(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、飛出現象を防止し、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。【解決手段】略円環状の空洞室ａを形成しているミル本体１と、空洞室ａの略中心に設けられた排出部２と、空洞室ａに原料を導入する原料供給手段３と、空洞室ａに高圧流体による旋回流を形成する噴射手段４とを備えたジェットミルにおいて、排出部２は、空洞室ａを区画形成している上下壁部１０，１１のうち、一方壁部に突設されて空洞室ａを縦方向に横切るよう他方壁部側へ延び、かつ該他方壁部に設けられて空洞室外へ突出している凹部２１ａ内に排出補助経路ｃ及び二次分級用隙間ｄを保って配置されている円筒部を有し、前記粉砕物が分級ゾーンから排出補助経路及び二次分級用隙間を通って該円筒部２０内に入るようにした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形成しているミル本体と、前記空洞室の略中心に設けられた排出部と、前記空洞室に原料を導入する原料供給手段と、前記空洞室に高圧流体による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、及び該粉砕ゾーンで粉砕された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、
前記排出部は、前記空洞室を区画形成している上下壁部のうち、一方壁部に突設されて前記空洞室を縦方向に横切るよう他方壁部側へ延び、かつ該他方壁部に設けられて前記空洞室外へ突出している凹部内に排出補助経路及び二次分級用隙間を保って配置されている円筒部を有し、前記粉砕物が前記分級ゾーンから前記排出補助経路及び二次分級用隙間を通って前記円筒部内に入ることを特徴とするジェットミル。
【請求項２】
前記排出部は、前記空洞室の一方壁部に取り付けられて前記円筒部を形成している内筒部材と、前記空洞室の他方壁部に取り付けられて前記凹部を形成している有底筒状の外筒部材と、前記空洞室の一方壁部から外へ突出されて前記内筒部材と連通している接続用筒部材とを有し、前記排出補助経路が前記内筒部材の外周囲と前記外筒部材の内周囲との間に形成される空間、前記二次分級用隙間が前記内筒部材の先端と該先端と対向している前記凹部の内端面との間に形成されている空間である請求項１に記載のジェットミル。
【請求項３】
前記二次分級用隙間を形成している空間が前記排出補助経路の水平断面積より大きくなっている請求項２に記載のジェットミル。
【請求項４】
前記円筒部の長さが、前記空洞室を区画形成している上下壁部間の最大間隔寸法の１．３倍以上になっている請求項１から３の何れか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分級ゾーンとを形成する超微粉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】
ジェットミルの基本構造は、円環状の空洞室を形成しているミル本体と、空洞室の中心に設けられた排出部と、空洞室に原料を導入する原料供給手段と、空洞室に高圧流体の旋回流を形成する噴射手段とを備え、前記噴射手段を介した旋回流により空洞室に導入される原料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て排出部より排出可能にする分級ゾーンを形成する。以上のジェットミルでは、例えば、より短時間で粉砕できるようにする粉砕効率、又は、粉砕物の粒度バラツキを小さくなるようにする分級精度の点から色々な改良が施されている。そのうち、分級精度からは、噴射手段である高圧流体を噴射するノズルの角度を変えられるようにした構成（特許文献１）、排出部の開口周辺に回転駆動式の分級羽根等を付設した構成（特許文献２）、空洞室に形成される粉砕ゾーンと分級ゾーンとを狭隘路を介して連通するようにした構成（特許文献３）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５２−４４４５０号公報
【特許文献２】特開昭６３−３１９０６７号公報
【特許文献３】特開２００５−１３１６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のジェットミルでは、高圧流体を噴射するノズル口径とノズル個数、高圧流体の圧力等に加え、ノズルの角度を変化することにより粉砕粒度の選択範囲を拡大できるが、ミル本体内でのデッドスペース（渦流や乱流など旋回流にならない箇所）に投入した粉体が粉砕されないまま流れ込み、粉砕物と一緒に排出される現象いわゆる飛込現象があり、排出された粒径の大きな粉体を再度粉砕しなければならず、分級精度を向上できなかった。特許文献２のジェットミルでは、高圧流体による旋回流と回転駆動式の分級羽根による旋回流とが速度的に異なったりぶつかり合うため乱れが生じて安定した分級作用を維持し難くい。