JP3219918B2 - 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、粉砕装置、より詳細に
は、ジェット噴流を用いた衝突式粉砕装置における被粉
砕物供給部の構造に関し、例えば、トナーやその他小粒
径粉体の粉砕に利用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ジェット噴流を用いた衝突式粉砕機で
は、被粉砕物はジェット噴流中に供給され、ジェット噴
流と共に衝突部材に衝突し、その際の衝撃力によって粉
砕する。

【０００３】図８は、従来の粉砕装置の一例を説明する
ための図で、図中、２１は被粉砕物供給口、２２は被粉
砕物供給管、２５は圧縮空気供給ノズル（噴出ノズ
ル）、２６は加速管、２７は高速気流（ジェット噴
流）、２８は粉砕室、２９は衝突部材、３０は被粉砕
物、３１は分級機である。

【０００４】図８に示した粉砕装置は、圧縮空気供給ノ
ズル２５を接続した加速管２６の加速管出口２６ｂに対
向して衝突部材２９を設け、加速管２６内の高速気流２
７の流動により、加速管２６の途中に開口した被粉砕物
供給管２２から被粉砕物３０を吸引し、これを高速気流
２７とともに粉砕室２８へ噴射して衝突部材２９の衝突
面２９ａに衝突させ、その際の衝撃によって被粉砕物を
粉砕するものである。

【０００５】通常、被粉砕物３０を所望の粒径に粉砕す
るために、粉砕室出口２８ａの後に分級機３１を設け
て、粉砕された被粉砕物３０を分級機３１に掛け、所望
の粒径より細い被粉砕物は回収し、所望の粒径より粗い
被粉砕物は再び被粉砕物供給口２１へ送って再度粉砕を
行うという閉回路粉砕を形成し、所望の粒径になるまで
粉砕，分級を繰り返す。これにより、所望の粒径の微粉
砕物を得る。

【０００６】図８に示したようなジェット噴流を用いた
衝突式粉砕機においては、被粉砕物３０を高速気流２７
に対して連続で安定した供給をすること、あるいは、被
粉砕物３０が衝突部材２９に衝突する際の衝突エネルギ
ーをより高めることが粉砕処理能力を高める上で必要と
なる。従って、被粉砕物供給管２２において、被粉砕物
３０の流れをスムーズにし、あるいは、高速気流２７と
合流する際の被粉砕物３０が有する高速気流２７の流れ
方向の速度を大きくすることにより、粉砕処理能力の向
上を図ることが可能になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８に示した粉砕装置
において、被粉砕物供給管２２を高速気流２７の流れ方
向に向けるに従い、被粉砕物３０が高速気流２７と合流
する際の被粉砕物３０が有する高速気流２７の流れ方向
の速度を大きくしていくことはできるが、被粉砕物供給
管２２内において、被粉砕物３０と壁面との抗力および
各粒子間の抗力によって生じる被粉砕物３０の詰まり現
象も起きやすくなる。一方、被粉砕物供給管２２を加速
管２６に対して垂直に近づけるに従い、被粉砕物３０は
壁面との抗力の影響を受けにくくなり、そのため、被粉
砕物３０の詰まり現象が抑えられ、高速気流２７に対し
て被粉砕物３０をよりスムーズに供給できるようにはな
るが、被粉砕物３０が高速気流２７と合流する際に、被
粉砕物３０が高速気流方向の速度をほとんど有していな
いため、被粉砕物３０が有する運動エネルギーの前記衝
突エネルギーへの寄与は期待できない。

【０００８】上述のごとく、図８に示した従来技術によ
る粉砕装置における被粉砕物供給管２２の形状では、被
粉砕物３０の詰まり現象を発生させ、更には、被粉砕物
供給管２２の加速管２６に対する垂直に近い配設によ
り、被粉砕物供給管２２内での被粉砕物３０の搬送速度
は加速管２６内の高速気流２７の流れ方向の速度にほと
んど寄与しない。このため、加速管２６内において、被
粉砕物３０は充分に加速されず、被粉砕物３０が衝突部
材２９に衝突した際、被粉砕物３０が有する運動エネル
ギーの衝突エネルギーへの寄与率は低くなり、従って、
粉砕能力が低下する。

