特許 6497079 竪型粉砕機

(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】6497079

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】竪型粉砕機

(51)【国際特許分類】

   B02C 15/04 20060101AFI20190401BHJP

【ＦＩ】

   B02C15/04

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-6593(P2015-6593)

(22)【出願日】2015年1月16日

(65)【公開番号】特開2016-131909(P2016-131909A)

(43)【公開日】2016年7月25日

【審査請求日】2017年10月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】300041192

【氏名又は名称】宇部興産機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】きさらぎ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】日名内 竜也

(72)【発明者】

【氏名】中尾 泰文

【審査官】 宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２７７３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０５１９４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−１７００７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０１９８３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−０００３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０２Ｃ １５／０４

Ｂ０２Ｃ ２３／００−２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の回転する粉砕ローラを備えて回転テーブル上に供給した原料を、前記回転テーブルと前記粉砕ローラとの間で粉砕すると共に、この粉砕された原料からなる粉粒体を前記回転テーブルの下方に設けたガス導入口から導入したガスによって吹き上げて、吹き上げられた粉粒体を回転部を有するセパレータで分級し、分級された微粉体を前記回転テーブルの上方において前記セパレータを収容する上部ケーシングに設けた製品取出口から前記ガスと共に取り出す竪型粉砕機であって、
前記上部ケーシングは、
前記セパレータの上方を覆い前記製品取出口を有する上方ケースを備え、
前記上方ケースは、中心点を有する基部を備え、
前記上部ケーシングを前記製品取出口を左側に配置して、前記セパレータが時計回りに回転するように見える側から平面視で見て、前記セパレータの回転中心軸を原点とした場合の直交座標系において、前記基部の中心点が第４象限、前記製品取出口の中心点が第３象限に位置するように偏心配置されている
ことを特徴とする竪型粉砕機。

【請求項2】

前記上方ケースは、円錐台状の基部と、この基部の上方又は側面に突設された前記製品取出口に至るダクト部とを有し、
前記基部の中心が、前記セパレータの回転中心軸から偏心配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の竪型粉砕機。

【請求項3】

前記上部ケーシングは、前記セパレータの側方を覆う円錐台状の下方ケースを備え、
前記下方ケースの中心は、前記セパレータの回転中心軸と一致している
ことを特徴とする請求項１又は２記載の竪型粉砕機。

【請求項4】

前記上方ケースは、
前記製品取出口を一つ有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の竪型粉砕機。

【請求項5】

前記上方ケースは、
前記セパレータの回転部の外径をＤ、前記基部の高さ方向の寸法をＳＨ、及び前記直交座標系における前記基部の中心点の原点からのＸ方向の寸法をＳＸ並びにＹ方向の寸法をＳＹとした場合、前記ＳＸ、ＳＹ及びＳＨの寸法が、
（ａ）０．０１５×Ｄ≦ＳＸ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］、
（ｂ）０．０１５×Ｄ≦ＳＹ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］、
（ｃ）０．０８０×Ｄ≦ＳＨ≦０．２０×Ｄ［ｍｍ］
の各条件を満たすように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の竪型粉砕機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、石炭、オイルコークス、石灰石、高炉スラグ、電炉スラグ、セメントクリンカ、セメント原料、又は化学品等を原料として粉砕する竪型粉砕機に関し、特に高効率な分級や粉砕が可能な竪型粉砕機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、石炭やオイルコークス等を粉砕する粉砕機として竪型粉砕機が広く用いられている。特に、近年では、竪型粉砕機によって原料を微粉砕した微粉体を製品として利用する需要も増えている。このような竪型粉砕機には、内部に分級機構が備えられており、所望の粒径の微粉体を製品として取り出すことができるように構成されている（特許文献１参照）。

【0003】

このような分級機構を備えた竪型粉砕機として、特許文献１に開示されているものは、粉砕機の下部ケーシングから吹き込んだ気流によって、粉砕した原料を粉体として搬送し上昇させる。これと共に竪型粉砕機内の上部ケーシングに配した分級機構によって、気流により搬送された粉体の中から所望の粒径の微粉体のみを選抜する。

