JP2003145052A - 粉体分級機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】分級性能、収率の高い粉体分級機を提供する。 【解決手段】 分級ロータの補助羽根の取り付け枚数
を、分級羽根の取り付け枚数に対して１５％以上とし
た。これにより、分級羽根、つまり分級室に流入する空
気の流れに分級羽根の回転速度と同等の回転速度を付与
することができ、分級室での空気流を円滑にでき、分級
性能、収率を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】本発明は、風力を用いた粉体
分級機に関し、特に、タービン式分級ロータの回転に基
づく粉体粒子への遠心力作用と、これとは反対方向への
空気流による搬送力のバランスとを利用して粉体を分級
する粉体分級機に関する。 【従来の技術】従来種々の粉体分級法が知られている
が、その一つに、粉体粒子に遠心力を与えると共に空気
流による抗力を与え、遠心力と抗力とから決まるバラン
ス点を変えて分級を行う空気分級法が知られている。図
１に、粉体分級機の分級ロータの一部を切り欠いた平
面、図３に、粉体分級機の縦断面を示す。図１及び図３
に示すように、粉体分級機２は、分級ロータ３０の空洞
部４６内に分級羽根により放射状の通路を多数形成し、
この通路内に分級ロータ３０の中心に向かう空気流を形
成し、一方分級ロータ３０をモータ等により高速で回転
させることにより、通路内に供給した粉体に遠心力を作
用させ、分級ロータ３０の中心に向かう空気流が粉体に
もたらす搬送力と回転による遠心力とをバランスさせ、
遠心力の作用が勝る粗粉を分級ロータの外方に移動さ
せ、分級ロータの外周に設けられた円環路を通して粗粉
回収装置に回収させ、一方空気流による搬送力が勝る粒
径の小さな微粉は、分級ロータの中心部に移動させて回
収している。このようにして粉体分級機は、粉体から粗
粉と微粉とを分離させるのであるが、従来分級羽根に流
入する空気の乱流を防止するため、分級ロータの下部に
補助羽根を設けることが行われている。 【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は、
分級羽根と補助羽根の枚数との関係が明らかではなかっ
た。例えば、従来の粉体分級機の例では６０枚の分級羽
根に対して補助羽根を６枚程度設けていた。本発明者ら
は、粉体分級機の性能を向上させるため、各種の研究を
行い、補助羽根の取り付け枚数と分級性能や収率との関
連に着目した。すなわち、従来の粉体分級機では、補助
羽根は、回転方向に空気流を形成させればよいとの観点
からのみ考慮され、設計されていた。したがって、補助
羽根の正確な必要枚数等についての研究がなされていな
かった。補助羽根は、特に枚数に考慮することなく適宜
分級ロータの直径に応じて取り付けていた。本発明は、
分級羽根の取り付け枚数に対する補助羽根の取り付け枚
数に着目し、粉体分級機の分級精度、収率等を向上させ
ることを目的とする。 【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するため、放射状通路内に径内方への空気流が流通さ
れる水平回転型のタービン式分級ロータにより、前記通
路内に供給された粉体のうち粗粉は分級ロータの外周を
囲む円環路側に移動させ、他方微粉は分級ロータの径内
方側に移動させて分級する方式の粉体分級機において、
分級羽根の上流側に設けられた補助羽根の枚数を分級羽
根の１５％以上の枚数としたことを特徴とする粉体分級
機。これにより、分級羽根への空気流を分級羽根の回転
と同期させ円滑に導入でき、分級室での分級性能を向上
させ、分級性能、収率を向上させることができる。 【発明の実施の形態】本発明にかかる粉体分級機の一実
施形態について説明する。図３に粉体分級機２を示す。
図３に示すように粉体分級機２は、ケーシング１０と、
ケーシング１０内の回転軸１６に回転自在に設けられた
分級ロータ３０等から構成されている。ケーシング１０
は、上面中心部に粉体供給装置（図示せず）が連結され
る粉体投入口１２を有し、外周に円環路６、周側面に空
