(57)【要約】  ミル（１）は、粉砕室（２）と、粉砕室（２）内に配置された回転軸（３）と、回転軸（３）に固定された回転部材（４）を有する回転体（５）と、粉砕室（２）の外殻を構成するケーシング（６）と、粉体と気体を含む固気二相流（Ｋ）を粉砕室（２）に供給するための入口（７）と、粉砕室（２）から固気二相流（Ｋ）を排出すための出口（８）と、を備え、ケーシング（６）に、内周面（９ａ）が波形に形成された円筒形の枠体（９）を設け、入口（７）から粉砕室（２）に供給される固気二相流（Ｋ）が、回転体（５）により加速されながら粉砕室（２）内で旋回し、内周面（９ａ）に旋回する固気二相流（Ｋ）が衝突することにより粉体が粉砕され、内周面（９ａ）を有する枠体（９）が回転軸（３）と同軸に配置され、ケーシング（６）の内周面と隣接し、粉体が枠体（９）との衝突によりランダムな動きをして、粉体同士が衝突する。
2013093952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕室と、
該粉砕室内に配置され回転軸と、
該回転軸に固定された円盤状の回転部材を有する回転体と、
前記粉砕室の外殻を構成するケーシングと、を備え、
前記ケーシングに、内周面が周方向に波形に形成された面を備えた筒形の枠体を前記回転軸と同軸状に設け、前記波形のピッチが振幅よりも大きく設定され、
前記回転部材が環状部材を備え、
前記粉砕室に供給される粉粒体と気体の固気二相流が、前記ケーシングと回転体の間隙から前記粉砕室に導入され、前記回転体により加速されながら前記粉砕室内で旋回し、前記内周面と前記環状部材に固気二相流が衝突することにより前記粉粒体が粉砕されることを特徴とするミル。
【請求項２】
前記間隙の入口側に衝撃ピンを有する予備粉砕装置を備えた請求項１のミル。
【請求項３】
前記環状部材は、環状に立設され半径方向に延び出す複数の支持板と、当該支持板により連結される環状部材を備え、その回転力によって、前記固気二相流を旋回させ、前記内周面に対して周方向から衝突させる請求項１のミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、化学品、医薬品等の粉粒体を粉砕するミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のジェットミル（衝突式気流粉砕機）には、ノズルからジェット気流を粉砕室内に噴射し、室内の被粉砕物を加速させ、衝突板に衝突させる発明（特許文献１参照）、あるいは、被粉砕物同士をジェット気流で衝突させる発明（特許文献２参照）により、原料を粉砕するものである。ジェットミルは、粉砕時の昇温を抑えて、細かな粉砕ができる特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５９０２４号公報
【特許文献２】特開２００３−８８７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のジェットミルではエネルギーコストの割に生産量が少ないということが問題となっている。そこで、本発明は、エネルギーコストの割に生産量が多いミル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】
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明は、粉砕室と、該粉砕室内に配置され回転軸と、該回転軸に固定された円盤状の回転部材を有する回転体と、前記粉砕室の外殻を構成するケーシングと、を備え、前記ケーシングに、内周面が周方向に波形に形成された面を備えた筒形の枠体を前記回転軸と同軸状に設け、前記波形のピッチが振幅よりも大きく設定され、前記回転部材が環状部材を備え、前記粉砕室に供給される粉粒体と気体の固気二相流が、前記ケーシングと回転体の間隙から前記粉砕室に導入され、前記回転体により加速されながら前記粉砕室内で旋回し、前記内周面と前記環状部材に固気二相流が衝突することにより前記粉粒体が粉砕されることを特徴とするミルである。【０００６】
前記間隙の入口側に衝撃ピンを有する予備粉砕装置を備えることが好ましい。【０００７】
前記環状部材は、円環状部材が好ましいが、必ずしも円でなくてもよく、弧状であってもよい。例えば、環状部材は、環状に立設され半径方向に延び出す複数の支持板と、当該支持板により連結される環状部材を備え、その回転力によって、前記固気二相流を旋回させ、前記内周面に対して周方向から衝突させることが好ましい。【０００８】
前記ケーシングの前記入口側に衝撃ピンを有する予備粉砕装置を備えることが好ましい。【０００９】
内周面の波形は規則的であることが好ましいが、適宜、不規則な面を設けることも可能である。この場合、内周面の全部又は一部が波型であることが好ましい。波形のピッチが振幅よりも大きく設定されることが好ましい。【００１０】
このミルは、インライン粉粒体空気搬送装置、非インライン粉粒体空気搬送装置のいずれにも適用できる。インラインの場合には、粉粒体と空気の混合気の空気輸送ライン設備の途中又は終端に設置され、粉砕された原料は輸送空気によって輸送されることが好ましい。【００１１】
前記環状部材がブレードであり、支持板と、支持板により連結される円環状部材を備え、その回転力によって、前記固気二相流を旋回させながら前記内周面に対して周方向から衝突させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、波型枠が旋回する被粉砕物を乱反射することにより、粒度を細かくでき、粉砕効果が高くなる。また、エネルギーコスト当たりの生産量が高くなる。従来技術のジェット気流の噴射口、衝突板等を無くすことができ、装置をコンパクトにできる。【００１３】
