JP2019188336A - 粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体の流動性が低い場合でも、粉体の閉塞を起こさずに、粉体を安定して連続的に供給することで、安定的な粉砕処理等を可能とする粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法を提供する。【解決手段】粉体を圧縮ガスに導入する導入部と、前記粉体と前記圧縮ガスを含む混合流体を外部へ噴射する噴射口を有する流体噴射部と、前記圧縮ガスを前記導入部へ導入する送気管と、前記粉体を吸引する吸引管と、前記吸引管から吸引された前記粉体を前記導入部へ導入する粉体導入管と、を備える、粉体供給ノズル。【選択図】図１

Description

本発明は、金属、セラミック、無機化合物や有機化合物等の各種粉体を、気流式粉砕機を用いて気流中で粉砕処理して微細化するにあたり、前記粉体を安定して供給することのできる粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法に関する。

金属、セラミック、無機化合物や有機化合物等の粉体を粉砕して微細化する気流式粉砕機として、特許文献１や特許文献２に記載されたジェット粉砕機が従来から知られている。このジェット粉砕機は、ケーシング内に粉砕室と、その上方に分級室とを設け、前記粉砕室の周壁に設けた粉体供給ノズルから粉砕室内の外周部に気流と共に粉体を供給して旋回させ、その旋回する粉体に向けて複数のエア噴射ノズルからジェット気流を噴射させて、粒子同士の衝突と高圧のジェット気流との衝突によって粉体を粉砕している。この方式では、粉砕により摩耗する部材が基本的にはないので、コンタミの可能性が低く、処理する粉体に不純物が混入せずに高純度のまま粉砕することを要求される場合に、特に有効である。

また特許文献１では、粉砕後の粉砕物を分級室に流入させ、その分級室での旋回により粉砕物を微粉と粗粉とに遠心分離し、分級室の中央部に移行する微粉を分級室の頂壁に形成した排気筒から排出し、粗粉は分級室の外周部にある粉体戻し通路を通って、分級室からエア噴射ノズル内に戻してエアと共に粉砕室へ再度噴射され、微粉となるように粉砕室で繰り返し粉砕するようにしている。

上記ジェット粉砕機においては、粉砕後の粉砕物を分級処理し、分級室内の外周部に移動した粗粉をエア噴射ノズル内に戻すため、分級室内における粗粉の滞溜が少なく、製品となる微粉中に粗粉が混入するのを防止することができ、目的とする粒径の製品を得ることができるという特徴を有する。

特開平１１−１７９２２８号公報 特開２００８−０００６５７号公報

これらの気流式粉砕機では、粉体供給ノズルの粉体供給管に連結されたホッパを有し、粉砕処理するための粉体を一時的にホッパ内に貯留して、粉体供給ノズルから粉砕室へエアを噴射することで発生する負圧により、ホッパ内の粉体を粉体供給管から粉砕室に吸引して供給する方法がとられていた。

しかしながらこの供給方式では、ホッパは粉体が導入される開口部から粉体を粉体供給管へ導入する導入口へ向けて先細りとなるテーパー形状となっている。そのため、粉体が自重やエアの負圧によってホッパ内で次第に密に充填されていくことで閉塞してしまい、エアの負圧によっても吸引されなくなり、粉体を粉砕室へ連続して供給することができなくなることにより、粉砕処理が安定して実施できないという問題があった。特に流動性が低い粉体を処理しようとした時に、この閉塞が頻発する傾向もあった。

そこで、本発明では、粉体の流動性が低い場合でも、粉体の閉塞を起こさずに、粉体を安定して連続的に供給することで、安定的な粉砕処理等を可能とする粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の粉体供給ノズルは、粉体を圧縮ガスに導入する導入部および前記粉体と前記圧縮ガスを含む混合流体を外部へ噴射する噴射口を有する流体噴射部と、前記圧縮ガスを前記導入部へ導入する送気管と、前記粉体を吸引する吸引管と、前記吸引管から吸引された前記粉体を前記導入部へ導入する粉体導入管と、を備える。

前記吸引管は、前記粉体を吸引する吸引口を有する第１端部と、前記粉体導入管に接続される接続口を有する第２端部を備えてもよい。

前記吸引口は、水平方向または下向きに開口してもよい。

前記粉体供給ノズルは、順に、前記送気管と、前記導入部と、前記噴射口は一直線上に配置され、前記圧縮ガスの進行方向と前記粉体の吸引方向は前記導入部で交わり、前記粉体は、前記圧縮ガスが前記送気管、前記導入部および前記噴射口を一直線上に通過することにより発生する負圧により吸引されるものでもよい。

前記吸引管は、金属管もしくはプラスチック管であってもよい。

前記プラスチック管は可撓性を有していてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の気流式粉砕機は、前記粉体供給ノズルを備える気流式粉砕機であって、前記噴射口より噴射された混合流体が導入され、当該混合流体中の粉体を粉砕する粉砕室を備える。

