JP2002525200A - マルチバレルメディアミルおよび破砕方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 メディアミルのための多重バレル室に関する。メディアミルは、顔料用の色素、コーティング、インク生産物及び他の色素媒介流体を破砕し分散させるため、並びに、他の微粒子構成物を破砕し分散させるため使用される。より詳しくは、各バレル部分内に細長い回転可能なシャフト（３０，３２，３４）を含む３つのバレル破砕室（２０）が開示される。各シャフトは隣接するディスク列と重なり合うディスク列を備える。各シャフトを回転させるため好ましくは独立に制御される可変速度の双方向性モータの利用は、衝撃、タック剪断及びスラリー破砕が一つのメディアミルで達成されることを可能にする。達成される破砕効率は、従来のメディアミルのそれを遥かに超える。メディアミルの破砕ディスクも開示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、全体として、メディアミル（ｍｅｄｉａ ｍｉｌｌ）、より具体的
には、多数バレル破砕室に関する。

【０００２】 背景技術 一世紀以上に亙り（１８２５年から１９５０年）、「ボールミル（Ｂａｌｌ
Ｍｉｌｌｓ）」は、塗装のための顔料、コーティング剤、インク及びその他の顔
料担体流体を破砕し且つ分散するために使用されている。ボールミルは、鋼、石
又はセラミックボールを使用する。ボールミルの幾つかの不利益な点は、長時間
の分散時間を必要とし、洗浄が容易ではなく、また、広いスペースを占めること
である。ボールミルは、全体として、後年代の破砕ミルよりも遥かに大形である
のみならず、ボールミルは、全体的に、垂直型の形態は水平型の形態よりも構造
体の下方に、より広い床スペースを必要とするために、水平の形態に支持されて
いる。より「現代的な」関心事は環境であり、ボールミルは、重大な騒音公害の
問題を生じさせる。これは主として、「ボール」がミルの周りに張り出し、また
、大形の回転機械が必要とされるからである。

【０００３】 １９５０年代後半に、最初の「メディアミル」が開発された。「サンドミル」
又は「サンド破砕機」としても公知のメディアミルは、２０乃至４０メッシュの
オタワ型サンド（Ｏｔｔａｗａ ｔｙｐｅ ｓａｎｄ）程度の極めて小さい直径
の破砕媒体すなわち破砕用のメディアを使用する。このことは、ボールミルにて
有効に使用することができない、より広い単位当たり表面積を使用できるという
利点がある。基本的なメディアミル構造体は、その中央部に回転シャフトを有す
る垂直シリンダと、シャフトにおける２つ以上の平坦なインペラと、粉砕加工領
域を通じて且つ放出スクリーンから予め混合した顔料担体流体ペーストを付勢し
て砂を保持する、底部に設けられたポンプとから成っている。流体は、ドラム内
に放出され又は更なる加工のため圧送される。

【０００４】 単一シリンダミルにおいて、破砕は殆んど混合体のシリンダ壁に対する衝撃力
及び流体層の間の速度差に起因する剪断力によって行われる。分散は、大部分、
シリンダ内で積重なる旋回流により行われる。インペラを回転させると、その表
面付近の砂−ペースト混合体は、より遠くの層よりもより速く回転する。インペ
ラの頂側部に最も近い層はシャフト領域から引き離され、シャフトが回転すると
きに発生される遠心力によりシリンダ壁に向けて押し付けられる。次に、これら
の層は、シリンダ壁の側部に沿って上方に付勢される。これと同時に、インペラ
の底側部に最も近い層は、また、シャフト領域から引き離され且つシリンダ壁に
向けて押し付けられる。インペラの頂側部に最も近い層と異なり、インペラの底
側部に最も近い層はシリンダの壁の下方に付勢される。このように、１つのイン
ペラの頂側部と隣接するインペラの底側部との間の領域内にて流体層が衝突し且
つシャフト領域に向けて後方に付勢される。その結果、反時計回り方向に渦巻く
層となる、すなわちインペラの頂側部付近の反時計回り方向の旋回流及びインペ
ラの底側部付近の時計回り方向の旋回流が生ずる。

【０００５】 砂−ペーストの密度は入念に調節しなければならない。流体−ペーストは、イ
ンペラにより駆動するのに十分粘性でなければならないが、過剰な粘度は砂の動
き及び破砕作用を低下させる。粘度が低い場合、不十分な循環、砂の横滑り及び
インペラの磨耗を生ずる。この機械は、その機械の全体に溶剤を流すことにより
洗浄することができる。しかし、砂のコストは比較的安価であるため廃棄されの
で、かかる媒質（メディア）から洗浄困難な色を洗浄することを避けられない。
ペーストからミルへの連続的な流れを保証すべく十分なプレミキサを使用すれば
、砂破砕機は連続的な自動作動に使用することができる。

【０００６】 標準的な単一シリンダは、標準的なボールミルに優る顕著な改良であり且つ殆
んどの目的にとって十分であるが、欠点を有する。粉砕時間は、特に大径の微粒
子の場合、長くなる可能性がある。例えば、炭素黒のような幾つかの材料は、鋼
製のボールミルを使用して破砕することができる。鋼製のボールミルは、上述し
た不利益のため、今日の環境に許容可能な粉砕方法ではない。更に、砂ミルにて
使用される標準的なギアポンプは、媒質がポンプの歯車及びポンプ装置に入り込
んだならば、著しく磨耗する可能性がある。

【０００７】 標準的なメディアミルに優る改良された破砕効率を有する改良された分散室を
開発するならば有益であろう。 分散／破砕が容易でない顔料のサイクル時間を短くし又はメディアミルにて従
来破砕することができなかった微粒子を破砕する室が提供し得るならば、既存の
分散室に優る顕著な改良となるであろう。

【０００８】 発明の開示 本発明はメディアミルに関する。より具体的には、本発明は、微粒子物質の流
体顔料担体を破砕し且つ分散するメディアミルに関する。本発明は、衝撃破砕、
タック（ｔａｃｋ）剪断破砕及びスラリー破砕を行うことのできるメディアミル
を提供する。本発明の１つの実施の形態は、多数バレル破砕室を備えている。１
つの特別な実施の形態は、３つのバレル破砕室を備えており、回転可能なシャフ
トが各バレル部分内で長さ方向に取り付けられている。ディスク列が回転可能な
シャフトの各々に固着されている。

【０００９】 シャフトが回転すると、微粒子物質が衝撃力を加え且つバレル部分の間の境界
面に沿って混合する。シャフトの回転速度及び方向を変化させることにより、衝
撃破砕又はタック剪断破砕又はスラリー破砕を行うためにこの単一メディアミル
を使用することができる。更に、回転可能なシャフトの無限の回転速度を制御す
ることを通じて正確な品質管理を実現することができる。

【００１０】 本発明のその他の実施の形態は、放出スクリーン、インペラ、冷却ジャケット
の独得の設計を含む。 本発明は、また、衝撃破砕、タック剪断破砕又はスラリー破砕を実現するため
に微粒子物質を推進する多岐に亙る方法を教示する。

【００１１】 従って、本発明の１つの目的は、より効率的なメディアミルを提供することで
ある。 本発明の別の目的は、多数バレルメディアミルを利用することにより一層の高
効率を実現することである。

【００１２】 本発明の別の目的は、微粒子物質がシャフトの回転により推進され且つ相互に
混合される多数シャフト装置を介してより高効率を実現することである。 本発明の別の目的は、タック剪断破砕、衝撃破砕及びスラリー破砕を行うこと
のできる単一メディアミルを提供することである。

【００１３】 本発明の別の目的は、破砕室の内部にて発生される旋回流がより少ないメディ
アミルを提供することである。 本発明の別の目的は、破砕される製品に対し、正確な制御を実現する手段を提
供することである。

【００１４】 本発明の別の目的は、蛍光から及び結晶状構造を有するその他の顔料担体から
より濃い色を実現する方法及び装置を提供することである。 本発明の別の実施の形態は、始動を行うため、過剰な出力のモータを必要とせ
ずに混合体をタック破砕することのできるメディアミルを提供することである。

【００１５】 本発明の別の目的は、シャフトを反対方向に回転させることにより混合体をタ
ック破砕するとき、始動動力を提供することである。 本発明の別の目的は、バレルがより磨耗し難いメディアミルを提供することで
ある。

【００１６】 本発明の別の目的は、より環境に配慮した破砕方法を提供することである。 本発明の更に別の目的は、従来のメディアミルよりも無駄な溶剤の発生量が著
しく少ないメディアミルを利用することにより、環境により配慮した破砕を実現
することである。

【００１７】 本発明の更に別の目的は、従来のメディアミルよりも騒音の発生量が著しく少
ないメディアミルを利用することにより、この環境により配慮した破砕を実現す
ることである。

