(57)【要約】      （修正有）【課題】運転に際して多大のエネルギーを必要とせず、安全で、取扱い容易で、コストの安い、粒子粉砕装置を提供する。【解決手段】気密容器１の底部に超音速ノズル１１を配し、気密容器の上部もしくは側部から排気管４を循環ポンプ２の一次側に接続し、循環ポンプの二次側を循環供給管８を介して超音速ノズルに接続し、かつ、排気管から分岐させた真空排気管５に真空ポンプ３を設けるとともに、循環供給管にはガスボンベ１１ａと連接されているガス補給管１０を連通させてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密容器を有し、その気密容器の底部に超音速ノズルを配し、前記気密容器の上部もしくは側部から排気管を循環ポンプの一次側に接続し、その循環ポンプの二次側を循環供給管を介して超音速ノズルに接続し、かつ、前記した排気管から分岐させた真空排気管に真空ポンプを設けるとともに、前記循環供給管にはガスボンベと連接されているガス補給管を連通させてあることを特徴とする粒子粉砕装置。
【請求項２】
前記したガスボンベから供給されるガスはアルゴンガス等の不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の粒子粉砕装置。
【請求項３】
前記した気密容器の内部には支持部材で支持され、外周縁が気密容器の内壁と離れた粉体反射部材を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粒子粉砕装置。
【請求項４】
前記した粉体反射部材は傘状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の粒子粉砕装置。
【請求項５】
前記した真空排気管の途中には真空排気主弁と小径とした真空排気バイパス弁を組み入れてあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の粒子粉砕装置。
【請求項６】
前記した循環ポンプのギヤー室にギヤー室真空排気管を設け、そのギヤー室真空排気管を前記した真空ポンプの一次側となる真空排気管に接続してあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の粒子粉砕装置。
【請求項７】
前記した気密容器の内面に沿った薄板製の内筒を設け、この内筒の一部に連結した連結ロッドを気密貫通部を通して外部へ突出させ、その連結ロッドの突出部分に振動を与える手段を取り付けてあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の粒子粉砕装置。
【請求項８】
前記した振動を与える手段は高周波発生装置としたことを特徴とする請求項７に記載の粒子粉砕装置。
【請求項９】
前記した気密容器の上部または前記した排気管中にフィルターを設けてあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８に記載の粒子粉砕装置。
【請求項１０】
前記したフィルターの一部に気密貫通部を貫通する伝動手段を介し、外部より振動を与える手段が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の粒子粉砕装置。
【請求項１１】
前記した伝動手段として連結ロッド、外部より振動を与える手段として高周波発生装置を用いてあることを特徴とする請求項１０に記載の粒子粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子粉砕装置に関し、それもあらゆる分野の粉体に対応できる乾式の粒子粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の乾式粉砕装置は円筒状とされた粉砕槽を有しており、この粉砕槽の内部に複数のノズルを接線方向に配置して、そのノズルから高圧ガス（多くの場合は空気）を噴射させ、高速の旋回流を発生させて、そのなかに原料粉体を投入することで、その粉体と内壁、あるいは粉体同士の摩擦、衝突により粉体を微細に粉砕とするものとされている。
【０００３】
しかしながら、この従来の粉砕装置によると、高圧空気を使用する場合、大型のコンプレッサを必要とし、多大のエネルギーが消費されることとなり、また、コンプレッサから発生する微量の油ミストを完全に除去することは困難でコンタミネーションの問題を有する。
