(57)【要約】【課題】粉砕機内部を正圧にすると共に粉砕機内部の上下の円盤に貫通孔を設けることで、被粉砕物を搬送する気体の流れを改善し、被粉砕物の粉砕に際し高効率なロールミルを提供する。【解決手段】その軸が上下方向に向けられる筒状本体部２０と、送風機に接続され筒状本体部の内部に気体を流入させる流入口２４と、筒状本体部に被粉砕物を供給する供給口２５と、筒状本体部の内部にその軸が上下方向に設けられ回転可能な主軸３０と、気体によって搬送される被粉砕物が通過可能な下貫通孔４１及び筒状本体部との間の隙間ｓ１を備え、流入口の上方かつ主軸に設けられて回転する下円盤４０と、気体によって搬送される被粉砕物が通過可能な上貫通孔４５及び筒状本体部との間の隙間ｓ２を備え、下円盤の上方かつ主軸に設けられて回転する上円盤４４と、下円盤と上円盤との間に軸支され下円盤及び上円盤の回転に伴い公転と自転をするロール５０と、を備える。【選択図】図１
2020081914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その軸が上下方向に向けられる筒状本体部と、
前記筒状本体部内に気体を送り込み前記筒状本体部内を正圧に保つ送風機と、
前記送風機に接続され前記筒状本体部の内部に気体を流入させる流入口と、
前記筒状本体部に被粉砕物を供給する供給口と、
前記筒状本体部の内部にその軸が上下方向に設けられ回転可能な主軸と、
気体によって搬送される被粉砕物が通過可能な下貫通孔及び前記筒状本体部との間の隙間を備え、前記流入口の上方かつ前記主軸に設けられて回転する下円盤と、
気体によって搬送される被粉砕物が通過可能な上貫通孔及び前記筒状本体部との間の隙間を備え、前記下円盤の上方かつ前記主軸に設けられて回転する上円盤と、
前記下円盤と前記上円盤との間に軸支され前記下円盤及び前記上円盤の回転に伴い公転と自転をするロールと、
前記上円盤の上方に設けられて気体とともに被粉砕物を吐出する吐出口と、
を備えることを特徴とするロールミル。
【請求項２】
前記供給口が前記流入口以前に設けられ、前記流入口から気体とともに被粉砕物を供給させることを特徴とする請求項１に記載のロールミル。
【請求項３】
前記筒状本体部の接線方向から気体及び被粉砕物が流入するよう前記流入口が設けられることで前記筒状本体部内で気体及び被粉砕物が旋回し、かつ前記下円盤及び前記上円盤が気体及び被粉砕物の旋回と同方向に回転することを特徴とする請求項２に記載のロールミル。
【請求項４】
前記流入口から流入した気体及び被粉砕物が上昇するように、前記筒状本体部の内面に沿って、前記流入口から前記下円盤に向かって斜面状に設けられた案内板を備えることを特徴とする請求項３に記載のロールミル。
【請求項５】
前記案内板が螺旋状をなしていることを特徴とする請求項４に記載のロールミル。
【請求項６】
前記下貫通孔と前記上貫通孔の少なくとも一方に、孔の大きさを変更可能にする調整板が着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロールミル。
【請求項７】
前記吐出口以降に、吐出される気体の抵抗となることで前記筒状本体部の内部の圧力を高める抵抗部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロールミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に食品、薬品等の被粉砕物を粉砕して微細化するロールミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばロールミルと呼ばれる粉砕機において、特開２０１２−０８６１０６号公報及び特開２０１３−０７８７０７号公報に、上下２枚の円盤の間にロールを挟み、円盤の回転に伴う遠心力でロールをケーシングの内壁に押し付け、ロールとケーシングの内壁との間で被粉砕物を粉砕するロールミルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０８６１０６号公報
