JP4991372B2 - メディア攪拌ミル - Google Patents

Description

本発明は、攪拌部材を有する筒状の粉砕タンク内に粉砕メディアが入れられ、該粉砕タンクに被粉砕原料を導入して攪拌部材を回転駆動することにより粉砕メディアに運動を生じさせ、被粉砕原料を微細粒子に粉砕するように構成されたメディア攪拌ミルに関する。本発明の装置は、限定する意味ではないが、インク、塗料、顔料、セラミック、金属、無機物、フェライト、トナー、ガラス等の原料を微細粒子に粉砕または分散するための使用に特に適している。

メディア攪拌ミルは、粒子原料を微細粒子に粉砕または分散する用途において多用されている。この種の装置においては、原料出口において被粉砕原料を粉砕用メディアから分離するために分離装置が設けられる。従来の粉砕装置において採用されている分離装置は、スクリーン或いは固定部と回転部との間に形成した微細スリットの形態によるものが一般的である。

スクリーン又はスリットの形態の分離装置は、近年要求が高まっているナノテクノロジーに対処するには多くの問題をはらむことが認識されている。すなわち、ナノテクノロジーにおいて要求される超微細粒子を効率的に得るには、粉砕メディアの寸法を従来に比し大幅に小さくすることが必要になる。しかし、従来の分離装置では、粉砕用メディアを小さくすると、短期間で目詰まりを生じ、かつ分離装置の部品磨耗も大きく、頻繁に整備や修理を行うことが必要になる。現在の技術では、粉砕メディアの大きさは、０．２ｍｍが限界であるといわれている。

従来のメディア攪拌ミルにおける上述の問題に対処するための提案が、幾つかなされている。これらの提案は、下記のものである。
特開２００２−３０６９４０号公報 国際公開ＷＯ９６／３９２５１号 粉体工学会誌第４１巻第８号（通巻４２３号）第１６ページないし第２３ページ、平成１６年８月１０日発行 粉体工学会第４０回夏季シンポジウム講演論文集、２００４年７月２９日〜３０日、第１３ページないし第１４ページ、技術講演５「微小ビーズ対応ビーズミルの凝集ナノ粒子の分散」

非特許文献１及び２は、遠心力を利用して粉砕メディアと被粉砕粒子を含むスラリーとの分離を行うことにより、０．０３ｍｍサイズのビーズ状粉砕メディアを使用できるようにしたメディア攪拌ミルを開示している。そして、これらの文献においては、このように微小サイズの粉砕メディアを使用して、攪拌部材の回転速度を特定の範囲にすることにより、粉砕又は分散された粒子の再凝集を防止して、微細な粉砕効果が達成できたことが報告されている。これらの文献では、この装置で０．０３ｍｍサイズのビーズ状粉砕メディアを使用して粉砕を行う場合、ロータすなわち攪拌部材の周速１０ｍ／ｓにおいて最良の粉砕効果を達成できると述べている。

特許文献２は、非特許文献１及び２に示された粉砕装置についての国際特許出願である。この文献に開示される粉砕装置では、分離装置は、スラリー出口側において攪拌部材を有する攪拌軸に取り付けられた一対のディスクを備える。これら一対のディスクの間にはブレードが配置され、これらディスクの間の空間が攪拌軸の中空内部に連通する。攪拌軸の中空内部がスラリー出口を構成する。

非特許文献１及び２並びに特許文献２に記載された粉砕装置においては、一対のディスクとブレードからなる分離装置が攪拌軸により回転駆動されるため、被粉砕粒子より比重の大きい粉砕メディアが遠心力により半径方向外向きに付勢され、被粉砕粒子を含むスラリーのみが出口から排出される。この遠心作用により、０．０３ｍｍといった極めて小さいサイズの粉砕メディアでも分離装置の目詰まりを生じさせることなく分離を行うことができるものと理解される。

しかし、これの文献に記載された粉砕装置では、分離装置が、粉砕装置のスラリー出口側端部において攪拌部材に対し軸方向に並んで配置されているので、粉砕メディアが粉砕タンクのスラリー出口付近に密集することは避けられず、実験段階ではある程度の効果が得られるとしても、長時間にわたる連続運転が必要になる実用機では、分離装置に目詰まりを生じることは避けられない。

