JP5090944B2 - 分級機構を内蔵したジェットミル - Google Patents

Description

本発明は、粉砕ノズルからジェットミル本体のケーシング内に噴射する高速気流に粉砕物を供給して巻き込み、該粉砕物における粒子相互の衝突による衝撃力や粒子間の摩擦力によりナノ微粉砕を行うジェットミルに関するものであり、特に本発明は、ナノ微粉砕時において粉砕物（製品）に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることを防止して、粉砕粒径の均一化されたナノ微粉砕が可能なジェットミルを提供するものである。

従来型のジェットミルは、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室を形成しているケーシングと、該粉砕室を形成しているケーシングの側面中心部分の円周上に複数個の高速気流を噴射する粉砕ノズルと、粉砕物を供給する原料供給ノズルが配置されており、この粉砕ノズルから噴射する高速ジェット気流に前記原料供給ノズルから供給される粉砕物を巻き込んで粉砕物を微粉砕する装置である。

そして、前記複数個の高速ジェット気流を噴射する粉砕ノズルからジェットミル本体のケーシング内部に噴射された高速ジェット気流は、ケーシング内部の水平円盤形状空間からなる粉砕室で高エネルギーを有した同心円渦流を形成して、粉砕物の粒子相互の衝突による衝撃力や粒子間の摩擦力により微粉砕を行うものである。

斯くして、ケーシングの内部の粉砕室で高エネルギーを有して高速旋回している同心円渦流の旋回周速は非常に速いものであり、該同心円渦流に巻き込まれて微粉砕される粉砕物の中で粒度の粗い粗粒子は遠心力によりケーシング内の外周部、即ち、粉砕ゾーンに存在して高速旋回を続けながら微粉砕が促進され、粉砕物の粒度が所望の粒度に粉砕されると粉砕物は同心円渦流の中心部にある分級ゾーンに導かれて高速ジェット気流とともに粉砕物排出口から粉砕物捕集機に導入されて捕集されるものである。

然しながら、上記ジェットミルにおける粉砕物の微粉砕中において、ジェットミル本体を形成する水平円盤形状の内部空間を構成するケーシング内部の上面壁、並びに下面壁では中心部分より旋回周速が遅くなるために粉砕物の粗粒子もケーシングの中央部に寄りやすくなる。

従って、ジェットミル本体のケーシング内部の上面壁、並びに下面壁の中心部に粉砕物排出口が設置された従来型のジェットミルにおいては、粒度の粗い粗粒子が粉砕物排出口に迷い込みやすく、粉砕物（製品）に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることが多く、粉砕粒径の均一化された微粉砕が効率よく得られる装置ではなかった。

そして、上述したジェットミルの欠点は、ジェットミルの基本構造に大きく関連するものであり、従来型のジェットミルの構造が、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室を形成しているケーシングと、粉砕室の上面、または下面中央に設けられた粉砕物排出口と、粉砕室に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室に高速気流を噴射する複数個の粉砕ノズルとを備えている構造となっていることに起因している。

斯くして、特開２００５−１３１６３３号公報（以下、特許文献１と称する）には、粉砕物の粒度が所望の粒度でバラツキが小さく、高い分級制度を得ることを目的にジェットミル本体のケーシングが形成する粉砕室を粉砕ゾーンと分級ゾーンとに分割するとともに、両者を連通するリング状の狭隘路を設けた構成が開示されている。

然しながら、前記特許文献１の発明におけるジェットミルでは、粉砕ゾーンと分級ゾーンとの間に設けられた狭隘路の間隔設定により分級作用が大きく変化するとともに分級に時間がかかることになり、分級効率が悪くなり易い等の欠点を有していることから、特開２００７−１９６１４７号公報（以下、特許文献２と称する）の発明の如く従来構造に比べ装置の簡明化やコンパクト化を維持しながら、飛出現象（微粉砕時において粉砕物に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめる現象）を防止し分級精度を向上して粉砕物の粒度バラツキをより小さくできるジェットミルを提供する目的の発明がなされている。

特許文献２の発明におけるアウトレット、即ち、粉砕物の排出部は、空洞室（粉砕室）を区画形成している上下壁部のうち、一方壁部に突設されて前記空洞室を縦方向に横切るよう他方壁部側へ延び、かつ該他方壁部に設けられて前記空洞室外へ突出している凹部内に排出補助経路及び二次分級用隙間を保って配置されている円筒部を有し、粉砕物が分級ゾーンから排出補助経路及び二次分級用隙間を通って円筒部形状の排出部に入る構成を有している。

