JPH06238197A - サイクロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 粉体の分級装置等に用いられるサイクロン装
置において、粗粉と微粉の分級点を容易に変更できるよ
うにする。 【構成】 胴筒３３下端の円形開口３８１に対して下側
から胴筒内に向かって円錐状の先鋭頂部が臨むように対
向され、これらの間に環状の隙間を形成する隙間形成用
のブロック３８と、この隙間形成用のブロックを上下方
向に位置変位可能とした隙間開度調整用の上下動機構と
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒径が分布している粉
体を粒径によって選り分ける装置、詳しくは、集塵ある
いは分級のために、粉体中の粗粉と微粉を分けて粗粉を
回収するために用いられるサイクロン装置、より具体的
には分級装置あるいは集塵装置に関するものである。

【０００２】

【発明の背景と従来技術】近時、製品の耐摩耗性や耐研
磨性などの機能向上や改善を目的とした有用な無機充填
剤として、あるいはそれ自体が薬品の担持体であるとか
研磨剤などとして単独に製品となる分野等、無機物質で
あるセラミックや有機物質の粉体を取り扱う分野におい
ては、技術の高精度化，製品の高品質化等の要求から材
料の種類の選択だけでなく、選択された材料がもつ物理
的，化学的な性質を多面的に検討することが非常に重要
となってきている。

【０００３】これらのうちで、粒径が１ｍｍ以下のμｍ
レベルやそれ以下の粉体を取り扱う分野では、例えばそ
の粉体の表面積の大小が実現しようとする技術的な課題
に対して物理的にも化学的にも多大な影響をもつことは
しばしばあり、これに直接的に関係があるものの一つ
が、使用する材料の粒径や粒度分布である。例えば１〜
１００μｍの範囲で分布する粉体を用いた場合と、１〜
５μｍで分布する粉体を用いた場合において、期待する
効果に大差のあることは種々の分野でよくみられること
である。

【０００４】このような問題が重要であることは、微細
な粉体を取り扱う技術分野においては周知のことであ
り、このため種々の分野において、使用粉体の粒度分布
を調整する目的等のために従来から様々な分級装置が提
案されてきている。例えば回転ロータを使用した強制的
な遠心力の作用とこの遠心力に逆向する内向きの空気流
の作用で粗粉と微粉を分級する回転ロータ式分級装置、
サイクロン塔の原理を利用したサイクロン式分級装置等
々が提案されている。このうちの後者のサイクロン式分
級装置は、構造が簡単で、回転ロータ等の稼動部分がな
く、保守点検の負担も小さいという利点をもつことが知
られている。

【０００５】第４図はこのサイクロン式分級装置の従来
一例の構成概要を示したものであり、図において１は粉
体フィーダーであり、分級対象の粉体を貯留し、フィー
ダースクリュー２によって連続的に粉体搬送管３に粉体
を供給する。この粉体搬送管３にはバルブ４から加圧空
気が送り込まれていて、上記供給された粉体をサイクロ
ン塔５の粉体導入部６に吹込む。

【０００６】サイクロン塔５は直立円筒状をなしてい
て、上部の直筒部５ａと下部の逆円錐台形状部５ｂとか
ら成っていて、その下端は粗粉回収ボックス７に開口し
ている。またサイクロン塔５の天井部からは、微粉取り
出しのための一次空気取り出し筒９が塔内部の一定高さ
の位置まで垂下されてその下端が開口され、塔内部に負
圧を作用するように設けられている。１０は微粉回収の
ために上記一次空気取り出し筒９の外部に連結されたフ
ィルターであり、風量計１１，開閉バルブ１２を通して
吸引ポンプ１３に接続されている。

【０００７】また上記のようなサイクロ装置は、一般的
には、粉塵を含む気体から出来るだけ多くの粉塵を回収
し、大気に排出する空気中の粉塵量を少なくするための
集塵装置としても広く用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
なサイクロン装置を使用した従来の分級装置や集塵装置
を改良することを課題とする。

【０００９】例えば、サイクロン式の分級装置では、粉
体を含んだ空気の吹込みによってサイクロン塔内に渦流
が生じ、この渦流の中の粉体に与えられる遠心力の大き
さと、上記のような一次空気取り出し筒９から該渦流の
中心部に作用する上方向への吸引力のバランスで、粒径
が大きな粗粉は前者の遠心力の作用をより大きく受けて
渦流に乗ったまま次第に下方に移行して下端の粗粉回収
ボックス７に入り、微粉は後者の吸引力の作用をより大
きく受けて上部の一次空気取り出し筒９からフィルター
１０に回収される。したがってこれにより粗粉，微粉の
選り分けが行なわれる。

