粉体分散装置および方法
【課題】粉体流として搬送される原料粉体に対して、解砕または分散を粉体分散において、分散効果を高めることができる粉体分散装置および方法を提供する。
【解決手段】粉体分散装置が、第１の気流を吹き出す第１噴射口と、第１噴射口より吹き出された第１の気流と衝突位置にて衝突するように、第２の気流を吹き出す第２噴射口と、第１および第２の気流の衝突位置を通過するように配置された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路と、を備え、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散を行う。
【解決手段】粉体分散装置が、第１の気流を吹き出す第１噴射口と、第１噴射口より吹き出された第１の気流と衝突位置にて衝突するように、第２の気流を吹き出す第２噴射口と、第１および第２の気流の衝突位置を通過するように配置された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路と、を備え、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体流として搬送される原料粉体に対して、解砕または分散を行う粉体分散装置および方法に関する。
【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粉体流として搬送される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粉体分散装置が配置され、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、原料粉体の特性および粒径などによっては凝集作用が高くなる場合もある。
【０００８】
例えば、特許文献１のようなエジェクタを用いた粉体分散装置では、粉体の分散量に対し消費エアが多く、また、粉体を含んだ気流をオリフィスに通過させるため、オリフィスを通過する際に脈動が生じやすい。さらに、オリフィスを通過後の噴流の中心部と外周部とでは流速が異なり、分散状態が不均一となる。そのため、従来のエジェクタ方式では、高い分散力を得ることできないため、凝集作用が高い粉体や粒子濃度が高い粉体に対しては効果的な分散効果を得ることができないという課題がある。
【０００９】
一方、従来の分散装置の構成として、粉体流を旋回させて発生した遠心力を機械的剪断力として、原料粉体の分散を行うような方式があるが、このような方式では、高速回転を行うための動力などが必要となるとともに、装置構成が大型化するという課題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、粉体流として搬送される原料粉体に対して解砕または分散を行う粉体分散において、分散効果を高めることができる粉体分散装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、第１の気流を吹き出す第１噴射口と、第１噴射口より吹き出された第１の気流と衝突位置にて衝突するように、第２の気流を吹き出す第２噴射口と、第１および第２の気流の衝突位置を通過するように配置された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路と、を備え、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散が行われる、粉体分散装置を提供する。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有するように、第１噴射口および第２噴射口よりの吹き出し方向が設定されている、第１態様に記載の粉体分散装置を提供する。
【００１４】
本発明の第３態様によれば、第１噴射口および第２噴射口が、粉体流路の流れ方向の中心に対して、対称に配置されている、第１態様または第２態様に記載の粉体分散装置を提供する。
【００１５】
本発明の第４態様によれば、第１噴射口および第２噴射口はスリット状に形成されている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉体分散装置を提供する。
【００１６】
本発明の第５態様によれば、スリット状の第１噴射口および第２噴射口は、粉体流路の流れ方向の中心に対して直交する第１方向に延在しかつ同一形状に形成されており、第１方向に衝突位置も延在する、第４態様に記載の粉体分散装置を提供する。
【００１７】
本発明の第６態様によれば、第１および第２噴射口から吹き出される第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の粉体分散装置を提供する。
【００１８】
本発明の第７態様によれば、原料粉体の粉体流が流れる粉体流路内に配置された衝突位置にて、第１の気流と第２の気流とを互いに衝突させ、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散を行う、粉体分散方法を提供する。
【００１９】
本発明の第８態様によれば、第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有して、衝突位置にて互いに衝突される、第７態様に記載の粉体分散方法を提供する。
【００２０】
本発明の第９態様によれば、第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、第８態様に記載の粉体分散方法を提供する。
【００２１】
本発明の第１０態様によれば、第１および第２の気流は、長さ方向に比して幅方向に狭い気流断面を有する、第７態様から第９態様のいずれか１つに記載の粉体分散方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、第１噴射口より吹き出された第１の気流と、第２噴射口より吹き出された第２の気流とが互いに衝突する衝突位置が粉体流路内に配置されている。これにより、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギが原料粉体に付加されて、原料粉体の解砕または分散を行うことができる。よって、粉体分散における分散効果を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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５】本発明の実施の形態の粉体分散装置の外観図
