特開 2023-45377 計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023045377

(43)【公開日】2023-04-03

(54)【発明の名称】計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/02 20060101AFI20230327BHJP

   B07B 7/08 20060101ALI20230327BHJP

   B04C 11/00 20060101ALI20230327BHJP

   B07B 13/14 20060101ALI20230327BHJP

【ＦＩ】

G01N15/02 F

B07B7/08

B04C11/00

B07B13/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021153756

(22)【出願日】2021-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】503245465

【氏名又は名称】株式会社アーステクニカ

(74)【代理人】

【識別番号】100118784

【弁理士】

【氏名又は名称】桂川 直己

(72)【発明者】

【氏名】小柳 敬太

(72)【発明者】

【氏名】上野 明紀

【テーマコード（参考）】

4D021

4D053

【Ｆターム（参考）】

4D021FA25

4D021GA29

4D021HA10

4D053AA03

4D053AB01

4D053BA01

4D053BB02

4D053BB07

4D053BC01

4D053BD04

4D053CG01

4D053DA10

(57)【要約】

【課題】サイクロンを用いて分離又は分級される粉粒体の性質をリアルタイムで計測可能な計測システムを提供する。
【解決手段】計測システム２５は、サイクロン４０と、計測器５０と、を備える。サイクロン４０は、円筒又は円錐台の内部空間４２を囲む内壁４１を含んでおり、旋回流とともに粒状体が内部空間４２を旋回することにより、粒状体を分離又は分級する。計測器５０は、内部空間４２を旋回する粒状体を捕集して粒状体の粒度を計測する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒又は円錐台の内部空間を囲む内壁を含んでおり、旋回流とともに粉粒体が前記内部空間を旋回することにより、前記粉粒体を分離又は分級するサイクロンと、
前記内部空間を旋回する前記粉粒体を捕集して前記粉粒体の性質を計測する計測器と、
を備えることを特徴とする計測システム。

【請求項2】

請求項１に記載の計測システムであって、
前記計測器には、前記粉粒体が導入される導入口があり、
前記計測器は、前記導入口から導入された前記粉粒体の性質を計測し、
前記導入口は、前記内部空間の径方向において、前記内壁よりも前記内部空間の中心に近い位置にあることを特徴とする計測システム。

【請求項3】

請求項２に記載の計測システムであって、
前記旋回流の旋回方向において前記導入口の上流に配置され、前記粉粒体をガイドするガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、前記旋回流の旋回方向の上流端と下流端を含み、
前記ガイド部材の前記下流端は、前記ガイド部材の前記上流端よりも、前記内部空間の径方向において前記内部空間の中心に近い位置にあることを特徴とする計測システム。

【請求項4】

請求項３に記載の計測システムであって、
前記サイクロンの軸方向で見たときに、前記ガイド部材のうち前記粉粒体を前記導入口に向けてガイドするガイド面が湾曲していることを特徴とする計測システム。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の計測システムであって、
前記計測器は、前記内部空間の周方向に突出する突出部を含み、
前記突出部に前記導入口があり、
前記突出部と前記ガイド部材とが接触していることを特徴とする計測システム。

【請求項6】

請求項１から５までの何れか一項に記載の計測システムであって、
前記サイクロンの前記内壁には貫通孔があり、
前記計測器は、前記粉粒体を捕集する棒状体を含んでおり、
前記棒状体は、前記内壁の前記貫通孔を貫通するように配置されることを特徴とする計測システム。

【請求項7】

請求項６に記載の計測システムであって、
第１端と第２端を含む筒状であり、前記第１端が前記サイクロンの前記貫通孔に接続されており、前記計測器を前記サイクロンに取り付ける取付筒を備え、
前記取付筒の前記第１端は、前記第２端よりも低い位置にあることを特徴とする計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として、粉粒体の性質を計測する計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、サイクロンを用いた気流分級機が記載されている。サイクロンによって分級された粒体は、採集器に採集される。採集器に採集された粒体の一部は、分取管を経由して一次分散槽に入る。一次分散槽には分散液が入っており、分散液を攪拌させることにより粒体が分散する。その後、粒体は、二次分散槽を経由してセル内を通過する。セルを通過する粒体にはレーザが照射される。これにより、粒体の粒度が計測される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１－１５１９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、サイクロンによって分級されて採集された後に粒度が計測される。そのため、気流分級機により分級された粒体をリアルタイムで計測できない。分級に限られず、気体から粉粒体を分離する処理においても同様の課題がある。また、計測される性質は粒度に限られず、粉粒体の他の性質を計測する場合においても同様の課題がある。

