JPS6498B2 - - 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。

従来の微粉砕装置は、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２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
気と共に下部ケーシング７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れ
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から排出し、図
示せぬバグフイルターに導入し、ここで微粉砕製
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、微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。

ところで前記の微粉砕装置に於いては、回転子
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５ａに発生する渦の強さが弱
い。

(ロ) 回転子２による微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との間の
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、このような微粉砕装置による粉砕製品
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10数ミクロンの微粉砕製品を得るこ
とができなかつた。

さらに前記従来の微粉砕装置では回転子２と固
定子６との間に形成された粉砕室内で粉砕されて
出た微粉砕製品中の微粉が上部ケーシング１０内
で凝集したり、微粉が粗粉に付着したりして製品
排出口１２から排出されるので、得られる微粉砕
製品は品質が悪いものである。

本発明は斯かる諸事情に鑑みなされたもので、
回転子と固定子との間の粉砕室を通る被粉砕物粒
子に対して確実に且つ十分に微粉砕作用を行つて
粉砕効率を高めると共に微粉砕粒子を分散、分級
して品質良好なミクロンオーダーの粒度幅の極め
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図において、２０は微粉
砕部、２１は被粉砕物粒子供給部、２２は微粉砕
粒子分散部、２３は微粉砕粒子分級部である。

微粉砕部２０は、回転軸３′に支持され第５図
に示す如く外側表面の母線に沿つて多数の矩形の
凸部１′を有する筒状の回転子２′との間に１mm以
下の間隙４′を存して嵌装された固定子６′とより
成る。固定子６′の内側表面は第６図に示す如く
略三角形の凹部２４と凸部２５とが連続する歯形
になされ、その歯形の凹部２４の一辺２４ａが回
転子２′の中心に向けられ且つ１〜５mm程度の長
さになされ、凹部２４の他辺２４ｂが回転子２′
の接線方向に向けられ、凹部２４の一辺と他辺と
の挾角αが45〜60度になされている。そして凸部
２５の先端には固定子６′の軸芯線を中心とする
円弧面２５ａが形成され、その円弧面２５ａの幅
は１mm程度になされている。固定子６′の内周面
の凹部２４の上端には第７図ａ，ｂに示す如く凹
部２４の上端開口面を閉鎖する分級リング２６が
一体又は着脱可能に設けられている。この分級リ
ング２６は固定子６′の内周面の周方向の全部の
凹部２４における上端開口面を閉鎖しても良いの
であるから、その半径方向の幅と凸部２５の長さ
との差Ｓは零でも良い。また分級リング２６は第
８図ａ，ｂに示す如く固定子６′の内周面の凹部
２４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２６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。

被粉砕物粒子供給部２１は、第４図に示される
ように前記回転子２′の底板２ａの下面に設けら
れた撹拌羽根９′と、該撹拌羽根９′を被うように
固定子６′の下端に設けられた逆円錐状の下部ケ
ーシング７′と、該下部ケーシング７′の底板７ａ
に設けられた空気及び被粉砕物粒子の導入管８′
とより成る。

微粉砕粒子分散部２２は、前記回転子２′の上
板２ｂ上の外周部に設けられた遠心羽根２７と、
該遠心羽根２７に対応して固定子６′の上端に設
けられた逆円錐状ケーシング２８とより成り、両
者の間に空間２９が設けられている。

微粉砕粒子分級部２３は、前記遠心羽根２７の
上端に設けられ中央に透孔３０を有する分級ロー
タ３１と、該分級ロータ３１に対応して前記逆円
錐状ケーシング２８の上端に設けられ回転子２′
の回転方向と対向する接線方向に粗粉排出口３２
を有する分級ケーシング３３と、該分級ケーシン
グ３３の上端に設けられ中央に前記分級ロータ３
１の透孔３０に基端を嵌合せる微粉排出口３４を
有する上蓋ケーシング３６とより成る。前記分級
ロータ３１は、遠心羽根３４の上端の上段デイス
ク３１ａと、この上段デイスク３１ａ上の周方向
に第９図に示す如く多数、本例では12枚放射状に
設けられた分級板３１ｂと、該分級板３１ｂの上
端に設けられ中央に前記透孔３０を有する分級デ
イスク３１ｃとで形成されている。

第４図中、３７はプーリー、３８はベルトであ
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微粉砕作用について説明す
る。図示せぬ電動機を駆動し、ベルト３８を走行
して回転軸３′を高速回転し、また図示せぬ吸引
送風機を運転して導入管８′より空気を下部ケー
シング７′内に吸引導入すると共に導入管８′に供
給された被粉砕物粒子を空気に乗せて下部ケーシ
ング７′内に導入する。この下部ケーシング７′内
に導入された被粉砕物粒子は、回転軸３′と一体
に高速回転する回転子２′の底板２ａの下面に設
けられた撹拌羽根９′によつて起る気流により該
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、ここで全ての粒子が微粉砕作用を
受けて、ミクロンオーダ乃至10数ミクロンの粒度
幅の狭い微粉砕粒子となつて粉砕室外に出る。

