JP4452587B2 - ジェットミル - Google Patents

Description

本発明は、外壁に傾斜して配置されたエアノズルからジェットミル本体の内部に空洞として形成された粉砕室に供給される高速の空気流によって粉砕室の内部で粒径の粗い粉体（被粉砕物）をミクロンオーダの粒径を有する微粉体に連続的に粉砕し、同時に、旋回する空気流によって分級をも行うジェットミルに関するものである。

ジェットミルは、外壁に傾斜して配置されたエアノズルから粉砕室の内部に供給される高速の空気流によって、粒径の粗い被粉砕物を粉砕するとともに、旋回する空気流によって分級をも行うものであって、超微粉砕に好適な粉砕装置であることが知られている。そして、このジェットミルは、粉砕室の内部の構造が単純であって、粉砕室の上面と下面とを容易に分解・組み立てを行うことが可能であり、使用前後の清掃が容易であることに特徴がある。

一方、粉砕室の内部で被粉砕物が空気流のみによって粉砕されるので、粉砕される被粉砕物を所定の粒度に粉砕したり、被粉砕物の粒度のバラツキが小さくなるように管理することが困難である。このため、被粉砕物を所定の粒度に粉砕したり、粒度のバラツキを小さくするために、各種の改良が行われており、粉砕粒度の広範囲に亘る調節を可能とするために、エアノズルから粉砕室の内部に供給される空気流の流入角度を変えられるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、分級精度の改善のために、出口パイプの周辺に分級用のロータ等の分級のための特殊な機構を設けたもの（例えば、特許文献２参照）、あるいは、粉砕部における粉砕効率を上げるために、粉砕室の内部に、例えば、粉砕ノズルの噴射口に対向して、球状、円柱状、半球状などの衝突部材を設けて、この衝突部材に空気流とともに被粉砕物を衝突させて粉砕するもの（例えば、特許文献３，特許文献４，特許文献５参照）などが知られている。

しかしながら、特許文献１に開示の旋回型流体エネルギ式粉砕機は、粉砕粒度の広範囲に亘る調節を可能とするものではあるが、圧縮空気を噴射することで、原料を粉砕すると同時に旋回流を形成し、分級作用を働かせているのみであるので、分級精度が悪く、大きな粒子も排出されてしまうという問題がある。
また、特許文献２に開示の水平旋回流型ジェットミルは、上記特許文献１の低分級精度を改善するものであるが、圧縮空気が形成する旋回流と分級ロータによって形成される旋回流との旋回速度が異なるため、渦の乱れが生じたり、ロータ壁に微粉が付着する等の問題がある。
また、特許文献３、４および５に開示のジェットミルは、粉砕効率を上げるものであるが、気流に衝突部材が衝突して旋回流の流れが大きく乱れ、分級精度が落ちたり、衝突部材に被粉砕物が激しく付着または固着するため、安定的な連続運転が困難である等の問題がある。

さらに、これらの従来技術は、いずれも空気流の流入角度を可変にする特殊な機構や、分級のための特殊な機構、粉砕室の内部に特殊な衝突部材を配置するなど、新たな複雑な形状の機構部品を粉砕室の内部に追加するものである。これらは、粉砕室の内部の構造が単純であって、粉砕室の上面と下面とを容易に分解・組み立てを行うことが可能であり、使用前後の清掃が容易であるというジェットミルの特徴を失わせるものであって、必ずしも満足できるものではなかった。

特開昭５２−４４４５０号公報（第３−４頁，第２−３図） 特開昭６３−３１９０６７号公報（第２−３頁，第１−３図） 特開昭５７−８４７５６号公報（第２頁，第２−３図） 特開平４−２１０２５２号公報（第２−５頁，第１−２図） 特開平６−２５４４２７号公報(第３−６頁，第１−２図)

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前述の問題点を解決して、微粉砕された被粉砕物の粒度が所望の粒度となり、かつ、その粒度のバラツキを小さくして、高い分級精度を得ることができるとともに、ジェットミルの特徴である粉砕室の内部の構造が単純であって、粉砕室の上面と下面とを容易に分解・組み立てを行うことが可能であり、使用前後の清掃が容易であるという特徴をそのまま生かしたジェットミルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る第１の態様として、円盤状の空洞（粉砕室）が形成されたジェットミル本体と、前記ジェットミル本体のリング状の外壁に前記円盤状の空洞の中心に対して傾斜して配置され、前記円盤状の空洞に高速の空気流を生じさせる複数のエアノズルと、前記ジェットミル本体の前記円盤状の空洞の略中央に配置される出口とを有し、前記円盤状の空洞は、前記外壁の内側に配置され、前記複数のエアノズルから供給される前記高速の空気流によって被粉砕物を粉砕するリング状の粉砕ゾーンと、前記粉砕ゾーンの内側に配置されるとともに前記出口の空間に連通し、前記粉砕ゾーンの内側に位置する、前記空気流によって被粉砕物を分級するリング状の分級ゾーンと、前記粉砕ゾーンと前記分級ゾーンとの間に配置され、前記粉砕ゾーンと前記分級ゾーンとを分割するとともに連通するリング状の第１の狭隘路を有することを特徴とするジェットミルを提供するものである。

ここで、前記ジェットミル本体は、略円板状の上ケーシングおよび下ケーシングと、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に介挿される前記リング状の外壁とを備え、前記円盤状の空洞は、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間および前記リング状の外壁の内側に形成される内部空間であるのが好ましい。
また、前記リング状の第１の狭隘路は、前記円盤状の空洞の上面と下面との間に所定の間隔を隔てて形成されているのが好ましい。

