(57)【要約】【課題】簡単な構造で予備室及び分級室の高さを容易・効率的に変更することができ、分級精度の高い気流分級装置を提供する。【解決手段】気流分級装置は、本体（１０）内に、分級板（３０）と、前記分級板（３０）の上方対向位置に配置された案内版（４０）と、該案内板（４０）と前記分級板（３０）との間に形成された分級室（１２）と、前記案内板（４０）の上方に形成された円筒状の分散室（１３）と、を有する気流分級装置であって、前記案内板（４０）は、前記本体（１０）の上部中央を貫通して前記分散室（１３）内に突出した昇降軸（４５）の先端部に該昇降軸（４５）によって上下動可能に保持されており、これにより前記分散室（１３）を軸対称に形成すると共に、該案内板（４０）を上下動させることによって前記案内板（４０）と分級板（３０）との間隔を調整し前記分級室（１２）の容積を可変となしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（１０）内に、上面が外周部に向けて下り勾配の傾斜部を有する陣笠状の分級板（３０）と、前記分級板（３０）の上方対向位置に配置され外周部に向けて下り勾配の傾斜部を有する陣笠状の案内版（４０）と、該案内板（４０）と前記分級板（３０）との間に形成された分級室（１２）と、前記案内板（４０）の上方に形成された円筒状の分散室（１３）と、該分散室（１３）の上端部に設けられて原料粉体を気流と共に該分散室（１３）内に供給する原料供給管（１６）と、前記分級板（３０）の中央に上向き開口部（３３）を有し本体外に微粉体を導出する微粉排出部（３６）と、本体下部に形成されて本体外に粗粉を排出する粗粉排出部（１７）とを有する気流分級装置であって、
前記案内板（４０）は、前記本体（１０）の上部中央を貫通して前記分散室（１３）内に突出した昇降軸（４５）の先端部に該昇降軸（４５）によって上下動可能に保持されており、これにより前記分散室（１３）を軸対称に形成すると共に、該案内板（４０）を上下動させることによって前記案内板（４０）と分級板（３０）との間隔を調整し前記分級室（１２）の容積を可変となしたことを特徴とする気流分級装置。
【請求項２】
前記本体（１０）の上部中央を貫通して前記分散室（１３）内に突出した排気管（１８）が設けられており、該排気管（１８）を貫通してその内部に前記昇降軸（４５）が配置され、該排気管（１８）内には、前記昇降軸（４５）と螺合して該昇降軸（４５）を保持する保持部（４８）が設けられると共に、前記昇降軸（４５）を外部から回転させることによって前記案内板（４０）を前記分散室（１３）内で上下動させるように構成してなる請求項１に記載の気流分級装置。
【請求項３】
前記排気管（１８）は、前記分散室（１３）内に突出するその外周面に環状カバー（５５）が装着可能に構成されており、これによって前記排気管（１８）の外径（ｄ１）を可変としてなる請求項２に記載の気流分級装置。
【請求項４】
前記環状カバー（５５）の下端部は、末広がりのスカート部（５５ａ）が形成されている請求項３に記載の気流分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分級すべき固体粒子を気流に乗せて搬送し、この固気混相流を高速に旋回させて固体粒子を粒子径に応じて分級する気流分級装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気流分級装置は、種々の構造のものが存在するが、代表的な構造を図４によって説明する。同図において、気流分級装置本体１０の内側上部には、中央に開口３３を有し外径部に向けて下り勾配の陣笠状の分級板３０と、その上部の対向位置に同じく陣笠状の案内板４０が本体１０に棒状の固定部材１９によって固着して設けられ、該案内板４０と前記分級板３０との間に分級室１２を形成し、該分級室１２の上部には円筒状の分散室１３が形成され、原料供給管１６から装置内に供給される固気混相流は、該分散室１３内を高速で旋回しながら下降し、粉体粒子を分級室１２内に導入する。該分級室１２では、その外周部分に配置されている分級ルーバ２５を通して外部から吸引導入さる分級エアーによって高速旋回流を生じさせ、遠心力によって、内側の微粉流と外側の粗粉流とに分級し、微粉は前記分級板３０の中央開口３３から装置外に排出され、外側の粗粉は、前記分級板３０の外縁部から装置の下方に流下して粗粉排出部１７から装置外に排出されるようになっている。
【０００３】
