(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記撹拌部材の上方に設けられた遠心分離型のメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記メディア分離部材が、前記端板に設けられ、下部が前記粉砕室に開口した円筒形のメディア分離部材収納室内に配置されており、このメディア分離部材収納室の直径が、前記メディア分離部材の直径より大きく、前記粉砕室の直径より小さく、前記メディア分離部材収納室の半径が、メディア分離部材の半径より１０〜３０ｍｍ大きいことを特徴とするメディア攪拌式粉砕機。
【請求項２】
前記端板の前記メディア分離部材収納室の周囲壁に開口し、該端板内を下方に延び、前記端板の下面に開口し、前記メディア分離部材収納室内の粉砕メディアを前記粉砕室に導くメディア循環通路を有する請求項１のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項３】
前記メディア分離部材が、円形の天板、この天板に対し軸方向に間隔をもって配置された円形の底板、およびこれらの天板と底板の間で、周方向に間隔をもって配置された複数の羽根部材を備えている請求項１または２のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項４】
前記羽根部材が円柱のピン部材である請求項３のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項５】
前記天板と底板の間に環状の中間板を設け、前記メディア分離部材を多段構造とした請求項３または４のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項６】
前記粉砕室内であって、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路とした請求項１〜５のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
【請求項７】
前記案内環は環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプによって支えられ、該パイプを用いて前記環状空間に通水排水が可能な構造である請求項６のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項８】
前記パイプが粉砕容器の上方から延び、下端で前記案内環を支持している請求項７のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項９】
前記メディア循環通路の前記端板の下面の開口部には、前記メディア循環通路内に導かれた粉砕メディアを、前記粉砕室内下方に導くための案内パイプが連通されている請求項２のメディア攪拌式粉砕機。
【請求項１０】
前記粉砕室内であって、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路とし、前記案内パイプは、前記メディア循環通路内に導かれた粉砕メディアを、前記案内環内部の粉砕室下方部分内方部に導くためのものである請求項９のメディア攪拌式粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メディア攪拌式粉砕機に関する。本発明のメディア攪拌式粉砕機は、インキ、塗料、顔料、セラミック、金属、無機物、誘電材、フェライト、トナー、ガラス、製紙用コーティングカラー等の原料を粉砕メディアと混合して微細粒子に粉砕または分散するための使用に特に適しているが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
メディア攪拌式粉砕機としては、特開２００５−１９９１２５号公報で提案されたメディア攪拌ミルが知られている。
【０００３】
上記特開２００５−１９９１２５号公報で提案されたメディア攪拌ミルは、内部に粉砕メディアを収容する粉砕室が設けられる粉砕タンクと、該粉砕タンクに回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸の前記粉砕室内に位置する部分に設けられて、回転軸と一体に回転可能な攪拌分離部材とを備えたメディア攪拌ミルであって、
前記粉砕室の内壁面と前記攪拌部材の外周面とを、互いに合致する形状に形成するとともに、前記攪拌分離部材の外周面から攪拌部材の中心部に貫通し、その部分から前記回転軸の中心部を貫通して前記粉砕室外に連通する分離排出路と、前記攪拌部材の上下面間を前記回転軸の軸線方向に貫通して、前記粉砕室内の上部と下部との間を相互に連通する圧力緩和孔とを設けたことを特徴とするものである。
【０００４】
