JPH105696A - 粉体分級機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率で、かつ精度の高い分級が行える分級
ロータを用いた分級機を提供する。 【解決手段】 分級ロータ４は回転軸１０に一体に取り
付けてあり、ケーシング２内に回転自在に支持されてい
る。分級ロータ内部には、外周から中心部分に向って空
洞部１６が形成され、外方には分級羽根７、９が設けら
れている。空洞部は中心部で下方に屈曲し、その下端か
ら微粉通路２２に連通し微粉取出口６に接続している。
又分級ロータの外方は、粗粉取出口８に接続している。
粉体投入口２４から粉体が投入されると、粉体は分級羽
根にて回転させられ、粗粉は遠心力で粗粉取出口より取
り出され、微粉は空気流によって微粉取出口より取り出
される。このように、回転ロータと微粉取出口が直結し
ていることから、効率が高く、簡易な構成の分級機を提
供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、回転自在の分級ロータ
をケーシング内に備えて遠心力と空気流とを利用して粉
体を分級する粉体分級機に関し、特に内部の機構を簡略
化し、多量の粉体の処理を可能とした粉体分級機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉体を分級する手段として各種の
方法が考えられており、その一つに分級ロータを回転自
在に備え、分級ロータの回転と空気流とを利用して粉体
を分級する粉体分級機が知られている。例えば、特公昭
５７−１１２６９号公報である。この分級機は、周囲に
分級羽根を多数設けた分級ロータをケーシング内で高速
回転させるとともに空気を分級ロータ内に周辺から中心
に向って流通し、粉体に空気流と回転による遠心力とを
作用させて所望の粒径を境に粉体を選り分ける。

【０００３】具体的には、分級ロータの内部外周部に上
述したように複数の分級羽根を備え、かつ分級羽根を設
けた箇所から内部に向けて空気導入路を形成し、分級ロ
ータの上部に分級羽根部分に粉体を落下させる粉体導入
口を円周に沿って形成し、一方ケーシングには、上部中
央に粉体を投入する粉体投入口を設け、粉体投入口から
投入された粉体が分級ロータの上面で四方に分散されな
がら粉体導入口から分級ロータ内の分級羽根、すなわち
分級室に投入されるようになっており、分級室に入った
粉体は、分級羽根による遠心力と分級ロータの中心方向
へ流れる空気流の作用を受け、空気粘性抵抗の影響を大
きく受ける小径の粉体は空気流によって中心部に運ばれ
微粉取出口に取り出され、一方遠心力を大きく受ける大
径の粉体は遠心力によって分級ロータ外方に飛ばされ外
周に設けられた粗粉取出口にて収集される。このように
して、所望の粒径を境にして粉体の分級がなされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の粉体分級機は、分級ロータと一体にバランスロータ
を備え、分級ロータ内を通過する空気をこのバランスロ
ータを通して中心部から外周部の微粉取出口に導入させ
るようにしていた。バランスロータは、分級ロータ内、
つまり空気導入空洞部を通過する空気を整流したり、円
滑に流通させる等の作用をもたらすことを期待して設け
てあり、これにより粉体を所望の値に正確に分級できる
とされていた。

【０００５】このように、従来の分級機にはバランスロ
ータが分級ロータの下部に連結されていたため、上下方
向のバランスはとれるようになったが粉体分級機全体と
しての機構が複雑となり、かつロータが大型化してしま
い、また、ロータの重量が増加し、ロータを回転駆動さ
せる駆動機構の出力を大きくしなければならないという
問題があった。

【０００６】また粉体分級機内部で分級ロータからバラ
ンスロータに向けて空気の通路がほぼ１８０度屈曲し、
そして中心から外周に移動するにつれて通路面積が拡大
されるため、流通空気の速度の低下が発生し、分級後の
微粉の滞留や通路内面への粉体の付着が発生し易く、付
着した粉体によって空気の流通が悪化したり、通路を詰
まらせるということがあった。更に、全体としての機構
が複雑になるため分解が困難となり、特にサニタリーの
必要から分級ロータの内部を清掃したり、あるいは上述
したように内部に粉体が付着した場合にこれを除去しよ
うとしたとき、作業に非常に手間がかかるという問題が
あった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、粉体分級機を次のように構成した。

