(57)【要約】【課題】ダメージの少ない粉体を得る粉砕装置を提供する。【解決手段】原料体を粉砕して粉体を得る粉砕装置である。粉砕装置は、原料体を保持する容器と、容器内で原料体を粉砕する粉砕ユニットと、粉砕ユニットを駆動する駆動部とを有する。粉砕ユニットは、回転軸と、回転軸と直交方向に接続された回転ロッドと、回転ロッドの端部に揺動可能に設けられたアームと、アームの端部に回転可能に設けられた押圧体を備える。駆動部により回転軸が回転されると、回転軸に設けられている回転ロッドが転回し、回転ロッドの端部に設けられたアームが揺動し、アームの端部に設けられた押圧体が容器の内面に沿って転動して、押圧体が容器の内面の表面にある原料体を押圧することで、原料体を粉砕する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料体を粉砕して粉体を得る粉砕装置であって、
前記原料体を保持する容器と、
前記容器内で、前記原料体を粉砕する粉砕ユニットと、
前記粉砕ユニットを駆動する駆動部とを有し、
前記粉砕ユニットは、回転軸と、前記回転軸と直交方向に接続された回転ロッドと、前記回転ロッドの端部に揺動可能に設けられたアームと、前記アームの端部に回転可能に設けられた押圧体を備えており、
前記駆動部により前記回転軸が回転されると、前記回転軸に設けられている前記回転ロッドが転回し、前記回転ロッドの前記端部に設けられた前記アームが揺動し、前記アームの前記端部に設けられた前記押圧体が前記容器の内面に沿って転動して、前記押圧体が前記容器の前記内面の表面にある前記原料体を押圧することで、前記原料体を粉砕することを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】
前記回転ロッドは１つ以上の端部を持ち、
前記回転ロッドの前記端部に前記アームが揺動可能に設けられ、
前記アームの前記端部に回転可能に前記押圧体が設けられている請求項１に記載の粉砕装置。
【請求項３】
前記回転軸には前記回転ロッドが複数設けられており、
複数の前記回転ロッドは、それぞれの転回中心を一致させて、並んで配置されている請求項２に記載の粉砕装置。
【請求項４】
前記押圧体は円盤であり、
前記円盤の外周面が凸状の曲面で構成されている請求項３に記載の粉砕装置。
【請求項５】
前記押圧体と対向する前記容器の前記内面が凹状の曲面で構成されている請求項４に記載の粉砕装置。
【請求項６】
前記押圧体は円盤であり、
前記円盤の外周面が前記円盤の中心軸から等距離にある請求項３に記載の粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最終的な粒径よりも大きい粉粒体を粉砕して粉体を得る粉砕装置に関し、特に、ダメージの少ない粉体を得る粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭、石灰、セラミックス、金属または合金等で構成された工業用途の粉体、ならびに米、小麦、大麦、そば、とうもろこし等の穀類、お茶、種実類、および野菜等の食品用途の粉体等、様々な用途で粉体が活用されている。これらの粉体は、原料として最終的な粒径よりも大きい粉粒体が用いられ、原料体を粉砕して得る方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、石炭または石灰石等を微粉砕する竪型ローラミルが記載されている。特許文献１では、回転テーブルの外周に設けられた熱空気吹込口の上方で複数のローラの中間のミル側壁に熱空気流の向きをミル内方へ偏向させる偏流板を有する竪型ローラミルにおいて、熱空気流の向きをミル内方へ偏向させる衝突板がローラ支持部に設けられている。特許文献１の竪型ローラミルでは、原炭が回転するテーブルとローラ間に噛み込まれて粉砕炭となる。
【０００４】
また、特許文献２には、石炭等の固体燃料を粉砕しつつ乾燥させ、所定粒径よりも小さい微粒粉に分級する竪型ローラミルが記載されている。竪型ローラミルは、回転テーブルと燃料供給部と、ローラと、回転式分級部と、吹出口（送風部）とハウジングと駆動部と旋回用ベーンとを備える。回転テーブルは、中央部と外周部とを有する。外周部は軸線Ｘに沿った下方に向けた凹形状となっている。回転テーブルは軸線Ｘ回りに回転する。
