JP2007111574A

JP2007111574A - 粉砕装置

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Publication number: JP2007111574A
Application number: JP2005302349A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Konishi; 孝信小西; Hiroshi Katayama; 博片山; Yoshitaka Sasaki; 義高佐々木; Haruhito Tanaka; 東人田中
Original assignee: Hosokawa Micron Corp
Current assignee: Hosokawa Micron Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2025-10-17
Also published as: JP4989059B2

Abstract

【課題】粉砕効率が向上した粉砕装置、および、粉砕物の粒度分布の広がりの少ない状態で幅広く粉砕物の粒度を設定制御できる粉砕装置を提供する。
【解決手段】円筒部１２および円錐部１３を有するケーシング１１によって囲まれる粉砕処理部１０と、粉砕羽根を有する粉砕ロータ２１，２２および選別羽根を有する選別ロータ２３とを設けた粉砕装置において、原料を粉砕処理する粉砕作用面が形成してある処理部材を粉砕羽根に設け、当該粉砕羽根がケーシング１１の軸芯方向に位置を異ならせた状態で複数設けられ、当該軸芯方向に位置が異なる複数の粉砕羽根同士は、それぞれの軸芯周りの回転方向に対する粉砕作用面の角度を異ならせてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒部、および、前記円筒部と同軸芯となるように前記円筒部の軸芯方向の一端に連設して先端側ほど小径となる円錐部を有するケーシングによって囲まれる粉砕処理部と、前記ケーシングの軸芯周りに回転し且つ前記円筒部の内面に近接配置される粉砕羽根を有する粉砕ロータと、前記粉砕ロータと同軸で回転し且つ前記円錐部の内面の傾斜面に近接配置される選別羽根を有する選別ロータと、原料を前記粉砕処理部へ供給する原料供給部と、前記粉砕処理部内で前記原料を粉砕処理した粉砕物を前記円錐部の先端側開口から吸引して外部に取り出す取出部と、を設けた粉砕装置に関する。

従来、原料を粉砕し、所定粒度の粉砕物を分離して取り出すと共に、所定粒度以外の粉砕物や異物を排出する粉砕装置が知られていた（特許文献１）。
この粉砕装置は、円筒状および円錐状の空間を有する粉砕処理部に、円筒内面に対向する粉砕羽根と、円錐内面に対向する選別羽根とを備えている。粉砕羽根が回転することで原料が粉砕され、粉砕物は選別羽根に移送される。選別羽根と円錐内面との間には隙間が設けてある。選別羽根の回転により粉砕物には遠心力が付与され、微粒子化して遠心力の小さい粉砕物は気流に乗って円錐状の空間の下流にある粉砕物取出口に向けて移送される。微粒子化していないために吸引力よりも遠心力の方が大きい粉砕物は、所定の経路を循環する運動を行うことで前記隙間を通過して粉砕される。微粒子化して遠心力が小さくなった粉砕物は、気流に乗って円錐状空間の下流側に移送され、粉砕物取出口から排出される。
粉砕物取出口に移送されない粗い粉砕物や異物は、粉砕物取出口とは別に円筒状の空間の内面に設けた透孔を経由して粉砕処理部から排出される。

この粉砕装置では、高速で回転する粉砕羽根により原料が衝撃粉砕され、粉砕された粒子間相互による摩砕作用により、さらに微粉砕される。このようにして原料は効率よく粉砕される。この粉砕装置によれば、円錐状の空間のサイズ、および、選別羽根の回転により粉砕物に付与される遠心力によって取り出される粉砕物の粒度を規定でき、かつ、異物混入の虞を低減することができる。

また、特許文献２〜４に示すように、粉砕処理部内にて、同軸で回転する二つの回転羽根を用いて原料を粉砕する粉砕装置が知られていた。

特公昭３０−２４９３号公報特開昭６３−２１５５８２号公報特開平１１−３００２２４号公報特開２００２−７９１８３号公報

従来の粉砕装置では、円錐状の空間のサイズ等によって所望の粒度の微粉を得ることができる。ただし、回転する粉砕羽根が浮遊する原料に近づく際には、当該粉砕羽根の風圧により、当該原料が粉砕羽根の粉砕作用面から逃げる虞がある。これにより、原料の粉砕処理効率が低下するという問題点があった。
通常、原料を粉砕処理するにあたって、所定粒度の粉砕物を得るのに要する時間は短いほど好ましく、そのため、粉砕効率を向上させるために出力の大きな駆動モータを用いるなどの方策が採られている。

また、粉砕物の粒度は、粉砕物の用途により異なる。一般的には、粉砕物は、粒度分布の広がりの少ないもの、即ち、粒度分布の幅が狭い粉砕物が望ましい。一方、得られた粉砕物を多様な用途に対応させるためには、粉砕装置で制御可能な粒度の調節幅は広いほうが望ましい。

