(57)【要約】【課題】          大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子を効果的に分級できる分級装置を提供する。【解決手段】    屈曲部を有する折れ板を、複数個、間隔を設けて垂直に配置して、その折れ板の壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成してなる分級エレメントを備え、これに分級すべき固体微粒子を含有する気流を、この分級エレメントの折れ曲がり流路に流し、大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出す分級装置を使用して分級する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置であって、屈曲部を有する複数個の折れ板を、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により屈曲した流路を形成した分級エレメントと、
当該分級エレメントを備えた分級室と、
前記固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段と、
当該分級エレメントの流路中において、折れ板壁面に衝突させて捕捉した当該固体微粒子中の大粒子を、壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段と、及び
当該分級エレメントの流路を気流に同伴して通過した前記小粒子を当該分級室外にて捕集する手段とからなることを特徴とする固体微粒子の分級装置。
【請求項２】
分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置であって、屈曲部を有する折れ板を、複数個、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成してなる分級エレメントを備え、前記固体微粒子を含有する気流を、当該エレメントの折れ曲がり流路に流し、当該大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、前記小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出すことを特徴とする固体微粒子の分級装置。
【請求項３】
前記大粒子が小粒子に比較してその含有量において小部分であるか、または、前記小粒子が大粒子に比較してその含有量において小部分である請求項１又は２に記載の分級装置。
【請求項４】
前記気流が前記エレメントの折れ板壁面間流路を流れる際に、折れ板の前面における風速が、０．３〜３．０ｍ／ｓｅｃである請求項１〜３のいずれかに記載の分級装置。
【請求項５】
前記エレメントの屈曲部における折れ板壁面のなす外角度θ（屈折角度）が、３０〜１５０（度）である請求項４に記載の分級装置。
【請求項６】
前記エレメントの垂直方向に配置される折れ板壁面の角度が、垂直面に対して±４５（度）以内である請求項４に記載の分級装置。
【請求項７】
前記エレメントの対向する折れ板壁面の屈曲部における間隔（ピッチ）Ｓが、１．０〜３０ｃｍである請求項４に記載の分級装置。
【請求項８】
前記エレメントの折れ板壁面の気流方向の１辺の長さが、Ｓ×COS（（１８０−θ）／２）で計算される長さ以上である請求項４に記載の分級装置。
【請求項９】
気流が前記エレメントを通過するまでの折れ板の屈曲回数が、１〜５回である請求項４〜８のいずれかに記載の分級装置。
【請求項１０】
前記エレメントの折れ板の屈曲部分が蝶番構造であり、屈曲角度が可変であるように構成される請求項４〜８のいずれかに記載の分級装置。
【請求項１１】
分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子を分級する方法であって、屈曲部を有する折れ板を、複数個、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成して分級エレメントを構成し、前記固体微粒子を含有する気流を、当該エレメントの折れ曲がり流路に流し、当該大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、前記小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出すことを特徴とする固体微粒子の分級方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子の分級装置に関し、さらに詳しくは、大粒子または小粒子が他の粒子径のものに対して、小部分存在する場合、当該小部分存在する粒子を大部分存在する粒子から分級し、分離するのに特に適した固体微粒子の分級装置に関する。
【０００２】
大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置または分級方法としては、これを固体粒子のまま処理する篩分け分級が最も基本的なものであるが、その他、当該微粒子を気流に同伴させ、固体微粒子含有気流として、遠心力と慣性力を利用して分級する、各種の気流式分級装置、例えばサイクロン分級装置や機械的な回転式衝突羽根を用いる分級装置などが常用されている。
