JPWO2012066885A1 - 粉体分級装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に提案された粉体分級装置では、円錐面状の粉体通路の下方に複数のガイドベーンが仕切板により上下2段に分割されつつ環状に配列され、排気管から排気することで、ガイドベーン間を通過する旋回空気流が形成され、円錐面状の粉体通路を通って上側のガイドベーン間に落下した粉体に旋回運動が与えられ、遠心力と抗力とのバランスによって粉体が分級される。
さらに、特許文献3には、分級室の外周部に複数のガイドベーンを環状に配置し、隣接するガイドベーン間に空気流入路を設け、排気管からの吸引排気により、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する気流分級装置が示されている。
しかしながら、旋回空気流により粉体に与えられる遠心力とガス流による抗力とのバランスを利用して分級を行う粉体分級装置においては、処理能力を向上させる目的で装置を大型化して分級室の容積を増大させると、粉体の旋回半径が大きくなるため、分級点がより大きな値に変動してしまい、例えばサブミクロン粉体等の微細な粒子の分級が困難になる。このため、微細な粒子を分級する際の処理能力が限られるという問題があった。
制御部は、複数の粉体分級機における圧力損失が互いに等しくなるように、複数の粉体分級機のガイドベーンから流入するガスの流量、あるいはガス供給源から複数の粉体分級機に供給されるガスの圧力または流量を制御することが好ましい。
粉体供給部は、粉体を複数の粉体分級機に分配する粉体分配器を有するように構成することができる。なお、粉体供給部は、粉体分散室に連通するようにケーシングに形成され且つ粉体分散室内に粉体を供給するためのエジェクタを備えた構成とすることもでき、さらに、粉体供給部が、粉体分配器とエジェクタの双方を備えた構成とすることもできる。
また、複数の粉体分級機は、それぞれ粗粉を排出するための粗粉排出口を有し、粗粉回収部は、複数の粉体分級機の粗粉排出口にそれぞれ接続された複数のダンパ装置と、複数のダンパ装置に接続された共通の回収容器とを有することができる。あるいは、複数の粉体分級機は、それぞれ粗粉を排出するための粗粉排出口を有し、粗粉回収部は、複数の粉体分級機の粗粉排出口にそれぞれ接続された複数の回収容器を有してもよい。
図1に、この発明の実施の形態に係る粉体分級装置の構成を示す。この粉体分級装置は、粉体の分級を行う分級装置本体1と、分級装置本体1に接続された微粉回収部2および粗粉回収部3を備えている。
分級装置本体1は、それぞれ旋回ガス流により粉体に旋回運動を与えて粗粉と微粉とに分級する複数の粉体分級機4を有しており、これら粉体分級機4が、中空のほぼ円板形状の連結部材5により互いに連結されている。複数の粉体分級機4の微粉排出口6にそれぞれ微粉排出管7を介して合流管8が接続され、この合流管8に微粉回収部2が接続されている。それぞれの微粉排出管7には、対応する粉体分級機4の出口圧力を検出する圧力センサ9が配設されている。また、複数の粉体分級機4の粗粉排出口10に粗粉回収部3が接続されている。
一方、粗粉回収部3は、複数の粉体分級機4の粗粉排出口10にそれぞれ接続された複数のダンパ装置13と、複数のダンパ装置13に接続された共通の回収容器14とを有している。ダンパ装置13は、回転駆動されると共に気密性を確保し得る弁板15を備えており、対応する粉体分級機4の粗粉排出口10に貯留された粗粉を間欠的に回収容器14へ排出するものである。
また、分級装置本体1の複数の粉体分級機4には、圧縮ガスを供給するための圧縮ガス供給源18Aおよび18Bと、圧縮ガスまたはガスを供給するための(圧縮)ガス供給源18Cが接続されている。
さらに、分級装置本体1の複数の圧力センサ9に制御部19が接続され、制御部19に微粉回収部2の吸引ブロア12、粗粉回収部3の複数のダンパ装置13、粉体供給源17および圧縮ガス供給源18Aおよび18Bおよびガス供給源18Cが接続されている。
すなわち、図3に示されるように、ケーシング21内の上部に、上部円盤状部材22と下部円盤状部材23とが中心軸C上に所定の間隔を隔てて対向配置されており、これら円盤状部材22および23の間にほぼ円盤形状の遠心分離室24が区画形成され、遠心分離室24の周方向外周部には、それぞれ所定の角度で内部方向に延びるように複数のガイドベーン25が配置されている。各ガイドベーン25は、中心軸Cと平行な回動軸により上部円盤状部材22と下部円盤状部材23との間で回動可能に軸支されると共に、図示しない回動板を回動させることにより全てのガイドベーン25の回動角度を同時に変えて、互いに隣接するガイドベーン25の間隔を調整することができるように構成されている。
