TWI595927B - 微粒化裝置 - Google Patents

Description

微粒化裝置

本發明是關於：利用噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合處理來將原料粒子予以微粒化之微粒化裝置。

以往，在將各種原料粒子予以微粒化處理時，是採用：高壓均質機(例如：請參考專利文獻1)、濕式噴流碎礦機、或者彈珠碎礦機、球磨機等，來進行原料的粉碎和分散處理。

濕式噴流碎礦機是使用噴射水流，將原料加壓到245 MPa，再使其從口徑為0.1~0.5 mm的細微噴嘴高速噴射出來，利用噴射時之粒子彼此間的撞擊或者粒子對於硬質體的撞擊，還有通過噴嘴時因對向流所產生的剪力、因噴流空洞效應所產生的衝撃力，主要是對於由1次粒子集合而成的2次粒子進行粉碎和分散處理的裝置(例如：請參考專利文獻2、3、4)。

此外，如果要將原料粒子予以微粒化達到1μm以下之超細微直徑的話，則是在上述的利用濕式噴流碎礦機、高壓均質機等進行原料的粉碎和分散處理之後，又採用：使用彈珠碎礦機、球磨機等來進行粉碎和分散處理來製造微粒子的方法。

彈珠碎礦機是預先在容器內投入球形彈珠，令設置了：具有彼此互相保持平行的平面之複數個圓板翼片之旋轉 軸，在容器內進行旋轉而一面將彈珠進行攪拌，一面促使含有原料粒子的漿液，從容器的其中一端側的漿液導入口朝向另一端側的漿液排出口流動(例如：請參考專利文獻5)。因此，在容器內，在被旋轉力所攪拌而進行流動的漿液中，在彈珠之間進行移動的原料粒子會被夾入彈珠之間，接受到其壓潰力量和摩擦力的作用，因而被粉碎。

然而，以往之將濕式噴流碎礦機以及彈珠碎礦機分別使用在不同的工序的情況下，在彈珠碎礦機的工序，是將彈珠等的媒體混合在原料中來進行攪拌，因此，有可能該媒體的碎屑等會成為雜質而混入在原料液中。此外，1次粒子與2次粒子在進行粉碎和分散的情況下，因為原料的狀態不同，所以必須因應原料粒子的直徑、硬度、表面形狀等因素來選擇最適合的裝置。而且，使用各裝置於不同的工序來進行處理的做法，包含了空間性的移動，作業繁雜且非常耗時，此外必須針對每一裝置來設置冷卻機構，不僅處理作業本身的效率不佳，又必須加入額外的成本。

因此，有人就想到要將濕式噴流碎礦機與彈珠碎礦機複合在一起的裝置。這是將各裝置予以設置在對原料槽呈串列循環迴路上，藉此可將這兩種處理實質上幾乎是以同步進行，不會再有利用不同工序進行處理時的那種麻煩，冷卻機構也可以單一化，可更有效率地達成更均勻的原料粒子的微粒化(請參考引用文献6)。此外，想要進行超微粒化處理時，也不再必須全部都仰賴彈珠碎礦機的壓潰力量，因此，與單獨使用彈珠碎礦機的情況相較，所需的 壓潰力量可以抑制得更小就足夠了，因此，其所節省下來的壓潰力量的部分，係可大幅地降低由彈珠所產生的雜質混入到原料中的情事。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-113390號公報

[專利文獻2]日本特許第3151706號公報

[專利文獻3]日本特許第3686528號公報

[專利文獻4]日本特開2000-33249號公報

[專利文獻5]日本特開2000-83622號公報

[專利文獻6]日本特開2011-115729號公報

然而，單純地只將既有的裝置彼此連結在一起的話，整體的裝置結構會趨於大型化，在裝置內會有較大的死角(無謂的空間)存在。尤其是在彈珠碎礦機的容器內，彈珠會產生比較集中存在某些的現象，因此粉碎後的原料不易獲得均勻的粒度分布。而且，在進行連續性的處理時，必須讓裝置做長時間運轉，如果在容器與驅動系之間，用來密封旋轉軸或軸承周邊的液體密封部發生破損的話，漿液會流入該破損後的密封部，因而也會招致雜質混入到原料中之虞慮。

在利用噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合化處理的微粒化裝置中，除了被要求能夠短時間就可進行高精度的微粒化處理之外，也被要求具有均勻的粒度分布的處理能力。此外，不僅要達成更有效率的微粒化處理之外，也被期待該裝置的必要構成部分的長壽命化。

本發明之目的是有鑑於上述的問題點，因而想要提供一種微粒化裝置，是在濕式噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合化處理中，可消除粒度分布的不均勻，並且可提升微粒化處理的作業效率之微粒化裝置。又，本發明之另一目的，是在謀求裝置的小型化，同時又可減少死角空間，不僅可使得彈珠碎礦機的構成部分的長壽命化，又可減少雜質的混入。