【０００３】
しかしながら、大粒子と小粒子を含む固体微粒子（例えば平均粒子径が数十μｍ、粒子径２０〜１００μｍ程度の範囲の固体微粒子）においては、その中の当該大粒子または小粒子のどちらかが他の粒径のものに対して、小部分に存在する場合、当該小部分存在する粒径のものを、他の大部分存在する粒径のものから分級して回収または除去することを目的とする場合には、上記のような分級装置を使用する方法では、現実的には以下のような困難な問題がある。
【０００４】
例えば、粒子径２０〜１００μｍ程度の微粒子を、篩網で篩分けする場合には、１５０〜４００メッシュ（呼び寸法：３７〜１０５μｍ）程度の目開きの篩網を使用すれば、篩網の目開きが非常に小さくはなるが、ほぼ一定粒子径を境にして高精度で分級ができる。
【０００５】
しかしながら、篩分けによる分級装置では、このように篩網の目開きが小さくなると、その篩分処理能力（処理速度）は、顕著に低下する。また、篩網を構成する網線が極端に細くなる（線径：０．０２５〜０．０７０ｍｍ程度）ので、特に硬度の高い無機質粒子を篩分けする場合など、微粒子との接触による摩耗で篩網自体の寿命が極めて短くなり、せいぜい１週間程度で頻繁に篩網を取り替えなければならないという実用上の大きな問題がある。なお、超音波を利用した篩網を用いる篩分け装置もあるが、上記問題は、大幅には解消されない。このように、篩網による分級装置は、原理的には分級・分離できるものであっても、実際の使用面で上記した大きな問題がある。
【０００６】
一方、例えば、サイクロンのような遠心力集塵装置においては、平均粒子よりも大きな粒子から小さな粒子まで、まとめて一括して分級する目的には適している。
【０００７】
しかしながら、平均粒子径よりも粒子径が大きな大粒子または小さな小粒子が、他の粒径のものに対して、小部分、すなわち僅かに存在する場合に、当該小部分を分離する目的には適していない。例えば、平均粒子径よりも大きな大粒子（粗粒子）が小部分存在する場合に、それら小部分存在する粗粒子を、主として大部分存在する小粒子（微細粒子）から分級する目的には、全く適していないという問題がある。なお、遠心力集塵に機械的な回転式衝突羽根を付加した分級装置も各種存在するが、上記のような状況における課題は、本質的には少しも解決されるものではない。
【０００８】
また、重力を利用する重力集塵という分級方式もあるが、微粒子の分級の場合、装置容積（沈降室容積）が大きくなることと、上記のような小部分存在する粒子の高精度分級には、全く適していない。
【０００９】
さらに、慣性および衝突集塵という分級装置もあるが（例えば、非特許文献１参照。）、分級性能やスケールアップに問題が多く実用装置として、殆ど用いられていない。
【００１０】
このように、平均粒子径が数十μｍの固体微粒子中に小部分存在する粗粒子又は微細粒子を、経済性良く、かつ、精度高く分級・分離する装置は、従来存在しなかった。
【００１１】
なお、固体微粒子ではなく、気流中の微小液滴（ミスト）を、折れ板を利用して分離する、所謂、折れ板デミスターは、古くから公害防止装置として使用されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【００１２】
気流中の微小液滴は、折れ板に衝突する場合は、衝突した液滴が、折れ板表面で直ちに液膜へと変化するため、折れ板表面に形成されたこのような液膜は、大きな液滴となって下方に流下するので、気流中の液滴の分離は容易にできるのである。しかも、折れ板デミスターは、気流中に同伴してくるすべての液滴の全捕集（除去）を行うものであり、ミストをその径によって分離する、すなわち分級するものではない。
【００１３】
これに対し、固体微粒子の場合には、固体微粒子が、慣性力で折れ板に衝突しても、液滴と全く異なり、当該衝突粒子が捕捉されずに跳ね返ったり、気流に容易に再同伴されるという問題もあり、効率良く、粗粒子だけを分級・分離することが困難であるため、従来ほとんど使用されていない。
【００１４】
【非特許文献１】井伊谷鋼一編著、「集塵装置」、新版、日刊工業新聞社、１９６９年、Ｐ２１１−２１９
【非特許文献２】吉川、「化学工学の進歩３、気泡・液滴工学、ミスト分離」、化学工学協会編、日刊工業新聞社、１９６９年、ｐ２２１−２２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置、特に、当該大粒子または小粒子が他の粒子径のものに対して、小部分存在する場合、当該小部分存在する粒子を大部分存在する粒子から分級し、分離するに適した固体微粒子の分級装置及び分級方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に従えば、以下の大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置が提供される。
〔１〕  
