(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕原料を微粉と粗粉に粒度分級する分級手段を備えた微粉体製造システムにおいて、
前記分級手段の少なくとも一つが、上面に開口部を有するケーシングと、前記開口部を介して前記ケーシング内部に挿脱される円筒状の分級ロータと、この分級ロータの下方において垂直に配置され下端側で中心線まわりに回転可能に軸受けされた駆動軸と、この駆動軸の上端と前記分級ロータの下端を取り外し可能に結合し前記分級ロータを垂直に支持する分級ロータ支持部材と、前記分級ロータの外周面に対して前記分級ロータの半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置され前記外周面との間に環状の分級空間を形成する案内羽根環とを備え、
前記分級ロータは、頂壁と、この頂壁に対して垂直下方に間隔をおいて対向配置され貫通孔を有する底壁と、前記頂壁と底壁の間に配置された分級羽根環とから成り、
前記ケーシングは、前記案内羽根環の外側に同軸状に配置され前記案内羽根環を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して前記分級空間に連通した環状の分級空気供給室と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記貫通孔を介して前記分級ロータ内部に連通した環状の微粉排出室と、この微粉排出室内部の微粉を外部に案内するための微粉出口と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記分級空間の下端に連通した環状の粗粉排出室と、この粗粉排出室内部の粗粉を外部に案内するための粗粉出口とを有し、
前記分級ロータの下面と前記ケーシングの間に、前記微粉排出室を前記分級空間及び前記粗粉排出室に対してシールされた状態にするシール部が設けられ、このシール部は、前記分級ロータの底壁の下面周縁部に全周にわたって形成された環状の溝と、この溝の内部に突出しこの溝と同心状になるようにケーシングに形成された環状の突起とによって構成され、この溝と突起の間には微小な間隙が形成されている、
ものであることを特徴とする微粉体製造システム。
【請求項２】
粉砕原料を微粉と粗粉に粒度分級する分級手段を備えた微粉体製造システムにおいて、
前記分級手段の少なくとも一つが、上面に開口部を有するケーシングと、前記開口部を介して前記ケーシング内部に挿脱される円筒状の分級ロータと、この分級ロータの下方において垂直に配置され下端側で中心線まわりに回転可能に軸受けされた駆動軸と、この駆動軸の上端と前記分級ロータの下端を取り外し可能に結合し前記分級ロータを垂直に支持する分級ロータ支持部材と、前記分級ロータの外周面に対して前記分級ロータの半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置され前記外周面との間に環状の分級空間を形成する案内羽根環とを備え、
前記分級ロータは、頂壁と、この頂壁に対して垂直下方に間隔をおいて対向配置され貫通孔を有する底壁と、前記頂壁と底壁の間に配置された分級羽根環とから成り、
前記ケーシングは、前記案内羽根環の外側に同軸状に配置され前記案内羽根環を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して前記分級空間に連通した環状の分級空気供給室と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記貫通孔を介して前記分級ロータ内部に連通した環状の微粉排出室と、この微粉排出室内部の微粉を外部に案内するための微粉出口と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記分級空間の下端に連通した環状の粗粉排出室と、この粗粉排出室内部の粗粉を外部に案内するための粗粉出口と、前記分級ロータの下面との間に形成された間隙に洗浄用空気を導入するための空気通路とを有し、
前記空気通路の上端は前記分級ロータの下面と前記ケーシングの間に形成された環状の空気室に連通し、前記空気通路によって前記空気室に供給された洗浄用空気は前記分級ロータの下面と前記ケーシングの間の間隙を通って前記粗粉排出室及び前記微粉排出室に流入する、
ものであることを特徴とする微粉体製造システム。
【請求項３】
前記粗粉排出室が前記分級空間の下側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微粉体製造システム。
【請求項４】
前記微粉出口が、前記分級ロータの軸方向下方に向けて延びていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の微粉体製造システム。
【請求項５】
前記分級ロータ支持部材が筒状に形成されて円形の天板とこの天板に対して垂直下方に間隔をおいて配置された円形の底板とを有し、その内部が前記天板に形成された貫通孔と前記分級ロータの底壁に形成された貫通孔を介して前記分級ロータ内部に連通しており、前記分級ロータ支持部材の周壁に、前記天板と前記底板の周縁部間に配置され垂直方向に延びる複数個の間隔ウェブが互いに隣接する二つの間隔ウェブ間に微粉を排出するための間隙を形成する状態で設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の微粉体製造システム。
【請求項６】
前記間隔ウェブ間の間隙が、軸方向に延び、スリット状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の微粉体製造システム。
【請求項７】
前記周壁の外周面における前記間隔ウェブ間の間隙の開口率が２０％以上であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の微粉体製造システム。
【請求項８】
