JP2005270780A - 乾式メディア攪拌型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐磨耗性に優れたセラミックで要部を製作し、粉砕時に発生する熱エネルギーを除去することにより安定運転を可能にする。
【解決手段】 原料をメディアとともにアジテータにより攪拌して粉砕する乾式メディア攪拌型粉砕機であって、上部が開口する縦型筒状をなすとともに、底部に流動ガスの吹き出し口が設けられるセラミックから形成される粉砕室１と、粉砕室１内に回転可能に設けられるアジテータ３とからなる粉砕部Ａと、粉砕室１の上部開口部に接続される分級室２９と、分級室２９の内部に回転可能に設けられる分級ローター２５と、分級室２９内外を貫通して分級ローター２５に近接する製品回収管１７とからなる分級部Ｃとを備える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、メディア攪拌型粉砕機に関し、特に、原料をメディアとともにアジテータにより攪拌して粉砕する乾式メディア攪拌型粉砕機に関するものである。

原料をメディアとともにアジテータにより攪拌して粉砕するメディア攪拌型粉砕機は、攪拌時に発生するメディア間の剪断力や衝撃力によって原料を粉砕するため、粉砕能力が高く、微粉砕から超微粉砕の分野でよく使用される粉砕機である。特に、近年、新素材の研究開発が拡大している中にあって、製造工程において必要とされる粉砕・分散処理に欠くことができない機器として注目されている。

しかしながら、上記のような構成の従来のメディア攪拌型粉砕機にあっては、粉砕能力が高い反面、粉砕効率は低いものであった。すなわち、従来の粉砕機においては、特に乾式粉砕機の場合、原料が粉砕されて微粉状の粉粒体となると、この粉粒体が粉砕室の内部で凝集して粉砕処理を平衡させてしまうことがあった。

つまり、一般的に言って、乾式の場合には微粉状となった粉粒体は凝集する性質が強いため、一度粉砕室の内部で微粉状に粉砕した原料は、メディアで強力に攪拌・粉砕されているにも関わらず、粉砕室の内部で凝集して粒径を大きくしてしまう。

従って、粉砕室の内部において、上記のような粉砕作用と凝集作用とが繰り返された場合、粉砕のためのエネルギーを多く供給しても粉砕処理が平衡してその粉砕の進行が止まってしまうため、製品として得られる粉粒体の到達粒度に限界が生じることになり、粉砕効率が低下してしまう結果となる。

上記のような問題を解決した粉砕機の一例が特許文献１に開示されている。この粉砕機は、回転するアジテータを備えた粉砕室の上方に分級装置を備えており、この分級装置は粉砕室側から順に案内装置、分級室が設けられている。粉砕室内で粉砕・凝集した粒子を案内装置で分散し、分散された微粒子を分級室で回収する構造である。

しかし、上記のような構成の粉砕機にあっては、案内装置の形状が複雑であり、効果的な分散を得るためには処理物に対応した形状寸法が必要となり、製作コストがかかり過ぎる問題がある。また、分級室に分級ローターを備えていないので、所望の粒子径に分級するための調整要素としては、分級室の幅及び吹き込みガス量あるいは吹き込みガス流速であるので、処理量及び処理粒径を制御することが困難であった。

上記のような問題を解決した粉砕機の一例が特許文献２に開示されている。この粉砕機は、微粉状に粉砕された原料の粉砕室内での滞留時間を減少させることにより、微粉が凝集することを極力防止して粉砕効率及びエネルギー効率を向上させ、または凝集したものを効率よく分散させることにより分級効率を向上させたものであり、製品の粒径及び製品としての排出量のばらつきを抑制することができるというものである。

しかし、上記のような構成の粉砕機にあっては、粉砕効率及びエネルギー効率を向上させ、凝集したものを効率よく分散させることにより分級効率を向上させ、製品の粒径及び製品としての排出量のばらつきを抑制することはできるが、耐磨耗性や製品に対する汚染等の問題には充分ではない。すなわち、セラミックスやガラス等の粉砕製品には金属の汚染は当然のこと、その他の汚染も問題になる。分級機を内蔵することによって目的の粒度は得られ、エネルギー効率も向上するが依然汚染の問題が残ることになる。
登録実用新案第２５６６８８４号公報 特開２００３−２６５９７５号公報

本発明は、耐磨耗性に優れたセラミックで要部を製作し、かつ、粉砕時に発生する熱エネルギーを除去することにより、安定運転が可能な乾式メディア攪拌型粉砕機を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、原料をメディアとともにアジテータにより攪拌して粉砕する乾式メディア攪拌型粉砕機であって、上部が開口する縦型筒状をなすとともに、底部に流動ガスの吹き出し口が設けられるセラミックから形成される粉砕室と、該粉砕室内に回転可能に設けられるアジテータとからなる粉砕部と、前記粉砕室の上部開口部に接続される分級室と、該分級室の内部に回転可能に設けられる分級ローターと、前記分級室内外を貫通して前記分級ローターに近接する製品回収管とからなる分級部とを備えてなる手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機において、前記セラミックは、アルミナ、アルミナジルコニア又は炭化珪素である手段を採用している。

