(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分級カバーと分級板とを上下に設け、分級カバーの下面および分級板の上面を中心に向けて高くなる円錐形とし、その円錐形下面と円錐形上面間に形成された分級室の外周部に複数のルーバーを環状に配置して隣接するルーバー間に二次エアの流入路を設け、上記分級室内に供給された粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離し、微粉を分級板の中心部に接続された微粉排出筒から排出し、粗粉を分級板の外周囲に形成された粗粉排出口から排出させるようにした気流分級機において、前記分級カバーの上部に、分級室内で旋回する気流の、微粉排出筒の入口の上方に形成される高速旋回速度領域に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給する粉体供給装置を接続したことを特徴とする気流分級機。
【請求項２】
前記粉体供給装置が、前記分級カバーの上面中央部に下端が接続された粉体供給筒の上部に圧縮エアの噴射ノズルを接続し、その噴射ノズルの前側に粉体が充填されたホッパの下端出口を連通し、前記粉体供給筒に、その粉体供給筒内の外周部に向けて圧縮エアを噴射するエア噴射孔を設けた構成から成る請求項１に記載の気流分級機。
【請求項３】
前記粉体供給装置が、前記分級カバーの上部外周から接線方向に延びる粉体供給筒の端部に圧縮エアの噴射ノズルを接続し、その噴射ノズルの前側部に粉体が充填されたホッパを接続した構成から成る請求項１に記載の気流分級機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属酸化物、ガラス、セラミックス等の無機化合物や、複写機に用いられる現像用トナー等の粉体を微粉と粗粉とに遠心分離する気流分級機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の気流分級機として、図８に示したものが従来から知られている。この気流分級機は、分級カバー３０と分級板３１間に形成された分級室３２の外周に、角度調整自在に設けられた複数のルーバー３３を環状に配置して隣接するルーバー３３間に二次エアを分級室３２内に旋回流入させる流入路を設け、上記分級カバー３０上には粉体供給筒３４を配置し、その粉体供給筒３４の内周下部と分級カバー３０の外周間に粉体供給口３５を形成している。
【０００３】
また、分級板３１の中心部に微粉排出筒３６を接続し、かつ分級板３１の外周囲に粗粉排出口３７を設けている。
【０００４】
上記気流分級機においては、微粉排出筒３６にブロワーの吸引力を付与する状態において、粉体供給筒３４内の外周上部に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給し、上記粉体供給筒３４内を旋回しつつ下降する固気混合流体を粉体供給口３５から分級室３２内に供給して旋回させ、ルーバー３３間の流入路から分級室３２内に流入する二次エアにより固気混合流体の旋回速度を高めて粉体を遠心分離し、分級室３２の中心部に移行する微粉を微粉排出筒３６から排出し、分級室３２内の外周部で旋回する粗粉を粗粉排出口３７から排出させるようにしている。
【０００５】
上記の気流分級機を用いる粉体の分級において、特に、電子部品材料に用いられるセラミックス等のように、微粉を製品とする場合、その微粉の最大粒子径が分級点に近づく程、微粉の粒子径が均一化して好ましい。
【０００６】
ここで、分級点とは、回収された微粉の粒度分布曲線と、粗粉の粒度分布曲線の交点での粒子径をいう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の気流分級機においては、微粉を製品とする粉体の分級において、微粉の最大粒子径が比較的大きく、その最大粒子径の縮小化が要望されている。
【０００８】
一般に、分級点の調整は、ルーバー３３の開度を調整することによって行われる。その調整によって分級室３２内に流入する二次エアの流速が変化し、分級室３２における粉体の旋回速度も変化することになり、その旋回速度を高めることによって分級点を小さくすることができる。
【０００９】
