(57)【要約】【課題】ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減し、被粉砕物の品質向上を図ることができる粉砕用ビーズ供給装置、ビーズミル及び粉砕方法を提供する。【解決手段】本発明は、ビーズミルに粉砕用ビーズを供給する粉砕用ビーズ供給装置であって、粉砕用ビーズを貯留するホッパーと、ホッパーから上記粉砕用ビーズが投入されるビーズカップと、ビーズカップに投入された粉砕用ビーズを掻き出して、ビーズカップの周縁から粉砕用ビーズを排出するためのブレードと、ビーズカップ、ブレード又はこれらの組み合わせを回転させるためのモーターとを備える粉砕用ビーズ供給装置である。ブレードが、上記ビーズカップに固定されていない、又は上記ビーズカップに一体化されていないことが好ましい。本発明は、被粉砕物を粉砕する方法であって、一定量の粉砕用ビーズをビーズミルに連続的に供給しながら被粉砕物を粉砕する工程を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーズミルに粉砕用ビーズを供給する粉砕用ビーズ供給装置であって、
上記粉砕用ビーズを貯留するホッパーと、
上記ホッパーから上記粉砕用ビーズが投入されるビーズカップと、
上記ビーズカップに投入された上記粉砕用ビーズを掻き出して、上記ビーズカップの周縁から上記粉砕用ビーズを排出するためのブレードと、
上記ビーズカップ、上記ブレード又はこれらの組み合わせを回転させるためのモーターと
を備える粉砕用ビーズ供給装置。
【請求項２】
上記ブレードが直角台形状の平板形状を有する請求項１に記載の粉砕用ビーズ供給装置。
【請求項３】
上記ブレードが、上記ビーズカップに固定されていない、又は上記ビーズカップに一体化されていない請求項１又は請求項２に記載の粉砕用ビーズ供給装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２又は請求項３に記載の粉砕用ビーズ供給装置を備えるビーズミル。
【請求項５】
ビーズミル及びこのビーズミルに粉砕用ビーズを供給する装置を用いて被粉砕物を粉砕する方法であって、
一定量の上記粉砕用ビーズを上記ビーズミルに連続的に供給しながら上記被粉砕物を粉砕する工程を備える粉砕方法。
【請求項６】
上記粉砕用ビーズ供給装置が、上記粉砕用ビーズが投入されるビーズカップを備え、
上記粉砕工程で、上記ビーズカップに投入された上記粉砕用ビーズを掻き出して、上記ビーズカップの周縁から一定量の上記粉砕用ビーズを供給する請求項５に記載の粉砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕用ビーズ供給装置、ビーズミル及び粉砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィラー、顔料、感光剤、電子材料、カーボンナノチューブ、各種植物用細胞、金属粉、無機物、有機物などの原料の粉砕には、回転ローター等を用いたビーズミルが用いられている。このようなビーズミルは、ビーズを充填したミル内部に被粉砕物を通過させ、ビーズ、ミル内部、被粉砕物が衝突する際のせん断力で被粉砕物を粉砕する装置である。
【０００３】
上記ビーズミルにおいては、作業員が粉砕処理品の品質、ビーズミルへの負荷（電力量）を確認しながら、消耗したビーズを補充するために一定量のビーズを供給する方法が取られている。従来、このような手動による作業を簡素化するために、ミルに充填されたビーズの消費量を検出し、消費量が一定量に達するごとに、予め設定した時間にビーズをミルに供給することで、摩耗したビーズを補填する技術が提案されている（実開平３−８６０４５号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−８６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、圧搾空気によりビーズをビーズミルに移送し、バルブでビーズの供給量を制御するため、移送中におけるビーズの詰まりが生じやすくなり、バルブに噛み込んだビーズが破損するおそれがある。また、移送するビーズは重量物であるため、細かな制御が難しく、トラブル発生時においては復旧作業が繁雑となり、多くの時間を要するおそれがある。
【０００６】
