JP2007105653A - 粉体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕され易い被処理物であっても、被処理物の粒径を必要以上に大きく縮小させることなく球形化処理できる粉体処理装置を提供すること。
【解決手段】粉体処理装置１は、被処理物Ａが供給される供給口２ａを有すると共に、球形化処理された処理物Ｂを排出する排出口２ｂを有する底付円筒形状のケーシング２と、ケーシング２内に回転自在に設けられ駆動源によって回転するロータ３と、ロータ３を軸支し、ケーシング２に形成された開口部２ｃを閉塞する蓋体７とを備えている。ケーシング２内には、内壁２ｄから間隔を空けてロータ３の軸線方向において、一方から他方に向かって傾斜するテーパ部４ａを有する内筒４が設置されている。ロータ３は、内筒４の内壁４ｂ側でロータ本体３ａに配置された複数の羽根３ｂと、内筒４ｂが拡径した側の羽根３ｂの端部に配設され、羽根３ｂの外径ｄ１より大きい鍔部３ｃとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、トナーや黒鉛等の粉体の球形度を高めたり、粉体の表面の凹凸を平滑にしたりするための粉体処理装置に関する。

従来から粉砕機等によって粒子化されたトナーや黒鉛等の粉体を全体が丸く球形化する粉体処理装置（粒子の連続球形化方法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような粉体処理装置は、下端部に、粉砕機によって粉砕された粉体（以下、「被処理物」という）を供給する供給口を備え、上端部に、球形化処理された処理物を排出する排出口を有するケーシング（固定子）と、このケーシング内に回転自在に設け多数の突起材を備えたロータ（回転子）とから主に構成されている。

この粉体処理装置は、供給口から高速気流と共に流入された被処理物（粉体）が、ケーシング内で高速気流によって、被処理物同士を強力に接触させることにより、被処理物の不規則部を剥離除去して球形化している。
特公平５−３２０９４号公報（第１図）

しかしながら、特許文献１の粉体処理装置では、粉砕され易い原料を被処理物とした場合、ロータの回転速度を上げると球形化処理した処理物が細かく粉砕されて粒径が小さくなり、所望の粒径を有する処理物を得ることができないという問題点がある。
このような粉体処理装置では、回転速度を速くするとこれに伴ってケーシングや被処理物の温度が上昇するので、回転速度を上げて粉体処理作業をスピーディに行なうことができないため、処理能力を向上させることが困難である。

このような問題点を解消する対策としては、従来、被処理物が粉体処理装置によって細かく粉砕されることを防止するために、被処理物の温度を上げることによって粉砕され難い状態にした上で球状化処理を行なうことも考えられる。
しかしながらこのような粉体処理装置では、被処理物の温度を上げると、この温度と、乾燥処理物が流路との摩擦熱とで熱軟化して被処理物が溶融しケーシング等に溶着することがあり、それを回避するための温度調整が難しいという問題点がある。
このような粉体処理装置では、設備的に、１００℃程度までが運転可能な上限であり、さらに高温でないと処理できない被処理物や、非熱可塑性の被処理物には対応できないという問題点がある。

さらに、このような粉体処理装置では、温度を調整するためのヒータや冷却装置やサイクロンやバックフィルタやブロア等の多くの付帯機器と、それらを設置するための設置スペースとが必要となるため、装置全体が大型化すると共に、コストが高くなるという問題点がある。

また、粉体処理装置では、供給口と排出口とを有する密閉容器状のケーシング内にロータを回転自在に設置しているため、ケーシング内やロータの突起材に付着した被処理物を清掃できないという問題点がある。

例えば、粉体処理装置を多品種少量の被処理物に使用する場合ときには、ケーシング内やロータ等を掃除して被処理物が他の被処理物と混じらないようにすることが不可欠となる。このようなことから、粉体処理装置は、ケーシング内やロータや羽根が清掃し易く、また、ケーシング内に残留している被処理物を除去できる装置が望まれていた。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、粉砕され易い被処理物であっても、被処理物の粒径を必要以上に大きく縮小させることなく球形化処理できる粉体処理装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の粉体処理装置は、被処理物が供給される供給口を有すると共に、球形化処理された処理物を排出する排出口を有する底付円筒形状のケーシングと、このケーシング内に回転自在に設けられ駆動源によって回転するロータと、このロータを回動自在に軸支し、前記ケーシングに形成された開口部を閉塞する蓋体と、を備えた粉体処理装置において、前記ケーシング内には、内壁から間隔を空けて前記ロータの軸線方向において、一方から他方に向かって傾斜するテーパ部を有する内筒が設置され、前記ロータは、前記内筒の内壁側でロータ本体に配置された複数の羽根と、前記内筒が拡径した側の前記羽根の端部に配設され、当該羽根の外径より大きい鍔部とが備えられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、粉体処理装置は、破砕された被処理物（粉体）がケーシングの供給口に供給されると、ロータと一体に回転する羽根によって被処理物がケーシング内に吸引され、さらに、羽根が配置されている内筒内に吸引される。被処理物は、羽根の回転によって発生した気流によって内筒の内壁側に送られ内筒のテーパ部に沿って内筒の拡開する側に導かれる。被処理物は、テーパ部の内壁と擦れながら気流と一緒にスムーズに移動するようになる。その結果、被処理物は、被処理物同士が強力に激突し合うことが解消されるため、粒径が小さく粉砕されることなく、テーパ部の表面と擦れて球形状化される。
さらに、気流および被処理物は、内筒の拡径した側に配設された鍔部によって旋回されて、内筒の外壁とケーシング内壁との間を通って、再び内筒内に入り込むように循環して、これを繰り返す。この循環を繰り返すことにより、被処理物は、被処理物の粒径を必要以上に「大きく縮小させることなく、所望の球形や平滑面に球形化処理および平滑処理されて、排出口から回収部に移動し回収される。
なお、被処理物および気流は、内壁のテーパ部の角度やロータの回転速度を大きくするのに応じて移動速度が速くなり、内筒の内側から外側、内側へと還流する周期も速くなり、粉体処理装置の処理能力が向上する。

