JP4947707B2 - 粉砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、縦型筒状の処理室内の下部に、縦軸心回りに回転自在で被処理物を粉砕するための粉砕部を外周部に備えた粉砕ロータと、前記粉砕ロータの下方の処理室内に気体を導入する気体導入口が設けられ、前記処理室内の上部に、前記粉砕ロータによって粉砕された被処理物を分級処理する分級部と、前記分級部によって分級された所定粒度の分級粉体を気体と共に排出する排出口が設けられ、前記粉砕ロータと前記分級部の間に、上部側では前記分級部が内側に位置し下部側では前記粉砕ロータの粉砕部が外側に位置する状態で前記粉砕ロータの回転軸と同軸に配置した円筒部材が設けられた粉砕装置に関する。

上記粉砕装置では、縦型筒状の処理室内の下部に設けた粉砕ロータが縦軸心周りに回転し、粉砕ロータの外周部に備えたハンマー等の粉砕部によって粉砕された被処理物が気体導入口から導入されて旋回する気流に乗って円筒部材（ガイドリング）の外側領域を上昇した後、円筒部材の上端部から円筒部材の内側に位置する分級部（例えば羽根車型の分級ロータ）に迂回し、分級部によって分級された所定粒度の分級粉体が排出口から排出される。一方、所定粒度まで粉砕されていない被処理物は分級部によって分級されずに円筒部材の内側領域を下降し、円筒部材の下端部から粉砕ロータの粉砕部に循環して再び粉砕される。以後、被処理物が旋回しながら円筒部材の内側領域と外側領域を循環移動して粉砕ロータによる粉砕処理と分級部による分級処理を繰り返す（特許文献１、２参照）。

特に特許文献２（図１１）では、円筒部材の内側を下降した被処理物を粉砕部である回転ハンマーと処理室内壁のライナーとの間隙（粉砕領域）に循環させるために、円筒部材の下端部に回転ハンマーの近接位置まで斜め下向きに伸びる延長部を形成している。

特開平７−１１２１３８号公報 特開平８−４７６４６号公報

上記特許文献２に記載の粉砕装置によれば、被処理物を円筒部材の下端部から延長部に沿って粉砕領域（間隙）まで循環させ、粉砕効率を向上させることが可能となる。しかし、例えば粉砕装置の処理能力を上げようとして粉砕ロータの回転速度を速くした場合、旋回気流の旋回速度が速くなって遠心力が大きくなるため、粉砕処理後に円筒部材の外側領域を旋回気流に乗って上昇する被処理物が処理室の壁側により強く押し付けられる。その結果、被処理物が円筒部材の上端部から迂回して円筒部材の内側領域に循環したとき、遠心力の影響が残って被処理物が分級部から外側に離れる傾向になり、分級部による分級処理が有効になされず、粉砕装置の処理能力が向上しないおそれがあった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理能力向上のために粉砕ロータの回転速度を速くしたような場合においても、粉砕処理と分級処理が適正に行われ、処理能力を確実に向上させることができる粉砕装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る粉砕装置の第一特徴構成は、前記円筒部材の下端部に、前記粉砕ロータの粉砕部に向かって外向きに伸びる下面を有する下側環状部を設け、前記円筒部材の上部側部分と対向する前記処理室の内壁側に、板面が縦方向に沿う状態で処理室の内方に向かって伸びる板状部材を設けた点にある。

すなわち、上記特徴構成によれば、円筒部材の内側領域を下降した被処理物が円筒部材の下端部に設けた下側環状部の外向きに伸びる下面に沿って粉砕ロータの粉砕部に循環し、当該粉砕部によって粉砕処理が行われる。次に粉砕処理された被処理物が円筒部材の外側領域を旋回気流に乗って上昇するとき、円筒部材の上部側部分と対向する処理室の内壁側から板面が縦方向に沿う状態で処理室の内方に伸びる板状部材によって旋回気流が遮られ、その結果、被処理物が円筒部材の上端部から迂回して円筒部材の内側領域に循環したときに遠心力が弱くなり、分級部の方に循環される被処理物の割合が高くなるので、分級部による分級処理が有効に行われる。
従って、処理能力向上のために粉砕ロータの回転速度を速くしたような場合においても、粉砕処理と分級処理が適正に行われ、処理能力を確実に向上させることができる粉砕装置が提供される。

同第二特徴構成は、前記円筒部材の下端部に、前記粉砕ロータの粉砕部に向かって外向きに伸びる下面を有する下側環状部を設け、前記円筒部材の上端部に、前記分級部に向かって内向きに伸びる上面を有する上側環状部を設けた点にある。

