JP2008149257A

JP2008149257A - 粉砕分級装置

Info

Publication number: JP2008149257A
Application number: JP2006339439A
Authority: JP
Inventors: Kantaro Kaneko; 貫太郎金子; Masaki Morikawa; 正貴森川
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】高い粉砕効率と粗粉のスムーズな再循環を確保できる、粉砕と分級を単一の装置で行う粉砕分級装置を提供する。
【解決手段】ケーシング１内の下部で回転軸２ａの回りに回転駆動される有底回転円筒２の外周側に粉砕用の環状隙間３を設け、粉体供給機４から有底回転円筒２内の底に落下する粉体原料Ａを、有底回転円筒２の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けたスリット８から環状隙間３の下部に排出し、有底回転円筒２の下方から供給される上昇空気Ｃによって粉体原料Ａを環状隙間３へ導いて粉砕し、粉砕後の粉体Ｂを環状隙間３の上方に配設された分級機５へ導くようにし、有底回転円筒２の底部近傍に、上昇空気Ｃがスリット８から有底回転円筒２内に流入するのを阻止する排風羽根９を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉砕と分級を単一の装置で行う粉砕分級装置に関する。

トナーや粉体塗料等の微細な微粉を製造する場合は、粉体原料を粉砕する粉砕機と、粉砕された粉体を微粉と粗粉に分級する分級機とを別々に設けて、粉砕機で粉砕された粉体を分級機に搬送供給する方法と、これらの粉砕機と分級機を閉回路配管で接続して、粉砕機で粉砕された粉体を分級機に供給するとともに、分級機で分級された粗粉を粉砕機に戻す方法が採用されていた。このように粉砕機と分級機とを別々に設けて微粉を製造する方法は、これらを閉回路配管で接続しても、余分の送風機や捕集機等を必要とし、装置が複雑で大型化するとともに、動力損失が大きくなる問題があった。また、粉砕時に一旦分散した粉体の粒子が、分級機に供給されるまでに再凝集し、分級効率が低下する問題もあった。

このような問題に対処するために、鉛直な回転軸の回りに回転駆動される円筒形の回転体の外周側に、円筒形の固定ライナとの間に鉛直方向へ延びる粉砕用の環状隙間を設けた粉砕機と、粉砕機の回転体に同軸に連結されて回転する分級機とを同じケーシング内に配設し、分級機で分級された粗粉を粉砕機へ再循環させて、粉砕と分級を単一の装置で行う粉砕分級装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたものでは、ケーシングの底部に接続された粉体供給ダクトから粉体原料と空気を供給し、粉体原料をこの空気で環状隙間に導いて上昇させながら粉砕し、環状隙間の上側で回転体と同軸で回転する分級機によって、上昇してくる粉砕後の粉体を微粉と粗粉に分級して、分級された粗粉を粒子下降パイプで粉体供給ダクトに戻して再循環させるようにしている。

特開２００６−３５０３１号公報

特許文献１に記載された粉砕と分級を単一の装置で行う粉砕分級装置は、余分の送風機や捕集機等を不要として、装置を複雑で大型化することなく、かつ、動力損失の増大もなくすことができる。しかしながら、粉体供給ダクトから供給される空気の一部が粒子下降パイプに流入するので、粉体原料や粗粉を粉砕用の環状隙間に導く上昇空気流が不足する恐れや、粒子下降パイプ内の粗粉の落下を阻害して、粗粉同士が粒子下降パイプ内で凝集したり、粗粉が粒子下降パイプを閉塞する恐れがあり、環状隙間での粉砕効率が低下するとともに、粗粉のスムーズな再循環を確保できない問題がある。

