(57)【要約】【課題】微細、均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることができ小型・簡易な構成かつ低廉なコストで発熱防止が可能な気流式微粉砕装置を提供する。【解決手段】気流式微粉砕装置１は、上流側より原料供給機２、粉砕機３、製品捕集機４及びその内部に設ける排気ブロア５を備える。原料供給機２は原料ホッパ６に接続する管体７の途中に通気開閉手段８を設ける。原料投入の際には通気開閉手段８は開放状態とし投入完了後に通気開閉手段８を閉鎖して粉砕室１８内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない減圧下で粉砕を行なう。原料回収時は通気開閉手段８を開放状態とし排気ブロア５を全開にして粉砕室１８から製品捕集機４までの空気の流れを起こし粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機４に送り込む。粉砕物の排出が完了したら一連のバッチ処理を連続的に繰り返す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の粉砕室の中心部に回転軸を貫通し、この回転軸に突設する回転子の先端に複数のブレードを装着し、前記粉砕室の内面にあってこれらのブレード外端に対向するライナーを有する粉砕機と、この粉砕機の一端に連通する原料供給機と、前記粉砕機の他端に接続する製品捕集機及び排気ブロアを備える気流式微粉砕装置において、前記原料供給機は、原料ホッパと粉砕機の原料供給口とを接続する管体に通気開閉手段を設けることを特徴とする気流式微粉砕装置。
【請求項２】
前記粉砕機は、原料供給口側の粉砕室前段と円筒形の粉砕室の境に下がり壁を設けることを特徴とする請求項１記載の気流式微粉砕装置。
【請求項３】
前記粉砕機は、原料供給口の近傍に不活性ガスを前記粉砕室に噴射するノズルを有することを特徴とする請求項１、請求項２記載の気流式微粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固形原料を微粉粒体に粉砕する微粉砕装置に関し、特に回転軸方向に気流と共に固形原料を送りながらブレードやライナーによる衝撃及びせん断、気流内の粒子相互摩擦、高周波振動による圧壊等により常温微粉砕する気流式微粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気流式微粉砕装置は、高速回転するローターブレードにより、粉砕室内で高速旋回気流を発生し、衝撃、圧縮、セン断、摩砕、高周波振動などの作用を持って、原料を超微粒化している。
【０００３】
高速回転式微粉砕装置の内、いわゆる水平軸形の軸流ミルは、ブレードとライナー間で衝撃粉砕を行い、高速回転するブレードの背後や縁辺に高速渦流をつくり、これに起因する空気振動等によって微粉砕を行っている。
【０００４】
従来の気流式微粉砕装置としては、例えば特許文献１に記載されるような構造があった。
【特許文献１】特開２００１−２９８１９号公報
【０００５】
この微粉砕装置においては、粉砕室の後段に排出ファンが設けられており、又粉砕機と原料供給機及び排気ブロアは常に連通して排気を行なっているため、粉砕室の内部には常に原料供給口側より排出口側に向って軸方向に空気の流れがあった。
【０００６】
又、粉砕室の隣接する回転子間には仕切板が設けられ、粉砕室は複数の小室に分割されていた。この粉砕室において空気と均一に混合された粉砕原料は回転子の切線方向に加速された後、複数の円形の仕切板で形成された各小室の中で粉砕され、上述の軸方向気流に乗っている粒子を、それぞれの小室が捕捉して粉砕作業を遂行し、次第に排出口側に送り出しながら粗粉砕粒子が排出されないようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の気流式微粉砕装置は、粉砕室において常に入口より排出口に向って軸方向に空気の流れがあったため、粉体は粉砕室に長く留まることができず従来の粉粒体以上のより微細な、より均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることは非常に困難であった。
