JP6839307B2 - ジェットミル装置 - Google Patents

Description

本発明は被粉砕物を微粉体に粉砕するジェットミル装置に関する。

従来のジェットミル装置として、空洞室の内壁側面にリング状に埋設された複数のジェットノズルを有し、該ノズルから噴射された高圧気体により生ずる高速旋回流を用いて、空洞室内に抽入された被粉砕物を微小粒子に粉砕するジェットミル装置であって、空洞室の天井面の略中央部に鉛直上方向に向かう同心状の同軸円筒を設け、該同軸円筒の内筒部に生ずる負圧を利用して被粉砕物を空洞室内に抽入し、かつ該同軸円筒の外筒部に生ずる正圧を利用して空洞室内から粉砕された微小粒子を抽出するジェットミル装置が知られている（特許文献１参照）。

また、従来のジェットミル装置として、反応装置内の混合物を燃焼合成法により反応させる工程と、反応後の粗生成物を粉砕する粉砕工程とを備えてなり、上記粉砕工程が粉砕ノズルより噴出させて形成されるジェット気流によって粗生成物を加速して、該加速された粗生成物同士の衝突や摩砕により、または衝突板に加速された粗生成物を衝突させることにより、粉砕を進行させるジェットミル装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１４−２００７２１号公報 特開２００７−０５４７９９号公報

しかしながら、従来のジェットミル装置では、十分に微細な微粉体を短時間で効率よく得ることが困難であった。

本発明の目的は、十分に微細な微粉体を短時間で効率よく得ることが可能なジェットミル装置を提供することにある。

本発明の一態様によるジェットミル装置は、被粉砕物を微粉体に粉砕するための空洞室と、前記空洞室内に旋回する空気流を生成する空気流生成部と、前記空洞室内に設けられた複数の第１の突起物と、前記空洞室内に設けられ、前記複数の第１の突起物に対向し、前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動する複数の第２の突起物とを有し、前記空洞室内に入力された前記被粉砕物が、前記空気流生成部により生成された空気流により旋回され、前記複数の第１の突起物及び前記複数の第２の突起物により切断され削られて微粉体に粉砕されることを特徴とする。

上述したジェットミル装置において、前記複数の第１の突起物は、前記空洞室内に固定され、前記複数の第２の突起物は、前記空洞室内で移動するようにしてもよい。

上述したジェットミル装置において、前記複数の第１の突起物は、前記空洞室の壁部に固定され、前記空洞室の内側に向かって突出し、前記複数の第２の突起物は、前記空洞室の中央に設けられた回転体に固定され、前記空洞室の外側に向かって突出し、前記回転体を回転させることにより、前記複数の第２の突起物を前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動させるようにしてもよい。

上述したジェットミル装置において、前記複数の第１の突起物は、前記空気流生成部が生成する空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させるように、前記空気流生成部が生成する空気流の旋回方向に対して傾斜して配置されており、前記複数の第２の突起物は、前記空気流生成部が生成する空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させるように、前記空気流生成部が生成する空気流の旋回方向に対して傾斜して配置されようにしてもよい。

上述したジェットミル装置において、前記空気流生成部は、前記空洞室の壁部に固定され、旋回方向に空気流を噴射する複数の噴射ノズルを有し、前記複数の噴射ノズルが設けられた前記空洞室の領域には、前記複数の第２の突起物のみ設けられているようにしてもよい。

上述したジェットミル装置において、前記複数の第１の突起物及び／又は前記複数の第２の突起物は、相対的に移動する方向に向かって薄くなっているようにしてもよい。

本発明の一態様による粉砕方法は、被粉砕物を微粉体に粉砕する粉砕方法であって、前記被粉砕物を粉砕するための空洞室内に旋回する空気流を生成し、前記空洞室内に入力された前記被粉砕物を空気流により旋回させ、複数の第１の突起物と、前記複数の第１の突起物に対向し前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動する複数の第２の突起物とにより、空気流により旋回された前記被粉砕物を切断し削ることにより微粉体に粉砕することを特徴とする。

上述した粉砕方法において、前記空気流の旋回方向に対して傾斜して配置された前記複数の第１の突起物により、前記空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させ、前記空気流の旋回方向に対して傾斜して配置された前記複数の第２の突起物により、前記空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させるようにしてもよい。

以上の通り、本発明によれば、被粉砕物を微粉体に粉砕するための空洞室と、前記空洞室内に旋回する空気流を生成する空気流生成部と、前記空洞室内に設けられた複数の第１の突起物と、前記空洞室内に設けられ、前記複数の第１の突起物に対向し、前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動する複数の第２の突起物とを有し、前記空洞室内に入力された前記被粉砕物が、前記空気流生成部により生成された空気流により旋回され、前記複数の第１の突起物及び前記複数の第２の突起物により切断され削られて微粉体に粉砕されるようにしたので、十分に微細な微粉体を短時間で効率よく得ることができる。

本発明の一実施形態によるジェットミル装置の外観を示す図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体を上方から見た図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体を構成する突起物リングと回転リングの斜視図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体を構成する突起物リングの積層状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体の突起物リングと回転リングの積層状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体を上方から見た図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体を構成する噴射ノズルリングの平面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体を構成する突起物リングの平面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の突起物リングを構成する固定リングの平面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の突起物リングを構成する複数の突起物の平面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の突起物リングの積層構造の説明図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の噴射ノズルリングと突起物リングの積層状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の粉砕部を上方から見た図（その１）である。 本発明の一実施形態によるジェットミル装置の粉砕部を上方から見た図（その２）である。

