JP6570272B2 - 分級機能付粉砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂、鉱物等を粉砕室内で回転するロータ円周に取り付けた粉砕部で粉砕する、分級機能付粉砕装置に関する。

従来から使用されている粉砕装置として、円筒状の粉砕室の内部のロータと、粉砕室内周面に取り付けられたライナとで被処理物を粉砕するものがある。また、粉砕した被処理物を分級し、所定粒度に達していないものを再度ロータに誘導する粉砕装置も開発されている。

例えば特許文献１には、被処理物を装置下部の粉砕ロータに供給して粉砕し、粉砕ロータの下方から供給される熱風によって装置上部の分級部に被処理物を搬送、分級する装置が記載されている。

特開２００１−０４１６５２号公報

特許文献１の装置では、装置内を上昇する熱風によって分級部で回収されなかった被処理物が内部ケーシング内を浮遊して粉砕ロータへの落下が阻害され、粉砕効率（処理量）が低下する場合がある。

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、粉砕室から分級部への上昇気流を抑制し、粉砕効率を向上させることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、粉砕室から分級部への上昇気流を抑制しつつ被処理物を粉砕部に供給するようにした。

具体的には、第１の発明では、分級機能付粉砕装置は、
外部ケーシングと、
上記外部ケーシングと少なくとも一部が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連通して被処理物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、
上記粉砕室に連通する気流導入口と、
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ている。

そして、上記内部ケーシングには、上記粉砕室から上記分級部への上昇気流を抑制しつつ被処理物を上記粉砕部に供給する供給手段が設けられ、
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上下の結合フランジが形成されており、
上記上下の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、上記供給手段を内蔵し、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供給ユニットを有し、
上記供給ユニットを取り外した状態でも上記上下の結合フランジを結合することで、使用可能に構成されている。

上記の構成によると、供給手段が被処理物は下方へ供給するが、気流の流れは阻害するので、簡単な構成で粉砕室からの上昇気流が効果的に抑制される。また、ユニット構成しているので、供給手段及びその周辺部品の組付が極めて容易になると共に、既存の粉砕装置にも供給手段を容易に取付可能となる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記供給手段は、ロータリバルブである。

上記の構成によると、被処理物は、ロータリバルブ内に収納され、ロータリバルブの回転と共に順次下方の粉砕部へと落下する。このロータリバルブにより、気流の流れは阻害されるため、粉砕部から直接分級部に向かって上昇するショートカットが抑制される。

第３の発明では、第２の発明において、
上記供給手段は、ダブルダンパである。

上記の構成によると、常にいずれかのダンパを閉状態にしておくことで、分級部への上昇気流が抑制される。一方、被処理物を供給する場合は、上下のダンパを順次開状態にする。

第４の発明では、第１〜第３のいずれか１つの発明において、
上記分級部は、上記吹上げ通路からの気流を旋回させ、所定粒度に達していない被処理物を落下させて内部ケーシングに還流させる、螺旋状に並んだ複数の分級羽根を備えている。

すなわち、一般に分級部は螺旋状の分級羽根で搬送する気流を旋回流にしながら分級するが、この分級羽根により圧損が上がり、粉砕部から直接分級部に向かって上昇するショートカットが発生しやすくなる。このため、本発明では、この分級羽根を備えているような不利な場合でも、確実にショートカットが抑制される。

第５の発明では、第１〜第４のいずれか１つの発明において、
上記内部ケーシングにおける上記投入口と上記粉砕室との間には漏斗部が形成され、該漏斗部の下端開口部に上記供給手段が嵌め込まれるように構成されている。

上記の構成によると、下端開口部と供給手段との隙間をできるだけ小さくすることで、粉砕室から分級部への上昇気流の抑制効果がさらに高まる。

以上説明したように、本発明によれば、内部ケーシングに粉砕室から分級部への上昇気流を抑制しつつ被処理物を粉砕部に供給する供給手段を設けたことにより、被処理物の気流搬送のショートカットを防ぎ、回収効率を格段に向上させることができる。

粉砕装置のロータリバルブ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。 粉砕装置を示す断面図である。 図１をIV方向から見た矢視図である。 図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。 分級羽根及び天板を拡大して示す斜視図である。 分級羽根及び天板を拡大して示し、（ａ）が平面図で、（ｂ）が（ａ）のVIIb−VIIb線断面図である。

