JPH03213161A - 微粉砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転式分級機を備えた流動層型ジェットミル
の改良、特に粉砕における消費エネルギーおよび粉砕粒
度分布が改良される微粉砕装置に関する。

（従来の技術） 一般に、回転式分級機を備えた流動層型ジェットミル（
以下、単に流動層型ジェットミルという）は、圧縮空気
を粉砕ノズルより噴射させ、その高速空気流のエネルギ
ーにより粒子相互の衝突を起こし、固形物を粉砕し、更
に回転式分級機により粒子を遠心分級し、目的とする粉
砕粒径を有する粒子を得ている。

流動層型ジェットミルの長所としては、圧縮空気の噴射
を利用する為、断熱膨張作用による温度低下が起こり、
熱を嫌う固形物の粉砕も可能であること、また、内部に
分級機を備えることにより、通常の閉回路方式（外部に
分級機を備える方式）よりも機器点数を低減でき、品種
切換性、洗浄性に優れており、さらにコスト低減にもつ
ながり、また、粒子相互の衝突、即ち、表面粉砕が主に
行われるため、微粉砕に適するという利点があげられる
。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記のような流動層型ジェットミルにおいて
は、大量の圧縮空気を使用するため、大型コンプレッサ
ーが必要となり、粉砕消費エネルギーが機械式ミルに比
べ、２〜５倍と非常に大きいこと、更に粒子相互の衝突
が主になっているため、超微粉が発生し易く、また、衝
突回数の少ない粒子は粗粉のまま排出され、粉砕粒度分
布が広くなるという問題があった。

また、粉砕効果をあげるために、３つの粉砕ノズルの中
心に衝突部材としてセンターコアを設けた流動層型ジェ
ットミルが提案されているが（念願昭６３−２１６７２
号及び同６３−２１８７３号明細書）、この流動層型ジ
ェットミルは、３つのジェットエアが交差衝突して、ジ
ェットエアが相互干渉してしまい、大幅な粉砕効率の向
上は望めなかった。

本発明は、上記の実状に鑑み、従来の技術における上記
のような欠点を改良することを目的としてなされたもの
である。

即ち、本発明の目的は、粉砕ノズルの噴射方向の前方に
衝突部材を設置し、粒子間の衝突と粒子の衝突部材への
衝突という２つの力を有効に利用し、粉砕エネルギー効
率が高く、かつ粉砕粒度分布の狭い粉砕物を生産する微
粉砕装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、粉砕室上部に回転式分級機を備え、粉砕室内
で圧縮空気を複数の粉砕ノズルから噴射し、固形物を粉
砕する流動層型ジェットミルよりなる微粉砕装置におい
て、各粉砕ノズルの噴射方向前方に、噴射空気が衝突す
るように各粉砕ノズルに対応して衝突部材を設けたこと
を特徴とする。

本発明の微粉砕装置について、実施例に相当する図面に
よって説明すると、本発明の微粉砕装置は、粉砕室６内
で圧縮空気を複数の粉砕ノズル８から噴射して固形物を
粉砕する流動層型ジェットミルと、その上部に円板状の
分級ローター８及びその分級ローターを回転させる回転
駆動装置９よりなる。そして、各粉砕ノズル３の噴射方
向前方に衝突部材２を設け、粉砕ノズルからの噴射空気
が衝突部材２に衝突するように構成されている。

本発明において、衝突部材の設置位置は、粉砕ノズルか
らの噴射空気の中心方向をＯ′′としだとき、衝突部材
の衝突面の中心が２０″以内の頂角を有する円錐形範囲
にあるようにするのが好ましく、また衝突部材の衝突面
先端と粉砕ノズル先端との距離が、ポテンシャルコアゾ
ーンの５倍以下であるのが好ましい。

衝突部材は、合金、表面処理金属、またはセラミックか
ら形成された、球形、卵形、円柱形またはドーム形の形
状を有するものが使用でき、また、この衝突部材のサイ
ズとしては、噴射空気の中心方向に対して垂直な面又は
断面の面積が、粉砕ノズルの最小内径部の断面積の５０
倍以下であることが好ましい。