また、前記リング状の第１の狭隘路は、前記円盤状の空洞の半径方向の所定の位置において、前記空洞の互いに略平行な上面および下面に所定の間隔を隔てて、それぞれ取り付けられるリング状の障壁によって形成されるリング状のチャネル（分級リングチャネル）であるのが好ましい。
また、前記リング状の粉砕ゾーンは、前記円盤状の空洞の上面および下面が中心に向かって互いに漸近して、前記空洞が、前記中心方向に向かって狭くなる内部空間であり、前記リング状の第１の狭隘路は、前記円盤状の空洞の半径方向の所定の位置において、所定の間隔を隔ててそれぞれ配置される前記空洞の上面および下面の突状部の間に形成されるリング状のチャネル（分級リングチャネル）であるのが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る第２の態様として、本発明に係る第１の態様のジェットミルであって、さらに、前記分級ゾーンとその内側に配置される前記出口との間に配置され、前記分級ゾーンと前記出口の空間とを分割するとともに連通するリング状の第２の狭隘路を有することを特徴とするジェットミルを提供するものである。

なお、ここで、前記リング状の第２の狭隘路は、前記円盤状の空洞の上面と下面との間に所定の間隔を隔てて形成されているのが好ましい。
また、前記出口は、前記ジェットミル本体の前記円盤状の空洞の略中央部に上側または下側に向かって配置された円筒状の出口管によって形成され、前記リング状の第２の狭隘路は、互いに所定の間隔を隔てて配置された、前記出口管の下端または上端の突出部と、前記空洞の略中央部の下面の上側または上面の下側に配置された円板または短円管形状の突出部との間に形成されるリング状のチャネル（出口リングチャネル）であるのが好ましい。

すなわち、前記リング状の第２の狭隘路（出口リングチャネル）が、前記ジェットミル本体の内部の空洞の略中央部に上側に向かって配置された出口管の下端の突出部と、前記空洞の略中央部の下面の上側に配置された円板または短円管形状の突出部とが、互いに所定の間隔を隔てて配置されていること、もしくは、前記空洞の略中央部に下側に向かって配置された出口管の上端の突出部と、前記空洞の略中央部の上面の下側に配置された円板または短円管形状の突出部とが、所定の間隔を隔てて配置されているのが好ましい。
また、前記出口管は、前記ジェットミル本体に対して上下方向に移動可能であり、前記リング状の第２の狭隘路の間隔は、前記出口管を上下方向に移動させて、前記出口管の下端または上端の突出部を円板または短円管形状の突出部に対して近づけるまたは遠ざけることにより調節されるのが好ましい。

また、前記出口は、前記ジェットミル本体の前記円盤状の空洞の略中央部に上側または下に向かって配置された円筒状の出口管によって形成され、前記リング状の第２の狭隘路は、互いに所定の間隔を隔てて配置された、前記出口管の下端または上端の突出部と、前記空洞の中心部の下面の上側または上面の下側に設けられるリング状の凸状部との間に形成されるリング状のチャネルであるのが好ましい。
また、前記出口管は、前記リング状の外壁とともに前記円盤状の空洞を形成する前記ジェットミル本体の上ケーシングおよび下ケーシングの一方と一体的に形成されるのが好ましい。

本発明によれば、以下に詳述するように、リング状の第１の狭隘路（分級リングチャネル）を設けたことにより、より好ましくは、さらに、リング状の第２の狭隘路（出口リングチャネル）を設けたことにより、微粉砕された被粉砕物の粒度が所望の粒度となり、かつ、その粒度のバラツキを小さくするとともに、ジェットミルの特徴である粉砕室の内部の構造が単純であって、粉砕室の上面と下面とを容易に分解・組み立てを行うことが可能であり、使用前後の清掃が容易であるという特徴をそのまま生かしたジェットミルを提供することができる。

以下、本発明に係るジェットミルについて、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るジェットミルを、概念的に示す平面断面図であり、図２は、図１に示すジェットミルの側断面図であり、図３は、その具体的な構造の一実施形態を示す側断面図である。

図１〜図３に示すように、第１の実施形態に係るジェットミルは、円盤（円筒または中空円板）状のジェットミル本体２のリング状の（円筒状）の外壁４にその接線（または中心線）に対して傾斜して配置されたエアノズル６から内側に向けて供給される高速の空気流によって、ジェットミル本体２内の粉砕室８の内部で被粉砕物を粉砕するものである。粉砕室８は、ジェットミル本体２を形成する円板状の上板（上ケーシング）１０と下板（下ケーシング）１２との間および外壁４と出口パイプ３２との間に囲まれたジェットミル本体２の内部の円盤状（リングドーナツ状または円筒状）の空洞（内部空間）として形成されている。そして、上板１０と下板１２および外壁４は、図３に示すように、空気や粉砕された被粉砕物の微粉末が外部に漏洩しないように、Ｏリングなどのシール材でシールされている。

エアノズル６は、図１に示されているように、ジェットミル本体２の環状の外壁４に複数個が等間隔でその接線に対して傾斜して設けられており、このエアノズル６から供給される空気流が粉砕室８の内部に高速で噴出し、主に、それが持つ剪断作用により被粉砕物が粉砕される。また、その空気流が粉砕室８の内部で高速で旋回することによって、粉砕室８の内部に供給された被粉砕物も高速で旋回し、この旋回運動によって被粉砕物が相互にあるいは粉砕室８の壁面と衝突することによっても粉砕がなされる。