なお、遠心分離室24の周方向外周部に複数のガイドベーン25を配置する代わりに、遠心分離室24の外周部に所定の角度で複数のガス供給ノズルを配置すると共にこれらのガス供給ノズルにガス供給源18Cを接続し、ガス供給源18Cからこれらのガス供給ノズルを介して遠心分離室24の内部にガスを供給することもできる。
また、下部円盤状部材23の外周部には、遠心分離室24の外周に沿って遠心分離室24に連通するように遠心分離室24と同軸上にリング状の粉体再分級室30が区画形成されている。
また、上部円盤状部材22には、微粉排出口6に連通する開口の周縁に、遠心分離室24に向かって突出するリング状のエッジ部31が形成され、このエッジ部31に対向する下部円盤状部材23の中央部には、遠心分離室24に向かって突出するリング状のエッジ部32が形成されている。すなわち、これらエッジ部31および32が遠心分離室24を挟んで対向配置されている。
なお、圧縮ガスを押し込む代わりに、複数のガイドベーン25の間から大気圧のガスが遠心分離室24内に流入するように構成することもできる。
また、前記のように、ガイドベーン25を配置する代わりに、遠心分離室24の外周部に所定の角度で配置した複数のガス供給ノズルから圧縮ガスを噴出することで、遠心分離室24内に、粉体分散室26および粉体再分級室30の内部における旋回ガス流と同じ方向に旋回する旋回ガス流が形成されるように構成することもできる。
予め、制御部19により粗粉回収部3の複数のダンパ装置13はいずれも弁板15を閉じた状態にあるものとする。
まず、制御部19により微粉回収部2の吸引ブロア12が駆動され、4台の粉体分級機4のそれぞれにおいて、微粉排出口6を介して遠心分離室24内から所定の風量で吸気が行われると共に、圧縮ガス供給源18Aおよび18Bから各粉体分級機4の圧縮ガス導入口34および36に圧縮ガスが供給されて、第1のノズル33および第2のノズル35から圧縮ガスが噴出され、さらに、圧縮ガス供給源18Cから連結部材5の圧縮ガス押し込み室37に圧縮ガスが供給され、各粉体分級機4の複数のガイドベーン25の間から圧縮ガスが押し込まれる。これにより、各粉体分級機4の粉体分散室26内、遠心分離室24内および粉体再分級室30内に互いに同一方向に旋回する旋回ガス流が形成される。
なお、各粉体分級機4に対応して微粉排出管7に配置されている圧力センサ9からの検出信号が制御部19に入力されている。
以上のような粉体再分級室30における再分級作用を受けた後、分級点を越える粗粉は、粉体再分級室30から粗粉排出口10へと落下する。
仮に、複数のダンパ装置13の弁板15を同時に開くと、これら複数のダンパ装置13および回収容器14の内部を介して複数の粉体分級機4の相互間でガスの流通が行われ、それぞれの粉体分級機4内に形成されている旋回ガス流が乱れて分級精度が低下するおそれがある。
一般に、旋回ガス流を形成し、粉体に旋回運動を与えて粗粉と微粉とに分級する分級機においては、分級機のサイズが同一の場合、分級点が旋回ガス流の強さに依存し、旋回ガス流の強さは分級機の圧力損失と相関する。このため、4台の粉体分級機4の圧力損失を互いに等しくすることにより、各粉体分級機4内に形成される旋回ガス流の強さが互いに等しくなり、各粉体分級機4における分級点を均等化することができる。その結果、4台の粉体分級機4を並列運転させて処理能力を向上させながらも、高精度の分級を行うことが可能となる。
あるいは、制御部19が各粉体分級機4における複数のガイドベーン25の回動角度を変えることにより、各粉体分級機4の遠心分離室24内に押し込まれるガスの流量を調整して、4台の粉体分級機4の圧力損失を互いに等しくすることもできる。
このように、製作寸法が異なっても、圧縮ガス供給源18A、18Bおよびガス供給源18Cから各粉体分級機4に供給されるガスの流量を制御することによって、分級の精度を向上させることが可能となる。
なお、分級精度指数κは、75%分離径D75に対する25%分離径D25の比によって表されている。すなわち、κ=D25/D75である。
図5からわかるように、実施の形態1に係る粉体分級装置により、4台の粉体分級機4を連結して流量8kg/hの粉体を分級すれば、1台の粉体分級機4のみで流量8kg/hの粉体を分級する場合よりも高い分級精度を得ることができる。
なお、粉体としては、シリカ、トナー等の低比重のものから、金属、アルミナ等の高比重のものまで各種の粉体を分級対象として用いることができる。
また、圧縮ガス供給源18A、18Bおよびガス供給源18Cから供給されるガスとしては、圧縮空気を用いることができるが、分級対象となる粉体に応じて、例えば、不活性ガスを用いてもよい。