従って、本発明の目的は、粉砕効率が向上した粉砕装置、および、粉砕物の粒度分布の広がりの少ない状態で幅広く粉砕物の粒度を設定制御できる粉砕装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る粉砕装置は、円筒部、および、前記円筒部と同軸芯となるように前記円筒部の軸芯方向の一端に連設して先端側ほど小径となる円錐部を有するケーシングによって囲まれる粉砕処理部と、前記ケーシングの軸芯周りに回転し且つ前記円筒部の内面に近接配置される粉砕羽根を有する粉砕ロータと、前記粉砕ロータと同軸で回転し且つ前記円錐部の内面の傾斜面に近接配置される選別羽根を有する選別ロータと、原料を前記粉砕処理部へ供給する原料供給部と、前記粉砕処理部内で前記原料を粉砕処理した粉砕物を前記円錐部の先端側開口から吸引して外部に取り出す取出部と、を設けた粉砕装置であって、その第一特徴構成は、前記原料を粉砕処理する前記粉砕羽根が前記ケーシングの軸芯方向に位置を異ならせた状態で複数設けられ、当該軸芯方向に位置が異なる前記粉砕羽根同士は、それぞれの粉砕作用面の軸芯周りの回転方向に対する角度を異ならせた点にある。

上記第一特徴構成によれば、ケーシングの軸芯方向に位置を異ならせた複数の粉砕羽根同士の粉砕作用面が異なる角度であるため、原料に対して異なる複数の方向に粉砕力を付与することができる。
粉砕装置による粉砕は、衝撃力・剪断力・摩砕力により行われる。本構成の装置は、一の粉砕羽根の粉砕作用面で原料に主に衝撃力を付与し、他の粉砕羽根の粉砕作用面では原料に主に剪断力を付与する、というように、各粉砕羽根で異なる粉砕力を原料に対して施すことができる。このため、原料の粉砕処理効率が向上する。

また、本構成のように、前記粉砕羽根同士の粉砕作用面を異なる角度とすると、それぞれの粉砕羽根の粉砕作用面により、原料およびその粉砕物を異なる方向、即ち、原料およびその粉砕物を他の粉砕羽根の粉砕作用面に送って粉砕させるという効果も得られる。

また、粉砕羽根を複数設けてあるため、仮に一の粉砕羽根の粉砕作用面から原料が逃げて当該粉砕作用面に衝突しなかったとしても、他の粉砕羽根の粉砕作用面によって粉砕することができる。
このように、本構成であれば浮遊する原料に対し、一の粉砕羽根にある粉砕作用面と他の粉砕羽根にある異なる角度の粉砕作用面によって確実に粉砕力を付与できるため、原料の粉砕処理効率が向上する。

本発明に係る粉砕装置の第二特徴構成は、前記ケーシングの軸芯方向に位置が異なる前記複数の粉砕羽根同士につき、当該粉砕羽根の粉砕作用面が連続するように形成した点にある。

上記第二特徴構成によれば、各粉砕羽根に備えたそれぞれの粉砕作用面が連続するため、一の粉砕羽根の粉砕作用面により、原料およびその粉砕物を他の粉砕羽根の粉砕作用面に効率よく移送することができ、原料を他の粉砕羽根の粉砕作用面によって直ちに粉砕することができる。即ち、複数の粉砕羽根の粉砕処理面が連続するため、原料の一連の動きが連続、かつ、円滑に行われ、原料の粉砕処理効率が更に向上する。

本発明に係る粉砕装置の第三特徴構成は、前記ケーシングの軸芯方向に位置が異なる前記複数の粉砕羽根のうち、前記粉砕物の移送方向における上流側の粉砕羽根の粉砕作用面が、前記粉砕物を移送方向の下流側に送るように前記回転方向に対して傾斜形成してあり、前記下流側の粉砕羽根に備えた粉砕作用面が、前記回転方向に対して直角となるように形成した点にある。

本構成によれば、上流側の粉砕羽根に傾斜形成された粉砕作用面によって、原料およびその粉砕物を下流側に円滑に誘導することができる。
一方、下流側の粉砕羽根における粉砕作用面の角度が粉砕羽根の回転方向に対して直角であるため、原料が粉砕処理面に衝突したときに最も大きな衝撃力を付与して粉砕処理効率を向上させることができる。

本発明に係る粉砕装置の第四特徴構成は、前記粉砕ロータが軸芯方向に分割可能な複数のロータにより構成され、前記各ロータには少なくとも一つの粉砕羽根が備えてある点にある。

