JP2007130627A - 粉体処理装置および粉体処理設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高速回転する円筒状の回転子2aと、回転子2aの外側に間隙5を形成するように回転子2aと同軸に配置された円筒状の固定子3aとを備えた本体部4と、本体部4の一端に設けられ、処理原料を気流と共に間隙5に供給する供給口6と、本体部4の他端に設けられ、処理原料が回転子2aと固定子3aとの間で球形化された処理物を間隙5から排出させる排出口7とを備えた粉体処理装置1において、固定子3aの内周面に、固定子3aの軸線に対して直交する円周溝14a、または、軸線に対して60度以上90度未満の角度をなすらせん溝が形成されたことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
前記構成によれば、回転子の外周面に形成された縦凸部または傾斜凸部により、処理原料を固定子の溝内で旋回させる作用が強力になり、球形化処理がより一層促進される。
本発明においては、粉体の球形化処理および複合化処理のいずれにおいても、同一構成の粉体処理装置が使用される。まず、粉体処理装置の第1実施形態について説明する。
第1実施形態の粉体処理装置は、図1(a)に示すように、粉体処理装置1が、回転子2aと固定子3aとを備えた本体部4と、本体部4の一端に設けられた供給口6と、本体部4の他端に設けられた排出口7とを備える。以下、各構成について説明する。
本体部4は、回転子2aと、回転子2aの外側に間隙5を形成するように回転子2aと同軸に配置された固定子3aとを備える。ここで、図1(b)に示すように、間隙5は、回転子2aの最外周面と、固定子3aの最内周面、すなわち固定子3aに形成された後記する円周溝14a間に形成された山部の頂点面との距離Sであって、0.5〜5mmが好ましい。なお、後記するように、回転子の外周面に縦凸部16aまたは傾斜凸部16b(図4(a)、(b)、図5(a)参照)が形成されている場合には、回転子の最外周面は各凸部の頂点面となる。また、後記するように、固定子の内周面にらせん溝14b、縦溝15aまたは傾斜縦溝15b(図2(b)〜(d)参照)が形成されている場合には、固定子の最内周面は各溝間に形成された山部の頂点面となる。距離Sが0.5mm未満の場合には、間隙5内での処理原料同士の接触、処理原料と最外周面(回転子2a)または最内周面(固定子3a)との接触が著しくなり、最外周面または最内周面に焼付き現象を起こし易くなる。また、距離Sが5mmを超える場合には、間隙5内に旋回流が発生し難くなり、処理原料の球形化処理、さらに複合化処理が進み難くなる。
回転子2aは、回転軸9を有し、この回転軸9が頂板11に設けられた軸受12bおよび基台10に設けられた軸受12aにより支持されることにより、基台10の上に垂直に置かれている。また、回転軸9の下端部には駆動装置(図示せず)により駆動されるVプーリー13が装着されている。そして、この駆動装置の駆動により、回転子2aは回転軸9を中心に高速、例えば、通常周速100〜130m/s、最高周速170m/sで回転する。また、回転子2aは、円筒状に金属等で作製された円筒体であって、その外周面を硬質クロムメッキまたは超鋼等の溶射により耐磨耗処理されていることが好ましい。
固定子3aは、前記したように、回転子2aの外側に間隙5を形成するように回転子2aと同軸に配置されたもので、円筒状に金属等で作製された円筒体であって、その内周面を硬質クロムメッキまたは超鋼等の溶射により耐磨耗処理されていることが好ましい。なお、固定子3aはライナ型、一体型のいずれでもよい。また、固定子3aは、冷却ジャケット8を備えることが、より好ましい。
図1(a)に示すように、供給口6は、本体部4の一端(下端)に設けられ、処理原料を気流と共に回転子2aと固定子3aとの間に形成された間隙5に供給するためのものである。また、排出口7は、本体部4の他端(上端)に設けられ、回転子2aと固定子3aとの間で球形化、さらに複合化された処理物を間隙5から排出するためのものある。そして、処理原料の供給および処理物の排出を容易なものとするために、供給口6、排出口7は共に、回転子2aの接線方向に設けられていることが好ましい。図において、供給口6、排出口7の配置は、互いに180度の角度をなす方向に配置されているが、同一方向(角度0度)または他の角度(例えば、90度)をなす方向に配置されていてもよい。また、本体部4の他端(上端)に供給口6、一端(下端)に排出口7を設けてもよい。