（作用） 本発明の微粉砕装置において、複数の粉砕ノズルから噴
射された圧縮空気は、圧縮空気噴射方向前方に設けた衝
突部材に衝突するので、利用されずに消費されている圧
縮空気エネルギーを有効に粉砕に活用することができる
。また、粒子と衝突部材の衝突により、体積粉砕効果を
上げ、微粉量が少なく粒度分布のシャープな粉砕物が得
られる。

（実施例） 本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は、本発明の微粉砕装置の横断面であり、第２図
は、本発明の微粉砕装置の縦断面である。

図中、１は流動層型ジェットミル本体、２は衝突部材、
３は粉砕ノズル、４は圧縮空気室、５は排出管、Ｂは粉
砕室、７は衝突部材支持部品、８は分級ローター、９は
回転駆動装置、■０は粗粉飛込み防止リング、１１は原
料供給装置である。

上記の微粉砕装置において、原料供給装置１１からスク
リューコンベヤ等によって粉砕原料を粉砕室６下部に導
入し、粉砕ノズル３から圧縮空気を噴射して粉砕原料の
微粉砕を行う。粉砕物は、粉砕室上部に設けられた回転
式分級機の分級ローター８によって分級され、所定の粒
度範囲を有する粉砕物が、排出管５から排出される。

本発明の微粉砕装置においては、流動層型ジェットミル
本体ｌの旋回粉砕室６内に、衝突部材２を粉砕ノズル３
の噴射方向前方に、各噴射ノズルに対応して設け、それ
により利用されずに消費されている圧縮空気エネルギー
を有効に粉砕に活用することができる。

衝突部材の設置位置については、粉砕ノズルからの噴射
空気の中心方向を０°とすると、衝突部材の衝突面の中
心が２０°以内の頂角を有する円錐形範囲にあり、好ま
しくは、噴射された圧縮空気の中心方向、即ち０°であ
る。２０°の角度を越えると、衝突部材の衝突面が噴射
された圧縮空気の流れから外れる割合が大きくなり、衝
突部材の効果がなくなる。また、距離については、圧縮
空気をノズルより噴射した場合、噴射された圧縮空気が
有効なエネルギーを有するゾーンをポテンシャルコアゾ
ーン（通常、ノズル内径の５倍）と呼ぶが、衝突部材の
衝突面先端と粉砕ノズル先端との距離が前記ポテンシャ
ルコアゾーンの５倍以内、好ましくは２〜３倍とするの
が望ましい。上記距離が５倍を越える場合は、粒子の速
度が低下して衝突エネルギーが低下したり、他のノズル
からの噴射空気を乱し、逆に粉砕効果を低下させる原因
となる。

次に、衝突部材の形状としては、球形、円柱形、卵形お
よびドーム形等があげられるが、球形が好ましい。更に
衝突部材の大きさは、前記設置距離について説明したと
同様に、他のノズルからの噴射された圧縮空気を乱した
り、旋回流を乱したりしない範囲の大きさがよく、噴射
空気の中心方向に対して垂直な面又は断面の面積が、粉
砕ノズルの最小内径部の断面積の５０倍以下であるのが
望ましい。

衝突部材の材質は、耐摩耗性のものならば問題なく使用
することができる。特に、耐摩耗性合金、耐摩耗表面処
理金属、セラミックス等が望ましい。

衝突部材の材質の例として、合金類としては、超硬ヲ始
め、コバルトベースのステライト合金、ニッケルベース
のデロロ合金、鉄ベースのデルクロム合金、トライスチ
ル合金、およびトリバロイ金属間化合物があげられ、セ
ラミックスとしては、アルミナ、チタニア、ジルコニア
等の酸化物、炭化ケイ素、炭化クロム等の炭化物、窒化
ケイ素、窒化チタン等の窒化物、硼化クロム、硼化チタ
ン等の硼化物等があげられる。

本発明の微粉砕装置を使用して微粉砕を行う場合の具体
例を以下に示す。

第１図および第２図に示す微粉砕装置を使用した。この
微粉砕装置は、粉砕室内径３５０　ｍ＋＊φ、粉砕室円
筒部高さ７００　ａｍ、中心部高さ１１００ｍｍで、粉
砕室中心部に内径１００ＩｌｌＩｌφの排出管と、直径
１４８１で羽根７２枚を有する分級ローターを有してい
た。

