JP5968405B2 - 分級機能付き粉砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉砕が充分でない被処理物を分級部から内部ケーシングを通じて粉砕部へ還流する、分級機能付き粉砕装置に関する。

従来から、樹脂や鉱物、食品原料を粉砕する、様々な粉砕装置が使用されている。この種の粉砕装置では、粉砕後の粒度を細かくするために分級機能を備えたものがある。例えば、特許文献１には、粉砕テーブルで被処理物を粉砕した後に気流で上部へ巻き上げ、上部の分級部で分級し、回収する粉砕装置が記載されている。この粉砕装置では、所定粒度に達せず、分級部で回収されなかった被処理物は、再度粉砕テーブル上に落下して再粉砕される。

そして、ゴムやプラスチック等の熱軟化の著しい被処理物の場合、常温のままでは粉砕が困難なため、凍結してから粉砕装置へ供給する、凍結粉砕方法が採用されている（例えば、特許文献２参照）。この生薬を凍結して粉砕する方法では、生薬の供給管の複数箇所から液体窒素を供給し、生薬を凍結しながら粉砕装置に投入して粉砕することが記載されている。

特開２０１０−１３７１４０号公報 特開２００４−１３０３０８号公報

ここで、この特許文献１のような分級部を有する粉砕装置に対し、特許文献２のように被処理物を冷却しながら粉砕部へ供給する方式を採用することも考えられる。

しかし、この方式では、分級部を通過せずに粉砕部に舞い戻った被処理物は粉砕後に液体窒素と接する機会がないので、再粉砕時まで、充分な冷却が維持されず、充分に粉砕が行われないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、投入した被処理物及び分級部を通過しなかった粗粉砕された被処理物の両方を充分に低温にして粉砕することができるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、分級部から舞い戻った被処理物を貯留手段において一度貯留させるようにした。

具体的には、第１の発明では、分級機能付き粉砕装置は、
外部ケーシングと、
上記外部ケーシング内の仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、
上記内部ケーシングに被処理物及び冷却液体を投入する投入口と、
上記内部ケーシングの下方に設けられて被処理物を粉砕する粉砕部を備えた粉砕室と、
上記粉砕室に備えられた気流導入口と、
上記内部ケーシングと上記外部ケーシングとの間に形成され、上記粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹上げ通路と、
上記内部ケーシングの上部に設けられ、上記吹上げ通路から気流搬送された被処理物を分級する分級部とを備え、
粉砕が充分でない上記被処理物を上記分級部から上記内部ケーシングを通じて上記粉砕部へ還流するように構成されている。

そして、上記内部ケーシングにおける上記被処理物及び上記冷却液体の投入口と上記粉砕部との間に、粉砕が充分でない上記被処理物を貯留する貯留手段が設けられている。

上記の構成によると、分級部から落下してきた粉砕が充分でない被処理物と投入口から投入された冷却液体とを貯留手段に一旦貯留することにより、被処理物が確実に冷却される。このため、分級部から舞い戻ってきた冷却が不充分な被処理物も、再び冷却されて粉砕部で確実に粉砕される。そのことで冷却が不充分な被処理物が蓄積されにくくなり、連続運転が可能となる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記貯留手段は、上記内部ケーシングの底部付近に配置された、反転自在の容器である構成とする。

上記の構成によると、被処理物及び冷却液体は、貯留手段である反転自在の容器内に一旦貯留されて確実に冷却される。また、容器自体を反転させることにより、容器内で確実に冷却された被処理物が粉砕部へ投入されるので、未処理の被処理物が確実に軽減される。

第３の発明では、第２の発明において、
上記容器はタイマー制御されており、所定時間経過する毎に反転を繰り返すように構成されている。

上記の構成によると、反転自在の容器が自動で反転を繰り返すので、作業員が監視しなくても、容器上で被処理物が確実に冷却された後、粉砕室に投入される。このため、被処理物が効率よく粉砕及び搬送される。

第４の発明では、第２又は第３の発明において、
上記外部ケーシング及び上記内部ケーシングは一体に構成され、該外部ケーシングに結合フランジが形成されており、
上記結合フランジに結合される中継フランジを有すると共に、上記貯留手段を内蔵し、上記内部ケーシング及び上記外部ケーシングの一部を構成する中継部を有するユニット構成された着脱可能な貯留ユニットを有する構成とする。

上記の構成によると、貯留手段の組付けが極めて容易になると共に、既存の粉砕装置にも貯留手段を容易に取り付け可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、内部ケーシングにおける被処理物及び冷却液体の投入口と粉砕部との間に、粉砕が充分でない被処理物を貯留する貯留手段を設けたことにより、熱軟化の著しい被処理物であっても、確実に冷却して粉砕することができる。

