(57)【要約】【課題】高粘度の処理物を効率良く分散、粉砕する。【解決手段】粉砕容器２と、粉砕容器２内に設けられて粉砕容器２内を内側室９と外側室１０の２室に区画するとともに、両室間を連通する隙間が少なくとも一部に設けられるセパレータ１３と、内側室９内に回転可能に設けられる撹拌部材１８と、内側室９内に処理物を供給する供給口１１と、外側室１０から処理物を排出する排出口１２とを備える。撹拌部材１８は、内側室９内に回転可能に設けられる円板状のディスク３０と、ディスクの両側面に設けられる複数の回転アーム１９とからなる。ディスク３０には、両側面間を貫通する開口部２２が複数箇所に設けられる。内側室９の内面には、回転アーム１９と対面する固定アーム２０が複数設けられる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕容器と、該粉砕容器内に設けられて粉砕容器内を内側室と外側室の２室に区画するとともに、両室間を連通する隙間が少なくとも一部に設けられるセパレータと、前記内側室内に回転可能に設けられる撹拌部材と、前記内側室内に処理物を供給する供給口と、前記外側室から処理物を排出する排出口とを備え、前記内側室内に粉砕メディアが収容される粉砕機であって、前記撹拌部材は、前記内側室内に回転可能に設けられる開口部を有するディスクと、該ディスクの両面に設けられる複数の回転アームとからなることを特徴とする粉砕機。
【請求項２】
前記内側室の内面に固定アームを設け、該固定アームを前記回転アームに対面させたことを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
【請求項３】
前記粉砕容器は、両端が閉塞された筒状をなすものであって、軸線方向の長さをＬ、直径をＤとしたときに、長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．０以下となるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉砕機に関し、特に、インクや塗料の分散、セラミック、金属、無機物、有機物、磁性体、顔料、医薬品などの粉砕や分散などに有効な連続式メディア撹拌型湿式粉砕機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクや塗料の分散、セラミック、金属、無機物、有機物、磁性体、顔料、医薬品などの粉砕や分散などに使用される連続式メディア撹拌型湿式粉砕機には種々のタイプのものがあり、その一例が特開平１０−２３０１８２号公報に記載されている。
【０００３】
すなわち、この粉砕機３１は、図３に示すように、両端が閉塞された筒状の粉砕容器３２と、粉砕容器３２内に設けられて粉砕容器３２内を径方向に内側室３９と外側室４０の２室に区画するとともに、両室３９、４０間を連通する複数のスリット４７が少なくとも一部に設けられる筒状のセパレータ４３と、内側室３９内に回転可能に設けられる撹拌部材４８と、内側室３９内に処理物を供給する供給口４１と、外側室４０から処理物を排出する排出口４２とを備えている。
【０００４】
この場合、撹拌部材４８は、筒状をなすものであって、外周面に凹部４９、凸部５０が交互に設けられるとともに、筒状の部分に貫通孔５１が設けられ、この貫通孔５１を介して処理物及び粉砕メディアが撹拌部材４８の内外部間を流動する構造となっている。また、粉砕容器３２の軸線方向の長さと直径との比（長さ／直径）は１．０以下に設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような構成の粉砕機３１にあっては、撹拌部材４８の回転及び有効面積の大きなセパレータ４３を最大限に利用し、粉砕メディアを用いて処理物を効率的に分散、粉砕、排出している。この場合、粉砕メディアは、遠心力を受けて撹拌部材４８とセパレータ４３の間に充満され、その中で外周のセパレータ４３部分に生じる摩擦力と撹拌部材４８の回転力とにより粉砕メディアの個々の動きにズレを生じさせ、このズレが処理物に剪断、摩擦、圧縮等を作用させ、粉砕に大きく貢献している。このズレの発生は、セパレータ４３と撹拌部材４８との隙間、回転数、処理物の摩擦係数及び粘度等の大きさに左右され、特に粘度の影響は大きい。
【０００６】
