JP2787966B2 - 遠心流動粉砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，セラミックスや無機ま
たは有機化合物を微粉砕する粉砕装置に係り，さらに詳
しくは，回転皿および外周環を備えており，装置内部に
収納した鋼球またはセラミックスボール等の粉砕媒体を
遠心流動させることにより原料の粉砕を行なうようにし
た遠心流動粉砕装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉砕装置は，チューブミル，竪形ミルな
ど各種の形式のものがあるが，回転皿を上向きに設置
し，この回転皿を回転させることにより，内部に収容し
た鋼球またはセラミックスボール等の粉砕媒体（以下，
ボールという。）を循環運動させて原料の粉砕ならびに
摩砕を行なうようにした竪型ボールミルと通称されるも
のが知られている。

【０００３】古くから用いられているこの種の竪型ボー
ルミルにおいては，粉砕ならびに摩砕作用が弱い，ある
いは装置に投入されたエネルギが粉砕ならびに摩砕作用
以外に消費され易く，エネルギ効率が低いなどの問題が
あった。そこで，本出願人は，次のごとき回転皿および
固定環（または外周環）を有する遠心流動粉砕装置を特
許出願した。（特願昭６０−２６５３７９号，同６０−
２６６８６７〜２６６８７２号，同６１−９９７４５
号，同６１−２０７６０３号等）。

【０００４】図４はこれら遠心流動粉砕装置の一例を示
しており、この回転皿６は回転軸芯が縦方向に向いてい
て、下方へ向かって拡径する円錐形状を有する皿面６ａ
を有しており、かつ、該皿面６ａの縦断面が中央部から
外周部にかけて凹状に湾曲している形状の回転自在な皿
状のものである。外周環７は、少なくとも上部が上方に
向かって縮径する内壁面を有し、該内壁面の縦断面が凹
状に湾曲している形状であり、前記回転皿６と同軸的に
周設されて静止している。そして、遠心流動粉砕装置１
は、前記回転皿６の皿面６ａと外周環７の内壁面とが、
回転皿６と外周環７との間の微小隙間１９を除いて、連
続的な円滑面に形成されている。

【０００５】符号８は粉砕装置の本体部分を覆うケーシ
ングであって，外周環７は連結部材９を介してケーシン
グ８の内面に取付けられている。符号１０は柱脚であっ
て，ベアリング１１を介して回転皿６を枢支している。
回転軸２は，減速機構等を介して電動機等の原動装置に
連結されている。ケーシング８の天井中央部分には原料
の投入管１２が設置されており，かつこの投入管１２を
取巻くようにダクト１３が設けられ，このダクト１３に
回転筒１４が接続されている。

【０００６】外周環７は，本実施例ではライナが内張り
されるとともに，その壁面を貫通するように多数のスリ
ットまたは小孔１５が穿設されている。外周環７外面の
底部とケーシング８内面との間には側部カバー１６が周
設されており，この側部カバー１６とケーシング８およ
び外周環７外面との間に空気導入室１７が区画形成さ
れ，空気導入管１８から空気が導入可能とされている。
なお，側部カバー１６の上端は外周環７の側部外面に封
着されている。

【０００７】一方，回転皿６の外周縁と外周環７の底部
内周縁との間には，最小ボール径の１０〜３０％のクリ
アランス１９があいており，底部カバー２０がこのクリ
アランス１９の下側を覆うように周設されている。な
お，本実施例では，側部カバー１６に透孔を開設する
か，あるいは空気導入管を接続するなどして，この底部
カバー２０内へも空気が導入可能とされている。底部カ
バー２０および前記空気導入室１７には，粉粒体の抜出
および搬送用の管路２１が接続され，この管路２１は投
入管１２へ粉粒体を返送可能に配設されている。また，
回転皿６の外周縁下側には，スクレーパ２２が固設さ
れ，底部カバー２０内に落下した粉粒体を抜出用の管路
２１の接続部へ向けて寄せ集めるよう構成されている。

【０００８】ケーシング８の上面部を被うように蓋体２
８が設けられている。この蓋体２８の頂部中央には前記
回転筒１４が挿入されており，ベアリング２９によって
これを枢支している。この回転筒１４は，例えばプーリ
２９ａおよびベルト２９ｂ等の適宜の動力伝達手段によ
って駆動装置（図示せず）に接続されている。なお，こ
の回転筒１４の上端とダクト１３の下端とは回転自在に
連結機構にて連結されている。