分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置であって、屈曲部を有する複数個の折れ板を、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により屈曲した流路を形成した分級エレメントと、
当該分級エレメントを備えた分級室と、
前記固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段と、
当該分級エレメントの流路中において、折れ板壁面に衝突させて捕捉した当該固体微粒子中の大粒子を、壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段と、及び
当該分級エレメントの流路を気流に同伴して通過した前記小粒子を当該分級室外にて捕集する手段とからなることを特徴とする固体微粒子の分級装置。
【００１７】
〔２〕
分級すべき大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子の分級装置であって屈曲部を有する折れ板を、複数個、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成してなる分級エレメントを備え、前記固体微粒子を含有する気流を、当該エレメントの折れ曲がり流路に流し、当該大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、前記小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出すことを特徴とする固体微粒子の分級装置。
【００１８】
〔３〕
前記大粒子が小粒子に比較してその含有量において小部分であるか、または、前記小粒子が大粒子に比較してその含有量において小部分である〔１〕項又は〔２〕項に記載の分級装置。
【００１９】
〔４〕
前記気流が前記エレメントの折れ板壁面間流路を流れる際に、折れ板の前面における風速が、０．３〜３．０ｍ／ｓｅｃである〔１〕項〜〔３〕項のいずれかに記載の分級装置。
【００２０】
〔５〕
前記エレメントの屈曲部における折れ板壁面のなす外角度θ（屈折角度）が、３０〜１５０（度）である〔４〕項に記載の分級装置。
【００２１】
〔６〕
前記エレメントの垂直方向に配置される折れ板壁面の角度が、垂直面に対して±４５（度）以内である〔４〕項に記載の分級装置。
【００２２】
〔７〕
前記エレメントの対向する折れ板壁面の屈曲部における間隔（ピッチ）Ｓが、１．０〜３０ｃｍである〔４〕項に記載の分級装置。
【００２３】
〔８〕
前記エレメントの折れ板の気流方向の１辺の長さが、Ｓ×COS（（１８０−θ）／２）で計算される長さ以上である〔４〕項に記載の分級装置。
【００２４】
〔９〕
気流が前記エレメントを通過するまでの折れ板の屈曲回数が、１〜５回である〔４〕項〜〔８〕項のいずれかに記載の固体微粒子の分級装置。
【００２５】
〔１０〕
前記エレメントの折れ板の屈曲部分が蝶番構造であり、屈曲角度が可変であるように構成される〔４〕項〜〔８〕項のいずれかに記載の分級装置。
【００２６】
また、本発明に従えば、以下の大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級方法が提供される。
〔１１〕
分級すべき大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子を分級する方法であって、屈曲部を有する折れ板を、複数個、間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成して分級エレメントを構成し、前記固体微粒子を含有する気流を、当該エレメントの折れ曲がり流路に流し、当該大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、前記小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出すことを特徴とする固体微粒子の分級方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
（分級エレメント）
図１は、本発明の分離エレメントを形成する折れ板の形状、配置を示す斜視図であり、図２は、折れ板の配置により、流路が形成される状態を示す平面図である。
【００２８】
本発明の分級装置においては、図１に示すように、屈曲部１を有する折れ板３を、複数個（Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，・・・）、間隔を設けて垂直に配置して、図２に示すように当該折れ板の壁面５，５’により断面折れ曲がり部を有する流路７，７’、すなわち屈曲した流路を形成するように構成した分級エレメント１０を備えているものである。
【００２９】
折れ板の壁面５，５’は、屈曲した流路７，７’を形成するものであり、後記するように、当該流路を流れる気流中の固体粒子がこの壁面に衝突し捕集されるものであるから、その壁面は基本的には平滑であることが望ましいが、衝突した粒子が捕集されやすいように、その表面に浅い凹凸や碁盤目、平行溝等を設けてもよい。また壁面は、完全な平板からなるものの外に緩い曲面を形成していてもかまわない。