為了達成上述目的，本案的請求項1的發明所述的微粒化裝置是具備：用以收容含有原料粒子的漿液之原料槽、以串列循環迴路連接於該原料槽，在漿液中利用被施加了旋轉力的彈珠將原料粒子夾入而予以粉碎之彈珠碎礦機、以串列循環迴路連接於前述原料槽，將加壓後的高壓漿液利用噴嘴裝置予以高速噴射之噴流碎礦機，之微粒化裝置；其特徵為： 前述噴流碎礦機係具有：將前述高壓漿液予以高速噴射的一個以上的噴嘴裝置、形成有可供該噴嘴裝置噴射漿液的微粒化空間之腔室；前述彈珠碎礦機係具有：供投入前述彈珠，並且漿液是從其中一端側的導入口朝向另一端側的排出口流動之容器、設在該容器內且具有複數個互相保持間隔之用來攪拌彈珠與漿液之略呈圓盤狀的旋轉翼片的旋轉軸、促使該旋轉軸進行旋轉的驅動裝置；前述容器是具有圓筒形狀，且是與配置在該圓筒的中心軸上的前述旋轉軸一起，對於鉛垂方向傾斜一預先設定的角度，且具有被施加壓縮應力以及被實施了鏡面加工的內壁面，前述容器內的彈珠，係混合有彼此直徑不同的兩種彈珠。

本案的請求項2的發明所述的微粒化裝置，是就請求項1所述的微粒化裝置，其中，前述彈珠碎礦機的旋轉軸，設置了用來覆蓋表面的陶瓷披覆構件。

本案的請求項3的發明所述的微粒化裝置，是就請求項1或2所述的微粒化裝置，其中，前述彈珠碎礦機的驅動裝置具有：自我冷卻機構。

本案的請求項4的發明所述的微粒化裝置，是就請求項1或2所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機的噴嘴裝置具有：連結在同軸上的兩個以上的流孔噴嘴。

本案的請求項5的發明所述的微粒化裝置，是就請求項4所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機的噴嘴裝 置，在前述兩個以上之相連結的流孔噴嘴的各自的下游端是具有擴徑部。

本案的請求項6的發明所述的微粒化裝置，是就請求項1或2所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機具有：呈互相對向配置的一對噴嘴裝置，可促使從各噴嘴裝置高速噴射出來的噴射流彼此互相衝撞。

本案的請求項7的發明所述的微粒化裝置，是就請求項1或2所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機具有硬質體，該硬質體是配置在前述腔室內，並且可供從噴嘴裝置高速噴射出來的噴射流進行衝撞。

本發明的微粒化裝置，是將彈珠碎礦機的容器與旋轉軸一起，對於鉛垂方向保持傾斜狀態，藉此可達成高精度的攪拌，可獲得粉碎後的原料的均勻的粒度分布，因此，在整體上，係可謀求微粒化性能的提升。又，本發明的微粒化裝置，係可藉由彈珠碎礦機的小型化以及減少死角空間，而可更提升微粒化處理的效率。再者，在本發明的微粒化裝置中，噴流碎礦機的噴嘴裝置並不侷限於：只用單一個流孔噴嘴來構成的，也可以採用：在同一軸上又連結了流孔噴嘴，而將流孔噴嘴增加成兩個以上所構成的噴嘴裝置，藉此，可提升剪力作用，可謀求更為提升整體裝置的微粒化性能。

在本發明的微粒化裝置中，噴流碎礦機與彈珠碎礦機是分別以串列循環迴路連接到用以收容含有原料粒子的漿液之同一個原料槽，因此，原料粒子可在短時間內，連續地接受到：在噴流碎礦機中之來自噴嘴裝置的高速噴射所產生的剪力和衝撃力、以及在彈珠碎礦機中之受到彈珠的夾入所產生的壓潰力量及摩擦力之不同的處理作用。亦即，對於原料粒子的身上，係有對於粒子的破壞性有很強影響之不同種類的應力幾乎在同時期複合性地作用於原料粒子的身上，相當於實質上接受到「不斷反覆的應力」的作用，藉由一面在串列循環迴路內進行循環，一面反覆地進行這種複合性的處理，可獲得：較之利用單一處理裝置所執行的反覆處理更優異的微粒化處理性能。

又，藉由這樣的噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合化，可將原本各機器個別需要的冷卻機構予以單一化，可省略無謂的冷卻用能源而可謀求節能省力化。而且，在本發明中，並不是單純地將既有的噴流碎礦機與彈珠碎礦機連結在一起，而是一方面提升噴流碎礦機與彈珠碎礦機之各自的微粒化性能，一方面將兩者適應在複合化，以謀求複合性的微粒化性能之更進一步的提升。

亦即，首先，在本發明的彈珠碎礦機中，是將可供投入彈珠並且漿液是從其一端側的導入口往另一端側的排出口進行流動的容器，製作成圓筒形狀，在容器內的圓筒中 心軸上配置了旋轉軸，該旋轉軸上係互相保持間隔地設置了複數個用來攪拌彈珠以及漿液的略呈圓盤狀的旋轉翼片，並且是將容器與旋轉軸一起對於鉛垂方向傾斜一預先設定的角度。

