JP2018058001A - Powder dispersion device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、粉体を完全に分散した粒子の粉塵として空気と共に排出する粉体分散装置に関し、特に、粉体エアロゾル発生器の構造的に改良された構成に関する。 The present invention relates to a powder dispersion apparatus for discharging powder together with air as dust of particles in which powder is completely dispersed, and more particularly to a structurally improved structure of a powder aerosol generator.
最近の粉体分散装置は、モータにより高速回転する特殊構造のインペラによって分散を行っていて、まず最初に粉体を微少量、脈流なく高精度でマイクロフィーダにより分散機に供給され、次に、粉体分散機中でその粉体をモータにより高速回転するインペラによって粉塵流に分散して空気中にエアロゾル化して排出口から排出させるものであった。この場合に、粉体分散機の分散筒は側面が円筒状であり、底面が平らな床面であり、また、インペラは平らな平面に設置されたものであった(特許文献1参照)。 Recent powder dispersers use a specially structured impeller that rotates at high speed with a motor. First, a small amount of powder is supplied to the disperser with a microfeeder with high accuracy without pulsation, and then In a powder disperser, the powder was dispersed into a dust flow by an impeller rotated at high speed by a motor, aerosolized in the air, and discharged from a discharge port. In this case, the dispersion cylinder of the powder disperser was a floor surface with a cylindrical side surface and a flat bottom surface, and the impeller was installed on a flat surface (see Patent Document 1).
粉体分散装置の基本構成の概要は、図1に示すように、粉体供給機1と回転翼型分散機2から構成され、この粉体供給機1は小量用から大量用を供給できる各種の粉体供給機が市販されており、粉体エアロゾル発生器に使用する粉体3及びエアロゾルの供給量に対応する粉体供給機1を自在に選択採用可能である。
As shown in FIG. 1, the outline of the basic configuration of the powder dispersion apparatus is composed of a
回転翼型分散機の基本構成の概要は、図1に示すように粉体供給管4、分散筒5、インペラ6及びエアロゾル吐出管7より構成される。別に設置の粉体供給機1から排出される粉体3は、粉体供給管4を経由して分散筒5内に落下する。モータ9とプーリ10とベルト11より構成される動力機構により高速回転するインペラ6と衝突し、粉体中の凝集粒子に剪断効果を発生する。また、プーリ軸15に固定されている4〜6枚程度の羽根12から成るインペラ6の先端と分散筒5内壁間の狭い空間を流動する凝集粉体にも、剪断効果が発生する。高速回転するインペラ6により発生する気体流と粉体3は混合し、粉体のエアロゾル8を形成して、エアロゾル吐出管7より排出する。また、インペラ6は4〜6枚の羽根12から構成されている。インペラ6の回転速度は、20、000rpm〜5、000rpm程度変動する構造となっており、粉体供給管4より粉体3と同伴にて分散筒5内へ流入する空気量は、その回転速度と関連する。また、粉体供給管4の部分に、更にバイパス吸入口18を設けて、流入する空気量を増大させたり、粉体供給管4及びバイパス吸入口18を絞ることにより流入する空気量を減らしたりすることができる。その結果、空気濃度の任意の調節が可能となる。
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the rotary vane type disperser includes a
従来の粉体分散装置では、粉体3の処理量を増大する、或いは凝集粉体の分散効果を向上するためにインペラ6の回転速度を高めることがその対策の一つであるが、更に改善するためには、分散筒5と底部13が直交しており、粉体の流動を著しく妨害する構造上の問題がある。また、分散筒5の上部14においても直交しており改良の必要がある。
In the conventional powder dispersing apparatus, one of the countermeasures is to increase the processing speed of the
図2は、先行技術として広く使用されている回転翼型分散機の基本構成を示し、この構造は、入口(粉体供給管4)と出口(エアロゾル吐出管7)が円形であり、面積一定であるが、矩形でも良く、分散筒5と底部13及び上部14が直交している。これは、粉体3の供給量(処理量)を100Kg/h、20m3/minとする粉体分散装置の設計に基づく構造である。
FIG. 2 shows a basic configuration of a rotary blade disperser widely used as a prior art. This structure has a circular inlet (powder supply pipe 4) and outlet (aerosol discharge pipe 7), and a constant area. However, it may be rectangular, and the
この発明の課題は、粉体の流動性を高めて、歩留まりが良く、分散力の高い適切な粉体エアロゾル化できる粉体分散装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a powder dispersion apparatus that can improve the fluidity of a powder, achieve a good yield, and can produce an appropriate powder aerosol with high dispersibility.
