JPH02303559A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、分級室に供給した粉体材料に高速旋回渦流を
生起させて微粉と粗粉とに遠心分離させる気流分級機に
関する。

Ｃ従来の技術］ 従来、気流分級機としては、クラシフロン（名古屋工業
技術試験所報告８　［４］　２３５　（昭３４））や井
伊谷式分級機（日本機械学界誌５９［３］２１５　（昭
３１））等が提案されているが、これらは、その機械形
状で分離粒子径が決まり、分級点の調整が困難である。

また、粉体材料を−か所から分級室へ投入する方式であ
り、粉体の分散が悪く、かつ原料投入速度が上ると、著
しく分級精度が低下し、分離粒子径が粗い方ヘシフトす
る等の問題点を有している。

この解決手段として、特開昭５４−４８３７８号公報の
ごとく、分級室の高さをコントロール可能にする方法、
特開昭５４−７９８７０号公報のごとく分級室の上にサ
イクロン形状の案内筒を設ける方法が提案されている。

実際には、これらの提案を組み合わせたものが実用化さ
れている。

実用化されている分級装置の概略図を第５図に示す・ しかし、第５図に示したようなこの種の気流分級機（特
開昭５４−７９８７０号公報や特開昭５４−４８３７８
号公報に記載の技術を組み合わせたもの）の分級室への
粉体材料供給部は、サイクロン状の形状をなしており、
上部カバー６の上面中央部には案内筒１５を起立状に設
け、該案内筒１５の上部外周面に供給筒８が接続されて
いる。供給筒８は、案内筒１５の外周にかかる供給筒を
介して供給される粉体材料が、案内筒内円周接線方向に
導入されるように接続されている。該供給筒８より案内
筒Ｉ５内に粉体材料を供給すると、該粉体材料は案内筒
１５の内周面に沿って旋回しながら下降する。この場合
粉体材料は、供給筒８より案内筒１５内周面に沿って帯
状に下降するため分級室４に流入する粉体材料の分布及
び濃度が不均一となり（分級室へ案内筒内周面の一部か
らのみ粉体材料は流入する）、分散が悪い。また、処理
量を大きくとると粉体材料の凝集がいっそう起こり易（
、さらに分散が十分に行われなくなり、高精度の分級が
行えないという問題点がある。また、粉体材料を搬送す
るエアー量が多い場合、分級室に流入するエアーの量が
多いため分級室において旋回する粒子の中心向き速度が
太き（なり分離粒子径が太き（なるという問題点がある
。従って、通常分離粒子径を小さくする場合、案内筒上
部１６よりエアーをダンパーによりコントロールして抜
いているが、抜くエアー量が多いと粉体材料の一部も排
出し、損失するという実用上の問題点が生じる場合もあ
る。

また、実開昭５４−８１１７２号公報に提案され、第６
図及び第７図に示すごとく分級室の周壁外周部に入口側
の始端部から終端部に至るに従って通過面積が漸次減少
する渦巻状の供給筒８を設け、この供給筒と分級室との
間に設けた環状連通部の円周の接線方向に向く多数枚の
ルーパー７を設け、前記供給筒の外周囲に環状の高圧エ
アー供給室１４を設け、該供給室の内周壁円周方向に前
記ルーパー７と同方向に向（複数個のノズル孔１７を形
成したことを特徴とする気流分級機も提案されている。

この分級機においては、ルーパー間より均一速度でかつ
分散された粉体材料が分級室に流入するように改良され
ている。しかしながら、ノズル孔１７より供給筒８内に
高圧エアー（■）を噴射せしめるようにしたため、高圧
エアーによる乱流が起こり、分級精度が低下するという
問題点がある。

そこで、第８図及び第９図に示されるごとく高圧エアー
を削除した供給方法が考えられるが、この方法の場合、
粉体材料は遠心力により供給筒８の外周壁に沿って流れ
るため、各ルーバー間から均一に分級室に流入せず、末
端部より多量に流入するため第６図及び第７図に示され
た装置の如き効果を得ることも困難である。

さらに、第６図及び第７図に示された装置では、分級室
内で分級に寄与する旋回流が、ルーパー７間から流入す
るエアーのみであるため粉体材料は、ルーパー７間から
流入する旋回気流による遠心力により、サイクロンの効
果と同様に分級室の外周に沿って移動するため、捕集の
要素が強く粗粉側に微粉が混入し易くなるという問題点
がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記問題点を解消した気流分級機を提供する
ことにある。

本発明は、分級室へ粉体材料を均一に導入し、また、分
級室において旋回する粉体粒子の分級室中心向き速度を
小さくすることにより、分級精度を向上させ、微小粒径
の粉体材料を従来装置よりも精緻に分級し得る気流分級
機を提供することにある。

