(57)【要約】【課題】物質の投入による風量のロスを減らし、破砕物の大きさおよび形状を一定にする風力粉砕装置を提供する。【解決手段】下方に向かって徐々に縮径した筒状部２、この筒状部２の上部に接続して接線方向に空気を送入する主送気管６および筒状部２内に物質を投入する物質投入部７を備えた風力粉砕装置１において、主送気管６の下流側には、筒状部２内に送気口２２〜２５を開口した従送気管１８〜２１が接続されているので、旋回気流の速度を安定させることができる。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方に向かって徐々に縮径した筒状部、この筒状部の上部に接続して接線方向に空気を送入する主送気管および前記筒状部内に粉砕物質を投入する物質投入部を備えた風力粉砕装置において、
前記主送気管の下流側には、前記筒状部内に送気口を開口した従送気管が接続されていることを特徴とする風力粉砕装置。
【請求項２】
前記筒状部内の前記送気口に隣接する位置には、前記物質投入部の投入口が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の風力粉砕装置。
【請求項３】
前記従送気管と前記物質投入部とは一体的に設けられ、粉砕物質を空気とともに送入する混合送入管を形成していることを特徴とする請求項１に記載の風力粉砕装置。
【請求項４】
前記従送気管は、前記筒状部の接線方向に空気を送入可能に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の風力粉砕装置。
【請求項５】
前記従送気管は、前記送気口を螺旋状に配置して、複数本設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の風力粉砕装置。
【請求項６】
前記筒状部は傾斜配置され、微粒子を上部から排出し、粗粒子を下部から排出することを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の風力粉砕装置。
【請求項７】
前記筒状部の下端部には、開閉可能な蓋部が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の風力粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦流の中に粉砕物質を投入し、粒子同士が衝突を繰り返すことにより粉砕する風力粉砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体物を粉砕する装置として、例えば、ボールミル、高速回転ミル、ジェットミル等がある。これらの粉砕装置は、機械的可動部の摩耗や損傷が大きく、また、破砕物に角部が形成されるため、使用態様に制限が発生するという欠点がある。
【０００３】
これらの欠点を解消するため、旋回気流内に破砕物質を投入し、破砕物質の衝突によって角部が丸い破砕物が形成されるサイクロンを用いた風力粉砕装置が用いられている。
【０００４】
サイクロンは、下方に向かって徐々に縮径した筒状部の上部外周から接線方向に空気を吹き込み、内部に旋回流を発生させる装置である。
上部に吹き込まれた気流は、筒状部の内周に沿って旋回しながら渦巻状に半径方向内側に移動し、また、螺旋状に旋回しながら徐々に下降し、最下部で反転して、さらに旋回しながら筒状部の中心付近を上昇し、筒状部の上部に設けた排出ダクトから排出される。
【０００５】
旋回流が発生している部分の平断面を考えると、下降気流が発生している外周部分では、自由渦または準自由渦となり、気流の速度と半径はほぼ反比例している。一方、上昇気流が発生している中心部分では、角速度が一定の強制渦となり気流の速度と半径はほぼ比例している。すなわち、旋回する下降気流は、下側に移動するほど速度が上昇し、また、下降気流と上昇気流の境界部での速度が一番速くなっている。
【０００６】
サイクロン内に投入された粉砕物質は、渦巻状に流れる気流の半径方向成分により、中心に向かう力を受け、また、半径方向外側に向かう遠心力を受ける。
サイクロンを用いた破砕装置において、不純物を投入した場合は、旋回中に他の粒子との衝突および摩擦によって不純物が分離され、重い粉砕物質は、筒状部の外側に移動して筒状部の下部から排出され、軽い粉砕物質は、内側に移動して強制渦に巻き込まれ、上部の排出口から排出される。
