| 【発明の名称】 |
粉体改質装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】長岡 治
|
| 【要約】 |
【課題】被処理粉体の球形化処理若しくは複合化処理を高効率且つ連続処理で実施する事により、コンパクトな製造装置を提供する。
【解決手段】中空円盤型容器１の内部に高速回転する回転軸まわりに開口部を有する回転円盤２がある。その回転円盤の表面２１及び裏面２２には、それぞれ回転ピン３及び４が付設され、中空円盤型容器１の内表面１１及び内裏面１２には、それぞれ、前記回転ピンに対向し、その回転ピンと一定の隙間を有した固定ピン５及び６が付設されている。又、開口部を有する回転円盤２の軸心側に吸込翼７、裏面外周には突出翼８が設置され、さらに中空円盤型容器の内表面１１の中央に分級室３０、その中央に供給管３２、外壁には排出口３３が設置されている。開口部を有する回転円盤２が高速回転する事で、粉体が回転ピン３及び４と固定ピン５及び６の隙間を通過しつつ、多流量で内部循環する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円盤型容器内にその中心と同一軸心で高速回転する回転円盤があり、その回転円盤上に複数の回転ピンを有し、前記中空円盤型容器の内壁に前記回転ピンと対向し、一定の隙間を有する複数の固定ピンを有する粉体処理装置に於いて、前記回転円盤の軸心まわりに開口部を設け、その回転軸と当該開口部を有する回転円盤とを複数の吸込翼で結合し、前記開口部を有する回転円盤の裏面外周縁に複数の吐出翼を配設し、前記開口部を有する回転円盤の表面及び裏面に、前記回転軸の軸心を中心とする略等間隔な複数の同心円上に、略等間隔で複数の回転ピンを設け、前記中空円盤型容器の内表面及び内裏面に、前記回転ピンと対向し、一定の隙間を有する複数の固定ピンを設け、前記開口部を有する回転円盤が高速回転することにより、前記吸込翼および前記吐出翼の作用により、当該開口部を有する回転円盤の裏面から表面へ、表面から裏面へと空気に同伴した被処理粉体が内部循環し、その過程で当該裏面及び表面に設けられた前記回転ピンと前記中空円盤型容器の内裏面及び内表面に設けられた前記固定ピンとで形成される楔状隙間に於いて衝撃力、せん断力及び圧縮力を受け、球形化処理ないしは複合化処理される事を特徴とする粉体処理装置。
【請求項２】
前記回転ピン及び前記固定ピンの高さを、当該回転ピンないしは当該固定ピンが設置された同心円の直径と当該ピンの高さとの積が、全ての回転ピン及び固定ピンに於いて略等しくなる高さとし、さらに前記回転ピンと前記中空円盤型容器の内壁、及び前記固定ピンと前記開口部を有する回転円盤面との隙間を０．２〜２．０ｍｍとすることにより、内部循環する空気の流速が略等しくなることを特徴とする請求項１に記載の粉体処理装置。
【請求項３】
前記中空円盤型容器の表面側を、前記回転軸と同一軸心で円形に切り欠き、そこに円筒状の分級室を設置し、その分級室の中央に供給管、外壁に排出口を設置することを特徴とする請求項１及び２に記載の粉体処理装置。
【請求項４】
前記回転ピンと前記固定ピンの隙間を０．２〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜２ｍｍとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体処理装置。
【請求項５】
前記回転ピンと前記固定ピンの水平断面形状が、いずれも円弧を有する形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉体処理装置。
【請求項６】
前記回転ピン及び前記固定ピンの水平断面形状を、いずれか一方を円弧を有する形状とし、他方を、矩形又は前記円弧より大きな曲率の円弧を有する形状とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉体処理装置。
