JP2010094574A - ジェットミル - Google Patents

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Abstract

【課題】流動層式ジェットミルの粉砕性能やコンタミネーションの少なさは維持しながら、清掃容易性を持ち、付着対策や耐摩耗対策などが容易に行える様々な材料で製作することができ、可動部のない分級機構を使う流動層式ジェットミルを提供する。
【解決手段】粉砕・分級ケーシング10には、ケーシングの下部に2個以上のジェットノズル22が中心部に向かって配置された粉砕部20と、流出する気流が旋回流を形成するルーバ44と外周開口32とを有する旋回流発生器40および天井に設けた開口84とを備えた分級部30とが形成され、出口ケーシング80には分級部天井の開口84に対応する床開口と吸引ダクトに接続する排出口82が備えられる。
【選択図】図1

Description

本発明は、粉砕によりトナー、薬品、食品など種々の微粒子を製造する流動層式ジェットミルに関する。
ジェットミルは、ノズルから噴射される高圧気体を超高速ジェットとし、この高速流に粒子を巻き込ませて、粒子同士の衝撃により極微細な微粒子にまで粉砕する装置である。粒子同士で衝突しなかったものが粗粒として残るため、分級装置との組合せにより処理するのが一般的である。噴射される気体は音速前後に達する。ジェットミルは粉砕による温度上昇が比較的少ないため、融点の低い物質や変質するため加熱を避けなければならない物質の粉砕に適しており、食品、医薬品、印刷用トナーなどの製造に用いられている。
ジェットミルには流動層式、旋回流式などがある。
旋回流式ジェットミルは、円盤状のケーシングの外周に旋回方向に傾けたジェットノズルが複数配置されたもので、原料はノズルより噴出する高速流に巻き込まれて粉砕され、さらに旋回流中で粒子同士が衝突することにより粉砕される。粉砕された粒子は旋回流を利用して径方向に分級され、旋回流の中心部に集まった所定の粒径以下の粒子がミルから排出される。残った粒子は再び旋回流中で破砕されて微粒子化する。旋回流式ジェットミルには複雑な駆動部が無く装置構造が簡単であるため、完全に分解して掃除することも容易である。ただし、旋回する粒子が装置内壁を削るため、装置摩耗や、製品粒子に不純物が混入するコンタミネーションが問題になる。なお、分級部に回転するロータなどを使用しないため、セラミックなどのように曲げや衝撃に弱い材料や、樹脂などの延性材料を使用することも容易なため、耐摩耗仕様の装置も得やすく付着対策なども行い易い。
流動層式ジェットミルは、対向するジェットノズルを持つ粉砕部をミル下部に持ち、ミル上部に分級部を持つもので、ほとんどの機種で分級ロータを使って分級している。図29は、従来の一般的な流動層式ジェットミルの機構を説明する構造図である。
流動層式ジェットミルは、2個以上のジェットノズルが対向して取り付けられて気流が壁から離れた位置で衝突するようになっているので、原料同士が交点付近で衝突して効率よく粉砕し、装置摩耗や、コンタミネーションも少ない。また、粉砕部とは独立した分級機構として、たとえば、回転翼で形成される回転流の遠心力と軸方向に流れる空気の抗力によって粗粒子と微粒子を分級する分級ロータなどが使用される。分級ロータは、ロータの回転数と通過空気流量により簡単に粒径調整ができ、シャープな粒度分布を持った粉体製品を得ることができる。
しかし、清掃が難しい点や原料によってはロータに付着して取り難い点が問題となる。ロータの羽根まで分解できる構造にできたとしても、清掃にはかなりの手間を要する。また、セラミックや超硬合金を用いた装置も製作できるが、ロータが回転するため破損の可能性がある。分級ロータは軸受を備えた駆動部を持ちベアリングで支持し回転しているため、必ず応力が発生し、遠心力が作用する。したがって、靱性の低いセラミック材料を使った場合に、セラミックが破損すると遠心力により破片が大きなエネルギーを持って飛び散り、ケーシング内面にライニングを施している場合にはライニングまで壊れる可能性がある。したがって、セラミックの分級ロータでは、靱性が比較的高いが高価なジルコニアを使用する場合が多い。
