JPS6366582B2 - - 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。

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被粉砕物粒子
に粗大粒子が混入していると、微細に粉砕されず
に粗大粒子のまま排出されたり、粗大粒子の衝突
により回転子２或いは固定子６が著しく摩耗する
ので、予め被粉砕物粒子をある一定範囲の粒径ま
で細かく粉砕した上で供給することが望ましく、
その手間に多大な労力を要するものである。

本発明は、斯かる諸事情に鑑みなされたもので
あり、前処理をする必要がなく、被粉砕物粒子の
粒径が不均一であつても供給された被粉砕物粒子
を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。第４図において、２０は第１粉
砕部、２１は第２粉砕部である。第１粉砕部２０
は、回転軸３′の下部に支持せるボス２２に固着
された上下２枚の支持部材２３，２３に第５図に
示す如く外側表面の母線に沿つて放射状に粉砕子
２４を多数個固設し、上下の支持部材２３，，２
３に夫々上面羽根２５、補助羽根２６を固設して
成る第１回転子２７と、この第１回転子２７との
間に一定の間隙２８を存して嵌装され内側表面に
矩形の凸部２９を有する第１固定子３０とより成
る。第２粉砕部２１は、回転軸３′の上部に支持
され、第６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３１を有して上面板に上面羽根
３２、下面板に補助羽根３３を設けた第２回転子
３４との間に１mm以下の間隙３５を存して嵌装さ
れた第２固定子３６とより成る。第２固定子３６
の内側表面は第７図に示す如く略三角形の凹部３
７と凸部３８とが連続する歯形になされ、その歯
形の凹部３７の一辺３７ａが第２回転子３４の中
心に向けられ且つ１〜５mm程度の長さになされ、
凹部３７の他辺３７ｂが第２回転子３４の接線方
向に向けられ、凹部３７の一辺３７ａと他辺３７
ｂとの挟角αが45〜60度になされている。そして
凸部３８の先端には第２固定子３６の軸芯線を中
心とする円弧面３８ａが形成され、その円弧面３
８ａの幅は１mm程度になされている。第２固定子
３６の内周面の凹部３７の上端には第８図ａ，ｂ
に示す如く凹部３７の上端開口面を閉鎖する分級
リング３９が一体又は着脱可能に設けられてい
る。この分級リング３９は、第２固定子３６の内
周面の周方向の全部の凹部３７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３８の長さとの差δは零でも良い。ま
た分級リング３９は第９図ａ，ｂに示す如く第２
固定子３６の内周面の凹部３７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３９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。

第４図中７′は第１固定子３０の下端に連なる
下部ケーシング、８′は空気と粉砕物粒子の導入
管、１０′は第２固定子３６の上端に連なる上部
ケーシング、１２′は粉砕製品排出口、１３′はプ
ーリ、１４′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１４′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第１回転子２７の補助羽根２
６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、第１回転子２７
と第１固定子３０との間に形成された第１粉砕室
内に入り、ここで粗大粒子が第１回転子２７と第
１固定子３０とにより粉砕される。そしてある一
定範囲の粒経まで細く粉砕された被粉砕物粒子は
第１粉砕室外に出て上面羽根２５及び第２回転子
３４の補助羽根３３の回転により生じる気流に乗
り、第２回転子３４と第２固定子３６との間に形
成された第２粉砕室に導かれ、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製品となつて上部
ケーシング１０′内に送り出され、第２回転子３
４と一体に高速回転する上面羽根３２によつて上
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１０′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、図示せぬ
排出管を通してバグフイルターに導入される。そ
してここで粉砕製品と空気とに分離され、空気は
吸引送風機を経由して排気管から排気され、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。

