JP4509086B2 - 粉粒体の固気分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気輸送される粉粒体を、空気から分離する固気分離装置（サイクロン）に関する。

図５は、従来の固気分離装置を示す正面図である。この固気分離装置１１１は、上下方向の軸心を有する筒状本体１２０を備えており、該筒状本体１２０は、上部に円筒形状の円筒部１２３を有し且つ下部に下方へ向けて内径が小さくなるコーン部１２４を有している。また、円筒部１２３の周壁には流入管１２７が接線方向に接続され、コーン部１２４の下端部には排出口２５が形成され、円筒部１２３の上壁には、上下方向の軸心を有する流出管１２９が接続されている。

この固気分離装置１１１は、空気輸送された粉粒体を、流入管１２７から円筒部１２３内に流入し、粉粒体を円筒部１２３内の内周面に沿って旋回させながら下降させて排出口１２５から排出する一方、輸送用空気を、流出管１２９から上方へ排出するものとなっている。したがって、空気輸送された粉粒体を好適に空気から分離して取り出すことができる。

なお、下記特許文献１にも同様の固気分離装置が開示されている。
特開２００５−３２４０７７号公報

上記のような固気分離装置は、その性能が高いものほど、粉粒体（固体）を輸送用空気から完全に分離する。しかし、粉粒体には、空気輸送に伴って発生する粉状物やテープ状のフロス等の異物が混入している場合があり、性能が高い固気分離装置を用いると、輸送用空気から粉粒体と共に異物をも分離し、粉粒体と一緒に異物を排出してしまうという問題がある。

一般に、１０〜５０μｍ程度以下の異物であれば、粉粒体から分離して輸送用空気と一緒に流出管から排出することも可能であるが、それよりも大きな異物を粉粒体から分離するのは困難である。

特に、図５に示すように、流入管１２７から円筒部１２３内に流入した輸送用空気は、流出管１２９周りから下方に抜けたときに、流通面積の急激な拡大のために流速が低下する。そのため、輸送用空気には、粉粒体から異物を分離して流出管１２９内に流入させるほどの勢いはない。

本発明は、空気輸送に伴って発生する異物を好適に粉粒体から分離し、輸送用空気と一緒に流出管から排出することができる、粉粒体の固気分離装置を提供することを目的とする。

本願の第１の発明は、上下方向の軸心を有する筒状本体を備え、該筒状本体が、上部に円筒形状の円筒部を有し且つ下部に下方へ向けて内径が小さくなるコーン部を有し、コーン部の下端部に空気室が設けられ、前記円筒部の周壁に、空気輸送された粉粒体を前記筒状本体へ流入させるための流入管が接線方向に接続され、前記コーン部の下端部に、前記筒状本体から粉粒体を排出するための排出口が形成されると共に該排出口は前記空気室に開口し、前記円筒部の上壁に、輸送用空気を前記筒状本体から流出させるための流出管が接続されている、粉粒体の固気分離装置において、前記流出管の下端部を前記コーン部内に配置し、前記流出管の下端部とコーン部の内面との環状隙間が前記円筒部の直径の約１／１０に設定されており、前記排出口から前記流出管に向かって、上昇気流が前記排出口の断面全体に生じるように、前記空気室に送気手段が接続されていることを特徴とする。

本願の第２の発明は、上下方向の軸心を有する筒状本体を備え、該筒状本体が、上部に円筒形状の円筒部を有し且つ下部に下方へ向けて内径が小さくなるコーン部を有し、コーン部の下端部に空気室が設けられ、前記円筒部の周壁に、空気輸送された粉粒体を前記筒状本体へ流入させるための流入管が接線方向に接続され、前記コーン部の下端部に、前記筒状本体から粉粒体を排出するための排出口が形成されると共に該排出口は前記空気室に開口し、前記円筒部の上壁に、輸送用空気を前記筒状本体から流出させるための流出管が接続されている、粉粒体の固気分離装置において、前記コーン部の下端部に下側円筒部を形成し、前記流出管の下端部を前記下側円筒部内に配置し、前記流出管の下端部と前記下側円筒部の内面との間に環状空間部が形成され、前記下側円筒部の下端部の前記排出口から前記流出管に向かって、上昇気流が排出口の断面全体に生じるように、前記空気室に送気手段が接続されていることを特徴としている。

