JPH01203087A - 気流分級機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、分級室に供給した粉体に高速旋回渦流を生起
させて微粉群と粗粉群とに遠心分離するための、粉体分
級に使用される気流分級機に関する。

〔背景技術〕

分級室に流入する粉体原料が、該分級室において旋回状
に流動するとき、粉体原料の各粒子には遠心力と内向き
方向の空気抵抗力が作用し、この遠心力と空気抵抗力の
均衡によって分級点が決定される。

分級室の外側には大きな粒子が旋回し、小さな粒子は内
側を旋回することになる。分級室の底部中央と外周部の
各々に粉体排出口を形成することによって微粉群と、粗
粉群とを分割捕集（分級）することができる。

このような気流分級機では、分級室内において粉体原料
が、充分に分散されて、−次粒子になっていることが分
級精度を上げる上で重要である。

この種の分級機としては、井伊谷弐分級機やクラシフロ
ンが提案されている。しかし、このタイプの分級機では
、分級点のコントロールが極めて困難であり、分散が悪
（、高松じん濃度では分級精度が悪い、という問題点が
あった。この問題点を改良するために種々の提案がなさ
れている。例えば、特開昭５４−４８３７８号公報また
は特開昭５４−７９８７０号公報に記載された提案があ
る。実用化され分級機として、ＤＳセパレーターの名称
で市販されている分級機をあげることができる。この種
の分級機においては、分級点のコントロールは可能にな
ったが、サイクロン部を介して分級室に粉体が供給され
るため、粉体が濃縮されて、分級室に入ることになり、
粉体の分散が不充分になる傾向があった。そのため、分
級効率の低下を引き起こしていた。添付図面中の第５図
及び第６図を参照しながら、従来装置についてさらに説
明する。

第５図は従来装置の外表面の概略図であり、第６図は従
来装置の概略的断面図である。

第５図及び第６図において、ｌは本体ケーシングであり
、２は該ケーシング１の下部に接続した下部ケーシング
であって、その下部にホッパー３とを備えており、本体
ケーシングｌの内部には、分級室４が形成されている。

本体ケーシングｌの上部に案内筒ＩＯが起立し、この案
内筒１０の上部外周面に供給筒９が接続されている。案
内筒ｉｏ内の下部に中央が高い円錐状（傘状）の排出案
内板１５が取りつけられており、この排出案内板１５の
下縁外周囲に環状の供給溝１１が形成されている。分級
室４の底部には、中央部が高い円錐状（傘状）の分級板
５が具備されており、この分級板５の下縁外周囲に環状
の粗粉排出溝６が形成されており、また分級板５の中央
部には微粉排出ロアが形成されている。分級室４の下部
周壁外周囲には、空気（エア）が流入するための気体流
入口８が具備されており、この気流流入口８は、通常複
数枚の羽根形状の分級ルーパー１４の間隙により構成さ
れている。気体流入口８より導入されるエアの向きは、
分級室４において旋回しながら下降する粉体材料の旋回
方向に噴出するように分級ルーパー１４により調節され
、粉体材料を分散させ、且つ旋回速度が加速させるよう
になっている。

第４ｂ図に第５図及び第６図のｍ−ｍ視断面図を示す。

第４図に示される気流流入口８は、−具体例であり、分
級ルーパーの形状を変えることも可能である。該分級ル
ーパー１４間の間隔は調整可能であり、この間隔を変え
ることにより、分級室４内の粉体の旋回速度を変化させ
、分級点を変えることができる。また分級室４の高さも
調整可能である。

このような従来の気流分級機において、供給筒９から案
内筒１０に気流により圧送された粉体原料は、案内筒１
０の内部外周囲を旋回しながら下降し、環状の供給溝１
１より分級室４内に旋回流入される。

分級室４内では、各粒子に作用する遠心力により粗粉群
と微粉群とに遠心分離される。しかしながら、従来の装
置では原料粉体が案内筒内壁に遠心力により濃縮されな
がら分級室４内に供給されることから、粉体粒子の分散
が不充分であり、又、粉体はサイクロンと同様に案内筒
の内で帯状にラセンをえかいて降下するので分級室へ供
給される濃度も場所により不均一であり、充分な分級精
度が得られなかった。すなわち微粉が凝集体を形成する
場合や、粗粉に微粉が付着している場合、分散が不充分
であると、微粉が粗粉群側に混入する傾向が高まる。更
に、分散が不充分であると分級室４内の粉じん濃度が不
均一になり、分級精度そのものが悪化し、得られる分級
製品の粒度分布が幅広のものになるという問題点が生起
する。この傾向は粉体原料の粒度が細かくなればなるほ
ど顕著になり、特に粉体が１０μｍ以下になると、分級
精度の低下傾向はより顕著になる。