また、ビーズを投入すると、ビーズミルの粉砕負荷が一次的に大きくなる。粉砕中、ビーズを投入するまでの間は、ビーズが摩耗し減量するため、粉砕処理品の平均粒径、粒度分布等の品質を確認しながら、粉砕負荷を変更する必要があり、ある一定量の負荷を超えるとビーズを供給し、摩耗による減量分を補充して、品質を確認しながら負荷を下げる手段が必要となる。そのため、品質確認と負荷を変更するタイムラグが生じ、その間に品質の変動が生じるおそれがある。また、上記タイムラグの間は、粉砕負荷に対してビーズが過剰に供給されている状態で粉砕が行われるため、ビーズの摩耗が促進されるおそれがある。さらに、ビーズの供給を手動により行うことで、特に大量かつ多段で粉砕処理品を製造する工場では、管理するミルの台数やビーズの種類が多くなることから、ビーズミルによる粉砕時の作業負担が過度に増大するおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに、被粉砕物の品質向上を図ることができる粉砕用ビーズ供給装置、ビーズミル及び粉砕方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、ビーズミルに粉砕用ビーズを供給する粉砕用ビーズ供給装置であって、上記粉砕用ビーズを貯留するホッパーと、上記ホッパーから上記粉砕用ビーズが投入されるビーズカップと、上記ビーズカップに投入された上記粉砕用ビーズを掻き出して、上記ビーズカップの周縁から上記粉砕用ビーズを排出するためのブレードと、上記ビーズカップ、上記ブレード又はこれらの組み合わせを回転させるためのモーターとを備える粉砕用ビーズ供給装置である。
【０００９】
当該粉砕用ビーズ供給装置においては、モーターがビーズカップ、ブレード又はこれらの組み合わせを回転させて、上記ブレードがホッパーからビーズカップに投入された粉砕用ビーズを掻き出すことで、ビーズカップの周縁から粉砕用ビーズが排出される。そのため、ビーズミルによる粉砕時に摩耗して減量される粉砕用ビーズを、自動的に安定して一定量を供給することができる。従って、ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに、ビーズの摩耗による被粉砕物の品質の不安定化を抑制でき、被粉砕物の品質向上を図ることができる。
【００１０】
上記ブレードが直角台形状の平板形状を有することが好ましい。上記ブレードが直角台形状の平板形状を有することで、粉砕用ビーズの流動性が向上し、ビーズカップ、ブレード又はこれらの組み合わせをスムーズに回転できる。
【００１１】
上記ブレードが、上記ビーズカップに固定されていない、又は上記ビーズカップに一体化されていないことが好ましい。ブレードがビーズカップに固定されていないか、又は一体化されていないことで、ビーズカップ、ブレード又はこれらの組み合わせをそれぞれ単独で回転させて、ビーズカップに投入された粉砕用ビーズを掻き出すことができる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、当該粉砕用ビーズ供給装置を備えるビーズミルである。従って、当該ビーズミルによれば、当該粉砕用ビーズ供給装置を備えることで、一定量の粉砕用ビーズが自動的に供給されるので、粉砕時に摩耗して減量される粉砕用ビーズを安定して補充できる。従って、粉砕用ビーズを用いた粉砕におけるビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに、被粉砕物の品質向上を図ることができる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、ビーズミル及びこのビーズミルに粉砕用ビーズを供給する装置を用いて被粉砕物を粉砕する方法であって、一定量の上記粉砕用ビーズを上記ビーズミルに連続的に供給しながら上記被粉砕物を粉砕する工程を備える粉砕方法である。
【００１４】
上述のように、ビーズミルによる粉砕では、粉砕用ビーズは運転時間と共に摩耗し、減量する。図１は、ビーズミルにおけるビーズ供給量と消費電力との関係を模式的に示すグラフである。一般的にビーズが摩耗してビーズミル内部のビーズ量が減少してくると粒度が粗く、かつ粒度分布が幅広くなって均一な粉砕ができなくなる。そこで、一定時間ごとに被粉砕物の粒度分布を測定して、平均粒径が所定の基準内に収まるように、主にビーズミルの回転数を上げることで、粉砕負荷を上昇させて、粗くなってきた粒度の調整を行う。ビーズミルの回転数を上げると、図１に示すように、電力消費量が上がることになる。ビーズミルの回転数を上げることで、ビーズミル内部、粉砕用ビーズ、被粉砕物の相互の衝突回数が増えるため、ビーズミル内部や粉砕用ビーズの摩耗がさらに促進されてしまうおそれもある。
また、必要以上に粉砕用ビーズが減量すると、エネルギーが過剰に消費され、被粉砕物の平均粒径や粒度分布等の品質を維持できなくなるため、減量分のビーズを補充する必要がある。このように、粉砕負荷を上げている状況で間欠的にビーズを補充する場合、減量した分のビーズが一気にビーズミル内部に充填されてしまうため、過負荷となってしまう状況となる。さらに、粉砕用ビーズの補充直後は、粉砕用ビーズが過剰に存在することにより、ビーズの摩耗が促進されたり、粒度基準を外れる等、一定の品質を維持できないおそれもある。また、ビーズの消耗に応じてビーズミルの粉砕負荷を上昇させるため、電力消費量が上昇するおそれがあった。