前記周壁の外周面における前記間隔ウェブ間の間隙の開口率が、前記分級ロータの外周面における前記分級羽根環を構成する複数個の分級羽根間の間隙の開口率以上であることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の微粉体製造システム。
【請求項９】
前記分級ロータに形成された貫通孔の径が前記分級ロータ支持部材に形成された貫通孔の径よりも小さいことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれかに記載の微粉体製造システム。
【請求項１０】
前記分級空間の内部に、前記分級ロータと同軸状に配置された螺旋状の渦巻部材が少なくとも一個設けられ、この渦巻部材が前記案内羽根環の内周部に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粉体製造システム。
【請求項１１】
前記粗粉排出室内部に、前記分級ロータに固定され、前記分級ロータと一体的に回転して前記粗粉排出室内部の粗粉を流動化させる粗粉排出用部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の微粉体製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトナー等を製造するための微粉体製造システムに関し、より詳しくは、分解及び組み立てが容易で、掃除を行い易いように成した鉛直軸式の気流式分級機を備えた微粉体製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、トナー等を製造するための微粉体製造システムは、粉砕原料を微粉と粗粉に粒度分級する分級手段を備えており、この分級手段の少なくとも一つに、垂直方向に延びる中心軸まわりに回転する円筒状の分級ロータによって被分級物を回転せしめ、分級ロータの周囲に形成された分級空間内に分級ロータの半径方向外側から内側に向けて分級空気を流し、微粉を分級空気流とともに分級ロータ内部に搬送して分級するようにした鉛直軸式の気流式分級機を採用したものが知られている。
【０００３】
従来のこの種の分級機では、分級ロータは上面に開口部を有するケーシング内部に収容され、分級ロータを駆動する駆動軸とこの駆動軸を分級ロータに連結する部材は分級ロータの上方に配置されている。被分級物は分級ロータの上方から供給され、分級ロータの上面を閉じる頂壁によって全周にわたって均一に分配されて分級空間内に供給される。分級ロータ内部に搬送された微粉は分級ロータ内部で軸方向下方に変向され、分級ロータから排出されて微粉排出室によって受け止められる。また、分級空間内の粗粉は重力によって下に落ち、粗粉排出室によって受け止められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
微粉体製造システムでは、製造する微粉体の種類が変わる度に装置を分解して内部を掃除しなけらばならないが、上述した分級機では、駆動軸と、駆動軸と分級ロータを連結する部材とが分級ロータの上方に配置されているため、分解及び組み立てに非常に手間がかかり、不便であった。
【０００５】
また、掃除のための開口部がケーシングの側壁に設けられていることが多く、ケーシングの底に沈積した微粉体を水平方向に排出しなければならないため、掃除が困難であった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を除き、取り扱い性の向上を図った微粉体製造システムを提供することを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、粉砕原料を微粉と粗粉に粒度分級する分級手段を備えた微粉体製造システムにおいて、
前記分級手段の少なくとも一つが、上面に開口部を有するケーシングと、前記開口部を介して前記ケーシング内部に挿脱される円筒状の分級ロータと、この分級ロータの下方において垂直に配置され下端側で中心線まわりに回転可能に軸受けされた駆動軸と、この駆動軸の上端と前記分級ロータの下端を取り外し可能に結合し前記分級ロータを垂直に支持する分級ロータ支持部材と、前記分級ロータの外周面に対して前記分級ロータの半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置され前記外周面との間に環状の分級空間を形成する案内羽根環とを備え、
前記分級ロータは、頂壁と、この頂壁に対して垂直下方に間隔をおいて対向配置され貫通孔を有する底壁と、前記頂壁と底壁の間に配置された分級羽根環とから成り、
前記ケーシングは、前記案内羽根環の外側に同軸状に配置され前記案内羽根環を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して前記分級空間に連通した環状の分級空気供給室と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記貫通孔を介して前記分級ロータ内部に連通した環状の微粉排出室と、この微粉排出室内部の微粉を外部に案内するための微粉出口と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記分級空間の下端に連通した環状の粗粉排出室と、この粗粉排出室内部の粗粉を外部に案内するための粗粉出口とを有し、
前記分級ロータの下面と前記ケーシングの間に、前記微粉排出室を前記分級空間及び前記粗粉排出室に対してシールされた状態にするシール部が設けられ、このシール部は、前記分級ロータの底壁の下面周縁部に全周にわたって形成された環状の溝と、この溝の内部に突出しこの溝と同心状になるようにケーシングに形成された環状の突起とによって構成され、この溝と突起の間には微小な間隙が形成されている、
ものであることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、粉砕原料を微粉と粗粉に粒度分級する分級手段を備えた微粉体製造システムにおいて、
