(57)【要約】【課題】幅広い処理物の粉砕に対応することが可能であり、それぞれの処理において優れた粉砕効率を得ることができる乾式メディア撹拌型粉砕機を提供する。【解決手段】乾式メディア撹拌型粉砕機１０は、容器２０の下部にアジテーター３０を備えて処理物と粉砕メディア４０との混合層８１が形成され、上部に分級ローター５０を備え、アジテーター３０と分級ローター５０との間に搬送部８２が形成されている。容器２０内には、シール用の気体が導入されるほか、混合層８１内に気体の一部が導入され、搬送部８２に気体の他の一部が導入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の下部に、垂直に位置する下部回転軸に取り付けられるアジテーターを備え、
前記容器の上部に、垂直に位置する上部回転軸に取り付けられる分級ローターを備え、
前記アジテーターと前記分級ローターとの間には、前記容器内に導入される気体が流通する搬送部が形成され、
前記容器内に投入される処理物は、前記容器内に予め充填される粉砕メディアと共に前記アジテーターで撹拌されて混合層を形成し、該混合層内で粉砕処理が行われ、
粉砕処理後の処理物は、前記気体により前記搬送部を上昇して前記分級ローターに搬送され、
前記気体と共に前記分級ローターを通過した微粉は、排出口から排出され、
前記分級ローターで通過を阻止された粗粉は、落下して前記混合層に戻される乾式メディア撹拌型粉砕機であって、
前記気体の一部が、前記混合層内に導入されるとともに、前記気体の他の一部が前記搬送部に導入されることを特徴とする乾式メディア撹拌型粉砕機。
【請求項２】
前記アジテーターが、前記下部回転軸よりも大径の軸部材と、該軸部材から放射状に突出して設けられる複数の撹拌部材とからなることを特徴とする請求項１に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機。
【請求項３】
前記搬送部に導入される前記気体が、前記軸部材の頂部に向かって導入されることを特徴とする請求項２に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機。
【請求項４】
前記排出口が、前記分級ローターよりも下側に位置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機。
【請求項５】
前記搬送部が円筒管を備え、該円筒管によって前記搬送部の一部が径方向に二分されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体を粉砕メディアと共に撹拌して微細化する乾式メディア撹拌型粉砕機に関し、特に、連続的な粉砕処理が可能であるとともに分級処理を併せて行うことが可能な乾式メディア撹拌型粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式メディア撹拌型粉砕機を用いる粉砕処理は、撹拌される粉砕メディア間に発生する剪断力や衝撃力を利用して粉粒体を微細化する処理である。特許文献１に記載されている乾式メディア撹拌型粉砕機の構成と機能について、模式的に示した図４により説明する。
【０００３】
乾式メディア撹拌型粉砕機１１０は、竪型で略円筒状の容器２０の底面を挿通して垂直に位置する下部回転軸３１が設けられ、この下部回転軸３１にアジテーター３０が取り付けられている。アジテーター３０は、軸部材３２及び複数の撹拌部材３３を備えている。そして、容器２０内には、アジテーター３０の全体が埋もれる程度に粉砕メディア４０が充填されている。
【０００４】
粉粒体である原料処理物は、容器２０の側部にある供給口１１から連続的に、又は断続的に投入される。そして、アジテーター３０を回転することにより、粉砕メディア４０と共に撹拌されて混合層８１を形成し、この混合層８１内において粉砕処理が行われる。容器２０には複数個所から気体が導入され、混合層８１の上側は、気体が処理物を搬送する搬送部８２となっている。
【０００５】
また、容器２０の上面を挿通して垂直に位置する上部回転軸５１が設けられ、この上部回転軸５１には分級ローター５０が取り付けられている。分級ローター５０は、分級羽根５２を備えて、回転する分級羽根５２の外側から内側に向かって気体を流通させる分級器である。粉砕処理後の処理物は、気流によって搬送部８２を上昇し、分級ローター５０を通過する際に分級処理を受けることになる。
