JP2022076167A - 縦型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】処理槽からスラリーを容易に排出可能であり、かつ処理槽およびスクリューを簡便に取り外し、清掃することが可能な縦型粉砕機を提供する。【解決手段】縦型粉砕機１は、鉛直方向に延びる処理槽本体２ａ、および処理槽本体２ａの下開口を塞ぐ下蓋２ｂを有する処理槽２と、処理槽２内に配置され、鉛直方向に延びるスクリュー１０と、スクリュー１０を回転させる駆動機３と、駆動機３を収容する駆動機ハウジング７と、スクリュー１０のスクリュー軸１３を駆動機３の回転軸４に連結するカップリング１８と、処理槽２を駆動機ハウジング７に接続および離隔する昇降機構２５と、処理槽２の下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して開閉する開閉機構３０と、を備える。回転軸４は、駆動機ハウジング７から処理槽２内部まで延びている。カップリング１８は、処理槽２内に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、処理槽に収容された粒体を含むスラリーと粉砕媒体とを撹拌して、粒体を所望の粒径を有する粉体に粉砕する縦型粉砕機に関する。

従来から、縦型粉砕機を用いて、鉄、非鉄金属、貴金属鉱石、無機物および／または有機物などの様々な塊状物または粒状物（以下、単に「粒体」と称する）を粉砕して所望の粒径を有する粉状物（以下、単に「粉体」と称する）を生成している（例えば、特許文献１参照）。縦型粉砕機は、タワーミルとも称されることがある。この縦型粉砕機は、例えば、鉛直方向に延びる処理槽と、処理槽内に配置されるスクリューと、スクリューを回転させる駆動機と、を備えている。駆動機は、処理槽の上方に配置される。スクリューは、鉛直方向に延びており、該スクリューのスクリュー軸は駆動機の回転軸と処理槽内で連結される。

縦型粉砕機を用いて粒体から粉体を生成するときは、水、溶剤、油、腐食性流体、プロセス溶液などの液体に粒体を混合させたスラリーと、複数の粉砕媒体を処理槽内に投入して、スクリューを回転させる。粉砕媒体は、例えば、鋼鉄製ボール、またはセラミック製ボールである。本明細書では、粉砕媒体を、「粉砕ボール」と称することがある。スクリューの回転によって、処理槽内で、スラリーと粉砕ボールとが撹拌され、スラリー内の粒体同士の接触、および粒体と粉砕ボールとの接触により、粒体が粉砕される。この粉砕処理を所定時間継続することで、粒体から所望の粒径を有する粉体を生成することができる。なお、この粉砕処理は、回分式粉砕だけでなく、分級機を組み合わせた連続式粉砕にも適用することがある。

特開２０１９－２０９３１６号公報

従来の縦型粉砕機では、粉砕処理後のスラリーを処理槽から取り出すための排出口（例えば、ノズルなど）が処理槽の下部側面に設けられている。排出口を開くことにより、処理槽内のスラリーが粉砕ボールとともに処理槽から排出される。

しかしながら、生成されたスラリーの物性（例えば、粘度など）によっては、処理槽内のスラリーを完全に排出することが困難なことがある。さらに、前の粉砕処理で用いた粒体と異なる粒体を処理する場合、得られるスラリーが前の粉砕処理で用いた粒体（および粉体）に汚染されることがあるため、処理槽およびスクリューの清掃が要求される。特に、粉砕処理後のスクリューの表面および処理槽内面には粒体（および粉体）が固着または残留していることがあり、粉体の汚染防止の観点から、処理槽およびスクリューの清掃は重要な課題である。

従来の縦型粉砕機では、処理槽およびスクリューの清掃を行う際には、処理槽内部のスラリーおよび粉砕ボールを排出し、点検口などから作業する必要がある。しかしながら、処理槽内にはスクリューが吊り下げられていて作業性が悪い。そのため、処理槽およびスクリューの清掃および取り外し作業が困難であり、作業の負担および危険性が大きかった。

そこで、本発明は、処理槽からスラリーを容易に排出可能であり、かつ処理槽およびスクリューを簡便に取り外し、清掃することが可能な縦型粉砕機を提供することを目的とする。

