JP4801832B2 - 流動層噴流式粉砕方法、かかる方法を実行するための装置、及びかかる装置を用いてかかる方法を実行するためのシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層噴流式粉砕方法、かかる方法を実行するための装置、及びかかる装置を用いてかかる方法を実行するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動層噴流式粉砕方法とは、流動層（流動床とも呼ばれる）の中に、固体粒子を浮遊ないし懸濁させた流体の流れを発生させて、その流体中の固体粒子が、エネルギ交換をしつつ粉砕されて行くようにした粉砕方法である。そして、その流体の流れのうち、質量ないし重量が所定限度値以下の小さな固体粒子を含有している部分を、分離装置（セパレータ）によって分離して取り出して、例えばフィルタ装置等の更なる処理装置へ導くようにする。一方、質量ないし重量が所定限度値以上の大きな固体粒子は、その流体の流れのうち、分離して取り出されない部分にそのまま残るため、そのような大きな固体粒子に対しては、質量ないし重量が所定限度値以下になるまで、流動層噴流式粉砕方法による粉砕処理が継続して加えられることになる。
【０００３】
流動層噴流式粉砕方法では、流体噴流を大きなエネルギをもって流動層へ吹き込むようにしており、こうして吹き込まれる流体噴流によって、流動層の中の流れが付勢され、その流動層に含有されている固体粒子が、活発にエネルギ交換を行うようになる。この作用は特に、大きなエネルギをもって流動層へ吹き込む流体噴流を、流体とその流体中に浮遊している固体粒子とから成る懸濁体とすることによって強化されるため、場合によっては、流動層を形成している懸濁体の一部を採取して、それに運動エネルギを付与し、こうしてエネルギを高めた懸濁体を、流体噴流として再び流動層の中へ吹き込むという方法も用いられている。
【０００４】
以上に説明した原理を実際に良好に活用し得るようにするための方式として、これまでに多くの方式が提案されている。
【０００５】
提案されているそれら方式のうちには、大きなエネルギを有する気体噴流を流動層へ吹き込むことによって、流動層の固体粒子がその気体噴流に巻き込まれるようにし、その大きなエネルギを有する気体噴流の中で固体粒子が粉砕されるようにした方式がある。この方式では、大きなエネルギを有する気体噴流に巻き込まれる固体粒子が、その気体噴流の全断面において極めて一様に分布するようにその気体噴流の影響を受けたときに、粒子粉砕が非常に効果的なものとなる。
【０００６】
この種の方式は幾つも提案されているが、それらはいずれも、実際の現象を明確に認識して考慮に入れたものではなかった。その現象とは、大きなエネルギを有する流体噴流を流動層へ吹き込んだ場合には、その流動層の固体粒子及び／または大きなエネルギを有する流体噴流の固体粒子どうしの間で、確かにエネルギ交換が行われるものの、そのエネルギ交換は、流体噴流が流動層へ吹き込まれている位置からすぐに始まっているのではなく、その吹き込み位置からある程度離れたところで、ようやく始まっているということである。この現象がなぜ発生しているかといえば、大きなエネルギを有する流体噴流は、流動層に吹き込まれた直後には比較的層流状態に近い状態にあるため、固体粒子を巻き込むことなく、流動層の中へ固体粒子を押しやってしまうからである。即ち、吹き込まれた流体噴流は、流動層の中へある程度の距離入り込んだところで、ようやく渦を発生させ、そして、その渦が発生することによってはじめて、所望のエネルギ交換が行われるようになるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、まさにこの現象に対処するものであり、流体噴流をより大きなエネルギをもって流動層の中へ吹き込むようにした場合でも、粉砕しようとする固体粒子が、殆どエネルギ交換を行わないまま流動層の中へ押しやられてしまうことがないようにする。