KR20140125339A

KR20140125339A - 밀

Info

Publication number: KR20140125339A
Application number: KR20147002139A
Authority: KR
Inventors: 후미오 가토
Original assignee: 가부시키가이샤 츠카사
Priority date: 2011-12-18
Filing date: 2011-12-18
Publication date: 2014-10-28
Also published as: EP2662144A1; JPWO2013093952A1; EP2662144A4; CN103781553B; EP2662144B1; CN103781553A; JP6087296B2; WO2013093952A1; US20130186990A1; KR101803441B1; US9067212B2

Abstract

본 발명은 에너지 비용 대비 생산량이 적다는 종래 제트 밀의 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것이다. 본 발명의 밀(1)은 분쇄실(2)과, 분쇄실(2) 내에 배치된 회전축(3)과, 회전축(3)에 고정된 회전부재(4)를 갖는 회전체(5)과, 분쇄실(2)의 외각을 구성하는 케이싱(6)과, 분체와 기체를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)를 분쇄실(2)에 공급하기 위한 입구(7)와, 분쇄실(2)로부터 고체-기체 2상 흐름(K)을 배출하기 위한 출구(8)를 구비하며, 상기 케이싱(6)에, 내주면(9a)이 파형으로 형성된 원통형의 프레임체(9)를 설치하고, 입구(7)로부터 분쇄실(2)에 공급되는 고체-기체 2상 흐름(K)이 회전체(5)에 의해 가속되면서 분쇄실(2) 내에서 선회하며, 내주면(9a)에 선회하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 충돌함으로써 분체가 분쇄되고, 내주면(9a)을 갖는 프레임체(9)가 회전축(3)과 동축으로 배치되며, 케이싱(6)의 내주면과 인접하여 분체가 프레임체(9)와의 충돌에 의해 무작위한 움직임을 하여 분체들이 서로 충돌한다.

Description

밀{Mill}

본 발명은 식품, 화학품, 의약품 등의 분립체를 분쇄하는 밀(mill)에 관한 것이다.

종래의 제트 밀(충돌식 기류분쇄기)은 노즐로부터 제트 기류를 분쇄실 내로 분사하여 실내의 피분쇄물을 가속시키고 충돌판에 충돌시키는 발명(특허문헌 1 참조), 혹은 피분쇄물들을 서로 제트 기류로 충돌시키는 발명(특허문헌 2 참조)에 의해 원료를 분쇄하는 것이다. 제트 밀은 분쇄시의 온도 상승을 억제하여 잘게 분쇄할 수 있는 특징이 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개공보 제2002-59024호 특허문헌 2 : 일본 특허공개공보 제2003-88773호

그러나, 종래의 제트 밀에서는 에너지 비용 대비 생산량이 적은 것이 문제가 되고 있다. 이에, 본 발명은 에너지 비용 대비 생산량이 많은 밀(mill)을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 감안하여, 본 발명은 분쇄실과; 상기 분쇄실 내에 배치된 회전축과; 상기 회전축에 고정된 원반형상의 회전부재를 갖는 회전체와; 상기 분쇄실의 외각(外殼)을 구성하는 케이싱;을 구비하며, 상기 케이싱에, 내주면이 둘레방향으로 파형으로 형성된 면을 구비한 통형상의 프레임체를 상기 회전축과 동축상으로 설치하고, 상기 파형의 피치가 진폭보다도 크게 설정되며, 상기 회전부재가 환형 부재를 구비하고, 상기 분쇄실에 공급되는 분립체와 기체의 고체-기체 2상 흐름이 상기 케이싱과 회전체의 간극을 통해 상기 분쇄실로 도입되어, 상기 회전체에 의해 가속되면서 상기 분쇄실 내에서 선회하며 상기 내주면과 상기 환형 부재에 고체-기체 2상 흐름이 충돌함으로써 상기 분립체가 분쇄되는 것을 특징으로 하는 밀이다.

상기 간극의 입구 측에 충격 핀을 갖는 예비분쇄장치를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 환형 부재는 원형 고리형상 부재가 바람직하지만, 반드시 원이 아니어도 좋으며, 호 형상이어도 좋다. 예를 들면, 환형 부재는 환형으로 세워 설치되며 반지름 방향으로 연장되는 복수의 지지판과, 해당 지지판에 의해 연결되는 환형 부재를 구비하고, 그 회전력에 의해, 상기 고체-기체 2상 흐름을 선회시키며 상기 내주면에 대해 둘레방향으로부터 충돌시키는 것이 바람직하다.

상기 케이싱의 상기 입구측에 충격 핀을 갖는 예비분쇄장치를 구비하는 것이 바람직하다.

내주면의 파형은 규칙적인 것이 바람직하지만, 적절히, 불규칙적인 면을 마련하는 것도 가능하다. 이 경우, 내주면의 전부 또는 일부가 파형인 것이 바람직하다. 파형의 피치가 진폭보다도 크게 설정되는 것이 바람직하다.

