JP3532173B2 - 固気混合雰囲気中の静圧検出方法及び静圧検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医薬品，農薬，塗
料，樹脂，化成品，鉱物などの幅広い材料分野の粉粒体
についての粉体機器に適用される粉粒体と空気の固気混
合雰囲気中の静圧を検出する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気流の静圧を検出するには、気流室の側
壁の一部を開口し、同開口に圧力計を臨ませて検出する
ことができる。粉粒体と空気の固気混合雰囲気の場合も
背圧を有していなければ、上記の方法で静圧を検出する
ことが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし通常固気混合雰
囲気は背圧を有するので、圧力計が臨む開口に背圧によ
り粉粒体が入り込んで溜まり圧力計による正確な測定を
妨げることになる。

【０００４】例えば粉粒体を粉砕するジェットミルに
は、旋回気流型，対向ノズル型，流動層型，衝突体衝突
型などのいくつかの形態があるが、いずれも粉粒体と空
気の固気混合雰囲気を形成する気流室は背圧を有する。

【０００５】代表的なジェットミルである水平旋回気流
型の場合、旋回気流室に粉砕（噴射）ノズルから噴射さ
れる空気流により形成される旋回気流にエアインジェク
タから同伴空気とともに吐出される粉粒体が巻き込まれ
粉粒体と空気が混合して旋回する固気混合雰囲気を形成
する。

【０００６】旋回する粉粒体は粉砕ノズルから噴射され
る空気により粉砕される。斯かるジェットミルにおける
旋回気流室内の固気混合雰囲気の静圧を検出しようとし
て気流室の側壁の一部に開口を設け、同開口に圧力計を
臨ませるようにすると、圧力計が臨む開口に背圧により
旋回する粉粒体が入り込んで溜まり圧力計による正確な
測定を妨げるとともに、ジェットミル本来の粉砕機能も
損なわれることになる。

【０００７】本発明は、斯かる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処は、背圧を有する固気混合雰囲気
の静圧を、粉体機器本来の機能を損なわずにリアルタイ
ムに連続して正確に検出することができる固気混合雰囲
気中の静圧検出方法および検出装置を供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、本請求項１記載の発明は、背圧を有す
る粉粒体と空気の固気混合雰囲気中に開口するノズルか
ら背圧より僅かに高い圧力によるパイロットエアを吐出
させ、前記パイロットエアの静圧を測定する固気混合雰
囲気中の静圧検出方法とした。

【０００９】背圧を有する固気混合雰囲気中に開口する
ノズルから背圧より僅かに高い圧力によるパイロットエ
アを吐出させることで、固気混合雰囲気中の粉粒体が開
口に侵入するのを防止することができ、粉体機器本来の
機能を損なうことがなく、かつ固気混合雰囲気中の静圧
をパイロットエアの静圧に忠実に反映させることができ
る。

【００１０】したがってパイロットエアの静圧を固気混
合雰囲気中の静圧とみなして差し支えない場合もある。
またパイロットエアの静圧は固気混合雰囲気中の静圧と
極めて高い正の相関関係があるので、固気混合雰囲気中
の静圧の代わりにパイロットエアの静圧に基づいて粉粒
体の状態を推測したり種々の制御を行うことができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、背圧を有する粉粒
体と空気の固気混合雰囲気中に開口するノズルから背圧
より僅かに高い圧力によるパイロットエアを吐出させ、
前記パイロットエアの静圧を測定し、予め求めた相関関
係に基づいて前記パイロットエアの静圧から前記固気混
合雰囲気の静圧を導出する固気混合雰囲気中の静圧検出
方法である。

【００１２】背圧を有する固気混合雰囲気中に開口する
ノズルから背圧より僅かに高い圧力によるパイロットエ
アを吐出させることで、固気混合雰囲気中の粉粒体が開
口に侵入するのを防止することができ、粉体機器本来の
機能を損なうことがなく、かつ固気混合雰囲気中の静圧
をパイロットエアの静圧に忠実に反映させることができ
る。

【００１３】したがってパイロットエアの静圧と固気混
合雰囲気中の静圧との相関関係を予め求めておき、パイ
ロットエアの静圧からその相関関係に基づいて固気混合
雰囲気中の静圧をリアルタイムに正確に導出することが
できる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項２記載の固
気混合雰囲気中の静圧検出方法において、前記パイロッ
トエアの静圧と固気混合雰囲気中の静圧との関係を予め
回帰直線式で求め前記相関関係とし、前記パイロットエ
アの静圧を前記回帰直線式に代入して前記固気混合雰囲
気の静圧を導出することを特徴とする。

【００１５】パイロットエアの静圧と固気混合雰囲気中
の静圧とは、高い相関関係にあり、回帰直線式で表され
るので、この回帰直線式を予め求めておき、測定したパ
イロットエアの静圧を前記回帰直線式に代入して固気混
合雰囲気の静圧を簡単かつ迅速に導出することができ
る。

【００１６】請求項４記載の発明は、背圧を有する粉粒
体と空気の固気混合雰囲気中に開口するプローブノズル
と、前記プローブノズルからパイロットエアを前記背圧
より僅かに高い圧力で吐出させる圧力供給手段と、前記
パイロットエアの静圧を測定する測定手段とを備えた固
気混合雰囲気中の静圧検出装置である。

