JP2001293391A - 粒子状材料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粒子状材料の処理室１１を殊更大きくすること
なく、処理室１１内の空間を有効に活用し得て、処理効
率の向上を図ることができ、しかも、粒子状材料の動き
を更なる良好な状態に制御し得るものとすることができ
る粒子状材料処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】粒子状材料を処理する処理室１１を、複層
の摺接壁面５１、５２・・・によって区画構成し、該複
層摺接壁面５１、５２・・・のそれぞれに押圧体４を旋
回押圧させるに、該押圧体４を、前記回転体３に対して
円周方向と円心方向のそれぞれに所定間隔を存して複数
支持せしめ、かつ前記複層摺接壁面５１、５２・・・に
対して重合面域を複条旋回するよう配設して押圧すべく
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子状材料処理装
置に関し、詳しくは、粉粒体材料の粉砕、粉粒体材料と
液体の混合、及び顔料、塗料等のスラリー状物質等の均
一分散などに用いられる装置に関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、この種の粒子状材料処理装置、例
えば、粉砕装置や混合・分散装置などは、ケーシング内
に形成された粒子状材料を処理するための筒状処理室
に、回転体に装着された複数の押圧体を配設し、該押圧
体を、その旋回遠心力によって処理室内の摺接壁面に押
圧させて、押圧体と摺接壁面との間に入った被処理物を
挟み込み、粉砕等の処理を行うようになっている。その
際、被処理物をケーシング内の一部に停滞させることな
く、ケーシング内壁面全体に均一に移動させながら、所
定容積の処理室内で、できる限り多くの被処理物を短時
間に処理し、処理効率を高める必要がある。

【０００３】ところで、従来の処理装置では、前記処理
室内における摺接壁面は、ケーシング内壁面に形成され
た単層構造のものであったため、前記単層摺接壁面の円
周方向に最小限の隣設間隔をもって、面域全体に対して
できる限り多くの摺接面が得られるよう押圧体を複数配
設するなどして、処理効率の向上に対する対策が図られ
ていた。しかしながら、この様な対策も、一定容積の処
理室内にあっては、自ずと押圧体の数量や大きさの設定
に限界があった。また、大量処理のために処理室の容積
を大きくしても、摺接面積は該容積の増大に比例しては
増えないので、更なる処理効率の向上が望めないという
問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
問題点を一掃すべく創案されたものであって、粒子状材
料の処理室を殊更大きくすることなく、処理室内の空間
を有効に活用し得て、処理効率の向上を図ることがで
き、しかも、粒子状材料の動きを更に良好な状態に制御
し得るものとすることができる粒子状材料処理装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が採用した技術手段は、ケーシング内に形成さ
れた粒子状材料を処理するための処理室に、回転軸に連
動連結される回転体と、該回転体に支持される押圧体と
を設けて、押圧体を処理室内の摺接壁面に旋回押圧させ
て粒子状材料を処理するよう構成された装置であって、
前記処理室を、複層の摺接壁面によって粒子状材料を処
理するよう区画構成すると共に、該複層摺接壁面のそれ
ぞれに前記押圧体を旋回押圧させるに、該押圧体を、前
記回転体に対して円周方向と円心方向のそれぞれに所定
間隔を存して複数支持せしめ、かつ前記複層摺接壁面に
対して重合面域を複条旋回するよう配設して押圧すべく
構成したことを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を好適
な実施の形態として例示する粒子状材料処理装置に基づ
いて詳細に説明する。図１〜図２において、１は円筒状
のケーシングで、該ケーシング１内には、粒子状材料を
処理するための処理室１１が形成されており、この処理
室１１内に、回転軸２に連動連結した回転体３と、該回
転体３に支持される押圧体４とが設けられており、該押
圧体４を処理室１１内の摺接壁面５に旋回押圧させて粒
子状材料を処理するよう構成されている。また、ケーシ
ング１は、容器１２と上記回転軸２の貫通孔を有する上
蓋１３とからなり、この上蓋１３は容器１２のフランジ
部１２ａにボルトによって開閉可能に固定されている。
２３はシール部材、１４は該シール部材２３のホルダー
である。また、容器１の外周側面をジャケット構造１５
とし、このジャケット１５に冷媒供給口１５ａ、および
排出口１５ｂを設け、各種冷媒を連続的に供給して、処
理室１１を冷却して温度上昇を抑止するようになってい
る。

