(57)【要約】【課題】原料冷却機内で蒸発したガスが原料ホッパーに逆流したり、原料冷却機内に大気を吸引したりすることを防止し、液化ガスによる原料の冷却及び粉砕機による原料の粉砕を安定して行うことができる低温粉砕装置を提供する。【解決手段】原料ホッパーからの原料を定量供給機で原料冷却機に供給し、原料冷却機で冷却された原料を粉砕機で粉砕した後、分離器で粉末とガスとを分離し、分離したガスを循環させて原料冷却機からの蒸発ガスに合流させて搬送ガスとする。循環するガスの流量は、液化ガス供給制御器による液化ガスの供給及び停止に連動させて調節する。【選択図】図１
2009000612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ホッパーから供給された原料を液化ガスに直接接触させて冷却しながら搬送する原料冷却機と、該原料冷却機で冷却された原料を粉砕する粉砕機と、該粉砕機で粉砕された粉体を搬送ガスから分離する分離器と、該分離器で粉体から分離したガスの一部を流量調節して循環させ、前記原料冷却機で液化ガスから蒸発したガスに合流させて搬送ガスとし、該搬送ガスによって前記原料冷却機で冷却した原料を前記粉砕機に搬送し、該粉砕機で粉砕した粉体を前記分離器に搬送するガス搬送経路と、前記原料冷却機内の液化ガス量に応じて原料冷却機内に液化ガスを供給する液化ガス供給制御器とを備えた低温粉砕装置において、前記原料ホッパーと前記原料冷却機との間に、原料ホッパーから供給された原料を一定量で原料冷却機に供給する定量供給機を設けるとともに、前記液化ガス供給制御器に、該液化ガス供給制御器による液化ガスの供給及び停止に連動させて前記循環するガスの流量調節を行う連動手段を設けたことを特徴とする低温粉砕装置。
【請求項２】
前記連動手段は、液化ガスの供給動作開始から一定時間経過後に前記循環するガスを低流量に調節し、液化ガスの停止動作開始から一定時間経過後に前記循環するガスを高流量に調節することを特徴とする請求項１記載の低温粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温粉砕装置に関し、詳しくは、原料を液化ガスで低温に冷却した状態で粉砕する低温粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種物品を粉末状に粉砕するため、物品をあらかじめ粒状にした原料を低温に冷却して粉砕する低温粉砕装置が用いられている。例えば、香辛料粗粒を粉末に粉砕するための方法として、原料ホッパーから粉砕機に原料（香辛料粗粒）を搬送するフィーダー内に液化窒素などの低温液化ガスを供給し、粉砕時の温度上昇を抑えることによって高品質な粉末香辛料を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−２４２８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
低温の液化ガスに原料を直接接触させて冷却する低温粉砕装置において、前記フィーダーのような原料冷却機内に溜まっている液化ガス中に一度に大量の原料を供給すると、その熱負荷によって液化ガスが激しく蒸発、沸騰するため、原料冷却機内で気化したガスが原料ホッパーの原料投入口に逆流し、逆流したガスと共に原料が噴出することがある。
【０００４】
さらに、沸騰したガスの圧力上昇に伴うガスの激しい流動によって原料冷却機内の原料が飛散し、十分に冷却されないまま粉砕機に飛び込むこともあり、粉末の性状が悪化するおそれがあった。このような液化ガスの激しい沸騰による問題を解消するため、所定量の原料を原料冷却機内に溜め込んでから液化ガスを供給することも考えられるが、連続処理を行うことができなくなってしまう。
【０００５】
また、低温粉砕装置における原料や粉末の搬送手段としては、一般に、原料や粉末を搬送ガスに同伴させて搬送するガス搬送が採用されている。搬送ガスとしては、原料冷却機で蒸発したガスに加えて、分離器で粉末から分離したガスの一部を循環使用することにより、原料や粉末を確実に搬送するためのガス量を確保している。原料冷却機で発生するガス量は、基本的に原料冷却機に供給される原料の量に依存するが、原料冷却機内に液化ガスを供給すると増大する。
【０００６】
すなわち、貯槽から原料冷却機に供給したときの液化ガスの圧力低下によって原料冷却機内で液化ガスが大量に気化する。例えば、絶対圧力０．８ＭＰａの飽和液が０．１ＭＰａとなった場合には約２５％がガス化し、絶対圧力０．６ＭＰａの飽和液では約２０％がガス化する。このため、原料冷却機に液化ガスを供給しているときと、液化ガスの供給が停止しているときでは、原料冷却機内でのガス発生量に大きな差が生じることになる。