【0005】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、サイクロンを用いて分離又は分級される粉粒体の性質をリアルタイムで計測可能な計測システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

【0007】

本発明の観点によれば、以下の構成の計測システムが提供される。即ち、計測システムは、サイクロンと、計測器と、を備える。前記サイクロンは、円筒又は円錐台の内部空間を囲む内壁を含んでおり、旋回流とともに粉粒体が前記内部空間を旋回することにより、前記粉粒体を分離又は分級する。前記計測器は、前記内部空間を旋回する前記粉粒体を捕集して前記粉粒体の性質を計測する。

【発明の効果】

【0008】

これにより、サイクロンを用いて分離又は分級される粉粒体の性質をリアルタイムで計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】計測システムを含む造粒乾燥装置の全体的な構成を示す図。

【図2】計測システムの断面斜視図。

【図3】計測システムの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１を参照して、本実施形態の造粒乾燥装置１の全体的な構成を説明する。図１は、計測システム２５を含む造粒乾燥装置１の全体的な構成を示す図である。

【0011】

造粒乾燥装置１は粉体等の原料から造粒品を生成し、気体を用いて造粒品を乾燥することにより粒状体を生成する。以下の説明では、造粒品、粒状体、又は気体が流れる方向の上流を単に「上流」と称し、造粒品、粒状体、又は気体が流れる方向の下流を単に「下流」と称する。また、粉粒体は、粉状又は粒状の物体を示す。従って、粒状体は、粉粒体の一種である。

【0012】

図１に示すように、造粒乾燥装置１は、造粒部２と、気体供給部３と、乾燥部４と、回収部５と、気体吸引部６と、を備える。造粒部２の下流に乾燥部４が接続されている。気体供給部３の下流に乾燥部４が接続されている。乾燥部４の下流に回収部５が接続されている。回収部５の下流に気体吸引部６が接続されている。

【0013】

造粒部２は、供給された原料を造粒品に加工する。造粒部２は、フィーダ１５と、バインダ供給部１７と、造粒装置１９と、を含む。フィーダ１５は、原料を造粒装置１９に供給する。バインダ供給部１７は、バインダを造粒装置１９に供給する。造粒装置１９は、供給された原料及びバインダを用いて、造粒品を生成する。造粒装置１９が生成した造粒品は乾燥部４へ送られる。

【0014】

造粒部２と乾燥部４を接続する流路には、水分計２０が設けられている。水分計２０は、通過する造粒品の水分を計測する。これにより、乾燥部４に投入される前の造粒品の水分の程度を確認できる。

【0015】

気体供給部３は、高温の気体を造粒乾燥装置１の乾燥部４に供給する。気体供給部３は、ブロワ２１と、ヒータ２３と、を含む。ブロワ２１は、外気を吸引して送り出す。ヒータ２３は、ブロワ２１から送られてきた気体を加熱する。加熱された気体は、乾燥部４に向かって流れる。この気体は外気であるが、窒素等の不活性ガスを用いてもよい。また、ヒータ２３の種類は特に限定されない。

【0016】

乾燥部４は、気体供給部３から送られてくる高温の気体を利用して、造粒部２から供給された造粒品を乾燥させる。乾燥部４は、造粒品を乾燥させるための乾燥経路を含む。乾燥部４では、造粒部２からの造粒品と、気体供給部３からの高温の気体と、が混合された混合流体が乾燥経路を通過する。これにより、造粒品が乾燥されて粒状体が生成される。

