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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】
(24)【登録日】2024-05-17
(45)【発行日】2024-05-27
(54)【発明の名称】分級装置
(51)【国際特許分類】
B07B 7/083 20060101AFI20240520BHJP
【ＦＩ】
B07B7/083
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020168511
(22)【出願日】2020-10-05
(65)【公開番号】P2022060810
(43)【公開日】2022-04-15
【審査請求日】2023-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000113355
【氏名又は名称】ホソカワミクロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】坂田 昌史
【審査官】佐藤 正浩
(56)【参考文献】
【文献】特開平０８－２８１２１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－００３６８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０７Ｂ ７／０８３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、前記ハウジングの内部空間に回転可能に配置されて粉粒体を分級処理する分級部と、
、を有し、
前記分級部は、
軸方向の両端部が回転可能に支持された分級シャフトと、
前記分級シャフトに取り付けられる分級ロータと、を有し、
前記分級ロータは、
前記分級シャフトの中心軸に沿う方向に離れて前記分級シャフトに配置されて前記分級シャフトの外周面から径方向外側に拡がる一対の端部突出部と、
放射状に配列されるとともに少なくとも前記端部突出部によって保持される複数の分級ブレードと、を有し、
前記ハウジングは、前記中心軸に沿う方向において、一対の前記端部突出部の少なくとも一方を挟んで前記内部空間と反対側に配置され、前記内部空間と連通して前記分級部で分級された微粉を外部に取り出す排出部を有し、
前記排出部と隣り合う前記端部突出部は、前記中心軸方向に貫通した貫通孔を有し、前記排出部と連通し、
前記分級シャフトは、一対の前記端部突出部が配置されている部分の間に形成される拡径部を有し、
前記拡径部は、前記中心軸に沿う方向の中央側の外径が端部側の外径以上である分級装置。
【請求項2】
前記分級シャフトの前記拡径部の前記中心軸に沿う方向の中間部に配置されて前記分級シャフトの外周面から径方向外側に拡がる中間突出部を有し、複数の前記分級ブレードの前記中心軸に沿う方向の中間部が、前記中間突出部に保持される請求項１に記載の分級装置。
【請求項3】
前記中間突出部は、前記分級シャフトと別部材で形成されて前記分級シャフトに固定される請求項２に記載の分級装置。
【請求項4】
前記端部突出部の前記中心軸と直交する断面の外周は、中心が前記中心軸と重なる円形である請求項１から請求項３のいずれかに記載の分級装置。
【請求項5】
前記ハウジングは、前記中心軸方向に前記内部空間を挟んで配置された一対の前記排出部を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の分級装置。
【請求項6】
前記ハウジングの前記端部突出部の外面と隙間を介して対向する内面に開口し、前記端部突出部の外面に向けてシールエアを吹き付けるシールエア導入部をさらに有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の分級装置。
【請求項7】
前記シールエア導入部は、前記端部突出部の外周面と径方向に対向する前記ハウジングの内周面に開口する請求項６に記載の分級装置。
【請求項8】
前記ハウジングの前記内周面と前記端部突出部の外周面との隙間は、前記シールエア導入部よりも前記中心軸に沿う方向の前記内部空間側が、前記排出部側よりも広い請求項７に記載の分級装置。
【請求項9】
前記ハウジングの前記内周面と径方向に対向する部分の外径が、前記中心軸に沿う方向の前記内部空間側の部分の外径よりも大きい請求項７または請求項８に記載の分級装置。
【請求項10】
前記ハウジングは、前記端部突出部の前記排出部側の端面と隙間を介して軸方向に対向する対向面を有する請求項５から請求項９のいずれかに記載の分級装置。
【請求項11】
前記ハウジングの前記対向面から中心軸に沿う方向に突出する環状凸部と、前記端部突出部の前記中心軸に沿う方向の前記排出部側の端面から前記中心軸に沿う方向に凹み、内部に前記環状凸部が隙間を介して収容可能である環状凹部と、を有する請求項１０に記載の分級装置。
【請求項12】
前記分級シャフトの前記拡径部の外径は、前記中心軸に沿う方向の中央から端部に向かって連続的に小さくなる請求項１から請求項１１のいずれかに記載の分級装置。
【請求項13】
前記分級シャフトの前記拡径部の外径は、前記中心軸に沿う方向の中央から端部に向かって段階的に小さくなる請求項１から請求項１１のいずれかに記載の分級装置。
【請求項14】
複数の前記分級ブレードが前記端部突出部の少なくとも一方に直接配置された分級かご部を有する請求項１から請求項１３のいずれかに記載の分級装置。
【請求項15】
前記分級ロータの前記中心軸方向の長さをＬ、複数の前記分級ブレードの径方向の端部をつないだ円柱状の直径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄが０．５以上である請求項１から請求項１４のいずれかに記載の分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粉粒体の分級を行う分級装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の分級装置は、特許文献１に開示されている。この分級装置は、複数の羽根と、分級ロータの中心軸芯に沿った方向の一方の側に開口とを有する分級ロータを装置本体の内部に備える。分級ロータは、中心軸芯に沿った方向の他方側に設けられた円板状の部分で駆動モータのシャフトに取り付けられる。そして、分級ロータは、駆動モータによって高速回転される。分級装置では、装置本体の内部の空気をブロア等で吸引しつつ、分級ロータを回転させることで、分級されていない粉粒体を微粉と粗粉に分級する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－２１２５３８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の分級装置において、分級ロータは、中心軸芯に沿った方向の他方側のみを駆動モータのシャフトに固定した、いわゆる、片持ち状態で固定されている。そのため、駆動モータのシャフトがたわみやすく、分級ロータの回転数のさらなる増加は困難である。
【0005】
また、駆動モータのシャフトを大径化することで、シャフトの剛性を上げて、たわみを抑制することは可能である。しかしながら、駆動モータのシャフトを大径化すると、分級ロータの駆動モータのシャフトに取り付けられる部分である円筒状のボスが大型化し、分級ロータ自体も大型化する。そのため、分級ロータの重量が増加し、回転数のさらなる増加は困難である。
【0006】
そこで、本発明は上記のような課題を解決するため、分級ロータの回転数を増加させて、多様な粒径の粉粒体を分級することができる分級装置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】
【0007】
上記目的を達成するため本発明にかかる分級装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間に回転可能に配置されて粉粒体を分級処理する分級部と、を有する。前記分級部は、軸方向の両端部が回転可能に支持された分級シャフトと、前記分級シャフトに取り付けられる分級ロータと、を有する。前記分級ロータは、前記分級シャフトの中心軸に沿う方向に離れて前記分級シャフトに配置されて前記分級シャフトの外周面から径方向外側に拡がる一対の端部突出部と、放射状に配列されるとともに少なくとも前記端部突出部によって保持される複数の分級ブレードと、を有する。前記ハウジングは、前記中心軸に沿う方向において、一対の前記端部突出部の少なくとも一方を挟んで前記内部空間と反対側に配置され、前記内部空間と連通して前記分級部で分級された微粉を外部に取り出す排出部を有する。前記排出部と隣り合う前記端部突出部は、前記中心軸方向に貫通した貫通孔を有し、前記排出部と連通する。前記分級シャフトは、一対の前記端部突出部が配置されている部分の間に形成される拡径部を有し、前記拡径部は、前記中心軸に沿う方向の中央側の外径が端部側の外径以上である。
【0008】
この構成によると、分級ロータの大型化および重量増大を抑制しつつ、分級シャフトの剛性を高めることができる。これにより、分級ロータが取り付けられる分級シャフトの固有振動数を高めることができ、共振が発生するまで分級ロータの回転数を上げることができる。
【0009】
また、分級シャフトの前記中心軸方向の両端部を回転可能に支持するため、片持ちで支持する場合に比べて、分級シャフトがたわみにくい。これらのことにより、分級ロータの回転数を高く設定することが可能であり、分級ロータの回転数を増加させて、多様な粒径の粉粒体を分級することが可能である。
【0010】
上記構成において、前記分級シャフトの前記拡径部の前記中心軸に沿う方向の中間部に配置されて前記分級シャフトの外周面から径方向外側に拡がる中間突出部を有し、複数の前記分級ブレードの前記中心軸に沿う方向の中間部が、前記中間突出部に保持されてもよい。このように構成することで、分級ロータの回転時の分級ブレードのたわみを抑制し、分級ロータの回転数を増加させて、多様な粒径の粉粒体を分級することが可能である。
【0011】
上記構成において、前記中間突出部は、前記分級シャフトと別部材で形成されて前記分級シャフトに固定される。このように構成することで、分級シャフトの素材の大きさを小さくでき、また、旋盤によって分級シャフトを製造するときの処理を行う体積を少なくし、製造の手間および時間を短縮することが可能である。
【0012】