【０００６】
すなわち、気体が分級ローター５０を通過する際に、微粉は気体と共に通過するが、粗粉は分級羽根５２の回転による遠心力を受けて通過を阻止される。そして、分級ローター５０を通過した微粉は、回収管５３を経由して排出口１２から機外に排出されるが、通過を阻止された粗粉は、搬送部８２を落下して混合層８１に戻り、再度粉砕処理を受けることになる。
【０００７】
また、乾式メディア撹拌型粉砕機１１０には、分級ローター５０の分級羽根５２を囲むように環状路５４が設けられ、環状路５４の案内羽根５５から分級羽根５２に向かって気体を吹き出して、凝集した微粉を解して分散させる機能を持たせている。
【０００８】
また、分級ローター５０の直下部には、容器２０と同一の軸線を備える略円筒状の整流ガイド６０を設けて搬送部８２の断面を環状とし、気体及び処理物の流れをこの断面内に制限している。そして、回収管５３の垂直部分は、整流ガイド６０の内部を通過するようになっている。整流ガイド６０によって環状断面となった搬送部８２の一部には、さらに円筒管６１が設けられて、径方向に流路が二分されている。
【０００９】
ところで、乾式メディア撹拌型粉砕機１１０は、容器２０内に複数の個所から気体が導入されている。ライン９１は、下部回転軸３１の軸シールに用いられる気体を導入するためのラインである。これによって、容器２０内に外部から汚染物質が侵入したり、摺動部に処理物が付着したりすることを防止している。同様に、ライン９２は、上部回転軸５１の軸シールに用いられる気体を導入するためのラインである。
【００１０】
また、ライン９３は、分級ローター５０の下面と整流ガイド６０の上面との間に生ずる隙間をシールする気体を導入するためのラインである。分級ローター５０の内外では、内側よりも外側の方が高い圧力となる。そこで、回転する分級ローター５０と静止する整流ガイド６０との隙間から、回収管５３に向かって粗粉が流入することを防止するために、ライン９３から気体を導入してシールしている。このように、ライン９１、９２、９３で導入される気体は、何れもシールするための気体である。
【００１１】
ライン６５は、混合層８１内に気体を導入するラインであって、混合層８１内における粉砕効率を高めることを目的としている。すなわち、ライン６５から導入される気体によって混合層８１における処理物の滞留時間を減少させ、これによって、一旦微粉化された処理物が混合層８１内で凝集粉として粗大化することを防止している。また、ライン６６は、分級羽根５２を囲む環状路５４に気体を導入するラインであり、分級ローター５０の直前において凝集粉を解して微粉化することにより、粉砕効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２６５９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、乾式メディア撹拌型粉砕機１１０には、処理物の種類によって粉砕効率が著しく変化する欠点があり、多様な粉粒体に対して必ずしも最適な処理をすることができないという問題点があった。すなわち、ライン６５に導入する気体の量を調整するとともに、アジテーター３０の回転速度、及び分級ローター５０の回転速度を調整して最適な粉砕処理条件を求めるのであるが、処理物によっては、必ずしも満足できる結果が得られないのである。また、場合によっては、粉砕メディア４０が著しく磨耗して、これを防止することができないという問題点もあった。
【００１４】
したがって、この発明の目的は、上記の問題点を解決して、幅広い処理物の粉砕に対応することが可能であり、それぞれの処理において優れた粉砕効率を得ることができる乾式メディア撹拌型粉砕機を提供することにある。また、何れの処理においても粉砕メディアの磨耗が少ない乾式メディア撹拌型粉砕機を提供することにある。
