JP2006035106A - 粉砕装置および粉砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 粉砕装置の粉砕室内での衝突粉砕効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で粉砕することができる粉砕装置の提供すること。また、品種切り替え時間を短縮すること。
【解決手段】 少なくとも複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室と、該粉砕室上部に、回転するロータを有し、該粉砕室から該ロータ内部に流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分級する粉砕装置において、該複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突するように各粉砕ノズルを設け、該複数の粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くするための速度幅調整手段を設けたことを特徴とする粉砕装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷像を現像するための乾式トナーの粉砕装置並びに粉砕方法に関し、特に流動層式粉砕装置、粉砕方法に関する。

従来から、ミクロンオーダーの粉体材料を製造する流動層式粉砕装置は、複数の粉砕ノズル、粉砕室、および粉砕室の上方に回転するロータによって構成されている。かかる流動層式粉砕装置においては、供給された粉体材料は複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって加速され、粉体材料同士が衝突し粉砕作用を受け、さらに粉砕された粉体材料は粉砕室の上方に設けられた回転するロータ方向に導かれ、所望の粒径以下の粉体材料はロータの内側に回収され、所望の粒径以上の粉体材料はロータの外側に導かれ再び粉砕室に戻り粉砕作用を受ける。

図７に基づいて、従来の流動層式粉砕装置の構成、動作を詳しく説明する。
図７は従来の流動層式粉砕装置の断面図であり、図７において、（１）は粉体材料が供給される供給管を、（２）はエアーと共に粉砕された粉体材料が排出される排気管を、（３）は粉砕された粉体材料を分級するロータを、（４）は粉砕室を、（５）は粉砕室（４）に送り込まれる圧縮空気を搬送する粉砕ノズルをそれぞれ示す。なお、粉砕装置本体全体は略円筒状の筐体からなる。

図７に示す従来の粉砕装置においては、先ず、粉砕室（４）内部には一定量の粉体材料が充満され、次に粉砕ノズル（５）から圧縮空気が搬送され、該対向する粉砕ノズル（５）から供給された空気は、対向する各々の粉砕ノズル（５）の出口延長線が交わる付近、即ち粉砕室（４）の中心軸付近で衝突する。このとき空気に導かれ加速された粉体材料も、粉砕室（４）の中心軸付近で衝突し、粉砕作用を受ける。一方、排気管（２）と連通する吸引ファン等の吸引器（図示せず）により吸引を行なうと、粉砕された粉体材料は、排気管（２）に向かう。このとき、粉砕室（４）上部に設置されているロータ（３）が回転しているので、所望の粒径に粉砕された粉体材料は排気管（２）より排出されるが、所望の粒径よりも大きな粉体材料はロータ（３）の遠心力によってロータ（３）の外側に導かれ粉砕室（４）の壁面を沿って下方に導かれ、再び粉砕作用を受けることとなる。また、所望の粒径に粉砕された粉体材料は排気管（２）より排出されるため、粉砕室（４）内部の粉体材料の量は減少することから、供給管（１）より粉体材料を供給し、常に粉砕室（４）内部の粉体材料の量が一定になるように設定すれば連続粉砕を行なう。

このように、従来の流動層式粉砕装置においては連続粉砕は可能である。
しかしながら、従来の流動層式粉砕装置においては、所望の粒径を得るためには粉砕室内部でのくり返し粉砕が必要であり、粉砕効率を低下させる原因の一つになっている。

粉砕効率を向上させるための装置としては、例えば、特許文献１には、装置底板上に堆積した粉体材料の上面をノズルの気流噴出位置に保持するように、底板を上下動させる底板位置調整装置を設置し、所望粒径の粉砕物を効率よく得ることが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている流動層式粉砕装置においては、装置底板上に堆積した粉体材料の上面をノズルの気流噴出位置に保持はできるものの、従来の流動層式粉砕装置と比較して所望粒径の粉砕物を効率よく得ることは困難であると考えられる。なぜなら、図７に示すような、従来の流動層式粉砕装置においては、装置底板上に堆積した粉体材料の上面を保持する方法として、装置底板上に堆積した粉体材料の重量を計測し、一定重量に保つことで粉体材料の上面を保持する方法が公知の技術であり、特許文献１に開示されている流動層式粉砕装置では粉体材料が受ける粉砕作用は、従来の流動層式粉砕装置と変わらないため、所望の粒径を得るためには粉砕室内部でのくり返し粉砕が必要であり、粉砕効率を低下させる原因の一つになってくる。

