JP2003220344A - 連続式振動ミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低エネルギーの分散能力で運転でき過粉砕によ
る被処理物の特性を損なうことがなく、かつ十分な排出
能力を有し安定して連続運転できる連続式分散装置を提
供する。 【解決手段】本発明の連続式震度ミルは、中心軸が垂直
方向にある円筒形の粉砕筒を少なくとも有し、前記粉砕
筒の内部にメッシュ及び補強用格子とからなるセパレー
ターを１つ以上設け、かつ前記粉砕筒の上面に被処理物
の投入口を設け、かつ前記粉砕筒の下面に排出口を設け
てなる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分散装置に係り、特に機
能性粉体を製造する際に有効な連続式振動ミルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気、磁気、光学等の分野で特徴的な性
質を有する機能性粉体は、産業上様々な用途に利用され
ている。この機能性粉体が有する特性は、粒子径、粒度
分布等の粉体特性によって左右されることが知られてい
る。このため機能性粉体を製造する際、焼成工程の後に
分散工程を設け、粉末の凝集を解き、粉体特性を調整す
ることが一般に行われている。

【０００３】しかしながら分散工程にて必要以上の粉砕
エネルギーを粉体粒子に与えた場合、結晶に歪みが生じ
たり、また粒子表面の性状が変化し、機能性粉体が有す
る特性を低下させてしまうこととなる。このためボール
ミル等のように、分散能力が低エネルギーの分散装置が
一般に用いられている。しかしボールミル等の低エネル
ギー型の分散装置を用いた場合、分散処理に長時間を要
し、かつ回分式であるため処理効率が悪い問題があっ
た。

【０００４】処理効率に優れた分散装置として、種々の
連続式分散装置が提案されており、機能性粉体の分散に
適応する試みがなされている。一般に連続式分散装置
は、被処理物に与えるエネルギーを利用して被処理物を
排出する。このため既存の連続式分散装置では、分散能
力を弱めた条件で運転した場合、被処理物の排出能力も
低下することとなり、連続運転が困難となる。

【０００５】例えば分散装置として一般に利用されてい
る連続式振動ミルでは、小径メディアを使用し、また振
動の振幅を小さくすることで分散能力を弱めることがで
きる。このような分散能力が低エネルギーとなる条件で
振動ミルを運転した場合、被処理物の排出能力が低く、
被処理物は滞留し十分な処理効率が得られず、更には閉
塞し連続運転が不能となる。

【０００６】従来の振動ミルのような連続式分散装置に
て、十分な被処理物の排出能力が得られる条件で運転し
た場合、分散能力が大きくなり、前述したように機能性
粉体の結晶歪みや表面性状の変化等が生じ、特性を低下
させてしまうこととなる。このように従来の連続式分散
装置では分散能力が小さく、かつ十分な排出能力を実現
することはできなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち
低エネルギーの分散能力で運転でき過粉砕による被処理
物の特性を損なうことがなく、かつ十分な排出能力を有
し安定して連続運転できる連続式分散装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は連続式振動ミ
ルについて鋭意研究した結果、内部にセパレータを設け
た円筒型の粉砕筒を用い、上面から被処理物を投入し、
下面から排出する構成とすることによって、低エネルギ
ーの分散能力の条件で運転しても安定して連続運転でき
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち本発明の目的は、下記（１）〜
（３）の構成によって達成することができる。 （１）中心軸が垂直方向にある円筒形の粉砕筒を少なく
とも有し、前記粉砕筒の内部にメッシュ及び補強用格子
とからなるセパレータを１つ以上設け、かつ前記粉砕筒
の上面に被処理物の投入口を設け、かつ前記粉砕筒の下
面に排出口を設けてなることを特徴とする連続式振動ミ
ル。

【００１０】（２）前記粉砕筒は、少なくとも２つ以上
の円筒部を連結してなり、前記連結部に前記セパレータ
を配し、フランジにて固定してなることを特徴とする前
記（１）に記載の連続式振動ミル。

【００１１】（３）前記粉砕筒の胴体面のうち中心軸に
対して対称となる位置に２つの振動モータを配置してな
ることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の連続
式振動ミル。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明について詳細に説明す
る。本発明の連続式振動ミルは、少なくとも円筒形の粉
砕筒を有し、中心軸が垂直方向となるように粉砕筒を倒
立状に配置した構造となる。前記した粉砕筒の上面に被
処理物の投入口を設け、また粉砕筒の下面に排出口を設
けてなる。粉砕筒内にはボール、ロッド等のメディアが
充填されている。メディアの材質、大きさ、充填量等の
条件は特に限定されず、被処理物、分散条件、目的など
により適宜決定できる。

