JP2008142680A - 湿式遠心分級装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体スラリーの分級性能を高めることができる湿式遠心分級装置を提供する。
【解決手段】湿式遠心分級装置１において、外筒２の上端の開口部２３には、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと、粗粉スラリー１２の排出領域１１２ａとが形成されている。環状部材５は、四枚の攪拌羽根３１の上端３１２に設けられている。そして、環状部材５は、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと、粗粉スラリー１２の排出領域１１２ａとを区分するように、その大きさが設定されている。
【選択図】図３

Description

本件発明は、遠心力を利用して粉体スラリーを分級する湿式遠心分級装置に関する。

従来から、各種用途に利用される各種粉体については、粒度の均一化の要求が高まっている。このような要求に応えるために、種々の分級装置が使用されている。特に、ナノないしはミクロンサイズレベルの粉体を分級する場合には、風力を利用した分級装置が使用できない、あるいは不向きであることから湿式遠心分級装置が使用されている（特許文献１参照）。この湿式遠心分級装置は、遠心力を利用して粉体スラリーを分級するものである。

また、湿式遠心分級装置の中には、粉体スラリーを遠心管の下側から上側へ送りながら分級するものが提案されている。この湿式遠心分級装置を用いて粉体スラリーを分級するには、遠心管の下端の開口部から内部に粉体スラリーを流入させる。そして、遠心管の内部に流入された粉体スラリーを攪拌機構で攪拌する。すると、スラリー中に遠心力が発生する。この遠心力により、粉体スラリーは、微粉スラリーと粗粉スラリーとに分級される。微粉スラリーは、遠心管の横断面の中央部に移動する。粗粉スラリーは、遠心管の横断面の外側方向に移動する。そして、分級された微粉スラリーと粗粉スラリーは、遠心管の下端側から内部にかかる流入水圧を利用して、遠心管の上端の開口部から排出される。

したがって、このような湿式遠心分級装置では、遠心管の上端の開口部の中央部に、微粉スラリーの排出領域が形成されている。また、前記遠心管の上端の開口部の外側には、粗粉スラリーの排出領域が形成されている。

特開２００５−３３４８６５号公報

しかしながら、従来の湿式遠心分級装置では、微粉スラリーの排出領域と粗粉スラリーの排出領域とが接触している。このため、微粉スラリーと粗粉スラリーとが、排出時に混ざり合う場合がある。したがって、従来の湿式遠心分級装置は、粉体スラリーの分級性能が良くなかった。

本件発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、粉体スラリーの分級性能を高めることができる湿式遠心分級装置を提供することを目的とする。

そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のような湿式遠心分級装置を採用した。

本件発明の湿式遠心分級装置では、円筒型の遠心管と、前記遠心管を回転駆動させるモーターと、前記遠心管を囲む円筒型の外筒とを備え、前記遠心管の下端には、粉体スラリーを流入させる開口部が設けられ、前記遠心管の内部には、流入された前記粉体スラリーを攪拌して分級する攪拌機構が設けられ、前記遠心管の上端には、分級された微粉スラリーを排出する中央開口部と、分級された粗粉スラリーを排出する外周側開口部とが設けられた湿式遠心分級措置であって、前記遠心管の前記中央開口部と前記外周側開口部との間に、仕切り部材を設けたことを特徴としている。

かかる構成においては、仕切り部材によって、微粉スラリーの排出領域と、粗粉スラリーの排出領域とが別々になる。このため、粗粉スラリーと微粉スラリーが遠心管から排出される時に、双方のスラリーが混ざり合うのが防止される。

また、本件発明の湿式遠心分級装置では、前記仕切り部材が、環状を呈していることを特徴としている。

かかる構成においては、微粉スラリーの排出領域と粗粉スラリーの排出領域とが、それぞれ完全に独立した状態になる。

また、本件発明の湿式遠心分級装置では、前記攪拌機構は、側端が前記遠心管の内側の周壁に固定されて設置された攪拌羽根であって、前記仕切り部材は、この攪拌羽根の上端に固定されて設置されたことを特徴としている。

かかる構成において、作業者が湿式遠心分級装置を組み立てる際には、まず、仕切り部材を攪拌羽根の上端に設置する。次に、仕切り部材が設置された攪拌羽根を遠心管に設置する。したがって、作業者は、仕切り部材および攪拌機構を、遠心管に一緒に設置することが可能になる。また、作業者が湿式遠心分級装置を分解する際には、仕切り部材および攪拌機構を、遠心管から一緒に取り出すことが可能になる。

