JPH06198211A - 真空を用いた粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 各、粉砕機の粉砕部を真空にして、空気によ
る妨害を排除し粉砕の効率を上げ、粉砕機の騒音をなく
し、今まで以上の微細粒で且つ表面のきれいな微粉を作
る。 ［構成］ ハンマー３の衝撃により粉砕する粉砕室を、
真空配管５を介して内部の空気を排除する。原料の投
入、製品の排出は各ロタリーバルブ６により行なう。

Description

【発明の詳細な説明】 ［０００１］ ［産業上の利用分野］本発明は、ファインケミカル、エ
レクトロニックス、セラミックス及び医療などの分野に
必要とする微細な粒径原料の製造や、物理的分級の方法
で天然物の各成分を分離させるために必要な天然物の事
前微細粉砕が目的。 ［０００２］ ［従来の技術］近年ファイン ケミカル技術の発展に伴
い、新素材原料が続々と誕生し、最終製品の品質、機能
や信頼性の向上のために、これらの原料の超微細粉体化
が望まれ、其の容易な製造が強く求められるようになっ
た 叉た、天然物を化学薬品を用いないで、其の各成分
に分離する物理的分級するために天然物を微細に粉砕す
る事前粉砕が求められてきたがしかし、今までの粉砕機
では、これらに必要な乾式粉砕では数ミクロン以下への
粉砕が空気の存在のため困難であった。それは次の理由
による。 ［０００３］今までの粉砕は、全て大気中において行な
われ、粒子が微細になればなるほど粒子の実体にたいす
る粒子の表面積の割合が大になる。即ち、体積ｒ_３にた
いす表面積ｒ_２の比、ｒ_２／ｒ_３＝１／ｒは、非常に大
きな価を示す。表面の性質や表面に付着した空気の層の
存在の大きい影響が粉砕時に於て現われる。空気の層
は、粉砕時、物質と物質の衝突、又は、壁あるいは運動
体との衝突において中間に存在してダンパーの役をな
し、或いは衝突のエネルギーを吸収して粉砕の効率を低
下させる。従って、粉砕効率は、粒子がある程度以下に
なると、極端に低下する。 ［０００４］従って、粉砕には一定の最小粒子径が存在
することになる。叉、此のエネルギーの吸収は熱の形で
現われ、粉砕物の温度上昇をもたらす。叉、周りの空気
は粉体と一緒に運動するため、これに粉砕に必要でない
運動エネルギーを与える無駄が更に粉砕の効率低下をも
たらす。衝撃盤を高速で空気中で動かすために生ずる高
い周波数の空気振動、即ち、高い振動数の音は粉砕作業
における環境に与えるもっとも悪い影響の一つである。
粒子は空気と共に運動するから、粒子が壁等と衝撃する
機会を少なくする層流運動をする。 ［０００５］これらの種々の問題のために、唯、効率の
低下のみならず、高速粉砕機に於て衝撃盤の周速スピー
ドを上げることが出来ない。衝撃盤のスピードを現在は
７０−８０ｍ／秒程度が最高であるが、若し、２００ｍ
／秒のとろまで上げられれば一桁の粉砕サイズを下げる
ことができる。これらは真空技術を粉砕機に導入するこ
とにより、可能となる。 ［０００６］ ［発明が解決使用とする問題点］そこで、表記の発明者
は、従来の全ての粉砕方法に真空の技術を導入して新し
い粉砕技術の確立を考案したのである。最近の真空技術
の進歩は大きく、連続して原料を装置に導入し、加工物
を排出したり、回転軸を真空中に導入して粉砕エネルギ
ーを外部より与えること等の必要な問題点は全て解決さ
れている。 ［０００７］一般に考えられるのは、粉砕機全体を真空
容器にいれることであるが、モーターは冷却が空気の流
れに寄っているから、実行出来ない。しかし、上記の回
転軸の真空シールを用いて真空容器内へ運動を伝える方
