KR102411930B1

KR102411930B1 - 분체 분급 장치

Info

Publication number: KR102411930B1
Application number: KR1020177019657A
Authority: KR
Inventors: 겐지 지키하라; 마사루 규고; 아키히코 에마; 히로오미 우에하라
Original assignee: 가부시키가이샤 닛신 세이훈 구루프혼샤
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2022-06-21
Also published as: TW201634132A; JPWO2016114234A1; KR20170102496A; JP6564792B2; CN107107120A; US20180009004A1; TWI673117B; CN107107120B; US10201836B2; WO2016114234A1

Abstract

입도 분포를 가지는 원료 분체를 미분과 조분으로 분급하는 분체 분급 장치이다. 대향하는 2개의 부재를 사이에 둔 공간으로서 구성되는 원반 형상의 원심 분리실과, 원심 분리실 내에 기체를 공급하여 선회류를 발생시키는 복수의 에어 노즐과, 원심 분리실 내에 발생된 선회류에 원료 분체를 공급하는 원료 분출 노즐과, 원심 분리실의 한쪽의 부재의 중앙부에 연결되어 마련되고, 원심 분리실 내에서 분급된 미분을 포함하는 기체를 원심 분리실 밖으로 배출하는 미분 회수관과, 미분 회수관에 의한 개구부에 마련된 원통 형상의 제1의 벽부와, 제1의 벽부에 대향하고, 또한 소정의 간격을 두어서 다른쪽의 부재에 마련된 원통 형상의 제2의 벽부를 가진다.

Description

분체 분급 장치{POWDER-CLASSIFYING APPARATUS}

본 발명은, 기체로 형성되는 선회류에 의해 분체에 부여되는 원심력과 항력과의 밸런스를 이용하여, 입도 분포를 가지는 원료 분체를 소망의 입경(분급점)에 있어서 미분과 조분으로 분급하는 분체 분급 장치에 관한 것이다.

현재, 산화물 미립자, 질화물 미립자, 탄화물 미립자 등의 미립자는, 반도체 기판, 프린트 기판, 각종 전기 절연 부품 등의 전기 절연 재료, 절삭 공구, 다이스, 베어링 등의 고경도 고정밀도의 기계 공작 재료, 습도 센서 등의 기능성 재료, 정밀 소결 성형 재료 등의 소결체의 제조, 엔진 밸브 등의 고온 내마모성이 요구되는 재료 등의 용사 부품 제조, 또한 연료 전지의 전극, 전해질 재료 및 각종 촉매 등의 분야에서 이용되고 있다. 이러한 미립자를 이용하는 것으로, 소결체 및 용사 부품 등에 있어서의 이종(異種) 세라믹스끼리 또는 이종 금속끼리의 접합 강도 및 치밀성, 또한 기능성을 향상시키고 있다.

상술한 미립자는, 각종 가스 등을 고온에서 화학 반응시키는 화학적 방법, 또는 전자빔 혹은 레이저 등의 빔을 조사하여 물질을 분해·증발시키고, 미립자를 생성하는 물리적 방법 등에 의해 제조된다. 상술한 제조 방법에서, 제조된 미립자는, 입도 분포를 가지고 있고, 조분과 미분이 혼재하고 있다. 상술한 용도에 이용했을 경우 미립자에 있어서는, 조분이 포함되는 비율이 작은 쪽이 양호한 특성이 얻어지기 때문에 바람직하다. 여기서, 예를 들면, 선회류를 이용하여, 분체에 선회 운동을 부여하여 조분과 미분으로 원심 분리하는 분체 분급 장치가 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에는, 입도 분포를 가지는 분체가 기류 반송되어서 공급되는 분체 분급 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1의 분체 분급 장치는, 공급된 입도 분포를 가지는 분체를 분급하는 공간인 원반 형상의 도려낸 공동(空洞)(원반 형상 공동부)과, 입도 분포를 가지는 분체를 원반 형상 공동부에 공급하는 분체 공급구와, 원반 형상 공동부의 외주로부터 소정의 각도로 내부 방향으로 연장되도록 배치된 복수의 가이드 베인과, 원반 형상 공동부로부터 배출되는 미분을 포함하는 공기류의 배출부, 및 원반 형상 공동부로부터 배출되는 조분의 회수부를 가짐과 함께, 복수의 가이드 베인의 하방에 있고, 원반 형상 공동부의 외주벽에 그 접선 방향을 따라서 배치되고, 원반 형상 공동부의 내부의 조분의 회수부측에 압축 공기를 불어넣고, 조분의 회수부측에 있는 미분을 원반 형상 공동부에 되돌리는 복수의 에어 노즐을 가진다.

