JPH051072B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、分級室に供給した粉体に高速旋回渦
流を生起させて微粉群と粗粉群とに遠心分離する
ための、粉体分級に使用される気流分級機に関す
る。

〔背景技術〕

分級室に流入する粉体原料が、該分級室におい
て旋回状に流動するとき、粉体原料の各粒子には
遠心力と内向き方向の空気抵抗力が作用し、この
遠心力と空気抵抗力の均衝によつて分級点が決定
される。

分級室の外側には大きな粒子が旋回し、小さな
粒子は内側を旋回することになる。分級室の底部
中央と外周部の各々に粉体排出口を形成すること
によつて微粉群と、粗粉群とを分割捕集（分級）
することができる。

このような気流分級機では、分級室内において
粉体原料が、充分に分散されて、一次粒子になつ
ていることが分級精度を上げる上で重要である。

この種の分級機としては、井伊谷式分級機やク
ラシクロンが提案されている。しかし、このタイ
プの分級機では、分級点のコントロールが極めて
困難であり、分散が悪く、高粉じん濃度では分級
精度が悪い、という問題点があつた。この問題点
を改良するために種々の提案がなされている。例
えば、特開昭54−48378号公報または特開昭54−
79870号公報に記載された提案がある。実用化さ
れ分級機として、DSセパレーターの名称で市販
されている分級機をあげることができる。この種
の分級機においては、分級点のコントロールは可
能になつたが、サイクロン部を介して分級室に粉
体が供給されるため、粉体が濃縮されて、分級室
に入ることになり、粉体の分散が不充分になる傾
向があつた。そのため、分級効率の低下を引き起
こしていた。添付図面中の第５図及び第６図を参
照しながら、従来装置についてさらに説明する。

第５図は従来装置の外表面の概略図であり、第
６図は従来装置の概略的断面図である。

第５図及び第６図において、１は本体ケーシン
グであり、２は該ケーシング１の下部に接続した
下部ケーシングであつて、その下部にホツパー３
とを備えており、本体ケーシング１の内部には、
分級室４が形成されている。本体ケーシング１の
上部に案内筒１０が起立し、この案内筒１０の上
部外周面に供給筒９が接続されている。案内筒１
０内の下部に中央が円錐状（傘状）の排出案内板
１５が取りつけられており、この排出案内板１５
の下縁外周囲に環状の供給溝１１が形成されてい
る。分級室４の底部には、中央部が高い円錐状
（傘状）の分級板５が具備されており、この分級
板５の下縁外周囲に環状の粗粉排出溝６が形成さ
れており、また分級板５の中央部には微粉排出口
７が形成されている。分級室４の下部周壁外周囲
には、空気（エア）が流入するための気体流入口
８が具備されており、この気体流入口８は、通常
複数枚の羽根形状の分級ルーバー１４の間〓によ
り構成されている。気体流入口８より導入される
エアの向きは、分級室４において旋回しながら下
降する粉体材料の旋回方向に噴出するように分級
ルーバー１４により調節され、粉体材料を分散さ
せ、且つ旋回速度が加速させるようになつてい
る。

第４ｂ図に第５図及び第６図の−視断面図
を示す。第４図に示される気体流入口８は、一具
体例であり、分級ルーバーの形状を変えることも
可能である。該分級ルーバー１４間の間隔は調整
可能であり、この間隔を変えることにより、分級
室４内の粉体の旋回速度を変化させ、分級点を変
えることができる。また分級室４の高さも調整可
能である。このような従来の気流分級機におい
て、供給筒９から案内筒１０に気流により圧送さ
れた粉体原料は、案内筒１０の内部外周囲を旋回
しながら下降し、環状の供給溝１１より分級室４
内に旋回流入される。分級室４内では、各粒子に
作用する遠心力により粗粉群と微粉群とに遠心分
離される。しかしながら、従来の装置では原料粉
体が案内筒内壁に遠心力により濃縮されながら分
級室４内に供給されることから、粉体粒子の分散
が不充分であり、又、粉体はサイクロンと同様に
案内筒の内で帯状にラセンをえがいて降下するの
で分級室へ供給される濃度も場所により不均一で
あり、充分な分級精度が得られなかつた。すなわ
ち微粉が凝集体を形成する場合や、粗粉に微粉が
付着している場合、分散が不充分であると、微粉
が粗粉群側に混入する傾向が高まる。更に、分散
が不充分であると分級室４内の粉じん濃度が不均
一になり、分級精度そのものが悪化し、得られる
分級製品の粒度分布が幅広のものになるという問
題点が生起する。この傾向は粉体原料の粒度が細
かくなればなるほど顕著になり、特に粉体が
10μm以下になると、分級精度の低下傾向はより
顕著になる。