【０００９】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、被粉砕物供給管における被粉砕物の流れを
スムーズにすることにより、被粉砕物の詰まりを防止
し、かつ、被粉砕物が有する運動エネルギーを被粉砕物
の粉砕の際のエネルギーとして有効に利用することによ
り、粉砕処理能力が高い粉砕装置を提供することを目的
になされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）粉砕室に向けてジェット噴流を噴
出する噴出ノズルと、一端を該噴出ノズルの先端と接続
し他端を前記粉砕室に開口する加速管と、該加速管に開
口し前記ジェット噴流中に被粉砕物を供給する供給管
と、前記噴出ノズルと対向して設置され、前記ジェット
噴流と共に前記被粉砕物を直接衝突させて微粉砕する粉
砕面を有する衝突部材とを少なくとも備える粉砕装置に
おいて、前記供給管は前記被粉砕物が供給される垂直な
導入部と、一端が前記導入部と接続され他端が前記加速
管に開口し、かつ、前記ジェット噴流方向に傾斜してい
る注入部とからなり、前記注入部が該注入部に開口する
第一の空気供給口と、該第一の空気供給口を通して前記
注入部に空気を供給する第一の空気供給手段と、前記注
入部が該注入部に開口する第二の空気供給口と、該第二
の空気供給口を通して前記注入部に空気を供給する第二
の空気供給手段を有し、前記第二の空気供給口は、その
中心軸が前記注入部の中心軸と平行に配設されているこ
と、（２）前記導入部の内面と前記注入部の内面との接
合部が丸みをつけた形状であること、（３）前記注入部
の内面と前記加速管の内面との接合部が丸みをつけた形
状であることを特徴としたものである。

【００１１】

【作用】被粉砕物供給管での被粉砕物の詰まりを防止
し、更には、被粉砕物が有する運動エネルギーを被粉砕
物の粉砕の際のエネルギーとして有効に利用し、粉砕装
置の粉砕処理能力の向上を図る。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明による粉砕装置の一実施例を
説明するための構成図で、図中、１は被粉砕物供給口、
２は被粉砕物供給管、３は導入部、４は注入部、５は噴
出ノズル、６は加速管、７はジェット噴流（高速気
流）、８は粉砕室、９は衝突部材、１０は被粉砕物、１
１は分級機である。図２は、図１に示した導入部３及び
注入部４の拡大図で、図１と同じ作用をする部分には、
図１と同じ符号を付してある。図３は、図１に示した被
粉砕物１０の挙動を説明するための図で、図中、図１、
図２と同じ作用をする部分には、図１、図２と同じ符号
を付してある。

【００１３】図１に示した粉砕装置は、被粉砕物供給管
２が垂直な導入部３と傾斜した注入部４から構成された
もので、導入部３は、その中心軸３ａが加速管の中心軸
６ａと直交するように配設され、注入部４は、その中心
軸４ａと加速管の中心軸６ａとのなす角θ（図２に示
す）が鋭角になるように配設されたものである。

【００１４】粒径の粗い被粉砕物１０は導入部３中を加
速管６と直交し、加速管６に向かうＹ方向へ搬送され
る。導入部３は内径が被粉砕物１０の粒径200〜2000μm
の数百倍以上あり、かつ、垂直方向にストレートな形状
をしているため、重力による被粉砕物１０の加速管６へ
の搬送の際の壁面による抗力とそれに伴う粒子間抗力と
によるアーチ、すなわち、詰まり現象を発生することが
なく、被粉砕物１０は注入部４へスムーズに搬送され
る。

【００１５】被粉砕物１０は、注入部４において、重力
方向の速度成分Ｖｇと高速気流７のエジェクタ効果によ
る注入部の中心軸４ａ方向の速度成分Ｖｅとの合成速度
Ｖを有し、更に、加速管６に進入した際、速度Ｖの加速
管の中心軸６ａ方向の速度成分Ｖｘを初速度として、衝
突面９ａに向かって高速気流７による加速を受ける。被
粉砕物１０の速度Ｖｘの速度上昇分は、被粉砕物１０が
衝突面９ａに衝突する際のエネルギーとして寄与し、被
粉砕物１０と衝突面９ａとの融着の防止に寄与する。

【００１６】次に、図１に示した例を用いて、被粉砕物
の粉砕を行った結果について説明する。下記表１に示す
原料をミキサーにて混合し、この混合物をエクストルダ
ーにて約２００℃で溶融混練した後、冷却して固化し、
それをハンマーミルで200〜2000μmの粒子に粗粉砕した
（…処理）。この粗粉砕物を被粉砕物１０とし、図１
に示した粉砕装置およびフローチャートで粉砕を行っ
た。粉砕された粉砕物１０ａを微粉と粗粉とに分級する
手段（分級機１１）としては、固定式風力分級機を使用
した。