【００１８】 本発明の別の目的は、従来のメディアミルよりも経済的に作動するメディアミ
ルを提供することである。 本発明のその他の目的及び有利な点は、好ましい実施の形態を示す以下の説明
及び添付図面から当業者に明らかになるであろう。

【００１９】 発明を実施する最良の形態 本発明は、メディアミルに関するものである。より具体的には、本発明は、塗
料、コーティング剤、インク及びその他の流体顔料担体用の微粒子物質及び顔料
を破砕し且つ分散するメディアミルに関するものである。本発明は、タック剪断
破砕、スラリー破砕及び衝撃破砕を含む。本発明は、同様の部品を同様の参照番
号及び符号で表示する添付図面を参照することにより、最も良く理解されよう。

【００２０】 本発明は、メディアミル１０を含む。図１に図示したメディアミル１０はベー
ス１２を備えている。典型的に、ベース１２は取付けベース１４を有する。メデ
ィアミル１０は、ベース１２により支持された破砕室２０を更に備えている。破
砕室２０の切欠き図が図２に図示されている。破砕室２０は、流体的に接続した
３つのバレル２２を有する。３つのバレル２２は、多分、図３に最も良く図示さ
れていよう。３つのバレル２２は、全体として、第一の外側バレル２４と、第二
の外側バレル２８と、第一の内側バレル２６とを含む。

【００２１】 メディアミル１０は、各バレル内で長さ方向に作用可能に配置された回転可能
なシャフトを更に備えている。これは、第一の外側バレル２４内で長さ方向に配
置された回転可能なシャフト３０と、第一の内側バレル２６内で長さ方向に配置
された回転可能なシャフト３２と、第二の外側バレル２８内で長さ方向に配置さ
れた回転可能なシャフト３４とを図示する、図２に多分、最も良く図示されてい
よう。複数のディスクがシャフトの各々に取り付けられている、図２及び図５に
は、シャフト３０に取り付けられた複数のディスク又はディスク列３６と、回転
可能なシャフト３２に取り付けられたディスク列３８と、回転可能なシャフト３
４に取り付けられたディスク列４０とが図示されている。これらのディスク列は
、個別のディスク４２を備えている。

【００２２】 メディアミル１０は、シャフト２４、２６、２８を駆動する動力手段４４を更
に備えている。該動力手段は、図１に図示したモータ４６のような従来の駆動手
段を備えている。１つの実施の形態において、モータ４６は、第一のシャフトに
接続された第一のモータ４８を備えている。

【００２３】 別の実施の形態において、第二のモータ５０は、他の回転可能なシャフトの１
つに接続されている。第三のモータ５２は、他の回転可能なシャフトの１つ、す
なわち残るシャフトに接続されている。１つの実施の形態において、これらのモ
ータは液圧モータを含む。別の実施の形態において、これらのモータは２方向で
あり、可変速度制御装置を含む。

【００２４】 図２には、モータを取り付けることのできるモータ取付け部５４が図示されて
いる。回転可能なシャフトは、その双方を図２に図示した上側ベアリングプレー
ト５６及び下側ベアリングプレート５８により支持することができる。上側ベア
リングプレートは、回転可能なシャフトが内部で回転する複数の上側ベアリング
ケース６０を支持している。下側ベアリングプレート５８は、回転可能なシャフ
トが内部で回転する複数の下側ベアリングケース６２を支持している。

【００２５】 本発明の１つの好ましい実施の形態が図１０に図示されている。図１０には、
バレル２２の平面図が図示されている。バレル２２は、第一の外側バレル２４と
、第二の外側バレル２８と、第一の内側バレル２６とを備えている。バレルの各
々は、それぞれ円形の断面６４、６８、６６を有する。第一の外側バレルの断面
６４は、第一の内側バレル断面６６と交差し、第二の外側バレルの断面６８は第
一のバレル断面６６と交差する。これは重なり合った破線で示してある。

【００２６】 メディアミル１０の１つの実施の形態において、第一の外側バレル２４内に配
置された第一の外側シャフト３０に取り付けたディスク３６は、第一の内側バレ
ル２６内に配置されたシャフト３２に取り付けたディスク３８に部分的に重なり
且つ該ディスク３８に対して介在されている。これは、図２、図５ａ及び図５ｂ
に図示されている。第二の外側バレル２８内に配置されたシャフト３４に取り付
けたディスク４０は、第一の内側バレル２６内に配置されたシャフト３２に取り
付けたディスク３８に部分的に重なり且つ該ディスク３８に対して介在されてい
る。典型的に、第一の外側バレル２４、第一の内側バレル２６、第二の外側バレ
ル２８は、その中心軸線が共通の平面内に位置するように配置されている。図１
０を参照。

【００２７】 本発明の１つの実施の形態において、第一の内側バレル２６内の回転可能なシ
ャフト３２は、２つの外側バレル２４、２８内でそれぞれ回転可能なシャフト３
０、３４よりも回転速度が遅い。その結果、微粒子物質が上方タック（ｔａｃｋ
ｕｐ）される。このことは、図６に最も良く図示されており、流れ矢印１３４
、１３６、１３８は、製品の流れ及びメディアの流れを示す。シャフトの回転方
向は、丸の矢印１４０、１４２、１４４で示してある。２つの外側シャフト３０
、３４よりも中央シャフト３２の下側の丸の矢印が少ないことは、中央シャフト
が２つの外側シャフトよりも回転速度が遅いことを示す。

【００２８】 図７には、バレル部分すなわち破砕室２０の切欠き図が図示されている。図７
には、下方タック（ｔａｃｋ ｄｏｗｎ）作動モードにおけるタック剪断過程が
図示されている。下方タック過程に対し、中央心シャフト３２は、外側シャフト
３０、３４と同一方向に回転するが、該中央シャフト３２は外側シャフトよりも
高速度にて回転する。このことは、図７にて図示した多数の回転速度矢印１４２
で示してある。流れ矢印１３４、１３６、１３８はメディアの方向を示す。より
速く且つより遅い回転速度は、典型的に、中央シャフト３２に接続された第一の
モータ４８を使用して実現され、第一のモータ４８は、可変速度制御装置を備え
ている。その他の実施の形態において、第一及び第二の外側シャフトにそれぞれ
接続された第二及び第三のモータ５０、５２は、それぞれ同様に可変速度制御装
置を備えている。好ましくは、該可変速度制御装置は無限の制御調節機能を備え
るようにする。

【００２９】 タッキングは、基本的に、回転するディスク間の速度差が全体として引張り力
を通じて、粉砕される物質の分子構造体を延伸させる過程である。これは、結晶
構造体に特に当て嵌まる。結晶構造体が延伸すれば、より濃い色となる。

【００３０】 上方タック（ｔａｃｋｉｎｇ ｕｐ）は、好ましくは、外側ディスクが内側デ
ィスクより高速で回転する過程である。内側ディスクを去る微粒子物質は高速の
外側ディスクにより吸引される。一組の内側ディスクと比較して二組の外側ディ
スクを使用することにより、内側ディスクよりも外側ディスクの表面積がより大
きくなる。このことは、分子構造体がより広い表面積に亙って撒き拡げられるた
め、延伸効果又は引張り効果を生ずる。

【００３１】 このように、内側ディスクが外側ディスクよりも高速度で回転する過程である
下方タック（ｔａｃｋｉｎｇ ｄｏｗｎ）もまた延伸効果を生じさせる。しかし
、形成される剪断力は、速度差がタック作用に寄与するタック過程にて発生する
力よりも小さい。

【００３２】 相対的な回転速度を変化させる能力は、破砕すべき製品に適合するように破砕
過程を調節する上で特に有用である。 剪断破砕は、タッキングと同時に行われる。剪断破砕は、所定の微粒子物質の
全体として両側部に対し全体として対向する方向に作用する力ベクトルに起因す
る。その結果、微粒子物質の分子マトリックスが剪断される。簡略化した二次元
的な実施例は、四角の対向する隅部を有し且つ側部を直線状に保ちつつ、これら
隅部を引き離すことを含む。その結果、共通の基部にて接続された菱形又は二等
辺三角形に類似した形状の剪断四角部となる。

【００３３】 タック破砕に対する剪断破砕の比は、シャフトの相対的速度の関数である。同
様に、衝撃破砕、タック剪断破砕、及びスラリー破砕の比又は破砕ファクタは、
ディスクの回転の関数である。それに伴う破砕比は、破砕ファクタとも称される
。

