エアロゾル搬送用流路および粉体分級装置
【課題】気体と混合状態にて搬送される原料粉体を、粉体のサイズまたは密度に応じて複数種類の粉体に分級する粉体分級処理において、円形状から長方形状への流路断面の変換、または長方形状から円形状への流路断面の変換を、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保ちながら行う。
【解決手段】円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、分級部における長方形状流路断面の分級用原料粉体流路とが、コートハンガー型流路により接続され、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換する。
【解決手段】円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、分級部における長方形状流路断面の分級用原料粉体流路とが、コートハンガー型流路により接続され、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾルを搬送するための流路構造に関し、特に、気体と混合状態にて搬送される原料粉体（エアロゾル）を、粉体のサイズまたは密度（もしくは比重）に応じて分離することで、原料粉体を複数種類の粉体に分級する粉体分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原料粉体を気体に混合させて搬送して、粉体のサイズまたは密度に応じて複数の種類の粉体に分級するような粉体分級装置として様々な構成のものが知られている。
【０００３】
例えば、原料粉体を細粉と粗粉とに分級処理するような粉体分級装置では、原料粉体として例えばミクロンオーダーの粒径分布を含む、いわゆる微細な粉体が取り扱われる。また、このような原料粉体では凝集作用が生じ易いため、細粉と粗粉とに分級処理を行う前に原料粉体を解砕して分散させるような分散処理が行われる。
【０００４】
粉体分級システムにおいて、原料粉体の投入装置（例えば、定量フィーダなど）から原料粉体の分級装置までの間に例えばエジェクタを配置させ、エジェクタ内に原料粉体を通過させることで原料粉体の分散処理を行うような構成が従来知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような従来の分級システムでは、原料粉体の投入装置に比較的近い位置にエジェクタを備えた分散機が配置され、エジェクタにて分散処理が行われた状態の原料粉体が管路内を通って分級装置に供給される。そのため、分級装置では、解砕して分散された状態の原料粉体に対して分級処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−６８５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、分級処理が行われる原料粉体の対象が多様化しており、さらに原料粉体から細粉や粗粉（あるいは高密度粉体や低密度粉体）を高い分級精度でもって分級し、所定の粒径（あるいは密度）範囲の粉体を選択的に確実に取り出したいという要望が増えつつある。また、このような分級精度の向上とともに、分級の処理能力についても向上させることが求められている。
【０００８】
分級システムにおいて、処理能力を向上させるためには、長方形状流路断面を有する分級装置を用いることが好ましい。一般的には、他の形状に比して流路内壁面の表面積が小さい円形状流路（管路）を通じて原料粉体が分級装置に供給されることが多い。そのため、分級の処理能力に加えて精度についても向上させるためには、円形状流路断面を長方形状流路断面に円滑に変換して、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保つ必要がある。また、原料粉体以外のエアロゾルの搬送においてもこのような流路断面の形状変換に際して、エアロゾルの流れの均一性が保たれることが望ましい。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、気体と混合状態にて搬送される原料粉体を、粉体のサイズまたは密度（もしくは比重）に応じて複数種類の粉体に分級する粉体分級処理において、円形状から長方形状への流路断面の変換、または長方形状から円形状への流路断面の変換を、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保ちながら行うことができる粉体分級装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、このような流路断面の変換を行うことができるエアロゾル搬送用流路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、円形状流路断面を有する第１エアロゾル流路と、長方形状流路断面を有する第２エアロゾル流路と、第１エアロゾル流路と第２エアロゾル流路とを接続するコートハンガー型流路と、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に、または、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、エアロゾル搬送用流路を提供する。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、供給用原料粉体流路と分級用原料粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置を提供する。
【００１３】
本発明の第３態様によれば、気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、円形状流路断面を有する回収用粉体流路と、第１粉体流路または第２粉体流路と、回収用粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置を提供する。
【００１４】
本発明の第４態様によれば、コートハンガー型流路として、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結された連結流路が用いられる、第２態様または第３態様に記載の粉体分級装置を提供する。
【００１５】
本発明の第５態様によれば、連結流路において、隣接するコートハンガー型流路のそれぞれの長方形状流路断面の一辺が接するように、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結されている、第４態様に記載の粉体分級装置を提供する。
【００１６】
本発明の第６態様によれば、コートハンガー型流路は、両端縁部分の流路断面の厚さが中央部分の流路断面の厚さよりも大きく、流路断面の中心に対して対称形状を有する、第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の粉体分級装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一の態様によれば、円形状流路断面を有する第１エアロゾル流路と、長方形状流路断面を有する第２エアロゾル流路とがコートハンガー型流路により接続され、コートハンガー型流路が、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換している。また、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換している。したがって、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、流路断面の形状を円形状と長方形状との間で円滑に変換できる。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、分級部における長方形状流路断面の分級用原料粉体流路とが、コートハンガー型流路により接続され、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換している。したがって、分級部において長方形状流路断面を採用して処理能力の向上を図ることができる。それとともに、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保ちながら流路断面の形状を円形状と長方形状との間で円滑に変換でき、分級部における分級精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一の実施の形態にかかる粉体分級システムのフロー図