【０００７】前記回転軸２は、管状の主回転軸２１と、
該主回転軸２１内に緩挿された副回転軸２２とで一体的
に構成された、所謂二重の回転軸機構となっており、そ
れぞれの回転軸２１と２２の一端側は、図示しない駆動
機構に連動連結されていて、それぞれが独立回転可能な
構成となっている。回転軸２１と２２の回転制御は、図
示しない制御装置によって、同一方向または反対方向に
個別の回転制御及び／または何れか一方の回転速度に同
期した回転制御が行われるようになっており、この同期
回転制御における前記回転軸２１と２２との回転比率
は、予め処理物の種類、処理目的ごとに設定した回転比
率を、所定の記憶手段に記憶させておくことで、任意に
選択可動できる機構のものが採用されている。なお、駆
動源としてのモーターは、それぞれの回転軸２１、２２
に個別に配しても良いが、１つのモーターで前記同期回
転制御を行っても良いことは勿論である。

【０００８】前記回転体３は、中心部に前記副回転軸２
２を挿通するための挿通孔が穿設された大径の外側回転
体３１と、小径の内側回転体３２とから構成されてお
り、いずれもその中心部から押圧体４を支持するための
腕部が放射状に延出された形状となっている。そして、
前記外側回転体３１は、前記主回転軸２１の他端側にナ
ット６１により嵌着可能に取り付けられており、前記内
側回転体３２は、同様に副回転軸２２にその中心部をナ
ット６２により嵌着可能に取り付けられていて、前記回
転制御により、各々回転軸２１と２２の回転に連動して
作動するようになっている。

【０００９】また、前記押圧体４は、前記回転体３に対
して円周方向と円心方向のそれぞれに所定間隔を存して
複数支持されている。すなわち、押圧体４１は、前記主
回転軸２１の回転軸芯から等距離にある前記外側回転体
３１の腕部端縁側で、円周方向等間隔に対向離間させ
て、一端側を片持ち状に都合８体がそれぞれ取着支持さ
れ、その他端側が中央に大きな開口部を有するリング状
のサポートプレート３１ａによって連結支持されてい
る。同様に、押圧体４２は、前記回転軸２２の回転軸芯
から等距離にある前記内側回転体３２の腕部端縁側で、
円周方向等間隔に対向離間させて、一端側を片持ち状に
都合４体が取着支持され、その他端側が中央に大きな開
口部を有するリング状のサポートプレート３２ａによっ
て連結支持されている。これにより外側押圧体４１と内
側押圧体４２とが前記回転体３に対して円心方向にも複
数配設された構成となっている。なお、本実施例では、
回転軸２１、２２の二重の回転軸機構を採用し、それに
伴い回転体３１、３２の二つの回転体を採用したが、こ
れに限定されるものでなく、それぞれれ１つの回転軸
２、回転体３として構成し、この回転体３に対して押圧
体４１、４２を上記と同様に配設支持するようにしても
良い。また、外・内の押圧体４１と４２の数は、それぞ
れ２：１の比率による配設関係にあるがこれに限定され
るものでなく、任意の比率に変更できることは言うまで
もない。

【００１０】また、それぞれの押圧体４は、回転軸２の
回転軸芯と平行かつ等距離に位置する支軸４４と、該支
軸４４に回転かつ揺動可能に配設された複数の粉砕リン
グ４３によって構成されており、前記回転体３の回転に
連携して前記粉砕リング４３、４３、・・・・が、遠心力に
よってそれ自身回転しながら処理室１１内の摺接壁面５
に旋回押圧しながら摺接するよう構成されている。な
お、この粉砕リング４３は、全て同形のもので回転可能
に構成されているが、これに限定されず、回転しない構
成のものや、半円形状でその円弧面が摺接壁面５に摺接
するようにした構成のものなど任意の構成、形状のもの
であっても良く、外・内の押圧体４１、４２において異
なる大きさや形状のものを採用しても良く、これら組み
合わせは任意である。要するに、押圧体４自体は回転体
３に対して回転自在または揺動自在に支持され、該回転
体３の回転に伴って前記摺接壁面５１、５２に当接し、
該壁面５１、５２との間に処理物を挟み込んで、該処理
物に押圧体４の圧縮力や剪断力などによる（粉砕)エネ
ルギーを付与することができれば良い。また、配設する
押圧体４や粉砕リング４３の数量なども、図示したもの
に限定されず、装置の大小によって必然的に増減すれば
良いことは言うまでもない。