特許文献３のジェットミルでは、例えば、粉砕ゾーンと分級ゾーンとの間に設けられた狭隘路（分級リングチャネル）の間隔設定により分級作用が大きく変化するとともに分級に時間がかかり分級効率が悪くなり易い。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、以上の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ジェットミルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、略円環状の空洞室を形成しているミル本体と、前記空洞室の略中心に設けられた排出部と、前記空洞室に原料を導入する原料供給手段と、前記空洞室に高圧流体による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、及び該粉砕ゾーンで粉砕された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、前記排出部は、前記空洞室を区画形成している上下壁部のうち、一方壁部に突設されて前記空洞室を縦方向に横切るよう他方壁部側へ延び、かつ該他方壁部に設けられて前記空洞室外へ突出している凹部内に排出補助経路及び二次分級用隙間を保って配置されている円筒部を有し、前記粉砕物が前記分級ゾーンから前記排出補助経路及び二次分級用隙間を通って前記円筒部内に入ることを特徴としている。
【０００７】
以上のジェットミは次のようにより具体化されることが好ましい。
（ア）、前記排出部は、前記空洞室の一方壁部に取り付けられて前記円筒部を形成している内筒部材と、前記空洞室の他方壁部に取り付けられて前記凹部を形成している有底筒状の外筒部材と、前記空洞室の一方壁部から外へ突出されて前記内筒部材と連通している接続用筒部材とを有し、前記排出補助経路が前記内筒部材の外周囲と前記外筒部材の内周囲との間に形成される空間、前記二次分級用隙間が前記内筒部材の先端と該先端と対向している前記凹部の内端面との間に形成されている空間であること（請求項２）。
（イ）、前記二次分級用隙間を形成している空間が前記排出補助経路の水平断面積より大きくなっていること（請求項３）。
（ウ）、前記円筒部の長さが、前記空洞室を区画形成している上下壁部間の最大間隔寸法の１．３倍以上になっていること（請求項４）。
【発明の効果】
【０００８】
・請求項１の発明は、空洞室を区画形成している上下壁部のうち、一方壁部に突設されて、空洞室を縦方向に横切るよう他方壁部側へ延び、かつ該他方壁部に付設されて空洞室外へ突出している凹部内に所定の隙間を保って配置されている排出用円筒部を有している。そして、粉砕ゾーンで粉砕された粉砕物のうち、分級ゾーンに入った粉砕物を当該分級ゾーンで分級（設計上の粒径ないしは粒度に達したものだけを排出部側へ送り、それ以外のものを再び粉砕ゾーンへ戻す作用）した後、凹部と円筒部との間の排出補助経路及び二次分級用隙間を通ることにより精度よく分級して円筒部内から排出可能にする。すなわち、構造特徴は、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、凹部と円筒部との間の経路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。
・請求項２と３の発明は、排出部が内筒部材、外筒部材、接続用筒部材で構成されているため簡易であり保守も簡単に行うことができる点、排出補助経路及び二次分級用隙間がともに容易に形成可能な点、本発明の二次分級を確実に行う上で二次分級用隙間を形成している空間が排出補助経路の水平断面積より大きくなっている点を明瞭化したことに意義がある。
・請求項４の発明は、円筒部の長さは空洞室の形状、容量、旋回流の強さ等と共に凹部と円筒部との間の隙間設定などを考慮して決められるが、一般的に空洞室を区画形成している上下壁部間の最大間隔寸法の１．３倍より小さくなると上記した二次分級の精度を維持し難くなるため、それを避ける上で１．３倍以上と特定したことに意義がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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模式的に示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って断面した図である。図３は前記ジェットミルの変形例を示している。
【００１０】
（装置構造）形態例のジェットミルは、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で粉砕及び分級された粉砕物（製品）を後述する排出補助経路ｃ及び二次分級用隙間ｄを介して取り出す排出部２と、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。対象のジェットミルとしては、以上の基本的な要件を充足している構造であればよい。
【００１１】