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、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。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。

図３に示すように、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の粉砕用電動モータ１３（図２にのみ示す）の動力により回転されるように構成されている。そして、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、複数の粉砕部１８が取り付けられている。

また、図１、図６及び図７に示すように、内部ケーシング１ｂの上部には、吹上げ通路１ｃからの気流を旋回させ、所定粒度に達していない被処理物を落下させて内部ケーシング１ｂに還流させる役割を果たす分級部１６が配置されている。分級部１６は、例えば、環状の天板１６ａに複数の分級羽根１６ｂを略等間隔に螺旋状に立設したものを用いて構成されている。

図３に示すように、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、被処理物を投入する投入口１１ａが設けられている。なお、被処理物が柔らかいものの場合、液体窒素などの冷却液体と共に投入口１１ａに投入してもよい。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の上端中心からは被処理物を排出する排出管１１ｃが上方へ延びている。

気流導入口１１ｂからの気流は、所定の通路を通過して粉砕室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、分級羽根１６ｂの作用によって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、分級羽根１６ｂに衝突して内部ケーシング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４及び図５に示すように、被処理物の投入口１１ａとロータ１２との間の内部ケーシング１ｂの下側には、供給手段としてのロータリバルブ２０が設けられている。このロータリバルブ２０は、粉砕室１１から分級部１６への上昇気流を抑制しつつ被処理物を粉砕部１８に供給する役割を果たす。ロータリバルブ２０は、外部ケーシング１ａを水平に貫通する回転軸２２に回転一体に取り付けられており、半径方向に延びる複数の隔壁２０ａ及び軸方向両端の円板状のサイドプレート２０ｂにより複数に分割された区画２０ｃを有する。回転軸２２の一端は、例えばバルブ用電動モータ２５の出力軸２５ａに回転一体に連結されている。バルブ用電動モータ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。バルブ用電動モータ２５は、一定速度で常時回転するようにしてもよく、タイマー制御により適宜オン・オフ制御されて回転するようにしてもよい。

図１に示すように、外部ケーシング１ａには、複数の結合フランジ１ｄが設けられて上下に連結可能となっている。また、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内周面から半径方向内側に延びる複数の棒状部材１ｅにより一体化されている。本実施形態では、ロータリバルブ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の上端に下方に向かって円形断面の内径が小さくなる、漏斗部としての中継漏斗３１が設けられている。この中継漏斗３１の下端連結部３１ａの平面視矩形状の下端開口部３１ｂにロータリバルブ２０ができるだけ隙間が生じないように嵌め込まれている。そして、被処理物は、中継漏斗３１の内面に沿ってロータリバルブ２０の上に落下するように構成されている。これら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。中継部の中継外側ケーシング２８、及び中継内側ケーシング２９、並びに中継漏斗３１及びロータリバルブ２０は、ユニット構成されたバルブユニット３２を構成している。このように、バルブユニット３２は、ユニット構成可能であるので、組付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に白抜き矢印で示すように、供給機２に投入された被処理物は、供給機２より粉砕室１１上部の投入口１１ａへ投入される。

そして、投入された被処理物は、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、ロータリバルブ２０の区画２０ｃに一旦貯留される。なお、液体窒素を共に投入する場合は、投入工程において大部分の被処理物が所定温度まで冷却される。そして、ロータリバルブ２０の区画２０ｃに液体窒素と被処理物が一旦貯留される。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。

ロータリバルブ２０は例えば一定の速度で回転する。つまり、ロータリバルブ２０の各区画２０ｃに被処理物が貯留され、ロータリバルブ２０の回転により、順次、区画２０ｃ内の被処理物がロータ１２上に落下する。回転速度は、各区画２０ｃ内に被処理物が溜まりきらない程度に設定するとよい。

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、粉砕部１８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、粉砕部１８によって確実に粉砕される。液体窒素を投入している場合は、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図３に細い矢印で示すように舞い上げられ、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。