【０００４】
空気に代えて窒素ガスを使用する場合は、多量のガスを消費することとなってコストが増大する。そして、多量のガスを使用すると、粉体とガスの分離に大型のサイクロンやバグフィルターを使用することとなり、粉体の回収率の低下を生じ、粉砕後の残存粉体の清掃にも多大の労力と時間を要することとなる。
【０００５】
さらに、高圧ガスを扱うことは安全上の問題が生じるし、容器製造についても耐圧試験が不可欠となり、製造認可が必要となる等のコストが増大してしまう。
【特許文献１】特開２０００−４２４４１号公報
【特許文献２】特開２００３−４７８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする問題点はその運転に際して多大のエネルギーを必要とし、危険性があり、コンタミネーションに問題があり、粉体に水分や酸化等の化学的影響があり、清掃に労力と時間を要し、加えて装置の製造にコストがかかってしまうという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この問題点を解決するために、本発明に係る粒子粉砕装置は気密容器を有し、その気密容器の底部に超音速ノズルを配し、前記気密容器の上部もしくは側部から排気管を循環ポンプの一次側に接続し、その循環ポンプの二次側を循環供給管を介して超音速ノズルに接続し、かつ、前記した排気管から分岐させた真空排気管に真空ポンプを設けるとともに、前記循環供給管にはガスボンベと連接されているガス補給管を連通させてあることを特徴とし、前記したガスボンベから供給されるガスはアルゴンガス等の不活性ガスであることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した気密容器の内部には支持部材で支持され、外周縁が気密容器の内壁と離れた粉体反射部材を備えていることを特徴とし、前記した粉体反射部材は傘状に形成されていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した真空排気管の途中には真空排気主弁と小径とした真空排気バイパス弁を組み入れてあることを特徴とし、前記した循環ポンプのギヤー室にギヤー室真空排気管を設け、そのギヤー室真空排気管を前記した真空ポンプの一次側となる真空排気管に接続してあることを特徴としている。
【００１０】
そして、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した気密容器の内面に沿った薄板製の内筒を設け、この内筒の一部に連結した連結ロッドを気密貫通部を通して外部へ突出させ、その連結ロッドの突出部分に振動を与える手段を取り付けてあることを特徴とし、前記した振動を与える手段は高周波発生装置としたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る粒子粉砕装置は前記した気密容器の上部または前記した排気管中にフィルターを設けてあることを特徴とし、前記したフィルターの一部に気密貫通部を貫通する伝動手段を介し、外部より振動を与える手段が設けられていることを特徴とし、前記した伝動手段として連結ロッド、外部より振動を与える手段として高周波発生装置を用いてあることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る粒子粉砕装置は上記のように構成されている。そのため、駆動エネルギーが少なくて済み、複雑な部品や機構もなく装置が安価となり、ランニングコストも安くなり、故障が生じることも少なくなる。
【００１３】
また、高圧ガスを使用することがないので安全性が向上し、油分の混入もなくなるのでコンタミネーションの問題も解消され、粉体に水分や酸化、窒化等の化学反応による変質、影響が全くなくなるうえ、装置がコンパクトとなり分解も容易にできるので清掃に要する労力、時間も少なくて済むこととなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図として示す実施例のように構成することで実現した。
【実施例１】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施の一例を図１を参照して説明する。図１は本発明を実施した粒子粉砕装置の概略を示すブロック図である。
【００１６】
