(57)【要約】【課題】従来構造に比べ装置の簡明化やコンパクト化を維持しながら、飛込現象を防止し、分級精度を向上する。【解決手段】空洞室ａを有したミル本体１と、空洞室ａに原料を導入する原料供給手段３と、空洞室ａの略中心に設けられた排出部２と、空洞室ａに旋回流を形成する噴射手段４とを備え、前記旋回流により導入される原料を粉砕する粉砕ゾーン、及び粉砕物を分級しながら排出部２より排出可能にする分級ゾーンを形成するジェットミルにおいて、前記排出部２が下壁部１１の略中心に立設されて空洞室ａに突出している筒部２０、及び該筒部の外周に配置されているフランジ５を有していることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円環状の空洞室を有したミル本体と、前記空洞室に原料を導入する原料供給手段と、前記空洞室の略中心に設けられた排出部と、前記空洞室に旋回流を形成する噴射手段とを備え、前記旋回流により前記導入される原料を粉砕する粉砕ゾーン、及び粉砕物を分級しながら前記排出部より排出可能にする分級ゾーンを形成するジェットミルにおいて、
前記排出部が前記空洞室を区画している上下壁部のうち下壁部の略中心に立設されて前記空洞室に突出している筒部、及び該筒部の外周に配置されているフランジを有していることを特徴とするジェットミル。
【請求項２】
前記フランジが前記空洞室に略水平に配置されているとともに、前記原料供給手段の吐出口が前記フランジの下面と略面一か該下面より下方に配置されている請求項１に記載のジェットミル。
【請求項３】
前記筒部の外周に設けられて、前記空洞室の上下壁部のうち下壁部から前記フランジに向かって張出量を次第に減じる溜まり防止用張出部を有している請求項１又は２に記載のジェットミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕機のうち、特に高圧流体を利用した旋回流により粉砕ゾーンと共に分級ゾーンを形成する超微粉砕や解砕に好適な水平旋回流型のジェットミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（ａ），（ｂ）のジェットミルは特許文献１に挙げられている水平旋回流型の基本例（特開昭５２−４４４５０号に開示のもの）である。この構造では、ミル本体が円環状の空洞室（粉砕室）４３を形成し、空洞室４３に原料を導入する原料供給手段（ホッパ４１及びノズル４２等）と、空洞室４３の略中心に設けられた排出部（空洞室内に突出している筒部４９付きの排出管４８等）と、空洞室４３に高圧流体の旋回流を形成する噴射手段（給気管４４、空気室４５、環状壁４６に設けられているノズル４７等）とを備えている。そして、空洞室４３には、高圧流体が給気管４４から空気室４５に供給され、環状壁４６に噴射角βを持って配置されたノズル４７から噴射されて旋回流、つまり外側の粉砕ゾーンと内側の分級ゾーンとを形成する。ホッパ４１の原料は、空洞室４３内の外周側において、空洞室４３の半径に対して角度αを持って配置されたノズル４２から空洞室内の粉砕ゾーン側へ噴射供給される。すると、原料は、粉砕ゾーンの旋回流中で専ら原料同士の衝突によって粉砕される。この粉砕物は、内側の分級ゾーンに運ばれ、目的の微粒子は旋回流に乗って筒部４９の入口に入って排出され、分級径以上の粗大粒は旋回空気流の遠心力によって再び粉砕ゾーンに飛ばされて再粉砕が行われる。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６７５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のジェットミルでは、例えば、粉砕分級用の高圧旋回流が原料供給用の気流によって乱されることなどに起因し、原料の粉体が粉砕されないまま分級ゾーンに流れ込み、粉砕物と一緒に排出される、いわゆる飛込現象を完全に無くすことは困難であり、そのような飛込現象から分級精度が悪くなったり品質管理に煩わされる。そこで、特許文献１の技術は、そのような対策として、原料供給口を排出部の真上に設けるとともに、モータ及び駆動軸で回転される分散板等からなるロータを備え、原料が原料供給口から回転している分散板上に落下して遠心力により空洞室の外周側へ移動分散されるようにしたものである。しかし、この構造では、ロータの支持機構及びロータ用のモータが必須となり複雑化するため、例えば、洗浄時の分解が困難となる。また、設置スペースが拡大し、装置コストも高くなる。