【図２Ａ】本発明の実施の形態の粉体分級装置の外観正面図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態の粉体分級装置の外観側面図
【図３】本発明の実施の形態の粉体分級装置の分解図
【図４】本発明の実施の形態の粉体分級装置内における各流れの模式図
【図５Ａ】本発明の実施の形態の分級部の外観側面図
【図５Ｂ】図５Ａの分級部のＡ−Ａ線断面図
【図６】本発明の実施の形態のコートハンガー型流路の外観図および断面図
【図７Ａ】図６のコートハンガー型流路の断面図（上流側）
【図７Ｂ】図６のコートハンガー型流路の断面図（中間部分）
【図７Ｃ】図６のコートハンガー型流路の断面図（下流側）
【図８】本発明の実施の形態の変形例にかかるコートハンガー型流路の外観図および断面図
【図９】本発明の実施の形態の変形例にかかるコートハンガー型流路の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本発明の一の実施の形態にかかる粉体分級装置を備える粉体分級システムの主要な構成について、図１に示すフロー図を用いて説明する。
【００２２】
図１に示すように、粉体分級システム１は、定量フィーダ２と、分散機３と、粉体分級装置４と、細粉回収用バグフィルタ５と、粗粉回収用バグフィルタ６と、真空ポンプ７と、クリーンエア供給部８とを備えている。
【００２３】
本実施の形態にかかる粉体分級システム１では、例えば０．１μｍ〜数十μｍの粒径分布を含むような原料粉体を気体に混合させた状態（すなわち、固気混合状態）にて搬送して、粉体分級装置４にて細粉（第２粉体：例えば粒径０．１μｍ〜１μｍ程度）と粗粉（第１粉体：例えば１μｍを超える粒径）に分級して回収するシステムである。
【００２４】
このような原料粉体としては、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料など、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野にて用いられる無機物および有機物の微粉を対象とするものである。原料粉体から特定の仕様（サイズ、密度など）の粉体を選択的に取り出す処理が本発明の粉体分級処理である。また、原料粉体に含まれる特定の仕様の粉体以外の異物を、原料粉体から取り除く処理についても本発明の粉体分級処理に含まれる。
【００２５】
定量フィーダ２は、粉体分級システム１内に対して、原料粉体を定量供給する装置であり、本実施の形態では、例えばマイクロフィーダが用いられる。
【００２６】
分散機３はエジェクタを備え、定量フィーダ２にて定量供給された原料粉体をエジェクタ内に通過させることにより解砕して分散させる。分散機３としてはこのように原料粉体を解砕・分散する機能を有する装置であればよく、エジェクタ以外の構成を採用しても良い。
【００２７】
粉体分級装置４は、分散機３にて分散されて気体と混合状態にて搬送される原料粉体に対して、慣性力を用いて細粉と粗粉とに選択的に分級する装置である。この粉体分級装置４には、分散部９および分級部１０が備えられおり、装置内に供給された原料粉体に対して、分散部９にて再度分散処理を行った後、分級部１０にて分級処理を行う。また、粉体分級装置４には、クリーンエア供給部８が接続されており、装置内にクリーンエアが供給される。クリーンエア供給部８より供給されるクリーンエアの流れにより原料粉体が取り囲まれた状態にて分級部１０にて分級処理が行われるため、分級部１０の内壁面に原料粉体が付着することが防止され、高い分級精度を得ることができる。なお、粉体分級装置４の詳細な構成については後述する。
【００２８】
細粉回収用バグフィルタ５は、粉体分級装置４にて分級された細粉を含む粉体気流を濾過して細粉を回収する。同様に、粗粉回収用バグフィルタ６は、粉体分級装置４にて分級された粗粉を含む粉体気流を濾過して粗粉を回収する。
【００２９】
図１に示すように、粉体分級システム１において、上述したそれぞれの装置構成は管路（原料粉体の搬送用配管）にて接続されている。真空ポンプ７は、粉体分級システム１の管路全体の下流側端部に接続されており、管路内を吸引することにより、管路内が負圧に保たれて原料粉体の気流による搬送が行われる。なお、本実施の形態では、真空ポンプ７を用いた真空吸引搬送方式を採用した例について説明するが、原料粉体の搬送方法はその他方式を採用しても良く、例えば、圧縮空気を用いた圧送方式を採用しても良い。
【００３０】
細粉回収用バグフィルタ５および粗粉回収用バグフィルタ６のそれぞれの出口の管路上には、開度調節弁５ａ、６ａ、流量計５ｂ、６ｂ、および圧力計５ｃ、６ｃが設けられている。また、クリーンエア供給部８の管路上においても開度調節弁８ａ、流量計８ｂ、および圧力計８ｃが設けられている。それぞれの流量計および圧力計が適切な値を示すようにそれぞれの開度調節弁を調節することで、クリーンエア、細粉、粗粉の各流れのバランスを制御できる。
【００３１】
次に、粉体分級装置４の構成について図面を参照しながら説明する。粉体分級装置４の外観図（正面図）を図２Ａに示し、外観図（側面図）を図２Ｂに示し、分解図を図３に示す。なお、図３の分解図では、図２Ａおよび図２Ｂの粉体分級装置４の外観図に示す構成部材の中の主要な構成部材について示している。
【００３２】
図２Ａ、図２Ｂおよび図３に示すように、粉体分級装置４は、原料粉体導入部１１と、分散板押さえ部材１２と、分散板１３と、分散板受け部材１４と、整流板１５と、整流板押さえ部材１６と、合流部１７と、分離部１８と、クリーンエア導入部１９と、細粉排出部２０と、粗粉排出部２１とを備えている。
【００３３】
原料粉体導入部１１は、定量フィーダ２および分散機３より管路を経由して搬送される原料粉体の投入口となっている。原料粉体導入部１１は、管路との接続部分である円形状断面の原料粉体の流路を長方形状断面の流路に変換する、いわゆるコートハンガー型流路を有する。
【００３４】
本実施の形態では、分散板１３と、この分散板１３を上流側および下流側から挟むようにして保持する分散板押さえ部材１２および分散板受け部材１４とにより、分散部９が構成されている。分散板押さえ部材１２は原料粉体導入部１１に接続されており、原料粉体導入部１１よりの長方形状断面の流れにて原料粉体が分散部９に供給される。分散板１３は複数のエジェクタが横一列に隣接配置された構成を有しており、それぞれのエジェクタ内に原料粉体を通過させることで、原料粉体を解砕して分散させる機能を有する。
【００３５】
クリーンエア導入部１９はクリーンエア供給部８と管路にて接続され、粉体分級装置４におけるクリーンエアの導入口となっている。分散板押さえ部材１２および整流板押さえ部材１６は、クリーンエア導入部１９に接続されたクリーンエアの流路を形成する。クリーンエア流路は、分散部９の原料粉体流路の外周全体を囲み、原料粉体流路と区分された流路として形成される。クリーンエア流路には整流板１５が配置され、整流板１５は上流側および下流側から分散板押さえ部材１２および整流板押さえ部材１６により挟まれて保持される。なお、整流板１５は、例えば網状の金属部材を積層して構成される。
【００３６】
合流部１７は分散板受け部材１４と接続され、その内側に原料粉体流路を有するとともに、分離部１８の内側に配置されることにより、分離部１８との内壁面との間で原料粉体流路を囲むクリーンエア流路を形成する。合流部１７の下流側先端にて、原料粉体流路とクリーンエア流路とが連通され、分離部１８内にて原料粉体の流れを囲むようなクリーンエアの流れが形成される。
【００３７】
特に図２Ｂに示すように、分離部１８内では、図示下方側へ向かう原料粉体流路２２が、下方へ向かう粗粉流路２４（第１粉体流路）と大略横方向に分岐された細粉流路２３（第２粉体流路）とに分岐されている。この流路の分岐部分において、慣性力を利用した原料粉体の分級処理が行われ、細粉流れおよび粗粉流れの分離が行われる。なお、本実施の形態では、合流部１７および分離部１８により分級部１０が構成されている。分級部１０の詳細な構成については後述する。
【００３８】
分離部１８の細粉流路２３は細粉排出部２０に接続され、粗粉流路２４は粗粉排出部２１に接続される。また、細粉排出部２０は管路を介して細粉回収用バグフィルタ５に接続され、粗粉排出部２１は管路を介して粗粉回収用バグフィルタ６に接続される。
【００３９】
ここで、粉体分級装置４における原料粉体およびクリーンエアなどのそれぞれの流路について、概略的に図４に示す。
【００４０】
図４に示すように、粉体分級装置４に供給された原料粉体の流路は、原料粉体導入部１１にて、円形状断面の流路２５から長方形状断面の流路２６へと変換されて、分散板１３へと導かれる。分散板１３内のそれぞれのエジェクタを通過した原料粉体は、合流部１７（および分散板受け部材１４）内の長方形状断面の流路２７へと吐出される。
