JPH0615190A - 遠心流動粉砕装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉砕原料と媒体ボールとの粉砕機会を増加
し，製品の平均粒径をより微細化して超微粉砕品を得る
ことができるとともに，粉砕能力を増加し粉砕性能を向
上した遠心流動粉砕装置の運転方法を提供する。 【構成】 遠心流動粉砕装置に原料とともに装入する粉
砕媒体を球状の直径が異なる２種以上の組み合わせで構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，セラミックスや無機ま
たは有機化合物を微粉砕する粉砕装置に係り，さらに詳
しくは，回転皿および外周環を備えており，装置内部に
収納した鋼球またはセラミックスボール等の粉砕媒体を
遠心流動させることにより原料の粉砕を行なうようにし
た遠心流動粉砕装置の運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉砕装置は，チューブミル，竪形ミルな
ど各種の形式のものがあるが，回転皿を上向きに設置
し，この回転皿を回転させることにより，内部に収納し
た鋼球またはセラミックスボール等の粉砕媒体（以下，
ボールという。）を循環運動させて原料の粉砕ならびに
摩砕を行なうようにした竪型ボールミルと通称されるも
のが知られている。

【０００３】古くから用いられているこの種の竪型ボー
ルミルにおいては，粉砕ならびに摩砕作用が弱い，ある
いは装置に投入されたエネルギが粉砕ならびに摩砕作用
以外外に消費され易く，エネルギ効率が低いなどの問題
があった。そこで，本出願人は，次のごとき回転皿およ
び固定環（外周環）を有する遠心流動粉砕装置を特許出
願した。（特願昭６０−２６５３７９号，同６０−２６
６８６７〜２６６８７２号，同６１−９９７４５号，同
６１−２０７６０３号等）。

【０００４】図５はこれらの遠心流動粉砕装置の一実施
例を示しており，この回転皿６は回転軸芯が縦方向に向
いていて，少なくとも中央部分が下方に向かって拡径す
る皿面を有し，かつ該皿面の縦断面が凹状に湾曲してい
る形状の回転自在な皿状のものである。外周環７は，少
なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有し，
該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形状であり，前
記回転皿６と同軸的に周設されて静止している。そし
て，遠心流動粉砕装置１は，前記回転皿６の皿面と外周
環７の内壁面とが，回転皿６と外周環７との間の微小隙
間１９を除いて，連続的な円滑面に形成されている。

【０００５】符号８は粉砕装置の本体部分を覆うケーシ
ングであって，外周環７は連結部材９を介してケーシン
グ８の内面に取付けられている。符号１０は柱脚であっ
て，ベアリング１１を介して回転皿６を枢支している。
回転軸２は，減速機構等を介して電動機等の原動装置に
連結されている。ケーシング８の天井中央部分には原料
の投入管１２が設置されており，かつこの投入管１２を
取巻くようにダクト１３が設けられ，このダクト１３に
回転筒１４が接続されている。

【０００６】外周環７は，本実施例ではライナが内張り
されるとともに，その壁面を貫通するように多数のスリ
ットまたは小孔１５が穿設されている。外周環７外面の
底部とケーシング８内面との間には側部カバー１６が周
設されており，この側部カバー１６とケーシング８およ
び外周環７外面との間に空気導入室１７が区画形成さ
れ，空気導入管１８から空気が導入可能とされている。
なお，側部カバー１６の上端は外周環７の側部外面に封
着されている。

【０００７】一方，回転皿６の外周縁と外周環７の底部
内周縁との間には，最小ボール径の１０〜３０％のクリ
アランス１９があいており，底部カバー２０がこのクリ
アランス１９の下側を覆うように周設されている。な
お，本実施例では，側部カバー１６に透孔を開設する
か，あるいは空気導入管を接続するなどして，この底部
カバー２０内へも空気が導入可能とされている。底部カ
バー２０および前記空気導入室１７には，粉粒体の抜出
および搬送用の管路２１が接続され，この管路２１は投
入管１２へ粉粒体を返送可能に配設されている。また，
回転皿６の外周縁下側には，スクレーパ２２が固設さ
れ，底部カバー２０内に落下した粉粒体を抜出用の管路
２１の接続部へ向けて寄せ集めるよう構成されている。

