JP2009533207A - ジェットミルを用いて非常に微細な粒子を生成する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ジェットミル（１）を用いて非常に微細な粒子を生成する方法に関する。少なくともほぼ同軸上に設けられた複数の粉砕ジェット引込口（５）の相対距離ａ／ｄ_Duseは動作媒体の圧力に基づき調整され、当該複数の引込口（５）の中心線は少なくともほぼ１点において交差する。ａはジェット長を表し、ｄ_Duseはノズル直径を表している。

Description

本発明は、ジェットミルを用いて非常に微細な粒子を生成する方法に関する。

分級されるべき又は粉砕されるべき材料は、粗い粒子及び微細な粒子からなり、当該粗い粒子及び微細な粒子は空気流に乗せられ、ジェットミルの空気分級器のハウジングに導かれるプロダクト流を形成する。プロダクト流は径方向に空気分級器の分級ホイールに導かれる。分級ホイールにおいて、粗い粒子は空気流から分けられ、微細粒子を有する空気流は流出パイプを経て軸方向に分級ホイールから離れる。フィルタにより除去されるべき又は生成されるべき微細粒子を有する空気流はフィルタに導かれ、例えば、空気のような流体と微細粒子とは互いに分けられる。

独国特許出願公開第１９８２４０６２Ａ１号から、上記のジェットミルが公知であり、高フローエネルギを有する過熱ストームから形成される高いエネルギ粉砕ジェットがジェットミルの粉砕チャンバに導かれる。この粉砕チャンバは、１つ以上の粉砕ジェットのためのインレット装置に加えて、粉砕材料のための入口と、プロダクトのための出口を有する。粉砕材料が、過熱流から形成される少なくとも１つの粉砕ジェットと交差する領域において、粉砕ジェット及び粉砕材料は少なくともほぼ同一の温度を有している。

さらに、例えば、欧州特許第０４７２９３０Ｂ１号から、特にジェットミルのための空気分級器が公知である。原理的には、この空気分級器及び操作方法は非常に申し分のないものである。

独国特許第３１４０２９４Ｃ２号から、異なる等級に粉砕され得る成分に材料の混合物を分けるための方法及び装置が公知である。異なる等級に粉砕され得る成分から形成される材料の混合物を粉砕が容易である成分及び粉砕が困難である成分に分けるために、材料の混合物は、蒸気又は気体流を導入することにより流体状態に設定され、このような方法で、衝突粉砕させられる。衝突粉砕の強さは、容易に粉砕される材料の成分だけが粉砕されるようなジェットの動作圧力、速度、方向を選択することにより設定される。衝突粉砕の後に、材料の混合物は遠心力分級される。この分級により、容易に粉砕される成分は、微細材料として分けられ、粉砕が困難である成分は、材料の粉砕されていない混合物から粗い材料として分けられる。独国特許第３１４０２９４Ｃ２号では、流動層上に遠心力分級器を有する流動層ジェットミルが使用され、粉砕ハウジングは、遠心力空気分級器の周囲領域における排出チャンバへの環状ギャップ開口部を有する。環状ギャップは粉砕ハウジングにガイドされる同軸リングにより幅を調整される。流動層ジェットミルの複数のジェットノズルの軸は、一平面に存在し、１点において交差し、互いの方向に向けられたノズル開口部は粉砕ハウジングに対して同軸である円周上に存在する。

独国特許第３８２５４６９Ａ１号は、分級ジェットミルにより固体材料を分散させ、粉砕若しくは塊を壊し（deagglomeration）、分級するための方法を開示しており、当該分級ジェットミルは、ジェットミルと螺旋流分級器とを組み合わせている。プロダクトは、プロダクト供給器により注入器気体を介して分散スペースに供給される。当該分散スペースは、カバー、粉砕リング、及びベースプレートにより区画形成される。同時に分級気体でもある粉砕気体が、排出スペースと粉砕リングに配置されたノズルとを介して分散スペースに導かれる。この粉砕気体が、気体の許容圧力、量、及びノズルの形状に基づいて目標とされる荷重、滞留時間、及び固体における切断ポイントを決定する。滞留時間及び切断ポイントは、コーン状部材により分けられ且つ同軸ギャップを介して流れる第２の気体を供給することによって、より広い範囲にさらに変化させることができる。ギャップを通って調整可能な第２の気体を供給することにより、固体の滞留時間及び荷重を目標とされるように（望むような形で、所望の手順で）影響を与えることが可能となる。第２の流れは、収集コンテナにおける通過可能性を変化させ、分散スペース内の切断ポイントを大きな値の方へ変える。変化自在な幅の同軸ギャップにより、粗い部分又は分散が困難である部分を連続して引き出して、収集コンテナへ入れることが可能となる。粉砕気体圧力を変えること、粉砕リングを通る粉砕気体体積流を変えること、ノズル形状を変えること、及び第２の気体をより多く若しくはより少なくすることにより、粉砕及び分離結果は影響を受ける。