前記分級手段の少なくとも一つが、上面に開口部を有するケーシングと、前記開口部を介して前記ケーシング内部に挿脱される円筒状の分級ロータと、この分級ロータの下方において垂直に配置され下端側で中心線まわりに回転可能に軸受けされた駆動軸と、この駆動軸の上端と前記分級ロータの下端を取り外し可能に結合し前記分級ロータを垂直に支持する分級ロータ支持部材と、前記分級ロータの外周面に対して前記分級ロータの半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置され前記外周面との間に環状の分級空間を形成する案内羽根環とを備え、
前記分級ロータは、頂壁と、この頂壁に対して垂直下方に間隔をおいて対向配置され貫通孔を有する底壁と、前記頂壁と底壁の間に配置された分級羽根環とから成り、
前記ケーシングは、前記案内羽根環の外側に同軸状に配置され前記案内羽根環を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して前記分級空間に連通した環状の分級空気供給室と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記貫通孔を介して前記分級ロータ内部に連通した環状の微粉排出室と、この微粉排出室内部の微粉を外部に案内するための微粉出口と、前記分級ロータの下方において前記駆動軸と同軸状に配置され前記分級空間の下端に連通した環状の粗粉排出室と、この粗粉排出室内部の粗粉を外部に案内するための粗粉出口と、前記分級ロータの下面との間に形成された間隙に洗浄用空気を導入するための空気通路とを有し、
前記空気通路の上端は前記分級ロータの下面と前記ケーシングの間に形成された環状の空気室に連通し、前記空気通路によって前記空気室に供給された洗浄用空気は前記分級ロータの下面と前記ケーシングの間の間隙を通って前記粗粉排出室及び前記微粉排出室に流入する、
ものであることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の分級機を組み立てる場合には、駆動軸、微粉排出室、粗粉排出室、分級ロータ支持部材等が分級ロータの下方に配置されているため、分級ロータをケーシング内部に容易に挿入することができる。また、分級ロータをケーシングから取り出す場合には、ケーシングの開口部を閉鎖するカバーのみを取り外すだけで分級ロータに到達することができる。分級ロータの駆動軸に対する固定は例えば１本のネジのみによって行うことができ、この１本のネジを取り外すことによって分級ロータをケーシングの開口部を介して上方に取り出すことができる。そして、分級ロータを取り外した後、微粉排出室や粗粉排出室の底に沈積した粉体は上方から吸引することによって簡単に取り除くことができる。さらに、請求項１によれば、分級ロータの下面とケーシングの間に、環状の溝とこの環状の溝の内部に突出した同心状の環状の突起にて構成されたシール部が設けられ、このシール部によって微粉排出室を分級空間及び粗粉排出室に対してシールされた状態にすることができる。また、請求項２によれば、分級ロータの下面とケーシングの間に形成された環状の空気室に供給された洗浄用空気が分級ロータの下面とケーシングの間の微小な間隙を通って粗粉排出室と微粉排出室に流入するので、粗粉排出室の内部の粗粉を除去することができるとともに、分級ロータの下面とケーシングの間の微小な間隙における微粉の詰まりや付着を防止することができる。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の微粉体製造システムにおいて、前記粗粉排出室が前記分級空間の下側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の微粉体製造システムにおいて、前記微粉出口が、前記分級ロータの軸方向下方に向けて延びていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の微粉体製造システムにおいて、前記分級ロータ支持部材が筒状に形成されて円形の天板とこの天板に対して垂直下方に間隔をおいて配置された円形の底板とを有し、その内部が前記天板に形成された貫通孔と前記分級ロータの底壁に形成された貫通孔を介して前記分級ロータ内部に連通しており、前記分級ロータ支持部材の周壁に、前記天板と前記底板の周縁部間に配置され垂直方向に延びる複数個の間隔ウェブが互いに隣接する二つの間隔ウェブ間に微粉を排出するための間隙を形成する状態で設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項５の微粉体製造システムにおいて、前記間隔ウェブ間の間隙が、軸方向に延び、スリット状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の微粉体製造システムにおいて、前記周壁の外周面における前記間隔ウェブ間の間隙の開口率が２０％以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項５〜請求項７の微粉体製造システムにおいて、前記周壁の外周面における前記間隔ウェブ間の間隙の開口率が、前記分級ロータの外周面における前記分級羽根環を構成する複数個の分級羽根間の間隙の開口率以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項５〜請求項８の微粉体製造システムにおいて、前記分級ロータに形成された貫通孔の径が前記分級ロータ支持部材に形成された貫通孔の径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１７】
この場合、分級ロータ内部の空気が分級ロータ支持部材に流れこみにくくなり、これによって分級ロータ内部の空気密度が幾分高くなるため、分級級ロータ内部に流れ込もうとする分級空気の流れが抑制され、粗粉が分級ロータ内部に流れ込みにくくなる。また、分級ロータ支持部材内部に流れ込む空気が加速されるため、分級ロータ支持部材内部の微粉の排出が促進される。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、請求項１〜請求項９の微粉体製造システムにおいて、前記分級空間の内部に、前記分級ロータと同軸状に配置された螺旋状の渦巻部材が少なくとも一個設けられ、この渦巻部材が前記案内羽根環の内周部に固定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