【００１７】圧力供給手段によりプローブノズルからパ
イロットエアを固気混合雰囲気の背圧より僅かに高い圧
力で吐出させることで、固気混合雰囲気中の粉粒体が開
口に侵入するのを防止することができ、粉体機器本来の
機能を損なうことがない。

【００１８】かつ測定手段が測定するパイロットエアの
静圧に固気混合雰囲気中の静圧を忠実に反映させること
ができるので、パイロットエアの静圧を固気混合雰囲気
中の静圧とみなして差し支えない場合もあり、またパイ
ロットエアの静圧は固気混合雰囲気中の静圧と極めて高
い正の相関関係があるので、固気混合雰囲気中の静圧の
代わりにパイロットエアの静圧に基づいて粉粒体の状態
を推測したり種々の制御を行うことができる。

【００１９】請求項５記載の発明は、背圧を有する粉粒
体と空気の固気混合雰囲気中に開口するプローブノズル
と、前記プローブノズルからパイロットエアを前記背圧
より僅かに高い圧力で吐出させる圧力供給手段と、前記
パイロットエアの静圧を測定する測定手段と、予め求め
た相関関係に基づいて前記パイロットエアの静圧から前
記固気混合雰囲気の静圧を算出する演算手段とを備えた
固気混合雰囲気中の静圧検出装置である。

【００２０】圧力供給手段によりプローブノズルからパ
イロットエアを固気混合雰囲気の背圧より僅かに高い圧
力で吐出させることで、固気混合雰囲気中の粉粒体が開
口に侵入するのを防止することができ、粉体機器本来の
機能を損なうことがない。

【００２１】そして固気混合雰囲気中の静圧をパイロッ
トエアの静圧に忠実に反映させることができるので、パ
イロットエアの静圧と固気混合雰囲気中の静圧との相関
関係を予め求めておき、測定手段により測定されたパイ
ロットエアの静圧からその相関関係に基づいて演算手段
により固気混合雰囲気中の静圧をリアルタイムに正確に
算出することができる。

【００２２】請求項６記載の発明は、噴射ノズルから噴
射される空気流により形成される旋回気流にエアインジ
ェクタから同伴空気とともに吐出される粉粒体が巻き込
まれ粉粒体と空気が混合して旋回する固気混合雰囲気を
形成する旋回気流室と、前記旋回気流室の周壁に設けら
れた開口に臨むプローブノズルとを備える粉体機器に使
用される静圧検出装置であって、前記プローブノズルか
らパイロットエアを前記固気混合雰囲気の背圧より僅か
に高い圧力で吐出させる圧力供給手段と、前記パイロッ
トエアの静圧を測定する測定手段と、予め求めた相関関
係に基づいて前記パイロットエアの静圧から前記固気混
合雰囲気の静圧を算出する演算手段とを備えた固気混合
雰囲気中の静圧検出装置である。

【００２３】噴射ノズルから噴射される空気流により形
成される旋回気流によってエアインジェクタから同伴空
気とともに吐出される粉粒体が巻き込まれて旋回し、粉
粒体が噴射ノズルからの噴射流による粉砕または遠心力
により分級される粉体機器にあって、圧力供給手段によ
りプローブノズルからパイロットエアを旋回気流をなす
固気混合雰囲気の背圧より僅かに高い圧力で吐出させる
ことで、旋回気流の固気混合雰囲気中の粉粒体がプロー
ブノズルの開口に侵入するのを防止することができ、粉
体機器本来の粉砕や分級の機能を損なうことなく、かつ
旋回気流の固気混合雰囲気中の静圧をパイロットエアの
静圧に忠実に反映させることができる。

【００２４】したがってパイロットエアの静圧と固気混
合雰囲気中の静圧との相関関係を予め求めておき、測定
手段により測定されたパイロットエアの静圧からその相
関関係に基づいて演算手段により固気混合雰囲気中の静
圧をリアルタイムに正確に算出することができる。

【００２５】請求項７記載の発明は、請求項６記載の固
気混合雰囲気中の静圧検出装置において、前記粉体機器
が旋回気流により粉粒体を粉砕するジェットミルである
ことを特徴とする。

【００２６】旋回気流型の粉砕機であるジェットミルに
適用して、ジェットミルの旋回気流室の固気混合雰囲気
の静圧を検出することができ、検出された静圧から粉粒
体の粉砕状態を略正確に推定することができる。

【００２７】請求項８記載の発明は、請求項６または請
求項７記載の固気混合雰囲気中の静圧検出装置におい
て、前記測定手段は、前記パイロットエアが旋回気流室
の旋回気流に合流する直前のパイロットエアの静圧を測
定することを特徴とする。

【００２８】旋回気流への合流直前のパイロットエアの
静圧は、旋回気流の静圧に近い値を示し、極めて高い相
関性を有するので、旋回気流への合流直前のパイロット
エアの静圧を測定することで、より正確な旋回気流の固
気混合雰囲気の静圧を算出することができる。

【００２９】請求項９記載の発明は、請求項６から請求
項８までのいずれかの項記載の固気混合雰囲気中の静圧
検出装置において、前記プローブノズルは前記旋回気流
室の周壁に垂直に穿設された開口に臨んでいることを特
徴とする。

【００３０】旋回気流室の周壁に垂直に穿設された開口
にプローブノズルが臨むようにすることで、旋回気流室
の周壁に形成される開口の面積を可及的に小さくするこ
とができ、粉砕または分級の粉体機器の本来の機能に影
響を与えない。

