KR20240013119A - 디스크형 분쇄기 및 분쇄 방법 - Google Patents

Abstract

고속으로 회전 가능한 한 쌍의 디스크를 가진 디스크형 분쇄기를 제공한다.　디스크형 분쇄기에 있어서, 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 간극 영역 S에서의 디스크 회전축 측의 제1 영역 S1에 피분쇄물이 공급되고, 간극 영역 S 중 제1 영역 S1에서의 최소 간극 G1min은 간극 영역 S 중 제1 영역 S1의 외측의 제2 영역 S2에서의 최소 간극 G2min보다 넓게 설정되고, 분쇄부(2c)가 상대면(2a) 중 제2 영역 S2에 대응하는 부분에 형성되어 있다.　한 쌍의 디스크(2, 3)의 각각은, 제1 영역 S1 측의 중앙 디스크부(21)와 제2 영역 S2 측의 분쇄 디스크부(22)로 이루어지고, 분쇄 디스크부(22)는 상대면(2a)과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부(2w)를 갖는다.

Description

디스크형 분쇄기 및 분쇄 방법

본 발명은 디스크형 분쇄기 및 이를 사용한 분쇄 방법에 관한 것이다.

분쇄는, 고체상의 피분쇄물에 외력을 가함으로써 피분쇄물을 파괴하여 미세하게 하여, 그 입경의 감소나 표면적의 증대를 도모하는 기계적 조작이다.　분쇄에서의 피분쇄물에 대한 외력의 작용으로서는, 압축, 충격, 전단, 마찰 등이 있다.　분쇄는, 분쇄 후의 목표 입경에 따라, 해쇄, 조분쇄, 미분쇄 등으로 크게 구별된다.　미분쇄는, 밀리미터 정도의 오더의 피분쇄물로서의 원료 입자를 대략 10㎛ 이하 정도까지 분쇄하는 조작이다.

미분쇄에는, 습식 분쇄와 건식 분쇄가 있다.　습식 분쇄는, 원료 입자를 물 등의 액 중에 분산시킨 상태에서 분쇄하는 조작이다.　건식 분쇄는, 대기 중에서 행하는 분쇄 조작이다.

건식 분쇄로 미분쇄가 가능한 분쇄기로서는, 주로, 고속 회전식 충격 분쇄기와 제트 밀과 디스크형 분쇄기가 있다.

고속 회전식 충격 분쇄기로서는, 해머 밀과 핀 밀을 들 수 있다.　해머 밀은, 타격 부재를 구비한 로터를 고속 회전시켜 원료 입자에 충격을 가함으로써, 원료 입자를 분쇄한다.　핀 밀은, 핀, 블레이드 등을 고정한 로터를 고속 회전시켜 원료 입자에 충격을 가함으로써, 원료 입자를 분쇄한다.　해머 밀과 핀 밀 중 어느 것에 있어서도, 분쇄 후의 입자는 외주측에 마련된 스크린을 통과하고, 분쇄 후의 입자의 입도는 스크린의 눈의 크기에 의해 조정된다.

제트 밀은, 압축 공기나 고압 가스를 분출시킴으로써 얻어지는 제트 기류에 의해 원료 입자를 가속시켜, 충돌·충격 작용에 의해 원료 입자를 분쇄한다.　제트 밀로서는, 충돌판 등의 충돌 부재를 사용하는 충돌판식과, 원료 입자끼리의 충돌이나 원료 입자와 유로 벽면과의 충돌에 의해 원료 입자를 분쇄하는 대향 기류식이나 유동층식이 있다.　충돌판식의 제트 밀에서는, 충돌 부재에의 부착이나 고착이 진행됨과 함께, 분쇄 성능이 저하된다.　그 때문에, 부착성이 높은 원료 입자에서는, 대향 기류식이나 유동층식이 사용된다.

대향 기류식이나 유동층식의 제트 밀에서는, 입자의 표면이 깎이도록 분쇄되어, 표면 분쇄가 발생하기 쉽고, 모난 부분이 없어진 매끄러운 표면의 입자가 얻어진다.　그 때문에, 대향 기류식이나 유동층식의 제트 밀에서는, 목표 입경보다 미세한 미분이 다량으로 발생하고 있다.

제트 밀의 장치 본체에는, 기계적 가동부가 없고, 모터 등의 동력원이 부대되어 있지 않다.　그 때문에, 제트 밀은, 언뜻 보면 소형의 장치와 같이 생각된다.　그러나, 제트 밀은, 압축 공기의 공급을 받고 있고, 대형의 컴프레서를 포함하는, 거대한 시스템으로 구성되어 있다.　따라서, 제트 밀의 운전에 필요한 소비 동력은 크다.　그리고, 제트 밀에서는, 컴프레서가 소비하는 에너지의 대부분은 분쇄 이외에 사용되고 있어, 에너지의 손실이 매우 크다.

디스크형 분쇄기는, 제트 밀과 달리, 미분쇄를 위해 압축 공기를 필요로 하지 않는 분쇄기이다.　디스크형 분쇄기는, 간극을 갖고서 마주 대하며 또한 서로 역방향으로 회전 구동되는 한 쌍의 디스크를 구비하고 있다.　그리고, 원료 입자는 한 쌍의 디스크 사이의 간극(좁은 갭이라고도 함)에 공급된다.　디스크형 분쇄기에서는, 원료 입자는, 좁은 갭을 통과할 때, 디스크의 상대면에 마련된 홈이나 날 등의 분쇄 수단(분쇄부)에 의해 분쇄된다.　디스크형 분쇄기는, 한 쌍의 디스크를 서로 역방향으로 회전 구동시킴으로써 한쪽 디스크를 고정한 경우에 비하여, 한쪽 디스크와 다른 쪽 디스크 간의 상대 속도를 비약적으로 높이는 것이 가능하다.　디스크형 분쇄기에서는, 원료 입자가 좁은 갭 내를 통과하는 과정에서, 입자와 홈 등의 충돌, 입자끼리의 충돌, 그것들의 재충돌 등의 복잡한 작용에 의해, 원료 입자의 분쇄가 행해진다.　상기 재충돌은, 예를 들어 좁은 갭 내에서 발생하는 난류에 의해 발생한다.

디스크형 분쇄기의 일 예로서, 특허문헌 1에 기재된 합성 수지 분쇄용의 원판식 미분쇄기가 알려져 있다.　당해 원판식 미분쇄기에서는, 각 디스크(원반)의 상대면(원형면)의 외주에 가까운 환상 부분에 반경 방향으로 연장된 다수의 날이 배열되어 있고, 한쪽 디스크(원반)의 날의 날끝과 다른 쪽 디스크(원반)의 날의 날끝의 간격이 원반의 외주를 향할수록 좁아지도록 되어 있다.　그리고, 상기 원판식 미분쇄기에서는, 마주 대하는 한 쌍의 디스크의 외주에서의 간격은 0.05 내지 0.25mm이고, 한 쌍의 디스크 간의 상대 속도는 외주에 있어서 150 내지 250m/s이다.

일본 특허 공개 소59-32956호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 상기 원판식 미분쇄기에서는, 한 쌍의 디스크의 상대 속도로서는 150 내지 250m/s 정도를 상정하고 있을 뿐이다.　그리고, 디스크형 분쇄기에 있어서, 디스크의 한층 더한 고속 회전이 요구될 수 있다.

본 발명은 상기 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 근접하여 마주 대하고 또한 종래보다 고속으로 회전 가능한 한 쌍의 디스크를 가진 디스크형 분쇄기 및 이를 사용한 분쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 디스크형 분쇄기가 제공된다.　이 디스크형 분쇄기는, 간극을 갖고서 마주 대하며 또한 서로 역방향으로 회전 구동되는 한 쌍의 디스크와, 상기 한 쌍의 디스크 중 한쪽 디스크에서의 다른 쪽 디스크와의 상대면과 상기 다른 쪽 디스크에서의 상기 한쪽 디스크와의 상대면 사이의 간극 영역에서의 디스크 회전축 측의 제1 영역에 피분쇄물을 공급하는 공급부를 구비하고 있다.　상기 디스크형 분쇄기에 있어서, 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역에서의 최소 간극은 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역의 외측의 제2 영역에서의 최소 간극보다 넓게 설정되고, 상기 피분쇄물을 분쇄하기 위한 분쇄부가 상기 상대면 중 상기 제2 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있다.　그리고, 상기 한 쌍의 디스크의 각각은, 상기 제1 영역 측의 중앙 디스크부와 상기 제2 영역 측의 분쇄 디스크부로 이루어지고, 상기 분쇄 디스크부는, 상기 상대면과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부를 갖는다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 분쇄 방법이 제공된다.　이 분쇄 방법은, 상기 일 측면에 따른 상기 디스크형 분쇄기를 사용하여 상기 피분쇄물을 분쇄하는 방법이다.　그리고, 상기 분쇄 방법은, 상기 한 쌍의 디스크의 각각을 상기 제1 영역 측의 중앙 디스크부와 상기 제2 영역 측의 분쇄 디스크부로 구분하는 것과, 상기 분쇄 디스크부에서의 상기 상대면과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부를 마련하는 것을 포함한다.

상기 일 측면에 따른 상기 디스크형 분쇄기 및 상기 다른 측면에 따른 상기 분쇄 방법에서 사용하는 상기 디스크형 분쇄기에서는, 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역에서의 최소 간극은 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역의 외측의 제2 영역에서의 최소 간극보다 넓게 설정되고, 상기 피분쇄물을 분쇄하기 위한 분쇄부가 상기 상대면 중 상기 제2 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있다.　따라서, 상기 간극 영역 중의 상기 제2 영역의 최소 간극은 상기 제1 영역의 최소 간극보다 좁게 설정되어 있다.　즉, 상기 디스크형 분쇄기에서의 각 디스크는, 상기 상대면에 있어서 상기 분쇄 디스크부가 상기 중앙 디스크부보다 디스크 두께 방향으로 돌출된, 기본 구조를 갖고 있다.　또한 환언하면, 상기 디스크형 분쇄기에서의 각 디스크는, 상기 상대면에 있어서 상기 중앙 디스크부가 상기 분쇄 디스크부에 대하여 디스크 두께 방향으로 오목하게 들어가 있다는, 기본 구조를 갖고 있다.