換言するならば、大きなエネルギをもって流体噴流を流動層へ吹き込んだ場合でも、その流体噴流が流動層へ吹き込まれている位置の近傍領域に、その流動層に含有されている固体粒子がとどまり得るようにし、それによって、その流動層に含有されている固体粒子間のエネルギ交換が、その流体噴流が流動層へ吹き込まれている位置のすぐ近くの領域から始まって、確実且つ強力に行われるようにするのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の要点の１つは、大きなエネルギを有する流体噴流が流動層へ吹き込まれている吹き込み位置の近傍領域の固体粒子に遠心力を作用させることによって、その流体噴流で粉砕しようとしている固体粒子間のエネルギ交換が、その吹き込み位置のすぐ近くの領域から始まるようにすることにあり、またもう１つは、吹き込まれている流体噴流の内部の固体粒子濃度が一般的に高まるようにすることにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しつつ、本発明について更に詳細に説明して行く。ただし以下の説明は、具体例としての実施の形態を説明することを目的としたものであり、本発明にとって本質的な特徴を限定するための説明ではない。本発明にとって本質的な特徴は、請求項に記載した通りである。
【００１０】
図１に示したのは、高温蒸気で駆動する流動層噴流式粉砕装置であり、この装置それ自体は公知のものである。円筒形のハウジング１によってチャンバ２が画成されている。チャンバ２は、その下部の内部に流動層３を収容するようにしてあり、このチャンバ２が、粉砕チャンバである。流動層３は、流体とその中に含有されている固体粒子とで形成され、固体粒子はある程度均一に分散して流体中に浮遊ないし懸濁している。個々の固体粒子の質量は一定しておらず様々であるが、それら固体粒子を一様に粉砕して微細粉砕粒子にする必要がある。そのために、径方向に対向する２箇所に配設されている２本の噴流ノズル４、５から、大きなエネルギを有する流体噴流６、７を吹き込むようにしており、それら噴流６、７が流動層３を攪拌する結果、固体粒子どうしが互いに衝突し、エネルギ交換をしながら砕けて行く。固体粒子は、その質量が十分に小さくなるまでは流動層の中にとどまっており、また特に、大きなエネルギをもって流動層へ吹き込まれている流体噴流６、７の近傍領域にとどまっている。そして、その質量が十分に小さくなったならば、そこから上方へ向かって流れている上昇流８（この上昇流８は、大きなエネルギをもって流動層３へ吹き込まれて互いに衝突することで固体粒子間のエネルギ交換を促進する２本の流体噴流６、７が合流した流れである）に巻き込まれて運ばれて行く。一方、まだそれほど細かくは粉砕されていない固体粒子は、個々の流体噴流の近傍領域に、即ち、本来の流動層３の中にとどまって、エネルギ交換を行いつつ更に細かく粉砕される。ハウジング１のチャンバ２の上部には、微細粉砕物排出チャンバ９が画成されており、このチャンバ９には更に、ハウジング１から延出する微細粉砕物排出管１０が接続されている。この排出管１０を介して粉砕装置から排出される微細粉砕物は、流体の一部に浮遊状態ないし懸濁状態で含有されている微細に粉砕された粒子から成るものであり、それに対して更なる処理が施される。この更なる処理とは、例えばフィルタ装置において行われる粒子と流体との分離処理などである。
【００１１】
粉砕しようとする要粉砕物は、ハウジングの蓋に設けた要粉砕物導入管１１を介して粉砕装置の中へ導入される。参照番号１２は蒸気供給管であり、ハウジング１の中に固定して設けられている微細粉砕物排出チャンバ９と、その上方に回動可能に配設されているセパレータホイール１３との間の隙間を洗浄するための蒸気を供給している。セパレータホイール１３は、例えば、多数の翼板を設けた回転車として形成されたものであり、その翼板どうしの間の流路に発生する遠心力を利用して、微細な粉砕物だけを排出管１０へ到達させ、それほど微細でない粉砕物は排出管１０へ到達させないようにしている。そして、それほど微細でない粉砕物は、新たに導入された要粉砕物と共に、重力によって流動層３へ還流して、流動層３の中で更に粉砕される。ハウジング１の外側に、セパレータホイール１３を回転させるための駆動装置１４が配設されている。この駆動装置１４はハウジング１の蓋に支持されており、このハウジングの蓋を貫通して、セパレータホイール１３に接続されている。
【００１２】