［提案されている粉砕方法］
被粉砕物を粉砕する方法として次のようなものが提案されている。

まず考えられるのは、一般的な粉砕機を用いる方法である。一般的な粉砕機とは、固定歯と回転歯を有し、回転歯のモーメントを利用し、両刃に挟まれた樹脂を切断するものである。例えば、固定歯と回転歯のクリアランスが０．０１ｍｍ程度のものがある。

このような一般的な粉砕機は２ｍｍ真角以上に粉砕する事に適している。更に細かく粉砕しようとしても、樹脂粉砕時の剪断発熱により樹脂及び刃物が高温化し、樹脂が溶け切断された物が再び接着してしまい、微粉体のように細かく粉砕することは困難である。

次に考えられるのは、被粉砕物を冷凍してボールミル等を用いて粉砕する方法である。ボールミルによる方法では、円筒形の密閉された一定容器内に金属もしくはセラミックの球を有し、上下に大きく振動する事によりボールが自由運動し、その衝撃により被粉砕物を粉砕する。この方法では、液化窒素を使用し被粉砕物を冷凍させてその弾性力を極力下げた上で、ボールミル等を使用し、金属球の衝突エネルギーにより被粉砕物を粉砕する。

このような方法により粉砕物を得ることはできるものの、被粉砕物を冷凍する必要があるため生産性が悪く、コスト高となる。また、粉砕物の粒度分布が広く、５００μｍ程度の粒子が多数存在してり、微粉体とはいい難い。

これら粉砕物に対して同じ工程を繰り返すことにより微粉化が可能ではあるが、１０μｍ以下の微粉体にするには同じ工程を何度も繰り返す必要がありコストと効率の点で現実的でない。したがって、この粉砕方法では、２０μｍ〜５００μｍ程度の粒度分布を持つ微粉体が限界とされている。

そこで、本願発明者は、粉砕方法について鋭意研究の結果、十分に微細な微粉体を短時間で効率よく得ることが可能な粉砕方法を考案するに至った。

［一実施形態］
本発明の一実施形態によるジェットミル装置について図１乃至図１５を用いて説明する。

（ジェットミル装置の構成）
本実施形態によるジェットミル装置の構成の概略について図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施形態によるジェットミル装置の外観写真であり、図２は本実施形態によるジェットミル装置の断面図である。

本実施形態のジェットミル装置１０は、直方体の基台部２０と、基台部２０上に設けられ、被粉砕物を微粉体に粉砕する円筒形の粉砕部３０と、粉砕部３０上に設けられ、粉砕部３０に被粉砕物を入力し、粉砕された微粉体を粉砕部３０から出力する入出力部６０とから構成されている。

粉砕部３０内には、被粉砕物の粉砕処理が行われる空洞室３１が設けられている。入出力部６０は、粉砕部３０の空洞室３１に被粉砕物を入力し、粉砕された微粉体を粉砕部３０の空洞室３１から出力する。

（基台部）
本実施形態によるジェットミル装置の基台部について図２を用いて説明する。

基台部２０の下部には、粉砕部３０の空洞室３１に圧縮空気を送りこむ圧縮空気タンク２２が設けられている。圧縮空気タンク２２の下部中央には圧縮空気接続口２４が形成されている。圧縮空気接続口２４には、圧縮空気を生成するコンプレッサー（図示せず）が接続されている。基台部２０の圧縮空気タンク２２と粉砕部３０の空洞室３１とを接続する複数の圧縮空気送り配管２６が設けられている。図１では、圧縮空気送り配管２６の図示を省略している。

コンプレッサー（図示せず）により生成された圧縮空気は、圧縮空気接続口２４から圧縮空気タンク２２に送られ、圧縮空気送り配管２６により粉砕部３０の空洞室３１に送られる。

基台部２０の上部には回転用駆動モータ２８が設けられている。回転用駆動モータ２８は、後述する粉砕部３０の回転リング積層体３２を回転させる。

（粉砕部：回転リング積層体）
本実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体について図３乃至図６を用いて説明する。図３は本実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体を上方から見た図であり、図４は本実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体を構成する突起物リングと回転リングの斜視図であり、図５は本実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体を構成する突起物リングの積層状態を示す斜視図であり、図６は本実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体の突起物リングと回転リングの積層状態を示す断面図である。

粉砕部３０の空洞室３１の中央に回転リング積層体３２が設けられている。

図３は、回転リング積層体３２を上方から見た図である。中央のリング積層体本体３２ａから、複数の突起物３２ｂが外方に突出している。例えば、図３では複数の突起物３６ｂが約２０度間隔で設けられている。

突起物３２ｂは、例えば、幅５．０ｍｍ、長さ５０．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの長方形の板形状である。板形状の一方の長辺が薄い刃板形状をしている。この板形状の部材が、例えば、３０．０ｍｍだけ外方に突出している。回転リング積層体３２は図３の矢印の方向に回転する。突起物３２ｂの刃は、この回転により、被粉砕物を切断する向きとなるように取り付けられる。