また、別の粉砕効率を向上させるための装置として、特許文献２には、衝突部材をその中心が粉砕室の中心軸上に位置するように設置し、当該部材に対して、被粉砕物を含む高速ガスを垂直に噴射させ、被粉砕物を、衝突部材に衝突させることにより粉砕し、所望粒径の粉砕物を効率よく得ることが開示されている。

しかしながら、特許文献２に開示されている流動層式粉砕装置においては、ノズルから噴射される高速ガス、さらに粉砕室内部の被粉砕物を、衝突部材に衝突させる際に、粉砕ノズル圧力を上げなければならないという問題がある。なぜなら、図７に示すような、従来の流動層式粉砕装置においては、高速ガスが対向するノズルから噴射されるので、粉体材料同士が高速ガスと共に加速された相対速度を持って衝突し粉砕作用を受けるのに対し、特許文献２の装置においては、高速ガスと共に粉体材料同士の相対速度が加速されることがないので、図７に示す装置と同様な粉砕効果を得るには、粉砕ノズル圧力を上げて、より高速で被粉砕物を衝突部材に衝突させなければならないからである。また、ノズルから噴射された高速ガスによって被粉砕物は衝突部材に衝突するものの、所望の粒径を得るためには粉砕室内部でのくり返し粉砕が必要であり、粉砕効率を低下させる原因の一つになっている。

更に、近年の高画質化要求に伴い、粉砕装置には、小粒径化、少量多品種に対応するために、従来の装置よりも品種切り替え時間を短縮することが望まれている。

特開平１１−２２６４４３号公報 特開２０００−００５６２１号公報

本発明は、これらの問題点を解決するためのものであり、粉砕装置の粉砕室内での衝突粉砕効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で粉砕することができる粉砕装置の提供することを第一の課題とし、品種切り替え時間を短縮することを第二の課題とする。

上記課題は、本発明の（１）「少なくとも複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室と、該粉砕室上部に、回転するロータを有し、該粉砕室から該ロータ内部に流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分級する粉砕装置において、該複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突するように各粉砕ノズルを設け、該複数の粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くするための速度幅調整手段を設けたことを特徴とする粉砕装置」、（２）「該速度幅調整手段は、該粉砕室において、複数の該粉砕ノズルの両サイドに配置された速度幅調整部材であることを特徴とする前記第（１）項に記載の粉砕装置」、（３）「該速度幅調整手段が着脱可能であることを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の粉砕装置」、（４）「該速度幅調整部材が耐摩耗処理を施されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（５）「該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する二次衝突手段を設けたことを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（６）「該二次衝突手段が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置の上方及び／又は下方に設けられ、該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する衝突手段であることを特徴とする前記第（５）項に記載の粉砕装置」、（７）「該衝突部材が円筒と円錐を組み合わせた形状からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状のものであることを特徴とする前記第（５）項又は第（６）項に記載の粉砕装置」、（８）「該二次衝突部材を構成する円錐の頂点が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置の１０〜５００ｍｍ真上及び／又は真下に位置するように、前記二次衝突部材を設けることを特徴とする前記第（５）項乃至第（７）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（９）「該二次衝突部材の高さが調節可能であることを特徴とする前記第（５）項乃至第（８）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（１０）「該二次衝突部材が着脱可能であることを特徴とする前記第（５）項乃至第（９）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（１１）「該二次衝突部材が耐摩耗処理を施されていることを特徴とする前記第（５）項乃至第（１０）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（１２）「該粉砕ノズルが２〜８個設けられていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（１１）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（１３）「該粉砕ノズルが、粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（１２）項のいずれかに記載の粉砕装置」、（１４）「該粉砕ノズルの出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（１３）項のいずれかに記載の粉砕装置」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（１５）「複数の粉砕ノズルから圧縮空気を噴射し、該圧縮空気どうしを粉体材料を伴わせて粉砕室の中で一次衝突させて、該粉体材料を微粉と粗粉とに粉砕する粉砕方法において、複数の該粉砕ノズル間から噴射される速度分布幅を狭くするための速度幅調整手段を有することを特徴とする粉砕方法」、（１６）「該速度幅調整手段は、該粉砕室において、複数の該粉砕ノズル間の両サイドに該速度幅調整手段は、該粉砕室において、複数の該粉砕ノズルの両サイドに配置された速度幅調整部材であることを特徴とする前記第（１５）項に記載の粉砕方法」、（１７）「該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料を二次衝突させる手段を設けることを特徴とする前記第（１５）項又は第（１６）項に記載の粉砕方法」、（１８）「該二次衝突手段が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしを粉体材料を伴わせて一次衝突させる位置の上方及び／又は下方に設けられた衝突部材に、該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料を二次衝突させる手段であることを特徴とする前記第（１５）項乃至第（１７）項のいずれかに記載の粉砕方法」、（１９）「該衝突手段が円筒と円錐からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状であることを特徴とする前記第（１５）項乃至第（１８）項のいずれかに記載の粉砕方法」、（２０）「該衝突部材を構成する円錐の頂点が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしを一次衝突させる位置の１０〜５００ｍｍ真上及び／又は真下に位置するように、衝突部材を設けることを特徴とする前記第（１９）項に記載の粉砕方法」、（２１）「該衝突手段を構成する円錐の頂点の位置を粉砕条件に対応させて上下させることを特徴とする前記第（１５）項乃至第（２０）項のいずれかに記載の粉砕方法」、（２２）「複数の該粉砕ノズルの各々の出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向くように設定して、該複数の粉砕ノズルから圧縮空気を噴射することを特徴とする前記第（１）項乃至第（２１）項のいずれかに記載の粉砕方法」、（２３）「該粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力を０．２〜１．０ＭＰａに設定することを特徴とする前記第（１５）項乃至第（２２）項のいずれかに記載の粉砕方法」、（２４）「該二次衝突させた粉体材料を、回転するロータに流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することを特徴とする前記第（１５）項乃至第（２３）項のいずれかに記載の粉砕方法」、（２５）「該ロータの回転周速度が、２０〜7０ｍ／ｓであることを特徴とする前記第（１５）項乃至第（２４）項のいずれかに記載の粉砕方法」によって解決される。

