トップ :: B 処理操作 運輸 :: B03 液体による,または,風力テ−ブルまたはジグによる固体物質の分離;固体物質または流体から固体物質の磁気または静電気による分離,高圧電界による分離

【発明の名称】 湿式遠心分級装置
【発明者】 【氏名】吉田 英人

【氏名】山本 徹也

【氏名】佐伯 勝彦

【氏名】向野 隆

【氏名】佐々木 卓也

【要約】 【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。
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
【特許文献1】特開2005−334865号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【発明の効果】
【0017】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【実施例】
【0041】
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。
【0042】
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】
【0043】
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)。
【0044】
<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。
【産業上の利用可能性】
【0045】
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。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】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。
【図2】同実施の形態の環状部材を裏側から見た斜視図である。
【図3】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。
【図4】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】
【0047】
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
【出願人】 【識別番号】504136568
【氏名又は名称】国立大学法人広島大学
【識別番号】000006183
【氏名又は名称】三井金属鉱業株式会社
【識別番号】597082234
【氏名又は名称】株式会社関西遠心分離機製作所
【出願日】 平成18年12月13日(2006.12.13)
【代理人】 【識別番号】100124327
【弁理士】
【氏名又は名称】吉村 勝博


【公開番号】 特開2008−142680(P2008−142680A)
【公開日】 平成20年6月26日(2008.6.26)
【出願番号】 特願2006−335879(P2006−335879)