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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6029918
(24)【登録日】2016年10月28日
(45)【発行日】2016年11月24日
(54)【発明の名称】微粉分級装置
(51)【国際特許分類】
B07B 7/08 20060101AFI20161114BHJP
B04C 5/103 20060101ALI20161114BHJP
【ＦＩ】
B07B7/08
B04C5/103
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2012-220654(P2012-220654)
(22)【出願日】2012年10月2日
(65)【公開番号】特開2014-73429(P2014-73429A)
(43)【公開日】2014年4月24日
【審査請求日】2015年10月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】504094626
【氏名又は名称】株式会社ゼロテクノ
(74)【代理人】
【識別番号】100099508
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 久
(74)【代理人】
【識別番号】100093285
【弁理士】
【氏名又は名称】久保山 隆
(72)【発明者】
【氏名】岡田 秀敏
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 嘉昭
【審査官】
増田 健司
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第３９５１６２０（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２０５２６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６１−５０６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１００２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−２８０２６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１０４５６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−３６５６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／００１２００６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ０７Ｂ ７／０８
Ｂ０４Ｃ ５／１０３
Ｂ０４Ｄ ４５／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸心が垂直状態をなすように保持された円筒部と、前記円筒部内に気流を導入して前記円筒部内に前記軸心周りの旋回流を発生させるため前記円筒部に連通された流入経路と、前記円筒部の下縁部に下細り状態で連設された円錐部と、前記円錐部の下方に連設された回収経路とを備え、前記円錐部の内周面に前記軸心を中心とする多角筒状部を設け、前記多角筒状部の内周面から前記軸心方向に離れた位置に解砕部材を設けた微粉分級装置。
【請求項2】
前記多角筒状部の内周面を構成する複数の平面部の個数より前記解砕部材の個数が小である請求項１記載の微粉分級装置。
【請求項3】
前記解砕部材と前記多角筒状部の内周面との間の距離が変更可能である請求項１または２記載の微粉分級装置。
【請求項4】
前記軸心と直交する仮想平面における前記解砕部材の断面形状が閉曲線状若しくは多角形状のいずれか一方の形状である請求項１〜３のいずれかに記載の微粉分級装置。
【請求項5】
前記円錐部に外気導入手段を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の微粉分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気体旋回流の遠心力を利用して、フライアッシュなどの微粉体を分級する機能を有する微粉分級装置に関する。
【背景技術】
【0002】
フライアッシュなどの微粉体を分級する技術については、従来、様々な方式が提案、実施されているが、本発明に係る技術分野においては、サイクロン方式の分級装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の「サイクロン分級装置」は、フライアッシュなどの乾燥状態にある微粉体を分級することができるほか、分級点を変更することができるという特徴を備えている。