また、特許文献１に記載されたものでは、粉砕機の回転体の上側に、回転体と同軸で回転する分級機を配設しているので、微粉と粗粉の分級点を調整し難い問題もある。

そこで、本発明の課題は、粉砕と分級を単一の装置で行う粉砕分級装置で、高い粉砕効率と粗粉のスムーズな再循環を確保できるようにすることと、微粉と粗粉の分級点を容易に調整できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、縦向き円筒状のケーシング内で鉛直な回転軸の回りに回転駆動される回転体の外周側または内周側に、鉛直方向へ延びる粉砕用の環状隙間を形成し、供給される粉体原料をこの環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を上昇気流によって、前記ケーシング内の環状隙間よりも上方に導き、この環状隙間よりも上方のケーシング内に、回転駆動される回転羽根で前記粉砕後の粉体を分級する分級機を配設して、分級機で分級された前記粉体中の微粉を前記ケーシングの外に取り出し、残りの粗粉を前記環状隙間に再循環させるようにした粉砕分級装置において、前記回転体を有底回転円筒として、その外周側に前記ケーシングの内周面との間で前記粉砕用の環状隙間を形成し、前記粉体原料をこの有底回転円筒内に落下させて、有底回転円筒の底に落下する粉体原料を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から前記環状隙間の下部に排出し、前記有底回転円筒の下方から前記ケーシング内に供給されるガスを前記環状隙間へ上昇させて、この上昇気流によって、前記粉体通過孔から排出される粉体原料を前記環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を前記環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、前記有底回転円筒の底部近傍に、前記上昇気流が前記粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けた構成を採用した。

すなわち、回転体を有底回転円筒として、その外周側にケーシングの内周面との間で粉砕用の環状隙間を形成し、粉体原料をこの有底回転円筒内に落下させて、有底回転円筒の底に落下する粉体原料を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から環状隙間の下部に排出し、有底回転円筒の下方からケーシング内に供給されるガスを環状隙間へ上昇させて、この上昇気流によって、粉体通過孔から排出される粉体原料を環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、有底回転円筒の底部近傍に、上昇気流が粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けることにより、粉砕用の環状隙間に粉体原料や粗粉を導く十分な上昇気流を生じさせるとともに、有底回転円筒内での粉体原料や粗粉の落下を阻害しないようにし、高い粉砕効率と粗粉のスムーズな再循環を確保できるようにした。

また、本発明は、縦向き円筒状のケーシング内で鉛直な回転軸の回りに回転駆動される回転体の外周側または内周側に、鉛直方向へ延びる粉砕用の環状隙間を形成し、供給される粉体原料をこの環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を上昇気流によって、前記ケーシング内の環状隙間よりも上方に導き、この環状隙間よりも上方のケーシング内に、回転駆動される回転羽根で前記粉砕後の粉体を分級する分級機を配設して、分級機で分級された前記粉体中の微粉を前記ケーシングの外に取り出し、残りの粗粉を前記環状隙間に再循環させるようにした粉砕分級装置において、前記回転体を有底回転円筒として、その内周側に天板で覆われた縦向きの円筒体を配設し、前記有底回転円筒の内周面とこの円筒体の外周面との間で前記粉砕用の環状隙間を形成し、前記粉体原料をこの有底回転円筒と円筒体の間の環状隙間に落下させて粉砕し、粉砕後に有底回転円筒の底に落下する粉体を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から、有底回転円筒の外周側に形成した鉛直方向へ延びる環状空間の下部に排出し、前記有底回転円筒の下方から前記ケーシング内に供給されるガスを前記環状空間へ上昇させて、この上昇気流によって、前記粉体通過孔から排出される粉砕後の粉体を前記環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、前記有底回転円筒の底部近傍に、前記上昇気流が前記粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けた構成も採用した。

すなわち、回転体を有底回転円筒として、その内周側に天板で覆われた縦向きの円筒体を配設し、有底回転円筒の内周面とこの円筒体の外周面との間で前記粉砕用の環状隙間を形成し、粉体原料をこの有底回転円筒と円筒体の間の環状隙間に落下させて粉砕し、粉砕後に有底回転円筒の底に落下する粉体を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から、有底回転円筒の外周側に形成した鉛直方向へ延びる環状空間の下部に排出し、有底回転円筒の下方からケーシング内に供給されるガスを前記環状空間へ上昇させて、この上昇気流によって、粉体通過孔から排出される粉砕後の粉体を環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、有底回転円筒の底部近傍に、上昇気流が粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けることにより、粉砕用の環状隙間への粉体原料や粗粉の落下を阻害しないようにするとともに、粉砕後の粉体を有底回転円筒の外周側の環状空間から分級機に導く十分な上昇気流を生じさせるようにし、高い粉砕効率と粗粉のスムーズな再循環を確保できるようにした。

前記有底回転円筒の内周側に配設した縦向きの円筒体を、前記有底回転円筒と反対方向に回転駆動することにより、相対回転速度を大きくして強い渦流を発生させ、粉砕力をより高めることができる。