すなわち、上記特徴構成によれば、円筒部材の内側領域を下降した被処理物が円筒部材の下端部に設けた下側環状部の外向きに伸びる下面に沿って粉砕ロータの粉砕部に循環し、当該粉砕部によって粉砕処理が行われる。次に粉砕処理された被処理物が円筒部材の外側領域を旋回気流に乗って上昇した後、円筒部材の上端部に設けた上側環状部の内向きに伸びる上面に沿って分級部に循環するので、分級部による分級処理が有効に行われる。
従って、処理能力向上のために粉砕ロータの回転速度を速くしたような場合においても、粉砕処理と分級処理が適正に行われ、処理能力を確実に向上させることができる粉砕装置が提供される。

同第三特徴構成は、上記第一または第二特徴構成において、前記粉砕部が前記処理室の内壁との対向面に複数の縦溝を形成した粉砕刃で構成され、複数の縦溝を形成したライナーが前記粉砕刃と微小間隙を隔てて前記処理室の内壁に設けられている点にある。

すなわち、処理室の内壁との対向面に複数の縦溝を形成した粉砕ロータ側の粉砕刃と、複数の縦溝を形成し処理室の内壁に設けたライナーとの微小間隙を被処理物が通過しながら粉砕されるので、効率よく粉砕処理することができる。
従って、極力効率よい粉砕処理が可能な粉砕装置の好適な実施形態が提供される。

同第四特徴構成は、上記第一から第三特徴構成のいずれかにおいて、前記分級部が、複数の分級羽根を等間隔で外周部に環状に配置し前記粉砕ロータと同軸の縦軸心回りに回転するとともに、上部側に前記排出口に連なる排出開口を形成した分級ロータで構成されている点にある。

すなわち、粉砕ロータの回転に伴い発生した旋回流によって被処理物が粉砕ロータと同軸状の筒状部材の外側領域を通って、粉砕ロータと同軸の縦軸心回りに回転する分級ロータに達し、所定の粒径以下に粉砕された微粉は分級ロータの外周部に等間隔で環状に配置した分級羽根を気流と共に通過した後、分級粉体として分級ロータの上部側に形成した排出開口から前記排出口を通って排出される。一方、所定の粒径以上の粗粉は遠心力が大きいために分級羽根を通過できず筒状部材の内側領域を通って粉砕ロータに循環し、さらに粉砕処理がなされる。
従って、粉砕ロータによる旋回気流に乗って分級ロータに循環してきた被処理物に対して粉砕ロータと同軸の縦軸心回りに回転する分級ロータによって良好に分級処理することができる本発明の粉砕装置の好適な実施形態が提供される。

同第五特徴構成は、上記第三または第四特徴構成において、前記粉砕部が前記粉砕ロータの外周部上面に立設されるとともに、前記粉砕ロータの外周部下面に、周方向に沿って互いに分離し且つ下方に突き出た複数の突部が形成されている点にある。

すなわち、粉砕ロータの回転に伴い、粉砕ロータの外周部上面に立設した粉砕部は遠心力を受けて外向きに引っ張られ、粉砕ロータの外周部は下向きに屈曲しようとするが、一方、粉砕ロータの外周部下面に周方向に互いに分離して形成した複数の突部夫々も遠心力を受けて外向きに引っ張られ、粉砕ロータの外周部は上向きに屈曲しようとする。その結果、下向きと上向きの両方の屈曲力が打ち消しあうので、回転時において粉砕ロータの外周部が撓み変形することが抑制される。
従って、粉砕ロータの外周部が回転時に粉砕部に働く遠心力によって下向きに屈曲することが抑制されるので、ライナーに接近して位置する粉砕部がライナーと接触して損傷が生じるような不都合を有効に回避することができる本発明の粉砕装置の好適な実施形態が提供される。

本発明に係る粉砕装置の実施形態について、以下図面に基づいて説明する。
本発明の第１実施形態の粉砕装置は、図１及び図２に示すように（図２は図１におけるＩ−Ｉ矢視図）、装置本体１に形成した縦型筒状の処理室３内の下部に、縦軸心回りに回転自在で被処理物を粉砕するための粉砕部４Ａ（又は４Ｂ）を外周部に備えた粉砕ロータ４と、粉砕ロータ４の下方の処理室３内に気体を導入する気体導入口２が設けられ、処理室３内の上部に、粉砕ロータ４によって粉砕された被処理物を分級処理する分級部５と、分級部５によって分級された所定粒度の分級粉体を気体と共に排出する排出口１２が設けられ、粉砕ロータ４と分級部５の間に、上部側では分級部５が内側に位置し下部側では粉砕ロータ４の粉砕部４Ａ（又は４Ｂ）が外側に位置する状態で粉砕ロータ４の回転軸と同軸に配置した円筒部材６が設けられている。また、処理室３の下部側方には処理室３内に原料をエアーと共に導入する原料導入口１５が設けられている。尚、図２には、粉砕部４Ａを全周に等間隔で１６個設けたものを示すが、後述するように、粉砕力を上げるために、より多数（例えば３２個）設けることができる。