前記気流式粉砕機は、前記吸引管により吸引される粉体を溜める粉体受け容器を備えてもよい。

前記気流式粉砕機は、前記吸引管により吸引される粉体を前記吸引管または前記粉体受け容器に供給するフィーダーを備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の粉体供給方法は、粉体供給ノズルを用いる粉体供給方法であって、前記粉体供給ノズルは、粉体を圧縮ガスに導入する導入部および前記粉体と前記圧縮ガスを含む混合流体を外部へ噴射する噴射口を有する流体噴射部と、前記圧縮ガスを前記導入部へ導入する送気管と、前記粉体を吸引する吸引管と、前記吸引管から吸引された前記粉体を前記導入部へ導入する粉体導入管と、を備え、前記吸引管は、前記粉体を吸引する吸引口を有する第１端部と、前記粉体導入管に接続される接続口を有する第２端部を備え、順に、前記送気管と、前記導入部と、前記噴射口は一直線上に配置され、前記圧縮ガスの進行方向と前記粉体の吸引方向は前記導入部で交わり、前記粉体供給ノズルの前記送気管から前記導入部を介して前記噴射口へ前記圧縮ガスを送気する送気工程と、前記送気工程により発生する負圧により、前記吸引口から前記粉体を水平方向または上向きに吸引する吸引工程と、前記導入部において前記粉体を前記圧縮ガスに導入して混合流体を得る導入工程と、前記混合流体を前記噴射口から外部へ噴射する噴射工程と、を含む。

前記吸引工程は、前記吸引管を用いて前記粉体を粉体受け容器またはフィーダーから吸引する段階を含んでもよい。

本発明の粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法によれば、粉体の流動性が低い場合でも、粉体の閉塞を起こさずに、粉体を安定して連続的に供給することができることで、安定的な粉砕処理等が可能となる。

本発明の一実施形態に係る粉体供給ノズルを用いた粉体吸引方法を示す断面模式図である。 図１とは異なる態様の粉体吸引方法を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る気流式粉砕機の断面模式図である。 従来技術の一例である、ホッパを備える粉体供給ノズルを用いた粉体供給方法を示す断面模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係る粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

［１．粉体供給ノズル］
図１に、本発明の一実施形態に係る粉体供給ノズル１の断面模式図を示す。粉体供給ノズル１は、流体噴射部２と、送気管３と、吸引管４と、粉体導入管５を備える。

（流体噴射部）
流体噴射部２は、粉体Ｐを圧縮ガスＡに導入する導入部２１および粉体Ｐと圧縮ガスＡを含む混合流体Ｆを外部へ噴射する噴射口２２を有する。粉体Ｐが圧縮ガスＡに導入されることにより、これらが混合された混合流体Ｆとなる。なお、図１では、導入部２１の内部は四角形の部屋状の形状となっているが、形状は特に限定されない。例えば、圧縮ガスＡの加速を考慮して、後述するディフューザ部３４と一体となって噴射口２２へと先太りするテーパー形状の内部形状であってもよい。また、噴射口２２についても、ディフューザ部３４および導入部２１と一体となって噴射口２２の外部へと先太りするテーパー形状の内部形状であってもよい。

圧縮ガスＡは、外部から送気管３へ供給される。例えば、未図示のボンベやコンプレッサー等から圧縮ガスＡが供給される。また、圧縮ガスＡとしては、圧縮された空気や窒素ガス、アルゴンガス等ガスを使用することができる。圧縮ガスの圧力は、任意に設定することができ、例えば０．４ＭＰａ〜０．９ＭＰａに設定することができる。

粉体Ｐは、凝集して粉砕処理が必要なものや、混合流体Ｆとして用いるものであれば、その材質は特に限定されない。例えば、金属や、セラミックス、無機化合物等の無機の粉体や、小麦粉や片栗粉等の食品材料の粉体、粉体状の樹脂や木片等の工業用材料の粉体、その他の有機化合物の粉体等、広く例示することができる。

（送気管）
送気管３は、圧縮ガスＡを導入部２１へ導入する管である。圧縮ガスＡが侵入する圧縮ガス侵入部３１、圧縮ガス侵入部３１よりも内径が狭くなることで、圧縮ガスＡをさらに圧縮するスロート部３２、圧縮ガス侵入部３１からスロート部３２へ内径が先細りとなるテーパー形状の中間部３３、およびスロート部３２から導入部２１へ内径が先太りとなるテーパー形状のディフューザ部３４を備えるラバールノズル形状となっている。この形状により、圧縮ガスＡが送気管３を通過する際に収縮し拡大することで加速される。

なお、図１において送気管３はラバールノズル形状であるが、本発明ではこの形状に限定されることはなく、粉体を混合流体として供給することができれば、送気管３の内径が変わらないストレート管等、他の形状を採用することができる。

