JP4907655B2 - Airflow classifier and classification plant - Google Patents
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Description
この発明は、複写機の現像用トナー等の粉体を微粉と粗粉とに分級する気流分級機および分級プラントに関するものである。 The present invention relates to an airflow classifier and a classification plant that classify powder such as developing toner for a copying machine into fine powder and coarse powder.
粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離する気流分級機として特許文献1に記載されたものが従来から知られている。 A device described in Patent Document 1 is conventionally known as an airflow classifier that rotates powder at high speed and centrifuges it into fine powder and coarse powder.
図10は、上記特許文献1に記載された気流分級機を示す。この気流分級機は、ケーシング80内に外周から中央に向けて上り勾配をもって傾斜する分級板81を設け、その分級板81上に分級カバー82を設け、その分級カバー82と分級板81との間に形成された分級室83の周壁に複数のルーバーを環状に配置し、隣接するルーバー間に二次エアを分級室83内に旋回流入させる流入路84を設けている。
FIG. 10 shows an airflow classifier described in Patent Document 1. This airflow classifier is provided with a
また、ケーシング80の上部に粉体案内筒85を設け、その粉体案内筒85の上部外周に接線方向に向く粉体供給筒86を設け、その粉体供給筒86から粉体案内筒85内に粉体と高圧エアの固気混合流体を供給し、粉体案内筒85内の外周部において旋回しつつ下降する粉体を分級カバー82の外周囲に設けられた粉体供給口87から分級室83内に旋回しながら流入させ、流入路84から分級室83内に流入する二次エアにより粉体の旋回速度を加速して粉体を微粉と粗粉とに遠心分離し、分級室83の中心部に移行する微粉を分級板81の中心部に接続した微粉排出筒88内に吸引流入させるようにしている。
Further, a
また、分級室83内の外周部で旋回する粗粉を分級板81の外周囲に形成された粗粉排出口89から排出させるようにしている。
ところで、上記従来の気流分級機においては、分級室83内における粉体の旋回時に、流入路84から分級室83内に二次エアを流入させ、その二次エアによって粉体の旋回速度を加速させる構成であるため、分級室83に流入する固気混合流体の旋回気流と二次エアの旋回気流の合流により旋回渦に乱れが生じて粉体をきれいに高速旋回させることができないため、精度の良い分級を行うことができない。また、粉体案内筒85から分級室83内に流入するエア量が多く、粒子に作用する中心向きの速度が大きくなって分離粒子径を小さくすることができないなどの改良すべき点が残されていた。
By the way, in the conventional airflow classifier, when the powder swirls in the
また、単一の分級室83において粉体を分級処理するため、粉体の分級点を調整するのに分級室83の高さを高くし、あるいは内径を大きくして容積を増大させると、分級室83内での粉体の旋回速度が低下して粉体を精度よく遠心分離することができなくなるため、制約された小容積の分級室83内において粉体とエアの混合比の高い状態で分級を行なう必要が生じる。このため、分級精度が良いとは言えず、その分級精度を向上させるうえにおいても改善すべき点が残されている。
Further, since the powder is classified in the
さらに、分級室83内に二次エアを吸引により流入させて旋回気流を加速させる必要があるため、分級室83での空気量が増え、微粉排出筒88に吸引力を付与するブロワとしては風量の大きい大型のものを採用する必要が生じる。しかも、微粉排出筒88からエア搬送される混合流体を微粉とエアとに分離するサイクロン分離機や、分離後のエア中から粉体を捕集するバッグフィルタなどの付属品も風量に比例して大型化する必要があるため、設備費が高くなり、そのコストの低減を図るうえにおいても改善すべき点が残されている。
Furthermore, since it is necessary to flow the secondary air into the
一般に、複写機等の画像形成装置に使用されるトナーにおいては、粒径が必要以上に大きいものや、必要以上に小さいものが含まれると、鮮明な画像を形成することができない。そこで、トナーの製造プラントにおいては、第1の気流分級機によって分級処理された微粉を第2の気流分級機に供給して、上記微粉を微粉と超微粉とに分級し、その微粉を製品としている。 In general, in a toner used in an image forming apparatus such as a copying machine, if a toner having a particle size larger than necessary or a toner smaller than necessary is contained, a clear image cannot be formed. Therefore, in the toner manufacturing plant, the fine powder classified by the first air flow classifier is supplied to the second air flow classifier, the fine powder is classified into fine powder and ultra fine powder, and the fine powder is used as a product. Yes.
ところで、近年のトナー製造においては、製品のより小粒径化と粒度分布の精度の良さが求められているが、従来の気流分級機ではその精度を求めることは構造上困難になってきた。 By the way, in recent toner production, it is required to reduce the particle size of the product and to improve the accuracy of the particle size distribution. However, in the conventional air classifier, it is difficult to obtain the accuracy because of the structure.
そこで、従来では、1段目の気流分級機で分級した微粉を2段目の気流分級機で再分級して小粒径トナーを製造しているため、二系列の気流分級機が必要となり、設備コスト、ランニングコストが高くなっている。 Therefore, conventionally, since the fine powder classified by the first stage air classifier is reclassified by the second stage air classifier to produce a small particle size toner, two series of air classifiers are required, Equipment costs and running costs are high.
この発明の課題は、一段の分級機で粉体を小粒径のものまで高精度に分級することができると共に、設備コストとランニングコストの低減を図ることができるようにした気流分級機および分級プラントを提供することである。 An object of the present invention is to provide an airflow classifier and a classifier capable of classifying powders with a small particle size with high accuracy with a single stage classifier and reducing the equipment cost and running cost. Is to provide a plant.
