WO2007097042A1

WO2007097042A1 - 遠心式空気分級機

Info

Publication number: WO2007097042A1
Application number: PCT/JP2006/304033
Authority: WO
Inventors: Mitsuhiro Ito
Original assignee: Taiheiyo Cement Corporation
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-08-30
Also published as: CN101370600A; JP5048646B2; CA2642489C; CA2642489A1; US8353408B2; EP1992422A4; EP1992422A1; US20090065403A1; EP1992422B1; KR20080113200A; CN101370600B; JPWO2007097042A1; KR101223391B1; DK1992422T3

Abstract

ロータ回転軸を軸とし、前記ロータブレードに外接する円筒又は円錐台の側面の面積S1と、前記ロータ回転軸と直交し、かつ、前記ロータブレードに外接する円の直径の算術平均値Dとの関係が、S1/D2=0.9～1.6であり、又、前記S1において、分級用空気の流入断面精S2と、前記Dとの関係が、S2/D2=0.8～1.4である遠心式空気分級機。

Description

明細書遠心式空気分級機技術分野

この発明は、粉体状の原料を微粉と粗粉とに分離する.遠心式空気分級機に関するものである。粉砕操作などによって得た粉体について、分級機によって不必要な大きさの粒子を除去し、必要な大きさの粒子を得ることは、粉体に要求される機能を得、また機能向上を図るために、セメント工業のみならず、各種鉱工業、食品工業、薬品工業および各種化学工業など多くの分野で重要視されている。これらの中で、各種鉱工業、セメント工業、製鉄工業などでは、分級の対象となる粉体量が極めて多く、設備投資額やランニングコスト（電気エネルギー費など）が多額になるために、これらのコスト低減は切望されている。また、このことは、資源エネルギーの節約の面でも重要である。一方、これらの工業で扱う粉体の価格は比較的安いために、設備投資額やランニングコストを低減することは、これらの工業の経済性の観点からも強い期待がある。背景技術

粉体に要求する機能を創出あるいは向上するために、 1つひとつの粒子の大きさによって、粗分と微粉（細粉）に分ける分級操作には、遠心式分級機、慣性式分級機、重力式分級機などが使用される。これらの中で、粒度コントロールの容易性、大量処理性、高分級精度などの面から、遠心式分級機が最も広く使用されている（例えば、日本国昭和 5 7年特許出願公告第 2 4 1 8 8号、昭和 5 7年特許出願公告第 2 4 1 8 9号公報参照）。

特に、各種鉱工業、セメント工業、製鉄工業などでは、分級の対象となる粉体量が極めて多く、設備投資額やランニングコスト（電気エネルギー費など）が多額になるために、経済性のみならず資源エネルギーの節約と言った観点からも、遠心式分級機において、分級精度を低下させること無くこれらのコストを低減する技術の確立は強く望まれている。発明の開示

遠心式分級機は、空気またはガスを連続的に多量に使用するものであり、一般に、処理する粉体の単位質量あたりの空気またはガスの流量を少なくすると分級精度は大幅に低下する。この種の分級機は遠心式空気分級機（Centrifugal Air Classifier) とも呼ばれる。

さらに、分級された後の微粉は、該分級機を通過した多量の空気またはガス中に含まれており、この含塵空気または含塵ガスから微粉を回収するには、大型の集塵装置が必要になる.

そこで、もし、分級精度を低下させること無く空気またはガスの流量を下げることのできる技術が確立できれば、分級機本体の小型化、ファンまたはブロワの小容量化、バグフィルタなどの集塵装置の小容量化が可能になり、設備コスト、ランニングコストの双方が低減できる。

しかし、現有の遠心式分級機を用いて適切な構造変更を行わずに空気またはガスの流量を下げると、先に述べたように分級精度が大幅に低下し、粉体製品の品質（機能）の低下や製品粉体（微粉側もしくは粗粉側のどちらか）の回収率が低下し、結果的に悪化の方向になる。

この発明は、上記事情に鑑み、従来より少ない空気又はガス流量により、要求される分級性能を得ることを目的とする。

本件発明者は、第 1図および第 2図に例示した既存の遠心式分級機について、何らかの構造変更を施すことによって、分級に必要な空気またはガス流量を減らすことができないか検討した。

