微粉砕機
【課題】固定子と回転子の摩耗を、原料供給側と排出側において平均的に摩耗させ、耐摩耗寿命を延ばすと共に、粉砕動力の変動を無くし、有効消費動力を高め、その結果、処理能力を高めることができる微粉砕機を提供する。
【解決手段】固定子８の放射状粉砕溝８Ａは、円弧状底面８ｃの曲率中心ｐ２を中心として描いた溝内軌跡円ｃ２が、該固定子の内径円８Ｍから飛び出さない範囲内で形成し、対向する急斜側面８ａと緩斜側面８ｂは、互いに傾斜角度が異なっている。回転子７の放射状粉砕溝７Ａは、円弧状底面７ｃの曲率中心ｐ１を中心として描いた溝内軌跡円ｃ１が、該回転子の外径円７Ｍから飛び出さない範囲内で形成し、対向する急斜側面７ａと緩斜側面７ｂは、互いに傾斜角度が異なっている。さらに、原料供給側から排出側に向かって、固定子の内接円と回転子の外接円の間隙Ｇ、溝内軌跡円の半径、放射状溝のピッチｐを段階的に小さく形成してなる。
【解決手段】固定子８の放射状粉砕溝８Ａは、円弧状底面８ｃの曲率中心ｐ２を中心として描いた溝内軌跡円ｃ２が、該固定子の内径円８Ｍから飛び出さない範囲内で形成し、対向する急斜側面８ａと緩斜側面８ｂは、互いに傾斜角度が異なっている。回転子７の放射状粉砕溝７Ａは、円弧状底面７ｃの曲率中心ｐ１を中心として描いた溝内軌跡円ｃ１が、該回転子の外径円７Ｍから飛び出さない範囲内で形成し、対向する急斜側面７ａと緩斜側面７ｂは、互いに傾斜角度が異なっている。さらに、原料供給側から排出側に向かって、固定子の内接円と回転子の外接円の間隙Ｇ、溝内軌跡円の半径、放射状溝のピッチｐを段階的に小さく形成してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電荷像現像用トナー、熱可塑性樹脂微粉末、粉体塗料などの微粉を得るための微粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数ミリの原料を数ミクロンから１０数ミクロンの微粉に粉砕する、回転式の微粉砕機として、次のものがある（例えば、特許文献１、参照）。
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機であって；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙Ｇが、前記溝内軌跡円の半径ｒの１/２から２倍の範囲内である微粉砕機。
【０００３】
前記従来例の微粉砕機は、次のような効果を奏する。
（１）従来のジェット気流を利用したジェット気流式粉砕機に比較して、粉砕電力エネルギーを格段に節約できる。
（２）過剰に粉砕される微粉、超微粉の発生が少なく、目的の粒度範囲の製品が得られるために製品収率が向上する。
（３）高速回転する回転子と固定子の壁面に気流に乗った粒子が衝突したり、回転子と固定子内で発生する高速渦流内でせん断作用によって粉砕されるために、粒子の形状が角が取れ 丸みを帯びるために、比表面積が小さくなり、流動性が良好となる。
【０００４】
（４）トナーの粉砕においては、１回の粉砕で平均粉砕粒子径が８〜５ミクロンまで可能となり、製品が熱の影響を何度も繰返し受けないため、品質の劣化が進行せず、重合法トナーと同等な粒度のトナーを得る事が出来る。
（５）平均粉砕粒度が８〜５ミクロンまで到達できるため、分級機にかかるエネルギーが少なくなる。
（６）その結果、後工程において充填性に優れ、特に静電荷像現像用トナーにおいては外添加剤の添加量が少なくなる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記従来例には、次のような問題がある。
回転式微粉砕機においては、回転子が高速で回転することにより粉砕が行われる原理のために、回転子と固定子は原料粉末と激しく接触し、その結果 表面に摩耗が生じる。特に、硬く、かつ、フェライトやシリカなどの無機物が混入している、トナーや粉体塗料などの原料粉を粉砕すると、回転子と固定子で構成される粉砕室の粉砕表面の摩耗が著しく進行する。
そのため、従来は、表面に硬質クロームメッキをコーティングする方法、 タングステンカーバイトにコバルトを十数パーセント含有した粉末を高速フレーム溶射法で溶着する方法、 ニッケルクロム、シリコン、ボロン、鉄、を含有させた粉末を、溶射後加熱炉にいれて溶融密着させる方法、 ニッケルクロム鋼の母材表面に窒化をする方法などが行われてきた。
【０００７】
しかし、いずれも磁性粉（フェライト等）が混入しているトナーや無機物の混入している樹脂粉末、粉体塗料などに対しては摩耗の進行が押さえらず、摩耗の進行と共に粉砕機としての性能の低下が著しかった。 また表面にタングステンカーバイトを貼り付けたり、ステライトを溶着した後、表面形状を所望の形状に切削する方法も技術的には可能であるが、コストが飛躍的に増大し、回転式粉砕機の経済的な優位性が損なわれてくるため現実的ではなかった。
【０００８】
さらに、粉砕機の固定子と回転子を炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬させた電気鍍金法により、その表面に耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜を２０〜１００ミクロンの膜厚で、固定子及び回転子表面の形状を損なうことなくコーテングすることにより、固定子及び回転子の表面硬度を、ビッカース硬さ（ＨＶ）９００から１２００として保護する方法も摩耗寿命を延ばすことには効果があるが、いずれの方法によっても、原料供給側から摩耗が進行し、原料排出側は摩耗の進行が遅くなる傾向が顕著であり、原料供給側の部分の固定子と回転子の摩耗により消耗品寿命が決まってしまい、再生処理を行うか、又は消耗した固定子及び回転子を交換しなければならない状況が見られる。
【０００９】
また、平均粒径８〜５ミクロンのトナーなど、微粉末製品を得るために、固定子の内接円と回転子の外接円の間隔Ｇを原料粒径に比較して狭くすると、供給原料と高速回転する回転子との衝撃も大きくなり、上記の摩耗の進行だけでなく、粉砕動力も粉砕領域全体に平均化せず、負荷変動が生じ、総エネルギーコストも高くなる状況が生じる。