従って、短い間隔で粉砕用ビーズを少量ずつ添加することで、より被粉砕物の品質管理が向上できると考えられる。一方、手作業により短い間隔で粉砕用ビーズを少量ずつ添加することは、作業工程が非常に繁雑となり、作業負担が過度に増大するおそれがある。当該粉砕方法によれば、当該粉砕用ビーズ供給装置を用いることで、粉砕工程中に粉砕用ビーズの摩耗量に応じて、一定量の粉砕用ビーズを安定して連続的にビーズミルに供給することができる。従って、当該粉砕方法によれば、ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに被粉砕物の品質向上を図ることができる。また、ビーズミルによる粉砕工程における省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
当該粉砕方法において、上記粉砕用ビーズ供給装置は、上記粉砕用ビーズが投入されるビーズカップを備え、上記粉砕工程で、上記ビーズカップに投入された上記粉砕用ビーズを掻き出して、上記ビーズカップの周縁から一定量の上記粉砕用ビーズを供給することが好ましい。このように、上記粉砕工程で、上記ビーズカップに投入された上記粉砕用ビーズを掻き出して、上記ビーズカップの周縁から一定量の上記粉砕用ビーズを供給することで、簡易かつコンパクトな装置構成で、一定量の粉砕用ビーズを安定して連続的にビーズミルに供給することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の粉砕用ビーズ供給装置、ビーズミル及び粉砕方法によれば、ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに被粉砕物の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術におけるビーズミルにおけるビーズ供給量と消費電力との関係を模式的に示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉砕用ビーズ供給装置の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉砕用ビーズ供給装置のブレードの概略正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る粉砕用ビーズ供給装置によるビーズの供給原理を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る粉砕用ビーズ供給装置におけるブレードの設置角度の変更を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るビーズミルにおけるビーズ供給量と消費電力との関係を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る粉砕用ビーズ供給装置、ビーズミル及び粉砕方法について詳説する。
【００１９】
＜粉砕用ビーズ供給装置＞
当該粉砕用ビーズ供給装置は、ビーズミルに粉砕用ビーズを供給する粉砕用ビーズ供給装置である。当該粉砕用ビーズ供給装置は、ビーズミルによる粉砕における粉砕用ビーズの消耗に応じて一定量の粉砕用ビーズを安定して供給することで、粉砕中に摩耗、減量した粉砕用ビーズを補填することができる。図２は、当該粉砕用ビーズ供給装置の概略断面図である。図２に示すように、粉砕用ビーズ供給装置１は、例えば「粉砕方法」として後述する方法において使用することができる。本実施形態における粉砕用ビーズ供給装置１は、粉砕用ビーズ８を貯留するホッパー２と、ホッパー２の下に配置されるビーズカップ３と、粉砕用ビーズ８を掻き出すブレード１０と、ビーズカップ３を回転させるためのモーター７とを備える。
【００２０】
粉砕用ビーズ８の材質としては、特に限定されず、例えば、スチール、クロム合金などの高硬度金属、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニアなどの高硬度セラミックス、ガラス等公知のものを被粉砕物の特性に併せて選択することができる。
【００２１】
粉砕用ビーズ８は、一般的には個々が球状に形成されており、粉砕用ビーズ８の平均粒径としては特に限定されないが、被粉砕物の平均粒径及び粒度に応じて選択される。上記平均粒径としては、例えば０．０５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。
【００２２】
ホッパー２は、粉砕用ビーズ８を貯留する。ホッパー２は、上方開口状であって、底部が凹状かつ略円錐状の底面を有するホッパー本体部２ａと、ホッパー本体部２ａの下端孔部に連通状として設けられるカップ投入用筒部２ｂとを備える。粉砕用ビーズ８をビーズカップ３に投入する場合、カップ投入用筒部２ｂの排出口がビーズカップ３内に挿入される。そして、ホッパー２に貯留された粉砕用ビーズ８がカップ投入用筒部２ｂからビーズカップ３に投入される。粉砕用ビーズ８は、カップ投入用筒部２ｂの排出口の高さに達すると、ホッパー２からの粉砕用ビーズ８の供給は自然に停止する。カップ投入用筒部２ｂの排出口がビーズカップ３内に挿入され、カップ投入用筒部２ｂの排出口をビーズカップ３の周縁より低くすることで、粉砕用ビーズ８はカップ投入用筒部２ｂの排出口の高さに達すると、ホッパー２からの粉砕用ビーズ８の供給は自然に停止する。
