JP4785802B2

JP4785802B2 - 粉体分級装置

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Publication number: JP4785802B2
Application number: JP2007198548A
Authority: JP
Inventors: 賢二武冨; 和三小澤; 勝救護
Original assignee: Nisshin Seifun Group Inc
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Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-07-31
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Description

本発明は、粒度分布を持つ粉体を所望の粒径（分級点）において分級する粉体分級装置に関し、より詳細には、旋回空気流により粉体に与えられる遠心力と、抗力とのバランスを利用して、好ましくは数μｍ程度以下の粉体を高精度に分級可能な粉体分級装置に関する。

例えば特許文献１に示されているような、上面中央に粉体投入口を有し、この粉体投入口の直下に設けられた円錐体の頂部から広がる円錐面に沿って粉体通路を形成し、この粉体通路の下端が、周縁部から軸心方向に向かって所定の角度で伸びるように配置された複数のガイドベーンのほぼ中央に位置し、前記円錐体下方軸心部に排気管に接続された中央開口を有するとともに前記ガイドベーンの外側周縁部に空気導入口を有し、前記ガイドベーンが仕切板により上下２段に分割され、前記粉体通路が上段ガイドベーン間に開口し、前記排気管による排気により前記空気導入口から導入される空気が前記ガイドベーン間を通過する際旋回流となり、この旋回流により粉体通路からガイドベーン間に落下する粉体に与えられる遠心力と抗力とのバランスにより粉体を分級することを特徴とする粉体分級機が知られている。

この粉体分級機は、上述のような構成を有することにより、粉体の処理能力が増大するとともに、旋回流により粉体に確実に旋回運動を与えることができるので粉体の加速が一様となり、分級精度が向上するという効果が得られるとされている。
また、ガイドベーンへは、ガイドベーンの周囲から中心に向かって、すなわち半径方向に沿って空気が流入され、その後、ガイドベーンによって曲げられるので、空気の向きをガイドベーンによって確実に変更し、分級点を変更できるとされている。
さらに、ガイドベーンを上下２段とすることによりガイドベーン間に投入される粉体が沈澱することなく空気流と一体となって分級ゾーンに導かれるので均一な混合状態で分級され、分級精度が向上するという効果も得られるとされている。

また、特許文献２には、分級室の上部に原料供給筒を設け、この原料供給筒内に原料を供給して旋回させ、下方向に移動する原料を、原料供給筒内の下部外周囲に設けた供給孔から上記分級室内に導入して分級する装置（気流分級機）に適用するに好適な、上記原料供給筒の外周囲に、原料の旋回方向に傾斜する複数の案内羽根を環状に配置し、隣接する案内羽根間に二次空気流入路を設けた原料供給装置が示されている。

そして、上記原料供給装置によれば、原料供給筒内に原料を供給して旋回させると、案内羽根間の二次空気流入路から原料供給筒内に二次空気が導入され、これにより、原料に分散力を付与することができるとともに、原料供給筒の内部に半自由渦を形成できるため、分級室に粉体原料を高速度で分散供給することができるとされている。

また、特許文献３には、特許文献２に開示されている装置と類似の、分級カバーと分級板とを上下に設け、分級カバーの下面および分級板の上面を中心に向けて高くなる円錐形とし、その円錐形下面と円錐形上面間に形成された分級室の外周部に複数のルーバー（特許文献２に開示されている装置における案内羽根と同様のもの）を環状に配置して隣接する、ルーバー間に二次エアの流入路を設け、上記分級室内に供給された粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離し、微粉を分級板の中心部に接続された微粉排出筒から排出し、粗粉を分級板の外周囲に形成された粗粉排出口から排出させるようにした気流分級機において、「前記分級カバーにおける円錐形下面の傾斜角を、分級板における円錐形上面の傾斜角より大きく構成した」装置が示されている。

特公平６−８３８１８号公報特開平８−５７４２４号公報特開平１１−１３８１０３号公報

ところで、近年、技術の進歩に伴って、狭い粒子サイズ分布を有する微細粒子が必要とされる状況が顕著である。
前述の、特許文献１に示されている粉体分級機、特許文献２に示されている原料供給装置を用いる気流分級機、もしくは特許文献３に示されている気流分級機のうちでは、特許文献３に示されている気流分級機が、その分級性能から、上述のような狭い粒子サイズ分布を有する微細粒子を得るという目的に適用できるといえる。

しかしながら、従来の粉体分級機もしくは気流分級機は、いずれも、大型の円錐状の材料供給部ないしは分級部を備えたものであるため、装置の構造（製造工程）が複雑であるとともに、付着性の高い粉体やシングルミクロン（数μｍ程度以下）やサブミクロンの微小粒子を分級する際には、分級の精度や操作性（または、粒度コントロール）において満足できる結果を得ることはできない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前記従来技術に基づく問題点を解消した、数μｍ程度以下やサブミクロンの微小粉体を高精度に分級可能で、さらに粒度コントロールが容易であり、かつ保守も容易な粉体分級装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の粉体分級装置は、粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、供給された前記粒度分布を有する粉体を分級する円盤状空洞部と、前記粒度分布を有する粉体を前記円盤状空洞部に供給する粉体供給口と、前記円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された複数のガイドベーンと、前記円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部と、並びに前記円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部とを有するとともに、前記複数のガイドベーンの下方にあって、前記円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記円盤状空洞部の内部の前記粗粉の回収部側に圧縮空気を吹き込み、前記粗粉の回収部側にある前記微粉を前記円盤状空洞部に戻す複数のエアノズルとを有することを特徴とする。