さらに、本出願の発明者の欧州特許出願公開第１０８０７８６Ａ１号は、流動層ジェット粉砕のための方法、この方法のための装置、及びこの装置のためのシステムを開示している。当該欧州特許出願公開第１０８０７８６Ａ１号では、流動層に流入する少なくとも１つの高エネルギ流体流の領域における流動層に遠心力を生成するために、流動層は、遠心力とはほぼ反対方向に向けられた１つ以上の流体流に少なくともほぼ垂直に存在する軸の周りを回転するハウジングによって囲まれている。よって、高エネルギ流体流の一部となる固体粒子同士の間のエネルギ交換は、流動層への高エネルギ流の侵入の直後に既に始まり、一般的に、流体流内の固体粒子の濃度が改善されると有利である。

本発明の目的は、ジェットミルにより非常に微細な粒子を生成する方法をさらに最適化することである。

この目的は、請求項１に記載の非常に微細な粒子を生成する方法により達成される。

よって、ジェットミルにより非常に微細な粒子を生成する方法は、粉砕ジェット入口５の相対的な距離ａ／ｄ_Duseが動作手段圧力の関数として設定されることにより特徴付けられ、複数の粉砕ジェット入口５が少なくともほぼ同軸に配置され、複数の粉砕ジェット入口５の中心線は少なくともほぼ１点において交差する。ａは噴射長を表し、ｄ_Duseはノズル直径を表している。

このように、圧縮気体によるジェットミルの高エネルギで最適化された動作のための方法が提供される。

各粉砕ジェット入口が入口ノズル又は粉砕ノズルにより形成されると好ましい。

また、装置に３つ又は４つの粉砕ジェット入口が設けられると有利である。

流動層ジェットミルが使用されると有利である。

さらに、ジェットミルに一体化された動的空気分級器が使用されると有利である。ここでは、空気分級器が、半径が減少するにつれて開口部高さが増大する分級ロータ又は分級ホイールを含み、動作の間、流れを運ぶ分級ロータ又は分級ホイールの領域が少なくともほぼ一定であるとさらに有利である。これとは別個に又は追加して、空気分級器が、埋込パイプ（Tauchrohr）を有する分級ロータ又は分級ホイールを含んでいてもよい。当該埋込パイプは特に交換可能であり、分級ロータ又は分級ホイールが回転するのと同時に回転するように形成される。

また、上記方法を実施する際に、下流に行くに従い断面が拡大する微細材料排出チャンバが使用されると有利である。

本発明の好ましい及び／又は有利な方法（実施の形態）は、請求項、請求項の組み合わせ、及び本出願の全てから明らかとなる。

本発明は単に例として図面を参照しつつ以下の実施例を使用してより詳しく説明される。

発明を実施するための形態

本発明は、以下において説明され且つ図面に示した実施例及び例示的な用途を参照しつつ、単に例としてより詳しく説明される。すなわち、本発明は、これら実施例及び例示的な用途、又は各実施例及び例示的な用途内の特徴のそれぞれの組み合わせに限定されない。方法及び装置の特徴は、装置及び方法の説明から同じように明らかとなる。

実際の実施例に関連して記載した及び／又は示した個々の特徴は、これら実施例又はこれら実施例の別の特徴との組み合わせに限定されず、代わりに、これらが与えられた文書において別個に扱われていなくても、その他の変形により技術的に可能な範囲内で組み合わされ得る。

各図面及び図面の装置における同一の参照符号は、同一若しくは類似する要素、又は同一若しくは類似する機能である要素を示している。図面を参照すると、上記特徴が以下において説明されているかいないかにかかわらず別個に参照符号を付された上記特徴は明らかになる。一方、本明細書に含められているが、図面において見られない又は示されていない特徴も、当業者により容易に理解される。

ジェットミルを用いて非常に微細な粒子を生成する方法については、本発明により与えられる新しいステップは、各ステップの図面を示さなくても明確であり、理解できる。

図１において、上記方法を実施するジェットミル１の実施例が、概略的に示されている。上述したように、本発明による方法は、手動又は自動で実施されてもよく、この選択は、上記方法の効果に基本的に影響を与えない。自動化した場合、稼働費用のさらなる低減が当然可能であり、当業者に対して公知である装置及び手段によって容易に実施することができる。しかしながら、これは、本発明により新しく提供された各ステップが当業者により知られているということを意味しているわけではない。いずれにせよ、通常の及び特定のセンサ、測定装置、プロセッサ、メモリ、制御装置、及びコントローラの説明が必要ではないことは明白である。なぜなら、本発明による方法のための装置によりこれらを実装することは、この知識のための進歩性を必要としないからである。

図１によるジェットミル１は、粉砕チャンバ３を取り囲む円筒状ハウジング２、粉砕チャンバ３のほぼ半分の高さに設けられた粉砕材料供給器４、粉砕チャンバ３の下方領域に設けられた少なくとも１つの粉砕ジェット入口５、及び粉砕チャンバ３の上方領域に設けられたプロダクト出口６を含んでいる。ある粒子サイズ未満の粉砕材料だけを粉砕チャンバ３からプロダクト出口６を介して排出し且つ選択された値より大きい粒子サイズを有する粉砕材料を別の粉砕プロセスに送るために、空気分級器７が、回転分級ホイール８と共に円筒状ハウジング２に配置され、当該回転分級ホイール８により、粉砕材料（図示せず）が分級される。

