JPWO2015194529A1

JPWO2015194529A1 - サイクロン型粉体分級装置

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Publication number: JPWO2015194529A1
Application number: JP2016529353A
Authority: JP
Inventors: 輝男忍足; 一己山本; 吉田　英人; 英人吉田
Original assignee: Soken Chemical and Engineering Co Ltd
Current assignee: Soken Chemical and Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-06-16
Also published as: WO2015194529A1; JP6533522B2

Abstract

[課題]遠心分離室内で捕集される粉体からさらに粗大粒子の粉体を取り除いて、より所望とする粒径の粉体を取り分けることのできるサイクロン型粉体分級装置を提供する。[解決手段]遠心分離室４６の下方に、末広がりのテーパ部５３を延設し、このテーパ部５３の下方に第１の筒状捕集器３９を接続する。そして、第１の筒状捕集器３９の内部に、先細りの第２の筒状捕集器５５を収容する。さらに、遠心分離室４６内に追加気流Ｓを導入することにより、所定重量以下の中間粒子ｍを上方に舞い上がらせて第２の筒状捕集器５５の下端開口部５５ｃを介して外方に取り分けるように構成した。

Description

本発明は、遠心力を利用したサイクロン型粉体分級装置に関する。

粉体の分級は、セラミック工業などの発展や、技術の高度化に伴って、分級性能の向上や、分級時のコンタミ防止、大量処理等などの要求が高まっている。

例えば、所定の粒径範囲で分布する粉体を粗粉と微粉に分級するサイクロン型粉体分級装置として、図２０に示したようなサイクロン型粉体分級装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなサイクロン型粉体分級装置は、略直立円筒形のサイクロン塔３の上部に、例えば、乾燥状態の分散粉体を含んだ空気流を流入管２の開口部２ａから内壁面に沿って水平方向に気流を吹込んでサイクロン塔３内の遠心分離室４内に旋回流Ｒを形成させ、この旋回流Ｒに含まれている粉体のうちの体積の大きな粗粉は、該旋回流に乗って次第に沈降するのでこれをサイクロン塔３の下部に設けた捕集器１０で回収し、他方、体積の小さい微粉は、サイクロン塔３の旋回流の中心部の上方に配置した流出管８から上方に抜き出して回収するようにした構成のものである。

このようなサイクロン型粉体分級装置において、例えば、５μｍ未満の微粒子と５μｍ〜３０μｍの中間粒子と３０μｍ以上の粗大粒子からなる粉体から、５μｍ〜３０μｍの粒径を有する粉体を必要とする場合、分級点として、微粒子を含む気流を流出管８から上方に抜き出すことで粒径が５μｍ未満の粒子を取り除くことが行われている（なお、本明細書において、「粒径」とは、体積相当径である。）
ところで、近年では、より精度の良い分級が要求される場合がある。例えば、液晶ディスプレイに代表される各種ディスプレイの表面に光学機能層を設ける場合、塗布層内に分散される粒子が均一でないと、ムラやスジ状の欠陥として確認されてしまうため、分級してより均一な粒子を混入させることが求められている。

このような場合には、例えば３０μｍを第２の分級点として再び分級し、３０μｍ以上の粗大粒子の粉体を取り除くことが行われている。

特開２０１１−１２５８０１号公報

本発明は、このような実情に鑑み、遠心分離室内で捕集される中間粒子を含む粗粉からさらに捕集部位に設けた二次分級室において粗大粒子を取り除いて、所望とする粒径の粉体を取り分けることのできるサイクロン型粉体分級装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明に係るサイクロン型粉体分級装置は、円筒状の上部周壁４２と、前記上部周壁４２の下部に接続された胴体脚部５２と、
前記胴体脚部５２の下部に接続された末広がりのテーパ部５３とを有する略円筒状のサイクロン塔３８の下部に第１の筒状捕集器３９を有し、
前記上部周壁４２と前記胴体脚部５２とで囲まれた間に形成された遠心分離室４６内に、流入管４０を介して粒度分布を有する粉体を供給するとともに、
前記遠心分離室４６の上方に位置し、外部に連通する流出管４８を介して前記遠心分離室４６内の空気を吸引し又は吐出することにより、前記遠心分離室４６内に旋回流Ｒを形成し、該旋回流Ｒにより前記粉体を微粉と粗粉とに分離するサイクロン型粉体分級装置において、
前記テーパ部５３と前記第１の筒状捕集器３９との間に跨って配置され、上端部が開口して、下端部の開口部から分離された微粒子を通路５５ａを通して第２の筒状捕集器５５から取り出す構造を有し、前記テーパ部５３の傾斜面５３ａに対して流路が形成されるように対面して配置される傾斜面５５ｂを上部に有し、このテーパ部５３の傾斜面５３ａと前記第２の筒状捕集器５５の傾斜面５５ｂとの間に隔壁間傾斜通路５６を形成する、上部が先細りの第２の筒状捕集器５５と、
前記第１の筒状捕集器３９の側壁部または前記テーパ部５３の側壁部に接続され、前記遠心分離室４６内に追加気流Ｓを導入する追加気流導入管５７と、を備え、
前記遠心分離室４６内での旋回流Ｒに伴って下方に案内された前記粗粉を前記胴体脚部５２の下端開口部から、前記隔壁間傾斜通路５６に案内するとともに、
前記追加気流導入管５７から前記遠心分離室４６内に導入される追加気流Ｓにより、前記粗粉中に含まれる所定重量以下の中間粒子ｍを前記旋回流Ｒの外周側から内周方向に移動させ、これにより、前記所定重量以下の中間粒子ｍを前記第２の筒状捕集器５５の上端開口部５５ｄを介して内方に導くことにより、前記所定重量以下の中間粒子ｍを前記第２の筒状捕集器５５の下端開口部５５ｃから取り分けることを特徴としている。

このような構成の本発明によれば、末広がりのテーパ部５３の傾斜面５３ａと、上部が先細り状の第２の筒状捕集器５５の傾斜面５５ｂとの間に形成されるテーパ状の隔壁間傾斜通路５６の中に、追加気流Ｓの流れを生じさせることができるとともに、この隔壁間傾斜通路５６内に生じる追加気流Ｓの流れにより、胴体脚部５２の下端開口部近傍から隔壁間傾斜通路５６内に案内されてくる粉体のうち、所定重量以下の中間粒子ｍを再び上方に舞い上がらせることができる。なお、粉体が均質の材料から形成されている場合、その粉体の重量は、粒径の体積に比例するので、粒径が小さいものは粒径が大きいものに比べて軽いことを意味する。

このように、本発明では、粒径の小さい（重量が軽い）中間粒子ｍを隔壁間傾斜通路５６内で再び上方に舞い上がらせることにより、中間粒子ｍを、第２の筒状捕集器５５の上端開口部５５ｄ側に案内し、上端開口部５５ｄからその内部に落下させ、この第２の筒状捕集器５５を介して下端開口部５５ｃから回収することが可能となる。したがって、粒径の大きさが整えられた中間粒子ｍ（例えば、５μｍ〜３０μｍ）を取り分けることができる。

一方、隔壁間傾斜通路５６に案内されてきたものの、粒径が３０μｍ以上で重量が重い粗大粒子Ｍには、遠心力が大きく作用しているので、粗大粒子Ｍは、ここに追加気流Ｓの流れが生じていても舞い上がることはできない。結果として、粒径の大きい（重量が重い）粗大粒子Ｍは、末広がりのテーパ部５３の傾斜面５３ａと第２の筒状捕集器５５の傾斜面５５ｂとの間を通って慣性力に従って下方に落下する。これにより、粗大粒子Ｍは、第１の筒状捕集器３９の下端開口３９ａ側に導かれる。

