JP4926524B2 - 気流式粉砕機の整流器 - Google Patents

Description

本発明は、農産物や鉱物等の各種原料を粉砕するために用いられる気流式粉砕機の整流器に関する。

従来、農産物や鉱物等の各種原料を粉砕するために気流式粉砕機が用いられている（例えば特許文献１参照）。図５に示すように、気流式粉砕機１のケーシング１０は、投入側ケーシング１０Ａ、センターケーシング１０Ｂ及び排出側ケーシング１０Ｃによって構成されており、後方（図５の右側）から前方（図５の左側）に向って投入側ケーシング１０Ａ、センターケーシング１０Ｂ及び排出側ケーシング１０Ｃが順番に配置されている。投入側ケーシング１０Ａを貫通するシャフト１６が、フレーム１８によりベアリング（図示略）を介して回転自在に支持されている。ケーシング１０内において、シャフト１６の前端に第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂとが所定距離互いに離隔して取付けられている。ケーシング１０外において、シャフト１６の後端にモータ（図示略）が配置されており、シャフト１６に回転を付与可能に構成されている。

投入側ケーシング１０Ａの内側にテーパー壁１２Ａ及び垂壁１４が形成されており、テーパー壁１２Ａの径がセンターケーシング１０Ｂの後端部から後方に向けて漸減し、垂壁１４がテーパー壁１２Ａの後端にシャフト１６に対して垂直になっている。第一回転翼２０Ａと投入側ケーシング１０Ａの垂壁１４との間の空間が旋回領域Ｒをなしている。
投入側ケーシング１０Ａに供給通路２８がシャフト１６に対して垂直な方向に形成されている。供給通路２８の通路入口３０が投入側ケーシング１０Ａの外側に開口し、供給通路２８の通路出口３２がテーパー壁１２Ａに開口し、シャフト１６に対して垂直な方向から旋回領域Ｒに原料を投入可能であり、旋回領域Ｒの後部のテーパー状部分によって、原料と空気を通路出口３２から第一回転翼２０Ａ側へ導入可能な構成となっている。

センターケーシング１０Ｂは円筒形をなし、第一回転翼２０Ａ及び第二回転翼２０Ｂの間の空間が粉砕領域Ｃをなしている。
排出側ケーシング１０Ｃの内側にテーパー壁１２Ｃが形成されており、テーパー壁１２Ｃの径が前方に向けて漸減し、排出側ケーシング１０Ｃの前端部に排出口４０が開口している。排出口４０に吸引ファンが吸引管を介して接続されている。

第一回転翼２０Ａのボス２２Ａの周囲には複数の羽根２４Ａが放射状に設けられており、第二回転翼２０Ｂのボス２２Ｂの周囲にも複数の羽根２４Ｂが放射状に設けられており、羽根２４Ａ、２４Ｂがシャフト１６の回転によって回転し、旋回する気流を旋回領域Ｒに発生可能な構成となっている。以下、旋回領域Ｒで旋回する気流を「旋回気流」という。第一回転翼２０Ａの羽根２４Ａの形状は、原料を旋回気流にのせて旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ導入しやすくするため、旋回領域Ｒの気流に旋回力を付与するとともに、前方への推力をも付与可能な形状となっている。

第二回転翼２０Ｂの羽根２４Ｂの先端部に傾斜面２６が形成されており、傾斜面２６が排出側ケーシング１０Ｃのテーパー壁１２Ｃに対向している。第二回転翼２０Ｂと排出側ケーシング１０Ｃとの間の空間及びその前方のテーパー壁１２Ｃに沿った空間が分級領域Ｓをなしている。
シャフト１６が回転すると、旋回領域Ｒで旋回気流が発生する。原料が供給通路２８から旋回領域Ｒ内に供給されると、供給された原料が旋回気流にのって旋回し、遠心力によって半径方向外側に向かって流れる。旋回領域Ｒで原料の密度は中心部で低く、外周部で高い。