ここで、前記複数のガイドベーンは、空気流のガイド方向を一体的に調整可能であることが好ましい。
また、前記円盤状空洞部内の上下面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられていることが好ましい。
さらに、前記円盤状空洞部は、２つの円盤状部材を対向させ、間隔を空けて配置して形成されるものであり、前記複数のエアノズルは、前記円盤状空洞部の前記粗粉の回収部側の内部であって、前記粗粉の回収部側に位置する前記円盤状部材の外周と前記円盤状空洞部の外周壁との間に形成される再分級ゾーンに圧縮空気を吹き込み、前記再分級ゾーン内の前記微粉を前記円盤状空洞部に戻すものであることが好ましい。

また、本発明に係る第２の粉体分級装置は、粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、前記粒度分布を有する粉体を第１の円環状空洞部に供給する粉体供給口と、前記第１の円環状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第１の円環状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第１の複数のエアノズルと、この第１の複数のエアノズルの下方に位置する円盤状空洞部と、この円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された複数のガイドベーンと、前記円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部、並びに前記円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部とを有するとともに、前記複数のガイドベーンの下方にあって、前記円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記円盤状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第２の複数のエアノズルとを有することを特徴とする。

ここで、前記第１の円環状空洞部内には前記第１の複数のエアノズルが配置されていて、供給される前記粒度分布を有する粉体の分散ゾーンを形成するものであることが好ましい。
また、前記円盤状空洞部の下方には第２の円環状空洞部が、また、この第２の円環状空洞部内には前記第２の複数のエアノズルが配置されており、前記円盤状空洞部内に、分散された前記粉体の分級ゾーンを形成するものであることが好ましい。

また、前記第１の円環状空洞部には前記第１の複数のエアノズルが、また、前記第２の円環状空洞部には前記第２の複数のエアノズルが配置されており、前記第１の円環状空洞部と前記第２の円環状空洞部の間に位置する円盤状空洞部内に供給される前記粒度分布を有する粉体の分散および分級が行われることが好ましい。
さらに、前記複数のガイドベーンは、空気流のガイド方向を一体的に調整可能であることが好ましい。
またさらに、前記円盤状空洞部内の上下面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る第３の粉体分級装置は、粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、前記粒度分布を有する粉体を直立する円盤状空洞部に供給する粉体供給口と、前記直立する円盤状空洞部内にあって、前記直立する円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された複数のガイドベーンと、前記円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記直立する円盤状空洞部の内部にその両面から圧縮空気を吹き込む複数のエアノズルとを有するとともに、前記直立する円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部、並びに前記直立する円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部とを有することを特徴とする。
ここで、前記直立する円盤状空洞部内の対向する面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る第４の粉体分級装置は、粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、供給された前記粒度分布を有する粉体を分級する第１の円盤状空洞部と、前記粒度分布を有する粉体を前記第１の円盤状空洞部に供給する粉体供給口と、前記第１の円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第１の円盤状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第１の複数のエアノズルと、この第１の複数のエアノズルの下方にあって、前記第１の円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された第１の複数のガイドベーンと、前記第１の円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部と、該排出部から排出されなかった粉体を含む空気流を、前記第１の円盤状空洞部から受け入れ、前記排出されなかった粉体を分級する第２の円盤状空洞部と、この第２の円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第２の円盤状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第２の複数のエアノズルと、前記第２の円盤状空洞部の外周から所定の角度で延びるように配置された第２の複数のガイドベーンと、前記第２の円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部と、この第２の複数のガイドベーンの下方にあって、前記第２の円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第２の円盤状空洞部の内部の前記粗粉の回収部側に圧縮空気を吹き込み、前記粗粉の回収部側にある前記粗粉より小さいサイズの粉体を前記第２の円盤状空洞部に戻す第３の複数のエアノズルと、を有することを特徴とする。
ここで、さらに、前記第２の円盤状空洞部の中央部に、この第２の円盤状空洞部を中心とする下段の遠心分離室において設定されている分級点以下の大きさを有する粉体を回収する中粉回収部を設けてもよい。
また、さらに、少なくとも前記第１の円盤状空洞部内の上下面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられていることが好ましい。
また、前記第１の円盤状空洞部は、２つの円盤状部材を所定の間隔で対向させて配置して形成されるものであり、前記第２の円盤状空洞部は、２つの円盤状部材を所定の間隔で対向させて配置して形成されるものであり、前記第３の複数のエアノズルは、前記第２の円盤状空洞部の前記粗粉の回収部側の内部であって、前記粗粉の回収部側に位置する前記円盤状部材の外周と前記第２の円盤状空洞部の外周壁との間に形成される再分級ゾーン内部に圧縮空気を吹き込み、前記再分級ゾーン内の前記粗粉より小さいサイズの粉体を前記第２の円盤状空洞部に戻すものであることが好ましい。

本発明によれば、数μｍ程度以下やサブミクロンの微小粉体を高精度に分級可能で、さらに粒度コントロールが容易であり、かつ保守も容易な粉体分級装置を実現できるという顕著な効果を奏する。

より具体的には、前記円環状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記円環状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む複数のエアノズルを有する構成としたことにより、数μｍ程度以下やサブミクロンの粉体の製造に有利な粉体分級装置を実現できるという効果が得られるものである。