【００２３】
カップ投入用筒部２ｂの外周には径方向に向かって突出する環状のブレード固定用プレート１４が設けられている。
【００２４】
ビーズカップ３は、ホッパー２から粉砕用ビーズ８が投入される。粉砕用ビーズ８の充填量は、充填される粉砕用ビーズ８の平均粒径にもよるが、粉砕用ビーズ８の供給量の安定性の観点から、充填された粉砕用ビーズ８の最上面の高さからビーズカップ３の上端部の高さまでの距離が０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００２５】
ビーズカップ３に挿入されたカップ投入用筒部２ｂの排出口の高さと、ビーズカップ３の周縁の高さとの差であるカップ投入用筒部２ｂの挿入深さとしては、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。カップ投入用筒部２ｂの排出口の位置が高く、ビーズカップ３の周縁との挿入深さが１ｍｍ未満の場合、粉砕用ビーズ８がオーバーフローしてしまうおそれがある。一方、カップ投入用筒部２ｂの排出口の位置が低く、ビーズカップ３の周縁との挿入深さが２０ｍｍ超の場合、カップ投入用筒部２ｂの排出口のレベル面でホッパー２からの粉砕用ビーズ８の供給は停止するが、粉砕用ビーズ８の掻き出し量が十分得られないおそれがある。カップ投入用筒部２ｂの排出口の高さとビーズカップ３の周縁の高さとの挿入深さが上記範囲であることで、粉砕用ビーズ８がビーズカップ３に投入されず、ホッパー２内に滞留してしまうことを抑制できる。
【００２６】
ビーズカップ３は、モーター７の回転軸６によって回動可能に支持されている。ビーズカップ３の形状は、ブレード１０により粉砕用ビーズ８を効率よく掻き出す観点から、有底筒状が好ましい。また、ビーズカップ３の底面は、特に限定されず、平板状でもよいし、湾曲していてもよい。
【００２７】
当該粉砕用ビーズ供給装置１は複数のブレード１０を備える。ビーズカップ３が回転することで、ブレード１０はビーズカップ３に投入された粉砕用ビーズ８を掻き出して、ビーズカップ３の周縁からビーズカップ３の外へ粉砕用ビーズ８を排出する。
【００２８】
ブレード１０の形状としては、特に限定されないが、例えば直角台形状、長方形、直角三角形、ホームベース型等が挙げられる。また、それぞれの形状において角が円弧状の形状でも良い。これらの中でも、直角台形状の平板形状を有することが好ましい。ブレード１０が直角台形状の平板形状を有することで、効率よく一定量の粉砕用ビーズ８を供給することができる。
【００２９】
図３は、ブレード１０の概略正面図である。図３に示すブレード１０は、正面視で上底１０ａと、この上底１０ａより長く、上底１０ａと平行な下底１０ｂと、上底１０ａ及び下底１０ｂをつなぐ斜辺とを備える直角台形の形状を有する。当該粉砕用ビーズ供給装置１においては、上底１０ａが外周側に位置し、下底１０ｂが内周側に位置する。
【００３０】
直角台形状のブレード１０は、ブレード装着用ボルト１２にネジ１６及びネジ１７で固定されている。ブレード１０が固定されたブレード装着用ボルト１２は、一組のナット１３によりホッパー２のカップ投入用筒部２ｂに設けられたブレード固定用プレート１４に固定される。ブレード１０は、外周側の上底１０ａ及び内周側の下底１０ｂがモーター７の回転軸６に平行になるようにブレード固定用プレート１４に固定される。このように、当該粉砕用ビーズ供給装置１には、複数のブレード１０が、周方向に沿って間隔をおいて設けられている。ブレード１０はビーズカップ３に装着させてもよいが、本実施形態のように、ブレード１０が、ビーズカップ３に固定されていないか、又はビーズカップ３に一体化されていないことが好ましい。ブレード１０が、ビーズカップ３に固定されていないか、又はビーズカップ３に一体化されていないことで、ビーズカップ３、ブレード１０又はこれらの組み合わせをそれぞれ単独で回転させることができる。従って、後述するように、ビーズカップ３とブレード１０とをそれぞれ独立して回転させてビーズカップ３に投入された粉砕用ビーズ８を掻き出すこともできる。
【００３１】
ブレード１０の材質としては、例えば鉄、ステンレス、セラミック、プラスチック等が挙げられる。
【００３２】
ブレード１０の枚数としては、例えば１枚以上４枚以下が挙げられる。なお、ジルコニアビーズ等比重の高い粉砕用ビーズ８を使用する場合は、ブレード１０の掻き出し能力を高めるためにブレード１０の枚数を適宜増やしてもよい。本実施形態においては、１枚〜３枚のブレード１０がブレード固定用プレート１４に固定されている。なお、ブレード１０の枚数を過剰に増やした場合、ブレード１０間における粉砕用ビーズ８の流動性が低下し、掻き出し能力が低下するおそれがある。
【００３３】
ビーズカップ３が有底筒状であり、ブレード１０の形状が直角台形の場合、ビーズカップ３の深さに対するブレード１０のビーズカップ挿入深さの比としては、０．２以上０．８以下が好ましい。ここで、ブレード１０の挿入深さは、ビーズカップ３に挿入されたブレード１０の先端部、すなわち最下端部の高さと、ビーズカップ３の周縁の高さとの差である。ビーズカップ３の深さに対するブレード１０の挿入深さの比が上記範囲であることで、効率よく一定量の粉砕用ビーズ８を供給することができる。