【００１３】被処理物は粉砕筒の上面から連続的に投入
され、粉砕筒内でメディアの振動運動によって分散され
ながら下方向に移動し、粉砕筒の下面から排出される。
被処理物は、このメディアの振動運動だけでなく、被処
理物の濃度差、重力によって下方向へ排出される。従
来、一般的な連続式振動ミルは粉砕筒が横置きであり、
被粉砕物は筒内を横方向に移動する構成であった。本発
明は粉砕筒を倒立状に配置し、被処理物が垂直方向に移
動する構成としており、被処理物にかかる重力を排出に
利用でき、分散能力に関わらず優れた排出能力を実現で
き、安定した連続運転が可能となる。

【００１４】一般に中心軸が垂直方向となるように粉砕
筒を倒立状に配置し、被処理物が垂直方向に移動する構
成とした場合、メディアの充填層の底部ではメディアの
重量がかかるためメディアや被処理物が動きにくくな
り、分散能力の低下や排出能力の悪化を生じる。本発明
では、粉砕筒の内部にメッシュ及び補強用格子とからな
るセパレータを１つ以上設ける。セパレータによって粉
砕筒内は２つ以上に分割された構成となる。セパレータ
によってメディアの充填層は分割され、これによりメデ
ィアの充填層の底部にかかるメディアの重量を低減でき
る。このためメディアの重量によるメディアの充填層の
底部でのメディア、被処理物の運動低下をなくすること
ができ、所望の分散能力が得られ、かつ優れた処理効率
で運転できる。

【００１５】上記したように本発明は、粉砕筒を倒立状
に配置し、かつ内部にセパレータを設けメディアの充填
層を分割した構成とすることによって、分散能力に関わ
らず安定して連続運転ができる。このため例えば機能性
粉体の分散工程のように、必要以上の粉砕エネルギーが
粉体に与えられ特性が低下することを防止するために、
分散能力が低エネルギーの条件で分散処理を行っても、
被処理物は滞留することなく排出でき、安定して連続運
転ができる。

【００１６】被処理物を上方より投入し、下方より排出
する構成の振動ミルでは、メディアの充填高さによって
被処理物の滞留時間が決定される。粉砕筒を横置きとし
た振動ミルに比べて、本発明の中心軸が垂直方向となる
ように粉砕筒を倒立状に配置した振動ミルでは、メディ
アの充填量を多くし、充填高さを高くすることができ、
滞留時間を長くすることができる。滞留時間を長くする
ためには、粉砕筒内のメディア量を多くし充填層を高く
する必要がある。本発明では上記したようにメディアの
充填層をセパレータによって分割する構成であり、セパ
レータの枚数を多くすることで、充填層の底部にかかる
メディアの重量を低減できる。このため粉砕筒内のメデ
ィア量を多くし滞留時間を長くした条件であっても、充
填層の底部にてメディアの重量によるメディア、被処理
物の運動が低下することがなく、目的とする分散能力が
得られ、かつ安定して連続運転できる。

【００１７】本発明にて使用するセパレータは、十分な
開口面積を有し被処理物が滞ることなく排出できるこ
と、セパレータ近傍でのメディアの運動を妨げないこ
と、メディアを支持できる強度を有することを満たすも
のであれば特に限定されず使用できる。特に本発明では
メッシュと補強用格子とからなるセパレータを使用する
ことが好ましい。セパレータの形状は特に限定されない
が、十分な開口面積を有し、かつメディアの振動運動を
妨げない形状であることが好ましい。これにより被処理
物が滞ることなくセパレータより排出できる。またセパ
レータはメディアを支える強度が必要である。被処理物
の粒子径、メディアの大きさを考慮し、メッシュの線
径、目開き、及び補強用格子の寸法を適宜決定すること
が好ましい。上記したようにセパレータはメッシュと補
強用格子とからなる構成とすることによって、被処理物
が滞ることなく排出でき、かつメディアを支える強度を
確保できる。

