JPH10211439A - 衝突式気流粉砕装置 - Google Patents

衝突式気流粉砕装置

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JPH10211439A
JPH10211439A JP1615597A JP1615597A JPH10211439A JP H10211439 A JPH10211439 A JP H10211439A JP 1615597 A JP1615597 A JP 1615597A JP 1615597 A JP1615597 A JP 1615597A JP H10211439 A JPH10211439 A JP H10211439A
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JP
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collision
air
collision surface
air passage
powder
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JP1615597A
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Inventor
Kiyoshi Urayama
清 浦山
Masahiro Yoshikawa
雅浩 吉川
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Hosokawa Micron Corp
Original Assignee
Hosokawa Micron Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉粒体を圧縮空気によって搬送し、衝突部材
に衝突させて粉砕するようにした衝突式気流粉砕装置に
おいて、衝突部材の衝突面に粉粒体が付着するのを防止
する。 【解決手段】 圧縮空気によって粉粒体を搬送加速する
加速管9と、加速管の一端の空気出口9bに連通した粉
砕室7aと、搬送加速された粉粒体を衝突させて粉砕す
るための衝突面17を有し衝突面が加速管の空気出口9
bに対向するように粉砕室内部に配された衝突部材16
とを備えた衝突式気流粉砕装置において、衝突部材に、
一端が衝突面における粉粒体の付着が生じる部位に開口
した空気通路21を形成し、空気通路の他端に圧縮空気
を供給する圧縮空気供給手段22を設け、衝突面に形成
された開口21bから圧縮空気を噴出せしめて衝突面に
おける粉粒体の付着が生じる部位の近傍の空気密度を高
めるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉粒体を圧縮空気
によって搬送し、衝突部材の衝突面に衝突させて粉砕す
るようにした衝突式気流粉砕装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧縮空気を用いて粉粒体を粉砕する衝突
式気流粉砕装置は公知である。この装置は、圧縮空気に
よって粉粒体を搬送加速するための加速管と、加速管の
一端に設けられた空気出口に連通した粉砕室と、加速管
によって搬送加速された粉粒体を衝突させて粉砕するた
めの衝突面を有し該衝突面が加速管の空気出口に対向す
るように粉砕室内部に配された衝突部材とを備えてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した衝突式気流粉
砕装置では、粉粒体が熱可塑性樹脂からなるものである
場合、衝突面に衝突した粉粒体が衝突の際に生じる摩擦
熱によって軟化し、衝突面に融着するという問題があっ
た。特に、衝突面が加速管の空気出口に向かって突出し
た形状である場合には、衝突面の頂部で粉粒体との摩擦
が大きくなるため、頂部に粉粒体が融着しやすい。衝突
面に粉粒体が融着すると、その上にさらに粉粒体が融着
し、衝突面に融着した粉粒体が次第に成長して粉砕効率
が著しく低下するため、装置を停止して衝突面に融着し
た粉粒体を除去しなければならない。また、熱可塑性樹
脂以外の材質からなる粉粒体でも、衝突面に付着しやす
い粉粒体の場合には、同様の問題が生じることがあっ