請求項２に記載の粉体処理装置は、請求項１に記載の粉体処理装置であって、前記ロータの羽根は、前記内筒のテーパ部に沿って形成された傾斜部を有し、前記ケーシングは、前記内壁が前記内筒のテーパ部に沿って内底に向かって縮径した縮径部を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、ロータは、羽根の外周端に傾斜部を有し、内筒は、テーパ部が傾斜部に沿って形成され、ケーシングは、内壁が内底に向かって縮径した縮径部を有することにより、被処理物が気流と共に内筒の内側から外側、内側へとスムーズに還流して流れるようになる。これにより、被処理物は、ケーシング内に滞留することを防止され、スムーズに球形化処理されるようになる。

請求項３に記載の粉体処理装置は、請求項１または請求項２に記載の粉体処理装置であって、前記ケーシングは、当該ケーシングの内壁を冷却する冷却ジャケットを少なくとも当該ケーシングの側周面に設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ケーシングに冷却ジャケットが備えられていることにより、ケーシングが冷却媒体によって冷却されるため、ケーシング内を流れる被処理物および気流を所望温度に冷却することができる。

請求項４に記載の粉体処理装置は、請求項３に記載の粉体処理装置であって、前記冷却ジャケットは、前記内筒を前記ケーシングに架設する架設部材に内設した流路を介して、前記内筒に内設した冷却流路を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、冷却ジャケットは、ケーシング内に配設された架設部材および内筒に内設された冷却流路を有し、冷却媒体によって架設部材および内筒を冷却することにより、冷却する面積が広くなるため、さらに冷却能力が向上される。

請求項５に記載の粉体処理装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の粉体処理装置であって、前記ケーシングには、前記被処理物を前記供給口に搬送するスクリュフィーダが設置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、ケーシングの供給口に設置したスクリュフィーダによって球形化処理する被処理物をケーシング内に容易に投入することができる。このため、空送装置を使用せずに被処理物をケーシング内に導入できることにより、排出路で脱気する量を減少するため、脱気を容易に行なうことができる。

請求項６に記載の粉体処理装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の粉体処理装置であって、前記排出口には、当該排出口を開閉する排出ダンパが設置されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、ケーシングの排出口に排出ダンパを設置したことにより、供給口からケーシング内に投入された被処理物は、排出ダンパによって排出口を閉塞してロータを回転させると、気流と共に内筒の内側から外側、内側へスムーズに還流して球形化処理される。

請求項７に記載の粉体処理装置は、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の粉体処理装置であって、前記供給口には、前記被処理物を供給する供給装置に接続された供給路が設けられ、前記排出口には、前記粉体処理した処理物を回収する回収部に送る排出路が設けられ、前記排出路には、前記処理物を前記供給装置に戻して循環させる循環路が設けられると共に、当該排出路と前記循環路との分岐箇所に、前記処理物が送られる方向を前記排出路側または前記循環路側に切り替える切替ダンパが設置されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、排出路に、循環路と切替ダンパとが設置されていることにより、被処理物を球形処理状態に応じてケーシング内に戻して再処理することができるため、被処理物を所望の球形度に球形処理したり、所望の表面状態に平滑処理したりすることができる。

請求項８に記載の粉体処理装置は、請求項７に記載の粉体処理装置であって、前記排出路において、前記排出口と前記切替ダンパとの間には、搬送装置によって搬送された被処理物を前記排出路に投入するロータリーフィーダが設置されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、ロータリーフィーダを排出口と切替ダンパとの間に設置したことにより、被処理物を排出路から投入してケーシング内へと循環させることができるため、流動中に被処理物同士が擦れ合って粉体処理される。このため、被処理物を所定時間還流させて、ケーシング内とケーシング外の循環路等で粉体処理して、細かい被処理物や付着性のある被処理物であっても粉体処理できるようになる。また、排出路を、被処理物を供給する供給路として兼用できる。

請求項９に記載の粉体処理装置は、請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の粉体処理装置であって、前記蓋体は、前記ケーシングを保持する装置本体に、支軸部を支点に回動可能に設けられた回動部材の一端部に設置されると共に、前記回動部材の他端部には、前記ロータを回転させる前記駆動源が設置されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、ケーシングの蓋体が、装置本体の支軸部を支点に回動する回動部材に設置されていることにより、蓋体を開放して、ケーシング内や蓋体に設置されているロータや羽根を容易に清掃することができる。

本発明の請求項１に係る粉体処理装置によれば、羽根を有するロータが回転することによって、ケーシング内の気体がブロア効果によって気流となって循環するようになるため、供給口に供給された被処理物がケーシング内に吸引されて容易に投入でき、作業効率を向上させることができる。
粉体処理装置は、内筒がテーパ部を有することにより、羽根によって発生した気流が拡開した側に流れ易くなっているため、被処理物がテーパ部に擦れながら気流と一緒にスムーズに移動させることができる。その結果、粉体処理装置は、被処理物同士が強力に激突し合うことを解消して安定した状態に処理するため、粒径が小さく粉砕されることなく、球形状化することができると共に、被処理物の表面の凹凸を削除して平滑処理することができる。
さらに、粉体処理装置は、内筒のテーパ部によって、羽根の回転で発生した気流により被処理物を内筒のテーパ部の内壁に押し付けてガイドしながら拡径する方向に誘導し、さらに、鍔部によって旋回されて、内筒の外壁とケーシング内壁との間を通って、再び内筒内に入り込むように循環させることができる。これにより、粉体処理装置は、ケーシング内で設定した時間だけ連続して粉体処理して、所望の球形と平滑面を有する粒子を得ることができる。
また、粉体処理装置は、内壁のテーパ部の角度やロータの回転速度を大きくすることにより、ケーシング内を還流する被処理物および気流の移動速度を速くすることができるため、還流の周期を短くして、粉体処理装置の処理能力を適宜に向上させることできる。
粉体処理装置は、蓋体に軸支され、ケーシング内に羽根を有するロータと、テーパ部を有する内筒とを設置した簡素な構造からなるため、清掃が容易で、付帯機器が少ないため、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