係る分級装置においては、分級室１２に流入する粉体は、分級ルーバ２５から吸引導入される分級エアーにより分級板３０上で高速旋回しつつ、外向きの遠心力と内向きの空気抵抗のバランスによって、内側の微粉流と外側の粗粉流とに区分される粒子径が定まることになる。そこで、この分級される粒子径を変える手段として、前記分級室１２の容積を変える方法が一般的に採用されている。この容積を変えることにより旋回流速を調整し、粒子に作用する遠心力を調整し、これにより、分級粒子径を調整する方法である。この分級室の容積を変化させる手段としては、前記案内板４０を固定した本体の上側部分１０Ａと前記分級板４０を固定した本体の下側部分１０Ｂとの間に介在されている環状スペーサ１５の高さや数を調整して分級板３０と案内板４０との間隔を調整することにより、分級室１２の容積を変化させる手段が標準装置として組み込まれていた。
【０００４】
しかしながら、上記環状スペーサ１５の着脱には、装置本体の分解作業と再組み立て作業が必要となるのみならず、分解組み立て時に塵埃の混入の問題があり、このため分解組み立て作業は細心の注意を払いつつ実施する必要がある。加えて、再組み立てした後に試運転を行なった上で生産を開始しなければならず、時には装置の分解再組み立ての作業を複数回行なわなければならない場合もあり、生産性を著しく低下させていた。このため、分級室の容積を容易に調整できる分級装置が望まれている。
【０００５】
そこで、分級室１２の容積を容易に調整することができる気流分級装置として、新たな装置が提案されている。例えば、特許文献１には、前記案内板と分級板との間に、外部から分級板を上下動可能にする分級昇降装置を設けた気流分級装置が提案されている。しかし、このような分級板昇降装置は、ねじ部や歯車部のシール機構が複雑になり、実用性に問題があった。
【０００６】
そこで、これを解決するため、特許文献２には、前記案内板に相当する部材を上下動させる機構を設けた分級装置が提案されている。しかし、この装置においては、分級室の上部に形成されている分散室内で固体微粒子が旋回し続けて滞留して粒子相互が関わりあって凝集物となり易く、分級精度の低下を招くという問題がある。
【０００７】
さらに、上記粒子の凝集問題を解決するために、特許文献３には、分散室内に通じる一次排気管を儲け、該排気管の外面に所定の幅と高さを有する板状の滞留防止部材を設けて分散室内の旋回流を乱して、固体粒子の滞留と凝集を防止するようにした装置が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６１７８０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１０５６９７号公報
【特許文献３】特開２００３−１７５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術において、特許文献１、２により提案された気流分級装置は、複雑な構造をしており作業性も悪いという問題がある。特許文献３に提案された構造の気流分級装置や図４に示した従来の典型的な装置では、案内板４０が複数の棒状の固定部材１９によって本体に固定されているため、分散室内における高速旋回流による一次分級効果が阻害され、分級精度の向上が期待し難いという問題がある。また、粉体が該固定部材１９に付着して気流をさらに乱すのみならず、凝集して落下し、粗粒に混入する問題もある。このような事情から、今なお従来から使用されている管状スペーサ脱着型の気流分級装置が使用されているのが実情である。
【００１０】
本発明は、係る従来技術の問題点に鑑み、装置を分解することなく容易に分級室の容積を可変となし、これにより分級粒子径を容易に調整できるようにすることを第１の目的とし、さらに、原料供給管から供給された固気混相流の分散室内での旋回流を均一化して分級効率を高めることができるようにすることを第２の目的とし、加えて、前記固気混相流の分散室内での旋回流速度を調整して分級効率を高めることができるようにすることを第３の目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の分級装置は、上記目的達成のため、本体（１０）内に、上面が外周部に向けて下り勾配の傾斜部を有する陣笠状の分級板（３０）と、前記分級板（３０）の上方対向位置に配置され外周部に向けて下り勾配の傾斜部を有する陣笠状の案内版（４０）と、該案内板（４０）と前記分級板（３０）との間に形成された分級室（１２）と、前記案内板（４０）の上方に形成された円筒状の分散室（１３）と、該分散室（１３）の上端部に設けられて原料粉体を気流と共に該分散室（１３）内に供給する原料供給管（１６）と、前記分級板（３０）の中央に上向き開口部（３３）を有し本体外に微粉体を導出する微粉排出部（３６）と、本体下部に形成されて本体外に粗粉を排出する粗粉排出部（１７）とを有する気流分級装置であって、前記案内板（４０）は、前記本体（１０）の上部中央を貫通して前記分散室（１３）内に突出した昇降軸（４５）の先端部に該昇降軸（４５）によって上下動可能に保持されており、これにより前記分散室（１３）を軸対称に形成すると共に、該案内板（４０）を上下動させることによって前記案内板（４０）と分級板（３０）との間隔を調整し前記分級室（１２）の容積を可変となした構成を有することを特徴としている。