気導入口１４、及び粗粉取出口２０が設けられている。
ケーシング１０と分級ロータ３０の上板４０との間には
通路５２が形成してあり、粉体投入口１２に連通してい
る。また下部外方には、渦巻きケーシング１８が設けて
あり、この渦巻きケーシング１８には、図示しないサイ
クロン、バックフィルタ等の捕集装置が連結されてい
る。分級ロータ３０は、円盤状で、円周部から軸心部下
方に連通する空洞部３２を有し、ケーシング１０の縦方
向の軸心部に軸受１５により垂直に取り付けられた回転
軸１６の上端に固着されている。空洞部３２の内部に
は、図１にも示すように、外方分級羽根３４と内方分級
羽根３６とが内外二段となるように、円周方向に等間隔
に放射状に配列してある。これら外方分級羽根３４と内
方分級羽根３６との間は、図２に詳細に示すように所望
の間隔の隙間３８が形成してある。分級ロータ３０の上
板４０には、粉体分散羽根４２が軸心部から外周方向に
放射状に設けてあり、また隙間３８に一致させて空洞部
３２内と連通するリング状の粉体導入口４４が形成して
ある。このように外方分級羽根３４と内方分級羽根３６
等によって、分級室４６が分級ロータ３０の内部外周に
構成されている。更に分級ロータ３０の下面には、外方
分級羽根３４や内方分級羽根３６とほぼ同じ円周上に補
助羽根４が設けられている。補助羽根４は、円周方向に
等間隔に、外方分級羽根３４等の数に対して１５％以上
の枚数で、放射状に設けられている。例えば、分級羽根
が６０枚の場合、補助羽根を９枚以上とする。補助羽根
４は、分級ロータ３０が回転したとき回転方向の空気流
を形成し、旋回した状態で分級室３８へ空気を導入する
ようにしている。分級ロータ３０の下部には、分級ロー
タ３０とほぼ同様の形状のバランスロータ６０が取り付
けられている。バランスロータ６０は、円盤状で、円周
部から軸心部に連通する空洞部６２を有し、分級ロータ
３０と上下対象の配置状態となり、かつ空洞部６２が分
級ロータ３０の空洞部３２と連通して、回転軸１６に一
体に固着してある。また、バランスロータ６０の空洞部
６２内の開口周縁部には多数の羽根６４が放射状に設け
てある。次に、粉体分級機２の動作を説明する。まず、
分級ロータ３０およびバランスロータ６０を電動機（図
示せず）により所望の速度で回転させ、バランスロータ
６０の吸引作用および外部に連結されたブロワー（図示
せず）で粉体分級機２の内部に負圧を形成する。空気導
入口１４から流入された空気は、補助羽根４によって回
転方向の流れに変換され、旋回した状態、つまり分級ロ
ータ３０とほぼ同一の周速の気流となって円環路６から
分級室４６に入いる。分級室４６では、内方分級羽根３
４、外方分級羽根３６に沿って半径方向に空気が流れ、
空洞部３２を通ってバランスロータ６０の空洞部６２を
通過した空気は、渦巻きケーシング１８を介してサイク
ロンのブロワーに吸引される。この状態で、粉体投入口
１２から粉体原料を投入すると、投入された粉体原料は
空気流に乗り、各分散羽根４２間を通過する間に分級ロ
ータ３０の軸心を中心とする放射方向にほぼ均一に分割
され、粉体の一次分散が行われる。そして、分散羽根４
２の終端からでた粉体は分級ロータ３０の回転に伴い分
散羽根４２の配列円のほぼ接線方向に放射され二次分散
される。分散された粉体は、リング状に形成された粉体
導入口４４を通して分級室４６に供給され、ここで粉体
の各粒子は回転流による遠心力 （πＤｐ^３／６）×ρｐ×（Ｖｏ^２／Ｒ） と半径方向の空気流による抗力 ３πμＶｒＤｐ を受ける。なお、上記式における符号は下記の通りであ
る。 Ｄｐ：粒子の径 ρｐ：粒子の密度 Ｖｏ：円周方向の風速 Ｖｒ：半径方向の風速 Ｒ：分級される位置の回転中心からの半径距離 μ：空気の粘性係数 粉体のうち遠心力＜抗力の関係が成り立つ細かい粒子
は、半径方向の空気流に乗った状態でバランスロータ６
０、渦巻きケーシング１８を介して粉体分級機２の外に
空気輸送され、サイクロン、バグフィルタ等の捕集機に
より捕集される。一方、遠心力＞抗力の関係が成り立つ
粗い粒子は、分級ロータ３０の回転に伴って分級ロータ
３０の外に移動し、円環路６を通り粗粉取出口２０から
