JP2015013269A - 気流式粉体ふるい分け装置及び粉体ふるい分けシステム - Google Patents

Abstract

【課題】粉体原料が気流に同伴されて供給されるタイプの気流式粉体ふるい分け装置において、エアブラシ回転のような可動機構を必要とせずにふるい網の連続的な目詰まり防止の作用を可能にする。【解決手段】気流式粉体ふるい分け装置１００の原料供給口１０９から粉体原料を同伴して供給された気体は、ふるいケース１０３の外部に設けられた連通部１０５に流入、分布し、蓋部１０７との間の隙間１１９からふるいケース内部の第１部分空間１１３に入る。その流入の向きがふるい網１０１のなす面と平行に形成されたことから、第１部分空間１１３の内部に旋回気流を生じ、ふるい網１０１によって粉体が連続的にふるい分けられると共に、ふるい網１０１のなす面に沿った旋回気流の作用によってふるい網１０１の目詰まりを防止する。【選択図】図２

Description

本発明は、気流を制御して粉体原料をふるい分けする気流式粉体ふるい分け装置及び粉体ふるい分けシステムに関する。

原料を粉砕して生成する粉体の粒子を、そのサイズ（粒度）ごとに分けて揃えることを、分級という。分級の目的には、所定の粒度よりも微細な粒子の除去と、所定の粒度よりも粗い粒子の除去とがある。例えば、分級のための装置（分級機）２台を縦続に接続して、一方で微粉を除去し他方で粗粉を除去することにより、その中間のシャープな粒度分布に揃えた粉体製品を生産することができる。

粉体の分級方法として、ふるい分け、乾式分級（気流分級）、湿式分級等が挙げられる。このうち乾式分級（気流分級）は、気流に乗せた粉体の粒子サイズによる運動特性の差を利用して、粉体の粒子を分級する方法である。中でも、慣性力と重力とのバランスにより粉体の粒子を分級する方法は、遠心力の利用により１μｍ程度の微粒領域の分級も可能である特徴を持つが、その半面、分級精度に限界がある（微粒子側に粗大粒子が、粗大粒子側に微粒子が混入する率が相対的に高い）。

例えば、分級機を付加した粉砕機（分級機付き粉砕機）が知られている。分級機付き粉砕機が行う分級は、多くの場合気流分級である。そのため、目的とする粒度を上回る粗粉が粉砕生成品に紛れ込む可能性がある。その対策として、分級機付き粉砕機の後段に、粗粉を除去するための分級機を設けることがある。

一方、ふるい網によりふるい分けは、ふるい分け精度（分級精度）の点で優れており、特にふるい網の目開きより大きな粒子が微粒子側には入り込まないという特長を有する。しかし、ふるい網の網目が微細になればなるほど目詰まりし易くなるので、分級可能な微粒子領域が限られるという問題がある。

気流分級とふるい分けを併用するいくつかの方法も知られている。それらの方法では、粉体原料を気流に乗せて運動させると共にふるい網を通過させる。そのための気流式粉体ふるい分け装置には、粉体原料と気流が個別に供給されるタイプと、粉体原料が気流に同伴されて供給されるタイプがある。粉砕機の後段に接続され、粉砕機から排気流と共に粉砕によって生成された粉体を供給されてふるい分けるような装置は、後者のタイプの一例である。

これに対し、粉体原料と気流が個別に供給される前者のタイプの気流式粉体ふるい分け装置を用いて、粉体ふるい分けシステムを構成した従来技術による例を、図８に示す。図８に示す粉体ふるい分けシステム８０は、供給装置５００、粉砕装置６００、サイクロン１６０、気流式粉体ふるい分け装置１８０、粗粉回収部７００、バグフィルタ８０１及び８０２並びにブロワ９０１及び９０２を含む。なお、気流式粉体ふるい分け装置１８０は、例えば本願発明者の発明に関わる特許文献１において開示された装置である。

図８において、粉砕装置６００は供給装置５００から供給された粉体の原料を粉砕し、粉砕によって生じた粗粉をバグフィルタ８０１に回収させると共にブロワ９０１に向けて排気する。粉砕装置６００が目的物として生成した粉体はサイクロン１６０によって捕集され、気流式粉体ふるい分け装置１８０の原料供給口に供給される。

気流式粉体ふるい分け装置１８０はふるい網を内蔵し、その周囲から吸入した空気流を制御して粉体をふるい分ける。粒度によってふるい分けられた粉体は、粗粉回収部７００及びバグフィルタ８０２にそれぞれ回収され、空気流はブロワ９０２から排気される。

図８に示したもののほかにも、気流式粉体ふるい分け装置を含む複数種類の装置を組み合わせて粉体の生成、分級等を行うシステムが知られている。前述した分級機付き粉砕機と分級機の組み合わせも、その一例である。このほか、粉砕機、分級機、噴霧乾燥機（溶媒に溶解した物質あるいは分散媒に分散した粒子を槽内にスプレーノズルで噴霧すると同時に、加熱した気体を吹き込み、溶媒又は分散媒を揮発させて、乾燥した粉末を得る装置。）等の装置を別の分級機と組み合わせたり、３台以上の装置を組み合わせたりすることがある。

このように他の装置と組み合わせて使用される気流式粉体ふるい分け装置に関しては、粉体原料が気流に同伴されて供給されるタイプの方が、ラインのシンプル化に寄与する意味で、粉体と気流が個別に供給されるタイプよりも好適である。そこで、後者のタイプに属し、かつ、ふるい網の目詰まりの軽減を意図した技術が開示されている（例えば、特許文献２又は非特許文献１参照。）。

上記の特許文献２に記載された微粉砕粉製造装置は、高速微粉砕機で得られた粉体を分級する空気分級機を備える。当該空気分級機は、上部ケーシングと下部ケーシングを有して構成され、これらケーシングの境界部に分級スクリーンを設けている。高速微粉砕機から空気分級機に導入された粉体を同伴する気流は、分級スクリーン及び上部ケーシングに設けられた粉体出口を通過して、外部のエア吸引源により吸引される。

