(57)【要約】【課題】微粉末を酸化させることなく回収可能な気流式粉砕機の提供。【解決手段】ケーシング３内で第一回転翼２８及び第二回転翼２９が回転して投入した原料の粉砕と分級を行う気流式粉砕機１において、旋回領域Ｒに原料を投入する原料投入通路１６と、旋回領域Ｒに窒素を導入する窒素導入通路２０と、分級領域Ｓの前方に窒素を導入する窒素導入通路２１と、をそれぞれ設け、微粉末とともに排出される窒素を回収し、回収した窒素を窒素導入通路２０、２１へ戻す。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に第一回転翼と第二回転翼とを所定距離互いに離隔して設け、ケーシング内の第一回転翼の後方に旋回領域、第一回転翼と第二回転翼との間に粉砕領域、第二回転翼の前方に分級領域を形成し、第一回転翼及び第二回転翼の回転により旋回気流を発生させて旋回領域に投入した原料の粉砕と分級を行い、粉砕された原料の微粉末を排出する気流式粉砕機であって、
旋回領域に原料を投入する原料投入部と、旋回領域に不活性ガスを導入する旋回領域不活性ガス導入部と、を設けたことを特徴とする気流式粉砕機。
【請求項２】
粉砕された原料の微粉末と一緒に排出される不活性ガスを回収して再び旋回領域不活性ガス導入部に戻す不活性ガス回収装置を備えることを特徴とする請求項１記載の気流式粉砕機。
【請求項３】
分級領域の前方に不活性ガスを導入する分級領域前方不活性ガス導入部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気流式粉砕機。
【請求項４】
粉砕された原料の微粉末と一緒に排出される不活性ガスを回収して再び分級領域前方不活性ガス導入部に戻す不活性ガス回収装置を備えることを特徴とする請求項３記載の気流式粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農産物や鉱物等の各種原料を粉砕するために用いられる気流式粉砕機及び気流式粉砕機の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農産物や鉱物等の各種原料を粉砕して微粉末とするため、微粉末製造装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。図３及び図４に示すように、微粉末製造装置は気流式粉砕機１を備えており、気流式粉砕機１のケーシング３は、投入側ケーシング４、センターケーシング５及び排出側ケーシング６によって構成されており、ケーシング３内には、投入側ケーシング４を貫通するシャフト１０の前端（図３において左端）に第一回転翼２８と第二回転翼２９とが所定距離互いに離隔して取付けられている。シャフト１０はフレーム１１にベアリングを介して回転自在に支持されており、モータ１２により回転する構成となっている。
【０００３】
投入側ケーシング４の内側にテーパー壁３７が形成されており、テーパー壁３７の径が後方に向けて漸減し、第一回転翼２８よりも後方の空間が旋回領域Ｒをなしている。
投入側ケーシング４に投入通路１５がシャフト１０に対して垂直な方向に形成されている。投入通路１５の下端出口がテーパー壁３７に開口し、旋回領域Ｒに投入通路１５から原料を投入するとともに外気を導入する構成となっている。
【０００４】
センターケーシング５は円筒形をなし、第一回転翼２８及び第二回転翼２９の間の空間が粉砕領域Ｃをなしている。
排出側ケーシング６の内側にテーパー壁３８が形成されており、テーパー壁３８の径が前方に向けて漸減し、排出側ケーシング６の前端部に排出口４０が開口している。
第一回転翼２８と第二回転翼２９は、ボス３０、３１の周囲に複数の羽根３２、３３が放射状に設けられており、シャフト１０の回転によって回転し、ケーシング３内に旋回する空気の流れが発生する構成となっている。なお、第一回転翼２８の羽根３２は、原料を旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ導入しやすくするため、旋回領域Ｒで発生する気流に旋回力を付与するとともに、前方への推力をも付与可能な形状となっている。
【０００５】
第二回転翼２９の羽根３３の先端部には傾斜面３４が形成され、傾斜面３４が排出側ケーシング６のテーパー壁３８に対向している。第二回転翼２９と排出側ケーシング６との間の空間及びその前方のテーパー壁３８に沿った空間が分級領域Ｓをなしている。
