(57)【要約】【課題】沈降性の高い粒子を粉砕処理する場合等でも、内部に固形物の滞積を起こすことのないメディア攪拌型湿式粉砕機を提供する。【解決手段】両端が閉塞された筒状の粉砕容器１２と、粉砕容器１２を内側室２１と外側室２２とに区画する筒状のセパレータ２０と、内側室２１内に回転可能に設けられる攪拌部材３０とを備えるメディア攪拌型湿式粉砕機１０であって、内側室２１が、処理物の供給口となる内外を連通するノズル１７を備え、外側室２２が、処理物の排出口又は供給口となる内外を連通する複数個のノズル１８ａ、１８ｂを備えている手段を採用している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が閉塞された筒状の粉砕容器と、
前記粉砕容器を内側室と外側室とに区画する筒状のセパレータと、
前記内側室内に回転可能に設けられる攪拌部材とを備えるメディア攪拌型湿式粉砕機であって、
前記内側室が、処理物の供給口となる内外を連通するノズルを備え、
前記外側室が、処理物の排出口又は供給口となる内外を連通する複数個のノズルを備えていることを特徴とする粉砕機。
【請求項２】
前記外側室が、複数の排出口を備えていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
【請求項３】
前記攪拌部材が、複数のロータを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕機。
【請求項４】
前記攪拌部材が、逆転可能であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の粉砕機。
【請求項５】
前記外側室が、前記外側室内の処理物を強制循環するために、内部循環ポンプを備えた内部循環ラインを有していることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の粉砕機。
【請求項６】
前記内部循環ライン用の供給口及び排出口となる前記ノズルが、前記外側室に対して接線方向に取付けられていることを特徴とする請求項５に記載の粉砕機。
【請求項７】
前記内部循環ラインが、前記外側室内を洗浄するために、洗浄液の入口及び出口を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の粉砕機。
【請求項８】
前記内部循環ラインが、処理物を冷却するために、熱交換器を備えていることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の粉砕機。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の粉砕機、処理物のサービスタンク及び循環ポンプを循環ラインで接続したことを特徴とする粉砕処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に粉砕・分散処理を行うメディア攪拌型湿式粉砕機に関し、特に、沈降性のスラリー、高粘度のスラリー、又は静置により固化又は高粘度化するスラリーの処理に適したメディア攪拌型湿式粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
メディア攪拌型湿式粉砕機は、インク、塗料、セラミック、金属、無機物、有機物、磁性体、顔料、医薬品等の分野において、粉砕処理や分散処理に広く用いられている。メディア攪拌型湿式粉砕機には多くの種類があるが、その一つに、特許文献１に記載された粉砕機が知られている。
【０００３】
このメディア攪拌型湿式粉砕機は、多くの場合図９に示すような処理システムで使用されている。すなわち、処理システム１４０は、粉砕機１１０と処理物のサービスタンク１４１及び循環ポンプ１４２を、循環ライン１４３で接続したものである。サービスタンク１４１に投入された処理物は、循環ポンプ１４２によって循環ライン１４３を循環し、粉砕機１１０によって繰り返し粉砕処理を受けることになる。この結果、系内の処理物全体について粉砕処理が進行し、次第に粒子の微細化が進行することになる。
【０００４】
このメディア攪拌型湿式粉砕機１１０は、図１０に示すように、両端が閉塞された筒状の粉砕容器１１２と、粉砕容器１１２の内部を内外２室（内側室１２１と外側室１２２）に区画するように設けられる円筒状のセパレータ１２０と、粉砕容器１１２の内側室１２１内に回転可能に設けられる攪拌部材１３０とを備えている。
【０００５】
粉砕容器１１２は、一端が閉塞された筒状の容器本体１１３と、容器本体１１３の他端開口部を閉塞する円板状の蓋１１６とから構成されている。蓋１１６の中央部にはノズル１１７が設けられている。すなわち、内側室１２１は、処理物の供給口となる内外を連通するノズル１１７を備えていることになる。また、容器本体１１３の筒状部にはノズル１１８が設けられている。この結果、外側室１２２は、処理物の排出口となるノズル１１８を備えていることになる。そして、容器本体１１３の閉塞されている一端中央部には、容器本体１１３の内外を連通する筒状のボス１１４が設けられ、シール部材１１５を介して攪拌部材１３０の駆動軸１３１が装着されている。
【０００６】
