JP2905195B1 - 微粉砕機 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 できるだけ低い回転数でより細かく被粉砕物
を粉砕でき、しかも圧損を小さくできる微粉砕機を提供
する。 【解決手段】 回転軸に支持され外周面に母線に対し平
行な凹凸が連続して周方向に設けられた回転子と、該回
転子の外側に微小間隙を存して嵌装され内周面に母線に
対し平行な凹凸が連続して周方向に設けられた固定子と
の空間に、空気と共に吸引された被粉砕物を、前記回転
子の高速回転により微粉砕する微粉砕機において、前記
回転子又は固定子の各凸部の先端部に、隣接する凹部よ
りも小さい凹部を少くとも１個設けたことを特徴とする
微粉砕機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば熱可塑性樹
脂を始めとし、種々の融度の低い被粉砕物でも、より細
かく微粉砕する微粉砕機に関する。

【０００２】

【従来の技術】被粉砕物をミクロンオーダーから１０数
ミクロンオーダーの微細な粒子に微粉砕する従来の微粉
砕機としては、例えば特開昭５９−１０５８５３号公報
及び特公平３−１５４８９号公報に記載のものが知られ
ている。これらの微粉砕機は、図８に示すように外周面
に母線と平行な多数の凹部３０と凸部３１を交互に周方
向に連続させた円筒状の回転子３２を回転軸３３で支持
し、この回転子３２の外周面と微小な間隙３４を存し
て、内周面に母線と平行な多数の凹部３５と凸部３６を
交互に周方向に連続させた円筒状の固定子３７を回転子
３２の外側に嵌装し、その間隙３４を粉砕室としたもの
である。

【０００３】かかる微粉砕機においては、回転子３２を
高速回転すると共にケーシング３８の製品排出口３９に
連なる吸引送風機（図示せず）を駆動することにより、
被粉砕物の供給口４０から供給された被粉砕物を空気流
と共に微小間隙３４からなる粉砕室に吸引し、回転子３
２及び固定子３７の凹凸により生じる渦流により効果的
に凹凸面に衝突させ、あるいは回転子３２及び固定子３
７の両凸部３１，３６間で摩砕することにより、微細粒
子とする粉砕処理を行った後、微小間隙３４から流出し
た微細粒子を製品排出口３９から機外に排出するもので
ある。

【０００４】上記微粉砕機では、回転子３２の凹部３０
及び凸部３１と固定子３７の凹部３５及び凸部３６との
組み合わせとして、図９のａ，ｂ，ｃ，ｄに示すものが
提示されている。これらの図において、図９のａ，ｂに
示す回転子３２の凹部３０と凸部３１及び図９のａ，ｃ
に示す固定子３７の凹部３５と凸部３６は、横断面形状
が方形状のもので、図９のｃ，ｄに示す回転子３２の凹
部３０と凸部３１及び図９のｂ，ｄに示す固定子３７の
凹部３５と凸部３６は、横断面形状が三角形状のもので
あるが、これらの組み合わせのうち、図９のｄに示す回
転子３２の三角形状の凹部３０及び凸部３１と、固定子
３７の凹部３５及び凸部３６との組み合わせにより、優
れた粉砕性能が得られるとされている。

【０００５】然し乍ら、上記従来の微粉砕機は、回転子
３２の回転数を上げることにより、粉砕物の粒径を細か
くできるが、回転子３２の強度、危険回転速度、軸受の
速度限界などの問題があって、上げられる回転数には限
界がある。また、回転数を上げることにより、動力が増
大し、発生する熱も増加する。融度の低い被粉砕物を粉
砕する場合、動力が高すぎる（温度が上昇しすぎる）
と、微粉砕機内部で被粉砕物が融け、粉砕不能となる。
一方、回転子３２及び固定子３７の凹部３０，３５、凸
部３１，３６の数を増やすと、細かく粉砕できるが、被
粉砕物が通過する部分の面積が小さくなり、圧損が大き
くなり、吸引送風機が大形化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、でき
るだけ低い回転数でより細かく被粉砕物を粉砕でき、し
かも圧損を小さくできる微粉砕機を提供しようとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の微粉砕機は、回転軸に支持され外周面に母線
に対し平行な凹凸が連続して周方向に設けられた回転子
と、該回転子の外側に微小間隙を存して嵌装され内周面
に母線に対し平行な凹凸が連続して周方向に設けられた
固定子との空間に、空気と共に吸引された被粉砕物を、
前記回転子の高速回転により微粉砕する微粉砕機におい
て、前記回転子又は固定子の各凸部の先端部に、隣接す
る凹部よりも小さい凹部を少くとも１個設けたことを特
徴とするものである。