（吸引管）
吸引管４は、粉体Ｐを吸引する吸引管である。粉体供給ノズル１の外部にある粉体Ｐを吸引し、吸引された粉体Ｐは後述する粉体導入管５を介して導入部２１へ導入される。例えば、図１に示すように、フィーダー７から供給されて粉体受け容器８内に収容された粉体Ｐを吸引することができる。フィーダー７を用いれば、粉体受け容器８への単位時間当たりの粉体Ｐの供給量を一定とすることができる。そのため、例えば粉体受け容器８への供給量と吸引管４への吸引量が異なる場合であっても、粉体受け容器８で粉体Ｐを一旦ストックしておけるため、供給量と吸引量の調整が容易である結果、連続的に安定して粉体Ｐを供給することができる。フィーダー７としては、粉体Ｐを供給するものであれば特に限定されないが、例えば振動フィーダーを採用することができる。

なお、図２に示すように、粉体受け容器８を用いずに、フィーダー７上に載置されている粉体Ｐを直接吸引することができる。例えば、フィーダー７による粉体Ｐの供給量と、吸引管４による粉体Ｐの吸引量が同じである場合には、粉体受け容器８にて粉体Ｐをストックすることを省略することができる。

また、吸引管４は、粉体Ｐを吸引する吸引口４ａを有する第１端部４１と、粉体導入管５に接続される接続口４ｂを有する第２端部４２を備えることができる。吸引口４ａを粉体受け容器８に収容された粉体Ｐやフィーダー７上の粉体Ｐに接近させることで、負圧により粉体ｐを吸引することができる。

そして、吸引管４と粉体導入管５との接続部分に隙間が生じることで、吸引口４ａから吸引されて吸引管の内部を通過した粉体が漏れて外部へ飛散しないよう、接続口４ｂと粉体導入管５との接続部分は、密着していることが好ましい。例えば、コネクタを用いて第２端部４２と粉体導入管５が密着するよう接続することができる。また、図１に示すように、粉体導入管５と接続口４ｂとの接続部分となる、粉体導入管５の接続部５１を、吸引管４から導入部２１へ向かって先細りとなるテーパー形状の内径とし、かつ、第２端部４２の外径を接続部５１の吸引管４側の開放端の内径よりも小さくすると共に、接続部５１の導入部２１側の開放端の内径よりも大きくすることができる。これにより、前記開放端へ第２端部４２を挿入することができ、かつ、第２端部４２は接続部５１の導入部２１側の開放端までは挿入されないので、第２端部４２の外形と接続部５１の内径との間に隙間が生じることがなく、密着させることで粉体の飛散を防止することができる。このように、吸引管４と粉体導入管５は、直接的または間接的に接続することができ、また、接続した状態を保持するべく、接着剤やテープ等の固定手段により、吸引管４と粉体導入管５を固定することができる。

ここで、吸引口４ａは、水平方向または下向きに開口することができる。例えば、図１において、粉体受け容器８に収容されて塊１５となった粉体Ｐが、吸引口４ａから吸引管４内へ吸引されるが、吸引口４ａが水平方向に開口していることにより、塊１５の側面から水平方向に粉体Ｐを吸引することができる。また、吸引口４ａが下向きに開口していることにより、塊１５の上面から粉体Ｐを上方または斜め上方に吸引することができる。すなわち、粉体Ｐの塊１５の上面や側面は、塊１５の内部や下部と比べて粉体Ｐの自重によって受ける圧力が小さいため、粉体Ｐは圧縮されて密に充填されておらず、風圧によって流動しやすい状態となっている。従って、もともとの性質として流動性の低い粉体Ｐであっても、負圧によって粉体供給ノズル１に吸引することができる。

なお、図２に示すように、フィーダー７から粉体Ｐを直接吸引する場合には、フィーダー７上の粉体Ｐは粉体受け容器８に収容された塊１５と比べて圧縮されておらず、密に充填されていない。このような場合には、吸引口４ａが上向きに開口して粉体Ｐの下方から粉体Ｐを吸引しても、容易に吸引することができる。すなわち、粉体Ｐが密に充填されていない場合には、吸引口４ａは、水平方向、下向き、または上向きに開口していても、粉体Ｐを問題なく吸引することができる。

また、吸引管４の材質は、粉体Ｐを問題なく吸引できれば特に限定されないが、例えば、鉄、鉄の合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属製の吸引管４や、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等のプラスチック製の吸引管４を用いることができる。

これらの材質は、粉砕対象となる粉体Ｐの種類によって適宜選択することができ、粉体Ｐが金属や金属酸化物である場合には、粉砕物中に不純物が混入する原因とならないよう、また、金属等を酸化または還元しないよう、耐摩耗性が高く不活性な材質のものを選択することができる。同様に、粉体Ｐが小麦粉や片栗粉等の食品材料である場合には、人体に無害な材質のものを適宜選択することができる。なお、吸引管４が劣化等した場合には、新品と適宜交換すれば足りる。

吸引管４の形状は、粉体Ｐを問題なく吸引できれば特に限定されない。例えば、図１に示すように吸引口４ａから接続口４ｂへアーチ状となっているものや、吸引管４の全体にわたって蛇腹状となっており、任意の部分で折り曲げ可能なもの、折り曲げストローのようにストレート部分と蛇腹状の部分が複合して蛇腹状の部分で折り曲げ可能なもの等を、吸引管４として用いることができる。また、吸引管４の断面形状も特に限定されず、円、楕円、多角形等、任意の形状のものを用いることができる。さらに、吸引管４の硬さも特に限定されず、容易に変形不可能なものや、容易に変形可能なものを適宜用いることができる。

