JP6660701B2 - 粉砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、希土類磁石、医薬品、農薬、化学物質等の各種の粉体を細粉化する粉砕装置に関する。

この種の粉砕装置として、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の粉砕装置は、粉砕装置本体の内部に、圧縮気体を超音速の連続噴流として吐出するディフューザ部と、ディフューザ部の下流側に配置された衝突部材とを備えている。

ディフューザ部は、圧縮気体を上流側から下流側へ流す圧縮気体流路を備え、圧縮気体流路の出口側部分（下流側部分）は、断面積を軸方向の全長にわたって同一としたストレート部とされている。

特許文献１の粉砕装置では、ディフューザ部からの連続噴流に対して被粉砕物を供給することで、被粉砕物を連続噴流とともに衝突部材に衝突させて、その衝撃により被粉砕物が粉砕される。

特開２０００−１４０６７５号公報

上記特許文献１に記載の粉砕装置では、ディフューザ部における圧縮気体流路の出口側部分は、断面積を軸方向の全長にわたって同一としたストレート部とされている。しかしながら、ディフューザ部に被粉砕物が供給されると、連続噴流において、被粉砕物が供給された領域での速度が低下する。その一方で、被粉砕物は速度の速い方へ寄せられて、ディフューザ部から吐出される。そうなると、被粉砕物は衝突部材に対して位置ずれして衝突する状態となり、被粉砕物の粉砕効率が低下する。

そこで本発明は、ディフューザ部から衝突部材に至る連続噴流を超音速の最大速度に維持させて、連続噴流とともに被粉砕物を衝突部材に衝突させることで、被粉砕物の粉砕効率を向上させるようにした粉砕装置の提供を目的とする。

本発明は、粉砕装置本体の内部に、圧縮気体を超音速の連続噴流として吐出するディフューザ部と、該ディフューザ部の下流側に配置された衝突部材とを備え、前記連続噴流に対して被粉砕物を供給することで、該被粉砕物を連続噴流とともに衝突部材に衝突させて、その衝撃により被粉砕物を粉砕する粉砕装置であって、前記ディフューザ部は、前記圧縮気体を上流側から下流側へ流す圧縮気体流路と、前記圧縮気体を超音速に加速させる加速用部材とを備え、該加速用部材は、前記圧縮気体流路の周壁面との間に、前記圧縮気体が導入される環状の導入隙間を介して該圧縮気体流路と同心に配置され、前記ディフューザ部は、前記圧縮気体流路の途中にあって、前記圧縮気体流路の周壁面と前記加速用部材の外周面との距離が上流側の前記導入隙間に比べて狭い環状の隙間であるスロート部をさらに備え、前記加速用部材は、その下流側部分に加速用錐体部を備え、該加速用錐体部の外周面は、前記スロート部の下流側端から下流側へ向けて順次縮径させた加速用錐面であり、該加速用錐面の一部または全部が、該加速用錐面の下流側先端を前記圧縮気体流路の出口に対して面一または下流側に位置するように、前記加速用部材が前記圧縮気体流路に配置され、前記被粉砕物は、前記ディフューザ部の外側に設けた環状の空間から、前記連続噴流に対して供給され、前記ディフューザ部と前記衝突部材との間に、径方向中心ほど下流側へ傾斜する錐面を備え、該錐面には、前記衝突部材側への前記被粉砕物および前記連続噴流の移動を案内する通過孔が形成されたことを特徴としている。

上記構成を備えた本発明の粉砕装置において、ディフューザ部に供給された圧縮気体は、圧縮気体流路においてその周壁面と加速用部材の外周面との間の環状の導入隙間を上流側から下流側へ向けて流れ、圧縮気体流路の途中にあるスロート部であってその上流側の隙間に比べて狭い環状の隙間で加圧され、圧縮気体は、スロート部の下流側において圧縮気体流路の周壁面、および加速用錐体部の順次縮径された加速用錐面によって、スロート部での隙間に比べて拡大された隙間に至って加圧を開放されることで加速され、環状で且つ超音速の連続噴流となる。また、上記構成の粉砕装置において、ディフューザ部の外側に設けた環状の空間から、環状の連続噴流に対して被粉砕物が供給されることで、被粉砕物は連続噴流に対して均一に分散した状態で超音速の連続噴流に吸引され、衝突部材の中央部に衝突して、その衝撃により細かく粉砕される。