【００３０】
分級エレメントを形成する折れ板の気流方向の１辺の長さ（壁面の気流方向の長さ、すなわち流路長さ）Ｌ、Ｌ’は、入口側と出口側で等しいことが基本であるが、場合によっては、入り口側流路長さＬを出口側流路長さＬ’より長く形成してもよいし、逆に出口側流路を入り口側流路より長く形成してもよい。
【００３１】
また分級エレメントを形成する折れ板の高さ（垂直方向の長さ）ＨＢは、処理すべき気流の流量等に応じて自由に変更することができる。折れ板の材質は、ステンレス鋼等金属、ポリ塩化ビニール、ポリプロピレン、ＦＲＰ等プラスチックス、ガラス、結晶質セラミックス等セラミックス、木材、硬質ボール紙またはこれらの複合材料やライニング材料等、分級対象固体粒子の種類、粒径、粒子形状、粒子硬度、その処理量、分級エレメントの設置環境等、及びエレメントの製作容易性等によって任意に選択することが可能である。なお、エレメントを形成する折れ板の厚みはその形成材料の強度等によっても変わりうるものであり、特に限定するものではないが、加工の容易性等から、通常５ｍｍ以下１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
（分級エレメントによる分級メカニズム）
図３は本発明の分級エレメントによる分級メカニズムを説明するための説明図、図４は大粒子と小粒子を含む固体微粒子含有気流を本発明の分級エレメントに流し、大粒子と小粒子の分級が行われる状態を示す説明図である。
【００３３】
本発明においては、図３に示すように、大粒子（粗粒子）Ｐと小粒子（微細粒子）ｐ’を含有する処理前気流Ｆを、分級エレメント１０に供給する。
【００３４】
処理前の気流Ｆは、壁面が形成する流路内を流れるが、入り口側流路７から出口側流路７’へ接続している部分で屈曲部１により、流路の方向が急激に変えられている。気流中の大粒子Ｐは、慣性力が大きいので、出口側流路７’の壁面５’に衝突して捕捉され、当該壁面は水平面に垂直方向に配設されているので、当該大粒子Ｐは、図４に示すように壁面に沿って重力で下方に落下して捕集される。一方、小粒子ｐ’は、慣性力が小さいので、壁面に衝突せずに図４に示すように気流Ｆ’と共に排出され、通常の集塵装置であるバグフィルター、サイクロンなどにより容易に捕集される。
【００３５】
（折れ板前面の気流流速）
図５は、分級エレメントのディメンション等を説明する平面図であるが、固体微粒子含有気流が、分級エレメントの折れ板壁面間流路を流れる際に、折れ板の前面における風速Ｕは、０．３〜３．０ｍ／ｓｅｃ  好ましくは、０．５〜３．０ｍ／ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜３．０ｍ／ｓｅｃである。折れ板の前面における気流の流速Ｕが、０．３ｍ／ｓｅｃ未満の場合は、気流の流速が大粒子の終端速度よりも小さくなるので、当該大粒子は気流に同伴されず当該大粒子が折れ板部分に到達する前に流路下方に沈降し、分級エレメントを収納する分級室内等に堆積してしまう。一方、流速が３．０ｍ／ｓｅｃを越えると、折れ板壁面に衝突し捕集された大粒子（粗粒子）が、気流によって折れ板壁面を再び離れ、気流中に再同伴されてしまうため好ましくない。
【００３６】
（折れ板の屈折角度）
分級エレメントの屈曲部における折れ板壁面のなす外角度θ（屈折角度）は、３０〜１５０（度）であることが好ましい。
【００３７】
ここで折れ板壁面が屈曲部でなす外角度とは、図５に示すように、二つの壁面５と５’のなす外角度θ（屈折角度）（度）と定義される。従って、当該２つの壁面のなす内角度は、１８０−θ（度）となる。
【００３８】
屈折角度θが、３０（度）未満の場合は、入り口側流路７と出口側流路７’の屈曲部１における流路方向の変化が緩やかになりすぎて、大粒子（粗粒子）の折れ板壁面への衝突確率が低下し、分級性能が低下するので望ましくない。一方、屈折角度θが、１５０（度）を超えると、屈曲部における流路方向の変化が急激すぎて、屈曲部近傍で気流に渦が発生し、大粒子の分級効率がかえって低下するため望ましくない。
【００３９】
（折れ板壁面が、上下方向に配置される垂直面に対する角度）
分級エレメントの垂直方向に配置される折れ板壁面の角度（傾斜角度）は、垂直面に対して±４５（度）以内であることが好ましく、±２０（度）以内がさらに好ましく、最も好ましくは±１０（度）以内である。本発明の分級エレメントにおいては、折れ板壁面に衝突して捕捉された大粒子が、重力により当該壁面に沿って落下して捕集されることが必要であり、壁面の垂直面に対する角度は、少なくとも当該大粒子が、壁面で安息し固定する角度（安息角）を越えるものでなければならない。一般的に折れ板壁面の垂直面に対する角度が、４５（度）を超えると折れ板壁面上に捕捉された大粒子の下方への重力による円滑な落下が妨害される。
【００４０】
（折れ板壁面の屈曲部の間隔）