しかしながら、上記のような構成の粉砕機３１にあっては、撹拌部材４８の形状が筒状で連続的であるため、高粘度の場合に回転数しだいでは粉砕メディアの同伴現象が発生し、ズレが生じにくくなる。このため、剪断等の作用が低下し、粉砕、分散等の処理に支障を来すことになる。この傾向は粉砕メディアの大きさが小さければ小さい程顕著であり、粉砕効率が著しく低下することになる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題を解決したものであって、高粘度の場合であっても、粉砕メディアの個々の動きにズレを生じさせることができ、処理物に剪断、摩擦、圧縮等を作用させることができ、粉砕効率を大幅に高めることができる粉砕機を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係る粉砕機は、粉砕容器と、該粉砕容器内に設けられて粉砕容器内を内側室と外側室の２室に区画するとともに、両室間を連通する隙間が少なくとも一部に設けられるセパレータと、前記内側室内に回転可能に設けられる撹拌部材と、前記内側室内に処理物を供給する供給口と、前記外側室から処理物を排出する排出口とを備え、前記内側室内に粉砕メディアが収容される粉砕機であって、前記撹拌部材は、前記内側室内に回転可能に設けられる開口部を有するディスクと、該ディスクの両面に設けられる複数の回転アームとからなる手段を採用している。また、本発明の請求項２に係る粉砕機は、請求項１に記載の粉砕機において、前記内側室の内面に固定アームを設け、該固定アームを前記回転アームに対面させた手段を採用している。さらに、本発明の請求項３に係る粉砕機は、請求項１又は請求項２に記載の粉砕機において、前記粉砕容器は、両端が閉塞された筒状をなすものであって、軸線方向の長さをＬ、直径をＤとしたときに、長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．０以下となるように構成されている手段を採用している。
【０００９】
【作用】
本発明は、上記のような手段を採用したことにより、撹拌部材と一体にディスク及び回転アームが回転することにより、遠心力、回転力あるいは上下左右の動きを与えられた粉砕メディアが衝突や回転を起こしながら運動し、粉砕メディア間に挟撃された処理物が粉砕される。また、ディスク、回転アームが直接的に処理物に剪断等の作用を働かせて粉砕される。そして、粉砕作用を受けながら処理物はセパレータによって粉砕メディアから分離され、セパレータを介して内側室から外側室に流出し、排出口から粉砕容器外に排出される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、特開平１０−２３０１８２号公報に記載された粉砕機の撹拌部材の構造を改造したものである。本発明の撹拌部材は以下の通りである。
【００１１】
すなわち、図１及び図２に示すように、内側室９の中央付近に回転軸２４に固定されて回転可能なディスク３０を設け、ディスク３０の一部を開口し、ディスク３０の両側に処理物、粉砕メディアを移動できるようにしている。ディスク３０の両側にはそれぞれ複数の回転アーム１９が突出した状態で配置されている。さらに、それらの回転アーム１９に対向するように内側室９の側面（容器本体３の側面及び蓋板６）に固定アーム２０が突出した状態で配置されている。固定アーム２０と回転アーム１９とは接触することはない。
【００１２】
ディスク３０は、回転軸２４に対してほぼ直角にボス２３を介して取り付けられている。但し、必要がなければディスク３０を直接回転軸２４に取り付けても良い。ディスク３０の形状は円板状が好ましく、又ディスク３０の開口部２２はディスク３０の一部に偏ることなく、全面に均等に設けることが好ましい。さらに、ディスク３０の回転時に少なくとも一本の固定アーム２０はディスク３０の開口部２２を通過することが好ましい。この位置に開口部２２を設けることにより、通路としての開口部２２に留まらずに、処理物あるいは粉砕メディアの動きに変化を与えることになり、より効果的な粉砕に寄与する。ディスク３０あるいはボス２３は回転軸２４から着脱可能な構造とする。
【００１３】
回転アーム１９の配置は、内側室９内を有効に利用することを考慮してディスク３０全面に漏れなく配置しても良いが、エネルギー密度の高いところで働かせるように内側室９内の外周側に多数あるいは集中して配置することが好ましく、更に、回転アーム１９はディスク３０外径の１／２以上のところに配置することが好ましい。また、回転アーム１９の配置はディスク３０の両側に同じ位置とし、又円周方向に対して均等に配置することが好ましい。回転アーム１９はディスク３０にほぼ直角に取り付けられている。つまり、回転アーム１９は回転軸２４とほぼ平行であり、回転軸２４の回転に合わせて移動し、回転軸２４を中心として公転する。回転アーム１９の形状は棒状であることが好ましい。
【００１４】
固定アーム２０は容器本体３の側面及び蓋板６に固定され、回転アーム１９とほぼ平行に取り付けられている。つまり、回転軸２４とほぼ平行に取り付けられ、回転アーム１９が回転軸２４の周りを回転しても固定アーム２０には接触しないようにしている。固定アーム２０の形状は回転アーム１９と同様に棒状であることが好ましい。