上記の課題を解決するために、この発明に係る気流分級機においては、ケーシング内に分級板を設け、ケーシング内には分級板の上面外周部上に略円筒状の一次分級室と、その一次分級室と同一軸上に一次分級室より小径の略円筒形または円錐形の二次分級室とを設け、前記一次分級室の周壁下部に高圧エアの噴射、または、外部エアの吸引により一次分級室内に旋回気流を形成するエアノズルを設け、前記分級板の外周とケーシングの内周面間に粗粉排出口を形成し、前記分級板の中心部に形成された微粉吸引口に微粉排出筒を接続し、前記二次分級室の周壁外周部に環状の粉体供給ヘッダを設け、この粉体供給ヘッダに、その内部外周の周方向に向けて粉体を供給する粉体供給筒を接続すると共に、粉体供給ヘッダの内周壁に、粉体供給ヘッダ内で旋回する粉体を一次分級室の上部内または二次分級室の下部内に旋回流入させる流入孔を形成した構成を採用したのである。 In order to solve the above-mentioned problems, in the airflow classifier according to the present invention, a classification plate is provided in the casing, a substantially cylindrical primary classification chamber on the outer periphery of the upper surface of the classification plate in the casing, and its primary A secondary classification chamber having a substantially cylindrical or conical shape with a smaller diameter than the primary classification chamber is provided on the same axis as the classification chamber, and primary classification is performed by jetting high-pressure air or suctioning external air to the lower part of the peripheral wall of the primary classification chamber. An air nozzle that forms a swirling airflow is provided in the room, a coarse powder discharge port is formed between the outer periphery of the classification plate and the inner peripheral surface of the casing, and a fine powder discharge tube is provided at the fine powder suction port formed at the center of the classification plate. An annular powder supply header is provided on the outer peripheral portion of the peripheral wall of the secondary classification chamber, and a powder supply cylinder for supplying powder in the circumferential direction of the inner periphery is connected to the powder supply header. At the same time, powder is supplied to the inner peripheral wall of the powder supply header. The powder to pivot the header is of employing the configuration to form the inlet to pivot flow into the upper portion of the primary classification chamber or secondary classifying chamber in the lower.
上記の構成から成る気流分級機において、微粉排出筒に吸引力を付与する状態でエアノズルから一次分級室内の外周部に向けて高圧エアを噴射するか、または外部エアを吸引すると、一次分級室内に旋回気流が形成され、その旋回気流は半径方向内方に移動し、二次分級室の下端開口の位置まで移動すると、二次分級室の周壁内面に沿って旋回しつつ上方に移動する。 In the airflow classifier configured as described above, when high pressure air is sprayed from the air nozzle toward the outer peripheral portion of the primary classification chamber or suction of external air in a state in which suction force is applied to the fine powder discharge cylinder, A swirling airflow is formed, and the swirling airflow moves inward in the radial direction. When the swirling airflow moves to the position of the lower end opening of the secondary classification chamber, the swirling airflow moves upward while swirling along the inner peripheral wall of the secondary classification chamber.
上記のように、一次分級室および二次分級室において旋回気流が形成される状態で粉体供給ヘッダ内に送り込まれた粉体を流入孔から二次分級室内に旋回流入させると、粉体は旋回気流の流れに乗って旋回することになる。 As described above, when the powder fed into the powder supply header is swirled into the secondary classification chamber through the inflow hole in the state where the swirling airflow is formed in the primary classification chamber and the secondary classification chamber, the powder is It will turn on the flow of the swirling airflow.
粉体の供給時、二次分級室内では旋回気流が形成されており、その旋回気流と粉体供給ヘッダ内の少量の高圧エアで吸引、分散されて粉体供給筒から噴射されてできた旋回気流が合流するが、この旋回気流は狭くなった流入孔内を通過し、またエア量も少ないため、粉体供給ヘッダ内の旋回流れの影響を二次分級室内の旋回気流に与えることがなく、その二次分級室内において粉体を精度よく分級処理することができる。 When supplying powder, a swirling airflow is formed in the secondary classification chamber. The swirling airflow is created by the swirling airflow and a small amount of high-pressure air in the powder supply header. Although the airflow merges, the swirling airflow passes through the narrowed inflow hole and the amount of air is small, so the swirling airflow in the secondary classification chamber is not affected by the swirling airflow in the powder supply header. The powder can be classified with high accuracy in the secondary classification chamber.
また、粉体を旋回流入させる流入孔の位置は、粗粉排出口より上位であり、しかもその粗粉排出口より内径側に位置しているため、粉体は粗粉排出口内に直ちに流れ落ちるようなことはない。 In addition, the position of the inflow hole through which the powder flows in is higher than the coarse powder outlet and is located on the inner diameter side of the coarse powder outlet, so that the powder immediately flows into the coarse powder outlet. There is nothing wrong.
このため、供給された粉体のほぼ全体が旋回気流の流れに乗って旋回して粗粉と中間粉(一部に粗粉が含まれた微粉)とに遠心分離され、粗粉は一次分級室内に流れ落ちて、その一次分級室内で旋回する旋回気流によりさらに分散され、かつ分級され、一次分級室の外周部で旋回する粗粉は粗粉排出口に排出され、中間粉は二次分級室内を旋回しながら上昇する。 For this reason, almost all of the supplied powder is swirled in the flow of the swirling airflow and centrifuged into coarse powder and intermediate powder (fine powder partially containing coarse powder), and the coarse powder is primary classified The coarse powder that flows down into the room and is further dispersed and classified by the swirling airflow swirling in the primary classification chamber is discharged to the coarse powder discharge port, and the intermediate powder is discharged into the secondary classification chamber. Ascend while turning.
一方、粗粉に含まれていた微粉は一次分級室の内方に移動し、二次分級室の外周部に対向する位置まで移動すると、二次分級室内で旋回する中間粉と合流して、その二次分級室の周壁内面に沿って旋回しつつ上昇し、二次分級室の天井面に至ると、その天井面に沿って半径方向内方に向きを変える。 On the other hand, when the fine powder contained in the coarse powder moves inward of the primary classification chamber and moves to a position facing the outer periphery of the secondary classification chamber, it merges with the intermediate powder swirling in the secondary classification chamber, Ascending while turning along the inner surface of the peripheral wall of the secondary classification chamber, and when reaching the ceiling surface of the secondary classification chamber, the direction is changed radially inward along the ceiling surface.