【0004】

そして、選抜した微粉体を製品として上部ケーシングの製品取出口から機外に取り出すことで、微粉体からなる製品が製造される。一般的に、このような分級機構としては、例えば回転テーブルの上方に配置され、複数枚の回転羽根を回転部として有するセパレータが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１９３０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記セパレータでは、粒度の分布を持った粉体の粒子群を、所望の粒子径を境に製品（微粉体）とそうではないもの（粗粉体）とに選り分けることが行われる。この境となる粒子径を「理論分級点」といい、セパレータの回転部の高さ方向及び円周方向において一様であるのが理想分級とされる。

【0007】

理想分級点は、粉体の粒子の運動方程式を、例えばセパレータの回転羽根間の中心方向速度と旋回方向速度によって整理することで求めることができる。しかし、実際には回転羽根の回転によりほぼ一様な旋回速度場が形成されるのに対し、中心方向速度が円周方向において一様でないため、特に円周方向において論理分級点に偏りが生じてしまう。

【0008】

この中心方向速度の偏りは偏流と呼ばれ、主に製品取出口の配置とセパレータの回転部の回転方向との関係により引き起こされることが判明している。このように、円周方向において論理分級点が偏ることで、製品の粒度分布の粒度幅が本来得たいものに対してより広い粒度構成となるよう増加してしまう。これにより、製品の品質に悪影響を及ぼす虞がある。

【0009】

また、論理分級点が偏ることで、竪型粉砕機の性能低下を引き起こしてしまうことも知られている。すなわち、本来は製品として選り分けられて回収されるべき微粉体が、円周方向のある箇所においては粗粉体として竪型粉砕機内に戻されてしまう。そして、戻された粉体を取り扱うために余計なエネルギー消費が増え、粉砕量の低下をもたらすだけではなく電力原単位の増加をも引き起こしてしまう。

【0010】

更に、竪型粉砕機内に戻される粉体量が増加すると、回転テーブル上の粉体量が増加し、粉砕機の振動を誘発する虞がある。このような振動を抑えるためには、竪型粉砕機の運転を停止せざるを得ず、操業単位での損失が大きくなってしまう。

【0011】

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、回転部を有するセパレータの理論分級点の偏りをできるだけ小さくして、電力原単位を改善し、粉砕量を増加させて、振動を低減させつつ微粉体の製品の品質を向上させることができる竪型粉砕機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係る竪型粉砕機は、複数個の回転する粉砕ローラを備えて回転テーブル上に供給した原料を、前記回転テーブルと前記粉砕ローラとの間で粉砕すると共に、この粉砕された原料からなる粉粒体を前記回転テーブルの下方に設けたガス導入口から導入したガスによって吹き上げて、吹き上げられた粉粒体を回転部を有するセパレータで分級し、分級された微粉体を前記回転テーブルの上方において前記セパレータを収容する上部ケーシングに設けた製品取出口から前記ガスと共に取り出す竪型粉砕機であって、前記上部ケーシングは、前記セパレータの上方を覆い前記製品取出口を有する上方ケースを備え、この上方ケースが、前記セパレータの回転中心軸から偏心配置されるように形成されていることを特徴とする。

【0013】

本発明の一実施形態においては、前記上方ケースは、円錐台状の基部と、この基部の上方又は側面に突設された前記製品取出口に至るダクト部とを有し、前記基部の中心が、前記セパレータの回転中心軸から偏心配置されている。

【0014】

本発明の他の実施形態においては、前記上部ケーシングは、前記セパレータの側方を覆う円錐台状の下方ケースを備え、前記下方ケースの中心は、前記セパレータの回転中心軸と一致している。

【0015】

本発明の他の実施形態においては、前記上方ケースは、前記製品取出口を一つ有する。

【0016】

本発明の更に他の実施形態においては、前記上方ケースは、前記上部ケーシングを前記製品取出口を左側に配置して上方から平面視で見て、時計回りに回転する回転部を有する前記セパレータの回転中心軸を原点とした場合の直交座標系において、前記基部の中心点が第４象限、前記製品取出口の中心点が第３象限に位置するように偏心配置されている。