斯くして、特許文献２の発明におけるジェットミルは、中心側の主空洞室及び外周部に副空洞室を形成している他、空洞室ａを縦方向に横切るように円筒部形状の排出部を有しており、ジェットミルの空洞室（粉砕室）は、結果的に狭隘路で連結された三重の空洞室により構成されているもので、従来装置に比較して装置の簡明化が図れているか否か、また、空洞室を縦方向に横切るように円筒部形状の排出部を有していることで、縦方向のコンパクト化が図れているか否かの疑問を呈する発明となっている。

また、特許文献２の発明では、空洞室（粉砕室）内に三重の区画壁を有していることから、高速ジェット気流をノズルから噴射して粉砕室の主空洞室、排出補助経路、二次分級用隙間で高速旋回流が高エネルギーを維持して粉砕、並びに分級動作し難い装置であり、粉砕効率や分級効果が悪くなり易い欠点を有している。

特開２００５−１３１６３３号公報 特開２００７−１９６１４７号公報

而して、ジェットミルにおいて粉砕能力を高めるためには、高速ジェット気流を噴射する粉砕ノズルからの高速ジェット気流をケーシング内部の水平円盤形状空間からなる粉砕室で高エネルギーを有した同心円渦流を形成させる必要がある。

従って、特許文献１、及び特許文献２の如く粉砕室の形状が二重、三重構造を有して狭隘路にて連通された複雑な室を形成する構造であると、粉砕室内にて高エネルギーを有した同心円渦流を形成させることが困難であるばかりか、粉砕室を区画する壁面への衝突衝撃が大きくなり、壁面の摩耗や粉砕室が破損して微粉砕された粉砕物（製品）に不純物として混入するコンタミネーションが発生する確率が高くなる欠点を有している。

然しながら、従来型のジェットミルの如く、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室を形成したケーシングからなり、該ケーシングの側面中心部分の円周上に複数個の高速気流を噴射する粉砕ノズルと、粉砕物を供給する原料供給ノズルが配置されており、前記粉砕ノズルから噴射する高速ジェット気流に原料供給ノズルから供給される粉砕物を巻き込んで粉砕物を微粉砕する装置においては、高速ジェット気流がケーシングからなる粉砕室で高エネルギーを有した同心円渦流を容易に形成できるとともに、粉砕室の形状が簡明でジェットミル特有の粉砕能力を大いに発揮することができる。

斯くして、本発明は、粉砕室の形状が簡明な従来型のジェットミルを用いてジェットミル特有の粉砕能力を発揮することができる装置を提供するものであり、特に本発明は、ナノ微粉砕時において粉砕物（製品）に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることを防止して、粉砕粒径の均一化された微粉砕が可能なジェットミルを提供するものである。

本発明は、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室、該粉砕室の上面壁、または下面壁中央付近に設けられた粉砕物排出口と、該粉砕室の内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズルとを備えているジェットミルにおいて、前記粉砕室内には粉砕物排出口の開口部位置を中心に同心円渦流を生じせしめるための分級ノズルと、該粉砕室内に突出して設けられる外形がラッパ管形状の開口部から成る分級機構を設けたことを主な要旨とするジェットミルである。

本発明は、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室、該粉砕室の上面壁、または下面壁中央付近に設けられた粉砕物排出口と、該粉砕室の内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズルとを備えているジェットミルにおいて、
前記原料供給ノズル、並びに複数個の粉砕ノズルとは別に前記粉砕物排出口の開口部を有した粉砕室の上面壁または下面壁に沿った位置に分級ノズルを設置し、該分級ノズルから高速気流を噴射して粉砕物排出口の開口部を有した粉砕室の上面壁または下面壁に沿った位置においても同心円渦流の形成を可能にしたことが好ましい。

また、本発明は、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室を形成しているケーシングと、該粉砕室のケーシング上面壁、または下面壁中央付近に設けられた粉砕物排出口と、該粉砕室のケーシング内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室のケーシング内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズルとを備えているジェットミルにおいて、前記粉砕室を形成しているケーシング内部に突出して設けられる粉砕物排出口の開口部先端はケーシング内部で外形がラッパ管形状を有していることが好ましい。