【００１０】
単純に、上記間隔Ｇを原料供給側を広くすると、製品粒度が粗くなり、所望の粒度の製品が得られなくなり、原料を粉砕機内を数回通して粉砕チャンスを増やしたり、または、２台以上の微粉砕機を直列に配して使用することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙、前記溝内軌跡円の半径及び放射状粉砕溝のピッチが、原料供給側から排出側に向かって段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機、である。
【００１２】
この発明は、内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙Ｇが、前記溝内軌跡円の半径ｒの１/２から２倍の範囲内であり、前記間隔Ｇが、原料供給側から排出側にむかって、2.0ｍｍから0.5ｍｍに段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機、である。
【００１３】
又、この発明は、原料供給側から排出側に向かって、固定子及び回転子の前記溝内軌跡円の半径ｒを2.0ｍｍから0.4ｍｍ、放射状粉砕溝のピッチｐを6.0ｍｍから2.0ｍｍに段階的に小さくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の微粉砕機を使用することにより、回転子及び固定子の摩耗進行状況は、従来のように極端に原料供給側が摩耗し、原料排出側が摩耗しない状況がなくなり、原料の接する回転子及び固定子の表面は平均化して摩耗することにより、回転子、固定子全体の寿命が１．２〜１．５倍程度長くなる。
【００１５】
この発明の微粉砕機を使用することにより、１ｍｍ程度の大きさの原料を投入しても、原料入口側の固定子の内径円と回転子の外径円の間隔Ｇ、前記溝内軌跡円の半径ｒ、前記放射状粉砕溝ピッチｐ各々の数値が排出側に比較して大きく取られているために、スムースに原料が機内に入り、負荷動力の変動もなく、そのために、電動機の使用可能動力一杯まで粉砕に利用できるようになり、処理能力が５〜１０％高くなる。
【００１６】
また、粉砕後に得られる産物の平均粒子径も、従来のＧｒｐの数値を一定にした固定子と回転子を使用する場合に比較して、原料供給側と排出側の各々異なった数値を平均化した数値の固定子と回転子を使用する場合と同等な粒径の産物が、またはより細かな粒度の産物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本微粉砕機の場合には、回転子は周速が約１００ｍ/sec以上で回転するため、その回転子が断面の円の軌跡から遠ざかる方向の側面が第一に気流に接する方向に回転する場合には、回転子と固定子の粉砕溝、即ち、底面と両側面に囲まれた空間、に高速の渦流が発生する。この渦流は、溝内軌跡円、即ち、円弧状底面の曲率半径の軌跡、を有する空間において中心部を除いて、渦なしの回転運動、いわゆる自由渦の状態が生じており、
（速度）×（渦の回転半径）＝（一定）、の自由渦の法則の中で粉砕原料が大きなせん断力を受けて細かく粉砕される。
【００１８】
従って、粉砕チャンスを多くして細かくするためには、多数の粉砕溝を回転子と固定子に設け、その上で円弧状底面の曲率半径を極力大きくした形状として、回転子を高速で回転させることにより、大きなせん断力を粉砕原料に与えることが出来る。又、高速渦流の中でせん断作用を受けるため粒子の形状はより丸みを帯びたものとなる。
【００１９】
但し、この半円径の空間内に生じる高速自由渦を壊さないためには、次の条件を具備する必要がある。
（１）上記の条件である粉砕溝の溝内軌跡円が、回転子の外径円から飛び出さない範囲で極力大きくすること、
（２）固定子の粉砕溝の溝内軌跡円も同様に固定子の内径円から飛び出ない範囲で極力大きくすること、
（３）粉砕溝は、互いに傾斜角度の異なる急斜側面と緩斜側面を有する、放射状粉砕溝にすること。
【００２０】
微粉砕機の粉砕溝は、円弧状底面と、該円弧状底面に連続する左右の側面と、から構成されているが、両側面が互いに平行であると、この空間に高速の渦流が形成されにくくなり、原料粒子に確実にせん断力が働かず、現在要求される水準の粒度まで細かくならないことと、製品中に粗粒が混入し、粒度分布範囲の狭い製品が得られず、効率の良い粉砕ができなくなる。
【００２１】
そこで、固定子の粉砕溝の一方の側面、即ち、回転子の回転方向に対向する方向の側面（急斜側面）を、該側面の先端と固定子の中心とを結ぶ直線に対して5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置させ、他方の側面、即ち、回転子の回転方向を向いてる側面（緩斜側面）、を前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置させ、
又、回転子の一方の側面、即ち、回転子の回転方向に対向する方向の側面（急斜側面）を、該側面の先端と回転子の中心とを結ぶ直線に対して5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置させ、他方の側面、即ち、回転子の回転方向を向いてる側面（緩斜側面）、を前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置させること、により前記問題は解消する。
【００２２】
固定子の内面半径Ｒ１は、回転子の外面半径Ｒ２より、溝内軌跡円の半径ｒの２倍以下から１/２以上の寸法だけ大きくし、固定子と回転子との間隙を、２ｒ（直径）〜ｒ／２（半径の半分）にする。
【００２３】
この間隙が、前記２ｒ（直径）より大きくなると、回転子のなかで生じる１つの高速渦流内で細かくならなかった粒子が、渦流から遠心力を受けて飛び出たときに、固定子側の渦流に入り込むことなく、機外に設置された原料搬送用の送風機により生じる気流に乗って搬送されやすくなり、粉砕チャンスが少なくなり希望の粒度まで粉砕されなくなる現象が生じる。
【００２４】