これに伴い、粉体のうち分級スクリーンを通過した微粉は気流と共に粉体出口から排出され、分級スクリーンに阻止された粗粉は下部ケーシングに装着された粉体収容ポットに収容される。分級スクリーンの上方に設けたスクリーン用エアブラシから、分級スクリーンに向って高圧エアを吹き付けることにより、分級スクリーンの目詰まりの軽減を図る。

上記の非特許文献１に記載されたふるい機は、粉末原料を同伴する気流を供給口から吸い込み、粉末原料が一様な霧状をなすように飛散撹拌してスクリーンへ到達させる。粉体のうち、スクリーンを通過した微粉は、排出口を経てサイクロン等の捕集装置へ送られる。

スクリーンに阻止された粗粉は、吸気によってスクリーンに付着した後、スクリーンをはさんで反対側に設けられたエアブラシから吹き付ける高圧エアでスクリーンから吹き飛ばされて落下し、機外に排出される。エアブラシからスクリーンに対して高圧エアを吹き付けることにより、スクリーンの目詰まりの軽減を図る。

特許第４８８９６６３号公報 特開平８−１２６８４８号公報

著者名不詳、"分級：ブロースルー式高性能ふるい機"、[online]、掲載年月日不詳、東洋ハイテック株式会社、[平成２５年６月２５日検索]、インターネット<URL:http://www.toyohi.co.jp/products/bunkyu/hib/>

上記の特許文献２に記載された空気分級機は、ふるい分け及び気流分級を併用する装置である。外部のエア吸引源により上方に向かって吸引される気流に同伴する粉体は、気流の慣性力によって粉体の導入管から上向きに移動して分級スクリーンに到達し、そのうちの分級スクリーンを通過しきれない粗粉が分級スクリーンに付着したまま目詰まりを引き起こす。

この目詰まりは、気流の慣性力と逆の向きの重力の作用により部分的に緩和されるが、それだけで十分ではないので、エアブラシから分級スクリーンに対して高圧エアを吹き付ける。詳細にいえば、エア放出スリットを長手方向に形成した中空直管をエアブラシに用いて、分級スクリーンのなす面を走査するように回転させつつ高圧エアを吹き付けるというものである。したがって、エアブラシを回転させるための機構を必要とする一方で、高圧エアの吹き付けによる目詰まり防止の作用が間欠的なものにとどまるという問題がある。

上記の非特許文献１に記載されたふるい機は、エアブラシを構成するパイプに切ったスリットから高圧エアを噴射しつつ回転させるという、特許文献２記載の空気分級機と類似の構成を用いている。したがって、エアブラシを回転させるための機構を必要としながら目詰まり防止の作用が間欠的なものにとどまるという問題がある。

本発明は、そのような問題点を解決するためになされたもので、粉体原料が気流に同伴されて供給されるタイプの気流式粉体ふるい分け装置において、ふるい網のなす面と平行な向きを含む気流の旋回を制御することにより、エアブラシ回転のような可動機構を必要とせずに、ふるい網の連続的な目詰まり防止の作用を可能にすることを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の気流式粉体ふるい分け装置は、ふるい網と、内部が中空に形成されると共に、該内部の空間が前記ふるい網によって第１の部分空間と第２の部分空間に区切られ、かつ、前記第１の部分空間を囲む面の一部が前記ふるい網のなす面に平行するふるい網平行面として形成されたふるいケースと、前記ふるいケースに対して外側から接続され、かつ、内部が気体の流路をなすと共に前記第１の部分空間との間で通気するように設けられた連通部と、前記ふるいケースの外側から前記連通部に対して接続され、粉体原料を気体に同伴させて前記連通部に供給することができる原料供給部と、前記ふるいケースの第２の部分空間の外側から前記ふるいケースに対して接続され、前記粉体原料を同伴する気体を前記第１の部分空間から前記第２の部分空間への向きに吸引し排気することができる排気部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の粉体ふるい分けシステムは、粉体原料を気体に同伴させて排出することができる第１の装置と、前記第１の装置の後段に接続されると共に、ふるい網と、内部が中空に形成されると共に、該内部の空間が前記ふるい網によって第１の部分空間と第２の部分空間に区切られ、かつ、前記第１の部分空間を囲む面の一部が前記ふるい網のなす面に平行するふるい網平行面として形成されたふるいケースと、前記ふるいケースの外面に接続され、かつ、内部が気体の流路をなすと共に前記第１の部分空間との間で通気するように設けられた連通部と、前記第１の装置から前記連通部に対して接続され、前記粉体原料を同伴した気体を前記連通部に供給することができる原料供給部と、前記ふるいケースの第２の部分空間の外側から前記ふるいケースに対して接続され、前記粉体原料を同伴する気体を前記第１の部分空間から前記第２の部分空間への向きに吸引することができる排気部とを備えた気流式粉体ふるい分け装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、粉体原料が気流に同伴されて供給されるタイプの気流式粉体ふるい分け装置において、ふるい網のなす面と平行な向きを含む気流の旋回を制御することにより、エアブラシ回転のような機構を必要とせずに、ふるい網の連続的な目詰まり防止の作用を可能にすることができる。