第2実施形態の粉体装置(図示せず)は、前記した第1実施形態の粉体処理装置を構成する固定子3aに代えて、図2(c)、(d)に示す固定子3bを使用したものである。他の構成は第1実施形態と同様なので説明を省略する。
固定子3bは、固定子3a(図2(a)、(b)参照)と同様に、円筒状に金属等で作製された円筒体であって、その内周面に第1溝形成領域Aと、この第1溝形成領域Aに連続して形成された第2溝形成領域Bとが設けられている。第1溝形成領域Aは、処理原料を球形化、さらに複合化する作用を有する領域で、第2溝形成領域Bは、処理原料または球形化処理、さらに複合化処理された処理物を分散する作用を有する領域である。第2溝形成領域Bは、固定子3bの上端側(図1の排出口7側)、中間部、下端部(図1の供給口6側)のいずれの位置に設けてもよい。また、第1溝形成領域Aおよび第2溝形成領域Bは複数設けてもよい。そして、第2溝形成領域Bの第1溝形成領域Aに対する軸方向での長さの比(B/A)は、球形化作用(複合化作用)および分散作用を考慮して、1/5〜1/2が好ましい。ここで、長さは、各領域の合計長さである。さらに、固定子3bの内周面が、耐磨耗処理されていることが好ましい。
第1溝形成領域Aは、固定子3bの内周面に、固定子3bの軸線に対して直交する円周溝14a、または、軸線に対して60度以上90度未満の角度をなすらせん溝14b(図示せず)が形成された領域である。円周溝14a、らせん溝14bについては、第1実施形態(第1の固定子3a)と同様なので、説明を省略する。
第2溝形成領域Bは、固定子3bの内周面に、固定子3bの軸線に対して平行な縦溝15a、または、軸線に対して0度を超え45度以下の角度θ2をなす傾斜縦溝15bが形成された領域である。傾斜縦溝15bの角度θ2が0度の場合が縦溝15aであって、角度θ2が45度を超えると、傾斜縦溝15bによる処理原料または処理物の分散作用がなくなる。また、傾斜縦溝15bの固定子3bの下端から上端に向けての傾斜方向は、回転子2aの回転方向の前方側、後方側のいずれでもよいが、処理原料が溝内へ供給され易い、または、処理物が溝内から排出され易い後方側への傾斜が好ましい。
好ましい粉体処理装置(図示せず)は、前記した第1、2実施形態の粉体処理装置を構成する回転子2aに代えて、図4(a)、(b)に示す回転子2bを使用したものである。他の構成は第1、2実施形態と同様なので説明を省略する。
回転子2bは、回転子2a(図1参照)と同様に、円筒状に金属等で作製された円筒体であって、その外周面に、回転子2bの軸線に対して平行な縦凸部16a、または、軸線に対して0度を超え45度以下の角度θ5をなす傾斜凸部16bが形成されている。傾斜凸部16bの角度θ5が0度の場合が縦凸部16aであって、角度θ5が45度超えると、傾斜凸部16bによる旋回流の向上作用が小さくなる。また、傾斜凸部16bの回転子2bの下端から上端に向けての傾斜方向は、回転子2bの回転方向の前方側、後方側のいずれでもよいが、旋回流が向上し易い後方側が好ましい。
回転子2cは、回転子2a(図1参照)と同様に、円筒状に金属等で作製された円筒体であって、その外周面に、凸部形成領域Cと、この凸部形成領域Cに連続して形成された円筒領域Dとが設けられている。なお、回転子2cの外周面の複数箇所に、凸部形成領域Cと円筒領域Dとを設けてよい。また、回転子2cの外周面が耐磨耗処理されていることが好ましい。さらに、回転子2cは、1つの円筒体の外周面に凸部形成領域C、円筒領域Dの両者を加工して設けたもの、または、凸部形成領域Cを外周面に設けた円筒体と、円筒領域Dを外周面に設けた円筒体とを一体に結合したもののいずれでもよい。
凸部形成領域Cは、回転子2cの外周面に、回転子2cの軸線に対して平行な縦凸部16a、または、軸線に対して0度を超え45度以下の角度をなす傾斜凸部16b(図示せず)が形成された領域である。縦凸部16aまたは傾斜凸部16bについては、第2の回転子2bと同様なので、説明を省略する。