【００１５】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、次のことが明らかになった。第１に、粉砕の最適条件は、混合層内における処理物の滞留時間によって左右されることである。これは、混合層内において粉砕メディアに対する処理物の混合割合が重要ということである。第２に、混合層における処理物の滞留時間は、混合層内に導入される気体の量によって左右されるとともに、処理物の物性によって大きく左右されることである。第３に、粉砕の最適条件は、搬送部における処理物の挙動によっても左右されることである。すなわち、粉砕処理された処理物は最適な速度で分級ローターに搬送されることが好ましく、これに関しても、搬送部を通過する気体の量とともに処理物の物性によっても左右される。このような知見を積み重ねた結果、従来の問題点を解決して本発明を完成させるに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１に係る乾式メディア撹拌型粉砕機は、容器の下部に、垂直に位置する下部回転軸に取り付けられるアジテーターを備え、前記容器の上部に、垂直に位置する上部回転軸に取り付けられる分級ローターを備え、前記アジテーターと前記分級ローターとの間には、前記容器内に導入される気体が流通する搬送部が形成され、前記容器内に投入される処理物は、前記容器内に予め充填される粉砕メディアと共に前記アジテーターで撹拌されて混合層を形成し、該混合層内で粉砕処理が行われ、粉砕処理後の処理物は、前記気体により前記搬送部を上昇して前記分級ローターに搬送され、前記気体と共に前記分級ローターを通過した微粉は、排出口から排出され、前記分級ローターで通過を阻止された粗粉は、落下して前記混合層に戻される乾式メディア撹拌型粉砕機であって、前記気体の一部が、前記混合層内に導入されるとともに、前記気体の他の一部が前記搬送部に導入される手段を採用している。
【００１７】
また、本発明の請求項２に係る乾式メディア撹拌型粉砕機は、請求項１に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機であって、前記アジテーターが、前記下部回転軸よりも大径の軸部材と、該軸部材から放射状に突出して設けられる複数の撹拌部材とからなる手段を採用している。
【００１８】
また、本発明の請求項３に係る乾式メディア撹拌型粉砕機は、請求項２に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機であって、前記搬送部に導入される前記気体が、前記軸部材の頂部に向かって導入される手段を採用している。また、本発明の請求項４に係る乾式メディア撹拌型粉砕機は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機であって、前記排出口が、前記分級ローターよりも下側に位置する手段を採用している。
【００１９】
また、本発明の請求項５に係る乾式メディア撹拌型粉砕機は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の乾式メディア撹拌型粉砕機であって、前記搬送部が円筒管を備え、該円筒管によって前記搬送部の一部が径方向に二分されている手段を採用している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の乾式メディア撹拌型粉砕機は、上記のような手段を採用したことにより、混合層８１に導入する気体量及び搬送部８２を流通する気体量を調整することが可能であり、これによって多種多様な処理物に対し最適な処理条件を設定することができる。そして、多様な処理物に対して粉砕効率を高く設定することが可能であり、同時に、粉砕メディアの磨耗が少ない処理条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の乾式メディア撹拌型粉砕機の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の乾式メディア撹拌型粉砕機を具体的に示す概略断面図である。
【図３】図２とは異なる気体の導入方法を示し、（ａ）は容器の側壁から直接導入する方法であり、（ｂ）は容器の中心部から下向きに導入する方法である。
【図４】従来の乾式メディア撹拌型粉砕機の構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１には、本発明の乾式メディア撹拌型粉砕機１０が、図４に示した従来の乾式メディア撹拌型粉砕機１１０と同様に、模式的に示されている。
【００２３】