このとき、微粉吸引口には吸引力が付与され、その吸引力は二次分級室の中心部に作用しているため、天井面に沿って半径方向内方に移動した中間粉は二次分級室の中心部において下向きに流れを変え、旋回渦を作りながら下降する。この下降する旋回渦の内径は微粉吸引口の口径にほぼ等しく、二次分級室の内径より著しく小径のものであるため、旋回渦の流速は速くなり、中間粉は粗粉と微粉とに効果的に遠心分離され、粗粉は半径方向外方に拡がりながら旋回下降して一次分級室内に流入し、その一次分級室内において遠心分離され、粗粉排出口から排出される。一方、微粉は旋回渦にのって下降してエアと共に微粉吸引口から吸引排出される。 At this time, a suction force is applied to the fine powder suction port, and the suction force acts on the central portion of the secondary classification chamber. Therefore, the intermediate powder moved radially inward along the ceiling surface is secondary classified. The flow changes downward in the center of the chamber and descends while creating a swirling vortex. The inner diameter of the descending swirl vortex is almost equal to the diameter of the fine powder suction port and is much smaller than the inner diameter of the secondary classification chamber, so the flow speed of the swirl vortex is faster and the intermediate powder is effective for coarse and fine powders. Centrifugal separation is performed, and the coarse powder swirls and descends while spreading outward in the radial direction, flows into the primary classification chamber, is centrifuged in the primary classification chamber, and is discharged from the coarse powder outlet. On the other hand, the fine powder descends on the swirling vortex and is sucked and discharged from the fine powder suction port together with air.
ここで、エアノズルからの高圧エアの噴射、または、外部エアの吸引により一次分級室内で形成される旋回気流に速度ムラがあると、粗粉に微粉が混入する状態で粗粉排出口から排出される可能性がある。その旋回気流の速度ムラを抑制するため、エアノズルを複数とし、その複数のエアノズルを一次分級室の周壁外周囲に等間隔に設けるのがよい。 Here, if there is uneven speed in the swirling airflow formed in the primary classification chamber by injection of high pressure air from the air nozzle or suction of external air, the air is discharged from the coarse powder outlet in a state where fine powder is mixed into the coarse powder. There is a possibility. In order to suppress the speed variation of the swirling airflow, it is preferable that a plurality of air nozzles are provided and the plurality of air nozzles are provided at equal intervals around the outer peripheral wall of the primary classification chamber.
この場合、一次分級室の周壁外周囲に、複数のエアノズルのそれぞれに高圧エアを供給するリング状のエア供給ヘッダと、そのエア供給ヘッダに高圧エアを送り込むエア供給筒とを設けることにより、複数のエアノズルのそれぞれから同一圧力で同量の高圧エアが噴射されることになるため、旋回気流の速度ムラを抑制し、周方向の全体にわたって均一な速度の旋回気流を形成することができる。
また、外部エアを吸引する場合は、エア供給ヘッダを取り除いても均一な旋回気流を形成することができる。In this case, by providing a ring-shaped air supply header that supplies high-pressure air to each of the plurality of air nozzles and an air supply cylinder that sends high-pressure air to the air supply header around the outer peripheral wall of the primary classification chamber. Since the same amount of high-pressure air is ejected from each of the air nozzles at the same pressure, the speed variation of the swirling airflow can be suppressed and a swirling airflow having a uniform speed can be formed over the entire circumferential direction.
Further, when sucking the external air, a uniform swirling airflow can be formed even if the air supply header is removed.
ここで、リング状のエア供給ヘッダの内周部に周方向に傾斜する多数のベーンを等間隔に設け、隣接するベーン間をエアノズルとすることにより、周方向の全体にわたってより均一な速度の旋回気流を形成することができる。 Here, a large number of vanes inclined in the circumferential direction are provided at equal intervals on the inner peripheral portion of the ring-shaped air supply header, and the air nozzles between adjacent vanes are used to rotate at a more uniform speed over the entire circumferential direction. An air flow can be formed.
また、二次分級室の中心部に形成される旋回渦が二次分級室の半径方向にずれ動く不安定な状態になると、精度の良い分級を行なうことができなくなるおそれがあるため、二次分級室の頂壁中心部に、円錐形又は円筒形のセンタコアを設けて旋回渦の安定化を図るのがよい。この場合、センタコアの中心軸上に排気口を形成すると、その排気口から二次分級室のエアを排気することができるため、排気抵抗が減り、一次分級室および二次分級室内の圧力が異常に上昇するのを防止することができ、微粉排出筒に吸引力を付与するブロワまたはエア供給筒に高圧エアを供給するブロワとして小型のものを採用することができる。また、上記排気口と微粉排出筒とで、粒径の異なる微粉を得ることも可能となる。 In addition, if the swirl vortex formed in the center of the secondary classification chamber becomes unstable and moves in the radial direction of the secondary classification chamber, there is a possibility that accurate classification cannot be performed. It is preferable to stabilize the swirling vortex by providing a conical or cylindrical center core at the center of the top wall of the classification chamber. In this case, if the exhaust port is formed on the center axis of the center core, the air in the secondary classification chamber can be exhausted from the exhaust port, so the exhaust resistance is reduced and the pressure in the primary classification chamber and the secondary classification chamber is abnormal. As a blower for applying a suction force to the fine powder discharge cylinder or a blower for supplying high-pressure air to the air supply cylinder, a small one can be adopted. It is also possible to obtain fine powder having different particle diameters at the exhaust port and the fine powder discharge cylinder.
この発明に係る気流分級機において、一次分級室の高さ寸法を調整可能とし、あるいは二次分級室の高さ寸法を調整可能とすると、分級点を調整することができる。 In the airflow classifier according to the present invention, the classification point can be adjusted if the height dimension of the primary classification chamber can be adjusted, or the height dimension of the secondary classification chamber can be adjusted.
また、二次分級室を上下方向に複数段に区分し、二次分級室の上段側に至るに従って内径寸法を小径とすると、二次分級室の各段の分級室において粉体は分級処理されると共に、上段側の二次分級室に至るに従って気流の旋回径が小さくなって速度が増すため、粗粉の混入の極めて少ない粒径の小さな微粉を得ることができる。 In addition, if the secondary classification chamber is divided into multiple stages in the vertical direction and the inner diameter is made smaller as it reaches the upper stage of the secondary classification chamber, the powder is classified in each classification chamber of the secondary classification chamber. In addition, since the swirl diameter of the airflow decreases and the speed increases as it reaches the secondary classification chamber on the upper stage side, it is possible to obtain a fine powder having a very small particle diameter with very little coarse powder mixed therein.