【図６】図５の粉体分散装置の部分拡大図
【図７】図５の粉体分散装置の部分拡大図
【図８】本発明の実施の形態の粉体分散装置の原理を説明する模式図
【図９】本発明の実施の形態の粉体分散装置の模式図
【図１０】図９の変形例にかかる粉体分散装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の一の実施の形態にかかる粉体分散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。
【００２６】
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、粉体分散装置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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
粉体分散装置３は、定量フィーダ２にて定量供給された原料粉体を通過させる際に、原料粉体に対してエネルギを付与することにより原料粉体を解砕して分散させる。粉体分散装置３の詳細な構成については後述する。
【００３１】
粉体分級装置４は、粉体分散装置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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
原料粉体導入部１１は、定量フィーダ２および粉体分散装置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。
【００３８】
分散部９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、粉体分散機構として例えば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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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と大略横方向に分岐された細粉流路２３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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、粉体分散装置３の詳細な構成について説明する。
【００４９】
粉体分散装置３の外観および内部構造を図５に示す。図５において、（Ａ）は粉体分散装置３の上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。
【００５０】
図５に示すように、粉体分散装置３は、原料粉体の導入口３１と、排出口３２と、導入口３１と排出口３２とを連通するように形成された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路３３とが形成された本体部３０を備えている。本体部３０には、２箇所のクリーンエアのエア導入口３４、３５と、それぞれのエア導入口３４、３５より導入されたクリーンエアを粉体流路３３内に吹き出す第１噴射口３６および第２噴射口３７と、それぞれのエア導入口３４、３５と、第１および第２噴射口３６、３７を連通するエア流路３８、３９とが形成されている。
【００５１】
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、原料粉体の導入口３１およびエア導入口３４、３５は、粉体分散装置３の本体部３０の上面に開口して形成されており、原料粉体の排出口３２は、本体部３０の側面に開口して形成されている。
【００５２】
また、図５（Ａ）および（Ｃ）に示すように、第１および第２噴射口３６、３７から吹き出したクリーンエアの第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２は、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に向かい、中心Ｃ１上にて第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が衝突するように、それぞれの噴射口３６、３７が配置されている。なお、第１および第２噴射口３６、３７は、互いに同一形状（構造）を有するとともに、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に関して対称に配置されている。また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が衝突する位置を衝突位置Ｐと称する。
【００５３】
ここで、粉体分散装置３の本体部３０における第１噴射口３６およびエア流路３８の詳細について、図６および図７に示す。なお、図６（Ａ）は、第１噴射口３６およびエア流路３８付近における上方部分の構造を示す図であり、（Ｂ）は下方部分の構造を示す図である。また、図７（Ａ）は、図６（Ａ）におけるＡ−Ａ線近傍の部分拡大図であり、（Ｂ）は図６（Ｂ）におけるＢ−Ｂ線近傍の部分拡大図であり、（Ｃ）は、Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線断面を一体的に示す図である。
【００５４】