本構成によれば、例えば粉砕羽根が磨耗した際に当該粉砕羽根を交換するとき、磨耗した粉砕羽根を有するロータのみ取り外せばよく、保守作業が容易となる。

本発明に係る粉砕装置の第五特徴構成は、前記粉砕ロータは回転軸に着脱自在な複数の分割片により構成され、前記各分割片には少なくとも一つの粉砕羽根を備えた点にある。

本構成によれば、回転軸に対して粉砕羽根を備えた各分割片を個別に着脱することができるため、粉砕羽根のメンテナンスや交換が容易となる。

本発明に係る粉砕装置の第六特徴構成は、前記取出部に前記粉砕物の流れを調整する整流手段を設けた点にある。

粉砕羽根および選別羽根の回転による粉砕処理によって得られた粉砕物は、遠心力を有した状態で旋回しながら円錐部の内部を浮遊し、やがて、取出部に到達する。そして、取出部を通過する際にも旋回運動は継続する。
本構成のように、取出部に、例えば旋回運動を抑制するように前記粉砕物の流れを調整する整流手段を設けると、粉砕物が取出部を通過する際の旋回運動が抑制され、粉砕物に作用する旋回力が低減される結果、粉砕物が円錐状の空間の内面に沿って吸引されて排出され易くなり、粉砕処理部における粉砕物の滞留時間も短縮される。その結果、過剰な微粉砕化が防止され、粒度分布の広がりの少ないもの、即ち、粒度分布の幅の狭い粉砕物が得られる。
このとき、整流手段によって粉砕物に作用する旋回力の程度を適宜変更することにより、粒度分布の広がりの少ない状態で幅広く粉砕物の粒度を設定できる。

本発明に係る粉砕装置の第七特徴構成は、前記円錐部の最小径を変更可能に構成した点にある。

微粒子化していないために重くて遠心力の大きい粉砕物と、微粒子化して軽くて遠心力の小さい粉砕物とは、吸引力を受けて取出部に向かう力の向きおよび大きさが異なる。即ち、当該遠心力の大きい粉砕物は、円錐部の円周側に向かう力が大きく軸芯方向に沿って円錐部の先端側に向かう力は小さい。一方、当該遠心力の小さい粉砕物は、円錐部の円周側に向かう力が小さく軸芯方向に沿って円錐部の先端側に向かう力は大きい。

そのため、上記第七特徴構成のように円錐部の最小径を調節すると、該径のサイズに応じて取出部から取り出される粉砕物の粒度を調節することができる。従って、粉砕物の粒度を幅広く設定できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の粉砕装置は、原料を粉砕羽根によって微粉砕し、粒度選別することで所定粒度の粉砕物を得る装置である。当該粉砕物の平均粒径・比重は当該粉砕装置によって幅広く調整することができる。

この粉砕装置は、粉砕羽根による衝撃作用・剪断作用・摩砕作用によって粉砕を行う。さらに、この粉砕装置では、所定粒度の粉砕物と異物とを分離したり、原料が混合物の場合には、それぞれの原料を均一に分散させつつ効率よく粉砕することができる。さらに、摩砕の程度によっては粉砕物の球形化を図ることが可能である。

原料としては、穀物・豆類等の食品材料、チタン酸バリウム等の電子材料、甘草・熊笹・ヨモギ・大豆等の繊維質の物質、キトサン等の生薬物質、ゴム・プラスティック・化粧品・医薬・製紙・塗料等の増量剤等の用途に利用される重質炭酸カルシウム（石灰石）、製紙・紡績・薬品・化粧品・ゴム等の充填剤等として利用される滑石（タルク：３ＭｇＯ・ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）、カオリナイト(Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ)等の粘土砿物、黒鉛、蛇紋岩、ゼオライト、酸化白土、ベントナイト、酸化鉄、鉛粉、樹脂等が例示されるが、これに限られるものではない。

図１〜１０に示したように、本発明の粉砕装置Ｘは、原料の粉砕処理を行う粉砕処理部１０と、回転することにより原料の粉砕処理および粉砕物の選別処理を行う羽根部２０と、原料を粉砕処理部１０へ供給する原料供給部３０と、羽根部２０により原料を粉砕処理した粉砕物を吸引して外部に取り出す取出部としての第一取出部４０と、粉砕処理部１０内に残存している粉砕物や異物を取り出す第二取出部５０とを設けている。
そして、第一取出部４０から取出された粉砕物は、第一取出部４０に接続する回収部６０で回収される。

（粉砕処理部）
図１〜２に示したように、粉砕処理部１０は、円筒部１２、および、円筒部１２と同軸芯となるように円筒部１２の軸芯方向の一端に連設して先端側ほど小径となる円錐部１３を有するケーシング１１によって囲まれる空間で構成される。

本実施形態では、粉砕処理部１０を一室構造とした場合を例示する。粉砕処理部１０を一室構造にすることで、粉砕処理部１０における気流の状態が安定化し、粒度分布の広がりの少ない粉砕物を得ることができる。粒度分布は、原料およびその粉砕物の粉砕処理部１０内における滞留時間によって制御できる。当該一室構造とした場合、一般的には粉砕物の粉砕処理部１０内における滞留時間は短縮されるため、粒度分布は特定の粒度範囲内に抑えられることとなる。
尚、粉砕処理部１０は、一室に限らず複数室構造としてもよい。この場合、例えば前記ケーシング１１を連設して粉砕処理部を構成する。