여기서, 본원의 발명자는, 예의 검토한 결과, (1) 상기 기본 구조에 의하면, 디스크의 회전 구동 시에 상기 분쇄부에 작용하는 원심력에 기인하여, 상기 분쇄 디스크부를 마주 대하는 디스크로부터 멀리 떼어 놓는 방향으로 뒤로 젖히는(즉, 디스크 배면 측으로 뒤로 젖히게 하는) 굽힘 모멘트가 각 디스크의 분쇄 디스크부에 작용하는 것, 상세하게는, 상기 원심력에 기인하여, 상기 분쇄 디스크부에 회전 모멘트가 발생하고, 이 회전 모멘트가 상기 분쇄 디스크부의 밑동에서의 상기 굽힘 모멘트로서 작용하는 것, (2) 특히 종래보다 고속의 회전 구동 시에는, 이 굽힘 모멘트에 의해, 디스크가 상기 중앙 디스크부와 상기 분쇄 디스크부의 경계부에 있어서 변형되어, 한 쌍의 디스크 사이의 좁은 갭을 유지하지 못할 우려가 있는 것, (3) 이 경우, 상기 분쇄 디스크부가 디스크 배면 측으로 뒤로 젖히도록 변형될 수 있기 때문에, 안정된 회전이 곤란해져, 진동 등이 발생하고, 그 결과, 서로 근접시킨 상태에서 종래보다 고속으로 한 쌍의 디스크를 회전 구동시키는 것이 곤란해질 수 있다는 것을 알아냈다.

이 점에 있어서, 상기 일 측면에 따른 상기 디스크형 분쇄기에서는, 상기 기본 구조를 전제로 한 구조에 있어서, 상기 한 쌍의 디스크의 각각은, 상기 제1 영역 측의 중앙 디스크부와 상기 제2 영역 측의 분쇄 디스크부로 이루어지고, 상기 분쇄 디스크부는, 상기 상대면과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부를 갖고 있다.　즉, 상기 밸런스 웨이트부는, 상기 분쇄 디스크부에서의, 상기 분쇄 디스크부를 디스크 배면 측으로 뒤로 젖히게 하는 굽힘 모멘트(회전 모멘트)의 발생의 원인이 되는 상기 분쇄부와 반대 측의 부분에 마련되어 있다.　이 때문에, 밸런스 웨이트부에 의해, 각 디스크에 상기 굽힘 모멘트를 없애는 방향의 굽힘 모멘트(회전 모멘트)를 상기 분쇄 디스크부에 작용시킬 수 있다.　그 결과, 상기 분쇄부에 대응하여 상기 밸런스 웨이트부를 적절하게 마련함으로써, 한 쌍의 디스크 사이의 좁은 갭을 유지하여, 서로 근접시킨 상태에서 종래보다 고속으로 한 쌍의 디스크를 회전 구동시킬 수 있게 된다.

이와 같이 하여, 근접하여 마주 대하고 또한 종래보다 고속으로 회전 가능한 한 쌍의 디스크를 가진 디스크형 분쇄기 및 이를 사용한 분쇄 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 디스크형 분쇄기의 주요부의 내부 구조 및 전체의 구조를 설명하기 위한 전체도이다.
도 2는 상기 디스크형 분쇄기의 우측면도이다.
도 3은 상기 디스크형 분쇄기의 주요부의 확대 단면도이다.
도 4는 상기 디스크형 분쇄기에서의 한 쌍의 디스크 사이의 간극을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 상기 디스크형 분쇄기에서의 디스크의 정면도이다.
도 6은 상기 디스크의 단면도이다.
도 7은 상기 한 쌍의 디스크와의 비교예에 관한 한 쌍의 비교 디스크의 휨을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 각 비교 디스크에서의 회전 모멘트를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 각 디스크에서의 회전 모멘트를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 상기 디스크형 분쇄기의 한 쌍의 디스크의 변형예(변형예 1)를 설명하기 위한 주요부의 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.　도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 디스크형 분쇄기(100)의 주요부의 내부 구조 및 전체의 구조를 설명하기 위한 전체도이며, 도 2는 디스크형 분쇄기의 우측면도이며, 도 3은 디스크형 분쇄기(100)의 주요부의 확대 단면도이다.　도 1에 있어서, 상반분은 단면도이며, 하반분은 정면도이다.　또한, 도 1의 상반분의 단면도에서는, 도면의 명료화를 위해 단면을 나타내는 도 3과 같은 망점은 생략되어 있다.　또한, 디스크형 분쇄기(100)는, 본 발명의 분쇄 방법에 사용되는 디스크형 분쇄기이기도 하다.

디스크형 분쇄기(100)는, 피분쇄물로서의 원료 입자를 초고속으로 회전하는 디스크(2, 3) 사이에서, 건식으로 미분쇄하는 초고속 회전 디스크형의 분쇄기이다.

[디스크형 분쇄기의 전체 구성]

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 디스크형 분쇄기(100)는, 가대(1)와, 한 쌍의 디스크(2, 3)와, 케이싱(4)과, 제1 구동 유닛(5)과, 제2 구동 유닛(6)과, 공급부(7)를 구비하고 있다.

가대(1)는, 한 쌍의 디스크(2, 3), 케이싱(4) 등의 대부분의 구성 요소를 지지하는 것이며, 상면에서 보아 직사각 형상의 천장판(1a)과 천장판(1a)의 네 구석에 마련되는 다리부(1b)를 갖는다.

한 쌍의 디스크(2, 3)는, 간극 G를 두고 마주 대하고 또한 서로 역방향으로 회전 구동되는 것이다.　한쪽 디스크(2)의 형상과 다른 쪽 디스크(3)의 형상은, 후술하는 끼워 맞춤 구멍(2d)의 관통의 유무 이외에 대해서는 동일하며, 각 디스크(2, 3)에서의 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.　한 쌍의 디스크(2, 3) 중 한쪽 디스크(2)에서의 다른 쪽 디스크(3)와의 상대면(2a)과 다른 쪽 디스크(3)에서의 한쪽 디스크(2)와의 상대면(2a) 사이에 간극 영역 S가 마련되어 있다.　그리고, 각 디스크(2)에서의 상대면(2a)과 반대 측의 면인 디스크 배면(2b)은, 케이싱(4)의 내벽면과 간격을 두고 마주 대하고 있다.

이하에서는, 한 쌍의 디스크(2, 3)의 각각을 구별할 필요가 있는 경우에는, 한 쌍의 디스크(2, 3) 중 한쪽 디스크(2)를 제1 디스크(2)라고 하고, 한 쌍의 디스크(2, 3) 중 다른 쪽 디스크(3)를 제2 디스크(3)라고 한다.　도 1에서는, 제1 디스크(2)는 좌측에 배치되고, 제2 디스크(3)는 우측에 배치되어 있다.　또한, 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 간극 영역 S 및 각 디스크(2, 3)의 형상 등에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.

케이싱(4)은, 한 쌍의 디스크(2, 3)를 수용하는 수용실을 형성하는 것이다.　케이싱(4)에서의 좌측의 측벽에는, 제1 구동 유닛(5)의 후술하는 제1 구동축(52)의 일단부가 삽입되어 통과되는 구멍이 개구되고, 케이싱(4)의 우측의 측벽에는, 제2 구동 유닛(6)의 후술하는 제2 구동축(62)의 일단부가 삽입되어 통과되는 구멍이 개구되어 있다.　케이싱(4)은, 예를 들어 상측 케이싱(41)과 하측 케이싱(42)을 구비한 상하 반할의 구조를 갖고 있다.　상측 케이싱(41)은, 하측 케이싱(42)에 대하여 하측 케이싱(42)의 상부의 개구를 개폐 가능하게 설치되어 있다.　즉, 케이싱(4)은, 메인터넌스 시나 디스크 교환 시에, 그 상측의 부분을 해방 가능하게 구성되어 있다.

케이싱(4)은, 예를 들어 가대(1)의 천장판(1a)에서의 길이 방향 및 폭 방향의 중앙에 설치되어 있다.　하측 케이싱(42)의 하부는 개구되어 있고, 천장판(1a)에서의 하측 케이싱(42)의 하부의 개구에 대응하는 부분에는, 구멍이 개구되어 있다.　또한, 천장판(1a)의 하면에서의 하측 케이싱(42)에 대응하는 위치에는, 분쇄 후의 원료 입자가 배출되는 배출 덕트(43)가 설치되어 있다.　배출 덕트(43)는, 하방으로 끝이 좁아지게 형성되어 있고, 그 선단부에는 배출구를 가진 배출 플랜지부(43a)가 마련되어 있다.

도시 생략했지만, 배출 덕트(43)의 배출 플랜지부(43a)의 하류측의 배출 경로에는, 적당한 분급 수단을 마련할 수 있다.　상기 분급 수단 및 배출 경로는, 목표 입경에 도달하지 않은 입자가 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 간극 영역 S 중 제1 영역 S1을 경유하여 분쇄부(2c)(제2 영역 S2)에 재투입되도록 구성할 수 있다.　즉, 디스크형 분쇄기(100)는, 목표 입경에 도달하지 않은 입자를 분쇄부(2c)에 재투입하여 반복 분쇄하는, 소위 폐회로 분쇄를 실행 가능하게 구성할 수 있다.　디스크형 분쇄기(100)는, 폐회로 분쇄의 실행에 의해, 분쇄부(2c)(제2 영역 S2)에 한 번만 통과시키는 소위 원 패스 처리와 비교하면, 더 미세한 입경으로 연속적으로 분쇄 처리할 수 있다.

제1 구동 유닛(5)은, 제1 디스크(2)를 회전 구동하는 것이며, 제1 전동 모터(51)와 제1 구동축(52)을 구비한다.　제1 구동 유닛(5)은, 예를 들어 제1 디스크(2)의 상대면(2a)을 향하여 본 평면에서 보아 제1 디스크(2)를 반시계 방향으로 회전 구동시킨다.

제1 전동 모터(51)는, 제1 디스크(2)의 회전 구동원이며, 천장판(1a)의 하방에 배치되어 있다.　구체적으로는, 천장판(1a)의 하면에서의 좌측의 부분에는, 제1 지지 플레이트(53)가 마련되어 있다.　그리고, 제1 전동 모터(51)는, 그 제1 모터축부(51a)가 천장판(1a)의 상면과 평행한 방향으로 연신하도록, 제1 지지 플레이트(53)를 통해 천장판(1a)에 설치되어 있다.　제1 모터축부(51a)에는, 제1 모터 측 풀리(51b)가 설치된다.