【００３４】
ビーズカップ３が有底筒状であり、ブレード１０の形状が直角台形の場合、ビーズカップ３内に充填されたビーズ上面から挿入されたブレード１０の下底１０ｂの先端部までの距離（充填ビーズへの挿入深さ）としては、２．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましい。上記充填ビーズへの挿入深さが２．５未満の場合、粉砕用ビーズ８に対する掻き出し能力が低下するおそれがある。上記充填ビーズへの挿入深さが３０ｍｍを超えると、撹拌される粉砕用ビーズ８の量が多くなり過ぎて、撹拌に係る負荷が上昇し、当該粉砕用ビーズ供給装置１が破損するおそれがある。また、ビーズカップ３の底面とのクリアランスが狭くなった場合は、粉砕用ビーズ８が、ブレード１０とビーズカップ３との底面との間に噛み込み、粉砕用ビーズ８や当該粉砕用ビーズ供給装置１の破損が生じるおそれがある。
【００３５】
ビーズカップ３とブレード１０との隙間を示すビーズカップ３の内壁とブレード１０の外周側端部である上底１０ａとの最短長さの範囲としては、粉砕用ビーズ８の上記平均粒径に対して１．５倍以上４倍以下が好ましい。ビーズカップ３の内壁とブレード１０の側壁との最短長さが上記範囲であることで、一定量の粉砕用ビーズ８を安定して供給することができる。ビーズカップ３の内壁とブレード１０の側壁との最短長さが上記平均粒径に対して１．５倍未満の場合、粉砕用ビーズ８がブレード１０とビーズカップ３との間に噛み込むことによる粉砕用ビーズ８の破損や、過剰な負荷が掛かることによるモーター等の設備の故障が発生したりするおそれがある。ビーズカップ３の内壁とブレード１０の側壁との最短長さが上記平均粒径に対して４倍超の場合、粉砕用ビーズ８の十分な供給量が得られないおそれがある。
【００３６】
モーター７は、減速機５を介して回転自在に支持されている回転軸６が取り付けられている。モーター７は、減速機５を介して回転軸６を回転駆動することでビーズカップ３を回転させる。上述したように、モーター７は、減速機５を介して回転軸６を回転駆動することで、モーター７を一定の回転速度で回転させ、減速機５でビーズカップ３の回転速度（回転数）を調節することができる。
【００３７】
ビーズカップの回転数としては、０．５回／分以上２０回／分以下が好ましい。ビーズカップの回転数が０．５回／分以下の場合、粉砕用ビーズ８の安定且つ十分な供給量が得られないおそれがある。上記ビーズカップ回転数が２０回／分以上の場合、粉砕用ビーズ８がビーズカップ周辺部より飛び出し粉砕用ビーズの供給量の調整が困難になるおそれがある。
【００３８】
桶４は、粉砕用ビーズ８の通路となる供給口１９を有し、底面が供給口１９に向けて下方に傾斜する。
【００３９】
図４は、粉砕用ビーズ供給装置１による粉砕用ビーズ８の供給原理を説明する図である。図４に示すように、ブレード１０は、ビーズカップ３に投入された粉砕用ビーズ８内に埋め込まれる。ビーズカップ３における粉砕用ビーズ８の充填量は、ブレード１０を埋め込んでもビーズカップ３からこぼれない量に調整される。粉砕用ビーズ供給装置１は、ビーズカップ３を回転させる事によって、ビーズカップ３内部に充填された粉砕用ビーズ８がオーバーフローする。そして、粉砕用ビーズ８は桶４に落下し、底面がビーズミル２０の方向へ傾斜する樋に沿って粉砕用ビーズ８の通路となる供給口１９へ移動し、ビーズミル２０内部へと供給される。
【００４０】
粉砕用ビーズ供給装置１においては、掻き出された粉砕用ビーズ８の減量分は、ホッパー２から自然落下により随時、粉砕用ビーズ８は、カップ投入用筒部２ｂの排出口の高さに達するまで補充されることになる。
【００４１】
当該粉砕用ビーズ供給装置１は、上記モーター７の回転速度を制御する図示しない制御機構を有している。上記制御機構は、従来公知のコンピュータシステムを用いることができる。
【００４２】
上述したように、ビーズミル２０への粉砕用ビーズ８の供給量は、粉砕用ビーズ８が充填されたビーズカップ３におけるブレード１０の挿入深さを調整することにより増減することができる。また、上記制御機構を用いてビーズカップ３の回転数を制御することにより増減することができる。さらに、ブレード１０の設置角度の変更によりビーズカップ３の内壁と挿入されたブレード１０とのクリアランスを調整することによっても、粉砕用ビーズ８の供給量を増減することができる。ここで、上記ビーズカップ３の内壁とブレード１０のクリアランスとは、ビーズカップ３の内壁とブレード１０の外周側最短部との最短距離をいう。
【００４３】