上記構成において、前記端部突出部の前記中心軸と直交する断面の外周は、中心が前記中心軸と重なる円形である。このように構成することで、端部突出部が簡単な形状であるため、製造が簡単である。
【0013】
上記構成において、各前記端部突出部には、それぞれ前記中心軸方向に貫通した貫通孔を有し、前記排出部は、前記端部突出部それぞれの前記貫通孔の前記中心軸方向の端部側の開口と連通するように設けられてもよい。このような構成とすることで、分級後の微粉を含む気流が、前記中心軸方向の両端から排出される。これにより、気流から分級ロータが受ける前記中心軸方向の力が相殺されることから、分級シャフトを支持する軸受部の負担を低減するとともに、分級ロータを高回転で回転させることができる。
【0014】
上記構成において、前記ハウジングの前記端部突出部の外面と隙間を介して対向する内面に開口し、前記端部突出部の外面に向けてシールエアを吹き付けるシールエア導入部をさらに有する。このように構成することで、分級ロータとハウジングとが非接触の状態を保ちつつ、ハウジングの内部空間から分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が排出部に流入することを抑制できる。分級ロータとハウジングとが非接触であること、かつ、シールエアで隙間をシールできることから、分級ロータを高速回転させることができるとともに、分級の精度を高く維持することが可能である。
【0015】
上記構成において、前記シールエア導入部は、前記端部突出部の外周面と径方向に対向する前記ハウジングの内周面に開口してもよい。このように構成することで、シールエアが端部突出部の外周面に吹き付けられるため、シールエアによる内部空間と排出部とのシール効果を有する。そのため、分級の精度を高く維持することが可能である。
【0016】
上記構成において、前記ハウジングの前記内周面と前記端部突出部の外周面との隙間は、前記シールエア導入部よりも前記中心軸に沿う方向の前記内部空間側が、前記排気部側よりも広い。このように構成されることで、シールエアが前記中心軸に沿う方向の内部空間側に流れやすくなるため、ハウジングの内部空間の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流の排出部への流入をより効果的に抑制できる。
【0017】
上記構成において、各前記端部突出部は、前記中心軸に沿う方向において、前記ハウジングの前記内周面と径方向に対向する部分の外径が、前記中心軸に沿う方向の前記内部空間側の部分の外径よりも大きい。このように構成することで、端部突出部のハウジングの内周面と径方向に対向する部分と前記中心軸に沿う方向の内部空間側の外周面とで遠心力に差が生じる。これにより、ハウジングの内部空間の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流の排出部への流入をより効果的に抑制できる。
【0018】
上記構成において、前記ハウジングは、前記端部突出部の前記排出部側の端面と隙間を介して軸方向に対向する対向面を有する。これにより、ハウジングと端部突出部との隙間の排出部側の圧力損失を大きくすることができ、排出部側に気流が流れにくくなる。これにより、ハウジングの内部空間の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流の排出部への流入をより効果的に抑制できる。
【0019】
上記構成において、前記ハウジングの前記対向面から中心軸に沿う方向に突出する環状凸部と、前記端部突出部の前記中心軸に沿う方向の前記排出部側の端面から前記中心軸に沿う方向に凹み、内部に前記環状凸部が隙間を介して収容可能である環状凹部と、を有する。これにより、環状凸部と環状凹部とでラビリンスシールが形成され、ハウジングと端部突出部との隙間の排出部側の圧力損失を大きくすることができ、排出部側に気流が流れにくくなる。これにより、ハウジングの内部空間の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流の排出部への流入をより効果的に抑制できる。
【0020】
上記構成において、前記分級シャフトの前記拡径部の外径は、前記中心軸に沿う方向の中央から端部に向かって連続的に小さくなる。このように構成することで、分級シャフトの外径に沿って軸方向に流れる気流が円滑に流れる。そのため、分級された微粉を含む気流が、中心軸に沿う方向の両端の貫通孔から安定して流出できる。加えて、分級シャフトの剛性が高まるため、分級ロータの回転数を高めることができる。
【0021】
上記構成において、前記分級シャフトの前記拡径部の外径は、前記中心軸に沿う方向の中央から端部に向かって段階的に小さくなる。このように構成することで、旋盤によって分級シャフトを製造するときの製造の手間および時間を短縮することが可能な場合がある。加えて、分級シャフトの剛性が高まるため、分級ロータの回転数を高めることができる。
【0022】
上記構成において、複数の前記分級ブレードが前記端部突出部の少なくとも一方に直接配置された分級かご部を有する。
【0023】
上記構成において、前記分級ロータの前記中心軸方向の長さをＬ、複数の前記分級ブレードの径方向の外縁をつないだ円柱状の直径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄが０．５以上であってもよい。分級ブレードの径方向外端を結んだ円形の直径に対して、分級ロータの軸方向の長さがより長くなった場合でも、分級シャフトの剛性を高めて、分級ロータの回転数を高めることができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によると、分級ロータの回転数を増加させて、多様な粒径の粉粒体を分級することができる分級装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明にかかる分級装置の断面図である。
【図2】分級装置の分級部を拡大した拡大断面図である。
【図3】分級ロータに含まれる分級かご部の斜視図である。
【図4】分級装置のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。
【図5】第１変形例の分級部を拡大した拡大断面図である。
【図6】第２変形例の分級部を拡大した拡大断面図である。
【図7】第３変形例の分級部を拡大した拡大断面図である。
【図8】第４変形例の分級部を拡大した拡大断面図である。
【図9】第４変形例の分級部に含まれる分級ロータの分解斜視図である。
【図10】第５変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。
【図11】第６変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。
【図12】第７変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。
【図13A】第７変形例のシールエア導入部のさらに他の例の周辺を拡大した概略図である。
【図13B】第７変形例のシールエア導入部のさらに他の例の周辺を拡大した概略図である。
【図13C】第７変形例のシールエア導入部のさらに他の例の周辺を拡大した概略図である。
【図13D】第７変形例のシールエア導入部のさらに他の例の周辺を拡大した概略図である。
【図14】従来の分級装置の断面図である。
【図15】実施例および比較例における粗粉の混入率（Ｄ90／Ｄ50）とシールエアの導入量との関係を示すグラフである。
【図16】実施例および比較例における粗粉の混入率（Ｄ97／Ｄ50）とシールエアの導入量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明にかかる分級装置について図面を参照して説明する。
【0027】
＜分級装置Ａの構成＞
図１は、本発明にかかる分級装置の断面図である。図２は、分級装置Ａの分級部２０の拡大断面図である。図３は、分級ロータ２３に含まれる分級かご部２３０の斜視図である。図４は、分級装置Ａのシールエア導入部４０の周辺を拡大した概略図である。図４に示す分級装置Ａでは、中心軸Ｃｘに沿う方向の中間部分の図示を省略している。
図１は、本発明にかかる分級装置の断面図である。図２は、分級装置Ａの分級部２０の拡大断面図である。図３は、分級ロータ２３に含まれる分級かご部２３０の斜視図である。図４は、分級装置Ａのシールエア導入部４０の周辺を拡大した概略図である。図４に示す分級装置Ａでは、中心軸Ｃｘに沿う方向の中間部分の図示を省略している。
【0028】
分級装置Ａは、分級部２０で、供給された粉粒体から決められた粒径以下の粒径の微粉を排出部１３から取り出す分級処理を行う。図１に示すように、分級装置Ａは、ハウジング１０と、分級部２０と、軸受部３０と、シールエア導入部４０と、を有する。分級部２０に含まれる分級シャフト２１は、軸受部３０を介して、中心軸Ｃｘに沿う両端部をハウジング１０に回転可能な状態で支持される。排出部１３に接続された不図示のブロア等で空気を吸引することで排出部１３から空気を排出する。この状態で、分級部２０を回転しつつ粉粒体を含む気流を分級部２０に流入させることで、粉粒体から所定の粒子径の微粉を取り出す、分級処理を行う。そして、シールエア導入部４０からシールエアを導入することで、分級部２０で分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が排出部１３に流入することを抑制する。
【0029】
なお、以下の説明において、図１に示す状態を基準とし、中心軸Ｃｘが延びる中心軸に沿う方向を単に軸方向とする。中心軸Ｃｘと直交する方向を径方向とし、中心軸に向う側を内側、中心軸から離れる側を外側とする。また、中心軸Ｃｘを中心とする円周に沿う方向を周方向とする。
【0030】
＜ハウジング１０の構成＞
ハウジング１０は、内部空間１００を有する。内部空間１００には、分級部２０が回転可能な状態で収容される。ハウジング１０は、シャフト支持包囲部１１と、粉粒体受入部１２と、排出部１３と、シールエア導入部４０と、を有する。ハウジング１０は、分級シャフト２１の中心軸Ｃｘが水平となるように、図示を省略した架台等に固定される。
ハウジング１０は、内部空間１００を有する。内部空間１００には、分級部２０が回転可能な状態で収容される。ハウジング１０は、シャフト支持包囲部１１と、粉粒体受入部１２と、排出部１３と、シールエア導入部４０と、を有する。ハウジング１０は、分級シャフト２１の中心軸Ｃｘが水平となるように、図示を省略した架台等に固定される。