なお、本発明に係る第３の粉体分級装置、すなわち、遠心分離室を縦型に配置した粉体分級装置は、同じ処理能力の装置を水平に配置した場合に比較して、設置面積を大幅に低減できるという利点を有するものである。また、本発明に係る第４の粉体分級装置、すなわち、同じ大きさの粉体分級装置を２段重ねた構造の装置も、設置面積を減少させるのに有効である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る粉体分級装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の基本原理を説明するための、本発明の第１の実施形態に係る粉体分級装置の模式図であり、図１（ａ）は同（ｂ）中のＡ−Ａ矢視上面図、同（ｂ）は上記粉体分級装置の中心軸を通る面での断面図である。なお、後述する原料投入口１８は、本来は図１（ａ）には含まれないが、他の構成要素（特に、後述するガイドベーン４０並びに高圧空気を噴出する噴出ノズル２２）との相対的な位置関係を明確にするために、これらを含めて、特に仮想線，点線で例示している。

図１に示す実施形態の粉体分級装置１０は、上部円盤状部材１２と下部円盤状部材１４とを所定の間隔を保って対向させて配置して形成した円盤状の、原料分散ゾーンを兼ねる遠心分離室１６を有しており、この遠心分離室１６の上方には、後述するガイドベーン４０と交錯しない位置に原料投入口１８が配置されている。

また、上記遠心分離室１６の下方には、上記下部円盤状部材１４の外周壁に沿って、ドーナツ状の原料再分級ゾーン２８並びに粗粉回収口３０が形成されており、また、上記原料再分級ゾーン２８の外周壁の接線方向に沿って配置される、噴出ノズル２２が複数個配置されている。この噴出ノズル２２は、遠心分離室１６内において原料を分散させるとともに、遠心分離室１６内における遠心分離作用を加速するための高圧空気を噴出するノズルである。
ここでは、一例として、上記噴出ノズル２２は、円周上に６個が均等に配置されているが、これは一例であり、噴出ノズル２２の配置には自由度がある。

遠心分離室１６内には、バグフィルター等の適宜のフィルターを介して図示されていない吸引ブロワに接続される微粉回収口３２、並びに、上記原料再分級ゾーン２８から下方に向かう粗粉回収口３０が、それぞれ形成されている。

上記遠心分離室１６の中央部には、その上面下側および下面上側の両面に、それらの面から立ち下がった（および、立ち上がった）形に形成されるリング状のエッジ１２ａ，１４ａが配置されている。
このリング状のエッジ１２ａ，１４ａは、本実施形態に係る粉体分級装置１０における分級性能を決定するものであり、その取り付け位置並びに高さの決定には、十分な検討が必要である。

上記遠心分離室１６の外周部には、この遠心分離室１６内部を旋回しながら下方に移動する間に遠心分離される粉体の旋回速度を調整する機能を有する複数（ここでは、一例として１６枚）のガイドベーン４０が配置されている。このガイドベーン４０は、回動軸４０ａにより上部円盤状部材１２と下部円盤状部材１４との間で回動可能に軸支されるとともに、ピン４０ｂにより図示されていない回動板（回動手段）に係止されており、この回動板（回動手段）を回動させることにより全てのガイドベーン４０を同時に、所定角度回動させることができるように構成されている。

なお、このように、回動板（回動手段）を回動させることによりガイドベーン４０を所定角度回動させることにより各ガイドベーン４０の間隔を調整して、ここを通過する空気の流速を変えることができる。そして、これにより、本実施形態に係る粉体分級装置１０における分級性能（具体的には、分級点）を変更することができる。

遠心分離室１６の外周部に配置されているガイドベーン４０のさらに外周部には、側壁などの構成体は存在していない。ここには、ゴミの侵入を防ぐため、および騒音を低減するためのエアフィルタを設置するのがよい。
このエアフィルタからは、微粉回収部が備えているブロワに引かれて遠心分離室１６内が負圧になることから、遠心分離室１６内に周囲の空気が吸入される（白抜き矢印参照）ようになって、結果的に、遠心分離室１６内の遠心分離に用いられる空気量を補足する機能を実現している。

上述のように構成される本発明の第１の実施形態に係る粉体分級装置１０の動作について、以下に説明する。

粉体分級装置１０の微粉回収口３２並びに粗粉回収口３０に、それぞれ微粉回収部並びに粗粉回収部が接続されていることを確認したら、ガイドベーン４０の設定角度を予め定められた角度に設定して、圧縮空気源に接続されている噴出ノズル２２からこれも予め定められた条件で圧縮空気を噴出する。

この状態で、原料投入口１８から分級対象である原料粉体を、所定の投入流量で投入する。投入された原料粉体は、前述の噴出ノズル２２から噴出される圧縮空気の作用により、遠心分離室１６内を高速旋回する旋回流に乗り、ここで分散・分級される。

この過程で、上述の遠心分離室１６外周部に配置されている複数のガイドベーン４０のそれぞれの隙間から外部の空気が吸い込まれる（白抜き矢印参照）ことにより、遠心分離室１６内における遠心分離作用が促進される。

上記遠心分離室１６における遠心分離作用の結果、基本的には、分級点以下のサイズを有する微粒子（微粉）は、遠心分離室１６中央部のリング状のエッジ１２ａ，１４ａにより、混在している粒子中の粗い粒子を残して、微粉回収口３２から系外の微粉回収部に回収される。この微粒子（微粉）中には、分級点を越えるような粗粉が含まれることは極めて少ない。