以上に説明した、それ自体は公知の流動層噴流式粉砕装置に関しては、次のことが観察されている。先ず、噴流ノズル４、５は、一対だけでなく複数対設けることもあるが、対を成す２本の噴流ノズルは、装置内の互いに正反対の位置に配置されて、それら噴流ノズルの各々が、噴流を、互いに対向する径方向に噴出させて大きなエネルギをもって流動層へ吹き込むようになっている。ところが、固体粒子は、それら噴流ノズルのノズル口のすぐ近くでは、ノズル口から吹き込まれたばかりでまだ殆ど層流状態にある噴流に引摺られて運ばれるだけである。ノズル口から吹き込まれた噴流が渦が発生させるのは、ノズル口から所定の距離以上離れてからであり、渦が発生した後に、ようやく、固体粒子間でエネルギ交換が行われるようになる。これは不都合なことであり、なぜならば、この場合、噴流がまだ殆ど層流状態にある部分には、固体粒子の粉砕領域が存在していないからである。本発明はこの不都合を解消するものであり、ノズル口のすぐ近くでは、固体粒子間のエネルギ交換が行われることなく、固体粒子が単に噴流に引摺られて運ばれて行くという状態を解消するものである。また換言すれば、本発明によれば、大きなエネルギをもって流体噴流を流動層へ吹き込んでいても、固体粒子をノズル口の近傍領域にとどめることができ、また、大きなエネルギを有する流体噴流が吹き込まれている位置のすぐ近くの領域から、はやくも固体粒子の粉砕プロセスが開始されるようにし、また、ノズル口のすぐ近くの領域において単にある程度の渦が発生するというだけでなく、望ましい状態でその渦が発生するようにするものであり、たとえその渦によって固体粒子間のエネルギ交換が新たに発生しない場合でも、少なくともエネルギ交換を促進することができ、また、ノズル口から吹き出された直後の流体噴流が大きなエネルギを持ち得るようにするものである。
【００１３】
以上に述べた達成すべき作用を実現するために、本発明においては、固体粒子が、既述のごとく粉砕チャンバへ、その径方向内方へ向けて吹き込む噴流のエネルギの影響を受けると共に、それとは逆向きの遠心力の影響も受けるようにしている。これによって、径方向内方へ向かう力（ノズルから吹き出される噴流から受ける力）と、径方向外方へ向かう力（遠心力）とが、打ち消し合おうとするため、ノズル口のすぐ近くから、はやくも、固体粒子の好適なある程度の粉砕が開始される。容易に理解されるように、これによって機能上の多くの利点が得られることに加えて、更に、構造上の利点も得られる。即ち、本発明にかかる粉砕装置では、上で説明した回転しない粉砕装置と比べて、その直径をより小さくすることができ、なぜならば、本発明にかかる粉砕装置では、周壁のすぐ近くから粉砕作用領域が始まるからである。また、粉砕装置の直径を同じにした場合には、本発明にかかる粉砕装置の方が、実効粉砕領域の直径が大きくなるという利点が得られる。
【００１４】
本発明は、以上の知見に基づいて成されたものであり、図１に示した流動層噴流式粉砕装置を本発明に従って改造するには、この粉砕装置のハウジング１に対するセパレータホイールの相対回転が維持されるようにしつつ、この粉砕装置の全体を、その長手方向軸心を中心として回転させるようにすればよい。また、そのためには、粉砕ハウジング１の上端部及び下端部を、適当な軸受１５、１６によって軸支すればよい。また、粉砕ハウジング１に回転駆動機構１７を装備し、この回転駆動機構１７の駆動力によって、粉砕装置を所望の回転速度または所望の周速で回転させるようにする。これによって流動層の中に、矢印１８で示したように、径方向内方へ向けて吹き込まれている流体噴流から受ける力とは逆方向に作用する遠心力が発生するため、径方向外方へ向かう力を与えるエネルギと径方向内方へ向かう力を与えるエネルギとが互いに拮抗して、粉砕ノズルのノズル口のすぐ近くの領域において、はやくも、流動層に含有されている固体粒子間でエネルギ交換が行われるようになり、また場合によっては、大きなエネルギを有する流体噴流６、７どうしの間でのエネルギ交換も行われるようになる。
【００１５】
粉砕しようとする要粉砕物を、導入管１１を介して粉砕装置内の流動層３へ導入できるようにし、また、大きなエネルギを有する噴流６、７、またはそれ以外の大きなエネルギを有する噴流があればそれらを、粉砕装置内の流動層３へ吹き込めるようにし、また、粉砕された微細粉砕物を、排出管１０を介して粉砕装置から排出できるようにするために、導入管１１の上流側を円環形チャンバに接続し、流入管４、５の上流側を別の円環形チャンバに接続し、排出管１０の下流側を更に別の円環形チャンバに接続しておく必要がある。そして、それらの接続のためには、この粉砕装置の粉砕チャンバの周壁の一部を、それら管体と一体に回転可能な回転部分とする一方で、周壁の別の部分を静止部分とし、それら２つの周壁部分の間の当接部を密閉可能にしておくようにする。
【００１６】
