(57)【要約】【課題】原料供給ノズルのノズル開口の近傍における粉体流に乱れが発生することを防止して、コアンダ効果に基づく分級の精度を向上する。【解決手段】粉体原料を少なくとも２つの階級に分級する気流分級機において、粉体原料に対してコアンダ効果を実現するように設けられたコアンダブロック８及び原料供給ノズル１２と、少なくとも２つの階級に対応した粉体搬送路Ｔ１を形成する少なくとも１つの分級エッジ１０とを有しており、原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃの底辺１２ｄはコアンダブロック８の表面８ａに対して間隔Ｚ１をもって配置され、さらに、ノズル開口１２ｃとコアンダブロック８の上面８ａとの間に流れ調整部材１４が設けられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体原料を少なくとも２つの階級に分級する気流分級機において、
粉体原料に対してコアンダ効果を実現するように設けられたコアンダブロック及び原料供給ノズルと、
前記少なくとも２つの階級に対応した粉体搬送路を形成する少なくとも１つの分級エッジと、を有しており、
前記原料供給ノズルのノズル開口の底辺は前記コアンダブロックの表面に対して間隔をもって配置されており、
前記ノズル開口と前記コアンダブロックの上面との間に流れ調整部材が設けられている
ことを特徴とする気流分級機。
【請求項２】
前記流れ調整部材の上側表面は前記原料供給ノズルのノズル内底面に対して傾斜する傾斜面となっていることを特徴とする請求項１記載の気流分級機。
【請求項３】
前記流れ調整部材のノズル開口側の上端は前記原料供給ノズルのノズル開口底辺と一致していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の気流分級機。
【請求項４】
前記コアンダブロックにおいてコアンダ効果を実現する部分の断面形状は円弧形状であり、
前記原料供給ノズルのノズル開口の底辺は前記円弧形状が始まる点に合わせて配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の気流分級機。
【請求項５】
前記原料供給ノズルのノズル開口の底辺と前記コアンダブロックの表面との間の間隔は、前記原料供給ノズルを形成している壁部材の厚さによって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の気流分級機。
【請求項６】
前記原料供給ノズルによって規定される原料供給方向は、前記粉体搬送路を垂直方向に配置したときの水平方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の気流分級機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体原料を少なくとも２つの階級に分級する気流分級機に関する。また、本発明は、粉体原料を微粉と粗粉の２種類だけに分ける気流分級機、いわゆる気流２分級機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気流分級機として特許文献１及び特許文献２に示されたものが知られている。これらの従来の気流分級機は、本願の図７（ｂ）に示すように、コアンダブロック２８と原料供給ノズル１２とを有している。コアンダブロック２８の上側の表面２８ａには段差を付けて辺面２８ｂが形成されている。原料供給ノズル１２は下側側面１２ａ及びノズル内底面１２ｂを有している。原料供給ノズル１２の先端にはノズル開口１２ｃが設けられている。粉体原料はこのノズル開口１２ｃから分級領域内へ出射される。
【０００３】
この従来の気流分級機においては、コアンダブロック２８の先端Ｅが湾曲面となっている。また、原料供給ノズル１２の下側の側壁が段差付きの辺面２８ｂの中に収められている。その結果、ノズル内底面１２ｂの先端、すなわちノズル開口１２ｃの底辺１２ｄがコアンダブロック２８の表面２８ａと同一の高さに合わされていた。従来は、このようにノズル開口１２ｃの底辺１２ｄとコアンダブロック２８の表面２８ａとが同一の面になっていた方が、コアンダブロック２８の先端部Ｅにおいて発生するコアンダ効果を有効に活用する上で有利であると考えられていた。
【０００４】
しかしながら、本発明者の実験によれば、ノズル開口１２ｃの底辺１２ｄとコアンダブロック２８の表面２８ａとが連続した同一の面になっていると、分級の精度が必ずしも高くならないのではないかという知見に至った。このことの原因を解明するために本発明者は多くの実験を行った。その実験の結果、ノズル開口１２ｃの底辺１２ｄとコアンダブロック２８の表面２８ａとが同一の面になっていると、原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃから噴射された粉体流は噴射の直後に膨らみ、そのため、コアンダブロック２８の表面２８ａで反発して上方向へ膨らみ、そのため、粉体流がコアンダブロック２８の先端部Ｅから離れてしまい、そのため、先端部Ｅの所で実現されるコアンダ効果を適切に受けることができなくなり、その結果、分級効果が低下するのではないか、という知見に至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３０３１３号公報