【特許文献２】特開２０１３−０７８７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の特許文献に記載されている技術では、上下２枚の円盤のうち片方のみに貫通孔が設けられていることから、内部を通過する気体に対する抵抗が比較的大きかった。このため、被粉砕物を粉砕するときの効率を上げることが難しいという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、粉砕機内部を正圧にすると共に粉砕機内部の上下の円盤に貫通孔を設けることで、被粉砕物を搬送する気体の流れを改善し、被粉砕物の粉砕に際し高効率なロールミルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明のロールミルは、
その軸が上下方向に向けられる筒状本体部と、
前記筒状本体部内に気体を送り込み前記筒状本体部内を正圧に保つ送風機と、
前記送風機に接続され前記筒状本体部の内部に気体を流入させる流入口と、
前記筒状本体部に被粉砕物を供給する供給口と、
前記筒状本体部の内部にその軸が上下方向に設けられ回転可能な主軸と、
気体によって搬送される被粉砕物が通過可能な下貫通孔及び前記筒状本体部との間の隙間を備え、前記流入口の上方かつ前記主軸に設けられて回転する下円盤と、
気体によって搬送される被粉砕物が通過可能な上貫通孔及び前記筒状本体部との間の隙間を備え、前記下円盤の上方かつ前記主軸に設けられて回転する上円盤と、
前記下円盤と前記上円盤との間に軸支され前記下円盤及び前記上円盤の回転に伴い公転と自転をするロールと、
前記上円盤の上方に設けられて気体とともに被粉砕物を吐出する吐出口と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のロールミルによれば、下円盤と上円盤の双方に下貫通孔と上貫通孔が設けられるとともに、送風機及び流入口によって気体を送り込み筒状本体部の内部が正圧となる。これにより、筒状本体部内部の気体の流れが改善され、高効率なロールミルとすることができる。
【０００８】
（２）本発明のロールミルの好ましい例は、
前記供給口が前記流入口以前に設けられ、前記流入口から気体とともに被粉砕物を供給させることを特徴とする。
【０００９】
本発明のロールミルの好ましい例によれば、下円盤の下から気体とともに被粉砕物を供給している。これにより、筒状本体部の内部を流れる気体によって浮き上がってしまうような比較的軽量な被粉砕物であっても、被粉砕物を流入口から下円盤、そして上円盤と通過させ、粉砕することができる。
【００１０】
（３）本発明のロールミルの好ましい例は、
前記筒状本体部の接線方向から気体及び被粉砕物が流入するよう前記流入口が設けられることで前記筒状本体部内で気体及び被粉砕物が旋回し、かつ前記下円盤及び前記上円盤が気体及び被粉砕物の旋回と同方向に回転することを特徴とする。
【００１１】
本発明のロールミルの好ましい例によれば、筒状本体部の内部で気体が被粉砕物とともに旋回するため、内部の気体の流れが滑らかになりる。また、筒状本体部の内部のうち、特に外周付近での旋回流が強くなることが期待でき、より高効率のロールミルとすることができる。
【００１２】
（４）本発明のロールミルの好ましい例は、
前記流入口から流入した気体及び被粉砕物が上昇するように、前記筒状本体部の内面に沿って、前記流入口から前記下円盤に向かって斜面状に設けられた案内板を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のロールミルの好ましい例によれば、斜面状の案内板を備えるため、気体及び被粉砕物が案内板に沿って上昇する。また、上述のように流入口から気体とともに被粉砕物を供給させるため、被粉砕物が当初より気体とともに旋回する。これにより、比較的重量のある被粉砕物も下円盤より上に搬送することができ、粉砕することができる。
【００１４】
（５）本発明のロールミルの好ましい例は、
前記案内板が螺旋状をなしていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のロールミルの好ましい例によれば、案内板が螺旋状をなしているため、より効率的に気体及び被粉砕物を上昇させることができる。
【００１６】
（６）本発明のロールミルの好ましい例は、
前記下貫通孔と前記上貫通孔の少なくとも一方に、孔の大きさを変更可能にする調整板が着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明のロールミルの好ましい例によれば、調整板によって下貫通孔と上貫通孔の少なくとも一方の孔の大きさを変更することができるため、気体及び被粉砕物の流れ方を調整でき、ロールミルを様々な種類の被粉砕物に対応させることができる。