更に、本発明は、前記粉砕室を形成しているケーシング内部に突出して設けられる粉砕物排出口の開口部先端はケーシング内部で外形がラッパ管形状を有しその先端部が薄く広がり逆方向に湾曲した形状を有していることが好ましい。

更にまた、本発明は、前記粉砕室を形成するケーシングの上面壁、または下面壁に沿った位置に高速気流を噴射する分級用ノズルは粉砕室を形成しているケーシングの円周上に均等配分されて設置された１本または複数本の分級ノズルであることが好ましい。

斯くして、本発明における分級機構を内蔵したジェットミルは、粉砕能力を高めるために粉砕室の形状が簡明で、該粉砕室で高エネルギーを有した同心円渦流を容易に形成させることが可能であり、ジェットミル特有の粉砕能力を発揮することができる装置を提供することができた。

また、本発明は、ナノ微粉砕時において粉砕物（製品）に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることを防止して、粉砕粒径の均一化されてナノ微粉砕が可能なジェットミルを提供することができた。

更に、本発明のジェットミルは、粉砕室を形成しているケーシングの構成、並びに形状が簡明化されており、粉砕物（製品）の種類やロット交換の際に行われる粉砕室の分解、クリーニング、そして、組立て作業を容易に行えるジェットミルを提供することができた。

本発明は、分級機構を内蔵したジェットミルを提供するものである。ジェットミルは粉砕室に導入された粉砕物を粉砕ノズルからの高速気流の噴射による同心円渦流によって粉砕してナノ微粉砕するものであって、例えば、粉体冶金（鉄、ステンレス、ニッケル、アルミ、チタン、銅等）の材料製造、医薬品素材、食品素材、樹脂素材、顔料や塗装素材、トナー等の熱に弱い紛体の生成、またはセラミック粉体の生成等多種多様の超微粉体生成に用いられている。

従って、本発明において粉砕ノズルにより粉砕室内に噴射される高速気流は、高圧に圧縮された空気や不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）を用いることが有効であり、圧縮された空気や不活性ガスを粉砕ノズルから噴射して高速気流、高速ジェット気流を生じせしめている。

本発明において、定義する従来型のジェットミルとは、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室を形成しているケーシングと、該粉砕室のケーシング上面壁、または下面壁中央付近に設けられた粉砕物排出口と、該粉砕室のケーシング内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室のケーシング内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズルとを備えているジェットミルのことである。

また、前記ジェットミルの粉砕室を形成するケーシングの内径は、５０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ程のものを想定している。

斯くして、本発明に用いられるジェットミルの原型は、粉砕室を形成しているケーシングの側面中心部分において、ケーシングの円周内を均等配分して粉砕ノズルを配置し、その内の一つまたは複数個を原料供給ノズルとしている。

即ち、実用化される装置では、ケーシングの円周壁を８等分から１２等分して８個乃至１２個のノズルを配置して、そのうちの１個、または２個を原料供給ノズルに用い、他は高速気流を噴射する粉砕ノズルとすることで、粉砕室内部に同心円の渦流を形成することができ、該同心円渦流に前記原料供給ノズルから供給される粉砕物を巻き込んで粒子相互の衝突による衝撃力や粒子間の摩擦力により粉砕物を微粉砕する装置である。

そして、本発明に用いられる粉砕室は水平円盤形状の内部空間を有するケーシングであり、その内部空間形状が単純且つ簡明化されていてケーシング内の壁面への衝突が少ないために、供給原料の壁面圧着や供給原料による壁面摩擦が非常に少なくコンタミを抑えることができる。

また、前記粉砕ノズルと原材料供給ノズルは、独自の個数や配置設定することにより高圧力１〜１５ＭＰａの高圧ジェット気流噴射により１０ｎｍ〜１００ｎｍの超微粉粒子の生成が可能であり、新構造材料への道を開くことができる。

而して、本発明の主な要旨は、ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室を形成しているケーシングと、該粉砕室を形成しているケーシングの側面中心部分の円周上に複数個の高速気流を噴射する粉砕ノズルと、粉砕物を供給する原料供給ノズルが配置されており、この粉砕ノズルから噴射する高速ジェット気流に前記原料供給ノズルから供給される粉砕物を巻き込んで粉砕物を微粉砕する装置である。