又、前記間隙が、前記１/２ｒ（半径の半分）より小さくなると、粉砕原料搬送気流の流れる断面積が減少して、大きな圧力損失が生じ、送風機が大きな圧力を必要とすること、及びこの間隙が非常に狭くなるため、固定子の円筒中心と回転子の円筒中心が厳密に一致するように工作精度を高めて製作することが求められるため、非常に高価なものとなる。
【００２５】
固定子と回転子表面に形成される、上記放射状粉砕溝のピッチは、6.0〜2.0ｍｍの範囲の間隔にする。
【００２６】
この自由渦の中で粉砕されて非常に細かくなった原料は、渦の中心部に行き、円筒型回転子と固定子の軸方向に搬送されていく反面、まだ細かくならない原料は、渦の外周に位置してそこから飛び出し、回転子の回転方向に搬送されながら回転速度より遅い速度で回転子の周りを移動して、隣の半円形の溝の中に発生する渦流に入り込み、再度せん断力を受ける。
さらに大きな未粉砕粒子は 回転子の遠心力により固定子側に飛ばされ、固定子の渦流の中で同様にせん断力による粉砕作用を受けて細かくなって行く。
【００２７】
この様な回転子や固定子の形状を保持した上で、原料供給側から排出側に向かって固定子の内径円と回転子の外径円の間隔Ｇを2.0ｍｍから0.5ｍｍに、前記溝内軌跡円の半径ｒを2.0ｍｍから0.4ｍｍに、放射状粉砕溝ピッチｐを６ｍｍから2.0ｍｍに、段階的に小さくすることとした回転子及び固定子で構成する。
【００２８】
このように原料供給側Ｉから排出側Ｏに向かって前記間隙Ｇ，Ｇ’、前記半径ｒ、前記ピッチｐを段階的に小さくすると、極端に原料供給側が摩耗することが無くなり、原料供給側と排出側が平均的に摩耗するようになるとともに、より粒度が細かく粉砕される。
【００２９】
即ち、粉砕溝内に自由渦が発生し、回転子７の回転数が同じであれば、該自由渦の小さい方が速度が大きくなり、前記粉砕溝に入った原料粉体は、大きなせん断力を受けて細かくなる。
【実施例】
【００３０】
本発明の第1実施例を図１から図６によって説明する。
微粉砕機１の円筒形外箱１ａの中心線Ａ‐Ａ上にあって、軸受２，２’で回転できるように支持されている回転軸３は、その端部に固定されているプーリー４に掛けられた、ベルト（図示せず）により矢印Ａ７方向に高速回転させられている。
【００３１】
この回転軸３には、キー５及びナット６を介して外周半径（外径）Ｒ２の回転子７が固定されている。この回転子７の外表面上には、図３、図５に示すように、中心線Ａ−Ａに平行な複数の粉砕溝７Ａが、周方向に所定ピッチｐで配設されている。隣り合う粉砕溝７Ａ、７Ａは、突起７ｄを介して連続している。
【００３２】
この粉砕溝７Ａは、互いに対向する急斜側面７ａと緩斜側面７ｂと、前記側面７ａ、７ｂに連続する円弧状底面７ｃと、を備えた放射状粉砕溝である。この円弧状底面７ｃは、曲率半径ｒの円弧状に形成されている。
【００３３】
この粉砕溝７Ａでは、円弧状底面７ｃの曲率中心ｐ1を中心として描いた円の軌跡（以下、「溝内軌跡円」という）ｃ１が、回転子７の外径Ｒ２の円の軌跡（以下、「外径円」という）７Ｍから飛び出さない範囲で、この溝内軌跡円ｃ１が極力大きく取られている。
【００３４】
急斜側面７ａ、即ち、回転子７の溝内の回転方向Ａ７側にある面は、回転子７の中心Ｏと該急斜側面７ａの先端７ｐを結ぶ直線Ｌ１に対して、β＝5〜30°の傾斜で溝内軌跡円ｃ１にかぶさる方向の接線７Ｔ１上に位置している。
【００３５】
緩斜側面７ｂ、即ち、回転子７の溝内の回転方向と逆側にある面は前記直線Ｌ１に対して、α＝30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ１から遠ざかる方向の接線７Ｔ２上に位置している。
【００３６】
一方、外箱１ａの内側は、内周半径（内径）Ｒ１の固定子８となっている。この固定子８の内表面上には、図３、図５に示すように、中心線Ａ−Ａに平行な複数の粉砕溝８Ａが、周方向に所定ピッチｐで配設されている。隣り合う粉砕溝８Ａ、８Ａは、突起８ｄを介して連続している。
【００３７】
この粉砕溝８Ａは、互いに対向する急斜側面８ａと緩斜側面８ｂと、前記側面８ａ、８ｂに連続する円弧状底面８ｃと、を備えた放射状粉砕溝である。この円弧状底面８ｃは、曲率半径ｒの円弧状に形成されている。この曲率半径ｒは、前記回転子７の底面７ｃと同一形状であるが、必ずしも同一寸法である必要はない。
【００３８】
この粉砕溝８Ａでは、円弧状底面８ｃの曲率中心ｐ２を中心として描いた円の軌跡（以下、「溝内軌跡円」という）ｃ２が、固定子８の内径Ｒ１の円の軌跡（以下、「内径円」という）８Ｍから飛び出さない範囲で、この構内軌跡円ｃ２が極力大きく取られている。
【００３９】
急斜側面８ａ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７を向いている面、は、固定子８の中心Ｏと該急斜側面８ａの先端８ｐを結ぶ直線Ｌ２に対して、β＝５〜３０°の傾斜で溝内軌跡円ｃ２にかぶさる方向の接線８Ｔ１上に位置している。
【００４０】
緩斜側面８ｂ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７に対向している面、は前記直線Ｌ２に対して、α＝30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ２から遠ざかる方向の接線８Ｔ２を上に位置している。
前述のように、回転子７の急傾側面7a、緩斜側面７ｂと固定子８の急斜側面８ａ、緩斜側面８ｂとは、互いに逆向きに対向している。
【００４１】
前述のように、溝内軌跡円ｃ１、ｃ２が固定子８の内径円８Ｍ、回転子７の外径円７Ｍから各々飛び出ることのない範囲にするのは、前記溝軌跡円ｃ１、ｃ２が飛び出ると、放射状粉砕溝７Ａ，８Ａの中で生じる高速渦流に乱れが生じ、自由渦が形成されにくくなり、原料粒子が大きなせん断力を受ける事が出来なくなるからである。
【００４２】
固定子８と回転子７の間隙Ｇは、下記寸法が採用される。
Ｇ＝Ｒ１（固定子８の内径）−Ｒ２（回転子７の外径）
＝ｒ（溝内軌跡円の半径）×（２〜１/２）
の関係で構成される。
【００４３】