分級ホイール８は、空気分級器に用いられる典型的な分級ホイールであってもよい。これら分級器のブレード（以下の説明、例えば図３に関連した説明を参照）は、径方向のブレードチャネルを画定し、当該ブレードチャネルの外側端において分級空気が入り込み、小さな粒子サイズ又は小さな質量の粒子が中心出口及びプロダクト出口６に沿って取り込まれ、一方、大きな粒子又は大きな質量の粒子は遠心力の影響を受けてそらされる。特に、空気分級器７及び／又は少なくとも当該空気分級器７の分級ホイール８は、欧州特許第０４７２９３０Ｂ１号による少なくとも１つの構造的な特徴（部）を備えている。

単に説明のため及び理解を容易にするために、例えば、複数の粉砕ジェット入口５が設けられ、各粉砕ジェット入口５は径方向に向けられた入口開口部又は入口ノズル９から形成され、例えば、当該粉砕ジェット入口５は、粉砕ノズル９として示されることができ、そのことにより、粉砕ジェット１０は、粉砕材料供給器４から粉砕ジェット１０の領域に高エネルギで導かれた粉砕材料粒子にぶつかることができ、且つ当該粉砕材料粒子は小さな粒子に粉砕されて、当該小さな粒子が対応する小ささ又は質量を有しているならば、当該小さな粒子は分級ホイール８から引き出され、プロダクト出口６を通って外方向に供給される。粉砕ジェット入口５、又はより正確には対応するように配置された入口ノズル若しくは粉砕ノズル９の配置（複数の粉砕ジェット入口５が少なくとも同軸上に配置され且つこれらの中心線が少なくとも１点において交差するような配置）により、衝突粉砕ジェット１０は、衝突する粒子がより強い効果を有するように形成される。特に、所定の数の粉砕ジェット、特に好ましくは、３つ又は４つの粉砕ジェットが生成されるならば、たった１つの粉砕ジェット１０において可能である効果よりもより良い効果が達成される。

本発明において、圧縮気体を用いて、例えば、流動層ジェットミルのようなジェットミル１の動作をエネルギ的に最適化する方法を提供するために、粉砕ジェット入口５の相対距離ａ／ｄ_Duseが動作手段圧力の関数として設定される。複数の粉砕ジェット入口５は少なくともほぼ同軸上に設けられ且つ複数の粉砕ジェット入口５の中心線は少なくとも１点において交差する。ａは噴射長を表し、ｄ_Duseはノズル直径を表している。前述の条件、すなわち、粉砕ジェット入口５が互いに対向し、特に対になっている条件が満たされていることは必ずしも必要ではない。代わりに、３つ又は４つの粉砕ジェット入口５が設けられると有利である。好ましくは、各粉砕ジェット入口５は入口ノズル又は粉砕ジェット９により形成される。さらに、手動及び自動の起動・駆動及び制御が使用されることができ、適切な検出装置が、各粉砕ジェット入口５の動作手段圧力及び相対距離を検出するために設けられる。値を検出、判断、及び比較する装置、並びにこれらの相対距離を設定するために粉砕ジェット入口５を制御及び移動する装置が当業者により公知であり、当業者は、進歩性を必要とする創作・発明行為を行うことなく、本発明の知識を用いて、前記検出装置等を選択し、使用することができる。値を検出、判断、及び比較する装置、並びに特にこれらの相対距離を設定するために粉砕ジェット入口５を制御及び移動する装置のより詳しい説明は必要ではない。

さらに、例えば、処理温度は、粉砕材料供給器４と粉砕ジェット１０の領域との間の内部熱源１１若しくは粉砕材料供給器４の外側領域における熱源１２の使用によって影響を受け得るか、又は熱損失を防ぎつつ粉砕材料供給器４に導かれた既に加熱された粉砕材料の処理粒子によって影響を受け得る。供給パイプ１３は断熱スリーブ１４により囲まれている。熱源１１又は１２は、所定の要求に従い任意に選択され、所定の目的に従い使用されてもよく、市販されているかどうかに従い選択されてもよく、さらなる説明は必要とされない。

温度については、特に、１つの粉砕ジェット又は複数の粉砕ジェット１０の温度が関係しており、粉砕材料の温度は少なくともほぼこの粉砕ジェット温度に一致しているべきである。

