JP2010253339A - メディア攪拌式粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】良質な粉砕、分散作用により、高品質の製品を得ることのできるメディア攪拌式粉砕機を提供する。
【解決手段】本発明のメディア攪拌式粉砕機は、原料入口を有し、球形の粉砕室を有する粉砕容器、前記粉砕室内であって前記粉砕容器の内壁近傍に回転自在に設置された攪拌部材、前記粉砕室内に入れられた粉砕メディア、および前記粉砕室内であって前記攪拌部材に対向して回転自在に配置された遠心分離式メディア分離材を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、メディア攪拌式粉砕機に関する。本発明のメディア攪拌式粉砕機は、インキ、塗料、顔料、セラミック、金属、無機物、誘電材、フェライト、トナー、ガラス、製紙用コーティングカラー等の原料を粉砕メディアと混合して微細粒子に粉砕または分散するための使用に特に適しているが、これに限定されるものではない。

メディア攪拌式粉砕機としては、特開２００５−１９９１２５号公報で提案されたメディア攪拌ミルが知られている。

上記特開２００５−１９９１２５号公報で提案されたメディア攪拌ミルは、内部に粉砕メディアを収容する粉砕室が設けられる粉砕タンクと、該粉砕タンクに回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸の前記粉砕室内に位置する部分に設けられて、回転軸と一体に回転可能な攪拌分離部材とを備えたメディア攪拌ミルであって、
前記粉砕室の内壁面と前記攪拌部材の外周面とを、互いに合致する形状に形成するとともに、前記攪拌分離部材の外周面から攪拌部材の中心部に貫通し、その部分から前記回転軸の中心部を貫通して前記粉砕室外に連通する分離排出路と、前記攪拌部材の上下面間を前記回転軸の軸線方向に貫通して、前記粉砕室内の上部と下部との間を相互に連通する圧力緩和孔とを設けたことを特徴とするものである。
特開２００５−１９９１２５号公報

しかしながら、前記のような構造のメディア攪拌ミルにあっては、遠心力が最大となる最大径部に粉砕メディアが密集しやすく、局所的となり、分散力、粉砕力が場所によってばらばらとなり、その差が大きい。そのため、原料の分散、粉砕が均一に行われず、高品質の製品を得ることが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、良質な粉砕、分散作用により、高品質の製品を得ることのできるメディア攪拌式粉砕機を提供することを目的とする。

上記目的は、下記（１）〜（１０）の構成の本発明によるメディア攪拌式粉砕機によって達成される。
（１）ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられたメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路としたことを特徴とするメディア攪拌式粉砕機。
（２）前記案内環は環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプによって支えられ、該パイプを用いて前記環状空間に通水排水が可能な構造である上記（１）のメディア攪拌式粉砕機。
（３）前記パイプが粉砕容器の上方から延び、下端で前記案内環を支持している上記（２）のメディア攪拌式粉砕機。
（４）前記メディア分離部材は、遠心式のホイール形状分離部材又はスクリーンである上記（１）〜（３）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（５）前記撹拌部材が羽根車であり、上下に間隔を置いて配置された一対の環状板とそれらの間に配置された複数の羽根で構成されている上記（１）〜（４）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（６）前記撹拌部材は、周速５〜３０ｍ／ｓの速度で回転する上記（１）〜（５）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（７）前記案内環は、その下端が前記撹拌部材の上端以上にあり、そしてその上端が前記メディア分離部材の下端と下方に所定の間隔を隔てた位置にある上記（１）〜（６）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（８）前記案内環の外周壁と粉砕容器の内周壁の間の間隔は、１０〜５０ｍｍである上記（１）〜（７）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（９）前記案内環の高さは、粉砕室の高さの１／３〜１／２である上記（１）〜（８）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（１０）粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の３０％〜６０％の１である上記（１）〜（９）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。

本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、上記したように、粉砕室内に案内環を設置したことにより、粉砕メディアが円周方向に移動しながら、粉砕室の半径方向外方に粉砕容器の内壁に向かって移動し、続いて案内環と粉砕容器の間の上昇通路を上昇し、ついで中央部から案内環の内部を通って下降し攪拌部材に戻る運動を規則的に繰返すことができることから、粉砕室に対するビーズの容積割合が少なくともビーズ間隔が極端に広がらず、粉砕・分散効率を向上できる。また、粉砕メディアの偏析が生じにくく、粉砕力、分散力が均一であるため、均一分散が可能となり、高品質な製品を得ることができる。
更には、粉砕部と粉砕メディア分離部の機能分散が明確になり粉砕メディア分離性能が向上する。
更にまた、粉砕室外筒冷却に加えて、案内環での冷却ができるので冷却能力を向上できる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態によるメディア攪拌式粉砕機について説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるメディア攪拌式粉砕機１０を示すものであり、このメディア攪拌式粉砕機１０は、上部を閉鎖する端板１２ａを有する竪型円筒形の粉砕容器１２を備えている。この粉砕容器１２は、内部に円柱状の粉砕室１４を備えており、この粉砕室１４内にスラリー状の原料を導入するための原料スラリー供給口１６を有している。

