WO2012036113A1 - 気流式微粉砕装置 - Google Patents

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    • B02C13/288—Ventilating, or influencing air circulation

Definitions

  • the present invention relates to a fine pulverization apparatus for pulverizing a solid raw material into fine particles, and in particular, impact and shear by a blade or a liner while feeding the solid raw material together with an air flow in the rotation axis direction, mutual friction between particles in the air flow, crushing by high-frequency vibration, etc.
  • the present invention relates to an airflow type fine pulverization apparatus that performs fine pulverization at room temperature.
  • the airflow fine pulverizer generates a high-speed swirling airflow in the pulverization chamber by a rotor blade that rotates at high speed, and has the effects of impact, compression, shearing, grinding, high-frequency vibration, and so on, so that the raw material is micronized.
  • the so-called horizontal shaft type axial flow mill among the high-speed rotating fine pulverizers performs impact pulverization between the blade and the liner to create a high-speed vortex behind and on the edge of the blade that rotates at high speed. Fine grinding.
  • a conventional airflow pulverizer has a structure as described in Patent Document 1.
  • a discharge fan is provided at the rear stage of the pulverization chamber, and the pulverizer, the raw material supply device, and the exhaust blower are always in communication and exhaust, so that the raw material is always in the pulverization chamber. There was an air flow in the axial direction from the supply port side to the discharge port side.
  • a partition plate was provided between the rotors adjacent to the grinding chamber, and the grinding chamber was divided into a plurality of small chambers.
  • the pulverized raw material uniformly mixed with air in this pulverization chamber is accelerated in the direction of the rotor's tangential line, and then pulverized in each small chamber formed by a plurality of circular partition plates, and rides on the above-described axial airflow.
  • Each of the chambers captures the particles that have been collected and performs the pulverization operation, and gradually discharges the particles to the discharge port side so that the coarsely pulverized particles are not discharged.
  • JP 2001-29819 A (pages 1 to 3, FIG. 1)
  • the air in the conventional airflow type fine pulverizer, the air always flows from the inlet to the outlet in the pulverization chamber in the axial direction, so that the powder cannot stay in the pulverization chamber for a long time, and more than the conventional granular material. It has been very difficult to efficiently obtain finer, more uniform and highly accurate fine particles.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional airflow type fine pulverizer, and more efficiently finer, more uniform and finer fine particles than the conventional fine particles. It is an object of the present invention to provide an airflow type fine pulverization apparatus that can be obtained and can prevent heat generation with a small size, a simple configuration, and low cost.
  • the airflow type fine grinding device of the present invention has a rotating shaft penetrating through a central portion of a cylindrical grinding chamber, and a plurality of blades are attached to the tip of a rotor projecting from the rotating shaft,
  • a pulverizer having an inner surface of the pulverization chamber and having a liner facing the outer ends of the blades;
  • a raw material supply device communicating with one end of the pulverizer;
  • the raw material supply machine is characterized in that a vent connecting means is provided in a pipe body connecting the raw material hopper and the raw material supply port of the pulverizer.
  • the ventilation opening / closing means is structured to be in an open state when the raw material is charged and to close and seal the air flowing into the pulverizer by closing it after the raw material is charged.
  • the pulverizer of the airflow type fine pulverizer according to claim 2 is characterized in that a falling wall is provided at the boundary between the stage before the pulverization chamber on the raw material supply port side and the cylindrical pulverization chamber.
  • the falling wall has a structure that hangs down from the ceiling side of the crushing chamber, and prevents the raw material from being kicked back to the front side of the crushing chamber during crushing.
  • the pulverizer of the airflow type fine pulverizer according to claim 3 has a nozzle for injecting an inert gas into the pulverization chamber in the vicinity of the raw material supply port.
  • the inert gas for example, CO 2 , N 2 or the like is used so that it can be directly injected into the grinding chamber.
  • the airflow type fine pulverizing apparatus of the present invention is provided with a ventilation opening / closing means in the pipe body connecting the raw material hopper and the raw material supply port of the pulverizer, so that the air flowing into the pulverizer can be shut off and sealed after the raw material is charged.
  • the opening / closing means can be opened and the pulverized material can be sucked up and sent to the product collector at once.
  • the pulverizer of the airflow type fine pulverization apparatus according to claim 2 is provided with a falling wall at the boundary between the pulverization chamber upstream side of the raw material supply port side and the cylindrical pulverization chamber, so that the raw material is kicked back to the pulverization chamber upstream side during pulverization. Can be prevented.