ただし、特に可撓性を有するプラスチック管を吸引管４として用いれば、変形自在であり、吸引口４ａを水平方向、下向き、または上向きに開口することが容易であるとともに、粉体導入管５の接続部５１へ吸引管４の第２端部４２を挿入することが容易となる。その結果、粉体導入管５の形状に対する制限が少なくなると共に、粉体受け容器８やフィーダー７の配置の自由度が高くなり、清掃や交換のための着脱も容易となる。さらに、透明のプラスチック管を吸引管４として用いれば、吸引口４ａから吸引された粉体Ｐの状態を可視化でき、吸引管４の内部で粉体Ｐが詰まってしまうことを防止できる。このような透明で可撓性を有する吸引管４として、具体的には、透明なビニールホースを好適に使用することができる。また、負圧を無駄にすることなく粉体Ｐを効率的に吸引できるよう、吸引管４は、吸引口４ａおよび接続口４ｂの他に、ガスの出入が可能な開口を備えないことが好ましい。

（粉体導入管）
粉体導入管５は、吸引管４から吸引された粉体Ｐを導入部２１へ導入する管である。粉体Ｐが外部へ飛散しないよう、導入部２１へ粉体Ｐを導入することが重要であり、管の形状は特に限定されないが、例えば、前記のようにテーパー形状の接続部５１を備えることができ、また、内径が変化しないストレート管を粉体導入管５として用いることができる。

本発明の一実施形態に係る粉体供給ノズル１は、順に、送気管３と、導入部２１と、噴射口２２が一直線上に配置されていることが好ましい。送気管３と、導入部２１と、噴射口２２が一直線上に配置されることにより、圧縮ガスＡの移動速度が低下することなく噴射される。ここで、送気管３の内部形状がラバールノズル形状となっていることにより、圧縮ガスＡが加速されるため、噴射口２２より圧縮ガスが勢いよく噴射される。

また、圧縮ガスＡの進行方向と粉体Ｐの吸引方向Ｂが、導入部２１で交わることが好ましい。これらの方向が導入部２１で交わることにより、導入部２１において圧縮ガスＡに粉体Ｐが導入されて、混合流体Ｆを容易に形成することができる。図１に示す粉体供給ノズル１は、導入部２１において前記進行方向と前記吸引方向が直交する構成となっているが、混合流体Ｆが形成されるようにこれらの方向が交わればよく、直交に限定されない。

さらに、粉体供給ノズル１は、粉体Ｐが、圧縮ガスＡが送気管３、導入部２１および噴射口２２を一直線上に通過することにより発生する負圧により、吸引されるものであることが好ましい。導入部２１、粉体導入管５および吸引管４が連通しており、粉体Ｐが吸引口４ａから導入部２１へ導入される導入経路が確保されているため、圧縮ガスＡが導入部２１を通過することにより、この導入経路へ吸引口４ａから導入部２１へ向かって負圧がかかることで、粉体Ｐを吸引することができる。そのため、上記一直線上の配置であれば、圧縮ガスＡの移動速度が低下することがないため、粉体Ｐを十分に吸引できる負圧を発生させることができる。さらに、上記ラバールノズル形状であれば、圧縮ガスＡの加速により更に強力な負圧を発生させることができる。

なお、送気管３と、導入部２１および噴射口２２の配置は、粉体Ｐが問題なく吸引できれば、一直線上でなくてもよく、これらの配置がクランク状や曲線状であってもよい。また、前記一直線状の配置により発生する負圧を利用しなくても、別途コンプレッサー（未図示）等の吸引手段を粉体供給ノズルへ適宜導入することにより、粉体Ｐを吸引して導入部２１へ導入することができる。

なお、吸引管４の材質については、上記したとおりであるが、粉体供給ノズル１を構成するその他の構成の材質は、既存のものを用いることができ、腐食や劣化に強く耐久性に優れたステンレスや、シール性の高いゴム、プラスチック等を適宜組み合わせて用いることができる。

また、粉体供給ノズル１は、上記した構成の他にも、粉体Ｐや圧縮ガスＡ、混合流体Ｆが噴射口２２以外の部分から漏れることを防止するシール部材や、吸引管４とフィーダー７や粉体受け容器８との位置を調整ことの出来る吸引管ホルダー、圧縮ガスＡの流量を調整するバルブ等の構成を備えることができる。

上記の粉体供給ノズル１であれば、粉体Ｐを吸引して圧縮ガスＡと混合した混合流体Ｆとし、この混合流体Ｆを外部へ噴射することができるため、気流式粉砕機の粉砕室等へ粉体Ｐを安定して供給することができる。また、粉体Ｐを粉砕する用途のみならず、サンドブラスト処理等、混合流体Ｆを用いた処理方法や処理装置等についても好適に用いることができる。