回転リング積層体３２は、図４（ａ）に示す突起物リング３６と、図４（ｂ）、（ｃ）に示す回転リング３４Ａ、３４Ｂのいずれかを交互に積層して形成されている。

図４（ａ）に示す突起物リング３６は、中央に、回転用駆動モータ２８の回転軸が貫通する領域を設ける。突起物リング３６の中央から複数の刃板３８が放射状に配置されている。後述する回転リング３４Ａ、３４Ｂで挟むことにより、突起物３２ｂの配置を固定している。回転リング３４から突出した複数の刃板３８の部分が突起物３２ｂとなる。図４（ａ）では３個の刃板３８が約１２０度間隔で設けられている。

各刃板３８は、板形状の一方の長辺が薄くて刃となる刃板形状をしている。刃板３８の刃となる、板形状の薄い一方の長辺は、回転リング積層体３２の回転方向である反時計方向を向いている。

突起物リング３６は、例えば、１００．０ｍｍの外径で、中央に直径１０．０ｍｍ程度の回転軸貫通領域が形成されている。突起物リング３６は、例えば、厚さが１．０ｍｍである。

図４（ｂ）に示す回転リング３４Ａは、中央に、回転用駆動モータ２８の回転軸が貫通する穴３５が形成されている。回転リング３４Ａは、例えば、４０．０ｍｍの外径で、中央に１０．０ｍｍの穴３５が形成されている。回転リング３４Ａには、例えば、厚さが５．０ｍｍの薄い回転リングである。

図４（ｃ）に示す回転リング３４Ｂは、中央に、回転用駆動モータ２８の回転軸が貫通する穴３５が形成されている。回転リング３４Ｂは、例えば、４０．０ｍｍの外径で、中央に１０．０ｍｍの穴３５が形成されている。回転リング３４Ａには、例えば、厚さが１０．０ｍｍの厚い回転リングである。

図５に回転リング積層体３２を構成する突起物リング３６の積層状態を示す。

回転リング積層体３２は、図４（ａ）に示す突起物リング３６と、図４（ｂ）、（ｃ）に示す回転リング３４Ａ、３４Ｂのいずれかを交互に積層して形成されている。

突起物リング３６を積層する際に、図５に示すように、１２０度間隔で配置された３個の刃板３８の位置が時計方向にずれるように、突起物リング３６を積層する。図５の説明図では、積層される回転リング３４Ａ、３４Ｂの図示を省略している。

図５の最下部に示された突起物リング３６Ａの上には回転リング３４Ａ、３４Ｂ（図示せず）を介して突起物リング３６Ｂが積層される。突起物リング３６Ａの突起物３８に対して、その上に積層される突起物リング３６Ｂの突起物３８は２０度時計方向にずれている。

突起物リング３６Ｂの上には回転リング３４Ａ、３４Ｂ（図示せず）を介して突起物リング３６Ｃが積層される。突起物リング３６Ｂの突起物３８に対して、その上に積層される突起物リング３６Ｃの突起物３８は２０度時計方向にずれている。

突起物リング３６Ｃの上には回転リング３４Ａ、３４Ｂ（図示せず）を介して突起物リング３６Ｄが積層される。突起物リング３６Ｃの突起物３８に対して、その上に積層される突起物リング３６Ｄの突起物３８は２０度時計方向にずれている。

突起物リング３６Ｄの上には回転リング３４Ａ、３４Ｂ（図示せず）を介して突起物リング３６Ｅが積層される。突起物リング３６Ｄの突起物３８に対して、その上に積層される突起物リング３６Ｅの突起物３８は２０度時計方向にずれている。

突起物リング３６Ｅの上には回転リング３４Ａ、３４Ｂ（図示せず）を介して突起物リング３６Ｆが積層される。突起物リング３６Ｅの突起物３８に対して、その上に積層される突起物リング３６Ｆの突起物３８は２０度時計方向にずれている。

突起物リング３６Ｆの上には回転リング３４Ａ、３４Ｂ（図示せず）を介して突起物リング３６Ａが積層される。同様にして、突起物リング３６Ｂ、突起物リング３６Ｃ、突起物リング３６Ｄ、突起物リング３６Ｅ、・・・・と積層される。

図６は、図２の一部を拡大した図であり、回転リング積層体３２の突起物リング３６Ａ〜３６Ｆと回転リング３４Ａ、３４Ｂの積層状態を示している。

粉砕部３０の空洞室３１の最下部から、薄い回転リング３４Ａの上に突起物リング３６Ａが積層され、突起物リング３６Ａの上に薄い回転リング３４Ａが積層され、薄い回転リング３４Ａの上に突起物リング３６Ｂが積層され、突起物リング３６Ｂの上に薄い回転リング３４Ａが積層され、薄い回転リング３４Ａの上に突起物リング３６Ｃが積層され、突起物リング３６Ｃの上に薄い回転リング３４Ａが積層され、薄い回転リング３４Ａの上に突起物リング３６Ｄが積層され、突起物リング３６Ｄの上に厚い回転リング３４Ｂが積層され、厚い回転リング３４Ｂの上に突起物リング３６Ｅが積層され、突起物リング３６Ｅの上に厚い回転リング３４Ｂが積層され、厚い回転リング３４Ｂの上に突起物リング３６Ｆが積層され、突起物リング３６Ｆの上に厚い回転リング３４Ｂが積層される。

