JPH04210252A - 微粉砕装置 - 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】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、回転式分級機を備えた
旋回流式ジエンｌ−ミルの改良、特に粉砕における消費
エネルギーおよび粉砕粒度分布が改良される微粉砕装置
に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】一般に、回転式分級機を備えた旋回流式
ジェットミル（以下、単に内部分級ジェットミルという
）は、圧縮空気を粉砕ノズルより噴射させ、その高速空
気流のエネルギーにより粒子相互の衝突を起こし、固形
物を粉砕し、更に回転式分級機により、粒子を遠心分級
し、目的とする粉砕粒径を有する粒子を得ていた。 ［０００３］内部分級ジェットミルは、圧縮空気の噴射
を利用する為、断熱膨張作用による温度低下が起こり、
熱を嫌う固形物の粉砕も可能であること、又、内部に分
級機を備えることにより、通常の閉回路方式（外部に分
級機を備える方式）よりも機器点数を低減出来、品種切
換性、洗浄性に優れていること。更に、粒子相互の衝突
、即ち、表面粉砕が主であることより微粉砕に適すると
いう利点があげられる。 ［０００４］

【発明が解決しようとする課題】ところで前記のような
内部分級ジェットミルにおいては、大量の圧縮空気を使
用するため、大型コンプレッサーが必要となり、粉砕消
費エネルギーが機械式ミルに比べ、２〜５倍と非常に大
きいこと、更に粒子相互の衝突が主であるため、超微粉
が発生し易く、粉砕粒度分布が広くなるという問題があ
った。 ［０００５］特開昭６３−３１９０６７号に記載の粉砕
機は、内部分級ジェットミルである。通常、ジェットエ
アーによる旋回流のスピードは、分級ローターの回転ス
ピードより速い為、分級ローターが旋回浅場に近い場合
、分級効果は余り望めない。又、この粉砕装置は、コン
プレッサー使用のジェットミルであるので粉砕消費エネ
ルギーは従来同様大きい。 ［０００６１本発明は、従来の技術における上記のよう
な欠点を改良することを目的としてなされたものである
。 ［０００７］即ち、本発明の目的は、粉砕ノズルの噴射
方向の前方に衝突部材を設置し、粒子間の衝突と粒子の
衝突部材への衝突という２つの力を有効に利用し、粉砕
エネルギー効率が高く、かつ粉砕粒度分布の狭い粉砕物
を生産する微粉砕装置を提供するものである。 ［０００８］

【課題を解決するための手段】本発明は、粉砕室内で圧
縮空気を複数の粉砕ノズルから噴射し、固形物を粉砕す
る旋回流式ジェットミルの内部に回転式分級機を備えた
微粉砕装置において、各粉砕ノズルの噴射方向前方に、
噴射空気が衝突するように衝突部材を設けたことを特徴
とする。 ［０００９１本発明の微粉砕装置について、実施例に相
当する図面によって説明すると、本発明の微粉砕装置は
、旋回粉砕室６内で圧縮空気を複数の粉砕ノズル３から
噴射して固形物を粉砕する旋回流式ジェットミルとその
上部に円板状ローター８とその円板状ローターを回転さ
せる回転駆動装置９よりなり、そして、各粉砕ノズル３
の噴射方向前方に衝突部材２を設け、粉砕ノズルからの
噴射空気が衝突部材２に衝突するように構成されている
。 ［００１０１本発明において、衝突部材の設置位置は、
粉砕ノズルからの噴射空気の中心方向をＯｏとしたとき
、衝突部材の衝突面の中心が２０°以内の頂角を有する
円鉢形範囲にあるようするのが好ましく、また衝突部材
の衝突面先端と粉砕ノズル先端との距離が、ポテンシャ
ルコアゾーンの５倍以下であるのが好ましい。 ［００１１］衝突部材は、合金、表面処理金属、または
セラミックスから形成された、球形、卵形、円柱形また
はドーム形の形状を有するものが使用でき、また、この
衝突部材のサイズとしては、噴射空気の中心方向に対し
て垂直な面又は断面の面積が、粉砕ノズルの最小内径部
の断面積の５０倍以下であることが好ましい。 ［００１２］

【作用】本発明の微粉砕装置において、複数の粉砕ノズ
ルから噴射された圧縮空気は、圧縮空気噴射方向前方に
設けた衝突部材に衝突するので、利用されずに消費され
ている圧縮空気エネルギーを有効に粉砕に活用すること
ができる。又、粒子と衝突部材の衝突により体積粉砕効
果を上げ、微粉量の少ない粒度分布のシャープな粉砕物
が得られる。 ［００１３］