図５に示すように、分級エレメントの折れ板壁面の屈曲部の間隔（ピッチ）Ｓは、１．０〜３０ｃｍであることが望ましい。上記間隔Ｓがあまり狭く１．０ｃｍ未満の場合には、気流の圧力損失が大きくなったり、気流の流路が、固体微粒子で閉塞することがあるので、望ましくない。上記間隔が、３０ｃｍを越えると、粗粒子が、折れ板表面に衝突する確率が低下するので望ましくない。
【００４１】
（折れ板の気流方向の１辺の長さ）
分級エレメントの折れ板壁面の気流方向の１辺の長さＬ（Ｌ’）は、Ｓ×COS（（１８０−θ）／２）（ここで角度の単位は（度）である。）で計算される長さ以上であることが好ましい。
【００４２】
折れ板壁面の１辺の長さＬ，Ｌ’が、上記で計算される数値の長さ未満とあまり短い場合は、折れ板間の気流が短絡現象を起こしたり、気流が折れ板壁面に衝突し、一旦は捕集された固体粗粒子が、重力により下方に落下するまでに、気流によって折れ板壁面を再び離れ、気流中に再同伴されてしまうので、望ましくない。
【００４３】
（折れ板の屈曲回数）
本発明の分級エレメントにおいては、気流が分級エレメント１０を通過するまでの折れ板壁面の屈曲回数は、１〜５回であることが好ましい。これは、折れ板壁面に気流中の固体微粒子が慣性衝突するためには、屈曲は少なくとも１回以上であり、入り口側流路と出口側流路が屈曲部において流路方向の変化を伴う必要があるからである。一般的に屈曲回数が増加すると分級能力は増加するが、５回を越えると、気流の圧力損失が増加するだけで、分級性能の増加は、実質的に認められなくなるため、１〜３回であることがより好ましい。
【００４４】
（その他の周辺構造）
本発明のエレメントにおいては、折れ板の屈曲部分を蝶番構造とし、屈曲角度が可変であるように構成することが好ましい。
【００４５】
これは、分級される微粒子の粒子径分布や粒子の比重に対応して、分級性能を最適化するように折れ板壁面の屈折角度θを任意に設定するため、可変構造とすることが望ましく、このため、折れ板の屈曲部を蝶番構造にすることが好ましいからである。
【００４６】
なお、分級される固体微粒子の種類によっては、折れ板壁面に衝突し捕集された粗粒子が、凝集性を有するものであり、折れ板壁面上で凝集・付着・堆積する場合もあるため、分級エレメントを枠構造の中に収納し、当該枠に機械的打撃を加え、折れ板壁面への付着・堆積を防止する装置とすることなども場合によっては有効である。
【００４７】
本発明の分級エレメントにおいては、当該エレメントにおける折れ板群の形状（開口部）は、気流の入口から見て、長方形または正方形となることが望ましい。従って、折れ板群エレメントの前後の気流の流路の形状も気流入口から見て、長方形または正方形であることが望ましいが、これに限定されるものではない。
【００４８】
（分級室）
図６は、分級エレメント１０を収納・設置した分級室２０を示す説明図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面図である。
【００４９】
本発明においては、図に示したように、上記した分級エレメント１０を分級室２０内に配設・収納して使用することが好ましい。分級室２０は、分級すべき固体微粒子含有気流Ｆの入口２３、エレメント通過後の気流Ｆ’の出口２５を有し、また、設置した分級エレメント１０の前後には、気流の整流部ｋ，ｋ’を備えている。整流部ｋ，ｋ’は、分級エレメントを構成する折れ板の個数（Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，・・・）、エレメント（折れ板壁面）高さ、気流に対向するエレメントの断面積、処理気体流量等によって任意に変更可能であるが、通常０．５〜２ｍ程度である。
【００５０】
図６（ｂ）に示したように、分級エレメント１０の下部は、分級室２０下部の底板Ｔを貫いて外部に開放され、下部に設けられたダンパーやロータリーバルブ付のダストシュートｄに捕集される。
【００５１】
（分級エレメントを備えた分級装置）
図７は、本発明の分級エレメントを備えた分級装置の構成の一例を示す説明図である。
３０は、分級すべき大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子３３の供給槽である。この固体微粒子３３は、テーブルフィーダー３５等の粉体供給手段により、空気３７とともに粒子受け入れ部３８に供給され、下部の気流配管に３９において、分散用加圧空気に４０により均一分散される。均一分散された固体微粒子含有気流Ｆは、当該気流配管に接続された分級室２０の入口２３から供給される。以上が、固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段を構成する。
【００５２】
固体微粒子含有気流Ｆは、整流部ｋを経て、分級エレメント内の流路を流動し、すでに述べたメカニズムにより粗粒子と微細粒子の分級が行われる。分級された大粒子Ｐは壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段により、分級室２０の下部より捕集される。
【００５３】
また、微細粒子ｐ’は気流Ｆ’とともに分級室の出口２５より排出され、出口配管４１を経て、当該微細粒子（小粒子）を当該分級室外にて捕集する手段、例えばバグフィルター４３等の粉塵回収手段により、回収される。なお、微細粒子が除去された清澄な排出気体４５は、吸引ブロワー４７をへて大気中に放出される。