環状で且つ超音速の連続噴流は、加速用錐面の傾斜に沿って収束される方向の力を受けて環状のまま分散することなく、一方では被粉砕物を吸引して超音速の最大速度を維持したまま下流側に流れ、被粉砕物は、連続噴流の収束に伴って収束方向への力を受けた状態、すなわち分散が抑えられた状態で衝突部材に衝突するから、その衝撃により細かく粉砕される。

本発明の粉砕装置では、前記衝突部材の上流側部分は衝突用錐体部とされ、該衝突用錐体部は、その上流側先端から下流側へ向けて順次拡径された衝突用錐面であり、該衝突用錐面の下流側部分は、径方向外方に広がる衝突用平面とされた構成を採用できる。

上記構成の粉砕装置において、超音速に加速された圧縮気体とともに衝突用錐体部の上流側先端、あるいは衝突用錐面に被粉砕物が衝突して粉砕され、衝突用錐面からさらに衝突用平面に衝突して粉砕される。

本発明の粉砕装置では、前記加速用部材は、前記導入隙間を形成する誘導杆と、前記スロート部を形成する拡径部とを備え、該拡径部が前記誘導杆に比べて拡径された構成を採用できる。

上記構成の粉砕装置において、加速用錐体部の拡径部が誘導杆に比べて拡径されていることで、圧縮気体流路の周壁面と加速用部材の外周面との距離が、上流側にある誘導杆と周壁面との間の隙間に比べて狭い環状の隙間であって、圧縮気体を超音速の連続噴流とさせるスロート部が形成されている。

本発明の粉砕装置では、ディフューザ部で超音速に加速されて連続噴流となった圧縮気体は、加速用錐面の傾斜に沿って収束される方向の力を受けて下流側に流れるから速度の低下や乱れが抑制されており、超音速の最大速度を維持したまま被粉砕物を吸引し、被粉砕物は、連続噴流の収束に伴って収束方向への力を受けた状態、すなわち分散が抑えられて収束した状態で衝突部材に衝突し、より細かく粉砕されることから、被粉砕物の粉砕効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る粉砕分級装置を含めた設備の全体概略図である。 同粉砕装置の全体概略断面図である。 同粉砕装置の拡大断面図である。 同図３における断面図であり、（ａ）はＷ−Ｗ線断面矢視図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断面矢視図、（ｃ）はＹ−Ｙ線断面矢視図、（ｄ）はＺ−Ｚ線断面矢視図である。 同ディフューザ部の要部拡大断面図である。 同連続噴流が環状を維持したまま衝突部材に衝突するようにした、部材間の一例の寸法説明のための寸法図である。 他の実施形態を表す粉砕装置の拡大断面図である。 他の実施形態を表すディフューザ部の要部拡大断面図である。 他の実施形態を表すディフューザ部の要部拡大断面図である。 他の実施形態を表すディフューザ部の要部拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る粉砕装置を、図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示すように、この場合、粉砕装置１は、分級部１４と上下方向で組合せた粉砕分級装置として、粉砕用プラント２に組込まれた場合を例示している。粉砕用プラント２では、圧縮空気源３Ａからインジェクションフィーダ４に圧縮空気が供給され、圧縮空気のエジェクタ作用により粉体定量供給機５から、ホッパ６に定量供給される被粉砕物（粉体）Ｔが、インジェクションフィーダ４内に吸引され、供給路７を介して粉砕分級装置の内部に搬送される。そして、分級部１４において、被粉砕物Ｔが遠心分離により粗粉と微粉とに分級され、製品としての微粉が分級部１４から取出される。一方で、粗粉は粉砕装置１に送られる。粉砕装置１では、粗粉を粉砕して微粉とし製品とする。

はじめに、粉砕分級装置において、特徴的な構成を備えた粉砕装置１の概略構成を説明する。図３に示すように、粉砕装置１は、粉砕分級装置本体８の内部の下部に設けられて、圧縮気体Ａ１を超音速の連続噴流Ａ２として吐出するディフューザ部９と、ディフューザ部９の下流側に配置された衝突部材１０と、ディフューザ部９と衝突部材１０との間に配置されたノズル体１１とを備える。