【００３４】 水系製品のような低粘度製品の結果、例えば、樹脂及びエポキシのような高粘
度製品の場合よりも所定の一組の回転速度に対する剪断力はより大きくなる。 スラリー破砕は、単に１つの型式の混合過程又は攪拌過程にしか過ぎない。図
８には、バレル部分２０の切欠き図及びスラリー過程が図示されている。このス
ラリー過程は中央シャフト３２を反対方向に回転させることで実現される。この
ことは、双方向制御装置を備える第一のモータ４８を使用して実現される。この
場合、モータ４６を交換せずに同一のシャフト３２を２つの外側シャフト３０、
３４と同一の方向に回転させることができるため、この双方向制御装置は、有用
である。共通の回転は、図９に図示されている。図９には、共通の方向に回転す
るシャフトを典型的に使用する衝撃過程が図示されている。

【００３５】 本発明の１つの実施の形態において、メディアミルは、バレル内に配置された
シャフトと互いに独立的にバレル内に配置された回転可能な第一のシャフトを駆
動すべく、本明細書にてモータ４６と称する独立的な駆動手段４６を備える動力
手段４４を含む。このように、回転シャフト３０、３２、３４の何れかの１つは
、その他の２つのシャフトと独立的に回転させるこができる。好ましくは、独立
的な駆動手段は、双方向可変速度モータを備えている。

【００３６】 １つの実施の形態において、メディアミル１０は、微粒子物質をタッキング（
ｔａｃｋｉｎｇ）するタッキング手段を備える動力手段４４を含む。典型的に、
タッキング手段は、双方向可変速度制御装置を備えている。このタッキングは、
タック剪断破砕と称される剪断破砕の１つの形態を形成する。しかし、これらシ
ャフトの１つ、好ましくは、中央シャフトは、外側シャフト３０、３４に対し高
速度又は低速度で回転させるため微粒子物質のタッキングが実現される。このタ
ッキング手段は、双方向機能又は可変速度制御装置の何れも含む必要はない。

【００３７】 好ましくは、メディアミル１０は、３％以上のタック剪断破砕ファクタにてタ
ック剪断破砕を行うべくタック剪断破砕手段を更に備えている。この場合、この
ことは、中央シャフトが外側シャフトよりもより高速度又は低速度で回転するこ
とを許容する任意の従来の方法にて行うことができる。タック剪断破砕の有利な
点は、結晶構造を有する微粒子物質を延伸させる点である。その理由は、結晶構
造体を延伸することの有利な点は、結晶構造体が分解されるときよりも濃い色、
すなわち単により深い色調ではなく、濃さが増した色となる点である。結晶構造
体は、典型的に、衝撃又はスラリー破砕過程の間に分解される。この形態のタッ
ク破砕は、特に、ある結晶構造体を有する蛍光（すなわち、蛍光色顔料）に関係
する。

【００３８】 破砕率ファクタは、１つの型式の破砕と別型式の破砕との比である。本明細書
に記載されたように、３つのバレル、３つのシャフトの設計を利用することによ
り、これら３つの全てが全体として同時に実現される。相対比すなわち、破砕フ
ァクタは、相対的速度を調整することで調節される。このように、異なる破砕条
件を必要とする異なる製品に対応することができる。

【００３９】 このように、好ましくは、メディアミル１０は、第一のシャフト２６を２つの
方向に駆動する双方向駆動手段を更に備える独立的な駆動手段５８を含む。典型
的に、駆動手段は、第一のシャフト３２に接続された双方向モータである。

【００４０】 メディアミル１０の１つの実施の形態は、中央バレル２６を備える３つのバレ
ルを有し、第一のシャフト３２が双方向モータ４８に接続され、第一のシャフト
３２が中央バレル２６内に配置されたものである。

【００４１】 本発明の１つの実施の形態が、メディアミル１０は、入口７０及び出口７２を
有する破砕室２０を更に備えている。図２及び図３に図示した入口７０は、下側
供給部分すなわち下側供給装置７４を備えている。供給装置７４は、破砕室２０
の入口７０と流体的に接続している。放出スクリーン７６は、破砕室２０の出口
７２と流体的に接続している。放出スクリーンは、図１に図示されており、放出
室７６の分解図が図４に図示されている。

【００４２】 １つの実施の形態において、放出スクリーン７６は、破砕室２０の出口７２に
近接する前側プレート７８を備えている。前側プレート７８は、破砕室２０の出
口７２と流体的に接続した開口部８０を画成する。放出スクリーン７６は、前側
プレート開口部８０と流体的に接続した開口部８４を画成する放出プレート８２
を更に備えている。破砕室２０の放出プレート８２と出口７２との間に前側プレ
ート７８が配置されている。出口７２は、図４に最も良く図示されている（放出
開口部８４は図１に図示されている）。放出スクリーン７６は、前側プレート７
８と、開口部８０と、放出プレート開口部８４との間に配置されたスクリーン８
６を更に備えている。この状態は図４に図示されている。また図４には、放出ス
クリーン８６と前側放出プレート８２との間に配置された放出プレート取付け部
８８が図示されている。図４に図示した実施の形態において、放出開口部８４は
、前側プレート開口部８０よりも小さい。

【００４３】 本発明の１つの実施の形態において、メディアミル１０は、密封プレート９０
を含む破砕室２０を備えている。この状態は、図４の分解図及び図２の切欠き図
に図示されている。回転可能なシャフト３０、３２、３４は、密封プレート９０
を通って伸びる。同様に、放出スクリーン９２に対する頂部フランジが図２に図
示されている。該頂部フランジは、密封プレートとバレル部分２０との間に配置
されている。本発明の１つの実施の形態は、複数の密封ハウジング９６、９８、
１００を備えている。密封ハウジングは、それぞれ１つはシャフトのそれぞれ１
つを取り巻き、それぞれの密封ハウジングは密封プレート９０に取り付けられ又
は当接する。図２において、密封ハウジング９６は、第一の外側回転シャフト３
０を取り巻いている。該密封ハウジング９８は、第一の内側回転シャフト３２を
取り巻き、密封ハウジング１００は、第二の外側回転シャフト３４を取り巻いて
いる。複数のシール１０２、１０４、１０６がシャフト３０、３２、３４をそれ
ぞれ取り巻いている。このように、シールのそれぞれ１つがそれぞれのシャフト
を取り巻き且つそれぞれのシャフトとそれぞれの密封ハウジングとの間に配置さ
れている。

【００４４】 説明の目的のため、図２に図示したシールは、密封ハウジング内に着座してい
ない。作用を説明すると、シールは密封ハウジング内に着座し、好ましくは、第
二のシールは、第一のシールの頂部に休止する。本発明の１つの実施の形態にお
いて、密封ハウジングの各々は、青銅材料から成っており、シールの各々は、炭
素材料を含む。好ましくは、シールは炭素繊維複合体から出来ている。

【００４５】 本発明の１つの実施の形態において、メディアミル１０は、供給ポート１０８
を有する供給装置７４を備えている。この実施の形態は図３に図示されている。
図３に図示した実施の形態において、供給装置は、下方供給装置である。供給ポ
ート１０８は、破砕部材２０又はバレル室２０と流体的に接続している。１つの
実施の形態において、供給スクリーン１１０と称されるスクリーン１１０が供給
ポートと破砕室２０との間に配置されている。１つの実施の形態における供給ポ
ート１０８は、３つのバレル２４、２６、２８とそれぞれ流体的に接続した３つ
のバレル開口部１１８、１２０、１２２を備えている。この状態は、多分、図５
ａに最も良く図示されてよう。

【００４６】 １つの実施の形態におけるメディアミル１０は、破砕室２０の周りに水冷却ジ
ャケット１２６を更に備えている。この形態は、図２及び図３に詳しく図示され
ている。水冷却ジャケットはバレル２０又は破砕室２０から分離されている。バ
レル２２と、水冷却ジャケット１２６の内壁との間の組織間空隙もまた水保持室
１２７と称される。図５ａ参照。水保持室１２７は、破砕室を冷却し且つ加熱す
るため、水、油又はその他の物質で充填することができる。このため、水冷却室
は減衰装置で且つ増強装置でもある。その内容を参考として引用し本明細書に含
めた、１９９８年３月１６日付けのラン・ビー・エッチ（Ｒａｎｎｅ，Ｂ．Ｈ．
）らによる、「塗料、コーティング剤、インクその他の流体顔料担体用の粒子物
質及び顔料を破砕し且つ分散する二重バレルメディアミル（Ｄｏｕｂｌｅ Ｂａ
ｒｒｅｌｅ Ｍｅｄｉａ Ｍｉｌｌ Ｆｏｒ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ Ａｎｄ Ｄｉ
ｓｐｅｒｓｉｎｇ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ Ａｎｄ Ｐｉｇｍ
ｅｎｔ Ｆｏｒ Ｐａｉｎｔ，Ｃｏａｔｉｎｇｓ，Ｉｎｋ Ａｎｄ Ｏｔｈｅｒ
Ｆｌｕｉｄ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）」という名称の米国特許出
願第０９／０３９，７１６号に、水冷却ジャケット１２６がより詳細に記載され
ている。

