JPH11104508A - 粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな動力で処理物を容易に循環流動させる
とともに、少量のメディアで大きな粉砕効率が得られる
ようにする。 【解決手段】 処理タンク３７内に、内部に粉砕室３を
有する円筒状の粉砕タンク２を設ける。粉砕タンク２
は、内外を径方向に連通する隙間７を有する円筒状のセ
パレーター４と、セパレーター４内に回転可能に設けら
れる円筒状のローター１３とから構成され、セパレータ
ー４の上下面にはそれぞれ処理物を粉砕室３内に吸い込
むための吸込口１０、１２が設けられる。ローター１３
を回転させると、遠心力によって処理タンク３７内の処
理物が吸込口１０、１２から粉砕室３内に吸い込まれ、
粉砕室３内においてメディアと一緒に攪拌されて粉砕さ
れ、セパレーター４の隙間７を介して粉砕室３外に流出
し、このようなことが繰り返されることにより、処理物
は所定の粒子径に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は粉砕機に関し、特
に、インク、塗料、セラミックス等の製造工程における
粉砕及び分散等に有効に用いられるメディア攪拌型の湿
式粉砕機に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】インク、塗料、セラミッ
クス等の製造工程における粉砕及び分散等に用いられる
メディア攪拌型の湿式粉砕機は、処理タンク内に蓄えら
れた処理物の懸濁液中に浸して使用するものであって、
処理物は処理タンク内と粉砕機とを循環して流動すると
ともに、粉砕機内を通過する時にメディアと共に攪拌さ
れることにより粉砕及び分散処理を繰り返し受け、次第
に処理タンク内の処理物全体が処理されるものである。

【０００３】このような粉砕機は、非常に微細な固形物
の粉砕に用いられるものであって、目標とする粒子径
は、ミクロンオーダー又はサブミクロンオーダーであ
る。このような微粉砕においては、使用するメディアを
小さくした方が粉砕効率が良く、最近では直径が１ｍｍ
以下のメディアを使用することも少なくない。

【０００４】このような形式の粉砕機の一例が実開平６
−５７４３１号に開示されている。この粉砕機は、上端
に処理物の流入口を有し、下端に処理物の流出口を有す
る粉砕タンクと、粉砕タンクの流出口に設けられるセパ
レーターと、粉砕タンクの中心部を挿通する回転軸と、
回転軸の粉砕タンク内に位置する部分に設けられる攪拌
用のアームと、粉砕タンクの下方に設けられる軸流ポン
プとを具えたものである。

【０００５】そして、回転軸を回転させると、処理タン
ク内の処理物は流入口から粉砕タンク内に流入し、攪拌
用のアームによってメディアと一緒に攪拌され、セパレ
ーターによってメディアから分離されて粉砕タンク外に
流出する。そして、このようなことが繰り返されること
により、処理物はミクロンオーダー又はサブミクロンオ
ーダーの粒子径に粉砕されるものである。

【０００６】この場合、セパレーターとしては、強度の
ある板に多数の細かい孔又はスリットを設けたものが用
いられる。メディアが小さくなるほど目開きの細かいも
のが要求される。スリットの場合にはその隙間をメディ
アの粒径の１／３程度としている。

【０００７】軸流ポンプは、処理物を循環流動させるた
めのものであり、容器内の処理物を均一に粉砕するため
にはこの循環量が大きいほど好ましい。循環量を大きく
する上で、最も障害となるのがセパレーターにおける圧
力損失である。

【０００８】すなわち、スリットの隙間を狭くすればす
るほど、セパレーター全体の開口面積が小さくなり、こ
こにおける圧力損失が大きくなる。更に、強度のある板
に細いスリットを加工することは困難であるため、非常
にコストの高いものとなる。すなわち、このような形式
の粉砕機は、性能及びコストの両面から限界があった。