本件の発明者等は、粉体の分級において、分級室３２での粉体の旋回速度が分級点と相関関係にあるという知見に基づき、その旋回速度が微粉の最大粒子径に影響するのではないかと考え、分級室３２内での各部位の接線方向流速を測定した。その結果を図９に示す。
【００１０】
試験に際し、図８に示す気流分級機を用いた。その気流分級機の各部の寸法を表１に示す。
【００１１】
【表１】
0003752068.tif 000002
【００１２】
条件として、微粉排出筒３６に−０．３ｋｇ／ｃｍ2 の吸引力を付与し、かつ粉体供給筒３４内に２ｋｇ／ｃｍ2 の高圧エアを噴射した。
【００１３】
図９から明らかなように、この種の気流分級機では、分級室３２の中心から少し離れた位置、すなわち、微粉排出筒３６の内径より少し内側に片寄った位置での気流の旋回速度がきわめて高く、分級室３２の内径に至るに従って旋回速度が次第に低下していることが理解できる。
【００１４】
ところで、従来の気流分級機においては、分級カバー３０の外周囲に形成された粉体供給口３５が気流の旋回速度の比較的低い領域であるため、その粉体供給口３５から分級室３２に供給された粉体の旋回速度が遅く、その粉体に充分に分散力および旋回力を付与することができない。
【００１５】
このため、微粉中に粗粉が混入し易く、微粉の最大粒子径が大きくなることが考えられる。
【００１６】
この発明の課題は、微粉を製品とする分級において、微粉の最大粒子径を縮小することができるようにした気流分級機を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、分級カバーと分級板とを上下に設け、分級カバーの下面および分級板の上面を中心に向けて高くなる円錐形とし、その円錐形下面と円錐形上面間に形成された分級室の外周部に複数のルーバーを環状に配置して隣接するルーバー間に二次エアの流入路を設け、上記分級室内に供給された粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離し、微粉を分級板の中心部に接続された微粉排出筒から排出し、粗粉を分級板の外周囲に形成された粗粉排出口から排出させるようにした気流分級機において、前記分級カバーの上部に、分級室内で旋回する気流の、微粉排出筒の入口の上方に形成される高速旋回速度領域に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給する粉体供給装置を接続した構成を採用している。
【００１８】
ここで、高速旋回速度領域は、最大旋回速度領域およびその近辺の領域をいう。
【００１９】
また、粉体供給装置は、前記分級カバーの上面中央部に下端が接続された粉体供給筒の上部に圧縮エアの噴射ノズルを接続し、その噴射ノズルの前側に粉体が充填されたホッパの下端出口を連通し、前記粉体供給筒に、その粉体供給筒内の外周部に向けて圧縮エアを噴射するエア噴射孔を設けた構成から成るものであってもよい。
【００２０】
あるいは、前記分級カバーの上部外周から接線方向に延びる粉体供給筒の端部に圧縮エアの噴射ノズルを接続し、その噴射ノズルの前側部に粉体が充填されたホッパを接続した構成から成るものであってもよい。
【００２１】
上記のように、分級室において旋回する気流の高速旋回速度領域に粉体を供給することにより、粉体に大きい分散力を付与することができると共に、粉体を直に高速旋回させることができる。
【００２２】
このため、粉体をきわめて効率よく分級することができると共に、微粉中への粗粉の混入を防ぎ、最大粒子径を分級点における粒子径に近付けることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図７に基づいて説明する。
【００２４】
図１乃至図３に示すように、ケーシング１は、上部ケーシング２と下部ケーシング３とから成り、上部ケーシング２の内部には、分級カバー４と分級板５とが上下に設けられている。
【００２５】
分級カバー４の下面４ａおよび分級板５の上面５ａは、中心に向けて高くなる円錐形とされ、その円錐形下面４ａと円錐形上面５ａ間に分級室６が形成されている。
【００２６】
上部ケーシング２は、上下に分割され、その分割面間に複数のルーバー７が分級室６の周方向に間隔をおいて環状に配置されている。
【００２７】