さらに、本発明の請求項３に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１又は２に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機において、前記分級室内の前記分級ローターの外側に、前記分級ローターの中心軸と中心軸が一致するように環状の環状路を設け、該環状路に外部からガスを導入するためのガス導入管を接続し、前記環状路の前記分級ローターとの対向面に内外を貫通する開口部を設け、該開口部に導入ガスの旋回流を引き起こすための案内羽根を設けた手段を採用している。

さらに、本発明の請求項４に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から３の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記粉砕部と前記分級部の間に、下部が前記粉砕室の上部に接続され、上部が前記分級室に接続される円筒状の外筒と、該外筒の内部に設けられる上下が開口する円筒状のドラフト管とからなるドラフト部を備えてなる手段を採用している。

さらに、本発明の請求項５に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から４の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記ドラフト部のドラフト管の内部に、前記分級ローターの外径よりも大きい外径を有する整流ガイドを、その中心軸がドラフト管の中心軸と一致するように設けた手段を採用している。

さらに、本発明の請求項６に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項５に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記製品回収管は、前記外筒、ドラフト管、及び整流ガイドを貫通して前記分級ローターに近接してなる手段を採用している。

さらに、本発明の請求項７に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から６の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記粉砕室の底部に補助流動ガスの吹き入れ口を設けた手段を採用している。

さらに、本発明の請求項８に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から７の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記粉砕室の外周部に冷却用のジャケットを設けた手段を採用している。

さらに、本発明の請求項９に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から８の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記アジテータは、セラミックからなる手段を採用している。

さらに、本発明の請求項１０に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項９に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記セラミックは、ジルコニア又はチッ化珪素である手段を採用している。

さらに、本発明の請求項１１に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から１０の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記分級ローターは、セラミック又はゴムからなる手段を採用している。

さらに、本発明の請求項１２に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１１に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記セラミックは、ジルコニア又はチッ化珪素であり、前記ゴムは、ウレタンゴムである手段を採用している。

さらに、本発明の請求項１３に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１から１２の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、粉砕室、アジテータ、及び分級ローターを除く他の接粉部に有機材をコーティングした手段を採用している。

さらに、本発明の請求項１４に係る乾式メディア攪拌型粉砕機は、請求項１３に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機であって、前記有機材は、四フッ化エチレン樹脂又はウレタンゴムである手段を採用している。

本発明は、請求項１又は２のように構成したことにより、粉砕室で粉砕された粉粒体は流動ガスにより上昇し、分級室に到達することになる。そして、分級室では分級ローターによって分散、分級され、所望の粒径の粉粒体に形成され、製品として連続的に回収されることになる。また、ローターから受けた遠心力により排除された粉粒体は降下して粉砕室内に戻り、再び粉砕されることになる。従って、微粉が凝集するのを防止できるので、粉砕効率及びエネルギー効率を向上させることができることになる。
さらに、粉砕室をセラミック（アルミナ、アルミナジルコニア又は炭化珪素）で形成したことにより、粉砕室の磨耗を減少させることできるので、処理物に不純物が混入するのを防止できる。

また、請求項３のように構成したことにより、粉砕室で粉砕された粉粒体は、流動ガスにより上昇し、分級室に到達する。分級室では、環状路から噴出するガスの旋回流により分散、分級が行われ、その後、さらに分級ローターで分散、分級が行われる。従って、微粉が凝集するのを防止できるので、粉砕効率及びエネルギー効率を向上させることができることになる。また、凝集したものを効率良く分散させることができるので、分級効率を向上させることができることになる。

さらに、請求項４のように構成したことにより、粉砕室で粉砕された粉粒体はドラフト管内を上昇し、分級室で排除された粉粒体はドラフト管外を降下することになる。従って、上昇微粉と下降凝集粉がぶつかりにくくなるので、分級前の粉の凝集を最小限にすることができ、分級効率を向上させることができることになる。

さらに、請求項５のように構成したことにより、粉砕された粉粒体の上昇流は、分級ローターの外側に流れ込むことになるため、上昇してきた粉粒体は必ず、環状路から噴出するガスの旋回流と接触することになり、分級ローターに直接流入することがなくなる。従って、微粉が凝集するのを防止できるので、粉砕効率及びエネルギー効率を向上させることができることになる。また、凝集したものを効率良く分散させることができるので、分級効率を向上させることができることになる。

さらに、請求項６のように構成したことにより、製品回収管を介して確実に粉粒体である製品を回収できることになる。

さらに、請求項７のように構成したことにより、補助流動ガスの吹き入れ口で流動ガス量を調節し、粉砕された粉粒体の上昇可能な粒径を調節できることになる。

さらに、請求項８のように構成したことにより、粉砕時に発生する粉砕室内の熱とジャケットの冷却水との間で熱交換を効率良く行うことができるので、粉砕室内を所定の温度に保つことができ、安定した連続運転が可能となる。