次に上記第２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、第２回転子３４と第２固
定子３６と分級リング３９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。然るに第２固定子３６の凹部３７を考える
と、この部分には第７図に示されるように渦が誘
引される。渦の回転数は、凹部３７の開口面に沿
う空気の円周速度υに比例する。従つて、第２回
転子３４と第２固定子３６との間隙３５の寸法ｈ
が大きい程、前記円周速度υは第２回転子３４の
周速υ₀から遅れ、渦の回転数は小さくなる。逆に
間隙３５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３７内の渦から間隙３５に出た被粉砕
物粒子の第２回転子３４による打撃確率Ｐは間隙
３５の寸法ｈ、被粉砕物粒子の粒径ｄ、第２回転
子３４の凸部３１の個数ｎとすると、Ｐ∝ｄ／ｈ× ｎとなり、間隙３５の寸法ｈが小さく、第２回転
子３４の凸部３１の個数ｎの多いものは前記打撃
確率Ｐが増大し、第２回転子３４による被粉砕物
粒子の打撃粉砕が効率良く行われる。

さらに第２固定子３６の凹部３７から間隙３５
に出た被粉砕物粒子は、間隙３５を流れる空気流
により加速される。この場合間隙３５の寸法ｈが
大きい程、粒子が第２回転子３４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
と第２回転子３４との相対速度は小さくなり、第
２回転子３４による粒子の打撃力は小さくなる
が、間隙３４の寸法が１mm以下と極めて小さいの
で、粒子が第２回転子３４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第
２回転子３４との相対速度は大きくなり、第２回
転子３４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、第２固定子３６の凹部３７の形状は前述
の如く略三角形であるので、この凹部３７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３７の一辺３７ａに沿つて凸部３８の先端Ｂ
に進み、間隙３５に導かれ、この部分で第２回転
子３４の凸部３１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第２固定子３６の
凹部３７、第２回転子３４の凸部３１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間隙３５から
第２固定子３６の凹部３７に入り込んで再び間隙
３５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３７の他辺３７ｂに沿
つて凸部３８の先端Ａに進み、間隙３５に導か
れ、この部分で第２回転子３４の凸部３１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３７の他辺３７ｂ
に衝突せしめられ、粉砕される。そして同様の作
用が次の第２固定子３６の凹部３７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、第２回転子３４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。

然して第２固定子３６の内周面の周方向におけ
る一部又は全部の凹部３７には第８図ａ，ｂ或に
は第９図ａ，ｂに示す如く凹部３７を上下方向で
部分的に閉鎖する分級リング３９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）に乗つて一気に第
２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３９の分級作用により被粉砕物粒子の
第２粉砕室内に於ける滞留時間が長くなると同時
に、第２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３９の直下で間隙３５に出ようとする粒子
は、ここではまだ第２回転子３４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
子は再び第２固定子３６の凹部３７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３
９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。

かくして第２回転子３４と第２固定子３６との
間に形成された第２粉砕室内を通過した微粉砕粒
子は、前述の１mm以下の間隙３５と、一辺３７ａ
が中心に向き、他辺３７ｂが回転する第２回転子
３４に対向するように第２回転子３４の接線方向
に向き且つ両辺３７ａ，３７ｂの挟角αが45〜60
度になされた第２固定子３６の内側表面の多数の
略三角形の凹部３７と、第２固定子３６の内周面
の周方向における一部又は全部の凹部３７の上端
や中間に、該凹部３７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３９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
ンの微粉砕製品となる。

本発明による微粉砕装置は、前記の他第１１図
に示すものがある。この微粉砕装置は、製品排出
口１２′とバグフイルター４０とを連結した排出
管４１の途中に分級機４２が設けられ、該分級機
４２の粗粉排出口４３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４４とが
配管４５にて連繋され、分級機４２の微粉排出口
４６は排出管４１にてバグフイルター４０に連結
され、バグフイルター４０の出口には途中に吸引
送風機４７を備えた排出管４８が連結されてい
る。４９は被粉砕物粒子を導入管８′の入口に設
けられた供給口５０に送入するフイーダである。
５１は電動機で、ベルト１４′を走行して回転軸
３′を回転するようになつている。