図１に示した粉砕装置は、それ自体は公知の流動層噴流式粉砕装置であり、本来は回転させずに使用する粉砕装置である。そして、本発明に従って、そのハウジング１を、長手方向軸心１ａを中心として回転可能に改造したものである。これに対して、図２に示した流動層噴流式粉砕装置は、最初から本発明に従って構成した粉砕装置である。
【００１７】
図２の粉砕装置は、その主要構成部品としてロータ２．１を含んでおり、このロータ２．１は、インナハウジング２．２とアウタハウジング２．３とで構成されている。インナハウジング２．２とアウタハウジング２．３とは、溶接ビード２．４が存在することからも分かるように、相互回転不能な状態で互いに連結されている。インナハウジング２．２とアウタハウジング２．３とは、それらの間に環状の気密チャンバ２．５を画成するように連結されており、また、インナハウジング２．２によって、粉砕チャンバ２．６が画成されている。インナハウジング２．２は、略々円錐台形状の第１カバープレート２．７を含んでおり、この第１カバープレート２．７は、要粉砕物導入管２．８に連なっており、この要粉砕物導入管２．８を介して、キャリヤ流体とその中に浮遊ないし懸濁している固体粒子とから成る懸濁体が粉砕チャンバ２．６の中へ導入され、この粉砕チャンバ２．６の中で、その固体粒子が粉砕される。第２カバープレート２．９が、第１カバープレート２．７に対向して設けられている。第２カバープレート２．９は、微細粉砕物排出管２．１０に連なっており、この微細粉砕物排出管２．１０を介して、粉砕チャンバ２．６から、キャリヤ流体と、その中に浮遊ないし懸濁している所望の小さな質量にまで粉砕された固体粒子、即ち、所望の微細度にまで粉砕した製品とから成る懸濁体を排出して、更なる処理装置へ供給できるようにしてある。第１及び第２カバープレート２．７及び２．９には、テーパが付けられており、それらの大径側の端部は互いに同じ大きさであって、インナハウジング２．２の円筒形の周壁部２．１１に結合されており、また、それらカバープレートは、要粉砕物導入管２．８と微細粉砕物排出管２．１０とが互いに同心的になるような位置関係とされている。また、要粉砕物導入管２．８と、微細粉砕物排出管２．１０との端部の前面に夫々、導流円錐部材２．１２と２．１３とが配設されている。それらのうち、要粉砕物導入管２．８に設けられた方の導流円錐部材２．１２は、粉砕チャンバ２．６へ導入されて流入してくる要粉砕物を、円筒形の周壁２．１１の近傍領域へ導くことによって、その要粉砕物の流れを円滑にする機能を果たしている。一方、微細粉砕物排出管２．１０に設けられた方の導流円錐部材２．１３は、この微細粉砕物排出管２．１０の端部から漏斗形に延展しており、導流円錐部材２．１２と協働して、導入管２．８と排出管２．１０との間に適宜区画された粉砕チャンバのコア領域を画成している。円筒形の周壁２．１１は、少なくとも２本の噴流ノズル２．１４及び２．１５を、対にして、互いに対向させて支持している。この装置の動作中には、それら噴流ノズルを介して、粉砕噴流２．１６及び２．１７が、粉砕チャンバ２．６に吹き込まれており、より具体的には、それら粉砕噴流は、この粉砕チャンバ２．６のコア領域に形成されている流動層の中へ、大きなエネルギをもって吹き込まれるようにしてある。粉砕噴流２．１６及び２．１７は、その流動層を形成している懸濁体に渦を発生させて、固体粒子どうしが互いに衝突し、エネルギ交換をしつつ粉砕されるようにし、それによって、流動層噴流式粉砕方法による固体粒子の粉砕が行われるようにする。
【００１８】
粉砕噴流２．１６及び２．１７は、環状チャンバ２．５から、噴流ノズル２．１４及び２．１５を介して、流体が吹き込まれることによって形成される。大きなエネルギを有する流体を、流体ノズル２．１４及び２．１５に連通した環状チャンバ２．５へ供給するために、圧力流体供給源を使用している。また、要粉砕物導入管２．８囲繞するようにして、この要粉砕物導入管２．８と同心的に、流入管２．１８が設けられており、圧力流体はこの流入管２．１８を介して供給される。
【００１９】
