JPH01107854A - 真空高速衝撃粉砕法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学工業、医薬品工業、食品工業等においてモ
ース硬度２以下の軟質材の粉砕、微粉砕、超微粉砕、及
び空気により容易に酸化する砕料を粉砕するための真空
高速衝撃粉砕法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、化学工業、医薬品工業、食品工業等においては、
モース硬度２以下の軟質材の粉砕には粉砕の能率、小型
であること、微粉砕の可能性、粒度の調節が可能である
等の利点があることから各種の高速度衝撃粉砕機が使用
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のような従来の高速度衝撃粉砕機において
は粉砕機の回転ランナーの周速度は７０〜１００ｍ／秒
が限界でこれ以上では空気抵抗が急増して空転馬力が過
大となり、実用にならない。

それで各種衝撃粉砕機の粉砕しうる粒度には限界がある
。この衝撃粉砕の限界にっては、ドイツＲｕｍｐ　ｆ教
授の基礎研究（Ｃｈｅｍ、Ｉｎｇ、Ｔｅｃｈ、、３１　
３２３（１９５９））が世界的に認められている。これ
は、ハンマーの周速度に衝撃された粉砕粒子が空気の抵
抗により停止するまでの飛ぶ距離と、粉砕室中の旋回気
流にのっている粒子の平均自由経路長が等しくなったと
き粉砕が停止し、粉砕の限界であるというものである。

これはわが国の代表的微粉砕機スーパーミクロンミル（
商品名）ホソカヮミクロンでタルクを粉砕したときの平
均粒径（メデイアン径）が１０ミクロンである事実とよ
く符号している。このように従来の高速度衝撃粉砕機に
おいては粉砕しうる粒度に限界があり、約１０ミクロン
以下に粉砕するのは困難であった。また、粒子は高速度
で衝撃する粉砕機の回転ランナーにより衝撃、剪断、摩
耗といった粉砕力を受けて細かくなり新表面が形成され
るが、この新鮮な表面は化学的に極めて活性であり、酸
素により容易に酸化され変質する。このため被粉砕物が
酸化されやすいものの場合には、該被粉砕物の新表面が
粉砕の過程で粉砕室の空気に接触することにより酸化さ
れ、変質してしまうという問題があった。更には、従来
の粉砕機においては粉砕室やバッグフィルターがプラス
圧であるため発塵がさけられず、また粉砕機の回転ラン
ナーを高速度で回転させるので空気を強（攪拌し振動に
よりサイレンに近い騒音が発生する等の問題があった。

本発明は上記のような従来の高速衝撃粉砕法の問題点に
鑑み、被粉砕物の粉砕後の粒度の下限を拡げるとともに
、粉砕時における被粉砕物の空気による酸化、変質を防
止し、更には発塵および騒音の発生を防止して騒音公害
等をも防止しうるようになした真空高速衝撃粉砕法およ
びその装置を提供せんとするものである。

〔問題点を解決す、るための手段〕

本発明は上記の問題を解決すべ（、高速度の衝撃粉砕機
の粉砕室を真空状態として被粉砕物の粉砕を行うことを
特徴とする真空高速衝撃粉砕法、および密閉された粉砕
機本体内部に、駆動手段に関係付けた回転ランナーを内
装してなる粉砕室を設置し、前記粉砕室の蓋部分にフィ
ルターにて被覆した開口を設け、前記粉砕機本体内に真
空ポンプを関係付けてなることを特徴とする真空高速衝
撃粉砕装置を提供せんとするものである。