【００１５】
ディスク３０が回転して回転アーム１９が公転した場合に固定アーム２０と互いにかみ合い嵌り込むように対面した配置にすることが好ましい。たとえば、径方向において中心から外側に向かって、回転アーム１９、固定アーム２０、回転アーム１９、固定アーム２０というような互い違いの配置にし、それぞれのアーム１９、２０の先端がそれぞれのアーム１９、２０の根元付近まで到達するように嵌り込んだ状態にする。
【００１６】
前記のような撹拌部材の改造により以下の効果をもたらした。
【００１７】
（１）撹拌部材１８の形状が筒状のような連続体ではなく、回転アーム１９を突起物としたことにより、ディスク３０の両側にそれぞれ複数本の回転アーム１９を内側室９内のどこの位置にでも配置することが容易であり、その回転アーム１９は内側室９内を公転することにより処理物に対して強制的（直接的）な剪断、摩擦、圧縮等の大きな作用を働かせる。又、粉砕メディアも内側室９内でディスク３０あるいはアーム１９、２０と衝突して遠心力、回転力を得て上下左右等の全方位的な動きが与えられ、処理物に対して剪断、摩擦、圧縮等の作用を働かせる。従って、高粘度の処理物に対しては回転アーム１９による強制的な作用の増加あるいは粉砕メディアの同伴現象の減少により、効率良く分散、粉砕することができる。
【００１８】
（２）撹拌部材１８はディスク３０と回転アーム１９の両方を備えることにより、主要な作用としてアーム１９、２０による強制的な力の作用あるいはディスク３０によるずり応力等の間接的な力の作用を十分に生かせるような構造となっており、更に回転アーム１９は遠心力が大きくエネルギー密度の高いところで働かせるように内側室内の外周側に多数あるいは集中して配置することにより、エネルギーロスの少ない効率的な分散、粉砕をすることができる。それとともに、回転アーム１９の処理物に対する強制的（直接的）な剪断、摩擦、圧縮等の大きな作用で、粘度に影響されることなく効率的な分散、粉砕をすることができる。
【００１９】
（３）回転アーム１９に対応して固定アーム２０が設けられているために、（１）（２）の作用がさらに増大する。
【００２０】
（４）ディスク３０上には開口部２２を設け処理物の通り道を形成することにより、ディスク３０の両側に処理物、粉砕メディアを供給することを可能にしている。従って、ディスク３０の両側に回転アーム１９を配置してアーム１９の長さを短くすることにより、アーム１９の強度を高め、さらに回転時のバランスも良くなることからディスク３０の寿命も向上させている。又、開口部２２が通過するところに固定アーム２０を設置することにより処理物あるいは粉砕メディアの動きに更に変化を与えることになり、より効果的な粉砕に寄与することになる。
【００２１】
（５）ディスク３０を設けてそのディスク３０に回転アーム１９を取り付けることにより、回転アーム１９の取り付け可能な設置面積が回転軸に直接アーム１９を取り付ける場合に比べて大幅に増加し、またアーム１９の配置もディスク３０上ならばどこにでも配置できるようになったために、処理物に応じたアーム１９の配置、本数の決定をすることができる。
【００２２】
（６）粉砕容器２のＬ／Ｄ比を小さく（１．０以下）してあり、軸方向を小さくした分だけ径を大きくして粉砕領域を確保しているので、粉砕容器２の大きさで比較した場合にはより撹拌部材１８、特に回転アーム１９を外周方向へ配置することにより、大きな遠心力を撹拌部材１８に与えることができるので、動力を効率的に利用し処理物に対して効果的な粉砕ができる。また、周面にセパレータ１３を設けているので、セパレータ１３の有効面積を十分に確保することもできるので、大流量の処理物を効率よく処理することができる。
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明による粉砕機の一実施の形態が示されていて、この粉砕機１は、連続式のメディア撹拌型湿式粉砕機であって、両端が閉塞された筒状の粉砕容器２と、粉砕容器２内に回転可能に設けられるとともに、粉砕容器２内で処理物と粉砕メディアとを撹拌する撹拌部材１８と、粉砕容器２内に設けられるとともに、粉砕容器２内で処理物と粉砕メディアとを分離する筒状のセパレータ１３とを備えている。
【００２４】
粉砕容器２は、一端が閉塞された筒状の容器本体３と、この容器本体３の他端開口部に取り付けられてそこを閉塞する円板状の蓋板６とを有している。容器本体３の閉塞されている一端の中央部には容器本体３の内外を連通する筒状のボス４が一体に設けられ、このボス４の中心部に軸受８を介して回転軸２４が回転自在に挿着されている。回転軸２４の粉砕容器２内に位置する部分には撹拌部材１８が一体に取り付けられ、回転軸２４と一体に回転自在となっている。