一態様では、鉛直方向に延びる処理槽本体、および処理槽本体の下開口を塞ぐ下蓋を有する処理槽を備え、該処理槽に収容された粒体を含むスラリーと粉砕媒体とを撹拌して、前記粒体を粉砕する縦型粉砕機であって、前記処理槽内に配置され、鉛直方向に延びるスクリューと、前記スクリューを回転させる駆動機と、前記駆動機を収容する駆動機ハウジングと、前記スクリューのスクリュー軸を前記駆動機の回転軸に連結するカップリングと、前記処理槽を前記駆動機ハウジングに接続および離隔する昇降機構と、前記処理槽の下蓋を前記処理槽本体に対して開閉する開閉機構と、を備え、前記回転軸は、前記駆動機ハウジングから前記処理槽内部まで延びており、前記カップリングは、前記処理槽内に配置されている、縦型粉砕機が提供される。

一態様では、前記縦型粉砕機は、前記処理槽が前記駆動機ハウジングから離隔している離隔状態を検知可能なセンサーをさらに備えている。
一態様では、前記縦型粉砕機は、前記駆動機の動作を制御する制御装置をさらに備えており、前記制御装置は、前記センサーが前記離隔状態を検知しているときは、前記駆動機の動作を停止させる。

本発明によれば、開閉機構を用いて処理槽の下蓋を開くことにより、スラリーの自然流下を利用して、処理槽内のスラリーおよび粉砕媒体を容易に処理槽の外部に排出できる。さらに、昇降機構により処理槽を下降させることで、処理槽を駆動機ハウジングから離隔することができる。処理槽を下降させることでスクリューを露出させた後で、カップリングからスクリュー軸を切り離すことで、スクリューを縦型粉砕機から取り外すことができる。その結果、処理槽およびスクリューの清掃を容易に行うことができる。

図１は、一実施形態に係る縦型粉砕機を示す模式図である。 図２（ａ）は、スクリューを回転させて、粉砕処理を実行している処理槽を示す模式図であり、図２（ｂ）は、粉砕処理後のスラリーを排出している処理槽を示す模式図である。 図３は、処理槽が駆動機ハウジングから離隔された状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る縦型粉砕機を示す模式図である。図１に示す縦型粉砕機１は、鉛直方向に延び、略円筒形状を有する処理槽２と、処理槽２内に配置され、鉛直方向に延びるスクリュー１０と、スクリュー１０を回転させる駆動機３と、駆動機３を収容する駆動機ハウジング７と、を備える。図１に示す縦型粉砕機１は、比較的小型の縦型粉砕機であり、例えば、粒体を粉体に粉砕する実験に用いられる。このような小型の縦型粉砕機では、処理槽２は、ベッセルと称されることがある。

図１に示す駆動機３は、駆動軸９を回転させる駆動機本体３ａと、スクリュー１０のスクリュー軸１３に連結される回転軸４と、駆動軸９の回転を回転軸４に伝達する駆動力伝達機構１１と、を備える。本実施形態では、駆動機本体３ａは、駆動軸９を有する電動機である。しかしながら、駆動機本体３ａは、駆動軸９を有する限り電動機に限定されない。回転軸４は、処理槽２内に配置されたカップリング１８を介してスクリュー軸１３に連結されている。

本実施形態では、駆動力伝達機構１１は、駆動軸９に取り付けられた第１プーリと、回転軸４に取り付けられた第２プーリと、第１プーリと第２プーリとの間に掛け渡されたベルトと、を備えている。駆動軸９を回転させると、第１プーリが回転し、第１プーリの回転がベルトを介して第２プーリに伝えられ、第２プーリが回転する。第２プーリが回転すると、第２プーリに取り付けられた回転軸４が回転し、その結果、スクリュー１０が回転するようになっている。

一実施形態では、駆動力伝達機構１１を省略して、駆動機３の駆動軸９をスクリュー１０のスクリュー軸１３にカップリング１８を介して連結してもよい。この場合、駆動機３は処理槽の上方に配置され、駆動機３の駆動軸９がスクリュー軸１３に連結される回転軸として機能する。

なお、図示はしないが、駆動力伝達機構１１を、互いに噛み合う複数のギアを用いて構成してもよい。この場合、駆動軸９および回転軸４に、それぞれ、ギアが取り付けられる。駆動軸９に取り付けられたギアを、回転軸４に取り付けられたギアに噛み合わせることで、駆動力伝達機構１１が構成される。駆動軸９に取り付けられたギアと、回転軸４に取り付けられたギアとの間に、さらに別のギアを一枚または複数枚配置し、これらのギアを互いに噛み合わせてもよい。

