JP6570273B2 - 分級機能付粉砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケーシングの上部に設けられ、このケーシング内で気流搬送された被処理物を分級する分級部を備えた、分級機能付の粉砕装置に関する。

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し、所定粒度に達した被処理物を粉砕製品として回収するものがある。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びロータに誘導する粉砕装置も知られている。

例えば、特許文献１の分級機能を備えた粉砕装置のように、装置下部の粉砕ロータで粉砕された被処理物が粉体処理室の外周を通り、迂回経路を経由して分級機へと気流搬送されるものが知られている。

また特許文献２の粉砕装置では、同軸上に２つの分級ロータを備えた分級機が記載されている。各ロータには、それぞれ駆動モータが接続されており、各駆動モータは、対応する分級機の上下に配置されている。

特開２００７−２０９９３４号公報 特開２０１１−２２４４２３号公報

しかしながら、特許文献１の装置では分級ロータが１つしかないため、粉砕された被処理物から粉砕製品よりも粒度の大きい粗粉を分級及び再粉砕できるが、過度に粉砕されて発生した微粉を粉砕製品と共に回収してしまう。

一方、特許文献２の分級機は２つの分級ロータを備えているため、２段階の分級により粉砕された被処理物から粗粉と微粉の両方を分級することができる。しかし、この２つの分級ロータはそれぞれ独自に回転するため、分級機の上下に駆動モータが配置されている。したがって、この駆動モータを２つ用意する必要がある上、片方の駆動モータが邪魔となって粉砕装置を組み合わせることが難し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、簡易な構造で効率よく粗粉と微粉の両方を分級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、固定式分級機と回転式分級機とを上下に並べた。

具体的には、第１の発明では、ケーシングの上部に設けられ、該ケーシング内で気流搬送された被処理物を分級する分級部を備えた分級機能付粉砕装置を前提とする。

そして、上記分級部は、
螺旋状の分級羽根が配置され、中央部に分級した被処理物を排出する排出孔を有する固定式分級機である第１の分級機と、
上記第１の分級機の上方に配置され、ロータを回転して該第１の分級機の排出孔を通過した被処理物をさらに分級する回転式分級機である第２の分級機とを備えている。

上記の構成によると、最初に、比較的簡単な粉砕製品よりも粒度の大きい粗粉の分級を、ロータ等の回転体を使用しない第１の固定式分級機により行い、続いて比較的分級精度の必要な、粉砕製品よりも粒度の小さい微粉の分級を第２の回転式分級機により行うことで、効率よく製品と分けて回収することができる。第１の分級機は固定式のため特別な駆動源が必要なく、粉砕装置とも一体化しやすい。第２の分級機は回転式のため、回収する粉砕製品の粒度の変更や調整が容易である。

第２の発明では、第１の発明において、
上記第２の分級機は、
該第２の分級機を通過した被処理物を排出する第１の排出口と、
該第２の分級機を通過しなかった被処理物を排出する第２の排出口とを備えている。

上記の構成によると、第１の分級機で分級され、ロータの遠心力で分級された中粒度の被処理物が第２の排出口から取り出され、第２の分級機を通過する微粒の被処理物が第１の排出口から取り出されるので、それぞれの排出口から粒度の異なる被処理物が確実に得られる。

第３の発明では、第１の発明において、
上記ケーシングは、
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を備え、
上記内部ケーシングに連通する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上記分級部に送り込む吹上げ通路とをさらに備えている。

上記の構成によると、粉砕機から送り込まれてきた被処理物のうち第１の分級機の分級羽根に衝突した、粉砕製品よりも粒度の大きい被処理物が内部ケーシングを落下して再び粉砕部に粉砕されることで、効率よく被処理物の処理が行われる。

以上説明したように、本発明によれば、分級部に気流搬送された被処理物を分級する固定式分級機である第１の分級機と、この第１の分級機を通過した被処理物をさらに分級する回転式分級機である第２の分級機とを設けたことにより、簡易な構造で粗粉と微粉の両方を分級して所望の粒度の粉砕製品を効率よく回収することができる。