【００１２】
前記保持軸（４５）に関し、前記本体（１０）の上部中央を貫通して前記分散室（１３）内に突出した排気管（１８）が設けられており、該排気管（１８）を貫通してその内部に前記昇降軸（４５）が配置され、該排気管（１８）内には、前記昇降軸（４５）と螺合して該昇降軸（４５）を保持する保持部（４８）が設けられると共に、前記昇降軸（４５）を外部から回転させることによって前記案内板（４０）を前記分散室（１３）内で上下動させるように構成するのは好ましい態様である。
【００１３】
前記排気管（１８）は、前記分散室（１３）内に突出するその外周面に環状カバー（５５）が装着可能に構成されており、これによって前記排気管１８の外径ｄ１を可変としてなる構成も好ましい態様である。
【００１４】
さらに、前記環状カバー（５５）の下端部に末広がりのスカート部（５５ａ）を形成しておくのも好ましい態様である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る気流分級装置は、簡単な構造で分級室の容積を効率的に変更することができ、これによって分級粒度の条件を容易に変更することが可能となる。また、分散室下部の案内板の保持部分及び分散室内を軸対象に構成しているので、分散室内の気流が乱されることなく安定しており、粗粒と微粒との分離効率が向上する。加えて、分散室内に上方から突出する排気管の外径を可変となすことにより、原料供給管から分散室に供給される固気混相流の旋回流速を変化させて分級効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係る気流分級装置を示す断面図である。本発明に係る気流分級装置は、同図に示すとおり、本体１０と、該本体内部の中部中央に設けられ上面が外周部に向けて下り勾配の傾斜部を有する陣笠状の分級板３０と、該分級板３０の上方対向位置に外周部に向けて下り勾配の傾斜部を有する陣笠状の案内版４０と、該案内板４０と前記分級板３０との間に形成された分級室１２と、前記案内板４０の上方に形成された円筒状の分散室１３と、前記分級室１２の周囲に設けられ該分級室１２に外気を吸引導入するための分級ルーバ２５とを有している。
【００１７】
また、本体１０の上端部には、原料を円筒形の分散室１３に接線方向から供給する原料供給管１６と、本体軸心と同軸に設けられ本体上端から前記分散室１３内に突出する排気管１８と、本体下部に設けられて粗粒を排出する粗粒排出部１７と、前記分級板３０の上部中央開口３３に連通し微粒を排出させる微粒排出部３６とを有している。
【００１８】
本気流分級装置は、さらに、本体軸心と同軸に設けられ排気管１８の内部を貫通して下端部に案内板４０を保持するとともに、該案内板４０の昇降を行う昇降軸４５を有している。すなわち、本気流分級装置においては、排気管１８、案内板４０及び昇降軸４５が本体軸心と同軸に設けられ、案内板４０が、排気管１８の内部を貫通する昇降軸４５に支持されている。そして、排気管１８、案内板４０及び昇降軸４５は軸対称に配置されているので、分散室１３自体が軸対象に形成されていることになる。これにより、従来の気流分級装置のように、案内板４０が本体内周縁部から突出する支持部材により支持された構造のものと異なり、案内板４０の上面で本体１０の上部の分散室１３内において気流を乱すものがないので、原料供給管１６から導入された固気混相流は、分散室１３内を本体内周面に沿って滑らかに均一に旋回下降することができるようになっている。
【００１９】
前記昇降軸４５は、前記排気管１８の内部に設けられた保持部材４８に螺合し且つ該排気管１８を貫通して設けられており、外部に設けられた回転用ハンドル４９を回転させることによって前記昇降軸４５を回転させ、これによって案内板４０の昇降を行うことができる。この結果、分級室１２の容積を任意に連続的に変化させることが可能となっている。
【００２０】