【００１１】一方、前記処理室１１内に設けられた摺接
壁面５は、容器１の内周壁面に形成され前記外側押圧体
４１が旋回押圧する外側摺接壁面５１と、該外側摺接壁
面５１から外側押圧体４１の旋回を妨げない間隔をもっ
て離間せしめ、前記内側押圧体４２が旋回押圧する円筒
状の内側摺接壁面５２とによって構成されている。これ
により処理室１１は、二層の摺接壁面５１、５２によっ
て、外側押圧体４１が旋回する領域と内側押圧体４２が
旋回する領域とに区画され、押圧体４１、４２がそれぞ
れの軌跡を旋回する所謂複条旋回したときに、それぞれ
の摺接壁面５１、５２に対して重り合う面域を旋回する
ことで粒子状材料を処理するようになっている。つま
り、外側押圧体４１の粉砕リング４３と、内側押圧体４
２の粉砕リング４３とが、処理室１１の上下方向領域を
互いに重複した共通の旋回幅をもって、それぞれの摺接
壁面５１、５２を旋回するものであり、本実施例にあっ
ては、内側押圧体４２を構成する粉砕リング４３の上下
幅領域が、押圧体４１、４２が複条旋回したときに、そ
れぞれの摺接壁面５１、５２に対して重り合う面域とな
っている。

【００１２】７は内側摺接壁面５２の下部に穿設された
開通口であり、該開通口は、前記押圧体４１、４２がそ
れぞれ旋回した際に、処理物が区画された処理室１１内
を停滞無く移動させるためのものである。８ａ、８ｂは
それぞれサポートプレート３１ａ、３２ａに設けられた
攪拌羽根であって、該攪拌羽根８ａ、８ｂは、処理室１
１内に投入された処理物を処理室１１底部に停滞させる
ことなくスムーズに上方へ攪拌移動させるものである。
また、１１ａは前記回転軸２２の延設など部材の配設の
無い空間領域であって、該空間領域１１ａは、前記押圧
体４２を旋回したときに形成される円筒状領域におい
て、旋回流の軸芯を生成して処理室１１内における処理
物の流動性を向上させる機能を有するものである。な
お、本実施例における粒子状材料処理装置１は、縦置き
タイプのものを示したが、これを先に出願人が特願平１
１−４３２３８号として開示した如きの横置きタイプの
ものとしても良い。

【００１３】叙述の如く構成された本発明の実施例の形
態において、前記押圧体４を処理室１１内の摺接壁面５
に旋回押圧させて粒子状材料の処理を行うのであるが、
本発明の処理室１１内は、複層（多層）の摺接壁面、即
ち摺接壁面５１、５２によって二層に区画構成されてお
り、また、該押圧体４１、４２は、前記回転体３に対し
て円周方向と円心方向のそれぞれに所定間隔を存して複
数支持され、かつ、対応するそれぞれの摺接壁面５１、
５２に対して重合面域を複条旋回するよう配設して押圧
する構成となっているので、処理室１１を殊更大きくす
ることなく、処理室１１内の空間を有効に活用し得て、
処理効率の向上を図ることができ、しかも、処理物の動
きを更なる良好な状態に制御し得るものとすることがで
きる。すなわち、押圧体４１、４２がそれぞれ回転する
と粉砕リング４３は遠心力を受けて外周方向に揺動(移
動)し、粉砕リング４３の外周面はそれぞれの摺接壁面
５１、５２に押しつけられ、わずかではあるが摺動しな
がら前記摺接壁面５１、５２に沿って旋回方向とは反対
方向の回転運動を行う。これにより、対応する摺接壁面
５１、５２と押圧体４１、４２とが擦り合って、この間
に挟み込まれた処理物は、粉砕リング４３の圧縮力・剪
断力などの粉砕エネルギーを受けて粉砕される。

