JPH0141098B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ミルケーシングと、該ミルケーシン
グ内に収容された複数個のボールとから成り、特
にボールが磁力により制御された粉砕機に関し、
更に詳しくは磁力が印加されたボールがケーシン
グの回転に伴う遠心力を充分に受けてから、ケー
シング内を放物線状に飛翔落下し、対応するケー
シング内壁に激突し充分な衝撃力を試料に与え、
望ましくは、ボール列がランダムに交換されるよ
うに制御され、試料には均等的に粉砕の機会が与
えられると共に、印加された磁力により試料に衝
撃力と剪断力とが作用するように構成された粉砕
機に関する。

複数個のボールと、該ボールを収容するミルケ
ーシングとから成る粉砕機は一般に第１図に示す
ように構成されている。すなわちミルケーシング
１内に複数個のボール２，２……が封入され、そ
して粉砕される試料３がケーシング１内に入れら
れて、ケーシング１が回転駆動されると、試料３
とボール２はケーシング１の内壁に沿つて上昇
し、そしてある高さに達したのち重力の作用で落
下するが、その際ボールとボールとの間或いはボ
ールとケーシングの内壁との間に作用する衝撃力
で試料は粉砕されると言われている。

ところで、試料はこのような衝撃力で粉砕され
るので、この効率を高めるためには、ボールはケ
ーシング内をパラボラ曲線状に飛翔するようにす
ること、すなわち第２図に示すように、ボールに
はケーシングの回転による遠心力が充分に与えら
れて、該ボールはケーシング１の略真上まで来て
落下するように構成することが望ましいが、従来
のこの種粉砕機は、このようには成つていない。
すなわちボールの挙動を子細に観察すると、第１
図に示すように、ケーシング１内のボール２，２
……は第３象限に集合化し、Ｃ点にあるボール
は順次せり上つて矢印Ｅの方向に落下しながら移
動して行く、いわゆる海底の抵抗を受けて「砕け
波」となる浅海の波に似た挙動をしている。従つ
て粉砕作用は、集合化したボールとケーシングと
の間の回転摩擦のみとなり、また使用されるケー
シング内の空間も略1/4という非効率なものとな
つている。

また従来の粉砕機は、ボール或いはケーシング
に格別に工夫が施されていなかつたので、ケーシ
ングに収容されているボールは第３図に示すよう
に、周方向に整列して、これらの列間に交換はな
く、従つて粉砕される機会のない区域が存在して
粉砕効率が悪かつた。

一般に粉砕される量と粒度との関係は、確率分
布で表わされるといわれている。そして理想的な
粉砕機による確率分布は、第４図ｂに示すよう
に、所望の粒度Ａの近くに大多数の量が集中する
が、記述したような欠点を有する従来の粉砕機の
確率分布は第４図ａのようになり、粉砕効率が悪
く、特に数ミクロンオーダの極微粒子を得るのに
は適さなかつた。

これに対し、上記した粉砕効率を向上させる粉
砕機が、特願昭57−94933号および特願昭57−
112577号において本出願人より提案されている。

本発明はそのような先願技術をさらに改良した
ものであり、ボールの運動をより好適に制御して
破砕効率を向上したボールミルすなわち粉砕機を
提供することを目的としている。

また、ガスタービンのブレード或いはプリント
配線等には数ミクロンオーダ以下の極微粒子のセ
ラミツクを必要とするが、本発明はこのような産
業分野でも有効に利用される粉砕機を提供するこ
とも目的としている。ただし、本発明の用途はこ
れに限定されるものではない。

本発明の粉砕機は、内部に複数個のボールと粉
砕される試料とが封入されているミルケーシング
を有し、このミルケーシングは非磁性材で形成さ
れ、前記ボールは軟鉄等の磁性材で形成されてお
り、前記ミルケーシングの外部の適所から該ケー
シング内に封入されているボールに作用する磁力
を発生する磁力発生手段が設けられ、前記ミルケ
ーシングを回転駆動することにより試料を粉砕す
る粉砕機において、該磁力発生手段は、前記ミル
ケーシングの略真上から回転方向に計つて約130
〜180度の区間および約220〜360度の区間に配設
され且つ該ミルケーシングの母線と平行に複数列
配設された複数個の電磁石と、該電磁石のオン・
オフを制御するスイツチング回路とを含んでい
る。