処理槽２は、略円筒形状を有する処理槽本体２ａと、処理槽本体２ａの下開口を塞ぐ下蓋２ｂと、を備える。本実施形態では、スクリュー１０のスクリュー軸１３の中心軸線は、処理槽２の中心軸線に一致する。一実施形態では、スクリュー軸１３の中心軸線は、処理槽２の中心軸線に一致しなくてもよい。処理槽２は、駆動機ハウジング７に後述する昇降機構によって接続されている。駆動機３の回転軸４は、処理槽２の内部まで延びている。

縦型粉砕機１は、さらに、処理槽本体２ａと駆動機ハウジング７とを接続および離隔する昇降機構２５と、下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して開閉する開閉機構３０とを備えている。昇降機構２５は、処理槽本体２ａを駆動機ハウジング７に対して密接および離隔させることが可能な機構である。本実施形態では、昇降機構２５は、処理槽本体２ａに連結される少なくとも一つの連結軸２７と、連結軸２７を介して処理槽本体２ａを駆動機ハウジング７に対して密接および離隔させることが可能な昇降駆動機２８と、を備える。図１に示す昇降機構２５は、一つの連結軸２７を有しているが、本実施形態はこの例に限定されない。昇降機構２５は、複数の連結軸２７を有していてもよい。図示はしないが、昇降機構は、駆動機ハウジング７を処理槽本体２ａに対して移動させることにより、駆動機ハウジング７を処理槽本体２ａに対して密接および離隔させることが可能な機構であってもよい。

昇降駆動機２８は、処理槽本体２ａを駆動機ハウジング７に所定の圧力で押しつけることができる。この動作により、粉砕処理中に、処理槽本体２ａ内のスラリーおよび粉砕ボールが処理槽２の外部に漏洩することが防止される。昇降駆動機２８を駆動して、処理槽本体２ａを駆動機ハウジング７から離隔させると、スクリュー１０を露出させることができる。

昇降駆動機２８の構成は、連結軸２７を介して処理槽本体２ａを所定の圧力で駆動機ハウジング７に押しつけることができる限り任意である。昇降駆動機２８の例としては、油圧式駆動機、空圧式駆動機、機械式駆動機などがあげられる。

本実施形態では、開閉機構３０は、下蓋２ｂに連結され、該下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して密接および離隔させることが可能な昇降機構である。具体的には、開閉機構３０は、下蓋２ｂに連結される少なくとも一つの昇降軸３１と、昇降軸３１を介して下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して密接および離隔させることが可能な上下動駆動機３３と、を備える。図１に示す開閉機構３０は、一つの昇降軸３１を有しているが、本実施形態はこの例に限定されない。開閉機構３０は、複数の昇降軸３１を有していてもよい。

上下動駆動機３３は、下蓋２ｂを処理槽本体２ａに所定の圧力で押しつけることができる。この動作により、処理槽本体２ａからスラリーおよび粉砕ボールが漏洩することが防止される。上下動駆動機３３を駆動して、下蓋２ｂを処理槽本体２ａから離隔させると、処理槽本体２ａ内のスラリーおよび粉砕ボールを処理槽本体２ａから排出することができる。

上下動駆動機３３の構成は、昇降軸３１を介して下蓋２ｂを所定の圧力で処理槽本体２ａに押しつけることができる限り任意である。上下動駆動機３３の例としては、油圧式駆動機、空圧式駆動機、機械式駆動機などがあげられる。

縦型粉砕機１は、さらに、駆動機３の動作を制御する制御装置３６を有している。制御装置３６は、駆動機ハウジング７に収容されており、駆動機３に図示しない信号線などを介して接続されている。制御装置３６は、駆動機３の駆動機本体３ａの動作を制御して、駆動軸９の回転速度および回転方向を制御可能である。一実施形態では、制御装置３６を駆動機ハウジング７の外部に配置してもよい。