【０００８】ケーシング内に回転軸を有する分級ロータ
を回転自在に備え、該分級ロータの回転による遠心力と
該分級ロータ内の空気流とのバランスによって粉体を分
級する粉体分級機において、前記ケーシングは、中央に
粉体投入口を有し、外周部に空気導入部および粗粉取出
口を備え、かつ前記回転軸近傍に微粉取出口を有し、前
記分級ロータは、平行に配置されたほぼ同径の２枚の円
板間に前記空気導入部から取り入れた空気を円周から中
心軸方向に流通させる空気流通空胴部を備え、該空気流
通空胴部の外周部分に複数の分級羽根を備え、該分級羽
根に連通する粉体導入口を前記上部円板に周状に、かつ
前記粉体投入口より投入した粉体が前記分級ロータの表
面にて四方に分散された後、該粉体導入口を通して前記
空気流通空洞部に導入するように形成し、更に前記空気
流通空洞部を前記回転軸近傍にて屈曲させ、空気流通空
洞部の終端を前記微粉取出口に連通させて粉体分級機を
構成した。

【０００９】また、前記空気流通空洞部の空気流通方向
に垂直な断面積を前記分級ロータの外周から中心に向け
て順次縮小させることとした。

【００１０】粉体分級機を作動させると、まず空気は、
ケーシングに設けられた空気導入部からケーシング内部
に流入し、分級ロータの外周から中心に向って空気流通
空洞部を移動する。粉体は粉体導入口から空気流通空洞
部内に落下し、分級ロータ内で空気流と遠心力のバラン
スによって粉体内の粗粉は、遠心力によって外方に飛ば
され、粗粉取出口から取り出され、微粉は空気流に運ば
れ、微粉取出口から取り出される。微粉が微粉取出口か
ら取り出される際、空気とともに分級ロータの中心軸近
傍から下方に進行し、中心付近に設けてある微粉取出口
から排出される。

【００１１】その結果、分級ロータ内部における空気の
流通性が向上し、多量の粉体を分級処理することがで
き、また内部での粉体の付着が減少する。更に、空気の
流通性が向上され、分級ロータ内をスムーズに流れる結
果、分級精度を高く保つことができる。

【００１２】また、空気流通空洞部の空気流通方向に垂
直な断面積が分級ロータの外周から中心に向けて順次縮
小していることから、流速が順次増大し、最大流速の状
態で微粉取出口に空気が流入することから、粉体を円滑
に流し、空気量に対して多量の粉体を処理することがで
きる。

【００１３】更に、回転部である分級ロータと固定部で
ある微粉通路が軸心部近くであるので、空気のリーク部
が少なくなり、シールの構造を特別な構造としなくとも
十分に対応できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明にかかる粉体分級機の実施
の形態を図面を用いて説明する。

【００１５】図１に、粉体分級機１の断面図を示す。

【００１６】分級機１は、図１に示すように、ケーシン
グ２と、ケーシング２内に回転自在に収容された分級ロ
ータ４と、ケーシング２の側方に設けられた微粉取出口
６および粗粉取出口８等から構成されている。

【００１７】ケーシング２は全体が円形で、上記微粉取
出口６および粗粉取出口８等の他、上面中心部には、粉
体供給装置（図示せず）に連結している粉体投入口２４
が開口し、又側部周囲には外気に開放させて空気導入口
１２が形成してある。空気導入口１２には羽根を設け、
ケーシング２内に流入される空気の流れを所望の状態に
制御するようにしてもよい。

【００１８】分級ロータ４は、２枚の円板（上板４ａ、
下板４ｂ）を上下に組み合わせた円盤状で、外周部から
軸心部下方に連通する空洞部１６を備え、中心には回転
軸１０が一体に固着してある。回転軸１０は、ケーシン
グ２の台座部１８の中心に据えられた軸受２５、２５に
取り付けてあり、これにより分級ロータ４は、ケーシン
グ２内で回転自在に支持され、回転軸１０に連結された
駆動機構（図示せず）により回転駆動される。

【００１９】分級ロータ４の空胴部１６内には、図２に
示すように同一の半径方向の線上に外方分級羽根７と内
方分級羽根９が放射状に多数円周に沿って等間隔に配列
してあり、これらにより分級室１１が形成されている。
分級ロータ４の上板４ａには、外方分級羽根７と内方分
級羽根９の間の分級羽根間隙３７に対向して分級室１１
内に連通する粉体導入口１５がリング状に形成してあ
る。分級ロータ４の下板４ｂの下面には、多数の補助羽
根１７が放射状に等間隔に配列されており、分級ロータ
４が回転したときこの補助羽根１７が空気に回転方向の
流れを与え、旋回した状態の空気を分級室１１へ導入さ
せる。尚、分級羽根は外方と内方の２分割でなく、一体
としてもよい。

【００２０】更に分級ロータ４の上板４ａと下板４ｂの
間隔は、ほぼ平行で、したがって、空気の流入方向に垂
直な空洞部１６の断面積は外周端から中心に向かう距離
に比例して順次縮小されるようになっている。