特許文献１は、円筒状粉砕タンク内に環状隙間を介して円筒状のロータを回転自在に配置し、該環状隙間からロータ内部を通り排出口に至る流路を形成したメディア攪拌ミルを開示する。この装置においては、ロータ内の流路の途中に、粉砕メディアをスラリーから分離するための遠心分離装置が設けられ、遠心分離した粉砕メディアを環状隙間に送り出すための循環用開口部がロータに形成される。遠心分離装置は、ロータの回転駆動軸内を貫通する別の回転駆動軸により回転駆動される。この特許文献１の粉砕装置では、遠心分離装置は、その回転駆動軸の端部に取り付けられた複数の羽根部材からなる羽根車により構成され、ロータ内の流路を通るスラリー及び粉砕メディアは、この羽根車の軸心に向けて送られて、羽根車の回転に伴い比重の大きい粉砕メディアが半径方向外向きに押しやられることにより、スラリーから分離される。この文献には、直径が０．１ｍｍの粉砕メディアを使用した例が示されている。

この特許文献１に記載された装置では、スラリーと粉砕メディアの混合物が、ロータ内の流路から羽根車の軸心部分に直接送り込まれるので、粉砕メディアが分離装置の羽根に直接当り、該羽根によって半径方向外向きに弾き飛ばされることになり、羽根車の早期の磨耗を生じる。また、この粉砕装置では、遠心分離装置部分においてスラリーに乱流が生じるため、粒子の粒度による分級作用を期待することができず、粒子は幅広い範囲に分布する粒度範囲をもつものとなる。

そこで、本願出願人は、先に、特開２００６−２１２４８８号公報において、微小直径の粉砕メディアを使用する場合に、被粉砕粒子と粉砕メディアとの確実な分離だけでなく、粒子の粒度による分級作用も達成できて、微細で、かつ、狭い粒度分布幅に粉砕された製品を得ることができ、しかも、分離装置の磨耗が少ないメディア攪拌ミルを提案した。
特開２００６−２１２４８８号公報

上記公報で提案されたメディア攪拌ミルは、原料入口を有する筒状の粉砕タンク内に攪拌部材が回転自在に配置され、該粉砕タンク内に形成される粉砕室に粉砕メディアが入れられており、原料入口から被粉砕物を含む原料を導入しながら攪拌部材を回転駆動することにより粉砕メディアを攪拌し、被粉砕物を微細粒子に粉砕するようになったメディア攪拌ミルであって、攪拌部材は、外周部に筒状壁を有し一端が端部開口により開口した中空の筒型とし、筒状壁には粉砕メディア循環のための複数の循環用開口を該筒状壁の周方向に間隔をもって形成されており、攪拌部材の中空内部には、該攪拌部材と同軸に回転自在にメディア分離用羽根車が配置されており、このメディア分離用羽根車は、周方向に間隔をもって配置された複数の羽根部材を備え、回転するメディア分離用羽根車の羽根部材の作用により比重の大きい粉砕メディアに遠心力により半径方向外向き運動を与えるとともに、該メディア分離用羽根車の内部を介して、粉砕された被粉砕物を含む原料を外部に排出するようになっており、上記メディア分離用羽根車の上記複数の羽根部材は、天板と、該天板に対して軸方向に間隔をもって配置された底板との間に周方向に間隔をもって固定されていることが好ましく、上記天板には中空の羽根車駆動軸が固定され、該羽根車駆動軸の中空内部が羽根車の天板と底板との間の空間に開口して原料出口を形成することが好ましい。

上記メディア攪拌ミルにあっては、メディア分離用羽根車により微細な粉砕メディアの原料からの分離を確実に行えるという大きな効果があるが、メディア攪拌ミルの運転が停止した際、遠心力が無くなるため、上記の原料出口の近傍に存在していた粉砕メディアが該原料出口から上記羽根車駆動軸の中空内部に入り込んでしまうという欠点があった。この羽根車駆動軸の中空内部に入り込んでしまった粉砕メディアは、次の運転の際に、粉砕メディアが分離された原料と共に外部に導かれてしまう。

そこで、本発明は、上記したタイプのメディア分離用羽根車を備えたメディア攪拌ミルにおいて、上記したような運転停止の際の上記粉砕メディアの羽根車駆動軸の中空内部内への入り込みを極力おさえることのできるメディア攪拌ミルを提供することを目的とする。