本実施形態では、制御装置３６は、図示しない信号線などを介して昇降機構２５および開閉機構３０にも接続されており、昇降機構２５および開閉機構３０の動作を制御可能に構成されている。より具体的には、制御装置３６は、昇降機構２５の昇降駆動機２８の動作、および開閉機構３０の上下動駆動機３３の動作を制御する。駆動機３の駆動機本体３ａを動作させて処理槽２で粉砕処理を実行している間は、制御装置３６は、昇降機構２５の昇降駆動機２８によって処理槽２ａを駆動機ハウジング７に密接させた状態に維持し、開閉機構３０の上下動駆動機３３によって下蓋２ｂを処理槽本体２ａに密接させた状態に維持する。

縦型粉砕機１は、さらに、処理槽２が駆動機ハウジング７から離隔している離隔状態を検知可能なセンサー３８を有する。センサー３８も図示しない信号線などを介して制御装置３６に接続されている。センサー３８が離隔状態を検知すると、制御装置３６は、駆動機３の動作を停止させる（安全インターロック）。センサー３８は、光電センサー、または赤外線センサーなどの非接触式センサーが好ましい。しかしながら、センサー３８は、処理槽２が駆動機ハウジング７から離隔していることを検知可能である限り任意のセンサーを用いることができる。

縦型粉砕機１の処理槽本体２ａは、図示しない投入口を有しており、該投入口から、被破砕物としての粒体と、粉砕ボール（粉砕媒体）８とが処理槽本体２ａに投入される。一実施形態では、昇降機構２５を用いて処理槽２を縦型粉砕機１から離隔し、この状態で粒体と粉砕ボール８とを処理槽２の処理槽本体２ａに投入してもよい。縦型粉砕機１の処理槽２に投入される粒体は、塊状物または粒状物である限り特に限定されないが、例えば、鉄、非鉄金属、貴金属鉱石、無機物、および／または有機物を含んでいる。粒体は、水、溶剤、油、腐食性流体、プロセス溶液などの液体と混合されたスラリーの状態で、処理槽本体２ａに投入される。一実施形態では、粒体と、上記液体とを、処理槽２ａに投入し、この状態で、スクリュー１０を回転させることによって処理槽本体２ａ内でスラリーを生成してもよい。

処理槽本体２ａに投入される粉砕ボール８の材料および大きさは、スラリーに含まれる粒体を粉砕できる限り、特に限定されない。粉砕ボール８の材料の例としては、セラミックス、無機材料、耐腐食材料、または鋼鉄などがあげられる。粉砕ボール８の直径は、例えば、６～２５ｍｍの範囲にある。図示はしないが、球状以外の形状を有する粉砕媒体を処理槽２に投入してもよい。例えば、粉砕媒体は、円筒形状を有していてもよい。

次に、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して、このように構成された縦型粉砕機１の運転方法について説明する。図２（ａ）は、スクリューを回転させて、粉砕処理を実行している処理槽を示す模式図である。図２（ｂ）は、粉砕処理後のスラリーを排出している処理槽を示す模式図である。図２（ａ）および図２（ｂ）では、開閉機構３０の図示を省略している。最初に、粒体を含むスラリーと粉砕ボール８とが処理槽２の処理槽本体２ａに投入される。次いで、図２（ａ）に示すように、駆動機３が駆動され、これによりスクリュー１０が回転して、処理槽本体２ａ内のスラリーが粉砕ボール８とともに撹拌される。

スクリュー１０は螺旋状に連続して延びる羽根を有しているため、スラリーおよび粉砕ボール８は、スクリュー１０のスクリュー軸１３の軸方向に沿って上方に移動する。スラリーおよび粉砕ボール８が処理槽２の上部まで移動すると、今度は、スラリーおよび粉砕ボール８が自重によって処理槽２の内面に沿って下方に移動する。すなわち、処理槽２内にはスラリーと粉砕ボール８の対流が発生する。この対流によって、スラリーに含まれる粒体同士が接触し、さらに、粒体と粉砕ボール８とが接触して、粒体が所望の粒径を有する粉体まで粉砕される。

所望の粒径を有する粉体が含まれるスラリーと粉砕ボール８とを処理槽２から排出するときは、制御装置３６は、開閉機構３０を起動して、下蓋２ｂを処理槽本体２ａから離隔させる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、制御装置３６は、開閉機構３０の上下動機構３３を動作させて、下蓋２ｂを下方に移動させる。この動作によって、処理槽本体２ａ内のスラリーおよび粉砕ボール８が自然流下で処理槽本体２ａから排出される。したがって、処理槽２内のスラリーを容易に該処理槽２の外部に排出することができる。処理槽２ａから排出されたスラリーおよび粉砕ボール８は、例えば、格子、網のような分離具を用いて分離され、回収容器４０に貯留される。