これに対して、上記遠心分離室１６における遠心分離作用の結果、分級点を越える粗粉については、実際上、かなりの確率で微粉が含まれている場合がある。これは、遠心分離法の宿命ともいうべきものであるが、本発明に係る粉体分級装置においては、これを改善するために、噴出ノズル２２を、上記遠心分離室１６の下方の原料再分級ゾーン２８の入口部に設けており、この噴出ノズル２２から噴出する空気流により、原料再分級ゾーン２８に流入する微粉を遠心分離室１６内に戻すようにしている。

上述のような、噴出ノズル２２による再分級操作をも受けて、微粉が効率的に除去された粗粉は、原料再分級ゾーン２８から粗粉回収口３０を経て粗粉回収部に回収される。
以上が、本発明の第１の実施形態に係る粉体分級装置の動作の要点である。

上記実施形態に係る粉体分級装置によれば、遠心分離室１６外周部に配置されている複数のガイドベーン４０のそれぞれの隙間から外部の空気が吸い込まれる（白抜き矢印参照）ことにより、遠心分離室１６内における分散並びに遠心分離作用が促進されるので、微粉の粗粉側への混入を効果的に防止しつつ、数μｍ程度以下やサブミクロンの粉体の製造に有利な粉体分級装置を実現できる。

次に、本発明に係る粉体分級装置の他の実施例を説明する。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る粉体分級装置の模式断面図である。
なお、図２に示す実施形態の粉体分級装置１０Ａも、基本的には、図１に示した粉体分級装置１０と同様の、上部円盤状部材１２と下部円盤状部材１４とを所定の間隔を保って対向させて配置して形成した円盤状の遠心分離室１６を有するものであるため、説明の重複を避けるため、同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付すこととして、詳細な説明は省略する。

上記遠心分離室１６の上方には、原料投入口１８並びに上記上部円盤状部材１２の外周壁に沿って原料分散ゾーン２４が形成され、また、上記遠心分離室１６の下方には、上記下部円盤状部材１４の外周壁に沿って原料再分級ゾーン２８が形成されている。

そして、上記原料分散ゾーン２４内には、その外周壁に、その接線方向に沿って配置される原料分散用の高圧空気の噴出ノズル（第１のノズル）２０が配置されており、また、上記原料再分級ゾーン２８内には、その外周壁に、その接線方向に沿って配置され、遠心分離作用を加速するための高圧空気の噴出ノズル（第２のノズル）２２が、配置されている。

本実施形態に係る粉体分級装置１０Ａにおいては、上述の２つの噴出ノズル（第１のノズル）２０と噴出ノズル（第２のノズル）２２の配置方法に、以下のような配慮がなされている。すなわち、前者は原料分散ゾーン２４の外周壁に、後者は原料再分級ゾーン２８の外周壁に、その接線方向に沿って配置されるものではあるが、この際の両ノズルの接線方向から中心に向けての傾斜角は、噴出ノズル（第２のノズル）２２の傾斜角を、噴出ノズル（第１のノズル）２０の傾斜角よりも少し大きめにするのが、良好な結果をもたらす。

すなわち、上記遠心分離室１６の上方の、上記第１のノズル２０の空気噴出孔に対向する位置にはドーナツ状の原料分散ゾーン２４が、また、上記遠心分離室１６の下方の、上記第２のノズル２２の空気噴出孔に対向する位置には同じくドーナツ状の原料再分級ゾーン２８が、それぞれ形成されている。

さらに、上記原料再分級ゾーン２８の下方には、図示されていない粗粉回収部に通ずるドーナツ状の粗粉回収流路を介する粗粉回収口３０が形成されており、一方、上記遠心分離室１６の上方には、図示されていない微粉回収部に通ずる微粉回収口３２が形成されている。なお、微粉回収口３２には、通常、バグフィルター等の適宜のフィルターを介して吸気ブロワに接続される。

上記遠心分離室１６の中央部には、その上面下側および下面上側の両面に、それらの面から立ち下がった（および、立ち上がった）形に形成されるリング状のエッジ１２ａ，１４ａが配置されている。
このリング状のエッジ１２ａ，１４ａは、本実施形態に係る粉体分級装置１０Ａにおける分級性能を決定するものであり、その取り付け位置並びに高さの決定には、十分な検討が必要である。

上記遠心分離室１６の外周部には、前述のようなガイドベーン４０が配置されている。このガイドベーン４０は、回動軸４０ａにより上部円盤状部材１２と下部円盤状部材１４との間に回動可能に軸支されるとともに、ピン４０ｂにより図示されていない回動板（回動手段）に係止されており、この回動板（回動手段）を回動させることにより全てのガイドベーン４０を、所定角度回動させることができるように構成されている。

ここで、前述の、第１のノズル２０の空気噴出孔に対向する位置に形成されているドーナツ状の原料分散ゾーン２４の壁面のうち、上記第１のノズル２０の空気噴出孔に対向する面の垂直方向に対する傾斜角度は、４５〜９０度の範囲とすることが好ましい。
このように構成することで、本来は微粉回収部方向に分離されるべき微粉が、粗粉に混じって粗粉回収部方向に分離されてしまうことを防止する上で大きな効果が得られる。