【０００９】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、セパレーター全体の開
口面積を大きくすることができて、セパレーターにおけ
る圧力損失を小さくすることができ、小さな動力で処理
物を循環流動させることができるとともに、少量のメデ
ィアで大きな粉砕効率が得られ、これによっても所要動
力を削減することができる粉砕機を提供することを目的
とするものである。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】上記のような問題点を
解決するためこの発明は、処理タンク内に蓄えられた処
理物を粉砕するメディア攪拌型の粉砕機であって、軸線
が垂直方向を向くように前記処理タンク内に設けられる
とともに、内部に処理物の粉砕室が形成される略円筒状
の粉砕タンクと、前記粉砕室内に軸線を一致させた状態
で回転可能に設けられるローターと、該ローターの回転
軸とを具え、前記粉砕タンクは、前記粉砕室内外を径方
向に連通する複数の隙間を有する筒状のセパレーター
と、該セパレーターの上端開口部を閉塞する上板と、該
セパレーターの下端開口部を閉塞する下板とからなり、
前記上板又は下板の少なくとも何れか一方の一部に、前
記粉砕室内外を軸線方向に連通する処理物の吸込口を設
けた手段を採用したものである。また、前記ローター
は、上下端が閉塞された筒状をなし、閉塞されている上
端又は下端の少なくとも何れか一方の一部にローター内
外を軸線方向に連通する流入口を有するとともに、周面
の一部にローター内外を径方向に連通する流出口を有す
る手段を採用したものである。

【００１１】

【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、回転軸と一体にローターを回転させると、ロータ
ーによる遠心力によって処理タンク内の処理物が粉砕タ
ンクの吸込口から粉砕室内に吸い込まれ、粉砕室内にお
いてメディアと一緒に攪拌されて粉砕され、遠心力によ
ってセパレーターの方向に導かれてセパレーターの複数
の隙間から粉砕室外に流出する。そして、このようなこ
とが繰り返されることにより、処理物がミクロンオーダ
ー又はサブミクロンオーダーの粒子径に粉砕されること
になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本願発明者らは、前述した問題を
解決するためにセパレーターの改良について検討を行っ
た。この結果、リングセパレーターが優れていることが
分かった。

【００１３】リングセパレーターは、複数のリング状板
を重ね合わせるとともに、隣接するリングの間にディス
タンスピースを介在させて、隣接するリング間にディス
タンスピースの厚みに相当する隙間を形成したものであ
って、全体を筒状に形成したものである。

【００１４】リングセパレーターは、リング状板とディ
スタンスピースとからなる簡単な構造であるので、製作
が容易で、しかも、開口面積を大きくすることができる
が、筒状に形成されているために処理物を半径方向に流
通させなければならない。すなわち、筒の内側から外側
に向かって、或いは外側から内側に向かって流通させな
ければならない。したがって、従来の粉砕機のように、
処理物を粉砕室の上方から下方に向かって流通させるタ
イプのものに使用した場合には、全体の構造が複雑とな
って、必ずしも満足できるものは得られない。

【００１５】そこで、本願発明者らは、粉砕機の粉砕構
造について改めて基本的な検討を行った。

【００１６】前述したように、従来は比較的大きなメデ
ィア（例えば２〜３ｍｍ）を使用していたが、要求され
る目標粒子径が小さくなるにしたがって、小さなメディ
ア（１ｍｍ以下）を使用するようになった。

【００１７】そこで、棒状のアームを持つ攪拌機を備え
た円筒状の容器を用いて、懸濁液中でのメディアの挙動
を観察した結果、大きなメディアと小さなメディアとで
は、その挙動に大きな差があることが確認された。

【００１８】大きなメディアを用いた場合には、メディ
アの上層が凹状になって攪拌される。そして、メディア
全体の見掛けの体積は少し増加した状態になるものの、
重力の作用によって相互に密着しようとする力が大き
い。したがって、この状態における粉砕機構は、主とし
てメディア相互間に発生する摩擦力であり、これに至近
距離での衝突力が加わるものと推定される。

【００１９】これに対して、小さなメディアを用いた場
合には、メディアは激しく運動して液全体に均一に分散
し、通常の懸濁液を攪拌した場合と同様な状態となる。
すなわち、重力の作用は小さくなり、均一化して流動性
をもった懸濁液になる。したがって、この状態での粉砕
機構は、不規則に激しく運動するメディアの衝突力が主
となり、摩擦力は小さくなるものと推定される。

【００２０】以上の結果から、小さなメディアを使用し
た場合の好ましい操作条件として、次のことが考えられ
る。 １）小さなメディアの場合は重力の作用が小さいため
に、単純な攪拌ではメディアを相互に密着させることが
できないので、機械的な力を加えて密着させることが好
ましいと考えられる。 ２）従来、処理物を流動するために、粉砕室の下部にポ
ンプを設けていたが、小さなメディアの場合には、均一
化して流動性を持った懸濁液となるので、粉砕室内にお
いて単純に攪拌するだけでなく、ポンプ機能を加えるこ
とが可能であると考えられる。 ３）リングセパレーターを有効に活用することができる
構造とすることが好ましい。