【００２５】
粉砕容器２内には、筒状のセパレータ１３が粉砕容器２と軸線をほぼ一致させた状態で設けられ、このセパレータ１３によって粉砕容器２内が径方向に内側室９と外側室１０の２室に区画されるようになっている。
【００２６】
蓋板６の中央部には、内側室９内外を連通する筒状の供給口１１が一体に設けられ、この供給口１１を介して内側室９の内部に処理物が供給されるようになっている。容器本体３の側部には、外側室１０内外を連通する筒状の排出口１２が一体に設けられ、この排出口１２を介してセパレータ１３を通過した処理物が粉砕容器２外に排出されるようになっている。
【００２７】
セパレータ１３は、所定サイズの処理物を分離できるものであれば良い。例えば、内側リング１４と外側リング１５と両リング１４、１５間に設けられる断面楔状の複数の棒鋼１６とによって構成される。棒鋼１６は内径側が外径側より幅が大きくなるようにし、外側リング１５と内側リング１４との間に全体に渡って所定の間隔毎に設けられる。そして、このように内側リング１４と外側リング１５との間に複数の棒鋼１６を設けることによって、隣接する棒鋼１６、１６間で内径側から外径側にかけて間隔が順次大きくなる楔状のスリット１７が形成される。スリット１７は全周に渡って形成される。
【００２８】
粉砕容器２は軸方向に短く形成されている。すなわち、軸方向の長さをＬ、直径をＤとしたときに、長さＬと直径Ｄとの比Ｌ／Ｄ比が１．０以下となるように設定されている。しかし、長さＬを小さくした分だけ直径Ｄを大きくしてあるので内側室９の容積を十分確保することができるものである。
【００２９】
撹拌部材１８は、円板状のディスク３０と、ディスク３０の中央部に一体に設けられる筒状のボス２３と、ディスク３０の両側面に一体に設けられる丸棒状の回転アーム１９とから構成され、ボス２３を介して粉砕容器２の内側室９内に位置している回転軸２４の先端部に取り付けられるようになっている。
【００３０】
ディスク３０には、両側面間を貫通する長円形状の開口部２２が周方向に向かって所定の間隔ごとに複数箇所（この実施の形態においては８箇所）に設けられ、この開口部２２を介してディスク３０の両側面間を処理物及び粉砕メディアが移動できるものである。開口部２２は、回転アーム１９が配置されていない位置であって、ディスク３０の回転時に後述する少なくとも一本の固定アーム２０が通過する位置に設ければ良い。
【００３１】
ディスク３０の両側面には、それぞれ複数本の回転アーム１９が周方向に向かって所定の間隔ごとに複数箇所に設けられている。この実施の形態においては、ディスク３０を周方向に８等分し、各等分位置において径方向に２本ずつ合計１６本の回転アーム１９が設けられている。この場合、各内側の回転アーム１９及び各外側の回転アーム１９は、ディスク３０の中心を中心とする径の異なる２つの同心円上にそれぞれ位置するようになっている。各回転アーム１９は、丸棒状をなすものであって、先端が面取りされて半球状に形成されている。各回転アーム１９はディスク３０に直角に設けられている。
【００３２】
固定アーム２０は、回転アーム１９が公転したときに接触しないように、回転アーム１９の外周側に回転アーム１９と同様の配列で同数設けられる。固定アーム２０は、容器本体３の側面及び蓋板６に固定されている。固定アーム２０の形状も回転アーム１９と同様に、丸棒状で先端が面取りされて半球状に形成されている。
【００３３】
粉砕メディアとしてはスチール、セラミック、ガラス、超硬等があり、メディア径の大きさは０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度を使用する。充填量としては内側室９の容積の２０〜８０％としている。
【００３４】
次に前記に示すものの作用について説明する。
まず、駆動源（図示せず）を作動させて回転軸２４を回転駆動させると、回転軸２４と一体に撹拌部材１８が回転する。そして供給口１１から処理物が粉砕容器２の内側室９内に供給されると、撹拌部材１８のディスク３０及び回転アーム１９さらに内側室９の側壁に設けられた固定アーム２０によって、遠心力、回転力あるいは上下左右の動きを与えられた粉砕メディアが衝突や回転を起こしながら運動し、粉砕メディア間に挟撃された処理物を効率良く粉砕するとともに、ディスク、回転アーム１９が直接的に処理物に剪断等の作用を働かせて粉砕する。
【００３５】
そして、粉砕作用を受けながら処理物は内側室の外周側に流動した際にセパレータ１３によって粉砕メディアと分離され、セパレータ１３の各スリット１７内に流れ込み、そこを通過して外側室１０内に達し、外側室１０から排出口１２を介して粉砕容器２外に排出される。