|
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の表面を改質処理する装置、特に球状化処理装置若しくは複合化処理装置に関し、効率良く球状化粉体若しくは複合化粉体を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、粉体の嵩密度向上や流動性の向上を目的とした、原料粉体の微細化や球形化処理、粉体の機能向上や機能付加を目的とした、複合化処理が行なわれていた。例えば、粉砕法で製造したトナー製品を球形化処理することにより流動性を高めたり、あるいは合成樹脂粉末表面に酸化チタン粉末を固定化したりして複合化が行なわれている。
球形化処理若しくは複合化処理に使用される従来の装置の代表的な例は、特開２０００−１６７３７０公報ないしは特開２０００−１６７３７１公報に記載の装置、あるいは特開昭６０−１２９１４４公報ないしは特開平成７−２４３３９公報に記載の装置、さらには、特開２００３−２３８１３５公報に記載の装置がある。
【０００３】
特開２０００−１６７３７０公報ないしは特開２０００−１６７３７１公報に記載の装置基本構造は、図５に示されるとおり、回転円筒容器５１、その内部に設置された水平断面が円弧状のインナーピース５２、及びスクレーパ５３により構成され、回転円筒容器５１内に充填された被処理粉体は、回転円筒容器５１の回転に伴い、遠心力の作用を受け内壁に沿って移動する過程で、回転円筒容器５１の内壁とインナーピース５２との隙間に形成される楔状の空間に於いて、せん断力及び圧縮力を受け、球状化処理ないしは複合化処理される。
【０００４】
特開昭６０−１２９１４４公報ないしは特開平７−２４３３９公報に記載された装置基本構造は、図６に示されるとおり、内壁面が凹凸状の衝突リング６３、その内部に設置された回転盤６１、及び回転盤６１の円周上に取り付けられた衝突羽根６２により構成され、回転盤６１の中心に供給された被処理粉体は、回転盤６１上を回転しつつ、遠心力により回転盤６１の外周へ向かい、衝突羽根６２と衝突リング６３の隙間空間を移動する過程で衝撃力及びせん断力を受け、球形化処理若しくは複合化処理される。
【０００５】
特開２００３−２３８１３５公報に記載された方法は、図９又は図１０に示すとおり、高速回転する衝撃部材（７１または７４）を備えた従来型の微粉機を用い、黒鉛粒子を伴った気流の供給口（７２及び７６）を周壁部とし、排出口（７３および７７）を回転軸上方とし、粉砕室内で回転する黒鉛粒子に作用する遠心力の方向と気流の方向を対向させる事により、黒鉛粒子の粉砕室内部での滞留時間を長くしたことを特徴とする黒鉛粒子の球状化処理方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５及び図６の粉体処理装置では、衝撃力、せん断力及び圧縮力が被処理粉体に作用する場所が、図５の例では、回転円筒容器５１の内壁とインナーピース５２の隙間空間のみであり、装置内容積に対して粉体処理に有効に作用する容積が限られている。しかも、実験規模の装置から生産規模の装置へスケールアップする場合、実験規模の装置と略等しいせん断力及び圧縮力を被処理粉体へ作用させる為には、回転円筒容器５１の内壁とインナーピース５２との隙間を略等しくする必要があり、スケールアップ手法は、処理量の増大に比例して回転円筒容器５１の内壁面積を増大させる事になる。内壁面積を増大させる方法として、回転円筒容器５１の内径を増大させた場合は、装置内容積に対する粉体処理に有効に作用する容積比率はさらに低下し、回転円筒容器５１の内径を等しくして軸方向に長くした場合は、軸方向に対する粉体の均一分布が困難になる。
【０００７】