【０００８】上記本発明の微粉砕機において、回転子及
び固定子のいずれか一方の凹凸は、母線に対し回転方向
とは反対側に傾斜して形成されている場合がある。

【０００９】また、上記構成の各微粉砕機において、回
転子又は固定子の凹部とそれに隣接する凸部の先端部に
設けられた小さい凹部の形状は、相似形状の場合と、異
なる形状の場合とがある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の微粉砕機の実施形態を図
によって説明する。図１は微粉砕機の縦断面図で、１は
基台２上に載置されたカップ状の下部ケーシングで、こ
の下部ケーシング１の周壁１ａは截頭逆円錐状の内側表
面を有しており、下部ケーシング１の下部側方には被粉
砕物（図示せず）を空気と共に機内に供給する供給口３
が設けられている。下部ケーシング１の上端には、円筒
状の固定子４が連設されており、固定子４の内側表面に
は、母線と平行な多数の凹部５と凸部６が交互に周方向
に連続して設けられている。固定子４の上端にはキャッ
プ状の上部ケーシング７が連設され、その周壁７ａには
接線方向に製品排出口８が設けられており、この製品排
出口８には、図示せぬ吸引送風機が連らなっている。前
記固定子４内には、円筒状の回転子９が１ｍｍ以下の微
小間隙１０を存して同心に嵌挿され、回転子９は軸受１
１，１２を介して上部ケーシング７及び基台２に上下端
部が支持された回転軸１３に支持されている。基台２内
に突出した回転軸１３の下端部にはプーリ１４が取付け
られており、このプーリ１４は、ベルト１５を介して図
示せぬ電動機により駆動されるようになっている。前記
回転子９の外側表面には、母線と平行な多数の凹部１６
と凸部１７が交互に周方向に連続して設けられている。

【００１１】然して本発明の微粉砕機における固定子４
の内側表面の凹部５と凸部６は、図２に示すように平断
面三角形状で、各凸部６は一辺６ａが固定子４の中心に
向き、他辺６ｂが一辺６ａと４５〜６０度の角度をな
し、回転子９の回転方向後方が漸次低くなっている。回
転子９の外側表面の凹部１６と凸部１７は、図２に示す
ように平断面方形状で、各凸部１７の先端は、回転子９
の中心を曲率中心とする円弧面に形成されている。そし
て各凸部１７の先端部に、隣接する凹部１６よりも小さ
い平断面方形状の凹部１８が１個設けられている。

【００１２】前記回転子９の上下端には、コーン状の突
出部１９，２０がそれぞれ設けられており、これら突出
部１９，２０により固定子４と回転子９との間に形成さ
れる破砕室から送り出される気流（製品を含む）の流路
空断面積を徐々に大きくし、且つ粉砕室に送り込まれる
気流（被粉砕物を含む）の流路空断面積を徐々に小さく
している。なお、固定子４の凹部５と回転子９の凹部１
６の深さは、１〜５ｍｍ程度のものである。

【００１３】図３は他の実施形態の要部のみを示すもの
で、回転子９の外側表面の平断面三角形状の各凸部１
７′の先端部に、隣接する平断面三角形状の凹部１６′
よりも小さい平断面三角形状の凹部１８′が１個設けら
れている。その他は図１と同一構成である。

【００１４】図４はさらに他の実施形態の要部のみを示
すもので、固定子４の内側表面の凹部５と凸部６が平断
面三角形状になされ、各凸部６の先端部に、隣接する凹
部５よりも小さい平断面三角形状の凹部２１が１個設け
られている。その他は図１と同一構成である。

【００１５】上記構成の各実施形態の微粉砕機において
は、図１に示す製品排出口８に連なる吸引送風機の運転
により、供給口３から被粉砕物を空気と共に機内に吸引
すると、下部ケーシング１の周壁１ａと回転子９の下端
の突出部２０とに案内されて気流が乱れることなく一様
に固定子４と回転子９との間の粉砕室に送り込まれ、粉
砕室内において被粉砕物は全て一様な粉砕作用を受けて
ミクロンオーダの非常に粒度分布幅の狹い（シャープ
な）製品となって空気と共に上記ケーシング７内に送り
出され、回転子９の上端の突出部１９などに案内されて
上昇すると共に上部ケーシング７の周壁７ａに沿って回
転し、製品排出口８から機外に排出されて図示せぬバグ
フィルタに導入され、ここで製品と空気とが分離され、
空気は吸引送風機を経て大気中に排気され、製品はバグ
フィルタからホッパーに送られて貯留される。