【０００５】
本発明は、水平旋回流型のジェットミルを対象とし、従来構造に比べ装置の簡明化やコンパクト化を維持しながら、飛込現象を防止し、分級精度を向上して粉砕物の粒度バラツキをより小さくできるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は、略円環状の空洞室を有したミル本体と、前記空洞室に原料を導入する原料供給手段と、前記空洞室の略中心に設けられた排出部と、前記空洞室に旋回流を形成する噴射手段とを備え、前記旋回流により前記導入される原料を粉砕する粉砕ゾーン、及び粉砕物を分級し（設計上の粒径ないしは粒度に達したものを排出部側へ送り、それ以外のものを再び粉砕ゾーンへ戻す作用）ながら前記排出部より排出可能にする分級ゾーンを形成するジェットミルにおいて、前記排出部が前記空洞室を区画している上下壁部のうち下壁部の略中心に立設されて前記空洞室に突出している筒部、及び該筒部の外周に配置されているフランジを有していることを特徴としている。
【０００７】
以上のジェットミルにあっては次のようにより具体化されることが好ましい。
（ア）、前記フランジが前記空洞室に略水平に配置されているとともに、前記原料供給手段の吐出口が前記フランジの下面と略面一か該下面より下方に配置されていることである（請求項２）。
（イ）前記筒部材の外周に設けられて、前記空洞室の上下壁部のうち下壁部から前記フランジに向かって張出量を次第に減じる溜まり防止用張出部を有していることである（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明は、フランジを追加するという簡易な構成により、原料供給手段から噴射導入される原料が粉砕されないまま排出部の筒部入口に流れ込んで粉砕物と一緒に排出される飛込現象をほぼ解消することができ、それにより分級精度を向上したり品質管理を簡易化できる。ここで、本発明のフランジは、排出部の筒部入口より下位置で空洞室の粉砕ゾーンまで到達するように原料供給手段から噴射された原料を排出部の筒部入口側へ飛ばないよう規制するものであればよく、形状や取付構造などは任意である。
【０００９】
請求項２の発明は、フランジが空洞室に略水平に配置されることで噴射手段で形成される旋回流を極力乱さないようにし、また原料供給手段の吐出口とフランジとの位置関係を確認的に特定したことに意義がある。これに対し、請求項３の発明は、図３（ａ）の例のように、空洞室内に生じ易いデッドスペース（渦流や乱流などで旋回流が行き渡らない箇所）を溜まり防止用張出部によって無くして粉砕効率を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な形態例を図面を参照しながら説明する。図１は形態例のジェットミルを示す模式断面図、図２はフランジの変形例を示す模式図、図３は空洞室の変形例を示し、図４は原料供給手段及び噴射手段の変形例を示している。なお、以下の説明では、作用的に同じ部材や部位に同じ符号を付して、極力重複した説明を省く。勿論、本発明は、以下の形態及び変形例により何ら制約されるものではない。
【００１１】
（装置構造）形態のジェットミルは、図１に示されるように、中心側の主空洞室ａ及びその外周囲の副空洞室ｂを形成しているミル本体１と、主空洞室ａの略中心に設けられて粉砕（解砕を含む）及び分級された粉砕物（製品）を取り出す排出部２と、空洞室ａ，ｂを区画している上下壁部１０，１１と、上下壁部１０，１１のうち上壁部１０を貫通した状態に配設されて主空洞室ａ内に原料（粉体原料）を導入する原料供給手段３と、主空洞室ａ内に高圧流体による旋回流を形成する噴射手段４などを備え、主空洞室ａにあって、噴射手段４を介して形成される旋回流により主空洞室ａ内に導入される原料である粉体を粉砕する粉砕ゾーン、及び該粉砕ゾーンで粉砕された粉砕物を分級しながら排出部２より排出可能にする分級ゾーンを形成する。なお、発明対象のジェットミルは以上のような水平旋回流型であればよい。
【００１２】
以上のジェットミルは、要部構造として、排出部２が上下壁部１０，１１のうち下壁部１１の略中心に立設されて主空洞室ａに突出している内筒部材２０を有しているとともに、該内筒部材２０の外周に取り付けられて、該原料供給手段３から導入される原料が内筒部材２０の入口側に飛ばないよう規制するフランジ５を有している。
【００１３】
