JPS6366580B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微粉砕機の改良に係り、詳しくは被
粉砕物粒子をミクロンオーダ乃至は10数ミクロン
の微細な粒子に微粉砕することのできる微粉砕機
に関するものである。

従来の微粉砕機は、第１図及び第２図に示す如
く外側表面の母線に沿つて多数の凸部１を有する
円筒状の回転子２を回転軸３に支持し、この回転
子との間に間隙４を存して内側表面の母線に沿つ
て多数の凸部５を有する固定子６を嵌装したもの
で、回転子２と固定子６との間の間隙４内に被粉
砕物を供給し、前記回転子２の高速回転により被
粉砕物粒子を粉砕するものである。

この被粉砕物の粉砕過程は、製品排出口１２に
連なる吸引送風機（図示省略）の運転により、固
定子６の下端に連なる下部ケーシング７の底板に
設けた供給口８から供給された被粉砕物粒子を空
気と共に機内に吸引し、回転子２と一体に高速回
転する回転子底板下面に固設された撹拌羽根９に
よつて起る気流によつて、下部ケーシング７の逆
円錘状内面に沿わせて上昇させ、回転子２と固定
子６との間に形成された粉砕室内に送り込み、高
速回転している回転子２の回転力によつて速度エ
ネルギを与えて固定子６に衝突させて粉砕し且つ
回転子２の凸部１により打撃粉砕し、さらに回転
子２の凸部１と固定子６の凸部５との間で摩砕さ
せて更に細かく粉砕させ乍ら回転子２の高速回転
によつて発生した上向き螺旋気流に乗せて上方に
運び、固定子６の上端に連なる上部ケーシング１
０内に送り出し、これを回転子２と一体に高速回
転する回転子上板上面に固設された遠心羽根１１
により上部ケーシング１０内の内周面に沿わせて
回転し、上部ケーシング１０の接線方向に設けら
れた製品排出口１２から排出し、図示せぬバグフ
イルターに導入し、ここで粉砕製品と空気とが分
離され、空気は吸引送風機を経由して排気され、
粉砕製品はバグフイルターからホツパーに送られ
て貯留されるものである。

尚、回転子２は第２図に示す断面形状のほか、
第３図に示す断面形状の回転子２′があり、この
場合の凸部１′は平板の埋め込みによつて形成さ
れている。

ところで前記の微粉砕機に於いては、回転子２
又は２′と固定子６との間隙４が一般に２〜５mm
或いはそれ以上あつて広いので、 イ 固定子６の凹部５_aに発生する渦の強さが弱
い。

ロ 回転子２又は２′による被粉砕物粒子の打撃
確率が小さい。

ハ 回転子２又は２′による被粉砕物粒子への打
撃力が小さい。

等の欠点があつた。

また回転子２と固定子６とにより形成された粉
砕室内に於いて、空気は回転子２の凹部１_a、間
隙４及び固定子６の凹部５_aを通過し、被粉砕物
粒子はこの空気即ち上向き螺旋気流に乗つて粉砕
室を通過するのであるが、回転子２が高速回転し
ているので、回転子２の凹部１_aを通る被粉砕物
粒子は殆んど無い。従つて、被粉砕物粒子の通過
する箇所は、間隙４及び固定子６の凹部５_aの２
ケ所である。然るに固定子６の凸部５、凹部５_a
の断面形状は矩形に近いので、固定子６の凹部５
_ａに於いては、第４図に示す如く高回転速度の渦
を形成しながら空気は下方から上方へ流れる。こ
の渦に巻き込まれた被粉砕物粒子の内、あるもの
は凹部５_aの壁面に衝突し、また凹部５_aから間隙
４に排出されて回転子２の凸部１により強力な打
撃作用を受け且つ固定子６の凸部５との間に摩砕
作用により粉砕が進行する。しかし被粉砕物粒子
のあるものは、上記のように粉砕されずに渦に巻
き込まれたままその渦に乗つて凹部５_aの上端か
ら粉砕室外に出てしまうという欠点があつた。

従つて、このような微粉砕機による粉砕製品の
平均粒度は、被粉砕物粒子によつても若干異なる
が、例えば白米で60μｍ、トナーで40μｍにしか
なり得ず、充分な微粉砕とは言い難く、ミクロン
オーダ乃至は10数ミクロンの微粉砕製品を得るこ
とができなかつた。