法を取ればよい。空気の流れが無いとき、起きる問題
は、空気の流れによる粉砕機内の冷却である。此れは、
粉砕機全体を冷却、又は、投入原料の事前冷却等で解決
できる。原科の投入、排出は空気の力は利用できないが
スクリュー等による機械的な投入、自重による排出で、
出来る。自重によるため、逆に大気中の場合に必要なサ
イクロンやバッグフィルター等が不必要になる。 ［０００８］微細粉砕にもっとも要求される高速周速度
は、空気のないため、容易に実現できる。粉砕物の空気
による流れがないから、例えば、相互に逆回転する粉砕
盤による衝撃粉砕も行ない得る。従って、容易に２倍の
周速度に相当する衝撃を与える粉砕機を作りうる。従っ
て、真空技術を粉砕機に導入すれば、従来不可能とされ
た範囲の超微細粒子を粉砕によって作ることが出来る。 ［０００９］ ［問題を解決するための手段］此処で、真空を粉砕機に
導入する方法を、各種の粉砕機について示す。 ［００１０］ハンマー式高速衝撃粉砕機の場合は、前に
述べた如く、衝撃盤は真空中で回転するから、高速の周
速を出しうる。衝撃盤の空気を切り裂く高音は発生しな
いため、防音装置は必要ない。原料及び製品をいれるタ
ンクも真空にするか、叉は、真空用ロータリーバルブを
用いれば、粉砕の連続運転が可能になる。（図１）にし
めす如くモーターよりの駆動軸は、オイルシールを用い
て粉砕機を運転出来るし、粉砕物回収に必要なサイクロ
ン、バッグフィルターは必要でなくなるが本体の水冷に
よる冷却が望ましい。 ［００１１］正、逆回転２重ハンマー式高速衝撃粉砕機
の場合は空気がないため粒子は前に述べた如く層流をな
さないから、逆回転のハンマーで衝撃し、２重の粉砕効
果を発揮させる事が出来る。図２に示す。 ［００１２］ボール ミル式粉砕機、チューブ式粉砕機
の場合は共に、タンクに鉄ボール、鉄棒をいれ回転させ
るが、この容器全体を真空にする。連続式の場合は、真
空式空式ロータリ バルブを採用して、原料の導入、製
品の排出をする。此の場合には、冷却の問題は起きな
い。図３に示す。 ［００１３］摩砕式粉砕機の場合は、上記ボールミル式
粉砕機、チューブミル式粉砕機の場合いと同じで問題は
ない。 ［００１４］ジェツトミル式粉砕機の場合は、空気の流
れにのせて、粒子を高速に走らせ、壁または他の粒子に
衝突させるのであるから完全に真空にすることは出来な
いが粒子の加速に使う空気の量以上の排気量の真空ポン
プを使えばよい。衝突場所の空気が少ないから、粒子の
空気の層流による影響が少なくなり、粉砕効率は上昇す
る。図４Ａ，図４Ｂに各々の場合の粒子の流れの様子を
示す。 ［００１５］ ［作用］此のように、粉砕機に真空を採用することによ
り、空気の粉砕時において粒子間、叉は粒子と壁、或い
は衝撃盤とのあいだにクッションとしてそんざいするこ
とがなくなり衝撃エネルギーは直接伝達され、粉砕に使
われる。叉、無駄な空気の運動も無くなるから粉砕効率
が上昇子、且つ熱の発生が少なくなる。もっとも有り難
い事は騒音、振動等の理由から出来なかった周速２００
ｍ／秒の衝撃スピードの粉砕機が作れる。 従って今ま
での粉砕の限度が更に下げうる。 ［００１６］本発明の真空を粉砕機に取り入れることに
より、粉砕の効率を上げ、且つ更に微細な粒子を作りう
る。叉、真空中で粉砕し真空容器に取り出せば、空気分
子、あるいは他の瓦斯分子の付着していない表面の清れ
い粒子が作れて、新しい用途が開発される。 ［００１７］ ［実施例］ボール ミル式粉砕機の場合を図３に示す
が、真空ポンプを粉砕機本体にロータリジョイント（２
０）（２１）でつなぎ、此れによりタンク（１６）内を