上述のように構成される本発明の第２の実施形態に係る粉体分級装置１０Ａの動作について、以下に説明する。

粉体分級装置１０Ａの微粉回収口３２並びに粗粉回収口３０に、それぞれ微粉回収部並びに粗粉回収部が接続されていることを確認したら、ガイドベーン４０の設定角度を予め定められた角度に設定して、圧縮空気源に接続されている第１のノズル２０および第２のノズル２２からこれも予め定められた条件で圧縮空気を噴出する。

この状態で、原料投入口１８から分級対象である原料粉体を、所定の投入流量で投入する。投入された原料粉体は、前述の第１のノズル２０から噴出する圧縮空気の作用により、ドーナツ状の原料分散ゾーン２４内を高速旋回する旋回流に乗り、ここで予備的に分散されつつ、遠心分離室１６内に落下して行く。

これに対して、上記遠心分離室１６における遠心分離作用の結果、分級点を越える粗粉については、実際上、かなりの確率で微粉が含まれている場合がある。これは、遠心分離法の宿命ともいうべきものであるが、本発明に係る粉体分級装置においては、これを改善するために、上記遠心分離室１６の下方の原料再分級ゾーン２８の入口部に第２のノズル２２を設けて、これから噴出する空気流により、原料再分級ゾーン２８に流入する微粉を遠心分離室１６内に戻すようにしている。

上述のような、第２のノズル２２による再分級操作をも受けて、微粉が効率的に除去された粗粉は、原料再分級ゾーン２８を通って粗粉回収部に回収される。
以上が、本発明の第２の実施形態に係る粉体分級装置の動作の概要である。

上記実施形態に係る粉体分級装置によれば、遠心分離室１６外周部に配置されている複数のガイドベーン４０のそれぞれの隙間から外部の空気が吸い込まれる（白抜き矢印参照）ことにより、遠心分離室１６内における遠心分離が促進される作用に加えて、上記原料再分級ゾーン２８の第２のノズル２２下方の傾斜部分とにより形成される補助分級機能部５０により、微粉の粗粉側への混入が効果的に防止されて、数μｍ程度以下やサブミクロンの粉体の製造に有利な粉体分級装置を実現できる。

次に、本発明に係る粉体分級装置の他の実施形態に係る構成例を説明する。
なお、図３に示す実施形態に係る構成例は、分級された微粉の回収方向が、図２に示した装置では粗粉の回収方向とは逆の上方であったものを、粗粉の回収方向と同じ下方としたものである。
このように、分級後の粉体の回収方向が簡単に変更できることは、粉体分級装置の設置場所に柔軟に対応できるという本発明ならではの利点を有するものである。

以下の説明では、上述のような事情に基づき、図３中、図２に示した装置に用いられている構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
図３に示す粉体分級装置１０Ｂは、前記遠心分離室１６からその中央下方へ排出される微粉を、微粉回収口３２から系外の微粉回収部に回収するものである。ここで、微粉回収口３２には、バグフィルター等の適宜のフィルターを介して吸気ブロワに接続されることは、図２に示した装置の場合と同様である。

図３に示した実施形態に係る粉体分級装置によっても、遠心分離室１６外周部に配置されている複数のガイドベーン４０のそれぞれの隙間から外部の空気が吸い込まれる（白抜き矢印参照）ことにより、遠心分離室１６内における遠心分離が促進される作用に加えて、上記原料再分級ゾーン２８の第２のノズル２２下方の傾斜部分とにより形成される補助分級機能部５０により、微粉の粗粉側への混入を効果的に防止して、数μｍ程度以下やサブミクロンの粉体の製造に有利な粉体分級装置を実現できる。

次に、本発明の他の実施形態に係る粉体分級装置を、図４に基づいて説明する。
本実施形態に係る粉体分級装置１０Ｃは、図２に示した粉体分級装置を若干変更したものであり、変更点は、遠心分離室１６並びにガイドベーン４０に対して、第１のノズル２０および第２のノズル２２を略上下対称となる位置に配置した点にある。

より具体的には、図２に示した粉体分級装置１０Ａでは、遠心分離室１６の上下方向の寸法を幾分広げて、第１のノズル２０が上部円盤状部材１２の上面に圧縮空気を噴出するように構成していたものを、この第１のノズル２０の位置を少し下方に下げて、上述のような、上下対称となる位置に配置したものである。
これ以外の構成に関しては実質的な変更は行っていない。

本実施形態に係る粉体分級装置によれば、遠心分離室１６外周部に配置されている複数のガイドベーン４０のそれぞれの隙間から外部の空気が吸い込まれる（白抜き矢印参照）ことにより、遠心分離室１６内における遠心分離が促進される作用に加えて、第１のノズル２０の位置を下方に移動させたことにより、遠心分離室１６内における分散・分級作用をより強化して、数μｍ程度以下やサブミクロンの粉体の製造に有利な粉体分級装置を実現できる。

次に、本発明の他の実施形態に係る粉体分級装置を、図５に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、図２，図３に示した粉体分級装置に用いられている構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
図５に示す実施形態に係る構成例は、これまでの実施形態では水平に配置されていた遠心分離室１６部分を主とする遠心分離機能部を、９０度回転させて、垂直方向に配置したものである。

この実施形態に係る粉体分級装置１０Ｄは、これまでに示した実施形態に係る粉体分級装置においては、遠心分離室１６部分を主とする遠心分離機能部が水平に置かれており、遠心分離される際に、処理される粉体に、遠心力に加えてこれと直交する方向に重力が加えられる関係で、分級の精度にある程度の制約があったことに鑑みて、これを改良するために開発されたものである。