本発明の請求項２に係る粉体処理装置によれば、ロータが羽根の外周端に傾斜部を有し、内筒がテーパ部に沿った傾斜部を有し、ケーシングが内壁の内底に向かって縮径した縮径部を有することにより、被処理物と気流とを内筒の内側から外側、内側へとスムーズに還流させて、ケーシング内の隅等に滞留することを防止し、効率よく球形化処理および平滑処理することができる。その結果、粉体処理装置は、被処理物を還流させる時間を調整することにより、被処理物の材質や状態等に応じて適宜に粉体処理することができる。

本発明の請求項３に係る粉体処理装置によれば、冷却ジャケットによってケーシング、ケーシング内の被処理物および気流を適宜な温度に冷却して、被処理物を粉体処理するのに適した温度に維持して処理することができる。その結果、粉体処理装置は、被処理物が温度によって脆くなったり、溶融することを解消したりできるようになり、ロータを高速回転させて被処理物を粉体処理することが可能となるため、処理能力を向上させることができると共に、被処理物を迅速に所望の球形度に球形化処理することができる。

本発明の請求項４に係る粉体処理装置によれば、冷却ジャケットが、ケーシング内の架設部材と内筒とに内設された冷却流路を有し、内筒も冷却媒体で冷却できることにより、冷却される部分の面積が広くなるため、ケーシング内を還流する被処理物および流体を冷却する冷却能力をさらに向上できる。これにより、粉体処理装置は、ロータおよび被処理物の摩擦熱を冷却して適温に調整し、被処理物がロータおよび内筒間で過熱されて高温になることを解消して、被処理物を粉体処理するのに適した温度で処理することができる。

本発明の請求項５に係る粉体処理装置によれば、ケーシングにスクリュフィーダを設置したことにより、粉体処理する被処理物を送風せずにケーシング内に容易に投入できるため、排気路で脱気する量を減少することができ、脱気を良好に行なうことができる。

本発明の請求項６に係る粉体処理装置によれば、排出口に排出ダンパを設置したことにより、排出ダンパによって排出口を閉塞してロータを回転させると、ケーシング内に供給された被処理物が、気流と共に内筒の内側から外側、内側へスムーズに還流して連続的に処理できるため、被処理物を適度な時間還流させて所望の球形度に球形化処理することができる。

本発明の請求項７に係る粉体処理装置によれば、排出路に循環路と切替ダンパとを設置したことにより、被処理物をケーシング内に還流して適宜に再処理できるため、被処理物を所望の球形度に球形処理したり、所望の表面状態に平滑処理したりすることができる。その結果、粉体処理装置は、被処理物を所定時間還流させて粉体処理し、所望の処理物（粉体）を得ることができる。

本発明の請求項８に係る粉体処理装置によれば、ロータリーフィーダを排出口と切替ダンパとの間に設置したことにより、被処理物を排出路から投入しケーシングの内外を循環させて粉体処理することができるため、排出路を被処理物の供給路として兼用し、部品点数を削減して、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

本発明の請求項９に係る粉体処理装置によれば、ロータを備えた蓋体を回動部材に設置したことにより、装置本体の支軸部を支点に回動して蓋体を開閉できるため、ロータや羽根に付着した非処理物を除去したり、ケーシング内に滞留した被処理物を除去したりして清掃がすることが容易である。その結果、粉体処理装置は、ケーシング内に残留する被処理物を除去できるため、１台で多種多様な被処理物を粉体処理することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、粉体処理装置は、設置した状態によって上下方向の向きが変化するが、各図の図面上側を上、図面下側を下として説明する。
図１は、粉体処理装置を示すブロック図である。

≪被処理物≫
まず始めに、図１に示す粉体処理装置１によって球形化処理および平滑処理（以下球形化処理および平滑処理をいうときは、単に「粉体処理」という）される被処理物Ａを説明する。被処理物Ａは、粉砕機（図示せず）によって鱗片状、不定形（多角形）、あるいは表面に凹凸がある状態に粉砕処理された粒子であり、例えば、トナー、黒鉛等の有機・無機物系を問わず、平均粒径が５〜５０μｍ程度のものである。

≪処理物≫
処理物Ｂは、不定形な形状の被処理物Ａを粉体処理装置１で粉体処理した処理後の粒子であり、粒径が所定の長さに球形化処理されて丸く、表面の凹凸が平滑処理されている。

≪粉体処理装置の構成≫
図１に示すように、粉体処理装置１は、被処理物Ａを粉体処理する装置であり、ケーシング２の内側に、内筒４内に遊挿された羽根３ｂを有するロータ３を回転させることで気流を発生させて、供給口２ａから被処理物Ａをケーシング２内に吸入し、被処理物Ａを内筒４のテーパ部４ａの内壁４ｂに押し付けて擦らせながらケーシング２内を循環させることによって粉体処理する装置である。
この粉体処理装置１は、被処理物Ａが供給される供給口２ａを有すると共に、球形化処理された処理物Ｂを排出する排出口２ｂを有する底付円筒形状のケーシング２と、このケーシング２内に回転自在に設けられ駆動源Ｍによって回転し羽根３ｂと鍔部３ｃとを有するロータ３と、羽根３ｂの周囲に配置されテーパ部４ａを有する内筒４と、ロータ３を回動自在に軸支し、ケーシング２に形成された開口部２ｃを閉塞する蓋体５と、を少なくとも備えている。

