KR100487459B1 - 입자형 재료 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이싱(3) 내에서의 이동의 제어가 어려운 입자형 재료를 처리하는 경우에도, 상기 입자형 재료를 케이싱(3) 내의 일부에 체류시키지 않고 내벽의 전체로 이동시키고, 케이싱(3) 내에 있어서의 상기 입자형 재료의 선회류를 양호한 순환 흐름 상태로 유지하면서 원심력에 기초하는 압박 부재(5)의 압축력이나 전단력 등의 에너지를 균일하게 부여할 수 있는 입자형 재료 처리 장치(1)를 제공하는 것을 목적으로 한다. 케이싱(3) 내의 압박 부재(5)의 선회에 따라서 형성되는 원통형 영역 내에, 입자형 재료의 선회류 중심의 생성을 가능하게 하도록 회전축(201)의 연장 설치 등이 없는 공간 영역(6)을 형성하고, 또한 케이싱(3)의 회전과 회전체(4)의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 동방향으로 회전 제어하도록 구성하고, 또한 압박 부재(5)를 상기 회전체(4)에 대하여 횡방향 편측 지지형으로 지지시키는 구성으로 한다.

Description

입자형 재료 처리 장치{PARTICLE-SHAPED MATERIAL TREATMENT DEVICE}

본 발명은 입자형 재료 처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 분립체 재료의 분쇄, 분립체 재료와 액체의 혼합, 또는 안료, 도료 등의 슬러리형 물질 등의 균일 분산 등에 이용되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이러한 종류의 입자형 재료 처리 장치, 예를 들어 분쇄 장치나 혼합·분산 장치 등은 통형의 케이싱 내에 회전체에 장착된 복수의 압박 부재를 배치시키고, 상기 압박 부재를 그 원심력에 의해서 케이싱 내벽면에 압박하며, 압박 부재와 케이싱 내벽면 사이로 들어간 피처리물을 협지하여 분쇄 등의 처리를 행하게 되어 있다. 그 때, 피처리물을 케이싱 내의 일부에 정체시키지 않고 케이싱 내벽면 전체로 균일하게 이동시킬 필요가 있다.

본 출원인은 피처리물을 케이싱 내벽면 전체로 균일하게 이동시키기 위해, 상기 압박 부재로서 복수의 링 부재를 긴밀한 상태로 연속 배치하여 기둥 형상으로 구성한 것을 제안(일본 특허 공개 평6-79192호 공보, 대응 미국 특허 제5373996호)하고, 고체 물질을 단시간으로 미분쇄(微粉碎)하는 등 입자형 재료의 각종 처리를 단시간으로 효율좋게 행할 수 있도록 했다.

그러나, 예를 들어 피처리물을 건식으로 분쇄 처리하는 경우에, 상기 피처리물은 케이싱 내에서의 이동이 매우 좋지 않고, 케이싱 내의 일부에 체류하기 쉬운 물성을 갖고 있다. 이에 따라, 압박 부재를 고속으로 회전시킴으로써 분립체를 교반하면서 원심력을 부여하여 외주 방향으로 이동시키고, 피처리물의 이동을 제어하고 있었다. 그러나, 상기 압박 부재의 선회에 따라서 형성되는 원통형 영역에는 상기 압박 부재를 양단부에서 지지하기 위한 회전축이 연장 설치되어 있고, 회전 속도가 너무 빠르면 원심력의 증대와 함께 케이싱 내에서의 피처리물의 선회류가 크게 흐트러지게 되어 있었다. 이로 인해, 특히 비중이 작은 분체나 처리량이 적은 경우에 입자형 재료를 상방에 정체시키게 되어 압박 부재의 압축력·전단력으로서의 분쇄 에너지를 균일하게 부여하는 것이 어려워지는 문제점을 갖고 있었다. 또한, 처리량이 적은 입자형 재료를 습식 처리하는 경우도 마찬가지였다.

따라서, 압박 부재의 회전에만 의존하여 입자형 재료를 처리하는 것에 있어서는 상기 선회류와의 관계 등을 고려하여 각종 입자형 재료의 이동을 적합한 상태(균일 분산)로 제어하면서 분쇄 등의 각종 처리를 행할 수가 없었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 창안된 것으로, 케이싱 내에서의 이동의 제어가 어려운 입자형 재료를 케이싱 내의 일부에 체류시키지 않고 케이싱 내벽의 전체로 이동시키고, 원심력에 기초하는 압박 부재의 압축력이나 전단력 등의 에너지를 균일하게 부여할 수 있으며, 양호한 상태에서의 처리를 가능하게 하는 데에 그 목적이 있다. 그리고, 입자형 재료의 이동을 제어하여 입자형 재료를 균일하게 분산시키는 동시에, 상기 입자형 재료에 압박 부재의 압축력이나 전단력 등에 의한 에너지를 균일하게 부여하여 분쇄 등의 각종 처리를 효과적으로 행하도록 적정화가 도모된 케이싱 내 환경을 제공한다.

