(57)【要約】【課題】一度の操作で３つの粒子領域への分級が可能な粉体分級装置を提供する。【解決手段】粉体分級装置１は、円筒状のケーシング１１ａ、１１ｂと、混合粉体を気流とともに供給する粉体供給部１２と、旋回流を発生させる案内羽根１３と、ケーシング１１ａの接線方向から追加気流を供給して旋回流を強める追加気流供給部２０と、多孔質部材３２を通過させて整流した分級気流をケーシング１１ａ内に供給する分級気流供給部３０と、ケーシング１１ａの内壁の一部に開口したスリット４２を有し、スリット４２を通過した粗大粒子が回収される粗大粒子回収部４０と、上方に向けて開口した微小粒子回収路５２と、微小粒子回収路の上方に配置された傘状体５１と、微小粒子回収路５２とケーシング１１ｂとの間を通過した中間径粒子が回収される中間径粒子回収部６０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシングと、
前記ケーシングの上方から前記ケーシング内に混合粉体を気流とともに供給する粉体供給部と、
前記ケーシング内に旋回流を発生させる案内羽根と、
前記案内羽根の下方にて前記ケーシングの接線方向から追加気流を供給して旋回流を強める追加気流供給部と、
前記追加気流供給部の下方に位置し、前記ケーシングの内壁から中心方向に所定の幅で設けられたスリットを有し、前記スリットを通過した粗大粒子が回収される粗大粒子回収部と、
上方に向けて開口した微小粒子回収路と、前記微小粒子回収路の上方に配置され上方に頂点を有し下方に向けて末広がり状の傘状体とを有し、前記微小粒子回収路からの吸引により前記微小粒子回収路の開口部と前記傘状体との隙間を通過した微小粒子が回収される微小粒子分級部と、
前記微小粒子回収路と前記ケーシングとの間を通過した中間径粒子が回収される中間径粒子回収部と、を備える、
ことを特徴とする粉体分級装置。
【請求項２】
前記追加気流供給部は、前記追加気流を前記ケーシング内へ導出する導出路が形成された着脱自在な風量調節部材を有し、
異なる径の前記導出路が形成された前記風量調節部材を装着することにより、前記ケーシング内へ導出する前記追加気流の風量が調節可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉体分級装置。
【請求項３】
前記スリットの上方に位置し、所定の幅をもって前記ケーシングの全周に形成された開口部に多孔質部材が配置されて、前記多孔質部材を通過させて整流した分級気流を前記ケーシング内に供給する分級気流供給部を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体分級装置。
【請求項４】
前記多孔質部材が燒結金属又は焼結したセラミック物質である、
ことを特徴とする請求項３に記載の粉体分級装置。
【請求項５】
前記粗大粒子回収部から前記スリットを通じて微小粒子及び中間径粒子を吹き出す吹き上げ気流供給部を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉体分級装置。
【請求項６】
前記傘状体が昇降自在であり、前記傘状体の昇降により前記傘状体と前記微小粒子回収路の開口部との隙間が変化して回収する前記微小粒子の粒径を調節可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉体分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体を分級する乾式の粉体分級装置として、サイクロン式等、従来から様々な気流式分級装置が知られている（例えば、特許文献１等）。特許文献１の気流式分級装置は、本体内に、分級板と、分級板の上方対向位置に配置された案内版と、案内板と分級板との間に形成された分級室と、案内板の上方に形成された円筒状の分散室と、を有する気流式分級装置である。案内板は、本体の上部中央を貫通して分散室内に突出した昇降軸の先端部に昇降軸によって上下動可能に保持されており、これにより分散室を軸対称に形成すると共に、案内板を上下動させることによって案内板と分級板との間隔を調整し分級室の容積を可変となしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０７９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１等の気流式分級装置では、旋回流を生じさせるだけの構造であり、一度の操作で２つの粒子領域への分級しかできなかった。