제1 구동축(52)은, 제1 디스크(2)의 디스크 배면(2b)에 체결되어 있다.　제1 구동축(52)은, 한 쌍의 디스크(2, 3)의 디스크 회전 중심선 X와 일치하는 회전 중심선 주위에 회전 가능하게, 천장판(1a)의 상면의 상방에 있어서 지지되어 있다.　구체적으로는, 천장판(1a)의 상면에서의 좌측의 부분에는, 한 쌍의 베어링으로 이루어지는 제1 베어링군(54a)을 가진 제1 구동축 지지 유닛(54)이 마련되어 있다.　그리고, 제1 구동축(52)은, 제1 베어링군(54a)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다.　제1 구동축(52)은, 제1 디스크(2)에 형성되는 후술하는 끼워 맞춤 구멍(2d)에 끼워 맞추어지는 일단부와, 제1 구동축 측 풀리(52a)가 설치된 타단부를 갖는다.　또한, 제1 구동축(52)의 일단부 측에는, 제1 디스크(2)와의 체결용의 제1 플랜지부(52b)가 고정되어 있다.　그리고, 제1 구동축(52)의 일단부는, 제1 플랜지부(52b)의 플랜지면으로부터 제2 디스크(3) 측으로 돌출되어 있다.　제1 구동축(52)의 제1 구동축 측 풀리(52a)와 제1 모터 측 풀리(51b)에는, 제1 구동 벨트(55)가 감기어 걸려 있다.　제1 전동 모터(51)에 의한 회전 구동력은, 제1 구동 벨트(55) 및 제1 구동축(52)을 통해 제1 디스크(2)에 전달된다.　제1 구동축(52)은, 대략 중공 원통 형상으로 형성되어 있다.　제1 구동축(52)의 내부에, 공급부(7)의 후술하는 오거 스쿠루(72a) 및 공급관(72b)이 삽입되어 통과된다.　또한, 본 실시 형태에서는, 제1 구동축(52)은 제1 디스크(2)의 중앙 디스크부(21)에 제1 플랜지부(52b)를 통해 제1 디스크(2)에 체결되어 있고, 제1 구동축(52)이 제1 디스크(2)에 대한 본 발명에 관한 「디스크 회전축」에 상당한다.

제2 구동 유닛(6)은, 제2 디스크(3)를 회전 구동하는 것이며, 제2 전동 모터(61)와 제2 구동축(62)을 구비한다.　제2 구동 유닛(6)은, 예를 들어 제2 디스크(3)의 상대면(2a)을 향하여 본 평면에서 보아 제2 디스크(3)를 반시계 방향으로 회전 구동시킨다.　따라서, 제1 디스크(2)와 제2 디스크(3)는, 서로 반대 방향으로 회전하도록 되어 있다.

제2 전동 모터(61)는, 제2 디스크(3)의 회전 구동원이며, 천장판(1a)의 하방에 배치되어 있다.　구체적으로는, 천장판(1a)의 하방에서의 우측의 영역에는, 제2 지지 플레이트(63)가 배치되어 있다.　그리고, 제2 전동 모터(61)는, 그 제2 모터축부(61a)가 천장판(1a)의 상면과 평행한 방향으로 연신하도록, 제2 지지 플레이트(63)에 설치되어 있다.　제2 모터축부(61a)에는, 제2 모터 측 풀리(61b)가 설치되어 있다.

제2 구동축(62)은, 제2 디스크(3)의 디스크 배면(2b)에 체결되어 있다.　제2 구동축(53)은, 한 쌍의 디스크(2, 3)의 디스크 회전 중심선 X와 일치하는 회전 중심선 주위에 회전 가능하게, 천장판(1a)의 상면의 상방에 있어서 지지되어 있다.　구체적으로는, 천장판(1a)의 상면에서의 우측의 부분에는, 한 쌍의 베어링으로 이루어지는 제2 베어링군(64a)을 가진 제2 구동축 지지 유닛(64)이 마련되어 있다.　그리고, 제2 구동축(62)은, 제2 베어링군(64a)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다.　제2 구동축(62)은, 제2 디스크(3)에 형성되는 후술하는 끼워 맞춤 구멍(2d)에 끼워 맞추어지는 일단부와, 제2 구동축 측 풀리(62a)가 설치된 타단부를 갖는다.　또한, 제2 구동축(62)의 일단부 측에는, 제2 디스크(3)와의 체결용의 제2 플랜지부(62b)가 고정되어 있다.　그리고, 제2 구동축(62)의 일단부는, 제2 플랜지부(62b)의 플랜지면으로부터 제1 디스크(2) 측으로 돌출되어 있다.　제2 구동축 측 풀리(62a)와 제2 모터 측 풀리(61b)에는, 제2 구동 벨트(65)가 감기어 걸려 있다.　제2 전동 모터(61)에 의한 회전 구동력은, 제2 구동 벨트(65) 및 제2 구동축(62)을 통해 제2 디스크(3)에 전달된다.　또한, 본 실시 형태에서는, 제2 구동축(62)은 제2 디스크(3)의 중앙 디스크부(21)에 제2 플랜지부(62b)를 통해 제2 디스크(3)에 체결되어 있고, 제2 구동축(62)이 제2 디스크(3)에 대한 본 발명에 관한 「디스크 회전축」에 상당한다.

본 실시 형태에서는, 제2 구동 유닛(6)은, 천장판(1a)의 상면에 마련된 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 슬라이드 레일(1c, 1c)을 따라, 천장판(1a)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.　구체적으로는, 제2 구동 유닛(6)의 제2 구동축 지지 유닛(64)의 저면에는, 슬라이드 레일(1c)을 따라 미끄럼 이동 가능한 복수의 슬라이더(66)가 설치되어 있다.　그리고, 천장판(1a)에서의 한 쌍의 슬라이드 레일(1c, 1c) 사이의 부분에는, 직사각 형상으로 크게 개구된 개구부가 형성되어 있다.　제2 구동 유닛(6)의 제2 지지 플레이트(63)는, 상기 개구부를 통하여, 제2 구동축 지지 유닛(64)의 저면에 고정되어 있다.　그리고, 가대(1)에는, 제2 구동 유닛(6)의 한 쌍의 슬라이드 레일(1c, 1c)을 따른 이동을 저지하도록 제2 구동 유닛(6)을 천장판(1a)에 고정하는 고정구(1d)(도 2 참조)가 마련되어 있다.　그리고, 통상의 운전 시에는, 제2 구동 유닛(6)의 이동은 고정구(1d)에 의해 저지되며, 메인터넌스 시 등에는, 고정구(1d)에 의한 고정이 해제됨으로써, 제2 구동 유닛(6)의 이동이 허용된다.　이에 의해, 메인터넌스 시, 디스크 교환 시, 한 쌍의 디스크(2, 3)의 간극 G의 조정 시(좁은 갭의 조정 시) 등에, 한 쌍의 디스크(2, 3)의 간극 G를 변경하는 것이 가능하게 되어 있다.　또한, 제1 구동 유닛(5) 및 제2 구동 유닛(6)은, 각각 개별적으로 운전 가능하고, 후술하는 회전 성능 시험을 디스크별로 단독으로 행할 수 있도록 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 각 구동 유닛(5, 6)은, 대응하는 디스크(2, 3)를, 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 최외주에서의 상대 속도가 340 내지 440m/s인 범위의 속도로 회전 구동 가능하게 구성되어 있다.　구체적으로는, 각 구동 유닛(5, 6)에 있어서, 제1 베어링군(54a)의 베어링이나 제2 베어링군(64a)의 베어링으로서는, 상기 상대 속도를 충족시킬 수 있는 소정의 회전 속도(예를 들어, 디스크 직경 D가 335mm인 디스크의 경우에는 약 13000rpm)에 견딜 수 있는 사양이라면, 기존의 베어링을 채용할 수 있다.　또한, 제1 전동 모터(51) 및 제2 전동 모터(61)로서는, 상기 소정의 회전 속도(예를 들어, 13000rpm)의 출력을 갖는 사양이라면, 기존의 모터를 채용할 수 있다.　또한, 도시를 생략하지만, 각 구동 유닛(5, 6)은, 제1 베어링군(54a) 및 제2 베어링군(64a)을 냉각하기 위한 냉각 재킷을 구비해도 된다.　또한, 디스크(2, 3)가 고속 회전함으로써, 원료 입자가 케이싱(4)에 고속으로 충돌하고, 그 결과, 케이싱(4) 자체도 승온할 수 있다.　그 때문에, 피분쇄물인 원료 입자의 종류에 따라서는, 필요에 따라, 케이싱(4)을 냉각하는 냉각 수단이 케이싱(4)에 마련되어도 된다.

공급부(7)는, 제1 디스크(2)의 상대면(2a)과 제2 디스크(3)의 상대면(2a) 사이의 간극 영역 S에서의 디스크 회전축(제1 구동축(52), 제2 구동축(62)) 측의 제1 영역 S1에 피분쇄물을 공급하는 것이다.

공급부(7)는, 예를 들어 공급용 구동원(71)과, 이송 기구부(72)와, 보급부(73)를 구비한다.

공급용 구동원(71)은, 전동 모터로 이루어지는 공급용 전동 모터(71a)와, 공급용 전동 모터(71a)를 지지하는 모터 지지 유닛(71b)으로 이루어진다.　공급용 전동 모터(71a)의 모터축부(71a1)에는, 이송 기구부(72)의 후술하는 오거 스쿠루(72a)의 일단부가 접속된다.　모터 지지 유닛(71b)는, 제1 구동 유닛(5)의 후방에 있어서 천장판(1a)의 상면에 고정되어, 공급용 전동 모터(71a)를 지지한다.

이송 기구부(72)는, 스크루 날을 갖는 오거 스쿠루(72a)와, 원통 형상의 공급관(72b)을 갖는다.　오거 스쿠루(72a)는, 공급관(72b) 내에 삽입되어 통과되어 있다.　공급관(72b)의 대부분의 부분은, 제1 구동 유닛(5)의 제1 구동축(52)의 중공 부분에 삽입되어 통과되어 있다.　공급관(72b)의 일단부는 제1 구동축(52)의 일단부까지 도달하고 있다.　그리고, 공급관(72b)의 타단부는, 제1 구동축(52)의 타단부로부터 외측(좌측 방향)으로 돌출되어, 공급용 구동원(71)의 단부면에 접속되어 있다.　오거 스쿠루(72a)는, 공급용 전동 모터(71a)가 구동되면, 공급관(72b) 내에서 회전하도록 되어 있다.

보급부(73)는, 원료 입자를 공급관(72b) 내에 보급하기 위한 소위 호퍼이다.　보급부(73)는, 원료 입자를 저류하는 대략 통 형상으로 형성되어, 공급관(72b)의 타단부 측의 부분의 상부에 설치되어 있다.　그리고, 보급부(73)의 내부 공간은, 보급부(73)의 하단에 있어서 공급관(72b) 내의 공간에 연통하고 있다.

공급부(7)에 있어서, 공급용 구동원(71)에 의해 오거 스쿠루(72a)가 회전 구동되면, 보급부(73)에 충전된 원료 입자는, 오거 스쿠루(72a)와 공급관(72b) 사이의 간극으로 이송되어 들어와 제1 디스크(2)의 디스크 배면(2b)을 향하여 이송되고, 그 후, 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 간극 영역 S에 공급된다.　또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 공급관(72b)에는 공기 수송을 위한 에어가 공급된다.　또한, 공급부(7)는, 예를 들어 공급용 전동 모터(71a)의 회전수를 변경 가능함으로써, 원료 입자의 피드양(g/min)을 조정 가능하게 구성되어 있다.