本発明は、斯かる問題を解決すべく従来の微粉
砕機を改良して、回転子と固定子との間の粉砕室
を通る全ての被粉砕物粒子に対して確実に且つ十
分に微粉砕作用を行つて粉砕効率を高め、ミクロ
ンオーダ乃至は10数ミクロンの粒度幅の狭い微粉
砕製品を得ることができるようにした微粉砕機を
提供せんとするものである。

以下本発明による微粉砕機を図によつて説明す
ると、第５図に示す如く回転軸３に支持され、外
側表面の母線に沿つて多数の凸部１を有する回転
子２と、該回転子２との間に間隙４を存して嵌装
された内側表面の母線に沿つて多数の凸部を有す
る固定子６との間で被粉砕物を粉砕する粉砕機に
於いて、前記回転子２と固定子６との間隙４を１
mm以下となし、固定子６の外側表面の凹凸を第６
図に示す如く略三角形の凹部１３と凸部１４とが
連続する歯形になし、その歯形の凹部１３の一辺
１３_aを固定子６の中心に向け且つ１〜５mm程度
の長さとなし、凹部１３の他辺１３_bを回転する
回転子２に対向するように該回転子２の接線方向
に向け、凹部１３の一辺１３_aと他辺１３_bとの挟
角αを45〜60度となしてある。そして凸部１４の
先端には固定子６の軸芯線を中心とする円弧面１
４_aが形成され、その円弧面１４_aの幅は１mm程度
となしてある。固定子６の内周面の凹部１３の中
間に、該凹部１３を上下方向で中断する分級リン
グ１５が一体又は着脱可能に一段設けられてい
る。この分級リング１５は、固定子６の内周面の
周方向の全部の凹部１３における中間を上下方向
で中断しても良いものであるからその半形径方向
の幅と凸部１４の長さとの差δは零でもよい。ま
た分級リング１５は着脱可能に設けられる場合周
方向で複数に分割される。さらに分級リング１５
に固定子６の内周面の凹部１３の中間に一段設け
られているが、これに限るものではなく、二段、
三段…と複数段設けても良いものである。また分
級リング１５は分割して周方向に段違いに複数段
配設しても良いものである。その他の部分は第１
図の微粉砕機と同一構造であるので、その説明を
省略する。

かように構成された本発明の微粉砕機は、第５
図に示される製品排出口１２に連なる吸引送風機
（図示省略）の運転により、固定子６の下端に連
なる下部ケーシング７の底板に設けた供給口８か
ら供給された被粉砕物粒子を空気と共に機内に吸
引し、回転子２と一体に高速回転する撹拌羽根９
によつて起る気流によつて、下部ケーシング７の
逆円錐状内面に沿わせて上昇させ、回転子２と固
定子６との間に形成された粉砕室内に送り込む
と、被粉砕物粒子は全て微粉砕作用を受けて、ミ
クロンオーダ乃至は10数ミクロンの粒度幅の狭い
微粉砕製品となつて上部ケーシング１０内に送り
出され、回転子２と一体に高速回転する遠心羽根
１１により上部ケーシング１０の内周面に沿つて
回転し、上部ケーシング１０の接線方向に設けら
れた製品排出口１２から排出されて図示せぬバグ
フイルターに導入され、ここで粉砕製品と空気と
が分離され、空気は吸引送風機を経由して排気さ
れ、粉砕製品はバグフイルターからホツパーに送
られて貯留される。

次に、上記粉砕室内での被粉砕物粒子の微粉砕
作用の詳細について、回転子２と固定子６と分級
リング１５との関連構成によつて説明する。

一般的に回転体の周囲の空気を考えると、表面
に附着している空気は、回転体の周速と同一速度
で回転するのに対し、表面から離れた位置にある
空気の速度はその距離が大きければ大きい程、回
転体の風速からの遅れが大きくなり、速度は小さ
くなる。然るに本発明の微粉砕機に於ける固定子
６の凹部１３を考えると、この部分には第９図に
示す如く渦が誘引される。渦の回転数は、凹部１
３の開口面に沿う空気の円周速度υに比例する。
従つて、回転子２と固定子６との間隙４の寸法ｈ
が大きい程、前記円周速度υは回転子２の周速υ₀
から遅れ、渦の回転数は小さくなる。逆に間隙４
の寸法ｈが小さい程渦の回転数は大きくなる。か
くして渦に巻き込まれた被粉砕物粒子は、渦の回
転数が大きい程強烈に壁面に衝突し、また渦の回
転数が大きい程より小粒径の粒子も壁面に衝突す
ることになるので、被粉砕物粒子は良好に粉砕さ
れる。