【０００９】而して，この回転筒１４の下端に分級機３
０が連設されている。本実施例において，分級機３０は
上下１対の回転円板３１，３２，該回転円板３１，３２
の縁部に挟設された第１の羽根３３，円板３１の縁部に
立設された第２の羽根３４，円板３２の縁部に垂設され
た第３の羽根３５を備えている。また，分級機３０を取
囲むように撹拌ブレード３６が設けられている。このブ
レード３６は図示しないステーを介して円板３１，３２
に連結され，分級機３０とともに回転するようになって
いる。

【００１０】この分級機３０においては，粉砕物を含む
空気は，第３の羽根３５および撹拌ブレード３６によっ
て粒子が分散された後，第１の羽根３３で分級され，微
粉分は回転円板３１，３２間の中央に流入し，回転筒１
４へ抜き出される。一方，第１の羽根３３で分級された
粗粉は第２の羽根３４の循環ファン効果により蓋体２８
の内面に沿うように流れて粉砕室２７へ戻される。

【００１１】このように構成された粉砕装置において，
原料は投入管１２から粉砕室２７内に投入される。一
方，回転皿６の回転に伴って粉砕媒体（スチールボール
またはセラミックボール）は粉砕室２７内において，外
周環７と皿面６ａとを循環する円運動と，回転皿６の軸
心回りの公転運動との合成による縄を綯うような「螺旋
運動」を行ない，その間で原料の粉砕を行なう。また，
空気導入管１８から空気導入室１７および底部カバー２
０内に導入された空気は，クリアランス１９，スリット
または小孔１５を通って粉砕室２７内に流入し，粉砕に
よって生じた粉末を伴って分級機３０に到達し，分級作
用を受け，粗粉分は再度粉砕室２７に戻され，細粒分は
回転筒１４およびダクト１３を経て捕集手段へ送られ，
捕集機において捕集される。

【００１２】また，スリットまたは小孔１５あるいはク
リアランス１９を通って粉砕室２７から抜け出た粒子
は，管路２１および投入管１２により，粉砕室２７内に
戻される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように，
図４に示す回転羽根式分級機を内蔵する従来の遠心流動
粉砕装置においては，粉砕室２７で粉砕された粉砕産物
のうち微粉はクリアランス１９より粉砕室２７内に導入
される空気に随伴して分級機３０まで搬送され，分級作
用を受けて分級点以下の微粉のみ機外へ排出され，捕集
機によって回収され製品となる。しかしながら，近時製
品粒度に対する要求は益々厳しくなり，５〜１０μｍ以
下やサブミクロン粒子のパーセンテージの多い製品が要
求されるようになり，それに伴って分級機の分級点がよ
り小さい分級機が要求され，回転羽根式の分級機におい
ては，上記要求を満たすためにはより高速回転にする
か，分級機へ導入される含塵空気量を減少することを余
儀なくされるが，分級機の高速回転には振動発生や機器
の強度上の問題があって自ずから限界があり，一方，ク
リアランス１９より導入される空気を必要以上に絞ると
クリアランス１９から原料粉末が落下して運転不能とな
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の遠心流動粉砕装置においては、回転軸芯
が鉛直方向を向いており、下方へ向かって拡径する円錐
形状を有する皿面を有し、かつ、該皿面の縦断面が中央
部から外周部にかけて凹状に湾曲している形状の回転自
在な皿状の回転皿と、少なくとも上部が上方に向かって
縮径する内壁面を有し、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲
している形状であり、前記回転皿と同軸的に周設されて
静止した外周環とを具備し、前記回転皿の皿面と該外周
環の内壁面とが、回転皿と外周環との間の微小隙間を除
いて、連続的な円滑面に形成されている遠心流動粉砕装
置であって、該外周環の上部中央に回転羽根式分級機を
配設するとともに分級後の含塵ガスの吸引排出口を設
け、該分級機の外周に濾布に付着堆積するダストの払落
機能を備えたバッグフィルタエレメントおよび該バッグ
フィルタを通過後の空気の吸引排出口を設けた構成とし
た。