【0017】

本発明の更に他の実施形態においては、前記上方ケースは、前記セパレータの回転部の外径をＤ、前記基部の高さ方向の寸法をＳＨ、及び前記直交座標系における前記基部の中心点の原点からのＸ方向の寸法をＳＸ並びにＹ方向の寸法をＳＹとした場合、前記ＳＸ、ＳＹ及びＳＨの寸法が、（ａ）０．０１５×Ｄ≦ＳＸ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］、（ｂ）０．０１５×Ｄ≦ＳＹ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］、（ｃ）０．０８０×Ｄ≦ＳＨ≦０．２０×Ｄ［ｍｍ］の各条件を満たすように形成されている。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、回転部を有するセパレータの理論分級点の偏りをできるだけ小さくして、電力原単位を改善し、粉砕量を増加させて、振動を低減させつつ微粉体の製品の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る竪型粉砕機の全体構成を示す説明図である。

【図2】同竪型粉砕機の一部拡大図である。

【図3】図２の竪型粉砕機の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。

【図4】比較例の竪型粉砕機の一部拡大図である。

【図5】比較例の竪型粉砕機の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。

【図6】図２及び図４のＡ−Ａ線断面を上方から平面視で見た円周方向の理論分級点の分布図である。

【図7】図２及び図４のＢ−Ｂ線断面を上方から平面視で見た円周方向の理論分級点の分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る竪型粉砕機を詳細に説明する。

【0021】

図１は、本発明の一実施形態に係る竪型粉砕機の全体構成を示す説明図、図２は同竪型粉砕機の一部拡大図である。また、図３は、図２の竪型粉砕機の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。

【0022】

図１〜図３に示すように、竪型粉砕機１は、動力源として、例えば減速機４の側方に設けられた回転テーブル用モータ２と、後述する上部ケーシング２０の上方ケース２１の近傍に設けられたロータ用モータ３とを備えている。減速機４は、回転テーブル用モータ２からの回転力を減速して伝達する。

【0023】

また、竪型粉砕機１は、減速機４の上に配置されて減速機４を介して回転テーブル用モータ２により回転駆動される回転テーブル５と、回転テーブル５の上方に配置された分級機構としての回転部である回転ロータ３１を有するセパレータ３０とを備えている。ロータ用モータ３は、セパレータ３０の回転ロータ３１を回転駆動する。なお、本実施形態のセパレータ３０は、回転部である回転ロータ３１と固定羽根３２とを備えて構成されているが、固定羽根３２を備えずにセパレータ自身が回転するものも採用し得る。

【0024】

竪型粉砕機１は、各モータ２，３の動作を制御する制御装置１８を備えている。制御装置１８は、各モータ２，３の動作を制御することで、回転テーブル５や回転ロータ３１の回転数や回転速度を制御する。また、竪型粉砕機１は、各モータ２，３以外のこれらの構成要素を内部に収容するケーシング１０を備えている。

【0025】

ケーシング１０は、竪型粉砕機１の高さ方向において、減速機４の下端からセパレータ３０の下端までを収容する下部ケーシング１９と、セパレータ３０の下端から竪型粉砕機１の上方を覆う上部ケーシング２０とからなる。

【0026】

下部ケーシング１９は、例えば回転テーブル５の側方からセパレータ３０の下方までの高さ方向における所定部分が円筒状となるように形成されている。上部ケーシング２０は、例えばセパレータ３０の側方（下端から上端まで）を覆い収容する下方ケース２２と、セパレータ３０の上方を覆い製品取出口２９を有する上方ケース２１とを備えている。

【0027】

なお、上部ケーシング２０は、上方ケース２１と下方ケース２２との境界近傍内側において、セパレータ３０の回転ロータ３１の端部よりやや内側上方まで延びるように設けられた円環状のショートパス防止板４０と、このショートパス防止板４０から回転ロータ３１の側方に向けて僅かに下方に延びるように形成されたシール板４１とを有する。

【0028】

下方ケース２２は、例えば円錐台状に形成されている。下方ケース２２は、その他、多角錐台状や楕円錐台状など、種々の形状を採り得る。また、下方ケース２２の中心は、例えばセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸と一致している。一方、上方ケース２１は、例えば偏心した円錐台状の基部２１ａと、この基部２１ａの上方又は側面に突設された製品取出口２９に至るダクト部２１ｂとを有する。上方ケース２１は、製品取出口２９を一つ備えている。