【００１６】然して、上記粉砕室内での被粉砕物の粉砕
は次のように行われる。粉砕室内に送り込まれた気流
（被粉砕物を含む）は、吸引送風機による吸引と回転子
９の高速回転とにより微小間隙１０を螺旋状に上昇する
のであるが、この微小間隙１０を流れる空気は、固定子
４の凸部６と回転子９の凸部１７とにより流線Ａが図
２，図３，図４に示すように安定し、固定子４の凹部５
及び回転子９の凹部１６に夫々渦Ｂ，Ｂ′及びＣが定常
的に発生し、また回転子９の小さな凹部１８，１８′、
固定子４の小さな凹部２１に小さな渦Ｄが発生する。固
定子４の凹部５に生じる渦Ｂ，Ｂ′は、気流と固定子４
及び回転子９との相対速度の差異により回転子９の凹部
１６に生じる渦Ｃに比して数が多く且つ渦度が高い。

【００１７】ここで、微小間隙１０を流れる空気に含ま
れる被粉砕物は、流線Ａに乗って流れる過程での相互摩
砕により粉砕されると共に、固定子４の凹部５内の渦
Ｂ，Ｂ′に巻き込まれ、凹部５の壁面に衝突して粉砕さ
れる一方、回転子９の凹部１６内の渦Ｃに巻き込まれ、
凹部１６の壁面に衝突して粉砕される。他方、各凹部
５，１６から微小間隙１０に出た粒子は流線Ａに乗って
流れる粒子や回転子９の凸部１７と衝突して粉砕され
る。この粉砕室内の粉砕作用で、比較的粒径の大きい被
粉砕物は効果的に粉砕されて次第に粒径が小さくなって
くる。この粒径の小さくなった被粉砕物は、図２，図
３，図４に示される回転子９の小さな凹部１８，１
８′、固定子４の小さな凹部２１内の小さな渦Ｄに巻き
込まれ、それら小さな凹部１８，１８′，２１の壁面に
衝突して粉砕されるので、より一層粒径が小さくなり、
これが微小間隙１０に出て流線Ａに乗って流れる粒子と
衝突してさらに微粉砕されることとなる。こうして上記
摩砕、衝突粉砕、微粉砕等が繰り返される結果、被粉砕
物はミクロンオーダーの非常に粒度分布幅の狹い粒子に
微粉砕される。つまり、従来の微粉砕機と同一回転数
で、被粉砕物をより細かく微粉砕できるので、従来と同
一粒度に粉砕する際には、より低い回転数で粉砕でき
て、温度上昇を減少できる。また、実施形態の微粉砕機
は、固定子４の凸部６、回転子９の凸部１７，１７′の
先端部に、小さな凹部２１，１８，１８′を設けてある
ために、被粉砕物の通過する部分の面積が大きくなり、
圧損が小さくなる。

【００１８】本発明の微粉砕機の粉砕性能を明らかにす
るために、図２に示される固定子４と回転子９を備えた
実施例の微粉砕機と、図９のｂに示される固定子３７と
回転子３２を備えた従来例の微粉砕機とに、被粉砕物と
して粒径４ｍｍ以下のトナーを供給して、粉砕試験した
ところ、下記の表１及び図５のグラフに示すような結果
を得た。

【００１９】

【表１】

【００２０】上記表１及び図５のグラフで明らかなよう
に実施例の微粉砕機は、従来例の微粉砕機に比べ、回転
子の回転数が同じである場合、いずれも粉砕品の平均粒
径が小さくなり、粉砕性能が向上していることが判る。

【００２１】尚、上記実施形態の微粉砕機の固定子４、
回転子９における表面の小さな凹部２１，１８，１８′
の形状が三角形状や方形状の溝となっているが、例えば
図６のａ，ｂ，ｃに示すようにＵ字形状の溝２２、Ｖ字
形状の溝２３、開口縁面取の樋形溝２４などでもよい。
また、固定子４、回転子９における表面の小さな凹部２
１，１８，１８′は、大きな凹部５，１６，１６′と相
似形状であるが、図６のａ，ｂ，ｃに示す形状を含め異
なる形状でもよいものである。要は固定子４又は回転子
９の凸部６，１７，１７′の先端部に小さな凹部が形成
されていればよいものである。また、大きな凹部と小さ
な凹部の個数の関係は１：１ではなく１：２でもよいも
のである。つまり、固定子４又は回転子９の表面の凸部
６，１７，１７′の先端部に設けられる小さな凹部は、
１個に限らず２個でもよいものである。

