JPH07213940A

JPH07213940A - 粉砕機

Info

Publication number: JPH07213940A
Application number: JP1230894A
Authority: JP
Inventors: Torao Tazo; 寅夫田雑; Hideo Kousokabe; 秀雄香宗我部; Yanataka Yoshioka; 梁孝吉岡
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】効率的に粉砕粒径を微細にすることができる
粉砕機を提供する。【構成】内周に固定刃２１が設けられた円筒状のステ
ータ２０内に、外周にステータの固定刃２１と互い違い
に回転刃２３が設けられた円筒状のロータ２２を回転自
在に設けた回転粉砕部４２と、このステータ２０に接線
方向に設けられた複数の末広ノズル２７を有する気流粉
砕部４３とを備え、気流粉砕部４３が、末広ノズル２７
の入り口２７ｂで音速に近い空気を供給する圧縮空気供
給源２８に接続され、末広ノズル２７の中央部に固体原
料３３を供給する原料供給管３５を設けたことを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉砕機に関し、特に樹脂
等の弱熱性物質からなる固体原料を粉砕する粉砕機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コピー機やファクシミリ装置等の
開発が進み、カラー印刷ができるものまで市販されるよ
うになった。これと共に印刷の鮮明度の要求が高まって
いる。この種の印刷にはトナーが多用されており、トナ
ー粒子の大きさが鮮明度に深く関わっている。すなわち
トナー粒子が小さい程鮮明な印刷が行えるのである。通
常、トナーは色素で着色された樹脂からなる粒子であ
る。

【０００３】図８（ａ）はこのような着色樹脂を微粉末
に粉砕する粉砕機の従来例の概念図であり、図８（ｂ）
はそのＡ−Ａ線部分断面図である。

【０００４】同図（ａ）において１はステータであり、
２はステータ１内で回転するロータである。ステータ１
及びロータ２の互いに対向する側壁には溝が軸方向に形
成されて同図（ｂ）に示すような固定刃３及び回転刃４
が形成されている。ロータ２はベルト５を介してモータ
６で回転するようになっており、ステータ１の下部には
樹脂からなる固体原料が供給される吸気口７が設けら
れ、ステータ１の上部には固体原料の微粉末が排出され
る排気口８が設けられている。ロータ２が矢印Ｂ方向に
回転すると固体原料が両刃３，４間で粉砕され、微粉末
が排気口８から排出される（高速回転式粉砕機）。

【０００５】図９は粉砕機の他の従来例の断面図であ
る。

【０００６】同図において、１０は末広ノズルであり、
１１は原料供給用のホッパであり、１２は衝突板であ
る。末広ノズル１０の入り口１３から矢印Ｃ方向に圧縮
空気を供給すると共に、末広ノズル１０の中央部の減圧
した気流中に固体原料１４を供給すると、固体原料１４
は衝突板１２に衝突して粉砕し、粉砕された微粉末１５
は排気口１６から矢印Ｄ方向に排出される（気流式粉砕
機）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した粉砕機によって固体原料を粉砕したときの粒径に
は限界がある。例えば、固体原料が一成分系トナーの場
合は、７μｍ以下に細かくすることができない。また、
図９に示した粉砕機は、末広ノズル１０ののど部１３で
音速になり、出口付近で超音速になるが、ホッパ１１の
出口付近では衝撃波が生じて圧力が上昇するため、空気
流の流速が急激に低下する。そのため衝突板１２に固体
原料１４が衝突する速度がさらに下がってしまい粉砕効
率が悪くなる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、効率的に粉砕粒径を細かくすることができる粉砕機
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、内周に固定刃が設けられた円筒状のス
テータ内に、外周にステータの固定刃と互い違いに回転
刃が設けられた円筒状のロータを回転自在に設けた回転
粉砕部と、このステータに接線方向に設けられた複数の
末広ノズルを有する気流粉砕部とを備え、気流粉砕部
が、末広ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源に
接続され、末広ノズルの末広部に固体原料を供給する原
料供給管を設けたものである。

【００１０】第２の発明は、内周に固定刃が設けられた
円筒状のステータ内に、外周にステータの固定刃と互い
違いに回転刃が設けられた円筒状のロータを回転自在に
設けた回転粉砕部と、このステータに接線方向に設けら
れた末広ノズルを有する気流粉砕部とを備え、気流粉砕
部が、末広ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源
に接続され、固体原料をロータ、ステータ間に供給する
原料供給管をステータの蓋板に設けたものである。

