分級機
【課題】生産性を低下させずに、原料粉体の微粉を除去できる分級機を提供する。
【解決手段】１つのケーシング内に、複数の分級羽根を有する分級ロータが同軸上に複数個配置され、前記分級ロータの外周部に所定の間隔をもって気体導入口に連通する複数の案内羽根を設けて環状の分級空間を形成し、前記案内羽根環を通じて供給された気体とともに微粉を前記分級ロータ内部に流入させ、粗粉を前記案内羽根の下方に設けた粗粉貯留室に流入させて排出する構成の分級機において、互いに隣接する各分級ロータ間の前記分級空間に、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する環状の突起部を内面全周にわたって設けることで、前記分級空間における粉体の滞留を調節し、かつ、粉体の流れを分級ロータ近傍へと導き、微粉を効率的に取り除くことで分級精度を向上させることができる。
【解決手段】１つのケーシング内に、複数の分級羽根を有する分級ロータが同軸上に複数個配置され、前記分級ロータの外周部に所定の間隔をもって気体導入口に連通する複数の案内羽根を設けて環状の分級空間を形成し、前記案内羽根環を通じて供給された気体とともに微粉を前記分級ロータ内部に流入させ、粗粉を前記案内羽根の下方に設けた粗粉貯留室に流入させて排出する構成の分級機において、互いに隣接する各分級ロータ間の前記分級空間に、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する環状の突起部を内面全周にわたって設けることで、前記分級空間における粉体の滞留を調節し、かつ、粉体の流れを分級ロータ近傍へと導き、微粉を効率的に取り除くことで分級精度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を微粉と粗粉とに分別する分級機に関するものであり、更に詳しくは、所定の粒径よりも小さい微粉を除去して所定の粒径範囲の製品を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉体を微粉と粗粉に分別する分級手段として、円筒状のケーシング内において、垂直方向に延びる中心軸周りに回転する円筒状の分級ロータによって粉体に遠心力を付与し、分級ロータの周囲に形成された分級空間に原料粉体を供給するとともに、分級ロータの半径方向外側から内側に向けて気体を流し、微粉のみを気体とともに分級ロータ内部に搬送し、粗粉を下方排出口より排出して分別するようにした鉛直軸式の分級機が、トナーや粉体塗料等の製造分野で使用されている。例えば、トナーの製造工程においては、近年、高速印字と高解像度を実現するため、平均粒径が５μm〜７μmで、かつ、４μm以下の微粉のないトナーが求められている。
【０００３】
このような分級においては、効率よく微粉を除去するため、分級機内における原料粉体の分散を強めるほか、滞留時間を長くしたり、あるいは短くしたりして分級ロータ周辺を旋回する粉体の滞留量を最適に調節することが有効な方法である。
このような分級機として、例えば、前記分級空間における粉体の分散状態が分級精度や製品収率に大きく影響することから、ひとつのケーシング内に回転軸方向を同じくする複数の分級ロータを備えることで、分級空間における分散性を向上させた特許文献１記載のタンデム型の分級機も知られている。
【０００４】
そして、前記特許文献においては、分散性を向上させるために、分級ロータの外周面の外側に気体導入口に連通する複数の案内羽根をスリット状の隙間をあけて設け、このスリット状の隙間から分級空間内に気体を流入させることで、分級ロータ周辺の原料粉体を分散させるようにしている。また、前記案内羽根の内周部に螺旋状部材を設け、螺旋状部材に沿って原料粉体が確実に排出されることによって、原料粉体の滞留時間を調節する装置が報告されている。
【０００５】
しかしながら、上記分級機においても、原料投入口から投入される原料粉体が多くなると粗粉（製品）中への４μm以下の微粉の混入が増えてしまう。一方、粗粉（製品）中への４μm以下の微粉を減少させるため、分級ロータの回転速度を低下させると、製品となるべき粒径のものが、微粉とともに排出されることになり、その結果、粗粉（製品）収率が低下することとなる。このように、いずれの場合においても生産性という点では十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５７９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、生産性を低下させることなく、かつ、粗粉（製品）中への微粉の混入を防止することができる分級機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、１つのケーシング内に、複数の分級羽根を有する分級ロータが同軸上に複数個配置され、前記各分級ロータの外周部に所定の間隔をもって気体導入口に連通する複数の案内羽根からなる案内羽根環を設けて環状の分級空間を形成し、前記案内羽根環を通じて供給された気体とともに微粉を前記各分級ロータ内部に流入させ、粗粉を前記案内羽根環の下方に設けた粗粉貯留室に流入させて排出する構成の分級機において、互いに隣接する前記各分級ロータ間の前記分級空間に、前記案内羽根環の内面よりも小径の開口を有する環状の突起部を内面全周にわたって設けたことを特徴とする。
【０００９】
前記分級空間に小径の開口を有する環状の突起部を設けることにより、粉体は上部分級空間から下部分級空間へとそのまま移動できず、前記突起部によって一旦堰き止められ、その後、突起部に沿ってその開口より下方に連接された分級ロータの外周部の分級空間へと導かれる。そのため、分級空間における粉体の滞留時間を長くすることができる。そして、突起部を通過するときに粉体は突起部に沿って中心側に引き寄せられて、次の分級ロータ近傍を通過することになる。その結果、粉体は分級ロータの分級羽根との衝突により凝集がほぐされて分散されるため、粗粉中の微粉は分級ロータ内へと流入し易くなり、分級精度が向上する。
【００１０】
また、前記突起部を設けたことによって、前記突起部と前記分級ロータとの間には狭い隙間が生じる。そのため、その隙間を流れる気体流の速度は速くなっている。さらに、前記分級ロータの回転によって生じる旋回気流により、上部分級空間から下部分級空間へと移動する粉体は、その隙間を通る際に、旋回気流によっても凝集がほぐされて分散性が向上し、効率的に微粉が除去され分級精度が向上する。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、前記環状の突起部を案内羽根環の内面に形成したことを特徴とする。
【００１２】
前記環状の突起部を案内羽根環の内面に形成することで、粉体を確実に堰き止めることができる。すなわち、粉体は案内羽根環の内面を旋回しながら上部分級空間から下部分級空間へと移動していくため、案内羽根環の内面に突起部を形成することで、粉体は前記突起部で一旦堰き止められた後、前記突起部に沿って前記分級ロータ近傍へと移動することになるため、前記分級羽根との衝突によって分散と分級の両作用を受けることになる。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、前記環状の突起部を、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する円板を各分級ロータと対応する各案内羽根環の間で挟持させて形成したことを特徴とする。