일본 특허공보 제4785802호

특허문헌 1의 분체 분급 장치에서는, 입도 분포를 가지는 원료 분체를 소망의 입경(분급점)에 있어서 미분과 조분으로 분급할 수 있는데, 최근에는, 요구되는 미분의 입자 지름은 작아지고 있고, 분체 분급 장치에 있어서 분급점의 더 미소화(微小化)가 요망되고 있다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 기초하는 문제점을 해소하고, 원료 분체를 미분과 조분으로 분급했을 때, 분급 정밀도를 유지한 채로, 분급점이 작은 분체 분급 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 입도 분포를 가지는 원료 분체를 미분과 조분으로 분급하는 분체 분급 장치로서, 대향하는 상부 원반 형상부와 하부 원반 형상부를 사이에 둔 공간으로서 구성되는 원반 형상의 원심 분리실과, 상기 원심 분리실의 외측으로부터 상기 원심 분리실 내에 기체를 공급하여 선회류를 발생시키는 복수의 에어 노즐과, 상기 원심 분리실 내에 발생된 상기 선회류에, 상기 선회류의 상기 외측으로부터 상기 원료 분체를 공급하는 원료 분출 노즐과, 상기 원심 분리실의 상부 원반 형상부의 중앙부에, 상기 원심 분리실 내에 연결되어 마련되고, 상기 원심 분리실 내에서 분급된 상기 미분을 포함하는 기체를 상기 원심 분리실 밖으로 배출하는 미분 회수관과, 상기 원심 분리실의 바깥가장자리부에, 상기 원심 분리실 내에 연결되어 마련되고, 상기 원심 분리실 내에서 분급된 상기 조분을 상기 원심 분리실 밖으로 배출하는 조분 회수부와, 상기 미분 회수관에 의해 형성된 상기 원심 분리실의 개구부에 상기 원심 분리실 내를 향해서 돌출하여 마련된 원통 형상의 제1의 벽부와, 상기 제1의 벽부에 대향하고, 또한 소정의 간격을 두어서 상기 원심 분리실의 하부 원반 형상부에 마련된 원통 형상의 제2의 벽부를 가지고, 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리, 및 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리 중, 적어도 한쪽에 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분체 분급 장치를 제공하는 것이다.

상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부는, 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리에 경사면이 형성되고, 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리에 경사면이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리, 또는 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리에 경사면이 형성되어 있어도 좋다.

상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부는 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리로부터 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되고, 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부는 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리로부터 상기 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되어 있어도 좋다. 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부가 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리로부터 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되거나, 또는 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부가 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리로부터 상기 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되어 있어도 좋다.

원심 분리실의 바깥가장자리를 따라서 마련된 가이드 베인을 복수 가지고, 각 가이드 베인은, 원심 분리실의 바깥가장자리의 접선 방향에 대해서 소정의 각도를 가지고, 원심 분리실의 둘레 방향으로 서로 균등한 간격으로 배치되어 있는 구성이라도 좋다.

또한, 경사면은, 원심 분리실의 외측으로부터 중심을 향하여, 원심 분리실의 높이가 높아지도록 경사져도 좋다. 이러한 분체 분급 장치에 공급되는 기체는, 목적에 대응하여 적절히 선택하면 좋지만, 예를 들면, 공기이다.

또한, 본 발명에 있어서, 경사면은 단면 형상이 직선일 필요는 없고, 원심 분리실의 외측으로부터 중심을 향하여, 즉, 원심 분리실의 높이가 높아지도록 단면 형상이 곡선이라도 좋다. 또한, 단면 형상은 직선과 곡선의 조합이라도 좋다.

본 발명에 의하면, 입도 분포를 가지는 원료 분체를 미분과 조분으로 분급했을 때, 고정밀도를 유지한 채로, 분급점을 종래보다 미소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 분급 장치의 주요부 확대도이다.
도 3(a)는, 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제1의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이며, (b)는, 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제2의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제3의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제4의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 6은 비교를 위한 분체 분급 장치를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 분급 효과를 나타내는 그래프이다.

이하에, 첨부의 도면에 나타내는 적합한 실시형태에 기초하여, 본 발명의 분체 분급 장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 분급 장치의 주요부 확대도이다.

도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)는, 원통 형상의 케이싱(12)을 가진다. 케이싱(12)의 내부에, 원 형상의 상부 원반 형상부(14)가 형성되어 있다. 상부 원반 형상부(14)에 대향하여 소정의 간격을 두고, 외형이 대략 원 형상의 하부 원반 형상부(16)가 배치되어 있다.

대략 원반 형상의 원심 분리실(18)이 상부 원반 형상부(14)와 하부 원반 형상부(16)의 사이에 구획 형성되고, 원심 분리실(18)은 둘레 방향 외주가 케이싱(12)의 환 형상부(19)에 의해서 폐쇄되어 있다. 이와 같이 원심 분리실(18)은 대향하는 상부 원반 형상부(14)와 하부 원반 형상부(16)를 사이에 둔 공간이다. 상부 원반 형상부(14)와 하부 원반 형상부(16)는, 모두 원심 분리실(18)의 공간을 구성하는 부재이다.

