JPH07289933A

JPH07289933A - 粉砕装置

Info

Publication number: JPH07289933A
Application number: JP15781994A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kanda; 仁志神田; Masakichi Kato; 政吉加藤; Satoshi Mitsumura; 聡三ツ村; Youko Goka; 洋子五箇
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】粉砕エネルギー効率を向上させ、粉砕原料を
より効率よく粉砕することの出来る新規な粉砕装置を提
供すること。【構成】粉砕室内で圧縮空気を複数の粉砕ノズルから
噴射して固形物を粉砕する流動層型ジェットミル又は旋
回流式ジェットミルであって、圧縮空気の噴射方向前方
の噴射空気が衝突する位置に各粉砕ノズルに対面して衝
突部材が設けられている粉砕装置において、該衝突部材
の衝突面が、突出した形状の突出中央部と該突出中央部
の周囲に設けられている外周衝突面とからなることを特
徴とする粉砕装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジェット気流を用いた
流動層型ジェットミル又は旋回流式ジェットミルの改良
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】流動層型ジェットミルでは、一般に、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て、被粉砕物を
粉砕し、その後に必要に応じて分級機により粉砕された
粒子を分級して、目的とする粉砕粒径を有する粒子を得
ている。又、旋回流式ジェットミルでは、、一般に、旋
回粉砕室を有し、該旋回粉砕室に圧縮空気を粉砕ノズル
より噴射させ、その高速旋回空気流のエネルギーによ
り、粒子相互の衝突を起こして被粉砕物を粉砕し、その
後、必要に応じて分級機により粉砕された粒子を分級
し、目的とする粉砕粒径を有する粒子を得ている。

【０００３】これらのジェットミルの長所としては、圧
縮空気のノズルから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る為、熱を嫌う物質の粉砕も可能
である点、更に、粒子相互の衝突、即ち、表面粉砕が主
である為、微粉砕に適するといった利点が挙げられる。
逆に、短所としては、大量の圧縮空気を使用する為、大
型コンプレッサーが必要であり、粉砕消費エネルギーが
大きい点、更には、粒子相互の衝突が主である為、超微
粉が発生し易く、又、衝突回数の少ない粒子は粗粉のま
ま排出され、粉砕粒度が粗くなるといった問題点があ
る。特に、いわゆる衝突型ジェットミルに比較すると、
粉砕における消費エネルギーが大きく、又、より細かい
粒子を得る場合には、効率の低下が著しいという問題点
もある。

【０００４】上記問題点を解消した粉砕装置が、特開平
３−２１３５６号公報、特開平３−２１３１６１号公報
に提案されている。即ち、特開平３−２１３５６号公報
では、旋回流式ジェットミルに特定形状の衝突部材、特
に球形の衝突部材を用いることにより消費エネルギーを
低減させることが提案されている。又、特開平３−２１
３１６１号公報では、流動層型ジェットミルに上記と同
様の衝突部材、即ち、球形の衝突部材を用いることによ
り、消費エネルギーを低減させることが提案されてい
る。しかし、上記の様な構成によって従来の問題点はか
なり改善されるものの、衝突部材の衝突面が球形の場合
は、粒子と衝突部材との衝撃力が衝突面で弱められてし
まう為、圧縮空気エネルギーを未だ充分に利用している
とは云い難かった。即ち、上記した様に、従来より粉砕
装置については各種の改善が行われているものの、未だ
充分ではない為、粉砕エネルギー効率が更に良好な粉砕
装置の出現が待望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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、粉砕エネル
ギー効率を更に向上させ、粉砕原料をより効率よく粉砕
することの出来る新規な粉砕装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、粉砕室内で
圧縮空気を複数の粉砕ノズルから噴射して固形物を粉砕
する流動層型ジェットミル又は旋回流式ジェットミルで
あって、圧縮空気の噴射方向前方の噴射空気が衝突する
位置に各粉砕ノズルに対面して衝突部材が設けられてい
る粉砕装置において、該衝突部材の衝突面が、突出した
形状の突出中央部と該突出中央部の周囲に設けられてい
る外周衝突面とからなることを特徴とする粉砕装置であ
る。