〔作用〕

上述したとおり、通常の高速衝撃粉砕法においては、被
粉砕物の粒子が空気抵抗により停止するまでに飛ぶ距離
と粉砕室中の旋回気流にのっている被粉砕物の粒子の平
均自由経路長がほぼ等しくなると粉砕が停止し、粉砕限
界となるのであるが、本発明に係る真空高速衝撃粉砕法
においては粉砕室を例えば１００　Ｔｏｒｒ以下、更に
好ましくは３０Ｔｏｒｒ以下の真空状態とし、粉砕機の
回転ランナーを例えば約２０ｍ／秒以上の高速で回転さ
せて粉砕を行うことにより、該回転ランナーで衝撃を受
けた被粉砕物粒子はその速度を減速されることなく飛行
し、他の粒子や粉砕機の回転ライナーに衝突して粉砕が
進行するとともに、常圧付近の粉砕では回転ランナーの
高速回転により旋回気流が発生し、粒子はこの旋回気流
にのって走るので粒子間の相対速度が小さくなり、粉砕
が進行しないが、本発明に係る真空高速衝撃粉砕法によ
れば粉砕室を真空状態として粉砕を行うので粉砕室内の
被粉砕物の粒子群の運動が緩慢なため、回転ランナーの
粉砕力が粒子の粉砕に効果良く作用するのである。また
、粉砕によりできる被粉砕物の新表面は化学的に極めて
活性で酸素により容易に酸化されて変質してしまうが、
本発明においては粉砕室を真空状態にして粉砕を行うの
で粉砕中に被粉砕物の粒子表面に接触する酸素は極めて
少なく、高速度で衝撃する粉砕機の回転ランナーにより
衝撃、剪断、摩擦等の粉砕力を受けて細かくなった被粉
砕物粒子の化学的に極めて活性な新表面が酸化、変質す
るのを防止しうるのである。更には、粉砕室を真空状態
としてマイナス圧下で粉砕を行うので発塵のおそれもな
く、また粉砕機ランナーの旋回が真空で行われるため空
気振動及び振動音の伝播がなく騒音も発生しない。

〔実施例〕

以下第１図に示した工程図に基づいて本発明にを更に詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る真空高速衝撃粉砕法を実施するた
めの真空高速衝撃粉砕装置の正断面説明図である。該真
空高速衝撃粉砕装置は、上端周縁部にフランジ３を形成
し上下に開口した内部空間を有する本体胴部２の下部開
口を真空パツキン４を介して底蓋５をボルト等にて固定
することにより密封状態とし、前記胴部２の上部には、
下端周縁部にフランジ６を形成し胴部２のフランジ３と
の間に真空パツキン７を介して気密状態を維持して真空
蓋８を設けて粉砕装置本体ｌを構成してなり、前記真空
蓋８には真空ポンプ９から三方コック１０を介して真空
パイプ１１を導入しており、また真空蓋８の上部にはブ
ルドン管式真空計１２を取付けている。

前記本体ｌの内部空間下部には底蓋５に設けた支持台１
３上に駆動手段としての１００Ｖｏｌｔ交流直巻整流子
モータ１４を設置し、該モータ１４は本体胴部２下部の
真空パツキン１５にて外部との間に気密状態を保持可能
としたコード引き出し孔１６から電源コード１７を外部
へ導出し、スライダック１８及びスイッチ１９等を経て
電源へ接続するようになしている。前記モータ１４の上
部にはそれぞれの端縁に形成した各段部２０．２１を互
いに係合することにより開閉可能とした椀型の底体２２
と蓋体２３とからなる粉砕室２４を本体胴部２の内側に
取付けた中間板２５上に設置し、該粉砕室２４の底体２
２及び前記中間板２５を貫通して前記モータ１４の回転
軸２７を粉砕室２４内に突出し、該回転軸２７の先端に
は粉砕室２４内にて旋回可能な回転ランナー２８を取付
けるとともに、中間板２５とモータ回転軸２７との間に
は前記中間板２５の下面に取付けた鍔部材２６内に内装
したゴムリング３１と回転軸２７に取付けたフェルトパ
ツキン３２との間を回転可能に関係付けている。前記回
転ランナー２８は本実施例においてはその直径を６５ミ
リメートル、また粉砕室内壁との間隙を４ミリメートル
に設定している。また粉砕室２４の蓋体２３の上面には
粉砕室２４の外部へ連通する開口２９を設け、該開口２
９部分はフィルター３０にて被覆している。