ここで、ミル本体１は、上壁部１０と下壁部１１との間に環状内側壁１２及び環状外側壁１３を配設することにより、内側壁１２の内側に主空洞室ａを区画形成し、内側壁１２と外側壁１３との間に給気室用の副空洞室ｂを区画形成している。図１の下壁部１１には、貫通孔６が略中心に設けられているとともに、下壁部１１の内側に貫通孔６を中心とする凹所１１ａが設けられている。但し、本発明のミル本体は、図４の変形例のように副空洞室ｂを省略する構成でもよい。
【００１４】
排出部２は、下壁部１１の凹所１１ａに突設されて主空洞室ａ内に突設されている内筒部材２０と、内筒部材２０と連通した状態で下壁部１１の外側に突設されている接続用筒部材２１とを有している。内筒部材２０と接続用筒部材２１は、対応取り付け端側を折り曲げたフランジ部２０ａ，２１ａを有している。そして、内筒部材２０は、下壁部１１の内面に対しフランジ部２０ａが凹所１１ａに面一に嵌合された状態に配置される。接続用筒部材２１は、下壁部１１の外面に対しフランジ部２１ａの内径が貫通孔６及び内筒部材２０と同軸線上に配置される。その状態から、留め具Ｓがフランジ部２１ａ、下壁部１１の対応部、フランジ部２０ａに締め付け係止されることで、下壁部１１に対し内筒部材２０及び接続用筒部材２１が一体的に結合されている。なお、以上の内筒部材２０や接続用筒部材２１の取付構造としては、接着や溶着等の他の手段であってもよい。  
【００１５】
原料供給手段３は、上壁部１０又は内側壁１２に対して所定位置及び角度に接続されている供給管３０と、該供給管３０に連結されたホッパ３１と、ノズル３２等によって構成されている。そして、原料は、ホッパ３１から供給管３０に入ると、ノズル３２から圧送される高圧流体とともに主空洞室ａの粉砕ゾーンへ噴射供給される。なお、原料供給手段３は、これ以外にも、例えば、高圧流体供給管及び加速管を組み合わせたラバールノズル構成にしたり、原料粉末の物性や供給量等によって複数箇所に設けられる構成を含む。
【００１６】
噴射手段４は、副空洞室ｂと、外部から副空洞室ｂに高圧流体を導入する給気管４１と、内側壁１２に組み付けられて副空洞室ｂ内の高圧流体を主空洞室ａへ噴射するノズル４０とにより構成されている。ノズル４０は、内側壁１２の周囲に対し等分した箇所にそれぞれ付設されるとともに、内側壁１２の直径方向に対し所定角度傾斜した状態に設けられている。
【００１７】
以上の噴射手段４は、高圧流体をノズル４０から噴射すると、該噴射による旋回流により主空洞室ａ内にあって、中心から離れる周囲側に粉砕ゾーンを形成し、中央側に分級ゾーンを形成する構成であればよく、例えば、副空洞室ｂを省略して高圧流体を各ノズル４０へ直接供給するようにしてもよい。粉砕ゾーンでは、原料が加速されて互いに衝突したり周囲壁面に衝突して粉砕されるが、その場合、特許第３０８７２０１号公報に示されているように粉砕ゾーンに粉砕促進用の衝突板や整流板を付設してもよい。分級ゾーンでは、粉砕ゾーンで粉砕された粉砕物のうち、所定粒径ないしは粒度に達したものが粉砕ゾーンから移行し分級された後、排出部２を構成している内筒部材２０及び接続用筒部材２１を介して外部へ排出される。
【００１８】
フランジ５は、概楕円形などの滑らかな平板であり、内筒部材２０の上端側を通す大孔５ａを有し、内筒部材２０に対してほぼ水平状態に結合されている。また、フランジ部５は、供給管３０の先端側を通す小孔５ｂを有し、内筒部材２０に対し該内筒部材の上端外周を大孔５ａに係合し、かつ周囲を溶着することでほぼ水平状態に結合される場合もある。小孔５ｂは、供給管３０の先端部を差し込んで係合する斜めの孔であるが、楕円の一部を小円弧に切り欠いて供給管３０の先端部をその切り欠きに沿ってフランジ上方からフランジ下面側へ配置してもよい。この場合、供給管３０の先端は、吐出口から噴射される原料の噴射方向を乱さないように、フランジ５の小孔５ｂを貫通した状態でフランジ５の下面と略面一、又は、フランジ５より若干量だけ下方へ突出させることが好ましい。
【００１９】
ここで、フランジ５は、供給管３０の噴射方向に長くなっていて、原料が供給管３０から噴射されたとき、フランジ５の存在により内筒部材２０の入口、つまりフランジ５より上側へ飛ばないようして、空洞室ａの粉砕ゾーンまで導くものである。このため、供給管３０（原料供給手段３のノズル３２）から噴射された原料は、フランジ５によって排出部側内筒部材２０の入口側へ飛ばないよう確実に規制される。