上記粉砕ロータ４の粉砕部４Ａ，４Ｂは、図３に及び図４に示すように、旋回気流を発生させると共に原料に衝突して衝撃力を与えるために、処理室３の内壁との対向面に複数の縦溝を形成した粉砕刃４Ａ，４Ｂで構成されて粉砕ロータ４の外周部上面に立設され、これに対して、表面に複数の縦溝を形成したライナー７が、前記粉砕刃４Ａ，４Ｂと微小間隙を隔てて処理室３の内壁に設けられている。図３の粉砕刃４Ａは、周方向に沿って離間して立設した複数の刃（例えば、高さ３０ｍｍの縦溝ハンマーを３２個周方向に並べる）からなり、ライナー７との間隙（クリアランス）は約１．２ｍｍである。図４の粉砕刃４Ｂは周方向に沿って連続した多数の刃（縦溝リングハンマー）からなり、ライナー７との間隙（クリアランス）は約１．０ｍｍである。図４の縦溝リングハンマー４Ｂはロータ本体との間に気体通過用の間隔Ｋをあけた状態で、周方向複数箇所に設けた支持ブロック１６を介してロータ本体に保持されている。またライナー７の縦溝の横断面は三角形に形成しているが、半円形状でもよい。

上記図３の粉砕刃４Ａは個々にロータ４に固定するが、その場合に上面からネジや六角孔付きボルト等によって締め付けて固定すると、ネジやボルトの頭に存在する溝や六角孔等の窪みに処理物が堆積するおそれがあるので、本装置では頭に六角孔等がないボルトを用いてロータ面と同一高さの平面にするとともに、ロータ下面側よりボルト先端に設けた六角孔を六角レンチで締め付けてロータ４に固定している。尚、図３では粉砕刃４Ａとロータ４の組み付け状態を判りやすくするためにロータ４の切断面を示している。

さらに、上記粉砕ロータ４の外周部下面に、周方向に沿って互いに分離し且つ下方に突き出た複数の突部４Ｃが形成されている。具体的には、図３に示すように、粉砕ロータ４の外周部下面全周に下方に向かって突き出た環状の膨らみ部（リブ）を形成するとともに、その環状の膨らみ部に対してロータ中心から放射状に溝（スリット）１７を入れて複数の突部４Ｃに分離形成している。

上記分級部５は、複数の分級羽根５Ａを等間隔で外周部に環状に配置し前記粉砕ロータ４と同軸の縦軸心回りに回転するとともに、上部側に前記排出口１２に連なる排出開口５Ｂを形成した分級ロータ５で構成され、粉砕された粉体のうち所望の粒径未満の微粉のみを分級羽根５Ａから通過させて分級選別する。上記排出開口５Ｂには、選別する粒径を調整するために分級ロータ５の内部空間に向かって伸びる所定内径の内筒部材（インナーパイプ）５Ｃを設けている。尚、図示はしないが、上記排出口１２から排出された分級粉体はバグフィルタ等の捕集機によって製品として回収される。

処理室３は、筒状部材６によって内側領域３Ａと外側領域３Ｂに区分されるとともに、上部側に迂回領域３Ｃが形成されている。つまり、筒状部材６は粉砕ロータ４及び分級ロータ５の回転軸や処理室３と同軸に配置され、処理室３内部の被処理物を粉砕ロータ４から外側領域３Ｂを通して旋回上昇させるとともに、迂回領域３Ｃで下向きに方向転換させて内側領域３Ａの分級ロータ５に循環させるように導く。尚、円筒部材６は支持部材６ａによって処理室３の内壁に取り付けられている。図１には、筒状部材６の外径や内径が上端から下端に向かって直線的に小さくなるテーパー形状を示すが、外径や内径が上下端で同径となる形状や、逆に上端から下端に向かって大きくなるテーパー形状でもよい。