【００１４】
前記環状の突起部を円板で構成することで、当該突起部の製作が容易であるほか、原料毎又は運転条件毎に突起部の開口径を変える場合にも、開口径の異なる円板に取り替えることで、容易に突起部の開口径を変更することができる。
【００１５】
本発明の第４の特徴は、前記環状の突起部の開口が、分級ロータの外径よりも小径であることを特徴とする。
【００１６】
前記環状の突起部の開口を分級ロータの外径よりも小径にすることで、上部分級空間と下部分級空間とをより確実に区画して、上部分級空間における粉体の滞留を良好に調節することができる。また、粉体が上部分級空間から下部分級空間へと移動する際には、より分級ロータ近傍を通過することになり、分級羽根との衝突回数も増えることで凝集がほぐされて分散されるため、粗粉中の微粉は分級ロータ内へと流入し易くなり、分級精度が向上する。
【００１７】
本発明の第５の特徴は、さらに前記案内羽根環の内周面に螺旋状部材を取り付けたことを特徴とする。
【００１８】
前記案内羽根環の内周面に螺旋状部材を設けることによって、分級空間内の粉体は螺旋状部材に沿って下降していくため、螺旋状部材の傾斜勾配を選択することによって、前記環状の突起部による堰き止め作用とも併せ、粉体の滞留時間や滞留量を効果的に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の分級機の縦断面図
【図２】突起部の形成方法の他の実施形態を表す断面図
【図３】突起部の形成方法の他の実施形態を表す断面図
【図４】螺旋状部材の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態を以下に示す。
図１に示す分級機では、ヒンジ２８を介して上下に開く旋回可能な上部及び下部ケーシング１ａ、１ｂから成っており、この上部ケーシング１ａと下部ケーシング１ｂの内部には、それぞれに分級ロータ２が収容されている。同図では両ケーシング１ａ、１ｂが閉じた状態を示している。
【００２１】
下部ケーシング１ｂ内には分級ロータ２の下部に同軸中に結合された排出ロータ４と、排出ロータ４を軸支し分級ロータ２および排出ロータ４を回転させる駆動軸３とが設けられ、分級ロータ２の外周側には分級ロータ２と間隔をおいて環状に配置された複数の案内羽根を有する案内羽根環５が備えられている。上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２は、下部ケーシング１ｂの分級ロータ２を上下反転させたもので、両者は同軸上に対称的に配置されている。
【００２２】
下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２の駆動は駆動モータ２９によって行われ、この駆動モータ２９は駆動軸３を介して分級ロータ２と接続されている。同様に、上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２の駆動は駆動モータ２９によって行われ、この駆動モータ２９は駆動軸３を介して分級ロータ２と接続されている。
【００２３】
分級ロータ２は、片持ち支持されており、上部円板６と、この上部円板６に対して間隔をおいて配置された下部円板７と、上部円板６と下部円板７との間を連結し、これら円板６と７の外周側に放射状に配置された複数の分級羽根８とから形成されている。各分級ロータ２には駆動軸３、微粉貯留室１７が、それぞれ対称的に配置されている。
【００２４】
分級羽根８は、分級ロータ２の外周面に沿って放射状に等間隔をもって環状に配列され、その横断面の形状及び向きは、公知の分級羽根の形態の中から任意に選択することができ、互いに隣接する二つの分級羽根８間に形成されるスリット状の隙間が、気体の流れに適した形状となるように設計されている。
【００２５】
排出ロータ４は、前記下部円板７と開口を同じくする環状の天板９と、この天板９に対して間隔をおいて配置された円形の底板１０と、天板９と底板１０の間を連結する複数のブレード１１を、互いに隣接するブレード１１同士の間隔を設けて放射状に等間隔で配置させている。底板１０には駆動軸３が連結され、排出ロータ４および分級ロータ２を回転自在に軸支させている。なお、排出ロータ４は分級ロータ２を回転支持する部材としての機能も兼ねるもので、ブレード１１は、その材質、幅、厚さ、長さ等において支持部材として十分な強度を有するもので構成されている。
【００２６】
ここで、分級ロータ２と排出ロータ４とは、分級ロータ２の下部円板７に形成された開口１３によって連通している。開口１３の径を排出ロータ４の内径よりも小さくすることで、分級ロータ２内の気体が排出ロータ４内に流入しにくくなり、分級ロータ２内に流入しようとする気体の流れが抑制されることで、粗粉が分級ロータ２内部に入り込みにくくなる。また、開口１３の径を小さくすることで、排出ロータ４内に流入する気体が加速され、排出ロータ４内の微粉の排出も促進される。
【００２７】
案内羽根環５は複数の案内羽根が垂直方向にのびる状態で分級ロータ２の外周面に沿って等間隔に配置され、各案内羽根同士の隙間の方向が、例えば分級空間１４ａ、１４ｂ内を旋回流動する粉体に対する分散効果を高めるため、分級ロータ２の外周面に向けて接線方向に配置している。なお、案内羽根の枚数や形状、案内羽根同士の間隔は適宜変えることができ、それらを調節することで、案内羽根を通過する空気の通過速度を変化させ、その結果、分級時の粉体の分散性を良好な状態にすることができる。
【００２８】
案内羽根環５の外周部には、案内羽根環５を通して分級空間１４ａ、１４ｂに分級用空気を供給するための気体導入室１６が設けられている。この気体導入室１６は、案内羽根環５の外側のケーシング１に案内羽根環５に対して同軸上に形成されており、この気体導入室１６には気体導入口１９が設けられている。
【００２９】
上部ケーシング１ａに設けられた原料供給口１２から原料粉体が上部分級空間１４ａへ供給され、上部分級空間１４ａへ供給された粉体は、分級ロータ２の外周部に配置された案内羽根環５から流入する気体と、分級ロータ２の回転とによって形成される遠心力により、粗粉と微粉とに分級される。
【００３０】
上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間には、中央部に円形の開口を有する円板２６が取り付けられており、この円板２６の開口は、案内羽根環５の内径よりも小さくなっている。この円板２６によって、隣接する分級空間１４ａ、１４ｂ間に突起部が形成されることになる。ここで、円板２６の開口が案内羽根環５の内径よりも小さくなっているため、分級羽根８によってはじかれた粉体は、そのまま案内羽根環５の内周面に沿って上部分級空間１４ａから下部分級空間１４ｂへと移動していくことができず、上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５の内周面に沿って下降した後、粉体は円板２６によって一旦堰き止められる。つまり、円板２６を取り付けることによって、円板２６が上部分級空間１４ａと下部分級空間１４ｂとを隔てる仕切板となり、滞留時間を調節することができる。粉体の分級空間における滞留時間の調節は、円板２６の開口の大きさを変えることで可能となる。すなわち、この開口を小さくすれば滞留時間は長くなり、逆に大きくすれば滞留時間は短くなる。