【0029】

ここで、上方ケース２１の基部２１ａにおける偏心した円錐台状とは、円錐台において底面の中心点と上面の中心点とが高さ方向においてずれている形状のことをいう。また、上方ケース２１の製品取出口２９に至るダクト部２１ｂの内部には、例えば図示しない整流板が取り付けられていてもよい。なお、上方ケース２１の基部２１ａの形状は、上記のような偏心した円錐台状に限定されるものではなく、種々の形状を採り得る。

【0030】

上部ケーシング２０は、図３に示すように、上方ケース２１の中心Ｐ１が、セパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２から偏心配置されるように形成されて、下部ケーシング１９に接続されている。具体的には、上方ケース２１は、上部ケーシング２０を製品取出口２９を左側に配置して上方から平面視で見て、例えば時計回りに回転する回転ロータ３１を有するセパレータ３０の上記回転中心軸Ｐ２を原点とした場合の直交座標系において、上方ケース２１の中心（基部２１ａの中心点）Ｐ１が第４象限、ダクト部２１ｂの製品取出口２９の中心点Ｐ３が第３象限に位置するように偏心配置されている。

【0031】

このような偏心配置は、換言すれば、下方ケース２２がセパレータ３０と同心円を構成する円錐台状に形成されている場合には、この下方ケース２２の中心（すなわち、回転中心軸Ｐ２）と、上方ケース２１における基部２１ａの中心点Ｐ１とが偏心されていることを指す。

【0032】

なお、上方ケース２１は、具体的には、例えばセパレータ３０の回転ロータ３１の外径をＤ（図２参照）とし、セパレータ３０の上端から上方ケース２１の基部２１ａの上端までの基部２１ａの高さ方向の寸法をＳＨ（図２参照）、及び上記直交座標系における基部２１ａの中心点Ｐ１の原点（回転中心軸Ｐ２）からのＸ方向の寸法をＳＸ並びにＹ方向の寸法をＳＹ（図３参照）とした場合、下記の（ａ）〜（ｃ）の各条件を満たすように形成されている。
（ａ）０．０１５×Ｄ≦ＳＸ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］
（ｂ）０．０１５×Ｄ≦ＳＹ≦０．０８０×Ｄ［ｍｍ］
（ｃ）０．０８０×Ｄ≦ＳＨ≦０．２０×Ｄ［ｍｍ］

【0033】

上方ケース２１の中心Ｐ１が、セパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２からこのように偏心配置されることにより、後述するセパレータ３０の論理分級点ｄの偏りを抑えて、竪型粉砕機１の電力原単位を改善し、粉砕量を増加させて、振動を低減させつつ微粉体の製品の品質を向上させることが可能となる。

【0034】

一方、図１において一部断面で示される回転テーブル５は、円状の中央領域及びその周りの円環状のローラ転動領域を備えて構成されている。回転テーブル５の中央領域の上方には、竪型粉砕機１の上部から回転テーブル５の中央に向かって鉛直方向に延びる円筒状のシュート６が備えられている。シュート６には、上方から新規原料（セメントクリンカ等）が供給される。

【0035】

シュート６の外周側には、内部循環原料（粉粒体）供給用のコーン７が備えられている。これらシュート６及びコーン７の下端部は、例えばそれぞれ同一面を構成するように配置されている。従って、新規原料及び内部循環原料は、シュート６及びコーン７を介して回転テーブル５の中央領域上に安定的にフィードされ、供給される。回転テーブル５の中央領域上に供給された各原料は、回転テーブル５の回転力によりローラ転動領域に導かれる。

【0036】

また、竪型粉砕機１は、例えば回転テーブル５のローラ転動領域上を回転テーブル５の回転に従動して転動可能な複数の粉砕ローラ８と、図示しない複数の補助ローラとを備えている。粉砕ローラ８は、例えばローラ転動領域を二等分する位置に配置され、補助ローラは、粉砕ローラ８間であってローラ転動領域を二等分する位置に配置されている。