円筒領域Dは、前記凸部形成領域Cに連続して形成され、凸部形成領域Cの最小外径より大きく最大外径以下の外径を有する、平滑に形成された領域である。ここで、円筒領域Dの外径が、凸部形成領域Cの最小外径(図5(a)の凹部19a底部の位置での外径)より小さいと、凹部19a内の処理原料を固定子3a、3bへ移動させる作用がなくなる。また、円筒領域Dの外径が、凸部形成領域Cの最大外径(図5(a)の縦凸部16a頂点面または傾斜凸部16b頂点面の位置での外径)を超えると、凹部19a内の処理原料の固定子3a、3bへの移動の妨げとなり易い。
次に、粉体処理設備について説明する。まず、粉体の球形化処理に使用される粉体処理設備(球形化処理用)の第1実施形態について説明する。
図7に示すように、粉体処理設備(球形化処理用)20aは、図1〜図6において説明した粉体処理装置1を使用するものであって、その粉体処理装置1の上流側に配置され、供給ダクト29を介して、気流と共に処理原料を粉体処理装置1(図1の供給口6)に供給する原料供給装置21と、粉体処理装置1の下流側に配置され、排出ダクト30を介して空気を吸引することによって、粉体処理装置1(供給口6)に供給され、かつ、粉体処理装置1(図1の排出口7)から排出される気流を発生させる排風装置22と、その排風装置22の上流側に配置され、粉体処理装置1(排出口7)から排出された気流から粉体処理装置1で球形化された処理物を回収する回収装置23とを備え、さらに、粉体処理装置1(供給口6)に供給される気流の温度を冷却する冷却装置24を粉体処理装置1の上流側に備える。
気体導入ダクト25に導入される気体は、外気であって、窒素等の不活性ガスを使用してもよい。連続開閉ダンパ26は、ロータリー式、バタフライ式またはゲート式等の従来公知のダンパを使用する。この連続開閉ダンパ26の使用により、粉体処理装置1内の気流の速度(流量)が調整され、粉体処理装置1内での処理原料の滞留時間を長くすることができ、球形化処理能力が向上する。また、一定速の速い気流により、粉体処理装置1(排出口7)から処理物が排出されるため、排出口7内への処理物の付着、下流に配置された回収装置23への悪影響を防止し易い。なお、原料供給装置21より上流側に固定ダンパ31を設け、外気側と粉体処理装置1側との流量バランス調整を行なってもよい。
図10に示すように、粉体処理設備(球形化処理用)20bは、前記した第1実施形態の粉体処理設備(球形化処理用)20a(図8参照)の冷却装置24に代えて、加熱装置27を備える。他の構成は、第1実施形態の粉体処理設備(球形化処理用)20aと同様なので、他の構成については説明を省略する。
なお、粉体処理設備(球形化処理用)20a、20bは、処理原料の特性によって、必ずしも、冷却装置24、28および加熱装置27を備えていなくてもよい。
(1)粉体処理設備(球形化処理用)20aの排風装置22を駆動して、供給ダクト29内、粉体処理装置1内、排出ダクト30内に気流を発生させる。
(2)粉体処理装置1の回転子2aを、図示しない駆動装置の駆動により、高速回転させ、回転子2aの外側に形成された間隙5内に、すなわち、固定子3aの内周面に形成された円周溝14a内に旋回流を発生させる。
(3)粉体処理設備(球形化処理用)20aの原料供給装置21を駆動して、供給ダクト29内に処理原料を供給する。供給ダクト29内の気流によって、気流内に分散した処理原料が、粉体処理装置1の供給口6に供給される。
(4)供給口6から気流と共に供給された処理原料は、固定子3aの円周溝14aに発生した旋回流によって、円周溝14aに押し付けられながら、固定子3aの下端から上端に移動する。このとき、処理原料は、円周溝14aの壁面と強く接触、または、処理原料同士が強く接触して、球形化される。球形化された処理物は、間隙5から排出口7に排出される。
(5)排出口7に排出された処理物は、排出ダクト30内の気流により、回収装置23であるサイクロン23a、バッグフィルタ23bに、順次、排出される。ここで、サイクロン23a、バッグフィルタ23bによって、球形化された処理物が回収される。
(1)粉体処理設備(複合化処理用)20cの排風装置22を駆動して、供給ダクト29内、粉体処理装置1内、排出ダクト30内に気流を発生させる。
(2)粉体処理装置1の回転子2aを、図示しない駆動装置の駆動により、高速回転させ、回転子2aの外側に形成された間隙5内に、すなわち、固定子3aの内周面に形成された円周溝14a内に旋回流を発生させる。