請求項２記載の発明によれば、事前に予備粉砕を行うことで、粉砕室での粉砕効果を高くすることができる。【００１４】
請求項３記載の発明によれば、固気二相流の旋回効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明第１実施形態のミルの正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じくミルの内部を示す断面正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面平面図である。
【図５】本発明第３実施形態のミルの内部を示す断面図である。
【図６】図５の要部の拡大図である。
【図７】ミルの要部の左側面図である。
【図８】図５、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】（ａ）は予備粉砕装置を構成する円環状部材と衝撃ピンの左側面図、（ｂ）は予備粉砕装置を構成する上流側板と衝撃ピンの右側面図である。
【図１０】前記ミルの変形例の内部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明第１実施形態のミル１は、図１〜図４に示す通り、粉砕室２と、粉砕室２内に配置された回転軸３と、回転軸３に固定された回転部材４を有する回転体５と、粉砕室２の外殻を構成するケーシング６と、粉粒体ＰＷをケーシング６内に導入するための入口７ａと、気体Ａをケーシング６内に導入するための入口７ｂと、粉粒体ＰＷと気体Ａを含む固気二相流Ｋを粉砕室２に供給するための入口７ｃと、粉砕室２から固気二相流Ｋ´を排出すための出口８と、を備えている。また、ケーシング６に、内周面９ａが波形に形成された円筒形の枠体９を回転軸３と同軸状に設け、入口７ｃから粉砕室２に供給される固気二相流Ｋが、回転体５により加速されながら粉砕室２内で旋回し、内周面９ａに旋回する固気二相流Ｋが衝突することにより粉体が粉砕されることを特徴とする。以下、各要素について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
粉砕室２は、図３、図４に示す通り、上流側で入口７ｃと、下流側で出口８と、それぞれ、連通されている。
【００１８】
回転軸３は垂直に配置されている。回転軸３の回転速度は例えば３０００〜７０００ＲＰＭが例示される。
【００１９】
図３、図４に示す通り、回転部材４は、円盤上にブレード状の構造体が固定されたものであり、回転軸３と直交して下流側に連結された下流側円板４０と、回転軸３と直交して上流側に連結された上流側円板４１と、下流側円板４０と上流側円板４１を連結する回転軸３と平行な連結ピン１０と、上流側円板４１から上方に突出する円環状に配置され半径方向に延び出す複数の支持板４３ａと、支持板４３ａにより水平状態に固定される円環板４３ｂ、４３ｃと、下流側円板４０、上流側円板４１、連結ピン１０、仕切板４５により画定される部材内空間４４と、を備え、部材内空間４４は仕切板４５の外側領域にある。円環板４３ｂ、４３ｃは図３では２段であるが、これに限らず、段数は任意である。連結ピン１０は下流側円板４０から下流側に突出していてもよい。円環状の樋形状の縦断面Ｕ字形状の仕切板４５が下流側円板４０の下面と上流側円板４１の上面を外周端よりも内側領域で連結し、回転部材４の内部間隙が中空部になっており、その中空部に粉体と気体が侵入しないようにし、また補強の意味もある。部材内空間４４は粉砕室２と連通し、その一部を構成する。回転体４より下側領域の部材は粉砕室２に空気を導入するための構造である。なお、円環板４３ｂ、４３ｃを円環ではなく、弧状部材としてもよい。
【００２０】
回転体５は回転軸３と、回転部材４を含み構成されるものである。ミル１は空気Ａ、粉粒体ＰＷを受け入れて、合流させて固気二相流Ｋとし、連結ピン１０で粉体を粉砕し、回転体５で固気二相流Ｋを旋回させ、枠体９の内周面９ａに衝突させることで粉体を粉砕し、粉砕物を含む固気二相流Ｋ´が排出されるように構成されているものである。連結ピン１０は横断面が丸形、例えば円形が好ましい。
【００２１】
粉砕室２は、吸引ブロア（図示略）の吸引圧力と高速回転する回転体５によって、入口７ａ、７ｂに対して吸い込み風量を発生し、粉粒体ＰＷと空気Ａを含む固気二相流Ｋが入口７ｃから粉砕室２に供給される。
【００２２】
図３に示す通り、粉砕室２に空気を導入する構造を備え、上流側円盤４１の下部に円環状に突出する円環状部材６ａを備えている。この円環状部材６ａは上流側円板４１と平行に配置され、中央に板材６ｂを備えている。円環状部材６ａは支持具６ｃに固定され、支持具６ｃは板材６ｂで連結されている。支持具６ｃがモータ１４を支持する。この支持具６ｃは周方向に所定間隔又は適宜間隔で設けてあり、その隙間が通路を構成する。支持具６ｃは円環状板材６ｄと連結していて、円環状板材６ｄは上下に高さを調整できるねじ等によるダンパを備えている。これにより、円環状部材６ａ下面との隙間の大きさを調整することで、通路６ｂに流入する空気の流量が調整可能である。すなわち、円環状板材６ｄは通路から吸われる空気の量と、配管１７から吸われる空気の量を調節するための風量調整ダンパー（リングプレート）である。