以下、この厚い回転リング３４Ｂの上に、次の順番で、突起物リング３６Ａ〜３６Ｆと回転リング３４Ａ、３４Ｂが積層される。

突起物リング３６Ａ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｂ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｃ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｄ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｅ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｆ、薄い回転リング３４Ａ；突起物リング３６Ａ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｂ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｃ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｄ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｅ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｆ、厚い回転リング３４Ｂ；突起物リング３６Ａ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｂ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｃ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｄ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｅ、薄い回転リング３４Ａ、突起物リング３６Ｆ、厚い回転リング３４Ｂ；突起物リング３６Ａ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｂ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｃ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｄ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｅ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｆ、厚い回転リング３４Ｂ；突起物リング３６Ａ、厚い回転リング３４Ｂ、突起物リング３６Ｂ、厚い回転リング３４Ｂ。

このように組み立てられた回転リング積層体３２の突起物リング３６Ａ〜３６Ｆによる複数の突起物３２ｂは、側方から見た場合、螺旋状にずれて配置され、かつ、時計方向に位置する突起物３２ｂの方が高くなるようにずれて配置されている。突起物リング３６Ａ〜３６Ｆによる複数の突起物３２ｂは、後述する噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気により発生される反時計回りの旋回流に対して一方向に傾いている。

本実施形態では、複数の突起物３２ｂが上述したように配置されているので、回転リング積層体３２が回転すると、粉砕された微粉体を、反時計回りの旋回流に乗って竜巻のように上昇させる。

これに対し、本実施形態の構成と異なり、組み立てられた回転リング積層体３２の突起物リング３６Ａ〜３６Ｆによる複数の突起物３２ｂが、側方から見て同じ位置に配置される構成が考えられる。この構成では、突起物リング３６Ａ〜３６Ｆによる複数の突起物３２ｂは、後述する噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気により発生される反時計回りの旋回流に対して傾いていない。

そのような構成の場合には、回転リング積層体３２が回転しても、粉砕された微粉体を上昇させる作用も下降させる作用もなく、粉砕された微粉体は空洞室３１の下部に堆積する。

また、本実施形態の構成と異なり、組み立てられた回転リング積層体３２の突起物リング３６Ａ〜３６Ｆによる複数の突起物３２ｂが、側方から見た場合、螺旋状にずれて配置され、かつ、反時計方向に位置する突起物３２ｂの方が高くなるようにずれて配置される構成が考えられる。突起物リング３６Ａ〜３６Ｆによる複数の突起物３２ｂは、後述する噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気により発生される反時計回りの旋回流に対して本実施形態とは逆方向に傾いている。

そのような構成の場合には、回転リング積層体３２が回転すると、粉砕された微粉体を下降させる作用を奏し、粉砕された微粉体は空洞室３１の下部に堆積する。

（粉砕部：固定リング積層体）
本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体について図７乃至図１３を用いて説明する。図７は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体を上方から見た図であり、図８は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体を構成する噴射ノズルリングの平面図であり、図９は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体を構成する突起物リングの平面図であり、図１０は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の突起物リングを構成する固定リングの平面図であり、図１１は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の突起物リングを構成する複数の突起物の平面図であり、図１２は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の突起物リングの積層構造の説明図であり、図１３は本実施形態によるジェットミル装置の固定リング積層体の噴射ノズルリングと突起物リングの積層状態を示す断面図である。

粉砕部３０の空洞室３１内には、中央の回転リング積層体３２の周囲に固定リング積層体４０が設けられている。

図７は、固定リング積層体４０を上方から見た図である。ドーナツ状のリング積層体本体４０ａに複数の噴射ノズル４０ｂが設けられている。例えば、図７では、１２個の噴射ノズル４０ｂが約３０度間隔で設けられている。複数の噴射ノズル４０ｂにより、空洞室３１内に旋回する空気流を生成する空気流生成部を形成している。

更に、ドーナツ状のリング積層体本体４０から複数個の突起物４０ｃが内方に突出している。例えば、図７では、１８個の突起物４０ｃが約２０度間隔で突出している。複数個の突起物４０ｃは、空洞室３１の壁部として機能するリング積層体本体４０に設けられている。

噴射ノズル４０ｂは、例えば、直径１．０ｍｍで、長さ２０．０ｍｍの噴射用穴４０ｄが形成されている。噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄは、リング積層体本体４０ａの中心を通る直線から、例えば、３０度だけ右側に傾いている。噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気は、矢印で示すように、ドーナツ状のリング積層体本体４０ａ内に反時計回りの旋回流を発生させる。

噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄの傾きは、リング積層体本体４０ａの中心を通る直線から、約１５度から約３０度の範囲内であることが望ましい。

突起物４０ｃは、例えば、幅５．０ｍｍ、長さ５０．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの長方形の板形状である。板形状の一方の長辺が薄い刃板形状をしている。この板形状の部材が、例えば、３０．０ｍｍだけ内方に突出している。突起物４０ｃの刃は、旋回流により回転する被粉砕物を切断する向きとなるように取り付けられる。

固定リング積層体４０は、図８に示す噴射ノズルリング４２と、図９に示す突起物リング５０とを適宜積層して形成されている。

図８に示す噴射ノズルリング４２は、噴射ノズルリング本体４４に複数の噴射ノズル４６が固定されている。噴射ノズルリング本体４４は、例えば、外径が４００ｍｍで、内径が３００ｍｍのドーナッツ形状であり、厚さは、例えば、３０．０ｍｍである。