ローラは、回転テーブルの外周部を押圧するローラ本体と、ローラ本体を揺動させる中心軸となる揺動軸と、ローラ本体を支持する支持軸とを有する。ローラ本体が、回転テーブルの回転に伴って中央部から外周部に移動する固体燃料を回転テーブルに付与する押圧力によって粉砕する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８５１１１号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２には、いずれも回転するテーブルにローラを押し付けて原炭または固体燃料を粉砕して、粉体を生成している。粉体を生成する場合、原炭および固体燃料には過大な力が作用する。粉体によっては、生成の際に過大な力が作用すると、損傷するものがあり、粉体によっては生成の際に過大な力が作用しないことが好ましいものがある。
【０００７】
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、ダメージの少ない粉体を得る粉砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、原料体を粉砕して粉体を得る粉砕装置であって、原料体を保持する容器と、容器内で、原料体を粉砕する粉砕ユニットと、粉砕ユニットを駆動する駆動部とを有し、粉砕ユニットは、回転軸と直交方向に接続された回転ロッドと、回転ロッドの端部に揺動可能に設けられたアームと、アームの端部に回転可能に設けられた押圧体を備えており、駆動部により回転軸が回転されると、回転軸に設けられている回転ロッドが転回し、回転ロッドの端部に設けられたアームが揺動し、アームの端部に設けられた押圧体が容器の内面に沿って転動して、押圧体が容器の内面の表面にある原料体を押圧することで、原料体を粉砕することを特徴とする粉砕装置を提供するものである。
【０００９】
回転ロッドは１つ以上の端部を持ち、回転ロッドの端部にアームが揺動可能に設けられ、アームの端部に回転可能に押圧体が設けられていることが好ましい。
回転軸には回転ロッドが複数設けられており、複数の回転ロッドは、それぞれの転回中心を一致させて、並んで配置されていることが好ましい。
【００１０】
押圧体は円盤であり、円盤の外周面が凸状の曲面で構成されていることが好ましい。押圧体と対向する容器の内面が凹状の曲面で構成されていることが好ましい。
押圧体は円盤であり、円盤の外周面が円盤の中心軸から等距離にあることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダメージの少ない粉体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の粉砕装置構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部を示す模式的断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の押圧体の構成を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の押圧体の構成の他の例を示す模式的斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の粉砕装置による粉体の粉砕の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の他の例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の他の例を示す模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の粉砕装置を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態の粉砕装置構成を示す模式図であり、図２は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部を示す模式図であり、図３は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部を示す模式的断面図である。図４（ａ）は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の押圧体の構成を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の押圧体の構成の他の例を示す模式的斜視図である。図５は本発明の実施形態の粉砕装置による粉体の粉砕の一例を示す模式図である。