【００１８】更に本発明では粉砕筒は、少なくとも２つ
以上の円筒部を連結してなり、円筒部と円筒部との連結
部に前記したセパレータを配置してフランジにて固定す
る構造とすることが好ましい。セパレータを構成するメ
ッシュは振動するメディアによって摩耗する。本発明に
てセパレータを円筒部にて挟み、フランジにて固定する
構造とすることによって、フランジを外すことで容易に
セパレータを交換することができ、作業性に優れる。従
来の粉砕筒を横置きとした振動ミルでは、滞留時間を長
くするためには粉砕筒を並列に連結しなければならず、
構造が不安定で、大幅に重量が重くなり、作業上好まし
くなかった。しかし本発明では、フランジを外すことで
容易にセパレータ、円筒部を交換することができ、円筒
部の大きさ、数量を容易に変えることができる。このた
めメディアの充填量、充填高さを容易に変更することが
でき、被処理物、分散条件の変更に容易に対応できる。

【００１９】粉砕筒に振動モータを設置し、この振動モ
ータによって分散に必要な振動を粉砕筒に与える。振動
モータの回転軸と粉砕筒の中心軸とのなす角度、及び振
動モータの取り付け位置によって、メディア、被処理物
の対流パターンが決定される。本発明では粉砕筒の胴体
面のうち粉砕筒の中心軸に対して対称となる位置に２つ
の振動モータを配置することが好ましい。これにより２
つの振動モータの振動周期が同調し、安定した振動運動
が得られる。また胴体面には振動モータを取り付けるた
めのボルト穴を複数個設けることが好ましく、これによ
り振動モータの位置、角度を調整することができ、所望
の対流パターンを決定できる。メディア、被処理物の対
流パターンは被処理物の流動性や、滞留時間等の分散条
件を考慮し、最適に調整することが好ましい。

【００２０】本発明では振動モータの回転軸が粉砕筒の
中心軸に対して４５°とし、かつ２つの振動モータの回
転軸のなす角が９０°となるように設置することが好ま
しい。このとき粉砕筒内のメディアは垂直方向の対流が
発生し、これにより被処理物が粉砕筒内を均一に拡散す
るため効率良く分散処理が行える。

【００２１】本発明は前述したように、中心軸が垂直方
向となるように粉砕筒を倒立状に配置し、被処理物を上
方より投入し下方より排出する構成である。粉砕筒内で
被処理物が滞り始めると、メディアの充填層の底部では
被処理物の重量によってメディアの動きが悪くなり、急
激に排出能力が低下する。このため被処理物を上方より
投入し下方より排出する振動ミルは、運転条件を厳密に
コントロールする必要がある。

【００２２】本発明では振動モータの振動周波数を調整
することによっても、メディア、被処理物の対流パター
ンを決定でき、これにより特に被処理物の排出量を容易
に調整できる。振動周波数を高くすることによって、排
出能力を高めることができるが、滞留時間が短くなり、
十分な分散が行えない。このため特に本発明では、振動
周波数を定期的に変更しながら運転することが好まし
い。例えば高い振動周波数と低い振動周波数とを設定
し、タイマーにて切り替えて運転することが好ましい。
高い振動周波数では被処理物の排出を優先して行え、低
い振動周波数では被処理物の分散が優先して行える。こ
れにより被処理物を分散する能力や排出能力が、被処理
物の流動性の変動や外乱要因などによって影響されにく
く、運転条件に変化が生じた場合であっても、問題なく
安定して連続運転できる。

【００２３】一般に分散処理装置は運転中、運動エネル
ギーの一部が熱に変換されるため粉砕筒内の温度は上昇
する。このため一般的な分散装置と同様に、粉砕筒に冷
却機構を設けても構わない。例えば粉砕筒を二重構造と
し、二重構造内に冷却水を導入し、粉砕筒の胴体側面を
冷却する構造としても構わない。

【００２４】また粉砕筒内にガスを導入するために導入
口を粉砕筒に設けても構わない。これにより雰囲気を制
御した状態で分散処理が行える。例えば窒素ガス等の不
活性ガスを粉砕筒内に導入することによって、被処理物
が金属粉末等の発火性のある化合物や、分散時の酸化に
よって特性が低減する化合物であっても分散処理を行う
ことができる。

【００２５】

〔実施例〕

【００２６】本発明の連続式振動ミルの外観を図１に示
した。中心軸が垂直方向となるように配置した円筒状の
粉砕筒（１）と、粉砕筒の中心軸に対して対称となるよ
うに配置された２つの振動モータ（２）とからなる。図
１に示したように、２つの振動モータは中心軸に対して
対称となる位置に設けており、振動モータの回転軸が粉
砕筒の中心軸に対して４５°で、かつ２つの振動モータ
の回転軸のなす角が９０°となるように設置している。

【００２７】図２に示したように粉砕筒（１）は３枚の
セパレータ（３）、３つの円筒部（４）、投入口
（５）、及び排出口（６）とからなり、円筒部同士の連
結部と、円筒部と排出口との連結部にセパレータを配置
し、各接続部分はフランジ（７）にて固定した構造とな
る。