具体的には、吹上げ通路１ｃを通過した気流は、分級羽根１６ｂに沿って旋回しながら天板１６ａの中心貫通孔へと向かい、上端の排出管１１ｃから排出される。所定の粒径に達していない被処理物は、分級羽根１６ｂに衝突して内部ケーシング１ｂを落下する。その後、内部ケーシング１ｂ内を自重により落下して中継漏斗３１に沿って降下して再びロータリバルブ２０上に至る。このとき、分級羽根１６ｂの間隔が狭いと本来の経路の圧力損失が高くなり、粉砕部１８から内部ケーシング１ｂを経由して排出管１１ｃへ直行するショートカットが発生するおそれがある。しかし、本実施形態では、ロータリバルブ２０と下端開口部３１ｂとの隙間が小さく保たれており、ロータリバルブ２０の回転も制限されているので、このショートカット発生を阻害する。

そして、ロータリバルブ２０の回転により、区画２０ｃ内の被処理物がロータ１２上に、落下して再度粉砕される。

次いで、粉砕装置１で粉砕された被処理物は、排出管１１ｃから排気ファン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。

このように本実施形態では、分級羽根１６ｂにより圧損が上がり、ショートカットが発生しやすくなるが、ロータリバルブ２０が被処理物は下方へ供給するが、気流の流れは阻害するため、簡単な構成で粉砕室１１からの上昇気流が効果的に抑制される。

したがって、本実施形態に係る粉砕装置１によると、内部ケーシング１ｂに粉砕室１１から分級部１６への上昇気流を抑制しつつ被処理物を粉砕部１８に供給するロータリバルブ２０を設けたことにより、被処理物の気流搬送のショートカットを防ぎ、分級精度及び回収効率を格段に向上させることができる。

（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、供給手段として、ロータリバルブ２０を設けたが、このロータリバルブ２０の代わりに、上下にダンパを２つ配置する、ダブルダンパを下端連結部３１ａに配置してもよい。ダブルダンパの場合は、常にいずれかのダンパで下端開口部３１ｂを閉じる状態にしておくことで、上昇気流を効果的に抑制することができる。被処理物を供給する場合は、上下のダンパを順次開状態にするとよい。

また、上記実施形態では、分級部１６は、円形の天板１６ａに複数の分級羽根１６ｂを螺旋状に立設したものとしたが、分級用電動モータに駆動される分級部を設け、分級用電動モータの回転数によって分級する粒度を調整するようにしてもよい。

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、粉砕部１８と粉砕用ライナ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。

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
１１ 粉砕室
１１ａ 投入口
１１ｂ 気流導入口
１１ｃ 排出管
１６ 分級部
１６ａ 天板
１６ｂ 分級羽根
１８ 粉砕部
２０ ロータリバルブ（供給手段）
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（漏斗部）
３１ａ 下端連結部
３１ｂ 下端開口部
３２ バルブユニット

Claims (5)

1. 外部ケーシングと、
   上記外部ケーシングと少なくとも一部が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連通して被処理物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、
   上記粉砕室に連通する気流導入口と、
   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、
   上記内部ケーシングには、上記粉砕室から上記分級部への上昇気流を抑制しつつ被処理物を上記粉砕部に供給する供給手段が設けられ、
   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上下の結合フランジが形成されており、
   上記上下の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、上記供給手段を内蔵し、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供給ユニットを有し、
   上記供給ユニットを取り外した状態でも上記上下の結合フランジを結合することで、使用可能に構成されている
   ことを特徴とする分級機能付粉砕装置。
2. 請求項１に記載の分級機能付粉砕装置において、
   上記供給手段は、ロータリバルブである
   ことを特徴とする分級機能付粉砕装置。
3. 請求項１に記載の分級機能付粉砕装置において、
   上記供給手段は、ダブルダンパである
   ことを特徴とする分級機能付粉砕装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の分級機能付粉砕装置において、
   上記分級部は、上記吹上げ通路からの気流を旋回させ、所定粒度に達していない被処理物を落下させて内部ケーシングに還流させる、螺旋状に並んだ複数の分級羽根を備えている
   ことを特徴とする分級機能付粉砕装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の分級機能付粉砕装置において、
   上記内部ケーシングにおける上記投入口と上記粉砕室との間には漏斗部が形成され、該漏斗部の下端開口部に上記供給手段が嵌め込まれるように構成されている
   ことを特徴とする分級機能付粉砕装置。

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