【0031】
＜シャフト支持包囲部１１＞
図１に示すように、ハウジング１０は、２個のシャフト支持包囲部１１を有する。２個のシャフト支持包囲部１１は、軸方向に離れて配置される。シャフト支持包囲部１１には、軸受部３０が配置される。軸受部３０は、分級部２０の分級シャフト２１を回転可能に支持する。
図１に示すように、ハウジング１０は、２個のシャフト支持包囲部１１を有する。２個のシャフト支持包囲部１１は、軸方向に離れて配置される。シャフト支持包囲部１１には、軸受部３０が配置される。軸受部３０は、分級部２０の分級シャフト２１を回転可能に支持する。
【0032】
＜粉粒体受入部１２＞
図１に示すとおり、粉粒体受入部１２は、ハウジング１０の下部に設けられてハウジング１０の内部空間１００につながる。粉粒体受入部１２は、粉粒体が含まれる気流Ｆｗをハウジング１０の内部空間１００に受け入れる。粉粒体が含まれる気流Ｆｗは、分級部２０に向かって流れる。
図１に示すとおり、粉粒体受入部１２は、ハウジング１０の下部に設けられてハウジング１０の内部空間１００につながる。粉粒体受入部１２は、粉粒体が含まれる気流Ｆｗをハウジング１０の内部空間１００に受け入れる。粉粒体が含まれる気流Ｆｗは、分級部２０に向かって流れる。
【0033】
＜排出部１３＞
ハウジング１０には、２個の排出部１３を有する。２個の排出部１３は、ハウジング１０の軸方向の両端部に配置される。２個の排出部１３は、分級部２０で分級された微粉を含む気流をハウジング１０の外部に排出する排出路である。２個の排出部１３は、それぞれ、内部空間１００と接続されて外部に開口している。排出部１３の開口には図示を省略したブロア等の吸引装置が接続される。吸引装置の動作によって排出部１３の内部の空気は吸引される。吸引装置の吸引によって外部に排出される気流Ｓｃが発生する。なお、吸引装置による吸引の強弱は変更可能である。
ハウジング１０には、２個の排出部１３を有する。２個の排出部１３は、ハウジング１０の軸方向の両端部に配置される。２個の排出部１３は、分級部２０で分級された微粉を含む気流をハウジング１０の外部に排出する排出路である。２個の排出部１３は、それぞれ、内部空間１００と接続されて外部に開口している。排出部１３の開口には図示を省略したブロア等の吸引装置が接続される。吸引装置の動作によって排出部１３の内部の空気は吸引される。吸引装置の吸引によって外部に排出される気流Ｓｃが発生する。なお、吸引装置による吸引の強弱は変更可能である。
【0034】
図１に示すように、排出部１３は、排出チャンバ１３１と、排出流路１３２とを有する。排出チャンバ１３１は、分級部２０の端部突出部２３１よりも軸方向の端部側に設けられる。排出チャンバ１３１は、端部突出部２３１の貫通孔２３５から排出される分級された微粉を含む気流を流入させる空間である。排出流路１３２は、排出チャンバ１３１の上部と連通する。
【0035】
なお、本実施形態のハウジング１０では、軸方向の両端部のそれぞれに排出部１３を備える構成としているが、これに限定されない。例えば、軸方向のいずれか一方の端部にのみ排出部１３が形成されていてもよい。
【0036】
＜シールエア導入部４０＞
シールエア導入部４０の内周面は、端部突出部２３１の外周面と径方向に対向する（図１、図４等参照）。シールエア導入部４０には、後述するシールエア吹出部４３が開口する。シールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との隙間４４にシールエアＳａを流入させることで、内部空間１００の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が排出流路１３２に流出することを抑制する。
シールエア導入部４０の内周面は、端部突出部２３１の外周面と径方向に対向する（図１、図４等参照）。シールエア導入部４０には、後述するシールエア吹出部４３が開口する。シールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との隙間４４にシールエアＳａを流入させることで、内部空間１００の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が排出流路１３２に流出することを抑制する。
【0037】
シールエア導入部４０の内周面の排出部１３の近傍の内径は、内部空間１００側の内径よりも小さい。そのため、シールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との隙間４４は、排出部１３側が内部空間１００側に比べて狭い。シールエア導入部４０の詳細な構成については後述する。
【0038】
＜分級部２０＞
図１に示すように、分級部２０は、ハウジング１０の内部空間１００に配置され、水平方向に延びる中心軸Ｃｘの周りに回転可能である。ここで、分級部２０の詳細について説明する。図１、図２に示すように、分級部２０は、分級シャフト２１と、中間突出部２２と、分級ロータ２３と、駆動力伝達部２４と、を有する。
図１に示すように、分級部２０は、ハウジング１０の内部空間１００に配置され、水平方向に延びる中心軸Ｃｘの周りに回転可能である。ここで、分級部２０の詳細について説明する。図１、図２に示すように、分級部２０は、分級シャフト２１と、中間突出部２２と、分級ロータ２３と、駆動力伝達部２４と、を有する。
【0039】
＜分級シャフト２１＞
分級シャフト２１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる柱状である。分級シャフト２１は、２個の等径部２１１と、２個の拡径部２１２と、２個の軸受取付部２１３と、２個の軸突出部２１４と、を有する。２個の等径部２１１は、軸方向に離れて配置される。２個の等径部２１１は、軸方向に沿って延びる円柱状である。なお、等径部２１１は、円柱状であるが、一部が段形状またはテーパ状であってもよい。また、これ以外の形状であってもよい。軸方向に延びる柱状の形状を広く採用できる。
分級シャフト２１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる柱状である。分級シャフト２１は、２個の等径部２１１と、２個の拡径部２１２と、２個の軸受取付部２１３と、２個の軸突出部２１４と、を有する。２個の等径部２１１は、軸方向に離れて配置される。２個の等径部２１１は、軸方向に沿って延びる円柱状である。なお、等径部２１１は、円柱状であるが、一部が段形状またはテーパ状であってもよい。また、これ以外の形状であってもよい。軸方向に延びる柱状の形状を広く採用できる。
【0040】
２個の軸受取付部２１３は、軸方向において２個の等径部２１１の軸方向の端部側に連設される。なお、本実施形態の分級シャフト２１において、軸受取付部２１３の外径は、等径部２１１よりの外径よりも小さい。そのため、等径部２１１と軸受取付部２１３との境界部分に段部が形成される。この段部に軸受部３０の後述する内輪３１を接触させることで、軸受部３０の軸方向の位置決めがなされる。
【0041】
また、拡径部２１２は、等径部２１１の軸方向の中間突出部２２側に配置されて、軸方向の中央に向かって拡径する。拡径部２１２の軸方向両端部は、等径部２１１と連結されている。２個の拡径部２１２は、軸方向の両端部突出部２３１側から中間突出部２２側に向かって外径が大きくなる形状を有する。そして、２個の拡径部２１２は、軸方向の中央部で接合されており、軸方向の中央部で最大径となる。図１、図２に示すように、本実施形態の拡径部２１２の外径は、軸方向の中央に向かって直線的に大きくなっている。しかしながら、これに限定されず、曲線的または段階的に大きくなるような形状であってもよい。
【0042】
軸突出部２１４は、軸受取付部２１３の軸方向端部側に配置される。なお、本実施形態の分級シャフト２１は、２個の軸突出部２１４を有するが、これに限定されず、プーリ２４１が取り付けられる側のみ備えられてもよい。分級シャフト２１において、軸突出部２１４は軸受取付部２１３よりも外径が小さいが、これに限定されない。軸突出部２１４の外径は、軸受取付部２１３の外径と同じであってもよい。しかしながら、後述する駆動力伝達部２４のプーリ２４１を軸方向に位置決めするための段差を確保するため、軸突出部２１４の外径は、軸受取付部２１３の外径よりも小さいことが好ましい。
【0043】
分級シャフト２１において、等径部２１１、拡径部２１２、軸受取付部２１３および軸突出部２１４は、一体で形成される。しかしながら、これに限定されず、少なくとも一か所で分解可能であってもよい。分解可能な構成の場合、部材同士の固定は、ねじで行われてもよいし、圧入等の固定方法で固定してもよい。部材同士の中心軸のずれを抑制し、強固に固定できる固定方法を広く採用できる。
【0044】
分級シャフト２１の軸方向の一方側の端部には、駆動力伝達部２４が取り付けられる。駆動力伝達部２４は、図示を省略したモータから出力された力を分級シャフト２１に伝達する。伝達された力によって分級部２０は、中心軸Ｃｘ周りに回転される。
【0045】
＜中間突出部２２＞
中間突出部２２は、軸方向の両端から中央に向かって延びる拡径部２１２の接合部分から径方向に延びる。換言すると、中間突出部２２は、分級シャフト２１の最大外径部分に配置される。中間突出部２２は、中心軸Ｃｘと直交する円板状であるが、これに限定されない。例えば、六角形等の多角形の板状であってもよいし、周方向に等間隔に配列された板状の部材であってもよい。本実施形態の分級シャフト２１において、中間突出部２２は、分級シャフト２１と一体である。
中間突出部２２は、軸方向の両端から中央に向かって延びる拡径部２１２の接合部分から径方向に延びる。換言すると、中間突出部２２は、分級シャフト２１の最大外径部分に配置される。中間突出部２２は、中心軸Ｃｘと直交する円板状であるが、これに限定されない。例えば、六角形等の多角形の板状であってもよいし、周方向に等間隔に配列された板状の部材であってもよい。本実施形態の分級シャフト２１において、中間突出部２２は、分級シャフト２１と一体である。
【0046】
中間突出部２２は、軸方向の両端側の面から軸方向に中央部側に凹む円環状の凹溝２２１を有する（図２参照）。凹溝２２１には、後述する分級ロータ２３の分級ブレード２３２を保持する分級リング２３３が挿入される。分級リング２３３は、凹溝２２１に挿入されるとともに、中間突出部２２に固定されてもよい。固定方法としては、圧入、溶接、接着、ねじ止め等を挙げることができるが、これに限定されない。なお、中間突出部２２が、周方向に配列される構成の場合、凹溝２２１は、周方向に延びる溝であり、円環の一部を構成するように形成される。