【００１８】
（７）本発明のロールミルの好ましい例は、
前記吐出口以降に、吐出される気体の抵抗となることで前記筒状本体部の内部の圧力を高める抵抗部を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のロールミルの好ましい例によれば、筒状本体部の内部の圧力を調整することができるため、被粉砕物を粉砕するにあたって様々な粉砕条件を選択することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上、説明したように本発明のロールミルによれば、粉砕機内部を正圧にすると共に粉砕機内部の上下の円盤に貫通孔を設けることにより、被粉砕物を搬送する気体の流れを改善し、高効率なロールミルとすることができる。
また、この高効率化によって粉砕時間の短縮が見込めるため、被粉砕物の温度上昇の抑制と過粉砕の抑制が期待できる。これにより、特に食品等の被粉砕物において、その原料特有の栄養成分、香りや風味（以下、単に「香り」というときがある。）の損失を少なくすることができ、さらに、粉砕後の粉末において本来不要なことの多い１マイクロメートル以下の微粉末を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るロールミルの縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るロールミルの斜視断面図である。
【図３】主軸、上円盤、下円盤、ロールを示す上斜視図、及び調整板を示す図である。
【図４】主軸、上円盤、下円盤、ロールを示す下斜視図である。
【図５】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】ロールを説明する図である。
【図８】案内板の他の例を説明する図である。
【図９】ロールミルの筒状本体部内圧力を正圧にしたときと負圧にしたときの実験結果を説明する図である。
【図１０】ロールミルの筒状本体部内圧力を正圧にしたときと負圧にしたときの粒度分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のロールミル１０の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のロールミル１０は、図１ないし図６に示すように、送風機（図示せず）と、筒状本体部２０と、案内板７０と、主軸３０と、下円盤４０と、上円盤４４と、分級機６０と、抵抗部８２とを備える。
【００２３】
送風機（図示せず）は、筒状本体部２０に気体としての空気を流入管８０を通して送り込むものである。本実施形態のロールミル１０では、この送風機が筒状本体部２０の前段に設けられ、筒状本体部２０の内部を正圧に保つ。
【００２４】
筒状本体部２０は、その軸が上下方向に向けられる略円筒状のもので、主軸３０等が収められ被粉砕物を粉砕する下段部２１、前記下段部２１から径が漸次縮小される中段部２２、及び前記中段部２２から続くとともに分級機６０が設けられ粉体となった被粉砕物を吐出する上段部２３を備える。
【００２５】
下段部２１には、その下端近傍に送風機からの気体を流入させる流入管８０が接続される流入口２４が設けられる。また、図示しない材料供給機から供給される被粉砕物を供給する供給口２５が、前記流入口２４以前に設けられる。この流入口２４以前とは、流入口２４に供給口２５が合流してこれらが実質的に１つの開口となっていてもよいし、供給口２５が流入口２４より前の流入管８０に設けられてもよいという意味である。なお、流入口２４は、筒状本体部２０の接線方向から送風機からの気体及び被粉砕物が流入し、気体及び被粉砕物が筒状本体部２０の内部で旋回するように設けられる。本実施形態では、供給口２５と流入口２４との場所が略同じであり、気体とともに被粉砕物を筒状本体部２０に供給しているが、粉砕物が比較的重たいものであれば、供給口２５を筒状本体部２０のうち下円盤４０と上円盤４４との間に設けることもできる。
【００２６】
