(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体を噴射する流体噴射ノズルと、
被粉砕物を供給する原料供給ノズルと、
前記原料供給ノズルから供給された被粉砕物を前記流体噴射ノズルから噴射される高圧流体により粉砕する粉砕室と、
前記粉砕室にて粉砕された粉砕粉を前記高圧流体によるジェット流とともに取り出すための案内通路と、
ロータ外周面に前記案内通路からのジェット流が案内されて、前記粉砕粉の分級を行うロータ分級機と、
前記ロータ分級機により分級された粗粉を前記粉砕室に還流させるための還流通路と、を設け、
前記案内通路により案内されるジェット流の流心が、前記ロータ分級機の回転中心からオフセットされていると共に、
前記案内通路は、前記粉砕室から垂直上方に伸びており、その途中で前記ロータ分級機のロータ外周面の方向に向かうように方向変換されていることを特徴とするジェット粉砕装置。
【請求項２】
前記案内通路により案内されるジェット流の方向と、前記ロータ分級機の回転方向とが同一方向になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のジェット粉砕装置。
【請求項３】
前記原料供給ノズルから供給される被粉砕物の供給量と、前記流体噴射ノズルから噴射される高圧流体による粉砕圧力と、前記ロータ分級機のロータ回転数とにより分級される粉砕粉の粒度分布が制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載のジェット粉砕装置。
【請求項４】
粉砕室において、原料供給ノズルから供給された被粉砕物を流体噴射ノズルから噴射される高圧流体により粉砕する工程と、
前記粉砕室にて粉砕された粉砕粉を前記高圧流体によるジェット流とともに案内通路に取り出す工程と、
ロータ分級機のロータ外周面に前記案内通路からのジェット流を案内して、前記粉砕粉の分級を行う工程と、
前記ロータ分級機により分級された粗粉を前記粉砕室に還流させる工程と、を有し、
前記案内通路により案内されるジェット流の流心が、前記ロータ分級機の回転中心からオフセットされていると共に、
前記案内通路は、前記粉砕室から垂直上方に伸びており、その途中で前記ロータ分級機のロータ外周面の方向に向かうように方向変換されていることを特徴とするジェット粉砕方法。
【請求項５】
前記被粉砕物は希土類磁性材料であることを特徴とする請求項４に記載のジェット粉砕方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉砕室において、原料供給ノズルから供給された被粉砕物を流体噴射ノズルから噴射される高圧流体により粉砕して、所望の粒度分布を有する粉砕粉を得ることのできるジェット粉砕装置及びジェット粉砕方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる従来技術として特開平９−２０６６２０号広報に開示されるジェット粉砕機（ジェット粉砕装置）があげられ、これを図１０に示す。このジェット粉砕機において，ケーシング８０の内部に粉砕室８１と、その上方に分級室８２とを設けている。さらに、分級室８２の天井中央部に排気筒８３を設けている。粉砕室８１の周壁に設けた原料供給ノズル８４から粉砕室８１内の外周部に被粉砕物を供給し、ガス噴射ノズル８５（流体噴射ノズルの１例）から粉砕室８１内に噴射される高圧ガス（高圧流体の１例）により被粉砕物を粉砕する。次いで，粉砕された粉砕粉を分級室８２に流入させ、この分級室８２内に設けたロータ分級機８６の回転により粉砕粉の旋回速度を加速して粉砕粉の粒度分布の均一化を図るものである。分級室８２内の粉砕粉の旋回により、粉砕粉を微粉と粗粉とに遠心分級し、分級室８２の中央部に移行した微粉はロータ分級機のスリット間を通り抜けて排気筒８３から排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成によるジェット粉砕機には以下に説明するような問題点があった。