上記目的は、以下の（１）〜（７）の構成のメディア攪拌ミルにより達成される。
（１）原料入口を有する筒状の粉砕タンク内に攪拌部材が回転自在に配置され、前記粉砕タンク内に形成される粉砕室に粉砕メディアが入れられており、前記原料入口から被粉砕物を含む原料を導入して前記攪拌部材を回転駆動することにより前記粉砕メディアを攪拌し、被粉砕物を微細粒子に粉砕するようになったメディア攪拌ミルであって、
前記攪拌部材は、外周部に筒状壁を有し一端が端部開口により開口した中空の筒型であり、前記筒状壁には粉砕メディア循環のための複数の循環用開口が該筒状壁の周方向に間隔をもって形成され、
前記攪拌部材の中空内部には、前記攪拌部材と同軸に回転するメディア分離用羽根車が配置され、
前記メディア分離用羽根車は、周方向に間隔をもって配置された複数の羽根部材を備え、中空駆動軸によって回転駆動され、該中空駆動軸の一端は前記メディア分離用羽根車の内部に開口して原料出口を形成し、
回転するメディア分離用羽根車の羽根部材の作用により比重の大きい粉砕メディアに遠心力により半径方向外向き運動を与えるとともに、該メディア分離用羽根車の内部に開口した前記原料出口を介して、粉砕された被粉砕物を含む原料を外部に排出するようになっており、
前記原料出口には、該原料出口を開閉する開閉弁が設けられており、この開閉弁は、前記メディア分離用羽根車が停止しているときには前記原料出口を閉じる閉位置に位置しており、前記メディア分離用羽根車が回転しているときには、その回転による遠心力により前記原料出口を開く開位置に位置するようになっている
ことを特徴とするメディア攪拌ミル。
（２）前記開閉弁は、エラストマー系の弾性材料で形成されている上記（１）のメディア攪拌ミル。
（３）前記開閉弁は、金属系の弾性材料で形成されている上記（１）のメディア攪拌ミル。
（４）前記メディア分離用羽根車の前記複数の羽根部材は、前記中空駆動軸の原料出口となる端部に対向して設けられた端板に固定されており、該中空駆動軸の原料出口側の端部には円錐形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、他端が円錐斜面の途中に開口し原料出口となった出口通路が設けられて、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、メディア分離用羽根車の端板に取り付けられたスカート状の開閉弁であり、このスカート状の開閉弁の先端は、この開閉弁が閉位置にあるとき、前記出口部材の出口通路より外周側の円錐斜面の部分に接触しており、開位置にあるとき開いて、前記先端が前記円錐斜面から離れるようになっている上記（１）〜（３）のいずれかのメディア攪拌ミル。
（５）前記中空駆動軸の原料出口側の端部には円錐形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、他端が円錐斜面の途中に開口し原料出口となった出口通路が設けられて、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、前記出口部材の円錐斜面に沿って、前記原料出口の上側から該原料出口を跨いで該原料出口の下側まで延びる板状の開閉弁であり、この板状の開閉弁は、上側端が固定され、下側端が自由端となっており、該開閉弁は、閉位置にあるとき前記原料出口を閉じ、開位置にあるとき下側端が前記出口部材の円錐斜面から離れて前記原料出口を開くようになっている上記（１）〜（３）のいずれかのメディア攪拌ミル。
（６）前記中空駆動軸の原料出口側の端部には円筒形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、該出口部材内を軸方向に所定長延びる中空部延長部が設けられていると共に、一端が該中空部延長部に開口し、該中空部延長部と連通し、他端が円筒面に開口し原料出口となった出口通路が少なくとも１つ設けられて、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路、前記中空部延長部および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、前記出口通路に設けられた弁座、この弁座に対して接する閉位置と、この弁座から離れる開位置とを取ることができるようになっている弁体、およびこの弁体を前記メディア分離用羽根車が停止しているときには弾性力により前記閉位置に位置させる弾性体を備え、前記メディア分離用羽根車が回転しているときには、その回転による遠心力が前記弾性体の弾性力に打ち勝って、前記弁体を前記開位置に位置させるようになっている上記（１）〜（３）のいずれかのメディア攪拌ミル。
（７）前記中空駆動軸の原料出口側の端部には円筒形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、該出口部材内を軸方向に延び、他端が該出口部材の頂部に開口した出口通路が設けられており、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、前記出口通路に設けられた弁座、この弁座に対して接する閉位置と、この弁座から離れる開位置とを取ることができるようになっている弁体、およびこの弁体をメディア攪拌ミルが停止しているときには弾性力により前記閉位置に位置させる弾性体を備え、前記メディア攪拌ミルが運転しているときには、原料の上昇した圧力が前記弾性体の弾性力に打ち勝って、前記弁体を前記開位置に位置させるようになっている上記（１）〜（３）のいずれかのメディア攪拌ミル。

上記した構成のメディア攪拌ミルにおいては、運転中から運転を停止すると、弾性材料で形成されている開閉弁は、遠心力が無くなったことにより、自身が持つ弾性力により、閉位置に戻り、原料出口を塞ぐので、運転停止時における上記したような粉砕メディアの中空駆動軸の中空部への入り込みを極力抑えることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態によるメディア撹拌ミルについて説明する。
図１は、本発明の実施形態によるメディア撹拌ミル１０を示すものであり、このメディア撹拌ミル１０は、円筒形のバレル１２と、このバレル１２の一端に固定された端板１４と、他端に原料入口フランジ１６を介して固定されたフレーム１８とから構成された粉砕タンク２０を備えている。