【００４７】 本発明の一実施例は、メディアミル１０を備えており、該メディアミル１０は
、ベース１２と；該ベース１２によって支持された破砕室２０と；該破砕室２０
内に配置された複数の回転可能なシャフト３０，３２および３４と、を含む。複
数のシャフト３０，３２，３４は、中央シャフト３２と、第１の外側シャフト３
０と、第２の外側シャフト３４とを含む。複数のディスク３６，３８および４０
が、それぞれ各シャフトに沿って互いに間隔をおかれるように配置されている。
中央シャフト３２に沿って互いに間隔をおかれて配置されたディスク３８は、二
つの外側シャフト３０，３４に沿って互いに間隔をおかれるように配置されたデ
ィスク３６および４０と部分的に重なり合っている。メディアミル１０はさらに
、各シャフト３０，３２，３４を他のシャフトとは独立して回転させるための駆
動手段４６を含んでいる。駆動手段４６は、それぞれのシャフトに連結されてい
る。一実施例において、駆動手段４６は、各シャフトに連結された、可変速度双
方向モータ４８を含んでいる。

【００４８】 一実施例においては、破砕室２０は、中央バレル２６と、二つの外側バレル２
４および２８とを含んでいる。各バレルは、円形横断面６４，６６および６８を
有している。図１０を参照されたい。中央バレル２６の横断面６６は、二つの外
側バレル２４および２８の横断面６４および６６と交差している。中央シャフト
３２は、中央バレル２６内に配置されており、二つの外側シャフト３０および３
４は、二つの外側バレル２４および２８内にそれぞれ配置されている。メディア
ミル１０は、破砕室２０と流体連通している放出スクリーン７６をさらに含んで
いてもよい。メディアミル１０はまた、破砕室２０の回りにウォーター冷却ジャ
ケット１２６を備えるようにしてもよい。

【００４９】 本発明のもう一つの実施例は、メディアミル１０とともに使用するための室２
０である。室２０は、第１のバレル部分２４と；第２のバレル部分２６と；第３
のバレル部分２８とを含み；第２のバレル部分２６は、第１および第３のバレル
部分２４および２８と流体連通している。各バレル部分は、典型的には、円形の
横断面６４，６６，６８を有しており、第２のバレルの横断面６６は、第１およ
び第３のバレルの横断面６４および６８と交差している。望ましくは、各バレル
部分は共通の平面内に配置されている。図１０を参照されたい。

【００５０】 本発明の室２０はまた、各バレル部分内に配置されたシャフトと；各シャフト
に沿って互いに間隔をおかれた複数のディスクとを含んでいてもよい。図２を参
照されたい。室２０はさらに、バレル部分の一つと流体連通する放出スクリーン
７６を含んでいてもよい。望ましくは、放出スクリーン７６はバレル部分のすべ
と流体連通しているものとする。

【００５１】 本発明の装置をこれまで垂直型のメディアミルに関連して説明してきた。この
垂直型のメディアミルにおいては、微粒子物質が全体として下方部分へと供給さ
れ、破砕され、スラリー状にされ、剪断され、間切られ、または、衝撃を与えら
れ、そして頂部から放出されるようになっている。しかしながら、他の種々の変
形例が使用可能であることは当業者に明らかである。例えば、メディアミルを水
平型としてもよい。所望であれば、入口と出口とを操作上便利なように互いに距
離をおいてもよい。各シャフトの中央軸線を共通の平面内に含めなくてもよい。
各ディスクを同じ大きさにしなくてもよい。その他の変更例および実施例が本願
による開示から明らかとなろう。

【００５２】 本発明はさらに、微粒子物質を混合する方法にも関する。該混合方法は、第１
の外側室部分２４と、第２の外側室部分２８と、中央室部分２６とを有する室２
０を備えたミル１０を提供することを含む。この方法はさらに、微粒子物質を第
１の外側室部分２４から中央室部分２６へと向けて推進させることと；微粒子物
質を第２の外側室部分２８から中央室部分２６へと向けて推進させることと；微
粒子物質を中央室部分から第１の外側室部分２４および第２の外側室部分２８へ
と向けて推進させることとを含む。これらは次のようにして行われるべきである
。すなわち、中央室部分からの微粒子物質は、第１の外側室部分２４と中央室部
分２６との間の第１の外側境界域１２８にて、第１の外側室部分２４からの微粒
子物質と相互に混合される；中央室部分２６からの微粒子物質は、第２の外側室
部分２８と中央室部分２６との間の第２の境界域１３０にて、第２の外側室部分
２８からの微粒子物質と相互に混合される。微粒子物質の流れは、図６ないし図
９に最も良く示され、境界域については図１０に最も良く示されている。

【００５３】 第１の外側室部分での微粒子物質の流れは、矢印１３４で示す。中央室部分で
の微粒子物質の流れは、矢印１３６で示し、第２の外側室部分での微粒子物質の
流れは矢印１３８で示す。回転速度の方向を示す矢印１４０，１４２および１４
４が図６、図７、図８および図９に示されている。速度方向が２本の矢印で示さ
れているのは、１本の矢印で示されている場合よりも、速度が速いことを意味す
る。回転方向は矢印の頭部で示される。

【００５４】 図６はタック剪断の工程を示す。中央室部分の微粒子物質１３６は、外側室部
分の微粒子物質１３４および１３８と同じ方向に回転せしめられるが、速度はよ
り遅い。その結果、上方タックすなわちタッキングアップ（ｔａｃｋｉｎｇ ｕ
ｐ ｍｏｄｅ）モードになる。

【００５５】 図７は、下方タックすなわちタッキングダウン（ｔａｃｋｉｎｇ ｄｏｗｎ）
工程を示す。中央室部分の微粒子物質１３６は、外側室部分の微粒子物質１３４
および１３８よりも速い速度で回転せしめられる。

【００５６】 図８において、中央室部分における微粒子物質１３６は、外側室部分における
微粒子物質１３４および１３８に対して反対方向に回転せしめられている。これ
により、破砕におけるスラリー化処理が行われる。

【００５７】 図９は、衝撃破砕処理を示す。この処理では、３つの部分すべてにおける微粒
子物質が同じ方向に同じ速度で回転せしめられている。 この発明の方法においては、前述した「推進させる」段階が、各室部分におけ
る微粒子物質を該各室部分の軸線の回りに回転せしめることを含む。図６ないし
図９においては、垂直軸線の回りを微粒子物質が回転せしめられる。別の方法に
おいては、回転させる段階が、中央室部分２６内の微粒子物質１３６を、第１の
室部分の回転１４０に対して共通の方向１４２に回転させることを含む。この態
様は図９に示されており、残りのシャフトを同様に回転させることにより、衝撃
破砕工程が行われる。本発明のもう一つの方法においては、回転させる段階が、
中央室部分２６内の微粒子物質１３６を、第１の室部分２４内で回転せしめられ
る微粒子物質１３４に対して反対（逆）方向に回転させることを含む。図８は、
かかる方法の一例を示す。この例は、各シャフトの速度および方向が適切に調整
されたとき、スラリー化破砕処理を行うことができる。

【００５８】 本発明のある方法においては、回転させる段階は、第２の外側室部分２８内の
微粒子物質１３８を、もう一つの外側室部分である第１の外側室部分２４内の微
粒子物質を回転させる得度１４０と等しい速度１４４で回転させることを含む。
この方法は図７に示されており、これにより、下方タック工程が得られる。この
作用モードは、図８にも示されている。しかしながら、図８の例はスラリー化破
砕工程である。なぜならば、中央シャフトが図７における中央シャフトとは異な
る回転をするからである。この作用モードは、図６ないし図９を通して一貫して
いる。中央室部分内の微粒子物質の速度をどのように変えるか、また、中央室部
分内の微粒子物質をどの方向に回転させるか、によって、破砕工程をスラリー化
以外のものにすることができる。

【００５９】 本発明のもう一つの方法においては、回転させる段階が、中央室部分２６にお
ける微粒子物質１３６を、第１の外側室部分２４における微粒子物質が回転せし
められるときの速度１４０よりも遅い速度１４２で回転させることを含む。これ
は図６における状態と似ている。もう一つの方法は、中央室部分２６における微
粒子物質１３６を、第１の外側室部分２４における微粒子物質１３４が回転せし
められるときの速度１４０よりも速い速度１４２で回転させることを含む。これ
は図７の状態に似ている。本発明の一つの方法は、中央室部分２６における微粒
子物質１３６を、第１の外側室部分２４内の微粒子物質１３４が回転せしめられ
るときと共通の、すなわち同じ方向１４２で回転させることを含む。

