JP3053073B2 - 衝突式気流粉砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気を用いて
樹脂粉末等の粉体を粉砕する衝突式気流粉砕装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】圧縮空気を用いて樹脂粉末等を粉砕する
衝突式気流粉砕装置は、圧縮空気によって粉体を搬送加
速するための加速管と、加速管の一端に設けられた空気
出口に連通した粉砕室と、加速管によって搬送加速され
た粉体を衝突させて粉砕するための衝突面を有し該衝突
面が加速管の空気出口に対向するように粉砕室内に配置
された衝突部材とを備えている。

【０００３】かかる衝突式気流粉砕装置の衝突部材とし
ては、衝突面が粉体の搬送方向に対して垂直な平面状の
ものや、衝突面が粉体の搬送方向に対して傾斜している
円錐面状あるいは球面状のもの等が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の衝突部材の場
合、衝突した粉体は衝突面に対して垂直に反射されるた
め、衝突面近傍の粉体の濃度が高くなり、これによって
粉体の衝突力が減殺されるという問題や、衝突後の粉体
が粉砕室の内面に二次衝突して粉砕される二次粉砕が行
われにくいという問題がある。

【０００５】また、後者の衝突部材の場合、衝突した粉
体の大部分は気流と共に衝突面に沿って流れるため、衝
突面の傾斜角度を適度な角度に設定することにより、前
者の衝突部材と比較して衝突面近傍の粉体濃度が低くか
つ二次粉砕も行われ易いが、衝突面を粉体の搬送方向に
対して傾斜させ過ぎると衝突時の衝撃力が小さくなり、
かつ二次粉砕も行われにくくなるため、粉砕効率が低く
なるという問題がある。

【０００６】また、後者の衝突部材の場合、衝突面の加
工が困難で製造コストが高く、さらに、衝突面は曲面で
あるためチップ等を貼り付けることによって構成するこ
とができず、衝突面が摩耗すると衝突部材全体を交換し
なければならないため、ランニングコストが高くつくと
いう問題がある。

【０００７】本発明は上記のような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、その目的は、粉砕効率の向上を図っ
た衝突式気流粉砕装置を提供することにある。

【０００８】また、本発明の他の目的は、安価に製造す
ることができ、かつランニングコストを低くすることが
できる衝突式気流粉砕装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、圧縮空気によって粉体を
搬送加速するための加速管と、該加速管の一端に設けら
れた空気出口に連通した粉砕室と、前記加速管によって
搬送加速された粉体を衝突させて粉砕するための衝突面
を有し該衝突面が前記加速管の空気出口に対向するよう
に前記粉砕室内に配置された衝突部材とを備えた衝突式
気流粉砕装置において、前記衝突面は、円形または多角
形の平面を中心点のまわりに複数個の領域に等分割し、
該領域間に段差が生じるとともに衝突した粉体が全周方
向に分散するように前記各領域を傾斜させてなるもので
あることを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記衝突部材が、衝突部材本体
と、該衝突部材本体に取り付けられ前記各領域を形成す
る複数個の平板状のチップとからなることを特徴とする
ものである。

【００１１】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の発明において、前記各チップが前記衝突部材本
体にネジ止めによって取り付けられたことを特徴とする
ものである。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
または請求項３に記載の発明において、前記衝突部材本
体が熱伝動性が良好な材料からなることを特徴とするも
のである。

【００１３】また、請求項５に記載の発明は、請求項４
に記載の発明において、前記衝突部材本体が中空であ
り、該衝突部材本体の内部に冷却用流体を供給する冷却
用流体供給手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
〜請求項５に記載の発明において、前記各領域の縁にア
ールが形成されたことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施
形態である衝突式気流粉砕装置の構成図、図２は衝突部
材の衝突面の平面図、図３は衝突部材の斜視図である。

【００１６】この衝突式気流粉砕装置は複写機や電子写
真方式のプリンタに使用されるトナー等を粉砕するため
のもので、装置本体１と、この装置本体１の左上部に配
置され、装置本体１内に粉体原料を供給する粉体供給機
２と、装置本体１の下部に接続され、装置本体１内に圧
縮空気を供給するコンプレッサ３と、装置本体の上部に
接続され、粉砕された粉体をバッグフィルタ４内に吸引
するブロワ５とを備えている。

【００１７】装置本体１は、上下両端面が封閉された円
筒状のケーシング６を備えている。このケーシング６の
内部には、ケーシング６と同軸状に配置された有底円筒
状の内筒７が設けられており、内筒７の外面とケーシン
グ６の内面との間には、粉体供給機２によって供給され
た粉体や、後述する分級ロータ１８によって分級された
粗粉が通る環状の粉体通路８が形成されている。内筒７
は、下部に粉体を粉砕するための粉砕室７ａを有し、上
部に径が拡大した大径部７ｂを有している。

