JP2755519B2 - 粉砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末、セラミッ
ク、穀類等の粉末を製造するための新規な粉砕機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属粉末、セラミック粉末又は穀
類の粉末を製造するための粉砕機としてボールミル、ス
タンプミル、振動ミル、ハンマーミル、ロールミル、ニ
ューマチックミル、カッターミル、アトリッションミル
等が広く用いられている。これらの粉砕機はそれぞれの
特徴を有しており、材料、粒度によって使い分けられて
いる。しかしいずれの粉砕機も所要動力が大きく、その
原因は粉砕される材料と粉砕媒体とが出合う機会、即ち
粉砕チャンスの確率が低く、従って粉砕効率も低くなる
ためと考えられる。

【０００３】例えば、ロールミルは粉砕チャンスは一見
高く考えられるがロール間のスキ間ではさみ込まれる材
料に大小がある時には大きな材料によってロールが押し
広げられ小さい材料は素通りの状態となり、必ずしも粉
砕チャンスは大きくはない。従って大きな材料のみを粉
砕しようとするいわゆる選択粉砕という現象が起きてし
まい被粉砕物全体に十分に粉砕チャンスがあるとは言い
がたい。このためロールミルは微粉末の製造には利用さ
れていない。

【０００４】また、最も広く用いられているボールミル
や振動ミルでは用いられているボールやロット等の粉砕
媒体同志が互いにぶつかり合い、粉砕する材料は主とし
て剪断力、衝撃圧縮力を受けるが媒体と粉砕する材料の
運動方向が同方向であり粉砕チャンスが少ないと考えら
れる。また、スタンプミルでは粉砕力を杵の落下力によ
って得ているので杵の下にある材料は体積粉砕を起こす
がその杵の落下エネルギーは杵の自重を利用しているの
で小さく、工業的規模では限られた範囲でしか用いられ
ていない。

【０００５】また、ニューマチックミルは高速気流に粉
砕する材料をのせて加速させ、衝突板もしくは粉砕され
る材料同志を衝突させて粉砕するものであるが、材料自
身に粉砕のエネルギーを与えるための高速気流を発生さ
せるための動力が大きく、これが粉砕に利用される率が
少ないため、粉砕効率が悪い。以上、代表的な粉砕機に
ついて検討した結果、いずれの粉砕機も粉砕効率の点で
まだ多くの問題点を持っていることがわかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】本発明者等は、新規
な粉砕装置の開発目標を (1) 所要動力即ち粉砕仕事指数が小さいこと。 (2) 微粉砕のできること。 (3) メンテナンスの容易なこと。 (4) 安価であること。 (5) 小型であること。 (6) 振動、音の小さいこと。 等として、種々の検討を行った結果、ボールと円筒の組
合せにより、新規な粉砕装置を見出したものである。

【０００７】

【問題を解決するための手段】即ち、本発明は１個以上
のボールと、内周面に該ボール半径の１〜３倍の半径の
溝を有する円筒と、被粉砕物に円筒の内周面方向に向か
う遠心力を付与するための円筒回転装置と、ボールに円
筒の内周面方向に向かう遠心力を与え、かつ、円筒内周
面にボールを転がすための、円筒中心点を回転させる揺
動器とよりなる粉砕装置であり、この粉砕装置には、必
要により、起動時に円筒内周面にボールを転がすための
起動装置を備えることができる。

【０００８】本発明に使用するボールは、鋼、セラミッ
クス、プラスチック等のものを被粉砕物の種類により選
択して使用することができる。本発明の方法における粉
砕又は圧延の機構は円筒の内周面に遠心力によって押し
つけられている被粉砕物を独自に遠心力による圧力を与
えられた自転するボールによって圧砕するものであると
考えられる。この場合、被粉砕物がボールと円筒の内周
面の接触面に存在しなければ、被粉砕物の粉砕又は圧延
は行われないので、該接触面に被粉砕物を集めるため、
円筒の内周面には該ボール半径の１〜３倍の半径の溝を
設けることが良い。該溝の半径がボール半径より小さい
場合はボールと内周面に隙間ができ粉砕が進まなくな
る。一方、これが３倍以上となると、被粉砕物が接触面
以外に存在する確率が多くなり、粉砕効率が低下するの
で好ましくない。従って、円筒の内周面に設ける溝は、
ボール半径の１〜３倍にすることが良い。