【０００７】

【作用】本発明者等は上記した従来技術の問題点を解決
すべく鋭意研究の結果、従来の粉砕機に、噴射方向前方
に噴射空気が衝突する様に衝突部材を設置し、且つ該衝
突部材の形状を特定のものとすれば、粉砕原料の衝突回
数が増え、より効果的に粉砕原料を衝突部材に衝突させ
ることが出来る結果、粉砕エネルギーを効果的に使用
し、粉砕粒度の細かい粒子を効率的に得ることが出来る
ことを知見して本発明に至った。

【０００８】

【好ましい実施態様】次に本発明の好ましい実施態様を
挙げて本発明を詳細に説明する。本発明にかかる粉砕装
置は、粉砕室内で圧縮空気を複数の粉砕ノズルから噴射
して固形物を粉砕する流動層型ジェットミル又は旋回流
式ジェットミルであって、圧縮空気の噴射方向前方の噴
射空気が衝突する位置に各粉砕ノズルに対面して衝突部
材が設けられている粉砕装置において、該衝突部材の衝
突面が、突出した形状の突出中央部と該突出中央部の周
囲に設けられている外周衝突面とからなることを特徴と
する。

【０００９】図１は、本発明にかかる粉砕装置を構成す
る流動層型ジェットミルの一例の概略的断面図であり、
図２は、図１のＡーＡ’線の断面図である。図中、１は
流動層型ジェットミル本体、２は原料供給装置、３は原
料供給用スクリューフィーダー、４は衝突部材を支持す
る支持部材、５は粉砕ノズル、６は圧縮空気入口、７は
流動層粉砕室、８は分級用ローター、９は衝突部材及び
１０は排出管である。

【００１０】上記の粉砕装置においては、原料供給装置
２から原料供給用スクリューフィーダー３により粉砕原
料が流動層粉砕室７の下部に導入され、粉砕ノズル５か
ら圧縮空気が粉砕室７内に噴射されて粉砕原料の微粉砕
が行われる。この様にして粉砕された粉砕物は、流動層
粉砕室７上部に設けられた分級ローター８によって分級
され、所望の粒度分布を有する粉砕物が排出管１０から
排出される機構を有する。本発明においては、図２に示
した様に、粉砕ノズル５の噴射方向前方の噴射空気が衝
突する位置に各粉砕ノズルに対面させて特定形状の衝突
部材が設けられている。かかる衝突部材を設けたことに
より、流動層粉砕室７に投入された圧縮空気エネルギー
をより有効に粉砕処理に利用することが可能となる。以
下これについて説明する。

【００１１】図３は、本発明にかかる粉砕装置の主たる
構成部分である衝突部材９及び粉砕ノズル５の部分拡大
断面図を示す。図３に示した様に、本発明における衝突
部材は、突出中央部１１と外周衝突面１２とからなる。
粉砕ノズル５から噴出された圧縮空気と粉砕室７内に供
給された粉砕原料との固気混合流は、先ず、粉砕ノズル
５と対面して設けられている衝突部材の突出中央部１１
の表面で一次粉砕され、次に衝突部材の外周衝突面１２
で二次粉砕された後、流動層粉砕室７内での粒子同士の
衝突により更に粉砕される。

【００１２】この際に、衝突部材の衝突面が特定の形状
を有している場合に、一次粉砕及び二次粉砕がより効率
よく行われる。即ち、衝突部材の衝突面の突出している
突出中央部１１の頂角α（°）と、該突出中央部の周囲
に設けられている外周衝突面１２の粉砕ノズル５の中心
軸の垂直面に対する傾斜角β（°）が、下記式の関係を
満足するときに非常に効率のよい粉砕が行われる。０＜α＜９０、β＞０３０≦α＋２β≦９０

【００１３】この理由について考察すると、先ず、角α
≧９０の時は、突起表面で一次粉砕された粉砕物の反射
流が、固気混合流の流れを乱すことになり好ましくな
い。角β＝０の時、即ち、外周衝突面が固気混合流に対
して直角の場合には、外周衝突面での反射流が固気混合
流に向かって流れる為、固気混合流の乱れを生じ好まし
くない。更に、角β＝０の時には、外周衝突面上での粉
体濃度が大きくなり熱可塑性樹脂の粉体又は熱可塑性樹
脂を主成分とする粉体を原料とした場合、外周衝突面上
で融着物及び凝集物を生じ易く、この様な融着物が生じ
た場合には装置の安定した運転が困難となる。又、角α
及び角βがα＋２β＜３０の関係にある時は、突起表面
での一次粉砕の衝撃力が弱められる為、粉砕効率の低下
を招き好ましくない。一方、角α及び角βがα＋２β＞
９０の関係にある時は、外周衝突面での二次粉砕の衝撃
力が弱められる為、粉砕効率の低下を招き好ましくな
い。