このように本発明に係るサイクロン型粉体分級装置では、先ず微小粒子（例えば、５μｍ未満）を流出管４８から外部に排出することができる。また、遠心分離室４６内の旋回流Ｒにより旋回しながら下方に案内される中間粒子を含む粗粉のうち、粗大粒子Ｍ（例えば、３０μｍ以上）を第１の筒状捕集器３９の下端開口３９ａ側に導き集積することができる。

結果として、粒径の大きさが整えられた粉体（例えば、５μｍ〜３０μｍ）のみを、最終的に第２の筒状捕集器５５の下端開口部５５ｃを介して集積することが可能となる。

また、本発明では、前記サイクロン塔３８の内方に、螺旋状の案内羽根４７を配置し、この案内羽根４７により前記遠心分離室４６内に旋回流を形成してもよい。

このようにすれば、流出管を備えなくても、案内羽根を備えることにより、旋回流を容易に形成することができる。

また、本発明においては、前記追加気流導入管５７は、円周方向に所定間隔置きに複数本、形成されていることが好ましい。

このように追加気流導入管５７が、所定間隔置きに複数本形成されていれば、テーパ状の隔壁間傾斜通路に落下してくる粉体を、周方向の略全域に渡ってより安定した状態で粉体を舞い上がらせることができる。

ここで、本発明に係るサイクロン型粉体分級装置では、前記追加気流導入管５７は、前記旋回流Ｒの外周部から内側に向く流れを有すように接続されていることが好ましい。

また、本発明においては、前記追加気流導入管５７は、前記旋回流Ｒの旋回速度を高めるように、前記第１の捕集器３９または前記末広がりのテーパ部５３の接線方向に接続されていることが好ましい。

このような構成であると、追加気流Ｓが旋回流Ｒの旋回速度を高めることができる。

また、本発明においては、前記追加気流導入管５７が接続される前記第１の筒状捕集器３９の外周または前記追加気流導入管５７が接続される前記テーパ部５３のいずれかの外周に、追加気流貯留室６７を形成し、
前記追加気流Ｓは、前記追加気流貯留室６７に一時的に集合された後、さらに前記追加気流貯留室に形成された気流吐出用の孔６８を介して前記サイクロン筒３８の内方、または前記第１の筒状捕集器３９の内方に、供給されることが好ましい。

このような構成であると、気流吐出用の孔６８から導入される追加気流Ｓにより、旋回流Ｒの旋回速度を高めることができるため、分級性能を向上させることができる。

また、本発明においては、前記追加気流導入管５７から導入された追加気流Ｓにより形成された、下から上に向かう旋回流Ｕの旋回方向が、前記遠心分離室４６内で形成された、上から下に向かう旋回流Ｒの旋回方向と同じ方向になるように、追加気流Ｓの導入方向が設定され、かつ隔壁間傾斜通路５６の下方出口において、
旋回流Ｒの旋回速度＜旋回流Ｕの旋回速度
となるように設定可能であることが好ましい。

このような構成であると、旋回流Ｕが旋回流Ｒを加速することにより、分級精度を向上させることができる。

さらに、本発明では、前記流入管４０は、前記遠心分離室４６の前記上部周壁４２に形成された開口部４３を介して前記遠心分離室４６に連通するとともに前記遠心分離室４６に対して接線方向に接続されていることが好ましい。

このような構成であれば、外気を遠心分離室内に取り入れ、強力な旋回流を発生させることができる。

また、本発明では、前記遠心分離室４６の上部周壁４２または胴体脚部５２に、前記遠心分離室４６に外気を導入するための空気取り入れ孔６２ａが複数個、形成されていることが好ましい。

このような構成であれば、空気取り入れ孔６２ａから導入される外気により、遠心分離室４６内での旋回流の速度を大きくすることが可能となり、結果として、分級性能を向上させることができる。

あるいは、本発明では、前記遠心分離室４６の周壁４２または胴体脚部５２に外気を導入するため空気取り入れノズル６２ｂが、遠心分離室４６の周壁４２または胴体脚部５２に旋回流Ｒの流れに沿う方向で接線方向に接続されていることが好ましい。

このような構成であれば、空気取り入れノズル６２ｂから導入される外気により、遠心分離室４６内での旋回流の速度を大きくすることが可能となり、結果として粒子分級性能を向上させることができる。また、同ノズル６２ｂは、１つあるいは複数個形成されていることが好ましい。

また、本発明では、前記胴体脚部５２の下端開口部の内周壁から、前記第２の筒状捕集器５５の傾斜面５５ｂに向かって鉛直方向の直線を延ばし、この直線と前記傾斜面５５ｂとの交わる位置をＥとしたとき、この位置Ｅから前記傾斜面５５ｂの外側に伸びる長さをｘ（ただし、前記直線と前記傾斜面５５ｂとが交わらない場合には、前記傾斜面５５ｂの長さをｘとする）、前記第１の筒状捕集器３９のテーパ部５３の傾斜面５３ａの長さをｙとしたとき、
０．０５ｙ≦ｘ＜ｙ
に設定することが好ましい。

このように、ｘ、ｙを設定すれば、分級性能を向上させることができる。

また、本発明では、胴体脚部５２の下端開口部の半径ｒ₁と第２の筒状捕集器５５の上端開口部の半径ｒ₂との比（ｒ₂／ｒ₁）が０＜ｒ₂／ｒ₁≦１．３０であることが好ましい。

このようにすると、旋回速度の大きい気流が隔壁間傾斜通路に案内され、粒子に作用する遠心力が大きくなるため、分級点Ｄ_p50を小さくすることが可能である。

本発明の粉体分級方法は、上記装置を用いて、
前記追加気流導入管５７から導入された追加気流Ｓにより形成された、下から上に向かう旋回流Ｕの旋回方向が、前記遠心分離室４６内で形成された、上から下に向かう旋回流Ｒの旋回方向と同じ方向になるように追加気流Ｓを導入し、かつ隔壁間傾斜通路５６の下方出口において、
旋回流Ｒの旋回速度＜旋回流Ｕの旋回速度
とすることを特徴としている。

このような方法であると、旋回流Ｕが旋回流Ｒを加速することにより、さらに、分級精度を向上させることができる。

本発明に係るサイクロン型粉体分級装置によれば、サイクロン塔内で旋回流によって生じた、粒子に掛かる遠心力の大きさの違いと、上部の旋回流並びに旋回流の外周側から内側に流れる追加気流の抗力、遠心力が組み合わされることで、サイクロン塔の下方側に集積される粒度分布を有する粉体のうち、中間粒子を捕集器の内方に設けた第２の筒状捕集器へ導入し、粗大粒子を第１の筒状捕集器に落下させて、粗大粒子をサイクロン塔の下方側に集積される粒度分布を有する粉体から取り分けている。

