JP2014200721A - Jet mill apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジェットノズルから噴射された高圧気体により、空洞室内に高速の旋回流を生じさせ、これによって空洞室内に投じられた被粉砕物を微粉体に粉砕し、その粒子径に応じて分級を行なうジェットミル装置に関するものである。 The present invention generates a high-speed swirling flow in the cavity chamber by the high-pressure gas injected from the jet nozzle, thereby pulverizing the object to be crushed into a fine powder and classifying it according to the particle diameter. The present invention relates to a jet mill apparatus that performs the above.
空洞室内において、ジェットノズルから噴射された高圧気体により高速の旋回流を生じさせ、被粉砕物である粉体をこれに巻き込み、粉体を構成する粒子相互間の衝突により粉体粒子の粉砕を行なうものとして、いわゆるジェットミル装置が知られている。ここで、当該装置の一般的な構造を図5に示す。因みに同図は、当該装置において粉砕処理が行なわれる空洞室の水平方向の概略断面図を表したものである。 In the hollow chamber, a high-speed swirling flow is generated by the high-pressure gas ejected from the jet nozzle, the powder that is the object to be crushed is entrained in this, and the powder particles are pulverized by collision between the particles constituting the powder. As what is performed, a so-called jet mill apparatus is known. Here, the general structure of the apparatus is shown in FIG. Incidentally, this figure shows a schematic cross-sectional view in the horizontal direction of the hollow chamber in which the pulverization process is performed in the apparatus.
同図に示す空洞室100の内部において粉砕処理が行なわれるものであり、空洞室100の内壁には所定の間隔を置いて、高圧気体の噴射口であるジェットノズル101が複数設けられている。各々のジェットノズルから噴射される高圧気体(通常は圧搾空気が使用される)によって、空洞室100の内部に高速の旋回流が発生するのである。
A crushing process is performed inside the
これらのジェットノズルの内の一本(同図に示すジェットノズル102)には被粉砕物抽入用のホッパー(図示せず)が接続されており、係るジェットノズルを介して被粉砕物である粉体が高圧気体と供に空洞室100の内部に抽入される。そして、空洞室の内部で粉砕され微粒子化された粉体は、空洞室天井面の略中央部に設けられた抽出口103から吸引抽出されることになる。
One of these jet nozzles (
しかしながら、図5に示すような従来のジェットミル装置では、高圧気体の噴射口であるジェットノズルの一本を利用して被粉砕物である粉体を空洞室内に抽入するため、被粉砕物抽入用のノズル102と、他の高圧気体噴出用ノズル101との噴射口の形状・大きさ等が異なってしまい、空洞室内で発生する高速の旋回流に乱流が生じ勝ちであった。この結果、粉砕された微粒子径にバラツキが多く発生してしまい、均一な微粒子径を得るためにはその改善が望まれていた。
However, in the conventional jet mill apparatus as shown in FIG. 5, the powder to be crushed is drawn into the hollow chamber using one jet nozzle that is a jet port for high-pressure gas. The shape and size of the injection ports of the
そこで、このような問題を解決すべく、例えば、特許文献1ないし特許文献3に示すような発明が開示されている。因みに、これらの発明は、被粉砕物の粉体を抽入するホッパーを、高圧気体の噴射口であるジェットノズルと分離して設けることにより、空洞室内に発生する高速旋回流の流れを安定化させ、これによって粉砕された微粒子径のバラツキを抑えようとしたものである。
In order to solve such problems, for example, inventions as disclosed in
しかしながら、特許文献1ないし3に示された発明は、従来のジェットミル装置に比較してその構造が複雑となり、装置コストが上昇するという欠点があった。また、係る構造のジェットミル装置により粉砕処理が施された微粒子径のバラツキはある程度低減されるものの、その効果については未だ改善の余地が認められるものであった。
However, the inventions disclosed in
本発明は、従来技術におけるこのような課題の解決を目的とするものであって、より具体的には、極めて簡易な構造にも関らず、空洞室内における高速旋回流を安定的に発生させ、粉砕処理による微粒子径のバラツキを低減できるジェットミル装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve such problems in the prior art. More specifically, the present invention stably generates a high-speed swirling flow in the cavity chamber despite the extremely simple structure. An object of the present invention is to provide a jet mill apparatus capable of reducing the variation in the particle diameter due to the pulverization treatment.
