JP4621884B2

JP4621884B2 - 気流式微粉砕機

Info

Publication number: JP4621884B2
Application number: JP2003284434A
Authority: JP
Inventors: 和彦豊村
Original assignee: PROUD INC.; Furukawa Co Ltd
Current assignee: PROUD INC.; Furukawa Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005052711A

Description

本発明は、農産物や鉱物等の各種原料を粉砕するために用いられる気流式微粉砕機に関するものである。

従来の粉砕機には、ピンミル、ハンマーミル、あるいは軸流ミルなどがあるが、これらは、概して粉砕効率が悪いばかりでなく、粉砕粒子径の小さな製品を得ることが難しいという欠点があった。
この点を解決するために、気流式微粉砕機を用いた同体摩擦粉砕システムが提案されている。この粉砕システムは、図７に示すように、ケーシング８０内に第一回転翼８１と第二回転翼８２とを所定距離互いに離隔して設け、ケーシング８０内の第一回転翼８１の後方に旋回領域Ａ、第一回転翼８１と第二回転翼８２との間に粉砕領域Ｂを形成した気流式微粉砕機７１と、原料を貯留するホッパー７２と、原料をホッパー７２から気流式微粉砕機７１に供給するフィーダー７３と、粉砕された生成微粒子を空気と共に吸引して気流式微粉砕機１から排出させる吸引ファン７４と、排出された気流中の生成微粒子を捕集するバグフィルタ７５とで構成されている（非特許文献１参照）。

従来の気流式微粉砕機７１は、図８に示すように、ケーシング８０が投入側ケーシング８３と、センターケーシング８４と排出側ケーシング８５とで構成されており、このケーシング８０の内部には、投入側ケーシング８３を貫通するシャフト８６の前端（図８上、左端）に、第一回転翼８１と第二回転翼８２とが所定距離互いに離隔した状態で取付けられている。シャフト８６はフレーム８７にベアリング８８を介して回転自在に支持されている。シャフト８６の後端にはモータ（図示略）が設けられて、シャフト８６に回転を与える。

センターケーシング８４は円筒形で、第一回転翼８１と投入側ケーシング８３との間に旋回領域Ａ、第一回転翼８１と第二回転翼８２の間に粉砕領域Ｂが形成されている。
投入側ケーシング８３には、シャフト８６に対して垂直な方向に原料を投入する原料投入口８９が設けられており、シャフト８６に対して垂直な後壁２０の中央には、原料供給口９１が開口している。

排出側ケーシング８５は、前方に向けて径が漸減するテーパー壁９２を有しており、前端部には排出口９３が開口している。この排出口９３には、吸引管を介して吸引ファン７４が接続される。
第一回転翼８１と第二回転翼８２は、ボス９５、９６の周囲に複数個の羽根９７、９８が放射状に設けられており、シャフト８６の回転によって回転しケーシング８０内に旋回する気流を生じさせる。なお、第一回転翼８１の羽根９７は、原料を旋回領域Ａから粉砕領域Ｂへ導入しやすくするために、旋回のみでなく前方への推力も与える気流を生じさせる形状となっている。

第二回転翼８２には、羽根９８の先端部に排出側ケーシング８５のテーパー壁９２に対向する傾斜面９９が設けられており、第二回転翼８２と排出側ケーシング８５との間およびその前方のテーパー壁９２に沿って分級領域Ｃが形成されている。
原料投入口８９から投入された原料は、原料供給口９１を通ってセンターケーシング８４内に入り、まず後壁９０と第一回転翼８１との間の旋回領域Ａで旋回する気流によって旋回し、遠心力により半径方向外側に向かう流れが与えられる。また、吸引ファン７４によって排出口９３側へ吸引され、旋回領域Ａと粉砕領域Ｂとの間には差圧が生じる。

この差圧と第一回転翼８１で生じる気流の前方への推力によって、原料は第一回転翼８１の羽根９７の間を通って粉砕領域Ｂに入り、旋回気流によって旋回する。ここで原料は粒子径の大きなもの程大きい遠心力が作用して周速の速い半径方向外周側に集まり、粒子同士の摩擦摩耗で粉砕される。
また、粉砕された原料のなかで粒子径が小さく質量の小さい粒子ほど圧力の低い第二回転翼８２の回転中心近傍に集まり、吸引ファン７４で吸引されて排出口９３から空気とともに排出される（特許文献１参照）。