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２６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
転体の周速からの遅れが大きくなり、速度は小さ
くなる。然るに固定子６′の凹部２４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２４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２４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の多いものは前記打撃確率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２４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
撃時における粒子と回転子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２４の形状は前述の如
く略三角形であるので、この凹部２４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
２４の一辺２４ａに沿つて凸部２５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２４、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
ることの無い間隙４′から固定子６′の凹部２４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２４
の他辺２４ｂに沿つて凸部２５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２４の
他辺２４ｂ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２４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、被粉砕物
粒子の打撃確率が大きくなり、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２４には第７図ａ，ｂ或いは第
８図ａ，ｂに示す如く凹部２４を上下方向で部分
的に閉鎖する分級リング２６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
外に出てつまうものは無くなり、後述の分級リン
グ２６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、より細かい微粉砕粒子が得ら
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、微粉砕
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２６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２４に押し戻されてしまう。押し戻された
粒子は再び微粉砕作用を受け、ある一定サイズ以
下になるまで分級リング２６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。

かくして粉砕室内を通過した微粉砕粒子は、前
述の１mm以下の間隙４′と、一辺２４ａが中心に
向き他辺２４ｂが回転する回転子２′に対向する
ように回転子２′の接続方向に向き且つ両辺２４
ａ，２４ｂの挾角αが45〜60度になされた固定子
６′の内側表面の多数の略三角形の凹部２４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２４を上下方向で部分的に閉鎖するよう
に設けられた分級リング２６との作用の相乗効果
により、ミクロンオーダ乃至10数ミクロンの微粉
砕粒子となる。

この粉砕表内を通過したミクロンオーダ乃至10
数ミクロンの微粉砕粒子は、第４図に示される遠
心羽根２７の高速回転により粒子が凝着すること
なく良好に分散されて逆円錐状ケーシング２８の
内面に沿つて外向き旋回気流に乗つて分級ケーシ
ング３３の内面まで運ばれる。また微粉砕粒子中
の10数ミクロンの粗粉に付着していたミクロンオ
ーダの微粉は、分級ケーシング３３の内面まで運
ばれる途中で遠心羽根２７の高速回転により分離
される。そして微粉砕粒子は高速回転する分級ロ
ータ３１により生じた内向き旋回気流に乗つて分
級ロータ３１側に運ばれ、分級ロータ３１によつ
て分級されてミクロンオーダの微粉のみ分級板３
１ｂの間を通過して微粉排出口３４から空気流と
共に排出され、図示せぬ排出管を通つてバグフイ
ルターに導入される。そしてここで微粉と空気に
分離され、空気は吸引送風機を経由して排気管よ
り排気され、微粉はバグフイルターからホツパー
に送られて微粉砕製品として貯留される。前記分
級ロータ３１によつて分級された粗粉は、分級板
３１ｂによつて跳ねとばされて分級ケーシング３
３の内面に沿つて分級ロータ３１の回転方向と同
一方向に回転し、粗粉排出口３２から空気流と共
に排出され、図示せぬ排出管を通つてバグフイル
ターに導入される。そしてここで粗粉と空気に分
離され、空気は吸引送風機を経由して排気され、
粗粉はバグフイルターからホツパーに送られて貯
留される。

本発明の微粉砕装置は、前記の他第１１図に示
すものがある。この微粉砕装置は、本体が前記と
同一である上、分級ケーシング３３の粗粉排出口
３２とバグフイルター３９とを連結した排出管４
０の途中に分級機４１が設けられ、該分級機４１
の粗粉排出口４２と下部ケーシング７′の導入管
８′の入口に設けられた粗粉供給口４３とが配管
４４にて連繋され、分級機４１の微粉排出口４５
は排出管４０にてバグフイルター３９に連結さ
れ、バグフイルター３９の出口には途中に吸引送
風機４６を備えた排気管４７が連結されている。
４８は被粉砕物粒子を導入管８′の入口に設けら
れた供給口４９に送入するフイーダである。５０
は電動機で、ベルト３８を走行して回転軸３′を
回転するようになつている。５１は上蓋ケーシン
グ３６の微粉排出口３４に連なる排出管５２の先
端に設けられたバグフイルター、５３はバグフイ
ルター５１に連なる排気管５４の途中に設けた吸
引送風機である。