【００１７】

【表１】

【００１８】衝突式気流粉砕機の圧縮気体供給ノズル
（噴出ノズル５）から流量７Ｎm³／minの圧縮空気を導
入し、被粉砕物１０を導入部３および注入部４から構成
される被粉砕物供給管２から３２kg／hrの割り合いで供
給した。粉砕された粉砕物１０ａを分級機１１に掛け、
微粉砕物は回収し、粗粉砕物は再度被粉砕物供給口１よ
り被粉砕物１０とともに加速管６に投入した。この結
果、微粉として、体積平均粒径７.５μm（コールターカ
ウンターにて測定）の粉砕物２７.８０kg／hrを回収し
た（収率８６.９％）。また、１０時間の連続運転を行
っても衝突面９ａでの被粉砕物１０の融着は見られなか
った。

【００１９】図４は、本発明による粉砕装置の他の実施
例を説明するための図で、図中、１５は空気供給口、１
６は空気供給装置で、その他、図１と同じ作用をする部
分には、図１と同じ符号を付してある。図４に示す例
は、図１に示した例に加えて、注入部４の内壁面の加速
管出口６ｂ側に開口する空気供給口１５と、空気供給口
１５を通して注入部４内に空気を供給する空気供給装置
１６を配設したものである。

【００２０】図１に示した例と同様の過程により、被粉
砕物１０は注入部４へ搬送される。このとき、空気供給
装置１６から供給される空気が空気供給口１５を通して
Ａ方向（図４に示す）へ送られ、注入部４内の被粉砕物
１０の相互間に空隙を生じさせ、これにより、被粉砕物
１０の粒子濃度が上昇することによる詰まり現象を防止
することが可能になる。

【００２１】次に、図４に示した例を用いて、被粉砕物
の粉砕を行った結果について説明する。前記表１に示し
た原料を使用し、前記処理にて得られたものを被粉砕
物１０として、注入部４に関しては、図４に示したもの
を用い、その他の部分は図１に示したものを用いた粉砕
装置、および、フローチャートで粉砕を行った。粉砕さ
れた粉砕物１０ａを微粉と粗粉とに分級する手段として
は、固定式風力分級機を使用した。

【００２２】衝突式気料粉砕機の圧縮気体供給ノズルか
ら流量７Ｎm³／minの圧縮空気を導入し、被粉砕物１０
を被粉砕物供給管２から３７kg／hrの割り合いで供給し
た。粉砕された粉砕物１０ａを分級機１１に掛け、微粉
砕物は回収し、粗粉砕物は再度被粉砕物供給口１より被
粉砕物１０とともに加速管６に投入した。この結果、微
粉として、体積平均粒径７.５μm（コールターカウンタ
ーにて測定）の粉砕物３２.４０kg／hrを回収した（収
率８７.６％）。また、１０時間の連続運転を行っても
衝突面９ａでの被粉砕物１０の融着は見られなかった。

【００２３】図５は、本発明による粉砕装置の更に他の
実施例を説明するための図で、図中、１７は空気供給
口、１８は空気供給装置で、その他、図１〜図４と同じ
作用をする部分には、図１〜図４と同じ符号を付してあ
る。図５に示す例は、図４に示した例に加えて、注入部
の中心軸４ａと平行で、注入部４の内壁面の噴出ノズル
５側に開口する空気供給口１７と、空気供給口１７を通
して注入部４内に空気を供給する空気供給装置１８を配
設したものである。

【００２４】図１に示した例と同様の過程により、被粉
砕物１０は注入部４へ搬送され、図４に示した例と同様
の過程により被粉砕物１０の詰まり現象は防止される。
このとき、空気供給装置１８から供給される空気が空気
供給口１７を通してＢ方向（図５に示す）へ送られ、こ
れにより、被粉砕物１０の注入部の中心軸４ａ方向の速
度成分Ｖｅが上昇し、加速管６内における被粉砕物１０
ａの加速管の中心軸６ａ方向の速度成分Ｖｘも上昇す
る。

【００２５】次に、図５に示した例を用いて被粉砕物の
粉砕を行った結果について説明する。前記表１に示した
原料を使用し、前記処理にて得られたものを被粉砕物
１０として、注入部４に関しては、図５に示したものを
用い、その他の部分は、図１に示したものを用いた粉砕
装置、および、フローチャートで粉砕を行った。粉砕さ
れ粉砕物１０ａを微粉と粗粉とに分級する手段として
は、固定式風力分級機を使用した。