さらに、流入孔を環状のスリットとし、あるいは周方向に間隔をおいて配置される複数の円弧状のスリットとすると、粉体は二次分級室あるいは一次分級室の周方向の全体から略均一に供給されることになるため、粉体を極めて効果的に分級処理することができる。 Further, if the inflow hole is an annular slit or a plurality of arc-shaped slits arranged at intervals in the circumferential direction, the powder is substantially uniform from the entire circumferential direction of the secondary classification chamber or the primary classification chamber. Since the powder is supplied, the powder can be classified extremely effectively.
この発明に係る第1の分級プラントにおいては、上記気流分級機と、その気流分級機の微粉排出筒から送り込まれてくる固気混合流体を微粉とエアとに分離する固気分離機と、その固気分離機のエア出口から送り込まれてくるエア中の粉体を捕集してエアを清澄化する集塵機と、その集塵機に吸引力を付与するか、あるいは前記エアノズルに高圧エアを送り込むブロワとからなる構成を採用したのである。 In the first classifying plant according to the present invention, the air classifier, a solid-gas separator that separates the solid-gas mixed fluid fed from the fine powder discharge cylinder of the air classifier into fine powder and air, and A dust collector that collects powder in the air fed from the air outlet of the solid-gas separator and clarifies the air, and a blower that applies suction to the dust collector or sends high-pressure air to the air nozzle; The structure which consists of was adopted.
ここで、気流分級機のケーシングの下端出口に粉体を粉砕処理する粉砕機を接続し、その粉砕機の粉体出口部と粉体供給ヘッダに粉体を供給する粉体供給筒とを循環路で接続し、その循環路の途中に粉体供給管を接続すると、ケーシングの下端開口から排出される粗粉は粉砕機により粉砕処理されて粉体供給ヘッダに戻され、その粉体供給ヘッダから気流分級機に送り込まれて再度分級処理されるため、精度の良い粒度分布の製品を得ることができる。 Here, a pulverizer that pulverizes the powder is connected to the lower end outlet of the casing of the airflow classifier, and circulates between the powder outlet portion of the pulverizer and the powder supply cylinder that supplies the powder to the powder supply header. When the powder supply pipe is connected in the middle of the circulation path, the coarse powder discharged from the lower end opening of the casing is pulverized by the pulverizer and returned to the powder supply header. The powder supply header Therefore, it is sent to the air classifier and subjected to the classification process again, so that a product with a precise particle size distribution can be obtained.
上記第1の分級プラントの固気分離機の粉体出口から送り込まれてくる微粉を製品とされる微粉と超微粉とに分級する第2の気流分級機と、その第2の気流分級機から送り込まれてくる固気混合流体を超微粉とエアとに分離する第2の固気分離機と、その固気分離機から送り込まれてくるエア中の粉体を捕集してエアを清澄化する第2の集塵機とを設けると、一方の気流分級機において分級処理された微粉を第2の気流分級機において連続して分級処理することができ、その分級処理によって分離された極めて粒径の小さい微粉はバッグフィルタで回収され、粒度分布幅の小さい微細な粉体を得ることができる。このため、トナーの製造に際し、そのトナーを連続的に製造することができ、トナーを極めて効率よく製造することができる。 From the second airflow classifier that classifies the fine powder fed from the powder outlet of the solid-gas separator of the first classification plant into the fine powder and the ultrafine powder that are the products, and the second airflow classifier The second solid-gas separator that separates the solid-gas mixed fluid that is sent into ultrafine powder and air, and the air powder that is sent from the solid-gas separator is collected to clarify the air. When the second dust collector is provided, the fine powder classified in one of the airflow classifiers can be continuously classified in the second airflow classifier. Small fine powder is collected by a bag filter, and fine powder with a small particle size distribution width can be obtained. For this reason, when the toner is manufactured, the toner can be manufactured continuously, and the toner can be manufactured extremely efficiently.
この発明に係る第2の分級プラントにおいては、ケーシング内に設けられた分級板上に分級室を形成し、その分級室内で粉体を高速旋回させて粗粉と微粉とに遠心分離し、粗粉を分級板の外周部に形成された粗粉排出口から下方に排出し、微粉を分級板の中央に接続された微粉排出筒から排出させる一次処理用の気流分級機と、その気流分級機のケーシングの下端から排出される粗粉を粉砕し、粉砕処理後の粉体を前記気流分級機の分級室内に循環させる粉砕機と、前記微粉排出筒から送り込まれてくる固気混合流体を微粉とエアとに分離する固気分離機と、その固気分離機から送り込まれてくる微粉を分級処理するこの発明に係る二次処理用の気流分級機と、その二次処理用の気流分級機の微粉排出筒から送り込まれてくる固気混合流体をエアと超微粉とに分離する固気分離機と、その固気分離機のエア出口から送り込まれてくるエア中の粉体を捕集してエアを清澄化する集塵機と、その集塵機に吸引力を付与するか、あるいは前記エア供給筒に高圧エアを送り込むブロワとからなる構成を採用したのである。 In the second classification plant according to the present invention, a classification chamber is formed on a classification plate provided in the casing, and the powder is swirled at a high speed in the classification chamber and centrifuged into coarse powder and fine powder. Airflow classifier for primary treatment that discharges powder from the coarse powder discharge port formed on the outer periphery of the classification plate and discharges the fine powder from the fine powder discharge tube connected to the center of the classification plate, and its airflow classifier A pulverizer that pulverizes coarse powder discharged from the lower end of the casing and circulates the pulverized powder into a classification chamber of the airflow classifier; and a solid-gas mixed fluid fed from the fine powder discharge cylinder -Air separation machine for separating air and air, air-flow classifier for secondary treatment according to the present invention for classifying fine powder fed from the solid-gas separator, and air-flow classifier for the secondary treatment The solid-gas mixed fluid fed from the fine powder discharge cylinder A solid-gas separator that separates the air and ultrafine powder, a dust collector that collects the powder in the air sent from the air outlet of the solid-gas separator and clarifies the air, and a suction force to the dust collector Or a blower that feeds high-pressure air into the air supply cylinder is employed.