【００２３】
入口７ａは粉粒体ＰＷの投入口である。入口７ｂは複数か所設置され、空気Ａの取り入れ口であり、フィルターが設けられている。本実施形態のミル１は特徴のある回転体４を備えることで、従来技術のジェット気流の噴射口、衝突板等が無いことが特徴である。
【００２４】
出口８には吸引ブロアー（図示略）が接続され、この吸引ブロアーが空気を吸引することで、入口７ａ、７ｂからそれぞれ粉粒体ＰＷと空気Ａとが供給されるようになっている。
【００２５】
図３、４に示す通り、本実施形態の特徴的な構成である曲面状の内周面９ａを有する枠体９が回転軸３と同軸に配置されるようにケーシング６の内壁に固定され、また、隙間を設けてケーシング６の内周面と隣接している。内周面９ａは波型曲面であり、軸方向の両端にそれぞれ端面を備える。この波型曲面は、円周方向に無端の曲面であり、円周方向に沿って周期的変化を示す波動を形成する。固気二相流Ｋの圧縮膨張が周方向に沿って行われることが特徴である。粉体が枠体９或いは回転部材４と衝突したり、粉体同士が衝突することもある。円周に沿う振幅は一定値に制限されることが好ましく、ピッチ（周期）も一定値であることが好ましい。平均波高は円筒形状となることが好ましい。形成される山又は谷の数はここでは２０個であるが、設計条件に従って適宜の数に設定され得る。また、ピッチが振幅よりも大きく設定されている。
【００２６】
ここでは、ピッチＰ（山の頂点の間隔、または谷の最下点の間隔）は５０〜２００ｍｍ、振幅Ｈ（半径方向の最大径と最小径の差）は５〜２０ｍｍが好ましい。ピッチＰと振幅Ｈの比率は２．５〜４０、５〜３０、特に６〜１５が例示されることが好ましい。内周面９ａの高さ枠の高さ（軸方向の長さ）は、円環板４３ｂ、４３ｃの段数によって変わる。図３では２段であるが、1段、もしくは３段以上の場合もある。例えば、図３に示す２段の場合、高さは７０〜３００ｍｍが好ましい。それらの数値範囲は、粉砕室２の直径、粉粒体の種類等の設計条件により、変更されることもあり、この範囲に限定されるものではない。また、枠体９は板金加工が可能であり、機械加工物よりもコストが削減できる。
【００２７】
図４に示す通り、枠体９は回転軸３の周りに環状に配置され、回転軸３と同軸である。枠体９の材質は金属が好ましいが、セラミック、硬質プラスチック等の他の材質でもよい。枠体９には孔が形成されておらず、気体や、粉粒体等の固体が通過できない非透過型の構造である。本実施形態においては、枠体９は、円周方向に谷部と山部とが交互に形成された波が周期的に形成されたものであるが、枠体９の波形は不規則的に形成されたものでもよい。
【００２８】
ところで、一般的なジェットミルの能力は37kWの動力（コンプレッサー）を使用して、小麦粉10μｍ程度で10〜50kg/hr程度の処理能力である。これに対して、本実施形態のミル１では40kWの動力を使用し、小麦粉50μｍ以下の粒径のものが100〜200kg/hr排出される処理能力のものが例示される。製品（粉砕物）の用途や価値が粒径により違ってくるので、単純比較は困難であるが、エネルギーコストの割に生産量は増大することが実証されている。
【００２９】
図１に示す通り、ミル１は架台１３を備え、この架台１３にケーシング６が固定されている。
【００３０】
図１、３に示す通り、ケーシング６内に固定されたモータ１４により回転軸３が回転駆動されるようになっている。
【００３１】
図１、２に示す通り、ケーシング６の上部には、開閉扉１５と、開閉扉１５を回動させるヒンジ１５ａと、を備え、ロック装置１６でケーシング６にロックできるようになっている。ヒンジ１５ａ内にはスプリング１５ｂが設けられ、上方に付勢力が発生するように設定してあり、安全性に配慮している。
【００３２】
入口７ｂから取り入れられた空気Ａを上部に輸送する配管１７を設けてある。粉体の入口７ａがこの配管１７に設けてある。配管１７を輸送される空気Ａに粉粒体ＰＷが混合し、固気二相流Ｋを形成するようになっている。
【００３３】
配電部１８がモータ１４と接続されている。
【００３４】
以上説明したミル１の動作について説明する。ミル１はロック装置１６を用いて開閉扉１５を閉めて使用する。開閉扉１５は粉砕室２、回転軸３、回転部材４、回転体５等をメンテナンス等する際に使用するものである。
【００３５】
まず、図示せぬブロワの働きにより、出口３５に吸引力が作用し、モータ１４により回転体５が一体的に回転する。そして、粉砕したい原料となる粉粒体ＰＷは、入口７ａから供給され、気体Ａが入口７ｂから供給される。入口７ｂに供給された気体Ａはフィルターによってケーシング６内にゴミ等が入らないように、清浄な空気だけのものを取り入れている。この気体Ａはその一部が配管１７を経て入口７ａから供給された粉粒体ＰＷと混合され、その他の空気Ａは、通路６ｂを経て、連結ピン１０の手前で合流し、粉粒体ＰＷを含む固気二相流Ｋが形成される。固気二相流Ｋが回転する連結ピン１０を通過する際に、衝撃を受けて細かく砕かれ所望の粒度に整粒されることにより、予備粉砕が行われ、粉砕室２に導入される。ここでの流速は３１ｍ／ｓ、流量は２５ｍ3／ｍｉｎが例示される。
【００３６】