【００１４】以上述べた様に、角α及び角βが下記式の
関係をを満たすとき、０＜α＜９０、β＞０３０≦α＋２β≦９０更に好ましくは、角α及び角βが下記式の関係をを満た
すときに、粉砕が効率よく行われ、粉砕効率を向上させ
ることが出来る。１０＜α＜８０５＜β＜４０即ち、粉砕ノズル５の噴射方向前方の噴射空気が衝突す
る位置に各粉砕ノズルに対面させて衝突部材が設置さ
れ、且つ該衝突部材が特定の形状で構成された本発明に
かかる粉砕装置によれば、従来の粉砕装置に較べて粉砕
原料の衝突回数を格段に増やすことが出来、且つより効
果的に粉砕原料を衝突させることが可能となる。

【００１５】図４は、本発明にかかる粉砕装置を構成す
る旋回流式ジェットミルの一実施例の概略断面図であ
る。又、図４のＢ−Ｂ’線断面図を図５に示す。図中、
２１は旋回流式ジェットミル本体、５は粉砕ノズル、９
は衝突部材、２２は圧縮空気室、２３は旋回粉砕室であ
る。旋回流式ジェットミルでは、旋回粉砕室２３に圧縮
空気を粉砕ノズル５より噴射させ、その際に発生する高
速旋回空気流のエネルギーにより粉砕原料を粉砕する
が、本発明においては、旋回流式ジェットミル本体２１
の旋回粉砕室２３内に、各粉砕ノズル５の噴射方向前方
の位置に各粉砕ノズルに対面させて特定形状の衝突部材
を設ける。この結果、投入された圧縮空気エネルギーは
より有効に粉砕に利用される。

【００１６】上記した旋回流式ジェットミルに設けられ
る衝突部材の形状も、先に説明した流動層型ジェットミ
ルの場合と同様に、図３に示す形状のものを用いる。即
ち、図３に示す様に、衝突部材は、突出中央部１１と外
周衝突面１２とを有し、粉砕ノズル５から旋回流が生じ
る方向に噴出された圧縮空気と粉砕室内に供給された粉
砕原料との固気混合流は、衝突部材の突出中央部１１の
表面で一次粉砕され、次に外周衝突面１２で二次粉砕さ
れた後、旋回粉砕室２３内で更に粒子同士の衝突により
粉砕される。

【００１７】この時、衝突部材の衝突面に突出している
突出中央部１１の頂角α（°）と、外周衝突面の粉砕ノ
ズルの中心軸の垂直面に対する傾斜角β（°）が、下記
式の関係を満たすとき、０＜α＜９０、β＞０３０≦α＋２β≦９０更に好ましくは、１０＜α＜８０５＜β＜４０を満たす時に、粉砕が効率よく行われ、粉砕効率を向上
させることが出来る。即ち、旋回流式ジェットミルにお
いても、前記した流動層型ジェットミルの場合と同様
に、粉砕ノズル５の噴射方向前方の噴射空気が衝突する
位置に各粉砕ノズルに対面させて衝突部材を設置し、且
つ該衝突部材が特定の形状で構成された本発明にかかる
粉砕装置によれば、衝突部材上での衝突回数を増やし、
且つより効果的な粉砕を行うことが出来る。

【００１８】本発明にかかる粉砕装置において、粉砕ノ
ズル５はラバール状をなし、且つ粉砕ノズル５の出口の
直径が衝突部材の直径よりも小さい内径を有することが
好ましい。又、各衝突部材の衝突面に突出している突出
中央部１１の先端と粉砕ノズル５の中心軸とは、実質的
に一致させて構成するのが好ましい。