粉砕分級装置本体８は、上下方向を長手方向とする筒状に形成されている。すなわち、この粉砕分級装置は、被粉砕物Ｔを粉砕する際に、被粉砕物Ｔを縦方向の移動において行う縦型とされる。粉砕分級装置本体８の上部および下部には、被粉砕物Ｔを粉砕分級装置本体８の内部に循環させる循環路１２が接続されている。循環路１２には、供給路７が接続されている。

粉砕分級装置本体８は、上部に配置された被粉砕物Ｔの導入部１３と、導入部１３の下側に配置された前記分級部１４と、分級部１４の下側に配置された、被粉砕物Ｔの落下部１５と、落下部１５の下側に配置された前記粉砕装置１とを備える。導入部１３、分級部１４、落下部１５、および粉砕装置１の本体側壁はともに円筒状に形成されている。循環路１２の一端部が導入部１３に接続され、他端部が粉砕装置１の本体側壁の下端に接続されている。粉砕分級装置本体８は、上端内部から下端内部までが、被粉砕物Ｔの流路とされている。

導入部１３は、インジェクションフィーダ４から供給される被粉砕物Ｔが、循環路１２を通って粉砕分級装置本体８の内部に導入される部分である。分級部１４は、導入された被粉砕物Ｔを、粗粉と微粉に分級（この場合、遠心分離）し、微粉を導出管１７から導出し、粗粉を落下部１５へ落下させる部分である。分級部１４には、上下対の遠心分離板１８，１９が内装され、微粉は、下側の遠心分離板１９の中心から、導出管１７を通過して粉砕分級装置本体８の外部へと取出される。粉砕装置１は前述したように、所定の粒度に粉砕されていない粗粉を、分級部１４で設定した要求される粒度径の微粉に粉砕する部分である。

本発明の特徴は、粉砕装置１の構成である。他の部分の構成は従来の構成と同様であるので、以下にはその説明の詳細を繰返さない。図３に示すように、粉砕装置１は、粉砕分級装置本体８の一部を構成する円筒部（粉砕装置本体に相当する）２０と、圧縮気体Ａ１を超音速の連続噴流Ａ２として吐出する前記ディフューザ部９と、ディフューザ部９の下流側に配置された前記衝突部材１０と、ディフューザ部９と衝突部材１０との間に配置された前記ノズル体１１とを備える。

ディフューザ部９は、円筒部２０に内装されている。ディフューザ部９はディフューザ本体２１を備えている。ディフューザ本体２１は、円筒部２０に開口し、圧縮気体Ａ１を円筒部２０の内部に導入する断面円形の気体導入路２２を備える。気体導入路２２は、円筒部２０（ディフューザ本体２１）に対して径方向に沿うよう形成され、その先端は、円筒部２０の中心位置に延長されている。気体導入路２２には、圧縮空気源３Ｂが送気管２３を介して接続されている。

図２ないし図４に示すように、ディフューザ本体２１は、その径方向外方部分に後述する通路２５を形成するように、円筒部２０の内部に配置されている。ディフューザ本体２１は、気体導入路２２の先端から下流側へ向けて延長されて圧縮気体Ａ１を上流側から下流側へ流す圧縮気体流路２４を備える。圧縮気体流路２４は、全体として断面円形に形成されている。この圧縮気体流路２４は、円筒部２０と同心に配置され、また、圧縮気体流路２４は、断面積を軸方向（圧縮気体Ａ１の流れ方向）の全長にわたって同一としている。

ディフューザ本体２１うち、圧縮気体流路２４を形成する部分に対応した外周面である本体外周面２６は、下流側ほど中心側に傾斜する錐面とされている。本体外周面２６の径方向外側には、被粉砕物Ｔを下流側へ案内する案内空間２７が形成されている。ディフューザ本体２１の径方向外方には、前述した被粉砕物Ｔの通路２５が形成されており、通路２５は、円筒部２０の内部空間のうち、ディフューザ本体２１を除く部分によって成る。具体的に、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、通路２５はディフューザ本体２１の径方向両側に、略扇状の断面として、対で形成されている。図２に示すように、通路２５はその上端部が落下部１５の内部空間に連続するとともに、下端部が案内空間２７と連続している。案内空間２７は環状に形成されている。