이 밀은 인라인 분립체 공기이송장치나 비인라인 분립체 공기이송장치에 모두 적용가능하다. 인라인인 경우에는 분립체와 공기의 혼합기체의 공기수송라인 설비의 도중 또는 종단에 설치되며, 분쇄된 원료는 수송공기에 의해 수송되는 것이 바람직하다.

상기 환형 부재가 블레이드이며, 지지판과, 지지판에 의해 연결되는 원형 고리형 부재를 구비하고, 그 회전력에 의해, 상기 고체-기체 2상 흐름을 선회시키면서 상기 내주면에 대해 둘레방향으로부터 충돌시키는 것이 바람직하다.

청구항 1의 발명에 따르면, 파형 프레임이 선회하는 피분쇄물을 난반사함으로써, 입도를 잘게 할 수 있어 분쇄효과가 높아진다. 또한, 에너지 비용당 생산량이 높아진다. 종래 기술의 제트 기류의 분사구나 충돌판 등을 없앨 수 있어 장치를 컴팩트화할 수 있다.

청구항 2의 발명에 따르면, 사전에 예비분쇄를 함으로써, 분쇄실에서의 분쇄효과를 높일 수 있다.

청구항 3의 발명에 따르면, 고체-기체 2상 흐름의 선회효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밀의 정면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밀의 평면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밀의 내부를 나타낸 단면정면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면 평면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 밀의 내부를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5의 요부의 확대도.
도 7은 밀의 요부의 좌측면도.
도 8은 도 5 및 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 단면도.
도 9는 (a)는 예비분쇄장치를 구성하는 원형 고리형상 부재와 충격 핀의 좌측면도, (b)는 예비분쇄장치를 구성하는 상류측판과 충격 핀의 좌측면도.
도 10은 상기 밀의 변형예의 내부를 나타낸 종단면도.

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밀(1)은 도 1~도 4에 나타낸 바와 같이, 분쇄실(2)과, 분쇄실(2) 내에 배치된 회전축(3)과, 회전축(3)에 고정된 회전부재(4)를 갖는 회전체(5)와, 분쇄실(2)의 외각을 구성하는 케이싱(6)과, 분립체(PW)를 케이싱(6) 내로 도입하기 위한 입구(7a)와, 기체(A)를 케이싱(6) 내로 도입하기 위한 입구(7b)와, 분립체(PW)와 기체(A)를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)을 분쇄실(2)에 공급하기 위한 입구(7c)와, 분쇄실(2)로부터 고체-기체 2상 흐름(K')을 배출하기 위한 출구(8)를 구비하고 있다. 또한, 케이싱(6)에, 내주면(9a)이 파형으로 형성된 원통형의 프레임체(9)를 회전축(3)을 회전축(3)과 동축상으로 설치하고, 입구(7c)로부터 분쇄실(2)로 공급되는 고체-기체 2상 흐름(K)이, 회전체(5)에 의해 가속되면서 분쇄실(2) 내에서 선회하며, 내주면(9a)에 선회하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 충돌함으로써 분체가 분쇄되는 것을 특징으로 한다. 이하, 각 요소에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

분쇄실(2)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상류측에서 입구(7c)와, 하류측에서 출구(8)와 각각 연통되어 있다.

회전축(3)은 수직으로 배치되어 있다. 회전축(3)의 회전속도는 예를 들면 3000~7000RPM을 예로 들 수 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 회전부재(4)는 원반 위에 블레이드 형상의 구조체가 고정된 것으로, 회전축(3)과 직교하며 하류측에 연결된 하류측 원판(40)과, 회전축(3)과 직교하며 상류측에 연결된 상류측 원판(41)과, 하류측 원판(40)과 상류측 원판(41)을 서로 연결하는 회전축(3)과 평행한 연결핀(10)과, 상류측 원판(41)으로부터 상방으로 돌출되는 원형 고리형상으로 배치되어 반지름 방향으로 연장되는 복수의 지지판(43a)과, 지지판(43a)에 의해 수평상태로 고정되는 원형 고리판(43b, 43c)과, 하류측 원판(40), 상류측 원판(41), 연결 핀(10), 칸막이(45)에 의해 구획되는 부재내 공간(44)을 구비하고, 부재내 공간(44)은 칸막이판(45)의 외측영역에 있다. 원형 고리판(43b, 43c)은 도 3에서는 2단이지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 단(段) 수는 임의이다. 연결핀(10)은 하류측 원판(40)으로부터 하류측으로 돌출되어 있어도 좋다. 둥근 홈형상의 종단면이 U자 형상인 칸막이판(45)이 하류측 원판(40)의 하면과 상류측 원판(41)의 상면을 외주단보다도 내측영역에서 연결하고, 회전부재(4)의 내부 간극이 중공부로 되어 있으며, 그 중공부에 분체와 기체가 침입하지 않도록 하고, 또한 보강의 의미도 있다. 부재 내부 공간(44)은 분쇄실(2)과 연통하며, 그 일부를 구성한다. 회전체(4)보다 하측 영역의 부재는 분쇄실(2)에 공기를 도입하기 위한 구조이다. 또한, 원형 고리판(43b, 43c)을 원형 고리가 아니라 호 형상 부재로 하여도 좋다.