この場合、被分級物の分級空間内での滞留時間が長くなるのを抑えて粗粉が分級ロータ内部に流入するのを防止することができるので、分級精度が向上する。
【００２０】
また、請求項１１の発明は、請求項１〜請求項１０の微粉体製造システムにおいて、前記粗粉排出室内部に、前記分級ロータに固定され、前記分級ロータと一体的に回転して前記粗粉排出室内部の粗粉を流動化させる粗粉排出用部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
この場合、粗粉排出室内部の粗粉が粗粉排出用部材によって流動化されるため、粗粉排出室から排出され易くなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１、図２は本発明に適用される気流式分級機の一実施形態の縦断面図、図３は分級羽根環の一実施形態の横断面図である。
【００２４】
図１に示す気流式分級機は、ケーシング１と、ケーシング１内部の上方に収容された円筒状の分級ロータ２と、分級ロータ２の下方において垂直に配置された駆動軸３と、駆動軸３の上端と分級ロータ２の下端を結合し分級ロータ２を垂直に支持する分級ロータ支持部材４と、分級ロータ２の外周面に対して分級ロータ２の半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置された案内羽根環５とを備えている。
【００２５】
分級ロータ２は、頂壁としての分配円板６と、この分配円板６に対して垂直下方に間隔をおいて配置された底壁としてのカバー円板７と、分配円板６とカバー円板７の周縁部間に配置された分級羽根環８とから成っている。
【００２６】
なお、本実施形態では、掃除を容易にするために、分配円板６、カバー円板７、及び分級羽根環８は、ネジ等によって、分解できるように固定されているが、溶接等によって、分解できないように固定するようにしてもよい。
【００２７】
分配円板６は、回転すると、後述するケーシングカバー１４に設けられた原料投入口１５を介して投入される粉砕原料を全周にわたって均一に分配するように形成されている。分配円板６の中心部には、後述するネジ１１の取り付け及び取り外しのための工具を挿入する孔６ａが設けられている。この孔６ａの内周面にはネジ溝が刻設されており、キャップ用のネジ９が螺着されている。
【００２８】
分級羽根環８は、分配円板６及びカバー円板７の周縁部に沿って等間隔をおいて環状に配列された垂直方向に延びる複数個の分級羽根によって構成され、その横断面形状及び向きは、例えば図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、互いに隣接する二つの分級羽根８ａ、８ａ間に形成されるスリット状の間隙Ｓの横断面形状が、分級空気の流れに適した形状となるように設定されている。
【００２９】
カバー円板７の中心部には分級ロータ支持部材４が固定されており、その周囲には貫通孔１０が設けられている。分級ロータ支持部材４はネジ１１によって駆動軸３の上端に取り外し可能に固定されている。
【００３０】
駆動軸３は下端側で中心線まわりに回転可能に支持されており、下端部は駆動モータ（不図示）の回転軸に連結されている。
【００３１】
案内羽根環５は、分級ロータ２の外周面の周方向と平行な方向に等間隔をおいて環状に配列されケーシング１に固定された複数個の垂直方向に延びる案内羽根によって構成されている。案内羽根の横断面形状及び向きは、互いに隣接する二つの案内羽根間に形成されるスリット状の間隙の横断面形状が分級空気の流れに適した形状となるように、例えば図３に示すような分級羽根８ａの横断面形状に対応した形状になっている。
【００３２】
ケーシング１は上面に分級ロータ２を挿脱するための開口部１３を有し、この開口部１３にはケーシングカバー１４が取り外し可能に取り付けられている。ケーシングカバー１４の中心部には粉砕原料投入口１５が設けられている。
【００３３】
ケーシング１の内部には、案内羽根環５の外側に同軸状に配置された環状の分級空気供給室１６と、分級ロータ２の下方において駆動軸３と同軸状に配置された環状の微粉排出室１７と、微粉排出室１６の外側に駆動軸３と同軸状に配置された環状の粗粉排出室１８とが設けられている。
【００３４】
分級空気供給室１６は内周面が開口した断面矩形状のもので、案内羽根環５を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して分級空間１２に連通している。分級空気供給室１６には外部から分級空気を取り入れるための分級空気供給管１９が連通接続されている。
【００３５】
微粉排出室１７は、カバー円板７に設けられた貫通孔１０を介して分級ロータ２内部と連通している。微粉排出室１７には、内部の微粉を外部に排出するための微粉出口としての微粉排出管２０が連通接続されている。
【００３６】
粗粉排出室１８は分級空間１２の下側に位置し、分級空間１２の下端に連通している。粗粉排出室１８には、内部の粗粉を外部に排出するための粗粉出口としての粗粉排出管２１が連通接続されている。
【００３７】
分級ロータ２の下面とケーシング１の間にはシール部２２が設けられている。このシール部２２は、カバー円板７の下面周縁部に全周にわたって形成された環状の溝７ａと、この溝７ａの内部に突出し溝７ａと同心状になるようにケーシング１に形成された環状の突起１ａとによって構成され、溝７ａと突起１ａの間には微小な間隙が形成されている。このシール部２２によって、微粉排出室１７が分級空間１２及び粗粉排出室１８に対してシールされた状態になっている。
【００３８】
この分級機の作用について説明する。