本発明の第1の観点によるジェットミル装置は、上記の課題を解決するために、
空洞室の内壁側面にリング状に埋設された複数のジェットノズルを有し、該ノズルから噴射された高圧気体により生ずる高速旋回流を用いて、前記空洞室内に抽入された被粉砕物を微小粒子に粉砕するジェットミル装置であって、
前記空洞室の天井面の略中央部において、その鉛直上方向に向かう同心状の同軸円筒を設け、
該同軸円の筒内筒部に生ずる負圧を利用して被粉砕物を前記空洞室内に抽入し、かつ該同軸円筒の外筒部に生ずる正圧を利用して前記空洞室内から粉砕された微小粒子を抽出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a jet mill device according to a first aspect of the present invention
A plurality of jet nozzles embedded in a ring shape on the inner wall side surface of the cavity chamber, and using a high-speed swirling flow generated by the high-pressure gas injected from the nozzle, the object to be crushed in the cavity chamber is minutely A jet mill for crushing into particles,
In the substantially central portion of the ceiling surface of the hollow chamber, a concentric coaxial cylinder is provided that extends in the vertical upward direction.
The object to be crushed is drawn into the hollow chamber using the negative pressure generated in the cylindrical inner cylindrical portion of the coaxial circle, and is pulverized from the hollow chamber using the positive pressure generated in the outer cylindrical portion of the coaxial cylinder. It is characterized by extracting fine particles.
また、本発明の第2の観点によるジェットミル装置は、上記第1の観点において、
前記空洞室の形状は、その鉛直方向の中心軸に対して円盤状、円筒状、球状、または紡錘体状を含む回転対称形状であることを特徴とする。
The jet mill device according to the second aspect of the present invention is the above first aspect,
The shape of the hollow chamber is a rotationally symmetric shape including a disc shape, a cylindrical shape, a spherical shape, or a spindle shape with respect to a central axis in the vertical direction.
また、本発明の第3の観点によるジェットミル装置は、上記第1または第2の観点において、
前記空洞室の内壁側面に、複数のジェットノズルをリング状に埋設した構造帯を鉛直方向に沿って複数段に亘り重畳して設けたことを特徴とする。
The jet mill device according to the third aspect of the present invention is the above first or second aspect,
A structural band in which a plurality of jet nozzles are embedded in a ring shape is provided on a side surface of the inner wall of the hollow chamber so as to overlap in a plurality of stages along the vertical direction.
また、本発明の第4の観点によるジェットミル装置は、上記第1ないし第3の観点の何れかにおいて、
前記ジェットノズルの噴射方向と前記空洞室の半径方向法線との為す角度は、30度から85度、もしくは−30度から−85度であることを特徴とする。
A jet mill device according to a fourth aspect of the present invention provides the jet mill apparatus according to any one of the first to third aspects,
An angle formed by the jet direction of the jet nozzle and the radial normal of the hollow chamber is 30 to 85 degrees, or -30 to -85 degrees.
また、本発明の第5の観点によるジェットミル装置は、上記第1ないし第4の観点の何れかにおいて、
前記空洞室底面の略中央部に逆止弁構造を有する噴射管を設け、該噴射管を介して高圧気体と共に被粉砕物を前記同軸円筒の内筒部に噴出抽入することを特徴とする。
A jet mill device according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects,
An injection pipe having a check valve structure is provided in a substantially central portion of the bottom surface of the hollow chamber, and an object to be crushed together with the high-pressure gas is injected and drawn into an inner cylinder portion of the coaxial cylinder through the injection pipe. .