【００１４】
図１に示す粉砕装置１０は、原料体Ｇ（図２参照）を粉砕して粉体Ｐ（図２参照）を得るものである。粉体Ｐは、例えば、工業用途の粉体および食品用途の粉体である。
原料体Ｇとは、最終的な粒径よりも大きい粉粒体のことである。例えば、原料体Ｇには、石炭、石灰、セラミックス、金属または合金等の粉粒体が用いられる。粉砕装置１０は、後述するように原料体Ｇに対する損傷を小さくでき、原料体Ｇからダメージの少ない粉体を得ることができる。
【００１５】
また、原料体Ｇには、米、小麦、大麦、そば、とうもろこし等の穀類、お茶、種実類、および野菜等の最終的な粒径よりも大きい粉粒体を用いることもできる。原料体Ｇには、米、小麦、大麦、そば、とうもろこし等の穀類、お茶、種実類、および野菜等を乾燥したままの状態のもの、乾燥した後、最終的な大きさよりも大きく砕かれたものも含まれる。
ここで、本発明のダメージの少ない粉体とは、原料体Ｇが元々有していた構造の破壊が少ない粉体のことをいう。具体的には、植物または動物等の生物由来の原料体Ｇでは、細胞構造またはデンプン構造等の基本的な構造を有する。生物由来の原料体Ｇを用いて得られたダメージの少ない粉体とは、細胞構造またはデンプン構造等の破壊が少ない粉体のことをいう。
また、鉱石またはセラミックス等の工業用途の原料体Ｇでは粒界構造を有する、鉱石またはセラミックス等の工業用途の原料体Ｇを用いて得られたダメージの少ない粉体とは、粒界構造の破壊が少ない粉体のことをいう。
工業用途において、最終的な用途によっては、原料体Ｇの粒界構造をできるだけ保ったまま、粒度だけ所望の粒度とした粉体Ｐを得たい場合があるが、本発明では、所望の粒度の粉体Ｐを得ることができる。
【００１６】
粉砕装置１０は、粉砕部１２と駆動部１４とを有する。さらに、粉砕装置１０は、供給部１６と、回収部１８とを有することもできる。粉砕装置１０に供給部１６と回収部１８を有さない形態では、バッチ処理装置として使用する。
【００１７】
供給部１６は、上述の原料体Ｇを粉砕部１２に供給するものである。供給部１６は、原料体Ｇを粉砕部１２に供給することができれば、特に限定されるものではなく、粒状体または粉体の供給に用いられるフィーダ等を適宜利用可能である。
【００１８】
回収部１８は、粉砕部１２で得られた粉体Ｐを回収するものである。回収部１８は、粉砕部１２で得られた粉体Ｐを回収することができれば、その構成は、特に限定されるものではなく、例えば、粉体Ｐを収納する収納箱でもよい。さらに、回収部１８に分級器を設けてもよい。
【００１９】
図２、３に示すように、粉砕部１２は、原料体Ｇを保持する容器２０と、容器２０の内を移動可能に設けられ、容器２０の内面２１の表面にある原料体Ｇを押圧する押圧体２６とを有する。駆動部１４により、回転軸２９を介して回転ロッド２２（図２参照）が、例えば、方向Ｒ（図２参照）に転回されて押圧体２６が容器２０の内を移動（転動）する。
粉砕部１２の容器２０は円環状であり、容器２０の内面２１は凹状の曲面で構成されている。容器２０は、原料体Ｇを容器２０内に供給するための供給口２０ａと、得られた粉体Ｐを容器２０の外部に排出するための回収口２０ｂを有する。
【００２０】
容器２０に回転軸２９が設けられている。回転軸２９は駆動部１４に接続されており、駆動部１４により回転される。回転ロッド２２は平面視で長方形状の部材であり、長手方向の中心Ｃ１を転回中心として転回するものである。回転軸２９に対して直交方向に回転ロッド２２が接続されている。この場合、回転ロッド２２の中心Ｃ１と回転軸２９の回転中心Ｃ２とを一致させて回転ロッド２２と回転軸２９が接続されている。
【００２１】
駆動部１４により回転軸２９が回転されると、回転ロッド２２が中心Ｃ１を転回中心として、例えば、方向Ｒ（図２参照）に転回される。
駆動部１４は、粉砕部１２の動力源であり、回転軸２９を回転させるものである。駆動部１４は、回転軸２９を回転させて粉砕部１２の回転ロッド２２（図２参照）を転回させることができれば、特に限定されるものではなく、例えば、駆動部１４には、モータが用いられ、必要に応じて調速機構等が設けられる。
【００２２】
回転ロッド２２の一方の端部２２ａと他方の端部２２ｂの各端部に、それぞれアーム２４が揺動可能に設けられている。アーム２４は回転ロッド２２に対して、取付点Ｃ３を支点として揺動可能である。各アーム２４の端部２４ａに押圧体２６が中心軸Ｄを回転中心Ｃ４として回転可能に設けられている。図２では２つの押圧体２６が設けられる。２つの押圧体２６は回転中心Ｃ４（中心軸Ｄ）が同一円Ｓ上にある。