図示しない圧縮空気源から供給される圧縮空気が図示しない管路を経て供給され、エアノズル６で絞られて高速の空気流となり、この高速の空気流が粉砕室８の内部に噴出される。ここで、外壁４に傾斜して配置されるエアノズル６の角度は、環状の外壁４の接線に対して１０〜５０度（中心線に対して８０〜４０度）、より好ましくは２０〜４０度（中心線に対して７０〜５０度）とする。また、エアノズル６の数は、少なくとも４個以上あることが好ましく、ジェットミル本体２の大きさによっても異なるが、外壁４に配置されるエアノズル６のピッチがおおむね１６０ｍｍを超えないことが好ましい。そして、より微細な粉末に粉砕するためには、エアノズル６をより多数配置することが好ましい。

被粉砕物は、エアノズル６と同様に、ジェットミル本体２の外壁４に対してほぼ同じ角度で傾斜して設けられた供給口１４から供給される。この実施形態では、供給口１４は、図３に詳細に示すように、被粉砕物を供給するためのロート１６と、被粉砕物を粉砕室８に供給するための空気を供給する供給ノズル１８，ロート１６から供給された被粉砕物と供給ノズル１８から供給された空気とを混合して粉砕室８の内部に供給するディフューザ２０とからなっており、図示しない被粉砕物の供給装置から適正な量の被粉砕物がロート１６に供給される。

ロート１６に供給された被粉砕物は、供給ノズル１８から吹き込まれる高速の空気流によって、ディフューザ２０を通って粉砕室８の内部に供給される。粉砕室８の内部に供給された被粉砕物は、エアノズル６から噴出する高速の空気流によって、主に粉砕され、また、ディフューザ２０から被粉砕物とともに噴出した空気流とエアノズル６から供給された空気流とによって、粉砕室８の内部を高速で旋回し、被粉砕物が相互に、あるいは粉砕室８の内部の壁面に衝突して微粉末に粉砕される。

本実施形態のジェットミルでは、リングドーナツ状の空洞として形成された粉砕室８の半径方向の幅のほぼ中間の位置に、粉砕室８の内部に形成されたリング状の障壁である分級リング２２，２４が配置されており、粉砕室８を外側の円環（リングドーナツ）状の粉砕ゾーン２６と内側の円環（リングドーナツ）状の分級ゾーン２８とに分割している。そして、これらの分級リング２２と２４との間の間隙によって、本発明の特徴とする第１の狭隘路となる分級リングチャネル２３が形成され、分割された粉砕ゾーン２６と分級ゾーン２８とを連通している。なお、このリング状の障壁である分級リング２２，２４は、ジェットミル本体２の内側に空洞として形成された粉砕室８の上面と下面とに所定の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）を隔てて配置されており、ジェットミル本体２の上板１０に上側の分級リング２２が、ジェットミル本体２の下板１２に同じ径で略対称となる形状の下側の分級リング２４が所定の間隔を隔てて固定されて、外側の粉砕ゾーン２６と内側の分級ゾーン２８とに分割するとともに連通するリング状の障壁となっている。

すなわち、本発明の狭隘路となる分級リングチャネル２３は、リング状の障壁となる上下の分級リング２２と２４との間の空間によって構成され、分級リング２２および２４によって分割された粉砕ゾーン２６と分級ゾーン２８とを連通する。
ここで、本発明においては、分級リング２２および２４として、両者の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）が種々の間隔となるものを用意しておき、ジェットミル本体２の粉砕室８に配置する分級リング２２および２４を交換することにより、被粉砕物などに応じて分級リング２２および２４の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）を適切な間隔に容易に調整することができる。

この粉砕室８に配置される分級リング２２および２４の粉砕ゾーン２６側の壁面は、図２および図３に示すように、衝突した被粉砕物が、粉砕ゾーン２６に確実に戻されるように、隅部を中心に向かって凸の曲線で構成した形状あるいは中心に向かって傾斜した面とすることが好ましい。
また、分級リング２２および２４の分級ゾーン２８側の壁面は、図２および図３に示すように、分級リング２２および２４の間の分級チャネル２３を通過した被粉砕物が、分級ゾーン２８に滑らかに流入するように、隅部を中心に向かって凸の曲線で構成した形状あるいは中心に向かって傾斜した面とすることが好ましい。

また、本発明のジェットミルでは、分級ゾーン２８の内側に出口リングチャネル３０が配置されている。本実施形態では、出口リングチャネル３０としては、粉砕室８の上板１０の中央に配置された出口パイプ（円管）３２の下端の突出部３２ａと、出口パイプ３２の下端の直径とほぼ同じ直径であって粉砕室８の下板１２の中央に配置された円板３４とによって構成され、出口パイプ３２の突出部３２ａの下端と円板３４の上面とが所定の間隔を隔てて配置され、突出部３２ａの下端と円板３４の上面との間の空間によって形成されている。

ここで、粉砕室８を形成する上板１０の中央に配置された出口パイプ３２の下端の突出部３２ａについては、粉砕室８（分級ゾーン２８）内への突出部３２ａの突出量を可変に構成して、出口リングチャネル３０の開口幅を調整することも可能である。この具体例を図３を用いて説明する。すなわち、ジェットミル本体２の上ケーシングを、リング状の上板１０と、この上板１０に取り付けられ、出口パイプ３２を上下動可能に支持する支持ブロック１１とで構成し、出口パイプ３２の外周面に形成された高さ調整用ねじ３２ｂと螺合する雌ねじ部１１aを支持ブロック１１に形成しておくことにより、出口パイプ３２を回転させて、その外周面に設けられている高さ調整用のねじ３２ｂを螺合する支持ブロック１１の雌ねじ部１１aに対して前進または後退させることにより、出口パイプ３２を上下動させ、出口パイプ３２の下端の突出部３２ａの、粉砕室８（分級ゾーン２８）内への（支持ブロック１１の下側の内壁面または下端部からの）突出量を任意の量に調整して、出口リングチャネル３０の開口幅（間隔）を調整することが可能である。

