JP6071758B2 - メディア攪拌式粉砕機 - Google Patents

Description

本発明は、メディア攪拌式粉砕機に関する。本発明のメディア攪拌式粉砕機は、インキ、塗料、顔料、セラミック、金属、無機物、誘電材、フェライト、トナー、ガラス、製紙用コーティングカラー、他ナノ粒子等の原料をビーズ状粉砕・分散メディアと混合して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が、これに限定されるものではない。

メディア攪拌式粉砕機としては、特開２００５−１９９１２５号公報で提案されたメディア攪拌ミルが知られている。

上記特開２００５−１９９１２５号公報で提案されたメディア攪拌ミルは、上部を閉鎖する端板を有し、内部に粉砕メディアを収容する粉砕室が設けられる粉砕タンクと、該粉砕タンクに回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸の前記粉砕室内に位置する部分に設けられて、回転軸と一体に回転可能な攪拌分離部材とを備えたメディア攪拌ミルであって、前記粉砕室の内壁面と前記攪拌部材の外周面とを、互いに合致する形状に形成するとともに、前記攪拌分離部材の外周面から攪拌部材の中心部に貫通し、その部分から前記回転軸の中心部を貫通して前記粉砕室外に連通する分離排出路と、前記攪拌部材の上下面間を前記回転軸の軸線方向に貫通して、前記粉砕室内の上部と下部との間を相互に連通する圧力緩和孔とを設けたことを特徴とするものである。

しかしながら、前記のような構造のメディア攪拌ミルにあっては、遠心力が最大となる最大径部に粉砕メディアが密集しやすく、局所的となり、分散力、粉砕力が場所によってばらばらとなり、その差が大きい。そのため、原料の分散、粉砕が均一に行われず、高品質の製品を得ることが困難であるという問題がある。

そこで、本願出願人は、日本国特願２００９−１０３５２９号（特開２０１０−２５３３３９号）にて、良質な粉砕、分散作用により、高品質の製品を得ることのできるメディア攪拌式粉砕機を提案した。

この特許願で提案されたメディア攪拌式粉砕機は、ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられたメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路としたことを特徴とするものである。

この日本国特願２００９−１０３５２９号で提案されたメディア攪拌式粉砕機においては、上記したように、粉砕室内に案内環を設置したことにより、粉砕メディアと原料スラリーの混合物が、円周方向に移動する流れ、すなわち一次流れと、粉砕室の半径方向外方に粉砕容器の内壁に向かって移動し、続いて案内環と粉砕容器の間の上昇通路を上昇し、ついで中央部から案内環の内部を通って下降し攪拌部材に戻る運動を規則的に繰返すことができる流れ、すなわち二次流れとの混合流れ、すなわち螺旋流とすることができることから、粉砕室に対するビーズの容積割合が少なくても粉砕メディアの偏析がある程度抑えられ、粉砕・分散効率を向上できる。

しかしながら、この特許出願で提案されたメディア攪拌式粉砕機で形成される螺旋流は、その二次流れが弱く、不安定であり、力に遠心力による偏析があったりして、螺旋流内での粉砕メディアの偏析が生じて、粉砕が均一でなく、あまりエネルギー効率が良くないという問題があった。

特開２００５−１９９１２５号公報 特開２０１０−２５３３３９号公報

そこで、本発明は、粉砕メディアと原料スラリーの混合物に、遠心力による力の偏析がなく、均一化され、安定した螺旋流を生じさせ、これによって、粉砕・分散をエネルギー効率良くかつ均一に行うことのできるメディア攪拌式粉砕機を提供することを目的とするものである。

