JP2013215704A - 篩分け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分級精度の優れた篩分け装置を提供すること。
【解決手段】篩分け装置は、原料粉体を供給する供給源と、供給源から供給された原料粉体を分散させる分散装置と、分散装置により分散された原料粉体を篩い分けるスクリーンを有し、スクリーンを通過する第１粉体と、通過しない第２粉体とに分ける篩と、一端が分散装置に接続され、他端が篩のスクリーンに面するように配置された粉体搬送管と、粉体搬送管に気力を付与して、分散装置から粉体搬送管を通して篩のスクリーンに分散された状態の原料粉体を供給する気力発生源とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体と混合状態にて搬送される原料粉体を、粉体のサイズに応じて篩い分けをすることで、原料粉体を複数種類の粉体に分級する篩分け装置に関する。

従来、原料粉体を気体に混合させて搬送して、粉体のサイズに応じて複数の種類の粉体に篩い分けをして分級するような篩分け装置として、様々な構成のものが知られている。例えば、原料粉体を細粉と粗粉とに篩い分けをして分級処理するような篩分け装置では、原料粉体として例えばミクロンオーダーの粒径分布を含む、いわゆる微細な粉体が取り扱われる。

このような従来の篩分け装置において、気流により搬送される原料粉体の搬送ルート上に篩を設けることにより、原料粉体のうち篩を通過する粉体（細粉）と通過しない粉体（粗粉）とに分級してそれぞれ回収する篩分け装置が知られている（例えば、特許文献１または２参照）。

特開２０００−１５４８２号公報 特開２００２−１８６９０８号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、原料粉体は粉体であるため、気流により篩に向かって搬送されている間に、凝集が生じる。凝集した原料粉体は、個々の原料粉体のサイズよりも大きな原料粉体の集合体として篩にかけられる。そうすると、本来であれば篩を通過すべき細粉が、凝集することによりサイズが大きくなって篩を通過することができず、粗粉として回収されてしまう場合がある。このような場合、原料粉体を正確に分級することができないため、原料粉体の分級精度が低下してしまう。

また、特許文献２の方法においては、篩の上流側に原料分散板を設けた上で、篩による分級を行っているが、この原料分散板は原料粉体の凝集を防止するものではなく単に原料粉体の流路を分散させて、下方に位置する円形状の篩に対して均一に原料粉体を供給するものである。したがって、このような構成においても原料粉体の凝集を防止することができず、分級精度が低下してしまう。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、分級精度の優れた篩い分け装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、原料粉体を供給する供給源と、
供給源から供給された原料粉体を分散させる分散装置と、
分散装置により分散された原料粉体を篩い分けるスクリーンを有し、スクリーンを通過する第１粉体と、通過しない第２粉体とに分ける篩と、
一端が分散装置に接続され、他端が篩のスクリーンに面するように配置された粉体搬送管と、
粉体搬送管に気力を付与して、分散装置から粉体搬送管を通して篩のスクリーンに分散された状態の原料粉体を供給する気力発生源とを備える、篩分け装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、分散装置による原料粉体の分散は気力発生源の気力により行われる、第１態様に記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、分散装置による原料粉体の分散は気力発生源の気力により原料粉体同士を衝突させて行われる、第２態様に記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、スクリーンが回転するとともに、原料粉体はスクリーンの中心部から偏心した一部のスクリーンに面するように供給され、粉体搬送管の他端の開口面積はスクリーンの面積よりも小さい、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、スクリーンのうち、原料粉体が供給される一部とは異なる他部に対して、気流方向の下流側から上流側に向かって気流を当てる逆洗ノズルをさらに備える、第４態様に記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、スクリーンを介して逆洗ノズルの対向位置に、スクリーンを通過しなかった第２粉体を吸引する吸引ノズルをさらに備える、第５態様に記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、スクリーン下流における篩内部の気流の流量と吸引ノズルが吸引する気流の流量の和が、粉体搬送管が吹き出す気流の流量と逆洗ノズルが吹き出す気流の流量の和よりも大きくなる、第６態様に記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第８態様によれば、篩は、気流方向上流側に伸びるケーシングを備え、
粉体搬送管の他端はケーシング内に挿入されており、ケーシングと粉体搬送管との間には外気を取り入れる隙間が設けられている、第７態様に記載の篩分け装置を提供する。

本発明の第９態様によれば、吸引ノズルにより回収された粉体を分散装置に戻す戻しラインと、
戻しラインの途中から分岐する分離ライン上に設けられ、戻しラインから第２粉体を分離させる分離装置と、
戻しラインと分岐ラインとの切り替えを行う切り替え手段とをさらに備える、第６態様から第８態様のいずれか１つに記載の篩分け装置を提供する。