【０００９】本発明の粉砕装置は、円筒を揺動させるこ
とにより、その揺動の周期に従うボールの円筒内周面で
の転がりと遠心力により被粉砕物に圧力が作用するよう
に構成している。なお、円筒を揺動させるのみでは、ボ
ールが転がりを始めない場合は、起動時にボールを転が
し、初期の運動をボールに与える必要がある。この具体
的な方法は種々考えられるが、例えば回転アームを設置
し、起動時のみボールに運動を与えた後、回転アームを
ボールに接触しない位置に収納してしまう装置が考えら
れる。しかし、アームの収納等で装置が複雑になるの
で、ボールに初期の運動を与える方法として円筒に回転
を与える図１に示す装置が好ましい。以下、本発明の図
１に示す装置について説明する。

【００１０】

【作用】本発明の粉砕方法は粉砕される前段階である粉
末の圧延にも適している。これはボールの大きさ又は重
さ、ボールに遠心力を与えるための揺動周期または円筒
の半径等を調節することにより、粉砕力を調節して、粉
末粒子を圧延することのみに使用することができる。本
発明の一例である図１の装置は高い粉砕効率と省エネル
ギーを目的としたものであり、ボールと円筒を用い、揺
動運動を利用してボールを円筒内周面に沿って回転させ
ることを大きな特徴としている。

【００１１】即ち、円筒の中心点を回転させる揺動器を
作動させるとその内部に置かれたボールはその揺動周期
と同じ周期で円筒内周を回転する。この時、このボール
は回転により大きな加速度を受けて強い力で円筒内周面
に押しつけられながら円筒内周を回転し、円筒内周面に
ある被粉砕物を粉砕する。一方、粉砕する材料を全て円
筒内周に集め、ボールと円筒内周の間に位置させるた
め、円筒を回転させることによって粉砕する材料を遠心
力場に置くことが望ましい。この場合、材料は材料自身
の遠心力によって、円筒内周面に強く押しつけられる。
従って、材料が微粉状で層状に重積しても、ボールによ
って、圧縮粉砕される瞬間に、間隔から材料が逃げにく
い状態となり、ボールの遠心力による圧縮力は効率よく
材料に与えられる。この時の粉砕は体積粉砕であり、当
然粉砕効率は高くなる。

【００１２】また、この円筒の回転揺動運動によるボー
ルの円筒内周面を転がる公転周期は円筒の揺動周期に等
しい。従ってボールの遠心力はボールの自重を大きくす
ればするほど、また、円筒の直径を大きくすればするほ
ど、また円筒の揺動周期を小さくすればするほど大きく
なり、粉砕力は益々大きくなる。一般にボールミルと称
する円筒容器にボールと粉砕する材料を投入し粉砕する
粉砕機にあっては臨界回転数があり、ある回転数以下で
ないとボールが円筒容器について回転してしまいボール
の容器内での落下が起こらなくなり、粉砕機としては機
能しなくなる。しかし、本発明のものは臨界回転数は存
在しない特徴を有している。

【００１３】

【実施例、比較例】振動ミル、スタンプミル及び図１に
示す本発明の装置による粉砕能力を被粉砕物に銅−10亜
鉛合金を用いて比較した結果を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】上記の実施例、比較例で明らかなように本
発明の装置は粉砕効率が非常に高いことがわかる。

【００１６】

【発明の効果】本発明の方法では効率の高い粉砕が可能
であり、また本発明の装置は構造が簡単であり、従って
メンテナンスがやり易く、その構造上、密閉することが
できることから、当然、防音がやり易く、かつ安価であ
り、臨界回転数を持たないことから、高速回転が可能で
あり、従って、小型化される等の大きな特徴を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明装置の一例である。

【符号の説明】

１ ボール ２ 円筒 ３ 回転用モータ ４ 揺動用モータ ５ 揺動器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個以上のボールと、内周面に該ボール
   半径の１〜３倍の半径の溝を有する円筒と、被粉砕物に
   円筒の内周面方向に向かう遠心力を付与するための円筒
   回転装置と、ボールに円筒の内周面方向に向かう遠心力
   を与え、かつ、円筒内周面にボールを転がすための円筒
   中心点を回転させる揺動器とよりなる粉砕装置。
2. 【請求項２】 起動時に円筒内周面にボールを転がすた
   めの起動装置を備えた請求項１に記載の粉砕装置。