도1은 입자형 재료 처리 장치의 전체 단면도이고, 도2는 입자형 재료 처리 장치의 전방 덮개를 제거한 상태의 측면도이며, 도3a 내지 도3c는 압박 부재에 있어서의 분쇄 링의 배치 상태의 설명도이다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명이 채용한 기술 수단은, 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱 내에 회전축에 연동 연결된 회전체를 설치하고, 상기 회전체의 단부 엣지측에 소정 간격을 두고 대향 이격되는 복수의 압박 부재를 주위 지지시키고, 상기 회전체의 회전에 연계하여 상기 압박 부재를 선회시키고 케이싱 내벽면에 압박시켜 입자형 재료를 처리하도록 구성된 장치로서, 상기 압박 부재의 선회에 따라서 형성되는 원통형 영역에는 상기 원통형 영역 내에 상기 입자형 재료의 선회류 중심의 생성을 가능하게 하도록 상기 회전축의 연장 설치 등이 없는 공간 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명이 채용한 다른 기술 수단은, 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱과 상기 케이싱 내에 설치된 회전체를 각각 회전축에 연동 연결하여 회전 가능하게 구성하고, 상기 회전체의 단부 엣지측에 소정 간격을 두고 대향 이격되는 복수의 압박 부재를 주위 지지시키고, 상기 회전체의 회전에 연계하여 상기 압박 부재를 선회시키고 케이싱 내벽면에 압박시켜 입자형 재료를 처리하도록 구성된 장치로서, 상기 케이싱의 회전과 회전체의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 동방향으로 회전 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명이 채용한 다른 기술 수단은, 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱과 상기 케이싱 내에 설치된 회전체를 각각 회전축에 연동 연결하여 회전 가능하게 구성하고, 상기 회전체의 단부 엣지측에 소정 간격을 두고 대향 이격되는 복수의 압박 부재를 주위 지지시키고, 상기 회전체의 회전에 연계하여 상기 압박 부재를 선회시키고 케이싱 내벽면에 압박시켜 입자형 재료를 처리하도록 구성된 장치로서, 상기 장치의 회전 축심이 횡방향이 되도록 상기 회전체에 상기 압박 부재를 편측 지지형으로 지지하고, 상기 압박 부재의 선회에 수반하여 횡방향 원통형 영역이 형성되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 적당한 실시 형태로서 예시하는 입자형 재료 처리 장치에 기초하여 상세하게 설명한다.

도1 내지 도3c에 있어서, 가대(101) 위에 설치된 입자형 재료 처리 장치(1)는 가대(101)에 장착된 하우징(2)과, 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱(3)으로 구성되어 있다. 하우징(2)에는 주 회전축(201)과, 상기 주 회전축(201)을 내장한 상태로 끼워 넣어진 보조 회전축(202)이 일체로 되어 끼움 장착되어 있고, 소위 이중의 회전축 기구를 구성하고 있다. 상기 주 회전축(201)의 내부에는 축 밀봉 가스(G)(연속 처리의 경우에는 캐리어 가스를 겸함)를 공급하는 가스 공급관(205)과 처리물을 연속적으로 공급하는 경우의 재료 공급관(206)이 각각 이중관 구조의 형태로 배관되어 있다.

각각의 회전축(201, 202)의 일단부측에는 도시하지 않은 구동 기구에 연동 연결된 풀리(203, 204)가 배치되어 있고, 각각이 독립 회전 가능한 구성으로 되어 있다. 풀리(203, 204)의 회전 제어는 도시하지 않은 제어 장치에 의해서 동일 방향 또는 반대 방향으로 개별 제어 및/또는 어느 한 쪽의 회전 속도에 동기한 회전 제어가 행해지도록 되어 있다. 이 동기 회전 제어에 있어서의 회전축(201, 202)의 회전 비율은 미리 처리물의 종류, 처리 목적마다 설정한 회전 비율을 소정의 기억 수단에 기억시키고 임의로 선택할 수 있게 되어 있다. 반대 방향의 회전 비율은 주 회전축(201)[후술하는 회전체(4)]의 회전을 느리게 하고, 보조 회전축(202)[후술하는 케이싱(3)]의 회전을 빠르게 한 약 1 : 5를 기준치로 하고, 또한 동일 방향의 회전 비율은 주 회전축(201)의 회전을 빠르게 하고, 보조 회전축(202)의 회전을 느리게 한 각각 약 4 : 1 내지 18 : 1을 기준치로 하며, 처리물마다 처리 시간의 변화에 대응하여 경시적인 회전 속도의 증감 변화를 1블록(1회분 처리)으로서 설정해 둔다.

한편, 보조 회전축(202)의 타단부측에는 슬리브(211)를 거쳐서 상기 케이싱(3)을 구성하는 원통형의 용기(301)가 볼트(212)에 의해 부착되어 있다. 또한, 상기 주 회전축(201)의 타단부측에는 상기 용기(301) 내에 설치된 회전체(4)가 그 중심부를 너트(209)에 의해 끼움 장착 가능하게 부착되어 있다. 상기 회전체(4)는 그 중심부로부터 압박 부재(5)의 갯수와 동일한 수의 아암부가 방사형으로 연장 돌출된 형상으로 되어 있다. 그리고, 상기 용기(301)와 상기 회전체(4)는 각각 회전축(202, 201)의 회전에 연동하여 회전 가능하게 구성되어 있다. 도면 부호 207은 베어링 덮개이고, 210은 재료 공급관(206)에 공급된 처리물을 케이싱(3) 내에 공급하기 위한 공급구이다. 또한, 가스 공급관(205)으로부터 공급된 축 밀봉 가스(G)는 주 회전축(201) 및 주 회전축(201)에 끼워 맞춰진 슬리브(213)를 관통하여 설치된 복수의 공급로를 거쳐서 축 밀봉부(208)로부터 외부로 배출되게 되어 있다. 또, 구동원으로서의 모터는 각각의 회전축(201, 202)에 개별로 배치해도 좋지만, 하나의 모터로 상기 동기 회전 제어를 행하여도 좋음은 물론이다.