さらに、原料供給側から排出側に向かって、この間隔Ｇ、半径ｒは段階的に小さくするが、前記間隙は、2mmから0.5mmに段階的に小さくなり、又、前記半径は、2.0mmから0.4mmに段階的に小さくなる。なお、図５（Ａ）（Ｂ）に於いて，Ｇは原料供給側Ｉの間隙、Ｇ‘は排出側Ｏの間隙、ｒは原料供給側Ｉの半径、ｒ’は排出側Ｏの半径ｒ’をそれぞれ示す。
【００４４】
固定子８、回転子７の多数の放射状粉砕溝７Ａ、８Ａは、同じ寸法ピッチｐで形成される。このピッチは、２〜６ｍｍの範囲で、適宜選択され、さらに原料供給側から排出側に向かって段階的に小さくするように構成する。なお、図５（Ａ）（Ｂ）において、ｐは原料供給側Ｉのピッチ、ｐ’は排出側Ｏのピッチを示す。
【００４５】
図６において、９はスクリューフイーダ、２０は冷風発生手段を示す。
【００４６】
次に本実施例の作動について説明する。
粉体原料Ｍは、冷風発生装置２０を通過した冷風（気流）２２と共に微粉砕機１の入口１１に入り、ここに設けられた渦巻き室１１ａにおいて旋回流となり、高速回転している回転子７と固定子８の間に搬送され、回転子の突起７ｄで加速され、かなり粗いものは打撃され細かくなる。
【００４７】
一方、気流は、回転子の緩斜側面７ｂに沿って乱れを生じること無く流れ、該粉砕溝７Ａの突起７ｄを乗り越えた後、急斜面７ａと円弧状底面７ｃの作る空間に高速の自由渦Ｆ１を形成する。
前記粉体原料Ｍは、該粉砕溝７Ａの内部でｐ１を中心とした空気の旋回流Ｆ１の中に入り、渦無しの旋回運動（自由渦）の作用でせん断力を受けて細かくなる。
【００４８】
このとき、まだ所望の粒度にならないやや粗い粒径の原料は、旋回流Ｆ１の中で遠心力を受け、該粉砕溝７Ａから出て、気流に乗り隣の粉砕溝７Ａに入り同様な働きを受ける
【００４９】
さらに粗い粒径の原料は、同様に旋回流Ｆ１の中で大きな遠心力を受け、該粉砕溝７Ａから出て、固定子側に飛ばされ、固定子側の粉砕溝８Ａの中で同様なせん断作用を受け細かくなる。
【００５０】
そして、細かくなった粉体原料は、回転子７、固定子８それぞれの旋回流Ｆ１、Ｆ２の中心に入ったまま、粉砕溝７Ａ ８Ａの中を出口１２に向かって流れ、出口１２より機外に出る。
【００５１】
粉体原料Ｍは、回転子７、固定子８のそれぞれの粉砕溝７Ａ ８Ａに生じる旋回流Ｆ１、Ｆ２の中で旋回すると同時に、入口１１側から出口１２側に向かって回転子７、固定子８の表面を転がりながら何度も接触を繰り返して粉砕されるため、球状に近い形となって出口１２から排出される。
【００５２】
以上の工程において、微粉砕機１により所定の粒度、例えば、平均粒径６μm、に細かく粉砕された粉体原料（製品）は、図６の送風機１７により前記入口１１側から吸引される空気とともに搬送され、サイクロン１３において粉体と空気に分離される。
【００５３】
前記製品は、サイクロン１３下の製品タンク１４に捕集され、空気は集塵器（バグフィルター）１５に搬送され、微小な粉塵を取り除いた空気は大気へ放出される。この送風機１７の搬送風量と吸引圧力の制御は、風量計１０から電気変換された信号を受けて、電動弁１６の開度を調整するか、または 送風機自身の回転数を制御して必要な風量と吸引圧力に調整する。
【００５４】
この発明の第2実施例を図7により説明するが、図１と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。この実施例と第1実施例との相違点は、図１の回転子７が直径の異なる複数の回転子部を連続させて一本の回転子を形成しているのに対し、第２実施例では、一本の回転子７の外周面に、原料供給側Ｉから排出側Ｏに向かって小さくなる段状部を形成したことである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第1実施例を示す微粉砕機の垂直断面図である。
【図２】図１のII‐II線垂直断面図である。
【図３】図１のIII‐III線垂直断面図である。
【図４】図１のＶ‐Ｖ線垂直断面図である。
【図５】図５（Ａ）は図３の拡大断面図、図５（Ｂ）は図１のIV‐IV線垂直断面図である。
【図６】図１の微粉砕機を使用した装置全体を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す微粉砕機の垂直断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
７ 回転子
７Ａ 放射状粉砕溝
７ａ 急斜側面
７ｂ 緩斜側面
７ｃ 円弧状底面
７ｄ 突起
７Ｔ１ 接線
７Ｔ２ 接線
８ 固定子
８Ａ 放射状粉砕溝
８ａ 急斜側面
８ｂ 緩斜側面
８ｃ 円弧状底面
８ｄ 突起
８Ｔ１ 接線
８Ｔ２ 接線
Ａ−Ａ 中心線
ｃ１ 溝内軌跡円
ｃ２ 溝内軌跡円
Ｌ１ 直線
Ｌ２ 直線
ｒ 溝円軌跡円の半径
Ｒ１ 固定子の内周半径
Ｒ２ 回転子の外周半径
Ｇ 固定子の内径円と回転子の外径円の間隔
Ｇ’ 固定子の内径円と回転子の外径円の間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電荷像現像用トナー、熱可塑性樹脂微粉末、粉体塗料などの微粉を得るための微粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数ミリの原料を数ミクロンから１０数ミクロンの微粉に粉砕する、回転式の微粉砕機として、次のものがある（例えば、特許文献１、参照）。
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機であって；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙Ｇが、前記溝内軌跡円の半径ｒの１/２から２倍の範囲内である微粉砕機。
【０００３】
前記従来例の微粉砕機は、次のような効果を奏する。
（１）従来のジェット気流を利用したジェット気流式粉砕機に比較して、粉砕電力エネルギーを格段に節約できる。
（２）過剰に粉砕される微粉、超微粉の発生が少なく、目的の粒度範囲の製品が得られるために製品収率が向上する。
