(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内面を備えたケーシングと、
前記ケーシングの軸心周りで回転駆動され、外周に凹凸部が形成されたロータと、
前記ケーシングの軸心方向の一端に設けた供給口から他端に設けた排出口に向かう粉体搬送用の気流を形成する気流形成手段と、
前記ロータの内部に形成された冷媒流路に冷媒を流す冷媒供給手段とを備え、
前記凹凸部は、前記ロータの周方向に沿って延出された環状の切り欠き部によって軸心方向に分割されている粉砕装置。
【請求項２】
前記ケーシングの前記切り欠き部と対向する箇所に、前記ケーシングの内部に気体を導入するための開口が設けられている請求項１に記載の粉砕装置。
【請求項３】
前記環状の切り欠き部と前記開口が軸心方向に沿って複数組で設けられている請求項２に記載の粉砕装置。
【請求項４】
前記切り欠き部が前記開口の開口幅を超える幅を有する請求項２または３に記載の粉砕装置。
【請求項５】
前記冷媒流路は、前記軸心に沿って前記切り欠き部と隣接する円周状の環状流路を含み、前記切り欠き部の径方向深さは前記環状流路の内径側端部と同等とされている請求項１から４のいずれか一項に記載の粉砕装置。
【請求項６】
前記ケーシングの内部に第２の冷媒流路が形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の内面を備えたケーシングと、ケーシングの軸心周りで回転駆動され、外周に凹凸部が形成されたロータと、ケーシングの軸心方向の一端に設けた供給口から他端に設けた排出口に向かう粉体搬送用の気流を形成する気流形成手段と、ロータの内部に形成された冷却用流路に冷媒を流す冷媒供給手段とを備えた粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の粉砕装置に関連する先行技術文献として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された粉砕装置は、それまでに知られていたケーシング側からの冷却手段に加えて、ロータの内部を循環する冷媒によってロータの外周部位を効果的に冷却できるので、トナーや粉体塗料の原料粉体のように摩擦熱で溶融し易い被粉砕物がロータの表面で融着してしまい、それ以上の粉砕処理の続行が困難もしくは不可能となる現象を抑制できたとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４２０２９号公報（００３１段落、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、トナーや粉体塗料のように、粉砕装置との間の摩擦熱で溶融し易い被処理粉体を処理対象とする際、特許文献１に記された粉砕装置のように、単にロータの外周部位をロータの内部を循環する冷媒だけで冷却する構成では、未だ十分に細かい粒径の粉体を高い収率で得ることができなかった。【０００５】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術の状況に鑑み、粉砕装置との間の摩擦熱で溶融し易い被処理粉体を処理対象とする場合にも十分に細かい粒径の粉体をより高い収率で得ることの可能な粉砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による粉砕装置の第１の特徴構成は、
円筒状の内面を備えたケーシングと、
前記ケーシングの軸心周りで回転駆動され、外周に凹凸部が形成されたロータと、
前記ケーシングの軸心方向の一端に設けた供給口から他端に設けた排出口に向かう粉体搬送用の気流を形成する気流形成手段と、
前記ロータの内部に形成された冷媒流路に冷媒を流す冷媒供給手段とを備え、
前記凹凸部は、前記ロータの周方向に沿って延出された環状の切り欠き部によって軸心方向に分割されている点にある。【０００７】
本発明の第１の特徴構成による粉砕装置では、凹凸部を軸心方向に分割する環状の切り欠き部を設けてあるために、ケーシング内を流れる気流ならびに処理中の被処理粉体がロータと接触する面積が増し、被処理粉体および気流、並びにロータの凹凸部を含む表面付近がロータ内部を流れる冷媒によって効果的に冷却される。その結果、トナーや粉体塗料のように摩擦熱で溶融し易い被処理粉体を処理する際にも、溶融傾向をよく抑制しながらの粉砕が可能となり、十分に細かい粒径の粉体をより高い収率で得ることが可能となった。【０００８】
本発明の他の特徴構成は、前記ケーシングの前記切り欠き部と対向する箇所に、前記ロータの前記切り欠き部の内部に気体を導入するための開口が設けられている点にある。【０００９】
本構成であれば、ロータの環状の切り欠き部に空気、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの冷却気体を吹き込むことで、切り欠き部付近の被処理粉体を積極的に冷却できる。また、切り欠き部内で気流と被処理粉体を攪拌させることで、切り欠き部内の被処理粉体が切り欠き部に位置するロータの端面を介して、ロータ内部の冷媒によって効果的に冷却される。