図６の例に於いても、粉体処理に有効に作用する場所は、衝突リング６３の内壁と衝突羽根６２との隙間空間のみであり、装置内容積に対して限られた容積である。さらに、実験規模の装置から生産規模の装置へスケールアップする場合も、等しい衝撃力及びせん断力を発揮させる為には、衝突リング６３と衝突羽根６２の隙間を略等しくする必要があり、スケールアップ手法は、処理量の増大に略比例して衝突リング６３の内表面積を増大させる事になる。従って、図５の例と同じく、スケールアップする場合に、装置内容積に対する粉体処理に有効に作用する容積の比率低下、ないしは粉体の均一分布が困難になる課題が発生する。
【０００８】
特開２０００−１６７３７１公報は特開２０００−１６７３７０公報の改善策である。図７に示すとおり回転円筒容器５１に開口部５５を２箇所設け、回転円筒容器５１の外側に循環経路５４及び突出部材５６を設ける。回転円筒容器５１の回転に伴い、被処理粉体は回転円筒容器５１の内壁及び循環経路５４を循環し、突出部材５６の作用により、回転円筒容器５１とインナーピース５２との隙間空間の上流に積極的に供給される。被処理粉体の循環を促進する事により処理効率が向上する。
【０００９】
特開平７−２４３３９公報は特開昭６０−１２９１４４公報の改善策である。図８に示すとおり、回転盤６１及び衝撃室の前部カバーの中心付近に分散ピン６４を取り付け、衝撃室内の粉体を分散する事により、衝突羽根６２と衝突リング６３の隙間空間での粉体濃度が均一になり、処理効率が向上する。
【００１０】
しかしながら、いずれの改善策も、被処理粉体の循環の促進ないしは粉体濃度の均一化といった手段で、衝撃力、せん断力及び圧縮力が作用する場所での処理効率の向上を目的としている。装置容積に対して粉体処理に有効に作用する容積が限られているという課題、あるいはスケールアップの困難さという課題の抜本的な解決にはなっていない。
【００１１】
図９及び図１０に示す、特開２００３−２３８１３５の方法は、被処理粉体粒子に作用する遠心力の方向と気流の方向を対向させ、粉体粒子の微粉砕機内部での滞留時間を長くすることである。しかしながら、トナー等粒子径が数ミクロンと小さく、粒子数が多い場合や金属粉、セラミックス粉等、硬度の高い場合の球形化処理ないしは複合化処理に於いては、必要とされる衝撃、せん断、圧縮の作用頻度が多く、本装置の如く、１パスの処理では、所定の結果が得られず、粉体を回収しつつ、繰り返し処理することになる。気流の流量を少なくして、滞留時間を長くする方法もあるが、供給管、微粉砕機内部及排出管のいずれも気流搬送であり、搬送可能な粉体濃度限界（通常粉体流量の気体流量に対する重量比で２００程度）が存在し、必要な作用頻度が得られない。
【００１２】
さらに、本微粉砕機内部では、被処理粉体に対して、気流分級作用が働く、即ち微粉ほど微粉砕機内部の滞留時間が短く、先に排出される。粉砕処理では好都合であるが、本装置の目的である球状化処理ないしは複合化処理では、処理の進行に伴い、粒径が増大する場合が多く、処理粉体粒子より未処理粉体粒子が先に排出される。従って、処理後、別途に分級機を使用し、未処理粉体を回収する必要があり、極めて効率が悪い。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する為に本発明は、中空円盤型容器内にその中心と同一軸心で高速回転する回転円盤があり、その回転円盤上に複数の回転ピンを有し、前記中空円盤型容器の内壁に前記回転ピンと対向し、一定の隙間を有する複数の固定ピンを有する粉体処理装置に於いて、前記回転円盤の軸心まわりに開口部を設け、その回転軸と当該開口部を有する回転円盤とを複数の吸込翼で結合し、前記開口部を有する回転円盤の裏面外周縁に複数の吐出翼を配設し、前記開口部を有する回転円盤の表面及び裏面に、前記回転軸の軸心を中心とする略等間隔な複数の同心円上に、略等間隔で複数の回転ピンを設け、前記中空円盤型容器の内表面及び内裏面に、前記回転ピンと対向し、一定の隙間を有する複数の固定ピンを設け、前記開口部を有する回転円盤が高速回転することにより、前記吸込翼および前記吐出翼の作用により、当該開口部を有する回転円盤の裏面から表面へ、表面から裏面へと空気に同伴した被処理粉体が内部循環し、その過程で当該裏面及び表面に設けられた前記回転ピンと前記中空円盤型容器の内裏面及び内表面に設けられた前記固定ピンとで形成される楔状隙間に於いて衝撃力、せん断力及び圧縮力を受け、球形化処理ないしは複合化処理される事を特徴とする粉体処理装置である。