本発明によれば、篩にかける前に粉体分散装置を用いて原料粉体を分散させている。これにより、原料粉体の凝集を抑制することができる。よって、分級精度を向上させることができる。

本発明の一の実施の形態にかかる篩分け装置のフロー図 本発明の実施の形態の篩の断面図 図２Ａの篩の外観図 本発明の実施の形態の分散装置の外観図 図３の分散装置の部分拡大図 図４の分散装置の部分拡大図 本発明の実施の形態の分散装置の原理を説明する模式図 本発明の実施の形態の分散装置の模式図 図７の変形例にかかる粉体分散装置の模式図

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の一の実施の形態にかかる篩分け装置の主要な構成について、図１に示すフロー図を用いて説明する。

図１に示すように、篩分け装置１は、原料粉体供給源２と、原粉ローダ３と、原粉吸引ブロワ４と、定量フィーダ５と、分散装置６と、篩７と、細粉回収用バグフィルタ８と、細粉吸引ブロワ９と、細粉受けタンク１０と、戻しライン１１と、粗粉ローダ１２と、分離装置１３と、切り替え手段１４と、粗粉吸引ブロワ１５と、粉体搬送管１６と、気力発生源１７とを備える。

本実施の形態にかかる篩分け装置１では、例えば０．１μｍ〜数十μｍの粒径分布を含むような原料粉体を気体に混合させた状態（すなわち、固気混合状態）にて搬送して、篩７にて細粉（第１粉体：例えば粒径０．１μｍ〜１０μｍ程度）と粗粉（第２粉体：例えば１０μｍを超える粒径）に分級して回収する装置である。

このような原料粉体としては、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料など、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野にて用いられる無機物および有機物の微粉を対象とするものである。原料粉体から特定のサイズの粉体を選択的に取り出す処理が本実施の形態にかかる篩分け装置１の篩い分け処理である。また、原料粉体に含まれる特定のサイズの粉体以外の異物を、原料粉体から取り除く処理についても本実施の形態にかかる篩分け装置１の粉体篩い分け処理に含まれる。

原料粉体供給源２は、原料粉体を篩分け装置１内に供給するための装置である。所望量の原料粉体を含むように、原料粉体供給源２には外部から原料粉体が適宜補給される。

原粉ローダ３は、原料粉体供給源２からの原料粉体を受けるローダである。原粉ローダ３の底面部には原料粉体を受けるための開閉可能な蓋（図示せず）が設けられている。蓋は通常閉じられており、原料粉体供給源２から搬送されてきた原料粉体は、蓋により止められて、原粉ローダ３内にて保持される。この状態から原粉ローダ３の蓋を開くと、原粉ローダ３内から原料粉体が重力によって落下・運搬される。

原粉吸引ブロワ４は、原料粉体供給源２から原粉ローダ３へ原料粉体を吸引して搬送するブロワである。原粉吸引ブロワ４は原粉ローダ３を介して原料粉体供給源２に接続されている。

定量フィーダ５は、篩分け装置１内に対して原料粉体を定量供給する装置である。定量フィーダ５は原粉ローダ３の下方に配置・接続されており、原粉ローダ３から原料粉体の供給を受ける。本実施の形態では、例えばスクリュー式のフィーダが用いられる。

分散装置６は、定量フィーダ５にて定量供給された原料粉体を通過させる際に、原料粉体に対してエネルギを付与することにより原料粉体を解砕して分散させる。原料粉体は分散装置６内において、分散装置６に設けられた粉体搬送管１６を通って搬送される。また、分散装置６にはクリーンエアを供給する気力発生源１７が接続されている。気力発生源１７は分散装置６の粉体搬送管１６に対して気力を付与する。分散装置６の詳細な構成については後述する。なお、本明細書における「気力」とは、気体による推進力のことをいう。ここでの気体には、空気やガスなどのあらゆる気体が含まれ、例えば空気については、外気や除湿された乾燥空気などが含まれ、ガスについては、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスや各種イオンガスなどが含まれる。

篩７は、分散装置６にて分散されて気体と混合状態にて搬送される原料粉体に対して、細粉（第１粉体）と粗粉（第２粉体）とに選択的に篩い分けて分級する装置である。篩７の詳細な構成については後述する。

細粉回収用バグフィルタ８は、篩７にて篩い分けられて分級された細粉を含む粉体気流を濾過して細粉を回収する。

細粉吸引ブロワ９は、篩７から細粉回収用バグフィルタ８へ、篩７を通過した第１粉体を吸引して搬送するブロワである。細粉吸引ブロワ９は細粉回収用バグフィルタ８を介して篩７に接続されている。細粉吸引ブロワ９により篩７から吸引された第１粉体は細粉回収用バグフィルタ８に到達し、細粉回収用バグフィルタ８の蓋により受け止められて細粉回収用バグフィルタ８内にて保持される。この状態から細粉回収用バグフィルタ８の蓋を開くと、細粉回収用バグフィルタ８内から第１粉体が重力によって落下・運搬される。