【００２１】これらを総合して検討を重ねた結果、粉砕
室内の攪拌において遠心力を強くするとともに、粉砕室
の周壁自体をリングセパレーターとすることにより、全
てが解決することを発見した。

【００２２】すなわち、粉砕室の攪拌において遠心力を
強くすることによってポンプ作用が発生する。粉砕室の
上部又は下部に吸込口を設けると、処理物はこの吸込口
から粉砕室内に流入し、側面のセパレーターから吐出さ
れる。このとき、メディアは攪拌されるとともに、セパ
レーターに向かって流れようとするので、ここにおいて
メディアが相互に密着することになる。

【００２３】ここで、処理物の吸込口は粉砕室の上部或
いは下部のどちらでも良いが、処理物中の固形粒子は、
容器の底に沈み易いので、これを防ぐためには、下部に
吸込口を設けて、容器の下部における流動量を多くした
方が好ましい。この場合、勿論メディアが吸込口からこ
ぼれないようにする必要がある。

【００２４】粉砕室内にポンプ機能を組込むことは、従
来では全く考えられなかったことである。又、粉砕室の
周壁自体をリングセパレーターで構成することにより、
非常に大きな開口面積を得ることが可能となり、これに
より、小さな動力で処理物の循環流動が容易に得られる
ことになった。更に、メディアは遠心力によって密着状
態となるので、少量のメディアで大きな粉砕効率が得ら
れるとともに、これによっても所要動力が削減された。

【００２５】以下、この発明による粉砕機の実施例につ
いて説明する。図１にはこの発明による粉砕機の第１の
実施例が示されている。この粉砕機１は、軸線が垂直方
向を向くように処理タンク３７内に設けられるととも
に、内部に処理物の粉砕室３が形成される略円筒状の粉
砕タンク２と、粉砕タンク２の粉砕室３内に軸線を一致
させた状態で回転可能に設けられるローター１３と、ロ
ーター１３の回転軸２０とを具えている。

【００２６】粉砕タンク２は、円筒状のセパレーター４
と、セパレーター４の上端開口部を閉塞する円板状の上
板８と、セパレーター４の下端開口部を閉塞する円板状
の下板１１とから構成され、内部に処理物の粉砕室３が
形成されるようになっている。

【００２７】セパレーター４は、複数枚の環状のリング
状板５を上下方向に重ね合わせるとともに、各隣接する
リング状板５、５間の４箇所に環状のディスタンスピー
ス６を位置して、各隣接するリング状板５、５間にディ
スタンスピース６の厚みに相当する、セパレーター４内
外を径方向に連通する隙間７を形成したものである。

【００２８】すなわち、複数枚のリング状板５を４本の
ボルト３２の内側に内接するように位置するとともに、
各隣接するリング状板５、５間の４箇所に位置した各デ
ィスタンスピース６の中心部に各ボルト３２を挿通させ
て、所定のトルクで締め付けたものである。

【００２９】各リング状板５のボルト３２に対応する部
分は断面が四角形状に形成されるとともに、ボルト間の
部分は外周側が薄くなるように断面略三角形状に形成さ
れている（図３、図４参照）。そして、このようにリン
グ状板５に傾斜を付けることで、リング状板５、５間に
位置する隙間７は外周側が内周側よりも広く形成され、
処理物の流出をスムーズにすることができるものであ
る。

【００３０】上板８は、中心部が最深部となる皿状に形
成されるものであって、最深部である中心部には粉砕室
３を軸線方向に貫通する貫通口９が設けられるようにな
っている。貫通口９の中心部には回転軸２０が挿通する
ようになっている。貫通口９の内周面と回転軸２０の周
面との間には環状の隙間１０が設けられ、この隙間１０
が粉砕タンク２の上方に位置する処理物を粉砕室３内に
吸い込む吸込口１０となるものである。なお、貫通口９
内周面と回転軸２０の周面との間の隙間１０に環状のオ
イルシール等を装着して、隙間１０を閉塞するようにし
てもよいものである。

【００３１】下板１１は、円板状をなすものであって、
中心部には粉砕室３を軸線方向に貫通する貫通口１２が
設けられ、この貫通口１２が粉砕タンク２の下方に位置
する処理物を粉砕室３内に吸い込むための吸込口１２と
なるものである。

【００３２】ローター１３は、筒状の本体部１４と、本
体部１４の外周面に周方向に向かって所定の間隔ごとに
一体に設けられる板状の攪拌羽根１５と、本体部１４の
下端開口部を閉塞する略円板状の下板１６とから構成さ
れている。