図１は、本発明の実施例１に係る粉体ふるい分けシステムの構成を表す模式図である。 図２（ａ）は、実施例１に係る気流式粉体ふるい分け装置の内部の構成を装置の側方から見て表す図である。図２（ｂ）は、同装置の断面から見た内部の構成を表す図である。 図３は、実施例２に係る気流式粉体ふるい分け装置の内部の構成を装置の側方から見て表す図である。 図４（ａ）は、実施例３に係る気流式粉体ふるい分け装置の第一の例において内部の構成を装置の側方から見て表す図である。図４（ｂ）は、同装置の断面から見た内部の構成を表す図である。 図５（ａ）は、実施例３に係る気流式粉体ふるい分け装置の第二の例において内部の構成を装置の側方から見て表す図である。図５（ｂ）は、同装置の断面から見た内部の構成を表す図である。 図６（ａ）は、実施例３に係る気流式粉体ふるい分け装置の第三の例において内部の構成を装置の側方から見て表す図である。図６（ｂ）は、同装置の断面から見た内部の構成を表す図である。 図７（ａ）は、実施例３に係る気流式粉体ふるい分け装置の第四の例において内部の構成を装置の側方から見て表す図である。図７（ｂ）は、同装置の断面から見た内部の構成を表す図である。 図８は、従来技術に係る粉体ふるい分けシステムの構成を表す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態のうち、実施例１に係る粉体ふるい分けシステム１０の構成を表す模式図である。粉体ふるい分けシステム１０は、実施例１に係る気流式粉体ふるい分け装置１００を含む。粉体ふるい分けシステム１０は、供給装置５００、粉砕装置６００、粗粉回収部７００、バグフィルタ８００及びブロワ９００を含む。

図１を参照して、粉体ふるい分けシステム１０の動作の概要を説明する。供給装置５００は、その後段に設けられた粉砕装置６００に対して、図中のハッチングを付したブロック矢印の向きに粉体の原料を供給する。粉砕装置６００は、供給された粉体の原料を粉砕することにより粉体を生成する。粉砕装置６００は、その後段に設けられた気流式粉体ふるい分け装置１００に対して、生成した粉体を気流に同伴させて供給する。

気流式粉体ふるい分け装置１００は、後で説明する動作により、気体に同伴して供給された粉体を分級する。分級された後の粗粉は、気流式粉体ふるい分け装置１００の図１における下部に設けられた粗粉回収部７００に回収される。粗粉回収部７００は、例えば重力の作用で粗粉をためておくようなものでもよいが、吸気手段を備えて積極的に粗粉を吸引し回収するような装置でもよい。

分級された後の微粉は、気流式粉体ふるい分け装置１００の図１における上部に設けられた排出口から気流と共に排出され、気流式粉体ふるい分け装置１００の後段に設けられたバグフィルタ８００に回収される。微粉が回収された後の気流は、ブロワ９００によって粉体ふるい分けシステム１０の外部に排気される。

図２は、気流式粉体ふるい分け装置１００の構成を示す図である。図２（ａ）は、気流式粉体ふるい分け装置１００の内部の構成を、図１におけるのと同様にして装置の側方から見て表す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した水平の一点鎖線Ａ−Ａを含む紙面に垂直な断面において、気流式粉体ふるい分け装置１００の内部の構成を見上げる向きに表す図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、後で説明する気流の向き及び粉体の運動も模式的に表している。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、気流式粉体ふるい分け装置１００は、ふるい網１０１、ふるいケース１０３、連通部１０５、蓋部１０７、原料供給部１０９及び排気部１１１を有している。ふるいケース１０３の外形は、図２（ａ）における上側寄りの部分が漏斗を伏せたような形状に形成され、図２（ａ）における下側寄りの部分が円筒状に形成されている。

ふるいケース１０３は、中空に形成された内部に、ふるい網１０１を収容している。ふるいケース１０３の内部の空間は、図２（ａ）においてふるい網１０１の下側に位置する第１部分空間１１３と、ふるい網１０１の上側に位置する第２部分空間１１５に区切られている。ふるい網１０１には、金属製若しくは樹脂製の織網、又は金属製若しくは樹脂製のマイクロシーブなどが使用できる。使用できるふるい網の目開きには特に制限はないが、実用面を考慮すると約１μｍから約１５０μｍが好ましく、特に約３μｍから約７５μｍが好ましく、中でも約５μｍから約５３μｍが好ましい。

蓋部１０７は、その一定の部分が第１部分空間１１３を囲む面の一部をなし、図２（ａ）における第１部分空間１１３の下方から第１部分空間１１３に蓋をしたように設けられている。図２（ａ）及び（ｂ）に表したように、蓋部１０７の中央に当る箇所に孔をあけて粗粉回収口１１７とすることにより、第１部分空間１１３を図１に示した粗粉回収部７００に接続している。

蓋部１０７は、粗粉回収口１１７の箇所を除き、ふるい網１０１のなす面と平行な面（以下、ふるい網平行面という。）をなして形成されている。ここでいう「平行」とは、幾何学的に厳密な意味での平行だけでなく、後で述べるような第１部分空間１１３における気流の形成に実質的に寄与し得るふるい網１０１と蓋部１０７の相対的位置関係を表す用語として用いる。

連通部１０５は、その内部が気体の流路をなす管状に形成され（ただし後述する通り、周辺に対して完全に閉じたものではない。）、ふるいケース１０３の外面を取り囲むように設けられている。連通部１０５は、その一部において原料供給部１０９に接続されている。

連通部１０５は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、蓋部１０７に沿ってふるいケース１０３の外面を周回すると共にふるいケース１０３の外面に接続されて設けられている。連通部１０５とふるいケース１０３の接続面は、図２（ａ）の２箇所に太い実線の上下の矢印で示したように、蓋部１０７との間に隙間１１９を生じるように（例えば図２（ｂ）に表したふるい網１０１の外形にほぼ一致する円周の数か所において蓋部１０７との間にスペーサを置いて）設けられている。したがって、連通部１０５の内部は、上記の隙間１１９を介して第１部分空間１１３と通気する。

排気部１１１は、ふるいケース１０３の漏斗形状の先端側において、第２部分空間１１５に接続されて設けられている。排気部１１１は図１に示すバグフィルタ８００に接続され、第２部分空間１１５からバグフィルタ８００へ向けて気体を吸引し排気する。気体を吸引する手段は排気部１１１に設けてもよいし、バグフィルタ８００に設けてもよい。

図１並びに図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、実施例１に係る気流式粉体ふるい分け装置１００の動作を説明する。粉砕装置６００は、原料を粉砕して生成した粉体原料を気体に同伴して気流式粉体ふるい分け装置１００に供給する。供給された粉体原料及び気体は、原料供給部１０９を通過して連通部１０５の内部に入る。