本発明のジェットミル装置によれば、極めて簡易・単純な構造にも関らず、空洞室内に安定した高速旋回流を発生させることが可能であり、従来よりも粒子径が細かく、かつ粒子径のバラツキが少ない微粒子粉体を生成することができる。 According to the jet mill apparatus of the present invention, it is possible to generate a stable high-speed swirling flow in the hollow chamber, despite the extremely simple and simple structure, and the particle diameter is finer and smaller than the conventional one. It is possible to produce a fine particle powder with a small variation in.
本発明を実施するための最良の形態である実施例について、それぞれの添付図面を参照しつつ以下に説明を行なう。先ず、本発明の一つの実施形態であるジェットミル装置(以下、単に「本装置」という)の部分透視斜視図を図1に示す。また、本装置の垂直方向の概略断面図を図2に、その空洞室に関する水平方向の概略断面図を図3に示す。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, FIG. 1 shows a partially transparent perspective view of a jet mill apparatus (hereinafter simply referred to as “the present apparatus”) which is one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view in the vertical direction of this apparatus, and FIG. 3 is a schematic sectional view in the horizontal direction related to the hollow chamber.
これらの各図に示されるように、本装置は、主に基台部1、および基台部1の上面中央部に設けられた粉体入出部2から構成されている。また、基台部1の内部には、粉体の粉砕処理が行なわれる主空洞室11、および主空洞室11の周囲を取り巻く形で副空洞室12が設けられている。なお、本実施例では、主空洞室11として円盤状の形態が示されているが、本発明の実施は係る事例に限定されるものではない。
As shown in each of these drawings, the present apparatus is mainly composed of a
例えば、主空洞室11の形状を円筒状、球状、半球状、円錐状あるいは紡錘体状に構成することも可能である。すなわち、主空洞室11の構造はその鉛直方向の中心軸に対して、いわゆる回転対称の形状を為すものであれば、如何なる形態も選択することが可能である。
For example, the
一方、主空洞室11の内壁側面には、複数のジェットノズル13が所定の間隔を置いてリング状に埋設されており、係るジェットノズル13を介して、主空洞室11と副空洞室12が連結されている。すなわち、本装置の外部より副空洞室12に注入された高圧気体は、噴射弁構造の噴射口を有するジェットノズル13から、主空洞室11の内部に高速で噴射されることになり、この高圧気体の噴流によって、主空洞室11の内部に高速の旋回流が形作られるのである。
On the other hand, a plurality of
図3に表すように、ジェットノズル13の噴出口は、該噴出口と主空洞室11の中心点を結ぶ半径方向の法線に対して所定の角度θを為している。
係る角度θの値は特に限定されるものではないが、現実の実施態様においては、
30度 ≦ θ≦ 85度
もしくは、
−30度 ≦ θ≦ −85度
の範囲に設定することが好ましい。
As shown in FIG. 3, the jet outlet of the
The value of the angle θ is not particularly limited, but in an actual embodiment,
30 degrees ≤ θ ≤ 85 degrees or
It is preferable to set in the range of −30 degrees ≦ θ ≦ −85 degrees.