［課題を解決するための手段（及び作用）］本発明は、
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供給筒と連通ずる環状の案内室を
設け、該案内室と該分級室との間に案内室の内周円方向
の接線方向に先端を向けた複数のルーパーを設け、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でおり、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
級室下部外周囲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。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、本発明の気流分級機の一実施例を
概略的に示した図である。

第１図において、ｌは筒状の本体ケーシングを示し、２
は下部ケーシングな示し、その下部に粗粉排出用のホッ
パー３が接続されている。本体ケーシング１の内部は１
分級室４が形成されており、この分級室４の上部は本体
ケーシング１の上部に取付けた環状の案内室５と中央部
が高くなる円錐状（傘状）の上部カバー６によって閉鎖
されている。

分級室４と案内室５の間の仕切壁に円周方向に配列する
複数のルーパー７を設け、案内室５に送り込まれた粉体
材料とエアーを各ルーパー７の間より分級室４に旋回さ
せて流入させる。尚、供給筒８を経て案内室５の中を流
動するエアーと粉体材料は、各ルーパー７に均一に分配
されることが精度よく分級するために必要である。ルー
パー７へ到達するまでの流路は遠心力による濃縮が起り
にくい形状にする必要があり、第２図に示すごとく、供
給筒８を案内室外周面接線方向に対して垂直方向に接続
し、ルーパー上部に十分な空間のある案内室５と連通ず
る。第３図に示す如（、複数の供給筒８を設けるか、第
４図に示すように分級室４の水平面に対して垂直な上方
向から供給筒８を接続させてもよい。

このようにして、ルーパー７を介して、エアーと粉体材
料は分級室４へ供給され、ルーパー７を介して、分級室
４へ供給する際に従来の方式より著しい分散の向上が得
られる。また、ルーパー７は可動であり、ルーパー間隔
は調整でき、ルーパー７の高さも適宜設定することが可
能である。

本体ケーシング１の下部には円周方向に配列する分級ル
ーパー９を設け、外部から分級室４へ旋回流を起こす分
級エアーを分級ルーパー９を介して取り入れている。

本体ケーシング１の上部には円周方向に配列する分散ル
ーパー１３を設け、外部から分級室４へ旋回流入する分
散エアーを分散ルーパー１３を介して取り入れている。

また、分級室４の底部には、中央部が高くなる円錐状（
傘状）の分級板１０を設け、該分級板１０の外周開戦粗
粉排出口１１を形成する。また、分級板１０の中央部に
は微粉排出シュート１２を接続し、該シュー）１２の下
端部をＬ字形に屈曲し、この屈曲端部な下部ケーシング
２の側壁より外部に位置させる。

さらに、該シュート１２は、サイクロンや集壓機のよう
な微粉回収手段を介して吸引ファンに接続されており、
該吸引ファンにより分級室４に吸引力を作用させ、分級
ルーパー９間より分級室４に流入する吸引エアーによっ
て分級に要する旋回流を起こしている。

実施例で示す気流分級機は上記の構造から成り、供給筒
８より案内筒５内に粉体材料をエアーと共に供給すると
、この粉体材料を含むエアーは、案内室５から各ルーパ
ー７間を通過して分級室４に旋回しながら均一の濃度で
分散されながら流入する。

分級室４内に旋回しながら流入した粉体材料は、分散ル
ーパー１３間より流入するエアーにより、一層分散され
、微粉排出シュート１２に接続した吸引ファンにより、
分級室下部の分級ルーパー９間より流入する吸引エアー
流に乗って旋回を増し、各粒子に作用する遠心力により
粗粉と微粉とに遠心分離され、分級室４内の外周部を旋
回する粗粉は粗粉排出口１１より排出され、下部のホッ
パー３より排出される。また、分級板１０の上部傾斜面
に沿って中央部へと移行する微粉は微粉排出シュート１
２により、微粉回収手段へ排出される。

分級室４に粉体材料と共に流入するエアーは、全て旋回
流となって流入するため、分級室４内で旋回する粒子の
中心向きの速度は遠心力に比べ相対的に小さくなり、分
級室４において分離粒子径の小さな分級が行われ、粒子
径の非常に小さな微粉を微粉排出シュート１２に排出さ
せることができる。しかも、粉体材料がほぼ均一な濃度
で分級室に流入し、さらに分散ルーパー１３より流入す
るエアーにより一層分散されるため、精緻な分布の粉体
として得ることができる。