【０００７】
例えば、特開平７−１８５３１０号公報には、中間ケーシングに接線方向より接続された空気送気管と、下部ケーシング内に位置する原料投入筒とを備えた多目的処理装置が記載されている。空気送気管からケーシング内に送られる空気によって旋回気流を発生させ、原料投入筒から投入された粉砕物質を回転させ、破砕物を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記多目的処理装置は、空気送気管が最上流部である中間ケーシングにしか設けられていないため、空気送気管の下流側に粉砕物質が投入されるたびに旋回流のエネルギーが気流から粉砕物質に移動し、旋回流の下流側の速度が遅くなる。このため、処理装置内の滞留時間が短くなり、粉砕物質を均一に破砕することができず、回収される破砕物に角部が残ったりして、破砕物の大きさおよび形状が一定にならないという問題がある。
【０００９】
また、破砕が足りない粉砕物質を確実に破砕するためには気流の速度を上げる必要があるが、この場合は、圧力損失の増大により風量のロスが大きくなるという問題がある。
【００１０】
そこで本発明が解決しようとする課題は、粉砕物質の投入による風量のロスを減らし、破砕物の大きさおよび形状を一定にする風力粉砕装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の風力粉砕装置は、下方に向かって徐々に縮径した筒状部、この筒状部の上部に接続して接線方向に空気を送入する主送気管および前記筒状部内に粉砕物質を投入する物質投入部を備えた風力粉砕装置において、前記主送気管の下流側には、前記筒状部内に送気口を開口した従送気管が接続されている。
【００１２】
主送気管から送入される空気によって、筒状部内には旋回気流が発生し、投入された粉砕物質は、旋回気流とともに回転する。粉砕物質は破砕されて小さくなりながら、粉砕物質同士の衝突により不純物が除去され、また、粉砕物質同士の摩耗によって角を丸く形成される。そして、下降気流と上昇気流の境界部において、比重の小さい粒は内側に移動して強制渦に巻き込まれ筒状部の上部から回収され、比重が大きい粒は遠心力により外側に移動し、筒状部の下部から回収される。
【００１３】
従送気管は、主送気管の下流側であって旋回気流を減速させない方向に任意の角度で取り付けることができ、連続的または断続的に送気することができる。
従送気管から送られる空気によって、旋回気流を加速して破砕物をさらに細かく形成したり、投入された直後の粉砕物質を、旋回気流に直交する方向に吹き飛ばし、旋回気流とともに周回している他の粉砕物質にぶつけて破砕を促進したり、粉砕物質投入時のみに送気することによって、旋回気流の速度を安定させることができる。
【００１４】
前記筒状部内の前記送気口に隣接する位置に、前記物質投入部の投入口を配置することも可能である。投入口は、送気口から送気される空気の下流側に配置することがより好ましい。
かかる構成によって、投入される粉砕物質が効率的に旋回気流の中に投入され、破砕が促進される。
【００１５】
前記従送気管と前記物質投入部とを一体的に設け、粉砕物質を空気とともに送入する混合送入管を形成することも可能である。
粉砕物質が空気とともに送入されることにより、筒状部内の旋回気流が減速されず、破砕処理が一定の速度で行われる。
【００１６】
前記従送気管を、前記筒状部の接線方向に空気を送入可能に接続することも可能である。
かかる構成によって、筒状部内の旋回気流の速度を安定させることができる。
【００１７】
前記従送気管を、前記送気口を螺旋状に配置して、複数本設けることも可能である。
送気口を螺旋状に配置した複数の従送気管からそれぞれ送気することによって、送風量を複数箇所で調整して送入できる。
【００１８】
前記筒状部を傾斜配置し、微粒子を上部から排出し、粗粒子を下部から排出することも可能である。
【００１９】
旋回気流内の粉砕物質は、軸心に沿って発生する上昇気流によって上方への力を受けるとともに重力によって下方に力を受ける。筒状部を鉛直に配置すると、破砕されて角がとれた小さな微粒子が、大粒の粉砕物質に巻き込まれて下方に落下し、筒状部の下部から下方に排出されてしまうことがあるが、傾斜配置することによって、下方に落下する粉砕物質は軸心から外れて、再度旋回気流内に投入されるので、筒状部内の滞留時間が長くなり、他の粒子と衝突して微粒子化が促進される。