【実施例】本発明の実施例を図面によって説明する。 ［００１４］図１は、本発明の微粉砕装置の平面図であ
り、図２は図１の断面図である。図中、１は微粉砕装置
本体、２は衝突部材、３は粉砕ノズル、４は圧縮空気室
、５は排出管、６は旋回粉砕室、７は衝突部材支持部品
、８は回転式分級機ローター、９は回転駆動装置、１０
は粗粉飛込み防止リング、１１はスペーサーである。 ［００１５１本発明の微粉砕装置においては、旋回流式
ジェットミル本体１の旋回粉砕室６内に、衝突部材２を
粉砕ノズル３の噴射方向に、各噴射ノズルに対応して設
け、それにより利用されずに消費されている圧縮空気エ
ネルギーを有効に粉砕に活用することができる。 ［００１６］衝突部材の設置位置については、粉砕ノズ
ルからの噴射空気の中心方向をＯｏとすると、衝突部材
の衝突面の中心が２０’以内の頂角を有する円錐形範囲
にあり、好ましくは、噴射された圧縮空気の中心方向、
即ちＯｏである。２０°の角度を越えると、衝突部材の
衝突面が噴射された圧縮空気の流れから外れる割合が大
きくなり、衝突部材の効果がなくなる。また、距離につ
いては、圧縮空気をノズルより噴射した場合、噴射され
た圧縮空気が有効なエネルギーを有するゾーンをポテン
シャルコアゾーン（通常、ノズル内径の５倍）と呼ぶが
、衝突部材の衝突面先端と粉砕ノズル先端との距離が前
記ポテンシャルコアゾーンの５倍以内、好ましくは２〜
３倍とするのが望ましい。上記距離が５倍を越える場合
は、粒子の速度が低下して衝突エネルギーが低下したり
、他のノズルからの噴射空気を乱したり、粒子の分級効
果を有する旋回流を乱し、逆に粉砕効果を低下させる原
因となる。 ［００１７］次に、衝突部材の形状としては、球形、円
柱形、卵形及びドーム形等があげられるが、球形が好ま
しい。更に衝突部材の大きさは、前記設置距離の理由と
同様、他のノズルからの噴射された圧縮空気を乱したり
、旋回流を乱したりしない範囲の大きさがよく、噴射空
気の中心方向に対して垂直な面又は断面の面積が、粉砕
ノズルの最小内径部の断面積の５０倍以下であるのが望
ましい。 ［００１８］衝突部材の材質は、耐摩耗性のものならば
問題なく使用することができる。特に、耐摩耗性合金、
耐摩耗表面処理金属、セラミックス等が望ましい。衝突
部材の材質の例として、合金類としては、超硬を始め、
コバルトベースのステライト合金、ニッケルベースのデ
ロロ合金、鉄ベースのデルクロム合金、トライスチル合
金、およびトリバロイ金属間化合物があげられ、セラミ
ックスとしては、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の
酸化物、炭化ケイ素、炭化クロム等の炭化物、窒化ケイ
素、窒化チタン等の窒化物、硼化クロム、硼化チタン等
の硼化物等があげられる。 ［００１９］本発明の微粉砕装置を使用して微粉砕を行
う場合の具体例を以下に示す。 ［００２０１第１図および第２図に示す微粉砕装置を使
用した。この微粉砕装置は、旋回粉砕室内径４２０ｍｍ
Φ、旋回粉砕室円周部高さ５０ｍｍ、スペーサー高さ１
００ｍｍ、旋回粉砕室中心底部に内径１００ｍｍΦ、高
さ１６０ｍｍの排出管とその上部に直径１４８ｍｍΦ羽
根枚数７２枚の分級ローターを有していた。また、旋回
粉砕室円周部の粉砕ノズルは、内径５．２ｍｍΦのラバ
ールノズル４個を中心方向から３５度ずらせた角度に設
置し、原料は分級ローター上部の原料供給口より供給さ
れるようにし、以下の条件で粉砕を行った。 ［００２１］

【実施例１】 （００２２］を子写真用トナー材料のハンマーミル破砕
物（重量平均粒径Ｄ３ｏ　＝　３００〜５００μｍ）を
原料とし、重量平均粒径Ｄ５０（以下、単にＤ　５０と
言う）が１１μｍになるように上記の条件で粉砕し、粒
度分布をコールタ−カウンターＴＡ−ＴＩ（コールタ−
エレクトロニクス社製）で測定した。その結果を表１に
示す。 ［００２３］

【比較例１】粉砕室内に衝突部材を設けない構造とした
以外は、実施例１と同じ条件でＤ５［＋＝１１μｍにな
る様に粉砕を行った。その結果を表１に示す。また、そ
の際の原料供給量、Ｒｏｓ　ｉｎ−Ｒａｍｍｌ　ｅｒＮ
Ｄ１粗粉量、微粉量をそれぞれ図３、図４、図５、図６
に示す。 ［００２４］