上記のような本発明に係る真空高速衝撃粉砕装置により
タルク等の被粉砕物を粉砕するには、まず真空蓋８及び
粉砕室２４の蓋体２３を開けて粉砕室２４の内部に粉砕
すべき被粉砕物を投入し、蓋体２３を閉じ更に本体１の
真空蓋８を真空パツキン７を介して胴部２のフランジ３
上にセットして本体ｌを密閉する。次に三方コック１０
にて本体１内部と真空ポンプ９とを連通状態とし、真空
ポンプ９を作動させることにより粉砕機本体１内を減圧
し、圧力計１２にて粉砕機本体１内の圧力が所定の真空
状態になったのを確認し、三方コック１０を閉じた後、
真空ポンプ９を停止する。この状態では粉砕装置本体１
内が真空状態であるので、真空蓋８は大気圧により真空
パツキン７を介して胴部２に押圧され粉砕機本体１内部
の真空状態は確実に保持され、またフィルター３０にて
被覆した開口２９により本体１内部と連通している粉砕
室２４内および該粉砕室とフェルトパツキン３２を介し
て連通しているモータ１４設置部も同時に真空状態とな
る。次に必要に応じてスライダック１８にて所定の電圧
に設定し、モータ１４の電源スィッチ１９を入れて、例
えば１２０００　ｒｐｍ　（回転７分）の速度で回転さ
せると、モータに直結した粉砕機ランナー２８が粉砕室
２４内で高速回転して砕料としてのタルクを粉砕するの
である。

上記のような真空高速衝撃粉砕装置によれば、粉砕室２
４中の被粉砕物は真空中で粉砕機の回転ランナー２８に
て衝撃力を受けるので、空気抵抗により減速されること
なく飛行して他の被粉砕物粒子や粉砕室内壁及び回転ラ
ンナー２８に衝突して粉砕されるとともに、回転ランナ
ー２８の回転による旋回気流の発生による相対速度の減
少もなく、回転ランナー２８による粉砕力が効果的にタ
ルクの粉砕に作用するのである。また、粉砕室２４内を
真空とするので、被粉砕物は粉砕中に酸素と接触せず酸
化、変質を起こすことがなく、また粉砕機の回転ランナ
ー２８が回転する粉砕室２４及び該粉砕室２４と開口２
９にて連通状態にあるランナー駆動用モータ１４を設置
した装置本体１の内部全体をともに真空状態として粉砕
を行うため、粉砕機ランナー２８の旋回、及びモータ１
４の回転による振動等の騒音が発生することもほとんど
なく、また粉砕室２４とその外側のモータ１４を設置し
た本体１内部との間はフィルター３０を介して開口２９
にて連通状態としているので、装置内を減圧して真空状
態とするときにも本体１の一カ所から減圧すればよく、
また前記蓋体２３の開口２９にフィルター３０を取付け
たことにより、減圧粉砕時に粉砕室２４内の被粉砕物が
粉砕室２４外へ飛散することもない。

上記の真空高速衝撃粉砕装置を用いてタルクの粉砕実験
を行った。

実駿上 真空高速衝撃粉砕装置の粉砕室内にタルク１０ｇを投入
し、真空ポンプにて粉砕装置本体内及び粉砕室を１．　
ＯＴｏｒｒの真空状態とし、スライダックで電圧を５０
Ｖｏｌｔに設定して回転速度６０００ｒｐｍ　（回転７
分）とし１分粉砕、３分休止のサイクルを４回、８回繰
り返し、そのとき４サイクル、及び８サイクル終了時の
タルクの粒度を測定し結果を第２図に示した（図中、ａ
ｌ及びａ２で示した曲線）。また、粉砕室内を常圧（７
６０Ｔｏｒｒ）として８分間及び１６分間の粉砕をした
ときの結果を合わせて示した（図中、ｂｌ及びｂ２で示
した曲線）。尚、図中Ｘで示したものは原料タルクの粒
子径でありＳ図中縦軸は積算フルイ上％、横軸は粒子径
を示す。

