(57)【要約】【課題】スクリーン内で粉砕羽根を高速回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを防止することができる整粒装置を提供する。【解決手段】多数の孔を有し円錐台形状に形成されたスクリーン２２及び前記スクリーン２２の内側に配置される粉砕羽根２６を備え、前記スクリーン２２内に投入された粉体を前記粉砕羽根２６を上昇気流が発生する速度で回転させて前記多数の孔から押し出すことにより整粒する整粒装置６であって、前記スクリーン２２の上部開口を閉じる上蓋１４を備え、前記上蓋１４は、中央部に前記粉体を投入するための開口１４ａ及び前記開口１４ａから下方に向けて延びる粉体供給筒１４ｂを有し、下部開口１４ｃの径は、前記スクリーン２２の上部開口２２ａの径の０．２倍超過０．５倍未満である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の孔を有し円錐台形状に形成されたスクリーン及び前記スクリーンの内側に配置される粉砕羽根を備え、前記スクリーン内に投入された粉体を前記粉砕羽根を上昇気流が発生する速度で回転させて前記多数の孔から押し出すことにより整粒する整粒装置であって、
前記スクリーンの上部開口を閉じる上蓋を備え、
前記上蓋は、中央部に前記粉体を投入するための開口及び前記開口から下方に向けて延びる粉体供給筒を有し、
前記粉体供給筒の下端の径は、前記スクリーンの上部開口の径の０．２倍超過０．５倍未満であることを特徴とする整粒装置。
【請求項２】
前記粉体供給筒は、前記開口の径が前記粉体供給筒の下端の径より大きいテーパー形状であることを特徴とする請求項１記載の整粒装置。
【請求項３】
前記粉体供給筒の長さは、前記粉体供給筒の下端の径以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の整粒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体をスクリーンの目開き以下の粒径に整粒する整粒装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉体を解砕し、整粒する整粒装置として、例えば原料を投入する円筒状外筒、外筒の下端に連繋された整粒スクリーン、中心軸位置に軸設されたシャフト、並びにシャフトに固設された分級用インペラー及び解砕用チョッパーを備えた空気移送ライン組込型の装置（例えば特許文献１参照）が提案されている。特許文献１装置では、空気移送中のライン内で外筒上端から投入された原料（粉体）を、整粒スクリーン内で回転する分級用インペラーにより分級し、整粒スクリーン内で回転する解砕用チョッパーで解砕し、スクリーンから押し出すことによって、粉体を整粒する。また、例えば原料を投入する原料投入筒、上方のみ開口する略逆円錐台形の筒状であるスクリーン及びスクリーン内で回転するインペラを備えた開放型の装置（例えば特許文献２参照）等が提案されている。特許文献２記載の装置では、原料投入筒から投入された原料（粉体）を、アームによりスクリーン内に押し込み、スクリーン内で回転するインペラの作用により、スクリーン内で解砕し、スクリーンから押し出すことによって、粉体を整粒する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６―３０４４９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的な解砕・整粒装置においては１０〜４０ｍ／ｓ程度の周速（１０００〜３０００ｍｉｎ-1程度の回転数）で粉砕羽根を回転させているが、処理能力の更なる向上のため更に高速、例えば約１００ｍ／ｓの周速（約１００００ｍｉｎ-1の回転数）で粉砕羽根を回転させて粉体を整粒することが望まれている。しかしながら、特許文献１に記載のような空気移送ライン組込型の装置では、粉砕羽根を高速で回転させた場合、粉砕羽根の回転により発生する上昇気流によって粉体が吹き上がるおそれはないが、処理能力においてブロアー等の周辺設備や前段・後段の装置の制約を受けると考えられる。
【０００５】