【０００８】ケーシング８の上面部を被うように蓋体２
８が設けられている。この蓋体２８の頂部中央には前記
回転筒１４が挿入されており，ベアリング２９によって
これを枢支している。この回転筒１４は，例えばプーリ
２９ａおよびベルト２９ｂ等の適宜の動力伝達手段によ
って駆動装置（図示せず）に接続されている。なお，こ
の回転筒１４の上端とダクト１３の下端とは回転自在に
連結機構にて連結されている。

【０００９】而して，この回転筒１４の下端に分級機３
０が連設されている。本実施例において，分級機３０は
上下１対の回転円板３１，３２，該円板３１，３２の縁
部に挟設された第１の羽根３３，円板３１の縁部に立設
された第２の羽根３４，円板３２の縁部に垂設された第
３の羽根３５を備えている。また，分級機３０を取囲む
ように撹伴ブレード３６が設けられている。このブレー
ド３６は図示しないステーを介して円板３１，３２に連
結され，分級機３０とともに回転するようになってい
る。

【００１０】この分級機３０においては，粉砕物を含む
空気は，第３の羽根３５および撹拌ブレード３６によっ
て粒子が分散された後，第１の羽根３３で分級され，微
粉分は円板３１，３２間の中央に流入し，回転筒１４へ
抜き出される。一方，第１の羽根３３で分級された粗粉
は第２の羽根３４の循環ファン効果により蓋体２８の内
面に沿うように流れて粉砕室２７へ戻される。

【００１１】このように構成された粉砕装置において，
原料は投入管１２から粉砕室２７内に投入される。一
方，回転皿６の回転に伴って粉砕媒体（スチールボール
またはセラミックボール）は粉砕室２７内において，外
周環７と皿面６ａとを循環する円運動と，回転皿６の軸
心回りの公転運動との合成による縄を綯うような「螺旋
運動」を行ない，その間で原料の粉砕を行なう。また，
空気導入管１８から空気導入室１７および底部カバー２
０内に導入された空気は，クリアランス１９，スリット
または小孔１５を通って粉砕室２７内に流入し，粉砕に
よって生じた粉末を伴って分級機３０に到達し，分級作
用を受け，粗粉分は再度粉砕室２７に戻され，細粒分は
回転筒１４およびダクト１３を経て捕集手段へ送られ，
捕集機において捕集される。

【００１２】また，スリットまたは小孔１５あるいはク
リアランス１９を通って粉砕室２７から抜け出た粒子
は，管路２１および投入管１２により，粉砕室２７内に
戻される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような図
５に示す従来の遠心流動粉砕装置においては，粉砕媒体
はジルコニア，アルミナ，炭化硅素，窒化硅素，鋼球等
が使用されるが，いずれも同一の直径を有する球状のも
のが多数個装置内へ装入され粉砕原料とともに遠心流動
作用を受けることにより粉砕が行なわれていた。このよ
うに，たとえば１０ｍｍ，５ｍｍ，３ｍｍ，…等の等径
ボールで粉砕する場合には，ボール同志が接触した場合
にその間の空隙体積が大きくボール同志の接触点数が限
定される。したがって，同一直径の大径ボールで粉砕し
たときには，ボールに働く遠心力は大きくボールが有す
る粉砕能力は高いが，反面，ボール接触点数が少ないた
めにボールに付与された運動エネルギが粉砕原料に有効
に伝達されないことになる。一方，小径ボールのみの場
合にはボール接触点数も増えてボール間に挾圧される原
料の量もそれだけ増加するが，ボール自身が有する運動
エネルギが小さいため有効な粉砕が行なわれにくい。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上に述べた課題を解決し
て，有効な粉砕を行ない粉砕性能を向上するために，本
発明の遠心流動粉砕装置の運転方法は，少なくとも中央
部分が下方に向かって拡径する皿面を有し，かつ，該皿
面の縦断面が凹状に湾曲している形状の回転自在な皿状
の回転皿と，少なくとも上部が上方に向かって縮径する
内壁面を有し，該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している
形状であり，前記回転皿と同軸的に周設されて静止また
は該回転皿と逆方向に回転駆動される外周環とを具備
し，前記回転皿の皿面と該外周環の内壁面とが，回転皿
と外周環との間の微小隙間を除いて，連続的な円滑面に
形成されている遠心流動粉砕装置において，該遠心流動
粉砕装置内に粉砕原料とともに収納する球状の粉砕媒体
を直径が異なる２種以上の組み合わせとした。