しかしながら、前記のような構造のメディア攪拌ミルにあっては、遠心力が最大となる最大径部に粉砕メディアが密集しやすく、局所的となり、分散力、粉砕力が場所によってばらばらとなり、その差が大きい。そのため、原料の分散、粉砕が均一に行われず、高品質の製品を得ることが困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特開２０１０−２５３３３９号公報で、良質な粉砕、分散作用により、高品質の製品を得ることのできるメディア攪拌式粉砕機を提案した。そのメディア攪拌式粉砕機は、ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記粉砕室内であって、前記撹拌部材の上方に設けられたメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路としたことを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９９１２５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５３３３９号公報
【０００７】
このメディア攪拌式粉砕機においては、上記したように、粉砕室内に案内環を設置したことにより、粉砕メディアが円周方向に移動しながら、粉砕室の半径方向外方に粉砕容器の内壁に向かって移動し、続いて案内環と粉砕容器の間の上昇通路を上昇し、ついで中央部から案内環の内部を通って下降し攪拌部材に戻る運動を規則的に繰返すことができることから、粉砕室に対するビーズの容積割合が少なくともビーズ間隔が極端に広がらず、粉砕・分散効率を向上できる。また、粉砕メディアの偏析が生じにくく、粉砕力、分散力が均一であるため、均一分散が可能となり、高品質な製品を得ることができるという利点がある。
更には、粉砕部と粉砕メディア分離部の機能分散が明確になり粉砕メディア分離性能が向上するという利点がある。
更にまた、粉砕室外筒冷却に加えて、案内環での冷却ができるので冷却能力を向上できるという利点がある。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２に開示されているように、メディア分離部材が粉砕室内に配置されているタイプのメディア攪拌式粉砕機にあっては、一般的に言えることだが、粉砕メディアのメディア分離部材へのアタックが強く、メディア分離部材の摩耗が大きいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、メディア分離部材の機能を落とさずに、粉砕メディアのメディア分離部材へのアタックを小さくでき、メディア分離部材の摩耗を極力小さくすることのできるメディア攪拌式粉砕機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】
【００１０】
上記の課題は、下記（１）〜（１０）の構成の本発明のメディア攪拌式粉砕機によって解決される。
（１）
上部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕メディアを収容した竪型円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、この粉砕容器に設けられた原料スラリー供給口、前記粉砕室の下部であって、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材、および前記撹拌部材の上方に設けられた遠心分離型のメディア分離部材を備えたメディア攪拌式粉砕機において、前記メディア分離部材が、前記端板に設けられ、下部が前記粉砕室に開口した円筒形のメディア分離部材収納室内に配置されており、このメディア分離部材収納室の直径が、前記メディア分離部材の直径より大きく、前記粉砕室の直径より小さく、前記メディア分離部材収納室の半径が、メディア分離部材の半径より１０〜３０ｍｍ大きいことを特徴とするメディア攪拌式粉砕機。
（２）
前記端板の前記メディア分離部材収納室の周囲壁に開口し、該端板内を下方に延び、前記端板の下面に開口し、前記メディア分離部材収納室内の粉砕メディアを前記粉砕室に導くメディア循環通路を有する上記（１）のメディア攪拌式粉砕機。
（３）
前記メディア分離部材が、円形の天板、この天板に対し軸方向に間隔をもって配置された円形の底板、およびこれらの天板と底板の間で、周方向に間隔をもって配置された複数の羽根部材を備えている上記（１）または（２）のメディア攪拌式粉砕機。
（４）
前記羽根部材が円柱のピン部材である上記（３）のメディア攪拌式粉砕機。
（５）
前記天板と底板の間に環状の中間板を設け、前記メディア分離部材を多段構造とした上記（３）または（４）のメディア攪拌式粉砕機。
（６）
前記粉砕室内であって、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路とした上記（１）〜（５）のいずれかのメディア攪拌式粉砕機。
