(57)【要約】【課題】粉砕物が粉砕室を規定するケーシングの面に融着し難い粉砕機を提供する。【解決手段】粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物を含む流体を流入させる流入口と、前記粉砕室で粉砕された粉砕物を流出させる流出口と、が設けられたケーシングと、前記粉砕室に設けられ、前記流体が衝突する衝突部材と、を含み、前記粉砕室を規定する前記ケーシングの面の表面粗さＲｚと、前記粉砕物の体積平均粒子径Ｍｖと、の比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１以上２．０以下である、粉砕機。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物を含む流体を流入させる流入口と、前記粉砕室で粉砕された粉砕物を流出させる流出口と、が設けられたケーシングと、
前記粉砕室に設けられ、前記流体が衝突する衝突部材と、
を含み、
前記粉砕室を規定する前記ケーシングの面の表面粗さＲｚと、前記粉砕物の体積平均粒子径Ｍｖと、の比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１以上２．０以下である、粉砕機。
【請求項２】
請求項１において、
前記比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１５以上０．７５以下である、粉砕機。
【請求項３】
粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物を含む流体を流入させる流入口と、前記粉砕室で粉砕された粉砕物を流出させる流出口と、が設けられたケーシングと、
前記粉砕室に設けられ、前記流体が衝突する衝突部材と、
を含み、
前記粉砕室を規定する前記ケーシングの面の、純水に対する接触角は、９０度以上である、粉砕機。
【請求項４】
請求項３において、
前記ケーシングは、
基材と、
シランカップリング剤を含み、前記基材を被覆する被覆層と、
を有し、
前記被覆層は、前記ケーシングの前記面を構成している、粉砕機。
【請求項５】
請求項３において、
前記ケーシングは、
基材と、
シリコーンレジンを含み、前記基材を被覆する被覆層と、
を有し、
前記被覆層は、前記ケーシングの前記面を構成している、粉砕機。
【請求項６】
請求項３において、
前記ケーシングは、
基材と、
窒化チタンを含み、前記基材を被覆する被覆層と、
を有し、
前記被覆層は、前記ケーシングの前記面を構成している、粉砕機。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された粉砕機と、
前記粉砕機で粉砕された前記粉砕物を分級する分級機と、
を含む、粉砕分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕機および粉砕分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被粉砕物を、高速で衝突部材に衝突させて粉砕する粉砕機が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、衝突用錐面が形成された円錐形状の衝突用錐体部と、衝突用錐面の下流側端から径方向外方に広がる環状の衝突用平板と、を有する衝突部材を備えた粉砕機が記載されている。特許文献１では、被粉砕物を、衝突部材の衝突用錐面や衝突用平面に衝突させて、その衝撃により細かく粉砕している。また、特許文献１では、衝突用平面で跳ね返った被粉砕物を粉砕室の内壁面にも衝突させて、細かく粉砕している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−７０９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、樹脂を含む被粉砕物が粉砕室の内壁面に衝突すると、衝突による摩擦などによって発熱し、粉砕された粉粒体が粉砕室の内壁面に熱によって溶融し融着する場合がある。粉砕室の内壁面に融着が生じると、融着した粉粒体に衝突用平面で跳ね返った被粉砕物が衝突し、粉砕室の内壁面において粉砕され難くなる。これにより、粉砕機の粉砕性能が経時的に変化し、粉砕性能が安定しない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る粉砕機の一態様は、
粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物を含む流体を流入させる流入口と、前記粉砕室で粉砕された粉砕物を流出させる流出口と、が設けられたケーシングと、
前記粉砕室に設けられ、前記流体が衝突する衝突部材と、
を含み、
前記粉砕室を規定する前記ケーシングの面の表面粗さＲｚと、前記粉砕物の体積平均粒子径Ｍｖと、の比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１以上２．０以下である。
【０００７】
前記粉砕機の一態様において、
前記比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１５以上０．７５以下であってもよい。
【０００８】
本発明に係る粉砕機の一態様は、
粉砕室と、前記粉砕室に被粉砕物を含む流体を流入させる流入口と、前記粉砕室で粉砕された粉砕物を流出させる流出口と、が設けられたケーシングと、
前記粉砕室に設けられ、前記流体が衝突する衝突部材と、
を含み、
前記粉砕室を規定する前記ケーシングの面の、純水に対する接触角は、９０度以上である。