さらに、駆動部の完全清掃は困難なため、駆動部に粉が侵入しないように、また駆動部からグリースなどが粉側に出ないように、ラビリンスシールやメカニカルシールあるいはフッ素樹脂などによる接触シールに加えて、シールガスを使った軸シールを行う。さらに、回転ロータと回転しないダクトまたはケーシングの間には微小な隙間が存在するが、微粒子が分級ロータを通過せず隙間を通って直接に排出ダクトに入ることを防止するため、この隙間にシールガスを供給するのが一般的である。これらシールガスは、ジェットミルで使用するガス量の10%以上になり、エネルギー効率が低下する。
特許文献1には、対向して設置された粉砕ノズルと分級ロータを備える流動層式ジェットミル(カウンタージェットミル式粉砕分級機)において、粉砕室内に内筒を設ける技術的思想が開示されている。粉砕室内に設けた内筒が流動層内の気流の乱れを防ぎ対流を促すので、被粉砕物が効率よく分級部に移動する。このため、過粉砕が低減し、生産効率が向上する。
特開2004−275935号公報
しかし、旋回流式ジェットミルは、可動部が無く装置構造が簡単であるが、旋回する粒子が装置内壁を削るため、装置摩耗や、コンタミネーションが問題になる。一方、流動層式ジェットミルは、原料を効率よく粉砕しコンタミネーションも少なく、特に内筒を備えることにより粉砕効率が格段に向上するが、分級ロータなどの可動部を有するため、機構が複雑になる。また、駆動部の軸シールや回転する分級ロータと静止しているダクトとの隙間から粉がショートパスしないためのシールなどに供給するシールエアが必要で圧縮空気消費量が多くなりエネルギー効率が悪くなり、隙間調整不良などにより粒度分布の悪化や焼き付きの発生などの問題が発生する。
そこで、本発明の目的は、従来の流動層式ジェットミルの粉砕性能やコンタミネーションの少なさは維持しながら、旋回流式ジェットミルのように、清掃容易性を持ち、セラミック、超硬合金、プラスチックなど様々な材料で製作することができ、付着対策や耐摩耗対策などが容易に行える、可動部を持たない分級機構を使う流動層式ジェットミルを提供することである。
上記課題を解決するため、本発明に係るジェットミルは粉砕・分級ケーシングと出口ケーシングを具備し、粉砕・分級ケーシングには、ケーシングの下部に2個以上のジェットノズルが中心部に向かって配置された粉砕部と、流出する気流が旋回流を形成する方向に中心軸を巡って並んだルーバ翼を有するルーバと外周開口とを有しかつ粉砕部の天井部に設けた旋回流発生器および天井に設けた開口とを備えた分級部とが形成され、出口ケーシングには分級部天井の開口に対応する床開口と吸引ダクトに接続する排出口が備えられることを特徴とする。
粉砕部の高圧空気がルーバから流出すると分級部内に旋回流を形成し、旋回流の外周部の気流は外周開口から粉砕部に帰還し、旋回流の中心部分は吸引ダクトを介して吸引されジェットミルの外部に搬出される。
本発明に係るジェットミルは、粉砕部に収納された原料をジェットノズルで形成されるジェット流に巻き込んで中心軸付近で衝突させて効率よく粉砕すると共に、粉砕物は気流と共に天井部の旋回流発生器のルーバから分級部に流入して分級部内に旋回流を形成する。旋回流に含まれる大きな粒子は遠心力で外側に排斥されて、外周開口から粉砕部に戻され壁に沿って落下しやがて再びジェットノズルの高速気流に巻き込まれて粉砕される。一方、十分小さくなった粒子は旋回流中心部に集まり吸引ダクトに引かれてジェットミルの外部に搬出される。
本発明に係るジェットミルは、ジェットノズルで形成されたジェット流を粉砕部の軸心部に集中することによりジェット流の衝突に原料物質を巻き込んで効率よく粉砕する機能を保持する。さらに、可動部のない旋回流生成器を利用することにより分級ロータなどの可動部がある装置を使わないので摩耗が少なくコンタミネーションが少ない特徴を持つと共に、装置全体の構造が簡易で完全に分解して容易に清掃することができる。また、分級部に回転するロータを使用しないので、セラミックなどのように曲げや衝撃に弱い材質や樹脂などの延性材料を使用することもでき、容易に付着対策や耐摩耗対策を行うことができる。