ディフューザ部９は、圧縮気体Ａ１を超音速に加速させる加速用部材２８をさらに備える。加速用部材２８は、圧縮気体流路２４の周壁面２４ａに環状の導入隙間２４ｂを介して圧縮気体流路２４と同心に配置され、加速用部材２８の一部が圧縮気体流路２４に配置されている。加速用部材２８は、圧縮気体Ａ１の流れ方向に沿う杆状に形成されている。加速用部材２８は、その上流側部分に圧縮気体誘導用の誘導杆２９を備え、加速用部材２８は、その下流側部分に加速用錐体部３０を備えている。

誘導杆２９は円柱状に形成され、その断面積を軸方向（圧縮気体Ａ１の流れ方向）の全長にわたって同一とされている。また、誘導杆２９の基端部は、気体導入路２２と圧縮気体流路２４との境界部にあって、ディフューザ本体２１の内部で支持されている。誘導杆２９の基端部の周りには、圧縮気体Ａ１を気体導入路２２から圧縮気体流路２４へ移動させ得る、略環状の連通路３１が設けられている。なお、図３および図４（ｃ）に示すように、誘導杆２９は、ディフューザ本体２１の内部にあって、水平に配置され径方向に対向する一対の支持部２９ａ，２９ａを介して、ディフューザ本体２１に支持されている。また、誘導杆２９は支持部２９ａ，２９ａを介して、上下位置を調整可能に支持されている。

図５に示すように、加速用錐体部３０の外周面は、上流側から下流側へ向けて順次縮径させた加速用錐面３２である。具体的に加速用錐面３２は円錐面であり、その下流側先端３２ａは、わずかな面積の円弧面に形成されている。すなわち下流側先端３２ａは、尖端状に形成されている。加速用錐面３２の上流側後端３２ｂは、誘導杆２９に対して急速に、且つ下流側ほど大径になるよう傾斜して拡径されている。換言すれば、加速用錐体部３０は、誘導杆２９に対して拡径された拡径部３０ａを備えている。拡径部３０ａにおける上流側後端側が、加速用錐面３２の上流側後端３２ｂである。

加速用錐面３２の上流側後端３２ｂは、圧縮気体流路２４内に配置されている。具体的には、加速用錐面３２の上流側後端３２ｂは、圧縮気体流路２４の下流側端である出口３３寄りに配置されている。加速用錐面３２の一部は、圧縮気体流路２４に配置され、加速用錐面３２の下流側先端３２ａは、出口３３から下流側へ突出した位置に配置されている。

上記したように、圧縮気体流路２４は、断面積を軸方向（圧縮気体Ａ１の流れ方向）の全長にわたって同一断面とされ、図５に示すように、加速用部材２８は、加速用錐体部３０を備えてその加速用錐面３２の上流側後端３２ｂは、誘導杆２９に対して急速に、且つ傾斜して拡径され、加速用錐面３２の上流側後端３２ｂは、圧縮気体流路２４内に配置されている。この構成から、圧縮気体流路２４の周壁面２４ａと加速用部材２８の外周面との間の導入隙間２４ｂは、加速用錐面３２の上流側後端位置において、すなわち拡径部３０ａによって、その上流側の導入隙間２４ｂに比べて小さくされている。このように拡径部３０ａによって小さくされた導入隙間２４ｂを、スロート部３４（図５および図４（ｄ）参照）と称する。なお、スロート部３４は、後述するように、圧縮気体Ａ１を超音速に加速することのできる程度に拡径部３０ａによって、その隙間を小さくされている。

いっぽうで、加速用錐体部３０の外周面は、スロート部３４の下流側端から下流側へ向けて順次縮径させた加速用錐面３２となっている。このため、圧縮気体流路２４の出口３３寄りの周壁面２４ａと加速用錐面３２との間の隙間は、下流側ほど順次広くなっている（径が拡大されている）。この隙間を開放部３５と称する。

図３に示すように、衝突部材１０では、その上流側部分は衝突用錐体部３６とされている。衝突用錐体部３６の外周面は、その上流側先端から下流側へ向けて順次拡径された衝突用錐面３７である。具体的に、衝突用錐体部３６は円錐形状に形成されており、衝突用錐面３７は円錐面である。衝突用錐面３７の下流側端に、径方向外方に広がる環状の衝突用平板３８が配置されている。