分級空気室１６には分級空気供給管１９を介して分級空気が供給されており、この分級空気は案内羽根環５に形成された間隙を介して分級空間１２内に噴出し、分級羽根環８に形成された間隙を介して、回転している分級ロータ２内部に流れ込んでいる。原料投入口１５を介して投入された被分級物は分級ロータ２の分配円板６によって全周方向に分散し、分級空間１２内に流れ込む。
【００３９】
分級空間１２内に流れ込んだ被分級物が分級空間１２内を落下する間に、粒径の小さい微粉は分級空気流に乗って分級ロータ１２内部に流れ込み、分級空気流とともに軸方向下方に変向され、カバー円板７に形成された貫通孔１０を介して微粉排出室１７内部に流れ込む。そして、この微粉は、微粉排出管２０を介して外部に排出される。一方、分級空間１２内で分級空気流に乗らなかった粗粉は重力によって分級空間１２内を降下し、粗粉排出室１８によって受け止められる。そして、この粗粉は粗粉排出管２１を介して外部に排出される。
【００４０】
次に、図２に示す分級機について説明する。なお、図１に示す分級機と同一の部分の説明は省略する。
この分級機では、分級ロータ支持部材４は、円形の天板２３と、この天板２３に対して垂直下方に間隔をおいて配置された円形の底板２４と、天板２３と底板２４の周縁部間に配置された垂直方向に延びる複数個の間隔ウエブ２５とから成っている。
【００４１】
なお、本実施形態では、掃除を容易にするために、天板２３、底板２４、及び間隔ウエブ２５は、ネジ等によって、分解できるように固定されているが、溶接等によって、分解できないように固定するようにしてもよい。
【００４２】
天板２３の上面の周縁部には、周方向に等間隔をおいて配置された複数個のネジ孔が設けられており、天板２３は、このネジ孔に螺合するネジ（不図示）を介して分級ロータ２の下面に取り外し可能に固定されている。天板２３には円形の貫通孔２６が同心状に形成されており、この貫通孔２６と分級ロータ２のカバー円板７に形成された貫通孔１０によって、分級ロータ支持部材４の内部と分級ロータ２の内部が連通した状態となっている。貫通孔１０の径は貫通孔２６の径よりも小さくなっており、これによって絞り作用を有する遮蔽部が形成されている。
【００４３】
これによって、分級ロータ２内部の空気が分級ロータ支持部材４に流れこみにくくなり、分級ロータ２内部の空気密度が幾分高くなるため、分級級ロータ２内部に流れ込もうとする分級空気の流れが抑制され、粗粉が分級ロータ２内部に流れ込みにくくなる。また、分級ロータ支持部材４内部に流れ込む空気が加速されるため、分級ロータ支持部材４内部の微粉の排出が促進される。
【００４４】
間隔ウエブ２５は天板２３及び底板２４の周縁部に沿って等間隔をおいて環状に配列されており、その横断面形状及び向きは、互いに隣接する二つの間隔ウエブ２５、２５間に形成されるスリット状の間隙の横断面形状が、分級ロータ支持部材４から排出される空気の流れに適した形状となるように、例えば図３に示すような分級羽根８ａの横断面形状に対応した形状になっている。なお、間隔ウエブ２５、２５間に形成される間隙の、分級ロータ支持部材４の周壁の外周面に対する開口率は２０％以上であることが好ましい。また、この開口率は、分級ロータ２の外周面における分級羽根環８、８間の間隙の開口率以上であることが好ましい。
【００４５】
分級空間１２の内部には、分級空間１２内部における被分級物の滞留時間と凝集を制御するための螺旋状の渦巻部材２７が分級ロータ２と同軸状に配置されている。渦巻部材２７は帯状の部材を螺旋状に形成したもので、案内羽根環５の内周部に固定され、分級空間１２の高さ方向のほぼ全長にわたって延びている。渦巻部材２７の内周部と分級羽根環８の外周部の間には微小な間隙が形成されている。
【００４６】
渦巻部材２７の勾配を選択することによって被分級物の滞留時間を調節することができる。即ち、勾配を大きくすると滞留時間が短くなり、勾配を小さくすると滞留時間が長くなる。
【００４７】
また、渦巻部材２７の勾配を分級羽根環８の高さ方向に種々変化させることもできる。このようにすると、被分級物の滞留時間が分級羽根環８の高さ方向に種々調節されることになる。例えば、分級羽根環８の上部に対向する部位では勾配を大きくして被分級物を迅速に引き入れるようにし、分級羽根環８の高さ方向中央部に対向する部位では、勾配を小さくして被分級物の滞留時間を長くするようにし、分級羽根環８の下部に対向する部位では勾配を大きくして被分級物が迅速に排出されるようにする。
【００４８】
被分級物の凝集の制御は渦巻部材２７の数を変化させることによって行うことができる。なお、渦巻部材２７は必ずしも分級羽根の高さ方向全長にわたって延びている必要はなく、分級羽根２７の高さ方向の一部に設けるようにしてもよい。
【００４９】
粗粉排出室１８内部には環状の粗粉排出用部材２８が同心状に設けられている。粗粉排出用部材２８は、粗粉排出室１８の内側側面及び底面に沿うように形成された断面Ｌ字形のもので、その上端は分級ロータ２のカバー円板７に固定されていて、分級ロータ２と一体的に回転する。これによって、粗粉排出室１８内部の粗粉が流動化して粗粉排出室１８からの排出が促進される。粗粉排出室１８の内側側面及び底面と粗粉排出用部材２８の間には、後述する洗浄用空気が通るための間隙が形成されている。なお、粗粉排出用部材２８は、必ずしも粗粉排出室１８の全周にわたって存在するように環状に形成される必要は無く、粗粉排出室１８の周方向の一部にのみ存在するように形成してもよい。また、形状も上記形状に限定されるものではない。
【００５０】
ケーシング１には、分級ロータ２の下面との間に形成された間隙に洗浄用空気を導入するための空気通路２９が形成されている。空気通路１９の上端は分級ロータ２の下面とケーシング１の間に形成された環状の空気室Ｃに連通しており、空気室Ｃに供給された洗浄用空気は分級ロータ２の下面とケーシング１の間の微小な間隙を通って粗粉排出室１８に流入し、さらに粗粉排出用部材２８と粗粉排出室１８の間の間隙を通って粗粉排出管２１に流入し、外部に排出される。これによって、粗粉排出室１８の内側側面及び底面と粗粉排出用部材２８の間の粗粉を除去することができる。なお、上記洗浄用空気は分級ロータ２の下面とケーシング１の間の微小な間隙を通って微粉排出室１７にも流入するので、この間隙における微粉の詰まりや付着を防止することができる。また、粗粉排出室１８内部の上方には円筒状の押さえリング３０が同軸状に配置されており、この押さえリング３０はケーシング１に固定されている。この押さえリング３０によって粗粉排出室１８内部の粗粉が分級空間内１２内に逆流するのが防止される。