【００１５】

【作用】本発明の遠心流動粉砕装置においては，装置上
部の分級室に分級機だけでなく，バッグフィルタエレメ
ントを経由して機外へ排出される空気の吸引排出口を設
けており，回転皿と外周環とのクリアランスから粉砕室
内へ導入され粉砕室で生成された微粉を含有する含塵ガ
スは，機外に設けた吸引ファンの吸引力によって分級室
に向かうが，このうち全量が分級機へ向かうことなく各
々バッグフィルタへ向かう分と分級機へ向かう分とに分
けられる。したがって，分級機へ向かう含塵ガス量はそ
の分少なくなり，かつ，両者の抵抗に逆比例してほぼ一
定の比率で流れるから，分級機における分級点は風量が
減少した分微細な方向へシフトし，分級機を通過した含
塵ガスからダストを捕集することによって従来構造のも
のよりもより超微粉の製品が得られる。

【００１６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の詳細について説
明する。図１〜図３は本発明の実施例を示し，図１は遠
心流動粉砕装置の全体縦断面図，図２は遠心流動粉砕装
置の斜視図，図３は遠心流動粉砕装置を含む粉砕設備の
フローシートである。図において，１は遠心流動粉砕装
置で，回転皿６は回転皿６の下方に垂設される回転軸２
に連結される図示しない減速機および可変速電動機によ
って回転駆動され，一方，微小のクリアランス１９を隔
て回転皿６の周囲には柱脚２４，架台２３を介して外周
環７が配設され，回転皿６と外周環７とで形成される空
間である粉砕室２７では，従来技術で述べたように構成
され，原料は粉砕媒体による遠心流動粉砕作用を受け，
微粉砕または超微粉砕される。外周環７の上部には天板
４０ａを有する帽子状の円筒管４０が載置され，外周環
７に連結される。円筒管４０の中央部には上下２枚の回
転円板３１，３２とこの間を継ぐ垂直放射状に配列され
た平板からなる分級羽根３３からなる回転羽根式の分級
機３０が天板４０ａの上から回転軸３７および上下の軸
受３８，３９を介して回転自在に垂下され，図示しない
ベルト駆動装置等で回転駆動できるようになっている。
円筒管４０の中間部には外周寄りに透孔４４を有する水
平円板からなる仕切板４２が設けられ，透孔４４にはバ
ッグフィルタエレメント５０が仕切板４２の下方に形成
される分級室４７に突出垂下されるようにして取付けら
れる。また，透孔４４の上方にはベンチュリ管４６が設
けられ，ベンチュリ管４６の上にはバッグフィルタエレ
メント５０の内面へ圧縮エアを吹付けるための圧縮エア
供給管６０が円筒管４０を貫通して取付けられ，吹出し
ノズル６０ａがベンチュリ管４６の中央に対向配置され
る。バッグフィルタエレメント５０の周囲にはバッグフ
ィルタエレメント５０を囲むようにして邪摩板（バッフ
ルプレート）５２が設けられる。バッフルプレート５２
は逆洗時の圧縮エアが分級機３０へ流れて分級作用を乱
すのを防止する。中空の回転軸３７の内部は分級機３０
で分級後の含塵ガスが上昇し，図示しない回転継手を介
して回転軸３７の上端が接続され，下流に配置される捕
集装置１００に接続される。一方，バッグフィルタエレ
メント５０を通過した空気は天板４０ａに設けた吸引排
出口４８から排出され，同様に下流の捕集装置１００や
吸引ファン２００に接続される。