【０００９】
前記粉砕機の一態様において、
前記ケーシングは、
基材と、
シランカップリング剤を含み、前記基材を被覆する被覆層と、
を有し、
前記被覆層は、前記ケーシングの前記面を構成していてもよい。
【００１０】
前記粉砕機の一態様において、
前記ケーシングは、
基材と、
シリコーンレジンを含み、前記基材を被覆する被覆層と、
を有し、
前記被覆層は、前記ケーシングの前記面を構成していてもよい。
【００１１】
前記粉砕機の一態様において、
前記ケーシングは、
基材と、
窒化チタンを含み、前記基材を被覆する被覆層と、
を有し、
前記被覆層は、前記ケーシングの前記面を構成していてもよい。
【００１２】
本発明に係る粉砕機の一態様は、
前記粉砕機の一態様と、
前記粉砕機で粉砕された前記粉砕物を分級する分級機と、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る粉砕分級装置を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係る粉砕機本体を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る粉砕機本体の粉砕室内での作用を説明するための断面図。
【図４】粉砕室を規定する粉砕ケーシングの内壁に粉粒体が融着した例を示す断面図。
【図５】第２実施形態に係る粉砕機での粉砕室を規定する粉砕ケーシングの内部構造を模式的に示す断面図。
【図６】第２実施形態の第１変形例に係る粉砕機での粉砕室を規定する粉砕ケーシングの内部構造を模式的に示す断面図。
【図７】第２実施形態の第１変形例に係る被覆層を説明するための図。
【図８】表面粗さＲｚ、体積平均粒子径Ｍｖ、比Ｒｚ／Ｍｖ、接触角、および融着有無を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１５】
１．  第１実施形態
１．１．  粉砕分級装置
１．１．１．  全体の構成
図１は、第１実施例形態に係る粉砕分級装置１を模式的に示す図である。
【００１６】
粉砕分級装置１は、図１に示すように、供給機１０と、粉砕機３０と、分級機５０と、捕集機７０と、を含む。
【００１７】
供給機１０は、被粉砕物の一例に対応する粉粒体Ｐを貯留するホッパー１１を有している。粉粒体Ｐは、樹脂を含む。粉粒体Ｐに含まれる樹脂は、例えば、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂である。なお、粉粒体Ｐは、トナーを含んでいてもよい。ホッパー１１は、インジェクションフィーダー１２に粉粒体Ｐを供給する。インジェクションフィーダー１２は、供給管１３に接続されている。供給管１３は、粉砕機３０に接続されている。インジェクションフィーダー１２には、圧縮空気源１４が接続されている。圧縮空気源１４は、圧縮空気をインジェクションフィーダー１２に供給する。インジェクションフィーダー１２に圧縮空気が供給されると、圧縮空気のエジェクター作用により、ホッパー１１から粉粒体Ｐがインジェクションフィーダー１２内に吸引される。インジェクションフィーダー１２内に吸引された粉粒体Ｐは、供給管１３を介して粉砕機３０の内部に搬送される。
【００１８】
粉砕機３０は、粉粒体Ｐを粉砕する粉砕機本体３１と、粉粒体Ｐを分級する分級部４０と、を有している。
【００１９】
粉砕機本体３１は、筒状の粉砕ケーシング３２を有している。粉砕ケーシング３２には、粉砕室３３と、粉砕室３３に粉粒体Ｐを含む流体を流入させる流入口３４と、粉砕室３３で粉砕された粉粒体Ｐが流出させる流出口３５と、が設けられている。流入口３４に流入する粉粒体Ｐは、粉砕機３０で粉砕される被粉砕物である。流出口３５から流出される粉粒体Ｐは、粉砕機３０で粉砕された粉砕物である。流入口３４の上流側には、圧縮空気を送る機構・部品（例えば、ディフューザー部３６）が設けられている。ディフューザー部３６は、圧縮空気を超音速の連続噴流として吐出する。この超音速の連続噴流中に粉粒体Ｐが流入することで、ディフューザー部３６は、粉粒体Ｐを含む流体としての固気混合流体を、流入口３４を通じて粉砕室３３に供給する。粉砕室３３には、固気混合流体が衝突する衝突部材３８が設けられている。衝突部材３８は、錐体形状を有し、錐体形状の先端が流入口３４に対向する向きで設けられている。
【００２０】
固気混合流体は、衝突部材３８に衝突して、固気混合流体に含まれる粉粒体Ｐが粉砕される。粉砕された粉粒体Ｐは、流出口３５を通じて粉砕室３３から排出される。流出口３５には、循環管３９が接続されている。循環管３９は、供給管１３に接続されている。粉砕機３０で粉砕された粉粒体Ｐは、循環管３９および供給管１３を介して粉砕機３０に再送される。
【００２１】
粉砕機３０の分級部４０は、供給管１３から供給された粉粒体Ｐを分級する。分級部４０は、筒状の分級ケーシング４１を有している。分級ケーシング４１の内部空間には、分級センターコア４２と、分級セパレートコア４３とが対向して設けられている。分級センターコア４２と分級セパレートコア４３との間には、分級空間４４が形成されている。分級空間４４では、旋回流が形成される。分級空間４４に導入された粉粒体Ｐは、旋回流により遠心分離され、分級部４０で設定された分級点に基づく粒径の大きい粉粒体Ｐ、いわゆる粗粉と、粒径の小さい粉粒体Ｐ、いわゆる細粉と、に分級される。粗粉は、分級セパレートコア４３の外周側の導出口４５から導出され粉砕機本体３１へ移動する。細粉は、分級セパレートコア４３の中央部から分級ケーシング４１の外部に延びる導出管４６から導出される。細粉は、導出管４６を介して分級機５０に搬送される。粉砕機３０では、粗紛は、粒径が小さくなるまで粉砕機３０内に再送されて粉砕され、十分に粉砕されて粒径が小さくなると分級機５０に搬送される。