この出口リングチャネル３０は、粉砕室８の上板１０から粉砕室８側へ突出したパイプ３２の突出部３２ａや、粉砕室８の下板１２の中央に固定された円板３４によって形成されるものに限定されるものではなく、例えば、円板３４に代えて、図４（ａ），（ｂ）に示すように、粉砕室８の下板１２の中央に設けられた短円管状の突起（短円管）３５にするなど、任意の形状の部材を用いることができる。
なお、上板１０、外壁４および下板１２は、複数本のボルトおよびナットやねじやビス等の固定具により、それらの外側から複数箇所で固定され、支持ブロック１１の上板１０への固定、分級リング２２の上板１０への固定および分級リング２４の下板１２への固定には、複数本のボルトやねじやビス等の固定具を用いることができる。

本実施形態のジェットミルは、このように構成されているので、被粉砕物は、粉砕室８の外側の粉砕ゾーン２６に供給され、エアノズル６から噴出する高速の空気流によって、主に粉砕され、また、供給ノズル１８から供給され、ディフューザ２０から被粉砕物とともに噴出した空気流とエアノズル６から供給された空気流とによって、粉砕室８の粉砕ゾーン２６を高速で旋回し、被粉砕物が相互に、あるいは粉砕ゾーン２６における粉砕室８の内部の壁面に衝突して微粉末に粉砕される。

そして、所定の粒度に粉砕された微粉末は、粉砕室８の内部を旋回する空気流に乗って浮遊し、粉砕ゾーン２６から分級リング２２と２４との間の空間である分級リングチャネル２３を通って排出される空気流に乗って粉砕室８の分級ゾーン２８に流入する。このとき、粒子の粗い被粉砕物は、旋回する空気流によって生じる遠心力が大きいので粉砕ゾーン２６に留まり、所定の粒度以下に粉砕された微粉末のみが分級リングチャネル２３を通って分級ゾーン２８に流入する。分級ゾーン２８に流入した被粉砕物の微粉末は、分級ゾーン２８を旋回する粉砕ゾーン２６よりも整流された空気流に乗って浮遊し、混在している粒子の粗い被粉砕物を残して、所定の粒度分布に揃えられ、出口リングチャネル３０を通り抜け、出口パイプ３２から外部に排出される空気流とともに外部に排出され、微粉体製品として回収される。

なお、分級リング２２と２４との間の空間である分級リングチャネル２３では、微粉末の粒子には、遠心力（ｍ・Ｖt^２／ｒ：ｍは粒子の質量、Ｖtは粒子の接線方向速度、ｒは半径）と空気抗力（Ａ・ｄp・Ｖr：Ａは係数、ｄpは粒子の粒径、Ｖrは粒子の半径方向速度）との力の釣り合いによる分級が行われている。分級リング２２と２４との間の間隔が大きくなると、分級リングチャネル２３の開口幅、すなわち流路断面積が大きくなり、中心に向かう空気の速度（Ｖr）が低下する。そのため、遠心力＞空気抗力となり、分級点は小さくなり、粒子は分級リングチャネル２３を通過しづらくなる。これが、分級リング２２，２４の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）を変えることによって、粉砕される微粉末の粒子径をコントロールすることができる理由である。

ところで、粉砕室８において、分級リング２２と２４とによって分級リングチャネル２３を形成しないと、ジェットミルから排出される粉砕された微粉末の粒子径は小さくなるが、微粉末中の目的とする粒度より小さい微粉が増え、かつ粗粉（飛び込み粒子）も増えるので、粒度分布がブロードになる。すなわち、分級リングチャネル２３がないと、粉砕ゾーン２６の半径方向や高さ方向の全域にわたって均一な旋回流が形成されずに、排出されやすい粒子と排出されにくい粒子とが生ずるために、粒度分布がブロードになってしまう。また、粉砕室８中のエアノズル６間に粒子が多く堆積し、この堆積量がひどく多くなると連続的な運転が困難になる。

これに対し、本発明では、分級リング２２および２４によって分級リングチャネル２３を設けることにより、目的とする粒度の微粉体を粉砕ゾーン２６から効率よく排出することができるので、過粉砕を抑え、目的とする粒度より小さい微粉の発生を少なくすることができる。また、粉砕ゾーン２６においても、分級ゾーン２８においても、均一な流線を形成することができるので、粗大粒子の微粉体製品側への飛び込みを抑えることができる。その結果、シャープな粒度分布を得ることができる。

出口パイプ３２から空気流とともに外部に排出された微粉末は、ミクロンオーダの粒径を有する微粉体となっており、図示しないサイクロンやバグフィルタなどの捕集装置で捕集することによって、微細に粉砕され、高い精度で分級され、粒度分布の揃った製品としての微粉体が得られる。

分級ゾーン２８内では、この領域に入ってきた粒子は、何度も分級ゾーン２８内を旋回することで、より微粉に近い粒子は、気流とともに装置外に出て行き、粗粉に近い粒子は分級ゾーン２８と粉砕ゾーン２６との間を行き来するように動作して、粉砕ゾーン２６に来るたびに粉砕される。これにより、多段粉砕分級の効果が得られ、より精度の高い分級が行われことになる。

以上に説明した本発明のジェットミルと従来技術のジェットミルとを比較するために、以下のような比較実験を行った。ここで、実験に使用したジェットミルは、粉砕室８の内径がφ１６０ｍｍであって、図３に示す断面形状をしており、図１に示すように、外壁４に８個のエアノズル６を等間隔に配置し、供給口１４から被粉砕物を供給した。