상기 용기(301)의 내주면에는 교환 가능한 원통형 내벽(302)이 착탈 가능하게 끼워져 설치되어 있다. 도면 부호 303은 보유 지지판, 304는 전방 덮개이고, 보유 지지판(303)은 전방 덮개(304)를 개방하고 용기(301) 내에 처리물을 투입하는 회분(回分) 처리의 경우에, 상기 처리물을 용기(301)로부터 유출시키지 않는 장벽을 형성하기 위한 것이다. 보유 지지판(303)은 중앙에 원형의 개구부를 갖는 대략 원반형의 부재이며, 용기(301)의 개구 단부면과 전방 덮개(304) 사이에 협지된 상태로 볼트(305, 305, …)에 의해서 고정되어 있다.

도면 부호 306은 전방 덮개(304)의 중심에 형성된 개방 구멍부에 부착된 하이로터 조인트이며, 상기 조인트(306)는 처리물을 연속 처리하는 경우에 가스 공급관(205)으로부터 용기(301) 내에 공급된 상기 캐리어 가스를 처리 후의 입자형 재료(미분체)와 함께 연속적으로 배출하기 위해서, 회전하고 있는 용기(301)와 이에 연결 접속되는 배관(도시 생략)을 연결하기 위한 것이다. 307은 전방 덮개(304)의 외주 방향으로 형성된 개구부에 부착된 배출용 플러그이며, 상기 배출용 플러그(307)는 처리물을 회분 처리하는 경우에 이를 제거하고 배출구로서 이용할 수 있게 되어 있다. 또, 상기 너트(209)는 연속 처리의 경우에는 구멍이 뚫린 것[공급구(210)]을, 그리고 회분 처리의 경우에는 구멍이 없는 것을 이용한다.

도면 부호 5는 압박 부재이며, 상기 압박 부재(5)는 주 회전축(201)의 회전 축심으로부터 등거리에 있는 상기 회전체(4)의 아암부 단부 엣지측에서 서로 등간격으로 대향 이격시키고, 총 3개의 부재가 그 일단부측이 편측 지지형으로 지지되어 있고, 타단부측은 중앙에 큰 개구부를 갖는 링형의 지지판(401)에 연결 지지되어 있다. 그리고, 주 회전축(201)의 회전에 따른 상기 회전체(4)의 회전에 연계하여 상기 압박 부재(5)를 선회시켰을 때, 전방 덮개(304)측에 개구부를 갖는 횡방향의 원통형 영역이 형성되게 되어 있고, 이 원통형 영역에는 상기 회전축(201)의 연장 설치 등 부재의 배치가 없는 공간 영역(6)이 형성되어 있다. 회분 처리의 경우에는 전술한 바와 같이 전방 덮개(304)를 개폐 조작하여 이 공간 영역(6)에 처리물을 투입한다. 연속 처리의 경우에는 상기 공급구(210)로부터 처리물을 투입한다. 또한, 연속 처리의 경우에는 공급로인 공급구(210)와 배출로인 상기 하이로터 조인트(306)가 상기 압박 부재(5)의 선회 축심 상에 배치되어 있다.

또한, 각각의 압박 부재(5)는 주 회전축(201)의 회전 축심과 평행하고 또한 등거리에 위치하는 지지축(502)과, 상기 지지축(502)에 회전 그리고 요동 가능하게 등간격으로 배치된 링 부재로서의 4개의 분쇄 링(501)과, 각 분쇄 링(501)의 간격을 유지하도록 개재시킨 분쇄 링(501) 보다도 직경이 작은 미끄럼배기3)에 의해서 구성되어 있고, 상기 회전체(4)의 회전에 연계하여 상기 분쇄 링(501, 501, …)이 원심력에 의해서 그 자체가 회전하면서 상기 원통형 내벽(302) 면에 접촉하도록 구성되어 있다. 또, 이 분쇄 링(501)은 회전 가능하게 구성되어 있지만, 이에 한정하지 않고 회전하지 않는 구성의 것이나, 반원 형상 등 임의의 형상의 것이어도 좋고, 요컨대 압박 부재(5) 자체는 회전체(4)에 대하여 회전 가능하고 또한 요동 가능하게 지지되고, 상기 회전체(4)의 회전에 수반하여 상기 원통형 내벽(302) 면에 접촉하고, 상기 내벽(302) 면과의 사이에 처리물을 개재하여 상기 처리물에 압박 부재의 압축력이나 전단력 등에 의한 (분쇄) 에너지를 부여할 수 있으면 된다. 또한, 배치하는 압박 부재(5)나 분쇄 링(501)의 수량 등도 도시한 것으로 한정하지 않고, 장치의 대소에 따라서 필연적으로 증감시키면 좋음은 물론이다.