第 1図及び第 2図に示す遠心式分級機の代表的な例は、下部を円錐状のホッパ hとしたケーシング kと、該ケーシング円筒状部接線方向に向けた空気供給口 Ί と、前記ケーシング頂部に取り付けた微粉排出口 8と、前記ケーシング円筒部内のほぼ中心に取り付けられ、モータ Mにより回転するロータ回転軸 1 0と、前記回転軸 1 0に固定した回転板 1 1と、粉体供給口 1から粉体原料 3が落下する位置に取り付けた分散板 2と、一端を前記回転板 1 1に固定し、他端を分散板 2に固定した複数のロータブレード 5と、該ロータブレード 5に取り付けられ、前記分散板 2と前記回転板 1 1間で構成される分級室を複数階に仕切る仕切板 9と、前記ケーシング k内に設けられ、前記ロータブレード 5と分級空間 1 2を介して对向するガイドべーン 4と、を備えている。なお、第 1図と第 2図の遠心式空気分級機は、その構成効果に於いて基本的に同一であるが、第 1図の分級機は、円筒のロータ、即ち、回転板 1 1の径と分散板 2の径が同一に形成され、ガイドべーン 4及ぴロータブレード 5がロータ回転軸 1 0と平行（垂直状）に設けられているのに対し、第 2図の分級機は、円錐台のロータ、即ち、回転板 1 1の径が分散板 2のそれより小さく形成され、ロータブレード 5及びガイドベーン 4がロータ回転軸 1 0に対して傾斜角 0 1、 0 2傾斜している点で、相違している。なお、この傾斜角 0 1、 0 2は、例えば、 0〜4 0度の範囲で適宜選択される。

従来からの常識として、同一の分級機において、分級に用いる空気又はガス（以下、単に、「分級用空気」という）の流量を減らすと、分級精度や製品回収率は大幅に低下することが事実としてわかっている。

そこで、本件発明者は、この事実を詳細に分析した結果、ロータの回転速度と分級用空気速度のロータ半径方向内側向き成分が分級精度や製品回収率に大きく影響を及ぼすことが判明した。すなわち、上述のように分級用空気の流量を減らすと、分級精度や回収率が低下するのは、このとき、同一の分離粒子径を保っためにはロータ回転速度も下げる必要が生じ、前述のロータの回転速度と分級用空気速度のロータ半径方向内側向き成分の双方が低下するためである、ということを見出した。

この分析結果は、分級精度や回収率を保っためには、ロータの回転速度と分級用空気速度のロータ半径方向内側向き成分は低下させてはならないと言うことでもあり、多くの設計者によって、経験的に適切な値がほぼ把握され、実用に供されているようである。

更に、本件発明者は、ロータの高さに注目した。分級精度や回収率の向上に関して、この高さには定量的な定説がなく、 2つの相反する定性的な説に留まっている。第 1番目の説は、「すべての粒子に分級の機会を充分に与えるために、ロータの高さは充分に高くする方が良い。」とするものであり、又、第 2番目の説は、「分級時に不必要な大きさの粒子が混入しないように、ロータは低くして素早く分級を完了した方が良い。」とするものである。

第 1番目の説については、その考え方を模式的に想像図として示したのが第 3 図である。この第 3図において、第 1図、第 2図と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。粉体供給口 1から分散板 2上に供給された粉体原料 3は、ガィドベーン 4と回転する口一タブレード 5の間の分級空間 1 2に入り、この空間 1 2を落下していく間に、粒子にはたらく遠心力と抗力のバランスによって分級作用を受ける。このバランスは、ロータ 6の回転速度と空気供給口 7から供給される分級用空気の流量によって決まるが、小さな粒子 Bは分級用空気 Aとともにロータブレード 5の内側に入って微粉排出口 8から排出され、微粉（細粉） Bは集塵機（図示省略）で分離 *捕集される。

一方、大粉粒子（粗粉） Cは、前記分級空間 1 2を落下し、下方に設置されたコーン部（第 3図には省略されている）で回収される。このとき、分級には粒子の移動に基づいた時間を要することと、第 3図にも示したように、大きな粒子 C に付着した微粒子 B を解す（分散）には更に長い時間が必要と考えられている。すなわち、このような時間と粒子群の落下時間が正確に計算できれば、ロータ高さの適正値は計算できる。しかし、このような時間や粒子群の落下時間を計算する理論体系は全くできておらず、どんなに高性能のコンピュータを使用しても、計算やシミュレーションができる状態に達していない。また、このような分級機は、頑強な構造を必要とするため金属で作る必要があるなどの問題で、分級機内部の粒子群の挙動を視覚的な方法などで観察することも不可能である。このような状況で、現状では各設計者は、技術的に裏付けられた理由無く、かつ、適正値かどうかわからないままロータの高さを決めざるを得ない。

一方、第 2番目の説を実践し、ロータ高さを極めて低くして広く市販されている分級機として、第 4図にその例を示す。この第 4図において、前記各図と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。第 4図の 1 5は分級ロータ、 1 6は空気及び原料、 1 7は分散羽根、 1 9は分級羽根、 2 0は粗粉取出し口、 2 1は空気、 2 2はうず卷ケーシング、 2 3は前記分級ロータ 1 5に重合するバランスロータ、 2 4はロータの支持台、 2 5はロータ回転軸、をそれぞれ示す。