【００２６】衝突式気流粉砕機の圧縮気体供給ノズルか
ら流量７Ｎm³／minの圧縮空気を導入し、被粉砕物１０
を被粉砕物供給管２から４２kg／hrの割り合いで供給し
た。粉砕された粉砕物１０ａを分級機１１に掛け、微粉
砕物は回収し、粗粉砕物は再度被粉砕物供給口１より被
粉砕物１０とともに加速管６に投入した。この結果、微
粉として、体積平均粒径７.５μm（コールターカウンタ
ーにて測定）の粉砕物３６.７kg／hrを回収した（収率
８７.４％）。また、１０時間の連続運転を行っても、
衝突面９ａでの被粉砕物１０の融着は見られなかった。

【００２７】図６は、本発明による粉砕装置の更に他の
実施例を説明するための図で、図中、１９は導入部３の
内面と注入部４の内面との接合部に付けた丸みで、その
他、図１〜図５と同じ作用をする部分には、図１〜図５
と同じ符号を付してある。図６に示す例は、図５に示し
た例に加えて、導入部３の内面と注入部４の内面との接
合部に丸みを付けたものである。

【００２８】図５に示した例と同様の過程により、被粉
砕物１０は注入部４へ搬送される。このとき、導入部３
の内面と注入部４の内面との接合部に付けた丸み１９に
より、その接合部（丸み１９）における被粉砕物１０の
速度損失は少なくなり、被粉砕物１０は導入部３の終端
で有する速度をそのまま注入部４に持ち込むことが可能
となる。

【００２９】次に、図６に示した例を用いて、被粉砕物
の粉砕を行った結果について説明する。前記表１に示し
た原料を使用し、前記処理にて得られたものを被粉砕
物１０として、注入部４に関しては、図６に示したもの
を用い、その他の部分は、図１に示したものを用いた粉
砕装置、および、フローチャートで粉砕を行った。粉砕
された粉砕物１０ａを微粉と粗粉とに分級する手段とし
ては、固定式風力分級機を使用した。

【００３０】衝突式気料粉砕機の圧縮気体供給ノズルか
ら流量７Ｎm³／minの圧縮空気を導入し、被粉砕物１０
を被粉砕物供給管２から４５kg/hrの割り合いで供給し
た。粉砕された粉砕物１０を分級機１１に掛け、微粉砕
物は回収し、粗粉砕物は再度被粉砕物供給口１より被粉
砕物１０とともに加速管６に投入した。この結果、微粉
として、体積平均粒径７.５μｍ（コールターカウンタ
ーにて測定）の粉砕物３８.０kg/hrを回収した（収率８
４.４％）。また、１０時間の連続運転を行なっても衝
突面９ａでの被粉砕物１０の融着は見られなかった。

【００３１】図７は、本発明による粉砕装置の更に他の
実施例を説明するための図で、図中、２０は注入部４の
内面と加速管６の内面との接合部の加速管出口６ｂ側に
付けた丸みで、その他、図１〜図６と同じ作用をする部
分には図１〜図６と同じ符号を付してある。図７に示す
例は、図６に示した例に加えて、注入部４の内面と加速
管６の内面との接合部に丸みを付けたものである。

【００３２】図６に示した例と同様の過程により被粉砕
物１０が、注入部４から加速管３へ搬送されるとき、注
入部４の内面と加速管６の内面との接合部に付けた丸み
２０により、その接合部（丸み２０）における被粉砕物
１０の速度損失は少なくなり、被粉砕物１０は、注入部
４の終端で有する速度をそのまま加速部６に持ち込むこ
とが可能となる。

【００３３】次に、図７に示した例を用いて、被粉砕物
の粉砕を行なった結果について説明する。前記表７に示
した原料を使用し、前記処理にて得られたものを被粉
砕物１０として、注入部４に関しては、図７に示したも
のを用い、その他の部分は図１に示したものを用いた粉
砕装置、および、フローチャートで粉砕を行った。粉砕
された粉砕物１０ａを微粉と粗粉とに分級する手段とし
ては、固定式風力分級機を使用した。