【０００５】
本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、一度の操作で３つの粒子領域への分級が可能な粉体分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る粉体分級装置は、
円筒状のケーシングと、
前記ケーシングの上方から前記ケーシング内に混合粉体を気流とともに供給する粉体供給部と、
前記ケーシング内に旋回流を発生させる案内羽根と、
前記案内羽根の下方にて前記ケーシングの接線方向から追加気流を供給して旋回流を強める追加気流供給部と、
前記追加気流供給部の下方に位置し、前記ケーシングの内壁から中心方向に所定の幅で設けられたスリットを有し、前記スリットを通過した粗大粒子が回収される粗大粒子回収部と、
上方に向けて開口した微小粒子回収路と、前記微小粒子回収路の上方に配置され上方に頂点を有し下方に向けて末広がり状の傘状体とを有し、前記微小粒子回収路からの吸引により前記微小粒子回収路の開口部と前記傘状体との隙間を通過した微小粒子が回収される微小粒子分級部と、
前記微小粒子回収路と前記ケーシングとの間を通過した中間径粒子が回収される中間径粒子回収部と、を備える、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記追加気流発生部は、前記追加気流を前記ケーシング内へ導出する導出路が形成された着脱自在な風量調節部材を有し、
異なる径の前記導出路が形成された前記風量調節部材を装着することにより、前記ケーシング内へ導出する前記追加気流の風量が調節可能であることが好ましい。
【０００８】
また、前記スリットの上方に位置し、所定の幅をもって前記ケーシングの全周に形成された開口部に多孔質部材が配置されて、前記多孔質部材を通過させて整流した分級気流を前記ケーシング内に供給する分級気流供給部を備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記多孔質部材が燒結金属又は焼結したセラミック物質であることが好ましい。
【００１０】
また、前記粗大粒子回収部から前記スリットを通じて微小粒子及び中間径粒子を吹き出す吹き上げ気流供給部を備えることが好ましい。
【００１１】
また、前記傘状体が昇降自在であり、前記傘状体の昇降により前記傘状体と前記微小粒子回収路の開口部との隙間が変化して回収する前記微小粒子の粒径を調節可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る粉体分級装置では、異なる粒径や密度を有する粒子が混在する混合粉体を一度の操作で３つの粒子領域に分級することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】粉体分級装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図であり粉体分級装置の内部構成を示す断面図である。
【図３】案内羽根を示す斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は風量調節部材の構造を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＤ−Ｄ’断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ’断面図であり、分級気流供給部の構成を示す断面図である。
【図６】図２のＣ−Ｃ’断面図であり、スリットを示す断面図である。
【図７】微小粒子分級部の模式図である。
【図８】吹き込み気流供給部の模式図である。