【００１９】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。本発明の粉砕装置を使用して微粉砕を行う場合
の実施例を以下に示す。実施例１本実施例においては、図１及び図２に示す流動層型ジェ
ットミルを使用した。本実施例の微粉砕装置は、ホソカ
ワミクロン社製カウンタージェットミル２００ＡＦＧを
ベースとし、特定の形状の衝突部材を設置した。図２に
示した様に、粉砕室円周部に設けられた粉砕ノズルとし
ては、内径４ｍｍφのラバール状ノズル３個が粉砕室中
心方向に向けて設置されており、又、これら３個の粉砕
ノズルに夫々対面して衝突部材が３個設置されている。
衝突部材の形状としては、突出中央部の頂角αが５０°
の円錐形状のもの、外周衝突面の粉砕ノズルの中心軸の
垂直面に対する傾斜角βが１０°のものを使用した（α
＋２β＝７０°）。

【００２０】粉砕原料としては、静電荷像現像用トナー
材料の粉砕物（１ｍｍスクリーンパス品）を使用し、粉
砕圧６．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、３Ｎｍ³／ｍｉｎの圧縮空気
を用いて微粉砕を行った。尚、分級機は、ホソカワミク
ロン社製１００ＡＴＰを用いた。粉砕原料を１０ｋｇ／
ｈの割合で上記構成の粉砕装置に導入し、分級機の回転
数を調整することで、重量平均粒径８μｍのトナー用微
粉砕物を得た。尚、得られた微粉砕物の粒度分布は種々
の方法によって測定することが出来るが、本発明におい
てはコールターマルチサイザーＩＩ型（コールターエレ
クトロニクス社製）を用い、アパチャーとして１００μ
ｍアパチャーを使用して粒度分布を求めた。

【００２１】実施例２本実施例においては、図４及び図５に示す旋回流式ジェ
ットミルを用いた。本実施例の微粉砕装置においては、
旋回流粉砕室円周部に粉砕ノズルを設けたが、図５に示
す様に、内径４ｍｍφのラバールノズル４個を中心方向
から４０度ずらせた角度に設置した。又、粉砕原料は粉
砕室上部より供給する様にした。衝突部材の形状として
は、突出中央部の頂角αが５０°、外周衝突面の粉砕ノ
ズルの中心軸の垂直面に対する傾斜角βが１０°のもの
を各ラバールノズルに対面する位置に設置した（α＋２
β＝７０°）。粉砕原料としては実施例１と同じ原料を
用い、粉砕圧６．０ｋｇ／ｃｍ² 、４Ｎｍ³／ｍｉｎの
圧縮空気を用いて微粉砕を行った。尚、分級機は、ホソ
カワミクロン社製１００ＡＴＰを用いた。粉砕原料を１
４ｋｇ／ｈの割合で上記構成の粉砕装置に導入し、分級
機の回転数を調整することで、重量平均粒径７．８μｍ
のトナー用微粉砕物を得た。

【００２２】実施例３図１及び図２に示す流動層型ジェットミルを使用し、実
施例１と同じ粉砕原料を用いて、同じ装置条件で微粉砕
を行った。粉砕原料を６ｋｇ／ｈの割合で粉砕装置に導
入し、分級機の回転数を調整して重量平均粒径６μｍの
トナー用微粉砕物を得た。

【００２３】実施例４図４及び図５に示す旋回流式ジェットミルを使用し、実
施例２と同じ粉砕原料を用いて、同じ装置条件で微粉砕
を行った。粉砕原料を８ｋｇ／ｈの割合で粉砕装置に導
入し、分級機の回転数を調整し、重量平均粒径５．９μ
ｍのトナー用微粉砕物を得た。

【００２４】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、同じ粉砕原料を用いて微粉砕を行っ
た。その結果、衝突部材を設けない構造の流動層型ジェ
ットミルでは、実施例１と同様の粉砕圧６．０ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇ、３Ｎｍ³／ｍｉｎの圧縮空気を使用しての微粉砕
により、粉砕原料供給量が３ｋｇ／ｈで８μｍの微粉砕
品が得られた。

【００２５】比較例２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２と同じ条件で、同じ粉砕原料を用いて微粉砕を行っ
た。その結果、衝突部材を設けない構造の旋回流式ジェ
ットミルでは、実施例２と同様の粉砕圧６．０ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇ、４Ｎｍ³／ｍｉｎの圧縮空気を使用しての微粉砕
により、粉砕原料供給量が４ｋｇ／ｈで８μｍの微粉砕
品が得られた。