粉砕ジェット入口５を通って粉砕チャンバ３に導かれる粉砕ジェット１０を形成するために、例えば過熱流が使用されてもよいが、その他の適切な流体が使用されてもよい。過熱流の使用のために、各粉砕ジェット入口５の入口ノズル９の後の水流の熱容量は、入口ノズル９の前の熱容量より非常に低くないことが仮定される。衝突粉砕のために必要とされるエネルギは、フローエネルギにより主に与えられるので、入口ノズル９の入口５と出口１６との間の圧力低下は大きくてもよく（圧力エネルギの大部分は、フローエネルギに変えられる）、温度低下が大きくてもよい。特に、この温度低下は、少なくとも２つの交差する粉砕ジェット１０が存在する場合又は２つの粉砕ジェット１０が複数存在する場合、粉砕材料及び粉砕ジェット１０が粉砕チャンバ３の中心１７の領域において同一の温度を有するように、粉砕材料の加熱により十分に補償されるべきである。

特に閉ざされたシステム（closed system）の場合、過熱流から粉砕ジェット１０を形成し、調整を行うために、独国特許出願公開第１９８２４０６２Ａ１号を参照されたい。このことについては、当該独国特許出願公開第１９８２４０６２Ａ１号の全開示内容は、全範囲を本明細書に含めるものとし、この参照により単なる同一内容の繰り返しを避ける。閉ざされたシステムにより、例えば、最適な効率でホットスラグ（hot slag）（粉砕材料）を粉砕することが可能になる。

動作手段若しくは動作媒体Ｂの供給をそれぞれ示しているジェットミル１の本発明の実施例の図面において、貯蔵器又は生成装置１８、例えばタンク１８ａが示されており、動作手段又は動作媒体Ｂは、当該タンク１８ａからチャネル装置１９を介して１つの粉砕ジェット入口５又は複数の粉砕ジェット入口５に導かれ、１つの粉砕ジェット１０又は複数の粉砕ジェット１０を形成する。タンク１８ａの代わりに、例えばコンプレッサを使用して、対応する動作媒体Ｂを提供することができる。

特に、上記空気分級器７を備えているジェットミル１によって、一体化された動的空気分級器７を有するこのジェットミル１による非常に微細な粒子を生成する方法が実行される。この点における実施例は、本明細書において、単なる例であり且つ限定を意図しておらず、単なる例であり且つ限定ではないことが理解されるべきである。動作手段Ｂとして通常、流体が使用され、好ましくは、当該流体は、上記の流れであるが、水素ガス、ヘリウムガス、又は単なる空気であってもよい。

さらに、分級ロータ８が、半径を減少しつつ増大する開口部高さ、すなわち高さ方向に増大する開口部高さを有するならば、特に、流れを運ぶ分級ロータ８の面積は一定であると有利である。これに加えて又はこれとは別個に、下流に行くに従い断面が拡大する微細材料排出チャンバ（図示せず）が設けられてもよい。

ジェットミル１について特に好ましい例は、交換可能な同時回転埋込パイプ２０を有する分級ロータ８を含んでいる。

単に説明のため及び全体の理解を深めるために、処理されるべき材料から生成されるべき粒子に関する更なる詳細が以下において説明される。例えば、この材料は、ジェットミルにより粉砕されるアモルファスＳｉＯ₂、又はその他のアモルファス化学生成物を含んでいる。その他の材料は、ケイ酸、シリカゲル、又はカーボンブラックに基づいた若しくは含んでいるケイ酸塩若しくは材料である。

以下において、図２及び図３を参照しつつ、ジェットミル１及びジェットミル１の部品の例示的な例の更なる詳細及び実施例が説明される。

図２の概略図からわかるように、ジェットミル１は一体化された空気分級器７を含んでいる。流動層ジェットミルのようなジェットミル１の場合、この空気分級器は動的空気分級器７であり、当該動的空気分級器７は、ジェットミル１の粉砕チャンバ３の中心に配置されていると有利である。粉砕材料の所望の細かさは粉砕気体体積流量及び分級器の回転速度の関数として影響を受け得る。

図２によるジェットミル１の空気分級器７において、垂直型空気分級器７の全体は分級器ハウジング２１により囲まれており、当該分級器ハウジング２１はハウジングの上方部分２２とハウジングの下方部分２３とからほぼ形成されている。ハウジングの上方部分２２及びハウジングの下方部分２３は、上方エッジ及び下方エッジに外方向に向けられた周囲フランジ２４及び２５をそれぞれ有している。空気分級器８の取り付けられた状態又は機能する状態において、２つの周囲フランジ２４、２５は一方が他方の上に存在し、適切な手段により互いに対して固定されている。このような固定するために適切な手段は、例えばネジ接続手段（図示せず）である。クランプ（図示せず）等が取り外し可能な取付手段として使用され得る。