【００３１】
また、一旦堰き止められた粉体は、その後突起部に沿って下部ケーシング１ｂ内の分級空間１４ｂへと導かれることになるが、この突起部を通過するときに粉体は突起部に沿って中心側に引き寄せられて、分級ロータ２近傍を通過することになり、分級ロータ２の分級羽根８と衝突し易くなる。そして、分級羽根８と衝突した粉体は、凝集がほぐされて分散性が良好になり、微粉は分級ロータ２内へと流入し易くなるため、分級精度が向上する。
【００３２】
上部ケーシング１ａ及び下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２はそれぞれ同じ回転速度で運転してもよいが、異なる回転速度で運転してもよい。従来は、各分級空間での粉体の滞留時間を調節することが困難であったため、各分級ロータ２をそれぞれ異なる回転速度で運転した場合には、各分級空間で十分な分級が行われず、その結果、各分級ロータの回転速度に応じた粒度の異なる製品を得ることは難しかった。しかしながら、上述したように、円板２６を設けることによって、上部の分級空間１４ａと下部の分級空間１４ｂとを区画することができる。その結果、各分級ロータ２において所定の回転速度に応じた粒径の製品を得ることができるようになる。例えば、上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２の回転速度を下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２の回転速度よりも速くして運転を行った場合、上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２内へと流入した粉体は微粉となり、下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２内へと流入した粉体は微粉と粗粉の間の粒度をもつ中間粉となり、下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２によってはじかれた粉体は、粗粉として粗粉排出口２１より排出される。
【００３３】
また、前記円板２６を取り付けたことによって、前記円板２６と前記分級ロータ２との間には狭い隙間が生じ、その結果、その隙間を流れる気体流の速度は速くなっている。さらに、前記分級ロータ２の回転によって生じる旋回気流により、上部分級空間１４ａから下部分級空間１４ｂへと移動する粉体は、その隙間を通過する際にも、旋回気流により凝集がほぐされ分散性が向上し、その結果、微粉が除去され分級精度が向上する。
【００３４】
なお、本実施形態では円板２６を上部ケーシング１ａ及び下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に取り付けることで突起部を形成しているが、別の実施態様として、例えば図２乃至３に示すように、円板２６を取り付ける代わりに、上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５の下端部もしくは下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５の上端部のどちらか一方の内周面に直接環状の突起２７ａ又は２７ｂを形成してもよい。
【００３５】
また、開口の大きさは特に限定されるものではないが、粉体が移動するのに十分な大きさが必要である。開口が小さすぎると、粉体が上部分級空間１４ａから下部分級空間１４ｂへの移動が難しくなるため、上部分級空間１４ａでの滞留量が増え、その結果、粉体の分散性が低下し微粉が凝集したまま粗粉中に混入したり、あるいは滞留量増加によって分級空間１４ａにおける粉体濃度が高くなり過ぎて粗粉が微粉中に流入し易くなるなど、分級精度に悪影響を及ぼすおそれがでてくる。
【００３６】
また、分級空間１４ａ、１４ｂにおける粉体の滞留時間を調節する手段として、当該分級空間１４ａ、１４ｂに、図４に示す螺旋状部材１５を設けることも有効である。
【００３７】
前記螺旋状部材１５は帯状部材を螺旋状に加工し形成したもので、案内羽根環５の内周面に固定され、分級空間１４ａ、１４ｂの高さ方向にほぼ全長にわたって延びている。螺旋状部材１５の内周面と分級ロータ２の外周面との間には、接触しない程度の微小な隙間が形成されている。
【００３８】
この分級空間１４ａ、１４ｂに螺旋状部材１５を設け、その傾斜勾配を適切に選択することによって、分級空間１４ａ、１４ｂでの粉体の滞留時間を調節することができる。すなわち、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。
【００３９】
螺旋状部材１５は複数枚の帯状部材で構成してもよく、その場合には複数枚を円周方向に間隔をずらせて取り付けることで、案内羽根環５の内周面に略全周にわたって螺旋状部材１５を付設させることができ、かつ所望の勾配形成への選択を広げることができる。なお、螺旋状部材１５は必ずしも分級羽根８の高さ方向の全長にわたって延びている必要はなく、分級羽根８の高さ方向の一部の区画領域にのみ設けるようにしてもよいが、前記突起部を設けたときには、突起部周辺で粉体の滞留が増え過ぎるのを抑制するためにも、その下端は突起部面まで延長されていることが好ましい。また、螺旋状部材１５は案内羽根環５に直接取り付けて一体化させてもよい。
【００４０】
上部ケーシング１ａの内部には、分級ロータ２によって選別された微粉と粗粉を排出するための通路が形成されている。微粉は、分級ロータ２の内部に流入し、排出ロータ４の外周部に設けた環状の微粉貯留室１７を経て微粉排出口２０より排出される。
【００４１】
上部分級空間１４ａより下部分級空間１４ｂへと送られた粉体は、分級ロータ２によって微粉と粗粉とに分級され、微粉は分級ロータ２の内部に流入し、排出ロータ４の外周部に設けた環状の微粉貯留室１７に送られ微粉排出口２０より排出される。また粗粉は、下部分級空間１４ｂの下方に連通して配置された環状の粗粉貯留室１８に送られ粗粉排出口２１より排出される。
【００４２】
下部円板７の下面と下部ケーシング１ｂの間にはシール部２２が設けられている。このシール部２２に通路２５より加圧気体を送り込むことで、微粉貯留室１７および粗粉貯留室１８に対して微粉の漏れ込みや粗粉が漏れ出るのを阻止すべくエアシールしている。この加圧気体をリンシングエアと呼び、シール部２２からそれぞれ微粉貯留室１７および粗粉貯留室１８に流出するようになっている。
【００４３】
粗粉貯留室１８内部にはセントリフューガルリングと呼ばれる断面Ｌ字型の環状円盤２３が設けられている。この環状円盤２３は、粗粉貯留室１８の内側側面及び底面に沿った形状に形成されており、その上端が分級ロータ２の下部円板７に取り付けられ、分級ロータ２と一体的に回転する。環状円盤２３と粗粉貯留室１８の内側側面及び底面との隙間は、前記リンシングエアの通路となる。これによって、通路２５から粗粉貯留室１８に入って来るリンシングエアは、粗粉貯留室１８の内側側面及び底面とこの環状円盤２３下方の通路を抜けて粗粉貯留室１８内に流出する。
