JPH0578392B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、分級室に供給した粉体材料に高速旋
回渦流を生起させて微粉と粗粉とに遠心分離させ
る気流分級機に関する。

〔背景技術〕

従来、気流分級機としては、クラシクロン（名
古屋工業技術試験所報告８［４］235（昭34））や
井伊谷式分級機（日本機械学界誌59［３］215（昭
31）等が提案されているが、これらは、その機械
形状で分離粒子径がきまり、分級点の調整が困難
である。また、粉体材料を一ケ所から分級室へ投
入する方式であり、粉体の分散が悪く、かつ原料
投入速度を上ると、著しく分級精度が低下し、分
離粒子径が粗い方へシフトする等の問題点を有し
ている。この解決手段として、特開昭54−48378
号公報のごとく、分級室の高さをコントロール可
能にする方法、特開昭54−79870号公報のごとく
分級室の上にサイクロン形状の案内筒をとりつけ
る方法が提案されている。実際には、これらの提
案を組みあわせたものが実用化されている。

実用化されている分級装置の概略図を第５図に
示す。

しかし、第５図に示したようなこの種の気流分
級機（特開昭54−79870号公報や特開昭54−48378
号公報に記載の技術をくみあわせたもの）の分級
室への粉体材料供給部は、サイクロン状の形状を
なしており、上部カバー６０の上面中央部には案
内筒５０を起立状に設け、該案内筒５０の上部外
周面に供給筒８０が接続されている。供給筒８０
は、案内筒５０の外周に供給筒８０を介して供給
される粉体材料が案内筒内円周接線方向に導入さ
れるように接続されている。該供給筒８０より案
内筒５０内に粉体材料を供給すると、該粉体材料
は案内筒５０の内周面に沿つて旋回しなら下降す
る。この場合粉体材料は、供給筒８０より案内筒
５０内周面に沿つて帯状に下降するため分級室４
０に流入する粉体材料の分布及び濃度が不均一と
なり（分級室へ案内筒内周面の一部からのみ粉体
材料は流入する）、分散が悪い。また、処理量を
大きくとると粉体材料の凝集がいつそう起こり易
く、さらに分散が十分に行われなくなり、高精度
の分級が行えないという問題点がある。また、粉
体材料を搬送するエアー量が多い場合、分級室に
流入するエアーの量が多いため分級室において旋
回する粒子の中心向き速度が大きくなり分離粒子
径が大きくなるという問題点がある。したがつ
て、通常分離粒子径を小さくする場合案内筒上部
１４０よりエアーをダンパーによりコントロール
して抜いているが、抜くエアー量が多いと粉体材
料の一部も排出し、損失するという実用上の問題
点が生じる場合もある。

また、実開昭54−81172号公報に提案され、第
６図及び第７図に示すごとく分級室の周壁外周部
に入口側の始端部から終端部に至るに従つて通過
面積が漸次減少する渦巻状の供給筒を設け、この
供給筒と分級室との間に設けた環状連通部の円周
方向に接線方向に向く多数枚のルーバーを設け、
前記供給筒の外周囲に環状の高圧エアー供給室を
設け、該供給室の内周壁円周方向に該ルーバーと
同方向に向く複数個のノズル孔を形成した事を特
徴とする気流分級機も提案されている。この分級
機においては、ルーバー間より均一速度でかつ分
散された粉体材料が分級室に流入するように改良
されている。しかしながら、ノズル孔２２０より
供給筒１５０内に高圧エアーＡを噴射せしめるよ
うにしたため、高圧エアーによる乱流が起こり、
分級精度が低下するという問題点がある。

そこで、第８図及び第９図に示されるごとく高
圧エアーを削除した供給方法が考えられるが、こ
の方法の場合、粉体材料は遠心力により供給筒１
５０の外周壁に沿つて流れるため、各ルーバー間
から均一に分級室に流入せず、末端部より多量に
流入するため第６図及び第７図に示された装置の
如き効果を得ることも困難である。

さらに、第６図及び第７図に示された装置で
は、分級室内で分級に寄与する旋回流が、ルーバ
ー７０間から流入するエアーのみであるため粉体
材料は、ルーバー７０間から流入する旋回気流に
よる遠心力により、サイクロンの効果と同様に分
級室の外周に沿つて移動するため、捕集の要素が
強く粗粉側に微粉が混入し易くなるという問題点
がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記問題点を解消した気流分級機を
提供することにある。