噴射ノズル４６には噴射用穴４８が形成されている。噴射用穴４８は、例えば、直径１．０ｍｍ、長さ２０．０ｍｍである。噴射ノズル４６の噴射用穴４８は、噴射ノズルリング本体４４の中心を通る直線から、例えば、３０度だけ右側に傾いている。

図９に示す突起物リング５０は、図１０に示す固定リング５２により、図１１に示すように配置された複数の突起物５４を挟んで固定して形成されている。

図１０に示す固定リング５２は、例えば、外径が４００ｍｍで、内径が３００ｍｍのドーナツ形状である。固定リング５２は、例えば、厚さが１０．０ｍｍである。

図１１に示す複数の突起物５４は、例えば、幅５．０ｍｍ、長さ５０．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの長方形の板形状である。板形状の一方の長辺が薄い刃板形状をしている。複数の突起物５４は、図１１に示すように配置されている。突起物５４の刃は、旋回流により回転する被粉砕物を切断する向きとなるように配置されている。図１１に示すように、突起物５４の刃の方向が、中心を通る直線に対して、例えば、約１５度の傾きを形成している。すなわち、突起物５４は、空気流生成部が生成する空気流の旋回方向に傾斜している。

突起物５４の刃の傾きは、突起物５４の中心を通る直線から、約１５度から約３０度の範囲内であることが望ましい。

図１２に本実施形態における固定リング積層体の突起物リングの積層構造を示す。本実施形態では、粉砕された微粉体が反時計回りの旋回流に乗って竜巻のように上昇するように、固定リング積層体４０の突起物リング５０を３種類用意して、それら３種類の突起物リング５０の積層方法を工夫している。

図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、固定リング積層体４０を構成する突起物リング５０として、３種類の突起物リング５０Ａ〜５０Ｃを用意する。

突起物リング５０Ａ〜５０Ｃには、それぞれ、１８個の突起物５４が等間隔で設けられている。３種類の突起物リング５０Ａ〜５０Ｃでは、突起物リング５０の固定用穴５０ａの位置に対する１８個の突起物５４の取り付け位置が異なっている。

図１２（ａ）の突起物リング５０Ａの突起物５４の取り付け位置を基準として説明する。図１２（ｂ）の突起物リング５０Ｂの１８個の突起物５４の取り付け位置は、図１２（ａ）の突起物リング５０Ａの１８個の突起物５４を全体としてθ（＝２０／３度）だけ反時計方向に回転させたものである。図１２（ｃ）の突起物リング５０Ｃの１８個の突起物５４は、図１２（ｂ）の突起物リング５０Ｂの１８個の突起物５４を全体としてθ（＝２０／３度）だけ反時計方向に回転させたものである。すなわち、図１２（ｃ）の突起物リング５０Ｃの１８個の突起物５４は、図１２（ａ）の突起物リング５０Ａの１８個の突起物５４を全体として２θ（＝２×（２０／３）度）だけ反時計方向に回転させたものである。

３種類の突起物リング５０Ａ〜５０Ｃを積層して、固定リング積層体４０を組み立てる組み立て方法を説明する。

まず、図１２（ａ）の突起物リング５０Ａの上に、図１２（ｂ）の突起物リング５０Ｂを重ね合わせる（図１２（ｂ）の拡大図参照）。次に、図１２（ｂ）の突起物リング５０Ｂの上に、図１２（ｃ）の突起物リング５０Ｃを重ね合わせる（図１２（ｃ）の拡大図参照）。次に、図１２（ｃ）の突起物リング５０Ｃの上に、図１２（ａ）の突起物リング５０を重ね合わせる。次に、図１２（ａ）の突起物リング５０Ａの上に、図Ｚ（ｂ）の突起物リング５０Ｂを重ね合わせる。以下同様にして、３種類の突起物リング５０Ａ〜５０Ｃを順次重ね合わせる。

図１３は、図２の一部を拡大した図であり、固定リング積層体４９の噴射ノズルリング４２と、突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの積層状態を示している。

粉砕部３０の空洞室３１の最下部から、噴射ノズルリング４２の上に突起物リング５０Ａが積層され、突起物リング５０Ａの上に突起物リング５０Ｂが積層され、突起物リング５０Ｂの上に突起物リング５０Ｃが積層され、突起物リング５０Ｃの上に突起物リング５０Ａが積層され、突起物リング５０Ａの上に突起物リング３６Ｂが積層され、突起物リング５０Ｄの上に噴射ノズルリング４２が積層される。

以下、この噴射ノズルリング４２の上に、次の順番で、突起物リング５０Ａ〜５０Ｃと噴射ノズルリング４２が積層される。

突起物リング５０Ｃ、突起物リング５０Ａ、突起物リング５０Ｂ、突起物リング５０Ｃ、突起物リング５０Ａ、噴射ノズルリング４２、突起物リング５０Ｂ、突起物リング５０Ｃ、突起物リング５０Ａ、突起物リング５０Ｂ、突起物リング５０Ｃ、突起物リング５０Ａ、突起物リング５０Ｂ、突起物リング５０Ｃ、突起物リング５０Ａ。

このように組み立てられた積層構造の固定リング積層体４０では、突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの複数の突起物５４が、側方から見た場合、高さが高くなるにつれて、突起物５４が反時計方向にずれている。突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの複数の突起物５４が、噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気により発生される反時計回りの旋回流に対して一方向に傾いている。