ケーシング１１は、例えばケーシング１１の軸芯を含む平面により２分割（１１ａ、１１ｂ）できるように構成する（図４）。分割した一方のケーシング１１ａは、ヒンジ部材１１ｃを支点として開閉自在となるように構成する。このようにケーシング１１を分割してその一方を開閉可能にすることで、粉砕処理部１０の内部のメンテナンスが容易になる。ヒンジ部材１１ｃによる開放角度は、メンテナンスのことを考慮して１８０度程度に設定するのが好ましい。尚、閉じた状態では、ケーシング１１ａおよび１１ｂは、内部空間が密閉されるようにボルトにより固定する。

円錐部１３は、第一取出部４０に連続する部位（先端側開口）の最小径を変更可能に構成してある（図１０〜図１１参照）。
例えば、傾斜面の角度が同じで最小径の異なる円錐部１３ａ〜１３ｃを複数準備しておき、必要に応じて所望の円錐部１３ａ〜１３ｃを装着する。

微粒子化していないために重くて遠心力の大きい粉砕物と、微粒子化して軽くて遠心力の小さい粉砕物とは、吸引力を受けて第一取出部４０に向かう力の向きおよび大きさが異なる。即ち、当該遠心力の大きい粉砕物は、円錐部１３の円周側に向かう力が大きく第一取出部４０に向かう力は小さい。一方、当該遠心力の小さい粉砕物は、円錐部１３の円周側に向かう力は小さく第一取出部４０に向かう力の方が大きくなる。
そのため、円錐部１３の最小径を調節すると、径のサイズに応じて第一取出部４０から取り出される粉砕物の粒度を調節することができる。即ち、径が小さくなるほど粒度が細かくなる。

一方、円錐部１３を複数の環状部材、例えば３つの環状部材（図外）に分割可能にすることもできる。この場合にもサイズ径の小さい環状部材から順次取出すことで、環状部材１３の最小径を小から大に変更調節することができる。
このように円錐部１３の最小径を適宜設定し、粉砕物の滞留時間を調節することで、得られる粉砕物の粒度を幅広く調節することができる。

ケーシング１１の内面は、耐磨耗性・耐食性・耐熱性に優れた特性を持たせるため、例えば鋼に耐磨耗処理、例えばタフトライド処理などを施しておくのが好ましい。

ケーシング１１の内壁には、粉砕処理部１０の内部に突出する複数個のノック１４を取付ける。このとき、ノック１４は、回転する羽根部２０と干渉しない位置に取り付ける。
当該ノック１４は、ケーシング１１内を移動する原料およびその粉砕物に対して衝撃力および剪断力を付与する。そのため、ノック１４は、原料およびその粉砕物に対して衝突面を有する形状、例えば多角柱とする。この場合、当該衝突面に対する原料およびその粉砕物が衝突する角度を変更できるように構成する。
また、ノック１４は、粉砕物が衝突するため、耐磨耗性を有する材料で構成したり、耐磨耗処理を施すことが好ましい。

ノック１４は、ケーシング１１の周方向に亘って複数取付けることができる。その他、例えば、分割されたケーシング１１のうち、粉砕装置Ｘに固定される側であるケーシング１１ｂのみに取付けることも可能である。この場合、ケーシング１１の内方に突出するノック１４が、ケーシング１１ａを開閉する際に、羽根部２０と干渉するのを防止することができる。

ケーシング１１の内面には、複数の溝を有するライナを設けておくと良い（図外）。当該溝は、羽根部２０の回転方向に対して、所定角度だけ傾斜した状態に設ける。このライナの溝により、ケーシング１１の内面に対する原料の摩擦係数を高めて、羽根部２０および原料同士による磨砕作用を促すとともに、当該溝の凹凸への原料の衝突によって、原料を確実に粉砕することができる。

（羽根部）
羽根部２０は、原料を粉砕する粉砕ロータ２１，２２、および、粉砕された粉砕物の粒径選別と粉砕を行う選別ロータ２３を有する。尚、羽根部２０には、粉砕ロータ２１，２２に設けてある粉砕羽根２１ａ〜２２ａ、および、選別ロータ２３に設けてある選別ロータ２３が含まれている。
粉砕ロータ２１，２２により、原料は衝撃粉砕・剪断される。そして羽根部２０とケーシング１１の内面との間で摩砕作用が働き、原料は一層効果的に微粉砕化される。
選別ロータ２３による粉砕物の選別は、選別ロータ２３と円錐部１３との隙間（クリアランス）のサイズを調節することで、所望の粒径の粉砕物を得ることができる。

