JP2019202293A - 粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転刃と固定刃とを備え、より細かい微粉砕が可能であり、より優れた冷却性能を備える粉砕機を提供する。【解決手段】容器２０内で向かい合う回転刃３０と固定刃５０とを備え、刃面間４０で処理物を乾式粉砕する粉砕機１０である。そして、固定刃５０の中央部を経由する処理物の供給路６０と、刃面間４０の周囲に向かって開口する排出路７０とを備え、排出路７０は、回転刃３０の軸心を含む断面において軸心方向の長さとなる開口部における開口長が、内部での最大長となる内部長よりも小さく、かつ、それぞれの中心位置が軸心方向でずれている。【選択図】図１

Description

本発明は、容器内で向かい合う回転刃と固定刃とを備える乾式の粉砕機に関する。

特許文献１には、円盤状（ディスク状）の回転刃と固定刃を備える粉砕機が記載され、多くの処理物に適用できるとともに、プラスチックのような靭性の高い処理物にも適していることが記載されている。

特許文献２には、円筒状のケーシング内部にロータを備える粉砕機が記載されている。ケーシングの表面にはライナが形成されており、ロータの表面及びライナの表面に形成された複数の溝によって粉砕処理が行われている。

特許文献１の粉砕機では、粒状の処理物を粉状とすることができる。すなわち、処理後の平均粒径は、処理前の平均粒径に比べて非常に小さくすることができる。
また、小さな刃物部分に大きな負荷を掛けることが可能であり、コンパクトで高性能な機械とすることができる。

特開平１０−２８８９４号公報 特開２００４−４２０２９号公報

しかしながら、特許文献１の粉砕機では、刃物部分が小さいために、刃物部分が大きい特許文献２の粉砕機ほど細かい微粉を得ることが難しい。

そこで、本発明は、容器内で向かい合う回転刃と固定刃を備える乾式の粉砕機であって、粒状の処理物を粉状にする本来の機能を備えるとともに、より細かい微粉砕を可能とする粉砕機を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の粉砕機は、容器内で向かい合う回転刃と固定刃とを備え、刃面間で処理物を乾式粉砕する粉砕機であって、前記固定刃の中央部を経由する処理物の供給路と、前記刃面間の周囲に向かって開口する排出路とを備え、前記排出路は、前記回転刃の軸心を含む断面において軸心方向の長さとなる開口部における開口長が、内部での最大長となる内部長よりも小さく、かつ、それぞれの中心位置が前記軸心方向でずれていることを特徴としている。

そして、前記断面において、前記開口部を形成する２つの端壁の一方の端壁の接線が他方の端壁に接続する前記内部の周壁の接線と交差するとともに、その交差する角度が４５〜１３５度である構成とすることができる。
また、前記排出路が、前記軸心方向に隣接して２つ並行に形成されている構成とすることができる。

前記固定刃は、固定側保持部材と固定側刃部材とを有し、前記固定側保持部材の内部に冷却媒体を流すための固定側冷却空間を備えている構成とすることが好ましい。
また、前記回転刃は、回転側保持部材と回転側刃部材とを有し、前記回転側保持部材の内部に冷却媒体を流すための回転側冷却空間を備えている構成とすることが好ましい。

本発明の粉砕機は排出路に特徴を備えている。すなわち、刃面間から放出される処理物を単に受け入れて排出するだけでなく、特別な断面形状を備えることによって内部に強い回転流を形成する。この回転流の乱流によって処理物粒子相互間に自生粉砕を生じさせ、微粉砕することができる。
また、放出流と回転流とを衝突させることによって、強力な自生粉砕とすることが可能となり、優れた微粉砕を行うことができる。

さらに、固定刃及び回転刃は、それぞれ、保持部材と刃部材とで形成し、保持部材の内部に冷却媒体を流すための冷却空間を備えた構成とした場合は、冷却媒体を処理物側に漏洩させることなく確実な冷却を行うことが可能であり、プラスチックや食品の粉砕に適した粉砕機とすることができる。

本実施の形態の粉砕機の一例を示す概略断面図である。 図１のＸ−Ｘ矢視方向で見た概略断面図である。 排出路における回転流を説明する説明図である。 本発明の粉砕機の他の例を示す概略断面図である。 固定刃の冷却空間を示す概略断面図である。