【００１５】

【作用】本発明の遠心流動粉砕装置の運転方法において
は，２種以上の直径の異なるボールの粉砕媒体を使用す
るので，大径ボール間の空隙に粉砕原料の粉粒体と小径
ボールが入り込むことによって粉砕機会が増加する。し
たがって，粉砕性能が向上し粉砕能力が増加するととも
に，粉砕後の粉砕原料の平均粒径が微細化する。

【００１６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
詳細について説明する。図１〜図５は本発明の実施例に
係り，図１は遠心流動粉砕装置の全体縦断面図，図２は
遠心流動粉砕装置の要部縦断面図，図３は運転中のボー
ルの状態説明図，図４は運転時間と製品の平均粒径との
相関曲線図，図５は製品の平均粒径と粉砕能力との相関
曲線図である。

【００１７】図１において，回転皿６は回転皿６の中心
下方に垂設される回転軸２およびカップリング２ａを介
して減速機２５の出力軸と連結され，可変速電動機２６
によって回転駆動される。一方，微小のクリアランス１
９を隔て回転皿６の周囲には柱脚２４，架台２３を介し
て外周環７が配設され，回転皿６と外周環７とで形成さ
れる空間である粉砕室２７では，従来技術で述べたよう
に構成され原料は粉砕媒体による遠心流動粉砕作用を受
け，微粉砕または超微粉砕される。外周環７の上部には
天板４０ａを有する帽子状の円筒管４０が載置され外周
環７に連結される。円筒管４０の中間には複数個の透孔
４４を有する水平円板からなる仕切板４２が固設され，
透孔４４にはバッグフィルタエレメント５０が仕切板４
２の下方に形成される分級室４７に突出垂下されるよう
に配設される。また，透孔４４の上方にはベンチュリ管
４６が設けられ，ベンチュリ管４６の上にはバッグフィ
ルタエレメント５０の内面へ圧縮エアを吹付けるための
圧縮エア供給管６０が機外から導かれ，吹出しノズル６
０ａがベンチュリ管４６に対向配置される。円筒管４０
の天板４０ａ中央には含塵ガスの排出管４８が設けられ
る。以上のように構成された可変速電動機２６，減速機
２５および柱脚２４は可動台盤１００の上面に固設さ
れ，可動台盤１００の１端側にはピンジョイント１１０
で固定台盤１２０とピン接合されるとともに，可動台盤
１００の他端側は固定台盤１２０に固設された油圧シリ
ング１３０のピストンロッド１３０ａの先端に設けたピ
ンジョイント１４０で接合され，油圧シリンダ１３０の
ピストンロッド１３０ａの進退動により可動台盤１００
は任意の傾斜角θを取れるよう構成されている。本発明
の遠心流動粉砕装置１は間欠運転（バッチ操作）と連続
運転がともに可能で汎用性が広い。

【００１８】以上のように構成された本発明の作動につ
いて説明する。あらかじめ，粉砕室２７内には，たとえ
ば，球状のボールからなる粉砕媒体が多数装入されてい
る。まず，粉砕原料を図示しない投入管から装置内に投
入する。回転皿６の回転に伴って粉砕原料および粉砕媒
体は外周環７の内壁面７ａと皿面６ａとを循環する円運
動（矢印Ｓ）と，回転皿６の軸心回りの公転運動との合
成による縄を綯うような螺旋運動（遠心流動）を行な
い，その間で粉砕運動の摩砕または剥ぎ取りを行なう。
すなわち，回転皿６を回転させると，粉砕媒体は遠心力
により外周方向に移動され，この速度エネルギによって
外周環７の内壁面７ａを這い上がり，その這い上がる力
が重力より小さくなった時点で該内壁面７ａから離れて
回転皿６の皿面６ａ上に落下する。皿面６ａ上に移動し
た粉砕媒体はこの皿面６ａに沿って再び外周環７へ向け
て移動される。

