3
2
0 0.0
/
Dcy5o=1.20Ud+3.01• •
Dcy5o=-O.18Ud+2.�99
• A
• A
•
Dcy5o=-O.11 Ud+ 1.61
0.5 1.0 1.5 2.0
ダクト内流速Ud (m/ s)
苅2・15・a ダクト内流速と粉砕産物の50%粒子径の関係
4]
2.0
図2・15・b ダクト内流速と粉砕産物の50%粒子径の関係 (KD・3型機のサイクロン捕集産物と分級部捕集産物の比較)
。
•
。
•
0.5 1.0 1.5
ダクト内流速(m/s)
ン ロ 〉
ク部 イ級
サ分
。
• KD-3
KD-3
0 0 0 0
•
• ..
- ())
2←
3←
?ト 4
(E1)細川仲認さのG察制匙実
42
ている。 しかも、 KD -:3型機ではダクト内流速が大きくなっても、 ほ
ぼ l.5μm という一 定の粒径になっていることから、 微粉砕性能が非
常に高いことを示している。
さらに、 KD・3型機で同収されたサイクロン捕集産物と分級部捕集 産物の50%粒子径の関係をf:Xl 2・]5・bに示す。 愚大粒j三径と同様に、 サ イクロン捕集産物と分級部tllì集産物の50%粘子径は重複することなく、
明白に分離していることが/jミされている。 このことからも、 カラムが 粉砕産物の粒子径を規定し、 粉砕産物を粒子径によりサイクロン産物 と分級部産物とに分級しているということを示している。
以上述べた粉砕産物の最大粒子径および 50%粒子径から、 KD・3智J 機のカラムは、 分級部として解砕部から吹き上がってくる粉砕直後の 粒子の分級を行い、 粒子の粒径によってオーバーフ ロー粒子とアンダ ーフ ロー粒子とに分級する立型カラム分級機としての役割を果たして いることが明らかになった。
2.4.6 粉砕産物における最大粒子径と50%粒子径の関係
KD・1型機、 KD・2型機およびKD・3型機における微粉砕能力を調べ
るために、 図 2・16 に粉砕産物の最大粒子径と 50(%粒子径の関係を示 す。 図では、 横軸に最大粒子径を縦軸に50%粒子径を表示している。
図で示されるように、 図中の分布は大きく 3つのグループに分かれて いるのがわかる。 最大粒子径および50%粒子径がともに大きくなった のがKD・1 型機の産物であり、 逆に両粒子径とも小さくなったのが KD・3型機の粉砕産物であった。 また、 このKD-1 型機とKD・3型機の 中間的な粒子径になったのが KD・2 型機であった。 本図の粉砕産物の 取大粒子径と50%粒子径の関係が示す内容は、 仮に最大粒子径が大き くても産物中に占める微粒子の割合が高ければ、 産物の中間径つまり 50%粒子径が小さくなる。 これは、 微粒子の製造能力に加えて、 微粒 子の分級能力と捕集能力が高いことを示すーっの目安となり、 KD・3
押J機は最大粒子径が16μm.-...8μm、 50%粒子径が1.7μm'-"'" 1.3μm と 非常に小さくなったことから、 微粉砕能力が高く、 粒子の分級能力と 気分離作用が良好に働いていることを示している。 特に、 石灰石粉 砕の場合、 製紙用の充填剤として要求されている粉砕産物の最大粒
43
径が 10μm 以下という微細な粉砕産物を製造できることが明らかに なった。 これらの理由は 、 KD・3 型機のカラム内に取り付けた網によ ってカラム内の気流が整流された結果、 微粒子と粗粒子に対する分級 作用が向上したことと、 サイクロン内の!螺旋の流路により微粒子の捕 集性能が向仁したことが与えられる。 つまり、 KD-:3 f型機のカラムは、
前述したように、 分級部として粒子の粒伐によってオーバーフロー 粒 とアンダーフロー粒子とに分級する立明カラム分級機としての役割 を果たしていることが示された。 一方、 サイクロンも捕集部として分 級部から送られてくるオーバーフロー粒子を固・気分離することで粒 子だけを捕集する捕集装置としての役割を果たしていることを改めて 確認することができた。 さらに、 今回開発した乾式タワーミル KD・3 型粉砕機は 、 装置内の解砕部、 分級部、 捕集部の機構を明確にし、 各 機構が持つ性能を高めることで微粒子を大量に製造できる粉砕機とし て開発できることを確認した。
44
•
•
• KD1
KD2 KD3
'白血 . ・ a
会
企企
.
...
-A・
6
5
4
3
2
(Eミ〉山思MmN判決渓omQ察制匙実
0
0 70
径の関係 60
50
粉砕産物の最大粒子径(μm)
粉砕産物の最大粒子径と50%粒 30 40
10 20
苅2-16
45
2.5 まとめ
本章では、 微粒子を安価にかつ大量に製造するための粉砕機として 乾式 タワーミル KD・3型粉砕機を開発した。 同粉砕機は、 当 研究室で 開発した KD・1型機および KD・2型機の構造上の問題点を改良するこ とで新たに開発した粉砕機であり、 従来の粉砕機にはない構造と微粉
砕能力を有して いる。 特に、 装j百の1史梢jぷ部分を解rr'�部、 分級部お よび捕集部と機能別に明確に位置 付ーけ 、 新型のカラムとサイクロンを 開発することで粉砕産物中に占める微粒子の割合を高めることができ た。 本章で得られた具体的な結果を以下に示す。
( 1)解砕部上部の塔部分に取り付けるカラム形状を、 上部を円錐形、
下部を円柱形にしたことで、 粒径の小さな粒子(オーバーフロ 一粒子)を分級部に滞留させることなく速やかにサイクロンに 搬出することができた。 一方で、 粒径の大きな粒子(アンダー フロー粒子)は分級部底部に沈積し、 サイクロン捕集産物とは 異なる二次産物として 分級部捕集産物を同収することができ た。 これによって 、 粉砕産物の効果的な増加を確認することが できた。
( 2 ) 粉砕産物の重量は、 ダクト内流速が大きくなるにつれ増加し、
KD・3型機で回収されるサイクロン捕集産物と分級部捕集産物 を合計した粉砕産物重量は、 KD・1型機および KD・2型機に比
べ大幅に増加することがわかった。
( 3) 撹持モータの消費電力はダクト内流速には影響されず、 ほぼ 定の消費電力となった。 送風機モータの消費電力は、 KD・3押J 機で用いた螺旋流路付きサイクロ ンによりダクト内流速のよ
加に従って 大きくなる傾向が確認された。 一方、 KD・1型機と KD・2型機の消費電力はダクト内流速によらず一定の値となっ
。た
( 4) カラム内部に設置した網とサイクロ ン内部の蝦旋の流路によ って 、 粉砕産物に占める・10μm粒子重量の割合が、 95%以 L の非常に高い割合を示し、 微粒子の実収率が高いことを確認し
。た
4G