【0037】

粉砕ローラ８は、軸により揺動自在に下部ケーシング１９に取り付けられたアーム９，９Ａを介して、例えば油圧シリンダ１１のピストンロッド１１Ａに連結されている。この油圧シリンダ１１を作動させることにより、粉砕ローラ８を回転テーブル５のローラ転動領域に押し付けて原料層に粉砕力を与える構成となっている。

【0038】

なお、補助ローラも同様の構成で揺動自在に支持される。粉砕ローラ８は主に原料を微粉砕し、補助ローラは主に原料層から脱気を行うために用いられる。回転テーブル５の中央領域上に供給されローラ転動領域に供給されて、このローラ転動領域において回転テーブル５と粉砕ローラ８及び補助ローラとの間を通過した各原料は、回転テーブル５の外周縁部に周設されたダムリング１２により堰き止められる。ダムリング１２は、例えばその高さが調整可能に配置されている。

【0039】

回転テーブル５の外周部と下部ケーシング１９との間には、ガスの吹き上げ部となる環状通路１３が形成されている。下部ケーシング１９には、外部に設けられたエグゾーストファンからガスを環状通路１３に導入するためのガス導入ダクト１４が設けられている。また、下部ケーシング１９には、十分に粉砕されずに環状通路１３に落下した原料を取り出すための下部取出ダクト１５が設けられている。

【0040】

上部ケーシング２０の下方ケース２２内には、セパレータ３０がシュート６を囲んでコーン７の内側領域に配置されている。セパレータ３０は、回転羽根を有する回転ロータ３１がロータ用モータ３によって例えばベルト駆動で回転する回転筒と共に回転することによって、回転テーブル５及び粉砕ローラ８等により粉砕された原料（粉粒体）を所定粒度の製品（微粉体）に分級する。また、コーン７の上部において、セパレータ３０の回転ロータ３１と対応する位置には、固定羽根３２が設けられている。

【0041】

そして、上部ケーシング２０の上方ケース２１に設けられた製品取出口２９からは、ガス流れによって吹き上げられセパレータ３０（固定羽根３２及び回転ロータ３１）を通過した、十分に粉砕された微粉体が製品として取り出される。このように構成された竪型粉砕機１は、例えば次のように動作する。

【0042】

まず、回転テーブル５を回転させた状態で新規原料がシュート６から回転テーブル５の中央領域上に供給される。供給された新規原料は、回転テーブル５の回転によりテーブル半径方向の遠心力を受けて、回転テーブル５上を外周方向に滑りながら移動する。移動の際に原料は、回転テーブル５により回転方向の力を受け、回転テーブル５との間で滑って回転テーブル５の回転数よりいくらか遅い回転を行う。

【0043】

このように、原料に回転テーブル５の半径方向及び回転方向の２つの力が合成された力が作用することによって、原料は回転テーブル５上を渦巻状の軌跡を描きながら中央領域からローラ転動領域に導かれる。こうしてローラ転動領域に導かれた原料は、粉砕ローラ８及び補助ローラと回転テーブル５との間にローラ軸方向とある角度をなす方向から進入する。こうして、噛み込まれて脱気及び粉砕されると共にダムリング１２により堰き止められる。

【0044】

一方、ガス導入ダクト１４からの空気や熱風等のガスは、環状通路１３から下部ケーシング１９内に吹き上がる。粉砕後にダムリング１２を乗り越えた原料（粉粒体）や、粉砕の際に飛散して機内を浮遊する原料、或いは内部循環原料（粉粒体）の中で、粒子径が特に大きくないものはガスの気流に乗って上方に吹き上げられる。

【0045】

上方に吹き上げられた原料は、ガスに同伴されて下部ケーシング１９内を上昇し、上部ケーシング２０に位置するセパレータ３０の固定羽根３２及び回転ロータ３１により分級作用を受ける。これにより、所定粒度のもの（微粉体）はガスと共に製品取出口２９から製品として排出される。これと共に粗粉の粉粒体は、内部循環原料として再度回転テーブル５上にコーン７を介して落下し、粉砕される。

【0046】

また、ダムリング１２を乗り越えた原料の中で、例えば粒子径の極端に大きなものや金属等を含んで極端に重いものなどは、環状通路１３から竪型粉砕機１の下方に落下し、下部取出ダクト１５から外部に取り出される。取り出された原料は、必要に応じて、搬送ライン（図示せず）から再度シュート６に戻されて、外部循環により竪型粉砕機１にて粉砕される。