粉体処理装置１は、その他に、被処理物Ａを当該粉体処理装置１に搬送する搬送装置６と、この搬送装置６によって搬送された被処理物Ａを供給口２ａに投入するための供給装置７と、ケーシング２の開口部２ｃを閉塞する蓋体５と、ロータ３を回転させるための駆動源Ｍ（図４参照）と、を備えてもよい。

≪ケーシングの構成≫
図１に示すように、ケーシング２は、上側に開口部２ｃを有する金属製の略底付円筒状の器状のものからなり、例えば、深絞加工等によってプレス成形される。このケーシング２は、例えば、内底２ｅの中央部に一体形成したパイプ形状の供給口２ａを有し、内壁２ｄの開口部２ｃの近傍に、粉体処理した処理物Ｂを回収部８に送るための配管２ｇを溶接した排出口２ｂを有している。このケーシング２の内壁２ｄには、内筒４のテーパ部４ａに沿って内底２ｅに向かって縮径した縮径部２ｆが形成されている。ケーシング２内には、内壁２ｄから間隔を空けてロータ３の軸線方向において、一方（供給口２ａに近い内底側）から他方（排出口２ｂに近い開口部２ｃ側）に向かって拡開するテーパ部４ａを有する内筒４と、内筒４の内側に配置したロータ３とが設置されている。

供給口２ａは、供給装置７によって被処理物Ａをケーシング２内に供給するための投入口であり、内底２ｅの中央部に一体形成された管状のものからなる。なお、この供給口２ａは、図１に示すように、内底２ｅの中央でロータ本体３ａの真下に設置されているが、粉体処理中に負圧状態になる内底２ｅの近傍であれば構わない。

排出口２ｂは、粉体処理中に羽根３ｂによって気流に押圧された状態になるケーシング２の内壁２ｄの開口部２ｃ側に穿設された貫通孔からなり、この貫通孔には、排出路を形成する配管２ｇが連結されている。

開口部２ｃは、ケーシング２の上端部に形成され、外周部は、蓋体５が載置されるように鍔状に折曲形成されている。
内壁２ｄは、前記縮径部２ｆを含むことによって、図１の矢印で示すように、上側から下降してきた気流および被処理物Ａがロータ３の下側に向かってスムーズに流れて循環するように形成されている。
内底２ｅの外周部と側壁との境界部分には、被処理物Ａが滞留しないように曲面状に、かつ鈍角に形成されている。

≪ロータの構成≫
図１に示すように、ロータ３は、モータからなる駆動源Ｍ（図４参照）によって内筒４の中を回転する回転体であり、羽根３ｂの遠心力で気流を発生させて、被処理物Ａを下方から内筒４内に吸引し、内筒４の内壁４ｂに擦り付けるように流動させて粉体処理するための部材である。
このロータ３には、内筒４の内壁４ｂ側でロータ本体３ａに配置された複数の羽根３ｂと、内筒４が拡径した側の羽根３ｂの端部に配設され、この羽根３ｂの外径ｄ１より大きい外径ｄ２の鍔部３ｃとが備えられている。
ロータ３は、内筒４内において、供給口２ａが配置されている下側に羽根３ｂがあって開放され、排出口２ｂが配置されている上側に鍔部３ｃがあって、上側が閉じた状態になっている。

なお、ロータ３は、被処理物Ａと接触するロータ本体３ａと、羽根３ｂと、鍔部３ｃとを硬質クロムメッキや超鋼等の溶射によって耐磨耗処理を施してもよい。また、ロータ３の被処理物Ａと接触する箇所は、セラミック等の耐磨耗材によって形成してもよい。

ロータ本体３ａは、上端に、後記する従動車３ｅを有する回転軸３ｆを軸心部に装着した略底付円筒形状に形成されている。

図２は、ロータを示す図であり、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）は底面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ロータ３の羽根３ｂは、例えば、円柱形状のロータ本体３ａの外周面に放射方向に形成された複数の平板材からなり、内筒４のテーパ部４ａに沿って形成された傾斜部３ｄを外周端に有している。
なお、ロータ３の周速度は、羽根３ｂの最大径部でＭａｘ１００ｍ／ｓ程度であるが、羽根３ｂの強度上、図２（ｂ）に示すような放射線方向に形成した場合が最も回転速度を上げることができる。

図３は、ケーシング内の設置状態を示す拡大縦断面図である。
また、図３に示すように、羽根３ｂの外周側は、内筒４の内壁４ｂに沿った形状の傾斜部３ｄが形成されているが、必ずしも羽根３ｂと内壁４ｂとの隙間Ｌ１は、均一である必要はない。

鍔部３ｃは、羽根３ｂの回転によって発生した気流がテーパ部４ａに押圧されることにより、内筒４の拡開する上側方向に移動した被処理物Ａおよび気流をケーシング２の内壁２ｄ側に導くと共に、供給口２ａ側に向かって流れるようにするためのものである。この鍔部３ｃは、羽根３ｂの上端に水平に設けられ、円板状に形成されている。

図４は、粉体処理装置の装置本体を概略して示す図であり、（ａ）は蓋体でケーシングの開口部を閉塞したときの状態を示す正面図、（ｂ）は、蓋体を開放したときの状態を示す正面図である。

回転軸３ｆは、図３に示すように、蓋体５に設置された軸受部５ａによって軸支され、下端部にロータ３を固定し、上端部に、図４（ａ）、（ｂ）に示す従動車３ｅを備えている。回転軸３ｆは、駆動源Ｍによって回転した駆動車Ｍａが回動し、この駆動車Ｍａに巻き掛けられたベルトまたはチェーンからなる伝動体Ｍｂによって従動車３ｅが回転されることにより回転するようになっている。

