JP3445823B2 - 微粉末粉砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、粉体の湿式微粉砕
又は顔料等の微粉末をさらに微細に分散するために使用
される粉砕装置に関する。特に本発明は、内部に粉砕室
を有する容器と該粉砕室内に回転自在に配置された攪拌
部材とを備えにとともに、粉砕室に粉砕媒体が充填さ
れ、被粉砕物スラリーを粉砕媒体とともに粉砕室ないに
おいて攪拌部材により攪拌しながら被粉砕物を粉砕又は
分散させるようになった形式の粉砕装置に関する。

【０００２】

【従来技術】 従来、この用途に使用されている粉砕
装置は、円筒形の容器内に軸方向に攪拌軸を配置し、該
攪拌軸に攪拌ピンを放射状に取り付けた構造を有する。
スラリー導入口は容器の軸方向一端部に、スラリー取り
出し口は容器の軸方向他端部に設けられる。容器にガラ
スビーズ等の粉砕媒体を充填し、スラリー導入口からス
ラリーを導入しながら攪拌軸により攪拌ピンを回転さ
せ、スラリーを粉砕媒体の間に通すことにより所望の微
粉砕及び微細分散を行う。スラリーは容器の軸方向に流
れ、スラリー取り出し口から取り出される。スラリー取
り出し口には、粉砕媒体をスラリーから分離するスクリ
ーン等の分離手段が設けられる。

【０００３】この従来の粉砕装置においては、作動中
に、粉砕媒体が遠心力を受けて半径方向外側に集中する
傾向を生じる。このため、容器の半径方向内側では粉砕
媒体の密度が疎になる空洞部を生じ、スラリーがこの空
洞部を通過するいわゆるバイパス現象を生じて、粉砕な
いしは分散効果を低減させる。この問題に対処するため
に、攪拌軸に直接攪拌ピンを取り付けず、円板状の攪拌
部材を攪拌軸に固定し、該攪拌部材に半径方向外向きに
攪拌ピンを突出させる構成も従来から知られている。し
かし、この従来の構成においても、粉砕室の内部におい
ては、スラリー導入口からスラリー取り出し口に向けて
の流れが生じるため、粉砕媒体が流れの圧力によりスラ
リー取り出し口側に集中する傾向があり、スラリー取り
出し口付近に密集する粉砕媒体のために、スラリーの流
れ抵抗が増大する。この抵抗は、特にスラリー流量が増
加すると急激に増大する傾向を有し、圧力損失を生じる
とともに、粉砕効率の低下を招く。また、粉砕媒体がス
ラリー取り出し口側に偏在する結果、従来の粉砕装置で
は粉砕室を有効に利用することができず、かつ粉砕媒体
が圧縮されて磨耗が大きくなる、という問題がある。さ
らに、粉砕のための動力は、ほとんどが攪拌熱として消
費されるので、スラリーの温度上昇が大きく、温度制御
が困難になる、という問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、従来の粉
砕装置において、粉砕媒体が粉砕室の一部に集中する傾
向を有する、という問題及び温度制御が困難である、と
いう問題を解決し、粉砕媒体を粉砕室内で高速で循環さ
せて効率の高い粉砕を可能にする粉砕装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
め、本発明は、粉砕室内で粉砕媒体を循環させることが
できる粉砕装置を提供する。本発明の一態様による粉砕
装置は、両端部が端板により閉鎖され内部に粉砕室が形
成された円筒状の容器と、該容器内に回転自在に配置さ
れ半径方向内方部分に媒体循環用流通口を有する少なく
とも１個の板状攪拌部材と、該攪拌部材に固定されて該
攪拌部材を回転駆動する攪拌軸とを備える。さらに、攪
拌部材の片側において粉砕室の半径方向内方部分にスラ
リーを導入するスラリー入口を設け、攪拌部材の反対側
において粉砕室の半径方向内方部分からスラリーを取り
出すスラリー出口を設ける。粉砕室には粉砕媒体を充填
し、該粉砕媒体は、スラリーとともに攪拌部材に対しス
ラリー導入側においては容器の半径方向外方に移動し反
対側においては半径方向内方に移動し、スラリー出口付
近でスラリーから分離されて循環用流通口を通ってスラ
リーの導入側に戻される。この装置では、スラリー出口
は、容器端板か、攪拌軸に形成することができる。スラ
リー出口を攪拌軸に形成する場合には、該攪拌軸にスラ
リー取り出し通路を形成することが好ましい。