図６および図７に示すように、エア流路３８は、垂直方向から水平方向に向かうように流路が曲げられており、さらにエア導入口３４から第１噴射口３６に向かうにしたがって、その流路断面が縮小されている。エア流路３８の下流側端には、第１噴射口３６が形成されており、第１噴射口３６は、水平方向の開口幅よりも上下方向（第１方向）の開口長さが長い、いわゆるスリット状の開口として形成されている。本実施の形態の例では、開口幅０．３ｍｍ、開口長さ４ｍｍの長方形スリット状に形成されている。第１噴射口３６は、水平方向に延在する粉体流路３３に連通するように開口されている。本実施の形態の例では、第１噴射口３６からの第１の気流Ｆ１の吹き出し方向が、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して、鋭角に傾斜している。このように、第１噴射口３６がスリット状に形成されていることにより、第１の気流Ｆ１が高速気流（例えば、音速以上）として、粉体流路３３内に吹き出すことが可能とされている。なお、第２噴射口３７およびエア流路３９についても同じ構造であるため、その説明は省略する。
【００５５】
図５（Ｂ）に示すように、導入口３１付近にて上下方向に延在している粉体流路３３は、その後水平方向に延在して衝突位置Ｐを通過し、排出口３２に連通されており、衝突位置Ｐの付近では流路断面が拡大されている。
【００５６】
このような構成の粉体分散装置３において、原料粉体に対して解砕および分散が行われる原理について、図８、図９の模式図を用いて説明する。
【００５７】
図８は、粉体分散装置３の本体部３０の内部において、粉体流路３３を流れる粉体流Ｆ３と、スリット状の第１噴射口３６から吹き出される第１の気流Ｆ１と、スリット状の第２噴射口３７から吹き出される第２の気流Ｆ２との関係を示している。
【００５８】
図８に示すように、スリット状の第１噴射口３６から吹き出された第１の気流Ｆ１は、上下方向に幅を有する気流として衝突位置Ｐに向かう。同様に、スリット状の第２噴射口３７から吹き出された第２の気流Ｆ２は、上下方向に幅を有する気流として衝突位置Ｐに向かう。粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１上には、上下方向（第１方向）に延在するように衝突位置Ｐが設けられており、この衝突位置Ｐにて第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２は互いに衝突する。また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θは、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して例えば鋭角に設定されている。
【００５９】
一方、粉体流Ｆ３は、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２を横切るようにして衝突位置Ｐを通過し、それとともにその流路断面の拡大が行われる。
【００６０】
ここで、図８の模式図を上方から見た模式図を図９に示す。図９に示すように、衝突位置Ｐでは、高速気流である第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が互いに衝突し、衝突位置Ｐ付近の領域では、衝突エネルギにより渦流が発生して気流同士が混合される混合領域４０が形成される。衝突位置Ｐおよびこの混合領域４０を粉体流Ｆ３が通過すると、通過の際に、衝突により生じたエネルギ（例えば、衝突エネルギと称する。）が粉体流Ｆ３に含まれる原料粉体に付与される。この衝突エネルギにより原料粉体の凝集が解砕されて分散される。その後、分散された粉体流Ｆ３は衝突位置Ｐの下流側に流れ、流路断面が拡大されることによりその流れが整えられて、分散処理が行われた粉体流Ｆ３が排出口３２より本体部３０の外部へ搬送される。
【００６１】
このような粉体分散装置３の構成によれば、クリーンエアの高速気流である第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２を粉体流路３３内にて衝突させ、この衝突により生じるエネルギを原料粉体に作用させることにより、原料粉体の解砕および分散を行うことができる。したがって、高い分散効果を得ることができる。
【００６２】
また、高速気流を吹き出す第１および第２噴射口３６、３７は、粉体の混合気流を通過させるものではなく、クリーンエアを通過させるものであるため、流路が絞られた噴射口３６、３７にて脈動が生じ難く、また粉体詰まりなども発生し難い。したがって、高濃度粉体の分散処理に対して効果的に適用できる。
【００６３】
また、第１および第２噴射口３６、３７は上下方向に延在するスリット状に形成されている。そのため、特に図８に示すように、上下方向に幅を有する気流Ｆ１、Ｆ２を、上下方向に延在する衝突位置Ｐ（すなわち、点ではなく上下方向に長さを有する位置）にて衝突させることができる。また、粉体流Ｆ３の全てが、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切ることになる。したがって、衝突位置Ｐを通過する粉体流Ｆ３に対して、衝突エネルギを効果的に付与することができる。また、このように衝突エネルギを用いて効果的な分散を実現できるため、分散効果に対するクリーンエアの消費量を抑制することが可能となる。なお、本実施の形態では、粉体流Ｆ３の全てが、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切るような場合を例として説明するが、求められる分散効果の程度によっては、粉体流Ｆ３の大半が、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切り、粉体流Ｆ３の一部が気流Ｆ１、Ｆ２を横切らないような構成を採用することもできる。
【００６４】
また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θが、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して例えば鋭角に設定されている。これにより、粉体流路３３内に導入口３１に対して負圧となる部分を形成することができ、導入口３１から粉体流路３３内へ原料粉体を導いて粉体流Ｆ３を形成できる。
【００６５】
また、このような粉体分散装置３では、粉体流路３３と、クリーンエアの２つの噴射口３６、３７とを設けた構造となるため、装置構成が大型化することなく、効率的な分散処理を行うことができる。
【００６６】
このような構成の粉体分散装置３を粉体分級システム１に採用することにより、凝集力が比較的強い微粉体（例えば、１０μｍ以下）を原料粉体として、粉体分散装置３にて効率的な分散処理を行った後、粉体分級装置４にて確実な分級処理を行うことが可能となる。