≪蓋体の構成≫
図４に示すように、蓋体５は、ケーシング２の開口部２ｃ（図１および図３参照）を閉塞し、軸受部５ａを一体に設けてロータ３を支持するための部材であり、例えば、金属製の円板からなる。この蓋体５は、ケーシング２を保持する装置本体１ａに、支軸部１ｂを支点に回動可能に設けられた回動部材１０の一端部に設置されて、ケーシング２に対して開閉自在に設けられている。

≪回動部材の構成≫
回動部材１０は、蓋体５と駆動源Ｍとの位置関係を保持した状態で回動するための部材であり、装置本体１ａの上端部に設置されている。この回動部材１０には、中央部に支軸部１ｂが配設され、一端部に蓋体５が配設され、他端部に駆動源Ｍが設置されている。回動部材１０は、水平な状態から垂直な状態に約９０度回動可能に設置されて、蓋体５を開閉したり、粉体処理するロータ３や内筒４やケーシング２内を清掃可能にしたり、ロータ３を取り外したりできるようにするために設置されている。

≪内筒の構成≫
図３に示すように、内筒４は、ケーシング２の内壁２ｄあるいは内底２ｅに設置した架設部材９で支持されることによってケーシング２との間に空間を介在して取付けられ、粉体処理効果を向上させるために設置されている。内筒４は、全体が上側に向かって拡開するテーパ部４ａで形成された筒体からなり、硬質クロムメッキや超鋼等の溶射によって耐磨耗処理が施されている。内筒４は、下端部が羽根３ｂの下端部と略同じ高さに配置され、上端部が鍔部３ｃの下面から適宜な間隔を介在させて配置されている。
内筒４のテーパ部４ａの角度は、軸線に対して０度（円筒）〜４５度であり、望ましくは、１０度〜２０度が最適である。

なお、内筒４は、セラミック等の耐磨耗材によって形成してもよい。また、内筒４の内側および外側の表面は、バフや電解研摩等により平滑な面に仕上げて、粉体処理効果が上昇するように施してもよい。この内筒４は、ＤＣＬ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）等のコーティング加工により、表面の滑りをさらに向上させてもよい。

≪搬送装置の構成≫
図１に示すように、搬送装置６は、被処理物Ａを供給装置７に搬送するための装置であり、例えば、破砕された被処理物Ａを一時的に貯留する貯留部６ａと、被処理物Ａを供給装置７に搬送するロータリーフィーダやスクリュコンベア等からなるフィーダ６ｂと、フィーダ６ｂを駆動させるための駆動装置（図示せず）とを備えている。

≪供給装置の構成≫
供給装置７は、搬送装置６によって運ばれて来た被処理物Ａをホッパ７ａで受けて、送出部７ｂからケーシング２の供給口２ａに被処理物Ａを送る装置である。この供給装置７は、ホッパ７ａと、被処理物Ａを供給口２ａに送るための空送装置（エゼクタ）等からなる送出部７ｂと、送出部７ｂを駆動させるための圧縮空気供給装置等の駆動装置（図示せず）とを備えている。

なお、送出部７ｂで被処理物Ａを送るための使用される気体は、空気以外の流体であってもよい。これに伴って、ケーシング２内は、空気以外の流体であってもよい。
さらに、供給装置７は、被処理物Ａを供給口２ａまで送ることができれば、被処理物Ａが羽根３ｂのブロア効果によって吸引されて流れるため、空気などの気流を送らないコンベア等であってもよい。

≪回収部の構成≫
また、回収部８は、排出口２ｂに接続された配管２ｇの下流側の設置された処理物Ｂを貯留するためのものである。なお、回収部８には、必要に応じてエア抜き８ａを設置する。なお、エア抜き８ａは、例えば、脱気フィルタからなる。

≪粉体処理装置の動作≫
次に、図１〜図４を参照しながら本発明に係る粉体処理装置の動作を説明する。

まず、図１に示すように、原料を破砕機等によって破砕処理された被処理物（粉体）Ａは、搬送装置６の貯留部６ａに投入される。搬送装置６内の被処理物Ａは、所望量の被処理物Ａをフィーダ６ｂによって供給装置７のホッパ７ａ内に投入する。
ホッパ７ａ内に投入された被処理物Ａは、送出部７ｂによってケーシング２の供給口２ａに送られる。すると、ロータ３の羽根３ｂの回転によるブロア効果で、ケーシング２の内底２ｅ付近が負圧状態になっていることによって、ケーシング２内に吸引される。

図３に示すように、ケーシング２内に吸引された被処理物Ａは、羽根３ｂの回転で発生した気流に乗り、その気流と共に内底２ｅの中央部の供給口２ａから矢印ａの外周方向に広がり、矢印ｂの羽根３ｂ方向に流れて内筒４内に入り込む。そして、羽根３ｂの回転による気流によって被処理物Ａが矢印ｃ方向に流れて、内筒４の内壁４ｂに押し当てられる。

その被処理物Ａは、内筒４のテーパ部４ａによって拡開する矢印ｄの方向に流れるように導かれて移動する。このとき、被処理物Ａが内壁４ｂに擦れながら気流と一緒にスムーズに移動する。その結果、被処理物Ａは、被処理物Ａ同士が強力に激突し合うことが解消されるため、粒径が小さく粉砕されることなく、粉体処理されて球形状化される。

