JP2014223618A - 気流式分級装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入気流路30を流れる気体の一部が、原料供給ノズル11の上方を、後方から噴射方向に沿って分級領域34に流入するように構成し、排出流路35が、少なくとも微粉排出流路36と粗粉排出流路37とを有し、微粉排出流路36が原料供給ノズル11の近傍側になるように構成し、原料供給ノズル11の先端から下方に鋭角状に延びる下方側ブロック14の気体接触面14aが微粉排出流路36の一部を構成し、分級領域34から微粉排出流路36に流出する気体が、原料供給ノズル11の先端の近傍において、下方に流れるように構成する。
【選択図】図2
Description
本発明の目的は、粉体原料(被分級原料)から粗粉を取り除く際の分級性能を簡素な構成で向上させることにある。
本構成のごとく、原料供給ノズルから噴射される被分級原料に対して、原料供給ノズルの上方をその後方から気体噴射方向に沿って分級領域に流入する気体を作用させること、そして、微粉排出流路の一部を原料供給ノズルの先端から下方に鋭角状に延びる下方側ブロックの気体接触面で構成して、分級領域から微粉排出流路に流出する気体が、原料供給ノズルの先端の近傍において下方に流れるように構成することによって、従来のコアンダブロックによるコアンダ効果を利用しなくとも、従来の気流式分級装置に比べて、粉体原料(被分級原料)から粗粉を取り除く際の分級性能を高めることができる。
また、本構成によれば、コアンダブロックを使用する従来の気流式分級装置のように、分級性能を上げるための何か特別な工夫を行う必要がないため、装置構成が簡素化されて
、メンテナンスコスト等を削減することもできる。
本構成によれば、気体が下方側ブロックの気体接触面に沿って、原料供給ノズルの気体噴射方向とは逆方向に流れるように構成されており、これは、原料供給ノズルの先端から微粉排出流路までの流路が、大きな曲率でもって急激に曲げられることを意味する。このような構成を採用することによって、粗粉が微粉排出流路に移行し難くなり、分級性能をより一層高めることができる。
本構成のごとく、原料供給ノズルの気体噴射方向に対する分級領域への気体の流入角度が、原料供給ノズルの噴射口から遠方になるほど大きくなるように、複数の整流板をそれぞれ異なる向きに設けることで、入気流路における気体の流れが連続的に変化して、分級領域に対して気体が円滑に流れ易くなり、これにより分級性能をより一層高めることができる。
本構成によれば、ユーザーが円盤部材を軸心回りに回転させることによって複数の整流板の傾き角度を同時に変えることができる。即ち、ユーザーは、円盤部材を回転操作するだけで、入気流路における気体の流れる方向を、ユーザーの意図する方向に容易に変更することができ、これにより分級領域に供給される気体の流れを調整することが可能となる。
本構成によれば、分級エッジの先端と、前記原料供給ノズルの先端との間の距離を変更することによって微粉排出流路の幅を調節することが可能となり、分級性能をより一層高めることができる。
本構成のごとく、分級エッジを原料供給ノズルの気体噴射方向に対して水平方向に移動
調節可能とすれば、微粉排出流路及び粗粉排出流路のそれぞれの幅の調節を、精度良く確実且つ簡単に行うことができるため、分離すべき粒子の大きさに応じて精度良く分級することができる。
本構成のごとく、傾斜面と湾曲面とを組み合わせることによって、分級エッジの先端をより鋭利な形状に構成することができる。そのため、分級エッジを水平方向に移動させたとしても、微粉排出流路及び粗粉排出流路のそれぞれの形状が大きく変更されることがなく、より精度良く分級することができる。
本構成によれば、原料供給ノズルの先端から下方に鋭角状に延びる下方側ブロックの気体接触面を、非常に簡素な形状で構成することができる。
本構成によれば、粒子径数十μm〜数千μmの粗大粒子が粉体原料中に含まれる場合、原料供給ノズルから噴射されて直進的に飛ぶ粗大粒子が、流入口から粗大粒子排出流路に流入する。そのため、噴射された粗大粒子が装置内の壁に衝突して跳ね返ることはなく、粗大粒子が微粉排出流路に混入する虞はない。
〔第1実施形態〕
〔1〕分級システム
図1に示すように、本実施形態に係る分級システム1は、原料供給機2、振動フィーダ3、エジェクタ4、エアーポンプ5、気流式分級装置10、微粉捕集用サイクロン6、粗粉捕集用サイクロン7、集塵機8、ブロア9等を備えて構成されている。
本発明の気流式分級装置10に適用可能な粉体原料としては、例えば、コピー機やレーザープリンタで紙の着色に使われる微細な粉末状のトナー原料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。尚、本明細書において、粉体原料に含まれる粒子径10μm未満の粉体を「微粉」と定義し、粉体原料に含まれる粒子径10μm以上の粉体を「粗粉」と定義する。また、粉体原料に含まれる粗粉の中でも特に大きな粉体であって粒子径数十μm〜数千μmの粉体を「粗大粒子」と定義する。