【００２２】
分級機５０は、粉砕機３０で粉砕された粉砕物である粉粒体Ｐを分級する。分級機５０は、粉砕機３０の分級部４０と略同様に構成されており、ケーシング５１、センターコア５２、およびセパレートコア５３などを有している。分級空間５４に導入された粉粒体Ｐは、旋回流により遠心分離され、分級機５０で設定された分級点に基づいた粗粉と細粉とに分級される。粗粉は、セパレートコア５３の外周側の粗粉導出口５５から分級空間５４の外に移動する。分級空間５４の外に移動した粗粉は、ケーシング本体下部５８の下部から延びる粗粉排出管５７でケーシング５１の外部に導出される。細粉は、セパレートコア５３の中央部からケーシング５１の外部に延びる細粉排出管５６から導出される。
【００２３】
分級機５０の下流側には、捕集機７０が設けられている。捕集機７０は、第１捕集部７１と、第２捕集部７２と、を有している。捕集部７１、７２は、例えば、バッグフィルターなどで構成されている。第１捕集部７１は、分級機５０から延びる粗粉排出管５７に接続されている。第１捕集部７１には、分級機５０で分級された粗粉としての粉粒体Ｐが捕集される。すなわち、粉砕機３０で粉砕されて所定の粒径以下の粉粒体Ｐのうち、所定の粒径以上の粉粒体Ｐが捕集される。第２捕集部７２には、分級機５０で分級された細粉としての粉粒体Ｐが捕集される。
【００２４】
１．１．２．  粉砕機本体の構成
図２は、粉砕機本体３１を模式的に示す断面図である。図３は、粉砕機本体３１の粉砕室３３内での作用を説明するための断面図である。図２および図３を用いて粉砕機本体３１について、さらに説明する。
【００２５】
粉砕機本体３１は、例えば、回転体状の形状を有している。図示の例では、粉砕機本体３１の回転体状の中心を示す軸Ｌ０は、上下方向に延びている。粉砕機本体３１では、粉粒体Ｐは、分級部４０から流入し、流出口３５から排出される。よって、粉粒体Ｐは、マクロには、軸Ｌ０に沿って分級部４０側から流出口３５側に移動する。そこで、粉砕機本体３１では、軸Ｌ０に沿う方向において、分級部４０側を上流、流出口３５側を下流と呼んで説明する。
【００２６】
粉砕機本体３１の粉砕ケーシング３２は、例えば、軸Ｌ０を中心とする筒状の形状を有している。粉砕ケーシング３２は、分級部４０に接続された導入ケーシング部１０１と、導入ケーシング部１０１の下流側に接続された粉砕ケーシング本体部１０２と、を有している。
【００２７】
導入ケーシング部１０１は、上流端の導入部１０３と、導入部１０３の下流側の円筒部１０４と、円筒部１０４の下流側のノズル部１０５と、を有している。
【００２８】
導入ケーシング部１０１の導入部１０３は、下流側になるほど縮径している。導入部１０３には、分級部４０で分級された粗粉、すなわち、粒径が大きい粉粒体Ｐが導入される。導入部１０３に導入された粉粒体Ｐは、導入部１０３の内周面に沿うなどして下流側の円筒部１０４に流入する。
【００２９】
導入ケーシング部１０１の円筒部１０４は、例えば、直円筒状の形状を有している。円筒部１０４の内部空間には、円筒部１０４に沿って延びる柱状のディフューザー部３６が設けられている。ディフューザー部３６と円筒部１０４との間には、隙間が形成される。この隙間により粉粒体流路１０６が構成されている。
【００３０】
粉粒体流路１０６の下流部には、ノズル部１０５が設けられている。ノズル部１０５は、円筒部１０４の内周壁に設けられ、下流側に向けて円錐台状に凹んだ内周錐面１０５Ａを有している。内周錐面１０５Ａは、下流側ほど径方向中心へ傾斜している。ノズル部１０５は、内周錐面１０５Ａにより粉粒体Ｐを径方向中心に案内可能である。
【００３１】
内周錐面１０５Ａの径方向中心には、軸Ｌ０に沿って貫通する流入口３４が設けられている。流入口３４は、例えば、断面円形の形状を有している。粉粒体Ｐは、ディフューザー部３６から吐出される連続噴流Ａ２により、流入口３４を通じて粉砕室３３に流入する。
【００３２】
図示の例では、ディフューザー部３６は、導入ケーシング部１０１の内周壁から延びる支持部１１４に支持されている。粉粒体流路１０６は、支持部１１４の位置では、例えば、支持部１１４によって円環形状が分断されて一対の扇形状の流路１０６Ａとなる。
【００３３】
ディフューザー部３６には、圧縮気体流路１２１が設けられている。圧縮気体流路１２１は、圧縮空気Ａ１が導入される導入路１２２と、導入された圧縮空気Ａ１を突出する吐出路１２３と、を有している。導入路１２２の径方向外端には、送気管１２４が接続されている。送気管１２４には、圧縮空気源３７が接続されている。導入路１２２の径方向内端には、吐出路１２３が連通している。
【００３４】
吐出路１２３の内部には、圧縮空気Ａ１を超音速に加速させる軸部材１１５が設けられている。軸部材１１５は、支持部１１８を介して、吐出路１２３の内壁面に支持されている。軸部材１１５と、支持部１１８と、吐出路１２３の内周壁と、の間の空間により、図２に示すように一対の連通路１２３Ａが形成されている。圧縮空気Ａ１は、超音速に加速され、連続噴流Ａ２として吐出される。
【００３５】
粉粒体Ｐは、連続噴流Ａ２に吸引されて、連続噴流Ａ２中に混合される。これにより、連続噴流Ａ２に対して、粉粒体Ｐが均等に混合した固気混合流体Ａ３となる。固気混合流体Ａ３は、ノズル部１０５の内周錐面１０５Ａにより環状を維持して粉砕室３３に向けて移動する。
【００３６】