【００２８】図２に示したように、粉砕筒に充填したメ
ディア（１７）は、セパレータ（３）によって分割され
ており、メディアの充填層の高さを低くすることがで
き、これにより充填層底部にかかるメディアの重さを低
減でき、メディアの重さによる底部でのメディアの運動
の低下をなくすることができる。このため中心軸が垂直
方向となるように配置した円筒状の粉砕筒を使用して
も、目的とする粉砕能力、排出能力が得られ、安定して
運転できる。

【００２９】セパレータ（３）は、図３（ａ）、（ｂ）
に示したようにメッシュ（８）及び補強用格子（９）と
からなる。メッシュは線径が２ｍｍ、目開き１ｍｍであ
り、メッシュ下部には補強用格子が設けられている。メ
ッシュは粉砕筒内径と同一寸法であり、円筒部間に配置
したときメディアの振動運動、被処理物の排出を妨げな
い形状となっている。

【００３０】粉砕筒の胴体面は二重構造であり、冷却水
流入口（１０）から冷却水を流入させ、冷却水排出口
（１１）から冷却水を排出でき、胴体面の二重構造内を
冷却水が循環し、運転時の温度上昇を低減できる構造と
なる。また粉砕筒（１）には支持アーム（１２）が設け
られ、振動運動できるように、スプリング（１３）を介
して架台（１４）に支持されている。

【００３１】粉砕筒上部には投入口（５）が設けられ、
被処理物投入装置（１５）からゴム製ブーツ（１６）を
経て一定量の被処理物が投入できる。また粉砕筒下部に
は排出口（６）が設けられ、ゴム製ブーツ（１６）を経
てホッパー又は次工程の装置へと接続が可能な構造とな
っている。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の連続式振
動ミルは中心軸が垂直方向にある円筒形の粉砕筒を用
い、被処理物は粉砕筒の上面から投入され、粉砕筒内で
分散されながら下方向に移動し、粉砕筒の下面から排出
される。被処理物はメディアの振動運動だけでなく重力
によって下方向へ排出されるため、分散能力が低エネル
ギーの条件で運転しても十分な排出能力が得られる。更
に本発明では粉砕筒内にセパレータが設けられており、
このセパレータによってメディアの充填層は分割され、
これにより充填層の底部にかかるメディアの重量を低減
でき、底部でのメディアの振動運動の低下をなくするこ
とができる。このため目的とする低エネルギーの分散能
力であっても被処理物は滞留することなく、安定した運
転が可能となる。これらにより例えば小径メディアを使
用した場合や、振幅の小さい条件で運転する場合であっ
ても、安定した連続運転が実現でき、機能性粉体を過剰
な粉砕エネルギーを与えることなく分散できる。またセ
パレータによってメディアの充填層が分割されるため、
メディアの充填量を多くし、滞留時間を長くした条件で
あっても、メディアの重量による充填層の底部でのメデ
ィアの振動運動の低下がなく、所望の分散能力で安定し
た運転が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続式振動ミルの外観図。

【図２】粉砕筒の断面図。

【図３】（ａ）セパレータの下面図。（ｂ）セパレータ
の断面図。

【符号の説明】

（１）・・・粉砕筒 （２）・・・振動モータ （３）・・・セパレータ （４）・・・円筒部 （５）・・・投入口 （６）・・・排出口 （７）・・・フランジ （８）・・・メッシュ （９）・・・補強用格子 （１０）・・・冷却水流入口 （１１）・・・冷却水排出口 （１２）・・・支持アーム （１３）・・・スプリング （１４）・・・架台 （１５）・・・被処理物投入装置 （１６）・・・ゴム製ブーツ （１７）・・・メディア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸が垂直方向にある円筒形の粉砕筒を
   少なくとも有し、前記粉砕筒の内部にメッシュ及び補強
   用格子とからなるセパレータを１つ以上設け、かつ前記
   粉砕筒の上面に被処理物の投入口を設け、かつ前記粉砕
   筒の下面に排出口を設けてなることを特徴とする連続式
   振動ミル。
2. 【請求項２】前記粉砕筒は、少なくとも２つ以上の円筒
   部を連結してなり、前記連結部に前記セパレータを配
   し、フランジにて固定してなることを特徴とする請求項
   １に記載の連続式振動ミル。
3. 【請求項３】前記粉砕筒の胴体面のうち中心軸に対して
   対称となる位置に２つの振動モータを配置してなること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の連続式振動ミル。