【００１９】また，回転皿６を回転させると，粉砕媒体
は回転皿６の回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転
する。したがって，粉砕媒体は，前述のように皿面６ａ
と内壁面７ａを循環する上下方向の円運動Ｓの他に，回
転皿６の軸心回りを回転する公転運動をも行ない，これ
らの二つの運動を合成した縄を綯うような螺旋進行運動
（遠心流動）を行なう。

【００２０】このように，粉砕媒体は回転皿６の円周方
向への運動を維持しつつ内壁面７ａを這い上がる運動を
行なうのであるが，この内壁面７ａが固定されていると
き，粉砕媒体の円周方向速度（公転速度）および粉砕媒
体の這い上がり速度との合成速度がそのまま内壁面７ａ
と粉砕媒体の速度差になる。したがって，粉砕媒体と内
壁面７ａとの速度差は極めて大きなものとなり，内壁面
７ａ上を移動する際の粉砕媒体の作用による摩砕作用は
著しく強いものとなる。

【００２１】さらに，内壁面７ａから離脱して皿面６ａ
上に着床した粉砕媒体は，この皿面６ａに沿って滑らか
に転がり落ちるので，皿面６ａを転動降下する際の運動
により，内壁面７ａを駆け上がる際に得た位置エネルギ
を半径方向への運動エネルギに変換することができるか
ら，粉砕媒体に一旦付与されたエネルギをいたずらに消
費することなく，剥離作用に有効に利用することができ
る。さらに，皿面６ａに沿って降下する際は，粉砕媒体
はこの皿面６ａと摺動するから，この降下運動中におい
ても摩砕または剥離が行なわれる。

【００２２】以上述べた粉砕室２７内におけるボールお
よび原料の挙動は，従来の単一の直径からなるボールの
みの粉砕においては，図３（ａ）に示すように，接触す
る大径ボールＸ１，Ｘ１間の空隙Ｙが大きく，この間に
存在する原料は粉砕作用を受けることができない。粉砕
作用を受けるのは相隣るボールとボールとの間に挟圧さ
れる原料のみであるから粉砕機会がそれだけ少なく，全
体として粉砕性能があまく高くない。一方，単一の小径
ボールＸ２の場合には，空隙Ｙそのものの占有体積が小
さくなり，粉砕室２７内へ装入されるボールの総個数は
大径ボールＸ１のときに比べて数倍から数十倍に増加す
るから，粉砕機会は飛躍的に増加するけれども，ボール
１個に働く遠心力がそれだけ小さくなるので粉砕性能は
さほど高くはない。

【００２３】そこで，本発明においては，図３（ｂ）に
示すように，異径のボールを２種以上混ぜて粉砕室内に
装入することにより，大径ボールＸ１と小径ボールＸ２
とが適度に接触した状態となり，ボール間に生じる空隙
体積は図３（ａ）のものに比べて明らかに小さくなる。
また，ボール間の接触点数が大径ボール単一のときに比
べて増加するから，必然的に原料の粉砕機会が増大す
る。図４にバッチ運転における運転時間と製品の平均粒
径Ｄｐとの相関関係を示す。これによると，単一ボール
Ａ（１０ｍｍφボール１００％）は混合ボールＢ１（１
０ｍｍφボール５０％重量，５ｍｍφボール５０％重
量）や混合ボールＢ２（１０ｍｍφボール７５％重量，
５ｍｍφボール２５％重量）に比べて同一運転時間にお
ける平均粒径Ｄｐが粗大であり，粉砕性能が劣ることが
わかる。図４および図５のデータ採取のテストは，粉砕
原料として熔融シリカ，媒体ボールの材質はジルコニア
を採用した。

