JP2023139662A - 粉砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低風量運転であっても、回転テーブル下方のテーブル下空間への被処理物の落ち込みを防いで安定した運転を維持しながら被処理物の粉砕を行えるようにする。【解決手段】被処理物を粉砕する粉砕部１６をロータ１２の回転テーブル１２ａの外周縁部に有する粉砕室１１に気流を導入する気流導入路２０を設ける。この気流導入路２０として、回転テーブル１２ａの下方に設けたテーブル下空間２１と、テーブル下空間２１に空気を導入する気流導入口２２と、テーブル下空間２１と回転テーブル１２ａの外周縁との間に形成され、テーブル下空間２１から粉砕室１１への気流を導入するラビリンスシール部２３とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹き上げ通路を有する、粉砕装置に関する。

従来から、樹脂や鉱物、食品原料を粉砕する、様々な粉砕装置が使用されている。この種の粉砕装置では、例えば、特許文献１のように、外部ケーシングと、外部ケーシング内の仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、この内部ケーシングに被処理物を内部ケーシング内に投入する投入口と、内部ケーシングの下方に設けられて被処理物を粉砕する粉砕部を備えた粉砕室と、この粉砕室に気流を導入する気流導入口と、内部ケーシングと外部ケーシングとの間に形成され、粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹き上げ通路と、内部ケーシングの上部に設けられ、吹き上げ通路から気流搬送された被処理物を分級する分級部とを備え、粉砕が十分でない被処理物を分級部から内部ケーシングを通じて粉砕室へ還流する粉砕装置が知られている。

特開２０１８－５１４２０号公報

図４に示すように、従来の衝撃式粉砕機の通気機構では、外部ケーシング１０１ａの下部外周のダクト１０１ｄを通して粉砕室１１１内へ空気を送り込んでいた。

この構造で、通常の風量よりも少ない低風量で運転をすると、粉砕動力が不安定となり、ロータの回転テーブル１１２ａの下方のテーブル下空間１２１への原料の落ち込みが発生し、安定した運転を維持することが厳しい状況であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低風量運転であっても、回転テーブル下方のテーブル下空間への被処理物の落ち込みを防いで安定した運転を維持しながら被処理物の粉砕を行えるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、回転テーブルの真下にラビリンスシール部を設けた。

具体的には、第１の発明では、粉砕装置は、
外部ケーシングと、
上記外部ケーシング内の仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、
被処理物を上記内部ケーシング内に投入する投入口と、
上記内部ケーシングの下方に設けられて上記被処理物を粉砕する粉砕部をロータの回転テーブルの外周縁部に有する粉砕室と、
上記粉砕室に気流を導入する気流導入路と、
上記内部ケーシングと上記外部ケーシングとの間に形成され、上記粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹き上げ通路とを備え、
上記気流導入路は、
上記回転テーブルの下方に設けたテーブル下空間と、
上記テーブル下空間に空気を導入する気流導入口と、
上記テーブル下空間と上記回転テーブルの外周縁との間に形成され、該テーブル下空間から上記粉砕室への気流を導入するラビリンスシール部とを備えている。

上記の構成によると、回転テーブルと、その下方のテーブル下空間との間にラビリンスシール部が設けられているので、このラビリンスリール部を通って粉砕室に低風量の気流が導入されると共に、ラビリンスシール部によって適度に塞がれているので、低風量運転においても、テーブル下空間に被処理物が落ち込まない。このため、低風量運転であっても安定した運転を維持できる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記ラビリンスシール部は、
上記回転テーブルの外周縁と、
上記回転テーブルの真下に固定された断面Ｌ字状のリング部材との隙間で構成されている。

上記の構成によると、簡単な構成で、ラビリンスシール部の隙間調整も容易である。

以上説明したように、本発明によれば、低風量運転であっても、回転テーブルの下部への被処理物の落ち込みを防いで安定した運転を維持しながら被処理物の粉砕を行うことができる。

