(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分級カバーと分級板とを上下に設け、分級カバーの下面および分級板の上面を中心に向けて高くなる円錐形とし、その円錐形下面と円錐形上面間に形成された分級室の外周部に複数のルーバーを環状に配置して隣接するルーバー間に二次エアの流入路を設け、上記分級室内に供給された粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離し、微粉を分級板の中心部に接続された微粉排出筒から排出し、粗粉を分級板の外周囲に形成された粗粉排出口から排出させるようにした気流分級機において、前記分級カバーにおける円錐形下面の水平線となす傾斜角を、分級板における円錐形上面の水平線となす傾斜角より大きくし、前記分級カバーの円錐形下面の水平線となす傾斜角を４５°乃至７５°の範囲としたことを特徴とする気流分級機。
【請求項２】
前記分級カバーの上方に、粉体と圧縮エアの固気混合流体を旋回させ乍ら分級室内の中心部に供給する粉体供給装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の気流分級機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機に用いられる現像用トナー等の粉体を微粉と粗粉とに遠心分離する気流分級機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の気流分級機として、図４に示したものが従来から知られている。この気流分級機は、分級カバー３０と分級板３１間に形成された分級室３２の外周に、角度調整自在に設けられた複数のルーバー３３を環状に配置して隣接するルーバー３３間に二次エアを分級室３２内に旋回流入させる流入路を設け、上記分級カバー３０上には粉体供給筒３４を配置し、その粉体供給筒３４の内周下部と分級カバー３０の外周間に粉体供給口３５を形成している。
【０００３】
また、分級板３１の中心部に微粉排出筒３６を接続し、かつ分級板３１の外周囲に粗粉排出口３７を設けている。
【０００４】
上記気流分級機においては、微粉排出筒３６にブロワーの吸引力を付与する状態において、粉体供給筒３４内の外周上部に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給し、上記粉体供給筒３４内を旋回しつつ下降する固気混合流体を粉体供給口３５から分級室３２内に供給して、ルーバー３３間の流入路から分級室３２内に流入する二次エアにより固気混合流体の旋回速度を高めて粉体を遠心分離し、分級室３２の中心部に移行する微粉を微粉排出筒３６から排出し、分級室３２内の外周部で旋回する粗粉を粗粉排出口３７から排出させるようにしている。
【０００５】
上記の気流分級機を用いる粉体の分級において、粉体の分級点は、分級室３２において旋回する気流の旋回速度に影響を受け、上記旋回速度を大きくすることによって分級点を小さくし得ることは従来から知られている。
【０００６】
ここで、分級点とは、回収された微粉の粒度分布曲線と粗粉の粒度分布曲線の交点での粒子径をいう。
【０００７】
分級室３２における気流の旋回速度は、分級室３２内に旋回流入させる固気混合流体の供給圧を高くすることによって高めることができるが、供給圧の圧力上昇に限度がある。
【０００８】
そこで、この種気流分級機においては、固気混合流体の供給圧を一定とする状態においてルーバー３３の角度を調整し、分級室３２内に流入する二次エアの流速の変化により分級室３２内における気流の旋回速度を調整しており、微粉を製品とする粉体の分級に際しては、ルーバー３３間に形成される流通路を小さくして分級室３２内における気流の旋回速度を高め、粉体の分級点を下げるようにしている。
【０００９】
ここで、図４に示す気流分級機の分級室３２における気流の旋回速度を測定したところ、図５に示す結果を得た。
【００１０】
試験に使用した気流分級機の各部の寸法を表１に示す。
【００１１】
【表１】
0003902845.tif 000002
【００１２】
ここで、Ｄ1 ＝分級室３２の内径
Ｄ2 ＝分級カバー３０の外径
Ｄ3 ＝分級板３１の外径
ｄ1 ＝微粉排出筒３６の内径
Ｈ1 ＝ルーバー３３の高さ
α1 ，β1 ＝分級カバー３０の円錐形下面および分級板３１の円錐形上面の傾斜角度
条件として、微粉排出筒３６に−０．３ｋｇ／ｃｍ2 の吸引力を付与し、かつ粉体供給筒３４内に２ｋｇ／ｃｍ2 の高圧エアを噴射した。
【００１３】
図５の(イ) の速度曲線はルーバー３３の間隔を１ｍｍとしたときの測定結果を示し、(ロ) 、(ハ) 、(ニ) の速度曲線は上記間隔を３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍとしたときの測定結果を示す。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の気流分級機においては、図４に示すように、分級室３２において気流を高速で旋回させることができるため、ガラス粉やトナー等の粉体においては、ミクロンオーダの分級を可能とすることができるという特徴を有するが、現像用トナーにおいては粒子径が小さい程、鮮明な画像が得られるため、分級点をさらに低くして欲しいという要求がある。