ここで、電磁石のオン・オフを制御するスイツ
チング回路により、電磁石は交互にオン状態とな
り隣接する電磁石の磁力がボールに対して交互に
作用するように制御される。

以上のような構成を有する本発明によれば、ミ
ルケーシング内のボールは電磁石の磁力により吸
引されミルケーシングの略真上まで到達してから
落下し、その衝撃力で試料が粉砕される。従つ
て、剪断力に加えて衝撃力が試料に作用し、粉砕
効率は大幅に高められ、短時間で極微粒子が得ら
れるのである。

さらに本発明によれば、ボールはミルケーシン
グの周方向で移動するのみならず軸方向（長手方
向）にも移動するので、ボールの整列化が防止さ
れ、粉砕される機会のない区域が減少する。これ
により、粉砕効率がより一層向上するのである。

以下本発明の１実施例を示す第５図ないし第１
０図によつて説明する。第５図ａ，ｂはボールの
実施例を示す図で、第５図ａは球形のボール４を
また第５図ｂは円筒状またはラグビーボール状の
ボール４をそれぞれ示している。このように、本
発明に適用されるボールの形状は格別に限定はさ
れないが、その心材６はいずれも軟鉄等の磁性材
で構成されている。そしてその外周面部は、望ま
しくは透磁性のアルミナ、フリント素材５等で被
覆或いはライニングされている。

ミルケーシング７は、第６図に示すように、円
筒状を呈している。そして図示はされていない
が、その両側は蓋体で閉鎖できるようになつてい
る。なおこの蓋体の構成については詳しい説明は
省略するが、連続運転或いはバツチ式運転に適し
た構成になつている。そして従来のボールミルと
同様に軸受等に軸支されて回転駆動される。ミル
ケーシング７の外部には、磁力発生手段Ａが取付
けられ、その磁力は内部に封入されているボール
に達するようになつている。従つてこのケーシン
グ７の外殻８は、透磁性であると共に、非磁性材
の18−８ステンレス鋼、高張力アルミニウム、強
化プラスチツク等で構成され、その内表面はボー
ルの同様に、アルミナ、フリント素材でライニン
グ９されている。

磁力発生手段Ａは、ミルケーシング７の外部に
設けられた複数列の電磁石１０，１０……と、こ
れら電磁石の磁力をオン・オフ制御するスイツチ
ング回路１１とよりなつている。

電磁石１０，１０……は、第６図ないし第８図
に示すように、ミルケーシング７を囲む同心の円
筒状ケーシング１２の内表面に、ミルケーシング
７の略真上から回転方向に計つて、約130〜180度
の区間すなわちγ区間および約220〜360度の区間
すなわちα区間内で、ミルケーシング７の母線に
平行な列をなして放射状に突設されている。この
実施例では、α区画では５列、γ区画では２列配
設されており、回転方向先頭から１，２……およ
び一方の側方から長手の列方向に１，１′，１ａ
と呼ぶことにすると、これらの電磁石１０，１０
……は、第８図に示す展開図のように表示され
る。これら電磁石のうち、α区画の最初の１列の
電磁石５，５′，５ａは常時磁力を帯びるように
電力を供給されており、これをのぞいた残りの電
磁石に対し、スイツチング回路１１は、互いに隣
りあう電磁石の磁力が交互にボールに作用するよ
うに電力を継続供給するようになつている。今区
間αの長手方向に２行までの電磁石１，１′……
について説明すると、電磁石１′，２，３′，４が
オンのときは、１，２′，３，４′はオフ、次に
１，２′，３，４′がオンのときは、１′，２，
３′，４がオフとなるようにオン・オフされる。
そのタイミングは、ミルケーシング７の回転数に
同調されており、第９図において、ミルケーシン
グ７内の点Ａが電磁石３の区間にあるときは、電
磁石３はオン、電磁石２はオフとなり、点Ａが電
磁石３から鎖線矢印のように２の区間に達する
と、電磁石３はオフ、電磁石２がオンとなるが、
同図ｂに示すように、隣り合う電磁石のオン時間
は、オーバラツプするようになつている。なお区
間γは、電磁石６，７′と６′，７は交互にオン・
オフとなるように電力が供給される。

電磁石１０は密巻コイルのためインダクタンス
を有し、電流のオン・オフ時、あるいは磁力制御
時に、いわゆる電気回路の慣性要素が生じ、目的
と反対要素が出現するので、特別の回路が必要と
なる。このため本発明のスイツチング回路１１
は、第１０図のように構成される。