【００３１】請求項１０記載の発明は、請求項５から請
求項９までのいずれかの項記載の固気混合雰囲気中の静
圧検出装置において、前記演算手段が、予め求めておい
た前記パイロットエアの静圧と固気混合雰囲気中の静圧
との相関関係の回帰直線式に前記測定手段により測定さ
れたパイロットエアの静圧を代入して前記固気混合雰囲
気の静圧を算出することを特徴とする。

【００３２】パイロットエアの静圧と固気混合雰囲気中
の静圧とは、高い相関関係にあり、回帰直線式で表され
るので、この回帰直線式を予め求めておき、測定手段に
より測定したパイロットエアの静圧を前記回帰直線式に
代入して演算手段により固気混合雰囲気の静圧を簡単か
つ迅速に導出することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態に
ついて図１ないし図１４に基づき説明する。本実施の形
態は、水平旋回気流型のジェットミル１に適用したもの
である。本ジェットミル１の構造を図１ないし図３に示
す。

【００３４】基台２の途中高さに圧縮空気を貯留する環
状のリングヘッダパイプ３が水平に支持されており、基
台２の上端に有底の偏平円筒状のミル本体４が水平姿勢
で支持されている。

【００３５】ミル本体４は、偏平円筒状のミルフレーム
５の上下開口を円板状のトッププレート６とボトムプレ
ート７がそれぞれ閉塞して内部に旋回気流室８を形成し
ている。

【００３６】周壁をなすミルフレーム５には、全周に亘
って複数（本ジェットミル１では８個）の粉砕ノズル９
が等間隔に取り付けられており、各粉砕ノズル９は旋回
気流室８内に向かって水平斜め方向から嵌挿されてい
る。

【００３７】すなわち各粉砕ノズル９は、ノズル中心線
をミルフレーム５の円の接線に対して45度前後の角度に
指向させ、ノズル先端が旋回気流室８内に向かって同じ
向きに向くようにし吐出した圧縮空気が旋回気流を形成
するように装着される。

【００３８】この各粉砕ノズル９には、前記リングヘッ
ダパイプ３から延出した複数の連結管10がそれぞれ連結
されて、コンプレッサ50から圧力レギュレータ51，バル
ブ52（図６参照）を介してリングヘッダパイプ３に貯留
された圧縮空気が連結管10を介して各粉砕ノズル９に供
給され、各粉砕ノズル９から旋回気流室８に噴射されて
旋回気流を形成する。リングヘッダパイプ３の上流側で
バルブ52との間に圧力計31が設けられて粉砕ノズル９の
元圧を検出できるようにしている。

【００３９】ミルフレーム５には、また相隣る２つの粉
砕ノズル９，９間にエアインジェクタ15が取り付けられ
る。エアインジェクタ15は、エア上流側のプッシャノズ
ル16と同軸下流側のベンチュリノズル17と両ノズル16，
17間に一体に設けられるフィードホッパー18とからなる
（図２参照）。

【００４０】ベンチュリノズル17が２つの粉砕ノズル
９，９間に、粉砕ノズル９と同じように旋回気流室８内
に向かって水平斜め方向から嵌挿されている。プッシャ
ノズル16にはコンプレッサ50から圧力レギュレータ53，
バルブ54（図６参照）を介して圧縮空気が供給される。
プッシャノズル16の上流側でバルブ54との間に圧力計32
が設けられてプッシャノズル９の元圧を検出できるよう
にしている。

【００４１】プッシャノズル16から吐出された砕料搬送
空気がベンチュリノズル17を通過して加速されて旋回気
流室８に吐出されるが、ベンチュリノズル17はその上流
側に負圧を発生させ、フィードホッパー18にテーブルフ
ィーダ55（図６参照）から適量制御されて投入される粉
粒体を吸引して固気混合流体として旋回気流室８に吐出
される。

【００４２】図２に示すようにトッププレート６の中心
部には円筒状のアウトレットイクステンション11が中心
線を鉛直にして旋回気流室８内に張り出すようにして嵌
着され、アウトレットイクステンション11から上方に円
筒状の排気室ケース12が延出している。

【００４３】ボトムプレート７の底面中央部には、テン
ト状に中央が上方に先細に突出したガイド部材13が先端
をアウトレットイクステンション11内に臨ませて固着さ
れている。

【００４４】したがって複数の粉砕ノズル９から圧縮空
気が噴射されて旋回気流が形成された旋回気流室８内に
エアインジェクタ15により同伴空気とともに粉粒体が入
り込むと、粉粒体は旋回気流に巻き込まれ旋回気流中で
粉粒体どうしが相互衝突・摩砕して粉砕され、一部はミ
ルフレーム５の内周面に衝突や摩砕して微粉砕が進行す
る。

【００４５】同時に旋回気流中の粉粒体には遠心力が作
用するので、中心から離れる程粒径が大きくなるよう分
布して分級も行われる。高速旋回気流中の粉粒体のう
ち、微粉砕された微粉は中央に集まり排出気流に乗って
ガイド部材13に案内されて旋回気流の中心に設けられた
アウトレットイクステンション11から排気室ケース12内
に排出され粉砕生成物として回収される。

【００４６】アウトレットイクステンション11は、旋回
気流の中に軸方向に張り出す寸法や排出口径の異なるも
のが数種類用意され、旋回気流の空気量に応じて最適な
排気速度が得られるように選択し取り付けられるように
なっている。