セパレータ１２０は、メディアと処理物とを分離するための構造部品である。その構造は、２つのベースリング１２３ａ、１２３ｂの間に、複数の支持軸１２４が同一円周上に配置されており、この支持軸１２４を介して、複数のリング１２５と複数の環状スペーサ１２６が交互に配置されている。すなわち、リング１２５は複数の支持軸１２４に内接して設けられ、環状スペーサ１２６は支持軸１２４に挿通されて取付けられている。
【０００７】
このような型式のセパレータ１２０は、分離が確実であると共に、形状が簡単で使い易いという利点がある。また、流れ方向の厚みを薄くすることができるので、目詰まりを起こし難く、圧力損失を低く抑えることができる利点もある。
しかしながら、リング１２５を複数の支持軸１２４に内接して設けるために、リング１２５の外側から容器本体１１３の筒状部内壁までの距離が大きくなり、外側室１２２が必要以上に大きく形成される。
【０００８】
このため、沈降性の高い粒子を粉砕処理するような場合には、固形物の滞積を起こすという問題がある。例えば、容器本体１１３の筒状部内壁では、その下部に滞積を起こし易い。また、リング１２５の外周部では、その上部又は支持軸１２４の周辺に滞積を起こし易い。この結果、沈降していた粗粒が、処理の途中で浮上して最終製品に混入するという問題がある。
【０００９】
また、高粘度の処理物や、静置することにより固化又は高粘度化する処理物の場合には、処理の終わりに機内に残留する滞積物が、処理を繰り返す度に増加して行き、最終的に閉塞に至るという問題がある。これを防ぐために、処理の最後に洗浄運転を行うのであるが、十分に洗浄することが困難であり、品替えのときに前回の処理物が混入するという問題もある。さらに、攪拌部材が複数のロータを備えるような場合には、外側室は一層大きくなるので、これらの問題が一層顕著になっている。
【特許文献１】特開２００５−１２５１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的とするところは、沈降性の高い粒子を粉砕処理する場合でも、内部に固形物の滞積を起こすことのないメディア攪拌型湿式粉砕機を提供することである。また、高粘度の処理物や、静置することにより固化又は高粘度化するような処理物の場合にも、滞積物が増加することのないメディア攪拌型湿式粉砕機を提供することである。また、内部を十分に洗浄することが可能なメディア攪拌型湿式粉砕機を提供することである。さらに、これらの処理物に対して好適な粉砕処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、両端が閉塞された筒状の粉砕容器と、前記粉砕容器を内側室と外側室とに区画する筒状のセパレータと、前記内側室内に回転可能に設けられる攪拌部材とを備えるメディア攪拌型湿式粉砕機であって、前記内側室が、処理物の供給口となる内外を連通するノズルを備え、前記外側室が、処理物の排出口又は供給口となる内外を連通する複数個のノズルを備えている手段を採用している。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項１に記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記外側室が、複数の排出口を備えている手段を採用している。また、本発明の請求項３に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項１又は２に記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記攪拌部材が、複数のロータを備えている手段を採用している。また、本発明の請求項４に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項１乃至３の何れかに記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記攪拌部材が、逆転可能である手段を採用している。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項１乃至４の何れかに記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記外側室が、前記外側室内の処理物を強制循環するために、内部循環ポンプを備えた内部循環ラインを有している手段を採用している。
【００１４】
また、本発明の請求項６に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項５に記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記内部循環ライン用の供給口及び排出口となる前記ノズルが、前記外側室に対して接線方向に取付けられている手段を採用している。また、本発明の請求項７に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項５又は６に記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記内部循環ラインが、前記外側室内を洗浄するために、洗浄液の入口及び出口を備えている手段を採用している。また、本発明の請求項８に係るメディア攪拌型湿式粉砕機は、請求項５乃至７の何れかに記載のメディア攪拌型湿式粉砕機において、前記内部循環ラインが、処理物を冷却するために、熱交換器を備えている手段を採用している。また、本発明の請求項９に係る粉砕処理方法は、請求項１乃至８の何れかに記載の粉砕機、処理物のサービスタンク及び循環ポンプを循環ラインで接続した手段を採用している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機は、前記のような構成としたことにより、沈降性の高い粒子を含む処理物、高粘度の処理物、静置することにより固化又は高粘度化する処理物でも、問題なく処理することができる。すなわち、固形物を滞積させることなく処理することが可能であり、処理後に内部を十分に洗浄することも可能である。