【００１４】その際、内側の摺接壁面５２の下部には開
通口７が設けられており、また、この内側摺接壁面５２
に摺接する内側押圧体４２の旋回によって形成される円
筒状領域には、その旋回流中心の生成を可能とすべく前
記回転軸の延設等の無い前記空間領域１１ａが形成され
ているため、比較的大きな粒子は前記開通口７から外側
摺接壁面５１側へ移動し、粉砕されて小さくなった微粒
子は、それに作用する遠心力も小さくなるので、隣り合
う押圧体４２の間隙を通って、押圧体４２の旋回の影響
を受けることの少ない空間領域１１ａに移動する。した
がって、内側の処理室１１内では、押圧体４２の旋回に
伴って生じる処理物の旋回流と、該処理物の処理状況に
よって各処理物（個々の粉体）に作用する遠心力の差と
の共同作用により、中心部が生成された処理物の良好な
循環流れ状態が保持され、処理物の均一分散と粉砕エネ
ルギーを均一に与えることとのバランスのとれた最適な
循環環境が生じることとなり、処理物に対して粉砕リン
グ４３の均一な粉砕エネルギーを与えることが可能とな
る。これにより、前記円筒状領域を有効に活用すること
ができるようになり、例え装置１が縦置きタイプのもの
であっても、処理物が、内側押圧体４２の旋回によって
もたらされる遠心力の作用を受けて上方に移動しても、
該処理物を処理室１１内の一部に滞留させることなくス
ムーズに前記空間領域１１ａに移動させ、繰り返し内側
摺接壁面５２全体に均一に分散移動させることができ、
粉砕リング４３の粉砕エネルギーを繰り返し処理物に均
一に与えことが可能となって、処理物の動きを均一分散
に最適な安定した状態で制御し、適正化が図られた処理
室１１内環境を得ることができる。

【００１５】一方、前記開通口７から外側摺接壁面５１
側へ移動した処理物は、処理室１１が外側摺接壁面５１
と内側摺接壁面５２とによって区画されたドーナツ状の
領域で、上記と同様に外側押圧体４１による遠心押圧作
用を受けて処理されることとなる。この外側押圧体４１
の旋回に伴って生じる処理物の旋回流は、前記内側の処
理室１１における旋回流とは異なるが、粉砕されて小さ
くなった微粒子は、それに作用する遠心力も小さくなる
ので、前記攪拌羽根８ａ、８ｂの攪拌作用と前記空間領
域１１ａの作用も手伝って、上方へ移動し再び前記空間
領域１１ａへと移動する循環が繰り返されることも可能
となる。

【００１６】また、回転体３は、外側回転体３１と内側
回転体３２とによるそれぞれが独立回転可能に回転軸２
１、２２に連動連結された複数配設構成となっていて、
該回転体３１、３２に、前記外・内押圧体４１、４２を
それぞれ支持せしめた構成となっているので、押圧体４
１、４２の回転を同一方向のみならず異なる方向への回
転制御が可能となり、摺接壁面５１、５２の異なる円周
面における押圧特性に対して、それぞれバランスのとれ
た最適な粉砕エネルギーを均一に処理物に与えることも
可能となる。すなわち、粉砕リング４３の旋回押圧によ
る遠心効果は、回転体３１と３２の回転速度を同じにし
た場合に、旋回径の大きい前記外側摺接壁面５１に対す
る押圧力が、旋回径の小さい前記内側摺接壁面５２に対
する押圧力よりも大きくなる。異なる摺接壁面５１、５
２における押圧特性の利用にあたっては、複数の回転体
３（３１、３２）の回転制御による方法と、一つの回転
体３に対する押圧体４１、４２の配設数による制御とが
考えられる。前者にあっては、内側押圧体４２の粉砕リ
ング４３に、外側押圧体４１の粉砕リング４３と同等の
粉砕エネルギーを与えたい場合には、内側押圧体４２の
回転を前記外側押圧体４１の回転よりも高速に設定する
回転制御により行うことができる。また、後者にあって
は、内側押圧体４２の粉砕リング４３の大きさ（径）を
外側押圧体４１のそれよりも大きくしたり、内側押圧体
４２の粉砕リング４３の厚さを厚くしたり、または内側
押圧体４２の粉砕リング４３の比重を大きく設定するな
どにより行うことができる。つまり、この回転または配
設制御、およびこれらの組み合わせ制御によれば、外側
摺接壁面５１においては比較的大きな粒子の処理を行わ
せ、この処理物が、更に内側摺接壁面５２において微粒
子状に処理させること、またはその逆の処理が可能とな
り、外側と内側の摺接壁面５１、５２を、それぞれ粗粒
子の処理と微粒子の仕上げ処理という役割分担の機能を
持たせることができるようになり、処理室１１空間の更
なる有効活用を図り得るものとすることができる。