粉砕装置の貯留トレイ及びその周辺を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る粉砕装置を含む粉砕システムの概略を示す図である。 粉砕装置の上側を示す断面図である。 粉砕装置の下側を示す断面図である。 図１をＶ方向から見た矢視図である。 （ａ）が図１のVI部拡大断面図であり、（ｂ）が図６（ａ）のVIb−VIb線拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−粉砕システムの構成−
図２は本発明の実施形態の粉砕装置１を含む粉砕システム１０の概要を示し、この粉砕システム１０は、粉砕装置１に原料を供給する供給機２を備えている。供給機２から供給される被処理物としての原料は、供給用ロータリバルブ３を介し、適量に調整された冷却液体としての液体窒素と共に、粉砕装置１の投入口１１ａに供給されるように構成されている。一方、粉砕装置１で粉砕された被処理物は、排気ファン６による気流と共にバグフィルタ４に搬送される。バグフィルタ４内で気流と粉砕製品が分離され、バグフィルタ用ロータリバルブ５を運転して取り出すことができるようになっている。バグフィルタ４の下流側には、排気ファン６が接続され、粉砕システム１０内の空気が大気中に排出されるように構成されている。粉砕装置１の下側には、駆動部７が設けられている。

図２〜図４に示すように、粉砕装置１は、円筒状の外部ケーシング１ａを有し、その内部に、それよりも小径の円筒状の内部ケーシング１ｂが同軸上に固定されている。内部ケーシング１ｂの下方に粉砕室１１が、同じく同軸に結合されている。例えば粉砕室１１の接線方向に、気流導入口１１ｂが中心軸に対称に２箇所形成されている。また、気流導入口１１ｂとロータ１２との間には、中心に孔の空いた隔壁（図示せず）が形成されている。なお、気流導入口１１ｂは１箇所でもよく、必ずしも接線方向に形成する必要もない。

粉砕室１１の下部には、ロータ１２が回転するようになっている。ロータ１２は、粉砕室１１の下方に設けた駆動部７で駆動されるようになっている。具体的には、粉砕用電動モータ（図２にのみ示す）の下端に設けた駆動側プーリ（図示せず）に掛けられたＶベルト１４に駆動された従動側プーリ１５によって回転軸１５ａが回転され、この回転軸１５ａに回転一体に連結されたロータ１２が回転されるように構成されている。そして、図４に示すように、粉砕室１１の内周面には、円筒状の粉砕用ライナ１７が固定されている。一方、ロータ１２の外周には、先端が粉砕用ライナ１７に近接するように、複数の粉砕刃（図示せず）が取り付けられている。

また、内部ケーシング１ｂの上部には、例えば、分級用電動モータ１６ａで駆動され、粉砕された被処理物を分級する分級部１６が配置されている。

分級部１６と粉砕室１１の間において、内部ケーシング１ｂに連通するように、被処理物及び液体窒素を投入する投入口１１ａが設けられている。なお、冷却液体は、特に液体窒素に限定されない。投入口１１ａは、外部ケーシング１ａに対して適度な投入角を有するように挿入された円筒体の内部に形成され、外部ケーシング１ａを通過して内部ケーシング１ｂと連通している。

一方、分級部１６の下面からは被処理物を排出する排出管１１ｃが、内部ケーシング１ｂを通過して外部ケーシング１ａの外側まで延びている。

気流導入口１１ｂからの気流は、粉砕室１１の底面と隔壁との間を通って回転軸１５ａに向かい、隔壁中央の孔を通過した後、ロータ１２の円盤１２ａと隔壁との間を通って粉砕室１１へ向かい、被処理物を舞い上げながら外部ケーシング１ａとその内部を区切る内部ケーシング１ｂとの間に形成した吹上げ通路１ｃを通って上方の分級部１６へ気流搬送され、所定の粒度の被処理物が排出管１１ｃを通って装置外へ排出されるようになっている。一方、所定の粒度に達していないものは、内部ケーシング１ｂへと落下し、粉砕室１１で再粉砕されるようになっている。

そして、本発明の特徴として、図１、図５及び図６に示すように、被処理物及び液体窒素の投入口１１ａとロータ１２との間の内部ケーシング１ｂの下側には、貯留機構２０が設けられている。貯留機構２０は、貯留手段としての貯留トレイ２１を有し、この貯留トレイ２１は、例えば平面視円形の皿形状を有し、その底面が外部ケーシング１ａを水平に貫通する回転軸２２に挟持部２３によって回転一体に取り付けられている。挟持部２３は、ボルト２４によって回転軸２２に固定されている。回転軸２２の一端は、例えばトレイ用電動モータ２５の出力軸２５ａに回転一体に連結されている。トレイ用電動モータ２５は、例えば、取付ブラケット２６によって外部ケーシング１ａに取り付けられている。回転軸２２は、外部ケーシング１ａに設けた支持部２７で回転自在に支持されている。トレイ用電動モータ２５は、タイマー制御されており、所定時間経過する毎に反転を繰り返すように構成されている。貯留トレイ２１の形状は、平面視で円形に限定されず、楕円形、多角形等でもよい。

