(57)【要約】【課題】装置の大型化、工程数の増加及び構成の複雑化をすることなく、特性が脂肪質の素材や、糖質が多い素材が円滑に粉砕できる汎用性を具えた粉砕装置を提供すること。【解決手段】内周面円形状のハウジング内において粉砕された粉末を旋回流にのせて外部に排出する粉砕装置のスクリーンであって、ハウジングの周方向の少なくとも１箇所に開口を設けると共に前記ハウジングの軸方向に複数のブレードを平行に掛け渡してなり、更に前記ブレードはハウジングの内周面側に突出させたものとしてあり、上記粉砕された粉末が、スクリーンの一部が突出したブレード相互間を通過できる大きさなら、ハウジング外に排出される。【選択図】図２
2010104966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面円形状のハウジング内において粉砕された粉末を旋回流にのせて外部に排出する粉砕装置のスクリーンであって、ハウジングの周方向の少なくとも１箇所に開口を設けると共に前記ハウジングの軸方向に複数のブレードを平行に掛け渡してなり、更に前記ブレードはハウジングの内周面側に突出させたものとしてあり、上記粉砕された粉末が、スクリーンの一部が突出したブレード相互間を通過できる大きさなら、ハウジング外に排出されることを特徴とする粉砕装置のスクリーン。
【請求項２】
ハウジング内へのブレードの突出量は、０．５ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の粉砕装置のスクリーン。
【請求項３】
突出させたブレードに、１０°〜３０°の迎角を設けてあることを特徴とする請求項１又は２記載の粉砕装置のスクリーン。
【請求項４】
ブレードの突出と迎角度があるスクリーンが形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の粉砕装置のスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉砕装置に関し、詳細には、各種の食品、医療薬、漢方薬、化成品、試料等の固形素材（以下、固形素材という）を粉砕にするための粉砕装置に使用されるスクリーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の粉砕装置としては、従来より、食品、医療薬、漢方薬、化成品、飼料等の固形素材を粉砕して、粉体化することが広く行なわれている。
【０００３】
これら粉砕処理では、粉体の粒子形状や粒度分布を一定に仕上げることにより、例えば、食品業や漢方業の分野では、難溶性物質の溶出速度を促進させたり、体内吸収速性を向上させたり、薬品・食材混合時における含量均一性を向上させたりしている。
【０００４】
また、各粉末を混合させるときには、粒度的に大きな粉末を分離させて規定の粉末粒度範囲内にし、作業性や食感を向上させたりしている。
【０００５】
ところで、上記粉砕機内での分級処理は、一般に乾式分級の内風力を行なう方式が多く、スクリーン式、遠心分級式、隙間分級式のものが利用されている。
【０００６】
ここで前記のうち代表的な粉砕方法としては、ピンミル、ハンマーミル等に粒度分布的にスクリーンの目を使用して、粉末の粒度分布範囲を設定したものがあるが、この形態を用いたものは、形状や構成が簡素であり、汎用性の高い網の目を利用するものであるから、多く利用されている。
【０００７】
一方、ふるい機単体としては、２０μｍから数ｍｍの粒度と粗粉カットが確実に行なうことができる。このふるい式は目詰まり防止用に網叩きのボールやスクレーパーを使用したり、フルイを容易にするために振動を与えて網面に水平方向と垂直方向の運動を与えて、粉体を効率良く振るい分けすることができる。
【０００８】
しかしながら、粉砕機内の分級に網目を利用した方法は、それなりには利用価値があるが、特性が脂肪質の素材や、糖質が多い物性の素材は、機内において付着することから粉砕ができない。
【０００９】
上記問題を解決する方法としては、例えば、装置全体の大型化、工程の増加及び複雑化、更には、専用機を別途増設するなどをして対応しなければならない。このようなものでは、設備費の増加、製品製造時間の増加、機械製作コストの増加等を招くことから、好ましくない。