[디스크의 기본 구조]

다음으로, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 주로 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 간극 영역 S 및 각 디스크(2, 3)의 형상 등의 기본 구조에 대하여 설명한다.　도 4는 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 간극 G를 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 디스크(2)를 그 상대면(2a)을 향하여 본 디스크(2)의 정면도이며, 도 6은 도 5에 나타내는 A-A선에서의 단면도이다.

도 3 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 디스크(2, 3)는, 대략 원반상으로 형성되어 있다.　그리고, 디스크형 분쇄기(100)에서는, 간극 영역 S 중 디스크 회전축(즉, 제1 구동축(52), 제2 구동축(62)) 측의 제1 영역 S1에서의 최소 간극 G1min은 간극 영역 S 중 제1 영역 S1의 외측의 제2 영역 S2에서의 최소 간극 G2min보다 넓게 설정되어 있다.　즉, 제2 영역 S2의 최소 간극 G2min은 제1 영역 S1의 최소 간극 G1min보다 좁게 설정되어 있다.　그리고, 각 디스크(2, 3)에서의 상대면(2a) 중 제2 영역 S2에 대응하는 부분(후술하는 환상 부분(2a2))에는, 피분쇄물을 분쇄하기 위한 분쇄부(2c)가 형성되어 있다.

한 쌍의 디스크(2, 3)의 각각은, 제1 영역 S1 측의 중앙 디스크부(21)와 제2 영역 S2 측의 분쇄 디스크부(22)로 이루어진다.　즉, 디스크형 분쇄기(100)에서의 각 디스크(2, 3)는, 상대면(2a)에 있어서 분쇄 디스크부(22)가 중앙 디스크부(21)보다 디스크 두께 방향으로 돌출되어 있다는, 기본 구조를 갖고 있다.　또한 환언하면, 각 디스크(2, 3)는, 상대면(2a)에 있어서 중앙 디스크부(21)가 분쇄 디스크부(22)에 대하여 디스크 두께 방향으로 오목하게 들어가 있다는, 기본 구조를 갖고 있다.

상기 기본 구조를 가진 디스크형 분쇄기(100)에서는, 제1 디스크(2)의 상대면(2a)에 있어서, 분쇄 디스크부(22)는 중앙 디스크부(21)보다 제2 디스크(3)의 상대면(2a) 측으로 돌출되어(가까워져) 있고, 마찬가지로, 제2 디스크(3)의 상대면(2a)에 있어서, 분쇄 디스크부(22)는 중앙 디스크부(21)보다 제1 디스크(2)의 상대면(2a) 측으로 돌출되어(가까워져) 있다.　그리고, 각 디스크(2, 3)에서의 상대면(2a)은, 내측 부분(2a1)과 환상 부분(2a2)으로 구분된다.　내측 부분(2a1)은, 제1 영역 S1(중앙 디스크부(21))에 대응하는 부분이다.　환상 부분(2a2)은, 제2 영역 S2(분쇄 디스크부(22))에 대응하는 부분(즉, 내측 부분(2a1)의 외측)이다.

간극 영역 S 중 가장 좁은 간극(좁은 갭)은 제1 디스크(2)의 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)과 제2 디스크(3)의 상대면(2a)의 환상 부분(2a2) 사이에 구성되어 있고, 간극 영역 S의 제2 영역 S2에서의 최소 간극 G2min이다.　즉, 분쇄 디스크부(22)는 좁은 갭을 구성하는 부분이며, 중앙 디스크부(21)보다 디스크 두께 방향으로 돌출된 형상을 갖고 있다.

본 실시 형태에서는, 제2 영역 S2에서의 최소 간극 G2min(즉, 좁은 갭)은 0.50 내지 3.00mm의 범위의 소정 값으로 설정되어 있다.　분쇄 디스크부(22)의 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)은, 디스크 회전 중심선 X에 대하여 직교하는 평탄한 면을 갖고 있고, 제2 영역 S2에 있어서 균일한 좁은 갭이 마련된다.　상기 좁은 갭은, 제1 디스크(2)의 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)과 제2 디스크(3)의 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)에서의 서로 가장 접근한 부위로 규정된다.

중앙 디스크부(21)는, 전술한 바와 같이, 상대면(2a)에 있어서 분쇄 디스크부(22)에 대하여 디스크 두께 방향으로 오목하게 들어가 있다.　그 결과, 중앙 디스크부(21)에 대응하는 제1 영역 S1은, 간극이 넓어진 영역으로서 마련되어 있다.　그리고, 간극 영역 S에 있어서, 간극 G는 분쇄 디스크부(22)와 중앙 디스크부(21)의 경계부에 있어서 크게 변화하고 있다.　이와 같이, 좁은 갭을 구성하는 제2 영역 S2의 직경 방향 내측에 간극이 넓어진 제1 영역 S1이 마련됨으로써, 제1 영역 S1에 공급부(7)로부터의 원료 입자가 충분히 수용되도록 되어 있다.　그리고, 한 쌍의 디스크(2, 3)가 회전 구동되고 있는 상태에 있어서, 제1 영역 S1에 수용된 원료 입자는, 제1 영역 S1에 있어서 원료 입자보다 작은 입도의 1차 입자화된다.　또한, 1차 입자화된 원료 입자는, 원심력 등에 의해 제2 영역 S2에 공급되어, 제2 영역 S2에서 분쇄된다.　즉, 중앙 디스크부(21)에 의해 구성된 제1 영역 S1은 원료 입자를 1차 입자화하여, 제2 영역 S2에 공급한다.　그 때문에, 일반적으로, 종래의 디스크형 분쇄기에서는, 상대면의 중심이 오목하게 들어간 형상으로 되어 있다.　또한, 제1 영역 S1은 제2 영역 S2에 1차 입자화된 원료 입자를 공급하는 영역으로서 기능하는 공급 존이며, 제2 영역 S2는 1차 입자화된 원료 입자를 분쇄하는 영역으로서 기능하는 분쇄 존이라고 표현할 수도 있다.

본 실시 형태에서는, 상대면(2a) 중 중앙 디스크부(21)에 대응하는 부분인 내측 부분(2a1)은, 원추대상으로 오목하게 들어가도록 형성되어 있다.　즉, 내측 부분(2a1)은, 디스크 회전 중심선 X와 직교하는 평탄한 저면부(2a11)와, 저면부(2a11)의 외연과 상대면(2a) 중 분쇄 디스크부(22)에 대응하는 부분인 환상 부분(2a2)의 내연을 접속하는 접속면부(2a12)로 이루어진다.　접속면부(2a12)는, 직경 방향 외측일수록 디스크 배면(2b)으로부터 멀어지는 방향으로 경사져 있다.

본 실시 형태에서는, 제1 영역 S1에서의 최소 간극 G1min은, 8mm로 설정되어 있다.　또한, 최소 간극 G1min은, 이에 한정되지는 않고, 바람직하게는 4mm 이상, 15mm 이하, 더욱 바람직하게는 5mm 이상, 10mm 이하로 설정되어 있으면 된다.　또한, 종래의 디스크형 분쇄기 중에는, 제1 영역 S1(공급 존)에 상당하는 영역을 구비하고 있지 않은 분쇄기가 있다.　이러한 분쇄기에서는, 좁은 갭의 제2 영역 S2(분쇄 존)에 원료 입자를 1차 입자의 상태로 공급하는 것이 곤란하여, 미분쇄에는 사용되지 않고, 마쇄(grinding)나 펄프 등의 섬유의 고해(Beating) 등에 사용된다.

본 실시 형태에서는, 분쇄부(2c)는, 각 디스크(2, 3)의 상대면(2a) 중 환상 부분(2a2)의 내연측으로부터 외연측으로 연장되고, 서로 디스크 주위 방향으로 이격된 복수의 홈(22a)(도 5에서는, 240개)을 갖는다.　각 홈(22a)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, V자의 홈(도 1 중의 부분 확대도 참조)으로서 형성된다.　예를 들어, 상기 V자의 홈의 상대면(2a)으로부터의 홈 바닥까지의 깊이는 0.5mm 정도이고, V자의 각도는 대략 90°이다.　분쇄 디스크부(22)는, 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)에 홈(22a)을 가짐으로써, 원료 입자를 분쇄한다.　또한, 홈(22a)은, 도 3, 도 4, 도 6에서는, 도시 생략되어 있다.

본 실시 형태에서는, 복수의 홈(22a)은, 각각, 각 디스크(2, 3)의 원주(상세하게는, 환상 부분(2a2)의 내연 또는 외연)의 접선과 교차하는 방향으로 연장되어 있다.　특별히 한정되는 것은 아니지만, 도 5에서는, 홈(22a)은, 상기 접선과 이루는 각도(경사 각도)가 45°가 되도록 경사져 직선적으로 연신하고 있다.　또한, 홈(22a)은, 도면에서는, 환상 부분(2a2)의 내연측으로부터 외연측으로 향할수록, 회전 방향의 전방측으로 멀어지도록 경사져 있고, 디스크 직경 방향에 대하여 회전 방향으로 경사져 있게 된다.　이와 같이 홈(22a)이 경사져 있음으로써, 제2 영역 S2(분쇄 존)에서의 원료 입자의 체류 시간(통과 시간)의 증대화가 효과적으로 도모된다.

각 디스크(2, 3)는, 예를 들어 카본스틸, 스테인리스 등의 적절한 금속제 재료로 이루어진다.　각 디스크(2, 3)는, 예를 들어 상기 금속 재료로 이루어지는 원반상 소재에 절삭 가공 등을 실시함으로써 제작된다.　또한, 본 실시 형태에서는, 각 디스크(2, 3)의 상기 금속제 재료로서, 직경 방향 및 두께 방향으로 대략 균질(대략 균일)한 소재(즉, 일정한 밀도를 갖는 소재)가 채용되고 있다.

분쇄부(2c)(환언하면, 제2 영역 S2 또는 분쇄 존)은 상대면(2a)에 있어서 디스크 직경 D의 1/6 내지 5/6의 범위에서, 환상 부분(2a2)의 전체에 걸쳐 마련된다.　분쇄부(2c)는, 바람직하게는 디스크 직경 D의 1/6 내지 1/2, 더욱 바람직하게는, 디스크 직경 D의 1/6 내지 1/3의 범위에서, 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)에 마련된다.　상대면(2a)의 전체에서의 분쇄부(2c)의 범위가 디스크 직경의 5/6을 초과하면, 원료 입자를 1차 입자화하기에 충분한 제1 영역 S1(공급 존)을 확보할 수 없고, 원료 입자가 제2 영역 S2(분쇄 존)에 들어가고 나서 가장 고속의 영역인 최외주에 도달할 때까지의 동안에, 원료 입자가 디스크(2, 3)와 공동 회전의 상태로 되어 버릴 우려가 있다.　따라서, 상대면(2a)의 전체에서의 분쇄부(2c)의 범위는 디스크 직경의 5/6 이하인 것이, 바람직하다.