この微粉砕装置によれば、第２粉砕部２１でミ
クロンオーダ乃至10数ミクロンに微粉砕された粒
度幅の狭い粉砕製品が空気と共に製品排出口１
２′より排出され、排出管４１を通つて分級機４
２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排
出管４１を通つてバグフイルター４０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４７を経由して排出管４８より排気され、
微粉はバグフイルター４０から図示せぬホツパー
に送られて貯留される。他方粗粉は排出口４３か
ら配管４５を通つて粗粉供給口４４に送入されて
導入管８′に供給され、フイーダ４９から供給口
５０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、再び第１粉砕部２０、第２粉
砕部２１で再び粉砕作用を受ける。従つて、この
微粉砕装置で得られる粉砕製品はミクロンオーダ
の極めて粒度幅の狭い微粉である。

以上の説明で判るように本発明の微粉砕装置
は、第１粉砕部にて被粉砕物粒子中の粗大粒子を
予め粉砕して、ある一定範囲の粒径の細かい粒子
となし、これを第２粉砕部で微粉砕するようにし
たので、第２回転子及び第２固定子の摩耗が著し
く減少し耐久性に富むものである。しかも従来の
ように予め被粉砕物粒子をある一定範囲の粒径ま
で細かく粉砕するという前処理が不要であるの
で、これに要した多大な労力を省略される。

また本発明の微粉砕装置は、第２粉砕部の第２
固定子の内側表面を特殊形状になし、第２回転子
との間隙を１mm以下と著しく狭くしてあるので、
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製品を短時間
に容易に得ることができる。

特に微粉砕製品を分級機で分級して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、ミクロンオーダの極めて粒度幅の狭い
粉砕製品を得ることができる。

【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図は第４
図の―線に沿う拡大断面図、第７図は本発明
の微粉砕装置に於ける第２粉砕部の第２回転子と
第２固定子との組合せを示す一部水平断面図、第
８図ａ，ｂは第２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
９図ａ，ｂは第２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１０図は第２固定子内側表面の
凹部と第２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７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。 ３′…回転軸、７′…下部ケーシング、８′…導
入管、１０′…上部ケーシング、１２′…製品排出
口、２０…第１粉砕部、２１…第２粉砕部、２４
…粉砕子、２７…第１回転子、２８…間隙、２９
…凸部、３０…第１固定子、３１…凸部、３４…
第２回転子、３５…間隙、３６…第２固定子、３
７…略三角形の凹部、３７ａ…凹部の一辺、３７
ｂ…凹部の他辺、３８…略三角形の凸部、３９…
分級リング、４０…バグフイルター、４１…排出
管、４２…分級機、４３…粗粉排出口、４５…配
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸の下部に支持され外側表面の母線に沿
   つて放射状に粉砕子を有する第１回転子との間に
   一定間隙を存して内側表面に凸部を有する第１固
   定子が嵌装された第１粉砕部と、回転軸の上部に
   支持され外側表面の母線に沿つて多数の凸部を有
   する第２回転子との間に１mm以下の間隙を存して
   第２固定子が嵌装された第２粉砕部と、前記第１
   固定子の下端に連なる下部ケーシングに設けられ
   た被粉砕物粒子と空気の導入管と、前記第２固定
   子の下端に連なる上部ケーシングに設けられた粉
   砕製品排出口とより成り、前記第２粉砕部の第２
   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第２
   回転子の中心に向けられ、凹部の他辺が第２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、第２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ている微粉砕装置。 ２ 回転軸の下部に支持され外部表面の母線に沿
   つて放射状に粉砕子を有する第１回転子との間に
   一定間隙を存して第１固定子が嵌装された第１粉
   砕部と、回転軸の上部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第２回転子との間に
   １mm以下の間隙を存して第２固定子が嵌装された
   第２粉砕部と、前記第１固定子の下端に連なる下
   部ケーシングに設けられた被粉砕物粒子と空気の
   導入管と、前記第２固定子の下端に連なる上部ケ
   ーシングに設けられた粉砕製品排出口とより成
   り、前記第２粉砕部の第２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第２回転子の中心に向けら
   れ、凹部の他辺が第２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、第２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、前記上部ケーシングの粉砕製品排出口とバグ
   フイルターとが連結された排出管の途中には分級
   機が設けられ、該分級機の粗粉排出口が下部ケー
   シグの導入管に配管にて連繋されている微粉砕装
   置。