JP3158609U

JP3158609U - 超微霧および微霧による冷却装置を備えた乾式粉砕装置

Info

Publication number: JP3158609U
Application number: JP2010000477U
Authority: JP
Inventors: 加戸克弥
Original assignee: ミルシステム株式会社
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2019-02-20

Abstract

【課題】安価で、安全で、効果的に粉砕温度を下げることができる超微霧および微霧による冷却装置を備えた乾式粉砕装置を提供する。【解決手段】粉砕原料を入れる原料投入口と、粉砕打撃部を含む粉砕ゾーンとからなる。原料投入口や粉砕ゾーン近辺に、水の粒子径１μmから１０μmのマイクロフォグ（超微霧）、又は、１０μmから１００μmのセミマイクロフォグ（微霧）であるドライな霧を発生させる霧発生装置を設ける。【選択図】図２

Description

本考案は粉砕時に発生する粉砕熱を安全に、安価に、簡単に冷却する方法及びその装置を備えた粉砕機である。

粉砕する際には、衝撃・摩擦・剪断等の作用により、熱が発生する。粉砕の方法、粉砕機の構造、粉砕原料の種類、粉砕条件、使用環境等の違いによって発生する熱の温度は異なるが、その熱が粉砕された粉砕品（製品）の品質を悪化または劣化させる。粉砕原料の種類によっては品質悪化（劣化）だけでなく、炭化や溶融など完全に変質してしまう場合や、熱により粉砕自体が不可能になる場合もある。それらの問題を解消する為、様々な冷却方法がある。そのひとつはクーラーなどの空気冷却装置により発生させた低温空気を粉砕原料と同時に投入して温度を下げる方法があるが、冷却効果としては低い。また、粉砕機に冷却ジャケットを設け、水により粉砕機自体を冷却する方法もあるが、これも効果は低い。

効果がある方法としては、一般に冷凍粉砕または凍結粉砕と呼ばれる-196℃の液体窒素などの極低温冷媒を使い、粉砕前の粉砕原料を冷却したり、粉砕原料と同時に投入して粉砕原料だけでなく粉砕機自体の温度も下げて粉砕する効果的な粉砕方法がある。そして、簡易的な方法として、粉砕原料と同時に粒状くらいまでの大きさに砕いたドライアイスを粉砕原料と同時に粉砕機に投入する方法もある。
特許文献１には、液体窒素、液体ヘリウム、液体アルゴン等の常温で気体として安定する低温流体（本文で極低温流体と記載）を冷却流体として使用し、粉砕温度を下げている。これは冷凍粉砕もしくは凍結粉砕と言われる粉砕方法の一部であり、その応用である。
特許文献２には該ジェット気流により粉砕時に発生するコロガリ、剪断、圧縮、摩擦熱などによる強大な温度上昇エネルギーを吸収させて砥石冷却効果を有する常温高速微粉砕機と記載されており、この考案は冷媒を使用するのではなく、粉砕機外部より吸引機等により吸引した力によって、別の粉砕機外気入口より粉砕機内に吸引された空気によって、粉砕熱にて温度上昇した粉砕部である砥石を冷却し、その空気によって排出側に設けたスクリーンへの目詰まりも防止するものである。
特許文献３には無機材料を表面処理するもので、水、ガス、界面活性剤を粉砕室にて原料となる無機材料に噴霧し、その無機材料を表面処理する。水等の噴霧は表面処理を目的としていることが開示されている。

特開２００６−２５５５６３特許公開平８−１２６８４８特開平５−２９３３９８

粉砕作用は粉砕される粉砕原料と粉砕機の粉砕打撃部、また粉砕原料同士の衝突や擦れ、もしくは揃断の作用により粉砕され、その際に粉砕熱が発生する。
その熱は粉砕された粉砕品（製品）の品質を劣化（悪化）させたり、変質させたり、粉砕自体を不可能にさせる場合もある。背景技術に記したクーラーによる冷却は効果が低く、実用的ではない。また、粉砕原料と同時に、細かく砕いたドライアイス粉砕機に投入する方法もあるが、効果を上げる為、予めドライアイスをある程度細かく粉砕する必要がある、手間が掛かり効率が悪く、実生産には適さない。非常に有効な方法としては液体窒素などの極低温冷媒を用いて粉砕する、一般に冷凍粉砕もしくは凍結粉砕と呼ばれる粉砕方法がある。
この方法には非常に多くの設備投資コスト、また、多くの運転コストを必要とする。また、使用方法も困難であり、液体窒素などの極低温冷媒の使用は危険が伴い、安全上問題が多く、管理等が複雑困難である。