すなわち、この実施形態に係る粉体分級装置１０Ｄは、図５に示すように、２枚の円盤状部材３４を所定の間隔を保って対向させて配置して形成した直立する円盤状の遠心分離室１６を有するものである。
そして、上記２枚の円盤状部材３４の外周壁に沿って原料分散ゾーン２４が形成されており、この原料分散ゾーン２４内に、その外周壁に、その接線方向に沿って配置される原料分散用の高圧空気の噴出ノズル２０が、例えば円周上に６個等間隔で配置されている。

本実施形態に係る粉体分級装置１０Ｄでは、遠心分離室１６が垂直に配置され、前記遠心分離室１６から排出される微粉を含む空気の排出部と、前記遠心分離室１６から排出される粗粉の回収部とを２つに増やすことができるため、分級性能を維持したまま、粉体の処理能力を大きくすることができる。
また、本実施形態に係る粉体分級装置は、同じ処理能力の装置を水平に配置した場合に比較して、設置面積を大幅に低減させることができるという利点を有するものである。

図５に示した実施形態に係る粉体分級装置によっても、遠心分離室１６外周部に配置されている複数のガイドベーン４０のそれぞれの隙間から、粒度分布を有する原料粉体と外部の空気が吸い込まれる（白抜き矢印参照）ことにより、遠心分離室１６内における遠心分離が促進される作用に加えて、上記原料分散ゾーン２４外周に配置された噴出ノズル２０により、微粉の粗粉側への混入を効果的に防止して、数μｍ程度以下やサブミクロンの粉体の製造に有利な粉体分級装置を実現できる。

次に、本発明の他の実施形態に係る粉体分級装置を、図６に基づいて説明する。
なお、以下の説明でも、図２，図３に示した装置に用いられている構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
図６に示す実施形態に係る構成例は、図２，図３に示したのと同様の粉体分級装置を２段重ねた形に組み合わせて、より高精度の分級を実施可能としたものである。

この実施形態に係る粉体分級装置１０Ｅは、これまでに示した２段階の分級を行う機能を有する粉体分級装置を上下に２段組み合わせて、それぞれの粉体分級装置における分級点を異なるように設定することにより、粗粉，中粉，微粉への分級を行うことで、より高精度の分級を実施可能としたものである。
各粉体分級装置における分級点の設定は、前述の通り、各粉体分級装置中の複数のガイドベーンの間隔を調整して、ここを通過する空気の流速を変えることによって、もしくは、遠心分離室内に供給する圧縮空気の供給量（圧力，流量）を調整することによって行うことができる。

本実施形態に係る粉体分級装置１０Ｅは、上部円盤状部材１２Ａと下部円盤状部材１４Ａ、および、上部円盤状部材１２Ｂと下部円盤状部材１４Ｂをそれぞれ組み合わせて構成された２つの遠心分離室１６Ａと１６Ｂとを備えている。そして上部の遠心分離室１６Ａには、噴出ノズル（第１のノズル）２０が、また、下部の遠心分離室１６Ｂには、噴出ノズル（第２のノズル２２Ａ，第３のノズル２２）が、それぞれ備えられている。

ここで、遠心分離室１６Ａ内に備えられている噴出ノズル（第１のノズル）２０は、その外周壁に、その接線方向に沿って配置される原料分散用の噴出ノズルである。また、遠心分離室１６Ｂ内に備えられている噴出ノズル（第２のノズル２２Ａ，第３のノズル２２）は、遠心分離室１６Ｂの外周壁に、その接線方向に沿って配置されている原料分散並びに分級用の噴出ノズルである。

本実施形態に係る粉体分級装置の動作は、基本的には、図２または図３に示した装置の動作と同じである。すなわち、原料投入口１８から投入された粉体は、まず、上段の粉体分級装置において、噴出ノズル（第１のノズル）２０から噴出される空気により旋回流として上部の遠心分離室１６Ａ内に送り込まれる。そして、ここで、上段の粉体分級装置において設定されている分級点以下の大きさを有する粉体と、それ以上のサイズの粉体とに分級される。

このうち、上段の粉体分級装置において設定されている分級点以下の大きさを有する粉体は、微粉回収口３２からバグフィルター等の適宜のフィルターを介して吸気ブロワに吸引されて、図示されていない微粉回収部に回収される。
一方、微粉回収口３２に吸引されなかった粉体は、下部円盤状部材１４Ａの外周から下方に落下して、下部の遠心分離室１６Ｂ内に送り込まれる。

そして、上部の遠心分離室１６Ａ内から排出されたこの粉体は、落下する過程で、噴出ノズル（第２のノズル）２２から噴出される空気により旋回運動を強められつつ、さらに遠心分離されて、下段の粉体分級装置において設定されている分級点以下の大きさを有する粉体と、それ以上のサイズの粉体とに分級される。

このうち、下段の粉体分級装置において設定されている分級点以下の大きさを有する粉体は、中粉回収口３６からバグフィルター等の適宜のフィルターを介して吸気ブロワに吸引されて、図示されていない中粉回収部に回収される。
一方、中粉回収口３６に吸引されなかった粉体は、下部円盤状部材１４Ｂの外周から下方に落下して、下部の粗粉回収口３０を介して図示されていない粗粉回収部に回収される。