また、一般的に、被処理粉体が排出口に向かって移動しながら進行する粉砕過程のために、被処理粉体、ロータの凹凸部を含む表面付近及びケーシングの内面は、軸心に沿って排出口に近い位置ほど温度が高くなるが、本構成であれば、軸心方向の中間位置で冷却気体を追加導入できるため、排出口付近での温度を低くすることができる。
更に、本構成であれば、供給口と開口とを含む複数の気体導入口の間で、導入する気体の比率を適宜変更することによって、軸心方向における温度分布を、対象とする被処理粉体の特性、粉砕装置の規模、作業環境などに応じて最適化することが可能となる。【００１０】
本発明の他の特徴構成は、前記環状の切り欠き部と前記開口が軸心方向に沿って複数組で設けられている点にある。【００１１】
本構成であれば、複数組の切り欠き部に空気、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの冷却気体を吹き込むことで粉砕処理中の被処理粉体に対してさらに高い冷却効果を付与することができる。また、上記冷却気体を吹き込む切り欠き部の数や位置を適宜変更することで、冷却のレベルを目的や周囲の温度環境などに応じて自在に調整することも可能となる。【００１２】
本発明の他の特徴構成は、前記切り欠き部が前記開口の開口幅を超える幅を有する点にある。【００１３】
本構成であれば、ケーシングの開口から導入された気体が切り欠き部の内部まで進入し易くなるので、切り欠き部の被処理粉体に対する冷却作用をより十分に確保できる。【００１４】
本発明の他の特徴構成は、前記冷媒流路は、前記軸心に沿って前記切り欠き部と隣接する円周状の環状流路を含み、前記切り欠き部の径方向深さは前記環状流路の内径側端部と同等とされている点にある。【００１５】
本構成であれば、ケーシング内を流れる気流ならびに処理中の被処理粉体がロータと接触する面積がさらに拡大されるため、被処理粉体および気流、並びにロータの凹凸部を含む表面付近がロータ内部を流れる冷媒によってより効果的に冷却される。【００１６】
本発明の他の特徴構成は、前記ケーシングの内部に第２の冷媒流路が形成されている点にある。【００１７】
本構成であれば、ロータの凹凸部を含む表面がロータ内部の冷媒によって冷却されるのに加えて、ケーシングの内面もケーシングの内部の冷却用流路を流される冷媒によって冷却されるので、摩擦熱による被処理粉体の溶融傾向をよりよく抑制でき、さらに細かい粒径の粉体をより高い収率で得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による粉砕装置を示す一部破断斜視図である。
【図２】本発明による粉砕装置の構成を示す破断側面図である。
【図３】ライナーとケーシングのユニットを示す斜視図である。
【図４】ライナーとケーシングのユニットの別実施形態を示す斜視図である。
【図５】ロータとライナーの凹凸部の形状を示す説明図である。
【図６】本発明による粉砕装置を用いた粉砕効果を示すグラフである。
【図７】本発明の別実施形態による粉砕装置を示す一部破断斜視図である。
【図８】本発明の別実施形態による粉砕装置の構成を示す破断側面図である。
【図９】本発明の別実施形態による粉砕装置を用いた粉砕効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す粉砕装置１は、例えば平均粒径が数十μｍ〜数ｍｍ前後の粒子を数μｍ程度の微細な粉末に粉砕するための装置であり、特にトナーや粉体塗料のように摩擦熱で溶融し易い樹脂を主成分とする材料を被処理対象としている。
【００２０】
（粉砕装置の概略構成）
粉砕装置１は概して円筒状の内面を備えたケーシング２を有する。ケーシング２は、複数の脚部２Ｓに支持された外筒部２ａと、外筒部２ａの内側に同心状に配置されたライナー２ｂと、ライナー２ｂによって囲まれた空間を両端で閉じる一対の側壁部２ｃ，２ｄとを有する。外筒部２ａとライナー２ｂの間は後述する冷媒やエアを流すための空間を構成している。
【００２１】
ライナー２ｂの内部には、一つのロータ１０が回転自在に支持されている。ライナー２ｂの内面とロータ１０の外周面には被処理粉体を粉砕するための凹凸部が形成されている。ロータ１０はモータＭによって高速で矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００２２】
ケーシング２の軸心Ｘ方向の一端には原料としての粒子をエアと共に受け入れる供給口３が設けられ、他端には粉砕された粉末をエアと共に排出するための排出口４が設けられている。供給口３は平面視において軸心Ｘから側方に変位した位置に設けられており、排出口４は平面視において軸心Ｘから供給口３とは反対側の側方に変位した位置に設けられている。供給口３及び排出口４は特にロータ１０の外周面に対する接線寄りに設けられている。
【００２３】