【００１１】第３の発明は、内周に固定刃が設けられた
円筒状のステータ内に、外周にステータの固定刃と互い
違いに回転刃が設けられた円筒状のロータを回転自在に
設けた回転粉砕部と、このステータに接線方向に設けら
れた末広ノズルを有する気流粉砕部とを備え、気流粉砕
部が、末広ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源
に接続され、末広ノズルの入り口に固体原料を供給する
原料供給管を設けたものである。

【００１２】

【作用】第１の発明によれば、低温の圧縮空気を末広ノ
ズルの入り口に供給すると、断熱膨張して減圧し音速か
ら超音速となった空気流が末広ノズルの出口からロータ
に向かって噴出される。末広ノズルの末広部から供給さ
れた固体原料はこの超音速空気流でロータ、ステータ間
に運ばれてロータ及び回転刃で衝突粉砕される。衝突粉
砕された原料は減速されることなくそのまま回転粉砕部
に供給されてステータの固定刃と回転刃との間の隙間を
通過することにより効率的に剪断破砕される。

【００１３】第２の発明によれば、末広ノズルの入り口
に供給された圧縮空気は音速から超音速となってロータ
に衝突する。一方ロータの上方から供給された原料はス
テータの固定刃とロータの回転刃との間で粉砕されると
共に末広ノズルから噴出された超音速空気流とも衝突し
てさらに細かく効率的に粉砕される。

【００１４】第３の発明によれば、圧縮空気と共に末広
ノズルの入り口に供給された固体原料は音速から超音速
に加速されてロータに衝突して粉砕される。粉砕された
固体原料は超音速のまま回転粉砕部に供給されてステー
タの固定刃と回転刃との間の隙間を通過することにより
効率的に剪断破砕される。

【００１５】また、原料を投入前にドライアイス等で冷
却し、脆化させることにより更に効果的に粉砕すること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１７】図１は本発明の粉砕機の一実施例の平面部
分断面図であり、図２はその側面部分断面図である。ま
た図３（ａ）はロータの部分拡大斜視図であり、図３
（ｂ）はステータの部分拡大斜視図である。

【００１８】図１及び図２において、２０は鉛直方向に
中心軸を有し、その内周に複数の固定刃２１が設けられ
た円筒状のステータである。２２はこのステータ２０内
に同心円上に回転自在に設けられ、その外周に固定刃２
１と交差する回転刃２３が設けられたロータである。

【００１９】ステータ２０の底板２４にはロータ２２を
高速で回転させるためのモータ２５が設けられている。
ステータ２０の外周壁２６には噴出方向がステータ２０
の接線方向になるように略扇形の末広ノズル２７が等間
隔に設けられている。ロータ２２の回転方向は、末広ノ
ズル２７の出口２７ａから噴出する空気流とロータ２２
の回転刃２３とが互いに衝突するような方向（矢印Ｅ方
向）になっている。なお、図では末広ノズル２７は４つ
設けられているが、これに限定されるものではないこと
はいうまでもない。

【００２０】他方、ステータ２０の外側には圧縮空気供
給源としての環状の圧力配管２８が配置されている。圧
力配管２８の内側には４つの排気口２９が等間隔に設け
られており、排気口２９はバルブ３０を介して末広ノズ
ル２７の入り口２７ｂに接続されている。末広ノズル２
７に供給される圧縮空気はバルブ３０の開度によってそ
の流量が均一になるように分配される。ステータ２０の
外壁には冷媒（例えば水）で冷却するための冷却管（図
示せず）が配管され、原料及び空気を冷却するようにな
っている。３１は冷却管（図示せず）に冷却水を供給、
排出するための配管で圧力配管２８内の空気も冷却して
いる。３２は圧力配管２８に圧縮空気を供給するための
圧縮空気管である。

【００２１】ステータ２０の上方には、樹脂からなる固
体原料３３を末広ノズル２７の末広部に供給するための
原料供給器３４が、支持部材を兼ねた４本の原料供給管
３５で末広ノズル２７に接続されている。原料供給器３
４の上には固体原料３３を外部から供給するためのホッ
パ３６が設けられており、原料供給器３４内にはホッパ
３６に供給された固体原料３３を各原料供給管３５に均
等に分配するためのテーブルフィーダ３７が内蔵されて
いる。原料供給管３５の出口３５ａ付近は「く」の字形
状に湾曲しており、固体原料３３が末広ノズル２７内の
空気流（矢印Ｆ方向）に効率よく供給されるようになっ
ている。３８はこのテーブルフィーダ３７を回転駆動す
るためのモータである。

