(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、
上記外筒とともに少なくとも一部が仕切られた空間を形成する内筒と、
上記内筒に連通して被処理物を投入する投入口と、
上記内筒の下方において回転する円板状の粉砕ロータと、
上記粉砕ロータの周縁に配置した粉砕部と、
上記外筒の下側における上記粉砕ロータの周縁との間に所定の隙間を空けて配置されるライナと、
上記内筒の内部に連通する気流導入口と、
上記内筒と上記外筒との間に形成され、上記粉砕部及びライナで粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹上げ通路とを備えており、
上記粉砕ロータに冷媒を供給させる粉砕ロータ側冷却通路を備え、
上記粉砕ロータ側冷却通路は、上記粉砕ロータに回転一体の回転軸の内部に形成され
上記外筒及び上記内筒には、上記冷媒が流通するジャケットがそれぞれ形成されている
ことを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉砕装置において、
上記内筒の上部に設けられ、上記吹上げ通路から気流搬送された被処理物を分級する分級部を備えている
ことを特徴とする粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂、鉱物等を粉砕ロータ円周に取り付けた粉砕部で粉砕する、粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の粉砕装置として、例えば、特許文献１のように、粉砕室と、この粉砕室の内部に回転自在に設けられた粉砕ロータと、この粉砕ロータの外周部との間に間隙を存して固定配置され粉砕ロータとにより原料を粉砕するライナと、粉砕ロータの上方に配置され粉砕ロータ及びライナにより粉砕されて上方にもたらされた原料のうち所定粒度以下のものを粉砕室の外部に排出する分級ロータと、分級ロータによって排出されない原料を上記間隙の下方にもたらすための循環通路とを備えた粉砕装置が知られている。
【０００３】
このような粉砕装置では、粉砕に伴う発熱により、被処理物及び雰囲気が高温となる。このため、粉砕室の周囲に、この粉砕室を冷却するジャケットを設け、原料の溶融や品質の悪化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４８０５４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の粉砕装置において、特に分級部を備えるものでは、所定の粒子径に達するまで粉砕動作が行われるので、被処理物が高温になりやすい。高温となると、被処理物の展延性が増加して粉砕効率が低下したり、樹脂や食品など熱影響を受けやすい被処理物の場合、製品に悪影響をもたらしたりするおそれがある。
【０００６】
上記特許文献１では、粉砕室の外周にジャケットを設けるようにしているが、粉砕室外周のジャケットだけでは伝熱面積が少なく、被処理物及び雰囲気を冷却するのに十分な熱交換が行われない。
【０００７】
また、液体窒素を用いて被処理物を冷却した上で粉砕する方法もあるが、この液体窒素を供給するためにコストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単かつ廉価な構成で粉砕部及びその周辺を効果的に冷却できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明では、効率的な冷却を行うため機内で最も高温となる、粉砕ロータを冷却するようにした。
【００１０】
具体的には、本発明の粉砕装置は、外筒と、
上記外筒とともに少なくとも一部が仕切られた空間を形成する内筒と、
上記内筒に連通して被処理物を投入する投入口と、
上記内筒の下方において回転する円板状の粉砕ロータと、
上記粉砕ロータの周縁に配置した粉砕部と、
上記外筒の下側における上記粉砕ロータの周縁との間に所定の隙間を空けて配置されるライナと、
上記内筒の内部に連通する気流導入口と、
上記内筒と上記外筒との間に形成され、上記粉砕部及びライナで粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹上げ通路とを備えている。
【００１１】
そして、この粉砕装置は、上記粉砕ロータに冷媒を供給させる粉砕ロータ側冷却通路を備えている。
【００１２】
上記の構成によると、粉砕ロータ側冷却通路を介して粉砕ロータに供給される冷媒により、熱が発生しやすい粉砕部が効果的に冷却されるので、液体窒素を用いなくても粉砕装置に溶融した被処理物が付着するのが防止されるとともに、温度上昇による製品の品質の悪化や被処理物の展延性が増加することによる粉砕効率の低下も防止される。
【００１３】