これにより、本発明では、サイクロン塔内での分級性能を向上させることができる。

また、本発明に係るサイクロン型粉体分級装置は、装置の駆動部が少ないため、メンテナンス性にも優れているという効果がある。

図１は本発明の一実施形態に係るサイクロン型粉体分級装置の概略構成図である。図２は図１に示したサイクロン塔の概略断面図である。図３は、図１に示したサイクロン型粉体分級装置の隔壁間傾斜通路付近を示す要部拡大断面図である。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係るサイクロン型粉体分級装置のリング状部材に空気取り入れ孔またはノズルを設けた場合の要部断面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）に示した実施形態で採用されたリング状部材の概略断面図である。図６は図１に示したサイクロン型粉体分級装置の流入管付近の断面図である。図７は図１に示したサイクロン型粉体分級装置の第２の筒状捕集器の位置関係を示す概略図である。図８は実験結果を示したもので、図８（ａ）は原料の頻度分布を示し、図８（ｂ）は実験により分級された頻度分布を示す、図８（ｃ）はサイクロン型粉体分級装置全体で得られた原料を１００とした時のマテリアルバランスを示した説明図である。図９は本発明のさらに他の実施形態に係るサイクロン型粉体分級装置の概略構成図である。図１０（ａ）は、追加気流導入管を第１の捕集器の接線方向に接続し、遠心分離室の旋回流の旋回速度を高めるように接続した場合のサイクロン型粉体分級装置の隔壁間傾斜通路付近を示す概略断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の概略上面図である。図１１（ａ）は、第１の筒状捕集器の外周に追加気流貯留室を設けた場合のサイクロン型粉体分級装置の隔壁間傾斜通路付近を示す概略断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の概略上面図である。図１２は、実施例２〜２２で用いた原料Ｙの頻度分布を示す図である。図１３は実験結果を示したもので、分級結果である粒子径と部分分離効率の関係を示す図である。図１４は実験結果を示したもので、分級結果である粒子径と部分分離効率の関係を示す図である。図１５は実験結果を示したもので、分級結果である粒子径と部分分離効率の関係を示す。図１６は実験結果を示したもので、分級結果である粒子径と部分分離効率の関係を示す図である。図１７は実験結果を示したもので、追加気流の流量と分級精度指数との関係を示す図である。図１８は胴体脚部の下端開口部の半径ｒ₁と第２の筒状捕集器の上端開口部の半径ｒ₂とを示す図である。図１９は実験結果を示したもので、胴体脚部の下端開口部の半径ｒ₁と第２の筒状捕集器５５の上端開口部の半径ｒ₂との比（ｒ₂／ｒ₁）と分級点との関係を示す図である。図２０は従来のサイクロン型粉体分級装置の挙動を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るサイクロン型粉体分級装置の好ましい実施の形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るサイクロン型粉体分級装置３０の概略構成図で、図２は、図１に示したサイクロン塔３８の概略断面図である。

このサイクロン型粉体分級装置３０では、頂点を鉛直方向に向けた円筒状のサイクロン塔３８を有している。

円筒状のサイクロン塔３８は、上部周壁４２と、上部周壁４２の下部に接続された先細りの胴体脚部５２と、胴体脚部５２の下部に接続された末広がりのテーパ部５３とを有している。サイクロン塔３８内の上部には、上部周壁４２と前記胴体脚部５２とに囲まれた遠心分離室４６の主要部が形成されている。

なお、胴体脚部５２は、先細りであることに限定されず、略直胴状、あるいは、末広がりに形成されていても良い。

さらに、サイクロン塔３８の下部に、第１の筒状捕集器３９が具備されている。

また、テーパ部５３と第１の筒状捕集器３９との間には、上部が先細りで屈曲して形成された第２の筒状捕集器５５が収容されている。第１の筒状捕集器３９は、上端および下端が開口して形成され、下端部に、他の容器などに連通した下端開口３９ａを有している。また、下端開口３９ａの上部に、バルブ６４が設けられている。また、屈曲して形成された第２の筒状捕集器５５は、上端および下端が開口して形成され、上端開口部５５ｄと下端開口部５５ｃとを有するとともに、これらの開口部はＳ字状の通路５５ａで連結されている。また、Ｓ字状の通路５５ａの下端開口部５５ｃの上部に、バルブ６６が設けられている。

以下、この屈曲して形成された第２の筒状捕集器５５についてさらに説明する。

第２の筒状捕集器５５は、本発明の主要部を構成するものであり、流出管４８で分級され、遠心分離室４６の下部に設けた二次分離室に向かう粉体をさらに中間粒子と粗大粒子に分級するために使用される。なお、この実施形態において、第２の筒状捕集器５５は、上下方向に位置調整が可能に配置されている。

この第２の筒状捕集器５５を、上下方向に位置調整を可能にする機構は特に限定されないが、例えば、歯車軸の位置関係として交差軸歯車、歯車の種類としてかさ歯車を用いてなる、歯車による伝達機構を用いることができる。また、歯車軸の位置関係としては他に食い違い軸歯車など、歯車の種類としては他にまがりばかさ歯車、ハイポイドギヤ、円筒ウォームギヤ等の使用が可能である。

第２の筒状捕集器５５は、末広がりのテーパ部５３の傾斜面５３ａに対して略平行に配置される傾斜面５５ｂを上部に有し、末広がりのテーパ部５３の傾斜面５３ａと第２の筒状捕集器５５の傾斜面５５ｂとの間に、隔壁間傾斜通路５６を形成している。

本実施形態における屈曲した第２の筒状捕集器５５は、上記のように形成されている。また、第２の筒状捕集器５５は、上下方向に移動可能であるため、この第２の筒状捕集器５５を上方に移動させて、傾斜面５３ｂを傾斜面５３ａに近づければ、隔壁間傾斜通路５６の通路幅が狭められる。一方、第２の筒状捕集器５５を下方に移動させて傾斜面５５ｂを傾斜面５３ａから遠くなるように配置すれば、隔壁間傾斜通路５６の通路幅を広げることができる。これにより、ここを流れる気流の流量などを調整することができる。また、幅を広げることにより粗大粒子をより多く第１の筒状捕集器３９に集積することができる。

一方、本実施形態のサイクロン型粉体分級装置では、第１の筒状捕集器３９の側壁部に、遠心分離室４６内に追加気流Ｓを導入する追加気流導入管５７が接続されている。なお、この追加気流導入管５７は、末広がりのテーパ部５３の側壁に接続することもできる。前記追加気流導入管５７は、円周方向に所定間隔置きに複数本、形成されていることが好ましい。

追加気流導入管５７は、エアコンプレッサ６３、流量計６５を介して外部の空気を追加気流Ｓとして遠心分離室４６内に導入するものであり、この追加気流導入管５７から導入される追加気流Ｓにより、遠心分離室４６内に新たな気流が発生する。

このような追加気流導入管５７からの追加気流Ｓは、図２に点線で示したように、旋回流Ｒの外周側から内側に流れるように接続されていることが好ましい。

一方、本実施形態のサイクロン型粉体分級装置３０では、遠心分離室４６の中心軸上に流出管４８が配置されている。流出管４８は、遠心分離室４６内に粉体を供給する流入管４０の高さより低い位置まで下方に延出され、この流出管４８の下端がサイクロン塔３８内に開放されて遠心分離室４６に連通し、流出管４８の上端がサイクロン塔３８の上部外方に延出されて空気と微粉の排出口５０を形成している。

また、流出管４８の空気と微粉の排出口５０に、バグフィルタ等からなる微粉回収部５１が接続され、さらに吸引ブロア５４が接続されている。吸引ブロア５４は、微粉回収部５１および微粉排出口５０を通して遠心分離室４６内の空気の吸引を行う。吸引を行うと、遠心分離室４６内が負圧になる。

また、本実施形態のサイクロン型粉体分級装置３０では、図示しないホッパーに貯留された分級対象となる粉体が、定量供給装置３２により定量的に供給され、必要に応じて分散装置３６により粉体が空気中に分散され、分散された粉体含有の空気が吸引ブロア５４による吸引により、流入管４０を介してサイクロン塔３８の遠心分離室４６内に流入される。このとき、図２に示したように、流入管４０が遠心分離室４６に対して接線方向に配置されているため、遠心分離室４６の内部に粉体と空気による旋回流Ｒが形成される。また、吸引ブロア５４の代わりに、定量供給装置３２の上流側に吐出ブロア（図示せず）を設置することによっても、遠心分離室４６の内部に粉体と空気による旋回流Ｒが形成される。

本発明の一実施形態に係るサイクロン型粉体分級装置３０は上記のように構成されているが、以下にその作用について説明する。

本実施形態のサイクロン型粉体分級装置３０では、図示しないホッパーに貯留された分級対象となる粉体（例えば、３０μｍ以上の粒径を含む粉体）が、定量供給装置３２により定量的に排出され、必要に応じて分散装置３６により粉体が空気中に分散され、分散された粉体含有の空気が吸引ブロア５４による吸引により、流入管４０を介してサイクロン塔３８の遠心分離室４６内に流入される。このとき、流入管４０が遠心分離室４６に対して接線方向に配置されていることから、図２に示したように、遠心分離室４６の内部に粉体と空気による旋回流Ｒが形成される。また、吸引ブロア５４の代わりに、定量供給装置３２の上流側に吐出ブロア（図示せず）を設置することによっても、遠心分離室４６の内部に粉体と空気による旋回流Ｒが形成される。

