技術 気流式粉砕機の微粉末回収装置

0001

本発明は、農産物や鉱物等の各種原料を微粉砕し気流分級して微粉末を回収する微粉末製造工程で用いられる気流式粉砕機の微粉末回収装置に関するものである。

0002

気流式粉砕機には、第一回転翼と第二回転翼とがケーシング内の同一回転軸に所定距離互いに離隔した状態で取付けられたもの（特許文献１参照）や、第一回転翼と第二回転翼とがケーシング内の二本の回転軸にそれぞれ取付けられ所定距離互いに離隔した状態で相対するもの（特許文献２参照）等がある。
このような気流式粉砕機は、微粉末を回収するための装置として、図１０に示すように、回収管２、吸引ファン３、輸送管４、回収ホッパー５を備え、これらが、気流式粉砕機１の排出口１６から前方下流側に向かって順番に配置されている。

0003

気流式粉砕機１は、第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂとを回転させてケーシング１０内に旋回する気流を発生させる。
ケーシング１０内に投入された原料は、まず旋回領域Ｒで旋回して遠心力によって半径方向外側に向かう流れが与えられ、旋回領域Ｒから第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂとの間の粉砕領域Ｃに入る。ここで原料は粒子径の大きなもの程大きな遠心力が作用して周速の速い半径方向外側に集まり、主として粒子同士の摩砕により、また、粒子同士の衝突による破砕も生じて粉砕される。

0004

粉砕された原料のなかで粒子径が小さく質量の小さい粒子（微粉末）は圧力の低い第二回転翼２０Ｂの回転中心側に集まり、吸引ファン３によって発生する回収気流に吸引され、排出口１６から回収管２へ排出される。粒子径が大きく質量の大きい粒子は、回収気流に随伴せず、ケーシング１０の排出側のテーパ壁１２Ｃに沿って生じる後方への戻り気流によって粉砕領域Ｃに戻る。

0005

このように、気流式粉砕機１による微粉末の気流分級は、分級領域Ｓにおいて、戻り気流と回収気流とが作用して行われている。
回収気流は第二回転翼２０Ｂによって旋回し、回収気流に吸引される微粉末も旋回し、微粉末に遠心力が働く。したがって、排出口１６付近では、半径方向外側（すなわち、排出口１６の内周付近）に微粉末が集まって濃度が高くなり、半径方向中心付近で微粉末の濃度が低くなる。

0006

回収気流によって吸引され排出口１６から回収管２に排出された微粉末は、輸送管４を通って回収ホッパー５に輸送され、回収ホッパー５で分離され、製品として回収される。
特開２０００−６１３４０号公報
特開２００３−１１２７号公報

0007

しかしながら、従来の気流式粉砕機１では、吸引ファン３がケーシング１０内の空気を排出口１６全体から吸引して回収気流としている。すなわち、回収気流として、微粉末の濃度が高い排出口１６の内周付近の空気が吸引されるとともに、微粉末の濃度が低い排出口１６の半径方向中心付近の空気も吸引される。排出口１６の半径方向中心付近の空気を吸引しても、微粉末の回収に殆ど寄与せず、回収気流中の微粉末の濃度が低くなり、微粉末の回収効率が悪くなっている。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、微粉末を効率よく回収できる気流式粉砕機の微粉末回収装置を提供することである。

0008

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置は、原料を微粉砕し気流分級して回収気流によって微粉末を回収する微粉末製造工程において用いられる気流式粉砕機の微粉末回収装置であって、微粉末を吸引した回収気流が流れる回収管を気流式粉砕機の排出口の前方下流側に設け、回収気流の流速を速くするための円錐状絞り体を排出口付近に設け、外気を気流式粉砕機に押し込むための開口部を円錐状絞り体に設け、押し込まれた外気が回収気流となって開口部から排出口の内周付近を通り前方下流側の回収管に向かって流れるように形成し、外気を気流式粉砕機に押し込んで回収気流を発生させる送風ファンを開口部に接続している。

0009

送風ファンが、外気を円錐状絞り体の開口部から気流式粉砕機に押し込み、押し込まれた外気が回収気流となり、回収気流が開口部から排出口の内周付近を通り前方下流側の回収管に向かって流れる。回収気流が微粉末の濃度が高い排出口の内周付近を通り、高い濃度の微粉末を吸引し、微粉末の回収効率が高まる。
また、円錐状絞り体によって排出口付近の流路面積が絞られ、回収気流の流速が速くなり、微粉末の回収効率が高まる。