また凹部１３内の渦から間隙４に出た被粉砕物
粒子の回転子２による打撃確率Ｐは、間隙４の寸
法ｈ、被粉砕物粒子の粒径ｄ、回転子２の凸部１
の個数ｎとすると、Ｐ∝ｄ／ｈ×ｎとなり、間隙４ の寸法ｈが小さく、回転子２の凸部１の個数ｎの
多い本発明の微粉砕機は前記打撃確率Ｐが増大
し、回転子２による被粉砕物粒子の打撃粉砕が効
率良く行われる。

さらに固定子６の凹部１３から間隙４に出た被
粉砕物粒子は、間隙４を流れる空気流により加速
される。この場合間隙４の寸法ｈが大きい程、粒
子が回転子２により打撃されるまでの時間が長く
なる為に、打撃時に於ける粒子と回転子２と相対
速度は小さくなり、回転子２による粒子の打撃力
は小さくなるが、本発明の微粉砕機に於いては間
隙４の寸法ｈが１mm以下と極めて小さいので、粒
子が回転子２により打撃されるまでの時間が短く
なるので、打撃時に於ける粒子と回転子２との相
対速度は大きくなり、回転子２による粒子の打撃
力は大きくなる。従つて被粉砕物粒子は確実に打
撃される。

さて、固定子６の凹部１３の形状は前述の如く
略三角形であるので、この凹部１３に於ける空気
の流れは第１０図に示す如くａ，a′，a″…及び渦
ｂ，b′，b″の二つに分かれる。渦ｂ，b′，b″…に
巻き込まれた被粉砕物粒子は、従来の矩形の凹部
５_aの場合と略同様に壁面に衝突し、粉砕が行わ
れる。そして渦流に乗つて凹部１３の一辺１３_a
に沿つて凸部１４の先端Ｂに進み、間隙４に導か
れ、この部分で回転子２の凸部１により打撃を受
け、粉砕が行われる。そして同様の作用が次の固
定子６の凹部１３、回転子２の凸部１で受け、粉
砕が次々に進行する。一方従来の矩形の凹部５_a
の場合は殆んど生じることの無い空気の流れａ，
a′，a″…に乗つていく被粉砕物粒子は、凹部１３
の他辺１３_bに沿つて凸部１４の先端Ａに進み、
間隙４に導かれ、この部分で回転子２の凸部１に
より打撃を受け、粉砕が行われる。と同時に打撃
粉砕作用を受けた粒子がさらに凹部１３の他辺１
３_bに衝突せしめられ、粉砕される。そして同様
の作用が次の固定子６の凹部１３で受け、粉砕が
次々に進行する結果、従来の矩形の凹部５_aの場
合に比し、回転子２による打撃がＢ点のみでなく
Ａ点においてもなされるので、粉砕確率が大きく
なり、被粉砕物粒子がより細かく且つ効率良く微
粉砕されることになる。