フランジ周縁の事実上任意の位置において、周囲フランジ２４及び２５はヒンジ２６により互いに結合されており、ハウジングの上方部分２２は、フランジ結合手段の取り外しの後に、ハウジングの下方部分２３に対して矢印２７の方向に上方に回動（旋回）されることができ、ハウジングの上方部分２２は下方からアクセス可能になり、ハウジングの下方部分２３は上方からアクセス可能になる。ハウジングの下方部分２３は、当該下方部分２３の一部として、２つの部品から形成され、上方開口端部に周囲フランジ２５を有する円筒状の分級スペースハウジング２８と下方向に同軸で先細になった排出コーン状部材２９とを含んでいる。排出コーン２９及び分級スペースハウジング２８は、フランジ３０及び３１を有する上方端部又は下方端部において一方が他方の上に存在し、排出コーン状部材２９及び分級スペースハウジング２８の２つのフランジ３０、３１は、周囲フランジ２４、２５のように取り外し可能な取付手段（図示せず）により互いに結合されている。このように組み立てられる分級器ハウジング２１は支持アーム２８ａ内に吊されるか支持アーム２８ａに（から）吊される。これら支持アームの幾つかは、ジェットミル１の空気分級器７の分級器又はコンプレッサハウジング２１の周囲の周りに、できる限り均一な間隔で配置され、円筒状の分級スペースハウジング２８と接触している。

空気分級器７の取り付けられたハウジング装置の必須の部分は、上方カバー３２、軸方向にスペースを空けられた下方流出側カバー３３、及びブレード３４を有する分級ホイール８であり、当該ブレード３４は、２つのカバー３２及び３３の外方エッジ同士の間に好ましい輪郭を有し、これらカバーに堅固に結合され、分級ホイール８の周囲の周りに均一に配置されている。この空気分級器７において、分級ホイール８は上方カバー３２により駆動され、一方、下方カバー３３は流出側カバーである。分級ホイール８の支持部は、好ましくは強制的に駆動される分級ホイールシャフト３５を含み、当該分級ホイールシャフト３５は、その上端が分級器ハウジング２１の外に導かれ、浮遊ベアリングで分級器ハウジング２１内の下端が回転不能に固定された分級ホイール８を支持している。分級器ハウジング２１の外に分級ホイールシャフト３５を導くことは一対の処理プレート３６、３７で実現され、当該一対の処理プレート３６、３７は、上方に錐台状になったハウジング端部３８の上方端部において分級器ハウジング２１を閉ざし、分級ホイールシャフト３５を案内し、分級ホイールシャフト３５の回転動作を邪魔することなくこのシャフト通路を封止する。好ましくは、上方プレート３６が、分級ホイールシャフト３５における回転あそび（rotational play）無しにフランジとして設けられ、下方プレート３７における回転ベアリング３５ａによって回転自在に支持される。当該下方プレート３７はその側面においてハウジング端部３８に配置される。流出側カバー３３の下側は周囲フランジ２４と２５との間の共有面に存在し、分級ホイール８の全体はハウジングの折り重なる上方部２２内に配置されている。円錐形のハウジング端部３８の領域において、ハウジングの上方部２２は、粉砕材料供給器４のパイプ状のプロダクト供給ポート３９を有し、当該プロダクト供給ポート３９の長手軸は、分級ホイール８、駆動部、又は分級ホイールシャフト３５の回転軸４０に平行であり、ハウジングの上方部２２において径方向の外方向に配置された分級ホイール８、駆動部、又は分級ホイールシャフト３５の回転軸４０からできる限り離れている。

分級器ハウジング２１は管状排出ポート２０を収容している。当該管状排出ポート２０は、分級ホイール８と同軸に配置され、当該管状排出ポート２０の上端は分級ホイール８の流入側カバー３３の下に隙間無く存在するが、前記分級ホイールに結合されていない。同じ様な管状である排出チャンバ４１が存在しているが、当該排出チャンバ４１の直径は排出ポートの直径よりも非常に大きく、この実施例においては、排出ポート２０の直径の少なくとも２倍である。この排出チャンバはパイプとして設けられた排出ポート２０の下端に同軸に配置される。よって、排出ポート２０と排出チャンバ４１との間の遷移部における直径には明らかな違い（大きな差）がある。排出ポート２０は排出チャンバ４１の上方カバープレート４２に挿入される。底部において、排出チャンバ４１は取り外し可能なカバー４３により閉ざされている。排出ポート２０と排出チャンバ４１から形成される構造ユニットは、当該構造ユニットの周囲の周りに一様に星状に配置された幾つかの支持アーム４４により保持され、排出ポート２０の領域における当該支持アーム４４の内端は当該構造ユニットに堅固に結合され、当該支持アーム４４の外端により分級器ハウジング２１に固定されている。

排出ポート２０は円錐形リングハウジング４５により囲まれ、当該円錐形リングハウジング４５の下方の長い外径は排出チャンバ４１の直径に少なくともほぼ一致し、当該円錐形リングハウジング４５の上方の短い外径は分級ホイール８の直径に少なくともほぼ一致している。支持アーム４４は、リングハウジング４５の円錐形壁部まで伸び、この壁部に堅固に結合され、排出ポート２０と排出チャンバ４１から形成される構造ユニットの一部となっている。