要部は、排出部２が主空洞室ａを区画形成している上下壁部材１０，１１のうち、一方壁部材（図１の形態では下壁部材１１、図３の変形例では上壁部材１０）に突設されて主空洞室ａを縦方向に横切るよう他方壁部側（図１の形態では上壁部材１０、図３の変形例では下壁部材１１）へ延び、かつ該他方壁部に設けられて主空洞室ａ外へ突出している凹部２１ａ内に排出補助経路ｃ及び二次分級用隙間ｄを保って配置されている円筒部（後述する内筒部材２０）を有し、粉砕ゾーンで粉砕された粉砕物が分級ゾーンから排出補助経路ｃ、二次分級用隙間ｄを通って高精度に分級された後、該円筒部内に入って排出される。なお、図３の変形例は、ミル本体１が排出部２を上向きに設けて製品を上側から排出する構成であり、それ以外は図１及び図２の構造と同じため図１及び図２と作用的に同じ部材に同じ符号を付している。
【００１２】
ここで、ミル本体１は、上壁部材１０と下壁部材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部ｂを区画形成している。図１の上下壁部材１０，１１には、中心に位置して同軸線上に貫通された上壁部材１０の径大な貫通孔７及び下壁部材１１の貫通孔８とが設けられ、又、下壁部材１１の内側に貫通孔８を中心とする凹所１１ａが設けられている。これに対し、図３の上下壁部材１０，１１には、中心に位置して同軸線上に貫通された上壁部材１０の貫通孔５及び下壁部材１１の径大な貫通孔６とが設けられ、又、上壁部材１０の内側に貫通孔５を中心とする凹所１０ａが設けられている。但し、本発明のミル本体は、これ以外にも、特許第３０８７２０１号公報に示されているように副空洞部ｂを省略したり、特許文献３に示されているように主空洞室ａに形成される粉砕ゾーンと分級ゾーンとを狭隘路を介して連通する構成でもよい。
【００１３】
原料供給手段３は、上壁部材１０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おり、原料がホッパ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の粉砕ゾーンへ供給される。但し、本発明の原料供給手段は、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、また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。
【００１４】
噴射手段４は、前記した副空洞室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、図２から推察されるように、内側壁１２の周囲に対し４等分箇所にそれぞれ付設されるとともに、内側壁１４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。但し、ノズル４０は、数や口径を変更したり、特許文献１のように角度調整式に設ける構成でもよい。
【００１５】
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、かつ分級ゾーンから発明要部の排出補助経路ｃ及び二次分級用隙間ｄを通る過程で再び高精度に分級された後、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。
【００１６】
すなわち、図１の排出部２は、上下壁部材１０，１１のうち、下壁部材１１の内側に突設されて主空洞室ａ内を縦方向に横切るよう上壁部材１０側へ延びている内筒部材２０と、上壁部材１０の外側に突設けられて筒内側の凹部２１ａに内筒部材２０の先端側を排出補助経路ｃ及びその先端側の二次分級用隙間ｄを保って受け入れている外筒部材２１と、内筒部材２０と連通した状態で下壁部材１１の外側に突設されている接続用筒部材２２とを有している。内筒部材２０、外筒部材２１、接続用筒部材２２は対応取り付け端側を折り曲げたフランジ部２０ａ，２１ｂ，２２ａを有している。そして、内筒部材２０は、下壁部材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２２は、下壁部材１１の外面に対しフランジ部２２ａの内径が貫通孔８及び内筒部材２０と同軸線上に位置するよう配置される。その状態から、留め具Ｓ1がフランジ部２２ａ、下壁部材１１の対応部、フランジ部２０ａに締め付け係止されることで、下壁部材１１に対し内筒部材２０及び接続用筒部材２２が一体的に結合されている。一方、外筒部材２１は、上壁部材１０の外面に対しフランジ部２１ｂ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、留め具Ｓ2がフランジ部２１ｂから上壁部材１１の対応部に締め付け係止されることで、上壁部材１０に対し一体的に結合されている。ここで、本発明の排出補助経路ｃは、内筒部材２０の外周囲と外筒部材２１の内周囲との間に形成される空間である。これに対し、二次分級用隙間ｄは、内筒部材２０の先端と該先端と対向している凹部２１ａの内端面との間に形成されている空間である。前記した分級ゾーンから排出補助経路ｃを流れる粉粒物の速度は、排出補助経路の水平断面積によって決まる。この面積は、二次分級用隙間を形成している空間より小さくなるよう設計されることになる。なお、以上の内筒部材２０、外筒部材２１、接続用筒部材２２の取付構造としては、溶接や溶着等の他の手段であってもよい。  