また、本件発明の湿式遠心分級装置では、前記遠心管の上端の開口部を塞ぐキャップを備え、このキャップには、前記遠心管の前記中央開口部から排出される微粉スラリーと前記外周側開口部から排出される前記粗粉スラリーとを別々に排出する排出路が設けられたことを特徴としている。

かかる構成において、分級された微粉スラリーと粗粉スラリーは、キャップによって、遠心管から別々の方向に排出される。

本件発明の湿式遠心分級装置では、仕切り部材により、粉体スラリーの分級性能を高めることができる。また、本件発明の湿式遠心分級装置では、好ましい特定の構造により、組み立て作業や分解作業を効率良く行うことができる。さらに、本件発明の湿式遠心分級装置では、分級された微粉スラリーおよび粗粉スラリーの回収を効率良く行うこともできる。

以下、本件発明の実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本件発明の一実施の形態を示す湿式遠心分級装置１の模式縦断面図である。本実施の形態の湿式遠心分級装置１は、円筒型の外筒２と、攪拌機構３と、モーター４と、環状部材５と、キャップ６と、円筒型の遠心管７とを備えている。

外筒２は、下端の開口部２１から内部２２に粉体スラリー１０が流入されるように構成されている。

また、外筒２の下端側には、供給管１００の一端側が接続されている。この供給管１００の他端側には、ポンプ（図示せず）を介して、スラリータンク（図示せず）が接続されている。このスラリータンクには、粉体スラリー１０が貯留されている。また、供給管１００およびポンプは、外筒２の内部２２に粉体スラリー１０を流入させるものである。

また、遠心管７は、外筒２の内部２２に近接して設けられている。この遠心管７は、外筒２の上端側から下端側に延びるように形成されている。さらに、遠心管７は、下端の開口部７０１から内部７１に流入された粉体スラリー１０を、上端の開口部７０２から外筒２の上端の開口部２３に送るように構成されている。

一方、攪拌機構３は、外筒２の内部２２に流入された粉体スラリー１０を攪拌しつつ、粉体スラリー１０に遠心力を与えるものである。この攪拌機構３は、複数枚の攪拌羽根３１から構成されている。なお、本実施の形態においては、四枚の攪拌羽根３１を有する事例を示す。

四枚の攪拌羽根３１は、遠心管７の内部７１に設けられている。また、各攪拌羽根３１は、それぞれ、遠心管７の上端側から下端側に延びるように形成されている。そして、四枚の攪拌羽根３１は、上方から視て十字になるように結合されている。さらに、結合された四枚の攪拌羽根３１は、側端３１１が遠心管７の内側の周壁７ａに固定されて設置されている。

一方、環状部材５は、攪拌機構３の上端に設けられている。具体的に説明すると、環状部材５は、図２に示すように、その底面５ａ側に、四つの溝５１が設けられている。各溝５１の設置位置は、攪拌機構３の各攪拌羽根３１に対応している。そして、各溝５１は、各攪拌羽根３１の上端３１２に嵌合されている。このように、各溝５１が、それぞれ各攪拌羽根３１の上端３１２に嵌合されていることにより、環状部材５は、攪拌機構３の上端に位置することとなる。

また、図２に示すように、環状部材５の中央部には、穴５２が設けられている。この穴５２は、環状部材５が攪拌機構３の上端に設けられた状態で、その中心５２ａが、四枚の攪拌羽根３１の結合部３１ａ（図１参照）の中心と一致するように形成されている。さらに、この穴５２は、モーター４の駆動軸４１を挿通させるように形成されている。

また、図３に示すように、環状部材５は、攪拌機構３の上端に設けられた状態で、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと、粗粉スラリー１２の排出領域１２ａとを区分するように、その大きさが設定されている。なお、微粉スラリー１１の排出領域１１ａは、外筒２の上端の開口部２３の中央部（遠心管７の上端の中央開口部）に形成される領域である。また、粗粉スラリー１２の排出領域１２ａは、開口部２３の中央部の外側（遠心管７の上端の外周側開口部）に形成される領域である。なお、図３では、モーター４を省略している。

一方、キャップ６は、キャップ本体６１と、挿通部６２とを備えている。キャップ本体６１は、環状部材５が攪拌機構３の上端に設けられた状態で、外筒２の上端の開口部２３（遠心管７の上端の開口部７０２）を塞ぐように設けられている。具体的には、キャップ本体６１の下面６１ａが、外筒２の上端の開口部２３を塞いでいる。そして、この下面６１ａ側の中央部には、凹部６１１が設けられている。この凹部６１１は、環状部材５の穴５２と重なるように形成されている。さらに、凹部６１１は、図１に示すように、モーター４の駆動軸４１を挿通させるように形成されている。

