JP2002239403A - 粉砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面接触に近い態様で粉砕を行うことにより粉
砕効率を大幅に向上するとともに、１台の装置で多様な
態様の粉砕を行うことができ、従って、複合材料も粉砕
することができ、また、粗粉砕から１００μｍ程度の中
粉砕までを一貫して行うことができる粉砕機を提供す
る。 【解決手段】 円筒内面を有する固定の粉砕外輪５３ａ
〜５３ｃと、その外輪の内部に外輪と同心で、外輪の円
筒内面との間に所定の隙間５４を設けて回転可能に設け
られたローター５２ａ〜５２ｃとの組み合わせを縦に複
数段同心に積み重ねた粉砕機。粉砕が外輪の円筒内面と
ローターの外周面との間で行われるため、粉砕部が面状
となっており、従来の線接触の粉砕機と比較すると粉砕
効率が非常に高い。逆に、同等程度の粉砕効率を得るた
めには、従来の粉砕機よりも低速で操業をすることがで
きるため、装置から発生する騒音や振動が大幅に低減す
るとともに、被砕物の温度上昇が最小限に抑えられ、製
造される微粉末の特性変化を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂・繊維・
食品等の被砕物を１００〜３００μｍ程度の大きさまで
粉砕する粉砕装置に関する。例えば、合成樹脂や古紙・
皮・シルク等の裁断屑をこのように粉砕することによ
り、これらの材料のリサイクルが促進される。また、食
品に関しては、このように粉砕することにより、従来は
食品として使用できなかった部分を食品とすることがで
きたり、従来よりも遙かに低廉に食品を製造することが
でき、更には、従来とは別異の新たな食品の製造が可能
となる。

【０００２】

【従来の技術】このような粉砕機として、従来より、種
々の形式のものが用いられている。例えば図２の形式の
ものは、水平な中心軸を有する円筒状の外箱の中に同軸
の回転刃を設け、外箱の内周に設けた固定刃と回転刃と
の間で被砕物を切削・切断するものである。この形式の
粉砕機は、比較的粗い粉砕のために用いられる。

【０００３】図１の形式のものは、水平軸を有する１対
のロールを、両者間に狭い隙間を設けて水平に並列した
ものである。各ロールの外周面には同図（ｂ）、（ｃ）
に示すように鋭利な溝が刻まれており、被砕物を両ロー
ルの間で圧縮しつつ切削することにより粉砕する。図１
（ａ）に示すように、このようなロール対を垂直に複数
段重ね、その隙間を徐々に狭くしてゆくことにより、か
なりの微粉末まで製造することができるようになってい
る。

【０００４】図３の形式のものは、垂直軸を有する円筒
状の外箱に中に、複数本の粉砕ロールを縦に内設したも
のである。粉砕ロールは全体が外箱の中で公転するとと
もに、それぞれが自転し、被砕物を外箱の内周面との間
に噛み込んで粉砕する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の粉砕機はい
ずれも、外箱とロール、又はロールとロールとの接触が
線状であるため、強力な粉砕を行うことができるという
利点がある一方、粉砕効率が悪く、原素材から１００μ
ｍ程度の粉末を得るためには何段も粉砕を重ねなければ
ならなかった。また、それぞれの粉砕機においては粉砕
の態様が定まっているため、得意な被砕物や粉砕粒度の
適切な適用範囲が自ずと定まっており、複合材を粉砕す
る場合や大きい被砕物から上記粒度の粉末を得るために
は、異なる形式の粉砕機を組み合わせて用いる必要があ
った。

【０００６】更に、原料によってはこれら通常の粉砕機
では粉砕し難い素材もある。例えば、油分・繊維質・糖
質等が多い材料は、通常の方法では粉砕が非常に難し
い。そこで、これらの素材についてはそのまま粉砕機で
粉砕することをあきらめ、素材をまず凍結した後、粉末
化するという方法をとっている。しかし、この方法はコ
スト高になることは勿論、省エネに反し、素材の劣化と
いう問題も生ずるため、り、ドライ粉砕を機械で行いた
いという要望も多い。