さらに、駆動部の軸シールや回転する分級ロータと静止しているダクトとの隙間から粉がショートパスするのを防ぐシールエアが不要になるので、トータルエア量を削減しエネルギー効率を向上させると共に、シールエア量の不足や隙間調整不良による粒度分布の悪化や焼き付きが発生することもない。また、ジェットミル外に取り出す粒子の大きさは、分級部における旋回流による遠心力と排気流による向心力のバランスで決まるので、調整が容易である。また、分級部の天井開口の径によっても変更することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は本発明の1実施形態に係るジェットミルの構成と作用について概念的に示した一部断面図、図2は本実施形態の旋回流発生器のA−A断面図、図3は本実施形態のジェットミルの構成図である。
図1〜3に示すとおり、本実施形態に係るジェットミル100は、粉砕・分級ケーシング10と出口ケーシング80を具備する。粉砕・分級ケーシング10には、ケーシング10の下部に2個以上のジェットノズル22が中心部に向かって配置された粉砕部20と、流出する気流が旋回流を形成する方向に中心軸を巡って並んだルーバ翼42を有するルーバ44と外周開口32とを有しかつ粉砕部20の天井部に設けた旋回流発生器40および天井に設けた開口84とを備えた分級部30とが形成される。旋回流発生器40の下には粉砕・分級ケーシング10の床板16に達するドラフトチューブ24が設けられる。ドラフトチューブ24の下部には、ジェットノズル22からの噴流が通る穴26が設けられている。出口ケーシング80には分級部天井の開口84に対応する床開口84と図示しない吸引ダクトに接続する排出口82が備えられる。粉砕・分級ケーシング10の側面には原料粒子を供給する原料供給ノズル12が設けられている。
対向する複数のジェットノズル22に高圧の気体を供給すると、粉砕・分級ケーシング10内の原料粒子がジェットノズル22から高速で噴出する気体に巻き込まれ、噴流中や噴流の交点で、原料粒子同士が衝突することにより粉砕される。高圧気体には、空気、窒素ガス、アルゴンガス、その他のガス、あるいは容易に高圧になる水蒸気など、対象に適合する各種の気体を使用することができる。本実施形態における通常の使用目的には、圧力0.4〜0.8MPa程度の空気が供給される。粉砕された粒子は、粉砕・分級ケーシング10の中心部分、ドラフトチューブ24の中を気流と共に上昇して、旋回流発生器40の内側に達する。旋回流発生器40のルーバ44は、図2に示すように、ドラフトチューブ24と繋がる中心開口34を巡って並んだルーバ翼42を備えて、中心開口34から侵入する粒子を含む高圧気体がルーバ翼42の隙間を通って流出すると、旋回流発生器40の周囲に旋回流を形成する。この旋回流は、分級部30に流れ込んで分級部30内に同じ方向の旋回流を引き起こす。
粉砕・分流ケーシング10と出口ケーシング80を仕切る隔壁86には、旋回流発生器40の中心軸上にルーバ外径より小さい開口、すなわち出口ケーシングの床開口84が設けられていて、気流は図示しない外部のブロワに引かれてこの床開口84を通り出口ケーシング80の排出口82から吸引ダクトに排出される。分級部30に形成された旋回流は、回転に伴う遠心力を発生すると共に、中心部分に排出口82に吸引される高速流を生成する。この旋回流に巻き込まれた粒子は、床開口84に向かう排出流に伴う向心力と旋回流による遠心力のバランスにより、旋回流の中心部分に集まった細かい粒子は床開口84から排出口82を介してジェットミル100の外部に搬出される。また、粗い粒子は外周開口32から粉砕・分流ケーシング10の側壁面付近を通って粉砕部20のジェットノズル22の付近まで降下して、再度噴流に巻き込まれて粉砕される。
本実施形態のドラフトチューブ24は粉砕・分流ケーシング10の底の床板16まで伸びていて、ジェットノズル22からの噴流はドラフトチューブ下側壁面に設けられた穴26を通過してドラフトチューブ24内の中心軸付近で衝突するようになっている。ジェットノズル22に供給した加圧空気は、全量ドラフトチューブ24から旋回流発生器40に流れるので、安定した気流を確実に形成することができ、分級部30に強力な旋回流を発生させることが可能である。
したがって、細かい粒子やシャープな粒径分布をもった粒子を生成するのに適している。
