JP2733488B2 - ジェット気流式の粉体粉砕機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明はジェット気流式の粉体粉砕機に関し、詳しく
は、ジェット気流を利用した粉体の粉砕，解砕，研磨等
に用いられるジェット気流式の粉体粉砕機に関するもの
である。

（従来の技術） 従来より、ジェット気流式の粉体粉砕機は他の粉砕機
に比べてメンテナンス性操作性に優れているという利点
を有し、また後段に気流式分級装置を接続する場合には
そのマッチング性がよいことなどから、近時においては
広く利用されるようになってきており、特に粉砕時に問
題となる発熱が殆んどないため、耐熱性に劣る粉体（プ
ラスチック粉体等）の粉砕用としては特に有用とされて
いる。

なおこのジェット気流式の粉体粉砕機は、狭義の意味
での粉体の粉砕の他、凝集した粉体の解砕、あるいは粉
体表面に固着した異物の除去にも用いられることがあ
る。

ジェット気流式の粉体粉砕機としては従来より種々の
タイプのものが提案されており、その代表的なものの一
つとして次の構成のものがある。

すなわち、例えば長円形のケーシング内において、略
弧状をなす転回通路を粉体の粉砕ゾーンとし、その途中
に原料粉体粉砕のためのジェット気流を噴出するジェッ
ト気流噴出手段を設け、また偏平な円形空所を分級ゾー
ンとして、その内部に生じさせた求心渦流で、粉砕され
た微粉体を大きな粒径の粉体から分級しながら円形中心
部より外部に排出気流と共に抜き出すように設け、また
粉砕ゾーンの転回通路を、分級ゾーンである上記円形空
所に対して接線方向に接続させて、全体として閉鎖循環
型の気相流動室を形成させた形式のものである。

このような構造をなす粉体粉砕機によれば、分級ゾー
ンにおいては、粉体に作用する求心渦流による気相搬送
力と遠心力のバランスで大小の粒径のものが混在する粉
体中から微粉体を分級して効率よく取出すことができ、
他方粉砕ゾーンにおいては、ジェット気流の噴出で粉体
同志を衝突させて大きな粉砕力で効率よく粉砕を行なわ
せることができる、という二つの独立した部分で、それ
ぞれ望まれる要求を各々好適に満足させることができる
という特徴がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記のような粉砕機において、装置の処理能
力の向上が求められることがある。

そこでこの処理能力の向上、具体的には単位時間当り
の処理量の増大を目的として、装置のスケールアップを
図ることが考えられるが、上記装置の処理量を増大する
ために単純に装置を大型化すると、回収される粉体の分
級点が次第に大きくなる（粗くなる）傾向にあり、また
分級される粉体の粒度分布が広がってしまって分級精度
が悪くなるという問題のあることが明らかとなった。そ
してこのような装置のスケールアップに伴なって招至す
る難点は、本発明者の検討によれば、次のような点を原
因とすることが分かった。

すなわち装置をスケールアップしてその処理量を増大
する方法としては、上記のような気相流動方式の装置で
は、通路幅を長円形ケーシングの径方向に増大させるの
では気流の速度分布に大きな差を生じ易くなってしまう
から、通路幅を厚み方向（つまり上記径方向とは直角な
方向）に大きくする方法が一般的なスケールアップ方法
ということになる。ところがこのようにすると、粉砕ゾ
ーンにおいてはスケールアップに伴う格別の問題は生じ
ないものの、他方分級ゾーンにおいては、微粉体を含む
気流が乱れを生じ易くなってこれが上記粉体分級点の変
化等の難を招く原因とることが分かった。これは分級ゾ
ーンにおける微粉体を含む気流が求心渦流として円形空
所の中心側に流れると共にケーシングの軸方向（求心渦
流とは直角な方向）の片側から外部に排出されるため、
この円形空所の構造が軸方向に相当の寸法をもつように
なると、安定・平均化された気流が得られにくくなるた
めと考えられる。

そこでこのような問題を解消するため、本発明者は、
求心渦流を扁平なケーシングの円形空所の軸方向の両側
から均等的に排出させることを考え、これにより、片側
のみから気流を排出する場合の２倍程度まで該空所の軸
方向寸法を増大させても分級性能の低下のないスケール
アップ装置を実現した。しかし装置の処理量を一層増大
させるためには、分級精度の低下、粒度分布の広がりを
解決する方策が更に必要となる。

本発明は、以上の観点からなされたものであり、その
目的は、上述したようなジェット気流式粉体粉砕機にお
ける問題点を解消し、粉砕微粉を大量に効率よく分級，
取出しできる粉砕機を提供するところにある。