【００１０】ところでサイクロンにおける粗粉，微粉を
分離する限界（いわゆる分離粒子径又は分離径）を決定
する因子は、一つはそのサイクロン塔の寸法比（各部分
の長さの比）であり、また他の因子としては吹込風速が
一般的に挙げられる。したがって分離粒子径を変えるた
めにはサイクロン塔そのものを取り替えることが必要で
あるか、あるいは吹込風速，吸引力を変える操作条件の
変更によって行なうことができるが、前者は実用的には
殆ど不可能であり、後者も風速等の変更による分離粒子
径の大幅な調整は実際には困難であるので、分級装置と
してこのような方式を採用した例はなかった。

【００１１】また、集塵装置として使用した場合も、使
用条件が変更になり、更に捕集粒子径の変更が必要にな
った場合であってもこれに簡単に対応できず、結局サイ
クロン塔そのものを変えることが必要になってしまう。

【００１２】本発明はこのような従来技術の現状を改善
し、従来技術では解決できなかった課題に対して新規な
提案を提供するものであり、その目的の一つは、従来の
サイクロン装置では実現できなかった微粉，粗粉の分離
粒子径の変更を比較的容易に行なうことができる装置、
特に構造が簡単でかつ保守点検が容易であり、したがっ
ていわゆる分級コストの安価なサイクロン装置を提供す
ることにある。

【００１３】また本発明の別の目的は、かかるサイクロ
ン装置を備えた分級装置を提案することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記のような目的のため
に本発明者等は、上側の直筒部及びこの直筒部から下方
に連続しかつ最下端に向かって径が漸減する下側の逆円
錐台形状部からなる胴筒を有するサイクロン塔と、分散
粉体を含んだ空気流を上記直筒部の上端付近から内周壁
に沿って吹込むように設けられたサイクロン塔の粉体導
入ガイド部と、吹込まれた空気流が胴筒内周壁に沿って
旋回することで形成される渦流に乗って沈降する粒径の
大きな粗粉を回収するために上記サイクロン塔の胴筒下
端の円形開口に接続された粗粉回収手段と、サイクロン
塔の胴筒上部の中央位置から直筒部内に一定長垂下して
下端が開口され、上記渦流の中心部に上方から弱い負圧
を作用する微粉回収手段とを備えたサイクロン装置にお
いて、上記胴筒下端の円形開口に対して下側から胴筒内
に向かって円錐状の先鋭頂部が臨むように対向され、こ
れらの間に環状の隙間を形成する隙間形成用のブロック
と、この隙間形成用のブロックを上下方向に位置変位可
能とした隙間開度調整用の上下動機構とを設けたことを
特徴とするサイクロン装置を完成した。

【００１５】上記構成をなす本発明のサイクロン装置に
よれば、これを用いて、分級点の変更が容易に行なえる
分級装置を提供することができる。

【００１６】本発明の構成は以下の実施例で述べる効果
が実験的に確認された事実に基づいて採用されたもので
ある。

【００１７】本発明においては、上記隙間形成用のブロ
ックの外側には、この隙間を通過した粉体（粗粉）を回
収するための適当な手段、例えば従来の粗粉回収ボック
スを設けることも好ましいが、このようなボックスを設
けることに代えて、粗粉を他の装置にそのまま搬送する
管の一端を接続してもよい。粗粉回収ボックスを設ける
場合には、例えば、隙間を通過した粉体を貯留し、必要
に応じて適宜開くことができる該ボックスを、このブロ
ックの周囲に周状に設けておくような構成を例示でき
る。

【００１８】本発明においては、胴筒下側部分を形成す
る逆円錐台形状部下端の円形開口に対して、円錐状の隙
間開度調整用のブロックを例えばネジ機構、油圧機構等
によって上下位置を調節可能に設けるのがよく、下端円
形開口と該ブロックの間に環状に形成される隙間（これ
らの間の距離）は、ブロックの形状，寸法等により上下
移動の大きさと比例的な関係で与えられる。胴筒下端の
円形開口とブロックの間の隙間の大きさと、分離粒子径
の関係は、サイクロン装置全体の寸法比や吹込風速等に
より変わるので、設計によりあるいは実験的に調整範囲
を決めることができる。なお、円形開口とブロックの間
の隙間寸法は周方向に一様であることが望ましい。また
円錐状ブロックは、その頂角の角度を特に限定されるも
のではないが、一般的には４０〜９０°、好ましくは６
０〜９０°、特には９０°前後とした形状とすることが
好ましい。