排出側ケーシング６の排出口４０に吸引ファン５１が回収管４４を介して接続されており、吸引ファン５１が気流式粉砕機１で粉砕された微粉末を空気と一緒に吸引して排出させる構成となっている。排出口４０と回収管４４との間、すなわち、分級領域Ｓの前方部分には、隙間４２が形成されており、吸引ファン５１によって隙間４２から外気を導入可能な構成となっている。吸引ファン５１は輸送管４５を介してバグフィルタを内蔵する回収ホッパ４８に接続されており、吸引ファン５１から送られた気流中の微粉末を捕集する構成となっている。
【０００６】
投入通路１５から気流式粉砕機１に投入された原料は旋回領域Ｒに入り、旋回領域Ｒで旋回する気流にのって旋回し、遠心力によって半径方向外側に向かって流れる。また、吸引ファン５１がケーシング３内の空気を排出口４０側へ吸引し、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間に差圧が生じる。
この差圧と第一回転翼２８で生じる気流の前方への推力によって、旋回領域Ｒで旋回する原料は、第一回転翼２８の羽根３２の間を通って粉砕領域Ｃに入る。粉砕領域Ｃで原料は粒子径の大きなもの程大きな遠心力が作用して周速の速い半径方向外周側に集まり、主として粒子同士の摩砕により、また、粒子同士の衝突による破砕も生じて粉砕される。このとき、第二回転翼２９は粉砕領域Ｃ内の原料が分級領域へ移動することをブロックする。このブロック作用は、第二回転翼２９の表面に形成される気流のカーテンによって発生する。
【０００７】
粉砕領域Ｃで粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さい粒子ほど圧力の低い第二回転翼２９の回転中心近傍に集まり、微粉末として吸引ファン５１により吸引され、排出口４０からケーシング３内の空気と一緒に回収管４４に排出される。回収管４４に排出された微粉末は吸引ファン５１に入り、輸送管４５を経て回収ホッパ４８まで輸送され、回収ホッパ４８のバグフィルタで空気と分離されて、微粉末製品として回収される。
【０００８】
吸引ファン５１が排出口４０から微粉末とケーシング３内の空気を吸引すると、隙間４２から回収管４４内に外気が導入され、回収管４４内における微粉末及び空気の流速が高速になる。回収管４４内を微粉末が高速で流れるので、回収管４４内に微粉末が付着することが防止される。
粒子径が大きく質量の大きな粒子は、テーパー壁３８に沿った分級領域Ｓの外周部に生じる後方への戻り気流に随伴して粉砕領域Ｃに戻り、粉砕される。
【特許文献１】特開２００５−１７７７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
気流式粉砕機１において、投入通路１５から原料と一緒に外気がケーシング３内へ導入され、空気雰囲気下で原料が粉砕され、粉砕された微粉末がケーシング３内の空気及び隙間４２から導入した外気と一緒に気流式粉砕機１から回収ホッパ４８まで輸送される。この間、原料及び微粉末は空気中にさらされている。このため、酸化しやすい原料を気流式粉砕機１によって粉砕するときには原料や微粉末の酸化が問題となる。微粉末はその粒子径が小さくなるほど空気と触れあう表面積が大きくなり、微粉末は一層酸化しやすくなる。したがって、酸化しやすい原料を気流式粉砕機１によって微粉砕する際、酸化させることなく微粉末を回収することが困難であった。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、微粉末を酸化させることなく回収可能な気流式粉砕機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る気流式粉砕機は、ケーシング内に第一回転翼と第二回転翼とを所定距離互いに離隔して設け、ケーシング内の第一回転翼の後方に旋回領域、第一回転翼と第二回転翼との間に粉砕領域、第二回転翼の前方に分級領域を形成し、第一回転翼及び第二回転翼の回転により旋回気流を発生させて旋回領域に投入した原料の粉砕と分級を行い、粉砕された原料の微粉末を排出する気流式粉砕機であって、旋回領域に原料を投入する原料投入部と、旋回領域に不活性ガスを導入する旋回領域不活性ガス導入部と、を設けている。
【００１１】
原料投入部と旋回領域不活性ガス導入部とがそれぞれ設けられているので、旋回領域への原料の投入と不活性ガスの導入を個別に行うことができる。旋回領域不活性ガス導入部から不活性ガスを導入すると、ケーシング内を原料と不活性ガスによって充填でき、不活性ガス雰囲気下にあるケーシング内で原料を微粉末に粉砕できる。したがって、原料や微粉末が空気中にさらされて酸化することが防止される。
【００１２】