【００４４】
また、この環状円盤２３の上面には、複数の排出羽根２４が配置されている。排出羽根２４が分級ロータ２と一体的に回転することによって、粗粉貯留室１８内で粗粉に強い遠心力を付与することができ、粗粉貯留室１８内及び粗粉排出口２１周辺での詰まりや滞留を防止し、粗粉を速やかに分級機外へ排出させることができる。
【００４５】
こうして、粗粉貯留室１８内部の粗粉は環状円盤２３によって遠心方向に押し出されたところでリンシングエアの流出によって巻き上げられることで流動化され、粗粉同士の凝集や付着が効果的に抑制されて粗粉貯留室１８からの排出が円滑に行われる。また、流動化による、凝集塊の解砕、粗粉中に混在している微粉と粗粉の分離によって、粗粉中への微粉の混入を防止して分級精度の向上効果も期待できる。
【００４６】
以上の構成において、上部ケーシング１ａに設けられた原料供給口１２から原料粉体が上部分級空間１４ａへ供給され、上部分級空間１４ａへ供給された粉体は、分級ロータ２の外周面に配置された案内羽根環５から流入する気体と、分級ロータ２の回転とによって形成される遠心力により、第一の分級が行われる。微粉は分級ロータ２の内部へと流入し、排出ロータ４から微粉貯留室１７を経て、微粉排出口２０から排出され、図示省略の公知の捕集機やサイクロン等によって回収される。
【００４７】
一方、粗粉は案内羽根環５と分級ロータ２との間の上部分級空間１４ａに設けられた螺旋状部材１５に沿って下方へと移動し、案内羽根環５との間に取り付けられた円板２６の開口を通過し、下部分級空間１４ｂへと送られる。
【００４８】
下部分級空間１４ｂでも上部分級空間１４ａと同様にして第二の分級が行われ、微粉は分級ロータ２の内部へと流入し、排出ロータ４から微粉貯留室１７を経て、微粉排出口２０から排出され、図示省略の公知の捕集機やサイクロンによって回収される。また粗粉は案内羽根環５と分級ロータ２との間の下部分級空間１４ｂに設けられた螺旋状部材１５に沿って下方へと移動し、下部分級空間１４ｂの下方に連通して配置された環状の粗粉貯留室１８に送られた後、粗粉貯留室１８内で環状円盤２３とリンシングエアとによって流動化され、排出羽根２４によって遠心力を付与されて、粗粉排出口２１から外部に排出され回収される。
【実施例】
【００４９】
図１に示す分級ロータ２を上下に連設させたタンデム型分級機（２００ＴＴＳＰ、ホソカワミクロン株式会社製）を用いて、トナーの分級を行った。上部ケーシング１ａ及び下部ケーシング１ｂ内には、内径が２２０ｍｍである案内羽根環５をそれぞれ取り付けた。原料トナーには平均粒径５．１μm（重量基準）、４μm以下の微粉の含有率が６５．２％（個数基準）であるカラートナーを使用した。なお、以下の本実施例１、２及び比較例１とも、粗粉が製品となる。
【００５０】
（実施例１）
上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に、開口の直径が２００ｍｍである円板２６を取り付けた。各分級ロータ２の回転速度はともに５０００ｒｐｍで運転を行った。また、原料の供給速度は、８０ｋｇ／ｈとした。その結果、粗粉収率は５３．０％、平均粒径５．９μm（重量基準）、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率は６．５％（個数基準）であった。
【００５１】
（実施例２）
上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に、開口の直径が１８０ｍｍである円板２６を取り付けた。それ以外は実施例１と同じ条件で運転を行った。その結果、粗粉収率は５７．０％、平均粒径６．１μm（重量基準）、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率は４．２％（個数基準）であった。
【００５２】
（比較例１）
円板２６を取り付けていないタンデム型分級機を用いて、トナー粉体の分級を行った。原料の供給速度は６０ｋｇ／ｈとして運転を行った。その結果、粗粉収率は５６．０％、平均粒径５．６μm（重量基準）、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率は１２．５％（個数基準）であった。原料の供給速度が実施例１、２と比べて低いにも関わらず、粗粉中への微粉の混入が多く、分散が不十分で良好な分級結果は得られていない。
【００５３】
このように、上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に、円板２６を取り付けることによって、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率を大幅に低下させることができた。特に実施例２においては、比較例１と比べて原料の供給速度を上昇させているにも関わらず、粗粉収率が高く、かつ４μm以下の微粉の含有率も低くなった。また、実施例１と実施例２を比較した結果、実施例２の方が粗粉収率が高く、かつ４μm以下の微粉の含有率も低くなった。これは、実施例２において実施例１よりも開口径の小さな円板２６を取り付けたことによって、粉体の滞留時間が延びるとともに粉体がより分級ロータ近傍を旋回することになり、その結果、分散と分級の両作用により微粉が減少したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の分級機は、特に粗大粒子を排除した後の粉体中の微粉を取り除き、粗粉を製品とするトナーや粉体塗料、鉱物、食品、飼料のほか、各種粉体材料の分級を効率よく行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ 上部ケーシング
１ｂ 下部ケーシング
２ 分級ロータ
３ 駆動軸
４ 排出ロータ
５ 案内羽根環
６ 上部円板
７ 下部円板
８ 分級羽根
９ 天板
１０ 底板
１１ ブレード
１２ 原料供給口
１３ 開口
１４ａ 上部分級空間
１４ｂ 下部分級空間
１５ 螺旋状部材
１６ 気体導入室
１７ 微粉貯留室
１８ 粗粉貯留室
１９ 気体導入口
２０ 微粉排出口
２１ 粗粉排出口
２２ シール部材
２３ 環状円盤（セントリフューガルリング）
２４ 排出羽根
２５ 通路
２６ 円板（突起部）
２７ａ 突起（突起部）
２７ｂ 突起（突起部）
２８ ヒンジ
２９ 駆動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を微粉と粗粉とに分別する分級機に関するものであり、更に詳しくは、所定の粒径よりも小さい微粉を除去して所定の粒径範囲の製品を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉体を微粉と粗粉に分別する分級手段として、円筒状のケーシング内において、垂直方向に延びる中心軸周りに回転する円筒状の分級ロータによって粉体に遠心力を付与し、分級ロータの周囲に形成された分級空間に原料粉体を供給するとともに、分級ロータの半径方向外側から内側に向けて気体を流し、微粉のみを気体とともに分級ロータ内部に搬送し、粗粉を下方排出口より排出して分別するようにした鉛直軸式の分級機が、トナーや粉体塗料等の製造分野で使用されている。例えば、トナーの製造工程においては、近年、高速印字と高解像度を実現するため、平均粒径が５μm〜７μmで、かつ、４μm以下の微粉のないトナーが求められている。