【００５１】
この分級機の作用について説明する。
分級空気室１６には分級空気供給管１９を介して分級空気が供給されており、この分級空気は案内羽根環５に形成された間隙を介して分級空間１２内に噴出し、分級羽根環８に形成された間隙を介して、回転している分級ロータ２内部に流れ込んでいる。原料投入口１５を介して投入された被分級物は分級ロータ２の分配円板６によって全周方向に分散し、分級空間１２内に流れ込む。
【００５２】
分級空間１２内に流れ込んだ被分級物は渦巻部材２７の上面に沿って下方に移動してゆく。そして、被分級物が分級空間１２内を通過する間に粒径の小さい微粉は分級空気流に乗って分級ロータ１２内部に流れ込み、分級空気流とともに軸方向下方に変向され、カバー円板７に形成された貫通孔１０を介して分級ロータ支持部材４内部に流れ込む。そして、この微粉は間隔ウエブ２５、２５間の間隙を介して微粉排出室１７内部に流れ込み、微粉排出管２０を介して外部に排出される。
【００５３】
一方、分級空間１２内で分級空気流に乗らなかった粗粉は渦巻部材２７に沿って分級空間１２内を下降し、粗粉排出室１８によって受け止められる。そして、この粗粉は粗粉排出用部材２８によって流動化され、粗粉排出管２１を介して外部に排出される。
【００５４】
図４〜図１５は上記分級機を搭載した微粉体製造システム（トナー製造システム）の一実施形態のブロック図である。
図４のシステムは、粉砕原料から規定粒度よりも大きい粒度の粗粉を粒度分級する分級手段３１と、分級手段３１によって分級された粗粉を再粉砕する粉砕手段３２と、分級手段３１によって分級された微粉を規定粒度内の粗粉（製品）と規定粒度未満の微粉に粒度分級する分級手段３３とを備えている。粉砕手段３２で再粉砕された粗粉は再び分級手段３１に供給され、分級手段３３で分級された微粉は回収され溶融されて塊状に固められた後、粉砕されて再び粉砕原料となる。このシステムでは分級手段３３に上記分級機が使用され、分級手段３１には公知の気流式分級機が使用される。また、粉砕手段３２には公知のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００５５】
なお、分級手段３１と分級手段３３はライン接続されておらず、分級手段３１から分級手段３３への微粉の供給は、分級手段３１から排出される微粉を分級手段３１の後に配置されたサイクロンまたはバグフィルタ等の捕集機（不図示）により回収した後、供給機（不図示）によって分級手段３３に供給することによって行われる。
【００５６】
図１６〜図１８は分級手段３１に使用される気流式分級機の一例を示している。
図１６の分級機では、原料及び一次空気が原料供給管１０１を介して機内に供給され、原料は流動室１０２内で撹拌分散されて凝集がほぐされ、単一粒子化される。そして、微粉は上昇気流に乗って分級室１０３内に流入し、分級ロータ１０４によって規定粒度内の微粉のみが分級選別され、これが排出管１０５を介して機外に排出される。一方、粗粉は壁面に沿って降下して機内下部に貯留され、ロータリーバルブ１０６を介して機外に排出される。なお、１０７は二次空気供給管、１０８は分級ロータ１０４を回転させるモータである。
【００５７】
図１７、１８の分級機は図１６の分級機の変形である。図１７のものでは一つの分級室１０３内に複数個の分級ロータ１０４が設けられており、その他の構成は図１６のものと実質的に同じである。また、図１８のものでは分級ロータ１０４が縦向きに配置されており、垂直方向に延びる回転軸１０９の中心線まわりに回転する。この分級機のその他の構成は図１６のものと実質的に同じである。なお、この例では分級ロータ１０４が円錐形となっているが、図１６に示すような円筒形のものであってもよい。
【００５８】
図１９〜図２２は粉砕手段３２に使用される粉砕機の一例を示す図である。
図１９の粉砕機はジェット気流式のもので、原料供給管２０１を介して粉砕室２０２内に供給された原料は、機体の側面に取り付けられた複数個のノズル２０３から機内の一点に向けて噴出されているジェット気流によって加速され、粒子相互の衝突によって粉砕される。そして、粉砕された原料は上昇気流に乗り、分級ロータ２０４によって規定粒度内の微粉が分級され、排出管２０５を介して排出される。なお、粗粉は降下して再粉砕される。
【００５９】
図２０の粉砕機は図１９の粉砕機の変形であり、機体の側面に取り付けられた複数個のノズル２０３はいずれも斜め下方に向けられており、さらに機体の下面にノズル２０３が垂直に取り付けられており、各ノズル２０３から噴出したジェット気流が一点で衝突し各気流の速度ベクトルが互いに打ち消されるようになっている。その他の構成は図１９のものと実質的に同じである。この粉砕機は、図１９の粉砕機では流動化させることが難しい粉体に適用される。
【００６０】
図２１、図２２は機械式粉砕機で、原料供給管３０１を介して機内に供給された原料が高速回転しているブレードロータ３０２とその周囲のライナ３０３との間で粉砕され、粉砕された原料は空気供給管３０４を介して供給される空気流によって分級ロータ３０５に導かれ、微粉は排出管３０６を介して外部に排出され、粗粉は粉砕部に戻って再粉砕されるようになっている。
【００６１】
図５に示すシステムは、図４のシステムに、分級手段３３で分級されなかった規定粒度内の粗粉を分級する分級手段３４を追加したものであり、この分級手段３４には図１及び図２の分級機や分級手段３１と同等の気流式分級機が使用される。このようにすると、分級手段３３の分級効率を落とさずに高精度の分級を行うことができる。
【００６２】