すなわち、乾式メディア撹拌型粉砕機１０は、容器２０の下部に、垂直に位置する下部回転軸３１に取り付けられるアジテーター３０を備え、容器２０の上部に、垂直に位置する上部回転軸５１に取り付けられる分級ローター５０を備え、アジテーター３０と分級ローター５０との間には、容器２０内に導入される気体が流通する搬送部８２が形成されている。
【００２４】
アジテーター３０は、軸部材３２及び複数の撹拌部材３３を備えている。そして、容器２０内には、アジテーター３０の全体が埋もれる程度に、粉砕メディア４０が充填されている。粉粒体である原料処理物は、容器２０の側部にある供給口１１から連続的に、又は断続的に投入される。そして、アジテーター３０の回転によって、粉砕メディア４０と共に撹拌されて混合層８１を形成し、混合層８１内において粉砕処理が行われる。
【００２５】
分級ローター５０は、分級羽根５２を備え、回転する分級羽根５２の外側から内側に向かって気体を流通させる分級器である。粉砕処理後の処理物は、気体によって搬送部８２を上昇し、分級ローター５０を通過する際に分級処理を受ける。すなわち、気体が分級ローター５０を通過する際に、微粉は気体と共に通過するが、粗粉は分級羽根５２の回転による遠心力を受けて通過を阻止される。そして、分級ローター５０を通過した微粉は、回収管５３を経由して排出口１２から機外に排出されるが、通過を阻止された粗粉は、搬送部８２を落下して混合層８１に戻り、再度粉砕処理を受けることになる。
【００２６】
なお、回収管５３は、分級ローター５０の下側に設けられているが、これを上側に設けることもできる。この場合、搬送部８２の構造を簡略化できる利点があるが、容器２０の内外において、分級ローター５０の上部回転軸５１が回収管５３を挿通する構造となるので、困難な点も多くなる。
【００２７】
また、分級ローター５０の直下部には、容器２０と同一の軸線を備える略円筒状の整流ガイド６０を設けて搬送部８２の断面を環状とし、気体及び処理物の流れをこの断面内に制限している。また、回収管５３の垂直部分は、整流ガイド６０の内部を通過するようになっている。整流ガイド６０により環状断面となった搬送部８２には、その一部にさらに円筒管６１が設けられ、流路が径方向に二分されている。
【００２８】
気体が導入されるライン９１は、下部回転軸３１の軸シールに用いられる気体を導入するためのラインである。これによって、容器２０内に外部から汚染物質が侵入したり、摺動部に処理物が付着したりすることを防止している。同様に、ライン９２は、上部回転軸５１の軸シールに用いられる気体を導入するためのラインである。また、ライン９３は、分級ローター５０の下面と整流ガイド６０の上面との間に生ずる隙間をシールする気体を導入するためのラインである。分級ローター５０の内外では、内側よりも外側の方が高い圧力となるので、回転する分級ローター５０と静止する整流ガイド６０との隙間から、回収管５３に向かって粗粉が流入することを防止するために、ライン９３から気体を導入してシールしている。このように、ライン９１、９２、９３で導入される気体は、何れもシールをするための気体である。
【００２９】
ライン６５は、混合層８１内に気体を導入するラインであって、混合層８１内における粉砕効率を高めることを目的としている。すなわち、ライン６５から導入される気体によって混合層８１における処理物の滞留時間を減少させ、これによって、一旦微粉化された処理物が混合層８１内で凝集粉として粗大化することを防止している。以上の構成については、従来の乾式メディア撹拌型粉砕機１１０と同じである。
【００３０】
本発明の乾式メディア撹拌型粉砕機１０は、さらに、搬送部８２に気体を導入するためにライン６７を備えていることを特徴としている。すなわち、混合層８１に導入する気体量を調整することができるだけでなく、搬送部８２を流通する気体量も調整できるようにしている。この調整によって搬送部８２を最適な搬送状態に設定することが可能であり、最適な搬送状態によって混合層８１をさらに改善された粉砕状態とすることができる。
【００３１】
混合層８１に導入される気体は、ライン９１によるシール用の気体と、ライン６５から導入される気体の合計量となる。粉砕処理により生成した微粉は、これらの気体によって混合層８１内から搬送部８２に排出される。すなわち、混合層８１内は、処理物と粉砕メディア４０に加えて、気体が細かく分散された状態となっている。通常の粉砕処理において、導入する気体は空気であるが、必要に応じて不活性ガスを用いる。