羽根部２０の回転により粉砕物には遠心力が付与され、微粒子化して遠心力の小さい粉砕物は、浮遊して円錐部１３の下流にある第一取出部４０に向けて移送される。微粒子化していないために遠心力の大きい粉砕物は、選別ロータ２３と円錐部１３との間で粉砕され、やがて微粒子化して遠心力が小さくなると第一取出部４０に向けて移送される。尚、粉砕されずに残った粉砕物は、後述の第二取出部５０から粉砕処理部１０の外部に取出される。

粉砕ロータ２１，２２および選別ロータ２３は、ケーシング１１の軸芯に沿う回転軸Ｚに取付けてあり、回転軸Ｚの回転によって一体に回転する。粉砕ロータ２１，２２と選別ロータ２３との間には、各羽根がノック１４と干渉するのを防止するため、スペーサ２４を設ける。ただし、何れかのロータのボス部を軸芯方向に沿って延設することでスペーサの代わりとすることもできる。
そして、粉砕ロータ２１，２２・スペーサ２４・選別ロータ２３の順で回転軸Ｚに挿通させ、回転軸Ｚに設けた溝部にキー部材２６に嵌め込み、回転軸Ｚの端部材２７をボルト２５で軸本体に固定することで、回転軸Ｚに対して固定する（図２、図６〜８参照）。

回転軸Ｚは、モータＭによりベルト８０を介して駆動する。軸受け・ケーシング１１・各ロータ２１〜２３等は、粉砕処理に際して高温となる。軸受けを冷却するため、油冷システムを設けることが可能である。また、ケーシング１１を冷却するために放熱フィンや水冷ジャケットを粉砕装置Ｘの外面に取付けた冷却システムを設けるとよい（図外）。

各羽根部２０の詳細を図６〜１０に示す。
粉砕ロータ２１，２２は、ケーシング１１の軸芯周りに回転し、かつ、円筒部１２の内面に近接配置される複数の粉砕羽根２１ａ，２２ａを有する。本実施形態では二つの粉砕ロータ２１，２２を設けた場合を例示するが、これに限られるものではなく、一つの粉砕ロータに、軸芯方向に二列の粉砕羽根を配置するように構成してもよい。ただし、粉砕ロータの製造のし易さ、および、洗浄等のメンテナンス効率等を鑑みると、本実施形態のように二つの粉砕ロータを設けるのが好ましい。

二つの粉砕ロータ２１，２２は軸芯方向に分割されており、これら粉砕ロータ２１，２２には少なくとも１つの粉砕羽根２１ａ，２２ａがそれぞれ備えてある。そのため、粉砕羽根２１ａ，２２ａの処理部材２１ｂ，２２ｂ（後述）が磨耗または破損した際に当該処理部材２１ｂ，２２ｂを交換するとき、磨耗した処理部材２１ｂ，２２ｂを有する粉砕ロータのみ取り外して交換すればよい。

また、選別ロータ２３は、粉砕ロータ２１，２２と同軸で回転し、かつ、円錐部１３の内面の傾斜面に近接配置される複数の選別羽根２３ａを有する。

粉砕ロータ２１は、図６に示すように、径方向に分割して回転軸Ｚに着脱自在な２つの分割片２１ｆ，２１ｆにより構成してある。分割片２１ｆには、少なくとも１つの粉砕羽根２１ａが備えてある。そして、２つの分割片２１ｆを回転軸Ｚの周囲を囲繞するように配設し、二つのボルト２１ｄを反対方向から螺入して一体化する。これにより、回転軸Ｚに対して粉砕ロータ２１を迅速に着脱することができ、粉砕ロータ２１の洗浄等のメンテナンスや交換が容易となる。
尚、粉砕ロータ２２および選別ロータ２３も同様の構成を有する。

本発明の粉砕装置Ｘでは、図９および図１０に示すように、二つの粉砕ロータ２１，２２を設け、原料を粉砕処理する粉砕作用面２１ｃ，２２ｃが形成してある処理部材２１ｂ，２２ｂをそれぞれの粉砕羽根２１ａ，２２ａに設けてある。そして、当該粉砕羽根２１ａ，２２ａがケーシング１１の軸芯方向に位置を異ならせた状態で複数設けられ、当該軸芯方向に位置が異なる前記粉砕羽根２１ａ，２２ａ同士は、それぞれの粉砕作用面２１ｃ、２２ｃの軸芯周りの回転方向に対する角度を異ならせてある。

処理部材２１ｂ，２２ｂは粉砕刃であり、ボルト２１ｅ，２２ｅによってそれぞれ粉砕羽根２１ａ，２２ａに取替え可能に取付ける。また、処理部材２１ｂ，２２ｂは、耐磨耗性を有する材料で構成するか、耐磨耗処理を施しておく。さらに、処理部材２１ｂ，２２ｂは、ボルト２１ｅ，２２ｅの取付穴の位置をそれぞれ異ならせたものを用意しておくことで、円筒部１２の内面との隙間（クリアランス）を調節することができる。処理部材２１ｂ，２２ｂのうち原料の粉砕が行われる部位は、粉砕作用面２１ｃ、２２ｃで回転方向に面する部分、および、円筒部１２の内面に面する部分である。