前記分級機の回転羽根を、前記有底回転円筒と別の駆動源で回転駆動することにより、微粉と粗粉の分級点を容易に調整することができる。

本発明の粉砕分級装置は、回転体を有底回転円筒として、その外周側にケーシングの内周面との間で粉砕用の環状隙間を形成し、粉体原料をこの有底回転円筒内に落下させて、有底回転円筒の底に落下する粉体原料を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から環状隙間の下部に排出し、有底回転円筒の下方からケーシング内に供給されるガスを環状隙間へ上昇させて、この上昇気流によって、粉体通過孔から排出される粉体原料を環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、有底回転円筒の底部近傍に、上昇気流が粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けることにより、粉砕用の環状隙間に粉体原料や粗粉を導く十分な上昇気流を生じさせるとともに、有底回転円筒内での粉体原料や粗粉の落下を阻害しないようにしたので、高い粉砕効率と粗粉のスムーズな再循環を確保することができる。

また、本発明の粉砕分級装置は、回転体を有底回転円筒として、その内周側に天板で覆われた縦向きの円筒体を配設し、有底回転円筒の内周面とこの円筒体の外周面との間で前記粉砕用の環状隙間を形成し、粉体原料をこの有底回転円筒と円筒体の間の環状隙間に落下させて粉砕し、粉砕後に有底回転円筒の底に落下する粉体を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から、有底回転円筒の外周側に形成した鉛直方向へ延びる環状空間の下部に排出し、有底回転円筒の下方からケーシング内に供給されるガスを前記環状空間へ上昇させて、この上昇気流によって、粉体通過孔から排出される粉砕後の粉体を環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、有底回転円筒の底部近傍に、上昇気流が粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けることにより、粉砕用の環状隙間への粉体原料や粗粉の落下を阻害しないようにするとともに、粉砕後の粉体を有底回転円筒の外周側の環状空間から分級機に導く十分な上昇気流を生じさせるようにもしたので、高い粉砕効率と粗粉のスムーズな再循環を確保することができる。

前記有底回転円筒の内周側に配設した縦向きの円筒体を、有底回転円筒と反対方向に回転駆動することにより、相対回転速度を大きくして強い渦流を発生させ、粉砕力をより高めることができる。

前記分級機の回転羽根を、有底回転円筒と別の駆動源で回転駆動することにより、微粉と粗粉の分級点を容易に調整することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。この粉砕分級装置は、図１に示すように、縦向き円筒状のケーシング１内の下部に、鉛直な回転軸２ａの回りに回転駆動される有底回転円筒２が配設されて、その外周側でケーシング１の内周面との間に、鉛直方向へ延びる粉砕用の環状隙間３が設けられ、その上方に粉体原料Ａを供給する粉体供給機４と、粉砕後の粉体Ｂを微粉Ｂ１と粗粉Ｂ２に分級する分級機５とが配設されており、ケーシング１の底部近傍の側壁に接続された空気配管６から、有底回転円筒２の下方にガスとして空気Ｃが供給されるようになっている。なお、このガスとしては、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを用いることもできる。

前記空気配管６からケーシング１内に供給される空気Ｃは、旋回流となって有底回転円筒２の下側に流入し、有底回転円筒２の底部近傍でケーシング１の内周面に環状に突出するように取り付けられた空気案内部材７に案内されて、環状隙間３へ満遍なく流入する。空気案内部材７は、環状隙間３の入口の面積を狭くして空気Ｃの通過流速を速くし、後述するスリット８から環状隙間３の下部に排出される粉体原料Ａや粗粉Ｂ２が、下方へ落下するのを防止する作用もする。

また、前記分級機５は、有底回転円筒２とは別の駆動源で回転羽根５ａを回転駆動するものであり、分級された微粉Ｂ１を微粉排出管５ｂから外部に排出する。なお、図示は省略するが、粉砕用の環状隙間３を形成するケーシング１の内周面と有底回転円筒２の外周面には、それぞれ複数本の縦溝が形成され、環状隙間３に空気Ｃの渦流を発生させて、粉体同士の衝突や粉体と隙間壁面との衝突を生じやすくし、粉砕を促進するようになっている。

前記有底回転円筒２の底部近傍の側壁には、図２に示すように、粉体通過孔としての複数の縦長のスリット８が周方向に等間隔で形成され、これらのスリット８から有底回転円筒２内へ空気Ｃが流入するのを阻止する排風羽根９がその直上の外周面に設けられている。排風羽根９は、上端側が有底回転円筒２の回転方向から逃げる方向へ傾斜するように、軸方向へ斜めに取り付けられており、環状隙間３へ流入する空気Ｃを積極的に上方へ送り込み、空気Ｃがスリット８から流入するのを阻止する。