［２．粉体供給方法］
本発明の一実施形態に係る粉体供給方法について、図１、２を参照して説明する。粉体供給方法は、粉体供給ノズル１を用いる方法である。粉体供給ノズル１については、上記したとおりであり、導入部２１、粉体Ｐ、圧縮ガスＡ、混合流体Ｆ、噴射口２２、流体噴射部２、送気管３、吸引管４、粉体導入管５、吸引口４ａ、第１端部４１、接続口４ｂ、第２端部４２、一直線上の配置、圧縮ガスＡの進行方向と粉体Ｐの吸引方向が導入部２１で交わることについては、詳細な説明を省略する。

（送気工程）
送気工程は、粉体供給ノズル１の送気管３から導入部２１を介して噴射口２２へ圧縮ガスＡを送気する工程である。この工程により、圧縮ガスＡを送気できると共に、圧縮ガスＡが導入部２１を通過することで、粉体Ｐが吸引口４ａから導入部２１へ導入される導入経路へ吸引口４ａから導入部２１へ向かってかかる負圧を発生させることができる。

（吸引工程）
吸引工程は、前記送気工程により発生する負圧により、粉体Ｐ吸引する工程である。前記導入経路へ負圧が発生した状態で、吸引口４ａを粉体Ｐへ近づけることにより、粉体Ｐを吸引することができる。

また、吸引工程では、吸引口４ａから粉体Ｐを水平方向または上向きに吸引する。例えば、図１において、粉体受け容器８に収容されている粉体Ｐの塊１５の上面や側面は、塊１５の内部や下部と比べて粉体Ｐの自重によって受ける圧力が小さいため、粉体Ｐは圧縮されて密に充填されておらず、風圧によって流動しやすい状態となっている。従って、もともとの性質として流動性の低い粉体Ｐであっても、負圧によって粉体供給ノズル１に容易に吸引することができる。例えば、吸引口４ａを水平方向または下向きに開口することで、粉体Ｐを水平方向または上向きに吸引することができる。

（導入工程）
導入工程は、導入部２１において粉体Ｐを圧縮ガスＡに導入して混合流体Ｆを得る工程である。前記送気工程を行っている状態を維持しつつ、前記吸引工程を行うことにより、負圧によって粉体Ｐが導入部２１へ侵入することができるため、導入部２１を通過する圧縮ガスＡに粉体Ｐを導入することができる。なお、前記吸引工程を開始直後に送気工程を停止してしまうと、圧縮ガスＡが導入部２１を通過しないため、混合流体Ｆを得ることができない場合がある。

（噴射工程）
噴射工程は、混合流体Ｆを噴射口２２から外部へ噴射する工程である。前記送気工程を行っている状態を維持しつつ、前記吸引工程および前記導入工程を行うことにより、混合流体Ｆが継続的に得られると共に、混合流体Ｆを継続的に外部へ噴射することができる。なお、前記導入工程を開始直後に送気工程を停止してしまうと、圧縮ガスＡが導入部２１を通過して噴射口２２へ送気されないため、混合流体Ｆを外部へ噴射することができない場合がある。

なお、粉体供給方法は、上記した工程の他にも、圧縮ガスＡの送気流量を制御する流量制御工程や、粉体Ｐの吸引量を制御するべく、吸引口４ａと粉体ｐとの距離を調整する調整工程等の工程を含むことができる。

粉体供給方法において、前記吸引工程は、吸引管４を用いて粉体Ｐを粉体受け容器８またはフィーダー７から吸引する段階を含むことができる。例えば、図１に示すように、フィーダー７から供給されて粉体受け容器８内に収容された粉体Ｐを吸引することができる。フィーダー７を用いれば、粉体受け容器８への単位時間当たりの粉体Ｐの供給量を一定とすることができる。そのため、例えば粉体受け容器８への供給量と吸引管４への吸引量が異なる場合であっても、粉体受け容器８で粉体Ｐを一旦ストックしておけるため、供給量と吸引量の調整が容易である結果、連続的に安定して粉体Ｐを供給することができる。フィーダー７としては、粉体Ｐを供給するものであれば特に限定されないが、例えば振動フィーダーを採用することができる。

また、図２に示すように、粉体受け容器８を用いずに、フィーダー７上に載置されている粉体Ｐを直接吸引することができる。例えば、フィーダー７による粉体Ｐの供給量と、吸引管４による粉体Ｐの吸引量が同じである場合には、粉体受け容器８にて粉体Ｐをストックすることを省略することができる。なお、粉体受け容器８からの吸引とフィーダー７からの吸引を適宜交代して、粉体Ｐを吸引することもできる。

上記の粉体供給方法であれば、粉体Ｐを吸引して圧縮ガスＡと混合した混合流体Ｆとし、この混合流体Ｆを外部へ噴射することができるため、気流式粉砕機の粉砕室等へ粉体Ｐを安定して供給することができる。また、粉体Ｐを粉砕する用途のみならず、サンドブラスト処理等、混合流体Ｆを用いた処理方法や処理装置等についても好適に用いることができる。