【０００３】
このような分級においては、効率よく微粉を除去するため、分級機内における原料粉体の分散を強めるほか、滞留時間を長くしたり、あるいは短くしたりして分級ロータ周辺を旋回する粉体の滞留量を最適に調節することが有効な方法である。
このような分級機として、例えば、前記分級空間における粉体の分散状態が分級精度や製品収率に大きく影響することから、ひとつのケーシング内に回転軸方向を同じくする複数の分級ロータを備えることで、分級空間における分散性を向上させた特許文献１記載のタンデム型の分級機も知られている。
【０００４】
そして、前記特許文献においては、分散性を向上させるために、分級ロータの外周面の外側に気体導入口に連通する複数の案内羽根をスリット状の隙間をあけて設け、このスリット状の隙間から分級空間内に気体を流入させることで、分級ロータ周辺の原料粉体を分散させるようにしている。また、前記案内羽根の内周部に螺旋状部材を設け、螺旋状部材に沿って原料粉体が確実に排出されることによって、原料粉体の滞留時間を調節する装置が報告されている。
【０００５】
しかしながら、上記分級機においても、原料投入口から投入される原料粉体が多くなると粗粉（製品）中への４μm以下の微粉の混入が増えてしまう。一方、粗粉（製品）中への４μm以下の微粉を減少させるため、分級ロータの回転速度を低下させると、製品となるべき粒径のものが、微粉とともに排出されることになり、その結果、粗粉（製品）収率が低下することとなる。このように、いずれの場合においても生産性という点では十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５７９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、生産性を低下させることなく、かつ、粗粉（製品）中への微粉の混入を防止することができる分級機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、１つのケーシング内に、複数の分級羽根を有する分級ロータが同軸上に複数個配置され、前記各分級ロータの外周部に所定の間隔をもって気体導入口に連通する複数の案内羽根からなる案内羽根環を設けて環状の分級空間を形成し、前記案内羽根環を通じて供給された気体とともに微粉を前記各分級ロータ内部に流入させ、粗粉を前記案内羽根環の下方に設けた粗粉貯留室に流入させて排出する構成の分級機において、互いに隣接する前記各分級ロータ間の前記分級空間に、前記案内羽根環の内面よりも小径の開口を有する環状の突起部を内面全周にわたって設けたことを特徴とする。
【０００９】
前記分級空間に小径の開口を有する環状の突起部を設けることにより、粉体は上部分級空間から下部分級空間へとそのまま移動できず、前記突起部によって一旦堰き止められ、その後、突起部に沿ってその開口より下方に連接された分級ロータの外周部の分級空間へと導かれる。そのため、分級空間における粉体の滞留時間を長くすることができる。そして、突起部を通過するときに粉体は突起部に沿って中心側に引き寄せられて、次の分級ロータ近傍を通過することになる。その結果、粉体は分級ロータの分級羽根との衝突により凝集がほぐされて分散されるため、粗粉中の微粉は分級ロータ内へと流入し易くなり、分級精度が向上する。
【００１０】
また、前記突起部を設けたことによって、前記突起部と前記分級ロータとの間には狭い隙間が生じる。そのため、その隙間を流れる気体流の速度は速くなっている。さらに、前記分級ロータの回転によって生じる旋回気流により、上部分級空間から下部分級空間へと移動する粉体は、その隙間を通る際に、旋回気流によっても凝集がほぐされて分散性が向上し、効率的に微粉が除去され分級精度が向上する。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、前記環状の突起部を案内羽根環の内面に形成したことを特徴とする。
【００１２】
前記環状の突起部を案内羽根環の内面に形成することで、粉体を確実に堰き止めることができる。すなわち、粉体は案内羽根環の内面を旋回しながら上部分級空間から下部分級空間へと移動していくため、案内羽根環の内面に突起部を形成することで、粉体は前記突起部で一旦堰き止められた後、前記突起部に沿って前記分級ロータ近傍へと移動することになるため、前記分級羽根との衝突によって分散と分級の両作用を受けることになる。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、前記環状の突起部を、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する円板を各分級ロータと対応する各案内羽根環の間で挟持させて形成したことを特徴とする。
【００１４】
前記環状の突起部を円板で構成することで、当該突起部の製作が容易であるほか、原料毎又は運転条件毎に突起部の開口径を変える場合にも、開口径の異なる円板に取り替えることで、容易に突起部の開口径を変更することができる。
【００１５】
本発明の第４の特徴は、前記環状の突起部の開口が、分級ロータの外径よりも小径であることを特徴とする。
【００１６】
前記環状の突起部の開口を分級ロータの外径よりも小径にすることで、上部分級空間と下部分級空間とをより確実に区画して、上部分級空間における粉体の滞留を良好に調節することができる。また、粉体が上部分級空間から下部分級空間へと移動する際には、より分級ロータ近傍を通過することになり、分級羽根との衝突回数も増えることで凝集がほぐされて分散されるため、粗粉中の微粉は分級ロータ内へと流入し易くなり、分級精度が向上する。
【００１７】
本発明の第５の特徴は、さらに前記案内羽根環の内周面に螺旋状部材を取り付けたことを特徴とする。
【００１８】
前記案内羽根環の内周面に螺旋状部材を設けることによって、分級空間内の粉体は螺旋状部材に沿って下降していくため、螺旋状部材の傾斜勾配を選択することによって、前記環状の突起部による堰き止め作用とも併せ、粉体の滞留時間や滞留量を効果的に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の分級機の縦断面図
【図２】突起部の形成方法の他の実施形態を表す断面図
【図３】突起部の形成方法の他の実施形態を表す断面図
【図４】螺旋状部材の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態を以下に示す。
図１に示す分級機では、ヒンジ２８を介して上下に開く旋回可能な上部及び下部ケーシング１ａ、１ｂから成っており、この上部ケーシング１ａと下部ケーシング１ｂの内部には、それぞれに分級ロータ２が収容されている。同図では両ケーシング１ａ、１ｂが閉じた状態を示している。
【００２１】
下部ケーシング１ｂ内には分級ロータ２の下部に同軸中に結合された排出ロータ４と、排出ロータ４を軸支し分級ロータ２および排出ロータ４を回転させる駆動軸３とが設けられ、分級ロータ２の外周側には分級ロータ２と間隔をおいて環状に配置された複数の案内羽根を有する案内羽根環５が備えられている。上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２は、下部ケーシング１ｂの分級ロータ２を上下反転させたもので、両者は同軸上に対称的に配置されている。