【００２２】然して、上記実施形態の微粉砕機は、固定
子４、回転子９の表面における凹凸が母線と平行である
が、固定子４，回転子９の少くともいずれか一方が、例
えば図７に示すように回転子９の母線Ｌに対し回転方向
とは反対側に凹凸１６′，１７′を傾斜して形成しても
よいものである。このようにすると、図２，３，４に示
される被粉砕物の流線Ａ方向にその流れを妨げるように
傾斜した複数の凹部１６′が存在するので、固定子４と
回転子９との間の微小間隙１０に入った被粉砕物は上昇
通過速度が低下し、また、回転子９の凸部１７′によっ
て供給口３側に飛ばされるので、被粉砕物が粉砕室に滞
留する時間が長くなり、粒子径はより小さくなり、同時
に粗大粒子の発生が防止される。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の微粉砕
機は、回転子又は固定子の凹凸における各凸部の先端部
に、隣接する凹部よりも小さい凹部を少くとも１個設け
たものであるから、回転子と固定子との間の粉砕室に空
気と共に吸引された被粉砕物が粉砕される際、比較的大
きい被粉砕物が回転子及び固定子の大きな凹凸による粉
砕作用により粉砕され、この粉砕の進展に伴って小さく
なってくる被粉砕物はさらに回転子又は固定子の各凸部
の先端部の小さい凹部の働きでより細かく粉砕されて、
得られる製品は非常に粒度分布幅が狭く且つ非常に粒径
の小さいものとなる。特に回転子又は固定子のいずれか
一方の凹凸が母線に対し回転方向とは反対側に傾斜して
形成されている場合は、粉砕室に入った被粉砕物の上昇
通過速度が低下し、また、回転子の凸部によって供給口
側に飛ばされるので、被粉砕物が粉砕室に滞留する時間
が長くなり、粒子径はより小さくなり、同時に粗大粒子
の発生が防止される。また、従来と同一粒度の粉砕でよ
い場合は、一層低い回転数で粉砕できるため、温度上昇
を減少でき、融度の低い被粉砕物でも粉砕できる。さら
に、被粉砕物が通過する部分の面積が大きくなって、圧
損が小さくなり、吸引送風機が小型のものでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微粉砕機の一実施形態を示す縦断面図
である。

【図２】図１の微粉砕機における固定子と回転子の間の
粉砕室の一部を示す横断面図である。

【図３】本発明の微粉砕機の他の実施形態における固定
子と回転子の間の粉砕室の一部を示す横断面図である。

【図４】本発明の微粉砕機のさらに他の実施形態におけ
る固定子と回転子の間の粉砕室の一部を示す横断面図で
ある。

【図５】実施例の微粉砕機と従来例の微粉砕機による粉
砕試験の結果を示すグラフである。

【図６】本発明の微粉砕機の回転子又は固定子における
表面の凸部の先端部に設けられる小さな凹部の変形例を
示すもので、ａはＵ字形状の溝、ｂはＶ字形状の溝、ｃ
は開口縁面取の樋形溝である。

【図７】本発明の微粉砕機における回転子の表面におけ
る凹凸が母線に対し回転方向とは反対側に傾斜している
状態を示す図である。

【図８】従来の微粉砕機を示す縦断面図である。

【図９】ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ従来の微粉砕機にお
ける回転子の凹凸部と固定子の凹凸部との組み合わせを
示す一部横断面図である。

【符号の説明】

４ 固定子 ５ 凹部 ６ 凸部 ９ 回転子 １０ 微小間隙 １６ 方形状の凹部 １６′ 三角形状の凹部 １７ 方形状の凸部 １７′ 三角形状の凸部 １８ 方形状の小さな凹部 １８′ 三角形状の小さな凹部 ２１ 三角形状の小さな凹部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に支持され外周面に母線に対し平
   行な凹凸が連続して周方向に設けられた回転子と、該回
   転子の外側に微小間隙を存して嵌装され内周面に母線に
   対し平行な凹凸が連続して周方向に設けられた固定子と
   の空間に、空気と共に吸引された被粉砕物を、前記回転
   子の高速回転により微粉砕する微粉砕機において、前記
   回転子又は固定子の各凸部の先端部に、隣接する凹部よ
   りも小さい凹部を少くとも１個設けたことを特徴とする
   微粉砕機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の微粉砕機において、回転
   子及び固定子のいずれか一方の凹凸が母線に対し回転方
   向とは反対側に傾斜して形成されていることを特徴とす
   る微粉砕機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の微粉砕機におい
   て、回転子又は固定子の凹部とそれに隣接せる凸部の先
   端部に設けられた小さい凹部の形状が、相似形状かまた
   は異なる形状であることを特徴とする微粉砕機。