粉砕室８１において高圧ガスを噴射させており、粉砕室８１においては高速のジェット流が発生し、粉砕された粉砕粉はこのジェット流にのせられて分級室８２に設けられたロータ分級機のロータ外周部にまで案内される。ところで、ロータ分級機により所望の分級を行うには、ロータの回転速度をジェット流による粉砕粉の回転速度よりも速くする必要がある。ところが、図１０の構成では粉砕室８１と分級室８２とが直通しており，分級室８２における粉砕粉の回転速度もかなり速い状態であり、この速度よりもロータの回転速度を速くすることはロータ分級機の性能を考えると現実的には困難であった。
【０００４】
また、ロータの回転速度を粉砕粉の回転速度よりも遅くしてしまうと、粗粉が微粉に混入してしまうことがあり、所望の分級を行うことができないことがあった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉砕室において被粉砕物を粉砕した後、ロータ分級機により分級する場合に、所望の粒度分布が確実に得られるようなジェット粉砕装置及びジェット粉砕方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るジェット粉砕装置は、
高圧流体を噴射する流体噴射ノズルと、
被粉砕物を供給する原料供給ノズルと、
前記原料供給ノズルから供給された被粉砕物を前記流体噴射ノズルから噴射される高圧流体により粉砕する粉砕室と、
この粉砕室にて粉砕された粉砕粉を前記高圧流体によるジェット流とともに取り出すための案内通路と、
ロータ外周面に前記案内通路からのジェット流が案内されて、前記粉砕粉の分級を行うロータ分級機とを設けていることを特徴とするものである。
【０００６】
この構成による作用は以下の通りである。
【０００７】
（１）粉砕室内で、原料供給ノズルから被粉砕物が供給されると共に、流体噴射ノズルから高圧流体（高圧エア、高圧窒素ガスなど）を噴射させて被粉砕物を粉砕させる。粉砕室内では、高圧流体の噴射方向に沿って高速で粉体粉が旋回している。
（２）粉砕室にて粉砕された粉体粉は，ジェット流と共に案内通路に案内される。
（３）この案内通路により、ロータ分級機のロータ外周面に粉体粉が案内されて分級される。
【０００８】
そして、案内通路を設けることにより、粉体粉の旋回速度を粉砕室内における旋回速度よりも落とすことができ、ロータ分級機のロータ回転速度を粉体粉の旋回速度よりも速くなるように設定することができる。したがって、粗粉が微粉の混入してしまうということがなくなり（又は、極めて少なくなり）、所望の粒度分布を得られるジェット粉砕装置を提供することができた。
【０００９】
本発明はさらに、前記ロータ分級機により分級された粗粉を前記粉砕室に還流させるための還流通路を設けている。案内通路によりロータ分級機に案内されるジェット流には微粉と共に粗粉も混在しており、ロータ分級機に取り入れられない粗粉を還流通路により粉砕室に戻すことにより、分級処理効率を高めることができる。
【００１０】
本発明はさらに、前記案内通路により案内されるジェット流の流心が、前記ロータ分級機の回転中心からオフセットされていると共に、前記案内通路は、前記粉砕室から垂直上方に伸びており、その途中で前記ロータ分級機のロータ外周面の方向に向かうように方向変換されている。この構成により、ロータ分級機のロータ外周面にジェット流を確実に案内することができる。また、ロータ外周面に層流を確実に形成することができ、粗粉が分級ロータ内に入り込むことがなく、所望の粒度分布の粉体粉を得ることができる。
【００１１】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記案内通路により案内されるジェット流の方向と、前記ロータ分級機の回転方向とが同一方向になるように設定されているものがあげられる。
【００１２】
ロータ分級機の回転方向とジェット流の方向を逆方向にすると、ロータ外周面に所望の層流を形成しにくくなってしまい、所望の粒度分布の粉体粉が得られなくなる。そこで、ロータ分級機の回転方向をジェット流の方向と同一にすることにより、ロータ外周面に層流を確実に形成することができ、分級処理効率を高めることができる。
【００１３】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記原料供給ノズルから供給される被粉砕物の供給量と、前記流体噴射ノズルから噴射される高圧流体による粉砕圧力と、前記ロータ分級機のロータ回転数により分級される粉砕粉の粒度分布が制御されるものがあげられる。
