JP2010227862A - 粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】 １００μｍ以下の微粉を得ることが可能であり、構造が簡単で部品点数が少なく、製作コスト、メンテナンスコスト、運転コストが小さい粉砕機１０を提供する。
【解決手段】 粉砕機１０は、円筒状をなす粉砕容器２０の内部に、一端側から回転軸４１が挿通されてロータ４２が固定され、粉砕室２９が形成されている。他端側には円筒状の分離器３０が設けられている。粉砕容器２０は処理物の供給口２２を備え、分離器３０は処理物の排出口３１を備えている。粉砕容器２０と分離器３０の境界部に、分級孔５１を備える分級板５０が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粉粒体を粉砕処理して１００μｍ以下の微粉とする連続式の粉砕機に関し、特に、構造が簡単であり、所要動力の小さい粉砕機に関する。

有機化学工業、無機化学工業、医薬品工業、食品工業等広い産業分野において、粉粒体を微粉砕処理して１００μｍ以下の微粉とする工程が含まれ、数多くの微粉砕用粉砕機が用いられている。

例えば、特許文献１に記載された粉砕機は、筒状の粉砕容器の内部に、一端側の機壁を挿通して回転自在に設けられる回転軸と、該回転軸に固定されて回転するロータを備える粉砕機である。そして、容器の一端側に処理物の供給口を備えると共に、容器の他端側に処理物の排出口を備えている。

他端側の排出口の手前には、回転砥石と固定砥石とが取付けられ、両砥石の間隙が分級隙間を形成している。すなわち、この隙間を調節することにより、隙間の間を通過しうる微粉の大きさを制限することができるので、所定の粒径以下の微粉のみが排出口から排出されることになる。

しかしながら、特許文献１に記載された粉砕機は、内部の構造が非常に複雑であり、多くの部品を必要とするために、製作コストが増大する。また、使用に際しては、処理物を変える度ごとに粉砕容器の内部を清掃、点検しなければならないが、内部の構造が複雑であるために多くの時間を費やし、運転コストが高くなるという問題を備えている。

特開２０００−４２４３８号公報

本発明の目的は、粉粒体を粉砕処理して１００μｍ以下の微粉とする連続式の粉砕機であって、構造が簡単で構成部品の点数が少なく、製作コストを低減することができる粉砕機を提供することにある。また、構造が簡単で清掃、点検等のメンテナンスが容易であると共に、所要動力が小さく、運転コストを低減することができる粉砕機を提供することにある。

上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係る粉砕機は、円筒状をなす粉砕容器の内部に、閉塞した一端を挿入して回転軸が設けられると共に該回転軸にロータが固定されて粉砕室が形成される粉砕機であって、他端側には軸線を同じくして円筒状の分離器が設けられ、前記粉砕容器は処理物の供給口を備え、前記分離器には処理物の排出口を備え、前記粉砕容器と前記分離器の境界部に、分級孔を備える分級板が設けられている手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る粉砕機は、請求項１に記載の粉砕機において、前記分級板が、交換可能である手段を採用している。また、本発明の請求項３に係る粉砕機は、請求項１又は２に記載の粉砕機において、前記分級孔の直径が、前記容器の直径Ｄに対して、０．２５Ｄ〜０．６０Ｄの範囲である手段を採用している。また、本発明の請求項４に係る粉砕機は、請求項１乃至３の何れかに記載の粉砕機において、前記分級板が、前記分級孔の全周縁に、前記粉砕容器の側に向って突出する鍔部を備えている手段を採用している。

また、本発明の請求項５に係る粉砕機は、請求項１乃至４の何れかに記載の粉砕機において、前記ロータが、薄板で形成される１枚以上の板状ロータからなる手段を採用している。また、本発明の請求項６に係る粉砕機は、請求項１乃至４の何れかに記載の粉砕機において、前記ロータが、薄板で形成される複数枚の板状ロータからなり、各板状ロータ間の間隔が調整可能である手段を採用している。