【００６０】 回転の方向および速度を選択することについて例示としての説明をしてきたが
、種々の組み合わせを行うことにより、多くの作用モードが得られることが当業
者に理解されるであろう。本発明は、かかる例によって限定されることを意図し
ていない。特定の破砕を行う要求に応じて、パラメータを変化させることができ
る。本発明は、これらの要求に応じた装置およびこれらの要求を満たす方法を教
示して提供するものである。

【００６１】 本発明のもう一つの方法はさらに、微粒子物質のタック剪断による破砕の段階
を含んでいる。タック剪断による破砕の段階はさらに、結晶構造を伸ばすことを
含む。これは、結晶構造が破壊されるのではなく、伸ばされるので、色彩の深み
を大きく増すことができる一つの方法となる。

【００６２】 本発明はまた、連続流れモードに利用することもできる。これは３つのタイプ
の破砕態様、すなわち衝撃、スラリー化、およびタック剪断を含む。３つのバレ
ルミルの作動メカニズムは、望ましくは、３つの個別に動力を与えられるシャフ
トを含むものとする。シャフトの長手方向に沿って、特別に設計された鋳造ステ
ンレス鋼、または合金のディスクの列が取り付けられている。これらのディスク
の列は、隣接して一部重なり合うディスクと互い違いに配列される。各シャフト
は、液圧モータによって個別に動力を与えられる。外側シャフトの速度および回
転速度は、いくつかの実施例では同じであるが、速度に関してはゼロｒｐｍから
そのモータの上限まで無限に制御することができる。回転方向も同時に変更する
ことができる。中央シャフトは、外側シャフトから独立して制御することができ
る。速度制御は、望ましくは、動力源およびその方向の回転の限度内において、
無限であることが好ましく、回転方向も反転させることができる。

【００６３】 中央バレルとそれに付随するディスク列とを加えることにより得られる可能性
は、現存する単一バレルミルまたは２バレルミルに比べて３バレルミルを見事に
際だたせる。中央シャフトまたは別のシャフトのメカニズム動作を制御できるよ
うにすることによって、一つのマルチバレルミルで３つの破砕工程のすべてを行
うことができるのである。

【００６４】 連続速度制御機構を有する連続可変速度双方向モータを利用した種々の組み合
わせにより、ひとつの破砕工程または３つのすべての破砕工程内において数多く
の態様の置き換えができる。衝撃破砕工程を行うためには、３つのシャフトのす
べての回転方向を時計方向または反時計方向にする。これが衝撃破砕工程の標準
モードである。典型的には、衝撃破砕工程では、３つのすべてのシャフトが同じ
速度で回転されよう。この作動は、最大の衝撃と破砕をもたらし、その程度は、
３つのシャフトすべての速度を同時に調節することにより制御される。３つのシ
ャフトすべてを同じ方向に回転させることにより、いかなる渦流（ボルテックス
）も排除され、それにより、従来のメディアミルと比較して、消費されるエネル
ギのかなり多くの割合が実稼働に振り向けられることになる。

【００６５】 このことは、特別に設計されたディスクをディスク列にして配列することによ
り増進される。ディスクは、ポッド（ｐｏｄ）と、タービンまたはポンプにおけ
るインペラと同様の働きをするベーン（ｖａｎｅ）とによって設計されている。
ディスクは、ミル内にポンピング作用をもたらして、生産物を迅速に且つ全体的
に分散物にする助けとなる。ベーンおよびポッドに面取りを施すことにより、さ
らなるポンピング作用がもたらされ、生産物およびメディアを、シャフト組立体
の指向性回転軸線に沿って複数の方向へと推進させる。シャフトの単指向性回転
を組み合わせ且つディスクをユニークな設計にすることにより、流体の力学的作
用および機構的作用が増大し、バレルの磨耗が軽減される。

【００６６】 スラリー化破砕は、中央シャフトを二つの外側シャフトに対してその回転方向
を逆転させることにより行われる。最大のスラリー化破砕を生じさせるためには
、３つのシャフトすべてを同じ速度で回転させるべきである。対向する回転流に
より作り出される、ディスクの流体力学的メカニカル作用が組み合わされること
により、メディアおよび生産物（ここでは微粒子物質と呼んでいる）はミル室す
なわち破砕室の内部で「撹拌」され、一様に分散される。スラリー化破砕の速度
および量は、シャフトの回転速度を調節する（望ましくは同時に）ことにより変
化させることができる。単バレルミルまたは２バレルミルでスラリー化破砕を行
うことに比べ、３バレルミルを使用する方が、生産物の品質と分散における端の
一様性とが著しく向上する。これには、第３のバレルとそれに付随するディスク
列とによる対向回転力によって作り出されるユニークな流体力学的効果が貢献す
ること大である。

【００６７】 ３バレルミルは、顕著なタック破砕作用を行う点でユニークである。この顕著
な作用は、単バレルミルまたは２バレルミルでは実行不可能である。それは従来
、典型的にはローラミルや種々のニーダ（捏和）ミルに委託されていたものであ
る。それでもなお、破砕の３つのタイプすべてを効率よく実施できるものは従来
なかった。また、３バレル垂直ミルの設計および形状により、従来のタック剪断
破砕に比べ、その効率利得は対数的に向上した。

【００６８】 タック剪断破砕を効果的にするために、すべてのシャフトは同じ方向に回転せ
しめられる。しかしながら、外側シャフトまたは中央シャフトの速度は、必要と
される剪断、タック破砕の程度に依存して変化させることができる。これらのシ
ャフトの速度を変化させることにより、所望の精度で上方タックさせたり下方タ
ックさせたりすることができる。最大の剪断を得るためには、中央シャフトを外
側シャフトよりも遅い速度で回転させる。この作用モードによりもたらされる差
違は、流体力学上、シャフトが速く回転するほど生産物も速く回転し、それによ
って、タッキング作用を伴う最大の剪断破砕が生じ、上方タックの基準を満足さ
せることを物語っている。逆に、中央シャフトを他の２つのシャフトより速い速
度で回転させることにより、ミルは下方タックの作用を行うことができる。外側
シャフトと中央シャフトとの間の速度比を最大限に制御することができるように
したことにより、破砕比すなわち破砕の程度と破砕の品質とを非常に精確に制御
しやすくなった。

【００６９】 第３のシャフトを独立して動力を与えられるようにしたことにより、ミルは、
中央シャフトが反対方向に回転する状態で作業を開始することができる。これに
より、室内のメディアおよび生産物の慣性にうち勝つために、出力の大きなモー
タを使用する必要がなくなる。この特徴は、処理される生産物が粘性の高いもの
であるときにミルを始動させる際に特に有用である。

【００７０】 典型的な微粒子物質としては、コーティング剤、顔料、分散物、染料濃縮物、
サーマルインク、布用および皮革用染料、磁気コーティング剤、接着剤、通常プ
ラスチック、無機質トナー、薬およびハイテクノロジーセラミックスなどが含ま
れる。このミルはまた、カーボンブラックを破砕することもできる。このミルは
、結晶構造を有する生産物を延伸させるのに良く適している。

【００７１】 第３のバレルを、関連する装置（シャフト、ディスク、および独立して作動可
能な可変速度双方向液圧動力ユニット）に付加して具体化したことにより、産業
界の歴史において比類無き革新的なメディア破砕ミルへの、革新的なアプローチ
をつけることができた。その時々の技術を利用することにより、使用者は、３つ
のタイプの破砕（衝撃、スラリー化、タック剪断）の組み合わせを効果的に行う
ために、２またはそれ以上の装置を必要としていた。３バレルメディアミルは、
その必要をなくした。なぜなら、一つの機械でこれらの破砕方法を効率良く且つ
効果的に行えるようになるからである。

【００７２】

【表１】

【００７３】 （２つの外側バレルの構成及び作用） 外側の２つのシャフト及びディスクは、双方向性の可変速度油圧ユニットによ
って各々独立に付勢される。２つの外側シャフトに対する速度及び方向の制御は
、同時に作用し、両者とも同時刻で同じ速度及び方向で駆動する。これらのシャ
フトの回転方向は逆転することができる。２つの外側シャフトの可変速度制御は
、低速及び高速のいずれも可能である。外側シャフトの高速度は、生産物に最大
の衝撃を与える。逆に、ゆっくりとした速度は、最小の衝撃を提供し、最適なス
ラリー破砕を提供する。 （内側バレルの構成及び作用） 内側シャフトは、２つの外側シャフトから独立に付勢され、制御される。この
ユニットは、中央シャフトが外側シャフトとは反対の回転方向で開始される状態
で始動されることができ、始動のための余剰パワーの必要性を減少させる。この
モードでユニットを作動させることは、２％の衝撃因子を与える。かくして、衝
撃破砕は、約２％にまで減少され、破砕の残りの９８％がスラリー及びタック剪
断を含んだ状態となる。最適な衝撃作用のため、全てのシャフトは、同速度で同
方向に駆動する。中央シャフトに亘る可変速度制御は、タック剪断破砕への衝撃
量を制御する。