以上の装置にする事により、装置内容積の７０〜９０％の容積が粉体処理に有効に作用することになる。さらに、実験規模の装置から生産規模の装置へスケールアップする場合には、処理量の増大に略比例して、装置容積を増大すればよく、生産規模の装置が極めてコンパクトになる。又、内部循環する事により被処理粉体に与える、衝撃力、せん断力及び圧縮力の作用頻度が極めて増大し、粒径が数ミクロンの微粉や硬度の高い粉体の球形化処理ないしは複合化処理を可能となる。
【００１４】
さらに、 前記回転ピン及び前記固定ピンの高さを、当該回転ピンないしは当該固定ピンが設置された同心円の直径と当該ピンの高さとの積が、全ての回転ピン及び固定ピンに於いて略等しくなる高さとし、さらに前記回転ピンと前記中空円盤型容器の内壁、及び前記固定ピンと前記開口部を有する回転円盤面との隙間を０．２〜２．０ｍｍとすることにより、内部循環する空気の流速が略等しくなることにより、高効率な粉体処理がなされる。
【００１５】
また、前記中空円盤型容器の表面側を、前記回転軸と同一軸心で円形に切り欠き、そこに円筒状の分級室を設置し、その分級室の中央に供給管、外壁に排出口を設置することにより、連続的に被処理粉体を供給管から供給しつつ、内部循環する被処理粉体の一部を連続的に排出口から、気流分級しつつ排出する事により、高効率な連続供給運転が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以上説明した通り構成されており、以下の優れた効果を奏することが出来る。
（１）装置内容積の７０〜９０％の容積内に、衝撃、せん断、圧縮力を被処理粉体に与へる作用点を多数有し、且つ被処理粉体が内部循環する為、前記衝撃、せん断、圧縮力の作用回数が極めて多くなり、高効率で、球形化ないしは複合化処理が出来て、コンパクトな生産装置を提供出来る。
（２）実験装置から生産装置へのスケールアップは、略容積比でよく、スケールアップに伴う困難さはない。
（３）多量な粉体が内部循環し、その一部（循環流量の０．０１〜０．１ＶＯＬ％）を分級しつつ、連続抜出しすることで、効率良く、連続供給運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜４を参照して、本発明を詳細に説明すると、図１は本発明の正面断面図、図２及び図３は回転ピン及び固定ピンの配置例、図４は本発明を連続供給で実施する場合の装置構成の一例である。図１の中空円盤型容器１内に、回転軸９の駆動により回転するドーナツ状回転円盤２があり、回転軸９とドーナツ状回転円盤２とは、図１、図２及び図３に示す吸込翼７を介し一体となっている。ドーナツ状回転円盤表面２１、ドーナツ状回転円盤裏面２２、中空円盤容器内表面１１及び中空円盤容器内裏面１２には、図２及び図３に示すとおり、同心円配置で、図１に示す如く、内周円から外周円に向かい、回転ピン３，４及び固定ピン５，６が段階的に高さを低くして設置されている。ドーナツ状回転円盤裏面２２の外周縁には、図１、図２及び図３に示す如く、平板状の吐出ブレードが放射方向に複数枚、設置されている。中空円盤型容器１の中央には、図１に示す如く円筒型の分級室３０が設置されて、その分級室３０の中央には、供給管３２が回転軸９の直上まで、図１に示す如く内挿されており、外周壁面には排出口３３が図１に示す如く設置されている。
【００１８】