さらに、請求項９又は１０のように構成したことにより、アジテータは、靭性が高く、かつ耐磨耗性に優れた材料であるセラミック（ジルコニア又はチッ化珪素）から形成されることになるので、アジテータの汚染を極小にすることができ、製品の品質を高めることが可能となる。また、アジテータの寿命を長くすることができるので、経済的であるとともに安定運転が可能となる。

さらに、請求項１１又は１２のように構成したことにより、分級ローターは、製品の品質を左右する重要な部分であり、強度的にも強く、耐磨耗性が要求されるが、靭性が高く、かつ耐磨耗性に優れた材料であるセラミック（ジルコニア又はチッ化珪素）又はゴム（ウレタンゴム）から形成されることになるので、信頼度の高さを維持できる。

さらに、請求項１３又は１４のように構成したことにより、粉砕室、アジテータ、及び分級ローターを除く他の接粉部において、有害な不純物の混入を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６における本発明の実施の形態について説明する。なお、図１〜図６における粉砕室１は、アルミナ、アルミナジルコニア、炭化珪素等の耐磨耗性、熱伝導性の良好なセラミック製で製作されている。

図１には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第１の実施の形態が示されていて、この乾式メディア攪拌型粉砕機は、上部が開口する縦型筒状をなすとともに、底部に流動ガスの吹き入れ口９が設けられる粉砕室１と、粉砕室1内に回転可能に設けられるアジテータアーム４を有するアジテータ３とからなる粉砕部Ａと、粉砕室1の上部開口部に接続される分級室２９と、分級室２９内に回転可能に設けられる分級ローター２５と、分級室２９の内外を貫通して分級ローター２５に接続される製品を回収するための製品回収管１７とからなる分級部Ｃとを備えている。なお、図示はしないが、処理物によって冷却を必要とする場合には、粉砕室１の外周部に冷却用のジャケットを設けても良い。

分級ローター２５は、ガスの吸入口に羽根１９を備え、分級ローター２５が回転することにより発生する半径方向の遠心力に逆らって微粉含有のガスが分級ローター２５内に流入するものであり、分級ローター２５内へのガスの流入と分級ローター２５の回転による遠心力との作用により分級するものである。

処理物によって、不純物の混入が問題となる場合は、アジテータ３及びアジテータアーム４をジルコニア、チッ化珪素等の耐磨耗セラミック製とし、分級ローター２５をジルコニア、チッ化珪素等の耐磨耗セラミック製、又はウレタンゴムライニング製とし、粉砕室１、アジテータ３、及び分級ローター２５以外の他の接粉部を四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴムライニング等の有機材でコーティングし、不純物の混入を防止する。

図２には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第２の実施の形態が示されていて、この乾式メディア攪拌型粉砕機は、分級室２９の分級ローター２５の外側に、分級ローター２５の中心軸と中心軸が一致するように環状の環状路３２を設け、この環状路３２に外部からガスを導入するためのガス導入管２２を接続したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。

この場合、環状路３２の分級ローター２５との対向面には内外を貫通する開口部が設けられ、この開口部に導入ガスの旋回流を引き起こすための案内羽根２０が設けられている。

環状路３２は、環状をなすものであって、外周板、内周板、天板、及び底板から構成されている。環状路３２の外周板、天板、及び底板は、分級室２９の側壁及び天板を利用して構成しても良い。環状路３２の内周板には内外を貫通する開口部が設けられ、この開口部に案内羽根２０が設けられている。ガス導入管２２は、環状路３２の内周以外の箇所であればどこへどのように接続しても良いが、旋回流を生じさせるという点からは外周の接線方向に接続するのが好ましい。

案内羽根２０は、固定式のものでも良いが、分散及び分級効果を高めるためには回動自在な構造とし、案内羽根２０の傾きにより環状路３２の開口部の開度を調節し、処理状況に合わせた旋回ガス流量に調節できるようにすることが好ましい。ただし、ガス噴出の円周上における均一性を考慮するために、環状路３２の開口部（ガス吹き出し口）の合計面積はガス導入管の断面積以下にしなければならない。

案内羽根２０と対面しているのは分級ローター２５の吸入部であり、この吸入部には分級ローター２５の羽根１９が設けられている。案内羽根２０により生じる旋回流の回転方向は、分級ローター２５の回転方向と同じ方向としている。

図３には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第３の実施の形態が示されていて、この乾式メディア攪拌型粉砕機は、粉砕部Ａと分級部Ｃとの間にドラフト部Ｂを設けたものであって、その他の構成は前記第２の実施の形態に示すものと同様である。

ドラフト部Ｂは、下部が粉砕室１に接続され、上部が分級室２９に接続される円筒状の外筒１０と、この外筒１０の内部に設けられる上下が開口する筒状のドラフト管１１とから構成されている。