【0003】
一方、本発明とは若干異なる技術分野に属するものであるが、食品や化学品などの材料を粉末になるまで粉砕する装置として、内周面に多角筒形状部を設けた倒立円錐筒形状の波動塔を備えた粉砕装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５−２０５２６７号公報
【特許文献2】特開平７−１３６５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１記載の「サイクロン分級装置」は、大小様々な粒径の粒子が混在しているフライアッシュなどの粉状体を粒径の違いにより、微粒成分と粗粒成分とに効率良く分級することができる点では優れている。しかしながら、微粒成分中の微粒子同士、あるいは、微粒成分中の微粒子と粗粒成分中の粗粒子とが付着し合って形成された凝集粒子が、分級対象である粉状体に含まれている場合、これらの凝集粒子は粗粒成分として分級される。このため、粗粒成分に比べ、工業的な利用価値の高い微粒成分の回収率が低いという問題がある。
【0006】
一方、特許文献２記載の「粉砕装置」は、処理対象である各種材料を粉末に粉砕する機能を有するが、フライアッシュなどに含まれる前記凝集粒子を解砕する機能は有していない。また、フライアッシュなどの粉状体を分級する機能も備えていない。
【0007】
本発明が解決する課題は、微粒成分と粗粒成分とが混在した粉状体を効率良く分級することができ、粒子の凝集体を解砕する機能を有し、微粒成分の回収率を高めることができる微粉分級装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の微粉分級装置は、軸心が垂直状態をなすように保持された円筒部と、前記円筒部内に気流を導入して前記円筒部内に前記軸心周りの旋回流を発生させるため前記円筒部に連通された流入経路と、前記円筒部の下縁部に下細り状態で連設された円錐部と、前記円錐部の下方に連設された回収経路とを備え、前記円錐部の内周面に前記軸心を中心とする多角筒状部を設け、前記多角筒状部の内周面から前記軸心方向に離れた位置に解砕部材を設けたことを特徴とする。
【0010】
また、複数の前記平面部の個数より前記解砕部材の個数が小であることが望ましい。
【0011】
さらに、前記解砕部材と前記多角筒状部の内周面との間の距離が変更可能であることが望ましい。
【0012】
一方、前記軸心と直交する仮想平面における前記解砕部材の断面形状は閉曲線状若しくは多角形状のいずれか一方の形状とすることができる。
【0013】
また、前記円錐部に外気導入手段を設けることもできる。
【発明の効果】
【0014】
本発明により、微粒成分と粗粒成分とが混在した粉状体を効率良く分級することができ、粒子の凝集体を解砕する機能を有し、微粒成分の回収率を高めることができる微粉分級装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態である微粉分級装置を示す一部省略正面図である。
【図8】解砕部材に関するその他の実施形態を示す一部省略水平断面図である。
【図9】解砕部材に関するその他の実施形態を示す一部省略水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１〜図３に示すように、本実施形態の微粉分級装置１００は、軸心１０ａが垂直状態をなすように保持された円筒部１０と、円筒部１０内に気流を導入して円筒部１０内に軸心１０ａ周りの旋回流を発生させるため円筒部１０に連通された流入経路１１と、円筒部１０の下縁部１０ｂに下細り状態で連設された円錐部２０と、円錐部２０の下方に連設された回収経路３０とを備えている。円筒部１０の頂上壁１０ｃを貫通して円筒部１０内に差し込まれた状態で円管状の流出経路１２が設けられている。円筒部１０、流出経路１２及び円錐部２０は軸心１０ａを共有している。
【0017】
図２に示すように、流入経路１１は、円筒部１０の周壁１０ｄの外周に巻き付くように配置されるとともに、軸心１０ａに向かって連続的に縮径する渦巻を描きながら、流入経路１１の横断面積が連続的に減少していくような形状をなして円筒部１０内に連通されている。
【0018】
図１，図３に示すように、円錐部２０は、上から下に向かって連続的に縮径する複数の円錐筒状部材である最上部円錐筒体２０ａ、上部円錐筒体２０ｂ、下部円錐筒体２０ｃ及び最下部円錐筒体２０ｄを、軸心１０ａを共有した状態で、それぞれフランジＦ１，Ｆ２，Ｆ３を介して連結することによって形成されている。最上部円錐筒体２０ａの上縁部が円筒部１０の下縁部１０ｂに接合され、最下部円錐筒体２０ｄの下縁部が回収経路３０の導入部３０ａに接続されている。
【0019】