なお、ドラフトチューブ下側壁面に設けられた穴26の径は、噴流の侵入を妨げずかつ逆流しない大きさにする必要がある。通常、ジェットノズル22の先端とドラフトチューブ24の表面までの距離の0.5〜1.5倍程度であることが好ましい。穴26の形状は、円に限らず、四角や楕円であってもよい。
図4は、粉砕・分流ケーシング10の床板16まで伸びたドラフトチューブ24の変形例を示す断面図である。ドラフトチューブ24におけるジェットノズル22の噴流を受ける位置に、たとえば図4に示すような絞りを形成したパイプ28を付けて、ジェットノズル22とパイプ28により発生するエゼクタ効果により、噴流への粒子の巻き込みを増やし粉砕効率を向上させることが可能である。
また、図5から7は、旋回流発生器に関する別の実施態様を示す図面である。
図5に示したジェットミルは、旋回流発生器40にドラフトチューブが設けられない最も単純な構成である。旋回流発生器40をシャフト62で出口ケーシング80の天板88から吊して、旋回流発生器40と隔壁86までの距離を調整することにより分級部30における旋回流の大きさや強さを調整し、遠心力に係る旋回流速と向心力を変化させて、分級粒度を簡単に制御できるようになっている。ただし、ドラフトチューブがないため、ジェットノズル22から供給されるエアが旋回流発生器40を全量通過せず、相当量が旋回流発生器40を回り込んで分級部30に流れ込むので、分級部30内の旋回流の流速が下がり乱れも多くなる。したがって、粒径が粗くラフな粒度分布をもつ製品が得られる。
図6に示すジェットミルは、図5と同じシャフト62で旋回流発生器40の高さを調整できるようにしたものであるが、旋回流発生器40にはドラフトチューブ24が設置されている。図6のジェットミルは、ドラフトチューブ24がジェットノズル22からの噴流の交点より上までしかない型式である。ジェットノズル22から噴出した空気は一部がドラフトチューブ24から漏れて旋回流発生器40の外側から回り込むので、余り効率がよくない。
図7に示すジェットミルは、図5と同じシャフト62で旋回流発生器40の高さを調整できるようにしたものであり、旋回流発生器40に設置したドラフトチューブ24は図6のものと同様、ジェットノズル22からの噴流の交点より上までしかないが、下端にスカート部25があって下側で広がっているので、ジェットノズル22から噴出した空気は大部分がドラフトチューブ24に流れ込み、旋回流発生器40で分級部内に旋回流を形成するので、製品粒度はより細かくなり、粒度分布もシャープになる。製品の品質は図3の構成を有するジェットミルに及ばないが、装置はより簡単に製作することができる。
図8は、図3に示した構造に、旋回流発生器40と天板88の距離を調整する機構を付与したジェットミルである。ドラフトチューブ24は床板16に固定され、旋回流発生器40はシャフト62によって天板88から吊されている。シャフト62の吊り下げ長さが調整できるので、旋回流発生器40の高さ、ひいては分級部30の高さが調整できる。ドラフトチューブ24は、旋回流発生器40の底板部分に延設されたスカートパイプ53に先端を挿入して、旋回流発生器40の高さが変化しても旋回流発生器40の位置がずれることがなく、また空気漏れが生じないようになっている。
図8に示したジェットミルは、図3に示したジェットミルと同様、ほぼ全量のエアを導入して効率よく旋回流を生成すると共に、旋回流発生器の高さを変化させて分級部の高さを調整することにより分級粒度の設定値を変更することができる。
図9は、出口ケーシング80の平面断面図である。排出口82は、ケーシングの円筒部に接する方向に取り付けられている。分級部30内で発生する旋回流により出口ケーシング80内でも同じ方向に回転する旋回流が生成する。そこで、排出口82は、旋回流の流れ方向に延設される。図9に示した配置にすると、ブロアの吸引効果と相俟って出口ケーシング80内の旋回流を強化し、ひいては分級部30内の旋回流をより強力にすることができる。なお、図9では、出口ケーシング80の筐体を円筒状としているが、大型機の場合は、渦巻き室形状の場合も多い。この場合も排出口82を接線方向に延設することが好ましい。