【図９】実施例１に用いた粉体分級装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例１における部分分離効率を示すグラフである。
【図１１】実施例２に用いた粉体分級装置の構成を示す図である。
【図１２】実施例２における部分分離効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図を参照しつつ、本実施の形態に係る粉体分級装置について説明する。粉体分級装置１は、図１及び図２に示すように、ケーシング１１ａ、１１ｂと、粉体供給路１２と、案内羽根１３と、追加気流供給部２０と、分級気流供給部３０と、粗大粒子回収部４０と、微小粒子分級部５０と、中間径粒子回収部６０とを備える。なお、以下では混合粉体を３つの粒子領域に分級する例について説明し、便宜上、３つの粒子領域に属するそれぞれの粒子を、粗大粒子、中間径粒子、微小粒子として説明する。
【００１５】
ケーシング１１ａ、１１ｂは、鉛直方向に延伸した円筒状体であり、内部にて混合粉体の分級が行われる。上方に位置するケーシング１１ａと下方に位置するケーシング１１ｂとは同心状に配置されており、ケーシング１１ａの内径はケーシング１１ｂの内径よりも大きく、後述のようにケーシング１１ａとケーシング１１ｂとの間にスリット４２が形成されている。
【００１６】
粉体供給路１２は、種々の粒径の粒子が混在する混合粉体を気流の導入に伴ってケーシング１１ａ、１１ｂ内に供給する流路である。粉体供給路１２の一方は、ケーシング１１ａの上部に接続しており、他方は不図示の空気を供給するコンプレッサー及び混合粉体を供給するフィーダー等と接続している。
【００１７】
案内羽根１３は、ケーシング１１ａ、１１ｂ内に旋回流を生じさせる機能を果たす。案内羽根１３は、一例として図３に示すように、円筒状の軸に複数の板状の羽根が捻られて設置された構造であり、ケーシング１１ａ内に固定されている。粉体供給路１２を経てケーシング１１ａ内に流入した気流が上方から下方へと案内羽根１３を通過することにより、ケーシング１１ａ、１１ｂ内に旋回流を生じさせる。
【００１８】
追加気流供給部２０は、追加気流供給路２１と風量調節部材２２を備える。追加気流供給部２０は、ケーシング１１ａ内に追加気流を供給し、案内羽根１３によって生じた旋回流を強める役割を有する。追加気流はケーシング１１ａの接線方向からケーシング１１ａ内へ供給される。
【００１９】
追加気流供給路２１は、一方が風量調節部材２２に接続し、他方が不図示のコンプレッサー等に接続しており、コンプレッサーからの空気を風量調節部材２２に供給する。
【００２０】
風量調節部材２２は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、環状体の一部に外周面から内周面へと貫通する追加気流導出路２３が形成されている。追加気流導出路２３の外周面側が追加気流供給路２１と接続し、内周面側はケーシング１１ａ内に通じている。そして、追加気流導出路２３は、図４（Ｂ）に示すように、ケーシング１１ａの接線方向から追加気流を供給するように形成されている。なお、追加気流は上記案内羽根１３によって生じた旋回流の旋回方向に向けて供給されるよう構成される。
【００２１】
また、風量調節部材２２は、ケーシング１１ａに着脱自在な構成であることが好ましい。例えば、ケーシング１１ａが風量調節部材２２の箇所で分割可能な構成であれば、ケーシング１１ａから風量調節部材２２を着脱することが可能である。外形寸法が同寸で異なる径ｄの追加気流導出路２３が形成された風量調節部材２２をケーシング１１ａに装着することで、ケーシング１１ａ内に導入する追加気流の風量を異ならせることが可能である。コンプレッサーを介し、追加気流供給路２１に供給される空気の流量が同じである場合、大きい径の追加気流導出路２３が形成された風量調節部材２２を用いた場合に比べ、小さい径の追加気流導出路２３が形成された風量調節部材２２を用いた場合では、より高い圧力で空気を吹き出すので、ケーシング１１ａ、１１ｂ内の旋回流がより強められる。
【００２２】