また、選別ロータ２３の選別羽根２３ａには、円錐部１３に対向する粉砕作用面２３ｃを有する処理部材２３ｂが、ボルト２３ｅによって取付けてある。粉砕作用面２３ｃと円錐部１３との間で粉砕された粉砕物は、当該隙間を通過して下流の第一取出部４０に移送される。また、回転軸Ｚを軸芯方向に移動させ、選別羽根２３ａと円錐部１３との隙間（クリアランス）を調節することで、粉砕程度を調節することができる。

このように、回転軸Ｚの移動が可能であれば、粉砕羽根２１ａ，２２ａとノック１４との隙間を変更することもできるため、この部位における粉砕程度を調節することもできる。

当該粉砕装置Ｘでは、ケーシング１１の軸芯方向の位置を異ならせた粉砕羽根２１ａ，２２ａ同士の粉砕作用面２１ｃ，２２ｃが異なる角度で取付けられてあるため、原料に対して異なる角度で外力が作用する。
また、粉砕羽根２１，２２の粉砕作用面２１ｃ，２２ｃのうち少なくとも何れか一方を粉砕物の移送方向における下流側に向くように傾斜させることで、原料およびその粉砕物を下流側に円滑に移送しつつ前記二つの粉砕羽根２１，２２によって効率よく粉砕することができる。

また、粉砕羽根を複数設けてあるため、仮に一の粉砕羽根２１ａの粉砕作用面２１ｃに接近した原料が当該粉砕作用面２１ｃから逃げて衝突しなかったとしても、他の粉砕羽根２２ａの粉砕作用面２２ｃによって粉砕することができる。

尚、軸芯方向に位置の異なる粉砕羽根２１ａ，２２ａ同士は、回転方向に沿って互いに位置ズレして設けるようにしてもよい（図１０（ロ）参照）。
例えば、一方の粉砕羽根２１ａで粉砕された原料は、軸芯に沿って下流側に移動し、ここで、他の粉砕羽根２２ａでさらに粉砕処理される。このとき、粉砕羽根２１ａ，２２ａを回転方向で位置ズレさせておけば、原料が一方の粉砕羽根２１ａから他の粉砕羽根２２ａの位置に移動したタイミングに合せて、他方の粉砕羽根２２ａと衝突させることができる。

本実施形態では、粉砕物の移送方向における上流側の粉砕羽根２１ａに備えた処理部材２１ｂの粉砕作用面２１ｃが、回転方向に対して移送方向の下流側に傾斜するように形成してあり、下流側の粉砕羽根２２ａに備えた処理部材２２ｂの粉砕作用面２２ｃが、粉砕ロータ２２の回転方向に対して直角となるように構成する。これにより、上流側の粉砕羽根２１ａによって原料およびその粉砕物を下流側に円滑に誘導することができ、処理部材２２ｂが、原料に対して最も大きな衝撃力を付与することができる。

これらの構成を備える結果、浮遊する原料を一の粉砕羽根２１ａにある粉砕作用面２１ｃが他の粉砕羽根２２ａにある粉砕作用面２２ｃに効率よく導き、確実に衝撃粉砕できるため、原料の粉砕処理効率が向上する。

また、上流側の粉砕ロータ２１に備えた処理部材２１ｂの粉砕作用面２１ｃと、下流側の粉砕ロータ２２に備えた処理部材２２ｂの粉砕作用面２２ｃとを連続するように構成することが可能である（図１０）。
これにより、剪断・移送・微粉砕の効果が連続、かつ、円滑に行われるため、原料の粉砕処理効率が更に向上する。
尚、これら粉砕作用面２１ｃ，２２ｃ同士は、ある程度の間隔を空けて構成してもよい。このとき、粉砕ロータ２１，２２の間に、軸芯に沿ってスペーサを挿入する等して間隔を空けるとよい。
この構成により、これら粉砕作用面２１ｃ，２２ｃ同士が異なる角度で連続しているときに形成される面の角部を無くすことができる。従って、当該角部において原料が堆積するのを防止することができる。

（原料供給部）
図５に示すように、原料を粉砕処理部１０へ供給する原料供給部３０は、原料の投入口としてホッパ３１、および、供給機としてスクリュウコンベア３２、給気口３３等を設けてある。
この原料供給部３０は、粉砕ロータ２１の上流側の面に連通しており、効率的に原料を粉砕処理部１０に供給できる。
尚、給気口３３から、例えば加熱空気を送気すると、原料や粉砕物の乾燥を行うことができる。

（第一取出部）
第一取出部４０は、選別ロータ２３により選別処理した粉砕物を円錐部１３の先端側開口から吸引して外部に取り出すものである。この第一取出部４０は、例えば筒型通路であり、第一取出部４０の下流には、粉砕物を回収する回収部６０が接続する。