本考案は水の気化熱により、粉砕にて発生した粉砕熱を吸収する方法である。
水を霧の状態にして、粉砕原料と同時に粉砕機に投入する。この霧は通常の水のシャワーや雨（図５を参照）とは違い微粒子である為、粉砕原料や粉砕機をほとんど濡らす事なく、粉砕機内の粉砕ゾーンに運ばれ、発生した粉砕熱より熱を吸収して気化する。

霧の気化熱にて発生した粉砕熱から熱を吸収し、粉砕品及び粉砕機の温度を下げ、粉砕品の品質劣化を防ぐ。また、熱により短時間しか運転出来なかった粉砕を長時間連続運転可能にする。この霧を冷媒とした粉砕方法は「考案が解決しようとする課題」に記したクーラーによる低温空気を冷媒とする方法に対し、熱伝導率が気体に対し約25倍ある水を冷媒とする為、冷却効果が高く、また運転コストも安価で済む。また、液体窒素などの極低温冷媒を用いた粉砕方法に対して、設備コスト、運転コスト等の全ての面で、非常に安価で、安全である。
霧を冷媒として使用する粉砕方法により非常に安価で、安全で効果的に粉砕温度を下げる事が可能となる。

従来の粉砕機の構成本考案の粉砕機の構成図本考案の粉砕機の別構成図本考案の粉砕機の別構成図水の微細粒子の分級法

粉砕時に発生する発熱という問題に対し、安価で、安全で効果的に粉砕温度を下げるという目的を、霧を冷媒として使用する事によって実現した。

図１は粉砕機の従来方式の構成例である。粉砕原料２は原料投入口１より投入される。原料は、周りの空気と一緒に粉砕機によって発生した吸引圧によって吸い込まれ粉砕が行われる場所である粉砕ゾーン３に運ばれる。回転盤８に取り付けられている回転側衝撃式打撃部もしくは回転側剪断式打撃部９と固定盤４に取り付けられている固定側衝撃式打撃部もしくは固定側剪断式打撃部５（回転側衝撃式打撃部、回転側剪断式打撃部を総称して回転側打撃部、また固定側衝撃式打撃部、固定側剪断式打撃部を総称して固定側打撃部と呼び、これら回転側打撃部、固定側打撃部を総称して粉砕打撃部と呼ぶ）が回転軸７の回転により、粉砕原料に当たり、衝撃や揃断や摩擦などの作用を与え粉砕を行い、粉砕品１０が粉砕機外部に排出される。粉砕される際、固定盤４に付いている固定式打撃部５が回転盤８に付いている回転式打撃部９と噛み合う事により、一層細かく粉砕される。また、粉砕物の大きさを更に規制する為、スクリーン６が取り付けられている場合もある。

この様に粉砕原料２は回転式打撃部９と固定式打撃部５による粉砕作用を受けて粉砕されるが、この作用を受ける際に発生する熱により品質の劣化や、低融点物質の場合は溶融してしまう事がある。図２は本考案の粉砕機の構成図である。原料投入口１に霧発生装置１１を設け、粉砕原料や周りの空気と一緒に霧を粉砕ゾーン３まで送り込む。霧発生装置１１は通常、圧搾空気１２と水１３を供給し、霧１４を発生させる。
水の微粒子であるこの霧は原料の粒度・温度・性状、また粉砕機の大きさ、粉砕開始直後と時間経過とともに変化する温度上昇など、粉砕機の回転速度、粉砕盤の種類など様々な運転条件の違い、運転場所の環境などを含め様々な条件・状況に応じて、その噴霧量、噴霧速度、噴霧角度、噴霧範囲、水微粒子の大きさ、そして霧発生装置の取り付け位置、個数などを変える事によって、原料を濡らすことなく温度上昇を最も抑えることができる最適の条件を作り出すことにより最も効率のよい冷却が可能となる。最適な条件にて噴霧した霧は粉砕原料や粉砕機をほとんど濡らす事なく、粉砕ゾーンにて発生した熱により気化し、粉砕機や粉砕ゾーンを冷却する。