【００１７】また、回転体３１と３２の回転とを、それ
ぞれ反対方向に回転制御する場合には、外側摺接壁面５
１側のとドーナツ状の処理室１１と内側摺接壁面５２側
の空間領域１１ａが形成された処理室１１とで逆流が形
成されることになり、旋回流を大きく乱すことができ
る。この特性を利用して、処理物の分散、混合、攪拌な
どを極めて効率的に行うことが期待でき、粉砕処理の前
工程などとして用いることも可能となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、ケーシング１内に形成された
粒子状材料を処理するための処理室１１に、回転軸２に
連動連結されるした回転体３と、該回転体３に支持され
る押圧体４とを設けて、押圧体４を処理室１１内の摺接
壁面５に旋回押圧させて粒子状材料を処理するよう構成
された装置であって、前記処理室１１を、複層の摺接壁
面５１、５２・・・によって粒子状材料を処理するよう
区画構成すると共に、該複層摺接壁面５１、５２・・・
のそれぞれに前記押圧体４を旋回押圧させるに、該押圧
体４を、前記回転体３に対して円周方向と円心方向のそ
れぞれに所定間隔を存して複数支持せしめ、かつ前記そ
れぞれの摺接壁面５１、５２・・・に対して重合面域を
複条旋回するよう配設して押圧すべく構成したことによ
り、粒子状材料の処理室１１を殊更大きくすることな
く、処理室１１内の空間を有効に活用し得て、処理効率
の向上を図ることができ、しかも、粒子状材料の動きを
更なる良好な状態に制御し得ることを可能ならしめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】粒子状材料処理装置のケーシング部分の要部断
面図

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図

【符号の説明】

１ ケーシング １１ 処理室 １１ａ 空間領域 １２ 容器 １２ａ フランジ部 １３ 上蓋 １４ ホルダー １５ ジャケット １５ａ 供給口 １５ｂ 排出口 ２ 回転軸 ２１ 主回転軸 ２２ 副回転軸 ２３ シール部材 ３ 回転体 ３１ 外側回転体 ３１ａ サポートプレート ３２ 内側回転体 ３２ａ サポートプレート ４ 押圧体 ４１ 外側押圧体 ４２ 内側押圧体 ４３ 粉砕リング ４４ 支軸 ５ 摺接壁面 ５１ 外側摺接壁面 ５２ 内側摺接壁面 ６１ ナット ６２ ナット ７ 開通口 ８ａ 攪拌羽根 ８ｂ 攪拌羽根

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に形成された粒子状材料を
   処理するための処理室に、回転軸に連動連結される回転
   体と、該回転体に支持される押圧体とを設けて、押圧体
   を処理室内の摺接壁面に旋回押圧させて粒子状材料を処
   理するよう構成された装置であって、前記処理室を、複
   層の摺接壁面によって粒子状材料を処理するよう区画構
   成すると共に、該複層摺接壁面のそれぞれに前記押圧体
   を旋回押圧させるに、該押圧体を、前記回転体に対して
   円周方向と円心方向のそれぞれに所定間隔を存して複数
   支持せしめ、かつ前記複層摺接壁面に対して重合面域を
   複条旋回するよう配設して押圧すべく構成したことを特
   徴とする粒子状材料処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記摺接壁面を、外
   側摺接壁面と内側摺接壁面の内外２層として処理室を区
   画構成し、該内外側摺接壁面に対して前記押圧体をそれ
   ぞれ内外押圧体として旋回押圧する構成としたことを特
   徴とする粒子状材料処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、回転体として外側回
   転体と内側回転体とを設けてそれぞれ独立回転可能に回
   転軸に連動連結し、該回転体に、前記内外押圧体をそれ
   ぞれ支持せしめたことを特徴とする粒子状材料処理装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記内外押圧体を、
   それぞれ異なる回転速度によって同方向または異方向に
   回転制御すべく構成したことを特徴とする粒子状材料処
   理装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記回転制御は、前
   記内側押圧体の回転を前記外側押圧体の回転よりも高速
   に設定してあることを特徴とする粒子状材料処理装置。
6. 【請求項６】 請求項２乃至５において、前記押圧体
   は、前記回転体に対する外側押圧体の配設数を内側押圧
   体のそれよりも多く設定されていることを特徴とする粒
   子状材料処理装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６において、前記押圧体の
   旋回に伴って形成される円筒状領域には、該円筒状領域
   内に前記粒子状材料の旋回流中心の生成を可能とすべく
   前記回転軸の延設等の無い空間領域を形成してあること
   を特徴とする粒子状材料処理装置。