上記粉砕タンク２０の内部には、攪拌部材２２が回転自在に配置されている。攪拌部材２２は、外周部に円筒壁２２ａを有し、一端がハブ部２２ｂにより閉鎖され、他端に開口２２ｃが形成された中空の筒状であり、上記ハブ部２２ｂの中心には回転駆動軸２４が固定されている。この回転駆動軸２４は、フレーム１８を軸方向に貫通して延び、その端部は、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、回転駆動される。なお、上記回転駆動軸２４には、軸封２５（メカニカルシール等）が設けられていて、攪拌部材２２の円筒壁２２ａと粉砕タンク２０の内周壁の間には、粉砕室Ｃ１が形成されている。原料入口フランジ１６には、粉砕室Ｃ１にスラリー状の原料を導入するための原料入口路２８が形成されている。この原料入口路２８の粉砕室へ実際に原料を導入する原料供給口２８ａは、撹拌部材２２の背面、すなわちそのハブ部２２ｂの背面に位置していることが好ましい。メディア撹拌ミルにおいて周知のように、粉砕室Ｃ１内部には、ビーズ状の粉砕用メディア３０が収納されている。

攪拌部材２２の内部には、この攪拌部材の円筒壁２２ａと同軸に配置され、スラリー状の原料内に分散した粉砕用メディア３０を該原料から分離するための遠心分離方式のメディア分離用羽根車４０が設けられている。このメディア分離用羽根車４０と攪拌部材２２の円筒壁２２ａの間の空間をメディア分離室Ｃ２と称する。上記回転駆動軸２４は、その中空内部がメディア分離用羽根車４０の内部空間に開口（原料出口２６ａ）して、粉砕された原料スラリーを粉砕タンク２０外部に排出する原料出口路２６を構成している。

上記メディア分離用羽根車４０は、攪拌部材２２のハブ部２２ｂに対向して配置された端板４１を有し、このハブ部２２ｂと端板４１の間の外周縁部には、複数の羽根部材４０ａが周方向に等間隔で配置されている。上記羽根部材４０ａは、図２に示したように完全に放射状に配置してもよいし、図３に示したように傾斜して配置してもよい。

原料出口路２６は端板１４側に配置することもできる。具体的には、端板１４の中央に円形の開口を設けるとともに、原料出口路を構成する導管を端板１４に取り付け、固定式とする。この導管は、上記回転駆動軸２４と同軸に設けられることが好ましく、その一端（内端）が端板１４に設けた開口を通って、メディア分離用羽根車４０内の空間内に位置して、粉砕され、メディアが分離された原料スラリーを受け入れるようになっている。

上記攪拌部材２２の円筒壁２２ａには、図４に示されているように周方向に等間隔でメディア循環用の開口２２ｄが複数形成されている。この開口２２ｄは、攪拌部材２２の回転方向（矢印で示した）に対して、図４に示した方向に斜めに傾斜させることが好ましい。攪拌部材２２のハブ部２２ｂの周縁にも、図４に示されているように周方向に等間隔でメディア循環用の開口２２ｅが複数形成されている。これらのメディア循環用の開口により、メディア分離室Ｃ２と粉砕室Ｃ１が連通され、粉砕用メディア３０は攪拌部材の内部空間から外部に向かって自由に移動でき、粉砕用メディア３０の自由度が上がり効果的な動きができ粉砕効率が向上する。

本発明の実施の形態のメディア攪拌ミル１０においては、上記回転駆動軸２４の原料出口２６ａ側の端部には円錐形の出口部材４２がその底部を回転駆動軸２４側に向けた状態で、固定・設置されている。この出口部材４２には、一端が前記底部に開口し、前記回転駆動軸２４の中空部と連通し、他端が円錐斜面４２ａの途中に開口し原料出口４２ｂとなった出口通路４２ｃが設けられている。前記粉砕用メディア３０から分離された原料は、前記出口通路４２ｃおよび前記回転駆動軸２４の原料出口路２６を介して外部に排出されるようになっている。なお、本明細書においては、上記出口部材４２も回転駆動軸２４の一部と考え、出口通路４２ｃも原料出口路２６の一部と考え、全体としての原料出口路２６の原料出口を原料出口４２ｂと考える。以下、他の実施の形態あるいは変形例においても同様に考える。