【０００７】一方、環境問題からの各種廃棄物のリサイ
クルに対する強い要請、顧客志向の多様化による各種素
材の粉末化に対する要請等もある。

【０００８】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、面接触
に近い態様で粉砕を行うことにより粉砕効率を大幅に向
上するとともに、それにより低速で粉砕を行うことを可
能にし、素材の変成・劣化を最小限に抑えて粉砕を行う
ことができる装置を提供するものである。また、１台の
装置で多様な態様の粉砕を行うことができ、従って、複
合材料も粉砕することができ、更には粗粉砕から中粉砕
程度まで一貫して行うことができる粉砕機を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る粉砕装置は、円筒内面を有する
固定外輪と、その外輪の内部に外輪と同心で、外輪の円
筒内面との間に所定の隙間を設けて回転可能に設けられ
たローターとの組み合わせが縦に複数段同心に積み重ね
られて成ることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態と効果】本発明に係る粉砕装置で
は、まず、粉砕が外輪の円筒内面とローターの外周面と
の間で行われるため、粉砕部が面状となっており、従来
の線接触の粉砕機と比較すると粉砕効率が非常に高い。
逆に、同等程度の粉砕効率を得るためには、従来の粉砕
機よりも低速で操業をすることができるため、装置から
発生する騒音や振動が大幅に低減するとともに、被砕物
の温度上昇が最小限に抑えられ、製造される微粉末の特
性変化を防止することができる。

【００１１】ここで、ローターの外周面を、上に小径・
下に大径となるようにテーパー状とすることにより、そ
の段の中において被砕物が下に落ちてゆくにつれて細か
く粉砕されることになり、好ましい。

【００１２】本発明に係る粉砕装置では、また、固定外
輪とローターとの組み合わせが複数段になっているた
め、それぞれの組み合わせ毎に異なる態様の粉砕を行う
ことができる。すなわち、各段の外輪の円筒内面とロー
ターの外周面とに種々の形態の粉砕刃を設けることによ
り、この粉砕装置１台で、各種特性（延性、弾性、引張
強度、粘度、耐性温度等）を有する被砕物及びそれらの
複合材を粉砕することが可能となっている。また、粗粉
砕から１００μｍ程度の中粉砕まで、広い範囲の粉砕を
一貫して行うことができる。しかも、その組み合わせは
操業毎に任意に変更することができるため、多様な被砕
物に対して柔軟に対応することができる。

【００１３】上記同様の理由で、外輪とローターとの間
の隙間は、下段ほど狭くなるようにすることが望まし
い。

【００１４】本発明の別の形態として、次のようなもの
を挙げることができる。円筒形外箱の中心線に平行な多
数の凹凸溝を形成する螺旋角状と中心線を通る回転軸に
平行な、或いは傾斜角を持った縦溝を設けた固定子ロー
タと、この中心線で回転する回転軸に取り付けられて、
前期の中心線に平行で、且つ、その先端と固定子ステー
タ内面との間に粉砕原料の大きさに合わせた距離を持つ
回転子ロータ本体から成る粉砕装置。回転子ロータは、
外面に切削加工が可能な刃を多数持つチップを設けたも
の、凹凸状の螺旋角を持った溝を持ったもの、傾斜角或
いは縦溝をつけたものでもよい。

【００１５】粉砕工程は次のようになる。外箱の一端よ
り原料を装置内に供給し、固定子ロータと螺旋角溝を持
つ回転子ロータとにより原料を細かく粉砕し、他端より
次工程へ排出する。その間に、粉砕原料の大きさを細か
い粒度にする過程で多数刃の回転子ロータによって1/5
〜1/10にする工程、次に、回転子ロータの凹凸状溝によ
り磨り潰し、削られた粒サイズを更に小さくする工程が
含まれる。仕上工程では、粉砕された粒形状を整粒する
螺旋角溝をつけた固定子ステータと回転子ロータ同士に
て粉砕する。希望粒度、粒度範囲を要求する分級部は各
回転子ロータ内に設けられる。すなわち、原料特性に応
じて工程間での粉砕状態を調整するため、また、各工程
での粉砕負荷を少なくするように、固定子ステータ内面
と回転子ロータとの間隙を調整する。

【００１６】前記円筒外箱に固定であるステータ内面の
螺旋状溝及び傾斜角或いは縦溝は、回転子ロータ外面の
螺旋角溝、傾斜角或いは縦溝と相対する角度の溝形状と
することができる。

【００１７】また、回転子ロータの外面に、粉砕粒をコ
ントロールする分級部を形成してもよい。

【００１８】

【実施例】本発明に係る粉砕装置の詳細及びその種々の
変形例を実施例により説明する。本実施例の粉砕装置は
動力部、動力伝達部及び粉砕部から成る。図４（ａ）は
粉砕部４０の平面図であり、同図（ｂ）はその粉体取出
口４６側から見た正面図である。また、図５は粉砕部４
０の内部を示す内部構成図である。動力部はいずれの図
にも示されていないが、この粉砕部４０の横（図４
（ａ）の上側、同図（ｂ）の紙面向こう側、図５の右
側）に設けられており、そのモーターの回転動力は、粉
砕部下部の動力伝達部４１を介して粉砕部４０の内部中
心に設けられた回転軸５１に伝達される。

