JP3108820B2 - 衝突式気流粉砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気流分級機を具備し、
かつ、ジェット気流（高圧気体）を用いて粉砕を行う衝
突式気流粉砕装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機
は、ジェット気流に粉体原料を載せ粒子混合気流とし、
加速管の出口より噴射させ、この粒子混合気流を加速管
の出口前方に設けた衝突部材の衝突面に衝突させて、そ
の衝撃力により前記粉体原料を粉砕せんとするものであ
る。

【０００３】以下に、その詳細を図５に基づいて説明す
る。

【０００４】高圧気体供給ノズル３１を接続した加速管
３２の出口３３に対向して衝突部材３４を設け、前記加
速管３２に供給した高圧気体の流動により、加速管３２
の中途に連通させた被粉砕物供給口３５から加速管３２
の内部に粉体原料を吸引し、これを高圧気体と共に噴射
して衝突部材３４の衝突面に衝突させ、その衝撃によっ
て粉砕するようにしたものである。

【０００５】しかしながら、上記従来例では、被粉砕物
供給口３５が加速管３２の中途に連通されており、加速
管内に吸引導入された粉体原料は、被粉砕物供給口通過
直後に、高圧気体供給ノズルより噴出する高圧気流によ
り、加速管出口方向に向って流路を急激に変更しながら
分散急加速される。この状態において、粉体原料中の比
較的粗粒子のものは、その慣性力の影響から加速管低流
部を、また、比較的微粒子のものは、加速管高流部を通
過しており、高圧気流中に十分均一に分散されずに、粉
体原料濃度の高い流れと低い流れに分離したまま粉体原
料が対向する衝突部材に部分的に集中して衝突すること
になり、粉砕効率が低下し処理能力の低下を引き起こし
ている。

【０００６】更に、上記従来例では、衝突面に衝突し粉
砕された粉砕物は、粉砕室内壁に二次（あるいは三次）
衝突して更に粉砕されるが、粉砕室形状が箱型であるた
め、効率的な二次衝突が行われず、微粉砕処理能力の向
上が図れないという欠点があった。一方、従来かかる粉
砕機における衝突部材の衝突面は、図５及び図６に示す
ように、被粉砕物を載せた粒子混合気流方向、つまり加
速管に対し直角あるいは４５度傾斜による平板状のもの
（特開昭５７−５０５５４号公報及び特開昭５８−１４
３８５３号公報参照）が用いられており、次のような欠
点があった。

【０００７】図５のように加速管３２の軸方向と垂直な
衝突面３９の場合、加速管出口３３から吹き出される被
粉砕物と衝突面３９で反射される粉砕物とが、衝突面３
９の近傍で共存する割合が高く、そのため、衝突面３９
近傍での粉体（被粉砕物及び粉砕物）濃度が高くなり、
粉砕効率が良くない。

【０００８】また、図６の粉砕機においては、衝突面４
０が加速管３２の軸方向に対して傾斜しているために、
衝突面４０近傍の粉体濃度は図５の粉砕機と比較して低
くなるが、高圧気流による衝突力が分散されて低下す
る。さらに、粉砕室壁４１との二次衝突を有効に利用し
ているとはいえない。例えば、図６に示す如く、衝突面
４０の角度が加速管に対し４５°傾斜のものでは、熱可
塑性樹脂を粉砕するときに上記のような問題点は少な
い。しかしながら、衝突する際に粉砕に使われる衝撃力
が小さく、さらに粉砕室壁４１との二次衝突による粉砕
が少ないので、粉砕能力は図５の粉砕機と比較して１／
２〜１／１．５に粉砕能力が落ちる。

【０００９】また、衝突式気流粉砕機に具備する気流分
級機としては、種々の分級機が提案されている。その代
表的なものとして図７に示したようなディスパージョン
セパレーター（日本ニューマチック工業社製）が一般的
に用いられている。