ここで、噴出ノズル２２は、遠心分離室１６Ｂから粗粉回収口３０に送られる粗粉以外の粉体(すなわち、微粉もしくは中粉)を遠心分離室１６Ｂに戻し、さらに、噴出ノズル２２Ａの作用により分散させ、遠心分離室１６Ｂ内における遠心分離作用を加速するための高圧空気を噴出するノズルである。

本実施形態に係る粉体分級装置によれば、上述のような動作により、３段階分級が実現でき、より具体的には、粗粉、または微粉の粒度分布を狭くできる。この際、上段の粉体分級装置において設定されている分級点と下段の粉体分級装置において設定されている分級点とを調整することにより、種々の分級パターンを実現することが可能である。

なお、本実施形態に係る粉体分級装置は、同じ処理能力の装置を水平に配置した場合に比較して、設置面積を概ね１／２程度に減少させることができるという利点を有するものである。

以下に、具体的実施例を示す。
以下の説明では、実施例として先に図２に示したような構成を有する粉体分級装置１０Ａを用い、比較対照としての従来の粉体分級装置としては、この図２に示した構成を有する粉体分級装置１０Ａから、第１，第２の２つの噴出ノズル２０，２２、並びに遠心分離室１６の上下面に設けられているリング状のエッジ１２ａ，１４ａを取り外したものを用いた。

なお、ここでは、ガイドベーン４０の粉体分級装置内における角度は、実施例，比較例の場合とも、遠心分離室１６の外周面の接線方向から中心に向けての傾斜角を１０度としている。
また、実施例における、上下噴出ノズル２０，２２からの吐出圧力は、０．５ＭＰａ、空気の流量は各ノズル当たり２５Ｌ/ｍｉｎ（１２本のノズルに対して、総量３００Ｌ/ｍｉｎ）とした。

分級対象物（原料）としては、ポリエステル樹脂からなる粒子を用いた。この原料の平均粒子サイズは５．４μｍであり、また、３μｍ以下の粒子が存在する割合は、個数割合で４９[％]である。なお、ここでは、均一な大きさの粉体を得るために、粉砕によって小さくなりすぎた微小粒子を取り除いたものを用いた。
また、微粉回収口３２からは、吸引風量２ｍ^３/ｍｉｎのブロワを用いて、空気を吸引しつつ、上記材料を処理能力２ｋｇ/ｈの条件で分級処理した。

処理終了後、実施例，比較例に用いた粉体分級装置による分級結果を、部分分級効率として、粗粉の収率に対する微粉の割合を比較した（図７参照）。
図７の部分分級効率に示すように、実施例に用いた粉体分級装置においては、比較例に用いた粉体分級装置に比較して、分級が極めてシャープに行われている。

また、表１には、分級粗粉の収率と、その粉体中に含まれる３μｍ以下の微粒子の個数割合を示すが、実施例で用いた装置においては、比較例に用いた装置に比べて、略２倍の収率が得られ、かつ、３μｍ以下の微粒子の数を減らすことが可能になっている。

上記結果から、本発明に係る粉体分級装置によれば、数μｍ程度以下やサブミクロンの微小粉体を高精度に分級可能であることが理解される。
なお、本発明に係る粉体分級装置においては、可動部分が無いため、構造がシンプルであり、分級点の調整に関しては、各粉体分級装置中の複数のガイドベーンの角度と噴出ノズルからの空気吐出量のみを調整すればよく、非常に使い勝手がよい。

上記実施形態並びに実施例は、いずれも本発明の一例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更や改良を行ってもよいことはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係る粉体分級装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は同（ｂ）中のＡ−Ａ矢視上面図、同（ｂ）は上記粉体分級装置の中心軸を通る面での断面図である。本発明の他の実施形態に係る粉体分級装置の模式断面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る粉体分級装置の模式断面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る粉体分級装置の模式断面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る粉体分級装置の模式図であり、（ａ）は同（ｂ）中のＢ−Ｂ矢視正面図、同（ｂ）は上記粉体分級装置の中心軸を通る面での断面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る粉体分級装置の模式断面図である。実施例の効果を説明するためのグラフである。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ粉体分級装置
１２，１２Ａ，１２Ｂ上部円盤状部材
１２ａ，１４ａリング状のエッジ
１４，１４Ａ，１４Ｂ下部円盤状部材
１６，１６Ａ，１６Ｂ遠心分離室（円盤状空洞部）
１８原料投入口
２０噴出ノズル（第１のノズル）
２２噴出ノズル（第２のノズル）
２２Ａ噴出ノズル（第３のノズル）
２４原料分散ゾーン（第１の円環状空洞部）
２８原料再分級ゾーン（第２の円環状空洞部）
３０粗粉回収口
３２微粉回収口
３４円盤状部材
３６中粉回収口
４０ガイドベーン
４０ａ回動軸
４０ｂピン
５０補助分級機能部