0010

請求項２の発明に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置は、原料を微粉砕し気流分級して回収気流によって微粉末を回収する微粉末製造工程において用いられる気流式粉砕機の微粉末回収装置であって、外気を気流式粉砕機に吸い込んで回収気流を発生させる吸引ファンと、微粉末を吸引した回収気流が流れる回収管と、を気流式粉砕機の排出口の前方下流側に設け、回収気流の流速を速くするための円錐状絞り体を排出口付近に設け、外気を気流式粉砕機に吸い込むための開口部を円錐状絞り体に設け、吸い込まれた外気が回収気流となって開口部から排出口の内周付近を通り前方下流側の回収管に向かって流れるように形成している。

0011

吸引ファンが、外気を円錐状絞り体の開口部から気流式粉砕機に吸い込み、吸い込まれた外気が回収気流となり、回収気流が開口部から排出口の内周付近を通り前方下流側の回収管に向かって流れる。回収気流が微粉末の濃度が高い排出口の内周付近を通り、高い濃度の微粉末を吸引し、微粉末の回収効率が高まる。
また、円錐状絞り体によって排出口付近の流路面積が絞られ、回収気流の流速が速くなり、微粉末の回収効率が高まる。

0012

請求項３の発明に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置は、請求項１又は請求項２記載の気流式粉砕機の微粉末回収装置であって、円錐状絞り体又は円錐状絞り体の一部を気流式粉砕機のケーシング又は回収管に固定し、外気を開口部まで流す外気管をケーシング又は回収管に形成している。
円錐状絞り体又は円錐状絞り体の一部を気流式粉砕機のケーシング又は回収管に固定して設置することは容易であり、固定された円錐状絞り体又は円錐状絞り体の一部に開口部まで連通する外気管を形成することも容易である。

0013

請求項４の発明に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置は、請求項１又は請求項２記載の気流式粉砕機の微粉末回収装置であって、円錐状絞り体又は円錐状絞り体の一部を気流式粉砕機の第二回転翼の前端部に取り付け、外気を開口部まで流す外気管を第二回転翼の回転軸に形成している。
外気管を第二回転翼の回転軸に形成して、第二回転翼側から分級領域を通って回収管に向かって流れる回収気流を容易に形成できる。

0014

本発明に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置は、微粉末を効率よく回収できる。

0015

本発明を実施するための第１の実施形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図であり、図２は図１の排出口付近の拡大構成図である。
気流式粉砕機１の微粉末回収装置は、図１に示すように、回収管２、輸送管４、回収ホッパー（図示せず）を備えており、これらが気流式粉砕機１の排出口１６から前方下流側に向かって順番に配置されている。

0016

気流式粉砕機１はケーシング１０を備え、ケーシング１０は投入側ケーシング１０Ａと、センターケーシング１０Ｂと排出側ケーシング１０Ｃとから構成されている。回転軸１８が投入側ケーシング１０Ａを貫通し、ケーシング１０の内部で、回転軸１８の前方部分（図１及び図２において左方部分）に、第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂとが所定距離互いに離隔した状態で取り付けられている。回転軸１８はフレーム３２に軸受２８を介して回転自在に支持されており、モータ３０によって回転が与えられる構成となっている。

0017

センターケーシング１０Ｂは円筒形で、第一回転翼２０Ａと投入側ケーシング１０Ａとの間に旋回領域Ｒ、第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂとの間に粉砕領域Ｃが形成されている。
投入側ケーシング１０Ａには、回転軸１８に対して垂直な方向に原料を投入する原料投入口１４が設けられており、前方に向けて径が漸増するテーパ壁１２Ａに原料投入口１４が開口している。
排出側ケーシング１０Ｃは、前方に向けて径が漸減するテーパ壁１２Ｃを有しており、前端部に排出口１６が開口している。

0018

第一回転翼２０Ａと第二回転翼２０Ｂは、ボス２２Ａ、２２Ｂの周囲に複数個の羽根２４Ａ、２４Ｂが放射状に設けられており、回転軸１８によって回転し、ケーシング１０内に旋回する気流を生じさせる構成となっている。なお、第一回転翼２０Ａの羽根２４Ａは、原料を旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ導入しやすくするために、旋回のみでなく前方への推力も与える気流を生じさせる形状となっている。