このような構成にすれば、4台の粉体分級機4に対応する4つの回収容器42が互いに分離独立しているので、共通の回収容器の内部を介して複数の粉体分級機4の相互間でガスの流通が行われることがない。このため、分級精度の低下を来すことなく、複数の粉体分級機4から同時に粗粉の排出回収を行うことが可能となる。
また、上記の実施の形態で用いられた粉体分級機4では、リング状のエッジ部31および32が遠心分離室24を挟んで互いに対向配置されていたが、これらエッジ部31および32のうち一方のみを形成するようにしてもよい。
さらに、上記の実施の形態で用いられた粉体分級機4では、粉体分散室26内に対向する第1のノズル33と粉体再分級室30内に対向する第2のノズル35の双方が使用されたが、例えば、第2のノズル35を省略することもできる。
また、複数のガイドベーン25を用いずに、遠心分離室24の周方向外周部を周壁部材で閉鎖した粉体分級機を用いてもよい。
Claims (9)
- それぞれ旋回ガス流により粉体に旋回運動を与えて粗粉と微粉とに分級する複数の粉体分級機と、
前記複数の粉体分級機にそれぞれ旋回ガス流を形成するためのガスを供給するガス供給源と、
前記複数の粉体分級機に粒度分布を有する粉体を供給する粉体供給部と、
前記複数の粉体分級機でそれぞれ分級された微粉を回収する微粉回収部と、
前記複数の粉体分級機でそれぞれ分級された粗粉を回収する粗粉回収部と、
前記複数の粉体分級機における分級点が互いにほぼ等しくなるように前記複数の粉体分級機に供給されるガスの流量を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする粉体分級装置。 - 前記複数の粉体分級機は、それぞれ、
ほぼ円盤形状の遠心分離室と、前記遠心分離室の一方の側に前記遠心分離室と同軸上に配置され且つ前記遠心分離室に連通するリング状の粉体分散室と、前記遠心分離室の他方の側に前記遠心分離室と同軸上に配置され且つ前記遠心分離室に連通するリング状の粉体再分級室とが内部に形成されたケーシングと、
前記遠心分離室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且つ前記遠心分離室の内部にガスを流入させるための複数のガイドベーン、または前記遠心分離室の外周部に所定の角度で配置され且つ前記遠心分離室の内部にガスを供給するための複数のガス供給ノズルと、
それぞれ前記粉体分散室の内部にガスを噴出して旋回ガス流を形成するための複数の第1のノズルと
を有する請求項1に記載の粉体分級装置。 - 前記複数の粉体分級機は、それぞれ、前記粉体再分級室の内部にガスを噴出して旋回ガス流を形成するための複数の第2のノズルを有する請求項2に記載の粉体分級装置。
- 前記制御部は、前記複数の粉体分級機における圧力損失が互いに等しくなるように、前記複数の粉体分級機のガイドベーンから流入するガスの流量を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の粉体分級装置。
- 前記制御部は、前記複数の粉体分級機における圧力損失が互いに等しくなるように、前記ガス供給源から前記複数の粉体分級機に供給されるガスの圧力または流量を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の粉体分級装置。
- 前記粉体供給部は、粉体を前記複数の粉体分級機に分配する粉体分配器を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の粉体分級装置。
- 前記複数の粉体分級機は、それぞれ微粉を含むガス流を排出するための微粉排出口を有し、
前記微粉回収部は、前記複数の粉体分級機の前記微粉排出口に接続された共通の捕集器を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉体分級装置。 - 前記複数の粉体分級機は、それぞれ粗粉を排出するための粗粉排出口を有し、
前記粗粉回収部は、前記複数の粉体分級機の前記粗粉排出口にそれぞれ接続された複数のダンパ装置と、前記複数のダンパ装置に接続された共通の回収容器とを有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の粉体分級装置。 - 前記複数の粉体分級機は、それぞれ粗粉を排出するための粗粉排出口を有し、
前記粗粉回収部は、前記複数の粉体分級機の前記粗粉排出口にそれぞれ接続された複数の回収容器を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の粉体分級装置。
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