【００２２】ステータ２０の蓋板３９の中央にはロータ
２２の回転軸４０が設けられ、回転軸４０の近傍には固
体原料３３が粉砕された微粉末３３ａが排出される排気
口４１が設けられている。

【００２３】ここでロータ２２の回転刃２３は、図３
（ａ）に示すように所定の間隔ｄ₁で周方向に等間隔で
配列されていると共に、ステータ２０の固定刃２１の幅
（鉛直方向の長さ）の長さＷ_Sより大きい間隔ｄ₂を隔
てて軸方向にも等間隔で配列されている。ステータ２０
の固定刃２１も、図３（ｂ）に示すように所定の間隔ｄ
₃で周方向に等間隔で配列されていると共に、ロータ２
２の回転刃２３の幅（鉛直方向の長さ）の長さＷ_Rより
大きい間隔ｄ₄を隔てて軸方向にも等間隔で配列されて
いる。ロータ２２及びステータ２０がこのように配列さ
れているので、ステータ２０内を両刃２１，２３が互い
にすれ違うようにロータ２２が回転することができる。
尚、図では固定刃２１が周方向に３列配置され、回転刃
２３が周方向に４列配置されているが、これに限定され
るものではないのはいうまでもない。

【００２４】これらステータ２０、固定刃２１、ロータ
２２、回転刃２３及びモータ２５で回転粉砕部４２が構
成され、圧力配管２８、バルブ３０、末広ノズル２７及
び原料供給管３５で気流粉砕部４３が構成されている。
４４は両粉砕部４２，４３を支持する支持脚である。

【００２５】次に実施例の作用を述べる。

【００２６】各バルブ３０を必要な開度だけ開けて圧力
配管２８から末広ノズル２７に低温の圧縮空気を供給す
ると共に、モータ２５，３８を回転駆動してロータ２２
及びテーブルフィーダ３７を回転させると、末広ノズル
２７の入り口２７ｂに供給された空気流は、のど部２７
ｃで音速となり、のど部２７ｃを通過後断熱膨張して減
圧し音速から超音速となる。

【００２７】原料供給器３４のホッパ３６に固体原料３
３を供給すると、固体原料３３はテーブルフィーダ３７
から各原料供給管３５を介して各末広ノズル２７内の末
広部に供給される。固体原料３３は気流粉砕部４３の末
広ノズル２７内の気流の乱れにより衝撃波が発生し亜音
速空気流となってロータ２２に衝突して細かく粉砕され
る。この直後、この粉砕された固体原料が減速されるこ
となくそのまま回転粉砕部４２のステータ２０とロータ
２２との間に供給されるので、ロータ２２に激しく衝突
して互いに交差するロータ２２の回転刃２３とステータ
２０の固定刃２１とでさらに細かく効率的に剪断粉砕さ
れる。粉砕された固体原料３３の微粉末３３ａは排気口
４１から矢印Ｇ方向に排出され、図示しない容器等に収
容される。

【００２８】以上において本実施例によれば、気流粉砕
部４３で低温の圧縮空気を末広ノズル２７の入り口２７
ｂに供給すると、亜音速となった空気流が末広ノズルの
出口２７ａからロータ２２に向かって噴出される。末広
ノズル２７の末広部から供給された固体原料３３は亜音
速空気流でステータ２０、ロータ２２間に運ばれてロー
タ２２及び回転刃２３で衝突粉砕される。衝突粉砕され
た原料はそのまま回転粉砕部４２に亜音速で供給されて
ステータ２０の固定刃２１とロータ２２の回転刃２３と
の間の隙間を通過することにより効率的に剪断破砕され
る。

【００２９】上述した実施例の粉砕機によって固体原料
を微細の粒径に粉砕することができる。例えば、固体原
料が一成分系トナーの場合は約３μｍの粒径に粉砕する
ことができる。

【００３０】図４は本発明の粉砕機の他の実施例の平面
部分断面図であり、図５はその側面部分断面図である。

【００３１】図１に示した実施例との相違点は、固体原
料を上部からロータ、ステータ間に供給する点である。

【００３２】図４及び図５において５０はステータ２０
の蓋板３９に設けられ固体原料３３を矢印Ｈ方向に供給
する原料供給口であり、５１はスクレーパであり、ロー
タ２２の上板２２ａに設けられ原料供給口５０からの固
体原料３３をステータ２０、ロータ２２間に分配する。
スクレーパ５１はモータ２５によってロータ２２と共に
回転するようになっている（スクレーパ５１の数は、図
では８つであるがこれに限定されるものではない）。ス
クレーパ５１及び上板２２ａとでテーブルフィーダＴＦ
が形成されている。