た。
【0004】本発明は上述した事情に鑑みて創案された
ものであって、その目的は、粉粒体を圧縮空気によって
搬送し、衝突部材に衝突させて粉砕するようにした衝突
式気流粉砕装置において、衝突部材の衝突面に粉粒体が
付着するのを防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した記目的を達成す
るために、請求項1の発明は、圧縮空気によって粉粒体
を搬送加速するための加速管と、該加速管の一端に設け
られた空気出口に連通した粉砕室と、前記加速管によっ
て搬送加速された粉粒体を衝突させて粉砕するための衝
突面を有し該衝突面が前記加速管の空気出口に対向する
ように前記粉砕室内部に配された衝突部材とを備えた衝
突式気流粉砕装置において、前記衝突部材に、一端が前
記衝突面における粉粒体の付着が生じる部位に開口した
空気通路を形成し、前記空気通路の他端に圧縮空気を供
給する圧縮空気供給手段を設け、前記衝突面に形成され
た前記空気通路の開口から圧縮空気を噴出せしめて前記
衝突面における粉粒体の付着が生じる部位の近傍の空気
密度を高めるようにしたことを特徴とするものである。
【0006】また、請求項2の発明は、請求項1の発明
において、前記衝突面が前記加速管の空気出口に向かっ
て突出した円錐面状または角錐面状に形成され、前記空
気通路の一端が前記衝突面の中心頂部に開口しているこ
とを特徴とするものである。
【0007】また、請求項3の発明は、請求項1の発明
において、前記衝突面が前記加速管の空気出口に向かっ
て突出した円錐面状または角錐面状に形成されていると
ともに前記衝突部材に前記空気通路が複数個形成されて
おり、一つの空気通路の一端が前記衝突面の中心頂部に
開口し、他の空気通路の一端が前記中心頂部に形成され
た開口の周囲に開口していることを特徴とするものであ
る。
【0008】また、請求項4の発明は、請求項1の発明
において、前記衝突面が一対の平面を前記加速管の空気
出口に向かって突出した断面山形の屋根状に形成したも
のであり、前記空気通路の一端が前記衝突面の頂部稜線
に沿ってスリット状に開口していることを特徴とするも
のである。
【0009】また、請求項5の発明は、請求項1〜請求
項4の発明において、前記衝突面がセラミックスによっ
て形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の
実施形態である衝突式気流粉砕装置の構成図、図2は衝
突部材の下部の中心線断面図、図3は衝突部材の底面図
である。
【0011】この衝突式気流粉砕装置は複写機や電子写
真方式のプリンタに使用されるトナーを粉砕するための
もので、装置本体1と、この装置本体1の左上部に配置
され、装置本体1内に粉粒体原料を供給する粉粒体供給
機2と、装置本体1の下部に接続され、装置本体1内に
圧縮空気を供給するコンプレッサ3と、装置本体の上部
に接続され、粉砕された粉粒体をバッグフィルタ4内に
吸引するブロワ5とを備えている。
【0012】装置本体1は、上下両端面が封閉された円
筒状のケーシング6を備えている。このケーシング6の
内部には、ケーシング6と同軸状に配置された有底円筒
状の内筒7が設けられており、内筒7の外面とケーシン
グ6の内面との間には、粉粒体供給機2によって供給さ
れた粉粒体や、後述する分級ロータ18によって分級さ
れた粗粉が通る環状の粉粒体通路8が形成されている。
内筒7は、下部に粉粒体を粉砕するための粉砕室7aを
有し、上部に径が拡大した大径部7bを有している。
【0013】内筒7の下端面の中央部には、垂直下方に
向けて突出するように加速管9が取り付けられ、加速管
9の上端は粉砕室7aに連通している。加速管9の下方
には、加速管9の中心線の延長線と同軸になるようにノ
ズル10が対向配置され、このノズル10の下端は、ケ
ーシング6の下端面の中央部に取り付けられた空気供給
管11に連通している。空気供給管11には前記コンプ
レッサ3が接続されている。
【0014】ケーシング6内部の下方には、加速管9及
びノズル10の上部を囲むように配され、粉粒体通路8
を落下してきた粉粒体原料を加速管9の下端に設けられ
た吸込口9aに案内する漏斗状のシュート12が設けら
れている。このシュート12の外面とケーシング6の内