도3a 내지 도3c는 상기 분쇄 링(501)의 배치 구성을 도시한 것이다. 전술한 바와 같이 인접하여 배치된 분쇄 링(501, 501) 사이에는 상기 미끄럼 링(503)을 개재시킴으로써 정확하게 분쇄 링(501)의 두께의 2배의 간격으로 이격시키고 있으며, 하나의 압박 부재(5)의 인접하는 분쇄 링(501, 501) 사이의 대응하는 위치에 다른 2개의 압박 부재(5, 5)의 분쇄 링(501, 501)이 각각 배치되도록 설정되어 있다. 즉, 도3a에 도시한 압박 부재(5)의 지지판(401)측(도면중 좌측 단부)에 배치된 분쇄 링(501)을 기준으로 하면, 상기 분쇄 링(501)의 두께분 만큼 어긋나게 한 위치에 도3b에 도시한 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)을 배치하고, 마찬가지로 분쇄 링(501)의 2개의 두께분 만큼 어긋나게 한 위치에 도3c에 도시한 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)을 배치하며, 그 선회시에 상기 원통형 내벽(302) 면에 대한 각 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)의 선회 궤도를 위상시킨 상태에서 분산 압박하는 구성으로 되어 있다.

이 때의 분쇄 링(501)이 분산 압박하는 구성은 도3a에 도시한 분쇄 링(501)의 선회에 의해서 압박되지 않는 상기 원통형 내벽(302)의 면 영역을 도3b와 도3c에 도시한 분쇄 링(501)이 압박하는 배치 관계, 즉 상기 원통형 내벽(302) 면에 대하여 각 압박 부재(5)의 각각의 분쇄 링(501)이 순차적으로 압박하는 복합된 압박 관계로 연속된 압박 면 영역을 형성함으로써, 분쇄 링(501)이 압박하지 않는 면 영역을 없애고, 어떠한 면 영역이든지 회전체(4)가 1회전하는 동안에 적어도 하나의 분쇄 링(501)이 압박하는 배치 관계로 구성되어 있다. 따라서, 분쇄 링(501)의 두께, 및 인접하는 분쇄 링(501) 사이의 간격은 상기 도시된 것으로 한정되지는 않는다. 또한, 분쇄 링(501)의 형상은 여기에 도시한 것 이외에, 상기 일본 특허 공개 평6-79192호 공보(미국 특허 제5373996호)에 게재된 각종 형상을 채용할 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서의 입자형 재료 처리 장치(1)는 가로 배치 형태의 것을 제시했지만, 이를 세로 배치로 해도 좋고, 그 경우는 상기 풀리(203, 204)측을 하방에, 그리고 상기 케이싱(3)측을 상방에 배치한다. 그 때, 처리물이 압박 부재(5)의 원심력의 작용을 받아 상방이 되는 상기 전방 덮개(304)측으로 이동한 후, 이것이 원활하게 상기 공간 영역(6)으로 이동하도록 상기 보유 지지판(303)과 내벽(302)의 회합부(코너부)를 만곡 형상으로 하는 등의 가공을 실시해 두는 것이 바람직하다.

서술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예의 형태에 있어서, 처리물을 상기 케이싱(3) 내에 공급하는 것인데, 본 발명의 케이싱(3) 내에는 상기 공간 영역(6)이 형성되어 있고, 이 공간 영역(6)에 처리물이 공급되게 되며, 건식 및 습식의 구별이 없고 또한 회분 처리는 물론 연속적인 처리도 가능하게 하는 장치(1)를 제공할 수 있게 되었다.

즉, 처리물을 연속적으로 분쇄 처리하는 경우에는 가동중인 입자형 재료 처리 장치(1)의 상기 재료 공급관(206)으로부터 상기 압박 부재(5)의 회전에 수반하여 발생하는 원심력이나 처리물의 선회류의 영향을 받는 일이 적은 공간 영역(6)의 중심부에 대하여, 연속적 또는 간헐적으로 처리물을 공급할 수 있게 되고, 상기 처리물은 케이싱(3) 내부에 균등하게 공급할 수 있으며, 압박 부재(5)의 원심력의 작용에 의해 순간적으로 내벽(302) 전체면으로의 균일한 분산이 이루어지게 된다. 또한, 회분 처리의 경우는 상기 전방 덮개(304)를 제거하고 보유 지지판(303)의 개구부로부터 상기 공간 영역(6)에 처리물을 투입하면 되고, 처리물이 매우 투입하기 쉽게 되어 있으며, 특히 장치(1)가 가로 배치이면 내벽(302)에 균등하게 투입하는 것을 가능하게 하고, 투입된 상기 처리물은 상기 전방 덮개(304)를 부착한 후 상기 입자형 재료 처리 장치(1)의 가동에 의해 순간적으로 상기 원통형 내벽(302)의 전체면에 균일하게 분산되는 동시에, 압박 부재(5)의 선회(교반 작용)에 의해 원통형 내벽(302) 면을 따른 선회류를 형성한다.