【００３３】５２はステータ２０の底板２４に設けられ
粉砕された微粉末３３ａが矢印Ｊ方向に排出される排気
口である。

【００３４】このような粉砕機において、末広ノズル２
７に圧縮空気を供給すると共に、モータ２５を回転駆動
させてロータ２２及びテーブルフィーダＴＦを駆動させ
ると、末広ノズル２７の入り口２７ｂに供給された圧縮
空気は音速から超音速となってロータ２２に衝突する。
一方、ロータ２２の上方から供給された固体原料３３は
テーブルフィーダＴＦ上に落下した後遠心力でステータ
２０の外周部に飛ばされ、ステータ２０、ロータ２２間
に供給される。固体原料３３は、ステータ２０の固定刃
２１とロータ２２の回転刃２３との間で粉砕されると共
に末広ノズル２７から噴出された超音速空気流とも衝突
してさらに細かく効率的に粉砕される。粉砕された固体
原料３３の微粉末３３ａは排気口５２から排出され、図
示しない容器等に収容される。

【００３５】以上において本実施例によれば、気流粉砕
部４３で末広ノズル２７の入り口２７ｂに供給された圧
縮空気が音速から超音速となってロータ２２に衝突す
る。一方ロータ２２の上方から供給された固体原料３３
はステータ２０の固定刃２１とロータ２２の回転刃２３
との間で粉砕されると共に末広ノズル２７から噴出され
た超音速空気流とも衝突してさらに細かく効率的に粉砕
される。

【００３６】図６は本発明の粉砕機のさらに他の実施例
の側面部分断面図である。

【００３７】図１に示した実施例との相違点は、固体原
料を末広ノズルの入り口２７ｂからロータ、ステータ間
に供給する点である。

【００３８】同図において、６０は固体原料を供給する
ためのホッパであり、バルブ６１を介して原料貯蔵管６
２に接続されている。原料貯蔵管６２の上部にはバルブ
６３を挟んでパイプ６４が接続されており、パイプ６４
はコンプレッサ６５に接続されている。原料貯蔵管６２
の下部は、バルブ６６を介してスクリュ６７及びトラフ
６８からなるスクリュフィーダ６９に接続されている。
７０はスクリュ６７を回転させるモータである。スクリ
ュ６７のピッチは固体原料３３の詰まりを防止すると共
に均一に排出するためホッパ６０側と排出口７１側とで
異なっているが、ピッチが同一でスクリュ径が異なるよ
うに形成してもよい。モータ７０が回転するとスクリュ
６７が回転して一定量の固体原料３３が排出口７１から
排出されるようになっている。

【００３９】スクリュフィーダ６９の排出口７１は、テ
ーブルフィーダ７２の入り口に接続されている。テーブ
ルフィーダ７２は支持部材を兼ねた原料供給管７３で末
広ノズル２７の入り口２７ｂに接続されている。原料供
給管７３の出口７３ａは「く」の字形状ではなくテーパ
状に形成されている。末広ノズル２７の入り口２７ｂは
バルブ３０を介して環状の圧力配管２８に接続されてい
る。末広ノズル２７の出口２７ａはステータ２０の外周
壁２６に接続されている。７４はテーブルフィーダ７２
を回転させるモータであり、２５はロータ２２を回転さ
せるモータである。４１は固体原料３３が粉砕された微
粉末３３ａが矢印Ｋ方向に排出される排気口である。

【００４０】このような粉砕機において、バルブ６３，
６６を閉じてバルブ６１を開けた状態でホッパ６０から
固体原料３３を原料貯蔵管６２内に供給し、バルブ６１
を閉じてバルブ６３を開けた状態でコンプレッサ６５か
ら圧縮空気を原料貯蔵管６２内に導入して圧力配管２８
内の圧力に等しい圧力にする。