本発明は、分級室へ粉体材料を均一に導入し得
る気流分級機を提供することにある。

本発明は、分級室において旋回する粉体粒子の
分級室中心向き速度を小さくすることにより、分
級密度の向上した気流分級機を提供することにあ
る。

本発明は、微小粒径の粉体材料を従来装置より
も精緻に分級し得る気流分級機を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、 分級室の上部に粉体供給筒と連通する環状の案
内室を設け、 該粉体供給筒から該案内室を通つて搬送エアー
とともに供給される粉体材料が、旋回下降しなが
ら該分級室の中央方向へ分散導入されるように、
該案内室と該分級室との間に、該案内室の内周円
方向の接線方向に先端を向けた複数の導入ルーバ
ーを設け、 該分級室の底部には中央部が高くなるように形
成された傾斜状の分級板を配置し、 該導入ルーバー間から該分級室内に導入された
粉体材料の旋回速度をさらに加速するように、該
分級室の周囲に外気から分級エアーを吸引導入す
るための複数の分級ルーバーを配置し、 該分級板上で分級エアーによる遠心分離によつ
て該粉体材料から分級された粗粉を該分級板の外
周部に排出するための粗粉排出口を有し、 該粉体材料から分級された微粉を該分級板の中
央部から排出するための微粉排出口に接続した微
粉排出シユートを有する ことを特徴とする気流分級機 に関する。

〔発明の具体的説明〕

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。
第１図および第２図は、本発明の気流分級機の一
実施例を概略的に示した図である。

第１図において、１は筒状の本体ケーシングを
示し、２は下部ケーシングを示し、その下部に粗
粉排出用のホツパー３が接続されている。本体ケ
ーシング１の内部は、分級室４が形成されてお
り、この分級室４の上部は本体ケーシング１の上
部に取付けた環状の案内室５と中央部が高くなる
円錐状（傘状）の上部カバー６によつて閉鎖され
ている。

分級室４と案内室５の間の仕切壁に円周方向に
配列する複数の導入ルーバー７を設け、案内室５
に送り込まれた粉体材料とエアーを各導入ルーバ
ー７の間より分級室４に旋回させて流入させる。
なお、供給筒８を経て案内室５の中を流動するエ
アーと粉体材料は、各導入ルーバー７に均一に分
配されることが精度よく分級するために必要であ
る。導入ルーバー７へ到達するまでの流路は遠心
力による濃縮が起りにくい形状にする必要があ
り、第２図に示すごとく、供給筒を案内室外周面
接線方向に対して垂直方向に接続し、ルーバ上部
に十分な空間のある案内室と連通する。第３図に
示す如く、複数の供給筒８をつけるか、または、
第４図に示すように分級室４の水平面に対して垂
直な上方向から供給筒８を接続させてもよい。

このようにして、導入ルーバー７を介して、エ
アーと粉体材料は分級室４へ供給され、導入ルー
バー７を介して、分級室４へ供給する際に従来の
方式より著しい分散の向上が得られる。また、導
入ルーバー７は可動であり、ルーバー間隔は調整
できる。

本体ケーシング１の下部には円周方向に配列す
る分級ルーバー９を設け、外部から分級室４へ旋
回流を起こす分級エアーを分級ルーバー９を介し
て取り入れている。

分級室４の底部に、中央部が高くなる円錐状
（傘状）の分級板１０を設け、該分級板１０の外
周囲に粗粉排出口１１を形成する。また、分級板
１０の中央部には微粉排出シユート１２を接続
し、該シユート１２の下端部をＬ字形に屈曲し、
この屈曲端部を下部ケーシング２の側壁より外部
に位置させる。さらに該シユートはサイクロンや
集塵機のような微粉回収手段を介して吸引フアン
に接続しており、該吸引フアンにより分級室４に
吸引力を作用させ、該分級ルーバー９間より分級
室４に流入する吸引エアーによつて分級に要する
旋回流を起こしている。

実施例で示す気流分級機は上記の構成から成
り、供給筒８より案内筒５内に粉体材料をエアー
とともに供給すると、この粉体材料を含むエアー
は、案内室５から各分級ルーバー７間を通過して
分級室４に旋回しながら均一の濃度で分散されな
がら流入する。

分級室内に導入された粉体材料は、旋回しなが
ら下降し、微粉排出シユート１２に接続した吸引
フアンにより、分級室下部の分級ルーバー９間よ
り流入する吸引エアー流にのつて旋回速度を増
し、各粒子に作用する遠心力によつて粗粉と微粉
とに分級板上で遠心分離され、分級室４内の外周
部を旋回する粗粉は粗粉排出口１１より排出さ
れ、下部のホツパー３より排出される。また、分
級板１０の上部傾斜面に沿つて中央部へと移行す
る微粉は微粉排出シユート１２により、微粉回収
手段へ排出される。

