JP2020104032A - 粉砕機、及び、粉砕分級装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕室内壁への被粉砕物の融着を低減させ、被粉砕物の経時的な粒度変化を抑え、粉粒体特性のバラツキが少ない被粉砕物の粉粒体を作成する。【解決手段】粉砕室３３と、粉砕室３３に被粉砕物Ｐが流入する流入口３４と、粉砕室３３で粉砕された被粉砕物Ｐが流出する流出口３５と、が設けられたケーシング３２と、被粉砕物Ｐを含む流体Ａ３を、流入口３４を通じて粉砕室３３に供給するディフューザー部３６と、錐体形状を有し錐体形状の先端３８Ａが流入口３４に対向する向きで粉砕室３３の内部に配置され流体Ａ３が衝突する位置に配置された衝突部材３８と、を備え、衝突部材３８は、流体Ａ３の流入方向と交差する断面積が先端３８Ａにおいて最小となり、基端部３８Ｂで断面積が最大となる形状を有し、先端３８Ａから基端部３８Ｂにかけて断面積が連続的に拡大する粉砕機。【選択図】図３

Description

本発明は、粉砕機、及び、粉砕分級装置に関する。

従来、被粉砕物を、高速で衝突部材に衝突させて粉砕する粉砕機が公知である。例えば、特許文献１には、衝突用錐面が形成された円錐形状の衝突用錐体部と、衝突用錐面の下流側端から径方向外方に広がる環状の衝突用平板とを有する衝突部材の開示がある。特許文献１では、被粉砕物を、衝突部材の衝突用錐面や衝突用平面に衝突させて、その衝撃により細かく粉砕する。また、特許文献１では、衝突用平面で跳ね返った被粉砕物を粉砕室の内壁にも衝突させて、細かく粉砕する。

特開２０１７−７０９０３号公報

衝突用錐体部の衝突用平面に被粉砕物を衝突させて、粉砕室内壁にも衝突させる構成では、被粉砕物が粉砕室内壁に衝突することで、粉砕室内壁への被粉砕物の融着が生じる場合がある。粉砕室内壁に融着が生じると、粉砕室内壁で融着した被粉砕物に、跳ね返った被粉砕物が衝突するようになり、被粉砕物が粉砕され難くなる。このように、被粉砕物の融着は、経時的な粒度の変化や歩留まりに大きく影響を与えるものであり、所定範囲の粒度の被粉砕物の収率を低下させるという課題があった。

上記課題を解決する一態様は、粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物が流入する流入口と、前記粉砕室で粉砕された前記被粉砕物が流出する流出口と、が設けられたケーシングと、前記被粉砕物を含む流体を、前記流入口を通じて前記粉砕室に供給するディフューザー部と、錐体形状を有し、該錐体形状の先端が前記流入口に対向する向きで前記粉砕室の内部に配置され、前記流体が衝突する位置に配置された衝突部材と、を備え、前記衝突部材は、前記流体の流入方向と交差する断面積が前記先端において最小となり、基端部で断面積が最大となる形状を有し、前記先端から前記基端部にかけて断面積が連続的に拡大する、粉砕機である。

上記粉砕機において、前記衝突部材は円錐形状を有し、前記流体の流入方向と交差する断面の径が前記先端において最小となり、基端部で径が最大となってもよい。

上記粉砕機において、前記衝突部材の側面は、前記流体の流動領域に膨出する湾曲面であってもよい。

上記課題を解決する別の一態様は、粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物が流入する流入口と、前記粉砕室で粉砕された前記被粉砕物が流出する流出口と、が設けられたケーシングと、前記被粉砕物を含む流体を、前記流入口を通じて前記粉砕室に供給するディフューザー部と、錐体形状を有し、先端が前記流入口に対向する向きで前記粉砕室の内部に配置され、前記流体が衝突する位置に配置された衝突部材と、を備え、前記衝突部材が、前記流体の流入方向と交差する断面積が前記先端において最小となり、基端部で断面積が最大となる形状を有し、前記先端から前記基端部にかけて断面積が連続的に拡大するよう構成された粉砕機、及び、前記流出口から流出する前記被粉砕物を分級する分級機を備える、粉砕分級装置である。

粉砕分級装置の全体構成を示す模式図。 粉砕機本体の断面図。 図２の要部拡大図。 衝突用平面を備える衝突部材の作用説明図。 第２実施形態の衝突部材の断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

［１．第１実施形態］
［１−１．粉砕分級装置の全体構成］
図１は、粉砕分級装置１の全体構成を示す模式図である。
粉砕分級装置１は、供給機１０と、粉砕機３０と、分級機５０と、捕集機７０と、を備える。

