JPS61234958A - 微粉砕機 - 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】 、〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 本発明は流体エネルギ一式微粉砕機（以下ジェットミル
という）に関する。

「従来の技術」 粉体の微細化の要求は近来増々強くなっており、更に微
粉体の粒度範囲も狭いものが要求される。この要求に対
応する微粉砕機及び精選された微粉体を得るための分級
機が数多く出現している。この中でも、近代科学を代表
するファインセラミックスの応用技術は目を見張るもの
であり、これらの原料である粉体の供給プロセスで用い
る微粉砕機では、ジェットミルが主流となっている。該
ジェットミルに於ける粉砕機構にも旋回式、衝突式、あ
るいは衝突と旋回の複合型式等があり、また、粉砕機本
体の中に粉砕室と異にする分級室を有した分級機構を具
備したものがある。

この分級機構は粉砕機後の砕料の旋回運動等の曲線運動
状流れにおいて該流れのより外側に粗粒がそして流れの
より内側に微粒が集合する性質を利用し、分級室中に隔
壁となっている分級部材の入口端を該流れに向けて配し
、分級部材入口端の位置により粗粒と微粒の割合を分け
ている。

この分級部材を旋回粉砕室中心部直後の位置に配したも
のとしては特公昭’ｆ’ｌ−、２７２ｔ’１号公報に示
されるもの、旋回粉砕室に隣接して配した分級室中に分
級部材を配したものとしては特公昭ダクーコ７／クク号
公報に示されるものがある。

「発明が解決しようとする問題点」 これらの分級機構はいずれも粉砕に供したジェットエア
ーの残留圧力を利用した旋回慣性力分級あるいは、コア
ンダー現象による分級が主体であり、その分級効果は分
級機構に於ける速度によって決まるのみである―即ち、
ジェットエアーの空気量の大、小によって決まることに
なる。しかも、固気分級に必要な慣性力の弱まった場所
での作用となる結果、分級点が大きい粒子径となるばか
りでなく、製品となる微粉も範囲の広い粒度構成品とな
る。

処が近時は製品に対する粒度の均一性の要請が強くなっ
ている。処が従来の分級機構は固定的に構成されており
、分級部材はほぼ機枠内−ばいの大きさの単体か或は他
の枠部材と一体となっている。従って、分級部材の入口
部の位置を変えることにより、粗粒と微粒の分級割合を
変更しようとすると分級部材全体を変更する必要がある
。一方分級部材入口部が破砕された砕料によりｉ擦され
て摩耗すると該入口部が位置を変え、分級状態が変化し
てしまうという問題点がある。

本発明は流体エネルギ一式微粉砕機内に具備した分級装
置の上記欠点を除去し、常に安定して微粉のみを生産す
ることのできる流体エネルギ一式微粉砕機を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」 本発明は粉砕された原料を含む気体の旋回流を含む流れ
中にその入口部があうように配された分級部材の両側に
夫々粉砕された原料の通路を設けた分級装置を一体的に
組み込まれた微粉砕機にたいて、前記分級部材入口部が
脱着可能な分級チップとなっている微粉砕機である。

「作　　用」 分級チップのみを取り変えることにより分級部材入口部
の位置を変更できるので要求粒度、粒度分布の製品を得
ることができ、分級部材摩耗の場合も分級チップの交換
のみで対処できる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は縦断面図で′ある。胴体／にはヘッド本体コが
着脱可能に固定され、ヘッド本体コには砕料（粉砕され
る原料を砕料という）の供給用ホッパＪを備えた砕料供
給ヘラドグが固定されている。胴体ｌは図示断面の中空
回転体形状に形成されており、その中心線上にはホッパ
３に隣接して砕料供給ヘラドグにノズルＳが固定されて
いて、ノズル３の吹出口とホッパ３の出口端はノズルよ
と同中心線上にあるヘッド本体−の中心に嵌入固定され
た加速管乙の上部に設けた固気混合室７に開口しており
、エジェクタを構成している。