디스크 직경 D는, 바람직하게는 150mm 내지 1500mm의 범위, 더욱 바람직하게는 150 내지 500mm의 범위 또는 250 내지 600mm의 범위의 소정의 직경으로 설정되어 있다.　디스크 주속은 디스크(2, 3)의 대형화에 따라 증대한다.　그러나, 디스크(2, 3)의 대형화에 따라, 디스크 중량이 증가하기 때문에, 모터의 동력이나 베어링에 대한 부하를 고려할 필요가 생긴다.

각 디스크(2, 3)에 있어서, 최대의 디스크 두께는 분쇄 디스크부(22)의 두께이며, 디스크 직경 D의 1/5 이하로 설정되어 있다.　최대의 디스크 두께는, 바람직하게는 디스크 직경 D의 1/8 이하, 더욱 바람직하게는 디스크 직경 D의 1/10 이하로 설정되어 있다.　디스크(2, 3)가 두꺼운 것은, 변형에 관해서는 유리하다.　그러나, 디스크 두께의 증대에 따라, 디스크 중량이 증가함과 함께 베어링에 대한 부하가 커지기 때문에, 디스크 두께의 증대는, 고속 회전에는 바람직하지 않다.

본 실시 형태에서는, 각 디스크(2, 3)에 있어서, 디스크 직경 D는 대략 335mm이며, 최대의 디스크 두께는 대략 20mm이며, 분쇄부(2c)가 형성된 분쇄 디스크부(22)의 디스크 직경 방향에 대한 편측의 폭은 대략 30mm이다.　따라서, 분쇄부(2c)는 상대면(2a)에 있어서 디스크 직경 D의 60/335, 즉, 디스크 직경 D의 1/6 내지 1/3의 범위에서, 상대면(2a)의 환상 부분(2a2)에 마련되어 있다.　그리고, 최대의 디스크 두께는 디스크 직경 D의 20/335 이하(대략 0.060, 즉, 1/10 이하)가 되도록 설정되어 있다.

각 디스크(2, 3)의 디스크 배면(2b)의 중심에는, 대응하는 구동축(52, 62)의 상기 일단부와 끼워 맞추어지는 끼워 맞춤 구멍(2d)이 형성되어 있다.　여기서는, 제1 디스크(2)의 끼워 맞춤 구멍(2d)은 원료 공급용이기 때문에 제1 디스크(2)를 관통하고 있고, 제2 디스크(3)의 끼워 맞춤 구멍(2d)은 관통하지 않고 상대면(2a)의 앞까지 형성되어 있다.　각 디스크(2, 3)에서의 끼워 맞춤 구멍(2d)의 주위에는, 대응하는 구동축(52, 62)의 주위의 플랜지부(52b, 62b)와의 체결용의 볼트 구멍(2e)이 형성되어 있다.　볼트 구멍(2e)에는, 상대면(2a) 측으로부터 스폿페이싱 가공이 실시되어 있다.　공급부(7)의 오거 스쿠루(72a) 및 공급관(72b)의 단부는 제1 디스크(2)의 끼워 맞춤 구멍(2d)에서의 상대면(2a) 측의 개구의 근방까지 도달하고 있고, 이 개구를 통하여, 원료 입자가 제1 영역 S1(공급 존)에 공급된다.

이상과 같이 구성된 디스크형 분쇄기(100)는, 상기 기본 구조를 갖고 있다.

여기서, 본원의 발명자는 예의 검토한 결과, (1) 상기 기본 구조에 의하면, 디스크(2, 3)의 회전 구동 시에 분쇄부(2c)에 작용하는 원심력에 기인하여, 분쇄 디스크부(22)를 마주 대하는 디스크(2 또는 3)로부터 멀리 떼어 놓는 방향으로 뒤로 젖히는(즉, 디스크 배면(2b) 측으로 뒤로 젖히게 하는) 굽힘 모멘트가 각 디스크에 작용하는 것, 상세하게는, 상기 원심력에 기인하여, 분쇄 디스크부(22)에 회전 모멘트가 발생하고, 이 회전 모멘트가 분쇄 디스크부(22)에 상기 굽힘 모멘트로서 작용하는 것, (2) 특히, 본 실시 형태와 같이 종래보다 고속의 회전 구동 시에는, 이 굽힘 모멘트에 의해, 디스크(2, 3)가 중앙 디스크부(21)와 분쇄 디스크부(22)의 경계부에 있어서 변형되어, 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 좁은 갭을 유지하지 못할 우려가 있는 것, (3) 이 경우, 분쇄 디스크부(22)가 디스크 배면(2b) 측으로 뒤로 젖히도록 변형될 수 있기(후술하는 도 7 참조) 때문에, 안정된 회전이 곤란해져, 진동 등이 발생하고, 그 결과, 서로 근접시킨 상태에서 종래보다 고속으로 한 쌍의 디스크(2, 3)를 회전 구동시키는 것이 곤란해질 수 있다는 것을 알아냈다.

[디스크의 휨]

도 7 및 도 8을 참조하여, 본 실시 형태의 한 쌍의 디스크(2, 3)와의 비교예에 관한 한 쌍의 비교 디스크(2X, 3X)를 일 예로 들어, 상기 기본 구조에 기인하여 생길 수 있는 휨에 대하여 설명한다.　도 7은 비교예에 관한 한 쌍의 비교 디스크(2X, 3X)의 휨을 설명하기 위한 개념도이다.　도 8은 각 비교 디스크(2X, 3X)에서의 회전 모멘트를 설명하기 위한 개념도이다.　각 비교 디스크(2X, 3X)는, 본 실시 형태의 각 디스크(2, 3)에서의 후술하는 밸런스 웨이트부(2w)에 상당하는 부분(환언하면, 디스크 배면(2b)에서의 중앙 디스크부(21)에 대응하는 부분이 오목하게 들어가 있지 않고 평탄한 것)을 제외하고, 각 디스크(2, 3)와 동일한 형상 및 치수를 갖는다.　각 디스크(2, 3)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 각 비교 디스크(2X, 3X)는, 한 쌍의 디스크(2, 3)와 마찬가지로 상기 기본 구조를 갖고 있다.　즉, 각 비교 디스크(2X, 3X)에서는, 상대면(2a)에 있어서 분쇄 디스크부(22)가 중앙 디스크부(21)보다 디스크 두께 방향으로 돌출되어 있고, 상대면(2a)에 있어서 중앙 디스크부(21)가 분쇄 디스크부(22)에 대하여 디스크 두께 방향으로 오목하게 들어가 있다.　그리고, 중앙 디스크부(21) 및 분쇄 디스크부(22)는 각각 디스크 회전 중심선 X를 중심으로 한 원환상 디스크이기 때문에, 중앙 디스크부(21)의 무게 중심과 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심은 각각 디스크 회전 중심선 X 상에 위치한다.　단, 각 비교 디스크(2X, 3X)를 구성하는 금속제 재료로서는, 디스크(2, 3)와 동일한 소재, 즉, 직경 방향 및 두께 방향으로 대략 균질(대략 균일)한 소재가 채용되어 있는 것으로 한다.　따라서, 각 비교 디스크(2X, 3X)를 중앙 디스크부(21)와 분쇄 디스크부(22)로 구분 한 경우, 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심은, 중앙 디스크부(21)의 무게 중심에 대하여 디스크 두께 방향에 대하여 상대면(2a) 측으로 소정의 어긋남양으로 어긋나 있다.　여기서, 각 디스크(2, 3)와 마찬가지로, 각 비교 디스크(2X, 3X)의 중앙 디스크부(21)에서의 디스크 배면(2b)에는, 대응하는 플랜지부(제1 플랜지부(52b), 제2 플랜지부(62b))가 강고하게 체결되기 때문에, 중앙 디스크부(21)에서의 플랜지부(52b, 62b)보다 직경 방향 내측의 부분은 마치 플랜지부(52b, 62b)와 일체화된 강체로 되어 있다.　따라서, 분쇄 디스크부(22)에 대한 중앙 디스크부(21)의 무게 중심의 어긋남에 대해서는, 적어도, 중앙 디스크부(21) 중 플랜지부(52b, 62b)가 체결되는 부분보다 직경 방향 외측의 환상 부분(21a)에 대하여 고려하면 된다.

상기 무게 중심의 어긋남에 기인하여, 분쇄 디스크부(22)를 디스크 배면(2b) 측으로 뒤로 젖히게 하는 굽힘 모멘트가 각 비교 디스크(2X, 3X)에 작용할 수 있다.　그리고, 각 비교 디스크(2X, 3X)가 종래보다 고속으로 회전 구동된 경우, 특히 최외주의 상대 속도로 280 내지 300m/s를 초과하는 범위에서는, 각 비교 디스크(2X, 3X)에 작용하는 굽힘 모멘트의 응력이 중앙 디스크부(21)와 분쇄 디스크부(22)의 경계부에 집중할 수 있다.　그 결과, 각 비교 디스크(2X, 3X)(분쇄 디스크부(22))가 디스크 배면(2b) 측으로 뒤로 젖히도록 변형될 수 있다.　이 경우, 분쇄 디스크부(22)의 외주측에서는 간극 G가 넓어지고, 분쇄 디스크부(22)의 디스크 회전 중심선 X측 단부(환상 부분(2a2)의 내연부)에서는, 간극 G가 좁아질 우려가 있다.

도 8을 참조하여, 상기 기본 구조를 가진 각 비교 디스크(2X, 3X)에서의 휨의 발생 요인에 대하여, 더욱 상세하게 검토한다.　이 검토에 있어서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 각 비교 디스크(2X, 3X)에 있어서, 기하학 상 및 역학 상의 가상의 정의가 이하와 같이 이루어지는 것으로 한다.　또한, 하기의 정의는 본 실시 형태에 관한 디스크(2, 3)에 있어서도 적용된다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 먼저, 중앙 디스크부(21)에서의 외주측의 부분 중 최소 두께 부분(2f)의 디스크 두께 방향의 중심을 지나며 또한 디스크 회전 중심선 X에 직교하는 선이 기준선 L로 정의된다.　그리고, 비교 디스크(2X, 3X)에서의 최소 두께 부분(2f)보다 직경 방향 외측의 원환상 부분(2g)을 디스크 주위 방향으로 소정 단위 ΔT로 분할함으로써 얻어지는 각 가상의 세그먼트가 각각 가상 분할편 m으로 정의된다.　또한, 복수의 가상 분할편 m의 각각이, 기준선 L에 의해 상대면(2a) 측의 제1편 ma와 상대면(2a)과 반대 측(디스크 배면(2b) 측)의 제2편 mb로 구분되는 것으로 한다.　그리고, 제1편 ma의 무게 중심 Ga와 제2편 mb의 무게 중심 Gb를 이은 선 Lg와 기준선 L과의 교점 C를 중심으로 한 제1편 ma에 대한 가상의 회전 모멘트가 제1 모멘트 Ma로 정의되고, 교점 C를 중심으로 한 제2편 mb에 대한 가상의 회전 모멘트가 제2 모멘트 Mb로 정의되는 것으로 한다.　또한, 도 8에서는, 도면의 간략화를 위해, 가상 분할편 m은 1개(1매)만 도시되어 있음과 함께, 끼워 맞춤 구멍(2d)은 도시가 생략되어 있다.