この気流式微粉砕機では、センターケーシング８４は円筒形であり、投入側ケーシング８３の後壁９０はシャフト８６に対して垂直である。旋回領域Ａにおいて、原料は遠心力力によりセンターケーシング８４の半径方向外周側の密度が高くなるが、原料を前方へ移動させる推力は第一回転翼８１から遠くなる後方ほど小さくなる。
このため、酸化鉄のような付着力の小さい原料を粉砕する場合はこの形状でも特に問題はないが、大豆のような油分を含有する原料を粉砕する場合には、センターケーシング８４と後壁９０とで形成されるコーナー部１００で原料が停滞し、コーナー部１００に原料が付着成長する現象が発生し、粉砕不能になっていた。

この現象を解消するために、後壁９０と第一回転翼８１との間の旋回領域Ａの幅を狭くして旋回領域Ａ内の前方への推力が小さくなるのを防止することが考えられたが、この場合原料が投入されるスペースが不足し十分な粉砕能力が得られなかった。
戸田泰寛，外４名，「遠心力場での同体摩擦粉砕システム（ＰＮＵＴＭＩＬＬ）の開発とその特性について」，社団法人資源・素材学会平成元年度春季大会研究・業績発表講演会講演要旨集，１９８９年３月３０日，ｐ．４３３−４３４特開２０００−６１３４０号公報

本発明は、従来の気流式微粉砕機における上記問題を解決するものであって、原料供給口で原料が停滞せず、大豆のような油分を含有する原料を粉砕する場合でも原料が付着成長することがなく安定した粉砕が可能な気流式微粉砕機を提供することを目的とする。

本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に所定距離互いに離隔して設けられた第一回転翼および第二回転翼と、前記ケーシング内の第一回転翼の後方に形成された旋回領域と、前記第一回転翼と第二回転翼との間に形成された粉砕領域とを備え、前記第一回転翼及び第二回転翼の回転で発生させる旋回気流により原料を微粉砕する気流式微粉砕機であって、前記ケーシングの排出側は、前方に向けて径が漸減するテーパー壁を有し、前記第二回転翼には、その羽根の先端部に当該排出側のテーパー壁に対向する傾斜面が設けられており、前記第二回転翼と当該ケーシングの排出側との間およびその前方のテーパー壁に沿って分級領域が形成されており、前記ケーシングの中央部は、円筒形の内壁面を有し、前記第一回転翼が、当該ケーシングの中央部内に位置して配設されるとともに、その羽根が旋回気流のみでなく前方への推力も与える気流を生じさせる形状になっており且つその羽根の先端部が当該円筒形の内壁面に対向して設けられており、前記ケーシングの投入側は、前記旋回領域から後方に向けて径が漸減するテーパー壁を前記第一回転翼の後方端部よりも軸方向に離隔した位置に有するとともに、該テーパー壁に原料供給口が開口されており、該原料供給口と前記旋回領域との間に、原料を旋回領域へ導入するためのテーパー状の導入領域が前記旋回領域に連続して形成されているという構成により上記課題を解決している。
本発明の気流式微粉砕機では、原料供給口と旋回領域との間にテーパー壁による導入領域を円筒形の内壁面を有する旋回領域に連続して形成しているので、原料供給口から旋回領域へ原料を円滑に導入することができる。従って、大豆のような油分を含有する原料を粉砕する場合でも、コーナー部に原料が停滞して原料が付着成長することはなく、安定した粉砕が行われる。

本発明の気流式微粉砕機は、原料供給口から旋回領域へ原料を円滑に導入することができ、大豆のような油分を含有する原料を粉砕する場合でも、コーナー部に原料が付着成長するようなことがなく、安定した粉砕が可能である。