〔発明の目的〕

本発明は前述の各種問題点を解決してなるものである。

本発明の目的は、分級効率の良好な気流分級機を提供す
ることにある。

本発明の目的は、粒度分布のシャープな分級粉体を生成
し得る気流分級機を提供することにある。

本発明の目的は、分級点の調整が容易な気流分級機を提
供することにある。

本発明の目的は、微小な粉体の凝集物が生成しに（い気
流分級機を提供することにある。

具体的には、本発明の目的は粉体を気流によって分級す
るための気流分級機において、分級室の上部に粉体を供
給するための供給口が形成され、該分級室の下部には、
円錐状の中央部が高い分級板が具備されており、該分級
板の下縁外周囲に粗粉群を排出するための粗粉排出口が
設けられており、該分級板の中央部には、微粉群を排出
するための微粉排出口が設けられており、該分級室の上
部外周囲に粉体を気流の旋回流により分散させるための
気体流入手段が具備されており、該分級室下部には粉体
を分級するための気流の旋回流を生じさせるための気体
流入口が設けられていることを特徴とする気流分級機を
提供することにある。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の気流分級機は、上記従来装置の問題点に鑑み、
分級室上部外周囲に粉体を旋回流により分散させるため
の気体流入手段を具備することにより、分級室内の粉体
の分散を向上させ、分級精度を向上させるようにしたも
のである。以下、図面に基づいて詳細に説明する。

本発明による気流分級機の一例として、第１図（装置外
表面を示す）及び第２図（装置縦断正面図を示す）に示
す形式のものを例示し得る。

第１図及び第２図において、１は本体ケーシングを示し
、２は該ケーシング１の下部に接続した下部ケーシング
であって、その下部にホッパー３とを具備し、本体ケー
シング１の内部には分級室４が形成されている。本体ケ
ーシングｌの上部に案内筒ｌＯが起立し、この案内筒１
０の上部外周囲に供給筒９が接続されている。案内筒Ｉ
Ｏ内の下部に中央部が高い円錐状（傘状）の排出案内板
１５が取りつけられており、排出案内板１５の下縁外周
囲に環状の供給溝１１が形成されている。分級室４の底
部には、中央部が高い円錐状（傘状）の分級板５が具備
されており、この分級板５の下縁外周囲に環状の粗粉群
を排出するための粗粉排出溝６が形成され、また分級板
５の中央部には微粉群を排出するための微粉排出ロアが
形成されている。分級室４の上部周壁外周囲には気流流
入手段として気流流入口１２が設けられている。該気体
流入口１２を構成する手段は限定されるものではないが
、好ましい一例として複数枚の羽根形状の分散ルーパー
１３の間隙により構成されているものを挙げることがで
きる。第３図に第１図及び第２図のＩ−１視断面図を示
す。第３図に示すように、気体流入口１２より導入され
るエア１６の向きは、案内筒１０の内部外周囲を旋回し
ながら下降し、環状の供給溝１１より分級室４内に旋回
流入する粉体材料の旋回方向に噴出するように分散ルー
パー１３により調節される。ルーパー１３により形成さ
れる気流流入手段は、分級室４に流入した直後の粉体を
積極的に分散して粉体の凝集物を少なくし、さらに粉体
を加速する役割をはたしている。これにより、粉体の分
級精度が格段に向上する。分級室４の下部周壁外周囲に
は、空気を流入させるための気体流入口８が具備されて
いる。この気体流入口８は第４ａ図に示すように複数枚
の羽根形状の分級ルーパー１４の間隙により構成されて
いる。

気体流入口８より導入されるエア１７の向きは、分級室
４を旋回しながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出す
るように分級ルーパー１４により調節され、粉体材料を
再度分散させ、かつ旋回速度を加速させるようになって
いる。