【0047】
＜分級ロータ２３＞
分級ロータ２３は、中間突出部２２の軸方向の両側に配置される２個の分級かご部２３０を有する。図１～図３に示すように、分級かご部２３０は、端部突出部２３１と、複数の分級ブレード２３２と、分級リング２３３とを有する。
分級ロータ２３は、中間突出部２２の軸方向の両側に配置される２個の分級かご部２３０を有する。図１～図３に示すように、分級かご部２３０は、端部突出部２３１と、複数の分級ブレード２３２と、分級リング２３３とを有する。
【0048】
端部突出部２３１は、円板状であるが、これに限定されない。例えば、六角形等の多角形の板状であってもよいし、周方向に等間隔に配列された板状の部材であってもよい。端部突出部２３１の形状は、中間突出部２２の形状に合わせた形状であってもよい。端部突出部２３１には、いずれも、厚み方向、すなわち、軸方向に貫通した軸孔２３４と、貫通孔２３５とが形成される。軸孔２３４は、端部突出部２３１を軸方向から見たときに中央部分に形成される。軸孔２３４は、中心軸Ｃｘと直交する切断面の断面形状は円形である。軸孔２３４には、分級シャフト２１の等径部２１１が挿入されるとともに、固定される。なお、分級シャフト２１の等径部２１１を軸孔２３４に圧入することで、端部突出部２３１は、分級シャフト２１に固定される。端部突出部２３１の分級シャフト２１への固定は、圧入に限定されず、接着、溶接、ねじ止め等、強固に固定できる固定方法を広く採用することができる。
【0049】
軸方向から見て、貫通孔２３５は、周方向に延びるアーチ状であり、端部突出部２３１に４個形成される。なお、貫通孔２３５の形状は、アーチ状に限定されず、例えば、丸穴を周方向に配列した構成、長穴を周方向に配列した構成等を挙げることができる。内部空間１００から排出部１３に気流が円滑に流れる構成を広く採用することができる。また、
貫通孔２３５の個数は、４個に限定されず、５個以上であってもよいし、３個以下であってもよい。貫通孔２３５は、周方向に等間隔で形成されるが、配列間隔は、等間隔でなくてもよい。
貫通孔２３５の個数は、４個に限定されず、５個以上であってもよいし、３個以下であってもよい。貫通孔２３５は、周方向に等間隔で形成されるが、配列間隔は、等間隔でなくてもよい。
【0050】
端部突出部２３１の貫通孔２３５よりも径方向外側には、複数個（ここでは、２０個）の分級ブレード２３２が配置される。なお、複数個の分級ブレード２３２の配置は、周方向に等間隔でなくてもよい。例えば、一部の隣り合う分級ブレード２３２の間の間隔が他の部分に比べて広いまたは狭くてもよい。また、分級ブレード２３２の個数は、２０個に限定されず、２０個よりも多くても少なくてもよい。複数個の分級ブレード２３２は、軸方向に延びる長尺状であり、等間隔且つ放射状に端部突出部２３１の軸方向の端部の他方側の面に固定されている。複数枚の分級ブレード２３２は、例えば、端部突出部２３１の軸方向の端部の他方側の面に形成された凹溝に挿入した後、溶接、接着、ねじ止め等で固定してもよい。
【0051】
なお、図示は省略するが、複数の分級ブレード２３２は径方向に対して傾斜して配置されてもよい。また、分級ブレード２３２は、径方向に対して一部が傾斜していてもよい。さらに、複数の分級ブレード２３２の形状は平板に限定されない。例えば、中心軸と直交する断面が湾曲した形状、径方向の中間部で折り曲げられた形状等、周方向に延びる方向が変化する形状を採用することができる。また、周方向に湾曲したまたは折り曲げられた形状であってもよい。
【0052】
分級リング２３３には、分級ブレード２３２の端部突出部２３１に固定される部分と反対側の先端部分が固定される。分級ブレード２３２と分級リング２３３との固定は、端部突出部２３１と分級ブレード２３２との固定と同様の固定方法を採用してもよい。また、異なる固定方法であってもよい。放射状に配列された複数の分級ブレード２３２を分級リング２３３に固定することで、分級かご部２３０の剛性を高めることができる。これにより、分級ロータ２３が回転するときの分級ブレード２３２の変形を抑制できる。分級リング２３３は、中間突出部２２の凹溝２２１に挿入されるとともに、中間突出部２２に固定される。なお、分級ブレード２３２は、中間突出部２２に、例えば、端部突出部２３１の軸方向の端部の他方側の面に形成された凹溝に挿入した後、溶接、接着、ねじ止め等で固定してもよい。
【0053】
分級かご部２３０の分級リング２３３側から分級シャフト２１の端部が挿入される。これにより、分級かご部２３０は、分級シャフト２１に固定される。２個の分級かご部２３０は、分級シャフト２１の軸方向の両端側から取り付けられる。分級ロータ２３は、中間突出部２２を挟んで対称となっている。
【0054】
本実施形態の分級かご部２３０は、端部突出部２３１の軸孔２３４に分級シャフト２１の等径部２１１を固定するとともに、分級リング２３３を分級シャフト２１に配置された中間突出部に固定することで、分級シャフト２１に固定される。つまり、分級かご部２３０では、軸方向の両端で分級シャフト２１に固定されるため、端部突出部２３１にボス部が不要である。そのため、分級かご部２３０の重量の増加を抑制しつつ、分級かご部２３０を分級シャフト２１に強固に固定することができる。これにより、２個の分級かご部２３０を有する分級ロータ２３の重量の増加を抑制することが可能である。
【0055】
なお、本実施形態において、分級かご部２３０は、分級ブレード２３２が端部突出部２３１に取り付けられる構成を挙げているがこれに限定されない。例えば、中間突出部２２に分級ブレード２３２が取り付けられ、分級ブレード２３２の端部突出部側に分級リング２３３を設け、複数の分級ブレード２３２が固定されてもよい。なお、本実施形態の分級かご部２３０では、分級ブレード２３２の端部突出部２３１と反対側の端部が分級リング２３３に固定され、分級リング２３３を中間突出部２２に固定する構成としていたが、これに限定されない。分級リング２３３を省略し、分級ブレード２３２を中間突出部２２に直接固定してもよい。固定方法については、端部突出部２３１と同じ方法を採用することができる。
【0056】
＜駆動力伝達部２４＞
図１に示すように、駆動力伝達部２４は、プーリ２４１と、ベルト２４２とを有する。プーリ２４１は、分級シャフト２１の軸方向の両端部に配置された軸突出部２１４の一方に固定される。プーリ２４１の外周面には周方向につながった複数本（ここでは、３本）の溝を有する。ベルト２４２は、プーリ２４１に巻き架けられている。ベルト２４２は、図示を省略したモータ等の動力源と接続されている。モータの動力は、ベルト２４２、プーリ２４１、すなわち、駆動力伝達部２４を介して分級シャフト２１に伝達される。換言すると、駆動力伝達部２４を介してモータの動力が伝達されることで、分級部２０が中心軸Ｃｘ周りに回転する。なお、本実施形態の駆動力伝達部２４では、ベルト２４２を介して、動力源の動力が伝達されているが、これに限定されない。動力源、ここでは、モータの出力軸を分級シャフト２１に直接接続する、いわゆる、モータ直結駆動であってもよい。
図１に示すように、駆動力伝達部２４は、プーリ２４１と、ベルト２４２とを有する。プーリ２４１は、分級シャフト２１の軸方向の両端部に配置された軸突出部２１４の一方に固定される。プーリ２４１の外周面には周方向につながった複数本（ここでは、３本）の溝を有する。ベルト２４２は、プーリ２４１に巻き架けられている。ベルト２４２は、図示を省略したモータ等の動力源と接続されている。モータの動力は、ベルト２４２、プーリ２４１、すなわち、駆動力伝達部２４を介して分級シャフト２１に伝達される。換言すると、駆動力伝達部２４を介してモータの動力が伝達されることで、分級部２０が中心軸Ｃｘ周りに回転する。なお、本実施形態の駆動力伝達部２４では、ベルト２４２を介して、動力源の動力が伝達されているが、これに限定されない。動力源、ここでは、モータの出力軸を分級シャフト２１に直接接続する、いわゆる、モータ直結駆動であってもよい。
【0057】
＜軸受部３０＞
軸受部３０は、ハウジング１０のシャフト支持包囲部１１に取り付けられて、分級シャフト２１の軸方向の両端部に設けられる。軸受部３０は、ラジアル軸受であり、各軸受取付部２１３の外周面に軸方向に並んで２個ずつ取り付けられる。軸受部３０は、ころがり軸受であり、内輪３１と、外輪３２と、複数個のボール３３とを有する。内輪３１および外輪３２は、同一の中心軸を有する円筒状である。内輪３１は、軸受取付部２１３の外周面に固定される。外輪３２は、ハウジング１０のシャフト支持包囲部１１に固定される。
軸受部３０は、ハウジング１０のシャフト支持包囲部１１に取り付けられて、分級シャフト２１の軸方向の両端部に設けられる。軸受部３０は、ラジアル軸受であり、各軸受取付部２１３の外周面に軸方向に並んで２個ずつ取り付けられる。軸受部３０は、ころがり軸受であり、内輪３１と、外輪３２と、複数個のボール３３とを有する。内輪３１および外輪３２は、同一の中心軸を有する円筒状である。内輪３１は、軸受取付部２１３の外周面に固定される。外輪３２は、ハウジング１０のシャフト支持包囲部１１に固定される。
【0058】
軸方向の両端部を軸受部３０で回転可能に支持されることで、分級シャフト２１は、低抵抗で精度よく回転する。図１に示すように、２個の軸受部３０の軸方向の中間には、間座が配置される。間座によって軸受３０の予圧設定や潤滑剤の保持等がなされる。なお、本実施形態では、軸受取付部２１３毎に、２個の軸受部３０を取り付けているが、これに限定されず、分級シャフト２１を目的の回転数で回転可能に支持できる場合、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。複数の軸受を配置する場合、軸受の間の間座の有無は、必要性、すなわち、予圧設定や潤滑剤の保持等の必要性によって決定される。
【0059】
＜分級処理＞
分級装置Ａによる分級処理について説明する。分級装置Ａの上流工程では、粉砕装置等の粉粒体を製造する装置が配置される。上流工程で製造された粉粒体は、気流Ｆｗに含まれた状態で、粉粒体受入部１２から分級装置Ａに受け入れられる。粉粒体受入部１２から流入した気流Ｆｗには、さまざまな粒径の粉粒体が含まれており、分級装置Ａでは、流入した粉粒体から所定の粒形以下の微粉のみを取り出す分級処理を行う。以下に分級処理について説明する。
