(57)【要約】【課題】設備が摩耗せず、素材が汚染されるのを有効に防ぐことができる超音速衝撃式粉砕機を提供する。【解決手段】  超音速衝撃式粉砕機１００は、本体１０及び少なくとも２つの原料投入ユニット２０を備える。本体１０は、内部に設けられた粉砕室１１と、外周側にそれぞれ設けられ、粉砕室１１にそれぞれ連通した少なくとも２つの入口部１２及び少なくとも１つの出口部１３とを有する。原料投入ユニット２０は、本体１０の入口部１２にそれぞれ設けられ、内部に原料搬送通路２１を有し、原料搬送通路２１は、一方の端部に設けられた原料供給口２２及び気流供給口２３と、他方の端部に設けられた原料投入口２４とを有し、原料投入口２４を有する端部が入口部１２に向かって延伸される。原料投入ユニット２０の原料投入口２４の前端は、少なくとも１つの気流圧縮口２５を有する。本体１０の両端にはそれぞれの中心軸線が重なる入口部１２がそれぞれ設けられる。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
本体及び少なくとも２つの原料投入ユニットを備える超音速衝撃式粉砕機であって、
前記本体は、内部に設けられた粉砕室と、外周側にそれぞれ設けられ、前記粉砕室にそれぞれ連通した少なくとも２つの入口部及び少なくとも１つの出口部とを有し、
前記原料投入ユニットは、前記本体の前記入口部にそれぞれ設けられ、内部に原料搬送通路を有し、前記原料搬送通路は、一方の端部に設けられた原料供給口及び気流供給口と、他方の端部に設けられた原料投入口とを有し、前記原料投入口を有する端部が前記入口部に向かって延伸し、
前記原料投入ユニットの前記原料投入口の前端は、少なくとも１つの気流圧縮口を有することを特徴とする超音速衝撃式粉砕機。
【請求項２】
前記本体の両端には、それぞれの中心軸線が重なる前記入口部がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項３】
前記入口部は、前記出口部に対して斜めに前記本体に設けられ、
前記入口部の中心軸線は、前記出口部の中心軸線と前記粉砕室内で交差することを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項４】
前記気流圧縮口は、前記原料投入口の前端を取り囲むように設けられることを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項５】
前記気流圧縮口の内径は、前記原料投入口の口径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項６】
前記原料投入ユニットは、前記原料投入口の中心軸方向で互いに連通するように設けられた少なくとも２つの前記気流圧縮口を有することを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項７】
前記本体の前記粉砕室の内壁の前記出口部に隣接した箇所には、複数の粉砕部材が千鳥状に突設されていることを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項８】
前記粉砕部材はブレードであることを特徴とする請求項７に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項９】
前記出口部には、負圧が発生することを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【請求項１０】
前記本体の外周側には、複数の前記出口部を有するとともに円筒状に形成された延伸部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音速衝撃式粉砕機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、超音速衝撃式粉砕機に関するものであり、さらに詳しくは、粉砕対象の原料を気流により超音速の速度で互いに衝突させることにより微細化する超音速衝撃式粉砕機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノ粒子は、光学特性、熱特性、磁気特性及び力学特性を有し、所望の効果を得るために、ナノ顔料、ナノインク、浴室設備、光触媒、機能性繊維、食材などの製品に利用されている。例えば、ナノ粒子により製造された浴室設備が、好ましい耐汚染性を有することなどから、ナノ粒子の利用は注目を集めている。
