JP2715325B2

JP2715325B2 - 気流式分級機及び気流式分級方法

Info

Publication number: JP2715325B2
Application number: JP1335092A
Authority: JP
Inventors: 憲夫樋掛; 聡三ツ村; 仁志神田; 政吉加藤; 康秀後関
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JPH03196881A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、原料供給管の側面に新たな気流供給管を設
けた、コアンダ効果を利用した気流式分級機及び気流式
分級方法に関し、特に、体積平均粒径20μｍ以下の粒子
を50個数％以上含有する原料粉を効率よく分級する気流
式分級機及び気流式分級方法に関する。

［従来の技術］粉体の分級については、各種の気流式分級機及び方法
が提案されている。この中で、回転翼を用いる分級機と
可動部分を有しない分級機がある。

このうち、可動部分のない分級機として、固定壁遠心
式分級機と慣性力分級機がある。かかる慣性力を利用す
る分級機としては、Ｌffler.F.and K.Maly:Symposium
on Powder Technology D−２（1981）に例示され、日
鉄鉱業製として商品化されているエルボジェット分級機
や、Okuda.S.and Yasukuni.J.:Proc.Inter.Symposium o
n powder Technology '81,771（1981）で例示される分
級機が提案されている。

これらの好ましい態様として、分級域内へ開口する原
料供給管から、高速で気流とともに粉体（原料粉）を分
級域内へ噴出し、分級室内には、コアンダを有して噴出
する気流と交叉する気流を導入し、コアンダに沿って流
れる湾曲気流の遠心力を利用して、先端の細くなったエ
ッヂにより粗粉と微粉、もしくは粗粉と中粉と微粉のご
とき多分割等の分級を行っている。

［発明が解決しようとする課題］かかる分級工程、すなわち原料供給管から分級域内へ
導入→分級→分級域系外へ排出、といった工程は瞬時で
あるため、分級域へ導入される粉体は、原料供給管及び
分級域内の入口近傍までに十分に個々の粒子に分散され
ていることが重要であり、特に、原料供給管内乃至それ
以前での分散が重要である。また、分級域への開口は、
コアンダの面から一定の開口高さを有して導入される
が、狭すぎると粗大粒子による閉塞があり、広すぎると
流速の低下から分散が悪くなる。あるいは、分級機内へ
の導入部位によってそれぞれ異る軌跡を描き、粗粉が微
粉の軌跡を撹乱するため、分級精度の向上に限界が生
じ、かつ、20μｍ以上の粗粒の多い粉体の分級で著しく
精度が低下する傾向があった。このことは、特に原料供
給管開口部の高さが高くなると顕著になるので、現状で
は閉塞と精度のバランスから、3mm〜10mmの範囲で一般
に使用されているが、前述のごとき理由により、未だ十
分なものではない。また、粉塵濃度が高くなるほどこの
現象は顕著になる。かかる粉塵濃度の高まりは、（十分
な分散が行われて、分級室に送られるならば、理想的な
分級が行われるわけであるが）不十分な分散をもたら
し、分級精度の低下から微粉を除去する場合の製品の収
率の低下や微粉の増加の原因となり、静電荷像現像用ト
ナーのごとき、微粉の存在を非常に嫌うものにおいて
は、その処理能力を抑えて使用せざるを得ない等の問題
を有していた。

すなわち、本発明の目的とするところは、より高精度
の分級を可能にし、精緻な粒度分布を有する粉体を効率
良く生成する、気流式分級機及び気流式分級方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、分級域内に開口部を有する原料供給管中を
流動する気流によって原料粉を分級域に噴出させ、該噴
出気流中粒子の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気流
の遠心力によって、少なくとも粗粉領域及び微粉領域に
分級する気流分級機において、前記原料供給管の原料投入口と原料供給管開口部との
間の位置の該原料供給管の側壁に、新たな気流を投入す
るための二次空気供給管を設けたことを特徴とする気流
式分級機に関する。

また、本発明は、分級域内に開口部を有する原料供給
管中を流動する気流によって流速50m/秒〜300m/秒の速
度で原料粉を分級域に噴出させ、該噴出気流中粒子の慣
性力及びコアンダ効果による湾曲気流の遠心力によっ
て、少なくとも粗粉領域及び微粉領域に分級する気流分
級方法において、前記原料供給管の原料投入口と原料供給管開口部との
間の位置の該原料供給管の側壁に設けた二次空気供給管
から、該原料供給管中に新たな気流を投入することを特
徴とする気流式分級方法に関する。