【0017】

回収部５は、乾燥部４から送られてくる粒状体を回収する。回収部５は、計測システム２５と、バグフィルタ２７と、を含む。計測システム２５は、サイクロン４０を用いて乾燥部４からの混合流体を粒状体と気体に分離しつつ、計測器５０を用いて粒状体の粒度を計測する。計測システム２５の詳細な構造は後述する。サイクロン４０により分離された粒状体は取出部２９で製品として取り出される。サイクロン４０により分離された気体は、バグフィルタ２７に向かって流れる。バグフィルタ２７は、気体から残留している微粉を除去する。微粉が除かれた気体は気体吸引部６に向かって流れる。

【0018】

上述した水分計２０は、サイクロン４０と取出部２９の間にも設けられている。この水分計２０は、取出部２９から取り出される製品（粒状体）の水分が適切な範囲にあるか否かを確認する。

【0019】

気体吸引部６は、回収部５からの気体を吸引することで、粒状体を気体とともに混合流体として移送させることができる。気体吸引部６は、ブロワ３１を有している。ブロワ３１は、回収部５の流路の気体を吸引する。ブロワ３１に吸引された気体は、大気中に排出される。

【0020】

次に、図２及び図３を参照して、計測システム２５の詳細な構造を説明する。図２は、計測システム２５の断面斜視図である。図３は、計測システム２５の断面図である。

【0021】

図２に示すように、計測システム２５は、上述したサイクロン４０及び計測器５０に加え、取付筒６０及びガイド部材７０を備える。

【0022】

サイクロン４０には、内壁４１で囲まれる内部空間４２が形成されている。本実施形態の内部空間４２は円錐台形状である。具体的には、気体が導入される側の端である上端が大径であり、粒状体が排出される側の端である下端が小径である。内部空間４２は、円錐台形状に限られず、全体が円柱形状であってもよいし、円錐台形状と円柱形状とを組み合わせた形状であってもよい。

【0023】

サイクロン４０に導入された混合流体は、図３の太矢印に示す周方向に沿って、サイクロン４０の中心１００を回転中心として内壁４１に沿って旋回しながら下方に移動する。その後、混合流体に含まれる粒状体は下方に落下して取出部２９に回収される。また、混合流体に含まれる気体は、中心１００の近傍を上昇してバグフィルタ２７に流れる。

【0024】

中心１００は、円錐台形状である内部空間４２の中心軸を意味する。本実施形態の中心１００は鉛直方向と平行である。また、図３等の平面図において、中心１００から放射状に広がる任意の方向を径方向と称する。径方向は、円錐台形状の内部空間４２の半径方向でもある。また、内部空間４２の円周方向を周方向と称する。

【0025】

図２に示すように内壁４１には貫通孔４３が形成されている。貫通孔４３は、内壁４１を径方向に貫通する孔である。貫通孔４３の軸方向は径方向に平行であってもよいし、径方向に対して上下に傾斜していてもよい。本実施形態では貫通孔４３は円形であるが、異なる形状であってもよい。

【0026】

計測器５０は、サイクロン４０に設けられている。計測器５０は、内部空間４２を流れる混合流体に含まれる粒状体の粒度を計測する。図２に示すように、計測器５０は、本体部５１と、棒状体５２と、突出部５３と、を備える。

【0027】

本体部５１は、ハウジングと、ハウジング内に設けられた処理装置と、を含む。処理装置は、粒状体の粒度を計測する演算を行って、計測結果を外部の管理装置に出力する。棒状体５２は長尺状の部材である。棒状体５２は、サイクロン４０の貫通孔４３を貫通している。棒状体５２の第１端５２ａは内部空間４２に配置されている。棒状体５２の第２端５２ｂは本体部５１に接続されている。

【0028】

突出部５３は第１端５２ａの近傍に接続されている。詳細には、棒状体５２のうち内部空間４２に位置する部分に突出部５３が接続されている。突出部５３は、内壁４１には接触していない。突出部５３は、棒状体５２から周方向に突出する形状である。突出部５３の突出方向の先端には導入口５４がある。導入口５４は、混合流体が流れる方向の上流を向いている。これにより、導入口５４から混合流体が導入されることで、混合流体に含まれる粒状体が捕集される。導入口５４から導入された混合流体は、混合流体に含まれる粒状体の粒度が計測された後に排出される。なお、計測器５０は混合流体を捕集するための吸引流を発生するブロアを有していてもよい。