この旋回流Ｒに晒された粉体は、旋回運動を行うことにより分散されつつ粒径に応じた分離作用を受ける。その結果、所定の粒径以下の微粉、例えば、５μｍ未満の微粉が空気流とともに遠心分離室４６内に開口している流出管４８の下端開口４８ａから流出管４８内に吸引され、微粉排出口５０を介して微粉回収部５１に回収される。

一方、５μｍ以上の粒径を有する粉体（例えば、５μｍ〜３０μｍ）は、微粉排出口５０から上方に排出されることなく、旋回流Ｒの流れに伴って次第に略円筒状のサイクロン塔３８内を落下し、サイクロン塔３８の下端に形成されている胴体脚部５２の下端開口から末広がりのテーパ部５３側に排出されてくる。そして、旋回流Ｒの流れに伴って下方に落下してくる粉体は、周外方側でテーパ状に広がる隔壁間傾斜通路５６に案内される。

このとき、追加気流導入管５７には、エアコンプレッサ６３から流量計６５を介して、所定量の空気が供給されており、この追加気流導入管５７から導入される追加気流Ｓにより、旋回流Ｒの外周側から内側に流れるように追加気流Ｓが導入される（図２参照）。

隔壁間傾斜通路５６内に新たな追加気流Ｓが導入されると、図３に示したように、旋回流Ｒの流れの外周側から内側に向く流れＴが発生する。すると、この隔壁間傾斜通路５６内に落下してくる中間粒子ｍと粗大粒子Ｍのうち、中間粒子ｍは、その重量が小さいため、上昇した後、第２の筒状捕集器５５の上端開口部５５ｄを介して、この第２の筒状捕集器５５内に導かれる。そして、Ｓ字状の通路５５ａを介して下端開口部５５ｃに送られ、この下端開口部５５ｃから取り分けられる。

一方、旋回流Ｒにより胴体脚部５２の下端部から隔壁間傾斜通路５６内に落下してくる粉体のうち、粗大粒子（例えば、３０μｍ以上）Ｍは、その重量が大きいため、旋回流Ｒの遠心力が十分に作用した状態で落下している。よって、粗大粒子Ｍは、追加気流Ｓにより上昇する流れＴを受けても舞い上がることはなく、図３において矢印Ｐで示す外周方向への力を受けて、慣性力に従って第１の筒状捕集器３９の内壁面に沿うようにして下方に落下する。結果として、粗大粒子Ｍは、第１の筒状捕集器３９の下端開口３９ａ側に落下し、この下端開口３９ａから取り分けされることになる。

このようにして、本実施形態では、例えば、先ず、５μｍ未満の微粉を外方に取り除いた後に、中間粒子ｍを第２の筒状捕集器５５内に、粗大粒子Ｍを第１の筒状捕集器３９内に、それぞれ取り分けることができる。

これにより、本発明によれば、粒度分布を有する粉体が、先ず、微粉と中間粒子を含む粗粉とに分離され、その後、中間粒子を含む粗粉から粗大粒子Ｍを取り除くことが可能となる。

これにより、所望とする粒径を有する中間粒子ｍを得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されない。

例えば、上記実施形態では、旋回流Ｒを形成するために、流入管４０から気流を導入するとともに流出管４８により遠心分離室４６内の空気を吸引または吐出することにより行っているが、本発明は、これに限定されない。例えば、流出管４８を使わずに、図９に示したように、サイクロン塔３８の内方に、螺旋状の案内羽根４７を配置し、この案内羽根４７により前記遠心分離室４６内に旋回流Ｒを形成することもできる。このように本発明は、軸流サイクロンにも適用可能である。なお、図９に示した案内羽根４７は、回転不能に設置されているが、案内羽根４７は固定設置に限定されず、外部動力により回転させるものであってもよい。

さらに、上記の実施形態では、胴体脚部５２が先細りに形成されているが、この胴体脚部５２は、先細りであることに限定されず、略直胴状、あるいは末広がりに形成されていても良い。

また、上記の実施形態では、流入管４０のみから外気を導入させているが、流入管４０以外から外気を追加導入させることもできる。

このような場合には、図４（ａ）に示したように、上部周壁４２または胴体脚部５２の周囲に、内部の遠心分離室４６を拡張する態様でリング状部材６０を設置し、このリング状部材６０に複数個の空気取り入れ孔６２ａを形成し、これにより、これら空気取り入れ孔６２ａから遠心分離室４６内に外気を積極的に加えれば良い。

この場合に、リング状部材６０に形成された空気取り入れ孔６２ａは、図５に示したように、旋回流Ｒの流れに沿うように、周壁６１の接線方向に形成されることが好ましい。また、空気取り入れ孔６２ａは、同一径に限定されず、外気導入側の開口を、大にすることもできる。

このような構成であれば、空気取り入れ孔６２ａから導入される外気により、遠心分離室４６内での旋回流の速度を大きくすることが可能となり、結果として粒子分級性能を向上させることができる。

あるいは、本発明では、図４（ｂ）に示したように、前記遠心分離室４６の周壁４２または胴体脚部５２に外気を導入するため空気取り入れノズル６２ｂが、遠心分離室４６の周壁４２または胴体脚部５２に旋回流Ｒの流れに沿う方向で接線方向に接続されていることが好ましい。

このような構成であれば、空気取り入れノズル６２ｂから導入される外気により、遠心分離室４６内での旋回流Ｒの速度を大きくすることが可能となり、結果として粒子分級性能を向上させることができる。また、同ノズル６２ｂは、１つあるいは複数個形成されていることが好ましい。さらには、空気取り入れ孔６２ａまたは空気取り入れノズル６２ｂから外気を、旋回流Ｒの流れに沿う方向で、旋回流Ｒの旋回速度以上の速度で、遠心分離室４６に吹き込むと、分級点Ｄ_p50を小さくすることができる。

また、本発明では、図１０（ａ）、（ｂ）に示したように、追加気流導入管５７を第１の捕集器３９または末広がりのテーパ部５３の接線方向に接続し、遠心分離室４６の旋回流Ｒの旋回速度を高めるように接続されていることが好ましい。ここで、旋回流Ｒの旋回速度を高めるように接続するとは、追加気流Ｓにより形成された旋回流Ｕの旋回方向を、旋回流Ｒの旋回方向と同じ方向となるように追加気流導入管５７を接続することをいう。

さらに、図１１（ａ）、（ｂ）に示したように、例えば、追加気流導入管５７が接続される第１の筒状捕集器３９の外周に追加気流貯留室６７を形成し、さらに、第１の筒状捕集器３９に気流吐出用の孔６８を開けても良い。このように、追加気流貯留室６７に追加気流Ｓを一時的に貯留した後に、サイクロン塔３８内に追加気流Ｓを導入することもできる。この態様においては、追加気流貯留室６７は、気流吐出用の孔６８を囲むように取り付けられているため、追加気流貯留室６７に一括で追加気流Ｓを流すと、その気流吐出用の孔６８により追加気流Ｓが分割されて、前記サイクロン筒３８の内方、または前記第１の筒状捕集器３９の内方に供給され、隔壁間傾斜通路５６に案内される旋回流Ｒの旋回速度を高めることになる。