図５は、ブレード１０の設置角度の変更を説明するための図である。図５に示すように、ブレード１０の設置角度は、例えばブレード１０の外周側最短部を周方向に沿って移動させることで変更できる。図５に示すＬ１は、ブレード１０の移動前におけるビーズカップ３の内壁とブレード１０とのクリアランスを示し、Ｌ２は、ブレード１０の移動後におけるビーズカップ３の内壁とブレード１０とのクリアランスを示す。上記ビーズカップ３の内壁とブレード１０とのクリアランスは、供給する粉砕用ビーズ８の平均粒径の１．５倍以上４倍以下に設定するが好ましく、粉砕用ビーズ８の平均粒径の１．５倍以上３倍以下に設定するのがより好ましい。上記クリアランスが粉砕用ビーズ８の平均粒径の１．５倍未満の場合には、ビーズカップ３の内壁とブレード１０との間に粉砕用ビーズ８が噛み込み、粉砕用ビーズ８の破損や装置の破損が生じるおそれがある。上記クリアランスが粉砕用ビーズ８の平均粒径の４倍を超えると、粉砕用ビーズ８の掻き出しが不安定になり、ビーズを掻き出せなくなるおそれがある。
【００４４】
当該粉砕用ビーズ供給装置１が粉砕用ビーズ８を供給するビーズミル２０は、特に限定されることはなく、公知のビーズミルが対象となる。例えば、ボール、ビーズ等の粉砕媒体を充填したミルを、撹拌棒、回転ディスク等によって強制的に攪拌することにより、粉砕を行う装置が挙げられる。また、ビーズミル２０は、縦型及び横型のいずれであってもよい。
【００４５】
当該粉砕用ビーズ供給装置によれば、ビーズミルによる粉砕時に摩耗して減量される粉砕用ビーズを、自動的に安定して一定量を供給することができる。従って、ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに、ビーズの摩耗による被粉砕物の品質向上を図ることができる。
【００４６】
また、当該粉砕用ビーズ供給装置は、大気開放型であり、自然落下によりホッパーから粉砕用ビーズを供給するため、装置構造が簡単でメンテナンス性が良好であり、ビーズが管内に詰まる等のトラブルが生じ難いが、万一詰まりが生じた場合でも、速やかに詰まりが除去でき、装置の復旧が早い効果がある。
【００４７】
＜ビーズミル＞
当該ビーズミル２０は、上述の当該粉砕用ビーズ供給装置１を備える。ビーズミル２０は、容器内に、回転可能な粉砕用ローターを配置したものである。そして、容器に粉砕用ビーズ８、被粉砕物を入れ、粉砕用ローターを回転させることで粉砕用ビーズ８により被粉砕物が粉砕される。当該ビーズミル２０によれば、当該粉砕用ビーズ供給装置１を備えることで、一定量の粉砕用ビーズ８が自動的に供給されるので、粉砕時に摩耗して減量される粉砕用ビーズ８を安定して補充できる。従って、粉砕用ビーズ８を用いた粉砕におけるビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに、被粉砕物の品質向上を図ることができる。
【００４８】
＜粉砕方法＞
本発明の一実施形態に係る粉砕方法は、ビーズミル及び上述の当該粉砕用ビーズ供給装置を用いて被粉砕物を粉砕する方法である。当該粉砕方法は、一定量の上記粉砕用ビーズを上記ビーズミルに連続的に供給しながら上記被粉砕物を粉砕する工程を備える。
【００４９】
当該粉砕方法は、ビーズミル及びこのビーズミルに粉砕用ビーズを供給する装置を用いて被粉砕物を粉砕する方法である。
【００５０】
＜粉砕工程＞
粉砕工程は、一定量の上記粉砕用ビーズを上記ビーズミルに連続的に供給しながら上記被粉砕物を粉砕する。また、上記粉砕用ビーズ供給装置が、上記粉砕用ビーズが投入されるビーズカップを備え、上記粉砕工程で、上記ビーズカップに投入された上記粉砕用ビーズを掻き出して、上記ビーズカップの周縁から一定量の上記粉砕用ビーズを供給することが好ましい。当該粉砕方法は、ビーズミル及び当該粉砕用ビーズ供給装置を用いて一定量の上記粉砕用ビーズを摩耗量に応じて、連続的にビーズミルに供給する。
【００５１】
図６は、当該粉砕方法におけるビーズ供給量と消費電力との関係を模式的に示すグラフである。図６に示すように、当該粉砕方法においては、粉砕に要する電力の変動を抑制して運転するため、被粉砕物の品質が安定するとともに、電力費を抑制でき、省エネルギー化を図ることができる。
【００５２】
当該粉砕方法によれば、当該粉砕用ビーズ供給装置を用いることで、粉砕工程中に粉砕用ビーズの摩耗量に応じて、一定量の粉砕用ビーズを安定して連続的にビーズミルに供給することができる。従って、当該粉砕方法によれば、ビーズミルによる粉砕時の作業負担を軽減するとともに被粉砕物の品質向上を図ることができる。また、ビーズミルによる粉砕工程における省エネルギー化を図ることができる。また、粉砕用ビーズの摩耗が抑制されるため、結果的に粉砕用ビーズの使用量を削減でき、ビーズミル本体内部の摩耗も抑制できるため、ビーズミルのメンテナンス性が向上する。
【００５３】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５４】