上記のように、この発明に係る気流分級機においては、エアノズルから一次分級室内に高圧エアを噴射すると、その高圧エアは一次分級室内で旋回して旋回気流を形成すると共に、その旋回気流は二次分級室の周壁内面に沿って旋回しつつ上昇し、その旋回気流中に粉体供給ヘッダ内で旋回する粉体の旋回気流が狭い流入孔から供給されるので、二次分級室内で旋回する旋回気流が乱されるようなことはなく、粉体を高精度に分級処理することができる。 As described above, in the airflow classifier according to the present invention, when high-pressure air is injected from the air nozzle into the primary classification chamber, the high-pressure air swirls in the primary classification chamber to form a swirling airflow, and the swirling airflow is Since the swirl flow of the powder that swirls along the inner surface of the peripheral wall of the secondary classification chamber and is swirled in the powder supply header is supplied from the narrow inlet hole, the swirl flow is swirled in the secondary classification chamber. The swirling airflow is not disturbed, and the powder can be classified with high accuracy.
また、一次分級室内で粉体を粗粉と中間粉(一部に粗粉を含む微粉)とに一次分級したのち、中間粉を二次分級室に導いて粗粉と微粉とに二次分級するようにしたので、微粉中に粗粉が混入することが少なく、精度の良い分級処理を可能とすることができる。このため、従来は二段の気流分級機を使って処理していたが、一段の気流分級機で処理できるようになる。 In the primary classification chamber, the powder is first classified into coarse powder and intermediate powder (fine powder partially containing coarse powder), and then the intermediate powder is led to the secondary classification chamber to be classified into coarse powder and fine powder. As a result, the coarse powder is less likely to be mixed in the fine powder, and an accurate classification process can be performed. For this reason, processing was conventionally performed using a two-stage air classifier, but it can be processed using a one-stage air classifier.
さらに、粉体供給用のエアが少ない分級処理であるため、分級室での空気量が少なくて済む。そのため、この発明の気流分級機を採用した分級プラントにおいては小型のブロワを採用することができると共に、微粉回収用の固気分離機や、その固気分離機より分離されたエア中の粉体を捕集する集塵機として小型のものを採用することができるので、設備コストおよびランニングコストの低減を図ることができる。 Furthermore, since the classification process is performed with a small amount of air for supplying powder, the amount of air in the classification chamber can be reduced. Therefore, in the classification plant that employs the airflow classifier of the present invention, a small blower can be employed, and a solid-gas separator for collecting fine powder, and powder in air separated from the solid-gas separator Since a small-sized dust collector can be employed as a dust collector that collects water, facility costs and running costs can be reduced.
また、第2の分級プラントのように、一次処理用の気流分級機で分級処理した微粉をこの発明に係る二次処理用の気流分級機で分級処理することにより、粗粉および超微粉の混入の極めて少ない粒度分布幅の狭い微粉を得ることができる。 Further, as in the second classifying plant, the fine powder classified by the primary airflow classifier is classified by the secondary airflow classifier according to the present invention, thereby mixing coarse powder and ultrafine powder. A fine powder with a very small particle size distribution width can be obtained.
A1 気流分級機
A2 気流分級機
B 分級プラント
2 ケーシング
7 分級板
8 粗粉排出口
11 微粉吸引口
12 微粉排出筒
13 一次分級室
16 二次分級室
16a 上段側二次分級室
16b 下段側二次分級室
26 センタコア
26c 排気孔
27 円錐面
31 エア供給ヘッダ
33 エアノズル
34 粉体供給ヘッダ
35 粉体供給筒
36 流入孔
40 ジェットミル(粉砕機)
43 循環路
52 粉体供給管
62 サイクロン分離機(固気分離機)
70 バッグフィルタ(集塵機)
72 ブロワ
73 ブロワ
80 ケーシングA 1 Airflow classifier A 2 Airflow classifier
43 Circulating
70 Bag filter (dust collector)
72
以下、この発明の実施形態を図1乃至図9に基づいて説明する。図1乃至図4は、この発明に係る気流分級機の実施の形態を示す。図示のように、気流分級機A1は、ケーシング2を有している。ケーシング2は、上部ケーシング3と下部ケーシング4とに分割され、その下部ケーシング4の中心軸上には内周に雌ねじが形成された支持筒5が設けられている。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 show an embodiment of an air classifier according to the present invention. As illustrated, the air flow classifier A 1 has a
支持筒5は固定の配置とされ、その下端に設けられた内向きのフランジ5a上に複数のスペーサ6が組込まれている。また、支持筒5には、分級板7の下面中央に設けられたねじ筒7aがねじ係合されている。
The
分級板7は、上記支持筒5内に組込まれたスペーサ6の数を増減することによって高さ調整される。
The
分級板7の上面は、外周から中心に向けて上り勾配をもって傾斜する円錐形とされ、その外周とケーシング2の内周間に環状の粗粉排出口8が設けられている。実施の形態では分級板7を円錐形状としているが、フラットな平板形状であってもよい。