  • the airflow type fine pulverizing apparatus has a nozzle for injecting an inert gas into the pulverizing chamber, the effect of preventing the inflow of air is improved, and discoloration (oxidation) of the product due to oxygen can be suppressed.
  • FIG. 1 is a line configuration diagram of an airflow fine pulverizer
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the pulverizer of the apparatus.
  • the airflow type fine pulverizer 1 includes a raw material supplier 2, a pulverizer 3, a product collector 4 and an exhaust blower 5 provided therein from the upstream side.
  • the raw material feeder 2 is provided with a ventilation opening / closing means 8 in the middle of the pipe body 7 connected to the raw material hopper 6.
  • a cyclone 11 is disposed in the middle of the tube 10 connected to the discharge port 9 of the pulverizer 3, and a bag filter dust collector 13 having a bag filter 12 and an exhaust blower 5 installed at the end of the tube.
  • a damper 14 is provided in the middle of the pipe body 10 connecting the cyclone 11 and the bag filter dust collector 13.
  • a crushed product collection container 15 is arranged below the cyclone 11 to collect the crushed product collected under the cyclone 16, and the bag filter dust collector 13 collects the bag filter collected crushed product 17.
  • the pulverizer 3 passes through a rotary shaft 19 in the center of a cylindrical pulverization chamber 18, and supports the rotary shaft 19 with a plurality of bearings 20, and a drive motor 21 and a pulley (not shown) fixed to the rotary shaft 19. Rotate. As shown in FIG. 2, a rotor 22 is fixed to a rotating shaft 19 that passes through the grinding chamber 18, and a blade-like blade 23 is attached to the rotor 22.
  • a liner 24 is mounted on the inner surface of the grinding chamber 18 so as to face the outer ends of these blades 23, and a fixed blade 25 parallel to the rotary shaft 19 is provided on the liner 24.
  • a cooling jacket (not shown) is provided on the outer periphery of the pulverization chamber 18 so that cooling water circulates.
  • the rotor 22 on the discharge port 9 side is provided with a classification blade 26, and a gap with the liner 24 forms a classification gap.
  • a crushing chamber front stage 28 is provided by a casing 27 on the raw material supply port side of the crushing chamber 18, and a crushing chamber rear stage 29 is provided on the discharge port side.
  • a partition plate 30 is provided between adjacent blades 23, 23, and a falling wall 31 is provided at the boundary between the pulverization chamber front stage 28 on the raw material supply port side and the cylindrical pulverization chamber 18.
  • the crushing blade 23 rotates at an extremely high speed by driving the rotary shaft 19, and a high-speed airflow that spirals around the rotary shaft 19 radially outwards due to the inertial force and centrifugal force in the rotating direction. Is generated.
  • the powder collides while being accelerated radially outward by the high-speed air flow, or is struck by the blade 23 and collides with the inner wall surface of the liner 24.
  • the fixed blade 25 protrudes on the inner wall surface, when the powder accelerated at high speed repeats collision and repulsion, it receives stronger impact force, shearing force, and compressive force, further promoting the pulverization action. And significantly improve the crushing efficiency.
  • the ventilation opening / closing means 8 is opened, and the raw material is charged into the front stage 28 of the crushing chamber.
  • the exhaust blower 5 is operated, and the damper 14 is partially opened (for example, 1/5 opened) and suction is partially performed to assist the charging operation.
  • a nozzle 32 is provided in the vicinity of the falling wall 31 of the raw material supply port of the pulverizer 3, and an inert gas such as CO 2 or N 2 is ventilated and opened.
  • an inert gas such as CO 2 or N 2
  • the falling wall 31 prevents the raw material from being kicked back to the front stage 28 side of the grinding chamber during grinding.
  • the pulverization is performed until the drive motor 21 is reduced to no load.
  • the ventilation opening / closing means 8 is opened gradually while being opened, the exhaust blower 5 is fully opened, the air flows from the pulverization chamber 18 to the latter stage 29 of the pulverization chamber, and further to the product collector 4, It sucks up at once and sends it to the product collector 4.
  • the conventional continuous processing method was compared with the batch processing method used in the device of the present invention using the airflow type fine grinding device shown in FIGS.
  • Tencha steamed shoots covered with sunlight and steamed, then dried without dripping
  • the conditions are as follows.
  • the batch processing time was 3 minutes, the clearance was 3 mm, and the rotation speed was 8120 rpm.
  • the temperature after pulverization was clearly lower in batch processing, and it was demonstrated that the temperature rise due to reduced pressure was reduced. In addition, the recovery rate of 10 ⁇ m or less was increased, and it was proved that finer grinding was possible. In addition, the product (tea) was highly evaluated for its aroma, flavor and color by suppressing the rise in product temperature.
  • the present invention can be applied to a fine pulverizing apparatus for pulverizing a solid raw material into fine particles, and can more efficiently obtain finer, more uniform and high-precision fine particles than conventional powder particles. -Heat generation can be prevented with a simple structure and low cost.

