気流分離装置
【課題】合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するための気流分離装置を提供する。
【解決手段】上部に排気口１１、下端に材料搬出口１２を備える縦円筒形の分離器本体１内の中間部に、円錐状の上端部２１を有するバッフル筒２が配置し、バッフル筒２の円筒部２０に臨んで接線方向に開口する材料供給口１３が設けられ、軽い夾雑物ｆ，ｐを含む粒状材料ｇを一次空気Ａ１と共に材料供給口１３へ供給する材料供給手段と、下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する二次空気導入手段とを具備し、送り込まれた軽い夾雑物ｆ，ｐを含む粒状材料ｇは、一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗って環状空間３０を周回しつつ螺旋状に上昇し、上部空間３１へ至って粒状材料ｇが空気流速の低下に伴って落下する一方、遊離した軽い夾雑物ｆ，ｐが上昇気流に乗って排気口１１より排出される。
【解決手段】上部に排気口１１、下端に材料搬出口１２を備える縦円筒形の分離器本体１内の中間部に、円錐状の上端部２１を有するバッフル筒２が配置し、バッフル筒２の円筒部２０に臨んで接線方向に開口する材料供給口１３が設けられ、軽い夾雑物ｆ，ｐを含む粒状材料ｇを一次空気Ａ１と共に材料供給口１３へ供給する材料供給手段と、下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する二次空気導入手段とを具備し、送り込まれた軽い夾雑物ｆ，ｐを含む粒状材料ｇは、一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗って環状空間３０を周回しつつ螺旋状に上昇し、上部空間３１へ至って粒状材料ｇが空気流速の低下に伴って落下する一方、遊離した軽い夾雑物ｆ，ｐが上昇気流に乗って排気口１１より排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するのに用いる気流分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、射出成形等の樹脂成形原料に用いる合成樹脂ペレットは、配管を通して空気輸送されることが多いが、その輸送中にフロスと称される夾雑物の混入が避けられない。このフロスは、接触摩擦によって管内壁に付着した樹脂成分が成長してフィルム状の皮膜を形成し、該皮膜が紐状や糸状に剥離したものを主とするが、これに加えて該皮膜の細塵化、ペレット同士の衝突や管内壁との擦過等で生じる粉状のものも含まれ、様々な問題を惹起する要因になる。例えば、フロスは形態的又はサイズ的にペレットよりも格段に融け易いため、フロスを含むペレットを用いた樹脂成形では、先に融けたフロスがペレットの溶融までに熱劣化し、成形物の品質低下や歩留り低下を招くことになる。また、輸送する樹脂の種類を換えた場合に、管内壁から剥離した前の樹脂成分のフロスが不純物として混入し、やはり成形物の品質低下に繋がる。更に、フロスがロータリーバルブ等に絡まって作動不良や詰まりを生じることもある。
【０００３】
そこで、従来より、ペレットからフロスを分離するためのフロスセパレーターとして、下部が縮径した縦円筒内に、空気輸送管から送出されるフロス混入ペレットを空気流と共に送り込み、該縦円筒内で螺旋状の上昇流を生じさせ、軽いフロスを空気流と共に上部の排出口に導く一方、重いペレットを自重で落下させて下部の搬出口へ導くようにしたサイクロン式の分離装置が汎用されている。更に、空気輸送の空気を一次空気としてフロス混入ペレットと共に上記縦円筒内へ斜め上向きに送り込むと共に、該縦円筒の下方側から別途に二次空気、更には三次空気を導入することにより、フロスを２段階あるいは３段階で分離する方式も提案されている（特許文献１，２）。なお、本明細書における「重い」と「軽い」の表現は、対象物の物理量としての比重ではなく、下方からの風圧による浮き易さの度合を表し、同じ比重の材料でも粒子サイズ及び嵩密度が小さいほど、また空気抵抗を受け易い形態であるほど軽いことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６７９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３１３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来汎用の上記サイクロン式の分離装置では、遊離状態のフロスは容易にペレットと分離できるが、ペレットに付着しているフロス、とりわけ粉状フロスの分離が困難であった。また、上記従来提案の２段階あるいは３段階でフロスを分離する方式では、フロスの除去率を高め得るが、材料供給速度が上がると分離困難になるために処理能率を大きく設定できない上、二次空気及び三次空気の導入部の構造が複雑であるため、製作コストが高く付くと共に、フロス除去率を高める上で一次空気の導入風量に対応して二次空気及び三次空気の導入風量を微妙に調整せねばならず、そのために高度な制御機構が必要になるという難点があった。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて、上記合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するための気流分離装置として、高い処理能率に設定して、しかも制御容易で安定的に高い夾雑物除去率が得られる上、構造的に簡素で安価に製作できるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る気流分離装置は、上部に排気口１１、下端に材料搬出口１２を備える縦円筒形の分離器本体１内の中間部に、上下端を閉塞した縦短円筒状のバッフル筒２が同心状に配置し、このバッフル筒２の周囲に分離器本体１内の上下部空間３１，３２と連通する環状空間３０が構成され、分離器本体１の周壁部に、該環状空間３０に対して材料供給方向が接線方向になるように開口した材料供給口１３が設けられ、
バッフル筒２の上端部２１が円錐状に上方へ突出すると共に、該バッフル筒２の円筒部２０に臨んで材料供給口１３ａが開口し、
軽い夾雑物（粗大フロスｆ，粉状フロスｐ）を含む粒状材料ｇを一次空気Ａ１の空気流に伴って材料供給口１３ａへ供給する材料供給手段（材料供給管１３，ブロアーＢ１）と、分離器本体１内の下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する二次空気導入手段（ブロアーＢ２，二次空気導入管４）とを具備し、分離器本体内へ導入する一次空気／二次空気の風量比が１／１〜１／５の比率に設定され、
材料供給口１３より分離器本体１内に送り込まれた軽い夾雑物を含む粒状材料ｇが一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗って環状空間３０を周回しつつ螺旋状に上昇し、分離器本体１内の上部空間３１へ至って粒状材料ｇが空気流速の低下に伴って落下する一方、遊離した軽い夾雑物が螺旋状に上昇する空気流に乗って排気口１１より排出されると共に、落下する粒状材料ｇに付着していた軽い夾雑物も前記環状空間３２における空気Ａ１，Ａ２の攪拌作用で分離して上方へ運ばれ、粒状材料ｇのみが分離器本体１内の下部空間３２を落下して前記材料搬出口１２に至るように構成されてなる。
【０００８】