図10は、排気ダクト96を隔壁86の床開口84に直接取り付けた構造を示す。この構造では、設計の自由度が小さいが、製造が容易である上、分解も簡単で清掃性がよい。
次に、製品粒度の調整方法について説明する。
本実施形態のジェットミルでは、製品粒子の粒度は、分級部30における篩い分け精度に依存する度合いが大きい。したがって、分級部30における分級粒度を調整することにより製品粒度を調整することができる。製品粒度の調整方法の基本は、分級部30内の旋回流の流速を調整することで、先に説明した旋回流発生器40の高さ調整により分級部30の高さを調整する方法や出口ケーシング80の床開口84の径を変更する方法の他に、旋回流発生器40から噴出する気流の速度を調整する方法がある。
図11は、ルーバ翼42同士の隙間を調整する方法を説明する図面、図12はその変形例を説明する図面である。
ジェットミルのガス量はジェットノズルからの吹き出し量で決まり、供給する気体圧力とノズル径の関係でほぼ決定される。供給気体の圧力を調整する方法もあるが、通常は採用されない。図11は、ルーバ翼42の軸心側端点に支点74を置いて、ルーバ翼42を同時に回動させることによりガス量を調節する機構を説明する図面である。図11(a)はルーバ翼42を寝せる方向に回動させてルーバ翼同士の隙間を狭くしたところ、図11(b)はルーバ翼42を立てる方向に回動させて隙間を大きくしたところを示す。中心開口34から供給されるガス量が変わらない場合、図11(a)のようにルーバ翼42間の隙間を小さくすると、隙間からの吹き出し速度が速くなり、旋回流発生器40の外側にある旋回流の流速が上昇する。一方、図11(b)のように隙間を大きくすると吹き出し速度が遅くなって旋回流速が低下するので、ルーバの開度によって粒径調整が可能となる。
また、図12はルーバ翼42の軸心側端点でなく中間位置に支点74を置いたものを示す。ルーバ翼は1枚おきに固定翼52として、可動のルーバ翼42を回動させることにより、固定翼と可動翼の間の隙間を調整し、流出速度を調整することで、旋回流速を変更して分級粒度を調整する。図12(a)はルーバ翼を閉じた場合、図12(b)はルーバ翼を開いた場合を表示したものである。
なお、回動の支点74はルーバ翼42の外周に近い側の端点に置いても、回動によりルーバ翼間の隙間を調整することができる。また、ルーバ翼42を内外にスライドすることにより隙間調整することもできる。さらにまた、ルーバ翼を金属や樹脂の薄板で形成し、一部を弾性変形させて開口調整をする方法もある。
ルーバ翼42の形状は、薄板に限らず、気流を円周方向に噴き出すことができれば、平板でも、3次元的な曲面を持った部材でもよい。極力抵抗が小さく気流が流れやすい形状であることが求められる。図13は、流速調整が可能で気流の流れやすい形状をもったルーバ翼42の別例を示す図面である。ルーバ翼42は軸心側で太く外周方向に薄い形状を有し、軸心側の端点付近に設けた回動軸78で回動可能に支持されている。大きな回動角度をとっても隙間の変化は小さく、精密な隙間調整が可能である。
図14は、分級粒度を調整する別法を示す図面である。旋回流発生器40の底板46にルーバ翼42が通過できるスリットを設けて、旋回流発生器40を上下させることにより、ルーバ翼42の隙間の高さが底板46のレベルで調整されるので、気体の吹き出し速度が変化して旋回流速を調整することができる。底板46のスリットから気体を吸い込まないように底板46の下側にボックス66を設けてある。
図15〜21は、旋回流発生器40を含む分級部30の変形例を示す図面である。
図15に示す分級部30は、隔壁86の分級部30側の床開口84の周囲に土手92を設けたものである。隔壁86表面付近では旋回流速が低下するので、粗い粒子が隔壁86表面に沿って流れてきて、床開口84から出口ケーシング80に侵入して、製品に混入する可能性がある。土手92は、粗い粒子のこのような動きを阻止して、紛れ込みによる品質低下を防止する機能を有する。
図16は、さらに床開口84の内側に円筒部94を備えたものを表す。円筒部94が存在することにより、目的外の粒子が出口ケーシング80内に侵入することを阻止する可能性が向上し、製品の粒径分布に影響を及ぼし、また付着あるいは摩耗状況が変化することが期待できる。
