(57)【要約】【課題】処理材料をナノメーターサイズ程度に微粒子化できる大流量型の湿式微粉砕装置に使用する粉砕媒体の分離装置を提供する。【解決手段】処理槽（１）内で回転する回転軸（２）にローターユニット（４）を設ける。このローターユニット（４）は、回転軸（２）の周囲を通る中央流路（６）に連通し半径方向に延びる排出流路（１３）と、この排出流路（１３）に通じる開口部（１４）を有する。この開口部（１４）は回転軸（２）の軸方向に開口している。この開口部（１４）には、フィルター部材（１５）が設けられる。粉砕媒体は、回転するフィルター部材（１５）により処理材料から分離される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内で粉砕媒体と共に処理材料を攪拌して微粒子化する湿式微粉砕装置において、上記処理槽内で回転する回転軸にローターユニットを取り付け、該ローターユニットに上記回転軸の周囲を通り処理槽外の排出口に通じる中央流路に連通する排出流路と、該排出流路に連通し回転軸の軸方向に開口する開口部を形成し、該開口部に粉砕媒体の通過を阻止するフィルター部材を設けたことを特徴とする粉砕媒体の分離装置。
【請求項２】
上記ローターユニットは、基板と該基板に積層されるスクリーン台を含み、上記排出流路は上記基板に形成され、上記開口部及びフィルター部材は上記スクリーン台に形成されている請求項１に記載の粉砕媒体の分離装置。
【請求項３】
上記スクリーン台のフィルター部材の前面には、外側板が積層され、該外側板には開口部が設けられている請求項２に記載の粉砕媒体の分離装置。
【請求項４】
上記スクリーン台のフィルター部材の前面には、微小間隙をあけて外側板が積層されている請求項２に記載の粉砕媒体の分離装置。
【請求項５】
上記外側板の表面には突起が設けられている請求項３または４に記載の粉砕媒体の分離装置。
【請求項６】
上記突起は、外側板の回転方向に対して外方が後退する方向に傾斜している請求項５に記載の粉砕媒体の分離装置。
【請求項７】
上記ローターユニットは、回転軸に複数取り付けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の粉砕媒体の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理材料（スラリー）を処理槽（ベッセル）内に供給し、粉砕媒体（ビーズ）と共に攪拌して該処理材料を微粒子化する湿式微粉砕装置に関し、特に処理槽から処理材料を排出する際に、粉砕媒体を分離するための分離装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機や無機の固体物質をナノメーター（ｎｍ）サイズに超微粒子化するための方法として、微小ビーズを粉砕媒体に用いて湿式微粉砕法で処理することが有効であり、特に大流量による循環湿式粉砕法が効果的であることが知られている。そのような処理に用いる湿式微粉砕装置では、例えば直径０．３ｍｍ以下というような微小ビーズを粉砕媒体として使用し、この粉砕媒体と処理材料を処理槽内で攪拌して処理材料を微粒子化し、粉砕処理された処理材料から粉砕媒体を排出部で分離して、処理材料のみを排出するよう構成されている。
【０００３】
粉砕媒体の分離装置としては、従来よりギャップ分離式、スクリーン分離式、遠心分離式等の分離方式が知られている。このような分離方式を、微小ビーズの分離に適用すると、種々のトラブルを発生することがあった。例えば、ギャップ分離式では、回転軸で円板を回転させて円板の周囲に設けた隙間から処理材料のみを流出させる構造であるが、通常上記回転軸の軸芯振れが約０．１ｍｍ程度あるので、ビーズ径が０．３ｍｍ以上でなければ上記隙間に入り込むおそれがあり、上述の如き微小ビーズの分離に使用することができない。
【０００４】
スクリーン分離式は、平面状のスクリーンを処理槽の排出部に固定したり、円筒状のスクリーンを処理槽内に差し込み、静止状態のスクリーンにより粉砕媒体を分離する形式であるため、上述の如き微小ビーズの場合には目詰りを生じやすく、摩耗も大きい。また、遠心分離式の場合、有機や無機の固体物質を含むスラリーが粘度変化したり、流量変化すると、微小ビーズの完全分離が不可能となり、処理槽外に飛び出して周辺設備に不具合を発生させることがある。上述の如き静止型スクリーンの欠点を解消するよう処理槽の排出部に回転可能な閉塞板を設けてこの閉塞板にスクリーンを形成した媒体分離装置が知られている（特許文献１参照）。この装置によれば、スクリーンの目詰りを生じにくくすることができるが、閉塞板とその周囲を囲む縁部材の間隙に、摩耗したり、変形した粉砕媒体（ビーズ）が入り込むトラブルを生じるおそれがあり、微小ビーズの分離はむずかしかった。また、スクリーンの側面に粉砕媒体が密集する現象がみられ、処理槽の排出部側に粉砕媒体が停滞して粉砕効率が上がらないこともあった。