【００４７】一方、未粉砕の粗粉は、大きな遠心力が作
用するので、再度旋回気流の外周寄りの軌道を旋回し、
複数の粉砕ノズル９からの圧縮空気の噴射を順次受けて
粉砕される。

【００４８】このジェットミル１で生成粒度をコントロ
ールする方法としては、粉粒体の供給速度を変化させる
方法と旋回気流速度を変化させる方法のいずれかの方法
が一般的である。

【００４９】前者の場合は、粉砕ノズル９の口径を定
め、粉砕ノズル９に加える圧縮空気の圧力を一定として
粉粒体のフィードレート（供給速度（kg/hr））を変え
て粉粒体の生成粒度をコントロールする。フィードレー
トが高速であれば生成粒度は粗くなり、低速であれば生
成粒度は細かくなる。

【００５０】後者の場合は、粉粒体のフィードレートを
固定し、粉砕ノズル９に加える圧縮空気の圧力を変化さ
せ、それに伴って旋回気流室８内の旋回気流速度を変化
させることで、粉粒体の生成粒度をコントロールする。

【００５１】粉砕ノズル９のノズル元圧が高いと、粉砕
ノズル９から噴射される単位時間当りの空気量（ｍ^３/m
in）が多くなり、旋回気流速度が高速となって微粉砕が
進行する。一方、粉砕ノズル９のノズル元圧が低いと、
粉砕ノズル９から噴射される単位時間当りの空気量（ｍ
^３/min）が少なくなり、旋回気流速度が低速となって生
成粒度は粗くなる。

【００５２】本ジェットミル１は、以上の構成に加えて
静圧検出プローブ20がミルフレーム５に設けられてい
る。図４および図５に示すように静圧検出プローブ20
は、プローブノズルを構成するプローブ内筒21とプロー
ブ外筒22が嵌合した構造をしている。

【００５３】プローブ内筒21は、上流端の圧縮空気供給
口21ａから下流端のパイロットエア吐出口21ｂの間に上
流寄りに内径を縮小したスロート部21ｃが形成されてお
り、上流端部21ｄがプローブ外筒22から露出しており、
プローブ外筒22で覆われる外周面には所定幅の導圧溝21
ｅが全周に亘って形成され、その前後にシール溝21ｆ，
21ｆが設けられている。そして導圧溝21ｅの底壁の下流
側の一部に筒内部に連通する静圧検出小孔21ｇが穿設さ
れている。

【００５４】プローブ外筒22は、プローブ内筒21に下流
側端面を同一面とし上流端部21ｄを残して導圧溝21ｅ，
シール溝21ｆ，21ｆを覆って嵌合し、シール溝21ｆ，21
ｆに介装されたＯリング23，23により導圧溝21ｅを気密
に閉塞する。

【００５５】プローブ外筒22の導圧溝21ｅに対向する側
壁の上流側に小孔22ａが穿設され、同小孔22ａの周囲か
ら円筒状にセンサ取付部22ｂが突出して、内部に静圧検
出ポート22ｃを形成している。

【００５６】プローブ外筒22のセンサ取付部22ｂの下流
側に、プローブ外筒22をミル本体４のミルフレーム５に
取付けるための円板状のフランジ22ｄが形成されてい
る。

【００５７】該静圧検出プローブ20は、偏平円筒状のミ
ルフレーム５に外側から垂直に取付けられる。すなわち
ミルフレーム５にはミルフレーム５に取付けられる相隣
る２つの粉砕ノズル９，９間の中央に円孔が形成されて
おり、図３に示すように同円孔に静圧検出プローブ20の
フランジ22ｄより下流部分を中心軸をミルフレーム５の
周面に垂直にして嵌入し、フランジ22ｄをミルフレーム
５に２本のボルト24，24により螺着して固着する。

【００５８】静圧検出プローブ20のプローブノズル（プ
ローブ内筒21）の下流端の開口は、旋回気流室８内に形
成される旋回気流の最外周に一致し、この旋回気流最外
周は旋回気流の半径と同等で旋回気流の中心から200mm
である。

【００５９】この静圧検出プローブ20のプローブ内筒21
の圧縮空気供給口21ａにコンプレッサ50から圧力レギュ
レータ56，バルブ57（図６参照）を介して圧縮空気が供
給される。静圧検出プローブ20の上流側でバルブ56との
間に圧力計33が設けられてプローブノズルの元圧を検出
できるようにしている。センサ取付け部22ｂには圧力セ
ンサ25が取付けられ、圧力センサ25の検出信号は、コン
ピュータ26に入力される（図６参照）。

【００６０】静圧検出プローブ20は、以上のように構成
されており、コンプレッサ50から供給される圧縮空気が
圧力レギュレータ56により一定圧力に保たれて圧縮空気
供給口21ａよりプローブ内筒21に供給されると、内筒途
中のスロート部21ｃで縮径されてパイロットエアとして
吐出し膨張しつつ流れてパイロットエア吐出口21ｂから
旋回気流室８内に吐出され旋回気流と合流する。

【００６１】旋回気流室８内に開いたプローブ内筒21の
パイロットエア吐出口21ｂの近傍に設けられた静圧検出
小孔21ｇは、プローブ内筒21内を流れるパイロットエア
の旋回気流に合流する直前の静圧を導圧溝21ｅに伝え、
導圧溝21ｅを介して上流側の静圧検出ポート22ｃに導き
圧力センサ25で検出できるようにしている。