図２に示すように、粉砕ケーシング３２の粉砕ケーシング本体部１０２は、上流側の粉砕室部１０７と、粉砕室部１０７の下流側の導出部１０８と、を有している。
【００３７】
粉砕室部１０７は、粉砕ケーシング本体部１０２から下方に延びている。粉砕室部１０７の上流端は、ノズル部１０５の下流端の平坦な内壁面１０５Ｂで閉塞されている。ノズル部１０５の内壁面１０５Ｂと、粉砕室部１０７の内壁面１０７Ａと、により囲まれた空間で、粉砕室３３が構成されている。内壁面１０５Ｂ，１０７Ａは、粉砕室３３を規定する粉砕ケーシング３２の面である。
【００３８】
粉砕ケーシング本体部１０２の導出部１０８は、下流側になるほど縮径している。導出部１０８の下流端には、流出口３５が設けられている。導出部１０８では、粉砕室３３から導出された粉粒体Ｐが流入し、導出部１０８の内周面に沿うなどして移動する。そして、粉粒体Ｐは、下流端に設けられた流出口３５を通じて循環管３９に排出される。
【００３９】
粉砕室３３には、衝突部材３８が設けられている。衝突部材３８は、軸Ｌ０を中心とした回転体である。衝突部材３８は、直円錐状の円錐部１３１と、円錐部１３１の下流側の直円柱状の円柱部１３２と、を有している。衝突部材３８は、円錐部１３１の頂点となる先端３８Ａが流入口３４に対向する向きで粉砕室３３に設けられている。衝突部材３８の円錐部１３１は、固気混合流体Ａ３が衝突する位置に設けられている。図３に示す例では、衝突部材３８の中心軸は、軸Ｌ０上にあり、先端３８Ａは、軸Ｌ０上に設けられている。
【００４０】
衝突部材３８は、円柱部１３２の下流端において、粉砕室部１０７の内壁面１０７Ａから延びる支持部１３３に支持されている。衝突部材３８と、粉砕室部１０７の内壁面１０７Ａとの間には、空間が形成されている。この空間により、粉粒体Ｐと気流とが混合した固気混合流体Ａ３が流れる粉砕室３３の流動領域３３Ａが構成されている。
【００４１】
衝突部材３８は、軸Ｌ０に直交する円形状の断面積が先端３８Ａにおいて最小となり、基端３８Ｂで断面積が最大となる。衝突部材３８では、軸Ｌ０から外表面としての錐面１３１Ａまでの径Ｒが、先端３８Ａにおいて最小となり、基端３８Ｂにおいて最大となる。衝突部材３８の断面積は、先端３８Ａから基端３８Ｂにかけて連続的に拡大し、径Ｒが、先端３８Ａから基端３８Ｂにかけて連続的に拡大する。
【００４２】
円柱部１３２の径は、衝突部材３８の基端３８Ｂの径よりも大きい。そのため、円柱部１３２は、粉粒体Ｐが衝突する衝突用平面１３２Ａを有している。衝突用平面１３２Ａに衝突した粉粒体Ｐは、粉砕される。衝突用平面１３２Ａは、径方向に広がる面であり、固気混合流体Ａ３は、矢印Ａ４で示すように衝突用平面１３２Ａに沿って流れ易い。したがって、粉砕された粉粒体Ｐは、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに再び衝突する。そして、粉粒体Ｐは、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａで再び粉砕される。なお、粉粒体Ｐは、錐面１３１Ａにおいて粉砕されてもよい。
【００４３】
１．１．３．  粉体ケーシングの内壁面の粗さ等
粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの材質は、例えば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）である。内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの表面粗さＲｚと、流出口３５から排出される粉砕物としての粉粒体Ｐの体積平均粒子径Ｍｖと、の比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１以上２．０以下であり、好ましくは０．１５以上０．７５以下であり、より好ましくは０．３７以上０．６８以下である。
【００４４】
表面粗さＲｚは、いわゆる十点平均粗さであり、基準長さにおける平均線の山５つ、谷５つの絶対値の平均である。表面粗さＲｚは、例えば、レーザー顕微鏡によって求められる。体積平均粒子径Ｍｖは、例えば、粒度分布測定装置によって求められる。
【００４５】
例えば、ブラスト処理された基材を組み立てて粉砕ケーシング３２を形成することにより、比Ｒｚ／Ｍｖを０．１以上２．０以下とすることができる。なお、ブラスト処理に限定されず、研磨された基材を組み立てて粉砕ケーシング３２を形成することにより、比Ｒｚ／Ｍｖを０．１以上２．０以下としてもよい。または、組み立てられた粉砕ケーシング３２の内壁面をブラスト処理等することにより、比Ｒｚ／Ｍｖを０．１以上２．０以下としてもよい。
【００４６】
１．１．４．  特徴
第１実施形態に係る粉砕分級装置１の粉砕機３０は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４７】
粉砕機３０では、粉砕室３３を規定する粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの表面粗さＲｚと、粉砕物としての粉粒体Ｐの体積平均粒子径Ｍｖと、の比Ｒｚ／Ｍｖは、０．１以上２．０以下である。そのため、粉砕機３０では、後述する「３．  実施例および比較例」で示すように、比Ｒｚ／Ｍｖが０．１より小さい場合に比べて、粉砕物としての粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに融着し難い。これにより、粉砕機３０では、粉砕性能が経時変化し難いため、安定した粉砕性能を有することができる。さらに、粉砕機３０では、所望の粒径を有する粉粒体Ｐを得ることができる。さらに、粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに融着し難いため、粉粒体Ｐの融着による粉砕力の低下を防ぐことができ、粉砕効率を向上させることができる。これにより、低い粉砕圧力で粉砕を行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４８】