因此，如果是將旋轉軸沿著鉛垂方向設置的彈珠碎礦機的話，原料粒子很容易囤積在容器的下方，彈珠也容易發生集中存在於局部區域的現象，但是，若是上述這種的與旋轉軸一起傾斜的容器內的話，原料粒子和彈珠是被更均勻地攪拌，也會有因彈珠的夾入所產生的壓潰力量作用於原料粒子，粉碎後的原料係可獲得均勻的粒度分布。而且，採用圓筒狀的容器的話，可藉由適當地設定其口徑，來將容器的內容積抑制在所需要的最小限度，可大幅地減少死角空間，因此，可謀求裝置的小型化，微粒化處理能力也較之習知技術更大幅地提升。

此外，藉由對於容器的內壁面，施加了壓縮應力以及實施了鏡面加工，可降低漿液與內壁面的摩擦，因此，可進行更均勻的攪拌。而且亦可抑制彈珠與壁面接觸時的破碎片的發生，可期待其具有減少雜質混入的效果。

又，如果作為粉碎對象的原料粒子本身具有較高硬度的話，恐怕會有因旋轉軸的表面遭到切削而讓其碎屑變成雜質混入到原料粒子的虞慮，但是，藉由將旋轉軸的表面利用陶瓷披覆構件予以披覆的話，就可以抑制雜質的產生。

此外，如果用來促使旋轉軸進行旋轉的驅動裝置，是 採用具有自我冷卻機構的驅動裝置的話，就可以防止：因驅動裝置的發熱而對於驅動裝置與容器之間的液體密封部造成的加熱現象。如此一來，可防止因高溫上昇所導致的密封構件的惡化、以及抑制漿液從惡化部位流入到驅動系的問題，不僅可因為密封構件的長壽命化而可長期維持良好的密封狀態，並且又可在連續性的微粒化處理工序中，避免太過於頻繁地進行零組件的更換。

這種具備自我冷卻機構的驅動裝置，因結構簡便所以很適合採用氣動馬達。氣動馬達，一般而言，是藉由供給其壓縮空氣，利用排氣而使其轉子進行旋轉的，因為受到膨脹的排氣的作用，馬達本身就被冷卻了。又，在使用有機溶媒的氛圍當中，亦可期待其所具有的防爆效果。

另一方面，本發明的噴流碎礦機，係在形成有微粒化空間的腔室內，從一個以上的噴嘴裝置將高壓漿液予以高速噴射出去。藉由提升這個噴流碎礦機本身的微粒化性能，可謀求裝置整體之更進一步的性能提升。因此，噴嘴裝置並不侷限於採用：由單一個流孔噴嘴來構成的，亦可適合採用：由在同軸上連結有兩個以上的流孔噴嘴所構成的噴嘴裝置。這是因為得知了：若在第1流孔噴嘴的同一軸上，又連結了第2、第3流孔噴嘴，藉由增加流孔噴嘴的數目，可提升噴嘴裝置的微粒化性能之緣故。

亦即，一般的微粒化處理，是藉由反覆地執行：利用噴射來通過單一流孔噴嘴的動作，來達成所期目標的粒子徑的微粒化效果，然而，如果是連結了複數個流孔噴嘴來 進行微粒化處理的話，只要進行一次的噴射通過，就可以達到相當於：利用單一流孔噴嘴反覆執行複數次(亦即，與連結了複數個流孔噴嘴的個數相同的次數)的噴射通過的情況之處理效果。因此，利用在同一軸上連結的複數個流孔噴嘴，實質上是變成具有兩個以上的窄路(對於原料粒子施加剪力的地方)，因此，利用這種噴嘴裝置進行高壓漿液噴射時之通過流孔內時的剪力係遠較之一般只具備單一流孔噴嘴的噴嘴裝置，可獲得大幅提升。

此外，各流孔噴嘴是在其下游端形成了擴徑部，藉此，在該擴徑部發生的亂流係可作為壓力損失來對於原料粒子施加剪力。這種具備兩個以上連結在一起的流孔噴嘴之噴嘴裝置，即使只是利用來自一個噴嘴裝置的高壓漿液的高速噴射處理，亦可獲得優異的微粒化性能，如果又將因為進行衝撞所產生的撞擊力量賦予原料粒子的話，則可獲得更大的微粒化性能。

作為進一步賦予撞擊力量的結構，係可舉出：將分別具備了上述的這種連結流孔噴嘴的一對噴嘴裝置，互相相向配置以使得從各個噴嘴裝置所噴射出來的噴射流彼此撞擊的結構；或者，在一個噴嘴裝置的噴射軸延長位置上，配置了硬質體，將噴射流撞擊該硬質體的結構。

此外，在本發明的微粒化裝置中，噴流碎礦機之與原料槽相連接的串列循環迴路，未必是要與彈珠碎礦機之與原料槽相連接的串列循環迴路同一個串列循環迴路，只要原料槽是同一個原料槽的話，實質上都可以大致同時期地 受到雙方的微粒化作用，因此，彼此的迴路關係，只要配合設計條件等來適當的選擇即可。

當然，噴流碎礦機的串列循環迴路與彈珠碎礦機的串列循環迴路可以是同一個迴路。這種情況下，噴流碎礦機與彈珠碎礦機是在一個串列循環迴路上相連接，可形成較為簡單的結構，可在連續的一直線上，以短時間就可以連續地執行噴流碎礦機與彈珠碎礦機之雙方的處理。