次に、本装置による分級作用について説明する。原料供給管１６から粒度分布を有する原料粉体を気流に乗せて固気混相流として分散室１３内に供給すると、該原料供給管１６は円筒形の分散室１３の接線方向に設けられているから、固気混相流は分散室１３の内壁面に沿って旋回しながら下降すると共に、旋回流の遠心力によって該旋回流の内側から外側に向けて粒度は微細なものから粗大なものに分布した固気混相旋回流が形成される。ある程度の粒度分布となった固気混相流は、分散室１３の下部の案内板４０の下り勾配の案内面に沿って下降し前記分級室１２に送給される。一方、所定の粒径以下の超微粒子は、前記旋回流の中心部に集まって排気管１８から装置外に排出され回収されることになる。
【００２１】
次に、分級室１２では、その外周部分に配置されている分級ルーバ２５を通して外部から吸引導入さる分級エアーによって該分級室１２内に高速旋回流が形成されるので、超微粉を除去された粉体は、分級板３０の外側に向けて下降する傾斜面上で、外側に向けて粒子に作用する遠心力と、外側に向けて移動しようとする粒子の移動抵抗となる空気抵抗とのバランスによって内側の微粉流と外側の粗粉流とに分級され、微粉流は前記分級板３０の中央開口３３から微粉排出部３６を経て装置外に排出され、外側の粗粉は、前記分級板３０の外縁部から装置の下方に流下して粗粉排出部１７から装置外に排出されることになる。尚、粗粉排出部１７から装置外に排出される粗粒は、粉砕機に供給されて再粉砕されて再度原料粉体として原料供給管１６から再供給されることになる。
【００２２】
ここで、前記昇降軸４５の回転用ハンドル４９を回して前記案内板４０を上昇させると、該案内板と分級板３０との間隔が広がり、これにより分級室１２の容積は大きくなる。すると該分級室１２の旋回気流の流路断面積が大きくなるので、旋回気流の流速は相対的に低下し、固体粒子に作用する遠心力は小さくなる。このため、旋回流の外周側には小さな粒径のものは移行し難くなり、粗粒と微粒とに区分される粒径は大径側に移行することになる。従って、製品として回収する微粒側の収率を高める場合には、案内板４０を上昇させることになる。一方、微粒側の粒度分布を更に微粒側に移動させてシャープな粒度分布を得る場合には、前記案内板４０を下降させて分級室１２の容積を小さくする。すると、該分級室１２の旋回気流の流路断面積が小さくなるので、旋回気流の流速は相対的に高まり、固体粒子に作用する遠心力は大きくなる。この増大した遠心力により、旋回流の外周側には比較的小さな粒径のものまで移行することになって、粗粒と微粒とに区分される粒径は小径側に移行し、製品として回遊される微粉側の粒度分布は極めてシャープなものとなる。
【００２３】
尚、分散室１３内においても高速の旋回気流が生じているから、この部分でも分級作用が生じており、超微粉は前述の通り、排気管１８を通して装置外に排出されている。そこで、該分散室１３内での分級作用を向上させる手段として、本発明では図２に示す構成を採用している。すなわち、図２に示すように、分散室１３内に突出する排気管１８に、外径ｄ１の異なる環状カバー５５を着脱交換自在に装着する構成を採用している。この環状カバー５５は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、排気管１８の外径ｄに対し、種々の外径ｄ１のものを複数個予め準備しておき、必要に応じて適宜取り替えることになる。環状カバー５５の交換は、排出管１８にビス等により適宜装着するものであり、図３に示したように排出管１８の外周面に螺合させる構造のものでもよい。
【００２４】
分散室１３内に形成される旋回流は、排出管１８の外周面と円筒状分散室１３の内壁面との間に形成される空間を旋回流路とするものであるので、前記環状カバー５５を該排出管１８に装着して実質的に排出管１８の外径を大きくすれば、該環状カバー５５の厚さ分だけ前記旋回流路は狭くなり、この結果、旋回流速は速くなって固体粒子に作用する遠心力は大きくなる。遠心力が大きくなると、粒子は旋回流の外周側に移行し易くなるので、排出管１８から排出される超微粉の量は少なくなり、前記微粉排出部３６から製品として回収される量を多くすることができる。逆に、環状カバー５５を外して前記旋回流の流路を大きくすると、粒子に作用する遠心力は相対的に低下するので、旋回流の中心部に残留する粒子径も相対的に大きくなり、前記微粉排出部３６から回収される製品の微細粒をカットすることが可能となる。
【００２５】