【００１６】
沈降性の高いスラリーとしては、粒子径の大きいスラリーや比重の重いスラリーであるが、特に、金属粉の多くがこれに該当する。また、高粘度の処理物は、例えば、塗料、インク、絵具、微細化された炭酸カルシウム、セラミック粉等であるが、一般的に、高濃度化又は微細化により増粘することが多く、そのような場合に有効である。さらに、静置すると固化するものは、形質炭酸カルシウムをはじめとするチクソ性の強い処理物がこれに該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。最初に、本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機の基本構造について、２つの例を図１及び図２に示している。粉砕機１０は、両端が閉塞された筒状の粉砕容器１２と、粉砕容器１２を内側室２１と外側室２２とに区画する筒状のセパレータ２０と、内側室２１内に回転可能に設けられる攪拌部材３０とを備えている。
【００１８】
粉砕容器１２は、一端が閉塞された筒状の容器本体１３と、容器本体１３の他端開口部を閉塞する円板状の蓋１６とから構成されている。蓋１６の中央部にはノズル１７が設けられている。ノズル１７は一個でも良い。すなわち、内側室２１は、処理物の供給口となる内外を連通するノズル１７を備えていることになる。また、容器本体１３の筒状部には２個のノズル１８ａ、１８ｂが設けられている。この結果、外側室２２は、処理物の排出口又は供給口となる複数個のノズル１８ａ、１８ｂを備えていることになる。
【００１９】
そして、容器本体１３の閉塞されている一端中央部には、容器本体１３の内外を連通する筒状のボス１４が設けられ、シール部材１５を介して攪拌部材３０の駆動軸３１が装着されている。また、メディアと処理物とを分離するセパレータ２０は、２つのベースリング２３ａ、２３ｂの間に、複数の支持軸２４が同一円周上に配置されており、この支持軸２４を介して、複数のリング２５と複数の環状スペーサ２６が交互に配置されている。すなわち、リング２５は複数の支持軸２４に内接して設けられ、環状スペーサ２６は支持軸２４に挿通されて取付けられている。
【００２０】
粉砕機５０は、両端が閉塞された筒状の粉砕容器５２と、粉砕容器５２を内側室６１と外側室６２とに区画する筒状のセパレータ６０と、内側室６１内に回転可能に設けられる攪拌部材７０とを備えている。そして、攪拌部材７０が、２個のロータ７２ａ、７２ｂを備えている点で粉砕機１０とは異なっている。
【００２１】
粉砕容器５２は、一端が閉塞された筒状の容器本体５３と、容器本体５３の他端開口部を閉塞する円板状の蓋５６とから構成されている。蓋５６の中央部にはノズル５７が設けられている。ノズル５７は一個でもよい。すなわち、内側室６１は、処理物の供給口となる内外を連通するノズル５７を備えていることになる。また、容器本体５３の筒状部には４個のノズル５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが設けられている。この結果、外側室６２は、処理物の排出口又は供給口となる複数個のノズル５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを備えていることになる。
【００２２】
容器本体５３の閉塞されている一端中央部には、容器本体５３の内外を連通する筒状のボス５４が設けられ、シール部材５５を介して攪拌部材７０の駆動軸７１が装着されている。なお、メディアと処理物とを分離するセパレータ６０は、粉砕機１０の場合とほぼ同様に構成されているので説明を省略する。
【００２３】
本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機の特徴は、外側室が複数個のノズルを備えていることである。これらの複数のノズルは、排出口として用いられることもあり、供給口として用いられることもあるので、これについて処理システムと共に説明する。
【００２４】
図３に、前述の粉砕機１０を用いた処理システム４０を示す。外側室２２は、２個のノズル１８ａ、１８ｂを備え、これらを排出口として用いている。すなわち、処理システム４０は、粉砕機１０と処理物のサービスタンク４１及び循環ポンプ４２を、循環ライン４３で接続したものである。上部のノズル１８ａを備えることにより、スタートアップ時の機内のガス抜きが容易である。また下部のノズル１８ｂを備えることにより、沈降性の高い粒子を粉砕処理するような場合でも、容器本体１３の筒状部内壁の下部における滞積を防止することができる。