【００３４】衝突式気流粉砕機の圧縮気体供給ノズルか
ら流量７Ｎm³/minの圧縮空気を導入し、被粉砕物１０を
被粉砕物供給管２から４１kg/hrの割り合いで供給し
た。粉砕された粉砕物１０ａを分級機１１に掛け、微粉
砕物は回収し、被粉砕物は再度被粉砕物供給口１より被
粉砕物１０とともに加速管６に投入した。この結果、微
粉として、体積平均粒径７.５μｍ（コールターカウン
ターにて測定）の粉砕物３５.０kg/hrを回収した（収率
８５.４％）。また、１０時間の連続運転を行なっても
衝突面９ａでの被粉砕物１０の融着は見られなかった。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果；被粉砕物供給管を導入
部と注入部とから構成し、注入部を導入部に対して加速
管出口側へ傾斜させることにより、被粉砕物の流れをス
ムーズにして、被粉砕物の被粉砕物供給口での詰まり現
象を軽減し、かつ、加速管内での被粉砕物の速度を上昇
させ、被粉砕物が衝突面に衝突する際の衝撃を大きくし
て被粉砕物の衝突面への融着を防止することが可能とな
る。これにより、微粉の収率を向上させることが可能と
なる。また、注入部において被粉砕物に空気を供給する
ことにより、被粉砕物の相互間に空隙を生じさせ、被粉
砕物の安定した搬送が可能となる。更に、注入部におい
て被粉砕物の流れ方向に空気を供給することにより、注
入部、および、加速管内の被粉砕物の速度が上昇して、
被粉砕物の衝突面との衝撃を更に大きくすることが可能
となる。これにより、更に微粉収率の向上が可能とな
る。 （２）請求項２に対応する効果；請求項１の構成に加え
て、導入部内面と注入部内面との接合部に丸みを付ける
ことにより、被粉砕物の速度損失を抑え、被粉砕物の衝
突面との衝撃を更に大きくすることが可能となる。これ
により、更に微粉収率の向上が可能となる。 （３）請求項３に対応する効果；請求項２の構成に加え
て、注入部内面と加速部内面との接合部に丸みを付ける
ことにより、被粉砕物の速度損失を更に抑えて被粉砕物
の衝突面との衝撃を大きくすることが可能となる。これ
により、更に微粉収率の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による粉砕装置の一実施例を説明する
ための構成図である。

【図２】 図１に示した導入部及び注入部の拡大図であ
る。

【図３】 本発明による粉砕装置における被粉砕物の挙
動を説明するための図である。

【図４】 本発明による粉砕装置の他の実施例を説明す
るための図である。

【図５】 本発明による粉砕装置の更に他の実施例を説
明するための図である。

【図６】 本発明による粉砕装置の更に他の実施例を説
明するための要部構成図である。

【図７】 本発明による粉砕装置の更に他の実施例を説
明するための要部構成図である。

【図８】 従来技術による粉砕装置の一例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…被粉砕物供給口、２…被粉砕物供給管、３…導入
部、４…注入部、５…噴出ノズル、６…加速管、７…ジ
ェット噴流（高速気流）、８…粉砕室、９…衝突部材、
１０…被粉砕物、１１…分級機、１５…空気供給口、１
６…空気供給装置、１７…空気供給口、１８…空気供給
装置、１９…丸み、２０…丸み。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 富昭 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭63−51958（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−184966（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−105929（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B02C 19/06 G03G 9/087

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉砕室に向けてジェット噴流を噴出する
   噴出ノズルと、一端を該噴出ノズルの先端と接続し他端
   を前記粉砕室に開口する加速管と、該加速管に開口し前
   記ジェット噴流中に被粉砕物を供給する供給管と、前記
   噴出ノズルと対向して設置され、前記ジェット噴流と共
   に前記被粉砕物を直接衝突させて微粉砕する粉砕面を有
   する衝突部材とを少なくとも備える粉砕装置において、
   前記供給管は前記被粉砕物が供給される垂直な導入部
   と、一端が前記導入部と接続され他端が前記加速管に開
   口し、かつ、前記ジェット噴流方向に傾斜している注入
   部とからなり、前記注入部が該注入部に開口する第一の
   空気供給口と、該第一の空気供給口を通して前記注入部
   に空気を供給する第一の空気供給手段と、前記注入部が
   該注入部に開口する第二の空気供給口と、該第二の空気
   供給口を通して前記注入部に空気を供給する第二の空気
   供給手段を有し、前記第二の空気供給口は、その中心軸
   が前記注入部の中心軸と平行に配設されていることを特
   徴とする粉砕装置。
2. 【請求項２】 前記導入部の内面と前記注入部の内面と
   の接合部が丸みをつけた形状であることを特徴とする請
   求項１に記載の粉砕装置。
3. 【請求項３】 前記注入部の内面と前記加速管の内面と
   の接合部が丸みをつけた形状であることを特徴とする請
   求項２に記載の粉砕装置。