第１の発明によれば、コーン部の下端部の排出口からコーン部の内部へ上昇空気流を供給する送気手段を備えているので、その上昇空気流によって、粉粒体よりも軽い異物を、落下する粉粒体から浮上させ、輸送用空気と共に流出管から排出することができる。

また、第１の発明によれば、流出管の下端部がコーン部内に配置されているので、流入管から円筒部内に流入した輸送用空気は、流出管周りから下方に抜けたときに、円筒部よりも流通面積の狭いコーン部に入ることとなり、従来技術（図５）に比べて輸送用空気の流速が高くなる。したがって、該隙間を下向きに通り抜ける輸送用空気の流速が大きくなり、輸送用空気が粉粒体に対して大きな下向きの力を与えるようになる。したがって、コーン部の排出口から供給される上昇空気流の流速を大きくしても粉粒体が上昇することはほとんどなく、異物のみを確実に浮上させて流出管から排出することができる。

さらに、第１の発明によれば、流出管の下端部がコーン部にあるので、流出管と円筒部内周面との隙間が大きい通常の固気分離装置に比べて、筒状本体の内周面に沿って流下する粉粒体及び異物と流出管との距離が短くなる。しかも、異物は流下に伴い本体中央部に集まり易いので、流出管の下端部を最適の位置に設定することにより、異物のみを選択的に流出管内に流入させ、粉粒体から容易に分離することができる。

第２の発明によれば、前記コーン部の下部に下側円筒部を形成し、該下側円筒部内に前記流出管の下端部を配置し、前記排出口から前記下側円筒部内へ上昇空気流を供給する送気手段を備えているので、前記第１の発明の効果に加え、前記下側円筒部の流通面積が一定となっていることにより、上昇空気流の流速が低下せず、より確実に異物を粉粒体から分離して浮上させ、流出管から排出することができる。

図１は、本願の第１の発明の固気分離装置１１を用いた空気輸送システム１２の概略図である。この空気輸送システム１２は、ホッパ１３内に貯留した粉粒体をロータリーバルブ１４を介して排出し、排出した粉粒体を、ブロア１５によって生成した圧縮空気（輸送用空気）によって輸送管２８を介して固気分離装置１１へ空気輸送し、該固気分離装置１１において、粉粒体と輸送用空気とを分離し、粉粒体は、固気分離装置１１の下端からロータリーバルブ１６を介して排出され、輸送用空気は、固気分離装置１１の上端から排出されるとともに空気管１７を介してバグフィルター１８に流入し、バグフィルター１８で清浄化された後に外気に放出される。粉粒体は、工業製品や医薬品等の原材料となる粉体や粒体、ペレット等であり、例えば、３mm角程度のＰＥＴチップとすることができる。

図２は、本発明の固気分離装置１１を示す概略正面図である。固気分離装置１１は、上下方向の軸心を有する筒状本体２０と、筒状本体２０の下端部に設けられた空気室２１と、空気室２１を介して筒状本体内に上昇空気流を供給する送気手段２２と、空気室２１の下端部に設けられたロータリーバルブ１６とを有している。

筒状本体２０は、円筒形状の円筒部２３と、該円筒部２３の下端部に接続されたコーン部２４とを有している。コーン部２４は、下方へ向けて内径が小さくなるような下方先細り形状（円錐形状）に形成されている。コーン部２４の下端部には、粉粒体を排出するための排出口２５が形成されている。

円筒部２３の周壁上部には、接線方向に突出する流入管２７が接続されている。この流入管２７は、図１に示す輸送管２８に接続されている。円筒部２３の上壁には、上下方向の軸心を有する流出管２９が貫通されている。流出管２９の上部は円筒部２３から上方に突出し、図１に示す空気管１７に接続されている。流出管２９の下部は、筒状本体２０内に挿入されている。