例えば、比Ｒｚ／Ｍｖが０．１より小さいと、図４に示すように、粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに融着して、粉砕性能が安定しない場合がある。さらに、粉砕性能が低下し、所望の粒径を有する粉粒体Ｐを得ることができない場合がある。さらに、粉粒体Ｐの融着によって内壁面１０５Ｂ，１０７Ａにおける粉砕力が低下する場合がある。なお、粉砕機３０内部の粉粒体Ｐの体積平均粒子径は２０μｍ〜３０００μｍであり、融着を引き起こす粉粒体Ｐの体積平均粒子径は、２０μｍ〜１００μｍである。
【００４９】
さらに、粉砕機３０では、比Ｒｚ／Ｍｖが２．０以下であるため、比Ｒｚ／Ｍｖが２．０より大きい場合に比べて、粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに融着し難い。比Ｒｚ／Ｍｖが２．０より大きいと、一度、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの凹凸の谷に付着した粉粒体Ｐは、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの凹凸の山が障壁となって固気混合流体Ａ３の影響を受け難くなる。そのため、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの谷に付着した粉粒体Ｐは、該谷に留まりやすく、その留まった粉粒体Ｐに別の粒子が衝突して発熱することで融解し、さらに連鎖的に粒子が衝突して、融着された粉粒体Ｐが成長する場合がある。比Ｒｚ／Ｍｖが２．０以下であれば、粉粒体Ｐは、固気混合流体Ａ３の受け易く、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの谷に付着したとしても、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａから離れることができる。
【００５０】
粉砕機３０では、比Ｒｚ／Ｍｖは、好ましくは０．１５以上０．７５以下である。そのため、「３．  実施例および比較例」に示すように、粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに、より融着し難い。
【００５１】
なお、例えば内周錐面１０５Ａなど、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａ以外の粉砕ケーシング３２の内壁面において、比Ｒｚ／Ｍｖが０．１以上２．０以下であってもよい。また、循環管３９など粉粒体Ｐを搬送する管の内面において、比Ｒｚ／Ｍｖが０．１以上２．０以下であってもよい。
【００５２】
２．  第２実施形態
２．１．  粉砕機
次に、第２実施形態に係る粉砕機について、図面を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態に係る粉砕機における粉砕室３３を構成する粉砕ケーシング３２を模式的に示す断面図である。
【００５３】
以下、第２実施形態に係る粉砕機において、上述した第１実施形態に係る粉砕分級装置１の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００５４】
第２実施形態に係る粉砕機の粉砕室３３を構成する粉砕ケーシング３２は、図５に示すように、被覆層２０２を有している点において、上述した第１実施形態に係る粉砕分級装置１の粉砕ケーシング３２と異なる。
【００５５】
第２実施形態に係る粉砕分級装置の粉砕ケーシング３２は、図５に示すように、例えば、基材１４０と、被覆層２０２と、を有している。基材１４０の材質は、例えば、ＳＵＳである。
【００５６】
被覆層２０２は、基材１４０を被覆している。被覆層２０２は、シランカップリング剤を含む。被覆層２０２は、粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａを構成している。被覆層２０２の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。より好ましくは、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。図示の例では、被覆層２０２は、第１層２０６と、第２層２０４と、を有している。すなわち、被覆層２０２は、２層構造である。
【００５７】
第１層２０６は、基材１４０に設けられている。第１層２０６は、基材１４０と第２層２０４との間に設けられている。第１層２０６の材質は、例えば、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどである。
【００５８】
第２層２０４は、第１層２０６の表面側（基材１４０の側と反対側）に設けられている。第２層２０４は、シランカップリング剤を含む層である。第２層２０４が含むシランカップリング剤は、フッ素系のシランカップリング剤であることが好ましい。これにより、粉粒体Ｐの融着をより抑制することができる。第２層２０４は、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａを構成している。