【００２３】
押圧体２６は、図２および図４（ａ）に示すように、例えば、円盤であり、円盤の外周面２６ａが凸状の曲面２６ｂで構成されている。図３に示すように、押圧体２６の外周面２６ａが対向する内面２１は、凹状の曲面で構成されており、内面２１は輪郭に沿った凹部２１ａを有する。内面２１の凹部２１ａに原料体Ｇがある。なお、内面２１に凹部２１ａを設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、内面２１は平面でもよい。また、図４（ｂ）に示すように、押圧体２６は、円盤であり、円盤の外周面２６ａが円盤の中心軸Ｄから等距離にある構成でもよい。この場合、押圧体２６は円柱状であり、外周面２６ａは中心軸Ｄに対する曲率が一定の曲面２６ｃで構成される。
【００２４】
粉砕部１２では、回転軸２９、回転ロッド２２、アーム２４および押圧体２６で粉砕ユニット２８が構成される。
容器２０、回転ロッド２２、アーム２４および押圧体２６は、例えば、ステンレス鋼で構成されるが、原料体Ｇおよび粉体Ｐの性質または用途に応じて、適宜決定されるものである。また、押圧体２６は、遠心力を大きくするためには質量が大きいことが好ましい。
容器２０の内部は、原料体Ｇに応じた雰囲気とされ、大気雰囲気でも、窒素ガスまたはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気でもよく、また、容器２０の内部は常圧雰囲気だけでなく、減圧雰囲気でも加圧雰囲気でもよい。
【００２５】
回転ロッド２２は、駆動部１４により回転された回転軸２９の回転に伴い、長手方向の中心Ｃ１を、転回中心として、例えば、方向Ｒ（図２参照）に転回される。このとき、押圧体２６は、容器２０の内面２１に向う遠心力が作用し、容器２０の内面２１に沿って転動される。
押圧体２６が容器２０の内面２１に沿って転動することにより、押圧体２６に内面２１に向う遠心力が作用し、押圧体２６は内面２１上にある原料体Ｇを押圧する。原料体Ｇを押圧体２６で押圧することで、原料体Ｇが粉砕されて粉体が得られる。
【００２６】
アーム２４が回転ロッド２２に対して揺動可能であり、押圧体２６が回転可能であるため、押圧体２６は内面２１上にある原料体Ｇを押圧する際、押圧体２６が転動しつつ、原料体Ｇを押圧する（図５参照）。また、アーム２４が揺動するため、押圧体２６に過大な力が作用すると、アーム２４が揺動し、押圧体２６と内面２１との間の間隔が広がるため原料体Ｇに対して過大な力が掛かることが抑制され、大きな剪断力および大きな衝撃力が原料体Ｇに掛ることが抑制される。これにより、原料体Ｇに対する損傷を小さくでき、ダメージの少ない粉体を得ることができる。なお、回転ロッド２２の転回方向は、特に限定されるものではなく、回転ロッド２２の転回に伴って転回する取付点Ｃ３が回転中心Ｃ４を追いかけるような方向（図２、方向Ｒ参照）でもよいし、その逆で回転ロッド２２の転回に伴って転回する取付点Ｃ３を回転中心Ｃ４が追いかけるような方向（図２、方向Ｒの逆方向参照）でもよい。
【００２７】
粉砕装置１０では、供給部１６から原料体Ｇが、容器２０の供給口２０ａ（図３参照）を経て容器２０内に供給される。粉砕部１２で原料体Ｇが粉砕されて粉体Ｐが得られ、粉体Ｐが、回収口２０ｂ（図３参照）から容器２０の外部に排出され、回収部１８に回収される。
【００２８】
押圧体２６は、２つ設けられているが、少なくとも１つ設けられていればよいし、２つ以上、すなわち、複数設けられていてもよい。
また、回転ロッド２２は、１つ以上の端部を有するものであればよく、回転ロッド２２の１つの端部にアーム２４が揺動可能に設けられ、このアーム２４の端部に回転可能に押圧体が設けられる構成でもよい。
【００２９】
押圧体２６は、図２に示すように２つに限定されるものではなく、図６に示すように３つ配置してもよい。図６は、本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の他の例を示す模式図である。なお、図６において、図２〜図５に示す粉砕装置の構成物と同一のものについては同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図６に示すように、回転ロッド３０が設けられている。回転ロッド３０は、円盤状の基体３０ａと、基体３０ａの中心に対して等間隔で、３本配置された腕部３０ｂとを有する。回転ロッド３０に関し、図６では示していないが基体３０ａが回転軸２９（図２参照）に接続されている。回転ロッド３０は駆動部１４により、中心Ｃ１を転回中心として、例えば、方向Ｒに転回される。