図2に示すように、本発明の気流式分級装置10は、原料供給ノズル11、粗粉側ブロック12、原料供給側ブロック13、下方側ブロック14、分級エッジ15、分級エッジブロック16、及び第1〜第3整流板21,22,23を備えて構成されている。
原料供給ノズル11は、その下側に隣接配置される下方側ブロック14によって下から支持されつつ、その上側に配置される原料供給側ブロック13と、下方側ブロック14との間に嵌め込まれることにより固定される。原料供給ノズル11は、その先端に、分級領域34に開口する噴射口を有しており、被分級原料は、原料供給ノズル11の噴射口から分級領域34に対して側方噴射される。
粗粉側ブロック12は、原料供給ノズル11とは反対の側に配置されている。粗粉側ブロック12には、下に向かうにつれて原料供給ノズル11に近づくように傾斜する第1傾斜面12aと、下に向かうにつれて原料供給ノズル11から遠ざかるように傾斜する第2傾斜面12bと、上下方向に延びる垂直面12cとがこの順序で連設されている。
原料供給側ブロック13には、下に向かうにつれて粗粉側ブロック12に近づくように傾斜する第1傾斜面13a、緩やかな曲面をなす湾曲面13b、及び湾曲面の下端から粗粉側ブロック12の方に向かってわずかに下に傾斜しつつ横方向に延びる第2傾斜面13cがこの順序で連設されている。
下方側ブロック14には、原料供給ノズル11の先端から分級領域34の側に突出しないように下方に湾曲した後、横方向に延びる下面14a(気体接触面)が設けられている。尚、下方側ブロック14の下面14aの形状は、この構成に限定されるものではなく、他にも例えば、原料供給ノズル11の先端から鋭角をもって直線的に下方に延びる平面で構成しても良い。
分級エッジブロック16は、下方側ブロック14の下方に配置されている。分級エッジブロック16には、上下方向に延びる側面16a、横方向に延びる上面16b、上下方向に貫通する貫通空間16c、及び横外側面から貫通空間16cに通じる図示しない貫通孔が設けられている。上面16bには、分級エッジ15のエッジ部分が設置される。また、ノブ部材17が、その軸部17aの軸心回りに回転操作可能に分級エッジブロック16に取り付けられている。ノブ部材17の軸部17aの先端部分は、分級エッジブロック16の図示しない貫通孔を通って貫通空間16cに到達し、後述する分級エッジ15の突出部15dに接続されている。
分級エッジ15は、粗粉排出流路37の一部を構成する傾斜面15a、微粉排出流路36の一部を構成する湾曲面15b、底面15c、底面15cから垂直方向に延びる突出部15d、及び突出部15dの先端に設けられる係止部15eを備えて構成される。分級エッジ15のエッジ部分は、傾斜面15a、湾曲面15b、及び底面15cを備える縦断面形状が山状の部分であって、このエッジ部分には傾斜面15aと湾曲面15bとによって鋭利な先端が形成される。
入気流路30は、粗粉側ブロック12の第1傾斜面12aと、原料供給側ブロック13との間に形成される。入気流路30は、気体の一部が、原料供給ノズル11の上方をその後方から気体噴射方向に沿って分級領域34に流入すると共に、原料供給ノズル11の気体噴射方向に対する分級領域34への気体の流入角度が、原料供給ノズル11の噴射口から遠方側の方が大きくなるように構成されており、本実施形態においては、入気流路30には、少なくとも、原料供給側ブロック13の側を流れる第1入気流31と、粗粉側ブロック12の側を流れる第2入気流32とが形成される。
排出流路35は、分級領域34で分級された原料を気体と共に排出する。排出流路35は、少なくとも微粉排出流路36と粗粉排出流路37とを有し、微粉排出流路36と粗粉排出流路37とは、分級エッジ15によって区画され、微粉排出流路36が原料供給ノズル11の近傍側に配置される。
ブロア9(図1参照)を作動させると、外部空気等の気体が気流式分級装置10内に吸引され、入気流路30を通り、さらに分級領域34を通って、微粉排出流路36及び粗粉排出流路37に向かって流れる分級気流が形成される。
粉体原料の付着・固着による気流式分級装置における分級気流の乱れや閉塞を防ぐためには、気流式分級装置のケーシングの内面および粉体原料との接触部分に、バフ研磨、電解研磨、PTFEなどのコーティング、NiやCrなどの金属メッキ処理が施されるのが好ましい。
分級エッジや原料供給ノズルなど、装置内の粉体原料と接触する部材には、電解研磨、硬質金属やセラミックスなどのコーティングやメッキ、セラミックやサーメット等の超硬合金の焼結、溶射・溶着、肉盛溶接、浸炭処理や窒化処理、イオンプレーティング、ブラスト処理が施されるのが好ましい。
本発明の気流式分級装置の運転時における装置内の環境は、(1)温度については、融着を防ぐために低い方(低温)が好ましく、(2)湿度については、付着及び固着を防ぐために低い方(除湿)が好ましく、(3)気体は、空気密度により軌跡が変わる為に空気との比重差が大きいほど好ましく、(4)酸素濃度は、防爆(粉塵爆発の回避)のために低い方が好ましい。