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Abstract

微細、均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることができ小型・簡易な構成かつ低廉なコストで発熱防止が可能な気流式微粉砕装置を提供する。気流式微粉砕装置(1)は、上流側より原料供給機(2)、粉砕機(3)、製品捕集機(4)及びその内部に設ける排気ブロア(5)を備える。原料供給機(2)は原料ホッパ(6)に接続する管体(7)の途中に通気開閉手段(8)を設ける。原料投入の際には通気開閉手段(8)は開放状態とし、投入完了後に通気開閉手段(8)を閉鎖して粉砕室(18)内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない減圧下で粉砕を行なう。これにより、原料を機内に留め、滞留時間を長くして所定時間粉砕する。

Description

気流式微粉砕装置
　この発明は、固形原料を微粉粒体に粉砕する微粉砕装置に関し、特に回転軸方向に気流と共に固形原料を送りながらブレードやライナーによる衝撃及びせん断、気流内の粒子相互摩擦、高周波振動による圧壊等により常温微粉砕する気流式微粉砕装置に関する。
　気流式微粉砕装置は、高速回転するローターブレードにより、粉砕室内で高速旋回気流を発生し、衝撃、圧縮、セン断、摩砕、高周波振動などの作用を持って、原料を超微粒化している。
　高速回転式微粉砕装置の内、いわゆる水平軸形の軸流ミルは、ブレードとライナー間で衝撃粉砕を行い、高速回転するブレードの背後や縁辺に高速渦流をつくり、これに起因する空気振動等によって微粉砕を行っている。
　従来の気流式微粉砕装置としては、例えば特許文献１に記載されるような構造があった。
　この微粉砕装置においては、粉砕室の後段に排出ファンが設けられており、又粉砕機と原料供給機及び排気ブロアは常に連通して排気を行なっているため、粉砕室の内部には常に原料供給口側より排出口側に向って軸方向に空気の流れがあった。
　又、粉砕室の隣接する回転子間には仕切板が設けられ、粉砕室は複数の小室に分割されていた。この粉砕室において空気と均一に混合された粉砕原料は回転子の切線方向に加速された後、複数の円形の仕切板で形成された各小室の中で粉砕され、上述の軸方向気流に乗っている粒子を、それぞれの小室が捕捉して粉砕作業を遂行し、次第に排出口側に送り出しながら粗粉砕粒子が排出されないようにしていた。
特開２００１－２９８１９号公報（第１～３頁、図１）
　しかし、従来の気流式微粉砕装置は、粉砕室において常に入口より排出口に向って軸方向に空気の流れがあったため、粉体は粉砕室に長く留まることができず従来の粉粒体以上のより微細な、より均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることは非常に困難であった。
　又、従来の気流式微粉砕装置を用いて、より微細な製品を得ようとする場合には、粉砕原料の発熱防止が不可欠であり、この目的のために強力なファンを設置したり、強力な冷却装置を設けたりしていた。このような発熱防止対策は、装置の大型化、複雑化につながり、装置自体が高価格になると共に粉砕コストも上昇する欠点があった。
　この発明は、従来の気流式微粉砕装置が有する上記の問題点を解消すべくなされたものであり、従来の粉粒体以上のより微細な、より均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることができ、小型・簡易な構成かつ低廉なコストで発熱防止が可能な気流式微粉砕装置を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するため、この発明の気流式微粉砕装置は、円筒形の粉砕室の中心部に回転軸を貫通し、この回転軸に突設する回転子の先端に複数のブレードを装着し、前記粉砕室の内面にあってこれらのブレード外端に対向するライナーを有する粉砕機と、この粉砕機の一端に連通する原料供給機と、前記粉砕機の他端に接続する製品捕集機及び排気ブロアを備える気流式微粉砕装置において、前記原料供給機は、原料ホッパと粉砕機の原料供給口とを接続する管体に通気開閉手段を設けることを特徴とするものである。
　通気開閉手段は原料投入の際には開放状態とし、投入後にはこれを閉鎖することで粉砕機内に流入する空気を遮断密閉する構造である。