【特許文献１】実公平２−３３８７８号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決課題は、ナノメーター程度に微粒子化できるよう粉砕媒体として例えば約０．３ｍｍ以下というような微小ビーズを用いた大流量型の湿式微粉砕装置（ビーズミル）であって、上述のように粉砕媒体が目詰りすることもなく、高効率で安定的に連続運転ができるようにした粉砕媒体の分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、処理槽内で粉砕媒体と共に処理材料を攪拌して微粒子化する湿式微粉砕装置において、上記処理槽内で回転する回転軸にローターユニットを取り付け、該ローターユニットに上記回転軸の周囲を通り処理槽外の排出口に通じる中央流路に連通する排出流路と、該排出流路に連通し回転軸の軸方向に開口する開口部を形成し、該開口部に粉砕媒体の通過を阻止するフィルター部材を設けたことを特徴とする粉砕媒体の分離装置が提供され、上記課題が解決される。
【０００７】
また、本発明によれば、上記粉砕媒体の分離装置において、上記ローターユニットは、排出流路を有する基板と、開口部及びフィルター部材を有するスクリーン台を積層して構成され、また、上記スクリーン台の前面には開口部を有する外側板を積層したり、開口部を有しない外側板を微小間隙をあけて積層し、上記外側板の表面に突起を形成した上記粉砕媒体の分離装置が提案される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は上記のように構成され、処理槽内で回転する回転軸にローターユニットを取り付け、該ローターユニットに回転軸の周囲を通って排出口に通じる中央流路に連通する排出流路と、回転軸の軸方向に開口する開口部を形成し、該開口部にフィルター部材を設けたので、平面状の該フィルター部材が回転することにより従来のように円筒型スクリーン等を静止させたものに比べて開口面積を大きくすることができ、上記ローターユニットが回転することにより目詰りが生じにくく、大流量の処理材料を安定的かつ連続的に排出することができる。しかも処理材料は回転軸の周囲の中央流路を通って流れローターユニットの外周をシールしなくてもよいから、従来のように排出部に回転式のスクリーンを設けた装置のように回転部分の周囲に微細な粉砕媒体が入り込むようなトラブルを生じることもなく、微小ビーズを使用することが可能である。また、上記ローターユニットの外側板に突起を設けると、遠心作用によりローターユニットの周囲に粉砕媒体が密集しないようにでき、粉砕媒体の停滞が解消され、効率よく粉砕処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、横型の湿式微粉砕装置に本発明を適用した一実施例を示し、処理槽（１）内には回転軸（２）が設けられ、該回転軸（２）には処理槽に供給された処理材料（スラリー）と粉砕媒体（ビーズ）を攪拌して微粒子化処理するための攪拌翼（３）が設けられているが、攪拌方式としては、アニュラー式その他公知の種々の形式、態様の構成を用いることができる。
【００１０】
上記処理槽（１）の排出部側の回転軸（２）には、ローターユニット（４）が回転可能に設けられている。図に示す実施例では、ローターユニット（４）を回転させる回転軸と上記攪拌翼（３）を回転させる回転軸は、同一の軸を用いているが、ローターユニットと攪拌翼を別々の回転軸で駆動させることもできる（図示略）。
【００１１】