請求項２の発明は、上記請求項１の気流分離装置において、バッフル筒２の円錐状の上端部２１の円錐角αが４０〜８０°である構成としている。
【０００９】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２の気流分離装置において、二次空気Ａ２の放出口４ａは、分離器本体１の中心部に配置する二次空気導入管４の上端部に開口した複数の小孔にて構成されてなるものとしている。
【００１０】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかの気流分離装置において、バッフル筒２の円筒部２０における環状空間３０の横断面積が上部空間３１の横断面積の４０〜８０％である構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る気流分離装置では、材料供給口１３より分離器本体１内に送り込まれる軽い夾雑物（粗大フロスｆ，粉状フロスｐ）を含む粒状材料ｇは、その輸送媒体である一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗り、環状空間３０を上昇して分離器本体１内の上部空間３１へ至る。このとき、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１がバッフル筒２の円筒部２０に臨む位置で分離器本体１の接線方向に流入して、且つ環状空間３０によって強制的に周方向に沿う流れになる上、該円筒部３１周囲の狭い環状空間３０によって流速が速くなるから、下方から吹き上がる二次空気Ａ２と相俟って強い螺旋状の上昇流を生じ、上部空間３１に至っても排気口１１まで螺旋状の上昇流が維持される。そして、この上部空間３１では、流路面積の拡大によって該上昇流の流速が大幅に低下するから、重い粒状材料ｇが上昇流から外れて落下する一方、遊離した軽い夾雑物はた螺旋状の上昇流に乗ったまま確実に排気口１１へ運ばれて排出される。しかも、環状空間３０から上部空間３１への移行部分では、バッフル筒２の円錐状の上端部２１によって流路面積が連続的に拡大する形になり、空気Ａの上昇速度が次第に低下してゆくことから、上部空間３１での空気Ａの螺旋状の上昇流に乱れを生じにくく、もって粒状材料ｇが乱れた上昇流に捲き込まれて排気口１１へ運ばれるのを防止でき、それだけ夾雑物除去率が向上すると共に、より処理能率を高めることができる。
【００１２】
また、粒状材料ｇには粉状フロスｐを主とした軽い夾雑物の一部が付着していることが多いが、落下する該粒状材料ｇが環状空間３０を通過する際、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１の周回流と下方からの二次空気Ａ２の上昇流との衝突による激しい攪拌作用を受けるため、付着していた軽い夾雑物は粒状材料ｇから容易に分離して、上昇する空気Ａによって上方へ運ばれて排気口１１より排出される。従って、粒状材料ｇのみが環状空間３０を降下して下部空間３２へ達するが、流路面積の大きい下部空間３２では二次空気Ａ２の上昇流が弱く、更に二次空気Ａ２の放出口４ａよりも下位では該上昇流がないために再上昇に転じる懸念はなく、該粒状材料ｇは確実に下端の材料搬出口１２まで落下して搬出されることになる。
【００１３】
しかして、この気流分離装置によれば、分離器本体１内へ導入する一次空気Ａ１と二次空気Ａ２の風量比が特定範囲にあることから、環状空間３０から上部空間３１への空気Ａの螺旋状の上昇流が適度な上層速度になると共に、環状空間３０において充分な攪拌作用が得られ、もって安定した高い夾雑物除去率を確保できることに加え、粒状材料ｇの供給速度を大きく設定して高い処理能率を達成できる。また、この気流分離装置は、分離器本体１内に縦短円筒状のバッフル筒２を同心状に配置し、該分離器本体１内の下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する空気導入手段を付設するだけでよいから、構造的に簡素で安価に製作できると共に、二次空気Ａ２の風量設定も容易で高度な制御機構を必要とせず、それだけ設備コストを低減できるという利点がある。
【００１４】
請求項２の発明によれば、バッフル筒２の円錐状の上端部２１の円錐角αが特定範囲にあることから、分離器本体１内の環状空間３０から上部空間３１への流路面積を連続的に拡大する移行部分における空気Ａの低下速度勾配が適度になり、上部空間３１での空気Ａの螺旋状の上昇流がより安定化し、それだけ夾雑物の分離がより効率よく進行する。
【００１５】
請求項３の発明によれば、二次空気Ａ２の放出口４ａが分離器本体１の中心部に配置する二次空気導入管４の上端部にあるから、下部空間３２への二次空気Ａ２の放出風量、ひいては下部空間３２から環状空間３０へ吹き上がる二次空気Ａ２の風量が周方向に均等になり、もって環状空間３０で分離した細かい夾雑物の下部空間３２への落ち込みや下部空間３２に達した粒状材料ｇの再上昇を確実に防止できると共に、上部空間３１における空気Ａの螺旋状の上昇流もより安定化するため、粒状材料ｇと遊離した軽い夾雑物との分離効率がより高くなる。また、粒状材料ｇが環状空間３２を通って下部空間３２の周辺側へ落下してくるため、中心部の放出口４ａを避ける形になる上、該放出口４ａが複数の小孔にて構成されるから、粒状材料ｇの入り込みを生じにくく、もって粒状材料ｇによる放出口４ａの閉塞や部分的な詰まりによる二次空気Ａ２の放出不均等化を回避できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、環状空間３０と上部空間３１の横断面積が特定の比率範囲にあるから、該環状空間３０と上部空間３１の空気の上昇速度の差が適度になり、もって安定した高い夾雑物除去率でより大きな処理能力を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る気流分離装置全体の要部破断正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線の断面矢視図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線の断面矢視図である。
【図４】同気流分離装置による粒状材料と軽い夾雑物の分離状態を模式的に示す縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る気流分離装置の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１で示すように、この気流分離装置は、上端が端板１ａによって閉塞された縦短円筒状の分離器本体１と、該分離器本体１内の高さ方向中間部に同心状に配置した縦短円筒状のバッフル筒２と、該分離器本体１の縮径した下部１ｂに側方外部から突入した二次空気導入管４と、該分離器本体１の下端に連結一体化されたロータリーバルブ５とを備えている。
【００１９】
分離器本体１は、上部に側方へ開口した排気口１１を備えると共に、ロータリーバルブ５に臨む下端が材料搬出口１２を構成し、高さ方向中間部の外周には接線方向に沿う材料供給管１３が一体的に突設されている。そして、分離器本体１の内部は、高さ方向中間部においてその内周とバッフル筒２の外周との間で環状空間３０が構成され、この環状空間３０を介して上部空間３１と下部空間３２とが連通している。そして、材料供給管１３の材料供給口１３ａは、環状空間３０の上部寄りの位置において、当該環状空間３０に対して材料供給方向が接線方向になるように開口している。