이와 같이 공급된 처리물은 압박 부재(5)의 회전에 따른 원심력의 작용에 의해, 그리고 상기 원통형 내벽(302) 면에 압박된 압박 부재(5)의 압축력·전단력에 의해 분쇄 처리된다. 즉, 압박 부재(5)가 회전하면 분쇄 링(501)은 원심력을 받아 외주 방향으로 요동하고, 분쇄 링(501)의 외주면은 원통형 내벽(302)에 압박되며, 약간이기는 하지만 미끄럼 이동하면서 상기 내벽(302)을 따라서 주 회전축(201)의 회전과는 반대 방향의 회전 운동을 행한다. 이에 따라, 내벽(302) 면과 분쇄 링(501)이 맞스치고, 이 사이에 들어간 처리물이 협지되며, 처리물은 분쇄 링(501)의 압축력·전단력 등의 분쇄 에너지를 받아 분쇄된다. 그 때, 압박 부재(5)의 선회에 의해서 형성되는 원통형 영역에는 상기 공간 영역(6)이 형성되어 있으므로, 분쇄되어 작아진 미립자는 그에 작용하는 원심력도 작아지므로, 인접하는 압박 부재(5)의 간극이나 인접하는 분쇄 링(501)의 간극을 통하여 압박 부재(5)의 선회의 영향을 받는 일이 적은 공간 영역(6)으로 이동한다. 따라서, 케이싱(3) 내에서는 압박 부재(5)의 선회에 수반하여 발생하는 처리물의 선회류와, 상기 처리물의 처리 상황에 따라서 각 처리물(각각의 분체)에 작용하는 원심력의 차이의 공동 작용에 의해, 중심부가 생성된 처리물의 양호한 순환 흐름 상태가 유지되고, 처리물의 균일 분산과 분쇄 에너지를 균일하게 부여하는 것의 균형이 잡힌 알맞은 순환 환경이 발생하게 되며, 처리물에 대하여 분쇄 링(501)의 균일한 분쇄 에너지를 부여하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 상기 원통형 영역을 유효하게 활용할 수 있게 되며, 가령 장치(1)를 세로 배치로 하고 상기 압박 부재(5)의 선회만으로 처리하는 경우에 있어서도, 처리물이 압박 부재(5)의 선회에 의해서 초래되는 원심력의 작용을 받아 상방이 되는 상기 전방 덮개(304)측으로 이동해도, 상기 처리물을 케이싱(3) 내의 일부에 체류시키지 않고 원활하게 상기 공간 영역(6)으로 이동시키고, 반복해서 케이싱 내벽(302) 면 전체에 균일하게 분산 이동시킬 수 있고, 분쇄 링(501)의 분쇄 에너지를 반복해서 처리물에 균일하게 부여하는 것이 가능해지며, 처리물의 이동을 균일 분산에 적합한 안정된 상태로 제어하여 적정화가 도모된 케이싱(3) 내 환경을 얻을 수 있다.

회전체(4)의 회전에 부가하여, 케이싱(3)을 회전시켜 입자형 재료 처리 장치(1)를 가동하는 경우의 회전 제어 방법에 대하여 설명한다. 이 경우에 있어서, 처리물은 상기 균일 분산과 분쇄 에너지를 균일하게 부여하는 것의 균형이 잡힌 적정화가 도모된 케이싱(3) 내 환경하에서 또한 상기 케이싱(3)의 회전에 따른 원심력의 작용과의 공동 작용을 받게 된다.

회전체(4)의 회전과 상기 케이싱(3)의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 동일 방향으로 회전 제어하는 경우에는 처리물의 물성, 처리 목적에 따라서도 다르지만, 예를 들어 상기 케이싱(3)의 회전 속도를 0.5 m/초 내지 1.5 m/초 범위내로 설정하고, 상기 회전체(4)의 회전 속도를 1.5 m/초 내지 25 m/초 범위내로 설정하여, 상기 회전체(4)의 회전 속도를 상기 케이싱(3)의 회전 속도보다도 고속으로 설정한 회전 제어로 행하도록 한다.

이에 따라, 처리물은 회전체(4)의 원심력의 작용과 함께 케이싱(3)의 원심력의 작용도 받게 된다. 따라서, 처리물의 이동 제어만을(이동을 좋게 하기) 위해서 필요 이상으로 회전체(4)의 회전수를 높일 필요가 없어진다. 또, 동일 방향의 선회를 받으므로, 상기 내벽(302) 면과 분쇄 링(501)의 사이에 개재될 때, 처리물의 흐트러짐이나 또는 공기의 기포가 많아지게 되는 것을 방지하고 으깨짐 상태를 감소시키며, 균일하게 압박하여 압축력·전단력 등에 의한 분쇄 에너지를 부여할 수 있는 환경 확보가 용이해진다. 게다가, 입자형 재료 처리 장치(1)가 횡방향으로 설치되어 있음으로써, 한층 더 알맞은 안정 상태에서 처리물의 이동을 제어할 수 있고, 균일 분산화가 더욱 도모되어 분쇄 링(501)의 분쇄 에너지를 처리물에 반복해서 부여할 수 있는 동시에, 특히 비중이 작은 분체의 경우나 처리량이 적은 입자형 재료를 습식 처리하는 경우에도, 처리물을 케이싱(3) 내의 일부에 정체시키게 되는 일이 없어진다.