請求項２の発明に係る気流式粉砕機は、請求項１記載の気流式粉砕機であって、粉砕された原料の微粉末と一緒に排出される不活性ガスを回収して再び旋回領域不活性ガス導入部に戻す不活性ガス回収装置を備えている。
ケーシング内に導入された不活性ガスは、微粉末と一緒に吸引ファンによって回収管に吸引される。回収管に吸引された不活性ガスを不活性ガス回収装置によって回収し、旋回領域不活性ガス導入部に戻せば、不活性ガスの消費量が抑制され、運転の効率化が図られる。
【００１３】
請求項３の発明に係る気流式粉砕機は、請求項１又は請求項２に記載の気流式粉砕機であって、分級領域の前方に不活性ガスを導入する分級領域前方不活性ガス導入部を設けている。
分級領域前方不活性ガス導入部から分級領域の前方に不活性ガスを導入すると、導入した不活性ガスは回収管に流れ込み、回収管内での不活性ガスの流速が高速となり、微粉末も回収管内を高速で流れ、微粉末が回収管内に付着することが防止される。また、回収管内で微粉末が空気中にさらされて酸化することも防止される。
【００１４】
請求項４の発明に係る気流式粉砕機は、請求項３記載の気流式粉砕機であって、粉砕された原料の微粉末と一緒に排出される不活性ガスを回収して再び分級領域前方不活性ガス導入部に戻す不活性ガス回収装置を備えている。
分級領域前方不活性ガス導入部から導入されて回収管に流れた不活性ガスを回収し、分級領域前方不活性ガス導入部に戻せば、不活性ガスの消費量が抑制され、運転の効率化が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
上記のような気流式粉砕機であるので、微粉末を酸化させることなく回収可能な気流式粉砕機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る気流式粉砕機の断面図、図２は本発明に係る気流式粉砕機を備える微粉末製造装置の構成図である。
気流式粉砕機１の基本的構成は図４に示したものと同様である。
気流式粉砕機１のケーシング３は、投入側ケーシング４、センターケーシング５及び排出側ケーシング６によって構成されており、ケーシング３内には、投入側ケーシング４を貫通するシャフト１０の前端（図１において左端）に第一回転翼２８と第二回転翼２９とが所定距離互いに離隔して取付けられている。シャフト１０はフレーム１１にベアリングを介して回転自在に支持されており、モータ１２により回転する構成となっている。
【００１７】
投入側ケーシング４の内側にテーパー壁３７が形成されており、テーパー壁３７の径が後方に向けて漸減し、第一回転翼２８よりも後方の空間が旋回領域Ｒをなしている。
投入側ケーシング４に原料投入部としての原料投入通路１６がシャフト１０に対して垂直に形成されている。原料投入通路１６の上端入口がスクリューフィーダ１７に接続され、原料投入通路１６の下端出口がテーパー壁３７に開口し、旋回領域Ｒに原料投入通路１６から原料を投入する構成となっている。
【００１８】
原料投入通路１６とは別に、投入側ケーシング４に窒素導入通路２０が旋回領域窒素導入部として形成されており、窒素導入通路２０の一端が出口としてテーパー壁３７に開口し、シャフト１０に対して垂直な方向から旋回領域Ｒに窒素を導入する構成となっている。
なお、本実施の形態では、不活性ガスとして窒素を用いているが、これに限定されるものではなく、不活性ガスとして、ヘリウムやアルゴンといった希ガス（貴ガス）を用いてもよく、粉砕処理する原料によっては炭酸ガスを用いてもよい。
【００１９】
窒素導入通路２０は開閉弁２４を介して、後述する窒素回収装置の窒素配管５９に接続されている。窒素導入通路２０の出口と原料投入通路１６の出口は、互いにテーパー壁３７上の異なる位置にある。
センターケーシング５は円筒形をなし、第一回転翼２８及び第二回転翼２９の間の空間が粉砕領域Ｃをなしている。
【００２０】
排出側ケーシング６の内側にテーパー壁３８が形成されており、テーパー壁３８の径が前方に向けて漸減し、排出側ケーシング６の前端部に排出口４０が開口している。
排出口４０には回収管４４の後端部が接続されている。排出口４０と回収管４４の後端部との間であって、分級領域Ｓの前方部分には、隙間４２が形成されている。
排出側ケーシング６の外周側に排出側窒素導入ケーシング７が形成されている。排出側窒素導入ケーシング７と排出側ケーシング６との間にリング状通路２２が形成されており、リング状通路２２が隙間４２に連通している。排出側窒素導入ケーシング７には窒素導入通路２１が形成されており、窒素導入通路２１は開閉弁２５を介して窒素配管５９に接続されている。窒素導入通路２１、リング状通路２２及び隙間４２が分級領域前方窒素導入部をなしている。