(3)粉体処理設備(複合化処理用)20cの第1原料供給装置21a、第2原料供給装置21bを駆動して、第1処理原料(母粉体)、第2処理原料(子粉体)を個別に供給ダクト29内に供給する。供給ダクト29内の気流によって、気流内に分散した第1、2処理原料が、粉体処理装置1の供給口6に供給される。
(4)供給口6から気流と共に供給された第1、2処理原料は、固定子3aの円周溝14aに発生した旋回流によって、円周溝14aに押し付けられながら、固定子3aの下端から上端に移動する。このとき、第1、2処理原料は、円周溝14aの壁面と強く接触、または、処理原料同士が強く接触する。それにより、第1処理原料(母粉体)の表面に第2処理原料(子粉体)が付着し、複合化される。複合化された処理物は、間隙5から排出口7に排出される。
(5)排出口7に排出された処理物は、排出ダクト30内の気流により、回収装置23であるサイクロン23a、バッグフィルタ23bに、順次、排出される。ここで、サイクロン23a、バッグフィルタ23bによって、複合化された処理物が回収される。
2a、2b、2c 回転子
3a、3b 固定子
4 本体部
5 間隙
6 供給口
7 排出口
14a 円周溝
14b らせん溝
15a 縦溝
15b 傾斜縦溝
16a 縦凸部
16b 傾斜凸部
20a、20b、20c、20d 粉体処理設備
21 原料供給装置
21a 第1原料供給装置
21b 第2原料供給装置
21c 原料混合装置
22 排風装置
23 回収装置
24、28 冷却装置
27 加熱装置
A 第1溝形成領域
B 第2溝形成領域
C 凸部形成領域
D 円筒領域
θ1、θ2、θ5 角度
Claims (16)
- 高速回転する円筒状の回転子と、前記回転子の外側に間隙を形成するように当該回転子と同軸に配置された円筒状の固定子とを備えた本体部と、前記本体部の一端に設けられ、処理原料を気流と共に前記間隙に供給する供給口と、前記本体部の他端に設けられ、前記処理原料が前記回転子と前記固定子との間で球形化された処理物を前記間隙から排出させる排出口とを備えた粉体処理装置において、
前記固定子の内周面に、当該固定子の軸線に対して直交する円周溝、または、前記軸線に対して60度以上90度未満の角度をなすらせん溝が形成されたことを特徴とする粉体処理装置。 - 高速回転する円筒状の回転子と、前記回転子の外側に間隙を形成するように当該回転子と同軸に配置された円筒状の固定子とを備えた本体部と、前記本体部の一端に設けられ、処理原料を気流と共に前記間隙に供給する供給口と、前記本体部の他端に設けられ、前記処理原料が前記回転子と前記固定子との間で球形化された処理物を前記間隙から排出させる排出口とを備えた粉体処理装置において、
前記固定子の内周面に、当該固定子の軸線に対して直交する円周溝、または、前記軸線に対して60度以上90度未満の角度をなすらせん溝が形成された第1溝形成領域と、この第1溝形成領域に連続して形成され、前記軸線に対して平行な縦溝、または、当該軸線に対して0度を超え45度以下の角度をなす傾斜縦溝が形成された第2溝形成領域とを設けたことを特徴とする粉体処理装置。 - 前記回転子の外周面に、当該回転子の軸線に対して平行な縦凸部、または、前記軸線に対して0度を超え45度以下の角度をなす傾斜凸部が形成されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粉体処理装置。
- 前記回転子の外周面に、当該回転子の軸線に対して平行な縦凸部、または、前記軸線に対して0度を超え45度以下の角度をなす傾斜凸部が形成された凸部形成領域と、この凸部形成領域に連続して形成され、前記凸部形成領域の最小外径より大きく最大外径以下の外径を有し、平滑に形成された円筒領域とを設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粉体処理装置。
- 前記処理原料として2種以上の処理原料を使用し、
2種以上の処理原料が前記回転子と前記固定子との間で複合化された処理物を前記間隙から前記排出口に排出することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の粉体処理装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の粉体処理装置と、