以上に説明した粉砕装置は、その全体が、軸受２．１９及び２．２０によって軸支されており、粉砕装置の対称軸心２．２１を中心として回転可能とされている。この粉砕装置の動作中は、その回転により、粉砕噴流２．１６及び２．１７の吹き込み方向とは逆方向を向いた遠心力２．２２が発生している。この粉砕装置を回転させるための駆動機構の詳細構造は、本発明にとって重要ではなく、公知の駆動機構を使用すればよいため、図示していない。重要なことは、粉砕噴流２．１６及び２．１７のエネルギの大きさと、遠心力２．２２の大きさとの間の関係を適当なものとして、粉砕チャンバの中にあってまだ十分に粉砕されていない固体粒子は噴流ノズル２．１４及び２．１５のできるだけ近くにとどめられ、一方、質量が十分に小さくなった固体粒子は、粉砕噴流によって微細粉砕物排出管２．１０の流入口の近傍領域へ運ばれるようにしてあることであり、そこへ運ばれた固体粒子は、微細粉砕物排出管２．１０を介して、適当な吸引装置（公知の一般的な装置であるため図示していない）によって吸引排出される。
【００２０】
図３は、図２に示した粉砕装置の変更例にかかる粉砕装置を示した図であり、この変更例にかかる粉砕装置の、図２に示した実施の形態の粉砕装置に対する相違点は、図２の実施の形態では、軸受２．１９及び２．２０によって粉砕装置を両側で軸支していたのに対し、図３の変更例では、粉砕装置を片持ち式に軸支していることであり、より詳しくは、図３の変更例では、流入管３．１８（図２の装置の流入管２．１８に相当）を、軸心方向に離隔させた２個の軸受３．１９及び３．２０によって回転可能に軸支している。
【００２１】
この粉砕装置並びにそれら２個の軸受３．１９及び３．２０の一側方に、駆動機構３．２３が設けられており、この駆動機構３．２３は、流入管３．１８を回転駆動することによって粉砕装置を回転させる。２個の軸受３．１９と３．２０との間には、圧力流体供給装置３．２４が設けられており、この圧力流体供給装置３．２４は、流入管３．１８と要粉砕物導入管３．８との間に画成されている環状空間へ圧力流体を供給し、そこへ供給された圧力流体は、そこから環状チャンバ３．５へ流入する。以上に説明した以外の箇所については、図３の粉砕装置は図２の粉砕装置と同様に構成されており、装置の作用は、両者の間で実質的に同一である。そのため、図２と図３との間で同一ないし対応する部分には、図面番号である２ないし３の後に同一数字を加えた参照番号を付してある。図３の粉砕装置では、２個の軸受３．１９及び３．２０によって、片持ち式に軸支しているため、この粉砕装置の軸受とは反対側の空間の利用自由度が向上している。微細粉砕物排出管３．１０の自由端には、空気分離器３．２５が接続されている。空気分離器３．２５は、そのハウジング３．２７の中に、流体が径方向外方から径方向内方へ貫通して流れるように多数の翼板を設けたセパレータホイール３．２６を備えており、このセパレータホイール３．２６が、実質的に分離手段として機能している。分離すべき微細粉砕物は、粉砕装置からハウジング３．２７へ流入し、セパレータホイール３．２６の翼板どうしの間の流体通路の径方向外端へ到達する。比較的粒度の小さな微細粉砕物は、翼板どうしの間の流体通路を通過して、その流体通路の内端から、中央に配設されている微細粉砕物排出管３．２８へ流入し、この微細粉砕物排出管３．２８を介してハウジング３．２７から排出される。比較的粒度の大きな粉砕物は分離され、翼板の間の流体通路の外端から内方へは行かずに、下方へ落下してハウジング３．２７の漏斗形部分３．２７ａに集められ、そこから管路３．２９を介して運ばれて、粉砕装置へ供給される粒度の大きな要粉砕物に混合され、再度粉砕プロセスが施される。
【００２２】
図４の下側の部分による粉砕装置及び分離装置は、図３による装置と実質的に同一であり、同一の部品には、図番の後に同じ参照番号を加えて付しており、その詳細説明を省略する。
【００２３】
図３の実施の形態では、粉砕装置とは別体に構成した空気分離器を粉砕装置の下流に後付けする形で接続しているが、これに対して、図４の実施の形態では、空気分離器を内部機構の形で粉砕装置に一体に組込んでいる。この図４の実施の形態では、流体が径方向外方から径方向内方へ貫通して流れるように多数の翼板を設けたセパレータホイール４．１３を、粉砕チャンバ４．６の中に配設してあり、このセパレータホイール４．１３は、粉砕チャンバ４．６の中へ突出している微細粉砕物排出管４．１０の内端によって、共に回転可能に支持されている。微細粉砕物が、翼板どうしの間の流体通路の外端へ到達したならば、その微細粉砕物のうち所定の質量限界値以下の小さな質量を有する固体粒子は、翼板どうしの間の流体通路を通って微細粉砕物排出管４．１０へ流入し、それによってこの粉砕装置から排出され、従ってセパレータから排出される。