第１の分級機と第２の分級機とを拡大して示す断面図である。 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。

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に係る分級機能付の粉砕装置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。被処理物は、適量に調整された冷却液体としての液体窒素と共に供給されてもよい。粉砕装置１の下側には、駆動部７が設けられている。

図２及び図３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。

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。詳しくは図示しないが、粉砕用電動モータ１３（図２にのみ示す）の動力によりロータ１２が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、例えば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３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粒度の大きい粗粉の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。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。

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で再び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及び図３に示すように、分級部１６は、吹上げ通路１ｃから気流搬送された被処理物を分級する第１の分級機２０と、この第１の分級機２０を通過した被処理物をさらに分級する、第２の分級機３０とを備えている。第１の分級機２０と第２の分級機３０とは、同軸上に上下に重ねられて構成されている。この分級部１６では、下側の第１の分級機２０で被処理物を分級し、所定粒度に達したものを上側の第２の分級機３０へ搬送し、さらに、第２の分級機３０で所定粒度に達したものと、達していないものを分級し、後述する２つの排出口からそれぞれ排出するようになっている。

具体的には、第１の分級機２０は、固定式分級機よりなり、例えば、環状の第１天板２１の下面に複数の分級羽根２２を螺旋状に立設したものが使用できる。第１天板２１の中央に略円形の中間排出孔２４が設けられている。吹上げ通路１ｃを通過した気流は、分級羽根２２に沿った旋回流となって所定の粒径に達している被処理物が中心の中間排出孔２４へと向かい、上方の第２の分級機３０へ流れるようになっている。一方、所定の粒径よりも大きく、質量の大きな被処理物は、分級羽根２２に衝突して内部ケーシング１ｂを落下するように構成されている。なお、第１の分級機２０の構成はこれに限定されず、独自の駆動部を有さずに吹上げ通路１ｃから供給される気流の勢いを利用した分級機であればよい。

第２の分級機３０は、回転式分級機よりなり、例えば、円板状の分級ロータ３１と、分級ロータ３１の中央部に気流を誘導する複数のガイド板３２とを有する。例えば、ガイド板３２は、シロッコファンのように略均等に分級ロータ３１上に配置されている。分級ロータ３１は、分級ロータ３１から上方へ延びる回転軸３１ａに回転一体の従動プーリ３１ｂが設けられている。この従動プーリ３１ｂは、図示しない分級モータに伝動ベルトを介して接続され、回転力を付与されるようになっている。なお、従動プーリ３１ｂを介してではなく、分級モータが真上に配置され、回転軸３１ａに分級モータの出力軸が直結されていてもよい。分級ロータ３１の円周部下面から分級ロータ３１の周壁内周面に沿って排出経路３３が形成されている。ガイド板３２によって上方へ誘導された気流は、第２の分級機３０の上端外周に設けられ、第２の分級機３０を通過した被処理物を排出する第１の排出口３４から排出されるようになっている。第２の分級機３０の分級ロータ３１とほぼ同じ高さの外周には、排出経路３３に連通し、ガイド板３２による遠心力によって第２の分級機３０を通過しなかった被処理物を排出する第２の排出口３５が開口されている。

図２に示すように、分級部１６で分級され、第１の排出口３４から排出された粒度の小さい（微粉の）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内で気流と小粒度の粉砕製品とが分離され、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。

第２の排出口３５から排出された中程度の粒度の被処理物も同様に排気ファン６による気流と共にバグフィルタ４に搬送され、バグフィルタ４内で気流と中粒度の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。

−粉砕システムの作動−
以上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から粉砕室１１上部の投入口１１ａへ投入される。この投入工程において、例えば、柔らかい被処理物であれば、液体窒素などの冷却液体と共に投入される。