上記回転軸（２）の周囲には、処理槽外の排出口（５）に通じる中央流路（６）を形成するよう内筒部材（７）が嵌挿されている。該内筒部材（７）が貫通する処理槽の端板（８）と内筒部材の外周の間には、オイルシール等の回転部シール材（９）が設けられ、該回転部シール材（９）の側方には上記内筒部材（７）の外周に近接するようフランジ（１０）が設けられている。該内筒部材（７）は、上記回転軸（２）に嵌挿する挿通孔部分では、該挿通孔の内面に複数の弧状の流通溝（図示略）を間隔をあけて中央流路の一部を形成してあり、該挿通孔から離れた部位では内径が拡大され、かつ内筒部材（７）の外方の受孔（１１）に開口する流出孔（１２）が複数形成されている。該受孔（１１）の適所には、上記排出口（５）が開口しており、該受孔（１１）の外方と回転軸（２）の間には適宜の回転部シール部材が設けられている。
【００１２】
上記ローターユニット（４）は、上記中央流路（６）に連通し半径方向に延びる排出流路（１３）と、該排出流路（１３）に連通し回転軸（２）の軸方向に開口する開口部（１４）を有し、該開口部（１４）には粉砕媒体の通過を阻止するフィルター部材（１５）が設けられている。
【００１３】
上記ローターユニット（４）は、全体を一体的構造にしたり、複数の板状体を積層した積層板構造等種々に構成することもでき、また処理流量に応じて回転軸の周囲に１組若しくは複数組取り付けることができる。図１に示す実施例では、フィルター部材を２枚有し、図２に示すように円板状の部材を積層して組み立てられている。
【００１４】
図２は、図１に示すローターユニットの分解図を示し、該ローターユニット（４）は、中央に基板（１６）を有し、その両側にスクリーン台（１７）、（１７）及び外側板（１８）、（１９）を積層し、排出口側にデイスタンスピース（２０）を重ね、ボルト（２１）で締着されている。上記基板（１６）、スクリーン台（１７）、外側板（１８）、（１９）等は、耐摩耗鋼や耐摩耗性を有するエンジニアリングプラスチック（エンプラ）で作るとよく、上記基板（１６）は好ましくは、強化テフロン（登録商標）で作られ、上記回転軸（２）の外周との間に流路となる空間が形成される程度の内径の中心孔（２２）を有し、段部（２３）を介して両側面が凹陥され、該凹陥部が上記排出流路（１３）の一部を構成している。
【００１５】
上記スクリーン台（１７）は、図３に示すようにリム部（２４）とボス部（２５）をアーム（２６）で結んで略扇形状の開口部（１４）を形成してあり、該開口部（１４）はスクリーン台（１７）を回転軸に取り付けた際に、該回転軸の軸方向に開口する。上記ボス部（２５）には、回転軸（２）に嵌挿される挿通孔（２７）が形成され、該挿通孔（２７）の一部に凹部（２８）を設けて上記基板（１６）の中心孔（２２）と連通させている。
【００１６】
上記スクリーン台（１７）の一側面は平面に形成され、上記基板（１６）の両側に密着状態で重ね合わされ、他側面には環状の凹陥部（２９）が形成されている。該凹陥部（２９）には粉砕媒体の通過を阻止する上記フィルター部材（１５）が嵌着される。該フィルター部材（１５）は、格子型、外孔状、積層状、焼結金網等のスクリーンや高分子、金属、セラミックス等の繊維、粒子等を焼結した焼結フィルターその他適宜のフィルター部材を用いることができる。このフィルター部材（１５）の孔径は、粉砕媒体の大きさに応じて定めることができ、例えばビーズ径が０．３ｍｍ以下の微小ビーズの場合には、孔径約１５〜２０μｍ程度のフィルター部材が好ましい。図に示す実施例では、フィルター部材（１５）を円板状に形成して複数の開口部（１４）の全面をカバーする大きさに形成してあるが、該開口部ごとに複数のフィルター部材を設けてもよい。
【００１７】
上記スクリーン台（１７）の外側に重ね合わされる外側板（１８）、（１９）は、中央のボス部（３０）に上記回転軸（２）に嵌挿するための挿通孔（３１）が形成されている。該外側板（１８）、（１９）のうち、内方の外側板（１８）には、側面に突起（３２）が形成されており、該突起（３２）は遠心作用で粉砕媒体を外周に拡散できるよう外側板（１８）の半径方向に対して傾斜している（図４参照）。この傾斜角は、突起（３２）の外方側が外側板（１８）の回転方向に対して約１５度〜４５度程度、図に示す実施例では約３０度程度後退する角度に設定してあり、また該突起（３２）の両側面には傾斜面（３３）が設けられている。なお、外方の外側板（１９）には、上記の如き突起が設けられていないが、内方の外側板（１８）とほぼ同じような突起を側面に形成してもよい。また、該外側板（１９）の外方には、上記デイスタンスピース（２０）が重ね合わされ、外側板（１９）の挿通孔（３１）及び該デイスタンスピース（２０）の挿通孔（３４）の一部には、上記中央流路（６）に連通するよう凹部（３５）、（３６）が設けられている。