供給機１０は、被粉砕物の一例に対応する樹脂材料の粉粒体Ｐを貯留するホッパー１１を備える。ホッパー１１は、インジェクションフィーダー１２に粉粒体Ｐを供給する。インジェクションフィーダー１２は、供給管１３に接続される。供給管１３は、粉砕機３０に接続される。インジェクションフィーダー１２には、圧縮空気源１４が接続される。圧縮空気源１４は、圧縮空気をインジェクションフィーダー１２に供給する。インジェクションフィーダー１２に圧縮空気が供給されると、圧縮空気のエジェクタ作用により、ホッパー１１から粉粒体Ｐがインジェクションフィーダー１２内に吸引される。インジェクションフィーダー１２内に吸引された粉粒体Ｐは供給管１３を介して粉砕機３０の内部に搬送される。

粉砕機３０は、被粉砕物の一例に対応する樹脂材料の粉粒体Ｐを粉砕する粉砕機本体３１と、粉粒体Ｐを分級する分級部４０とを備える。

粉砕機本体３１は、筒状の粉砕ケーシング３２を備える。粉砕ケーシング３２には、粉砕室３３に粉粒体Ｐが流入する流入口３４と、粉砕室３３で粉砕された粉粒体Ｐが流出する流出口３５と、が設けられる。流入口３４の上流側には、ディフューザー部３６が配置される。ディフューザー部３６には、圧縮空気を送る圧縮空気源３７が接続される。ディフューザー部３６は、圧縮空気を超音速の連続噴流として吐出する。この超音速の連続噴流中に粉粒体Ｐが流入することで、ディフューザー部３６は、粉粒体Ｐを含む流体としての固気混合流体を、流入口３４を通じて粉砕室３３に供給する。粉砕室３３には、固気混合流体が衝突する衝突部材３８が配置される。衝突部材３８は、錐体形状を有し、錐体形状の先端が流入口３４に対向する向きで配置される。

固気混合流体は、衝突部材３８に衝突して、固気混合流体に含まれる粉粒体Ｐが粉砕される。粉砕された粉粒体Ｐは、流出口３５を通じて粉砕室３３から排出される。流出口３５には循環管３９が接続される。循環管３９は、供給管１３に接続される。粉砕機３０で粉砕された粉粒体Ｐは、循環管３９、供給管１３を介して粉砕機３０に再送される。

粉砕機３０の分級部４０は、供給管１３から供給された粉粒体Ｐを分級する。分級部４０は、筒状の分級ケーシング４１を備える。分級ケーシング４１の内部空間には、分級センターコア４２と、分級セパレートコア４３とが対向して配置される。分級センターコア４２と分級セパレートコア４３との間には、分級空間４４が形成される。分級空間４４では旋回流が形成される。分級空間４４に導入された粉粒体Ｐは、旋回流により遠心分離され、分級部４０で設定された分級点に基づく粒径の大きい粉粒体Ｐ、いわゆる、粗粉と、粒径の小さい粉粒体Ｐ、いわゆる、細粉に分級される。粗粉は分級セパレートコア４３の外周側の導出口４５から導出され粉砕機本体３１へ移動する。細粉は分級セパレートコア４３の中央部から分級ケーシング４１の外部に延びる導出管４６から導出される。細粉は、導出管４６を介して分級機５０に搬送される。粉砕機３０では、粒径が小さくなるまで粉砕機３０内に再送されて粉砕され、十分に粉砕されて粒径が小さくなると分級機５０に搬送される。

分級機５０は、粉砕機３０の分級部４０と略同様に構成されており、ケーシング５１、センターコア５２、セパレートコア５３などを有する。分級空間５４に導入された粉粒体Ｐは、旋回流により遠心分離され、分級機５０で設定された分級点に基づいた粗粉と細粉に分級される。粗粉はセパレートコア５３の外周側の粗粉導出口５５から分級空間５４の外に移動する。分級空間５４の外に移動した粗粉は、ケーシング５１の下部から延びる粗粉排出管５７でケーシング５１の外部に導出される。細粉はセパレートコア５３の中央部からケーシング５１の外部に延びる細粉排出管５６から導出される。

分級機５０の下流側には捕集機７０が配置される。捕集機７０は、第１捕集部７１と、第２捕集部７２とを備える。各捕集部７１、７２は、例えばバッグフィルターなどで構成される。第１捕集部７１は、分級機５０から延びる粗粉排出管５７に接続される。第１捕集部７１には分級機５０で分級された粗粉としての粉粒体Ｐが捕集される。すなわち、粉砕機３０で粉砕されて所定の粒径以下の粉粒体Ｐのうち、所定の粒径以上の粉粒体Ｐが捕集される。第２捕集部７２には、分級機５０で分級された細粉としての粉粒体Ｐが捕集される。