一方、その質量限界値を超える粒度の大きな粒子は、翼板どうしの間の流体通路を通過することができないため、更に粉砕処理を受け続けることになる。先に説明した図２及び図３の２つの実施の形態では、微細粉砕物排出管が粉砕ハウジングに固定結合されていて、その粉砕ハウジングと一体に回転するのに対して、図４に示した実施の形態では、微細粉砕物排出管４．１０がセパレータホイール４．１３に固定結合されている。そして、図４の微細粉砕物排出管４．１０は、インナハウジング４．２及びアウタハウジング４．３で構成されている構造ユニットの中に配設されて、軸受４．３０及び４．３１によって回転可能に軸支されており、これによって、セパレータホイール４．１３を、インナハウジング４．２及びアウタハウジング４．３から成る構造ユニットに対して相対的に回転可能にしてあり、しかもその回転速度を、分離処理に適した回転速度にすることができるようにしてある。また、駆動機構が、微細粉砕物排出管４．１０を駆動することで、この微細粉砕物排出管４．１０を介してセパレータホイール４．１３を駆動するようにしてある。粉砕ノズルに関しては、センタライン４．２１より下方に図示した実施の形態は、先に説明した図２及び図３の実施の形態と同じ構造である。
【００２４】
一方、センタライン４．２１より上方に図示した実施の形態では、粉砕ノズル４．１４及び４．１５の構造を、大きなエネルギを有する粉砕噴流４．１６及び４．１７の吹き出し方向が、粉砕装置の回転軸心４．２１に平行となるような構造としてある。これによって、発生する遠心力の方向が、粉砕チャンバの中に形成されている流動層に対して横方向となって、流動層に含有されている固体粒子が、一対の粉砕ノズルの間の領域において、粉砕噴流に巻き込まれるようにしてある。
【００２５】
図４のセンタライン４．２１の上下に各々示した２つの実施の形態ではいずれも、粉砕しようとする要粉砕物の供給は、要粉砕物導入管４．８の外端から軸心方向に行われ、また、粉砕して得られた微細粉砕物の排出は、微細粉砕物排出管４．１０を介してこれも軸心方向に行われる。そして、微細粉砕物排出管４．１０は、要粉砕物導入管に対して同心的な位置関係にあり、また、粉砕ハウジング４．２、４．９の、要粉砕物導入管とは反対側に位置している。これに対して、図５に示した実施の形態では、要粉砕物供給管５．１１と微細粉砕物排出管５．１０とが、粉砕ハウジングの同じ側に配設されており、要粉砕物の供給と微細粉砕物の排出とが同じ側で行われるようになっている。その他の点では、図５の構成は図４の構成に対応しており、それらの対応は参照番号から明らかな通りである。即ち、図５においても、センタライン５．２１より下側に示した実施の形態は、図１ないし図３に示した実施の形態と同じ構成となっている。また、センタライン５．２１より上側に示した実施の形態は、図４のセンタライン４．２１より上側に示した実施の形態と同じ構成であり、流動層に含有されている固体粒子が、遠心力によって、粉砕噴流に巻き込まれるようにしてある。
【００２６】
ここで重要なことは、図１ないし図３に示した実施の形態でも、また、図４及び図５においてセンタライン、即ち回転軸心より下側に示した構造でも、粉砕噴流を流動層へ吹き込む方向は径方向内方であり、そのため、粉砕され分離される固体粒子に対しては、遠心力によって、その流れの方向に対して逆方向の力が作用するようにしてあることである。
【００２７】
図４及び図５の、回転軸心４．２１及び５．２１より下側の部分には、先の実施の形態に対応した構成を示してあり、それら構成においては、粉砕を促進するための噴流ノズル４．１４、４．１５及び５．１４、５．１５を、２本で一組のペアとし、そして、ペアを成す２本の噴流ノズルを互いに径方向に対向させて、大きな運動エネルギを有する流体噴流４．１６及び５．１６を、回転軸心に直角な方向へ噴出させて流動層へ吹き込み、それによって、流動層に含有されている固体粒子を流体噴流に巻き込むようにしており、流体噴流に巻き込まれた固体粒子はエネルギ交換を行いつつ粉砕される。この場合、回転軸心４．２１及び５．２１を中心とした粉砕装置の回転によって発生する遠心力が、固体粒子を噴流ノズルのノズル口の近くの領域にとどめるように働くため、流体噴流の内部の固体粒子濃度が高められる。一方、図４及び図５の、回転軸心４．２１及び５．２１より上側の部分に示した別の実施の形態では、流体噴流中の固体粒子の分布に対して、遠心力が別の影響を及ぼすようになっている。これらの実施の形態では、遠心力は、大きな運動エネルギを有する流体噴流の全長に亘って、その巻き込み（吸引）作用により流動層から流体噴流へと固体粒子を巻き込むのを補助するように働き、この場合、巻き込み作用と遠心力とは、流体噴流のセンタラインに向けて同じ方向に向いている。そのため、粉砕ハウジングが回転しない従来の噴流式粉砕装置の場合のように、粉砕作用を有する流体噴流の運動エネルギまたはその流体噴流内に発生する低圧だけに頼って固体粒子を流体噴流に巻き込むようにしている場合と比べて、はるかに多くの固体粒子が、粉砕作用を有する流体噴流の中へ巻き込まれるようになっている。