連通部１０５は、隙間１１９を介して第１部分空間１１３と通気することによる気体の漏れはあるものの、ふるいケース１０３を取り囲む円環状の気体の流路を形成している。したがって、連通部１０５の内部に入った粉体原料及び気体は、連通部１０５に沿ってふるいケース１０３を取り囲む円環状に分布し、さらに円環状の各部分から隙間１１９を通過して第１部分空間１１３の内部に流入する。図２（ｂ）において連通部１０５の内側に記入した複数の矢印は、その様子を模式的に示すものである。

この場合において、隙間１１９を通過した粉体原料及び気体は、蓋部１０７のなすふるい網平行面に沿って第１部分空間１１３の内部に流入する。第１部分空間１１３はふるい網１０１を隔てて第２部分空間１１５と通気するから、さらにその奥に位置する排気部１１１に向かって気流が生じる。

上記の第１部分空間１１３の内部に流入した空気は、まず第１部分空間１１３の蓋部１０７寄りの側で上記の円環状の周辺の各方向から中心に向かって流れ、中心に近づくにつれ各方向からの流れが互いにぶつかってふるい網１０１の方向に流れを変える。

次に上記の円環状の中心において、蓋部１０７からふるい網１０１に向かい、第１部分空間１１３のふるい網１０１寄りの側でふるい網１０１の面に沿って円環状の周辺に向かって拡散する。さらにふるいケース１０３の内周面に近づくにつれて蓋部１０７の方向に流れを変え、蓋部１０７のなす面に沿って円環状の周辺から中心に向かう流れに合流して旋回する旋回気流を生じさせると考えられる。図２（ａ）において第１部分空間１１３の内側に記入した複数の矢印は、その様子を模式的に示すものである。

したがって、第１部分空間１１３の内部に流入した粉体原料は、上記の旋回気流に乗って第１部分空間１１３の蓋部１０７寄りの中央に運ばれてふるい網１０１の方へ向かい、次に第１部分空間１１３のふるい網１０１寄りの側でふるい網１０１のなす面に沿って、各方向へ放射状に分散される。これを、粉体原料の流動分散と呼ぶことがある。

ふるい網１０１を隔てて排気部１１１の方へ向かう吸引によりふるい網１０１の全面に分散した粉体原料は、ふるい網１０１を通過する微粉とふるい網１０１に阻止される粗粉とにふるい分けられる。ふるい網１０１を通過した微粉は、第１部分空間１１３から第２部分空間１１５への向きに吸引されて排気部１１１へ向かう気流に乗って排気部１１１から排出され、その後段の装置によって回収される。

気流式粉体ふるい分け装置１００の設置の向きを固定する何らかの手段を付加することにより、第１部分空間１１３を重力の作用する方向に、第２部分空間１１５を重力の作用する方向と反対の方向にそれぞれ向けて、気流式粉体ふるい分け装置１００を設置することができる。その場合、第１部分空間１１３の内部に流入して蓋部１０７寄りの中央に運ばれた粉体原料のうち、質量が大きい粗粉は、重力の作用によって粗粉回収部７００に回収される。

したがって、上述した旋回気流の作用によって旋回する微粉は第１部分空間１１３から第２部分空間１１５へ向けてふるい網１０１を通過するのに対し、第１部分空間１１３の側に残る粗粉は重力の作用によって粗粉回収部７００に回収され、その結果、供給される粉体原料を連続的かつ効率的にふるい分けることが可能になる。

気流式粉体ふるい分け装置１００は、供給された粉体原料をふるい網１０１の一部に集中させずに広範な面でふるい分けることができるので、ふるい網１０１の目詰まりを抑制することができる。

気流式粉体ふるい分け装置１００は、設置の向きを上述したように選ぶことによって、粉体原料の粒子に重力とその反対向きの吸引力を作用させ、重力と気流分級のもととなる気流による慣性力の効果を相殺することができる。したがって、ふるい網１０１の目詰まりを抑制し、又は少なくとも目詰まりの程度を緩和することができる。

さらに、蓋部１０７のなすふるい網平行面に沿って隙間１１９から吸い込まれる空気流は、前述のように第１部分空間１１３において旋回気流となり、ふるい網１０１のなす面に沿って中央から放射方向に拡散する。この旋回気流及びこれに同伴する粉体原料の粉体流は、ふるい網１０１の網目に詰まった粒子に作用して掻き取るような清掃効果を発揮することができる。これにより、気流式粉体ふるい分け装置１００の目詰まり抑制効果をさらに高めることができる。

実施例１において、連通部１０５は蓋部１０７に沿ってふるいケース１０３の外面に接続して設けられ、連通部１０５とふるいケース１０３の接続面が蓋部１０７との間に隙間１１９を保つことによって第１部分空間１１３に通気するものとした。これに限らず、連通部１０５とふるいケース１０３の間の接続面に通気口を設けてもよい。その通気口を、例えば図２（ｂ）に表したふるい網１０１の外形にほぼ一致する円周に亘って複数箇所に設けることにより、隙間１１９を保つことによって通気させた場合と同等の効果が得られる。

また、粉体原料を同伴する気流をリング状の主配管に供給し、この主配管のリングの複数箇所から分岐する複数のサブ配管を通して第１部分空間１１３内に粉体原料及び気流を供給してもよい。この場合の主配管が連通部１０５に相当し、上述したのと同等の効果が得られる。

実施例１において、ふるいケース１０３の外形を、漏斗を伏せたような形状と円筒形状の組み合わせで表したが、これに限るものではない。例えば、ふるいケース１０３を図２（ｂ）と同じ向きに見た形状が多角形であってもよく、楕円その他の曲線で囲まれた形状であってもよい。

また、ふるいケース１０３のうち第２部分空間１１５の外面に相当する部分を図２（ａ）と同じ向きに見た形状は、漏斗を伏せたような形状に限らない。当該部分の形状は、排気部１１１へ向かう吸引によって第１部分空間１１３の内部に前述した旋回気流を生じ得る限り、どのようなものであってもよい。