排気する。実験に使つた粉砕機は直径８０ｃｍ、長さ１
００ｃｍの回転タンク、回転数３５ｒ_ｏｐ_ｏｍ_ｏ中に入
れるボールは直径１８ｍｍの鉄ボールを用いた。使用し
た粉砕物はモミ殼をスクリュー式圧縮加圧加熱したもの
を、１次粉砕してから１００メッシュの篩で篩った物を
使用した。粉砕時間は５時間で、タンク内が大気圧の場
合と真空にした場合と比較した。粉砕物を２０ミクロ
ン、１０ミクロン、５ミクロンの各篩で篩い分けした。
結果を［表１］に示す。ボールミル粉砕の場合に必要な
ことであるが求める微粉の大きさに適したボールを使は
なかったけれど、真空の作用は明らかである。 ［００１８］ハンマー式高速衝撃粉砕機の場合、図１に
示す様に真空ポンプを粉砕機本体に連結し粉砕は真空中
で行なわれた。原科タンク（１）製品タンク（７）は真
空式ロータリーバルブ（６）を通して粉砕機本体に接続
した。真空式粉砕機の場合には空気による粉体の流れが
ないから、粉砕機と製品タンクとの間に空気と微粒子と
の分離のためのサイクロン、バッグフィルター等のもの
は必要なかった。実験に使った粉砕機は、３Ｈｐ_ｏのモ
ーター。回転数５０００ｒｐｍ。粉砕ハンマーの直径２
０ｃｍの粉砕機を使った。使用した原料はサイリューム
ガムを１次粉砕してから１００メッシュの篩で篩い使用
した。粉砕物、原料を１００、２００、３３０メッシュ
で篩い分けして比較した。 ［００１９］明らかに真空の場合は全体的に微粒子化し
ている。叉、真空にしたとき、高い騒音が非常に低くな
った。更に、同じ原科量投入した場合、モーターの消費
電力が少なくなった。今まで以上の高速衝撃運転が可能
だと証明が出来た。結果を［表２］に示す。 ［００２０］ ［発明の効果］此のように本発明によれば、少ない電力
で、騒音の少ない、より高速運転で今までより以上の微
粒子の製造ができるのみでなく、表面のきれいな粒子が
出来、新しい用途の開発が期待される。

【図面の簡単な説明】 ［図１］ハンマー式高速衝撃粉砕機の断面図である。 ［図２］正、逆回転２重ハンマー式高速衝撃粉砕機装置
の概念的な説明図である。 ［図３］ボールミル式粉砕機装置の説明図。 ［図４Ａ］ ［図４Ｂ］ジェットミル式粉砕機装置の概
念的な説明図で図４Ａは、大気圧の場合、図４Ｂは、排
気に真空ポンプを利用した場合である。 ［符号の説明］ １ 原料タンク ２ 原料送りスクリュー ３ ハンマー ４ 金網 ５ 真空配管 ６ 真空式ロータリーバルブ ７ 製品タンク ８、９ 回転軸 １０、１１ 衝撃盤 １２ 粉砕機ケース １３、１５ 真空式ロータリーバルブ １４ 真空配管 １６ ボールミル本体 １７ ボール １８ 原料タンク １９、２３ 真空式ロータリーバルブ ２０、２１ 真空シール ２２ 真空配管 ２４ 製品排出部 ２５、２７ ボールミル本体回転受け ２６ ボールミル回転駆動部 ２８ 原料投入部 ２９ 原料投入部受け台 ３０ ボールミル本体受け台 ３１ ジエットミル排気管 ３２ ジエットミル真空排気管 ３３ 衝撃盤 ３４ 衝撃室 ３５ 原料投入部 ３６ 高圧空気投入管 ３７ 衝撃部 【表１】 【表２】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［請求項１］ 粉砕機において物質を機械的衝撃により
   粉砕する場所を真空にした粉砕機。 ［請求項２］ 粉砕機としては、ハンマー型衝撃式粉砕
   機、容器内でボールや棒の自由運動するボールミル、チ
   ューブミル、高圧空気を利用して物質どうしまたは物質
   と壁との衝突により粉砕するジェツトミル、上下の２枚
   の回転盤を利用した摩砕式粉砕機。