然して本発明の微粉砕機に於ける固定子６の内
周面の周方向における一部又は全部の凹部１３の
中間には第７，８図に示す如く凹部１３を上下方
向で中断する分級リング１５が設けられているの
で、被粉砕物粒子が従来のように凹部５内を高回
転速度の渦（第４図参照）に乗つて一気に粉砕室
外に出てしまうものは無くなり、後述の分級リン
グ１５の分級作用により被粉砕物粒子の粉砕室内
に於ける滞留時間が長くなると同時に、粉砕室内
に於ける被粉砕物粒子の濃度が高くなる。滞留時
間がそれだけ長くなると、それだけ粉砕作用を受
ける確率が上昇し、より微粉砕の粉砕製品が得ら
れる。また被粉砕物粒子の濃度が高くなると、被
粉砕物粒子相互の衝突の確率が高くなり、粉砕作
用が助長される。この二つの作用から被粉砕物粒
子は確実に微粉砕が進行する。こうして微粉砕さ
れたものが空気流に乗つて分級リング１５の直下
で間隙４に出ようとする粒子は、ここではまだ回
転子２の回転による遠心力が働いているので、あ
る一定サイズ以上の粒子は再び固定子６の凹部１
３に押し戻されてしまう。押し戻された粒子は再
び粉砕作用を受け、ある一定サイズ以下になるま
で分級リング１５の部分を通過することができな
い。従つて、被粉砕物粒子の微粉砕が十分に行わ
れる。そして分級リング１５を通過した粒子はさ
らにその上方の粉砕室内で粉砕作用を受け、最終
的に粉砕室から出る粒子は、粒度分布幅の狭いも
のとなる。

かくして粉砕室内を通過して出た微粉砕粒子
は、前述の１mm以下の間隙４と、一辺１３_aが中
心に向き他辺１３_bが回転する回転子２に対向す
るように回転子２の接線方向に向き且つ両辺１３
_ａ，１３_bの挟角αが45〜60度になされ固定子６の
内側表面の多数の三角形の凹部１３と、固定子６
の内周面の周方向における一部又は全部の凹部１
３の中間に、該凹部１３を上下方向で中断するよ
うに設けられた分級リング１５との作用の相乗効
果により、ミクロンオーダ乃至は10数ミクロンの
微粉砕製品となる。

以上の詳記した通り本発明の微粉砕機によれ
ば、回転子と固定子との間の粉砕室を下方から上
方に向つて通過する全ての被粉砕物粒子を、確実
に且つ十分に、しかも効率良く微粉砕することが
できて、ミクロンオーダ乃至は10数ミクロンの粒
度幅の狭い微粉砕製品を容易に得ることができる
ので、従来の微粉砕機にとつて代わることのでき
る画期的なものと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微粉砕機の縦断面図、第２図は
第１図の―線に沿う一部拡大断面図、第３図
は第１図の微粉砕機の回転子を変更した場合の第
２図と同様の―線に沿う一部拡大断面図、第
４図は第１図の微粉砕機の固定子内側表面の凹部
に於ける空気の流れを示す一部斜視図、第５図は
本発明の微粉砕機の一実施例を示す縦断面図、第
６図は本発明の微粉砕機に於ける回転子と固定子
との組合せを示す一部水平断面図、第７図は固定
子の内周面における凹部の上端部に設けた分級リ
ングを示す一部縦断斜視図、第８図は固定子と回
転子との間に形成された粉砕室の上端部の縦断面
図、第９図は固定子と回転子との間隙寸法と固定
子内側表面の凹部に発生する渦との関係による被
粉砕物粒子の粉砕作用を説明する為の第６図の拡
大水平断面図、第１０図は固定子内側表面の凹部
と回転子外側表面の凸部との関係による被粉砕物
粒子と粉砕作用を説明する為の第６図の拡大水平
断面図である。 １…回転子の凸部、２…回転子、３…垂直回転
軸、４…間隙、６…固定子、１３…三角形の凹
部、１３_a…凹部の一辺、１３_b…凹部の他辺、１
４…三角形の凸部、１５…分級リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸に支持され外側表面の母線に沿つて多
   数の凸部を有する回転子と、該回転子との間に間
   隙を存して嵌装された内側表面の母線に沿つて多
   数の凸部を有する固定子との間で被粉砕物を粉砕
   する粉砕機に於いて、前記回転子と固定子との間
   隙を１mm以下となし、固定子の内側表面の凹凸を
   略三角形の凹部と凸部が連続する歯形になし、そ
   の歯形の凹部の一辺を固定子の中心に向け、凹部
   の他辺を回転する回転子に対向するように該回転
   子の接線方向に向け、凹部の一辺と他辺との挟角
   αを45〜60度となし、固定子の内周面の周方向の
   一部又は全部の凹部の中間に、該凹部を上下方向
   で中断する分級リングを少くとも一段設けたこと
   を特徴とする微粉砕機。