外部ケーシング１ａ及び内部ケーシング１ｂは、外部ケーシング１ａ内周面の図示しない複数の棒状部材により一体化されている。そして、外部ケーシング１ａには、複数の結合フランジ１ｄが設けられている。本実施形態では、貯留機構２０が設けられた部分の中継外側ケーシング２８が外部ケーシング１ａの一部を構成し、その上下端部に中継フランジ３０を有している。この中継フランジ３０が上下の結合フランジ１ｄと結合可能となっている。中継外側ケーシング２８の内部の中継内側ケーシング２９は、内部ケーシング１ｂと連続するように配置されている。例えば、中継内側ケーシング２９の上端に下端開口が円形の中継漏斗３１が設けられ、被処理物及び液体窒素が貯留トレイ２１上に落下するように構成されている。中継外側ケーシング２８、中継内側ケーシング２９及び中継フランジ３０が中継部を構成している。これらの中継外側ケーシング２８、中継内側ケーシング２９、中継漏斗３１、貯留機構２０は、ユニット構成された貯留ユニット３２を構成している。ユニット構成可能であるので、組付けが容易であると共に、従来機の結合フランジ１ｄ間に追加で取付可能に構成することもできる。

−粉砕システムの作動−
このように構成した粉砕システム１０では、図３に示すように、供給機２に投入された被処理物は、液体窒素と共に、供給機２より粉砕室１１上部の投入口１１ａへ投入される。この投入工程において、被処理物は、液体窒素によって大部分が所定温度まで冷却される。

そして、投入された被処理物と液体窒素は、内部ケーシング１ｂ底部に取り付けられた中継漏斗３１に沿って降下し、貯留トレイ２１の上に一旦貯留される。このため、被処理物は、確実に液体窒素によって冷却される。

貯留トレイ２１はタイマー制御で反転する。具体的には、運転開始時は貯留トレイ２１が上を向いた貯留状態で、被処理物と液体窒素を貯留し、所定時間経過すると反転して、所定温度まで冷却された被処理物と、液体窒素は粉砕室１１へ落下する。貯留状態の時間は、被処理物と液体窒素の供給量と貯留トレイ２１に貯留できる液体窒素の量、必要な冷却時間等に応じて増減する。反転時間は、貯留した被処理物と液体窒素が落下する時間があればよく、短時間でよい。

ロータ１２上に落下した被処理物は、遠心力で外周へ運ばれ、粉砕刃と粉砕用ライナ１７との間で粉砕される。被処理物は、所定温度まで冷却されたことにより、粉砕刃によって確実に粉砕される。液体窒素は、被処理物を冷却しながら気化する。

粉砕された被処理物は、粉砕室１１の底部から導入された気流によって舞い上げられ、内部ケーシング１ｂと外部ケーシング１ａとの隙間の吹上げ通路１ｃを通って分級部１６へと導入され、分級される。

分級部１６では、所定粒度の被処理物は分級部１６を通過し、内部ケーシング１ｂの排出管１１ｃから排出される。所定粒度に到達しない、粗い被処理物は、分級部１６を通過せず、内部ケーシング１ｂ内を自重により落下して中継漏斗３１に沿って降下して貯留トレイ２１上に再び貯留される。そして、新たに投入された被処理物と共に液体窒素で確実に冷却される。

そして、貯留トレイ２１がタイマー制御により自動で反転することにより、落下して再度粉砕される。このように、分級部１６を通過せずに落下してきた被処理物も再び貯留トレイ２１上で確実に液体窒素で冷却されるので、冷却が不充分で粉砕されない被処理物の量が確実に低減される。タイマー制御であれば、作業員による監視が不要となる上に、確実に貯留トレイを一定時間がたつと反転できる。

次いで、粉砕装置１で粉砕された被処理物は、排気ファン６による気流と共にバグフィルタ４に搬送される。バグフィルタ４内で気流と粉砕製品が分離され、バグフィルタ用ロータリバルブ５を運転して粉砕製品を取り出す。