【００２０】
（作動）以上のジェットミルにおいて、原料は、原料供給手段３から主空洞室ａに供給されると、上述したフランジ５の存在により主空洞室ａの粉砕ゾーンまで確実に供給されて、複数のノズル４０から噴射させている高圧流体の旋回流のうち、主空洞室ａの外周囲側に形成される粉砕ゾーンで加速されて互いに衝突したり内側壁１２に衝突しながら粉砕される。粉砕されたものは、主空洞室ａの中央側に形成される分級ゾーンで分級されて、内筒部材２０及び接続用筒部材２１を通って外部へ排出される。すなわち、この構造では、フランジ５を追加するだけで、従来のごとく粉砕されないまま内筒部材２０の入口に流れ込んで粉砕物と一緒に排出されるという飛込現象の発生を無くし、それにより分級精度を向上したり品質管理を簡易化できるようにする。
【００２１】
（図２の変形例）図２（ａ）は原料供給手段３を２つ付設したときの例を示している。この例では、フランジ５Ａは、略円盤状の滑らかな平板であり、大孔５ａが中心部に設けられるとともに、小孔５ｂが大孔５ａを挟んで対に設けられている。各小孔５ｂは、対応する供給管３０の先端部を差し込んで係合する斜めの孔であるが、円の一部を小円弧に切り欠いて供給管３０の先端部をその切り欠きに沿ってフランジ上方からフランジ下面側へ配置してもよい。
【００２２】
図２（ｂ）はフランジ５Ｂを原料供給手段３側に取り付けたときの例である。この例では、フランジ５Ｂは、扇状の滑らかな平板であり、内筒部材２０の外周に当接する内側の円弧状切欠部５ｃと、供給管３０の先端側を通す小孔５ｂとを有し、供給管３０に対し該供給管３０の先端を小孔５ｂに係合し、かつ周囲を溶着することでほぼ水平状態に結合されている。小孔５ｂは、供給管３０の先端部を差し込んで係合する斜めの孔であるが、扇形の外側の一部を切り欠いて供給管３０の先端部をその切り欠きに沿ってフランジ上方からフランジ下面側へ配置してもよい。このように、本発明のフランジ５，５Ａ，５Ｂはその形状だけではなく、取付構造も色々変形可能である。
【００２３】
（図３の変形例）図３（ａ）はミル本体１を構成している上壁部１０をハット形状にした例である。すなわち、このミル本体１では、上壁部１０の中央部に貫通孔７を形成するとともに、該貫通孔７を逆凹状の外筒部材８で閉じた構成となっている。貫通孔７は下壁部１１の貫通孔６より大径の孔である。外筒部材８は、取り付け端側を折り曲げたフランジ部８ａを有し、フランジ部８ａの内径が貫通孔７及び内筒部材２０と同軸線上に位置するよう配置された後、フランジ部８ａが留め具Ｓ1により上壁部１１の対応部に締め付け係止されることで、上壁部１０に対し一体的に結合されている。この構造では、例えば、上壁部１０とフランジ５との間に形成される分級ゾーンが外筒部材８の逆凹状により拡張され、それに起因して分級効率の向上が期待される。
【００２４】
図３（ｂ）は更に外筒部材８Ａが深い逆凹状に形成されるとともに、内筒部材２０の全寸を長くし、該長くなった筒上延長部２５を外筒部材８Ａの逆凹状内に突出した構成となっている。すなわち、この排出部２は、内筒部材２０が下壁部１１に突設されて、空洞室ａを縦方向に横切るよう上壁部１０側へ延び、かつ該上壁部１０に付設されている外筒部材８Ａの逆凹状内に排出補助経路用隙間ｃ、及び二次分級用隙間ｄを保って配置されている排出用筒上延長部２５を有している。このため、粉砕ゾーンで粉砕された粉砕物のうち、空洞室ａの分級ゾーンに入った粉砕物を当該分級ゾーンで分級した後、排出補助経路用隙間ｃ及び二次分級用隙間ｄを通ることにより精度よく分級して筒上延長部２５内から排出可能にする。この構造は、特願２００６−１８３７５号に開示したもので、分級ゾーンに入った粉砕物について、分級ゾーンでの一次分級に加え、排出補助経路用隙間ｃ及び二次分級用隙間ｄを通すことにより再度精度よく分級（二次分級）されるようにし、それにより従来構造に比べて装置の簡明化やコンパクト化を損なうことなく粒径又は粒度のバラツキを抑えて分級精度を向上したものである。
【００２５】