［３．気流式粉砕機］
本発明の一実施形態に係る気流式粉砕機について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る気流式粉砕機１００の断面模式図である。気流式粉砕機１００は、粉体供給ノズル１を備え、噴射口２２より噴射された混合流体Ｆが導入され、当該混合流体Ｆ中の粉体Ｐを粉砕する粉砕室１１０を備える。

また、気流式粉砕機１００は、粉砕室１１０が円周状の周壁１１１を有し、その周壁１１１に配置された粉体供給ノズル１と、エア噴射ノズル１２０を備えている。エア噴射ノズル１２０は、周壁１１１に複数配置されており、外部から供給された圧縮ガスＡを加速して粉砕室１１０内の外周部１１２に向けて高圧のジェット気流を噴射することで、粉砕室１１０内に高速で高圧の旋回流を発生させる。粉体供給ノズル１では、外部から供給された圧縮ガスＡによる負圧より、吸引管４から粉体導入管５を介して粉体Ｐが吸引され、粉砕室１１０に噴射される高圧の気流に粉体Ｐが移送され、粉体Ｐが粉砕室１１０に供給される。

エア噴射ノズル１２０は特に限定されることはなく、圧縮ガスＡを加速できるノズルを用いればよく、公知のエジェクタノズルが利用可能である。例えば、送気管３と同様に、圧縮ガス侵入部１２１、スロート部１２２、中間部１２３、およびディフューザ部１２４を備えることにより、ジェット気流を発生させることのできるラバールノズルが好適である。

エア噴射ノズル１２０により噴射された高圧のジェット気流は、粉砕室１１０内で高速で高圧の旋回流を形成し、その旋回流へ高圧の気流に移送された粉体Ｐは、気流との衝突および粉体相互の衝突により粉砕される。粉砕された粉体Ｐは、高圧のジェット気流の影響により粉砕室１１０の上部に設けられた分級室１３０へ移送され、遠心力により粗粒と微粉に分けられる。その後、微粉は微粉排出筒１４０の排出口１４１より排出されて回収される。

気流式粉砕機１００は、吸引管４により吸引される粉体Ｐを溜める粉体受け容器８を備えることができる。また、吸引管４により吸引される粉体Ｐを、吸引管４または粉体受け容器８に供給するフィーダー７を備えることができる。なお、フィーダー７および粉体受け容器８は、これらと粉砕機本体１５０を固定する未図示の固定台等を用いて、粉砕機本体１５０と一体化することができる

フィーダー７を用いれば、粉体受け容器８への単位時間当たりの粉体Ｐの供給量を一定とすることができる。そのため、例えば粉体受け容器８への供給量と吸引管４への吸引量が異なる場合であっても、粉体受け容器８で粉体Ｐを一旦ストックしておけるため、供給量と吸引量の調整が容易である結果、連続的に安定して粉体Ｐを供給することができる。フィーダー７としては、粉体Ｐを供給するものであれば特に限定されないが、例えば振動フィーダーを採用することができる。

また、粉体受け容器８を用いずに、フィーダー７上に載置されている粉体Ｐを直接吸引することができる。例えば、フィーダー７による粉体Ｐの供給量と、吸引管４による粉体Ｐの吸引量が同じである場合には、粉体受け容器８にて粉体Ｐをストックすることを省略することができる。なお、粉体受け容器８からの吸引とフィーダー７からの吸引を適宜交代して、粉体Ｐを吸引することもできる。

なお、上記した気流式粉砕機は、粉砕室内で旋回流によって粉体を粉砕する方式の旋回式の気流式粉砕機について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、粉砕室内で衝突板を用いて気流に移送された粉体を粉砕する方式の衝突板式の気流式粉砕機も、本発明の実施形態に含まれ得る。また、本発明の粉体供給ノズルおよび粉体供給方法は、衝突板式の気流式粉砕機にも問題なく適用することができる。

［ホッパを備える粉体供給ノズルを用いた粉体供給方法］
次に、従来技術の一例として、ホッパを備える粉体供給ノズルを用いた粉体供給方法について、図４を参照して説明する。図４は、ホッパ９を備える粉体供給ノズル１０を用いた粉体供給方法を示す断面模式図である。粉体供給ノズル１０において、流体噴射部２、圧縮ガス侵入部３１、スロート部３２および中間部３３を備えるラバールノズル形状の送気管３、粉体導入管５ならびにフィーダー７については、図１に示す粉体供給ノズル１とフィーダー７と同様の構成をとることが出来るため、説明を省略する。

粉体供給ノズル１０において、ホッパ９は、粉体Ｐが供給される供給口９１を備える供給端９ａと、粉体導入管５に連結して粉体Ｐを流体噴射部２へ導入する導入口９２を備える導入端９ｂを有する。また、ホッパ９の内部は、供給口９１から導入口９２へと先細りするテーパー形状となっている。