本実施形態では、複数の突起物５４が上述したように配置されているので、反時計方向に旋回する旋回流に乗った粉砕された微粉体を竜巻のように上昇させる。

これに対し、本実施形態の構成と異なり、突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの複数の突起物５４が、側方から見て同じ位置に配置される構成が考えられる。この構成では、突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの複数の突起物５４は、噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気により発生される反時計回りの旋回流に対して傾いていない。

そのような構成の場合には、反時計方向に旋回する旋回流に乗った粉砕された微粉体を上昇させる作用も下降させる作用もなく、粉砕された微粉体は空洞室３１の下部に堆積する。

また、本実施形態の構成と異なり、組み立てられた積層構造の固定リング積層体４０において、突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの突起物５４が、側方から見た場合、高さが高くなるにつれて、突起物５４が時計方向にずれる構成が考えられる。突起物リング５０Ａ〜５０Ｃの複数の突起物５４が、噴射ノズル４０ｂの噴射用穴４０ｄから噴射された空気により発生される反時計回りの旋回流に対して本実施形態とは逆方向に傾いている。

そのような構成の場合には、反時計方向に旋回する旋回流に乗った粉砕された微粉体を下降させる作用が働き、粉砕された微粉体は空洞室３１の下部に堆積する。

（粉砕部：回転リング積層体と固定リング積層体の位置関係）
本実施形態によるジェットミル装置の回転リング積層体と固定リング積層体の位置関係について図１４及び図１５を用いて説明する。図１４及び図１５は本実施形態によるジェットミル装置の粉砕部を上方から見た図である。

図１４は、粉砕部３０の空洞室３１内の中央の回転リング積層体３２の周囲に固定リング積層体４０が設けられた粉砕部３０を上方から見た図である。

回転リング積層体３２の外方に突出した複数個の突起物３２ｂと、固定リング積層体４０の内方に突出した複数個の突起物４０ｃが平面視において重なりあっている。固定リング積層体４０に設けられた複数の噴射ノズル４０ｂによる矢印でしめす旋回流が、回転リング積層体３２の突起物３２ｂと固定リング積層体４０の突起物４０ｃが平面視において重なりあった領域を流れている。

図１５は、図１４と同様に、粉砕部３０の空洞室３１内の中央の回転リング積層体３２の周囲に、固定リング積層体４０が設けられた粉砕部３０を上方から見た図であるが、固定リング積層体４０に設けられた噴射ノズル４０ｂの図示を省略している。

図２に示す実施例では、薄い回転リング３４Ａと、厚い回転リング３４Ｂと、突起物リング３６とを適宜積層して回転リング積層体３２を形成し、噴射ノズルリング４２と、突起物リング５０とを適宜積層して固定リング積層体４０を形成している。

回転リング積層体３２と固定リング積層体４０とは、次のような関係となるように構成されている。

粉砕部３０の空洞室３１の最下部から、回転リング積層体３２の突起物３２ｂが４層積層され、それに対応する位置に、固定リング積層体４０の噴射ノズル４０ｂが１層積層されている。この領域では、噴射ノズル４０ｂにより形成された旋回流に乗った被粉砕物が突起物３２ｂに衝突して粉砕される。

その上には、回転リング積層体３２の突起物３２ｂが６層積層され、それに対応する位置に、固定リング積層体４０の突起物４０ｃが５層積層されている。回転リング積層体３２の６層の突起物３２ｂの間の空間に、固定リング積層体４０の５層の突起物４０ｃが差し込まれている。この領域では、旋回流に乗った被粉砕物が突起物３２ｂと突起物４０ｃにより挟み込まれて切断するようにして粉砕される。

更にその上には、回転リング積層体３２の突起物３２ｂが４層積層され、それに対応する位置に、固定リング積層体４０の噴射ノズル４０ｂが１層積層されている。この領域では、噴射ノズル４０ｂにより形成された旋回流に乗った被粉砕物が突起物３２ｂに衝突して粉砕される（Ａ部拡大図参照）。

更にその上には、回転リング積層体３２の突起物３２ｂが６層積層され、それに対応する位置に、固定リング積層体４０の突起物４０ｃが５層積層されている。回転リング積層体３２の６層の突起物３２ｂの間の空間に、固定リング積層体４０の５層の突起物４０ｃが差し込まれている。この領域では、旋回流に乗った被粉砕物が突起物３２ｂと突起物４０ｃにより挟み込まれて切断するようにして粉砕される。

更にその上には、回転リング積層体３２の突起物３２ｂが３層積層され、それに対応する位置に、固定リング積層体４０の噴射ノズル４０ｂが１層積層されている。この領域では、噴射ノズル４０ｂにより形成された旋回流に乗った被粉砕物が突起物３２ｂに衝突して粉砕される。

更にその上には、回転リング積層体３２の突起物３２ｂが８層積層され、それに対応する位置に、固定リング積層体４０の突起物４０ｃが８層積層されている。回転リング積層体３２の８層の突起物３２ｂの間の空間に、固定リング積層体４０の８層の突起物４０ｃが差し込まれている。この領域では、旋回流に乗った被粉砕物が突起物３２ｂと突起物４０ｃにより挟み込まれて切断するようにして粉砕される（Ｂ部拡大図参照）。