この種の遠心式分級機について、本件発明者が実験的に調べた結果は、微粉分級になるほど、かつ粉体供給量が極めて少ない場合に限って分級精度は良いが、粉体供給量が工業スケールにまで増すと、分級精度、製品回収率ともに大幅に低下した。このように、ロータの高さの考え方には定説が無く、従来、その高さの最適設計はそれぞれの設計者の独断によつていたと言える。したがって、分級精度や回収率を保っためにロータの回転速度と分級用空気速度のロータ半径方向内側向き成分は、低下させることなく、適切な高さのロータ高さを調べる必要がある。これには、種々の大きさの当該分級機について種々の高さのロータを製作して実験を行えば、有用な結果は得られるであろう力、数百億円規模の実験になり、この分野においては現実性が全く無い。そこで、本件発明者は、種々検討の結果、これを現実的な方法で調べる方法を見出した。それは、セメント分野などで、実操業分級機として長年、例えば、 15年以上使用した遠心式空気分級機を選定し、ロータブレードの摩耗状況を調べることである。

その考え方は、第 3図に模式的に想像図を示すように、上方から供給された粉体原料は分級作用を受け、微粉 B側（空気と一緒にロータの内部に入って排出される）になるか、粗粉。側（下方に落下して排出される）になるかの境目の粒子径が分離粒子径であって、実際に粒子の分級作用を受けるのがロータブレード 5 の先端（配列されたロータブレード 5の外周部）の位置であるため、この作用を行っている限り、口一タブレード 5先端は摩耗が進行するはずである。すなわち、ロータブレード 5先端の摩耗状況を、ロータの高さ方向に調べ、当然、上部は摩耗が進んでいるであろうが、下部が全く摩耗していないならばその部分は分級作用をしていない、すなわち、分級機にとって余分であり、割愛しても良いことを意味するものである。

種々の遠心式分空気分級機についてこれを調べてみると、ロータブレードの摩耗は極めて少なく、 1 5年以上使用した遠心式空気分級機を对象に調べないと、目的の調査は達成できないことがわかった。

第 5図には、 15年以上使用した、大きさおよび処理量の異なる A (第 5図（A) )、 B (第 5図（B ) )、 C (第 5図（C ) )、の 3種類の実操業当該分級機のロータブレードの摩耗状況を示した。測定した摩耗深さ dは、最大でも 2m m程度と浅かつたが、第 5図では、わかりやすくするために、摩耗深さのみ拡大して表現した。この図からもわかるように、ロータブレード 5は、分散板 2と回転円板 1 1 との間に設けられ、かつ、水平な円環状の仕切板 9により複数階に仕切られている。このロータブレード 5の摩耗部 mは、上部 5 aから下部 5 bに向かって少なくなつており、下部 5 bでは摩耗が検出されなかった。なお、水平仕切り板 9のすぐ下の部分の摩耗が少ないのは、仕切板 9の先端 9 a付近から落下した粉体は、重力によつて鉛直方向に落下していく間に分級作用を受けながらロータブレード 5 先端（微粉はさらにロータ内部へ）に向かって進むために、粉体のほとんど存在しない領域ができるためと考えられる。

ここで、ロータブレード 5先端の高さ方向において、分級作用を果たしている部分と果たしていない部分の境界を特定するために、第 5図に示すように、摩耗深さ dの最も深い部分を直線 Tで結び、摩耗深さ dがゼロになると推定される位置（境界点） CPを調べた。

本件発明者は、この CPの位置が、分級機の容量（処理量に基づく分級機寸法の大きさ）によってどのように特徴付けられるかを検討した。その結果見出された方法は、次の通りである。

すなわち、この CPの位置と、分散板の鉛直方向距離を H ,とし、各部の設計寸法から後述の S1および S2を求め、ロータブレード 5外接円の直径 Dの 2乗に対してプロットすると直線関係が得られた。

ここで、 S l、 S 2を第 2図、第 5図、第 6図により説明するが、前記各図の図面符号と同一な図面符号はその名称も機能も同一である。 S 1 は、ロータ回転軸 1 0を軸とし、ロータブレード 5に外接する円筒（又は円錐台）の側面の面積（口ータ側面積）（m2) であり、この S 1 (ロータ側面積）は、