【００１５】
本件の発明者等は、分級点と相関関係にある気流の旋回速度を高めるため種々の実験を行なったところ、分級カバーにおける円錐形下面の傾斜角を大きくすることにより、分級室内での気流の旋回速度を高めることができることを見出したのである。
【００１６】
この発明の課題は、気流分級機における粉体の分級に際し、その分級点の低下を図ることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、分級カバーと分級板とを上下に設け、分級カバーの下面および分級板の上面を中心に向けて高くなる円錐形とし、その円錐形下面と円錐形上面間に形成された分級室の外周部に複数のルーバーを環状に配置して隣接するルーバー間に二次エアの流入路を設け、上記分級室内に供給された粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離し、微粉を分級板の中心部に接続された微粉排出筒から排出し、粗粉を分級板の外周囲に形成された粗粉排出口から排出させるようにした気流分級機において、前記分級カバーにおける円錐形下面の水平線となす傾斜角を、分級板における円錐形上面の水平線となす傾斜角より大きくし、前記分級カバーの円錐形下面の水平線となす傾斜角を４５°乃至７５°の範囲とした構成を採用している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１に示すように、ケーシング１は、上部ケーシング２と下部ケーシング３とから成り、上部ケーシング２の内部には分級カバー４と分級板５とが上下に設けられている。
【００１９】
分級カバー４の下面４ａおよび分級板５の上面５ａは、中心に向けて高くなる円錐形とされ、分級カバー４における円錐形下面４ａの傾斜角αは、分級板５における円錐形上面５ａの傾斜角βより大きくなっている。
【００２０】
上部ケーシング２は、上下に分割され、その分割面間に複数のルーバー７が分級室６の周方向に間隔をおいて環状に配置されている。
【００２１】
ルーバー７は図では省略したが、角度調整自在とされ、隣接するルーバー７間に流通路が形成されている。この流通路は分級室６内において旋回される粉体の旋回方向に向けて分級室６内に二次エアを流入させるようになっている。
【００２２】
分級板５の中心部には微粉排出筒８が接続され、この微粉排出筒８は下部ケーシング３を貫通している。また、分級板５の外周と上部ケーシング２の内周面間に環状の粗粉排出口９が設けられている。
【００２３】
上部ケーシング２の上部には粉体供給筒１０が接続され、その粉体供給筒１０の内周下部と分級カバー４の外周間に粉体供給口１１が形成されている。粉体供給筒１０は、外周上部に接続方向に延びる粉体導入筒１２を有し、その粉体導入筒１２に粉体と圧縮エアの固気混合流体が供給されるようになっている。
【００２４】
実施の形態で示す気流分級機は上記の構造から成り、粉体の供給に際しては、微粉排出筒８内に吸引力を付与する状態で粉体導入筒１２から粉体供給筒１０内に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給する。
【００２５】
粉体供給筒１０内に供給された固気混合流体は、粉体供給筒１０内を旋回しつつ下降して分級室６内に流入し、その分級室６内で旋回する。
【００２６】
このとき、ルーバー７間の流通路から分級室６内に二次エアが流入し、その二次エアによって分級室６で旋回する粉体は加速され、粉体は微粉と粗粉とに遠心分離される。
【００２７】
微粉は、分級室６の中心に向けて移動して微粉排出筒８から排出される。一方、粗粉は分級室６の外周部に向けて移動し、粗粉排出口９から下部ケーシング３内に排出される。
【００２８】
上記の構成から成る気流分級機と図４に示す気流分級機とは分級カバー４における円錐形下面４ａの傾斜角αのみが相違し、実施の形態では、上記傾斜角αを分級板５における円錐形上面５ａの傾斜角βより大きくしている。
【００２９】
上記の構成を採用することによって、粉体の分級点がどのように変化するかを調べるため、炭酸カルシウムを分級し、その分級点を測定したところ、表２に示す結果を得た。
【００３０】
試験条件として、粉体導入筒１２に２ｋｇ／ｃｍ2 の圧縮エアを供給し、炭酸カルシウムの供給量を５ｋｇ／ｈｒとした。また、微粉排出筒８内に−０．３ｋｇ／ｃｍ3 の吸引力を付与した。
【００３１】
また、気流分級機における分級カバー４の円錐形下面４ａの傾斜角αは６０°としており、他の各部の寸法は、図４に示す気流分級機と同じであるため、その寸法の記載を省略する。
【００３２】
なお、比較として、図４に示す気流分級機を用い、同じ試験条件でもって炭酸カルシウムを分級した際の分級点の測定結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