前記複数個の高速ジェット気流を噴射する粉砕ノズルからジェットミル本体のケーシング内部に噴射された高速ジェット気流は、ケーシング内部の水平円盤形状空間からなる粉砕室で高エネルギーを有した同心円渦流を形成して、粉砕物の粒子相互の衝突による衝撃力や粒子間の摩擦力により微粉砕を行うものである。

斯して、ケーシング内部の粉砕室で高エネルギーを有して高速旋回している同心円渦流の旋回周速は非常に速いものであり、該同心円渦流に巻き込まれて微粉砕される粉砕物の中で粒度の粗い粗粒子は遠心力によりケーシング内の外周部、即ち、粉砕ゾーンに存在して高速旋回を続けながら微粉砕が促進され、粉砕物の粒度が所望の粒度に粉砕されると粉砕物は同心円渦流の中心部にある分級ゾーンに導かれて高速ジェット気流とともに粉砕物排出口から粉砕物捕集機に導入され捕集されるものである。

然しながら、上記ジェットミルにおける粉砕物の微粉砕中において、ジェットミル本体を形成する水平円盤形状の内部空間を構成するケーシング内部の上面壁、並びに下面壁では中心部分より旋回周速が遅くなるために粉砕物の粗粒子もケーシングの中央に寄りやすくなる。

従って、ジェットミル本体のケーシング内部の上面壁、または下面壁の中心部に粉砕物排出口が設置された従来型のジェットミルにおいては、粒度の粗い粗粒子が粉砕物排出口に迷い込みやすく、粉砕物（製品）に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることが多く、粉砕粒径の均一化された微粉砕が効率よく得られる装置ではなかった。

本発明は、上記の問題点を解消するために、ジェットミル本体の粉砕室のケーシング内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室のケーシング内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズルとは別に、前記粉砕室のケーシング内に粉砕物排出口の開口部位置を中心に同心円渦流を生じせしめるための分級用ノズルと、該粉砕室のケーシング内に突出して設けられる外形がラッパ管状の粉砕物排出口の開口部から成る分級機構を設けたものである。

而して、本発明は、前記分級用ノズルとラッパ管形状の粉砕物排出口の開口部から成る分級機構を設けたことにより、粉砕室のケーシング内部の上面壁、並びに下面壁の中央部に集まってきた粗粒子を再度ケーシング外周部に飛ばすことができる。

即ち、分級ノズルから噴射される高圧気流は前記粉砕室の上面壁、または下面壁の中央部に集まってきた粗粒子に速い旋回周速を与え、更にラッパ管形状の粉砕物排出口の開口部により、粗粒子が粉砕物排出口に迷い込むことを防止する二重の分級機構を有しているものである。

そして、ジェットミルによる粉砕粒径は、粉砕ノズルから噴射される気体量により決められており、気体量が少ないと粒子径も粗くなり、それに伴って粗粒子が粉砕物排出口に飛び込む粗粒子量も増えることが、従来型のジェットミルにおいては、一般的な欠点であった。

然しながら、本発明の分級機構を内蔵したジェットミルにおいては、粉砕粒径が細くなっても粗粒子の飛び込み量は増えず、その量は０．０１％以下と微小であり、粉砕粒径の均一化されたナノ微粉砕が可能なジェットミルを提供することができた。

本発明の基本構造を従来型のジェットミルと比較してみると、本発明は。従来型のジェットミルに設置されている粉砕ノズルとは別に分級用ノズルが粉砕室を形成するケーシングに設置されている。

前記分級ノズルは粉砕物排出口の開口部が設けられる粉砕室のケーシング上面壁、または下面壁に沿う位置に設けられ、前記粉砕室の上面壁、または下面壁の中央部に集まってきた粗粒子に速い旋回周速を与える高速気流を噴射するもので、その個数は同心円（ケーシングの円周上）に均等配分された２個乃至４個のノズルから成る。

そして、本発明のジェットミルが動作中に分級ノズルに供給される気体量は、前記粉砕ノズルから噴射される気体量に対して１０％から２０％の範囲であることが好ましい。

また、本発明に用いられるもう一つの分級機構の粉砕物排出口部分の開口部の形状は、粉砕室を形成するケーシング内部で外形がラッパ管形状を有しているもので、その大きさは、粉砕室のケーシング内径が１００ｍｍのジェットミルにおいて、直径が３０ｍｍから６０ｍｍであることが好ましい。
尚、前記ラッパ管形状は大きいほど良い分級効果が得られる。