また、図１，図３に示すように、円錐部２０を形成する最下部円錐筒体２０ｄの周壁には、外気導入手段として、大気中と円錐部２０内とを連通する通気管３１，３２が設けられ、これらの通気管３１，３２にはそれぞれの通気量を調整するための開閉弁３１ａ，３２ｂが設けられている。通気管３１，３２は、最下部円錐筒体２ｄの周壁の接線方向に沿って、１８０度間隔で配管されているが、これに限定するものではない。
【0020】
図４〜図６に示すように、円錐部２０を構成する上部円錐筒体２０ｂ及び下部円錐筒体２０ｃの内周面には、それぞれ軸心１０ａを中心とする多角筒状部４０ｂ，４０ｃを設け、多角筒状部４０ｂの内周面から軸心１０ａ方向に離れた位置に円柱状の解砕部材５０が複数設けられている。なお、図６においては、線図の複雑化を回避するため、複数の解砕部材５０のうち１本のみを表示し、他を省略している。
【0021】
図５に示すように、多角筒状部４０ｂの内周面を構成する複数の平面部４０ｂｆと軸心１０ａとをそれぞれ最短距離で結ぶ複数の仮想直線Ｌのうちのいずれかを含む領域内に解砕部材５０が配置されている。即ち、多角筒状部４０ｂの周方向に沿って一つ置きの平面部４０ｂｆと軸心１０ａとを最短距離で結ぶ仮想直線Ｌを含む領域内にそれぞれ解砕部材５０が配置されている。解砕部材５０は円柱形状であるため、軸心１０ａと直交する仮想平面（図示せず）における解砕部材５０ｂの断面形状は、閉曲線の一つである略円形をなしている。また、複数の平面部４０ｂｆの個数より、解砕部材５０の個数が小である。なお、平面部４０ｂｆに対する解砕部材５０の位置は限定しないので、旋回流方向に沿って隣接する平面部４０ｂｆ同士の境界線寄り（多角筒状部４０ｂの角部寄り）の部分に解砕部材５０を配置することもできる。
【0022】
図７に示すように、解砕部材５０は、上部円錐筒体２０ｂの多角筒状部４０ｂの内周面を構成する平面部４０ｂｆに対し、雄ネジ・雌ネジで構成される上下二箇所のネジ機構５１を介して取り付けられているため、解砕部材５０と多角筒状部４０ｂの内周面４０ｂｆ（平面部４０ｂｆ）との間の距離が変更可能である。本実施形態では、平面部４０ｂｆと解砕部材５０の軸心５０ａとが平行をなすように配置されているが、これに限定しないので、上下二箇所のネジ機構５１を調整することにより、非平行に配置することもできる。
【0023】
次に、図１〜図７を参照しながら、微粉分級装置１００を用いて、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ ６２０１）に基づくＩ種、II種及びこれらの凝集体（結合体）を含むフライアッシュを分級する工程について説明する。
【0024】
流出経路１２の下流側に接続された、気体吸引機能を有するバグフィルタ（図示せず）を稼働させることにより、前記フライアッシュを含む気体を流入経路１１から円筒部１０内に流入させると、円筒部１０及び円錐部２０の内部には、軸心１０ａを中心として矢線Ｓ方向の旋回流が発生する。
【0025】
円筒部１０及び円錐部２０の内部に発生する旋回流とともに旋回する前記フライアッシュは遠心力の作用により分級され、前記フライアッシュに含まれる比較的粒径の大きいフライアッシュ（II種のフライアッシュ成分、及びＩ種とII種のフライアッシュ粒子の凝集体）が分離され、円錐部２０の最上部円錐筒体２０ａの内周面２０ａｆに沿って矢線Ｓ方向に旋回しながら落下していく。
【0026】
一方、前記フライアッシュに含まれる比較的粒径の小さいフライアッシュ（Ｉ種のフライアッシュ成分）は、軸心１０ａ付近に生じる上昇旋回流に伴って最上部円錐筒体２０ａ内を上昇していき、気体流とともに流出経路１２を経由して排出され、流出経路１２の下流側に接続されているバグフィルタ（図示せず）により、気体から分離回収される。
【0027】
最上部円錐筒体２０ａの内周面２０ａｆに沿って旋回しながら落下してきたフライアッシュ（II種のフライアッシュ成分、及びＩ種・II種のフライアッシュ粒子の凝集体）が、上部円錐筒体２０ｂ内に流入すると、多角筒状部４０ｂの内周面に沿って矢線Ｓ方向に旋回しながら落下していくが、この過程において、前記フライアッシュは、複数の平面部４０ｂｆとの衝突を繰り返すことにより、Ｉ種・II種のフライアッシュ粒子の凝集体が解砕され、Ｉ種のフライアッシュ成分とII種のフライアッシュ成分に分かれる。
【0028】
また、多角筒状部４０ｂの内周面に沿って旋回する前記フライアッシュの一部は、平面部４０ｂより軸心１０ａ側に離れた位置に設けられた複数の解砕部材５０との衝突を繰り返し、この過程においてもＩ種・II種のフライアッシュ粒子の凝集体が解砕される。
【0029】
上部円錐筒体２０ｂ内の多角筒状部４０ｂ及び解砕部材５０との衝突を繰り返しながら落下するフライアッシュは、上部円錐体２０ｂの下方の下部円錐筒体２０ｃ内へ流れ込み、下部円錐筒体２０ｃの内周面に沿って旋回しながら落下していき、多角筒状部４０ｃを形成する複数の平面部４０ｃｆとの衝突を繰り返すことにより、解砕される。
【0030】