第一取出部４０には、粉砕物の流れを調整する整流手段４１が設けてある。
この整流手段４１は、粉砕処理部１０および円錐部１３における粉砕物の滞留時間を調節するために設ける。整流手段４１は、例えば、筒型通路の途中に設けた十字型のフィンで構成する（図１２参照）。当該フィン４１は、上流側と下流側とに分割した筒型通路のフランジ４２ａ，４２ｂによってフィンの係止フランジ４１ａを挟み込んで固定する。

粉砕ロータ２１，２２および選別ロータ２３の回転による粉砕処理によって得られた粉砕物は、粉砕処理部１０の内部を旋回浮遊しつつ、第一取出部４０に到達する。
第一取出部４０に整流手段４１を設けておくと、粉砕物が円錐部１３内から第一取出部４０へ流入する際の旋回運動を抑制することができる。これにより粉砕物に作用する旋回力が低減され、粉砕物が第一取出部４０へ吸引され易くなって粉砕処理部１０および円錐部１３内における粉砕物の滞留時間が短縮される。その結果、過剰な微粉砕化が防止され、粉砕物の粒度分布の広がりの少ない粉砕物が得られる。
さらに、整流手段４１を設けることで、筒型通路での旋回運動が弱まり、当該筒型通路の内壁面に向かう原料の旋回力が弱まる。そのため、筒型通路の内壁面に粉砕物が付着するのを防止でき、前記内壁面と粉砕物との衝突が抑制されることから当該内壁面の磨耗を防止できる。
また、整流手段４１を設けると、粉砕物の移送が円滑になり、粉砕処理部１０内および円錐部１３内の粉砕物の滞留量の増加が抑えられるため、粉砕装置Ｘ内の圧力損失が低下し、風量調節が容易になる。

（第二取出部）
第二取出部５０は、粉砕処理部１０内に残存している粉砕物を取り出す排出孔である。
原料は、目的とする物質の純度が高いのが望ましいが、目的物質とは異なる物質（以下、「異物」と称する）が混在している場合がある。目的とする物質より異物の方が硬度が高い場合、ケーシング１１や羽根部２０等が磨耗する原因となるため、早期に取り除く必要がある。

所定粒度の粉砕物より比重あるいは質量が大きい異物は、やがてケーシング１１の底部に蓄積するようになる。ケーシング１１の底部付近に設けた第二取出部５０は、これを効率よく排出する。図３に示したように、第二取出部５０と連設してあるスクリュウコンベア５２等を備えた搬出手段５１を設け、当該搬出手段５１の搬出方向が略鉛直方向になるように構成すると、重力を利用して異物を排出できるため搬出効率が向上する。搬出手段５１におけるスクリュウコンベア５２の末端には、粉砕処理部１０から排出した異物を受け取る排出筒５３と回収容器とを設けてある。
尚、スクリュウコンベア５２の回転数で排出速度を変えて排出量を調節することにより、所望の粒度以上の粉砕物を分級し回収することも可能である。

搬出手段５１は、風力によって異物の粒度を分級できるように構成することが可能である。例えば、搬出手段５１の内部に適当な強さで通風し、空気の流量を調整することで所定粒度以上の異物のみを取り出すことができる。空気の流量調節は、搬出手段５１に適宜バルブを設け、このバルブを調節することで行う。
このように、異物を除去する構成を設けることで、純度の高い粉砕物を得ることができる。

（回収部）
図４に示すように、第一取出部４０の下流側には、粉砕物を回収する回収部６０を設ける。ここでは、粉砕物を粒度に応じて分級し、所望の粒度を有する粉砕物を回収するために例えばサイクロン６１を用いる。サイクロン６１には、粉砕物を移送するためのブロワー６２を設ける。
サイクロン６１の内部では、ブロワー６２によって内壁に沿う旋回流が発生し、粉砕物の粒径による選別が行われる。即ち、その旋回流から排気流に乗じて微細な粉砕物は排気とともにサイクロン６１の上部から排出される。一方、当該排気流に乗じて気送されない粒径以上の粉砕物は、サイクロン６１の底部に蓄積する。このようにして、サイクロン６１では粉砕物の分級が行われ、ブロワー６２の風力を調節する等して所望の粒度を有する粉砕物を回収することができる。
尚、サイクロン６１の上部より取り出された粉砕物と空気とをバグフィルタ等で分離し、空気のみを原料供給部３０にある給気口３３に循環させるように構成してもよい。

回収部６０は、例えば支点となるヒンジ部材６３により開閉自在に構成する。これによって回収部６０あるいは粉砕装置Ｘの分解・洗浄等のメンテナンスを容易に行うことができる。

本発明の粉砕装置Ｘを用いて原料を粉体化した。原料として、重質炭酸カルシウム（石灰石）を使用し、羽根部２０の駆動条件は４３００ｒｐｍで行った。図１３に示したように、得られた粉砕物の平均粒径（μｍ）と粉体製造能力（ｋｇ／Ｈｒ・ｋｗ）との関係をグラフ化した（グラフＡ）。
比較例として、従来の粉砕装置（特許文献１参照）を用いて重質炭酸カルシウム（石灰石）を粉体化し、同様にグラフ化した（グラフＢ）。