また、下段部２１には、回転するロール５０と接して被粉砕物を粉砕する粉砕面２７が設けられる。この粉砕面２７は、非稼働時はロール５０との間に隙間を有しているが、稼働時にはロール５０の遠心力傾斜によってロール５０と接するようになる。
【００２７】
上段部２３には、分級機６０が設けられ、被粉砕物を分級するための分級羽根６１がモータ６２によって回転する。この分級機６０によって、粉砕され粉体となった被粉砕物のみを通過させ、まだ粗い被粉砕物は分級羽根６１に当てて落下させることで再度粉砕することができる。また、上段部２３の上端は、粉体となった被粉砕物を気体とともに吐出する吐出口２６となる。この吐出口２６には、吐出管８１、集じん装置（図示せず）等が接続され、集じん装置によって粉体となった被粉砕物と気体とを分離する。
【００２８】
案内板７０は、流入口２４から流入した気体及び被粉砕物が上昇するように、筒状本体部２０の内面に沿って、流入口２４から下円盤４０に向かって斜面状に設けられたものである。本実施形態では、この案内板７０として、螺旋状に構成された板を用いている。また、図８に示すように、他の実施形態の案内板７１として、例えば、平面視でドーナツ状をなすとともに上り斜面７２と下り斜面７３を備える構成としてもよい。上り斜面７２は、流入口２４の側に設けられる最下部７４から上方向に傾斜する部分である。下り斜面７３は、上り斜面７２の最上部７５から前記最下部７４まで下方向に傾斜する部分である。そして、上り斜面７２と下り斜面７３は、それぞれが一体的に連続した面となっている。さらに、図示はしないが他の例として、扇風機の羽根の様に、斜面状の板状部材を筒状本体部２０の内部に１つないし複数配置してもよい。
【００２９】
主軸３０は、筒状本体部２０の内部にその軸が上下方向に設けられ回転可能にされるもので、主軸３０の下側部分が筒状本体部２０の底板２８を貫通するように配置され、基板３１によって前記底板２８に固定される。そして、主軸３０の下端近傍に図示しない歯車またはプーリー等が設けられ、図示しない主軸用モータによって駆動される。
【００３０】
下円盤４０は、流入口２４の上方かつ主軸３０に設けられて、主軸３０の回転とともに回転するものであり、その外周縁と筒状本体部２０の内面との間に隙間ｓ１が設けられるとともに、下貫通孔４１、及びロール用貫通孔４２を備える。下貫通孔４１は、本実施形態では、ロール５０の回転軸と他のロール５０の回転軸との間に３箇所設けられる平面視で円形状等の孔である。この下貫通孔４１の数は、本実施形態では３つであるが、これに限られない。また形状の様々なものが採用され得る（後述する上貫通孔４５も同様。）。これらの隙間ｓ１及び下貫通孔４１を、流入口２４から流入した気体及び被粉砕物が通過する。なお、被粉砕物の重さによっては、下円盤４０と上円盤４４との間にある被粉砕物が、下円盤４０の下方に落下することがある。このようなときも、落下した被粉砕物は、流入口２４からの気体の流れによって隙間ｓ１及び下貫通孔４１を通って再度上昇する（被粉砕物が下円盤４０と上円盤４４との間に供給される場合も同様。）。
【００３１】
また、下貫通孔４１は、調整板４７によってその孔の大きさを調整することができる。この調整板４７は、下貫通孔４１より一回り大きな板状部材の中心に、下貫通孔４１より小さな孔４８を設けたものである。そして、図示しないボルトで下貫通孔４１の周囲に設けられたボルト孔４３に固定される。ロール用貫通孔４２は、ロール５０の下軸５１が貫通する孔であり、ロール５０の下軸５１がロール用貫通孔４２周辺の下円盤４０に支持される。
【００３２】
上円盤４４は、下円盤４０の上方かつ主軸３０に設けられて、主軸３０の回転とともに回転するものであり、その外周縁と筒状本体部２０の内面との間に隙間ｓ２が設けられるとともに、上貫通孔４５、及び長孔４６を備える。上貫通孔４５は、本実施形態では、ロール５０の回転軸と他のロール５０の回転軸との間に３箇所設けられる平面視で略扇形の孔である。これらの隙間ｓ２及び上貫通孔４５を、流入口２４から流入し下円盤４０を通った気体及びロール５０で粉砕された被粉砕物が通過する。また、本実施形態では図示しないが、上貫通孔４５は、下貫通孔４１同様に、調整板によってその孔の大きさを調整することができる。長孔４６は、ロール５０のロール軸５１の上部が差し込まれる孔である。
【００３３】