【００７４】 中央シャフトが外側シャフトよりゆっくりと回転しているとき、材料は、外側
シャフトへとタックしていき、即ち、上方タック（ｔａｃｋ ｕｐ）する。逆に
、中央シャフトの回転速度が外側シャフトの回転速度より速いとき、材料は、外
側シャフトからタックしていき、即ち、下方タック（ｔａｃｋ ｄｏｗｎ）する
。下方タックすることは、より多くのタック剪断を生産物に分与する。

【００７５】 速度及び回転に関する設定は、衝撃、スラリー若しくはタック剪断、或いは、
それらの任意の組み合わせのいずれであろうとも各々の顔料型式に対して決定さ
れ、個別的に処理することができる。全体的に閉じられた容器は、溶媒の損失に
起因して粘性耐久性を減少させる。また、有意に少なくて済む溶媒が必要とされ
るので、実質的な量のお金が蓄えられる。これは、生成される溶媒浪費量も減少
させる。

【００７６】 ディスク又はインペラーについてのより詳しい説明は以下の通りである。この
とき図１１乃至２１を参照すべきである。これらの図は、メディアミルディスク
として示されたディスクアレイ３８のためのディスク３６、又は、単なるディス
ク１５０の実施例を示している。

【００７７】 メディアミルシャフト上に取り付けられるようになった、メディアミルディス
ク１５０の一実施例は、内側直径１５４、内側直径１５２より大きい外側直径１
５６、第１の端部１５８、第２の端部１６０、及び、第１の端部１５８と第２の
端部１６０との間の長さ１６２を有するハブ１５２を備え、内側直径１５４はメ
ディアミルのシャフト上に取り付けるようになっている。典型的には、図示しな
いロールピンが、取り付け孔１９２を通して挿入される。第１の端部に対応する
ものとして方向「アップ」及び第２の端部に対応するものとして「ダウン」を定
義すると便利である。これは、ディスクを使用することができる方位を制限する
ことを意図するものではない。

【００７８】 ディスク１５０は、ハブの第２の端部１６０からある距離だけ下方に離れた平
坦なディスクブレード１６４も備えている。好ましくは、ハブ１５２は平坦ディ
スクブレード１６４に垂直である。平坦ディスクブレード１６４は、第１の表面
１６６及び該第１の表面１６６から間隔を隔てた第２の表面１６８を備えている
。これは、平坦ディスクブレード１６４の厚さを画定する。第１の表面１６６は
第２の表面１６８よりハブ１５２に近接して配置されている。平坦ディスクブレ
ード１６４は、内側チャムファー１７０及び外側チャムファー１７２も備えてい
る。

【００７９】 ディスク１５０は、ハブ１５２から平坦ディスクブレード１６４へと、下方に
且つ径方向に角度をなして延びる、複数の等間隔ベーン１７６、１７８、１８０
も備えている。

【００８０】 好ましくは、平坦ディスクブレードは、第１の表面１６６及び第２の表面１６
８の回りに間隔を隔てた複数の隆起ポッド１７４を備える。各々のベーンは、夫
々の隆起ポッド１８２、１８４及び１８６を備える。これらのベーン及びポッド
は典型的には風上側のチャムファー１８８及び風下側のチャムファー１９０を各
々備える。風上側のチャムファー１８８及び風下側のチャムファー１９０は図２
０に最も良く示されている。ベーンは、典型的に、回転方向に対応して風上側表
面及び風下側表面を有する。流体の中へと回転する表面は風上側であり、これに
対して、反対側の表面は風下側である。ベーンの下方向への角度は、６．２５イ
ンチディスク１５０では、垂直軸に関して典型的に２６度であり、４インチディ
スク１５１では、２３．５度である。特定のサイズを持つディスクに示された特
徴は、必ずしもそのサイズのディスクに独自のものとは限らない。

【００８１】 これらのディスクは、典型的に、ステンレス鋼から鋳造され、２８％のクロム
を利用するインベストメント鋳造法を用いることができる。クロムは実質的な硬
度を追加する。硬化されたステンレス鋼４４０Ｃが、汚染の無い作動環境を提供
すること、及び、ディスクの寿命及び耐久性を非常に強化することの両方のため
用いられた。類似のディスクが多重バレルメディアミル内でテストされてきた。
典型的には、６ 1/2インチのディスクが８インチバレルで使用され、４ 1/2イン
チのディスクが６ 1/2インチのバレルで使用されよう。しかしながら、これらの
ディスは、流体のダイナミックスへ実質的な変化をもたらすことなく、直径にし
て１２インチまでの様々なサイズに鋳造することができる。平坦ディスクブレー
ドの厚さは、典型的には、６．２５インチディスク及び４．５インチディスクに
対して０．３７５インチである。平坦ディスクブレードの頂部及び底部上の隆起
ポッドの表面位置の間の厚さは、典型的には、０．６２５インチである。

【００８２】 これらのディスクは、主要には多重バレルミルで使用するため開発されてきた
。しかし、他の用途も、一般にメディアミルを周知した人にとっては明らかであ
ろう。ディスクは、これらのミルの全体プロセスの効率に重要な役割を果たし、
全プロセスの重要な部分である。ポッドディスクは、この特定の設計及び作用機
構を手段として提供する市場には現在のところ存在しないと信じられている。

【００８３】 これらのディスクは、互いの上に積み重ねられ、シャフトに固定されるように
設計される。好ましくは、ディスク列を通してシャフトのどこも露出されないま
まのがよい。これは、容易な清掃を可能にし、引き続いて起こる異なる材料の束
における汚染を無くす。ディスクの設計に着目すると、その構成はインペラ−に
幾分類似している。ディスク１５０は、それが回転（２００）するとき、未加工
の材料及び破砕媒質２０４の両方に、ポンプ機構２０２の作用を分与する。図１
９を見よ。未加工の生産物２０２がミルの中に機械的にポンプ流入される（２０
２）とき、ディスクの作用は、このポンプ流入作用を物理的に増加させるため役
立つ。ポンプ作用により引き起こされる生産物及び媒質２０６の合成した流れが
、平坦ディスクブレード１６４に平行に示されている。ディスク１５０は、典型
的に、その頂部の上に別のディスクが積み重ねられ、これによって、当該流れは
外側に且つブレード１６３の間に入る。

【００８４】 ポッドは、好ましくは、６ 1/2インチディスク上に３／１６インチほど隆起さ
れ、４ 1/2インチディスク上に１／８インチほど隆起されるのがよい。隆起ポッ
ドは、このポンプ作用２０２を更に促進し、打撃作用２０８（図２０を見よ）を
生成するため、平坦ディスクブレードの頂部及び底部の両方の上に設けられる。
ディスク列の結果として生じる運動力は、生産物の最大の分散を生成する。引き
続く衝撃の破砕用途にも非常に有益であろう。

【００８５】 スラリー破砕用途では、生産物の分散は、作用機構がより均一、一定で予測可
能であるので、更に首尾一貫したものとなる。ディスクの使用は、フリッティン
グ（flitting）及びラットホールディング（rat-holding）が無くなるように、
多重バレルミルに機械的作用を分与する。

【００８６】 ディスクは、非常に大きな対称性をなしている。このことは、該ディスクに固
有の効率を損失させることなく、いずれか一方向（時計方向又は反時計方向）に
ディスクを回転させることを容易にする。この能力は、多重バレルミル、特に３
バレルメディアミルに追加された機能を提供する。３バレルミルでは、ディスク
は、シャフトのうち一つ、典型的には中央シャフトに対し逆に（逆さまに）取り
付けることができる。中央シャフトの速度を独立に調整することによって、生産
物を全く容易に上方タックさせ、或いは、下方タックさせることができる。これ
までのところ、このプロセスは、典型的に、厳密であり、非常に時間を浪費して
いた。ディスクによる追加のポンプ作用は、適切に構成された３バレルミル内で
、当該プロセスを、非常に効果的且つ効率的に促進させる。