【００５９】
粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの、純水に対する接触角は、９０度以上である。第２層２０４は、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの純水に対する接触角が９０度以上になるシランカップリング剤を含む。内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの、純水に対する接触角は、例えば、９０度以上１２０度以下であり、好ましくは９１度以上１１６度以下である。接触角は、接触角計によって測定することができる。
【００６０】
次に、被覆層２０２の形成方法について説明する。
【００６１】
基材１４０の表面を、例えば、ＵＶ（Ultraviolet）処理、Ｏ２プラズマまたはＡｒプラズマ処理、オゾン処理などにより表面処理する。これにより、基材１４０の表面が洗浄および活性化される。この表面処理により基材１４０の表面に水酸基が導入される。
【００６２】
次に、基材１４０の表面に、第１層２０６を形成する。第１層２０６は、例えば、原子堆積法によって形成される。
【００６３】
次に、第１層２０６の表面を、例えば、ＵＶ処理、Ｏ２プラズマまたはＡｒプラズマ処理、オゾン処理などにより表面処理する。これにより、第１層２０６の表面が活性化される。この表面処理により第１層２０６の表面に水酸基が導入される。
【００６４】
次に、第１層２０６の表面に、シランカップリング剤を含む第２層２０４を形成する。第２層２０４は、気相成膜法によって形成されてもよいし、液相成膜法によって形成されてもよい。
【００６５】
以上の工程により、被覆層２０２を形成することができる。そして、例えば、被覆層２０２が設けられた基材１４０を組み立てることにより、粉砕ケーシング３２を形成することができる。または、組み立てられた粉砕ケーシング３２の内壁面に、被覆層２０２を形成してもよい。
【００６６】
第２実施形態に係る粉砕分級装置の粉砕機では、上記のように、粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの、純水に対する接触角は、９０度以上である。そのため、「３．  実施例および比較例」に示すように、接触角が９０度より小さい場合に比べて、粉粒体Ｐが内壁面１０５Ｂ，１０７Ａに融着し難い。
【００６７】
第２実施形態に係る粉砕分級装置の粉砕機では、上記のように、粉砕ケーシング３２は、シランカップリング剤を含む被覆層２０２を有し、被覆層２０２は、粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａを構成している。そのため、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの、純水に対する接触角を、９０度以上にすることができる。
【００６８】
なお、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａ以外の粉砕ケーシング３２の内壁面が被覆層２０２によって構成されていてもよい。これにより、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａ以外の粉砕ケーシング３２の内壁面の、純水に対する接触角が、９０度以上であってもよい。また、循環管３９など粉粒体Ｐを搬送する管の内面が被覆層２０２によって構成され、該内面の純水に対する接触角が９０度以上であってもよい。
【００６９】
２．２．  粉砕機の変形例
２．２．１．  第１変形例
次に、第２実施形態の第１変形例に係る粉砕機について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態の第１変形例に係る粉砕機における粉砕室３３を構成する粉砕ケーシング３２を模式的に示す断面図である。
【００７０】
以下、第２実施形態の第１変形例に係る粉砕機において、上述した第２実施形態に係る粉砕機の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、後述する第２実施形態の第２変形例に係る粉砕機において、同様である。
【００７１】
上述した第２実施形態の粉砕機の粉砕ケーシング３２は、シランカップリング剤を含む被覆層２０２を有していた。
【００７２】
これに対し、第２実施形態の第１変形例の粉砕分級装置の粉砕ケーシング３２は、シリコーンレジンを含む被覆層２０２を有している。具体的には、被覆層２０２は、シリコーンレジンとして、シルセスキオキサンを含む。
【００７３】
第２実施形態の第１変形例の粉砕分級装置の粉砕ケーシング３２では、図６に示すように、被覆層２０２は、例えば、１層構造である。
【００７４】
被覆層２０２は、図７の矢印の左側の図で表されるように、ポリシロキサン材料が成膜材料である。図７において、「Ｓｉ」はケイ素、「Ｏ」は酸素、「Ｏ−Ｒ」はアルコキシ基であり、「Ｘ」はメチル基またはメチルフェニル基である。
【００７５】
そして、図７に示すように、図７の矢印の左側の図で表される成膜材料を脱アルコール縮合反応させることで、図７の矢印の右側の図で表されるかご型構造をしたシルセスキオキサンである被覆層２０２を形成することができる。シルセスキオキサンは、３次元のシロキサン網目構造を有している。
【００７６】
