(57)【要約】【課題】粉砕用構成の簡素化、電力消費量の減少、粉砕の均一化、及び、粉砕処理能力の向上を図ることができる湿式粉砕方法を提供する。【解決手段】粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスの媒体液に含ませて粉砕する湿式粉砕方法であって、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスの媒体液に含ませて粉砕する湿式粉砕方法であって、
前記原料及び前記粉砕媒体を含む前記媒体液の内部に、前記液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給することを特徴とする湿式粉砕方法。
【請求項２】
粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスの媒体液に含ませて粉砕する湿式粉砕装置であって、
前記原料及び前記粉砕媒体を含む前記媒体液を貯留する貯留容器と、前記媒体液の内部に前記液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給する分散供給体とが設けられている湿式粉砕装置。
【請求項３】
前記液化不活性ガスが液体窒素であり、前記加熱用流体が空気である請求項２記載の湿式粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスの媒体液に含ませて粉砕する湿式粉砕方法、及び、その湿式粉砕方法を実施する湿式粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる湿式粉砕方法は、粉砕対象の原料を液化不活性ガスの媒体液に含ませることにより、原料を液化不活性ガスにて低温に冷却して粉砕し易くした状態で、粉砕媒体を原料に衝突させることや原料同士を衝突させることにより、原料を粉砕するようにしたものであり、また、液化不活性ガスの気化により、乾燥した粉砕物を得られるようにしたものである。
【０００３】
すなわち、粉砕対象の原料としては、低温で脆化する性質のある各種の材料や低温でガラス転移する性質のある各種の材料を粉砕対象の原料とすることができるものであり、例えば、低温で脆化する性質のある、バイオ材料、合成樹脂、有機材料、金属等を、粉砕対象の原料とすることができ、また、低温でガラス転移する性質のあるゴム、合成樹脂等を粉砕対象の原料とすることができる。
【０００４】
つまり、粉砕対象の原料が低温で脆化する性質のある場合には、原料を脆化点以下に冷却し、粉砕対象の原料が低温でガラス転移する性質のある場合には、原料をガラス転移以下に冷却しながら、原料を粉砕することになる。
そして、粉砕対象の原料が、粉粒状である場合には、このような粉粒状の原料を、粉砕して微粉化することになる。
【０００５】
かかる湿式粉砕方法の従来例として、原料及び前記粉砕媒体を含む液化不活性ガスの媒体液を、攪拌ミルにて攪拌することにより、原料を粉砕するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
すなわち、特許文献１には、粉砕媒体として、ビーズ状に形成した攪拌ボールを使用する攪拌ミルに、原料及び液化不活性ガスとしての液化窒素を投入して、これを懸濁液の状態にして攪拌ミル内で粉砕させることが記載されている。
【０００７】
ちなみに、特許文献１には、攪拌ミルについての詳細な説明は省略されているが、攪拌ミルとは、原料及び前記粉砕媒体を含む液化不活性ガスの媒体液を装入する攪拌用容器の内部に、媒体液を攪拌する攪拌用回転体を設けたものであり、攪拌用回転体は、電動モータにて回転駆動されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４９２８６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の湿式粉砕方法は、攪拌ミルを用いて粉砕するものであるから、複雑な構成の攪拌ミルを使用することによって、粉砕を行うための構成が複雑になる不都合があり、また、攪拌ミルの攪拌用回転体を駆動回転させるために電力消費量が多くなる不都合があった。
【００１０】
しかも、攪拌用回転体による攪拌では媒体液の全体を均一に攪拌し難いことに起因して、原料の全体を均一に粉砕し難い不都合があり、また、攪拌ミルを大型に構成することが難しいことに起因して、粉砕処理能力を向上できない不都合があった。
【００１１】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、粉砕用構成の簡素化、電力消費量の減少、粉砕の均一化、及び、粉砕処理能力の向上を図ることができる湿式粉砕方法を提供する点にある。
また、本発明の別の目的は、粉砕用構成の簡素化、電力消費量の減少、粉砕の均一化、及び、粉砕処理能力の向上を図ることができる湿式粉砕装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の湿式粉砕方法は、粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスの媒体液に含ませて粉砕する湿式粉砕方法であって、その特徴構成は、