従来、ナノ粒子の製造技術において、図１に示すように、ボールによる衝撃式の粉砕方法を用いるボールミル３００が開発されている。ボールミル３００は、同じ方向に回転する１組のローラ３０１を有する。ローラ３０１には、スチール製又はセラミック製のドラム３０２が設けられ、ユーザーは、複数のボール３０３（スチールボール又はセラミックボール）を、原料２００とともに、ドラム３０２の中に投入する。ローラ３０１の作動に連動してドラム３０２が回転し始めると、ボール３０３及び原料２００が、遠心力によりドラム３０２の内壁に張り付き、ドラム３０２の回転とともに上動する。ボール３０３及び原料２００は、一定の高さまで上動し、引力が遠心力を上回ったとき、自由落下の力により落下することにより、位置エネルギーが運動エネルギーに変化し、ボール３０３により原料２００に衝撃が加えられる。原料２００は、衝撃を受けて粉砕され、粉末状になる。
【０００３】
しかしながら、ボールミル３００の回転速度は、制御が容易でなく、回転速度が速すぎると、遠心力が大きくなるため、ボール３０３は、ドラム３０２の内壁に張り付いたままの状態になり、自由落下して原料２００を衝撃粉砕することができないことがある。また、回転速度が遅すぎると、ボール３０３は、ドラム３０２の回転に連動して上動しないため、位置エネルギーを得ることができず、原料２００に衝撃を加えることができない。上述の問題を解決するために、図２に示すように、気流式の粉砕方法を用いたジェットミル４００が開発されている。このジェットミル４００は、本体４０１を有する。本体４０１内部には、粉砕室４０２が設けられ、複数のジェットノズル４０３及び原料供給ノズル４０４が粉砕室４０２に周設される。これにより、ユーザーが、原料供給ノズル４０４を介して粉砕室４０２に原料２００を投入し、圧縮された気体が、ジェットノズル４０３を介して、音速よりも数倍速い超音速の速さで粉砕室４０２に噴射されることにより、原料２００が噴射された気流の衝撃を受け、原料２００同士が衝突することにより、粉砕されて粉末状になる。
【０００４】
しかしながら、原料２００は、超音速により粉砕室４０２内で衝突して粉砕されるため、原料供給ノズル４０４及び粉砕室４０２の内壁が原料２００により摩耗されるだけでなく、摩擦により多くの熱が発生するため、ジェットミル４００は、冷却装置を別に設置して冷却を行う必要がある。特に、原料２００は、粉砕室４０２の内壁と摩擦されるため、粉砕室４０２の内壁が摩耗して本体４０１の成分が付着し、原料２００が汚染される虞があるため、これら従来技術の問題点を改善することができる超音速衝撃式粉砕機が求められていた。
【０００５】
かかる状況下において、特公昭６２−２４４８１号公報（以下、「特許文献１」という。）には、融解金属流を微粒化槽にて多重衝突方式を用いて粉末の損失を最小にして微細化する方法が記載されている。
【０００６】
しかし、二方向から噴射させた原料粒子を互いに衝突させて微粒化する点については開示がない。
【特許文献１】特公昭６２−２４４８１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本考案の課題は、設備内壁が摩耗せず、粉砕対象の素材が汚染されるのを有効に防ぐことができる超音速衝撃式粉砕機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本考案者は、前記の本考案の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、粉砕対象の原料を相対する位置に設けた二つの原料投入ユニットから約３００ｍ〜約４００ｍ／ｓもの超音速の速度で粉砕帯域に噴射し、原料を互いに衝突させて微細化することにより、粉砕室の内壁の摩耗を防止できることに着目し、かかる知見に基いて本考案に想到した。
【０００９】