その際に周りの熱を奪い、粉砕熱を吸収する事になる。粉砕熱を吸収する事により、粉砕品の温度を下げ品質の劣化や、溶融を防ぐ。粉砕運転開始時は粉砕機の温度も低い為、粉砕によって発生した熱をある程度吸収するが、時間経過とともに粉砕機の温度は上昇する。その上昇した粉砕機自体の熱も問題になる場合がある。霧の気化熱は粉砕機自体の温度も下げる効果がある。その効果は熱による粉砕機自体が受けるダメージを軽減する役割も果たす。

図３は本考案の別の構成図である。発熱する粉砕ゾーン３の近い位置に霧発生装置１１を設置し、霧を粉砕ゾーンに向かって噴霧する方法もある。

図４は本考案の別の構成図である。粉砕機の大きさ、運転状況、原料粉の条件、霧発生装置の噴霧角度など様々な条件によって異なるが、吸引供給されて来る粉砕原料に霧があたらない回転盤８の中心に近い位置に、霧発生装置を設置し、その上部に霧発生装置カバー１５を設け、吸引供給されて来る粉砕原料にあたることなく、粉砕ゾーン向かって噴霧する方法である。霧は粉砕原料にあたる前に粉砕機の回転盤８の中心にあたり、回転盤、固定盤、粉砕打撃部を主に粉砕機自体を冷却し、また、粉砕ゾーンからも熱を吸収する。粉砕量が多い粉砕装置については、霧発生装置を複数設置することで温度上昇を抑えてもよい。霧発生装置のカバー１５は粉砕原料が投入・吸引と運ばれてくる方向に対して単純に笠になる様なアーチ型のカバーでも良いが、より密閉度を上げ原料粉と接しない様、霧噴霧口１６以外の全面を覆った筒型にして霧発生装置を完全覆い、これを支持する形状の方がより良い。
スペースが十分ある場合は粉砕機の構成部品に、この霧発生装置を単数更に複数組み込んだ構成もある。
図５は水の微細粒子の分級法を示す。
１０μm以下の超微霧、１０μmから１００μの微霧を総称し、本文では微霧と呼ぶ。１００μmから３００μmの粒子を通常のミストまたは細霧と本文では呼ぶ。ここで、この微霧は噴霧した周りの物を濡らす事の最も少ないドライな水の微粒子であり、細霧とはそれより粒子径の大きな水の粒子を示す。

取り扱いが簡単で安全、設備コストや運転コストが安価である、この霧による粉砕熱の吸収・低減の方法は現在まで粉砕熱で粉砕が困難であった様々な粉砕が可能になる。極低温冷媒による低温粉砕は単なる粉砕熱の吸収だけでなく、常温で不可能であった粉砕原料まで粉砕が可能になるほど、その効果は高いがコストと安全面の制約より適応範囲は極僅かな場合に絞られてしまう。粉砕熱の発生は少量よりも多量の粉砕原料を粉砕するほど、多く発生する。また、短時間より長時間粉砕するほど多く発生する。粉砕熱の発生で問題がある場合では、少量の粉砕原料を長時間で、しかも連続ではなく、断続的に粉砕する事によって粉砕熱の発生を抑えている場合もある。霧による粉砕熱の吸収はこの様な場合の問題を解消し、連続した粉砕を行う事が出来、生産効率が上がる。

１原料投入口
２粉砕原料
３粉砕ゾーン
４固定盤
５固定側衝撃式打撃部もしくは固定側剪断式打撃部
６スクリーン
７回転軸
８回転盤
９回転側衝撃式打撃部もしくは回転側剪断式打撃部
１０粉砕品
１１霧発生装置
１２圧搾空気
１３水
１４霧
１５霧発生装置カバー（筒型、アーチ型）
１６霧噴霧口

Claims

粉砕原料を入れる原料投入口と、粉砕打撃部を含む粉砕ゾーンとからなる衝撃や摩擦の作用にて粉砕される乾式粉砕機において、原料投入口や粉砕ゾーン近辺に、水の粒子径１μmから１０μmのマイクロフォグ（超微霧）、又は、１０μmから１００μmのセミマイクロフォグ（微霧）であるドライな霧を発生させる霧発生装置を設け、その発生したドライな霧を、乾式粉砕機によって発生した吸引圧により吸い込み、粉砕ゾーンに運び、そのドライな霧の気化熱により、粉砕打撃部における粉砕で発生した粉砕熱を吸収し、粉砕原料や粉砕機内部を濡らすことが無く粉砕できることを特徴とする超微霧および微霧による冷却装置を備えた乾式粉砕装置。