0019

第二回転翼２０Ｂの羽根２４Ｂの先端部には、排出側ケーシング１０Ｃのテーパ壁１２Ｃに対向する傾斜面２６が設けられており、排出側ケーシング１０Ｃと第二回転翼２０Ｂとの間及びその前方のテーパ壁１２Ｃに沿って分級領域Ｓが形成されている。
排出側ケーシング１０Ｃの排出口１６には回収管２の後方上流側部分が拡径されて接続されている。

0020

排出口１６の半径方向中央部分に円錐状絞り体３４が頂部を回収管２の前方下流側に向けて設けられており、支持脚３６が円錐状絞り体３４を回収管２の拡径部分に固定支持している。円錐状絞り体３４の後方上流側部分が排出口１６から排出側ケーシング１０Ｃ内まで延出して、第二回転翼２０Ｂのボス２２Ｂに近接し、後方上流側部分を除いて円錐状絞り体３４は回収管２内に納まっている。分級領域Ｓにおいて、円錐状絞り体３４の後方上流側部分の外周上には、周方向に連続する開口部４０が形成されており、開口部４０が前方下流側の回収管２に向かって開口している。支持脚３６内を外気管３８が貫通しており、外気管３８の一端が開口部４０と連通し、外気管３８の他端がケーシング１０外に配置された送風ファン５に接続されており、送風ファン５が外気を開口部４０からケーシング１０内の分級領域Ｓに押し込む供給する構成となっている。

0021

次に、作用について説明する。
気流式粉砕機１の原料投入口１４に投入された原料は、ケーシング１０内に入り、旋回領域Ｒで旋回する気流によって旋回し、遠心力によって半径方向外側に向かう流れが与えられる。また、送風ファン５が外気を開口部４０から分級領域Ｓに押し込むと、押し込まれた外気が回収気流となって開口部４０から排出口１６を通って回収管２に流れる。回収管２内では円錐状絞り体３４が回収気流の流路面積を絞っているので、その絞り効果によって回収管２に流れ込む回収気流の流速が高速となる。回収気流とともにケーシング１０内の空気が排出口１６に吸引され、排出口１６側が減圧され、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間に差圧が生じる。

0022

この差圧と第一回転翼２０Ａで生じる気流の前方への推力によって、原料は第一回転翼２０Ａの羽根２４Ａの間を通って粉砕領域Ｃに入り、気流によって旋回する。原料は粒子径の大きなものほど大きな遠心力が作用して周速の速い半径方向外側に集まり、主として粒子同士の摩砕により、また、粒子同士の衝突による破砕も生じて粉砕される。
粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さな微粉末は、圧力の低い第二回転翼２０Ｂの回転中心側に集まり、分級領域Ｓから回収管２に向かって流れる回収気流に吸引され、排出口１６から排出される。

0023

回収気流は第二回転翼２０Ｂによって旋回し、回収気流に吸引される微粉末も旋回し、微粉末に遠心力が働く。したがって、排出口１６付近では、半径方向外側（すなわち、排出口１６の内周付近）に微粉末が集まって濃度が高くなる。
回収気流は、開口部４０から流れ出て、排出口１６の内周付近を通り、回収管２と円錐状絞り体３４との間を通って下流側に流れる。回収管２に流れ込む回収気流は高速であり、排出口１６の内周付近を通るので、高濃度の微粉末が排出口１６の内周付近から回収気流に吸引され、排出口１６から排出される。排出口１６の半径方向中心側は円錐状絞り体３４によって塞がれており、回収気流は微粉末を排出口１６の内周付近から吸引するだけであり、回収気流による微粉末の回収効率がよい。

0024

本発明を実施するための第２の実施形態を図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は本実施形態に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図であり、図４は図３の排出口付近の拡大構成図である。なお、第１の実施形態と同様の構成を有するものには同じ符号を付す。
気流式粉砕機１の微粉末回収装置の構成は、第１の実施形態のものと基本的に同じである。ただし、以下の点が異なる。
回転軸１８は中空シャフトであり、回転軸１８の中空部分が外気管３８を形成している。