また、下円盤４０と筒状本体部２０の内面との間の隙間ｓ１と、上円盤４４と筒状本体部２０の内面との間の隙間ｓ２とを比較すると、隙間ｓ２の方が広く構成されている（図５と図６の拡大図参照）。これは、下円盤４０の下方に存在する被粉砕物は、主にまだ粉砕されていない比較的重たい被粉砕物であり、隙間ｓ１を通過する気体の流速を上げてローラ５０で粉砕する箇所に搬送する方が好ましいためである。一方、下円盤４０と上円盤４４との間に存在する被粉砕物は、既にある程度粉砕されている被粉砕物が多く、隙間ｓ２を通過する気体の流速を下げて、粉体となった被粉砕物のみを中段部２２以降に搬送させて、粗い被粉砕物を搬送させないようにすることが好ましいからである。下貫通孔４１より上貫通孔４５が大きく構成されているのも、同様の理由である。
【００３４】
ロール５０は、下円盤４０と上円盤４４との間に軸支され、下円盤４０及び上円盤４４の回転に伴い公転と自転をするものである。詳しくは、図７に示すようにロール軸５１、ロール軸５１に対して回動自在な回転部５２を備える。ロール軸５１の下部は、筒状本体部２０の軸に対して傾斜可能なように、下円盤４０の接線に沿った軸を備える軸受５６で下円盤４０の下側面に支持される。なお、このロール軸５１を傾斜可能なように下円盤４０に配置する方法としては、例えば球面滑り軸受等も採用することができる。回転部５２は、筒状本体部２０の粉砕面２７と接して回転する箇所であり、被粉砕物を磨り潰し切断すると共に、遠心力によって傾斜可能なロール軸５１による反動叩き潰しをする凸状の刃部５３と、粉砕した被粉砕物を排出する溝部５４とを備える。ロール軸５１の上部は、断面小判状に構成され、上円盤４４の長孔４６に差し込まれるようになっている。そして、長孔４６の中で移動をすることで、ロール５０が傾斜可能となる。これらの下円盤４０、ロール５０、上円盤４４の間が、被粉砕物を磨り潰す、切断する、叩き潰すの３要素で粉砕する粉砕区域となる。なお、回転部５２の刃部５３及び溝部５４の記載は一部の図面では省略している。
【００３５】
抵抗部８２は、吐出口２６以降に設けられるもので、吐出される気体の抵抗となることで筒状本体部２０の内部の圧力を高めるものである。本実施形態では、抵抗部８２として、吐出口２６に接続された吐出管８１の内部に、吐出管８１の断面の開口率を調整可能なダンパー８２を備える。
【００３６】
次に、上述のロールミル１０の構成を踏まえて、本実施形態のロールミル１０の動作を説明する。
先ず、準備としてロールミル１０を動作させる。ここでは、送風機を動作させ、送風機より流入管８０及び流入口２４を通じて筒状本体部２０に外部から気体を供給する（図１、図２矢印ｃ）。このとき、送風機が筒状本体部２０の前段に設けられているため、筒状本体部２０の内部は正圧となる。次に、ロールミル１０の主軸３０とともに、下円盤４０及び上円盤４４を回転させる。すると、ロール５０が下円盤４０及び上円盤４４の回転によって公転するとともに、遠心力によってロール５０のロール軸５１の上部が長孔４６内を移動して外側に傾斜する（図１矢印ｆ）。また、このとき回転部５２と粉砕面２７とが接して、回転部５２が自転を始める。なお、主軸３０、上円盤４４、及び下円盤４０の回転方向は、流入口２４から接線方向に流入する気体の回転方向と同じにされ、筒状本体部２０の中で気体が旋回する。ここで、筒状本体部２０の接線方向からの気体の流入と、下円盤４０、上円盤４４、及びロール５０の旋回によって、特に筒状本体部２０内部のうち外周付近での旋回流が強くなると推考される。
【００３７】
次に、材料である被粉砕物をロールミル１０に供給する。これは、図示しない材料供給機から被粉砕物が送られてきて、供給口２５から供給される（図１、図２矢印ｄ）。そして、送風機から送られてくる気体とともに流入口２４から筒状本体部２０に供給される。ここで、流入口２４から流入した気体が筒状本体部２０の中で旋回しているため、供給された被粉砕物は気体とともに旋回する。また、案内板７０が流入口２４から下円盤４０に向かって上方向に螺旋状となっているため、気体とともに被粉砕物も上昇する（図２矢印ｅ１，ｅ２）。そして、気体とともに被粉砕物が下円盤４０と筒状本体部２０との隙間ｓ１及び下貫通孔４１を通過して、粉砕区域に入る（図１矢印ｇ１，ｇ２）。
【００３８】