図１及び図２は、本発明の実施の形態である粉砕機１０を一例として示している。
粉砕機１０は、円筒状の容器２０内で向かい合う回転刃３０と固定刃５０とを備えて、その刃面間４０で処理物を粉砕する乾式粉砕機である。
処理物を供給するために、固定刃５０の中央部を経由して刃面間４０に入る供給路６０が形成され、容器２０の中央部に供給口６０ａが設けられている。
また、粉砕された処理物を排出するために、刃面間４０の周囲に向かって開口する排出路７０が形成され、容器２０の周壁に排出口７０ａが設けられている。

容器２０の一端壁に設けられた開口２２を挿通して回転軸３５が設けられ、回転軸３５に回転刃３０が固定されている。
回転軸３５は、図示しない軸受部によって、容器２０に対して回転可能に保持されるとともに、図示しない軸封部によって、開口２２との間が気密に保持されている。

回転刃３０は、回転側保持部材３１と回転側刃部材３２で構成されている。回転側保持部材３１には回転側冷却空間３３が形成され、回転軸３５に設けられた回転軸冷却通路３６からの冷却媒体を回転側冷却空間３３に流通させることができる。
図１では、回転軸冷却通路３６を一つの通路として簡略化して示しているが、実際には冷却媒体が往復する二つの通路により構成されている。
回転軸３５は、駆動側端部にロータリージョイントを備え、冷却媒体の供給と排出とを行うことができる。

容器２０の他端壁には大きな蓋部材２３が設けられ、蓋部材２３に固定刃５０が取り付けられている。
固定刃５０は、固定側保持部材５１と固定側刃部材５２で構成されており、固定側保持部材５１には固定側冷却空間５３が形成されている。蓋部材２３及び固定側保持部材５１には、図示していない冷却通路が設けられて、固定側冷却空間５３に冷却媒体を連続的に流通させることができる。

本実施の形態の粉砕機１０は、微粉砕性能を向上させるために排出路７０の形態に特徴を備えている。
すなわち、排出路７０内に回転流を発生させて、刃面間４０からの放出流と排出路７０での回転流とを衝突させ、粒子相互間に自生粉砕を発生させるようにしている。
ここで、放出流とは、処理物が、回転刃３０の遠心力によって刃面間４０の周囲全体から気流を伴って面状に放出される流れのことである。
また、回転流とは、回転刃３０の軸心（回転軸３５の軸線）を含む断面において排出路７０の壁面に沿って一定方向に回転する流れのことである（図３の矢印参照）。

図２において、回転刃３０が矢印で示す方向（右回り）に回転することによって、粉砕された処理物は刃面間４０の全周から放出されて排出路７０に流入する。そして、排出路７０を右回りに流れて排出口７０ａから外部に排出される。

図３は、図１と同じ回転刃３０の軸心を含む断面において、排出路７０を拡大して示している。
排出路７０内に回転流（矢印参照）を発生させるための条件は、その形状を、回転刃３０の軸心方向に測定された長さを用いて表わすことができる。
すなわち、開口部７１での軸心方向の長さを開口長Ｌ１とし、内部７５での軸心方向の長さにおける最大値を内部長Ｌ２とするとき、開口長Ｌ１は内部長Ｌ２よりも短いことが必要である。
また、開口長Ｌ１の中心位置である開口中心７１ａと、内部長Ｌ２の中心位置である内部中心７５ａとが軸心方向でずれていることが必要である。

開口長Ｌ１を内部長Ｌ２よりも短くすることよって、流入した放出流が内部７５に閉じ込められて、回転流を生じ易い断面とすることができる。
そして、開口中心７１ａと内部中心７５ａとが異なっていること、すなわち、軸心方向の位置が一致していないことによって、壁面に沿って一定方向に回転する回転流を形成することができる。
排出路７０内に形成された回転流は激しい乱流となるために、処理物粒子が相互に衝突して自生粉砕を引き起こすことができる。

さらに、強力な自生粉砕を発生させるためには、放出流と回転流とを衝突させることが好ましい。この衝突は、開口部７１の一方の端壁７２における接線と、他方の端壁７３に接続する内部７５の周壁の接線とを交差させることにより、良好な状態とすることができる。
そして、２つの接線（図３では１点鎖線で図示）が交差するときの角度θが、４５〜１３５度であることが好ましく、９０度前後であることがより好ましい。

そして、激しい衝突を起こすためには、衝突時における放出流及び回転流が速いことが好ましく、排出路７０の断面形状、内表面の粗さ、内部の曲率、開口長Ｌ１等を実験的に選定することが好ましい。