【００１７】
これに対し、図３の排出部２は、上下壁部材１０，１１のうち、上壁部材１０の内側に突設されて主空洞室ａ内を縦方向に横切るよう下壁部材１１側へ延びている内筒部材２０と、下壁部材１１の外側に突設けられて筒内側の凹部２１ａに内筒部材２０の先端側を排出補助経路ｃ及びその先端側の二次分級用隙間ｄを保って受け入れている外筒部材２１と、内筒部材２０と連通した状態で上壁部材１０の外側に突設されている接続用筒部材２２とを有している。内筒部材２０、外筒部材２１、接続用筒部材２２は対応取り付け端側を折り曲げたフランジ部２０ａ，２１ｂ，２２ａを有している。そして、内筒部材２０は、上壁部材１０の内面に対しフランジ部２０ａが凹所１０ａに面一に嵌合された状態に配置される。接続用筒部材２２は、上壁部材１０の外面に対しフランジ部２２ａの内径が貫通孔５及び内筒部材２０と同軸線上に位置するよう配置される。この例では、留め具Ｓ1がフランジ部２２ａ、上壁部材１０の対応部、フランジ部２０ａに締め付け係止されることで、上壁部材１０に対し内筒部材２０及び接続用筒部材２２が一体的に結合されている。一方、外筒部材２１は、下壁部材１１の外面に対しフランジ部２１ｂの内径が貫通孔６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、留め具Ｓ2がフランジ部２１ｂから下壁部材１１の対応部に締め付け係止されることで、下壁部材１１に対し一体的に結合されている。
【００１８】
（作動）以上のジェットミルは、原料が原料供給手段３から主空洞室ａの内周囲側（粉砕ゾーン）に供給される。すると、供給された原料は、主空洞室ａ内にあって、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の内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一次分級されるとともに、排出補助経路ｃから二次分級用隙間ｄを通って内筒部材２０の入口に達する過程で再び二次分級され、最終的に内筒部材２０及び接続用筒部材２２を通って外部へ排出される。
【００１９】
詳述すると、以上の分級作動において、一次分級は従来と同様に行われ、分級ゾーンに入った粉砕物のうち、目的の粒径ないしは粒度に近いものは中心の内筒部材２０側へ向かうとともに、それによりも粗い粉体は旋回により生ずる遠心力によって粉砕ゾーンに飛ばされて再粉砕される。内筒部材２０側へ向かった目的の粒径ないしは粒度に近いものは、排出補助経路ｃに入り、該通路ｃから二次分級用隙間ｄに入って内筒部材２０の入口に達する過程で再び分級されて、より目的に近い粒径ないしは粒度のものだけが内筒部材２０の入口から同筒内に入り接続用筒部材２２及び不図示の排出管等を介して目的の箇所へ送り込まれる。二次分級された粗い粉体は分級ゾーンへ戻されることになる。このようにして、この構造では、比較的簡易な構成により、従来と同じ分級ゾーンでの一次分級に加え、排出補助経路ｃの下流側に設けられている隙間ｄにて二次分級を行うので、目的とする粉砕物をその粒径ないしは粒度のバラツキを抑えて高精度で効率よく得ることができる。
【００２０】
ところで、本発明者らは、図１及び図２のジェットミル構造において、排出補助経路ｃの水平断面積や二次分級用隙間ｄの寸法を変えたり、内筒部材２０の長さを変えて、他の条件を同じくした場合に分級精度がどの様になるか調べた。その試験から、分級精度的には、外筒内径は内筒外径の１．１〜１．２倍程度に設定されることが好ましく、内筒部材２０の長さは主空洞室ａを区画形成している上下壁部材１０，１１間の最大間隔寸法以上であればよく、上下壁部材１０、１１の１．３倍以上がより好ましい結果となった。勿論、この値は、原料粉末、主空洞室ａの形状や容量、旋回流の強さ等に応じて異なることはいうまでもない。また、本発明は、以上の形態例に何ら制約されるものではなく、請求項１で特定した要件を充足すればよく、細部は以上の具体例を参照して種々変形したり展開可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明形態のジェットミルの模式縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】変形例を図１と同様な態様で示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…ミル本体（１０と１１は上・下壁部材、１２と１３は内・外側壁）
２…排出部（２０は内筒部材、２１は外筒部材、２２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…噴射手段（ｂは副空洞室、４０はノズル、４１は給気管）
５〜８…貫通孔
ａ…主空洞室
ｃ…排出補助経路
ｄ…二次分級用隙間
【図１】
2007196147.tif 000003
【図２】
2007196147.tif 000004
【図３】
2007196147.tif 000005