流出管２９の下端部２９Ａは、円筒部２３とコーン部２４との境界Ｘよりも下側、すなわちコーン部２４内に配置されている。より詳細には、流出管２９の下端部２９Ａは、コーン部２４の上下方向略中央部に配置されている。流出管２９の下端部２９Ａとコーン部２４の内面との隙間Ｔは、円筒部２３の直径の約１／１０に設定されている。

空気室２１は、上下に開口しており、上側開口部にはコーン部２４の下部が挿入され、下側開口部にはロータリーバルブ１６が装着されている。

送気手段２２は、圧縮空気源であるブロワ３１と、ブロワ３１を空気室２１に接続する配管３２と、該配管３２に設けられたフィルタ３３及び調量弁３４とを有している。ブロワ３１を作動すると、圧縮空気は、フィルタ３３及び調量弁３４を通って空気室２１に流入し、該空気室２１からコーン部２４内に上昇流となって流入するようになっている。

〔本実施形態の作用〕
次に、上記固気分離装置１１の作用について説明する。
図１において、ホッパ１３から空気輸送された粉粒体は、固気分離装置１１の流入管２７から筒状本体２０に流入する。図３は、筒状本体２０の下部の縦断面図であり、粉粒体Ｐは、矢印ａで示すように、輸送用空気とともに流出管２９の周りを円筒部２３及びコーン部２４の内周面に沿って旋回しながら下降し、流出管２９の下端部２９Ａとコーン部２４との隙間Ｔを通って排出口２５から排出される。輸送用空気は、矢印ｂに示すように流出管２９内に流入する。

また、コーン部２４内には、送気手段２２のブロワ３１（図２）によって生成された上昇空気流（矢印ｃ）が供給される。空気輸送の際に粉粒体Ｐに混入した粉状の塵やテープ状のフロス等の異物Ｆは、この上昇空気流によって粉粒体Ｐから分離して浮上し、輸送用空気と共に流出管２９内に流入する。

したがって、粉粒体Ｐには異物Ｆがほとんど混入しなくなり、粉粒体Ｐを原材料として製造される製品の品質を向上させることができる。

コーン部２４と流出管２９との隙間Ｔを通り抜けた輸送用空気は、円筒部２３よりも流通面積（横断面積）の小さいコーン部２４内に入り、その後流出管２９に流入する。流出管２９に流入する直前の輸送用空気は、コーン部２４内の小さい流通面積を通るので、流出管２９の下端部が円筒部２３内に配置された従来技術（図５）と比較して、流速が高くなる。そのため、粉粒体Ｐに含まれる異物Ｆをより強い流れで流出管２９内に流入させることができ、より確実に異物Ｆを粉粒体Ｐから分離することができる。

また、流出管２９の下端部２９Ａが、コーン部２４内に配置されているので、流出管２９の下端とコーン部２４の内周面との隙間Ｔが小さくなり、点線矢印ｂ’で示すように、この隙間Ｔを通り抜ける輸送用空気の流速が高まり、粉粒体Ｐにより強い下向きの力が与えられる。したがって、送気手段２２による上昇空気流（矢印ｃ）を大きくしても、粉粒体Ｐが上昇空気流に乗って流出管２９から排出されてしまうことが無く、強い上昇空気流によって異物Ｆを流出管２９から排出することができる。

ただし、上昇空気流の流速は、粉粒体Ｐが流出管２９に流入するのを確実に防止するために、粉粒体Ｐの浮遊速度（粉粒体Ｐを浮かび上がらせる速度）よりも小さくするのが好ましい。この流速は、図２に示すように、送気手段２２の配管３２に設けられた調量弁３４によって調整可能である。