〔発明の目的〕

本発明は前述の各種問題点を解決したなるもの
である。

本発明の目的は、分級効率の良好な気流分級機
を提供することにある。

本発明の目的は、粒度分布のシヤープな分級粉
体を生成し得る気流分級機を提供することにあ
る。

本発明の目的は、分級点の調整が容易な気流分
級機を提供することにある。

本発明の目的は、微小な粉体の凝集物が生成し
にくい気流分級機を提供することある。

具体的には、本発明の目的は、粉体を気流によ
つて分級するための気流分級機において、分級室
の上部に粉体を供給するための供給口が形成さ
れ、該分級室の下部には、円錐状の中央部が高い
分級板が具備されており、該分級板の下縁外周囲
に風力分級された粗粉群を排出するための粗粉排
出口が設けられており、該分級坂の中央部には、
風力分級された微粉群を排出するための微粉排出
口が設けられており、 該分級室の上部周囲には供給された粉体をエア
の施回流により分散させるために分級室上部に外
気からエアを吸引導入するための第１空気流入口
を有する流入路を複数有する第１気体流入手段が
具備されており、 該分級室の下部周囲には分散された粉体を風力
分級するためのエアの旋回流を生じさせるために
分級室下部に外気からエアを吸引導入するための
第２空気流入口を有する流入路を複数有する第２
気体流入手段が設けられており、 該第１気体流入手段が有する第１空気流入口の
開口面積の総和をＡ（cm²）とし、該第２気体流入
手段が有する第２空気流入口の開口面積の総和を
Ｂ（cm²）とすると、Ａ及びＢが下記式 １≦Ａ／Ｂ≦20 を満足していることを特徴とする気流分級機を提
供することにある。

〔発明の具体的説明〕

本発明の気流分級機は、上記従来装置の問題点
に鑑み、分級室上部外周囲に粉体を旋回流により
分散させるための気体流入手段を具備することに
より、分級室内の粉体の分散を向上させ、分級精
度を向上させるようにしたものである。以下、図
面に基づいて詳細に説明する。