また、上記追加気流貯留室６７は、第１の筒状捕集器３９の外周に限定されず、胴体脚部５２のテーパ部５３に設ける態様であっても良い。

また、本発明では、追加気流導入管５７から導入された追加気流Ｓにより形成された、下から上に向かう旋回流Ｕの旋回方向が、前記遠心分離室４６内で形成された、上から下に向かう旋回流Ｒの旋回方向と同じ方向になるように、追加気流Ｓの導入方向が設定され、かつ隔壁間傾斜通路５６の下方出口において、旋回流Ｒの旋回速度＜旋回流Ｕの旋回速度となるように設定可能であることが好ましい。この態様においては、粉体を含む旋回流Ｒの旋回速度を、旋回流Ｕが加速することが可能となる。

さらに、遠心分離室４６内に連通する流入管４０は、図６に示したように、遠心分離室４６に連通する部分で、Ｘ₁は入口側の開口部Ｘ₀よりも狭くすることが好ましい。

このような本発明の他の実施形態によれば、サイクロン塔３８内に残存する粉体をさらに、中間粒子ｍと、粗大粒子Ｍとに分級することができる。

なお、本発明では、この第２の筒状捕集器５５の高さ位置を下方にし、これにより図１に示した距離δを大きくすると、粗大粒子Ｍをより多く除去することが確認できた。

また、図６に示したように、開口比Ｇ＝Ｘ₁／Ｘ₀が小さくなると、前記遠心分離室４６内の旋回流Ｒの遠心力の影響を受ける粗大粒子Ｍが追加気流Ｓの影響を受けにくくなるので、粗大粒子Ｍを第１の筒状捕集器３９の下端開口３９ａ側に集めやすくなる傾向があることが確認できた。

なお、本発明では、図７に示したように、前記胴体脚部５２の下端開口部の内周壁から、前記第２の筒状捕集器５５の傾斜面５５ｂに向かって鉛直方向の直線を延ばし、この直線と前記傾斜面５５ｂとの交わる位置をＥとしたとき、この位置Ｅから前記傾斜面５５ｂの外側に伸びる長さｘ（ただし、前記直線と前記傾斜面５５ｂとが交わらない場合には、前記傾斜面５５ｂの長さをｘとする）、第１の筒状捕集器３９のテーパ部５３の傾斜面５３ａの長さをｙとしたとき、好ましくは０．０５ｙ≦ｘ＜ｙ、より好ましくは０．１４ｙ≦ｘ＜ｙ、さらに好ましくは０．５４ｙ≦ｘ＜ｙに設定すると、分級精度が向上することが確認できた。

ｘｙの関係が上記好ましい範囲にあると、追加気流の増加とともに、粒子に作用する旋回流Ｒによる遠心力よりも追加気流の抗力が増加すると考えられ、分級点を大きくした分級ができる。

また、本発明の方法では、前記追加気流導入管５７から導入された追加気流Ｓにより形成された、下から上に向かう旋回流Ｕが、前記遠心分離室４６内で形成された、上から下に向かう旋回流Ｒと同じ方向になるように、追加気流Ｓが導入され、かつ隔壁間傾斜通路５６の下方出口において、旋回流Ｒの旋回速度＜旋回流Ｕの旋回速度となるようにして分級をすることができる。この方法においては、粉体を含む旋回流Ｒの旋回速度を、旋回流Ｕが加速することが可能となる。

ｘｙの関係が上記のさらに好ましい範囲にある装置において、旋回流Ｒの旋回速度と旋回流Ｕの旋回速度とが上記関係にある本発明の方法を行なうと、追加気流の増加とともに、粒子に作用する旋回流Ｒによる遠心力に追加気流の旋回流Ｕによる遠心力が加わり、追加気流の抗力の増加とともに遠心力も強くなり、粒子径の少しの差でも粒子に作用する抗力と遠心力の差が大きくなると考えられ、分級点の粒子径をあまり変化させないで分級精度を著しく向上させることができる。

なお、旋回流Ｒの旋回速度＜旋回流Ｕの旋回速度となるように設定するためには、追加気流Ｓ、流入管４０を介して遠心分離室４６内に流入される空気、空気取り入れ孔６２ａから取り入れる外気および空気取り入れノズル６２ｂから取り入れる外気の中の少なくとも１つの流量を調整することが好ましい。また、追加気流Ｓの調製方法としては、前述のように追加気流導入管を図１０（ａ）、（ｂ）または図１１（ａ）、（ｂ）のように接続することもことが挙げられる。

なお、本発明では、図１８に示したように、胴体脚部５２の下端開口部の半径ｒ１と前記第２の筒状捕集器５５の上端開口部の半径ｒ₂との比（ｒ₂／ｒ₁）が、好ましくは０＜ｒ₂／ｒ₁≦１．３０、より好ましくは０＜ｒ₂／ｒ₁≦１．００、さらに好ましくは０＜ｒ₂／ｒ₁≦０．７９、最も好ましくは０＜ｒ₂／ｒ₁≦０．５３であると、分級する粒体の分級点Ｄ_p50を小さくすることができることを確認できた。ｒ₂／ｒ₁が上記範囲にあると、遠心分離室４６内の旋回流Ｒの旋回速度の大きい気流が、隔壁間傾斜通路５６に案内されることになり、隔壁間傾斜通路５６において、追加気流導入管５７から導入される追加気流Ｓの粒子に作用する抗力よりも、粒子に作用する遠心力が大きくなるため、分級点Ｄ_p50が小さくなると考えられる。

ｒ₂／ｒ₁の値を上記範囲とするとともに、図４に示す空気取り入れ孔６２ａまたは空気取り入れノズル６２ｂから外気を、旋回流Ｒの流れに沿う方向で、旋回流Ｒの旋回速度以上の速度で、遠心分離室４６に吹き込むと、分級する粒体の分級点を小さくする効果がさらに高まることを確認できた。

さらに、追加気流導入管５７からの追加気流Ｓの量を大きくすると、気流の抗力により中間粒子ｍを舞い上がらせることに寄与し、分級性能を向上させることが確認できた。

また、流入管４０からの流量が小さいと、粗大粒子Ｍに対して作用する遠心力が弱くなり追加気流Ｓの気流の抗力の方が大きくなる。つまり、粗大粒子Ｍの分級性能の低下に及ぼす影響は大きくなる。これと反対に、流入管４０からの流量が大きいと、粗大粒子Ｍに対して作用する追加気流Ｓの抗力の影響は小さくなることが確認できた。

本発明によれば、１つのサイクロン塔３８内で大きな粗大粒子Ｍを分級することができるので、結果として、粗大粒子、中間粒子、微少粒子と３段階に分級することが可能となる。

以下に、図１に示したサイクロン型粉体分級装置を用いた場合に、原料の分級がどのように行われているかを調べた結果について説明する。

なお、実施例２〜２２において、粒子径は、レーザー回折/散乱式（測定装置：堀場製作所社製 LA-950）により測定した。
実施例１
［原料Ｘ］
材質：アクリル樹脂
平均粒径：２２μｍ
真密度：１１９０ｋｇ／ｍ³
粒子径の全体に対する割合
５μｍ〜３０μｍ未満の粒子：９６．９％
３０μｍ以上の粒子：３％
（５μｍ未満は０．１％）
原料Ｘの頻度分布を図８（ａ）に示す。

［分級条件］
流入管４０からの流量：Ｑ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）
第２の筒状捕集器の離反距離（図７）：δ＝１１ｍｍ
追加気流導入管５７からの流量：ｑ＝９０（Ｌ／ｍｉｎ）
第２の筒状捕集器による分級点：３０μｍ

［実験結果］
中間粒子（５μｍ〜３０μｍ）中の３０μｍ以上の粒子存在比は０．３％であった。
その時の中間粒子回収率は９０％であった。
得られた中間粒子と粗大粒子の頻度分布を図８（ｂ）に、マテリアルバランスを図８（ｃ）に示す。
なお、図８（ｂ）において、黒丸マーカーラインは中間粒子側、白丸マーカーラインは粗大粒子側の頻度分布を示している。