特に、第１θ図に示す如くジェットミルと直接連結し、
ジェットミルの分級機として、ジェットミルで粉砕した
粒子のうち粗い粒子を分離し、再びジェットミルに戻し
て粉砕するというシステムで、気流分級機を使用する場
合、分級機に供給されるエアー量（供給筒８かも流入す
るエアー量）が多（なるため、この効果が顕著になる。

さらに、この場合、ジェットミルの処理量を多（する場
合や、粒子径の小さな粉砕品を得る場合には、ジェット
ミルで使用される粉砕エアー量を多くする必要性があり
、より著しい効果となる。

尚、分級ルーパー９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、その高さも適宜に設定すること
が可能である。

また、分散ルーパー１３からなる気体流入口は、分級室
４の全高の中央より上部で、かつ、ルーパー７の設置位
置よりも下部に設けるのが好ましい。分散ルーパー１３
より流入するエアーの風速は、分級室下部の分級ルーパ
ー９より流入するエアー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、分散エ
アー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、一方、分級エアー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。

なお、分散エアー及び分級エアーの流入方法は、第１図
等に示す外気からそれぞれ分散ルーパー１３間、分級ル
ーパー９間より流入する吸引エア一方式のみに限定され
るものではない。

［実施例］ 以下、本発明の分級機を用いて粉体を処理した場合の実
施例について述べる。

夫Ｌｌｆｉユ ｒスチレン−アクリル系樹脂　　　　１００重量部上記
の配合よりなるトナー材料を加熱混練し、それを冷却後
、ハンマーミルで粗粉砕して得た粉体材料を、第４図に
示した気流分級機に毎分ｉｏｏ　ｇの割合で投入し、第
１０図に示した如（、分離粗粉を該分級機に接続したジ
ェットミル（日本ニューマチック工業社製超音速ジェッ
トミル）に流入させ、微粉砕（粉砕用ジェットエアー圧
力５　Ｋｇｆ／ｃｍ２）を行い、微粉砕された粉体材料
を再び粗粉砕して得た粉体材料と共に該分級機に投入し
、分離微粉を微粉砕製品として得た。平均粒径４．９ｐ
Ｈｌ！であり、ｌ　Ｏｐｍ以上頻度０重量％の微粉砕製
品が１００ｇ／ｍｉｎで得られた。平均粒径は、粒径−
重量分布のメジアン値粒径であり、コールタ−エレクト
ロニクス社製のコールタ−カウンタで測定した。

大１０糺ｌ 実施例１と同じ材料を実施例１と同じ供給量（１００ｇ
／ｍ１ｎ）で実施例１と同じ分級機−ジェットミルに投
入し、粉砕用ジェットエアー圧力を６Ｋｇｆ／ｃｆｆｉ
２で、微粉砕製品を得たころ、その粒度は、平均粒径４
．１μｍであり、１０μｍ以上頻以上型量％であり、収
量１００ｇ／ｍｉｎで得られた。

尚、このとき、気流分級機に粉体材料と共に入るエアー
量は実施例１のときの約１．２倍であった。

比ＪＬＩ糺１ 実施例１と同じ粗粉材料を実施例１と同じ供給量（１０
０ｇ／ｗｉｎ）で、第５図に示した気流分級機に投入し
、分離粗粉を該分級機に接続したジェットミル（日本ニ
ューマチック工業社製超音速ジェットミル）に流入させ
微粉砕（粉砕用ジェットエアー圧力５　Ｋｇｆ／ｃｍ’
　）を行い、微粉砕材料を再び粗粉砕材料と共に該分級
機に投入し、分離微粒を微粉砕製品として得たところ、
その粒度は、平均粒径７．５ｐｍ、　１０ｐｍ以上頻度
１５．０重量％となり、収量は９８ｇ／ｍｉｎで得られ
た。

ルｊｄ引λ 実施例１と同じ材料を実施例１と同じ供給量（１００ｇ
／ｍ１ｎ）で、比較例１と同じ分級機−ジェットミルに
投入し、粉砕用ジェットエアー圧力を６Ｋｇｆ／ｃｍ”
で、微粉砕製品を得たところ、その粒度は、平均粒径６
．３ｐｍであり、ｌ　Ｏｐｍ以上頻度７．０重量％であ
り、収量９７ｇ／ｍｉｎであった。

以上のように実施例１．実施例２では、それぞれ比較例
１及び比較例２に比べて小さな粒径の微粉砕製品（分離
微粉）が得られた。

また、実施例２では実施例１よりも粉砕用ジェットエア
ー圧力をＩＫｇｆ／ｃｍ”大きく、風量で約１．２倍多
くしたことにより、微粉砕製品粒径が４．９μｍから４
．１ｐｍと約２０％小さくなった。これに対して、比較
例２と比較例１では、同様に粉砕用ジェットエアー圧力
をＩＫｇｆ／ｃｍ”大きくしたことによって、微粉砕製
品粒径は７．５ｐｍから６．３ｇｍと、１５％しか小さ
くならなかった。