（７）
前記案内環は環状空間を有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプによって支えられ、該パイプを用いて前記環状空間に通水排水が可能な構造である上記（６）のメディア攪拌式粉砕機。
（８）
前記パイプが粉砕容器の上方から延び、下端で前記案内環を支持している上記（７）のメディア攪拌式粉砕機。
（９）
前記メディア循環通路の前記端板の下面の開口部には、前記メディア循環通路内に導かれた粉砕メディアを、前記粉砕室内下方に導くための案内パイプが連通されている上記（２）のメディア攪拌式粉砕機。
（１０）
前記粉砕室内であって、前記粉砕室下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部と環状の粉砕室下方部分外方部とを構成する案内環を設け、前記粉砕室下方部分外方部を粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路とし、前記案内パイプは、前記メディア循環通路内に導かれた粉砕メディアを、前記案内環内部の粉砕室下方部分内方部に導くためのものである上記（９）のメディア攪拌式粉砕機。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、上記したように、遠心式メディア分離部材を、粉砕容器の上部を閉鎖する端板に形成した小さなポケット状のメディア分離部材収納室内に配置したので、粉砕メディアのメディア分離部材への直接の影響が弱まり、小さい動力で回転させることができ、したがって、粉砕メディアのメディア分離部材へのアタック力が弱まり、その結果、メディア分離部材の摩耗が小さくなり、耐久性が増す。
【００１２】
また、メディア分離部材を粉砕室とは別個のメディア分離部材収納室に配置するようにしたので、粉砕室内に入れる粉砕メディアの量を粉砕室容積の７５％以上と従来のものより多くすることができるので、粉砕室容積を有効に用いることができる。
【００１３】
さらにまた、メディア分離部材を撹拌部材から遠ざけたことや、メディア分離部材を上記したようなメディア分離部材収納室に収納させたことで、メディア分離部材の回転が撹拌部材による撹拌に影響を与えることが少なくなるので、安定した良好な撹拌を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施態様によるメディア攪拌式粉砕機を示す断面図である。
【図２】図１に示したメディア攪拌式粉砕機に使用されているメディア分離部材の羽根部材の例を示す断面図である。
【図３】図１に示したメディア攪拌式粉砕機に使用されているメディア分離部材の羽根部材の他の例を示す断面図である。
【図４】図1の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図５】図１に示した本発明の実施形態によるメディア攪拌式粉砕機の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態によるメディア攪拌式粉砕機について説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるメディア攪拌式粉砕機１０を示すものであり、このメディア攪拌式粉砕機１０は、上部を閉鎖する端板１２ａを有する竪型円筒形の粉砕容器１２を備えている。この粉砕容器１２は、内部に円柱状の粉砕室１４を備えており、この粉砕室１４内にスラリー状の原料を導入するための原料スラリー供給口１６を有している。粉砕容器１２の下部には、フレーム１８が取り付けられている。
【００１６】
上記粉砕容器１２の粉砕室１４の内部下部中央には、攪拌部材２２が回転自在に配置されている。攪拌部材２２は、羽根車であり、例えば、ボス２２ａの周囲に固定され、上下に間隔を置いて配置された一対の環状板２２ｂ，２２ｃとそれらの間に配置された複数の羽根２２ｄで構成されている。
【００１７】
上記撹拌部材２２には、上端がこの撹拌部材２２のハブ２２ａに取り付けられ、そこから粉砕容器１２および上記フレーム１８を軸方向下方に貫通して延びる撹拌部材駆動軸である回転駆動軸２４が固定されている。この回転駆動軸２４は、その下方端部が、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、図に矢印で示す方向に回転駆動される。この回転駆動軸２４の回転軸（回転軸線）は粉砕室１４の中心軸を通っていることが好ましい。なお、上記回転駆動軸２４には、軸封２５（メカニカルシール等）が設けられている。
【００１８】
メディア攪拌式粉砕機において周知のように、粉砕容器１２の内部には、ビーズ状の粉砕メディア２６（なお、図においては極めて拡大して示した）が収納されている。この粉砕メディア２６は、その直径が０．０３〜０．５ｍｍのものを用いることができる。この粉砕メディアの総容積が、粉砕室の容積の３０％〜８０％である。