구체적으로는, 최소 두께 부분(2f)은, 비교 디스크(2X, 3X)에서의 디스크 반경의 1/2보다 외측이고 또한 분쇄 디스크부(22)의 직경 방향 중심측 단부보다 내측의 범위에 있어서, 가장 두께가 얇은 부분이다.　즉, 최소 두께 부분(2f)의 디스크 회전 중심선 X를 기준으로 한 직경 방향 위치가, 비교 디스크(2X, 3X)에서의 디스크 반경의 1/2보다 외측이고 또한 분쇄 디스크부(22)의 직경 방향 중심측 단부보다 내측의 범위에 위치한다.　단, 도 8에 나타내는 바와 같이, 상기 범위에 있어서, 가장 두께가 얇은 부분의 상기 직경 방향 위치를 특정할 수 없는 경우(환언하면, 동일한 두께의 부분이 있는 경우)에는, 최소 두께 부분(2f)은 직경 방향에 대하여 가장 외주측에 위치하는 부분이다.

또한, 제1 모멘트 Ma 및 제2 모멘트 Mb는, 디스크 회전 구동 시에 원심력(Fa, Fb)에 기인하여 생기는 회전 모멘트이다.　제1 모멘트 Ma 및 제2 모멘트 Mb는, 하기의 식 (1) 내지 식 (5)에 기초하여 정해진다.

Ma=(F1×cosθ)×d1 … 식 (1)

Mb=(F2×cosθ)×d2 … 식 (2)

F1=m1×r1×ω² … 식 (3)

F2=m2×r2×ω² … 식 (4)

r1=r2+Δr … 식 (5)

단, F1, F2는 각각 디스크 회전 구동 시에 무게 중심 Ga, Gb에 작용하는 원심력이며, θ는 디스크 회전 중심선 X에 대한 무게 중심 Ga와 무게 중심 Gb를 이은 선 Lg의 경사 각도(즉, 선 Lg와 디스크 회전 중심선 X가 이루는 각도)이며, d1은 무게 중심 Ga와 교점 C 사이의 거리이며, d2는 무게 중심 Gb와 교점 C 사이의 거리이다.　그리고, m1은 제1편 ma의 중량이며, m2는 제2편 mb의 중량이며, r1은 무게 중심 Ga의 디스크 회전 중심선 X로부터의 직경 방향의 위치이며, r2는 무게 중심 Gb의 디스크 회전 중심선 X로부터의 직경 방향의 위치이며, ω는 디스크(2, 3)의 회전의 각속도를 나타내는 것이며, Δr은 r1과 r2의 차분값이다.

이상과 같이 정의된 각 파라미터를 사용하여, 상기 기본 구조를 가진 각 비교 디스크(2X, 3X)에 생길 수 있는 휨에 대하여 설명한다.　도 8에 나타내는 바와 같이, 각 비교 디스크(2X, 3X)에 있어서, 제1 모멘트 Ma는 교점(환언하면, 지지점) C를 중심으로 한 반시계 방향의 회전 모멘트이며, 제2 모멘트 Mb는 교점 C를 중심으로 한 시계 방향의 회전 모멘트이다.　그리고, 각 비교 디스크(2X, 3X)에 있어서, 거리 d1은 거리 d2보다 크고(d1>d2), 또한 중량 m1은 중량 m2보다 크기(m1>m2) 때문에, 제1 모멘트 Ma의 값은 제2 모멘트 Mb의 값보다 크다(Ma>Mb).　따라서, 제1 모멘트 Ma의 값이 제2 모멘트 Mb의 값보다 커질수록, 분쇄 디스크부(22)를 디스크 배면(2b) 측으로 뒤로 젖히는 굽힘 모멘트가 커진다.　그 때문에, 제1 모멘트 Ma의 값과 제2 모멘트 Mb의 값의 차분값 ΔM을 휨 억제를 위해 낮게 설정할 필요가 있다.　또한, 예를 들어 분쇄 디스크부(22)에서의 분쇄부(2c)의 부분을 경도가 높은 다른 소재로 구성하는 등, 디스크 소재로서 비중이 상이한 복수의 소재가 채용되는 경우, 각 무게 중심 Ga, Gb는 비중의 차이를 고려하여 계산된다.

[디스크의 특징 구조]

이상을 고려하여, 본 실시 형태에 관한 각 디스크(2, 3)는, 디스크(2, 3)의 뒤로 젖힘을 방지 또는 억제하기 위한 이하와 같은 특징 구조를 구비하고 있다.

각 디스크(2, 3)에 있어서 분쇄 디스크부(22)는, 자신의 상대면(2a)과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부(2w)를 갖는다.

본 실시 형태에서는, 밸런스 웨이트부(2w)는, 자신의 디스크 배면(2b) 중 제1 영역 S1에 대응하는 부분에 대하여 디스크 두께 방향으로 돌출되도록 형성되어 있다.

돌출된 밸런스 웨이트부(2w)를 형성하여 중량 밸런스를 도모하는 방법으로서는, (1) 디스크 배면(2b)에서의 중앙 디스크부(21)에 대응하는 부분이 상대면(2a)의 내측 부분(2a1)과 대칭인 형상으로 오목하게 들어가도록, 디스크 배면(2b)에서의 중앙 디스크부(21)에 대응하는 부분을 절삭하거나, (2) 디스크 배면(2b)에서의 분쇄 디스크부(22)에 대응하는 부분에 별도의 부재를 설치하거나 하는 것을 들 수 있다.　강도나 내구성의 관점에서는, 별도의 부재를 설치하는 것보다, 절삭에 의해, 돌출된 밸런스 웨이트부(2w)를 형성하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 각 디스크(2, 3)는, 분쇄 디스크부(22)의 디스크 두께 방향의 양측의 부분이 대칭인 형상으로 돌출된 외관 형상을 갖고 있다.　또한, 각 디스크(2, 3)의 분쇄 디스크부(22)는 완전히 대칭인 구조로 형성되어 있지 않아도 된다.　이 경우, 각 디스크(2, 3)에 있어서, 제1 모멘트 Ma의 값과 제2 모멘트 Mb의 값과 차분값 ΔM의 제2 모멘트 Mb의 값에 대한 비율 R(하기의 식 (6) 참조)이 소정의 비율(％) 이하로 설정되어 있으면 된다.　분쇄 디스크부(22)에서의 상대면(2a) 측에는, 분쇄부(2c)로서의 복수의 홈(22a)이 형성되기 때문에, 비율 R(환언하면, 비율)을 소정의 범위 내로 설정하기 위해서는, 엄밀하게는, 분쇄부(2c)의 형상 등을 고려할 필요가 있다.

R=(Ma-Mb)/Mb=ΔM/Mb … 식 (6)

제1 모멘트 Ma가 제2 모멘트 Mb보다 작아지면(Ma <Mb), 굽힘 모멘트가 좁은 갭을 구성하는 제2 영역 S2의 최소 간극 G2min을 좁히는 방향으로 작용할 우려가 있어, 바람직하지 않다.　그 때문에, 각 디스크(2, 3)는, 제조 공차를 고려해도, 제1 모멘트 Ma가 제2 모멘트 Mb보다 작아지지 않도록, 형성된다.

본 실시 형태에서는, 제1 모멘트 Ma의 값은 제2 모멘트 Mb의 값과 일치하고 있고(Ma=Mb), 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심은 중앙 디스크부(21)의 환상 부분(21a)의 무게 중심과 일치하고 있다.　즉, 차분값 ΔM(=Ma-Mb)은 제로이며, 비율 R(=ΔM/Mb)은 제로이다.　또한, 이에 한정되지는 않고, 제1 모멘트 Ma의 값은 제2 모멘트 Mb의 값과 일치하지 않아도 되고, 비율 R이 전술한 바와 같이 소정의 비율(％) 이하로 설정되어 있으면 된다.　이 경우, 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심은 허용되는 비율 R에 따른 범위에서 중앙 디스크부(21)의 환상 부분(21a)의 무게 중심에 대하여 디스크 두께 방향으로 어긋나도 된다.

구체적으로는, 직경 355mm, 두께 20mm의 금속제 원반에 대하여, 절삭 가공을 실시함으로써, 당해 금속 원반의 편측의 면(상대면(2a))에 분쇄부(2c)와 오목하게 들어간 내측 부분(2a1)을 형성하고, 분쇄 디스크부(22)의 직경 방향의 폭을 편측 30mm로 한다.　그리고, 디스크 배면(2b)에서의 중앙 디스크부(21)에 대응하는 부분에도, 상대면(2a)의 내측 부분(2a1)과 동일한 절삭 가공을 실시한다.　예를 들어, 상대면(2a)에서의 중앙 디스크부(21)에 상당하는 부분과 디스크 배면(2b)에서의 중앙 디스크부(21)에 상당하는 부분을 각각 깊이 4mm로 절삭한다.　그리고, 마지막으로, 분쇄부(2c)의 형성을 위한 절삭량(절삭 체적)과 동일한 절삭량으로, 디스크 배면(2b)에서의 분쇄 디스크부(22)에 대응하는 부분을 평평하게 절삭한다.　이에 의해, 제1 모멘트 Ma의 값은 제2 모멘트 Mb의 값에 일치함과 함께, 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심 C2가 중앙 디스크부(21)의 환상 부분(21a)의 무게 중심 C1에 일치한다.　또한, 전술한 바와 같이, 제1 모멘트 Ma의 값을 제2 모멘트 Mb의 값에 일치시키지 않은 경우에는, 비율 R이, 15％ 이하, 바람직하게는 10％ 이하, 더욱 바람직하게는 5％ 이하, 바람직하게는 3％ 이하로 설정된다.

이상과 같이 구성된 한 쌍의 디스크(2, 3)(이하에서는, 적절하게 디스크 A1이라고 함)에서는, 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심을 중앙 디스크부(21)의 환상 부분(21a)의 무게 중심에 일치시키고, 제1 모멘트 Ma의 값을 제2 모멘트 Mb의 값에 일치시킴으로써, 고속 회전 시의 굽힘 모멘트에 의한 변형이 효과적으로 억제 또는 방지되어, 상대 속도로서 340m/s를 초과하는 초고속 회전이 가능하며, 미분쇄에 적합하다는 것이, 이하의 성능 시험에 의해 확인되었다.

[성능 시험]

다음으로, 본 실시 형태에 관한 디스크형 분쇄기(100)에 대하여, 디스크 A1이 고속으로 회전 가능한 것을 확인하는 회전 성능 시험의 결과와, 디스크 A1이 원료 입자를 미분쇄하는 것이 가능한 것을 확인하는 분쇄 성능 시험의 결과를 설명한다.