［考察］
中間粒子は原料Ｘと比較すると、３０μｍ以上の粒子存在比が大きく減少していることが分かる。その場合の中間粒子回収率も９０％以上と比較的高い水準を保っていることが確認された。

実施例２
＜サイクロン型粉体分級装置（図１の構成）＞
サイクロン塔の上部円筒部の直径：７２ｍｍ
サイクロン塔の上部円筒部の長さ：１６８ｍｍ
サイクロン塔の胴体脚部下端開口部の半径ｒ₁：１９ｍｍ
サイクロン塔の胴体脚部の長さ：２１５ｍｍ
第１の筒状捕集器のテーパ部傾斜面の長さｙ：４２ｍｍ
胴体脚部の下端開口部の内周壁から、第２の筒状捕集器の傾斜面に向かって鉛直方向の直線を延ばし、この直線と前記傾斜面との交わる位置をＥとしたとき、この位置Ｅから傾斜面の外側に伸びる長さｘ（以下「長さｘ」ともいう。）：６ｍｍ
第１の筒状捕集器の円筒部の下端開口部の直径：３５ｍｍ
第１の筒状捕集器の円筒部の長さ：２０８ｍｍ
第２の筒状捕集器の傾斜面５５ｂの長さ：６ｍｍ
第２の筒状捕集器の上端開口部の半径ｒ₂：１９ｍｍ
第２の筒状捕集器の円筒部の下端開口部の直径：３５ｍｍ
第２の筒状捕集器の円筒部の長さ：９７ｍｍ
追加気流導入管の位置：図１０に示す態様
追加気流Ｓにより形成された旋回流Ｕの旋回方向：遠心分離室内で形成された旋回流Ｒの旋回方向と同じ向き
Ｇ（図６に示す開口比）：０．４
θ（図１に示す第１の筒状捕集器のテーパ部傾斜面の傾き）：４７°
δ（図１に示す第２の筒状捕集器の離反距離）：１１ｍｍ
追加気流導入管の数：1
追加気流導入管の内径：６φ
追加気流導入管の取付角度：２０°

[原料Ｙ]
材質：アクリル粒子
平均粒径：２７μｍ
真密度：１１９０ｋｇ／ｍ³
粒度分布の粒子径幅：１７〜４０μｍ
原料Yの頻度分布：図１２に示すとおり
定量供給装置３２によって、原料Ｙが排出され、分散装置３６（日清エンジニアリング社製リングノズルジェット式分散器）により粉体を気流中に分散し、吸引ブロア５４で吸引して、空気と共に流入管４０からの流量Ｑ＝６００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入した。微粉排出口５０、第１の筒状捕集器の下端開口３９ａ、および第２の筒状捕集器の下端開口部５５ｃからそれぞれ粉体を回収した。

実施例３
追加気流導入管５７に、流量ｑ＝４０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例４
追加気流導入管５７に、ｑ＝５０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓが導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例５
原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７にｑ＝６０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例６
原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝８０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例７
原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝９０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例８
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用い、実施例２と同様の操作を行なった。

実施例９
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、追加気流導入管５７に、ｑ＝２０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１０
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、追加気流導入管５７に、ｑ＝４０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１１
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、追加気流導入管５７に、ｑ＝５０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１２
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、追加気流導入管５７に、ｑ＝６０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１３
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、追加気流導入管５７に、ｑ＝８０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１４
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１５
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝２０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１６
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝４０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１７
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝６０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１８
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝８０（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

実施例１９
長さｘを２３ｍｍとした以外は、実施例２と同じサイクロン型粉体分級装置を用いた。操作は、原料Ｙを空気と共にＱ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入し、追加気流導入管５７に、ｑ＝１００（Ｌ／ｍｉｎ）の追加気流Ｓを導入した以外は、実施例２と同様に行なった。

［実験結果］
図１３〜図１６に分級結果である粒子径と部分分離効率の関係を示す。ここで、部分分離効率Δηとは、下式（１）で表され、原料Ｙ中に存在するＤ_p-1/2ΔＤ_pからＤ_p＋1/2ΔＤ_pの範囲の粒子径の重量に対する第１の筒状捕集器で捕集されたＤ_p-1/2ΔＤ_pからＤ_p＋1/2ΔＤ_pの範囲の粒子径の重量の比を求めたものである。

（式（１）中、Δηは部分分離効率、ｍ_oはサイクロン塔に供給した原料Ｙの質量、ｆ_oは原料Ｙの頻度分布、ｍ_cは第１の筒状捕集器で捕集された全粒子の質量、ｆ_cは第１の筒状捕集器で捕集された全粒子の頻度分布、Ｄ_pは粒子径を表す。）
実施例２〜４の結果から求められる粒子径と部分分離効率の関係を図１３に示す。

実施例５〜７の結果から求められる粒子径と部分分離効率の関係を図１４に示す。

実施例８〜１３の結果から求められる粒子径と部分分離効率の関係を図１５に示す。

実施例１４〜１９の結果から求められる粒子径と部分分離効率の関係を図１６に示す。

図１３〜１６中、Ｅ_c＝１００＊ｍ_c／ｍ_oである（ｍ_cは第１の筒状捕集器で捕集された全粒子の質量、ｍ_oはサイクロン塔に供給した原料Ｙの質量を表す。）。

［考察］
図１３〜１６より、本発明の装置では、追加気流Ｓの追加気流導入管からの流量ｑを大きくするにしたがって、部分分離効率を示す曲線の傾きが大きくなり、分級の精度が高まることがわかる。その理由としては、追加気流導入管５７が、導入される追加気流Ｓが隔壁間傾斜通路５６に案内される旋回流の旋回速度を高めるように接続されていることにより、ｑを大きくすれば、隔壁間傾斜通路５６に案内される旋回流Ｒの旋回速度がより高まり、分級に対する影響が大きくなるためであると考えられる。

また、図１３と図１４との比較、図１５と図１６との比較より、本発明の装置では、原料Ｙを空気とともに流入管からの流量Ｑ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で供給した場合のほうが、Ｑ＝６００（Ｌ／ｍｉｎ）で供給した場合よりも、部分分離効率を示す曲線の傾きが大きくなり、分級の精度が高まることがわかる。その理由としては、Ｑの増加により、サイクロン入口の流速が上昇し、隔壁間傾斜通路５６に入る粒子の数が増加するとともに、粒子が隔壁間傾斜通路５６に入る際、遠心加速度の作用が大きい３０μｍ以上の粗大粒子と遠心加速度の作用が小さい微小粒子との遠心力の差が広がり、追加気流Ｓによる抗力が粗大粒子を高精度で分離除去することに、より効果的に作用したものと考えられる。

図１３〜図１４と、図１５〜図１６との比較より、長さｘ＝２３ｍｍである場合は、長さｘ＝６ｍｍである場合よりも、部分分離効率を示す曲線の傾きが大きくなり、分級の精度が高まることがわかる。その理由としては、長さｘ＝６ｍｍである場合は、追加気流Ｓの抗力が主に分級に作用すると考えられ、追加気流Ｓの流量ｑを増やすと分級点が大きくなり、特に粗大粒子が除去されるのに対して、長さｘ＝２３ｍｍの態様において、追加気流Ｓの流量ｑを増やすと、追加気流Ｓの旋回流Ｕによる遠心力が、旋回流Ｒの遠心力に加わるため、抗力の増加とともに遠心力も増加して、分級点の粒子径は変化しないが、分級精度がさらに向上したと考えられる。