［１−２．粉砕機本体の詳細な構成］
図２は、粉砕機本体３１の断面図である。
図２を用いて粉砕機本体３１について更に説明する。本実施形態の粉砕機本体３１は、回転体状に形成される。本実施形態では、回転体状の中心を示す軸線Ｌ０が上下方向に延びる。しかし、軸線Ｌ０が延びる方向は上下方向に限定されず、水平方向に沿って延びる構成や、水平方向に対して傾斜する構成でも良い。また、粉砕機本体３１では、粉粒体Ｐは、分級部４０から流入し、流出口３５から排出される。よって、粉粒体Ｐは、マクロには、軸線Ｌ０に沿って分級部４０側から流出口３５側に移動する。そこで、粉砕機本体３１では、軸線Ｌ０に沿う方向において、分級部４０側を上流、流出口３５側を下流と呼んで説明する。

［１−３．粉砕機本体の粉粒体流路に関する構成］
粉砕機本体３１の粉砕ケーシング３２は、軸線Ｌ０を中心とする筒状に形成される。粉砕ケーシング３２は、分級部４０に接続された導入ケーシング部１０１と、導入ケーシング部１０１の下流側に接続された粉砕ケーシング本体部１０２と、を備える。

導入ケーシング部１０１は、上流端の導入部１０３と、導入部１０３の下流側の円筒部１０４と、円筒部１０４の下流側のノズル部１０５と備える。

導入ケーシング部１０１の導入部１０３は、下流側になるほど縮径する。導入部１０３には、分級部４０で分級された粗粉、すなわち、粒径が大きい粉粒体Ｐが導入される。導入部１０３に導入された粉粒体Ｐは、導入部１０３の内周面に沿うなどして下流側の円筒部１０４に流入する。

導入ケーシング部１０１の円筒部１０４は、直円筒状に形成される。円筒部１０４の内部空間には、円筒部１０４に沿って延びる柱状のディフューザー部３６が配置される。ディフューザー部３６は、円筒部１０４と同心状に配置される。ディフューザー部３６と、円筒部１０４との間には、隙間状の空間が形成される。この空間により粉粒体流路１０６が構成される。

粉粒体流路１０６の下流部には、ノズル部１０５が設けられる。ノズル部１０５は、円筒部１０４の内周壁に設けられ、下流側に向けて円錐台状に凹んだ内周錐面１０５Ａを備える。内周錐面１０５Ａは、下流側ほど径方向中心へ傾斜する。ノズル部１０５は、内周錐面１０５Ａにより粉粒体Ｐを径方向中心に案内可能である。

内周錐面１０５Ａの径方向中心には、軸線Ｌ０に沿って貫通する流入口３４が形成される。流入口３４は断面円形に形成される。流入口３４は、上流端から下流端まで同一断面とされる。粉粒体Ｐは、ディフューザー部３６から吐出される連続噴流Ａ２により、流入口３４を通じて粉砕室３３に流入する。

［１−４．ディフューザー部の圧縮気体流路の構成］
ディフューザー部３６は、円錐状の上流部１１１と、上流部１１１から軸線Ｌ０に沿って延びるディフューザー本体部１１２と、ディフューザー本体部１１２の下流側に形成された略円錐状のディフューザー先端部１１３とを備える。ディフューザー部３６は、ディフューザー本体部１１２において、導入ケーシング部１０１の内周壁から延びる支持部１１４に支持される。支持部１１４はディフューザー本体部１１２に対して一対形成される。支持部１１４により、ディフューザー部３６は、ディフューザー本体部１１２の内周壁から離間して配置される。ディフューザー部３６と、ディフューザー本体部１１２の内周壁との間の空間により、略断面円環状の上述の粉粒体流路１０６が構成される。

粉粒体流路１０６は、上流部１１１とディフューザー先端部１１３の位置では、断面円環状に形成されるが、支持部１１４に対応する部分は、支持部１１４があるため、円環形状が分断されて一対の扇形状の流路１０６Ａとされる。

ディフューザー部３６には、圧縮気体流路１２１が形成される。圧縮気体流路１２１は、圧縮空気Ａ１が導入される導入路１２２と、導入された圧縮空気Ａ１を突出する吐出路１２３と、を備える。

導入路１２２は、ディフューザー部３６の支持部１１４に形成される。導入路１２２は、円筒部１０４の外側面から、支持部１１４を介して、ディフューザー本体部１１２の径方向中心まで延びる断面円形状の孔で構成される。導入路１２２の径方向外端には、送気管１２４が接続される。送気管１２４には圧縮空気源３７が接続される。導入路１２２の径方向内端には、吐出路１２３が連通する。