面との間には、シュート12内部に連通した環状の室1
3が形成されており、ケーシング6の下部外面には、側
方に向けて突出し、室13に連通した二次空気の吸込管
14が取り付けられている。また、ケーシング6の下部
外面には、室13内部の空気圧を監視するための圧力計
(図示せず)が取り付けられている。
【0015】内筒7の粉砕室7aのほぼ中央部には支持
部材15が水平に取り付けられ、この支持部材15に
は、柱状の衝突部材16が、粉砕室7aと同軸状に、か
つ垂直下方に向けて垂下するように支持されている。衝
突部材16の底部には、加速管9の上端に設けられた空
気出口9bに対向し、加速管9によって搬送加速された
粉粒体を衝突させて粉砕するための円錐面状の衝突面1
7が形成されている。
【0016】ケーシンング6の内部の上方には、内筒7
の大径部7bの上端開口に近接し、かつ内筒7の中心線
の延長線と同軸になるように分級ロータ18が配設さ
れ、ケーシング6の上端面には、分級ロータ18を中心
線まわりに回転させるモータ19が設けられている。ま
た、ケーシング6の上部には、側方に向けて突出し、一
端がケーシング6内部に連通した排出管20が取り付け
られており、この排出管20には、前記バッグフィルタ
4、ブロワ5が接続されている。
【0017】衝突部材16は、下端部の径が拡大した円
柱状のもので、金属やセラミックス等からなり、切削や
鋳造等によって形成されている。図2に示すように、衝
突部材16には、衝突部材16の中心線Lに沿って延
び、下端が衝突面17の中心頂部に開口し、上端が衝突
部材16の上面に開口した断面円形の空気通路21が形
成されている。空気通路21の下部には縮径部21aが
形成されており、空気通路21の上端には、図1に示す
ように、圧縮空気を供給するコンプレッサ22が連通接
続されている。
【0018】なお、衝突面17に形成された空気通路2
1の開口21bの直径は特に限定されないが、0.5〜
3.0mmの範囲内であることが好ましい。また、コン
プレッサ22から供給される圧縮空気の空気圧及び空気
量も特に限定されないが、空気通路21の開口21bの
径が0.7mmの場合にコンプレッサ22の空気圧を6
Kg/m2、空気量を30〜50l/minとした場
合、空気通路21の開口21bの直径が1.5mmの場
合にコンプレッサ22の空気圧を6Kg/m2、空気量
を150l/minとした場合に好ましい結果(衝突面
に粉粒体が付着しにくい)が得られることが判ってい
る。
【0019】分級ロータ18は、水平に配置されたリン
グ状の上端壁23と、この上端壁23に対して垂直下方
に対向するように配置され、中心部に上端壁23を貫通
して垂直上方に延びる回転軸24aが固着された円形の
下端壁24と、回転軸24aの周囲に等しい角度間隔を
おいて配置され、垂直方向に延び、上下の端壁23、2
4の周縁部を互いに連結する複数本の板状のブレード2
5とを備えている。
【0020】次に、上記のように構成した衝突式気流粉
砕装置の作用を説明する。粉粒体供給機2によってケー
シング6内部に供給された粉粒体原料は粉粒体通路8内
を落下し、シュート12によって加速管9の下端の吸込
口9aに案内される。一方、ノズル10には空気供給管
11を介してコンプレッサ3から圧縮空気が供給されて
おり、ノズル10から噴出した圧縮空気は加速管9に流
入している。これによって加速管9の吸込口9a近傍の
空気が加速管9の内部に吸引されるため、粉粒体原料は
加速管9内に流入する。
【0021】また、ブロワ5によってケーシング6内部
は負圧状態になっており、シュート12の周囲の環状の
室13の気圧が大気圧より低くなっている。そのため、
吸込管14を介して室13内に空気が流入し、この空気
流はシュート12内部に流入して粉粒体原料の加速管9
への流入を促進する。加速管9の吸込口9a近傍の粉粒
体濃度が高くなると、この空気流の流れが阻害されるた
め、室13内部が大気圧に近くなる。したがって、圧力
計で室13内部の空気圧をチェックすることにより、加
速管9の吸込口9a近傍の粉粒体濃度を知ることがで
き、これに基づいて粉粒体の供給量を調節することによ
り粉粒体の流れをスムーズにすることができる。
【0022】さらに、コンプレッサ22によって、衝突
部材16に形成された空気通路21の他端に圧縮空気が