（３）高速回転する回転子と固定子の壁面に気流に乗った粒子が衝突したり、回転子と固定子内で発生する高速渦流内でせん断作用によって粉砕されるために、粒子の形状が角が取れ 丸みを帯びるために、比表面積が小さくなり、流動性が良好となる。
【０００４】
（４）トナーの粉砕においては、１回の粉砕で平均粉砕粒子径が８〜５ミクロンまで可能となり、製品が熱の影響を何度も繰返し受けないため、品質の劣化が進行せず、重合法トナーと同等な粒度のトナーを得る事が出来る。
（５）平均粉砕粒度が８〜５ミクロンまで到達できるため、分級機にかかるエネルギーが少なくなる。
（６）その結果、後工程において充填性に優れ、特に静電荷像現像用トナーにおいては外添加剤の添加量が少なくなる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記従来例には、次のような問題がある。
回転式微粉砕機においては、回転子が高速で回転することにより粉砕が行われる原理のために、回転子と固定子は原料粉末と激しく接触し、その結果 表面に摩耗が生じる。特に、硬く、かつ、フェライトやシリカなどの無機物が混入している、トナーや粉体塗料などの原料粉を粉砕すると、回転子と固定子で構成される粉砕室の粉砕表面の摩耗が著しく進行する。
そのため、従来は、表面に硬質クロームメッキをコーティングする方法、 タングステンカーバイトにコバルトを十数パーセント含有した粉末を高速フレーム溶射法で溶着する方法、 ニッケルクロム、シリコン、ボロン、鉄、を含有させた粉末を、溶射後加熱炉にいれて溶融密着させる方法、 ニッケルクロム鋼の母材表面に窒化をする方法などが行われてきた。
【０００７】
しかし、いずれも磁性粉（フェライト等）が混入しているトナーや無機物の混入している樹脂粉末、粉体塗料などに対しては摩耗の進行が押さえらず、摩耗の進行と共に粉砕機としての性能の低下が著しかった。 また表面にタングステンカーバイトを貼り付けたり、ステライトを溶着した後、表面形状を所望の形状に切削する方法も技術的には可能であるが、コストが飛躍的に増大し、回転式粉砕機の経済的な優位性が損なわれてくるため現実的ではなかった。
【０００８】
さらに、粉砕機の固定子と回転子を炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬させた電気鍍金法により、その表面に耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜を２０〜１００ミクロンの膜厚で、固定子及び回転子表面の形状を損なうことなくコーテングすることにより、固定子及び回転子の表面硬度を、ビッカース硬さ（ＨＶ）９００から１２００として保護する方法も摩耗寿命を延ばすことには効果があるが、いずれの方法によっても、原料供給側から摩耗が進行し、原料排出側は摩耗の進行が遅くなる傾向が顕著であり、原料供給側の部分の固定子と回転子の摩耗により消耗品寿命が決まってしまい、再生処理を行うか、又は消耗した固定子及び回転子を交換しなければならない状況が見られる。
【０００９】
また、平均粒径８〜５ミクロンのトナーなど、微粉末製品を得るために、固定子の内接円と回転子の外接円の間隔Ｇを原料粒径に比較して狭くすると、供給原料と高速回転する回転子との衝撃も大きくなり、上記の摩耗の進行だけでなく、粉砕動力も粉砕領域全体に平均化せず、負荷変動が生じ、総エネルギーコストも高くなる状況が生じる。
【００１０】
単純に、上記間隔Ｇを原料供給側を広くすると、製品粒度が粗くなり、所望の粒度の製品が得られなくなり、原料を粉砕機内を数回通して粉砕チャンスを増やしたり、または、２台以上の微粉砕機を直列に配して使用することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙、前記溝内軌跡円の半径及び放射状粉砕溝のピッチが、原料供給側から排出側に向かって段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機、である。
【００１２】
この発明は、内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙Ｇが、前記溝内軌跡円の半径ｒの１/２から２倍の範囲内であり、前記間隔Ｇが、原料供給側から排出側にむかって、2.0ｍｍから0.5ｍｍに段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機、である。
【００１３】
又、この発明は、原料供給側から排出側に向かって、固定子及び回転子の前記溝内軌跡円の半径ｒを2.0ｍｍから0.4ｍｍ、放射状粉砕溝のピッチｐを6.0ｍｍから2.0ｍｍに段階的に小さくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の微粉砕機を使用することにより、回転子及び固定子の摩耗進行状況は、従来のように極端に原料供給側が摩耗し、原料排出側が摩耗しない状況がなくなり、原料の接する回転子及び固定子の表面は平均化して摩耗することにより、回転子、固定子全体の寿命が１．２〜１．５倍程度長くなる。
【００１５】
この発明の微粉砕機を使用することにより、１ｍｍ程度の大きさの原料を投入しても、原料入口側の固定子の内径円と回転子の外径円の間隔Ｇ、前記溝内軌跡円の半径ｒ、前記放射状粉砕溝ピッチｐ各々の数値が排出側に比較して大きく取られているために、スムースに原料が機内に入り、負荷動力の変動もなく、そのために、電動機の使用可能動力一杯まで粉砕に利用できるようになり、処理能力が５〜１０％高くなる。
【００１６】
また、粉砕後に得られる産物の平均粒子径も、従来のＧｒｐの数値を一定にした固定子と回転子を使用する場合に比較して、原料供給側と排出側の各々異なった数値を平均化した数値の固定子と回転子を使用する場合と同等な粒径の産物が、またはより細かな粒度の産物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本微粉砕機の場合には、回転子は周速が約１００ｍ/sec以上で回転するため、その回転子が断面の円の軌跡から遠ざかる方向の側面が第一に気流に接する方向に回転する場合には、回転子と固定子の粉砕溝、即ち、底面と両側面に囲まれた空間、に高速の渦流が発生する。この渦流は、溝内軌跡円、即ち、円弧状底面の曲率半径の軌跡、を有する空間において中心部を除いて、渦なしの回転運動、いわゆる自由渦の状態が生じており、