【特許文献１】特開平８−１１２５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、この発明では、装置の大型化、工程数の増加及び構成の複雑化をすることなく、特性が脂肪質の素材や、糖質が多い素材が円滑に粉砕できる汎用性を具えた粉砕装置のスクリーンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（請求項１記載の発明）
この発明は、内周面円形状のハウジング内において粉砕された粉末を旋回流にのせて外部に排出する粉砕装置のスクリーンであって、ハウジングの周方向の少なくとも１箇所に開口を設けると共に前記ハウジングの軸方向に複数のブレードを平行に掛け渡してなり、更に前記ブレードはハウジングの内周面側に突出させたものとしてあり、上記粉砕された粉末が、スクリーンの一部が突出したブレード相互間を通過できる大きさなら、ハウジング外に排出される。
(請求項2記載の発明)
この発明の粉砕装置のスクリーンは、上記請求項1記載の発明に関し、ハウジング内へのブレードの突出量は、０．５ｍｍ〜１ｍｍである。
【００１２】
この種のスクリーンによる分級装置では、ピン及びハンマーの回転する周速度は高速領域で１００ｍ/sec以上からなり、亜音速の領域から高速気流が生じ排出部へと吐出される。このとき、粉砕された粉末は、空気と共に旋回流の中に依存することから回転方向の流れが生じ、排出部の形状により粉末と気流との層が複雑に絡み合って出口付近を探している状態となっている。
【００１３】
また、周速度が２０ｍ/sec前後で使用される解砕機・表面改質機等は、旋回流が弱く、圧力の低いためスクリーン表面を粉末が滑り排出効率が低い。
【００１４】
従来の形態のスクリーンは網目形状を形成するために、網目の開口率は５０％を越えることがなく、網上は旋回流の層の気流膜が生じ、粉末の排出能力は低いものとなっていた。
【００１５】
上記請求項1記載の発明によれば、気流層や膜の形成が薄くなる、突出した一部のスクリーン・プレートによって旋回流は流れをコントロールされ、強制的に排出される。なお、この様な効果は、ハウジング内へのブレードの突出量は、０．５ｍｍ〜１ｍｍである場合が最も大きい。
【００１６】
(請求項3記載の発明)
この発明の粉砕装置のスクリーンは、上記請求項1又は2記載の発明に関し、突出させたブレードに、１０°〜３０°の迎角を設けてある。
【００１７】
上記した請求項１、２記載の発明について「さらに、突出させたブレードに、１０°〜３０°の向い角を設け」たものにすると、より一層の効果を生じる。
【００１８】
すなわち、この請求項３記載の発明によれば、回転に伴って発生する旋回流は、粉砕領域から離れた瞬間、ハウジング内の空間から排出部方向と回転方向に分けられ、排出部方向に流れる粉末はスクリーン表面の大きさより細かい粉末はスクリーン目から排出される。ただ、旋回流の流量と圧力は表面上の凹凸さによって相違し、従来の平らな表面上の形成から排出速度的に変化が少なく排出効率も落ちる。この突出したブレードに１０°〜３０°の向い角を設けることによって、この排出効率が更に向上していく。
【００１９】
(請求項4記載の発明)
この発明の粉砕装置のスクリーンは、上記請求項1乃至3のいずれかに記載の発明に関し、ブレードの突出と迎角度があるスクリーンが形成されているものである。
【００２０】
この発明は、上記した第１乃至３のいずれかに記載の発明に、ブレードの突出と向い角度があるスクリーンが形成されているものである。
【００２１】
この発明によれば、このスクリーンの円周方向の排出部の大きさにより若干大きいサイズと３６０°の円周の大きさに配設位置に案内される。更に、これらをより効果的にするためにハウジング中心位置をずらす事により排出効果をあげることができる。これにより、例えばブレード間隔の狭い５ｍｍ以下のスクリーン目の粒度が目標であれば３６０°のスクリーンを利用し、目詰まり防止と連続運転が可能となる素材特性に利用する。５ｍｍ以上の粗い粉末と素材特性において付着しやすい材料は半月状のスクリーン当の利用わけができることになる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によると、装置の大型化、工程数の増加及び構成の複雑化をすることなく、特性が脂肪質の素材や、糖質が多い素材が円滑に粉砕できる汎用性を具えたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下にこの発明における粉砕装置のスクリーンを実施するための最良の形態として実施例について詳しく説明する。