本実施の形態によるメディア攪拌ミル１０は、弾性材料で形成され、前記原料出口を開閉する開閉弁４５が設けられている。この開閉弁４５は、前記メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）が停止しているときには前記原料出口４２ｂを閉じる閉位置に位置しており、前記メディア分離用羽根車４０が回転しているときには、その回転による遠心力により弾性力に打ち勝って前記原料出口４２ｂを開く開位置に位置するようになっている。この開閉弁４５は、前記メディア分離用羽根車が停止したときには遠心力が無くなるので、その弾性力により自動的に前記閉位置に復帰する。この開閉弁４５は、メディア分離用羽根車４０の端板４１に取り付けられたスカート状の開閉弁であり、このスカート状の開閉弁４５の先端４５ａは、この開閉弁４５が閉位置（図１に実線で示した）にあるとき、前記出口部材４２の原料出口４２ｂより外周側の円錐斜面４２ａの部分に接触しており、開位置（図１に破線で示した）にあるとき開いて、前記先端４５ａが前記円錐斜面４２ａから離れるようになっている。本明細書においては、この例のように、閉位置において、開閉弁が原料出口４２ｂに直接接触せずに、原料出口４２ｂを密封的に取り囲み、開位置において、この密封的な取り囲みを解除する場合も、原料出口の開閉に含むものとする。

ここで、上記開閉弁４５に用いられる弾性材料としては、エラストマー系（ゴム系を含む）の弾性材料と金属系の弾性材料が用いられる。エラストマー系の弾性材料としては、ＥＰＤＭ、ニトリルゴム、フッ素ゴム、パーフロロエラストマー等が挙げられる。金属系の弾性材料としては、ＳＵＳ系合金、チタン系合金、ニッケル系合金等が挙げられる。

次に、図５を参照して、出口部材および開閉弁の変形例について説明する。ここでは、符号５０で開閉弁を示し、符号５２で出口部材を示す。他の符号については、図１のものと同一な部品・部分を表す場合には、同一の符号を付して示した。出口部材５２は、図１に示した出口部材４２とほぼ近似した円錐形の形状を有している。

この出口部材５２には、一端が前記底部に開口し、前記回転駆動軸２４の中空部と連通し、他端が円錐斜面５２ａの途中に開口し原料出口５２ｂとなった出口通路５２ｃが設けられている。前記粉砕用メディア３０から分離された原料は、前記出口通路５２ｃおよび前記回転駆動軸２４の原料出口路２６を介して外部に排出されるようになっている。なお、本明細書においては、上記出口部材５２も回転駆動軸２４の一部と考え、出口通路５２ｃも原料出口路２６の一部と考え、全体としての原料出口路２６の原料出口を原料出口５２ｂと考える。

上記出口部材５２の表面は、図５に示したように傘形のざぐり５２ｄが設けられており、そして、このざぐり５２ｄに、該ざぐりの形状に丁度当てはまる形状（即ち傘形）の弾性材料で形成された開閉弁５０が配置されている。この開閉弁５０は、その頂部において、上記出口部材５２にネジ５１により固定され、その周縁は自由縁となっている。この開閉弁５０の弾性材料は、上記図１に示したスカート状の開閉弁４５の材料と同じであってよい。

この開閉弁５０は、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）が停止しているとき、図５に実線で示した原料出口５２ｂを閉じる閉位置にあり、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）が運転（回転）しているとき、その遠心力により図５に鎖線で示した原料出口５２ｂを開く開位置に移動する。この開閉弁５０は、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）の運転（回転）が停止すると、その弾性力により再び上記の閉位置に移動する。

以上説明したように、開閉弁４５、５０は、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）が運転（回転）しているときには、上記したように開位置に移動して原料出口４２ｂ、５２ｂを開き、原料を原料出口路２６に導入して、粉砕タンク２０外部に排出する。このときは、メディア分離用羽根車４０が回転しているので、その遠心力により、粉砕用メディア３０は、外方に向かう力が作用し、少なくともメディア分離用羽根車４０より外側に位置し、原料出口４２ｂ、５２ｂに近づくことがないので、排出されてしまうようなことはない。一方、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）の運転（回転）が停止したときには、開閉弁４５、５０は、上記したような開位置に移動して原料出口４２ｂ、５２ｂを閉じるので、このときも粉砕用メディア３０は、原料出口路２６に導入されて排出されてしまうことがない。

次に、図６を参照して、出口部材および開閉弁の他の変形例について説明する。ここでは、符号７０で開閉弁を示し、符号７２で出口部材を示す。他の符号については、図１のものと同一な部品・部分を表す場合には、同一の符号を付して示した。