【００１９】胴筒下端の円形開口は、粗粉回収ボックス
にそれ自体が直結していなくともよく、他の適当なシー
ル機構を設けておけば足りる。

【００２０】本発明は、従来の風量や、含塵量に応じて
設計を行なっていた寸法比のサイクロン塔に対して十分
適用可能である。

【００２１】上記隙間の大きさは特に限定されるもので
はないが、一般的には１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは３
ｍｍ〜６ｍｍ程度で十分である。

【００２２】なお上記構成において、サイクロン塔の形
式には特に制限がなく、いかなる形式のサイクロン装置
にも適用できる。

【００２３】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

【００２４】本実施例は、上述の図４で説明したサイク
ロン装置に図１で図示したサイクロン塔３１を適用した
ものであり、この図で説明する本実施例においては、こ
のサイクロン塔３１のみを示し、他の部分の図示は省略
した。

【００２５】この図において、３１は直立円筒状の胴筒
をもつサイクロン塔であり、上部の直筒部３２と、これ
から実質的に下方に連続された逆円錐台形状部３３とか
らなっている。また直筒部３２の上端部の一定範囲に
は、直筒部の壁面から径外側にその半径が次第に外側に
漸増する弧状のガイド壁面３３が略一周に渡って設けら
れ、粉体導入部３４を形成している。この粉体導入部３
４は従来のサイクロン塔と同様のものである。

【００２６】３５は胴筒の逆円錐台形状部３３の下端の
円形開口３３１が臨むように接続された粗粉回収ボック
ス、３６はサイクロン塔の天面中央から胴筒内に一定長
垂下された微粉取出筒であり、微粉を取り出すために図
４と同様に外部から一定の負圧が与えられている。

【００２７】以上のような構成に加え、本実施例におい
ては、逆円錐台形状部３３の下端に接続された粗粉回収
ボックス３５内に、その上部に向かって開いた円形開口
３５１（本例では上記逆円錐台形状部３３の下端の円形
開口３３１と共通）に対して、円錐状のブロック３８が
対向するように設けられ、またこのブロック３８は上下
方向に図示しない上下動機構により可動されて、上記円
形開口３５１との間の隙間を自由に調整できる様になっ
ている。

【００２８】すなわち、このブロック３８の上下動によ
り、逆円錐台形状部３３と粗粉回収ボックス３５を接続
する円形開口３５１（３３１）と、該ブロック３８の間
の環状の隙間開度が広狭調整される。

【００２９】以上の構成のサイクロン式分級装置の分級
性能を確認するために、以下の寸法関係を有するように
構築したサイクロン式分級装置を用いて分級テストを行
なった。

【００３０】 サイクロン塔の構造 サイクロン塔の直筒部３２の直径・・・・・・・・・・ ７２ｍｍφ 同 縦寸法・・・・・・・・・ １５０ｍｍ サイクロン塔の逆円錐台形状部３３下端開口の直径・・ ４０ｍｍφ 同 の逆円錐台形状部３３の縦寸法・・・・・ １８０ｍｍ 粉体導入部３４の最大径・・・・・・・・・・・・・・ ３７ｍｍφ 同 の縦寸法・・・・・・・・・・・・・・ １７ｍｍ 微粉取出筒３６の直径・・・・・・・・・・・・・・・ ４０ｍｍ 同 の垂下長：Ｓ＝・・・・・・・・・・・ １００ｍｍ 円錐状ブロック３８の径・・・・・・・・・・・・・・ ４０ｍｍ 同 の頂角・・・・・・・・・・・・・ ９０° 分級テスト１ 含粉体空気流の吹込流速（粉体搬送管内） ４３．０ｍ／ｓ 吹込粉体（フライアッシュ）・・・・（Ｄ_p ＝１１μｍ、ρ_p ＝２．２g/cc） 粉体吹込量・・・・・・・・・・・・・ １８０ ｇ／時（３ｇ／分） 以上のテストを、上記サイクロン塔の逆円錐台形状部３
３の下端円形開口３３１に対して、円錐状のブロック３
８を上下に動かして隙間ｈを変化（３〜６ｍｍ）させな
がら行なったテスト結果を下記表１及び第２図に示し
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】このテストでは隙間を変えたとき吹込粉体
の部分分離効率を示している。部分分離効率の５０％の
点の粒度をもって分級点とした。この部分分離効率は、
粒度毎にその粒度以上のものがどれだけ混じっているか
を示すものであり、空気分級等の分級点を求めるのに一
般に用いられている。