【００８７】 ディスクが、各々の列に、一つだけにしろ又は多数にしろ、積み上げられると
き、該ディスクは、シャフトに沿って隣接するディスクのポッド及びベーンの間
に２／８インチのクリアランスを残すように設計される。この間隔は、生産物及
びメディアの運動及び消費の仕方で最適な性能を提供する効果的なアプローチと
して選択された。ベーン、隆起ポッド及びチャムファーを備えるディスクの表面
積を増加させることは、本願発明者が通じているいかなる先行技術よりも、実際
の破砕プロセスにより多くの作用エネルギーを転移させる。

【００８８】 隆起ポッド及びベーンは、非常に顕著に異なるチャムファーを備えて設計され
てきた。幅広いチャムファーは、生産物及びメディアを多方向２１０に推進させ
、スタック内で生産物及びメディアは、ミル機構というよりそれ自身の上に衝撃
を引き起こす。この作用は、多重バレルミル内のバレル磨耗を事実上無くす一方
で、より効率的で優れた破砕品質をもたらす。これは、多重バレルミルの形態、
及び、連係されたディスク列を備えた３つのシャフトを同方向に回転させること
によって結果的に生じる固有の流体ダイナミックスに部分的に起因している。ポ
ッド及びベーンを利用する独自の設計は、生産物及びメディアへのポンプ作用を
増加させ、最適のエネルギー対仕事比率を達成することを容易にする。ポッド及
びベーンは、生産物及びメディアへの「衝突」及び推進を提供し、生産物の分散
及び密度、並びに、作動の効率を非常に向上させる。ポッド及びベーンに関する
独自のチャムファー設計は、表面積を増大させ、生産物及びメディアの多方向の
運動を提供する。

【００８９】 また、バレルの磨耗は、多重バレルミルにおいて事実上無くなった。これは、
衝撃作用が流体の間にあるためバレルへの衝撃が減少したからである。典型的な
破砕ポッドを使用した典型的な単一バレルは、破砕作業の約３０００時間毎に、
新しい表面の形成、或いは、取り替えを必要とする。本文中で説明したようなデ
ィスクを利用した多重バレル破砕は、バレルのメンテナンス間にあるその長い時
間の少なくとも１０倍までバレルの持ちを引き上げる。典型的に、３ｍｍのステ
ンレス鋼のショットが使用される。しかし、他のメディアが、特定の破砕及び生
産物の要求に対してしばしば使用される。インペラーの間のディスクブレードは
、ディスク、ショット及び他の性能に関する要求に応じて、典型的に３／８イン
チ乃至５／１６インチの間隔に隔てられる。

【００９０】 かくして、新規で有用な多重バレルメディアミル及び破砕方法について本発明
の特定の実施形態で説明されたが、それらへの参照は、請求の範囲の記載を除い
て本発明の範囲に制限を加えるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のメディアミルの斜視図である。

【図２】 本発明の破砕室の切欠き斜視図である。３つの回転可能なシャフトに取り付け
られた３つのディスク列が図示されている。シャフトが破砕室内で長さ方向に取
り付けられている。

【図３】 破砕室の部分分解斜視図である。

【図４】 放出スクリーン部分の部分分解斜視図である。

【図５】 ５ａは、バレル部分内部におけるシャフト及びディスク列を示す一部切欠いた
部分正面図である。 ５ｂは、図５ａに図示したバレルの斜視図である。

【図６】 タック剪断破砕過程を図示するバレル部分の切欠き図である。製品及びメディ
アの流れ矢印は上方タック作動モードを示す。

【図７】 下方タック作動モードを実現し得るようにシャフトを回転させるタック剪断破
砕過程を示すバレル部分の切欠き図である。製品及びメディアの流れる方向は図
６と比較のために示してある。

【図８】 スラリー破砕作動モードを示すバレル部分の切欠き図である。

【図９】 衝撃破砕作動モードを示すバレル部分の切欠き図である。

【図１０】 中心軸線が共通の平面内で整合された円形の断面である、中心軸線及び交点を
有する３つのバレルを備える破砕室の平面図である。

【図１１】 典型的なディスクの斜視図である。

【図１２】 図１１に図示したディスクの断面図である。

【図１３】 図１１に図示したディスクの平面図である。

【図１４】 図１１に図示したディスクの立面側面図である。

【図１５】 図１３の線Ａ−Ａに沿ったディスクの立面側面図である。

【図１６】 典型的なディスクの別の実施の形態の平面図である。

【図１７】 図１６に図示したディスクの立面側面図である。

【図１８】 図１６の線Ａ−Ａに沿ったディスクの立面側面図である。

【図１９】 ディスクの圧送動作及びこれに伴うメディア及び製品の流れの拡大図である。

【図２０】 角度羽根及び突起又は脚に起因してインペラにおける衝突又は衝撃が増大する
一例としての位置を示す図である。

【図２１】 面取り加工部及び羽根が互いに相違する角度であることに起因する多数方向流
れ又は衝撃力の図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０２Ｃ 23/16 Ｂ０２Ｃ 23/16