上記粉砕容器１２の粉砕室１４の内部下部中央には、攪拌部材２２が回転自在に配置されている。攪拌部材２２は、羽根車であり、例えば、ボス２２ａの周囲に固定され、上下に間隔を置いて配置された一対の環状板２２ｂ，２２ｃとそれらの間に配置された複数の羽根２２ｄで構成されている。

上記撹拌部材２２には、上端がこの撹拌部材２２のハブ２２ａに取り付けられ、そこから粉砕容器１２および上記フレーム１８を軸方向下方に貫通して延びる撹拌部材駆動軸である回転駆動軸２４が固定されている。この回転駆動軸２４は、その下方端部が、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、図に矢印で示す方向に回転駆動される。この回転駆動軸２４の回転軸（回転軸線）は粉砕室１４の中心軸を通っていることが好ましい。なお、上記回転駆動軸２４には、軸封２５（メカニカルシール等）が設けられている。

メディア攪拌式粉砕機において周知のように、粉砕容器１２の内部には、ビーズ状の粉砕メディア３０（なお、図においては極めて拡大して示した）が収納されている。この粉砕メディア３０は、その直径が０．０２〜２ｍｍのものを用いることができる。この粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の３０％〜６０％である。通常のメディア攪拌式粉砕機においては、粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の７５％〜９０％であるので、本発明のメディア攪拌式粉砕機は、拘束力が小さくソフトな粉砕・分散が可能である。

上記粉砕容器１２の粉砕室１４の内部上方であって粉砕室１４の中心部近傍には、上記該攪拌部材と軸方向に間隔をおいて対向して配置され、原料スラリー内に分散したメディア３０を該原料から分離するための遠心分離式メディア分離部材３２が設けられている。このメディア分離部材３２は、下部に内部に空間を有する筒状の本体を有するボス３２ａおよび該本体の下部を閉鎖する閉鎖板３２ｂを備えている。上記ボス３２ａの本体には、複数の開孔が設けられ、そこから原料スラリーのみが上記本体内の空間に導入されるようになっている。このメディア分離部材３２は、上記該攪拌部材２２と同軸に配置されていることが好ましいが、軸がずれていてもよい。このメディア分離部材３２には、中空の回転駆動軸３４が固定されている。この駆動軸３４は、端板１２ｂを貫通して上方に延び、その端部は、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、図に矢印で示す方向に回転駆動される。なお、上記回転駆動軸３４には、軸封３６（メカニカルシール等）が設けられている。また、この駆動軸３４の中空部は、メディア分離部材３２の内部空間に連通し、原料スラリー出口３８を形成している。上記メディア分離部材としては、従来のスクリーンを用いることもできる。

粉砕容器１２の外周には、冷媒体または熱媒体（通常は冷媒体であって、冷却水）を通すためのジャケット４０が設けられており、粉砕室１４内を温調可能にしている。このジャケット４０には、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口４２、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口４６が設けられている。

粉砕容器１２は、上記端板１２ａを取り外すことにより、粉砕容器１２を開いて、容易にメンテナンスができるようになっている。

本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、上記攪拌部材２２は、周速５〜３０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能であり、メディア分離部材３２は、１０〜２０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能である。

上記粉砕室１４内の下部には、案内環５０が配置されている。内周環板５２、その外周方向に間隔を隔てた外周環板５４，下辺を構成する環状の下環板５６および上辺を構成する上環板５８から構成されており、内部は液密となっている。

この案内環５０は、前記粉砕室１４下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部１４ａと環状の粉砕室下方部分外方部１４ｂとを構成する。前記粉砕室下方部分外方部１４ｂは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路の機能を果たす。

前記案内環５０は、上記した構造であるので環状空間５０ａを有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプ６０ａ、６０ｂ（図２参照）によって支えられ、該パイプ６０ａ、６０ｂを用いて前記環状空間に冷却水の通水排水が可能な構造である。従って、本発明では、原料スラリーを粉砕容器１２内部からも冷却できる。