0025

円錐状絞り体３４が円錐状絞り体前部３４Ａと円錐状絞り体後部３４Ｂに分割されており、円錐状絞り体３４の後方上流側部分が円錐状絞り体後部３４Ｂを形成している。支持脚３６が円錐状絞り体前部３４Ａを回収管２の拡径部分に固定支持し、円錐状絞り体後部３４Ｂが第二回転翼２０Ｂのボス２２Ｂの前端に取り付けられており、回転軸１８によって円錐状絞り体後部３４Ｂが第二回転翼２０Ｂとともに回転する構成となっている。分級領域Ｓにおいて、円錐状絞り体後部３４Ｂの外周上には、周方向に連続する開口部４０が形成されており、開口部４０が回収管２の下流側に向かって開口している。開口部４０は円錐状絞り体後部３４Ｂ内部に形成された通路によって外気管３８の一端と連通している。外気管３８の他端が、モータ３０と隣接して配置された送風ファン５に接続されており、送風ファン５が外気を開口部４０からケーシング１０内の分級領域Ｓに押し込む構成となっている。

0026

次に、作用について説明する。
第１の実施形態と同様、送風ファン５が外気を開口部４０から分級領域Ｓに押し込むと、押し込まれた外気が回収気流となって開口部４０から排出口１６を通って回収管２に流れる。回収管２内では円錐状絞り体３４が回収気流の流路面積を絞っているので、その絞り効果によって回収管２に流れ込む回収気流の流速が高速となる。回収気流とともにケーシング１０内の空気が排出口１６に吸引され、排出口１６側が減圧され、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間に差圧が生じる。

0027

この差圧と第一回転翼２０Ａで生じる気流の前方への推力によって、気流式粉砕機１に投入された原料は旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ移動し、粉砕領域Ｃで粉砕される。粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さな微粉末が第二回転翼２０Ｂの回転中心側に集まり、分級領域Ｓから回収管２に向かって流れる回収気流に吸引され、排出口１６から排出される。

0028

回収気流は第二回転翼２０Ｂによって旋回し、回収気流に吸引される微粉末も旋回し、微粉末に遠心力が働く。したがって、排出口１６付近では、半径方向外側（すなわち、排出口１６の内周付近）に微粉末が集まって濃度が高くなる。
回収気流は、開口部４０から流れ出て、排出口１６の内周付近を通り、回収管２と円錐状絞り体３４との間を通って下流側に流れる。回収管２に流れ込む回収気流は高速であり、排出口１６の内周付近を通るので、高濃度の微粉末が排出口１６の内周付近から回収気流に吸引され、排出口１６から排出される。排出口１６の半径方向中心側は円錐状絞り体前部３４Ａによって塞がれており、回収気流は微粉末を排出口１６の内周付近から吸引するだけであり、回収気流による微粉末の回収効率がよい。

0029

本発明を実施するための第３の実施形態を図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は本実施形態に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図であり、図６は図５の排出口付近の拡大構成図である。なお、第１の実施形態と同様の構成を有するものには同じ符号を付す。
気流式粉砕機１と微粉末回収装置の構成は、第１の実施形態のものと基本的に同じである。ただし、以下の点が異なる。

0030

円錐状絞り体３４が円錐状絞り体前部３４Ａと円錐状絞り体後部３４Ｂに分割されており、円錐状絞り体３４の後方上流側部分が円錐状絞り体後部３４Ｂを形成している。支持脚３６が円錐状絞り体前部３４Ａを回収管２の拡径部分に固定支持し、円錐状絞り体後部３４Ｂが第二回転翼２０Ｂのボス２２Ｂの前端に取り付けられており、回転軸１８によって円錐状絞り体後部３４Ｂが第二回転翼２０Ｂとともに回転する構成となっている。

0031

分級領域Ｓにおける円錐状絞り体３４の外周上であって、円錐状絞り体前部３４Ａと円錐状絞り体後部３４Ｂとの間に、周方向に連続する開口部４０が形成されており、開口部４０が回収管２の下流側に向かって開口している。支持脚３６内を外気管３８が貫通しており、外気管３８の一端が円錐状絞り体前部３４Ａ側から開口部４０と連通し、外気管３８の他端がケーシング１０外に配置された送風ファン５に接続されており、送風ファン５が外気を開口部４０からケーシング１０内の分級領域Ｓに押し込む構成となっている。

