JPS618178A - 粒子選別装置 - Google Patents

粒子選別装置

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JPS618178A
JPS618178A JP60070173A JP7017385A JPS618178A JP S618178 A JPS618178 A JP S618178A JP 60070173 A JP60070173 A JP 60070173A JP 7017385 A JP7017385 A JP 7017385A JP S618178 A JPS618178 A JP S618178A
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particles
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JP60070173A
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バーナード　エトキン
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University of Toronto
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University of Toronto Innovations Foundation
University of Toronto
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Publication date
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    • G01N15/0255—Investigating particle size or size distribution with mechanical, e.g. inertial, classification, and investigation of sorted collections
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば珪素や鉄鉱石或いは雲母塊から雲母
片に分離したもの等みかけの大きさ又は外形に従って分
離された単一粒子を、粒子の質量（Ｄ　／　ｍ　）に対
応するドラッグ率を利用して選別する粒子選別装置に係
り、特に大きさ、密度、形態が異なることによってその
質量が異なる粒子を空気流によって選別する粒子選別装
置の改良に関゛する。
〔従来技術とその問題点〕
個々の微粒子からなる物質の加工処理を行う場合には、
粒子の大きさ、密度、形態に従って粒子選別が行われる
。このような粒子選別を遂行するには多くの方法が知ら
れているが、一般には空気力学上の空気抵抗力の相違（
ドラッグ率）を利用して微粒子の選別が行われる。従来
のこの種の粒子選別装置は、水平の選別気流を介して粒
子を重力の影響によって落下させ、この選別気流の流れ
方向における粒子の質量に対応する移動量の相違によっ
て各質量の粒子をほぼ同じ質量毎の粒子に選別し、この
選別された粒子が導入される個所より下流の異なった位
置に配設された粒子収集装置に収集することで粒子の選
別が行われるよう構成されていた。
このように構成されてなる従来の粒子選別装置にあって
は、概して５０ミクロン以上の粒子選別に関しては十分
に作動するが、極端に小さな粒子に関しては選別気流の
設定流速が低いことから、選別処理能力が大幅に低下す
る。
このような選別処理能力の低下を改善し性能を向上させ
る目的から、粒子を粒子移送気流にのせて高速で粒子選
別装置に導入する方法が提案された。
しかしながら、このような粒子移送気流による導入は、
選別気流を乱しがちであり、粒子選別処理能力に支障を
与える。
この問題を解決し、選別気流の乱れを最小限にする目的
から、粒子移送気流の導入口に近接して低圧ゾーンを形
成し、粒子移送気流が粒子を導入した後で粒子移送気流
を引き出す試みが従来よりなされている。
しかし、このような従来の解決手段を用いたとしても、
粒子移送気流の導入によって選別気流に多少の乱れが生
ずるのは避けられず、抜本的な解決には至っていないの
が現状である。また、従来では粒子を機械的に注入する
試みもなされているが、粒子導入箇所における速度を均
一に保つのが困難であるという問題を有していた。
〔発明の目的〕
この発明は、粒子選別装置における上記諸問題を一掃、
若しくは軽減することを目的としてなされたものであっ