前記原料及び前記粉砕媒体を含む前記媒体液の内部に、前記液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給することを特徴とする。
【００１３】
ちなみに、上記の「分散供給する」とは、媒体液の内部の一箇所に液化不活性ガスを供給するのではなく、媒体液の内部の複数個所に、液化不活性ガスを分散して供給することを意味するものであり、特に、媒体液の全体に亘って液化不活性ガスを分散供給することが好ましいものである。
【００１４】
すなわち、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に分散供給すると、加熱用流体と接触した液化不活性ガスが突沸して、急激に膨張することになり、この液化不活性ガスの急激な膨張により、原料や粉砕媒体が高速で流動することになる結果、粉砕媒体を原料に衝突させることや原料同士を衝突させることにより、原料が粉砕されることになる。
【００１５】
この湿式粉砕方法においては、例えば、原料及び粉砕媒体を含む媒体液を貯留容器に貯留して、媒体液の内部に設けた分散供給体から、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給することにより、原料を粉砕することができるものであるから、粉砕を行うために複雑な装置を設ける必要がなく、また、攪拌ミルのような多量の電力を消費する機器を設置する必要がない。
【００１６】
しかも、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に分散供給することにより、媒体液の各所で均一に液化不活性ガスを突沸させることができるから、原料の全体を均一に粉砕することができる。
【００１７】
さらに、原料及び粉砕媒体を含む媒体液を貯留する貯留容器を大型に構成しながら、多量の媒体液を一挙に処理することが可能となるものであるから、粉砕処理能力の向上を図ることができる。
【００１８】
要するに、本発明の湿式粉砕方法の特徴構成によれば、粉砕用構成の簡素化、電力消費量の減少、粉砕の均一化、及び、粉砕処理能力の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明の湿式粉砕装置は、粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスの媒体液に含ませて粉砕するものであって、その第１特徴構成は、
前記原料及び前記粉砕媒体を含む前記媒体液を貯留する貯留容器と、前記媒体液の内部に前記液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給する分散供給体とが設けられている点を特徴とする。
【００２０】
すなわち、本発明の湿式粉砕装置の第１特徴構成は、上述した湿式粉砕方法の特徴構成を実施するための構成を備えるものであるから、上述した湿式粉砕方法の特徴構成の欄で記載の作用効果と同様な作用効果を奏することになる。
【００２１】
つまり、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に分散供給すると、加熱用流体と接触した液化不活性ガスが突沸して、急激に膨張することになり、この液化不活性ガスの急激な膨張により、原料や粉砕媒体が高速で流動することになる結果、粉砕媒体を原料に衝突させることや原料同士を衝突させることにより、原料が粉砕されることになる。
【００２２】
この湿式粉砕装置においては、原料及び粉砕媒体を含む媒体液を貯留容器に貯留して、媒体液の内部に設けた分散供給体から、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を分散供給体から分散供給することにより、原料を粉砕するものであるから、粉砕を行うために複雑な装置を設ける必要がなく、また、攪拌ミルのように多量の電力を消費する機器を設置するものではない。
【００２３】
しかも、液化不活性ガスを突沸させる加熱用流体を、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に分散供給することにより、媒体液の各所で均一に液化不活性ガスを突沸させることができるから、原料の全体を均一に粉砕することができる。
【００２４】
さらに、原料及び粉砕媒体を含む媒体液を貯留する貯留容器を大型に構成しながら、多量の媒体液を一挙に処理することが可能となるものであるから、粉砕処理能力の向上を図ることができる。
【００２５】
要するに、本発明の湿式粉砕装置の第１特徴構成によれば、粉砕用構成の簡素化、電力消費量の減少、粉砕の均一化、及び、粉砕処理能力の向上を図ることができる。
【００２６】
本発明の湿式粉砕装置の第２特徴構成は、上記した湿式粉砕装置の第１特徴構成に加えて、