【００４１】
一方、クリーンエア導入部１９から粉体分級装置４に供給されたクリーンエアは、分散板押さえ部材１２内にて、長方形状断面の原料粉体流路２６を囲むような枠断面状の流路２８となって、合流部１７の外周へと導かれる。
【００４２】
合流部１７の外周では、下流側へ向かって枠状断面のクリーンエア流路２８の外径が絞られて、合流部１７の先端にて原料粉体流路２７とクリーンエア流路２８とが合流し、その外周全体がクリーンエアにより囲まれた原料粉体流路２２となる。
【００４３】
その後、分離部１８内において、原料粉体流路２２が細粉流路２３と粗粉流路２４とに分岐され、この分岐部分にて原料粉体が細粉と粗粉とに分級される。
【００４４】
次に、分級部１０（合流部１７および分離部１８）の詳細な構成について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは分級部１０の外観側面図であり、図５Ｂは図５ＡにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、分級部１０は、分離部１８の内部空間に合流部１７が挿入配置されることにより構成されている。合流部１７は、その中央に上下方向に貫通する原料粉体流路２７を有しており、分散部９からの原料粉体がこの原料粉体流路２７を通じて分離部１８内に供給される。また、合流部１７の外壁部と分離部１８の内壁部との間に枠状断面を有するクリーンエア流路２８が形成されており、分離部１８内に供給される原料粉体の流れの外周全体を囲むように、このクリーンエア流路２８を通じてクリーンエアが分離部１８内に供給される。なお、クリーンエア流路２８の気流は、整流板１５を通過する際に整流されて、気流の乱れが抑制される。
【００４６】
分離部１８内の原料粉体とクリーンエアの合流部分では、長方形状断面の原料粉体流路２２が形成されている。この原料粉体流路２２は、分岐部分３０にて、同じく長方形状断面の粗粉流路２４と細粉流路２３とに分岐されている。
【００４７】
図５Ａに示すように、分離部１８内の内壁部である互いに対向する第１壁部（壁面）と第２壁部（壁面）とにより、原料粉体流路２２はその長方形状断面におけるそれぞれの長辺が画定されている。第１壁部には、分岐部分３０にて長方形状開口部３３が形成されており（特に、図５Ｂ参照）、この開口部３３を通じて細粉流路２３が原料粉体流路２２に連通されている。また、第１壁部および第２壁部は分岐部分３０よりもさらに図示下方に延在しており、粗粉流路２４の長方形状断面におけるそれぞれの長辺が第１壁部および第２壁部により画定されている。
【００４８】
なお、図４および図５Ｂでは、粗粉流路２４の長辺方向の幅が略一定状態にて図示下方に向けて延在するような場合、すなわち直線状の流路として延在する場合を例として説明している。なお、このような粗粉流路２４の形態は直線状の流路に限られず、例えば、図２Ａおよび図３に示すように下方に向かって長辺方向の幅が減少するように絞られた流路としても良い。また、所定の距離だけ直線状の流路として、その後絞られた流路としても良い。
【００４９】
次に、粉体分級装置４における原料粉体導入部１１について詳細に説明する。上述したように原料粉体導入部１１は、円形状断面の流路２５を長方形状断面の流路２６に変換して、長方形状流路断面を有する原料粉体の流れを分散板１３へ導入する、いわゆるコートハンガー型流路を構成している。ここで、原料粉体導入部１１においてコートハンガー型流路を形成する流路形成部材５１を図６に示す。なお、図６に示す流路形成部材５１が２個、対向して重ね合わせることにより、その内側にコートハンガー型流路５０が形成される。
【００５０】
図６において、（Ａ）は流路形成部材５１の正面図（流路形成側）、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は下面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図を示す。また、図６（Ａ）に示す流路形成部材５１を２個、対向して重ね合わせて形成したコートハンガー型流路５０の断面図（流れ方向に直交する断面）を図７Ａ〜図７Ｃに示す。図７Ａは、図６（Ａ）のＤ−Ｄ線断面に相当する断面図であり、図７Ｂは、図６（Ａ）のＥ−Ｅ線断面に相当する断面図であり、図７Ｃは、図６（Ａ）のＦ−Ｆ線断面に相当する断面図である。
【００５１】
図６に示すように、流路形成部材５１には、円形状断面の流路２５を長方形状断面の流路２６に変換する正面視にて大略三角形状の流路（コートハンガー型流路）５０が形成されている。この大略三角形状の流路５０により、円形状断面の流路２５における流路幅が、この流路幅よりも大きな長方形状断面の流路２６における流路幅となるように拡大される。流路５０の拡大角（大略三角形の頂角）は、例えば鋭角に設定される。
【００５２】
図６（Ａ）に特に示すように、流路形成部材５１は、流路５０の中央部分において平面視にて三角形状の平面として形成された平面部５２と、平面部５２の両端部分に沿って形成された溝部５３とにより画定される。図６（Ｅ）に示すように、それぞれの溝部５３は、平面部５２よりも深く掘り下げられて形成されている。また、図６（Ａ）に示すように、それぞれの溝部５３は、上流側から下流側へと向かうにしたがって、その幅が減少するように形成されており、流路５０の下流側端部の手前にて溝部５３が終端する。
【００５３】
流路５０の断面形状は、図７Ａに示すように上流部分では円形状断面となっており、図７Ｃに示すように下流部分では長方形状断面となっている。また、上流部分と下流部分との中間部分では、図７Ｂに示すように、対向する平面部５２にて画定される長方形状流路５４の両端縁部分に、対向する溝部５３にて画定される長方形状流路５５が配置された一体的な断面形状を有している。両端縁側の流路５５の厚みＤ１は、中央側の流路５４の厚みＤ２よりも大きく形成されており、流路５０は流路断面の中心に対して対称形状を有する。
【００５４】
このようなコートハンガー型流路５０では、流路５０の入口から出口に至るまで、流路５０の中央部分を通過する流れと端縁部分を通過する流れとの圧力損失に大きな差が生じないようにその断面形状が設定される。したがって、コートハンガー型流路５０では、円形状断面の流路２５にて導入される原料粉体の流れを、流路断面において流れの均一性を保ちながら、円形状から長方形状の流れへと徐々に変換し、最終的に長方形状断面の流路２６に合致した原料粉体の流れを形成することができる。したがって、原料粉体の流れの均一性を保ちながら原料粉体を分散板１３に導入することができ、分散板１３にて効率的な分散処理を行うことができる。また、このような分散処理が行われた原料粉体の流れを、長方形状断面の原料粉体流路２７を通じて分級部１０に導入することができるため、分級部１０では均一な原料粉体の流れに対して分級処理を行えるため、分級精度を向上できる。
【００５５】
なお、本実施の形態のコートハンガー型流路５０は、上述のような構成のみに限定されず、その他様々な構成を採用できる。例えば、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、同一形状を有する２つのコートハンガー型流路をトーナメント方式にて連結した連結流路６０としても良い。なお、図８において、（Ａ）は連結流路６０の正面図、（Ｂ）は連結流路６０の上面図、（Ｃ）は（Ａ）の連結流路６０におけるＧ−Ｇ線断面図である。
【００５６】
具体的には、図８に示すように、連結流路６０は、流路形成部材６１を２個対向させて重ね合わせて形成される。流路形成部材６１には、図６にて説明したコートハンガー型流路５０が隣接して配置されている（なお、図６の流路５０と同じ構成については同じ参照符号を付してその説明を省略する）。さらに、２つのコートハンガー型流路５０の入口であるそれぞれの円形状断面の流路６２は、その上流側にて１つの円形状断面の流路２５として連結されている。また、２つのコートハンガー型流路５０の出口である長方形状断面の流路６３は、その下流側にて、長方形状断面の一辺が接するように互いに隣接して配置されている。そのため、それぞれの流路６３から吐出される原料粉体の流れを、一体的な流れとすることができる。また、連結流路６０は、その断面中心に対して対称形状にて形成されている。
【００５７】