分級装置Ａによる分級処理について説明する。分級装置Ａの上流工程では、粉砕装置等の粉粒体を製造する装置が配置される。上流工程で製造された粉粒体は、気流Ｆｗに含まれた状態で、粉粒体受入部１２から分級装置Ａに受け入れられる。粉粒体受入部１２から流入した気流Ｆｗには、さまざまな粒径の粉粒体が含まれており、分級装置Ａでは、流入した粉粒体から所定の粒形以下の微粉のみを取り出す分級処理を行う。以下に分級処理について説明する。
【0060】
排出部１３には吸引装置が接続されており、排出部１３は、分級部２０が配置されたハウジング１０の内部空間１００と連接される。分級装置Ａでは、分級ロータ２３が中心軸Ｃｘ周りに回転している状態で、吸引装置を駆動して、排出部１３の空気を吸引する。これにより、分級ロータ２３の内部の空気が吸引される。
【0061】
これにより、粉粒体受入部１２に流入した気流Ｆｗが、回転する分級ロータ２３の分級ブレード２３２の間を通って分級ロータ２３の内部に引き込まれる。このとき、所定の粒径以下の粉粒体は分級ロータ２３の内部に取り込まれ、粒径が過大な粉粒体は回転する分級ブレード２３２によって分級ロータ２３の内部への流入が阻止される。
【0062】
分級ロータ２３によって、数百ｎｍから数十μｍ程度の粒径の粉粒体を分級することができる。分級ロータ２３で分級された微粉は、端部突出部２３１の貫通孔２３５から排出チャンバ１３１に流出し、さらに、排出流路１３２から外部に気流Ｓｃとともに分級装置Ａの外部に排出される。排出流路１３２の外部側には、例えば、バグフィルタ等の微粉を捕集する捕集装置（不図示）が配置され、分級された微粉は捕集装置にて製品として捕集される。
【0063】
さらに詳しく説明すると、排出部１３から排出される分級された微粉の粒径は、一般的に、分級ロータ２３に流入する気流の流量の平方根に比例し、分級ロータ２３の回転数に反比例する。分級装置Ａでは、分級ロータ２３の回転数を可変とすることで、分級される微粉の粒径を調整している。例えば、分級装置Ａでは、分級ロータ２３の回転数が速いときほど、遅いときよりも分級された微粉の粒径を小さくできる。そのため、分級装置Ａでは、要求される粒径に応じて、分級ロータ２３の回転数および吸引装置の吸引力を変更することで調整している。
【0064】
また、分級装置Ａにおいて、分級部２０では、分級ロータ２３の径方向に粉粒体を含む気流を受け入れ、軸方向の両端から分級された微粉を含む気流を外部に送る。分級装置Ａにおいて、分級ロータ２３が中間突出部２２を挟んで対称であり、排出部１３を軸方向の両端に配置することで、気流の流れによって分級部２０に作用する軸方向の力が相殺される。そのため、分級シャフト２１を支持している軸受部３０における内輪３１と外輪３２との軸方向に沿う方向のずれが抑制され、軸受部３０の負担が低減される。これにより、分級ロータ２３をより高い回転数で回転させることが可能になる。
【0065】
なお、分級ロータ２３は、中間突出部２２を挟んで非対称であってもよい。このように構成した場合であっても、分級部２０に流入する気流の流量を軸方向の分布を調整することで、分級部２０に作用する軸方向の力を相殺することが可能である。また、逆に、分級部２０に流入する気流の流量の分布が軸方向に偏っている場合、その偏りに応じて中間突出部２２を軸方向の中央から一方にずらして形成することで、分級部２０に作用する軸方向の力を相殺することが可能である。すなわち、分級部２０における中間突出部２２の軸方向の位置は、中央に限定されない。
【0066】
本実施形態の分級装置Ａでは、分級部２０の分級シャフト２１の軸方向の両端部に設けられた軸受取付部２１３のそれぞれを軸受部３０で回転可能に支持している。分級シャフト２１の端部突出部２３１から中間突出部２２までの間の部分は、中央側の外径が端部側の外径よりも大きい拡径部２１２である。分級シャフト２１の拡径部２１２は、曲げモーメントが大きくなる部分に向かって外径が大きくなるため、分級シャフト２１のたわみが抑制される。結果として、分級シャフト２１の固有振動数を高めることができる。
【0067】
分級シャフト２１の固有振動数を高めることで、共振するまで分級部２０を高速回転させることができる。以上により、本実施形態にかかる分級装置Ａでは、分級ロータ２３の回転速度を高く設定して運転することが可能である。
【0068】
また、拡径部２１２は、軸方向の中間側が端部側よりも大径になる形状であるため、単純に分級シャフト２１を、拡径部２１２の最大径と同じ径で軸方向に均一の外径とした場合に比べ、分級ロータ２３の端部突出部２３１、分級ブレード２３２、分級シャフト２１の拡径部２１２および中間突出部２２で囲まれる領域、すなわち、分級ロータ２３の気流が通過する部分の体積を大きくできる。そのため、分級処理時に分級ロータ２３の内部を流れる気流の流量を増やすことができる。つまり、本実施形態の分級シャフト２１および分級ロータ２３を用いることで、圧力損失を抑えて運転することが可能になる。
【0069】
以上のことより、本実施形態の分級装置Ａによれば、分級ロータ２３を高速回転させた場合でも、圧力損失を抑えて運転することが可能であり、多様な粒径の分級処理が可能である。
【0070】
＜シールエア導入部４０＞
端部突出部２３１の外周面がハウジング１０のシールエア導入部４０の内周面と径方向に対向するように配置される。端部突出部２３１の外周面とシールエア導入部４０の内周面との間には隙間４４が形成される。分級装置Ａでは、端部突出部２３１とシールエア導入部４０とが、ハウジング１０の内部空間１００と排出部１３の排出チャンバ１３１との境界に配置される。
端部突出部２３１の外周面がハウジング１０のシールエア導入部４０の内周面と径方向に対向するように配置される。端部突出部２３１の外周面とシールエア導入部４０の内周面との間には隙間４４が形成される。分級装置Ａでは、端部突出部２３１とシールエア導入部４０とが、ハウジング１０の内部空間１００と排出部１３の排出チャンバ１３１との境界に配置される。
【0071】
排出チャンバ１３１から排出される気流Ｓｃには、分級された微粉が含まれている。一方で、内部空間１００には、分級部２０で分級されない所定粒径以上の粉粒体と分級後の粗粉とが含まれる。分級装置Ａでは、端部突出部２３１の外周面とハウジング１０のシールエア導入部４０の内周面との隙間４４をシールして、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とが内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制している。分級部２０が高速で回転しており、分級シャフト２１よりも外径が大きい端部突出部２３１の外周面では、周速度が高く接触型のシールは困難である。そこで、本実施形態の分級装置Ａでは、空気（シールエアＳａ）を用いて、シールしている。ここで、シールエアＳａを導入するシールエア導入部４０について、説明する。
【0072】
分級装置Ａでは、図示を省略したコンプレッサ等の空気圧縮装置からの空気をシールエア導入部４０の後述するシールエア導入流路４１に供給している。そして、シールエア導入部４０の後述するシールエア吹出部４３からの空気は、端部突出部２３１の外周面とシールエア導入部４０の内周面との間に導入される。この導入された空気が、端部突出部２３１の外周面とシールエア導入部４０の内周面との隙間４４をシールする。
【0073】
図４に示すように、シールエア導入部４０は、シールエア導入流路４１と、シールエア導入チャンバ４２と、円環状のシールエア吹出部４３とを有する。シールエア導入流路４１は、ハウジング１０に形成されて径方向に延びる配管であり、空気圧縮装置からの空気が流入する。シールエア導入流路４１は、シールエア導入チャンバ４２に接続される。
【0074】
シールエア導入チャンバ４２は、ハウジング１０の内部に形成された円環状の空間である。なお、ハウジング１０では、複数の部材を組み合わせることで、シールエア導入チャンバ４２を形成している。シールエア導入流路４１から供給された空気は、シールエア導入チャンバ４２に流入して、シールエア導入チャンバ４２内に貯留される。このとき、シールエア導入チャンバ４２内の空気の圧力は、均一または略均一となっている。
【0075】
シールエア導入流路４１は複数個設けられていてもよい。複数個設けることで、シールエア導入チャンバ４２内の空気の圧力が、より早く均一または略均一になる。シールエア導入チャンバ４２は径方向に１箇所設けられているが、径方向に別のシールエア導入チャンバが設けられていてもよい。複数個設けることで、シールエア導入チャンバ内の空気の圧力が、より均一または略均一になる。
【0076】
シールエア吹出部４３は、シールエア導入チャンバ４２に接続されて、シールエア導入チャンバ４２内の空気が流入する。そして、シールエア吹出部４３は、シールエア導入部４０の内周面に開口を有する。シールエア吹出部４３の開口から空気をシールエアＳａとして、シールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との隙間４４に吹き出す。
【0077】
シールエア導入部４０の内周面の排出部１３側の内径が、内部空間１００側の内径よりも小さいため、シールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との隙間４４の排出部１３側は、内部空間１００側よりも狭くなる。これにより、隙間４４において、排出部１３側の圧力損失は内部空間１００側に比べて大きい。そのため、シールエアＳａの多くは内部空間１００側に流れる。
【0078】
シールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との隙間４４において、内部空間１００の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流は、シールエアＳａに押されて内部空間１００から排出部１３に流れ込みにくい。これにより、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とが内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制し、分級の精度を高く維持することが可能である。
【0079】
このように、シールエアＳａをシールエア導入部４０の内周面と端部突出部２３１の外周面との間に供給することで、シールエア導入部４０と端部突出部２３１とを非接触に維持しつつ、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が排出部１３に流入することを抑制できる。
【0080】
