JPH07132241A - 微粉砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の気流分級機部を具備し、且つ、粉砕
原料を効率よく粉砕出来る衝突式気流粉砕機部とを具備
する新規な微粉砕装置を提供すること。 【構成】 搬送エアーと共に粉体供給筒から導入された
粉砕物が、細粉と粗粉とに分離される分級機部と、高圧
気体により粉砕原料を搬送加速する為の加速管と、該加
速管から噴出する粉体を衝突力により粉砕する為の衝突
部材を具備する粉砕室を有し、該衝突部材が加速管出口
に対向して粉砕室内に設けられている衝突式気流粉砕機
部とを具備した微粉砕装置において、粉砕原料を供給す
る加速管から粉体を圧力導入又は吸引導入してコアンダ
効果により細粉を分割捕集し、粗粉を衝突部材により粉
砕せしめることを特徴とする微粉砕装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジェット気流（高圧気
体）を用いた微粉砕装置に関する。又、本発明は電子写
真法による画像形成方法に用いられるトナー又はトナー
用着色樹脂粉体を効率良く生成する為の微粉砕装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ジェット気流を用いた微粉砕機は、一般
に、ジェット気流に粉砕原料を乗せて粒子混合流とした
後、加速管の出口より噴射させ、この粒子混合気流を加
速管の出口前方に設けた衝突部材の衝突面に衝突させ
て、その衝撃力により粉砕原料を微粉砕するものであ
る。以下その詳細について、図８に示した従来例の微粉
砕機に基づいて説明する。従来の微粉砕機では、高圧気
体供給ノズル８１を接続した加速管８２の出口８３に対
向して衝突部材８４を設け、加速管８２に供給した高圧
気体の流動により、加速管８２の中途に一方向から連通
させた粉砕原料供給口８５から加速管８２の内部に粉砕
原料を吸引し、これを高圧気体と共に噴出して衝突部材
８４の衝突面８８に衝突させ、その衝撃によって粉砕す
る様にしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
上記従来例では、粉砕原料の供給口８５が加速管８２の
中途に連通して一箇所だけに設けられている為、加速管
８２内に吸引導入された粉砕原料は、粉砕原料の供給口
８５を通過直後に、高圧気体供給ノズル８１により噴出
する高圧気流によって、加速管出口８３の方向に向って
流路を急激に変更しながら高圧気流中に分散し、急加速
される。この状態において、粉砕原料のうち比較的微粒
子のものは、加速管８２の高流部を通過する為、高圧気
流中に粉砕原料が十分均一に分散されない。この為、粉
砕原料濃度の高い流れと低い流れとに分離したまま加速
管８２を出て、対向する衝突部材８４に部分的に集中し
て粉砕原料が衝突することになり、粉砕効率が低下し、
処理能力の低下を引き起こすという問題がある。

【０００４】更に、上記従来例では、衝突部材８４の衝
突面８８に衝突して粉砕された粉砕物は粉砕室８６の内
壁に二次（或は三次）衝突して更に微粉砕されるが、粉
砕室８６が箱型である為、効率的な二次衝突が行われ
ず、微粉砕処理能力の向上が図れないという欠点があっ
た。又、従来かかる粉砕機における衝突部材８４の衝突
面８８は、図８に示す様に、粉砕原料を乗せた粒子混合
気流方向、即ち、加速管８２の軸方向に対して垂直のも
のが用いられ、これは、次の様な欠点があった。即ち、
加速管８２の軸方向と垂直な衝突面８８を有している場
合には、加速管８２の出口８３から吹き出される粉砕原
料と、衝突面８８で反射される粉砕物とが衝突面８８の
近傍で共存する割合が高くなり、衝突面８８の近傍での
粉体（粉砕原料及び粉砕物）濃度が高くなる為、粉砕効
率が劣るという問題がある。