【００１４】
この構成によると、被粉砕物の供給量、粉砕圧力、ロータ回転数を適宜設定することで、粉体粉の粒度分布を所望になるように設定することができる。例えば、ロータ回転数を速くすればより細かな微粉をとり込むことができる。
【００１５】
本発明の目的を達成するための本発明に係るジェット粉砕方法は、粉砕室において、原料供給ノズルから供給された被粉砕物を流体噴射ノズルから噴射される高圧流体により粉砕する工程と，前記粉砕室にて粉砕された粉砕粉を前記高圧流体によるジェット流とともに案内通路に取り出す工程と，ロータ分級機のロータ外周面に前記案内通路からのジェット流を案内して、前記粉砕粉の分級を行う工程と、前記ロータ分級機により分級された粗粉を前記粉砕室に還流させる工程と、を有し、前記案内通路により案内されるジェット流の流心が、前記ロータ分級機の回転中心からオフセットされていると共に、前記案内通路は、前記粉砕室から垂直上方に伸びており、その途中で前記ロータ分級機のロータ外周面の方向に向かうように方向変換されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この構成による作用は、前述した（１）（２）（３）と同じである。その結果、所望の粒度分布を得られるジェット粉砕方法を提供することができた。
【００１７】
本発明の好適な実施形態として、前記被粉砕物は希土類磁性材料であるものがあげられる。上記ジェット粉砕方法により得られた希土類磁性材料は所望の粒度分布を有し、これを用いて希土類磁石を成形すると所定の保磁力を確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、ジェット粉砕装置の全体構成を示す外観図である。このジェット粉砕装置は、原料を供給する定量供給部１と、ジェット粉砕部２と、ロータ分級機が備えられたロータ分級部３と、サイクロン４とを備えている。
【００１９】
ジェット粉砕部２の中央天井部から上方に案内通路５が伸びており、ジェット粉砕部２で粉砕された粉体粉をロータ分級部３へ案内するものである。また、ロータ分級部３の下部から還流通路６が下方に伸びており、ロータ分級部３において分級された粗粉をジェット粉砕部２に戻して再度粉砕しようとするものである。さらに、ロータ分級機を回転駆動するためのモータ７及びベルト伝動機構８が設けられている。ロータ分級部３において分級された微粉は搬送通路９によりサイクロンに向けて搬送される。
【００２０】
＜各部の構成＞
ジェット粉砕部２の拡大外観図を図２に、ジェット粉砕部２の断面図を図３に、ロータ分級部３の断面図を図４に示す。
ジェット粉砕部２は図３に詳しく説明するように、第１ケーシング１１と第２ケーシング１２によりカバーされ、第１ケーシング１１の内周にはライナー１３が取り付けられ、その内部に粉砕室１４が形成されている。第２ケーシング１２は、テーパ部１５を下部に有し、その内側にリング状部材１６が第１ケーシング１１の上側に取り付けられ、これにより第２ケーシング１２内に第１分級室１７が形成されている。また、リング状部材１６のテーパ部１５と当接する部分に粗粉戻り通路１８が設けられている。
【００２１】
また、粉砕室１４の周壁には、粉砕室１４の外周部に向けて被粉砕物を噴射供給する原料供給ノズル１９と、粉砕室１４の外周部に高圧ガス（高圧流体に相当する。）を噴射する複数のガス噴射ノズル２０（流体噴射ノズルに相当する。）とが設けられている。ガス噴射ノズル２０とガス供給管２１とは送気管２２により接続されている。また、ガス噴射ノズル２０の上部には、内部のディフューザ部２３を粗粉戻り通路１８に連通する吸引孔２４が形成されている。なお、粗粉をディフューザ部２３に戻す機構は上記以外の任意の構成を採用できる。
【００２２】
一方、原料供給ノズル１９の後端には、ガス供給管２１に接続された送気管２５の先端が間隔をおいて対向し、その送気管２５と原料供給ノズル１９の対向部間に原料供給ホッパ２６の下部出口が臨み、送気管２５から原料供給ノズル１９内に高圧ガスを噴射することにより、原料供給ホッパ２６内の被粉砕物（原料）が原料供給ノズル１９内に吸引されて、高圧ガスと共に粉砕室１４内に噴射される。
【００２３】