本発明の粉砕機は、処理物を空気又は不活性ガス等と共に、供給口から排出口に向って流通させながら処理する粉砕機である。粉砕処理を施すロータは、簡単な形状の薄板で形成される板状ロータを使用することができる。そして、各板状ロータ間の間隔を調整することにより、生成する微粉の粒径を調整することができる。得られる微粉は、多くの場合１００μｍ以下とすることができる。

また、簡単な形状の分級板を用いて分級することにより、生成された微粉を未粉砕の処理物と分離して排出することができる。そして、分級板に設けた分級孔の大きさを変えることにより、機外に排出される微粉の粒径を調整することができる。

本発明の粉砕機は、構造が非常に簡単で構成部品が少ないために、製作コストを従来と比較して大幅に低減することができる。また、構造が簡単であるために、清掃、点検等のメンテナンスも短時間で容易に行うことができる。さらに、非常に小さい動力で粉砕処理を行うことができる。したがって、従来よりも、運転及び維持コストを低減することができる。

本発明の粉砕機の一例を示す概略断面図である。 本発明の粉砕機の、他の一例を示す概略断面図である。 本発明の粉砕機の、さらに他の一例を示す概略断面図である。 本発明の粉砕機で使用可能な板状ロータを示す概略図である。 本発明の粉砕機を組み込んだ粉砕システムを示す説明図である。

本発明の粉砕機について、添付図を参照して説明する。本発明の粉砕機１０は、図５に例示するような粉砕システムを構成して使用される。ここに示す粉砕システム９０は、粉砕機１０の他に、処理物を保有すると共に処理物を粉砕機１０に連続して定量的に供給する定量供給機９１、粉砕機１０の内部に気流を発生させ、気流と共に微粉を抜出すファン９４、気流中から製品となる微粉を回収するサイクロン９２、及び製品容器９３等によって構成されている。

定量供給機９１を用いることにより、連続して粉砕処理を行うことが可能となり、一定の品質を備えた製品を安定して生産することができる。また、粉砕機１０の内部に気流を発生させることにより、粉砕機１０における粉砕処理を促進すると共に、確実な分級処理を行うことができる。

図１は、本発明の粉砕機１０の概略断面図を示す。粉砕機１０は、円筒状をなす粉砕容器２０の内部に、底板２１で閉塞した一端を挿入して回転軸４１が設けられると共に、回転軸４１にはロータ４２が固定されて粉砕室２９が形成されている。また、粉砕容器２０の他端側には軸線を同じくして円筒状の分離器３０が設けられている。

粉砕容器２０は処理物の供給口２２を備え、分離器３０は処理物の排出口３１を備えている。そして、粉砕容器２０と分離器３０の境界部に、分級孔５１を備える分級板５０が設けられている。なお、図１は、回転軸４１が水平に設けられる横型の場合を示しているが、本発明の粉砕機１０は、回転軸４１を垂直に設けた縦型とすることもできる。

粉砕容器２０内の形状は、直径Ｄに対して軸方向の長さＬが比較的短いが、これは主としてロータ４２の形状によるものである。処理物の供給口２２は、粉砕容器２０に対する取付形態について特に限定されないが、ロータ４２の回転により発生する旋回気流の進行方向に沿って処理物が導入されるように、周壁の接線方向に取り付けることが好ましい。また、粉砕容器２０は、通常の粉砕機と同様に、外周に冷却用のジャケット２３を備えることが好ましい。

ロータ４２の形状は特に限定されないが、薄板で形成される板状ロータ４３を使用することが可能である。例えば、図４に示すように、細長い太刀状のブレード４４を複数形成した板状ロータ４３を使用することができる。