【００２５】
図４は、外側室２２が上下左右に４個のノズル１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを備えた粉砕機１０ａ（その他は粉砕機１０と同じ）を用いた処理システム４０ａを示している。４個のノズル１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、全て排出口として用いている。この処理システム４０ａは、粉砕機１０ａと処理物のサービスタンク４１及び循環ポンプ４２を、循環ライン４３で接続したものである。
【００２６】
この場合、それぞれの排出口にはバルブを取付けておき、運転中に順次１つのノズルを開けて排出して行くことにより、処理システム４０（図３）の場合よりも一層確実に滞積の防止を行うことができる。また、支持軸２４の周辺等における滞積は、攪拌部材３０の回転方向により影響を受ける。したがって、これらの処理システム４０、４０ａにおいては、攪拌部材３０が逆転可能であるようにして、定期的に逆転運転を行うことが好ましい。
【００２７】
図５には、外側室２２内の処理物を強制循環可能な粉砕機１０ｂを用いた処理システム４０ｂを示している。粉砕機１０ｂの外側室２２は、内部循環ポンプ８２を備えた内部循環ライン８３を有している（その他は粉砕機１０と同じ）。この処理システム４０ｂは、粉砕機１０ｂと処理物のサービスタンク４１及び循環ポンプ４２を、循環ライン４３で接続したものである。外側室２２は２個のノズル１８ａ、１８ｂを備え、ノズル１８ａは処理物の排出口となっており、ノズル１８ｂは処理物の供給口となっている。
【００２８】
内部循環ライン８３によって、外側室２２内の処理物は強制的に攪拌されるので、沈降性の高い粒子を粉砕処理するような場合でも、容器本体１３の筒状部内壁やリング２５の外周部における滞積を防止することができる。また、静置することにより固化又は高粘度化する処理物についても、内部循環ライン８３により外側室２２の内部を常に流動状態に保持して、静置状態となることを防ぎ、滞積を防ぐことができる。
【００２９】
図６は、処理システム４０ｂと同様の処理システム４０ｃを示している。ここで用いられている粉砕機１０ｃは、２個のノズル１８ａ、１８ｂが、外側室２２に対して接線方向に取付けられている点においてのみ、粉砕機１０ｂと異なっている。したがって、供給口であるノズル１８ｂから外側室２２に流入した処理物は、環状の外側室２２内を一定の方向に循環するように流れ、排出口であるノズル１８ａから流れに沿って排出されることになる。
【００３０】
すなわち、内部循環ライン８３が接続されるノズル１８ａ、１８ｂは、外側室２２内の循環流の方向に沿って、外側室２２に対して接線方向に取付けられることが好ましい。これによって、外側室２２内の処理物は、処理システム４０ｂの場合よりも一層強烈に攪拌されることになり、容器本体１３の筒状部内壁やリング２５の外周部における滞積の防止を一層確実にすることができる。
【００３１】
図７は、粉砕機５０ａを用いた処理システム８０ａを示している。粉砕機５０ａは、粉砕機５０の基本構造を備え、その攪拌部材７０が、２個のロータ７２ａ、７２ｂを備えている。また、粉砕機５０ａは、外側室６２内の処理物を強制循環するための内部循環ポンプ８２及び内部循環ライン８３を備えている。さらに、外側室６２内を洗浄するために、内部循環ライン８３が洗浄液の入口８４及び出口８５を備えている。
【００３２】
ここで、外側室６２は、４個のノズル５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄを備え、このうちノズル５８ｄは、処理物の供給口であり、その他は処理物の排出口となっている。そして、内部循環ライン８３が接続されるノズル５８ｃ、５８ｄは、外側室６２内に循環流を引き起こすように、外側室６２に対して接線方向に取付けられていることが好ましい。
【００３３】
内部循環ライン８３によって、外側室６２内の処理物は強制的に攪拌されるので、沈降性の高い粒子を粉砕処理するような場合でも、容器本体５３の筒状部内壁やリング２５の外周部における滞積を防止することができる。また、静置することにより固化又は高粘度化する処理物についても、内部循環ライン８３により外側室６２の内部を常に流動状態に保持して、静置状態となることを防ぎ、滞積を防ぐことができる。
【００３４】
さらに、内部循環ライン８３が洗浄液の入口８４及び出口８５を備えているので、洗浄運転を行うことが可能である。洗浄運転は、実運転の終了後に、水等の洗浄液を入口８４から流入して行う運転であり、粉砕機５０ａ内を洗浄し、外側室に滞積した処理物を除去することができる。洗浄廃液は出口８５より適宜排出される。
【００３５】
図８は、処理システム８０ａと同様の処理システム８０ｂを示している。ここで用いられている粉砕機５０ｂは、粉砕機５０ａとほぼ同じであるが、外側室６２のノズル５８ｂ、５８ｄの接続が逆になるように変更している。処理性能は、処理物によって異なるが、粉砕機５０ｂの方が高性能となることが多い。また、粉砕機１０、１０ａの場合と同様に、粉砕機５０ａ、５０ｂにおいても、攪拌部材７０が逆転可能であるようにして、定期的に逆転運転を行うことが好ましい。
【００３６】