この発明の更なる課題は、粉体分散装置における分散筒の底部13と上部14の構造的改良によって、分散力、エアロゾル化を高めることである。
A further object of the present invention is to increase the dispersion force and aerosolization by structural improvement of the
この課題は、請求項1による粉体分散装置において、インペラ6の下端相当部に当たる分散筒5と底部13が湾曲形状を構成したことによって、粉体の流動性を良くして分散力を向上させる。同様に、請求項2による構成、即ち分散筒の上端部を逆円錐形状又は逆円形断面形状によっても、同じように、粉体の流動性を良くして分散力を向上させることが達成される。
The problem is that, in the powder dispersion apparatus according to
更に、この課題は、請求項3による粉体分散装置におけるインペラ6の羽根12の断面形状を三角形状にして、羽根12の攪拌効果を高めることができ、粉体の分散力を向上させて、粉体の流動性を高める。
Furthermore, the problem is that the cross-sectional shape of the
また、請求項4による粉体分散装置におけるインペラ6の羽根の下部と湾曲した底部13の隙間を5〜20mmとすることにより、テイラー・ゲルトラー渦効果の向上を生じさせる。
Further, the clearance between the lower part of the blade of the
更に、請求項5による粉体分散装置における分散筒の逆円錐形状部又は逆円形断面形状部に適切な突起を設けることにより、気体と粉体の混合流の乱れを発生させて、粉体の分散効果も、分散筒への付着防止効果も高めることができる。
Furthermore, by providing an appropriate protrusion on the inverted conical shape portion or the inverted circular cross-sectional shape portion of the dispersion cylinder in the powder dispersion apparatus according to
この発明の粉体分散装置によると、粉体の流動性を高めて、粉体の分散を効率的に向上させて粉体をエアロゾル化できる。 According to the powder dispersing apparatus of the present invention, the powder can be made aerosol by improving the fluidity of the powder and efficiently improving the dispersion of the powder.
この発明の粉体分散装置によると、羽根と分散筒の間に適切な隙間を設けて、テイラー・ゲルトラー渦効果を向上させる。 According to the powder dispersion apparatus of the present invention, an appropriate gap is provided between the blade and the dispersion cylinder to improve the Taylor-Gertler vortex effect.
この発明によると、分散筒に適切な突起によって、粉体の分散効果と分散筒への付着防止効果も高め得る。 According to the present invention, the effect of dispersing the powder and the effect of preventing adhesion to the dispersion cylinder can be enhanced by the protrusions suitable for the dispersion cylinder.
この発明によると、インペラ6の回転速度が同じであっても、粉体3の処理量を増大する、或いは凝集粉体の分散効果を向上させることができる。
According to this invention, even if the rotation speed of the
以下、添付の図面と共に本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図3は、本発明の回転翼型分散機の基本構成を示し、分散筒5と底部13が直交せず、分散筒5はインペラ6部のみが円筒となり、底部13が湾曲形状を構成し、インペラ6流過後の粉体3と気体の混合流にテイラー・ゲルトラー渦が発生する構造となっており、この部分において強い分散効果の発生を期待している。本設計では、底部13の湾曲形状を楕円断面としている。また、半球断面或いは直交部のみを円形断面とすることもできる。この選択は、粉体3の性状、空気及びそれ以外の気体の選択、或いは、温度、圧力等の環境条件などを加味して行う。
FIG. 3 shows the basic configuration of the rotary vane type disperser of the present invention, in which the
インペラ6は図3のD−D断面図に示すように、数枚の矩形状の羽根12により構成されている。また、インペラ6の上端部相当より上部の分散筒5の形状は、逆円錐形状になっており、加速分散効果を期待している。
The
図4は、本発明の回転翼型分散機の改良型回転翼の一態様を示し、インペラ6の羽根12の断面形状を下部三角形状としている点が、本発明の回転翼型分散機(図3)との相違点である。本発明におけるインペラ6の羽根12を下部三角形状とした効果は、羽根12が粉体と衝突する過程をより増大することと、テイラー・ゲルトラー渦効果をより拡大する点である。
FIG. 4 shows an embodiment of the improved rotor blade of the rotor blade disperser of the present invention, and the cross-sectional shape of the
図5は、本発明の回転翼型分散機の改良型回転翼の別の態様を示し、本発明の回転翼型分散機の基本構成(図3)に対してインペラ6の羽根12の下部17を底部13の湾曲部との間に2〜20mm程度の隙間を設けるように、設計している。その結果、テイラー・ゲルトラー渦効果の向上を目的としている。
FIG. 5 shows another embodiment of the improved rotor blade of the rotor blade disperser of the present invention, and the
図6は、本発明の回転翼型分散機の分散筒の別の態様を示し、インペラ6の上端部相当より上部の分散筒5の形状を下部円錐形状ではなく、円形断面形状とすることにより、加速分散効果を達成する点に特徴がある。其の他は本発明の分散機(図3〜5)の構造・形状と同一又は類似とする。
FIG. 6 shows another embodiment of the dispersion cylinder of the rotor blade disperser according to the present invention. The shape of the
図7は、本発明の回転翼型分散機の分散筒の更に別の態様を示し、分散筒5の上部逆円錐形状部又は円形断面形状部に複数個の突起を設け、気体と粉体3の混合流に乱れを発生させ、粉体3の分散効果と粉体の逆円錐形状部又は円形断面形状部への付着防止効果を発生させている。突起の太さは、粉体3粒子径の個数中位径の1/100〜10倍程度の円柱とする。円柱の高さは10mm程度とし、各円柱間の間隔は100mm程度とした配置とする。
FIG. 7 shows still another aspect of the dispersion cylinder of the rotary vane type disperser of the present invention. A plurality of protrusions are provided on the upper inverted conical shape portion or the circular cross-sectional shape portion of the
本発明のような粉体分散装置の構成は、各種の分野において、応用、利用され得るものである。ここで、幾つかの例示を説明記載する。 The configuration of the powder dispersing apparatus as in the present invention can be applied and used in various fields. Here, some examples will be described.