前記液化不活性ガスが液体窒素であり、前記加熱用流体が空気である点を特徴とする。
【００２７】
すなわち、液化不活性ガスとして、液体窒素を用い、かつ、加熱用流体として空気を用いるものであるから、ランニングコストの低下を図りながら、粉砕対象の原料を粉砕することができる。
【００２８】
つまり、液化不活性ガスとしては、液体窒素の他には、液体ヘリウム、液体アルゴン、液体二酸化炭素等を用いることができるが、液体窒素は、他の液化不活性ガスに較べて、安価であり、また、加熱用流体として、大気中に存在する空気を使用できるため、ランニングコストの低下を図りながら、粉砕対象の原料を粉砕することができるのである。
【００２９】
要するに、本発明の湿式粉砕装置の第２特徴構成によれば、上記した湿式粉砕装置の第１特徴構成による作用効果に加えて、ランニングコストの低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】湿式粉砕装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（湿式粉砕装置の全体構成）
図１に示すように、湿式粉砕装置は、粉砕対象の原料及び粉砕媒体を液化不活性ガスとてしての液体窒素の媒体液に含ませて粉砕するものであって、原料及び粉砕媒体を含む媒体液を貯留する貯留容器１と、媒体液の内部に液体窒素を突沸させる加熱用流体としての高温空気を分散供給する分散供給体２とが設けられている。
【００３２】
すなわち、湿式粉砕装置は、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に、液体窒素を突沸させる高温空気を分散供給する湿式粉砕方法を実行するように構成されている。
【００３３】
本実施形態においては、粉砕対象の原料は、低温で脆化する性質のある材料、例えば、バイオ材料、合成樹脂、有機材料、金属等の粉粒体であり、このような原料を液体窒素により脆化点以下に冷却するように構成されている。
尚、低温で脆化する金属とは、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、フェライト鋼等である。
【００３４】
本実施形態においては、粉砕対象の原料が、粉粒状であり、このような粉粒状の粉砕対象の原料を、液体窒素の媒体液に含ませて脆化点以下に冷却した状態において、液体窒素が高温空気と接触して突沸することにより、高速で流動する粉砕媒体と原料との衝突や原料同士の衝突が生じて、原料を粉砕して微粉化するように構成されている。
【００３５】
粉砕媒体は、低温脆性のない材料、例えば、ジルコニア等のセラミックス、ガラス、金属、ドライアイス等の材料を用いて、直径が０．５〜１ｍｍ程度の大きさのボール状に構成されている。
【００３６】
（貯留容器の詳細）
貯留容器１が、上部が開放した状態に形成され、貯留容器１の上方箇所には、原料を貯留容器１に投入する原料供給路３、粉砕媒体を貯留容器１に投入する粉砕媒体供給路４、及び、液体窒素を貯留容器１に導入する液体窒素供給路５が設けられている。
【００３７】
原料供給路３には、原料の供給を断続する原料供給弁３Ａが設けられ、また、原料供給路３の先端には、原料を水平方向に分散する原料用分散具６が設けられている。
原料用分散具６は、例えば、飛散用回転体の回転により、原料供給路３を通して供給される原料を水平方向に分散させるように構成されるものである。
【００３８】
粉砕媒体供給路４には、粉砕媒体の供給を断続する粉砕媒体供給弁４Ａが設けられ、また、粉砕媒体供給路４の先端には、粉砕媒体を水平方向に分散する粉砕媒体用分散具７が設けられている。
粉砕媒体用分散具７は、原料用分散具６と同様に構成されるものであって、例えば、飛散用回転体の回転により、粉砕媒体供給路４を通して供給される粉砕媒体を水平方向に分散させるように構成されている。
【００３９】
液体窒素供給路５は、液体窒素ボンベ等の液体窒素供給源から送出される液体窒素を貯留容器１に導入するものであって、本実施形態では、例えば、−２００℃でかつ１ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ2）の液体窒素を、液体窒素供給路５を通して貯留容器１に導入するように構成されている。
また、液体窒素供給路５には、窒素供給弁５Ａが設けられて、貯留容器１への液体窒素の供給を断続できるように構成されている。
【００４０】
また、貯留容器１の底部側部分には、粉砕物（微紛体）を含む媒体液（液体窒素）を排出する粉砕物排出路８が設けられ、この粉砕物排出路８には、粉砕物（微紛体）を含む媒体液（液体窒素）の排出を断続する粉砕物排出弁８Ａが設けられている。
ちなみに、粉砕物排出路８を通して排出される媒体液（液体窒素）には、粉砕物（微紛体）に加えて、粉砕媒体も含まれることになる。
【００４１】
（分散供給体の詳細）
分散供給体２は、貯留容器１の底部に水平方向に沿う姿勢で設置される管状の供給用本体２Ａに、長手方向に沿って複数の噴出口Ｆを形成する形態に構成されている。