処理物によって、不純物の混入が問題となる場合は、ドラフト管１１の接粉部を四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴム等の有機材でコーティングし、不純物の混入を防止する。

図４には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第４の実施の形態が示されていて、この乾式メディア攪拌型粉砕機は、ドラフト部Ｂのドラフト管１１の内部に、分級ローター２５の外径よりも大きい外径の整流ガイド１２を、その中心軸がドラフト管１１の中心軸と一致するように設けたものであって、その他の構成は前記第３の実施の形態に示すものと同様である。

整流ガイド１２は、上下端が閉塞された略筒状をなすものであって、分級ローター２５の下部との間に微小隙間が形成されるように設けられている。整流ガイド１２の下端部は円錐状に形成されている。

処理物によって、不純物の混入が問題となる場合は、整流ガイド１２の接粉部を四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴム等の有機材でコーティングし、不純物の混入を防止する。

図５には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第５の実施の形態が示されていて、この乾式メディア攪拌型粉砕機は、粉砕室１の底部に補助ガスの吹き出し口１３を設けたものであって、その他の構成は前記第４の実施の形態に示すものと同様である。

図６には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第６の実施の形態が示されていて、この乾式メディア攪拌型粉砕機は、分級ローター２５の下部に、ドラフト部Ｂの外筒１０、ドラフト管１１、及び整流ガイド１２を貫通して製品回収管１７を接続し、この製品回収管１７を介して製品を回収するように構成したものであって、その他の構成は前記第５の実施の形態に示すものと同様である。

この場合、製品回収管１７は、一端が整流ガイド１２の上端を貫通して分級ローター２５の下部に接続され、他端は整流ガイド１２の中心軸上を下降して、適当な位置で水平方向に屈曲されて整流ガイド１２、ドラフト管１１、及び外筒１０を貫通し、機外に引き出されている。製品回収管１７と分級ローター２５との接続は、非回転の製品回収管１７に対して分級ローター２５を回転可能に接続できる手段、例えば、両者間に微小隙間を設けるなどの手段が挙げられる。但し、これに限定することなく、同様の機能が得られる公知の接続手段であれば使用することができる。なお、原料の供給口は粉砕部Ａの上部あるいはドラフト部Ｂに設ければ良い。

処理物によって、不純物の混入が問題となる場合は、製品回収管１７の接粉部を四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴム等の有機材でコーティングし、不純物の混入を防止する。

上記のような構成の本発明による各実施の形態の乾式メディア攪拌型粉砕機により原料は下記のように処理される。
粉砕室１内の原料は、アジテータアーム４が回転することにより、メディアと原料との間で繰り返される剪断・衝撃作用により粉砕され、微粉となる。この微粉は、粉砕されたままの状態を維持した一次微粉粒子と、その一次微粉粒子が凝集することにより生じた二次凝集粒子となって粉砕室１内に存在する。

粉砕室１で生じたこれらの粉粒体は、アジテータアーム４の回転軸の周囲の主ガスの吹き入れ口９より粉砕室１に噴出した流動ガスとともに上昇する。ただし、上昇に際しては、微粉の凝集を阻止するために粉砕室１内での微粉の滞留時間をできるだけ減少させるとともに、凝集された二次凝集粒子も上昇流に乗せて粉砕室１から排出することを考慮した流動ガス量を噴出しなければ、粉砕効率及びエネルギー効率は改善されない。従って、粉砕室１の底部に設けられた補助ガスの吹き出し口１３（図５及び図６参照）からの噴出ガス量を追加して粉砕室１内に噴出させて流動ガス量の増大を図っている。このため、一次微粉粒子はもちろんのこと二次凝集粒子をも上昇ガス流に乗せて、分級室２９まで上昇させている。

上昇した粉粒体は、分級室２９の環状路３２内から吹き出すガスの旋回流に当たり、二次凝集粒子は一次微粉粒子に再び分散されるとともに分級室２９内に流入した粉粒体の予備分級が行われる。環状路３２内から吹き出すガスの旋回流は、案内羽根２０の傾きを変更して吹き出し口の開度を調節することにより制御され、分散あるいは予備分級の程度を調節している。このようにして予め選別された微粉は、さらに分級ローター２５により所望の粒径以下に分級され、分級ローター２５に設けられた製品回収口から製品回収管１７を経由して外部へ抜き出され、製品として回収される。分級ローター２５の回転と環状路３２の旋回流の回転は同じ方向とし、ガスの乱れを防ぐようにしている。

粉砕室１へ噴出させる主ガスは圧縮ガスを供給するが、補助ガスは圧縮ガスを押し込んでも、あるいは大気圧状態のガスを吸引してもどちらでも良い。また、分級室２９の環状路３２内へのガスの導入は、ガス導入管２２を環状路３２に接続し、外部からガスを導入するが、導入するガスについては通常においては大気圧状態のガスを吸入するが、送風抵抗の大きい場合には圧縮ガスを供給しても良い。