上記課題は、下記（１）〜（１７）の構成のメディア攪拌式粉砕機によって達成される。
（１）
上部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられたメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、原料スラリーと粉砕メディアの混合物の流れを、粉砕室の周方向への一次流れと、前記案内環を中心として、前記粉砕室下方部分外方部を上昇通路とし、粉砕室下方部分内方部を下降通路とする循環流路を流れる二次流れが混合した螺旋流とするとともに、粉砕室内に、この螺旋流の一次流れを抑制する一方、二次流れを強化して前記螺旋流を安定化する回転流動抑制手段を設け、この回転流動抑制手段が十字状であって、前記案内環内部に設けられ、この回転流動抑制手段が設けられた案内環が前記撹拌部材の上方に設けられていることを特徴とするメディア攪拌式粉砕機。
（２）
前記回転流動抑制手段が、前記案内環の内部に設けられ、板状体を組み合わせて形成されたものである上記（１）のメディア攪拌式粉砕機。
（３）
前記メディア分離部材が、前記端板に設けられたメディア分離部材収容手段に形成され、下部が前記粉砕室に開口した下面開口となっている円筒形のメディア分離部材収納室内に配置されており、このメディア分離部材収納室の内径が、前記メディア分離部材の外径より大きく、前記粉砕室の内径より小さい上記（１）または（２）のメディア攪拌式粉砕機。
（４）
前記メディア分離部材収納室の半径が、メディア分離部材の半径より１０〜３０ｍｍ大きい上記（３）のメディア攪拌式粉砕機。
（５）
前記メディア分離部材が、円形の天板、この天板に対し軸方向に間隔をもって配置された円形の底板、およびこれらの天板と底板の間で、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ている上記（１）〜（４）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（６）
前記天板と底板の間に環状の中間板を設け、前記メディア分離部材を多段構造とした上記（５）のメディア攪拌式粉砕機。
（７）
前記案内環は内部に環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプによって支えられ、該パイプを用いて前記環状空間に通水排水が可能な構造である上記（１）〜（６）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（８）
前記パイプが粉砕容器の上方から延び、下端で前記案内環を支持している上記（７）のメディア攪拌式粉砕機。
（９）
前記端板の前記下面開口を取り囲み、前記粉砕室内の前記粉砕メディアが前記分離部材収容室内に流れ込むのを規制するメディア流規制手段を設けた上記（３）〜（８）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（１０）
前記メディア流規制手段が、内部空間を有する下向きに先細の円錐台形状の案内部材として構成され、前記攪拌部材の作用により、上昇してくる原料スラリーと粉砕メディアの混合物を下向きの流れに変えるようになっている上記（９）のメディア攪拌式粉砕機。
（１１）
前記メディア分離部材収容手段の内周壁に少なくとも１つの突起を設けると共に、該突起に案内部材の周方向に延び、前記粉砕メディアが流通する流通通路を設けた（３）〜（１０）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（１２）
前記突起が、前記メディア分離部材収容手段の内周壁に底辺を有する三角形形状である上記（１１）のメディア攪拌式粉砕機。
（１３）
前記流通通路が、前記メディア分離部材収容手段の三角形の基部に設けられている上記（１１）または（１２）のメディア攪拌式粉砕機。
（１４）
前記メディア分離部材は、先端縮径部および基部拡径部を備えたほぼ円錐形状または円錐台形状のメディア分離部材本体を備え、このメディア分離部材本体には、前記先端縮径部近傍の少なくとも１つの入口部からその周壁に沿って前記基部拡径部の環状の出口部まで延びる前記混合物の移送通路が設けられており、前記入口部は、前記混合物を吸い込み、前記移送通路に流入させるための混合物吸い込み孔として作用するものであり、前記移送通路には、その環状の出口部近傍に、該環状の出口部に沿ってメディアのポンプ作用を行うための羽根部材が複数配列されており、更に前記移送通路の前記羽根が形成された部分より上流側で分岐した原料スラリー出口通路が設けられている上記（１）〜（１３）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（１５）
前記メディア分離部材は、ほぼ円錐形状または円錐台形状のメディア分離部材中心部材、および全体として中空円錐台形状で、周辺が前記メディア分離部材中心部材の周辺と間隔を隔てて配置されたメディア分離部材外側部材を備え、前記メディア分離部材中心部材の周辺とメディア分離部材外側部材の周辺の間の間隙によって前記移送通路が形成されている上記（１）〜（１３）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（１６） 前記メディア分離部材外側部材の先端が、前記メディア分離部材中心部材の先端部に固定されている上記（１５）のメディア攪拌式粉砕機。
（１７）
前記メディア分離部材外側部材の先端部材が、円形の先端端板とされており、この円形の先端端板に前記混合物吸い込み孔が形成されている上記（１６）のメディア攪拌式粉砕機。