【０００７】
このため、原料冷却機で蒸発したガスと分離器から循環するガスとが混合した搬送ガス量が変動することになることから、分離器から循環するガス量を循環経路中に設けた手動のダンパーで調節するようにしている。しかし、原料冷却機への液化ガス量の供給は、原料冷却機内の液面を液面センサで検出し、所定の液面以下になったときに液化ガスの供給を開始し、所定の液面以上になったときに液化ガスの供給を停止する液化ガス供給制御器で自動的に行っているため、手動のダンパーでは適切な流量制御を行うことが困難であった。
【０００８】
例えば、ダンパーにおける循環ガスの流量設定を、液化ガス供給停止状態における原料冷却機からのガス発生量に対応させて高流量に設定している場合、液化ガスの供給開始によりガス発生量が増大して原料冷却機内の圧力が上昇すると、前述のようなガスの逆流が発生するおそれがある。逆に、液化ガス供給状態における原料冷却機からのガス発生量に対応させて循環ガス量を低流量に設定している場合、液化ガスの供給停止による原料冷却機内でのガス発生量の低下に伴って原料冷却機内が負圧になり、原料ホッパーから原料冷却機内に大気が大量に吸引され、大気中の水分などが原料冷却機内で凝固することになり、系内への凝固物の蓄積によって原料冷却機や粉砕機の運転が不安定になることがある。このことから、従来は、原料冷却機内への液化ガスの供給時におけるガス発生量と停止時におけるガス発生量との中間点付近に循環するガス量を設定しているのが実情である。
【０００９】
なお、液化ガスの供給量を原料の供給量に合わせて精密に調節したり、循環ガスの流量を原料冷却機のガス発生量に合わせて精密に制御することによって上述の問題を回避することは可能であるが、原料の供給量を測定したり、ガス発生量を測定したりするための測定器や、液化ガス及び循環ガスの流量調節を精密に行う流量制御器が必要になるため、低温粉砕装置の製造コストや保守コストが大幅に増大し、実用的ではない。
【００１０】
そこで本発明は、原料冷却機内で蒸発したガスが原料ホッパーに逆流したり、原料冷却機内に大気を吸引したりすることを防止し、液化ガスによる原料の冷却及び粉砕機による原料の粉砕を安定して行うことができる低温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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の低温粉砕装置は、原料ホッパーから供給された原料を液化ガスに直接接触させて冷却しながら搬送する原料冷却機と、該原料冷却機で冷却された原料を粉砕する粉砕機と、該粉砕機で粉砕された粉体を搬送ガスから分離する分離器と、該分離器で粉体から分離したガスの一部を流量調節して循環させ、前記原料冷却機で液化ガスから蒸発したガスに合流させて搬送ガスとし、該搬送ガスによって前記原料冷却機で冷却した原料を前記粉砕機に搬送し、該粉砕機で粉砕した粉体を前記分離器に搬送するガス搬送経路と、前記原料冷却機内の液化ガス量に応じて原料冷却機内に液化ガスを供給する液化ガス供給制御器とを備えた低温粉砕装置において、前記原料ホッパーと前記原料冷却機との間に、原料ホッパーから供給された原料を一定量で原料冷却機に供給する定量供給機を設けるとともに、前記液化ガス供給制御器に、該液化ガス供給制御器による液化ガスの供給及び停止に連動させて前記循環するガスの流量調節を行う連動手段を設けたことを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明の低温粉砕装置は、前記連動手段が、液化ガスの供給動作開始から一定時間経過後に前記循環するガスを低流量に調節し、液化ガスの停止動作開始から一定時間経過後に前記循環するガスを高流量に調節することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の低温粉砕装置によれば、原料冷却機に一定量の原料を供給することにより、原料との接触で蒸発する液化ガス量を一定に保つことができ、原料冷却機内でのガス発生量を液化ガス供給時と液化ガス供給停止時との二つの状態に分けることができる。したがって、原料冷却機内でのガス発生量が多い液化ガス供給時には循環するガスの流量を低流量に調節して循環ガス量を減少させ、原料冷却機内でのガス発生量が少ない液化ガス供給停止時には循環するガスの流量を高流量に調節して循環ガス量を増大させることで原料冷却機内の圧力を略一定に保つことができ、ガスの逆流や大気の吸引を防止できる。