【００６２】このパイロットエアをプローブ内筒21から
旋回気流室８に吐出させるのに、圧力レギュレータ56を
調整して旋回気流室８内で旋回気流をなす固気混合雰囲
気の背圧より僅かに高い圧力で吐出させる。

【００６３】パイロットエアが固気混合雰囲気の背圧よ
り僅かに高い圧力で吐出されるので、旋回気流の固気混
合雰囲気中の粉粒体がプローブ内筒21の開口に侵入する
のを防止することができ、粉体機器本来の粉砕や分級の
機能を損なうことがない。

【００６４】そして粉粒体がプローブ内筒21の開口に侵
入して溜まることがないので、静圧検出小孔21ｇおよび
導圧溝21ｅを介して圧力センサ25がパイロットエアの静
圧を精度良く測定することができる。

【００６５】このときの静圧検出小孔21ｇにより検出さ
れる旋回気流に合流する直前のパイロットエアの静圧
は、旋回気流室８内で旋回気流をなす固気混合雰囲気の
背圧と極めて高い相関性を有する。

【００６６】この相関関係を実証するため、以下の実験
を行った。まずエアインジェクタ15と粉砕ノズル９へ圧
縮空気を供給し、粉粒体は供給せずに旋回気流室８内の
空気だけの旋回気流の静圧を測定した。

【００６７】エアインジェクタ15のフィードホッパー18
には蓋をして外気を吸引しないようにし、ベンチュリノ
ズル17と粉砕ノズル９から吐出する空気だけで旋回気流
室８内に旋回気流を形成し、パイロットエアを供給して
いない静圧検出プローブ20の圧力センサー25により圧力
を測定する。

【００６８】パイロットエアを供給せず、パイロットエ
アがプローブノズルから旋回気流室８に向かって吐出・
膨張する流れはないので、検出される静圧は旋回気流室
８内の旋回気流の静圧そのものである。エアインジェク
タ15のプッシャノズル16の元圧と粉砕ノズル９の元圧を
同じ圧力になるように調節しつつ、0.3MPaから0.1MPa刻
みで0.7MPaまで変化させて、その時々の旋回気流の静圧
を測定した結果を図７の表１に示す。

【００６９】次いで静圧検出プローブ20に0.7MPaの元圧
でパイロットエアを供給し、前回と同様にプッシャノズ
ル16の元圧と粉砕ノズル９の元圧を同じ圧力になるよう
に調節しつつ、0.3MPaから0.1MPa刻みで0.7MPaまで変化
させて、パイロットエアの静圧を測定した。その測定結
果を図７の表１に前回の結果と並べて示す。

【００７０】図７の表１のパイロットエアを供給したと
きと供給しなかったときの各測定値をＸ座標，Ｙ座標と
して0.3〜0.7MPaの各元圧ごとにＸＹ座標にプロットす
ると図８に示すようになる。

【００７１】同図８のＸＹ座標からパイロットエアを供
給したときと供給しなかったときの測定値には明らかに
相関性があり、相関係数γは0.999と極めて高い値を示
す。同図８のＸＹ座標のプロットに沿った回帰直線Ｌを
計算すると、 Ｙ＝−0.969＋0.958Ｘ の回帰直線式が得られる。

【００７２】すなわちパイロットエアの静圧は、旋回気
流の静圧に近似して極めて高い相関性を有し、測定され
たパイロットエアの静圧を前記回帰直線式に代入して正
確な旋回気流の静圧を算出することができ、コンピュー
タ26により容易に計算できる。または圧力センサ25の出
力レベルを調整するだけでも旋回気流の静圧値を検出可
能である。

【００７３】回帰直線の傾きが略１（45度）であるの
で、パイロットエアの静圧を旋回気流の静圧に換算せず
にそのまま制御に利用することができる。パイロットエ
アと旋回気流の静圧が近似しているので、場合によって
はパイロットエアの静圧を旋回気流の静圧とみなして差
し支えないこともある。

【００７４】次にエアインジェクタ15のフィードホッパ
ー18にテーブルフィーダ55から粉粒体が供給されるよう
にして試験を行ったが、図６に示すように付帯設備とし
てジェットミル１の排気室ケース12にサンプリング分岐
管60を接続し、サンプリング分岐管60に粉砕生成物を捕
集するバグフィルタ61を連結して試験し、成果を検証で
きるようにした。サンプリングはサンプリング分岐管60
の分岐管から行い、サンプリング専用の小さな吹流し捕
集袋（図示せず）へ捕集し回収した。なおバグフィルタ
61には、ブロア62が付属し、ロータリバルブ63により粉
砕生成物を回収できる。

【００７５】試験には砕料としてカオリンを選定した。
最初に静圧検出プローブ20にパイロットエアを流し、旋
回気流からプローブノズルに粉粒体が逆流しない状態と
し、次にエアインジェクタ15のプッシャノズル16と粉砕
ノズル９に0.63MPaの圧縮空気を供給し、ベンチュリノ
ズル17と粉砕ノズル９から吐出させて旋回気流室８内に
旋回気流を形成させる。