外筒１０とドラフト管１１とからなるドラフト部Ｂを設けることにより、粉砕室１で粉砕された粉粒体はガス流とともに上昇してドラフト管１１内へ流入し、ドラフト管１１内を上昇し、分級室２９内へ到達する。分級室２９で除外された所望の粒径以上の粉粒体は環状路３２から吹き出す旋回流と分級ローター２５の遠心力とドラフト管１１内側からの上昇流とによりドラフト管１１の外側に弾かれ、外筒１０の内側を降下し、再び粉砕室１内に戻り、再度粉砕される。

ドラフト管１１内に整流ガイド１２を設けることにより、粉砕室１で粉砕された粉粒体は、ガス流とともにドラフト管１１内に流入し、整流ガイド１２によって整流、誘導されて上昇する。この際、分級ローター２５の外径以上の外径を有する整流ガイド１２により、粉粒体が旋回流を介さないで短絡的に分級ローター２５に接触することはなくなる。

粉砕室１内の除熱に関しては、粉砕室１外周にジャケットを設けて、ジャケット内に冷却媒体を導入したり、あるいは粉砕室１内への噴出ガスにより行われる。従って、粉砕室１内への噴出ガスについては粉粒体の搬送だけではなく、冷却効果をも目的としている。

以下、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の一実施例について説明する。
図７〜図１０には、本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の一実施例が示されていて、図７は乾式メディア攪拌型粉砕機の全体を示す概略図、図８は図７の部分拡大図、図９は分級ローターの拡大図、図１０は粉砕部の拡大図である。

すなわち、この実施例に示す乾式メディア攪拌型粉砕機は、粉砕部Ａと、粉砕部Ａの上部に設けられるドラフト部Ｂと、ドラフト部Ｂの上部に設けられる分級部Ｃとを備えている。

粉砕部Ａは、上部が開口する縦型筒状をなすとともに、底部に流動ガスの吹き入れ口９が設けられる粉砕室１と、この粉砕室内に回転可能に設けられるアジテータ３とを備えている。

ドラフト部Ｂは、下部が粉砕室１の上部に接続され、上部が後述する分級室２９の下部に接続される円筒状の外筒１０と、外筒１０の内部に設けられる上下が開口する円筒状のドラフト管１１とを備えている。

分級部Ｃは、ドラフト部Ｂの外筒１０の上部開口部に接続される分級室２９と、分級室２９の内部に回転可能に設けられる分級ローター２５とを備えている。

分級ローター２５は、ガスの吸入口に羽根１９を備え、分級ローター２５が回転することにより発生する半径方向の遠心力に逆らって微粉含有のガスが分級ローター２５内に流入するものであり、分級ローター２５内へのガスの流入と分級ローター２５の回転による遠心力との作用により分級するものである。

分級ローター２５を構成する天板２７、羽根１９、天板押さえ２７Ｂ、及び底板２６は、耐磨耗セラミック製とすることが望ましい。さらには、ジルコニア、チッ化珪素といった材料が好ましい。若しくはウレタンゴムライニング製としても良い。さらに、金属材料との複合化をしても良い。例えば、底板に金属リングを埋め込み、金属リングの一部を切削することにより分級ローター２５の回転バランスを取っても良い。また、例えば天板２７と底板２６間に羽根１９が取り付けられているが、両者をしっかり固定するために金属製のボルトをセラミック製のロットブレードに挿入して下端をナットで固定しても良い。

分級室２９の分級ローター２５の外側に、分級ローター２５の中心軸と中心軸が一致するように環状の環状路３２を設け、この環状路３２に外部からガスを導入するためのガス導入管２２を接続している。環状路３２の分級ローター２５との対向面には内外を貫通する開口部が設けられ、この開口部に導入ガスの旋回流を引き起こすための案内羽根２０が設けられている。

案内羽根２０と対面しているのは分級ローター２５の吸入部であり、この吸入部には分級ローター２５の羽根１９が設けられている。案内羽根２０により生じる旋回流の回転方向は、分級ローター２５の回転方向と同じ方向としている。

分級室２９内の天板３１は、接粉部となることから、四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴム等の有機材でコーティングすることにより製品に対する汚染防止をより確実にする。

この実施例に示す乾式メディア攪拌型粉砕機は、粉砕部Ａと分級部Ｃとの間にドラフト部Ｂを設けている。ドラフト部Ｂは、下部が粉砕室１に接続され、上部が分級室２９に接続される円筒状の外筒１０と、この外筒１０の内部に設けられる上下が開口する筒状のドラフト管１１とから構成されている。

ドラフト部Ｂのドラフト管１１の内部に、分級ローター２５の外径よりも大きい外径の整流ガイド１２を、その中心軸がドラフト管１１の中心軸と一致するように設けている。整流ガイド１２は、上下端が閉塞された略筒状をなすものであって、分級ローター２５の下部との間に微小隙間が形成されるように設けられている。整流ガイド１２の下端部は円錐状に形成されている。