以上説明では、コンプレッサ等の空気圧縮装置からの空気を導入する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、コンプレッサにて、不活性ガス（窒素、アルゴン等）を導入してもよいし、圧送ブロワより空気を導入してもよい。分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流の流れを制限できる気体を導入する方法を広く採用することができる。
【0081】
本実施形態において、中間突出部２２および端部突出部２３１はともに、円板状であったが、これに限定されない。例えば、径方向に延びる棒状、いわゆる、スポーク状の部材を周方向に配列して形成してもよい。なお、スポーク状の部材を用いる場合、径方向の外縁部をつなぐ環状の部材を含んでいてもよい。
【0082】
上述したとおり、本実施形態の分級部２０において、分級シャフト２１の拡径部２１２は、軸方向の中間部分が端部よりも太く構成されている。分級ロータ２３の軸方向の長さをＬ、複数の分級ブレード２３２の径方向の外縁をつないだ円柱状の直径をＤとしたとき（図２参照）、Ｌ／Ｄの値は０．５以上であることが好ましく、１．０以上であることがより好ましく、１．５以上であることがさらに好ましい。
【0083】
＜第１変形例＞
図５は第１変形例の分級部２０Ａを拡大した拡大断面図である。図５に示すように分級部２０Ａは、分級シャフト２１ａの拡径部２１２ａの形状が、図２等に示す分級部２０の分級シャフト２１の拡径部２１２と異なる。分級部２０Ａのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ａの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図５は第１変形例の分級部２０Ａを拡大した拡大断面図である。図５に示すように分級部２０Ａは、分級シャフト２１ａの拡径部２１２ａの形状が、図２等に示す分級部２０の分級シャフト２１の拡径部２１２と異なる。分級部２０Ａのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ａの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0084】
図５に示すように、分級部２０Ａの分級シャフト２１ａの拡径部２１２ａは、外径が３段階に変化している。つまり、拡径部２１２ａでは、軸方向の端部に最も小さい外径の円柱状の第１部分２１２１が設けられる。そして、第１部分２１２１よりも中央側に、第１部分２１２１よりも外径が大きい第２部分２１２２が設けられる。さらに、第２部分２１２２よりも外径が大きい第３部分２１２３が設けられる。分級シャフト２１ａにおいて、第３部分２１２３が最大外径部であり、第３部分２１２３に中間突出部２２が形成される。
【0085】
このような形状とすることで、旋盤によって分級シャフトを製造するときの製造の手間および時間を短縮することが可能になる場合がある。また、このような形状の分級シャフト２１ａを用いた分級部２０Ａであっても、分級部２０と同様の効果を奏する。
【0086】
＜第２変形例＞
図６は、第２変形例の分級部２０Ｂを拡大した拡大断面図である。図６に示すように分級部２０Ｂは中間突出部２２ｂが、図２等に示す分級部２０の中間突出部２２と異なる。分級部２０Ｂのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ｂの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図６は、第２変形例の分級部２０Ｂを拡大した拡大断面図である。図６に示すように分級部２０Ｂは中間突出部２２ｂが、図２等に示す分級部２０の中間突出部２２と異なる。分級部２０Ｂのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ｂの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0087】
図６に示すように、中間突出部２２ｂは、分級シャフト２１の外周面から径方向に突出する係合凸部２２２と、係合凸部２２２に係合される本体部２２３と、係合凸部２２２に係合された本体部２２３を固定するための固定リング２２４とを有している。中間突出部２２ｂは、分級シャフト２１から分離可能である。中間突出部２２ｂを分離可能とすることで、分級シャフト２１の素材の大きさを小さくでき、また、旋盤による切削にて製造するときの切削量を減らすことができる。これにより、分級部２０Ｂの製造に要する手間と時間を短縮することが可能である。なお、中間突出部２２ｂは、分級シャフト２１から分離可能なように、固定リング２２４にねじで固定されてもよいし、溶接等の固定方法により固定されてもよい。また、中間突出部２２ｂを分級シャフト２１に圧入、溶接、ねじ止め等の固定方法を利用して固定してもよい。
【0088】
＜第３変形例＞
図７は第３変形例の分級部２０Ｃを拡大した拡大断面図である。図７に示すように分級部２０Ｃは分級シャフト２１ｃおよび分級ロータ２３ｃの端部突出部２３１ｃが、図２等に示す分級部２０の分級シャフト２１および分級ロータ２３の端部突出部２３１と異なる。分級部２０Ｃのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ｃの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図７は第３変形例の分級部２０Ｃを拡大した拡大断面図である。図７に示すように分級部２０Ｃは分級シャフト２１ｃおよび分級ロータ２３ｃの端部突出部２３１ｃが、図２等に示す分級部２０の分級シャフト２１および分級ロータ２３の端部突出部２３１と異なる。分級部２０Ｃのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ｃの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0089】
図７に示す分級部２０Ｃでは、分級ロータ２３ｃの端部突出部２３１ｃが分級シャフト２１ｃと一体である。このように、端部突出部２３１ｃが分級シャフト２１ｃと一体であることで、分級部２０Ｃの剛性をさらに高め、分級部２０Ｃの固有振動数をさらに高めることができ、これにより、共振するまで分級ロータ２３ｃの回転数を上げることができる。なお、本変形例では、分級シャフト２１ｃと一体に形成された中間突出部２２と、端部突出部２３１ｃとに、分級ブレード２３２を取り付ける構成であるが、分級ブレード２３２も分級シャフト２１ｃと一体であってもよい。ここで、一体とは、単一の部材で形成される場合を含むとともに、溶接、溶着等の方法を用いて、別部材を一体不可分に接合した場合も含まれる。
【0090】
＜第４変形例＞
図８は第４変形例の分級部２０Ｄを拡大した拡大断面図である。図９は、第４変形例の分級部２０Ｄに含まれる分級ロータ２３ｄの分解斜視図である。図８、図９に示すように分級部２０Ｄの分級シャフト２１ｄから突出する中間突出部および分級ロータ２３ｄの分級かご部２３０ｄの分級リングが省略されている点で、図２等に示す分級部２０の分級シャフト２１および分級ロータ２３と異なる。分級部２０Ｄのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ｄの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図８は第４変形例の分級部２０Ｄを拡大した拡大断面図である。図９は、第４変形例の分級部２０Ｄに含まれる分級ロータ２３ｄの分解斜視図である。図８、図９に示すように分級部２０Ｄの分級シャフト２１ｄから突出する中間突出部および分級ロータ２３ｄの分級かご部２３０ｄの分級リングが省略されている点で、図２等に示す分級部２０の分級シャフト２１および分級ロータ２３と異なる。分級部２０Ｄのこれ以外の点については、分級部２０と同様の構成を有する。そのため、分級部２０Ｄの分級部２０と実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0091】
図８に示すように、分級部２０Ｄの分級シャフト２１ｄでは、中間突出部が省略されている。そのため、分級シャフト２１ｄの拡径部２１２ｄは、軸方向の中央部分が最大外径部分であり、最大外径部分から軸方向端部側、すなわち、等径部２１１に向かって外径が小さくなる。
【0092】
図９に示すように、分級ロータ２３ｄは、２個の分級かご部２３０ｄを有する。分級かご部２３０ｄは、それぞれ、端部突出部２３１と、分級ブレード２３２ｄとを有する。分級ブレード２３２ｄの軸方向の一方の端部が端部突出部２３１に固定される。なお、分級ブレード２３２ｄと端部突出部２３１との固定方法としては、圧入、溶接、接着、ねじ止め等を挙げることができるが、これに限定されない。
【0093】
２個の分級かご部２３０ｄは分級ブレード２３２ｄが周方向に交互に配置されるように、軸方向に組み合わせる。このとき、一方の分級かご部２３０ｄの分級ブレード２３２ｄの自由端部は、他方の分級かご部２３０ｄの端部突出部２３１に固定される。なお、一方の分級かご部２３０ｄの分級ブレード２３２ｄと他方の分級かご部２３０ｄの端部突出部２３１との固定方法としては、圧入、溶接、接着、ねじ止め等を挙げることができるが、これに限定されない。
【0094】
２個の分級かご部２３０ｄを組み合わせて分級ロータ２３ｄを形成するとき、端部突出部２３１の軸孔２３４に分級シャフト２１ｄの等径部２１１が固定される。これにより、分級ロータ２３ｄは、分級シャフト２１ｄに固定される。
【0095】
中間突出部を省略した分級ロータ２３ｄを用いることで、分級ロータ２３ｄを軽量化することが可能である。なお、本変形例の分級ロータ２３ｄは、分級ブレード２３２ｄの軸方向の長さが短い分級部２０Ｄを構成するのに好適である。
【0096】
なお、本変形例の分級部２３ｄでは、両端の端部突出部２３１にそれぞれ分級ブレード２３２ｄが固定された２個の分級かご部２３０ｄを有する構成としているが、これに限定されない。一方の端部突出部２３１に全ての分級ブレード２３２ｄが固定されて、反対側を端部突出部２３１で固定する構成であってもよい。
【0097】
＜第５変形例＞