本発明による気流分級機の一例として、第１図
（装置外表面を示す）及び第２図（装置縦断正面
図を示す）に示す形式のものを例示し得る。

第１図及び第２図において、１は本体ケーシン
グを示し、２は該ケーシング１の下部に接続した
下部ケーシングであつて、その下部にホツパー３
とを具備し、本体ケーシング１の内部には分級室
４が形成されている。本体ケーシング１の上部に
案内筒１０が起立し、この案内筒１０の上部外周
囲に供給筒９が接続されている。案内筒１０内の
下部に中央部が高い円錐状（傘状）の排出案内板
１５が取りつけられており、排出案内板１５の下
縁外周囲に環状の供給溝１１が形成されている。
分級室４の底部には、中央部が高い円錐状（傘
状）の分級板５が具備されており、この分級板５
の下縁外周囲に環状の粗粉群を排出するための粗
粉排出溝６が形成され、また分級板５の中央部に
は微粉群を排出するための微粉排出口７が形成さ
れている。分級室４の上部周壁外周囲には、第１
気流流入手段として第１空気流入口１２を有する
流入路が設けられている。好ましい一例として複
数枚の羽根形状の分散ルーバー１３の間〓により
構成されているものを挙げることができる。第３
図に第１図及び第２図の−視断面図を示す。
第３図に示すように、第１空気流入口１２より吸
引導入されるエア１６の向きは、案内筒１０の内
部外周囲を旋回しながら下降し、環状の供給溝１
１より分級室４内に旋回流入する粉体材料の旋回
方向に噴出するように分散ルーバー１３により調
節される。分散ルーバー１３により形成される気
流流入手段は、分級室４に流入した直後の粉体を
積極的に分散して粉体の凝集物を少なくし、さら
に粉体を加速する役割をはたしている。これによ
り、粉体の分級精度が格段に向上する。分級室４
の下部周壁外周囲には、空気を流入させるための
第２空気流入口８が具備されている。この第２空
気入口８を有する流入路は、第４ａ図に示すよう
に複数枚の羽根形状の分級ルーバー１４の間〓に
より構成されている。第２空気流入口８より吸引
導入されるエア１７の向きは、分級室４を旋回し
ながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出するよ
うに分級ルーバー１４により調節され、粉体材料
を再度分散させ、かつ旋回速度を加速させて風力
分級するようになつている。

分級ルーバー１４間の間隔及び分散ルーバー１
３間の間隔は調整可能であり、分級ルーバー１４
及び分散ルーバー１３の高さも適宜に設定するこ
とが可能である。

本発明の構成によると、案内筒１０の内壁に遠
心力により濃縮されて、環状の供給溝１１より分
級室４内に旋回流入する粉体材料が第１空気流入
口１２より流入するエア１６により分散させ、か
つ旋回速度が加速されて分級室下部に旋回落下
し、分級室下部においては、気体流入口８より流
入するエア１７により旋回速度がさらに加速され
て、粗粉群と微粉群とに効率よく分級される。こ
の分級室４内の粉体原料の分散状態が分級性能に
非常に影響を及ぼす。従来の気流分級機では、精
度の高い分級をおこなうためには、この分散が不
充分であり、本発明では、この問題点を分級室上
部に第１空気流入口１２を設けることにより解消
するものである。分級室上部に設ける第１空気流
入口１２は分級室４の全高の中央より上部に設け
るのが好ましく、環状の供給溝１１の下に設ける
のが好ましい。第１空気流入口１２より流入する
エア１６の風速は、分級室下部の気体流入口８よ
り流入するエア１７の風速と同等もしくは遅い速
度になるように調整することが好ましい。これ
は、第１空気流入口１２より流入するエア１６は
粉体を構成する粒子を分散させることを主目的と
しており、一方、第２空気流入口８より流入する
エア１７は粒子に強い旋回力を与え、遠心力の違
いにより粗粉群と微粉群とに分級するために導入
させるという技術思想に基づいている。

第１空気流入口１２の開口面積の総和をＡ
（cm²）、第２空気流入口８の開口面積の総和をＢ
（cm²）とすると、Ａ及びＢが次の式１≦Ａ／Ｂ≦20を 満足するように開口面積を調整することが、分級
性能の向上の上で好ましい。本発明は、供給され
た粉体を分散するために、分級室上部に外気から
エアを吸引導入するための空気流入口を設けるこ
とを特徴の１つとしているが、第１図及び第２図
に例示した構成のみに限定されるものではない。

本発明の装置では分級室内で、各粒子が一次粒
子まで充分に分散される傾向が極めて高いため、
分級効率が良く、本発明の装置により分級された
粒子群は精緻な粒度分布を示しており、分級収率
も従来装置に較べ良好である。また、本発明の装
置では対照とする分離粒子径を従来装置より小さ
くすることも可能である。