　原料供給は粉砕機の構造に合わせ、回転部の負荷が超過しないよう適量投入する。原料投入時には排気ブロアによる吸引を部分的に行い投入作業を補助する。投入完了後に通気開閉手段を閉鎖し、粉砕室内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない、減圧下で粉砕を行なう。粉砕室の内圧を下げた状態で、原料を機内に留め、滞留時間を長くして所定時間粉砕する。粉砕は回転部の負荷が所定値に低減するまで行なう。
　開閉手段を閉鎖することで粉砕室入口を塞ぎ、粉砕室から製品捕集機までの空気の流れをできるだけ止める。原料回収時は、開閉手段を徐々に開けながら開放状態とし、ブロアを全開にして粉砕室から製品捕集機までの空気の流れを起こし粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機に送り込む。
　粉砕物の排出が完了したら、再度原料投入、開閉手段の閉鎖、粉砕及び製品回収の一連のバッチ処理を繰り返し、原料投入が無くなるまでこのバッチ処理を連続的に繰り返す。
　請求項２記載の気流式微粉砕装置の粉砕機は、原料供給口側の粉砕室前段と円筒形の粉砕室の境に下がり壁を設けることを特徴とするものである。
　下がり壁は粉砕室の天井側から垂下する構成で、粉砕時に原料が粉砕室前段側にキックバックされるのを防止する。
　請求項３記載の気流式微粉砕装置の粉砕機は、原料供給口の近傍に不活性ガスを前記粉砕室に噴射するノズルを有することを特徴とするものである。
　不活性ガスとしては例えばＣＯ2、Ｎ2等を用い、粉砕室に直接噴射できるようにする。
　この発明の気流式微粉砕装置は、原料ホッパと粉砕機の原料供給口とを接続する管体に通気開閉手段を設けるので、原料投入後に粉砕機内に流入する空気を遮断密閉することができる。
　粉砕室内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない、減圧下で粉砕を行なうことで、粉砕室内の温度を下げることができ、品温上昇を軽減できる。又、粉砕室から製品捕集機までの空気の流れを止めることができるので、原料の粉砕室滞留時間を長くできる。
　従ってより微細な微粉粒体を得ることができる。原料回収時は、開閉手段を開放状態としブロアにより粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機に送り込むことができる。
　原料投入、開閉手段の閉鎖、粉砕、開閉手段の開放及び製品回収の一連のバッチ処理を
繰り返すことで、小型・簡易な構成かつ低廉なコストで製品の発熱防止が可能で、しかもより均一化した微粉粒体が得られる。
　請求項２記載の気流式微粉砕装置の粉砕機は、原料供給口側の粉砕室前段と円筒形の粉砕室の境に下がり壁を設けるので、粉砕時に原料が粉砕室前段側にキックバックされるのを防止できる。
　請求項３記載の気流式微粉砕装置は、粉砕室に不活性ガスを噴射するノズルを有するので、空気の流入を阻止する効果が向上し、酸素による製品の変色（酸化）を抑えることができる。
気流式微粉砕装置のライン構成図である。 気流式微粉砕装置の断面図である。
　次にこの発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は気流式微粉砕装置のライン構成図、図２は同装置の粉砕機の断面図である。気流式微粉砕装置１は、上流側より原料供給機２、粉砕機３、製品捕集機４及びその内部に設ける排気ブロア５を備える。
　原料供給機２は原料ホッパ６に接続する管体７の途中に通気開閉手段８を設ける。製品捕集機４は、粉砕機３の排出口９に接続する管体１０の途中にサイクロン１１、管体端部にバグフィルタ１２及び排気ブロア５を内設するバグフィルタ集塵機１３を配する。又サイクロン１１とバグフィルタ集塵機１３を連結する管体１０の途中にはダンパ１４を設ける。
　サイクロン１１の下方には粉砕品回収容器１５を配置してサイクロン下回収粉砕品１６を集め、バグフィルタ集塵機１３ではバグフィルター回収粉砕品１７を集める。
　粉砕機３は、円筒形の粉砕室１８の中心部に回転軸１９を貫通し、この回転軸１９を複数の軸受２０で支持しながら、駆動モーター２１及び回転軸１９に固定する図示しないプーリにより回転する。図２に示すように粉砕室１８を貫通する回転軸１９にはロータ２２を固定し、これに翼状のブレード２３を装着する。
　粉砕室１８の内面にあってこれらのブレード２３の外端に対向してライナー２４を装着し、ライナー２４には回転軸１９と平行な固定刃２５を突設する。なお、粉砕室１８の外周には、図示しない冷却ジャケットが設けられており、冷却水が循環している。
　排出口９側のロータ２２には分級翼２６を設け、ライナー２４との間隙が分級隙間を形成する。粉砕室１８の原料供給口側にはケーシング２７により粉砕室前段２８が、排出口側には粉砕室後段２９が設けられている。