出口部材７２は、ほぼ円筒形の形状を有しており、前記回転駆動軸２４の原料出口２６ａ側の端部にその底部を回転駆動軸２４側に向けた状態で固定・設置されている。この出口部材７２には、一端が前記底部に開口し、前記回転駆動軸２４の中空部で構成された原料出口路２６と連通し、該出口部材７２内を軸方向に所定長延びる中空部延長部７２ａが設けられていると共に、一端が該中空部延長部７２ａに開口し、該中空部延長部７２ａと連通し、出口部材７２の半径方向に延び、他端が円筒面に開口し原料出口７２ｂとなった出口通路７２ｃが少なくとも１つ設けられている。前記粉砕用メディア３０から分離された原料は、前記出口通路７２ｃ、前記中空部延長部７２ａおよび前記中空駆動軸２４の原料出口路２６を介して外部に排出されるようになっている。

前記出口通路７２ｃには、開閉弁７０が設けられている。この開閉弁７０は、前記出口通路７２ｃに設けられたほぼ円錐台形の弁座７０ａ、この弁座７０ａに対して接する閉位置（図６に実線で示した）と、この弁座７０ａから離れる開位置（図６に鎖線で示した）とを取ることができるようになっている弁体７０ｂ、およびこの弁体７０ｂを前記メディア分離用羽根車４０が停止しているときには弾性力により前記閉位置に位置させる弾性体７０ｃを備えている。なお、前記出口通路７２ｃの前記原料出口７２ｂの直径は、前記弾性体７０ｃの幅より大きくなっており、原料が通過することのできる間隙が形成されていることが好ましい。前記弾性体７０ｃは、ゴム等で形成され、ゴムバンド（輪ゴム）のような形状をしており、出口部材７２の円筒面を周回した状態で配置されている。前記メディア分離用羽根車４０が回転しているときには、前記弁体７０ｂは、その回転による遠心力が前記弾性体７０ｃの弾性力に打ち勝って、前記開位置に移動しそのまま維持される。

この開閉弁７０の弁体７０ｂは、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）が停止しているとき、図６に実線で示した出口通路７２ｃを閉じる閉位置にあり、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）が運転（回転）しているとき、その遠心力により図６に破線で示した出口通路７２ｃを開く開位置に移動する。この開閉弁７０の弁体７０ｂは、メディア分離用羽根車４０（メディア攪拌ミル１０）の運転（回転）が停止すると、遠心力が無くなるため、弾性体７０ｃの弾性力により再び上記の閉位置に移動する。

次に、図７を参照して、出口部材および開閉弁の更に他の変形例について説明する。ここでは、符号８０で開閉弁を示し、符号８２で出口部材を示す。他の符号については、図１のものと同一な部品・部分を表す場合には、同一の符号を付して示した。

出口部材８２は、ほぼ円筒形の形状を有しており、前記回転駆動軸２４の原料出口２６ａ側の端部にその底部を回転駆動軸２４側に向けた状態で固定・設置されている。この出口部材８２には、一端が前記底部に開口し、前記回転駆動軸２４の中空部で構成された原料出口路２６と連通し、該出口部材８２内を軸方向に延び、他端が該出口部材８２の頂部に開口し原料出口８２ａとなった出口通路８２ｂが設けられている。前記粉砕用メディア３０から分離された原料は前記出口通路８２ｂおよび前記回転駆動軸２４の原料出口路２６を介して外部に排出されるようになっている。

前記出口通路８２ｂには、前記開閉弁８０が設けられている。この前記出口通路に段差状に設けられた弁座８０ａ、この弁座８０ａに対して接する閉位置（図７に実線で示した）と、この弁座８０ａから離れる開位置（図７に鎖線で示した）とを取ることができるようになっている弁体８０ｂ、およびこの弁体８０ｂをメディア攪拌ミル１０が停止しているときには弾性力により前記閉位置に位置させる弾性体であるコイルバネ８０ｃを備えている。前記メディア攪拌ミルが運転しているときには、原料（ズラリー）の圧力が上昇するが、この上昇した圧力が前記コイルバネ８０ｃの弾性力に打ち勝って、前記弁体８０ｂを前記開位置に位置させるようになっている。この開閉弁８０の弁体８０ｂは、メディア攪拌ミル１０の運転が停止すると、原料（ズラリー）の圧力が下降するため、コイルバネ８０ｃの弾性力により再び上記の閉位置に移動する。

なお、以上の説明においては、メディア分離用羽根車を攪拌部材と一体的に回転する形式のものを説明したが、メディア分離用羽根車は、攪拌部材と完全に分離したものとしてもよい。この場合、メディア分離用羽根車と攪拌部材は個別に駆動するのがよい。メディア分離用羽根車の回転を攪拌部材の回転とは独立に制御できるようにすると、該羽根車を分級のために最適な回転速度で駆動できるようになり、優れた分級効果を達成することができる。典型的には、攪拌部材の回転速度は４〜１５ｍ／ｓとすればよいが、最も普通の回転速度は１０〜１２ｍ／ｓである。メディア分離用羽根車の回転速度は、典型的には４〜２０ｍ／ｓとすればよいが、通常は１０ｍ／ｓで十分に満足できる効果が得られる。