第１分級室１７の中央上部に案内通路５が接続され、粉砕室１４にて粉砕され、かつ、第１分級室１７にて分級された粉体粉はジェット流とともに上昇しロータ分級部３に案内される。また、第１分級室１７内には、粉砕室１４から第１分級室１７内に流入する粉体粉をリング状部材１６のテーパ面１６ａに沿うように誘導する分級板２７が設けられている。
【００２４】
次に図４によりロータ分級部３を説明する。ロータ分級部３はケーシング３２内に第２分級室３１が設けられ、回転軸Ｙ周りに回転するロータ分級機３０を備えている。ロータ分級機３０は、モータ７により回転駆動されるものであり、円周方向に沿って多数のスリット３０ｂが形成されたロータ外周面３０ａを備えている。図５に、ロータ外周面３０ａの断面図を示す。また、このロータ外周面３０ａの下部には微粉回収部３３とを備えており、この微粉回収部３３はケーシング３２に対して支持バー３４により固定されている。また、微粉回収部３３は搬送通路９に接続されている。
【００２５】
案内通路５の出口部はロータ分級機３０のロータ外周面３０ａの方向に向いており、案内通路５を案内されてきた粉体粉は、このロータ分級機３０により再度分級される。つまり、ロータ外周面３０ａのスリット３０ｂから微粉を取り込むようにし、粗粉は第２分級室３１の下部に設けられた還流通路６により粉砕室１４に戻されるようにしている。これにより、第１分級室１７において完全に分級できなかった粗粉は、この第２分級室３１において確実に分級されて再度粉砕されるように構成されているから分級処理効率を高めることができる。還流通路９の下部には粗粉ホッパ２８が設けられており（図２、３参照）、粗粉供給用のノズルにより粉砕室１４に供給される。なお、粗粉供給用のノズルの構成は、原料供給ノズル１９と同じ構成でよい。
【００２６】
＜作動説明＞
上記の構成からなるジェット粉砕装置の作動を説明する。原料供給ノズル１９から、粉砕室１４内に被粉砕物を高圧ガスと共に供給すると、その被粉砕物は粉砕室１４内で高速旋回する。このとき、ガス噴射ノズル２０から粉砕室１４内に高圧ガスが噴射されているから、粉砕室１４内で旋回する被粉砕物（粉体粉）は、高圧ガスとの衝突や被粉砕物相互の衝突により粉砕される。
【００２７】
被粉砕物は粉砕室１４内での旋回により粉砕されると、粒径の小さくなった粉体粉は粉砕室１４の上にある第１分級室１７に移動する。粒径の大きな粗粉は粗粉戻り通路１８からガス噴射ノズル２０内に戻され、そのガス噴射ノズル２０から高圧ガスと共に再び粉砕室１４内に噴射される。
【００２８】
第１分級室１９に移動してきた粉体粉は、この第１分級室１９内で旋回し、ここで微粉と粗粉とに遠心分級される。遠心分級された粉体粉は案内通路５を通ってジェット流により旋回しながら上昇しロータ分級機３０のロータ外周面３０ａに案内される。案内通路５を案内される粉体粉には微粉のみならず、上記遠心分級により取り除けなかった粗粉も混在しており、これを第２分級室３１において再度分級するのである。
【００２９】
ここで、案内通路５におけるジェット流の流心と、ロータ分級機３０のロータの回転中心とはオフセットしており、これにより確実にロータ外周面３０ａに向けてジェット流を案内することができる。また、ジェット流の旋回方向とロータ分級機３０の回転方向は同じになるようにしており、これによりロータ外周面３０ａにまわりの気流の状態を層流にして、確実に取り込みたい微粉のみをロータ内部に取り込むことができる。また、案内通路５により案内されてきたジェット流の旋回速度よりもロータ分級機３０の回転速度を速くすることができ、確実な分級を行うことができる。ロータ分級機３０に取り込まれない粗粉は還流通路６により再び粉砕室１４に戻される。
【００３０】
ロータ分級機３０に取り込まれた微粉は空間ボックス３３、搬送通路９を通ってサイクロン４に移動する。サイクロン４では、細かくなりすぎた微粉を取り除くための最終的な分級処理を行い、所定の粒度分布を有する微粉のみを回収できるようにする。
【００３１】
図６は本発明の特徴を簡単に表したフロー図である。被粉砕物は、粉砕室に供給され、ロータ分級機により分級された粗粉を粉砕室に戻す。ロータ分級機により分級された微粉が製品として利用される。
【００３２】
＜実験例＞