（速度）×（渦の回転半径）＝（一定）、の自由渦の法則の中で粉砕原料が大きなせん断力を受けて細かく粉砕される。
【００１８】
従って、粉砕チャンスを多くして細かくするためには、多数の粉砕溝を回転子と固定子に設け、その上で円弧状底面の曲率半径を極力大きくした形状として、回転子を高速で回転させることにより、大きなせん断力を粉砕原料に与えることが出来る。又、高速渦流の中でせん断作用を受けるため粒子の形状はより丸みを帯びたものとなる。
【００１９】
但し、この半円径の空間内に生じる高速自由渦を壊さないためには、次の条件を具備する必要がある。
（１）上記の条件である粉砕溝の溝内軌跡円が、回転子の外径円から飛び出さない範囲で極力大きくすること、
（２）固定子の粉砕溝の溝内軌跡円も同様に固定子の内径円から飛び出ない範囲で極力大きくすること、
（３）粉砕溝は、互いに傾斜角度の異なる急斜側面と緩斜側面を有する、放射状粉砕溝にすること。
【００２０】
微粉砕機の粉砕溝は、円弧状底面と、該円弧状底面に連続する左右の側面と、から構成されているが、両側面が互いに平行であると、この空間に高速の渦流が形成されにくくなり、原料粒子に確実にせん断力が働かず、現在要求される水準の粒度まで細かくならないことと、製品中に粗粒が混入し、粒度分布範囲の狭い製品が得られず、効率の良い粉砕ができなくなる。
【００２１】
そこで、固定子の粉砕溝の一方の側面、即ち、回転子の回転方向に対向する方向の側面（急斜側面）を、該側面の先端と固定子の中心とを結ぶ直線に対して5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置させ、他方の側面、即ち、回転子の回転方向を向いてる側面（緩斜側面）、を前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置させ、
又、回転子の一方の側面、即ち、回転子の回転方向に対向する方向の側面（急斜側面）を、該側面の先端と回転子の中心とを結ぶ直線に対して5°〜30°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置させ、他方の側面、即ち、回転子の回転方向を向いてる側面（緩斜側面）、を前記直線に対して30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置させること、により前記問題は解消する。
【００２２】
固定子の内面半径Ｒ１は、回転子の外面半径Ｒ２より、溝内軌跡円の半径ｒの２倍以下から１/２以上の寸法だけ大きくし、固定子と回転子との間隙を、２ｒ（直径）〜ｒ／２（半径の半分）にする。
【００２３】
この間隙が、前記２ｒ（直径）より大きくなると、回転子のなかで生じる１つの高速渦流内で細かくならなかった粒子が、渦流から遠心力を受けて飛び出たときに、固定子側の渦流に入り込むことなく、機外に設置された原料搬送用の送風機により生じる気流に乗って搬送されやすくなり、粉砕チャンスが少なくなり希望の粒度まで粉砕されなくなる現象が生じる。
【００２４】
又、前記間隙が、前記１/２ｒ（半径の半分）より小さくなると、粉砕原料搬送気流の流れる断面積が減少して、大きな圧力損失が生じ、送風機が大きな圧力を必要とすること、及びこの間隙が非常に狭くなるため、固定子の円筒中心と回転子の円筒中心が厳密に一致するように工作精度を高めて製作することが求められるため、非常に高価なものとなる。
【００２５】
固定子と回転子表面に形成される、上記放射状粉砕溝のピッチは、6.0〜2.0ｍｍの範囲の間隔にする。
【００２６】
この自由渦の中で粉砕されて非常に細かくなった原料は、渦の中心部に行き、円筒型回転子と固定子の軸方向に搬送されていく反面、まだ細かくならない原料は、渦の外周に位置してそこから飛び出し、回転子の回転方向に搬送されながら回転速度より遅い速度で回転子の周りを移動して、隣の半円形の溝の中に発生する渦流に入り込み、再度せん断力を受ける。
さらに大きな未粉砕粒子は 回転子の遠心力により固定子側に飛ばされ、固定子の渦流の中で同様にせん断力による粉砕作用を受けて細かくなって行く。
【００２７】
この様な回転子や固定子の形状を保持した上で、原料供給側から排出側に向かって固定子の内径円と回転子の外径円の間隔Ｇを2.0ｍｍから0.5ｍｍに、前記溝内軌跡円の半径ｒを2.0ｍｍから0.4ｍｍに、放射状粉砕溝ピッチｐを６ｍｍから2.0ｍｍに、段階的に小さくすることとした回転子及び固定子で構成する。
【００２８】
このように原料供給側Ｉから排出側Ｏに向かって前記間隙Ｇ，Ｇ’、前記半径ｒ、前記ピッチｐを段階的に小さくすると、極端に原料供給側が摩耗することが無くなり、原料供給側と排出側が平均的に摩耗するようになるとともに、より粒度が細かく粉砕される。
【００２９】
即ち、粉砕溝内に自由渦が発生し、回転子７の回転数が同じであれば、該自由渦の小さい方が速度が大きくなり、前記粉砕溝に入った原料粉体は、大きなせん断力を受けて細かくなる。
【実施例】
【００３０】
本発明の第1実施例を図１から図６によって説明する。
微粉砕機１の円筒形外箱１ａの中心線Ａ‐Ａ上にあって、軸受２，２’で回転できるように支持されている回転軸３は、その端部に固定されているプーリー４に掛けられた、ベルト（図示せず）により矢印Ａ７方向に高速回転させられている。
【００３１】
この回転軸３には、キー５及びナット６を介して外周半径（外径）Ｒ２の回転子７が固定されている。この回転子７の外表面上には、図３、図５に示すように、中心線Ａ−Ａに平行な複数の粉砕溝７Ａが、周方向に所定ピッチｐで配設されている。隣り合う粉砕溝７Ａ、７Ａは、突起７ｄを介して連続している。
【００３２】
この粉砕溝７Ａは、互いに対向する急斜側面７ａと緩斜側面７ｂと、前記側面７ａ、７ｂに連続する円弧状底面７ｃと、を備えた放射状粉砕溝である。この円弧状底面７ｃは、曲率半径ｒの円弧状に形成されている。