【特許文献２】特開平６−２２６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の知見に基づいて成されたものであって、原料供給ノズルのノズル開口の近傍における粉体流に乱れが発生することを防止して、コアンダ効果に基づく分級の精度を向上することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、特願２０１６−２３０９２２に開示された気流分級機の性能をさらに向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る気流分級機は、粉体原料を少なくとも２つの階級に分級する気流分級機において、粉体原料に対してコアンダ効果を実現するように設けられたコアンダブロック及び原料供給ノズルと、前記少なくとも２つの階級に対応した粉体搬送路を形成する少なくとも１つの分級エッジとを有しており、前記原料供給ノズルのノズル開口の底辺は前記コアンダブロックの表面に対して間隔をもって配置されており、前記ノズル開口と前記コアンダブロックの上面との間に流れ調整部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
従来の気流分級機においては、例えば図７（ｂ）に示すように、原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃの底辺１２ｄとコアンダブロック２８の表面２８ａとが同一の面上に合わされていた。この構成の場合には、ノズル開口１２ｃから噴射された気流が噴射の直後に膨らみ、膨らんだ気流がコアンダブロック２８の表面２８ａで反発し、反発した気流がコアンダブロック２８の先端部Ｅから離れる方向へ進行し、その結果、コアンダブロック８の先端部Ｅの所で発生するコアンダ効果を微粉の分級のために有効に活用することができなかった。
【００１０】
これに対し、本発明においては、例えば図５（ａ）に示すように、コアンダブロック８の上側の表面８ａからノズル開口１２ｃの底辺１２ｄまでの間に間隔Ｚ１を設けた。このため、ノズル開口１２ｃから噴射された気流が膨らんだ場合でも、その気流がコアンダブロック８の表面８ａで反発することがない。従って、その気流は、例えば図７（ａ）に示すようにコアンダブロック８の先端部Ｅに沿って滑らかな気流を形成し、その結果、高精度な分級効果を得ることができる。
【００１１】
また、仮にノズル開口１２ｃの前方に流れ調整部材１４を設けないことにすると、コアンダブロック８の先端部Ｅの上側表面８ａとノズル開口１２ｃの下面との間に空間が形成され、この空間において乱流が発生するおそれがある。この乱流が発生すると、分級精度が低下したり、コアンダブロック８の上側表面８ａが著しく摩耗したりするおそれがある。これに対し本発明のように、上記の空間に流れ調整部材１４を設ければ、ノズル開口１２ｃの近傍において乱流の発生が防止でき、その結果、高い分級精度を実現でき、しかもコアンダブロック８の摩耗による損傷を防止できる。
【００１２】
本発明に係る気流分級機の第２の発明態様において、前記流れ調整部材の上側表面は前記原料供給ノズルのノズル内底面に対して傾斜する傾斜面となっている。この発明によれば、乱流の発生をより確実に防止できる。
【００１３】
本発明に係る気流分級機の第３の発明態様において、前記流れ調整部材のノズル開口側の上端は前記原料供給ノズルのノズル開口底辺と一致している。この発明によれば、乱流の発生をより確実に防止できる。
【００１４】
本発明に係る気流分級機の第４の発明態様において、前記コアンダブロックにおいてコアンダ効果を実現する部分の断面形状は円弧形状であり、前記原料供給ノズルのノズル開口の底辺は前記円弧形状が始まる点に合わせて配置されている。
【００１５】
この構成により、粉体原料を含んだ気流をコアンダブロックにおけるコアンダ効果を実現する部分へ無理なく滑らかに送り込むことが可能になり、その結果、粉体原料の分級を高精度に行うことができる。
【００１６】
従来、原料供給ノズルのノズル開口は、コアンダブロックの上側表面におけるコアンダブロックの先端部が始まる点（すなわち、円弧形状が始まる点）（例えば図４の符号Ｐ１で示す点）から、原料供給方向の上流側へ向かって例えば１０ｍｍの位置に配置していた。これに対し、本第４の発明態様においては、コアンダブロックの先端部が始まる点（例えば図４の符号Ｐ１の所）にノズル開口を配置した。すなわち、従来の構成に比べてノズル開口の位置を原料供給方向の下流側に向かって例えば１０ｍｍ下げた位置に配置した。
【００１７】
この構成により、粉体原料を含んだ気流をコアンダブロックにおけるコアンダ効果を実現する部分へ無理なく滑らかに送り込むことが可能になり、その結果、粉体原料の分級を高精度に行うことができるようになった。
【００１８】
本発明に係る気流分級機の第５の発明態様において、前記原料供給ノズルのノズル開口の底辺と前記コアンダブロックの表面との間の間隔は、前記原料供給ノズルを形成している壁部材の厚さによって形成されている。この構成によれば、本発明の構成を容易に実現できる。
【００１９】
本発明に係る気流分級機の第６の発明態様において、前記原料供給ノズルによって規定される原料供給方向は、前記粉体搬送路を垂直方向に配置したときの水平方向に対して傾斜している。
【００２０】
この構成によれば、コアンダブロックにおけるコアンダ効果を実現する部分（例えば、コアンダブロックの先端部の断面円弧形状部分）へ粉体原料を無理なく円滑に送り込むことが可能になる。その結果、コアンダ効果を有効に活用して粉体原料から微粉を高精度に分級できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、例えば図５（ａ）に示すように、コアンダブロックの上側の表面からノズル開口の底辺までの間に間隔を設けたので、ノズル開口から噴射された気流が膨らんだ場合でも、その気流がコアンダブロックの表面で反発することがない。従って、その気流は、例えば図７（ａ）に示すようにコアンダブロック（８）の先端部（Ｅ）に沿って滑らかな気流を形成し、その結果、高精度な分級効果を得ることができる。
【００２２】