【００１０】しかし、図７に示したようなこの種の気流
分級機の分級室への粉体材料供給部は、サイクロン状の
形状をなしており、上部カバー６０の上面中央部には案
内筒６１を起立状に設け、該案内筒６１の上部外周面に
供給筒６２が接続されている。供給筒６２は、案内筒６
１の外周に供給筒６２を介して供給される粉体材料が案
内筒内円周接線方向に導入されるように接続されてい
る。該供給筒６２より案内筒６１内に粉体材料を供給す
ると、該粉体材料は案内筒６１の内周面に沿って旋回し
ながら下降する。この場合粉体材料は、供給筒６２より
案内筒６１内周面に沿って帯状に下降するため、分級室
６３に流入する粉体材料の分布及び濃度が不均一となり
（分級室へ案内筒内周面の一部からのみ粉体材料は流入
する）、分散が悪い。

【００１１】また、処理量を大きくとると粉体材料の凝
集が一層起こり易く、さらに分散が十分に行われなくな
り、高精度の分級が行えないという問題点がある。ま
た、粉体材料を搬送するエアー量が多い場合、分級室に
流入するエアーの量が多いため分級室において旋回する
粒子の中心向き速度が大きくなり分離粒子径が大きくな
るという問題点がある。

【００１２】したがって、通常分離粒子径を小さくする
場合、案内筒上部６４よりエアーをダンパーによりコン
トロールして抜いているが、抜くエアー量が多いと粉体
材料の一部も排出し、損失するという実用上の問題点が
生じる場合もある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
に鑑み、本発明の目的とするところは、 ．被粉砕物をより一層効率良く粉砕する点、 ．粉砕物の融着，凝集，粗粒化，あるいは加速管内壁
や衝突部材の衝突面での極部的摩耗の発生を防止する
点、 等を達成し得る衝突式気流粉砕装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、分級室の底部に中央部が高くなる傾
斜状の分級板を有し、該分級室において搬送エアーとと
もに供給された粉体材料を分級ルーバーを介して流入す
る気流によって旋回流動させて微粉と粗粉とに遠心分離
し、微粉を分級板の中央部に設けられた排出口に接続し
た微粉排出シュートへ排出させるとともに、粗粉を分級
板の外周部に形成した排出口より排出する気流分級機で
あり、該分級室の上部に粉体供給筒と連通する環状の案
内室を設け、該案内室と該分級室との間に案内室の内周
円方向の接線方向に先端を向けた複数のルーバーを設け
た気流分級機と、高圧気体により、被粉砕物を搬送加速
するための加速管と、該加速管出口に対向して設けた衝
突面を有する衝突部材を有し、該加速管がラバルノズル
をなし、そのスロート部上流中央に高圧気体噴射ノズル
を配し、該高圧気体導入口の外壁とスロート部内壁間に
被粉砕物供給口を設け、さらに該加速管の出口に連通し
て設けた粉砕室内壁断面形状がスクロール形状を有し、
かつ、該衝突部材衝突面の先端部分が頂角１１０〜１７
５度を有する錐体形状を有した衝突式気流粉砕機とを具
備し、該衝突式気流粉砕機の被粉砕物供給口を該気流分
級機の粗粉排出口に連通させ、かつ、該衝突式気流粉砕
機の粉砕物排出口と該気流分級機の粉体供給筒とを連通
させた衝突式気流粉砕装置、としている点にある。

【００１５】ここで、上述加速管の中心軸が鉛直方向で
あれば、重力との関係でより好ましい粉砕効果が得られ
る。

【００１６】尚、本発明の構成要素及び作用について
は、以下の実施例にて詳述する。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明に係る衝突式気流粉砕装置の
一実施例を示す概略図であり、図２，図３，図４は、そ
れぞれ図１のＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線における断
面図である。