The upper surface of the
ねじ筒7aの内周上部はテーパ孔9とされ、そのテーパ孔9内にテーパリング10が着脱自在に嵌合されている。テーパリング10の内側は微粉吸引口11とされている。テーパリング10として、ここでは、上端を小径端とされたテーパ状の微粉吸引口11を有するものを採用したが、上端を大径端とするテーパ状の微粉吸引口を有するテーパリング等、多様な口径のものを用いることができる。
The inner peripheral upper part of the
支持筒5には微粉排出筒12の上部が接続されている。微粉排出筒12はL形をなし、先端部は下部ケーシング4の一部を貫通して外部に臨んでいる。
The upper part of the fine
上部ケーシング3は、分級板7の上面外周部との間で一次分級室13を形成するスカート部14と、そのスカート部14の内径部から立ち上がる円筒部15とを有し、上記円筒部15の内側が二次分級室16とされている。
The
スカート部14として、ここでは、分級板7と平行な傾きを有するものを示したが、傾きのない水平状のものや分級板より傾きの大きいものであってもよい。
Here, the
スカート部14と下部ケーシング4の対向面間には複数のスペーサ17が組込まれ、そのスペーサ17の数の増減によって一次分級室13の高さ寸法を調整し得るようになっている。
A plurality of
円筒部15は、蓋体15aと、その蓋体15aによって上端の開口が閉塞された上部リング15bと、その上部リング15bより大径の下部リング15cとからなる段付き円筒部とされ、その円筒部15内の二次分級室16は上部リング15b内の上段側二次分級室16aと、下部リング15c内の下段側二次分級室16bとに区分されている。
The
ここで、上段側二次分級室16aは、上部リング15bを高さが異なる上部リングに取り変えることによって高さ調整することができ、また、下段側二次分級室16bも下部リング15cを高さが異なる下部リングに変えることによって、高さ調整することができる。なお、上部リング15bの取り替えに代えて、上段側二次分級室16aの上部壁を上下に移動自在として、上段側二次分級室16aを高さ調整するようにしてもよく、同様に下段側二次分級室16bの高さを調整することもある。また、上段側二次分級室16aとして、ここでは、円筒形のものを示したが、上側に至るに従って小径となる円錐形としてもよい。
Here, the height of the upper
蓋体15a、上部リング15b、および下部リング15cは連結手段20によって上部ケーシング3を形成する組立て状態に保持される。連結手段20として、ここでは、下部ケーシング4の外周上部に複数の支持片21を設け、各支持片21に下端が固定されたねじ軸22の上部を蓋体15aの頂壁上面に固定された連結片23に貫通せしめ、そのねじ軸22の上端部にノブ24をねじ係合して締め付けるようにしている。
The
蓋体15aの頂壁中央にはコア挿入孔25が形成され、そのコア挿入孔25内にセンタコア26がスライド自在に挿入されている。センタコア26は、アウタコア26aと、そのアウタコア26a内にスライド自在に挿入されたインナコア26bとからなり、上記アウタコア26aおよびインナコア26bの下部に円錐面27が設けられている。
A
インナコア26bの中心軸上には排気口26cが形成されている。また、インナコア26bの上端にはフランジ28が設けられ、そのフランジ28と上部リング蓋体15a間に高さ調整リング29が組込まれている。このため、高さ調整リング29を長さが異なる他の高さ調整リング29に取り替えることによってインナコア26bの二次分級室16内への突出長さを調整することができ、その調整位置でセンタコア26を固定するボルト30を蓋体15aにねじ込んで固定している。
An
上部ケーシング3と下部ケーシング4の接合部における外側には環状のエア供給ヘッダ31が設けられ、そのエア供給ヘッダ31の外周対向位置にエア供給筒32が接続されている。
An annular
エア供給ヘッダ31の内周には複数のエアノズル33が等間隔に設けられている。各エアノズル33は、エア供給ヘッダ31内に供給された高圧エアを一次分級室13内の外周部周方向に向けて噴射するようになっている。
A plurality of
下部リング15cの外周には環状の粉体供給ヘッダ34が設けられ、その粉体供給ヘッダ34に複数の粉体供給筒35が等角度位置に接続されている。粉体供給筒35は粉体供給ヘッダ34内の外周部周方向に向けて粉体を噴射するようになっており、その粉体の噴射方向とエアノズル33から一次分級室13内に噴射される高圧エアの噴射方向と同方向とされている。
An annular
粉体供給ヘッダ34の内周壁には、その内部において旋回する粉体を下段側二次分級室16b内に旋回流入させる環状のスリットからなる流入孔36が設けられている。なお、流入孔36は、一次分級室13の周壁上部で開口させて、その一次分級室13の上部外周に粉体を旋回流入させるようにしてもよく、あるいは、粉体供給ヘッダ34を上段側二次分級室の周壁外周部に設けてもよい。さらに、粉体供給ヘッダ34の底壁に形成して、下段側二次分級室16bの上部から下向きに粉体を旋回流入させるようにしてもよい。また、流入孔36は、環状に配置された複数の円弧状のスリットから成るものであってもよい。
The inner peripheral wall of the
図5は、上記の構成から成る気流分級機A1を採用した分級プラントを示す。この分級プラントにおいては、気流分級機A1の粉体供給筒35に粉体供給装置50を接続している。粉体供給装置50はエア噴射ノズル51から粉体供給管52内に噴射される高圧エアによりホッパ53内の粉体を吸引分散させ、粉体供給管52を通って粉体供給筒35に送り込むようにしている。Figure 5 shows a classification plant employing the air classifier A 1 having the above-described configuration. In this classification the plant, connects the
気流分級機A1によって分級され、微粉排出筒12内に吸引排出される微粉は微粉供給路61から固気分離機としてのサイクロン分離機62に送り込まれるようになっている。It is classified by the air classifier A 1, fines are sucked and discharged to the fine
サイクロン分離機62は、微粉とエアとに分離する。製品となる微粉は下端の出口63から排出され、エアはエア供給路64から集塵機としてのバッグフィルタ70に送り込まれるようになっている。
The
バッグフィルタ70はエア中に含まれる粉体を捕集する。清澄化されたエアはブロワ72により吸引されて外部に排出される。
The
いま、ブロワ72を稼動し、微粉排出筒12に吸引力を付与する状態において、図4に示す気流分級機A1のエア供給筒32に高圧エアを供給すると、その高圧エアはエア供給ヘッダ31から複数のエアノズル33に送り込まれ、各エアノズル33から一次分級室13内の外周部周方向に噴射される。Now, operating the
このとき、複数のエアノズル33は等間隔に設けられているため、高圧エアは一次分級室13内に均等に供給され、一次分級室13において高速度で旋回し、旋回気流が形成される。
At this time, since the plurality of
上記旋回気流は一次分級室13内を半径方向内方に移動し、二次分級室16の下段側二次分級室16bの下端開口の位置まで移動すると、その下段側二次分級室16bの周壁内面に沿って旋回しつつ上方に移動する。
When the swirling airflow moves radially inward in the
上記のように、一次分級室13および下段側二次分級室16bにおいて旋回気流が形成される状態で粉体供給装置50から粉体供給ヘッダ34内に粉体を供給すると、その粉体は流入孔36から下段側二次分級室16b内に旋回流入し、下段側二次分級室16b内に形成された旋回気流の流れに乗って旋回する。
As described above, when powder is supplied from the
ここで、粉体の供給時、下段側二次分級室16b内では旋回気流が形成されており、粉体供給筒35から粉体供給ヘッダ34内に噴射されて旋回する粉体の旋回気流は狭いスリットからなる流入孔36内を通過して流入するため、下段側二次分級室16b内で旋回する旋回気流を乱すようなことはなく、その下段側二次分級室内16b内において粉体を高速度で旋回させることができる。