(実施の形態)
図１は粉砕装置Ｆの正面図、図２は前記粉砕装置Ｆの一部側断面図、図３は前蓋を開けた状態の正面図を示している。
（この粉砕装置Ｆの全体の概要構成）
この実施例の粉砕装置Ｆは、図１〜図３に示すように、粉砕される各種の食品、医療薬、漢方、化成品、試料等の固形素材（以下、単に固形素材という）を投入するためのホッパー９０と、前記ホッパー９０に投入された固形素材をシュート９２に移動せしめるスクリューコンベア９１と、前記シュート９２から落下してきた固形素材を受けるハウジング１と、前記ハウジング１内に設けられた粉砕部９４、９５（符号９５は主としてカッターとして機能する）と、前記粉砕部９４、９５を回転せしめて固形素材を粉砕可能な状態する電気モータ９６と、ハウジング１の下部側に設けられたスクリーン３と、粉砕装置Ｆ全体を支える台座部９７と、この装置を円滑に移動できるようにする台車部９８とから構成されている。なお、符号９９で示すものは操作盤である。
（粉砕装置Ｆの主要部分の構成について）
「ホッパー９０」
ホッパー９０は、図１に示すように、下方に向って徐々に狭くなっていく形態、即ち正面視逆三角形状を採って折り、固形素材がスクリューコンベア９１内に収束落下するように設けてある。
「スクリューコンベア９１」
スクリューコンベア９１は、図２に示すように、上端開放の略断面Ｖ字状に構成されたトラス部９１ａと、このトラス部９１ａ内に設けられた螺旋状のスクリュー９１ｂと、前記スクリュー９１ｂを回転駆動させるモータ９１ｃとから構成されており、前記スクリュー９１ｂの螺旋運動により固形素材を移動させ、シュート９２側にせしめるものである。
「シュート９２」
シュート９２は、図１や図２に示すように、スクリューコンベア９１の先端部を前方にすこし張り出るように設けてあり、ハウジング１の中程に投入するようにしてある。
【００２４】
なお、シュート９２を介して固形素材をハウジング１内に投入する際に、ハウジング１の正面視中央ではなく、投入部となるシュート９２を上方に配置させるようにすれば、固形素材が粉砕部の中まで均一に投入することができる。これにより粉砕量の増加を期待することが可能となり、同時に粒度のばらつきと粉砕部の寿命も長くなる。
「ハウジング１」
ハウジング１は、図１〜図３に示すように、内周面円形状のハウジング本体１０と、前記ハウジング本体１０にヒンジ１２を介して取り付けられている蓋部１１と、前記蓋部１１を閉状態に維持するロック部１３とから構成されている。
「粉砕部９４、９５を構成する粉砕機構２」
粉砕機構２は、図２や図３に示すように、前後に間隔を設けて配置させた一対のリング体２０、２０相互を等角度間隔で複数の棒体２１により繋ぎ、一つの立体構造体２３を形成している。
【００２５】
ここで、図２や図３に示す如き、上記棒体２１には粉砕部９４を回転自在に取り付けてあり、またリング体２０には粉砕部９５を一体的に設けてある。
【００２６】
なお、粉砕部９４は、図３に示すように、長方形の板材にジグザグを付けた硬質部材を長手方向に非対称で棒体に回転自在に取り付けてあり、これが回転等して固形素材が粉砕されるようになっている。
【００２７】
また、粉砕部９５は図３に示すように、回転方向にナイフエッジ部９５ａを設けてある。
【００２８】
上記立体構造２３は、図２に示すように、ハウジング１の裏面に電気モータ９６が取り付けられており、更にその回転軸９６ａには当該回転軸と一体回転すべく粉砕機構２が取り付けられている。
「スクリーン３」
このスクリーン３は、図２〜図５に示すように、ハウジング１の周方向の下部である１箇所に開口３０を設けると共に前記ハウジング１の軸方向に複数のブレード３１を掛け渡す態様で平行配置してなる。ここで、前記ブレード３１（３１’）はハウジング１の内周面側に突出（突出部を符号３２で示す）するように設けてあると共に粉砕された粉末が、スクリーンの一部が突出した隣り合うブレード３１、３１相互間を通過できる大きさの粉末であるなら排出できるようにしてある。
【００２９】
そしてこのハウジング１内へのブレード３１の突出量は０．５〜１ｍｍ程度（好ましい範囲）とし、突出させたブレードに、１０°〜３０°の向い角を設けてあるものとしている。