【０００６】本発明の別の態様における粉砕装置は、少
なくとも２個の攪拌部材を備える。そして、スラリー導
入用のスラリー入口は、容器の軸方向両端部に形成さ
れ、スラリー取り出し用のスラリー出口は２つの攪拌部
材の間において攪拌軸に形成される。本発明の粉砕装置
においては、スラリー出口のまわりに粉砕媒体をスラリ
ーから分離するスクリーンのような分離手段を設けるこ
とが好ましく、また攪拌部材の媒体循環用通路の近傍に
は、攪拌部材のスラリー導入側とは反対側における半径
方向内方部分の粉砕媒体を前記媒体循環用流通口を通し
て前記スラリー導入側に向けて押し出すように作用する
ポンプ手段を設けることが好ましい。

【０００７】

【作用】 本発明による粉砕装置においては、被粉砕物
スラリーは、容器に形成したスラリー入口から粉砕室に
導入される。粉砕室に充填された粉砕媒体はスラリーと
ともに攪拌軸により攪拌され、スラリー中の被粉砕物は
粉砕媒体とともに粉砕室内を攪拌部材の片側で半径方向
外向きに移動し、次いで攪拌部材の反対側で半径方向内
向きに移動する。この間に、スラリー中の被粉砕物は、
互いに摺動を行うように運動する粉砕媒体間で強い摩擦
作用に基づく剪断作用を受け、この剪断作用により微細
な粒子に粉砕される。粉砕媒体は、スラリーの圧力によ
り出口方向に押されるが、容器のスラリー出口付近に達
した粉砕媒体は、スラリーから分離されて攪拌部材に形
成された媒体循環用通路を通りスラリー導入側に戻され
る。このように、粉砕媒体が粉砕室内で循環するため、
粉砕媒体が粉砕室の一部に集中することが防止され、粉
砕室の全体を有効に利用した粉砕作用が達成できる。ま
た、上述した粉砕媒体の循環を促進するためのポンプ手
段を設ける構成では、このポンプ手段の作用により粉砕
媒体が高速で粉砕室内を循環させられるため、圧力損失
が大幅に減少し、粉砕効率が極めて高くなる、という優
れた作用が達成される。

【０００８】

【実施例】 以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１(a) を参照すると、本発明の第１の実施例であ
る粉砕装置１は、軸方向両端が円板状の端板３、４によ
り閉鎖された円筒状の容器２を有し、該容器２の内部に
は粉砕室５が形成されている。粉砕室５内には円板状の
攪拌部材６が容器２と同軸に配置されており、該攪拌部
材６には攪拌軸７が同軸に固定されている。攪拌軸７は
図示しない駆動手段により回転駆動される。容器２の一
方の端板３には、半径方向内方寄りの位置にスラリー導
入用のスラリー入口８を形成されている。このスラリー
入口には、周知の手法によりスラリーポンプから被粉砕
物を含むスラリーが導入される。粉砕室５内には、ガラ
スビーズのような粉砕媒体１０が充填される。攪拌軸７
には軸方向にスラリー取り出し通路９が形成されてお
り、該攪拌軸７の端部には、スラリー取り出し通路９と
粉砕室５とを接続するスラリー出口を構成するための開
口１１が形成されている。スラリー出口１１のまわりに
は、該スラリー出口１１を囲むようにスクリーン１１ａ
が設けられる。このスクリーン１１ａが粉砕媒体１０を
スラリーから分離するための分離手段を構成する。