第２の発明では、第１の発明において、
上記粉砕ロータ側冷却通路は、上記粉砕ロータに回転一体の回転軸の内部に形成されている。
【００１４】
上記の構成によると、できるだけ簡単な構造で、粉砕ロータに冷媒を確実に供給できる。例えば、ロータリジョイントを用いて回転軸内の通路に冷媒を供給するようにすればよい。
【００１５】
第３の発明では、第２の発明において、
上記外筒及び上記内筒には、上記冷媒が流通するジャケットがそれぞれ形成されている。
【００１６】
上記の構成によると、外筒及び内筒内を含めて冷却伝熱面積が大きくなり、被処理物及び雰囲気に対する熱交換が促進され、溶融による被処理物の付着、被処理物の展延性が増加することによる粉砕効率の低下及び製品の品質の悪化が防止される。
【００１７】
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記内筒の上部に設けられ、上記吹上げ通路から気流搬送された被処理物を分級する分級部を備えている。
【００１８】
すなわち、分級部を有するものでは、所定の粒子径に達するまで粉砕動作が行われるので、被処理物が高温になりやすいが、上記の構成によると、少なくとも粉砕ロータ及びその周辺が冷却されるので、被処理物の温度が上がらず、粉砕ロータ及びその周辺に被処理物が付着しにくく、製品の品質が悪化することはない。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、粉砕部が設けられる粉砕ロータに冷媒を供給するようにしたことにより、簡単かつ廉価な構成で粉砕部及びその周辺を効果的に冷却でき、被処理物の展延性が増加することによる粉砕効率の低下及び製品の品質の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る粉砕装置を示す断面図である。
【図２】粉砕装置を含む粉砕システムの概略を示す概要図である。
【図３】分級部を外した粉砕装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
−粉砕システムの構成−
図２は本発明の実施形態の粉砕装置１を含む粉砕システム１０を示し、この粉砕システム１０は、粉砕装置１に原料を供給する供給機２を備えている。供給機２から供給される被処理物としての原料は、供給用ロータリバルブ３を介して粉砕装置１の投入口１１ａに供給されるようになっている。被処理物としては一般的な材料が使用できるが、特にゴム、プラスチック、繊維、食品等の脆性の低い材料が適している。粉砕装置１で粉砕された製品は、バグフィルタ４に供給され、バグフィルタ４の下端に貯留された粉砕製品は、バグフィルタ用ロータリバルブ５を介して取り出すことができるようになっている。バグフィルタ４の下流側には、排気ファン６が接続され、粉砕システム１０内の空気が大気中に排出されるようになっている。粉砕装置１の下側には、駆動部７が設けられている。
【００２３】
図１〜図３に示すように、粉砕装置１は、円筒状の外筒１ａを有し、その内部に、それよりも小径の円筒状の内筒１ｂが同軸上に固定されている。内筒１ｂの内部の内部空間１１に上記投入口１１ａから延びる管が連通している。外筒１ａの下部の接線方向に、気流導入口１１ｂが中心軸に対称に２か所形成されている。なお、図１では、外筒１ａの下部は、フランジで分割されているが、必ずしも分割されていなくてもよい。また、気流導入口１１ｂは１か所でもよく、必ずしも接線方向に形成する必要もない。
【００２４】
図１に示すように、内部空間１１の下部には、円板状の粉砕ロータ１２が回転するようになっている。そして、内部空間１１の下方には、円筒状の粉砕用ライナ１７が固定されている。粉砕ロータ１２の形状は特に限定されないが、粉砕ロータ１２は、中心に回転軸１２ａを有し、この回転軸１２ａに粉砕装置１の下方に設けた駆動部７の粉砕用電動モータ１３（図２にのみ示す）の動力が伝動ベルト７ａ等により伝達されて回転されるように構成されている。粉砕ロータ１２の外周には、先端が粉砕用ライナ１７に近接するように、複数の粉砕部１８が取り付けられている。粉砕部１８は、被処理物を打ち砕くハンマー状のものでもよいし、被処理物を切断する複数の粉砕刃を有するものでもよい。
【００２５】
また、図１及び図２に示すように、内筒１ｂの上部には、吹上げ通路１ｃからの被処理物を旋回させ、所定粒度に達していない被処理物を落下させて内筒１ｂの内側に還流させる役割を果たす分級部１６が配置されている。分級部１６は、分級ロータ１６ｂの回転数によって分級する粒度を調整することができる。
【００２６】