そして、本発明の第１実施形態の粉砕装置では、前記円筒部材６の下端部に、前記粉砕ロータ４の粉砕部４Ａ（又は４Ｂ）に向かって外向きに伸びる下面を有する下側環状部６Ａを設け、前記円筒部材６の上部側部分と対向する前記処理室３の内壁側に、板面が縦方向に沿う状態で処理室の内方に向かって伸びる板状部材（ベーン）１１を設けている。図２には、板状部材１１を全周に９０度の間隔で４個設けた例を示すが、これに限るものではなく、例えば６０度の間隔で６個設ける等、板状部材１１の個数、配置は適宜設定できる。この構成により、円筒部材６の内側領域を下降した被処理物が円筒部材６の下端部に設けた下側環状部６Ａの外向きに伸びる下面に沿って粉砕ロータ４の粉砕部４Ａ（又は４Ｂ）に循環し有効に粉砕処理が行われ、次に粉砕処理された被処理物が円筒部材６の外側領域を旋回気流に乗って上昇するとき、円筒部材６の上部側部分と対向する上記板状部材１１によって旋回気流が遮られ、その結果、被処理物が円筒部材６の上端部から迂回して円筒部材６の内側に循環したとき遠心力が弱くなって、分級部５の方に循環される被処理物の割合が高くなり、分級部５による分級処理が有効に行われる。

装置本体１は、粉砕ロータ４の回転速度を速くしたような場合に処理室３から洩れる騒音が増大するのを防止するために、処理室３を形成する内壁８とこの内壁８の外面に沿って間隙を隔てた状態で内壁８を覆う外壁９とからなる二重壁構造のケーシングを備え、外壁９と内壁８の間隙を密閉された内空間Ｎに形成して処理室３の上記気体導入口２に連通させるとともに、当該内空間Ｎに外部から気体が流入する気体流入口１０を設けて当該内空間Ｎを処理室３へ通流させる気体の導入路としている。具体的には、上記外壁９は処理室３の筒部に対応する内壁部分を覆うように設けられている。装置本体１は上部をケーシング天板１４で覆われ、ケーシング基部１３の上部に保持されている。またケーシング基部１３の下部に、粉砕ロータ４及び分級ロータ５を回転駆動する各モータ（不図示）が設置されている。

図５、図６、図７に本発明に係る粉砕装置の処理能力の一例を示す。
図５は、粒径１ｍｍ前後の重質炭酸カルシウムを被処理物とし、粉砕ロータ４の周速度（粉砕部４Ａの位置での周速度）を変化させた（１１５ｍ／ｓｅｃ，１５０ｍ／ｓｅｃ）ときの単位動力（粉砕ロータ用駆動モータの動力）当たりの処理能力（ｋｇ／ｋＷｈ）のデータ例を示す。尚、粉砕部は図３に示す縦溝ハンマー４Ａである。

図６は、平均粒径Ｄ_５０７１μｍの小麦粉を被処理物とし、粉砕ロータ４の周速度を変化させた（１１５ｍ／ｓｅｃ，１３０ｍ／ｓｅｃ，１５０ｍ／ｓｅｃ）ときの単位動力当たりの処理能力（ｋｇ／ｋＷｈ）のデータ例を示す。尚、粉砕部は図３に示す縦溝ハンマー４Ａである。図５、図６より、本発明の粉砕装置は、粉砕ロータ４の周速度を従来の速度値１１５ｍ／ｓｅｃに比べてより高速の１５０ｍ／ｓｅｃにした場合において、処理能力が向上することが判る。

図７は、粒径１ｍｍ前後の重質炭酸カルシウムを被処理物とし、粉砕ロータ４の周速度が１５０ｍ／ｓｅｃの条件で、粉砕部を図３に示す縦溝ハンマー４Ａと図４に示す縦溝リングハンマー４Ｂに変えたときの処理能力（ｋｇ／ｋＷｈ）のデータ例を示す。図７より、連続刃型である縦溝リングハンマー４Ｂの方が処理能力で優れていることが判る。

次に、本発明に係る第２実施形態の粉砕装置は、図８に示すように、上記第１実施形態の粉砕装置と比べて、板状部材１１を設けず、前記円筒部材６の構造が異なる以外は同一に構成されている。即ち、円筒部材６の下端部に、第１実施形態と同様に下側環状部６Ａを設けるとともに、円筒部材６の上端部に、前記分級部５に向かって内向きに伸びる上面を有する上側環状部６Ｂを設けている。この構成により、円筒部材６の内側領域を下降した被処理物が円筒部材６の下端部に設けた下側環状部６Ａの外向きに伸びる下面に沿って粉砕ロータ４の粉砕部４Ａ（又は４Ｂ）に循環し有効に粉砕処理が行われ、次に粉砕処理された被処理物が円筒部材６の外側領域を旋回気流に乗って上昇した後、円筒部材６の上端部に設けた上側環状部６Ｂの内向きに伸びる上面に沿って分級部５に循環し、分級部５による分級処理が有効に行われる。