【００６７】
上述の説明では、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θが、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して鋭角に設定されているような場合を例として説明したが、図１０に示すように、吹き出し角度θを例えば９０度に設定しても良い。吹き出し角度θを鋭角よりも９０度に設定する方が、発生する衝突エネルギを大きくすることができるため、分散効果を高めることができる。ただし、吹き出し角度θを鋭角とした場合には、負圧形成効果が得られるため、粉体流路３３内に粉体流Ｆ３を円滑に導入することが可能となる。なお、吹き出し角度θは、原料粉体の仕様や要求される分散効果に応じて設定あるいは変更しても良い。
【００６８】
第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が例えば、音速以上の高速気流である場合を例として説明したが、気流Ｆ１、Ｆ２の速度は、少なくとも粉体流Ｆ３の速度よりも高い速度であれば、衝突エネルギを用いた分散効果を得ることができる。なお、このような原料粉体の粉体流Ｆ３の速度は、一般的に２０〜３０ｍ／ｓ程度の範囲で用いられることが多い。したがって、本発明において、高速気流とは、少なくとも粉体流Ｆ３の速度よりも高い速度のことを意味する。
【００６９】
また、第１および第２噴射口３６、３７の形状としてスリット状の開口を用いる場合を例として説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されない。第１および第２噴射口を円孔状または正方形孔状に形成しても良く、さらにオリフィス孔状に形成しても良い。ただし、スリット状の開口を用いた場合には、クリーンエアに対する絞り効果を得ながら、一方向に幅を有する気流を吹き出して、粉体流Ｆ３との接触効率を高めることが可能となる。
【００７０】
また、上述の説明では、粉体流路３３の大部分が水平方向に延在するような場合を例として説明したが、粉体流路３３は鉛直方向に延在しても良く、水平方向に対して傾斜した方向に延在しても良い。
【００７１】
また、定量フィーダ２から粉体分散装置３に導入される原料粉体は、上述の負圧効果を利用して粉体流路３３内に導入されるようにしても良く、あるいは動力を用いて機械的に粉体流路３３内に導入しても良い。
【００７２】
また、粉体分散装置３を複数個、並列あるいは直列させて配置するような構成を用いても良い。複数個の粉体分散装置３を用いるような場合、各装置３にそれぞれ異なる種類の原料粉体を導入しても良い。
【００７３】
また、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。
【００７４】
また、上述の実施の形態では、粉体分散装置３が粉体分級システム１に用いられるような場合を例として説明したが、粉体分級に限られず、粉体に対して分散処理を行う装置や方法に対して、本発明の粉体分散装置を適用することができる。
【００７５】
また、上述の実施の形態では、粉体分散装置３において、１種類の原料粉体に対して分散処理を行うような場合を例として説明したが、複数種類の原料粉体を別々に導入して、原料粉体に対して分散処理を行うとともに、それぞれの原料粉体を混合するようにすることもできる。なお、本明細書において、原料粉体の種類とは、組成だけでなく、大きさ、形状による違いを含む概念を意味する。
【００７６】
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】
【００７７】
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
３０ 本体部
３１ 導入口
３２ 排出口
３３ 粉体流路
３４ エア導入口
３５ エア導入口
３６ 第１噴射口
３７ 第２噴射口
３８ エア流路
３９ エア流路
４０ 混合領域
Ｆ１ 第１の気流
Ｆ２ 第２の気流
Ｐ 衝突位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体流として搬送される原料粉体に対して、解砕または分散を行う粉体分散装置および方法に関する。
【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粉体流として搬送される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粉体分散装置が配置され、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、原料粉体の特性および粒径などによっては凝集作用が高くなる場合もある。
【０００８】
例えば、特許文献１のようなエジェクタを用いた粉体分散装置では、粉体の分散量に対し消費エアが多く、また、粉体を含んだ気流をオリフィスに通過させるため、オリフィスを通過する際に脈動が生じやすい。さらに、オリフィスを通過後の噴流の中心部と外周部とでは流速が異なり、分散状態が不均一となる。そのため、従来のエジェクタ方式では、高い分散力を得ることできないため、凝集作用が高い粉体や粒子濃度が高い粉体に対しては効果的な分散効果を得ることができないという課題がある。
【０００９】
一方、従来の分散装置の構成として、粉体流を旋回させて発生した遠心力を機械的剪断力として、原料粉体の分散を行うような方式があるが、このような方式では、高速回転を行うための動力などが必要となるとともに、装置構成が大型化するという課題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、粉体流として搬送される原料粉体に対して解砕または分散を行う粉体分散において、分散効果を高めることができる粉体分散装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、第１の気流を吹き出す第１噴射口と、第１噴射口より吹き出された第１の気流と衝突位置にて衝突するように、第２の気流を吹き出す第２噴射口と、第１および第２の気流の衝突位置を通過するように配置された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路と、を備え、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散が行われる、粉体分散装置を提供する。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有するように、第１噴射口および第２噴射口よりの吹き出し方向が設定されている、第１態様に記載の粉体分散装置を提供する。