本実施形態による実験結果を図７に示す。図７（ａ）は、ロータ分級機３０のロータ回転数と粒度分布変化を示すグラフであり、（ｂ）は、ロータ回転数と保磁力の関係を示すグラフである。この例では、被粉砕物として希土類磁性材料を用いている。なお、グラフ中タイプＡとあるのは、図３などで説明したように、ジェット粉砕部２に分級室１７を備えているタイプのものをいう。
【００３３】
ここで粒度について図９により説明する。図９は、粒度分布の１例を示すものであり、５０％粒度とは、１ロット中の全粒子に対して、小さい粒子からのトータル粒子が５０％になる粒径のことであり、９９％粒度とは、同様に９９％までの粒径のことである。
【００３４】
図７（ａ）からもわかるように、ロータ回転数をあげていくと９９％粒度が下がってきており、粒度分布が好ましい方向になっていることが理解できる。また、図７（ｂ）によると、ロータ回転数を上げていくと、得られた粉体粉により成形した磁石の保磁力も高くなり、３０Ｈｚ以上の回転数で効果が現れている。なお、図７（ｂ）中、ＨＣＪ、Ｈｋとはそれぞれ、保磁力のことを示す。
【００３５】
本実施形態ではジェット粉砕部２に第１分級室１７を有する（分級機能を有する。）構造について説明したが、ジェット粉砕部２には必ずしも分級機能は必要はなく、分級機能を有しない構造も本発明の枠内に入るものである。そこで、ジェット粉砕部２に分級機能を有しないタイプＢについての実験結果を図８に示す。タイプＢにおいても、ロータ回転数をあげていき、およそ５０Ｈｚ以上に設定すれば好ましい粒度分布を得ることができた。なお、上記３０Ｈｚ，５０Ｈｚ，６０Ｈｚをそれぞれ周速で表現すると、３０Ｈｚ≒４．７ｍ／ｓ、
５０Ｈｚ≒７．８５ｍ／ｓ、６０Ｈｚ≒９．４ｍ／ｓとなる。
【００３６】
上記実験例では、ロータ回転数を変えることにより粒度分布を変えているが、これに限らず、原料供給ノズルから供給される被粉砕物の供給量や、ガス噴射ノズルから噴射される高圧ガスの粉砕圧力を変更することにより粒度分布をコントロールすることもできる。
【００３７】
＜別実施形態＞
被粉砕物の具体例として希土類磁性材料を例に挙げているが、これに限定されず、その他の金属、医薬品、化学物質、合成樹脂などを微粉処理する場合にも本発明は応用できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、粉砕室にて粉砕された粉砕粉を高圧ガスによるジェット流とともに取り出すための案内通路を設け、ロータ分級機のロータ外周面に案内通路からのジェット流が案内するように構成している。これにより、粉体粉の旋回速度を粉砕室内における旋回速度よりも落とすことができ、ロータ分級機のロータ回転速度を粉体粉の旋回速度よりも速くなるように設定することができる。したがって、粗粉が微粉の混入してしまうということがなくなり（又は、極めて少なくなり）、所望の粒度分布を得られるジェット粉砕装置及びジェット粉砕方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ジェット粉砕装置の全体構成を示す外観図
【図２】ジェット粉砕部の拡大外観図
【図３】ジェット粉砕部の断面図
【図４】ロータ分級部の構成を示す断面図
【図５】ロータ外周面の断面図
【図６】本発明の特徴を簡単に表したフロー図
【図７】実験結果を表す図（その１）
【図８】実験結果を表す図（その２）
【図９】粒度分布を説明する図
【図１０】従来技術に係るジェット粉砕装置を示す図
【符号の説明】
２      ジェット粉砕部
３      ロータ分級部
５      案内通路
６      還流通路
１４    粉砕室
１９    原料供給ノズル
２０    ガス噴射ノズル
３０    ロータ分級機
３０ａ  ロータ外周面
３１    第２分級室
【図１】
0004230050.tif 000002
【図２】
0004230050.tif 000003
【図３】
0004230050.tif 000004
【図４】
0004230050.tif 000005
【図５】
0004230050.tif 000006
【図６】
0004230050.tif 000007
【図７】
0004230050.tif 000008
【図８】
0004230050.tif 000009
【図９】
0004230050.tif 000010
【図１０】
0004230050.tif 000011