図１及び図３に示すように、分級部１６と粉砕ロータ１２の間において、内筒１ｂに連通するように、被処理物を投入する投入口１１ａが設けられている。投入口１１ａは、外筒１ａに対して適度な投入角を有するように挿入された円筒体の内部に形成され、外筒１ａを通過して内筒１ｂと連通している。一方、分級部１６の下端中心からは被処理物を排出する排出口１１ｃを形成する排出管が下方へ延びた後、折れ曲がり、内筒１ｂ及び外筒１ａを通過して側方へ延びている。
【００２７】
気流導入口１１ｂからの気流は、所定の通路を通過して粉砕ロータ１２へ向かい、被処理物を舞い上げながら外筒１ａとその内部を区切る内筒１ｂとの間に形成した吹上げ通路１ｃを通って上方の分級部１６へ気流搬送され、分級部１６の作用によって所定の粒度の被処理物が排出口１１ｃを通って装置外へ排出されるようになっている。一方、所定の粒度に達していないものは、粉砕ロータ１２で再粉砕されるようになっている。
【００２８】
本発明の特徴として、外筒１ａ及び内筒１ｂの内部には、冷媒としての冷却水３１が流通するウォータージャケット３２ａ，３２ｂ，３２ｃがそれぞれ形成されている。冷却水３１は、図２に示すように、冷却装置３０から供給される。外筒ウォータージャケット３２ａは、外筒１ａ内に形成された密閉空間を有し、内筒ウォータージャケット３２ｂは、内筒１ｂに形成された密閉空間を有する。ライナ側ウォータージャケット３２ｃは、外筒１ａ下部の粉砕用ライナ１７の外周に設けられた密閉空間を有する。いずれも例えばステンレス鋼板等を溶接等で接合して形成される。図示は省略するが、これらのウォータージャケット３２ａ，３２ｂ，３２ｃには、それぞれ冷却水入口３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、冷却水出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃがそれぞれ冷却水が効率よく流れる位置に形成され、上記冷却装置３０に接続されている。
【００２９】
また、回転軸１２ａの中心にも粉砕ロータ側冷却通路としての粉砕ロータ側ウォータージャケット３２ｄが形成されている。例えば、中心に冷却水入口３３ｄが形成され、その半径方向外側に一対の冷却水出口３４ｄが形成されている。粉砕ロータ側ウォータージャケット３２ｄは、回転軸１２ａを形成するときに、丸鋼や鋼管を機械加工する等により形成すればよい。冷却水入口３３ｄと冷却水出口３４ｄは、ロータリジョイント３５を介して上記冷却装置３０と接続されている。
【００３０】
冷却水３１は、例えば、冷却装置３０で３℃程度に冷却された状態で冷却水配管３６を通って冷却水入口３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに供給され、温度が高くなった冷却水３１は、冷却水出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから冷却水配管３６を通って冷却装置３０に回収され、再び冷却されるようになっている。
【００３１】
−粉砕システムの作動−
このように構成した粉砕システム１０では、冷却装置３０から冷却水配管３６を通って冷却水３１が循環される。具体的には、外筒ウォータージャケット３２ａ、内筒ウォータージャケット３２ｂ、ライナ側ウォータージャケット３２ｃ及び粉砕ロータ側ウォータージャケット３２ｄの４か所に冷却水３１が供給される。
【００３２】
そして、供給機２に投入された被処理物は、供給機２より投入口１１ａへ投入され、粉砕ロータ１２上へ落下する。本実施形態では、被処理物は、液体窒素などで強制的に冷却されることはないが、外筒ウォータージャケット３２ａ及び内筒ウォータージャケット３２ｂによって、投入口１１ａの周りは効果的に冷やされているので、温度が高くなると付着しやすい被処理物であっても、外筒１ａや内筒１ｂの内面に付着しにくい。
【００３３】
次いで、被処理物は、遠心力で半径方向外側へと運ばれた後、回転する粉砕部１８と衝突し、又は粉砕部１８と粉砕用ライナ１７との間で粉砕される。この間に、粉砕部１８、粉砕ロータ１２、粉砕用ライナ１７及びその周辺は、衝突、摩擦等により運転前よりも加熱される。しかし、外筒ウォータージャケット３２ａ及び内筒ウォータージャケット３２ｂによって、外筒１ａ及び内筒１ｂ内の空気が冷却されるだけでなく、回転軸１２ａ内の粉砕ロータ側ウォータージャケット３２ｄを循環する冷却水によって粉砕ロータ１２の円板部分が効果的に冷却されている。このため、粉砕部１８を含む粉砕ロータ１２全体の温度が高くならず、被処理物が付着しにくい。しかも、ライナ側ウォータージャケット３２ｃによって、粉砕用ライナ１７及びその周辺が効果的に冷却されるので、粉砕用ライナ１７の温度も高くならず、被処理物が付着しにくく、被処理物の展延性が増加して粉砕効率が下がることも防止できる。
【００３４】
次いで、被処理物は、気流導入口１１ｂからの気流によって吹上げ通路１ｃを通って分級部１６へと搬送される。このとき、外筒１ａと内筒１ｂとの内部を流通する冷却水３１により、吹上げ通路１ｃ内の空気が効果的に冷却されているので、被処理物の温度が高くなりすぎない。