작업자는, 디스크 A1을 사용하여, 다음의 수순으로 회전 성능 시험과 분쇄 성능 시험을 행하였다.

[회전 성능 시험]

(1) 디스크 A1의 디스크(2, 3) 사이의 간극 G를 통상 운전 시보다 충분히 넓힌 상태에서, 각 디스크(2, 3)를 단독으로 500 내지 13000rpm의 범위에서 회전 구동시켜, 이상 진동이나 이음(異音)이 없는 것을 확인한다.

(2) 이상 진동이나 이음에 대하여 문제가 없으면, 각 디스크(2, 3)의 회전을 멈춘다.　그리고, 제2 구동 유닛(6)(가동측 유닛)을 한 쌍의 슬라이드 레일(1c, 1c)을 따라 제1 구동 유닛(5)(고정측 유닛)에 근접시키는 방향으로 슬라이드 이동시키고, 두께 측정기를 사용하여 간극 G(제2 영역 S2의 최소 간극 G2min)를 설정한다.　그때 디스크(2, 3)에 대하여 상하좌우 4점에서의 최소 간극 G2min이 일정하게 되어 있는 것을 확인한다.

(3) 최소 간극 G2min에 대하여 문제가 없으면, 한 쌍의 디스크(2, 3)를 서로 역방향으로, 500rpm, 1000rpm, 3000rpm, 5000rpm, 7000rpm, 8000rpm, 9000rpm, 10000rpm, 11000rpm, 12000rpm, 13000rpm의 회전수의 순으로 회전시켜, 디스크의 진동이나 이음이 없는 것을 확인한다.

디스크 A1에 대하여, 최소 간극 G2min이 1.00mm이고, 각 디스크(2, 3)의 회전수가 500 내지 13000rpm인 범위에서, 진동이나 이음의 발생이 없는 것이 확인되었다.　계속해서, 최소 간극 G2min이 0.50mm이고, 각 디스크(2, 3)의 회전수가 500 내지 13000rpm인 범위에서, 진동이나 이음의 발생이 없는 것이 확인되었다.

[분쇄 성능 시험]

분쇄 성능 시험에서는, 전술한 원 패스 처리 후의 입경을 확인하고, 또한 재투입하여 분쇄성 평가를 행하였다.

상기 분급 수단을 구비하는 분쇄기에 있어서, 폐회로 분쇄에 의한 분쇄 처리를 실행하여, 분쇄 성능 시험을 행하면, 조분이 재처리됨으로써, 겉보기 상, 미분쇄가 진행되기 때문에, 분쇄부(2c)의 본질적인 포텐셜을 파악하는 것이 어려워진다.　그 때문에, 디스크 A1에 대한 분쇄 성능 시험에서는, 순수하게 분쇄 성능을 평가하기 위해, 원 패스 처리 후의 입경을 확인하였다.　그 후, 원 패스 처리 후의 입자를 재투입하여, 입경 분포의 변화를 더 확인함으로써, 분쇄성 평가를 행하였다.

분쇄 성능 시험은, 회전 성능 시험에 있어서 문제가 없는 것을 확인한 후에, 원료 입자를 공급하여 행하였다.　구체적으로는, 분쇄 성능 시험은, 디스크 A1에서의 최소 간극 G2min이 3.00mm, 1.00mm 및 0.50mm인 3개의 경우에 대하여, 각각 행해졌다.　각 시험에서는, 회전수가 10000rpm(상대 속도 350m/s)인 조건에서, 분쇄 전의 d50(메디안 직경)이 350㎛인 테스트용 입자(탄산칼슘)를 사용하여, 피드양은 15g/분으로 설정하여, 원 패스 처리에서의 분쇄 성능 시험을 각각 행하였다.

상기 분쇄 성능 시험의 결과, 최소 간극 G2min이 3.00mm인 경우, 분쇄 후의 d50이 9.6㎛, 1㎛ 이하인 입경의 비율이 2.91wt％, 100㎛ 이상인 입경의 비율이 32.3wt％였다.　최소 간극 G2min이 1.00mm인 경우, 분쇄 후의 d50이 5.7㎛, 1㎛ 이하인 입경의 비율이 3.34wt％, 100㎛ 이상인 입경의 비율이 24.7wt％였다.　최소 간극 G2min이 0.50mm인 경우, 분쇄 후의 d50이 5.3㎛, 1㎛ 이하인 입경의 비율이 3.62wt％, 100㎛ 이상인 입경의 비율이 25.1wt％였다.　원 패스 처리이기 때문에, 어느 경우도, 100㎛ 이상의 조분이 포함되어 있지만, d50에 대해서는, 어느 경우도 충분한 분쇄 성능을 갖고 있다.　특히 최소 간극 G2min이 0.5mm 내지 1.0mm인 경우에 있어서 분쇄 성능을 갖는 것이 확인되었다.　또한, 최소 간극 G2min이 1.00mm인 조건에서 얻어진 원 패스 처리 분쇄물을 재투입한바, 분쇄 후의 d50이 3.6㎛, 1㎛ 이하인 입경의 비율이 3.50wt％, 100㎛ 이상인 입경의 비율이 0.0wt％였다.　2회의 처리에 의해서도 미분의 과도한 증가는 보이지 않고, 100㎛ 이상의 조분이 소실되어 있어, 미분쇄기로서, 우수한 성능을 갖는 것이 확인되었다.

[비교예]

다음으로, 한 쌍의 비교 디스크(2X, 3X)에 대한, 차분 ΔM의 제2 모멘트 Mb에 대한 비율 R이나 회전 성능 시험의 결과와 분쇄 성능 시험의 결과 등을 설명한다.　한 쌍의 비교 디스크(2X, 3X)로서는, 도 7 및 도 8에서 나타낸 것(이하에서는, 적절하게 비교 디스크 X1이라고 함)과 도시를 생략한 비교 디스크 X2를 예로 들어 설명한다.　비교 디스크 X2는, 상대면(2a)에서의 내측 부분(2a1)이 오목하게 들어가 있지 않고 환상 부분(2a2)과 연속하여 평탄하게 형성되어 있는 것을 제외하고, 비교 디스크 X1과 동일한 형상 및 치수를 갖고 있다.

비교 디스크 X1에서는, 기준선 Lg와 분쇄 디스크부(22)의 디스크 두께 방향의 중심은 디스크 두께 방향으로 2.00mm 어긋나 있다.　환언하면, 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심은 중앙 디스크부(21)의 환상 부분(21a)의 무게 중심에 대하여 디스크 두께 방향으로 2.00 어긋나 있다.　또한, 제1편 ma의 중량 m1이 제2편 mb의 중량 m2보다 크다.　그리고, 비교 디스크 X1에 대하여, 상기 식 (1) 내지 식 (6)에 기초하여 산출된 비율 R(=ΔM/Mb)은 97.5％였다.

비교 디스크 X1에 대하여, 디스크 A1과 마찬가지로 회전 성능 시험을 행한바, 회전수가 8000rpm(상대 속도 280m/s)에 있어서, 디스크의 변형에 기인하는 진동이 발생하였다.

비교 디스크 X2에 대하여, 최소 간극 G2min이 1.00mm이고, 회전수가 5000rpm(상대 속도 175m/s)인 조건에서, 분쇄 성능 시험을 행하였다.　이 경우, 디스크의 회전 자체에는 문제는 없었지만, 원료 입자를 상대면(2a)의 제1 영역 S1에 공급하는 것이 곤란하여, 원료 입자가 공급부(7)의 공급관(72b) 안에서 정체되었다.　그 때문에, 피드양을 떨어뜨려 분쇄 성능 시험을 행하였다.　이 경우, 분쇄 후의 입자의 d50은 290㎛였다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 디스크형 분쇄기(100)를 사용한 분쇄 방법에 대하여 설명한다.　이 분쇄 방법은, 디스크형 분쇄기(100)를 사용하여 피분쇄물로서의 원료 입자를 분쇄하는 방법이다.　이 분쇄 방법은, 한 쌍의 디스크(2, 3)의 각각을 제1 영역 S1 측의 중앙 디스크부(21)와 제2 영역 S2 측의 분쇄 디스크부(22)로 구분하는 것과, 분쇄 디스크부(22)에서의 상대면(2a)과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부(2w)를 마련하는 것을 포함한다.

본 실시 형태에 관한 디스크형 분쇄기(100) 및 이를 사용한 분쇄 방법에서는, 상기 기본 구조를 전제로 한 구조에 있어서, 분쇄 디스크부(22)는 자신의 상대면(2a)과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부(2w)를 갖고 있다.　즉, 밸런스 웨이트부(2w)는, 분쇄 디스크부(22)에서의, 분쇄 디스크부(22)를 디스크 배면(2b) 측으로 뒤로 젖히게 하는 굽힘 모멘트의 발생의 원인이 되는 분쇄부(2c)와 반대 측의 부분에 마련되어 있다.　이 때문에, 밸런스 웨이트부(2w)에 의해, 각 디스크(2, 3)에 상기 굽힘 모멘트를 없애는 방향의 굽힘 모멘트를 분쇄 디스크부(22)에 작용시킬 수 있다.　그 결과, 분쇄부(2c)에 대응하여 밸런스 웨이트부(2w)를 적절하게 마련함으로써, 한 쌍의 디스크(2, 3) 사이의 좁은 갭(최소 간극 G2min)을 유지하고, 서로 근접시킨 상태에서 종래보다 고속으로 한 쌍의 디스크(2, 3)를 회전 구동시킬 수 있게 된다.

이와 같이 하여, 근접하여 마주 대하고 또한 종래보다 고속으로 회전 가능한 한 쌍의 디스크(2, 3)를 가진 디스크형 분쇄기(100) 및 이를 사용한 분쇄 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 디스크 A1에서는, 제1 모멘트 Ma의 값은 제2 모멘트 Mb의 값과 일치하고 있지만, 이에 한정되지는 않고, 양쪽 모멘트의 값은 일치하지 않아도 되고, 비율 R이 소정의 비율(％) 이하로 설정되고, 분쇄 디스크부(22)의 무게 중심이 허용되는 비율 R에 따른 범위에서 중앙 디스크부(21)의 환상 부분(21a)의 무게 중심에 대하여 디스크 두께 방향으로 어긋나도 된다.　비율 R을 소정의 범위 내로 설정함으로써, 고속 회전 시의 굽힘 모멘트에 의한 변형이 효과적으로 억제 또는 방지되어, 상대 속도로서 340m/s를 초과하는 초고속 회전이 가능하며, 미분쇄에 적합하다는 것이, 이하의 성능 시험에 의해 확인되었다.

