JP4456845B2 - 分級装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体の分級装置に関し、特に、振動篩機の分級限界である２０μｍ以下の超微分領域の粉体の分級にも利用できる分級装置に関する。

振動篩機としては、超音波を利用した振動篩機あるいは超音波を利用しない振動篩機からなる乾式の振動篩機と、湿式の振動篩機等とが現在知られている。
湿式の振動篩機は、粉体を溶媒中に分散して分級するもので、この湿式分級での実用的な分級範囲は約１０μｍ以上といわれており、乾式分級に比較して微粉領域の分級に適している。

しかし、湿式分級では、粉体を均一に分散する最適な溶媒を選択しないと分級効率が低下する、粉体成分の溶解及び膨潤が生じる溶媒は使用できない、水以外の溶媒を使用すると溶媒回収装置を必要とする、人や環境に影響を与える溶媒は使用制限される、等の溶媒に関する制約が極めて高いという問題がある。
そこで、近年は、乾式の分級を行うことが増えている。
特開２００３−００１１９３号公報 特開２００３−１４５０５１号公報

超音波を利用しない振動篩機での実用的な分級範囲は約１００μｍ以上といわれており、超音波を利用した超音波式の振動篩機の実用的な分級範囲は約２０μｍ以上といわれている。そして、超音波式振動篩機では、超音波をよく伝達するステンレススチール等の金属製の金網は使用することができるが、超音波が伝わりにくい非金属の網、例えばポリアミド等の樹脂網は使用できない等の制約がある。

また、乾式の振動篩機では、分級する粉体の凝集性が強いと、分級効率が低下し、低融点の粉体の場合には、超音波エネルギーが強いと、発熱により粉体の一部が溶融し、網目が閉塞して分級不能になることがある。さらに、比重の軽い粉体の場合には、超音波の振動エネルギーが強いと、粉体が大気中に拡散して分級効率が低下する場合もある。

本発明は、このような点に着目してなされたもので、微粉領域の分級に利用することができ、特に超音波式振動篩機の分級限界である約２０μｍ以下でも分級が可能で、乾燥した粉体を得ることができる分級装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載した本発明では、下部に駆動装置を配置した振動篩機本体の上部に原料投入口を形成し、この原料投入口に液化不活性ガスとホッパーからの粉体とを均一に混合して懸濁液を製造する懸濁槽を接続して、振動篩機本体に液化不活性ガスと粉体との懸濁液を供給可能に構成し、振動篩機本体の内部に配置した篩網上に振動回転板を相対回転可能に載置し、振動回転板の外周部分よりも外側で露出している篩網部分に対応させて液化不活性ガスを噴霧する噴霧ノズルを配置したことを特徴としている。

また、請求項２に記載した発明では、前記発明での振動篩機本体の出口に接続した製品受け容器を加熱するように構成したことを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記発明での振動篩機本体の作動部分を保冷するとともに、振動篩機の駆動部分を大気に曝すようにしたことを特徴とし、請求項４に記載の発明は、前記各発明において、振動篩機の上部に配置した懸濁槽への粉体導入路及び振動篩機本体からの製品導出路の一部を樹脂製不織布で形成したことを特徴としている。請求項５に記載した発明は、前記各発明に使用する液化不活性ガスを液体窒素、液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノンに限定したことを特徴としている。

本発明では、ホッパーからの粉体と液化不活性ガスとを均一に混合して懸濁液を製造する懸濁槽を振動篩機本体の原料投入口に接続して、振動篩機本体に液化不活性ガスと粉体との懸濁液を供給して分級するように構成していることから、湿式分級の良さを持ちながら、取り出された製品粉体は乾燥状態で得ることができる。また、本発明では、液化不活性ガスを使用していることらから、溶媒中への成分との溶け出しや、粉体の膨潤が生じることが無く、また、振動篩に使用する網の素材も限定されることが無く、広い範囲から材料を選択することができることになる。さらに、振動篩機本体の内部に配置した篩網上に振動回転板を相対回転可能に載置し、振動回転板の外周部分よりも外側で露出している篩網部分に対応させて液化不活性ガスを噴霧する噴霧ノズルを配置し手いることから、篩網上に供給された懸濁液中の粉体は、振動回転板で解砕されながら、シャワーリングパイプからの液体窒素の噴霧でさらに分散媒の液量が増加し、網全体で分級されることになる。

図は、本発明装置の一実施態様を示し、図１は概略正面図、図２はその平面図、図３は要部取り出し断面図、図４は図３のIV矢視図である。
この振動篩機は、駆動装置(１)の上側に設置した振動篩機本体(２)の上面に開口している原料投入口(３)に懸濁槽(４)を配置して、懸濁槽(４)の内部と振動篩機本体(２)の内部とを連通接続してある。

この懸濁槽(４)には、粉体を貯蔵しているホッパー(５)が粉体定量供給装置(６)を介して連通接続されるとともに、液化窒素貯蔵タンクや液化窒素ボンベ等の液化窒素貯蔵容器(７)が流量計(８)、流量制御弁(９)を介して連通接続してある。そして、懸濁槽(４)は振動篩機本体(２)に固着されており、振動篩機本体(２)と同期して振動する。この振動により、懸濁槽(４)内で粉体と液化窒素とが混合して懸濁液となる。