【００１８】内筒７の下端面の中央部には、垂直下方に
向けて突出するように加速管９が取り付けられ、加速管
９の上端は粉砕室７ａに連通している。加速管９の下方
には、加速管９の中心線の延長線と同軸になるようにノ
ズル１０が対向配置され、このノズル１０の下端は、ケ
ーシング６の下端面の中央部に取り付けられた空気供給
管１１に連通している。空気供給管１１には前記コンプ
レッサ３が接続されている。

【００１９】ケーシング６内部の下方には、加速管９及
びノズル１０の上部を囲むように配置され、粉体通路８
を落下してきた粉体原料を加速管９の下端に設けられた
吸込口９ａに案内する漏斗状のシュート１２が設けられ
ている。このシュート１２の外面とケーシング６の内面
との間には、シュート１２内部に連通した環状の室１３
が形成されており、ケーシング６の下部外面には、側方
に向けて突出し、室１３に連通した二次空気の吸込管１
４が取り付けられている。また、ケーシング６の下部外
面には、室１３内部の空気圧を監視するための圧力計
（図示せず）が取り付けられている。

【００２０】内筒７の粉砕室７ａのほぼ中央部には支持
部材１５が水平に取り付けられ、この支持部材１５に
は、柱状の衝突部材１６が、粉砕室７ａと同軸状に、か
つ垂直下方に向けて垂下するように支持されている。衝
突部材１６は、下端面に、加速管９の上端に設けられた
空気出口９ｂに対向し、加速管９によって搬送加速され
た粉体を衝突させて粉砕するための衝突面１７を有して
いる。衝突面１７は、図２に示すように、平面視形状が
円形をなしている。

【００２１】ケーシンング６の内部の上方には、内筒７
の大径部７ｂの上端開口に近接し、かつ内筒７の中心線
の延長線と同軸になるように分級ロータ１８が配設さ
れ、ケーシング６の上端面には、分級ロータ１８を中心
線まわりに回転させるモータ１９が設けられている。ま
た、ケーシング６の上部には、側方に向けて突出し、一
端がケーシング６内部に連通した排出管２０が取り付け
られ、この排出管２０には、前記バッグフィルタ４、ブ
ロワ５が接続されている。

【００２２】衝突部材１６は、下端部の径が拡大した円
柱状の衝突部材本体２１と、衝突部材本体２１の下端面
に取り付けられ、衝突面１７を構成する扇形の領域１７
ａ（図２、３参照）を有する４個の平板状のチップ２２
とからなっている。チップ２２は超硬合金製またはセラ
ッミック等の耐摩耗性材料からなる円板を中心点のまわ
りに４個の扇形の部分に等分割してなるものである。一
方、衝突部材本体２１は熱伝導性が良好な鋼や銅等から
なり、切削や鍛造等によって形成され、下端面にチップ
２２を取り付けるための４個の扇形の台座２１ａが形成
されている。チップ２２は台座２１ａに接着やネジ止め
によって固定される。なお、ネジ止めにした場合、チッ
プ２２が摩耗したときに交換することができるため、ラ
ンニングコストを低くすることができる。

【００２３】台座２１ａは、チップ２２を、衝突部材本
体２１の中心線Ｌの方向に見たときに円板の形状をなす
ように中心線Ｌのまわりに９０゜の角度間隔をおいて配
置するとともに、チップ２２の右側縁が中心線Ｌに直交
し、かつチップ２２の左側縁の中心線Ｌに直交する線Ｍ
に対する衝突部材本体２１側への傾斜角度θ１が５゜〜
４０゜（図示例では２０°）になるように支持する。

【００２４】分級ロータ１８は、水平に配置されたリン
グ状の上端壁２３と、この上端壁２１３に対して垂直下
方に対向するように配置され、中心部に上端壁２３を貫
通して垂直上方に延びる回転軸２４ａが固着された円形
の下端壁２４と、回転軸２４ａのまわりに等しい角度間
隔をおいて配置され、垂直方向に延び、上下の端壁２
３、２４の周縁部を互いに連結する複数本の板状のブレ
ード２５とを備えている。

【００２５】次に、上記のように構成した衝突式気流粉
砕装置の動作を説明する。粉体供給機２によってケーシ
ング６内部に供給された粉体原料は粉体通路８内を落下
し、シュート１２によって加速管９の下端の吸込口９ａ
に案内される。一方、ノズル１０には空気供給管１１を
介してコンプレッサ３から圧縮空気が供給されており、
ノズル１０から噴出した圧縮空気は加速管９に流入して
いる。これによって加速管９の吸込口９ａ近傍の空気が
加速管９の内部に吸引されるため、粉体原料は加速管９
内に流入する。