本発明の気流分級機は第７図のフローチヤート
に示すように、粉砕機とつないで用いても効果的
である。この場合、本発明の気流分級機に粉砕原
料を供給し、ある規定粒度以上の粗粉は粉砕機に
導入し、粉砕後に再度、気流分級機に循環させ
る。規定粒度以下に粉砕された粒子は気流分級機
から適宜の取り出し手段により取り出す。このよ
うな粉砕システムにおいて、従来方式の気流分級
機では、分級室内の粉体の分散が不充分なため、
極微粒子で構成される凝集体、あるいは、粗粉に
付着している微粒子を完全にほぐすことは困難で
あり、かかる凝集体は、分級時に粗粉群側へ混入
し、粉砕機に再度循環されるため、過粉砕を引き
起こし、粉砕効率の低下を招く傾向があつた。か
かる問題点に対し、本発明の気流分級装置では分
級室内の粒体の分散が充分に行われるため、かか
る凝集体をほぐすことができ、粗粉群への混入を
防止して微粉粒子は微粉として取り除かれるた
め、粉砕効率をより向上させることができる。

本発明の分級装置は、粉体の粒径が小さい程、
又分級室の粉塵濃度の高いほど効果が顕著であ
り、特に10μm以下の領域に効果的であり、粉砕
機と結合した使い方においてはより効果的であ
る。

本発明の装置は、最終製品が微細粒子であるこ
とが要求される静電荷像現像トナー、粉体塗料、
磁性材料、高分子材料等の製造に適している。と
りわけ静電気力をおびやすく、凝集しやすい静電
荷像現像用トナーを製造するために使用される気
流分級装置として適している。

静電荷像現像トナーは最終製品が微細粒子であ
り、かつ規定粒度以下の粒子群を除去した精緻な
粒度分布のものが要求される。ある規定粒度以下
の粒子群を除去するためには、従来第５図または
第６図に示す形式の気流分級機では、分級精度が
いまだ満足し得ない点があり、得られた製品の粒
度分布が幅広のものになつてしまう傾向があつ
た。

また、従来方式のもとで、精緻な粒度分布のも
のが得られたとしても、分級収率の低下を引き起
こし、コスト高のものになる。これに対して、本
発明の分級装置によると、分級室内の粉体の分散
が充分に行われ、粗粉と微粉とを効率よく分離す
ることができるため、精緻な粒度分布の分級品
（トナー）を収率を下げることなく生成すること
ができるものである。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

実施例 １ スチレン−アクリル酸エステル系樹脂 （重量平均分子量約30万） 100重量部 磁性フエライト（粒径0.2μm） 60重量部 低分子量ポリエチレン ２重量部 負荷電性制御剤 ２重量部 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180
℃で約1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、ハ
ンマーミルで100〜1000μの粒子に粗粉砕し、次
いで、日本ニユーマチツク工業社製の超音速ジエ
ツトミルにより、重量平均粒子径10.5μm（粒径
5.04μm以下の粒子を9.3重量％含有する）の粉砕
品を得た。得られた粉砕品を第１図及び第２図に
示す気流分級機に導入し、分級を行つた。気流分
級機において、微粉排出口７を有する微粉排出管
から５m³／minの風量でエアを吸引することによ
り粉砕品を吸引し、分級室上部において粉砕品を
分散するためにエア１６を外気から吸引導入する
ための第１空気流入口１２は分散ルーバ１３によ
り縦２cm、横0.6cmの開口部を20ケ所（総開口面
積２×0.6×20＝24cm²）設定し、分級室下部にお
いて、エア１７を外気から吸引導入するための第
２空気流入口８は、分級ルーバ１４により縦２
cm、横0.2cmの開口部を20ケ所（総開口面積２×
0.2×20＝８cm²）設定し、分級室の高さは14cmに
した。粉砕品の分級を行つた結果、微粉体が除去
された分級品として、重量平均粒子径11.5μm（粒
径5.04μm以下の粒子を0.3重量％含有する）のト
ナーとして好ましい分級製品が分級収率81％で得
られた。ここでいう分級収率とは、供給された粉
砕品の原料の全量に対しての最終的に得られた分
級品（製品）の量との比率をさし、粒度データは
すべてコールタエレクトロニクス社製のコールタ
ーカウンターによる測定結果である。