上記の実験においては、粉砕機の回転ランナーの直径は
６５ミリメートル、回転速度６０００ｒｐｍであるので
、回転ランナーの周速度は２０ｍ／秒である。

第２図より明らかなように、メデイアン径１０ミクロン
、１ミクロン以下３％のタルクを１．ＯＴ。

ｒｒの真空状態下で粉砕したときには４分間の粉砕（ａ
ｌ）でメデイアン径５ミクロン、１ミクロン以下１０％
、更に８分間の粉砕（ａ２）ではメデイアン径２．６ミ
クロン、１ミクロン以下２０％という好結果であった。

これに対し、常圧下で粉砕を行った場合には８分間（ｂ
ｌ）及び１６分間（ｂ２）の粉砕の後にもメデイアン径
４ミクロン、１ミクロン以下１２％という結果であり、
真空中で粉砕したときには常圧で粉砕したときに較べて
より微細に粉砕しうろことがわかる。

上記の如く、常圧付近で運転される通常の高速衝撃粉砕
法においては、粉砕ランナーの周速度は８０〜Ｌｏｏｍ
／秒、粉砕間隙１ミリメートルが必要な条件とされてい
るにもかかわらず、上記のように本発明に係る真空高速
衝撃粉砕法によれば、１、　ＯＴｏｒｒの真空状態下で
は２０ｍ／秒程度の周速度及び粉砕間隙４ミリメートル
程度でも上記のように良好な粉砕作用を有するのである
。また、減圧の程度による粉砕効果を調べるため更に減
圧して０．０２　Ｔｏｒｒまでの真空での粉砕の実験を
行ったが著しい効果はなく、数Ｔｏｒｒ付近の真空状態
であれば本発明の目的とする作用、効果を生ずることが
わかった。

次に本発明に係る真空高速衝撃粉砕装置をコーヒーミル
として用いてコーヒー豆を粉砕し、真空の程度による粉
砕の程度を調べた。また、粉砕したコーヒー粉にてコー
ヒーを抽出し、芳香、苦み、刺激性等を調べた。

裏装１ ０−ストしたブラジル産コーヒー豆２０　ｇ　ヲ常圧（
７６０Ｔｏｒｒ）　　（第３図イ）　、２０Ｔｏｒｒ　
（第３図口）　、１０Ｔｏｒｒ　（第３図へ）　、ＩＴ
ｏｒｒ　（第３図工）の各気圧条件下にて１分間粉砕し
、その粒度分布を第３図に示した。使用したコーヒー豆
の粒度は５〜６ｆｌで粉砕後のメデイアン径は４００〜
６００ミクロンであり、粉砕としては中砕でありコーヒ
ーの抽出には紺かすぎるが、１００Ｔｏｒｒ以下の真空
粉砕を行ったときには芳香が失われず、苦味と渋味は顕
著に減り、後口がよく、胃に刺激のない美味しいコーヒ
ーが抽出できた。

上記の如く、本発明に係る真空高速衝撃粉砕機を用いれ
ば、無酸素状態にて効率よく粉砕を行いうるので、上記
実験のようなコーヒーミルとして使用すれば、粉砕時に
化学的に活性なコーヒー粉の新表面が酸化等により変質
することがなく芳香がよく、苦味、渋味が少ない美味し
いコーヒを抽出することができる。また、上記真空高速
衝撃粉砕装置を上記コーヒーミルとしてだけでなく、例
えば抹茶の粉砕、ビール、ウィスキーの原料麦芽の粉砕
に応用することにより従来にない芳ばしい飲料を提供し
うる可能性があり、又こしょう、カレー粉、ガーリソク
パウダの製造等への応用も可能である。更には、生薬、
漢方薬の粉砕にも利用でき、例えば本発明の真空高速衝
撃粉砕装置を用いて粉砕した霊芝は明らかに苦みが強く
、この苦味成分は薬効のひとつとされており、従来にな
い薬効の発見の可能性もある。

また、アルミニウム、マグネシウム等は空気の存在下で
粉砕すれば必ず粉塵爆発するので、従来の高速衝撃粉砕
法では危険で粉砕できなかったが、真空粉砕ではその恐
れはなく、本発明に係る真空高速衝撃粉砕法は、そのよ
うな金属等の粉砕にも利用できる。