つぎに、固気二相流Ｋが回転部材４の外周面と内周面９ａとの隙間で旋回しながら上昇し、本粉砕される。そして、固気二相流Ｋがモータ１４により回転駆動される回転体５の回転エネルギーにより旋回方向Ｒ（図２参照）に旋回されながらＭ方向（図４参照）に移動する。ここでの流速は２８ｍ／ｓ、流量は２５ｍ3／ｍｉｎが例示される。流速が供給速度よりも減速するのは衝突、抵抗等によるエネルギーロスがあるからである。しかし、内周面９ａが波型面であることより、粉砕効果に対するエネルギーロスが少なくなる効果がある。固気二相流Ｋが旋回移動する際に、波型の内周面９ａと衝突し、また、固気二相流Ｋに含まれる粉体同士で衝突しながらＭ方向に輸送され、粉砕室２の上部に到達し、風速に乗って出口８から微粉（製品）として排出される。
【００３７】
一方、粉粒体の重いもの、大きなもの（もう少し粉砕できるもの）は、失速して、矢印Ｋの通り、下降し、回転による遠心力によって、中心から外側に向かって気体の流れ（気圧差）が形成されることで、外側に輸送され、再度、回転する支持板４３ａ、円環板４３ｂ、４３ｃ、固定された内周面９ａに当たって粉砕され、また上昇する。
【００３８】
内周面９ａの波形は山と谷とが円周方向に沿って交互に形成されることで、ブレード状の回転部材４との間に広い通路と狭い通路が交互に形成され、回転部材４の回転による遠心力で固気二相流Ｋを外側へ押しやり、内周面９ａによって固気二相流Ｋが超高速で円周方向に圧縮と膨張とを繰り返す。このように、粉粒体ＰＷが乱れた動きをすることで、それにより粉粒体ＰＷが効率的に粉砕される。粉粒体ＰＷ同士も衝突するとともに、粉粒体ＰＷが回転部材４の支持板４３ａ、円環板４３ｂ、４３ｃ、連結ピン１０、内周面９ａに衝突し、効率的に粉砕される。内周面は曲線が好ましいが、直線からなる鋸波でもよい。
【００３９】
内周面９ａの波形のピッチが振幅よりも大きく設定され、固気二相流の抵抗を少なくし、山を越えられない固気二相流が谷に滞留することを防止でき、固気二相流の旋回効果を高めることができる。
【００４０】
内周面９ａが平面であると、一様な流れになってしまい、粉砕は連結ピン１０によって粉砕されるから、微粒子にならないおそれがある。枠体９の内周面に機械加工されたぎざぎざの微細な溝を形成することも考えられるが、このような溝は波形のピッチが溝幅よりも小さく、粉で埋まりやすい。これに対し、波状内周面９ａを備えたミル１では掃除がしやすく、また、固気二相流の流れ方向に対して波型曲面を構成するので、粉詰まりなどが防止できる。
【００４１】
開閉蓋１５はスプリング１５ｂの作用によって、上方に浮くように力を受け、ヒンジ１５ａを中心に、回転して水平に移動して開くようになっている。開閉蓋１５はスプリング１５ｂなしであると、重たく操作が大変であるが、力もいらないし安全である。
【００４２】
以上説明した通り、本実施形態のミル１では、波型の内周面９ａを備えた枠体９を採用することにより、従来のジェットミルに比し、エネルギーコストあたりの生産性を高めることができるものである。また本実施形態のミル１では従来技術のジェット気流の噴射口、衝突板等を無くすことができ、装置をコンパクトにできる。
【００４３】
上記効果が発揮される詳細なメカニズムは詳らかではないが、発明者は次のように推察している。すなわち、枠体９の内周面９ａを波状とすることで、粉体を含む固気二相流Ｋの旋回方向Rに対する内周面９ａの角度が変化し、これにより、固気二相流Ｋの圧縮と膨張が繰り返され断面積変化がかなり大きく、内周面９ａによって周期的な乱流が生起して固気二相流Ｋの流れが内周面９ａによりランダムに反射される。また、固気二相流Ｋが枠体９に衝突する際に粉砕され、また、固気二相流Ｋ内の粉粒体同士が衝突して粉砕されることになる。これにより、固気二相流Ｋの粒度が一層細かくなり、粉化が一層促進されると考えられる。さらに、枠体９は固気二相流Ｋが通過できない金属等の非開口の固体であるので、粉体の内周面９ａに対する乱反射が確実となり、エネルギーコスト当たりの粉砕効率が高まる。
【００４４】
なお、内周面９ａは全周に波形の山と谷とが設けられているが、一部に非波型、例えば、平坦な表面、傾斜面等を設けたものであってもよい。
【００４５】
さらに、予備粉砕装置である連結ピン１０を備えるので、予め粉体を粉砕しておくことで、粉砕の負荷を減少させることができる。
【００４６】
本発明第２実施形態のミルは、第１実施形態のミル１と同様の構造であり共通するが、相違点としては、回転軸３を水平に配置した横型のミルである点、また、開閉扉１５がスプリングで浮くようにしていない点である。したがって、本発明第２実施形態のミルの説明及び図示は、第１実施形態の説明及び図面を援用し、基本的には、対応する番号を１００番台とする。その効果も第１実施形態と同様であるが重力のかかり方が固気二相流Ｋに対して異なってくる点に留意されたい。
【００４７】
本発明第３実施形態のミル１０１は、第１実施形態との固気二相流Ｋの形成形態が相違し、また、第２実施形態と同様に回転軸が水平であることは共通である。図５〜図１０に示す通り、ミル１０１は粉砕室１０２と、粉砕室１０２内に配置された回転軸１０３と、回転軸１０３に固定された回転部材１０４を有する回転体１０５と、粉砕室１０２の外殻を構成するケーシング１０６と、粉体と気体を含む固気二相流Ｋを粉砕室１０２に供給するための入口１０７と、粉砕室２から固気二相流Ｋ´を排出すための出口１０８と、を備えている。また、ケーシング１０６に、内周面１０９ａが波形に形成された円筒形の枠体１０９を設け、入口１０７から粉砕室１０２に供給される固気二相流Ｋが、回転体１０５により加速されながら粉砕室１０２内で旋回し、内周面１０９ａに旋回する固気二相流Ｋが衝突することにより粉体が粉砕されることを特徴とする。以下、各要素について図面を参照して詳細に説明する。