このように、複数のコートハンガー型流路をトーナメント方式にて連結した連結流路６０では、比較的大流量の流れを短い流路長さにて、流れの均一性を保ちながら、円形状断面から長方形状断面の流路へと変換することができる。したがって、長方形状流路断面のアスペクト比（短辺長さに対する長辺長さの比）が大きいような流路に対して、このような連結流路６０を適用することが効果的である。また、流路の対称性、すなわち、流路断面の各位置における圧力損失の均一性を考慮すれば、トーナメント方式にて連結させるコートハンガー型流路の個数は、２の乗数（例えば、２個、４個、８個）の個数であることが好ましい。
【００５８】
なお、図８では、同一形状のコートハンガー型流路５０をトーナメント方式にて連結するような場合について説明したが、トーナメント方式にて連結する場合には、必ずしも同一形状のコートハンガー型流路を用いる場合に限らず、異なる形状を用いるような場合であっても良い。例えば、原料粉体の流れの慣性を考慮して、流れが均一となるように各流路間や一対の溝部５３間において流れの抵抗の差異を個別に設定しても良い。例えば、図９に示す４つのコートハンガー型流路５０をトーナメント方式にて連結した連結流路７０を用いて具体的に説明する。なお、図９では、各流路やコートハンガー型流路などを模式的に示している。
【００５９】
図９に示すように、連結流路７０は、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄがトーナメント方式にて連結された構成を有している。最上流における１つの円形状断面の流路７１は、２つの円形状断面の流路７２Ａ、７２Ｂに分岐され、さらにそれぞれの流路７２Ａ、７２Ｂは、２つの円形状断面の流路７３Ａ〜７３Ｄ（すなわち、合計４つの流路）に分岐され、個々の流路７３Ａ〜７３Ｄが、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄの入口に接続されている。
【００６０】
このような構成の連結流路７０では、流路が分岐されているため、分岐された後の流路において、分岐前の流れによる慣性の影響を受けることになる。例えば、流路７２Ａから流路７３Ａ、７３Ｂへの分岐を参照すると、流路７２Ａにおける流れの慣性の影響により、流路７３Ｂよりも流路７３Ａの方が、原料粉体が流れやすくなる。また、流路７３Ａからコートハンガー型流路５０Ａ内へ導入された原料粉体の流れは、流路７３Ａにおける流れの慣性の影響を受けて、左右の溝部５３ａ、５３ｂ間では、溝部５３ｂよりも溝部５３ａの方が、原料粉体が流れやすくなる。さらに、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄの間では、流路５０Ｂ、５０Ｃよりも流路５０Ａ、５０Ｄの方が、原料粉体が流れやすくなる。
【００６１】
このような流れの慣性による影響を考慮して、流路７３Ａの流路断面積を流路７３Ｂの流路断面積よりも小さく設定して流れの抵抗を設けることにより、流路７３Ａ、７３Ｂにおける流れを均一にできる。また、コートハンガー型流路５０Ａにおいて、溝部５３ａの流路断面積を溝部５３ｂの流路断面積よりも小さく設定することで、それぞれの流れを均一にできる。さらに、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄにおいて、それぞれの出口である長方形状断面の流路６３Ａ〜６３Ｄの流路断面積（開口面面積）を、流路６３Ａ、６３Ｄが、流路６３Ｂ、６３Ｃよりも小さく設定することで、それぞれの流れを均一にできる。
【００６２】
特に、このような原料粉体の流れは、粘性が低く高速の流れであるため、バルブなどの流量調整装置を用いずに、それぞれの流路断面積などを調整して流れを均一化することが好ましい。
【００６３】
なお、上述の説明では、コートハンガー型流路を用いて、円形状流路断面から長方形状流路断面へと流路形状を変換するような場合を例として説明したが、コートハンガー型流路において上流側と下流側とを逆向きに用いて、長方形状流路断面から円形状流路断面へと流路形状を変換するようにしても良い。例えば、原料粉体の分級処理が行われた後、長方形状流路断面を有する細粉流路２３や粗粉流路２４に、このようなコートハンガー型流路を接続して、円形状流路断面へと流路形状を変換することができる。また、トーナメント方式を採用した連結流路についても、このように逆向きに用いても良い。
【００６４】
また、上述の実施の形態では、コートハンガー型流路５０の入口に接続される管路（円形状断面流路）が、粉体分級装置４に原料粉体を供給する供給用原料粉体流路となっており、細粉流路２３および粗粉流路２４に接続されるそれぞれのバグフィルタ５、６へ向かう管路（円形状断面流路）が、粉体分級装置４にて分級された粉体を回収する回収用粉体流路となっている。また、細粉流路２３と粗粉流路２４とに分岐される分岐部分３０よりも上流側に位置される長方形状断面を有する流路２２、２６、２７が、分級用原料粉体流路となっている。
【００６５】
また、本実施の形態では、粉体分級装置４が、分散部９を備えるような場合を例としたが、分散部を備えない粉体分級装置にも本発明のコートハンガー型流路を適用できる。すなわち、コートハンガー型流路にて長方形状流路断面に変換された原料粉体の流れを、分級部１０に直接導入しても良い。
【００６６】
上述の実施の形態では、粉体分級装置４が、原料粉体を粉体サイズに応じて分離して、粗粉（第１粉体）と細粉（第２粉体）とに分級するような場合を例として説明したが、本発明の粉体分級装置は、このような場合についてのみ限定されない。本発明の粉体分級装置にて、原料粉体を粉体密度に応じて分離して、原料粉体を高密度粉体（第１粉体）と低密度粉体（第２粉体）とに分級するような場合であっても良い。
【００６７】
また、本発明のコートハンガー型流路は、粉体分級装置に適用する場合のみに限定されず、上述した原料粉体の流れ以外のエアロゾルの流れ（エアロゾル搬送用流路）にも適用することができる。
【００６８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 粉体分級システム
２ 定量フィーダ
３ 分散機
４ 粉体分級装置
５ 細粉回収用バグフィルタ
６ 粗粉回収用バグフィルタ
７ 真空ポンプ
８ クリーンエア供給部
９ 分散部
１０ 分級部
１３ 分散板
１７ 合流部
１８ 分離部
２２ 原料粉体流路
２３ 細粉流路
２４ 粗粉流路
３０ 分岐部分
３３ 開口部
５０ コートハンガー型流路
５１ 流路形成部材
５２ 平面部
５３ 溝部
６０ 連結流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾルを搬送するための流路構造に関し、特に、気体と混合状態にて搬送される原料粉体（エアロゾル）を、粉体のサイズまたは密度（もしくは比重）に応じて分離することで、原料粉体を複数種類の粉体に分級する粉体分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原料粉体を気体に混合させて搬送して、粉体のサイズまたは密度に応じて複数の種類の粉体に分級するような粉体分級装置として様々な構成のものが知られている。
【０００３】
例えば、原料粉体を細粉と粗粉とに分級処理するような粉体分級装置では、原料粉体として例えばミクロンオーダーの粒径分布を含む、いわゆる微細な粉体が取り扱われる。また、このような原料粉体では凝集作用が生じ易いため、細粉と粗粉とに分級処理を行う前に原料粉体を解砕して分散させるような分散処理が行われる。
【０００４】
粉体分級システムにおいて、原料粉体の投入装置（例えば、定量フィーダなど）から原料粉体の分級装置までの間に例えばエジェクタを配置させ、エジェクタ内に原料粉体を通過させることで原料粉体の分散処理を行うような構成が従来知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような従来の分級システムでは、原料粉体の投入装置に比較的近い位置にエジェクタを備えた分散機が配置され、エジェクタにて分散処理が行われた状態の原料粉体が管路内を通って分級装置に供給される。そのため、分級装置では、解砕して分散された状態の原料粉体に対して分級処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−６８５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、分級処理が行われる原料粉体の対象が多様化しており、さらに原料粉体から細粉や粗粉（あるいは高密度粉体や低密度粉体）を高い分級精度でもって分級し、所定の粒径（あるいは密度）範囲の粉体を選択的に確実に取り出したいという要望が増えつつある。また、このような分級精度の向上とともに、分級の処理能力についても向上させることが求められている。
【０００８】