細粉受けタンク１０は、細粉回収用バグフィルタ８から落下した第１粉体を回収するタンクであり、細粉回収用バグフィルタ８の下方に配置・接続されている。

戻しライン１１は、篩７を通過しなかった第２粉体を篩７から回収するライン（管路）である。戻しライン１１は、後述する篩７の吸引ノズル２２に接続されている。

粗粉ローダ１２は、戻しライン１１の下流側に接続されたローダであり、戻しライン１１によって回収された第２粉体を受ける。粗粉ローダ１２の底面部には第２粉体を受ける開閉可能な蓋（図示せず）が設けられている。蓋は通常閉じられており、戻しライン１１から搬送されてきた第２粉体は蓋により止められて粗粉ローダ１２内にて保持される。粗粉ローダ１２は定量フィーダ５にも接続されており、定量フィーダ５の上方に配置される。このような配置によれば、第２粉体が粗粉ローダ１２の蓋により止められた状態から蓋を開くと、粗粉ローダ１２内から第２粉体が重力によって落下し、定量フィーダ５へ搬送される。定量フィーダ５へ搬送された第２粉体は再度分散装置６により分散されて、篩７にかけられる。

分離装置１３は、戻しライン１１の途中から分岐する分離ライン２６上に設けられた装置であり、戻しライン１１を流れていた第２粉体を戻しライン１１から分離させる。分離装置１３において、例えばサイクロンの原理により第２粉体が分離・回収される。分離装置１３を使用する目的は、戻しライン１１を連続して使用したときに、篩分け装置１内において粒径の大きな粉体の割合が過剰に大きくなる場合があるため、それを防止することなどである。分離ライン２６の下流には、粗粉ローダ１２が接続されているため、分離装置１３による第２粉体の分離後、第２粉体を輸送していた空気は粗粉ローダ１２へと流れる。

切り替え装置１４は、第２粉体の流れ方向を戻しライン１１から分離ライン２６へ切り替えるための装置であり、戻しライン１１および分離ライン２６上にそれぞれ設けられた２つのバルブにより構成されている。通常は、戻しライン１１側のバルブを開いて分離ライン２６側のバルブを閉じることにより、戻しライン１１から粗粉ローダ１２へ第２粉体が直接搬送されるのに対し、切り替え装置１４によってバルブの開閉を逆転させると、戻しライン１１から分離ライン２６へと切り替えられるため、戻しライン１１の途中から分離装置１３を介して粗粉ローダ１２へと流れる流れが発生する。

粗粉吸引ブロワ１５は、戻しライン１１（若しくは分離ライン２６）から第２粉体を吸引して、粗粉ローダ１２若しくは分離装置１３へ搬送するブロワである。粗粉吸引ブロワ１５は分離ライン２６を介して粗粉ローダ１２および戻しライン１１に接続されている。

図１に示すように、篩分け装置１において、上述したそれぞれの装置構成は管路（原料粉体の搬送用配管）にて接続されている。原粉吸引ブロワ４、細粉吸引ブロワ９および粗粉吸引ブロワ１５が管路内を吸引することにより、管路内が負圧に保たれて原料粉体の気流（気力）による搬送が行われる。また、分散装置６においては、気力発生源１７の気力を用いて原料粉体が搬送される。なお、本実施の形態では、ブロワを用いた真空吸引搬送方式を採用した例について説明するが、原料粉体の搬送方法はその他の方式を採用しても良く、例えば、圧縮空気を用いた圧送方式を採用しても良い。

また、原粉吸引ブロワ４、細粉吸引ブロワ９および粗粉吸引ブロワ１５の上流側には、それぞれフィルター４ａ、９ａ、１５ａが設けられており、フィルター４ａ、９ａ、１５ａは第１粉体および第２粉体を通さずに空気を通す機構を有する。フィルター４ａ、９ａ、１５ａにより、ブロワ内に粉体が混入しないようにブロワによる粉体の吸引を行うことができる。

さらに、篩い分け装置１は制御装置１８を備え、上述したそれぞれの装置構成の動作は制御装置１８によって制御される。

次に、篩７の構成について図面を参照しながら説明する。篩７の断面図を図２Ａに示し、外観図を図２Ｂに示す。図２Ａは、図２Ｂの線Ｄ−Ｄ沿いの断面図である。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、篩７は、スクリーン１９と、ケーシング２０と、逆洗ノズル２１と、吸引ノズル２２とを備えている。