すなわち電源の正極→１つの電磁石１０のコイ
ルＬ→電源の負極の閉回路には、スイツチングの
ためのフイールド、エフエクト、トランジスタす
なわちFETおよび抵抗R₄とコンデンサＣが並列
に配された磁力調節回路が電磁石のコイルＬと直
列に、過電流の制御と上記慣性要素の除去のため
ダイオードＦがコイルＬと並列に介装される一
方、上記閉回路と並列な別の閉回路には、抵抗
R₁〜R₃およびスイツチＳが介装されている。そ
して、スイツチＳがオフのとき、コイルＬに電力
が供給され、オンのとき、遮断されるようになつ
ている。

スイツチＳは、例えばリミツトスイツチを用
い、これを図示しないカムに追従させて、第９図
ａ，ｂに示したようなタイミングを得てもよい
し、回転数からタコジエネレータまたはロータリ
ーエンコーダとパルスカウンタならびに増幅器等
により同調パルス波を得て、電磁石を作動させて
もよい。

次に作用について説明する。

ミルケーシング７内に、粉砕される試料３と適
当数のボール４，４……とを封入し、ケーシング
７を回転駆動すると、区間αの最初の１列の電磁
石５，５′，５ａは常時磁力を帯びているので、
ボール４はＡ点で一挙にケーシング７内壁に吸引
され、次いで交互に発生する電磁石の磁力によ
り、長手方向にも移動しながら頂点Ｂに至り、Ｃ
点付近に落下し衝撃粉砕が行われる。この落下す
るボールの衝撃力は、ケーシング７内面に付着し
た試料を下部に叩き落す役目も果し、粉砕効率が
向上する。なお電磁石は、互いに隣り合うものの
極性が逆となるように配線する方が効果的であ
る。

次に区間γの磁力も相隣る電磁石ごとに相互に
オン・オフされるので、落下するボールは、ケー
シング７の長手方向にも吸引力を受けて、長手方
向の剪断力も生じ、より効果的な粉砕が行われ、
好ましい粒度分布が得られる。

以上説明したように本発明によれば、ミルケー
シング内のボールは、電磁石の磁力に吸引され、
ケーシングの略真上まできて落下し、更にその落
下中に長手方向にも移動させられ、これにより試
料の粉砕はボールの衝撃に加えて、剪断力によつ
て行われ、従つて粉砕効率が大幅に向上されるの
である。また電磁石の配置、スイツチング回路の
調節等により、粉砕に必要な衝撃力あるいは剪断
力を任意に調節でき、それによりボールの整列化
を防いで、粒度分布が第４図ｂに示すように均一
の細かさの粉体が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は従来技術によるボールの
挙動を示す説明図、第２図は本発明を実施した場
合のボールの挙動を示す説明図、第４図ａは従来
技術により得られる粒度分布図、第４図ｂは本発
明を実施した場合に得られる粒度分布図、第５図
ａおよびｂはそれぞれ本発明に適用されるボール
の断面図および別の例の斜視図、第６図は本発明
の１実施例を示す説明斜視図、第７図はそのボー
ルの挙動の説明図、第８図は電磁石の配置を示す
展開図、第９図ａおよびｂはスイツチングのタイ
ミングダイヤフラム、第１０図はスイツチング回
路図である。 ３……試料、４……ボール、７……ミルケーシ
ング、１０……電磁石、１１……スイツチング回
路、１２……ケーシング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に複数個のボールと粉砕される試料とが
   封入されているミルケーシングを有し、このミル
   ケーシングは非磁性材で形成され、前記ボールは
   軟鉄等の磁性材で形成されており、前記ミルケー
   シングの外部の適所から該ケーシング内に封入さ
   れているボールに作用する磁力を発生する磁力発
   生手段が設けられ、前記ミルケーシングを回転駆
   動することにより試料を粉砕する粉砕機におい
   て、該磁力発生手段は、前記ミルケーシングの略
   真上から回転方向に計つて約130〜180度の区間お
   よび約220〜360度の区間に配設され且つ該ミルケ
   ーシングの母線と平行に複数列配設された複数個
   の電磁石と、該電磁石のオン・オフを制御するス
   イツチング回路とを含んでいることを特徴とする
   粉砕機。