また、図３に示すようにキャップ本体６１の内部には、二つの排出路６１２、６１３が設けられている。微粉スラリー用排出路６１２は、キャップ本体６１の凹部６１１から、キャップ本体６１の側面６１ｂの外側へ抜けるように形成されている。また、粗粉スラリー用排出路６１３は、キャップ本体６１の下面６１ａの外側から、キャップ本体６１の上面６１ｃの外側に抜けるように形成されている。

また、挿通部６２は、キャップ本体６１の上面６１ｃの中央部に設けられている。また、挿通部６２とキャップ本体６１とには、図１に示すように、上面６２ａから凹部６１１にかけて挿通路６３が設けられている。この挿通路６３は、モーター４の駆動軸４１を挿通させるように形成されている。

一方、モーター４は、攪拌機構３を駆動するものである。このモーター４は、駆動軸４１が、キャップ６の挿通路６３と、凹部６１１と、環状部材５の穴５２とに挿通して、四枚の攪拌羽根３１の結合部３１ａの上端３１ｂに結合している。これにより、モーター４は、駆動軸４１が回転することにより、遠心管７と四枚の攪拌羽根３１とを一緒に回転させるように構成されている。

かかる構成において、湿式遠心分級装置１の動作を以下に説明する。ポンプが駆動すると、粉体スラリー１０が、スラリータンクから供給管１００を通って、外筒２の下端の開口部２１から内部２２に流入される。内部２２に流入された粉体スラリー１０は、遠心管７の内部７１を通って、上端の開口部２３に送られる。

そして、モーター４がオンにされると、攪拌機構３が駆動する。これにより、攪拌羽根３１は、遠心管７の内部７１に流入された粉体スラリー１０を攪拌する。すると、スラリー１０中に遠心力が発生する。この遠心力により、図３に示すように、スラリー１０は、微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２とに分級される。微粉スラリー１１は、外筒２（遠心管７）の横断面の中央部２ａに移動する。そして、粗粉スラリー１２は、外筒２（遠心管７）の横断面の中央部２ａの外周部２ｂに移動する。

そして、分級された微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２は、外筒２の下端側から内部２２にかかる流入水圧１０ａ（図１参照）を利用して、上端の開口部２３から排出される。このとき、上端の開口部２３は、環状部材５によって、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと粗粉スラリー１２の排出領域１２ａとが別々になっている。このため、微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２が外筒２から排出される時に、双方のスラリー１１、１２が混ざり合うのが防止される。よって、本実施の形態の湿式遠心分級装置１は、粉体スラリー１０の分級性能を高めることができる。

そして、微粉スラリー１１は、外筒２から排出された後、微粉スラリー用排出路６１２を通ってキャップ６の側方側に排出される。また、粗粉スラリー１２は、外筒２から排出された後、粗粉スラリー用排出路６１３を通って、キャップ６の上方側に排出される。

このように、微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２は、キャップ６によって、外筒２から別々の方向に排出される。したがって、微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２が外筒２から排出された後でも、双方のスラリー１１、１２が混ざり合うことがない。よって、本実施の形態の湿式遠心分級装置１は、粉体スラリー１０の分級性能をさらに高めることができる。

また、本実施の形態の湿式遠心分級装置１では、本件発明の仕切り部材が環状部材５から構成されている。これにより、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと粗粉スラリー１２の排出領域１２ａとが、それぞれ完全に独立した状態になる。したがって、微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２が外筒２から排出される時に、双方のスラリー１１、１２が混ざり合うのが確実に防止される。よって、本実施の形態の湿式遠心分級装置１は、粉体スラリー１０の分級性能をさらに高めることができる。

さらに、本実施の形態の湿式遠心分級装置１では、環状部材５を使用したことにより、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと粗粉スラリー１２の排出領域１２ａとを、簡単な構成で区分できる。よって、本実施の形態の湿式遠心分級装置１は、低コスト化を図ることもできる。なお、この仕切り部材は、微粉スラリー１１の排出領域１１ａと粗粉スラリー１２の排出領域１２ａとを区分するものであれば、環状部材５に限定されなくても良い。

また、本実施の形態の湿式遠心分級装置１では、環状部材５を、攪拌機構３の上端（結合された四枚の攪拌羽根３１の上端３１２）に設けた。したがって、作業者が湿式遠心分級装置１を組み立てる際には、まず、環状部材５を攪拌機構３の上端に設置する。次に、作業者は、この攪拌機構３を遠心管７に設置する。これにより、環状部材５は、攪拌機構３を介して遠心管７に設置される。次に、作業者は、環状部材５が設置された遠心管７を外筒２に設置する。したがって、作業者は、環状部材５と攪拌機構３とを、遠心管７を介して外筒２に一緒に設置することが可能になる。また、作業者が湿式遠心分級装置１を分解する際には、環状部材５と攪拌機構３とを、遠心管７を介して外筒２から一緒に取り出すことが可能になる。よって、本実施の形態の湿式遠心分級装置１は、組み立て作業や分解作業の作業効率を高めることができる。