図１０は、第５変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。図１０に示すように分級装置Ｅでは分級ロータ２３ｅの端部突出部２３１ｅが、図１等に示す分級装置Ａの分級ロータ２３の端部突出部２３１と異なる。分級装置Ｅのこれ以外の点については、分級装置Ａと同様の構成を有する。そのため、分級装置Ｅの分級装置Ａと実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図１０は、第５変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。図１０に示すように分級装置Ｅでは分級ロータ２３ｅの端部突出部２３１ｅが、図１等に示す分級装置Ａの分級ロータ２３の端部突出部２３１と異なる。分級装置Ｅのこれ以外の点については、分級装置Ａと同様の構成を有する。そのため、分級装置Ｅの分級装置Ａと実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0098】
図１０に示すように、分級部２０Ｅの分級ロータ２３ｅの端部突出部２３１ｅは、シールエア導入部４０と径方向に対向する第１端部２３１１と、第１端部２３１１よりも内部空間１００側に配置される第２端部２３１２とを有する。第１端部２３１１の外径は、第２端部２３１２の外径よりも大きい。
【0099】
分級ロータ２３ｅが中心軸Ｃｘ周りに回転するとき、第１端部２３１１の外周面の遠心力は、第２端部２３１２の外周面の遠心力よりも大きい。第１端部２３１１の外周面と第２端部２３１２の外周面の遠心力の差によって、ハウジング１０の内部空間１００の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉との、内部空間１００側から排出部１３側への流入が抑制される。
【0100】
＜第６変形例＞
図１１は、第６変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。図１１に示すように分級装置Ｆはシールエア導入部４０ｆの軸方向の端部側に、径方向内側に拡がる内フランジ部４５が形成されている点で、図１０に示す分級装置Ｅと異なる。分級装置Ｆのこれ以外の点については、分級装置Ｅと同様の構成を有する。そのため、分級装置Ｆの分級装置Ｅと実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図１１は、第６変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。図１１に示すように分級装置Ｆはシールエア導入部４０ｆの軸方向の端部側に、径方向内側に拡がる内フランジ部４５が形成されている点で、図１０に示す分級装置Ｅと異なる。分級装置Ｆのこれ以外の点については、分級装置Ｅと同様の構成を有する。そのため、分級装置Ｆの分級装置Ｅと実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0101】
図１１に示すように、分級装置Ｆでは、シールエア導入部４０ｆが内フランジ部４５を有する。内フランジ部４５の内周面の内径は、分級部２０Ｅの分級ロータ２３ｅの端部突出部２３１ｅの外周面の外径よりも小さい。そして、内フランジ部４５と端部突出部２３１ｅの軸方向の端部側の面と隙間４４ｅを介して軸方向に対向する。これにより、シールエア導入部４０ｆと端部突出部２３１ｅとの隙間４４ｅのシールエア吹出部４３から排出部１３に至る部分の長さが長くなり、シールエア吹出部４３より軸方向の中央側よりも圧力損失を大きくできる。これにより、シールエア吹出部４３から噴出されたシールエアＳａのより多くを内部空間１００側に流すことができ、内部空間１００の分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流の排出部１３への流入をより強固に抑制することができる。
【0102】
なお、内フランジ部４５の軸方向中央側の面と、端部突出部２３１ｅの軸方向端部側の面との隙間４４ｅは、左右で異なる。このように構成することで、温度変化によって分級ロータ２３ｅが軸方向に延びた場合であっても、内フランジ部４５と端部突出部２３１ｅとの接触を抑制できる。
【0103】
本実施形態では、端部突出部２３ｅの外周面に向かってシールエアＳａが吹き付けられるように、シールエア吹出部４３を配置しているがこれに限定されない。端部突出部２３ｅの軸方向の端部側の面に向かってシールエアＳａが吹き付けられるように、シールエア吹出部４３を配置してもよい。また、両方に配置してもよい。
【0104】
＜第７変形例＞
図１２は、第７変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。図１２に示すように分級装置Ｇはシールエア導入部４０ｇの内フランジ部４５の軸方向中央側の面から軸方向中央側に突出する環状凸部４６を有する。また、分級部２０Ｇの分級ロータ２３ｇの端部突出部２３１ｇは、軸方向の端部側に環状凸部４６が配置される環状凹部２３１３を有する。これ以外の点については、図１１に示す分級装置Ｆと同様の構成を有する。そのため、分級装置Ｇの分級装置Ｆと実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
図１２は、第７変形例のシールエア導入部の周辺を拡大した概略図である。図１２に示すように分級装置Ｇはシールエア導入部４０ｇの内フランジ部４５の軸方向中央側の面から軸方向中央側に突出する環状凸部４６を有する。また、分級部２０Ｇの分級ロータ２３ｇの端部突出部２３１ｇは、軸方向の端部側に環状凸部４６が配置される環状凹部２３１３を有する。これ以外の点については、図１１に示す分級装置Ｆと同様の構成を有する。そのため、分級装置Ｇの分級装置Ｆと実質的に同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
【0105】
内フランジ部４５の環状凸部４６は環状凹部２３１３の内部に、隙間４４ｆを介して配置される。これにより、環状凸部４６と環状凹部２３１３でラビリンスシールが形成される。ラビリンスシールを有することで、シールエア吹出部４３から排出部１３に至る隙間４４の圧力損失が大きくなるため、排出部１３に流れるシールエアＳａをより減少させることができる。これにより、内部空間１００により多くのシールエアＳａを流入させて、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が、内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制する効果を高めることができる。加えて、内フランジ部４５の環状凸部４６と環状凹部２３１３で形成されるラビリンスシールの軸方向の隙間４４ｆは、左右で同じにできる。これにより、シールエア導入部４０ｇと端部突出部２３１ｇは左右で同じ構造で形成でき、部品を共用することができる。
【0106】
分級装置Ｇの変形例について説明する。図１３Ａ～図１３Ｄは、分級装置Ｇの変形例の断面図である。ここで示す各変形例の分級装置Ｇ１～Ｇ４は、環状凸部および環状凹部が異なる以外、分級装置Ｇと同じ構成である。そのため、分級装置Ｇ１～Ｇ４の分級装置Ｇと実質上同じ部分に同じ符号を付すとともに、実質上同じ部分の詳細な説明を省略する。
【0107】
図１３Ａに示す分級装置Ｇ１の端部突出部２３１ｇは、排出部１３側の外周面の外径が階段状である外段状部２３１４を有する。外段状部２３１４の外径は、排出部１３側に向かって段階的に小径となる。そして、内フランジ部４５には、軸方向中央側の面から軸方向端部側にかけて内径が階段状である内段状部４６１が形成される。外段状部２３１４は、内段状部４６１と隙間４４１ｆを介して配置される。図１３Ａに示すように、隙間４４１ｆが段状であることで、隙間４４１ｆの圧力損失が大きくなり、排出部１３に流れるシールエアＳａを減少させることができる。これにより、内部空間１００により多くのシールエアＳａを流入させて、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が、内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制する効果を高めることができる。外段状部２３１４および内段状部４６１の段数は３段であるが、これに限定されず、それ以上でもそれ以下でもよい。
【0108】
また、図１３Ｂに示す分級装置Ｇ２の端部突出部２３１ｇは、軸方向端部側の面から排出部１３側に突出する内段状凸部２３１５を有する。内段状凸部２３１５は、内径が排出部１３側に向かって段階的に大径となる。そして、内フランジ部４５には、軸方向中央側の面から排出部１３側に凹む外段状凹部４６２を有する。外段状凹部４６２は、外径が排出部１３側に向かって段階的に大径となる。内段状凸部２３１５は、外段状凹部４６２と隙間４４２ｆを介して配置される。図１３Ｂに示すように、隙間４４２ｆが段状であることで、隙間４４２ｆの圧力損失が大きくなり、排出部１３に流れるシールエアＳａを減少させることができる。これにより、内部空間１００により多くのシールエアＳａを流入させて、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が、内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制する効果を高めることができる。内段状凸部２３１５および外段状凹部４６２の段数は３段であるが、これに限定されず、それ以上でもそれ以下でもよい。
【0109】
さらに、図１３Ｃに示す分級装置Ｇ３のように、端部突出部２３１ｇの排出部１３側の端面から軸方向中央側に凹む第１凹部２３１６と、内フランジ部４５の内部空間１００側の面の第１凹部２３１６と軸方向に対向する部分から軸方向端部側に凹む第２凹部４６３を有する。すなわち、分級装置Ｇ３では、第１凹部２３１６および第２凹部４６３によって、端部突出部２３１ｇと内フランジ部４５との間の隙間４４３ｆにチャンバ４４４ｆが形成される。これにより、隙間４４３ｆの圧力損失を大きくし、排出部１３に流れるシールエアＳａを減少させることができる。これにより、内部空間１００により多くのシールエアＳａを流入させて、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が、内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制する効果を高めることができる。チャンバ４４４ｆは径方向に１個設けられているが、径方向に複数個設けれられていてもよい。
【0110】