【００１４】
本発明の第３態様によれば、第１噴射口および第２噴射口が、粉体流路の流れ方向の中心に対して、対称に配置されている、第１態様または第２態様に記載の粉体分散装置を提供する。
【００１５】
本発明の第４態様によれば、第１噴射口および第２噴射口はスリット状に形成されている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の粉体分散装置を提供する。
【００１６】
本発明の第５態様によれば、スリット状の第１噴射口および第２噴射口は、粉体流路の流れ方向の中心に対して直交する第１方向に延在しかつ同一形状に形成されており、第１方向に衝突位置も延在する、第４態様に記載の粉体分散装置を提供する。
【００１７】
本発明の第６態様によれば、第１および第２噴射口から吹き出される第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の粉体分散装置を提供する。
【００１８】
本発明の第７態様によれば、原料粉体の粉体流が流れる粉体流路内に配置された衝突位置にて、第１の気流と第２の気流とを互いに衝突させ、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散を行う、粉体分散方法を提供する。
【００１９】
本発明の第８態様によれば、第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有して、衝突位置にて互いに衝突される、第７態様に記載の粉体分散方法を提供する。
【００２０】
本発明の第９態様によれば、第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、第８態様に記載の粉体分散方法を提供する。
【００２１】
本発明の第１０態様によれば、第１および第２の気流は、長さ方向に比して幅方向に狭い気流断面を有する、第７態様から第９態様のいずれか１つに記載の粉体分散方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、第１噴射口より吹き出された第１の気流と、第２噴射口より吹き出された第２の気流とが互いに衝突する衝突位置が粉体流路内に配置されている。これにより、粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギが原料粉体に付加されて、原料粉体の解砕または分散を行うことができる。よって、粉体分散における分散効果を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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５】本発明の実施の形態の粉体分散装置の外観図
【図６】図５の粉体分散装置の部分拡大図
【図７】図５の粉体分散装置の部分拡大図
【図８】本発明の実施の形態の粉体分散装置の原理を説明する模式図
【図９】本発明の実施の形態の粉体分散装置の模式図
【図１０】図９の変形例にかかる粉体分散装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の一の実施の形態にかかる粉体分散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。
【００２６】
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、粉体分散装置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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
粉体分散装置３は、定量フィーダ２にて定量供給された原料粉体を通過させる際に、原料粉体に対してエネルギを付与することにより原料粉体を解砕して分散させる。粉体分散装置３の詳細な構成については後述する。
【００３１】
粉体分級装置４は、粉体分散装置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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
原料粉体導入部１１は、定量フィーダ２および粉体分散装置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。
【００３８】
分散部９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、粉体分散機構として例えば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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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と大略横方向に分岐された細粉流路２３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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、粉体分散装置３の詳細な構成について説明する。
【００４９】
粉体分散装置３の外観および内部構造を図５に示す。図５において、（Ａ）は粉体分散装置３の上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。
【００５０】