또한, 상기 케이싱(3)의 회전과 회전체(4)의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 반대 방향으로 회전 제어하는 방법에 의해 입자형 재료 처리 장치(1)를 가동하는 경우에는 상기와는 반대로 상기 케이싱(3)의 회전 속도를 상기 회전체(4)의 회전 속도보다도 고속으로 설정한 회전 제어로 행하도록 한다. 이 경우의 회전체(4)의 회전 속도는 상기 케이싱(3)을 회전시키지 않는 것에 비해, 저속의 회전으로 제어하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 예를 들어 처리물에 필요 이상의 분쇄 에너지를 부여하거나 또는 처리물의 선회류를 어지럽히는 등, 회전 속도가 너무 큰 점에 기인하는 문제점을 없앨 수 있으며, 순환 흐름 상태를 유지할 수 있다.

상기와 같은 케이싱(3)과 회전체(4)의 동일 방향 또는 반대 방향의 회전 제어는 소정의 대응 비율로 상기 케이싱(3)과 상기 회전체(4)를 각각 회전시키는 조작 이외에, 양자의 회전을 동기시킨 회전 제어로 설정되어 있고, 또한 다양한 처리물의 물성이나 처리 목적에 대응하여 이들의 회전 비율을 소정의 기억 수단에 기억해 두도록 되어 있다. 예를 들어, 회분 처리를 연속해서 행하는 경우에, 처리물을 투입하는 공정에서는 케이싱(3)과 회전체(4)를 임의의 회전 속도까지 상승시키고(즉, 상대 속도=0), 처리 공정에서는 회전체(4)를 임의의 회전 속도까지 변화시킨 후 양자를 동기시켜 회전의 증감을 행하게 하고, 배출 공정에서는 케이싱(3)의 회전을 감속 또는 정지하여 회전체(4)의 (저속) 회전과 함께 필요에 따라서 하이로터 조인트(306)로부터의 흡인에 의해 배출하는 일련의 공정을 1블록으로서 기억해 둘 수 있다. 이와 같이 분립체 재료의 분쇄 처리 뿐만 아니라, 다른 2개 이상의 분립체 재료의 혼합 분쇄나 균일 분산, 분립체 재료와 액체의 혼합 분산, 또는 안료, 도료 등의 슬러리형 물질 등의 균일 분산 처리를 포함하는 각종 입자형 재료의 각종 처리 조작에 있어서도, 이들 설정으로부터 임의의 것을 선택하면 되며, 조작 실수 등을 방지하여 안정된 제품의 조제를 효과적으로 행할 수 있다.

또, 상기 각 압박 부재(5)를 구성하는 상기 분쇄 링(501)의 배치 구성은 하나의 압박 부재(5)에 있어서의 분쇄 링(501)과 다른 압박 부재(5)에 있어서의 분쇄 링(501)의 선회 궤도가 각각 상기 내벽면(302)에 대하여 위상시킨 상태에서 분산 압박하는 구성으로 배치되어 있으므로, 전술한 바와 같이 처리물(분쇄되어 작아진 미립자)은 인접하는 압박 부재(5)의 간극이나 인접하는 분쇄 링(501)의 간극을 통하여 상기 압박 부재(5)의 선회의 영향을 받는 일이 적은 공간 영역(6)으로 원활하게 이동할 수 있다.

게다가, 각 분쇄 링(501)의 선회 궤도를 위상시킨 상태에서 분산 압박하는 구성은 하나의 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)이 압박하는 면 영역과 다른 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)이 압박하는 면 영역의 복합된 압박 관계로 상기 내벽면(302)에 대하여 연속된 압박 면 영역을 형성하도록 구성되어 있다. 환언하면, 하나의 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)이 압박하지 않는 상기 내벽면(302)을, 다른 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)이 반드시 압박하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 도3a에 도시한 분쇄 링(501)의 선회 궤도와, 도3b에 도시한 분쇄 링(501)의 선회 궤도와, 도3c에 도시한 분쇄 링(501)의 선회 궤도가 각각 중합되지 않는 효율적인 압박을 행할 수 있고, 하나의 지지축(502)에 이들 분쇄 링(501)을 전부 밀착 상태로 배치한 것과 같이, 원통형 내벽(302) 전체 영역에서 분쇄 링(501)에 의한 압박을 행할 수 있다. 또한, 처리물은 상기 각 분쇄 링(501, 501)의 사이로부터 상기 공간 영역(6)으로 이동할 수 있으므로, 수직형 장치인 경우에 있어서 처리물을 용기(3) 내에 선회시키기 위해서 회전체(4)의 회전 속도를 특별히 고속으로 하여 상기 처리물을 상방으로까지 이동시킬 필요도 없어지며, 상기 케이싱(3) 내에서 처리물에 대하여 효율적으로 분쇄 에너지를 부여할 수 있다.