ルーバー７は、図では省略したが、角度調整自在に支持され、隣接するルーバー７間に流通路が形成されている。この流通路は、分級室６内において旋回される粉体の旋回方向に向けて分級室６内に二次エアを流入させるようになっている。
【００２８】
分級板５の中心部には微粉排出筒８が接続され、この微粉排出筒８は下部ケーシング３を貫通している。また、分級板５の外周と上部ケーシング２の内周間には環状の粗粉排出口９が設けられている。
【００２９】
分級カバー４の中心部上には分級室６内に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給する粉体供給装置１０が接続されている。
【００３０】
ここで、気流分級機においては、微粉排出筒８内に吸引力を付与する状態での分級室６における流体の旋回速度は、図９のグラフで示すように、微粉排出筒８の内径より少し内側の部分が最も速く、それより外径方向に至るに従って旋回速度が次第に低下するため、粉体供給装置１０から供給される粉体は、最大旋回速度領域と一致する位置またはその近辺に供給されるようにしている。
【００３１】
粉体供給装置１０は、分級カバー４の上面中心部に粉体供給筒１１の下端を接続し、その粉体供給筒１１内に設けられたテーパノズル１２の上方に圧縮エアの噴射ノズル１３を設け、この噴射ノズル１３とテーパノズル１２間に形成された間隙部の周壁に粉体が充填されたホッパ１４の下部出口と連通する連通孔１５を設け、上記噴射ノズル１３からテーパノズル１２内に噴射される圧縮エアによって上記連通孔１５に吸引力を付与し、その吸引力によってホッパ１４内の粉体を粉体供給筒１１内に導入し、この粉体を圧縮エアと共にテーパノズル１２内に噴射させるようにしている。
【００３２】
また、粉体供給筒１１の下端部に、その粉体供給筒１１内の外周に向くエア噴射孔１６を設け、このエア噴射孔１６から粉体供給筒１１内に噴射される圧縮エアによってテーパノズル１２から噴射される粉体と圧縮エアの固気混合流体を旋回させ、その旋回する固気混合流体を粉体供給筒１１の下端内周とテーパ状のコーン１７との間に形成された粉体供給口１８から分級室６内に供給するようにしている。
ここで、前記コーン１７の外径は微粉排出筒８の内径と略同径とされている。
【００３３】
実施の形態で示す気流分級機は上記の構造から成り、粉体の分級に際しては、微粉排出筒８内に吸引力を付与し、かつエア噴射孔１６に圧縮エアを噴射する状態において、粉体供給装置１０から分級室６内に粉体と圧縮エアの固気混合流体を旋回させつつ供給して、分級室６内で旋回させ、その旋回流をルーバー７間の流通路から分級室６内に流入する二次エアによって加速し、粉体を微粉と粗粉とに遠心分離し、分級室６の中心に向けて移動する微粉を微粉排出筒８から排出する。
【００３４】
一方、分級室６の外周部に向けて移動する粗粉を粗粉排出口９から下部ケーシング３内に排出する。
【００３５】
上記のような粉体の分級に先だって、微粉排出筒８内に−０．３ｋｇ／ｃｍ2 の吸引力を付与し、噴射ノズル１３およびエア噴射孔１６に２ｋｇ／ｃｍ2 の圧縮エアを供給して、分級室６内の半径位置での旋回気流の接線方向流速（旋回速度）を測定したところ、図９に示すグラフと略同様の結果が得られた。
【００３６】
なお、気流分級機の各部の寸法は、分級カバー４の外径が図８に示す気流分級機と相違するのみであって、他の各部の寸法は図８に示す気流分級機と同じである。
【００３７】
実施の形態では、上記のように、分級室６内に形成される旋回気流の旋回速度の速い高速旋回速度領域に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給するため、流体中の粉体に対してきわめて大きい分散力と旋回力とを付与することができる。このため、粉体の凝集を防止し、粉体の各粒子に大きい遠心力を与えることができ、微粉排出筒８から回収される微粉中への粗粉の混入を防止することができる。
【００３８】
したがって、回収された微粉の最大粒子径は微粉粒度分布のピーク粒子径に近づき、粒度分布幅の狭い微粉を得ることができる。
【００３９】
図４は、この発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態では、分級カバー４における円錐形下面４ａの傾斜角αを分級板５における円錐形上面５ａの傾斜角βより大きくしている。
【００４０】