図５に示すように、粉体分散装置３は、原料粉体の導入口３１と、排出口３２と、導入口３１と排出口３２とを連通するように形成された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路３３とが形成された本体部３０を備えている。本体部３０には、２箇所のクリーンエアのエア導入口３４、３５と、それぞれのエア導入口３４、３５より導入されたクリーンエアを粉体流路３３内に吹き出す第１噴射口３６および第２噴射口３７と、それぞれのエア導入口３４、３５と、第１および第２噴射口３６、３７を連通するエア流路３８、３９とが形成されている。
【００５１】
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、原料粉体の導入口３１およびエア導入口３４、３５は、粉体分散装置３の本体部３０の上面に開口して形成されており、原料粉体の排出口３２は、本体部３０の側面に開口して形成されている。
【００５２】
また、図５（Ａ）および（Ｃ）に示すように、第１および第２噴射口３６、３７から吹き出したクリーンエアの第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２は、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に向かい、中心Ｃ１上にて第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が衝突するように、それぞれの噴射口３６、３７が配置されている。なお、第１および第２噴射口３６、３７は、互いに同一形状（構造）を有するとともに、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に関して対称に配置されている。また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が衝突する位置を衝突位置Ｐと称する。
【００５３】
ここで、粉体分散装置３の本体部３０における第１噴射口３６およびエア流路３８の詳細について、図６および図７に示す。なお、図６（Ａ）は、第１噴射口３６およびエア流路３８付近における上方部分の構造を示す図であり、（Ｂ）は下方部分の構造を示す図である。また、図７（Ａ）は、図６（Ａ）におけるＡ−Ａ線近傍の部分拡大図であり、（Ｂ）は図６（Ｂ）におけるＢ−Ｂ線近傍の部分拡大図であり、（Ｃ）は、Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線断面を一体的に示す図である。
【００５４】
図６および図７に示すように、エア流路３８は、垂直方向から水平方向に向かうように流路が曲げられており、さらにエア導入口３４から第１噴射口３６に向かうにしたがって、その流路断面が縮小されている。エア流路３８の下流側端には、第１噴射口３６が形成されており、第１噴射口３６は、水平方向の開口幅よりも上下方向（第１方向）の開口長さが長い、いわゆるスリット状の開口として形成されている。本実施の形態の例では、開口幅０．３ｍｍ、開口長さ４ｍｍの長方形スリット状に形成されている。第１噴射口３６は、水平方向に延在する粉体流路３３に連通するように開口されている。本実施の形態の例では、第１噴射口３６からの第１の気流Ｆ１の吹き出し方向が、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して、鋭角に傾斜している。このように、第１噴射口３６がスリット状に形成されていることにより、第１の気流Ｆ１が高速気流（例えば、音速以上）として、粉体流路３３内に吹き出すことが可能とされている。なお、第２噴射口３７およびエア流路３９についても同じ構造であるため、その説明は省略する。
【００５５】
図５（Ｂ）に示すように、導入口３１付近にて上下方向に延在している粉体流路３３は、その後水平方向に延在して衝突位置Ｐを通過し、排出口３２に連通されており、衝突位置Ｐの付近では流路断面が拡大されている。
【００５６】
このような構成の粉体分散装置３において、原料粉体に対して解砕および分散が行われる原理について、図８、図９の模式図を用いて説明する。
【００５７】
図８は、粉体分散装置３の本体部３０の内部において、粉体流路３３を流れる粉体流Ｆ３と、スリット状の第１噴射口３６から吹き出される第１の気流Ｆ１と、スリット状の第２噴射口３７から吹き出される第２の気流Ｆ２との関係を示している。
【００５８】
図８に示すように、スリット状の第１噴射口３６から吹き出された第１の気流Ｆ１は、上下方向に幅を有する気流として衝突位置Ｐに向かう。同様に、スリット状の第２噴射口３７から吹き出された第２の気流Ｆ２は、上下方向に幅を有する気流として衝突位置Ｐに向かう。粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１上には、上下方向（第１方向）に延在するように衝突位置Ｐが設けられており、この衝突位置Ｐにて第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２は互いに衝突する。また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θは、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して例えば鋭角に設定されている。
【００５９】
一方、粉体流Ｆ３は、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２を横切るようにして衝突位置Ｐを通過し、それとともにその流路断面の拡大が行われる。
【００６０】
ここで、図８の模式図を上方から見た模式図を図９に示す。図９に示すように、衝突位置Ｐでは、高速気流である第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が互いに衝突し、衝突位置Ｐ付近の領域では、衝突エネルギにより渦流が発生して気流同士が混合される混合領域４０が形成される。衝突位置Ｐおよびこの混合領域４０を粉体流Ｆ３が通過すると、通過の際に、衝突により生じたエネルギ（例えば、衝突エネルギと称する。）が粉体流Ｆ３に含まれる原料粉体に付与される。この衝突エネルギにより原料粉体の凝集が解砕されて分散される。その後、分散された粉体流Ｆ３は衝突位置Ｐの下流側に流れ、流路断面が拡大されることによりその流れが整えられて、分散処理が行われた粉体流Ｆ３が排出口３２より本体部３０の外部へ搬送される。