分級室４に粉体材料とともに流入するエアーは
すべて旋回流となつて流入するため、分級室４内
で旋回する粒子の中心向きの速度は遠心力に比べ
相対的に小さくなり、分級室４において分離粒子
径の小さな分級が行われ、粒子径の非常に小さな
微粉を微粉排出シユート１２に排出させることが
できる。しかも、粉体材料がほぼ均一な濃度で分
級室に流入するため精緻な分布の粉体として得る
ことができる。

特に、第１０図に示す如くジエツトミルと直接
連結し、ジエツトミルの分級機として、ジエツト
ミルで粉砕した粒子のうち粗い粒子を分離し、再
びジエツトミルに戻して粉砕するというシステム
で、気流分級機を使用する場合、分級機に供給さ
れるエアー量（供給筒８から流入するエアー量）
が多くなるため、この効果が顕著になる。さら
に、この場合、ジエツトミルの処理量を多くする
場合や、粒子径の小さな粉砕品を得る場合には、
ジエツトミルで使用される粉砕エアー量を多くす
る必要性があり、より著しい効果となる。

実施例 １ スチレン−アクリル系樹脂 100重量部 磁性体（0.3μ） 60重量部 荷電制御剤 ２重量部 低分子量ポリプロピレン樹脂 ４重量部 上記の配合よりなるトナー材料を加熱混練し、
それを冷却後、ハンマーミルで粗粉砕して得た粉
体材料を、第４図に示した気流分級機に毎分100
ｇの割合で投入し、第１０図に示した如く、分離
粗粉を該分級機に接続したジエツトミル（日本ニ
ユーマチツク工業社製超音速ジエツトミル）に流
入させ、微粉砕（粉砕用ジエツトエアー圧力５Kg
ｆ／cm²）を行い、微粉砕された粉体材料を再び、
粗粉砕して得た粉体材料とともに該分級機に投入
し、分離微粉を微粉砕製品として得た。平均粒径
4.7μｍであり、10μｍ以上頻度0.1重量％の微粉砕
製品が100ｇ／minで得られた。平均粒径は、粒
径−重量分布のメジアン値粒径であり、コールタ
ーエレクトロニクス社製コールターカウンタで測
定した。

実施例 ２ 実施例１と同じ材料を実施例１と同じ供給量
（100ｇ／min）で実施例１と同じ分級機−ジエツ
トミルに投入し、粉砕用ジエツトエアー圧力を６
Kgｆ／cm²で、微粉砕製品を得たところ、その粒度
は、平均粒径3.7μｍであり、10μｍ以上頻度０重
量％であり、収量100ｇ／minで得られた。

尚、このとき、気流分級機に粉体材料とともに
入るエアー量は実施例１のときの約1.2倍であつ
た。

比較例 １ 実施例１と同じ粗砕材料を実施例１と同じ供給
量（100ｇ／min）で、第５図に示した気流分級
機に投入し、分離粗粉を該分級機に接続したジエ
ツトミル（日本ニユーマチツク工業社製超音速ジ
エツトミル）に流入させ微粉砕（粉砕用ジエツト
エアー圧力５Kgｆ／cm²）を行い、微粉砕材料を再
び、粗砕材料とともに該分級機に投入し、分離微
粒を微粉砕製品として得たところ、その粒度は、
平均粒径7.5μｍ、10μｍ以上頻度15.0重量％とな
り、収量は98ｇ／minで得られた。

比較例 ２ 実施例１と同じ材料を実施例１と同じ供給量
（100ｇ／min）で、比較例１と同じ分級機−ジエ
ツトミルに投入し、粉砕用ジエツトエアー圧力を
６Kgｆ／cm²で微粉砕製品を得たところ、その粒度
は、平均粒径6.3μｍであり、10μｍ以上7.0重量％
であり、収量は97ｇ／minであつた。

以上のように実施例１、実施例２では、それぞ
れ比較例１及び比較例２に比べて小さな粒径の微
粉砕製品（分離微粉）が得られた。

また、実施例２では実施例１よりも粉砕用ジエ
ツトエアー圧力を１Kgｆ／cm²大きく、風量で1.2
倍多くしたことにより、微粉砕製品粒径が4.7μｍ
から3.7μnと約20％小さくなつた。これに対して、
比較例２と比較例１では、同様に粉砕用ジエツト
エアー圧力を１Kgｆ／cm²大きくしたことによつ
て、微粉砕製品粒径は7.5μｍから6.3μｍと15％し
か小さくならなかつた。