【００７６】この時点では旋回気流中に粉粒体は供給さ
れていないので、無負荷状態であり、旋回気流の静圧値
は100.5ｋPaであった。次いでテーブルフィーダ55から
カオリン砕料をエアインジェクタ15に投入し、ベンチュ
リノズル17より同伴空気とともに旋回気流中に供給さ
れ、粉砕を開始し旋回気流の固気混合雰囲気を形成す
る。

【００７７】カオリン砕料のフィードレートは、2.2，
4.5，9.0，17.8，21.7kg/hrの５つの水準で粉砕し、各
フィードレートにおける旋回気流の静圧の変化を粉砕開
始から測定した。その結果データを図９の表２および図
１０のグラフに示す。

【００７８】図９の表２および図１０のグラフに示す旋
回気流静圧の経過時的変化の様子から明らかなように、
旋回気流静圧が一定の安定した旋回気流が形成されるま
でに時間を要している。これは旋回気流内に供給された
粉粒体のうち未粉砕粒子が蓄積旋回し、旋回気流室８内
に一定の砕料滞留量（ホールドアップ）が形成される過
程を敏感に反映しているものと考えられる。

【００７９】旋回気流室内の砕料滞留量が安定した旋回
気流に達したときの安定した静圧を定常静圧（旋回気流
最外周定常静圧）と称すると、この定常静圧と粉砕開始
から定常静圧に至るまでの過渡状態にある時間（過渡時
間）は、各フィードレートごとに異なる。

【００８０】フィードレートが2.2kg/hrのときの定常静
圧は47kPaで過渡時間は14分かかっているのに対して、
フィードレートが21.7kg/hrのときの定常静圧は22.2kPa
で過渡時間は４分である。

【００８１】ジェットミルによる粉砕においては、旋回
気流室内の砕料滞留量が安定するまでの過渡状態では旋
回気流が不安定で生成粒度もばらつきが大きいので、砕
料滞留量が安定して定常静圧に達してから生成物の回収
を行うことが、ばらつきのない生成物を回収する上で重
要である。

【００８２】したがって静圧検出プローブ20により旋回
気流静圧をリアルタイムに連続して監視し、定常静圧に
達した後の粉砕生成物を回収することで、ばらつきの小
さい所要粒度の生成物を得ることができる。このように
静圧検出プローブ20によりジェットミル１の安定操業条
件を容易に判断することができる。

【００８３】この試験では各フィードレートにおける定
常静圧時にバグフィルタ61により捕集され回収された粉
砕生成物の生成平均粒径を測定しており、各フィードレ
ートにおける定常静圧と生成平均粒径をまとめて図１１
の表３に示す。

【００８４】以上の試験では粉砕ノズル９（とプッシャ
ノズル16）の元圧を0.63MPaとした場合（試験と称す
る）のものであったが、粉砕ノズル９（とプッシャノズ
ル16）に0.39MPaの圧縮空気を供給して同じようにカオ
リン砕料をフィードレート2.2，4.5，9.0，17.8，21.7k
g/hrの５水準で供給して試験（試験と称する）した結
果を図１２の表４に示す。図１２の表４は、試験にお
いて各フィードレートにおける定常静圧と生成平均粒径
をまとめたものである。

【００８５】試験，の表３（図１１）と表４（図１
２）の結果データからフィードレートと定常静圧との関
係を図１３のグラフに示す。フィードレートと定常静圧
とは概ね反比例の関係にあって、その反比例の関係は試
験と試験とでは同じ傾向を示しており、互いに定常
静圧方向に平行移動したような関係にある。

【００８６】また定常静圧と生成平均粒径の関係を図１
４のグラフに示す。定常静圧と生成平均粒径も概ね反比
例の関係にあって、その反比例の関係も試験と試験
とでは似たような傾向を示している。

【００８７】以上のように粉砕ノズル９（とプッシャノ
ズル16）の元圧を0.63MPaと0,39MPaについて試験した結
果、いずれの試験，においてもフィードレートと定
常静圧と生成平均粒径の３つのパラメータには極めて高
い相関性が認められた。

【００８８】本静圧検出プローブ20は、ジェットミル１
における旋回気流室８内の旋回気流の固気混合雰囲気の
静圧をリアルタイムに連続して測定することを可能とし
たので、以下のような優れた効果が期待できる。

【００８９】第１に、従来の運転管理が粉砕ノズル元圧
とフィードレートによる、いずれも粉砕機外部から加え
られるエネルギーの増減による操作や管理だけであった
のに対し、粉砕中の旋回気流の静圧が測定されることに
より旋回気流室内の粉砕ゾーンそのものの状態をリアル
タイムに連続して検出することができる。

【００９０】このことはコンプレッサの故障などにより
ノズル元圧が低下し、予定する旋回気流が形成されなく
なった場合や、フィーダからジェットミル１に供給され
る砕料が何らかの原因で閉塞して供給停止あるいは減少
した場合などでも、旋回気流室８内の粉粒体の含有濃度
が変化して瞬時に旋回気流静圧が変化し、同時にパイロ
ットエアの静圧が変化するので、静圧検出プローブ20が
この変化を速やかに捉え、トラブルを早い段階で検知す
ることができ、この意味するところは極めて重要であ
る。

【００９１】第２に、運転開始後、旋回気流室内の砕料
滞留量が定まり、安定した（粉粒体と旋回気流による）
固気混相流が形成されて、粉砕物性の安定した粉末が生
成される段階に至っているかを、静圧検出プローブ20の
検出静圧値を監視することで的確に判断することができ
る。