この粉砕機５０ｂは、内部循環ライン８３が処理物を冷却するために、熱交換器８６を備えている。これによって、系内の処理物の温度上昇を防止し、系内を一定の温度に保持して、安定した処理を行うことができる。なお、熱交換器８６は、運転開始時等に加熱器としても使用できるものが好ましい。
【００３７】
また図１１より、粉砕容器の内側両端間の長さをＬとし、筒状のセパレータの内径をＤとすると、これらは、円筒状の内側室についての両端間の長さＬ及び直径Ｄとなる。そして、攪拌部材の数をＮとするとき、長さＬと直径Ｄとの比は、０．３Ｎ＜Ｌ／Ｄ＜０．７５Ｎの範囲とすることが好ましい。Ｌ／Ｄを０．７５Ｎよりも小さくすることにより、直径の小さなメディアを使用した場合でも、処理物の流動性が良好となる。また、０．３Ｎよりも大きくすることにより、攪拌部材の作用範囲を十分に確保することができる。
【００３８】
攪拌部材と内側室との関係は、攪拌部材の外径ｄが、内側室の直径Ｄとの間に、０．７０＜ｄ／Ｄ＜０．９７の関係となることが好ましい。この範囲とすることにより、処理物の流動性が良好となる。また、攪拌部材の幅ｗが、内側室の長さＬ及び攪拌部材の数Ｎとの間で、０．７Ｌ＜ｗＮ＜０．９Ｌの関係となることが好ましい。この範囲とすることにより、処理物の流動性が良好となる。
【００３９】
内側室に充填するメディアの量については、処理物の物性に応じて、適宜調整することが望ましい。メディア充填量が不適当であるとメディアの偏析現象及びグループモーションが発生する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機における基本構造の一例１０を示す概略断面図である。
【図２】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機における基本構造の他の例５０を示す概略断面図である。
【図３】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機１０及び処理システムの一例４０を示す概略説明図である。
【図４】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機１０ａ及び処理システム４０ａを示す概略説明図である。
【図５】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機１０ｂ及び処理システム４０ｂを示す概略説明図である。
【図６】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機１０ｃ及び処理システム４０ｃを示す概略説明図である。
【図７】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機５０ａ及び処理システム８０ａを示す概略説明図である。
【図８】本発明のメディア攪拌型湿式粉砕機５０ｂ及び処理システム８０ｂを示す概略説明図である。
【図９】従来の処理システムを示す概略説明図である。
【図１０】従来の粉砕機を示す概略断面図である。
【図１１】粉砕容器の内部寸法を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、５０、５０ａ、５０ｂ、１１０    メディア攪拌型湿式粉砕機
１２、５２、１１２    粉砕容器
１３、５３、１１３    容器本体
１４、５４、１１４    ボス
１５、５５、１１５    シール部材
１６、５６、１１６    蓋
１７、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、５７、５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、１１７、１１８    ノズル
２０、６０、１２０    セパレータ
２１、６１、１２１    内側室
２２、６２、１２２    外側室
２３ａ、２３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ    ベースリング
２４、１２４    支持軸
２５、１２５    リング
２６、１２６    環状スペーサ
３０、７０、１３０    攪拌部材
３１、７１、１３１    駆動軸
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、８０ａ、８０ｂ、１４０    処理システム
４１、１４１    サービスタンク
４２、１４２    循環ポンプ
４３、１４３    循環ライン
７２ａ、７２ｂ    ロータ
８２    内部循環ポンプ
８３    内部循環ライン
８４    入口
８５    出口
８６    熱交換器
【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】
2008212808.tif 000008
【図７】
2008212808.tif 000009
【図８】
2008212808.tif 000010
【図９】
2008212808.tif 000011
【図１０】
2008212808.tif 000012
【図１１】
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