次に、粉砕区域に入った被粉砕物は、粉砕されていないもの及び粉砕されてはいるがまだ粗いものは、気体の旋回による遠心力によって筒状本体部２０の粉砕面２７近傍に集まる。ここで、回転部５２の刃部５３と粉砕面２７とによって被粉砕物が細かく粉砕される。また、粉砕された被粉砕物は、回転部５２の溝部５４から排出される。そして、十分に粉砕されて粉体となった被粉砕物は軽くなり、遠心力の影響を受けにくく主軸３０周辺を漂う。ここで、上円盤４４にも上貫通孔４５が設けられているため、気体とともに粉体となった被粉砕物が上昇して筒状本体部２０の中段部２２及び上段部２３に到達する（図１矢印ｈ１）。また、粉体となった被粉砕物は、上円盤４４と筒状本体部２０との隙間ｓ２を流れる気体によっても搬送され上昇する（図１矢印ｈ２）。これらの被粉砕物の搬送において、下円盤４０と上円盤４４とにそれぞれ下貫通孔４１及び上貫通孔４５が設けられているため、気体の流れが滑らかとなり、効率的に粉体となった被粉砕物の搬送がなされる。
【００３９】
次に、分級羽根６１で粉体となった被粉砕物と、粗い状態の被粉砕物とを選別する。粉体となった被粉砕物は、向心力により分級羽根６１をそのまま通過するが、粗い状態の被粉砕物は遠心力により、再度粉砕区域に戻される。次に、抵抗部８２を通過した気体と被粉砕物は、図示しない集じん装置によって気体と分離され、粉体となった被粉砕物のみが取り出される。
【００４０】
次に、本実施形態のロールミル１０の特徴を説明する。本実施形態のロールミル１０は、高効率であり、その高効率ゆえに被粉砕物である原料特性が持つ栄養成分や香り等の損失が少ないことは既に述べた。これは、主に送風機を筒状本体部２０の前段に設けて筒状本体部２０の内部を正圧にしていること、及び下円盤４０と上円盤４４とに下貫通孔４１と上貫通孔４５とを設けていることによって実現される。
【００４１】
このロールミル１０の高効率化と被粉砕物の栄養成分との関係を説明する。被粉砕物の栄養成分の損失及び変質は、主に粉砕時における温度上昇によってもたらされる。例えば、葉緑素は約３２℃以上になると変質が始まる。また、ビタミンにおいてもその種類にもよるが約５４℃以上で減少が始まる。このように、特に食品において粉砕時の熱上昇は避けるべきである。
【００４２】
次に、香り成分について説明する。被粉砕物の香り成分は主に粉砕時に揮発することによって失われる。この揮発の進み具合は、筒状本体部２０内の気圧、被粉砕物の温度、ロールミル１０内での被粉砕物の滞在時間、被粉砕物の粒径、被粉砕物の比表面積等によって左右される。これは、筒状本体部２０内の気圧が高く、被粉砕物の温度が低く、被粉砕物の滞在時間が短く、被粉砕物の粒径が過度に小さくなく、粉体となった被粉砕物の比表面積が小さいほど香り成分が揮発し難いからである。
これらの栄養成分及び香りについて本実施形態のロールミル１０が優れていることを、以下に説明する。
【００４３】
気圧については本実施形態のロールミル１０では、筒状本体部２０内の気圧を正圧としている点で有利である。さらに、抵抗部８２によって、筒状本体部２０の内部の圧力を高めることもできる。ところが、一般に食品等を粉砕する他の粉砕機は、送風機を筒状本体部の後段に設けて筒状本体部内の気圧を負圧にしている。これは、食品等を粉砕する場合、被粉砕物の温度が重要な要素となることは既に述べたが、送風機を通過した気体を用いると、送風機の回転摩擦熱を含んだ気体を粉砕に用いることとなり、温度上昇に不利だからである。
【００４４】
そこで、本実施形態のロールミル１０では、下円盤４０と上円盤４４とに下貫通孔４１と上貫通孔４５とを設けて筒状本体部２０の内部の気体の流れを改善している。一般的な他のロールミルでは、被粉砕物を粉砕機内部で搬送するための気体は、下円盤と筒状本体部との隙間や上円盤と筒状本体部との隙間から吸入される。このため、気体の流れが悪く不安定で、既に粉砕されて粉体となった被粉砕物が筒状本体部の内部に長時間停滞する傾向にある。被粉砕物の滞在時間が長くなればなるほど被粉砕物は過粉砕され１マイクロメートル以下の微粉末が多くなると共に、温度は上昇し、栄養成分、香り等の損失につながる。
【００４５】