各腕部３０ｂの端部３０ｃにアーム３２が揺動可能に設けられている。アーム３２は腕部３０ｂに対して、取付点Ｃ３を支点として揺動可能である。
【００３１】
各アーム３２の端部３２ａに、それぞれ回転可能に押圧体２６が設けられている。図６では３つの押圧体２６が設けられる。各押圧体２６は中心軸Ｄを回転中心Ｃ４として回転する。３つの押圧体２６は回転中心Ｃ４（中心軸Ｄ）が同一円Ｓ上にある。回転軸２９（図６では図示せず、図２参照）、回転ロッド３０、アーム３２および押圧体２６で粉砕ユニット３４が構成される。
【００３２】
図６に示す粉砕ユニット３４の構成でも、回転軸２９（図２参照）が上述の図２に示す粉砕ユニット２８と同様の効果を得ることができ、原料体Ｇに対する損傷を小さくでき、ダメージの少ない粉体を得ることができる。なお、駆動部１４により、回転ロッド３０（基体３０ａ）は転回されるが、転回方向は、特に限定されるものではなく、回転ロッド３０の転回に伴って転回する取付点Ｃ３が回転中心Ｃ４を追いかけるような方向（方向Ｒ）でもよいし、その逆で回転ロッド３０の転回に伴って転回する取付点Ｃ３を回転中心Ｃ４が追いかけるような方向（方向Ｒの逆方向）でもよい。
【００３３】
また、粉砕装置１０では、粉砕ユニット２８、３４を１つ設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、多段にしてもよい。図７は本発明の実施形態の粉砕装置の粉砕部の他の例を示す模式的側面図である。図７において、図１〜図５および図６に示す粉砕装置の構成物と同一のものについては同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図７に示す粉砕装置４０は、図１に示す粉砕装置１０に比して、粉砕部１２の構成が異なる。図７では、供給部１６（図１参照）および回収部１８（図１参照）の図示を省略している。
【００３４】
粉砕装置４０は、複数の粉砕ユニット３４を有する。各粉砕ユニット３４の回転ロッド３０を貫通する駆動軸４２が設けられている。粉砕装置４０では、複数の回転ロッド３０は、それぞれ転回中心を一致させて、並んで配置されている。すなわち、複数の粉砕ユニット３４が、駆動軸４２の軸線Ｃに沿って並んで配置されている。駆動軸４２は駆動部１４に接続されており、駆動部１４により駆動軸４２が回転される。
【００３５】
粉砕装置４０では、供給部１６（図１参照）から、容器２０の原料体Ｇの供給口２０ａを経て、原料体Ｇが容器２０内に供給される。粉砕部１２で粉砕されて粉体の状態で、回収口２０ｂから、容器２０の外部に排出され、回収部１８（図１参照）に回収される。
粉砕装置４０のように、複数の粉砕ユニット３４を設けることにより、原料体Ｇの粉砕の処理能力を高めることができる。
粉砕装置４０では、図６に示す粉砕ユニット３４に限定されるものではなく、図２、図３に示す粉砕ユニット２８でもよい。
【００３６】
図７に示す粉砕部１２は駆動軸４２の軸線Ｃを水平面Ｂに対して平行に配置しているが、これに限定されるものではなく、水平面Ｂに対して傾斜させてもよい。なお、図２に示す粉砕部１２でも水平面Ｂに対して傾斜させてもよい。
【００３７】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の粉砕装置について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３８】
１０、４０  粉砕装置
１２  粉砕部
１４  駆動部
１６  供給部
１８  回収部
２０  容器
２１  内面
２１ａ  凹部
２２、３０  回転ロッド
２６  押圧体
２６ａ  外周面
２８、３４  粉砕ユニット
２９  回転軸
３２  アーム
４２  駆動軸
Ｂ  水平面
Ｃ  軸線
Ｃ１  中心
Ｃ２、Ｃ４  回転中心
Ｃ３  取付点
Ｄ  中心軸
Ｇ  原料体
Ｒ  方向
【図１】
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【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】
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