図17は、旋回流発生器40の天板を平板にする代わりに円錐台54としたものを表す。円錐台54を使用すると、中心に向かって流路の断面積が減少するため、旋回流速が上昇して遠心力が増すので、分級点を下げる効果がある。
また、図18は、旋回流発生器40の天板の円錐台54の頂点付近にさらに円盤状の凸部56が形成されたものを表す。円錐台54の頂部にさらに凸部56が設けられたことにより、粗い粒子が中心部分に侵入する運動を阻止して、製品に混入し難くする効果がある。
図19〜21は、旋回流発生器40の天板の下側に円錐58を形成したものを表す。天板下面を円錐状に形成することにより、気流や粒子を円環状に配置されたルーバ翼42に均等に配分してスムーズに導くことができる。また、付着性の高い原料を扱うときには、流れをスムーズにすることにより旋回流発生器40の内側に付着し難くする効果もある。
図19は天板の上側が平板のもの、図20は天板の上側に円錐台54を形成したもの、図21は天板上側の円錐台54の中央部に凸部56を形成したものを表すものである。
旋回流発生器40の底板46は天板48より径が大きい。これは、旋回流発生器40の下側からのガスが旋回流に巻き込まれて旋回速度が低下することを極力防止するためである。図22は、旋回流発生器40の底板46の周縁に分級部30の方に折れ曲がって、旋回流発生器40の下側からの気体が分級部30の旋回流に混ざらないようにした障壁板60が設けられたものを示す図面である。
なお、ジェットミルの粒度調整は、分級部30の天井に設けた開口84の径を変更することによってもすることができるが、この場合は開口84の周辺部品を取り替え可能にしておいて、適合する開口径の部品群を一式交換する方法によることができる。また、レンズ絞りと似た機構を用いて穴径を調整するようにしてもよい。
図23は、粉砕・分級ケーシング10の変形例を示す図面である。図のジェットミルは、代表的に図8に示した構成を有するものに適用した例である。分級部30における旋回流の流速は、旋回流発生器40のルーバ44の外径と出口ケーシングの床開口84の穴径との差が大きいほど速くなるので、分級部30はある程度の大きさが必要である。一方、粉砕部20は、容積が大き過ぎると粉体密度が下がり、ジェットノズル22の噴流に巻き込まれる粒子の濃度が薄くなって衝突機会が減少し、粉砕効率が低下する。このため、大型の粉砕・分級ケーシング10は、中腹部分に下方に向けて径が減少するテーパ部14を設けて粉砕部20における径を小さくすることにより粉砕効率を維持することができる。
上記各型式のジェットミルも、同様に、テーパ部14を形成して粉砕部20の径を減少させることで、粉砕効率を向上させることができることはいうまでもない。
図24は、上から吊した旋回流発生器40を備える粉砕・分級ケーシング10の中腹部分にテーパ部14を設けた態様を示す図面、また図25は、上から吊した旋回流発生器40に下方に広がるスカート部25を有するドラフトチューブ24を備える粉砕・分級ケーシング10の中腹部分にテーパ部14を設けた態様を示す図面である。
図26,27は、旋回流発生器をケーシング底面からシャフトで支持したタイプのジェットミルを示すものである。図26は図8の装置に対応し、図27は図5の装置に対応する。旋回流発生器40の支持高さはシャフト64の繰り出し長により調整でき、出口ケーシング80への取り出し粒子の分級点を簡単に調整することができる。旋回流発生器40を上からシャフトで支える方式では、付着しやすい粒径の小さな粒子がシャフト付近に集まって付着するが、図の装置ではシャフト64付近に気流があるので付着し難く清掃が容易である。なお、ジェットノズル22からの噴流がシャフト64に衝突するので、粉体同士が空中で衝突して粉砕されるため摩耗粉の混合がないことや付着性の高い原料でも処理できることなどの流動層式ジェットミルの利点は失われるが、噴流が衝突物に当たる方が粉砕効率が高いことが確認されている。
図28は、ジェットノズル22からの噴流が衝突する面を有する効果を積極的に利用する装置を表す図面である。図26のシャフト64の下端部に円錐部72を形成して、噴流が円錐面に衝突するようにすると、円柱状のシャフト64に衝突するのと比べて粉砕効率をさらに向上させることができる。旋回流発生器40の高さはネジ栓68のねじ込み深さで調整する。