加速管乙の回りには胴体ｔ４の間でヘッド本体コ側に分
級室ｇが設けられ、分級室Ｓにつづいて整流ゾーン９が
設けである。分級室ｇ中には円錐形状の分級室を一部小
円錐状のより粒度の小さい製品を導入する微粉室／／と
環状のより粒度の大きい破砕粉を導く細粉室／コに分割
する分級部材として環状の分級板／Ｊがヘッド本体コに
一体に設けてあり、分級板１３はその入口部の小径端部
に胴体／と同志の環状の分級チップ／ｌＩを有する。即
ち、作用の説明で後述するように分級板／３は加速管６
の回りの旋回流と同心的である。この分級チップ／ＩＩ
は例えば分級板／、７の内径端に設けためねじに嵌合す
るおねじを備えており、脱着できるようになっている。

その形状は内径側が第７図に詔いて斜め下方に中心に向
って鋭角で鋭い刃先状となっている。分級板／３は超鋼
合金鋼等の耐摩耗性材料が用いられる。

微粉室／／はヘッド本体−に設けた二個所の排出路ｌ！
より不図示の補集機に通じている。

細粉室ノコはヘッド本体−に放射状に設けた複数の循環
路ノロを通じて、固気混合基７に連通しており、循環路
１６の途中にヘッド本体コの半径方向にねじ込まれて進
退自在のニードル弁１７を備える流量調整弁／ｇが構成
されている。

以上のように胴体／で囲まれ、胴体ｌと同心の加速管６
が貫通する分級室ｇに分級チップ／４Ｉを備えた分級板
１３を配し、分級板１３両側により粗い粉砕された砕料
即ち、破砕粉を集める循環路に通じる細粉室ｌコとより
細かい破砕粉を集める排出路に通じる微粉室／／とによ
り分級装置が構成されている。

ヘッド本体コが取付けられている胴体ｌの部分と反対側
には胴体／と一体の上壁／デに環状の側壁、２／が嵌入
し、側壁コｌの外側に環状の空気溜ココが嵌入し、上壁
／デと反対側から側壁コ／に底壁コＪが嵌入し、該上壁
／ｑに底壁コＪ１側壁コ／、空気溜ココを共締め固定し
である（固定方法は図示されない）。土壁１９、側壁コ
１１底壁コＪに囲まれて形成された旋回粉砕室コグ中に
加速管乙のラッパ状になった端部が突出しており、加速
管６の端部は底壁コＪに固定した固定壁たる衝突板コ３
と適当な間隔をおいて対向している。衝突板コ！は砕料
に対応して高い硬度をもつ材料が選ばれる。例えば砕料
がセラミックスの材料のアルミナであると衝突板コ！は
セラミックスである。

側壁コ／には第１図のＢ−Ｂ断面図の第３図に示すよう
に、その取付部と旋回粉砕室コダの中心を結ぶ線に対し
て同じ回り勝手に一定の角αを有する向きに複数の旋回
粉砕用ノズル２６が空気溜ココ内から旋回粉砕室コダに
貫通している。

圧縮空気源コアからは圧縮空気管−ｇ、コブがノズルよ
、空気溜ココに通じている。

作動状態において圧縮空気源コアから圧縮空気管コｔを
通じてノズル３に圧縮空気が供給されており、同時に圧
縮空気管コブがら空気溜ココを介して旋回粉砕用ノズル
コロに空気が供給されている。ノズル３より吹き込まれ
た圧縮空気はノズル端よりジェット流として噴出し、固
気混合室７ではジェット流口りに生ずる真空圧によりホ
ッパ３から投入された砕料が吸込まれると共に後述する
ように循環路１６を通じて粉砕された砕料の一部のもの
が吸込まれる。これらは固気混合室７のジェット流に巻
き込まれ、固気混合したジェット流は固気混合室りにつ
づけてダイバージエンドノズルになっている加速管６で
圧力を速度エネルギーに変えられて高速度で噴出して衝
突板−５に激しく衝突し砕料は細かく粉砕され放射状に
飛び散り、旋回粉砕室、２１Ｉ中へ入る。

空気溜−コ内に入った圧縮空気が旋回粉砕用ノズルコロ
を通じて旋回粉砕Ｎコダにジェット流を吹き込んでおり
、旋回粉砕室、２１！では加速管６を中心として一つの
渦巻流が生じている。

