調査報告】
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