スクリーン１９は、格子状の網目を有する円形の板であり、ここで原料粉体の篩い分けが行われる。原料粉体がスクリーン１９を通過しようとすると、スクリーン１９の格子間の間隔や粉体粒径の大きさなどの関係により、粒径の小さな粉体はスクリーン１９を通過するが、粒径の大きな粉体はスクリーン１９を通過することができずスクリーン１９にて捕捉される。このようにして原料粉体が、スクリーン１９を通過する第１粉体とスクリーン１９に捕捉される第２粉体とに篩い分けられる。第１粉体および第２粉体の粒径の境界値（境界粒径）はスクリーン１９の格子により形成される個々の開口の大きさによって決まるため、第１粉体および第２粉体が予め定めた所望の粒径となるようにスクリーン１９の個々の開口の大きさが設定される。

ケーシング２０は、篩７の外形を構成する外枠であり、気流方向上流側および下流側が開口した大略円錐台形状（ベルマウス形状）を有する。ケーシング２０の気流方向上流側および下流側にはそれぞれ開口２３、２４が形成されており、開口２３および開口２４の間にはスクリーン１９が設けられ、スクリーン１９はケーシング２０に固定されている。開口２３、２４およびスクリーン１９は、分散装置６の粉体搬送管１６から吹き出される粉体流Ｆ３の吹き出し方向に対して垂直に配置され、さらに開口２３、２４およびスクリーン１９の中心軸２５が互いに一致するように配置される。また本実施の形態では、篩分け装置１は図示しない回転駆動機構を備えており、回転駆動機構の駆動により、スクリーン１９およびケーシング２０は中心軸２５を中心として一体的に回転している。なお、本実施の形態では、開口２３、２４およびスクリーン１９が粉体流Ｆ３の吹き出し方向に対して垂直に配置される場合について説明したが、このような場合に限らず垂直でない角度で配置される場合であっても良い。また、スクリーン１９とケーシング２０が一体的に回転する場合について説明したが、このような場合に限らず例えばスクリーン１９のみが回転する場合であっても良い。

図２Ａに示すように、粉体搬送管１６の下流側端部２６は、ケーシング２０内に配置されている。具体的には篩７の上流側の開口２３とスクリーン１９との間に配置されている。また、粉体搬送管１６の下流側端部２６は、吹き出す粉体流Ｆ３がスクリーン１９に面するように配置されている。このような配置において粉体搬送管１６から粉体流Ｆ３が吹き出されると、粉体流Ｆ３はスクリーン１９に向かって進む。ここで、粉体搬送管１６の下流側端部２６の開口面積はスクリーン１９の面積よりも小さく設定されているため、粉体搬送管１６から吹き出される粉体流Ｆ３はスクリーン１９の一部に供給される。本実施の形態では、粉体流Ｆ３が供給されるスクリーン１９の位置を、スクリーン１９の中心部（中心軸２５）から上方へ偏心した位置としている。

このように粉体流Ｆ３はスクリーン１９上の中心部から偏心した一部の場所に向かうが、スクリーン１９は中心軸２５を中心として回転しているため、粉体流Ｆ３はスクリーン１９の全周にわたって供給されることとなる。よって、スクリーン１９の全体を均一に利用しながら原料粉体の篩い分けが行われ、後述する戻しライン１１などによる原料粉体の再生利用も円滑に行われる。

また、スクリーン１９と下流側の開口２４との間には、上流側に向かって気流を吹き出す逆洗ノズル２１が設けられている。逆洗ノズル２１は、図２Ａに示すように、スクリーン１９の中心部（中心軸２５）から下方へ偏心した位置、すなわち粉体搬送管１６から粉体流Ｆ３が供給されるスクリーン１９の一部とは異なる部分（他部）のスクリーン１９に面するように配置されている。

スクリーン１９を通過できなかった第２粉体はスクリーン１９に捕捉された状態となるか、スクリーン１９から落ちてケーシング２０上に付着するが、逆洗ノズル２１からスクリーン１９に対して下流側から上流側へ向かう気流を吹き出すことにより、スクリーン１９に捕捉された第２粉体をスクリーン１９から取り除きスクリーン１９における原料粉体の目詰まりを抑制することができる。また、逆洗ノズル２１を粉体搬送管１６から粉体流Ｆ３が供給されるスクリーン１９の一部とは異なる部分（他部）のスクリーン１９に面するように配置することにより、粉体流Ｆ３の流れを阻害することなくスクリーン１９からの第２粉体の除去が行われる。

また、スクリーン１９と上流側の開口２３との間には、スクリーン１９を通過しなかった第２粉体を吸引する吸引ノズル２２が配置されている。吸引ノズル２２は、前述した戻しライン１１に接続されており、スクリーン１９から落ちてきた第２粉体や、逆洗ノズル２１によりスクリーン１９から取り除かれた第２粉体を吸引することにより、戻しライン１１へと搬送する。図２Ｂに示すように、吸引ノズル２２が逆洗ノズル２１と対向する位置に配置されていることにより、逆洗ノズル２１によってスクリーン１９から取り除かれる第２粉体を効率的に吸引・回収することができる。