（ａ）ところで、従来のスクリーンは分級のみを対象に構成された部品であるが、今回の内容は分級のみでは使用範囲が限定されて、粉砕機種を含め色々変えながら粉末にする必要があった。そこで、この分級効果の他に粉砕を取り入れるようにしたものであるが、その結果粉砕ロータによって細かくするが一部ヒゲや大きな粉末の粒子がどうしても生じるのが現状である。
【００３０】
したがって、スクリーン外面に突出部を作ることによって、前記ヒゲや部分的に大きな粒子を剪断することが可能となるが、前記突出が大きすぎると摩耗や回転するロータとの隙間の突出の下部においては大き過ぎるので、効果より付着や溶着がおきることになる。このため、様々な資料を作成し、試してみた結果、このハウジング１の外面から突出させる量は０．５〜１ｍｍ程度が好ましい範囲であることが判明した。
（ｂ）また、その角度的な影響も様々なことが判明した。スクリーンウエッジは中心に向うように取り付けるのは一般的であるが、剪断や粉砕力を少しでも良くするためにも角度を持たした方が効果があるのが判明した。それは、ハウジング１の外周面側に突出する傾斜角度が、ハウジング１外周面の接線方向に対して、１０°〜３０°であることである。
（ｃ）さらに、突出は一つ置きでも二つ置きでも良いが、素材特性によっても変わる、粉砕しずらい繊維質や油脂質が多い素材等の対応はスクリーンの目のサイズによっても相違する。例えば１５０μｍ以下の粉末にするには一つ置きが最も良く、量的に、熱的に少なく、更に目詰まり的を考慮する場合は二つ置きやその一部に一つ置き等の組合せも必要となる。
（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）の効果
上記突出の効果は、分級効果に粉砕を加味させる効果が第１であり、排出効率については、スクリーン目の部分において、従来はこの目に通過させる大きさは一般的には８０％前後の大きさでないと通過しない。
【００３１】
また、縦引きという目のサイズよりは小さい長さをもっている粒子も通過する欠点がある。ところが、この縦引きの粒子形状はこの突出により通過することができにくい為に、粒度分布形状的に底辺が狭くなる、所謂分級効果が発揮できる。
【００３２】
更に、排出効率はこれはヒゲや粗い粒子も細かくする効果もあり、目詰まりし難くなる効果もある
そして、スクリーン目を通過する空気の速度がこれらによって安定して速度を保つことができ、従来より少なく効率がアップされた事も検証された。
（ｅ）なお、以下の実施例でも採用される具体的なスクリーン３の構成を示す。
【００３３】
この発明のスクリーン３はハンマー・ミル・ピンミル及び解砕機・表面改質機のように、分級装置として利用することができる。従来においては、単なるプレートに穴を明けるパンチング式のスクリーンや金属糸を撚って網状を形成し網の目の大きさより利用する。しかし、素材特性のある素材に対して、気流の流れに抵抗を生じたり、スクリーン上に厚い空気膜が何層もできる関係から排出効率が悪い。例えば、黒糖のような素材においては、パンチング目が１０ｍｍ近い粗い目での使用となり、粗い粉末ができる。同時に排出効率が悪いので、排出された粉末が二次凝集する傾向が多い。
【００３４】
このスクリーン３は図４〜図６に示している迎角ｂとブレード３１が軸方向のみの構成から開口率が５０％を超えるのが可能となり、更に迎角ｂを有効にするために突出ｃと共に気流による膜構成がなく旋回流の排出が容易となる。この迎角度は素材特性と希望粒度及び付着特性によって変えることができる。突出ｃの方法は素材によって間隔をあけて突出を構成するか一つ毎ホルダーｆより突出するかの選択ができるが、１０ｍｍ以上の場合は一つ毎の方が好ましい。
【００３５】
このスクリーン３の構成は、ブレード３１を角度を持って固定する。ブレード３１の長さは排出部より長く軸方向の粉砕部ハウジング内端から無い端までのホルダーｆを介して構成されている。
この長さが１５０ｍｍより長い場合は中間等に1〜２箇所複数の補給サポートを設けてもよい。更にスクリーン目が５ｍｍ以下での使用において半月状のスクリーンか３６０°の全周を使用する。特に全周のスクリーンにおいて、粉末の詰まり易い目と素材特性から連続運転が難しい素材対応が可能となり清掃の手間が省ける。
【００３６】