供給されており、図2に白ヌキ矢印で示すように、空気
通路21の下端開口から圧縮空気が噴出している。これ
によって、衝突面17の中心頂部近傍の空気密度が高く
なっている。
【0023】加速管9に流入した空気は加速されるた
め、加速管9内部に流入した粉粒体も加速され、粉粒体
は加速管9の空気出口9bから衝突部材16の衝突面1
7に向かって噴出する。衝突面17の中心頂部から離れ
た部位に向かう粉粒体Pは、図2に破線の矢印で示すよ
うに、衝突面17に向かって直進するが、衝突面17の
中心頂部に向かう粉粒体Pは、衝突面17の中心頂部付
近の空気密度が高くなっているため、実線の矢印で示す
ように、中心頂部から衝突面17の径方向外側へそれる
ように進み、衝突面17における中心頂部を除く部分に
衝突する。したがって、衝突面17の中心頂部に粉粒体
が融着するのを防止することができる。
【0024】衝突面17に衝突した粉粒体は粉砕され、
粉砕された粉粒体は衝突面17の全周方向にわたって分
散し、粉砕室7aの周壁内面に二次衝突してさらに粉砕
される。粉砕した粉粒体は内筒7内の上昇気流に乗って
上昇し、分級ロータ18によって撹拌され、分級ロータ
18の径方向外側への遠心力を与えられる。粒径の大き
い粗粉は遠心力が大きいため分級ロータ18の径方向外
側へ流れ、粉粒体通路8内に流入する。そして、この粗
粉は粉粒体通路8内を落下して再び加速管9に流入し、
上記の工程が繰り返されて粉砕される。粒径の小さい微
粉は遠心力が小さいため分級ロータ18のブレード2
5、25間から分級ロータ18内に流入し、上端壁23
に設けられた円孔を通り、排出管20内に流入する。
【0025】排出管20に流入した微粉は、排出管20
に接続された管路を通り、バッグフィルタ4に流入す
る。そして、微粉はバッグフィルタ4によって空気流か
ら分離され、バッグフィルタ4内に貯留される。その
後、この微粉はバッグフィルタ4から取り出され、回収
される。なお、分級ロータ18によって分級される粉粒
体の径は分級ロータ18の回転数を変更することにより
自由に設定することができる。
【0026】表1は、衝突部材16の条件(材質、衝突
面の形状、空気通路の有無)を変えて衝突面に融着する
粉粒体の量を比較した実験データであり、テストNoが
1の衝突部材の衝突面の単位面積当たりの粉粒体の融着
量を100として、その他の衝突部材の衝突面の単位面
積当たりの粉粒体の融着量をテストNo.1と比較して
相対的に示している。なお、各衝突部材の衝突面に形成
された空気通路の開口の径は0.7mm、コンプレッサ
によって空気通路に供給される圧縮空気の空気圧は6K
g/m2、空気量は150l/minである。
【0027】
【表1】
【0028】テストNo.1とテストNo.2のデータ
から、空気通路を設けることによって粉粒体の融着量が
約80%減少していることが判る。また、テストNo.
1のデータとテストNo.3のデータから、衝突部材の
材質をステンレスからセラミックスに変更することによ
って粉粒体の融着量が約90%減少していることが判
る。そして、テストNo.4のデータから、衝突面が円
錐面でかつセラッミクスによって形成された衝突部材に
空気通路を設けると、粉粒体の融着量が0になることが
判る。
【0029】また、テストNo.6のデータから、衝突
面が粉粒体の搬送方向に直交する平面でかつステンレス
によって形成されている衝突部材に空気通路を設けた場
合には粉粒体の融着が無く、テストNo.7のデータか
ら、衝突面が粉粒体の搬送方向に直交する平面でかつセ
ラミックスによって形成されている衝突部材の場合には
空気通路が無くても粉粒体の融着が生じていないことが
判る。しかしながら、これらの衝突部材の場合、衝突し
た粉粒体が加速管の側に反射するため、粉粒体が粉砕室
の内面に二次衝突しにくく、また、反射した粉粒体によ
って衝突面近傍の粉粒体濃度が高くなり、後から搬送さ
れてくる粉粒体の衝突が阻害されるため、粉砕効率が高
くないという問題がある。したがって、衝突面が粉粒体
の搬送方向に対して傾斜している衝突部材に本発明を適
用したものが最も好ましい。
【0030】次に、本発明の第2の実施形態を説明す
る。図4は本実施形態の衝突部材16の下部の中心線断
面図、図5は衝突部材16の底面図である。