本発明によれば、粉体及び粉体と共に流れる気流と、
側面から投入する二次気流が交叉することにより、粉体
の分散がより向上し、より高い粉塵濃度でも、良好な分
級精度が得られ、製品の収率が低下するのを防止するこ
とが可能になる。また、同じ粉塵濃度で、より良好な分
級精度と製品の収率の向上が可能となる。

ここで、供給管の側面から気体を投入する方向として
は、全周から投入してもよく、方向の１つ又は２つ以上
の組合わせで投入してもよい。また、気体を側面から投
入する投入口の形状は、円，楕円，方形，スリット状等
種々の方法がとれる。投入する角度は、粉体及び粉体と
共に流れる気流の流れ方向に対して、５゜〜90゜の角度
をもって投入すればよく、より好ましくは10゜〜80゜、
さらには、20゜〜60゜で好ましい結果が得られる。尚、
粉体と共に流れる気流の流れ方向に逆行する分速度をも
つ場合は、供給管の流れを阻害し、粉体の分級ゾーンへ
の良好な搬送が困難になる。粉体と共に流れる気流の流
れ方向と同じ分速度をもつ場合でも、側面から投入する
気体の量が多い場合には同様の現象が生じるので、供給
管気流量の20％を越えて投入することは望ましくない。
一方、投入角度が極端に小さい場合は、加工上困難であ
り、また、投入気流量を増加することは可能になるが、
分散効果は減少する。

また、粉体を気流とともに供給管へ投入する手段とし
ては、0.1〜3kg/cm²の圧を加えて送る方法、分級ゾーン
の下流側にある送風機を大型化し分級ゾーンの負圧をよ
り大きくすることで外気と原料粉を自然に吸引する方
法、あるいは、原料粉投入口にインゼクションフィーダ
ーを装着し、これによって原料粉と外気を吸引せしめる
とともに供給管を経て分級ゾーンへ送る方法、等があり
そのいずれをもってしても効果があるが、このそれぞれ
の手段に対応する圧力に対して、供給管側面から投入す
る二次気流の圧力をコントロールすることが重要であ
り、このための好ましくは、コントロールバルブと圧力
を測定するメータにより側面から投入する気流の量をコ
ントロールする。

次に、本発明に係る粉体の流れる供給管の断面形状
は、第６図に示すように長方形，円，楕円状等いずれで
もよく、粉体の供給側と分級域内に開口する供給管開口
部の面積比は1:1〜1:5の範囲、より好ましくは1:1.1〜
1:3にすることで好ましい結果が得られる。

また、本発明は、特に前述の３つの粉体の投入手段の
うち、分級ゾーンの負圧を大きくして外気と原料粉を自
然に吸引する方法及びインゼクションフィーダーによる
方法では、装置面，運転条件にも好ましい影響がでてく
る。

すなわち、供給管内を流れる気流量の１〜20％の気流
を、供給管側面から前述の角度で投入することにより、
供給管のサクション効果が大きくなる。この結果、イン
ゼクションフィーダーに使用する気流量を1/3〜1/2低減
することが可能になる。また、分級室の負圧により原料
粉と外気を吸引する方法の場合、供給管を流れる気流の
量をコントロールする手段は、一般には、分級室下流の
送風機の能力及び下流側の風量コントロール手段と、分
級室上流側の風量コントロール手段とのバランスで設定
する分級室内の負圧によりコントロールするが、本発明
の手段をもちいれば、同一条件で供給管を流れる気流の
量がより増加して、本発明の分散効果のみならず、粉塵
濃度の低下にも寄与して、より一層分級精度が向上す
る。

また、分級室内の負圧を低下させても供給管を流れる
気流の量は維持できるようになるので、本発明の分散効
果によって良好な分級精度が得られるのみならず、送風
機の負圧も大巾に低下でき、その結果、従来よりも小型
のものでもよく、大巾な電力の節減が可能になる。

また、本発明は、特に、粒径20μｍ以下の粒子を50個
数％以上含有するような、シャープな粒度分布、高精度
な分級精度が要求される静電荷現像用トナーの分級をよ
り効果的にならしめ、さらには、２分割分級のみならず
多分割分級でもより好ましい効果が得られる。