吐出路１２３は、ディフューザー本体部１１２およびディフューザー先端部１１３に形成される。吐出路１２３は、導入路１２２の径方向内端から下流側に延びディフューザー先端部１１３で開口する断面円形状の孔で構成される。吐出路１２３は、ディフューザー本体部１１２と同心に形成される。吐出路１２３は、圧縮空気Ａ１の流れ方向、すなわち、軸線Ｌ０の方向にわたって断面積が同一にされる。ディフューザー先端部１１３には、吐出路１２３を開口させる開口１１３Ａが形成される。開口１１３Ａの位置は、軸線Ｌ０方向においては、ノズル部１０５の内周錐面１０５Ａに重複する。また、開口１１３Ａは、流入口３４に対向する。

吐出路１２３の内部には、圧縮空気Ａ１を超音速に加速させる軸部材１１５が配置される。軸部材１１５は、軸線Ｌ０に沿って延びる誘導杆１１６と、誘導杆１１６の先端に形成された加速用錐体部１１７と、を備える。

誘導杆１１６は円柱状に形成される。誘導杆１１６はその断面積が、軸線Ｌ０方向の全長にわたって同一とされる。誘導杆１１６の基端部は、導入路１２２と吐出路１２３との境界部に配置される。誘導杆１１６の基端部は、径方向に対向する一対の支持部１１８，１１８を介して、吐出路１２３の内壁面に支持される。誘導杆１１６は、支持部１１８，１１８を介して、軸線Ｌ０方向の位置を調整可能に、ディフューザー本体部１１２の内部に支持される。

図３は、図２の要部拡大図であり、粉砕室３３の周辺の拡大図である。
誘導杆１１６の先端部には、膨出する加速用錐体部１１７が形成される。加速用錐体部１１７は、誘導杆１１６よりも外周形状が大きい最大径部１１７Ａを備える。また、加速用錐体部１１７は、最大径部１１７Ａの上流側に形成された錐体状の拡径部１１７Ｂを備える。さらに、加速用錐体部１１７は、最大径部１１７Ａの下流側に形成された錐体状の加速用錐部１１７Ｃを備える。加速用錐部１１７Ｃには、尖端状の先端１１７Ｄが形成される。

拡径部１１７Ｂは、誘導杆１１６の外周部から最大径部１１７Ａまで、下流側ほど拡径する錐体状に形成される。また、加速用錐部１１７Ｃは、最大径部１１７Ａの外周部から先端１１７Ｄまで、下流側ほど縮径される錐体状に形成される。拡径部１１７Ｂは、加速用錐部１１７Ｃよりも急激に径が変化する。

加速用錐体部１１７では、拡径部１１７Ｂが吐出路１２３内に配置される。最大径部１１７Ａは、開口１１３Ａ近傍の吐出路１２３内に配置される。加速用錐部１１７Ｃは開口１１３Ａを通じて吐出路１２３の外部に突出して配置され、先端１１７Ｄが流入口３４に対向する。

ここで、吐出路１２３は、軸部材１１５により、略断面円環状の流路とされる。すなわち、誘導杆１１６の基端部では、誘導杆１１６と、支持部１１８、１１８と、吐出路１２３の内周壁と、の間の空間により、一対の連通路１２３Ａ（図２参照）が形成される。連通路１２３Ａの下流側には、誘導杆１１６と、吐出路１２３の内周壁と、の間の空間で構成された断面円環状の円筒路１２３Ｂが形成される。

開口１１３Ａの近傍には、軸部材１１５の最大径部１１７Ａによって、円筒路１２３Ｂよりも隙間形状が小さい断面円環状のスロート部１２３Ｃが形成される。スロート部１２３Ｃは、圧縮空気Ａ１を超音速に加速することのできる程度に最大径部１１７Ａによって隙間形状が小さくされる。

スロート部１２３Ｃよりも下流側には、加速用錐体部１１７の加速用錐部１１７Ｃにより、隙間形状が下流側ほど順次大きくなる断面円環状の開放部１２３Ｄが形成される。

［１−５．圧縮気体流路と粉粒体流路の関係］
図２に示すように、圧縮気体流路１２１では、ディフューザー部３６の導入路１２２に対して、圧縮空気源３７から送気管１２４を介して圧縮空気Ａ１が供給される。導入路１２２に圧縮空気Ａ１が供給されると、供給された圧縮空気Ａ１は吐出路１２３を流れて開口１１３Ａから吐出される。圧縮空気Ａ１は、吐出路１２３のスロート部１２３Ｃにおいて、流路が急激に縮小されることで、加圧される。スロート部１２３Ｃで加圧された圧縮空気Ａ１は、スロート部１２３Ｃを抜けると、開放部１２３Ｄに至って加圧を開放される。これにより、圧縮空気Ａ１は、超音速に加速され、開放部１２３Ｄから連続噴流Ａ２として吐出される。