회전체(5)는 회전축(3)과 회전부재(4)를 포함하여 구성되는 것이다. 밀(1)은 공기(A), 분립체(PW)를 받아들여서 합류시켜 고체-기체 2상 흐름(K)으로 한 후, 연결핀(10)으로 분체를 분쇄하고, 회전체(5)로 고체-기체 2상 흐름(K)을 선회시키면서 프레임체(9)의 내주면(9a)에 충돌시킴으로써 분체를 분쇄하여, 분쇄물을 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K')이 배출되도록 구성되어 있는 것이다. 연결 핀(10)은 횡단면이 둥근 형태, 예를 들면 원형인 것이 바람직하다.

분쇄실(2)은 흡인 블로워(미도시)의 흡인 압력과 고속 회전하는 회전체(5)에 의해, 입구(7a, 7b)에 대해 흡입 풍량을 발생하며, 분립체(PW)와 공기(A)를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 입구(7c)를 통해 분쇄실(2)로 공급된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 분쇄실(2)에 공기를 도입하는 구조를 구비하고, 상류측 원반(41)의 하부에 원형 고리형상으로 돌출하는 원형 고리형상 부재(6a)를 구비하고 있다. 이 원형 고리형상 부재(6a)는 상류측 원판(41)과 평행으로 배치되며, 중앙에 판재(6b)를 구비하고 있다. 원형 고리형상 부재(6a)는 지지구(6c)에 고정되며, 지지구(6c)는 판재(6b)로 연결되어 있다. 지지구(6c)가 모터(14)를 지지한다. 이 지지구(6c)는 둘레방향으로 소정 간격 또는 적정 간격으로 설치되어 있으며, 그 간극이 통로를 구성한다. 지지구(6c)는 원형 고리형상 판재(6d)와 연결되어 있으며, 원형 고리형상 판재(6d)는 상하로 높이를 조정할 수 있는 나사 등에 의한 댐퍼를 구비하고 있다. 이로써, 원형 고리형상 부재(6a) 하면과의 간극의 크기를 조정함으로써, 통로(6b)에 유입되는 공기의 유량 조정이 가능하다. 즉, 원형 고리형상 판재(6d)는 통로로부터 흡입되는 공기의 양과, 배관(17)으로부터 흡입되는 공기의 양을 조절하기 위한 풍량조절댐퍼(링 플레이트)이다.

입구(7a)는 분립체(PW)의 투입구이다. 입구(7b)는 복수 군데 설치되고, 공기(A)의 도입구이며, 필터가 설치되어 있다. 본 실시형태의 밀(1)은 특징이 있는 회전체(4)를 구비함으로써, 종래 기술의 제트 기류의 분사구, 충돌판 등이 없는 것이 특징이다.

출구(8)에는 흡입 블로워(도시 생략)가 접속되며, 이 흡인 블로워가 공기를 흡인함으로써, 입구(7a, 7b)로부터 각각 분립체(PW)와 공기(A)가 공급되도록 되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 특징적인 구성인 곡면형상의 내주면(9a)을 갖는 프레임체(9)가 회전축(3)과 동축으로 배치되도록 케이싱(6)의 내벽에 고정되며, 또한, 간극을 마련하여 케이싱(6)의 내주면과 인접해 있다. 내주면(9a)은 파형 곡면이며, 축방향의 양단에 각각 끝면을 구비한다. 이 파형 곡면은 원주방향으로 끝이 없는 곡면이며, 원주방향을 따라 주기적 변화를 나타내는 파동을 형성한다. 고체-기체 2상 흐름(K)의 압축팽창이 둘레방향을 따라 이루어지는 것이 특징이다. 분체가 프레임체(9) 혹은 회전부재(4)와 충돌하거나, 분체들이 서로 충돌하는 일도 있다. 원주에 따른 진폭은 일정값으로 제한되는 것이 바람직하고, 피치(주기)도 일정값인 것이 바람직하다. 평균 파고는 원통형상이 되는 것이 바람직하다. 형성되는 산 또는 골의 수는 여기에서는 20개이지만, 설정조건에 따라 적절한 수로 설정될 수 있다. 또한, 피치가 진폭보다도 크게 설정되어 있다.