상부 원반 형상부(14)의 중앙부에 원통 형상의 개구부(14a)가 형성되어 있고, 개구부(14a)는 원심 분리실(18)과 연결되어 있다. 상부 원반 형상부(14)는 개구부(14a)의 가장자리를 따라서, 원심 분리실(18) 내로 돌출되는 원통 형상의 제1의 벽부(20)가 마련되어 있다. 제1의 벽부(20)에 대향하고, 또한 소정의 간격을 두어서 간극(23)이 생기도록 하부 원반 형상부(16)에 원통 형상의 제2의 벽부(22)가 마련되어 있다. 제1의 벽부(20)와 제2의 벽부(22)는 원심 분리실(18)의 방향(W)에 있어서의 중앙부에 배치되어 있다. 이 방향(W)은 방향 H와 직교하는 방향이다.

개구부(14a)에 미분 회수관(30)이 케이싱(12)의 표면(12a)에 대해서 수직인 방향(H)으로 연장되어 마련되어 있다. 미분 회수관(30)은, 원심 분리실(18) 내에서 분급된 미분(Pf)을 포함하는 기체를, 간극(23)을 거쳐서 원심 분리실(18) 밖으로 배출하기 위한 것이며, 미분 회수 장치, 예를 들면, 백 필터(도시하지 않음) 등을 통하여 흡인 블로어(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

또한, 하부 원반 형상부(16)는 단부가 절곡되어 있고 절곡부(16a)와 케이싱(12)의 사이에는 간극(39)이 있다. 간극(39)은 원심 분리실(18)의 바깥가장자리부에 위치한다. 케이싱(12)의 하방에 중공(中空) 원뿔대 형상의 조분 회수실(28)이 마련되어 있다. 원심 분리실(18)과 조분 회수실(28)은 간극(39)에 의해 연결되어 있다.

조분 회수실(28)은, 원심 분리실(18) 내에서 분급된 조분(Pc)을 원심 분리실(18) 밖으로 배출하기 위한 것이다. 조분 회수실(28)에는 분급된 조분을 수집하는 조분 회수관(32)이 마련되어 있다. 조분 회수관(32)의 하단에는 로터리 밸브(도시하지 않음)를 통하여 호퍼(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 원심 분리실(18) 내에서 분급된 조분(Pc)은 간극(39)을 통해 조분 회수실(28), 조분 회수관(32)을 거쳐서 호퍼에 회수된다.

케이싱(12)의 환 형상부(19)에는, 방향 H에 있어서 미분 회수관(30)측에, 복수의 제1의 에어 노즐(34)과, 원료 분출 노즐(36)이 마련되어 있다. 또한, 환 형상부(19)에는, 방향 H에 있어서 제1의 에어 노즐(34)의 하방에 제2의 에어 노즐(38)이 마련되어 있다.

제1의 에어 노즐(34)은, 원심 분리실(18)의 바깥가장자리를 따라서 복수 마련되어 있고, 각각 원심 분리실(18)의 바깥가장자리의 접선 방향에 대해서 소정의 각도를 가지면서, 원심 분리실(18)의 둘레 방향으로 서로 균등한 간격으로, 예를 들면, 6개 배치되어 있다. 1개의 제1의 에어 노즐(34)의 근방에 원료 분출 노즐(36)이 마련되어 있다.

상세한 도시는 하지 않지만, 제2의 에어 노즐(38)도 제1의 에어 노즐(34)과 마찬가지로, 원심 분리실(18)의 바깥가장자리를 따라서 복수 마련되어 있고, 각각 원심 분리실(18)의 바깥가장자리의 접선 방향에 대해서 소정의 각도를 가지면서, 원심 분리실(18)의 둘레 방향으로 서로 균등한 간격으로, 예를 들면, 6개 배치되어 있다.

제1의 에어 노즐(34)과 제2의 에어 노즐(38)은, 각각 가압 기체 공급부(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 가압 기체 공급부로부터 소정의 압력의 기체가 제1의 에어 노즐(34) 및 제2의 에어 노즐(38)에 공급되어서, 각각으로부터 가압 기체를 분출하는 것으로써, 원심 분리실(18)에 서로 동일 방향으로 선회되는 선회류가 형성된다. 또한, 기체는, 분급할 원료 분체, 또는 목적 등에 대응하여 적절히 결정되는 것이지만, 예를 들면, 공기가 이용된다. 원료 분체가 공기와 반응하는 경우에는, 반응하지 않는 다른 기체가 적절히 이용된다.

원료 분출 노즐(36)은, 배관(도시하지 않음)을 개재하여 원료 공급부(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 소정의 양의 원료 분체(Ps)가 공기류와 함께 원료 분출 노즐(36)에 공급되어서 원심 분리실(18)에 공급된다.