ここで、特許文献２に記載のような開放型の装置では、原料をスクリーンの真上から供給できると共に、処理粉体をスクリーンの真下へ円滑に排出できる特徴を有しているため、周辺の装置構成を任意に選択でき、粉砕羽根を高速で回転させた場合、処理能力においてその制約を受けにくい。しかしながら、開放型の装置を用いて周速１０〜１００ｍ／ｓ（回転数１０００〜１００００ｍｉｎ-1）で粉砕羽根を回転させつつ、粉体を原料投入筒に投入した場合、粉砕羽根の回転により発生する上昇気流によって粉体が吹き上がるため、作業環境を汚染し、特に上昇気流が強くなる高回転域では実負荷処理が不可能であった。
【０００６】
本発明の目的は、スクリーン内で粉砕羽根を高速回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを防止することができる整粒装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の整粒装置は、多数の孔を有し円錐台形状に形成されたスクリーン及び前記スクリーンの内側に配置される粉砕羽根を備え、前記スクリーン内に投入された粉体を前記粉砕羽根を上昇気流が発生する速度で回転させて前記多数の孔から押し出すことにより整粒する整粒装置であって、前記スクリーンの上部開口を閉じる上蓋を備え、前記上蓋は、中央部に前記粉体を投入するための開口及び前記開口から下方に向けて延びる粉体供給筒を有し、前記粉体供給筒の下端の径は、前記スクリーンの上部開口の径の０．２倍超過０．５倍未満であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の整粒装置の粉体供給筒は、前記開口の径が前記粉体供給筒の下端の径より大きいテーパー形状であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の整粒装置は、前記粉体供給筒の長さが前記粉体供給筒の下端の径以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スクリーン内で粉砕羽根を高速回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを防止することができる整粒装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る粉体整粒システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る超高速型整粒装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係る上蓋の構成について説明するための端面図である。
【図４】実施の形態に係る上蓋の概略構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態に係るスクリーンの概略構成を示す斜視図である。
【図６】他の上蓋の概略構成を示す図である。
【図７】他の上蓋の概略構成を示す図である。
【図８】比較例に係る上蓋の概略構成を示す図である。
【図９】実施例に係る風速測定ポイントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る粉体整粒システムについて説明する。図１は実施の形態に係る粉体整粒システムの概略構成を示す図である。粉体整粒システム２は、図１に示すように、凝集した原料粉体を定量供給するフィーダー部４、供給された原料粉体を所定の粒径に整粒する超高速型整粒装置６、整粒された粉体を捕集するサイクロン装置８及びサイクロン装置８の内部の気体をバグフィルター１０を介して吸引するブロアー１２を備えている。粉体は、凝集された状態でフィーダー部４により超高速型整粒装置６に供給され、超高速型整粒装置６により整粒された後、粉体輸送管７を介して、サイクロン装置８、バグフィルター１０及びブロワー１２を用いて捕集される。なお、図１では、フィーダー部４及び超高速型整粒装置６の概略構成を正面図中央縦断面図で示し、サイクロン装置８の概略構成を側面図で示している。
【００１３】
図２は、超高速型整粒装置６の概略構成を示す断面図である。超高速型整粒装置６は、フィーダー部４より供給された原料粉体を整粒部１６により解砕し、後述するスクリーン２２の内側から外側へ押し出すことにより整粒する装置であり、上蓋１４、整粒部１６、排出部１８及び局所集塵ホッパー２０を備えている。