図１と図８の比較から明らかなように、実施例１に係る気流式粉体ふるい分け装置１００を用いた粉体ふるい分けシステム１０は、従来技術による粉体ふるい分けシステム８０に比してシンプルに構成することができる。その結果、ふるい分け工程の効率及び信頼性を高めると共に、コストの低減を実現することができる。

また、粉体の種類によっては、例えば不活性ガスの雰囲気下で処理することが必要な場合がある。そのような粉体は、前段の装置（例えば粉砕装置６００）において不活性ガスの雰囲気下で処理されている。その処理に用いて粉体を同伴した不活性ガスを、そのまま気流式粉体ふるい分け装置１００に供給すればよく、気流式粉体ふるい分け装置１００に改めて外部から不活性ガスを供給する必要はない。

実施例１に係る気流式粉体ふるい分け装置１００によれば、シンプルな機器構成によって粉体原料のふるい分けを連続的に、かつ、ふるい網の目詰まりを抑制しながら行うことができる。

以下、図３を参照して、本発明の実施例２を説明する。図３は、実施例２に係る気流式粉体ふるい分け装置１４０の構成を示す図である。気流式粉体ふるい分け装置１４０は、実施例１に係る粉体ふるい分けシステム１０において、気流式粉体ふるい分け装置１００を代替することができる。気流式粉体ふるい分け装置１４０の構成は、部分的に気流式粉体ふるい分け装置１００の構成と共通する。図３は、気流式粉体ふるい分け装置１４０の内部の構成を、図２（ａ）におけるのと同様にして装置の側方から見て表す図である。

気流式粉体ふるい分け装置１４０は、気流式粉体ふるい分け装置１００と同様に、ふるい網１０１、ふるいケース１０３、連通部１０５、原料供給部１０９及び排気部１１１を有している。また、ふるいケース１０３の内部の空間がふるい網１０１によって第１部分空間１１３と第２部分空間１１５に区切られることも、気流式粉体ふるい分け装置１００と同じである。

気流式粉体ふるい分け装置１４０は、蓋部１４７を有している。蓋部１４７は、その一定の部分が第１部分空間１１３を囲む面の一部をなし、図３における第１部分空間１１３の下方から第１部分空間１１３に蓋をしたように設けられている。蓋部１４７は、その中央の部分が図３における下方に向かってコーン状に形成され、例えば重力の作用によってコーンの先端の部分にふるい分けされた後の粗粉がたまるように構成されている。

蓋部１４７は、上記のコーン形状の開口箇所を除き、ふるい網平行面をなして形成されている。ふるい網平行面の定義は、実施例１に関して説明した通りである。蓋部１０７の中央に当る箇所に粗粉回収口１１７を空けた実施例１の構成と比較すると、蓋部１４７の中央に当る箇所がコーン形状の開口に相当する実施例２の構成においては、蓋部１４７に占めるふるい網平行面の割合が相対的に小さい。

連通部１０５は、図３に示すように、蓋部１４７に沿うと共にふるいケース１０３の外面に接続して設けられている。連通部１０５とふるいケース１０３の接続面は、図２（ａ）に表したのと同様にして、蓋部１４７との間に（実施例１と同じ）隙間１１９を生じるように設けられている。したがって、連通部１０５の内部は、上記の隙間１１９を介して第１部分空間１１３と通気する。

図１及び図３を参照して、実施例２に係る気流式粉体ふるい分け装置１４０の動作を説明する。粉砕装置６００は、原料を粉砕して生成した粉体原料を気体に同伴して気流式粉体ふるい分け装置１４０に供給する。供給された粉体原料及び気体は、原料供給部１０９を通過して連通部１０５の内部に入る。

連通部１０５は、隙間１１９を介して第１部分空間１１３と通気することによる気体の漏れはあるものの、ふるいケース１０３を取り囲む円環状の気体の流路を形成している。したがって、連通部１０５の内部に入った粉体原料及び気体は、連通部１０５に沿ってふるいケース１０３を取り囲む円環状に分布し、さらに円環状の各部分から隙間１１９を通過して第１部分空間１１３の内部に流入する。この動作は、実施例１に係る気流式粉体ふるい分け装置１００におけるのと同じである。

この場合において、隙間１１９を通過した粉体原料及び気体は、蓋部１４７のなすふるい網平行面に沿って第１部分空間１１３の内部に流入する。第１部分空間１１３はふるい網１０１を隔てて第２部分空間１１５と通気するから、さらにその奥に位置する排気部１１１に向かって気流が生じる。

上記の第１部分空間１１３の内部に流入した空気は、実施例１におけると同様に、まず第１部分空間１１３の蓋部１０７寄りの側で上記の円環状の周辺の各方向から中心に向かって流れ、中心に近づくにつれ各方向からの流れが互いにぶつかってふるい網１０１の方向に流れを変える。以下、実施例１と同様の原理で、第１部分空間１１３の内部に旋回気流を生じさせると考えられる。

この場合において、実施例２では蓋部の構成を除いて実施例１と条件が同じと仮定すると、蓋部１４７に占めるふるい網平行面の割合が実施例１と比較して相対的に小さいことから、旋回気流を生じる程度は実施例１におけるよりも弱いと考えらえる。そのため、ふるい網１０１の目詰まり抑制等の効果は実施例１の場合よりも弱いと考えらえる。

その半面、実施例１のように蓋部１０７に占めるふるい網平行面の割合が相対的に大きい構成では、ふるいケース１０３の内周面に沿ってふるい網１０１側から蓋部１０７側へ向かう気流に同伴する粉体粒子の運動は、蓋部１０７に含まれるふるい網平行面によって制限される。つまり、粗粉を旋回気流から離脱させて回収するには制約となる。