여기에서는 피치(P)(산의 정점간의 간격, 또는 골의 최하점간의 간격)는 50~200mm, 진폭(H)(반지름 방향의 최대지름과 최소지름의 차)은 5~20mm가 바람직하다. 피치(P)와 진폭(H)의 비율은 2.5~40, 5~30, 특히 6~15가 예시되는 것이 바람직하다. 내주면(9a)의 높이 또는 프레임의 높이(축방향의 길이)는 원형 고리판(43b, 43c)의 단수(段數)에 따라 변한다. 도 3에서는 2단이지만, 1단, 또는 3단 이상의 경우도 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 2단인 경우, 높이는 70~300mm가 바람직하다. 이들 수치범위는 분쇄실(2)의 직경, 분립체의 종류와 같은 설계 조건에 따라 변경되는 일도 있으며, 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 프레임체(9)는 판금 가공이 가능하여, 기계가공물보다도 비용을 삭감할 수 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 프레임체(9)는 회전축(3)의 둘레에 환형으로 배치되며, 회전축(3)과 동축이다. 프레임체(9)의 재질은 금속이 바람직하지만, 세라믹이나 경질플라스틱 등 다른 재질이어도 좋다. 프레임체(9)에는 구멍이 형성되어 있지 않아, 기체나 분립체 등의 고체가 통과할 수 없는 비투과형 구조이다. 본 실시형태에서는 프레임체(9)는 원주방향으로 골과 산이 교대로 형성된 파형이 주기적으로 형성된 것인데, 프레임체(9)의 파형은 불규칙적으로 형성된 것이어도 좋다.

그런데, 일반적인 제트 밀의 능력은 37kW의 동력(컴프레셔)을 사용하여 밀가루 10μm 정도로 10~50kg/hr 정도의 처리능력이다. 이에 비해, 본 실시형태의 밀(1)에서는 40kW의 동력을 사용하여, 50μm 이하 입경의 밀가루가 100~200kg/hr로 배출되는 처리능력의 것을 예시할 수 있다. 제품(분쇄물)의 용도나 가치가 입경에 따라 달라지므로, 단독 비교는 곤란하지만, 에너지 비용 대비 생산량은 증대되는 것이 실증되고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 밀(1)은 가대(13)를 구비하며, 이 가대(13)에 케이싱(6)이 고정되어 있다.

도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 케이싱(6) 내에 고정된 모터(14)에 의해 회전축(3)이 회전구동되도록 되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 케이싱(6)의 상부에는 개폐문(15)과, 개폐문(15)을 회동시키는 힌지(15a)를 구비하며, 록킹장치(16)로 케이싱(6)에 록킹될 수 있도록 되어 있다, 힌지(15a) 내에는 스프링(15b)이 설치되며, 상방으로 탄성지지력이 발생하도록 설정되어 있어, 안전성을 배려하고 있다,

입구(7b)로부터 도입된 공기(A)를 상부로 수송하는 배관(17)이 마련되어 있다. 분체의 입구(7a)가 이 배관(17)에 마련되어 있다. 배관(17)을 통해 수송되는 공기(A)에 분립체(PW)가 혼합되어 고체-기체 2상 흐름(K)을 형성하도록 되어 있다.

배전부(18)가 모터(14)와 접속되어 있다.

이상 설명한 밀(1)의 동작에 대해 설명한다. 밀(1)은 록킹장치(16)를 사용하여 개폐문(15)을 닫고 사용한다. 개폐문(15)은 분쇄실(2), 회전축(3), 회전부재(4), 회전체(5) 등을 유지보수할 때에 사용하는 것이다.

먼저, 도시하지 않은 블로워의 작용으로 인해, 출구(35)에 흡입력이 작용하며, 모터(14)에 의해 회전체(5)가 일체적으로 회전한다. 그리고, 분쇄하고 싶은 원료가 되는 분립체(PW)는 입구(7a)로부터 공급되며, 기체(A)가 입구(7b)로부터 공급된다. 입구(7b)에 공급된 기체(A)는 필터에 의해 케이싱(6) 내로 쓰레기 등이 들어가지 않도록 청정한 공기만을 도입하고 있다. 이 기체(A)는 그 일부가 배관(17)을 거쳐 입구(7a)로부터 공급된 분립체(PW)와 혼합되며, 기타 공기(A)는 통로(6b)를 거쳐 연결핀(10)의 바로 앞에서 합류하여, 분립체(PW)를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 형성된다. 고체-기체 2상 흐름(K)이 회전하는 연결핀(10)을 통과할 때에, 충격을 받아 잘게 분쇄되어 원하는 입도로 정립됨으로 인해 예비 분쇄가 이루어져서, 분쇄실(2)에 도입된다. 이 때의 유속은 31m/s, 유량은 25m³/min을 예시할 수 있다.