図１は本発明の実施の形態を示す気流式微粉砕機の縦断面図、図２は気流式微粉砕機の作用の説明図である。
この気流式微粉砕機１は、ケーシング１０が投入側ケーシング１３と、センターケーシング１４と排出側ケーシング１５とで構成されており、このケーシング１０の内部には、投入側ケーシング１３を貫通するシャフト１６の前端（図１上、左端）に、第一回転翼１１と第二回転翼１２とが所定距離互いに離隔した状態で取付けられている。シャフト１６はフレーム１７にベアリング１８を介して回転自在に支持されている。シャフト１６の後端にはモータ（図示略）が設けられ、シャフト１６に回転を与える。

センターケーシング１４は円筒形で、第一回転翼１１と投入側ケーシング１３との間に旋回領域Ａ、第一回転翼１１と第二回転翼１２の間に粉砕領域Ｂが形成されている。
投入側ケーシング１３には、シャフト１６に対して垂直な方向に原料を投入する原料投入口１９が設けられている。また、センターケーシング１４の旋回領域Ａから後方に向けて径が漸減するテーパー壁２０Ｔ、テーパー壁２０Ｔの後端にシャフト１６に対して垂直な垂壁２０Ｖが設けられており、このテーパー壁２０Ｔに原料供給口２１が開口して、原料供給口２１と旋回領域Ａとの間に原料を旋回領域Ａへ導入するための導入領域Ｄが形成されている。センターケーシング１４に対するテーパー壁２０Ｔの傾斜角度Ｅは、粉砕対象により、１００〜１３５度程度に設定される。

排出側ケーシング１５は、前方に向けて径が漸減するテーパー壁２２を有しており、前端部には排出口２３が開口している。この排出口２３には、吸引管を介して吸引ファンが接続される。
第一回転翼１１と第二回転翼１２は、ボス２５、２６の周囲に複数個の羽根２７、２８が放射状に設けられており、シャフト１６の回転によって回転しケーシング１０内に旋回する気流を生じさせる。なお、第一回転翼１１の羽根２７は、原料を旋回領域Ａから粉砕領域Ｂへ導入しやすくするために、旋回のみでなく前方への推力も与える気流を生じさせる形状となっている。

第二回転翼１２には、羽根２８の先端部に排出側ケーシング１５のテーパー壁２２に対向する傾斜面２９が設けられており、第二回転翼１２と排出側ケーシング１５との間およびその前方のテーパー壁２２に沿ってに分級領域Ｃが形成されている。
図２に示すように、原料投入口１９から投入された原料は、原料供給口２１を通って投入側ケーシング３の導入領域Ｄ内に入り、導入領域Ｄで旋回する気流によって旋回し、遠心力により半径方向外側に向かう流れが与えられて、原料の密度は中心部が低く外周部が高くなる。また、吸引ファンによって排出口２３側へ吸引され、導入領域Ｄと旋回領域Ａと粉砕領域Ｂとの間には差圧が生じる。

この差圧と第一回転翼１１で生じる気流の前方への推力によって、原料はテーパー壁２０Ｔに沿って徐々に導入領域Ｄから旋回領域Ａに向かって移動する。旋回する原料の周速は導入領域Ｄから旋回領域Ａに向かって徐々に大きくなり、旋回領域Ａでは周速は粉砕領域Ｂの周速と略等しくなる。
旋回する原料は、旋回領域Ａである程度滞留したのち差圧により第一回転翼１１の羽根２７の間を通って粉砕領域Ｂに入り、気流によって旋回する。ここで原料は粒子径の大きなもの程大きい遠心力が作用して周速の速い半径方向外周側に集まり、粒子同士の摩擦摩耗で粉砕される。

また、粉砕された原料のなかで粒子径が小さく質量の小さい粒子ほど圧力の低い第二回転翼１２の回転中心近傍に集まり、吸引ファンで吸引されて排出口２３から空気とともに排出され後段の捕集手段により粉砕製品として捕集される。粒子径が大きく質量の大きい粒子は、吸引された空気に随伴せず、テーパー壁２２に沿った分級領域Ｃの外周部に生じる後方への戻り気流によって粉砕領域Ｂに戻る。