例えば図５（ａ）において仮にノズル開口１２ｃの前方に流れ調整部材１４を設けないことにすると、コアンダブロック８の先端部Ｅの上側表面８ａとノズル開口１２ｃの下面との間に空間が形成され、この空間において乱流が発生するおそれがある。この乱流が発生すると、分級精度が低下したり、コアンダブロック８の上側表面８ａが著しく摩耗したりするおそれがある。これに対し本発明のように、上記の空間に流れ調整部材１４を設ければ、ノズル開口１２ｃの近傍において乱流の発生が防止でき、その結果、高い分級精度を実現でき、しかもコアンダブロック８の摩耗による損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る気流分級機の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の主要部である分級本体の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図２の分級本体の正面図である。
【図４】図３の主要部であるコアンダブロックの先端部を拡大して示す図である。
【図５】図３の主要部である原料供給ノズルの先端部を拡大して示す図である。
【図６】図１の気流分級機の主要部である原料搬送管を示す図である。
【図７】コアンダブロックの近傍における粉体粒子の流れを示す図であり、（ａ）は本発明のものであり、（ｂ）は従来のものである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流れ調整部材の一実施形態を示す断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流れ調整部材の他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流れ調整部材のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】流れ調整部材のさらに実施形態を示す断面図である。
【図１２】実験結果の一例を示すグラフである。
【図１３】実験結果の他の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る気流分級機を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
【００２５】
（全体構成）
図１は本発明に係る気流分級機の一実施形態を示している。ここに示す気流分級機１は、分級本体２と、原料供給系３と、粉体回収系４とを有している。分級本体２は、原料粉体を微粉と粗粉とに分ける（すなわち分級する）処理が行われる部分である。原料供給系３は原料粉体Ｇを分級本体２へ供給する部分である。粉体回収系４は分級処理によって得られた製品としての微粉及び製品ではない粗粉を回収する部分である。図１において、矢印Ｈ−Ｈ方向は水平方向を示している。水平方向Ｈに直角の方向が垂直方向である。垂直の下方向は重力が作用する方向である。
【００２６】
分級本体２は、図２に示すように、前側板７ａと後側板７ｂとを有している。前側板７ａと後側板７ｂとの間に、コアンダブロック８と、対向ブロック９と、分級エッジ１０と、搬送ブロック１１とが設けられている。
【００２７】
図１の気流分級機１によって生成する製品は種々の粉とすることができるが、本実施形態ではレーザプリンタ等といった電子写真装置で用いられるトナーを生成するものとする。トナーとは、帯電性を持ったプラスチック粒子に黒鉛、顔料等といった色粒子を付着させたミクロサイズの粒から成る粉である。もちろん、製品はトナーに限られない。
【００２８】
本実施形態では、粉体原料のうちの分級境界値以下の大きさの粉である微粉がトナーとなる製品である。そして、分級境界値を越える大きさの粉である粗粉は製品から除去される粉である。粗粉は粉砕処理を施された後、粉体原料として再度、気流分級機１によって分級処理を受ける。分級境界値は、好ましくは８μｍから１２μｍの範囲内の値であり、より好ましくは１０μｍである。
【００２９】
なお、本実施形態では、粉体原料を微粉及び粗粉の２種類の階級に分ける機能を有する気流分級機、いわゆる気流２分級機に対して本発明を適用することにした。しかしながら、本発明は粉体原料を３種類以上の階級に分ける機能を持った気流分級機に対しても適用できる。
【００３０】
（分級本体）
図３は図２の分級本体２から前側板７ａを除去した状態を示している。図３に示すように、コアンダブロック８の上側の表面８ａ上に原料供給ノズル１２が設けられている。原料供給ノズル１２の下側側面１２ａがコアンダブロック８の表面８ａに接触している。
【００３１】
分級エッジ１０の右側面と搬送ブロック１１の右側面とコアンダブロック８の下面とによって粉体搬送路としての微粉搬送路Ｔ１が形成されている。対向ブロック９は突出部９ａと上傾斜面９ｂと下傾斜面９ｃとを有している。突出部９ａはコアンダブロック８へ向けて突出している。上傾斜面９ｂは突出部９ａから上方へ遠ざかるに従ってコアンダブロック８から離れるように傾斜している。下傾斜面９ｃは突出部９ａから下方へ遠ざかるに従ってコアンダブロック８から離れるように傾斜している。分級エッジ１０の左側面と搬送ブロック１１の左側面と対向ブロック９の下傾斜面９ｃとによって粉体搬送路としての粗粉搬送路Ｔ２が形成されている。
【００３２】
分級エッジ１０は軸１３を中心として回動可能である。この回動により分級エッジ１０の先端の位置を左右方向で変化させることができる。この分級エッジ１０の回動により、微粉搬送路Ｔ１及び粗粉搬送路Ｔ２の上端開口の面積（すなわち、粉体の取込み口の面積）を変化させることができる。このように粉体の取込み口の面積を変化させることにより、粉体原料の分級境界値を調整することが可能になる。
【００３３】