一方で、スクリーン１９を通過した第１粉体はさらに下流側へ搬送され、ケーシング２０の開口２４を通過する。その後、管路を介して細粉回収用バグフィルタ８へと搬送される。

また、本実施の形態の篩７においては、篩７内のスクリーン１９下流における流量をＱ_１、吸引ノズル２２が吸引する流量をＱ_２、粉体搬送管１６が吹き出す流量をＱ_３、逆洗ノズル２１が吹き出す流量をＱ_４とすると、以下の関係式が成立することにより、篩７の内部が負圧となるように設定される。

［数１］
Ｑ_１＋Ｑ_２＞Ｑ_３＋Ｑ_４

このように篩７内部を負圧となるように設定することにより、篩７のスクリーン１９に向かって吹き出される粉体流Ｆ３の流れを維持・促進し、安定化させる。さらに、図２Ａに示すように、粉体搬送管１６とケーシング２０との間には隙間が形成されているため、ケーシング２０内部に負圧が発生している場合には、ケーシング２０外部から粉体搬送管１６とケーシング２０との隙間を介してケーシング２０内部へ流れる外気流Ｆ４が発生する。外気流Ｆ４が生じることにより、外気流Ｆ４の間を流れる粉体流Ｆ３の流れがさらに安定化するとともに、粉体流Ｆ３がケーシング２０内部に付着することが抑制される。

上述した篩７の構成によれば、篩７のスクリーン１９に原料粉体を供給する事により、スクリーン１９を通過する第１粉体と、通過しない第２粉体とに篩い分けて、分級することができる。

また、篩７のスクリーン１９が回転するとともに、原料粉体はスクリーン１９の中心部から偏心した一部のスクリーン１９に面するように供給され、粉体搬送管１６の下流側端部２６の開口面積がスクリーン１９の面積よりも小さく設定されることにより、スクリーン１９の面積全体を均一に利用しながら篩分けを行うことができるため、効率的な分級を実現することができる。さらに、逆洗ノズル２１が、篩７のスクリーン１９のうち原料粉体が供給される一部とは異なる部分（他部）に対して下流側から上流側に向かって気流を当てることにより、スクリーン１９からの第２粉体の除去を粉体流Ｆ３の流れを阻害することなく円滑に行うことができるとともに、スクリーン１９における原料粉体の目詰まりを抑制することができる。

また、スクリーン１９を通過しなかった第２粉体を吸引する吸引ノズル２２が、スクリーン１９を介して逆洗ノズル２１の対向位置に設けられることにより、逆洗ノズル２１によって取り除かれるスクリーン１９上の第２粉体を効率的に吸引・回収することができる。

また、篩７において上述の数１の関係が成立するように気流が流れることにより篩７内部が負圧側となって、粉体流Ｆ３の流れが安定化されるため、粉体流Ｆ３が篩７の外部へ飛び散るのを抑制することができる。

また、粉体搬送管１６の下流側端部２６が篩７のケーシング２０の内部に配置されるとともに、ケーシング２０と粉体搬送管１６との間に外気流Ｆ４を取り入れる隙間が設けられることにより、外気流Ｆ４の間を流れる粉体流Ｆ３をスクリーン１９に向かって安定的に流すことができ、粉体流Ｆ３がケーシング２０などに付着するのを抑制することができる。

また、吸引ノズル２２で吸引した第２粉体を、戻しライン１１に戻すことにより、分散されないで凝集したまま残存していた第２粉体（本来であれば第１粉体として分級されるべき粉体も含む）を再利用することができるため、分級精度を高めることができる。さらに、戻しライン１１から分岐する分離ライン２６上の分離装置１３を用いて第２粉体を分離させることにより第２粉体を回収することができる。なお、本実施の形態では、分離装置１３としてサイクロンの原理を利用して粉体を分離させる場合について説明したが、これに限らず例えば、細粉回収用バグフィルタ８と同様のバグフィルタを分離装置１３として用いても良い。

次に、分散装置６の詳細な構成について説明する。

分散装置６の外観および内部構造を図３に示す。図３において、（Ａ）は分散装置６の上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。

図３に示すように、分散装置６は、原料粉体の導入口３１と、排出口３２と、導入口３１と排出口３２とを連通するように形成された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路となる粉体搬送管１６とが形成された本体部３０を備えている。本体部３０には、２箇所のクリーンエアのエア導入口３４、３５と、それぞれのエア導入口３４、３５より導入されたクリーンエアを粉体搬送管１６内に吹き出す第１噴射口３６および第２噴射口３７と、それぞれのエア導入口３４、３５と、第１および第２噴射口３６、３７を連通するエア流路３８、３９とが形成されている。