また、主空洞室11の内壁側面にリング状に設けられたジェットノズル13の数は特に限定されるものではなく、現実の実施態様において様々な値を取り得るものとする。但し、主空洞室11の内部に理想的な旋回流を発生させるためには、少なくとも10本以上、より好ましくは12本以上のジェットノズルをリング状に等間隔で設けることが好ましい。
Further, the number of
なお、本実施例では、主空洞室11の内壁面にジェットノズル13の帯状リングが1段しか設けられていないが、本発明の実施は係る事例に限定されるものではない。すなわち、主空洞室内に設けるジェットノズルの帯状リングの鉛直方向に関する重畳段数は、主空洞室の構造と相俟って決定されるものとする。
In the present embodiment, only one stage of the belt-like ring of the
例えば、主空洞室11の構造が本実施例のような円盤状ではなく、その鉛直方向に延伸された、円筒状や紡錘体状である場合、もしくは球状や半球状である場合は、複数段に亘る帯状リングを主空洞室11の内壁側面に重畳して設けるようにしてもよい。この場合、各段の帯状リングに設けるジェットノズルの本数は、それぞれの実施態様に応じて適宜定めることが好ましい。
For example, when the structure of the
一方、粉体入出部2は、前述のように基台部1の略中心に設けられており、同心状に配置された内筒部21と外筒部22から成る同軸円筒によって構成されている。図2の断面図に示されるとおり、内筒部21および外筒部22の下端は、主空洞室11の天井面の略中心部に挿通されており、内筒部21の上端には、本装置の最頂部にて粉体抽入用のホッパー23が設けられている。また、外筒部22の上端は塞がれており、その側面には、微小粒子に粉砕された粉体を抽出するための抽出管24が接続されている。
On the other hand, the powder inlet /
なお、内筒部21の直径ψ1、外筒部22の直径ψ2、ならびに主空洞室11の直径ψ0の値は特に限定されたものではないが、実際的な実施態様においては、その値を下記の範囲で設定することが好ましい。
300mm ≧ ψ0 ≧ 50mm
20mm ≧ ψ1 ≧ 6mm
100mm ≧ ψ2 ≧ 20mm
The values of the
300mm ≧ ψ0 ≧ 50mm
20mm ≧ ψ1 ≧ 6mm
100mm ≧ ψ2 ≧ 20mm
因みに、本実施例において上記のパラメータは、それぞれ、ψ0=300mm、ψ1=10mm、ψ2=82mmに設定されている。また、主空洞室11の高さ(厚さ)は30mm、ジェットノズルの本数は12本に設定されている。なお、粉体入出部2の高さ(長さ)は、実際の実施態様に応じて適宜選択されるものとする。
Incidentally, in the present embodiment, the above parameters are set to ψ0 = 300 mm, ψ1 = 10 mm, and ψ2 = 82 mm, respectively. The height (thickness) of the
次に、本装置の動作について説明を行なう。先ず、本装置の外部に設けた高圧気体供給源(図示せず)から、基台部1の副空洞室12に高圧気体を連続して注入する。因みに、係る高圧気体としては、窒素や炭酸ガス等の様々な不活性ガスを用いることも可能であるが、高圧気体として圧搾空気を使用することが極めて一般的である。なお、高圧気体の供給源としては、ボンベに蓄えた圧搾空気を放出させるようにしても良いし、或いはコンプレッサ等の気体圧縮装置を用いて圧搾空気を連続供給させるようにしても良い。
Next, the operation of this apparatus will be described. First, high-pressure gas is continuously injected into the
本装置に供給される高圧気体の圧力P(単位はMPa:メガパスカル)の値については、特に限定されるものではないが通常は、
1.2MPa ≧ P ≧ 0.8MPa
程度の値を用いることが粉砕の効率化と微粒子化を図る上において好ましい。因みに、本実施例ではP=1.0MPaに設定されている。
The value of the pressure P (unit: MPa: megapascal) of the high-pressure gas supplied to the apparatus is not particularly limited.
1.2 MPa ≧ P ≧ 0.8 MPa
It is preferable to use a value of a degree from the viewpoint of increasing the efficiency of pulverization and making fine particles. Incidentally, in this embodiment, P is set to 1.0 MPa.