これに対して、実施例２のように蓋部１４７に占めるふるい網平行面の割合が相対的に小さい構成では、ふるいケース１０３の内周面に沿ってふるい網１０１側から蓋部１０７側へ向かう気流に同伴する粉体粒子がコーン形状の内部へ流入していく可能性が相対的に高い。すなわち、粗粉の排出効率を上げて分級精度を高める効果が期待される。目的や条件に応じて、実施例１と実施例２の構成を使い分け、又はその中間的な構成を選択することができる。

蓋部１４７の形状はコーン型に限るものではなく、ふるい網１０１側から蓋部１０７側へ向かって流れる粉体粒子の旋回気流からの離脱を助けることができれば、どのような形状であってもよい。また、先端に粗粉がたまるような構成に限らず、例えば何らかの吸引手段に接続されて粗粉を積極的に排出するものであってもよい。

実施例２に係る気流式粉体ふるい分け装置１４０によれば、粗粉の排出効率を上げて分級精度を高めるという、付加的な効果が得られる。

以下、図４ないし図７を参照して、本発明の実施例３を説明する。実施例３については、実施例１及び実施例２に述べた連通部１０５を変形した複数通りの例を挙げて説明する。

図４は、実施例３のうちの第一の例である気流式粉体ふるい分け装置２００の構成を示す図である。気流式粉体ふるい分け装置２００は、実施例１に係る粉体ふるい分けシステム１０において、気流式粉体ふるい分け装置１００を代替することができる。図４（ａ）は、気流式粉体ふるい分け装置２００の内部の構成を、図２（ａ）におけるのと同様にして装置の側方から見て表す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に表した水平の一点鎖線Ａ−Ａを含む紙面に垂直な断面において、気流式粉体ふるい分け装置２００の内部の構成を見上げる向きに表す図である。

図４（ａ）及び（ｂ）に、参照符号１０１、１０３、１０７、１０９、１１１及び７００を付して示した構成は、同じ参照符号を付して図２（ａ）及び（ｂ）に示した構成にそれぞれ同じであるから、それらの説明は省略する。また、図２（ａ）に他の１００番台の参照符号を付して示したのと同じ構成を、図４（ａ）にそれらの参照符号を省いて示している。

気流式粉体ふるい分け装置２００は、連通部２０５を備えている。連通部２０５は、図４（ｂ）に示すように、ノズル２１１ないし２１５が設けられた点で、実施例１の連通部１０５と異なる。ノズル２１１ないし２１５は、二点鎖線で示した配管２０８に接続されている。配管２０８には、外部から加圧ガスが供給される。

したがって、気流式粉体ふるい分け装置２００によれば、粉体原料を同伴する気体の流路である連通部１０５の内部に、外部から加圧ガスを供給することができる。

実施例１に係る連通部１０５の内部においては、原料供給部１０９から遠ざかるほど、原料供給部１０９から粉体原料を同伴して供給される気体の流速が低下し、粉体原料の一部が第１部分空間１１３に流入せずに滞留しがちになる可能性がある。

これに対して、連通部２０５におけるように、内部に加圧ガスを供給して滞留した粉体原料を吹き飛ばすようにすれば、粉体原料の第１部分空間１１３への流入を促進することができる。

図４（ａ）に示すように、ふるいケース１０３にノズル２１６及び２１７を設けて、外部から第２部分空間１１３の内部に加圧ガスを供給することができるようにしてもよい。こうすれば、ふるい網１０１を通過したもののふるい網１０１の表面に滞留している粉体粒子を吹き飛ばして、排気部１１１からの排出及び回収を促進することができる。

また、図２（ａ）においてふるい網１０１を下から上へ通過する風量は、ふるい網１０１の目詰まりを生じにくい程度に抑える必要があるが、それではふるい網を通過した微粉を排気部１１１から排出して回収するには不十分である可能性がある。このようなとき、ノズル２１６及び２１７を通じて外部から加圧ガスを供給することにより、微粉の回収を補助することができる。

図４（ａ）及び（ｂ）に示したノズル２１１ないし２１７の個数及び配置は、一例を挙げたに過ぎず、条件に応じて任意に設定することができる。

図５は、実施例３のうちの第二の例である気流式粉体ふるい分け装置２５０の構成を示す図である。気流式粉体ふるい分け装置２５０は、実施例１に係る粉体ふるい分けシステム１０において、気流式粉体ふるい分け装置１００を代替することができる。図５（ａ）は、気流式粉体ふるい分け装置２５０の内部の構成を、図２（ａ）におけるのと同様にして装置の側方から見て表す図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に表した水平の一点鎖線Ａ−Ａを含む紙面に垂直な断面において、気流式粉体ふるい分け装置２５０の内部の構成を見上げる向きに表す図である。

図５（ａ）及び（ｂ）に、参照符号１０１、１０３、１０７、１０９、１１１及び７００を付して示した構成は、同じ参照符号を付して図２（ａ）及び（ｂ）に示した構成にそれぞれ同じであるから、それらの説明は省略する。また、図２（ａ）に他の１００番台の参照符号を付して示したのと同じ構成を、図５（ａ）にそれらの参照符号を省いて示している。

気流式粉体ふるい分け装置２５０は、連通部２５５を備えている。連通部２５５の内部の気体の流路の断面積は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、原料供給部１０９に接続された箇所から遠い側において、原料供給部１０９に接続された箇所におけるよりも小さくなるように形成されている。

前述したように、実施例１に係る連通部１０５の内部においては、原料供給部１０９から遠ざかるほど、原料供給部１０９から粉体原料を同伴して供給される気体の流速が低下し、粉体原料の一部が第１部分空間１１３に流入せずに滞留しがちになる可能性が高くなる。

これに対して、気流式粉体ふるい分け装置２５０は、連通部２５５におけるように気体の流速が低下しやすい側で流路の断面積を狭めることにより流速の低下を補うことができるので、粉体原料の第１部分空間１１３への流入を促進することができる。