粉体Ｐは、まず、フィーダー７等を用いて上からホッパ９に供給され、一時的にホッパ９内に貯留される。その後、圧縮ガスＡが送気管３、導入部２１および噴射口２２を一直線上に通過することにより発生する負圧により、ホッパ９の下部から粉体導入管５を介して導入部２１へ所定量の粉体Ｐが吸引され、導入部２１において粉体Ｐが圧縮ガスＡに導入されて混合流体Ｆとなり、噴射口２２から外部へ噴射されることにより、粉体Ｐが例えば気流式粉砕機内に供給されていた。

ホッパ９の中では、供給口９１から導入口９２へと先細りするテーパー形状となっているため、上から供給される粉体Ｐの自重や負圧により、下部にある粉体Ｐには圧力がかかり、これらの圧力によりホッパ９内の下部の粉体Ｐは圧縮されて密に充填された状態となる。粉体供給ノズル１０は、圧縮ガスＡによる負圧により、ホッパ９内の下部の粉体Ｐを吸引しようとするが、この圧縮された粉体を流動させられない、すなわち粉体が閉塞することがあった。つまり、粉体Ｐが流動し始めるのに抗する摩擦力の方が、負圧による吸引力よりも高い状態になることがあった。特に、粉体Ｐ自体がもともと流動しにくい性質を有している場合には、粉体が閉塞してしまうことが度々発生しており、粉体Ｐを安定して連続的に供給することができない場合があった。

以下、本発明について、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
湿式法で作製した平均粒子径が０．２μｍのニッケル粉末Ｐを、卓上型の気流式粉砕機１００（ＪＫＥ−３０型、日本ニューマチック工業株式会社製）の粉砕機本体１５０に粉体供給ノズル１、フィーダー７および粉体受け容器８を設置して、粉砕処理を行った。すなわち、上記気流式粉砕機１００において、吸引管４としてテフロン（登録商標）チューブ（材質ＰＦＡ、外形４ｍｍ×内径３ｍｍ×長さ３００ｍｍ）が粉体導入管５に接続された粉体供給ノズル１を用いた。粉体受け容器８には、１ｇ/分でフィーダー８により上記ニッケル粉末Ｐを供給し、粉体受け容器８に収容されたニッケル粉末Ｐの塊１５に対して、斜め上方から吸引管４の吸引口４ａを当接させた。気流式粉砕機１００を稼働させると、ニッケル粉末Ｐの塊１５から吸引管４にニッケル粉末Ｐは吸引され、吸引管４の吸引口４ａでは、ニッケル粉末Ｐは下から斜め上方に流動するように吸引された。なお、平均粒子径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察像から、全様が観察される粒子径を画像処理により求め、その数平均から算出される。

上記の吸引態様により、気流式粉砕機１００へ３ｇのニッケル粉末Ｐを３分間で供給した。供給中において、ニッケル粉末が吸引管４や粉体導入管５等の内部で詰まることによる閉塞は全く生じず、ニッケル粉末Ｐを連続して粉砕室１１０へ供給することができた結果、安定した粉砕処理が可能であった。

（比較例１）
実施例１と同じニッケル粉末Ｐを、粉体供給ノズル１の吸引管４からホッパ９に代えた粉体供給ノズル１０を用いた他は、実施例１と同様にして、卓上型の気流式粉砕機（ＪＫＥ−３０型、日本ニューマチック工業株式会社製）を用いて粉砕処理を行った。すなわち、ニッケル粉末Ｐを１ｇ／分の供給速度条件によりフィーダー７からホッパ９に供給し、気流式粉砕機を稼働させた。

実施例１と同様に、３ｇのニッケル粉末Ｐを３分間で供給する予定で粉砕処理を開始したが、処理開始から数秒もしないうちに、ホッパ９の内部で図４に示すようなニッケル粉末Ｐの閉塞が生じ、ニッケル粉末Ｐが粉砕室１１０へ供給されなくなった。粉砕処理中において、ホッパ９内でのニッケル粉末Ｐの閉塞が起きるたびに、ニッケル粉末Ｐを供給するために閉塞を除去する等の解消作業を行ったため、３ｇのニッケル粉末の粉砕処理に１５分の処理時間を要し、連続して安定した粉砕処理を行うことはできなかった。

［まとめ］
実施例１では、吸引管４を用いて、ニッケル粉末Ｐの塊１５をその上面から上方または斜め上方に吸引することができた。ニッケル粉末Ｐの塊１５の上面や側面は、塊１５の内部や下部と比べてニッケル粉末Ｐの自重によって受ける圧力が小さいため、ニッケル粉末Ｐは圧縮されて密に充填された状態ではなく、風圧によって流動しやすい状態となっている。そのため、ニッケル粉末ｐが閉塞することなく、連続して安定した粉砕処理が可能となった。