そして、投入された被処理物は、内部ケーシング１ｂの底部に取り付けられた漏斗１ｄ内を降下し、ロータ１２上に落下する。

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。

粉砕された被処理物は、図３に細い実線の矢印で示すように、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。

具体的には、粉砕された被処理物は、第１の分級機２０の円周側から入り、分級羽根２２による旋回流で旋回される。所定粒度に達していない粒度の大きい被処理物は分級羽根２２の内周面に衝突して、再び粉砕室１１へ落下する。分級羽根２２に沿った旋回流となって中心の中間排出孔２４へと向かった被処理物は、第２の分級機３０へ流れる。

この中間排出孔２４を通過した被処理物は、分級ロータ３１の中央部から円周部へと搬送される。所定粒度よりも大きい中間の粒度の被処理物は、ガイド板３２による遠心力によって分級ロータ３１を収容する壁部内周面に押し付けられて第２の排出口３５より排出される。所定粒度より粒度の小さい被処理物は、排出経路３３を通ってガイド板３２によって上方へ誘導された後、第１の排出口３４より排出される。

次いで、粒度の小さい被処理物は、第１の排出口３４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を運転して粒度の小さい粉砕製品を取り出す。この小粒度の粉砕製品は、製品として利用してもよいし、廃棄してもよい。

一方、中程度の粒度の被処理物は、第２の排出口３５から別のルートを通って排気ファン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を運転して中程度の粒度の粉砕製品を取り出す。この中粒度の粉砕製品には、従来のような微粉が含まれておらず、粒度のばらつきの小さい高品質のものとなる。

このように、固定式の第１の分級機２０により、粗粉を分級して粉砕室１１に再び供給し、再粉砕させることができる。また、回転式の第２の分級機３０により、微粉と中粒度の粉砕製品と分けて回収することができる。さらに、第１の分級機２０は固定式のため特別な駆動源が必要なく、粉砕装置１とも一体化できる利点がある。第２の分級機３０は回転式のため分級する粒度の変更や調整が容易、という利点がある。

以上説明したように、本実施形態によれば、簡易な分級部１６の構造により、粗粉と微粉の両方を分級して所望の粒度の粉砕製品を効率よく回収することができる。

（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、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。

上記実施形態では、分級部１６は、２つの分級機２０，３０で構成したが、３つ以上の分級機で構成されてもよい。

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（分級機能付粉砕装置）
１ａ 外部ケーシング
１ｂ 内部ケーシング
１ｃ 吹上げ通路
１６ 分級部
２０ 第１の分級機
２１ 第１天板
２２ 分級羽根
２４ 中間排出孔
３０ 第２の分級機
３１ 分級ロータ
３１ａ 回転軸
３２ ガイド板
３３ 排出経路
３４ 第１の排出口
３５ 第２の排出口

Claims (1)

1. 外部ケーシング及び該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を有するケーシングと、
   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、
   上記ケーシングの上部に設けられ、該ケーシング内で気流搬送された被処理物を分級する分級部と、
   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上記分級部に送り込む吹上げ通路とを備えた分級機能付粉砕装置において、
   上記分級部は、
   複数の分級羽根が螺旋状に配置され、中央部に分級した第１被処理物を排出する中間排出孔を有し、分級されなかった第１被処理物よりも大きな粒度の被処理物を上記粉砕室に落下させる固定式分級機である第１の分級機と、
   上記第１の分級機の上方に配置され、ロータを回転して該第１の分級機の中間排出孔を通過した上記第１被処理物の全てをさらに分級する回転式分級機である第２の分級機とを備え、
   上記第２の分級機は、
   該第２の分級機の円周部下面から該第２の分級機の周壁内周面に沿って区画形成された排出経路から取り入れた全ての第１被処理物のうち、
   該第２の分級機を通過した第２被処理物の全てを上記外部ケーシングの外へ排出する第１の排出口と、
   該第２の分級機を通過しなかった第３被処理物の全てを上記外部ケーシングの外へ排出する第２の排出口とを備えている
   ことを特徴とする分級機能付粉砕装置。

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