又，噴流碎礦機以及彈珠碎礦機對於原料槽，雖然都是以串列循環迴路來進行連接的，但是，如果是採用：其中一方是利用串列循環迴路，另一方是利用旁通(By-pass)迴路的結構；或者兩個串列循環迴路彼此互相並列的結構的話，則可很容易利用與噴流碎礦機和彈珠碎礦機分別連接的各自的迴路來設定處理流量。

[實施例]

本發明的其中一種實施例的微粒化裝置，是如第1圖所示的利用與原料槽相連接的同一個串列循環迴路，來將噴流碎礦機與彈珠碎礦機在一直線上相連接的複合化的微粒化裝置。在本實施例的噴流碎礦機中，是具備一個噴嘴裝置，該噴嘴裝置是具備：三連裝流孔噴嘴。

本實施例的微粒化裝置1，主要是濕式噴流碎礦機4和彈珠碎礦機7是利用同一個串列循環迴路來與原料槽2相連接，而且是連結在一直線上。在這種迴路結構中，原料槽2內的漿液是經由供液泵浦3而被送到噴流碎礦機4 ，再由噴嘴裝置5進行高速噴射。噴射後的漿液是在熱交換器6被冷卻之後，又被導入彈珠碎礦機7內，處理之後又被送回到原料槽2。

本實施例中的噴流碎礦機4，噴嘴裝置5的流孔噴嘴是如第2圖的部分擴大圖所示，是將三個同一形狀的流孔噴嘴21在同一軸上連結而成的三連裝流孔噴嘴20。此外，各流孔噴嘴21是在口徑為0.1~0.5 mm的流孔部22的下游側具有擴徑部23。原料粒子被從噴嘴裝置5進行噴射時，將會受到：通過時流孔的剪力、粒子間彼此的撞擊以及噴流空洞效應所產生的撞撃力的作用而被粉碎。在本實施例中，因為是採用三連裝流孔噴嘴，所以與一般的單一流孔噴嘴的情況相較，特別是在通過流孔噴嘴時的剪力，可獲得大幅提升。

又，本實施例中的彈珠碎礦機7，是在被充填有彈珠14的圓筒形狀的缸體容器8內，設有被馬達11所旋轉驅動的旋轉軸9，該旋轉軸9是插入於缸體容器8的中心軸上，並且沿著該旋轉軸9的軸方向設有複數個略呈圓盤狀的旋轉翼片10，各旋轉翼片10的平面部是互相保持平行。隨著旋轉軸9的旋轉驅動，旋轉翼片10會進行旋轉，因此，彈珠14將會攪拌而旋轉。

因此，先在噴流碎礦機4進行噴射處理之後，冷卻後的漿液是從容器下方側的導入口12導入容器8內，在朝往容器上方側的排出口13被攪拌而進行流動的期間，是一面被夾入到已經被賦予了旋轉力的彈珠14之間，一面 進行移動，受到這個時候的彈珠14所產生的壓潰力量，漿液中的原料粒子15被破碎和分散。

在本實施例中，係如第3圖所示，將這個容器8設置成：與旋轉軸9一起對於鉛垂方向保持傾斜50度的狀態。藉由這種傾斜，原料粒子15不容易堆積在下方，彈珠14之集中存在於某些地方的現象也可減少，可進行均勻的攪拌。因此，作用在原料粒子15的壓潰力量也趨於均勻，粉碎後的粒子的粒度分布也趨於均勻。此外，容器8的內壁面是採用SUS 304不鏽鋼，並且利用滾光工具(sugino機械株式會社製)來進行超級滾光加工，對於該內壁面施加壓縮應力以及實施了鏡面加工。如此一來，漿液和彈珠之與壁面的摩擦也可減少，因此可更有效率的進行攪拌，並且亦可抑制彈珠之與壁面接觸時產生破碎片，可期待其具有減少混入雜質的效果。

又，藉由適當地設定圓筒形狀容器8的內徑，可將容器容積抑制的很小，可極力縮小死角空間。因此在本實施例的彈珠碎礦機7中，可將原料內藏量抑制在50 cc的程度。旋轉翼片10的材料是使用二氧化鋯陶瓷，而且又將旋轉軸9的外露表面也使用陶瓷構件予以披覆起來，如此一來，更可以防止雜質(由碎屑所形成的)的產生。

此外，組裝入氣動馬達11來作為促使旋轉軸9進行旋轉的驅動裝置，利用氣動馬達之自我冷卻效果，可減少氣動馬達與容器8之間的液體密封部的溫度上昇，因而可謀求密封構件的使用壽命可較之傳統裝置中的密封構件更 長，亦可抑制容器內溫度上昇，可對於裝置整體的冷卻用能源的節能方面有所助益。

原料粒子15是在上述的這種連接到原料槽2的一個串列循環迴路內進行循環，藉此，可在短時間內就連續地執行：噴流碎礦機4所進行的噴射處理與彈珠碎礦機7所進行的壓潰處理，因此，可在幾乎同一時期接受到兩種類的複合性的處理作用。因此，上述迴路的一次循環就等於是本微粒化裝置1所進行的一次分(第一次處理)的微粒化處理工序，送回到原料槽2之後的漿液的下一次的循環就等於是第二次(第二次處理)的微粒化處理工序，藉由反覆這種循環，可讓漿液反覆地接受到前述複合性的處理作用。