本発明に係る粉砕装置は、処理能力向上のために粉砕ロータの回転速度を従来（１１５ｍ／ｓｅｃ程度）よりも高速にしたような場合においても、粉砕処理と分級処理が適正に行われ、処理能力を確実に向上させることができるので、各種被処理物（トナー、粉体塗料等）の粉砕装置として好適に適用することができる。

本発明に係る第１実施形態の粉砕装置の構造を示す正面断面図 図１の粉砕装置の一部平面断面図 粉砕部の一例を示す斜視図 粉砕部の他の例を示す断面図 本発明に係る粉砕装置の処理能力を示すグラフ 本発明に係る粉砕装置の処理能力を示すグラフ 本発明に係る粉砕装置の処理能力を示すグラフ 本発明に係る第２実施形態の粉砕装置の構造を示す正面断面図

符号の説明

１ 装置本体
２ 気体導入口
３ 処理室
３Ａ 内側領域
３Ｂ 外側領域
３Ｃ 迂回領域
４ 粉砕ロータ
４Ａ 粉砕部（粉砕刃）
４Ｂ 粉砕部（粉砕刃）
４Ｃ 突部
５ 分級部（分級ロータ）
５Ａ 分級羽根
６ 筒状部材
６Ａ 下側環状部
６Ｂ 上側環状部
６ａ 支持部材
７ ライナー
８ 内壁
９ 外壁
１０ 気体流入口
１１ 板状部材（ベーン）
１２ 排出口
１３ ケーシング基部
１４ ケーシング天板
１５ 原料導入口
１６ 支持ブロック
１７ 溝（スリット）
Ｋ 間隔
Ｎ 内空間

Claims (5)

1. 縦型筒状の処理室内の下部に、縦軸心回りに回転自在で被処理物を粉砕するための粉砕部を外周部に備えた粉砕ロータと、前記粉砕ロータの下方の処理室内に気体を導入する気体導入口が設けられ、
   前記処理室内の上部に、前記粉砕ロータによって粉砕された被処理物を分級処理する分級部と、前記分級部によって分級された所定粒度の分級粉体を気体と共に排出する排出口が設けられ、
   前記粉砕ロータと前記分級部の間に、上部側では前記分級部が内側に位置し下部側では前記粉砕ロータの粉砕部が外側に位置する状態で前記粉砕ロータの回転軸と同軸に配置した円筒部材が設けられた粉砕装置であって、
   前記円筒部材の下端部に、前記粉砕ロータの粉砕部に向かって外向きに伸びる下面を有する下側環状部を設け、前記円筒部材の上部側部分と対向する前記処理室の内壁側に、板面が縦方向に沿う状態で処理室の内方に向かって伸びる板状部材を設けた粉砕装置。
2. 縦型筒状の処理室内の下部に、縦軸心回りに回転自在で被処理物を粉砕するための粉砕部を外周部に備えた粉砕ロータと、前記粉砕ロータの下方の処理室内に気体を導入する気体導入口が設けられ、
   前記処理室内の上部に、前記粉砕ロータによって粉砕された被処理物を分級処理する分級部と、前記分級部によって分級された所定粒度の分級粉体を気体と共に排出する排出口が設けられ、
   前記粉砕ロータと前記分級部の間に、上部側では前記分級部が内側に位置し下部側では前記粉砕ロータの粉砕部が外側に位置する状態で前記粉砕ロータの回転軸と同軸に配置した円筒部材が設けられた粉砕装置であって、
   前記円筒部材の下端部に、前記粉砕ロータの粉砕部に向かって外向きに伸びる下面を有する下側環状部を設け、前記円筒部材の上端部に、前記分級部に向かって内向きに伸びる上面を有する上側環状部を設けた粉砕装置。
3. 前記粉砕部が前記処理室の内壁との対向面に複数の縦溝を形成した粉砕刃で構成され、複数の縦溝を形成したライナーが、前記粉砕刃と微小間隙を隔てて前記処理室の内壁に設けられている請求項１または２に記載の粉砕装置。
4. 前記分級部が、複数の分級羽根を等間隔で外周部に環状に配置し前記粉砕ロータと同軸の縦軸心回りに回転するとともに、上部側に前記排出口に連なる排出開口を形成した分級ロータで構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の粉砕装置。
5. 前記粉砕部が前記粉砕ロータの外周部上面に立設されるとともに、前記粉砕ロータの外周部下面に、周方向に沿って互いに分離し且つ下方に突き出た複数の突部が形成されている請求項３または４に記載の粉砕装置。