図１にあって１は気密容器を示しており、この気密容器１は格別に図示しない覗き窓を有し、ジョイントによって一体に構成されたもので、その下部は逆円錐状に形成されている。この下部を逆円錐状としているのは上方から投入される原料としての粉体を気密容器１の中心に集めるためであり、この逆円錐状にこだわらず円筒状として、粉体を中心に掻き寄せるスクレーパを取り付ける構成とすることもできる。
【００１７】
この気密容器１内にあって上部には袋状をしたフィルター１ａがその開口を下方に向けて取り付けられている。このフィルター１ａは布、不織布、紙等製のものが使用され、着脱、交換が自在となっている。このフィルター１ａはその一部に連結ロッド１ｆが連結され、その連結ロッド１ｆは気密貫通部１ｇを介して先端を気密容器１の外部へ突出し、その突出された先端にフィルター１ａに振動を外部より与えるための高周波発生器１ｈに連結されている。
【００１８】
図中１ｂは気密容器１の下部形状に合わせ、その内壁面に沿う形状とした内筒であり、この内筒１ｂは薄い板を用いて成形されており、数点で気密容器１内に支えられている。この内筒１ｂの一部にも連結ロッド１ｃが連結され、その連結ロッド１ｃは気密貫通部１ｄを介して先端を気密容器１の外部へ突出し、その突出された先端に内筒１ｂに振動を外部より与えるための高周波発生器１ｅに連結されている。
【００１９】
尚、前記した高周波発生器１ｈ、１ｅはモータ駆動のバイブレータ等に代替使用することも可能であるが、製作費用節減を考慮すれば、この高周波発生器１ｈ、１ｅ、連結ロッド１ｆ、１ｃそれを通す気密貫通部１ｇ、１ｄ及び内筒１ｂの存在も省略してしまうことも可能である。
【００２０】
また、前記した内筒１ｂの内壁、この内筒１ｂが無い場合には気密容器１の内壁には支持部材１ｊが架設され、その支持部材１ｊに傘状をした粉体反射部材１ｉがその周縁を内壁と隙間を隔てて装備されている。この粉体反射部材１ｉは清掃の容易化のため、着脱自在とされているが、固定してしまうこともできる。
【００２１】
前記した気密容器１の上部または側部には循環排気管４が接続されており、この循環排気管４には循環ポンプ２が接続されている。この循環ポンプ２には循環供給管８が連接され、この循環供給管８は気密容器１の下方に配備される供給弁９と接続されている。この供給弁９は超音速ノズル１１と接続され、この超音速ノズル１１が気密容器１の下部中央位置と接続されている。
【００２２】
また、前記した循環供給管８はガス補給管１０によって、ガス補給弁１０ｂを介して、アルゴンガスをはじめとする不活性ガスのガスボンベ１０ｂと接続されている。さらに、循環ポンプ２のギヤー室２ａと真空排気管５と真空ポンプ３の一次側でギヤー室排気管７で接続されている。
【００２３】
さらに、前記した循環排気管４から、循環ポンプ２の一次側で真空排気管５が分岐されている。この真空排気管５は真空ポンプ３と接続されているが、その真空ポンプ３の一次側には真空排気主弁５ｂと真空排気バイパス管５ａ及びその真空排気バイパス管５ａに小径の真空排気バイパス弁５ｃが設けられている。真空ポンプ３の二次側には大気放出管６が接続されている。
【００２４】
本実施例に係る粒子粉砕装置は上記のように構成されている。ここでその使用と作用を説明する。まず、粉砕材料（原料、試料）の粉体を気密容器１内に投入し、その最下部内に貯留しておく。ここでは真空排気主弁５ｂ、真空排気バイパス弁５ｃ、供給弁９、ガス補給弁１０ｂは全て閉としておく。
【００２５】
このスタンバイ状態から真空ポンプ３を駆動し、小径の真空排気バイパス弁５ｃを開とすると、全体の系から緩やかに残存空気が排気されていく。充分に低圧になったら真空排気バイパス弁５ｃを閉じ真空排気主弁５ｂを開けて、さらに低真空から高真空、超真空状態としていく。
【００２６】
圧力が系の到達真空圧力にまで達したら、真空排気主弁５ｂを閉じ真空排気バイパス弁５ｃを開ける。また、ガス補給弁１０ｂも開け、ガスボンベ１０ａから、アルゴンガスもしくは不活性ガスを供給しながら排気をすることで残存空気とガスを置換する。この時、ガス補給管１０から循環供給管８へ流れたガスは循環ポンプ２のギヤー室２ａからギヤー室真空排気管７を通り、真空排気管５へ流入され真空ポンプ３に吸引されていく。
【００２７】
次いで、循環ポンプ２を起動させ、供給弁９を開けるとガスが循環を始める。供給弁９と接続された超音速ノズル１１から噴射されたガスによって気密容器１内に貯留されていた粉体は上方に吹き上げられ、その粉体同士の衝突により、粉砕される。
【００２８】