分級ルーパー１４間の間隔及び分散ルーパー１３間の間
隔は調整可能であり、分級ルーパー１４及び分散ルーパ
ー１３の高さも適宜に設定することが可能である。

本発明の構成によると、案内筒１０の内壁に遠心力によ
り濃縮されて、環状の供給溝１１より分級室４内に旋回
流入する粉体材料が気体流入口１２より流入するエア１
６により分散され、かつ旋回力を加速されて分級室下部
に旋回落下し、分級室下部においては、気流流入口８よ
り流入するエア１７により旋回力をさらに加速されて、
粗粉群と微粉群とに効率よ（分級される。この分級室４
内の粉体原料の分散状態が分級性能に非常に影響を及ぼ
す。従来の気流分級機では、精度の高い分級をおこなう
ためには、この分散が不充分であり、本発明では、この
問題点を分級室上部に気体流入口１２を設けることによ
り解消するものである。分級室上部に設ける気体流入口
１２は分級室４の全高の中央より上部に設けるのが好ま
しく、環状の供給溝１１の下に設けるのが好ましい。空
気流入口１２より流入するエア１６の風速は、分級室下
部の気流流入口８より流入するエア１７の風速と同等も
しくは遅い速度になるように調整することが好ましい。

これは、気体流入口１２より流入するエア１６は粉体を
構成する粒子を分散させることを主目的としており、−
方、気体流入口８より流入するエア１７は粒子に強い旋
回力を与え、遠心力の違いにより粗粉群と微粉群とに分
級するために導入させるという技術思想に基づいている
。

空気流入口１２の開口面積の総和をＡ（ｃｎｆ）、空気
流入口８の開口面積の総和をＢ（ｃｒｒ？）とするとＡ
及びＢが次の式を満足するように１≦−≦２０開口面積
を調整することが、分級性能の向上の上で好ましい。本
発明は分級室上部に空気流入口を設けることを特徴とし
ており、該空気流入口の下部の構成は第１図及び第２図
に例示した構成のみに限定されるものではない。

本発明の装置では分級室内で、各粒子が一次粒子まで充
分に分散される傾向が極めて高いため、分級効率が良（
、本発明の装置により分級された粒子群は精緻な粒度分
布を有しており、分級収率も従来装置に較べ良好である
。また、本発明の装置では対照とする分離粒子径を従来
装置より小さくすることも可能である。

本発明の気流分級装置は第７図のフローチャートに示す
ように、粉砕機とつないで用いても効果的である。この
場合、本発明の気流分級機に粉砕原料を供給し、ある規
定粒度以上の粗粉は粉砕機に導入し、粉砕後に再度、気
流分級機に循環させる。

規定粒度以下に粉砕された粒子は気流分級機から適宜の
取り出し手段により取り出す。このような粉砕システム
において、従来方式の気流分級機では、分級室内の粉体
の分散が不充分なため、極微粒子で構成される凝集体、
あるいは、粗粉に付着している微粒子を完全にほぐすこ
とは困難であり、かかる凝集体は、分級時に粗粉群側へ
混入し、粉砕機に再度循環されるため、過粉砕を引き起
こし、粉砕効率の低下を招く傾向があった。かかる問題
点に対し、本発明の気流分級装置では分散室内の粒体の
分散が充分に行われるため、かかる凝集体をほぐすこと
ができ、粗粉群への混入を防止して微粉粒子は微粉とし
て取り除かれるため、粉砕効率をより向上させることが
できる。

本発明の分級装置は、粉体の粒径が小さい程、又分級室
の粉塵濃度の高いほど効果が顕著であり、特に１０μｍ
以下の領域に効果的であり、粉砕機と結合した使い方に
おいてはより効果的である。

本発明の装置は、最終製品が微細粒子であることが要求
される静電荷像現像用トナー、粉体塗料。

磁性材料、高分子材料等の製造に適している。とりわけ
静電気力をおびやすく、凝集しやすい静電荷像現像用ト
ナーを製造するために使用される気流分級装置として適
している。

静電荷像現像用トナーは最終製品が微細粒子であり、か
つ規定粒度以下の粒子群を除去した精緻な粒度分布のも
のが要求される。ある規定粒度以下の粒子群を除去する
ためには、従来第５図または第６図に示す形式の気流分
級機では、分級精度がいまだ満足し得ない点があり、得
られた製品の粒度分布が幅広のものになってしまう傾向
があった。