【００２２】
下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２の駆動は駆動モータ２９によって行われ、この駆動モータ２９は駆動軸３を介して分級ロータ２と接続されている。同様に、上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２の駆動は駆動モータ２９によって行われ、この駆動モータ２９は駆動軸３を介して分級ロータ２と接続されている。
【００２３】
分級ロータ２は、片持ち支持されており、上部円板６と、この上部円板６に対して間隔をおいて配置された下部円板７と、上部円板６と下部円板７との間を連結し、これら円板６と７の外周側に放射状に配置された複数の分級羽根８とから形成されている。各分級ロータ２には駆動軸３、微粉貯留室１７が、それぞれ対称的に配置されている。
【００２４】
分級羽根８は、分級ロータ２の外周面に沿って放射状に等間隔をもって環状に配列され、その横断面の形状及び向きは、公知の分級羽根の形態の中から任意に選択することができ、互いに隣接する二つの分級羽根８間に形成されるスリット状の隙間が、気体の流れに適した形状となるように設計されている。
【００２５】
排出ロータ４は、前記下部円板７と開口を同じくする環状の天板９と、この天板９に対して間隔をおいて配置された円形の底板１０と、天板９と底板１０の間を連結する複数のブレード１１を、互いに隣接するブレード１１同士の間隔を設けて放射状に等間隔で配置させている。底板１０には駆動軸３が連結され、排出ロータ４および分級ロータ２を回転自在に軸支させている。なお、排出ロータ４は分級ロータ２を回転支持する部材としての機能も兼ねるもので、ブレード１１は、その材質、幅、厚さ、長さ等において支持部材として十分な強度を有するもので構成されている。
【００２６】
ここで、分級ロータ２と排出ロータ４とは、分級ロータ２の下部円板７に形成された開口１３によって連通している。開口１３の径を排出ロータ４の内径よりも小さくすることで、分級ロータ２内の気体が排出ロータ４内に流入しにくくなり、分級ロータ２内に流入しようとする気体の流れが抑制されることで、粗粉が分級ロータ２内部に入り込みにくくなる。また、開口１３の径を小さくすることで、排出ロータ４内に流入する気体が加速され、排出ロータ４内の微粉の排出も促進される。
【００２７】
案内羽根環５は複数の案内羽根が垂直方向にのびる状態で分級ロータ２の外周面に沿って等間隔に配置され、各案内羽根同士の隙間の方向が、例えば分級空間１４ａ、１４ｂ内を旋回流動する粉体に対する分散効果を高めるため、分級ロータ２の外周面に向けて接線方向に配置している。なお、案内羽根の枚数や形状、案内羽根同士の間隔は適宜変えることができ、それらを調節することで、案内羽根を通過する空気の通過速度を変化させ、その結果、分級時の粉体の分散性を良好な状態にすることができる。
【００２８】
案内羽根環５の外周部には、案内羽根環５を通して分級空間１４ａ、１４ｂに分級用空気を供給するための気体導入室１６が設けられている。この気体導入室１６は、案内羽根環５の外側のケーシング１に案内羽根環５に対して同軸上に形成されており、この気体導入室１６には気体導入口１９が設けられている。
【００２９】
上部ケーシング１ａに設けられた原料供給口１２から原料粉体が上部分級空間１４ａへ供給され、上部分級空間１４ａへ供給された粉体は、分級ロータ２の外周部に配置された案内羽根環５から流入する気体と、分級ロータ２の回転とによって形成される遠心力により、粗粉と微粉とに分級される。
【００３０】
上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間には、中央部に円形の開口を有する円板２６が取り付けられており、この円板２６の開口は、案内羽根環５の内径よりも小さくなっている。この円板２６によって、隣接する分級空間１４ａ、１４ｂ間に突起部が形成されることになる。ここで、円板２６の開口が案内羽根環５の内径よりも小さくなっているため、分級羽根８によってはじかれた粉体は、そのまま案内羽根環５の内周面に沿って上部分級空間１４ａから下部分級空間１４ｂへと移動していくことができず、上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５の内周面に沿って下降した後、粉体は円板２６によって一旦堰き止められる。つまり、円板２６を取り付けることによって、円板２６が上部分級空間１４ａと下部分級空間１４ｂとを隔てる仕切板となり、滞留時間を調節することができる。粉体の分級空間における滞留時間の調節は、円板２６の開口の大きさを変えることで可能となる。すなわち、この開口を小さくすれば滞留時間は長くなり、逆に大きくすれば滞留時間は短くなる。
【００３１】
また、一旦堰き止められた粉体は、その後突起部に沿って下部ケーシング１ｂ内の分級空間１４ｂへと導かれることになるが、この突起部を通過するときに粉体は突起部に沿って中心側に引き寄せられて、分級ロータ２近傍を通過することになり、分級ロータ２の分級羽根８と衝突し易くなる。そして、分級羽根８と衝突した粉体は、凝集がほぐされて分散性が良好になり、微粉は分級ロータ２内へと流入し易くなるため、分級精度が向上する。
【００３２】
上部ケーシング１ａ及び下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２はそれぞれ同じ回転速度で運転してもよいが、異なる回転速度で運転してもよい。従来は、各分級空間での粉体の滞留時間を調節することが困難であったため、各分級ロータ２をそれぞれ異なる回転速度で運転した場合には、各分級空間で十分な分級が行われず、その結果、各分級ロータの回転速度に応じた粒度の異なる製品を得ることは難しかった。しかしながら、上述したように、円板２６を設けることによって、上部の分級空間１４ａと下部の分級空間１４ｂとを区画することができる。その結果、各分級ロータ２において所定の回転速度に応じた粒径の製品を得ることができるようになる。例えば、上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２の回転速度を下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２の回転速度よりも速くして運転を行った場合、上部ケーシング１ａ内の分級ロータ２内へと流入した粉体は微粉となり、下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２内へと流入した粉体は微粉と粗粉の間の粒度をもつ中間粉となり、下部ケーシング１ｂ内の分級ロータ２によってはじかれた粉体は、粗粉として粗粉排出口２１より排出される。
【００３３】
また、前記円板２６を取り付けたことによって、前記円板２６と前記分級ロータ２との間には狭い隙間が生じ、その結果、その隙間を流れる気体流の速度は速くなっている。さらに、前記分級ロータ２の回転によって生じる旋回気流により、上部分級空間１４ａから下部分級空間１４ｂへと移動する粉体は、その隙間を通過する際にも、旋回気流により凝集がほぐされ分散性が向上し、その結果、微粉が除去され分級精度が向上する。