以下の説明から明らかなように、本発明の粉砕装置は、複数の粉砕ノズルと、該粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室と、回転するロータとを少なくとも有し、該粉砕室から該ロータ内部に流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分級する粉砕装置であり、該複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突するように各粉砕ノズルを設け、対向する該粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くするための速度幅調整手段を設けたので、粉砕装置の粉砕室内での衝突粉砕効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で粉砕することができる。この速度幅調整手段は、該粉砕室において、例えば、複数の該粉砕ノズルの両サイドに配置された速度幅調整部材であることができる。
上記速度幅調整部材を着脱可能にすることにより、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替え時間の短縮化も図れる。また、例えば粉砕ノズルの外周をコレットとし、これに進退自在及び着脱自在に螺合するメスねじにより、装着された外筒状部材からなるコレットチャックタイプのものであってもよい。
また、上記速度幅調整部材に耐摩耗処理を施すことにより、連続粉砕時における二次衝突手段の摩耗を防止でき、所望の粉体材料の粉砕効率を向上できる。
上記発明に加えて該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する二次衝突手段を設けたので、粉砕装置の粉砕室内での衝突粉砕効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で粉砕することができる。
上記二次衝突手段が、円筒と円錐を組み合わせた形状からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状の衝突部材を、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置の上方及び／又は下方に設ける手段である場合、衝突板に確実に粉体材料が衝突し、衝突板の後流も好ましいものとなるので、衝突粉砕効率がより向上する。
上記衝突部材を着脱可能にすることにより、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替え時間の短縮化も図れる。
また、衝突部材の高さを粉砕条件に応じて調節することにより、粉砕条件に柔軟に対応でき、所望の粉体材料の粉砕効率を得ることができる。
更に、衝突部材に耐摩耗処理を施すことにより、連続粉砕時における二次衝突手段の摩耗を防止でき、所望の粉体材料の粉砕効率を向上できる。

以下、図面に基づいて本発明の粉砕装置および粉砕方法について詳細に説明する。まず、本発明の粉砕装置について説明する。
本発明の粉砕装置は、複数の粉砕ノズルと、該粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室と、回転するロータとを少なくとも有する。本発明の粉砕装置は、このように構成されているので、粉砕室内で粉砕材料を微粉と粗粉に粉砕し、さらに粉砕された微粉と粗粉を回転するロータで遠心分級することができる。