次に、図１及び図４により、粉体処理の例を説明する。供給機４１から定量供給された被処理粉体は、供給口３１から供給管３２を通り、ドーナツ状回転円盤２の裏面側に吸引される。ドーナツ状回転円盤２は高速回転し、そこに設置された吸込翼７及び吐出翼８の作用により多量の空気が内部循環する。前記ドーナツ状回転円盤２の裏面に吸引された被処理粉体も、内部循環空気に同伴し、ドーナツ状回転円盤２の裏面側から表面側へ、表面側から裏面側へと内部循環をおこなう。裏面側を通過する過程では、裏面回転ピン４と裏面固定ピン６の楔状隙間に於いて、表面側を通過する過程では、表面回転ピン３と表面固定ピン５の楔状隙間に於いて、被処理粉体は衝撃力、せん断力及び圧縮力を受け、球状化処理ないしは複合化処理が行なわれる。
【００１９】
多量の内部循環空気及び内部循環被処理粉体の一部は、図４に示される排気ファン４３により、分級室３０をへて排気口３３から排出され、サイクロン４２により被処理粉体は回収される。
【００２０】
図２は回転ピン３、４及び固定ピン５，６の水平断面形状が共に円形の例である。この場合は衝撃力、せん断力を効かせる粉体処理に適しており、トナー、粉体塗料、などの樹脂に顔料を含む粉体、無機粉体、ないしは金属粉の微細化、球形化処理あるいは樹脂粉に無機物微粒子を固定化させるなどの表面改質処理に適する。
【００２１】
図３は回転ピン３，４の水平断面形状が、当該回転ピンが設置されている回転軸９の同心円の曲率と同じ曲率を持つ板状、固定ピンの水平断面は円形の例である。この場合はせん断力、圧縮力を効かせる粉体処理に適しており、金属粉の扁平化あるいは金属粉と他の金属粉の複合化、金属粉と無機物の複合化などに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
図１ 本発明に係る粉体改質装置の一例を示す正面断面図。
図２ 円柱型回転ピン、円柱型固定ピン、吸込翼、吐出翼の配置例。
図３ 平板型回転ピン、円柱型固定ピン、吸込翼、吐出翼の配置例。
図４ 本発明に係る球形化処理若しくは複合化処理を連続供給で実施する場合の装置構成の一例を示すフロー図。
図５ 従来の球形化若しくは複合化処理装置の基本構成図。
図６ 従来の球形化若しくは複合化処理装置の別例の基本構成図。
図７ 図５に示す装置に改善策を付設した装置基本構成図。
図８ 図６に示す装置に改善策を付設した装置基本構成図。
図９ 黒鉛球形化処理装置の基本構成図
図１０黒鉛球形化処理装置の衝撃部材がピンタイプの基本構成図
【符号の説明】
【００２３】
１ 中空円盤型容器
１１ 中空円盤型容器表面
１２ 中空円盤型容器裏面
２ ドーナツ状回転円盤
２１ ドーナツ状回転円盤表面
２２ ドーナツ状回転円盤裏面
３ 表面回転ピン
４ 裏面回転ピン
５ 表面固定ピン
６ 裏面固定ピン
７ 吸込翼
８ 吐出翼
９ 回転軸
３０分級室
３１ 供給口
３２ 供給管
３３ 排出口
４０粉体改質機
４１ 供給機
４２ サイクロン
４３ 排気ファン
５１回転円筒容器
５２インナーピース
５３スクレーパ
５４循環回路
５５開口部
５６突出部材
６１回転盤
６２衝突羽根
６３衝突リング
６４分散ピン
７１，７４、７５衝撃部材
７２、７６供給口
７３，７７排出口
|
| 【出願人】 |
【識別番号】３９２０１７７０５
【氏名又は名称】旭興産株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１７年２月２４日（２００５．２．２４） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００６−２３１３１２（Ｐ２００６−２３１３１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年９月７日（２００６．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−８９７４１（Ｐ２００５−８９７４１） |
|