図６は、実施例３のうちの第三の例である気流式粉体ふるい分け装置３００の構成を示す図である。気流式粉体ふるい分け装置３００は、実施例１に係る粉体ふるい分けシステム１０において、気流式粉体ふるい分け装置１００を代替することができる。図６（ａ）は、気流式粉体ふるい分け装置３００の内部の構成を、図２（ａ）におけるのと同様にして装置の側方から見て表す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に表した水平の一点鎖線Ａ−Ａを含む紙面に垂直な断面において、気流式粉体ふるい分け装置３００の内部の構成を見上げる向きに表す図である。

図６（ａ）及び（ｂ）に、参照符号１０１、１０３、１０７、１０９、１１１及び７００を付して示した構成は、同じ参照符号を付して図２（ａ）及び（ｂ）に示した構成にそれぞれ同じであるから、それらの説明は省略する。また、図２（ａ）に他の１００番台の参照符号を付して示したのと同じ構成を、図６（ａ）にそれらの参照符号を省いて示している。

気流式粉体ふるい分け装置３００は、連通部３０５を備えている。連通部３０５は、図６（ｂ）に示すように、内部の気体の流路の断面積が原料供給部１０９に接続された箇所から遠ざかるのに伴って漸減し、ついにはゼロになるように形成されている。

図６（ｂ）の右側の部分に示すように、連通部３０５の外周を形成する材料が、原料供給部１０９に接続された箇所から遠ざかるのに伴って肉厚になるように形成されている。材料の肉厚を調整するかわりに、材料を圧迫した形で気体の流路の断面積がゼロになるように変形してもよい。

前述したように、実施例１に係る連通部１０５の内部においては、原料供給部１０９から遠ざかるほど、原料供給部１０９から粉体原料を同伴して供給される気体の流速が低下し、粉体原料の一部が第１部分空間１１３に流入せずに滞留しがちになる可能性が高くなる。

これに対して、気流式粉体ふるい分け装置３００は、連通部３０５におけるように気体の流速が低下しやすい側で流路の断面積を狭めることにより流速の低下を補うことができるので、粉体原料の第１部分空間１１３への流入を促進することができる。

また、原料供給部１０９に接続された箇所から遠ざかるのに伴って気体の流路の断面積を漸減させるから、流速の空間的に急激な変化を抑えることによって粉体原料の滞留を軽減することができる。さらに、原料供給部１０９の両側で気体の流路が衝突する前に閉じてしまうから、気流の衝突による減殺効果を抑えることができる。

図７は、実施例３のうちの第四の例である気流式粉体ふるい分け装置４００の構成を示す図である。気流式粉体ふるい分け装置４００は、実施例１に係る粉体ふるい分けシステム１０において、気流式粉体ふるい分け装置１００を代替することができる。図７（ａ）は、気流式粉体ふるい分け装置４００の内部の構成を、図２（ａ）におけるのと同様にして装置の側方から見て表す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に表した水平の一点鎖線Ａ−Ａを含む紙面に垂直な断面において、気流式粉体ふるい分け装置４００の内部の構成を見上げる向きに表す図である。

図７（ａ）及び（ｂ）に、参照符号１０１、１０３、１０７、１０９、１１１及び７００を付して示した構成は、同じ参照符号を付して図２（ａ）及び（ｂ）に示した構成にそれぞれ同じであるから、それらの説明は省略する。また、図２（ａ）に他の１００番台の参照符号を付して示したのと同じ構成を、図７（ａ）にそれらの参照符号を省いて示している。

気流式粉体ふるい分け装置４００は、連通部４０５を備えている。連通部４０５は、実施例１の連通部１０５と同様に形成されてふるいケース１０３に設けられている。連通部４０５はその一部において原料供給部１０９に接続されると共に、他の一部において原料供給部４０９に接続されている。

原料供給部４０９は、図７（ｂ）に二点鎖線で示した配管４２０に接続されている。前段の粉砕機６００で生成された粉体原料を同伴する気体が、配管４２０を通して原料供給部１０９及び４０９にそれぞれ供給される。

前述したように、実施例１に係る連通部１０５の内部においては、原料供給部１０９から遠ざかるほど、原料供給部１０９から粉体原料を同伴して供給される気体の流速が低下し、粉体原料の一部が第１部分空間１１３に流入せずに滞留しがちになる可能性が高くなる。

これに対して、気流式粉体ふるい分け装置４００では、粉体原料を同伴する気体を連通部４０５の複数箇所に供給することができるので、粉体原料が連通部４０５の内部に滞留するのを抑制し、第１部分空間１１３への流入を促進することができる。連通部４０５は、さらに多数の原料供給部に接続されたものであってもよい。

本発明の実施例３によれば、連通部の内部に粉体が滞留する可能性を低くして、ふるい分けの効率を高めることができるという、付加的な効果が得られる。

図４に示した実施例３の第一例のように構成した装置を運転したときのデータを、以下に示す。気流式粉体ふるい分け装置のふるい網の直径は５００ｍｍ、ふるい網の目開きは２５μｍ、装置の処理量は毎時１０ｋｇである。粉体原料は、目詰まり抑制の効果を見るため、空気中の水分で凝集や付着を生じやすい無機粉体とした。ジェットミル（粉砕機）による粉砕処理後の粒度は、５０％粒径が約３μｍ、粒径２５μｍ以上の粉体の割合が１％以下である。

装置の運転条件は、吸引風量が毎分９立方メートル、ふるい網下流の吸引圧が０．８ｋＰａ、ノズルの元圧が０．３ＭＰａ、ジェットミルの粉砕圧力が０．７ＭＰａ、風量が毎分７．９立方メートルである。

以上の条件下で８時間の連続運転を行ったところ、ふるいの目詰まりは発生せず、引き続き運転することが可能な状態であった。また、ふるい目開きに相当する２５μｍ以上、１％程度の粗粉が回収され、粒子が凝集して粗粉回収率を高めてしまう現象は見られなかった。

以上の実施例１ないし実施例３の説明では、ふるいケースに蓋部を組み合わせて第１部分空間及び第２部分空間を形成するものとした。しかしこれに限らず、ふるいケース自体の形状により、蓋部を必要とすることなく第１部分空間及び第２部分空間を形成するように構成することもできる。その場合には、例えばふるいケースの外部に設けた連通部との間に通気口を空けて、連通部に供給された粉体原料を同伴する気体が第１部分空間内に流入させることができる。