また、環状カバー５５の形状を、図２（ｂ）に示すように、円筒部（外径ｄ１）に続く末広がりのスカート部５５ａ（外径ｄ２、高さｈ）を有する形状のものとすることができる。この場合には、環状カバー５５の直線部では、前述の通り、旋回流の高速化による加速度の増大によって微細粒子も旋回流の外周部に移行しているが、更にこのスカート部５５ａで、微細粒子を含む内側旋回流を外側に向けた流れとなすことにより、該スカート部５５ａの下端に開口している排出管１８から排出される微細粒子を抑制する効果がある。これにより、前記微粉排出部３６から製品として回収される量を多くして製品回収率を更に向上させる効果がある。また、環状カバー５５を、図２（ｃ）に示すように、排気管１８よりも長い物（長さｌ）とすれば、上記効果を更に向上させることが期待できる。
【実施例１】
【００２６】
図１，２に示す本発明の気流分級装置と、図４に示した従来型の気流分級装置とを用いて分級試験を行い、微粉排出部３６から回収される製品の回収量を測定した。試験微粒子として、印刷用トナーを用いた。
【００２７】
試験条件は、次の通りである。
試験番号１：図４に示した従来の装置（排気管１８外径７６．４ｍｍ、案内板４０と分級板３０との間隔は固定）を用いて行なった従来法による分級試験
試験番号２：図４の装置を改造した本発明の装置（排気管１８に図２（ｂ）に示した環状カバー５５：外径９１．８ｍｍ×高さ６５ｍｍの筒状体の下端部に外径１０１．５５のスカート部５５ａを形成。案内板４０と分級板３０との間隔は試験番号１に同じ）を用いて行なった分級試験
試験番号３：試験番号２の装置における案内板４０を３０ｍｍ上昇させて分級室１２の容積を大きくして行った分級試験
【００２８】
上記試験において、基本的な条件は同一であり、所定の製品粒度が得られる条件で原料供給量を順次増加させて試験を行なっている。この試験結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2009207980.tif 000003
【００３０】
表１から明らかなように、排気管１８に環状カバー５５を装着して分散室１３における旋回気流の速度を上げると（試験番号２）、従来法に比して、製品収率で２．７％、原料処理量で約１０％、生産性で約１０％の向上が達成されている。これは、単に供給量を増やすだけでは、分級室１２における旋回気流速度が早くなり、粗粒側に排出される粉体が増加して製品収率が低下することになるが、本発明では、排気管１８からの微粒側の製品漏出を防止しているので、その分が製品収率の向上として現れている。更に、これに案内板４０を上昇させて分級室１２の容積を大きくすると、従来法に比して、製品収率で６．１％、原料処理量で約３５％、生産性で４６％の向上が達成されている。これは、分散室１３においては旋回気流速度を上げて微粒側の製品漏出を防止し、分散室１２では、容積増加により、相対的に気流旋回速度を低下させて、粗粒側への製品粒子の漏出が防止される結果と考えられる。
【００３１】
以上説明したように、本発明によると、案内板４０を装置外部から昇降自在となし、これにより分級室１２の容積を連続して可変となし、更に、分散室１３における排気管１８の外周部に環状カバー５５を装着して排気管５５の外径を実質的に可変となし、これによって分散室１３内での気流の旋回速度を調整可能となす等、容易に旋回流速を制御することができるので、これにより、分級特性や分級効率を大幅に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る気流分級装置の構造を示す断面図である。
【図２】環状カバーの各種形状を示す断面図である。
【図３】環状カバーの排気管への取付方法の他の例を示す断面図である。
【図４】従来の気流分級装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    本体
１０Ａ  本体上側部分
１０Ｂ  本体下側部分
１２    分級室
１３    分散室
１５    環状スペーサ
１６    原料供給管
１７    粗粉排出部
１８    排気管
１９    案内板固定部材
２５    分級ルーバ
３０    分級板
３３    中央開口
３６    微粉排出部
４０    案内板
４５    昇降軸
４８    保持部材
４９    回転用ハンドル
５５    環状カバー
５５ａ  スカート部
【図１】
2009207980.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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