이어, 고체-기체 2상 흐름(K)이 회전부재(4)의 외주면과 내주면(9a) 사이의 간극에서 선회하면서 상승하여 본분쇄된다. 그리고, 고체-기체 2상 흐름(K)이 모터(14)에 의해 회전구동되는 회전체(5)의 회전에너지에 의해 선회방향(R)(도 2 참조)으로 선회되면서 M방향(도 4 참조)으로 이동한다. 이 때의 유속은 28m/s, 유량은 25m³/min을 예시할 수 있다. 유속이 공급속도보다도 감속하는 것은 충돌, 저항 등으로 인한 에너지 손실이 있기 때문이다. 그러나, 내주면(9a)이 파형면이기 때문에, 분쇄효과에 대한 에너지 손실이 적어지는 효과가 있다. 고체-기체 2상 흐름(K)이 선회이동할 때에, 파형의 내주면(9a)과 충돌하고, 또한, 고체-기체 2상 흐름(K)에 포함되는 분체들끼리 서로 충돌하면서 M방향으로 수송되어 분쇄실(2)의 상부에 도달하고, 풍속을 타고 출구(8)로부터 미세가루(제품) 형태로 배출된다.

한편, 분립체가 무거운 것, 큰 것(좀 더 분쇄할 수 있는 것)은 속도를 잃어 화살표 K와 같이 하강하며, 회전으로 인한 원심력에 의해, 중심으로부터 외측을 향해 기체의 흐름(기압차)이 형성됨으로써 외측으로 수송되며, 재차, 회전하는 지지판(43a), 원형 고리판(43b, 43c), 고정된 내주면(9a)에 닿아 분쇄되어, 또한 상승한다.

내주면(9a)의 파형은 산과 골이 원주방향을 따라 교대로 형성됨으로써, 블레이드 형상의 회전부재(4)와의 사이에 넓은 통로와 좁은 통로가 교대로 형성되고, 회전부재(4)의 회전으로 인한 원심력으로 고체-기체 2상 흐름(K)을 외측으로 밀어주며, 내주면(9a)에 의해 고체-기체 2상 흐름(K)이 초고속으로 원주방향으로 압축과 팽창을 반복한다. 이와 같이, 분립체(PW)가 혼란스런 움직임을 함으로써, 그로 인해 분립체(PW)가 효율적으로 분쇄된다. 분립체(PW)들끼리도 서로 충돌함과 아울러, 분립체(PW)가 회전부재(4)의 지지판(43a), 원형 고리판(43b, 43c), 연결핀(10), 내주면(9a)과 충돌하여 효율적으로 분쇄된다. 내주면은 곡선이 바람직하지만, 직선으로 이루어진 톱니파형이어도 좋다.

내주면(9a)의 파형의 피치가 진폭보다도 크게 설정되어, 고체-기체 2상 흐름의 저항을 적게 하며, 산을 넘을 수 없는 고체-기체 2상 흐름이 골에 체류하는 것을 방지할 수 있어, 고체-기체 2상 흐름의 선회효과를 높일 수 있다.

내주면(9a)이 평면이면, 일정한 흐름이 되어, 분쇄는 연결핀(10)에 의해 분쇄되기 때문에, 미립자가 되지 않을 우려가 있다. 프레임체(9)의 내주면에 기계가공된 톱니모양의 들쑥날쑥한 미세한 홈을 형성하는 것도 생각해 볼 수 있는데, 이와 같은 홈은 파형의 피치가 홈 폭보다도 작아 가루로 메워지기 쉽다. 이에 비해, 파형 내주면(9a)을 구비한 밀(1)에서는 청소하기가 쉽고, 또한, 고체-기체 2상 흐름의 흐름 방향에 대해 파형 곡면을 구성하므로, 가루막힘 등을 방지할 수 있다.

개폐덮개(15)는 스프링(15b)의 작용으로 인해, 상방으로 뜨도록 힘을 받아, 힌지(15a)를 중심으로 회전하여 수평으로 이동하여 열리도록 되어 있다. 개폐덮개(15)는 스프링(15b)이 없으면, 묵직하여 조작이 힘들지만, 힘도 필요 없으며 안전하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 밀(1)에서는 파형의 내주면(9a)을 구비한 프레임체(9)를 채용함으로써, 종래의 제트 밀에 비해 에너지 비용당 생산성을 높일 수 있는 것이다. 또한, 본 실시형태의 밀(1)에서는 종래기술의 제트 기류의 분사구, 충돌판 등을 없앨 수 있어 장치를 콤팩트하게 할 수 있다.