て、粒子移送気流の導入によっても選別気流に乱れが生
ぜず、従って極端に小さな粒子の選別をも高精度に選別
することができる粒子選別装置を提供しようとするもの
である。
〔発明の構成〕
上記目的を達成するため、この発明にあっては粒子選別
装置を異なる質量の粒子を選別気流へと供給する粒子導
入装置と、この粒子導入装置によって供給される粒子を
上記選別気流に導入する粒子導入口が形成されたハウジ
ングと、このハウジングの粒子導入口より下流側に形成
された複数の通路からなる粒子収集装置とから構成し、
かつ上記粒子導入装置は、ハウジング内を流れる選別気
流に供給するため粒子を粒子移送気流によって移送する
搬送手段と、この粒子移送気流の流れをハウジング内で
選別気流の流れ方向と同一方向へ変換する変換手段とを
備え、該変換手段は、コアンダ効果によって粒子選別気
流を選別気流と合流させて選別気流の流れ方向と同一方
向にその流れ方向を変換する面を有して上記粒子導入口
の下流側端に配設して構成したものである。
〔実施例〕
以下、添付図面に示す一実施例にもとづいて、この発明
の詳細な説明する。
第１図に示すように、この実施例に係る粒子選別装置２
０は、選別気流をハウジング２６の内部２４に供給する
インレットダクト２２を含む。インレットダクト２２は
、粒子選別装置２０の性能に影響を及ぼす選別気流の乱
流を予防するために選別気流に均一かつ薄層状のフロー
パターンを櫂供するように空気力学上の技術状態を用い
て形作られている。
ハンジング２６は、上壁２８および下壁３０、側壁３２
から形成される。また、ハウジング２６には、通常は長
方形状の横断面を有し、スリット状の粒子導入口３４が
上壁２８に形成され、該導入口３４はハウジング２６の
幅方向いっばいに亘って形成されている。
さらにハウジング２６には複数の分岐通路３６が形成゛
されている。図示の実施例では５つの通路３６ａ〜３６
ｅに分岐形成され、選別された粒子のための粒子収集装
置が形成されている。分岐通路３６の夫々は導管゛３７
によって、従来より公知の構造からなるフィルターバン
グ３８に連結され、各通路３６に入る空気にのせられた
粒子が、その後の移送のために選別された粒子に対応す
る。各フィルターバング３８内に保持されるよう構成さ
れている。
−選別されるべき粒子は、ホッパ４０内に収容され前記
粒子導入口３４に連通接続された供給管４２内を流れる
粒子移送気流によってハウジング２６の内部２４に導入
される。つまりホッパ４０内の粒子は粒子移送気流にの
せられて供給管４２を通ってハウジング２６の内部２４
に移送され、そこで選別されてフィルターバング３８に
収集されるための対応する通路３６に移送される。
粒子の導入と選別の詳細は、第２図に最もよく表されて
いる。スリット状の粒子導入口３４は、上流側端４４及
び下流側端４６を含む。これらの端４４及び４６はハウ
ジング２６の上壁２８の中いっばいに横断状に開設され
ている。凸状の曲面４日は上記下流側端４６に近接して
設置されたハウジング２６の内面に突設されている。こ
の曲面４８は、第２図からも明らかなように、９０°の
角度で延設され、土壁２８の役をする上部隔壁５０を形
成している。通路３６は、ハウジング２６の全中に亘る
隔壁５２によって曲面４８の下流を画成する。この隔壁
５２の導輪５４は、ナイフ状の端を提供するようにテー
パ状に形成され、この導輪５４に衝き当る粒子に対する
衝突面積が最小限となるよう構成されている。隔壁５２
ａ及び５２ｂは通路３６ａ及び３６ｂを夫々画成する。
これらの通路３６ａ及び３６ｂは、通當は選別気流の流
れ方向と直線状になるよう形成されており、従って、こ
の通路３６ａ及び３６ｂを通る流入気流の流れに対する
流れ抵抗は最小限に保持される。
一方、通路３６ｃ、３６ｄ及び３６ｅは選別気流の流れ
に対し、ある角度で傾斜して形成されている。
隔壁５２ｃは、下方にカーブした上表面５８を有する分
岐端部５６を形成すべく隔壁５２ｂと合体する。また隔
壁５２ｄ及び５２ｅは、隔壁５２Ｃと平行であり、下部
表面３０は、第２図において符号６０で表示された箇所
で屈曲して隔壁５２ｄと平行に延設されている。従って
、通路３６ａ、３６ｄ、、３６ｅ、は、平行な隔壁５２
ｃ、５２ｄ、５２ｅ、及び下部表面３０で画成され、一
様の横断面面積を有する。通路３６の夫々の流入気流は
各導管３７に夫々設置されたバタフライ弁６２によって
制御される。開弁６２はプレート６４から成り、該プレ
ート６４は心棒６６との動きのために心棒６６に連結さ
れている。各通路３６へのｉｌ　別すした粒子を含む流
入気流は、一対の圧力栓６５及び６７を有するベンチュ