【００６１】
このような粉体分散装置３の構成によれば、クリーンエアの高速気流である第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２を粉体流路３３内にて衝突させ、この衝突により生じるエネルギを原料粉体に作用させることにより、原料粉体の解砕および分散を行うことができる。したがって、高い分散効果を得ることができる。
【００６２】
また、高速気流を吹き出す第１および第２噴射口３６、３７は、粉体の混合気流を通過させるものではなく、クリーンエアを通過させるものであるため、流路が絞られた噴射口３６、３７にて脈動が生じ難く、また粉体詰まりなども発生し難い。したがって、高濃度粉体の分散処理に対して効果的に適用できる。
【００６３】
また、第１および第２噴射口３６、３７は上下方向に延在するスリット状に形成されている。そのため、特に図８に示すように、上下方向に幅を有する気流Ｆ１、Ｆ２を、上下方向に延在する衝突位置Ｐ（すなわち、点ではなく上下方向に長さを有する位置）にて衝突させることができる。また、粉体流Ｆ３の全てが、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切ることになる。したがって、衝突位置Ｐを通過する粉体流Ｆ３に対して、衝突エネルギを効果的に付与することができる。また、このように衝突エネルギを用いて効果的な分散を実現できるため、分散効果に対するクリーンエアの消費量を抑制することが可能となる。なお、本実施の形態では、粉体流Ｆ３の全てが、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切るような場合を例として説明するが、求められる分散効果の程度によっては、粉体流Ｆ３の大半が、気流Ｆ１、Ｆ２のいずれかを横切り、粉体流Ｆ３の一部が気流Ｆ１、Ｆ２を横切らないような構成を採用することもできる。
【００６４】
また、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θが、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して例えば鋭角に設定されている。これにより、粉体流路３３内に導入口３１に対して負圧となる部分を形成することができ、導入口３１から粉体流路３３内へ原料粉体を導いて粉体流Ｆ３を形成できる。
【００６５】
また、このような粉体分散装置３では、粉体流路３３と、クリーンエアの２つの噴射口３６、３７とを設けた構造となるため、装置構成が大型化することなく、効率的な分散処理を行うことができる。
【００６６】
このような構成の粉体分散装置３を粉体分級システム１に採用することにより、凝集力が比較的強い微粉体（例えば、１０μｍ以下）を原料粉体として、粉体分散装置３にて効率的な分散処理を行った後、粉体分級装置４にて確実な分級処理を行うことが可能となる。
【００６７】
上述の説明では、第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２の吹き出し角度θが、粉体流路３３の流れ方向の中心Ｃ１に対して鋭角に設定されているような場合を例として説明したが、図１０に示すように、吹き出し角度θを例えば９０度に設定しても良い。吹き出し角度θを鋭角よりも９０度に設定する方が、発生する衝突エネルギを大きくすることができるため、分散効果を高めることができる。ただし、吹き出し角度θを鋭角とした場合には、負圧形成効果が得られるため、粉体流路３３内に粉体流Ｆ３を円滑に導入することが可能となる。なお、吹き出し角度θは、原料粉体の仕様や要求される分散効果に応じて設定あるいは変更しても良い。
【００６８】
第１および第２の気流Ｆ１、Ｆ２が例えば、音速以上の高速気流である場合を例として説明したが、気流Ｆ１、Ｆ２の速度は、少なくとも粉体流Ｆ３の速度よりも高い速度であれば、衝突エネルギを用いた分散効果を得ることができる。なお、このような原料粉体の粉体流Ｆ３の速度は、一般的に２０〜３０ｍ／ｓ程度の範囲で用いられることが多い。したがって、本発明において、高速気流とは、少なくとも粉体流Ｆ３の速度よりも高い速度のことを意味する。
【００６９】
また、第１および第２噴射口３６、３７の形状としてスリット状の開口を用いる場合を例として説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されない。第１および第２噴射口を円孔状または正方形孔状に形成しても良く、さらにオリフィス孔状に形成しても良い。ただし、スリット状の開口を用いた場合には、クリーンエアに対する絞り効果を得ながら、一方向に幅を有する気流を吹き出して、粉体流Ｆ３との接触効率を高めることが可能となる。
【００７０】
また、上述の説明では、粉体流路３３の大部分が水平方向に延在するような場合を例として説明したが、粉体流路３３は鉛直方向に延在しても良く、水平方向に対して傾斜した方向に延在しても良い。
【００７１】
また、定量フィーダ２から粉体分散装置３に導入される原料粉体は、上述の負圧効果を利用して粉体流路３３内に導入されるようにしても良く、あるいは動力を用いて機械的に粉体流路３３内に導入しても良い。
【００７２】
また、粉体分散装置３を複数個、並列あるいは直列させて配置するような構成を用いても良い。複数個の粉体分散装置３を用いるような場合、各装置３にそれぞれ異なる種類の原料粉体を導入しても良い。
【００７３】
また、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。
【００７４】
また、上述の実施の形態では、粉体分散装置３が粉体分級システム１に用いられるような場合を例として説明したが、粉体分級に限られず、粉体に対して分散処理を行う装置や方法に対して、本発明の粉体分散装置を適用することができる。
【００７５】
また、上述の実施の形態では、粉体分散装置３において、１種類の原料粉体に対して分散処理を行うような場合を例として説明したが、複数種類の原料粉体を別々に導入して、原料粉体に対して分散処理を行うとともに、それぞれの原料粉体を混合するようにすることもできる。なお、本明細書において、原料粉体の種類とは、組成だけでなく、大きさ、形状による違いを含む概念を意味する。