【００３２】
ライン９１から導入される気体は、軸部材３２の下面から混合層８１内の全体に均一に広がるので、粉砕処理にとって好ましい状態で導入することができる。したがって、可能な限りライン９１から気体を導入することが好ましい。そして、ライン９１から導入される気体は、一定量とすることもできるし、調整可能とすることもできる。
【００３３】
ライン６５から導入される気体は、容器２０の側壁から導入されるため、混合層８１内を不均一な状態とする可能性がある。したがって、多量の気体を導入する場合には、複数個所から分散して導入することが好ましい。ライン６５からの気体量を調整することによって、混合層８１を最適な粉砕処理状態に設定することができる。
【００３４】
混合層８１に導入される気体量が少なすぎる場合には、処理物が混合層８１から抜け出す機会が少なくなり、処理物の滞留時間が長くなって、粉砕メディア４０に対する処理物の割合が大きくなる。すると、一旦微粉化された処理物が互いに凝集して、再度粗大化した凝集粉となる傾向があるので好ましくない。そして、処理物の比重が大きいほど、この傾向は著しくなる。
【００３５】
混合層８１に導入される気体量が多すぎる場合には、混合層８１内における処理物の滞留時間が短くなり、粉砕メディア４０に対する処理物の割合が小さくなる。そうすると、処理物が十分な粉砕処理を受けないまま混合層８１から排出されることになり、好ましくない。そして、処理物の比重が小さいほど、この傾向は強くなる。さらに、粉砕メディア４０に対する処理物の割合が小さくなるために、本来は処理物に与えられる粉砕メディア４０の剪断力や衝突力が、粉砕メディア４０相互に与えられることになり、粉砕メディア４０の磨耗が激しくなる。
【００３６】
搬送部８２に導入される気体は、ライン９１及びライン６５で導入され混合層８１から排出される気体と、本発明の特徴であるライン６７から導入される気体との合計となる。これらの気体は、混合層８１で粉砕された処理物を、分級ローター５０に運搬しなければならない。処理物を搬送するためには、粉砕メディア４０が充填された混合層８１内から処理物を排出する場合と異なり、大きな空塔速度が必要となる。
【００３７】
気体量を増やすこと以外にも、搬送部８２における処理物の搬送条件を良くするための工夫がなされている。例えば、流路の断面積を小さくして流速を速くし、流れを均一にして乱れを生じないようにすることである。このために、搬送部８２では容器２０の直径を小さくし、中央に筒状の整流ガイド６０を設けて環状の流路とし、整流ガイド６０の外側に円筒管６１を設けて環状流路を径方向に二分している。ライン６７からの気体導入によって分級ローター５０を通過するガス量が増加するために、従来例で説明した環状路５４への気体の導入は省略することが可能となる。なお、ライン６７についての具体的な形態については後述する。
【００３８】
この結果、混合層８１から分級ローター５０に向かって搬送部８２を上昇する気体は、円筒管６１の内側で速い流速となり、円筒管６１の外側で遅い流速となる。そして、粉砕された処理物は気体に伴われて円筒管６１の内側を上昇し、分級ローター５０によって分離された粗粉は円筒管６１の外側を落下する。このような環境において、ライン６７からの導入気体量を調整し、搬送部８２を上昇する全気体量を調整することにより、最適な搬送状態を設定することができる。
【００３９】
搬送部８２を上昇する気体量が少なすぎる場合には、粉砕された処理物が分級ローター５０に到達できないという不都合を生じる。また、搬送部８２における処理物の搬送量が低下する結果、処理物が混合層８１から抜け出す機会が少なくなり、混合層８１に導入される気体量が少なすぎる場合に類似の結果となる。すなわち、処理物の滞留時間が長くなって、一旦微粉化された処理物が互いに凝集して、再度粗大化した凝集粉となる。
【００４０】
また、搬送部８２を上昇する気体量が多すぎる場合には、分級ローター５０の分級機能が低下する不都合を生じる。また、搬送部８２における処理物の搬送量が増加する結果、処理物が混合層８１から抜け出す機会が多くなり、混合層８１に導入される気体量が多すぎる場合に類似する結果となる。すなわち、十分な粉砕処理を受けないまま処理物が混合層８１から排出され、粉砕メディア４０の磨耗が激しくなる。