なお、本実施の形態では、環状体の風量調節部材２２を示しているが、ケーシング１１ａの接線方向から追加気流を供給可能であれば、どのような形態であってもよい。
【００２３】
分級気流供給部３０は、分級気流供給路３１と、多孔質部材３２とを備える。
【００２４】
分級気流供給路３１の一方はケーシング１１ａに接続し、他方はコンプレッサー等に接続しており、コンプレッサーを介して空気をケーシング１１ａ内に供給する流路である。
【００２５】
多孔質部材３２は、ケーシング１１ａの開口部に設置されている。このケーシング１１ａの開口部はケーシングの長手方向へ所定の幅をもってケーシング１１ａの全周に渡り形成されており、この開口部に多孔質部材３２が埋設された形態である。図５の断面図に示すように、分級気流供給路３１から供給された空気は、多孔質部材３２を通過してケーシング１１ａ内に供給される。空気はケーシング１１ａの全周に渡って配置された多孔質部材３２を通過し整流されて、ケーシング１１ａ内に供給される。多孔質部材３２は内部の細孔径が小さく緻密な構造であることが好ましく、一例として燒結金属や焼結したセラミックス物質等が挙げられる。
【００２６】
粗大粒子回収部４０は、ケーシング１１ａの内壁から中心方向へ所定の幅をもって開口するスリット４２と粗大粒子回収容器４１を備える。多孔質部材３２が配置された下方には、図６の断面図に示すように、ケーシング１１ａとケーシング１１ｂとの間に開口するスリット４２が形成されている。スリット４２は多孔質部材３２の下方に配置された粗大粒子回収容器４１に通じている。
【００２７】
微小粒子分級部５０は、傘状体５１と微小粒子回収路５２とを有する。
【００２８】
微小粒子回収路５２は傘状体５１の下方に位置する円筒状の流路であり、微小粒子が通過する通路である。微小粒子回収路５２はケーシング１１ａ、１１ｂと同心状に配置されている。微小粒子回収路５２の一端（紙面上、上端）は傘状体５１の底部近辺に位置し、他端は不図示の吸引装置に接続している。なお、微小粒子回収路５２の径は、傘状体５１の底部の径と略同一寸法に形成されている。
【００２９】
傘状体５１は、上方に頂点を有し下方に向けて末広がり状である。傘状体５１は公知の手法によって粉体分級装置１内の所定位置に設置されていればよく、本実施の形態では、傘状体５１は棒体５５を介し、支持部材５４によって微小粒子回収路５２に設置されている。なお、支持部材５４は、格子状体等、微小粒子の通過を阻害しない構成であればいずれでもよい。図７に示すように、傘状体５１は昇降自在（ケーシング１１ａ、１１ｂの長手方向に移動自在）に構成されており、傘状体５１の底部と微小粒子回収路５２の上端との隙間５３が可変可能である。なお、傘状体５１の昇降機構については、歯車やベルト等、公知の手法にて昇降自在に構成されていればよい。
【００３０】
中間径粒子回収路６０は、上部が微小粒子回収路５２とケーシング１１ｂとで挟まれた流路である。
【００３１】
続いて、粉体分級装置１による混合粉体の作用について説明する。
【００３２】
異なる粒径の粒子が混在する混合粉体を供給するフィーダー及び圧縮空気を供給するコンプレッサーから、粉体供給路１２を通じてケーシング１１ａ内に混合粉体が気流ともに供給される。
【００３３】
供給された気流が案内羽根１３を通過することで、ケーシング１１ａ内に旋回流が生じる。
【００３４】
案内羽根１３の下方では、追加気流供給部２０によって、ケーシング１１ａ内に追加気流が導入される。これにより、案内羽根１３によって生じた旋回流が強まる。
【００３５】
混合粉体はこの旋回流にのって、旋回しつつケーシング１１ａ内を下降してゆく。旋回流により粉体は遠心力を受ける。粉体に作用する遠心力は、重量に比例するため、大きな粒径の粒子ほどケーシング１１ａの内壁に近接或いは接触しつつ旋回し、下降していくことになる。
【００３６】
このため、ケーシング１１ａ内壁に近接或いは当接しつつ下降した粗大粒子はケーシング１１ａとケーシング１１ｂとの間のスリット４２を通過し、粗大粒子回収容器４１に回収される。
【００３７】