また本発明の他の目的は、構造が簡単かつ小型で、又
操作性にも優れた粉砕機を提供するところにある。

（発明の概要） 而して、かかる目的の実現のためになされた本発明よ
りなるジェット気流式粉体粉砕機の特徴とするところ
は、略弧状の転回通路の途中で原料粉体を粉砕するため
のジェット気流が通路壁の適宜の位置から噴出される転
回通路型の粉砕ゾーンと、偏平な円形空所内における求
心渦流で微粉体を分級しながら中心部より微粉体含有気
流を外部に排出する円形空所型の粉体分級・排出ゾーン
とを備え、上記粉砕ゾーンの転回通路の両端を分級・排
出ゾーンの円形空所に接線方向に接続させることで閉鎖
循環型の気相流動室を形成させた形式のジェット気流式
の粉体粉砕機において、上記分級・排出ゾーンの円形空
所の中心位置にその軸方向に延びる筒体を設けると共
に、この筒体に母線方向に長いスリットを円周方向に少
なくとも３個以上均等に配分して形成させ、上記微粉体
含有気流の外部への排出をこの筒体のスリットを通して
行なわせる構成としたところにある。

なお本発明において、粉体の粉砕，分級の各ゾーンを
内包する気相流動室は、これら各ゾーンの相互の影響を
出来るだけ隔絶させる目的から、例えば後述する実施例
で説明しているように、概ね長円形のケーシング内にお
いてその長軸方向の一端側と他端側に離して上記二つの
ゾーンを形成させるものが好ましく採用されるが、本発
明がこのような長円形の形状のケーシングをもつものに
特に限定される趣旨ではない。

本発明において、上記分級・排出ゾーンに設置する筒
体の径，スリットの大きさは試験の繰り返しなどの結果
に基づいて定めることができるが、一般的にはスリット
を筒体の周方向に均等に配分して３個以上、好ましくは
４個以上設けることが良く、これら複数のスリットの合
計面積は筒体断面積（排出口断面積）の２〜３倍程度が
適当である場合が多い。

（発明の実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明よりなる一実施例のジェット
気流式粉砕機の構成概要を説明するためのものであり、
図において、１は粉体が気相流動される内部空間を区画
するケーシングを示している。

このケーシング１は、図示の如く概ね水平で偏平な長
円形の内部空間を区画形成していて、該長円形の空間外
郭を限定し、かつ粉体の流動路を形成するための気相流
動案内外壁５（以下単に外壁５という）と、底板13と、
天板10とによって外部から気密的に封止されている。1
1,12は該封止を保証するシールリングである。

上記内部空間内の略中央部には、粉砕ゾーン２と分級
ゾーン３が、その長円形の長軸方向に離れて、これら両
者ゾーンの好適な構成，作用を確保できるように図示形
状の中央隔壁ブロック６が形成されている。

この中央隔壁ブロック６には、粉砕ゾーン２におい
て、上記外壁５の内壁面51とこれに対向する中央隔壁ブ
ロック６の案内壁面61とにより、粉砕ゾーン２における
気相流動通路を提供し、また分級ゾーン３側について
は、求心渦流と遠心力のバランスによって微粉体の分級
を行なわせるための円形旋回流案内壁62を提供する半円
形凹部が設けられている。

なお粉砕ゾーン２と分級ゾーン３との間は、上記外壁
５と中央隔壁ブロック６とで通路4a,4bが形成されてい
る。

また上記粉砕ゾーン２における気相流動通路の外側，
内側には、外壁5,中央隔壁ブロック６により圧力的に隔
離された圧縮空気室７、８が設けられている。

圧縮空気室７は、圧縮空気取入れ口31から、図示しな
い外部の圧縮空気源（例えばコンプレッサ等）に接続さ
れ、後述するジェット気流噴出ノズル50a〜50eから、上
記粉砕ゾーン２の通路内にジェット気流を吹込むように
なっている。

またこの圧縮空気室７は、連絡管９を介して上記中央
隔壁ブロック６内の圧縮空気室８にも接続され、ジェッ
ト気流噴出ノズル50fから上記ケーシング内の内部空間
に対して圧縮空気を吹込むようになっている。

粉体の投入機構は、気相流動路4aに次のように粉体を
吹き込むようになっている。すなわち、気相流動路4aか
ら図示の如く外部に外壁の一部から延出ブロックを形成
させて、その先端に圧縮空気管21を接続し、この延出ブ
ロックの内部に粉体供給ノズル40,固気混合ノズル41を
内装してその内端が、上記気相流動路4aに臨むように設
けると共に、この粉体供給ノズル40,固気混合ノズル41
の中間位置70に、不図示の粉体供給ホッパーから粉体が
供給されるように設け、圧縮空気が上記ノズル40,41の
内部を通って気相流動路4aに吹出す際に、エジェクタ効
果により同時に粉体を吹出すようになっている。なおノ
ズル40,41の内部には適宜噴き出しエアの流速を調整す
るディフューザー等を嵌挿しても良い。