【００２４】図５は，連続式の遠心流動粉砕装置のテス
ト機における平均粒径Ｄｐと粉砕能力Ｑとの相関関係を
示すもので，単一ボールＡに比べて，混合ボールＢ１，
混合ボールＢ２が同一の平均粒径Ｄｐの製品を得るのに
粉砕能力Ｑが高いことがわかる。このように，単一ボー
ルに比べて混合ボールによる粉砕の方が粉砕性能が高い
のは，前述したようにボールとボールとの間に挾まれる
粉砕原料が多く，粉砕機会が増すためと考えられる。図
４や図５に示したテスト結果では，２種類の混合ボール
による粉砕であるが，さらに３種類以上の異なる球径の
媒体ボールの組み合わせを適切に選定することによっ
て，より以上の粉砕性能が得られる可能性があると思わ
れる。

【００２５】本発明の方法では，バッチ運転と連続運転
のいずれの場台にも従来の単一ボールの運転方法に比べ
て粉砕機会が増加し粉砕性能が向上する。

【００２６】また，本発明の実施例では，装置上部の分
級室に所望の製品粒度に合致する篩目を持つバッグフィ
ルタエレメントを装着し，含塵ガスはバッグフィルタを
通過しないと機外へ排出できないようになっているか
ら，製品中へ篩目以上の粗粉が混入することがない。し
たがって，製品への粗粉の混入を防止できる。また，逆
洗用の圧縮エア供給管を配設したので，運転中目詰まり
したバッグフィルタの篩目を清掃してバッグフィルタ外
表面に付着した粗粉を落下させ再粉砕させることができ
るので連続運転に支障がない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように，本発明の運転方法で
は，粉砕性能が向上し，バッチ運転では同一の運転時間
に対して製品の平均粒径が減少し超微粉砕品が得られる
とともに，連続運転では同一の平均粒径の製品を得ると
きの粉砕能力が増加する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置の全体
縦断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置の要部
縦断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る運転中のボールの状態説
明図である。

【図４】本発明の実施例に係る運転時間と製品の平均粒
径との相関曲線図である。

【図５】本発明の実施例に係る製品の平均粒径と粉砕能
力との相関曲線図である。

【図６】従来の遠心流動粉砕装置の要部縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 遠心流動粉砕装置 ２ 回転軸 ６ 回転皿 ６ａ 皿面 ７ 外周環 ７ａ 内壁面 １８ 空気導入管 １９ クリアランス ２７ 粉砕室 ４０ 円筒管 ４０ａ 天板 ４０ｂ 円筒管 ４０ｃ 蓋 ４０ｄ 丁番 ４２ 仕切板 ４４ 透孔 ４６ ベンチュリ管 ４７ 分級室 ４８ 排出管 ５０ バッグフィルタエレメント ６０ 圧縮エア供給管 ６０ａ 吹出しノズル １００ 共通ベース Ａ 単一ボール Ｂ１ 混合ボール Ｂ２ 混合ボール Ｓ 円運動 Ｘ１ 大径ボール Ｘ２ 小径ボール Ｙ 空隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも中央部分が下方に向かって拡
   径する皿面を有し，かつ，該皿面の縦断面が凹状に湾曲
   している形状の回転自在な皿状の回転皿と，少なくとも
   上部が上方に向かって縮径する内壁面を有し，該内壁面
   の縦断面が凹状に湾曲している形状であり，前記回転皿
   と同軸的に周設されて静止または該回転皿と逆方向に回
   転駆動される外周環とを具備し，前記回転皿の皿面と該
   外周環の内壁面とが，回転皿と外周環との間の微小隙間
   を除いて，連続的な円滑面に形成されている遠心流動粉
   砕装置において，該遠心流動粉砕装置内に粉砕原料とと
   もに収納する球状の粉砕媒体を直径が異なる２種以上の
   組み合わせとして粉砕する遠心流動粉砕装置の運転方
   法。