π H ' (D 1+ D 2) / 2 により求められる。ここで、はロータブレード 5の分散板から C Ρまでの鉛直方向高さ（m)、 (D 1 + D 2) / 2は、ロータ回転軸に直交し、かつ、ロータブレードに外接する円の直径の算術的平均値（m) である。 D 1は前記ロータブレード 5の上端部に外接する円の直径（m)、 D 2は、前記ロータブレードの C P部において外接する円の直径（m) であり、第 1 図、第 5図に示す円筒のロータでは、平均直径 D = D 1= D 2 となる。 S 2は、分級用空気の流入断面積（m²) であり、この S 2 (分級用空気の流入断面積）は、前記 SI— （ロータブレードの断面積 S B +仕切板 9 の断面積 SH) +ロータブレードと仕切板 9の重なり部の面積 SY により求められる。前記断面積 S B は、ロータブレードの分散板と C P間の断面積（m2) であり、この S Bは、 t B · H ' · n B により求められる。 t Bはロータブレード 5の厚み（m)、 n Bはロータブレード全枚数、をそれぞれ示す。前記断面積 SHは、 π · ϋΗ · t H - n H により求められる。 DHは仕切板 9の直径（m)、 t Hは仕切板 9の厚み（m)、 nHは仕切板 9の分散板と C P間に存在する全枚数、をそれぞれ示す。前記の口ータブレードと仕切板の重なり部の面積 SYは、 t B ' t H ' n B ' nH により求められる。なお、仕切板を有しないロータも存在するが、該ロータの場合は、 SH= 0 となるので、 S2= S1— S B となる。第 7図及び第 8図において、前記 S1または前記 S2と前記 D2とが直線関係になるということは、即ち、分級機の容量（大きさ）が変わっても、 S1と D²の比、あるいは S2と D²の比が一定の値であって、それぞれほぼ 0.93および 0.80であるということである。第 7図および第 8図の横軸の D XD ( = D²) は、分級装置の大きさ（処理量)の違いを意味するものである。なお、表 1中の（SlZD²) 及ぴ（S2ZD²) は、 C Pの位置を無視して、当該分級機のロータの従来の寸法（ロータブレードの高さが H) で、同様に計算したものである。

表 1

ロータおよびロータブレードが、この S1および S2より小さくなるような設計を行うと、分級精度や製品回収率が低下する可能性が充分に有る。又、この S1 および S2 より大きい設計をすれば、分級精度や回収率の問題はなくなるが、設備投資額やランニングコストの増大を招く。

従って、幾らかの安全を見て、前記 S1や S2は第 7図および第 8図に示した値から少し高めの範囲で任意に決定すればよく、その範囲は、 S1/D²および S2/D² で表現すると、

Sl/D² = 0.9〜1.6、 S2/D² = 0.8〜： 1.4 である。

しかしながら、上述の位置 CPは、ロータブレード先端の摩耗が検出されなくなるところの境界点であって、そこよりも下方ではダイナミックな分級は起こつていないであろうが、分級作用が全く起こっていないという保証は無い。また、ロータおよびロータブレードの高さが高くなると、即ち、 S1/D²又は S2/D²の値が大きくなると、投資額やランニングコスト低減の効果が小さくなる。一方、 S1/D²又は S2/D²の値が小さすぎると、分級精度や回収率の低下の心配がある。そこで、上記 S1/D²および S2/D²は、望ましくは、

Sl/D2= l.l〜： 1.5、 S2/D2 = 0.9〜1.3 の範囲が良い。

さらに、本件発明者は、粉体供給口が 2箇所で、ロータ回転軸に対して 180° の方向に設置されている当該分級機において、 1つの粉体供給口を閉塞させ、 1 箇所の供給口から原料粉体を全量供給してみる実験を行ったところ、分級精度と回収率は大幅に低下した。

この理由について、本件発明者は、当該分級機に供給された粉体は、ロータ上部の分散板外周部から分級空間（ガイドべーンとロータブレードの間）に入って分級作用を受けるが、分散板外周部のどこか 1箇所から集中的に入るよりも、分散板外周部で、全周に亘つてなるベく広がって均一に入った方が粉体の単位空間あたりの濃度も薄くなり、粉体の分散が加速されて望ましい分級に近づくと結論付けた。

すなわち、粉体供給口は、適切に設置することによって、分級精度や回収率が向上するので、ロータ高さを本発明の如く設定することにより、 CP (境界点）の位置より下方での僅かの分級を無くしても、分級精度や回収率が悪化することはない、と考えられる。

その具体的な方法として、第 9図のように、ロータ回転軸 1 0を中央に含む領域に 1ケ所設置する方法が、ロータ 6の上部外周部での粉体の全周均一分散性の観点から最も望ましい。

しかし、この方法では、分散板 2のロータ回転軸 1 0近傍では供給された粉体原料 3に遠心力がほとんど働かないため、粉体原料 3がロータ 6の上部外周部へ進む速度が小さく、粉体原料の供給速度を比較的大きくとることができないことが欠点である。

なお、第 9図において、前記各図の図面符号と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。第 9図では、微粉排出口 8 Aはロータ 6の下方側に設けられている。