また、ロータ４２は、薄板で形成される複数の板状ロータ４３を使用することも有効である。この場合、板状ロータ４３の相互の間隔を狭くすると粒径の小さい微粉が生成し、広くすると粒径の大きな微粉が生成する。したがって、各板状ロータ４３の間隔を調整可能とし、製品となる微粉の粒径を調整できるようにすることが好ましい。

分離器３０は、通常、その直径を粉砕容器２０の直径Ｄよりも小さくする。そして、後述する分級板５０の分級孔５１との兼ね合いで決まるが、分離器３０の直径は、粉砕容器２０の直径Ｄに対して、０．５Ｄ〜０．９Ｄとすることが好ましい。

分離器３０は円筒状であり、粉砕容器２０と軸線を同じくしている。このため、粉砕室２９内においてロータ４２の回転によって生じた旋回気流が、分離器３０内にまで継続されることとなり、分離器３０の分離室３９内に旋回気流を発生させることとなる。処理物の排出口３１は、分離器３０に対して種々の取付形態が考えられる。例えば、分離室３９内の旋回気流の方向に沿って接線方向に取り付けたり、或いは、回転軸４１の延長線上に取り付けたりすることができる。

粉砕容器２０と分離器３０との境界部には、分級孔５１を備える分級板５０が設けられる。前記分級板は、交換可能に取り付けられることが好ましく、図１では、粉砕容器２０の他端と分離器３０の一端によって挟持された状態で取り付けられている。ボルト等で固定する場合には、粉砕室２９及び分離室３９の内壁面を滑らかにして、室内の気流を乱さないようにする必要がある。

分級孔５１は、円形に形成されると共に、円の中心が粉砕容器２０の軸線上にあることが好ましい。分級孔５１が円形状である場合に、円の直径は、広い範囲で使用可能であるが、処理の効率及び安定性から、粉砕容器２０の直径Ｄに対して、０．２５Ｄ〜０．６Ｄの範囲とすることが好ましく、０．２５Ｄ〜０．５Ｄの範囲とすることがより好ましい。分級孔５１の円の直径が０．２５Ｄ未満の場合は、分級処理量が低下してしまう。また、分級孔５１の円の直径が０．６Ｄを超える場合は、分級効果が低下してしまう。

本発明の粉砕機１０の使用方法について、図５の粉砕システム９０に組み込まれた場合を例として説明する。粉砕機１０の運転に先立って、先ずファン９４が起動され、粉砕機１０の供給口２２から排出口３１に向って流れる気流を発生させる。次に、粉砕機１０が起動されると、ロータ４２の回転に伴って粉砕室２９内及び分離室３９内に、旋回気流が発生する。

次に、定量供給機９１を起動し、処理物を供給口２２から連続して定量的に供給する。粉砕室２９内に導入された処理物は、旋回気流に同伴して激しく運動するので、処理物同士の衝突や、処理物と容器内壁との衝突、或いは処理物とブレード４４との衝突によって粉砕処理されることになる。ロータ４２が複数の板状ロータ４３からなる場合には、必要に応じて、各板状ロータ４３の間隔と粒度分布との関係を求めるための確認テストを行うことが好ましい。

粉砕室２９内は、ロータ４２の回転によって旋回気流が生じると共に、ファン９４による吸引によって、粉砕機１０の供給口２２から排出口３１に向う流れを伴っている。したがって、粉砕室２９内の処理物は、気流に伴って分離室３９に移動しようとするが、分級板５０によって移動が制限されている。そして、粒径の小さい微粉のみが、分級孔５１を通過して分離室３９に移動することができる。

分級孔５１の直径は、排出する微粉の粒径に密接に関係し、直径を小さくするほど細かい微粉を取り出すことになる。したがって、分級板５０が交換可能な構造とし、直径の異なる分級孔５１を備えた分級板５０を何種類か用意しておくことが好ましい。また、必要に応じて、分級孔５１の直径を決めるための確認テストを行うことが好ましい。