【００３３】図２によれば、円錐状ブロック３８と逆円
錐台形状部３３の下端円形開口３３１との隙間を大きく
するにしたがって、分級点が小さくなることが分かる。

【００３４】また、同じサイクロンに対して吹込風速を
大きくした時の結果を下記表２及び図３に示した。

【００３５】

【表２】

【００３６】これらの分級テストの結果によって、本発
明のサイクロン装置が従来にない分級点の変更という優
れた効果を発揮できることが明かとなった。

【００３７】なお、本発明は上記実施例の装置に限定さ
れるものではなく、各部の寸法を変更することも出来る
ことは当然である。

【００３８】

【効果】以上述べたように、本発明のサイクロン装置に
よれば、従来のサイクロン装置では実現が極めて困難で
あった分級点の変更を、簡単な機構で実現できるという
効果がある。

【００３９】またかかるサイクロン装置を使用すること
で、分級精度が高く、また分級点を変更可能なサイクロ
ン式分級装置を提供できるという効果があり、しかも構
造が簡単でかつ保守点検が容易であるため、設備及び運
転コストが安価なサイクロン装置を提供できるという効
果がある。

【００４０】更にまた本発明は、集塵装置にも好適に利
用できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明よりなるサイクロン式分級装置
の一実施例のサイクロン塔部分の構成概要を示した縦断
面図である。

【図２】図２は同実施例１によって分級した場合の部分
分離効率を示す。

【図３】図３は実施例１の吹込風速を３３ｍ／ｓにした
場合の部分分離効率を示している。

【図４】図４は、本発明が適用されるサイクロン式分級
装置の全体構成概要を示した図である。

【符号の説明】

１：粉体フィーダー、２：フィーダースクリュー、３：
粉体搬送管、４：バルブ、５：サイクロン塔、６：粉体
導入部、７：粗粉回収ボックス、９：一次空気取り出し
筒、１０：フィルター、１１：風量計、１２：開閉バル
ブ、１３：吸引ポンプ、３１：サイクロン塔、３２：直
筒部、３３：逆円錐台形状部、３４：粉体導入部、３
５：粗粉回収ボックス、３６：微粉取出筒、３７：立上
げ壁、３８：円錐状ブロック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 英人 広島県東広島市高屋町小谷981−206 (72)発明者 山田 幸良 埼玉県比企郡川島町八幡３−６−18 (72)発明者 冬木 正 埼玉県入間郡大井町緑ケ丘２−23−16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上側の直筒部及びこの直筒部から下方に
   連続しかつ最下端に向かって径が漸減する下側の逆円錐
   台形状部からなる胴筒を有するサイクロン塔と、分散粉
   体を含んだ空気流を上記直筒部の上端付近から内周壁に
   沿って吹込むように設けられたサイクロン塔の粉体導入
   ガイド部と、吹込まれた空気流が胴筒内周壁に沿って旋
   回することで形成される渦流に乗って沈降する粒径の大
   きな粗粉を回収するために上記サイクロン塔の胴筒下端
   の円形開口に接続された粗粉回収手段と、サイクロン塔
   の胴筒上部の中央位置から直筒部内に一定長垂下して下
   端が開口され、上記渦流の中心部に上方から弱い負圧を
   作用する微粉回収手段とを備えたサイクロン装置におい
   て、 上記胴筒下端の円形開口に対して下側から胴筒内に向か
   って円錐状の先鋭頂部が臨むように対向され、これらの
   間に環状の隙間を形成する隙間形成用のブロックと、こ
   の隙間形成用のブロックを上下方向に位置変位可能とし
   た隙間開度調整用の上下動機構とを設けたことを特徴と
   するサイクロン装置。
2. 【請求項２】 請求項１のサイクロン装置からなること
   を特徴とするサイクロン式分級装置。