排出口４にはブロワー２６（気流形成手段の一例）が接続されており、ブロワー２６と排出口４の間には粉砕された粉体を粒径範囲毎に回収するための分級機２４が介装されており、分級機２４とブロワー２６との間には微細な粉体を回収するためのバグフィルタ２５が介装されている。
【００２４】
ブロワー２６によって形成された気流は、供給口３から、ライナー２ｂの内周面とロータ１０の外周面との間隙を経て、排出口４から排出され、バグフィルタ２５を通過することで、被処理粉体をケーシング２内で供給口３から排出口４に向かって搬送し、最終的にバグフィルタ２５に到達させる。尚、分級機２４は必要に応じて用いるものとし、分級機２４を用いることなく直接バグフィルタ２５で粉体の全量を回収するようにしてもよい。
分級機２４で回収された粉体を粉砕装置１に戻して再粉砕し、バグフィルタ２５で回収されたものを製品とすることも可能であり、或いは、バグフィルタ２５で回収された粉体をさらに別の分級機によって微細な粉体を除去したものを製品とすることもできる。
【００２５】
（ロータの構成）
ロータ１０は、モータＭによって回転駆動されるシャフト１０Ｓと、シャフト１０Ｓに外嵌された複数の環状のロータピースとを有する。ロータピースとしては、軸心Ｘと交差する両端面が概して単純な平面で構成された第１ロータピース１０ＰＡと、軸心Ｘと交差する一方の面から外径の小さな小径円柱部１２がモータＭ側に突出形成された第２ロータピース１０ＰＢとの２種類の形態が用意されている。
【００２６】
この実施形態では、ロータ１０は３つの第１ロータピース１０ＰＡと１つの第２ロータピース１０ＰＢとで構成されている。３つの第１ロータピース１０ＰＡは、モータＭ寄りの位置に軸心Ｘに沿って実質的に隙間なく並置されている。第２ロータピース１０ＰＢは小径円柱部１２のモータＭ側の端面と、隣接する第１ロータピース１０ＰＡとの間に実質的に隙間がない状態で配置されている。
【００２７】
したがって、３つの第１ロータピース１０ＰＡによって形成される凹凸部１０Ｇと、第２ロータピース１０ＰＢによって形成される凹凸部１０Ｇとの間には、一つの環状の切り欠き部１１が形成されることになる。切り欠き部１１は小径円柱部１２の外周側に形成されており、ロータ１０の周方向に沿って全周に延びている。
【００２８】
ロータ１０の内部には、冷媒流路１５が密閉状に形成されている。冷媒流路１５は、第１ベアリング９ａに支持されたシャフト１０Ｓの第１端部１０ａから、第２ロータピース１０ＰＢの小径円柱部１２を除く部分および３つの第１ロータピース１０ＰＡの内部に形成された環状の冷媒流路１５を経て、第２ベアリング９ｂに支持されたシャフト１０Ｓの第２端部１０ｂまで延出されている。
【００２９】
冷媒流路１５は個々のロータピース１０ＰＡ，１０ＰＢの内部では円周状に延びる環状流路１５Ｒを形成しており、互いに隣接するロータピース１０ＰＡ，１０ＰＢの環状流路１５Ｒどうしはシャフト１０Ｓよりも僅かに径方向外側の位置で軸心Ｘと平行に延出された１本の冷媒流路１５によって接続されている。
【００３０】
第１端部１０ａから冷媒流路１５に冷水などの冷媒を送り込み、第２端部１０ｂから排出される暖められた冷媒を熱交換器１４で冷却して再び第１端部１０ａに向けて送り出すポンプＰ（冷媒供給手段の一例）が設けられている。切り欠き部１１の径方向深さは環状流路１５Ｒの内径側端部と略同等としている。
【００３１】
図２に示すように、ライナー２ｂの側の凹凸部２Ｇは、ロータ１０の凹凸部１０Ｇが位置する領域にのみ設けられており、ライナー２ｂの最も供給口３寄りの位置と、ライナー２ｂの最も排出口４寄りの位置には、ロータピース１０ＰＡ，１０ＰＢもライナー２ｂの凹凸部２Ｇも存在しない環状のバッファ空間Ｖ１，Ｖ２が設けられている。また、ロータ１０のシャフト１０Ｓは、側壁部２ｃ，２ｄの中心に配置された一対のベアリング９ａ，９ｂを介して回転自在に支持されている。
【００３２】
（中段気体導入手段の構成）
粉砕装置１は、供給口３とは別の、軸心Ｘに沿った中間位置（中段）においてライナー２ｂの内部にエアを導入する中段気体導入手段を備えている。中段気体導入手段は、外筒部２ａとライナー２ｂの間の空間を、軸心Ｘに沿った切り欠き部１１に相当する位置において円周状に仕切ることで形成した１つの環状の気体流路１６ａと、この気体流路１６ａと連通するように外筒部２ａの上下に設けた２つの気体供給函１７とを有し、気体流路１６ａは、ライナー２ｂの一部を円周状に切り欠いた環状スリット１８（開口の一例）によってライナー２ｂの内部と連通されている。
【００３３】
軸心Ｘを含む平面によってライナー２ｂを切った断面視において、環状スリット１８の幅は切り欠き部１１の幅に比して十分に狭く、且つ、環状スリット１８は軸心Ｘの径方向に対して傾斜して延びている。このように傾斜した環状スリット１８の中心線は、その環状スリット１８が対向する切り欠き部１１を構成する下流側の第１ロータピース１０ＰＡの端面を向いている。環状スリット１８の傾斜角度は例えば１５〜２０°とすればよい。供給口３寄りに位置する上下の気体供給函１７ａ，１７ｂは１つの共通の気体流路１６ａに連通している。