本発明の気流式分級装置は、例えば、コピー機やレーザープリンタで紙の着色に使われる微細な粉末状のトナーを製造する際の製造工程に好適に用いることができる。
尚、本発明の気流式分級装置は、微粉砕又は超微粉砕の後の分級のほか、球形化や表面改質後の製品粉体中の微粉又は粗大粒子などの異物を除去するための装置として適用することもできる。
以下、本発明の気流式分級装置の第2の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、重複説明を避けるため、先の第1実施形態で説明した構成と同じ作用を奏する構成については、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として異なる構成についてのみ説明する。
一般的に機械式粉砕機で原料を粉砕して、平均粒子径6.5μmのトナー粉を得た場合、「粗粉」と呼ばれる粒子径10μm以上の粒子が数%ほど存在する。これを最終製品の「微粉」とするには、分級を行って「粗粉」を除去する必要がある。
比較例として、上記実施例と同じ平均粒子径6.5μmのトナー粉について、コアンダ効果を利用する従来の気流式分級装置を用いて分級操作を行ったときの試験結果を以下に述べる。
上記表1に示すように、本発明の気流式分級装置における粗粉回収率は、1回目:12.8%、2回目:8.6%、3回目:6.7%、4回目:5.3%であり、粗粉割合(体積比率による微粉中に含まれる粗粉の割合)は、1回目:0.4%、2回目:0.6%、3回目:1.1%、4回目:1.5%であった。
表3に示すように、第2実施形態の気流式分級装置では、第1実施形態の気流式分級装置と比べて、分級処理した微粉(処理微粉)に含まれる粗大粒子の割合が著しく低減された。
11 原料供給ノズル
12 粗粉側ブロック
13 原料供給側ブロック
14 下方側ブロック
14a 下面(気体接触面)
15 分級エッジ
16 分級エッジブロック
20 整流部材
21〜23 第1〜第3整流板
24 円盤部材
30 入気流路
31 第1入気流
32 第2入気流
34 分級領域
35 排出流路
36 微粉排出流路
37 粗粉排出流路
38 粗大粒子排出流路
39 流入口
Claims (9)
- 被分級原料が分級される分級領域と、
気体を前記分級領域に流入させる入気流路と、
被分級原料を側方から前記分級領域に噴射する原料供給ノズルと、
該原料供給ノズルの下側に隣接配置される下方側ブロックと、
前記分級領域から分級された被分級原料を気体と共に排出する排出流路とを備え、
前記入気流路を流れる気体の一部が、前記原料供給ノズルの上方をその後方から気体噴射方向に沿って前記分級領域に流入するように構成し、
前記排出流路が、少なくとも微粉排出流路と粗粉排出流路とを有し、前記微粉排出流路が前記原料供給ノズルの近傍側になるように構成し、
前記原料供給ノズルの先端から下方に鋭角状に延びる前記下方側ブロックの気体接触面が前記微粉排出流路の一部を構成し、
前記分級領域から前記微粉排出流路に流出する気体が、前記原料供給ノズルの先端の近傍において、下方に流れるように構成してある気流式分級装置。 - 前記微粉排出流路は、気体が、前記下方側ブロックの気体接触面に沿って、前記原料供給ノズルの気体噴射方向とは逆方向に流れるように構成してある請求項1に記載の気流式分級装置。
- 前記入気流路に複数の整流板を、それぞれ異なる向きに設け、当該整流板により、前記原料供給ノズルの気体噴射方向に対する前記分級領域への気体の流入角度が、前記原料供給ノズルの噴射口から遠方になるほど大きくなるように構成してある請求項1又は2に記載の気流式分級装置。
- 前記複数の整流板を、円盤部材に一体的に設けると共に、該円盤部材を軸心回りに回転可能に取り付け、前記複数の整流板の傾き角度を同時に調節設定可能に構成してある請求項3に記載の気流式分級装置。
- 前記微粉排出流路と前記粗粉排出流路とが、分級エッジによって区画されており、
前記分級エッジの先端と、前記原料供給ノズルの先端との間の距離を変更できるように、前記分級エッジの設置位置を変更可能に構成してある請求項1〜4のいずれか1項に記載の気流式分級装置。 - 前記分級エッジが、前記原料供給ノズルの気体噴射方向に対して水平方向に移動調節可能に取り付けられている請求項5に記載の気流式分級装置。
- 前記分級エッジの先端が、前記粗粉排出流路の一部を構成する傾斜面、及び前記微粉排出流路の一部を構成する湾曲面によって形成される請求項6に記載の気流式分級装置。
- 前記下方側ブロックの気体接触面が、前記原料供給ノズルの先端から下方に延びる曲面又は平面を備えて構成される請求項1〜7のいずれか1項に記載の気流式分級装置。
- 前記排出流路が、粗大粒子排出流路をさらに備え、該粗大粒子排出流路が、前記原料供給ノズルの噴射口に対向配置される流入口を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の気流式分級装置。
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