JPH074557B2 - 粉砕媒体を使用した気流粉砕方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は空気や不活性ガスなどの気体を噴射して流動層
を形成して粉砕する気流粉砕方法に係る。

［従来の技術］ 気流粉砕方法は気流粉砕機を使用して食品添加物、有機
顔料、その他の有機・無機の砕料を粉砕して微粉を得る
方法である。

気流粉砕機の歴史は特に新しいと言えるものではないか
らこれに関する幾多の技術開発も提案されてきた。一般
的な形態としては第３図に例示するように密封円筒状の
竪型の粉砕室1aの側壁へフィーダ2aを連結して砕料Maを
室内へ供給し、このフィーダの下方（場合によってはこ
れとともに、又はこの代りに粉砕室下端）に気体噴射ノ
ズル4aを設けて、水平に（又は斜め下方に、又は垂直上
方に）気体を噴射すると、砕料Maは粉砕室内の下方部
で、あたかも沸騰する液体のように流動層Aaを形成し、
砕料Maはこの層内で相互に衝突し擦過し合って微細化す
る。この層内で粉砕された微粉Faと所望の粒度に迄至っ
ていない粗粉Raも一部混じって流動層内から離脱し噴射
後の空気の流れに従って固気混合流として室内を垂直に
上昇し、粉砕室1aの頂部に内蔵する分級ロータ5aへ到達
する。この流体のうち微粉Faは排出口6aから吸引排出さ
れるが、粗粉Raは質量が大きいので高速回転する分級ロ
ータによる遠心力のため撥ね飛ばされ粉砕室内を落下し
て再び下部の流動層Aa内へ合流し繰返し粉砕作用を受け
る構成をとっている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の気流粉砕法においては、たとえば100μｍの石英
粒子を噴射空気にのせて衝突粉砕するために必要な衝突
速度は、運動エネルギーがすべて粉砕エネルギーに変換
されると仮定しても理論上66m/sと算出される。このよ
うに粒子を強力に加速するには強大な噴射気体圧が必要
であり、しかも噴射気体を発生するために電気エネルギ
から粉砕エネルギへ置換する効率は一般に数％以下と言
う低率にとどまるから、ミル電力原単位（KWh/t）は膨
大なエネルギーロスのため大きくならざるを得ない。

反面、得られる製品の粒度は多くの噴射気体量を使用せ
ざるを得ないから分級ロータを通過後回収しても、平均
径が数μｍ程度にまで粉砕するのが限度であって、それ
以上の微粉化の要望が強くても応えられなかった。

したがって、この課題を克服するために粉砕機へ供給す
る前に予備粉砕を行ってフィーダへ供給する砕料Maは少
なくとも100μｍ以下とするように工程の設定を立てる
か、または第３図（特開平１−317554号公報）のように
粉砕室の中心位置にセラミックなどで作製したセンタコ
ア100を立設して流動層内に衝突の機会をさらに増加す
るように図るなど、装置の配置や形状を変更改善するこ
とが提案されている。

前者が煩瑣，非能率の謗りを免れ得ないことは言うまで
もなく、後者によってもその作用の顕著な活性化に直結
するほどの強烈なものとは必ずしも評価できない。

さらに従来方法の一般的課題として付着性のある砕料を
粉砕すると、粉砕室内壁に付着層が累積して砕料が充満
してしまい円滑な粉砕作用の進行を妨げ、時には運転に
支障を来すに至ることすらある。

本発明は以上に述べた課題を解決するため少ないミル電
力原単位によってより大きなフィードサイズの砕料から
より微細な粉砕製品を生産し、付着性の強い砕料であっ
てもこの性質に妨げられることなく長期間安定操業でき
る気流粉砕方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る気流粉砕方法は、密封円筒状の竪型の粉砕
室側壁へ設けたフィーダから砕料を粉砕室内へ供給し、
該フィーダより下方および／又は粉砕室最下端に装着し
た気体噴射ノズルから気体を噴射して粉砕室下方に累積
した砕料よりも比較的大径の粉砕媒体と供給落下した砕
料とを噴き上げてはげしく衝突擦過する流動層を形成
し、該流動層を離脱して上昇する固気混合流が粉砕室頂
部に内装した分級ロータへ到達すると、微粉のみを吸引
して粉砕室外へ排出し、粗粉は室内を落下して再び流動
層内へ巻き込まれ衝突擦過を受けることによって前記の
課題をすべて解決した。

［作用］ 粉砕媒体としてはセラミックス，ガラス，スチールボー
ルなど一般に砕料よりも高硬度の材質が望ましいが、こ
れらに混えて、またはこれらに代えて砕料と同一材質を
媒体とする自己媒体でも製品純度の要請上通用する場合
もあり得る。しかし共通した原則として砕料に比べて大
径であることを必須の要件とする。