0032

次に、作用について説明する。
第１の実施形態と同様、送風ファン５が外気を開口部４０から分級領域Ｓに押し込むと、押し込まれた外気が回収気流となって開口部４０から排出口１６を通って回収管２に流れる。回収管２内では円錐状絞り体３４が回収気流の流路面積を絞っているので、その絞り効果によって回収管２に流れ込む回収気流の流速が高速となる。回収気流とともにケーシング１０内の空気が排出口１６に吸引され、排出口１６側が減圧され、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間に差圧が生じる。

0033

この差圧と第一回転翼２０Ａで生じる気流の前方への推力によって、気流式粉砕機１に投入された原料は旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ移動し、粉砕領域Ｃで粉砕される。粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さな微粉末が第二回転翼２０Ｂの回転中心側に集まり、分級領域Ｓから回収管２に向かって流れる回収気流に吸引され、排出口１６から排出される。

0034

回収気流は第二回転翼２０Ｂによって旋回し、回収気流に吸引される微粉末も旋回し、微粉末に遠心力が働く。したがって、排出口１６付近では、半径方向外側（すなわち、排出口１６の内周付近）に微粉末が集まって濃度が高くなる。
回収気流は、開口部４０から流れ出て、排出口１６の内周付近を通り、回収管２と円錐状絞り体３４との間を通って下流側に流れる。回収管２に流れ込む回収気流は高速であり、排出口１６の内周付近を通るので、高濃度の微粉末が排出口１６の内周付近から回収気流に吸引され、排出口１６から排出される。排出口１６の半径方向中心側は円錐状絞り体前部３４Ａによって塞がれており、回収気流は微粉末を排出口１６の内周付近から吸引するだけであり、回収気流による微粉末の回収効率がよい。

0035

各実施形態において、外気管３８の一端に送風ファン５を接続し、送風ファン５によって外気を開口部４０から分級領域Ｓに押し込む構成としたが、図７の変形例１、図８の変形例２又は図９の変形例３に示す構成としてもよい。
図７の変形例１では、第１の実施形態における外気管３８の一端を大気開放し、吸引ファン３を回収管２と輸送管４との間に設けており、吸引ファン３が外気を開口部４０から分級領域Ｓに吸い込む。吸い込まれた外気が回収気流となって開口部４０から排出口１６を通って回収管２に流れる。

0036

図８の変形例２では、第２の実施形態における外気管３８の一端を大気開放し、吸引ファン３を回収管２と輸送管４との間に設けており、吸引ファン３が外気を開口部４０から分級領域Ｓに吸い込む。吸い込まれた外気が回収気流となって開口部４０から排出口１６を通って回収管２に流れる。
図９の変形例３では、第３の実施形態における外気管３８の一端を大気開放し、吸引ファン３を回収管２と輸送管４との間に設けており、吸引ファン３が外気を開口部４０から分級領域Ｓに吸い込む。吸い込まれた外気が回収気流となって開口部４０から排出口１６を通って回収管２に流れる。

0037

第１の実施形態に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図である。
図１の排出口付近の拡大構成図である。
第２の実施形態に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図である。
図３の排出口付近の拡大構成図である。
第３の実施形態に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図である。
図５の排出口付近の拡大構成図である。
変形例１に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図である。
変形例２に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図である。
変形例３に係る気流式粉砕機の微粉末回収装置の構成図である。
従来の気流式粉砕機の構成図である。

0038

１気流式粉砕機
２回収管
３吸引ファン
４輸送管
５送風ファン
１０ケーシング
１０Ａ投入側ケーシング
１０Ｂセンターケーシング
１０Ｃ 排出側ケーシング
１２Ａ、１２Ｃテーパ壁
１４原料投入口
１６ 排出口
１８回転軸
２０Ａ 第一回転翼
２０Ｂ 第二回転翼
２２Ａ、２２Ｂボス
２４Ａ、２４Ｂ羽根
２６ 第二回転翼の傾斜面
２８軸受
３０モータ
３２フレーム
３４円錐状絞り体
３４Ａ 円錐状絞り体前部
３４Ｂ 円錐状絞り体後部
３６支持脚
３８外気管
４０ 開口部
Ｒ旋回領域
Ｃ粉砕領域
Ｓ 分級領域