【００１９】
上記粉砕容器１２の上部を閉鎖する端板１２ａは、その中央部１２ｂが厚くされており、その中央部は、円柱状の空間が形成されて環状部分１２ｃとされており、上記の空間の上部は、後に説明する軸封により閉鎖されて、メディア分離部材収納室３０とされている。このメディア分離部材収納室３０には、原料スラリー内に分散したメディア２６を該原料から分離するための遠心分離式メディア分離部材３２が設けられている。このメディア分離部材３２は、円形の天板３２ａ、この天板３２ａに対し軸方向に間隔をもって配置された円形の底板３２ｂ、およびこれらの天板３２ａと底板３２ｂの間で、周方向に間隔をもって配置された複数の羽根部材３２ｃを備えている（図２参照）。上記羽根部材３２ｃとしては、図３に示したように円柱状のピン部材としてもよい。図１に示したように、前記天板３２ａと底板３２ｂの間に環状の中間板３２ｄを設け、前記メディア分離部材３２を多段構造としてもよい。
【００２０】
上記メディア分離部材収納室３０の直径は、メディア分離部材３２の直径より大きいことは当然であるが、メディア分離部材３２の直径より余り大きくないことが好ましく、半径で１０〜３０ｍｍ大きいことが好ましい。
【００２１】
このメディア分離部材３２は、上記該攪拌部材２２と同軸に配置されていることが好ましいが、軸がずれていてもよい。このメディア分離部材３２には、中空の回転駆動軸３４が固定されている。この駆動軸３４は、上方に延び、その端部は、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、図に矢印で示す方向に回転駆動される。なお、上記回転駆動軸３４には、軸封３６（メカニカルシール等）が設けられている。この軸封３６により、端板１２ａの円柱状の空間の上部が閉鎖されて上記のメディア分離部材収納室３０とされている。また、この駆動軸３４の中空部は、メディア分離部材３２の内部空間に連通し、原料スラリー出口３８を形成している。
【００２２】
粉砕容器１２の外周には、冷媒体または熱媒体（通常は冷媒体であって、冷却水）を通すためのジャケット４０が設けられており、粉砕室１４内を温調可能にしている。このジャケット４０には、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口４２、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口４４が設けられている。
粉砕容器１２は、上記端板１２ａを取り外すことにより、粉砕容器１２を開いて、容易にメンテナンスができるようになっている。
【００２３】
本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、上記攪拌部材２２は、周速５〜３０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能であり、メディア分離部材３２は、１０〜２０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能である。
【００２４】
上記粉砕室１４内の下部には、案内環５０が配置されている。内周環板５２、この内周環板５２に対し外周方向に間隔を隔てた外周環板５４，下辺を構成する環状の下環板５６および上辺を構成する上環板５８から構成されており、内部は液密となっている。
【００２５】
この案内環５０は、前記粉砕室１４下方部分を半径方向に分割し、粉砕室下方部分内方部１４ａと環状の粉砕室下方部分外方部１４ｂとを構成する。前記粉砕室下方部分外方部１４ｂは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の上昇通路の機能を果たす。
【００２６】
前記案内環５０は、上記した構造であるので環状空間５０ａを有し、前記粉砕容器に取り付けられた複数のパイプ６０ａ、６０ｂ（図２参照）によって支えられ、該パイプ６０ａ、６０ｂを用いて前記環状空間に冷却水の通水排水が可能な構造である。従って、本発明では、原料スラリーを粉砕容器１２内部からも冷却できる。
【００２７】
前記パイプ６０ａ、６０ｂは、図に示したように粉砕容器１２の上方から延び、下端で前記案内環５０を支持していることが好ましい。
【００２８】
前記案内環５０は、図に示したようにその主要部が前記撹拌部材２２の上端以上にあり、そしてその上端が前記メディア分離部材３２の下端と下方に所定の間隔を隔てた位置にあることが好ましい。
【００２９】
前記案内環５０の外周環板５４の外周壁と粉砕容器の内周壁の間の間隔は、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。上記間隔が、上記の下限未満であると、ビーズの動きを拘束しすぎであり、上限を越えると、自由度が増しすぎる。
【００３０】