吸引ファンがケーシング１０内の空気を排出口４０側へ吸引するので、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間に差圧が生じるとともに、空気が供給通路２８から旋回領域Ｒに供給される。
旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間の差圧と第一回転翼２０Ａが旋回気流に付与する前方への推力とによって、旋回領域Ｒで旋回気流にのった原料は、投入側ケーシング１０Ａのテーパー壁１２Ａに沿って徐々に導入部から第一回転翼２０Ａ側に向かって旋回しつつ移動する。なお、通路出口３２は第一回転翼２０Ａから遠いので、通路出口３２近傍の旋回気流の推力は小さい。

旋回領域Ｒで原料の旋回速度は通路出口３２から第一回転翼２０Ａ側に向かって徐々に速くなり、第一回転翼２０Ａ付近で旋回速度は粉砕領域Ｃでの旋回速度と略等しくなる。原料は第一回転翼２０Ａまで移動すると、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間の差圧によって第一回転翼２０Ａの羽根２４Ａの間を通って粉砕領域Ｃに入り、粉砕領域Ｃで旋回する。
粉砕領域Ｃでは、粒子径の大きな原料が大きな遠心力の作用によって旋回速度の速い半径方向外周側に集まる。半径方向外周側に集まった粒子径の大きな原料は、主として粒子同士の摩砕により粉砕され、また、粒子同士の衝突によっても破砕され粉砕される。

粉砕領域Ｃで粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さい粒子は、圧力の低い第二回転翼２０Ｂの回転中心近傍に集まり、吸引ファンによって吸引されて排出口４０から空気とともに排出され、後段の捕集手段によって粉砕製品として捕集される。粒子径が大きく質量の大きな粒子は、吸引ファンって吸引される空気に随伴せず、排出側ケーシング１０Ｃのテーパー壁１２Ｃに沿った分級領域Ｓの外周部に生じる後方への戻り気流によって粉砕領域Ｃに戻り、粉砕される。
特開２０００−６１３４０号公報

気流式粉砕機１において、旋回領域Ｒへの原料と空気の供給は供給通路２８から行われるので、供給通路２８の通路出口３２の開口面積を大きくする必要がある。通路出口３２の開口面積が大きくなると、旋回領域Ｒの旋回気流から一部の気流が逸脱し、逸脱した気流が通路出口３２から供給通路２８内に流れ込む（図６を参照）。すなわち、投入側ケーシング１０Ａのテーパー壁１２Ａに沿って旋回する旋回気流には遠心力が働いており、通路出口３２近傍の旋回気流の推力は小さいので、通路出口３２近傍で旋回気流の一部が通路出口３２から供給通路２８内に流れ込んでしまう。供給通路２８内に流れ込んだ気流は供給通路２８の壁面に衝突し、旋回領域Ｒの旋回気流を乱す。旋回気流が乱れると、旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへの原料の移動が妨げられ、気流式粉砕機１の粉砕能力が低下する。旋回領域Ｒにおける旋回気流の乱れが大きくなると、粉砕領域Ｃにおける原料の粉砕が全く行われなくなってしまう。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、旋回領域における旋回気流の乱れを防止可能な気流式粉砕機の整流器を提供することである。

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。第１の発明に係る気流式粉砕機の整流器は、ケーシング内の旋回領域に旋回気流を発生させる回転翼と、ケーシング内に開口して原料と空気を旋回領域に供給する供給通路と、を有する気流式粉砕機において、旋回気流から逸脱して供給通路内に流れ込もうとする気流を案内して元の旋回気流に戻す案内面を有し、供給通路の通路出口において、供給通路と案内面との間に、旋回領域に供給される原料が通る原料通過部と、旋回領域に供給される空気が通る空気通過部と、を形成する。
第１の発明によると、旋回領域で発生した旋回気流の一部が逸脱して供給通路内に流れ込もうとすると、整流器の案内面がこの流れ込もうとするとする気流を案内して元の旋回気流に戻し、旋回領域における旋回気流の乱れを防止する。