本発明の実施形態に係る粉砕装置のラビリンスシール部及びその周辺を拡大して示す断面図である。 粉砕装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る粉砕装置を含む粉砕システムを示す概略図である。 従来技術に係るダクト及びその周辺を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

－粉砕システムの構成－
図３は本発明の実施形態の粉砕装置１を含む粉砕システム１０の概要を示し、この粉砕システム１０は、粉砕装置１に原料を供給する供給機２を備えている。供給機２から供給される被処理物としての原料は、供給用ロータリバルブ３を介し、粉砕装置１の投入口１１ａに供給されるように構成されている。この原料は、樹脂、鉱物、食品原料等特に限定されないが、本実施形態は、２次電池材料のカーボンなど低風量運転に適したものが考えられる。

粉砕装置１には、所定圧力の大気が気流導入口２２に導入される。大気は、エアコンプレッサなどで高圧にされたり、温度調整されていたりしてもよい。

一方、粉砕装置１で粉砕された被処理物は、排気ファン６による気流と共にバグフィルタ４に搬送される。

そして、バグフィルタ４内で気流と粉砕製品が分離され、バグフィルタ用ロータリバルブ５を運転して粉砕製品を取り出すことができるようになっている。排気ファン６は、バグフィルタ４の下流側に接続されており、粉砕システム１０内の空気が大気中に排出されるように構成されている。

図１及び図２に示すように、粉砕装置１は、円筒状の外部ケーシング１ａを有し、その内部に、それよりも小径の円筒状の内部ケーシング１ｂが同軸上に固定されている。内部ケーシング１ｂの下方に粉砕室１１が、同じく同軸に結合されている。

粉砕室１１下部の底部ケーシング１ｄには、ロータ１２が回転可能に内蔵されている。ロータ１２は、粉砕室１１の下方に設けた駆動部７（図３にのみ示す）で駆動されるようになっている。詳しくは図示しないが、粉砕用電動モータ１３の下端に設けた駆動側プーリに掛けられたＶベルトに駆動された従動側プーリによって回転軸１４が回転され、この回転軸１４に回転一体に連結されたロータ１２が回転されるように構成されている。そして、粉砕室１１の内周面には、円筒状（リング状）の粉砕用ライナ１５が固定されている。一方、ロータ１２上面の回転テーブル１２ａの外周縁部には、先端が粉砕用ライナ１５に近接するように、複数の粉砕部１６が取り付けられている。粉砕部１６の形状は特に限定されず、ハンマ状のものであってもよいし、切断して破砕するような刃形状のものでもよい。

また、内部ケーシング１ｂの上部には、例えば、分級用電動モータ１７ａで駆動され、粉砕された被処理物を分級する分級部１７が配置されている。

そして、内部ケーシング１ｂと外部ケーシング１ａとの間には、粉砕室１１で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹き上げ通路１ｃが形成されている。分級部１７と粉砕室１１の間において、内部ケーシング１ｂ内に連通するように、被処理物を内部ケーシング１ｂ内に投入する投入口１１ａが設けられている。投入口１１ａは、外部ケーシング１ａに対して適度な投入角を有するように挿入された円筒体の内部に形成されている。

一方、分級部１７の下面からは被処理物を排出する排出管１１ｃが、内部ケーシング１ｂを貫通して外部ケーシング１ａの外側まで延びている。

上述したように、粉砕部１６は、回転する回転テーブル１２ａの外周縁部に設けられ、投入口１１ａから投入された被処理物及び分級部１７から環流してきた被処理物を粉砕するように構成されている。

そして、本実施形態の特徴として、粉砕装置１には、粉砕室１１に気流を導入する気流導入路２０が設けられている。この気流導入路２０は、回転テーブル１２ａの下方に設けたテーブル下空間２１を有する。このテーブル下空間２１は、底部ケーシング１ｄ内の回転軸１４のある、外気と遮断された空間である。