【００２０】
筒状部の下端部には、開閉可能な蓋部を設けることも可能である。
蓋部を閉じたときには、粗粒子は蓋部の上部に堆積して筒状部内に滞留する。この滞留物は、再度旋回流の中に巻き込まれ、さらに破砕される。
蓋部を開いたときには、粗粒子は、筒状部の下端部の下方に排出される。
蓋部にはロータリーバルブ等の開閉機構を設けることが好ましい。開閉機構を操作することによって、空気量の制御を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の風力粉砕装置の説明図、（Ｂ）は同風力粉砕装置の平断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の風力粉砕装置１は、下方に向かって徐々に縮径した筒状部２と、筒状部２の上部に軸心を同じにして接続された円筒部３と、円筒部３の上部に軸心を同じにして接続され、上方に向かって徐々に縮径した上筒状部４を備えたケーシング５を有している。
ケーシング５は、例えば、直径１ｍ程度、高さ２ｍ程度に形成されている。
【００２３】
ケーシング５は上下が開口しており、上開口部２６には微粒子を排出する排出ダクト２８が接続され、下開口部２７からは粗粒子を排出する。
また、ケーシング５には、ケーシング５内に旋回気流を発生させる主送気管６および従送気管１８〜２１と、筒状部２内に粉砕物質を投入する物質投入部７とが設けられている。
【００２４】
主送気管６は、下流側端部を円筒部３に接続し、ケーシング５内の接線方向に空気を送入する。
【００２５】
物質投入部７は、円周方向に均等配置された４本の物質投入管９〜１２を有している。各物質投入管９〜１２は、上筒状部４を貫通して設けられ、その先端に設けられた投入口１３〜１６は、主送気管６の主送気口１３より下流側に配置されている。
詳しく説明すると、投入口１４〜１７は、主送気管６から送られる空気の螺旋状の流線に沿って９０度おきに配置されている。
【００２６】
従送気管１８〜２１は、物質投入管９〜１２と同じく４本設けられている。従送気管１８〜２１は、筒状部２の側方から接続され、その送気口２２〜２５は、物質投入管９〜１２の投入口１４〜１７の上流側に隣接して設けられている。
送気管１８〜２１の送気方向は、主送気管６から送られる空気と同じように、上から見て右回り方向になっている。
【００２７】
従送気管１８〜２１から送入される空気の風速は、主送気管６から送入される空気の風速より低く設定され、主送気管６からの空気により発生する旋回気流を補助する役割を果たしている。主送気管６からの風量は、例えば１．６ｍ３／分〜１０ｍ３／分程度、風速は４００ｍ／分〜２０００ｍ／分程度に調整でき、また、従送気管１８〜２１からの風量は、０．８ｍ３／分〜１．６ｍ３／分程度、風速は５００ｍ／分〜３０００ｍ／分程度に調整できる。
【００２８】
次に、風力粉砕装置１の動作について説明する。
図示しない主ブロワを作動させると、主送気管６の主送気口１３から円筒部３内に空気が送入され、ケーシング５内の外周部には旋回する下降気流が発生し、ケーシング５の中心付近には逆方向に旋回する上昇気流が発生する。下降気流は、ケーシング５内の下降気流と上昇気流の境界面を介してある高さで上昇気流に変わり、排出ダクト２８から排出される。
【００２９】
次いで、物質投入管９〜１２から粉砕物質を投入するとともに従送気管１８〜２１から空気を送入すると、投入口１４〜１７からケーシング５内に入った粉砕物質は、従送気管１８〜２１からの空気によって旋回気流内に送られる。
旋回気流と従送気管１８〜２１から送られる空気は同じ方向に送られるので、粉砕物質の投入によって旋回気流が乱されることがなく、速度の低下によって、破砕不足の粉砕物質がそのまま排出されてしまうことが防止される。
【００３０】
図２（Ａ）は、投入前の粉砕物質の形状を示す説明図、（Ｂ）は、粉砕後の破砕物を示す説明図である。
図２（Ａ）に示すように、粉砕物質は、比重が小さいセメント等の粒状物２９に比重が大きい金属粉３０，３１等が付着した状態で投入される。
【００３１】
投入された粉砕物質は、周回しながら粉砕物質同士の衝突および摩耗を繰り返し、粒状物２９と金属粉３０，３１等に分離され、さらに図２（Ｂ）に示すように、粒状物２９は角がとれて丸みを帯びた形状の破砕物３２になる。
【００３２】