さらに、第１の発明によると、原料通過部と空気通過部とが供給通路の通路出口に形成されているので、原料が原料通過部を通って旋回領域に供給され、空気が空気通過部を通って旋回領域に供給される。したがって、旋回領域への原料と空気の供給が整流器によって妨げられない。

第２の発明に係る気流式粉砕機の整流器は、第１の発明に係る気流式粉砕機の整流器であって、気流式粉砕機に着脱可能に装着されている。
第２の発明によると、気流式粉砕機から整流器を着脱できるので、必要に応じて整流器を容易に取り外すことができ、気流式粉砕機のメンテナンスを簡単に行うことができる。

本発明に係る気流式粉砕機の整流器は、旋回領域における旋回気流の乱れを防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
気流式粉砕機１の構成は、基本的に図５に示すものと同様である。
図１に示すように、気流式粉砕機１のケーシング１０は、投入側ケーシング１０Ａ、センターケーシング１０Ｂ及び排出側ケーシング１０Ｃによって構成されており、後方（図１の右側）から前方（図１の左側）に向って投入側ケーシング１０Ａ、センターケーシング１０Ｂ及び排出側ケーシング１０Ｃが順番に配置されている。投入側ケーシング１０Ａを貫通するシャフト１６が、フレーム１８によりベアリング（図示略）を介して回転自在に支持されている。ケーシング１０内において、シャフト１６の前端（図１の左端）に第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂとが所定距離互いに離隔して取付けられている。ケーシング１０外において、シャフト１６の後端にモータ（図示略）が配設されており、シャフト１６に図２の反時計回り方向の回転を付与可能に構成されている。

図１及び図２に示すように、投入側ケーシング１０Ａの内側にテーパー壁１２Ａ及び垂壁１４が形成されており、テーパー壁１２Ａの径がセンターケーシング１０Ｂの後端部から後方に向けて漸減し、垂壁１４がテーパー壁１２Ａの後端にシャフト１６に対して垂直になっている。第一回転翼２０Ａと投入側ケーシング１０Ａの垂壁１４との間の空間が旋回領域Ｒをなしている。

投入側ケーシング１０Ａに供給通路２８がシャフト１６に対して垂直な方向に形成されている。供給通路２８の通路入口３０が投入側ケーシング１０Ａの外側に開口し、供給通路２８の通路出口３２がテーパー壁１２Ａに開口し、シャフト１６に対して垂直な方向から旋回領域Ｒに原料を投入可能であり、旋回領域Ｒの後部のテーパー状部分によって、原料と空気を通路出口３２から第一回転翼２０Ａ側へ導入可能な構成となっている。なお、以下の説明において、通路出口３２がテーパー壁１２Ａに開口していないと仮定した場合に、通路出口３２に存在するはずのテーパー壁１２Ａの部分を「仮想テーパー壁」という。

センターケーシング１０Ｂは円筒形をなし、第一回転翼２０Ａ及び第二回転翼２０Ｂの間の空間が粉砕領域Ｃをなしている。
排出側ケーシング１０Ｃの内側にテーパー壁１２Ｃが形成されており、テーパー壁１２Ｃの径が前方に向けて漸減し、排出側ケーシング１０Ｃの前端部に排出口４０が開口している。排出口４０に吸引ファンが吸引管を介して接続されている。