そこで、第 1 0図のように、例えば、方形状の粉体供給口 1が、ロータ回転軸 1 0を含まない位置に 1個または複数個設置され、ロータ回転軸 1 0からそれぞれの粉体供給口 1の水平断面に外接する 2本の直線 L 1及び L 2、 L 3及び L 4で、かつこれらの直線がロータ回転軸 1 0に垂直である場合の 2本の当該直線の成す内角 0 i及び 0 j 、 0 k及ぴ 0 nの合計（全粉体供給口分） 0 F を、 90° 以上にすること、

即ち、 9 0 ° ≤ 0 F≤ 3 6 O ° にすること、

によって、粉体原料の供給速度を工業的に充分に大きくとることができ、かつ、全周均一分散に近い分級精度となること力、本件発明者による実験で確認できた。勿論、この場合の粉体供給口は、周方向で偏ることなく、全周になるベく均等に配置されることが望ましい。

なお、粉体原料供給口 1の形状は、方形状に限定されるものではなく、必要に応じてその形状や大きさは適宜選択される。

なお、第 1 0図において、前記各図と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。

又、前記第 5図の考察で分かったことであるが、ロータブレード 5の水平な仕切板 9のすぐ下の部分は、摩耗が少なく、分級には殆ど貢献していない。そこで、ロータブレード先端部の高さ方向全域で分級作用が有効に働くようにするため、この仕切板 9の先端 9 aの、ロータブレード 5の先端 5 Sからの突出長さ wは、極力少ない方が良い。この突出長さ wは、例えば、 0〜7 m m、好適には、 2〜 5 mmにし、ロータブレード 5の先端 5 Sと仕切板 9の先端 9 aがほぼ同一平面上に位置するようにすることが好ましい。

以上の対策により、不必要に多い分級用空気（空気またはガス）を使用することのない遠心式空気分級機が設計でき、併設されるファンまたはブロワ一、およぴ集塵機としてのバグフィルタも不必要に大きなものを設置する必要もない。この様にして決定された空気またはガス流量は、ロータ自身の寸法にも影響を及ぼす。すなわち、ガイドベーンの間を通ってロータ内部に流入した分級用空気は、分級によって微粉側となった粉体の全量をロータ、微粉排出口及びその後に連結されたダクトを経由して集塵装置まで含塵気流のかたちで輸送する必要があるため、ロータ内部でその上方に連結されたダクトに向かうときの空気またはガスのロータ最上部での速度の鉛直方向成分は、 12m/s以上、望ましくは 16〜22m/s になるように、ロータおよびその周辺を設計する必要がある。図面の簡単な説明

第 1図〜第 6図は、実験に用いた遠心式分級機を示す図で、第 1図は、円筒のロータを備えた分級機の斜視図、第 2図は、円錐台のロータを備えた分級機の縦断面図である。

第 3図、第 4図は、ロータの高さを比較するための実験に用いた遠心式分級機を示す図で、第 3図は従来のロータ高さの高い遠心式空気分級機の要部摅大図、第 4図はロータの高さが低い遠心式空気分級機の要部拡大図である。

第 5図、第 6図は、ロータブレードの分級に貢献している部分を調べるための実験に用いた遠心式空気分級機であり、第 5図（A) は 2枚の仕切板を備えた比較的小型の遠心式空気分級機の要部拡大図、第 5図（B ) は 3枚の仕切板を備えた中型の遠心式空気分級機の要部拡大図、第 5図（C ) は 4枚の仕切板を備えた比較的大型の遠心式分級機の要部拡大図、第 6図は、ロータ側面積 S l、空気流入断面積 S2を求める式を説明するための要部拡大斜視図である。

第 7図は前記 S 1 と、前記 D X Dとの関係を示す図、第 8図は前記 S 2 と、前記 D X Dとの関係を示す図、である。

第 9図、第 1 0図は、粉体供給口の数による分級効果を比較するための実験に用いた遠心式空気分級機であり、第 9図は、粉体供給口 1が 1個の場合を示す縦断面図、第 1 0図は、粉体供給口が複数の場合を示す図で、第 1 0図（A) は平面図、第 1 0図（B ) は縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

この発明は、ケーシング内に設けられたロータであって、ロータ回転軸に上下方向に間隔をあけて固定されている分散板及び回転板と、該両板の外周部に挟持されている複数のロータブレードと、を有するロータ；該ロータブレードの外側に設けられ、該ロータブレードと分級空間を介して対向するガイドベーン；前記ケーシングに設けられ、前記ガイドベーンを介して前記分級空間に分級用空気を供給する空気供給口；前記ケーシングの上部に設けられ、前記分散板に対向する粉体供給口；分級された微粉を機外に排出する微粉排出口；を備えた遠心式分級機において：