Ｌ較猶ユ 実施例１と同じ材料を比較例１と同じ分級機−ジェット
ミルに投入し、粉砕用ジェットエアー圧力を５Ｋｇｆ／
ｃｍ’で、平均粒径が４．９Ｐｒｎである微粉砕製品を
得るようにしたところ、そのときの最大の材料供給量は
２５ｇ／ｗｉｎであり、収量は２４ｇ／ｍｉｎであった
。また、微粉砕製品粒度は、平均４．９μｍであり、Ｉ
　Ｏｐｍ以上頻度０．６重量％であった。

以上のように、比較例３では実施例１と同じ平均粒径の
微粉砕製品を得るためには、その処理能力が１７４に減
少してしまった。

見立上ユ 実施例１と同様の配合よりなるトナー材料を加熱混練し
、それを冷却後、へンマーミルで粗粉砕し、それをジェ
ットミル（日本ニューマチック工業社製超音速ジェット
ミル）に供給して、平均粒径７．Ｏｐａ＋であり、４．
０Ｈ以下頻度１５重量％に微粉砕されたトナー粉体を第
４図に示した気流分級機で分離粒子径として分離微粉の
平均粒径４、Ｏ＃Ｌｍになるように分級したどころ、分
離微粉は平均粒径４．ＯＨであり、２．５　ｐｍ以下頻
度８重量％、分離粗粉は平均７．５１であり、４．０μ
ｍ以下頻度１．５重量％となった。また、分離微粉と分
離粗粉の収量比は２１ニア９であった。

比較例４ 実施例３と同じ平均粒径７．０μｍ、　４．０ｐｍ以下
頻度１５重量％のトナー粉体を第５図に示した気流分級
機で分離粒子径として分離微粉の平均粒径４．Ｏｐｍに
なるように分級したところ、分離機・粉は平均粒径４．
　Ｏｐｍ、　２．５μｍ以下頻度１５重量％９分離粗粉
は平均粒子径７．４Ｐｍであり、４．０　ｐｍ以下頻度
５重量％となり、実施例３と比べると、微粉粗粉ともに
、実施例３の方が粒径−重量頻度分布のシャープな粉体
が得られた。

また、このときの分離微粉と分離粗粉の収量比は２５ニ
ア５であった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、供給筒８から分級室４へ
流入する粉体材料と搬送エアーを案内室５と分級室４の
間に設けたルーパー７の間から分級室４に旋回しながら
しかも全周から均一な粉体材料濃度で流入させるように
し、分級室４上部から分散エアーを導入したため、精度
良く効果的に分級することができる。さらに、分級室４
において旋回する粒子の中心向きの速度を小さくするこ
とができるため、分離粒子径を小さくすることができる
。特に、ジェットミルと接続した系のように、粉体材料
と共に流入するエアーの量が多い場合には、分離粒子径
を小さくする効果が著しく、ジェットミルによる微粉砕
製品としてより小さな粒径のものを効果的に得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した気流分級機の縦断側面図を示
し、第２図は第１図のＩ−Ｉ面断面図を示す、第３図は
第２図の変形例を示す図であり、第４図は他の実施例の
気流分級機の縦断側面図を示す、第５図、第６図及び第
８図は従来の分級機の縦断面図を示し、第７図及び第９
図は第６図及び第８図の■−■視、　ＩＩＩ−ＩＩＩ視
断面断面図す。第１Ｏ図は実施例及び比較例における気
流分級機とジェットミルを連結させたシステムのフロー
チャート図である。 １一本体ケーシング　　１〇−分級板 ２−下部ケーシング　　１１−粗粉排出口３−粗粉排出
用ホツバ−１２−微粉排出シュート４−分級室　　　　
　　１３−分散ルーパー５−案内室　　　　　　１４−
高圧エアー供給室６−上部カバー　　　　１５−案内筒 ７−ルーパー　　　　　１６−案内筒上部８−供給筒　
　　　　　１７−ノズル孔９−分級ルーパー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体を気流によって分級する気流分級機において
   、分級室の上部に粉体供給筒と連通する環状の案内室を
   設け、該案内室と該分級室との間に案内室の内周円の接
   線方向に先端を向けた複数のルーバーを設け、該分級室
   の下部には、円錐状の分級板が具備されており、該分級
   板の下縁外周囲に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、該分級室下部外
   周囲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。