第一回転翼２０Ａのボス２２Ａの周囲には複数の羽根２４Ａが放射状に設けられており、第二回転翼２０Ｂのボス２２Ｂの周囲にも複数の羽根２４Ｂが放射状に設けられており、羽根２４Ａ、２４Ｂがシャフト１６によって回転し、図２の反時計回り方向に旋回する旋回気流を旋回領域Ｒに発生可能な構成となっている。以下、旋回気流の旋回方向上流側を「上流側」といい、旋回気流の旋回方向下流側を「下流側」という。第一回転翼２０Ａの羽根２４Ａの形状は、原料を旋回気流にのせて旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ導入しやすくするため、旋回領域Ｒの気流に旋回力を付与するとともに、前方への推力をも付与可能な形状となっている。
第二回転翼２０Ｂの羽根２４Ｂの先端部に傾斜面２６が形成されており、傾斜面２６が排出側ケーシング１０Ｃのテーパー壁１２Ｃに対向している。第二回転翼２０Ｂと排出側ケーシング１０Ｃとの間の空間及びその前方のテーパー壁１２Ｃに沿った空間が分級領域Ｓをなしている。

図１〜図４に示す整流器４２が供給通路２８に装着されている。整流器４２は掛止部４４と案内面４６を有する。掛止部４４は供給通路２８の壁面に密着可能な形状を有する板状体である。掛止部４４の上部は通路入口３０の口縁の形状に対応して折り曲げられている。整流器４２はこの折り曲げ部分が通路入口３０の口縁に掛止されて供給通路２８内に吊下されており、掛止部４４が供給通路２８の壁面上に重なっている。掛止部４４の下端には案内面４６が形成されており、案内面４６が通路出口３２に位置している。案内面４６は湾曲面であり、図２及び図４に示すように、案内面４６の上流側の縁４８Ｕが前述の仮想テーパー壁よりも奥まった供給通路２８内に位置し、案内面４６の下流側の縁４８Ｄが、仮想テーパー壁上に位置している。
案内面４６の上流側の縁４８Ｕと通路出口３２の上流側の口縁３４Ｕとの間の空間が空気通過部３８を形成し、案内面４６の下流側の縁４８Ｄと通路出口３２の下流側の口縁３４Ｄとの間の空間が原料通過部３６を形成している（図２を参照）。

次に、作用について説明する。
モータによってシャフト１６が図２の反時計回り方向に回転し、旋回気流が旋回領域Ｒで発生し、旋回気流が投入側ケーシング１０Ａのテーパー壁１２Ａに沿って旋回する。
原料を供給通路２８の通路入口３０の下流側部分から投入すると、原料がそのまま供給通路２８を落下し通路出口３２の原料通過部３６から旋回領域Ｒに供給される。旋回領域Ｒに供給された原料は、旋回領域Ｒで旋回気流とともに旋回し、遠心力によって半径方向外側に向かって流れ、原料の密度は中心部で低く外周部で高い。また、吸引ファンがケーシング１０内の空気を排出口４０側へ吸引するので、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間には差圧が生じるとともに、空気が供給通路２８を通って通路出口３２の空気通過部３８から旋回領域Ｒに供給される。

旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間の差圧と第一回転翼２０Ａが旋回気流に付与する前方への推力とによって、旋回領域Ｒの原料は、投入側ケーシング１０Ａのテーパー壁１２Ａに沿って旋回しつつ徐々に導入部から第一回転翼２０Ａ側に向かって移動する。なお、通路出口３２は第一回転翼２０Ａから遠いので、通路出口３２近傍の旋回気流の推力は小さい。

旋回気流が投入側ケーシング１０Ａのテーパー壁１２Ａに案内されて通路出口３２に至ると、旋回気流の一部が逸脱して通路出口３２から供給通路２８に流れ込もうとする。供給通路２８に流れ込もうとする気流は、整流器４２の案内面４６に向って流れる。案内面４６に流れた気流は、案内面４６によって案内面４６の下流側の縁４８Ｄまで案内され、旋回領域Ｒに戻り、元の旋回気流に合流する。すなわち、供給通路２８に流れ込もうとする気流は供給通路２８の側壁に衝突することなく元の旋回気流に戻り、旋回領域Ｒの旋回気流を乱すこともない。