【００３３】
この粉砕溝７Ａでは、円弧状底面７ｃの曲率中心ｐ1を中心として描いた円の軌跡（以下、「溝内軌跡円」という）ｃ１が、回転子７の外径Ｒ２の円の軌跡（以下、「外径円」という）７Ｍから飛び出さない範囲で、この溝内軌跡円ｃ１が極力大きく取られている。
【００３４】
急斜側面７ａ、即ち、回転子７の溝内の回転方向Ａ７側にある面は、回転子７の中心Ｏと該急斜側面７ａの先端７ｐを結ぶ直線Ｌ１に対して、β＝5〜30°の傾斜で溝内軌跡円ｃ１にかぶさる方向の接線７Ｔ１上に位置している。
【００３５】
緩斜側面７ｂ、即ち、回転子７の溝内の回転方向と逆側にある面は前記直線Ｌ１に対して、α＝30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ１から遠ざかる方向の接線７Ｔ２上に位置している。
【００３６】
一方、外箱１ａの内側は、内周半径（内径）Ｒ１の固定子８となっている。この固定子８の内表面上には、図３、図５に示すように、中心線Ａ−Ａに平行な複数の粉砕溝８Ａが、周方向に所定ピッチｐで配設されている。隣り合う粉砕溝８Ａ、８Ａは、突起８ｄを介して連続している。
【００３７】
この粉砕溝８Ａは、互いに対向する急斜側面８ａと緩斜側面８ｂと、前記側面８ａ、８ｂに連続する円弧状底面８ｃと、を備えた放射状粉砕溝である。この円弧状底面８ｃは、曲率半径ｒの円弧状に形成されている。この曲率半径ｒは、前記回転子７の底面７ｃと同一形状であるが、必ずしも同一寸法である必要はない。
【００３８】
この粉砕溝８Ａでは、円弧状底面８ｃの曲率中心ｐ２を中心として描いた円の軌跡（以下、「溝内軌跡円」という）ｃ２が、固定子８の内径Ｒ１の円の軌跡（以下、「内径円」という）８Ｍから飛び出さない範囲で、この構内軌跡円ｃ２が極力大きく取られている。
【００３９】
急斜側面８ａ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７を向いている面、は、固定子８の中心Ｏと該急斜側面８ａの先端８ｐを結ぶ直線Ｌ２に対して、β＝５〜３０°の傾斜で溝内軌跡円ｃ２にかぶさる方向の接線８Ｔ１上に位置している。
【００４０】
緩斜側面８ｂ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７に対向している面、は前記直線Ｌ２に対して、α＝30°〜60°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ２から遠ざかる方向の接線８Ｔ２を上に位置している。
前述のように、回転子７の急傾側面7a、緩斜側面７ｂと固定子８の急斜側面８ａ、緩斜側面８ｂとは、互いに逆向きに対向している。
【００４１】
前述のように、溝内軌跡円ｃ１、ｃ２が固定子８の内径円８Ｍ、回転子７の外径円７Ｍから各々飛び出ることのない範囲にするのは、前記溝軌跡円ｃ１、ｃ２が飛び出ると、放射状粉砕溝７Ａ，８Ａの中で生じる高速渦流に乱れが生じ、自由渦が形成されにくくなり、原料粒子が大きなせん断力を受ける事が出来なくなるからである。
【００４２】
固定子８と回転子７の間隙Ｇは、下記寸法が採用される。
Ｇ＝Ｒ１（固定子８の内径）−Ｒ２（回転子７の外径）
＝ｒ（溝内軌跡円の半径）×（２〜１/２）
の関係で構成される。
【００４３】
さらに、原料供給側から排出側に向かって、この間隔Ｇ、半径ｒは段階的に小さくするが、前記間隙は、2mmから0.5mmに段階的に小さくなり、又、前記半径は、2.0mmから0.4mmに段階的に小さくなる。なお、図５（Ａ）（Ｂ）に於いて，Ｇは原料供給側Ｉの間隙、Ｇ‘は排出側Ｏの間隙、ｒは原料供給側Ｉの半径、ｒ’は排出側Ｏの半径ｒ’をそれぞれ示す。
【００４４】
固定子８、回転子７の多数の放射状粉砕溝７Ａ、８Ａは、同じ寸法ピッチｐで形成される。このピッチは、２〜６ｍｍの範囲で、適宜選択され、さらに原料供給側から排出側に向かって段階的に小さくするように構成する。なお、図５（Ａ）（Ｂ）において、ｐは原料供給側Ｉのピッチ、ｐ’は排出側Ｏのピッチを示す。
【００４５】
図６において、９はスクリューフイーダ、２０は冷風発生手段を示す。
【００４６】
次に本実施例の作動について説明する。
粉体原料Ｍは、冷風発生装置２０を通過した冷風（気流）２２と共に微粉砕機１の入口１１に入り、ここに設けられた渦巻き室１１ａにおいて旋回流となり、高速回転している回転子７と固定子８の間に搬送され、回転子の突起７ｄで加速され、かなり粗いものは打撃され細かくなる。
【００４７】
一方、気流は、回転子の緩斜側面７ｂに沿って乱れを生じること無く流れ、該粉砕溝７Ａの突起７ｄを乗り越えた後、急斜面７ａと円弧状底面７ｃの作る空間に高速の自由渦Ｆ１を形成する。
前記粉体原料Ｍは、該粉砕溝７Ａの内部でｐ１を中心とした空気の旋回流Ｆ１の中に入り、渦無しの旋回運動（自由渦）の作用でせん断力を受けて細かくなる。
【００４８】
このとき、まだ所望の粒度にならないやや粗い粒径の原料は、旋回流Ｆ１の中で遠心力を受け、該粉砕溝７Ａから出て、気流に乗り隣の粉砕溝７Ａに入り同様な働きを受ける
【００４９】
さらに粗い粒径の原料は、同様に旋回流Ｆ１の中で大きな遠心力を受け、該粉砕溝７Ａから出て、固定子側に飛ばされ、固定子側の粉砕溝８Ａの中で同様なせん断作用を受け細かくなる。
【００５０】
そして、細かくなった粉体原料は、回転子７、固定子８それぞれの旋回流Ｆ１、Ｆ２の中心に入ったまま、粉砕溝７Ａ ８Ａの中を出口１２に向かって流れ、出口１２より機外に出る。
【００５１】
粉体原料Ｍは、回転子７、固定子８のそれぞれの粉砕溝７Ａ ８Ａに生じる旋回流Ｆ１、Ｆ２の中で旋回すると同時に、入口１１側から出口１２側に向かって回転子７、固定子８の表面を転がりながら何度も接触を繰り返して粉砕されるため、球状に近い形となって出口１２から排出される。
【００５２】
以上の工程において、微粉砕機１により所定の粒度、例えば、平均粒径６μm、に細かく粉砕された粉体原料（製品）は、図６の送風機１７により前記入口１１側から吸引される空気とともに搬送され、サイクロン１３において粉体と空気に分離される。