【００３３】下板１６は、中心部が最深部となる逆皿状
をなすものであって、最深部である中心部には筒状のボ
ス１７が一体に設けられるようになっている。ボス１７
には回転軸２０の下端部が嵌着されるようになってい
る。

【００３４】本体部１４とボス１７との間に位置する下
板１６の部分にはローター１３内外を軸線方向に貫通す
る貫通口１８が複数箇所に設けられ、この貫通口１８が
粉砕タンク２の下板１１の吸込口１２から粉砕室３内に
流入した処理物をローター１３内に流入させるための流
入口１８となるものである。

【００３５】隣接する攪拌羽根１５、１５間に位置する
本体部１４の部分には本体部１４を径方向に貫通する貫
通口１９が設けられ、この貫通口１９がローター１３内
に流入した処理物をローター１３外に流出させるための
流出口１９となるものである。

【００３６】ローター１３の上端は、粉砕タンク２の上
板８と回転軸２０との間の吸込口１０から粉砕室３内に
流入した処理物をローター１３内に流入させるために開
口している。なお、粉砕タンク２の上板８と回転軸２０
との間に吸込口１０を設けない場合には、ローター１３
の上端を閉塞するようにしてもよいものである。

【００３７】回転軸２０は、処理タンク３７の上部に取
り付けられている駆動源３５の駆動軸３６に上端が連結
されるとともに、下端は前述したように、粉砕タンク２
の上板８の貫通口９を挿通して粉砕室３内に位置するロ
ーター１３のボス１７に嵌着されるようになっている。
粉砕タンク２は、処理タンク３７の上端開口部に位置す
る支持板２１に複数本の支柱２２を介して支持されるよ
うになっている。

【００３８】そして、駆動源３５を駆動させて回転軸２
０と一体にローター１３を回転させると、ローター１３
の回転によって粉砕室３内にポンプ作用が発生し、粉砕
タンク２の上方に位置する処理物は粉砕タンク２の上板
８の吸込口１０から粉砕室３内に吸い込まれ、粉砕タン
ク２の下方に位置する処理物は粉砕タンク２の下板１１
の吸込口１２から粉砕室３内に吸い込まれる。なお、粉
砕室３内には予め所定量のメディアを入れておく。

【００３９】そして、粉砕タンク２の上方から粉砕室３
内に吸い込まれた処理物は、ローター１３の上端開口部
からローター１３内に流入し、粉砕タンク２の下方から
粉砕室３内に吸い込まれた処理物は、ローター１３の下
板１６の流入口１８からローター１３内に流入する。

【００４０】そして、ローター１３内に流入した処理物
は、ローター１３の本体部１４の流出口１９からロータ
ー１３外に流出し、ローター１３の外周面の攪拌羽根１
５によってメディアと一緒に攪拌されて粉砕され、セパ
レーター４の隙間７によってメディアから分離されて粉
砕室３外に流出する。

【００４１】そして、粉砕室３外に流出した処理物は粉
砕タンク２の上方又は下方から粉砕室３内に再び吸い込
まれ、前述したような過程を辿って粉砕される。そし
て、このようなことが繰り返されることにより、処理物
はミクロンオーダー又はサブミクロンオーダーの粒子径
に粉砕されることになる。

【００４２】上記のように構成したこの実施例による粉
砕機１にあっては、リングセパレーター４の隣接するリ
ング状板５、５間に、ディスタンスピース６の厚みに相
当する隙間７を全周に渡って形成しているので、非常に
大きな開口面積が得られることになる。したがって、小
さな動力で処理物を容易に循環流動させることができる
ことになる。また、ローター１３によってメディアに強
力な遠心力を作用させることができるので、小さなメデ
ィアを使用した場合であっても、メディアを確実に密着
させることができることになる。したがって、少量のメ
ディアで大きな粉砕効率が得られるので、所要動力を大
幅に削減することができることになる。

【００４３】図５には、この発明による粉砕機の第２の
実施例が示されている。この粉砕機１は、粉砕タンク２
の下板１１の吸込口１２にチャッキ弁２５を設けたもの
であって、その他の構成は前記第１の実施例に示すもの
と同様である。

【００４４】チャッキ弁２５は、下板１１の吸込口１２
を開閉するものであって、吸込口１２の周縁部に設けら
れる上方に突出するテーパ筒状の弁座２６と、弁座２６
の中心部を挿通する弁体２７とから構成されている。