ドラフト部Ｂ内の外筒１０内面とドラフト管１１の内外面は、接粉部となることから、四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴム等の有機材でコーティングする。

この実施例に示す乾式メディア攪拌型粉砕機は、粉砕室１の底部に補助ガスの吹き出し口１３を設けている。また、分級ローター２５の下部に、ドラフト部Ｂの外筒１０、ドラフト管１１、及び整流ガイド１２を貫通して製品回収管１７を接続し、この製品回収管１７を介して製品を回収するように構成している。また、製品回収管１７の内面は接粉部となることから、四フッ化エチレン樹脂、ウレタンゴム等の有機材でコーティングする。

粉砕部Ａの粉砕室１の内部に処理物を粉砕するアジテータ３が一段又は複数段中央に設けられている。アジテータ３は、処理物を直接粉砕するアジテータアーム４と、粉砕室１の軸心に設置されているアジテータ回転軸７に挿入される円盤状のアジテータアームボス４Ｂと、アジテータアームボス４Ｂを上から押さえ回転軸７にボルトで固定される円錐状のアジテータ押さえ５からなる。アジテータアーム４に使用する材質は、汚染の防止の目的で、耐磨耗セラミック製とすることが望ましい。さらには、ジルコニア、チッ化珪素といった材料が好ましい。また、アジテータアームボス４Ｂ外周側面とアジテータ押さえ５の円錐状表面にはジルコニア、チッ化珪素といった耐磨耗セラミックで造られたカバーを接着すると良い。

粉砕部Ａにおける粉砕室１に使用する材質は、汚染の防止や粉砕による発熱を冷却する目的で、熱伝導性の良好なセラミック製とすることが望ましい。さらには、アルミナ、アルミナジルコニア、炭化珪素といった材料が好ましい。粉砕室を冷却する手段としては、粉砕室外周部にジャケット２を取り付け、そのジャケット２に冷却水等を循環することにより、粉砕室１内を冷却することができる。

上記のような構成の乾式メディア攪拌型粉砕機により原料は下記のように処理される。粉砕室１内の原料は、アジテータ３が回転することにより、メディア６と原料との間で繰り返される剪断・衝撃作用により粉砕され、微粉となる。この微粉は、粉砕されたままの状態を維持した一次微粉粒子と、その一次微粉粒子が凝集することにより生じた二次凝集粒子となって粉砕室１内に存在する。

粉砕室１で生じたこれらの粉粒体は、アジテータ３の回転軸７の周囲の主ガスの吹き入れ口９より粉砕室１に噴出した流動ガスとともに上昇する。ただし、上昇に際しては、微粉の凝集を阻止するために粉砕室１内での微粉の滞留時間をできるだけ減少させるとともに、凝集された二次凝集粒子も上昇流に乗せて粉砕室１から排出することを考慮した流動ガス量を噴出しなければ、粉砕効率及びエネルギー効率は改善されない。従って、粉砕室１の底部に設けられた補助ガスの吹き出し口１３からの噴出ガス量を追加して粉砕室１内に噴出させて流動ガス量の増大を図っている。このため、一次微粉粒子はもちろんのこと二次凝集粒子をも上昇ガス流に乗せて、分級室２９まで上昇させている。

上昇した粉粒体は、分級室２９の環状路３２内から吹き出すガスの旋回流に当たり、二次凝集粒子は一次微粉粒子に再び分散されるとともに分級室２９内に流入した粉粒体の予備分級が行われる。環状路３２内から吹き出すガスの旋回流は、案内羽根２０の傾きを変更して吹き出し口の開度を調節することにより制御され、分散あるいは予備分級の程度を調節している。このようにして予め選別された微粉は、さらに分級ローター２５により所望の粒径以下に分級され、分級ローター２５に設けられた製品回収口２８から製品回収管１７を経由して外部へ抜き出され、製品として回収される。分級ローター２５の回転と環状路３２の旋回流の回転は同じ方向とし、ガスの乱れを防ぐようにしている。

粉砕室１へ噴出させる主ガスは圧縮ガスを供給するが、補助ガスは圧縮ガスを押し込んでも、あるいは大気圧状態のガスを吸引してもどちらでも良い。また、分級室２９の環状路３２内へのガスの導入は、ガス導入管２２を環状路３２に接続し、外部からガスを導入するが、導入するガスについては通常においては大気圧状態のガスを吸入するが、送風抵抗の大きい場合には圧縮ガスを供給しても良い。