【００４１】一方、バルブ３０を必要な開度だけ開ける
と共にモータ２５，７０を回転させてロータ２２、スク
リュフィーダ６９及びテーブルフィーダ７２を回転駆動
させる。バルブ６６を開けると原料貯蔵管６２に収容さ
れた固体原料３３がスクリュフィーダ６９、テーブルフ
ィーダ７２及び原料供給管７３を経て圧縮空気と共に末
広ノズル２７の入り口２７ｂに供給される。末広ノズル
２７の入り口２７ｂに供給された固体原料３３は音速か
ら超音速に加速されてロータ２２に衝突して粉砕され
る。粉砕された固体原料は超音速のまま回転粉砕部４２
に供給されてステータ２０の固定刃２１とロータ２２の
回転刃２３との間の隙間を通過することにより効率的に
剪断破砕される。

【００４２】以上において本実施例によれば、気流粉砕
部４３で圧縮空気と共に末広ノズル２７の入り口２７ｂ
に供給された固体原料３３は音速から超音速に加速され
てロータ２２に衝突して粉砕される。粉砕された固体原
料は超音速のまま回転粉砕部４２に供給されてステータ
２０の固定刃２１とロータ２２の回転刃２３との間の隙
間を通過することにより効率的に剪断破砕される。

【００４３】図７は図６に示した粉砕機の変形例であ
る。

【００４４】図６に示した粉砕機との相違点は、回転刃
及び固定刃の数を増加し、かつ固体原料と圧縮空気とを
ステータの側壁下部から供給し、ステータの上から排出
する点である。

【００４５】このような構造にすることにより、気流粉
砕部４３で粉砕された固体原料が回転粉砕部４２の固定
刃２１、回転刃２３間を通過する距離が長くなるので、
剪断破砕される時間が延長されることになり固体原料が
より細かく粉砕される。

【００４６】尚、本実施例では固体材料として樹脂の場
合で説明したが、これに限定されるものではなく、他の
弱熱性材料を粉砕するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００４８】気流粉砕部で生じた超音速空気流又は亜音
速空気流を減速させることなく回転粉砕部に供給するこ
とにより固体原料を粉砕するので、効率的に粉砕粒径を
微細にすることができる粉砕機を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉砕機の一実施例の平面部分断面図で
ある。

【図２】図１に示した粉砕機の側面部分断面図である。

【図３】図１に示した粉砕機に用いられるロータとステ
ータとを示す図である。

【図４】本発明の粉砕機の他の実施例の平面部分断面図
である。

【図５】図４に示した粉砕機の側面部分断面図である。

【図６】本発明の粉砕機のさらに他の実施例の側面部分
断面図である。

【図７】図６に示した粉砕機の変形例である。

【図８】（ａ）は着色樹脂を微粉末に粉砕する粉砕機の
従来例の概念図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線部分断面
図である。

【図９】粉砕機の他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

２０ステータ２１固定刃２２ロータ２３回転刃２７末広ノズル２８圧縮空気供給源（圧力配管）３３固体原料３５原料供給管４２回転粉砕部４３気流粉砕部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡梁孝東京都江東区豊洲三丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周に固定刃が設けられた円筒状のステ
ータ内に、外周にステータの固定刃と互い違いに回転刃
が設けられた円筒状のロータを回転自在に設けた回転粉
砕部と、このステータに接線方向に設けられた末広ノズ
ルを有する気流粉砕部とを備え、上記気流粉砕部が、上
記末広ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源に接
続され、上記末広ノズルの末広部に固体原料を供給する
原料供給管を設けたことを特徴とする粉砕機。
【請求項２】内周に固定刃が設けられた円筒状のステ
ータ内に、外周にステータの固定刃と互い違いに回転刃
が設けられた円筒状のロータを回転自在に設けた回転粉
砕部と、このステータに接線方向に設けられた末広ノズ
ルを有する気流粉砕部とを備え、上記気流粉砕部が、上
記末広ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源に接
続され、固体原料を上記ロータ、ステータ間に供給する
原料供給管を上記ステータの蓋板に設けたことを特徴と
する粉砕機。
【請求項３】内周に固定刃が設けられた円筒状のステ
ータ内に、外周にステータの固定刃と互い違いに回転刃
が設けられた円筒状のロータを回転自在に設けた回転粉
砕部と、このステータに接線方向に設けられた末広ノズ
ルを有する気流粉砕部とを備え、上記気流粉砕部が、上
記末広ノズルに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源に接
続され、上記末広ノズルの入り口に固体原料を供給する
原料供給管を設けたことを特徴とする粉砕機。
【請求項４】上記末広ノズルを複数設けたことを特徴
とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の粉
砕機。