【実施例２】衝突部材の衝突面の中心を、粉砕ノズルの
噴射中心方向に正確に設置した以外は、実施例１と同じ
条件でＤ５０＝１１μｍになる様に粉砕を行った。 ［００２５］

【実施例３】衝突部材の衝突面の中心を、粉砕ノズルの
噴射中心方向から粉砕室外周方向へ水平に１５°ずらし
た以外は、実施例１と同じ条件でＤｓｏ＝１１μｍにな
る様に粉砕を行った。 ［００２６］

【実施例４】衝突部材の設置距離（衝突部材の衝突面先
端と粉砕ノズル先端との距離）を６０ｍｍとした以外は
、実施例２と同じ条件でＤ５０　＝　１１μｍになる様
に粉砕を行った。 ［００２７］

【実施例５】衝突部材の設置距離を１４０ｍｍとした以
外は、実施例２と同じ条件でＤ５Ｑ＝１１μｍになる様
に粉砕を行った。 ［００２８］

【実施例６】衝突部材の形状を球形（１６ｍｍΦ）とし
た以外は、実施例４と同じ条件でＤｓｏ”’１１μｍに
なる様に粉砕を行った。 ［００２９］

【実施例７】衝突部材の形状を四角柱（１６ｍｍＸ１６
ｍｍＸ３０ｍｍ）とし、四角柱の平面部分が粉砕ノズル
と対向するように設置した以外は、実施例４と同じ条件
でＤｓｏ””１１μｍになる様に粉砕を行った。 ［００３０１

【実施例８１衝突部材の形状を球形（３０ｍｍΦ）とし
た以外は、実施例４と同じ条件でＤ５０＝１１μｍにな
る様に粉砕を行った。その際の原料供給量、Ｒｏｓｉｎ
−Ｒａｍｍ１　ｅ　ｒＮＤ、粗粉量、微粉量をそれぞれ
図３、図４、図５、図６に示す。 ［００３１１ 【実施例９］実施例８の条件でＤ；：＋＝９７４ｍ、７
Ｘ１ｍ、５μｍとなるように粉砕を行った。その際の原
料供給量、Ｒｏｓ　ｉｎ−Ｒａｍｍｌｅ　ｒＮＤ、粗粉
量、微粉量をそれぞれ図３、図４、図５、図６に示す。 ［００３２］ 【実施例１０１実施例８の条件でＤｓｏ＝９７１ｍ、７
μｍ、５μｍとなるように粉砕を行った。その際の原料
供給量、Ｒｏｓ　ｉｎ−ＲａｍｍｌｅｒＮＤ、粗粉量、
微粉量をそれぞれ図３、図４、図５、図６に示す。 ［００３３１ 【比較例２］比較例１の条件でＤｓｏ＝９μｍ、７μｍ
、５μｍとなるように粉砕を行った。 ［００３４］ 【表１】 ［００３５］実施例と比較例の比較から明らかなように
、ジェットミルの旋回粉砕室に衝突部材を設置すること
により、粉砕消費エネルギーが低減でき、かつ、粗粉量
、微粉量が少なく粒度分布がシャープな粉砕物が得られ
ることが判る。　（図３〜図６） ［００３６］実施例１〜３の比較から、衝突部材の設置
位置（衝突部材の衝突面中心の粉砕ノズル噴射中心方向
からのズレ）の最適化をはかることにより、粉砕消費エ
ネルギーをさらに低減することができる。粉砕ノズル（
ラバール管）圧縮空気の拡散状態と実施例３の結果から
判断すると、衝突部材の設置位置の範囲は、ノズルの中
心方向０°より±１０°以内（すなわち、衝突部材の衝
突面の中心方向から、粉砕ノズルからの噴射空気の中心
方向で２０°以内の頂角を有する円錐形範囲）であれば
、圧縮空気のエネルギーを有効に利用することができ、
好ましくは、０°である。 ［００３７］実施例２．４．５の比較から、衝突部材の
設置距離の最適化をはかることにより、粉砕消費エネル
ギーをさらに低減できることが確認された。設置距離の
範囲としては、使用する粉体により最適距離が異なるが
、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気のエネルギーが最
大であるポテンシャルコアゾーンはもちろん、粒子の巻
き込み、加速ゾーン及び他の粉砕ノズルから噴射される
圧縮空気流への干渉ゾーン、旋回分散ゾーンへの干渉を
考慮すると、ポテンシャルコアゾーンは２６ｍｍ（５Ｘ
５．２ｍｍ：ノズル内径）であり、その５倍以下の範囲
は０〜１３０　ｍｍであって、この範囲内であるのが好
ましい。 ［００３８］実施例４．６．７の比較から、衝突部材の
形状の最適化をはかることにより、粉砕消費エネルギー
をさらに低減出来ることが確認された。衝突部材の形状
は、粉砕ノズルから噴射される圧縮空気流を乱さない形
状であるのが好ましく、球形、卵形、円柱形、ドーム形
、特に球形が効果があることが分かる。 ［００３９］さらに、実施例８及び９の比較から、衝突
部材の大きさの最適化をはかることにより、粉砕消費エ
ネルギーをさらに低減できることが確認された。衝突部
材の大きさの範囲としては、粉砕ノズルから噴射される
圧縮空気の広がりと、衝突部材の設置範囲から、粉砕ノ
ズルの最小内径部の断面積の５０倍以下が好ましいこと
が分かる。なお、実施例８及び９の場合、粉砕ノズルの
最小円径部断面積の５０倍は１０６１ｍｍ２（＝１／４
Ｘ　（５，２）２ｘ３．１４ｘ５０）であり、実施例８
は７０７　ｍｍ２、実施例９は１０７５　ｍｒｎ２であ
る。 ［００４０］又、実施例１０との比較より、幅広い粉砕
粒径において消費エネルギーが低減でき、且つ、粉砕粒
度分布のシャープな粉砕が可能であることが確認された
。 ［００４１３