구체적으로는, 디스크 A1을 베이스에, 디스크 배면(2b)에서의 중앙 디스크부(21)(공급 존)에 상당하는 부분의 절삭 깊이를 변경함으로써, 비율 R(=ΔM/Mb)을 변경한 실시예 상당의 디스크 A2 내지 디스크 A5를 제작하였다(표 1 참조).　디스크 A1 내지 A5에서는, 비율 R이 3.00％ 내지 15.00％, 바람직하게는 0.00％ 내지 10.00％, 더욱 바람직하게는 0.00％ 내지 5.00％, 더욱 바람직하게는 0.00％ 내지 3.00％의 범위의 소정 값이 되도록 조정되어 있다.

[표 1]

디스크 A2 내지 A5에 대한 회전 성능 시험에서는, 최소 간극 G2min이 1.00mm인 경우와 0.50mm인 경우에 있어서, 회전수가 500 내지 13000rpm인 범위에서, 진동이나 이음의 발생이 없는 것이 각각 확인되었다.　디스크 A2 내지 A5에 대한 분쇄 성능 시험은, 최소 간극 G2min이 1.00mm인 경우에 대하여 행해졌다.　이 분쇄 시험에서는, 회전수가 10000rpm(상대 속도 350m/s)인 조건에서, 분쇄 전의 d50(메디안 직경)이 350㎛인 테스트용 입자(탄산칼슘)를 사용하여, 피드양은 15g/분으로 설정하여, 원 패스 처리에서의 분쇄 성능 시험을 행하였다.　이 분쇄 성능 시험의 결과가 하기 표 2에 나타내어져 있다.　계속해서, 마찬가지로, 원 패스 분쇄 처리물을 재투입하여 분쇄 성능 시험을 각각 행한 결과가 하기 표 3에 나타내어져 있다.　이상으로부터, 디스크형 분쇄기(100)는, 디스크 A2 내지 A5의 어느 경우도, 미분쇄기로서, 우수한 성능을 갖는 것이 확인되었다.

[표 2]

[표 3]

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 디스크(2)의 분쇄부(2c)와 제2 디스크(3)의 분쇄부(2c)는 디스크 두께 방향으로 서로 중첩되지 않고 이격되어 있지만, 이에 한정되지는 않는다.　도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 디스크(2)의 분쇄부(2c) 및 제2 디스크(3)의 분쇄부(2c)는, 서로 중첩되도록 요철 형상으로 형성된 랩형이어도 된다.　이 경우, 분쇄부(2c)는, 디스크 직경 방향으로 간격을 둔 위치에 있어서 디스크 주위 방향으로 연신하도록 형성된 복수의 돌조(22b)를 갖고, 또한 제1 디스크(2)에서의 직경 방향으로 인접하는 2개의 돌조(22b) 사이에, 제2 디스크(3)에서의 돌조(22b)가 들어가도록 되어 있다.　이에 의해, 제2 영역 S2(분쇄 존)에서의 원료 입자의 체류 시간(통과 시간)의 증대화가 효과적으로 도모된다.

또한, 밸런스 웨이트부(2w)의 비중은, 분쇄 디스크부(22)에서의 상대면(2a) 측의 부분의 비중보다 높게 설정되어 있어도 된다.　이 경우, 밸런스 웨이트부(2w)는, 디스크 배면(2b) 중 제1 영역 S1에 대응하는 부분에 대하여 디스크 두께 방향으로 돌출되지 않고, 디스크 배면(2b) 중 분쇄부(2c)에 대응하는 부분과 연속하여 평탄하게 되어 있어도 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

2, 3: 한 쌍의 디스크
2: 한쪽 디스크
2a: 상대면
2a2: 환상 부분(상대면 중 제2 영역에 대응하는 부분)
2b: 디스크 배면
2c: 분쇄부
2w: 밸런스 웨이트부
2f: 최소 두께 부분
2g: 원환상 부분
21: 중앙 디스크부
22: 분쇄 디스크부
22a: 홈
3: 다른 쪽 디스크
100: 디스크형 분쇄기
C: 교점
D: 디스크 직경
G: 간극
Ga: 제1편의 무게 중심
Gb: 제2편의 무게 중심
G1min: 제1 영역에서의 최소 간극
G2min: 제2 영역에서의 최소 간극
L: 기준선
Lg: 제1편의 무게 중심과 제2편의 무게 중심을 이은 선
m: 가상 분할편
ma: 제1편
mb: 제2편
m1: 제1편의 중량
m2: 제2편의 중량
Ma: 제1 모멘트
Mb: 제2 모멘트
S: 간극 영역
S1: 제1 영역
S2: 제2 영역
X: 디스크 회전 중심선

Claims (14)

1. 간극을 갖고서 마주 대하며 또한 서로 역방향으로 회전 구동되는 한 쌍의 디스크와,
   상기 한 쌍의 디스크 중 한쪽 디스크에서의 다른 쪽 디스크와의 상대면과 상기 다른 쪽 디스크에서의 상기 한쪽 디스크와의 상대면 사이의 간극 영역에서의 디스크 회전축 측의 제1 영역에 피분쇄물을 공급하는 공급부를
   구비하고, 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역에서의 최소 간극은 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역의 외측의 제2 영역에서의 최소 간극보다 넓게 설정되고, 상기 피분쇄물을 분쇄하기 위한 분쇄부가 상기 상대면 중 상기 제2 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있는, 디스크형 분쇄기이며,
   상기 한 쌍의 디스크의 각각은, 상기 제1 영역 측의 중앙 디스크부와 상기 제2 영역 측의 분쇄 디스크부로 이루어지고,
   상기 분쇄 디스크부는, 상기 상대면과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부를 갖고,
   상기 중앙 디스크부에서의 외주측의 부분 중 최소 두께 부분의 디스크 두께 방향의 중심을 지나며 또한 디스크 회전 중심선에 직교하는 선을 기준선으로 하고,
   상기 디스크에서의 상기 최소 두께 부분보다 직경 방향 외측의 원환상 부분을 디스크 주위 방향으로 소정 간격으로 분할함으로써 얻어지는 복수의 가상 분할편의 각각을, 상기 기준선에 의해 상기 상대면 측의 제1편과 상기 상대면과 반대 측의 제2편으로 구분하고,
   상기 제1편의 무게 중심과 상기 제2편의 무게 중심을 이은 선과 상기 기준선과의 교점을 중심으로 한 상기 제1편에 대한 가상의 회전 모멘트를 제1 모멘트라 하고, 상기 교점을 중심으로 한 상기 제2편에 대한 가상의 회전 모멘트를 제2 모멘트라 한 경우에,
   상기 제1 모멘트의 값과 상기 제2 모멘트의 값의 차분값의 상기 제2 모멘트의 값에 대한 비율이 15％ 이하로 설정되어 있는,
   디스크형 분쇄기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밸런스 웨이트부는, 상기 상대면과 반대 측의 면인 디스크 배면 중 상기 제1 영역에 대응하는 부분에 대하여 디스크 두께 방향으로 돌출되도록 형성되어 있는, 디스크형 분쇄기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 밸런스 웨이트부의 비중은, 상기 분쇄 디스크부에서의 상기 상대면 측의 부분의 비중보다 높게 설정되어 있는, 디스크형 분쇄기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 영역에서의 상기 최소 간극은, 0.50 내지 3.00mm의 범위의 소정 값으로 설정되어 있는, 디스크형 분쇄기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 비율은 10％ 이하로 설정되어 있는, 디스크형 분쇄기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 비율은 5％ 이하로 설정되어 있는, 디스크형 분쇄기.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 모멘트의 값은 상기 제2 모멘트의 값과 일치하고 있는, 디스크형 분쇄기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 디스크는, 최외주의 상대 속도가 340 내지 440m/s인 범위의 속도로 회전 가능하게 구성된, 디스크형 분쇄기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 디스크의 각각의 최대의 디스크 두께는, 디스크 직경의 1/5 이하인, 디스크형 분쇄기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 최대의 디스크 두께는, 디스크 직경의 1/10 이하인, 디스크형 분쇄기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄부는, 상기 상대면 중 상기 제2 영역에 대응하는 부분의 내연측으로부터 외연측으로 연장되고, 서로 디스크 주위 방향으로 이격된 복수의 홈을 갖는, 디스크형 분쇄기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 홈은, 각각, 각 디스크의 원주의 접선과 교차하는 방향으로 연장되어 있는, 디스크형 분쇄기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 한쪽 디스크의 상기 분쇄부 및 상기 다른 쪽 디스크의 상기 분쇄부는, 서로 중첩되도록 요철 형상으로 형성된 랩형인, 디스크형 분쇄기.
14. 간극을 갖고서 마주 대하며 또한 서로 역방향으로 회전 구동되는 한 쌍의 디스크와, 상기 한 쌍의 디스크 중 한쪽 디스크에서의 다른 쪽 디스크와의 상대면과 상기 다른 쪽 디스크에서의 상기 한쪽 디스크와의 상대면 사이의 간극 영역에서의 디스크 회전축 측의 제1 영역에 피분쇄물을 공급하는 공급부를 구비하고, 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역에서의 최소 간극은 상기 간극 영역 중의 상기 제1 영역의 외측의 제2 영역에서의 최소 간극보다 넓게 설정되고, 상기 피분쇄물을 분쇄하기 위한 분쇄부가 상기 상대면 중 상기 제2 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있는, 디스크형 분쇄기를 사용하여 상기 피분쇄물을 분쇄하는 분쇄 방법이며,
    상기 분쇄 방법은,
    상기 한 쌍의 디스크의 각각을 상기 제1 영역 측의 중앙 디스크부와 상기 제2 영역 측의 분쇄 디스크부로 구분하는 것과,
    상기 분쇄 디스크부에서의 상기 상대면과 반대 측의 부분에 밸런스 웨이트부를 마련하는 것을
    포함하고,
    상기 디스크형 분쇄기는,
    상기 중앙 디스크부에서의 외주측의 부분 중 최소 두께 부분의 디스크 두께 방향의 중심을 지나며 또한 디스크 회전 중심선에 직교하는 선을 기준선으로 하고,
    상기 디스크에서의 상기 최소 두께 부분보다 직경 방향 외측의 원환상 부분을 디스크 주위 방향으로 소정 간격으로 분할함으로써 얻어지는 복수의 가상 분할편의 각각을, 상기 기준선에 의해 상기 상대면 측의 제1편과 상기 상대면과 반대 측의 제2편으로 구분하고,
    상기 제1편의 무게 중심과 상기 제2편의 무게 중심을 이은 선과 상기 기준선과의 교점을 중심으로 한 상기 제1편에 대한 가상의 회전 모멘트를 제1 모멘트라 하고, 상기 교점을 중심으로 한 상기 제2편에 대한 가상의 회전 모멘트를 제2 모멘트라 한 경우에,
    상기 제1 모멘트의 값과 상기 제2 모멘트의 값의 차분값의 상기 제2 모멘트의 값에 대한 비율이 15％ 이하로 설정되어 있는,
    분쇄 방법.

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