図６に示すシステムは、図５のシステムにおいて、分級手段３１と分級手段３３の間に、分級手段３１で分級されなかった規定粒度よりも大きい粒度の粗粉を分級する分級手段３５と、分級手段３５で分級された粗粉を粉砕する粉砕手段３６とを設け、粉砕手段３６で粉砕された粗粉を分級手段３５に再供給するようにしている。このようにすると、分級手段３３に供給される粉砕原料の粒度が均一化され、粒度の揃った良質の製品が得られる。分級手段３５には分級手段３１と同等の気流式分級機が使用され、粉砕手段３６には粉砕手段３２と同等のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００６３】
図７に示すシステムは、図４のシステムにおいて、分級手段３１の前に粉砕原料を予め粉砕する予備粉砕工程３７を設けたものである。同様に、図８のシステムは、図５のシステムに予備粉砕工程３７を設け、図９のシステムは、図６のシステムに予備粉砕工程３７を設けたものである。
【００６４】
図１０のシステムは、図４のシステムにおいて、分級手段３１の前に粉砕原料から規定粒度未満の微粉を分級する予備分級工程３８を設けたものである。この予備分級工程３８には、図１及び図２の分級機や分級手段３１と同等の気流式分級機が使用される。なお、図５、図６のシステムについても、同様に予備分級工程３８を設けることができる。
【００６５】
図１１のシステムは、粉砕原料から規定粒度未満の微粉を分級する分級手段３９と、分級手段３９で分級された粗粉を規定粒度内の微粉（製品）と規定粒度よりも大きい粒度の粗粉に粒度分級する分級手段４０と、分級手段４０で分級された粗粉を再粉砕する粉砕手段４１とを備えている。粉砕手段４１で再粉砕された粗粉は再び分級手段３９に供給され、分級手段３９で分級された微粉は回収され溶融されて塊状に固められた後、粉砕されて再び粉砕原料となる。分級手段３９、４０には図１及び図２の分級機や分級手段３１と同等の気流式分級機が使用される。また、粉砕手段４１には粉砕手段３２と同等のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００６６】
図１２のシステムは、粉砕原料から規定粒度よりも大きい粒度の粗粉を粒度分級する分級手段４２と、分級手段４２で分級された微粉を、規定粒度内の中粉（製品）と、規定粒度よりも小さい粒度の微粉と、規定粒度よりも大きい粒度の粗粉とに粒度分級する分級手段４３と、分級手段４２、４３で分級された粗粉を再粉砕する粉砕手段４４とを備えている。粉砕手段４４で再粉砕された粗粉は再び分級手段４２に供給され、分級手段４３で分級された微粉は回収され溶融されて塊状に固められた後、粉砕されて再び粉砕原料となる。このシステムでは、分級手段４２に図１及び図２の分級機が使用され、分級手段４３には、例えば図２３に示すような公知の気流式分級機が使用される。また、粉砕手段４４には粉砕手段３２と同等のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００６７】
図２３に示す分級機はコアンダ効果を利用したもので、ブロック６０１内部に空気導入管６０２、６０３を介して空気が導入され、その合流点に原料供給ノズル６０４を介して原料と空気が供給される。ブロック６０１内部に流入した空気流のうち、曲面部６０１ａが形成された壁面に近い流れはコアンダ効果によって曲面６０１ａに沿って流れるため、慣性力の小さい微粉とともに、曲面６０１ａに沿って分岐した第１の排出路６０５に流れ込む。粒径の大きい粗粉は慣性力が大きく直進性を有するため、空気導入管６０２にほぼ直線的に連続している第２の排出ロ６０６に流れ込む。そして、微粉と粗粉の間の粒径を有する中粉は第１の排出路６０５と第２の通路６０６の間に形成された第３の排出路６０７に流れ込む。なお、６０８は支軸６０８ａまわりに回動する空気流調節用のエッジ、６０９、６１０は支軸６０９ａ、６１０ａまわりに回動する分級粒度調節用のエッジ、６１１、６１２は空気量調節用の弁であり、これらを調節することによって微粉、中粉、粗粉の粒度を調節することができる。
【００６８】
図１３のシステムは、粉砕原料から規定粒度よりも大きい粒度の粗粉を粒度分級する分級手段４５と、分級手段４５で分級された微粉から規定粒度よりも小さい粒度の微粉を分級する分級手段４６と、分級手段４６で分級された粗粉を、規定粒度内の中粉（製品）と、規定粒度よりも小さい粒度の微粉と、規定粒度よりも大きい粒度の粗粉とに粒度分級する分級手段４７と、分級手段４５、４７で分級された粗粉を再粉砕する粉砕手段４８とを備えている。粉砕手段４８で再粉砕された粗粉は再び分級手段４５に供給され、分級手段４６、４７で分級された微粉は回収され溶融されて塊状に固められた後、粉砕されて再び粉砕原料となる。分級手段４５、４６には図１及び図２の分級機や分級手段３１と同等の気流式分級機が使用され、分級手段４７には分級手段４３と同等の気流式分級機が使用される。また、粉砕手段４８には粉砕手段３２と同等のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００６９】
図１４のシステムは、図１２のシステムにおいて、分級手段４２の前に、粉砕原料を予め粉砕する予備粉砕工程４９を設け、分級手段４２と分級手段４３の間に、分級手段４２で分級された微粉をさらに細かく粉砕する粉砕手段５０を設けたものである。なお、粉砕手段５０には粉砕手段３２と同等のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００７０】
図１５のシステムは、粉砕原料から規定粒度よりも小さい粒度の微粉を分級する予備分級工程５１と、予備分級工程で分級された粗粉から規定粒度よりも大きい粒度の粗粉を分級する分級手段５２と、分級手段５２で分級された微粉を、規定粒度内の中粉（製品）と、規定粒度よりも小さい粒度の微粉と、規定粒度よりも大きい粒度の粗粉とに粒度分級する分級手段５３と、分級手段５２、５３で分級された粗粉を再粉砕する粉砕手段５４とを備えている。粉砕手段５４で再粉砕された粗粉は再び分級手段５２に供給され、予備分級工程５１、分級手段５３で分級された微粉は回収され溶融されて塊状に固められた後、粉砕されて再び粉砕原料となる。予備分級工程５１、分級手段５２には図１及び図２の分級機や分級手段３１と同等の気流式分級機が使用され、分級手段５３には分級手段４３と同等の気流式分級機が使用される。また、粉砕手段５４には粉砕手段３２と同等のジェット気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用される。