取り出される。ここで粉体分級機２は、補助羽根４が内
方分級羽根３４等の枚数に対して１５％以上の枚数取り
付けられていることから、分級室４６に流入する空気は
補助羽根４により充分な回転力が付与され、内方分級羽
根３４等の回転速度、つまり分級室４６と同じ速度で分
級室４６に導入されることから、空気流が円滑となり、
粉体分級機２の分級性能、収率が向上される。 （実施例１）次に、実験例について説明する。分級ロー
タの外径は１８６ｍｍ、内方分級羽根の枚数は６０枚
（外方分級羽根も同じ）、取り付け間隙４ｍｍ、補助羽
根は、高さ４ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍであり、取
り付け枚数をそれぞれ６枚、１２枚、２４枚とした。用
いた試料は、平均径８．８μｍ、５μｍ以下の個数割合
５２．１個数％のトナーを用いた。実験は、５μｍ以下
の粒子割合を同一にしたときの粗粉製品中の収率を求め
た。また、分級ロータの回転数は、１００００ｒｐｍ、
処理速度は、１．０ｋｇ／ｈとした。また、風量は２．
４ｍ^３／ｍｉｎとした。図４に実験結果を示す。図４に
示すように、補助羽根の枚数が分級羽根の枚数の１５％
以下であると収率が低下していることがわかる。このよ
うな粉体分級機においては、収率を１％でも上昇できれ
ば、分級における損失を大幅に改善することができる。
また分級室での空気流が円滑になるので、粉体分級機の
作動中の騒音を低減できた。また分級羽根による空気の
押し込み力が発生するため、粉体分級機内の静圧を抑え
ることができ、また吸引ブロアの動力を低減することが
できた。 【発明の効果】本発明の粉体分級機は、分級羽根の上流
側に設けられた補助羽根の取り付け枚数を分級羽根の取
り付け枚数の１５％以上としたことから、分級羽根への
空気流を分級羽根の回転に合わせて、分級羽根に対して
ほぼ平行に導入させることができるので、分級性能、収
率の高い粉体分級機を提供できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明にかかる粉体分級機の一実施形態を示す
断面図である。 【図２】分級ロータを示す一部断面図である。 【図３】本発明にかかる粉体分級機の一実施形態を示す
断面図である。 【図４】本発明にかかる粉体分級機の実験結果を示すグ
ラフである。 【符号の説明】 ２ 粉体分級機 ４ 補助羽根 ６ 円環路 １０ ケーシング １２ 粉体投入口 １４ 空気導入口 １５ 軸受 １６ 回転軸 １８ 渦巻きケーシング ２０ 粗粉取出口 ３０ 分級ロータ ３２、６２ 空洞部 ３４ 外方分級羽根 ３６ 内方分級羽根 ３８ 間隙 ４０ 上板 ４２ 分散羽根 ４４ 粉体導入口 ４６ 分級室 ５２ 通路 ６０ バランスロータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守中 隆憲 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 株式会社日清製粉グループ本社生産技術 研究所内 (72)発明者 小澤 和三 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 株式会社日清製粉グループ本社生産技術 研究所内 (72)発明者 小久保 健三 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 株式会社日清製粉グループ本社生産技術 研究所内 Ｆターム(参考） 4D021 FA23 GA03 GA08 GA13 HA10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 放射状通路内に径内方への空気流が流通
   される水平回転型のタービン式分級ロータにより、前記
   通路内に供給された粉体のうち粗粉は分級ロータの外周
   を囲む円環路側に移動させ、他方微粉は分級ロータの径
   内方側に移動させて分級する方式の粉体分級機におい
   て、 分級羽根の枚数の１５％以上の枚数の補助羽根を分級場
   の空気導入近傍に設けたことを特徴とする粉体分級機。