図４には、図１と同じ断面において、２つの排出路８０ａ，８０ｂが並行して形成されている粉砕機１１を示している。排出路８０ａは、排出路８０ｂと対称形であり、排出路８０ａは、粉砕機１０における排出路７０と略同形である。
そして、粉砕機１０における一方の端壁７２を背中合わせにした形状であり、両者の間には山部８５が形成されている。

粉砕機１１においても、開口長を内部長よりも短くし、互いの中心位置をずらしているので、回転流を発生させるための条件を備えている。また、放出流と回転流とを衝突させるという、自生粉砕に優れる条件を備えている。

このように、本発明の粉砕機１０，１１は、従来の特許文献１に記載された粉砕機と同様に刃面間４０において強力な剪断力による粉砕処理を行うとともに、排出路７０内において自生粉砕処理を行って、より細かい微粉砕処理を行うことができる。

また、粉砕機１０，１１では、回転刃３０及び固定刃５０に冷却媒体を流して冷却することが可能であり、処理物の温度上昇を防ぐことができる。このため、プラスチック材料を溶融することなく粉砕処理することができる。また、食品材料が、本来持っている味や風味を失うことなく粉砕処理することができる。

図１に示すように、回転側冷却空間３３は回転側保持部材３１の内部に形成されているので、冷却媒体は回転側刃部材３２に直接接触することなく流通する。同様に、固定側冷却空間５３は固定側保持部材５１の内部に形成されているので、冷却媒体は固定側刃部材５２に直接接触することなく流通する。

このため、回転側刃部材３２及び固定側刃部材５２は、冷却媒体と接触することはなく間接的に冷却される構造となっている。
食品材料を処理する場合には、冷却媒体が処理物に混入することのないよう確実な漏洩防止構造が要求されるが、このような構成によって、冷却媒体が容器２０内（刃面間４０内）に入ることのない構造とすることができる。

図５により、固定刃５０における冷却媒体の流れについて具体的に示す。
盤状をなす固定側保持部材５１は、保持部本体５４と保持部蓋材５５によって構成されている。固定側冷却空間５３は、保持部本体５４が片側から一定の深さで広範囲に切削されて形成され、保持部蓋材５５により閉塞されている。そして、シール部材５６、５７により確実に密閉されているので、冷却媒体が固定側冷却空間５３から漏れ出ることはなく処理物に混入することはない。
なお、保持部蓋材５５には蓋部材２３を挿通して、冷却媒体の供給口９１と排出口９２とが設けられている。
回転刃３０についても、ほぼ同様の構造に形成されている。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計変更は、本発明に含まれる。
例えば、処理物がプラスチックである場合には、蓋部材２３を容器２０にボルトで固定するが、食品材料である場合には、ヒンジを用いて蓋部材２３を容易に開閉できるようにする。

１０： 粉砕機
２０： 容器
３０： 回転刃
３１： 回転側保持部材
３２： 回転側刃部材
３３： 回転側冷却空間
４０： 刃面間
５０： 固定刃
５１： 回転側保持部材
５２： 回転側刃部材
５３： 回転側冷却空間
６０： 供給路
７０： 排出路
７１： 開口部
７２： 端壁
７３： 端壁
７５： 内部
１１： 粉砕機
８０ａ： 排出路
８０ｂ： 排出路
Ｌ１： 開口長
Ｌ２： 内部長

Claims (5)

1. 容器内で向かい合う回転刃と固定刃とを備え、刃面間で処理物を乾式粉砕する粉砕機であって、
   前記固定刃の中央部を経由する処理物の供給路と、前記刃面間の周囲に向かって開口する排出路とを備え、
   前記排出路は、前記回転刃の軸心を含む断面において軸心方向の長さとなる開口部における開口長が、内部での最大長となる内部長よりも小さく、かつ、それぞれの中心位置が前記軸心方向でずれていることを特徴とする粉砕機。
2. 前記断面において、前記開口部を形成する２つの端壁の一方の端壁の接線が他方の端壁に接続する前記内部の周壁の接線と交差するとともに、その交差する角度が４５〜１３５度であることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
3. 前記排出路が、前記軸心方向に隣接して２つ並行に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕機。
4. 前記固定刃が、固定側保持部材と固定側刃部材とを有し、前記固定側保持部材の内部に冷却媒体を流すための固定側冷却空間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1項に記載の粉砕機。
5. 前記回転刃が、回転側保持部材と回転側刃部材とを有し、前記回転側保持部材の内部に冷却媒体を流すための回転側冷却空間を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか1項に記載の粉砕機。