衝突部材１０は、その衝突用平板３８側で円筒部２０に取付けられている。衝突用平板３８は、円筒部２０の内壁面２０ａに比べて小径に設定されている。衝突用平板３８の上流側端面が環状の衝突用平面３９とされている。衝突用平板３８の外周部と円筒部２０の内壁面２０ａとの間には、被粉砕物Ｔを循環路１２側に戻す環状の戻し路Ｒが形成されている。

衝突部材１０は、加速用部材２８の下流側にあって、加速用部材２８（圧縮気体流路２４）と同心上に配置されている。特に、衝突用錐面３７の上流側先端３７ａは、加速用錐面３２の下流側先端３２ａと、被粉砕物Ｔの流れ方向において対向して配置されている。

ノズル体１１は、径方向中心ほど下流側へ傾斜する錐面４０を、径方向内方に備えている。錐面４０は円錐台状面であり、径方向中心に、被粉砕物Ｔおよび連続噴流Ａ２の下流側（衝突部材１０側）への移動を案内する通過孔４１が形成されている。通過孔４１は断面円形に形成されて、上流側端から下流側端まで同一断面とされている。通過孔４１の上方（上流側）には、被粉砕物Ｔを連続噴流Ａ２に対して供給させる供給空間４２が形成されている。供給空間４２において、ディフューザ本体２１と上下方向で重なる領域は環状の空間になっている。この環状の空間は、環状の案内空間２７に連続している。

ノズル体１１の錐面４０と、ディフューザ本体２１のうち、圧縮気体流路２４を形成する部分の本体外周面２６とは、傾斜角度は異なるものの、同一方向に傾斜する傾斜面であり、互いに上下方向で対向している。

なお、本体外周面２６の下流側先端２６ａは、ノズル体１１の錐面４０に、上下方向の投影においてわずかに重なっている。加速用錐面３２の下流側先端３２ａは、通過孔４１の上流側入口４１ａに対して上流側に配置されている。衝突用錐面３７の上流側先端３７ａは、通過孔４１の下流側出口４１ｂに対して下流側へ位置ずれして配置されている。加速用錐面３２のうち、圧縮気体流路２４の出口３３から突出している部分は、錐面４０と径方向で対向した位置にある。

上記構成の粉砕分級装置において、被粉砕物Ｔが粉砕される過程を説明する。まず、インジェクションフィーダ４から供給路７、循環路１２を通って、被粉砕物Ｔが、導入部１３から粉砕分級装置本体８に供給される。被粉砕物Ｔは、分級部１４に至って遠心分離され、すでに所定の粒径となっている微粉Ｔ１は導出管１７から粉砕分級装置本体８の外部へと導出される。

所定の粒径の満たない粗粉Ｔ２は、遠心分離板１９と分級部１４における本体側壁との間の隙間から下方へ落下して落下部１５へ至り、落下部１５からさらに、粉砕装置１へ至る。この際、粗粉Ｔ２は、落下部１５から通路２５を通るようにして粉砕装置１へ至る。さらに具体的に、ディフューザ本体２１の径方向両側に対で形成された各通路２５に均一に振り分けられ、各通路２５を通過した粗粉Ｔ２は、環状の案内空間２７に均一となるよう環状方向（周方向）に散りばめられて、供給空間４２に至る。

粉砕装置１では、圧縮空気源３Ｂから送気管２３を介して、気体導入路２２に圧縮気体Ａ１が供給されている。気体導入路２２に供給された圧縮気体Ａ１は、ディフューザ部９の圧縮気体流路２４に形成されている導入隙間２４ｂを下流側へ流れて、出口３３から吐出される。この際、圧縮気体Ａ１は、導入隙間２４ｂを下流側へ流れる途中で、スロート部３４であってその上流側の導入隙間２４ｂに比べて狭い環状の隙間で加圧される。すなわち圧縮気体Ａ１は、拡径部３０ａによって流路が急激に縮小されることで、加圧される。