【０００５】上記の様な衝突式気流粉砕機に接続される
気流分級機としては、種々の分級機が提案されている
が、代表的なものとしては図９に示す様なディスパージ
ョンセパレーター（日本ニューマチック工業社製）が一
般に用いられている。その概略としては、搬送エア−と
共に粉砕物供給筒９１から導入される粉砕物が、その底
部に中央部が高い傾斜状の分級板９４が設けられている
分級室９３に導入され、該分級室９３において、粉砕物
が粉砕物と共に流入される気流により旋回流動され、分
級ルーバー９２を介して微粉と粗粉とに遠心分離され、
微粉は分級板９４の中央部に設けられた微粉排出シュー
ト９５から排出され、粗粉は分級板９４の外周部に設け
られた粗粉排出口９６から排出されるものである。

【０００６】しかしながら、従来のこの様な気流分級機
には下記の様な問題がある。即ち、図９に示した様に、
この種の気流分級機の分級室９３への粉砕物供給部は、
サイクロン状の形状を有しており、上部カバー９７の上
面中央部に案内筒９８が起立状に設けられ、案内筒９８
の上部外周面に供給筒９１が接続されており、且つ、該
供給筒９１は、この供給筒９１を介して供給されてくる
粉砕物が、案内筒９８の内円周接線方向に導入されてく
る様に接続されている。従って、供給筒９１より案内筒
９８内に粉砕物を供給すると、粉砕物は案内筒９８の内
周面に沿って旋回しながら下落する。この場合に粉砕物
は、供給筒９１から案内筒９８内周面に沿って帯状に下
落する為、分級室９３に流入してくる粉砕物の分布及び
濃度は不均一となり（分級室９３へ案内筒９８の内周面
の一部からのみ粉砕物は流入する）、粉砕物の分散が悪
いという問題がある。

【０００７】又、処理量を大きくとると粉砕物の凝集が
いっそう起こり易く、更に分散が十分に行われなくなる
為、高精度の分級が行えないという問題がある。更に、
粉砕物を搬送するエアー量が多い場合には、分級室９３
に流入するエアー量も多くなる為、分級室９３において
旋回する粒子の中心向き速度が大きくなり分離粒子径が
大きくなるという問題点がある。そこで、通常、分離粒
子径を小さくする方法として、案内筒９８の上部に設け
た筒９９でエアーをダンパーによりコントロールして抜
いているが、この際に抜くエアー量が多いと粉砕物の一
部も排出してしまい、粉砕物を損失するという実用上の
問題点が生じる場合もある。従って本発明の目的は、上
記の様な従来技術の問題点を解決し、高精度の気流分級
機部を具備し、且つ、粉砕原料を効率よく粉砕出来る衝
突式気流粉砕機部とを具備する新規な微粉砕装置を提供
することである。

【０００８】

【問題点を解決する為の手段】上記の目的は、下記の本
発明により達成される。即ち、本発明は、搬送エアーと
共に粉体供給筒から導入された粉砕物が、細粉と粗粉と
に分離される分級機部と、高圧気体により粉砕原料を搬
送加速する為の加速管と、該加速管から噴出する粉体を
衝突力により粉砕する為の衝突部材を具備する粉砕室を
有し、該衝突部材が加速管出口に対向して粉砕室内に設
けられている衝突式気流粉砕機部とを具備した微粉砕装
置において、粉砕原料を供給する加速管から粉体を圧力
導入又は吸引導入してコアンダ効果により細粉を分割捕
集し、粗粉を衝突部材により粉砕せしめることを特徴と
する微粉砕装置である。

【０００９】

【作用】本発明の微粉砕装置は、分級機部と衝突式気流
粉砕機部とからなり、分級機部で分離された粗粉の排出
口が、粉砕効率に優れた衝突式気流粉砕機部の粉砕原料
供給口に連通され、更に、衝突式気流粉砕機部の粉砕室
内を、細粉と粗粉とに分離出来る様にし、且つ、その粗
粉の排出口が分級機部の粉砕物供給筒に連通されている
為、従来の微粉砕装置に比し、非常に効率良く、且つ高
精度に粉砕原料を粉砕出来る。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明を添付図面に基づいて更に詳
細に説明する。図１は、本発明の微粉砕装置の一実施例
を示す概略断面図であり、図２は、本発明の衝突式気流
粉砕機部の一実施例を示す概略断面図であり、図３は、
粉砕室の拡大図であり、図４は、図２のＡ−Ａ′線にお
ける断面図であり、図５は、図２のＢ−Ｂ′線における
拡大断面図であり、図６は、図２のＣ−Ｃ′線における
断面図であり、図７は、図２のＤ−Ｄ′線における断面
図である。