図２において、分級本体２の上端において、両側板７ａ，７ｂの上端と、対向ブロック９の上端と、原料供給ノズル１２の先端と、コアンダブロック８の先端とによって気流導入口Ｍ１が形成されている。微粉搬送路Ｔ１の下端部に微粉排出口Ｍ２が形成されている。粗粉搬送路Ｔ２の下端部に粗粉排出口Ｍ３が形成されている。
【００３４】
（コアンダブロック及び原料供給ノズル）
図４はコアンダブロック８及び原料供給ノズル１２を拡大して示している。コアンダブロック８の先端部Ｅの断面形状は円弧形状に形成されている。先端部Ｅは第１の先端部Ｅ１と第２の先端部Ｅ２とを有している。第１の先端部Ｅ１と第２の先端部Ｅ２は連続している。第１の先端部Ｅ１の断面形状は半径ｒ１の円弧形状である。第２の先端部Ｅ２の断面形状は半径ｒ２の円弧形状である。ｒ１＜ｒ２である。
【００３５】
ｒ１及びｒ２は粉体原料の種類及びコアンダブロック８の材質に応じて適宜に設定されるが、粉体原料をトナーとしている本実施形態では、好ましくは５ｍｍ＜ｒ１＜３０ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ＜ｒ１＜２０ｍｍ、さらに好ましくはｒ１＝１５ｍｍである。一方、好ましくは１５ｍｍ＜ｒ２＜４０ｍｍ、より好ましくは２０ｍｍ＜ｒ２＜３０ｍｍ、さらに好ましくはｒ２＝２５ｍｍである。
【００３６】
原料供給ノズル１２の先端の位置、すなわちノズル開口１２ｃの位置は、コアンダブロック８の先端よりも距離Ｄ１だけ後方へ退いている。この距離Ｄ１は任意の距離のことであるが、本実施形態ではこの距離Ｄ１は図４に示すように、コアンダブロック８の先端部Ｅの円弧形状が開始する点Ｐ１に合わされている。しかしながら、コアンダブロック８の先端に対してノズル開口１２ｃを配置する距離Ｄ１は必ずしも円弧形状が開始する点Ｐ１に合わせる必要はない。
【００３７】
このことに関し従来の気流分級機においては、コアンダブロック８の上側表面８ａにおいてコアンダブロック８の先端部Ｅが始まる点、すなわち円弧形状が始まる点Ｐ１から原料供給の上流側に向かって１０ｍｍの位置に距離Ｄ１を設定していた。本実施形態においても、円弧形状が始まる点Ｐ１から原料供給の上流側に向かって１０ｍｍの位置に距離Ｄ１を設定することができる。あるいは、その他の適宜の距離の位置に距離Ｄ１を設定することもできる。
【００３８】
また、原料供給ノズル１２は水平方向Ｈに対して角度αだけ傾斜している。ここにいう「水平方向」とは、粉体搬送路としての微粉搬送路Ｔ１及び粗粉搬送路Ｔ２が垂直方向を向くように配置したとき（すなわち、分級本体２が図１において垂直方向に立っているとき）の水平方向の意味である。なお、本実施形態では、コアンダブロック８の表面８ａの直線部分８ｂが水平に対して同じ角度αだけ傾斜している。従って、原料供給ノズル１２の下側側面１２ａがコアンダブロック８の表面８ａの直線部分８ｂに全面的に接触している。
【００３９】
角度αは粉体原料の種類及び原料供給ノズル１２の材質に応じて適宜に設定されるが、粉体原料をトナーとしている本実施形態では、角度αは０°＜α＜９０°、好ましくは１０°＜α＜４５°、より好ましくは２０°＜α＜４０°である。さらに好ましくはα＝２８°である。
【００４０】
コアンダブロック８の表面８ａの直線部分８ｂはコアンダブロック８の第１の先端部Ｅ１の円弧形状の接線方向に延びている。従って、原料供給ノズル１２はコアンダブロックの先端部Ｅの円弧形状の接線方向に延在している。
【００４１】
コアンダブロック８の先端部Ｅの断面形状を円弧形状に形成し、さらに、原料供給ノズル１２の先端のノズル開口１２ｃの位置をコアンダブロック８の先端よりも距離Ｄ１だけ後方へ退いて設けたことにより、ノズル開口１２ｃから出射された粉体原料のうちの微粉はコアンダ効果に従ってコアンダブロック８の先端部Ｅに引き寄せられながら微粉搬送路Ｔ１内へ進入する。
【００４２】
コアンダ効果とは、粘性流体の噴流（ジェット）が近くの壁に引き寄せられることである。これは、噴流が周りの流体を引き込む性質を有していることに起因するものである。
【００４３】
既述の通り距離Ｄ１は任意の値に設定できるが、図４に示すようにコアンダブロック８の先端部Ｅが始まる点、すなわち円弧形状が始まる点Ｐ１に距離Ｄ１を合わせることにすれば、上記のように原料供給ノズル１２を角度αで傾斜させたときにコアンダ効果を実現する上で好都合である。
【００４４】
（原料供給ノズルの先端部）
図５（ａ）及び図５（ｂ）はコアンダブロック８及び原料供給ノズル１２を拡大して示している。図５（ｂ）は図５（ａ）における矢印Ａに従った図である。図５（ａ）において、コアンダブロック８の上側の表面８ａから原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃの底辺１２ｄまでの距離はＺ１である。また、コアンダブロック８の上側の表面８ａから原料供給ノズル１２の中心線Ｘ０までの距離はＺ２である。これらの距離Ｚ１及びＺ２は、原料供給ノズル１２の下側の壁部材の厚さを含んだ距離である。よって、原料供給ノズル１２の下側の壁部材の厚さを調整することによりＺ１及びＺ２を調整することができる。
【００４５】
Ｚ１及びＺ２は粉体原料の種類及び原料供給ノズル１２の材質に応じて適宜に設定されるが、粉体原料をトナーとしている本実施形態では、好ましくは２ｍｍ＜Ｚ１＜５ｍｍ、さらに好ましくはＺ１＝３ｍｍである。一方、好ましくは４ｍｍ＜Ｚ２＜８ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ＜Ｚ２＜７ｍｍ、さらに好ましくはＺ２＝６ｍｍである。
【００４６】
図５（ｂ）において、原料供給ノズル１２の断面形状は必要に応じて適宜の形状とすることができるが、本実施形態では長方形状である。この長方形状の縦長さＬ１は例えばＬ１＝１２ｍｍであり、横長さＬ２は例えばＬ２＝２５ｍｍである。
【００４７】