［実施例］次に、本発明の具体的一実施例を、３分割の分級例で
述べる。

第１図，第２図に本発明の実施例を示す。

第１図及び第２図において、側壁は22,23,24で示され
る形状を有し、下部壁は25で示される形状を有し、側壁
23と下部壁25にはそれぞれナイフエッヂ型の分級エッヂ
17,18を具備し、この分級エッヂ17,18により、分級ゾー
ンは３分画されている。側壁22下の部分に分級室に開口
する原料供給管16を設け、該供給管の底部接線の延長方
向に対して下方に折り曲げて長楕円孤を描いたコアンダ
ブロック26を設ける。分級室上部壁27は、分級室下部方
向にナイフエッヂ型の入気エッヂ19を具備し、更に分級
室上部には分級室に開口する入気管14,15を設けてあ
る。また入気管14,15にはダイパの如き第1,第２気体導
入調節手段20,21,及び静圧計28,29を設けてある。分級
エッヂ17,18及び入気エッヂ19の位置は、被分級処理原
料の種類により、又所望の粒径により異なる。また、分
級室底面にはそれぞれの分画域に対応させて、室内に開
口する排出口11,12,13を設けてある。排出口11,12,13に
は、それぞれバルブ手段の如き開閉手段を設けてもよ
い。

また、原料供給管16は、直角筒部（本実施例では、高
さ20mm×幅30mm）と角錘筒部とから成り、直角筒部の内
径と角錘筒部の最も狭まった箇所の内径の比を10:1乃至
0.8:1、好ましくは10:1から1:1に設定すると、良好な導
入速度が得られる。本実施例では2:1に設定した。

次に、本発明の特徴とする二次気流供給管31として、
上記原料供給筒16の直角筒部の側面で原料供給管開口部
からの距離100mmの位置に計６本、傾斜角（θ）５゜〜9
0゜の範囲で調節可能とし、内径3mmφ管状のものを設け
た。

以上のように構成してなる多分割分級域での分級操作
は例えば次のようにして行う。すなわち、排出口11,12,
13の少なくとも１つを介して分級域内を減圧し、分級域
内に開口する原料供給管16中を該減圧によって流動する
気流によって流速50m/秒〜300m/秒の速度で原料粉を原
料供給管16を介して分級域に供給し、入気口14上部近傍
の静圧P₁の絶対値が150mmaq以上、好ましくは200mmaq以
上になるように第１気体導入調節手段20で調節し、入気
口15上部近傍の静圧P₂の絶対値が40mmaq以上、好ましく
は45〜70mmaq以上になるように第２気体導入調節手段21
で調節し、静圧P₁の絶対値|P₁|と静圧P₂の絶対値|P₂|が
下記式 |P₁|−|P₂|≧100 となるように調節する。静圧P₂の絶対値は、45〜70mmaq
の範囲にすると、微粉体及び粗粉体が分級域内でより広
く分散するために分級点を調整し易いので好ましい。

P₁とP₂が|P₁|−|P₂|＜100になると、分級精度が低下
し、微粉域を精緻に除去することができなくなり、得ら
れる製品の粒度分布が幅広い分級品になる。また、流速
50m/秒より小さい速度で原料を分級域に供給すると原料
粉の凝集を充分にほぐすことができず、分級収率、分級
精度の低下を引き起こす。また、流速300m/秒を越える
速度で原料粉を分級域に供給すると、粉体同士の衝突に
より粒子が粉砕され、微粒子を生成するため分級収率の
低下を引き起こす傾向がある。

次に、原料供給管16の側面に設けた二次気流供給管31
からは、供給管16を流れる気流量の１〜20％の量の気流
を投入する。

以上の手段により、供給された原料粉は、コアンダブ
ロック26の作用によるコアンダ効果と、その際流入する
空気の如き気体の作用とにより湾曲線30を描いて移動
し、それぞれの粒径の大小に応じて、大きい粒子（粗粒
子）は気流の外側、すなわち分級エッヂ18の外側の分
画、中間の粒子（規定内粒径の粒子）は分級エッヂ18と
17の間の分画、小さいの粒子（規定粒径以下の粒子）は
分級エッヂ17の内側の分画に分割され、大きい粒子は排
出口11より、中間の粒子は排出口12より、小さい粒子は
排出口13よりそれぞれ排出される。