以下將顯示使用本實施例的微粒化裝置1，實際地執行反覆的微粒化處理後的實驗結果。

實驗1

首先，只針對本微粒化裝置1之具備三連裝流孔噴嘴20的噴嘴裝置5，將其高速噴射所產生的微粒化能力與「將各自具有一般的單一流孔噴嘴之一對噴嘴裝置相向配置，並且使其噴射流彼此互相衝撞的情況的微粒化能力」互相比較來做評比。評比方法，是使用粒度分布計(株式會社堀場製作所製造的LA-910W型)來測定原料粒子的粒度之後，以中間值粒徑來求出粒度分布。

具體而言，相對於本微粒化裝置1之口徑= 0.17mm的三連裝流孔噴嘴的噴嘴裝置所執行的高速噴射，與下列兩種情況所獲得的結果進行比較，將其結果顯示於表1、表2。

第1種情況，是將以流動石蠟作為原料粒子之10 wt%的漿液，以200 MPa的噴射壓，從具有口徑為0.12mm的單一流孔噴嘴之一對噴嘴裝置來進行互相噴射撞擊。第2種情況，是將以氧化鈦(石原產業製ST01)作為原料粒子之1 wt%的漿液，以220 MPa的噴射壓，從具有口徑為0.12mm的單一流孔噴嘴之一對噴嘴裝置來進行互相噴射撞擊。

從以上的結果可得知，以相同的處理次數來進行比較的話，無論是哪一種原料粒子的情況，使用三連裝流孔噴嘴的情況都較之使用單一流孔噴嘴的情況，粒子徑都變得更小，可以確認出連結複數個流孔噴嘴的結果，是具有提升剪力的作用。此外，在本實施例中，雖然是舉例示範了 將三個流孔噴嘴連結而成的三連裝流孔噴嘴的情況，但是本發明並不限定於此。很明顯的，即使是二連裝流孔噴嘴的情況，也是較之單一流孔噴嘴的情況，所產生的剪力更高，當然，也可採用四連裝以上的結構。因為是被認為：連結數量愈多的話愈可提升剪力，所以想要達到同一目標粒徑所需執行的反覆循環次數也可以減少，因此，只要依據：噴嘴裝置的尺寸設計以及配合實際的原料所期望的處理時間(反覆處理的次數)，來做適當的設定即可。

實驗2

接下來，將反覆執行第1圖的微粒化裝置1的噴流碎礦機4與彈珠碎礦機7之複合處理的情況下的微粒化能力，與與下列兩種情況所獲得的結果進行比較和評比。

第1種情況，是只利用噴流碎礦機來反覆地執行微粒化處理的情況。第2種情況，是只利用彈珠碎礦機來反覆地執行微粒化處理的情況。評比方法是與前述實驗1相同。原料是使用：以碳酸鈣作為原料粒子之5 wt%的漿液，將噴流碎礦機4的噴射壓力設定為245 MPa、將彈珠碎礦機7的氣動馬達的空氣壓力設定為0.5 MPa則是作為共同的條件，彈珠14的直徑是0.5 mm、1.0 mm；因應於彈珠直徑，相對於容器內容積之彈珠投入量的虛表體積比例是從20~80%的範圍來做適當的選擇；旋轉軸和旋轉翼片的迴轉數是從3000 rpm、3700 rpm的條件來做適當的選擇。

實驗2-a

將：反覆執行只利用噴流碎礦機的噴射處理的情況；反覆執行只利用彈珠碎礦機的壓潰處理(彈珠直徑0.5 mm、彈珠虛表體積比例60%、迴轉數3000 rpm)的情況；反覆執行利用噴流碎礦機與彈珠碎礦機之複合處理的循環的情況，進行比較各處理次數後的中間值粒徑，將其結果顯示於第4圖的線圖。由這個結果顯示出：只利用彈珠碎礦機進行處理的話，是較之只利用噴流碎礦機進行處理的情況，原料粒子的粒度變得更小，彈珠碎礦機具有較佳的1次粒子壓潰力量。但是，執行噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合處理的話，是較之只利用彈珠碎礦機進行處理的情況，粒度又變得更小，可確認到複合化處理所獲得的更高微粒化性能。

實驗2-b

將：相對於上述實驗2-a的條件，只將彈珠更改成直徑為1 mm的彈珠，反覆只利用噴流碎礦機執行噴射處理的情況；反覆只利用彈珠碎礦機執行壓潰處理的情況；反覆執行利用噴流碎礦機與彈珠碎礦機之複合處理的循環的情況，進行比較各處理次數後的中間值粒徑，將其結果顯示於第5圖的線圖。由其結果可以確認出：即使彈珠直徑改變，也是與實驗2-a的結果同樣地，利用噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合處理，原料粒子的粒度最為微粒化，複 合化處理可獲得更高微粒化性能。