一方で、比較例１の場合は、ホッパ９の内部構造が、ニッケル粉末Ｐの吸引方向へ向かって先細りするテーパー形状となっていることにより、自重や負圧によって圧縮されて密に充填されてしまうことが、ニッケル粉末Ｐによる閉塞の原因の１つと考えられる。ニッケル粉末Ｐのみならず、他の粉末Ｐであっても、このような閉塞が生じることは容易に予測することができ、特に流動性の低い粉体Ｐの場合には、ホッパ９を用いると粉砕処理に著しく支障が生じるものと考えられた。

実施例の結果から、本実施の形態に係る粉体供給方法を用いた粉体供給ノズル、気流式粉砕機および粉体供給方法を用いれば、吸引管を介して粉体を上方もしくは水平に吸引して装置内に粉体を供給することができるため、流動性の低い粉体であっても閉塞を効果的に防止でき、安定的な粉砕処理が可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１０ 粉体供給ノズル
２ 流体噴射部
３ 送気管
４ 吸引管
４ａ 吸引口
４ｂ 接続口
５ 粉体導入管
７ フィーダー
８ 粉体受け容器
９ ホッパ
９ａ 供給端
９ｂ 導入端
１５ 粉体の塊
２１ 導入部
２２ 噴射口
３１ 圧縮ガス侵入部
３２ スロート部
３３ 中間部
３４ ディフューザ部
４１ 第１端部
４２ 第２端部
５１ 接続部
９１ 供給口
９２ 導入口
１００ 気流式粉砕機
１１０ 粉砕室
１１１ 周壁
１１２ 外周部
１２０ エア噴射ノズル
１２１ 圧縮ガス侵入部
１２２ スロート部
１２３ 中間部
１２４ ディフューザ部
１３０ 分級室
１４０ 微粉排出筒
１４１ 排出口
１５０ 粉砕機本体
Ａ 圧縮ガス
Ｂ 粉体Ｐの吸引方向
Ｆ 混合流体
Ｐ 粉体

Claims (11)

1. 粉体を圧縮ガスに導入する導入部および前記粉体と前記圧縮ガスを含む混合流体を外部へ噴射する噴射口を有する流体噴射部と、
   前記圧縮ガスを前記導入部へ導入する送気管と、
   前記粉体を吸引する吸引管と、
   前記吸引管から吸引された前記粉体を前記導入部へ導入する粉体導入管と、を備える、粉体供給ノズル。
2. 前記吸引管は、前記粉体を吸引する吸引口を有する第１端部と、前記粉体導入管に接続される接続口を有する第２端部を備える、請求項１に記載の粉体供給ノズル。
3. 前記吸引口は、水平方向または下向きに開口する、請求項１または２に記載の粉体供給ノズル。
4. 順に、前記送気管と、前記導入部と、前記噴射口は一直線上に配置され、前記圧縮ガスの進行方向と前記粉体の吸引方向は前記導入部で交わり、前記粉体は、前記圧縮ガスが前記送気管、前記導入部および前記噴射口を一直線上に通過することにより発生する負圧により吸引される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体供給ノズル。
5. 前記吸引管は、金属管もしくはプラスチック管である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体供給ノズル。
6. 前記プラスチック管は可撓性を有している、請求項４に記載の粉体供給ノズル。
7. 請求項１〜５のいずれか１項の粉体供給ノズルを備える気流式粉砕機であって、
   前記噴射口より噴射された混合流体が導入され、当該混合流体中の粉体を粉砕する粉砕室を備える、気流式粉砕機。
8. 前記吸引管により吸引される粉体を溜める粉体受け容器を備える、請求項７に記載の気流式粉砕機。
9. 前記吸引管により吸引される粉体を前記吸引管または前記粉体受け容器に供給するフィーダーを備える、請求項７または８に記載の気流式粉砕機。
10. 粉体供給ノズルを用いる粉体供給方法であって、
    前記粉体供給ノズルは、粉体を圧縮ガスに導入する導入部および前記粉体と前記圧縮ガスを含む混合流体を外部へ噴射する噴射口を有する流体噴射部と、前記圧縮ガスを前記導入部へ導入する送気管と、前記粉体を吸引する吸引管と、前記吸引管から吸引された前記粉体を前記導入部へ導入する粉体導入管と、を備え、
    前記吸引管は、前記粉体を吸引する吸引口を有する第１端部と、前記粉体導入管に接続される接続口を有する第２端部を備え、
    順に、前記送気管と、前記導入部と、前記噴射口は一直線上に配置され、前記圧縮ガスの進行方向と前記粉体の吸引方向は前記導入部で交わり、
    前記粉体供給ノズルの前記送気管から前記導入部を介して前記噴射口へ前記圧縮ガスを送気する送気工程と、
    前記送気工程により発生する負圧により、前記吸引口から前記粉体を水平方向または上向きに吸引する吸引工程と、
    前記導入部において前記粉体を前記圧縮ガスに導入して混合流体を得る導入工程と、
    前記混合流体を前記噴射口から外部へ噴射する噴射工程と、
    を含む、粉体供給方法。
11. 前記吸引工程は、前記吸引管を用いて前記粉体を粉体受け容器またはフィーダーから吸引する段階を含む、請求項１０に記載の粉体供給方法。

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