本発明の粉砕装置の好ましい一例を図２〜図６に示す。尚、図２および図３は本発明の粉砕装置の一例を示す断面図である。但し、図２および図３は本発明を限定するものではない。
図３に示す態様の粉砕装置においては、複数の粉砕ノズル（５）と、粉砕ノズル（５）から噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室（４）と、回転するロータ（３）とを有する。本発明においては、図３に示すように、ロータ（３）は粉砕室（４）の上部に設けられていることが好ましい。ロータ（３）が粉砕室（４）の上部に設けられていると、粉砕された微粉と粗粉を粉砕室（４）から直接ロータ（３）内部に流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することができる。

粉砕室（４）の形状に制限はないが、粉体材料を均一に供給し均一に粉砕することができるという観点から、通常は円筒状が好ましい。又、粉砕室（４）の大きさにも制限はないが、多量の粉体材料を効率的に粉砕できるという観点から、内径１００〜１０００ｍｍ、高さ３００〜３０００ｍｍが好ましく、内径３００〜９００ｍｍ、高さ７００〜２７００ｍｍがより好ましく、内径５００〜８００ｍｍ、高さ１０００〜２５００ｍｍが更に好ましい。

本発明の粉砕装置においては、複数の粉砕ノズル（５）が、該粉砕ノズル（５）から噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突するように設けられている。この一次衝突により、供給された粉体材料は最初の破砕作用を受ける。

粉砕ノズル（５）の数に制限はないが、２〜８個の粉砕ノズルを用いることが好ましく、２〜６個の粉砕ノズルを用いることがより好ましく、３〜４個の粉砕ノズルを用いることが更に好ましい。単一の粉砕ノズルでは、圧縮空気どうしを粉体材料を伴って一次衝突させることができない。一方、粉砕ノズル（５）の数が多すぎると、装置の製作が煩雑となり、破砕効率がかえって低下する虞がある。

粉砕ノズル（５）は、噴射される圧縮空気どうしが粉砕室の中心軸上で衝突するように、粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に設けることが好ましく、粉体材料が均一に衝突するように、該同心円上に等間隔（当角度）で設けることが好ましい。但し、本明細書において、圧縮空気どうしが粉砕室の中心軸上で衝突するとは、粉砕室の中心軸上付近で衝突することを含む意味である。

粉砕ノズル（５）の出口方向は、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることが好ましく、上下１５°以内を向いていることがより好ましく、上下１０°以内を向いていることが更に好ましい。該方向が、上下２０°を超えると、粉砕効率が悪くなる虞がある。

本発明の粉砕装置においては、前記粉砕室（４）において、複数の粉砕ノズル（５）の両サイドに速度幅調整手段が設けられている。かかる速度幅調整手段により、前記複数の粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くすることで、ノズル下方の粉体材料を効率良く流動させることができ、粉砕された粉体材料が前記ロータ（３）に導かれやすくなるため、粉砕室での粉砕効率を向上させることができる。

本発明の粉砕装置においては、前記一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する二次衝突手段が設けられている。かかる二次衝突手段により、前記一次衝突後の粉体材料をさらに衝突させると、粉砕確率が増加するため、粉砕室での粉砕効率を向上させることができる。

本発明における二次衝突手段は、粉砕ノズル（５）から噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置（１５）（図４に示す。）の上方及び／又は下方に設けられた衝突部材に、該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する手段であることが好ましい。かかる二次衝突部材を設けることにより、粉体材料を二次衝突させると粉砕確率が確実に増加するため、粉砕室での粉砕効率を確実に向上させることができる。

本発明において、粉砕ノズル（５）から噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置（１５）は、具体的には、粉砕ノズル（５）の中心線（１４）どうしが交わる位置によって定められる。

上記衝突部材は、図４に示すように、一次衝突する位置（１５）の下方に設けてもよく、図５に示すように、一次衝突する位置（１５）の上方に設けてもよく、図６に示すように、一次衝突する位置（１５）の上方と下方の双方に設けてもよい。
以下、下方に設けた二次衝突部材を第一衝突部材（８）、上方に設けた二次衝突部材を第二衝突部材（９）という。

