JPS6366581B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微粉砕装置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
けた被粉砕物粒子と空気の導入口８から供給され
た被粉砕物粒子を機内に吸引し、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１０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せた遠心羽
根１１により上部ケーシング１０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から排出するものであ
る。

ところで前記の微粉砕機に於いては、回転子２
と固定子６との間隙４が一段に２〜５mm或いはそ
れ以上あつて広いので、 イ 固定子６の凹部５ａに発生する渦の強さが弱
い。

ロ 回転子２による被粉砕物粒子の打撃確率が小
さい。

ハ 回転子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
砕室内に於いては、空気は回転子２の凹部１ａ、
間隙４及び固定子６の凹部５ａ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１ａ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５ａの
２カ所である。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
５ａに於いては、第３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５ａの壁面に衝突し、また凹部５ａ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５ａ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、斯かる期間を解決すべくなされたも
ので、微粉砕機の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ない且つ微粉砕機より排出さ
れる粉砕製品中の粗粉を微粉砕機に戻して再び微
粉砕作用を行つて粉砕効率を高め、ミクロンオー
ダの粒度幅の極めて狭い微粉砕製品を得ることが
できるようにした微粉砕装置を提供せもんとする
ものである。

以下本発明による微粉砕装置の一実施例を図に
よつて説明すると、第４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矩形の凸
部１を有する回転子２との間に１mm以下の間隙４
を存して固定子６が嵌装されている。この固定子
６の内側表面は第５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され、その
歯形の凹部１３の一辺１３ａが回転子２の中心に
向けられ且つ１〜５mmの長さになされ、凹部１３
の他辺３０ｂが回転子２の接線方向に向けられ、
凹部１３の一辺１３ａと他辺１３ｂとの挟角αが
45〜60度になされている。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１４ａ
が形成され、その円弧面１４ａの幅は１mm程度に
なされている。固定子６の内周面の凹部１３の上
端には第６図ａ，ｂに示す如く凹部１３の上端開
口面を閉鎖する分級リング１５が一体又は着脱可
能に設けられている。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
上端開口面を閉鎖しても良いのであるから、その
半径の方向の幅と凸部１４の長さとの差δは零で
も良い。また分級リング１５は第７図ａ，ｂに示
す如く固定子６の内周面の凹部１３の中間に設け
ても良いものであり、その場合一段のみならず、
二段、三段……と設けても良いものである。さら
に分級リング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。

さて上記構成の微粉砕機の製品排出口１２には
第８図に示す如く排出管１６が連結され、排出管
１６の先端は分級機１７に連結されている。分級
機１７の微粉排出口１８には排出管１９が連結さ
れ、排出管１９の先端はバグフイルター２０に連
結されている。バグフイルター２０の排気口には
途中に吸引送風機２１を備えた排気管２２を連結
している。前記分級機１７の粗粉排出口２３には
粗粉排出管２４を設けて、これの先端を被粉砕物
粒子と空気の導入口８に臨ましている。２５は導
入口８に被粉砕物粒子を送入するフイーダであ
り、２６は回転子２を高速回転する電動機で、ベ
ルト２７を走行して回転軸３を回転するようにな
つている。

次に上述の如く構成された本発明の微粉砕装置
による被粉砕物粒子の粉砕作用について説明す
る。

第８図に示される電動機２６を駆動し、ベルト
２７を走行して微粉砕機の回転子２を高速回転
し、また吸引送風機２１を運転して導入口８より
空気を機内に吸引導入すると共にフイーダ２５か
ら被粉砕物粒子を導入口８に送入し、空気を乗せ
て機内に導入する。この微粉砕機内に導入された
被粉砕物粒子は第４図に示される回転子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つて
上昇し、回転子２と固定子６との間に形成された
粉砕室内に入り、ここで全て微粉砕作用を受けて
ミクロンオーダ乃至10数ミクロンの粒度幅の粉砕
製品となつて上部ケーシング１０の内周面に沿つ
て回転し、上部ケーシングの接線方向に設けられ
た製品排出口１２から空気と共に排出され、この
製品排出口１２に連なる第８図に示される排出管
１６を通して分級機１７に導入される。そしてこ
こでミクロンオーダの微粉と10数ミクロンの粗粉
とに分級され、微粉は微分排出口１８から排出管
１９を通つてバグフイルター２０に導入され、こ
こで微粉と空気とに分離され、空気は吸引送風機
２１を経由して排気管２２から排気され、微粉は
バグフイルター２０から図示せぬホツパーに送ら
れて貯留される。他方粗粉は分級機１７の粗粉排
出口２３から粗粉排出管２４を通つて導入口８に
送入され、フイーダ２５から導入口８に送入され
た新たな被粉砕物粒子と共に空気に乗つて微粉砕
機内に導入され、再び微粉砕作用を受ける。