また、気流導入路２０は、このテーブル下空間２１に空気を導入する気流導入口２２を備えている。この気流導入口２２は、底部ケーシング１ｄの外周に設けられた、例えば閉鎖可能なパイプ状部材によって形成されている。

さらに、気流導入路２０は、テーブル下空間２１と回転テーブル１２ａの外周縁との間に形成され、テーブル下空間２１から粉砕室１１への気流を導入するラビリンスシール部２３を備えている。このラビリンスシール部２３は、回転テーブル１２ａの外周縁と、回転テーブル１２ａの真下に固定された断面Ｌ字状のリング部材２４との隙間で構成されている。リング部材２４は、皿ビス２５などで、回転テーブル１２ａの下方に脱着可能となっており、その外周面の肉厚調整により、ラビリンスシール部２３の隙間の調整を行えるようになっている。例えば、リング部材２４の円筒状部分の高さが４０ｍｍ程度で厚さが５ｍｍ程度である。このリング部材２４の内周面と回転テーブル１２ａの外周面との間の半径方向の隙間は、例えば１ｍｍである。また、リング部材２４の上面と、回転テーブル１２ａの外周縁底面との隙間は、例えば１ｍｍである。このように、本実施形態では、簡単な構成で、ラビリンスシール部２３の隙間調整も容易となっている。ラビリンスシール部２３の隙間部分は、周方向に連続していてもよいし、一部途切れていてもよい。

気流導入口２２からの気流は、ラビリンスシール部２３の隙間を通って粉砕室１１へ向かい、被処理物を舞い上げながら外部ケーシング１ａとその内部を区切る内部ケーシング１ｂとの間に形成した吹き上げ通路１ｃを通るようになっている。

－粉砕システムの作動－
このように構成した粉砕システム１０では、図２に示すように、供給機２に投入された被処理物は、供給機２より粉砕室１１上部の投入口１１ａへ投入される。

次いで、投入口１１ａから内部ケーシング１ｂに投入された被処理物は、粉砕室１１に向かって落下する。そして、粉砕部１６及び粉砕用ライナ１５によって細かく粉砕された後、粉砕室１１の底部のラビリンスシール部２３から導入された気流によって舞い上げられる。

次いで、吹き上げられた被処理物は、分級部１７に到る。この分級部１７では、所定粒度の被処理物は分級部１７を通過し、内部ケーシング１ｂの排出管１１ｃから排出される。

次いで、排出管１１ｃから排出された被処理物は、排気ファン６による気流と共にバグフィルタ４に搬送される。そして、バグフィルタ４内で気流と粉砕製品が分離され、バグフィルタ用ロータリバルブ５を運転して粉砕製品が取り出される。

一方、分級部１７で分級されて排出されずに粉砕室１１に落下してきた被処理物は、粉砕部１６及び粉砕用ライナ１５によって細かく粉砕された後、気流導入口２２から導入されてラビリンスシール部２３を通って粉砕室１１の底部から導入された気流によって舞い上げられ、吹き上げ通路１ｃを通って再び分級部１７へと導入される。

このように、本実施形態では、回転テーブル１２ａと、その下方のテーブル下空間２１との間にラビリンスシール部２３が設けられているので、テーブル下部への原料の落ち込むスペースがなくなり、低風量運転であっても、テーブル下空間２１に被処理物が落ち込まない。このため、本実施形態の構成により、従来の標準風量に対する半分以下の風量である低風量運転が可能となる。故に本実施形態の粉砕装置１は、微粉砕の用途にも非常に適している。

本発明によれば、低風量運転が可能となり、常温の導入空気を削減できるので、熱損失を抑えることが可能となるメリットがある。また、図４に示したようなダクト１０１ｄも必要ではなくなって装置構造の単純化により、製作コストの削減も可能となった。