Here, when the powder is supplied, a swirling airflow is formed in the lower
下段側二次分級室16b内での粉体の旋回流により、粉体は粗粉と中間粉(一部に粗粉が含まれた微粉)とに分級され、粗粉は一次分級室13内に流れ落ちて、その一次分級室13内で旋回する旋回気流により分散され、かつ再分級され、一次分級室13の外周部で旋回する粗粉は粗粉排出口8に排出される。
Due to the swirling flow of the powder in the lower
一方、粗粉から分離された微粉は一次分級室13の内方に移動し、下段側二次分級室16bの外周部に対向する位置まで移動すると、その下段側二次分級室16b内に進入し、その下段側二次分級室16bで旋回する中間粉と合流して、その下段側二次分級室16bの周壁内面に沿って旋回しつつ上昇する。
On the other hand, when the fine powder separated from the coarse powder moves inward of the
下段側二次分級室16b内で旋回する中間粉は再び粗粉と微粉に分級され、粗粉は下降して一次分級室13内に入り、その一次分級室13内において再度分級された後、粗粉排出口8から排出される。
The intermediate powder swirling in the lower
一方、微粉は旋回しつつ上昇し、上段側二次分級室16aの下端に至ると、その上段側二次分級室16a内に進入して、旋回しつつ上昇する。
On the other hand, the fine powder rises while swirling, and when it reaches the lower end of the upper
このため、微粉は上段側二次分級室16a内でも再度微粉と粗粉に遠心分離され、粗粉は下降して、下段側二次分級室16bおよび一次分級室13内に進入し、各室16bおよび13において再度分級処理される。
For this reason, the fine powder is again centrifuged into fine powder and coarse powder in the upper
一方、微粉は旋回しつつ上昇し、上段側二次分級室16aの天井面に至ると、その天井面に沿って半径方向内方に向きを変える。
On the other hand, the fine powder rises while swirling, and when it reaches the ceiling surface of the upper secondary
上段側二次分級室16aの天井面に沿って半径方向内方に移動した微粉はセンタコア26の外周に沿って下向きに流れを変える。このとき、微粉吸引口11にはブロワ72の吸引力が作用しているため、下向きに流れを変えた微粉は旋回渦を形成しつつ下降する。
The fine powder that has moved inward in the radial direction along the ceiling surface of the upper
この旋回渦の内径は微粉吸引口11の最小内径にほぼ等しい小径のものであり、上昇時の旋回渦径に比べ非常に小さいため、旋回渦の流速は速く、微粉は粗粉と微粉とに効果的に遠心分離される。
The inner diameter of the swirl vortex is a small diameter that is almost equal to the minimum inner diameter of the fine
分離された粗粉は半径方向外方に拡がりながら旋回下降して一次分級室13内に再流入し、その一次分級室13での旋回流にのって再度遠心分離され、外周に移動した粗粉は粗粉排出口8から排出される。一方、微粉は、旋回渦にのって下降し、微粉吸引口11内に吸引される。
The separated coarse powder swirls and descends while spreading outward in the radial direction, reflows into the
このように、粉体は、一次分級室13内、下段側二次分級室16b内、上段側二次分級室16a内と数次にわたり連続して遠心分離されるので、効率の良い分級ができると共に粗粉側への微粉の混入ならびに微粉側への粗粉の混入がほとんど無い精度の良い分級処理を可能とすることができる。
Thus, since the powder is continuously centrifuged in the
また、上段側二次分級室16a内に流入する中間粉は一次分級室13および下段側分級室16bで大半の粗粉が取り除かれているため、粉体と高圧エアの混合比は低く、しかも、二次分級室16の中心部に形成される旋回渦は内径の小さな旋回渦であって旋回速度が速いため、粉体をきわめて精度よく分級することができる。ここで、二次分級室16の上段側二次分級室16aを円錐形とすることにより、中間粉の旋回速度が上方に行くほど速くなり、より分級精度をあげることができる。
The intermediate powder flowing into the upper-stage
さらに、少量の高圧エアによって粉体を下段側二次分級室16b内に供給することができるので、ブロワ72として小型のものを採用することができる。また、微粉回収用のサイクロン分離機62およびエア中の粉体を捕集するバッグフィルタ70も小型のものを採用することができ、装置の小型化と設備コストとランニングコストの低減を図ることができる。
Furthermore, since the powder can be supplied into the lower
実施の形態で示すように、一次分級室13および二次分級室16の高さ寸法あるいは二次分級室の内径を調節可能とすることにより、旋回流の流速を調整することができるので、分級点を調整することができる。さらに、微粉吸引口11の内径を変えることによっても分級点を調整することができる。
As shown in the embodiment, the flow velocity of the swirling flow can be adjusted by adjusting the height dimension of the
また、センタコア26を設けることによって安定した旋回渦を形成することができる。さらに、エアノズル33の数、あるいは、エアノズル33の断面積を変えることによって、一次分級室13へ供給する固気混合流体の旋回速度や分散状態を調整することができる。
Further, by providing the
また、センタコア26を形成するインナコア26bの中心軸上に排気口26cを形成すると、その排気口26cから分級室内のエアの一部が排気され、排気抵抗が小さくなるので、一次分級室13および二次分級室16内の圧力が異常に上昇するのを防止することができ、微粉排出筒12に吸引力を付与するブロワ72として小型のものを採用することができる。また、上記排気口26cと微粉排出筒12とで粒径の異なる粉体を得ることもできる。なお、排気口26cの上方にダンパDを設けることにより、ダンパDの開度を調節して排気量を調整し、粉径を変化させることができる。
Further, if the
図4に示す気流分級機においては、二次分級室16を上下に二段に区分したが、区分しないで、単一の二次分級室としてもよく、あるいは、三段以上に区分してもよい。
In the airflow classifier shown in FIG. 4, the
また、図3では、エア供給ヘッダ31の内周に設けた複数のエアノズル33が筒体からなるものを示したが、図6に示すように、リング状のエア供給ヘッダ31の内周部に周方向に傾斜する多数のベーン37を等間隔に設け、隣接するベーン37間をエアノズル33として、上記エア供給ヘッダ31の接線方向に延びる複数のエア供給筒32からそのエア供給ヘッダ31内に送り込まれる高圧エアを上記各エアノズル33から一次分級室13内に旋回流入させるようにしてもよい。
In FIG. 3, the plurality of
この場合、多数のベーン37を揺動可能に支持し、各ベーン37の揺動による角度調整によって高圧エアの噴射角度および開度を調整可能にしてもよい。
In this case, a large number of