また、粉砕室円周部の粉砕ノズルは、内径５．２龍φの
ラバールノズル４個を粉砕室中心方向、すなわち４つの
ジェットエアが粉砕室中心で交差するように設置し、原
料は粉砕室下部より供給されるようにし、以下の条件で
粉砕を行った。

実施例１ 衝突部材　個数　　　　　４個 設置距離　　　８０ｍｍ 形状　　　　　円柱 大きさ　　　　ｌ　６．ｍｙｉφＸ３５ｍｍ材質　　　
　　５ＬＩＳ３０４ 粉砕条件　粉砕圧　　　　７．６　ｋｇ／ｃｄＧ排気風
量　　　１１〜１２ｍ３／ｍｉｎ電子写真用トナー材料
のハンマーミル破砕物（重量平均粒径Ｄ　、。−３００
〜５００ρ）を原料とし、重量平均粒径Ｄｓｏ（以下、
単にＤ５ｏと言う）が１１犀になるように上記の条件で
粉砕し、粒度分布をコールタ−カウンターＴＡ−ｎ　（
コールタ−エレクトロニクス社製）で測定した。その結
果を第１表に示す。

比較例１ 粉砕室内に衝突部材を設けない構造とした以外は、実施
例１と同じ条件でり、。−１ｌＩｎＲになる様に粉砕を
行った。その結果を第１表に示す。

実施例２ 衝突部材の衝突面の中心を、粉砕ノズルの噴射中心方向
に正確に設置した以外は、実施例１と同じ条件でり、。

−１１ａ＋になる様に粉砕を行った。

実施例３ 衝突部材の衝突面の中心を、粉砕ノズルの噴射中心方向
から粉砕室外周方向へ水平に【５°ずらした以外は、実
施例１と同じ条件でＤ　５０．−１１ＥＴ＋になる様に
粉砕を行った。

実施例４ 衝突部材の設置距離（衝突部材の衝突面先端と粉砕ノズ
ル先端との距離）を６０ＩＩＩ１１とした以外は、実施
例２と同じ条件でＤ５０−１１祖になる様に粉砕を行っ
た。

実施例５ 衝突部材の設置距離を１４０　ｍｒｓとした以外は、実
施例２と同じ条件でり、。−１１加になる様に粉砕を行
った。

実施例６ 衝突部材の形状を球形（１６關φ）とした以外は、実施
例４と同じ条件でり、ｏ−１１ＪＩになる様に粉砕を行
った。

実施例７ 衝突部材の形状を四角柱（１６ｍｍ　Ｘ　１６ｍｍ　Ｘ
　３０ｍｍ）とし、四角柱の平面部分が粉砕ノズルと対
向するように設置した以外は、実施例４と同じ条件でＤ
ｓｏ−１１／Ｊｌになる様に粉砕を行った。

実施例８ 衝突部材の形状を球形（３（１ｍｍφ）とした以外は、
実施例４と同じ条件でり、。−１１ｍになる様に粉砕を
行った。

実施例９ 衝突部材の形状を球形（３７ａ＋ｍφ）とした以外は、
実施例４と同じ条件でり、ｏ＝Ｌｌ庫になる様に粉砕を
行った。

以上の実施例および比較例の結果を第１表に示す。

以下余白 実施例と比較例の比較から明らかなように、流動層型ジ
ェットミルの粉砕室に衝突部材を設置することにより、
粉砕消費エネルギーが低減でき、かつ、粒度分布がシャ
ープな粉砕物が得られることが分かる。

実施例１〜３の比較から、衝突部材の設置位置（衝突部
材の衝突面中心の粉砕ノズル噴射中心方向からのズレ）
の最適化をはかることにより、粉砕消費エネルギーをさ
らに低減することができる。

粉砕ノズル（ラバール管）圧縮空気の拡散状態と実施例
３の結果から判断すると、衝突部材の設置位置の範囲は
、ノズルの中心方向Ｏ＠より±１０＠以内（すなわち、
衝突部材の衝突面の中心から、粉砕ノズルからの噴射空
気の中心方向で２０°以内の頂角を有する円錐形範囲）
であれば、圧縮空気のエネルギーを有効に利用すること
ができ、好ましくは、　０＠である。