【００１８】先ず、本発明に用いる衝突式気流粉砕機に
ついて、図１に基づいて説明する。

【００１９】本発明に係る粉砕機は、図１に示す被粉砕
物供給口２１、高圧気体貯槽２２、加速管２３、衝突部
材２４、粉砕室２５、二次衝突板２６から構成される。

【００２０】高圧気体の作用を説明すると、高圧気体は
まず高圧気体貯槽２２の左右にある入り口から入り、圧
力の変動など脈動を均一にされた後、被粉砕物供給口２
１の中心部に設けられた高圧気体噴射ノズル３０（ラバ
ル形状をなす）により、加速管２３に流入する。加速管
２３も同様に末広がりのラバル形状を成し、それにより
高圧気体は膨張しながら超音速領域まで加速される。そ
の過程で高圧気体は減圧され、加速管を出たところで気
体の圧力は粉砕室２５の圧力とほぼ同等となる。一方、
スクロール形状を成す粉砕室２５は、図３に示すＢ−Ｂ
断面図で明らかなように、出口部で粉砕室内の気体を吸
引すると粉砕室２５内部に気流渦が発生する。その気流
渦の作用により、衝突部材２４の表面は減圧状態とな
る。この衝突部材２４表面の減圧により、加速管２３よ
り出た噴流は更に加速され、衝突部材２４表面に衝突す
る。衝突部材２４は、衝突面が頂角１１０度乃至１７５
度を有する錐体形状を成しているため、部材に衝突した
噴流は円錐状部材の頂点を中心にして、衝突部材２４と
二次衝突板２６の間に放射状に拡散する。拡散した気流
は、粉砕室２５内部の気流渦に乗る形で粉砕室出口部に
導かれ、気流分級機に導入される。

【００２１】次に、供給される原料が受ける作用につい
て説明する。被粉砕物である原料は、被粉砕物供給口２
１上部より供給される。供給された原料は被粉砕物供給
口２１下部から、加速管２３へ吸引排出される。原料の
吸引排出の原理は、前出の高圧気体の加速管における膨
張減圧によるエゼクター効果による。加速管内部に吸引
された原料は、被粉砕物供給口２１中央のノズルより放
射される高速気流により、完全に分散される。分散され
た原料は加速管２３内部を流れる高速気流に乗って加速
され、超音速固気混合流れとなる。この固気混合流れは
加速管２３を出た後固気混合噴流となり、前出の噴流と
同様の作用を受け衝突部材２４に衝突する。この衝突に
より、原料粗粉は粉砕される。粉砕物は細粉と未だ砕け
きれていない粗粉に分かれる。細粉は放射状に拡散した
前出の気流に乗って、粉砕室２５内部の気流渦に乗る形
で、粉砕室出口部２７に導かれる。一方、未だ砕ききれ
ていない粗粉は、衝突時の反作用がその質量に作用する
度合いが大きく、放射状に拡散した気流に乗りきれず、
拡散気流から飛び出して二次衝突板２６にぶつかり二次
衝突を起こす。この二次衝突により未だ砕ききれていな
い粗粉は細粉となり、先程粉砕された固気混合拡散気流
に乗って粉砕室２５に入り、気流渦により粉砕室出口２
７に導かれる。

【００２２】本発明に係る粉砕機では、粉体原料濃度の
偏よりが発生しない様、均一に高圧気流中に分散させ、
かつ加速管２３に対向する衝突部材２４の衝突面に均一
に衝突させ、その衝撃力により効率良く粉砕し、更に該
衝突面と該衝突部材に対向した二次衝突板２６間におい
て、二次（または三次）衝突せしめ粉砕効率を向上させ
ている。

【００２３】また、粉砕室２５形状がスクロール形状を
有しているため、粉体原料と高圧気流とからなる固気混
合流が、加速管出口から粉砕室出口に至るまでに発生す
る圧力損失を最小に抑えることができ、加速管内部での
高圧気体の膨張速度が大きくなる為、粉体原料粒子の高
圧気流中における速度も大きくなり、より大きな衝撃力
が粉体原料に付与される。