以下に、図１に基づいて、前記粉体原料Ａから微粉Ｂ１が製造される過程を説明する。まず、粉体供給機４から供給される粉体原料Ａは有底回転円筒２内の底に落下し、有底回転円筒２の回転に伴う遠心力によって、各スリット８から粉砕用の環状隙間３の下部に排出され、環状隙間３の下方から流入する上昇空気Ｃによって環状隙間３へ導かれて粉砕されながら上昇する。こののち、粉砕後の粉体Ｂは、上昇空気Ｃによって上方の分級機５へ導かれ、分級機５で分級された微粉Ｂ１は微粉排出管５ｂから外部に取り出され、粗粉Ｂ２は粉体原料Ａと一緒に有底回転円筒２内に落下して再循環する。

図３（ａ）、（ｂ）は、前記排風羽根９の変形例を示す。この排風羽根９は、有底回転円筒２内の底で回転軸２ａに放射状に取り付けられている。この変形例では、排風羽根９がスリット８の内側から外側への空気流を生じさせて、環状隙間３へ流入する空気Ｃがスリット８から有底回転円筒２内に流入するのを阻止する。

図４は、第２の実施形態を示す。この粉砕分級装置は、縦向き円筒状のケーシング１１内の下部に、鉛直な中空回転軸１２ａの回りに回転駆動される有底回転円筒１２が配設され、その内周側に、中空回転軸１２ａに嵌挿された回転軸２０ａの回りに、有底回転円筒１２と反対方向へ回転駆動される、縦向きで上部が天板で覆われた円筒体２０が配設されて、有底回転円筒１２の内周側に円筒体２０の外周面との間で粉砕用の環状隙間１３が形成されるとともに、有底回転円筒１２の外周側に、ケーシング１１の内周面との間で鉛直方向へ延びる環状空間２１が形成されている。図示は省略するが、粉砕用の環状隙間１３を形成する有底回転円筒１２の内周面と円筒体２０の外周面には、それぞれ粉砕を促進するための複数本の縦溝が形成されている。

また、前記有底回転円筒１２の底部近傍の側壁には、第１の実施形態のものと同様に、粉体通過孔としての複数のスリット１８が設けられ、有底回転円筒１２内の底には、図３（ａ）、（ｂ）に示した変形例のものと同様に、排風羽根１９が有底回転円筒１２内の底で回転軸１２ａに放射状に取り付けられている。この排風羽根１９は、有底回転円筒１２内の空気を各スリット１８から排出し、有底回転円筒１２の内周側の環状隙間１３に空気の下降流を発生させて、後述する粉体原料Ａや粗粉Ｂ２の環状隙間１３への導入を活性化する効果もある。

その他の基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記ケーシング１１内の有底回転円筒１２の上方には、粉体供給機１４と、有底回転円筒１２とは別の駆動源で回転羽根１５ａを回転駆動する分級機１５が配設され、ケーシング１１の底部近傍の側壁には、有底回転円筒１２の下方に旋回流となる空気Ｃを供給する空気配管１６が接続されるとともに、有底回転円筒１２の下方に流入した旋回流の空気Ｃを環状空間２１へ案内する空気案内部材１７が、有底回転円筒１２の底部近傍でケーシング１１の内周面に環状に突出するように取り付けられている。

この実施形態では、粉体供給機１４から供給される粉体原料Ａが円筒体２０の上に落下し、円筒体２０の回転に伴う遠心力で粉砕用の環状隙間１３へ導かれて粉砕される。粉砕後に有底回転円筒１２内の底に落下した粉体Ｂは、有底回転円筒１２の回転に伴う遠心力によって、各スリット１８から環状空間２１の下部に排出され、環状空間２１の下方から流入する上昇空気Ｃによって上方の分級機１５へ導かれ、分級機１５で分級された微粉Ｂ１は微粉排出管１５ｂから外部に取り出され、粗粉Ｂ２は粉体原料Ａと一緒に円筒体２０の上に落下して再循環する。