【０００９】攪拌部材６には、半径方向内方の位置に媒
体循環用通路１２が形成される。この媒体循環用通路１
２は、図２(a) に示すように周方向に間隔をもって形成
された４個の孔１２ａからなり、この孔１２ａの各々
は、図２(b) に示すように、半径方向の縁部１２ｂが傾
斜して形成される。この孔１２ａの縁部１２ｂの傾斜方
向は、攪拌部材６の矢印Ａで示す回転方向に対して、容
器２の端板４側にある粉砕媒体に矢印Ｂで示す方向の推
進力が生じるように定められる。この孔１２ａの縁部ｂ
の傾斜が、循環用通路１２を通して粉砕媒体をスラリー
導入側に押し出すように作用して粉砕媒体に循環作用を
生じさせるための本発明のポンプ手段を構成する。図１
(b) は、図１(a) に示す粉砕装置１の変形例としての粉
砕装置１Ａを示すもので、対応する部品は同一の符号を
付して示し、説明は省略する。この例においては、攪拌
部材６の両側の面に軸方向に突出する複数本の攪拌ピン
１３が設けられる。さらに、攪拌部材６の両側の面に対
向する端板３、４の内面には、該攪拌部材６上の攪拌ピ
ン１３に対して半径方向互い違いで該攪拌ピン１３と干
渉しない位置に、固定ピン１４が配置される。その他の
点では、この実施例は先の実施例と同一である。

【００１０】図１に示す実施例の作用を説明すると、攪
拌軸７を回転駆動しながらスラリー入口８から被粉砕物
を含むスラリーを導入すると、スラリーは粉砕室５内に
充填された粉砕媒体１０とともに遠心力を受けて粉砕室
５内を半径方向外向きに移動する。そして、攪拌部材６
の半径方向外縁部の外側部分でスラリーと粉砕媒体は方
向を反転し、スラリー導入側と反対の側で攪拌部材６に
沿って半径方向内向きに移動する。スラリー出口付近で
は、粉砕媒体１０はスクリーン１１ａによりスラリーか
ら分離され、スラリーはスラリー出口１１からスラリー
取り出し通路９を通って粉砕装置１から排出される。ス
ラリーから分離された粉砕媒体１０は、攪拌部材６の半
径方向内方位置に形成された媒体循環用通路１２を通っ
てスラリー導入側に循環させられる。このように、本発
明のこの実施例による粉砕装置１においては、粉砕媒体
１０がスラリーとともに粉砕室内を移動しながら循環す
る。換言すれば、粉砕媒体１０はスラリーを同伴した形
で粉砕室内を移動する。この移動の間に、粉砕媒体１０
の間には相対的な摺動を生じるため、粉砕媒体の間に挟
まれるスラリー内の被粉砕物は粉砕媒体により強い摩擦
とその摩擦に基づく剪断作用を受ける。その結果とし
て、スラリー粉砕物は微細に粉砕または分散されること
になる。

【００１１】媒体循環用通路１２を構成する孔１２ａの
半径方向縁部１２ｂを図２に示すように傾斜させてポン
プ手段を構成することにより、粉砕媒体１０の循環作用
が加速され、粉砕媒体１０は高速で粉砕室５内を循環す
る。したがって、粉砕媒体が粉砕室内で一部に集中する
ことがなく、この集中が原因となる圧力損失を生じるこ
とがなくなる。さらに、粉砕室の全体が粉砕に使用で
き、粉砕効率が高められる。攪拌部材６に攪拌ピン１３
を設け、端板３、４に固定ピン１４を設けるようにした
図２(b) の実施例では、粉砕媒体の攪拌が一層均一にな
り、循環の効果も高められる。なお、以上の実施例で
は、スラリー出口１１及びスラリー取り出し通路９は攪
拌軸７に形成したが、スラリー出口を容器２の端板４の
半径方向中央部付近に形成し、該スラリー出口のまわり
にスクリーン等の分離手段を設けることもできる。