また、スリット４２の上方には、分級気流をケーシング１１ａ内に導入している。分級気流はケーシング１１ａ全周から中心方向に向けて逆放射状に供給している。静電引力等により粗大粒子に吸着している中間径粒子或いは微小粒子は、分級気流によって分離され、中間径粒子等が粗大粒子回収容器４１に流入しにくい。
【００３８】
粗大粒子回収容器４１に回収されなかった微小粒子及び中間径粒子は、旋回流に伴い、更に旋回しつつケーシング１１ｂ内を下降し、傘状体５１及び微小粒子回収路５２が設置されている箇所へと進む。
【００３９】
微小粒子回収路５２の下方からは吸引装置等でケーシング１１ｂ内の空気及び粉体を吸引している。重量の小さい微小粒子では、吸引装置等による吸引力が遠心力に勝ることになり、微小粒子が傘状体５１と微小粒子回収路５２との隙間５３に流入し、微小粒子回収路５２を通じて回収される。
【００４０】
一方、微小粒子よりも重量の大きい中間径粒子では、遠心力が吸引装置等による吸引力に勝り、隙間５３に流入することなくそのまま下降する。そして中間径粒子は中間径粒子回収路６０を通じて回収される。
【００４１】
本実施の形態に係る粉体分級装置１では、追加気流供給部２０を備えており、案内羽根１３によって生じる旋回流を更に強めることができる。そして、風量調節部材２２は着脱自在であり、異なる径の追加気流導出路２３が形成された風量調節部材２２を適宜選択して用いることで、ケーシング１１ａ内の旋回流の強弱、すなわち粒子が受ける遠心力を容易に調節可能である。したがって、用いる混合粉体に応じ、風量調節部材２２を調節することで、どの程度の粒径の粒子を粗大粒子としてケーシング１１ａ内壁に近接或いは当接させて分離するかを調節することができる。
【００４２】
たとえば、粒子ａ、粒子ｂ、粒子ｃ、粒子ｄ及び粒子ｅが混在し、粒子径が粒子ａ＜粒子ｂ＜粒子ｃ＜粒子ｄ＜粒子ｅの関係にある混合粉体を分級する場合、旋回流の強さを調節することで、粒子ｅを粗大粒子として粗大粒子回収容器４１に回収することや、或いは、追加気流導出路２３がより小径な風量調節部材２２を用いることで、粒子ｅよりも小さな粒子ｄをもケーシング１１ａ内壁に近接或いは当接させて、粒子ｄ及び粒子ｅを粗大粒子として分離し、粗大粒子回収容器４１に回収することができる。
【００４３】
また、粗大粒子回収容器４１へ通じるスリット４２の上方に分級気流供給部３０を備えており、粗大粒子に吸着している微小粒子や中間径粒子を分離させることができるので、精度よく粗大粒子を粗大粒子回収容器４１内に回収することができる。
【００４４】
更には、傘状体５１が昇降自在に構成されているため、傘状体５１と微小粒子回収路５２の開口部との隙間５３を容易に調節することができる。したがって、中間径粒子と微小粒子とをどの程度の粒径（重量）で分級するかを容易に調節することができる。
【００４５】
たとえば、吸引装置による吸引力が同じである場合、傘状体５１と微小粒子回収路５２の開口部との隙間５３を広く設定すれば、隙間５３に生じる負圧が小さくなるので、より小さな粒径の粒子のみを吸引することになり、小さな粒径の微小粒子のみを微小粒子回収路５２に導くことができる。たとえば、粒子ａ〜粒子ｄの粒子が混在する混合粉体から粒子ａの紛体を微小粒子として微小粒子回収路５２に導き、粒子ｂ〜粒子ｄの粒子から分離することができる。
【００４６】
一方、傘状体５１と微小粒子回収路５２の開口部との隙間５３を狭く設定すれば、隙間５３に生じる負圧が大きくなるので、より大きな粒径の粒子を吸引して微小粒子回収路５２に流入させることができる。たとえば、粒子ａ〜粒子ｄの粒子が混在する混合粉体から粒子ａ及び粒子ｂの粒子を微小粒子回収路５２に導き、粒子ｃ及び粒子ｄの粒子から分離することができる。
【００４７】
また、粉体分級装置１は、図８に示すように、粗大粒子回収容器４１からスリット４２を通じて吹き上げ気流を供給する吹き上げ気流供給部を備えていてもよい。吹き上げ気流供給路４３の一方は粗大粒子回収容器４１に接続し、他方はコンプレッサー等に接続している。コンプレッサーからの空気が吹き上げ気流供給路４３を通じて粗大粒子回収容器４１に流入し、スリット４２を通じてケーシング１１ａ、１１ｂ内に排出される。これにより、慣性の大きい粗大粒子がスリット４２を通過し、慣性の弱い中間径粒子及び微小粒子はスリット４２を通過しにくくなる。このため、精度よく粗大粒子を回収することができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態に係る粉体分級装置１では、粗大粒子、中間径粒子、微小粒子の３つの粒子領域に分級することができるとともに、それぞれの分級点も容易に調節可能である。