分級システムにおいて、処理能力を向上させるためには、長方形状流路断面を有する分級装置を用いることが好ましい。一般的には、他の形状に比して流路内壁面の表面積が小さい円形状流路（管路）を通じて原料粉体が分級装置に供給されることが多い。そのため、分級の処理能力に加えて精度についても向上させるためには、円形状流路断面を長方形状流路断面に円滑に変換して、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保つ必要がある。また、原料粉体以外のエアロゾルの搬送においてもこのような流路断面の形状変換に際して、エアロゾルの流れの均一性が保たれることが望ましい。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、気体と混合状態にて搬送される原料粉体を、粉体のサイズまたは密度（もしくは比重）に応じて複数種類の粉体に分級する粉体分級処理において、円形状から長方形状への流路断面の変換、または長方形状から円形状への流路断面の変換を、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保ちながら行うことができる粉体分級装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、このような流路断面の変換を行うことができるエアロゾル搬送用流路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、円形状流路断面を有する第１エアロゾル流路と、長方形状流路断面を有する第２エアロゾル流路と、第１エアロゾル流路と第２エアロゾル流路とを接続するコートハンガー型流路と、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に、または、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、エアロゾル搬送用流路を提供する。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、供給用原料粉体流路と分級用原料粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置を提供する。
【００１３】
本発明の第３態様によれば、気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、円形状流路断面を有する回収用粉体流路と、第１粉体流路または第２粉体流路と、回収用粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置を提供する。
【００１４】
本発明の第４態様によれば、コートハンガー型流路として、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結された連結流路が用いられる、第２態様または第３態様に記載の粉体分級装置を提供する。
【００１５】
本発明の第５態様によれば、連結流路において、隣接するコートハンガー型流路のそれぞれの長方形状流路断面の一辺が接するように、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結されている、第４態様に記載の粉体分級装置を提供する。
【００１６】
本発明の第６態様によれば、コートハンガー型流路は、両端縁部分の流路断面の厚さが中央部分の流路断面の厚さよりも大きく、流路断面の中心に対して対称形状を有する、第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の粉体分級装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一の態様によれば、円形状流路断面を有する第１エアロゾル流路と、長方形状流路断面を有する第２エアロゾル流路とがコートハンガー型流路により接続され、コートハンガー型流路が、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換している。また、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換している。したがって、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、流路断面の形状を円形状と長方形状との間で円滑に変換できる。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、分級部における長方形状流路断面の分級用原料粉体流路とが、コートハンガー型流路により接続され、コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換している。したがって、分級部において長方形状流路断面を採用して処理能力の向上を図ることができる。それとともに、流路断面における原料粉体の流れの均一性を保ちながら流路断面の形状を円形状と長方形状との間で円滑に変換でき、分級部における分級精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一の実施の形態にかかる粉体分級システムのフロー図
【図２Ａ】本発明の実施の形態の粉体分級装置の外観正面図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態の粉体分級装置の外観側面図
【図３】本発明の実施の形態の粉体分級装置の分解図
【図４】本発明の実施の形態の粉体分級装置内における各流れの模式図
【図５Ａ】本発明の実施の形態の分級部の外観側面図
【図５Ｂ】図５Ａの分級部のＡ−Ａ線断面図
【図６】本発明の実施の形態のコートハンガー型流路の外観図および断面図
【図７Ａ】図６のコートハンガー型流路の断面図（上流側）
【図７Ｂ】図６のコートハンガー型流路の断面図（中間部分）
【図７Ｃ】図６のコートハンガー型流路の断面図（下流側）
【図８】本発明の実施の形態の変形例にかかるコートハンガー型流路の外観図および断面図
【図９】本発明の実施の形態の変形例にかかるコートハンガー型流路の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本発明の一の実施の形態にかかる粉体分級装置を備える粉体分級システムの主要な構成について、図１に示すフロー図を用いて説明する。
【００２２】
図１に示すように、粉体分級システム１は、定量フィーダ２と、分散機３と、粉体分級装置４と、細粉回収用バグフィルタ５と、粗粉回収用バグフィルタ６と、真空ポンプ７と、クリーンエア供給部８とを備えている。
【００２３】
本実施の形態にかかる粉体分級システム１では、例えば０．１μｍ〜数十μｍの粒径分布を含むような原料粉体を気体に混合させた状態（すなわち、固気混合状態）にて搬送して、粉体分級装置４にて細粉（第２粉体：例えば粒径０．１μｍ〜１μｍ程度）と粗粉（第１粉体：例えば１μｍを超える粒径）に分級して回収するシステムである。
【００２４】
このような原料粉体としては、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、複合材料、医薬品材料、食品材料など、電子、エネルギ、医療、食品などの各種技術分野にて用いられる無機物および有機物の微粉を対象とするものである。原料粉体から特定の仕様（サイズ、密度など）の粉体を選択的に取り出す処理が本発明の粉体分級処理である。また、原料粉体に含まれる特定の仕様の粉体以外の異物を、原料粉体から取り除く処理についても本発明の粉体分級処理に含まれる。
【００２５】
定量フィーダ２は、粉体分級システム１内に対して、原料粉体を定量供給する装置であり、本実施の形態では、例えばマイクロフィーダが用いられる。
【００２６】
分散機３はエジェクタを備え、定量フィーダ２にて定量供給された原料粉体をエジェクタ内に通過させることにより解砕して分散させる。分散機３としてはこのように原料粉体を解砕・分散する機能を有する装置であればよく、エジェクタ以外の構成を採用しても良い。
【００２７】
粉体分級装置４は、分散機３にて分散されて気体と混合状態にて搬送される原料粉体に対して、慣性力を用いて細粉と粗粉とに選択的に分級する装置である。この粉体分級装置４には、分散部９および分級部１０が備えられおり、装置内に供給された原料粉体に対して、分散部９にて再度分散処理を行った後、分級部１０にて分級処理を行う。また、粉体分級装置４には、クリーンエア供給部８が接続されており、装置内にクリーンエアが供給される。クリーンエア供給部８より供給されるクリーンエアの流れにより原料粉体が取り囲まれた状態にて分級部１０にて分級処理が行われるため、分級部１０の内壁面に原料粉体が付着することが防止され、高い分級精度を得ることができる。なお、粉体分級装置４の詳細な構成については後述する。