【００９２】第３に、旋回気流静圧と生成平均粒径とは
高い相関性を有することから、静圧検出プローブ20によ
り旋回気流静圧を検出することにより、旋回気流室８内
で粉粒体が粉砕されているその瞬間の平均粒径を推定す
ることができる。

【００９３】従来は、ジェットミルから排出された固気
混合流体をバグフィルターなどの捕集機に導き、回収さ
れた粉末の粒度分布を測定して、そのロットの生成粉末
の粒度分布としていた。

【００９４】したがって粉砕生成物の捕集・サンプリン
グ・測定という手順を経るために多くの時間を要し、粒
度測定の結果、粉砕生成物の粒度が規定値よりも粗いと
いった不良が判明した時には、既に相当量の粉粒体が粉
砕加工されてしまっており、遡ってそのロット全体が不
良品となるようなケースが多かった。

【００９５】その点、本静圧検出プローブ20により運転
中のジェットミル１の旋回気流室８内の旋回気流静圧を
常時検出していれば、規定平均粒径と相関のある静圧以
下（あるいは以上）の静圧を検出した時には警報を発
し、運転を即時に停止して不良品の発生を防ぐことがで
きる。旋回気流室８内で粉砕される瞬間の粒径がタイム
ラグ無しにインプロセスで、しかも連続して推定できる
ことは、大きなメリットである。

【００９６】第４に、旋回気流静圧と生成平均粒径とは
高い相関性を有することから、本静圧検出プローブ20が
運転中のジェットミル１の旋回気流室８内の旋回気流静
圧を連続して検出できることは、粉砕される生成物の平
均粒径も旋回気流静圧との相関平均粒径として連続して
測定（推定）できることであり、これは従来の生成粉末
粒度測定方法が回収後のしかも抜き取り検査によるもの
であるのに対して、粉砕開始から終了までの全数検査に
相当し、品質管理上極めて好ましいことである。

【００９７】本静圧検出プローブ20で検出した旋回気流
静圧を単に表示するだけでなく、コンピュータ26により
時系列データとして記録させるようにすれば、生産され
る粉末の履歴をできるだけ詳しく表現することが可能で
ある。

【００９８】第５に、生成粒径の規定値に合格する許容
範囲の旋回気流静圧値を実験などで予め調査しておき、
その旋回気流静圧の許容範囲内で運転できるように、静
圧検出プローブ20の検出値に基づきジェットミル１の粉
砕ノズル９（とプッシャノズル16）の元圧およびフィー
ドレートを制御する制御機構を構築して運転すれば、生
産される粉末の平均粒径の評価において不良品が発生し
ない生産設備とすることが可能である。

【００９９】第６に、ジェットミル等の粉体機器におい
て粉粒体が気流室内面に付着するような場合に、本静圧
検出プローブ20は旋回気流室内での粉粒体の付着の発生
や付着状況を検出することができる。

【０１００】ジェットミルで付着性の強い粉粒体を粉砕
する場合、旋回気流室に付着が発生し、粉砕の進行に伴
ってその付着物が徐々に成長する。極端な場合は旋回気
流室の内部が全て付着した粉体層で閉塞してしまうこと
がある。

【０１０１】従来の方法では、外部から加える圧縮空気
の圧力とフィーダによるフィードレートしか管理してい
ないので、運転中のジェットミルの内部で付着が発生
し、徐々に成長している段階を外部から検知することが
できなかった。付着が進行していくことは、旋回気流室
の容積が付着の成長に伴って徐々に減少していることで
あり、一方で粉砕ノズルへは一定のノズル元圧で圧縮空
気が供給され旋回気流室に吐出しているので、付着して
いないときの旋回気流静圧に比較して高い静圧を生じる
ようになる。

【０１０２】そこで本静圧検出プローブ20を用いれば、
このような旋回気流静圧の変化を検知でき、旋回気流室
内の付着の発生や閉塞に向かいつつある状況を把握する
ことができるため、付着発生の初期段階で運転を停止す
るよう制御でき、付着に伴うトラブルを未然に防止する
ことができる。

【０１０３】以上の実施の形態では、本発明を水平気流
型のジェットミルに適用したが、他の型のジェットミル
および粉砕機以外の分級機などの粉体機器に適用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る静圧検出プローブ
を適用したジェットミルの平面図である。