以上説明したように、低風量運転であっても、回転テーブルの下部への被処理物の落ち込みを防いで安定した運転を維持しながら被処理物の粉砕を行うことができる。そして、本実施形態の粉砕装置１は、通常の粉砕用途だけでなく、凍結粉砕の用途にも適用することができる。

－実施例－
採用する風量は粉砕装置１の大きさに依存するが、実際に実機で試験した結果を以下に説明する。

回転テーブル１２ａの直径Ｄ１がＤ１＝３００ｍｍのとき、標準風量Ｖ０＝１０ｍ^３／ｍｉｎ、通常風量Ｖ１＝８～１５ｍ^３／ｍｉｎ、低風量Ｖ２＝１～５ ｍ^３／ｍｉｎとなった。

また、Ｄ１＝４５０ｍｍのとき、標準風量Ｖ０＝２２．５ｍ^３／ｍｉｎ、低風量Ｖ２＝２～１１ｍ^３／ｍｉｎとなり、
Ｄ１＝６８０ｍｍのとき、標準風量Ｖ０＝５１．４ｍ^３／ｍｉｎ、低風量Ｖ２＝５～２５ｍ^３／ｍｉｎとなり、
Ｄ１＝１０００ｍｍのとき、標準風量Ｖ０＝１１１ｍ^３／ｍｉｎ、低風量Ｖ２＝１１～５５ｍ^３／ｍｉｎとなった。

風量が少ないほど、細かく粉砕できるので、本発明の実施形態は、微粉砕の用途に適用される。例えば、被処理物としては、２次電池材料のカーボンが挙げられ、低風量によるその微粉砕に最適であることが分かった。

標準風量Ｖ０と低風量Ｖ２で粉砕された場合の粒径については、風量の比の０．５乗倍で粒径が小さくなることから、例えば、風量が１／４に減ると、粒径が１／４の０．５乗倍で、１／２となることが分かる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、分級用電動モータ１７ａに駆動される分級部１７を設け、分級用電動モータ１７ａの回転数によって分級する粒度を調整するようにしたが、動力を使わないで流入する風速を調整することにより、粒度を調整するサイクロン式分級部を設けてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 粉砕装置
１ａ 外部ケーシング
１ｂ 内部ケーシング
１ｃ 吹き上げ通路
１ｄ 底部ケーシング
２ 供給機
３ 供給用ロータリバルブ
４ バグフィルタ
５ バグフィルタ用ロータリバルブ
６ 排気ファン
７ 駆動部
１０ 粉砕システム
１１ 粉砕室
１１ａ 投入口
１１ｃ 排出管
１２ ロータ
１２ａ 回転テーブル
１３ 粉砕用電動モータ
１４ 回転軸
１５ 粉砕用ライナ
１６ 粉砕部
１７ 分級部
１７ａ 分級用電動モータ
２０ 気流導入路
２１ テーブル下空間
２２ 気流導入口
２３ ラビリンスシール部
２４ リング部材
２５ 皿ビス

Claims (2)

1. 外部ケーシングと、
   上記外部ケーシング内の仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、
   被処理物を上記内部ケーシング内に投入する投入口と、
   上記内部ケーシングの下方に設けられて上記被処理物を粉砕する粉砕部をロータの回転テーブルの外周縁部に有する粉砕室と、
   上記粉砕室に気流を導入する気流導入路と、
   上記内部ケーシングと上記外部ケーシングとの間に形成され、上記粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹き上げ通路とを備え、
   上記気流導入路は、
   上記回転テーブルの下方に設けたテーブル下空間と、
   上記テーブル下空間に空気を導入する気流導入口と、
   上記テーブル下空間と上記回転テーブルの外周縁との間に形成され、該テーブル下空間から上記粉砕室への気流を導入するラビリンスシール部とを備えている
   ことを特徴とする粉砕装置。
2. 上記ラビリンスシール部は、
   上記回転テーブルの外周縁と、
   上記回転テーブルの真下に固定された断面Ｌ字状のリング部材との隙間で構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の粉砕装置。