上記ノズル40,41によって、ホッパーからの粉体は、
第１図，第３図に示す如く、気相流動路4aに対して気相
の流動方向に沿って噴出される。この際の粉体吹込みの
際の気流が、分級ゾーン３で旋回する粉体のうちの比較
的粒径の大きいものを巻き込むことで、これを再度粉砕
ゾーン２に移行させて分級性能の向上作用をもたらす効
果もある。

第４図は、上記内部空間１において行なわれる粉体の
流れの概要を図解的に示したものであり、以下同図に示
されている粉砕ゾーン２及び分級ゾーン３における作用
につき説明する。

本例における粉砕ゾーン２においては、第１図〜第３
図に示す如く、円弧状に形成されている粉砕ゾーン２の
気相流動通路に、搬送気体と共に流動する粉体に対して
ジェット気流を吹込むジェット気流噴出ノルズ50a〜50e
が、適宜所定の間隔をおいて外壁５に設けられ、これら
の各ノズル50a〜50eを通して、上記圧縮空気室７から圧
縮空気を該通路に吹込むように設けられ、これにより通
路内の粉体同士の衝突を生じさせて粉砕を行なわせるよ
うになっている。

なおこれらのノズル50a〜50eには、上記粉体噴出ノズ
ル40,41と同様に、内部にディフューザー等を嵌挿し
て、気流の噴出速度を調整するように設けることが好ま
しい。

また本例では、上記ジェット気流噴出ノルズ50a〜50e
とは別に、中央隔壁ブロック６にもジェット気流噴出ノ
ルズ50fを設けて、この中央隔壁ブロック６内部の圧縮
空気室８からのエアを粉砕ゾーン２の気相流動通路に吹
き込むようにしており、これにより粉体の巻込み、粉体
同志の衝突機会の一層の増大を図り、粉砕効率の向上を
達成させている。

分級ゾーン３は、粉砕ゾーン２を経て該分級ゾーン３
に導かれた粉体を、外壁５及び旋回流案内内壁62によっ
て円形旋回流動させながら、比較的小さい粒径の粉体に
ついては求心渦流にのせて該分級ゾーン３の中央位置に
設置した筒体80のスリット81を通して外部に取り出し、
他方比較的粒径の大きな粉体については、求心渦流によ
る粉体搬送力に打ち勝って遠心力により該粉体を気相流
動路4a方向に移行させるようになっている。

このように上記旋回流方式による分級取出しの原理
は、粉砕された粉体を、求心渦流による搬送力と該粉体
に作用する遠心力とのバランスで分級して取出すもので
あり、本例の特徴は、この分級効率を高めるために、上
記スリット81をもつ筒体80を用いているところにある。

すなわち本例における粉砕装置においては、図示の如
く長円形の厚み方向に比較的寸法が厚いケーシング内の
分級・排出ゾーン３の中央位置に、スリット81を有する
筒体80を設置していることから、該ケーシングの厚み方
向に流れる気流の影響は、該筒体80の内部に限られると
いう傾向を得ることができ、したがってこの筒体80の外
側における気流の流れは、円形空所内で生じている求心
渦流が整流された状態で得られ、これにより粉体の分級
が好適に実現出来ることになった。

このような構成によれば、比較的大きな粒径の粉体
（粗粉）については、分級・排出ゾーン３で、中央部に
向かった求心渦流の流れよりも気相流動に伴なう遠心力
が大きく作用する結果として、該大きな粒径の粉体は再
度粉砕ゾーン２側に流動するが、粉砕により十分微粉化
された小粒径の粉体については、上記遠心力よりも分級
ゾーン３の中央部に向かった渦流の流れによる搬送力の
作用の方が打勝って、該微粉は筒体のスリットを通して
外部に取出されることになる。

以上のような装置に用いられる筒体の例を第６図およ
び第７図に例示した。第６図の例はスリットを筒体の周
方向に３個形成した例を示し、また第７図は同様にスリ
ットを８個形成した例を示している。なお筒体は、流動
する粉体の付着が生じ難くい材質のものを選択して使用
することが適当である。

実施例１ 以上のような構成をなすジェット気流式粉砕機を用い
て試験例の結果につき示す。

装置の構成 長円形ケーシングの寸法 長軸方向 324 mm 短軸方向 210 mm 厚み寸法 130 mm 気相流動路の幅寸法 4a 25 mm 4b 35 mm 筒体の径 50.8mm スリットの個数 8 個 スリットの母線方向寸法 110 mm スリットの幅寸法 5 mm スリット開孔全面積 45.6cm² 試験条件 試験は、50％平均径D₅₀＝35μｍのポリスチレン粉体
を被粉砕対象原料として、気相流動路4aに58kgf/cm²Gの
圧力で導入させ、ジェット気流の吹込を全風量6.3Nm³/m
in（ノズル径2mm、１本当り風量0.23〜0.27Nm³/min）と
して行なった。