【００１９】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、粉砕部
４０は円筒状の外筒４２とその上部を密閉する円盤状の
蓋４３で囲われて成る。蓋４３の中心には回転軸５１の
上部を保持するためのベアリングホルダ４４が設けられ
ており、中心を外れた箇所には被砕物を投入するための
投入口４５が設けられている。外筒４２の下部には粉体
取出口４６が設けられている。

【００２０】図５に示すように、粉砕部４０の内部の中
心には、回転軸５１が上下を貫いており、下端には動力
伝達部４１において回転動力が伝達され、上端は前記の
通り、ベアリングホルダ４４内のベアリングにより保持
されている。回転軸５１には、上下に３段の粉砕ロータ
ー５２ａ〜５２ｃが固定されている。粉砕ローター５２
ａ〜５２ｃの種類については後述する。最上段の粉砕ロ
ーター５２ａの上部には、被砕物を隙間５４に導くため
のテーパーを有するガイド蓋５５が被せられている。

【００２１】外筒４２の内壁には、各粉砕ローター５２
ａ〜５２ｃに対応する粉砕外輪５３ａ〜５３ｃが固定さ
れている。粉砕ローター５２ａ〜５２ｃと粉砕外輪５３
ａ〜５３ｃとの間には狭い隙間（ギャップ）５４が設け
られており、各粉砕ローター５２ａ〜５２ｃの径は、こ
の隙間５４の大きさが下段にゆくに従って狭くなるよう
に設定されている。

【００２２】粉体取出口４６の内側には、上から降りて
きた粉体を粉体取出口４６に導くためのガイド通路５６
が設けられている。

【００２３】粉砕ローター５２には、各種の態様のもの
を任意に用いることができる。図６はその一つの例を示
したものであり、外周に多数の水平の（螺旋状としても
よい）切刃を設けたものである。同図（ｂ）（断面図）
の右側に示すように、軽量化のため、粉砕ローター６２
の内部は空洞となっている。同図（ａ）に示すように、
上面６２１の中央には回転軸５１に固定するためのキー
溝を有する貫通孔６２２が設けられ、その周囲には、軽
量化及びこの粉砕ローター６２を装着する（及び取り外
す）際のハンドリングの便のための穴６２３が設けられ
ている。

【００２４】外周はやや下方に広がるテーパー状となっ
ており、その外周面には粉砕用の切刃６２４が設けられ
ている。切刃６２４は、周方向に複数箇所設けられた凹
部６２５により分割され、切断・粉砕効果を高めるよう
にしている。凹部６２５は同図（ｂ）に示すように切刃
６２４に垂直でもよいし、同図（ｃ）に示すように、切
刃６２４に対して斜行するようにしてもよい。

【００２５】図７（ａ）〜（ｃ）は、その他の粉砕ロー
ター７２ａ〜７２ｃの例を示すものである。同図（ａ）
の粉砕ローター７２ａは、水平（又は螺旋状）の切刃を
分割することなく、そのまま使用するものである。仕上
げの細かい粉砕を行うのに適している。

【００２６】同図（ｂ）の粉砕ローター７２ｂは、中央
に凹部を設けた球面状の突起を多数、外周に突設したも
のである。これは、被砕物を押し潰すように粉砕するも
のであり、比較的脆い材料の初期粉砕に適している。

【００２７】同図（ｃ）の粉砕ローター７２ｃは、垂直
な切刃を持つバイトを外周に一定間隔で固定したもので
ある。硬い材料を粗く切断・粉砕するのに適している。

【００２８】粉砕外輪５３ａ〜５３ｃの一例を図８に示
す。この図に示す粉砕外輪８３は、図７（ａ）のロータ
ー７２ａと同様に、多数の細かい切刃を水平（又は螺旋
状）に設けたものである。切刃を螺旋状にする場合、粉
砕ローターの切刃と同じ方向に（すなわち、両者で雄ね
じ・雌ねじ状となるように）斜行させてもよいし、逆方
向としてもよい。また、粉砕外輪８３の方にも図６
（ｂ）、（ｃ）に示すような凹部を設けてもよい。これ
らの他にも、図６又は図７に示した各種粉砕ローター６
２、６２ｂ、７２ａ〜７２ｃに対応した同様な粉砕外輪
を用いることもできる。或いは、切刃を持たない単なる
スムーズな円筒内面とした粉砕外輪を用いてもよい。

【００２９】例えば図７(a)の粉砕ローター７２ａと図
８の粉砕外輪８３を組み合わせた場合、両者の隙間は図
９に示すようになる。粉砕ローター７２ａの外周面には
テーパー（角θ）がついているため、粉砕ローター７２
ａと粉砕外輪８３の間の隙間ｇは下の方が狭くなってお
り、被砕物が下に落ちてゆくにつれて細かく粉砕される
ようになっている。また、図７（ｃ）の粉砕ローター７
２ｃと図８の粉砕外輪８３を組み合わせた場合、両者の
関係は図１０に示すようになる。