〔実施例１〕
図１〜図３に示すジェットミルを用いて、平均径５００μｍのポリエステル系の非磁性カラートナーを粉砕した。その場合において、リング状の障壁である分級リング２２，２４によって形成される分級リングチャネル２３の効果を確認した。ここで、エアノズル６から供給される圧縮空気の圧力を０.６ＭＰａ、原料供給量を８００ｇ/ｈとした。分級リングチャネル２３を有するときには、粉砕した微粉末の平均径が６．４μｍであり、３μｍ以下の粒子の体積割合が３．９％、１０μｍ以上の粒子の体積割合が１．８％であった。この時、ジェットミル本体２の直径は、２８５ｍｍであり、その上板１０と下板１２との間隔、すなわち粉砕室８の高さは、２０ｍｍであり、分級リング２２，２４の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）は、４ｍｍであった。
〔比較例１〕
一方、上記実施例１において、リング状の障壁である分級リング２２，２４による分級リングチャネル２３を設けないときには、粉砕した微粉末の平均径が６．２μｍであり、３μｍ以下の粒子の体積割合が６．３％、１０μｍ以上の粒子の体積割合が４．２％であった。

すなわち、本発明においては、分級リング２２，２４による分級リングチャネル２３を設けることによって、粉砕した微粉末の平均径が６．２μｍから６．４μｍにわずかに増加したが、３μｍ以下の粒子の体積割合が６．３％から３．９％に、１０μｍ以上の粒子の体積割合が４．２％から１．８％に大幅に減少した。このことは、粉砕された微粉末の粒度はわずかに大きくなるが、粒度のバラツキが大幅に改善されたことを示している。

〔実施例２〕
次に、実施例１と同様に、平均径５００μｍのポリエステル系の非磁性カラートナーを粉砕原料として、分級リング２２，２４の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）を変えて粉砕し、粉砕された微粉末の粒度を測定した。エアノズル６から供給される圧縮空気の圧力を０.５ＭＰａ、原料供給量を５００ｇ/ｈとした。分級リング２２，２４の間隔が４ｍｍのときには粉砕された微粉末の平均径が７．３μｍとなり、間隔が６ｍｍのときには平均径が６．３μｍ、間隔が１８ｍｍのときには５．８μｍとなった。

このことは、分級リング２２，２４の間隔（分級リングチャネル２３の開口幅）を広くしたときには粉砕された微粉末の平均径が小さくなり、分級リング２２，２４の間隔を狭くすると粉砕された微粉末の平均径が大きくなることを示しており、分級リング２２，２４の間隔を変えることによって、粉砕される微粉末の平均径をコントロールすることができることを示している。
なお、粉砕室８において、分級リングチャネル２３を形成しないと、ジェットミルから排出される粉砕された微粉末の平均径は小さくなるが、微粉末中の目的とする粒度より小さい微粉が増え、かつ粗粉（飛び込み粒子）も増えるので、粒度分布がブロードになるのは前述したとおりである。

〔実施例３〕
また、出口リングチャネル３０の有無についても、実施例１と同様に、平均径５００μｍのポリエステル系の非磁性カラートナーを粉砕原料として粉砕した。このとき、エアノズル６から供給される圧縮空気の圧力を０．５ＭＰａ、原料供給量を５００ｇ/ｈとした。ここで、本発明のように、出口リングチャネル３０を有するときには、粉砕された微粉末の平均径が７．３μｍであり、１０μｍ以上の粒子の体積割合が５．２％、１６μｍ以上の粒子の体積割合が０．０％であった。
一方、出口リングチャネル３０を設けないときには、粉砕された微粉末の平均径が１０．７μｍ、１０μｍ以上の粒子の体積割合が５６．６％、１６μｍ以上の粒子の体積割合が５．０％であった。

つまり、出口リングチャネル３０を設けることによって、粉砕された微粉末の平均径が１０．７μｍから７．３μｍに小径となるとともに、１０μｍ以上の粒子の体積割合が５６．６％もあったものから５．２％に激減し、１６μｍ以上の粒子の体積割合が５．０％から０．０％に減少した。このことは、出口リングチャネル３０を設けることによって微粉末の平均径が小さくなるとともに、粒度のバラツキが大幅に改善されることを示している。

すなわち、出口リングチャネル３０が設けられていない場合には、分級リング２２，２４の間の分級リングチャネル２３を通過して粉砕ゾーン２６から分級ゾーン２８に移動する空気の流れの速さが相対的に高速になり、大径の粒子もこの空気流に乗って浮遊（分級リングチャネル２３を通過）していた現象が、出口リングチャネル３０を設けることで効果的に抑制されるものと思われる。

図１〜図４に示す第１の実施形態に係るジェットミルは、中空円板状のジェットミル本体２の円板状の上板１０と下板１２との間および円管状の外壁４と出口パイプ３２との間に囲まれた円筒（リングドーナツ）状の空洞として形成されている粉砕室８の内部に分級リング２２および２４を設け、粉砕室８を共にリングドーナツ状の外側の粉砕ゾーン２６と内側の分級ゾーン２８とに分割するとともに、分級リング２２および２４との間に分級リングチャネル２３となるリング状の隙間を設けて第１の狭隘路とし、さらに、好ましくは、下板１２の中央部に円板３４を取り付けて出口パイプ３２の突出部３２ａとの間に出口リングチャネル３０となるリング状の隙間を設けて第２の狭隘路とするものであるが、本発明はこれに限定されず、ジェットミル本体２の内部にリング状の第１の狭隘路を挟んで、その外側と内側とにそれぞれリング状の粉砕ゾーン２６および分級ゾーン２８の２つの空洞を形成し、さらに、好ましくは、分級ゾーン２８と出口パイプ３２内の空間との間に第２の狭隘路を形成できれば、どのようなものであっても良い。