図８は、本発明のメディア撹拌ミル１０を使用する一態様を示す概略図であり、本メディア撹拌ミル１０は、循環系５３を介して、原料出口路２６と原料入口路２８を連通し、原料を循環させ、メディア撹拌ミル１０により徐々に粉砕・分散を行う循環型のものである。この循環系５３はパイプ５５を備え、メディア撹拌ミル１０の原料出口路２６は、このパイプ５５の一端に接続され、該パイプ５５の他端はスラリータンク５７の上部に開放されている。タンク５７の底部はパイプ５４によりポンプ５６を介して粉砕装置の原料入口路２８に接続される。スラリータンク５７内には、電動モータ５８により回転駆動される撹拌羽根６０が配置される。この配置により、スラリーは被粉砕粒子が所望の微細粒に粉砕されるまで、繰り返し本メディア撹拌ミル１０に通される。

作動においては、原料入口路２８から被粉砕粒子を含むスラリーである原料を導入しながら撹拌部材２２を回転駆動する。この時、開閉弁４５、５０、７０、８０は開いている。粉砕室Ｃ１内に導入されたスラリーは、粉砕用メディア３０とともに撹拌され、粉砕室Ｃ１内で回転運動を生じる。この粉砕メディアの回転運動のため、粉砕室Ｃ１内においてはメディア撹拌ミルに周知の作用により、スラリー内の被粉砕粒子が粉砕ないしは分散される。スラリーは、粉砕用メディア３０とともに主に撹拌部材２２の端部開口２２ｃから撹拌部材の中空内部すなわちメディア分離室Ｃ２に入る。ここで、スラリー及びメディアにはメディア分離用羽根車４０により回転運動が与えられる。この回転運動により、比重の大きいメディアは半径方向外向きに付勢され、撹拌部材の円筒壁やハブ部に形成した循環用開口２２ｄ、２２ｅから粉砕室Ｃ１に戻される。この場合、被粉砕粒子のうち、粉砕が不十分で粒子サイズが大きいものも同様に挙動する。一方、十分に粉砕されて比重が小さくなった粒子を含むスラリーは、メディア分離用羽根車内の空間に入り駆動軸の内部の原料出口路から排出される。この構成により、粒度分布幅の狭い粉砕を達成することが可能になる。メディア攪拌ミルの運転が停止されると、開閉弁４５、５０、７０、８０は原料出口４２ｂ、５２ｂ、あるいは出口通路７２ｃ、８２ｂを閉じる閉位置に自動的に移動し、粉砕メディアが外部に排出されてしまうのを阻止する。

本発明の実施態様によるメディア撹拌ミルを示す断面図である。 図１に示したメディア分離用羽根車の１例を示す断面図である。 図１に示したメディア分離用羽根車の他の例を示す断面図である。 図１に示したメディア撹拌ミルに使用されている攪拌部材の断面図である。 図１に示したメディア撹拌ミルの出口部材および開閉弁を変更した例を示す断面図である。 図１に示したメディア撹拌ミルの出口部材および開閉弁を変更した他の例を示す断面図である。 図１に示したメディア撹拌ミルの出口部材および開閉弁を変更した更に他の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態による循環型メディア撹拌ミルの一使用形態を示す概略図である。

符号の説明

１０ メディア撹拌ミル
１２ バレル
１４ 端板
１６ 原料入口フランジ
１８ フレーム
２０ 粉砕タンク
２２ 攪拌部材
２２ａ 円筒壁
２２ｂ ハブ部
２４ 回転駆動軸
２６ 原料出口路
３０ 粉砕用メディア
４０ メディア分離用羽根車
４１ 端板
４０ａ 羽根部材
４２ 出口部材
４５ 開閉弁
５０ 開閉弁
５２ 出口部材
７０ 開閉弁
７２ 出口部材
８０ 開閉弁
８２ 出口部材

Claims (7)