【００４５】弁体２７は、弁座２６の上方に位置すると
ともに、下面周縁部が弁座２６の上端に接離可能な傘状
の弁部２８と、弁部２８の下面中央部に一体に設けられ
るとともに、下板１１の吸込口１２を挿通する棒状の軸
部２９と、軸部２９の下端に一体に設けられる環状のス
トッパー部３０とから構成されている。

【００４６】軸部２９は、下板１１の下面に取り付けら
れている環状のガイド３１によって上下方向にスライド
可能に支持されるようになっている。ストッパー部３０
の上面がガイド３１の下面に当接することによって、弁
体２７の上方への変位が規制されるようになっている。

【００４７】そして、粉砕タンク２の下方に位置する処
理物が粉砕室３内に吸い込まれる際には、弁体２７が下
板１１の吸込口１２を開放して処理物の粉砕室３内への
流入を許容するようになっている。

【００４８】そして、上記のように構成したこの実施例
による粉砕機１にあっても、前記第１の実施例に示すも
のと同様に、リングセパレーター４の隣接するリング状
板５、５間に、ディスタンスピース６の厚みに相当する
隙間７を全周に渡って形成しているので、非常に大きな
開口面積が得られることになる。したがって、小さな動
力で処理物を容易に循環流動させることができることに
なる。また、ローター１３によってメディアに強力な遠
心力を作用させることができるので、小さなメディアを
使用した場合であっても、メディアを確実に密着させる
ことができることになる。したがって、少量のメディア
で大きな粉砕効率が得られるので、所要動力を大幅に削
減することができることになる。

【００４９】なお、前記各実施例においては、粉砕機１
を処理タンク３７に固定して使用したが、粉砕機１を昇
降装置（図示せず）に取り付けて上下方向に昇降可能と
して、処理物が入っている複数の処理タンク３７を次々
に交換して使用するようにしてもよいものである。

【００５０】

【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、セパレーターの開口面積を大きくすることができ
るので、セパレーターの圧力損失を小さくすることがで
きることになる。したがって、小さな動力で処理物を容
易に循環流動させることができることになる。また、ロ
ーターによって強力な遠心力が得られることになるの
で、小さなメディアを使用した場合であってもメディア
を相互に密着させることができることになる。したがっ
て、少量のメディアで大きな粉砕効率が得られることに
なり、所要動力を大幅に削減することができることにな
る等の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による粉砕機の第１の実施例を示した
概略縦断面図である。

【図２】図１に示すもののセパレーターの部分平面図で
ある。

【図３】図２に示すもののＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２に示すもののＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】この発明による粉砕機の第２の実施例を示した
概略縦断面図である。

【符号の説明】

１……粉砕機 ２……粉砕タンク ３……粉砕室 ４……セパレーター ５……リング状板 ６……ディスタンスピース ７……隙間 ８……上板 ９……貫通口 １０……隙間（吸込口） １１……下板 １２……貫通口（吸込口） １３……ローター １４……本体部 １５……攪拌羽根 １６……下板 １７……ボス １８……貫通口（流入口） １９……貫通口（流出口） ２０……回転軸 ２１……支持板 ２２……支柱 ２５……チャッキ弁 ２６……弁座 ２７……弁体 ２８……弁部 ２９……軸部 ３０……ストッパー部 ３１……ガイド ３２……ボルト ３５……駆動源 ３６……駆動軸 ３７……処理タンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理タンク内に蓄えられた処理物を粉砕
   するメディア攪拌型の粉砕機であって、 軸線が垂直方向を向くように前記処理タンク内に設けら
   れるとともに、内部に処理物の粉砕室が形成される略円
   筒状の粉砕タンクと、前記粉砕室内に軸線を一致させた
   状態で回転可能に設けられるローターと、該ローターの
   回転軸とを具え、 前記粉砕タンクは、前記粉砕室内外を径方向に連通する
   複数の隙間を有する筒状のセパレーターと、該セパレー
   ターの上端開口部を閉塞する上板と、該セパレーターの
   下端開口部を閉塞する下板とからなり、前記上板又は下
   板の少なくとも何れか一方の一部に、前記粉砕室内外を
   軸線方向に連通する処理物の吸込口を設けたことを特徴
   とする粉砕機。
2. 【請求項２】 前記ローターは、上下端が閉塞された筒
   状をなし、閉塞されている上端又は下端の少なくとも何
   れか一方の一部にローター内外を軸線方向に連通する流
   入口を有するとともに、周面の一部にローター内外を径
   方向に連通する流出口を有する請求項１記載の粉砕機。