【００２０】
バッフル筒２は、円筒部２０の両端が円錐状の上下端部２１，２２にて閉塞しており、図２でも示すように、円筒部２０の下部寄り位置の外周に等配形成された複数個（図では３個）の各取付突片２３において、分離器本体１の内周に突設された各支持突片１４にボルト・ナット２４を介して取り付けられている。しかして、分離器本体１の各支持突片１４のボルト挿通部は上下方向の長孔１５（図１参照）になっているため、バッフル筒２は該長孔１５の範囲で上下に位置調整可能である。
【００２１】
二次空気導入管４は、外部から分離器本体１の下部１ｂの周壁部を貫通して、当該分離器本体１内の中心位置で上向きに曲がった管本体４０と、この管本体４０の上端に嵌着したパンチングメタルからなる多孔キャップ４１とからなり、該キャップ４１の多数のパンチ孔によって二次空気Ａ２の放出口４ａを構成している。そして、この二次空気導入管４の管本体４０は、分離器本体１の周壁部を貫通する部分で溶接固着されると共に、図３でも示すように、その上端部外周と分離器本体１の内周との間に周方向に等配して橋架した複数本（図では４本）の水平支持片４２により、放出口４ａが分離器本体１の中心に配置するように固定されされている。
【００２２】
ロータリーバルブ５は、水平回転軸周りに放射状に配置した複数枚（図では４枚）の羽根板５ａを備えており、モーター等で回転駆動することにより、上向きになった羽根板５ａ間に分離器本体１の材料搬出口１２から落下した粒状材料ｇ（図３参照）を収容し、回転して下向きになった際に下方に開く取出口５ｂより該粒状材料ｇを放出するが、その回転駆動中及び停止中に材料搬出口１２と取出口５ｂとの間を羽根板５ａで常時エアーロックするようになっている。
【００２３】
上記構成の気流分離装置によって合成樹脂ペレット等の粒状材料から軽い夾雑物を分離除去するには、図４に示すように、材料供給管１３に空気輸送管Ｌを接続し、ホッパー型タンクＴに装填された材料Ｍを、材料供給手段のブロアーＢ１から送給される一次空気Ａ１に乗せて該空気輸送管Ｌ及び材料供給管１３を通して、材料供給口１３ａより分離器本体１内の環状空間３０へ連続的に送り込む。そして、同時に、二次空気導入手段のブロアーＢ２から送給される一次空気Ａ２を、二次空気導入管４を通して放出口４ａより分離器本体１内の下部空間３２の中心部から上方へ連続的に放出する。
【００２４】
上記の材料供給口１３ａより環状空間３０へ送り込まれた材料Ｍは、回収すべき粒状材料ｇに分離除去すべき軽い夾雑物として粗大フロスｆや粉状フロスｐが混入したものであるが、その輸送媒体である一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗り、環状空間３０を上昇して分離器本体１内の上部空間３１へ至る。このとき、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１が環状空間３０へ接線方向に流入して、且つ該環状空間３０の環形によって強制的に周方向に沿う流れになる上、狭い環状空間３０では流速が速くなるから、下方から吹き上がる二次空気Ａ２と相俟って強い螺旋状の上昇流を生じ、上部空間３１に至っても排気口１１まで安定した螺旋状の上昇流が維持される。しかるに、この上部空間３１では、環状空間３０からの流路面積の拡大によって該上昇流の流速が大幅に低下するから、一次分離ゾーンＺ１として、重い粒状材料ｇが直ちに効率よく上昇流から外れて落下する一方、遊離した軽い夾雑物は安定した螺旋状の上昇流に乗ったまま確実に排気口１１へ運ばれて排出される。
【００２５】
また、粒状材料ｇには粉状フロスｐを主とした軽い夾雑物の一部が付着していることが多いが、一次分離ゾーンＺ１から落下する該粒状材料ｇが環状空間３０を通過する際、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１の周回流と下方からの二次空気Ａ２の上昇流との衝突による激しい攪拌作用を受ける。従って、この環状空間３０では、二次分離ゾーンＺ２として、落下する粒状材料ｇに付着していた軽い夾雑物が容易に分離して、上昇する空気Ａ（一次空気Ａ１＋二次空気Ａ２）によって上方へ運ばれて排気口１１より排出され、粒状材料ｇのみが降下して下部空間３２へ達することになる。そして、下部空間３２では大きな流路面積で二次空気Ａ２の上昇流が弱いため、該下部空間３２に達した粒状材料ｇは、再上昇に転じる懸念はなく、確実に下端の材料搬出口１２まで落下してロータリーバルブ５の回転駆動によって取出口５ｂから取り出される。
【００２６】
従って、この気流分離装置によれば、分離器本体１内の上部空間３１の下部側における空気Ａの上昇速度が粒状材料ｇの浮遊速度よりも低くなるように、二次空気Ａ２の導入風量を設定しておけば、粗大フロスｆや粉状フロスｐの如き軽い夾雑物を極めて高効率で安定的に分離除去できると共に、粒状材料ｇの供給速度を大きく設定して高い処理能率を達成できる。また、この気流分離装置は、分離器本体１内に縦短円筒状のバッフル筒２を同心状に配置し、該分離器本体１内の下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する空気導入手段を付設するだけでよいから、構造的に簡素で安価に製作できると共に、二次空気Ａ２の風量設定も容易で高度な制御機構を必要とせず、それだけ設備コスト及びランニングコストを低減できるという利点がある。
【００２７】
なお、分離器本体１内の環状空間３０の広さは、特に制約されないが、その横断面積が上部空間３１の横断面積に対して４０〜８０％の範囲とすることが推奨される。また、一次空気Ａ１／二次空気Ａ２の風量比は、１／１〜１／５の範囲とすることが推奨される。すなわち、前者の横断面積比率によって環状空間３０と上部空間３１の空気の上昇速度の差が適度になると共に、後者の風量比によって該環状空間３０から上部空間３１への空気Ａの螺旋状の上昇流が適度な上層速度になり、これらによって安定した高い夾雑物除去率でより大きな処理能力が付与される。
【００２８】
本発明の気流分離装置において、バッフル筒２の上下端部２１，２２の形状は、凸型が好ましく、とりわけ上端部２１については実施形態のような円錐状が推奨される。これは、円錐状の上端部２１を有することにより、該上端部２１に粒状材料ｇ及び夾雑物が溜まるのを防止できることに加え、分離器本体１内の環状空間３０から上部空間３１への移行部分で流路面積が連続的に拡大する形になり、該移行部分で空気Ａの上昇速度が次第に低下してゆくことから、上部空間３１での空気Ａの螺旋状の上昇流に乱れを生じにくく、もって粒状材料ｇが乱れた上昇流に捲き込まれて排気口１１へ運ばれるのを防止でき、それだけ夾雑物除去率が向上すると共に、より処理能率が高まることによる。
【００２９】
このようにバッフル筒２の上端部２１を円錐状にすることにより、図４に示すように、分離器本体１の上部空間３０の第一分離ゾーンＺ１は、バッフル筒２の円筒部２０の上端から上端部２１の円錐状の頂端までの気流減速ゾーンＺ１１と、該頂端よりも上側の気流定速ゾーンＺ１２とに分けられる。
【００３０】
ここで、バッフル筒２における上記円錐状の上端部２１は、その円錐角αが４０〜８０°の範囲の鋭角とするのがよい。このように上端部２１の円錐角αを鋭角に設定すれば、気流減速ゾーンＺ１１が長くなり、それだけ該気流減速ゾーンＺ１１における空気Ａの上昇速度の低下が緩やかになるから、上部空間３１（一次分離ゾーンＺ１）での空気Ａの螺旋状の上昇流がより安定化し、遊離した粗大フロスｇや粉状フロスｐの如き軽い夾雑物の分離が効率よく進行する。