Claims

粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、
供給された前記粒度分布を有する粉体を分級する円盤状空洞部と、
前記粒度分布を有する粉体を前記円盤状空洞部に供給する粉体供給口と、
前記円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された複数のガイドベーンと、
前記円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部と、並びに前記円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部とを有するとともに、
前記複数のガイドベーンの下方にあって、前記円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記円盤状空洞部の内部の前記粗粉の回収部側に圧縮空気を吹き込み、前記粗粉の回収部側にある前記微粉を前記円盤状空洞部に戻す複数のエアノズルとを有することを特徴とする粉体分級装置。
前記複数のガイドベーンは、空気流のガイド方向を一体的に調整可能である請求項１に記載の粉体分級装置。
さらに、前記円盤状空洞部内の上下面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられている、請求項１または２に記載の粉体分級装置。
前記円盤状空洞部は、２つの円盤状部材を対向させ、間隔を空けて配置して形成されるものであり、
前記複数のエアノズルは、前記円盤状空洞部の前記粗粉の回収部側の内部であって、前記粗粉の回収部側に位置する前記円盤状部材の外周と前記円盤状空洞部の外周壁との間に形成される再分級ゾーンに圧縮空気を吹き込み、前記再分級ゾーン内の前記微粉を前記円盤状空洞部に戻すものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体分級装置。
粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、
前記粒度分布を有する粉体を第１の円環状空洞部に供給する粉体供給口と、
前記第１の円環状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第１の円環状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第１の複数のエアノズルと、
この第１の複数のエアノズルの下方に位置する円盤状空洞部と、この円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された複数のガイドベーンと、
前記円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部、並びに前記円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部とを有するとともに、
前記複数のガイドベーンの下方にあって、前記円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記円盤状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第２の複数のエアノズルとを有することを特徴とする粉体分級装置。
前記第１の円環状空洞部内には前記第１の複数のエアノズルが配置されていて、供給される前記粒度分布を有する粉体の分散ゾーンを形成するものである請求項５に記載の粉体分級装置。
前記円盤状空洞部の下方には第２の円環状空洞部が、また、この第２の円環状空洞部内には前記第２の複数のエアノズルが配置されており、前記円盤状空洞部内に、分散された前記粉体の分級ゾーンを形成するものである請求項５または６に記載の粉体分級装置。
前記第１の円環状空洞部には前記第１の複数のエアノズルが、また、前記第２の円環状空洞部には前記第２の複数のエアノズルが配置されており、前記第１の円環状空洞部と前記第２の円環状空洞部の間に位置する円盤状空洞部内に供給される前記粒度分布を有する粉体の分散および分級が行われる請求項７に記載の粉体分級装置。
前記複数のガイドベーンは、空気流のガイド方向を一体的に調整可能である請求項５〜８のいずれか１項に記載の粉体分級装置。
さらに、前記円盤状空洞部内の上下面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられている、請求項５〜９のいずれか１項に記載の粉体分級装置。
粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、
前記粒度分布を有する粉体を直立する円盤状空洞部に供給する粉体供給口と、
前記直立する円盤状空洞部内にあって、前記直立する円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された複数のガイドベーンと、
前記円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記直立する円盤状空洞部の内部にその両面から圧縮空気を吹き込む複数のエアノズルとを有するとともに、
前記直立する円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部、並びに前記直立する円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部と
を有することを特徴とする粉体分級装置。
さらに、前記直立する円盤状空洞部内の対向する面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられている、請求項１１に記載の粉体分級装置。
粒度分布を有する粉体が気流搬送されて供給される粉体分級装置であって、
供給された前記粒度分布を有する粉体を分級する第１の円盤状空洞部と、
前記粒度分布を有する粉体を前記第１の円盤状空洞部に供給する粉体供給口と、
前記第１の円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第１の円盤状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第１の複数のエアノズルと、
この第１の複数のエアノズルの下方にあって、前記第１の円盤状空洞部の外周から所定の角度で内部方向に延びるように配置された第１の複数のガイドベーンと、
前記第１の円盤状空洞部から排出される微粉を含む空気流の排出部と、
該排出部から排出されなかった粉体を含む空気流を、前記第１の円盤状空洞部から受け入れ、前記排出されなかった粉体を分級する第２の円盤状空洞部と、
この第２の円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第２の円盤状空洞部の内部に圧縮空気を吹き込む第２の複数のエアノズルと、
前記第２の円盤状空洞部の外周から所定の角度で延びるように配置された第２の複数のガイドベーンと、
前記第２の円盤状空洞部から排出される粗粉の回収部と、
この第２の複数のガイドベーンの下方にあって、前記第２の円盤状空洞部の外周壁にその接線方向に沿って配置され、前記第２の円盤状空洞部の内部の前記粗粉の回収部側に圧縮空気を吹き込み、前記粗粉の回収部側にある前記粗粉より小さいサイズの粉体を前記第２の円盤状空洞部に戻す第３の複数のエアノズルと、を有することを特徴とする粉体分級装置。
さらに、前記第２の円盤状空洞部の中央部に、この第２の円盤状空洞部を中心とする下段の遠心分離室において設定されている分級点以下の大きさを有する粉体を回収する中粉回収部を有する請求項１３に記載の粉体分級装置。
さらに、少なくとも前記第１の円盤状空洞部内の上下面の少なくとも一方の中央部に、リング状のエッジが設けられている、請求項１３または１４に記載の粉体分級装置。
前記第１の円盤状空洞部は、２つの円盤状部材を所定の間隔で対向させて配置して形成されるものであり、
前記第２の円盤状空洞部は、２つの円盤状部材を所定の間隔で対向させて配置して形成されるものであり、
前記第３の複数のエアノズルは、前記第２の円盤状空洞部の前記粗粉の回収部側の内部であって、前記粗粉の回収部側に位置する前記円盤状部材の外周と前記第２の円盤状空洞部の外周壁との間に形成される再分級ゾーン内部に圧縮空気を吹き込み、前記再分級ゾーン内の前記粗粉より小さいサイズの粉体を前記第２の円盤状空洞部に戻すものである請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の粉体分級装置。