제1의 에어 노즐(34), 제2의 에어 노즐(38) 및 원료 분출 노즐(36)을 마련하는 개수는, 상술한 개수로 한정되는 것이 아니고, 1개라도 복수라도 좋고, 장치 구성 등에 대응하여 적절히 결정된다.

또한, 제2의 에어 노즐(38)은 노즐로 한정되는 것이 아니고, 종래의 가이드 베인 등이라도 좋고 장치 구성에 대응하여 적절히 결정된다.

다음에, 원심 분리실(18)에 대해서 도 1, 도 2를 이용하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 원심 분리실(18)의 상면은 상부 원반 형상부(14)로 구성되고, 하면은 하부 원반 형상부(16)로 구성된다. 원심 분리실(18)은, 바깥가장자리로부터 중심으로 향하는 방향(W)에 있어서, 방향 H에 평행하게 측정한 높이(h)가 일정하지 않다. 제1의 에어 노즐(34), 원료 분출 노즐(36), 제2의 에어 노즐(38)측의 높이가 높고, 중심으로 향함에 따라 높이가 감소하고, 어떤 곳에서 높이가 일정한 영역이 있고, 중심으로 향함에 따라 높이가 순차로 높아지고 있다.

이 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상부 원반 형상부(14)의 원심 분리실(18)에 면하고 있는 표면부(24)에서는, 평면부(24a)에 연속하여, 원통 형상의 제1의 벽부(20)에 가까운 측에 경사부(24b)가 형성되어 있다. 하부 원반 형상부(16)의 원심 분리실(18)에 면하고 있는 표면부(26)에서는, 평면부(26a)에 연속하여, 원통 형상의 제2의 벽부(22)에 가까운 측에 경사부(26b)가 형성되어 있다. 경사부(24b, 26b)는 평면으로 구성된 경사면이며, 단면 형상이 직선이며, 원심 분리실(18)의 높이가 높아지도록 경사져 있다. 또한, 상부 원반 형상부(14)의 평면부(24a) 및 하부 원반 형상부(16)의 평면부(26a)는, 모두, 그 표면은 방향 W와 평행한 평면이다.

상부 원반 형상부(14)의 평면부(24a)에 대한 경사부(24b)의 각도, 하부 원반 형상부(16)의 평면부(26a)에 대한 경사부(26b)의 각도는 모두 θ로 나타낸다. 각도(θ)는 5° ~ 30°인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10° ~ 20°이다. 각도(θ)가 5° ~ 30°정도이면, 원료 분체(Ps)를 미분(Pf)과 조분(Pc)으로 분급했을 경우, 분급점을 미소화할 수 있다.

상부 원반 형상부(14)의 평면부(24a)에 대한 경사부(24b)의 각도(θ)와, 하부 원반 형상부(16)의 평면부(26a)에 대한 경사부(26b)의 각도(θ)는, 동일해도 달라도 좋다.

또한, 종래에서는 분체 분급 장치(10)의 경사부(24b, 26b)가 마련되어 있지 않고, 제1의 에어 노즐(34), 원료 분출 노즐(36), 제2의 에어 노즐(38)측의 높이가 높고, 중심으로 향함에 따라 높이가 감소하고, 어떤 곳에서 높이가 일정해지고 원심 분리실(18)의 중심까지 어떤 일정한 높이이다.

상부 원반 형상부(14)의 경사부(24b)의 각도(θ)와, 하부 원반 형상부(16)의 경사부(26b)의 각도(θ)를 규정했지만, 경사부(24b, 26b)의 규정은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 경사부(24b, 26b)를, 방향 H에 있어서의 길이 N₁과 방향 W에 있어서의 길이 N₂로 규정해도 좋다.

경사부(24b, 26b)는 상술한 바와 같이 단면 형상이 직선이지만, 단면 형상이 직선일 필요는 없고, 원심 분리실(18)의 외측으로부터 중심을 향하여, 즉, 경사부(24b, 26b)는 원심 분리실(18)의 높이가 높아지도록 곡면으로 구성되어, 단면 형상이 곡선이라도 좋다. 또한, 경사부(24b, 26b)는 평면과 곡면의 조합의 구성이라도 좋고, 이 경우, 단면 형상은 직선과 곡선의 조합한 것이 된다.

분체 분급 장치(10)에서는, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)에 평면부(24a)에 연속하여 경사부(24b)를 형성하고, 하부 원반 형상부(16)의 원심 분리실(18)에 면하고 있는 표면부(26)에 평면부(26a)에 연속하여 경사부(26b)를 형성하는 것으로, 제1의 벽부(20)와 제2의 벽부(22)의 사이의 간극(23)의 방향 H에 있어서의 폭을 좁히는 일 없이, 제1의 벽부(20)의 길이(L₁)(도 2 참조) 및 제2의 벽부(22)의 길이(L₂)(도 2 참조)를 길게 할 수 있다. 또한, 경사부 24b 및 경사부 26b를 마련하는 것으로, 간극(23)을 통과하고 미분 회수관(30)으로부터 흡인되어서 배출되는 미분(Pf)의 입경을 작게 할 수 있다.