エア導入口３４、３５は気力発生源１７に接続されており、気力発生源１７からの気力によってクリーンエアの供給を受ける。

図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、原料粉体の導入口３１およびエア導入口３４、３５は、分散装置６の本体部３０の上面に開口して形成されており、原料粉体の排出口３２は、本体部３０の側面に開口して形成されている。

また、図３（Ａ）および（Ｃ）に示すように、第１および第２噴射口３６、３７から吹き出したクリーンエアの第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２は、粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１に向かい、中心Ｃ１上にて第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が衝突するように、それぞれの噴射口３６、３７が配置されている。なお、第１および第２噴射口３６、３７は、互いに同一形状（構造）を有するとともに、粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１に関して対称に配置されている。また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が衝突する位置を衝突位置Ｐと称する。

ここで、分散装置６の本体部３０における第１噴射口３６およびエア流路３８の詳細について、図４および図５に示す。なお、図４（Ａ）は、第１噴射口３６およびエア流路３８付近における上方部分の構造を示す図であり、（Ｂ）は下方部分の構造を示す図である。また、図５（Ａ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ線近傍の部分拡大図であり、（Ｂ）は図４（Ｂ）におけるＢ−Ｂ線近傍の部分拡大図であり、（Ｃ）は、Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線断面を一体的に示す図である。

図４および図５に示すように、エア流路３８は、垂直方向から水平方向に向かうように流路が曲げられており、さらにエア導入口３４から第１噴射口３６に向かうにしたがって、その流路断面が縮小されている。エア流路３８の下流側端には、第１噴射口３６が形成されており、第１噴射口３６は、水平方向の開口幅よりも上下方向（第１方向）の開口長さが長い、いわゆるスリット状の開口として形成されている。本実施の形態の例では、開口幅０．３ｍｍ、開口長さ４ｍｍの長方形スリット状に形成されている。第１噴射口３６は、水平方向に延在する粉体搬送管１６に連通するように開口されている。本実施の形態の例では、第１噴射口３６からの第１の気流Ｆ１の吹き出し方向が、粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１に対して、鋭角に傾斜している。このように、第１噴射口３６がスリット状に形成されていることにより、第１の気流Ｆ１が高速気流（例えば、音速以上）として、粉体搬送管１６内に吹き出すことが可能とされている。なお、第２噴射口３７およびエア流路３９についても同じ構造であるため、その説明は省略する。

図３（Ｂ）に示すように、導入口３１付近にて上下方向に延在している粉体搬送管１６は、その後水平方向に延在して衝突位置Ｐを通過し、排出口３２に連通されており、衝突位置Ｐの付近では流路断面が拡大されている。

このような構成の分散装置６において、原料粉体に対して解砕および分散が行われる原理について、図６、図７の模式図を用いて説明する。

図６は、分散装置６の本体部３０の内部において、粉体搬送管１６を流れる粉体流Ｆ３と、スリット状の第１噴射口３６から吹き出される第１の気流Ｆ１と、スリット状の第２噴射口３７から吹き出される第２の気流Ｆ２との関係を示している。

図６に示すように、スリット状の第１噴射口３６から吹き出された第１の気流Ｆ１は、上下方向に幅を有する気流として衝突位置Ｐに向かう。同様に、スリット状の第２噴射口３７から吹き出された第２の気流Ｆ２は、上下方向に幅を有する気流として衝突位置Ｐに向かう。粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１上には、上下方向（第１方向）に延在するように衝突位置Ｐが設けられており、この衝突位置Ｐにて第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２は互いに衝突する。また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θは、粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１に対して例えば鋭角に設定されている。

一方、粉体流Ｆ３は、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２を横切るようにして衝突位置Ｐを通過し、それとともにその流路断面の拡大が行われる。

ここで、図６の模式図を上方から見た模式図を図７に示す。図７に示すように、衝突位置Ｐでは、高速気流である第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が互いに衝突し、衝突位置Ｐ付近の領域では、衝突エネルギにより渦流が発生して気流同士が混合される混合領域４０が形成される。衝突位置Ｐおよびこの混合領域４０を粉体流Ｆ３が通過すると、通過の際に、衝突により生じたエネルギ（例えば、衝突エネルギと称する。）が粉体流Ｆ３に含まれる原料粉体に付与される。この衝突エネルギにより原料粉体の凝集が解砕されて分散される。その後、分散された粉体流Ｆ３は衝突位置Ｐの下流側に流れ、流路断面が拡大されることによりその流れが整えられて、分散処理が行われた粉体流Ｆ３が排出口３２より本体部３０の外部へ搬送される。