上部円錐体２０ｂ及び下部円錐体２０ｃの内部において解砕されたフライアッシュ中に含まれるＩ種のフライアッシュ成分は、軸心１０ａ付近に発生する上昇旋回流に伴って上昇していき、気体流とともに流出経路１２を経由して排出され、流出経路１２の下流側に接続されているバグフィルタ（図示せず）により、気体から分離回収される。
【0031】
一方、下部円錐体２０ｃの多角筒状部４０ｃの内周面に沿って旋回しながら落下したフライアッシュ（主にII種のフライアッシュ成分）は、最下部円錐筒体２０ｄ内へ流れ込み、その内周面２０ｄｆに沿って旋回しながら落下していき、回収経路３０内へ流入し、所定場所あるいは所定容器に回収される。なお、最下部円錐筒体２０ｄ内においても旋回流による遠心分級が行われ、Ｉ種のフライアッシュ成分は軸心１０ａ付近の上昇旋回流に伴って上昇し、気体流とともに流出経路１２を経由して排出される。
【0032】
このように、微粉分級装置１００は、微粒成分（Ｉ種のフライアッシュ成分）と粗粒成分（II種のフライアッシュ成分、及びＩ種・II種のフライアッシュ粒子の凝集体）とが混在した粉状体（フライアッシュ）を効率良く分級することができる。また、多角筒状部４０ｂ，４０ｃ及び解砕部材５０を設けたことにより、凝集粒子（Ｉ種・II種のフライアッシュ粒子の凝集体）を解砕する機能を発揮するので、微粒成分（Ｉ種のフライアッシュ成分）の回収率を高めることができる。
【0033】
また、最下部円錐筒体２０ｄの周壁に設けられた通気管３１，３２の開閉弁３１ａ，３２ａ（図３参照）を操作して、これらの開度を大きくすると、通気管３１，３２を経由して最下部円錐筒体２０ｄ（円錐部２０）内へ流入する外気量が増して、粗粒成分のフライアッシュの落下量が増大し、逆に、開閉弁３１ａ，３２ａの開度を小さく（若しくは開度ゼロ）にすると、外気流入量が減って（若しくはゼロとなり）、粗粒成分のフライアッシュの落下量が減少する、という作用効果が生じるので、作業条件に適した設定とすることができる。
【0034】
さらに、図７に示すように、多角筒状部４０ｂの内周面の平面部４０ｂｆと解砕部材５０との距離が変更可能であるため、粉状体の処理量（流入経路１１から円筒部１０内へ流入するフライアッシュの分量）に応じて前記距離を増減させることにより、分級効率の安定化を図ることができる。なお、上部円錐筒体２０ｂは上下のフランジＦ１，Ｆ２の締結を解除すれば、水平方向に移動させ、最上部円錐筒体２０ａ及び下部円錐筒体２０ｃから変位させることができるため、平面部４０ｂｆと解砕部材５０との距離の調整あるいはメンテナンス時の作業性が良好である。
【0035】
図４，図５に示すように、微粉分級装置１００においては、多角筒状部４０ｂ，４０ｃを正十六角筒形状としているが、これに限定しないので、内角数の異なるその他の多角筒形状とすることもできる。また、多角筒状部４０ｂ，４０ｃの位相を軸心１０ａ周りに互いに変位させて配置したり、多角筒状部４０ｂ，４０ｃの内角数を異なるような構成としたりすることもできる。
【0036】
さらに、円錐部２０内において多角筒状部を設ける位置や範囲、あるいは解砕部材５０を設ける位置や個数なども限定しないので、分級処理対象である粉状体の種類や性状あるいは作業条件などに応じて設定することができる。
【0037】
次に、図８，図９に基づいて、解砕部材に関するその他の実施形態について説明する。なお、図８，図９中において図１〜図７中の符号と同符号を付した部分は、前述した微粉分級装置１００の構成部分と同様の構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。
【0038】
図８に示す実施形態においては、軸心１０ａ（図５参照）と直交する仮想平面における断面形状が四角形（正方形）をした角柱状の解砕部材６０が設けられ、四つの角縁部６１のうちの一つが矢線Ｓ方向の旋回流と対向する状態で配置されている。なお、前記断面形状は四角形（正方形）に限定しないので、長方形あるいは四角以上の多角形とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明の微粉分級装置は、フライアッシュなどの粉状体の分級手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【0042】
１０ 円筒部１０ａ，５０ａ 軸心
１０ｂ 下縁部
１０ｃ 頂上壁
１０ｄ 周壁
１１ 流入経路
１２ 流出経路
２０ 円錐部
２０ａ 最上部円錐筒体
２０ｂ 上部円錐筒体
２０ｃ 下部円錐筒体
２０ｄ 最下部円錐筒体
２０ａｆ，２０ｄｆ 内周面
３０ 回収経路
３０ａ 導入部
３１，３２ 通気管
３１ａ，３２ｂ 開閉弁
４０ｂ，４０ｃ 多角筒状部
４０ｂｆ，４０ｃｆ 平面部
５０，６０，７０ 解砕部材
５１ ネジ機構
６１，７１，７２，７３ 角縁部
７４，７５，７６ 外周面
１００ 微粉分級装置
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ フランジ
Ｌ 仮想直線