外筒１０とドラフト管１１とからなるドラフト部Ｂを設けることにより、粉砕室１で粉砕された粉粒体はガス流とともに上昇してドラフト管１１内へ流入し、ドラフト管１１内を上昇し、分級室２９内へ到達する。分級室２９で除外された所望の粒径以上の粉粒体は環状路３２から吹き出す旋回流と分級ローター２５の遠心力とドラフト管１１内側からの上昇流とによりドラフト管１１の外側に弾かれ、外筒１０の内側を降下し、再び粉砕室１内に戻り、再度粉砕される。

ドラフト管１１内に整流ガイド１２を設けることにより、粉砕室１で粉砕された粉粒体は、ガス流とともにドラフト管１１内に流入し、整流ガイド１２によって整流、誘導されて上昇する。この際、分級ローター２５の外径以上の外径を有する整流ガイド１２により、粉粒体が旋回流を介さないで短絡的に分級ローター２５に接触することはなくなる。

粉砕室１内の除熱に関しては、粉砕室１外周にジャケット２を設けて、ジャケット２内に冷却媒体を導入したり、あるいは粉砕室１内への噴出ガスにより行われる。従って、粉砕室１内への噴出ガスについては粉粒体の搬送だけではなく、冷却効果をも目的としている。

粉砕室１は、アルミナ、アルミナジルコニア、炭化珪素等の熱伝導率の高いセラミックを採用することにより、粉砕時に発生する熱をジャケット２から冷却水によって熱交換が良好に行われ、連続運転が安定的にできた。

また、アジテータ３はジルコニアやチッ化珪素等の靭性の高いかつ耐磨耗性に優れた材料を選定することによって汚染が極小になり、製品の品質を高めることが可能である。また、部材の寿命が長くなり、経済的であるとともに安定運転が可能となる。

分級ローター２５は製品の品質を左右する為、重要な部分であるが強度的にも強く、耐磨耗性が要求される。ここでも靭性の高いジルコニアを採用することによって信頼度の高さを維持できる。

上記のように構成したこの実施例による乾式メディア攪拌型粉砕機は、以下のような効果を奏する。
（１）粉砕室１内へのガス吹き出し口として、常時一定量のガスを噴出して回転軸シールとガス流動を兼ねた回転軸周りの主ガスの吹き入れ口９以外に、粉砕工程に合わせて噴出ガス量を調節する補助ガスの吹き出し口１３を設けて、噴出ガス量を調整し、微粉粒子の粉砕室１内の滞留時間を減少させるとともに、凝集した粒径の大きな二次凝集粒子を粉砕室から排出させることにより、粉砕機の無駄な処理を排除し、粉砕効率及びエネルギー効率の向上を図ることができた。

（２）回転する分級ローター２５を用いて粉粒体を分級するために、分級ローター２５の回転数を調整することにより分級粒子径を制御できるので、分級粒子径の調整が容易になった。

（３）分級ローター２５によって粉粒体が分散、分級される前に、分級室２９の環状路３２内から案内羽根２０を通過させて旋回流として噴出させたガス流によって、二次凝集粒子が再び一次微粉粒子に分散されるとともに、分級室２９内に流入した粉粒体の予備分級が行われるので、分散、分級処理の工程が二段階で行われることになり、著しく分級効率が向上した。

（４）二次凝集粒子等の分散及び予備分級が分級ローター２５での処理以前に行われるために、高速で回転している分級ローター２５と粗粉との接触は避けられ、分級ローター２５への粉粒体の付着が抑制された。

（５）分級部Ｃでの二次凝集粒子の分散により二次凝集粒子が粗粉として排除され、再び粉砕室１に戻り、粉砕されるような無駄なことがなくなり、粉砕機の粉砕効率及びエネルギー効率が向上した。

（６）ドラフト部Ｂを、外筒１０、ドラフト管１１とで構成することにより、粉砕部Ａで粉砕された粉粒体の上昇流と、分級部Ｃの選別で排除された粉粒体の下降流とのルートが確立し、粉粒体の流れの混在を防ぎ、流れの乱れが抑制され滞留を防止することができ、効率良く循環させることができた。

（７）ドラフト管１１内に整流ガイド１２を設け、整流ガイド１２を分級ローター２５と同径か、あるいはそれ以上の直径を有する回転体形状とし、そのうえ、整流ガイド１２の下部先端を円錐状等のガスの流れに急激な変化を与えないで上昇流に対する抵抗を極力減らすような形状とした。このためにドラフト管１１内でガスの乱れは抑制され、効率よく上昇流が生じるようになり、さらに、分級部Ｃにおいて上昇してきた粉粒体に対して旋回流を十分に作用させることになり、旋回流による分散、分級の効果を向上させることができた。

（８）製品回収管１７を分級ローター２５の回転軸と反対方向に設け、しかも整流ガイド１２内に収納することにより分級部Ｃの構造を簡単でコンパクトにした。

（９）分級ローター２５により製品回収が連続的に行われるため、粉砕処理から分級処埋そして製品回収と連続処埋を行うことが可能となり、従来のバッチ処理に頼らざるを得ないメディア攪拌型粉砕機に比べて、処理スピードが向上した。