【００４１】
図２により、本発明の実施の具体的な一例を説明する。この乾式メディア撹拌型粉砕機１０ａは、混合層８１が形成される容器２０の下部を、セラミックで形成した場合を示している。例えば、電子部品の素材を粉砕する場合には、金属粉による汚染を避けるためにセラミック材料を用いて、混合層８１が形成される容器２０の下部、アジテーター３０、分級ローター５０、粉砕メディア４０等をセラミックとする。
【００４２】
乾式メディア撹拌型粉砕機１０ａは、セラミック製の容器２０下部の外側に、金属製のジャケットを備えており、ジャケットに冷却水を流通させることにより混合層８１を冷却できるようにしている。また、処理物が接触する部分は、金属の表面をコーティングする方法によっても汚染を避けること可能であり、ウレタンゴムや四フッ化エチレン樹脂等を用いることができる。
【００４３】
混合層８１が形成される容器２０の下部及びアジテーター３０については、可能な限りシンプルな形状として、均一な混合状態を形成することが好ましい。特に、撹拌部材３３の回転による速度差を少なくすることが好ましく、軸部材３２の直径を大きくすることが好ましい。すなわち、軸部材３２の直径は、下部回転軸３１の直径よりも大きくすることが好ましく、容器２０の直径の５０％程度とすることが好ましい。
【００４４】
また、軸部材３２の頂部は、略円錐状とすることが好ましい。これは、表面を滑らかにして磨耗を少なくするとともに、処理物や粉砕メディア４０の付着を避けるためである。また、撹拌部材３３の形状についても単純な形状とすることが好ましく、例えば、軸部材３２から丸棒状の撹拌部材３３が突出して設けられる構造などが好ましい。
【００４５】
混合層８１に気体を導入するライン６５とライン９１は、可能な限り気体が均等に導入されることが好ましく、必要に応じてライン６５を複数設けることが好ましい。特に、気体が導入される部分は局部的に処理物量が少なくなり、粉砕メディア４０に対する処理物の割合が少なくなる傾向がある。そして、気体の導入部において十分な粉砕が行われないという問題や、粉砕メディア４０の磨耗が多くなる問題を起こすことになる。
【００４６】
搬送部８２に気体を導入するライン６７は、混合層８１の上部境界面の直近に導入されることが好ましい。また、可能な限り気体が均等に導入され、搬送部８２全体が整流された流れを形成することが好ましい。具体的には、気体は、軸部材３２の頂部に向かって導入され、ここから搬送部８２の流路全体に広がることが好ましい。搬送部８２における整流が不十分であると、分級ローター５０の分級性能が低下することになる。
【００４７】
図２に示すように、ライン６７からの気体が、容器２０内部に設けられたノズル７１を介して導入される場合には、ノズル７１を複数用いることにより整流効果を高めることができる。また、図３（ａ）に示すように、側壁から直接的に導入することも有効であり、例えば、フランジ部に導入孔７２を設けて導入することもできる。
【００４８】
また、図３（ｂ）に示すように、頂部が三角錐状である軸部材３２の上部に、対向した状態で傘状の導入口７６を形成することもできる。すなわち、ライン６７からの気体は、導入管７５を介して導入口７６から吹き出され、軸部材３２の上面に沿って搬送部８２の全体に均一に広がることができる。この場合、軸部材３２の上面に対する導入口７６の高さを調節可能とすることや、外径の異なる複数の導入口７６を用意して交換可能とすることなど、種々のバリエーションを用意することが可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１０……乾式メディア撹拌型粉砕機
１２……排出口
２０……容器
３０……アジテーター
３１……下部回転軸
３２……軸部材
３３……撹拌部材
４０……粉砕メディア
５０……分級ローター
５４……環状路
６１……円筒管
８１……混合層
８２……搬送部
【図１】
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【図２】
2014231036.tif 000004
【図３】
2014231036.tif 000005
【図４】
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