1)粉体の粒度調整
食品原料、トナー、粉体塗料、ガラス製造原料、電子材料などの粒度調整を行う乾式分級プロセスでは、供給原料である粉体が良く分散されてエアロゾル化されていなければ吸収率が非常に悪く、粉体エアロゾル化は必要不可欠な技術である。
1) Adjusting the particle size of the powder In the dry classification process that adjusts the particle size of food materials, toners, powder coating materials, glass production materials, electronic materials, etc., the powder as the feed material must be well dispersed and aerosolized. Absorption is very poor and powder aerosolization is an indispensable technology.
2)燃焼排ガスの無害化
家庭ごみなどの焼却過程で発生する有害な酸性ガスは、消石灰を煙道噴射することにより無害化し、クリーンな排ガスとして排出される。塩化水素(ダイオキシンの元となる物質)や硫黄酸化物を除去するためにも使用される。このとき無害化反応を有効に行うには消石灰をよく分散・エアロゾル化して煙道噴射することが必要である。
2) Detoxification of combustion exhaust gas Hazardous acidic gas generated in the incineration process such as household waste is rendered harmless by slaked lime flue jet and discharged as clean exhaust gas. It is also used to remove hydrogen chloride (substance that is the source of dioxins) and sulfur oxides. At this time, in order to effectively perform the detoxification reaction, it is necessary to disperse and aerosolize slaked lime well and to inject the flue.
3)土壌汚染などの無害化
消石灰は消毒効果があり、水害などによる土壌汚染や細菌感染(鳥インフルエンザなど)の消毒用としても使われる。分散機は、その有効性を上げ、効率よく分散散布するために役立つ。
3) Detoxification of soil contamination Slaked lime has a disinfecting effect and is also used for disinfecting soil contamination and bacterial infections (bird flu, etc.) due to water damage. A disperser increases its effectiveness and helps to disperse efficiently.
4)作業環境の再現とリスク評価
粉体を扱う作業環境を再現模擬して行うリスク調査・研究では分散強度を調整した粉体エアロゾル化が必要である。
4) Reproduction of work environment and risk assessment In the risk investigation / research conducted by reproducing and simulating the work environment handling powder, it is necessary to make powder aerosol with adjusted dispersion strength.
5)機器の耐摩耗試験
自動車やロボットをはじめとする各種機器の粉塵に対する耐久性を調べるには砂などを分散エアロゾル化して発生させることが必要である。
5) Wear resistance test of equipment In order to investigate the durability of various equipment including automobiles and robots against dust, it is necessary to generate sand by dispersing aerosol.
6)環境影響のモデル実験
PM2.5、放射性エアロゾルなど浮遊微粒子を模擬して環境分布などを予測・調査を行うモデル実験には粉体の分散エアロゾル化が必要である。
6) Model experiment for environmental impacts Model experiments for predicting and investigating environmental distributions by simulating suspended particulates such as PM2.5 and radioactive aerosols require dispersion aerosolization of powder.
7)その他
自動車エアクリーナ、換気・空調用フィルタ、防塵マスク、工業用集塵・除塵装置などの気体浄化機器の性能試験
粒子径分布測定装置、じん肺濃度計などの粉体・粉塵用測定機器の検定、校正。
7) Others Performance tests of gas purification equipment such as automotive air cleaners, ventilation / air-conditioning filters, dust masks, industrial dust collectors / dust removers, etc. Verification of measuring equipment for powder and dust such as particle size distribution measuring equipment, pneumoconiometer ,Proofreading.
8)原子力発電所
原子力発電所において、発生する排気ガス中に含まれる放射性微粒子除去用フィルタの性能試験装置では、同粒子と類似径の微粒子をエアロゾルとして発生させる必要があるが、このエアロゾル発生器としては、粒子の分散が確実なエアロゾルの発生を必要としている。
8) Nuclear power plant In a nuclear power plant, a filter for removing radioactive particles contained in the generated exhaust gas needs to generate fine particles of the same particle and similar diameter as an aerosol. This aerosol generator For example, it is necessary to generate aerosols with reliable particle dispersion.
1...粉体供給機
2...回転翼型分散機
3...粉体
4...粉体供給管
5...分散筒
6...インペラ
7...エアロゾル吐出管
8...エアロゾル
9...モータ
10...プーリ
11...ベット
12...羽根
13...底部
14...上部
15...プーリ軸
16...突起
17...羽根12の下部
18...バイパス吸入口
1. . .
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