次に、前記の微粉砕機の回転子２と固定子６と
の間に形成された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
転体の周速から遅れが大きくなり、速度は小さく
なる。然るに固定子６の凹部１３を考えると、こ
の部分には第６図に示されるように渦が誘引され
る。渦の回転数は、凹部１３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の寸法がが小さい程渦
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、打撃時に於ける粒子と回転子２との相対
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、間隙４の寸法ｈが１mm以下と極
めて小さい微粉砕機では粒子が回転子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９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
５ａ（第３図参照）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１
３の一辺１３ａ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５ａの場合は殆んど生じることのな
い間隙４から固定子６の凹部１３に入り込んで再
び間隙４に出てくる空気の流れａ，a′，a″…に乗
つていく被粉砕物粒子は、凹部１３の他辺１３ｂ
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１３ｂ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５ａ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には第６図ａ，ｂ或いは第７
図ａ，ｂに示す如く凹部１３を上下方向で部分的
に閉鎖する分級リング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３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１３
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。

以上のようにして粉砕室内で被粉砕物粒子が微
粉砕されて機外へ出たミクロン乃至10数ミクロン
オーダの微粉砕製品は前述の如く分級機１７で分
級されて10数ミクロンの粗粉が再び粉砕機内に戻
されて微粉砕作用を受けるので、最終的に得られ
る微粉砕製品はミクロンオーダの極めて粒度幅の
狭い微粉となる。

以上の説明で判るように本発明の微粉砕装置
は、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、また得られた微粉
砕製品を分級し、粗粉を戻して再び微粉砕できる
ので、ミクロンオーダの極めて粒度幅の狭い微粉
砕製品を得ることができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微粉砕機を示す縦断面図、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４図は
本発明の微粉砕装置の主体をなす微粉砕機の縦断
面図、第５図はそ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６図
ａ，ｂ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斜視図及び一部縦断
面図、第７図ａ，ｂは固定子の内周面における凹
部の中間部に設けた分級リングを示す一部斜視図
及び一部縦断面図、第８図は本発明の微粉砕装置
の全体を示す系統図、第９図は本発明の微粉砕装
置の主体をなす微粉砕機に於ける固定子内側表面
の凹部と回転子外側表面の凸部との関係による被
粉砕物粒子の粉砕作用を説明する為の第５図の拡
大図である。 １…凸部、２…回転子、３…回転軸、４…間
隙、６…固定子、８…導入口、１２…製品排出
口、１３…固定子の凹部、１３ａ…凹部の一辺、
１３ｂ…凹部の他辺、１４…凸部、１２…分級リ
ング、１６…排出管、１７…分級機、１８…微粉
排出口、２３…粗粉排出口、２４…粗粉排出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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の間に１mm以下の間隙
   を存して固定子が嵌装され、該固定子の内側表面
   は略三角形の凹部と凸部が連続する歯形になさ
   れ、その歯形の凹部の一辺が回転子の中心に向け
   られ、凹部の他辺が回転子の接線方向に向けら
   れ、凹部の一辺と他辺との挟角が45〜60度になさ
   れ、固定子の内周面の周方向の一部又は全部の凹
   部の上端又は中間に、該凹部を上下方向で部分的
   に閉鎖する分級リングが少くとも一段設けらた微
   粉砕機と、 該微粉砕機の製品排出口に連なる排出管に分級
   機が設けられ、該分級機の微粉排出口が排出管に
   てバグフイルターに連結され、粗粉排出口が粗粉
   排出管にて微粉砕機の導入口に連繋された粗粉逆
   戻回路とより成る微粉砕装置。