高圧気体供給源から副空洞室12に注入された高圧気体は、ジェットノズル13介して、主空洞室11の半径方向の法線に対し前述の所定角度θを保ちつつ、主空洞室11の内部に高速で噴射される。これによって、主空洞室11の内部には高速の旋回流が、恰も竜巻や台風のように発生することになる。
The high-pressure gas injected into the
なお、本装置の外部から供給される高圧気体を、一旦、副空洞室12に導入して然る後にジェットノズル13を介し主空洞室11の内部に噴射させることにより、各々のジェットノズル13から均一なジェット噴流を形成させることができる。また、高圧気体を副空洞室12へ一時的に蓄積することによって、高圧気体供給源からの気体注入量の変動を低減させる効果も得られる。
The high-pressure gas supplied from the outside of the apparatus is once introduced into the
主空洞室11内において、高圧気体の旋回流が発生したならば、本装置の最頂部に設けたホッパー23から粉砕処理に供する粉体を徐々に抽入する。ホッパー23から抽入された粉体は、粉体入出部2の内筒部21を通って主空洞室11の中心部に落下し、主空洞室11の内部に発生している旋回流に巻き込まれることになる。なお、旋回流の中心部には、恰も台風の目に発生する気圧低下部分と同様の原理で負圧が生じているため、粉体が内筒部21の内部を落下する際に、この負圧によって主空洞室11内に吸い込まれ、ホッパー23の方向に逆流するおそれはない。
If a swirling flow of high-pressure gas is generated in the
主空洞室11内で旋回流に巻き込まれた粉体は、その旋回流に乗って高速で飛翔する間に、粉体の粒子同士が衝突し粉砕され、粉体に含まれる粒子径の微小化が促進される。また、旋回流により生じた遠心力によって粒子径の大きな粒子は旋回流の外側に移動し、旋回流の内側には粒子径の小さな粒子が集まってくる。すなわち、本装置においては、粉体粒子の粉砕と粒子径の分級が粉砕処理の過程において自動的になされることになる。
While the powder entrained in the swirling flow in the
旋回流の外側では、当然、旋回流の速度も速いため粉砕処理が一段と加速され、そこで粉砕されて微小化された粒子は旋回流の内側に集まることになる。台風の目に相当する旋回流中心の周縁部では、台風の場合と同様に、いわゆる台風の目に対する正圧が発生している。このため、旋回流の内側に集まった微小化された粒子は、この正圧により加圧され同軸円筒の外筒部22の内部を上昇し、抽出管24を通って本装置の外部に抽出される。
Naturally, the speed of the swirl flow is also fast outside the swirl flow, so that the pulverization process is further accelerated, and the pulverized and micronized particles gather inside the swirl flow. At the periphery of the center of the swirl flow corresponding to the typhoon eyes, a positive pressure is generated for the so-called typhoon eyes, as in the case of the typhoon. For this reason, the micronized particles gathered inside the swirling flow are pressurized by this positive pressure, rise inside the outer
粉体の粉砕処理に関する実験データとして、本装置と従来のジェットミル装置との粉砕処理結果の比較を図4のグラフに示す。同図において、図(4a)は本装置による粉砕処理を行なった場合であり、図(4b)は従来装置を用いた場合である。なお、グラフの縦軸は、粉砕処理後の微小化された粉体中に当該粒子径の粒子が含まれる頻度を表したものである。 As experimental data regarding the pulverization processing of the powder, a comparison of the pulverization processing results between this apparatus and a conventional jet mill apparatus is shown in the graph of FIG. In the figure, FIG. (4a) shows the case where the pulverization process is performed by this apparatus, and FIG. (4b) shows the case where the conventional apparatus is used. In addition, the vertical axis | shaft of a graph represents the frequency where the particle | grains of the said particle diameter are contained in the micronized powder after a grinding process.
また、被粉砕物としては、両者ともに水酸化カルシウムの粉体2000グラムを使用しており、粉砕処理に要した時間は共に5分間である。なお、当該粉砕処理においては、粒子径が約4μm(マイクロメータ)の微小粒子粉体を得ることを目的としている。なお、粉砕後の粒子径の測定はレーザー解析式の粒子測定器により行なったものである。 In addition, as the materials to be pulverized, 2000 grams of calcium hydroxide powder is used for both, and the time required for the pulverization is 5 minutes. The purpose of the pulverization process is to obtain a fine particle powder having a particle size of about 4 μm (micrometer). The particle size after pulverization was measured with a laser analysis type particle measuring device.
図4からも明らかなように、本装置を用いた場合、目的とする約4μm(マイクロメータ)の粒子径の発生頻度は、従来装置に比較して約2倍に増加している。逆に、目的とする約4μm(マイクロメータ)の粒子径の近傍におけるバラツキの幅は、従来装置の1/2程度に減少している。 As is apparent from FIG. 4, when this apparatus is used, the frequency of occurrence of the target particle diameter of about 4 μm (micrometer) is increased about twice as compared with the conventional apparatus. On the contrary, the width of variation in the vicinity of the target particle diameter of about 4 μm (micrometer) is reduced to about ½ of the conventional apparatus.