【００２１】図１の３８は、分級ロータ４の上板４ａと
ケーシング２の天板間に形成された空所で、粉体投入口
２４と分級ロータ４の粉体導入口１５とを連通させてい
る。この空所３８には、分級ロータ４の上板４ａの中央
部側に軸心部から外周方向に伸びる多数の粉体分散羽根
１９が放射状に設けられ、そして分散羽根１９の半径方
向終端と粉体導入口１５間の上板４ａ上を平坦にして、
粉体を二次分散させる分散間隙４０が連続して形成され
ている。

【００２２】ケーシング２の下方は、分級ロータ４の空
洞部１６終端に通じる微粉通路２２が円還状に形成して
あり、微粉通路２２の側方に微粉取出口６が連結してあ
る。微粉取出口６の先方には図示しないサイクロン、バ
ッグフィルタなどの捕集装置およびファン、ブロワーな
どが連結されている。尚、微粉取出口６は図面の右方に
延びているが、図面に対して垂直方向に設けてもよい。

【００２３】次に、粉体分級機１の作動を説明する。

【００２４】まず、分級ロータ４を図示しない電動機に
より所定の速度で回転させ、かつ、微粉取出口６に連結
されたブロワーを作動させ、粉体分級機１の内部に空気
流を生じさせる。これによりケーシング２の空気導入口
１２から空気が内部に導入され、この空気は補助羽根１
７によって回転方向の速度が与えられ、旋回した状態で
分級室１１に入り、分級室１１で分級羽根７、９により
分級ロータ４の放射方向の気流となり、そして空洞部１
６を通り、分級ロータ４の中心で下方に屈曲し、通路２
２を通り微粉取出口６から排出される。

【００２５】この状態で分級しようとする粉体を粉体投
入口２４から投入すると、粉体は粉体投入口２４からケ
ーシング２内に導入される空気流に乗り、分散羽根１９
間を通過する間に分級ロータ４の軸心を中心とする放射
方向にほぼ均一に分割され、粉体の凝集を解砕する一次
分散が行われる。そして分散羽根１９の終端から出た粉
体は分級ロータ４の回転に伴い分散羽根１９の配列円の
ほぼ放射方向に放射され、分散間隙４０内で更に二次分
散される。十分に分散された粉体は分級ロータ４の外周
部にリング状に設けられた粉体導入口１５から分級室１
１に落下する。

【００２６】分級室１１に落下した粉体の各粒子は分級
ロータ４の回転による遠心力と軸心方向に流れる空気の
抗力を受け、遠心力＞抗力の関係が成り立つ粗い粒子は
分級ロータ４の外周に飛ばされ、粗粉取出口８よりロー
タリーバルブなどを用いてエアシールした状態で粉体分
級機１の外部に取り出される。一方、遠心力＜抗力の関
係が成り立つ細かい粒子は、中心方向に向かう空気流に
乗り空洞部１６内を通って分級ロータ４の中心方向に運
ばれ、下方の通路微粉２２に入り、微粉通路２２から微
粉取出口６を介して粉体分級機１の外に空気輸送され、
サイクロン、バッグフィルタなどの捕集機により捕集さ
れる。

【００２７】したがって、粉体分級機１によれば、分級
室１１における機能は従来の粉体分級機と同等の作用お
よび効果を備えた上で、更に分級ロータ４の下方にバラ
ンスロータを連結せず直接微粉取出口６を連結したこと
から、分級室１１に導入された粉体からの微粉の取り出
しを円滑にでき、分級精度を向上させ、かつ多量の粉体
の分級処理が可能となる。また、分級ロータ４の通路高
さは一定であるため中心に向かって通路の断面積が小さ
くなるので、分級ロータ４内の空気の流速は中心に向か
うに従い順次増大され、そのまま粉体取出口６に連結さ
れることから、粉体の内部付着を減少させるため処理能
力の向上ができる。

【００２８】尚、分級ロータ４の上板４ａと下板４ｂの
間隔は平行でなく、所定の傾きで形成し、空洞部１６の
断面積を任意に縮小させるようにしてもよい。又、放射
方向に対して分級羽根の方向を適当な角度を持たせても
よい。

【００２９】更に、回転軸１０を垂直に設定したが、本
発明はこれに限らず、回転軸を水平方向に設定して分級
すべき粉体を横方向に導入させるようにしたり、又全体
を上下逆にして下方から上方に向けて粉体を導入させる
ようにしてもよい。

【００３０】

【実施例】次に、本発明にかかる粉体分級機を用いた実
施例について説明する。

【００３１】実施に用いた分級機は、分級ロータの外径
が２５ｃｍで、分級ロータの回転数は５０００ｒｐｍ、
ブロアーの風量は６．９〜１２．２ｍ³/min であり、比
較例１としては、同条件の分級ロータの下部にバランス
ロータを連結した分級機を用いた。分級には、平均粒径
３．７８μｍの炭酸カルシウム粉末を用い、時間当たり
の供給量は１５〜２５kg/hとした。