【００１４】
図３は上蓋１４の構成について説明するための正面図中央縦端面図、図４は上蓋１４の概略構成を示す斜視図である。上蓋１４は、スクリーン２２の上部開口２２ａを閉じるためのものであり、図３に示すように、中央部に開口１４ａ、開口１４ａから下方に向けて延びる粉体供給筒１４ｂ、及び粉体供給筒１４ｂの下端に位置する下部開口１４ｃを有している。開口１４ａはフィーダー部４より供給された粉体が投入される投入口として機能し、開口１４ａから投入された粉体は、粉体供給筒１４ｂ及び下部開口１４ｃを介して整粒部１６に供給される。粉体供給筒１４ｂは、開口１４ａの径が下部開口１４ｃの径より大きいテーパー形状、即ち円錐台形状であり、下部開口１４ｃの径Ｄ１（図３参照）は、スクリーン２２の上部開口２２ａの径Ｄ２（図３参照）の０．２倍超過０．５倍未満、好ましくは０．３〜０．４倍である。
【００１５】
なお、この実施の形態において、開口１４ａの直径が約２００ｍｍ、下部開口１４ｃの径Ｄ１が約８０ｍｍ、スクリーン２２の上部開口２２ａの径Ｄ２が約２１０ｍｍであるものとして説明するが、上記条件を満たすのであれば開口１４ａの直径、下部開口１４ｃの径Ｄ１及びスクリーン２２の上部開口２２ａの径Ｄ２が他の大きさであってもよい。例えば、下部開口１４ｃの径Ｄ１は、この実施の形態において開口１４ａの径の約０．４倍であるが、スクリーン２２内で後述する粉砕羽根２６を高速回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを防止することができればよく、開口１４ａの直径の０.３〜１．０倍または０．３倍より小さくてもよい。なお、下部開口１４ｃの径Ｄ１が開口１４ａの直径の約１．０倍である場合には、図６の正面図中央縦端面図に示すように、粉体供給筒１４ｂはテーパー形状でなく円筒形状となる。
【００１６】
また、粉体供給筒１４ｂの長さＬ（図３参照）は、スクリーン２２の上部開口２２ａより短く、下部開口１４ｃの径Ｄ１の０．５倍以上、好ましくは下部開口１４ｃの径Ｄ１以上（この実施の形態においては８０ｍｍ以上）であることが望ましい（下部開口１４ｃの径Ｄ１の０．５倍未満にすると、上昇気流による粉体の吹き上がりが起こる可能性も考えられる。）。
【００１７】
図５は、整粒部１６の概略構成を示す斜視図である。整粒部１６は、スクリーン２２、回転軸２４及び粉砕羽根２６を備えている。スクリーン２２は、円錐台形状を有し、下部に形成される円形状の下部開口、及び上部に形成され下部開口より大きい円形状の上部開口２２ａを有している。また、スクリーン２２の側部には、図５に示すように、上蓋１４の粉体供給筒１４ｂを介して供給された粉体原料を解砕して通過させる多数の円形状の孔２２ｂが例えばパンチング加工等により形成されている。孔２２ｂの直径は、目的の粒度、即ち粉体整粒後の所望の大きさを有している。例えば粒径０．５ｍｍ以下の粉体整粒を所望する場合には孔２２ｂの直径を０．５ｍｍとする。この実施の形態では、孔２２ｂの直径が０．５ｍｍであるものとして説明する。
【００１８】
回転軸２４は、スクリーン２２の内側且つスクリーン２２の下部開口の中心と上部開口２２ａの中心とを結ぶ線上であって、スクリーン２２の下部開口に設けられている。回転軸２４は、スクリーン２２の下部開口を塞いでおり、超高速で回転可能に構成されている。即ち、回転軸２４は、回転軸２４の回転により上昇気流が発生する周速（回転数）以上の速度、例えば周速１０〜１００ｍ／ｓ（回転数１０００〜１００００ｍｉｎ-1）の速度で回転する。
【００１９】
粉砕羽根２６は、スクリーン２２の内側に設けられており、回転軸２４に取り付けられている。粉砕羽根２６は、スクリーン２２の内側面との間に所定の隙間を有して配置されている。また、粉砕羽根２６は、回転軸２４と共に回転したとき、スクリーン２２の内側面に沿って回転するように構成されている。フィーダー部４から上蓋１４の粉体供給筒１４ｂを介して供給された粉体原料は、超高速（上昇気流が発生する速度で）回転する粉砕羽根２６により解砕され、スクリーン２２の孔２２ｂから押し出される。
【００２０】