この気流式微粉砕機１では、原料供給口２１と旋回領域Ａとの間にテーパー壁２０Ｔによる導入領域Ｄを形成しているので、ケーシング１０の原料供給側の懐が深くなり、原料供給口２１から旋回領域Ａへ原料を円滑に導入することができる。前方ヘの推力の小さいテーパー壁２０Ｔ後方では遠心力が小さく、遠心力が大きくなるテーパー壁２０Ｔ前端とセンターケーシング１４との接点となるコーナー部３０は鈍角であるので、大豆のような油分を含有する原料を粉砕する場合でも、コーナー部３０に原料が停滞して原料が付着成長するようなことはなく、安定した粉砕が行われる。

なお、この実施の形態において、センターケーシング１４の旋回領域Ａの外周部は断面視で水平直線状、投入側ケーシング１３の導入領域Ｄのテーパー壁２０Ｔは、断面視でセンターケーシング１４に対し傾斜角度Ｅをなす直線状に形成されているが、図３に示すように、センターケーシング１４の旋回領域Ａの外周部を若干傾斜させてもよい。また、図４に示すように、導入領域Ｄと旋回領域Ａの境界部分を滑らかに移行する曲線状に形成してもよく、図５に示すように、テーパー壁２０Ｔを曲線状にしてもよい。さらに、図６に示すように、テーパー壁２０Ｔを曲線状とし、かつ導入領域Ｄと旋回領域Ａの境界部分を曲線状にしてもよい。このようなケーシング１０の変形は、粉砕する原料の種類や粉砕粒度等の条件に合わせて適宜選択できる。

本発明の実施の形態を示す気流式微粉砕機の縦断面図である。気流式微粉砕機の作用の説明図である。ケーシングの変形例を示す気流式微粉砕機の縦断面図である。ケーシングの変形例を示す気流式微粉砕機の縦断面図である。ケーシングの変形例を示す気流式微粉砕機の縦断面図である。ケーシングの変形例を示す気流式微粉砕機の縦断面図である。従来の気流式微粉砕機を用いた同体摩擦粉砕システムの構成図である。従来の気流式微粉砕機の縦断面図である。

符号の説明

１気流式微粉砕機
１０ケーシング
１１第一回転翼
１２第二回転翼
１３投入側ケーシング
１４センターケーシング
１５排出側ケーシング
１６シャフト
１７フレーム
１９原料投入口
２０Ｔテーパー壁
２０Ｖ垂壁
２１原料供給口
２２テーパー壁
２３排出口
２５、２６ボス
２７、２８羽根
２９傾斜面
３０コーナー部
Ａ旋回領域
Ｂ粉砕領域
Ｃ分級領域
Ｄ導入領域

Claims

ケーシングと、該ケーシング内に所定距離互いに離隔して設けられた第一回転翼および第二回転翼と、前記ケーシング内の第一回転翼の後方に形成された旋回領域と、前記第一回転翼と第二回転翼との間に形成された粉砕領域とを備え、前記第一回転翼及び第二回転翼の回転で発生させる旋回気流により原料を微粉砕する気流式微粉砕機であって、
前記ケーシングの排出側は、前方に向けて径が漸減するテーパー壁を有し、前記第二回転翼には、その羽根の先端部に当該排出側のテーパー壁に対向する傾斜面が設けられており、前記第二回転翼と当該ケーシングの排出側との間およびその前方のテーパー壁に沿って分級領域が形成されており、
前記ケーシングの中央部は、円筒形の内壁面を有し、前記第一回転翼が、当該ケーシングの中央部内に位置して配設されるとともに、その羽根が旋回気流のみでなく前方への推力も与える気流を生じさせる形状になっており且つその羽根の先端部が当該円筒形の内壁面に対向して設けられており、
前記ケーシングの投入側は、前記旋回領域から後方に向けて径が漸減するテーパー壁を前記第一回転翼の後方端部よりも軸方向に離隔した位置に有するとともに、該テーパー壁に原料供給口が開口されており、該原料供給口と前記旋回領域との間に、原料を旋回領域へ導入するためのテーパー状の導入領域が前記旋回領域に連続して形成されていることを特徴とする気流式微粉砕機。