【0047】

本出願人は、このように動作する竪型粉砕機１において分級効率の向上を試みるため鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。まず、セパレータ３０の分級点について本質的なシミュレーション流体解析を行った。これにより、セパレータ３０の円周方向において論理分級点の偏りが顕著になることが判明した。この偏りを抑制することで、セパレータ３０の分級効率を向上させることが可能となる。以下、本実施形態の竪型粉砕機１の実施例と従来の竪型粉砕機の比較例とを用い、両者の流体解析結果を比較して説明する。

【0048】

図４は、比較例の竪型粉砕機の一部拡大図、図５は比較例の竪型粉砕機の一部水平断面を上方から平面視で見た状態を示す説明図である。また、図６は、図２及び図４のＡ−Ａ線断面を上方から平面視で見た円周方向の理論分級点の分布図、図７は図２及び図４のＢ−Ｂ線断面を上方から平面視で見た円周方向の理論分級点の分布図である。

【0049】

すなわち、図６及び図７は、実施例の竪型粉砕機１及び比較例の竪型粉砕機におけるＡ−Ａ線断面及びＢ−Ｂ線断面の論理分級点の分布図を示している。Ａ−Ａ線断面及びＢ−Ｂ線断面は、それぞれセパレータ３０の下端近傍における水平断面及び上端近傍における水平断面を示している。なお、図４及び図５において、上記の実施形態（図１〜図３）と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、以下では重複する説明は省略する。

【0050】

まず、比較例について説明する。図４及び図５に示すように、比較例の竪型粉砕機１００は、上部ケーシング２０の下方ケース２２及び上方ケース２１共に、同心円となる円錐台状に形成されている。従って、図５に示すような上方ケース２１の中心Ｐ１とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２とは一致している。セパレータ３０の回転ロータ３１は、上述したように時計回りに回転するものとする。

【0051】

セパレータ３０の論理分級点は、粉粒体の粒子の運動方程式を、回転ロータ３１の回転羽根間の中心方向へ向かう速度（中心方向速度）ｖｇと、回転ロータ３１の回転方向へ向かう速度（旋回方向速度）ｖθとにより整理することで、以下の式１のように表すことができる。
ｄ∝ｖｇ^０．５／ｖθ・・・（式１）
ｄ：理論分級点（μｍ）
ｖθ：旋回方向速度（ｍ／ｓ）
ｖｇ：中心方向速度（ｍ／ｓ）

【0052】

なお、中心方向速度ｖｇは回転ロータ３１の回転羽根を通過しようとする気流の量に因り、旋回方向速度ｖθは回転ロータ３１の回転速度に因る。このため、通過気流量が一定の条件下においては回転ロータ３１の回転数を制御することで、容易に理論分級点ｄ（すなわち、製品粒度）を操作することができる。

【0053】

この論理分級点ｄは、セパレータ３０の高さ方向及び円周方向において一様である場合は理想分級となる。しかし、回転ロータ３１の回転によってほぼ一様な旋回速度場（ｖθ＝一定）が形成されるのに対し、中心方向速度ｖｇが円周方向で一様でないことから、実際には特に円周方向において中心方向速度ｖｇの偏り（偏流）が生じる。

【0054】

このような偏流は、主に製品取出口２９までのダクト部２１ｂの配置態様とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転方向との関係により引き起こされる。従って、図６及び図７に示すように、比較例の竪型粉砕機１００及び実施例の竪型粉砕機１共に、円周方向の理論分級点ｄの平均値である理想分級に対して、実際にはそれぞれの理論分級点ｄの分布には偏りが生じるものとなる。

【0055】

例えば、比較例の竪型粉砕機１００のように、製品取出口２９までのダクト部２１ｂが一般的な形状及び配置であり、上方ケース２１の中心Ｐ１とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２とが一致している場合には、図４及び図５にそれぞれ矢印Ｆ１，Ｆ２で示すような気流回り込みとショートパス流れが発生する。この気流回り込みとショートパス流れは、例えば実施例の竪型粉砕機１においても発生するものである。