本発明における二次衝突部材は、特にその形状に制限はないが、衝突板に確実に粉体材料が衝突するような形状および寸法が必要であり、衝突板の後流も考慮する必要がある。かかる観点から、該二次衝突部材は、図８、図９に示すように、円筒と円錐からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状であることが好ましく、該円錐の頂点が一次衝突する位置（１５）を向くように設けられていることが好ましい。

また、二次衝突部材を構成する円錐の底面の半径は、２〜２００ｍｍが好ましく、高さは５〜１００ｍｍが好ましい。また、該円筒の半径は、２〜２００ｍｍが好ましく、高さは５〜２００ｍｍが好ましい。

また、二次衝突部材は、粉砕条件に柔軟に対応でき、所望の粉体材料の粉砕効率を得るために、その高さが調節可能であることが好ましい。該高さを調整する方法としては、例えば、図８に示すように、二次衝突部材を構成する円筒を分割可能に、互いに嵌め込むことができるように構成したり、図９に示すように、分割可能に構成してボルトで固定することが挙げられる。但し、本発明は、このような方法に限定するものではない。

本発明において、二次衝突部材を設ける位置は、水平方向は粉砕室（４）のほぼ中央、垂直方向は、粉砕ノズル（５）から噴射される圧縮空気どうしが一次衝突する位置（１５）を基準として、ノズル出口径以上離れたところに設置されていることが好ましい。具体的には、衝突部材を構成する円錐の頂点が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが一次衝突する位置（１５）の１０〜５００ｍｍ真上及び／又は真下方に位置するように、二次衝突部材を設けることが好ましく、１０〜３００ｍｍ真上及び／又は真下方に設けることがより好ましく、１０〜２００ｍｍ真上及び／又は真下方に位置するように設けることが好ましい。

本発明においては、速度幅調整部材および二次衝突部材が着脱可能であることが、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替え時間の短縮化も図れるので好ましい。速度幅調整部材および二次衝突部材が着脱可能とするための脱着機構としては、図３、図８、図９に示すように、ネジ止め（７）、（１０）、（１１）等が挙げられる。

又、該速度幅調整部材および該二次衝突部材は耐摩耗処理を施されていることが、その摩耗を防止し連続粉砕時に所望の粉体材料の粉砕効率を達成することができるので好ましい。耐摩耗処理としては、例えばチタンによるライニング処理を施すことが挙げられる。

次に、本発明の粉砕方法に図面に基づいて説明する。本発明方法は、例えば前述した図３に示す態様の粉砕装置を用いることにより、好ましく実施することができる。
本発明方法においては、まず複数の粉砕ノズル（５）から圧縮空気を噴射し、該圧縮空気どうしを粉体材料を伴わせて粉砕室（４）の中で一次衝突させて、該粉体材料を粉砕する。本発明においては、複数の粉砕ノズル間の例えば両サイドに速度幅調整部材が設けられている。また、この一次衝突により粉砕された粉体材料を圧縮空気と共に二次衝突させる手段が設けられている。該速度幅を狭くする手段を設けると粉体材料を効率良く流動させることができ、また該二次衝突させる手段を設けると、粉砕確率が増加するため、粉体材料の粉砕効率を向上させることができる。

本発明方法においては、粉体材料は、供給管（１）より供給され、粉砕された微粉は排気管（２）より排出される。排出された粉体材料に相当する量の粉体材料を適宜供給することにより、連続粉砕が可能となる。

本発明における上記速度幅調整手段は、図２および図３に示すように、複数の粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くする手段であることが好ましい。従来のノズルでは図１に示すようにノズルから噴射された気流はノズル前方に向かって広がっており、この速度幅がノズル下方で流動している粉体材料の流動を妨げ、また、粉砕された粉体材料を装置上部に設置された前記ロータ（３）へ導くことを妨げているため、かかる速度幅調整部材６が設けられていると、ノズルから噴射された気流の幅を狭くすることができ、ノズル下方の粉体材料を効率良く流動させることにより、粉砕された粉体材料が前記ロータ（３）に導かれやすくなるため、粉砕室での粉砕効率を向上させることができる。

本発明における上記二次衝突手段は、図４〜６に示すように、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしを粉体材料を伴わせて一次衝突させる位置（１５）の上方及び／又は下方に設けられた衝突部材（８）、（９）に、該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する手段であることが好ましい。かかる二次衝突部材が設けられていると、粉砕確率が確実に増加するため、粉体材料の粉砕効率を確実に向上させることができる。