【００５４】
図７で一例として説明した本発明の分級装置を念のため一般的に規定すれば、以下のとおりである。すなわち、分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置であって、屈曲部を有する複数個の折れ板を、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により屈曲した流路を形成した分級エレメントと、
当該分級エレメントを備えた分級室と、
【００５５】
前記固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段と、
当該分級エレメントの流路中において、折れ板壁面に衝突させて捕捉した当該固体微粒子中の大粒子を、壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段と、及び
当該分級エレメントの流路を気流に同伴して通過した前記小粒子を当該分級室外にて捕集する手段とからなることを特徴とする固体微粒子の分級装置、である。
【００５６】
なお、本発明が分級対象とする固体微粒子とは有機物、無機物を問わない。また本発明における大粒子（粗粒子）としては、例えば２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上、２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下程度のものである。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例により本発明を説明する。ただし、これらは単なる実施の態様の一例であり、本発明の技術的範囲がこれらによりなんら限定的に解釈されるものではない。
【００５８】
〔実施例１〕
（１）ステンレス平板を折り曲げて作成した折れ板の屈曲角度θが９０（度）、折れ板の気流方向の１辺の長さＬ及びＬ’がそれぞれ２０ｃｍ、気流と垂直方向の折れ板の高さＨＢが５０ｃｍ（以下の実施例で同じ）である４枚の同一寸法の折れ板を、折れ板の屈曲部間の間隔（ピッチ）Ｓが１０ｃｍになるように、屈曲部を水平面に対し垂直になるように配置し、分級エレメントを形成した。
【００５９】
（２）分級される固体微粒子としては、体積基準の平均粒子径１９．１μｍ（レーザー散乱式粒子径分布測定装置、島津製作所社製、型式：ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）であり、粒子径分布として、Ｄ１０＝９．６μｍ、Ｄ５０＝１９．１μｍ、Ｄ９０＝３６．６μｍであるオキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）微粒子（粒子比重約４、粒子形状は球状に近い。）を用いた。なお、実施例、比較例において、粗粒子とは、粒子径４０μｍ以上の粒子をいう。供給粉体中の当該粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率は、８．９質量％であった。
【００６０】
（なお、後記実施例２、実施例４〜１１、比較例１〜３についても実施例１と同じ固体微粒子を用いて実験を行ったが、実施例３は、粒子径分布として、Ｄ１０＝８．６μｍ、Ｄ５０＝１７．２μｍ、Ｄ９０＝３３．２μｍであるオキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）微粒子（粒子比重約４、粒子形状は球状に近いものであり、粒径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率は６．２％である。）を用いて実験した。）
【００６１】
（３）折れ板群（分級エレメント）の前後は、気流の整流のために長さ各１ｍの長方形断面の流路（整流部ｋ）を設けて分級室を形成した。固体微粒子を含有する気流は、当該分級室に導入され、水平気流として、上記分級エレメントの４枚の折れ板壁面で形成される間隔Ｓ＝１０ｃｍ、高さＨＢが５０ｃｍの長方形の断面を有する３つの開口部を通過させた。
【００６２】
（４）試験に使用した分級装置は、図７に示したような、微粒子の供給槽３０、テーブルフィーダー３５、微粒子の均一分散のための加圧空気４０、気流配管３９、分級室２０であり、内部に上記した分級エレメント１０を備えた分級室２０、出口配管４１、バグフィルター４３、吸引ブロワー４７からなるものである。
【００６３】
定量供給された微粒子は、気流中に均一分散させ、分級室内の分級エレメントに導入した。微粒子中の粗粒子は、折れ板壁面に慣性力で衝突し、折れ板壁面に沿って重力で下部に落下して捕集された。一方、供給微粒子中の微細粒子は、折れ板壁面に衝突しないで、折れ板間を通過し、分級室を出てバグフィルターで捕集された。
【００６４】
供給気流中の粉体濃度１５０ｇ／ｍ3（以下の実施例で同じ）、折れ板群の前面開口部における平均風速１．５ｍ／ｓｅｃ（気流温度２８℃）という運転条件で、１時間の連続分級を行った。
【００６５】