實驗2-c

在上述實驗2-a、2-b所執行的噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合處理的反覆循環工序中，其他的條件都採用同一條件，針對於採用直徑為0.5 mm的彈珠的情況；與採用直徑為1.0 mm的彈珠的情況，進行比較各處理次數後的中間值粒徑，將其結果顯示於第6圖的線圖。由其結果可以得知：在彈珠碎礦機中，只要彈珠虛表體積比例、迴轉數為同一條件的話，所使用的彈珠的直徑愈小的話，原料粒子的粒度變得愈小。由這個結果可以暗示：在對於1次粒子進行粉碎的時候，彈珠直徑愈小的話，壓潰力量也變小，但是，彈珠與粒子的接觸機會增加而使得粉碎效率變高。

實驗2-d

在噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合處理之反覆循環工序中，針對於彈珠碎礦機的虛表體積比例以及迴轉數互不相同的兩種條件設定，進行比較各處理次數後的中間值粒徑，並將其結果顯示於第7圖的線圖。上述兩種條件，彈珠直徑為0.5 mm是共通的，而第1種條件是虛表體積比例為60%，迴轉數是3000 rpm的情況；第2種條件是虛表體積比例為80%，迴轉數是3700 rpm的情況。由這種結果可以看出：後者的虛表體積比例為80%且迴轉數為 3700 rpm的條件情況，原料粒子的粒度較之前者的條件情況變得更小。亦即，可以得知：在彈珠碎礦機中，如果是使用相同直徑的彈珠的話，增加虛表體積比例並且提高迴轉數將會使得動力增加，如此一來，對於1次粒子的壓潰力量也會增加，原料粒子可以更微粒化。

實驗2-e

在噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合處理的反覆循環工序中，將整體的彈珠投入量的虛表體積比例全部都統一為80%，並且將迴轉數都統一設在3700 rpm之後，針對於：只使用單一種直徑為0.5 mm的彈珠(虛表體積比例為80%)的情況；使用不同直徑的彈珠且是不同的混合比例的兩種條件設定，亦即，其中一種是使用直徑為0.5 mm的彈珠且虛表體積比例為60%+使用直徑為1.0 mm的彈珠且虛表體積比例為20%的情況；另一種是使用直徑為0.5 mm的彈珠且虛表體積比例為40%+使用直徑為1.0 mm的彈珠且虛表體積比例為40%的情況，就這三種情況，進行比較各處理次數後的中間值粒徑，並將其結果顯示於第8圖的線圖。

由其結果可得知：較之於只使用相對性的較小直徑的彈珠(直徑為0.5 mm)的情況，與相對性的較大直徑的彈珠(直徑為1 mm)混合在一起使用的情況，原料粒子的粒度變得更小，由此可顯示出：小直徑彈珠所產生的高粉碎效率是活用了大直徑彈珠的高撞撃力。此外，大小彈 珠混合使用的情況下，小直徑彈珠的混合量較之大直徑彈珠更多的話，將會比與其相反的情況(大直徑彈珠的混合量較之小直徑彈珠更多)，原料粒子的粒度趨於更小。這是與實驗2-c的結果同樣地，是因為小直徑彈珠所產生的高粉碎效率，在將1次粒子進行粉碎的時候是很有效果的。

實驗3

接下來，進行檢測：本微粒化裝置1所執行的複合處理的反覆循環工序後，由彈珠碎礦機構件(SUS不鏽鋼)以及彈珠成分所導致的雜質的混入量，將其結果與未執行處理的情況進行比較來做評比。檢測對象物是包括：Fe、Cr、Zr，測定時是使用：感應結合電漿發光分光分析裝置(島津製作所製造的ICPS-7510型)。此外，關於彈珠碎礦機7的容器內壁的素材，係針對其分別採用：SUS 304不鏽鋼、二氧化鋯、SUS 304不鏽鋼超級滾光品的三種情況加以檢討。又，旋轉翼片10是二氧化鋯製，彈珠是二氧化鋯製，直徑為0.5 mm且虛表體積比例為60%，迴轉數設定為3000 rpm，噴流碎礦機4的噴射壓設定在245 MPa，這些都為共通的條件。此外，此處所稱的「超級滾光品」係指：對於容器內壁面的SUS 304不鏽鋼，利用滾光工具(Sugino機器株式會社製造的)來進行超級滾光加工，對於前述內壁面施加壓縮應力並且實施了鏡面加工。針對於以上的各條件，使用以碳酸鈣作為原料粒子 的5 wt%的漿液，執行前述複合處理的反覆循環達100次之後，測定了雜質和混入量。將結果顯示在下列的表3。

＊1：碳酸鈣試料中在未處理時就已經含有Fe成分。

＊2：-表示檢出界限值以下(1ppm以下)

以未執行處理的情況下的各種含量當作基準的話，條件2的彈珠碎礦機容器內壁是採用SUS 304不鏽鋼的情況，Fe的混入量有增加，條件3的彈珠碎礦機容器內壁是採用二氧化鋯的情況，Fe的混入量增加屬於誤差範圍，但是Zr的混入量有增加。然而，條件4的彈珠碎礦機內壁是採用SUS 304不鏽鋼的超級滾光品的情況，Fe的增加是屬於誤差範圍，而Zr的混入量則是在檢測界限值以下。