【００１１】本発明の微粉砕装置は、以下に述べる分級
機部と特定の構造を有する衝突式気流粉砕機部とからな
ることを特徴とする。先ず、本発明の微粉砕装置の衝突
式気流粉砕機部について、図１に基づいて説明する。本
発明装置の衝突式気流粉砕機部は図１に示す様に、粉砕
原料供給口１、高圧気体貯槽２、加速管３、衝突部材
４、粉砕室５、分級エッヂ６、微粉排出口７、粉砕物排
出口８とから構成される。衝突式気流粉砕機部における
高圧気体の作用を説明すると、高圧気体は、先ず高圧気
体貯槽２の左右にある高圧気体の入口９から入り、圧力
の変動等、脈動が均一にされた後、粉砕原料供給口１の
中心部に設けられたエアーノズル１０から加速管３に流
入される（図２図示）。加速管３もエアーノズル１０と
同様の末広がりの形状を有する為、加速管３に流入され
た高圧気体は、膨張しながら超音速領域まで加速され
る。その過程で高圧気体は減圧され、加速管３を出たと
ころで気体の圧力は粉砕室５の圧力と略同一になる。

【００１２】又、粉砕室５内の加速管３と衝突部材４の
間に分級エッヂ６を設けて加速管３側壁の比較的弱い気
流と加速管３中心の強い気流を分離出来る様に設置し
た。一方、円形若しくは楕円形状の粉砕室５では、図６
に示した図２のＣ−Ｃ′線における断面図から明らかな
様に、出口部８で粉砕室５内の気体を吸引すると、粉砕
室５の内部に吸引流が発生する。そして、この吸引流の
作用により、衝突部材４の表面は減圧状態になる。そし
て、この様な衝突部材４の表面の減圧作用により、加速
管３より出た噴流は更に加速され、衝突部材４の表面に
衝突する。この時、衝突部材４の衝突面は、図３のθで
示す頂角が１１０〜１７５度の範囲の錐体形状を有して
いる為、衝突部材４に衝突した噴流は、この円錐状部材
の頂点を中心として、衝突部材４と粉砕室５壁との間に
放射状に拡散される。この拡散された気流は、前述した
粉砕室５内部の吸引流に乗る形で、粉砕室５の出口部８
に導かれる。

【００１３】次に、供給される粉砕原料が、衝突式気流
粉砕機部で受ける作用について説明する。被粉砕物であ
る粉砕原料は、粉砕原料供給口１の上部から供給され
る。そして、供給された粉砕原料は、粉体原料供給口１
の下部から加速管３へと吸引排出される。この際の原料
の吸引排出の原理は、前述した高圧気体の加速管におけ
る膨脹減圧によるエゼクター効果による。この時、本発
明の衝突式気流粉砕装置の衝突式気流粉砕機部では、粉
砕原料を十分に分散させて加速管３内部に吸引させる様
にする為に、加速管３のスロート部と加速管３の出口と
の間に、図５（ａ）に示した様な加速管３の全円周方向
に及ぶ粉砕原料供給口１を、又は、図５（ｂ）に示した
様な複数個（ｎ≧２）の孔からなる粉砕原料供給口１を
設けてある為（図５（ｂ）ではｎ＝４）、粉砕原料は高
圧気流により十分に分散され加速される。これに対し、
図８に示した様な従来の衝突式気流粉砕機では、加速管
８２への原料供給口８５は、加速管８２の途中に連通さ
れて一箇所だけに設けられており、加速管８２内に吸引
導入された粉砕原料は、原料供給口８５を通過直後に、
高圧気体供給ノズル８１から噴出してくる高圧気流によ
って、加速管出口８３の方向に向かって流路を急激に変
更されながら、高圧気流中に分散し、急加速される為、
粉砕原料濃度の高い流れと低い流れとに分離されてしま
い十分に分散されて加速されなかった。