原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃの断面形状は必要に応じて適宜の形状とすることができるが、本実施形態では水平方向に長い長方形状である。この長方形状の縦長さＬ３は例えばＬ３＝６ｍｍであり、横長さＬ４は例えばＬ４＝１５ｍｍである。
【００４８】
図７（ｂ）はノズル底辺の高さＺ１が２ｍｍを下回っている従来の構造を示している。具体的にはノズル開口１２ｃの底辺１２ｄのコアンダブロック表面２８ａからの高さＺ１＝０ｍｍである。図５（ａ）に示す本実施形態（Ｚ１が存在）の場合でも、図７（ｂ）に示す従来例（Ｚ１が存在しない）の場合でも、ノズル開口１２ｃから気流が噴射するとき、その気流はノズル開口１２ｃから出た瞬間に膨張して噴流となる。Ｚ１が２ｍｍを下回っている図７（ｂ）に示す従来例においては、ノズル開口１２ｃで膨張した噴流がコアンダブロック２８の表面２８ａで反発し、そのため、気流が上方向側のみに膨らんでコアンダブロック２８から離れてしまう。こうなると、期待したコアンダ効果が得られないおそれがある。
【００４９】
他方、図５（ａ）のＺ１が５ｍｍを越える場合には、ノズル開口１２ｃから噴射された気流がコアンダブロック８から遠く離れた領域に進むことになる。このため、気流はコアンダ効果を十分に受けることが出来ず、その結果、微粉を精度高く分級することができなくなる。
【００５０】
以上を考慮すると、２ｍｍ＜Ｚ１＜５ｍｍであることが好ましい。これにより、図７（ａ）に示すように、ノズル開口１２ｃから噴射された直後の気流の噴流をバランス良く膨張させながら進行させることが可能となる。このため、コアンダブロック８の先端部Ｅに沿った滑らかな気流を形成することが可能になり、その結果、高精度な分級効果を得ることができる。
【００５１】
（原料供給系）
図１に戻って、原料供給系３は、気流供給源としてのエアーポンプ１６と、原料分散装置としてのエジェクタ１７と、粉体原料を原料供給ノズル１２へ向けて搬送する原料搬送管１８とを有している。エアーポンプ１６は原料搬送管１８内を流れる気流を形成する。エジェクタ１７は粉体原料を気流内へ分散させる。
【００５２】
原料供給ノズル１２の上流側に設けられた原料搬送管１８は１つの方向（本実施形態では重力が作用する方向である下方向）へ湾曲している。原料搬送管１８を曲げる方向は分級本体２を設置する方向と関連している。本実施形態の分級本体２は図１に示すように垂直上下方向へ立った状態で設けられている。そして、粉体原料は垂直下方向へ流れる間に分級処理を受ける。この状態のときに、原料搬送管１８は１つの方向である下方向へ曲げられている。
【００５３】
仮に、粉体原料が垂直上方向へ流れる間に分級処理を受けるのであれば、原料搬送管１８は１つの方向である上方向へ曲げられる。仮に、粉体原料が左右方向へ流れる間に分級処理を受けるのであれば、原料搬送管１８は１つの方向である左方向又は右方向へ曲げられる。
【００５４】
本実施形態の場合は、例えば図６に示すように、曲げ角度範囲β＝２８°、曲げ長さＬ５＝２６０ｍｍ、曲げ半径ｒ３＝５６２ｍｍの条件で原料搬送管１８が曲げられている。原料搬送管１８をこのように曲げたことにより、原料搬送管１８の中を流れる粉体原料に含まれる粉体粒子の質量に応じた大きさの遠心力が各粉体粒子に加わる。これにより、粗粉は原料搬送管１８の外周側へ集められ、微粉は原料搬送管１８の内周側へ集められ、その結果、粉体原料の粒子の大きさに応じた分散が促される。このように、コアンダブロック８の先端部Ｅにおいてコアンダ効果を実行する前に、湾曲する原料搬送管１８によって粉体原料の分散処理を行うようにすれば、コアンダ効果によって微粉をコアンダブロック８の先端部Ｅに沿って流動させる現象を確実に実行することができる。
【００５５】
このような遠心力による分散処理をコアンダブロック８の先端のコアンダ効果領域又はその近傍において行うと、気流に乱れが生じて良好なコアンダ効果を得ることができなくなるおそれがある。これに対し、本実施形態のように、前もって原料搬送管１８の内部において遠心力に応じた分散処理を行うようにすれば、気流の乱れを生じることなく安定した効率の良いコアンダ効果を実現できる。
【００５６】
（粉体回収系）
図１において、粉体回収系４は、分級本体２の微粉排出口Ｍ２に接続された微粉吸引管２１と、粉体を貯留する粉体回収手段としての微粉用サイクロン２２と、分級本体２の粗粉排出口Ｍ３に接続された粗粉吸引管２３と、粉体を貯留する粉体回収手段としての粗粉用サイクロン２４とを有する。サイクロン２２，２４の後段には気体吸引装置であるブロア２５が設けられている。ブロア２５が作動すると、分級本体２の内部の空気が吸引され、気流導入口Ｍ１から空気が気流になって導入される。この気流はコアンダブロック８の先端部Ｅの前の近傍を通って粉体搬送路としての微粉搬送路Ｔ１及び粗粉搬送路Ｔ２へ流れ込む。なお、粉体回収手段はサイクロンに限られない。
【００５７】
（全体的な動作）
図１において、ブロア２５が作動して、分級本体２の内部に気流が形成される。具体的には、上部の気流導入口Ｍ１から下部の微粉排出口Ｍ２へ向かう気流、及び気流導入口Ｍ１から下部の粗粉排出口Ｍ３へ向かう気流がコアンダブロック８の先端部Ｅの前方の近傍に形成される。さらに、エアーポンプ１６が作動し、さらにエジェクタ１７に粉体原料Ｇが投入されると、エジェクタ１７により空気の気流中に粉体原料が分散する。粉体原料を含んだ気流が、湾曲している原料搬送管１８に入ると、遠心力の働きにより、粗粉は外側へ微粉は内側へ揃えられる。
【００５８】
その後、図３において、原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃから粉体原料が噴射される。噴射された粉体原料のうちの粗粉は、慣性力の影響により、遠くまで飛んで粗粉搬送路Ｔ２へ入る。原料供給ノズル１２による粉体原料の噴射方向Ｓは原料供給ノズル１２の中心線Ｘ０に沿った方向である。この噴射方向Ｓは、対向ブロック９の突出部９ａの頂点よりも下の位置を指向している。このため、慣性力によって飛ばされた粗粉は確実に粗粉搬送路Ｔ２へ進入する。