1. 原料入口を有する筒状の粉砕タンク内に攪拌部材が回転自在に配置され、前記粉砕タンク内に形成される粉砕室に粉砕メディアが入れられており、前記原料入口から被粉砕物を含む原料を導入して前記攪拌部材を回転駆動することにより前記粉砕メディアを攪拌し、被粉砕物を微細粒子に粉砕するようになったメディア攪拌ミルであって、
   前記攪拌部材は、外周部に筒状壁を有し一端が端部開口により開口した中空の筒型であり、前記筒状壁には粉砕メディア循環のための複数の循環用開口が該筒状壁の周方向に間隔をもって形成され、
   前記攪拌部材の中空内部には、前記攪拌部材と同軸に回転するメディア分離用羽根車が配置され、
   前記メディア分離用羽根車は、周方向に間隔をもって配置された複数の羽根部材を備え、中空駆動軸によって回転駆動され、該中空駆動軸の一端は前記メディア分離用羽根車の内部に開口して原料出口を形成し、
   回転するメディア分離用羽根車の羽根部材の作用により質量の大きい粉砕メディアに遠心力により半径方向外向き運動を与えるとともに、該メディア分離用羽根車の内部に開口した前記原料出口を介して、粉砕された被粉砕物を含む原料を外部に排出するようになっており、
   前記原料出口には、該原料出口を開閉する開閉弁が設けられており、この開閉弁は、前記メディア分離用羽根車が停止しているときには前記原料出口を閉じる閉位置に位置しており、前記メディア分離用羽根車が回転しているときには、その回転による遠心力により前記原料出口を開く開位置に位置するようになっている
   ことを特徴とするメディア攪拌ミル。
2. 前記開閉弁は、エラストマー系の弾性材料で形成されている請求項１のメディア攪拌ミル。
3. 前記開閉弁は、金属系の弾性材料で形成されている請求項１のメディア攪拌ミル。
4. 前記メディア分離用羽根車の前記複数の羽根部材は、前記中空駆動軸の原料出口となる端部に対向して設けられた端板に固定されており、該中空駆動軸の原料出口となる端部には円錐形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、他端が円錐斜面の途中に開口し原料出口となった出口通路が設けられて、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、メディア分離用羽根車の端板に取り付けられたスカート状の開閉弁であり、このスカート状の開閉弁の先端は、この開閉弁が閉位置にあるとき、前記出口部材の出口通路より外周側の円錐斜面の部分に接触しており、開位置にあるとき開いて、前記先端が前記円錐斜面から離れるようになっている請求項１〜３のいずれかのメディア攪拌ミル。
5. 前記中空駆動軸の原料出口側の端部には円錐形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、他端が円錐斜面の途中に開口し原料出口となった出口通路が設けられて、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、前記出口部材の円錐斜面に沿って、前記原料出口の上側から該原料出口を跨いで該原料出口の下側まで延びる板状の開閉弁であり、この板状の開閉弁は、上側端が固定され、下側端が自由端となっており、該開閉弁は、閉位置にあるとき前記原料出口を閉じ、開位置にあるとき下側端が前記出口部材の円錐斜面から離れて前記原料出口を開くようになっている請求項１〜３のいずれかのメディア攪拌ミル。
6. 前記中空駆動軸の原料出口側の端部には円筒形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、該出口部材内を軸方向に所定長延びる中空部延長部が設けられていると共に、一端が該中空部延長部に開口し、該中空部延長部と連通し、他端が円筒面に開口し原料出口となった出口通路が少なくとも１つ設けられて、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路、前記中空部延長部および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、前記出口通路に設けられた弁座、この弁座に対して接する閉位置と、この弁座から離れる開位置とを取ることができるようになっている弁体、およびこの弁体を前記メディア分離用羽根車が停止しているときには弾性力により前記閉位置に位置させる弾性体を備え、前記メディア分離用羽根車が回転しているときには、その回転による遠心力が前記弾性体の弾性力に打ち勝って、前記弁体を前記開位置に位置させるようになっている請求項１〜３のいずれかのメディア攪拌ミル。
7. 前記中空駆動軸の原料出口側の端部には円筒形の出口部材がその底部を中空駆動軸側に向けた状態で設けられており、この出口部材には、一端が前記底部に開口し、前記中空駆動軸の中空部と連通し、該出口部材内を軸方向に延び、他端が該出口部材の頂部に開口した出口通路が設けられており、前記粉砕メディアから分離された原料は前記出口通路および前記中空駆動軸の中空部を介して外部に排出されるようになっており、前記開閉弁が、前記出口通路に設けられた弁座、この弁座に対して接する閉位置と、この弁座から離れる開位置とを取ることができるようになっている弁体、およびこの弁体をメディア攪拌ミルが停止しているときには弾性力により前記閉位置に位置させる弾性体を備え、前記メディア攪拌ミルが運転しているときには、原料の上昇した圧力が前記弾性体の弾性力に打ち勝って、前記弁体を前記開位置に位置させるようになっている請求項１〜３のいずれかのメディア攪拌ミル。
   

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