【０００８】
又、従来の気流式微粉砕装置を用いて、より微細な製品を得ようとする場合には、粉砕原料の発熱防止が不可欠であり、この目的のために強力なファンを設置したり、強力な冷却装置を設けたりしていた。このような発熱防止対策は、装置の大型化、複雑化につながり、装置自体が高価格になると共に粉砕コストも上昇する欠点があった。
【０００９】
この発明は、従来の気流式微粉砕装置が有する上記の問題点を解消すべくなされたものであり、従来の粉粒体以上のより微細な、より均一化した高精度の微粉粒体を効率よく得ることができ、小型・簡易な構成かつ低廉なコストで発熱防止が可能な気流式微粉砕装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明の気流式微粉砕装置は、円筒形の粉砕室の中心部に回転軸を貫通し、この回転軸に突設する回転子の先端に複数のブレードを装着し、前記粉砕室の内面にあってこれらのブレード外端に対向するライナーを有する粉砕機と、この粉砕機の一端に連通する原料供給機と、前記粉砕機の他端に接続する製品捕集機及び排気ブロアを備える気流式微粉砕装置において、前記原料供給機は、原料ホッパと粉砕機の原料供給口とを接続する管体に通気開閉手段を設けることを特徴とするものである。
【００１１】
通気開閉手段は原料投入の際には開放状態とし、投入後にはこれを閉鎖することで粉砕機内に流入する空気を遮断密閉する構造である。
【００１２】
原料供給は粉砕機の構造に合わせ、回転部の負荷が超過しないよう適量投入する。原料投入時には排気ブロアによる吸引を部分的に行い投入作業を補助する。投入完了後に通気開閉手段を閉鎖し、粉砕室内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない、減圧下で粉砕を行なう。粉砕室の内圧を下げた状態で、原料を機内に留め、滞留時間を長くして所定時間粉砕する。粉砕は回転部の負荷が所定値に低減するまで行なう。
【００１３】
開閉手段を閉鎖することで粉砕室入口を塞ぎ、粉砕室から製品捕集機までの空気の流れをできるだけ止める。原料回収時は、開閉手段を徐々に開けながら開放状態とし、ブロアを全開にして粉砕室から製品捕集機までの空気の流れを起こし粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機に送り込む。
【００１４】
粉砕物の排出が完了したら、再度原料投入、開閉手段の閉鎖、粉砕及び製品回収の一連のバッチ処理を繰り返し、原料投入が無くなるまでこのバッチ処理を連続的に繰り返す。
【００１５】
請求項２記載の気流式微粉砕装置の粉砕機は、原料供給口側の粉砕室前段と円筒形の粉砕室の境に下がり壁を設けることを特徴とするものである。
【００１６】
下がり壁は粉砕室の天井側から垂下する構成で、粉砕時に原料が粉砕室前段側にキックバックされるのを防止する。
【００１７】
請求項３記載の気流式微粉砕装置の粉砕機は、原料供給口の近傍に不活性ガスを前記粉砕室に噴射するノズルを有することを特徴とするものである。
【００１８】
不活性ガスとしては例えばＣＯ2、Ｎ2等を用い、粉砕室に直接噴射できるようにする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の気流式微粉砕装置は、原料ホッパと粉砕機の原料供給口とを接続する管体に通気開閉手段を設けるので、原料投入後に粉砕機内に流入する空気を遮断密閉することができる。
【００２０】
粉砕室内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない、減圧下で粉砕を行なうことで、粉砕室内の温度を下げることができ、品温上昇を軽減できる。又、粉砕室から製品捕集機までの空気の流れを止めることができるので、原料の粉砕室滞留時間を長くできる。
【００２１】