【００４８】
粉砕室１０２は、図５、図６に示す通り、上流側（図５、６の右側）で導入口１０２ａと、下流側（図５、６の左側）で導出口１０２ｂと、それぞれ、連通されている。導入口１０２ａは入口１０７にも連通する。導出口１０２ｂは出口１０８にも連通する。
【００４９】
図５、図６に示す通り、回転軸１０３は水平に配置されている。
【００５０】
図５、図６に示す通り、回転部材１０４は、回転軸１０３と直交して下流側に連結された下流側円板１４０と、回転軸１０３と直交して上流側に連結された上流側円板１４１と、下流側円板１４０と上流側円板１４１を連結する回転軸１０３と平行な支持板１４３ａと、支持板１４３ａを連結することで強度を補強する円環状の補強板１４３と、下流側円板１４０、上流側円板１４１、支持板１４３ａ、円環板１４３ｂ、１４３ｃにより画定される部材内空間１４４と、を備えている。支持板１４３ａは固定ピン１４２ａ（図８参照）で下流側円板１４０と上流側円板１４１に上流側端と下流側端がそれぞれ固定されている。部材内空間１４４は粉砕室の一部を構成する。固気二相流Ｋが回転部材１０４の内部に侵入できるようになっているが、支持板１４３ａの内側領域に円筒形の仕切部材を設けて、内部に粉体が侵入しないように設計してもよい。
【００５１】
回転体１０５は回転軸１０３と、回転部材１０４を含み構成されるものである。ミル１０１は固気二相流Ｋを受け入れ、回転体１０５が固気二相流Ｋを旋回させ、枠体１０９の内周面１０９ａに衝突させることで粉体を粉砕し、粉砕物を含む固気二相流Ｋ´が排出されるものである。
【００５２】
粉砕室１０２は、吸引ブロア（図示略）の吸引圧力と高速回転する回転体１０５によって、入口１０７に対して吸い込み風量を発生し、粉粒体ＰＷを含む固気二相流Ｋが入口１０７から粉砕室２に供給される。
【００５３】
図５、図６に示す通り、ケーシング１０６の導入口１０２ａの左部に円環状に突出する円環状部材１０６ａを備えている。この円環状部材１０６ａは上流側円板１４１と平行に配置され、内側左面領域が上流側円板１４１の右面領域と対向する。
【００５４】
入口１０７は配管（図示略）により空気輸送されてくる固気二相流Ｋを受け入れ、導入口１０２ａに導入するものである。本実施形態のミル１には従来技術のジェット気流の噴射口、衝突板等が無いことが特徴である。
【００５５】
出口１０８には吸引ブロアー（図示略）が接続され、この吸引ブロアーが空気を吸引することで、入口１０７から固気二相流Ｋが供給されるようになっている。
【００５６】
図５、図６、図８に示す通り、本実施形態の特徴的な構成である内周面１０９ａを有する枠体１０９が回転軸１０３と同軸に配置され、隙間を設けてケーシング１０６の内周面と隣接している。説明は第１実施形態の枠体９を援用する。図８に示す通り、断面図では枠体１０９とケーシング１０６の間に隙間が形成されるが、図５、６に示す通り、ケーシング１０６と枠体１０９との間には、スぺーサがあり、隙間に粉体が入りこまないようになっている。
【００５７】
図５、図６、図９に示す通り、円環状部材１０６ａから回転軸３と平行な方向に突出するように環状に配置された第１ピン１１０と、上流側円板４１の右面に第１ピン１１０と隙間を形成して噛み合うように環状に配置され回転軸１０３と平行な方向に突出する第２ピン１１１と、を有する予備粉砕装置１１２を備えている。固定された第１ピン１１０に対して、第２ピン１１１が相対回転することで、粉体が衝撃破砕されるようになっている。粉砕室１０２の入口に予備粉砕装置１１２を備えているので、ミル１０１をコンパクトにできるとともに、粉砕室１０２内でも本粉砕の効果を高めている。
【００５８】
図５に示す通り、回転軸１０３が架台１１３に固定されたモータ１１４、駆動ベルト１１４ａで駆動されるようになっている。
【００５９】
以上説明したミル１０１の動作について説明する。まず、粉砕したい粉体を含む固気二相流Ｋが入口１０７に供給され導入口１０２ａに導入される。導入口１０２ａに供給された固気二相流Ｋが予備粉砕装置１１２に導入される。固気二相流Ｋが予備破砕装置１１２を通過する際に、第１ピン１１０と第２ピン１１１の間を抜けるが、その際に、固定された第１ピン１１０および回転する第２ピン１１１から衝撃を受けて細かく砕かれ所望の粒度に整粒されてから粉砕室１０２に導入される。そして、固気二相流Ｋがモータ１１４により回転駆動される回転体１０５の回転エネルギーにより旋回方向R（図７参照）に旋回されながら図５、図６の左方向に移動する。支持板１４３ａが旋回羽根として機能する。流速が供給速度よりも減速するのは衝突、抵抗等によるエネルギーロスがあるからである。しかし、内周面１０９ａが波型面であることより、粉砕効果に対するエネルギーロスが少なくなる効果がある。固気二相流Ｋが旋回移動する際に、波型の内周面１０９ａと衝突し、また、固気二相流Ｋに含まれる粉体同士で衝突しながら図５、６の左方向に、導出口１０２ｂに到達し、出口１０８から微粉（製品）として排出されるのである。
【００６０】
図１０に示す変更形態では、導出口１０８の容積を大きくして分級装置１１８を設けている。この分級装置１１８は、回転軸１８１と、回転軸の周りに放射状に配置された複数の羽根部材１８２と、回転軸１８１を駆動するモータ１８３と、羽根部材１８２の先端部を旋回自在に支持する支持部材１８４と、を備えている。羽根部材１８２が回転することにより、目的粒径を超える粉粒体が粉砕室１０２に戻され、目的粒径以下の粉粒体が導出口１０２ｂに排出されるようになっている。