由以上的結果可知：藉由對於彈珠碎礦機容器的內壁面施加壓縮應力，以及實施鏡面加工，可以抑制彈珠之與壁面接觸所產生的破碎片，因此，具有可抑制由該彈珠產生的雜質混入到原料中的效果。此外，本實施例的彈珠碎礦機，容器內徑約為30 mm，與傳統的彈珠碎礦機相比較 ，是大幅地小型化，在上述實驗3中，該容器內壁與旋轉翼片外周之間的空隙大約是彈珠直徑的6倍，這些條件也被認為是對於抑制Fe雜質的發生和增加的效果是具有幫助。

此外，針對於：上述實驗2-a之只執行噴流碎礦機的噴射處理的情況；實驗2-e之只使用單一種直徑為0.5 mm的彈珠(虛表體積比例為80%、迴轉數3700 rpm)來執行複合處理的反覆循環工序的情況；以及實驗2-e之混合使用直徑為0.5 mm的彈珠(虛表體積比例為60%、迴轉數3700 rpm)與直徑為1.0 mm的彈珠(虛表體積比例為20%、迴轉數3700 rpm)來執行複合處理的反覆循環工序的情況；就這三種條件的情況(其噴流碎礦機的噴射壓為245 MPa是共通的)，將原料粒子也就是碳酸鈣的微粒化結果，利用可代表粒度分布的均一性的尺度之標準偏差來進行評比，將其結果顯示在下列的表4。

由表4的結果可以確認出：混合使用了不同的直徑大小的彈珠的情況，所獲得的粒度分布最為均勻。

實驗4

接下來，將具備上述實驗3所示的條件4的彈珠碎礦機7之本微粒化裝置1的複合處理所獲得的微粒化性能，與傳統型的彈珠碎礦機的情況進行評比。亦即，相對於以往之將旋轉軸沿著鉛垂方向插入的內容積較大的傳統型的容器，可以看出本實施例的彈珠碎礦機7與它的不同點，是在於將容器內容積抑制得很小，並且做傾斜設置。具體而言，第3圖所示的傾斜角度為50度之本實施例的彈珠碎礦機7的容器8的內徑是設定為30 mm，相對於此，使用具備：內徑為134 mm且未傾斜配置的傳統型容器之彈珠碎礦機，來反覆執行10次碳酸鈣的複合處理。此外，本實施例的彈珠碎礦機7，是混合使用直徑為0.5 mm的彈珠(虛表體積比例為60%)與直徑為1.0 mm的彈珠(虛表體積比例為20%)，將迴轉數設在3700 rpm；傳統型容器的彈珠碎礦機是使用單一種直徑為2.0 mm的彈珠(虛表體積比例為50%)，兩者之噴流碎礦機4的條件(噴射壓為245 MPa)是共通的。比較兩者之處理後的粒子的中間值粒徑，將其結果與雜質含量(利用感應結合電漿發光分光分析裝置(島津製作所製造的ICPS-7510型)所測定的)一起標示於下列的表5。

＊：-表示檢出界限值以下(1ppm以下)

由以上的結果可以確認出：本實施例的彈珠碎礦機7所達成的微粒化性能是高於傳統型的容器之彈珠碎礦機。這是因為本實施例的彈珠碎礦機7可較之傳統型更減少死角空間，並且又做傾斜設置所導致的攪拌效率的提高，因而可提升微粒化效率。可知：即使是只有這樣改良彈珠碎礦機而已，也可以謀求提升微粒化裝置1的性能。因此，在前述的噴流碎礦機與彈珠碎礦機之複合化處理中，藉由兩者分別受到改良之後所獲得的相乘效果，本發明的微粒化裝置在整體上係可達成大幅度的提升微粒化性能。

此外，在以上的實施例中，微粒化裝置1的噴流碎礦機，是舉出從一個噴射流裝置5只執行噴射處理的例子，但是，本發明之具有由一個以上的流孔噴嘴所連結而成的流孔之噴嘴裝置也可以應用成其他不同的形式，例如：第9圖所示的將一對噴射流裝置(5a，5b)做相向配置，讓分別高速噴射出來的噴射流彼此進行衝撞的形式；或者，如第10圖所示的將從一個噴射流裝置5c高速噴射出來的噴射流，撞擊被配置在該噴射流裝置5c的噴射軸的延長線上的硬質體30的形式等等，噴流碎礦機的基本結構係 可適用既有的各種型式。

又，以上所示的微粒化裝置1中的噴流碎礦機與彈珠碎礦機的複合作用所產生的微粒化性能的效果，並不侷限於第1圖所示的這種將噴流碎礦機與彈珠碎礦機配置在同一個串列循環迴路的結構，例如：第11圖所示的這樣，即使將噴流碎礦機與彈珠碎礦機分別利用串列循環迴路連接到同一個原料槽，並且兩個串列循環迴路彼此形成互相並列的迴路的結構，亦可獲得同樣的效果。這種迴路結構的情況下，是反覆地執行所謂的「分別受到噴流碎礦機與彈珠碎礦機所處理之後的原料粒子，將被送回到同一個原料槽，在該處進行混合之後，再度被供給到各裝置」的這種循環處理，因此，其結果係可獲得與第1圖的迴路結構的情況同等程度的微粒化性能。