【００３４】
前述のブロワー２６の作用によって、２個の気体供給函１７（１７ａ，１７ｂ）を介して環状スリット１８からもライナー２ｂの内部にエアが導入される。排出口４から排出されるエアの量は、供給口３および２個の気体供給函１７から環状スリット１８を介してライナー２ｂの内部に導入されるエアの総量と一致する。
【００３５】
２個の気体供給函１７の各外端部には外気と連通する開口面積を調節可能な調整弁（図示省略）が設けられており、この調整弁の開度を調節することで、各気体供給函１７から導入されるエアの量を変更できる。また、調整弁の開度を調節することで、供給口３から導入されるエアの量と、２個の気体供給函１７から導入されるエアの総量との比率も変更できる。但し、一般的な運転方法では、ライナー２ｂの内部に導入されるエアの総量の約１／２が供給口３から導入され、同じく約１／２が気体供給函１７ａ，１７ｂから導入される。
【００３６】
（ライナーの構成）
外筒部２ａとライナー２ｂの間の空間のうち、１つの環状の気体流路１６ａを除く部位は、ライナー２ｂを冷水などの冷媒によって冷却するための第２の冷媒流路２０を形成している。気体流路１６ａが単一の環状を呈しているのに対して、冷媒流路２０は水平に延出された隔壁（図示省略）によって、周方向に並ぶ２領域または４領域に分割されている。冷媒流路２０には、冷媒流路１５と共通のポンプＰおよび熱交換器１４を含む冷媒回路２３によって冷媒が循環される。
【００３７】
この実施形態では、ロータ１０内の冷媒流路１５とケーシング２内の冷媒流路２０のいずれについても、冷媒が供給口３から排出口４に近付く向きに流されるようにポンプＰの向きおよび冷媒回路２３の配置を設定しているが、被処理粉体の特性や前記補助気体導入手段の使用方法などに応じて、冷媒が逆向きの流れとなる形態で実施してもよい。
【００３８】
ケーシング２とライナー２ｂは軸心Ｘに沿って並置された複数のブロックに区分することができ、その１つのブロックは、図３に例示されるように、周方向にも複数の小ブロックに区分することができる。
図３の例では個々のブロックは周方向に沿って隣接並置される４つの小ブロックに区分することができ、個々の小ブロックは、函状のケーシング片２１と、ケーシング片２１の径方向内側に設けられた開口部２１Ａを閉鎖するライナー片２３とで構成されている。
【００３９】
ケーシング片２１の開口部２１Ａは湾曲した矩形状を呈し、開口部２１Ａを構成する縁部の径方向内側を向いた端面に形成されたシール溝２１Ｂには、環状の弾性シール２２が係入されている。
ライナー片２３は、ライナー片２３の４つのコーナー部を含む６箇所に形成された貫通孔２３Ｈ、及び、ケーシング片２１の貫通孔２１Ｈを介して、ボルトとナットなどでケーシング片２１に固定される。固定に際して、ボルトとナットを締め付けていくと、弾性シール２２がライナー片２２の滑らかな外周面に押付けられることで、ケーシング片２１の内部空間が密封される。
【００４０】
個々のケーシング片２１には、第２の冷媒流路２０を構成する入力ポート２Ｐａと出力ポート２Ｐｂとが周方向に離間して配置されており、ライナー片２３の内周面には凹凸部２Ｇが一体的に加工形成されている。尚、図１では入力ポート２Ｐａと出力ポート２Ｐｂとが省略されている。
第２の冷媒流路２０はケーシング片２１とライナー片２３とで囲まれた空間Ｓによって構成されているため、冷媒はライナー片２３の外周面と直に接触することで、ライナー２ｂの凹凸部２Ｇの付近に対しても高い冷却効果が得られる。
【００４１】
（ライナーの変形例）
ケーシング片２１とライナー片２３とで囲まれた空間Ｓの中で、冷媒が入力ポート２Ｐａから出力ポート２Ｐｂへと最短距離でショートカットする現象を防止する手段として、図４に例示するように、ケーシング片２１の内周面に複数のフィン状の邪魔板２１Ｓを設けてもよい。
【００４２】
図４に示す例では、ケーシング片２１の内周面の周方向の内寸よりも短い２枚の邪魔板２１Ｓが、円周方向に沿って延出し、且つ、軸心方向に互いに離間するように、且つ、一方の邪魔板２１Ｓは周方向の一方側のみで流路を開放し、他方の邪魔板２１Ｓは周方向の他方側のみで流路を開放するように配置されている。
【００４３】
このようにして邪魔板２１Ｓによって長さの増大した流路の一端と他端に入力ポート２Ｐａと出力ポート２Ｐｂとが各々配置されている。以上の構成により、入力ポート２Ｐａから空間Ｓ内に流れ込んだ冷媒は空間Ｓ内の全体を隅々まで通過しながら出力ポート２Ｐｂから排出されるため、ライナー片２３の全面が冷媒によって均等に冷却され易くなる。
【００４４】
（凹凸部の構成）
図５（ａ）は第１実施形態における凹凸部２Ｇ，１０Ｇの断面形状を例示している。図５（ａ）から理解されるように、ライナー２ｂ側の凹凸部２Ｇの粉砕刃２Ｔ（凸部）とロータ１０側の凹凸部１０Ｇの粉砕刃１０Ｔ（凸部）とは、いずれも左右非対称の形状を備え、ロータ１０の回転方向（矢印Ａ）について、基本的に傾斜の緩やかな側が相対移動方向の前方となるように構成されている。
【００４５】