ここで、圧縮空気Ａ１は、吐出路１２３の円筒路１２３Ｂを通過する際に、円筒路１２３Ｂの断面円環状に倣って環状になる。また、円筒路１２３Ｂの下流側のスロート部１２３Ｃ、開放部１２３Ｄも環状であるため、超音速の連続噴流Ａ２も環状である。連続噴流Ａ２は、加速用錐部１１７Ｃの傾斜に沿って収束される方向の力を受けて集約されつつ、超音速を維持したまま、環状となって下流側に流れる。

粉粒体流路１０６では、被粉砕物である粉粒体Ｐは、粉粒体流路１０６の断面円環状に倣って環状方向に均等に分散されながら移動する。そして、粉粒体Ｐは、ノズル部１０５の内周錐面１０５Ａに案内されるなどして、連続噴流Ａ２の外周側から連続噴流Ａ２に供給される。この際に、粉粒体Ｐは、連続噴流Ａ２に吸引されて、連続噴流Ａ２中に混合する。これにより、連続噴流Ａ２に対して、粉粒体Ｐが均等に混合した固気混合流体Ａ３となる。固気混合流体Ａ３は、ノズル部１０５の内周錐面１０５Ａにより環状を維持して粉砕室３３に向けて移動する。

［１−６．粉砕室の構成］
図２に示すように、粉砕ケーシング３２の粉砕ケーシング本体部１０２は、上流側の粉砕室部１０７と、粉砕室部１０７の下流側の導出部１０８と、を備える。
粉砕室部１０７は、粉砕ケーシング本体部１０２から下方に延びる。粉砕室部１０７の上流端は、ノズル部１０５の下流端の平坦な内壁面１０５Ｂで閉塞される。ノズル部１０５の内壁面１０５Ｂと、粉砕室部１０７の内壁面１０７Ａとにより囲まれた空間で、上述の粉砕室３３が構成される。

粉砕ケーシング本体部１０２の導出部１０８は、下流側になるほど縮径する。導出部１０８の下流端には流出口３５が形成される。導出部１０８では、粉砕室３３から導出された粉粒体Ｐが流入し、導出部１０８の内周面に沿うなどして移動する。そして、粉粒体Ｐは、下流端に設けられた流出口３５を通じて循環管３９に排出される。

粉砕室３３の内部には、衝突部材３８が配置される。衝突部材３８は、軸線Ｌ０を中心とした回転体である。衝突部材３８は、直円錐状の円錐部１３１と、円錐部１３１の下流側の直円柱状の円柱部１３２とを備える。円錐部１３１を有する衝突部材３８の形状は、錐体形状の一例に対応する。衝突部材３８は、円錐部１３１の頂点となる先端３８Ａが流入口３４に対向する向きで粉砕室３３の内部に配置される。衝突部材３８の円錐部１３１は、固気混合流体Ａ３が衝突する位置に配置される。詳細には、衝突部材３８の中心軸が軸線Ｌ０上に配置され、先端３８Ａが軸線Ｌ０上に配置される。

衝突部材３８は、円柱部１３２の下流端において、粉砕室部１０７の内壁面１０７Ａから延びる支持部１３３に支持される。衝突部材３８と、粉砕室部１０７の内壁面１０７Ａとの間には、空間が形成される。この空間により、粉粒体Ｐと気流とが混合した固気混合流体Ａ３が流れる粉砕室３３の流動領域３３Ａが構成される。

衝突部材３８は、軸線Ｌ０に直交する円形状の断面積が先端３８Ａにおいて最小となり、基端部３８Ｂで断面積が最大となる。衝突部材３８が、軸線Ｌ０を中心とする回転体である本実施形態では、軸線Ｌ０から外表面としての錐面１３１Ａまでの径Ｒが、先端３８Ａにおいて最小となり、基端部３８Ｂにおいて最大となる。衝突部材３８の軸線Ｌ０は、固気混合流体Ａ３の流入方向の一例に対応する。また、直交する断面積は、交差する断面積の一例に対応する。断面積は、先端３８Ａから基端部３８Ｂにかけて連続的に拡大し、径Ｒが、先端３８Ａから基端部３８Ｂにかけて連続的に拡大する。

円錐部１３１は、側面としての錐面１３１Ａを有する。錐面１３１Ａは、軸線Ｌ０に沿う入射方向に対する粉粒体Ｐの反射方向が下流側となるように傾斜する。なお、図３においては、粉粒体Ｐが正反射するものとして、錐面１３１Ａの法線をＮで表し、法線Ｎに対する入射角と反射角をθで表している。