更に、前記分級機構の粉砕物排出口部分の開口部の形状は、ケーシング内部で外形がラッパ管形状を有し、該ラッパ管の形状はその先端部が薄く広がり逆方向湾曲した形状を有していることも好ましい実施例となる。

図１乃至図５は本発明の実施例を説明するものであり、図１は本発明のジェットミルを説明するフロー図、図２は図１におけるジェットミル本体部分を説明する要部断面図、図３は本発明に実施される粉砕物排出口の先端部形状例を示す正面図、図４は本発明に実施される粉砕物排出口の他の先端部形状例を示す正面図、図５はジェットミルケーシング部の水平断面略図でジェットミルによる粉砕形態説明図である。

図１において、１は空気や不活性ガス等からなる気体のコンプレッサー、２はコンプレッサー１で圧縮された気体のレシーバータンク、３はドレントラップ、４はジェットミル本体、５は高圧気体の分配器、６は粉砕物供給用の定量フィーダー、７は粉砕物供給部、８ａ、８ｂ、８ｃ・・・は前記高圧気体の分配器５から高速ジェット気流をジェットミル本体４に導入するための高速気流導入管、９はジェットミル本体４で微粉砕された粉砕物捕集機、１０は排気ブロアであり、前記それぞれの装置には配管１１によりコンプレッサー１からの高圧気体が供給可能に接続されている。

そして、本発明のジェットミル本体４には、高圧に圧縮された空気や不活性ガス等からなる気体がレシーバータンク２から高圧気体の分配器５を介して導入されるように構成されている。

また、レシーバータンク２からの高圧気体は、ドレントラップ３を通過した後、分岐されて粉砕物捕集機９やジェットミル本体４に粉砕物（製品）を供給する粉砕物供給部７に導入可能に配管１１にて接続されている。

而して、図２は、図１におけるジェットミル本体部分の構成を説明する要部断面図であり、ジェットミル本体４、高圧気体の分配器５、粉砕物供給部７、配管１１を拡大してその要部形状を示しており、図１におけるコンプレッサー１からの高圧気体は、それぞれバルブ１２、１３を介して高圧気体の分配器５、並びに粉砕物供給部７に接続され、高圧気体、即ち、高速気流をジェットミル本体４に色々な形で供給できるものである。

即ち、本発明のジェットミル本体４は、図２に示すようにジェットミル本体４を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室１４を形成しているケーシング１５と、該粉砕室１４のケーシング上面壁１６の中央付近に設けられた粉砕物排出口１７と、該粉砕室１４のケーシング１５内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル１８、並びに粉砕室１４のケーシング１５内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・を備えている。

また、前記粉砕室１４のケーシング１５内には粉砕物排出口１７の開口位置を中心に同心円渦流を生じせしめるための分級用ノズル２０ａ、２０ｂと、該粉砕室１４のケーシング１５内に突出して設けられる外形がラッパ管形状の粉砕物排出口の開口部２１から成る分級機構を設けている。

斯くして、本発明の要旨は、ジェットミル本体４の原料供給ノズル１８、並びに複数個の粉砕ノズル１９a、１９ｂ、１９c・・・とは別に分級用ノズル２０ａ、２０ｂを設置して、該分級用ノズル２０ａ、２０ｂから高速気流を噴射して前記粉砕物排出口の開口部２１を有した粉砕室１４の上面壁１６に沿った位置においても同心円渦流の形成を可能にしたものである。

前記粉砕室１４を形成するケーシング１５の上面壁１６に沿った位置に高速気流を噴射する分級用ノズル２０ａ、２０ｂはケーシング１５の外部側円周上に均等配分されて設置された２本乃至４本の分級用ノズル２０ａ、２０ｂ等で形成されている。

また、粉砕物排出口１７の先端部を形成する粉砕物排出口の開口部２１の具体的な形状は、前記粉砕室１４を形成しているケーシング１５内部に突出して設けられ、該粉砕物排出口の開口部２１の先端はケーシング１５内部でその外形がラッパ管形状を有している。