この実施の形態に係る粉体整粒システム２においては、フィーダー部４により定量供給された原料粉体は、超高速型整粒装置６によりスクリーン２２の孔２２ｂの直径以下の粒径に整粒される。即ち、上蓋１４を介して整粒部１６に到達した原料粉体は、整粒部１６により解砕され、スクリーン２２の孔２２ｂから押し出される。そして、排出部１８から排出された粉体は、ブロアー１２による気体吸引により局所集塵ホッパー２０及び粉体輸送管７を介してサイクロン装置８まで輸送される。サイクロン装置８内においては、ブロアー１２によりサイクロン装置８内の気体が吸引されていることから旋回流が発生している。したがって、サイクロン装置８内に輸送された粉体は、サイクロン装置８内に発生した旋回流により捕集される。
【００２１】
この実施の形態に係る超高速型整粒装置６によれば、スクリーン２２の上部開口２２ａを閉じる上蓋１４を備えているため、スクリーン２２内で粉砕羽根２６を超高速回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを防止することができ、スクリーン２２内で粉砕羽根２６を超高速回転させながら粉体を所定の粒度に整粒することができる。
【００２２】
なお、この実施の形態に係る超高速型整粒装置６においては、図１〜３に示すような外形形状を有する上蓋１４を備えているが、他の外形形状を有する上蓋、例えば図７の正面図中央縦端面図に示すような円錐台形状の外形形状を有する上蓋３４を用いてもよい。
【実施例】
【００２３】
上述の実施の形態に係る粉体整粒システム２を用いて超高速型整粒装置６の連続運転が可能か否かを確認するための試験を行なった。（１）上蓋１４を設けずに原料粉体を供給した場合（比較例１とする）、（２）図８（Ａ）の正面図中央縦端面図に示すような径８０ｍｍの開口を有するが粉体供給筒を有さない上蓋を設け原料粉体を供給した場合（比較例２とする）、（３）図８（Ｂ）の正面図中央縦端面図に示すような直径２００ｍｍの開口、長さ５０ｍｍ〜１５０ｍｍ、円筒形状の粉体供給筒（下端の直径２００ｍｍ）を有する上蓋を設け原料粉体を供給した場合（比較例３とする）、（４）図８（Ｃ）の正面図中央縦端面図に示すような直径８０ｍｍの開口、開口から上方に向けて延びる円筒形状の粉体供給筒（上端及び下端の直径８０ｍｍ）を有する上蓋を設け原料粉体を供給した場合（比較例４とする）、（５）図６に示すような直径８０ｍｍの開口、長さ約８０ｍｍ、円筒形状の粉体供給筒（下端の直径８０ｍｍ）を有する上蓋３４を設け原料粉体を供給した場合（実施例１とする）、（６）図１〜４に示す上蓋１４を設け原料粉体を供給した場合（実施例２とする）のそれぞれにおいて、原料粉体をフィーダー部４から供給し、超高速型整粒装置６において整粒し、サイクロン装置８等において捕集した。なお、試験には原料粉体として炭酸カルシウムを用い、フィーダー部４より原料粉体を１００ｋｇ／ｈで定量供給し、回転軸２４（粉砕羽根２６）を周速１００ｍ／ｓ（回転数１００００ｍｉｎ-1）で回転させた。
【００２４】
比較例１においては、粉体の吹き上がりを遮るものがないため、スクリーン２２内で粉砕羽根２６を周速１００ｍ／ｓ（回転数１００００ｍｉｎ-1）で回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを防止することができず、実負荷処理が不可能であった。比較例２においても、図８（Ａ）に示す上蓋を備えているが、上蓋の開口から粉体が吹き上がり、実負荷処理が不可能であった。また、比較例３においても、図８（Ｂ）に示す上蓋を備えているが、粉体供給筒下端の径が大きいため、粉体の吹き上がりを抑えることができず、実負荷処理が不可能であった。また、比較例４においても、図８（Ｃ）に示す上蓋を備えているが、粉体の吹き上がりを抑えることができず、粉体供給筒の上端から粉体が吹き上がり、実負荷処理が不可能であった。
【００２５】
これに対し、実施例１及び実施例２においては、スクリーン２２内で粉砕羽根２６を周速１００ｍ／ｓ（回転数１００００ｍｉｎ-1）で回転させることにより発生する上昇気流による粉体の吹き上がりを上蓋１４，３４が防止するため、３時間の連続運転且つ安定した運転が可能であることを確認できた。また、フィーダー部４から供給する原料粉体量を２２０ｋｇ／ｈまで上げた試験についても同様に、連続且つ安定した処理が可能であった。