なお、本考案に係る衝撃式粉砕機の超音速の速度については、特に限定するものではないが、高速度で処理するという意味で前記の速度を採用することが好ましい。
【００１０】
かくして、上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、本体及び少なくとも２つの原料投入ユニットを備える超音速衝撃式粉砕機であって、前記本体は、内部に設けられた粉砕室と、外周側にそれぞれ設けられ、前記粉砕室にそれぞれ連通した少なくとも２つの入口部及び少なくとも１つの出口部とを有し、前記原料投入ユニットは、前記本体の前記入口部にそれぞれ設けられ、内部に原料搬送通路を有し、前記原料搬送通路は、一方の端部に設けられた原料供給口及び気流供給口と、他方の端部に設けられた原料投入口とを有し、前記原料投入口を有する端部が前記入口部に向かって延伸し、前記原料投入ユニットの前記原料投入口の前端は、少なくとも１つの気流圧縮口を有することを特徴とする超音速衝撃式粉砕機が提供される。
【００１１】
前記本体の両端には、それぞれの中心軸線が重なる前記入口部がそれぞれ設けられることが好ましい。
【００１２】
前記入口部は、前記出口部に対して斜めに前記本体に設けられ、前記入口部の中心軸線は、前記出口部の中心軸線と前記粉砕室内で交差することが好ましい。
【００１３】
前記気流圧縮口は、前記原料投入口の前端を取り囲むように設けられることが好ましい。
【００１４】
前記気流圧縮口の内径は、前記原料投入口の口径より大きいことが好ましい。
【００１５】
前記原料投入ユニットは、前記原料投入口の中心軸方向で互いに連通するように設けられた少なくとも２つの前記気流圧縮口を有することが好ましい。
【００１６】
前記本体の前記粉砕室の内壁の前記出口部に隣接した箇所には、複数の粉砕部材が千鳥状に突設されていることが好ましい。
【００１７】
前記粉砕部材はブレードであることが好ましい。
【００１８】
前記出口部には、負圧が発生することが好ましい。
【００１９】
前記本体の外周側には、複数の前記出口部を有するとともに円筒状に形成された延伸部が設けられていることが好ましい。
【考案の効果】
【００２０】
本考案は、前記の通りの構成からなり、噴射された原料粒子が直接、粉砕室の内壁に衝突することが回避されるので、内壁の摩耗を防止することができる。また、内壁の摩耗を防止することができることから、内壁の摩耗物による原料粒子の汚染も防止することができる。
かかる効果を奏する点より、装置の長期間にわたる維持可能な観点から本考案の実用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のボールミルを使用する粉砕の状態を示す断面図である。
【図２】従来のジェットミルを使用する粉砕の状態を示す断面図である。
【図３】本考案の第１実施形態による超音速衝撃式粉砕機を示す断面図である。
【図４】本考案の第１実施形態による超音速衝撃式粉砕機の部分断面図である。
【図５】本考案の第１実施形態による超音速衝撃式粉砕機が設備に接続された状態を示す断面図である。
【図６】本考案の第１実施形態による超音速衝撃式粉砕機の使用状態を示す部分断面図である。
【図７】本考案の第１実施形態による超音速衝撃式粉砕機の使用状態を示す断面図である。
【図８】本考案の第２実施形態による超音速衝撃式粉砕機の断面図である。
【図９】本考案の第３実施形態による超音速衝撃式粉砕機の断面図である。
【図１０】本考案の第４実施形態による超音速衝撃式粉砕機の断面図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本考案の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、これらによって本考案が限定されるものではない。
【００２３】
（第１実施形態）
図３及び図４を参照する。図３及び図４に示すように、本考案の一実施形態による超音速衝撃式粉砕機１００は、少なくとも本体１０及び少なくとも２つの原料投入ユニット２０から構成される。
【００２４】