したがって、本実施形態に係る粉砕装置１によると、熱軟化の著しい被処理物であっても、確実に冷却して粉砕することができる。また、冷却が不充分な被処理物が蓄積されにくくなるので、連続運転が可能となる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、貯留手段として、反転自在の容器である、貯留トレイ２１を電動機によってタイマー制御により、回動させるようにしたが、貯留トレイ２１の制御方法等は特に限定されず、重さで自動的に反転する方式でもよい。つまり、いわゆる「ししおどし」のように所定の重量の被処理物及び冷却液体が貯留されると、自動で回動するようなものとしてもよい。その場合には、バネなどにより、回動後にトレイが元の位置に戻るようにしてもよい。また、トレイから溢れた被処理物を落下させるようにしてトレイに残った被処理物は、引き出して廃棄したり、再処理したりするようにしてもよいし、手動で適宜トレイを回動させて元の水平の位置に戻すようにしてもよい。

さらに、貯留トレイ２１は、上記実施形態のような貯留トレイ２１ではなく、内部ケーシング１ｂの底を塞ぐ開閉自在のダンパーでもよい。このダンパーを開閉すれば、被処理物と冷却液体の貯留と落下を制御することができる。ダンパーの開閉は、タイマー制御でもよいし、手動でもよい。

また、上記実施形態では、分級用電動モータ１６ａに駆動される分級部１６を設け、分級用電動モータ１６ａの回転数によって分級する粒度を調整するようにしたが、動力を使わないで流入する風速を調整することにより、粒度を調整するサイクロン式分級部としてもよい。

また、粉砕の方式は、粉砕室１１内にロータ１２を有する方式（回転式）として、粉砕刃や粉砕用ライナ１７の間で粉砕や破砕、磨砕される方式の他に、ロータ１２を設けずに、旋回流に乗せて被処理物を回転させ、粉砕用ライナ１７に衝突させる渦流式等も採用できる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、ゴムやプラスチック等の熱軟化の著しい被処理物を処理可能な分級機能付き粉砕装置について有用である。

１ 粉砕装置
１ａ 外部ケーシング
１ｂ 内部ケーシング
１ｃ 吹上げ通路
１ｄ 結合フランジ
２ 供給機
３ 供給用ロータリバルブ
４ バグフィルタ
５ バグフィルタ用ロータリバルブ
６ 排気ファン
７ 駆動部
１０ 粉砕システム
１１ 粉砕室
１１ａ 投入口
１１ｂ 気流導入口
１１ｃ 排出管
１２ ロータ
１２ａ 円盤
１３ 粉砕用電動モータ
１４ Ｖベルト
１５ 従動側プーリ
１５ａ 回転軸
１６ 分級部
１６ａ 分級用電動モータ
１７ 粉砕用ライナ
２０ 貯留機構
２１ 貯留トレイ（貯留手段）
２２ 回転軸
２３ 挟持部
２４ ボルト
２５ トレイ用電動モータ
２５ａ 出力軸
２６ 取付ブラケット
２７ 支持部
２８ 中継外側ケーシング（中継部）
２９ 中継内側ケーシング（中継部）
３０ 中継フランジ（中継部）
３１ 中継漏斗
３２ 貯留ユニット

Claims (4)

1. 外部ケーシングと、
   上記外部ケーシング内の仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、
   上記内部ケーシングに被処理物及び冷却液体を投入する投入口と、
   上記内部ケーシングの下方に設けられて被処理物を粉砕する粉砕部を備えた粉砕室と、
   上記粉砕室に備えられた気流導入口と、
   上記内部ケーシングと上記外部ケーシングとの間に形成され、上記粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹上げ通路と、
   上記内部ケーシングの上部に設けられ、上記吹上げ通路から気流搬送された被処理物を分級する分級部とを備え、
   粉砕が充分でない上記被処理物を上記分級部から上記内部ケーシングを通じて上記粉砕部へ還流する分級機能付き粉砕装置であって、
   上記内部ケーシングにおける上記被処理物及び上記冷却液体の投入口と上記粉砕部との間に、粉砕が充分でない上記被処理物を貯留する貯留手段が設けられている
   ことを特徴とする分級機能付き粉砕装置。
2. 請求項１に記載の分級機能付き粉砕装置において、
   上記貯留手段は、上記内部ケーシングの底部付近に配置された、反転自在の容器である
   ことを特徴とする分級機能付き粉砕装置。
3. 請求項２に記載の分級機能付き粉砕装置において、
   上記容器はタイマー制御されており、所定時間経過する毎に反転を繰り返すように構成されている
   ことを特徴とする分級機能付き粉砕装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の分級機能付き粉砕装置において、
   上記外部ケーシング及び上記内部ケーシングは一体に構成され、該外部ケーシングに結合フランジが形成されており、
   上記結合フランジに結合される中継フランジを有すると共に、上記貯留手段を内蔵し、上記内部ケーシング及び上記外部ケーシングの一部を構成する中継部を有するユニット構成された着脱可能な貯留ユニットを有する
   ことを特徴とする分級機能付き粉砕装置。

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