【００７６】
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】
【００７７】
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
３０ 本体部
３１ 導入口
３２ 排出口
３３ 粉体流路
３４ エア導入口
３５ エア導入口
３６ 第１噴射口
３７ 第２噴射口
３８ エア流路
３９ エア流路
４０ 混合領域
Ｆ１ 第１の気流
Ｆ２ 第２の気流
Ｐ 衝突位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の気流を吹き出す第１噴射口と、
第１噴射口より吹き出された第１の気流と衝突位置にて衝突するように、第２の気流を吹き出す第２噴射口と、
第１および第２の気流の衝突位置を通過するように配置された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路と、を備え、
粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散が行われる、粉体分散装置。
【請求項２】
第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有するように、第１噴射口および第２噴射口よりの吹き出し方向が設定されている、請求項１に記載の粉体分散装置。
【請求項３】
第１噴射口および第２噴射口が、粉体流路の流れ方向の中心に対して、対称に配置されている、請求項１または２に記載の粉体分散装置。
【請求項４】
第１噴射口および第２噴射口はスリット状に形成されている、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉体分散装置。
【請求項５】
スリット状の第１噴射口および第２噴射口は、粉体流路の流れ方向の中心に対して直交する第１方向に延在しかつ同一形状に形成されており、第１方向に衝突位置も延在する、請求項４に記載の粉体分散装置。
【請求項６】
第１および第２噴射口から吹き出される第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、請求項１から５のいずれか１つに記載の粉体分散装置。
【請求項７】
原料粉体の粉体流が流れる粉体流路内に配置された衝突位置にて、第１の気流と第２の気流とを互いに衝突させ、
粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散を行う、粉体分散方法。
【請求項８】
第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有して、衝突位置にて互いに衝突される、請求項７に記載の粉体分散方法。
【請求項９】
第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、請求項８に記載の粉体分散方法。
【請求項１０】
第１および第２の気流は、長さ方向に比して幅方向に狭い気流断面を有する、請求項７から９のいずれか１つに記載の粉体分散方法。
【請求項１】
第１の気流を吹き出す第１噴射口と、
第１噴射口より吹き出された第１の気流と衝突位置にて衝突するように、第２の気流を吹き出す第２噴射口と、
第１および第２の気流の衝突位置を通過するように配置された原料粉体の粉体流が流れる粉体流路と、を備え、
粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散が行われる、粉体分散装置。
【請求項２】
第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有するように、第１噴射口および第２噴射口よりの吹き出し方向が設定されている、請求項１に記載の粉体分散装置。
【請求項３】
第１噴射口および第２噴射口が、粉体流路の流れ方向の中心に対して、対称に配置されている、請求項１または２に記載の粉体分散装置。
【請求項４】
第１噴射口および第２噴射口はスリット状に形成されている、請求項１から３のいずれか１つに記載の粉体分散装置。
【請求項５】
スリット状の第１噴射口および第２噴射口は、粉体流路の流れ方向の中心に対して直交する第１方向に延在しかつ同一形状に形成されており、第１方向に衝突位置も延在する、請求項４に記載の粉体分散装置。
【請求項６】
第１および第２噴射口から吹き出される第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、請求項１から５のいずれか１つに記載の粉体分散装置。
【請求項７】
原料粉体の粉体流が流れる粉体流路内に配置された衝突位置にて、第１の気流と第２の気流とを互いに衝突させ、
粉体流路を流れる粉体流が衝突位置を通過する際に、第１および第２の気流の衝突エネルギにより、原料粉体の解砕または分散を行う、粉体分散方法。
【請求項８】
第１および第２の気流が粉体流の流れ方向における速度成分を有して、衝突位置にて互いに衝突される、請求項７に記載の粉体分散方法。
【請求項９】
第１および第２の気流により、粉体流路内に負圧が形成されて、粉体流路内に粉体流が形成される、請求項８に記載の粉体分散方法。
【請求項１０】
第１および第２の気流は、長さ方向に比して幅方向に狭い気流断面を有する、請求項７から９のいずれか１つに記載の粉体分散方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２２５６３（Ｐ２０１３−２２５６３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２３２２（Ｐ２０１１−１６２３２２）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００１２９１８３）株式会社カワタ (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００１２９１８３）株式会社カワタ (120)
【Ｆターム（参考）】
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