【００１７】図３は遠心流動粉砕装置１を含む粉砕設備
のフローシートを示し，分級後の含塵ガスは集塵機と同
様の構造を有する捕集装置１００へ流れ，ダストを捕集
されたのち吸引ファン２００を通過して大気へ放出され
る。一方，バッグフィルタエレメント５０を通過した空
気は，直接吸引ファン２００へ連絡されるか，また，そ
の内部のダストを回収したい場合は途中のダンパ１００
ａを閉，ダンパ１００ｂを開とすることにより捕集装置
１００を経由してダストを回収する。２００ａは吸引フ
ァン２００の風量を制御する電磁弁である。図１の実施
例のものは，主として連続運転用として用いられ，運転
時間の経過とともにバッグフィルタ外表面にバッグフィ
ルタを通過できないダストが付着堆積し，装置内を流れ
る気体の圧力損失が大きくなるので，バッグフィルタエ
レメント５０の前後の圧力差を検知し，規定以上の圧力
損失となったとき，あるいは間欠的に（たとえば５〜２
０秒毎）圧縮空気（約３〜５ｋｇ／ｃｍ^２ゲージ圧）を
約０．１秒間圧縮エア供給管６０の噴射ノズル６０ａか
らバッグフィルタエレメント５０へ向けて吹込む。高速
度で噴射された気体（通常は空気）はベンチュリ管４６
を通過する際更に高圧になり，噴射空気量の５〜７倍の
２次空気を周囲から吹込み，バッグフィルタエレメント
５０内へ入るから，チューブの内部は瞬間的に高圧とな
り，チューブの外周より内部へ流入していた気体は逆流
してバッグフィルタ外表面に付着堆積していたダストは
脱落しバッグフィルタ外表面は清掃される。本実施例で
は，逆洗空気噴射式のバッグ外表面清掃を実施したが，
バッグフィルタエレメント５０を機械的に上下または横
方向の振動を与えてダスト清掃を実施することもでき
る。

【００１８】以上のように構成された本発明の作動につ
いて説明する。予め，粉砕室２７内には，たとえば，球
状のボールからなる粉砕媒体が多数装入されている。ま
ず，粉砕原料を投入管７０から装置内に投入する。回転
皿６の回転に伴って粉砕原料および粉砕媒体は外周環７
の内壁面７ａと皿面６ａとを循環する円運動（矢印Ｓ）
と，回転皿６の軸心回りの公転運動との合成による縄を
綯うような螺旋運動（遠心流動）を行ない，その間で粉
砕原料の摩砕または剥ぎ取りを行なう。すなわち，回転
皿６を回転させると，粉砕媒体は遠心力により外周方向
に移動され，この速度エネルギによって外周環７の内壁
面７ａを這い上がり，その這い上がる力が重力より小さ
くなった時点で該内壁面７ａから離れて回転皿６の皿面
６ａ上に落下する。皿面６ａ上に移動した粉砕媒体はこ
の皿面６ａに沿って再び外周環７へ向けて移動される。

【００１９】また，回転皿６を回転させると，粉砕媒体
は回転皿６の回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転
する。したがって，粉砕媒体は，前述のように皿面６ａ
と内壁面７ａを循環する上下方向の円運動Ｓの他に，回
転皿６の軸心回りを回転する公転運動をも行ない，これ
らの二つの運動を合成した縄を綯うような螺旋進行運動
（遠心流動）を行なう。

【００２０】このように，粉砕媒体は回転皿６の円周方
向への運動を維持しつつ内壁面７ａを這い上がる運動を
行なうのであるが，この内壁面７ａが固定されていると
き，粉砕媒体の円周方向速度（公転速度）および粉砕媒
体の這い上がり速度との合成速度がそのまま内壁面７ａ
と粉砕媒体の速度差になる。したがって，粉砕媒体と内
壁面７ａとの速度差は極めて大きなものとなり，内壁面
７ａ上を移動する際の粉砕媒体の作用による摩砕作用は
著しく強いものとなる。

【００２１】さらに，内壁面７ａから離脱して皿面６ａ
上に着床した粉砕媒体は，この皿面６ａに沿って滑らか
に転がり落ちるので，皿面６ａを転動降下する際の運動
により，内壁面７ａを駆け上がる際に得た位置エネルギ
を半径方向への運動エネルギに変換することができるか
ら，粉砕媒体に一旦付与されたエネルギをいたずらに消
費することなく，剥離作用に有効に利用することができ
る。さらに，皿面６ａに沿って降下する際は，粉砕媒体
はこの皿面６ａと摺動するから，この降下運動中におい
ても摩砕または剥離が行なわれる。