【００３１】
一方、バッフル筒２の下端部２２は、下向き凸型であることにより、分離器本体１内下部空間３２の中心に配置した放出口４ａから放出される二次空気２Ａが環状空間３０へ吹き上がる際の抵抗が少なくなり、それだけ二次空気２Ａの上昇流が安定する。しかして、該下端部２２の下向き凸型としては、円錐状や凸球面状があるが、加工製作面より円錐状が好ましく、特に円錐角β９０°以上、より好適には１００〜１５０°の鈍角の円錐状が推奨される。これは、該下端部２２が鈍角の円錐状であることにより、環状空間３０から下部空間３２への移行部分が短く、該移行部分での圧力勾配が急になるため、環状空間３０から下部空間３２へ落下した粒状材料ｇに対する上向きの風圧が急減し、もって該粒状材料ｇの再上昇を確実に防止できることによる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、分離器本体１内におけるバッフル筒２の取付位置を上下調整でき、その上下位置によって材料供給口１３から送り込まれる粒状材料ｇ及び一次空気Ａ１が周回する環状空間３０の上下幅が変わるから、該粒状材料ｇの粒度や比重、供給速度等に応じて、一次分離ゾーンＺ１における螺旋状の上昇流が適度な状態になるように容易に設定できるという利点がある。
【００３３】
二次空気Ａ２の放出口４ａについては、実施形態のように、分離器本体１の中心部に配置する二次空気導入管４の上端部に開口する複数の小孔にて構成することが推奨される。その利点の一つは、中心部からの二次空気Ａ２の放出により、下部空間３２での二次空気Ａ２の放出風量、ひいては下部空間３２から環状空間３０へ吹き上がる二次空気Ａ２の風量が周方向に均等になり、もって環状空間３０で分離した細かい夾雑物の下部空間３２への落ち込みや下部空間３２に達した粒状材料ｇの再上昇を確実に防止できると共に、一次分離ゾーンＺ１における空気Ａの螺旋状の上昇流もより安定化するため、粒状材料ｇと遊離した軽い夾雑物との分離効率がより高くなることである。更に他の利点としては、粒状材料ｇが二次分離ゾーンＺ２の環状空間３０を通って下部空間３２の周辺側へ落下してくるため、中心部の放出口４ａを避ける形になる上、該放出口４ａが小孔であることで粒状材料ｇの入り込みを生じにくく、もって粒状材料ｇによる放出口４ａの閉塞や部分的な詰まりによる二次空気Ａ２の放出不均等化を回避できることである。
【００３４】
また、実施形態では材料搬出口１２に設けたロータリーバルブ５によってエアーロック状態で連続的に材料搬出を行えるが、本発明の気流分離装置は材料搬出を非連続的に行う構成でもよい。例えば、材料搬出口１２にシャッターやダンパー等の開閉手段を設け、気流分離中には該開閉手段の閉止によるエアーロック状態で落下してくる粒状材料ｇを貯留し、所定量の気流分離終了後に該開閉手段を開放して材料搬出を行うようにしてもよく、この場合には貯留部分の容積を大きく設定することで一回の処理量を多くできる。なお、分離器本体１の材質としては、通常はステンレス鋼等の金属材料が使用されるが、ガラス、セラミック、合成樹脂等も採用可能である。しかして、不透明材料からなる分離器本体１では、分離状態を外部から視認できるように、要所に透明板を嵌装した覗き窓を設けてもよい。その他、本発明の気流分離装置の細部構成については、実施形態以外に種々設計変更可能である。
【００３５】
〔実機テスト〕
下記装置仕様の気流分離装置を用い、下記の処理条件で次の２種の合成樹脂ペレットＰ１，Ｐ２の各々からのフロス分離除去を行ったところ、その分離除去率はペレットＰ１，Ｐ２のいずれにおいてもほぼ１００％であった。
【００３６】
＜合成樹脂ペレット＞
ペレットＰ１・・・ポリエチレンペレット（平均径約３ｍｍ，平均長さ約３ｍｍ）、 フロス混入率：平均約０．１重量％
ペレットＰ２・・・ポリプロピレンペレット（平均径約３ｍｍ，平均長さ約３ｍｍ） 、フロス混入率：平均約０．１重量％
【００３７】
＜装置仕様＞
分離器本体１
全長：約２０００ｍｍ、上部空間３１における内径：４００ｍｍ
本体上端から材料供給口１３ａの中心までの距離：約１２５０ｍｍ
本体上端から縮径した下部１ａ上端までの距離：約１５８０ｍｍ
バッフル筒２
円筒部２０の外径：２５０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍ
上端部２１の円錐角α：６０°、下端部２２の円錐角β：１２０°
材料供給口１３ａの中心に対する円筒部２０の上端高さ：６０ｍｍ
二次空気導入管
放出口４ａの小孔径：２ｍｍ
多孔キャップ４１の頂端とバッフル筒２の下端部２２の頂端との距離：４５ｍｍ
上部空間３１に対する環状空間３０の横断面積比：約６０％
【００３８】
＜処理条件＞
粒状材料ｇの供給量：２２．５ｋｇ／分
一次空気Ａ１の供給量：５ｍ3 ／分、二次空気Ａ２の供給量：１４ｍ3 ／分
粒状材料ｇの浮遊速度：約７ｍ／秒
気流定速ゾーンＺ１２における空気上昇速度：約２．５ｍ／秒
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の気流分離装置は、合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するのに好適であるが、粒状物と粉体の混合物を始めとして、サイズや形態によって空気抵抗が大きく異なる異種材料の混合物を処理対象として、軽い材料と重い材料とに分離するのにも利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 分離器本体
１１ 排気口
１２ 材料搬出口
１３ 材料供給管（材料供給手段）
１３ａ 材料供給口
２ バッフル筒
２０ 円筒部
２１ 上端部
２２ 下端部
３０ 環状空間
３１ 上部空間
３２ 下部空間
４ 二次空気導入管（二次空気導入手段）
４ａ 放出口
α，β 円錐角
Ａ 空気
Ａ１ 一次空気
Ａ２ 二次空気
Ｂ１ ブロアー（材料供給手段）
Ｂ２ ブロアー（二次空気導入手段）
ｆ 粗大フロス（軽い夾雑物）
ｇ 粒状材料
Ｍ 材料
ｐ 粉状フロスｐ（軽い夾雑物）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するのに用いる気流分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、射出成形等の樹脂成形原料に用いる合成樹脂ペレットは、配管を通して空気輸送されることが多いが、その輸送中にフロスと称される夾雑物の混入が避けられない。このフロスは、接触摩擦によって管内壁に付着した樹脂成分が成長してフィルム状の皮膜を形成し、該皮膜が紐状や糸状に剥離したものを主とするが、これに加えて該皮膜の細塵化、ペレット同士の衝突や管内壁との擦過等で生じる粉状のものも含まれ、様々な問題を惹起する要因になる。例えば、フロスは形態的又はサイズ的にペレットよりも格段に融け易いため、フロスを含むペレットを用いた樹脂成形では、先に融けたフロスがペレットの溶融までに熱劣化し、成形物の品質低下や歩留り低下を招くことになる。また、輸送する樹脂の種類を換えた場合に、管内壁から剥離した前の樹脂成分のフロスが不純物として混入し、やはり成形物の品質低下に繋がる。更に、フロスがロータリーバルブ等に絡まって作動不良や詰まりを生じることもある。
【０００３】