上記速度幅調整部材は、図２および図３に示すように、複数の粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くするように設けられる。速度幅調整部材は、特にその形状に制限はないが、複数のノズルから噴射される速度幅を狭くできるような形状が好ましく、対向するノズルから噴射される気流に影響を及ぼさないように設置されることが好ましい。

上記衝突部材は、図４に示すように、一次衝突する位置（１５）の下方に設けてもよく（第一衝突部材（８））、図５に示すように、一次衝突する位置（１５）の上方に設けてもよく（第二衝突部材（９））、図６に示すように、一次衝突する位置（１５）の上方と下方の双方に設けてもよい。

本発明方法における二次衝突部材は、特にその形状に制限はないが、衝突板に確実に粉体材料が衝突するような形状および、寸法が必要であり、衝突板の後流も考慮する必要がある。かかる観点から、該二次衝突部材は、図８、図９に示すように、円筒と円錐からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状であることが好ましく、該円錐の頂点が一次衝突する位置（１５）を向くように設けることが好ましい。

また、上記二次衝突部材は、粉砕条件に柔軟に対応でき、所望の粉体材料の粉砕効率を得るために、その高さが５〜５００ｍｍの範囲で調節可能であることが好ましい。

本発明本発明方法において、二次衝突部材を設ける位置は、水平方向は粉砕室（４）のほぼ中央、垂直方向は、粉砕ノズル（５）から噴射される圧縮空気どうしが一次衝突する位置（１５）を基準として、ノズル出口径以上離れたところに設置されていることが好ましい。具体的には、衝突部材を構成する円錐の頂点が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが一次衝突する位置（１５）の１０〜５００ｍｍ真上及び／又は真下方に位置するように、二次衝突部材を設けることが好ましく、１０〜３００ｍｍ真上及び／又は真下方に設けることがより好ましく、１０〜２００ｍｍ真上及び／又は真下方に位置するように設けることが好ましい。

本発明方法においては、上記粉砕ノズル（５）の出口方向は、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることが好ましく、上下１５°以内を向いていることがより好ましく、上下１０°以内を向いていることが更に好ましい。該方向が、上下２０°を超えると、粉砕効率が悪くなる虞がある。

本発明方法においては、粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力は０．２〜１．０ＭＰａに設定することが好ましい。元圧力がかかる範囲内であれば、所望する粉砕効率が得られるが、該元圧力が０．２ＭＰａ未満の場合は、圧縮空気の圧力が低すぎて、粉体材料を伴って粉砕できない虞がある。一方、１．０ＭＰａを超える場合は、粉体材料が所望の粒子径よりも小さくる割合が多くなるという過粉砕状態になることや、粉砕ノズル内部の流れに衝撃波が発生し、速度ロスを生じる場合がある。

本発明方法においては、前記二次衝突させた粉体材料を回転するロータに流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することが好ましく、該ロータ（３）は、図４に示すように、粉砕室（４）の上部に設けられていることが、粉砕された微粉と粗粉を粉砕室から直接ロータ（３）内部に流入させて微粉と粗粉とに遠心分級することができるので、より好ましい。

二次衝突させた粉体材料を回転するロータ（３）に流入させるには、排気管（２）と連通する吸引ファン等の吸引器（図示せず）により吸引すればよい。このようにすると、粉砕された粉体材料は、排気管（２）に向かう途中で、粉砕室（４）上部に設置されているロータ（３）内に流入するので、回転するロータ（３）により粉体材料を分級することができる。このとき、所望の粒径に粉砕された粉体材料は排気管（２）より排出されるが、所望の粒径よりも大きな粉体材料はロータ（３）の遠心力によってロータ（３）の外側に導かれ粉砕室（４）の壁面を沿って下方に導かれ、再び粉砕作用を受ける。

上記ロータの回転周速度は、２０〜７０ｍ／ｓが好ましい。該回転周速度がかかる範囲内であれば、所望する分級効率を得られるが、２０ｍ／ｓであれば分級効率が低下する虞がある。一方、７０ｍ／ｓを越える場合は、ロータによる遠心力が大きくなりすぎ、吸引ファン等の吸引器により回収されるべき粉体材料が再び粉砕室に戻り、粉砕作用を受けることとなり、粉体材料が所望の粒子径よりも小さくる割合が多くなるという過粉砕状態になる虞がある。