図５（ａ）に示すライナー２ｂ側の凹凸部２Ｇでは、冷却効率を高めるなどの目的で、従来の凹凸部２Ｇのパターンを示す図５（ｂ）に比べて、粉砕刃２Ｔの数を半分に減らすことで、２つの凹凸部２Ｇ，１０Ｇの間の間隙寸法Ｇを変更することなく、両凹凸部２Ｇ，１０Ｇ間の空間体積を効果的に増大させている。
【００４６】
より具体的には、図５（ｂ）に示される個々の粉砕刃２Ｔに対して周方向に沿って番号を付したとすると、図５（ａ）に示す凹凸部２Ｇは、奇数番号と偶数番号のいずれかの粉砕刃２Ｔを全て削除し、さらに、粉砕刃２Ｔの削除によって得られた平面部位（残存する或る粉砕刃２Ｔの基端と周方向に隣接する粉砕刃２Ｔの基端とで定義される部位）の全体を粉砕刃２Ｔの高さと同等の深さまで掘り下げることで断面形状が矩形の窪みＶｘを形成している。
【００４７】
このような特徴的な凹凸部２Ｇの構成は、ロータの回転軸心に関する周方向に沿って連続的に並置された粉砕刃２Ｔの半数を一つ飛ばしに除去し、且つ、残された粉砕刃２Ｔどうしの間に除去前の粉砕刃２Ｔの高さと同等な深さの凹部が形成されている凹凸部２Ｇなどと表現できる。
尚、空間体積の増大量を調整する目的で、残された粉砕刃２Ｔどうしの間に形成する凹部の深さは適宜変更することができ、或いは、このような凹部のない形態で実施することも可能である。さらに、凹部の断面形状を図５に示す矩形ではなく内側に開いた円弧状など実質的にコーナー部のない湾曲状としてもよい。
また、上記の特徴的な凹凸部２Ｇの構成を、ライナー２ｂ側の凹凸部２Ｇではなく、ロータ１０側の凹凸部１０Ｇに対して適用することも可能である。
【００４８】
図５（ａ）に記されたライナー２ｂ側の凹凸部２Ｇの各部の寸法の具体的な数値の一つの好適例は、Ｌｃ１：２．０ｍｍ、Ｌｃ２：０．４５ｍｍ、Ｌｈ１：３．０ｍｍ、Ｌｈ２：１．５ｍｍ、Ｌｃ３：２．６ｍｍ、Ｌｐ：４．６ｍｍとなる。
他方、図５（ａ）に記されたロータ１０側の凹凸部１０Ｇの各部の寸法の具体的な数値の一つの好適例は、Ｒｃ１：３．１ｍｍ、Ｒｃ２：０．６ｍｍ、Ｒｃ３：０．３ｍｍ、Ｒｈ１：２．５ｍｍ、Ｒｐ：３．４ｍｍとなる。
【００４９】
上記の数値を適用した場合のライナー２ｂ側の粉砕刃２Ｔのピッチと、ロータ１０側の粉砕刃１０Ｔのピッチとの比は４：３となる。
上記の数値は一つの好適例に過ぎず、ピッチ比も含めた各数値は粉砕対象物の物性や、目標とする粉砕後粒径などに応じて適宜変更される。
【００５０】
ライナー２ｂの内面の凹凸部２Ｇの凸部とロータ１０の外周面の凹凸部１０Ｇの凸部との半径方向での間隙Ｇは、供給口３側から排出口４側に向けて次第に小さくなるようにすることも可能である。この場合、同間隙Ｇの軸心Ｘ方向の全長における平均値は例えば約１ｍｍ前後に設定すればよいが、被処理粉体の特性などに応じて様々に変更して実施することができる。
また、ライナー２ｂの内面の凹凸部２Ｇの凸部とロータ１０の外周面の凹凸部１０Ｇの凸部との半径方向での間隙Ｇの他、凹凸部の数、形状、凹部の深さなどをロータピース１０ＰＡ，１０ＰＢ毎に変えることも可能である。
【００５１】
また、第１ロータピース１０ＰＡと第２ロータピース１０ＰＢの組合せ方は上記の例に限る必要はなく、例えば、モータＭ寄りの第１ロータピース１０ＰＡを２個に減らし、モータＭと反対側の第２ロータピース１０ＰＢを２個に増やすことで、環状の切り欠き部１１及び環状スリット１８を軸心Ｘ方向に沿って複数組で設けてもよい。この場合、複数組の切り欠き部１１に空気、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの冷却気体を吹き込むことで粉砕処理中の被処理粉体に対してさらに高い冷却効果を付与することができる。
【００５２】
（第１実施形態による実施例）
図１−３、図５（ａ）に示す粉砕装置を用いて実施した粉砕例の結果を図６に示す。
ここでは、同一の粉砕装置を用い、特に中段気体導入手段を用いる本発明による粉砕と、中段気体導入手段を用いない本発明による粉砕とを行い、これら２つの粉砕方法における粉砕効率などを比較した。尚、この実施例では、２つの粉砕方法における粉砕効率を比較するために、分級機２４は用いず、排出口４から排出された粉体のほぼ全量をバグフィルタ２５によって回収した。
図６のグラフは、各粉砕によって得られた粉砕物の平均粒径（μｍ）を横軸、各粉砕時にモータＭによって消費された粉砕物１ｋｇ当たりの全動力累積（ｋＷｈ／ｋｇ）を縦軸としたものである。
尚、粉砕物の粒径はコールターカウンター（ベックマン・コールター株式会社製）で測定し、メジアン径（Ｄ５０）を平均粒径とした。
【００５３】
図６のグラフの略図に示すように、中段気体導入手段を用いた粉砕（○で示す）では、供給口３と気体流路１６ａとの２箇所から一貫して同じ流量（５．０ｍ３／ｍｉｎ）のエア導入を行いながら粉砕が実施された。他方、中段気体導入手段を用いない粉砕（■で示す）では、供給口３の一箇所のみから１０．０ｍ３／ｍｉｎのエア導入を行った。
【００５４】
いずれの粉砕方法でもエア導入には室温程度の１０℃前後のエアを導入した。