【００２８】
細粉回収用バグフィルタ５は、粉体分級装置４にて分級された細粉を含む粉体気流を濾過して細粉を回収する。同様に、粗粉回収用バグフィルタ６は、粉体分級装置４にて分級された粗粉を含む粉体気流を濾過して粗粉を回収する。
【００２９】
図１に示すように、粉体分級システム１において、上述したそれぞれの装置構成は管路（原料粉体の搬送用配管）にて接続されている。真空ポンプ７は、粉体分級システム１の管路全体の下流側端部に接続されており、管路内を吸引することにより、管路内が負圧に保たれて原料粉体の気流による搬送が行われる。なお、本実施の形態では、真空ポンプ７を用いた真空吸引搬送方式を採用した例について説明するが、原料粉体の搬送方法はその他方式を採用しても良く、例えば、圧縮空気を用いた圧送方式を採用しても良い。
【００３０】
細粉回収用バグフィルタ５および粗粉回収用バグフィルタ６のそれぞれの出口の管路上には、開度調節弁５ａ、６ａ、流量計５ｂ、６ｂ、および圧力計５ｃ、６ｃが設けられている。また、クリーンエア供給部８の管路上においても開度調節弁８ａ、流量計８ｂ、および圧力計８ｃが設けられている。それぞれの流量計および圧力計が適切な値を示すようにそれぞれの開度調節弁を調節することで、クリーンエア、細粉、粗粉の各流れのバランスを制御できる。
【００３１】
次に、粉体分級装置４の構成について図面を参照しながら説明する。粉体分級装置４の外観図（正面図）を図２Ａに示し、外観図（側面図）を図２Ｂに示し、分解図を図３に示す。なお、図３の分解図では、図２Ａおよび図２Ｂの粉体分級装置４の外観図に示す構成部材の中の主要な構成部材について示している。
【００３２】
図２Ａ、図２Ｂおよび図３に示すように、粉体分級装置４は、原料粉体導入部１１と、分散板押さえ部材１２と、分散板１３と、分散板受け部材１４と、整流板１５と、整流板押さえ部材１６と、合流部１７と、分離部１８と、クリーンエア導入部１９と、細粉排出部２０と、粗粉排出部２１とを備えている。
【００３３】
原料粉体導入部１１は、定量フィーダ２および分散機３より管路を経由して搬送される原料粉体の投入口となっている。原料粉体導入部１１は、管路との接続部分である円形状断面の原料粉体の流路を長方形状断面の流路に変換する、いわゆるコートハンガー型流路を有する。
【００３４】
本実施の形態では、分散板１３と、この分散板１３を上流側および下流側から挟むようにして保持する分散板押さえ部材１２および分散板受け部材１４とにより、分散部９が構成されている。分散板押さえ部材１２は原料粉体導入部１１に接続されており、原料粉体導入部１１よりの長方形状断面の流れにて原料粉体が分散部９に供給される。分散板１３は複数のエジェクタが横一列に隣接配置された構成を有しており、それぞれのエジェクタ内に原料粉体を通過させることで、原料粉体を解砕して分散させる機能を有する。
【００３５】
クリーンエア導入部１９はクリーンエア供給部８と管路にて接続され、粉体分級装置４におけるクリーンエアの導入口となっている。分散板押さえ部材１２および整流板押さえ部材１６は、クリーンエア導入部１９に接続されたクリーンエアの流路を形成する。クリーンエア流路は、分散部９の原料粉体流路の外周全体を囲み、原料粉体流路と区分された流路として形成される。クリーンエア流路には整流板１５が配置され、整流板１５は上流側および下流側から分散板押さえ部材１２および整流板押さえ部材１６により挟まれて保持される。なお、整流板１５は、例えば網状の金属部材を積層して構成される。
【００３６】
合流部１７は分散板受け部材１４と接続され、その内側に原料粉体流路を有するとともに、分離部１８の内側に配置されることにより、分離部１８との内壁面との間で原料粉体流路を囲むクリーンエア流路を形成する。合流部１７の下流側先端にて、原料粉体流路とクリーンエア流路とが連通され、分離部１８内にて原料粉体の流れを囲むようなクリーンエアの流れが形成される。
【００３７】
特に図２Ｂに示すように、分離部１８内では、図示下方側へ向かう原料粉体流路２２が、下方へ向かう粗粉流路２４（第１粉体流路）と大略横方向に分岐された細粉流路２３（第２粉体流路）とに分岐されている。この流路の分岐部分において、慣性力を利用した原料粉体の分級処理が行われ、細粉流れおよび粗粉流れの分離が行われる。なお、本実施の形態では、合流部１７および分離部１８により分級部１０が構成されている。分級部１０の詳細な構成については後述する。
【００３８】
分離部１８の細粉流路２３は細粉排出部２０に接続され、粗粉流路２４は粗粉排出部２１に接続される。また、細粉排出部２０は管路を介して細粉回収用バグフィルタ５に接続され、粗粉排出部２１は管路を介して粗粉回収用バグフィルタ６に接続される。
【００３９】
ここで、粉体分級装置４における原料粉体およびクリーンエアなどのそれぞれの流路について、概略的に図４に示す。
【００４０】
図４に示すように、粉体分級装置４に供給された原料粉体の流路は、原料粉体導入部１１にて、円形状断面の流路２５から長方形状断面の流路２６へと変換されて、分散板１３へと導かれる。分散板１３内のそれぞれのエジェクタを通過した原料粉体は、合流部１７（および分散板受け部材１４）内の長方形状断面の流路２７へと吐出される。
【００４１】
一方、クリーンエア導入部１９から粉体分級装置４に供給されたクリーンエアは、分散板押さえ部材１２内にて、長方形状断面の原料粉体流路２６を囲むような枠断面状の流路２８となって、合流部１７の外周へと導かれる。
【００４２】
合流部１７の外周では、下流側へ向かって枠状断面のクリーンエア流路２８の外径が絞られて、合流部１７の先端にて原料粉体流路２７とクリーンエア流路２８とが合流し、その外周全体がクリーンエアにより囲まれた原料粉体流路２２となる。
【００４３】
その後、分離部１８内において、原料粉体流路２２が細粉流路２３と粗粉流路２４とに分岐され、この分岐部分にて原料粉体が細粉と粗粉とに分級される。
【００４４】
次に、分級部１０（合流部１７および分離部１８）の詳細な構成について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは分級部１０の外観側面図であり、図５Ｂは図５ＡにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、分級部１０は、分離部１８の内部空間に合流部１７が挿入配置されることにより構成されている。合流部１７は、その中央に上下方向に貫通する原料粉体流路２７を有しており、分散部９からの原料粉体がこの原料粉体流路２７を通じて分離部１８内に供給される。また、合流部１７の外壁部と分離部１８の内壁部との間に枠状断面を有するクリーンエア流路２８が形成されており、分離部１８内に供給される原料粉体の流れの外周全体を囲むように、このクリーンエア流路２８を通じてクリーンエアが分離部１８内に供給される。なお、クリーンエア流路２８の気流は、整流板１５を通過する際に整流されて、気流の乱れが抑制される。
【００４６】
分離部１８内の原料粉体とクリーンエアの合流部分では、長方形状断面の原料粉体流路２２が形成されている。この原料粉体流路２２は、分岐部分３０にて、同じく長方形状断面の粗粉流路２４と細粉流路２３とに分岐されている。
【００４７】
図５Ａに示すように、分離部１８内の内壁部である互いに対向する第１壁部（壁面）と第２壁部（壁面）とにより、原料粉体流路２２はその長方形状断面におけるそれぞれの長辺が画定されている。第１壁部には、分岐部分３０にて長方形状開口部３３が形成されており（特に、図５Ｂ参照）、この開口部３３を通じて細粉流路２３が原料粉体流路２２に連通されている。また、第１壁部および第２壁部は分岐部分３０よりもさらに図示下方に延在しており、粗粉流路２４の長方形状断面におけるそれぞれの長辺が第１壁部および第２壁部により画定されている。
【００４８】
なお、図４および図５Ｂでは、粗粉流路２４の長辺方向の幅が略一定状態にて図示下方に向けて延在するような場合、すなわち直線状の流路として延在する場合を例として説明している。なお、このような粗粉流路２４の形態は直線状の流路に限られず、例えば、図２Ａおよび図３に示すように下方に向かって長辺方向の幅が減少するように絞られた流路としても良い。また、所定の距離だけ直線状の流路として、その後絞られた流路としても良い。
【００４９】
次に、粉体分級装置４における原料粉体導入部１１について詳細に説明する。上述したように原料粉体導入部１１は、円形状断面の流路２５を長方形状断面の流路２６に変換して、長方形状流路断面を有する原料粉体の流れを分散板１３へ導入する、いわゆるコートハンガー型流路を構成している。ここで、原料粉体導入部１１においてコートハンガー型流路を形成する流路形成部材５１を図６に示す。なお、図６に示す流路形成部材５１が２個、対向して重ね合わせることにより、その内側にコートハンガー型流路５０が形成される。