以上説明したように、メディア攪拌式粉砕機によれば、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の螺旋流を、この螺旋流の粉砕室周方向の回転流動すなわち一次流れを抑制する一方で、その二次流れ（案内環を中心とする循環流）を強化し、これによって上記螺旋流を安定化させ、流れの中の粉砕メディアの分布の均一化が図れ、エネルギー効率がよい粉砕・分散に最適な高頻度剪断流動とすることができる。

なお、本発明のような回転流動抑制手段を構じなくても、良好な螺旋流が形成される場合があるが、これは、上記混合物の粘性等の条件が全て整った場合の偶然の産物であり、本発明のように完全なヘリコイド流が常に形成されるものではない。

本発明の実施態様によるメディア攪拌式粉砕機を示す断面図である。 図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 回転流動抑制手段を模式的に示した図である。 メディア分離部材収容室内の水平断面図である。 図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 遠心式メディア分離部材の変形例を示す拡大断面図である。 図６に示した遠心式メディア分離部材の底面図である。 図６に示した遠心式メディア分離部材の先端部近傍の水平断面図である。 遠心式メディア分離部材の更に他の変形例を示す拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態によるメディア攪拌式粉砕機について説明する。

図１は、本発明の実施の形態によるメディア攪拌式粉砕機１０を示すものであり、このメディア攪拌式粉砕機１０は、上部を閉鎖する端板１２ａを有する竪型円筒形の粉砕容器１２を備えている。この粉砕容器１２は、内部に円柱状の粉砕室１４を備えており、この粉砕室１４内にスラリー状の原料を導入するための原料スラリー供給口１６を有している。

上記粉砕容器１２の粉砕室１４の内部下部中央には、攪拌部材２２が回転自在に配置されている。攪拌部材２２は、羽根車であり、例えば、ボス２２ａの周囲に固定され、上下に間隔を置いて配置された一対の環状板２２ｂ，２２ｃとそれらの間に配置された複数の羽根２２ｄで構成されている。

上記撹拌部材２２には、上端がこの撹拌部材２２のハブ２２ａに取り付けられ、そこから粉砕容器１２および上記フレーム１８を軸方向下方に貫通して延びる撹拌部材駆動軸である回転駆動軸２４が固定されている。この回転駆動軸２４は、その下方端部が、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、図に矢印で示す方向に回転駆動される。この回転駆動軸２４の回転軸（回転軸線）は粉砕室１４の中心軸を通っていることが好ましい。なお、上記回転駆動軸２４には、軸封２５（メカニカルシール等）が設けられている。
前記攪拌部材２２は、上記した遠心羽根の他、斜流羽根の構造であっても良い。

メディア攪拌式粉砕機において周知のように、粉砕容器１２の内部には、ビーズ状の粉砕メディア３０（なお、図においては極めて拡大して示した）が収納されている。この粉砕メディア３０は、その直径が０．０２〜２ｍｍのものを用いることができる。この粉砕メディアの総容積は、粉砕室の容積の３０％〜７５％である。通常のメディア攪拌式粉砕機においては、粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の７５％〜９０％であるので、本発明のメディア攪拌式粉砕機は、拘束力が小さくソフトな粉砕・分散が可能である。

上記粉砕容器１２の粉砕室１４の内部上方であって粉砕室１４の中心部近傍には、上記該攪拌部材と軸方向に間隔をおいて対向して配置され、原料スラリー内に分散したメディア３０を該原料から分離するための遠心分離式メディア分離部材３２が設けられている。このメディア分離部材３２は、下部に内部に空間を有する筒状の本体を有するボス３２ａおよび該本体の下部を閉鎖する閉鎖板３２ｂを備えている。上記ボス３２ａの本体には、複数の開孔が設けられ、そこから原料スラリーのみが上記本体内の空間に導入されるようになっている。このメディア分離部材３２は、上記該攪拌部材２２と同軸に配置されていることが好ましいが、軸がずれていてもよい。このメディア分離部材３２には、中空の回転駆動軸３４が固定されている。この駆動軸３４は、端板１２ａを貫通して上方に延び、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、図に矢印で示す方向に回転駆動される。なお、上記回転駆動軸３４には、軸封３６（メカニカルシール等）が設けられている。
上記駆動軸３４の中空部は、メディア分離部材３２の内部空間に連通し、原料スラリー出口３８を形成している。上記メディア分離部材としては、従来のスクリーンを用いることもできる。
前記遠心分離式前記メディア分離部材としては、円形の天板、この天板に対し軸方向に間隔をもって配置された円形の底板、およびこれらの天板と底板の間で、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ている構造のものであってよい。また前記天板と底板の間に環状の中間板３２ｃを設け、前記メディア分離部材を多段構造としてもよい。