상기 효과가 발휘되는 상세한 메카니즘은 확실하지는 않지만, 발명자는 다음과 같이 추찰하고 있다. 즉, 프레임체(9)의 내주면(9a)을 파형으로 함으로써, 분체를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)의 선회방향(R)에 대한 내주면(9a)의 각도가 변화하고, 이로써 고체-기체 2상 흐름(K)의 압축과 팽창이 반복되어 단면적 변화가 상당히 크고, 내주면(9a)에 의해 주기적인 난류가 발생하여 고체-기체 2상 흐름(K)의 흐름이 내주면(9a)에 의해 무작위로 반사된다. 또한, 고체-기체 2상 흐름(K)이 프레임체(9)와 충돌할 때에 분쇄되며, 또한, 고체-기체 2상 흐름(K) 내의 분립체들이 서로 충돌하여 분쇄되게 된다. 이로써, 고체-기체 2상 흐름(K)의 입도가 한층 작아지고 가루화가 훨씬 촉진될 것으로 생각된다. 또한, 프레임체(9)는 고체-기체 2상 흐름(K)이 통과될 수 없는 금속 등의 비개구 고체이므로, 분체의 내주면(9a)에 대한 난반사가 확실하게 되어, 에너지 비용당 분쇄효율이 높아진다.

또한, 내주면(9a)은 전체둘레에 파형의 산과 골이 형성되어 있는데, 일부에 비파형, 예를 들면 평탄한 표면이나 경사면 등을 형성한 것이어도 좋다.

또한, 예비분쇄장치인 연결핀(10)을 구비하므로, 미리 분체를 분쇄해 둠으로써, 분쇄의 부하를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 밀은 제 1 실시형태의 밀(1)과 동일한 구조이어서 공통적이지만, 차이점으로서는 회전축(3)을 수평으로 배치한 가로형의 밀인 점, 또한, 개폐문(15)이 스프링으로 들뜨도록 하고 있지 않은 점이다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 밀의 설명 및 도시는 제 1 실시형태의 설명 및 도면을 원용하며, 기본적으로는 대응하는 번호를 100번대로 한다. 그 효과도 제 1 실시형태와 마찬가지이지만, 중력이 걸리는 방법이 고체-기체 2상 흐름(K)에 대해 달라지는 점에 유의하길 바란다.

본 발명의 제 3 실시형태에 따른 밀(101)은 제 1 실시형태와 고체-기체 2상 흐름(K)의 형성형태가 서로 다르며, 또한, 제 2 실시형태와 마찬가지로 회전축이 수평인 것은 공통이다. 도 5~도 10에 나타낸 바와 같이, 밀(101)은 분쇄실(102)과, 분쇄실(102) 내에 배치된 회전축(103)과, 회전축(103)에 고정된 회전부재(104)를 갖는 회전체(105)와, 분쇄실(102)의 외각을 구성하는 케이싱(106)과, 분체와 기체를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)을 분쇄실(102)에 공급하기 위한 입구(107)와, 분쇄실(2)로부터 고체-기체 2상 흐름(K')을 배출하기 위한 출구(108)를 구비하고 있다. 또한, 케이싱(106)에, 내주면(109a)이 파형으로 형성된 원통형의 프레임체(109)를 설치하고, 입구(107)로부터 분쇄실(102)로 공급되는 고체-기체 2상 흐름(K)이, 회전체(105)에 의해 가속되면서 분쇄실(102) 내에서 선회하며, 내주면(109a)에 선회하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 충돌함으로 인해 분체가 분쇄되는 것을 특징으로 한다. 이하, 각 요소에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

분쇄실(102)은 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상류측(도 5 및 도 6의 우측)에서 도입구(102a)와, 하류측(도 5 및 도 6의 좌측)에서 도출구(102b)와 각각 연통되어 있다. 도입구(102a)는 입구(107)와도 연통한다. 도출구(102b)는 출구(108)와도 연통한다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 회전축(103)은 수평으로 배치되어 있다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 회전부재(104)는 회전축(103)과 직교하며하류측으로 연결된 하류측 원판(140)과, 회전축(103)과 직교하며 상류측으로 연결된 상류측 원판(141)과, 하류측 원판(140)과 상류측 원판(141)을 연결하는 회전축(103)과 평행한 지지판(143a)과, 지지판(143a)을 연결함으로써 강도를 보강하는 원형 고리형상의 보강판(143)과, 하류측 원판(140), 상류측 원판(141), 지지판(143a), 원형 고리판(143b, 143c)에 의해 구획되는 부재내 공간(144)을 구비하고 있다. 지지판(143a)은 고정핀(142a)(도 8 참조)으로 하류측 원판(140)과 상류측 원판(141)에 상류측단과 하류측단이 각각 고정되어 있다. 부재내 공간(144)은 분쇄실의 일부를 구성한다. 고체-기체 2상 흐름(K)이 회전부재(104)의 내부에 침입될 수 있도록 되어 있는데, 지지판(143a)의 내측영역에 원통형의 칸막이부재를 마련하여, 내부에 분체가 침입하지 않도록 설계하여도 좋다.

회전체(105)는 회전축(103)과 회전부재(104)를 포함하여 구성되는 것이다. 밀(101)은 고체-기체 2상 흐름(K)을 받아들여, 회전체(105)가 고체-기체 2상 흐름(K)을 선회시키며 프레임체(109)의 내주면(109a)에 충돌시킴으로써 분체를 분쇄하고, 분쇄물을 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K')이 배출되는 것이다.