そこで、従来より、ペレットからフロスを分離するためのフロスセパレーターとして、下部が縮径した縦円筒内に、空気輸送管から送出されるフロス混入ペレットを空気流と共に送り込み、該縦円筒内で螺旋状の上昇流を生じさせ、軽いフロスを空気流と共に上部の排出口に導く一方、重いペレットを自重で落下させて下部の搬出口へ導くようにしたサイクロン式の分離装置が汎用されている。更に、空気輸送の空気を一次空気としてフロス混入ペレットと共に上記縦円筒内へ斜め上向きに送り込むと共に、該縦円筒の下方側から別途に二次空気、更には三次空気を導入することにより、フロスを２段階あるいは３段階で分離する方式も提案されている（特許文献１，２）。なお、本明細書における「重い」と「軽い」の表現は、対象物の物理量としての比重ではなく、下方からの風圧による浮き易さの度合を表し、同じ比重の材料でも粒子サイズ及び嵩密度が小さいほど、また空気抵抗を受け易い形態であるほど軽いことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６７９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３１３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来汎用の上記サイクロン式の分離装置では、遊離状態のフロスは容易にペレットと分離できるが、ペレットに付着しているフロス、とりわけ粉状フロスの分離が困難であった。また、上記従来提案の２段階あるいは３段階でフロスを分離する方式では、フロスの除去率を高め得るが、材料供給速度が上がると分離困難になるために処理能率を大きく設定できない上、二次空気及び三次空気の導入部の構造が複雑であるため、製作コストが高く付くと共に、フロス除去率を高める上で一次空気の導入風量に対応して二次空気及び三次空気の導入風量を微妙に調整せねばならず、そのために高度な制御機構が必要になるという難点があった。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて、上記合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するための気流分離装置として、高い処理能率に設定して、しかも制御容易で安定的に高い夾雑物除去率が得られる上、構造的に簡素で安価に製作できるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る気流分離装置は、上部に排気口１１、下端に材料搬出口１２を備える縦円筒形の分離器本体１内の中間部に、上下端を閉塞した縦短円筒状のバッフル筒２が同心状に配置し、このバッフル筒２の周囲に分離器本体１内の上下部空間３１，３２と連通する環状空間３０が構成され、分離器本体１の周壁部に、該環状空間３０に対して材料供給方向が接線方向になるように開口した材料供給口１３が設けられ、
バッフル筒２の上端部２１が円錐状に上方へ突出すると共に、該バッフル筒２の円筒部２０に臨んで材料供給口１３ａが開口し、
軽い夾雑物（粗大フロスｆ，粉状フロスｐ）を含む粒状材料ｇを一次空気Ａ１の空気流に伴って材料供給口１３ａへ供給する材料供給手段（材料供給管１３，ブロアーＢ１）と、分離器本体１内の下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する二次空気導入手段（ブロアーＢ２，二次空気導入管４）とを具備し、分離器本体内へ導入する一次空気／二次空気の風量比が１／１〜１／５の比率に設定され、
材料供給口１３より分離器本体１内に送り込まれた軽い夾雑物を含む粒状材料ｇが一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗って環状空間３０を周回しつつ螺旋状に上昇し、分離器本体１内の上部空間３１へ至って粒状材料ｇが空気流速の低下に伴って落下する一方、遊離した軽い夾雑物が螺旋状に上昇する空気流に乗って排気口１１より排出されると共に、落下する粒状材料ｇに付着していた軽い夾雑物も前記環状空間３２における空気Ａ１，Ａ２の攪拌作用で分離して上方へ運ばれ、粒状材料ｇのみが分離器本体１内の下部空間３２を落下して前記材料搬出口１２に至るように構成されてなる。
【０００８】
請求項２の発明は、上記請求項１の気流分離装置において、バッフル筒２の円錐状の上端部２１の円錐角αが４０〜８０°である構成としている。
【０００９】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２の気流分離装置において、二次空気Ａ２の放出口４ａは、分離器本体１の中心部に配置する二次空気導入管４の上端部に開口した複数の小孔にて構成されてなるものとしている。
【００１０】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかの気流分離装置において、バッフル筒２の円筒部２０における環状空間３０の横断面積が上部空間３１の横断面積の４０〜８０％である構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る気流分離装置では、材料供給口１３より分離器本体１内に送り込まれる軽い夾雑物（粗大フロスｆ，粉状フロスｐ）を含む粒状材料ｇは、その輸送媒体である一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗り、環状空間３０を上昇して分離器本体１内の上部空間３１へ至る。このとき、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１がバッフル筒２の円筒部２０に臨む位置で分離器本体１の接線方向に流入して、且つ環状空間３０によって強制的に周方向に沿う流れになる上、該円筒部３１周囲の狭い環状空間３０によって流速が速くなるから、下方から吹き上がる二次空気Ａ２と相俟って強い螺旋状の上昇流を生じ、上部空間３１に至っても排気口１１まで螺旋状の上昇流が維持される。そして、この上部空間３１では、流路面積の拡大によって該上昇流の流速が大幅に低下するから、重い粒状材料ｇが上昇流から外れて落下する一方、遊離した軽い夾雑物はた螺旋状の上昇流に乗ったまま確実に排気口１１へ運ばれて排出される。しかも、環状空間３０から上部空間３１への移行部分では、バッフル筒２の円錐状の上端部２１によって流路面積が連続的に拡大する形になり、空気Ａの上昇速度が次第に低下してゆくことから、上部空間３１での空気Ａの螺旋状の上昇流に乱れを生じにくく、もって粒状材料ｇが乱れた上昇流に捲き込まれて排気口１１へ運ばれるのを防止でき、それだけ夾雑物除去率が向上すると共に、より処理能率を高めることができる。
【００１２】
また、粒状材料ｇには粉状フロスｐを主とした軽い夾雑物の一部が付着していることが多いが、落下する該粒状材料ｇが環状空間３０を通過する際、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１の周回流と下方からの二次空気Ａ２の上昇流との衝突による激しい攪拌作用を受けるため、付着していた軽い夾雑物は粒状材料ｇから容易に分離して、上昇する空気Ａによって上方へ運ばれて排気口１１より排出される。従って、粒状材料ｇのみが環状空間３０を降下して下部空間３２へ達するが、流路面積の大きい下部空間３２では二次空気Ａ２の上昇流が弱く、更に二次空気Ａ２の放出口４ａよりも下位では該上昇流がないために再上昇に転じる懸念はなく、該粒状材料ｇは確実に下端の材料搬出口１２まで落下して搬出されることになる。
【００１３】