支持アーム４４及びリングハウジング４５は、空気噴射（flushing air）装置（図示せず）の一部であり、空気噴射装置からの所定量・所定速度の空気が、分級ホイール８と排出ポート２０との間のギャップ、より詳しくは分級ホイール８の下方カバー３と排出ポート２０との間のギャップに分級器ハウジング２１の内部スペースからの材料の侵入を防止する。この空気噴射装置からの所定量・所定速度の空気がリングハウジング４５に届き、当該リングハウジング４５から開いたままにされるべきギャップに届くことを可能にするために、支持アーム４４はパイプとして設けられ、当該支持アーム４４の外端部は分級器ハウジング２１の壁部を貫通し、吸込フィルタ４６を介して所定量・所定速度の空気の供給源（図示せず）に結合されている。リングハウジング４５は穴を開けられたプレート４７により上方から閉ざされており、ギャップは、穴を開けられたプレート４７と分級ホイール８の下方カバー３３との間の領域において軸方向に調整可能なリングディスクにより調整され得る。

排出チャンバ４１の出口は微細材料排出パイプ４８により形成され、当該微細材料排出パイプ４８は、外に伸び、分級器ハウジング２１に入っており、排出チャンバ４１に接線方向に結合されている。微細材料排出パイプ４８はプロダクト出口６の一部である。偏向コーン状部材４９が、排出チャンバ４１への微細材料排出パイプ４８の開口部のライニング（lining）として使用される。

円錐形ハウジング端部３８の下端において、分級空気入口螺旋部５０及び粗い材料の排出部５１は、ハウジング端部３８に水平方向に配置されている。分級空気入口螺旋部５０の回転方向は分級ホイール８の回転方向と反対である。粗い粒子の排出部５１は、取り外し可能にハウジング端部３８に設けられ、フランジ５２が、ハウジング端部３８の下端に設けられ、フランジ５３が粗い材料の排出部５１の上端に設けられている。フランジ５２及び５３は、空気分級器７が動作するように準備されたとき、公知の手段により互いに取り外し可能に結合される。

形成されるべき分散領域は符号５４により示されている。きれいな流れのガイド及び単純なライニングのために内部エッジにおいて加工されたフランジ（傾斜を設けられたフランジ）は符号５５により示されている。

最後に、密閉部分として取替可能な保護チューブ５６が排出ポート２０の内壁に設けられ、取替可能な保護チューブ５７が排出チャンバ４１の内壁に設けられ得る。

図示した動作状態における空気分級器７の動作の始めにおいて、分級空気は、所定の要求（条件）に従い選択された圧力降下と流入速度を有して空気分級器７に分級空気入口螺旋部５０を介して導かれる。特にハウジング端部３８の先細になった部分と共に螺旋部により分級空気を導入したので、分級空気は分級ホイール８の領域に螺旋のように上方に上昇する。同時に、異なる質量の固体粒子から形成される「プロダクト」はプロダクト供給ポート３９を介して分級器ハウジング２１に投入される。このプロダクトのうち、粗い材料、すなわち大きな質量を有する粒子の部分は分級空気に対向して粗い材料の排出部５１の領域に動き、さらなる処理をなされる。微細粒子、すなわち小さな質量を有する粒子の部分は分級空気と混合され、分級ホイール８により、外側から内側に径方向に動かされ、排出ポート２０及び排出チャンバ４１に入り、最終的に微細粒子排出パイプ４８を介して微細材料排出部すなわち出口５８に入り、そして、そこからフィルタに導かれる。当該フィルタにおいて、例えば空気のような流体である動作手段と微細材料とは互いに分けられる。より粗い微細材料成分（微細材料の中の質量の大きい成分）は、分級ホイール８の外に径方向に遠心分離され粗い材料と混合された後、粗い材料と共に分級器ハウジング２１から取り除かれるか、当該より粗い微細材料成分（微細材料の中の質量の大きい成分）が分級空気により排出される粒子サイズの微細材料になるまで分級器ハウジング２１において循環させられる。

排出ポート２０から排出チャンバ４１に断面が急激に拡大するので、微細材料と空気との混合物の流速の明らかな減速がそこにおいて起こる。よって、この混合物は、排出チャンバ４１を通り、微細材料排出パイプ４８を介して、微細材料出口５８に非常に遅い流速で導かれ、排出チャンバ４１の壁部は少ししか摩耗されない。一方、保護チューブ５７は、単なる予防（予備的な）手段である。しかしながら、よい分別技術の故に、分級ホイール８における速い流速が、排出部すなわち出口ポート２０においてまだ存在している。これは、保護チューブ５６が保護チューブ５７より重要である理由である。特に重要なことは、排出ポート２０から排出チャンバ４１への遷移部における直径の拡大による直径の差である。

なお、空気分級器７は、説明されたような分級器ハウジング２１の再分割と各サブハウジングへの分級器の部品の配置とによって容易に修理され、損傷を受けた部品は比較的低コスト及び短いメンテナンス時間で取替られ得る。

図２の概略図は、２つのカバー３２及び３３、並びにこれらカバー同士の間に配置されたブレードカラー（collar）５９を有する分級ホイール８を示しており、ブレード（５９）のブレード３４は、平行且つ平行な表面のカバー３２及び３３を有する既に公知である典型的な形を有している。一方、図３は有利なように改良された空気分級器７の別の実施例のための分級ホイール８を示している。