このような分散装置６の構成によれば、クリーンエアの高速気流である第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２を粉体搬送管１６内にて衝突させ、この衝突により生じるエネルギを原料粉体に作用させることにより、原料粉体の解砕および分散を行うことができる。したがって、高い分散効果を得ることができる。

また、気力発生源１７の気力を用いて原料粉体の分散を行うことにより、原料粉体の運搬および分散を同一のエネルギー源である気力発生源１７の気力で行うため、篩分け装置１におけるエネルギー効率を向上させることができる。本実施の形態では、上述した構成を有する分散装置６により原料粉体の分散を行う場合について説明したが、その他の気力による分散を行う機構を用いても良い。例えば、回転するブレードにより原料粉体を解砕および分散させるローターや、絞り部を用いて原料粉体を分散させるイジェクタなどを分散装置６として代わりに用いても良い。

また、高速気流を吹き出す第１および第２噴射口３６、３７は、粉体の混合気流を通過させるものではなく、クリーンエアを通過させるものであるため、流路が絞られた噴射口３６、３７にて脈動が生じず、また粉体詰まりなども発生しない。したがって、高濃度粉体の分散処理に対して効果的に適用できる。

また、第１および第２噴射口３６、３７は上下方向に延在するスリット状に形成されている。そのため、特に図６に示すように、上下方向に幅を有する気流Ｆ１、Ｆ２を、上下方向に延在する衝突位置Ｐ（すなわち、点ではなく上下方向に長さを有する位置）にて衝突させることができる。また、粉体流Ｆ３の全てが、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切ることになる。したがって、衝突位置Ｐを通過する粉体流Ｆ３に対して、衝突エネルギを効果的に付与することができる。また、このように衝突エネルギを用いて効果的な分散を実現できるため、分散効果に対するクリーンエアの消費量を抑制することが可能となる。なお、本実施の形態では、粉体流Ｆ３の全てが、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切るような場合を例として説明するが、求められる分散効果の程度によっては、粉体流Ｆ３の大半が、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切り、粉体流Ｆ３の一部が気流Ｆ１、Ｆ２を横切らないような構成を採用することもできる。

また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θが、粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１に対して例えば鋭角に設定されている。これにより、粉体搬送管１６内に導入口３１に対して負圧となる部分を形成することができ、導入口３１から粉体搬送管１６内へ原料粉体を導いて粉体流Ｆ３を形成できる。

また、このような分散装置６では、粉体搬送管１６と、クリーンエアの２つの噴射口３６、３７とを設けた構造となるため、装置構成が大型化することなく、効率的な分散処理を行うことができる。

このような構成の分散装置６を篩分け装置１に採用することにより、凝集力が比較的強い微粉体（例えば、１０μｍ以下）を原料粉体として、分散装置６にて効率的な分散処理を行った後、篩７にて確実な分級処理を行うことが可能となる。なお、原料粉体に、エタノールやエチレングリコールなどのアルコールを予め添加（表面付着）しておくと、原料粉体の極性がアルコールの作用によって電気的に中和されることにより、原料粉体同士の吸着および凝集を抑制することができる。これにより、上述した分散装置６による原料粉体の凝集防止効果および分散効果をさらに向上させることができる。あるいは、原料粉体を搬送する搬送媒体（空気やガスなど）にイオンガスを付加することにより、原料粉体の極性を電気的に中和することもできる。

上述の説明では、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θが、粉体搬送管１６の流れ方向の中心Ｃ１に対して鋭角に設定されているような場合を例として説明したが、図８に示すように、吹き出し角度θを例えば９０度に設定しても良い。吹き出し角度θを鋭角よりも９０度に設定する方が、発生する衝突エネルギを大きくすることができるため、分散効果を高めることができる。ただし、吹き出し角度θを鋭角とした場合には、負圧形成効果が得られるため、粉体搬送管１６内に粉体流Ｆ３を円滑に導入することが可能となる。なお、吹き出し角度θは、原料粉体の仕様や要求される分散効果に応じて設定あるいは変更しても良い。

第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が例えば、音速以上の高速気流である場合を例として説明したが、気流Ｆ１、Ｆ２の速度は、少なくとも粉体流Ｆ３の速度よりも高い速度であれば、衝突エネルギを用いた分散効果を得ることができる。なお、このような原料粉体の粉体流Ｆ３の速度は、一般的に２０〜３０ｍ／ｓ程度の範囲で用いられることが多い。したがって、本発明において、高速気流とは、少なくとも粉体流Ｆ３の速度よりも高い速度のことを意味する。

また、第１および第２噴射口３６、３７の形状としてスリット状の開口を用いる場合を例として説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されない。第１および第２噴射口を円孔状または正方形孔状に形成しても良く、さらにオリフィス孔状に形成しても良い。ただし、スリット状の開口を用いた場合には、クリーンエアに対する絞り効果を得ながら、一方向に幅を有する気流を吹き出して、粉体流Ｆ３との接触効率を高めることが可能となる。