【００１２】図３に２枚の攪拌部材を持つ実施例を示
す。図３(a) を参照すると、粉砕装置２０は、前実施例
と同様に、両端部が円板状の端板３、４により閉鎖され
た円筒状の容器２を有し、該容器２の内部に粉砕室５が
形成される。粉砕室５内には２枚の円板状の攪拌部材６
ａ、６ｂが軸方向に間隔をもって配置され、これら攪拌
部材６ａ、６ｂは粉砕室５内に同軸に配置した攪拌軸７
に固定されている。容器２の両端板３、４の各々には、
半径方向内方寄りの位置にスラリー導入用のスラリー入
口８が形成される。攪拌軸７には軸方向にスラリー取り
出し通路９が形成され、このスラリー取り出し通路９を
粉砕室５に接続するスラリー出口１１が攪拌軸７に形成
した開口により形成されている。このスラリー出口１１
は、２枚の攪拌部材６ａ、６ｂの間に位置するように形
成される。また、スラリー出口１１のまわりにはスクリ
ーン１１ａのような分離手段が設けられる。粉砕室５に
はガラスビーズのような粉砕媒体１０が充填される。各
攪拌部材６ａ、６ｂの半径方向内方位置には、前実施例
におけると同様な形状の粉砕媒体循環用通路１２が形成
される。この媒体循環用通路１２は、前実施例における
と同様に、半径方向の縁部が傾斜し、ポンプ手段を構成
する。その傾斜方向は、図３(a) に矢印で示すように、
スラリー導入側では粉砕媒体に半径方向外向きの動きを
生じ、２枚の攪拌部材の間では半径方向内向きの動きを
生じるような方向とする。２枚の攪拌部材６ａ、６ｂは
互いに連結部材１５により連結することが好ましい。

【００１３】本発明のこの実施例では、スラリーは容器
２の両端の端板３、４に設けたスラリー入口８から粉砕
室５に導入される。スラリーと粉砕媒体１０はスラリー
導入側では攪拌部材６ａ、６ｂの面に沿って半径方向外
向きに移動し、２枚の攪拌部材６ａ、６ｂの間では半径
方向内向きに移動する。そして、前実施例におけると同
様に、粉砕媒体１０はスクリーン１１ａによりスラリー
から分離されて媒体循環通路１２を通って循環する。図
３(b) に示す例は、図３(a) の実施例における連結部材
１５を攪拌ピン１５ａとして構成したものである。ま
た、図３(c) に示す例は、攪拌部材６ａ、６ｂ間に設け
る攪拌ピン１５ａの数を増加した例である。また、図３
(c) の例においては、容器２の端板３、４に、攪拌ピン
１５ａと互い違いの位置になるように固定ピン１６が設
けられる。いずれも、作用は同様である。

【００１４】図４は本発明のさらに他の実施例を示すも
ので、この実施例では、攪拌部材が３枚設けられる。す
なわち、図３に示す実施例の２枚の攪拌部材６ａ、６ｂ
の間にさらに１枚の攪拌部材６ｃが配置される。この攪
拌部材６ｃには循環用通路を設けていない。攪拌軸７に
は、攪拌部材６ａ、６ｃ間、及び攪拌部材６ｂ、６ｃ間
にそれぞれスラリー出口１１となる開口が形成され、そ
れらスラリー出口１１のまわりにスクリーン１１ａ等の
分離手段が設けられる。

【００１５】

【効果】 以上述べたように、本発明においては、粉砕
室内の粉砕媒体が攪拌部材に設けた媒体循環用通路を通
って高速で循環するようにを構成したので、粉砕媒体が
粉砕室の出口近傍に集中することがなく、圧力損失が減
少し、かつ粉砕室を有効に使用して粉砕を行うことが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す粉砕装置の断面図で、
(a) は第一の実施例を示し、(b) はその変形例を示す。