たとえば質量が1gの粉砕媒体を100μｍの石英粒子に衝
突させて粉砕するのに必要な理論衝突速度は0.1m/sで十
分であり、これは既に述べた100μｍの砕料（石英粒
子）同士を衝突させ自己粉砕させる場合の1/660に過ぎ
ない。100μｍの石英粒子の質量は約1.4×10^-6gであ
り、質量1gの粉砕媒体の衝突によって発生する運動エネ
ルギは桁違いに大きい。質量の小さい砕料は加速されて
も慣性力が小さいため僅かな空気抵抗に遭って簡単に失
速するが、噴射空気によって加速躍動して流動層を形成
する粉砕媒体はそれぞれに付加された動的なエネルギー
が大きく衝突時の粉砕力を強く長く維持して砕料をより
微細により効率的に粉砕する作用を発現する。

逆に言えばフィーダへ供給する砕料の粒度について何の
制約も受けず、したがって予備粉砕の必要性を免除する
ことができる。

また、粉砕室内壁へ付着する傾向の大きい砕料でも、流
動状の粉砕媒体が衝突して強い衝撃力を与えて叩き落と
す作用を生じ、内壁への砕料付着の懸念を大幅に軽減す
る。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す垂直断面図である。

密封円筒状の竪型の粉砕室１の側壁へ取り付けたフィー
ダ２に砕料Ｍが投入され、フィーダ底部に装着したスク
リューフィダ21によって粉砕室内へ入り下方へ落下す
る。

粉砕室の下方にはセラミックスなど所望の材質で作製し
た砕料よりも比較的大径の粉砕媒体３が累積し、落下し
てきた砕料Ｍとともに気体噴射ノズル4A,4B,・・・から
噴射する気体によって流動層Ａを形成する。したがって
空気の噴射量と粉砕媒体の累積量との間には明確な因果
関係があり、この関係に基づいて活性化が最適の流動層
を設定しなければならない。

第１図では空気の噴射は複数・水平に向けられている
が、粉砕室の円周を均等に分割して中心又は接線方向へ
向け、斜め下方又は上方を指向する場合や、第２図のよ
うに粉砕室の最下端に別の空気噴射ノズル14を取付けて
底から強力に上方へ噴き上げてもよい。流動層Ａ内で十
分に衝突擦過を受け揉み出された微粉Ｆは一部の素粒Ｒ
とともに空気の流れに乗って固気混合流Ｂとして室内を
上昇し、頂部の分級ロータ５内へ到達する。

分級ロータは高速で回転しその軸心は粉砕室外へ通じる
排出パイプ６に連通し、排出パイプはさらに図示しない
捕集機へ繋がって負圧となっているから、微粉Ｆは分級
ロータの軸回りから吸引されて捕集機へ回収されるが、
粗粉Ｒは分級ロータの羽根付近にかかる遠心力を強力に
受け、吸引力に打ちかって粉砕室内を自然落下して再び
流動層Ａへ戻る回帰流Ｃを形成する。

［発明の効果］ 本発明に係る粉砕媒体を使用した気流粉砕方法は以上に
述べたような作用を経過するから、時間当りの粉砕処理
量が増加するか、又は気体噴射圧を小さくすることがで
きるので稼働に要するミル動力原単位（KWh/t）を低減
することができる。

また粉砕エネルギーが大きいから砕料をより微細化で
き、一方気体噴射圧を小さく抑えれば風量が少なくなり
分級ロータの回転数が同一であれば製品の微細化が実現
する。逆に予備粉砕を必要とせず比較的粗粉を直接フィ
ードしてもこれを粉砕して支障なく微細化する能力を具
備する。

さらに付着性の傾向を持つ砕料に対しても粉砕室内壁へ
の付着に煩わされることなく円滑な稼働を維持するなど
実施上もたらす効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図はそれぞれ異なる本発明の実施例を示す
垂直断面図、第３図は従来技術を例示する垂直断面図。 １……粉砕室、２……フィーダ ３……粉砕媒体、４……気体噴射ノズル ５……分級ロータ、６……排出パイプ 14……空気噴射ノズル Ｍ……砕料、Ｆ……微粉（製品） Ｒ……粗粉、Ａ……流動層 Ｂ……固気混合流、Ｃ……回帰流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密封竪型の粉砕室側壁へ設けたフィ−ダか
   ら砕料を粉砕室内へ供給し、該フィーダより下方および
   ／又は粉砕室最下端に装着した気体噴射ノズルから気体
   を噴射して粉砕室下方に累積した砕料に対し比較的大径
   の粉砕媒体と供給落下した砕料とを噴き上げてはげしく
   衝突擦過する流動層を形成し、該流動層を離脱して上昇
   する固気混合流が粉砕室頂部に内装した分級ロータへ到
   達すると、微粉のみを吸引して粉砕室外へ排出し、粗粉
   は室内を逆行して再び流動層内へ巻き込まれ衝突擦過を
   受けることを特徴とする粉砕媒体を使用した気流粉砕方
   法。