【００１４】図１または図２に示す様にして、加速管３
内部に分散されて吸引される粉砕原料は、原料供給口１
の中央部に設けられているエアーノズル１０から放射さ
れる高速気流により完全に分散される。次に、以上の様
にして分散された粉砕原料は、加速管３の内部を流れる
高速気流に乗って加速され、超音速固気混合流れとな
る。この固気混合流れは加速管内の噴流が加速管側壁と
の干渉により壁側が減圧となり、壁に付着して流れる作
用であるコアンダ効果により、比較的細かい粉は壁側を
流れ、比較的粗い粉は中心に近い所を流れる。この様な
現象を利用して、加速管出口付近の分級エッヂ６により
固気混合流れの粉砕原料を細粉と粗粉に分離し、細粉は
微粉排出口７により排出する。

【００１５】又、粗粉の方は、前述の噴流と同様の作用
を受け、衝突部材４に衝突する。この衝突により原料粗
粉は微粉砕される。粉砕物は次いで粉砕室５の壁におけ
る二次衝突による微粉砕が更に行われ、場合によって
は、粉砕物は粉砕室５の出口部８に搬送されるまでに、
粉砕室５の壁及び衝突部材４の側面との三次（及び四
次）の衝突が生じ、更に粉砕される。特に、本発明装置
の衝突式気流粉砕機部においては、粉砕室５の断面形状
が円形若しくは楕円形状を有している為、該衝突面から
実質上全周方向に分散された粉砕物は粉砕室内５の壁と
効率よく二次衝突を生じ、更に粉砕効率が向上される。

【００１６】又、本発明装置の衝突式気流粉砕機部の衝
突部材４の衝突面の先端部分は、図３のθで示す様に頂
角が１１０〜１７５度の範囲にある錐体形状である為、
例えば、粉体原料が樹脂や粘着性のあるものを含有する
粉体である場合にも、融着、凝集物及び粗粒子等の問題
も発生しない。更に、本発明装置の衝突式気流粉砕機部
は、粉砕原料を高速気流中に均一に分散出来る為、摩耗
性のある物質を含有した粉砕原料を粉砕する場合におい
ても、加速管３の内壁や衝突部材４の衝突面の局部的な
摩耗の発生を防止出来、より安定した運転が可能とな
る。更に、粉砕室５内において、分級エッヂ６により、
細粉と粗粉を分離することが出来ることから、過粉砕に
よる微粒子の発生を防ぐことが出来、融着、凝集物が発
生することなく、所定の粒度にそろえることが出来る。

【００１７】本発明に用いる分級機は、日本ニューマチ
ック工業製ＤＳ型分級機、ホソカワミクロン社製ミクロ
ンセパレーター等が挙げられる。好ましくは、図１に示
す気流分級機を用いることが、細粉及び粗粉の分級精度
を向上させる為に好ましい。次に、もう一つの構成部分
である気流分級機部について、図１に従って説明する。
図１において、１１は筒状の本体ケーシング、１２は下
部ケーシングを示し、１２の下部には粗粉排出用のホッ
パー１３が接続されている。又、本体ケーシング１１の
内部には分級室１４が設けられている。

【００１８】この分級室１４の上部は、本体ケーシング
１１の上部に取付けられた環状の案内室１５と、中央部
が高くなっている円錐状（傘状）の上部カバー１６とに
よって閉鎖されている。分級室１４と案内室１５の間の
仕切壁に、円周方向に配列する複数のルーバー１８を設
けておき、案内室１５に、供給筒１７から送り込まれて
くる粉砕物とエア−とが、該ルーバー１８の間から分級
室１４に旋回されて流入される様にする。尚、案内室１
５の中を流動するエアーと粉砕物とを、各ルーバー１８
間に均一に分配させることが、精度良く分級させる為に
は必要である。又、ルーバー１８へ到達するまでの流路
としては、遠心力による濃縮が起こりにくい形状にする
必要がある。図１の例では分級室１４の水平面に対して
垂直な上方向に供給筒１７を接続させているが、これに
限定されるものではない。