【００６１】
固気二相流Ｋの構成要素である粉体の回転方向と平行に重力が加わり、単純な円筒形である場合には粉体が底面等の一部領域に滞留するおそれがあるが、本実施形態によれば、波型の内周面９ａであるので、単純な円筒面に比べて円環板１４３ｂ、１４３ｃによる粉粒体の掻き揚げ効果が生じるので、粉体が上方に拡散し、滞留を抑制することができる。
【００６２】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、様々な改変、置換、欠失等を行うことが出来るものであり、それらの改変物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。例えば、枠体１０９ａの内周面の直径、ピッチ、振幅、高さ等は適宜変更され得る。また、回転軸１０３は水平又は垂直に設置されているが、状況に応じて、傾斜して設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のミルは、食品、化学品、医薬品、複写機のトナー等の粉粒体、例えば、小麦、蕎麦、大豆、小豆、コーヒー豆、コーン、乾麺、米菓、麺端材等を粉砕することに利用される。
【符号の説明】
【００６４】
１…ミル
２…粉砕室
３…回転軸
４…回転部材
５…回転体
６…ケーシング
ＰＷ…粉粒体
７ａ…入口
７ｂ…入口
７ｃ…入口
Ｋ´…固気二相流
８…出口
９ａ…内周面
９…枠体
Ｋ…固気二相流
４０…下流側円板
４１…上流側円板
１０…連結ピン
４３ａ…支持板
４３ｂ、４３ｃ…円環板
４４…部材内空間
４５…仕切板
６ａ…円環状部材
６ｂ…通路
６ｃ…支持具
６ｄ…環状板材
１３…架台
１４…モータ
１５…開閉扉
１５ａ…ヒンジ
１５ｂ…スプリング
１６…ロック装置
１７…配管
１８…配電部
１０１…ミル
１０２…粉砕室
１０２ａ…導入口
１０２ｂ…導出口
１０３…回転軸
１０４…回転部材
１４０…下流側円板
１４１…上流側円板
１４３ａ…支持板
１４２ａ…固定ピン
１４３ｂ、１４３ｃ…円環板
１４４…部材内空間
１０５…回転体
１０６…ケーシング
１０６ａ…円環状部材
Ｋ、Ｋ´…固気二相流
１０７…入口
１０８…出口
１０９ａ…内周面
１０９…枠体
１１０、１１１…衝撃ピン
１１２…予備粉砕装置
１１４…モータ
１１４ａ…駆動ベルト
１１５…蓋
１１５ａ…ヒンジ
１１６…ロック装置
１１８…分級装置
１８１…回転軸
１８２…羽根部材
１８３…モータ
１８４…支持部材
【図１】
2013093952.tif 000003
【図２】
2013093952.tif 000004
【図３】
2013093952.tif 000005
【図４】
2013093952.tif 000006
【図５】
2013093952.tif 000007
【図６】
2013093952.tif 000008
【図７】
2013093952.tif 000009
【図８】
2013093952.tif 000010
【図９】
2013093952.tif 000011
【図１０】
2013093952.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月15日(2014.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記環状部材は、円環状部材が好ましいが、必ずしも円でなくてもよく、弧状であってもよい。例えば、環状部材は、環状に立設され半径方向に延び出す複数の支持板と、当該支持板により連結される円環板を備え、その回転力によって、前記固気二相流を旋回させ、前記内周面に対して周方向から衝突させることが好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【図１】本発明第１実施形態のミルの正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じくミルの内部を示す断面正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面平面図である。
【図５】本発明第３実施形態のミルの内部を示す断面図である。
【図６】図５の要部の拡大図である。
【図７】ミルの要部の左側面図である。
【図８】図５、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】（ａ）は予備粉砕装置を構成する円環状部材と衝撃ピンの左側面図、（ｂ）は予備粉砕装置を構成する上流側円板と衝撃ピンの右側面図である。
【図１０】前記ミルの変形例の内部を示す縦断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図３、図４に示す通り、回転部材４は、円盤上にブレード状の構造体が固定されたものであり、回転軸３と直交して下流側に連結された下流側円板４０と、回転軸３と直交して上流側に連結された上流側円板４１と、下流側円板４０と上流側円板４１を連結する回転軸３と平行な連結ピン１０と、上流側円板４１から上方に突出する円環状に配置され半径方向に延び出す複数の支持板４３ａと、支持板４３ａにより水平状態に固定される円環板４３ｂ、４３ｃと、下流側円板４０、上流側円板４１、連結ピン１０、仕切板４５により画定される部材内空間４４と、を備え、部材内空間４４は仕切板４５の外側領域にある。円環板４３ｂ、４３ｃは図３では２段であるが、これに限らず、段数は任意である。