また、本実施の形態の湿式遠心分級装置１では、攪拌機構３に四枚の攪拌羽根３１を使用した。しかし、攪拌機構は、流入水圧１０ａを受けても粉体スラリー１０を攪拌することが可能であれば、攪拌羽根３１の枚数は特に限定されなくても良い。また、キャップ６の排出路６１２、６１３の設置位置や本数は、微粉スラリー１１と粗粉スラリー１２とが別々の方向に排出されることが可能であれば、本実施の形態に限定されない。

以下、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。なお、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例では、実施の形態で説明した湿式遠心分級装置１を使用した。また、粉体スラリー１０に使用される粉体にはシリカを使用した。このシリカは、中位径が０．７μｍ、真密度が２３００ｋｇ／ｍ^３である。また、粉体スラリー１０に使用される溶媒には水を使用した。そして、粉体スラリー１０は、シリカの含有量が０．５ｗｔ％に調整されたものを使用した。

また、外筒２に流入される粉体スラリー１０の流量は、０．８Ｌ／ｍｉｎに設定した。また、外筒２から排出される粉体スラリー１０の流量は、微粉スラリー１１の排出領域１１ａ側を０．２Ｌ／ｍｉｎに設定し、粗粉スラリー１２の排出領域１２ａ側を０．６Ｌ／ｍｉｎに設定した。また、モーター４の回転速度は、６０００ｒｐｍに設定した。そして、この条件下で分級されたシリカの部分分離効率曲線を図４に示す（曲線Ａ）。

比較例

比較例では、実施の形態で説明した湿式遠心分級装置１から環状部材５を外したものを使用した。その他の条件は、実施例で説明した条件と同じである。そして、この条件で分級されたシリカの部分分離効率曲線を図４に示す（曲線Ｂ）。

＜実施例と比較例の比較＞
図４から明らかなように、環状部材が装着されていない湿式遠心分級装置よりも、環状部材が装着された湿式遠心分級装置の方が、分級性能が高いことがわかる。

以上説明したように、本件発明の湿式遠心分級装置は、粉体スラリーの分級性能を高めることができる。したがって、粉体スラリーの分級技術分野では、本件発明の湿式遠心分級装置を十分に利用することができる。

本件発明の一実施の形態を示す湿式遠心分級装置の模式縦断面図である。 同実施の形態の環状部材を裏側から見た斜視図である。 同実施の形態の湿式遠心分級装置の駆動時の粉体スラリーの流れを示す図である。 実施例および比較例のシリカの部分分離効率曲線を示す図である。

符号の説明

１ 湿式遠心分級装置
２ 外筒
３ 攪拌機構
４ モーター
５ 環状部材
６ キャップ
７ 遠心管
７ａ 内側の周壁
１０ 粉体スラリー
１１ 微粉スラリー
１２ 粗粉スラリー
３１ 攪拌羽根
７１ 内部
３１１ 側端
３１２ 上端
６１２ 微粉スラリー用排出路
６１３ 粗粉スラリー用排出路
７０１ 下端の開口部
７０２ 上端の開口部

Claims (4)

1. 円筒型の遠心管と、前記遠心管を回転駆動させるモーターと、前記遠心管を囲む円筒型の外筒とを備え、前記遠心管の下端には、粉体スラリーを流入させる開口部が設けられ、前記遠心管の内部には、流入された前記粉体スラリーを攪拌して分級する攪拌機構が設けられ、前記遠心管の上端には、分級された微粉スラリーを排出する中央開口部と、分級された粗粉スラリーを排出する外周側開口部とが設けられた湿式遠心分級措置であって、
   前記遠心管の前記中央開口部と前記外周側開口部との間に、仕切り部材を設けたことを特徴とする湿式遠心分級装置。
2. 前記仕切り部材が、環状を呈していることを特徴とする請求項１に記載の湿式遠心分級装置。
3. 前記攪拌機構は、側端が前記遠心管の内側の周壁に固定されて設置された攪拌羽根であって、
   前記仕切り部材は、この攪拌羽根の上端に固定されて設置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿式遠心分級装置。
4. 前記遠心管の上端の開口部を塞ぐキャップを備え、このキャップには、前記遠心管の前記中央開口部から排出される微粉スラリーと前記外周側開口部から排出される前記粗粉スラリーとを別々に排出する排出路が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の湿式遠心分級装置。

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