一方、本実施形態のロールミル１０では、気体が下円盤４０と筒状本体部２０との隙間ｓ１及び上円盤４４と筒状本体部２０との隙間ｓ２に加えて、下貫通孔４１及び上貫通孔４５をも通過する。ここで、送風機を前段に設けた押込み方式の気体は筒状本体部２０の内部外周部の方が旋回力が強いため、粗い被粉砕物は遠心力によって外周を旋回し、粉体となった微細な被粉砕物は主軸３０近傍を向心力により浮遊する。このため、粉体となった被粉砕物が下貫通孔４１及び上貫通孔４５を通過した気体によって上昇し、速やかに吐出口２６より排出される。また、強い外周旋回流は、ロール５０の回転部５２の溝部５４の粉末も積極的に排出する。これらにより、ロール５０も冷却されると共に、被粉砕物の滞在時間が短くなって、被粉砕物の過粉砕と温度上昇も抑えられる。
【００４６】
次に、図９及び図１０（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本実施形態のロールミル１０を用いた実験結果を説明する。ここでは比較対象として、本実施形態のロールミル１０のうち送風機を筒状本体部２０の後段に配置して、筒状本体部２０の内部を負圧にしたときの実験結果も説明する。なお、これらの実験結果は、ロールミルの始動後、被粉砕物の投入を開始してから２０分以上経過して運転状態が安定したときの値である。また、粒度分布、比表面積の測定には、株式会社堀場製作所製の粒度分布測定装置ＬＡ−７５０を用い、試料をイソプロピルアルコール内に投入して測定した。
【００４７】
先ず、図９を参照して実験結果の詳細を説明する。図９の表には、筒状本体部の前段に送風機を配置して筒状本体部内圧力を正圧にしたもの（以下、単に「正圧」と表現することがある。）と、筒状本体部の後段に送風機を配置して筒状本体部内圧力を負圧にしたもの（以下、単に「負圧」と表現することがある。）とを比較したものである。筒状本体部内圧力は正圧１がプラス２．７Ｋｐａ、正圧２がプラス２．９Ｋｐａであり、負圧がマイナス１．７Ｋｐａである。この正圧１と正圧２との気圧の差は、ダンパー８２を操作することによってもたらされるものである。被粉砕物投入量は正圧１及び正圧２が１時間あたり３０ｋｇであり、負圧が１時間あたり３８ｋｇである。
【００４８】
次に、主軸３０を下円盤４０、上円盤４４、及びロール５０とともに回転させる主軸用モータの運転周波数は正圧１及び正圧２が５０Ｈｚ、負圧が５５Ｈｚである。このときのロール５０が粉砕面２７に対して相対的に移動する速度であるロール速度は、正圧１及び正圧２が８．３ｍ／ｓｅｃであり、負圧が９．２ｍ／ｓｅｃである。なお、この主軸用モータの運転周波数及びロール速度は任意に設定できる値であり、ここでは便宜上同一粒度判断に於いて、上記の値とした。また、主軸用モータの運転電流値は、被粉砕物がない無負荷の状態で正圧１及び正圧２、負圧ともに１９Ａ（アンペア）である。一方、被粉砕物を投入した稼働時の主軸用モータの運転電流値は、正圧１が２１.８A及び正圧２が２２.３Ａで負圧が２４.３Ａであり、無負荷と稼働時との差は、正圧１が２.８A及び正圧２が３.３Ａで負圧が５.３Ａである。これを、１時間あたりの被粉砕物の投入量で計算すると、正圧１が３０ｋｇ／２.８Ａ＝１０.７ｋｇ／Ａ及び正圧２が３０ｋｇ／３.３Ａ＝９.１ｋｇ／Ａとなり、負圧が３８ｋｇ／５.３Ａ≒７.２ｋｇ／Ａとなる。これらから、被粉砕物を投入した粉末化負荷は、負圧に比較して正圧１及び正圧２の方が主軸用モータの運転負荷を低電流値に抑えられ、粉砕効率が良いことがわかる。
【００４９】
次に、送風機の風量は、正圧１及び正圧２が１３ｍ３／ｍｉｎで負圧が１５ｍ３／ｍｉｎである。この風量も任意に設定できる値であり、便宜上同一粒度判断に於いて、上記の値としたが、後述する温度上昇には、風量の多い負圧の方が有利である。筒状本体部２０の流入口２４近傍の空気温度である吸入温度は、正圧１が４２.０℃、正圧２が４３.９℃で、負圧が２６．５℃である。この吸入温度が正圧１及び正圧２の方が高いのは、送風機を通過した後であることと、実験時の室内空気温度が負圧より＋３．５℃高いからであり、実際に製品として被粉砕物を粉砕するときには、冷却器（図示せず）等で冷却することもできる。一方、筒状本体部２０の吐出口２６近傍の空気温度である排出温度は、正圧１が４７．５℃、正圧２が４９.９℃で、負圧が３７．１℃であり、その差は正圧１が５．５℃、正圧２が６.０℃で、負圧が１０．６℃である。これらのことから、筒状本体部２０内部での温度上昇は正圧１及び正圧２の方が少なく、香り成分の蒸発及び被粉砕物の栄養損失に有利であることが分かる。
【００５０】