【００２１】
第一回転翼２８と第二回転翼２９は、ボス３０、３１の周囲に複数の羽根３２、３３が放射状に設けられており、シャフト１０の回転によって回転し、ケーシング３内に旋回する気流が発生する構成となっている。なお、第一回転翼２８Ａの羽根３２は、原料を旋回領域Ｒから粉砕領域Ｃへ導入しやすくするため、旋回領域Ｒで発生する気流に旋回力を付与するとともに、前方への推力をも付与可能な形状となっている。
【００２２】
第二回転翼２９の羽根３３の先端部には傾斜面３４が形成され、傾斜面３４が排出側ケーシング６のテーパー壁３８に対向している。第二回転翼２９と排出側ケーシング６との間の空間及びその前方のテーパー壁３８に沿った空間が分級領域Ｓをなしている。
回収管４４がバグフィルタ４９を内蔵する回収ホッパ４８に接続されている。回収ホッパ４８には吸引ファン５１が接続されており、吸引ファン５１が気流式粉砕機１で粉砕された微粉末を窒素と一緒にバグフィルタ４９へ吸引し、バグフィルタ４９で微粉末と窒素とを分離する構成となっている。回収ホッパ４８は、ロータリー弁５３と回収弁５４を介して回収タンク５５に接続されており、バグフィルタ４９で分離された微粉末を回収タンク５５に回収する構成となっている。
【００２３】
吸引ファン５１には窒素配管５９の一端側が接続されており、バグフィルタ４９で分離された窒素を吸引ファン５１が吸引して、窒素配管５９に排出する構成となっている。窒素配管５９の他端側は窒素導入通路２０、２１に接続されている。窒素配管５９には冷却機６０が設置されており、吸引ファン５１から窒素配管５９に排出された窒素を冷却する構成となっている。吸引ファン５１と吸引ファン５１との間の窒素配管５９から排気配管６１が分岐している。また、窒素配管５９には窒素供給装置６２が接続されており、窒素供給装置６２から窒素配管５９に適宜窒素を供給可能に構成されている。バグフィルタ４９、吸引ファン５１、窒素配管５９及び冷却機６０が、窒素回収装置をなしている。
【００２４】
次に、作用について説明する。
スクリューフィーダ１７によって原料投入通路１６から旋回領域Ｒに原料を投入する。スクリューフィーダ１７を用いることによって、原料と一緒に空気が原料投入通路１６から旋回領域Ｒに入ってしまうことが抑制される。
窒素供給装置６２から窒素を窒素配管５９に供給し、窒素導入通路２０、２１の開閉弁２４、２５を開く。開閉弁２４を開くと、窒素導入通路２０を通って窒素が旋回領域Ｒに導入される。開閉弁２５を開くと、窒素導入通路２１、リング状通路２２及び隙間４２を通って窒素を分級領域Ｓの前方に導入される。
【００２５】
原料投入通路１６から投入される原料と窒素導入通路２０から導入される窒素のみが、ケーシング３内に入り、ケーシング３内は窒素雰囲気となる。
窒素導入通路２０から導入された窒素は、投入側ケーシング４のテーパー壁３７に沿って旋回し、旋回領域Ｒで旋回気流となる。原料投入通路１６から投入された原料は旋回気流と一緒に旋回し、遠心力によって半径方向外側に向かって流れる。吸引ファン５１がケーシング３内の窒素を排出口４０側へ吸引し、旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間に差圧が生じる。この差圧によって、窒素導入通路２０から旋回領域Ｒに窒素が連続して流れ込む。
【００２６】
旋回領域Ｒと粉砕領域Ｃとの間の差圧と第一回転翼２８が旋回気流に付与する前方への推力によって、旋回領域Ｒで旋回する原料は、第一回転翼２８の羽根３２の間を通って粉砕領域Ｃに入る。粉砕領域Ｃで原料は粒子径の大きなもの程大きな遠心力が作用して周速の速い半径方向外周側に集まり、主として粒子同士の摩砕により、また、粒子同士の衝突による破砕も生じて粉砕される。このとき、第二回転翼２９は粉砕領域Ｃ内の原料が分級領域へ移動することをブロックする。このブロック作用は、第二回転翼２９の表面に形成される窒素の気流のカーテンによって発生する。
【００２７】
粉砕領域Ｃで粉砕された原料のなかで、粒子径が小さく質量の小さい粒子ほど圧力の低い第二回転翼２９の回転中心近傍に集まり、微粉末として吸引ファン５１によって吸引され、排出口４０からケーシング３内の窒素と一緒に回収管４４に排出される。粒子径が大きく質量の大きな粒子は、吸引ファン５１によって吸引されるケーシング３内の窒素に随伴せず、排出側ケーシング６のテーパー壁３８に沿った分級領域Ｓの外周部に生じる後方への戻り気流によって粉砕領域Ｃに戻り、粉砕される。