【００５９】
他方、粉体原料のうちの微粉は、コアンダブロック８の先端部Ｅに生じるコアンダ効果の働きにより、先端部Ｅの円弧面に沿って進行して微粉搬送路Ｔ１へ進入する。本実施形態では直径１０μｍを越える粒子が粗粉であり、直径１０μｍ以下の粒子が微粉である。本実施形態では、図６に示したように原料供給ノズル１２の前段に設けられた原料搬送管１８を湾曲させたので、遠心力の働きにより粗粉が外側領域へ集められ、微粉が内側領域へ集められる。このため、コアンダブロック８の先端部Ｅにおけるコアンダ効果が有効に機能して、分級エッジ１０によって粗粉と微粉とが精度高く分級される。
【００６０】
図１において、分級によって得られた微粉は微粉吸引管２１を通して微粉用サイクロン２２に製品として収容される。他方、分級によって得られた粗粉は粗粉吸引管２３を通して粗粉用サイクロン２４に収容される。粗粉は製品でない粉として収容される。粗粉は必要に応じて粉砕処理を受けた後、再度、粉体原料としてエジェクタ１７へ投入される。
【００６１】
（流れ調整部材）
図４において、原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃの前面に流れ調整部材１４が設けられている。流れ調整部材１４は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、原料供給ノズル１２のノズル開口底辺１２ｄとコアンダブロック８の先端部Ｅの表面８ａとの間の空間に充填される部材である。流れ調整部材１４は原料供給ノズル１２の管壁部材を形成する際に同じ材料によって一体的に形成することもできるし、あるいは原料供給ノズル１２の管壁部材とは別の単体の部材として形成することもできる。図５（ｂ）に示すように、流れ調整部材１４はコアンダブロック８の幅の全域にわたって設けられている。場合によっては、流れ調整部材１４をコアンダブロック８の幅方向に部分的に設けることも可能である。
【００６２】
流れ調整部材１４を原料供給ノズル１２の管壁部材とは別の単体の部材として形成した場合には、コアンダブロック８の上側表面８ａの直線部分８ｂに原料供給ノズル１２の下側の管壁部材を固着した後に、ノズル開口１２ｃの前面に流れ調整部材１４を設ける。あるいは、流れ調整部材１４をコアンダブロック８の上側表面８ａの所定位置に流れ調整部材１４を固着した後に、原料供給ノズル１２をコアンダブロック８の上側表面８ａの直線部分８ｂ上に固着する。流れ調整部材１４は摩耗し難い材料、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０４や、耐摩耗性鋼板によって形成されるのが望ましい。
【００６３】
流れ調整部材１４は、例えば図８（ａ）に示すように形成できる。図８（ａ）では、流れ調整部材１４の上側表面１４ａがノズル内底面１２ｂに対して傾斜する傾斜面となっている。この傾斜面１４ａは湾曲しない平らな（すなわち断面が直線的である）平面として形成されている。そして、この傾斜面１４ａは断面的に見てコアンダブロック８の円弧形状の先端部Ｅの円弧形状の接線となっている。
【００６４】
図８（ｂ）は流れ調整部材１４の他の実施形態を示している。図８（ｂ）では、流れ調整部材１４の上側表面１４ａがノズル内底面１２ｂに対して傾斜する傾斜面となっている。この傾斜面１４ａは湾曲しない平らな（すなわち断面が直線的である）平面として形成されている。そして、この傾斜面１４ａは断面的に見てコアンダブロック８の円弧形状の先端部Ｅの円弧形状の接線ではなく、接線よりも短い直線状の平面的な傾斜面となっている。
【００６５】
図９（ａ）は流れ調整部材１４のさらに他の実施形態を示している。図９（ａ）では、流れ調整部材１４の上側表面１４ａが平らな平面ではなく湾曲面として形成されている。特に、図９（ａ）の上側表面１４ａはコアンダブロック８の先端部Ｅに対して凸状となる湾曲面として形成されている。
【００６６】
図９（ｂ）は流れ調整部材１４のさらに他の実施形態を示している。図９（ｂ）では、流れ調整部材１４の上側表面１４ａが平らな平面ではなく湾曲面として形成されている。特に、図９（ｂ）の上側表面１４ａはコアンダブロック８の先端部Ｅに対して凹状となる湾曲面として形成されている。
【００６７】
図１０（ａ）は流れ調整部材１４のさらに他の実施形態を示している。図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示した各実施形態では、流れ調整部材１４の上端すなわち先端がノズル開口底辺１２ｄに一致している。これに対し、図１０（ａ）の実施形態では、流れ調整部材１４の上端がノズル開口底辺１２ｄに合わされるのではなく、ノズル開口底辺１２ｄよりも下の位置に合わされている。この構成でも乱流の発生を低減できる。
【００６８】
図１０（ｂ）は流れ調整部材１４のさらに他の実施形態を示している。以上に説明した流れ調整部材１４においては、その上面が傾斜面となっていた。これに対し図１０（ｂ）の流れ調整部材１４の上面は階段状の面となっている。このような階段状の面も乱流の発生を低減できる。
【００６９】
図１１は流れ調整部材１４のさらに他の実施形態を示している。この実施形態の流れ調整部材１４は単なる１枚の板材によって形成されている。この１枚の板材がノズル開口１２ｃの前面のコアンダブロック８の上側表面８ａに固着されている。このような１枚の板材１４も乱流の発生を低減できる。この１枚の板材は摩耗し難い材料、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０４や耐摩耗鋼板によって形成されることが望ましい。
【００７０】