前記ロータ回転軸を軸とし、前記口一タブレードに外接する円筒又は円錐台の側面の面積 S1 と、前記ロータ回転軸に直交し、かつ、前記ロータブレードに外接する円の直径の算術平均値 Dとの関係が、 S 1ZD ² =0.9〜； 1.6 であることを特徴とする。

この発明は、ケーシング内に設けられたロータであって、ロータ回転軸に間隔をあけて固定されている回転円板及び分散板と、該両板の外周部に挟持されている複数のロータブレードと、を有するロータ；該ロータブレードの外側に設けられ、該ロータブレードと分級空間を介して対向するガイドベーン；前記ケーシングに設けられ、前記ガイドベーンを介して前記分級空間に分級用空気を供給する空気供給口；前記ケーシングの上部に設けられ、前記分散板に対向する粉体供給口；分級された微粉を機外に排出する微粉排出口；を備えた遠心式分級機において：

分級用空気の流入断面積 S 2と、前記直径の算術平均値 Dとの関係が、

S 2/ D 2 =0.8〜： 1.4であることを特徴とする。この発明は、ケーシング内に設けられたロータであって、ロータ回転軸に間隔をあけて固定されている回転円板及び分散板と、該両板の外周部に挟持されている複数のロータブレ一ドと、を有するロータ；該ロータブレードの外側に設けられ、該ロータブレードと分級空間を介して対向するガイドベーン；前記ケーシングに設けられ、前記ガイドベーンを介して前記分級空間に分級用空気を供給する空気供給口；前記ケーシングの上部に設けられ、前記分散板に対向する粉体供給口；分級された微粉を機外に排出する微粉排出口；を備えた遠心式空気分級機において：

前記 S1 と前記 Dとの関係が、 S 1ZD2 =0.9〜1.6 であり、又、前記 S 2 と前記 Dとの関係が、 S 2ZD ² =0.8〜： 1.4 であることを特徴とする。

この発明の前記粉体供給口が、 1箇所で、かつ、前記ロータ回転軸を含む位置に設けられていることを特徴とする。

この発明の前記粉体供給口が、前記ロータ回転軸を含まない位置に、 1個、又は、複数個設けられていることを特徴とする。

この発明の前記分級空間を通ってロータ内部に流入する分級用空気は、微粉排出口に向かう時のロータ最上部での速度の鉛直方向成分が、 1 2 m/ s 以上、好ましくは、 1 6 mZ s〜 2 s、であることを特徴とする。

この発明のロータブレードは、水平な円環状の仕切板により複数階に仕切られ、該仕切板の先端は、前記ロータブレードの先端とほぼ同一平面上に位置していることを特徴とする。

この発明の前記仕切板の先端が、前記ロータブレードの先端より 0〜7 mm突出していることを特徴とする。実施例 1

この発明の第 1実施例について説明する。

第 1図、第 2図に示す遠心式空気分級機は、世界のセメント工場で従来から広く実操業使用されている典型的な当該分級機である。前述したように、この分級機は、下部を円錐状のホッパ hとしたケーシング kと、該ケーシング円筒状部接線方向に向けた空気供給口 7と、前記ケーシング頂部に取り付けた微粉排出口 8 と、前記ケーシング円筒部内のほぼ中心に取り付けたロータ回転軸 1 oと、前記回転軸 1 0に軸装した回転板 1 1と、粉体供給口 1から粉体原料 3が落下する位置に取り付けた分散板 2と、一端を前記回転板 1 1に固定し、他端を分散板 2に固定した複数のロータプレード 5と、該ロータブレード 5に取り付けられ、前記分散板 2と前記回転板 1 1間で構成される分級室を複数階に仕切る水平な仕切板 9と、前記ケーシング k内に設けられ、前記ロータブレード 5と分級空間 1 2を介して対向するガイドプレード 4と、を備えている。

この分級機の作動を簡単に説明する。粉体供給口 1から投入された粉体原料 3 は、回転しているロータ 6の分散板 2上に落下し、分散されながら水平方向に飛散し、衝突板 1 3に衝突して分散（又は解砕）された後、分級空間 1 2内に落下する。この時、分級用空気（空気又はガス） Aが、空気供給口 7から供給され、ガイドベーン 4を通って前記分級空間 1 2に流入している。