【００２６】比較例３実施例１で使用した粉砕装置の衝突部材の形状を球形と
し、実施例１と同じ粉砕原料を用いて微粉砕を行った。
その結果、実施例１と同様の粉砕圧６．０ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ、３Ｎｍ³／ｍｉｎの圧縮空気を使用しての微粉砕に
より、粉砕原料供給量が７ｋｇ／ｈで８μｍの微粉砕品
が得られた。これを比較例１の衝突部材を設けない構造
の流動層型ジェットミルを使用した場合と較べると、粉
砕処理量の向上は図られているが、実施例１の様な特定
の形状の衝突部材を設けた場合と較べると粉砕処理量が
劣っていた。

【００２７】比較例４実施例２で使用した粉砕装置の衝突部材の形状を球形と
し、実施例２と同じ粉砕原料を用いて微粉砕を行った。
その結果、実施例１と同様の粉砕圧６．０ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ、４Ｎｍ³／ｍｉｎの圧縮空気を使用しての微粉砕に
より、粉砕原料供給量が１０ｋｇ／ｈで８μｍの微粉砕
品が得られた。これを比較例２の衝突部材を設けない構
造の流動層型ジェットミルを使用した場合と較べると、
粉砕処理量の向上は図られているが、実施例２の様な特
定の形状の衝突部材を設けた場合と較べると粉砕処理量
が劣っていた。

【００２８】比較例５実施例３と同じ粉砕原料を用い、比較例１と同じ装置を
用いて分級機回転数を調節して、重量平均粒径６μｍの
粉砕物を得ようとしたが、原料供給量を落としても得る
ことが出来なかった。

【００３０】比較例６実施例４と同じ粉砕原料を用いて、比較例２と同じ装置
を用いて分級機回転数を調節して、重量平均粒径６μｍ
の粉砕物を得ようとしたが、原料供給量を落としても得
ることが出来なかった。

【００３１】以上説明した様に本発明によれば、流動層
型ジェットミル又は旋回流式ジェットミルに特定形状の
衝突部材を設けることにより、先ず、衝突部材の突出中
央部で固気混合流が一次粉砕され、次に突出中央部の周
囲に設けられている外周衝突面で二次粉砕され、その
後、流動層粉砕室又は旋回粉砕室内で更に粒子同士の衝
突により粉砕される結果、従来の特定形状の衝突部材を
設けていない装置と較べ、粉砕エネルギーが効果的に利
用され、粉砕効率を大幅に向上することが出来、粉砕粒
度の細かい粒子を効率的に得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】流動層型ジェットミルを利用した本発明の粉砕
装置の一実施例を示す概略的断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図１に示した粉砕装置に設けられている衝突部
材と粉砕ノズルの断面の部分拡大図である。

【図４】旋回流式ジェットミルを利用した本発明の粉砕
装置の一実施例を示す概略的断面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ’線断面図である。

【符号の説明】

１：流動層型ジェットミル本体２：原料供給装置３：原料供給用スクリューフィーダー４：衝突部材の支持部材５：粉砕ノズル６：圧縮空気入口７：流動層粉砕室８：分級用ローター９：衝突部材１０：排出管１１：突出中央部１２：外周衝突面２１：旋回流式ジェットミル本体２２：圧縮空気室２３：旋回粉砕室２４：衝突部材支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五箇洋子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉砕室内で圧縮空気を複数の粉砕ノズル
から噴射して固形物を粉砕する流動層型ジェットミル又
は旋回流式ジェットミルであって、圧縮空気の噴射方向
前方の噴射空気が衝突する位置に各粉砕ノズルに対面し
て衝突部材が設けられている粉砕装置において、該衝突
部材の衝突面が、突出した形状の突出中央部と該突出中
央部の周囲に設けられている外周衝突面とからなること
を特徴とする粉砕装置。
【請求項２】突出中央部の頂角をα（°）とし、外周
衝突面の粉砕ノズルの中心軸の垂直面に対する傾斜角を
β（°）とした場合に、角α及び角βが下記式に示す関
係を夫々満足する様に構成されている請求項１に記載の
粉砕装置。０＜α＜９０、β＞０３０≦α＋２β≦９０