内筒４内の上端から出た気流および被処理物Ａは、鍔部３ｃによって、矢印ｅの方向に向きを変えて下方へ旋回し、ケーシング２に内壁２ｄと内筒４の外壁との間を通って矢印ｆの内底２ｅ方向に流れる。このとき、ケーシング２の内壁２ｄと内筒４の外壁とが軸心側に向かって縮径して斜めになっているため、内底２ｅの外周部の隅に被処理物Ａが滞留することが防止され、スムーズに流れる。
内底２ｅまで流れた被処理物Ａは、矢印ｇ方向に流れて、再び内筒４内に入り込み、内筒４の下端内側から上端、内筒４の外側上端から下端内側へと流れて循環し、これを繰り返す。

これにより、被処理物Ａは、被処理物Ａの粒径を大きく縮小させることなく粉体処理（球形化処理および平滑処理）される。そして、被処理物Ａがケーシング２の内側上端に流れたとき、排出口２ｂから矢印ｈの回収部８（図１参照）の方向に流れ、所望の球形や平滑面に形成されたものとして回収される。

また、別の種類の被処理物Ａを粉体処理する場合には、異種の被処理物Ａが混じらないように粉体処理装置１内に残留する被処理物Ａを取り除いてから粉体処理を行う。この場合、図４（ｂ）に示すように、回動部材１０を９０度回動して、ロータ３および蓋体５をケーシング２内から引き抜いて、ロータ３、羽根３ｂ、蓋体５、内筒４およびケーシング２を清掃する。

このように、粉体処理装置１は、ロータ３、羽根３ｂ、および蓋体５をケーシング２から簡単に分離できるため、清掃が行ない易く、それらに付着した被処理物Ａを容易に取り除くことができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。

≪粉体処理装置の第１変形例≫
図５は、粉体処理装置の第１変形例を示すブロック図である。以下、前記実施形態と同一の部材には同一符号を付して説明は省略する。
図５に示すように、ケーシング２内で粉体処理されて排出口２ｂから排出される処理物Ｂを再度供給口２ａ内に戻すように循環させて再度粉体処理するようにしてもよい。

この場合、粉体処理装置１Ａには、供給口２ａに、被処理物Ａを供給する循環用の供給装置７Ａに接続された供給路Ｐ１が設けられ、排出口２ｂに、粉体処理した処理物Ｂを回収する回収部８に送る排出路Ｐ２が設けられ、排出路Ｐ２に、処理物Ｂを供給装置７Ａに戻して循環させる循環路Ｐ３が設けられる。そして、排出路Ｐ２と循環路Ｐ３との分岐箇所に、処理物Ｂが送られる方向を排出路Ｐ２側または循環路Ｐ３側に切り替える切替ダンパＤが設置される。また、排出路Ｐ２の排出口２ｂと切替ダンパＤとの間には、エア抜きＶを設置して流体回路内の空気を抜くことができる。エア抜きＶは、例えば、脱気フィルタ等からなる。

このように粉体処理された処理物Ｂは、１回ケーシング２内を通して粉体処理したのでは不十分な場合、再度循環路Ｐ３を介してケーシング２内に戻して、所定時間連続してケーシング２内とケーシング２外の循環路Ｐ３等とを循環させることにより、所望の状態に粉体処理した処理物Ｂを得ることができる。なお、切替ダンパＤの方向を切替れば、被処理物Ａが流れる方向を循環側または回収部８側に切替えることができる。

≪粉体処理装置の第２変形例≫
図６は、粉体処理装置の第２変形例を示すブロック図である。なお、前記実施形態と同一の部材には同一符号を付して説明は省略する。
前記図５に図示した循環路Ｐ３を備えた粉体処理装置１Ａは、さらに、図６に示す粉体処理装置１Ｂのように、排出路Ｐ２に被処理物Ａを投入するようにしてもよい。
この場合、排出口２ｂと切替ダンパＤとの間には、搬送装置６によって搬送された被処理物Ａを排出路Ｐ２に投入するロータリーフィーダ等の定量供給装置Ｆが設置される。そして、排出口２ｂと定量供給装置Ｆとの間には、エア抜きＶが設置される。なお、定量供給装置Ｆは、設定した所定量の被処理物Ａを内圧が大気圧と相違する排出路Ｐ２内に被処理物Ａを容易に混入させることができ、排出路Ｐ２の途中から被処理物Ａの投入が可能である。
このようにすることにより、図５に示す供給装置７が不要となるため、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

≪ケーシングの第１変形例≫
図７は、ケーシングの第１変形例を示す要部縦断面図である。
図７に示すように、ケーシング２Ａには、被処理物Ａを供給口２Ａａに搬送するスクリュフィーダ２２を一体に設置してもよい。この場合、供給口２Ａａは、内壁２Ａｄの側面に形成する。
このようにすることにより、粉体処理装置１Ｃの構造を簡素化することができる。なお。スクリュフィーダ２２によって供給口２Ａａに運ばれた被処理物Ａは、内筒４内の羽根３ｂの回転により、内底２Ａｅ付近が負圧状態になるため、ケーシング２Ａ内に吸引される。このため、被処理物Ａは、空送装置によって空気と共にケーシング２Ａ内に吹き込む必要がない。

≪ケーシングの第２変形例≫
図８は、ケーシングの第２変形例を示す要部縦断面図である。
図８に示すように、ケーシング２Ｂの排出口２Ｂｂには、当該排出口２Ｂｂを開閉する排出ダンパ２３を設置してもよい。
この場合、排出ダンパ２３は、例えば、排出口２Ｂｂを開閉するプランジャ２３ａと、プランジャ２３ａを吸引する電磁石２３ｂと、設定した時間だけ電磁石２３ｂのコイルに電流を流して制御する制御器（図示せず）と、プランジャ２３ａを自動復帰させるコイルばねとから構成されている。なお、排出ダンパ２３の排出口２３ｃは、例えば、ケーシング２Ｂと一体に設置される。