粉砕容器１２の外周には、冷媒体または熱媒体（通常は冷媒体であって、冷却水）を通すためのジャケット４０が設けられており、粉砕室１４内を温調可能にしている。このジャケット４０には、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口４２、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口４６が設けられている。

粉砕容器１２は、上記端板１２ａを取り外すことにより、粉砕容器１２を開いて、容易にメンテナンスができるようになっている。

本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、上記攪拌部材２２は、周速５〜３０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能であり、メディア分離部材３２は、１０〜２０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能である。

上記粉砕室１４内の下部には、案内環５０が配置されている。この案内環５０は、内周環板５２、その外周方向に間隔を隔てた外周環板５４，下辺を構成する環状の下環板５６および上辺を構成する上環板５８から構成されており、内部は液密となっている。

この案内環５０は、前記粉砕室１４下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部１４ａと環状の粉砕室下方部分外方部１４ｂとを構成する。前記粉砕室下方部分内方部１４ａは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の下降通路の機能を果たし、粉砕室下方部分外方部１４ｂは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路の機能を果たす。したがって、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の流れは、粉砕室１４内部において、円周方向に移動する流れ、すなわち一次流れと、粉砕室の半径方向外方に粉砕容器の内壁に向かって移動し、続いて案内環と粉砕容器の間の上昇通路を上昇し、ついで中央部から案内環の内部を通って下降し攪拌部材に戻る運動を規則的に繰返すことができる流れ、すなわち二次流れとの混合流れ、すなわち螺旋流となる。なお、上記したように、この螺旋流には、その二次流れが弱く、不安定であるという問題があった。

また、前記案内環５０の内部空間には、該内部空間を通って粉砕室１４内を軸方向下方に流れる粉砕メディアと原料スラリーの混合物の循環流の前記二次流れ強化するとともに、回転流動を抑制するようにした回転流動抑制手段９２（図２、図３）が設けられている。この回転流動抑制手段９２は、板状体を組み合わせて形成された十字状のものであることが好ましい。前記混合物の主に攪拌部材２２および案内環５０の作用により形成される円周方向の流れ（一次流れ）および軸方向の循環流（二次流れ）の混合流を、新たに設けられたこの回転流動抑制手段9２により、二次流れを強化して、安定した螺旋流とする。これにより、この流れの中にある粉砕メディアの分布を均一化するとともに、遠心力による力の偏析をなくし、粉砕メディア間に活発な剪断力を発生させ、粉砕メディアの機能をさらに向上させる。なお、図２において、回転流動抑制手段9２の下の攪拌部材２２の一部が現れているが、これは作図の都合であり、実際には、現れない。

前記案内環５０は、上記した構造であるので環状空間５０ａを有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプ６０ａ、６０ｂ（図２参照）によって支えられ、該パイプ６０ａ、６０ｂを用いて前記環状空間に冷却水の通水排水が可能な構造である。従って、本発明では、原料スラリーを粉砕容器１２内部からも冷却できる。

前記パイプ６０ａ、６０ｂは、図に示したように粉砕容器１２の上方から延び、下端で前記案内環５０を支持していることが好ましい。

前記案内環５０は、図に示したようにその下端が前記撹拌部材２２の上端以上にあり、そしてその上端が前記メディア分離部材３２の下端と下方に所定の間隔を隔てた位置にあることが好ましい。

前記案内環の外周壁と粉砕容器の内周壁の間の間隔は、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。上記間隔が、上記の下限未満であると、ビーズの動きを拘束しすぎであり、上限を越えると、自由度が増しすぎる。