この微粉砕装置によれば、分級ケーシング３３
の粗粉排出口３２から空気と共に粗粉及び一部の
微粉が排出され、排出管４０を通つて分級機４１
に入ると、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る。そして一方の微粉は微粉
排出口４５から排出され、排出管４０を通つてバ
グフイルター３９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４６を経由して
排気管４７より排気され、微粉はバグフイルター
３９から図示せぬホツパーに送られて貯留され
る。他方粗粉は粗粉排出口４２から配管４４を通
つて粗粉供給口４３に送入されて導入管８′に供
給され、フイーダ４８から供給口４９に送入され
導入管８′に供給された新たな被粉砕物粒子と共
に空気に乗つて下部ケーシング７′内に導入され、
粉砕室内に入つて再び微紛砕作用を受ける。従つ
て、この微粉砕装置では10数ミクロン以上の粗粉
は入らないミクロンオーダーの極めて粒度幅の狭
い微粉のみの微粉砕製品が得られる。

以上の説明で判るように本発明の微粉砕装置
は、微粉砕部の固定子の内側表面を特殊形状にな
し、回転子との間隙を１mm以下と狭くしてあるの
で、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、その上微粉砕粒子
を分散、分級することができて、ミクロンオーダ
の粒度幅の極めて狭い品質良好な微粉砕製品を短
時間に容易に得ることができる。

特に微粉砕粒子を分級して得られた10数ミクロ
ンオーダの粗粉を戻して再び微粉砕するようにし
た場合は、完全にミクロンオーダの極めて粒度幅
の狭い微粉砕製品のみ得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微粉砕装置を示す縦断面図、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図の微粉砕装置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縦断面図、第５図は第
４図の−線に沿う拡大断面図、第６図は本発
明の微粉砕装置に於ける微粉砕部の回転子と固定
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、第８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
９図は第４図の−線に沿う拡大断面図、第１
０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の微粉砕作用を
説明する為の第６図の拡大図、第１１図は本発明
の微粉砕装置の他の例を示す系統図である。 １′……凸部、２′……回転子、３′……回転軸、
４′……間隙、６′……固定子、７′……下部ケー
シング、８′……導入管、９′……撹拌羽根、２０
……微粉砕部、２１……被粉砕物粒子供給部、２
２……微粉砕粒子分散部、２３……微粉砕粒子分
級部、２４……凹部、２４ａ……凹部の一辺、２
４ｂ……凹部の他辺、２５……凸部、２６……分
級リング、２７……遠心羽根、２８……逆円錐状
ケーシング、３０……透孔、３１……分級ロー
タ、３２……粗粉排出口、３３……分級ケーシン
グ、３４……微粉排出口、３６……上蓋ケーシン
グ、３９……バグフイルター、４０……排出管、
４１……分級機、４２……粗粉排出口、４４……
配管。

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挾角が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れた
   微粉砕部と、 前記回転子の底板下面に設けられた撹拌羽根
   と、該撹拌羽根を被うように固定子の下端に設け
   られた逆円錐状の下部ケーシングと、該下部ケー
   シングの底板に設けられた空気及び被粉砕物粒子
   の導入管とより成る被粉砕物粒子供給部と、 前記回転子の上板上の外周部に設けられた遠心
   羽根と、該遠心羽根に対応して固定子の上端に設
   けられた逆円錐状ケーシングとより成る微粉砕粒
   子分散部と、 前記遠心羽根の上端に設けられ中央に透孔を有
   する分級ロータと、該分級ロータに対応して前記
   逆円錐状ケーシングの上端に設けられ回転子の回
   転方向と対向する接線方向に粗粉排出口を有する
   分級ケーシングと、該分級ケーシングの上端に設
   けられ中央に前記分級ロータの透孔に基端を嵌合
   せる微粉排出口を有する上蓋ケーシングとより成
   る微粉砕粒子分級部と、 を有する微粉砕装置。 ２ 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挾角が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れた
   微粉砕部と、 前記回転子の下端板に設けられた撹拌羽根と、
   該撹拌羽根を被うように固定子の下端に設けられ
   た逆円錐状の下部ケーシングと、該下部ケーシン
   グの下面に設けられた空気及び被粉砕物粒子の導
   入管とより成る被粉砕物粒子供給部と、 前記回転子の上端板外周に設けられた遠心羽根
   と、該遠心羽根に対応して固定子の上端に設けら
   れた逆円錐状ケーシングとより成る微粉砕粒子分
   散部と、 前記遠心羽根の上端に設けられ中央に透孔を有
   する分級ロータと、該分級ロータに対応して前記
   逆円錐状ケーシングの上端に設けられ回転子の回
   転方向と対向する接線方向に粗粉排出口を有する
   分級ケーシングと、該分級ケーシングの上端に設
   けられ中央に前記分級ロータの透孔に基端を嵌合
   せる微粉排出口を有する上蓋ケーシングとより成
   る微粉砕粒子分級部と、 前記微粉砕製品分級部における分級ケーシング
   の粗粉排出口とバグフイルターを連結した排出管
   の途中に分級機が設けられ、該分級機の粗粉排出
   口が配管にて前記被粉砕物粒子供給部の導入管に
   連繋された粗粉逆戻回路と を有する微粉砕装置。