【００５０】
図６において、（Ａ）は流路形成部材５１の正面図（流路形成側）、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は下面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図を示す。また、図６（Ａ）に示す流路形成部材５１を２個、対向して重ね合わせて形成したコートハンガー型流路５０の断面図（流れ方向に直交する断面）を図７Ａ〜図７Ｃに示す。図７Ａは、図６（Ａ）のＤ−Ｄ線断面に相当する断面図であり、図７Ｂは、図６（Ａ）のＥ−Ｅ線断面に相当する断面図であり、図７Ｃは、図６（Ａ）のＦ−Ｆ線断面に相当する断面図である。
【００５１】
図６に示すように、流路形成部材５１には、円形状断面の流路２５を長方形状断面の流路２６に変換する正面視にて大略三角形状の流路（コートハンガー型流路）５０が形成されている。この大略三角形状の流路５０により、円形状断面の流路２５における流路幅が、この流路幅よりも大きな長方形状断面の流路２６における流路幅となるように拡大される。流路５０の拡大角（大略三角形の頂角）は、例えば鋭角に設定される。
【００５２】
図６（Ａ）に特に示すように、流路形成部材５１は、流路５０の中央部分において平面視にて三角形状の平面として形成された平面部５２と、平面部５２の両端部分に沿って形成された溝部５３とにより画定される。図６（Ｅ）に示すように、それぞれの溝部５３は、平面部５２よりも深く掘り下げられて形成されている。また、図６（Ａ）に示すように、それぞれの溝部５３は、上流側から下流側へと向かうにしたがって、その幅が減少するように形成されており、流路５０の下流側端部の手前にて溝部５３が終端する。
【００５３】
流路５０の断面形状は、図７Ａに示すように上流部分では円形状断面となっており、図７Ｃに示すように下流部分では長方形状断面となっている。また、上流部分と下流部分との中間部分では、図７Ｂに示すように、対向する平面部５２にて画定される長方形状流路５４の両端縁部分に、対向する溝部５３にて画定される長方形状流路５５が配置された一体的な断面形状を有している。両端縁側の流路５５の厚みＤ１は、中央側の流路５４の厚みＤ２よりも大きく形成されており、流路５０は流路断面の中心に対して対称形状を有する。
【００５４】
このようなコートハンガー型流路５０では、流路５０の入口から出口に至るまで、流路５０の中央部分を通過する流れと端縁部分を通過する流れとの圧力損失に大きな差が生じないようにその断面形状が設定される。したがって、コートハンガー型流路５０では、円形状断面の流路２５にて導入される原料粉体の流れを、流路断面において流れの均一性を保ちながら、円形状から長方形状の流れへと徐々に変換し、最終的に長方形状断面の流路２６に合致した原料粉体の流れを形成することができる。したがって、原料粉体の流れの均一性を保ちながら原料粉体を分散板１３に導入することができ、分散板１３にて効率的な分散処理を行うことができる。また、このような分散処理が行われた原料粉体の流れを、長方形状断面の原料粉体流路２７を通じて分級部１０に導入することができるため、分級部１０では均一な原料粉体の流れに対して分級処理を行えるため、分級精度を向上できる。
【００５５】
なお、本実施の形態のコートハンガー型流路５０は、上述のような構成のみに限定されず、その他様々な構成を採用できる。例えば、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、同一形状を有する２つのコートハンガー型流路をトーナメント方式にて連結した連結流路６０としても良い。なお、図８において、（Ａ）は連結流路６０の正面図、（Ｂ）は連結流路６０の上面図、（Ｃ）は（Ａ）の連結流路６０におけるＧ−Ｇ線断面図である。
【００５６】
具体的には、図８に示すように、連結流路６０は、流路形成部材６１を２個対向させて重ね合わせて形成される。流路形成部材６１には、図６にて説明したコートハンガー型流路５０が隣接して配置されている（なお、図６の流路５０と同じ構成については同じ参照符号を付してその説明を省略する）。さらに、２つのコートハンガー型流路５０の入口であるそれぞれの円形状断面の流路６２は、その上流側にて１つの円形状断面の流路２５として連結されている。また、２つのコートハンガー型流路５０の出口である長方形状断面の流路６３は、その下流側にて、長方形状断面の一辺が接するように互いに隣接して配置されている。そのため、それぞれの流路６３から吐出される原料粉体の流れを、一体的な流れとすることができる。また、連結流路６０は、その断面中心に対して対称形状にて形成されている。
【００５７】
このように、複数のコートハンガー型流路をトーナメント方式にて連結した連結流路６０では、比較的大流量の流れを短い流路長さにて、流れの均一性を保ちながら、円形状断面から長方形状断面の流路へと変換することができる。したがって、長方形状流路断面のアスペクト比（短辺長さに対する長辺長さの比）が大きいような流路に対して、このような連結流路６０を適用することが効果的である。また、流路の対称性、すなわち、流路断面の各位置における圧力損失の均一性を考慮すれば、トーナメント方式にて連結させるコートハンガー型流路の個数は、２の乗数（例えば、２個、４個、８個）の個数であることが好ましい。
【００５８】
なお、図８では、同一形状のコートハンガー型流路５０をトーナメント方式にて連結するような場合について説明したが、トーナメント方式にて連結する場合には、必ずしも同一形状のコートハンガー型流路を用いる場合に限らず、異なる形状を用いるような場合であっても良い。例えば、原料粉体の流れの慣性を考慮して、流れが均一となるように各流路間や一対の溝部５３間において流れの抵抗の差異を個別に設定しても良い。例えば、図９に示す４つのコートハンガー型流路５０をトーナメント方式にて連結した連結流路７０を用いて具体的に説明する。なお、図９では、各流路やコートハンガー型流路などを模式的に示している。
【００５９】
図９に示すように、連結流路７０は、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄがトーナメント方式にて連結された構成を有している。最上流における１つの円形状断面の流路７１は、２つの円形状断面の流路７２Ａ、７２Ｂに分岐され、さらにそれぞれの流路７２Ａ、７２Ｂは、２つの円形状断面の流路７３Ａ〜７３Ｄ（すなわち、合計４つの流路）に分岐され、個々の流路７３Ａ〜７３Ｄが、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄの入口に接続されている。
【００６０】
このような構成の連結流路７０では、流路が分岐されているため、分岐された後の流路において、分岐前の流れによる慣性の影響を受けることになる。例えば、流路７２Ａから流路７３Ａ、７３Ｂへの分岐を参照すると、流路７２Ａにおける流れの慣性の影響により、流路７３Ｂよりも流路７３Ａの方が、原料粉体が流れやすくなる。また、流路７３Ａからコートハンガー型流路５０Ａ内へ導入された原料粉体の流れは、流路７３Ａにおける流れの慣性の影響を受けて、左右の溝部５３ａ、５３ｂ間では、溝部５３ｂよりも溝部５３ａの方が、原料粉体が流れやすくなる。さらに、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄの間では、流路５０Ｂ、５０Ｃよりも流路５０Ａ、５０Ｄの方が、原料粉体が流れやすくなる。
【００６１】
このような流れの慣性による影響を考慮して、流路７３Ａの流路断面積を流路７３Ｂの流路断面積よりも小さく設定して流れの抵抗を設けることにより、流路７３Ａ、７３Ｂにおける流れを均一にできる。また、コートハンガー型流路５０Ａにおいて、溝部５３ａの流路断面積を溝部５３ｂの流路断面積よりも小さく設定することで、それぞれの流れを均一にできる。さらに、４つのコートハンガー型流路５０Ａ〜５０Ｄにおいて、それぞれの出口である長方形状断面の流路６３Ａ〜６３Ｄの流路断面積（開口面面積）を、流路６３Ａ、６３Ｄが、流路６３Ｂ、６３Ｃよりも小さく設定することで、それぞれの流れを均一にできる。
【００６２】
特に、このような原料粉体の流れは、粘性が低く高速の流れであるため、バルブなどの流量調整装置を用いずに、それぞれの流路断面積などを調整して流れを均一化することが好ましい。
【００６３】