図５は、図１〜図４に示した第１の実施形態に係るジェットミルを改良して、部品点数を大幅に減少させるとともに、リング状の外壁４と円管状の出口パイプ３２との間に挟まれ、かつ上部ブロック（上ケーシング）３６および下部ブロック（下ケーシング）３８との間に、粉砕ゾーン２６および分級ゾーン２８を分割する第１の狭隘路となる分級リングチャネル４０および分級ゾーン２８と出口パイプ３２内の空間とを分割する第２の狭隘路となる出口リングチャネル４２を形成する第２の実施形態のジェットミルを示すものである。すなわち、図５に示す第２の実施形態のジェットミルは、前記の第１の実施形態における分級リング２２および２４により形成される分級リングチャネル２３より緩やかな形状を有する本発明の第１の狭隘路となる分級リングチャネル４０を上部ブロック３６および下部ブロック３８の各凸状部から形成するものである。なお、粉砕ゾーン２６、分級チャネルリング４０および分級ゾーン２８は、外壁４と出口パイプ３２との間、かつ上部ブロック３６および下部ブロック３８との間に形成される円盤状の空洞（図１に示す第１の実施形態の粉砕室８に相当する内部空間）を構成する。
ここで、上述の第１の狭隘路となる分級リングチャネル４０は、前述の第１の実施形態における分級リングチャネル２３に該当する。

この分級リングチャネル４０は、前述の実施形態における分級リングチャネル２３に比べて、滑らかな（言い換えれば、変化の緩やかな）障壁（すなわち、狭隘路）を形成することが容易であり、原料粉砕のサイズの調整がやりやすくなるという効果が得られる。

なお、この分級リングチャネル４０の外側には、リング状の粉砕ゾーン２６が、また、その内側には、リング状の分級ゾーン２８が構成されている。ここで、粉砕ゾーン２６は、上部ブロック３６の内壁面（円盤状の空洞の上面）および下部ブロック３８の内壁面（空洞の下面）が中心に向かって互いに漸近して、その間の内部空間（空洞）が中心方向に向かって徐々になめらかに狭くなるように構成される。すなわち、分級リングチャネル４０は、扁平な円盤状の空洞の半径方向の所定の位置において、所定の間隔を隔ててそれぞれ配置される上部ブロック３６の内壁面（空洞の上面）の突状部と下部ブロック３８の内壁面（空洞の下面）の突状部との間に形成されるリング状のチャネルであり、両者の間隔が最も狭くなる位置として設けられる。
さらに、分級ゾーン２８の内側の出口パイプ３２内の出口空間との間には上部ブロック３６と下部ブロック３８との対向部分により形成される第２の狭隘路となる出口リングチャネル４２が配設されている。この出口リングチャネル４２は、前述の実施形態における出口リングチャネル３０と同様の機能を有するものである。

すなわち、図５に示す実施形態に係るジェットミルにおいては、上部ブロック３６と出口パイプ３２とを一体的に形成し、出口パイプ３２の下端部に相当する上部ブロック３６の下端部３７ａと、これに対応して設けられた下部ブロック３８の中央部のリング状凸部３９ａとにより、前述の第１の実施形態における出口リングチャネル３０に相当する出口リングチャネル４２を構成しているものである。
ここでも、出口リングチャネル４２を構成する上部ブロック３６の下端部３７ａ、または下部ブロック３８のリング状凸部３９ａの位置を調整可能に構成し、出口リングチャネル４２の開口幅を調整可能とすることが好ましい。

図５に示す例では、上部ブロック３６は、出口パイプ３２と一体化された円形の中央上ブロック３６aと、その外側のリング状の外側上ブロック３６ｂとに分割できるように構成されている。また、下部ブロック３８は、中央上ブロック３６aに対応した円板状の中央下ブロック３８aと、その外側において、外側上ブロック３６ｂに対応したリング状の外側下ブロック３８ｂとに分割できるように構成されている。ここで、中央上ブロック３６aと中央下ブロック３８aとは、主に、分級ゾーン２８、出口リングチャネル４２および出口パイプ３２の出口空間を形成し、外側上ブロック３６ｂと外側下ブロック３８ｂとは、主に粉砕ゾーン２６および分級リングチャネル４０を形成するものである。
こうすることにより、互いに対応する中央上ブロック３６aおよび中央下ブロック３８a、ならびに互いに対応する外側上ブロック３６ｂおよび外側下ブロック３８ｂを、それぞれ複数種類用意しておき、中央上ブロック３６aおよび中央下ブロック３８aの少なくとも一方を交換することにより、出口リングチャネル４２を所望の開口幅に容易に設定し、また、外側上ブロック３６ｂおよび外側下ブロック３８ｂの少なくとも一方を交換することにより、分級リングチャネル４０を所望の開口幅に容易に設定することができる。

図５に示す第２の実施形態に係るジェットミルは、先に図１〜図４に示した第１の実施形態に係るジェットミルに比較して、部品点数を大幅に減少させて製作を容易にするとともに、機能的には、先に示した第１の実施形態に係るジェットミルに匹敵する機能を有するものである。