【0029】

棒状体５２及び突出部５３の内部には、粒状体の粒度を計測するための光学部品が設けられている。具体的には、光学部品は、光を照射する投光部と、投光部が照射した光を受光する受光部と、を含む。受光部は、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する。導入口５４から導入された混合流体は、投光部と受光部の間の空間を通る。そのため、受光部は、粒状体によって一部が遮られた光を受光する。これにより、受光部が出力する電気信号に基づいて、粒状体の粒度を計測できる。なお、本実施形態とは異なる方法で粒状体の粒度を計測してもよい。

【0030】

取付筒６０は、サイクロン４０に計測器５０を取り付けるための部材である。取付筒６０は、筒状の部材であり、第１端６１と第２端６２を含む。第１端６１はサイクロン４０に接続されている。具体的には、取付筒６０の空洞部分と、貫通孔４３と、の位置が合うように取付筒６０がサイクロン４０に取り付けられている。第２端６２は計測器５０の棒状体５２に接続されている。

【0031】

図２に示すように、第１端６１は第２端６２よりも低い位置にある。言い換えれば、取付筒６０の軸方向はサイクロン４０の軸方向に対して傾斜しており、かつ、取付筒６０の軸方向はサイクロン４０の径方向に対しても傾斜している。これにより、混合流体に含まれる粒状体が取付筒６０の内部に到達した場合においても、粒状体を自重で落下させることができる。従って、取付筒６０の清掃の頻度を低下させることができる。

【0032】

混合流体は主として内壁４１に沿って旋回する。しかし、上述したように突出部５３が内壁４１に接触していないため、導入口５４も内壁４１から離れた位置にある。言い換えれば、導入口５４は、径方向において内壁４１よりも中心１００に近い位置にある。この点を考慮し、本実施形態では、混合流体が導入口５４に導入され易くなるように混合流体をガイドするガイド部材７０が内壁４１に取り付けられている。

【0033】

ガイド部材７０は、混合流体を導入口５４までガイドするガイド面７１を有する。ガイド面７１は、中心１００又はその近傍を向く面である。ガイド面７１は、混合流体の旋回方向の上流側の端である上流端７２と、混合流体の旋回方向の下流側の端である下流端７３と、を含む。上流端７２は、下流端７３よりも厚みが小さい。言い換えれば、下流端７３は、上流端７２よりも、径方向において中心１００に近い位置にある。本実施形態のガイド面７１は内壁４１と同様に湾曲しているが、傾斜した平面であってもよい。

【0034】

また、ガイド面７１は突出部５３と接触している。これにより、ガイド面７１に沿って流れる混合流体を適切に導入口５４に導入できる。なお、ガイド面７１のうち突出部５３と接触する面を、突出部５３の外表面に対応した形状としてもよい。言い換えれば、ガイド面７１と突出部５３を面接触させてもよい。これにより、ガイド面７１と突出部５３の間に隙間が生じにくいので、混合流体を適切に導入口５４にガイドできる。その結果、混合流体が導入口５４に導入され易くなる。

【0035】

以上に説明したように、本実施形態の計測システム２５は、サイクロン４０と、計測器５０と、を備える。サイクロン４０は、円筒又は円錐台の内部空間４２を囲む内壁４１を含んでおり、旋回流とともに粒状体が内部空間４２を旋回することにより、粒状体を分離又は分級する。計測器５０は、内部空間４２を旋回する粒状体を捕集して粒状体の粒度を計測する。

【0036】

これにより、サイクロン４０の内部空間４２を旋回する粒状体を捕集できるので、粒状体の性質をリアルタイムで計測できる。従って、例えば粒状体の粒度が適切な範囲を超えている場合、早いタイミングで異常を検出できる。