本発明の粉砕装置Ｘによれば、粉体の平均粒径は３．５μｍまで得られた。一方、従来の粉砕装置では、粉体の平均粒径は９μｍ程度までである。上述したように本発明の粉砕装置Ｘは、二つの粉砕ロータを備える結果、粉砕効率が向上していることが判る。

また、整流手段４１を設けた場合は、粉砕物の滞留時間を調節して粉砕物の粒度分布を制御できる。
即ち、整流手段４１を使用した場合は、粉砕物の旋回流が抑制され、粉砕物が排出され易くなるため、粉体の平均粒径は６μｍ程度までである（図外）。しかし、整流手段４１を使用しない場合は、粉砕物の旋回流が維持され、粉砕物の滞留時間が長くなるため、粉体の平均粒径は２．８μｍ程度まで上昇する（図外）。
このように、本発明の粉砕装置Ｘであれば、粒度分布の広がりの少ない状態で幅広く粉砕物の粒度を設定できる。

穀物・豆類等の食品材料、電子材料、繊維質材料、生薬材料、重質炭酸カルシウム、滑石、粘土砿物、黒鉛、蛇紋岩、ゼオライト、酸化白土、ベントナイト、酸化鉄、鉛粉、樹脂等、種々の原料を回転羽根によって超微粉砕し、粒度選別することで所定粒度の粉砕物を効率よく得るための粉砕装置として利用できる。

本発明の粉砕装置の側面概略図本発明の粉砕装置の要部概略図本発明の粉砕装置の第二取出部における断面概略図本発明の粉砕装置の上面視の概略図本発明の粉砕装置の正面視の概略図上流側の粉砕ロータの概略図下流側の粉砕ロータの概略図選別ロータの概略図羽根部の分解斜視図粉砕処理部の概略図円錐部の要部斜視図整流手段の概略図本発明の粉砕装置の粉体製造能力を示したグラフ

符号の説明

１０粉砕処理部
１１ケーシング
１２円筒部
１３円錐部
２０羽根部
２１，２２粉砕ロータ
２１ａ，２２ａ粉砕羽根
２１ｂ，２２ｂ処理部材
２１ｃ，２２ｃ粉砕作用面
２３選別ロータ
３０原料供給部
４０第一取出部（取出部）
４１整流手段
５０第二取出部

Claims

円筒部、および、前記円筒部と同軸芯となるように前記円筒部の軸芯方向の一端に連設して先端側ほど小径となる円錐部を有するケーシングによって囲まれる粉砕処理部と、
前記ケーシングの軸芯周りに回転し且つ前記円筒部の内面に近接配置される粉砕羽根を有する粉砕ロータと、前記粉砕ロータと同軸で回転し且つ前記円錐部の内面の傾斜面に近接配置される選別羽根を有する選別ロータと、
原料を前記粉砕処理部へ供給する原料供給部と、前記粉砕処理部内で前記原料を粉砕処理した粉砕物を前記円錐部の先端側開口から吸引して外部に取り出す取出部と、を設けた粉砕装置において、
前記原料を粉砕処理する前記粉砕羽根が前記ケーシングの軸芯方向に位置を異ならせた状態で複数設けられ、当該軸芯方向に位置が異なる前記粉砕羽根同士は、それぞれの粉砕作用面の軸芯周りの回転方向に対する角度を異ならせてある粉砕装置。
前記ケーシングの軸芯方向に位置が異なる前記複数の粉砕羽根同士につき、当該粉砕羽根の粉砕作用面が連続するように形成してある請求項１に記載の粉砕装置。
前記ケーシングの軸芯方向に位置が異なる前記複数の粉砕羽根のうち、前記粉砕物の移送方向における上流側の粉砕羽根の粉砕作用面が、前記粉砕物を移送方向の下流側に送るように前記回転方向に対して傾斜形成してあり、
前記下流側の粉砕羽根に備えた粉砕作用面が、前記回転方向に対して直角となるように形成してある請求項１又は２に記載の粉砕装置。
前記粉砕ロータが軸芯方向に分割可能な複数のロータにより構成され、前記各ロータには少なくとも一つの粉砕羽根が備えてある請求項１〜３の何れか一項に記載の粉砕装置。
前記粉砕ロータは回転軸に着脱自在な複数の分割片により構成され、前記各分割片には少なくとも一つの粉砕羽根が備えてある請求項１〜４の何れか一項に記載の粉砕装置。
前記取出部に前記粉砕物の流れを調整する整流手段を設けた請求項１〜５の何れか一項に記載の粉砕装置。
前記円錐部の最小径を変更可能に構成してある請求項１〜６の何れか一項に記載の粉砕装置。