JP2019202293A - 粉砕機 - Google Patents

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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。

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