또, 각 압박 부재(5)에 있어서의 분쇄 링(501)의 수를 하나로 하고, 그들의 선회 궤도를 위상시킨 상태에서 분산 압박하는 구성으로 하며, 또는 하나의 압박 부재(5)의 분쇄 링(501)의 두께와 배치 간격을 각각 다르게 해도 좋고, 또한 압박 부재(5)의 배치 수량도 임의로 설정할 수 있다.

이와 같이 처리된 분립체 재료는 연속 처리의 경우에는 상기 하이로터 조인트(306)를 거쳐서 배출되고, 회분 처리의 경우에는 상기 배출용 플러그(배출구)(307)를 제거하여 배출된다.

건식의 연속 분쇄 처리의 경우에는, 공간 영역(6)에는 가스 공급관(205)을 거쳐서 공급구(201)로부터 캐리어 가스가 연속적으로 공급되고 있고, 상기 캐리어 가스는 압박 부재(5)의 선회에 수반하여 상기 공간 영역(6) 내부를 선회류(와류)를 형성하면서 회전 축심 방향[전방 덮개(304)의 방향]으로 이동하고, 하이로터 조인트(306)를 거쳐서 이에 연결 접속되어 있는 상기 배관을 지나서 시스템 밖으로 배출되고 있다. 상기 분쇄되어 공간 영역(6)으로 이동해 온 미립자는 상기 캐리어 가스의 와류에 동반되어 시스템 밖으로 배출되고, 상기 배관에 연결 접속된 배기 필터 등의 기체·고체 분리 장치(도시 생략)에 의해서 캐리어 가스와 분리·회수된다. 또, 필요에 따라서 흡인 수단을 연결 접속해도 좋다.

회분 처리의 경우에는 케이싱(3)의 회전을 정지시킨 상태에서 상기 회전체(4) 만을 약 2 m/초 이하의 저속으로 회전시킴으로써, 케이싱(3) 내의 처리물이 자동적으로 배출되게 된다. 이 때, 처리 후의 처리물의 물성에 따라서는 배출되기 어려운 경우도 있고, 그러한 경우에는 외부로부터 흡인함으로써 배출하거나, 또는 전방 덮개(304)와 보유 지지판(303)을 제거하고 긁어내어도 좋다.

본 발명은 상기 압박 부재(5)의 선회에 따라서 형성되는 원통형 영역에, 상기 원통형 영역 내에 상기 입자형 재료의 선회류 중심의 생성을 가능하게 하도록 상기 회전축(201)의 연장 설치 등이 없는 공간 영역(6)을 형성함으로써, 압박 부재(5)의 원심력의 작용과 케이싱(3) 내에 있어서의 선회류를 양호한 순환 흐름 상태로 유지하는 작용의 협동 작용에 의해 입자형 재료의 이동을 제어할 수 있고, 게다가 회분 처리 뿐만 아니라 연속된 처리도 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상기 케이싱(3)도 회전 가능하게 하고, 케이싱(3)의 회전과 회전체(4)의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 동방향으로 회전 제어하도록 구성함으로써, 압박 부재(5)와 케이싱(3)의 각각의 원심력의 작용을 개별로 조정할 수 있고, 또한 케이싱(3) 내의 입자형 재료를 동방향의 양호한 순환 흐름 상태의 선회류로 하여 그 이동을 제어할 수 있다.

또한, 그러한 입자형 재료 처리 장치(1)가 횡방향이 되도록 상기 압박 부재(5)를 상기 회전체(4)에 대하여 편측 지지형으로 지지시키고, 상기 압박 부재(5)의 선회에 수반하여 횡방향 원통형 영역이 형성되도록 구성되어 있음으로써, 케이싱 내벽(302) 면에 대하여 입자형 재료를 균등하게 분산하여 압박 부재(5)의 원심력의 작용을 부여할 수 있고, 게다가 압박 부재(5)의 선회에 따라서 형성되는 원통형 영역의 유효 이용을 도모할 수 있는 구성으로 할 수 있으며, 공간 영역(6)의 형성을 가능하게 할 수 있다.

따라서, 케이싱(3) 내에서의 이동 제어가 어려운 입자형 재료를 건식 또는 습식 처리하는 경우에도, 상기 입자형 재료를 케이싱(3) 내의 일부에 체류시키지 않고 케이싱(3) 내벽의 전체로 이동시키고, 원심력에 기초하는 압박 부재(5)의 압축력이나 전단력 등의 에너지를 균일하게 부여할 수 있고, 양호한 상태에서의 처리를 가능하게 하며, 이로써 입자형 재료의 이동을 제어하여 입자형 재료를 균일하게 분산시키는 동시에, 상기 입자형 재료에 압박 부재(5)의 압축력이나 전단력 등에 의한 에너지를 균일하게 부여하는 것의 균형이 잡힌 알맞은 안정 상태로 제어할 수 있으며, 케이싱(6) 내 환경의 적정화를 도모할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 입자형 재료를 케이싱 내의 일부에 체류시키지 않고 케이싱 내벽의 전체로 이동시키고, 원심력에 기초하는 압박 부재의 압축력이나 전단력 등의 에너지를 균일하게 부여할 수 있으며, 입자형 재료를 건식 또는 습식 처리하는 경우에 유용하다.