吹き上げられた粉体は粉体反射部材１ｉに衝突してさらに粉砕され、その後反転して降下する。一部の粉体はガス流に乗り、粉体反射部材１ｉの周縁の隙間を通り、上方まで運ばれるが、気密容器１内の圧力が低くなっているため重力沈降による分離作用によって気密容器１の下方へ落下する。ここで、粉体反射部材１ｉの上面へ落下した粉体も、その粉体反射部材１ｉが傘状となっているため、その外壁面に沿って落下する。
【００２９】
この時に、高周波発生器１ｅが作用して、連結ロッド１ｃを通じて内筒１ｂを高周波振動させ、内筒１ｂの内壁面に粉体が付着してしまうことを防止する。
【００３０】
また、図として示す実施例のようにフィルター１ａを気密容器１内の上方に設けるのは粉体の回収効率の完全性を図るためであり、このフィルター１ａに捕捉される一部の微粒子を定期的に高周波発生器１ｈによる振動を連結ロッド１ｆを介してフィルター１ａを振動させて払い落とすこととなる。
【００３１】
さらに、格別に図示はしていないが循環排気管４の途中にフィルターを設ける場合もあり、これはフィルターの構成繊維が粉体に混入することを防止するためである。
【００３２】
いずれにしても循環ポンプ２へ粉体の流入を防止し、循環ポンプ２及びその前後の配管に粉体が残存していると、粉体の種類を変えて操業するとき、異種粉体の混入可能性が生じるからフィルターを設けることが望ましい。一方、フィルターの清掃や交換には費用がかかるので、経済的理由からフィルターの設置を省略することもできる。従来の高圧ガスによる粉砕ではフィルターは不可欠のものであるが、本発明は真空を利用した重力沈降分離作用であるので、このフィルターの省略も可能となる。上記した運転を継続して行なうことで、粉体を微細に粉砕する。
【００３３】
ここで、さらに具体例を説明すると、超音速ノズル１１の入口圧が絶対圧で３０ｋＰａ、出口圧が１ｋＰａ、流速マッハ３を得た。この時に循環ポンプ２の消費電力は２ｋｗ程度であった。
【００３４】
気密容器１の上部では圧力がほとんど真空となっているため、吹き上げられた粉体は気流の影響をあまり受けることがなく、重力によって気密容器１の内壁面に沿って下方に降下し、また吹き上げられるという循環を繰り返す。粉体の粒径が衝突や摩擦によって小さくなってくると、内筒１ｂの内面に付着するようになり、粒径の大きなもののみが付着することなく落下して粉砕を受けるようになって、粒度分布が均一化してくる。更に、粒径を微細化するには、高周波発生器１ｅの出力を制御して、内筒１ｂへの粉体の付着度合いを変えればよい。
【００３５】
上記したように粉体が繰り返し粉砕を受けることにより、単位時間当たりの粉砕に要するエネルギーは少なくて済む。粉砕時間を任意に長くすることは可能であるが、１０分間程度の操業で充分であった。モータを駆動させる電気代は最大値で決まるから大きなランニングコストダウンとなる。
【００３６】
この粉砕装置はその系全体が大気圧以下の減圧（真空）状態とされているので、僅かのエアリークは生ずるものの、不活性ガスであるアルゴンガスを少量づつ導入し、同量を真空ポンプ３によって排気し続けることにより、リークしたエアを取り除き、純粋なアルゴンガス雰囲気となる。そのために、空気中の酸素、窒素による酸化や窒化、そして水分による加水分解等の化学的反応が生じることはない。また、アルゴンはその質量が大きいので、粉体を効率よく加速することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を実施した粒子粉砕装置の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      気密容器
１ａ    フィルター
１ｂ    内筒
１ｃ    連結ロッド
１ｄ    気密貫通部
１ｅ    高周波発生器
１ｆ    連結ロッド
１ｇ    気密貫通部
１ｈ    高周波発生器
１ｉ    粉体反射部材
１ｊ    支持部材
２      循環ポンプ
２ａ    ギヤー室
３      真空ポンプ
４      循環排気管
５      真空排気管
５ａ    真空排気バイパス管
５ｂ    真空排気主弁
５ｃ    真空排気バイパス弁
６      大気放出管
７      ギヤー室真空排気管
８      循環供給管
９      供給弁
１０    ガス補給管
１０ａ  ガスボンベ
１０ｂ  ガス補給弁
１１    超音速ノズル
【図１】
2006205084.tif 000003