なお、必要に応じてハンマリング装置等によりふるいケースまたはふるい網に打撃や振動を与えることで、さらに効果的に目詰まりを解消することが可能となり、ふるい分け精度の更なる向上、長時間の連続運転、および処理速度の向上による作業時間の短縮などの効果が得られる。ハンマリング装置の他にも、振動装置、超音波装置など、従来公知のふるい網の目詰まりを防止するための装置を使用することができる。

以上の実施例１ないし実施例３及びそれらの変形例に記載した構成を、適宜に組み合わせることもできる。また、気流式粉体ふるい分け装置の設置の向きについては第１部分空間を重力の作用する側に向ける例を説明したが、これに限るものではない。各実施例について説明した構成、形状は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。

１０ 粉体ふるい分けシステム
１００、１４０、１８０、２００、２５０、３００、４００ 気流式粉体ふるい分け装置
１０１ ふるい網
１０３ ふるいケース
１０５、２０５、２５５、３０５、４０５ 連通部
１０７、１４７ 蓋部
１０９、４０９ 原料供給部
１１１ 排気部
１１３ 第１部分空間
１１５ 第２部分空間
１１７ 粗粉回収口
１１９ 隙間
２１１ないし２１７ ノズル
２０８、４２０ 配管
５００ 供給装置
６００ 粉砕装置
７００ 粗粉回収部
８００、８０１、８０２ バグフィルタ
９００、９０１、９０２ ブロワ

Claims (15)

1. ふるい網と、
   内部が中空に形成されると共に、該内部の空間が前記ふるい網によって第１の部分空間と第２の部分空間に区切られ、かつ、前記第１の部分空間を囲む面の一部が前記ふるい網のなす面に平行するふるい網平行面として形成されたふるいケースと、
   前記ふるいケースに対して外側から接続され、かつ、内部が気体の流路をなすと共に前記第１の部分空間との間で通気するように設けられた連通部と、
   前記ふるいケースの外側から前記連通部に対して接続され、粉体原料を気体に同伴させて前記連通部に供給することができる原料供給部と、
   前記ふるいケースの第２の部分空間の外側から前記ふるいケースに対して接続され、前記粉体原料を同伴する気体を前記第１の部分空間から前記第２の部分空間への向きに吸引し排気することができる排気部と
   を備えたことを特徴とする気流式粉体ふるい分け装置。
2. 前記粉体原料を同伴する気体を前記排気部に向けて吸引することにより、前記連通部から前記ふるい網平行面に沿って前記第１の部分空間内に吸い込むことができるように前記第１の部分空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
3. 前記粉体原料を同伴する気体を前記排気部に向けて吸引することにより前記連通部から前記第１の部分空間内に吸い込むと共に前記第１の部分空間内において流動させることにより前記粉体原料の流動分散を生起させ、かつ、前記粉体原料が分散した気流を前記第１の部分空間から前記第２の部分空間への向きに前記ふるい網を通して吸引することができることを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
4. 前記ふるい網平行面は、前記第１の部分空間を囲む面の一部を構成する蓋部に含まれて形成され、
   前記連通部は、前記蓋部に沿うと共に前記ふるいケースとの間の接続面が前記蓋部との間に隙間を生じるように設けられたことにより、前記第１の部分空間との間で通気するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
5. 前記ふるいケースの前記連通部と接続された部分に通気口を設けたことにより、前記連通部との間で通気するように前記第１の部分空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
6. 前記第１の部分空間及び前記第２の部分空間を、それぞれ重力の作用する方向及び重力の作用する方向と反対の方向に向けて設置する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
7. 前記連通部は、前記ふるいケースの外面を周回するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
8. 前記連通部は、外部から加圧ガスを取り入れるためのノズルを備えたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
9. 前記連通部は、前記気体の流路の断面積が、前記原料供給部に接続された箇所から遠い側において、前記原料供給部に接続された箇所におけるよりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
10. 前記連通部は、前記気体の流路の断面積が、前記原料供給部に接続された箇所から遠ざかるのに伴ってゼロに至るまで漸減するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
11. 前記ふるいケースの外側から前記連通部に対して接続され、粉体原料を気体に同伴させて前記連通部に供給することができる付加的原料供給部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
12. 前記第１の部分空間は、前記粉体原料がふるい分けられて生じた粗粉の回収手段を接続することができるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
13. 前記第２の部分空間は、前記ふるい網から遠ざかるにつれて先細になる形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気流式粉体ふるい分け装置。
14. 粉体原料を気体に同伴させて排出することができる第１の装置と、
    前記第１の装置の後段に接続されると共に、
    ふるい網と、
    内部が中空に形成されると共に、該内部の空間が前記ふるい網によって第１の部分空間と第２の部分空間に区切られ、かつ、前記第１の部分空間を囲む面の一部が前記ふるい網のなす面に平行するふるい網平行面として形成されたふるいケースと、
    前記ふるいケースの外面に接続され、かつ、内部が気体の流路をなすと共に前記第１の部分空間との間で通気するように設けられた連通部と、
    前記第１の装置から前記連通部に対して接続され、前記粉体原料を同伴した気体を前記連通部に供給することができる原料供給部と、
    前記ふるいケースの第２の部分空間の外側から前記ふるいケースに対して接続され、前記粉体原料を同伴する気体を前記第１の部分空間から前記第２の部分空間への向きに吸引することができる排気部と
    を備えた気流式粉体ふるい分け装置と
    を備えたことを特徴とする粉体ふるい分けシステム。
15. 前記第１の部分空間及び前記第２の部分空間を、それぞれ重力の作用する方向及び重力の作用する方向と反対の方向に向けて、前記気流式粉体ふるい分け装置を設置したことを特徴とする請求項１４に記載の粉体ふるい分けシステム。

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