リー管６３によって調製される。
変換器６１は、圧力栓６５及び６７における差動圧力に
対応する比例信号に変換してコンパレータ６９へと入力
する。このコンパレータ６９にはさらにコントローラ７
１から出力された２次信号が入力され、該コンパレータ
６９から出力されるエラー信号は心棒６６を駆動するサ
ーボモータ７３の制御に使用されるから、通路３６内を
流れる流入気流の圧力に対応してプレート６４を回動制
御し、これにより通路３６を流れる流入気流は、コント
ローラ７１によって決定された割合で流れるよう制御さ
れる。つまりバタフライ弁６２は、各通路３６内を流れ
る流入気流が、各通路３６によって分流される選別気流
と粒子移送気流との総流量と同じ割合にバランスされる
よう駆動制御される。それ故、各通路３６によって分流
される気流は、当該通路３６内に完全に吸引されるので
薄層状に供給される選別気流に対する乱流の発生を最小
限に阻止することができる。
粒子は垂直管６８と水平の矩形管７０とを含む供給管４
２を介して粒子導入口３４へと移送される。
垂直管６８は、スリット状の粒子導入口３４の上流側端
に配設された側壁７２と下流側端に配設された側壁７４
によって画成され、これらの側壁７２と７４は粒子導入
口３４の開口面積と同じ横断面積を形成すべく構成され
、また、各側壁７２と７４の下端は粒子導入口３４で終
了するよう構成されている。さらに垂直管６Ｂの上端に
は、傾斜面７８が形成されたエルボ７６が連通接続され
ており、このエルボ７６を介して垂直管６８と水平の矩
形管７０とは連通接続されている。
ホンバイ０内の粒子は供給管４２に供給される粒子移送
気流にのせられて移送される。これを第３図にもとづき
説明する。ホッパ４０はその上端に水平フランジ８２を
有する円錐台状のボディ８ｏを含む。
このフランジ８２には流出バイブ８６を介して空気の供
給源に連通接続する蓋板８４が取り付けられる。
またボディ８０の下側端は前記矩形管７０の開口８８の
開口、中心に位置するよう配設されており、ボディ８０
から矩形管７０への粒子の供給は、バルブ部材９０によ
って、制御される。バルブ部材９０は、開口調製装置９
４に回転可能に配設されたねし山を有する軸９２の上端
に固着されており、同軸９２の下端部には軸９２を回転
させるためのハンドル９６が固着されている。従って、
ハンドル９６を正逆回転操作することでバルブ部材９６
とボディ８０の下側端との間のスペースが調製される。
流出パイプ８６を通ってホッパ４０へ流入した空気は粒
子と混合され、均一の圧力を保って粒子がボテ１イ８０
内で分散するのを防止する。
このように上記空気がボディ８０内に供給されているの
と同期して、選別気流がハウジング２６の内部に供給さ
れ、かつ粒子移送気流が供給管４２に供給される。バタ
フライ弁６２は各通路３６内の流入気流が正しい割合と
なるよう調製するから、ハンジング２６の内部を流れる
薄層状の選別気流への乱れは最小限に阻止される。
バルブ部材９０は粒子が供給管４２へと流入して粒子移
送気流にのせられるよう開口される。この粒子移送気流
にのせられた粒子は、エルボ７６の傾斜面の衝突し、こ
れにより粒子が接着して形成された塊も分解された後、
垂直管６８を介して均一な方法で粒子導入口３４へと移
送され、ハウジング２６内を流れる選別気流の流れ方向
に対して略垂直方向より比較的高速で上記粒子は導入さ
れる。この場合、スリット状の粒子導入口３４の巾と曲
面４８の湾曲状態は、粒子移送気流を９０°まで分岐さ
せるコアンダ効果を受けやすいように選定されているか
ら、同気流は選別気流と衝突することな（選別気流と合
流して平行に流れる。粒子移送気流の比較的はやい速度
は、同気流から分離されて均一の速゛度で選別気流に放
出される粒子に十分な運動量を与える。異なった大きさ
の各粒子における質量（Ｄ／ｍ）の相違は各粒子に異な
った軌道をとらせ、それによって通路３６の一つに落下
する。このようにして選別された各粒子はフィルター３
８に移送され、そこで流入°気流の空気が大気中に分散
され粒子が収集される。粒子移送気流がコアンダ効果の
影響で湾曲面４８によって分離されるのを確実にするこ
とによって、近接壁２８からの粒子移送気流の分離はな
く、また選別気流への乱流発生も最小限に保たれる。異
なった大きさの粒子の軌道は予想され得るので、夫々の
隔壁５２の導輪５４を、粒子の落下軌跡に対応する位置
に設置することが可能である。隔壁５２は、概して粒子
の軌道と平行になるように向けられ、粒子が通路３６内
に落下し、はねかえって他の通路に落下するのを最小限
に防止する。
〔実験例〕
秒速１０ｍの条件下での実験において、選別気流と粒子