【００１８】
上記外側板（１８）、（１９）は、上述のように上記スクリーン台（１７）に重ね合わせて固定されるが、この際、所望によりスクリーン台（１７）と外側板間に隙間を生じないように重ね合わせたり、微小間隙をあけて重ね合わせたりすることができる。
【００１９】
図１、図２に示す実施例は、隙間を生じないように構成した実施例である。この実施例では、外側板（１８）、（１９）のボス部（３０）とリム部（３７）の間に複数のアーム（３８）を設けて外側板に開口部（３９）を形成してあり、好ましくは該開口部（３９）を上記スクリーン台（１７）の開口部（１４）に対向させるように設けてあるが、多少は位置がずれていてもよい。また、該外側板（１８）、（１９）の周縁には段部（４０）が形成され、該段部（４０）を上記スクリーン台（１７）の凹陥部（２９）に嵌合して上記フィルター部材（１５）を挟着している。この構成によれば、処理槽内の処理材料は、外側板（１８）、（１９）の開口部（３９）を通ってフィルター部材（１５）に達し、該フィルター部材（１５）及びスクリーン台（１７）の開口部（１４）、基板（１６）の排出流路（１３）を通り中央流路（６）へ流れる。
【００２０】
図５に示す実施例は、外側板（１８）、（１９）とスクリーン台（１７）の外周に微小間隙を設けるように構成した実施例である。この場合には、該外側板（１８）、（１９）には上記実施例に示すような開口部は形成されておらず、上記スクリーン台（１７）のボス部（２５）を外側板（１８）、（１９）のボス部（３０）の嵌合部（４１）に嵌着した際に、外側板とスクリーン台間に微小間隙（４２）を生ずるよう上記ボス部（３０）の高さ若しくは上記嵌合部（４１）の深さを定めたり、適宜のスペーサー（図示略）を挟着するようにしてある。この構成によれば、処理槽内の処理材料は、外周の微小間隙（４２）を通ってフィルター部材（１５）に達し、その後該フィルター部材（１５）及びスクリーン台（１７）の開口部（１４）、基板（１６）の排出流路（１３）を通り中央流路（６）へ流れる。なお、該微小間隙（４２）は、粉砕媒体の少なくとも３個分以上の大きさに適宜設定され、例えば、粉砕媒体のビーズ径が０．３ｍｍ以下のときは、約１ｍｍ程度とするとよい。
【００２１】
而して、上記処理槽内で粉砕媒体と共に攪拌され、微粒子化された処理材料が上記ローターユニット（４）に到達すると、該ローターユニットの回転するフィルター部材（１５）で粉砕媒体が分離され、処理材料のみがローターユニットの開口部（１４）及び排出流路（１３）を通って回転軸（２）周りの中央流路（６）へ流入し、該中央流路を通って排出口（５）から吐出される。このとき、フィルター部材（１５）を回転させているので、従来の円筒型スクリーンに比べて約２〜３倍程度も開口面積を大きくすることができ、大流量を吐出することができ、また微小ビーズでも確実に分離することができる。
【００２２】
また、外側板（１８）、（１９）とスクリーン台（１７）間に微小間隙（４２）を設けて該微小間隙を通してフィルター部材に流入させるようにすると、粉砕媒体が該間隙に入り込みにくいと共に処理材料と粉砕媒体の質量差に基づく遠心作用で粉砕媒体が外周に飛ばされ、上記フィルター部材（１５）に到達しにくくなり、一層分離効果を上げることができる。さらに、上記外側板の側面に突起（３２）を設けると、ローターユニット（４）の周囲に粉砕媒体が密集しないようにでき、粉砕媒体の停滞をなくして粉砕効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例を示す一部の断面図。
【図２】ローターユニットの分解断面図。
【図３】スクリーン台の側面図。
【図４】外側板の側面図。
【図５】他の実施例を示す一部の断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１    処理槽
２    回転軸
４    ローターユニット
５    排出口
６    中央流路
１３    排出流路
１４    開口部
１５    フィルター部材
１６    基板
１７    スクリーン台
１８、１９    外側板
２０    デイスタンスピース
【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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