【0056】

気流回り込みの影響により、比較例のセパレータ３０の下端近傍のＡ−Ａ線断面においては、製品取出口２９を正面に見た場合、上部ケーシング２０の左側において理論分級点ｄが大きくなる傾向にある。すなわち、図６に示すように、気流回り込みの影響が顕著な領域において、比較例の理論分級点ｄは非常に大きいものとなっている。これは、時計回りに回転する回転ロータ３１の回転に伴って気流が回り込み、製品取出口２９を正面に見て左側の領域においては中心方向速度ｖｇが速くなるためである。

【0057】

一方、ショートパス流れの影響により、比較例のセパレータ３０の上端近傍のＢ−Ｂ線断面においては、製品取出口２９を正面に見た場合、上部ケーシング２０のこの製品取出口２９側において理論分級点ｄが大きくなる傾向にある。すなわち、図７に示すように、ショートパス流れの影響が顕著な領域において、比較例の理論分級点ｄは非常に大きいものとなっている。これは、図４及び図５に矢印Ｆ２で示すように、ショートパス流れが製品取出口２９に至るダクト部２１ｂの直下の領域において生じるためである。

【0058】

この比較例のように、円周方向において理論分級点ｄが偏ることで、製品の粒度分布の粒度幅が増加してしまう。これにより、製品の粒度分布が本来得たいものに対してより広い粒度構成となるため、品質に悪影響を及ぼすことが懸念される。また、理論分級点ｄが偏ることで、粉砕機性能が低下してしまう。すなわち、本来は製品として取り出すべき微粉体が上部ケーシング２０における理論分級点ｄが大きい領域においては粗粉として内部に戻されてしまう。これにより、粉砕機の運転に係る余計なエネルギー消費をもたらすので、粉砕量低下だけではなく電力原単位の増加も引き起こしてしまう。また、戻される粉粒体の量が増加すると、回転テーブル５上の原料層が増加して振動が誘発されてしまう。この振動を収束させるには機器保護の観点から運転を停止させるを得ず、操業に大きな損害を与えてしまうこととなる。

【0059】

これに対し、実施例の竪型粉砕機１のように、上方ケース２１の中心Ｐ１とセパレータ３０の回転ロータ３１の回転中心軸Ｐ２とが偏心配置されるような構成においては、図６及び図７に示すように、それぞれ気流回り込みの影響が顕著な領域及びショートパス流れの影響が顕著な領域において、比較例に比べて理論分級点ｄは非常に小さいものとなっている。また、円周方向における理論分級点ｄの全体的な分布も、比較例に比べて偏りが少なくまとまったものとなっている。従って、実施例の竪型粉砕機１によれば、製品の粒度の調整もより確実且つ容易となる。

【0060】

このように、実施例の竪型粉砕機１においては、セパレータ３０の理論分級点ｄの偏りをできるだけ小さくすることが可能である。すなわち、セパレータ３０の下端近傍においては回転ロータ３１の回転に伴う気流の流れの影響を緩和し、上端近傍においてはショートパス流れの影響を緩和させることができる。

【0061】

これにより、製品の粒度分布の粒度幅を縮小することができ、製品の品質を向上させることができる。また、粉砕機内部へ戻される粉粒体を減少させることができるので、粉砕量を増加させつつ電力原単位を改善することができ、合わせて振動の発生を低減することができる。このように、竪型粉砕機１によれば、セパレータ３０の理論分級点ｄの粉砕機内部における均一化を図ることができるので、製品の品質の向上を図ることができる。

【0062】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１，１００ 竪型粉砕機
２ テーブル用モータ
３ ロータ用モータ
４ 減速機
５ 回転テーブル
６ シュート
７ コーン
８ 粉砕ローラ
１０ ケーシング
１２ ダムリング
１３ 環状通路
１４ ガス導入ダクト
１５ 下部取出ダクト
１８ 制御装置
１９ 下部ケーシング
２０ 上部ケーシング
２１ 上方ケース
２１ａ 基部
２１ｂ ダクト部
２２ 下方ケース
２９ 製品取出口
３０ セパレータ
３１ 回転ロータ
３２ 固定羽根

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】