なお、上述の説明では、コートハンガー型流路を用いて、円形状流路断面から長方形状流路断面へと流路形状を変換するような場合を例として説明したが、コートハンガー型流路において上流側と下流側とを逆向きに用いて、長方形状流路断面から円形状流路断面へと流路形状を変換するようにしても良い。例えば、原料粉体の分級処理が行われた後、長方形状流路断面を有する細粉流路２３や粗粉流路２４に、このようなコートハンガー型流路を接続して、円形状流路断面へと流路形状を変換することができる。また、トーナメント方式を採用した連結流路についても、このように逆向きに用いても良い。
【００６４】
また、上述の実施の形態では、コートハンガー型流路５０の入口に接続される管路（円形状断面流路）が、粉体分級装置４に原料粉体を供給する供給用原料粉体流路となっており、細粉流路２３および粗粉流路２４に接続されるそれぞれのバグフィルタ５、６へ向かう管路（円形状断面流路）が、粉体分級装置４にて分級された粉体を回収する回収用粉体流路となっている。また、細粉流路２３と粗粉流路２４とに分岐される分岐部分３０よりも上流側に位置される長方形状断面を有する流路２２、２６、２７が、分級用原料粉体流路となっている。
【００６５】
また、本実施の形態では、粉体分級装置４が、分散部９を備えるような場合を例としたが、分散部を備えない粉体分級装置にも本発明のコートハンガー型流路を適用できる。すなわち、コートハンガー型流路にて長方形状流路断面に変換された原料粉体の流れを、分級部１０に直接導入しても良い。
【００６６】
上述の実施の形態では、粉体分級装置４が、原料粉体を粉体サイズに応じて分離して、粗粉（第１粉体）と細粉（第２粉体）とに分級するような場合を例として説明したが、本発明の粉体分級装置は、このような場合についてのみ限定されない。本発明の粉体分級装置にて、原料粉体を粉体密度に応じて分離して、原料粉体を高密度粉体（第１粉体）と低密度粉体（第２粉体）とに分級するような場合であっても良い。
【００６７】
また、本発明のコートハンガー型流路は、粉体分級装置に適用する場合のみに限定されず、上述した原料粉体の流れ以外のエアロゾルの流れ（エアロゾル搬送用流路）にも適用することができる。
【００６８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 粉体分級システム
２ 定量フィーダ
３ 分散機
４ 粉体分級装置
５ 細粉回収用バグフィルタ
６ 粗粉回収用バグフィルタ
７ 真空ポンプ
８ クリーンエア供給部
９ 分散部
１０ 分級部
１３ 分散板
１７ 合流部
１８ 分離部
２２ 原料粉体流路
２３ 細粉流路
２４ 粗粉流路
３０ 分岐部分
３３ 開口部
５０ コートハンガー型流路
５１ 流路形成部材
５２ 平面部
５３ 溝部
６０ 連結流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形状流路断面を有する第１エアロゾル流路と、
長方形状流路断面を有する第２エアロゾル流路と、
第１エアロゾル流路と第２エアロゾル流路とを接続するコートハンガー型流路と、
コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に、または、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、エアロゾル搬送用流路。
【請求項２】
気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、
長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、
円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、
供給用原料粉体流路と分級用原料粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、
コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置。
【請求項３】
気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、
長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、
円形状流路断面を有する回収用粉体流路と、
第１粉体流路または第２粉体流路と、回収用粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、
コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置。
【請求項４】
コートハンガー型流路として、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結された連結流路が用いられる、請求項２または３に記載の粉体分級装置。
【請求項５】
連結流路において、隣接するコートハンガー型流路のそれぞれの長方形状流路断面の一辺が接するように、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結されている、請求項４に記載の粉体分級装置。
【請求項６】
コートハンガー型流路は、両端縁部分の流路断面の厚さが中央部分の流路断面の厚さよりも大きく、流路断面の中心に対して対称形状を有する、請求項２から５のいずれか１つに記載の粉体分級装置。
【請求項１】
円形状流路断面を有する第１エアロゾル流路と、
長方形状流路断面を有する第２エアロゾル流路と、
第１エアロゾル流路と第２エアロゾル流路とを接続するコートハンガー型流路と、
コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に、または、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、エアロゾル搬送用流路。
【請求項２】
気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、
長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、
円形状流路断面を有する供給用原料粉体流路と、
供給用原料粉体流路と分級用原料粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、
コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、円形状流路断面から長方形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置。
【請求項３】
気体と混合された状態で供給される原料粉体を、慣性力を用いて第１粉体と第２粉体とに分級する粉体分級装置において、
長方形状流路断面を有する分級用原料粉体流路を、長方形状流路断面を有する第１粉体流路と第２粉体流路とのそれぞれに分岐して、原料粉体を第１粉体と第２粉体とに分級する分級部と、
円形状流路断面を有する回収用粉体流路と、
第１粉体流路または第２粉体流路と、回収用粉体流路とを接続するコートハンガー型流路と、を備え、
コートハンガー型流路は、流路断面におけるエアロゾルの流れの均一性を保ちながら、長方形状流路断面から円形状流路断面に流路断面を変換する、粉体分級装置。
【請求項４】
コートハンガー型流路として、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結された連結流路が用いられる、請求項２または３に記載の粉体分級装置。
【請求項５】
連結流路において、隣接するコートハンガー型流路のそれぞれの長方形状流路断面の一辺が接するように、複数のコートハンガー型流路がトーナメント方式にて連結されている、請求項４に記載の粉体分級装置。
【請求項６】
コートハンガー型流路は、両端縁部分の流路断面の厚さが中央部分の流路断面の厚さよりも大きく、流路断面の中心に対して対称形状を有する、請求項２から５のいずれか１つに記載の粉体分級装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２００６１７（Ｐ２０１２−２００６１７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４４７２（Ｐ２０１１−６４４７２）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００１２９１８３）株式会社カワタ (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００１２９１８３）株式会社カワタ (120)
【Ｆターム（参考）】
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