【００２６】
更に、下部開口１４ｃの直径を８０ｍｍから、６０ｍｍ及び１００ｍｍに代えた上蓋（他の条件はすべて同一）を用いて試験を行なった。下端の直径が６０ｍｍにおいては、３時間の連続運転且つ安定した運転が可能であることを確認できた。一方、下端の直径が１００ｍｍにおいては、上昇気流による粉体の吹き上がりを抑えることができず、実負荷処理が不可能であった。
【００２７】
また、上述の実施の形態に係る粉体整粒システム２を用いて超高速型整粒装置６において上昇気流の発生を確認するための試験を行なった。なお、上蓋１４においては開口１４ａ、粉体供給筒１４ｂ及び下部開口１４ｃ等を有さない上部が開放されたものを用い、粉砕羽根２６については上部直径１４０ｍｍのものを用いて試験を行なった。（１）周速１０．０ｍ／ｓ、回転数１３６４ｒｐｍで回転させた場合、（２）周速１４．７ｍ／ｓ、回転数２０００ｒｐｍで回転させた場合、（３）周速２０．０ｍ／ｓ、回転数２７２７ｒｐｍで回転させた場合、（４）周速２２．０ｍ／ｓ、回転数３０００ｒｐｍで回転させた場合、（５）周速２９．３ｍ／ｓ、回転数４０００ｒｐｍで回転させた場合、（６）回転数１００００ｒｐｍで回転させた場合、（７）周速７．３３ｍ／ｓ、回転数１０００ｒｐｍで回転させた場合のそれぞれについて、図９に示す上蓋１４の上部４点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を風速測定ポイントに設定し、４点Ｐ１〜Ｐ４それぞれにおける上方向の風速及び回転方向の風速を測定した。風速の測定には、株式会社テストー製 testo 416 ベーン式風速計（型番0560.4160）を使用した。測定結果を表１に示す。なお、図９においては、スクリーン２２の孔２２ａの図示を省略している。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１において、０ｍ／ｓとなっている測定値は、風速計の最低測定感度である０．６ｍ／ｓ以下であったことを示している。また、括弧書きになっている測定値は、風速計が０ｍ／ｓと０．７ｍ／ｓを繰り返し表示したため、参考値として０．３５ｍ／ｓと表記したものである。また、風速計の分解能は０．１ｍ／ｓであり、小数点以下第２位まで示す測定値は、風速計がその前後の数値を繰り返し表示したため、中間値を表記したものである。例えば、風速計が０．７ｍ／ｓと０．８ｍ／ｓを繰り返し表示した場合には、中間値の０．７５ｍ／ｓを測定値として表記している。
【００３０】
表１に示すように、粉砕羽根２６の上部直径が１４０ｍｍの場合においては、少なくとも周速１０．０ｍ／ｓ以上（回転数１３６４ｒｐｍ以上）のとき回転方向に風速０．６ｍ／ｓ超過の風が発生することを確認することができた。また、少なくとも周速１４．７ｍ／ｓ以上（回転数２０００ｒｐｍ以上）のとき上方向及び回転方向に風速０．７ｍ／ｓ以上の風が発生することを確認することができた。即ち、少なくとも周速１４．７ｍ／ｓ以上（回転数２０００ｒｐｍ以上）のとき、上昇気流が発生していることを確認することができた。これに対し、粉砕羽根２６の上部直径が１４０ｍｍの場合においては、周速７．３３ｍ／ｓ（回転数１０００ｒｐｍ）のとき上方向及び回転方向に風速０．６ｍ／ｓ超過の風が発生していないことを確認することができた。即ち、周速７．３３ｍ／ｓ以下（回転数１０００ｒｐｍ以下）のとき上昇気流が発生していないことを確認することができた。
【符号の説明】
【００３１】
２…粉体整粒システム、４…フィーダー部、６…超高速型整粒装置、７…粉体輸送管、８…サイクロン装置、１０…バグフィルター、１２…ブロワー、１４，３４…上蓋、１４ａ…開口、１４ｂ…粉体供給筒、１４ｃ…下部開口、１６…整粒部、１８…排出部、２０…局所集塵ホッパー、２２…スクリーン、２２ａ…上部開口、２２ｂ…孔、２４…回転軸、２６…粉砕羽根。
【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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