この分級用空気 Aは速度がロータ 6の中心に向かう成分をもって旋回流を形成し、ロータブレード 5によって分級に必要な速度まで加速される。前記分級空間 1 2に供給された粒子（粉体原料） 3は、前記分級用空気 Aと共に旋回運動を始める。この時、前記粒子に働く遠心力と抗力のバランスによって分級が行われる。前記バランスによって定まる分離粒子径より小さい粒子（微粉） Bは、前記分級用空気 Aとともに、ロータ 6の内部に入り、分散板 2及び仕切板 9の中央貫通穴を通って微粉排出口 8から機外に排出され、図示しないバグフィルタにより捕集される。又、前記分離粒子径より大きい粒子（粗粉） Cは、繰り返し分級作用を受けながら、重力によって沈下し、ホッパ h下部から排出される。なお、前記分離粒子径は、ロータ 6の回転速度によって調整される。

本件発明者は、前記遠心式空気分級機を、本発明に基づいて改造し、空気流量、分級精度、および回収率（この実施例では粉砕機と連結した閉回路粉砕プロセスであるので、「粉砕量」で評価する。）を調べたところ、表 2に示す結果を得た。なお、前記 S I (m2) は、改造前 8.54 改造後 5.98、

前記 S 2 (m²) は、改造前 7.35 改造後 5.15、

前記 D (m)は、改造前 2.15 改造後 2.15 、に設定されている。この設定は、普通セメント、早強セメントの何れの場合も同じである。

この表 2の中で、「比表面積」は粉体製品（この場合セメント）の細かさを総合的に表したものである。また、「32 // m 残分」はセメントの品質と分級精度の良否を表す指標で、値が小さいほど品質、分級精度ともに高（良）く，「分割率」は分級精度と回収率の双方を表した指標であり、値が小さくなるほど分級精度、回収率ともに高い（良い）ことを意味する。なお、この分割率の計算方法と詳細な説明は多くの書物に記載されている。（例えば、伊藤光弘著「粉体機器 ·装置の基礎」（工業調査会、 2005年） ρ.47-51)

この表 2からもわかるように、普通セメントおよび早強セメン卜の何れの場合も、改造前の段階で分級空気流量を 25%〜30%低減した場合（表 2の「改造前（参考）」欄）、回収率、分級精度ともに大幅に悪化している。しかし、本発明による改造後は、分級空気流量を改造前に比べて 30%程度低減したにもかかわらず、分級精度（この場合、 32 /x m残分と分割率 i3 ) および回収率（この場合、粉砕量）ともに従来の値を保っており、さらに粉体供給口を増すことによって、分級精度および回収率は若干向上している。なお、これらの値は、セメント製造に関わる技術者ならば一見でわかることであるが、極めて良い値である。

表 2において、 *は、分級用空気の流量を約 3 0 %低減した場合、 * *は、分級用空気流量を約 3 0 %低減するとともに、粉体供給口の数を増加させた場合、をそれぞれ示す。実施例 2

実施例 2は、改造ではなく、本発明に基づく比較的大型の当該分級機を新たに設置したケースであり、実施例 1と同類の遠心式分級機を本発明に基づいて設計し直したものである。性能の比較対象としては，実施例 1と同類でかつ同一セメントェ場内で隣接して操業中の同一生産規模の遠心式分級機であって、本発明の技術が適用されていないケースであり、これらの各種データを表 3に示した。なお、 S I (m2) は、本発明 9.00 比較対象 12.86 、 S 2 (_m2) は、本発明 7.75 比較対象 11.07 、 D (m)は、本発明 2.64 比較対象 2.64、である。普通セメント、早強セメントの何れの場合も同一に設定した。表 3

この表からもわかるように、実施例 1 と同様に、分級に使用する空気量は、対象となる従来仕様の同類の分級機に比べて、 30 %程度低減（比較対象の 3000m³/min に対して本発明では 2100m³/min) しているにもかかわらず、分級精度（この場合、 30 μ m残分， 45 μ m残分と分割率 ]3 )および回収率（この場合，粉砕量）ともに比較対象に比べて良い値になっており、すなわち、本発明によつて分級用空気の流量を 30%低減しているにもかかわらず、分級精度おょぴ回収率ともに良い性能を示している。発明の効果

本件発明を、セメント製造工場などの設備に適用した場合、必要かつ最低限の分級用空気の流量で所定の精度と回収率の分級ができるので、次のような効果を得ることができる。なお、前述のように、前記分級用空気には、空気のほか、ガスが含まれていることは勿論である。

(1) 必要最小限の設備投資になる（分級機本体、ファンまたはブロワ、バグフィルタなどの集塵機）。

(2) 必要最小限のランニングコストとなる（必要最小限の設備に伴う所要電力費低減、バグフィルタ濾過布など消耗品のメンテナンスおよび交換費用）。

(3) 資源エネルギーの節約および環境負荷低減となる（必要最小限の設備に伴う設備の小型化および所要電力エネルギー消費低減）。

Claims

1 . ケーシング内に設けられたロータであって、ロータ回転軸に軸方向に間隔をあけて固定されている分散板及び回転板と、該両板の外周部に挟持されている複数のロータブレードと、を有するロータ；該ロータブレードの外側に設けられ、該ロータブレードと分級空間を介して対向するガイドベーン；前記ケーシングに設けられ、前記ガイドベーンを介して前記分級空間に分級用空気を供給する空気請