上記実施形態においては、モーターがビーズカップを回転させることにより、ビーズカップの周縁から上記粉砕用ビーズを排出していたが、モーターがブレードを回転させることにより、ビーズカップの周縁から上記粉砕用ビーズを排出するようにしてもよい。また、ビーズカップ及びブレードの双方を回転させることにより、ビーズカップの周縁から上記粉砕用ビーズを排出するようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態においては、ビーズミルによる粉砕中に、連続的に一定量のビーズを供給する構成を示していたが、一定時間毎に間欠的に一定量のビーズを供給するようにしてもよい。
【００５６】
当該粉砕用ビーズ供給装置は、ホッパー上部、ビーズカップ上部、樋は、異物混入防止を目的に脱着可能なカバーを取り付けても良い。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００５８】
［実施例１］
ビーズ供給装置のビーズカップに対するホッパーカップ投入用筒部の挿入深さが１ｍｍになるようにホッパーの位置を調整し、セラミックス製ビーズ（平均粒径３ｍｍ）をビーズカップに充填し、ビーズカップの充填面とホッパー投入部筒部の底面が同一面になるように（ビーズカップ上面より１ｍｍの深さ）に設定した。次に、直角台形のブレード１枚をビーズカップに対する挿入深さが１１ｍｍになるように挿入し、ブレードの角度を調整してビーズカップ内壁とブレードのクリアランスを粉砕用ビーズの平均粒径の２倍の６ｍｍになるように設定し、ブレードを固定した。
【００５９】
次に、ホッパー内に任意の量のビーズを充填した。ホッパー内にビーズを充填しても、ビーズカップより粉砕用ビーズが溢れることは無く、ビーズカップより排出された分だけ、ホッパーよりビーズが供給されることを確認した。ビーズカップ回転数を１２．４回／分で回転させ、ビーズカップから粉砕用ビーズを排出させて、樋にビーズを供給し、ビーズ供給量を実測した。
【００６０】
［実施例２〜実施例６］
実施例２は、実施例１のビーズカップに対する挿入深さ１１ｍｍを２３ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様の条件で実施した。
実施例３は、実施例２のブレードの設置角度を変更し、ビーズカップ内壁とブレードのクリアランスを５．５ｍｍ（平均粒径の１．８３倍）になるよう調整した以外は、実施例２と同様の条件で実施した。
実施例４は、ブレードの枚数を２枚に増やした以外は、実施例２と同様の条件で実施した。
実施例５は、ブレードの枚数を３枚に増やした以外は、実施例２と同様の条件で実施した。
実施例６は、実施例１のブレードの設置角度を変更し、ビーズカップ内壁とブレードのクリアランスを５．５ｍｍ（平均粒径の１．８３倍）になるよう調整した以外は、実施例１と同様の条件で実施した。
【００６１】
実施例１〜実施例６の具体的な条件を表１に示す。なお、ビーズミルへの粉砕用ビーズの供給量は、実施例１の供給量を１．００とした場合の割合で示している。
【００６２】
【表１】
2020138124.tif 000003
【００６３】
［粉砕用ビーズ供給装置の評価］
（粉砕用ビーズの破損）
試験終了後のビーズカップ内及び排出されたビーズを回収し、８メッシュ（目穴約２ｍｍ）の篩を用いて篩分けを行った。３ｍｍのビーズを使用しているため、破損したビーズの欠片は篩の目穴から排出されることから、破損して排出されたビーズの有無を確認した。評価基準としては、異常なしは、破損がみられない場合を「異常なし」とし、破損して粉砕用ビーズが篩から排出された場合を「異常あり」とした。
【００６４】
（粉砕用ビーズのビーズミルへの供給安定性）
粉砕用ビーズを一定時間ビーズカップから排出させ、定期的に５分間に排出された粉砕用ビーズの質量を実測し、質量の変動を確認した。質量変動が５％以内の場合に安定していると判断した。また、目視にて、ビーズカップの内壁とブレードとの隙間での詰まり、ビーズカップから樋へビーズが排出された際の樋の外への飛び出しの有無、樋でのビーズの転がりの停止や詰まりの有無を目視にて確認した。
【００６５】
表１に示すように、実施例１〜実施例６のいずれにおいても、粉砕用ビーズの破損が見られなかった。また、実施例１〜実施例６のいずれにおいても、ビーズカップの内壁とブレードとの隙間での詰まり、ビーズカップから樋へビーズが排出された際の樋の外への飛び出し、及び樋でのビーズの転がりの停止や詰まりが生じることはなく、一定量の粉砕用ビーズを安定して供給できた。
このように、実施例のブレードの差込み深さ、ブレードの枚数、ビーズカップ内壁とブレードの隙間を調整することで、所望の供給量の粉砕用ビーズを破損なく、安定して供給できることが確認できた。
【００６６】
［ビーズミルへの供給試験］
次に、上記実施例６の条件にて当該粉砕用ビーズ供給装置を用いて実用粉砕機（ビーズミル）に適用し、粉砕用ビーズを手投入で行う比較例１と共に粉砕用ビーズの供給試験を実施した。具体的には、被粉砕物の製造工程において並列に設置されている２台の粉砕機の内、一方の粉砕機はビーズ供給装置を用いて連続的にビーズを供給する方法を取った。もう一台は、従来の方法どおり、作業員が間欠で粉砕用ビーズを供給する方法を取った。粉砕用ビーズ供給装置を用いて粉砕用ビーズ連続供給する粉砕機では、間欠でビーズを供給する場合の供給量から単位時間当りの粉砕用ビーズの供給量を算出し、粉砕用ビーズ供給装置における粉砕用ビーズ供給量を設定し、被粉砕物の品質（粒子径）、粉砕機の電力値を確認しながら、粉砕用ビーズ供給量を調整（供給量を削減）した。なお、上記単位時間当りの粉砕用ビーズの供給量を算出にあたっては、ホッパー内に貯留させたビーズ重量を実測しておき、ホッパーが空になった時点の時間から単位時間当りの粉砕用ビーズの供給量実測値との差異が無い事を確認した。