前記案内環の高さは、粉砕室の高さの１／３〜２／３であることが好ましい。上記高さが、上記の下限未満であると、ビーズの流れのコントロールが不十分になり、上限を越えると、ビーズの流れのスムーズさが損なわれる。

前記端板１２ａの中央部は、図１に示したように周囲部分より厚くされた肉厚部７０（メディア分離部材の高さより厚い）とされており、さらにその中央部には、貫孔７２が設けられている。この貫孔７２は、図１に示したように、メディア分離部材３２が回転自在に収容されている。すなわち、貫孔７２は、前記メディア分離部材３２を収容したメディア分離部材収容室あるいはメディア分離室となっており、肉厚部７０がメディア分離部材収容手段を構成している。メディア分離部材収容室を形成するには、端板１２ａ全体を肉厚部７０の厚みとしてもよいが、材料費がかかったり、装置の重量が大きくなったりするので、現実的ではない。

前記端板１２ａの下面中央部には、前記粉砕室１４内の前記粉砕・分散メディア３０が前記分離部材収容室内に流れ込むのを規制するメディア流規制手段８０が設けられている。このメディア流規制手段８０は、内部に、前記貫孔７２に連続した円筒状の空間８２を有し、下方に向かって先細となった円錐台形状の案内部材として構成されており、外周面が案内面８４とされている。このメディア流規制手段８０は、前記攪拌部材２２の作用により、上昇してくる原料スラリーとビーズ状粉砕メディアの混合物を案内面８４に沿う下向きの流れに変え、混合物の流動の不安定要素を排除する機能をも有する。そして、この規制された原料スラリーとビーズ状粉砕メディアの混合物の流れにより、粉砕室１４内でフリーに流動するメディアを極力規制することで、メディア分離部材３２の周りのメディアの濃度を下げたり、メディア分離部材に飛翔するメディアを制限し、メディア分離部材の分離能力を向上させる。

また、前記メディア流規制手段８０の内部空間には、該内部空間を介して粉砕室からメディア分離部材収容室内に流れ込む混合物の流れの乱れを防止するための回転流動抑制手段９０（図１）を設けることが好ましい。この回転流動抑制手段９０は、板状体を組み合わせて形成された十字状のものであることが好ましい。この回転流動抑制手段９０を設けることにより、メディア分離部材収容室内の混合物の螺旋流の二次流れが強化され、螺旋流が安定化されることにより、メディア分離部材の機能がさらに向上する。

さらに、上記メディア分離部材収容手段（肉厚部７０）の内周面７４には、少なくとも１つ、好ましくは複数（図４参照）の流れ制御用突起７６が設けられている。

この流れ制御用突起７６は、図４に示されているように水平断面形状が内周面７４に底辺を有するほぼ三角形であり、その基部（底辺近傍）７６ａにメディア流通用の流通路７６ｂが形成されている。上記流れ制御用突起７６の三角形のメディア３０が流れ込む側の辺、すなわち向かい側辺７６ｃと前記内周面７４とのなす角αは、鋭角にされていることが好ましい。

角αを鋭角にすることにより、向かい側辺７６ｃによりメディアを上記メディア分離部材収容手段（肉厚部７０）の内周面７４方向、すなわちメディア分離部材３２から離れる方向に向け、メディア分離部材３２周囲のメディア濃度を下げ、メディア分離部材３２のメディア分離機能を向上させることが好ましい。

なお、上記のように角αを鋭角にすると、この角度部分にメディアが滞ってしまうが、本実施の形態においては、流れ制御用突起７６の三角形の基部部分に周方向に貫通したメディア通路７６ｄを設け、メディアをこのメディア通路７６ｄを通して、下流側に流すようにし、これによって、上記角度部分にメディアが滞ってしまうことを防止した。

なお、上記メディア通路７６ｄは、その形成位置を、流れ制御用突起７６の高さ位置で変化させてもよい。

上記した実施形態では、端板１２に肉厚部７０を設け、この肉厚部にメディア分離部材収容室を設けたが、メディア流規制手段８０の内部をメディア分離部材収容室としてもよい。

換言すれば、前記端板の下面に配置され、前記メディア分離部材を収容したメディア分離部材収容室を有するメディア分離部材収容手段を備えるとともに、このメディア分離部材収容手段の外周面を、前記粉砕室内の前記粉砕・分散メディアが前記分離部材収容室内に流れ込むのを規制するメディア流規制手段としてもよい。