移送気流の速度を同じ速度にすることができるというこ
とが判明した。５〜３０Ｍ　／　Ｓの範囲における流速
をもちいることができ、流れレイショ間の割合は２から
２まで変動できる。曲面４８の半径は導入される粒子が
曲面４８の表面を十分に回りきれず、粒子移送気流が選
別気流に流入するのを分ける程度に、小さく選定されな
け２ればならない。コアンダ効果を発生させるための粒
子導入口３４の幅と曲面４８の半径との間の相対容積は
十分に確保されるものとし、１．５ｒｍの幅を有する粒
子導入口３４が６１Ｉ１１の半径を有する曲面４８で十
分に作動することが判明した。また隔壁５２ｃ　、　５
２ｄ　、　５２ｅの各導輪５４は、下部面３０から４１
°の傾斜角を保って配列されている。この各導輪５４の
配設位置は、所望の粒子選別寸法に対応する選別がおこ
なわれるよう選定されるものとするか、さもなければ粒
子移送気流または選別気流の平均速度に対応する粒子選
別を行うよう寸法設定された隔壁と変更して取り付けら
れる。また、通路３７内のバタフライ弁６２の使用は、
選別気流に乱れが生ずるのを最小限に阻止し、気流の完
全な「吸い込み」を維持する。
このように構成された粒子選別装置によって、みかけの
直径が２００　ｔクロン以下の粒子は精度１０ミクロン
又はそれ以下の対価レベルで選別されうろことが判った
。更に得られた処理能力は、より大つぶサイズの粒子選
別に使用される機械で得られたものと同様であった。
尚、上記実施例では曲面４８を前記したように構成した
場合を例示したが、この発明にあってはこれに限定され
ず、所望の効果を得るためには連続する平面のようなも
ので曲線に近い形態に形成してもよい。また曲面４８の
角度は、気流に対して好ましい角度で粒子を選別気流に
供給するのが好ましく、希望ならば±４５°に変更して
も略同様の効果が得られる。さらに曲面４８は、粒子選
別気流が最小限の乱れで選別気流に平行に導入されるの
を保証するには、極端な場合は１３５°まで変更して形
成することができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したようにコアンダ効果を発生させ
る曲面を粒子導入口の下流側端に配設したので、粒子移
送気流によって選別されるべき粒子を選別気流に導入し
ても、同選別気流に乱れが生ぜず又は最小限にその発生
が減ぜられるので、極端に小さな粒子の選別も高精度に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例に係る粒子選別装置を示すも
のであって、第１図は一部を切欠して示す同装置の全体
斜視図、第２図は第１図ｎ−ｎ線拡大断面図、第３図は
第１図ｍ−ｍ線拡大断面図第４図は第１図ＩＶ−ＩＶ線
拡大断面図である。 〔図中の符号の説明〕 ２０・・・粒子選別装置 ２４・・・ハウジングの内部 −２６・・・ハウジング ２８・・・ハウジングの土壁 ３４・・・粒子導入口 ３６・・・通路 ３７・・・導管 ３８・・・フィルターバッグ ４０・・・ホッパ ４２・・・供給管 ４８・・・コアンダ効果を発生させる面５２・・・隔壁 ５４・・・導輪 ６２・・・バタフライ弁 ６８・・・垂直管 ７０・・・矩形管 ７６・・・エルボ 特許出願人　ユニバージティー　オブ　トロントイノヴ
エイションズ ファウンデイション

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）異なる質量の粒子を選別気流へと供給する粒子導
    入装置と、この粒子導入装置によって供給される粒子を
    上記選別気流に導入する粒子導入口が形成されたハウジ
    ングと、このハウジングの粒子導入口より下流側に形成
    された粒子収集装置とからなり、上記粒子導入装置はハ
    ウジング内を流れる選別気流に粒子を供給するため該粒
    子を粒子移送気流によって移送する搬送手段と、この粒
    子移送気流の流れをハウジング内で選別気流の流れ方向
    と同一方法へ変換する変換手段とを備え、該変換手段は
    、コアンダ効果によって粒子選別気流を選別気流と合流
    させて選別気流の流れ方向と同一方向にその流れ方向を
    変換する面を有して上記粒子導入口の下流側端に配設さ
    れていることを、特徴とする粒子選別装置。
  2. （２）粒子導入装置は、粒子を選別気流の流れ方向に対
    し略垂直に供給するよう構成されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の粒子選別装置。
  3. （３）変換手段のコアンダ効果を発生させる面は、湾曲