【００３２】結果を図３に示す。図３は、粉体濃度（原
料供給速度／空気量）と分級精度指数の関係を示すグラ
フである。この結果から、比較例１では、粉体濃度が高
くなると分級精度の低下が生じたが、本発明の分級機で
は、ほとんど分級精度の低下が見られなかった。

【００３３】尚、分級精度指数は、部分分級効率２５％
に相当する粒径Ｄ_P25 と部分分級効率７５％に相当する
粒径Ｄ_P75 の比、すなわちＤ_P25 ／Ｄ_P75 で、１に近い
程分級精度が高いことを意味する。

【００３４】他の結果を図４に示す。

【００３５】実験は、平均粒径８．８μｍ、５μｍ以下
の粒子を６．２vol ％含む一成分トナーを用いて、微粉
除去分級試験を行った。製品中の５μｍ以下の粒子の割
合と製品となる粗粉収率の関係である。

【００３６】原料の供給量は１５kg/hとし、空気量は７
〜９ｍ³/min であり、分級ロータの回転数は６０００〜
７０００ｒｐｍとした。本発明の実施例にかかる分級機
と比較例２にかかる分級機は、上記例と同じである。

【００３７】図４で示すように、本発明の分級機による
分級は、５μｍ以下の粒子の割合が同じ場合の製品収率
が向上しており、比較例２においては、収率が低いこと
がわかる。すなわち、分級精度が良好であると、例えば
５μｍ以下の粒子が同じ割合で含まれる製品をつくる場
合、５μｍ以上の粒子を取り除く割合を少なくでき、収
率を向上できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の粉体分級機によれば、分級ロー
タの外周に分級室を設け、この分級ロータの外周から中
心に向けて形成した空洞部を分級ロータの中心部におい
て下方に屈曲させ、空洞部の終端に微粉取出口を連通さ
せたことにより、空気流と遠心力のバランスによって分
級した微粉体を空気とともに分級ロータ内を円滑に流通
させることができ、分級精度が低下せず、しかも粉体分
級機の処理能力を向上させることができる。

【００３９】また、分級ロータの空洞部の断面積を外周
から中心に向かうにつれて縮小させたことにより、空気
の通過速度を一律に上昇させて微粉取出口に導くことが
でき、分級ロータ内での速度低下がなく、粉体が滞留す
ることがなく分級ロータ内での粉体の付着を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による粉体分級機の縦断面図である。

【図２】図１に示した粉体分級機の一部を切り欠いて示
す平面図である。

【図３】実験結果を示すグラフである。

【図４】実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 粉体分級機 ２ ケーシング ４ 分級ロータ ６ 微粉取出口 ７ 外方分級羽根 ８ 粗粉取出口 ９ 内方分級羽根 １０ 回転軸 １１ 分級室 １２ 空気導入口 １５ 粉体導入口 １６ 空洞部 １７ 補助羽根 １８ 台座部 １９ 分散羽根 ２２ 微粉通路 ２４ 粉体投入口 ２５ 軸受 ３７ 分級羽根間隙 ４０ 分散間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 英雄 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 日清製粉株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 田中 大介 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 日清製粉株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 大村 洋海 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 日清製粉株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 黒田 英輔 東京都中央区日本橋小網町14番１号 日清 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 山田 幸良 東京都中央区日本橋小網町14番１号 日清 エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に回転軸を有する分級ロー
   タを回転自在に備え、該分級ロータの回転による遠心力
   と該分級ロータ内の空気流とのバランスによって粉体を
   分級する粉体分級機において、 前記ケーシングは、中央に粉体投入口を有し、外周部に
   空気導入部および粗粉取出口を備え、かつ前記回転軸近
   傍に微粉取出口を有し、 前記分級ロータは、平行に配置されたほぼ同径の２枚の
   円板間に前記空気導入部から取り入れた空気を円周から
   軸中心方向に流通させる空気流通空胴部を備え、該空気
   流通空胴部の外周部分に複数の分級羽根を備え、該分級
   羽根に連通する粉体導入口を前記円板に周状に、かつ前
   記粉体投入口より投入した粉体が前記分級ロータの表面
   にて四方に分散された後、該粉体導入口を通して前記空
   気流通空洞部に導入するように形成し、更に前記空気流
   通空洞部を前記回転軸近傍にて屈曲させ、前記微粉取出
   口に連通させたことを特徴とする粉体分級機。
2. 【請求項２】 前記空気流通空洞部の空気流通方向に垂
   直な断面積を前記分級ロータの外周から中心に向けて順
   次縮小させたことを特徴とする請求項１に記載の粉体分
   級機。