【００２４】更に、衝突部材２４の衝突面の先端部分
が、頂角１１０〜１７５度を有する錐体形状を有してい
る為、粉体原料が樹脂や粘着性のあるものを含有する粉
体であっても、融着，凝集物，粗粒子等が発生せず、ま
た、粉体原料が高速気流中に均一に分散している為、摩
耗性のある物質を含有した粉体原料を粉砕する場合にお
いても、加速管内壁や衝突部材の衝突面の極部的な摩耗
の発生を防止し、より安定した運転を可能にしたもので
ある。

【００２５】次に、本発明に用いる気流分級機を図１に
より説明する。

【００２６】本図において、１は筒状の本体ケーシング
を示し、２は下部ケーシングを示し、その下部に粗粉排
出用のホッパー３が接続されている。本体ケーシング１
の内部は、分級室４が形成されており、この分級室４の
上部は本体ケーシング１の上部に取付けた環状の案内室
５と中央部が高くなる円錐状（傘状）の上部カバー６に
よって閉鎖されている。

【００２７】分級室４と案内室５の間の仕切壁に円周方
向に配列する複数のルーバー７を設け、案内室５に送り
込まれた粉体材料とエアーを各ルーバー７の間より分級
室４に旋回させて流入させる。なお、供給筒８を経て案
内室５の中を流動するエアーと粉体材料は、各ルーバー
７に均一に分配されることが精度よく分級するために必
要である。ルーバー７へ到達するまでの流路は遠心力に
よる濃縮が起りにくい形状にする必要があり、本実施例
では、供給筒を分級室４の水平面に対して垂直な上方向
から接続させているが、これに限定されるものではな
い。

【００２８】このようにして、ルーバー７を介して、エ
アーと粉体材料は分級室４へ供給され、ルーバー７を介
して、分級室４へ供給する際に従来の方式より著しい分
散の向上が得られる。また、ルーバー７は可動であり、
ルーバー間隔は調整できる。

【００２９】本体ケーシング１の下部には円周方向に配
列する分級ルーバー９を設け、外部から分級室４へ旋回
流を起こす分級エアーを分級ルーバー９を介して取り入
れている。

【００３０】分級室４の底部に、中央部が高くなる円錐
状（傘状）の分級板１０を設け、該分級板１０の外周囲
に粗粉排出口１１を形成する。また、分級板１０の中央
部には微粉排出シュート１２を接続し、該シュート１２
の下端部をＬ字形に屈曲し、この屈曲端部を下部ケーシ
ング２の側壁より外部に位置させる。さらに該シュート
はサイクロンや集塵機のような微粉回収手段を介して吸
引ファンに接続しており、該吸引ファンにより分級室４
に吸引力を作用させ、該ルーバー９間より分級室４に流
入する吸引エアーによって分級に要する旋回流を起こし
ている。

【００３１】本実施例で示す気流分級機は、上記の構造
から成り、供給筒８より案内室５内に粉体材料をエアー
とともに供給すると、この粉体材料を含むエアーは、案
内室５から各ルーバー７間を通過して分級室４に旋回し
ながら均一の濃度で分散されながら流入する。

【００３２】分級室４内に旋回しながら流入した粉体材
料は、微粉排出シュート１２に接続した吸引ファンによ
り、分級室下部の分級ルーバー９間より流入する吸引エ
アー流にのって旋回を増し、各粒子に作用する遠心力に
よって粗粉と微粉とに遠心分離され、分級室４内の外周
部を旋回する粗粉は粗粉排出口１１より排出され、下部
のホッパー３より排出される。また、分級板１０の上部
傾斜面に沿って中央部へと移行する微粉は微粉排出シュ
ート１２により、微粉回収手段へ排出される。

【００３３】分級室４に粉体材料とともに流入するエア
ーは、すべて旋回流となって流入するため、分級室４内
で旋回する粒子の中心向きの速度は遠心力に比べ相対的
に小さくなり、分級室４において分離粒子径の小さな分
級が行われ、粒子径の非常に小さな微粉を微粉排出シュ
ート１２に排出させることができる。しかも、粉体材料
がほぼ均一な濃度で分級室に流入するため精緻な分布の
粉体として得ることができる。