更にその上には、固定リング積層体４０の突起物４０ｃが３層積層されている。それに対応する位置に回転リング積層体３２は存在しない。この領域では、噴射ノズル４０ｂにより形成された旋回流に乗った被粉砕物が突起物４０ｃに衝突して粉砕される。

（入出力部）
本実施形態によるジェットミル装置の入出力部について図２を用いて説明する。

図２に示すように、粉砕部３０上には、粉砕部３０の空洞室３１に被粉砕物を入力し、粉砕された微粉体を粉砕部３０の空洞室３１から出力する入出力部６０が設けられている。

入出力部６０には、粉砕部３０の空洞室３１に被粉砕物を投入するための原料投入管６２と、粉砕された微粉末を排出するための微粉末排出口６４とが設けられている。なお、図１では原料投入管６２が微粉末排出口６４内に設けられている。

微粉末排出口６４の粉砕部３０の空洞室３１との接続部にはメッシュ部６６が設けられている。メッシュ部６６は、所定の密度に形成されている。これにより所定の密度以下に粉砕された微粉体を外部に取り出すことができる。

（ジェットミル装置の動作）
本実施形態によるジェットミル装置の動作について説明する。

まず、圧縮空気を生成するコンプレッサー（図示せず）を作動させ、圧縮空気接続口２４を介して圧縮空気タンク２２の圧縮空気を送り込む。圧縮空気は圧縮空気送り配管２６を介して粉砕部３０に送られ、固定リング積層体４０に設けられた複数の噴射ノズル４０ｂから噴出され、空洞室３１内に旋回する空気流を生成する。

同時に、基台部２０の回転用駆動モータ２８を駆動し、粉砕部３０内の回転リング積層体３２を高速で回転させる。これにより、回転リング積層体３２の複数個の突起物３２ｂが、固定リング積層体４０の複数個の突起物４０ｃと高速で交差する。

次に、入出力部６０の原料投入管６２から粉砕部３０の空洞室３１内に被粉砕物を投入する。投入された被粉砕物は、空洞室３１内に形成された旋回流にのって空洞室３１内を旋回する。旋回する被粉砕物は、高速で交差する複数個の突起物３２ｂと複数個の突起物４０ｃにより切断され削られて微粉体に粉砕される。

粉砕された微粉体は旋回流にのって空洞室３１内で高速に旋回し、竜巻のように空洞室３１内を上昇する。旋回して上昇する微粉体のうち、空洞室３１との接続部に設けられたメッシュ部６６の密度よりも小さい微粉体は、メッシュ部６６を透過して微粉末排出口６４から外部に排出されて、製品としての微粉体として回収される。

（ジェットミル装置の概要と特徴）
本実施形態によるジェットミル装置の概要について説明する。

本実施形態のジェットミル装置による新たな微粉砕加工技術は、これまでの「粉砕」という概念よりは「削る」という概念にもとづくものである。

容器内に圧縮空気を噴射する噴射ノズルと所定の形状の突起物を有し、噴射ノズルを多数配列したリングと所定の形状の突起物を固定したリングを階層化して円筒形状を形成する。噴射ノズルのリングには、中心に対し同一角度の噴射ノズルを同心円状に配置する。突起物のリングには、同心円状に複数の突起物を配置固定する。

複数配置した噴射ノズルより圧縮空気を噴射することで、円筒内に強力な竜巻状の旋回流を発生させる。その円筒内に被粉砕物を投入することで被粉砕物が、旋回流に乗り、竜巻状の高速な浮遊物となる。

竜巻状の高速な浮遊物となった被粉砕物は、多数配置された特殊な形状の突起物に衝突及び接触する事により、細かく切削される。その際、発生する剪断熱及び摩擦熱は、旋回流により奪われ排出され。このため、突起物や切削された樹脂の粒子は、常温を保つことができ更に微粒子となる。

これにより、これまで不可能とされていた熱可塑性樹脂の微粉砕が可能となった。

本実施形態によるジェットミル装置の特徴を列挙すると次の通りである。
（１）円筒状内に複数の噴射ノズルと特殊な突起物を有する。
（２）噴射ノズルより圧縮空気が噴射され、竜巻状の強力な旋回流が発生する。
（３）被粉砕物は、竜巻状に高速旋回する。
（４）高速旋回した被粉砕物は、特殊な形状の突起物に衝突及び接触することにより切削されていく。
（５）円筒状本体上部にメッシュを設置し、規定粒子径になるまで旋回流に浮遊し繰り返し切削される。
（６）剪断熱及び摩擦熱は、旋回流により排出され常温に保つことができる。
（７）樹脂の温度上昇が無い為、溶けずに微粉化ができる。
（８）特殊な形状の突起物は、２．５ｍｍ以上のクリアランスを持つことにより、被粉砕物がスムースに竜巻状に浮遊することができる。
（９）噴射ノズルリング，突起物固定リングを任意に階層化することにより、より微粒子化が図れ、生産効率が向上する。
（１０）螺旋状に配置された特殊な形状の突起物を旋回流の中心で旋回流と同方向に回転させることにより、被粉砕物が竜巻状に均一に浮遊することができる。
（１１）樹脂粒子径１０μｍ以下の粉体化が可能である。

［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態の粉砕部は円筒状であったが、他の形状、例えば、球状、半球状、円錐状、紡錘体状であってもよい。