このスクリーン構成の内ブレード３１の厚みや開き長さｇは素材特性により粉砕力が大きい素材に対して耐摩耗を考慮して厚さを大きくし、少なくとも２ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。開き長さｇは隙間３０が５ｍｍ以下の場合３ｍｍから５ｍｍの間が良い。迎角度的に１０°〜３０°の範囲で使用するが、１０°の場合は粉砕のバラつきのある粉末等に分級効果以外に部分的にせん断がある素材対応に、３０°の場合は付着性のある素材対応に向いて、排出性抵抗が少ない対応に利用する。その中間の特性が見られる場合は２０°の迎角度が利用できる。
【００３７】
上記ブレード３１や（３１’）の断面形状は、板状に限らず三角形状や円形状のものでもよい。
【実施例１】
【００３８】
１．スクリーン３の大きさ及び形状
円筒状であり、大きさは、直径φ２７０×長さ２１２（単位：ｍｍ）
２．スクリーン３の開口形態  
Ａ  なし
Ｂ  格子状スクリーン  開口１ｍｍ幅      
Ｃ  突出スクリーン    開口１ｍｍ幅（ハウジング１の外面から突出させる量は０．５〜１ｍｍ程度）
３．素材の変化について
素材は、小麦粉５０％と粉末油脂５０％とから成るものである
Ａ  素材の粒度分布−元の粉の大きさ分布は、
Ｄ５０＝１０６．９４
Ｔｏｐ＝５９０μｍ
Ｂ  素材を粉砕・解砕した粉末−格子状スクリーンによる  隙間寸法１ｍｍ
Ｄ５０＝７７．９６
Ｔｏｐ＝２９７μｍ
Ｃ  素材を粉砕・解砕した粉末−突出スクリーンによる  隙間寸法１ｍｍ
Ｄ５０＝１９．２７
Ｔｏｐ＝２１０μｍ
上記したＡ（図７），Ｂ（図８），Ｃ（図９）から明らかなように、Ｂによる粉末とＣによる粉末とを比較すると、Ｄ５０の（平均値）でも７７．９６→１９．２７、Ｔｏｐ（大きい値）でも２９７μｍ→２１０μｍへと細かくなっている。
４．その他
小麦粉５０％と粉末油脂５０％とから成る素材で、この粉末を細かくすることによって、混合時間と混合平均密度に大いに時間と味の平均等に寄与することになる。従来では不可能なために、混合時間が長く、また２工程を必要とした。
５．結論
以上のことから、上記の如きスクリーン等を有した粉砕装置によると、スクリーン大型化、工程数の増加及び構成の複雑化をすることなく、特性が脂肪質の素材や、糖質が多い素材が円滑に粉砕でき、汎用性を具えていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明実施例の粉砕装置の正面図。
【図２】前記粉砕装置の一部側断面図。
【図３】前記粉砕装置の前蓋を開けた状態の正面図。
【図４】スクリーンを外面側から見た図。
【図５】前記スクリーンのＡ−Ａ断面図。
【図６】前記スクリーンの拡大断面図。
【図７】素材の粒度分布−元の粉の大きさ分布を示すデータ。
【図８】素材を粉砕・解砕した粉末−格子状スクリーンにより得られたデータ（粒度分布図等）。
【図９】素材を粉砕・解砕した粉末−突出スクリーンにより得られたデータ（粒度分布図等）。
【符号の説明】
【００４０】
１            ハウジング
１０          ハウジング本体
１１          蓋部
１２          ヒンジ
１３          ロック部
２            粉砕機構
２０          リング体
２１          棒体
２２          立体構造体
３            スクリーン
３０          隙間
３１（３１’）  ブレード
３２          突出部
９０          ホッパー
９１          スクリューコンベア
９２          シュート
９４          粉砕部
９５          粉砕部
９６          電気モータ
９７          台座部
９８          台車部
９９          操作盤
ｂ            迎角
ｃ            突出
ｆ            フォルダー
ｇ            開き長さ
【図１】
2010104966.tif 000003
【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】
2010104966.tif 000009
【図８】
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【図９】
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