다음에, 분체 분급 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 흡인 블로어(도시하지 않음)에 의해 미분 회수관(30)을 통하여 원심 분리실(18) 내로부터 소정의 풍량으로 흡기를 행함과 함께, 가압 기체 공급부(도시하지 않음)로부터 6개의 제1의 에어 노즐(34) 및 6개의 제2의 에어 노즐(38)에 각각 가압 기체를 공급하여 원심 분리실(18)에 선회류를 발생시킨다.

이 상태에서, 입도 분포를 가지는 원료 분체(Ps)를 소정의 양, 공기류와 함께 원료 분출 노즐(36)에 공급한다. 이것에 의해, 원료 분출 노즐(36)으로부터 원료 분체(Ps)가, 소정의 유량으로 원심 분리실(18) 내에 공급된다.

제1의 에어 노즐(34) 및 제2의 에어 노즐(38)로부터의 가압 기체의 분출에 기인하여 원심 분리실(18) 내에도 선회류가 형성되어 있기 때문에, 원료 분출 노즐(36)로부터 원심 분리실(18)에 공급된 원료 분체(Ps)는 원심 분리실(18) 내에서 선회되고, 원심 분리실(18) 내에서 원료 분체(Ps)는 원심 분리 작용을 받는다. 그 결과, 원심 분리실(18)의 중앙부에 형성되어 있는 원통 형상의 제1의 벽부(20) 및 제2의 벽부(22)에 의해 입경이 큰 조분(Pc)이 미분 회수관(30) 내에 유입되는 일 없이 원심 분리실(18) 내에 남고, 한편, 분급점 이하의 사이즈를 가지는 미분(Pf)이 공기류와 함께 간극(23)을 통과하고 미분 회수관(30)으로부터 흡인되어서 배출된다.

이와 같이 하여, 입도 분포를 가지는 원료 분체(Ps)로부터 미분(Pf)을 분급하여 회수할 수 있다. 게다가, 상술한 바와 같이, 경사부 24b 및 경사부 26b를 마련하는 것으로, 제1의 벽부(20)의 길이(L₁)(도 2 참조) 및 제2의 벽부(22)의 길이(L₂)(도 2 참조)를 길게 할 수 있고, 회수되는 미분(Pf)의 입경을 작게 할 수 있다.

또한, 미분 회수관(30)으로부터 배출되지 않은 원료 분체의 잔부, 즉, 조분(Pc)은, 하부 원반 형상부(16)와 환 형상부(19)의 사이의 간극(39)를 통하여 원심 분리실(18)로부터 조분 회수실(28)로 낙하되어 간다. 그 후, 조분 회수관(32)을 통하여, 원료 분체의 잔부, 즉, 조분(Pc)이 회수된다.

에어 노즐 방식보다 공기류 등 조건에 의해서, 가이드 베인 방식 쪽이 고정밀도로 분급할 수 있는 경우도 있다. 이 때문에, 분급 목적에 대응하여, 종래의 가이드 베인 방식을 선택할 수 있다.

분체 분급 장치(10)에서는, 거의 원반 형상의 원심 분리실(18)의 둘레 방향 외주부가 환 형상의 환 형상부(19)에 의해서 폐쇄되어 있으므로, 제1의 에어 노즐(34) 및 제2의 에어 노즐(38)로부터 대유량의 가압 기체를 강제적으로 유입시켜도 원심 분리실(18)의 둘레 방향 바깥쪽으로 공기가 누출되는 일이 없고 소용돌이가 흐트러지는 일이 없다. 이 때문에, 특히 조분 회수실(28) 내에 선회류를 형성하기 위한 제1의 에어 노즐(34)로부터의 가압 기체의 유입량을 크게 하는 것으로써, 서브 미크론 입자를 안정적으로 분급하는 것이 가능해진다.

서브 미크론 입자와 같이 미세한 입자는 서로 응집되기 쉬운 성질을 가지지만, 분체 분급 장치(10)에 의하면, 제1의 에어 노즐(34) 및 제2의 에어 노즐(38)로부터 대유량의 가압 기체를 분출하는 것으로써, 효율적으로 분급할 수 있다. 또한, 원료 분체로서는, 실리카, 토너 등의 저비중의 것으로부터, 금속, 알루미나 등의 고비중의 것까지 각종 분체를 분급 대상으로 하여 이용할 수 있다.

다만, 분급 목적에 대응하여 제2의 에어 노즐(38)은 풍량의 설정 범위가 넓은 가이드 베인 방식으로 해도 좋다.