このとき、前記メディア分離部材収容手段は、前記端板の下面中央部に配置され、前記筒状の内部空間を有する下向きに先細の円錐台形状の部材により構成されており、該円錐台形状の部材の外周面が、前記攪拌部材の作用により、上昇してくる原料スラリーとビーズ状粉砕・分散メディアの混合物を下向きの流れに変える案内部材として構成されている。

この実施形態においても、上記実施形態と同様、前記メディア分離部材収容手段の内周壁に少なくとも１つの突起を設けると共に、該突起に該メディア分離部材収容手段の周方向に延び、前記ビーズ状粉砕・分散メディアが流通する流通通路を設け、メディアの外側への流れを作る。

作動においては、原料スラリー供給口１６から原料である被粉砕粒子を含む原料スラリーを粉砕室１４に導入しながら撹拌部材２２を回転駆動する。粉砕室１４内に導入されたスラリーは、粉砕室１４内にすでに形成されているスラリーとメディア３０の回転流れに乗って攪拌部材２２の方向に下降移動されて、攪拌部材２２により撹拌混合される。このとき、原料スラリーと粉砕・分散メディアの混合物の流れは、回転流動抑制手段9２により、前記二次流れが強化され、安定した螺旋流となる。この後、スラリーとメディア３０は、半径方向外方に粉砕容器１２の内壁まで移動され、この後撹拌混合された上記スラリーとメディア３０は、今度は粉砕室１４の内壁と案内環５０の間の上昇通路を上昇移動する流れｆとなり、そして上昇しきると、今度は先の下降する流れとなる。

一方、メディア分離部材収納室内において、原料スラリーおよびメディアにはメディア分離部材３２により回転運動が与えられる。この回転運動により、質量の大きいメディアは半径方向外向きに付勢され、スラリーから分離される。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メディアと同様に挙動する。一方、十分に粉砕されて質量が小さくなった粒子を含むスラリーは、メディア分離部材３２の内部空間に入り、回転軸３４内部の原料出口３８を介してメディア攪拌式粉砕機外部へ排出される。この構成により、上記の整った流れ中に、原料粒子は、自由に運動する粉砕メディアの接触により良質な破砕、分散が行われ、その結果、高品質の製品がえられる。また、本発明のメディア攪拌式粉砕機によれば、上記の作用により、粒度分布幅の狭い粉砕を達成することが可能になる。また、粉砕メディアの量も少なくて済む。

なお、本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、攪拌部材２２が、メディア分離部材３２から十分に離隔されているので、該メディア分離部材３２の干渉が極めて少ない。

本メディア攪拌式粉砕機においては、図６、図７、図８に示したような遠心式メディア分離部材１３２を用いることもできる。この遠心式メディア分離部材１３２は、先端縮径部１３４ａおよび基部拡径部１３４ｂを備えたほぼ円錐形状または円錐台形状のメディア分離部材本体１３４を備えている。上記基部拡径部１３４ｂの中心に、駆動軸１３０の下端が固定され、該駆動軸１３０が回転することによって、メディア分離部材１３２が回転するようになっている。上記メディア分離部材本体１３４には、前記先端縮径部１３４ａ近傍の少なくとも１つの入口部１３５ａからその周壁に沿って前記基部拡径部１３４ｂの環状の出口部１３５ｂまで延びる前記混合物の移送通路１３５が設けられている。前記入口部１３５ａは、前記混合物を吸い込み、前記移送通路１３５に流入させるための混合物吸い込み孔として作用する。前記移送通路１３５には、その環状の出口部１３５ｂ近傍に、該環状の出口部に沿ってメディアのポンプ作用を行うための羽根部材１３７が複数配列されている。更に、前記移送通路１３５の前記羽根部材１３７が形成された部分より上流側には、そこから分岐した原料スラリー出口通路１３９が設けられている。

前記メディア分離部材本体１３４の前記基部拡径部１３４ｂの内部には、ほぼ円盤状の空間である処理済み原料スラリー収集用空間１３９が形成されており、この処理済み原料スラリー収集用空間１３９には、前記原料スラリー出口通路１３９ａおよび原料スラリー出口１３１が連通されている。