Claims (17)

1. 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱 내에 회전축에 연동 연결된 회전체를 설치하고, 상기 회전체의 단부 엣지측에 소정 간격을 두고 대향 이격되는 복수의 압박 부재를 지지시키고, 상기 회전체의 회전에 연계하여 상기 압박 부재를 선회시키고 케이싱 내벽면에 압박시켜 입자형 재료를 처리하도록 구성된 장치이며, 상기 압박 부재의 선회에 따라서 형성되는 원통형 영역에는 상기 원통형 영역 내에 상기 입자형 재료의 선회류 중심의 생성을 가능하게 하도록 상기 회전축의 연장 설치 등이 없는 공간 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이싱을 회전축에 연동 연결하여 회전 가능하게 구성하고, 상기 케이싱의 회전과 회전체의 회전을 각각 개별로 회전 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
3. 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱과 상기 케이싱 내에 설치된 회전체를 각각 회전축에 연동 연결하여 회전 가능하게 구성하고, 상기 회전체의 단부 엣지측에 소정 간격을 두고 대향 이격되는 복수의 압박 부재를 지지시키고, 상기 회전체의 회전에 연계하여 상기 압박 부재를 선회시키고 케이싱 내벽면에 압박시켜 입자형 재료를 처리하도록 구성된 장치이며, 상기 장치의 회전 축심을 횡방향으로 하는 동시에, 상기 케이싱의 회전과 회전체의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 같은 방향으로 회전 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 회전 제어는 상기 회전체의 회전이 상기 케이싱의 회전보다도 고속으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 압박 부재의 선회에 따라서 원통형 영역이 형성되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
6. 입자형 재료의 처리실을 형성하는 케이싱과 상기 케이싱 내에 설치된 회전체를 각각 회전축에 연동 연결하여 회전 가능하게 구성하고, 상기 회전체의 단부 엣지측에 소정 간격을 두고 대향 이격되는 복수의 압박 부재를 지지시키고, 상기 회전체의 회전에 연계하여 상기 압박 부재를 선회시키고 케이싱 내벽면에 압박시켜 입자형 재료를 처리하도록 구성된 장치이며, 상기 장치의 회전 축심이 횡방향이 되도록 상기 회전체에 상기 압박 부재를 편측 지지형으로 지지하고, 상기 압박 부재의 선회에 따라서 횡방향 원통형 영역이 형성되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
7. 제2항 또는 제6항에 있어서, 상기 케이싱의 회전과 회전체의 회전을 다른 회전 속도에 의해서 같은 방향 또는 반대 방향으로 회전 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 동방향의 회전 제어는 상기 회전체의 회전을 상기 케이싱의 회전보다도 고속으로 설정하여 구성하고, 상기 반대 방향의 회전 제어는 상기 케이싱의 회전을 상기 회전체의 회전보다도 고속으로 설정하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
9. 제2항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 제어는 상기 케이싱의 회전과 회전체의 회전이 소정의 대응 비율로 동기 회전 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
10. 제2항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 제어는 상기 케이싱과 상기 회전체의 회전의 대응 비율을 미리 복수 설정하고, 상기 설정치를 기억하는 기억 수단을 갖고, 처리하는 입자형 재료에 대응하여 상기 설정치가 선택 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
11. 제2항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 영역에는 상기 원통형 영역 내에 상기 입자형 재료의 선회류 중심의 생성을 가능하게 하도록 상기 회전축의 연장 설치 등이 없는 공간 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자형 재료의 공급 배출을, 연속적으로 행하는 것을 가능하게 하도록 상기 회전체측에 설치한 공급로와 상기 회전체와 대면하는 케이싱측에 설치한 배출로에 의해서 행하게 하고, 또한 상기 공간 영역에 대하여 입자형 재료를 공급하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 공급로와 배출로는 상기 압박 부재의 선회 축심 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 입자형 재료의 공급 배출을, 상기 회전체와 대면하는 쪽의 케이싱부를 개폐 가능하게 구성하고, 상기 개폐 부재의 개폐 조작에 의해 상기 공간 영역에 대하여 입자형 재료를 공급시키고, 상기 개폐 부재에 형성된 배출구에 의해서 입자형 재료의 배출을 행하게 하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
15. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압박 부재를, 상기 회전체에 지지시킨 지지축과 상기 지지축에 상기 케이싱 내벽면에 압박하도록 배치된 링 부재로 구성하여 복수 설치하는 동시에, 상기 링 부재는 하나의 압박 부재에 있어서의 링 부재와 다른 압박 부재에 있어서의 링 부재의 선회 궤도가 각각 케이싱 내벽면에 대하여 위상시킨 상태에서 분산 압박하는 구성으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 링 부재의 분산 압박 구성은 하나의 압박 부재의 링 부재가 압박하는 면 영역과 다른 압박 부재의 링 부재가 압박하는 면 영역의 복합된 압박 관계로 케이싱 내벽면에 대하여 연속된 압박 면 영역을 형성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.
17. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전체측을 하측으로 하고 상기 회전체와 대응하는 케이싱 벽면측을 상측으로 하며, 상기 처리 장치를 세로 배치로 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 입자형 재료 처리 장치.