さらに、循環するガスの流量調節は、低流量と高流量との２段階の流量調節を行えばよいため、安価な汎用品のダンパーを使用することができ、製造コストや保守コストの上昇も抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の低温粉砕装置の一形態例を示す系統図である。この低温粉砕装置は、原料が投入される原料ホッパー１１と、原料ホッパー１１から一定量の原料を取り出して原料冷却機１２に供給する定量供給機１３と、原料冷却機１２で冷却された原料を粉砕する粉砕機１４と、粉砕機１４で粉砕した粉末とガスとを分離するサイクロンなどの分離器１５とを備えるとともに、これらの機器を接続して原料冷却機１２で冷却された原料や粉砕機１４で粉砕された粉末を搬送するためのガス搬送経路を備えている。
【００１５】
ガス搬送経路は、分離器１５で粉末から分離したガスの一部を搬送ガスとして循環使用するためのガス循環経路１６と、余剰のガスをガス循環経路１６から系外に排出する排気経路１７と、ガス循環経路１６を流れて循環するガスの流量調節を行うための流量調節器１８と、液化ガスから蒸発したガスを原料冷却機１２から抜き出す蒸発ガス経路１９と、ガス循環経路１６のガスと蒸発ガス経路１９のガスとを合流させて搬送ガスとし、この搬送ガスに前記原料冷却機１２で冷却されて導出された原料を同伴させて粉砕機１４に搬送する冷却原料供給経路２０と、粉砕機１４で粉砕された粉末を搬送ガスに同伴させて粉砕機１４から前記分離器１５に搬送する粉末搬送経路２１とを有している。
【００１６】
また、前記原料冷却機１２には、液化ガス供給制御器２２が設けられている。この液化ガス供給制御器２２は、原料冷却機１２内の液化ガス量を液面センサ２３で検出し、検出した液面に応じて液化ガス供給経路２４に設けられた液化ガス供給弁２５を開閉制御するものであって、原料冷却機１２内の液化ガスの液面があらかじめ設定した下限位置以下になると液化ガス供給弁２５を開いて原料冷却機１２への液化ガスの供給を開始し、液化ガスの液面があらかじめ設定した上限位置以上になると液化ガス供給弁２５を閉じて原料冷却機１２への液化ガスの供給を停止する。
【００１７】
さらに、液化ガス供給制御器２２には、液化ガス供給弁２５を開閉する信号Ｓａの出力に連動させて前記流量調節器１８の流量調節を行う信号Ｓｂを出力する連動手段が組み込まれている。この連動手段は、液面センサ２３で検出した液面が下限位置以下になったときに、液化ガス供給弁２５を開くのに連動して流量調節器１８を低流量に調節し、液面が上限位置以上になったときに、液化ガス供給弁２５を閉じるのに連動して流量調節器１８を高流量に調節する機能を有している。
【００１８】
また、前記連動手段には、液化ガス供給制御器２２が液化ガス供給弁２５の開信号を出力してから実際に液化ガス供給弁２５が開いて液化ガスの供給が始まるまでの時間遅れや、液化ガス供給弁２５の閉信号を出力してから実際に液化ガス供給弁２５が閉じて液化ガスの供給が止まるまでの時間遅れに対応するため、液化ガス供給弁２５の開信号又は閉信号の出力から一定時間経過後に流量調節器１８の流量調節信号を出力するタイマー（遅延回路）を設けることができる。
【００１９】
このように構成した低温粉砕装置において、原料ホッパー１１と原料冷却機１２との間に、原料を一定量で供給する定量供給機１３を配設したことにより、原料冷却機１２に原料を一定量で連続的に供給することができるので、原料冷却機１２内で、例えば常温の原料と接触することによって蒸発する液化ガス量を一定に保つことができ、蒸発ガス発生量の変動を抑えることができるとともに、大量の原料との接触によって液化ガスが激しく沸騰することも回避できる。
【００２０】
したがって、原料冷却機１２における蒸発ガス発生量の変化は、液化ガス供給経路２４からの液化ガスの供給の有無だけに依存し、液化ガス供給経路２４から液化ガスが供給されているときには蒸発ガス発生量が多くなり、液化ガスの供給が停止しているときには蒸発ガス発生量が少なくなる。すなわち、蒸発ガス経路１９に抜き出される蒸発ガス量は、原料冷却機１２への液化ガス供給時には多くなり、液化ガス供給停止時には少なくなるという２段階の流量変動を生じることになる。
【００２１】
このことから、前記流量調節器１８は、蒸発ガス経路１９の２段階の流量変動に対応させ、液化ガス供給時の蒸発ガス発生量が多いときには流量調節器１８を通る循環ガス量を低流量とし、液化ガス供給停止時の蒸発ガス発生量が少ないときには流量調節器１８を通る循環ガス量を高流量とする２段階の制御を行うことにより、冷却原料供給経路２０に合流して粉砕機１４に向かって流れる搬送ガスを一定流量、一体圧力に保つことができる。
【００２２】