(本実施形態によって得られる効果）
（１）  従来の気流分級機においては、例えば図７（ｂ）に示すように、原料供給ノズル１２のノズル開口１２ｃの底辺１２ｄとコアンダブロック２８の表面２８ａとが同一の面上に合わされていた。この構成の場合には、ノズル開口１２ｃから噴射された気流が噴射の直後に膨らみ、膨らんだ気流がコアンダブロック２８の表面２８ａで反発し、反発した気流がコアンダブロック２８の先端部Ｅから離れる方向へ進行し、その結果、コアンダブロック８の先端部Ｅの所で発生するコアンダ効果を微粉の分級のために有効に活用することができなかった。
【００７１】
これに対し、本発明においては、例えば図５（ａ）に示したように、コアンダブロック８の上側の表面８ａからノズル開口１２ｃの底辺１２ｄまでの間に間隔Ｚ１を設けた。このため、ノズル開口１２ｃから噴射された気流が膨らんだ場合でも、その気流がコアンダブロック８の表面８ａで反発することがない。従って、その気流は、例えば図７（ａ）に示すようにコアンダブロック８の先端部Ｅに沿って滑らかな気流を形成し、その結果、高精度な分級効果を得ることができる。
【００７２】
（２）  また、図４において、原料供給ノズル１２による原料供給方向Ｓを水平に対して角度αだけ傾斜させたので、図７（ｂ）に示すように原料供給方向を水平方向としていた従来の場合に比べて、図４のコアンダブロック８の先端部Ｅへ粉体原料を滑らかな気流として供給できる。そのため、先端部Ｅの所で粉体原料に付与されるコアンダ効果の機能を一層高めることができる。
【００７３】
（３）  また、図６において原料供給ノズル１２の前段に設けられた原料搬送管１８は１つの方向である下方向へ湾曲しているので、遠心力の働きにより粉体原料のうちの粗粉が原料搬送管１８中の外側領域へ集まり、微粉が原料搬送管１８中の内側領域へ集まる。このため、コアンダブロック８の先端部Ｅにおけるコアンダ効果を有効に活用して、微粉と粗粉とを精度高く分級できる。
【００７４】
粉体流を湾曲させることによって発生する遠心力によって粗粉と微粉とを分ける処理をコアンダブロック８の先端部Ｅの近傍において行おうとすると、その先端部Ｅにおいて気流が乱れるおそれがあり、その場合にはコアンダ効果による微粉の分級処理を有効に行うことが難しくなるおそれがある。これに対し、本実施形態では図６に示すようにコアンダブロック８の先端部Ｅから距離的に離れた原料搬送管１８の所で遠心力による粗粉と微粉との分離を行うようにしたので、コアンダブロック８の先端部Ｅにおける気流が乱れることはなく、従ってコアンダ効果を有効に活用できる。
【００７５】
（４）  また、図３及び図４において、原料供給ノズル１２はコアンダブロック８の先端部Ｅの円弧形状の接線方向に延在しているので、粉体原料を含んだ気流をコアンダブロック８の先端部Ｅへ無理なく導くことが可能になり、その結果、その先端部Ｅの所で粉体原料に対して発生するコアンダ効果の機能をより一層高めることができる。
【００７６】
（５）  また、コアンダブロック８の先端部Ｅの断面形状は、半径の小さい第１の先端部Ｅ１と、それに連続する半径の大きい第２の先端部Ｅ２とによって形成されているので、コアンダブロック８の先端部Ｅの所で粉体原料に対して発生するコアンダ効果の機能をより一層高めることができる。
【００７７】
（６）  図４において、仮にノズル開口１２ｃの前面に流れ調整部材１４を設けないことにすると、コアンダブロック８の先端部Ｅの上側表面８ａとノズル開口１２ｃの下面との間に空間が形成され、この空間において乱流が発生するおそれがある。この乱流が発生すると、分級精度が低下したり、コアンダブロック８の上側表面８ａが著しく摩耗したりするおそれがある。これに対し、図４、図８、図９、図１０及び図１１に示したように、上記の空間に流れ調整部材１４を設ければ、ノズル開口１２ｃの近傍において乱流の発生が防止でき、その結果、高い分級精度を実現でき、しかもコアンダブロック８の摩耗による損傷を防止できる。
【００７８】
（他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００７９】
例えば、上記の実施形態においては、粉体原料を粗粉と微粉の２階級に分級する、いわゆる気流２分級機に対して本発明を適用した。しかしながら、本発明は粉体原料を粗粉、中間粉、微粉の３階級に分級する気流分級機（例えば、特開２００４−２３０３１３号公報、特にその図６に示された気流分級機）に対しても適用できる。あるいは、本発明は粉体原料を４階級以上に分級する気流分級機に対しても適用できる。なお、分級の階級数を増やすことは、例えば、図３において分級エッジ１０の数を２個以上とすることにより実現できる。
【００８０】
次に、図１に示す実施形態では、分級本体２内の気流の流れ方向を上から下に設定した関連で、原料搬送管１８を下向きに湾曲させた。しかしながら、分級本体２内の気流の流れ方向が下から上に向かう方向や、左右方向に設定される場合には、原料搬送管１８の湾曲方向はそれらに応じて適宜に選定する。
【００８１】
次に、図４に示した実施形態では、コアンダ効果を実現する部分を円弧形状部分Ｅとし、特に径の小さい第１の部分Ｅ１と径の大きい第２の部分Ｅ２の連続構造とした。しかしながら、コアンダ効果を実現する部分は、単一の径の部分とすることもできるし、場合によっては円弧形状以外の曲面形状とすることもできる。
【実施例】
【００８２】
（実施例１：分級効率の比較）
本発明（図８（ａ））の気流分級機の分級性能と、図８（ａ）の構成において流れ調整部材を除去した構成の気流分級機の分級性能とを比較した。具体的には、両方の気流分級機を用いて平均粒子径が６．５μｍであるトナーを分級した際の両方の気流分級機の分級効率によって両者の分級性能を比較した。
【００８３】