0003902845.tif 000003
【００３４】
上記表２から理解し得るように、実施の形態における気流分級機においては分級点を小さくすることができる。
【００３５】
図２および図３は、この発明に係る気流分級機の他の例を示す。
図２に示す気流分級機においては、分級カバー４を円錐形として分級室６の上部を全体にわたって閉塞している。また、隣接するルーバー７間に粉体噴射ノズル１３を設け、その粉体噴射ノズル１３から分級室６内の外周部接線方向に粉体と圧縮エアの固気混合流体を供給するようにしている。
【００３６】
上記の構成から成る気流分級機の分級カバー４における円錐形下面４ａの傾斜角αを２４°、４５°、６０°とした３種類の気流分級機を製作してガラス粉を分級し、その分級点を測定したところ、表３に示す結果を得た。
【００３７】
試験条件として、ガラス粉の供給量：５ｋｇ／ｈｒ、供給圧：２ｋｇ／ｃｍ2 、微粉排出筒８内の吸引力：−０．３ｋｇ／ｃｍ2 とした。
【００３８】
【表３】
0003902845.tif 000004
【００３９】
上記表３から、分級カバー４の円錐形下面４ａの傾斜角αを大きくすることによって分級点を小さくすることが理解できるが、このとき、粒子に働く遠心力は常に水平方向に働いており、上記傾斜角を大きくすると、分級カバー４の円錐形下面４ａに対する粒子の接触力が大きくなり、分級カバー４への付着、摩耗が促進される可能性が高くなるため、７５°以下とするのが好ましい。
【００４０】
図３に示す気流分級機においては、分級室６の上部を全体にわたって閉塞する分級カバー４の中心部上に粉体供給装置１４を設けている。粉体供給装置１４は、分級カバー４の中心部に接続した粉体供給筒１５の上部にホッパ１６を接続し、そのホッパ１６内に設けたエア噴射ノズル１７から粉体供給筒１５内に圧縮エアを噴射し、ホッパ１６内の粉体を粉体供給筒１５内に吸引して送るようにしている。
【００４１】
また、粉体供給筒１５にはエア噴射孔１８を形成し、そのエア噴射孔１８から粉体供給筒１５内の外周部に向けて圧縮エアを噴射し、その圧縮エアによって粉体供給筒１５内を下向きに流れる固気混合流体を旋回させるようにしており、その旋回する固気混合流体を粉体供給筒１５の下端開口に設けたコーン１９の外周に沿って分級室６内に供給している。
【００４２】
ここで、気流分級機においては、図５に示すように、分級室において旋回する気流の旋回速度は微粉排出筒８の内径位置より中心側に少し片寄った位置で大きく、外径方向に至るに従って次第に小さくなるため、図３に示す気流分級機のように、分級室６の中心部に固気混合流体を供給することにより、粉体にきわめて大きい分散力を付与することができ、各粒子に大きい旋回力を付与することができる。
【００４３】
このため、粉体の分級室６内での凝集を防止し、粉体を効果的に分級することができると共に、分級点を小さくすることができる。
【００４４】
因みに、図３に示す気流分級機を用いて炭酸カルシウムの分級を行ない、その分級点を測定したところ、表４に示す結果を得た。
【００４５】
ここで、この気流分級機の各部の寸法を表５に示す。
【００４６】
試験条件として、エア噴射ノズル１７に２ｋｇ／ｃｍ2 の圧縮エアを供給し、微粉排出筒８に−０．３ｋｇ／ｃｍ2 の吸引力を付与した。
【００４７】
【表４】
0003902845.tif 000005
【００４８】
【表５】
0003902845.tif 000006
【００４９】
ここで、Ｄ4 ＝分級室６の外径
Ｄ5 ＝分級板５の外径
ｄ2 ＝微粉排出筒８の内径
Ｈ2 ＝ルーバー７の高さ
表４と表２とから、分級カバー４の円錐形下面４ａの傾斜角αを分級板５の円錐形上面５ａの傾斜角より大きくし、分級室６の中心部上から固気混合流体を供給することにより、粉体の分級点をさらに小さくすることができることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、分級カバーの円錐形下面の傾斜角を分級板の円錐形上面の傾斜角より大きくしたので、分級点を小さくすることができると共に、分級された微粉の最大粒子径の縮小化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る気流分級機の実施の形態を示す縦断正面図
【図２】この発明に係る気流分級機の他の実施の形態を示す縦断正面図
【図３】この発明に係る気流分級機のさらに他の実施の形態を示す縦断正面図
【図４】従来の気流分級機に示す縦断正面図
【図５】同上の気流分級機における分級室内の各半径位置での接線方向流速の測定結果を示すグラフ
【符号の説明】
４  分級カバー
４ａ  円錐形下面
５  分級板
５ａ  円錐形上面
６  分級室
７  ルーバー
８  微粉排出筒
９  粗粉排出口
１４  粉体供給装置
【図１】
0003902845.tif 000007
【図２】
0003902845.tif 000008
【図３】
0003902845.tif 000009
【図４】
0003902845.tif 000010
【図５】
0003902845.tif 000011