分離された比重が小さい破砕物３２は、ケーシング５の中心付近で回転しながらさらに小さく破砕され、上開口部２６から排出ダクト２８を介して次工程に搬送される。一方、比重が大きい金属粉３０，３１は、ケーシング５の下開口部２７から排出される。
このようにして、粉砕物質の破砕および分級を行う。
【００３３】
従送気管１８〜２１から送入する空気量は、粉砕物質の量に応じて増減することができる。また、連続的、断続的に送入することができる。
従送気管１８〜２１から送入される空気によって主送気管６からの送風により発生した旋回気流の速度が途中で低下することがなく、旋回気流の速度を安定させ、粉砕物質の滞留時間を長くして粉砕物質同士の摩砕による破砕を促進できる。
また、物質投入管および従送気管の数は、１又は複数本であればよいが、均一に処理を行うために同じ数ずつ設けることが好ましい。
【００３４】
なお、第１の従送気管および第１の物質投入管を旋回気流の流れに逆らうように配置して、粉砕物質を気流内に投入し、第１の従送気管の下流側であって、旋回気流の流れを増速させる方向に第２の従送気管を設けることも可能である。
第１の従送気管および第１の物質投入管によって、投入直後の粉砕物質の破砕を促進することができるとともに、第２の従送気管によって、旋回気流の減速を防止して、粉砕物質の滞留時間を長くすることができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態の風力粉砕装置を用いた風力粉砕システムの正面図である。
風力粉砕システム３３は、風力粉砕装置３４と、小型、大型のサイクロン３５，３６と、ブロワ４１，４２を有し、これらの装置の間を空気が循環するように設けている。風力粉砕装置３４、サイクロン３５，３６の下端部にはそれぞれ開閉可能な蓋部が設けられ、蓋部の下方位置には、回収ボックス５０〜５２が配置されている。
【００３６】
風力粉砕装置３４は、従送気管と物質投入部を一体的に設けた混合送入管４７を有している。混合送入管４７は、混合送入管４７の基端部を、ブロワ４１、またはブロワ４１と風力粉砕装置３４の主送気管４８を連通する送気管４９に連通して設け、循環する粉砕物質を空気とともにケーシング内に送入するものである。
【００３７】
物質投入管３７は、混合送入管４７の途中位置に設けられており、新規に投入される粉砕物質は、混合送入管４７から筒状部内に投入される。
新規に投入される粉砕物質は、混合送入管４７から筒状部内に投入され、主送気管から送られてくる空気と衝突して破砕が促進される。
物質投入管３７が筒状部に外側から接続されているので、筒状部内に物質投入管を配置した場合に比べて、物質投入管に処理中の粉砕物質が付着することがなくなり、清掃やメンテナンスが簡単になる。
【００３８】
風力粉砕装置３４の上開口部に設けられた排出ダクト３８は、１段目のサイクロン３５の主送気管３９に接続され、サイクロン３５の排出ダクト４０は、２段目のサイクロン３６の主送気管４４に接続されている。
【００３９】
サイクロン３６の排出ダクト４５は、バグフィルタ等のフィルタ部材を設けた回収装置４９を介してブロワ４２に接続され、ブロワ４２は、返送ダクト４３およびチャンバ４６を介してブロワ４１の空気取り入れ口に接続されている。
【００４０】
風力粉砕装置３４に粉砕物質を投入すると、粉砕物質は、傾斜配置された風力粉砕装置３４内で旋回しながら破砕、分離される。旋回気流の中心は傾斜しており、中心付近で回転している粉砕物質が重力により落下しようとすると、再度旋回気流に巻き込まれるので、処理時間を長くでき、十分に破砕を行うことができる。
【００４１】
筒状部内の破砕物は、中心に沿って斜め上方に移動し、排出ダクト３８、主送気管３９を介して、１段目のサイクロン３５に運ばれる。
破砕物は、サイクロン３５内でも旋回しながらさらに破砕され、排出ダクト４０を介して２段目のサイクロン３６に運ばれる。
【００４２】
そして、破砕物は、２段目のサイクロン３６でさらに破砕された後、ブロワ４２の手前に設けられた回収装置４９によって回収される。
一方、回収装置４９を通過した空気は、ブロワ４２、返送ダクト４３およびチャンバ４６を介してブロワ４１に戻る。
ブロワ４１から風力粉砕装置３４の主送気管４８には、空気とともに微粒子となった破砕物が送入され、さらに破砕される。また、従送気管４７にも破砕物が送入され、さらに破砕される。
【００４３】