【0031】この実施形態では、衝突部材16に、中心
線Lの方向に延びる複数個の空気通路21が形成されて
いる。一つの空気通路21は衝突部材16の中心線Lに
沿って形成され、一端が衝突面17の中心頂部に開口し
ている。その他の空気通路21は中心線Lの周囲に形成
され、それらの一端は、衝突面17の中心頂部に形成さ
れた開口21bの周囲に開口している。各空気通路21
の他端はそれぞれ中心線Lに沿って延びる空気供給室2
6に連通し、空気供給室26の他端はコンプレッサ22
(図1参照)に連通接続されている。この実施形態のそ
の他の構成は第1の実施形態と同様である。
【0032】この実施形態では、衝突面17の中心頂部
に形成された開口21bから噴出する空気力が加速管9
から噴出する空気力に対して不足する場合に、衝突面1
7の中心頂部の周囲に形成された開口21bから噴出す
る空気力によって補われるので、第1の実施形態のもの
よりもさらに粉粒体が衝突面17の中心頂部に衝突しに
くくなり、粉粒体が衝突面17に融着するのをより確実
に防ぐことができる。
【0033】次に、本発明の第3の実施形態を説明す
る。図6は本実施形態の衝突部材16の下部の中心線底
面図、図7は衝突部材16の底面図である。
【0034】この実施形態では、衝突部材16に、中心
線Lの方向に延びる複数個の空気通路21が形成されて
いる。一つの空気通路21は衝突部材16の中心線Lに
沿って形成され、一端が衝突面17の中心頂部に開口し
ている。その他の空気通路21は中心線Lの周囲に断面
円弧状に形成され、それらの一端は、衝突面17の中心
頂部に形成された開口21bの周囲に開口し、かつ互い
に連通している。各空気通路21の他端はそれぞれ中心
線Lに沿って延びる空気供給室26に連通し、空気供給
室26の他端はコンプレッサ22(図1参照)に連通接
続されている。
【0035】この実施形態では、衝突面17の中心頂部
の周囲に形成された開口が互いにつながっているため、
これらの開口間に粉粒体が付着することがない。
【0036】次に、本発明の第4の実施形態を説明す
る。図8は本実施形態の衝突部材16の下部の中心線底
面図、図9は衝突部材16の底面図である。
【0037】この実施形態では、衝突面17が、一対の
平面17a、17aを加速管9の空気出口9bに向かっ
て突出した断面山形の屋根状に形成したものであり、衝
突部材16に、中心線Lの方向に延び、一端が衝突面1
7の頂部稜線に沿ってスリット状に開口した空気通路2
1が形成されており、空気通路21の他端はコンプレッ
サ22(図1参照)に連通接続されている。この実施形
態のその他の構成は第1の実施形態と同様である。
【0038】衝突面が一対の平面を断面山形の屋根状に
形成したものである場合、粉粒体が衝突面の頂部稜線に
沿って融着し易いが、この実施形態では、衝突面17の
頂部稜線に沿って形成されたスリット状の開口21bか
ら噴出する圧縮空気によって粉粒体が衝突面17の頂部
からそれるので、粉粒体が衝突面17の頂部に融着する
のを防止することができる。
【0039】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。
【0040】例えば、衝突面はいかなる形状であっても
よく、平面や、図10に示すように、円形または多角形
の平面を中心線のまわりに複数個の領域17aに分割
し、衝突した粉粒体が全周方向に分散するように各領域
17aを傾斜させたものであってもよい。なお、衝突面
が粉粒体の搬送方向に直交する平面で材質がステンレス
の衝突部材に空気通路を設けると、衝突面に粉粒体が付
着しないことが確認されている(表1のテストNo.6
参照)。
【0041】また、衝突面に形成される空気通路の開口
の形状はいかなる形状でもよく、衝突部材に形成される
空気通路の数も自由に設定することができる。
【0042】また、衝突部材を熱伝導性が良好な材料で
構成するとともに衝突部材を中空にし、衝突部材内部に
冷却用流体を供給する冷却用流体供給手段を設けること
により、衝突面の温度上昇を抑えることができるので、
粉粒体の融着をより確実に防止することができる。
【0043】また、本発明はトナー以外の樹脂粉粒体及
び融着または固着し易いその他の粉粒体にも適用するこ