実施例 ２ スチレン−アクリル酸エステル系樹脂 （重量平均分子量約30万） 100重量部 磁性フエライト（粒径0.2μm） 60重量部 低分子量ポリエチレン ２重量部 負荷電性制御剤 ２重量部 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180
℃で約1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、ハ
ンマーミルで100〜1000μの粒子に粗粉砕し、次
いで、日本ニユーマチツク工業社製の超音速ジエ
ツトミルにより、重量平均粒子径7.0μm（粒径
4.0μm以下の粒子を8.0重量％含有する）の粉砕品
を得た。得られた粉砕品を第１図及び第２図に示
す気流分級機に導入し分級を行つた。気流分級機
において、５m³／minの風量で吸引し、分級室上
部の第１空気流入口１２は分散ルーバー１３によ
り縦２cm、横0.2cmの開口部を20ケ所（総開口面
積２×0.2×20＝８cm²）設定し、分級室下部の第
２空気流入口８は、分級ルーバー１４により縦２
cm、横0.1cmの開口部を20ケ所（総開口面積２×
0.1×20＝４cm²）設定し、分級室の高さは16cmに
した。粉砕品の分級を行つた結果、微粉体を除去
された分級品として、重量平均粒子径7.5μm（粒
径4.0μm以下の粒子を2.0重量％含有する）の製品
が分級収率78％で得られた。

実施例 ３ スチレン−アクリル酸エステル系樹脂 （重量平均分子量約30万） 100重量部 磁性フエライト（粒径0.2μm） 60重量部 低分子量ポリエチレン ２重量部 負荷電性制御剤 ２重量部 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180
℃で約1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、ハ
ンマーミルで100〜1000μの粒子に粗粉砕し、次
いでホソカワミクロン社製ACMパルベライザに
より重量平均粒子径30μmの粉砕物に粉砕した。
得られた粉砕物を第１図及び第２図に示す気流分
級機に導入し、第７図に示すフローチヤートに基
づいて、微粉砕を行つた。粉砕機は日本ニユーマ
チツク工業社製の超音速ジエツトミル−５型を
用い、気流分級機においては、５m³／minの風量
で吸引し、分級室上部において第１空気流入口１
２は、縦２cm、横0.2cmものを20ケ所（総開口面
積２×0.2×20＝８cm²）設定し、分級室下部にお
いて第２空気流入口８は、縦２cm、横0.2cmのも
のを20ケ所（総開口面積２×0.2×20＝８cm²）設
定し、分級室の高さは12cmにした。１時間あたり
40Kgの割合で原料を供給し、規定粒度以下まで粉
砕されたものを微粉体として取り出した。

得られた微粉体の粒度は、重量平均径11.2μm
（粒径5.04μm以下の粒子を5.0重量％含有し、粒径
20.2μm以上の粒子を0.5重量％含有する）の粗粉
が精緻に分級されたものであつた。

比較例 １ 実施例１と同様にして得た粉砕品を第５図及び
第６図に示す形式の気流分級機に導入し、分級を
行つた。気流分級機は５m²／minの風量で吸引
し、分級室下部の気体流入口は縦２cm、横0.2cm
のものを20ケ所設定し、分級室の高さは10cmにし
た。粉砕品の分級を行つた結果、微粉体を除去さ
れた分級品として重量平均粒子径11.2μm（粒径
5.04μm以下の粒子を0.9重量％含有する）の製品
が分級収率72％で得られた。分級収率は実施例１
よりも劣つており、さらに得られた製品を調べた
ところ、極微細粒子が凝集した5μm以上の凝集物
が点在しているのが見い出された。