また、２つの粉砕方法とも、冷媒流路１５と冷媒流路２０と冷媒回路２３とを用いたロータ１０およびケーシング２の冷却は同条件で適用した。
いずれの粉砕方法においてもロータ１０の凹凸部１０Ｇ付近の回転速度は１５０ｍ／ｓｅｃ、ロータ１０の回転に用いられた動力は最大で３０ｋＷであった。
【００５５】
いずれの粉砕方法においても、以下の要領で合計３回の連続粉砕を行った。
（１）最大粒径が４ｍｍのシアントナー（被処理粉体の一例）を約１２０ｋｇ／ｈの供給速度で供給口３から供給し、排出口４から排出された被粉砕物を第１粉砕物として全量回収し、その平均粒径（１回目）を測定し、記録した。
（２）第１粉砕物の全量を約１２０ｋｇ／ｈの供給速度で供給口３から供給し、排出口４から排出された被粉砕物を第２粉砕物として全量回収し、その平均粒径（２回目）を測定、記録した。
（３）第２粉砕物の全量を約１２０ｋｇ／ｈの供給速度で供給口３から供給し、排出口４から排出された被粉砕物を第３粉砕物として全量回収し、その平均粒径（３回目）を測定、記録した。
【００５６】
図６に示すように、中段気体導入手段を用いた粉砕では、１回目の粉砕で得られた粉砕物の平均粒径は約８．０μｍ、同じく２回目は約６．８μｍ、３回目は約６．１μｍに達した。
他方、中段気体導入手段を用いない粉砕では、１回目の粉砕で得られた粉砕物の平均粒径は約９．５μｍ、２回目は約８．２μｍ、３回目は約７．０μｍであった。
【００５７】
このように、中段気体導入手段を用いない粉砕では平均粒径が約７μｍの粉砕物を得るために３回のパスが必要であるが、中段気体導入手段を用いた粉砕では２回目のパスで平均粒径が約７μｍの粉砕物を得ることができるなど、中段気体導入手段を用いる粉砕の著しい効果を確認することができた。
尚、図６のグラフの略図に示すように、中段気体導入手段を用いない粉砕では排出口４における気流の温度は４０℃であったが、中段気体導入手段を用いた粉砕では同気流の温度が３２℃であった。この結果にも、中段気体導入手段による冷却効果が現れている。
【００５８】
〔第２実施形態〕
図７及び図８に示す本発明による粉砕装置の第２実施形態の基本的な構成は前述した第１実施形態と同様である。
第１実施形態と第２実施形態の間の違いは、この第２実施形態では、ロータ１０は１つの第１ロータピース１０ＰＡと２つの第２ロータピース１０ＰＢとで構成されている。１つの第１ロータピース１０ＰＡは最もモータＭ寄りの位置に配置されている。２つの第２ロータピース１０ＰＢは、いずれも小径円柱部１２がモータＭ側を向く姿勢で配置されている。
したがって、１つの第１ロータピース１０ＰＡによって形成される凹凸部１０Ｇと、２つの第２ロータピース１０ＰＢによって形成される凹凸部１０Ｇとの間には、２つの環状の切り欠き部１１が軸心Ｘに沿って互いに離間して形成されることになる。
【００５９】
第２実施形態における中段気体導入手段は、外筒部２ａとライナー２ｂの間の空間を、軸心Ｘに沿った２つの切り欠き部１１に相当する位置において円周状に仕切ることで形成した２つの環状の気体流路１６ａ，１６ｂと、この気体流路１６ａと連通するように外筒部２ａの上下に設けた４つの気体供給函１７とを有し、気体流路１６ａは、ライナー２ｂの一部を円周状に切り欠いた２つの環状スリット１８（開口の一例）によってライナー２ｂの内部と連通されている。
供給口３寄りに位置する上下の２つの気体供給函１７ａ，１７ｂは共通の一方の気体流路１６ａに連通し、同様に、排出口４寄りに位置する上下の２つの気体供給函１７ｃ，１７ｄは他方の気体流路１６ｂに連通している。
【００６０】
前述のブロワー２６の作用によって、４個の気体供給函１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）を介して環状スリット１８からもライナー２ｂの内部にエアが導入される。排出口４から排出されるエアの量は、供給口３および４個の気体供給函１７からライナー２ｂの内部に導入されるエアの総量と一致する。４個の気体供給函１７の各外端部には外気と連通する開口面積を調節可能な調整弁（図示省略）が設けられており、この調整弁の開度を調節することで、各気体供給函１７から導入されるエアの量を変更できる。また、調整弁の開度を調節することで、供給口３から導入されるエアの量と、４個の気体供給函１７から導入されるエアの総量との比率も変更できる。
【００６１】
但し、一般的な運転方法では、ライナー２ｂの内部に導入されるエアの総量の約１／３が供給口３から導入され、同じく約１／３が供給口３寄りの気体供給函１７ａ，１７ｂから導入され、残りの約１／３が排出口４寄りの気体供給函１７ｃ，１７ｄから導入される。
【００６２】
この第２実施形態でも、ロータ１０内の冷媒流路１５とケーシング２内の冷媒流路２０のいずれについても、冷媒が供給口３から排出口４に近付く向きに流されるようにポンプＰの向きおよび冷媒回路２３の配置を設定しているが、被処理粉体の特性や前記補助気体導入手段の使用方法などに応じて、冷媒が逆向きの流れとなる形態で実施してもよい。