（１０）粉砕室を、アルミナやアルミナジルコニア、炭化珪素の何れかのセラミックで製作することにより粉砕室の磨耗を減少させ処理物に不純物の混入を防止できた。

（１１）粉砕室は、アルミナやアルミナジルコニア、炭化珪素等の熱伝導率の高いセラミックを採用することで粉砕時に発生する熱をジャケットから冷却水によって熱交換が良好に行われ、連続運転が安定的にできた。

（１２）アジテータはジルコニアやチッ化珪素等の靭性の高いかつ耐磨耗性に優れた材料を選定することによって汚染が極小になり、製品の品質を高めることが可能である。また、部材の寿命が長くなり、経済的であるとともに安定運転が可能となった。

（１３）分級ローターは製品の品質を左右する為、重要な部分であるが強度的にも強く、耐磨耗性が要求される。ここでも靭性の高いジルコニア等を採用することによって信頼度の高さを維持できた。

本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第１の実施の形態を示した概略図である。 本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第２の実施の形態を示した概略図である。 本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第３の実施の形態を示した概略図である。 本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第４の実施の形態を示した概略図である。 本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第５の実施の形態を示した概略図である。 本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の第６の実施の形態を示した概略図である。 本発明による乾式メディア攪拌型粉砕機の一実施例を示した概略図である。 図７の部分拡大説明図である。 図７の分級ローターの拡大図である。 図７粉砕部の拡大図である。

符号の説明

１ 粉砕室
２ ジャケット
３ アジテータ
４ アジテータアーム
４Ｂ アジテータアームボス
５ アジテータ押さえ
６ メディア
７ 回転軸
８ ボルト
９ 吹き入れ口
１０ 外筒
１１ ドラフト管
１２ 整流ガイド
１３ 吹き出し口
１４、２１、３７、３８ バルブ
１５ 支持板
１７ 製品回収管
１９ 羽根
２０ 案内羽根
２２ ガス導入管
２５ 分級ローター
２６ 底板
２７ 天板
２７Ｂ 天板押さえ
２７Ｃ ボルト
２８ 製品回収口
２９ 分級室
３０ 側壁
３１ 天板
３２ 環状路
３３ セパレータ
３４ 回転軸
３５ モーター
３６ 原料投入口
Ａ 粉砕部
Ｂ ドラフト部
Ｃ 分級部

Claims (14)

1. 原料をメディアとともにアジテータにより攪拌して粉砕する乾式メディア攪拌型粉砕機であって、
   上部が開口する縦型筒状をなすとともに、底部に流動ガスの吹き出し口が設けられるセラミックから形成される粉砕室と、該粉砕室内に回転可能に設けられるアジテータとからなる粉砕部と、前記粉砕室の上部開口部に接続される分級室と、該分級室の内部に回転可能に設けられる分級ローターと、前記分級室内外を貫通して前記分級ローターに近接する製品回収管とからなる分級部とを備えてなることを特徴とする乾式メディア攪拌型粉砕機。
2. 前記セラミックは、アルミナ、アルミナジルコニア又は炭化珪素であることを特徴とする請求項１に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
3. 前記分級室内の前記分級ローターの外側に、前記分級ローターの中心軸と中心軸が一致するように環状の環状路を設け、該環状路に外部からガスを導入するためのガス導入管を接続し、前記環状路の前記分級ローターとの対向面に内外を貫通する開口部を設け、該開口部に導入ガスの旋回流を引き起こすための案内羽根を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
4. 前記粉砕部と前記分級部の間に、下部が前記粉砕室の上部に接続され、上部が前記分級室に接続される円筒状の外筒と、該外筒の内部に設けられる上下が開口する円筒状のドラフト管とからなるドラフト部を備えてなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
5. 前記ドラフト部のドラフト管の内部に、前記分級ローターの外径よりも大きい外径を有する整流ガイドを、その中心軸がドラフト管の中心軸と一致するように設けたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
6. 前記製品回収管は、前記外筒、ドラフト管、及び整流ガイドを貫通して前記分級ローターに近接してなることを特徴とする請求項５に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
7. 前記粉砕室の底部に補助流動ガスの吹き入れ口を設けたことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
8. 前記粉砕室の外周部に冷却用のジャケットを設けたことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
9. 前記アジテータは、セラミックからなることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
10. 前記セラミックは、ジルコニア又はチッ化珪素であることを特徴とする請求項９に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
11. 前記分級ローターは、セラミック又はゴムからなることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
12. 前記セラミックは、ジルコニア又はチッ化珪素であり、前記ゴムは、ウレタンゴムであることを特徴とする請求項１１に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
13. 粉砕室、アジテータ、及び分級ローターを除く他の接粉部に有機材をコーティングしたことを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。
14. 前記有機材は、四フッ化エチレン樹脂又はウレタンゴムであることを特徴とする請求項１３に記載の乾式メディア攪拌型粉砕機。

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