このように構成させることにより、粉体処理装置１Ｄは、供給口２Ｂａから被処理物Ａを供給後、供給を止めて、ケーシング２Ｂの排出口２Ｂｂを所定時間閉塞して、ケーシング２Ｂ内の被処理物Ａおよび気流を設定した所定時間だけ矢印の方向に還流させて粉体処理する。そして、所定時間後に排出ダンパ２３を自動的に開放し、処理物Ｂを排出する。

図８に示すようなケーシング２Ｂの排出口２Ｂｂを閉塞可能な排出ダンパ２３を備えた粉体処理装置１Ｄは、内筒４とケーシング２Ｂとの空間を流れる被処理物Ａの滞留時間が、長くなるため、前記した図１、図５、図６および図７に示す粉体処理装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃより被処理物Ａが昇温され易くケーシング２Ｂに付着し易い。このため、粉体処理装置１Ｄは、粒径が大きい付着性の低い被処理物Ａを粉体処理する場合に適している。
そして、図１、図５、図６および図７に示す粉体処理装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、粒径が小さくても大きくてもよく、さらに付着性のある被処理物Ａであっても粉体処理が良好に行える。

≪ケーシングの第３変形例≫
図９は、ケーシングの第３変形例を示す図であり、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。
図９（ａ）、（ｂ）に示す粉体処理装置１Ｅのように、ケーシング２Ｃの外面には、当該ケーシング２Ｃの内壁２Ｃｄを冷却する冷却ジャケット２４を当該ケーシング２Ｃの側周面に設けてもよい。
この場合、ケーシング２Ｃは、内底２Ｃｅを形成する部分と、これ以外の部分で冷却ジャケット２４がある部分とを別体形成し、後で組み立てて一体にすることもできる。
なお、排出口２Ｃｂに接続される配管２Ｃｇは、図９（ｂ）に示すように、ケーシング２Ｃの外周の接線方向に形成してもよく、また、ケーシング２Ｃの中心線上であっても構わない。

このようにすることにより、被処理物Ａの粉体処理を行っている最中、冷却ジャケット２４に０℃〜２０℃程度（通常は５℃程度）の冷却液等の冷却媒体が流れることにより、ケーシング２Ｃ内の温度や、被処理物Ａの温度が常に適温になるように調整できる。被処理物Ａは、温度を適温（例えば、トナーの場合では４０℃程度以下）にできることにより、被処理物Ａおよび気流の流速を速くして、ケーシング２Ｃ内の還流する周期を短くすることが可能であるため、粉体処理装置１Ｅの処理能力を向上させることができる。

≪冷却ジャケットの変形例≫
図１０は、冷却ジャケットの変形例を示す要部縦断面図である。
図１０に示す粉体処理装置１Ｆのように、冷却ジャケット２４Ａは、内筒４Ａをケーシング２Ｄに架設する架設部材９Ａに内設した流路２４Ａａを介して、内筒４Ａに内設した冷却流路２４Ａｂを有し、冷却媒体によって内筒４Ａの内部を冷却してもよい。
このようにすれば、粉体処理装置１Ｆは、冷却ジャケット２４Ａが、ケーシング２Ｄと架設部材９Ａと内筒４Ａとに設置されて、冷却する面積が広くなるため、冷却能力をさらに向上させることができる。

≪内筒および羽根の変形例≫
図１１は、内筒および羽根の変形例を示す要部縦断面図である。
図１１に示す粉体処理装置１Ｇのように、内筒４Ｂは、供給口２Ｃａに近い入口側（下側）にテーパ部４Ｂａを形成して、排出口２Ｃｂに近い出口側（上側）を円筒状に形成してもよい。
この場合、ロータ３Ａは、内筒４Ｂの形状に合わせて、羽根３Ａｂの外周側の排出口２Ｃｂに近い上端側を垂直に形成してもよい。このように内筒４Ｂの排出側（上側）は、テーパがなくても被処理物Ａを内筒４Ｂ外に排出できる。

≪ロータの変形例≫
図１２は、ロータの変形例を示す図であり、（ａ）はロータの第１変形例を示す要部縦断面図であり、（ｂ）はロータの第２変形例を示す要部縦断面図である。
図１２（ａ）に示すように、ロータ３Ｂは、鍔部３Ｂｃの外周部を下側に折曲した折曲部３Ｂｇを形成してもよい。
このようにすれば、羽根３Ｂｂによって下方からの気流や被処理物Ａを矢印で示すように下側に向かって旋回するようにする流すことができる。
特に、被処理物Ａが細かい場合には、気流と共に上側に流れる傾向があるが、外周端が下側の供給口２ａ（図１参照）側に曲がっていることにより、さらにスムーズに供給口２ａ側（下側）に流れるようになる。

また、羽根３Ｂｂは、図１２（ａ）に示すように、ロータ本体３Ｂａの外周部に溶接やろう付けによって固定してもよいし、また、図１２（ｂ）に示すロータ３Ｃのように、回転軸３ｆに取付けられるロータ本体３Ｃａと、羽根３Ｃｂおよび鍔部３Ｃｃとを分解できるようにしてもよい。
羽根３Ｃｂの粉体処理能力の調整は、ロータ３Ｃの回転速度の変更によるが、このように分解式としたことにより、羽根３Ｃｂの枚数により、粉体処理能力を調整することが可能である。

≪ロータの羽根の変形例≫
図１３は、ロータの羽根の変形例を示す図であり、（ａ）は羽根の第１変形例を示すロータの底面図であり、（ｂ）は羽根の第２変形例を示すロータの底面図である。
図１３（ａ）に示すように、羽根３Ｄｂは、底面視してロータ３Ｄの中心線に対して傾けて設置してもよい。
また、図１３（ｂ）に示すように、羽根３Ｅｂは、ロータ３Ｅを底面視して板材を緩やかな鈍角に折曲したものであってもよい。