図２は、粉砕室２９の形状が図１と異なる粉砕機１１を示している。粉砕機１０では、他端側壁２４が軸に対してほぼ直角となるように形成しているが、粉砕機１１では、少し傾斜を持たせている。他端側壁２４をこのように形成することにより、分級の精度を向上させることができる。

図３は、分級板５０の形状が図１と異なる粉砕機１２を示している。すなわち、分級板５０が、分級孔５１の全周縁に、粉砕容器２０の側に向って突出するリング状（筒状）の鍔部５２を備えている。鍔部５２の突出する高さは２〜８ｍｍとすることが好ましい。鍔部５２を設けることにより、製品となる微粉の中に大きな粒子が不規則に飛び込むことを防止することができる。

図４に示す板状ロータを備えた図１に示す粉砕機１０を用いて、分級孔の直径と得られる製品の平均粒径との関係を調べるための粉砕試験を次の条件で行った。
粉砕容器内径： ３００ｍｍ
板状ロータ枚数： ３枚
板状ロータ回転数： ７５００ｒｐｍ
分離器内径： ２１０ｍｍ
分級孔直径： ２１０ｍｍ、１４０ｍｍ、７０ｍｍ
処理物： 米（平均粒径５ｍｍ）
処理量： ４ｋｇ／ｈ

得られた製品の平均粒径は次の通りであった。
分級孔直径２１０ｍｍ ‥‥ 製品粒径３２．１９μｍ
分級孔直径１４０ｍｍ ‥‥ 製品粒径１９．２９μｍ
分級孔直径７０ｍｍ ‥‥ 製品粒径１７．０２μｍ

処理物として平均粒径４２０μｍの珪砂を用い、その他の条件は実施例１と全く同様にして、粉砕試験を行った。

得られた製品の平均粒径は次の通りであった。
分級孔直径２１０ｍｍ ‥‥ 製品粒径４３．８０μｍ
分級孔直径１４０ｍｍ ‥‥ 製品粒径１９．３６μｍ
分級孔直径７０ｍｍ ‥‥ 製品粒径１１．４９μｍ

上記試験の結果、分級孔５１の直径は、０．２Ｄ〜０．８Ｄの広い範囲で使用可能である。しかしながら、処理の効率及び安定性を考慮すると、粉砕容器２０の直径Ｄに対して、０．２５Ｄ〜０．６Ｄの範囲とすることが好ましい。

１０、１１、１２ 粉砕機
２０ 粉砕容器
２１ 底板
２２ 供給口
２３ ジャケット
２４ 側壁
２９ 粉砕室
３０ 分離器
３１ 排出口
３９ 分離室
４１ 回転軸
４２ ロータ
４３ 板状ロータ
４４ ブレード
５０ 分級板
５１ 分級孔
５２ 鍔部
９０ 粉砕システム
９１ 定量供給機
９２ サイクロン
９３ 製品容器
９４ ファン

Claims (6)

1. 円筒状をなす粉砕容器の内部に、閉塞した一端を挿入して回転軸が設けられると共に該回転軸にロータが固定されて粉砕室が形成される粉砕機であって、
   他端側には軸線を同じくして円筒状の分離器が設けられ、
   前記粉砕容器は処理物の供給口を備え、
   前記分離器には処理物の排出口を備え、
   前記粉砕容器と前記分離器の境界部に、分級孔を備える分級板が設けられていることを特徴とする粉砕機。
2. 前記分級板が、交換可能であることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
3. 前記分級孔の直径が、前記容器の直径Ｄに対して、０．２５Ｄ〜０．６０Ｄの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕機。
4. 前記分級板が、前記分級孔の全周縁に、前記粉砕容器の側に向って突出する鍔部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の粉砕機。
5. 前記ロータが、薄板で形成される１枚以上の板状ロータからなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の粉砕機。
6. 前記ロータが、薄板で形成される複数枚の板状ロータからなり、各板状ロータ間の間隔が調整可能であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の粉砕機。

Images