しかして、この気流分離装置によれば、分離器本体１内へ導入する一次空気Ａ１と二次空気Ａ２の風量比が特定範囲にあることから、環状空間３０から上部空間３１への空気Ａの螺旋状の上昇流が適度な上層速度になると共に、環状空間３０において充分な攪拌作用が得られ、もって安定した高い夾雑物除去率を確保できることに加え、粒状材料ｇの供給速度を大きく設定して高い処理能率を達成できる。また、この気流分離装置は、分離器本体１内に縦短円筒状のバッフル筒２を同心状に配置し、該分離器本体１内の下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する空気導入手段を付設するだけでよいから、構造的に簡素で安価に製作できると共に、二次空気Ａ２の風量設定も容易で高度な制御機構を必要とせず、それだけ設備コストを低減できるという利点がある。
【００１４】
請求項２の発明によれば、バッフル筒２の円錐状の上端部２１の円錐角αが特定範囲にあることから、分離器本体１内の環状空間３０から上部空間３１への流路面積を連続的に拡大する移行部分における空気Ａの低下速度勾配が適度になり、上部空間３１での空気Ａの螺旋状の上昇流がより安定化し、それだけ夾雑物の分離がより効率よく進行する。
【００１５】
請求項３の発明によれば、二次空気Ａ２の放出口４ａが分離器本体１の中心部に配置する二次空気導入管４の上端部にあるから、下部空間３２への二次空気Ａ２の放出風量、ひいては下部空間３２から環状空間３０へ吹き上がる二次空気Ａ２の風量が周方向に均等になり、もって環状空間３０で分離した細かい夾雑物の下部空間３２への落ち込みや下部空間３２に達した粒状材料ｇの再上昇を確実に防止できると共に、上部空間３１における空気Ａの螺旋状の上昇流もより安定化するため、粒状材料ｇと遊離した軽い夾雑物との分離効率がより高くなる。また、粒状材料ｇが環状空間３２を通って下部空間３２の周辺側へ落下してくるため、中心部の放出口４ａを避ける形になる上、該放出口４ａが複数の小孔にて構成されるから、粒状材料ｇの入り込みを生じにくく、もって粒状材料ｇによる放出口４ａの閉塞や部分的な詰まりによる二次空気Ａ２の放出不均等化を回避できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、環状空間３０と上部空間３１の横断面積が特定の比率範囲にあるから、該環状空間３０と上部空間３１の空気の上昇速度の差が適度になり、もって安定した高い夾雑物除去率でより大きな処理能力を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る気流分離装置全体の要部破断正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線の断面矢視図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線の断面矢視図である。
【図４】同気流分離装置による粒状材料と軽い夾雑物の分離状態を模式的に示す縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る気流分離装置の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１で示すように、この気流分離装置は、上端が端板１ａによって閉塞された縦短円筒状の分離器本体１と、該分離器本体１内の高さ方向中間部に同心状に配置した縦短円筒状のバッフル筒２と、該分離器本体１の縮径した下部１ｂに側方外部から突入した二次空気導入管４と、該分離器本体１の下端に連結一体化されたロータリーバルブ５とを備えている。
【００１９】
分離器本体１は、上部に側方へ開口した排気口１１を備えると共に、ロータリーバルブ５に臨む下端が材料搬出口１２を構成し、高さ方向中間部の外周には接線方向に沿う材料供給管１３が一体的に突設されている。そして、分離器本体１の内部は、高さ方向中間部においてその内周とバッフル筒２の外周との間で環状空間３０が構成され、この環状空間３０を介して上部空間３１と下部空間３２とが連通している。そして、材料供給管１３の材料供給口１３ａは、環状空間３０の上部寄りの位置において、当該環状空間３０に対して材料供給方向が接線方向になるように開口している。
【００２０】
バッフル筒２は、円筒部２０の両端が円錐状の上下端部２１，２２にて閉塞しており、図２でも示すように、円筒部２０の下部寄り位置の外周に等配形成された複数個（図では３個）の各取付突片２３において、分離器本体１の内周に突設された各支持突片１４にボルト・ナット２４を介して取り付けられている。しかして、分離器本体１の各支持突片１４のボルト挿通部は上下方向の長孔１５（図１参照）になっているため、バッフル筒２は該長孔１５の範囲で上下に位置調整可能である。
【００２１】
二次空気導入管４は、外部から分離器本体１の下部１ｂの周壁部を貫通して、当該分離器本体１内の中心位置で上向きに曲がった管本体４０と、この管本体４０の上端に嵌着したパンチングメタルからなる多孔キャップ４１とからなり、該キャップ４１の多数のパンチ孔によって二次空気Ａ２の放出口４ａを構成している。そして、この二次空気導入管４の管本体４０は、分離器本体１の周壁部を貫通する部分で溶接固着されると共に、図３でも示すように、その上端部外周と分離器本体１の内周との間に周方向に等配して橋架した複数本（図では４本）の水平支持片４２により、放出口４ａが分離器本体１の中心に配置するように固定されされている。
【００２２】
ロータリーバルブ５は、水平回転軸周りに放射状に配置した複数枚（図では４枚）の羽根板５ａを備えており、モーター等で回転駆動することにより、上向きになった羽根板５ａ間に分離器本体１の材料搬出口１２から落下した粒状材料ｇ（図３参照）を収容し、回転して下向きになった際に下方に開く取出口５ｂより該粒状材料ｇを放出するが、その回転駆動中及び停止中に材料搬出口１２と取出口５ｂとの間を羽根板５ａで常時エアーロックするようになっている。
【００２３】
上記構成の気流分離装置によって合成樹脂ペレット等の粒状材料から軽い夾雑物を分離除去するには、図４に示すように、材料供給管１３に空気輸送管Ｌを接続し、ホッパー型タンクＴに装填された材料Ｍを、材料供給手段のブロアーＢ１から送給される一次空気Ａ１に乗せて該空気輸送管Ｌ及び材料供給管１３を通して、材料供給口１３ａより分離器本体１内の環状空間３０へ連続的に送り込む。そして、同時に、二次空気導入手段のブロアーＢ２から送給される一次空気Ａ２を、二次空気導入管４を通して放出口４ａより分離器本体１内の下部空間３２の中心部から上方へ連続的に放出する。
【００２４】
上記の材料供給口１３ａより環状空間３０へ送り込まれた材料Ｍは、回収すべき粒状材料ｇに分離除去すべき軽い夾雑物として粗大フロスｆや粉状フロスｐが混入したものであるが、その輸送媒体である一次空気Ａ１と下方から吹き上がる二次空気Ａ２に乗り、環状空間３０を上昇して分離器本体１内の上部空間３１へ至る。このとき、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１が環状空間３０へ接線方向に流入して、且つ該環状空間３０の環形によって強制的に周方向に沿う流れになる上、狭い環状空間３０では流速が速くなるから、下方から吹き上がる二次空気Ａ２と相俟って強い螺旋状の上昇流を生じ、上部空間３１に至っても排気口１１まで安定した螺旋状の上昇流が維持される。しかるに、この上部空間３１では、環状空間３０からの流路面積の拡大によって該上昇流の流速が大幅に低下するから、一次分離ゾーンＺ１として、重い粒状材料ｇが直ちに効率よく上昇流から外れて落下する一方、遊離した軽い夾雑物は安定した螺旋状の上昇流に乗ったまま確実に排気口１１へ運ばれて排出される。