このように運転される縦型粉砕機１の処理槽２およびスクリュー１０を、清掃するときは、最初に、駆動機３の運転を停止して、スクリュー１０の回転を停止させる。次いで、上述したように、開閉機構３０により下蓋２ｂを処理槽本体２ａから下方に離隔させ、処理槽２からスラリーおよび粉砕ボール８を排出させる。

次いで、昇降機構２５を用いて、処理槽２を駆動機ハウジング７から離隔させる。処理槽２が駆動機ハウジング７から離隔すると、センサー３８は制御装置３６に信号を送信し、駆動機３（すなわち、駆動機３の駆動機本体３ａ）を停止させた状態に維持する。この動作により、処理槽２が駆動機ハウジング７から離れた離隔状態で、スクリュー１０が回転することが防止される。

図３は、処理槽が駆動機ハウジングから取り外された状態を示す模式図である。図３では、昇降機構２５および開閉機構３０の図示を省略している。本実施形態では、昇降機構２５を用いて容易に処理槽２を駆動機ハウジング７から離隔することができる。

図３に示すように、処理槽２を縦型粉砕機１から離隔すると、スクリュー１０のスクリュー軸１３を回転軸４に連結するカップリング１８が露出する。したがって、作業者は、容易にカップリング１８にアクセスすることができる。すなわち、作業者は、カップリング１８の係合を解除して、スクリュー１０を容易に回転軸４から切り離すことができる。その結果、作業者は、処理槽２とスクリュー１０の清掃を容易かつ完全に行うことができる。

上述した実施形態では、開閉機構３０は、上下動駆動機３３を用いて下蓋２ｂを上下方向に移動させる昇降機構である。しかしながら、開閉機構３０は、この例に限定されない。図示はしないが、開閉機構３０は、下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して回動自在に連結するヒンジと、ヒンジを支点として下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して回動させる回動機構と、を備えた回動機構であってもよい。この場合、ヒンジは、処理槽本体２ａに固定される第１ブロックと、下蓋２ｂに固定される第２ブロックと、第２ブロックを第１ブロックに対して回転可能に連結するヒンジピンと、を備える。回動機構の例としては、例えば、下蓋２ｂを処理槽本体２ａに対して回動させる油圧式駆動機、空圧式駆動機、または機械式駆動機があげられる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 縦型粉砕機
２ 処理槽
３ 駆動機
４ 回転軸
７ 駆動機ハウジング
８ 粉砕ボール
９ 駆動軸
１０ スクリュー
１１ 駆動力伝達機構
１３ スクリュー軸
１５ ストッパ部材
１８ カップリング
２５ 昇降機構
２７ 連結軸
２８ 昇降駆動機
３０ 開閉機構
３１ 昇降軸
３３ 上下動駆動機
３６ 制御装置
３８ センサー
４０ 回収容器

Claims (3)

1. 鉛直方向に延びる処理槽本体、および処理槽本体の下開口を塞ぐ下蓋を有する処理槽を備え、該処理槽に収容された粒体を含むスラリーと粉砕媒体とを撹拌して、前記粒体を粉砕する縦型粉砕機であって、
   前記処理槽内に配置され、鉛直方向に延びるスクリューと、
   前記スクリューを回転させる駆動機と、
   前記駆動機を収容する駆動機ハウジングと、
   前記スクリューのスクリュー軸を前記駆動機の回転軸に連結するカップリングと、
   前記処理槽を前記駆動機ハウジングに接続および離隔する昇降機構と、
   前記処理槽の下蓋を前記処理槽本体に対して開閉する開閉機構と、を備え、
   前記回転軸は、前記駆動機ハウジングから前記処理槽内部まで延びており、
   前記カップリングは、前記処理槽内に配置されている、縦型粉砕機。
2. 前記処理槽が前記駆動機ハウジングから離隔している離隔状態を検知可能なセンサーをさらに備えている、請求項１に記載の縦型粉砕機。
3. 前記駆動機の動作を制御する制御装置をさらに備えており、
   前記制御装置は、前記センサーが前記離隔状態を検知しているときは、前記駆動機の動作を停止させる、請求項２に記載の縦型粉砕機。

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