追加気流Ｓの流量ｑと図１５から計算される分級精度指数κとの関係を図１７に示す。ここで、分級精度指数κとは、部分分離効率曲線の部分分離効率が０．２５と０．７５のときの粒子径をＤ_p25とＤ_p75とすれば、κ＝Ｄ_p25／Ｄ_p75で表される指数であり、分級精度を表す指数である。この値が大きいほど、図１５の部分分離効率曲線の傾きが大きく、分級精度が高いことになる。長さｘが２３ｍｍである実施例１４〜１９の装置において、旋回流Ｒの旋回方向と旋回流Ｕの旋回方向とが同じ向きで、追加気流導入管が図１０（ａ）、（ｂ）のように接続して、隔壁間傾斜通路に案内される追加気流Ｓの旋回流Ｕの旋回速度を著しく強めると、分級精度指数κの値は大きくなり、０．９に達することが確認された。図１７において、追加気流Ｓの流量ｑを増加させると、ｑ＝５０（L/min）あたりからκの値が０．７５ほどから急激に上昇して０．９に達する傾向となる。これは、遠心分離室４６から胴体脚部５２の下端開口部を経て隔壁間傾斜通路５６に流入する粉体を含有する旋回流Ｒの旋回速度を、追加気流Ｓの旋回流Ｕが加速するためである。この効果は、旋回流Ｒと旋回流Ｕとの旋回方向を同じ方向にして、旋回流Ｒが隔壁間傾斜通路５６から出る位置である隔壁間傾斜通路５６の下方出口、つまり、旋回流Ｒと旋回流Ｕとの合流点において下記の条件を満たすことにより達成させることができる。
旋回流Ｒの旋回速度＜旋回流Ｕの旋回速度
ちなみに、一般の分級装置ではκ＝０．５〜０．７で性能が良い分級、κ＞０．７でかなり性能が良い分級とされており、実施例１４〜１９のサイクロン型粉体分級装置の性能は著しく高い性能を示している。

実施例２０
＜サイクロン型粉体分級装置（図１の構成）＞
サイクロン塔の上部円筒部の直径：７２ｍｍ
サイクロン塔の上部円筒部の長さ：１６８ｍｍ
サイクロン塔の胴体脚部下端開口部の半径ｒ₁：１９ｍｍ
サイクロン塔の胴体脚部の長さ：２１５ｍｍ
第１の筒状捕集器のテーパ部傾斜面の長さ：４２ｍｍ
第１の筒状捕集器の円筒部の下端開口部の直径：３５ｍｍ
第１の筒状捕集器の円筒部の長さ：２０８ｍｍ
第２の筒状捕集器の傾斜面の長さ：２３ｍｍ
胴体脚部の下端開口部の内周壁から、第２の筒状捕集器の傾斜面に向かって鉛直方向の直線を延ばし、この直線と前記傾斜面との交わる位置をＥとしたとき、この位置Ｅから傾斜面の外側に伸びる長さｘ（以下「長さｘ」ともいう。）：２３ｍｍ
第２の筒状捕集器の上端開口部の半径ｒ₂：１９ｍｍ
第２の筒状捕集器の円筒部の下端開口部の直径：３５ｍｍ
第２の筒状捕集器の円筒部の長さ：９７ｍｍ
追加気流導入管の位置：図１０に示す態様
追加気流Ｓにより形成された旋回流Ｕの旋回方向：遠心分離室内で形成された旋回流Ｒの旋回方向と同じ向き
Ｇ（図６に示す開口比）：０．４
θ（図１に示す第１の筒状捕集器のテーパ部傾斜面の傾き）：４７°
δ（図１に示す第２の筒状捕集器の離反距離）：１１ｍｍ
追加気流導入管の数：1
追加気流導入管の内径：６φ
追加気流導入管の取付角度：２０°

[原料Ｙ]
材質：アクリル粒子
平均粒径：２７μｍ
真密度：１１９０ｋｇ／ｍ³
粒度分布の粒子径幅：１７〜４０μｍ
原料Yの頻度分布：図１２に示すとおり
定量供給装置３２によって、原料Ｙが排出され、分散装置３６（日清エンジニアリング社製リングノズルジェット式分散器）により粉体を気流中に分散し、吸引ブロア５４で吸引して、空気と共に流入管４０からの流量Ｑ＝８００（Ｌ／ｍｉｎ）で流入管４０からサイクロン塔３８の遠心分離室に導入した。微粉排出口５０、第１の筒状捕集器の下端開口３９ａ、および第２の筒状捕集器の下端開口部５５ｃからそれぞれ粉体を回収した。

実施例２１
第２の筒状捕集器の上端開口部の半径ｒ₂を１５ｍｍとした以外は、実施例２０と同じサイクロン型粉体分級装置を用いて、実施例２０と同様の操作を行なった。

実施例２２
第２の筒状捕集器の上端開口部の半径ｒ₂を１０ｍｍとした以外は、実施例２０と同じサイクロン型粉体分級装置を用いて、実施例２０と同様の操作を行なった。

［実験結果］
図１９に実施例２０〜２２の分級結果である粒子径と部分分離効率の関係を示す。前記第２の筒状捕集器５５の上端開口部の半径ｒ₂を遠心分離室４６の前記胴体脚部５２の下端開口部の半径ｒ₁よりも小さくしていくと、分級点を表す部分分離効率が０．５のときの粒子径Ｄ_p50は小さくなっていく。

図１９では、原料粉体中に１７μｍより小さな粒子が含まれていないので、ｒ₂＝１０ｍｍのときの部分分離効率曲線は急激な傾きで立ち上がっている。原料粉体中に１７μｍより小さな粒子が含まれていれば、分級点Ｄ_p50を更に１７μｍより小さくすることが可能であると考えられる。
［考察］
遠心分離室４６内の旋回流Ｒは、その旋回速度が遠心分離室４６の中心に近いほど大きくなる自由渦となっている。

そこで、第２の筒状捕集器５５の上端開口部の半径ｒ₂を遠心分離室４６の胴前記胴体脚部５２の下端開口部の半径ｒ₁と等しいか、半径ｒ₁よりも小さくすると、遠心分離室４６内の旋回流Ｒの旋回速度の大きい気流が、隔壁間傾斜通路５６に案内される。その結果として、隔壁間傾斜通路５６において、粒子に作用する遠心力が、追加気流導入管５７から導入される追加気流Ｓの粒子に作用する抗力よりも大きくなり、分級点Ｄ_p50が小さくなると考えられる。

３０サイクロン型粉体分級装置
３２定量供給装置
３６分散装置
３８サイクロン塔
３９第１の筒状捕集器
３９ａ下端開口
４０流入管
４２上部周壁
４３開口部
４６遠心分離室
４８流出管
４８ａ下端開口
５０微粉排出口
５１微粉回収部
５２胴体脚部
５３末広がりのテーパ部
５３ａ傾斜面
５４吸引ブロア
５５第２の筒状捕集器
５５ａＳ字状の通路
５５ｂ傾斜面
５５ｃ下端開口部
５５ｄ上端開口部
５６隔壁間傾斜通路
５７追加気流導入管
６０リング状部材
６１周壁
６２ａ孔
６２ｂノズル
６４バルブ
６６バルブ
６７追加気流貯留室
６８気流吐出用の孔
Ｍ粗大粒子
ｍ所定重量以下の中間粒子
Ｒ旋回流
Ｓ追加気流