【００６３】
第２実施形態では、ライナー２ｂ側の凹凸部２Ｇとロータ１０側の凹凸部１０Ｇに対して図５（ｂ）の形状が適用されており、ライナー２ｂ側の粉砕刃２Ｔのピッチと、ロータ１０側の粉砕刃１０Ｔのピッチとの比は４：６となっている。
もちろん、粉砕刃の傾斜角や形状、寸法は被処理粉体の特性などに応じて様々に変更して実施することができる。
【００６４】
（第２実施形態による実施例）
図７、図８、図５（ｂ）に示す粉砕装置を用いて実施した粉砕例の結果を図９に示す。
ここでも、同じ粉砕装置を用い、特に中段気体導入手段を用いる本発明による粉砕と、中段気体導入手段を用いない本発明による粉砕とを行い、これら２つの粉砕方法における粉砕効率などを比較した。尚、この実施例では、２つの粉砕方法における粉砕効率を比較するために、分級機２４は用いず、排出口４から排出された粉体のほぼ全量をバグフィルタ２５によって回収した。
図９のグラフは、各粉砕によって得られた粉砕物の平均粒径（μｍ）を横軸、各粉砕時にモータＭによって消費された粉砕物１ｋｇ当たりの全動力累積（ｋＷｈ／ｋｇ）を縦軸としたものである。
尚、粉砕物の粒径はコールターカウンター（ベックマン・コールター株式会社製）で測定し、メジアン径（Ｄ５０）を平均粒径とした。
【００６５】
図９のグラフの略図に示すように、中段気体導入手段を用いた粉砕（○で示す）では、供給口３と、供給口３寄りの気体流路１６ａと、排出口４寄りの気体流路１６ｂとの三箇所から一貫して同じ流量（１．２ｍ３／ｍｉｎ）のエア導入を行いながら粉砕が実施された。他方、中段気体導入手段を用いない粉砕（■で示す）では、供給口３の一箇所のみから３．６ｍ３／ｍｉｎのエア導入を行った。
【００６６】
いずれの粉砕方法でもエア導入には室温程度の１０℃前後のエアを導入した。
また、２つの粉砕方法とも、冷媒流路１５と冷媒流路２０と冷媒回路２３とを用いたロータ１０およびケーシング２の冷却は同条件で適用した。
いずれの粉砕方法においてもロータ１０の凹凸部１０Ｇ付近の回転速度は１５０ｍ／ｓｅｃ、ロータ１０の回転に用いられた動力は最大で１５ｋＷであった。
【００６７】
いずれの粉砕方法においても、以下の要領で合計３回の連続粉砕を行った。
（１）最大粒径が４ｍｍのシアントナー（被処理粉体の一例）を約６０ｋｇ／ｈの供給速度で供給口３から供給し、排出口４から排出された被粉砕物を第１粉砕物として全量回収し、その平均粒径（１回目）を測定し、記録した。
（２）第１粉砕物の全量を約６０ｋｇ／ｈの供給速度で供給口３から供給し、排出口４から排出された被粉砕物を第２粉砕物として全量回収し、その平均粒径（２回目）を測定、記録した。
（３）第２粉砕物の全量を約６０ｋｇ／ｈの供給速度で供給口３から供給し、排出口４から排出された被粉砕物を第３粉砕物として全量回収し、その平均粒径（３回目）を測定、記録した。
【００６８】
図９に示すように、中段気体導入手段を用いた粉砕では、１回目の粉砕で得られた粉砕物の平均粒径は約６μｍ、同じく２回目は約５．２μｍ、３回目は約４．７μｍに達した。
他方、中段気体導入手段を用いない粉砕では、１回目の粉砕で得られた粉砕物の平均粒径は約７．９μｍ、２回目は約５．８μｍ、３回目は約５．３μｍであった。
【００６９】
このように、中段気体導入手段を用いない粉砕では平均粒径が約６μｍの粉砕物を得るために２回のパスが必要であるが、中段気体導入手段を用いた粉砕では１回目のパスで平均粒径が約６μｍの粉砕物を得ることができるなど、中段気体導入手段を用いる粉砕の著しい効果を確認することができた。
尚、図９のグラフの略図に示すように、中段気体導入手段を用いない粉砕では排出口４における気流の温度は３７℃であったが、中段気体導入手段を用いた粉砕では同気流の温度が２３℃であった。この結果にも、中段気体導入手段による冷却効果が現れている。
【００７０】
本発明による粉砕装置は、トナー（コピー機やレーザープリンタで紙の着色に使われる微細な粉末状のインク）を製造する際の製造工程に用いることができる。
トナーは、原料である結着樹脂、着色剤、荷電制御剤を混合し、エクスルーダーにより溶融混練した後、冷却固化させ、これを粉砕および分級して所望の粒径範囲になったものを製品とする。以上が基本的なトナーの製造過程であるが、微粉砕から分級を経て製品化される間に更なる処理工程が入ることが多い。すなわち、粉砕後の微粉または分級後の微粉は、そのまま或いは球形化および／または表面改質された後で外添されて製品となる。尚、粗粉砕と微粉砕との間のほか、球形化、表面改質、及び外添の前後に分級工程（粗粉分級または微粉分級）を入れることもある。
【００７１】
次に、粉砕工程と分級工程について説明する。粗粉砕したトナーは、微粉砕した後、分級機で粗粉と微粉とに分級する。ここで、微粉を製品とする場合は、粗粉は微粉砕機に戻して再度粉砕する。微粉砕機によっても、微粉が所定の粒径に達しない場合は、更なる微粉砕が可能な超微粉砕機により粉砕する。所定の粒径範囲の微粉を得るために適切な分級機を使用して分級が行われる。分級後の微粉から所定粒径範囲のものを得る場合は、さらに別の分級機で分級した後、所定粒径以下の微細粉を除去し、残った微粉（中粉）を製品とする場合もある。