【実施例１】
【００４９】
（追加気流による分級能についての検証）
図９に示す装置構成にて、追加気流の供給による影響について検証した。
【００５０】
混合粉体として関東ローム（ＪＩＳ  ８種）を用いた。混合粉体を気流とともにケーシング内に供給し、旋回流を生じさせ、追加気流を供給して旋回流を強め、混合粉体を粗粉と微粉との２つの粒子領域に分級した。そして、傘状体と微小粒子回収路との隙間を通過した微粉を回収し、部分分離効率を粒径毎に測定した。
【００５１】
なお、混合粉体を送り込む流量（Ｑ）を８００Ｌ／ｍｉｎとし、追加気流の流量（ｑｓ）を０Ｌ／ｍｉｎ、１００Ｌ／ｍｉｎ、２００Ｌ／ｍｉｎとし、それぞれについて行った。
【００５２】
測定した部分分離効率を図１０に示す。追加気流を導入しなかった場合に比べ、追加気流を導入した場合では、曲線の傾きがシャープになっており、良好に分級されている。追加気流の流量を異ならせて旋回流の強さを調節することで、分級する粒子径を調節することも可能であることがわかった。
【実施例２】
【００５３】
（分級気流による分級能の検証）
図１１に示す、所謂軸流サイクロン式分級装置構成にて、混合粉体を粗粉及び微粉の２つの粒子領域に分級し、分級気流の供給による影響について検証した。
【００５４】
混合粉体として関東ローム（ＪＩＳ  ８種）を用いた。混合粉体を気流とともにケーシング内に供給し、旋回流を生じさせ、そして、追加気流を供給して旋回流を強め、混合粉体を粗粉と微粉との２つの粒子領域に分級した。スリットから進入した粗粉を回収し、部分分離効率を粒径毎に測定した。
【００５５】
多孔質部材として、燒結金属を用いた。用いた燒結金属は４０メッシュである。混合粉体とともに供給する気流の流量（Ｑ）は４００Ｌ／ｍｉｎ、追加気流の流量（ｑ）は２００Ｌ／ｍｉｎとした。分級気流の流量（ｑｂ）、０Ｌ／ｍｉｎ、１０Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、４０Ｌ／ｍｉｎとし、それぞれについて行った。
【００５６】
その結果を図１２に示す。分級気流の流量が大きいほど、粗粉に微粉が混入しなくなることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明に係る粉体分級装置では、異なる粒径の粒子が混在する混合粉体を精度よく３つの粒子領域に分級することができる。また、異なる密度を有する粒子が混在する混合粉体を分離することも可能で、混合粉体の分離が必要なさまざまな分野での利用が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１    粉体分級装置
１１ａ、１１ｂ    ケーシング
１２    粉体供給路（粉体供給部）
１３    案内羽根
２０    追加気流供給部
２１    追加気流供給路
２２    風量調節部材
２３    追加気流導出路
３０    分級気流供給部
３１    分級気流供給路
３２    多孔質部材
４０    粗大粒子回収部
４１    粗大粒子回収容器
４２    スリット
４３    吹き上げ気流供給路
５０    微小粒子分級部
５１    傘状体
５２    微小粒子回収路
５３    隙間
５４    支持部
６０    中間径粒子回収路（中間径粒子回収部）
【図１】
2012192387.tif 000003
【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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【図１１】
2012192387.tif 000013
【図１２】
2012192387.tif 000014