前記パイプ６０ａ、６０ｂは、図に示したように粉砕容器１２の上方から延び、下端で前記案内環５０を支持していることが好ましい。

前記案内環５０は、図に示したようにその下端が前記撹拌部材２２の上端以上にあり、そしてその上端が前記メディア分離部材３２の下端と下方に所定の間隔を隔てた位置にあることが好ましい。

前記案内環の外周壁と粉砕容器の内周壁の間の間隔は、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。上記間隔が、上記の下限未満であると、ビーズの動きを拘束しすぎであり、上限を越えると、自由度が増しすぎる。

前記案内環の高さは、粉砕室の高さの１／３〜１／２であることが好ましい。上記高さが、上記の下限未満であると、ビーズの流れのコントロールが不十分になり、上限を越えると、ビーズの流れのスムーズさが損なわれる。

作動においては、原料スラリー供給口１６から原料である被粉砕粒子を含む原料スラリーを粉砕室１４に導入しながら撹拌部材２２を回転駆動する。粉砕室１４内に導入されたスラリーは、粉砕室１４内にすでに形成されているスラリーとメディア３０の回転流れに乗って攪拌部材２２の方向に下降移動されて、攪拌部材２２により撹拌混合される。このとき、スラリーとメディア３０は、半径方向外方に粉砕容器１２の内壁まで移動され、この後撹拌混合された上記スラリーとメディア３０は、今度は粉砕室１４の内壁と案内環５０の間の上昇通路を上昇移動する流れｆとなり、そして上昇しきると、今度は先の下降する流れとなる。粉砕室１４中心付近やや上方において、スラリーおよびメディアにはメディア分離部材３２により回転運動が与えられる。この回転運動により、質量の大きいメディアは半径方向外向きに付勢され、スラリーから分離される。この場合、被粉砕粒子のうち、粉砕が不十分で粒子サイズが大きいものもメディアと同様に挙動する。一方、十分に粉砕されて質量が小さくなった粒子を含むスラリーは、メディア分離部材３２の内部空間に入り、回転軸３４内部の原料出口３８を介してメディア攪拌式粉砕機外部へ排出される。この構成により、上記の整った流れ中に、原料粒子は、自由に運動する粉砕メディアの接触により良質な破砕、分散が行われ、その結果、高品質の製品がえられる。また、本発明のメディア攪拌式粉砕機によれば、上記の作用により、粒度分布幅の狭い粉砕を達成することが可能になる。また、粉砕メディアの量も少なくて済む。
なお、本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、攪拌部材２２が、メディア分離部材３２から十分に離隔されているので、該メディア分離部材３２の干渉が極めて少ない。

本発明の実施態様によるメディア攪拌式粉砕機を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図１に示したメディア攪拌式粉砕機に使用されているメディア分離部材の羽根部材の例を示す断面図である。

１０ メディア攪拌式粉砕機
１２ 粉砕容器
１４ 粉砕室
１６ 原料スラリー供給口
１８ フレーム
２２ 攪拌部材
２４ 回転駆動軸
２５ 軸封
３０ 粉砕メディア
３２ メディア分離部材
３２ａ ハブ部
３２ｂ 閉鎖板
３４ 中空駆動軸
３６ 軸封
３８ 原料出口
４０ ジャケット
４０ａ 冷却水入口
４０ｂ 冷却水出口
５０ 案内環
５２ 内周環板
５４ 外周環板
５６ 下環板
５８ 上環板
６０ａ パイプ
６０ｂ パイプ

Claims (10)

1. ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられたメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路としたことを特徴とするメディア攪拌式粉砕機。
2. 前記案内環は環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプによって支えられ、該パイプを用いて前記環状空間に通水排水が可能な構造である請求項１のメディア攪拌式粉砕機。
3. 前記パイプが粉砕容器の上方から延び、下端で前記案内環を支持している請求項２のメディア攪拌式粉砕機。
4. 前記メディア分離部材は、遠心式のホイール形状分離部材又はスクリーンである請求項１〜３のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
5. 前記撹拌部材が羽根車であり、上下に間隔を置いて配置された一対の環状板とそれらの間に配置された複数の羽根で構成されている請求項１〜５のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
6. 前記撹拌部材は、周速５〜３０ｍ／ｓの速度で回転する請求項１〜５のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
7. 前記案内環は、その下端が前記撹拌部材の上端以上にあり、そしてその上端が前記メディア分離部材の下端と下方に所定の間隔を隔てた位置にある請求項１〜６のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
8. 前記案内環の外周壁と粉砕容器の内周壁の間の間隔は、１０〜５０ｍｍである請求項１〜７のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
9. 前記案内環の高さは、粉砕室の高さの１／３〜１／２である請求項１〜８のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
10. 粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の３０％〜６０％である請求項１〜９のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。