他の構成は、図１に示す気流分級機と同じであるため、同一部品に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
いま、図４に示す気流分級機の各部の寸法が表２に示される寸法の気流分級機を用い、微粉排出筒８内に、−０．３ｋｇ／ｃｍ2 の吸引力を付与し、噴射ノズル１３およびエア噴射孔１６に２ｋｇ／ｃｍ2 の圧縮エアを供給してルーバー７間の間隔を変化させ乍ら分級室６内の各半径位置における接線方向流速を測定した。その結果を図５に示す。
【００４２】
【表２】
0003752068.tif 000003
【００４３】
図５において、旋回速度曲線イは、ルーバー７間の間隔を１ｍｍとしたときの結果を示し、旋回速度曲線ロ、ハ、ニは上記間隔を３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍとしたときの結果をそれぞれ示す。
【００４４】
上記のグラフと図９に示すグラフとの比較から、分級カバー４における円錐形下面４ａの傾斜角を分級板５の円錐形上面５ａの傾斜角より大きくすることにより、最大旋回速度領域での旋回速度を高めることができることがわかる。
【００４５】
このため、その最大旋回速度領域に固気混合流体を供給することにより、流体中の粉体に対してきわめて大きい分散力と旋回力とを付与することができる。
【００４６】
したがって、微粉排出筒８から回収される微粉の粒度分布のより均一化を図ることができると共に、分級室６内において粉体を高速で旋回させることができるため、分級点を低くすることができる。
【００４７】
図６および図７は、粉体供給装置１０の他の例を示す。この粉体供給装置１０は分級カバー４の上部外周に接線方向に向く粉体供給筒２０を接続し、その粉体供給筒２０内に設けたディフューザ２１内に圧縮エアを噴射する噴射ノズル２２の先端部を対向させ、この噴射ノズル２２とディフューザ２１間の間隙にホッパ２３の下部出口を連通し、上記噴射ノズル２２からディフューザ２１内に圧縮エアを噴射してホッパ２３内の粉体を粉体供給筒２０内に吸引し、その粉体と圧縮エアの固気混合流体を粉体供給筒２０の先端から分級室６内の上部外周に向けて噴射させるようにしている。
【００４８】
上記粉体供給装置においても、粉体と圧縮エアの固気混合流体を分級室６内の気流の高速旋回速度領域に供給することができるため、粉体に対してきわめて大きい分散力と旋回力とを付与することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、分級カバーの中心に接続した粉体供給筒から分級室内の気流の旋回速度の高い領域内に粉体を供給するようにしたので、微粉排出筒から回収される微粉の最大粒子径は微粉粒度分布のピーク粒子径に近づき、粒度分布幅の狭い微粉を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る気流分級機の実施の形態を示す縦断正面図
【図２】同上の上部を拡大して示す断面図
【図３】図のIII −III 線に沿った断面図
【図４】この発明に係る気流分級機の他の実施の形態を示す縦断正面図
【図５】同上の気流分級機における分級室での各半径位置での接線方向流速の測定結果を示すグラフ
【図６】同上の粉体供給装置の他の例を示す断面図
【図７】図６のＶII−ＶII線に沿った断面図
【図８】従来の気流分級機を示す縦断正面図
【図９】同上分級機における分級室の各半径位置での接線方向流速の測定結果を示すグラフ
【符号の説明】
４  分級カバー
４ａ  円錐形下面
５  分級板
５ａ  円錐形上面
６  分級室
７  ルーバー
８  微粉排出筒
９  粗粉排出口
１０  粉体供給装置
１１  粉体供給筒
１３  噴射ノズル
１４  ホッパ
２０  粉体供給筒
２２  噴射ノズル
２３  ホッパ
【図１】
0003752068.tif 000004
【図２】
0003752068.tif 000005
【図３】
0003752068.tif 000006
【図４】
0003752068.tif 000007
【図５】
0003752068.tif 000008
【図６】
0003752068.tif 000009
【図７】
0003752068.tif 000010
【図８】
0003752068.tif 000011
【図９】
0003752068.tif 000012