또한, 분체 분급 장치(10)에서는, 원통 형상의 제1의 벽부(20) 및 제2의 벽부(22)가 간극(23)을 사이에 두고 서로 대향 배치되어 있었지만, 이들 제1의 벽부(20) 및 제2의 벽부(22) 중 한쪽만을 마련하도록 해도 좋다.

분체 분급 장치(10)의 구성은, 상술한 바와 같은 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도 3(a)에 나타내는 분체 분급 장치(10a), 도 3(b)에 나타내는 분체 분급 장치(10b), 도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c) 및 도 5에 나타내는 분체 분급 장치(10d)의 구성이라도 좋다.

여기서, 도 3(a)는, 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제1의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이며, (b)는, 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제2의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 4는, 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제3의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 5는, 본 발명의 실시형태에 관한 분체 분급 장치의 제4의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 3(a), (b), 도 4, 및 도 5에서는, 원료 공급부, 배관, 조분 회수실(28) 및 조분 회수관(32) 등의 도시를 생략하고 있다.

또한, 도 3(a)에 나타내는 분체 분급 장치(10a), 도 3(b)에 나타내는 분체 분급 장치(10b) 및 도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)에 있어서, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 동일 구성물에는, 동일 부호를 부여하여, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3(a)에 나타내는 분체 분급 장치(10a)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)에 비하여, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)에 경사부(24b)가 형성되지 않고, 원심 분리실(18)에 있어서 제1의 벽부(20)의 근방도 평면인 점이 다르고, 그 이외의 구성은, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 동일한 구성이다.

도 3(a)에 나타내는 분체 분급 장치(10a)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)과 마찬가지로 하여 원료 분체를 분급할 수 있다. 이 때문에, 분급 방법에 대해서, 그 상세한 설명은 생략한다. 분체 분급 장치(10a)도, 원료 분체를 분급했을 경우, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)과 마찬가지로 하여 분급점이 종래보다 작고, 고정밀도로 또한 안정적으로 분급할 수 있다.

도 3(b)에 나타내는 분체 분급 장치(10b)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)에 비하여, 하부 원반 형상부(16)의 표면부(26)에 경사부(26b)가 형성되지 않고, 원심 분리실(18)에 있어서 제2의 벽부(22)의 근방도 평면인 점이 다르고, 그 이외의 구성은, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 동일한 구성이다.

도 3(b)에 나타내는 분체 분급 장치(10b)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 마찬가지로 하여 원료 분체를 분급할 수 있다. 이 때문에, 분급 방법에 대해서, 그 상세한 설명은 생략한다. 분체 분급 장치(10b)도, 원료 분체를 분급했을 경우, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 마찬가지로 하여 분급점이 종래보다 작고, 게다가, 고정밀도로 또한 안정적으로 분급할 수 있다.

도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)에 비하여, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)가 제1의 벽부(20)의 둘레가장자리로부터 바깥가장자리에 이르는 경사면(25)으로 구성되고, 하부 원반 형상부(16)의 표면부(26)가 제2의 벽부(22)의 둘레가장자리로부터 바깥가장자리에 이르는 경사면(27)으로 구성되어 있는 점이 다르고, 그 이외의 구성은, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 동일한 구성이다.

도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)에서는, 경사면(25, 27)은 단면 형상이 직선이며, 경사면(25, 27)은, 원심 분리실(18)의 외측으로부터 중심을 향하여, 즉, 환 형상부(19)로부터 간극(23)을 향하여 원심 분리실(18)의 높이가 높아지도록 경사져 있다.

경사면(25, 27)의 각도(γ)의 규정은, 각각 방향 W에 평행한 선(Lp)과, 경사면(25, 27)과의 이루는 각도이다. 각도(γ)는 도 2에 나타내는 분체 분급 장치(10)의 각도(θ)와 동일하고, 각도(γ)는 5° ~ 30°이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10° ~ 20°이다.

경사면(25, 27)은 단면 형상이 직선이지만, 단면 형상이 직선일 필요는 없고, 원심 분리실(18)의 외측으로부터 중심을 향하여, 즉, 원심 분리실(18)의 높이가 높아지도록, 경사면(25, 27)의 단면 형상이 곡선이라도 좋다. 또한, 경사면(25, 27)은 단면 형상이 직선과 곡선의 조합한 것이라도 좋다.

도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 마찬가지로 하여 원료 분체를 분급할 수 있다. 이 때문에, 분급 방법에 대해서, 그 상세한 설명은 생략한다. 분체 분급 장치(10c)도, 원료 분체를 분급했을 경우, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 마찬가지로 하여 분급점이 종래보다 작고, 게다가, 고정밀도로 또한 안정적으로 분급할 수 있다.

도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)는, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)와 하부 원반 형상부(16)의 표면부(26)를 경사면(25, 27)으로 구성하고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)와 하부 원반 형상부(16)의 표면부(26) 중, 적어도 한쪽에 경사면을 형성해도 좋다.