供給口；前記ケーシングの上部に設けられ、前記分散板に対向する粉体供給口；分級された微粉を機外に排出する微粉排出口；を備えた遠心式空気分級機においの

て：

範

前記ロータ回転軸を軸とし、前記ロータブレードに外接する円筒又は円錐台の囲

側面の面積 S1 と、前記ロータ回転軸に直交し、かつ、前記ロータブレードに外接する円の直径の算術平均値 Dとの関係が、

S 1/ D 2 = 0 . 9〜： 1 . 6

であることを特徴とする遠心式空気分級機。

2 . 前記 S lZD² : :! . 1〜： 1 . 5 であることを特徴とする請求項 1記載の遠心式空気分級機。

3 . ケーシング内に設けられたロータであって、ロータ回転軸に軸方向に間隔をあけて固定されている分散板及び回転板と、該両板の外周部に挟持されている複数のロータブレードと、を有するロータ；該ロータブレードの外側に設けられ、該ロータブレードと分級空間を介して対向するガイドベーン；前記ケーシングに設けられ、前記ガイドベーンを介して前記分級空間に分級用空気を供給する空気供給口；前記ケーシングの上部に設けられ、前記分散板に対向する粉体供給口；分級された微粉を機外に排出する微粉排出口；を備えた遠心式空気分級機において：

0 . 8〜1 . 4

であることを特徴とする遠心式空気分級機。

4 . 前記 S 2ZD² = 0 . 9〜： 1 . 3 であることを特徴とする請求項 3記載の遠心式空気分級機。

5. ケーシング内に設けられたロータであって、ロータ回転軸に間隔をあけて固定されている回転円板及び分散板と、該両板の外周部に挟持されている複数のロータブレードと、を有するロータ；該ロータブレードの外側に設けられ、該ロ一タブレードと分級空間を介して対向するガイドベーン；前記ケ一シングに設けられ、前記ガイドベーンを介して前記分級空間に分級用空気を供給する空気供給口；前記ケーシングの上部に設けられ、前記分散板に対向する粉体供給口；分級された微粉を機外に排出する微粉排出口；を備えた遠心式空気分級機において：前記 S1と前記 Dとの関係が、 S1ZD2 =0. 9〜： I . 6 であり、前記 S2と前記 Dとの関係が、 S2/D2=0. 8〜： 1. 4

であることを特徴とする遠心式空気分級機。

6. 前記 S1/D2 = 1. 1〜： 1.5であり、前記 S2ZD2 = 0. 9〜： 1.3、であることを特徴とする請求項 5記載の遠心式空気分級機。

7. 前記粉体供給口が、 1箇所で、かつ、前記ロータ回転軸を含む位置に設けられていることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、又は、 5記載の遠心式空気分級機。

8. 前記粉体供給口が、前記ロータ回転軸を含まない位置に、 1個、又は、複数個設けられており、

前記ロータ回転軸から前記各粉体供給口の水平断面に外接して挟み、かつ、該ロータ回転軸に垂直な 2本のなす内角の合計 Θ Fは、

90° ≤ 0 F≤ 36 O°

であることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、又は、 5記載の遠心式空気分級機。

9. 前記分級空間を通ってロータ内部に流入する分級用空気は、微粉排出口に向かう時のロータ最上部での速度の鉛直方向成分が、 1 2mZ s 以上であることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、又は、 5記載の遠心式分級機。

10. 前記微粉排出口に向かう時のロータ最上部での速度の鉛直方向成分が、 16mZ s〜2 2 mZ sであることを特徴とする請求項 9記載の遠心式分級機。

1 1. 前記粉体供給口が、 1箇所で、かつ、前記ロータ回転軸を含む位置に設けられていることを特徴とする請求項 9記載の遠心式空気分級機。

1 2. 前記粉体供給口が、前記ロータ回転軸を含まない位置に、 1個、又は、複数個設けられており、

前記内角の合計 0 Fは、 90° ≤ 0 F≤ 36 O°

であることを特徴とする請求項 9記載の遠心式空気分級機。

1 3. 前記ロータブレードは、水平な円環状の仕切板により複数階に仕切られ、該仕切板の先端は、前記ロータブレードの先端とほぼ同一平面上に位置していることを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4、又は、 5記載の遠心式空気分級機。

1 4. 前記仕切板の先端が、前記ロータブレードの先端より 0〜7mm突出していることを特徴とする請求項 1 3記载の遠心式空気分級機。