次に、粒度分布の積算％が５０％となるＤ５０では、正圧１が３０μ、正圧２が３１μ、負圧が３０μと略同じとなっているが、比表面積は、正圧１が２６０００ｃｍ２／ｃｍ３、正圧２が２５０００ｃｍ２／ｃｍ３で、負圧が３７５００ｃｍ２／ｃｍ３となっている。これらのことから、粒子径は略同じながら粒子の表面積は正圧１の方が負圧より小さく、さらに正圧１より圧力の高い正圧２の方が小さくなり、香り成分の蒸発に有利であることがわかる。
【００５１】
次に、粒度分布を図１０（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。図１０（Ａ）は正圧１の２．７Ｋｐａのときの粒度分布であり、図１０（Ｂ）は正圧２の２．９Ｋｐａの粒度分布である。また、図１０（Ｃ）は負圧のときの粒度分布である。これらを見ると、１マイクロメートル以下の粒子量が、正圧１及び正圧２の方が負圧より少ないことが分かる。これは、正圧１及び正圧２の方が、粉体となった被粉砕物が速やかに排出されるためと、過粉砕の改善結果であると推考される。この１マイクロメートル以下の粒子は、食品等にとっては不要なことが多く、またロールミル１０内の粉末付着成長による目詰まりを引き起こす原因となることが多く、装置の連続運転時間が制限される場合がある。また、不必要に粒子径が小さいと、やはり香り成分の蒸発や栄養成分の損失には不利である。
【００５２】
また、本実施形態のロールミル１０において、抵抗部（ダンパー）８２の開度を調整して、筒状本体部２０の内部の圧力を高めると、不要とされる１マイクロメートル以下の粒子をさらに抑えることができる。これは、図９に示すように、正圧１と正圧２の粒度分布の積算％が１０％となるＤ１０を比較すると、正圧１が１．３２μであったのに対し、正圧２が１．７３μであることからわかる。さらに、既に述べたように比表面積も正圧２の方が有利となる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態のロールミル１０によれば、送風機を筒状本体部２０の前段に配置して筒状本体部２０の内部を正圧に保つこと、及び下貫通孔４１及び上貫通孔４５を設けて気体が主軸３０の近傍も通過するようにしたことによって、筒状本体部２０の内部の気体の流れが改善される。これにより、筒状本体部２０内を正圧にできること、筒状本体部２０内を正圧にしながらも被粉砕物の温度上昇が押えられること、ロールミル１０内での被粉砕物の滞在時間が短縮されること、被粉砕物の粒度分布が適切になること、及び被粉砕物の比表面積が小さくなることが実現され、高い効率と、栄養成分及び被粉砕物の香りの損失の少ないロールミル１０とすることができる。
【００５４】
また、粒度分布において、１マイクロメートル以下の粒子が少ないため、被粉砕物の上貫通孔４５や粉砕面２７への付着成長、及び回転部５２の溝部５４の詰まりが抑制される。これにより、ロールミル１０の清掃保守の回数を減らし、長時間の運転が可能となる。また、案内板７０によって流入口２４から流入及び供給された気体を速やかに整流し上昇させ、被粉砕物を粉砕区域に搬送することができる。
【００５５】
なお、上述のロールミルは、本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その構成を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・ロールミル、
２０・・筒状本体部、２１・・下段部、２２・・中段部、２３・・上段部、２４・・流入口、２５・・供給口、２６・・吐出口、２７・・粉砕面、２８・・底板、
３０・・主軸、３１・・基板、
４０・・下円盤、４１・・下貫通孔、４２・・ロール用貫通孔、４３・・ボルト孔、４４・・上円盤、４５・・上貫通孔、４６・・長孔、４７・・調整板、４８・・孔、
５０・・ロール、５１・・ロール軸、５２・・回転部、５３・・刃部、５４・・溝部、５６・・軸受、
６０・・分級機、６１・・羽根、６２・・モータ、
７０，７１・・案内板、７２・・上り斜面、７３・・下り斜面、７４・・最下部、７５・・最上部、
８０・・流入管、８１・・吐出管、８２・・抵抗部（ダンパー）、
ｓ１，ｓ２・・隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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