도 5에 나타내는 분체 분급 장치(10d)는, 도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)에 비하여, 제2의 에어 노즐(38) 대신에 가이드 베인(40)이 마련되어 있는 점이 다르고, 그 이외의 구성은 도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)와 동일하다.

분체 분급 장치(10d)에서는, 제2의 에어 노즐(38)과 동일하게, 원심 분리실(18)의 바깥가장자리를 따라서 복수의 가이드 베인(40)이 마련되어 있다. 또한, 가이드 베인(40)은, 환 형상부(19)에, 방향 H에 있어서 제1의 에어 노즐(34)의 하방에 마련되어 있다. 가이드 베인(40)은 제1의 에어 노즐(34)과 마찬가지로, 각각 원심 분리실(18)의 바깥가장자리의 접선 방향에 대해서 소정의 각도를 가지면서, 원심 분리실(18)의 둘레 방향으로 서로 균등한 간격으로 배치되어 있다.

복수의 가이드 베인(40)의 외주부에, 공기를 모으고, 또한 원심 분리실(18) 내에 기체를 공급하기 위한 압입실(42)이 있다. 압입실(42)에 가압 기체 공급부(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 가압 기체 공급부로부터 소정의 압력의 기체를, 압입실(42)을 통하여 복수의 가이드 베인(40)의 사이로부터 가압 기체를 공급한다. 제1의 에어 노즐(34) 및 가이드 베인(40)에 각각 가압 기체를 공급하는 것으로, 원심 분리실(18)에 선회류가 발생된다.

분체 분급 장치(10d)에서는, 원료 분체(Ps)가 원심 분리실(18) 내부를 선회되면서 하방으로 이동하는 동안에 원심 분리되는데, 가이드 베인(40)은, 원심 분리시의 원료 분체(Ps)의 선회 속도를 조정하는 기능을 가진다. 각 가이드 베인(40)은, 예를 들면, 회동축(도시하지 않음)에 의해 환 형상부(19)에 회동 가능하게 축지지되고, 또한 핀(도시하지 않음)에 의해 회동판(도시하지 않음)에 걸어멈춤되어 있다. 예를 들면, 회동판을 회동시키는 것으로 모든 가이드 베인(40)이 동시에, 소정 각도 회동하도록 구성되어 있다. 회동판을 회동시켜서, 모든 가이드 베인(40)을 소정 각도 회동시키는 것으로 각 가이드 베인(40)의 간격을 조정하여, 가이드 베인(40)의 간격을 통과하는 기체, 예를 들면, 공기의 유속을 변경할 수 있다. 이것에 의해, 분급점 등의 분급 성능을 변경할 수 있다. 또한, 가이드 베인(40)을 마련하는 것으로, 분급점의 선택폭을 넓게 할 수 있다.

가이드 베인(40)을 도 4에 나타내는 분체 분급 장치(10c)의 제2의 에어 노즐(38) 대신에 마련하는 구성으로 했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10), 도 3(a)에 나타내는 분체 분급 장치(10a), 도 3(b)에 나타내는 분체 분급 장치(10b)에 있어서, 제2의 에어 노즐(38) 대신에 가이드 베인(40)을 마련하는 구성으로 할 수도 있다.

여기서, 본 출원인은, 본 발명의 분체 분급 장치에 의한 분급에 대해서 확인했다. 구체적으로는, 상술한 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와, 도 6에 나타내는 비교를 위한 분체 분급 장치(100)를 이용하여, 원료 분체에 대해서 분급을 시도했다.

도 6은, 비교를 위한 분체 분급 장치를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 6에 나타내는 분체 분급 장치(100)에 있어서, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 동일 구성물에는, 동일 부호를 부여하여, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 6에 나타내는 분체 분급 장치(100)는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)에 비하여, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)에 경사부(24b)가 형성되어 있지 않고, 하부 원반 형상부(16)의 표면부(26)에 경사부(26b)가 형성되어 있지 않은 점 외에는, 도 1에 나타내는 분체 분급 장치(10)와 마찬가지의 구성이다.

본 발명의 분체 분급 장치(10)와 비교를 위한 분체 분급 장치(100)는 풍량 등을 동일한 조건으로 분급했다.

원료 분체에는, 평균 입경 1.0㎛의 실리카 입자(SiO₂ 입자)를 이용했다. 또한, 평균 입경은, 레이저 회절·산란법에 의해 측정한 값이다.

제1의 에어 노즐(34) 및 제2의 에어 노즐(38)의 수는 6이며, 원료 분출 노즐(36)의 수는 1이다.

분체 분급 장치(10)에서는, 상부 원반 형상부(14)의 표면부(24)의 경사부(24b)의 각도(θ)가 10°이며, 하부 원반 형상부(16)의 표면부(26)의 경사부(26b)의 각도(θ)가 10°이다.