［１−７．衝突部材の作用および効果］
流入口３４を通過した固気混合流体Ａ３は、衝突部材３８に衝突する。このとき、固気混合流体Ａ３中の粉粒体Ｐは、衝突部材３８の円錐部１３１の錐面１３１Ａに衝突し粉砕される。粉砕された粉粒体Ｐは、衝突部材３８の周囲を流れる気流に乗って、粉砕室３３から導出され、導出部１０８の流出口３５から流出する。

図４は、衝突用平面３８Ｙを備える衝突部材３８Ｚの作用説明図である。
図４に示すように、衝突用平面３８Ｙを有する衝突部材３８Ｚでは、衝突用平面３８Ｙに衝突した粉粒体Ｐは粉砕されると共に、上流側に戻る成分を持って跳ね返される。また、衝突用平面３８Ｙは、径方向に広がる面であり、固気混合流体Ａ３は矢印Ａ４で示すように衝突用平面３８Ｙに沿って流れ易い。したがって、粉砕された粉粒体Ｐは内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに衝突し易い。このとき、衝突用平面３８Ｙに衝突した後に、内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに衝突して連続的に衝突することで、発熱量が大きくなり易く、粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに融着する場合がある。内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが融着すると、内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに融着した粉粒体Ｐ１に、後続の粉粒体Ｐが衝突するようになり、後続の粉粒体Ｐが粉砕され難くなるという課題が生じた。

これに対して、本実施形態では、衝突部材３８には衝突用平面３８Ｙが設けられていない。粉粒体Ｐは、錐面１３１Ａに衝突して粉砕されると、下流側に向けて反射され易い。また、粉砕室３３の内部においては、固気混合流体Ａ３が衝突部材３８の円錐部１３１および円柱部１３２に沿って流れ滑らかに流れ易い。よって、跳ね返った粉粒体Ｐは、上流側の内壁面１０５Ｂや、側方の内壁面１０７Ａに向かい難く、上流側の内壁面１０５Ｂや、側方の内壁面１０７Ａに衝突することが抑制される。

よって、粉粒体Ｐが樹脂材料の場合でも、内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに衝突して、融着することが抑制される。これにより、粒度の経時的なバラつきが抑制された状態で粉粒体Ｐが適切に粉砕され易く、粉砕された粉粒体Ｐの回収量が増加する。

以上説明したように、本実施形態の粉砕機３０は、粉砕室３３と、粉砕室３３に被粉砕物としての粉粒体Ｐが流入する流入口３４と、粉砕室３３で粉砕された粉粒体Ｐが流出する流出口３５と、が設けられた粉砕ケーシング３２を備える。また、本実施形態の粉砕機３０は、粉粒体Ｐを含む固気混合流体Ａ３を、流入口３４を通じて粉砕室３３に供給するディフューザー部３６を備える。さらに、本実施形態の粉砕機３０は、錐体形状を有し、この錐体形状の先端３８Ａが流入口３４に対向する向きで粉砕室３３の内部に配置され、固気混合流体Ａ３が衝突する位置に配置された衝突部材３８を備える。そして、本実施形態の粉砕機３０では、衝突部材３８は、固気混合流体Ａ３の流入方向となる軸線Ｌ０に直交する断面積が先端３８Ａにおいて最小となり、基端部３８Ｂで断面積が最大となる形状を有する。本実施形態の粉砕機３０では、衝突部材３８は、先端３８Ａから基端部３８Ｂにかけて断面積が連続的に拡大する。したがって、粉砕室３３の内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが衝突し難くなっており、樹脂材料の粉粒体Ｐであっても内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが融着し難い。このように、被粉砕物である粉粒体Ｐの内壁面１０５Ｂ、１０７Ａへの融着を低減させることができる。このため、粉砕室３３で粉砕された粉粒体Ｐの粒度について、時間的なバラつきが抑制される。時間的な粒度変化が小さくなるので粉粒体特性にバラつきが少ない粉末を作成することができる。また、粉砕効率が上がることで、衝突用平面３８Ｙを用いる場合の粉砕圧力より低い粉砕圧力で粉砕を行うことも可能であり、エネルギーの消費を少なくすることもできる。

また、本実施形態では、衝突部材３８は円錐形状を有し、固気混合流体Ａ３の流入方向に対応する軸線Ｌ０と直交する断面の径Ｒが先端３８Ａにおいて最小となり、基端部で径Ｒが最大となる。したがって、ディフューザー部３６から、円環状に供給される固気混合流体Ａ３は、衝突部材３８の周方向全体で均等に粉砕し易くなる。