前記メディア分離部材本体１３４は、ほぼ円錐形状または円錐台形状のメディア分離部材中心部材１４０、および全体として中空円錐台形状で、周辺が前記メディア分離部材中心部材１４０の周辺と間隔を隔てて配置されたメディア分離部材外側部材１４１（図８参照）を備え、前記メディア分離部材中心部材の周辺とメディア分離部材外側部材の周辺の間の間隙によって前記移送通路１３５が形成されている。

本メディア分離部材本体１３４の構造は、前記メディア分離部材外側部材１４１の先端部が、前記メディア分離部材中心部材１４０の先端部に固定されている構造となっていることが好ましい。

前記メディア分離部材外側部材１４１の先端部は、図６および図７に示したように円形の先端端板１４１ａとされており、この円形の先端端板１４１ａに前記混合物吸い込み孔（入口部１３５ａ）が形成されている。

作動においては、一部のメディアがメディア分離部材収納室内に導かれるが、このメディアは、メディア分離部材収容室内で回転するメディア分離部材１３２により次のようにして処理済み原料スラリーから分離され、再び粉砕室１４内に戻される。

すなわち、メディア分離部材１３２が回転すると、メディア分離部材本体１３４の前記基部拡径部１３４ｂ側の前記移送通路１３５の部分に設けた羽根部材１３７によりポンプ作用が発生し。主としてこのポンプ作用により、移送通路１３５内のスラリー等を出口部１３５ｂから外方に放出することとなり、この放出により、入口部１３５ａには、吸引力（吸い込み力）が働いて、前記スラリー等に入口部１３５ａからの流れが生ずるとともに、回転運動が与えられる。この回転運動により、大きくて重いメディアは半径方向外向きに付勢され、スラリーから分離される。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メディアと同様に挙動する。一方、十分に粉砕されて小さくて軽くなった粒子を含むスラリーは、原料スラリー出口通路１３９、処理済み原料スラリー収集用空間１４０および原料スラリー出口１３１を介してメディア攪拌式粉砕機外部へ排出される。

本メディア分離部材は上記した構造であるので、該メディア分離部材内部およびその周辺におけるメディア含有原料スラリーの流れが安定し、乱れの無い場が形成され、良好なメディア分離が可能となる。

なお、図６等に示したメディア分離部材においては、メディア分離部材全体が回転する構造、すなわちメディア分離部材中心部材およびメディア分離部材外側部材が一緒になって回転する構造のものについて説明したが、図９に示したように、メディア分離部材外側部材を固定しておき、メディア分離部材中心部材のみを回転する構造のものとしてもよい。

１０ メディア攪拌式粉砕機
１２ 粉砕容器
１４ 粉砕室
１６ 原料スラリー供給口
１８ フレーム
２２ 攪拌部材
２４ 回転駆動軸
２５ 軸封
３０ 粉砕メディア
３２ メディア分離部材
３２ａ ハブ部
３２ｂ 閉鎖板
３４ 中空駆動軸
３６ 軸封
３８ 原料出口
４０ ジャケット
４０ａ 冷却水入口
４０ｂ 冷却水出口
５０ 案内環
５２ 内周環板
５４ 外周環板
５６ 下環板
５８ 上環板
６０ａ パイプ
６０ｂ パイプ
７０ 肉厚部（メディア分離部材収容手段）
７２ 貫孔（メディア分離部材収容室）
７４ メディア分離部材収容手段（肉厚部７０）の内周部
７６ 突起
８０ メディア流規制手段
８２ 円筒状の空間
８４ 案内面
９０ 回転流動抑制手段
９２ 回転流動抑制手段

Claims (17)