本発明に係るジェットミルを構成する材料は、回転ロータを使用するものと比較して使用できる材料の範囲が広い。たとえば、旋回流発生器やドラフトチューブあるいはシャフトなどの材質は、気流や粉砕圧力による応力に耐えられるものであればよく、金属以外にも、硬質ウレタンや各種エンジニアリングプラスチック、あるいは超硬合金やセラミックなどの耐摩耗性材料も問題なく利用することができる。また、メッキ、溶射、PVD法による各種コーティングやDLCなどを表面に施工することができ、コーティング膜の剥離も少ない。また静止部材で構成され、回転ロータのような精度が要求されないので、浸炭や窒化など、処理熱による変形が懸念される表面処理を利用することができる。このように、耐摩耗性の向上や付着防止に適した処理が広く選択できる。
本発明に係る旋回流発生装置を備えた流動層式ジェットミルは、旋回流発生器には気流による応力しか作用しないので、回転ロータ方式のものと比べてはるかに小さく、また遠心力はないので、万一破損して破片が飛び散っても他の部材まで壊す心配がない。また、材質なども広く選択できるので、安価かつ硬度の高いアルミナなどを使って安価に製作することもできる。駆動部がなく旋回流発生器も容易に分解できるので清掃性が高く、またシールガスを使わないのでエネルギー効率が高く、付帯機器の小型化により設備コスト削減効果もある。
なお、使用するガスは主として空気であるが、窒素やアルゴンまたはヘリウムなどのガスを利用することもできる。また、供給するガスの温度を上げて、粉砕中に乾燥させるような処理も可能である。
本発明の流動層式ジェットミルは、食品や医薬原料、黒鉛やコークスなどの炭素系材料、樹脂あるいはトナーなど樹脂ベースの化成品、その他金属や鉱物系、有機と無機を問わず様々な材料に使用することができる。
本発明の1実施形態に係るジェットミルの構成と作用について概念的に示した一部断面図である。 本実施形態の旋回流発生器のA−A断面図である。 本実施形態のジェットミルの構成図である。 本実施形態におけるドラフトチューブの変形例を示す断面図である。 本実施形態における旋回流発生器に関する別の実施態様を示す断面図である。 本実施形態における旋回流発生器に関するさらに別の実施態様を示す断面図である。 本実施形態における旋回流発生器に関するまた別の実施態様を示す断面図である。 図3に記載したジェットミルにおいて旋回流発生器と天板の距離を調整する機構を付与した実施態様を示す断面図である。 本実施形態における出口ケーシングの平面断面図である。 本実施形態において排気ダクトを隔壁の床開口に直接取り付けた構造を示す断面図である。 本実施形態におけるルーバ翼同士の隙間を調整する方法を説明する図面である。 図11の変形例を説明する図面である。 本実施形態におけるルーバ翼の別例を示す図面である。 本実施形態において分級粒度を調整する別法を示す図面である。 本実施形態の分級部における床開口の変形例を示す図面である。 本実施形態の分級部における床開口の別の変形例を示す図面である。 本実施形態の分級部における旋回流発生器天板外側の変形例を示す図面である。 本実施形態の分級部における旋回流発生器天板外側の別の変形例を示す図面である。 本実施形態の分級部における旋回流発生器天板内則の変形例を示す図面である。 図19の旋回流発生器における天板外側の変形例を示す図面である。 図19の旋回流発生器における天板外側の別の変形例を示す図面である。 本実施形態における旋回流発生器に障壁板が設けられたものを示す断面図である。 本実施形態における粉砕・分級ケーシングの変形例を示す断面図である。 図23の粉砕・分級ケーシングを別の態様に適用したものを示す断面図である。 図23の粉砕・分級ケーシングをさらに別の態様に適用したものを示す断面図である。 本実施形態における旋回流発生器をケーシング底面からシャフトで支持した態様を示す断面図である。 図26の旋回流発生器支持方法を別の態様に適用したものを示す断面図である。 図26の旋回流発生器支持方法をさらに別の態様に適用したものを示す断面図である。 従来の流動層式ジェットミルの機構を示す断面図である。