旋回領域Ｒで原料の旋回速度は通路出口３２から第一回転翼２０Ａ側に向かって徐々に速くなり、第一回転翼２０Ａ付近で旋回速度は粉砕領域Ｃでの旋回速度と略等しくなる。原料は第一回転翼２０Ａまで移動すると、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間の差圧によって第一回転翼２０Ａの羽根２４Ａの間を通って粉砕領域Ｃに入り、粉砕領域Ｃで旋回する。
粉砕領域Ｃでは、粒子径の大きな原料が大きな遠心力の作用によって周速の速い半径方向外周側に集まる。半径方向外周側に集まった粒子径の大きな原料は、主として粒子同士の摩砕により粉砕され、また、粒子同士の衝突によっても破砕されて粉砕される。

粉砕領域Ｃで粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さい粒子は圧力の低い第二回転翼２０Ｂの回転中心近傍に集まり、吸引ファンによって吸引されて排出口４０から空気とともに排出され、後段の捕集手段によって粉砕製品として捕集される。粒子径が大きく質量の大きな粒子は、吸引ファンによって吸引される空気に随伴せず、排出側ケーシング１０Ｃのテーパー壁１２Ｃに沿った分級領域Ｓの外周部に生じる後方への戻り気流によって粉砕領域Ｃに戻り、粉砕される。

したがって、整流器４２が旋回領域Ｒにおける旋回気流の乱れを防止し、気流式粉砕機１による原料の粉砕効率の低下が防止されている。
また、通路出口３２には整流器４２によって原料通過部３６と空気通過部３８がそれぞれ形成されているので、十分な量の原料と空気が旋回領域Ｒに供給される。
さらに、整流器４２は掛止部４４の上部を通路入口３０の口縁に掛止しているだけなので、整流器４２を気流式粉砕機１から簡単に取り外すことができ、整流器４２や供給通路２８の清掃等を簡単に行うことができ、気流式粉砕機１のメンテナンスが容易化される。

本発明に係る整流器を装着した気流式粉砕機の断面図である。 投入側ケーシングの内面構成図である。 投入側ケーシングの断面図であり、（ｉ）は図２のＩ−Ｉ線断面図、（ｉｉ）は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図、（ｉｉｉ）は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明に係る整流器の斜視図である。 従来の気流式粉砕機の断面図である。 従来の気流式粉砕機の投入側ケーシングの内面構成図である。

符号の説明

１ 気流式粉砕機
１０ ケーシング
１０Ａ 投入側ケーシング
１０Ｂ センターケーシング
１０Ｃ 排出側ケーシング
１２Ａ 投入側ケーシングのテーパー壁
１２Ｃ 排出側ケーシングのテーパー壁
１４ 投入側ケーシングの垂壁
１６ シャフト
１８ フレーム
２０Ａ 第一回転翼
２０Ｂ 第二回転翼
２２Ａ、２２Ｂ ボス
２４Ａ、２４Ｂ 羽根
２６ 傾斜面
２８ 供給通路
３０ 通路入口
３２ 通路出口
３４ 通路出口の口縁
３４Ｕ 通路出口の口縁の上流側部分
３４Ｄ 通路出口の口縁の下流側部分
３６ 原料通過部
３８ 空気通過部
４０ 排出口
４２ 整流器
４４ 掛止部
４６ 案内面
４８Ｕ 案内面の上流側の縁
４８Ｄ 案内面の下流側の縁
Ｒ 旋回領域
Ｃ 粉砕領域
Ｓ 分級領域

Claims (2)

1. ケーシング内の旋回領域に旋回気流を発生させる回転翼と、ケーシング内に開口して原料と空気を旋回領域に供給する供給通路と、を有する気流式粉砕機において、
   旋回気流から逸脱して供給通路内に流れ込もうとする気流を案内して元の旋回気流に戻す案内面を有し、
   供給通路の通路出口において、供給通路と案内面との間に、旋回領域に供給される原料が通る原料通過部と、旋回領域に供給される空気が通る空気通過部と、を形成することを特徴とする気流式粉砕機の整流器。
2. 気流式粉砕機に着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１に記載の気流式粉砕機の整流器。

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