    面であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    粒子選別装置。
  4. （４）湾曲面は、ハウジングの近接壁と滑らかに合体す
    るよう粒子導入口の下流側端から延設されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第３項記載の粒子選別装置。
  5. （５）粒子導入口は、ハウジング内を流れる選別気流の
    流れ方向を横切る方向にスリット状に形成され、搬送手
    段は該スリット状の粒子導入口側端と合致する一対の側
    壁を有する導管を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第４項記載の粒子選別装置。
  6. （６）導管は一定の横断面から成り、一対の側壁端はス
    リット状の粒子導入口で終了するよう形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の粒子選別装
    置。
  7. （７）導管は、集塊化された粒子を分離するため粒子搬
    送路が急激な方向に変更された部分を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第６項記載の粒子選別装置。
  8. （８）粒子収集装置には、粒子の導入方向に対して概し
    て交差する方向に配設された導端を有する一対の平行隔
    壁によって画成されてなる入口を有する複数の分岐通路
    が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第４
    項記載の粒子選別装置。
  9. （９）各分岐通路には、各通路における流量の割合を調
    製して、各通路を画成する隔壁によって分流される選別
    気流の分流比に対応する流量を通路内で保持する流量制
    御装置が介設されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第８項記載の粒子選別装置。
  10. （１０）各隔壁の導端には、ナイフ状の傾斜面が形成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
    粒子選別装置。
  11. （１１）隔壁の少なくともいくつかは、各隔壁で画成さ
    れた通路の軸線が、これら隔壁の間に侵入する粒子の軌
    道と概して平行となるように方向付けられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の粒子選別装置
    。
  12. （１２）選別気流の速度は、実質上粒子移送気流の速度
    と均しいことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
    粒子選別装置。
  13. （１３）湾曲面は一定の半径から成り、９０°まで伸長
    し得ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の
    粒子選別装置。
  14. （１４）選別気流を導入する入口と該入口の下流に配設
    され選別粒子を収集するための粒子収集装置とを有する
    概して水平のハウジングと選別気流の方向に対して概し
    て垂直に延設されたハウジング上側表面に形成されたス
    リット状の粒子導入口と、該導入口の下流側端からハウ
    ジング内に突設された粒子移送気流の流れ方向を変換す
    る流向変換面と、粒子移送気流にのせられた粒子を概し
    て垂直方向からスリット状の粒子導入口に搬送する粒子
    導入装置とからなり、上記粒子導入口と流向変換面とは
    、粒子移送気流を転向すべく形成され、該流向変換面の
    コアンダ効果によって粒子移送気流を選別気流と合流さ
    せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の粒子選別装置。
JP60070173A 1984-04-05 1985-04-04 粒子選別装置 Pending JPS618178A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/596,952 US4657667A (en) 1984-04-05 1984-04-05 Particle classifier
US596952 1984-04-05

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