図３によるこの分級ホイール８は、ブレード３４を有するブレードカラー５９に加えて、上方カバー３２及び軸方向に間隔を開けられた下方流出側カバー３３を含み、回転軸４０の周りを回転することができ、従って空気分級器７の長手軸の周りを回転することができる。分級ホイール８の直径は、回転軸４０すなわち空気分級器７の長手軸に垂直方向に広がっている（回転軸４０及び上記長手軸が垂直であるか水平であるかに依存しない）。下方流出側カバー３３は、排出ポート２０を同軸で囲んでいる。ブレード３４はカバー３３及び３２に結合されている。２つのカバー３２及び３３は、従来とは異なり円錐形に形成され、上方カバー３２から流出側カバー３３までの長さは、好ましくは、ブレード３４のカラー５９から内側に向かって、すなわち回転軸４０の方向に向かって大きくなっており、例えば、線形又は非線形で連続しており、よって、流れを運ぶ円筒形スリーブの面積がブレード排出エッジと排出ポート２０との間で各半径を一定にしたままであるという効果を有する。公知の解決策においては、より小さくなる半径のために小さくなる流出速度は、この解決策においては、一定のままである。

上方カバー３２及び下方カバー３３の構造について上記において説明し且つ図３に示した実施例に加えて、これら２つのカバー３２又は３３の一方だけが上記したような円錐形の構造を有し、他方のカバー３３又は３２は、図２による実施例と共に用いたカバー３２及び３３の場合のように、平坦であることも可能である。特に、本明細書においては非平行な表面カバーの形状は、流れを運ぶ円筒状スリーブの領域が、ブレード排出エッジと排出ポート２０との間の各半径について少なくともほぼ一定であるようにしてもよい。

以下において、さらなる説明のため且つさらなる進歩性を有する形態の基礎として、ジェットミルのための最適な噴射長が説明される。

低圧範囲（ｐ₀＜４ｂａｒ（ａｂｓ））におけるテスト結果を考察すると、粉砕気体圧力に対する最適な噴射長の依存性が推定され得る。この依存性を定量化するアプローチが以下に示されている。同時に、理論上の予想は、粉砕気体温度に対する依存性があるかどうかを考慮して行われる。

ジェット膨張の間のプロセスを説明するために、加速され且つ底部において粉砕されるために、粉砕されるべき固体粒子がジェットに導かれるジェット被覆部（jet envelope）を考慮した圧力関係と、２つ以上のジェットがぶつかることが可能な「停滞面（backup surface）」を考慮した圧力関係とが一定であるべきであることがまず仮定される。

上記の圧力関係はジェットにおける衝撃流の密度（pulse flow density）と相関関係がある。すなわち、

式１

であり、ここで、
Ａ_Strahl[ｍ²] ジェットの表面積
Ｃ₁ 定数
Ｉ^*[Ｎ／ｍ²] 衝撃流の密度
ｍ_L[ｋｇ／ｓ] 気体質量流
ｖ_ad[ｍ／ｓ] ノズルの後の断熱気体速度
である。（ジェットにおける衝撃流は維持されているので、衝撃流の密度はノズル流出部における質量流及び速度により計算され得る。）
ジェットが円錐形に伝搬し且つジェット開口角度αが圧力及び温度から独立している（少なくとも、開口角度αが圧力から独立していることは、１９８１年のマックスプランク流体力学研究所からのレポート第７２号におけるジョアキムヘンゲル（Joachim hangele）による、「マイクロノズルからのエアゾールジェットにおける実験的研究（Experimental studies on aerosol jets from micro-nozzle）」と題した研究により、圧力関係について適用されるラバル管のような一定に先細になったノズルについて判定・確認された）という必要条件の下では、両表面は幾何学形状の関係

式２

に従い計算され得る。ここで、

式３

であり、さらに、
Ｃ₂ 定数
ａ[ｍ] 噴射長
である。ノズルを通る気体質量流は、

式４

と与えられ、断熱的なジェット排出速度は、

式５

となる。ここで、さらに、
ｄ_Duse[ｍ] ノズル直径
ｍ_L[ｋｇ／ｓ] 気体質量流
ｐ₁[ｂａｒ（ａｂｓ）] 膨張圧
ｐ₀[ｂａｒ（ａｂｓ）] ノズルの前の気体圧力
Ｒ[ｋＪ／ｋｇＫ] 気体定数
Ｔ₀[Ｋ] ノズルの前の気体温度
κ 断熱指数
Ψ_max 流出係数
である。式２、式４、及び式５を式１に代入すると、

式６

が得られる。ここで、

式７

であり、

式８

である。さらに、Ｃ₃は定数である。
最後に、

式９

と設定するならば（Ｃは定数である）、再び整理し直すと、

式１０

が得られる。最後に、
ａ_rel 相対噴射長
である。したがって、噴射長ａ_relは粉砕気体圧力ｐ₀、圧力比ｐ₁／ｐ₀、及びκだけに依存し、粉砕気体温度には依存しない。