【００３４】本発明は、かかる衝突式気流粉砕機と気流
分級機を図１に示す如く、衝突式気流粉砕機の被粉砕物
供給口と気流分級機の粗粉排出口を連通させ、かつ衝突
式気流粉砕機の粉砕物排出口と気流分級機の粉体供給筒
とを連通させた粉砕装置である。

【００３５】本発明において、粉砕用原料は適宜の導入
手段により、図１中の原料導入部１３より導入され、ま
た最終的に得られた粉砕物は微粉排出シュート１２によ
り系外に取り出される。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の衝突式気流
粉砕装置によれば、従来の衝突式気流粉砕機に比べ、原
料供給方法を工夫することにより、被粉砕物はより強く
分散され、さらに粉砕室の背圧が低いことにより、被粉
砕物がより速く衝突部材に衝突することを可能にし、こ
れらの結果、粉砕効率を向上させることを可能にしたも
のである。

【００３７】また、衝突部材ならびに加速管、そして粉
砕室における、被粉砕物の融着や摩耗も、粉砕室形状の
工夫や被粉砕物の強分散による含塵濃度低下により、従
来の衝突式気流粉砕機に比べ、大幅に低減されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した衝突式気流粉砕機の概略断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図を示す。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図を示す。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図を示す。

【図５】衝突式気流粉砕機の従来例を示す断面図であ
る。

【図６】衝突式気流粉砕機の従来例を示す断面図であ
る。

【図７】気流分級機の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 分級機本体ケーシング ２ 分級機下部ケーシング ３ 粗粉排出ホッパー ４ 分級室 ５ 案内室 ６ 上部カバー ７ ルーバー ８ 供給筒 ９ ルーバー １０ 分級板 １１ 粗粉排出口 １２ 微粉排出シュート １３ 原料導入部 ２１ 被粉砕物供給口 ２２ 高圧気体貯槽 ２３ 加速管 ２４ 衝突部材 ２５ 粉砕室 ２６ 二次衝突板 ２７ 粉砕室出口 ２８ 高圧気体入口 ２９ 連絡通路 ３０ 高圧気体噴射ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮野 和幸 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 昭54−117971（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−207152（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−254266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B02C 19/00 B02C 19/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分級室の底部に中央部が高くなる傾斜状
   の分級板を有し、該分級室において搬送エアーとともに
   供給された粉体材料を分級ルーバーを介して流入する気
   流によって旋回流動させて微粉と粗粉とに遠心分離し、
   微粉を分級板の中央部に設けられた排出口に接続した微
   粉排出シュートへ排出させるとともに、粗粉を分級板の
   外周部に形成した排出口より排出する気流分級機であ
   り、該分級室の上部に粉体供給筒と連通する環状の案内
   室を設け、該案内室と該分級室との間に案内室の内周円
   方向の接線方向に先端を向けた複数のルーバーを設けた
   気流分級機と、 高圧気体により、被粉砕物を搬送加速するための加速管
   と、該加速管出口に対向して設けた衝突面を有する衝突
   部材を有し、該加速管がラバルノズルをなし、そのスロ
   ート部上流中央に高圧気体噴射ノズルを配し、該高圧気
   体導入口の外壁とスロート部内壁間に被粉砕物供給口を
   設け、さらに該加速管の出口に連通して設けた粉砕室内
   壁断面形状がスクロール形状を有し、かつ、該衝突部材
   の衝突面の先端部分が頂角１１０〜１７５度を有する錐
   体形状を有した衝突式気流粉砕機とを具備し、 該衝突式気流粉砕機の被粉砕物供給口を該気流分級機の
   粗粉排出口に連通させ、かつ、該衝突式気流粉砕機の粉
   砕物排出口と該気流分級機の粉体供給筒とを連通させた
   ことを特徴とする衝突式気流粉砕装置。
2. 【請求項２】 加速管の中心軸が鉛直方向を有すること
   を特徴とする請求項１記載の衝突式気流粉砕装置。