前記案内環の高さは、粉砕室の高さの１／３〜１／２であることが好ましい。上記高さが、上記の下限未満であると、ビーズ状粉砕メディア２６の流れのコントロールが不十分になり、上限を越えると、粉砕メディア２６の流れのスムーズさが損なわれる。
【００３１】
作動においては、原料スラリー供給口１６から原料である被粉砕粒子を含む原料スラリーを粉砕室１４に導入しながら撹拌部材２２を回転駆動する。粉砕室１４内に導入されたスラリーは、粉砕室１４内にすでに形成されているスラリーとメディア２６の回転流れに乗って攪拌部材２２の方向に下降移動されて、攪拌部材２２により撹拌混合される。このとき、スラリーとメディア２６は、半径方向外方に粉砕容器１２の内壁まで移動され、この後撹拌混合された上記スラリーとメディア２６は、今度は粉砕室１４の内壁と案内環５０の間の上昇通路を上昇移動する流れｆ１となり、そして上昇しきると、今度は下降する流れｆ２となる。一部の粉砕室１４からメディア分離部材収納室３０内に導かれたスラリーおよびメディアには、メディア分離部材３２により回転運動が与えられる。この回転運動により、質量の大きいメディアは半径方向外向きに付勢され、スラリーから分離される。この場合、被粉砕粒子のうち、粉砕が不十分で粒子サイズが大きいものもメディアと同様に挙動する。一方、十分に粉砕されて質量が小さくなった粒子を含むスラリーは、メディア分離部材３２の内部空間に入り、回転軸３４内部の原料出口３８を介してメディア攪拌式粉砕機外部へ排出される。この構成により、メディア分離部材３２の回転駆動動力を下げることができ、粉砕メディアのメディア分離部材へのアタック力を小さくすることができる。また、案内環の作用による上記の整った流れ中に、原料粒子は、自由に運動する粉砕メディアの接触により良質な破砕、分散が行われ、その結果、高品質の製品がえられる。また、本発明のメディア攪拌式粉砕機によれば、上記の作用により、粒度分布幅の狭い粉砕を達成することが可能になる。
【００３２】
図５は、以上説明したメディア攪拌式粉砕機の変形例を示す図１と同様の図である。
ビーズ状粉砕メディアの直径が０．３ｍｍ未満となると、原料スラリーの粘度や比重と原料スラリーの粉砕機からの排出流量の関係で、メディア分離部材収納室に粉砕メディアが押し込まれ、メディア分離部材収納室内の粉砕メディアの濃度が高くなる恐れが生じてくる。このことは、遠心式メディア分離部材の摩耗や粉砕メディアの分離に悪影響を与える。
【００３３】
そこで、図５に示した実施形態によるメディア攪拌式粉砕機１０においては、上記粉砕容器１２の上部を閉鎖する端板１２ａの環状部分１２ｃ内を通るメディア循環通路７０を設けた。このメディア循環通路７０は、上記環状部分１２ｃの内壁面に開口７０ａを有し、そこから半径方向に所定長延び、そこから下方に延び、上記環状部分１２ｃの下面に開口７２ｂを有する構造である。
【００３４】
また、図５に示したように、上記メディア循環通路７０に連通する案内パイプ７２を設けた。この案内パイプ７２は、上端７２ａが開口７０ｂに接続され、そこから下方に延び、下端が案内環５０近傍まで延びる。これによりメディア分離部材収納室３０内の粉砕メディア２６を、上記案内環５０内に流れ込むスラリーおよびメディアの上記流れｆ２に乗せることができ、粉砕メディア２６の循環が良好となる。
【００３５】
メディア分離部材収納室は、次のような構造とすることもできる。
すなわち、上記端板１２ａの下面に、円筒状部材を縦の状態で固定し、その内部をメディア分離部材収納室とすることができる。その場合は、上記円筒形部材の周囲壁に開口を設け、上記メディア循環通路７０の代わりとすることができる。
【００３６】
本発明のメディア攪拌式粉砕機においては、攪拌部材２２が、メディア分離部材３２から十分に離隔されているので、該メディア分離部材３２の干渉が極めて少ないという副次的な効果もある。
【符号の説明】
【００３７】
１０  メディア攪拌式粉砕機
１２  粉砕容器
１４  粉砕室
１６  原料スラリー供給口
１８  フレーム
２２  攪拌部材
２４  回転駆動軸
２５  軸封
２６  粉砕メディア
３０  メディア分離部材収納室
３２  メディア分離部材
３４  中空駆動軸
３６  軸封
３８  原料出口
４０  ジャケット
４２  冷却水入口
４４  冷却水出口
５０  案内環
５２  内周環板
５４  外周環板
５６  下環板
５８  上環板
６０ａ  パイプ
６０ｂ  パイプ
７０  メディア循環通路
７２  案内パイプ
【図１】
0005912324.tif 000002
【図２】
0005912324.tif 000003
【図３】
0005912324.tif 000004
【図４】
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【図５】
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