また、本発明の第２の実施形態において、図６に示したように、粉砕の完了した微粉体製品をジェットミル本体の出口パイプ３２から下方に取り出すように構成することも可能であり、この構成の方が以後の微粉体製品の取り扱いがやり易い場合もある。なお、図６に示すジェットミルは、図５に示すジェットミルの互いに対応する中央上ブロック３６aと中央下ブロック３８aとを上下入れ替えて、それぞれ中央下ブロック３８ｃと中央上ブロック３６ｃとして用いるものであるので、その詳細な説明は省略する。ここで、上部ブロック３６は、中央上ブロック３６ｃと外側上ブロック３６ｂとによって、下部ブロック３８は、中央下ブロック３８ｃと外側下ブロック３８ｂとによって構成され、中央下ブロック３８ｃは、出口パイプ３２と一体化され、中央部に出口パイプ３２の先端部に相当する上端部３９ｂを有し、中央上ブロック３６ｃは、その中央部に、中央下ブロック３８ｃの上端部３９ｂに対応して出口リングチャネル４２を形成するリング状凸部３７ｂを有する。
もちろん、図２，図３に示した第１の実施形態の場合も同様であるが、さらに、この出口パイプ３２は、下方に取り出した後、任意の方向に屈曲させることも可能である。

また、図７に示す本発明の第３の実施形態に係るジェットミルは、図３および図５に示す第１および第２の実施形態に係るジェットミルをさらに改良したもので、粉砕室および出口の空間を形成する部品点数をさらに減少させて製作を容易にするとともに、機能的には、図１〜図３、図５および図６に示す第１および第２の実施形態に係るジェットミルに匹敵する性能を有するものである。
図７に示す本発明の第３の実施形態のジェットミルは、その要部として、基本的に、粉砕室８の粉砕ゾーン２６および分級ゾーン２８、その間に設けられる分級リングチャネル４０、出口の空間４４、分級ゾーン２８と出口の空間４４の間に設けられる出口リングチャネル４２を形成する円板状の底板４６および天井板４８と、粉砕ゾーン２６の外側内周面を形成する粉砕リング５０と、円板状の天井板４８の中央の円状開口に接続され、底板４６および天井板４８とともに出口の空間４４を形成する出口リング５２とを備える。

本実施形態のジェットミルでは、粉砕ゾーン２６は、半径方向に沿って一定の空洞幅を持つリング状の空洞となっており、分級ゾーン２８は、外側から始めは中心に向かって空洞幅が漸増し、途中から空洞幅が一定である空洞となっている。なお、分級ゾーン２８の一定の空洞幅は、粉砕ゾーン２６の空洞幅よりも大きい。
また、本実施形態では、分級リングチャネル４０および出口リングチャネル４２は、図５に示すジェットミルと同様に、共に底板４６および天井板４８によって狭隘路として形成される。
すなわち、出口リングチャネル４２は、天井板４８に穿孔された中央開口に沿って底板４６に向って形成されたリング状の凸部４８ａとこれに対応して底板４６に形成されたリング状の凸部４６ａとの間の狭隘路として形成され、分級ゾーン２８と出口の空間４４とを分割する。一方、分級リングチャネル４０は、底板４６上に天井板４８に向かってリング状の凸部４６ａの外側に形成されたリング状の凸部４６ｂとこれに対応して天井板４８に形成されたリング状の凸部４８ｂとの間の狭隘路として形成され、粉砕ゾーン２６と分級ゾーン２８とを分割する。

ここで、本実施形態のジェットミルにおいては、底板４６、天井板４８、粉砕リング５０、出口リング５２、エアノズル６の先端および供給ノズル１８は、被粉砕物が高速の空気流に乗って接触する、あるいは衝突するので、サイアロンなどのような硬質のセラミックスで作製される。
このため、本実施形態のジェットミルは、さらに、粉砕リング５０を外側から支持する外壁支持リング５４と、天井板４８、粉砕リング５０、外壁支持リング５４および出口リング５２を上側および外側から支持する上支持板５６と、底板４６、粉砕リング５０および外壁支持リング５４を下側から支持する底支持板５８と、底支持板５８をその下側から
支持し、ジェットミル本体を載置する本体架台６０とを有する。
このほか、外壁支持リング５４には、エアノズル６や、ロート１６、供給ノズル１８およびディフューザ２０を備える供給口１４などを有するのは、図１および図５等に示す第１および第２の実施形態と同じである。

なお、上支持板５６は、天井板４８、粉砕リング５０および外壁支持リング５４を上側から支持するドーナツ板部５６ａと、出口リング５２を外側から支持する円筒部５６ｂとを有している。
ここで、天井板４８および上支持板５６のドーナツ板部５６ａは、上板アセンブリ（図２の上板１０参照）を構成し、底板４６および底支持板５８、あるいは、底板４６、底支持板５８および本体架台６０は、底板アセンブリ（図２の下板１２参照）を構成する。また、上支持板５６の円筒部５６ｂには、その上部に上パイプ６２が接続され、出口リング５２、円筒部５６ｂおよび上パイプ６２によって、出口パイプアセンブリ（図５の出口パイプ３２参照）を構成する。
このように構成することにより、底板４６、天井板４８および出口リング５２を容易に交換でき、分級リングチャネル４０の開口幅、出口リングチャネル４２の開口幅を調整することができ、また、分級リングチャネル４０、出口リングチャネル４２、粉砕ゾーン２６および分級ゾーン２８のサイズや位置を調整することができる。

なお、上記実施形態および実施例はいずれも本発明の一例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜の変更または改良を行ってもよいことはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係るジェットミルの構成を概念的に示す平面断面図である。 図１に示すジェットミルの側断面図である。 図１に示すジェットミルの具体的な構造の詳細例を示す側断面図である。 図１に示すジェットミルに用いられる出口リングチャネルの構成部材の別の構成例の要部を示す図で、図３中の円Ａで囲んだ部分の詳細を示しており、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の他の実施形態のジェットミルの改良された具体的な構造の一例を示す概念的側断面図である。 本発明の他の実施形態のジェットミルの改良された具体的な構造の他の一例を示す概念的側断面図である。 本発明のさらに他の実施形態のジェットミルの改良された具体的な構造の一例を示す概念的側断面図である。