1. 上部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられたメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、原料スラリーと粉砕メディアの混合物の流れを、粉砕室の周方向への一次流れと、前記案内環を中心として、前記粉砕室下方部分外方部を上昇通路とし、粉砕室下方部分内方部を下降通路とする循環流路を流れる二次流れが混合した螺旋流とするとともに、粉砕室内に、この螺旋流の一次流れを抑制する一方、二次流れを強化して前記螺旋流を安定化する回転流動抑制手段を設け、この回転流動抑制手段が十字状であって、前記案内環内部に設けられ、この回転流動抑制手段が設けられた案内環が前記撹拌部材の上方に設けられていることを特徴とするメディア攪拌式粉砕機。
2. 前記回転流動抑制手段が、前記案内環の内部に設けられ、板状体を組み合わせて形成されたものである請求項１のメディア攪拌式粉砕機。
3. 前記メディア分離部材が、前記端板に設けられたメディア分離部材収容手段に形成され、下部が前記粉砕室に開口した下面開口となっている円筒形のメディア分離部材収納室内に配置されており、このメディア分離部材収納室の内径が、前記メディア分離部材の外径より大きく、前記粉砕室の内径より小さい請求項１または２のメディア攪拌式粉砕機。
4. 前記メディア分離部材収納室の半径が、メディア分離部材の半径より１０〜３０ｍｍ大きい請求項３のメディア攪拌式粉砕機。
5. 前記メディア分離部材が、円形の天板、この天板に対し軸方向に間隔をもって配置された円形の底板、およびこれらの天板と底板の間で、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ている請求項１〜４のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
6. 前記天板と底板の間に環状の中間板を設け、前記メディア分離部材を多段構造とした請求項５のメディア攪拌式粉砕機。
7. 前記案内環は内部に環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプによって支えられ、該パイプを用いて前記環状空間に通水排水が可能な構造である請求項１〜６のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
8. 前記パイプが粉砕容器の上方から延び、下端で前記案内環を支持している請求項７のメディア攪拌式粉砕機。
9. 前記端板の前記下面開口を取り囲み、前記粉砕室内の前記粉砕メディアが前記分離部材収容室内に流れ込むのを規制するメディア流規制手段を設けた請求項３〜８のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
10. 前記メディア流規制手段が、内部空間を有する下向きに先細の円錐台形状の案内部材として構成され、前記攪拌部材の作用により、上昇してくる原料スラリーと粉砕メディアの混合物を下向きの流れに変えるようになっている請求項９のメディア攪拌式粉砕機。
11. 前記メディア分離部材収容手段の内周壁に少なくとも１つの突起を設けると共に、該突起に案内部材の周方向に延び、前記粉砕メディアが流通する流通通路を設けた請求項３〜１０のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
12. 前記突起が、前記メディア分離部材収容手段の内周壁に底辺を有する三角形形状である請求項１１のメディア攪拌式粉砕機。
13. 前記流通通路が、前記メディア分離部材収容手段の三角形の基部に設けられている請求項１１または１２のメディア攪拌式粉砕機。
14. 前記メディア分離部材は、先端縮径部および基部拡径部を備えたほぼ円錐形状または円錐台形状のメディア分離部材本体を備え、このメディア分離部材本体には、前記先端縮径部近傍の少なくとも１つの入口部からその周壁に沿って前記基部拡径部の環状の出口部まで延びる前記混合物の移送通路が設けられており、前記入口部は、前記混合物を吸い込み、前記移送通路に流入させるための混合物吸い込み孔として作用するものであり、前記移送通路には、その環状の出口部近傍に、該環状の出口部に沿ってメディアのポンプ作用を行うための羽根部材が複数配列されており、更に前記移送通路の前記羽根が形成された部分より上流側で分岐した原料スラリー出口通路が設けられている請求項１〜１３のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
15. 前記メディア分離部材は、ほぼ円錐形状または円錐台形状のメディア分離部材中心部材、および全体として中空円錐台形状で、周辺が前記メディア分離部材中心部材の周辺と間隔を隔てて配置されたメディア分離部材外側部材を備え、前記メディア分離部材中心部材の周辺とメディア分離部材外側部材の周辺の間の間隙によって前記移送通路が形成されている請求項１〜１３のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
16. 前記メディア分離部材外側部材の先端が、前記メディア分離部材中心部材の先端部に固定されている請求項１５のメディア攪拌式粉砕機。
17. 前記メディア分離部材外側部材の先端部材が、円形の先端端板とされており、この円形の先端端板に前記混合物吸い込み孔が形成されている請求項１６のメディア攪拌式粉砕機。
    

Images