以上説明したように、本実施形態の粉砕分級装置１は、上述の粉砕機３０と、粉砕機３０の流出口３５から流出する粉粒体Ｐを分級する分級機５０を備える。したがって、粉砕室３３の内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが衝突し難くなっており、樹脂材料の粉粒体Ｐであっても内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが融着し難い。このため、被粉砕物である粉粒体Ｐの内壁面１０５Ｂ、１０７Ａへの融着を低減させ、粉砕室３３で粉砕された粉粒体Ｐの粒度について、時間的なバラつきを抑制できる。時間的な粒度変化が小さくなるので粉粒体特性にバラつきが少ない粉末を作成することができる。また、粉砕効率が上がることで、衝突用平面３８Ｙを用いる場合の粉砕圧力より低い粉砕圧力で粉砕を行うことも可能であり、エネルギーの消費を少なくすることもできる。

［２．第２実施形態］
［２−１．衝突部材の構成］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、前述の第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図５は、第２実施形態の衝突部材２３８の断面図である。
第２実施形態の粉砕機３０は、第１実施形態の衝突部材３８に代えて、衝突部材２３８を備える。

衝突部材２３８は、軸線Ｌ０を中心とした砲弾型形状の回転体である。衝突部材２３８は、側面が、固気混合流体Ａ３の流動領域３３Ａに膨出する湾曲面２３１Ａである。衝突部材２３８は、軸線Ｌ０に直交する断面積が先端２３８Ａにおいて最小となり、基端部２３８Ｂで最大となる。衝突部材２３８が軸線Ｌ０の回転体である本実施形態では、軸線Ｌ０から外表面としての湾曲面２３１Ａまでの径Ｒが、先端２３８Ａにおいて最小となり、基端部２３８Ｂにおいて最大となる。基端部２３８Ｂは、支持部１３３に支持される。径Ｒは、先端２３８Ａから基端部２３８Ｂにかけて連続的に拡大する。

衝突部材２３８の湾曲面２３１Ａは、軸線Ｌ０に沿う入射方向に対する反射方向が、下流側ほど、下流側となるように傾斜する。なお、図５においては、粉粒体Ｐが正反射するものとして、湾曲面２３１Ａの法線を上流側から順にＮ１、Ｎ２、Ｎ３で表し、各法線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に対する入射角と反射角をθ１、θ２、θ３で表している。このとき、湾曲面２３１Ａは、θ１＜θ２＜θ３となるように設定される。

［２−２．衝突部材の作用および効果］
本実施形態でも、流入口３４を通過した固気混合流体Ａ３は、衝突部材２３８に衝突する。このとき、固気混合流体Ａ３中の粉粒体Ｐは、衝突部材２３８の湾曲面２３１Ａに衝突し粉砕される。粉砕された粉粒体Ｐは、衝突部材２３８の周囲を流れる気流に乗って、粉砕室３３から導出され、導出部１０８の流出口３５から流出する。本実施形態の衝突部材２３８にも、衝突用平面３８Ｙ（図４参照）が設けられていないため、上流側の内壁面１０５Ｂや、側方の内壁面１０７Ａに、粉粒体Ｐが衝突、融着することが抑制され、粉砕された粉粒体Ｐの回収量が増加する。

特に、本実施形態では、衝突部材２３８の先端２３８Ａ側は、基端部２３８Ｂ側よりも、軸線Ｌ０に交差する角度が大きい面形状にできる。先端２３８Ａ側はディフューザー部３６に近く、超音速の連続噴流の固気混合流体Ａ３が勢いを保ったまま到達し易く、衝突部材２３８の先端２３８Ａ側で粉砕された粉粒体Ｐは上流側に跳ね返り難い。よって、湾曲面２３１Ａの面形状を先端２３８Ａ側で軸線Ｌ０に交差する角度を大きくすることで、粉粒体Ｐに与える衝撃を大きくしつつ、粉砕された粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに衝突することを抑制できる。

以上説明したように、本実施形態の粉砕機３０は、衝突部材２３８が異なる点以外は第１実施形態の粉砕機３０と同様である。したがって、粉砕室３３の内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが衝突し難くなっており、樹脂材料の粉粒体Ｐであっても内壁面１０５Ｂ、１０７Ａに粉粒体Ｐが融着し難い。このため、被粉砕物である粉粒体Ｐの内壁面１０５Ｂ、１０７Ａへの融着を低減させ、粉砕室３３で粉砕された粉粒体Ｐの粒度について、時間的なバラつきを抑制できる。時間的な粒度変化が小さくなるので粉粒体特性にバラつきが少ない粉末を作成することができる。また、粉砕効率が上がることで、衝突用平面３８Ｙを用いる場合の粉砕圧力より低い粉砕圧力で粉砕を行うことも可能であり、エネルギーの消費を少なくすることもできる。