実施例２．４．５の比較から、衝突部材の設置距離の最
適化をはかることにより、粉砕消費エネルギーをさらに
低減できることが確認された。設置距離の範囲としては
、使用する粉体により最適距離が異なるが、粉砕ノズル
から噴射される圧縮空気のエネルギーが最大であるポテ
ンシャルコアゾーンはもちろん、粒子の巻き込み、加速
ゾーン及び他の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気流へ
の干渉を考慮すると、ポテンシャルコアゾーンは２６ｍ
１１（５Ｘ５．２　ｍｍ　：ノズル内径）であり、その
５倍以下の範囲は０〜１３０龍であって、この範囲内で
あるのが好ましい。

実施例４．６．７、の比較から、衝突部材の形状の最適
化をはかることにより、粉砕消費エネルギーをさらに低
減できることが確認された。衝突部材の形状は、粉砕ノ
ズルから噴射される圧縮空気流を乱さない形状であるの
が好ましく、球形、卵形、円柱形、ドーム形、特に球形
が効果があることが分かる。

さらに、実施例８及び９の比較から、衝突部材の大きさ
の最適化をはかることにより、粉砕消費エネルギーをさ
らに低減できることが確認された。

衝突部材の大きさの範囲としては、粉砕ノズルから噴射
される圧縮空気の広がりと、衝突部材の設置範囲から、
粉砕ノズルの最小内径部の断面積の５０倍以下が好まし
いことが分かる。なお、実施例８及び９の場合、粉砕ノ
ズルの最小内径部所面積の５０倍は１０６１ｍｍ２（−
１／４　ｘ（５，２）　２ｘ　３．１４ｘ５０）であり
、実施例８は７０７　＋＋ｕａ２、実施例９は１０７５
順２である。

実施例１０ 実施例１〜９において使用した微粉砕装置を使用して、
４本の粉砕ノズルに対向するそれぞれの衝突部材として
、超硬（材質ＷＩＩ４０、日立金属■製）、粉末高速度
工具鋼（ｌｌＡＰ４０　、日立金属■製）、サイアロン
（ＨＣＮＩＯ、日立金属■製）及び５ＵＳ３０４を用い
、実施例２と同じ条件で、磁性粉含有樹脂のハンマーミ
ル粉砕物（８００〜５０（ＩＥＴ＋）を原料とし、原料
供給量２０ｋｇ／ｈｒで４時間粉砕を行い、衝突部材の
摩耗重量変化（摩耗度）を測定した。各粉砕ノズルの差
をなくすために、１時間毎に衝突部材の位置を交換し、
測定を行った。その結果を第２表に示す。

第２表 注）摩耗度：　　（Ｗ＋−＋　−Ｗ＋　）　／Ｗ、−、
ｘｌＯＯ（１−１，２，３，４）〔Ｖは衝突部材１ｎｆ
ｆｉ　　（ｇ）、　■はサンプリング時間（ｈｒ）　）
上記の結果から明らかなよう（こ、超硬は、５ＵＳ３０
４の９６．６倍、ＩＩ　Ａ　Ｐ　４０は７１．２倍、サ
イアロンは５５．４倍であり、いずれも良好な耐摩耗性
が得られた。

発明の効果 本発明の微粉砕装置は、上記のように各粉砕ノズルの噴
射方向前方に衝突部材を設けたから、消費エネルギーが
低減され、かつ、粉砕粒度分布のシャープな粉砕が可能
になる。さらに、耐摩耗材質により、摩耗性の強い粉体
の粉砕も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の微粉砕装置の一例の横断面図であり
、第２図は、本発明の微粉砕装置の一例の縦断面図であ
る。 ■・・・流動層型ジェットミル本体、２・・・衝突部材
、３・・・粉砕ノズル、４・・・圧縮空気室、５・・・
排出管、６・・粉砕室、７・・・衝突部材支持部品、８
・・分級ローター、９・・・回転駆動装置、１０・・粗
粉飛込み防止リング、１１・・・原料供給装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉砕室上部に回転式分級機を備え、粉砕室内で圧
   縮空気を複数の粉砕ノズルから噴射し、固形物を粉砕す
   る流動層型ジェットミルよりなる微粉砕装置において、
   各粉砕ノズルの噴射方向前方に、噴射空気が衝突するよ
   うに各粉砕ノズルに対応して衝突部材を設けたことを特
   徴とする微粉砕装置。