【００２５】
また、粒状材料ｇには粉状フロスｐを主とした軽い夾雑物の一部が付着していることが多いが、一次分離ゾーンＺ１から落下する該粒状材料ｇが環状空間３０を通過する際、材料供給口１３より送り込まれる一次空気Ａ１の周回流と下方からの二次空気Ａ２の上昇流との衝突による激しい攪拌作用を受ける。従って、この環状空間３０では、二次分離ゾーンＺ２として、落下する粒状材料ｇに付着していた軽い夾雑物が容易に分離して、上昇する空気Ａ（一次空気Ａ１＋二次空気Ａ２）によって上方へ運ばれて排気口１１より排出され、粒状材料ｇのみが降下して下部空間３２へ達することになる。そして、下部空間３２では大きな流路面積で二次空気Ａ２の上昇流が弱いため、該下部空間３２に達した粒状材料ｇは、再上昇に転じる懸念はなく、確実に下端の材料搬出口１２まで落下してロータリーバルブ５の回転駆動によって取出口５ｂから取り出される。
【００２６】
従って、この気流分離装置によれば、分離器本体１内の上部空間３１の下部側における空気Ａの上昇速度が粒状材料ｇの浮遊速度よりも低くなるように、二次空気Ａ２の導入風量を設定しておけば、粗大フロスｆや粉状フロスｐの如き軽い夾雑物を極めて高効率で安定的に分離除去できると共に、粒状材料ｇの供給速度を大きく設定して高い処理能率を達成できる。また、この気流分離装置は、分離器本体１内に縦短円筒状のバッフル筒２を同心状に配置し、該分離器本体１内の下部空間３２に二次空気Ａ２を導入する空気導入手段を付設するだけでよいから、構造的に簡素で安価に製作できると共に、二次空気Ａ２の風量設定も容易で高度な制御機構を必要とせず、それだけ設備コスト及びランニングコストを低減できるという利点がある。
【００２７】
なお、分離器本体１内の環状空間３０の広さは、特に制約されないが、その横断面積が上部空間３１の横断面積に対して４０〜８０％の範囲とすることが推奨される。また、一次空気Ａ１／二次空気Ａ２の風量比は、１／１〜１／５の範囲とすることが推奨される。すなわち、前者の横断面積比率によって環状空間３０と上部空間３１の空気の上昇速度の差が適度になると共に、後者の風量比によって該環状空間３０から上部空間３１への空気Ａの螺旋状の上昇流が適度な上層速度になり、これらによって安定した高い夾雑物除去率でより大きな処理能力が付与される。
【００２８】
本発明の気流分離装置において、バッフル筒２の上下端部２１，２２の形状は、凸型が好ましく、とりわけ上端部２１については実施形態のような円錐状が推奨される。これは、円錐状の上端部２１を有することにより、該上端部２１に粒状材料ｇ及び夾雑物が溜まるのを防止できることに加え、分離器本体１内の環状空間３０から上部空間３１への移行部分で流路面積が連続的に拡大する形になり、該移行部分で空気Ａの上昇速度が次第に低下してゆくことから、上部空間３１での空気Ａの螺旋状の上昇流に乱れを生じにくく、もって粒状材料ｇが乱れた上昇流に捲き込まれて排気口１１へ運ばれるのを防止でき、それだけ夾雑物除去率が向上すると共に、より処理能率が高まることによる。
【００２９】
このようにバッフル筒２の上端部２１を円錐状にすることにより、図４に示すように、分離器本体１の上部空間３０の第一分離ゾーンＺ１は、バッフル筒２の円筒部２０の上端から上端部２１の円錐状の頂端までの気流減速ゾーンＺ１１と、該頂端よりも上側の気流定速ゾーンＺ１２とに分けられる。
【００３０】
ここで、バッフル筒２における上記円錐状の上端部２１は、その円錐角αが４０〜８０°の範囲の鋭角とするのがよい。このように上端部２１の円錐角αを鋭角に設定すれば、気流減速ゾーンＺ１１が長くなり、それだけ該気流減速ゾーンＺ１１における空気Ａの上昇速度の低下が緩やかになるから、上部空間３１（一次分離ゾーンＺ１）での空気Ａの螺旋状の上昇流がより安定化し、遊離した粗大フロスｇや粉状フロスｐの如き軽い夾雑物の分離が効率よく進行する。
【００３１】
一方、バッフル筒２の下端部２２は、下向き凸型であることにより、分離器本体１内下部空間３２の中心に配置した放出口４ａから放出される二次空気２Ａが環状空間３０へ吹き上がる際の抵抗が少なくなり、それだけ二次空気２Ａの上昇流が安定する。しかして、該下端部２２の下向き凸型としては、円錐状や凸球面状があるが、加工製作面より円錐状が好ましく、特に円錐角β９０°以上、より好適には１００〜１５０°の鈍角の円錐状が推奨される。これは、該下端部２２が鈍角の円錐状であることにより、環状空間３０から下部空間３２への移行部分が短く、該移行部分での圧力勾配が急になるため、環状空間３０から下部空間３２へ落下した粒状材料ｇに対する上向きの風圧が急減し、もって該粒状材料ｇの再上昇を確実に防止できることによる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、分離器本体１内におけるバッフル筒２の取付位置を上下調整でき、その上下位置によって材料供給口１３から送り込まれる粒状材料ｇ及び一次空気Ａ１が周回する環状空間３０の上下幅が変わるから、該粒状材料ｇの粒度や比重、供給速度等に応じて、一次分離ゾーンＺ１における螺旋状の上昇流が適度な状態になるように容易に設定できるという利点がある。
【００３３】
二次空気Ａ２の放出口４ａについては、実施形態のように、分離器本体１の中心部に配置する二次空気導入管４の上端部に開口する複数の小孔にて構成することが推奨される。その利点の一つは、中心部からの二次空気Ａ２の放出により、下部空間３２での二次空気Ａ２の放出風量、ひいては下部空間３２から環状空間３０へ吹き上がる二次空気Ａ２の風量が周方向に均等になり、もって環状空間３０で分離した細かい夾雑物の下部空間３２への落ち込みや下部空間３２に達した粒状材料ｇの再上昇を確実に防止できると共に、一次分離ゾーンＺ１における空気Ａの螺旋状の上昇流もより安定化するため、粒状材料ｇと遊離した軽い夾雑物との分離効率がより高くなることである。更に他の利点としては、粒状材料ｇが二次分離ゾーンＺ２の環状空間３０を通って下部空間３２の周辺側へ落下してくるため、中心部の放出口４ａを避ける形になる上、該放出口４ａが小孔であることで粒状材料ｇの入り込みを生じにくく、もって粒状材料ｇによる放出口４ａの閉塞や部分的な詰まりによる二次空気Ａ２の放出不均等化を回避できることである。
【００３４】
また、実施形態では材料搬出口１２に設けたロータリーバルブ５によってエアーロック状態で連続的に材料搬出を行えるが、本発明の気流分離装置は材料搬出を非連続的に行う構成でもよい。例えば、材料搬出口１２にシャッターやダンパー等の開閉手段を設け、気流分離中には該開閉手段の閉止によるエアーロック状態で落下してくる粒状材料ｇを貯留し、所定量の気流分離終了後に該開閉手段を開放して材料搬出を行うようにしてもよく、この場合には貯留部分の容積を大きく設定することで一回の処理量を多くできる。なお、分離器本体１の材質としては、通常はステンレス鋼等の金属材料が使用されるが、ガラス、セラミック、合成樹脂等も採用可能である。しかして、不透明材料からなる分離器本体１では、分離状態を外部から視認できるように、要所に透明板を嵌装した覗き窓を設けてもよい。その他、本発明の気流分離装置の細部構成については、実施形態以外に種々設計変更可能である。
【００３５】
〔実機テスト〕
下記装置仕様の気流分離装置を用い、下記の処理条件で次の２種の合成樹脂ペレットＰ１，Ｐ２の各々からのフロス分離除去を行ったところ、その分離除去率はペレットＰ１，Ｐ２のいずれにおいてもほぼ１００％であった。