부분 분급 효율을 입경마다 측정한 결과를 도 7에 나타낸다. 또한, 도 7에 있어서, 본 발명은, 본 발명의 분체 분급 장치(10)(도 1 참조)를 이용한 분급 결과를 나타내고, 종래는, 종래의 분체 분급 장치(100)(도 6 참조)를 이용한 분급 결과를 나타낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이 부분 분급 효율 50%의 입경(Dp50)은, 종래의 분체 분급 장치(100)보다 본 발명의 분체 분급 장치(10) 쪽이 작다.

또한, 분급 정밀도(Dp25/Dp75)는, 종래의 분체 분급 장치(100)에서는 0.82인 것에 비해, 본 발명의 분체 분급 장치(10)에서는 0.83이었다. 이와 같이 본 발명의 분체 분급 장치(10)에서는 고정밀도를 유지한 채로 분급점을 작게 할 수 있다.

또한, Dp25는 부분 분급 효율 25%의 입경이며, Dp75는 부분 분급 효율 75%의 입경이다.

본 발명은, 기본적으로 이상과 같이 구성되는 것이다. 이상, 본 발명의 분체 분급 장치에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 개량 또는 변경을 해도 좋은 것은 물론이다.

10, 10a, 10b, 10c, 10d, 100: 분체 분급 장치
12: 케이싱
14: 상부 원반 형상부
16: 하부 원반 형상부
18: 원심 분리실
19: 환 형상부
20: 제1의 벽부
22: 제2의 벽부
24, 26: 표면부
24a, 26a: 평면부
24b, 26b: 경사면부
28: 조분 회수실
30: 미분 회수관
32: 조분 회수관
34: 제1의 에어 노즐
36: 원료 분출 노즐
38: 제2의 에어 노즐
39: 간극
40: 가이드 베인

Claims

입도 분포를 가지는 원료 분체를 미분과 조분으로 분급하는 분체 분급 장치로서,
대향하는 상부 원반 형상부와 하부 원반 형상부를 사이에 둔 공간으로서 구성되는 원반 형상의 원심 분리실과,
상기 원심 분리실의 외측으로부터 상기 원심 분리실 내에 기체를 공급하여 선회류를 발생시키는 복수의 에어 노즐과,
상기 원심 분리실 내에 발생된 상기 선회류에, 상기 선회류의 상기 외측으로부터 상기 원료 분체를 공급하는 원료 분출 노즐과,
상기 원심 분리실의 상부 원반 형상부의 중앙부에, 상기 원심 분리실 내에 연결되어 마련되고, 상기 원심 분리실 내에서 분급된 상기 미분을 포함하는 기체를 상기 원심 분리실 밖으로 배출하는 미분 회수관과,
상기 원심 분리실의 바깥가장자리부에, 상기 원심 분리실 내에 연결되어 마련되고, 상기 원심 분리실 내에서 분급된 상기 조분을 상기 원심 분리실 밖으로 배출하는 조분 회수부와,
상기 미분 회수관에 의해 형성된 상기 원심 분리실의 개구부에 상기 원심 분리실 내를 향해서 돌출하여 마련된 원통 형상의 제1의 벽부와,
상기 제1의 벽부에 대향하고, 또한 간격을 두어서 상기 원심 분리실의 하부 원반 형상부에 마련된 원통 형상의 제2의 벽부를 가지고,
상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리, 및 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리 중, 적어도 한쪽에 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분체 분급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부는, 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리에 경사면이 형성되고, 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리에 경사면이 형성되어 있는, 분체 분급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리, 또는 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부의 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리에 경사면이 형성되어 있는, 분체 분급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부는 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리로부터 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되고, 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부는 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리로부터 상기 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되어 있는, 분체 분급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 상부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부가 상기 제1의 벽부의 바깥가장자리로부터 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되거나, 또는 상기 원심 분리실의 공간을 구성하는 상기 하부 원반 형상부의 상기 원심 분리실에 면하는 표면부가 상기 제2의 벽부의 바깥가장자리로부터 상기 원심 분리실의 바깥가장자리에 이르는 경사면으로 구성되어 있는, 분체 분급 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원심 분리실의 바깥가장자리를 따라서 마련된 가이드 베인을 복수 가지고, 상기 각 가이드 베인은, 상기 원심 분리실의 바깥가장자리의 접선 방향에 대해서 기울어져 있고, 상기 원심 분리실의 둘레 방향으로 서로 균등한 간격으로 배치되어 있는, 분체 분급 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경사면은, 상기 원심 분리실의 외측으로부터 중심을 향하여, 상기 원심 분리실의 높이가 높아지도록 경사져 있는, 분체 분급 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 경사면은, 상기 원심 분리실의 외측으로부터 중심을 향하여, 상기 원심 분리실의 높이가 높아지도록 경사져 있는, 분체 분급 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원심 분리실 내에 공급되는 상기 기체는 공기인, 분체 분급 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 원심 분리실 내에 공급되는 상기 기체는 공기인, 분체 분급 장치.