連結ピン１０は下流側円板４０から下流側に突出していてもよい。円環状の樋形状の縦断面Ｕ字形状の仕切板４５が下流側円板４０の下面と上流側円板４１の上面を外周端よりも内側領域で連結し、回転部材４の内部間隙が中空部になっており、その中空部に粉体と気体が侵入しないようにし、また補強の意味もある。部材内空間４４は粉砕室２と連通し、その一部を構成する。回転部材４より下側領域の部材は粉砕室２に空気を導入するための構造である。なお、円環板４３ｂ、４３ｃを円環ではなく、弧状部材としてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図３に示す通り、粉砕室２に空気を導入する構造を備え、上流側円板４１の下部に円環状に突出する円環状部材６ａを備えている。この円環状部材６ａは上流側円板４１と平行に配置され、中央に板材を備えている。円環状部材６ａは支持具６ｃに固定され、支持具６ｃは通路６ｂで連結されている。支持具６ｃがモータ１４を支持する。この支持具６ｃは周方向に所定間隔又は適宜間隔で設けてあり、その隙間が通路６ｂを構成する。支持具６ｃは円環状板材６ｄと連結していて、円環状板材６ｄは上下に高さを調整できるねじ等によるダンパを備えている。これにより、円環状部材６ａ下面との隙間の大きさを調整することで、通路６ｂに流入する空気の流量が調整可能である。すなわち、円環状板材６ｄは通路から吸われる空気の量と、配管１７から吸われる空気の量を調節するための風量調整ダンパー（リングプレート）である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
入口７ａは粉粒体ＰＷの投入口である。入口７ｂは複数か所設置され、空気Ａの取り入れ口であり、フィルターが設けられている。本実施形態のミル１は特徴のある回転部材４を備えることで、従来技術のジェット気流の噴射口、衝突板等が無いことが特徴である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ここでは、ピッチＰ（山の頂点の間隔、または谷の最下点の間隔）は５０〜２００ｍｍ、振幅Ｈ（半径方向の最大径と最小径の差）は５〜２０ｍｍが好ましい。ピッチＰと振幅Ｈの比率は２．５〜４０、５〜３０、特に６〜１５が例示されることが好ましい。枠体の内周面９ａの高さ（軸方向の長さ）は、円環板４３ｂ、４３ｃの段数によって変わる。図３では２段であるが、1段、もしくは３段以上の場合もある。例えば、図３に示す２段の場合、高さは７０〜３００ｍｍが好ましい。それらの数値範囲は、粉砕室２の直径、粉粒体の種類等の設計条件により、変更されることもあり、この範囲に限定されるものではない。また、枠体９は板金加工が可能であり、機械加工物よりもコストが削減できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
まず、図示せぬブロワの働きにより、出口８に吸引力が作用し、モータ１４により回転体５が一体的に回転する。そして、粉砕したい原料となる粉粒体ＰＷは、入口７ａから供給され、気体Ａが入口７ｂから供給される。入口７ｂに供給された気体Ａはフィルターによってケーシング６内にゴミ等が入らないように、清浄な空気だけのものを取り入れている。この気体Ａはその一部が配管１７を経て入口７ａから供給された粉粒体ＰＷと混合され、その他の空気Ａは、通路６ｂを経て、連結ピン１０の手前で合流し、粉粒体ＰＷを含む固気二相流Ｋが形成される。固気二相流Ｋが回転する連結ピン１０を通過する際に、衝撃を受けて細かく砕かれ所望の粒度に整粒されることにより、予備粉砕が行われ、粉砕室２に導入される。ここでの流速は３１ｍ／ｓ、流量は２５ｍ3／ｍｉｎが例示される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
つぎに、固気二相流Ｋが回転部材４の外周面と内周面９ａとの隙間で旋回しながら上昇し、本粉砕される。そして、固気二相流Ｋがモータ１４により回転駆動される回転体５の回転エネルギーにより旋回方向Ｒ（図２、４参照）に旋回されながらＭ方向（図３、４参照）に移動する。ここでの流速は２８ｍ／ｓ、流量は２５ｍ3／ｍｉｎが例示される。流速が供給速度よりも減速するのは衝突、抵抗等によるエネルギーロスがあるからである。しかし、内周面９ａが波型面であることより、粉砕効果に対するエネルギーロスが少なくなる効果がある。固気二相流Ｋが旋回移動する際に、波型の内周面９ａと衝突し、また、固気二相流Ｋに含まれる粉体同士で衝突しながらＭ方向に輸送され、粉砕室２の上部に到達し、風速に乗って出口８から微粉（製品）として排出される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本発明第３実施形態のミル１０１は、第１実施形態との固気二相流Ｋの形成形態が相違し、また、第２実施形態と同様に回転軸が水平であることは共通である。図５〜図１０に示す通り、ミル１０１は粉砕室１０２と、粉砕室１０２内に配置された回転軸１０３と、回転軸１０３に固定された回転部材１０４を有する回転体１０５と、粉砕室１０２の外殻を構成するケーシング１０６と、粉体と気体を含む固気二相流Ｋを粉砕室１０２に供給するための入口１０７と、粉砕室１０２から固気二相流Ｋ´を排出すための出口１０８と、を備えている。また、ケーシング１０６に、内周面１０９ａが波形に形成された円筒形の枠体１０９を設け、入口１０７から粉砕室１０２に供給される固気二相流Ｋが、回転体１０５により加速されながら粉砕室１０２内で旋回し、内周面１０９ａに旋回する固気二相流Ｋが衝突することにより粉体が粉砕されることを特徴とする。