　隣接するブレード２３，２３間には仕切板３０を設け、原料供給口側の粉砕室前段２８と円筒形の粉砕室１８の境に下がり壁３１を設ける。
　粉砕室１８は、回転軸１９の駆動により粉砕用のブレード２３が超高速で回転し、その回転方向の慣性力と遠心力とにより回転軸１９を中心に渦巻状に半径方向外側へ向う高速気流を発生させる。この高速気流により半径方向外側へ加速されながら粉体同士が衝突したり、ブレード２３により叩打されたりしてライナー２４の内壁面に激突する。この時内
壁面には固定刃２５を突設するので、高速に加速された粉体が衝突と反発を繰り返す際に一層強い衝撃力、せん断力、圧縮力を受けて、微粉化作用が一層促進され、破砕効率を著しく向上させる。
　原料投入の際には通気開閉手段８は開放状態とし、粉砕室前段２８に原料を投入する。このとき排気ブロア５を運転し、ダンパ１４は部分開放（例えば１／５開放）として吸引を部分的に行い投入作業を補助する。
　原料の投入量は、駆動モータ２１の負荷が超過しないよう監視しながら適量投入する。投入完了後に通気開閉手段８を閉鎖して粉砕室１８内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない、減圧下で粉砕を行なう。
　なお、粉砕原料が温度に弱いものや酸化しやすいものの場合には、粉砕機３の原料供給口の下がり壁３１近傍にノズル３２を設け、例えばＣＯ2、Ｎ2等の不活性ガスを通気開閉手段８が閉鎖する直前、又は直後に粉砕室１８に噴射すると、略完全に空気との遮断が可能となり、粉砕中の温度を低く抑えて温度上昇による品質劣化を防いだり、酸素による変色（酸化）を抑えることができる。
　下がり壁３１は粉砕時に原料が粉砕室前段２８側にキックバックされるのを防止する。粉砕は駆動モータ２１が無負荷に低減するまで行なう。原料回収時は、通気開閉手段８を徐々に開けながら開放状態とし、排気ブロア５を全開にして粉砕室１８から粉砕室後段２９、更に製品捕集機４までの空気の流れを起こし粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機４に送り込む。
　粉砕物の排出が完了したら、再度原料投入、開閉手段の閉鎖、粉砕及び製品回収の一連のバッチ処理を繰り返し、原料投入が無くなるまでこのバッチ処理を連続的に繰り返す。
　図１及び図２に示す気流式微粉砕装置を用い従来型の連続処理方式と本発明の装置で用いたバッチ処理方式とを比較した。原料にはテン茶（覆いを被せて日光を遮り育てた新芽を蒸した後、揉まずに乾燥させたもの）を用いた。諸条件は以下の通りである。
　なお、バッチ処理時間３分とし、クリアランス３ｍｍ、回転数８１２０ｒｐｍは共通とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　粉砕後の温度はバッチ処理の方が明らかに低く、減圧による品温上昇の軽減が実証された。又、１０μｍ以下の回収率も高くなりより細かい粉砕が可能なことを証明した。又、品温上昇を抑えたことで製品（お茶）の香り・風味・色合いの評価も高かった。
　この発明は、固形原料を微粉粒体に粉砕する微粉砕装置に適用でき、従来の粉粒体以上のより微細な、より均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることができ、小型・簡易な構成かつ低廉なコストで発熱防止が可能である。
　１　気流式微粉砕装置
　２　原料供給機
　３　粉砕機
　４　製品捕集機
　５　排気ブロア
　６　原料ホッパ
　７　管体
　８　通気開閉手段
　９　排出口
　１０　管体
　１８　粉砕室

Claims (3)

  1. 　円筒形の粉砕室の中心部に回転軸を貫通し、この回転軸に突設する回転子の先端に複数のブレードを装着し、前記粉砕室の内面にあってこれらのブレード外端に対向するライナーを有する粉砕機と、この粉砕機の一端に連通する原料供給機と、前記粉砕機の他端に接続する製品捕集機及び排気ブロアを備える気流式微粉砕装置において、前記原料供給機は、原料ホッパと粉砕機の原料供給口とを接続する管体に通気開閉手段を設けることを特徴とする気流式微粉砕装置。
  2. 　前記粉砕機は、原料供給口側の粉砕室前段と円筒形の粉砕室の境に下がり壁を設けることを特徴とする請求項１に記載の気流式微粉砕装置。
  3. 　前記粉砕機は、原料供給口の近傍に不活性ガスを前記粉砕室に噴射するノズルを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気流式微粉砕装置。
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