【0037】

本実施形態の計測システム２５において、計測器５０には、粒状体が導入される導入口５４がある。計測器５０は、導入口５４から導入された粒状体の性質を計測する。導入口５４は、内部空間４２の径方向において、内壁４１よりも内部空間４２の中心１００に近い位置にある。

【0038】

これにより、導入口５４を周方向に向けて配置しつつ導入口５４と内壁４１の間に隙間ができないように導入口５４を配置する構造と比較して、導入口５４を容易に位置決めできる。

【0039】

本実施形態の計測システム２５は、旋回流の旋回方向において導入口５４の上流に配置され、粒状体をガイドするガイド部材７０を備える。ガイド部材７０は、旋回流の旋回方向の上流端７２と下流端７３を含む。ガイド部材７０の下流端７３は、ガイド部材７０の上流端７２よりも、内部空間４２の径方向において内部空間４２の中心１００に近い位置にある。

【0040】

これにより、導入口５４まで粒状体をガイドできる。

【0041】

本実施形態の計測システム２５において、サイクロン４０の軸方向で見たときに、ガイド部材７０のうち粒状体を導入口５４に向けてガイドするガイド面７１が湾曲している。

【0042】

これにより、粒状体がガイド部材７０に衝突することを抑制しつつ導入口５４まで粒状体をガイドできる。

【0043】

本実施形態の計測システム２５において、計測器５０は、内部空間４２の周方向に突出する突出部５３を含む。突出部５３に導入口５４がある。突出部５３とガイド部材７０とが接触している。

【0044】

これにより、突出部５３とガイド面７１の間に隙間が生じにくいので、粒状体を導入口５４まで適切にガイドできる。

【0045】

本実施形態の計測システム２５において、サイクロン４０の内壁４１には貫通孔４３がある。計測器５０は、導入口５４がある棒状体５２を含んでいる。棒状体５２は、内壁４１の貫通孔４３を貫通するように配置される。

【0046】

これにより、簡単な構造でサイクロン４０の内部空間４２に導入口５４を配置できる。

【0047】

本実施形態の計測システム２５は、計測器５０をサイクロン４０に取り付ける取付筒６０を備える。取付筒６０は、第１端６１と第２端６２を含む筒状である。第１端６１がサイクロン４０の貫通孔４３に接続されている。取付筒６０の第１端６１は第２端６２よりも低い位置にある。

【0048】

これにより、取付筒６０の内部に粒状体が到達した場合でも、粒状体が自重で落下するので、取付筒６０の清掃の頻度を低下させることができる。

【0049】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更できる。

【0050】

上記実施形態のサイクロン４０は、混合流体から粒状体と気体を分離する。これに代えて、サイクロン４０は、粒状体を分級してもよい。分級とは、粒状体を粒度に応じて分類することである。また、計測システム２５が取り扱う対象は粒状体に限られず、粉体であってもよい。

【0051】

上記実施形態の計測器５０は、粒状体の粒度を計測する。これに代えて、計測器５０は、粒状体の別の性質を計測してもよい。別の性質とは、例えば粒状体の水分量であり、あるいは、所定の元素の含有率である。

【0052】

上記実施形態の計測器５０は粒状体を捕集するための棒状体５２を備える。これに代えて、棒状体５２を有しない構成の計測器５０を用いてもよい。

【0053】

上記実施形態の取付筒６０及びガイド部材７０は必須の構成要素ではなく省略可能である。例えば計測器５０を内壁４１に取り付ける場合、取付筒６０を省略可能である。また、ガイド部材７０を省略しても導入口５４の位置又は形状等により、混合流体を導入口５４に導くことができる。このように、取付筒６０及びガイド部材７０の少なくとも一方を省略しても、リアルタイムで粉粒体の性質を計測できる効果を発揮できる。

【符号の説明】

【0054】

１ 造粒乾燥装置
２５ 計測システム
４０ サイクロン
４１ 内壁
４２ 内部空間
４３ 貫通孔
５０ 計測器
５１ 本体部
５２ 棒状体
５３ 突出部
５４ 導入口
６０ 取付筒
７０ ガイド部材
７１ ガイド面

【図1】

【図2】

【図3】