【００５３】
前記製品は、サイクロン１３下の製品タンク１４に捕集され、空気は集塵器（バグフィルター）１５に搬送され、微小な粉塵を取り除いた空気は大気へ放出される。この送風機１７の搬送風量と吸引圧力の制御は、風量計１０から電気変換された信号を受けて、電動弁１６の開度を調整するか、または 送風機自身の回転数を制御して必要な風量と吸引圧力に調整する。
【００５４】
この発明の第2実施例を図7により説明するが、図１と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。この実施例と第1実施例との相違点は、図１の回転子７が直径の異なる複数の回転子部を連続させて一本の回転子を形成しているのに対し、第２実施例では、一本の回転子７の外周面に、原料供給側Ｉから排出側Ｏに向かって小さくなる段状部を形成したことである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第1実施例を示す微粉砕機の垂直断面図である。
【図２】図１のII‐II線垂直断面図である。
【図３】図１のIII‐III線垂直断面図である。
【図４】図１のＶ‐Ｖ線垂直断面図である。
【図５】図５（Ａ）は図３の拡大断面図、図５（Ｂ）は図１のIV‐IV線垂直断面図である。
【図６】図１の微粉砕機を使用した装置全体を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す微粉砕機の垂直断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
７ 回転子
７Ａ 放射状粉砕溝
７ａ 急斜側面
７ｂ 緩斜側面
７ｃ 円弧状底面
７ｄ 突起
７Ｔ１ 接線
７Ｔ２ 接線
８ 固定子
８Ａ 放射状粉砕溝
８ａ 急斜側面
８ｂ 緩斜側面
８ｃ 円弧状底面
８ｄ 突起
８Ｔ１ 接線
８Ｔ２ 接線
Ａ−Ａ 中心線
ｃ１ 溝内軌跡円
ｃ２ 溝内軌跡円
Ｌ１ 直線
Ｌ２ 直線
ｒ 溝円軌跡円の半径
Ｒ１ 固定子の内周半径
Ｒ２ 回転子の外周半径
Ｇ 固定子の内径円と回転子の外径円の間隔
Ｇ’ 固定子の内径円と回転子の外径円の間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、
前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙、前記溝内軌跡円の半径及び放射状粉砕溝のピッチが、原料供給側から排出側に向かって段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機。
【請求項２】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、
前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙Ｇが、前記溝内軌跡円の半径ｒの１/２から２倍の範囲内であり、
前記間隔Ｇが、原料供給側から排出側にむかって、２．０ｍｍから０．５ｍｍに段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機。
【請求項３】
前記粉砕機の同芯に配置された固定子及び回転子において、前記溝内軌跡円の半径ｒを、原料供給側から排出側に向かって２．０ｍｍから０．４ｍｍに段階的に小さくしていく事を特徴とする請求項１、又は、２記載の微粉砕機
【請求項４】
前記粉砕機の固定子及び回転子の放射状粉砕溝のピッチｐを、原料供給側から排出側に向かって６．０ｍｍから２．０ｍｍまで段階的に小さくしていく事を特徴とする請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機。
【請求項１】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面と前記緩斜側面は、互いに傾斜角度が異なっており、
前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙、前記溝内軌跡円の半径及び放射状粉砕溝のピッチが、原料供給側から排出側に向かって段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機。
【請求項２】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、
前記同心に配設された固定子の内径円と回転子の外径円の間隙Ｇが、前記溝内軌跡円の半径ｒの１/２から２倍の範囲内であり、
前記間隔Ｇが、原料供給側から排出側にむかって、２．０ｍｍから０．５ｍｍに段階的に小さく形成されていることを特徴とする微粉砕機。
【請求項３】
前記粉砕機の同芯に配置された固定子及び回転子において、前記溝内軌跡円の半径ｒを、原料供給側から排出側に向かって２．０ｍｍから０．４ｍｍに段階的に小さくしていく事を特徴とする請求項１、又は、２記載の微粉砕機
【請求項４】
前記粉砕機の固定子及び回転子の放射状粉砕溝のピッチｐを、原料供給側から排出側に向かって６．０ｍｍから２．０ｍｍまで段階的に小さくしていく事を特徴とする請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１６７７５７（Ｐ２００７−１６７７５７Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６８１２８（Ｐ２００５−３６８１２８）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（０００１０８４８７）ターボ工業株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（０００１０８４８７）ターボ工業株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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