従ってより微細な微粉粒体を得ることができる。原料回収時は、開閉手段を開放状態としブロアにより粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機に送り込むことができる。
【００２２】
原料投入、開閉手段の閉鎖、粉砕、開閉手段の開放及び製品回収の一連のバッチ処理を繰り返すことで、小型・簡易な構成かつ低廉なコストで製品の発熱防止が可能で、しかもより均一化した微粉粒体が得られる。
【００２３】
請求項２記載の気流式微粉砕装置の粉砕機は、原料供給口側の粉砕室前段と円筒形の粉砕室の境に下がり壁を設けるので、粉砕時に原料が粉砕室前段側にキックバックされるのを防止できる。
【００２４】
請求項３記載の気流式微粉砕装置は、粉砕室に不活性ガスを噴射するノズルを有するので、空気の流入を阻止する効果が向上し、酸素による製品の変色（酸化）を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次にこの発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は気流式微粉砕装置のライン構成図、図２は同装置の粉砕機の断面図である。気流式微粉砕装置１は、上流側より原料供給機２、粉砕機３、製品捕集機４及びその内部に設ける排気ブロア５を備える。
【００２６】
原料供給機２は原料ホッパ６に接続する管体７の途中に通気開閉手段８を設ける。製品捕集機４は、粉砕機３の排出口９に接続する管体１０の途中にサイクロン１１、管体端部にバグフィルタ１２及び排気ブロア５を内設するバグフィルタ集塵機１３を配する。又サイクロン１１とバグフィルタ集塵機１３を連結する管体１０の途中にはダンパ１４を設ける。
【００２７】
サイクロン１１の下方には粉砕品回収容器１５を配置してサイクロン下回収粉砕品１６を集め、バグフィルタ集塵機１３ではバグフィルター回収粉砕品１７を集める。
【００２８】
粉砕機３は、円筒形の粉砕室１８の中心部に回転軸１９を貫通し、この回転軸１９を複数の軸受２０で支持しながら、駆動モーター２１及び回転軸１９に固定する図示しないプーリにより回転する。図２に示すように粉砕室１８を貫通する回転軸１９にはロータ２２を固定し、これに翼状のブレード２３を装着する。
【００２９】
粉砕室１８の内面にあってこれらのブレード２３の外端に対向してライナー２４を装着し、ライナー２４には回転軸１９と平行な固定刃２５を突設する。なお、粉砕室１８の外周には、図示しない冷却ジャケットが設けられており、冷却水が循環している。
【００３０】
排出口９側のロータ２２には分級翼２６を設け、ライナー２４との間隙が分級隙間を形成する。粉砕室１８の原料供給口側にはケーシング２７により粉砕室前段２８が、排出口側には粉砕室後段２９が設けられている。
【００３１】
隣接するブレード２３，２３間には仕切板３０を設け、原料供給口側の粉砕室前段２８と円筒形の粉砕室１８の境に下がり壁３１を設ける。
【００３２】
粉砕室１８は、回転軸１９の駆動により粉砕用のブレード２３が超高速で回転し、その回転方向の慣性力と遠心力とにより回転軸１９を中心に渦巻状に半径方向外側へ向う高速気流を発生させる。この高速気流により半径方向外側へ加速されながら粉体同士が衝突したり、ブレード２３により叩打されたりしてライナー２４の内壁面に激突する。この時内壁面には固定刃２５を突設するので、高速に加速された粉体が衝突と反発を繰り返す際に一層強い衝撃力、せん断力、圧縮力を受けて、微粉化作用が一層促進され、破砕効率を著しく向上させる。
【００３３】
原料投入の際には通気開閉手段８は開放状態とし、粉砕室前段２８に原料を投入する。このとき排気ブロア５を運転し、ダンパ１４は部分開放（例えば１／５開放）として吸引を部分的に行い投入作業を補助する。
【００３４】
原料の投入量は、駆動モータ２１の負荷が超過しないよう監視しながら適量投入する。投入完了後に通気開閉手段８を閉鎖して粉砕室１８内の空気の流れを止めながらブロア吸引を行ない、減圧下で粉砕を行なう。
【００３５】