また、分級装置Ｇ４では、図１３Ｄの左側に示すように、チャンバ４４４ｆを第２凹部４６３で形成してもよい。また、図１３Ｄの右側に示すように、チャンバ４４４ｆを第１凹部２３１６で形成してもよい。このようにすることで、隙間４４３ｆの圧力損失を大きくし、排出部１３に流れるシールエアＳａを減少させることができる。これにより、内部空間１００により多くのシールエアＳａを流入させて、分級されていない粉粒体と分級後の粗粉とを含む気流が、内部空間１００から排出部１３に流入することを抑制する効果を高めることができる。チャンバ４４４ｆは径方向に１個設けられているが、径方向に複数個設けれられていてもよい。
【0111】
＜本発明にかかる分級装置の評価＞
本発明にかかる分級装置Ａ（実施例）と、従来の分級装置Ｐ（比較例）とについて、分級性能を測定して比較を行った。実施例の分級装置Ａは、上述の構成である。
本発明にかかる分級装置Ａ（実施例）と、従来の分級装置Ｐ（比較例）とについて、分級性能を測定して比較を行った。実施例の分級装置Ａは、上述の構成である。
【0112】
＜比較例＞
図１４は、従来の分級装置の断面図である。図１４に示すように、分級装置Ｐは、ハウジング８０の内部空間８００に、分級部８１が配置されている。分級部８１は、分級シャフト８１１と、分級ロータ８１２とを有する。分級シャフト８１１は、軸方向に均一な円柱状である。分級シャフト８１１は、回転駆動手段（モータＭ）から突出した構成であり、軸方向の一方側の端部のみを回転可能に支持された、いわゆる、片持ち梁状となっている。
図１４は、従来の分級装置の断面図である。図１４に示すように、分級装置Ｐは、ハウジング８０の内部空間８００に、分級部８１が配置されている。分級部８１は、分級シャフト８１１と、分級ロータ８１２とを有する。分級シャフト８１１は、軸方向に均一な円柱状である。分級シャフト８１１は、回転駆動手段（モータＭ）から突出した構成であり、軸方向の一方側の端部のみを回転可能に支持された、いわゆる、片持ち梁状となっている。
【0113】
また、分級ロータ８１２は、分級シャフト８１１から径方向外方に向かって広がるフランジ部８１３と、フランジ部８１３の径方向外側から軸方向に延びる複数の分級ブレード８１４を有する。分級ブレード８１４は、放射状に配置される。分級ロータ８１２は、分級シャフト８１１にフランジ部８１３が固定されることで、取り付けられる。そのため、フランジ部８１３には、分級シャフト８１１との接触面積を大きくし、強固に固定するためのボス部８１５が備えられている。分級ロータ８１２の軸方向の端部に設けられた開口部には、排出部８２が接続されている。
【0114】
分級装置Ｐは、分級ロータ８１２の分級ブレード８１４が固定される分級リング８１６と、軸方向に対向して分級リング８１６にシールエアＳａを吹き付けるシールエア吹出部８１７を有する。分級装置Ｐでは、排出部８２につながる部分と内部空間８００とが、径方向に配置されており、シールエアＳａを分級ロータ８１２の端部の軸方向に面する面に吹き付けている。
【0115】
＜試験１＞
試験１では、重質炭酸カルシウム（メジアン径Ｄ50＝７３μｍ）を粉砕して粉粒体とし、粉粒体を含む気流（以下、試験気流とする）を分級装置Ａおよび分級装置Ｐで分級し、そのときの分級ロータの外周面の周速の最大値と、分級された微粒子のメジアン径Ｄ50をそれぞれ測定して比較を行った。なお、メジアン径Ｄ50とは、粉粒体を粒径順に並べたとき、その粒径よりも小さい径の粉粒体の数と大きい径の粉粒体の数とが同じになる粒径である。
試験１では、重質炭酸カルシウム（メジアン径Ｄ50＝７３μｍ）を粉砕して粉粒体とし、粉粒体を含む気流（以下、試験気流とする）を分級装置Ａおよび分級装置Ｐで分級し、そのときの分級ロータの外周面の周速の最大値と、分級された微粒子のメジアン径Ｄ50をそれぞれ測定して比較を行った。なお、メジアン径Ｄ50とは、粉粒体を粒径順に並べたとき、その粒径よりも小さい径の粉粒体の数と大きい径の粉粒体の数とが同じになる粒径である。
【0116】
実施例と比較例との測定結果を表１に示す。
【表1】
【0117】
表１に示すように、比較例の分級装置Ｐでは、分級ロータ８１２の外周面の最大周速は７１ｍ／ｓであった。このとき、比較例の分級装置Ｐで分級されて取り出された製品のメジアン径Ｄ50は１．４７８μｍであった。一方で、実施例の分級装置Ａでは、分級ロータ２３の外周面の最大周速は１９０ｍ／ｓであった。このとき、実施例の分級装置Ａで分級されて取り出された製品のメジアン径Ｄ50は０．４００μｍであった。
【0118】
以上の試験より、実施例の分級装置Ａを用いることで、比較例の分級装置Ｐに比べて、分級ロータを高速回転させることができることがわかる。その結果、実施例の分級装置Ａは、比較例の分級装置Ｐに比べて、小さいメジアン径Ｄ50の製品を取得することが可能であることが分かった。
【0119】
＜試験２＞
分級装置Ａ（実施例）と、分級装置Ｐ（比較例）とでシールエアの導入量を変化させて、分級性能を測定して比較を行った。実施例の試験では、重質炭酸カルシウム（メジアン径Ｄ50＝７３μｍ）を粉砕した粉粒体を使用した。また、比較例の試験では、タルク（メジアン径Ｄ50＝２０μｍ）を粉砕した粉粒体を使用した。
分級装置Ａ（実施例）と、分級装置Ｐ（比較例）とでシールエアの導入量を変化させて、分級性能を測定して比較を行った。実施例の試験では、重質炭酸カルシウム（メジアン径Ｄ50＝７３μｍ）を粉砕した粉粒体を使用した。また、比較例の試験では、タルク（メジアン径Ｄ50＝２０μｍ）を粉砕した粉粒体を使用した。
【0120】
より具体的には、次のとおりである。各分級装置において、分級ロータを最大の回転数で回転させた状態で、粉粒体を含む気流を供給する。そして、シールエアの導入量を段階的に少なくして、分級後の製品を取得し、粒子径分布に基づいてＤ90／Ｄ50、Ｄ97／Ｄ50を算出し、粒子径が大きい粗粉の混入率を実施例と比較例とで比較した。
【0121】
なお、Ｄ90、Ｄ97は、粒子径分布を細かい側から累積した場合にそれぞれ、９０％、９７％となるときの分級後の製品粒子径を意味する。また、Ｄ90／Ｄ50、Ｄ97／Ｄ50の値は、いずれも、分級後の製品中に含まれる粗粉の混入率を示すものであり、この値が１に近いほど粗粉の混入が少なく、分級性能が高いことを意味する。実施例および比較例の試験結果について図１５および図１６に示す。図１５は、実施例および比較例における粗粉の混入率（Ｄ90／Ｄ50）とシールエアの導入量との関係を示すグラフである。図１６は、実施例および比較例における粗粉の混入率（Ｄ97／Ｄ50）とシールエアの導入量との関係を示すグラフである。
【0122】
図１５の縦軸は、粗粉の混入率（Ｄ90／Ｄ50）を示し、横軸は、シールエアの導入量（Ｎｍ3／ｍｉｎ）を示す。また、図１６の縦軸は、粗粉の混入率（Ｄ97／Ｄ50）を示し、横軸は、シールエアの導入量（Ｎｍ3／ｍｉｎ）を示す。
【0123】
図１５、図１６に示すように、比較例において、シールエア導入量が少ない場合、粗粉の混入量が増加することがわかる。実施例においても、シールエア導入量が少ない場合、比較例と同様、粗粉の混入量が増加している。一方で、実施例では、比較例よりも少ないシールエア導入量でも、粗粉の混入量が低い。つまり、本発明の分級装置Ａでは、分級装置Ｐを用いる場合に比べて、少ないシールエアで、高い分級性能を発揮できることがわかる。加えて、分級装置Ａは分級装置Ｐと比べて、分級ロータを高速回転しているため、より小さいメジアン径Ｄ50の製品を、高い分級性能を維持しながら取得できることが可能であることがわかった（表１参照）。
【0124】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
【符号の説明】
【0125】
Ａ 分級装置
１０ ハウジング
１００ 内部空間
１１ シャフト支持包囲部
１２ 粉粒体受入部
１３ 排出部
１３１ 排出チャンバ
１３２ 排出流路
２０ 分級部
２１ 分級シャフト
２１１ 等径部
２１２ 拡径部
２１３ 軸受取付部
２１４ 軸突出部
２２ 中間突出部
２２１ 凹溝
２２２ 係合凸部
２３ 分級ロータ
２３０ 分級かご部
２３１ 端部突出部
２３２ 分級ブレード
２３３ 分級リング
２３４ 軸孔
２３５ 貫通孔
２４ 駆動力伝達部
２４１ プーリ
２４２ ベルト
３０ 軸受部
３１ 内輪
３２ 外輪
３３ ボール
４０ シールエア導入部
４１ シールエア導入流路
４２ シールエア導入チャンバ
４３ シールエア吹出部
４４ 隙間
２０Ａ 分級部
２１ａ 分級シャフト
２１２ａ 拡径部
２１２１ 第１部分
２１２２ 第２部分
２１２３ 第３部分
２０Ｂ 分級部
２２ｂ 中間突出部
２２３ 本体部
２２４ 固定リング
２０Ｃ 分級部
２１ｃ 分級シャフト
２３ｃ 分級ロータ
２３１ｃ 端部突出部
２０Ｄ 分級部
２１ｄ 分級シャフト
２１２ｄ 拡径部
２３ｄ 分級ロータ
２３０ｄ 分級かご部
２３２ｄ 分級ブレード
２３ｅ 分級ロータ
２３１ｅ 端部突出部
２３１１ 第１端部
２３１２ 第２端部
４０ｆ シールエア導入部
４５ 内フランジ部
２３ｇ 分級ロータ
２３１ｇ 端部突出部
２３１３ 環状凹部
４０ｇ シールエア導入部
４６ 環状凸部
１０ ハウジング
１００ 内部空間
１１ シャフト支持包囲部
１２ 粉粒体受入部
１３ 排出部
１３１ 排出チャンバ
１３２ 排出流路
２０ 分級部
２１ 分級シャフト
２１１ 等径部
２１２ 拡径部
２１３ 軸受取付部
２１４ 軸突出部
２２ 中間突出部
２２１ 凹溝
２２２ 係合凸部
２３ 分級ロータ
２３０ 分級かご部
２３１ 端部突出部
２３２ 分級ブレード
２３３ 分級リング
２３４ 軸孔
２３５ 貫通孔
２４ 駆動力伝達部
２４１ プーリ
２４２ ベルト
３０ 軸受部
３１ 内輪
３２ 外輪
３３ ボール
４０ シールエア導入部
４１ シールエア導入流路
４２ シールエア導入チャンバ
４３ シールエア吹出部
４４ 隙間
２０Ａ 分級部
２１ａ 分級シャフト
２１２ａ 拡径部
２１２１ 第１部分
２１２２ 第２部分
２１２３ 第３部分
２０Ｂ 分級部
２２ｂ 中間突出部
２２３ 本体部
２２４ 固定リング
２０Ｃ 分級部
２１ｃ 分級シャフト
２３ｃ 分級ロータ
２３１ｃ 端部突出部
２０Ｄ 分級部
２１ｄ 分級シャフト
２１２ｄ 拡径部
２３ｄ 分級ロータ
２３０ｄ 分級かご部
２３２ｄ 分級ブレード
２３ｅ 分級ロータ
２３１ｅ 端部突出部
２３１１ 第１端部
２３１２ 第２端部
４０ｆ シールエア導入部
４５ 内フランジ部
２３ｇ 分級ロータ
２３１ｇ 端部突出部
２３１３ 環状凹部
４０ｇ シールエア導入部
４６ 環状凸部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14】
【図15】
【図16】