【００２２】以上述べた粉砕作用を受けた粉砕産物のう
ち，ある程度以上に細かくなった微粉は回転皿６と外周
環７とのクリアランス１９より粉砕室２７へ導入される
微速の気流に搬送されて粉砕室２７の上部に接続された
分級室４７へ移送される。分級室４７には，前述したよ
うに，分級機３０とともにバッグフィルタエレメント５
０を通過して流出する空気の経路があり，粉砕室２７か
らの含塵ガスは各々の空気抵抗に逆比例して分配され，
全風量のうち一部が分級機３０へ流れ，残りはバッグフ
ィルタエレメント５０を流れる。分級機３０では回転す
る羽根３３に分級され粗粉は粉砕室２７へ戻され分級点
以下の微粉は気体とともに回転軸３７の内部を通過して
機外へ排出され捕集装置１００で捕集されて製品とな
る。また，バッグフィルタを通過した空気も清浄となっ
て吸引排出口４８より排出され，直接吸引ファン２００
を通過して大気開放されるが，流体中に微粉が含有され
これを回収したい場合は分級後の含塵ガスと同様に捕集
装置１００へ流入させる。

【００２３】以上のようにして，本発明の遠心流動粉砕
装置１においては，クリアランス１９より粉砕室２７へ
導入された空気によって粉砕室２７の微粉を分級室４７
へ移送するが，これらの含塵ガスをすべて分級機３０で
分級するのでなく，含塵ガスの一部のみ分級機３０へ通
して分級するので，分級機３０へ入る含塵空気は従来の
ものに比べて少なくなり，分級機３０の分級点を下げる
ことができる。したがって，粉砕後の超微粉を分級して
製品として取出すことが可能となる。また，バッグフィ
ルタで排出を阻止されたダストは間欠的にバッグフィル
タエレメント５０内部へ吹込まれる圧縮エアやその他の
機械的振動などによる払落機構により剥落清掃されるか
ら分級機３０への通風量とバッグフィルタ通過風量とは
通過抵抗に逆比例して常時ほぼ一定の割合となってお
り，分級機の通風量の変動は少ないから分級点の変動も
小さく安定した分級を実施できる。両者の通風量の比率
はたとえば全量の８０％がバッグフィルタ通風量，残り
２０％が分級機３０への通風量とし，ダンパ１００ａ，
１００ｂ，１００ｃ（ダンパ１００ａ，ダンパ１００ｂ
のうちどちらかは全閉とする）の開度で調整する。

【００２４】

【発明の効果】本発明の遠心流動粉砕装置においては，
粉砕室にある程度以上取込み必要な導入空気量を減らす
ことなく，分級機通風量を滅らして分級することにより
分級点を下げることができるから，粉砕された超微粉の
分級が可能となり，超微粉の製品を効率良く生産するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す遠心流動粉砕装置の全体
縦断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す遠心流動粉砕装置の斜視
図である。

【図３】本発明の実施例を示す遠心流動粉砕装置を含む
粉砕設備のフローシートである。

【図４】従来の遠心流動粉砕装置の全体縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 遠心流動粉砕装置 ２ 回転軸 ６ 回転皿 ７ 外周環 １８ 空気導入管 １９ クリアランス ２７ 粉砕室 ３０ 分級機 ３１ 回転円板 ３２ 回転円板 ３３ 分級羽根 ３７ 回転軸（吸引排出口） ４０ 円筒管 ４２ 仕切板 ４４ 透孔 ４６ ベンチュリ管 ４８ 吸引排出口 ５０ バッグフィルタエレメント ５２ バッフルプレート ６０ 圧縮エア供給管 ６０ａ 吹出しノズル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸芯が鉛直方向を向いており、下方
   へ向かって拡径する円錐形状を有する皿面を有し、か
   つ、該皿面の縦断面が中央部から外周部にかけて凹状に
   湾曲している形状の回転自在な皿状の回転皿と、 少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有
   し、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形状であ
   り、前記回転皿と同軸的に周設されて静止した外周環と
   を具備し、 前記回転皿の皿面と該外周環の内壁面とが、回転皿と外
   周環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に形成
   されている遠心流動粉砕装置であって、 該外周環の上部中央に回転羽根式分級機を配設するとと
   もに分級後の含塵ガスの吸引排出口を設け、該分級機の
   外周に濾布に付着堆積するダストの払落機能を備えたバ
   ッグフィルタエレメントおよび該バッグフィルタを通過
   後の空気の吸引排出口を設けた遠心流動粉砕装置。