また、上述の説明では、粉体搬送管１６の大部分が水平方向に延在するような場合を例として説明したが、粉体搬送管１６は鉛直方向に延在しても良く、水平方向に対して傾斜した方向に延在しても良い。

また、定量フィーダ５から分散装置６に導入される原料粉体は、上述の負圧効果を利用して粉体搬送管１６内に導入されるようにしても良く、あるいは動力を用いて機械的に粉体搬送管１６内に導入しても良い。

また、分散装置６を複数個、並列あるいは直列させて配置するような構成を用いても良い。複数個の分散装置６を用いるような場合、各装置６にそれぞれ異なる種類の原料粉体を導入しても良い。

また、上述の実施の形態では、分散装置６において、１種類の原料粉体に対して分散処理を行うような場合を例として説明したが、複数種類の原料粉体を別々に導入して、原料粉体に対して分散処理を行うとともに、それぞれの原料粉体を混合するようにすることもできる。なお、本明細書において、原料粉体の種類とは、組成だけでなく、大きさ、形状による違いを含む概念を意味する。

なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

１ 篩分け装置
２ 原料粉体供給源
３ 原粉ローダ
４ 原粉吸引ブロワ
５ 定量フィーダ
６ 分散装置
７ 篩
８ 細粉回収用バグフィルタ
９ 細粉吸引ブロワ
１０ 細粉受けタンク
１１ 戻しライン
１２ 粗粉ローダ
１３ 分離装置
１４ 切り替え手段
１５ 粗粉吸引ブロワ
１６ 粉体搬送管
１７ 気力発生源
１８ 制御装置
１９ スクリーン
２０ ケーシング
２１ 逆洗ノズル
２２ 吸引ノズル
２３ 開口
２４ 開口
２５ 中心軸
２６ 下流側端部
３０ 本体部
３１ 導入口
３２ 排出口
３３ 粉体流路
３４ エア導入口
３５ エア導入口
３６ 第１噴射口
３７ 第２噴射口
３８ エア流路
３９ エア流路
４０ 混合領域
Ｆ１ 第１の気流
Ｆ２ 第２の気流
Ｐ 衝突位置

Claims (9)

1. 原料粉体を供給する供給源と、
   供給源から供給された原料粉体を分散させる分散装置と、
   分散装置により分散された原料粉体を篩い分けるスクリーンを有し、スクリーンを通過する第１粉体と、通過しない第２粉体とに分ける篩と、
   一端が分散装置に接続され、他端が篩のスクリーンに面するように配置された粉体搬送管と、
   粉体搬送管に気力を付与して、分散装置から粉体搬送管を通して篩のスクリーンに分散された状態の原料粉体を供給する気力発生源とを備える、篩分け装置。
2. 分散装置による原料粉体の分散は気力発生源の気力により行われる、請求項１に記載の篩分け装置。
3. 分散装置による原料粉体の分散は気力発生源の気力により原料粉体同士を衝突させて行われる、請求項２に記載の篩分け装置。
4. スクリーンが回転するとともに、原料粉体はスクリーンの中心部から偏心した一部のスクリーンに面するように供給され、粉体搬送管の他端の開口面積はスクリーンの面積よりも小さい、請求項１から３のいずれか１つに記載の篩分け装置。
5. スクリーンのうち、原料粉体が供給される一部とは異なる他部に対して、気流方向の下流側から上流側に向かって気流を当てる逆洗ノズルをさらに備える、請求項４に記載の篩分け装置。
6. スクリーンを介して逆洗ノズルの対向位置に、スクリーンを通過しなかった第２粉体を吸引する吸引ノズルをさらに備える、請求項５に記載の篩分け装置。
7. スクリーン下流における篩内部の気流の流量と吸引ノズルが吸引する気流の流量の和が、粉体搬送管が吹き出す気流の流量と逆洗ノズルが吹き出す気流の流量の和よりも大きくなる、請求項６に記載の篩分け装置。
8. 篩は、気流方向上流側に伸びるケーシングを備え、
   粉体搬送管の他端はケーシング内に挿入されており、ケーシングと粉体搬送管との間には外気を取り入れる隙間が設けられている、請求項７に記載の篩分け装置。
9. 吸引ノズルにより回収された粉体を分散装置に戻す戻しラインと、
   戻しラインの途中から分岐する分離ライン上に設けられ、戻しラインから第２粉体を分離させる分離装置と、
   戻しラインと分岐ラインとの切り替えを行う切り替え手段とをさらに備える、請求項６から８のいずれか１つに記載の篩分け装置。

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