【００２８】
図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明にかかる粉砕装置の回転の作用を、従って、その回転によって発生する遠心力の作用を説明するための図である。図６（Ａ）は、静圧ないし準（擬似）静圧（流体として気体を用いるか液体を用いるかによって異なる）を示したものであり、この圧力は、一連の矢印６．Ｐによって表したように、長手方向軸心６．６１が粉砕装置の回転軸心６．２１に対して直角を成している粉砕噴流６．６の、その全長６Ｌに亘って、径方向内方から外方へ向かって次第に上昇しており、ノズル６．４のノズル口の近傍において最大となっている。このように、固体粒子を粉砕噴流の中へ巻き込む作用を促進する、遠心力に起因する静圧は、ノズル口のすぐ近くの領域において最大となり、この領域は、従来の方式では、流動層から多数の固体粒子が巻き込まれることのなかった領域である。このことから分かるように、この静圧が、非常に多くの固体粒子を粉砕噴流の中へ押しやるように作用する。
【００２９】
また、これによって、粉砕処理に適した粉砕噴流の圧力分布が、図６（Ｂ）のように得られる。この図において、６．Ｐ１は、ノズル口から吹き出される直前に、粉砕すべき要粉砕物に作用している圧力であり、６．Ｐ２は、遠心力の影響によって発生する圧力分布であり、６．Ｐ３は、遠心力の影響がない場合の圧力分布であり、これらはいずれも、半径ｒに対して圧力Ｐの値をプロットしたものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大きなエネルギを有する流体噴流が流動層へ吹き込まれている吹き込み位置の近傍領域の固体粒子に遠心力を作用させることによって、固体粒子間のエネルギ交換が、その吹き込み位置のすぐ近くの領域から始まるようにすることができ、または、吹き込まれている流体噴流の内部の固体粒子濃度が一般的に高まるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って改造を加えた公知の流動層噴流式粉砕装置の中心線に沿った縦断面図である。
【図２】最初から本発明に従って構成した１つの実施の形態にかかる流動層噴流式粉砕装置の中心線に沿った縦断面図である。
【図３】最初から本発明に従って構成した別の実施の形態にかかる流動層噴流式粉砕装置の中心線に沿った縦断面図である。
【図４】最初から本発明に従って構成した更に別の実施の形態にかかる流動層噴流式粉砕装置の中心線に沿った縦断面図である。
【図５】最初から本発明に従って構成したまた更に別の実施の形態にかかる流動層噴流式粉砕装置の中心線に沿った縦断面図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、図４及び図５の各々において半分だけ図示した実施の形態における本発明の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２．１ ハウジング
３ 流動層
６，７ 流体噴流
２．２ インナハウジング
２．３ アウタハウジング
２．５ 領域
２．６ 粉砕チャンバ
２．８ 導入管
２．１０ 排出管
２．１２，２．１３ 導流機構
２．１６，２．１７ 流体噴流
２．１８ 流入管
３．２５ 分離装置
４．１３ 空気分離器
１８ 遠心力

Claims (13)

1. 流体中に浮遊している粒子状の要粉砕物を粉砕する流動層噴流式粉砕方法において、
   流動層へ吹き込まれる少なくとも１本の流体噴流（６、７）を利用し、前記少なくとも１本の流体噴流の領域の粒子濃度に影響を及ぼすように遠心力を作用させ、
   この際に、前記流体噴流の方向に対して直角の方向に遠心力が作用するようにすることで、前記流体噴流の周囲領域における前記流動層の固体粒子を巻き込もうとする前記流体噴流の巻き込み作用が、遠心力により発生する動圧により、前記流体噴流の全長に亘って補助されるようにすることを特徴とする方法。