【００３６】
＜合成樹脂ペレット＞
ペレットＰ１・・・ポリエチレンペレット（平均径約３ｍｍ，平均長さ約３ｍｍ）、 フロス混入率：平均約０．１重量％
ペレットＰ２・・・ポリプロピレンペレット（平均径約３ｍｍ，平均長さ約３ｍｍ） 、フロス混入率：平均約０．１重量％
【００３７】
＜装置仕様＞
分離器本体１
全長：約２０００ｍｍ、上部空間３１における内径：４００ｍｍ
本体上端から材料供給口１３ａの中心までの距離：約１２５０ｍｍ
本体上端から縮径した下部１ａ上端までの距離：約１５８０ｍｍ
バッフル筒２
円筒部２０の外径：２５０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍ
上端部２１の円錐角α：６０°、下端部２２の円錐角β：１２０°
材料供給口１３ａの中心に対する円筒部２０の上端高さ：６０ｍｍ
二次空気導入管
放出口４ａの小孔径：２ｍｍ
多孔キャップ４１の頂端とバッフル筒２の下端部２２の頂端との距離：４５ｍｍ
上部空間３１に対する環状空間３０の横断面積比：約６０％
【００３８】
＜処理条件＞
粒状材料ｇの供給量：２２．５ｋｇ／分
一次空気Ａ１の供給量：５ｍ3 ／分、二次空気Ａ２の供給量：１４ｍ3 ／分
粒状材料ｇの浮遊速度：約７ｍ／秒
気流定速ゾーンＺ１２における空気上昇速度：約２．５ｍ／秒
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の気流分離装置は、合成樹脂ペレット等の粒状材料に混入している軽い夾雑物を気流によって分離除去するのに好適であるが、粒状物と粉体の混合物を始めとして、サイズや形態によって空気抵抗が大きく異なる異種材料の混合物を処理対象として、軽い材料と重い材料とに分離するのにも利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 分離器本体
１１ 排気口
１２ 材料搬出口
１３ 材料供給管（材料供給手段）
１３ａ 材料供給口
２ バッフル筒
２０ 円筒部
２１ 上端部
２２ 下端部
３０ 環状空間
３１ 上部空間
３２ 下部空間
４ 二次空気導入管（二次空気導入手段）
４ａ 放出口
α，β 円錐角
Ａ 空気
Ａ１ 一次空気
Ａ２ 二次空気
Ｂ１ ブロアー（材料供給手段）
Ｂ２ ブロアー（二次空気導入手段）
ｆ 粗大フロス（軽い夾雑物）
ｇ 粒状材料
Ｍ 材料
ｐ 粉状フロスｐ（軽い夾雑物）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に排気口、下端に材料搬出口を備える縦円筒形の分離器本体内の中間部に、上下端を閉塞した縦短円筒状のバッフル筒が同心状に配置し、このバッフル筒の周囲に分離器本体内の上下部空間と連通する環状空間が構成され、分離器本体の周壁部に、該環状空間に対して材料供給方向が接線方向になるように開口した材料供給口が設けられ、
前記バッフル筒の上端部が円錐状に上方へ突出すると共に、該バッフル筒の円筒部に臨んで前記材料供給口が開口し、
軽い夾雑物を含む粒状材料を一次空気の空気流に伴って前記材料供給口へ供給する材料供給手段と、分離器本体内の下部空間に二次空気を導入する二次空気導入手段とを具備し、分離器本体内へ導入する一次空気／二次空気の風量比が１／１〜１／５の比率に設定され、
前記材料供給口より分離器本体内に送り込まれた軽い夾雑物を含む粒状材料が前記一次空気と下方から吹き上がる前記二次空気に乗って前記環状空間を周回しつつ螺旋状に上昇し、分離器本体内の上部空間へ至って粒状材料が空気流速の低下に伴って落下する一方、遊離した軽い夾雑物が螺旋状に上昇する空気流に乗って前記排気口より排出されると共に、落下する粒状材料に付着していた軽い夾雑物が前記環状空間における空気の攪拌作用で分離して上方へ運ばれ、粒状材料のみが分離器本体内の下部空間を落下して前記材料搬出口に至るように構成されてなる気流分離装置。
【請求項２】
前記バッフル筒の円錐状の上端部の円錐角が４０〜８０°である請求項１に記載の気流分離装置。
【請求項３】
前記二次空気の放出口は、分離器本体の中心部に配置する二次空気導入管の上端部に開口した複数の小孔にて構成されてなる請求項１又は２に記載の気流分離装置。
【請求項４】
前記バッフル筒の円筒部における前記環状空間の横断面積が前記上部空間の横断面積の４０〜８０％である請求項１〜３の何れかに記載の気流分離装置。
【請求項１】
上部に排気口、下端に材料搬出口を備える縦円筒形の分離器本体内の中間部に、上下端を閉塞した縦短円筒状のバッフル筒が同心状に配置し、このバッフル筒の周囲に分離器本体内の上下部空間と連通する環状空間が構成され、分離器本体の周壁部に、該環状空間に対して材料供給方向が接線方向になるように開口した材料供給口が設けられ、
前記バッフル筒の上端部が円錐状に上方へ突出すると共に、該バッフル筒の円筒部に臨んで前記材料供給口が開口し、
軽い夾雑物を含む粒状材料を一次空気の空気流に伴って前記材料供給口へ供給する材料供給手段と、分離器本体内の下部空間に二次空気を導入する二次空気導入手段とを具備し、分離器本体内へ導入する一次空気／二次空気の風量比が１／１〜１／５の比率に設定され、
前記材料供給口より分離器本体内に送り込まれた軽い夾雑物を含む粒状材料が前記一次空気と下方から吹き上がる前記二次空気に乗って前記環状空間を周回しつつ螺旋状に上昇し、分離器本体内の上部空間へ至って粒状材料が空気流速の低下に伴って落下する一方、遊離した軽い夾雑物が螺旋状に上昇する空気流に乗って前記排気口より排出されると共に、落下する粒状材料に付着していた軽い夾雑物が前記環状空間における空気の攪拌作用で分離して上方へ運ばれ、粒状材料のみが分離器本体内の下部空間を落下して前記材料搬出口に至るように構成されてなる気流分離装置。
【請求項２】
前記バッフル筒の円錐状の上端部の円錐角が４０〜８０°である請求項１に記載の気流分離装置。
【請求項３】
前記二次空気の放出口は、分離器本体の中心部に配置する二次空気導入管の上端部に開口した複数の小孔にて構成されてなる請求項１又は２に記載の気流分離装置。
【請求項４】
前記バッフル筒の円筒部における前記環状空間の横断面積が前記上部空間の横断面積の４０〜８０％である請求項１〜３の何れかに記載の気流分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−５６５０１（Ｐ２０１１−５６５０１Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４１３１（Ｐ２０１０−２１４１３１）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【分割の表示】特願２００９−３４７７５（Ｐ２００９−３４７７５）の分割
【原出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（５０９０４７９９３）マテハンエンジ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【分割の表示】特願２００９−３４７７５（Ｐ２００９−３４７７５）の分割
【原出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（５０９０４７９９３）マテハンエンジ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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