スロート部３４で加圧された圧縮気体Ａ１は、スロート部３４の下流側において、圧縮気体流路２４の周壁面２４ａ、および加速用錐体部３０の順次縮径された加速用錐面３２によって、スロート部３４での隙間に比べて拡大された開放部３５に至って加圧を開放される。これによって、圧縮気体Ａ１は、超音速に加速され、開放部３５から連続噴流Ａ２として吐出される。導入隙間２４ｂが環状であるから、圧縮気体Ａ１が導入隙間２４ｂを通過する際、圧縮気体Ａ１は導入隙間２４ｂの形状に倣って環状になっている。同様に、スロート部３４は環状であるから、開放部３５（出口３３）から超音速で吐出した連続噴流Ａ２も、環状である。

超音速に加速された圧縮気体Ａ１の連続噴流Ａ２は、加速用錐面３２の傾斜に沿って収束される方向の力を受けて集約されつつ、超音速の最大速度を維持したまま、且つ環状となって下流側に流れる。

一方で、被粉砕物Ｔである粗粉Ｔ２は、案内空間２７から供給空間４２へ、環状方向に均一に分散して落下し、連続噴流Ａ２にその外周側から供給される。そして、連続噴流Ａ２に吸引されて、連続噴流Ａ２は固気混相流となる。また、粗粉Ｔ２の一部はノズル体１１の錐面４０によって、連続噴流Ａ２に吸引されるよう案内される。すなわち、連続噴流Ａ２に対して、粗粉Ｔ２が均一に混合した固気混相流が発生する。固気混相流となった連続噴流Ａ２は、加速用錐面３２の傾斜に沿って収束される方向の力を受けて集約されつつ、超音速の最大速度を維持したまま下流側に流れる。このような連続噴流Ａ２は、ノズル体１１の錐面４０により環状を維持して通過孔４１側に向けて移動し、通過孔４１を通過すると衝突部材１０の衝突用錐面３７に衝突し、その衝撃により粗粉Ｔ２が細かく粉砕される。

さらに、衝突用錐面３７に衝突した被粉砕物Ｔは、衝突用錐面３７に衝突した後には、衝突用錐面３７の下流側に配置された衝突用平面３９に衝突して、その衝撃により細かく粉砕される。さらに、衝突用平面３９は、径方向に広がる面であるから、被粉砕物Ｔは連続噴流Ａ２とともに内壁面２０ａにも衝突して、細かく粉砕される。

被粉砕物Ｔは上記のようにして微粉Ｔ１となり、循環路１２へ送られ、粉砕分級装置本体８に再導入され、所定の粒径の微粉Ｔ１となっていれば、分級部１４で導出管１７から導出される。所定の粒径の微粉Ｔ１となっていなければ、再度粉砕装置１で粉砕される。

本発明の実施形態によれば、上記のように、スロート部３４で加圧された圧縮気体Ａ１は、スロート部３４の下流側において、圧縮気体流路２４の周壁面２４ａ、および加速用錐体部３０の順次縮径された加速用錐面３２によって、スロート部３４での隙間に比べて拡大された開放部３５に至って加圧を開放されて超音速に加速され、開放部３５から連続噴流Ａ２として吐出される。そして、連続噴流Ａ２は、加速用錐面３２の傾斜に沿って収束される方向の力を受けて集約されつつ、被粉砕物Ｔを吸引して固気混相流となり、超音速の最大速度を維持したまま下流側に流れる。すなわち、連続噴流Ａ２は、径方向に広がらずに被粉砕物Ｔを集めて衝突部材１０に衝突する。

このため、被粉砕物Ｔは連続噴流Ａ２とともに、衝突部材１０の衝突用錐面３７から外れる方向に位置ずれすることなく、連続噴流Ａ２に均一に混在した状態で、超音速の最大速度に応じた速度で衝突する。よって、単位時間当たりに微粉Ｔ１に粉砕される量が格段に増え、また、衝突部材１０に衝突した際の強い衝撃により細かく粉砕される。このため、被粉砕物Ｔの粉砕効率を著しく向上させることができる。