振動篩機本体(２)は、図３及び図４に示すように、篩網(10)の上面に振動回転板(11)を相対回転可能に配置して構成してある。そして、この振動回転板(11)は篩網(10)よりも小径に形成してあり、振動回転板(11)の外周部分よりも外側に篩網(10)の外周縁部分が露出するように構成してあり、この振動回転板(11)の外周部分よりも外側に位置している篩網(10)に対応させて液化窒素噴霧ノズル(12)を配設して液化窒素をこの外周篩網部分にシャワーリングするように構成してある。また、振動篩機本体(２)のケーシング(13)での 篩網(10)よりも上側の部分から粗粉取出路(14)が導出してあり、篩網(10)よりも下側の部分から微粉取出路(15)が導出してある。

粗粉導出路(14)及び微粉取出路(15)はそれぞれ製品取出容器(16)(17)に連通接続してある。この取出容器(16)(17)はそれぞれ二重容器で構成してあり、内外容器間に温水を流通させることで、内側容器を加熱し、残留液化窒素を気化蒸散させるようにしてある。

懸濁槽(４)及び振動篩機本体(２)への液化窒素流入路(18)(19)はそれぞれフレキシブルホースで形成してある。また、粉体定量供給装置(６)から導出した粉体導入路(20)と懸濁槽(４)の粉体導入口との接続部分、及び粗粉取出路(14)と微粉取出路(15)と振動篩機本体(２)の粉体取出口部分との接続部分は、それぞれ不織布で形成した接続筒(20)で接続してある。この不織布はポリエチレン等の合成樹脂製繊維体を圧着して形成したものである。

さらに、この振動篩機では、懸濁槽(４)及びその下側に位置する振動篩機本体(２)部分を保冷しており、振動篩機の駆動装置(１)部分及び製品取出容器(16)(17)の配設部分は外気に露出させてある。図中符号(21)は液化窒素貯蔵容器(７)から懸濁槽(４)への液体窒素供給系中に介装した気液分離器であり(22)(23)は製品取出容器(16)(17)から導出した気化窒素ガス排出路である。

上述の構成からなる振動篩機では、振動する懸濁槽(４)内で生成された粉体と液体窒素との懸濁液は、懸濁槽(４)の底面に開設されている細孔から振動篩機本体(２)内に流入する。このとき、懸濁液は篩網(10)の中央部に流れ込むことになる。そして、篩網(10)上に供給された懸濁液中の粉体は、振動回転板(11)で解砕されながら、シャワーリングパイプからの液体窒素の噴霧でさらに分散媒の液量が増加し、網全体で分級されるようになり、分級効率が向上する。

網を通過した懸濁液は微粉取出路(15)から微粉取出容器(17)に流れ込み、網を通過しなかった懸濁液は粗粉取出路(14)から粗粉取出容器(16)に流れ込む。そして、微粉取出容器(17)に流れこんだ懸濁液及び粗粉取出容器(16)に流れこんだ懸濁液、それぞれ取出容器(16)(17)内で液体窒素成分が気化蒸発して、それぞれ乾燥した粉体として取り出すことができる。

上述の構成からなる振動篩機を用いて、１０％径２.５μｍ、５０％径７.０μｍ、９０％径１１.１μｍアクリル樹脂を、網目開きは６μｍ±３μｍのステンレス鋼製の金網を使用して分級し、レーザ式粒度分布測定装置で測定した結果は、１０％径１.３μｍ、５０％径３.７μｍ、９０％径６.５μｍであった。この粒度分布を図５に示す。

上記実施態様では、懸濁液を生成する分散媒として液体窒素を使用したが、この分散媒としては、液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノン等の低温液化不活性ガスを使用することができる。また、振動篩機の篩網としては、前記金属製の金網の他に、ポリアミド樹脂等の樹脂製網体やメッキ技術を利用した網体も使用することができる。さらに、上記実施態様では超音波を使用しない振動篩機について説明したが、超音波式の振動篩機にも使用することができる。

ファインセラミックの製造や医薬品の製造に使用することができる。

一実施形態での概略正面図である。 図１の平面図である。 要部取り出し断面図である。 図３のIV矢視図である。 分級後の粒度分布を示す図である。

符号の説明

１…駆動装置、２…振動篩機本体、３…原料投入口、４…懸濁槽、５…ホッパー、10…網、11…振動回転板、12…噴霧ノズル、14・15…製品導出路、16・17…製品取出容器。

Claims (5)

1. 下部に駆動装置(１)を配置した振動篩機本体(２)の上部に原料投入口(３)を形成し、この原料投入口(３)に液化不活性ガスとホッパー(５)からの粉体とを均一に混合して懸濁液を製造する懸濁槽(４)を接続して、振動篩機本体(２)に液化不活性ガスと粉体との懸濁液を供給可能に構成し、振動篩機本体(２)の内部に配置した篩網(10)上に振動回転板(11)を相対回転可能に載置し、振動回転板(11)の外周部分よりも外側で露出している篩網(10)部分に対応させて液化不活性ガスを噴霧する噴霧ノズル(12)を配置した分級装置。
2. 振動篩機本体(２)の出口に接続した製品取出容器(16)(17)を加熱するように構成した請求項１に記載の分級装置。
3. 振動篩機本体(２)の作動部分を保冷するとともに、振動篩機の駆動装置(１)部分を大気に曝すようにした請求項１又は２に記載の分級装置。
4. 振動篩機本体(２)の上部に配置した懸濁槽(４)への粉体導入路及び振動篩機本体(２)からの製品導出路(14)(15)の一部を樹脂製不織布で形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の分級装置。
5. 液化不活性ガスが液体窒素、液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノンのいずれかである請求項１〜４のいずれか１項に記載の分級装置。

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