【００７２】
また、粉砕または分級によって得られたトナー粒子に対して、さらに以下の表面処理工程を行なうこともある。すなわち、トナー粒子を球形化したり、粒子表面に他の微粒子を埋め込んで表面改質したり、外添剤として微粒子状シリカなどを付着させる。通常、外添剤は最終製品化の手前の段階で行なわれるものであるが、場合によっては外添を分級や球形化の前後に入れることもある。例えば、球形化や表面処理の後に分級工程（粗粉分級または微粉分級）を入れることにも対応可能である。上記トナー製造工程における一通りの粉砕・分級工程以降については、各工程の順序の入れ替え、工程の追加あるいは省略なども、製品の目的や処理条件などに応じて適宜変更可能である。
【００７３】
以上のように、トナーを製造するための最も基本的なフローは、（原料）→（混合）→（冷却固化）→（粉砕／分級）→（製品）と表現できるが、（粉砕／分級）のより具体的な工程としての粗粉砕、微粉砕、超微粉砕、分級、表面処理、外添の各処理工程に使用可能な装置として下記のようなものがある。
【００７４】
粗粉砕に用いられる装置として、ハンマミル、ピンミルなどがあり、その具体的な商品名の例として、パルペライザ（弊社製）、ＡＣＭパルペライザ（弊社製）などが挙げられる。
【００７５】
微粉砕に用いられる装置として、ジェットミル（気流式粉砕機）、機械式粉砕機などがあり、具体的な商品名の例として、ＡＣＭパルペライザ（弊社製）、イノマイザ（弊社製）、ターボミル（ターボ工業社製）、本発明による粉砕装置などが挙げられる。
【００７６】
超微粉砕に用いられる装置として、ジェットミル（気流式粉砕機）、機械式粉砕機などがあり、具体的な商品名の例として、ターボミル（ターボ工業社製）、ジェットミル（弊社製）、本発明による粉砕装置などが挙げられる。
【００７７】
分級に用いられる装置として、慣性気流式分級機、回転羽根式分級機などがあり、具体的な商品名の例として、ターボプレックス（弊社製）、ＴＳＰセパレータ（弊社製）、ＴＴＳＰセパレータ（弊社製）、エルボージェット（日鉄鉱業社製）などが挙げられる。
【００７８】
表面処理に用いられる装置として、球形化／表面改質装置、球形化装置、表面改質装置などがあり、具体的な商品名の例として、メカノフュージョン（弊社製）、ノビルタ（弊社製）、サイクロミックス（弊社製）、ファカルティ（弊社製）、ヘンシェルミキサ（日本コークス社製）、熱球形化装置などが挙げられる。
【００７９】
外添に用いられる装置として外添剤混合機があり、具体的な商品名の例として、メカノフュージョン（弊社製）、ノビルタ（弊社製）、サイクロミックス（弊社製）、ファカルティ（弊社製）、ヘンシェルミキサ（日本コークス社製）、コンポジ（日本コークス社製）などが挙げられる。
【００８０】
尚、本発明による粉砕装置は微粉砕、超微粉砕のほか、装置設定を変更することで球形化や表面改質のための装置として適用させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
円筒状の内面を備えたケーシングと、ケーシングの軸心周りで回転駆動され、外周に凹凸部が形成されたロータと、ケーシングの軸心方向の一端に設けた供給口から他端に設けた排出口に向かう粉体搬送用の気流を形成する気流形成手段と、ロータの内部に形成された冷媒流路に冷媒を流す冷媒供給手段とを備えた粉砕装置として利用可能な発明である。
【符号の説明】
【００８２】
１      粉砕装置
２      ケーシング
２ａ    外筒部
２ｂ    内筒部
２Ｇ    凹凸部
３      供給口
４      排出口
１０    ロータ
１０Ｇ  凹凸部
１０Ｐ  粉砕ロータ部
１１    切り欠き部
１４    熱交換器
１５    冷媒流路
１５Ｒ  環状流路
１６    気体流路（中段気体導入手段、１６ａ，１６ｂ）
１７    気体供給函（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）
１８    環状スリット（開口）
２０    第２の冷媒流路
２３    冷媒回路
２５    バグフィルタ
２６    ブロワー（気流形成手段）
Ｍ      モータ
Ｐ      ポンプ（冷媒供給手段）
Ｘ      軸心
【図１】
0005515189.tif 000002
【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】
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【図７】
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【図８】
0005515189.tif 000009
【図９】
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