被粉砕物Ｔを細かく粉砕するためには、圧縮気体流路２４の出口３３から吐出する連続噴流Ａ２が固気混相流となっても環状を維持したまま衝突部材１０に衝突することが好ましい。このようにするための、好ましい距離Ｌ１、Ｌ２の一例を挙げる。ここで、
Ｌ１：圧縮気体流路２４の出口３３から通過孔４１の上流側入口４１ａまでの距離、
Ｌ２：通過孔４１の軸方向（被粉砕物Ｔの流れ方向長さ）、
とすると、下記（式１）、（式２）が採用できる。
Ｌ１＝１．８・Ｄ１〜３．１・Ｄ１…（式１）
Ｌ２＝０〜Ｄ２…（式２）
ここで、
Ｄ１：導入隙間２４ｂの直径、
Ｄ２：通過孔４１の直径、
であり、
Ｄ１≦Ｄ２≦１．５・Ｄ１
である。
このように設定することで、圧縮気体流路２４の出口３３から吐出する連続噴流Ａ２が固気混相流となっても環状を維持したまま衝突部材１０に衝突させることが可能である。これらＬ１、Ｌ２、Ｄ１、Ｄ２の値は、被粉砕物Ｔを求める粒度の微粉Ｔ１にするために、あるいは被粉砕物Ｔの種類や物性等に基づいて、必要な値に設定される。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。その他、各部の具体的構成についても同様である。

上記実施形態では、粉砕分級装置本体８は、上下方向を長手方向とする筒状に形成されている。すなわち、粉砕分級装置において、粉砕分級装置本体８は、被粉砕物Ｔを粉砕する際に、被粉砕物Ｔを縦方向の移動において行う縦型の場合を例示した。しかしながら本発明は、図７に示すように、被粉砕物Ｔを粉砕する際に、被粉砕物Ｔの粉砕を横方向の移動において行う横型にも適用できる。すなわち、横型では、粉砕分級装置における粉砕装置１を横置きしている。

この場合、縦型と横型の構成の相違は、主として、被粉砕物Ｔを、粉砕分級装置本体８に供給する位置、および圧縮気体Ａ１の供給位置である。縦型の場合では、被粉砕物Ｔは粉砕分級装置本体８の上端部へ供給されるのに対し、横型の場合では、ホッパ４５から、粉砕装置１の環状の案内空間２７に供給される。また、圧縮気体Ａ１は、圧縮気体流路２４の長手方向に沿う方向から、圧縮気体流路２４に供給される。

横型の粉砕分級装置においては、圧縮気体流路２４から吐出される連続噴流Ａ２は横方向に沿う。しかしながら、超音速に加速された圧縮気体Ａ１の連続噴流Ａ２は、加速用錐面３２の傾斜に沿って収束される方向の力を受けて集約されつつ、超音速の最大速度を維持したまま下流側に流れる。このため、連続噴流Ａ２は重力の影響を受け難い。また、被粉砕物Ｔは、ホッパ４５から環状の案内空間２７に供給され、環状の連続噴流Ａ２に吸引されるから、縦型の粉砕分級装置と同様に、被粉砕物Ｔの粉砕効率を著しく向上させることができる。

上記各実施形態では、加速用錐面３２の一部を圧縮気体流路２４の出口３３から突出させた構成としている。しかしながら、スロート部３４の下流側に、その上流側より大きい隙間を形成することで開放部３５を形成することができれば、加速用錐面３２の下流側先端３２ａを圧縮気体流路２４の出口３３と面一とする位置まで、加速用部材２８を上流側へ位置調整することが可能である。

さらに、上記各実施形態では、圧縮気体流路２４の周壁面２４ａは、同一径とした。しかしながら、図８に示すように、拡径部３０ａを形成したままで、圧縮気体流路２４の出口３３側端部を加速用錐面３２に沿うように順次縮径し、出口３３において最小径になるよう設定することもできる。

上記各実施形態では、加速用錐体部３０の下流側先端３２ａは、尖端状に形成した場合を例示した。しかしながら、下流側先端３２ａを尖端状とせず、図９に示すように平面とすることで、加速用錐体部３０におけるディフューザ部９の下流側形状を円錐台、あるいは角錐台形状とすることもできる。

上記各実施形態では、スロート部３４を設けるために、加速用部材２８の一部を拡径して、圧縮気体流路２４の周壁面２４ａと加速用部材２８の外周面との間の隙間を小さくした。しかしながら、図１０に示すように、加速用部材２８において、錐面を除く部分を同一径として（拡径部を設けず）、圧縮気体流路２４の出口３３寄りの周壁面２４ａを縮径して、スロート部を形成することもできる。この場合、縮径された周壁面２４ａは、下流側へ向けて傾斜する円錐台状面とし、その径方向内端から出口３３まで、周壁面２４ａを同一径の円筒面とすることができる。