シルセスキオキサンは、かご型構造をしており、高い強度で十分に厚さがある被覆層２０２を形成可能である。そのため、被覆層２０２の構成成分の５０ａｔ％以上がシルセスキオキサンとすることで、被覆層２０２は、高い強度および高い耐久性を有することができる。被覆層２０２の厚さは、１０ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば、粉砕力を低下させることなく、高い強度で高い耐久性を有することができる。
【００７７】
被覆層２０２に含まれるシルセスキオキサンとして、例えば、図７のＸを、フッ素を含有する表面官能基であるフッ素官能基としたものが挙げられる。図７のＸをフッ素官能基としていないものでも、粉粒体Ｐの融着を抑制する効果は高いが、図７のＸをフッ素官能基とすると、粉粒体Ｐの融着を抑制する効果が特に高くなる。フッ素官能基としては、ＣＨＦ２基、ＣＦ３基、Ｃ２Ｆ５基などが挙げられるが、この中でも特にＣＦ３基やＣ２Ｆ５基などのパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基は、他のフッ素官能基と比べて、粉粒体Ｐの融着を抑制する効果が特に高いためである。
【００７８】
さらに、例えば、フッ素官能基の表面分析における積分強度比率の５０％以上がパーフルオロアルキル基であることが特に好ましい。ここで、表面分析として、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）やＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）などによって、フッ素官能基の表面分析における積分強度比率の５０％以上がパーフルオロアルキル基であることを検証可能である。
【００７９】
次に、被覆層２０２の形成方法について説明する。
【００８０】
基材１４０を脱脂処理し、次に上記のようなシリコーンレジン・オリゴマーの溶液に基材１４０を浸ける。次に、例えば室温環境下で１週間、または温度６０℃湿度９０％などの高温多湿環境下で１日など十分に乾燥させることにより被覆層２０２を作製することができる。以上の工程により、被覆層２０２を形成することができる。
【００８１】
第２実施形態の第１変形例に係る粉砕分級装置の粉砕機では、上記のように、粉砕ケーシング３２は、シリコーンレジンを含む被覆層２０２を有し、被覆層２０２は、粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａを構成している。そのため、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの、純水に対する接触角を、９０度以上にすることができる。
【００８２】
２．２．２．  第２変形例
次に、第２実施形態の第２変形例に係る粉砕機について説明する。
【００８３】
上述した第２実施形態の粉砕機の粉砕ケーシング３２は、シランカップリング剤を含む被覆層２０２を有していた。
【００８４】
これに対し、第２実施形態の第２変形例の粉砕分級装置の粉砕ケーシング３２は、窒化チタンを含む被覆層２０２を有している。被覆層２０２の厚さは、例えば、１μｍ以上３μｍ以下である。被覆層２０２は、図６に示す粉砕ケーシング３２と同様に、例えば、１層構造である。被覆層２０２は、例えば、スパッタ法など物理蒸着（ＰＶＤ）法により形成される。
【００８５】
第２実施形態の第２変形例に係る粉砕分級装置の粉砕機では、上記のように、粉砕ケーシング３２は、窒化チタンを含む被覆層２０２を有し、被覆層２０２は、粉砕ケーシング３２の内壁面１０５Ｂ，１０７Ａを構成している。そのため、内壁面１０５Ｂ，１０７Ａの、純水に対する接触角を、９０度以上にすることができる。
【００８６】
３．  実施例および比較例
以下に実施例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例および比較例によって何ら限定されるものではない。
【００８７】
３．１．  粉砕ケーシングの作製
３．１．１．  実施例１
実施例１では、球形のガラスメディア粒番号＃４００で、粉砕ケーシングの内壁面をショットブラスト処理した。ガラスメディア粒は、中心粒径５３μｍ以下、真比重２．５、ビッカース高度５５０ＨＶである。以下に示す実施例２〜５および比較例１では、基材に対して実施例１と異なる処理を行った。
【００８８】
３．１．２．  実施例２
実施例２では、球形のガラスメディア粒番号＃２００で、粉砕ケーシングの内壁面をショットブラスト処理した。ガラスメディア粒は、中心粒径８３μｍ以下、真比重２．５、ビッカース高度５５０ＨＶである。
【００８９】
３．１．３．  実施例３
実施例３では、粉砕ケーシングの内壁面に酸素プラズマによる表面処理を施した。酸素プラズマは、１３．５６ＭＨｚの高周波プラズマを用い、高周波電極と対向する対向電極側に基材を載置し、高周波電力１００Ｗ、処理時間１分で行った。
【００９０】
次いで、原子層堆積法により、粉砕ケーシングの内壁面に、酸化タンタルで構成された平均厚さ２５ｎｍの第１層を形成した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
【００９１】
＜成膜条件＞
原料：トリス（エチルメチルアミド）（ターシャリ−ブチルイミド）タンタリウム
酸化剤：Ｈ２Ｏ
基材温度、すなわちチャンバー内の温度：３００℃
成膜シーケンス時間  原料供給／パージ／水供給／パージ：２秒／１２秒／０．８秒／１２秒
サイクル数：２１０回
【００９２】
次に、第１層の表面に、酸素プラズマによる表面処理を施した。酸素プラズマは、１３．５６ＭＨｚの高周波プラズマを用い、高周波電極と対向する対向電極側に第１層を載置し、高周波電力１００Ｗ、処理時間１分で行った。
【００９３】