また、比較例１及び２においては、案内筒上部
１４０からの粒体材料の損失がみられた。

比較例 ３ 実施例１と同じ材料を比較例１と同じ分級機−
ジエツトミルに投入し、粉砕用ジエツトエアー圧
力を５Kgｆ／cm²で、平均粒径が4.7μｍである微粉
砕製品を得るようにしたところ、そのときの最大
の材料供給量は25ｇ／minであり、収量は24ｇ／
minであつた。また、微粉砕製品粒度は、平均粒
径4.7μｍであり、10μｍ以上頻度0.5重量％であつ
た。

以上のように、比較例３では、実施例１と同じ
平均粒径の微粉砕製品を得るためには、その処理
能力が1/4に減少してしまつた。

実施例 ３ 実施例１と同様の配合よりなるトナー材料を加
熱混練し、それを冷却後、ハンマーミルで粗粉砕
し、それをジエツトミル（日本ニユーマチツク工
業社製超音速ジエツトミル）に供給して、平均粒
径7.0μｍであり、4.0μｍ以下頻度15重量％に微粉
砕されたトナー粉体を第４図に示した気流分級機
で分離粒子径として分離微粉の平均粒径4.0μｍに
なるように分級したところ、分離微粉は平均粒径
4.0μｍであり、2.5μｍ以下頻度７重量％、分離粗
粉は平均粒径7.5μｍであり、4.0μｍ以下頻度1.5重
量％となつた。また、分離微粉と分離粗粉の収量
比は20：80であつた。

比較例 ４ 実施例３と同じ平均粒径7.0μｍ、4.0μｍ以下頻
度15重量％のトナー粉体を第５図に示した気流分
級機で分離粒子径として分離微粉の平均粒径4.0μ
ｍになるように分級したところ、分離微粉は平均
粒径4.0μｍ、2.5μｍ以下頻度15重量％、分離粗粉
は平均粒子径7.4μｍであり、4.0μｍ以下頻度５重
量％となり、実施例３と比べると、微粉粗粉とも
に、実施例３の方が粒径−重量頻度分布のシヤー
プな粉体が得られた。

また、このときの分離微粉と分離粗粉の収量比
は25：75であつた。

以上説明したように本発明は、供給筒８から分
級室４へ流入する粉体材料と搬送エアーを案内室
５と分級室４の間に設けた導入ルーバー７の間か
ら分級室４に旋回しながらしかも全周から均一な
粉体材料濃度で流入させるようにしたため、精度
良く効果的に分級することができる。さらに、分
級室４において旋回する粒子の中心向きの速度を
小さくすることができるため、分離粒子径を小さ
くすることができる。特に、ジエツトミルと接続
した系のように、粉体材料とともに流入するエア
ーの量が多い場合には、分離粒子径を小さくする
効果が著しく、ジエツトミルによる微粉砕製品と
してより小さな粒径のものを効果的に得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した気流分級機の縦断側
面図を示し、第２図は第１図の−視断面図を
示す。第３図は第２図の変形例を示す図であり、
第４図は他の実施例の縦断側面図を示す。第５
図、第６図及び第８図は従来の分級機の縦断面図
を示し、第７図及び第９図は第６図及び第８図の
−視断面図を示す。第１０図は実施例及び比
較例における気流分級機とジエツトミルを連結さ
せたシステムのフローチヤート図である。 ４……分級室、５……案内室、８……供給筒、
７……ルーバー、９……分級ルーバー、１０……
分級板、２０……粉体投入口、Ａ……高圧エア
ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分級室の上部に粉体供給筒と連通する環状の
   案内室を設け、 該粉体供給筒から該案内室を通つて搬送エアー
   とともに供給される粉体材料が、旋回下降しなが
   ら該分級室の中央方向へ分散導入されるように、
   該案内室と該分級室との間に、該案内室の内周円
   方向の接線方向に先端を向けた複数の導入ルーバ
   ーを設け、 該分級室の底部には中央部が高くなるように形
   成された傾斜状の分級板を配置し、 該導入ルーバー間から該分級室内に導入された
   粉体材料の旋回速度をさらに加速するように、該
   分級室の周囲に外気から分級エアーを吸引導入す
   るための複数の分級ルーバーを配置し、 該分級板上で分級エアーによる遠心分離によつ
   て該粉体材料から分級された粗粉を該分級板の外
   周部に排出するための粗粉排出口を有し、 該粉体材料から分級された微粉を該分級板の中
   央部から排出するための微粉排出口に接続した微
   粉排出シユートを有する ことを特徴とする気流分級機。 ２ 粉体供給筒が案内室の上方に配設されている
   請求項１の気流分級機。 ３ 粗粉排出口から排出される粗粉を収容するた
   めのポツパーが分級板下部に配設されており、微
   粉を排出するための微粉排出シユートが分級板下
   部に配設されている請求項１または２の気流分級
   機。