而して、図３、図４は、上記本発明に実施される粉砕物排出口の開口部２１の先端部形状例を示す正面図であり、図３の実施例では、粉砕物排出口の開口部２１の先端部形状例は外形がラッパ管形状体２２であり、図４の粉砕物排出口の開口部２１の先端部形状例は、外形がラッパ管形状でその先端が薄く広がり逆方向に湾曲した湾曲ラッパ管形状体２３を有している。

尚、上記の形状例は、粉砕されない粗粒子が粉砕物排出口１７に飛び込む量の少ないものを実験値に基づいて採用した結果であり、図３、または図４に示す粉砕物排出口の開口部２１の形状例ともに粉砕物排出口の開口孔２４の穿孔状態が先端部のラッパ形状に対して直角でＲ加工は施さない形状を有している。

斯くして、本発明の実施例１は、ジェットミル本体４のケーシング上部壁面１６に分級用ノズル２０ａ、２０ｂと粉砕物排出口の開口部２１にラッパ管形状の分級機構を内蔵したジェットミルを提供したものであるが、他の実施例としてジェットミル本体４のケーシング下部壁面（図示せず）に分級用ノズル２０ａ、２０ｂと粉砕物排出口の開口部２１にラッパ管形状の分級機構を内蔵した実施例も提供可能である。

ジェットミルは粉砕室１４に導入された粉砕物（製品）を粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・からの高速気流の噴射による同心円渦流によって粉砕してナノ微粉砕するものであって、例えば、粉体冶金（鉄、ステンレス、ニッケル、アルミ、チタン、銅等）の材料製造、医薬品素材、食品素材、樹脂素材、顔料や塗装素材、トナー等の熱に弱い粉体に生成、またはセラミックス粉体の生成等多種多様の超微紛体生成に用いられている。

従って、本発明において粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・により粉砕室内１４に噴射される高速気流は、高圧に圧縮された空気や不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）を用いることが有効であり、圧縮された空気や不活性ガスを粉砕ノズルから噴射して高速気流、高速ジェット気流を生じせしめている。

尚、本発明が対象とするジェットミル本体４の粉砕室１４を形成するケーシング１５の内径は、５０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ程のものを想定しているが、本発明においては、内径４００ｍｍを超える大型ジェットミルに採用しても十分にその機能を発揮できる。

本発明に用いられるジェットミルは、図５に示す如く粉砕室１４を形成しているケーシング１５の側面中心部分において、ケーシング１５の円周壁２５を均等配分して、例えば８等分となし、粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・をそれぞれ配置し、その内の一つを原料供給ノズル１８としている。
尚、図５においては、ケーシング１５上部の設けられた分級用ノズル２０ａ、２０ｂと粉砕物排出口の開口部２１は図示されていない。

即ち、図５に示されるジェットミルでは、ケーシング１５の円周壁２５を８等分して８個のノズルを配置して、その内の１個、または２個を原料供給ノズル１８に用い、他は高速気流を噴射する粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇとすることで、粉砕室１４内部に同心円渦流２６を形成することができ、該同心円渦流２６に前記原料供給ノズル１８から供給される粉砕物２７を巻き込んで粒子相互の衝突による衝撃力や粒子間の摩擦力により粉砕物２７を微粉砕する装置である。

そして、本発明に用いられる粉砕室１４は水平円盤形状の内部空間を有するケーシング１５であり、その内部空間形状が単純、且つ簡明化されていてケーシング１５内の壁面への衝突が少ないために、粉砕物２７の壁面圧着や粉砕物２７による壁面摩耗が非常に少なくコンタミを押さえることができる。

また、前記粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・と原料供給ノズル１８は独自の個数や配置に設定することにより高圧力１〜１５ＭＰａの高圧ジェット気流噴射により１０ｎｍ〜１００ｎｍの超微粉粒子の生成が可能であり、新構造材料への道を開くことができるものである。

次に本発明が従来型のジェットミルの欠点を如何に解消したものであるかを図６、及び図７に基づいて説明する。尚、図６は従来型のジェットミルケーシング部を拡大断面図化した説明図、図７は本発明のジェットミルケーシング部を拡大断面図化した説明図である。

ジェットミルは、ジェットミル本体４を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室１４を形成しているケーシング１５と、該粉砕室１４を形成しているケーシング１５の側面中心部分の円周壁２５に複数個の高速気流を噴射する粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・と、粉砕物２７を供給する原料供給ノズル１８が配置されており、この粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・から噴射する高速ジェット気流２８が前記原料供給ノズル１８から供給される粉砕物２７を巻き込んで粉砕物２７を微粉砕する装置である。