さらに、図5に示す分級プラントにおいては、ブロワ72によって、微粉排出筒12内に微粉を吸入させるようにしたが、上記ブロワ72に代えて、同図の鎖線で示すように、エア供給筒32内にブロワ73から吐出される高圧エアを押込むことによって微粉を微粉排出筒12内に流入させるようにしてもよく、あるいは、ブロワ72、73の併用により、微粉を微粉排出筒12内に流入させるようにしてもよい。
Further, in the classification plant shown in FIG. 5, the fine powder is sucked into the fine
なお、図5では、エア供給筒32に高圧エアを送り、その高圧エアをエアノズル33から一次分級室13内の外周部に噴射して一次分級室13内に旋回気流を形成するようにしたが、図5に示すブロワ72を気流分級機A1の一次分級室13および二次分級室16に対して高い真空度を付与することができる大型のものとし、そのブロワ72の駆動による一次分級室13内の圧力の低下により、外部エアをエアノズル33から一次分級室16内に吸引して、旋回気流を形成するようにしてもよい。この場合は、エア供給ヘッダ31をなくすこともできる。In FIG. 5, high-pressure air is sent to the
図7は、分級プラントの他の例を示す。この例においては、気流分級機A1のケーシング2の下端出口2aから排出される粗粉を粉砕機としてのジェットミル40のホッパ41内に供給するようにしている。FIG. 7 shows another example of the classification plant. In this example, so as to supply coarse powder discharged from the
ジェットミル40は、エアノズル42から噴射される高圧エアによりホッパ41内に供給された粗粉を図示省略された粉砕室内に導き、その粉砕室内に設けられた衝突板に衝突させて粉砕する従来から周知のものであるため、その詳細を図示省略している。
Conventionally, the
ジェットミル40によって粉砕された粉体は高圧エアと共に循環路43から粉体供給筒35内に送り込むようにしている。
The powder pulverized by the
図7に示すように、気流分級機A1から排出される粗粉をジェットミル40で粉砕し、粉砕処理後の粉体を粉体供給筒35に送り込んで循環させ、粉砕・分級を繰り返すことにより、精度の良い粒度分布の製品を得ることができる。As shown in FIG. 7, the coarse powder is discharged from the air classifier A 1 was pulverized with a
図8は、分級プラントのさらに他の例を示す。この例で示す分級プラントにおいては、図5に示す分級プラントBを二つ採用し、一方の分級プラントBのサイクロン分離機62から取り出される微粉を他方の分級プラントBの粉体供給筒35に送り込んで、再度分級処理し、その他方の分級プラントBのサイクロン分離機62から取り出される超微粉を製品としている。
FIG. 8 shows still another example of the classification plant. In the classification plant shown in this example, two classification plants B shown in FIG. 5 are adopted, and fine powder taken out from the
上記の分級プラントにおいては、一方の分級プラントBにおいて粗粉を回収し、他方の分級プラントBにおいて微粉と超微粉を回収することができ、3種類に分級することができる。
なお、分級を重ねることによって多種類に分級することもできる。In the classification plant, coarse powder can be collected in one classification plant B, and fine powder and ultrafine powder can be collected in the other classification plant B, and can be classified into three types.
In addition, it can also classify | categorize into many types by repeating a classification.
図9は、分級プラントのさらに他の例を示す。この例においては、図8に示す一方の分級プラントBの気流分級機A1に代えて、図10に示す従来の気流分級機A2を採用し、その気流分級機A2のケーシング80の下端に粉砕機としてのジェットミル40のホッパ41を接続し、上記ジェットミル40で粉砕処理した粉体を循環路43から粉体供給筒86に送り込むようにしている。他の構成は図8と同一であるため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。FIG. 9 shows still another example of the classification plant. In this example, in place of the air classifier A 1 of one classifying plant B shown in FIG. 8, employs a conventional air classifier A 2 shown in FIG. 10, the lower end of the
上記の分級プラントにおいても、図8の分級プラントと同様に、一方の分級プラントBの気流分級機A2で分級処理された微粉を他方の分級プラントBにおいて連続して分級処理することができ、粗粉も超微粉も少ない精度の良い粒度分布をもつ製品粉体(微粉)を得ることができる。このため、トナーの製造に際し、そのトナーを連続的に製造することができ、トナーを極めて効率よく製造することができる。Also in the above classification plant, similarly to the classifying plant of FIG 8, it is possible to classification treatment are continuously classification treatment micronized by air classifier A 2 in the other classification plant B of one of the classification plant B, It is possible to obtain a product powder (fine powder) having a fine particle size distribution with less coarse and ultra fine powders. For this reason, when the toner is manufactured, the toner can be manufactured continuously, and the toner can be manufactured extremely efficiently.
図9の分級プラントでは、一つ目の気流分級機として図10に示す気流分級機A2を採用したが、分級室内に粉体を供給し、その粉体を高速旋回させて粗粉と微粉に分級させるようにした気流分級機であれば、どのような気流分級機を用いてもよい。In the classification plant of FIG. 9, the airflow classifier A2 shown in FIG. 10 is adopted as the first airflow classifier, but the powder is supplied into the classification chamber, and the powder is swirled at high speed to produce coarse and fine powder. Any air classifier may be used as long as the air classifier is classified into two types.
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