なお、以上に説明した実施例では、内筒部21の最頂部に設けたホッパー23から被粉砕物の粉体を空洞室内に抽入していたが、本装置における被粉砕物の抽入方法は係る事例に限定されるものではない。例えば、空洞室11の底面の略中央部に逆止弁構造の噴射管を設け、係る噴射管を通し被粉砕物である粉体を圧搾空気等の高圧気体と共に内筒部21の内側に噴出させ、空洞室11内への被粉砕物の抽入を行なうようにしても良い。
In the embodiment described above, the powder of the material to be crushed is drawn into the hollow chamber from the
当該噴射管における噴射口の構造を、噴射管に引加される高圧気体によりその噴射時にのみ噴射口が開く、いわゆる逆止弁の構造とすることによって、被粉砕物の粉体が空洞室11からその外部に漏れ出すことはない。また、この場合は、内筒部21の上端部は外筒部22と同様に閉塞されることになる。
The structure of the injection port in the injection tube is a so-called check valve structure in which the injection port is opened only at the time of injection by the high-pressure gas applied to the injection tube, so that the powder of the material to be crushed can be
以上に説明したように、本装置を用いた場合は、従来のジェットミル装置に比較して粒子径のバラツキの少ない微小粒子の粉体を生成することが可能であり、そのシンプルな構造によって装置コストを低減させることができる。 As described above, when this apparatus is used, it is possible to produce fine particle powder with less variation in particle diameter compared with the conventional jet mill apparatus, and the apparatus has a simple structure. Cost can be reduced.
なお、本発明は以上に説明した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明を構成する各部位の形状や配置、或いはその素材等は、本発明の趣旨を逸脱することなく、現実の実施対応に即して適宜変更ができるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to each embodiment described above. For example, the shape and arrangement of each part constituting the present invention, or its material, etc., do not depart from the spirit of the present invention. Needless to say, it can be changed as appropriate according to the actual implementation.
本発明の構成は、各種材料の粉砕処理を行なって、当該材料の微小粒子の粉体を生成する分野においてその利用が可能である。
The configuration of the present invention can be used in the field of producing a fine particle powder of a material by pulverizing various materials.
1 … 基台部
11 … 主空洞室
12 … 副空洞室
13 … ジェットノズル
2 … 粉体入出部
21 … 内筒部
22 … 外筒部
23 … ホッパー
24 … 抽出管
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記空洞室の天井面の略中央部において、その鉛直上方向に向かう同心状の同軸円筒を設け、
該同軸円筒の内筒部に生ずる負圧を利用して被粉砕物を前記空洞室内に抽入し、かつ該同軸円筒の外筒部に生ずる正圧を利用して前記空洞室内から粉砕された微小粒子を抽出することを特徴とするジェットミル装置。 A plurality of jet nozzles embedded in a ring shape on the inner wall side surface of the cavity chamber, and using a high-speed swirling flow generated by the high-pressure gas injected from the nozzle, the object to be crushed in the cavity chamber is minutely A jet mill for crushing into particles,
In the substantially central portion of the ceiling surface of the hollow chamber, a concentric coaxial cylinder is provided that extends in the vertical upward direction.
The object to be crushed was drawn into the hollow chamber using the negative pressure generated in the inner cylindrical portion of the coaxial cylinder, and was pulverized from the hollow chamber using the positive pressure generated in the outer cylindrical portion of the coaxial cylinder. A jet mill apparatus for extracting fine particles.
An injection pipe having a check valve structure is provided in a substantially central portion of the bottom surface of the hollow chamber, and an object to be crushed together with the high-pressure gas is injected and drawn into an inner cylinder portion of the coaxial cylinder through the injection pipe. The jet mill device according to at least one of claims 1 to 4.
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