【図２】同一部断面とした側面図である。

【図３】同一部断面とした要部拡大平面図である。

【図４】静圧検出プローブの平面図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図
である。

【図６】ジェットミルおよび付属機器の構成図である。

【図７】パイロットエアを供給しない場合と供給した場
合の静圧検出プローブの測定値を比較した表（表１）を
示した図である。

【図８】図７の表１に示すデータをＸＹ座標で示した図
である。

【図９】各フィードレートにおける旋回気流静圧の経時
変化を表示した表（表２）を示した図である。

【図１０】図９の表２のデータをグラフに表わした図で
ある。

【図１１】粉砕ノズルとプッシャノズルの元圧を0.63MP
aとした場合の各フィードレートにおける定常静圧と生
成平均粒径を表示した表（表３）を示した図である。

【図１２】粉砕ノズルとプッシャノズルの元圧を0.39MP
aとした場合の各フィードレートにおける定常静圧と生
成平均粒径を表示した表（表４）を示した図である。

【図１３】フィードレートと定常静圧との関係を示した
グラフである。

【図１４】定常静圧と生成平均粒径との関係を示したグ
ラフである。

【符号の説明】

１…ジェットミル、２…基台、３…リングヘッダパイ
プ、４…ミル本体、５…ミルフレーム、６…トッププレ
ート、７…ボトムプレート、８…旋回気流室、９…粉砕
ノズル、10…連結管、11…アウトレットイクステンショ
ン、12…排気室ケース、13…ガイド部材、15…エアイン
ジェクタ、16…プッシャノズル、17…ベンチュリノズ
ル、18…フィードホッパー、20…静圧検出プローブ、21
…フローブ内筒、21ａ…圧縮空気供給口、21ｂ…パイロ
ットエア吐出口、21ｃ…スロート部、21ｄ…上流端部、
21ｅ…導圧溝、21ｆ…シール溝、21ｇ…静圧検出小孔、
22…プローブ外筒、22ａ…小孔、22ｂ…センサ取付部、
22ｃ…静圧検出ポート、22ｄ…フランジ、23…Ｏリン
グ、24…ボルト、25…圧力センサ、26…コンピュータ、
31，32，33…圧力計、50…コンプレッサ、51…圧力レギ
ュレータ、52…バルブ、53…圧力レギュレータ、54…バ
ルブ、55…テーブルフィーダ、56…圧力レギュレータ、
57…バルブ、60…サンプリング分岐管、61…バグフィル
タ、62…ブロア、63…ロータリバルブ。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背圧を有する粉粒体と空気の固気混合雰囲
   気中に開口するノズルから背圧より僅かに高い圧力によ
   るパイロットエアを吐出させ、 前記パイロットエアの静圧を測定することを特徴とする
   固気混合雰囲気中の静圧検出方法。
2. 【請求項２】 背圧を有する粉粒体と空気の固気混合雰
   囲気中に開口するノズルから背圧より僅かに高い圧力に
   よるパイロットエアを吐出させ、 前記パイロットエアの静圧を測定し、 予め求めた相関関係に基づいて前記パイロットエアの静
   圧から前記固気混合雰囲気の静圧を導出することを特徴
   とする固気混合雰囲気中の静圧検出方法。
3. 【請求項３】 前記パイロットエアの静圧と固気混合雰
   囲気中の静圧との関係を予め回帰直線式で求め前記相関
   関係とし、前記パイロットエアの静圧を前記回帰直線式
   に代入して前記固気混合雰囲気の静圧を導出することを
   特徴とする請求項２記載の固気混合雰囲気中の静圧検出
   方法。
4. 【請求項４】 背圧を有する粉粒体と空気の固気混合雰
   囲気中に開口するプローブノズルと、 前記プローブノズルからパイロットエアを前記背圧より
   僅かに高い圧力で吐出させる圧力供給手段と、 前記パイロットエアの静圧を測定する測定手段とを備え
   たことを特徴とする固気混合雰囲気中の静圧検出装置。
5. 【請求項５】 背圧を有する粉粒体と空気の固気混合雰
   囲気中に開口するプローブノズルと、 前記プローブノズルからパイロットエアを前記背圧より
   僅かに高い圧力で吐出させる圧力供給手段と、 前記パイロットエアの静圧を測定する測定手段と、 予め求めた相関関係に基づいて前記パイロットエアの静
   圧から前記固気混合雰囲気の静圧を算出する演算手段と
   を備えたことを特徴とする固気混合雰囲気中の静圧検出
   装置。
6. 【請求項６】 噴射ノズルから噴射される空気流により
   形成される旋回気流にエアインジェクタから同伴空気と
   ともに吐出される粉粒体が巻き込まれ粉粒体と空気が混
   合して旋回する固気混合雰囲気を形成する旋回気流室
   と、前記旋回気流室の周壁に設けられた開口に臨むプロ
   ーブノズルとを備える粉体機器に使用される静圧検出装
   置であって、 前記プローブノズルからパイロットエアを前記固気混合
   雰囲気の背圧より僅かに高い圧力で吐出させる圧力供給
   手段と、 前記パイロットエアの静圧を測定する測定手段と、 予め求めた相関関係に基づいて前記パイロットエアの静
   圧から前記固気混合雰囲気の静圧を算出する演算手段と
   を備えたことを特徴とする固気混合雰囲気中の静圧検出
   装置。
7. 【請求項７】 前記粉体機器は旋回気流により粉粒体を
   粉砕するジェットミルであることを特徴とする請求項６
   記載の固気混合雰囲気中の静圧検出装置。
8. 【請求項８】 前記測定手段は、前記パイロットエアが
   旋回気流室の旋回気流に合流する直前のパイロットエア
   の静圧を測定することを特徴とする請求項６または請求
   項７記載の固気混合雰囲気中の静圧検出装置。
9. 【請求項９】 前記プローブノズルは前記旋回気流室の
   周壁に垂直に穿設された開口に臨んでいることを特徴と
   する請求項６から請求項８までのいずれかの項記載の固
   気混合雰囲気中の静圧検出装置。
10. 【請求項１０】 前記演算手段は、予め求めておいた前
    記パイロットエアの静圧と固気混合雰囲気中の静圧との
    相関関係の回帰直線式に前記測定手段により測定された
    パイロットエアの静圧を代入して前記固気混合雰囲気の
    静圧を算出することを特徴とする請求項５から請求項９
    までのいずれかの項記載の固気混合雰囲気中の静圧検出
    装置。