【実施例１２］実施例１〜９において使用した微粉砕装
置を使用して、４本の粉砕ノズルに対向するそれぞれの
衝突部材として、超硬（材］ＷＨ４０、日立金属（株）
製）、粉末高速度工具鋼（ＨＡＰ４０．、日立金属（株
）製）、サイアロン（ＨＣＮＩＯ１日立金属（株）製フ
及びＳＵＳ　３０４を用い、実施例２と同じ条件で、磁
性粉含有樹脂のハンマーミル粉砕物（３００〜５００μ
ｍ）を原料とし、原料供給量２０Ｋｇ／Ｈで４時間粉砕
を行い、衝突部材の摩耗重量変化（摩耗度）を測定した
。各粉砕ノスルの差をなくすために、１時間毎に衝突部
材の位置を交換し、測定を行った。その結果を表２に示
す。 ［００４２１ 【表２］ ［００４３］上記の結果から明らかなように、超硬は、
ＳＵＳ　３０４の９６．６倍、ＨＡＰ４０は７１．２倍
、サイアロンは５５．４倍であり、いずれも良好な耐摩
耗性が得られた。 ［００４４］ 【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
の微粉砕装置は各粉砕ノズルの噴射方向前方に衝突部材
を設けたから、幅広い粉砕粒径において消費エネルギー
が低減され、かつ、粉砕粒度分布のシャープな粉砕が可
能になる。さらに、耐摩耗材質により、摩耗性の強い粉
体の粉砕も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の微粉砕装置の一例の平面図で
ある。

【図２】図２は、第１図の断面図である。

【図３】図３は本発明の内部分級ジェットミルと従来の
内部分級ジェットミルとによる粉砕消費エネルギーと製
品平均粒径との相互関係を示すグラフである。

【図４】図４は本発明の内部分級ジェットミルと従来の
内部分級ジェットミルとによるＲｏ　ｓ　ｉ　ｎ　−ｒ
　ａｍｍ　１ｅｒＮＤと製品平均粒径との相互関係を示
すグラフである。

【図５】図５は本発明の内部分級ジェットミルと従来の
内部分級ジエツＩ〜ミルとによる粗粉量（２０，２μｍ
以上）と製品平均粒径との相互関係を示すグラフである
。

【図６】図６は本発明の内部分級ジェノ１へミルと従来
の内部分級ジェットミルとによる微粉量（５μｍ以下）
と製品平均粒径との相関関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　微粉砕装置本体　　　　２　衝突部材３　粉砕ノズ
ル　　　　　　４　圧縮空気室５　排出管　　　　　　
　　６　旋回粉砕室７　衝突部材支持部品　　　８　回
転式分級機ローター９　ローター回転駆動装置　１０　
粗粉飛込防止リング１１　スペーサー　　　　　１２　
原料供給口

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉砕室内で圧縮空気を複数の粉砕ノズルか
   ら噴射し、固形物を粉砕する旋回流式ジェットミルの内
   部に回転式分級機を備えた微粉砕装置において、各粉砕
   ノズルの噴射方向前方に、噴射空気が衝突するように衝
   突部材を設けたことを特徴とする微粉砕装置。