【図２】 図１の実施例における攪拌部材の図で、(a)
に正面図を、(b) に(a) のＡ−Ａ線断面図を示す。

【図３】 本発明の他の実施例を示す断面図で、(a) 、
(b) 、(c) にそれぞれ異なる例を示す。

【図４】 本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・粉砕装置、２・・・・容器、３、４・・・・端板、５・・・・
粉砕室、６・・・・攪拌部材、７・・・・攪拌軸、８・・・・スラリ
ー入口、９・・・・スラリー取り出し通路、１０・・・・粉砕媒
体、１１・・・・スラリー出口、１１ａ・・・・スクリーン、１
２・・・・媒体循環用通路。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部が端板により閉鎖され内部に粉
   砕室が形成された円筒状の容器と、前記容器内に回転自
   在に配置され半径方向内方部分に媒体循環用流通口を有
   する少なくとも１個の板状攪拌部材と、前記攪拌部材に
   固定されて該攪拌部材を回転駆動する攪拌軸と、前記攪
   拌部材の片側において前記粉砕室の半径方向内方部分に
   スラリーを導入するスラリー入口と、前記攪拌部材の反
   対側において前記粉砕室の半径方向内方部分からスラリ
   ーを取り出すスラリー出口とを備え、前記粉砕室には粉
   砕媒体が充填され、該粉砕媒体は、前記スラリーととも
   に前記攪拌部材に対し前記スラリーの導入側においては
   前記容器の半径方向外方に移動し反対側においては半径
   方向内方に移動し、前記スラリー出口付近でスラリーか
   ら分離されて前記循環用流通口を通ってスラリーの導入
   側に戻されるようになったことを特徴とする粉砕装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した粉砕装置におい
   て、前記攪拌軸内にスラリー取り出し用通路が形成さ
   れ、前記スラリー出口は、前記スラリー取り出し用通路
   を前記粉砕室に接続する開口として構成され、該開口を
   囲んでスラリーを粉砕媒体から分離する分離手段が設け
   られたことを特徴とする、粉砕装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載した粉砕装置におい
   て、前記板状攪拌部材が１個設けられ、前記攪拌部材に
   対して前記スラリーの導入側とは反対側における前記容
   器の前記端板に前記スラリー出口が形成され、前記スラ
   リー出口のまわりにスラリーを粉砕媒体から分離する分
   離手段が設けられたことを特徴とする、粉砕装置。
4. 【請求項４】 両端部が端板により閉鎖され内部に粉
   砕室が形成された円筒状の容器と、前記容器内に軸方向
   に間隔をもって、かつ回転自在に配置され半径方向内方
   部分に媒体循環用流通口を有する少なくとも２個の板状
   攪拌部材と、前記攪拌部材に固定されて該攪拌部材を回
   転駆動する攪拌軸と、前記粉砕室の軸方向両端部におい
   て前記粉砕室の半径方向内方部分にスラリーを導入する
   ように前記端板に形成されたスラリー入口と、少なくと
   も２つの前記攪拌部材の間において前記粉砕室の半径方
   向内方部分からスラリーを取り出すように前記攪拌軸に
   形成されたスラリー出口とを備え、前記粉砕室には粉砕
   媒体が充填され、該粉砕媒体は、前記スラリーとともに
   前記攪拌部材に対し前記スラリーの導入側においては前
   記容器の半径方向外方に移動し反対側においては半径方
   向内方に移動し、前記スラリー出口付近でスラリーから
   分離されて前記循環用流通口を通ってスラリーの導入側
   に戻されるようになったことを特徴とする粉砕装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項に記
   載した粉砕装置において、前記攪拌部材には攪拌ピンが
   設けられたことを特徴とする、粉砕装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載した粉砕装置におい
   て、前記容器の前記端板には、前記攪拌部材上の攪拌ピ
   ンに干渉しない位置に、前記粉砕室内に突出する固定ピ
   ンが設けられたことを特徴とする、粉砕装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項に記
   載した粉砕装置において、前記攪拌部材には、前記攪拌
   部材のスラリー導入側とは反対側における半径方向内方
   部分の粉砕媒体を前記媒体循環用流通口を通して前記ス
   ラリー導入側に向けて押し出すように作用するポンプ手
   段が設けられたことを特徴とする粉砕装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載した粉砕装置におい
   て、前記ポンプ手段は前記攪拌部材の前記媒体循環用流
   通口の半径方向縁部を傾斜させることにより構成された
   ことを特徴とする、粉砕装置。