上述の方法を実施するには、通常相互の機器をパイプ
の如き連通手段等で連結してなる一体装置システムを使
用するのが通常であり、そうした装置の好ましい例を第
３図に示す。第３図に示す一体装置は、３分割分級機１
（第１図及び第２図に示される形式のもの。詳細は先に
説明のとおりである。），定量供給機2,振動フィーダー
3,捕集サイクロン4,5,6を連通手段で連結してなるもの
である。

この装置において、原料粉は、適宜の手段により、定
量供給機２に送り込まれ、ついで振動フィーダー３を介
し、原料供給管16により３分割分級機１内に導入され
る。導入に際しては、50〜300m/秒の流速で３分割分級
機１内に粉砕物を導入する。分級機１の分級域を構成す
る大きさは通常［10〜50cm］×［10〜50cm］なので、粉
砕物は0.1〜0.01秒以下の瞬時に３種以上の粒子郡に分
級し得る。そして、３分割分級機１により、大（粗粒
子）、中（規定内粒子径の粒子）、小（規定粒径以下の
粒子）に分割される。その後、大きい粒子は排出導管11
を通って、捕集サイクロン６に送られ回収される。中間
の粒子は、排出導管12を介して系外に排出され捕集サイ
クロン５で捕集され製品51となるべく回収される。小さ
い粒子は、排出導管13を介して系外に排出され捕集サイ
クロン４で捕集され、ついで規定外粒径の微小粉41とし
て回収される。捕集サイクロン4,5,6は粉砕原料をノズ
ル16を介して分級域に吸引導入するための吸引減圧手段
としての働きをしている。

本実施例の分級機を用いて、粒径20μｍ以下の粒子を
50個数％以上含有する原料粉を分級したところ、従来に
比べ効率よく分級を行うことができた。

［発明の効果］以上述べたように、本発明の気流式分級機及び方法に
よれば、より高精度の分級が可能となり、精緻な粒度分
布を有する粉体、特に粒径20μｍ以下の粒子を50個数％
以上含有する粉体を効率よく分級生成することが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を断面図で示した気流式分
級機である。第２図は、第１図に示す気流式分級機の斜視図である。第３図は、第1,2図に示す分級機を用いた全体装置シス
テム図である。第4,5図は、従来例の気流式分級機の斜視図及び断面図
である。第６図ａ〜ｆは、第１図におけるＡ−Ａ′断面、及びそ
の変形した応用例を示したものである。１……固体粒子多分割分級装置２……定量供給機、３……振動フィーダー 4,5,6……捕集サイクロン、11,12,13……排出口 14,15……入気口、16……原料供給管 17,18……分級エッヂ、19……入気エッヂ 26……コアンダブロック、22,23,24……側壁 25……下部壁、27……上部壁 20……第１気体導入調節手段 21……第２気体導入調節手段 33,28,29……静圧計 30……固体粒子飛散方向 31……二次気流供給管 32……二次気流調節バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤政吉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者後関康秀東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平１−307482（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−264065（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】分級域内に開口部を有する原料供給管中を
流動する気流によって原料粉を分級域に噴出させ、該噴
出気流中粒子の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気流
の遠心力によって、少なくとも粗粉領域及び微粉領域に
分級する気流分級機において、前記原料供給管の原料投入口と原料供給管開口部との間
の位置の該原料供給管の側壁に、新たな気流を投入する
ための二次空気供給管を設けたことを特徴とする気流式
分級機。
【請求項２】該二次空気供給管は、該原料供給管軸に対
して上流側に５゜〜90゜の傾斜角を有するように該原料
供給管の側壁に設けられることを特徴とする請求項１に
記載の気流式分級機。
【請求項３】分級域内に開口部を有する原料供給管中を
流動する気流によって流速50m/秒〜300m/秒の速度で原
料粉を分級域に噴出させ、該噴出気流中粒子の慣性力及
びコアンダ効果による湾曲気流の遠心力によって、少な
くとも粗粉領域及び微粉領域に分級する気流分級方法に
おいて、前記原料供給管の原料投入口と原料供給管開口部との間
の位置の該原料供給管の側壁に設けた二次空気供給管か
ら、該原料供給管中に新たな気流を投入することを特徴
とする気流式分級方法。
【請求項４】該原料供給管軸に対して上流側に５゜〜90
゜の傾斜角を有するように該原料供給管の側壁に設けら
れた該二次空気供給管から、該原料供給管中を流動する
気流量の１％〜20％の新たな気流を該原料供給管中に投
入することを特徴とする請求項３に記載の気流分級方
法。