次に、本実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
本実施例においては、スチレンーアクリル共重合体樹脂８５重量部とカーボンブラック１５重量部の混合物を溶融混練、冷却し、これをハンマーミルで粗粉砕した粉体材料を、図３に示す態様の粉砕装置を用いて粉砕を行なった。

（実施例１）
図２および図３に示す態様の、粉砕室内径２５０ｍｍ、粉砕装置高さ約７００ｍｍ、粉砕ノズル出口径６．５ｍｍの３個の粉砕ノズル（５）が粉砕室（４）の壁に沿って、等間隔（当角度）で、粉砕ノズルの出口方向が、水平方向を基準にして０°を向くように設けられた粉砕装置を用いた。また、一次衝突する位置（１５）は、粉砕室のほぼ中心軸上となるように粉砕ノズル（５）を取り付けた。

速度幅調整部材を各粉砕ノズル（５）の両サイドに３個（長方形板形状５０ｍｍ×７０ｍｍ）設置し、上記組成の粉体材料を供給し、粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度を４５ｍ／ｓに設定して、粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は４．８Ｋｇ／ｈｒであった。

（実施例２）
速度幅調整部材を脱着可能とした以外は、実施例１と同様に粉体材料を粉砕してから、清掃切替を実施した。その結果、清掃切替時間について、実施例１に比べ約１０％の短縮が可能となった。

（実施例３）
チタンによりライニング処理を施した速度幅調整部材を設置した以外は、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した結果、摩耗耐久性が従来よりも概ね２倍向上した。

（実施例４）
実施例１と同様の粉砕装置を用い、図４に示すように、第一次衝突板（６）の位置を粉砕ノズル（５）の中心線どうしが交わる位置（即ち、圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置（１５））よりも６０ｍｍ真下に設置し、上記組成の粉体材料を供給し、粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度を４５ｍ／ｓに設定して、粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は５．２Ｋｇ／ｈｒであった。

（実施例５）
実施例１と同様の粉砕装置を用い、図５に示すように、粉砕ノズル（５）の中心線どうしが交わる位置よりも６０ｍｍ真上に第二衝突板（９）を設置した。上記組成の粉体材料を供給し、圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度を４５ｍ／ｓに設定し、他は実施例１と同条件で粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は５．３Ｋｇ／ｈｒであった。

（実施例６）
実施例１と同様の粉砕装置を用い、図６に示すように、粉砕ノズル（５）の中心線どうしが交わる位置より６０ｍｍ真下に第一次衝突板（８）を設置し、６０ｍｍ真上上に第二次衝突板（９）を設置した。上記組成の粉体材料を供給し、圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度を４５ｍ／ｓに設定し、他は実施例１と同条件で粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は５．６Ｋｇ／ｈｒであった。

（実施例７）
第一衝突板（８）を脱着可能とした以外は、実施例１と同様に粉体材料を粉砕してから、清掃切替を実施した。その結果、清掃切替時間について、実施例１に比べ約１０％の短縮が可能となった。

（実施例８）
第二衝突板（９）を脱着可能とした以外は、実施例２と同様に粉体材料を粉砕してから、清掃切替を実施した。その結果、清掃切替時間について、実施例２に比べ約１０％の短縮が可能となった。

（実施例９）
チタンによりライニング処理を施した第一衝突板（８）を設置した以外は、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した結果、摩耗耐久性が従来よりも概ね２倍向上した。

（実施例１０）
チタンによりライニング処理を施した第二衝突板（９）を設置した以外は、実施例２と同様に粉体材料を粉砕した結果、摩耗耐久性が従来よりも概ね２倍向上した

（比較例１）
速度幅調整部材を設置しない以外は、実施例１と同様の装置を用い、圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度４５ｍ／ｓに設定し、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は４Ｋｇ／ｈｒであった。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

従来の粉砕装置の一例を示す断面図である。 本発明の粉砕装置の一例を示す断面図である。 本発明の粉砕装置の他の一例を示す断面図である。 本発明の粉砕装置の他の一例を示す断面図である。 本発明の粉砕装置の他の一例を示す断面図である。 本発明の粉砕装置の他の一例を示す断面図である。 従来の粉砕装置の構成を示す断面図である。 本発明の衝突部材の一例を示す部分断面図である。 本発明の衝突部材の他の一例を示す部分断面図である。