【００２６】また、ブロワ５によってケーシング６内部
は負圧状態になっており、シュート１２の周囲の環状の
室１３の気圧が大気圧より低くなっている。そのため、
吸込管１４を介して室１３内に空気が流入し、この空気
流はシュート１２内部に流入して粉体原料の加速管９へ
の流入を促進する。加速管９の吸込口９ａ近傍の粉体濃
度が高くなると、この空気流の流れが阻害されるため、
室１３内部が大気圧に近くなる。したがって、圧力計で
室１３内部の空気圧をチェックすることにより、加速管
９の吸込口９ａ近傍の粉体濃度を知ることができ、これ
に基づいて原料の供給量を調節することにより粉体の流
れをスムーズにすることができる。

【００２７】加速管９に流入した空気は加速されるた
め、加速管９内部に流入した粉体も加速され、粉体は加
速管９の空気出口９ｂから噴出し、衝突部材１６の衝突
面１７に激しく衝突して粉砕される。粉砕された粉体は
衝突面１７の全周方向にわたって分散し、粉砕室７ａの
周壁内面に二次衝突してさらに粉砕される。また、衝突
面１７に衝突した粉体の一部はチップ２２の右側面にも
衝突して粉砕され、その後粉砕室７ａの周壁内面に衝突
してさらに粉砕される。図４は粉砕室７ａの内面に二次
衝突した粉体の軌跡を示す模式図である。この軌跡は、
粉砕室７ａの周壁内面に塗料を塗布し、適宜時間運転し
た後に粉砕室７ａの周壁を展開して塗料の剥離状態を調
べることによって得られたものである。

【００２８】衝突面１７に衝突した粉体は概ね衝突面１
７を構成しているチップ２２表面の領域１７ａ及びチッ
プ２２の右側面に沿って流れるため、粉体の二次衝突の
軌跡は領域１７ａの周縁及びチップ２２の右側面の側縁
に沿ったジグザグ状の線になる。一方、この衝突部材の
衝突面と同じ径で、円錐状あるいは球面状の衝突面を有
する衝突部材を使用した場合には、衝突面に段差が無い
ため、粉体の二次衝突の軌跡は、図５に示すように、直
線状になる。したがって、本発明によれば、衝突面を構
成する領域間の段差によって二次衝突の軌跡が長くなる
ため、より粉体の分散を促進させて粉体を効率良く粉砕
することができるものである。

【００２９】粉砕された粉体は内筒７内の上昇気流に乗
って上昇し、分級ロータ１８によって撹拌され、分級ロ
ータ１８の径方向外側への遠心力を与えられる。粒径の
大きい粗粉は遠心力が大きいため分級ロータ１８の径方
向外側へ流れ、粉体通路８内に流入する。そして、この
粗粉は粉体通路８内を落下し、再び加速管９に流入して
上記の粉砕工程が行われる。また、粒径の小さい微粉は
遠心力が小さいため分級ロータ１８のブレード２５、２
５間から分級ロータ１８内に流入し、上端壁２３に設け
られた円孔を通り、排出管２０内に流入する。

【００３０】排出管２０に流入した微粉は、排出管２０
に接続された管路を通り、バッグフィルタ４に流入す
る。そして、微粉はバッグフィルタ４によって空気流か
ら分離され、バッグフィルタ４内に貯留される。その
後、この微粉はバッグフィルタ４から取り出され、回収
される。なお、分級ロータ１８によって分級される粉体
の径は分級ロータ１８の回転数を変更することにより自
由に設定することができる。

【００３１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、種々の変更が可能である。例えば、衝突
部材の衝突面の形状は多角形であってもよい。また、衝
突面の分割数は２以上であれば任意の数に設定すること
ができる。また、衝突面を構成する各領域の縁にアール
を形成してもよい。このようにすると、気流の流れがス
ムーズになり、粉砕効率が向上する。また、衝突面を構
成する領域の傾斜角度は５゜〜４０゜の範囲内で任意の
角度に設定することができる。なお、傾斜角度が大きい
と衝突時の衝撃力が低下するため、傾斜角度は３０゜以
内が好ましい。

【００３２】また、上記実施形態では、衝突面を構成す
る領域の一方の側縁のみを衝突部材の中心線に直交する
線に対して傾斜させているが、図６、７に示すように、
領域１７ａの他方の側縁も衝突部材１６の中心線Ｌに直
交する線Ｍに対して傾斜させてもよい。この場合、図６
のようにθ１＞θ２とすると、衝突面が中心点に向かっ
て尖った状態になるので、粉体が全周方向に分散しやす
くなるとともに気流の流れがスムーズになり、粉砕効率
が向上する。また、図７のようにθ１＜θ２とすると衝
突面が中心点に向かって凹んだ状態になる。なお、各領
域１７ａの傾斜角度が等しい場合、互いに隣接する領域
１７ａ、１７ａ間に段差が生じるためにはθ２を０゜よ
り大きくする必要がある。