Claims

円筒状の上部周壁（４２）と、
前記上部周壁（４２）の下部に接続された胴体脚部（５２）と、
前記胴体脚部（５２）の下部に接続された末広がりのテーパ部（５３）とを有する略円筒状のサイクロン塔（３８）の下部に第１の筒状捕集器（３９）を有し、
前記上部周壁（４２）と前記胴体脚部（５２）とで囲まれた間に形成された遠心分離室（４６）内に、流入管（４０）を介して粒度分布を有する粉体を供給するとともに、
前記遠心分離室（４６）の上方に位置し、外部に連通する流出管（４８）を介して前記遠心分離室（４６）内の空気を吸引又は吐出することにより、前記遠心分離室（４６）内に旋回流（Ｒ）を形成し、該旋回流（Ｒ）により前記粉体を微粉と粗粉とに分離するサイクロン型粉体分級装置において、
前記テーパ部（５３）と前記第１の筒状捕集器（３９）との間に跨って配置され、上端部が開口して、下端部の開口部から分離された微粒子を通路（５５ａ）を通して第２の筒状捕集器（５５）から取り出す構造を有し、前記テーパ部（５３）の傾斜面（５３ａ）に対して流路が形成されるように対面して配置される傾斜面（５５ｂ）を上部に有し、このテーパ部（５３）の傾斜面（５３ａ）と前記第２の筒状捕集器（５５）の傾斜面（５５ｂ）との間に隔壁間傾斜通路（５６）を形成する、上部が先細りの第２の筒状捕集器（５５）と、
前記第１の筒状捕集器（３９）の側壁部または前記テーパ部（５３）の側壁部に接続され、前記遠心分離室（４６）内に追加気流（Ｓ）を導入する追加気流導入管（５７）と、を備え、
前記遠心分離室（４６）内での旋回流（Ｒ）に伴って下方に案内された前記粗粉を前記胴体脚部（５２）の下端開口部から、前記隔壁間傾斜通路（５６）に案内するとともに、
前記追加気流導入管（５７）から前記遠心分離室（４６）内に導入される追加気流（Ｓ）により、前記粗粉中に含まれる所定重量以下の中間粒子（ｍ）を前記旋回流（Ｒ）の外周側から内周方向に移動させ、これにより、前記所定重量以下の中間粒子（ｍ）を前記第２の筒状捕集器（５５）の上端開口部（５５ｄ）を介して内方に導くことにより、前記所定重量以下の中間粒子（ｍ）を前記第２の筒状捕集器（５５）の下端開口部（５５ｃ）から取り分けることを特徴とするサイクロン型粉体分級装置。
円筒状の上部周壁（４２）と、
前記上部周壁（４２）の下部に接続された胴体脚部（５２）と、
前記胴体脚部（５２）の下部に接続された末広がりのテーパ部（５３）とを有する略円筒状のサイクロン塔（３８）の下部に第１の筒状捕集器（３９）を有し、
前記上部周壁（４２）と前記胴体脚部（５２）とで囲まれた間に形成された遠心分離室（４６）内に、流入管（４０）を介して粒度分布を有する粉体を供給するとともに、
前記サイクロン塔（３８）の内方に、螺旋状の案内羽根（４７）を配置し、この案内羽根（４７）により前記遠心分離室（４６）内に旋回流（Ｒ）を生じさせ、該旋回流（Ｒ）により前記粉体を微粉と粗粉とに分離するサイクロン型粉体分級装置において、
前記テーパ部（５３）と前記第１の筒状捕集器（３９）との間に跨って配置され、上端部が開口して、下端部の開口部から分離された微粒子を通路（５５ａ）を通して第２の筒状捕集器（５５）から取り出す構造を有し、前記テーパ部（５３）の傾斜面（５３ａ）に対して流路が形成されるように対面して配置される傾斜面（５５ｂ）を上部に有し、このテーパ部（５３）の傾斜面（５３ａ）と前記第２の筒状捕集器（５５）の傾斜面（５５ｂ）との間に隔壁間傾斜通路（５６）を形成する、上部が先細りの第２の筒状捕集器（５５）と、
前記第１の筒状捕集器（３９）の側壁部または前記テーパ部（５３）の側壁部に接続され、前記遠心分離室（４６）内に追加気流（Ｓ）を導入する追加気流導入管（５７）と、を備え、
前記遠心分離室（４６）内での旋回流（Ｒ）に伴って下方に案内された前記粗粉を前記胴体脚部（５２）の下端開口部から、前記隔壁間傾斜通路（５６）に案内するとともに、
前記追加気流導入管（５７）から前記遠心分離室（４６）内に導入される追加気流（Ｓ）により、前記粗粉中に含まれる所定重量以下の中間粒子（ｍ）を前記旋回流（Ｒ）の外周側から内周方向に移動させ、これにより、前記所定重量以下の中間粒子（ｍ）を前記第２の筒状捕集器（５５）の上端開口部（５５ｄ）を介して内方に導くことにより、前記所定重量以下の中間粒子（ｍ）を前記第２の筒状捕集器（５５）の下端開口部（５５ｃ）から取り分けることを特徴とするサイクロン型粉体分級装置。
前記追加気流導入管（５７）は、円周方向に所定間隔置きに複数本、形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記追加気流導入管（５７）は、前記旋回流（Ｒ）の外周側から内側に向く流れを有するように接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記追加気流導入管（５７）は、前記旋回流（Ｒ）の旋回速度を高めるように、前記第１の筒状捕集器（３９）または前記末広がりのテーパ部（５３）の接線方向に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記追加気流導入管（５７）が接続される前記第１の筒状捕集器（３９）の外周または前記追加気流導入管（５７）が接続される前記テーパ部（５３）のいずれかの外周に、追加気流貯留室（６７）を形成し、
前記追加気流（Ｓ）は、前記追加気流貯留室（６７）に一時的に集合された後、さらに前記追加気流貯留室に形成された気流吐出用の孔（６８）を介して前記サイクロン筒（３８）の内方、または前記第１の筒状捕集器（３９）の内方に、供給されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記追加気流導入管（５７）から導入された追加気流（Ｓ）により形成された、下から上に向かう旋回流（Ｕ）の旋回方向が、前記遠心分離室（４６）内で形成された、上から下に向かう旋回流（Ｒ）の旋回方向と同じ方向になるように、追加気流（Ｓ）の導入方向が設定され、かつ隔壁間傾斜通路（５６）の下方出口において、
旋回流（Ｒ）の旋回速度＜旋回流（Ｕ）の旋回速度
となるように設定可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記流入管（４０）は、前記遠心分離室（４６）の前記上部周壁（４２）に形成された開口部（４３）を介して前記遠心分離室（４６）に連通するとともに前記遠心分離室（４６）に対して接線方向に接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記遠心分離室（４６）の上部周壁（４２）または胴体脚部（５２）に、前記遠心分離室（４６）に外気を導入するための空気取り入れ孔（６２ａ）が複数個、形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記遠心分離室（４６）の上部周壁（４２）または胴体脚部（５２）に、外気を導入するための空気取り入れノズル（６２ｂ）が１つもしくは複数個、形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記胴体脚部（５２）の下端開口部の内周壁から、前記第２の筒状捕集器（５５）の傾斜面（５５ｂ）に向かって鉛直方向の直線を延ばし、この直線と前記傾斜面（５５ｂ）との交わる位置を（Ｅ）としたとき、この位置（Ｅ）から前記傾斜面（５５ｂ）の外側に伸びる長さを（ｘ）（ただし、前記直線と前記傾斜面（５５ｂ）とが交わらない場合には、前記傾斜面（５５ｂ）の長さを（ｘ）とする）、前記第１の筒状捕集器（３９）のテーパ部（５３）の傾斜面（５３ａ）の長さを（ｙ）としたとき、
０．０５ｙ≦ｘ＜ｙ
に設定したことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
前記胴体脚部（５２）の下端開口部の半径ｒ₁と前記第２の筒状捕集器（５５）の上端開口部の半径ｒ₂との比（ｒ₂／ｒ₁）が０＜ｒ₂／ｒ₁≦１．３０であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のサイクロン型粉体分級装置。
請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置を用いて、
前記追加気流導入管（５７）から導入された追加気流（Ｓ）により形成された、下から上に向かう旋回流（Ｕ）の旋回方向が、前記遠心分離室（４６）内で形成された、上から下に向かう旋回流（Ｒ）の旋回方向と同じ方向になるように追加気流（Ｓ）を導入し、かつ隔壁間傾斜通路（５６）の下方出口において、
旋回流（Ｒ）の旋回速度＜旋回流（Ｕ）の旋回速度
とすることを特徴とする粉体分級方法。