本体１０は、内部に粉砕室１１を有し、本体１０の外周側には粉砕室１１にそれぞれ連通する少なくとも２つの入口部１２及び少なくとも１つの出口部１３とが設けられる。本考案の第１実施形態による本体１０は、２つの入口部１２及び出口部１３を有する。入口部１２は、中心軸線が重なるように、本体１０の両端にそれぞれ設けられ、出口部１３は、二つの入口部１２の中間に位置するように本体１０の外周側に設けられる。
【００２５】
原料投入ユニット２０は、原料搬送通路２１を有し、本体１０の入口部１２に設けられる。原料搬送通路２１は、一方の端部に、原料供給口２２及び気流供給口２３が設けられ、他方の端部に、原料投入口２４を有する。原料投入口２４を有する端部は、入口部１２に向かって延伸される。また、原料投入ユニット２０は、原料投入口２４の前端に少なくとも１つの気流圧縮口２５を有する。気流圧縮口２５は、内径が原料投入口２４の口径よりも大きく、原料投入口２４の前端を取り囲むように設けられる。第１実施形態の超音速衝撃式粉砕機１００は、原料投入ユニット２０を２つ有し、原料投入ユニット２０は、原料投入口２４の中心軸方向に、互いに連通する２つの気流圧縮口２５を有する。
【００２６】
図５を参照する。図５に示すように、超音速衝撃式粉砕機１００は、原料供給機３０、気流供給機４０、多段式風力分級機５０、粉体捕集機６０及びブロワー７０に接続される。原料供給機３０は、原料投入ユニット２０の原料供給口２２に接続され、原料２００を原料搬送通路２１に供給するために用いる。気流供給機４０は、原料投入ユニット２０の気流供給口２３と、気流圧縮口２５と、に連通し、原料搬送気流を気流供給口２３に供給し、高圧気流を気流圧縮口２５に供給するために用いる。多段式風力分級機５０は、本体１０の出口部１３と、原料投入ユニット２０と、に接続し、ユーザーの設定に合わせて原料２００の粒体を濾過して分級するために用いる。粉体捕集機６０は、多段式風力分級機５０に接続し、多段式風力分級機５０が濾過により分級した原料２００を捕集するために用いる。ブロワー７０は、粉体捕集機６０に接続し、ユーザーの設定に合わせて、粉体捕集機６０の真空引きを行い、本体１０に設けられた出口部１３に負圧を発生させる。
【００２７】
図６及び図７を参照する。図６及び図７に示すように、超音速衝撃式粉砕機１００を図５に示すように接続した場合、原料供給機３０が、原料２００を原料供給口２２を介して原料搬送通路２１内に供給するとともに、気流供給機４０が、原料搬送気流を供給することにより、原料搬送気流に乗った原料２００が、ゆっくりと原料投入口２４に向かって搬送される。また、気流供給機４０が、高圧気流を気流圧縮口２５にまで供給し、気流圧縮口２５を通過した高圧気流の流速が、粉砕室１１に向かうほど速度を増すことにより、原料搬送気流が次第に加速される。速度が超音速（約３００〜４００ｍ／ｓ）に達した原料搬送気流が、入口部１２から粉砕室１１に噴射されると、原料投入ユニット２０が本体１０の両端にそれぞれ対応するように設けられているため、原料投入ユニット２０の噴射した原料搬送気流同士が、粉砕室１１内で衝突する。原料搬送気流に乗って搬送された原料２００は、高速衝突により粉砕されて粉末状になると、出口部１３の箇所に発生する負圧により吸引され、出口部１３に向かって流動し、多段式風力分級機５０内に流入して分級が行われる。原料２００の粒径が、ユーザーの設定した粒径のサイズよりも大きければ、原料２００は、原料投入ユニット２０内に還流して再び衝突を繰り返し、原料２００の粒径が、ユーザーの設定した粒径のサイズよりも小さければ、粉体捕集機６０内に流入し、捕集される。上述の構造により、原料２００を有効に衝突させ、粉末状に粉砕することができる。
【００２８】
さらに、原料２００は、原料搬送通路２１をゆっくりと通過する上、気流圧縮口２５の内径が原料投入口２４の口径よりも大きいため、原料投入口２４を通過するとき、高圧気流により包まれ、超音速で粉砕室１１に直接流入して衝突する。上述の構造により、原料投入ユニット２０及び粉砕室１１の内壁は、原料２００により摩耗されないため、設備の耐久性を向上させるだけでなく、原料２００が汚染されるのを有効に防ぐことができる。
【００２９】