【００３６】
以下に、本発明による粉砕機１と従来の粉砕機３１の性能を比較する。
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【００３７】
炭酸カルシウム１５ｋｇ（平均粒径５．５μｍ）と水１５ｋｇと分散剤７５ｇを混合したものを本発明の粉砕機（実施例１）と従来の粉砕機（比較例１）にそれぞれ供給して粉砕を行った。その結果、ボール能率は以下の通りである。
【００３８】
ボール能率＝処理量（ｋｇ）／（　粉砕メディア量（ｋｇ）×処理時間（ｍｉｎ）（単位ｋｇ／ｋｇ／ｍｉｎ）
【表１】
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この結果から本発明は短時間での粉砕が可能で粉砕能力に大変優れていることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、前記のように構成して、撹拌部材のディスクの両面に複数の回転アームを設けたことにより、回転アームが粉砕容器内を公転することにより、処理物に対して強制的に剪断、摩擦、圧縮等の作用を働かせることになる。また、粉砕メディアも、ディスクあるいは回転アームと衝突して遠心力、回転力を得て上下左右等の全包囲的な動きが与えられ、処理物に対して剪断、摩擦、圧縮等の作用を働かせることになる。従って、高粘度の処理物に対して、回転アームによる強制的な作用の増加あるいは粉砕メディアの同伴現象の減少により、効率良く分散、粉砕でき、粉砕効率を著しく高めることができる。
【００４０】
また、撹拌部材は、ディスクと回転アームとを備えているので、主要な作用として、回転アームによる強制的な力の作用あるいはディスクによるずり応力等の間接的な力の作用を十分に生かせることになる。さらに、回転アームは、遠心力が大きく、エネルギー密度の高いところで働かせるように、内側室内の外周側に多数あるいは集中して配置することにより、エネルギーロスの少ない効率的な分散、粉砕をすることができる。それとともに、回転アームの処理物に対する強制的な剪断、摩擦、圧縮等の大きな作用で、粘度に影響されることなく、効率的な分散、粉砕をすることができる。
【００４１】
さらに、内側室の内面に固定アームを設けたことにより、上記の作用を更に増大させることができる。
【００４２】
そして、ディスクに開口部を設けたことにより、開口部が処理物の通り道として作用し、ディスクの両側に処理物及び粉砕メディアを供給することが可能となる。従って、ディスクの両側の回転アームの長さを短くすることにより、回転アームの強度を高めることができ、更に回転時のバランスも良くすることができ、ディスクの耐久性を高めることができる。さらに、開口部が通過するところに固定アームを設置することにより、処理物あるいは粉砕メディアの動きに更に変化を与えることができ、より効率良く粉砕を行うことができる。
【００４３】
さらに、粉砕容器のＬ／Ｄ比を１．０以下に設定して、軸方向に小さくした分だけ径を大きくして粉砕領域を確保しているので、粉砕容器の大きさで比較した場合にはより撹拌部材、特に回転アームを外周方向に配置することにより、大きな遠心力を撹拌部材に与えることができ、動力を効率的に利用して処理物に対して効果的な粉砕を行うことができる。さらに、周面にセパレータを設けているので、セパレータの有効面積を十分に確保することができ、大流量の処理物を効率良く処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粉砕機の一実施の形態を示した概略断面図である。
【図２】図１に示す粉砕機のディスクの回転アームと粉砕容器側の固定アームとの　　位置関係を示した説明図である。
【図３】従来の粉砕機の一例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１、３１……粉砕機
２、３２……粉砕容器
３……容器本体
４……ボス
６……蓋板
８……軸受
９、３９……内側室
１０、４０……外側室
１１、４１……供給口
１２、４２……排出口
１３、４３……セパレータ
１４……内側リング
１５……外側リング
１６……棒鋼
１７、４７……スリット
１８、４８……撹拌部材
１９……回転アーム
２０……固定アーム
２２……開口部
２３……ボス
２４……回転軸
３０……ディスク
４９……凹部
５０……凸部
５１……貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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