【００６７】
被粉砕物の品質が安定した事を確認後、粉砕用ビーズの供給量を固定し、７日間の連続操業を行い、ビーズミルの電力値、ビーズミルの電力値の変動、被粉砕物の品質の安定性を確認した。
【００６８】
（粉砕用ビーズの投入量）
実施例：単位時間当たりのビーズ供給量を実測した。
比較例：１回のビーズ供給量と次回供給までの時間で除して、単位時間当たりのビーズ供給量を算出した。表２に、比較例のビーズ単位時間当たりの使用量を１００とした時の実施例における単位時間当たりの使用量を示す。
【００６９】
（電力使用量）
電力値は、各粉砕機に備え付けている電流計の記録データを基に７日間の積算値、平均値を求めた。電力使用量は、計器で表示される粉砕機の電力値（ｋｗ／ｈ）の平均値を算出し、比較例の電力値を１００とした時の実施例における電力値を表２に示す。
【００７０】
（電力使用量の変動）
上記電力使用量のデータを基に標準偏差を求めた。比較例の電力値の標準偏差を１とした時の実施例の標準偏差を表２に示す。
【００７１】
（被粉砕物の品質安定性）
被粉砕物の品質安定性は、被粉砕物の平均粒子径の変動により評価した。被粉砕物の平均粒子径の変動については、各粉砕機出口の被粉砕物を１回／４時間の頻度でレーザー回折法粒度分布計（マイクロトラックＭＴ−３３００ＩＩ：マイクロトラック・ベル社製）を用いて測定し、被粉砕物の平均粒子径の平均値と標準偏差を求めた。表２に、比較例の粒子径の標準偏差を１とした時の実施例の標準偏差を示す。
【００７２】
（粉砕用ビーズの供給回数）
実施例６及び比較例１の粉砕用ビーズの供給回数を計測した。作業員が間欠的に手作業で粉砕用ビーズをビーズミルへ供給する比較例１では、作業員が８時間毎に供給量を計測した上で投入した回数を計測した。一方、粉砕用ビーズ供給装置を用いる実施例６では、作業員が粉砕用ビーズを手作業でホッパーに供給した回数を計測した。
【００７３】
結果を表２に示す。
【００７４】
【表２】
2020138124.tif 000004
【００７５】
表２に示すように、粉砕用ビーズの投入量においては、実施例６の結果から、ビーズを連続供給することで、ビーズ使用量が半減していることがわかる。電力使用量においては、実施例６の結果から、当該粉砕用ビーズ供給装置を用いて粉砕用ビーズを連続供給させることで、ビーズミルの省エネが図れたことがわかる。電力使用量の変動においては、実施例６の結果から、電力値の変動が少なくなり、安定した粉砕機の運転ができたことがわかる。また、被粉砕物の平均粒子径の変動においては、実施例６の結果から、当該粉砕用ビーズ供給装置を用いることで、粒子径の変動が抑制され、被粉砕物の品質の安定化が図れたことがわかる。さらに、粉砕用ビーズの供給回数においては、比較例１では間欠的に作業員が手作業で供給していたため、１日当たりの供給回数が多く、作業員の負担が大きいことが示された。一方、粉砕用ビーズ供給装置を用いた場合は、ホッパーの容積から、２日に１回の割合で粉砕用ビーズをホッパーに充填するだけで十分であった。また、ホッパーの容積を増やすとビーズの供給回数は更に削減でき、作業性も大きく向上できることが確認できた。
【００７６】
以上の結果から、当該粉砕用ビーズ供給装置は、粉砕時の作業負担を軽減するとともに被粉砕物の品質向上を図ることができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の粉砕用ビーズ供給装置、ビーズミル及び粉砕方法は、被粉砕物の粉砕に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１      粉砕用ビーズ供給装置
２      ホッパー
２ａ    ホッパー本体部
２ｂ    カップ投入用筒部
３      ビーズカップ
４      桶
５      減速機
６      回転軸
７      モーター
８      粉砕用ビーズ
１０    ブレード
１０ａ  ブレードの上底
１０ｂ  ブレードの下底
１２    ブレード装着用ボルト
１３    ナット
１４    ブレード固定用プレート
１６    ネジ
１７    ネジ
１９    供給口
２０    ビーズミル
【図１】
2020138124.tif 000005
【図２】
2020138124.tif 000006
【図３】
2020138124.tif 000007
【図４】
2020138124.tif 000008
【図５】
2020138124.tif 000009
【図６】
2020138124.tif 000010