旋回粉砕室Ｊ４’中の破砕粉は旋回粉砕用ノズルコロの
ジェット流により直撃加速された破砕粉と他の破砕粉が
衝突し、衝突板、２ｊへの衝突により破砕された砕料を
更に破砕するが旋回粉砕の特徴として砕料の角を丸める
作用、つまり磨砕作用が強く働く。旋回粉砕室−ダでの
高速旋回によって破砕粉には遠心力が働らき、大きい粒
子は側壁コｌ側で旋回しながら、旋回粉砕用ノズル２乙
によってさらに粉砕が繰り返され、微細化してゆく。旋
回衝突作用により微細化された破砕粉は遠心力を失って
、ノズルよ、加速管６をとおり旋回粉砕室コｑに入った
空気及び旋回粉砕用ノズルコロより旋回粉砕室コダに入
った空気を併せた空気の流動に随伴されて、整流ゾーン
？を旋回し乍ら進む。衝突粉砕工程、旋回粉砕工種を経
て細粉、微粉化された破砕粉の各粒子は整流ゾーン？で
遠心力を受け、質量の大きい細粉は外側へ、質量の小さ
い微粉は内側に遠心分級され分級室ｔｉこ流入し、分級
チップ／ｌＩを備えた分級板／Ｊで細粉と微粉に分級さ
れ、細粉は循環路／６を経て固気混合室りに入り、ホッ
パＪから供給される砕料と混合され、加速管６で増速さ
れて、噴出して衝突板コよに衝突粉砕される衝突粉砕工
程、衝突粉砕されて旋回粉砕Ｎ２’ｌで旋回粉砕される
工程、旋回粉砕されて整流ゾーン９で整流される工程を
経て分級室ざに戻ることをくり返して次第に微粉化が進
む。微粉は微粉室ｌ／に集められ、排出路ｉｓより不図
示の捕集機で取り出される。

今、分級室に内に於ける分級チップ／ダの内径部の粒子
の挙動を考えてみる。第９図は分級室の平面図である。

分級室ざ内部の流体の流動状態は、破砕粉の粒子Ｍの円
周方向速度Ｕｔが中心０よりの半径ｒに逆比例する自由
渦に近い準自由渦が形成されている。更に、分級チップ
／ｌｌの内径付近から内側は、内向きの半径方向流れ（
速度Ｕｒと、その外側よりも強い上向きの軸方向流れが
生じている。

分級チップ／ＩＩ内径ｒ６の附近にある粒子は、旋回速
度によって与えられる遠心力が、内向き流れによって与
えられる力よりも大きければ、外側の細粉室／コから循
環路／６、小さければ内側の微粉室／／から排出路１３
の側に分けられ流れる。このときの分級される限界粒子
径ｄｐは ただし、μ：生空気粘度 ρｐ＝分級される粉体の密度 で表現できる。

・一方ｕｔ−ｒ　”　＝　ＱＯｎｌｉ　ｔ　、但しＯ＜
ｎ〈／の式で示される準自由渦の速度分布の式とから、
粒子の分級径である限界粒子径は分級チップ／ＩＩの内
径ｒＯを変えることで移動操作が可能である。

従って、ヘッド本体−を胴体ｌから取外し、ラッパ状端
部径が分級チップ／４（の内径よりも大きい加速管６を
ねじ戻して取外し、分級チップ／ダを交換することによ
り、製品化される粉体粒子の粒度、粒度分布を所望の大
きさにすることができる。

流量調整弁Ｉｔにより環状弁口の幅Ｓをせまくして循環
路ｌ乙の流量を減少させると細粉室ノコの空気圧は昇圧
し、循環路／６から固気混合室７へ入り再循環する粉砕
された細粉は減少し、破砕粉をくり返し破砕する平均回
数が減少するので分級室ざでは平均して破砕粉の粒子径
が大きくなる。一方分級室ｔにおける細粉室１２側での
渦流は抑制され、微粉室／／への軸方向流れが強くなる
ので微粉室／ｌへはより大粒子の破砕粉が流れるので排
出路／３から取出される粒子径は平均的に大きくなり、
粒度分布も分散する。