（５）分級エレメントによる供給微粒子量に対する微細粒子側の回収率は、７８．０質量％、粗粒子側の回収率は、２２．０質量％であった（合計１００％）。
分級前後の粒子径分布は次のとおりであった。
【００６６】
すなわち、分級前の供給粉体の粒径分布は、Ｄ１０＝９．６μｍ、Ｄ５０＝１９．１μｍ、Ｄ９０＝３６．６μｍであり、供給粉体中の粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率が、８．９質量％であった。
【００６７】
分級後の粒子径分布は、分級後の微細粒子側粉体は、Ｄ１０＝８．９μｍ、Ｄ５０＝１７．５μｍ、Ｄ９０＝２８．３μｍであり、分級後の当該微細微子側粉体中の粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率が、２．３質量％であった。一方、分級後の粗粒側粉体は、Ｄ１０＝１６．５μｍ、Ｄ５０＝２９．６μｍ、Ｄ９０＝５１．８μｍ、分級後の粗粒粉体中の粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率が、３２．２質量％であった。
供給微粒子中に小部分存在する粗粒子が、効率良く分級されていた。
以下の結果を表１（折れ板式の分級装置の操作条件及び分級後の微粒子の回収率）及び表２（折れ板式の分級装置での分級前後の粒子径分布）に示した。
【００６８】
〔実施例２〜１１〕
供給気流の折れ板での前面風速、折れ板一辺の長さ、折れ板の屈曲角度、折れ板屈曲部の間隔（ピッチ）を表１及び表２のように変更したほかは、実施例１と同様な実験を行った。結果を表１及び表２に示す。なお、実施例１０及び実施例１１については、折れ板の屈曲部分を、固定ではなく蝶番構造にして可変にした実施例である。
【００６９】
〔比較例１〜３〕
供給気流の流速、折れ板壁面一辺の長さ、折れ板壁面の屈曲角度、折れ板壁面屈曲部の間隔（ピッチ）を表３のように変更したほかは、実施例１と同様な実験を行った。結果を表３に示す。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
【表２】
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【００７２】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によれば、例えば上記した実施例（表１〜表２）に示したように、大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子を効果的に分級できる分級装置が提供され、特に、従来の分級装置では、効果的に分級することがきわめて困難であった大粒子または小粒子が他の粒子径のものに対して、小部分存在する場合、当該小部分存在する粒子を大部分存在する粒子から分級し、分離するのに適した分級装置及び分級方法が提供されるものであり、その産業上の利用可能性は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】分離エレメントを形成する折れ板の形状、配置を示す斜視図である。
【図２】折れ板の配置により、流路が形成される状態を示す平面図である。
【図３】本発明の分級エレメントによる分級メカニズムを説明するための説明図である。
【図４】固体粒子含有気流を本発明の分級エレメントに流し、分級が行われる状態を示す説明図である。
【図５】分級エレメントのディメンション等を説明する平面図である。
【図６】分級エレメントを収納した分級室を示す説明図である。
【図７】分級エレメントを備えた分級装置の構成の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１      屈曲部
３      折れ板  
５，５’折れ板壁面  
７，７’流路
１０    分級エレメント
２０    分級室
２３    気流入口
２５    気流出口
３０    固体微粒子供給槽
３３    固体微粒子
３５    テーブルフィーダー等粉体供給手段
３７    空気
３８    粒子受け入れ部
３９    気流配管
４０    分散用加圧空気
４１    出口配管
４３    バグフィルター等粉塵回収手段
４５    清澄な排出気体
４７    吸引ブロワー
ｄ      ダストシュート
Ｆ，Ｆ’処理前の気流および処理後の気流
ＨＢ    折れ板壁面高さ
ｋ，ｋ’整流部（の長さ）
Ｌ，Ｌ’折れ板壁面の気流方向の一辺の長さ
Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3    それぞれの折れ板
Ｐ      大粒子
ｐ’    微細粒子
Ｓ      対向する折れ板壁面の屈曲部における間隔
Ｔ      分級室底板
Ｕ      折れ板前面における風速
θ      屈曲部における折れ板壁面のなす外角度（屈折角度）
【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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