本発明に係る粉体処理装置を示すブロック図である。 本発明に係る粉体処理装置のロータを示す図であり、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）は底面図である。 本発明に係る粉体処理装置のケーシング内の設置状態を示す拡大縦断面図である。 本発明に係る粉体処理装置の装置本体を概略して示す図であり、（ａ）は蓋体でケーシングの開口部を閉塞したときの状態を示す正面図、（ｂ）は、蓋体を開放したときの状態を示す正面図である。 本発明に係る粉体処理装置の第１変形例を示すブロック図である。 本発明に係る粉体処理装置の第２変形例を示すブロック図である。 本発明に係る粉体処理装置のケーシングの第１変形例を示す要部縦断面図である。 本発明に係る粉体処理装置のケーシングの第２変形例を示す要部縦断面図である。 本発明に係る粉体処理装置のケーシングの第３変形例を示す図であり、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。 本発明に係る粉体処理装置の冷却ジャケットの変形例を示す要部縦断面図である。 本発明に係る粉体処理装置の内筒および羽根の変形例を示す要部縦断面図である。 本発明に係る粉体処理装置のロータの変形例を示す図であり、（ａ）はロータの第１変形例を示す要部縦断面図であり、（ｂ）はロータの第２変形例を示す要部縦断面図である。 本発明に係る粉体処理装置のロータの羽根の変形例を示す図であり、（ａ）は羽根の第１変形例を示すロータの底面図であり、（ｂ）は羽根の第２変形例を示すロータの底面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｆ 粉体処理装置
１ａ 装置本体
１ｂ 支軸部
２，２Ａ〜２Ｄ ケーシング
２ａ，２Ａａ，２Ｂａ，２Ｃａ 供給口
２ｂ，２Ａｂ，３Ｂｂ，２Ｃｂ 排出口
２ｃ 開口部
２ｄ，２Ａｄ，２Ｃｄ 内壁
２ｅ，２Ｃｅ 内底
２ｆ 縮径部
２ｇ 配管
３，３Ａ〜３Ｃ ロータ
３ａ，３Ｂａ，３Ｃａ ロータ本体
３ｂ，３Ｂｂ，３Ｃｂ，３Ｄｂ 羽根
３ｃ，３２ｃ 鍔部
３ｄ 傾斜部
４，４Ａ，４Ｂ 内筒
４ａ，４Ｂａ テーパ部
４ｂ 内壁
５ 蓋体
５ａ 軸受部
６ 搬送装置
７，７Ａ 供給装置
８ 回収部
９，９Ａ 架設部材
１０ 回動部材
２２ スクリュフィーダ
２３ 排出ダンパ
２４，２４Ａ 冷却ジャケット
２４Ａａ 流路
２４Ａｂ 冷却流路
Ａ 被処理物
Ｂ 処理物
Ｄ 切替ダンパ
ｄ１ 羽根の外径
ｄ２ 鍔部の外径
Ｆ 定量供給装置（ロータリーフィーダ）
Ｌ１，Ｌ２ 間隔
Ｍ 駆動源
Ｐ１ 供給路
Ｐ２ 排出路
Ｐ３ 循環路

Claims (9)

1. 被処理物が供給される供給口を有すると共に、球形化処理された処理物を排出する排出口を有する底付円筒形状のケーシングと、このケーシング内に回転自在に設けられ駆動源によって回転するロータと、このロータを回動自在に軸支し、前記ケーシングに形成された開口部を閉塞する蓋体と、を備えた粉体処理装置において、
   前記ケーシング内には、内壁から間隔を空けて前記ロータの軸線方向において、一方から他方に向かって傾斜するテーパ部を有する内筒が設置され、
   前記ロータは、前記内筒の内壁側でロータ本体に配置された複数の羽根と、前記内筒が拡径した側の前記羽根の端部に配設され、当該羽根の外径より大きい鍔部とが備えられていることを特徴とする粉体処理装置。
2. 前記ロータの羽根は、前記内筒のテーパ部に沿って形成された傾斜部を有し、
   前記ケーシングは、前記内壁が前記内筒のテーパ部に沿って内底に向かって縮径した縮径部を有することを特徴とする請求項１に記載の粉体処理装置。
3. 前記ケーシングは、当該ケーシングの内壁を冷却する冷却ジャケットを少なくとも当該ケーシングの側周面に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体処理装置。
4. 前記冷却ジャケットは、前記内筒を前記ケーシングに架設する架設部材に内設した流路を介して、前記内筒に内設した冷却流路を有することを特徴とする請求項３に記載の粉体処理装置。
5. 前記ケーシングには、前記被処理物を前記供給口に搬送するスクリュフィーダが設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の粉体処理装置。
6. 前記排出口には、当該排出口を開閉する排出ダンパが設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の粉体処理装置。
7. 前記供給口には、前記被処理物を供給する供給装置に接続された供給路が設けられ、
   前記排出口には、前記粉体処理した処理物を回収する回収部に送る排出路が設けられ、
   前記排出路には、前記処理物を前記供給装置に戻して循環させる循環路が設けられると共に、当該排出路と前記循環路との分岐箇所に、前記処理物が送られる方向を前記排出路側または前記循環路側に切り替える切替ダンパが設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の粉体処理装置。
8. 前記排出路において、前記排出口と前記切替ダンパとの間には、搬送装置によって搬送された被処理物を前記排出路に投入するロータリーフィーダが設置されていることを特徴とする請求項７に記載の粉体処理装置。
9. 前記蓋体は、前記ケーシングを保持する装置本体に、支軸部を支点に回動可能に設けられた回動部材の一端部に設置されると共に、
   前記回動部材の他端部には、前記ロータを回転させる前記駆動源が設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の粉体処理装置。

Images