【００３４】
なお、本実施形態では円板２６を上部ケーシング１ａ及び下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に取り付けることで突起部を形成しているが、別の実施態様として、例えば図２乃至３に示すように、円板２６を取り付ける代わりに、上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５の下端部もしくは下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５の上端部のどちらか一方の内周面に直接環状の突起２７ａ又は２７ｂを形成してもよい。
【００３５】
また、開口の大きさは特に限定されるものではないが、粉体が移動するのに十分な大きさが必要である。開口が小さすぎると、粉体が上部分級空間１４ａから下部分級空間１４ｂへの移動が難しくなるため、上部分級空間１４ａでの滞留量が増え、その結果、粉体の分散性が低下し微粉が凝集したまま粗粉中に混入したり、あるいは滞留量増加によって分級空間１４ａにおける粉体濃度が高くなり過ぎて粗粉が微粉中に流入し易くなるなど、分級精度に悪影響を及ぼすおそれがでてくる。
【００３６】
また、分級空間１４ａ、１４ｂにおける粉体の滞留時間を調節する手段として、当該分級空間１４ａ、１４ｂに、図４に示す螺旋状部材１５を設けることも有効である。
【００３７】
前記螺旋状部材１５は帯状部材を螺旋状に加工し形成したもので、案内羽根環５の内周面に固定され、分級空間１４ａ、１４ｂの高さ方向にほぼ全長にわたって延びている。螺旋状部材１５の内周面と分級ロータ２の外周面との間には、接触しない程度の微小な隙間が形成されている。
【００３８】
この分級空間１４ａ、１４ｂに螺旋状部材１５を設け、その傾斜勾配を適切に選択することによって、分級空間１４ａ、１４ｂでの粉体の滞留時間を調節することができる。すなわち、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。
【００３９】
螺旋状部材１５は複数枚の帯状部材で構成してもよく、その場合には複数枚を円周方向に間隔をずらせて取り付けることで、案内羽根環５の内周面に略全周にわたって螺旋状部材１５を付設させることができ、かつ所望の勾配形成への選択を広げることができる。なお、螺旋状部材１５は必ずしも分級羽根８の高さ方向の全長にわたって延びている必要はなく、分級羽根８の高さ方向の一部の区画領域にのみ設けるようにしてもよいが、前記突起部を設けたときには、突起部周辺で粉体の滞留が増え過ぎるのを抑制するためにも、その下端は突起部面まで延長されていることが好ましい。また、螺旋状部材１５は案内羽根環５に直接取り付けて一体化させてもよい。
【００４０】
上部ケーシング１ａの内部には、分級ロータ２によって選別された微粉と粗粉を排出するための通路が形成されている。微粉は、分級ロータ２の内部に流入し、排出ロータ４の外周部に設けた環状の微粉貯留室１７を経て微粉排出口２０より排出される。
【００４１】
上部分級空間１４ａより下部分級空間１４ｂへと送られた粉体は、分級ロータ２によって微粉と粗粉とに分級され、微粉は分級ロータ２の内部に流入し、排出ロータ４の外周部に設けた環状の微粉貯留室１７に送られ微粉排出口２０より排出される。また粗粉は、下部分級空間１４ｂの下方に連通して配置された環状の粗粉貯留室１８に送られ粗粉排出口２１より排出される。
【００４２】
下部円板７の下面と下部ケーシング１ｂの間にはシール部２２が設けられている。このシール部２２に通路２５より加圧気体を送り込むことで、微粉貯留室１７および粗粉貯留室１８に対して微粉の漏れ込みや粗粉が漏れ出るのを阻止すべくエアシールしている。この加圧気体をリンシングエアと呼び、シール部２２からそれぞれ微粉貯留室１７および粗粉貯留室１８に流出するようになっている。
【００４３】
粗粉貯留室１８内部にはセントリフューガルリングと呼ばれる断面Ｌ字型の環状円盤２３が設けられている。この環状円盤２３は、粗粉貯留室１８の内側側面及び底面に沿った形状に形成されており、その上端が分級ロータ２の下部円板７に取り付けられ、分級ロータ２と一体的に回転する。環状円盤２３と粗粉貯留室１８の内側側面及び底面との隙間は、前記リンシングエアの通路となる。これによって、通路２５から粗粉貯留室１８に入って来るリンシングエアは、粗粉貯留室１８の内側側面及び底面とこの環状円盤２３下方の通路を抜けて粗粉貯留室１８内に流出する。
【００４４】
また、この環状円盤２３の上面には、複数の排出羽根２４が配置されている。排出羽根２４が分級ロータ２と一体的に回転することによって、粗粉貯留室１８内で粗粉に強い遠心力を付与することができ、粗粉貯留室１８内及び粗粉排出口２１周辺での詰まりや滞留を防止し、粗粉を速やかに分級機外へ排出させることができる。
【００４５】
こうして、粗粉貯留室１８内部の粗粉は環状円盤２３によって遠心方向に押し出されたところでリンシングエアの流出によって巻き上げられることで流動化され、粗粉同士の凝集や付着が効果的に抑制されて粗粉貯留室１８からの排出が円滑に行われる。また、流動化による、凝集塊の解砕、粗粉中に混在している微粉と粗粉の分離によって、粗粉中への微粉の混入を防止して分級精度の向上効果も期待できる。
【００４６】
以上の構成において、上部ケーシング１ａに設けられた原料供給口１２から原料粉体が上部分級空間１４ａへ供給され、上部分級空間１４ａへ供給された粉体は、分級ロータ２の外周面に配置された案内羽根環５から流入する気体と、分級ロータ２の回転とによって形成される遠心力により、第一の分級が行われる。微粉は分級ロータ２の内部へと流入し、排出ロータ４から微粉貯留室１７を経て、微粉排出口２０から排出され、図示省略の公知の捕集機やサイクロン等によって回収される。
【００４７】
一方、粗粉は案内羽根環５と分級ロータ２との間の上部分級空間１４ａに設けられた螺旋状部材１５に沿って下方へと移動し、案内羽根環５との間に取り付けられた円板２６の開口を通過し、下部分級空間１４ｂへと送られる。
【００４８】
下部分級空間１４ｂでも上部分級空間１４ａと同様にして第二の分級が行われ、微粉は分級ロータ２の内部へと流入し、排出ロータ４から微粉貯留室１７を経て、微粉排出口２０から排出され、図示省略の公知の捕集機やサイクロンによって回収される。また粗粉は案内羽根環５と分級ロータ２との間の下部分級空間１４ｂに設けられた螺旋状部材１５に沿って下方へと移動し、下部分級空間１４ｂの下方に連通して配置された環状の粗粉貯留室１８に送られた後、粗粉貯留室１８内で環状円盤２３とリンシングエアとによって流動化され、排出羽根２４によって遠心力を付与されて、粗粉排出口２１から外部に排出され回収される。
【実施例】
【００４９】
図１に示す分級ロータ２を上下に連設させたタンデム型分級機（２００ＴＴＳＰ、ホソカワミクロン株式会社製）を用いて、トナーの分級を行った。上部ケーシング１ａ及び下部ケーシング１ｂ内には、内径が２２０ｍｍである案内羽根環５をそれぞれ取り付けた。原料トナーには平均粒径５．１μm（重量基準）、４μm以下の微粉の含有率が６５．２％（個数基準）であるカラートナーを使用した。なお、以下の本実施例１、２及び比較例１とも、粗粉が製品となる。