上記各実施形態では、分級部と粉砕装置とを一体的に設けて粉砕分級装置とし、これを所定のプラントに敷設した場合を示した。しかしながら、分級部と粉砕装置を別個に設け、分級部で分級された被粉砕物Ｔを粉砕装置へ供給して微粉に粉砕するよう、分級部および粉砕装置を所定の同一プラントに別個で敷設することもできる。あるいは、粉砕装置を分級部と組合せることなく単体で用いる場合もある。

１…粉砕装置、８…粉砕分級装置本体、９…ディフューザ部、１０…衝突部材、１１…ノズル体、１２…循環路、１３…導入部、１４…分離部、１５…落下部、１７…導出管、２０…円筒部、２０ａ…内壁面、２１…ディフューザ本体、２２…気体導入路、２４…圧縮気体流路、２４ａ…周壁面、２４ｂ…導入隙間、２５…通路、２６…本体外周面、２６ａ…下流側先端、２７…案内空間、２８…加速用部材、２９…誘導杆、３０…加速用錐体部、３０ａ…拡径部、３１…連通路、３２…加速用錐面、３２ａ…下流側先端、３２ｂ…上流側後端、３３…出口、３４…スロート部、３５…開放部、３６…衝突用錐体部、３７…衝突用錐面、３７ａ…上流側先端、３８…衝突用平板、３９…衝突用平面、４０…錐面、４１…通過孔、４１ａ…上流側入口、４１ｂ…下流側出口、４２…供給空間、Ａ１…圧縮気体、Ａ２…連続噴流、Ｔ…被粉砕物、Ｔ１…微粉、Ｔ２…粗粉

Claims (3)

1. 粉砕装置本体の内部に、圧縮気体を超音速の連続噴流として吐出するディフューザ部と、該ディフューザ部の下流側に配置された衝突部材とを備え、前記連続噴流に対して被粉砕物を供給することで、該被粉砕物を連続噴流とともに衝突部材に衝突させて、その衝撃により被粉砕物を粉砕する粉砕装置であって、
   前記ディフューザ部は、前記圧縮気体を上流側から下流側へ流す圧縮気体流路と、前記圧縮気体を超音速に加速させる加速用部材とを備え、
   該加速用部材は、前記圧縮気体流路の周壁面との間に、前記圧縮気体が導入される環状の導入隙間を介して該圧縮気体流路と同心に配置され、
   前記ディフューザ部は、前記圧縮気体流路の途中にあって、前記圧縮気体流路の周壁面と前記加速用部材の外周面との距離が上流側の前記導入隙間に比べて狭い環状の隙間であるスロート部をさらに備え、
   前記加速用部材は、その下流側部分に加速用錐体部を備え、
   該加速用錐体部の外周面は、前記スロート部の下流側端から下流側へ向けて順次縮径させた加速用錐面であり、
   該加速用錐面の一部または全部が、該加速用錐面の下流側先端を前記圧縮気体流路の出口に対して面一または下流側に位置するように、前記加速用部材が前記圧縮気体流路に配置され、
   前記被粉砕物は、前記ディフューザ部の外側に設けた環状の空間から、前記連続噴流に対して供給され、
   前記ディフューザ部と前記衝突部材との間に、径方向中心ほど下流側へ傾斜する錐面を備え、該錐面には、前記衝突部材側への前記被粉砕物および前記連続噴流の移動を案内する通過孔が形成されたことを特徴とする粉砕装置。
2. 前記衝突部材の上流側部分は衝突用錐体部とされ、該衝突用錐体部は、その上流側先端から下流側へ向けて順次拡径された衝突用錐面であり、該衝突用錐面の下流側部分は、径方向外方に広がる衝突用平面とされた請求項１に記載の粉砕装置。
3. 前記加速用部材は、前記導入隙間を形成する誘導杆と、前記スロート部を形成する拡径部とを備え、該拡径部が前記誘導杆に比べて拡径されている請求項１または請求項２に記載の粉砕装置。