【００３３】また、衝突部材を中心線のまわりに回転さ
せるようにしてもよい。このようにすると、衝突面の各
領域に均等に粉体が衝突するようになるので、各領域の
摩耗を均等化することができる。また、衝突面は湾曲面
であってもよい。

【００３４】また、衝突面は粉体が衝突することによっ
て生じる摩擦熱によって温度が上昇するため、粉体が衝
突面に融着して粉砕効率が低下することがある。本実施
形態では、衝突部材本体を熱伝導性が良好な材料で構成
することによって衝突面の温度上昇を抑えるようにして
いるが、衝突部材本体を中空にし、衝突部材本体内部に
冷却用流体を供給する冷却用流体供給手段を設けておけ
ば、より積極的に衝突面の温度上昇を抑えることがで
き、粉砕効率の低下をより少なくすることができる。

【００３５】なお、本発明の粉砕装置に好適な被粉砕物
としては、例えば、トナー、樹脂、ワックス、塗料、そ
の他の弱熱性物質のほか、マイカ、タルク、セラミック
ス、シリカゲル、研磨材等の種々の材料が挙げられる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
衝突面を構成する複数個の領域間に生じている段差によ
って粉体の二次衝突の軌跡が長くなるとともに、衝突面
に衝突した粉体の一部が領域間の段部に衝突してさらに
粉砕されるため、粉体を効率良く粉砕することができ
る。

【００３７】請求項２によるときは、衝突面が複数個の
平板状のチップによって構成されるため、加工が容易
で、安価に製造することができる。また、ランニングコ
ストを低くすることができる。

【００３８】請求項３によるときは、各チップが衝突部
材本体にネジ止めによって取り付けられたことにより、
衝突面が摩耗したときにチップのみを交換すればよいの
で、ランニングコストをさらに低くすることができる。

【００３９】請求項４によるときは、衝突部材本体が熱
伝導性が良好な材料からなることにより衝突面の温度上
昇を抑えることができ、衝突面に粉体が融着するのを防
ぐことができるので、粉砕効率の低下を少なくすること
ができる。

【００４０】請求項５によるときは、衝突部材本体の内
部に冷却用流体を注入することにより衝突面の温度上昇
をより積極的に抑えることができるので、粉砕効率の低
下をより少なくすることができる。

【００４１】請求項６によるときは、衝突面を構成する
各領域の縁にアールが形成されたことにより、気流の流
れがスムーズになるので、粉砕効率がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態である衝突式気流粉砕装
置の構成図。

【図２】 衝突部材の衝突面の平面図。

【図３】 衝突部材の斜視図。

【図４】 粉体の二次衝突の軌跡を示す模式図。

【図５】 従来の衝突式気流粉砕装置における粉体の二
次衝突の軌跡を示す模式図。

【図６】 本発明の他の実施形態を示す斜視図。

【図７】 本発明の他の実施形態を示す斜視図。

【符号の説明】

７ａ 粉砕室 ９ 加速管 ９ｂ 空気出口 １６ 衝突部材 １７ 衝突面 １７ａ 領域

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B02C 19/00 B02C 19/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮空気によって粉体を搬送加速するた
   めの加速管と、該加速管の一端に設けられた空気出口に
   連通した粉砕室と、前記加速管によって搬送加速された
   粉体を衝突させて粉砕するための衝突面を有し該衝突面
   が前記加速管の空気出口に対向するように前記粉砕室内
   に配置された衝突部材とを備えた衝突式気流粉砕装置に
   おいて、前記衝突面は、円形または多角形の平面を中心
   点のまわりに複数個の領域に等分割し、該領域間に段差
   が生じるとともに衝突した粉体が全周方向に分散するよ
   うに前記各領域を傾斜させてなるものであることを特徴
   とする衝突式気流粉砕装置。
2. 【請求項２】 前記衝突部材が、衝突部材本体と、該衝
   突部材本体に取り付けられ前記各領域を形成する複数個
   の平板状のチップとからなることを特徴とする請求項１
   に記載の衝突式気流粉砕装置。
3. 【請求項３】 前記各チップが前記衝突部材本体にネジ
   止めによって取り付けられたことを特徴とする請求項２
   に記載の衝突式気流粉砕装置。
4. 【請求項４】 前記衝突部材本体が熱伝動性が良好な材
   料からなることを特徴とする請求項２または請求項３に
   記載の衝突式気流粉砕装置。
5. 【請求項５】 前記衝突部材本体が中空であり、該衝突
   部材本体の内部に冷却用流体を供給する冷却用流体供給
   手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の衝突式
   気流粉砕装置。
6. 【請求項６】 前記各領域の縁にアールが形成されたこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項５に記載の衝突式気流
   粉砕装置。