1‧‧‧微粒化裝置

2‧‧‧原料槽

3‧‧‧供液泵浦

4‧‧‧噴流碎礦機

5，5a，5b，5c‧‧‧噴嘴裝置

6‧‧‧熱交換器

7‧‧‧彈珠碎礦機

8‧‧‧容器

9‧‧‧旋轉軸

10‧‧‧旋轉翼片

11‧‧‧氣動馬達

12‧‧‧漿液導入口

13‧‧‧漿液排出口

14‧‧‧彈珠

15‧‧‧原料粒子

20‧‧‧三連裝流孔噴嘴

21‧‧‧流孔噴嘴

22‧‧‧流孔部(口徑一定)

23‧‧‧擴徑部

30‧‧‧硬質體

第1圖是顯示本發明的一種實施例的微粒化裝置的整體迴路結構的說明圖。

第2圖是顯示第1圖的微粒化裝置的噴流碎礦機的噴嘴裝置所具備的三連裝流孔噴嘴之部分示意圖。

第3圖是第1圖的微粒化裝置的彈珠碎礦機的概略結構圖。

第4圖是將實驗2-a(彈珠直徑0.5 mm)的複合處理所獲得的微粒化後的原料粒子的中間值粒徑與個別裝置的單獨處理的情況進行比較結果，以各種不同的處理次數來 顯示的線圖。

第5圖是將實驗2-b(彈珠直徑1.0 mm)的複合處理所獲得的微粒化後的原料粒子的中間值粒徑與個別裝置的單獨處理的情況進行比較結果，以各種不同的處理次數來顯示的線圖。

第6圖是將實驗2-c中之使用不同直徑的彈珠的複合處理所獲得的微粒化後的原料粒子的中間值粒徑，以各種不同的處理次數來顯示的線圖。

第7圖是將實驗2-d中之複合處理所獲得的微粒化後的原料粒子的中間值粒徑，以各種不同的處理次數來顯示的線圖。

第8圖是將實驗2-e中之複合處理所獲得的微粒化後的原料粒子的中間值粒徑，以各種不同的處理次數來顯示的線圖。

第9圖是顯示與第1圖的微粒化裝置的噴流碎礦機不同之噴射流彼此衝撞型的一對噴嘴裝置部分之概略結構圖。

第10圖是顯示與第1圖的微粒化裝置的噴流碎礦機不同之硬質體衝撞型的噴嘴裝置部分之概略結構圖。

第11圖是舉例顯示本發明所設計之與第1圖不同迴路結構的微粒化裝置之說明圖。

1‧‧‧微粒化裝置

2‧‧‧原料槽

3‧‧‧供液泵浦

4‧‧‧噴流碎礦機

5‧‧‧噴嘴裝置

6‧‧‧熱交換器

7‧‧‧彈珠碎礦機

8‧‧‧容器

9‧‧‧旋轉軸

10‧‧‧旋轉翼片

11‧‧‧氣動馬達

12‧‧‧漿液導入口

13‧‧‧漿液排出口

14‧‧‧彈珠

15‧‧‧原料粒子

20‧‧‧三連裝流孔噴嘴

Claims (7)

1. 一種微粒化裝置，該微粒化裝置是具備：用以收容含有原料粒子的漿液之原料槽、以串列循環迴路連接於該原料槽，在漿液中利用被施加了旋轉力的彈珠將原料粒子夾入而予以粉碎之彈珠碎礦機、以串列循環迴路連接於前述原料槽，將加壓後的高壓漿液利用噴嘴裝置予以高速噴射之噴流碎礦機，其特徵為：前述噴流碎礦機係具有：將前述高壓漿液予以高速噴射的一個以上的噴嘴裝置、形成有可供該噴嘴裝置噴射漿液的微粒化空間之腔室；前述彈珠碎礦機係具有：供投入前述彈珠，並且漿液是從其中一端側的導入口朝向另一端側的排出口流動之容器、設在該容器內且具有複數個互相保持間隔之用來攪拌彈珠與漿液之略呈圓盤狀的旋轉翼片的旋轉軸、促使該旋轉軸進行旋轉的驅動裝置；前述容器是具有圓筒形狀，且是與配置在該圓筒的中心軸上的前述旋轉軸一起，對於鉛垂方向傾斜一預先設定的角度，且具有被施加壓縮應力以及被實施了鏡面加工的內壁面，前述容器內的彈珠，係混合有彼此直徑不同的兩種彈珠。
2. 如申請專利範圍第1項所述的微粒化裝置，其中 ，前述彈珠碎礦機的旋轉軸，設置了用來覆蓋表面的陶瓷披覆構件。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的微粒化裝置，其中，前述彈珠碎礦機的驅動裝置具有：自我冷卻機構。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機的噴嘴裝置具有：連結在同軸上的兩個以上的流孔噴嘴。
5. 如申請專利範圍第4項所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機的噴嘴裝置，在前述兩個以上之相連結的流孔噴嘴的各自的下游端是具有擴徑部。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機具有：呈互相對向配置的一對噴嘴裝置，可促使從各噴嘴裝置高速噴射出來的噴射流彼此互相衝撞。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的微粒化裝置，其中，前述噴流碎礦機具有硬質體，該硬質體是配置在前述腔室內，並且可供從噴嘴裝置高速噴射出來的噴射流進行衝撞。