【００５０】
（実施例１）
上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に、開口の直径が２００ｍｍである円板２６を取り付けた。各分級ロータ２の回転速度はともに５０００ｒｐｍで運転を行った。また、原料の供給速度は、８０ｋｇ／ｈとした。その結果、粗粉収率は５３．０％、平均粒径５．９μm（重量基準）、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率は６．５％（個数基準）であった。
【００５１】
（実施例２）
上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に、開口の直径が１８０ｍｍである円板２６を取り付けた。それ以外は実施例１と同じ条件で運転を行った。その結果、粗粉収率は５７．０％、平均粒径６．１μm（重量基準）、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率は４．２％（個数基準）であった。
【００５２】
（比較例１）
円板２６を取り付けていないタンデム型分級機を用いて、トナー粉体の分級を行った。原料の供給速度は６０ｋｇ／ｈとして運転を行った。その結果、粗粉収率は５６．０％、平均粒径５．６μm（重量基準）、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率は１２．５％（個数基準）であった。原料の供給速度が実施例１、２と比べて低いにも関わらず、粗粉中への微粉の混入が多く、分散が不十分で良好な分級結果は得られていない。
【００５３】
このように、上部ケーシング１ａ内の案内羽根環５と下部ケーシング１ｂ内の案内羽根環５との間に、円板２６を取り付けることによって、粗粉に含まれる４μm以下の微粉の含有率を大幅に低下させることができた。特に実施例２においては、比較例１と比べて原料の供給速度を上昇させているにも関わらず、粗粉収率が高く、かつ４μm以下の微粉の含有率も低くなった。また、実施例１と実施例２を比較した結果、実施例２の方が粗粉収率が高く、かつ４μm以下の微粉の含有率も低くなった。これは、実施例２において実施例１よりも開口径の小さな円板２６を取り付けたことによって、粉体の滞留時間が延びるとともに粉体がより分級ロータ近傍を旋回することになり、その結果、分散と分級の両作用により微粉が減少したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の分級機は、特に粗大粒子を排除した後の粉体中の微粉を取り除き、粗粉を製品とするトナーや粉体塗料、鉱物、食品、飼料のほか、各種粉体材料の分級を効率よく行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ 上部ケーシング
１ｂ 下部ケーシング
２ 分級ロータ
３ 駆動軸
４ 排出ロータ
５ 案内羽根環
６ 上部円板
７ 下部円板
８ 分級羽根
９ 天板
１０ 底板
１１ ブレード
１２ 原料供給口
１３ 開口
１４ａ 上部分級空間
１４ｂ 下部分級空間
１５ 螺旋状部材
１６ 気体導入室
１７ 微粉貯留室
１８ 粗粉貯留室
１９ 気体導入口
２０ 微粉排出口
２１ 粗粉排出口
２２ シール部材
２３ 環状円盤（セントリフューガルリング）
２４ 排出羽根
２５ 通路
２６ 円板（突起部）
２７ａ 突起（突起部）
２７ｂ 突起（突起部）
２８ ヒンジ
２９ 駆動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのケーシング内に、複数の分級羽根を有する分級ロータが同軸上に複数個配置され、前記各分級ロータの外周部に所定の間隔をもって気体導入口に連通する複数の案内羽根からなる案内羽根環を設けて環状の分級空間を形成し、前記各分級ロータと前記案内羽根環を通じて供給された気体とともに微粉を前記各分級ロータ内部に流入させ、粗粉を前記案内羽根環の下方に設けた粗粉貯留室に流入させて排出する構成の分級機において、互いに隣接する前記各分級ロータ間の前記分級空間に、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する環状の突起部を設けたことを特徴とする分級機。
【請求項２】
前記環状の突起部を案内羽根環の内面に形成したことを特徴とする請求項１記載の分級機。
【請求項３】
前記環状の突起部を、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する円板を、各分級ロータと対応する各案内羽根環の間で挟持させて形成したことを特徴とする請求項１記載の分級機。
【請求項４】
前記環状の突起部の開口は、分級ロータの外径よりも小径であることを特徴とする前記請求項１乃至３いずれか一項に記載の分級機。
【請求項５】
前記案内羽根環の内周面に、螺旋状部材を取り付けたことを特徴とする前記請求項１乃至４いずれか一項に記載の分級機。
【請求項１】
１つのケーシング内に、複数の分級羽根を有する分級ロータが同軸上に複数個配置され、前記各分級ロータの外周部に所定の間隔をもって気体導入口に連通する複数の案内羽根からなる案内羽根環を設けて環状の分級空間を形成し、前記各分級ロータと前記案内羽根環を通じて供給された気体とともに微粉を前記各分級ロータ内部に流入させ、粗粉を前記案内羽根環の下方に設けた粗粉貯留室に流入させて排出する構成の分級機において、互いに隣接する前記各分級ロータ間の前記分級空間に、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する環状の突起部を設けたことを特徴とする分級機。
【請求項２】
前記環状の突起部を案内羽根環の内面に形成したことを特徴とする請求項１記載の分級機。
【請求項３】
前記環状の突起部を、前記案内羽根環の内径よりも小径の開口を有する円板を、各分級ロータと対応する各案内羽根環の間で挟持させて形成したことを特徴とする請求項１記載の分級機。
【請求項４】
前記環状の突起部の開口は、分級ロータの外径よりも小径であることを特徴とする前記請求項１乃至３いずれか一項に記載の分級機。
【請求項５】
前記案内羽根環の内周面に、螺旋状部材を取り付けたことを特徴とする前記請求項１乃至４いずれか一項に記載の分級機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２４４２３（Ｐ２０１１−２２４４２３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３７９２（Ｐ２０１０−９３７９２）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００１１３３５５）ホソカワミクロン株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００１１３３５５）ホソカワミクロン株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
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