분쇄실(102)은 흡인 블로워(미도시)의 흡인압력과 고속회전하는 회전체(105)에 의해, 입구(107)에 대해 흡입 풍량을 발생시켜, 분립체(PW)를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 입구(107)를 통해 분쇄실(2)로 공급된다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 케이싱(106)의 도입구(102a)의 왼쪽부분에 원형 고리형상으로 돌출하는 원형 고리형상 부재(106a)를 구비하고 있다. 이 원형 고리형상 부재(106a)는 상류측 원판(141)과 평행으로 배치되어, 내측 좌면 영역이 상류측 원판(141)의 우면(右面) 영역과 서로 마주본다.

입구(107)는 배관(미도시)에 의해 공기수송되어 오는 고체-기체 2상 흐름(K)을 받아들여 도입구(102a)에 도입하는 것이다. 본 실시형태의 밀(1)에는 종래기술의 제트 기류의 분사구나 충돌판 등이 없는 것이 특징이다.

출구(108)에는 흡인 블로워(미도시)가 접속되며, 이 흡인 블로워가 공기를 흡인함으로써, 입구(107)로부터 고체-기체 2상 흐름(K)이 공급되도록 되어 있다.

도 5, 도 6 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 특징적인 구성인 내주면(109a)을 갖는 프레임체(109)가 회전축(103)과 동축으로 배치되며, 간극을 마련하여 케이싱(106)의 내주면과 인접하고 있다. 설명은 제 1 실시형태의 프레임체(9)를 원용한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 단면도에서는 프레임체(109)와 케이싱(106) 사이에 간극이 형성되는데, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 케이싱(106)과 프레임체(109) 사이에는 스페이서가 있어, 간극에 분체가 들어가지 않도록 되어 있다.

도 5, 도 6 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 원형 고리형상 부재(106a)로부터 회전축(3)과 평행한 방향으로 돌출하도록 환형으로 배치된 제 1 핀(110)과, 상류측 원판(41)의 우측면에 제 1 핀(110)과 간극을 형성하여 맞물리도록 환형으로 배치되어, 회전축(103)과 평행한 방향으로 돌출하는 제 2 핀(111)을 갖는 예비분쇄장치(112)를 구비하고 있다. 고정된 제 1 핀(110)에 대해 제 2 핀(111)이 상대회전함으로써, 분체가 충격파쇄되도록 되어 있다. 분쇄실(102)의 입구에 예비분쇄장치(112)를 구비하고 있으므로, 밀(101)을 콤팩트하게 할 수 있음과 아울러, 분쇄실(102) 내에서도 본분쇄의 효과를 높이고 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 회전축(103)이 가대(113)에 고정된 모터(114), 구동벨트(114a)로 구동되도록 되어 있다.

이상 설명한 밀(101)의 동작에 대해 설명한다. 먼저, 분쇄하고 싶은 분체를 포함하는 고체-기체 2상 흐름(K)이 입구(107)에 공급되어 도입구(102a)로 도입된다. 도입구(102a)에 공급된 고체-기체 2상 흐름(K)이 예비분쇄장치(112)에 도입된다. 고체-기체 2상 흐름(K)이 예비파쇄장치(112)를 통과할 때에, 제 1 핀(110)과 제 2 핀(111) 사이를 빠져나가는데, 그 때, 고정된 제 1 핀(110) 및 회전하는 제 2 핀(111)으로부터 충격을 받아 잘게 분쇄되어 원하는 입도로 정립되고나서 분쇄실(102)로 도입된다. 그리고, 고체-기체 2상 흐름(K)이 모터(114)에 의해 회전구동되는 회전체(105)의 회전에너지에 의해 선회방향(R)(도 7 참조)으로 선회되면서 도 5 및 도 6의 왼쪽방향으로 이동한다. 지지판(143a)이 선회날개로서 기능한다. 유속이 공급속도보다도 감속하는 것은 충돌, 저항 등으로 인한 에너지 손실이 있기 때문이다. 그러나, 내주면(109a)이 파형면이기 때문에, 분쇄효과에 대한 에너지 손실이 적어지는 효과가 있다. 고체-기체 2상 흐름(K)이 선회이동할 때에, 파형의 내주면(109a)과 충돌하며, 또한, 고체-기체 2상 흐름(K)에 포함되는 분체들이 서로 충돌하면서 도 5 및 도 6의 왼쪽방향으로, 도출구(102b)에 도달하며, 출구(108)로부터 미세가루(제품) 형태로 배출되는 것이다.