【００１９】この様にして、本発明装置に用いる気流分
級機部では、ルーバー１８を介してエアーと粉砕物とが
分級室１４へ供給される為、分級室１４へ供給される際
にエアーと粉砕物とは従来の方式より著しい分散の向上
が達成される。又、ルーバー間隔は任意に調整出来る。
又、本発明装置に用いる気流分級機部では、本体ケーシ
ング１１の下部にも円周方向に配列する分級ルーバー１
９を設け、外部から分級室１４へ旋回流を起こす為の分
級エアーを分級ルーバー１９を介して取り入れている。

【００２０】分級室１４の底部には、中央部が高くなっ
た円錐状（傘状）の分級板２０を設け、該分級板２０の
外周囲に粗粉排出口２１を形成する。又、分級板２０の
中央部には微粉排出口に接続した微粉排出シュート２２
を設け、該微粉排出シュート２２の下端部をＬ字形に屈
曲させ、この屈曲端部を下部ケーシング１２の側壁より
外部に位置させる様にする。更に、微粉排出シュート２
２はサイクロンや集塵機の様な微粉回収手段を介して吸
引ファンに接続されており（図示なし）、該吸引ファン
により分級室１４に吸引力を作用させて、該分級ルーバ
ー１９の間より分級室１４に流入する吸引エアーによっ
て、分級に要する旋回流を起こしている。

【００２１】本発明装置に用いられる気流分級機部は、
上記の様な構造を有する為、粉砕物を供給筒１７から案
内室１５にエアーと供に供給すると、この粉砕物を含む
エアーは、案内室１５から各ルーバー１８の間を通過し
て、分級室１４へと旋回しながら均一の濃度で分散しな
がら流入される。分級室１４内に旋回しながら流入され
た粉砕物は、次に、微粉排出シュート２２に接続した吸
引ファンにより発生する、分級室１４の下部にある分級
ルーバー１９の間より流入する吸引エアー流に乗って更
に旋回を増し、各粒子に作用する遠心力によって粗粉と
微粉とに効率よく遠心分離される。この時、分級室１４
内の外周部を旋回する粗粉は、粗粉排出口２１より排出
されて、下部のホッパー１３から排出される。又、分級
板２０の上部傾斜面に沿って中心部へと移行する微粉
は、微粉排出シュート２２から微粉回収手段（２３、２
４）へと排出される。

【００２２】本発明装置に用いられる気流分級機部で
は、分級室１４に粉砕物と共に流入されるエアーは、全
て旋回流となって流入する為、分級室１４内で旋回する
粒子の中心向きの速度は、遠心力に比べ相対的に小さく
なり、分級室１４において分離粒子径の小さな分級が行
われ、粒子径の非常に小さな微粉を微粉排出シュート２
２に排出させることが出来る。しかも、粉砕物が、略均
一な濃度で分級室１４に流入されてくる為、精緻な分布
の微粉体を得ることが出来る。

【００２３】本発明の微粉砕装置は、以上説明した様な
衝突式気流粉砕機部と分級機部とを図１に示す様に連結
させたものである。即ち、分級機部の粗粉排出口２１を
衝突式気流粉砕機部の被粉砕物供給口１に連結させ、且
つ、衝突式気流粉砕機部の粉砕物排出口８を気流分級機
部の粉砕物供給筒１７に連結させることにより、衝突式
気流粉砕機部で効率よく粉砕された粉砕物が気流分級機
部に導入され、粒子径の非常に小さな、しかも精緻な分
布の微粉体のみが微粉排出シュート２２から回収され、
それ以外の粗粉は、衝突式気流粉砕機部に再度導入され
て再粉砕され、粒子径の非常に小さな、しかも精緻な分
布の微粉体となるまで繰り返し粉砕が続けられる。