【００２８】
吸引ファン５１が排出口４０から回収管４４に微粉末を吸引すると、隙間４２を通って分級領域Ｓの前方部分に導入された窒素が回収管４４に流れ込む。この隙間４２から回収管４４に流れ込む窒素によって、回収管４４における微粉末及び窒素の流速が高速になり、回収管４４内に微粉末が付着することが防止される。
吸引ファン５１によって排出口４０から回収管４４に排出された微粉末と窒素は、隙間４２から導入される窒素とともに回収ホッパ４８のバグフィルタ４９に吸引され、バグフィルタ４９において微粉末と窒素とが分離される。分離された微粉末は、回収ホッパ４８から回収タンク５５に回収される。分離された窒素はバグフィルタ４９から吸引ファン５１を通って窒素配管５９に回収される。窒素配管５９に回収された窒素は冷却機６０に入って冷却される。冷却機６０で冷却された窒素は窒素配管５９から窒素導入通路２０、２１に流れる。
【００２９】
冷却機６０によって冷却された窒素が窒素導入通路２０、２１に流れはじめたら、窒素供給装置６２から窒素配管５９への窒素の供給を止める。
気流式粉砕機１における原料の粉砕は、窒素雰囲気下にあるケーシング３内で行われ、気流式粉砕機１から回収ホッパ４８へ微粉末は窒素と一緒に回収管４４内を搬送され、回収管４４内も窒素雰囲気下にあるので、原料や微粉末が空気中にさらされることが防止されている。したがって、酸化されやすい原料を粉砕する場合であっても、微粉末の酸化が防止されており、微粉末を酸化させることなく回収可能である。
【００３０】
また、吸引ファン５１から窒素配管５９に窒素を回収し、再び、窒素導入通路２０、２１へ流しているので、窒素の消費量を少なくでき、運転効率が向上する。
気流式粉砕機１の運転を停止する際、停止よりも所定時間前に窒素導入通路２０、２１の開閉弁２４、２５を閉じる。開閉弁２４を閉じると、旋回領域Ｒへの窒素の導入が停止し、吸引ファン５１によってケーシング３内から回収管４４に吸引される窒素が減少する。また、開閉弁２５を閉じると、隙間４２から回収管４４への窒素の流れ込みが停止し、回収管４４内の窒素が低速となる。
【００３１】
開閉弁２４、２５を閉じて所定時間が経過したら、第一回転翼２８及び第二回転翼２９の回転を停止する。第一回転翼２８及び第二回転翼２９の回転が遅くなると、分級領域Ｓにおける分級能力が低下し、粒子径が大きく質量の大きな粒子は分級領域Ｓに残ったままとなる。また、前記ブロック作用が弱くなり、粉砕領域Ｃ内から粒子径が大きく質量の大きな粒子が粉砕領域Ｃへ移動する。しかし、ケーシング３内から回収管４４に吸引される窒素が減少し、回収管４４内の窒素の流れが低速となっているので、粒子径が大きく質量の大きな粒子が、分級領域Ｓから回収管４４に吸引されたり引き込まれることが防止され、粉砕が充分にされていない粒子が微粉末製品の中に混入することも防止されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る気流式粉砕機の断面図である。
【図２】本発明に係る気流式粉砕機を備える微粉末製造装置の構成図である。
【図３】従来の気流式粉砕機の断面図である。
【図４】従来の気流式粉砕機を備える微粉末製造装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    気流式粉砕機
３    ケーシング
４    投入側ケーシング
５    センターケーシング
６    排出側ケーシング
７    排出側窒素導入ケーシング
１０    シャフト
１１    フレーム
１２    モータ
１６    原料投入通路
１７    スクリューフィーダ
２０、２１    窒素導入通路
２２    リング状通路
２４、２５    開閉弁
２８    第一回転翼
２９    第二回転翼
３０、３１    ボス
３２、３３    羽根
３４    傾斜面
３７、３８    テーパー壁
４０    排出口
４２    隙間
４４    回収管
４８    回収ホッパ
４９    バグフィルタ
５１    吸引ファン
５３    ロータリー弁
５４    回収弁
５５    回収タンク
５９    窒素配管
６０    冷却機
６１    排気配管
６２    窒素供給装置
Ｒ    旋回領域
Ｃ    粉砕領域
Ｓ    分級領域
【図１】
2007268458.tif 000003
【図２】
2007268458.tif 000004
【図３】
2007268458.tif 000005
【図４】
2007268458.tif 000006