【００３５】
この分級部１６では、所定の大きさの被処理物のみが通過し、排出口１１ｃから排出される。粉砕が十分でない被処理物は自重により粉砕ロータ１２へ落下して、再度粉砕される。
【００３６】
次いで、粉砕装置１で粉砕された製品は、バグフィルタ４に供給され、バグフィルタ４の下端に粉砕製品が貯留される。そして、バグフィルタ用ロータリバルブ５を介して粉砕製品を取り出す。取り出した製品は、冷却水３１による冷却効果により高温にならないので、熱の影響を受けやすい樹脂や食品であっても、熱による品質悪化を避けることができる。
【００３７】
したがって、本実施形態によると、粉砕部１８が設けられる粉砕ロータ１２に冷却水３１を供給したことにより、簡単かつ廉価な構成で粉砕部１８だけではなく、外筒１ａや内筒１ｂ内を効果的に冷却でき、被処理物の展延性が増加することによる粉砕効率の低下及び製品の品質の悪化を防止できる。
【００３８】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３９】
すなわち、上記実施形態では、外筒ウォータージャケット３２ａ、内筒ウォータージャケット３２ｂ、ライナ側ウォータージャケット３２ｃ及び粉砕ロータ側ウォータージャケット３２ｄの全てを設けることで広範囲での冷却を可能にしているが、少なくとも粉砕ロータ側ウォータージャケット３２ｄが設けられていればよく、外筒ウォータージャケット３２ａ、内筒ウォータージャケット３２ｂ及びライナ側ウォータージャケット３２ｃのうちいずれかが欠けていてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、電動モータ１６ａに駆動される分級部１６を設け、分級ロータ１６ｂの回転数によって分級する粒度を調整するようにしているが、動力を使わないで流入する風速を調整することにより、粒度を調整するサイクロン式分級機としてもよい。また、分級部１６は必ずしも必要ではなく、設けない場合には、粉砕装置１の上部に排出口１１ｃを設ければよい。その場合でも、少なくとも粉砕ロータ１２及びその周辺が冷却されるので、被処理物の温度が上がらず、粉砕ロータ１２及びその周辺に付着せず、被処理物の展延性が増加して粉砕効率が下がることを防止でき、品質も悪化しない。
【００４１】
また、上記実施形態では、粉砕用ライナ１７の内周面に凹凸を設けていないが、凹凸はあってもよい。粉砕部１８に衝突して粉砕ロータ１２の接線方向へ飛散した被処理物が、粉砕用ライナ１７の凹凸に衝突して粉砕ロータ１２側へ帰ってくるため粉砕効率が向上する。この場合も粉砕ロータ１２が効果的に冷却されるので、被処理物の温度が上がらず、粉砕ロータ１２及びその周辺に付着せず、被処理物の展延性が増加して粉砕効率が下がることを防止でき、品質も悪化しない。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、冷媒は、冷却水３１としているが、それに限定されず、ブライン液などの不凍性の液体でもよい。
【００４３】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１      粉砕装置
１ａ    外筒
１ｂ    内筒
１ｃ    吹上げ通路
２      供給機
３      供給用ロータリバルブ
４      バグフィルタ
５      バグフィルタ用ロータリバルブ
６      排気ファン
７      駆動部
７ａ    伝動ベルト
１０      粉砕システム
１１      内部空間
１１ａ    投入口
１１ｂ    気流導入口
１１ｃ    排出口
１２      粉砕ロータ
１２ａ    回転軸
１３      粉砕用電動モータ
１６      分級部
１６ａ    電動モータ
１６ｂ    分級ロータ
１７      粉砕用ライナ（ライナ）
１８      粉砕部
３０      冷却装置
３１      冷却水（冷媒）
３２ａ    外筒ウォータージャケット
３２ｂ    内筒ウォータージャケット
３２ｃ    ライナ側ウォータージャケット
３２ｄ    粉砕ロータ側ウォータージャケット（粉砕ロータ側冷却通路）
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ    冷却水入口
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ    冷却水出口
３５      ロータリジョイント
３６      冷却水配管
【図１】
0006567380.tif 000002
【図２】
0006567380.tif 000003
【図３】
0006567380.tif 000004