本実施形態の噴射ノズルの本数、設置位置、設置角度、突起物の個数、設置位置、設置角度、各種積層体の積層数等は、本実施形態に記載された例示に限定されない。

１０…ジェットミル装置
２０…基台部
２２…圧縮空気タンク
２４…圧縮空気接続口
２６…圧縮空気送り配管
２８…回転用駆動モータ
３０…粉砕部
３１…空洞室
３２…回転リング積層体
３２ａ…リング積層体本体
３２ｂ…突起物
３２ｃ…突起物
３４…回転リング
３４Ａ…薄い回転リング
３４Ｂ…厚い回転リング
３５…穴
３６…突起物リング
３６Ａ〜３６Ｆ…部材
３７…穴
３８…刃板
４０…固定リング積層体
４０ａ…リング積層体本体
４０ｂ…噴射ノズル
４０ｃ…突起物
４０ｄ…噴射用穴
４２…噴射ノズルリング
４４…噴射ノズルリング本体
４６…噴射ノズル
４８…噴射用穴
５０…突起物リング
５０Ａ〜５０Ｃ…突起物リング
５２…固定リング
５４…突起物
６０…入出力部
６２…原料投入管
６４…微粉末排出口
６６…メッシュ部

本発明は、被粉砕物を粉砕して微粉体を生成する分野においてその利用が可能である。

Claims (6)

1. 被粉砕物を微粉体に粉砕するための空洞室と、
   前記空洞室内に旋回する空気流を生成する空気流生成部と、
   前記空洞室の壁部に固定された複数の第１の突起物と、
   前記空洞室の中央に設けられた回転体に固定され、前記複数の第１の突起物に対向する複数の第２の突起物とを有し、
   前記回転体の回転時に、前記回転体の回転軸方向から見て、前記第１の突起物と前記第２の突起物とが部分的に交差するように、前記複数の第１の突起物が前記空洞室の内側に向かって突出し、前記複数の第２の突起物が前記空洞室の外側に向かって突出しており、
   前記回転体を回転して前記複数の第２の突起物を前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動させることにより、前記空洞室内に入力された前記被粉砕物が、前記空気流生成部により生成された空気流により旋回され、前記複数の第１の突起物及び前記複数の第２の突起物により微粉体にする
   ことを特徴とするジェットミル装置。
2. 被粉砕物を微粉体に粉砕するための空洞室と、
   前記空洞室内に旋回する空気流を生成する空気流生成部と、
   前記空洞室内に設けられた複数の第１の突起物と、
   前記空洞室内に設けられ、前記複数の第１の突起物に対向し、前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動する複数の第２の突起物とを有し、
   前記複数の第１の突起物は、前記空気流生成部が生成する空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させるように、前記空気流生成部が生成する空気流の旋回方向に対して傾斜して配置されており、
   前記複数の第２の突起物は、前記空気流生成部が生成する空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させるように、前記空気流生成部が生成する空気流の旋回方向に対して傾斜して配置されており、
   前記空洞室内に入力された前記被粉砕物が、前記空気流生成部により生成された空気流により旋回され、前記複数の第１の突起物及び前記複数の第２の突起物により微粉体にする
   ことを特徴とするジェットミル装置。
3. 請求項１又は２記載のジェットミル装置において、
   前記空気流生成部は、前記空洞室の壁部に固定され、旋回方向に空気流を噴射する複数の噴射ノズルを有し、
   前記複数の噴射ノズルが設けられた前記空洞室の領域には、前記複数の第２の突起物のみ設けられている
   ことを特徴とするジェットミル装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のジェットミル装置において、
   前記複数の第１の突起物及び／又は前記複数の第２の突起物は、相対的に移動する方向に向かって薄くなっている
   ことを特徴とするジェットミル装置。
5. 被粉砕物を微粉体に粉砕する粉砕方法であって、
   前記被粉砕物を微粉体に粉砕するための空洞室と、前記空洞室内に旋回する空気流を生成する空気流生成部と、前記空洞室の壁部に固定された複数の第１の突起物と、前記空洞室の中央に設けられた回転体に固定され、前記複数の第１の突起物に対向する複数の第２の突起物とを有し、前記回転体の回転時に、前記回転体の回転軸方向から見て、前記第１の突起物と前記第２の突起物とが部分的に交差するように、前記複数の第１の突起物が前記空洞室の内側に向かって突出し、前記複数の第２の突起物が前記空洞室の外側に向かって突出しているジェットミル装置を用い、
   前記回転体を回転して前記複数の第２の突起物を前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動させることにより、空気流により旋回された前記被粉砕物を微粉体にする
   ことを特徴とする粉砕方法。
6. 被粉砕物を微粉体に粉砕する粉砕方法であって、
   前記被粉砕物を粉砕するための空洞室内に旋回する空気流を生成し、前記空洞室内に入力された前記被粉砕物を空気流により旋回させ、
   前記空気流の旋回方向に対して傾斜して配置された前記複数の第１の突起物により、前記空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させ、
   前記空気流の旋回方向に対して傾斜して配置された前記複数の第２の突起物により、前記空気流に乗って旋回する微粉体を上昇させ、
   複数の第１の突起物と、前記複数の第１の突起物に対向し前記複数の第１の突起物に対して相対的に移動する複数の第２の突起物とにより、空気流により旋回された前記被粉砕物を微粉体にする
   ことを特徴とする粉砕方法。

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