とができる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の衝突式気
流粉砕装置によれば、衝突部材の衝突面に形成された開
口から圧縮空気を噴出せしめて衝突面における粉粒体の
付着が生じる部位の近傍の空気密度を高めるようにした
ことにより、粉粒体を衝突面における粉粒体の付着が生
じる部位からそらせることができるため、衝突面に粉粒
体が付着するのを防止することができる。
【0045】請求項3によるときは、加速管の空気出口
に向かって突出した円錐面状または角錘面状の衝突面を
有する衝突部材に空気通路を複数個形成し、一つの空気
通路の一端が衝突面の中心頂部に開口し、他の空気通路
の一端が中心頂部に形成された開口の周囲に開口するよ
うにしたことにより、粉粒体が衝突面の中心頂部に付着
するのをより確実に防止することができる。
【0046】請求項5によるときは、衝突面をセラミッ
クスで形成したことにより、粉粒体が衝突面に付着する
のをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の構成図。
【図2】 第1の実施形態の衝突部材の下部の中心線断
面図。
【図3】 第1の実施形態の衝突部材の底面図。
【図4】 本発明の第2の実施形態の衝突部材の下部の
中心線断面図。
【図5】 第2の実施形態の衝突部材の底面図。
【図6】 本発明の第3の実施形態の衝突部材の下部の
中心線断面図。
【図7】 第3の実施形態の衝突部材の底面図。
【図8】 本発明の第4の実施形態の衝突部材の下部の
中心線断面図。
【図9】 第4の実施形態の衝突部材の底面図。
【図10】 本発明の第5の実施形態の衝突部材の斜視
図。
【符号の説明】
7a 粉砕室 9 加速管 9b 空気出口 16 衝突部材 17 衝突面 21 空気通路 22 コンプレッサ(圧縮空気供給手段)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮空気によって粉粒体を搬送加速する
    ための加速管と、該加速管の一端に設けられた空気出口
    に連通した粉砕室と、前記加速管によって搬送加速され
    た粉粒体を衝突させて粉砕するための衝突面を有し該衝
    突面が前記加速管の空気出口に対向するように前記粉砕
    室内部に配された衝突部材とを備えた衝突式気流粉砕装
    置において、前記衝突部材に、一端が前記衝突面におけ
    る粉粒体の付着が生じる部位に開口した空気通路を形成
    し、前記空気通路の他端に圧縮空気を供給する圧縮空気
    供給手段を設け、前記衝突面に形成された前記空気通路
    の開口から圧縮空気を噴出せしめて前記衝突面における
    粉粒体の付着が生じる部位の近傍の空気密度を高めるよ
    うにしたことを特徴とする衝突式気流粉砕装置。
  2. 【請求項2】 前記衝突面が前記加速管の空気出口に向
    かって突出した円錐面状または角錐面状に形成され、前
    記空気通路の一端が前記衝突面の中心頂部に開口してい
    ることを特徴とする請求項1に記載の衝突式気流粉砕装
    置。
  3. 【請求項3】 前記衝突面が前記加速管の空気出口に向
    かって突出した円錐面状または角錐面状に形成されてい
    るとともに前記衝突部材に前記空気通路が複数個形成さ
    れており、一つの空気通路の一端が前記衝突面の中心頂
    部に開口し、他の空気通路の一端が前記中心頂部に形成
    された開口の周囲に開口していることを特徴とする請求
    項1に記載の衝突式気流粉砕装置。
  4. 【請求項4】 前記衝突面が、一対の平面を前記加速管
    の空気出口に向かって突出した断面山形の屋根状に形成
    したものであり、前記空気通路の一端が前記衝突面の頂
    部稜線に沿ってスリット状に開口していることを特徴と
    する請求項1に記載の衝突式気流粉砕装置。
  5. 【請求項5】 前記衝突面がセラミックスによって形成
    されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいず
    れか一項に記載の衝突式気流粉砕装置。
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