2. 流体中に浮遊している粒子状の要粉砕物を粉砕する流動層噴流式粉砕方法において、
   流動層へ吹き込まれる少なくとも１本の流体噴流（６、７）を利用し、前記少なくとも１本の流体噴流の領域の粒子濃度に影響を及ぼすように遠心力を作用させ、
   この際に、前記流体噴流の方向に対して逆方向に遠心力が作用するようにすることで、粒子濃度勾配が前記少なくとも１本の流体噴流の方向に沿って発生するようにすることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２記載の方法を実行するための粉砕装置において、
   流動層（３）を囲繞し、前記遠心力を発生させるために軸心（２．２１）回りに回転可能であるハウジング（２．２）を有し、
   前記少なくとも１本の流体噴流（６、７）が前記ハウジング（２．２）に吹き込まれることを特徴とする粉砕装置。
4. インナハウジング（２．２）としての前記ハウジングを囲繞するアウタハウジング（２．３）を更に有し、
   前記インナハウジング（２．２）へ吹き込まれる前記少なくとも１本の流体噴流（６、７）を供給するのに十分なエネルギを持つ圧力が、前記インナハウジング（２．２）と前記アウタハウジング（２．３）との間の領域（２．５）に発生することを特徴とする請求項３記載の粉砕装置。
5. 前記インナハウジング（２．２）と前記アウタハウジング（２．３）とが、相互回転不能な状態で互いに連結されていることを特徴とする請求項４記載の粉砕装置。
6. 前記アウタハウジング（２．３）は、流入管（２．１８）を有する第１カバープレートを備えており、該流入管（２．１８）を介して、流体噴流（２．１６、２．１７）の媒体が前記インナハウジング（２．２）と前記アウタハウジング（２．３）との間の前記領域へ吹き込まれることを特徴とする請求項４または５記載の粉砕装置。
7. 前記流入管（２．１８）の中に、該流入管（２．１８）に対して同心的に導入管（２．８）が配設されており、該導入管（２．８）を介して、前記インナハウジング（２．２）により画成されている粉砕チャンバ（２．６）へ、粉砕しようとする要粉砕物が吹き込まれるようにしてあることを特徴とする請求項６記載の粉砕装置。
8. 前記粉砕チャンバ（２．６）の内部の、前記導入管（２．８）の前記粉砕チャンバ側端部である吐出口の位置に、導流機構（２．１２）が配設されており、該導流機構（２．１２）は、粉砕噴流（２．１６、２．１７）の領域へ吹き込まれる前記要粉砕物を前記粉砕チャンバ（２．６）に導くものであることを特徴とする請求項７記載の粉砕装置。
9. 前記アウタハウジング（２．３）は排出管（２．１０）を有する第２カバープレートを備え、該排出管（２．１０）を介して微細粉砕物が排出されるようにしてあり、前記アウタハウジング（２．３）の前記第２カバープレートは前記アウタハウジング（２．３）の前記第１カバープレートと対向するように配設されることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項記載の粉砕装置。
10. 前記粉砕チャンバ（２．６）の内部の、前記排出管（２．１０）の前記粉砕チャンバ側端部である流入口の位置に、導流機構（２．１３）が配設されており、該導流機構（２．１３）は、微細粉砕物を、前記排出管（２．１０）の前記流入口の領域へ導くものであることを特徴とする請求項９記載の粉砕装置。
11. 請求項３乃至１０の何れか１項記載の粉砕装置を備えたシステムであって、
    所定の分離限界値を有し、微細粉砕物が供給される分離装置（３．２５）を有し、
    該分離限界値以下の粒度の大きな微細粉砕物は、前記粉砕装置へ供給する要粉砕物へ戻し、前記分離限界値以上の粒度の小さな微細粉砕物は、更なる処理装置へ供給するようにしたことを特徴とするシステム。
12. 前記分離装置が、構造的には前記粉砕装置と別体に構成され、機能的には前記粉砕装置と協働するようにした空気分離器（３．２５）であることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
13. 前記分離装置が、前記粉砕装置に一体に組込まれた空気分離器（４．１３）であることを特徴とする請求項１１記載のシステム。

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