前記粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・からジェットミル本体のケーシング内部に噴射された高速ジェット気流２８は、ケーシング１５内部の水平円盤形状空間からなる粉砕室１５で高エネルギーを有した同心円渦流２６を形成して、粉砕物２７の粒子相互の衝突による衝撃力や粒子間の摩擦力により微粉砕を行うものである。

そして、ケーシング１５内部の粉砕室で高エネルギーを有して高速旋回している同心円渦流２６の旋回周速は非常に速いものであり、該同心円渦流２６に巻き込まれて微粉砕される粉砕物２７の中で粒度の粗い粗粒子は遠心力によりケーシング１５内の外周部、即ち、粉砕ゾーン２９に存在して高速旋回を続けながら微粉砕が促進され、粉砕物２７の粒度が所望の粒度に粉砕されると粉砕物２７は同心円渦流の中心部にある分級ゾーン３０に導かれて高速ジェット気流２８とともに粉砕物排出口１７から粉砕物捕集機９に導入されて捕集されて微粉砕された製品になる。

然しながら、図６に示す従来型のジェットミルにおいては、粉砕物２７の微粉砕中に粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・から噴射される高圧ジェット気流２８の旋回周速が、ケーシング上面壁１６では中心部分より旋回周速が遅くなるために粉砕物２７の粗粒子３１が、図６に示す如くケーシングの中央部に寄りやすくなり、かなり頻繁に粗粒子３１が粉砕物排出口１７から粉砕物捕集機９に導入されて粒度のバラツキのある製品になってしまう。

従って、ジェットミル本体４のケーシング上面壁１６に通常型の粉砕物排出口１７が設置された従来型のジェットミルにおいては、粒度の粗い粗粒子３１が紛体物排出口１７に迷い込みやすく、粉砕物２７に粉砕物の粗粒子３１が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることが多く、粉砕粒径の均一化された微粉砕が効率よく得られる装置ではなかった。

斯くして、本発明は、上記の問題点を解消するために、ジェットミル本体４の粉砕室１４のケーシング１５内部に粉砕物２７を供給する原料供給ノズル１８（図７には図示せず）、並びに高速ジェット気流２８を導入する粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・とは別に、前記粉砕室のケーシング１５内粉砕物排出口の開口部２１の位置を中心に同心円渦流を生じせしめるための分級用ノズル２０ａ（分級用ノズル２０ｂは図示せず）と、該粉砕室１４のケーシング１５内に突出して設けられる外形がラッパ管形状の粉砕物排出口の開口部２１から成る分級機構を図７の如く設けたものである。

そして、本発明は、図７に示す如く分級用ノズル２０ａとラッパ管形状の粉砕物排出口の開口部２１から成る分級機構を設けたことにより、ケーシング上面壁１６の中央部に集まってきた粗粒子３１を再度ケーシング外周部の粉砕ゾーン２９に飛ばすことができる。

即ち、分級ノズル２０ａから噴射される高圧ジェット気流は前記粉砕室１４のケーシング上面壁１６中央部に集まってきた粗粒子３１に早い旋回周速を与え、更にラッパ管形状の粉砕物排出口の開口部２１により、粗粒子がアウトレットに迷い込むことを防止する二重の分級機構を有しているものである。

而して、図８は従来型のジェットミルと本発明における分級機構内蔵型のジェットミルにおける粗粒子飛び込み量の比較を示したグラフである。

図８によると、分級機構を内蔵した本発明のジェットミルにおいては、粉砕粒径が細かくなっても粗粒子の飛び込み量は増えず、その量は０．０１％以下と微小であり、粉砕粒径の均一化されたナノ微粉砕が可能なジェットミルを提供することができた。

また、本発明の基本構造を従来型のジェットミルと比較してみると、本発明は、従来型のジェットミルに設置される粉砕ノズル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・とは別に分級用ノズル２０ａ、２０ｂが粉砕室１４を形成するケーシング１５に設置されている。

前記分級ノズル２０ａ、２０ｂは粉砕物排出口１７の開口部が設けられるケーシング上壁面１６に沿う位置に設けられ、前記ケーシング上面壁１６の中央部に集まってきた粗粒子３１に早い旋回周速を与える高速ジェット気流２８を噴射するもので、その個数はケーシングの円周壁２５に均等配分された２個乃至４個のノズルから成る。