前記粉体処理装置の下流側に配置され、前記供給口に供給され、かつ前記排出口から排出される気流を発生させる排風装置と、
前記粉体処理装置の上流側に配置され、当該粉体処理装置の上流側に形成される気流と共に処理原料を前記供給口に供給するべく、当該処理原料を前記粉体処理装置の上流側に形成される気流に対して供給する原料供給装置と、
前記排風装置の上流側に配置され、前記排出口から排出された気流から前記粉体処理装置で球形化された処理物を回収する回収装置とを備える粉体処理設備であって、
前記供給口に供給される気流の温度を冷却する冷却装置を前記粉体処理装置の上流側に備えたことを特徴とする粉体処理設備。 - 前記排出口から分岐した気体導入ダクトを備え、前記気体導入ダクトに連続開閉ダンパを設けることを特徴とする請求項6に記載の粉体処理設備。
- 前記連続開閉ダンパの上流を前記冷却装置と前記原料供給装置との間に接続することを特徴とする請求項7に記載の粉体処理設備。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の粉体処理装置と、
前記粉体処理装置の上流側に配置され、気流と共に処理原料を前記供給口に供給する原料供給装置と、
前記粉体処理装置の下流側に配置され、前記供給口に供給され、かつ前記排出口から排出される気流を発生させる排風装置と、
前記排風装置の上流側に配置され、前記排出口から排出された気流から前記粉体処理装置で球形化された処理物を回収する回収装置とを備える粉体処理設備であって、
前記供給口に供給される気流の温度を加熱する加熱装置を前記粉体処理装置の上流側に備えたことを特徴とする粉体処理設備。 - 前記排出口から分岐した気体導入ダクトを備え、前記気体導入ダクトに連続開閉ダンパを設けることを特徴とする請求項9に記載の粉体処理設備。
- 前記連続開閉ダンパの上流に冷却装置を備えることを特徴とする請求項10に記載の粉体処理設備。
- 前記処理原料として2種以上の処理原料を使用し、
2種以上の処理原料を供給する複数の原料供給装置が前記粉体処理装置の上流側に備えられ、
前記粉体処理装置で複合化された処理物が前記回収装置で回収されることを特徴とする請求項6ないし請求項11のいずれか一項に記載の粉体処理設備。 - 請求項5に記載の粉体処理装置と、
前記粉体処理装置の下流側に配置され、前記供給口に供給され、かつ前記排出口から排出される気流を発生させる排風装置と、
前記粉体処理装置の上流側に配置され、当該粉体処理装置の上流側に形成される気流と共に2種以上の処理原料を前記供給口に供給するべく、当該処理原料を前記粉体処理装置の上流側に形成される気流に対して供給する複数の原料供給装置と、
前記排風装置の上流側に配置され、前記排出口から排出された気流から前記粉体処理装置で複合化された処理物を回収する回収装置とを備えることを特徴とする粉体処理設備。 - 前記原料供給装置の下流側に、さらに前記2種類以上の処理原料を混合する原料混合装置が備えられていることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の粉体処理設備。
- 前記処理原料として予め混合された2種以上からなる処理原料を使用し、
当該予め混合された処理原料を供給する1つの原料供給装置が前記粉体処理装置の上流側に備えられ、
前記粉体処理装置で複合化された処理物が前記回収装置で回収されることを特徴とする請求項6ないし請求項11のいずれか一項に記載の粉体処理設備。 - 請求項5に記載の粉体処理装置と、
前記粉体処理装置の下流側に配置され、前記供給口に供給され、かつ前記排出口から排出される気流を発生させる排風装置と、
前記粉体処理装置の上流側に配置され、当該粉体処理装置の上流側に形成される気流と共に、予め混合された2種以上の処理原料を前記供給口に供給するべく、当該処理原料を前記粉体処理装置の上流側に形成される気流に対して供給する1つの原料供給装置と、
前記排風装置の上流側に配置され、前記排出口から排出された気流から前記粉体処理装置で複合化された処理物を回収する回収装置とを備えることを特徴とする粉体処理設備。
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