なお、粉砕原料が温度に弱いものや酸化しやすいものの場合には、粉砕機３の原料供給口の下がり壁３１近傍にノズル３２を設け、例えばＣＯ2、Ｎ2等の不活性ガスを通気開閉手段８が閉鎖する直前、又は直後に粉砕室１８に噴射すると、略完全に空気との遮断が可能となり、粉砕中の温度を低く抑えて温度上昇による品質劣化を防いだり、酸素による変色（酸化）を抑えることができる。
【００３６】
下がり壁３１は粉砕時に原料が粉砕室前段２８側にキックバックされるのを防止する。粉砕は駆動モータ２１が無負荷に低減するまで行なう。原料回収時は、通気開閉手段８を徐々に開けながら開放状態とし、排気ブロア５を全開にして粉砕室１８から粉砕室後段２９、更に製品捕集機４までの空気の流れを起こし粉砕物を一気に吸い上げ製品捕集機４に送り込む。
【００３７】
粉砕物の排出が完了したら、再度原料投入、開閉手段の閉鎖、粉砕及び製品回収の一連のバッチ処理を繰り返し、原料投入が無くなるまでこのバッチ処理を連続的に繰り返す。
【実施例】
【００３８】
図１及び図２に示す気流式微粉砕装置を用い従来型の連続処理方式と本発明の装置で用いたバッチ処理方式とを比較した。原料にはテン茶（覆いを被せて日光を遮り育てた新芽を蒸した後、揉まずに乾燥させたもの）を用いた。諸条件は以下の通りである。
【００３９】
なお、バッチ処理時間３分とし、クリアランス３ｍｍ、回転数８１２０ｒｐｍは共通とした。
【００４０】
｜連続処理１  ｜連続処理２  ｜バッチ処理１  ｜バッチ処理２
投入量        ｜  １ｋｇ    ｜  １ｋｇ    ｜  ２ｋｇ      ｜  ２ｋｇ    
処理時間（秒）｜  ２０８    ｜  ２１４    ｜  １３００    ｜  １４９７  
品温（℃）    ｜  ４６．５  ｜  ４１．９  ｜  ３６．１    ｜  ３８．０  
処理能力（ｋｇ／ｈ）        ｜            ｜              ｜            
｜  １７．３  ｜  １６．８  ｜    ５．５    ｜    ４．８  
回収量（ｋｇ）｜            ｜            ｜              ｜            
（サイクロン）｜  ０．８    ｜  １．０    ｜    １．７    ｜  １．８５  
（フィルタ）  ｜  ０．２    ｜  ０．０    ｜    ０．３    ｜  ０．１５  
平均粒径（μｍ）            ｜            ｜              ｜            
（サイクロン）｜  ２５．０７｜  １７．７７｜  １４．４５  ｜  １６．４７
（フィルタ）  ｜  ８．７４１｜  ８．８５７｜  ５．３４８  ｜    ６．１  
１０μｍ以下  ｜            ｜            ｜              ｜            
回収量（ｋｇ）｜  ０．４９  ｜  ０．４５  ｜  １．２１    ｜    １．０７
１０μｍ以下  ｜            ｜            ｜              ｜            
回収率（％）  ｜  ４８．９  ｜  ４５．４  ｜  ６０．７    ｜  ５３．３  
【００４１】
粉砕後の温度はバッチ処理の方が明らかに低く、減圧による品温上昇の軽減が実証された。又、１０μｍ以下の回収率も高くなりより細かい粉砕が可能なことを証明した。又、品温上昇を抑えたことで製品（お茶）の香り・風味・色合いの評価も高かった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】気流式微粉砕装置のライン構成図である。
【図２】気流式微粉砕装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  気流式微粉砕装置
２  原料供給機
３  粉砕機
４  製品捕集機
５  排気ブロア
６  原料ホッパ
７  管体
８  通気開閉手段
９  排出口
１０  管体
１８  粉砕室
【図１】
2012055867.tif 000003
【図２】
2012055867.tif 000004