そして、図９には分級ノズル２０ａ、２０ｂにより噴射される気体量の影響を風量比（分級気体量／粉砕ノズルから噴射される気体量）をグラフに表したものである。

斯くして、図９においては、本発明の分級機構を内蔵したジェットミルが動作中において、分級ノズルに供給される気体量は、前記粉砕ノズルから噴射される気体量に対して１０％から２０％の範囲であることが好ましいことである点が示されている。

斯くして、本発明における分級機構を内蔵したジェットミルは、粉砕能力を高めるために粉砕室の形状が簡明で、該粉砕室で高エネルギーを有した同心円渦流を容易に形成させることが可能であり、ジェットミル特有の粉砕能力を発揮することができる装置を提供することができた。

また、本発明は、ナノ微粉砕時において粉砕物（製品）に粉砕物の粗粒子が飛び込んで粒度のバラツキを生じせしめることを防止して、粉砕粒径の均一化されたナノ微粉砕が可能なジェットミルを提供することが可能で新構造材料開発への道を開くことができるものである。

本発明のジェットミルを説明するフロー図である。 本発明のジェットミル本体部分を説明する要部断面図である。 本発明に実施される粉砕物排出口の先端部形状例を示す正面図である。 本発明に実施される粉砕物排出口の他の先端部形状例を示す正面図である。 本発明におけるジェットミルケーシング部の水平断面略図でジェットミルによる粉砕形態説明図である。 従来型のジェットミルケーシング部を拡大断面図化した説明図である。 本発明のジェットミルケーシング部を拡大断面図化した説明図である。 従来型のジェットミルと本発明における分級機構内蔵のジェットミルにおける粗粒子飛び込み量の比較を示したグラフである。 分級ノズルにより噴射される気体量の影響を風量比でグラフにしたものである。

１ コンプレッサー
２ レシーバータンク
３ ドレントラップ
４ ジェットミル本体
５ 高圧気体の分配器
６ 粉砕物供給用の定量フィーダー
７ 粉砕物供給部
８ａ、８ｂ、８ｃ・・・高速気流導入管
９ 粉砕部捕集機
１０ 排気ブロア
１１ 配管
１２ バルブ
１３ バルブ
１４ 粉砕室
１５ ケーシング
１６ ケーシング上面壁
１７ 粉砕物排出口
１８ 原料供給ノズル
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・粉砕ノズル
２０ａ、２０ｂ 分級ノズル
２１ 粉砕物排出口の開口部
２２ ラッパ管形状体
２３ 湾曲ラッパ管形状体
２４ 粉砕物排出口の開口孔
２５ 円周壁
２６ 同心円渦流
２７ 粉砕物
２８ 高速ジェット気流
２９ 粉砕ゾーン
３０ 分級ゾーン
３１ 粗粒子

Claims (2)

1. ジェットミル本体を構成するために水平円盤形状の内部空間を有する粉砕室、該粉砕室の上面壁、または下面壁中央付近に設けられた粉砕物排出口と、該粉砕室の内部に粉砕物を供給する原料供給ノズル、並びに粉砕室内に高速気流を噴射して高エネルギーの同心円渦流を形成可能な複数個の粉砕ノズルとを備えているジェットミルにおいて、
   前記粉砕室内には粉砕物排出口の開口部位置を中心に同心円渦流を生じせしめるための分級ノズルと、該粉砕室内に突出して設けられる粉砕物排出口の開口部先端は粉砕室内部で外形がラッパ管形状を有しまたラッパ管形状の先端部が薄く広がり逆方向に湾曲した形状をしており、また前記原料供給ノズル、並びに複数個の粉砕ノズルとは別に前記粉砕物排出口の開口部を有した粉砕室の上面壁または下面壁に沿った位置に分級ノズルを設置し、該分級ノズルから高速気流を噴射して前記粉砕物排出口の開口部を有した粉砕室の上面壁または下面壁に沿った位置においても同心円渦流の形成を可能にしたこと、
   を特徴とする分級機構を内蔵したジェットミル。
2. 前記粉砕室の上面壁、または下面壁に沿った位置に高速気流を噴射する分級用ノズルは粉砕室の円周上に均等配分された１本または複数本の分級ノズルであること、
   を特徴とする請求項１に記載された分級機構を内蔵したジェットミル。