本実施形態では、衝突部材２３８の側面は、固気混合流体Ａ３の流動領域３３Ａに膨出する湾曲面２３１Ａである。したがって、固気混合流体Ａ３の勢いの強さに応じて、粉砕効率のよい衝突部材２３８の形状にできる。

［３．他の実施形態］
上述した各実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する具体的態様に過ぎず、本発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、例えば以下に示すように、種々の態様において実施することが可能である。

上記実施形態において、粉砕分級装置１は、粉砕機３０と、粉砕機３０の下流側に配置された分級機５０と、を備える構成を説明した。しかし、粉砕処理装置の一例に対応する構成としては、粉砕機３０単体でも良い。すなわち、粉砕処理装置の一例に対応する粉砕機３０では、粉砕機本体３１が粉砕機の一例に対応し、循環管３９を通じて、粉砕機本体３１に対して流出口３５から流出する粉粒体Ｐを分級する分級部４０が、分級機の一例に対応することになる。

上記実施形態において、粉粒体Ｐは、樹脂材料で全て構成された粉粒体の構成を説明した。しかし、全ての粉粒体が樹脂である必要はなく、樹脂が一部に含まれた粉粒体であればよい。

上記実施形態において、粉砕機３０は軸線Ｌ０を中心とした回転体形状を説明したが、回転体形状でなくても良い。例えば、衝突部材３８、２３８は、角柱状であってもよい。また、衝突部材３８、２３８は、斜錐状であっても良い。

１…粉砕分級装置、３２…ケーシング、３３…粉砕室と、３３Ａ…流動領域、３４…流入口、３５…流出口、３６…ディフューザー部、３８Ａ…先端、３８…衝突部材、３８Ｂ…基端部、３９…循環管、４０…分級部（分級機）、５０…分級機、１０５…ノズル部、１０５Ａ…内周錐面、１０５Ｂ…内壁面、１０７…粉砕室部、１０７Ａ…内壁部、１０８…導出部、１１３…先端部、１１３Ａ…開口、１１６…誘導杆、１１７…加速用錐体部、１１７Ａ…最大径部、１１７Ｂ…拡径部、１１７Ｃ…加速用錐部、１１７Ｄ…先端、１３１…円錐部、１３２…円柱部、１２３…吐出路、１２３Ａ…連通路、１２３Ｂ…円筒路、１２３Ｃ…スロート部、１２３Ｄ…開放部、１３３…支持部、２３１Ａ…湾曲面、２３８…衝突部材、２３８Ａ…先端、２３８Ｂ…基端部、Ａ２…連続噴流、Ａ３…固気混合流体（流体）、Ｐ…粉砕物、Ｒ…径、Ｌ０…軸線、Ｎ…法線。

Claims (4)

1. 粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物が流入する流入口と、前記粉砕室で粉砕された前記被粉砕物が流出する流出口と、が設けられたケーシングと、
   前記被粉砕物を含む流体を、前記流入口を通じて前記粉砕室に供給するディフューザー部と、
   錐体形状を有し、該錐体形状の先端が前記流入口に対向する向きで前記粉砕室の内部に配置され、前記流体が衝突する位置に配置された衝突部材と、
   を備え、
   前記衝突部材は、前記流体の流入方向と交差する断面積が前記先端において最小となり、基端部で断面積が最大となる形状を有し、前記先端から前記基端部にかけて断面積が連続的に拡大する、粉砕機。
2. 前記衝突部材は円錐形状を有し、前記流体の流入方向と交差する断面の径が前記先端において最小となり、基端部で径が最大となる、請求項１記載の粉砕機。
3. 前記衝突部材の側面は、前記流体の流動領域に膨出する湾曲面である、請求項２に記載の粉砕機。
4. 粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物が流入する流入口と、前記粉砕室で粉砕された前記被粉砕物が流出する流出口と、が設けられたケーシングと、
   前記被粉砕物を含む流体を、前記流入口を通じて前記粉砕室に供給するディフューザー部と、
   錐体形状を有し、先端が前記流入口に対向する向きで前記粉砕室の内部に配置され、前記流体が衝突する位置に配置された衝突部材と、
   を備え、
   前記衝突部材が、前記流体の流入方向と交差する断面積が前記先端において最小となり、基端部で断面積が最大となる形状を有し、前記先端から前記基端部にかけて断面積が連続的に拡大するよう構成された粉砕機、
   及び、前記流出口から流出する前記被粉砕物を分級する分級機を備える、粉砕分級装置。
   

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