また、従来方式のもとで、精緻な粒度分布のものが得ら
れたとしても、分級収率の低下を引き起こし、コスト高
のものになる。これに対して、本発明の分級装置による
と、分級室内の粉体の分散が充分に行われ、粗粉と微粉
とを効率よく分離することができるため、静緻な粒度分
布の分級品（トナー）を収率を下げることな（生成する
ことができるものである。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例１） 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０℃で約
１．０時間溶融混練後、冷却して固化し、ハンマーミル
で１００〜１０００μの粒子に粗粉砕し、次いで、日本
ニューマチック工業社製の超音速ジェットミルにより、
重量平均粒子径１０．５μｍ（粒径５．０４μｍ以下の
粒子を９．３重量％含有する）の粉砕品を得た。得られ
た粉砕品を第１図及び第２図に示す気流分級機に導入し
、分級を行った。気流分級機において、５　ｒｒｒ　／
　ｍ　ｉ　ｎの風量で粉砕品を吸引し、分級室上部のエ
ア１６を流入するため気体流入口１２は分散ルーバ１３
により縦２　ｃ　ｍ　、横０．６ｃｍの開口部を２０ケ
所（総開口面積２Ｘ０．６Ｘ２０＝２４ｃｒｒｒ）設定
し、分級室下部のエア１７を流入するための気体流入口
８は、分級ルーバ１４により縦２ｃｍ、横０．２ｃｍの
開口部を２０ケ所（総開口面積２ｘ０．２ｘ２０＝８ｃ
　ｒｒｌ’）設定し、分級室の高さは１４ｃｍにした。

粉砕品の分級を行った結果、微粉体が除去された分級品
として、重量平均粒子径１１．５μｍ（粒径５．０４μ
ｍ以下の粒子を０．３重量％含有する）のトナーとして
好ましい分級製品が分級収率８１％で得られた。ここで
いう分級収率とは、供給された粉砕品の原料の全量に対
しての最終的に得られた分級品（製品）の量との比率を
さし、粒度データはすべてコールタエレクトロニクス社
製のコールフカランターによる測定結果である。

（実施例２） 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０°Ｃで
約１．０時間溶融混練後、冷却して固化し、ハンマーミ
ルで１００〜１０００μの粒子に粗粉砕し、次いで、日
本ニューマチック工業社製の超音速ジェットミルにより
、重量平均粒子径７．０μｍ（粒径４．０μｍ以下の粒
子を８．０重量％含有する）の粉砕品を得た。得られた
粉砕品を第１図及び第２図に示す気流分級機に導入し分
級を行った。気流分級機において、５　ｒｒｒ　／　ｍ
　ｉ　ｎの風量で吸引し、分級室上部の気体流入口１２
は分散ルーパー１３により縦２　ｃ　ｍ　、横０．２ｃ
ｍの開口部を２０ケ所（総開口面積２Ｘ０．２Ｘ２０＝
８ｃｄ）設定し、分級室下部の気体流入口８は、分級ル
ーパー１４により縦２　ｃ　ｍ　、横０．１ｃｍの開口
部を２０ケ所（総開口面積２Ｘ０．ｌＸ２０＝４ｃｒｒ
ｒ）設定し、分級室の高さは１６ｃｍにした。

粉砕品の分級を行った結果、微粉体を除去された分級品
として、重量平均粒子径７．５μｍ（粒径４．０μｍ以
下の粒子を２．０重量％含有する）の製品が分級収率７
８％で得られた。

（実施例３） 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０℃で約
１．０時間溶融混練後、冷却して固化し、ハンマーミル
で１００〜１０００μの粒子に粗粉砕し、次いでホソカ
ワミクロン社製ＡＣＭパルベライザにより重量平均粒子
径３０μの粉砕物に粉砕した。得られた粉砕物を第１図
及び第２図に示す気流分級機に導入し、第７図に示すフ
ローチャートに基づいて、微粉砕を行った。粉砕機は日
本ニューマチック工業社製の超音速ジェットミルＩ−５
型を用い、気流分級機においては、５　ｒｄ　／　ｍ　
ｉ　ｎの風量で吸引し、分級室上部の気体流入口は縦２
　ｃ　ｍ　、横０．２ｃｍのものを２０ケ所（総開口面
積２Ｘ０．２Ｘ２０＝８Ｃｒｒｌ’）設定し、分級室下
部の気体流入口は縦２　ｃ　ｍ　、横０．２ｃｍのもの
を２０ケ所（総開口面積２Ｘ０．２Ｘ２０＝８ｃｒｒｆ
）設定し、分級室の高さは１２ｃｍにした。１時間あた
り４０ｋｇの割合で原料を供給し、規定粒度以下まで粉
砕されたものを微粉体として取り出した。

得られた微粉体の粒度は、重量平均径１１．２μｍ（粒
径５．０４μｍ以下の粒子を５．０重量％含有し、粒径
２０．２μｍ以上の粒子を０．５重量％含有する）の粗
粉が精緻に分級されたものであった。