符号の説明

２ ジェットミル本体
４ 外壁
６ エアノズル
８ 粉砕室
１０ 上板
１２ 下板
１４ 供給口
１６ ロート
１８ 供給ノズル
２０ ディフューザ
２２，２４ 分級リング
２３，４０ 分級リングチャネル（第１の狭隘路）
２６ 粉砕ゾーン
２８ 分級ゾーン
３０，４２ 出口リングチャネル（第２の狭隘路）
３２ 出口パイプ
３２ａ，３７ａ，３９ｂ 突出部
３２ｂ 出口パイプ高さ調整用ねじ
３４ 円板
３５ 短円管
３６ 上部ブロック
３７ｂ，３９ａ リング状凸部
３８ 下部ブロック
４４ 出口の空間
４６ 底板
４６ａ，４６ｂ，４８ａ，４８ｂ 凸部
４８ 天井板
５０ 粉砕リング
５２ 出口リング
５４ 外壁支持リング
５６ 上支持板
５６ａ ドーナツ板部
５６ｂ 円筒部
５８ 底支持板
６０ 本体架台
６２ 上パイプ

Claims (11)

1. 円盤状の空洞が形成されるジェットミル本体と、
   前記ジェットミル本体のリング状の外壁に前記円盤状の空洞の中心に対して傾斜して配置され、前記円盤状の空洞に高速の空気流を生じさせる複数のエアノズルと、
   前記ジェットミル本体の前記円盤状の空洞の略中央に配置される出口とを有し、
   前記円盤状の空洞は、
   前記外壁の内側に配置され、前記複数のエアノズルから供給される前記高速の空気流によって被粉砕物を粉砕するリング状の粉砕ゾーンと、
   前記粉砕ゾーンの内側に配置されるとともに前記出口の空間に連通し、前記粉砕ゾーンの内側に位置する、前記空気流によって被粉砕物を分級するリング状の分級ゾーンと、
   前記粉砕ゾーンと前記分級ゾーンとの間に配置され、前記粉砕ゾーンと前記分級ゾーンとを分割するとともに連通するリング状の第１の狭隘路を有することを特徴とするジェットミル。
2. 前記ジェットミル本体は、略円板状の上ケーシングおよび下ケーシングと、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に介挿される前記リング状の外壁とを備え、
   前記円盤状の空洞は、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間および前記リング状の外壁の内側に形成される内部空間である請求項１に記載のジェットミル。
3. 前記リング状の第１の狭隘路は、前記円盤状の空洞の上面と下面との間に所定の間隔を隔てて形成されている請求項１または２に記載のジェットミル。
4. 前記リング状の第１の狭隘路は、前記円盤状の空洞の半径方向の所定の位置において、前記空洞の互いに略平行な上面および下面に所定の間隔を隔ててそれぞれ取り付けられるリング状の障壁によって形成されるリング状のチャネルである請求項１〜３のいずれかに記載のジェットミル。
5. 前記リング状の粉砕ゾーンは、前記円盤状の空洞の上面および下面が中心に向かって互いに漸近して、前記空洞が前記中心方向に向かって狭くなる内部空間であり、
   前記リング状の第１の狭隘路は、前記円盤状の空洞の半径方向の所定の位置において、所定の間隔を隔ててそれぞれ配置される前記空洞の上面および下面の突状部の間に形成されるリング状のチャネルである請求項１〜３のいずれかに記載のジェットミル。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のジェットミルであって、
   さらに、前記分級ゾーンとその内側に配置される前記出口との間に配置され、前記分級ゾーンと前記出口の空間とを分割するとともに連通するリング状の第２の狭隘路を有することを特徴とするジェットミル。
7. 前記リング状の第２の狭隘路は、前記円盤状の空洞の上面と下面との間に所定の間隔を隔てて形成されている請求項６に記載のジェットミル。
8. 前記出口は、前記ジェットミル本体の前記円盤状の空洞の略中央部に上側または下側に向かって配置された円筒状の出口管によって形成され、
   前記リング状の第２の狭隘路は、互いに所定の間隔を隔てて配置された、前記出口管の下端または上端の突出部と、前記空洞の略中央部の下面の上側または上面の下側に配置された円板または短円管形状の突出部との間に形成されるリング状のチャネルである請求項６または７に記載のジェットミル。
9. 前記出口管は、前記ジェットミル本体に対して上下方向に移動可能であり、
   前記リング状の第２の狭隘路の間隔は、前記出口管を上下方向に移動させて、前記出口管の下端または上端の突出部を円板または短円管形状の突出部に対して近づけるまたは遠ざけることにより調節される請求項８に記載のジェットミル。
10. 前記出口は、前記ジェットミル本体の前記円盤状の空洞の略中央部に上側または下に向かって配置された円筒状の出口管によって形成され、
    前記リング状の第２の狭隘路は、互いに所定の間隔を隔てて配置された、前記出口管の下端または上端の突出部と、前記空洞の略中央部の下面の上側または上面の下側に設けられるリング状の凸状部との間に形成されるリング状のチャネルである請求項６または７に記載のジェットミル。
11. 前記出口管は、前記リング状の外壁とともに前記円盤状の空洞を形成する前記ジェットミル本体の上ケーシングおよび下ケーシングの一方と一体的に形成される請求項１０に記載のジェットミル。

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