本発明の原料供給ノズルのノズル開口付近のコアンダブロックには、流れ調整部材の存在によりコアンダブロックの円弧形状の先端部に向かう傾斜面が設けられた。流れ調整部材を除去した構成の気流分級機においては、ノズル開口とコアンダブロックの表面との間に段差が形成された。
【００８４】
分級効率は、粒度分布の測定結果を比較することによって評価した。粒度分布の測定は、Multisizer3（湿式電気抵抗補）及びHelos & Rodos（乾式レーザー回折式）を用いて行った。
【００８５】
まず、本発明装置における分級処理及び比較対象装置における分級処理において、分級歩留を次の２種類の条件で変化させた。１つは、製品である微粉が７１％になり、製品でない粗粉が２９％になる条件である。他の１つは、製品である微粉が９３％になり、製品でない粗粉が７％になる条件である。図１２は分級歩留を上記の２種類の間で変化させたときの本発明装置の分級効率と比較対象装置の分級効率とを、粒度分布の測定結果を基にしてグラフ上にプロットしたものである。
【００８６】
本発明のコアンダブロック（図８（ａ））を用いた分級機による分級効率（ａ，ｃ）は、比較対象の技術（図８（ａ）において流れ調整部材を除去した構成）のコアンダブロックを用いた分級機による分級効率（ｂ，ｄ）と比較して高い分級効率を示す結果が得られた。
【００８７】
なお、粒度分布測定は、Multisizer 3 (湿式電気抵抗補）及びHelos & Rodos（乾式レーザ回折式）の２種の測定方法によって行ったが、測定方式による差異（分離径、効率％）が見られるが、いずれも本発明のコアンダブロックを用いた場合の分級効率が優位である結果を示している。
【００８８】
（実施例２：摩耗軽減の検証）
本発明（図８（ａ））の気流分級機を用いて平均粒子径が６．５μｍであるトナーを分級した。さらに、比較対象の技術（図８（ａ）において流れ調整部材を除去した技術）を用いて平均粒子径が６．５μｍであるトナーを分級した。そして、本発明の気流分級機におけるコアンダブロックの摩耗耐久性と、比較対象技術におけるコアンダブロックの摩耗耐久性とを比較した。
【００８９】
摩耗耐久性の比較は、分級試験前後におけるコアンダブロックの重量を比較することによって評価した。その結果、本発明の気流分級機では摩耗が極めて少なかった。一方、比較対象の技術におけるコアンダブロックにおいては、トナーを約２００ｋｇ処理した時点で、コアンダ先端部に窪みが見られ、約２．５ｇの減量を確認した。
【００９０】
図１３及び表１は、トナーを分級した際のトナーの分級処理量とコアンダブロックの摩耗量を測定した結果である。この結果から、本発明に従って流れ調整部材を採用することにより、ノズル開口から原料気流が噴出された直後にノズル開口の近傍で乱流が発生することが抑制された。こうして原料気流に対する整流効果が向上し、その結果、コアンダブロックの摩耗が軽減された。
【００９１】
なお、コアンダブロックの摩耗試験は、樹脂製（例えば導電性ポリアセタール製）のコアンダブロックを用いて行った。コアンダブロックをステンレス又はステンレス以上の耐摩耗性を有する素材によって形成することにより、コアンダブロックの耐摩耗性を更に向上させることができると思われる。
【００９２】
【表１】
2019205956.tif 000003
【符号の説明】
【００９３】
１：気流分級機、  ２：分級本体、  ３：原料供給系、  ４：粉体回収系、  ７ａ：前側板、  ７ｂ：後側板、  ８：コアンダブロック、  ８ａ：表面、  ８ｂ：直線部分、  ９：対向ブロック、  ９ａ：突出部、  ９ｂ：上傾斜面、  ９ｃ：下傾斜面、  １０：分級エッジ、  １１：搬送ブロック、  １２：原料供給ノズル、  １２ａ：下側側面、  １２ｂ：ノズル内底面、  １２ｃ：ノズル開口、  １２ｄ：ノズル開口底辺、  １３：軸、  １４：流れ調整部材、  １４ａ：上側表面、  １６：エアーポンプ（気流供給源）、  １７：エジェクタ（原料分散装置）、  １８：原料搬送管、  ２１：微粉吸引管、  ２２：微粉用サイクロン、  ２３：粗粉吸引管、  ２４：粗粉用サイクロン、  ２５：ブロア（気体吸引装置）、  ２８：コアンダブロック、  ２８ａ：上側の表面、  ２８ｂ：辺面、  α：原料供給ノズルの傾斜角度、  β：原料搬送管の曲げ角度範囲、  Ｄ１：ノズル開口の退避距離、  Ｅ：先端部、  Ｅ１：第１の先端部、  Ｅ２：第２の先端部、  Ｇ：粉体原料、  Ｈ：水平方向、  Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４：長さ、  Ｌ５：曲げ長さ、  Ｍ１：気流導入口、  Ｍ２：微粉排出口、  Ｍ３：粗粉排出口、  Ｐ１：円弧形状が始まる点、  ｒ１，ｒ２：半径、  ｒ３：曲げ半径、  Ｔ１：微粉搬送路（粉体搬送路）、  Ｔ２：粗粉搬送路（粉体搬送路）、  Ｘ０：原料供給ノズルの中心線、  Ｚ１：ノズル開口の底辺までの距離、  Ｚ２：ノズル中心線までの距離
【図１】
2019205956.tif 000004
【図２】
2019205956.tif 000005
【図３】
2019205956.tif 000006
【図４】
2019205956.tif 000007
【図５】
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【図６】
2019205956.tif 000009
【図７】
2019205956.tif 000010
【図８】
2019205956.tif 000011
【図９】
2019205956.tif 000012
【図１０】
2019205956.tif 000013
【図１１】
2019205956.tif 000014
【図１２】
2019205956.tif 000015
【図１３】
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