上述した如く、本発明に係る真空高速衝撃粉砕法及びそ
の装置は食品、医薬品、化学等の諸分野において広く利
用しうるちのである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る真空高速衝撃粉砕法は、高速
衝撃粉砕機の粉砕室を真空状態として粉砕を行うことを
特徴とし、粉砕室の空気が希薄であるので粉砕機の回転
ランナーの回転に対する粒体抵抗、粉砕力を受ける被粉
砕物と前記回転ランナーとの間の力の伝達、及びその被
粉砕物と粉砕室中の粒子群やライナーとの衝突する時の
空気のクツション作用がないので粉砕力が被粉砕物に有
効には作用し粉砕の効率がよく、特に１０ミクロン以下
の微粉砕と更にサブミクロン以下の超微粉砕に対して新
しい可能性を示すものである。また通常の粉砕機では粉
砕室やバッグフィルタがプラス圧なので発塵して環境汚
染の原因ともなるが、本発明によれば粉砕室をマイナス
圧として粉砕を行うので発塵の恐れがない。また、通常
の高速衝撃粉砕法では、粉砕機の回転ランナーが粉砕室
の空気を強く攪拌し、振動させるのでサイレンに近い騒
音を発生するが、本発明においては回転ランナーを真空
中で旋回するため空気を攪拌して騒音を発生することも
なく、また駆動手段としてのモータ等を内装した装置本
体内をも音波の伝播しない真空状態として粉砕を行うこ
とにより、これらモータ等による騒音の発生をも防止し
ろるのである。また、被粉砕物を空気の希薄な真空状態
下で粉砕するので、粉砕によってできる被粉砕物の化学
的に活性な新表面が酸化等により変質したり、または空
気中の酸素と反応による爆発等の危険もなく微粉砕する
ことができるのである。また、本発明に係る真空高速衝
撃粉砕装置は上記真空高速衝撃粉砕法を実現しうるちの
であり、これをコーヒーミルとして用いれば、苦味、渋
味がすくないマイルドで美味しいコーヒーをいれること
ができ、更にはその池抹茶の粉砕、ビール、ウィスキー
の原料の麦芽の粉砕等や、さらにはカレー粉、ガーリッ
クパウダ等の製造にも応用しうるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る真空高速衝撃粉砕装置の正断面説
明図、第２図は前記粉砕機によるタルク粉砕実験結果を
示す粒度分布グラフ、第３図は前記粉砕装置によるコー
ヒー豆粉砕実験結果を示す粒度分布グラフである。 に真空高速衝撃粉砕装置本体、２：本体胴部、３：フラ
ンジ、　４：真空パツキン、５：底着、６：フランジ、
７：真空パツキン、８：真空蓋、９：真空ポンプ、１０
：三方コック、１１：真空パイプ、１２：真空計、１３
：支持台、１４：モータ、１５：真空パツキン、１６：
コード引出し孔、１７：電源コード、１８ニスライダツ
ク、１９：スイフチ、２０：段部、２１：段部、２２：
底体、２３：蓋体、２４：粉砕室、２５：中間板、２６
：鍔部材、２７：回転軸、２８：回転ランナー、２９：
開口、３０：フィルター、３１：ゴムリング、３２：フ
ェルトパツキン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高速度の衝撃粉砕機における粉砕室を真空状態とし
   て被粉砕物の粉砕を行うことを特徴とする真空高速衝撃
   粉砕法。 ２）粉砕室の気圧を１００Ｔｏｒｒ以下の真空状態とし
   て粉砕を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の真空高速衝撃粉砕法。 ３）衝撃粉砕機の回転ランナーの周速度が２０ｍ／秒以
   上の高速衝撃粉砕機を用いてなる特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の真空高速衝撃粉砕法。 ４）密閉された粉砕機本体内部に、駆動手段に関係付け
   た回転ランナーを内装してなる粉砕室を設置し、前記粉
   砕室の蓋部分にフィルターにて被覆した開口を設け、前
   記粉砕機本体内に真空ポンプを関係付けてなる真空高速
   衝撃粉砕装置。 ５）回転ランナーの周速度が２０ｍ／秒以上である特許
   請求の範囲第４項記載の真空高速衝撃粉砕装置。