粉体の処理量は、10kg/h〜150kg/hの間とした。

その結果を第５図のＡ線にて示した。

なお粉体の粒度測定はマイクロトラックSPAにて行な
った。

実施例２ 筒体を第６図のものに変更した以外は実施例１と同様
にして試験を行なってその結果を第５図Ｂ線で示した。

筒体の径 50.8mm スリットの個数 3 個 スリットの母線方向寸法 110 mm スリットの幅寸法 12 mm スリット開孔全面積 43 cm² 比較例１ 筒体を使用せずに、ケーシングの底板と天板に開孔を
設けた構成とした以外は実施例１と同様にして試験を行
ないその結果を第５図のＣ線で示した。

比較例２ ケーシングの厚みを1/4に小さくし、筒体を使用せず
に、ケーシングの天板のみに開孔を設けた構成とした以
外は実施例１と同様野ケーシング寸法で試験を行ないそ
の結果を第５図のＤ線で示した（ただし全風量は1.8Nm³
/min,処理量は2.5〜40kg/h）。

以上の第５図のＡ〜Ｄ線の結果から、C,B,Aの順に砕
生物の粒度が小さくなっており、Ａにおいては標準と見
なしているＤ線の水準に達していることが分かる。また
混合比が低い領域ではＡはＤより細かくなっており、ト
ータル的な性能としては略同程度であることが分かる。

またこのときのミルケーシング内の静圧はＣ（6050mm
H₂O、Ｂ（5370mmH₂O）、Ａ（4800mmH₂O）であり、この
ことは適当な筒体を挿入したことの効果の表われの一つ
であるということができる。すなち分級ゾーンでの気流
がより円滑に流れ、より精度の良い分級が実現されたこ
とを裏付けている。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明よりなるジェット気流式の
粉体粉砕機は、従来のジェット気流式粉砕機における処
理能力を増大させる場合に、分級精度の低下や粒度分布
の広がりが大きくなるという問題点を解消して、大量の
粉体を効率よく処理することができる装置を提供できる
という効果がある。

また比較的小粒径の粉体を粉砕して分級する場合にも
その処理効率に優れていて、工業的規模での実施に十分
対応することが可能となり、特に10μｍ程度以下の粒径
の粉砕粉体を工業的な規模で製造する場合に、大粒径の
粉体の混入が殆んどなく粒度の一定化した微粉を好適に
得ることができるという効果がある。

更にまたまた本発明よりなる粉砕機は、構造が簡単か
つ小型で、又操作性にも優れているという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明よりなるジェット気流式粉砕機の構成概
要一例を示す一部を断面した平面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線の矢視図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線の矢視
図、第４図は同装置における粉体の流れの概要を説明す
る図、第５図は同装置を用いて行なった試験結果を示し
た特性図、第６図（ａ），（ｂ）および第７図（ａ），
（ｂ）はそれぞれ筒体の単品図を示し、各図（ａ）は筒
体の正面図、各図（ｂ）は筒体の側面図である。 1:ケーシング２ ：粉砕ゾーン、３：分級ゾーン 4a,4b:気相流動路（気相流動通路） 5:外壁、6:中央隔壁ブロック 7,8:圧縮空気室 9:連絡管、10:天板 11:シールリング、12:シールリング 13:底板 21:圧縮空気導入管 31:圧縮空気取入れ口 40,41:粉体噴出ノズル 50a〜50f:ジェット気流噴出ノズル 51:外壁の内壁面、61,62:案内壁面 70:（粉体供給の）中間位置 80:筒体、81:スリット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略弧状の転回通路の途中で原料粉体を粉砕
   するためのジェット気流が通路壁の適宜の位置から噴出
   される転回通路型の粉砕ゾーンと、偏平な円形空所内に
   おける求心渦流で微粉体を分級しながら中心部より微粉
   体含有空気を外部に排出する円形空所型の粉体分級・排
   出ゾーンとを備え、上記粉砕ゾーンの展開通路の両端を
   分級・排出ゾーンの円形空所に接線方向に接続させるこ
   とで閉鎖循環型の気相流動室を形成させた構成のジェッ
   ト気流式の粉体粉砕機において、 上記分級・排出ゾーンの円形空所の中心位置にその軸方
   向に延びる筒体を設けると共に、この筒体に母線方向に
   長いスリットを円周方向に少なくとも３個以上均等に配
   分して形成させ、上記微粉体含有気流の外部への排出を
   該筒体のスリットを通して行わせる構成としたことを特
   徴とするジェット気流式の粉体粉砕機。