〔第２実施形態〕
図４は、本願の第２の発明の実施形態（第２実施形態）にかかる固気分離装置１１の下部の縦断面図である。本実施形態では、コーン部２４の下部に円筒形状に形成された下側円筒部３６を接続し、流出管２９の下端部を下側円筒部３６内に配置したものである。本実施形態の場合、送気手段２２（図２）による上昇空気流は、下側円筒部３６内で流速が弱められることなく流出管２９内に流入する。

すなわち、第１実施形態では、図３に示すように、排出口２５から流入した上昇空気流は、コーン部２４の上広がり形状のために流速が若干低下していたが、本実施形態では、下側円筒部３６の流通面積が一定であるので、上昇空気流の流速が低下せず、より確実に異物Ｆを粉粒体Ｐから分離して浮上させ、流出管２９から排出することができる。

本発明（第１，第２の発明）は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。

本発明（第１，第２の発明）は、工業製品や医薬品等の原材料となる粉粒体を空気輸送するシステムに好適に採用することができる。

本願の第１の発明の固気分離装置を用いた空気輸送システムの概略図である。 本願の第１の発明の固気分離装置を示す概略正面図である。 筒状本体の下部の縦断面図である。 本願の第２の発明の実施の形態（第２実施形態）にかかる固気分離装置の下部の縦断面図である。 従来の固気分離装置を示す概略正面図である。

符号の説明

１１ 固気分離装置
２２ 送気手段
２３ 円筒部
２４ コーン部
２５ 排出口
２７ 流入管
２９ 流出管

Claims (2)

1. 上下方向の軸心を有する筒状本体（２０）を備え、該筒状本体（２０）が、上部に円筒形状の円筒部（２３）を有し且つ下部に下方へ向けて内径が小さくなるコーン部（２４）を有し、前記円筒部（２３）の周壁に、空気輸送された粉粒体を前記筒状本体（２０）へ流入させるための流入管（２７）が接線方向に接続され、前記コーン部（２４）の下端部に、前記筒状本体（２０）から粉粒体を排出するための排出口（２５）が形成されると共に該排出口（２５）を空気室（２１）に開口し、前記円筒部（２３）の上壁に、輸送用空気を前記筒状本体から流出させるための流出管（２９）が接続されている、粉粒体の固気分離装置において、
   前記流出管（２９）の下端部を前記コーン部（２４）内に配置し、
   前記流出管（２９）の下端部とコーン部（２４）の内面との環状隙間（Ｔ）が前記円筒部（２３）の直径の約１／１０に設定されており、
   前記排出口（２５）から前記流出管（２９）に向かって、上昇気流が前記排出口（２５）の断面全体に生じるように、前記空気室（２１）に送気手段（２２）が接続されていることを特徴とする粉粒体の固気分離装置。
2. 上下方向の軸心を有する筒状本体（２０）を備え、該筒状本体（２０）が、上部に円筒形状の円筒部（２３）を有し且つ下部に下方へ向けて内径が小さくなるコーン部（２４）を有し、前記円筒部（２３）の周壁に、空気輸送された粉粒体を前記筒状本体（２０）へ流入させるための流入管（２７）が接線方向に接続され、前記コーン部（２４）の下端部に、前記筒状本体（２０）から粉粒体を排出するための排出口（２５）が形成されると共に該排出口（２５）を空気室（２１）に開口し、前記円筒部（２３）の上壁に、輸送用空気を前記筒状本体から流出させるための流出管（２９）が接続されている、粉粒体の固気分離装置において、
   前記コーン部（２４）の下端部に下側円筒部（３６）を形成し、前記流出管（２９）の下端部を前記下側円筒部（３６）内に配置し、
   前記流出管（２９）の下端部と前記下側円筒部（３６）の内面との間に環状空間部が形成され、
   前記下側円筒部（３６）の下端部の前記排出口（２５）から前記流出管（２９）に向かって、上昇気流が排出口（２５）の断面全体に生じるように、前記空気室（２１）に送気手段（２２）が接続されていることを特徴とする粉粒体の固気分離装置。

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