そして、空気供給ブロア９及び空気供給ブロア９にて送風される空気を加熱する電気ヒータ１０を備える空気供給部Ｇが設けられ、空気供給部Ｇからの高温空気が、空気供給路１１を通して供給用本体２Ａに供給されるように構成されている。
【００４２】
また、分散供給体２の複数の噴出口Ｆが、高温の空気を、微細な気泡状に噴出するように形成されている。
ちなみに、貯留容器１の大きさに合わせて、供給用本体２Ａの長さが定められることになり、また、一つの供給用本体２Ａを設置するだけでは、貯留容器１に貯留されている媒体液（液体窒素）の全体に高温空気を分散供給できないときには、複数の供給用本体２Ａが並設されることになる。
【００４３】
（粉砕処理手順について）
次に、原料を粉砕処理する手順の一例について説明する。
先ず、液体窒素、原料、及び、粉砕媒体を貯留容器１に投入する投入処理を行う。
この投入処理の具体的形態は、種々変更できるものであるが、例えば、液体窒素供給路５を通して液体窒素を設定量供給しながら、原料供給路３を通して原料を設定量供給し、かつ、粉砕媒体供給路４を通して粉砕媒体を設定量供給する。
【００４４】
次に、空気供給ブロア９及び電気ヒータ１０を作動させて、空気供給部Ｇから分散供給体２に高温空気を供給して、媒体液（液体窒素）の突沸により、高速で流動する粉砕媒体と原料との衝突や原料同士の衝突により、原料を粉砕して微粉化する空気供給処理を、設定時間行う。
【００４５】
その後、粉砕物排出路８を通して、粉砕物（微紛体）を含む媒体液（液体窒素）を排出する排出処理を行う。
ちなみに、排出される媒体液には粉砕媒体も含まれることになるから、比重選別機等の選別装置を用いて、粉砕物（微紛体）と粉砕媒体とを分類することになる。
つまり、媒体液（液体窒素）は貯留容器１から常温の大気中に取り出すと、直ちに気化することになり、粉砕物（微紛体）と粉砕媒体とが残ることになるので、それらを分類することになる。
【００４６】
（まとめ）
以上の通り、本実施形態の湿式粉砕装置は、粉砕対象の粉粒状の原料を液体窒素にて脆化点以下に冷却した状態で、液体窒素を突沸させる高温空気を、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に分散供給して、液体窒素を突沸させて急激に膨張させることにより、粉粒状の原料を粉砕して微粉化することになる。
【００４７】
つまり、液体窒素の急激な膨張により、原料や粉砕媒体が高速で流動することになる結果、粉砕媒体を原料に衝突させることや原料同士を衝突させることにより、原料が粉砕されることになる。
【００４８】
そして、本実施形態の湿式粉砕装置においては、粉砕を行うために複雑な装置を設ける必要がなく、また、攪拌ミルのように多量の電力を消費する機器を設置するものではないため、粉砕用構成の簡素化、電力消費量の減少を図ることができる。
【００４９】
しかも、液体窒素を突沸させる高温空気を、原料及び粉砕媒体を含む媒体液の内部に分散供給することにより、媒体液の各所で均一に液化不活性ガスを突沸させることができるから、原料の全体を均一に粉砕することができる。
【００５０】
さらに、原料及び粉砕媒体を含む媒体液を貯留する貯留容器１を大型に構成しながら、多量の媒体液を一挙に処理することが可能となるものであるから、粉砕処理能力の向上を図ることができる。
【００５１】
〔別実施形態〕
次に、別実施形態を列記する。
（１）上記実施形態においては、液化不活性ガスとして、液体窒素を用いる場合を例示したが、例えば、液体ヘリウム、液体アルゴン、液体二酸化炭素等、他の液化不活性ガスを用いてもよい。
【００５２】
（２）上記実施形態においては、粉砕対象である粉粒状の原料として、低温で脆化する性質のある材料の粉末である場合を例示したが、粉砕対象である粉粒状の原料としては、低温でガラス転移する性質のあるゴム、合成樹脂等の粉粒状の材料を、粉砕対象の原料とすることができる。
【００５３】
（３）上記実施形態においては、不活性ガス、原料、及び、粉砕媒体の夫々を、各別に貯留容器１に投入する場合を例示したが、例えば、不活性ガスとしての液体窒素と原料とを予め混合して、混合液として貯留容器１に投入し、かつ、粉砕媒体を貯留容器１に別途投入するようにする等、不活性ガス、原料、及び、粉砕媒体を貯留容器１に投入する具体構成は各種変更できる。
【００５４】
（４）上記実施形態においては、加熱用流体として、常温の空気を加熱した高温空気を用いる場合を例示したが、常温の空気を、加熱せずにそのまま加熱用流体として用いてもよく、また、空気（高温空気や常温の空気）以外の流体を、加熱用流体として用いることができる。
すなわち、炭酸ガス（２酸化炭素）、窒素ガス、水蒸気等の気体類や、水、アルコール等の液体類を加熱用流体として用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１        貯留容器
２        分散供給体
【図１】
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