〔比較例１〕 実施例１と同様にして得た粉砕品を第５図及び第６図に
示す形式の気流分級機に導入し、分級を行った。気流分
級機は５　ｒｎ’　／　ｍ　ｉ　ｎの風量で吸引し、分
級室下部の気体流入口は縦２　ｃ　ｍ　、横０．２ｃｍ
のものを２０ケ所設定し、分級室の高さは１０ｃｍにし
た。

粉砕品の分級を行った結果、微粉体を除去された分級品
として重量平均粒子径１１．２μｍ（粒径５．０４μｍ
以下の粒子を０．９重量％含有する）の製品が分級収率
７２％で得られた。分級収率は実施例１よりも劣ってお
り、さらに得られた製品を調べたところ、極微細粒子が
凝集した５μｍ以上の凝集物が点在しているのが見い出
された。

〔比較例２〕 実施例２と同様にして得た粉砕品を第５図及び第６図に
示す気流分級機に導入し、分級を行った。気流分級機は
５　ｒｄ　／　ｍ　ｉ　ｎの風量で吸引し、分級室下部
の気体流入口は縦２　ｃ　ｍ　、横０．１ｃｍのものを
２０ケ所設定し、分級室の高さは１２ｃｍにした。分級
を行った結果、微粉体を除去された分級品として、重量
平均粒子径７．３μｍ（粒径４．０μｍ以下の粒子を４
．１重量％含有する）の製品が、分級収率７０％で得ら
れた。分級収率は実施例２よりも劣っており、得られた
分級品を観察したところ、極微細粒子が凝集した３μｍ
以上の凝集物が点在しているのが見い出された。

〔比較例３〕 実施例３と同様にして得た粉砕品を第５図及び第６図に
示す気流分級機に導入し、第７図に示すフローチャート
に基づいて微粉砕を行った。粉砕機は日本ニューマチッ
ク工業社製の超音速ジェットミル１−５型を用い、気流
分級機は５ｒｒｒ／ｍｉｎの風量で吸引し、分級室下部
の気体流入口は縦２ｃｍ、横０．２ｃｍのものを２０ケ
所設定し、分級室の高さは８ｃｍにした。

１時間あたり３０ｋｇの割合で原料を供給し、規定粒度
以下まで粉砕されたものを微粉体として取り出した。得
られた微粉体の粒度は重量平均粒子径が１１．５．ｃｚ
ｍ（粒径５．０４　μｍ以下の粒子を９．１重量％含有
し、粒径２０．２μｍ以上の粒子を５．１重量％含有す
る）の粗粉側に幅広な分布のものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置を実施した気流分級機の外表
面の概略図を示し、第２図は概略的縦断正面図を示し、
第３図はＩ−１視断面図を示し、第４ａ図はｎ−ｎ視断
面図を示し、第４ｂ図はｍ−ｍ視断面図を示し、第５図
は従来例の気流分級機の外表面図を示し、第６図は縦断
正面図を示す図である。第７図は本発明に係る装置を粉
砕システムに適用したフローチャート図である。 ■・・・・・・・・・本体ケーシング　　２・・・・・
・・・下部ケーシング３・・・・・・・・・ホッパー　
　　　４・・・・・・・・分級室５・・・・・・・・・
分級板　　　　　　６・・・・・・・・粗粉排出溝７・
・・・・・・・・微粉排出シュート　８・・・・・・・
・気体流入口９・・・・・・・・・供給筒　　　　　　
１０・・・・・案内筒１１・・・・・・供給溝　　　　
　　１２・・・・・気体流入口１３・・・・・・・・・
・分散ルーパー　　１４・・・・・分級ルーパー１５・
・・・・・・排出案内板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体を気流によって分級するための気流分級機に
   おいて、分級室の上部に粉体を供給するための供給口が
   形成され、該分級室の下部には、円錐状の中央部が高い
   分級板が具備されており、該分級板の下縁外周囲に粗粉
   群を排出するための粗粉排出口が設けられており、該分
   級板の中央部には、微粉群を排出するための微粉排出口
   が設けられており、該分級室の上部外周囲に粉体を気体
   の旋回流により分散させるための気体流入手段が具備さ
   れており、該分級室下部には粉体を分級するための気体
   の旋回流を生じさせるための気体流入口が設けられてい
   ることを特徴とする気流分級機。