【００３０】更に、図１１に示すように、縦溝９５（完
全に垂直な溝よりは、斜行する溝の方が望ましい）を有
する粉砕外輪９３と、バイト９４を埋設した粉砕ロータ
ー９２の組み合わせや、図１２に示すように、双方とも
縦溝とした組み合わせでもよい。なお、これらの場合、
粉砕外輪と粉砕ローターの溝やバイトの間隔（ピッチ）
は、外輪とローターで異なるようにしておくことが望ま
しい。

【００３１】本実施例の粉砕機の使用方法は極めて単純
であり、モータを起動してローター５２ａ〜５２ｃを回
転した状態で、粉砕部４０の上部の投入口４５から被砕
物を投入するだけである。ローター５２ａ〜５２ｃの回
転速度は、周速度で1m/sec程度でも十分である。従来の
粉砕機では、線接触部のみで粉砕を行わねばならなかっ
たため、周速度が10m/sec程度にも達していたが、本実
施例の粉砕機ではこのような低速でよいため、被砕物の
温度上昇が最小限に抑えられるとともに、粉砕機が発生
する振動・騒音も最低限に抑えられる。

【００３２】各段のローター５２ａ〜５２ｃ及び粉砕外
輪５３ａ〜５３ｃにより粉砕され、製造された粉末は、
粉砕部下方の取出口４６から出てくる。このように、本
実施例の粉砕機では、上部の投入口４５から被砕物を連
続的に投入し、下方の取出口４６から連続的に取り出す
という、連続操業が可能である。

【００３３】また、被砕物の種類が変わるときは、粉砕
部４０の蓋４３を開け、ガイド蓋５５を取り外して、各
ローター５２ａ〜５２ｃ及び粉砕外輪５３ａ〜５３ｃを
取り外し、次の被砕物に適したものに取り替えるだけで
よい。

【００３４】なお、図５では３段の例を示したが、これ
は１段だけのものであってもよいし、２段又は４段以上
としてもよい。それらは、１段用、２段用と高さの異な
るローター及び粉砕外輪を用意しておき、同一の粉砕部
４０の筐体の中に装着するようにしてもよいし、ロータ
ー及び粉砕外輪の縦寸法の方を標準化して、粉砕部４０
の筐体の高さを１段用、２段用と各種用意するという方
法で使い分けることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の粉砕機の一例で、多段水平型のものの
斜視図（ａ）及びその切刃近傍の説明図（ｂ）、
（ｃ）。

【図２】 従来の粉砕機の別の例で、水平型のものの断
面図。

【図３】 従来の粉砕機の別の例で、縦ロール型のもの
の平面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。

【図４】 本発明の一実施例である粉砕機の粉砕部の平
面図（ａ）及び正面図（ｂ）。

【図５】 上記粉砕機の粉砕部の縦断面図。

【図６】 上記粉砕機で用いる粉砕ローターの一例の平
面図（ａ）と一部断面側面図（ｂ）、及びその変形例の
側面図（ｃ）。

【図７】 粉砕ローターのその他の例の側面図。

【図８】 粉砕外輪の一例の斜視図。

【図９】 粉砕ローターと粉砕外輪の組み合わせの一例
の隙間の拡大図。

【図１０】 粉砕ローターと粉砕外輪の組み合わせの別
の例の隙間の拡大図。

【図１１】 粉砕ローターと粉砕外輪の組み合わせの別
の例の平面図。

【図１２】 粉砕ローターと粉砕外輪の組み合わせの更
に別の例の平面図。

【符号の説明】

４０…粉砕部 ４１…動力伝達部 ４２…外筒 ４３…蓋 ４４…ベアリングホルダ ４５…投入口 ４６…粉体取出口 ５１…回転軸 ５２…粉砕ローター ５３…粉砕外輪 ５４…隙間 ５５…ガイド蓋 ５６…ガイド通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒内面を有する固定外輪と、その外輪
   の内部に外輪と同心で、外輪の円筒内面との間に所定の
   隙間を設けて回転可能に設けられたローターとの組み合
   わせが縦に複数段同心に積み重ねられて成ることを特徴
   とする粉砕装置。
2. 【請求項２】 外輪とローターとの間の隙間が、下段ほ
   ど狭くなっていることを特徴とする請求項１記載の粉砕
   装置。
3. 【請求項３】 ローターの外周面が、上に小径下に大径
   となるようにテーパー状となっていることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の粉砕装置。