符号の説明

１：供給管
２：排気管
３：ロータ
４：粉砕室
５：粉砕ノズル
６：速度幅調整部材
７：速度幅調整部材脱着機構（ネジ止め）
８：第一衝突板
９：第二衝突板
１０：第一衝突板脱着機構（ネジ止め）
１１：第二衝突板脱着機構（ネジ止め）
１２：第一衝突板位置調節機構
１３：第二衝突板位置調節機構
１４：ノズル中心線
１５：粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが一次衝突する位置

Claims (25)

1. 少なくとも複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室と、該粉砕室上部に、回転するロータを有し、該粉砕室から該ロータ内部に流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分級する粉砕装置において、該複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突するように各粉砕ノズルを設け、該複数の粉砕ノズルから噴射される速度幅を狭くするための速度幅調整手段を設けたことを特徴とする粉砕装置。
2. 該速度幅調整手段は、該粉砕室において、複数の該粉砕ノズルの両サイドに配置された速度幅調整部材であることを特徴とする請求項１に記載の粉砕装置。
3. 該速度幅調整手段が着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕装置。
4. 該速度幅調整部材が耐摩耗処理を施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粉砕装置。
5. 該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する二次衝突手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粉砕装置。
6. 該二次衝突手段が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置の上方及び／又は下方に設けられ、該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料が二次衝突する衝突手段であることを特徴とする請求項５に記載の粉砕装置。
7. 該衝突部材が円筒と円錐を組み合わせた形状からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状のものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の粉砕装置。
8. 該二次衝突部材を構成する円錐の頂点が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしが粉体材料を伴って一次衝突する位置の１０〜５００ｍｍ真上及び／又は真下に位置するように、前記二次衝突部材を設けることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の粉砕装置。
9. 該二次衝突部材の高さが調節可能であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の粉砕装置。
10. 該二次衝突部材が着脱可能であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の粉砕装置。
11. 該二次衝突部材が耐摩耗処理を施されていることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の粉砕装置。
12. 該粉砕ノズルが２〜８個設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の粉砕装置。
13. 該粉砕ノズルが、粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の粉砕装置。
14. 該粉砕ノズルの出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の粉砕装置。
15. 複数の粉砕ノズルから圧縮空気を噴射し、該圧縮空気どうしを粉体材料を伴わせて粉砕室の中で一次衝突させて、該粉体材料を微粉と粗粉とに粉砕する粉砕方法において、複数の該粉砕ノズル間から噴射される速度分布幅を狭くするための速度幅調整手段を有することを特徴とする粉砕方法。
16. 該速度幅調整手段は、該粉砕室において、複数の該粉砕ノズル間の両サイドに該速度幅調整手段は、該粉砕室において、複数の該粉砕ノズルの両サイドに配置された速度幅調整部材であることを特徴とする請求項１５に記載の粉砕方法。
17. 該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料を二次衝突させる手段を設けることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の粉砕方法。
18. 該二次衝突手段が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしを粉体材料を伴わせて一次衝突させる位置の上方及び／又は下方に設けられた衝突部材に、該一次衝突した圧縮空気及び粉体材料を二次衝突させる手段であることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の粉砕方法。
19. 該衝突手段が円筒と円錐からなり、該円錐がその底面を円筒の一方の底面に接するように設けられた形状であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれかに記載の粉砕方法。
20. 該衝突部材を構成する円錐の頂点が、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気どうしを一次衝突させる位置の１０〜５００ｍｍ真上及び／又は真下に位置するように、衝突部材を設けることを特徴とする請求項１９に記載の粉砕方法。
21. 該衝突手段を構成する円錐の頂点の位置を粉砕条件に対応させて上下させることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれかに記載の粉砕方法。
22. 複数の該粉砕ノズルの各々の出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向くように設定して、該複数の粉砕ノズルから圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の粉砕方法。
23. 該粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力を０．２〜１．０ＭＰａに設定することを特徴とする請求項１５乃至２２のいずれかに記載の粉砕方法。
24. 該二次衝突させた粉体材料を、回転するロータに流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することを特徴とする請求項１５乃至２３のいずれかに記載の粉砕方法。
25. 該ロータの回転周速度が、２０〜7０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１５乃至２４のいずれかに記載の粉砕方法。
    

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