Claims (44)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メディアミルであって、 ベースと、 前記ベースにより支持された破砕室であって、流体連通する３つのバレルを備
   える、前記破砕室と、 各々のバレル内に細長く作動可能にに配置された回転可能なシャフトと、 各々の前記シャフトに取り付けられた複数のディスクと、 前記シャフトを駆動するための動力手段と、 を含み、 前記３つのバレルは、第１の外側バレル、第２の外側バレル及び第１の内側バ
   レルを含み、各々のバレルは円形断面を備え、前記第１の外側バレルの断面は、
   第１の内側バレルの断面と交差し、前記第２の外側バレルの断面は、第１の内側
   バレルの断面と交差し、 前記第１の外側バレル内に配置されたシャフトに取り付けられたディスクは、
   前記第１の内側バレル内に配置されたシャフトに取り付けられたディスクと部分
   的に重なり合い、且つ、該ディスクの間に介入され、 前記第２の外側バレル内に配置されたシャフトに取り付けられたディスクは、
   前記第１の内側バレル内に配置されたシャフトに取り付けられたディスクと部分
   的に重なり合い、且つ、該ディスクの間に介入される、前記メディアミル。
2. 【請求項２】 前記第１の外側バレル、第１の内側バレル及び第２の外側バ
   レルは、共通の平面内に存在する、請求項１に記載のメディアミル。
3. 【請求項３】 前記第１の内側バレル内の回転可能なシャフトは、２つの外
   側バレル内の回転可能なシャフトよりもゆっくりと回転され、微粒子構成物が上
   方タックする、請求項１に記載のメディアミル。
4. 【請求項４】 前記第１の内側バレル内の回転可能なシャフトは、２つの外
   側内の回転可能なシャフトに対して逆方向に回転される、請求項１に記載のメデ
   ィアミル。
5. 【請求項５】 前記動力手段は、前記バレル内に配置されたシャフトのうち
   第１のシャフトを、前記バレル内に配置されたシャフトのうち別のシャフトと独
   立に駆動するための独立の駆動手段を含む、請求項１に記載のメディアミル。
6. 【請求項６】 前記動力手段は、微粒子構成物をタッキングするためのタッ
   キング手段を含む、請求項５に記載のメディアミル。
7. 【請求項７】 ３％のタック剪断破砕因子を超えてタック剪断破砕を実行す
   るためのタック剪断破砕手段を更に含む、請求項６に記載のメディアミル。
8. 【請求項８】 前記独立の駆動手段は、前記第１のシャフトを双方向で駆動
   するための双方向性の駆動手段を更に含む、請求項５に記載のメディアミル。
9. 【請求項９】 前記動力手段は、前記シャフトのうち第１のシャフトに接続
   された第１の双方向性モータを備える、請求項１に記載のメディアミル。
10. 【請求項１０】 前記第１の双方向性モータは、可変速度制御手段を備える
    、請求項９に記載のメディアミル。
11. 【請求項１１】 前記第１の双方向性モータに接続された前記第１のシャフ
    トは、内側バレル内に配置されている、請求項１０に記載のメディアミル。
12. 【請求項１２】 前記内側バレル内に配置された前記第１のシャフトは、他
    のバレル内に配置されたシャフトシャフトとは独立に駆動される能力を備える、
    請求項１１に記載のメディアミル。
13. 【請求項１３】 前記動力手段は、前記シャフトの一つに接続された可変速
    度モータを備える、請求項１に記載のメディアミル。
14. 【請求項１４】 入口及び出口を備える破砕室と、 前記破砕室の入口と流体連通する供給システムと、 前記破砕室の出口と流体連通する吐出スクリーンと、 を更に含む、請求項１に記載のメディアミル。
15. 【請求項１５】 前記吐出スクリーンは、 前記破砕室の出口近傍にあるフロントプレートであって、前記破砕室の出口と
    流体連通する開口を該フロントプレート内に画成する、前記フロントプレートと
    、 前記フロントプレートの開口と流体連通する開口を画成する吐出プレートであ
    って、該フロントプレートは該吐出プレートと前記破砕室の出口との間に配置さ
    れている、前記吐出プレートと、 前記フロントプレートの開口及び前記吐出プレートの開口の間に配置されたス
    クリーンと、 を含む、請求項１４に記載のメディアミル。
16. 【請求項１６】 前記吐出プレートの開口は、前記フロントプレートの開口
    より小さい、請求項１５に記載のメディアミル。
17. 【請求項１７】 前記破砕室は、 前記シャフトが通って延びるところのシールプレートと、 複数のシールハウジングであって、該シールハウジングの各々は、前記シャフ
    トの各々を取り巻き、各々のシールハウジングは前記シールプレートに取り付け
    られている、前記複数のシールハウジングと、 複数のシールであって、該シールの各々は前記シャフトの各々を取り巻き、各
    シャフト及び各シールハウジングの間に配置されている、前記複数のシールと、 を更に含む、請求項１に記載のメディアミル。
18. 【請求項１８】 各々のシールハウジングはブロンズ材料でできており、各
    々のシールは炭素材料を含む、請求項１７に記載のメディアミル。
19. 【請求項１９】 前記破砕室と流体連通する供給ポートを備える供給システ
    ムと、 前記供給ポート及び前記破砕室の間に配置されたスクリーンと、を更に含む、
    請求項１に記載のメディアミル。
20. 【請求項２０】 前記供給ポートは、前記３つのバレルと各々流体連通する
    ３つのバレル開口を含む、請求項１９に記載のメディアミル。
21. 【請求項２１】 前記破砕室の回りに水冷ジャケットを更に含む、請求項１
    に記載のメディアミル。
22. 【請求項２２】 ミル内に収容された材料のスラリー破砕、衝撃破砕及びタ
    ック破砕及びタック剪断破砕の可変比率を選択的に提供するためのメディアミル
    であって、 ベースと、 前記ベースにより支持された破砕室と、 前記破砕室に細長く配置された複数の回転可能なシャフトであって、中央シャ
    フト、第１の外側シャフト及び第２の外側シャフトを含む、前記複数のシャフト
    と、 各々のシャフトに沿って間隔を隔てて配置された複数のディスクであて、前記
    中央シャフトに沿って間隔を隔てて配置されたディスクは、２つの外側シャフト
    に沿って間隔を隔てて配置されたディスクと部分的に重なり合う、前記複数のデ
    ィスクと、 前記外側シャフトとは独立に前記中央シャフトを回転させるための駆動手段で
    あって、該駆動手段は、前記ミル内に収容された材料のタック剪断破砕の度合い
    を制御するため、外側シャフトの回転速度に対する中央シャフトの回転速度を変
    えることができるように、該シャフトに接続される、前記駆動手段と、 を含む、メディアミル。
23. 【請求項２３】 前記駆動手段は、各々のシャフトに接続された可変速度の
    双方向性モータである、請求項２２に記載のメディアミル。
24. 【請求項２４】 前記破砕室は、中央バレル及び２つの外側バレルを含み、
    各々のバレルは円形断面を備え、前記中央バレルの断面は前記２つの外側バレル
    の断面と交差し、前記中央シャフトは前記中央バレル内に配置され、前記２つの
    外側シャフトは前記２つの外側バレル内に各々配置される、請求項２２に記載の
    メディアミル。
25. 【請求項２５】 前記破砕室と流体連通する吐出スクリーンを更に含む、請
    求項２２に記載のメディアミル。
26. 【請求項２６】 前記破砕室の回りに水冷ジャケットを更に含む、請求項２
    ２に記載のメディアミル。
27. 【請求項２７】 メディアミルで使用するための室であって、該室は、該室
    内の流体媒介される微粒子構成物を破砕し分散するように特に構成され、該室は
    、 第１のバレル部分と、 第２のバレル部分と、 第３のバレル部分と、 を含み、 前記第２のバレル部分は前記第１及び第３のバレル部分と流体連通し、各々の
    バレル部分は断面積を有する円形断面を備え、前記第２のバレル部分の断面積は
    前記第１及び第３のバレル部分の断面積と少なくとも部分的に重なり合う、前記
    室。
28. 【請求項２８】 各々のバレル部分は中央軸を有し、該中央軸は共通の平面
    内に位置決めされている、請求項２７に記載の室。
29. 【請求項２９】 各々のバレル部分内に配置されたシャフトと、 各々のシャフトに沿って間隔を隔てられて配置された複数のディスクと、 を更に含む、請求項２８に記載の室。
30. 【請求項３０】 前記バレル部分の一つと流体連通する吐出スクリーンを更
    に含む、請求項２７に記載の室。
31. 【請求項３１】 微粒子構成物を混合する方法であって、 第１の外側室部分、第２の外側室部分及び中央室部分を有する室を備えるミル
    を用意し、 前記第１の外側室部分から前記中央室部分に向かって微粒子構成物を推進させ
    、 前記第２の外側室部分から前記中央室部分に向かって微粒子構成物を推進させ
    、 前記中央室部分から前記第１の外側室部分及び第２の外側室部分に向かって微
    粒子構成物を推進させ、前記中央室部分からの微粒子構成物が、前記第１の外側
    室部分及び該中央室部分の間の第１の外側境界で、該第１の外側室部分からの微
    粒子構成物と混ざり合い、及び、前記中央室部分からの微粒子構成物が、前記第
    ２の外側室部分及び該中央室部分の間の第２の外側境界で、該第２の外側室部分
    からの微粒子構成物と混ざり合うようにした、各工程を含む、方法。
32. 【請求項３２】 前記推進工程は、各々の室部分内の微粒子構成物を、各室
    部分の軸の回りに回転させる回転工程である、請求項３１に記載の方法。
33. 【請求項３３】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、第
    １の室部分の回転方向に対して共通の方向に回転させる工程である、請求項３２
    に記載の方法。
34. 【請求項３４】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、前
    記室部分のうち第１の部分内で回転される微粒子構成物に対して、逆方向に回転
    させる工程である、請求項３２に記載の方法。
35. 【請求項３５】 前記回転工程は、前記第２の室部分内の微粒子構成物を、
    前記室部分のうちもう一つのものである第１の室部分の微粒子構成物の回転速度
    と等しい速度の率で回転させる工程である、請求項３２に記載の方法。
36. 【請求項３６】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、第
    １の室部分内の微粒子構成物が回転される速度の率よりゆっくりとした速度の率
    で回転させる工程である、請求項３２に記載の方法。
37. 【請求項３７】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、第
    １の室部分内の微粒子構成物が回転される速度の率より高い速度の率で回転させ
    る工程である、請求項３２に記載の方法。
38. 【請求項３８】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、前
    記室部分のうち第１の部分内で回転される微粒子構成物に対して共通の回転方向
    に回転させる工程である、請求項３７に記載の方法。
39. 【請求項３９】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、前
    記室部分のうち第１の部分内で微粒子構成物が回転される方向に対して、逆方向
    に回転させる工程である、請求項３７に記載の方法。
40. 【請求項４０】 前記回転工程は、前記中央室部分内の微粒子構成物を、前
    記第１の外側部分内の微粒子構成物が回転される速度の率より高い速度の率で回
    転させる工程である、請求項３２に記載の方法。
41. 【請求項４１】 微粒子構成物をタック剪断破砕する工程を更に含む、請求
    項３２に記載の方法。
42. 【請求項４２】 前記タック剪断破砕工程は、前記微粒子構成物の結晶構造
    を伸張させる工程である、請求項４１に記載の方法。
43. 【請求項４３】 前記微粒子構成物の結晶構造を伸張させる工程は、破壊さ
    れた結晶構造を有する色より更に深い色を達成する工程である、請求項４２に記
    載の方法。
44. 【請求項４４】 メディアミルのシャフト上に取り付けるようになったメデ
    ィアミル用のディスクであって、該ディスクは、 内径、該内径より大きい外径、第１の端部、第２の端部、及び、該第１の端部
    及び第２の端部間の長さを有するハブであって、該内径は前記メディアミルのシ
    ャフト上に取り付けられるように形成される、前記ハブと、 前記ハブの前記第２の端部からある距離だけ離れて隔てられた平坦ディスクブ
    レードであって、該ハブは該平坦ディスクブレードに対し垂直であり、該平坦デ
    ィスクブレードは、第１の表面及び該第１の表面から間隔を隔てられた第２の表
    面を備え、該第１の表面は該第２の表面より前記ハブに近い、前記平坦ディスク
    ブレードと、 前記ハブから前記平坦ディスクブレードまで角度をなして径方向に延びる複数
    の等間隔ベーンと、 を含む、前記ディスク。