（図４の変形例）この変形例は、図１のジェットミルに対し副空洞室ｂを省略して、主空洞室ａを区画している環状壁１４（この環状壁は図１の内側壁１２に対応している）に噴射手段４Ａを構成しているノズル装置４２を周囲４等分した箇所にそれぞれ設けたものである。各ノズル装置４２は、不図示の高圧流体供給部に配管などで接続されて高圧流体を図１のノズル４０と同様に噴射する。また、この変形例では、原料供給手段３の供給管３０を主空洞室ａを区画している環状壁１２に所定の角度を持って配置した、いわゆる接線供給方式を採用している。このように、供給管３０が環状壁１２を介して配設されている場合にも、原料が供給管３０から噴射されたとき、フランジ５の存在により原料が内筒部材２０の入口、つまりフランジ５より上側へ飛ばないようになり、主空洞室ａの粉砕ゾーンまで導かれる。このため、この場合も、原料供給手段３の供給管３０から噴射された原料は、フランジ５によって排出部側内筒部材２０の入口側へ飛ばないよう確実に規制される。なお、供給管３０は、先端を環状壁１２の内周面とほぼ一致した状態に設けられているが、フランジ５の下側まで突出するようにしてもよい。また、以上のフランジ５の形状としては、周囲部が多少下や上側に湾曲した傘や皿状であってもよい。
【００２６】
（実施例）次に、以上のジェットミルを用いて微粉砕を行った試験例により本発明の有効性を明らかにする。
【００２７】
この試験例において、使用したジェットミルは図４に示す接線供給方式であり、空洞室（図４の主空洞室ａつまり粉砕室である）の内径が直径３１２ｍｍ、空洞室の外周部の高さが５０ｍｍ、空洞室中心底部にある排出部の内径が直径７０ｍｍであり、空洞室外周部にあって周囲４等分する箇所に設けられた噴射手段用ノズル（図４のノズル装置）が４個、及び原料供給手段用ノズル（図４の供給管）が１個とを備えたタイプであり、副空洞室のない構成である。原料としては、炭酸カルシウム（丸尾カルシウム株式会社製で、メディアン径１１５μｍのもの）を用い、以下の条件で粉砕を行った。
【００２８】
すなわち、実施例１と２では、前記排出部が空洞室の上下壁部のうち下壁部の中心に立設されて該空洞室に突出している高さ（突出寸法）５３ｍｍの筒部からなるとともに、該筒部の突出端側外周にフランジ（材質がＳＵＳ３０４製で、直径２１２ｍｍ、厚さ５ｍｍの円形フランジ）を取り付けた構成であり、粉砕条件として粉砕圧６ｋｇ／ｃｍ２、風量２．５〜２．６ｍ３／ｍｉｎの設定で行った。これに対し、比較例１と２では、排出部が筒部外周にフランジを有しない構成以外は前記実施例と同じ粉砕条件で行った。粒子径分布は、マイクロトラック（Microtrac）粒度分布測定装置ＭＴ３３００ＥＸＩＩ（日機装株式会社製）で測定した、表１にはその粉砕結果を一覧表示した。
【００２９】
（表１）
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【００３０】
以上の実施例１，２と比較例１，２より明らかなように、ジェットミルの排出部が本発明のごとく空洞室に突出している筒部の外周に配置されたフランジを有していることにより、これまで問題となっていた粗い粒子の混入が大幅に改善されて、メディアン径も小さくなり、粒度分布がシャープな粉砕物が得られた。このようにジェットミルとしては、排出部の筒部が外周にフランジを有することにより、分級性能が向上し、処理速度の向上にもつながることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明形態のジェットミルを示す模式縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】（ａ）と（ｂ）はフランジの変形例を示す模式図である。
【図３】（ａ）と（ｂ）はミル本体又は排出部の変形例を示す模式断面図である。
【図４】（ａ）と（ｂ）は噴射手段等を変更した変形例を示す模式断面図である。
【図５】（ａ）と（ｂ）は特許文献１に開示の水平旋回流型ジェットミルの基本形を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ミル本体（１０と１１は上・下壁部、１２と１３は内・外側壁）
２…排出部（２１は接続用筒部材）
３…原料供給手段（３０は供給管、３１はホッパ、３２はノズル）
４，４Ａ…噴射手段（ｂは副空洞室、４０はノズル、４１は給気管）
５，５Ａ，５Ｂ…フランジ
６，７…貫通孔
８，８Ａ…外筒部材
１４…ミル本体の環状壁
４２…ノズル装置
２０…内筒部材（筒部）
ａ…主空洞室（空洞室）
ｂ…副空洞室
ｃ…排出補助経路用隙間
ｄ…二次分級用隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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