比較例 ２ 実施例２と同様にして得た粉砕品を第５図及び
第６図に示す気流分級機に導入し、分級を行つ
た。気流分級機は５m²／minの風量で吸引し、分
級室下部の気体流入口は縦２cm、横0.1cmのもの
を20ケ所設定し、分級室の高さは12cmにした。分
級を行つた結果、微粉体を除去された分級品とし
て、重量平均粒子径7.3μm（粒径4.0μm以下の粒子
を4.1重量％含有する）の製品が、分級収率70％
で得られた。分級収率は実施例２よりも劣つてお
り、得られた分級品を観察したところ、極微細粒
子が凝集した3μm以上の凝集物が点在しているの
が見い出された。

比較例 ３ 実施例３と同様にして得た粉砕品を第５図及び
第６図に示す気流分級機に導入し、第７図に示す
フローチヤートに基づいて微粉砕を行つた。粉砕
機は日本ニユーマチツク社製の超音波ジエツトミ
ル−５型を用い、気流分級機は５m²／minの風
量で吸引し、分級室下部の気体流入口は縦２cm、
横0.2cmのものを20ケ所設定し、分級室の高さは
８cmにした。

１時間あたり30Kgの割合で原料を供給し、規定
粒度以下まで粉砕されたものを微粉体として取り
出した。得られた微粉体の粒度は重量平均粒子径
が11.5μm（粒径5.04μm以下の粒子を9.1重量％含
有し、粒径20.2μm以上の粒子を5.1重量％含有す
る）の粗粉側に幅広な分布のものであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置を実施した気流分級
機の外表面の概略図を示し、第２図は概略的縦断
正面図を示し、第３図は−視断面図を示し、
第４ａ図は−視断面図を示し、第４ｂ図は
−視断面図を示し、第５図は従来例の気流分級
機の外表面図を示し、第６図は縦断正面図を示す
図である。第７図は本発明に係る装置を粉砕シス
テムに適用したフローチヤート図である。 １……本体ケーシング、２……下部ケーシン
グ、３……ホツパー、４……分級室、５……分級
板、６……粗粉排出溝、７……微粉排出シユー
ト、８……第２空気流入口、９……供給筒、１０
……案内筒、１１……供給溝、１２……第１空気
流入口、１３……分散ルーバー、１４……分級ル
ーバー、１５……排出案内板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉体を気流によつて分級するための気流分級
   機において、分級室の上部に粉体を供給するため
   の供給口が形成され、該分級室の下部には、円錐
   状の中央部が高い分級板が具備されており、該分
   級板の下縁外周囲に風力分級された粗粉群を排出
   するための粗粉排出口が設けられており、該分級
   室の中央部には、風力分級された微粉群を排出す
   るための微粉排出口が設けられており、 該分級室の上部周囲には供給された粉体をエア
   の施回流により分散させるために分級室上部に外
   気からエアを吸引導入するための第１空気流入口
   を有する流入路を複数有する第１気体流入手段が
   具備されており、 該分級室の下部周囲には分散された粉体を風力
   分級するためのエアの旋回流を生じさせるために
   分級室下部に外気からエアを吸引導入するための
   第２空気流入口を有する流入路を複数有する第２
   気体流入手段が設けられており、 該第１気体流入手段が有する第１空気流入口の
   開口面積の総和をＡ（cm²）とし、該第２気体流入
   手段が有する第２空気流入口の開口面積の総和を
   Ｂ（cm²）とすると、Ａ及びＢが下記式 １≦Ａ／Ｂ≦20 を満足していることを特徴とする気流分級機。 ２ 外気から第１気体流入手段を経由して吸引導
   入されるエアの風速は、外気から第２気体流入手
   段を経由して吸引導入されるエアの風速と同等ま
   たは遅くなるように流入路が調整されている特許
   請求の範囲第１項の気流分級機。 ３ 第１空気流入口を有する流入路は、環状に設
   置されたルーバ間に形成されており、且つ、第２
   空気流入口を有する流入路は環状に設置されたル
   ーバ間に形成されている特許請求の範囲第１また
   は２項の気流分級機。