上述した各実施形態や変形例では、粉体通過孔を縦長のスリットとし、有底回転円筒の底部近傍の排風羽根を、側壁の外周面や有底回転円筒内の回転軸に取り付けたが、粉体通過孔は粉体が通過するものであればよく、このようなスリットに限定されることはない。また、排風羽根は、上昇空気が粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止するものであればよく、その取り付け位置や形態は、実施形態や変形例のものに限定されることはない。

第１の実施形態の粉砕分級装置を示す縦断面図ａは図１の有底回転円筒の底部近傍を拡大して示す切欠き側面図ａは図２の排風羽根の変形例を示す側面断面図、ｂはａのIIIb−IIIb線に沿った断面図第２の実施形態の粉砕分級装置を示す縦断面図

符号の説明

Ａ粉体原料
Ｂ粉体
Ｂ１微粉
Ｂ２粗粉
Ｃ空気
１、１１ケーシング
２、１２有底回転円筒
２ａ、１２ａ回転軸
３、１３環状隙間
４、１４粉体供給機
５、１５分級機
５ａ、１５ａ回転羽根
５ｂ、１５ｂ微粉排出管
６、１６空気配管
７、１７空気案内部材
８、１８スリット
９、１９排風羽根
２０円筒体
２０ａ回転軸
２１環状空間

Claims

縦向き円筒状のケーシング内で鉛直な回転軸の回りに回転駆動される回転体の外周側または内周側に、鉛直方向へ延びる粉砕用の環状隙間を形成し、供給される粉体原料をこの環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を上昇気流によって、前記ケーシング内の環状隙間よりも上方に導き、この環状隙間よりも上方のケーシング内に、回転駆動される回転羽根で前記粉砕後の粉体を分級する分級機を配設して、分級機で分級された前記粉体中の微粉を前記ケーシングの外に取り出し、残りの粗粉を前記環状隙間に再循環させるようにした粉砕分級装置において、前記回転体を有底回転円筒として、その外周側に前記ケーシングの内周面との間で前記粉砕用の環状隙間を形成し、前記粉体原料をこの有底回転円筒内に落下させて、有底回転円筒の底に落下する粉体原料を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から前記環状隙間の下部に排出し、前記有底回転円筒の下方から前記ケーシング内に供給されるガスを前記環状隙間へ上昇させて、この上昇気流によって、前記粉体通過孔から排出される粉体原料を前記環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を前記環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、前記有底回転円筒の底部近傍に、前記上昇気流が前記粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けたことを特徴とする粉砕分級装置。
縦向き円筒状のケーシング内で鉛直な回転軸の回りに回転駆動される回転体の外周側または内周側に、鉛直方向へ延びる粉砕用の環状隙間を形成し、供給される粉体原料をこの環状隙間に導いて粉砕し、粉砕後の粉体を上昇気流によって、前記ケーシング内の環状隙間よりも上方に導き、この環状隙間よりも上方のケーシング内に、回転駆動される回転羽根で前記粉砕後の粉体を分級する分級機を配設して、分級機で分級された前記粉体中の微粉を前記ケーシングの外に取り出し、残りの粗粉を前記環状隙間に再循環させるようにした粉砕分級装置において、前記回転体を有底回転円筒として、その内周側に天板で覆われた縦向きの円筒体を配設し、前記有底回転円筒の内周面とこの円筒体の外周面との間で前記粉砕用の環状隙間を形成し、前記粉体原料をこの有底回転円筒と円筒体の間の環状隙間に落下させて粉砕し、粉砕後に有底回転円筒の底に落下する粉体を、有底回転円筒の回転に伴う遠心力によって、その側壁の底部近傍に設けた粉体通過孔から、有底回転円筒の外周側に形成した鉛直方向へ延びる環状空間の下部に排出し、前記有底回転円筒の下方から前記ケーシング内に供給されるガスを前記環状空間へ上昇させて、この上昇気流によって、前記粉体通過孔から排出される粉砕後の粉体を前記環状隙間の上方に配設された分級機へ導くようにし、前記有底回転円筒の底部近傍に、前記上昇気流が前記粉体通過孔から有底回転円筒内に流入するのを阻止する排風羽根を設けたことを特徴とする粉砕分級装置。
前記有底回転円筒の内周側に配設した縦向きの円筒体を、前記有底回転円筒と反対方向に回転駆動するようにした請求項２に記載の粉砕分級装置。
前記分級機の回転羽根を、前記有底回転円筒と別の駆動源で回転駆動するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の粉砕分級装置。