さらに、原料２００は、原料投入ユニット２０及び粉砕室１１の内壁と摩擦を起こさないため、超音速衝撃式粉砕機１００の温度が、摩擦による熱の影響を受けて大幅に上昇することがない上、気流は高速で流動すると温度が大幅に下降するため、原料搬送気流は、超音速で粉砕室１１に噴射されるとき、本体１０を冷却することができる。これにより、本体１０は、冷却装置を別に設置する必要がなく、超音速衝撃式粉砕機１００を、例えば食材などの、粉砕による温度の影響を受けやすい原料２００に利用しても、原料２００が高温により変質することがない。
【００３０】
さらに、原料２００の粒径は、サイズと重量とが比例するため、粒体が大きい原料２００ほど重量が大きくなる。そのため、ユーザーは、ブロワー７０により出口部１３の箇所の負圧の大きさを調整することにより、負圧により吸引される原料２００の粒径を制御することができる。これにより、原料２００は、ユーザーの設定した粒径よりも小さければ、負圧により多段式風力分級機５０に吸引され、ユーザーの設定した粒径よりも大きければ、粉砕室１１内に落下し、再び衝突を行う。
【００３１】
（第２実施形態）
図８を参照する。図８に示すように、本考案の第２実施形態による本体１０の粉砕室１１の内壁には、複数の粉砕部材１４が千鳥状に突設されている。粉砕部材１４は、第２実施形態では、ブレードでもよく、原料２００が、負圧による吸引を受けて出口部１３に向かって流動するとき、粉砕部材１４と衝突してさらに粉砕されてさらに小さな粒径の粉末状となるため、超音速衝撃式粉砕機１００の粉砕効果を向上させることができる。本考案の第２実施形態による超音速衝撃式粉砕機１００は、上述の点だけが、第１実施形態と異なるため、同じ部分についてはここでは繰り返して述べない。
【００３２】
（第３実施形態）
図９参照する。図９に示すように、本考案の第３実施形態による本体１０は、出口部１３に対して斜めに設けられた２つの入口部１２を有する。入口部１２は、粉砕室１１内で、中心軸線が出口部１３の中心軸線と交差する位置に設けられているため、原料投入ユニット２０が、原料搬送気流を噴射すると、原料搬送気流同士が互いに衝突し、搬送した原料２００を高速で衝突粉砕させて粉末状にする。本考案の第３実施形態による超音速衝撃式粉砕機１００は、上述の点だけが、第１実施形態と異なるため、同じ部分についてはここでは繰り返して述べない。
【００３３】
（第４実施形態）
図１０を参照する。図１０に示すように、本考案の第４実施形態による本体１０は、外周側に、円筒状の延伸部１５を有する。延伸部１５には複数の出口部１３が設けられるため、原料２００が高速で衝突することにより破砕されて粉末状になると、粉末状の原料２００が出口部１３を介して粉砕室１１から排出される。本考案の第４実施形態による超音速衝撃式粉砕機１００は、上述の点だけが、第１実施形態と異なるため、同じ部分についてはここでは繰り返して述べない。
【００３４】
以上、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  本体
１１  粉砕室
１２  入口部
１３  出口部
１４  粉砕部材
１５  延伸部
２０  原料投入ユニット
２１  原料搬送通路
２２  原料供給口
２３  気流供給口
２４  原料投入口
２５  気流圧縮口
３０  原料供給機
４０  気流供給機
５０  多段式風力分級機
６０  粉体捕集機
７０  ブロワー  
１００  超音速衝撃式粉砕機
２００  原料
３００  ボールミル
３０１  ローラ
３０２  ドラム
３０３  ボール
４００  ジェットミル
４０１  本体
４０２  粉砕室
４０３  ジェットノズル
４０４  原料供給ノズル
【図１】
0003170250.tif 000003
【図２】
0003170250.tif 000004
【図３】
0003170250.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003170250.tif 000007
【図６】
0003170250.tif 000008
【図７】
0003170250.tif 000009
【図８】
0003170250.tif 000010
【図９】
0003170250.tif 000011
【図１０】
0003170250.tif 000012