【００２４】又、粉砕室５内の分級エッヂ６により分級
された細粉は、不図示の経路により微粉排出シュート２
２に接続させて、微粉排出シュート２２から粉砕された
微粉体と同時に回収してもよいし、２３′、２４′に示
す微粉回収手段により、独立に回収してもよい。尚、本
発明の衝突式気流粉砕装置において、粉砕原料は、適宜
の導入手段により図１の原料導入口１又は２５から導入
される。

【００２５】

【発明の効果】以上の様に、本発明の微粉砕装置の衝突
式気流粉砕機部は、従来のそれに比べ、加速管への原料
供給方法が工夫されている為、被粉砕物はより強く分散
され、加速されて粉砕室へと導入される。更に、粉砕室
の背圧が低いことから、被粉砕物をより速く衝突部材に
衝突させることが可能である。その上、粉砕室内で細粉
及び粗粉に分離出来ることから、過粉砕防止につなが
り、所定の精緻な粒径に粉砕することが出来る。これら
の結果、粉砕効率を向上させることが可能となる。

【００２６】又、本発明の衝突式気流粉砕装置の衝突式
気流粉砕機部は、粉砕室形状の工夫や被粉砕物の強分散
による粉塵濃度の低下により、衝突部材ならびに加速管
と粉砕室における被粉砕室の融着や摩耗も、従来の衝突
式気流粉砕機に比べ大幅に低減されて、安定稼働させる
ことが出来る。又、本発明の衝突式気流粉砕装置の気流
分級機部では、分級室において分離粒子径の小さな分級
が行われ、粒子径の非常に小さな、しかも精緻な分布の
微粉体を得ることが出来る。従って、本発明の衝突式気
流粉砕装置は、効率よく粉砕原料の粉砕が出来、粉砕さ
れた微粉体の回収も精度よく出来る。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微粉砕装置の概略断面図である。

【図２】本発明の衝突式粉砕機の概略断面図である。

【図３】図２における粉砕室の拡大図である。

【図４】図２におけるＡ−Ａ′断面図である。

【図５】図２におけるＢ−Ｂ′拡大断面図（ａ）及びそ
の変形例（ｂ）である。

【図６】図２におけるＣ−Ｃ′断面図である。

【図７】図２におけるＤ−Ｄ′断面図である。

【図８】従来の衝突式気流粉砕機の概略的断面図であ
る。

【図９】従来の気流分級機の概略的断面図である。

【００２８】

【符号の説明】

１：粉砕原料供給口 ２：高圧気体貯槽 ３：加速管 ４：衝突部材 ５：粉砕室 ６：分級エッヂ ７：微粉排出口 ８：粉砕物排出口 ９：高圧気体の入口 １０：エアーノズル １１：分級機本体ケーシング １２：分級機下部ケーシング

【００２９】１３：粗粉排出ホッパー １４：分級室 １５：案内室 １６：上部カバー １７：供給筒 １８：ルーバー １９：分級ルーバー ２０：分級板 ２１：粗粉排出口 ２２：微粉排出シュート ２３、２３′：微粉回収手段 ２４、２４′：微粉回収手段 ２５：粉砕原料導入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送エアーと共に粉体供給筒から導入さ
   れた粉砕物が、細粉と粗粉とに分離される分級機部と、
   高圧気体により粉砕原料を搬送加速する為の加速管と、
   該加速管から噴出する粉体を衝突力により粉砕する為の
   衝突部材を具備する粉砕室を有し、該衝突部材が加速管
   出口に対向して粉砕室内に設けられている衝突式気流粉
   砕機部とを具備した微粉砕装置において、粉砕原料を供
   給する加速管から粉体を圧力導入又は吸引導入してコア
   ンダ効果により細粉を分割捕集し、粗粉を衝突部材によ
   り粉砕せしめることを特徴とする微粉砕装置。