以下、各要素について図面を参照して詳細に説明する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図５、図６に示す通り、回転部材１０４は、回転軸１０３と直交して下流側に連結された下流側円板１４０と、回転軸１０３と直交して上流側に連結された上流側円板１４１と、下流側円板１４０と上流側円板１４１を連結する回転軸１０３と平行な支持板１４３ａと、支持板１４３ａを連結することで強度を補強する円環状の円環板１４３ｂ、１４３ｃと、下流側円板１４０、上流側円板１４１、支持板１４３ａ、円環板１４３ｂ、１４３ｃにより画定される部材内空間１４４と、を備えている。支持板１４３ａは固定ピン１４２ａ（図８参照）で下流側円板１４０と上流側円板１４１に上流側端と下流側端がそれぞれ固定されている。部材内空間１４４は粉砕室の一部を構成する。固気二相流Ｋが回転部材１０４の内部に侵入できるようになっているが、支持板１４３ａの内側領域に円筒形の仕切部材を設けて、内部に粉体が侵入しないように設計してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
粉砕室１０２は、吸引ブロア（図示略）の吸引圧力と高速回転する回転体１０５によって、入口１０７に対して吸い込み風量を発生し、粉粒体ＰＷを含む固気二相流Ｋが入口１０７から粉砕室１０２に供給される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
入口１０７は配管（図示略）により空気輸送されてくる固気二相流Ｋを受け入れ、導入口１０２ａに導入するものである。本実施形態のミル１０１には従来技術のジェット気流の噴射口、衝突板等が無いことが特徴である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図５、図６、図９に示す通り、円環状部材１０６ａから回転軸１０３と平行な方向に突出するように環状に配置された第１ピン１１０と、上流側円板１４１の右面に第１ピン１１０と隙間を形成して噛み合うように環状に配置され回転軸１０３と平行な方向に突出する第２ピン１１１と、を有する予備粉砕装置１１２を備えている。固定された第１ピン１１０に対して、第２ピン１１１が相対回転することで、粉体が衝撃破砕されるようになっている。粉砕室１０２の入口に予備粉砕装置１１２を備えているので、ミル１０１をコンパクトにできるとともに、粉砕室１０２内でも本粉砕の効果を高めている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
固気二相流Ｋの構成要素である粉体の回転方向と平行に重力が加わり、単純な円筒形である場合には粉体が底面等の一部領域に滞留するおそれがあるが、本実施形態によれば、波型の内周面１０９ａであるので、単純な円筒面に比べて円環板１４３ｂ、１４３ｃによる粉粒体の掻き揚げ効果が生じるので、粉体が上方に拡散し、滞留を抑制することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、様々な改変、置換、欠失等を行うことが出来るものであり、それらの改変物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。例えば、枠体の内周面１０９ａの直径、ピッチ、振幅、高さ等は適宜変更され得る。また、回転軸１０３は水平又は垂直に設置されているが、状況に応じて、傾斜して設置してもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
１…ミル
２…粉砕室
３…回転軸
４…回転部材
５…回転体
６…ケーシング
ＰＷ…粉粒体
７ａ…入口
７ｂ…入口
７ｃ…入口
Ｋ´…固気二相流
８…出口
９ａ…内周面
９…枠体
Ｋ…固気二相流
４０…下流側円板
４１…上流側円板
１０…連結ピン
４３ａ…支持板
４３ｂ、４３ｃ…円環板
４４…部材内空間
４５…仕切板
６ａ…円環状部材
６ｂ…通路
６ｃ…支持具
６ｄ…円環状板材
１３…架台
１４…モータ
１５…開閉扉
１５ａ…ヒンジ
１５ｂ…スプリング
１６…ロック装置
１７…配管
１８…配電部
１０１…ミル
１０２…粉砕室
１０２ａ…導入口
１０２ｂ…導出口
１０３…回転軸
１０４…回転部材
１４０…下流側円板
１４１…上流側円板
１４３ａ…支持板
１４２ａ…固定ピン
１４３ｂ、１４３ｃ…円環板
１４４…部材内空間
１０５…回転体
１０６…ケーシング
１０６ａ…円環状部材
１０７…入口
１０８…出口
１０９ａ…内周面
１０９…枠体
１１０、１１１…衝撃ピン
１１２…予備粉砕装置
１１４…モータ
１１４ａ…駆動ベルト
１１５…蓋
１１５ａ…ヒンジ
１１６…ロック装置
１１８…分級装置
１８１…回転軸
１８２…羽根部材
１８３…モータ
１８４…支持部材
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013093952.tif 000013
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013093952.tif 000014
【国際調査報告】
2013093952.tif 000015
2013093952.tif 000016
2013093952.tif 000017
2013093952.tif 000018