次に、第１層を粉砕ケーシングの内壁面ごと、シランカップリング剤の処理溶液内に１分間浸漬した後、一定の速度で引き上げた。そして、加熱処理およびベーク処理を行った。これにより、第１層上に、シランカップリング剤コーティング処理層である第２層を形成した。
【００９４】
ここで、処理溶液は、ポリテトラフルオロエチレンオキサイドを含むシランカップリング剤を、０．１５ｗｔ％となるようにハイドロフルオロエーテルに溶解して調整した。
【００９５】
加熱処理およびベーク処理の条件は、以下に示す通りである。
【００９６】
＜加熱処理の条件＞
加熱雰囲気    ：加湿空気
加熱温度      ：８０℃
湿度          ：７５％
加熱時間      ：１２０分
【００９７】
＜ベーク処理の条件＞
加熱温度      ：２００℃
加熱時間      ：５分
【００９８】
３．１．４．  実施例４
実施例４では、パーフルオロアルキル基を含む液状のシルセスキオキサンをメタノールで希釈した溶液に、粉砕ケーシングの内壁面を浸漬し、これを引き上げた後、６０℃、９０％ＲＨ（relative humidity）の恒温恒湿槽で乾燥・成膜した。メタノールによる希釈率は、膜厚が１μｍになるように適宜調整した。
【００９９】
３．１．５．  実施例５
実施例５では、基材に、スパッタ法により窒化チタン層を形成した。
【０１００】
３．１．６．  比較例１
基材の表面を、バフ研磨＃３００で研磨した。
【０１０１】
なお、実施例１〜５および比較例１において、基材は、ＳＵＳ３０４を切削で加工することにより作製した。
【０１０２】
３．２．  評価結果
粉粒体に対して上述した粉砕機３０に対応する粉砕機を用いて粉砕を行った。粉砕された粉粒体を、体積平均粒子径Ｍｖが所定の値になるまで、循環管に送り、分級および粉砕を繰り返した。粉粒体としては、東洋紡株式会社製のポリエステル樹脂「バイロン２２０」を用いた。実施例１〜５および比較例１について、粉砕ケーシングの内壁面への粉粒体の融着の有無を評価した。
【０１０３】
図８は、実施例１，２および比較例１の表面粗さＲｚ、実施例１〜５および比較例１の粉砕物の体積平均粒子径Ｍｖ、実施例１，２および比較例１の比Ｒｚ／Ｍｖ、実施例３〜５および比較例１の接触角、ならびに粉砕ケーシングの内壁面への粉粒体の融着の有無を示す表である。
【０１０４】
表面粗さＲｚは、キーエンス社製の形状測定レーザー顕微鏡「ＶＫ−９７１０」を用いて測定した。
【０１０５】
体積平均粒子径Ｍｖは、測定対象の粉粒体をセルパックに非イオン系界面活性剤を用いて分散させ、シスメックス社製の電気的検知帯方式粒度分布装置「ＣＤＡ−１０００」を用いて、計測数３００００個の体積平均粒子径を算出した。
【０１０６】
接触角は、協和界面科学社製の接触角計「Ｄｒｏｐｍａｓｔｅｒ５００」を用いて測定した。純水の液適量を５μｌとし、θ／２法により３回測定し、平均値を得た。
【０１０７】
粉砕ケーシングの内壁面への粉粒体の融着の有無は、目視により行った。
【０１０８】
図８に示すように、比Ｒｚ／Ｍｖを、０．３７以上０．６８以下とすることにより、粉砕ケーシングの内壁面への粉粒体の融着を抑えられることがわかった。さらに、接触角を９０度以上とすることにより、粉砕ケーシングの内壁面への粉粒体の融着を抑えられることがわかった。
【０１０９】
なお、表面粗さＲｚおよび体積平均粒子径Ｍｖには、いずれも分布があるので、これらを考慮すると、比Ｒｚ／Ｍｖが、０．１以上２．０以下、好ましくは０．１５以上０．７５以下であれば、とすることにより、粉砕ケーシングの内壁面への粉粒体の融着を抑えられると考えられる。
【０１１０】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１１１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１２】
１…粉砕分級装置、１０…供給機、１１…ホッパー、１２…インジェクションフィーダー、１３…供給管、１４…圧縮空気源、３０…粉砕機、３１…粉砕機本体、３２…粉砕ケーシング、３３…粉砕室、３３Ａ…流動領域、３４…流入口、３５…流出口、３６…ディフューザー部、３７…圧縮空気源、３８…衝突部材、３８Ａ…先端、３８Ｂ…基端、３９…循環管、４０…分級部、４１…分級ケーシング、４２…分級センターコア、４３…分級セパレートコア、４４…分級空間、４５…導出口、４６…導出管、５０…分級機、５１…ケーシング、５２…センターコア、５３…セパレートコア、５４…分級空間、５５…粗粉導出口、５６…細粉排出管、５７…粗粉排出管、５８…ケーシング本体下部、７０…捕集機、７１…第１捕集部、７２…第２捕集部、１０１…導入ケーシング部、１０２…粉砕ケーシング本体部、１０３…導入部、１０４…円筒部、１０５…ノズル部、１０５Ａ…内周錐面、１０５Ｂ…内壁面、１０６…粉粒体流路、１０６Ａ…流路、１０７…粉砕室部、１０７Ａ…内壁面、１０８…導出部、１１４…支持部、１１５…軸部材、１１８…支持部、１２１…圧縮気体流路、１２２…導入路、１２３…吐出路、１２３Ａ…連通路、１２４…送気管、１３１…円錐部、１３２…円柱部、１３２Ａ…衝突用平面、１３３…支持部、１４０…基材、２０２…被覆層、２０６…第１層、２０４…第２層
【図１】
2020157176.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020157176.tif 000008
【図７】
2020157176.tif 000009
【図８】
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