【００７１】
なお、図４〜図１５のシステムでは、いずれも、図２４（ａ）に示すように、最初の分級手段で分級された粗粉を粉砕手段で粉砕して最初の分級手段に戻すようになっているが、図２４（ｂ）に示すように、まず粉砕手段で粉砕してから最初の分級手段に供給し、分級された粗粉を粉砕手段でさらに再粉砕するようにしてもよい。
【００７２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７３】
本発明の微粉体製造システムに適用可能な粉体としては、例えば、トナーや粉体塗料の他、ワックスや各種プラスチック類、農薬、殺虫剤、化粧料、洗剤、消火剤、発泡剤、ゴム薬品等の化学薬品類、顔料、洗料、カーボン、タルク、マイカ、石灰、カオリン、シリカゲル、グラファイト等の無機物、研磨材や各種セラミックス、炭酸リチウム、炭酸ニッケル、二次電池材料等の金属酸化物、その他、小麦、大豆、トウモロコシ、砂糖、澱粉等の食品や、ＣＭＣ、ゼラチン、セルロース等の有機原料等が挙げられる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように本発明の微粉体製造システムは、分解及び組み立て、掃除が容易な分級機を採用しているので、取り扱い性が良い。そのため、鉱物や樹脂から薬品や食品に至る広範囲の粉体への適用が可能である。
【００７５】
また、請求項９の微粉体製造システムによれば、分級ロータに形成された貫通孔の径が分級ロータ支持部材に形成された貫通孔の径よりも小さいことにより、分級ロータ内部の空気が分級ロータ支持部材に流れこみにくくなり、これによって分級ロータ内部の空気密度が高くなるため、分級ロータ内部に流れ込もうとする分級空気の流れが抑制され、粗粉が分級ロータ内部に流れ込みにくくなる。また、分級ロータ支持部材内部に流れ込む空気が加速されるため、分級ロータ支持部材内部の微粉の排出が促進される。したがって、高品質の微粉を効率良く製造することができる。
【００７６】
また、請求項１０の微粉体製造システムによれば、分級空間の内部に、分級ロータと同軸状に配置された螺旋状の渦巻部材を設けたことにより、被分級物の分級空間内での滞留時間が長くなるのが抑えられて粗粉が分級ロータ内部に流入するのが防止されるので、分級精度が向上し、製品の品質が向上する。
【００７７】
請求項１１の微粉体製造システムによれば、粗粉排出室内部に、分級ロータと一体的に回転する粗粉排出用部材を設けたことにより、粗粉排出室内部の粗粉が粗粉排出用部材によって流動化され、粗粉排出室から排出され易くなるので、取り扱い性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の分級機の一実施形態の縦断面図。
【図２】  本発明の分級機の一実施形態の縦断面図。
【図３】  分級羽根環の一実施形態の横断面図。
【図４】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図５】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図６】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図７】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図８】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図９】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１０】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１１】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１２】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１３】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１４】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１５】  本発明の微粉体製造システムの一実施形態のブロック図。
【図１６】  本発明の微粉体製造システムに適用される分級機の構成図。
【図１７】  本発明の微粉体製造システムに適用される分級機の構成図。
【図１８】  本発明の微粉体製造システムに適用される分級機の構成図。
【図１９】  本発明の微粉体製造システムに適用される粉砕機の構成図。
【図２０】  本発明の微粉体製造システムに適用される粉砕機の構成図。
【図２１】  本発明の微粉体製造システムに適用される粉砕機の構成図。
【図２２】  本発明の微粉体製造システムに適用される粉砕機の構成図。
【図２３】  本発明の微粉体製造システムに適用される分級機の構成図。
【図２４】  本発明の微粉体製造システムの変形例の説明図。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  分級ロータ
３  駆動軸
４  分級ロータ支持部材
５  案内羽根環
６  分配円板（頂壁）
７  カバー円板（底壁）
８  分級羽根環
１０  カバー円板の貫通孔
１２  分級空間
１３  ケーシングの開口部
１６  分級空気供給室
１７  微粉排出室
１８  粗粉排出室
２０  微粉排出管（微粉出口）
２１  粗粉排出管（粗粉出口）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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