符号の説明
10 粉砕・分級ケーシング
12 原料供給ノズル
16 床板
20 粉砕部
22 ジェットノズル
24 ドラフトチューブ
25 スカート部
26 噴流が通る穴
28 パイプ
30 分級部
32 外周開口
34 中心開口
40 旋回流発生器
42 ルーバ翼
44 ルーバ
46 底板
48 天板
52 固定翼
53 スカートパイプ
54 円錐台
56 凸部
58 円錐
60 障壁板
62 シャフト
64 シャフト
66 ボックス
68 ネジ栓
72 円錐部
74 支点
78 回動軸
80 出口ケーシング
82 排出口
84 天井に設けた開口(床開口)
86 隔壁
88 天板
92 土手
94 円筒部
96 排気ダクト
100 ジェットミル

Claims (17)

  1. 粉砕・分級ケーシングと出口ケーシングを具備したジェットミルであって、
    該粉砕・分級ケーシングは、ケーシングの下部に2個以上のジェットノズルが中心部に向かって配置された粉砕部と、該粉砕部の上方に、気流が円周方向に噴出するように中心軸を巡って並んだルーバ翼を有するルーバを備えた旋回流発生器と前記粉砕部に通じる外周開口と前記出口ケーシングの底板で囲まれた分級部とを備え、
    前記出口ケーシングは、前記分級部に通じる床開口を有する前記底板と該底板に垂直な円筒状の側壁と排出口とを備えた、
    ジェットミル。
  2. 前記旋回流発生器は前記ルーバ翼の隙間幅を調整する機構を備えて、噴流の速度を調整して分級粒度を制御するようにした、請求項1記載のジェットミル。
  3. 前記旋回流発生器は前記ルーバ翼の隙間の高さを調整する機構を備えて、噴流の速度を調整して分級粒度を制御するようにした、請求項1記載のジェットミル。
  4. 前記旋回流発生器の下方に垂直なドラフトチューブを備えた、請求項1から3のいずれか一項に記載のジェットミル。
  5. 前記ドラフトチューブは、前記粉砕・分級ケーシングの底面まで達し、前記ジェットノズルからの噴流が通過する穴を壁面下側に設けた、請求項4記載のジェットミル。
  6. 前記噴流が通過する穴に、前記ジェットノズルと協働してエゼクタ効果を発揮する絞りを有するパイプを設けた、請求項5記載のジェットミル。
  7. 前記旋回流発生器の高さを調整する機構を備えて、該旋回流発生器の高さにより前記分級部の高さを調整して分級粒度を制御するようにした、請求項1から6のいずれか一項に記載のジェットミル。
  8. 前記旋回流発生器の上面が円錐台形状になっている、請求項1から7のいずれか一項に記載のジェットミル。
  9. 前記旋回流発生器の上面の円錐台の頂上にさらに円盤状の凸部が形成される、請求項8記載のジェットミル。
  10. 前記旋回流発生器の天板下側中央部が円錐形状になっている、請求項1から9のいずれか一項に記載のジェットミル。
  11. 前記外周開口の内側の縁に前記分級部側に折れ曲がった障壁板が設けられる、請求項1から10のいずれか一項に記載のジェットミル。
  12. 前記旋回流発生器を支持するシャフトが前記分級・粉砕ケーシングの底面に支持された、請求項1から11のいずれか一項に記載のジェットミル。
  13. 前記分級・粉砕ケーシングの内径が前記粉砕部において前記分級部より狭く形成される、請求項1から12のいずれか一項に記載のジェットミル。
  14. 前記出口ケーシングは、前記床開口の口径を調整する機構を備えて、該口径によって分級粒度を制御する、請求項1から13のいずれか一項に記載のジェットミル。
  15. 前記出口ケーシングは、前記床開口の周縁の前記分級部側に土手が設けられた、請求項1から13のいずれか一項に記載のジェットミル。
  16. 前記出口ケーシングは、該出口ケーシング内に発生する旋回流の下流方向で前記側壁の円筒の接線方向に前記排出口を設けた、請求項1から15のいずれか一項に記載のジェットミル。
  17. 前記出口ケーシングは、前記底板に排出パイプを垂直に取り付けて形成した、請求項1から15のいずれか一項に記載のジェットミル。
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