テスト（文献「ｔｉｚ」の１０９巻（１９８５）１、２３ページ以降に記載された著者Ｒ．ニード（R.Nied）の「流動層対向式ジェットミルにおけるジェット粉砕（Jet milling in fluidized bed counter jet mill）」を参照）から、
ｐ₀＝７ｂａｒ（ａｂｓ）の粉砕気体圧力、
圧力比、
κ＝１．４、
が知られている。
相対噴射長はａ_rel＝２０である、
よって、定数Ｃの値は、

式１１

Ｃ＝９．９２２（１１）
と計算され得る。

図４において、ノズルの前の気体圧力ｐ₀と相対噴射長ａ_relとの間の関係が、式１１のＣを有する式１０のグラフ評価に基づいて図示されている。

本発明は、上記説明及び図面における実施例を参照しつつ単に例として説明され、これら実施例だけに限定されず、むしろ、当業者が本出願、特に特許請求の範囲、本明細書の導入部の全体的な説明、実施例の説明、図面について示したものから考えられる変形、変更、置換、及び組み合わせの全てを含んでいてもよく、当業者の技術的知識及び従来技術を組み合わせてもよい。特に、本発明の各特徴の全て、可能な形態、及びこれらの変形物が組み合わされてよい。

ジェットミルの実施例を部分的に断面図で示した概略図である。 垂直配置されたジェットミルの空気分級器の実施例の中心長手軸方向の断面の概略図であり、分級空気と固体粒子とから形成される混合物のための出口パイプが分級ホイールに配置された状態を示している。 空気分級器の分級ホイールの垂直方向の断面の概略図である。 ノズルの前の気体圧力ｐ₀と相対噴射長ａ_relとの間の関係のグラフである。

参照符号

１ ジェットミル
２ 円筒状ハウジング
３ 粉砕チャンバ
４ 粉砕材料供給器
５ 粉砕ジェット入口
６ プロダクト出口
７ 空気分級器
８ 分級ホイール
９ 入口開口部、入口ノズル、又は粉砕ノズル
１０ 粉砕ジェット
１１ 熱源
１２ 熱源
１３ 供給パイプ
１４ 断熱スリーブ
１５ 入口
１６ 出口
１７ 粉砕チャンバの中心
１８ 貯蔵器又は生成装置
１９ チャネル装置
２０ 排出ポート
２１ 分級器ハウジング
２２ ハウジングの上方部分
２３ ハウジングの下方部分
２４ 周囲フランジ
２５ 周囲フランジ
２６ ヒンジ
２７ 矢印
２８ 分級スペースハウジング
２８ａ 支持アーム
２９ 排出コーン状部材
３０ フランジ
３１ フランジ
３２ カバー
３３ カバー
３４ ブレード
３５ 分級ホイールシャフト
３５ａ 回転ベアリング
３６ 上方の処理プレート
３７ 下方の処理プレート
３８ ハウジング終端部
３９ プロダクト供給ポート
４０ 回転軸
４１ 排出チャンバ
４２ 上方カバープレート
４３ 取り外し可能なカバー
４４ 支持アーム
４５ 円錐形リングハウジング
４６ 吸引フィルタ
４７ 穴を開けられたプレート
４８ 微細材料排出パイプ
４９ 偏向コーン状部材
５０ 分級空気入口螺旋部
５１ 粗い材料の排出部
５２ フランジ
５３ フランジ
５４ 排出領域
５５ 内部エッジ及び内側を処理された（傾斜を設けられた）フランジ
５６ 取替可能な保護パイプ
５７ 取替可能な保護パイプ
５８ 微細材料の出口／入口
５９ ブレードカラー

Claims (8)

1. ジェットミル（１）により非常に微細な粒子を生成する方法であって、複数の粉砕ジェット入口（５）の相対距離ａ／ｄ_Duseが動作手段圧力の関数として設定され、前記複数の粉砕ジェット入口（５）は少なくともほぼ同軸に配置され、前記複数の粉砕ジェット入口（５）の中心線は少なくともほぼ１点において交差し、ａは噴射長を表し、ｄ_Duseはノズル直径を表していることを特徴とする方法。
2. 前記粉砕ジェット入口（５）の各々は、入口ノズル又は粉砕ノズル（９）により形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３つ又は４つの粉砕ジェット入口（５）が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 流動層ジェットミルが使用されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記ジェットミル（１）に一体化されている動的空気分級器（７）が使用されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記空気分級器（７）は、半径が減少するにつれて開口部高さが増大する分級ロータ又は分級ホイール（８）を含み、動作の間、流れを運ぶ前記分級ロータ又は分級ホイール（８）の領域は少なくともほぼ一定であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記空気分級器（７）は、特に交換可能な埋込パイプ（２０）を有する分級ロータ又は分級ホイール（８）を含み、前記交換可能な埋込パイプ（２０）は、前記分級ロータ又は分級ホイール（８）が回転するのと同時に回転するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. 下流に行くに従い断面が拡大する微細材料排出チャンバ（４１）が設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。

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