なお、回収ボックス５０には、粗粒子が投入されるが、この粗粒子は、再投入してさらに粉砕することができる。また、回収ボックス５１，５２には、粒径の小さな粒子が投入されるが、これを良品として用いることができる。なお、上流側の回収ボックス５１には粉砕された破砕物のうち直径が大きいもの、下流側の回収ボックス５２には破砕物のうち直径が小さいもの、回収装置４９にはさらに直径が小さいものが回収される。すなわち、それぞれ所定範囲の直径ごとに分級することも可能である。
ブロワ４２を通過した空気は、返送ダクト４３を通過してチャンバ４６に戻るので、回収装置４９を通過した微粒子が外側に排出されることがなく、環境汚染の心配がない。
また、風力粉砕装置３４を傾斜配置しているので、破砕物を斜め上方に移動させる力は小さくて済む。従って、小さい風量でも破砕物を上方に排出しやすくなり、上下に分離して取り出す微粒子の大きさの規準値の調整を簡単に行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）本発明の風力粉砕装置は、主送気管から送入される空気より風速が低い空気を送入する従送気管が、筒状部内に送気口を開口して接続されているので、従送気管から送られる空気によって、均一な気流を発生させて風量のロスを減らし、破砕物の大きさおよび形状を一定にすることができる。
（２）筒状部内の送気口に隣接する位置に、物質投入部の投入口を配置すると、投入される粉砕物質が効率的に旋回気流の中に投入されるので、破砕が促進され、破砕物の大きさおよび形状を一定にすることができる。
（３）従送気管と物質投入部とを一体的に設け、粉砕物質を空気とともに送入する混合送入管を形成すると、粉砕物質が空気とともに送入されるので、筒状部内の旋回気流が減速されず、破砕処理が一定の速度で行われる。また、物質投入管がケーシング内の旋回気流を邪魔することがなくなり、より安定した速度の旋回気流を得ることができる。さらに、物質投入管に処理中の粉砕物質が付着することがなくなるので、清掃やメンテナンスも簡単になる。
（４）従送気管を、筒状部の接線方向に空気を送入可能に接続すると、筒状部内の旋回気流の速度を安定させ、摩砕効果を高めることができる。
（５）従送気管を、送気口を螺旋状に配置して複数本設けると、送風量を複数箇所で調整して送入でき、旋回気流の速度を安定させることができる。また、旋回気流の速度を速くすることができるので、下降気流と上昇気流の境界部での粉砕物質の衝突および摩砕が活発に行われ、破砕物の形状および大きさを一定にできる。
（６）筒状部を傾斜配置し、微粒子を上部から排出し、粗粒子を下部から排出すると、中心付近から下方に落下する粉砕物質が、再度旋回気流内に投入されるので、粉砕物質の筒状部内での滞留時間が長くなり、摩砕を促進することができる。また、小さい風量でも破砕物を上方に排出しやすくなり、上下に分離して取り出す微粒子の大きさの規準値の調整を簡単に行うことができる。
（７）筒状部の下端部に開閉可能な蓋部を設けると、滞留した粗粒子が再度旋回流の中に巻き込まれ、さらに破砕されるので、破砕物の大きさおよび形状を一定にすることができ、また、空気量の制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態の風力粉砕装置の説明図、（Ｂ）は同風力粉砕装置の平断面図である。
【図２】（Ａ）は投入前の粉砕物質の形状を示す説明図、（Ｂ）は粉砕後の破砕物を示す説明図である。
【図３】第２の実施の形態の風力粉砕装置を用いた風力粉砕システムの正面図である。
【符号の説明】
１　風力粉砕装置
２　筒状部
３　円筒部
４　上筒状部
５　ケーシング
６　主送気管
７　物質投入部
９〜１２　物質投入管
１３　主送気口
１４〜１７　投入口
１８〜２１　従送気管
２２〜２５　送気口
２６　上開口部
２７　下開口部
２８　排出ダクト
２９　粒状物
３０，３１　金属粉
３２　破砕物
３３　風力粉砕システム
３４　風力粉砕装置
３５，３６　サイクロン
３７　物質投入管
３８　排出ダクト
３９　主送気管
４０　排出ダクト
４１，４２　ブロワ
４３　返送ダクト
４４　主送気管
４５　排出ダクト
４６　チャンバ
４７　混合送入管
４８　送気管
４９　回収装置
５０〜５２　回収ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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