このように、蒸発ガス発生量が多いときに循環ガス量を低流量とすることにより、原料冷却機１２内で蒸発した大量のガスがスムーズに冷却原料供給経路２０に流れるので、原料冷却機１２内の圧力が上昇することを抑えることができ、蒸発ガスが定量供給機１３から原料ホッパー１１に向かって逆流することを防止できる。また、蒸発ガス発生量が少ないときに循環ガス量を高流量とすることにより、冷却した原料や粉砕した粉末の搬送に必要な量の搬送ガスを確保することができるとともに、原料冷却機１２内が負圧になることを防止して原料冷却機１２内への大気の吸引が発生することもなくなる。
【００２３】
さらに、流量調節器１８は、低流量と高流量との２段階の流量調節を行えばよいため、安価な汎用品のダンパーを使用することができ、低流量と高流量との切り換えは、電動、空圧、油圧等の任意の動力を用いて容易に行うことができ、加えて、液化ガス供給制御器２２は、従来と同様に液化ガス供給弁２５の全開と全閉との二つの信号を出力するとともに、流量調節器１８にも低流量と高流量との二つの信号を出力するだけでよいことから、簡単な構成の制御器を使用することができ、製造コストや保守コストの上昇も抑えることができる。
【００２４】
ここで、実験結果の一例を説明する。低温粉砕装置として、径８０ｍｍ、ピッチ６０ｍｍ、長さ４００ｍｍのスクリューを有する定量供給器１３と、径１００ｍｍ、ピッチ８０ｍｍ、長さ８００ｍｍのスクリューを有し、基準液面における液化ガス量が約１００ｋｇの原料冷却機１２とを使用し、粉末搬送経路２１に内径２００ｍｍの配管を、ガス循環経路１６に内径１５０ｍｍの配管をそれぞれ使用するとともに、ガス循環経路１６には流量調節器としてダンパーを配置し、粉砕機１４の出口における風速を２５ｍ／ｓに設定した。また、原料冷却機１２には内径６０ｍｍのサンプリング管の先にバルーンを装着したものを取り付けて原料冷却機１２内の圧力変化を確認できるようにした。さらに、原料ホッパー１１の開口部には酸素濃度計を設けた。
【００２５】
原料冷却機１２の搬送速度は、定量供給器１３の搬送速度より速く、かつ、搬送中の原料を液化ガスにより所定温度まで冷却できるように設定した。また、ダンパーは、低流量時の開度を２７度、高流量時の角度を６７．５度とし、全開時に対して低流量時は３０％、高流量時は７５％の流量になるように設定した。
【００２６】
定量供給器１３から比熱が１．９ｋＪ／ｋｇ・℃の原料を３００ｋｇ／ｈで原料冷却機１２に供給するとともに、液化ガスとして液化窒素を使用して４時間連続して運転した。その結果、原料を冷却することによる液化窒素の蒸発量は約１０ｋｇ／ｍｉｎ、液化窒素の供給量は平均で約３０ｋｇ／ｍｉｎ、液化窒素の供給時間は１回当たり２．５分となった。このとき、原料冷却機１２に設けたバルーンが液化窒素の供給開始及び供給停止に伴って大きく膨らんだり、潰れたりして原料冷却機１２内で圧力変化が発生していること、酸素濃度計で測定した酸素濃度が一時的に１８％以下になることから、原料冷却機１２からのガスの逆流が僅かに発生していることが分かったが、原料冷却機１２からのガスの逆流や大気の吸引は僅かであり、全体として安定した運転状態を継続することができた。
【００２７】
さらに、液化ガス供給制御器２２設けたタイマーにより、液化窒素の供給開始信号の出力から１０秒後にダンパーの低流量切換信号を出力するとともに、液化窒素の供給停止信号の出力から５秒後にダンパーの高流量切換信号を出力するように設定した。このようにダンパーの切り換えを遅らせることにより、バルーンの形状変化が少なくなり、酸素濃度計の測定値も１８％以下になることがなくなり、原料冷却機１２内の圧力が、より安定した状態になっていることがわかった。
【００２８】
なお、低温粉砕装置の運転操作は、原料の種類、性状、処理量、低温粉砕装置の各機器の構造、性能、その他の様々な条件によって異なり、特に限定されるものではない。また、循環ガスの流量制御は、排気経路１７に流量調節器を設けることによって行うことも可能であり、流量調節器の形式も任意に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の低温粉砕装置の一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１…原料ホッパー、１２…原料冷却機、１３…定量供給機、１４…粉砕機、１５…分離器、１６…ガス循環経路、１７…排気経路、１８…流量調節器、１９…蒸発ガス経路、２０…冷却原料供給経路、２１…粉末搬送経路、２２…液化ガス供給制御器、２３…液面センサ、２４…液化ガス供給経路、２５…液化ガス供給弁
【図１】
2009000612.tif 000003