かくして分級チップ／ダでは基本的な分級限界の変更が
行われ、流量調整弁ｉｔにより−っの分級チップ／ＩＩ
で定められた分級限界を調整する機能を有する２、 第３図は流量調整弁／ｇの他の実施例の縦断面図である
。ヘッド本体−の半径方向の循環路／６の方向と同志の
孔に回転弁３１が滑合している。回転弁３１は管状で半
径方向に直径の異なる弁口３コが複数個あけられており
、何れか一つの弁口３コが細粉室／コと循環路／６を連
通させることにより、循環路／６を流れる細粉の量を調
節するものである。座金３３を介してヘッド本体−にね
じ込まれた押ねじＪ’ｌにより回転弁Ｊｌは固定されて
おり、回転弁Ｊ／の外周に向ってヘッド本体−にあけた
めねじにねじ込まれた栓ｊｊをあけ、押ねじ、７１Ｉを
ゆるめて、栓３！用の孔から針状の部材で回転弁３／を
回転して他の弁口３コを細粉室／、２に通ずるように選
択するものである。

実施例はヘッド本体と一体に分級板を備え分級板端に備
えるめねじに分級チップをねじ込んだから、所望の粒径
以下の微粉を分級するに際しては分級チップを回すだけ
で交換できる。

実施例は分級チップを備えると共に衝突粉砕、旋回粉砕
して旋回ゾーンを通じて分級室に入り、分級室で分級し
た比較的粗粒を再循環させる循環路に流量調整弁を備え
たから、破砕粉の粒度、粒度分布を装置を分解すること
なく調節できる。

実施例は流体エネルギ一式粉砕手段としてジェット流に
随伴する砕料を固定壁ｆこ衝突させる手段（衝突粉砕手
段）に更に旋回衝突を生じさせる粉砕手段（旋回粉砕手
段）を併用した複合型流体エネルギ一式微粉砕機で説明
したが、衝突粉砕手段又は旋回粉砕手段何れか７つを備
えるもの１こおいても有効であることはいうまでもない
処である。

〔発明の効果〕

本発明は粉砕された原料を含む気体の旋回流を含む流れ
中ζこその人口部があうように配された分級部材の両側
に夫々粉砕された原料の通路を設けた分級装置を一体的
に組み込まれた微粉砕機において、前記分級部材入口部
が脱着可能な分級チップとなっている微粉砕機としたか
ら分級チップを交換するだけで、限界粒子径の移動が可
能となり微調整を要求される製品粒度が容易に得られる
のみならず微粉砕システムとしての単独分級機の設備が
不用となり、設備費の低摩に止まらず、分級部材の摩耗
交換も部分の交換ですむので運転管理をも含めた製産コ
ストの低減、製品の安定化に大きく貢献するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第７図
は第１図のａ−ａ断面図、第３図は流量調整弁の他の実
施例の縦断面図である。 ／・・胴体　λ・・ヘッド本体　Ｊ・・ホッパ　’ｔ・
争砕料供給ヘッド　ｊ−−ノズル　６・・加速管　７・
・固気混合室　ｔ・・分級室デ・・整流ゾーン　ｌ／・
・微粉室　ｌコ・・細粉室　／、７・・分級板　ｌｔＩ
・・分級チップ／ｌ・・排出路　１６・・循環路　１７
・・ニードル弁　１ｇ・・流量調整弁　／９・・上壁コ
／・・側壁　２コ・・空気溜　コ３・・底壁コダ・・旋
回粉砕室　コ３・・衝突板　コロ・・旋回粉砕用ノズル
　＝７・・圧縮空気源２ｇ、コブ・・圧縮空気管　３／
・・回転弁ＪコＱ・弁口　３３＠・座金　３ＩＩＩ１１
１押ねじ３５・・橙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粉砕された原料を含む気体の旋回流を含む流れ中に
   その入口部があうように配された分級部材の両側に夫々
   粉砕された原料の通路を設けた分級装置を一体的に組み
   込まれた微粉砕機において、前記分級部材入口部が脱着
   可能な分級チップとなつている微粉砕機。