도 10에 나타낸 변경형태에서는 도출구(108)의 용적을 크게 하여 분급장치(118)를 설치하고 있다. 이 분급장치(118)는 회전축(181)과, 회전축의 둘레에 방사상으로 배치된 복수의 날개부재(182)와, 회전축(181)을 구동하는 모터(183)와, 날개부재(182)의 선단부를 선회가능하게 지지하는 지지부재(184)를 구비하고 있다. 날개부재(182)가 회전함으로써, 목적 입경을 초과하는 분립체가 분쇄실(102)로 되돌아가게 되어, 목적 입경 이하의 분립체가 도출구(102b)로 배출되도록 되어 있다.

고체-기체 2상 흐름(K)의 구성요소인 분체의 회전방향과 평행하게 중력이 가해지며, 단순한 원통형인 경우에는 분체가 저면 등의 일부 영역에 체류할 우려가 있는데, 본 실시형태에 따르면, 파형의 내주면(9a)이므로, 단순한 원통면에 비해 원형 고리판(143b, 143c)에 의한 분립체의 긁어올리기 효과가 발생하므로, 분체가 상방으로 확산하여 체류를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 다양한 변형, 치환, 결손 등을 가할 수 있는 것이며, 그들 변형물 등도 본 발명의 기술적 범위에 포함되게 된다. 예를 들면, 프레임체(109a)의 내주면의 직경, 피치, 진폭, 높이 등은 적절히 변경될 수 있다. 또한, 회전축(103)은 수평 또는 수직으로 설치되어 있는데, 상황에 따라, 경사지게 설치하여도 좋다.

본 발명의 밀(mill)은 식품, 화학품, 의약품, 복사기 토너 등의 분립체, 예를 들면 밀가루, 메밀, 콩, 팥, 커피콩, 옥수수, 건면, 쌀과자, 면단재(麵端材) 등을 분쇄하는 데에 이용된다.

1 : 밀(mill) 2 : 분쇄실
3 : 회전축 4 : 회전부재
5 : 회전체 6 : 케이싱
PW : 분립체 7a : 입구
7b : 입구 7c : 입구
K' : 고체-기체 2상 흐름 8 : 출구
9a : 내주면 9 : 프레임체
K : 고체-기체 2상 흐름 40 : 하류측 원판
41 : 상류측 원판 10 : 연결핀
43a : 지지판 43b, 43c : 원형 고리판
44 : 부재내 공간 45 : 칸막이판
6a : 원형 고리형상 부재 6b : 통로
6c : 지지구 6d : 환형 판재
13 : 가대 14 : 모터
15 : 개폐문 15a : 힌지
15b : 스프링 16 : 록킹장치
17 : 배관 18 : 배전부
101 : 밀 102 : 분쇄실
102a : 도입구 102b : 도출구
103 : 회전축 104 : 회전부재
140 : 하류측 원판 141 : 상류측 원판
143a : 지지판 142a : 고정핀
143b, 143c : 원형 고리판 144 : 부재내 공간
105 : 회전체 106 : 케이싱
106a : 원형 고리형상 부재 K, K' : 고체-기체 2상 흐름
107 : 입구 108 : 출구
109a : 내주면 109 : 프레임체
110, 111 : 충격핀 112 : 예비분쇄장치
114 : 모터 114a : 구동벨트
115 : 덮개 115a : 힌지
116 : 록킹장치 118 : 분급장치
181 : 회전축 182 : 날개부재
183 : 모터 184 : 지지부재

Claims

분쇄실과;
상기 분쇄실 내에 배치된 회전축과;
상기 회전축에 고정된 원반형상의 회전부재를 갖는 회전체와;
상기 분쇄실의 외각을 구성하는 케이싱;을 구비하며,
상기 케이싱에, 내주면이 둘레방향으로 파형으로 형성된 면을 구비한 통형의 프레임체를 상기 회전축과 동축상으로 설치하고, 상기 파형의 피치가 진폭보다도 크게 설정되며,
상기 회전부재가 환형 부재를 구비하고,
상기 분쇄실에 공급되는 분립체와 기체의 고체-기체 2상 흐름이 상기 케이싱과 회전체의 간극을 통해 상기 분쇄실에 도입되어, 상기 회전체에 의해 가속되면서 상기 분쇄실 내에서 선회하며 상기 내주면과 상기 환형 부재에 고체-기체 2상 흐름이 충돌함으로써 상기 분립체가 분쇄되는 것을 특징으로 하는 밀.
제 1 항에 있어서,
상기 간극의 입구 측에 충격 핀을 갖는 예비분쇄장치를 구비한 밀.
제 1 항에 있어서,
상기 환형 부재는 환형으로 세워 설치되며 반지름 방향으로 연장되는 복수의 지지판과, 해당 지지판에 의해 연결되는 환형 부재를 구비하고, 그 회전력에 의해, 상기 고체-기체 2상 흐름을 선회시키며 상기 내주면에 대해 둘레방향으로부터 충돌시키는 밀.