JP2012125759A - 破砕面部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 石灰石のような付着性及び／又は粘着性の大きい粉砕原料の微粉化及び電力コスト低減に有効な破砕面部材を提供する。
【解決手段】 竪型ローラミルにおける粉砕ローラ１０または回転テーブル、若しくは遠心ローラミルにおける粉砕ローラまたはブルリングの原料破砕面１２に、運動方向に対して交差した原料噛み込み溝１１を運動方向に所定間隔で設ける。各溝１１の断面形状を、運動方向下流側の内側面が運動方向下流側へ前傾した楔形状とする。好ましくは、粉砕ローラ１０または回転テーブルの一方の表面、若しくは遠心ローラミルにおける粉砕ローラまたはブルリングの一方の表面に楔型溝１１を形成し、他方の表面を平滑面とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、竪型ローラミルにおける粉砕ローラやテーブル、或いは遠心ローラミルにおける粉砕ローラやブルリングのような粉砕原料の面間粉砕に直接寄与する破砕面部材に関し、より詳しくは、石灰石のような付着性及び／又は粘着性の大きい粉砕原料の微粉化及び電力コスト低減に有効な破砕面部材に関する。

日本において残存する鉱山業としては石灰石鉱山のみと言っても過言ではなく、石灰石は日本に広く分布し、多量に産出される鉱物資源である。しかしながら、生石灰、消石灰、炭酸カルシューム等の市場価格は長引く不況で需要が低迷しており、さらには重油価格の高騰のため、石灰製造業者は利益を確保することが大変困難な状況下にあると推測される。

石灰石の粉砕には、竪型ローラミルが多数採用されているが、過去において竪型ローラミルが普及する以前から遠心ローラミルが多数使用されており、現在も継続して使用され続けられている。竪型ローラミルは、回転テーブル上の周方向複数箇所に配置された従動方式の粉砕ローラを備えており、回転テーブルの中心部に供給さる粉砕原料を、回転テーブルの回転に伴い、当該テーブルと複数の粉砕ローラとの間に設定されたクリアランスに噛み込むことにより、粉砕原料のローラ粉砕を行う。

これに対し、遠心ローラミルは、円筒状のハウジング内の中心部に設けられた垂直な回転軸から放射状に延びた複数本のアームに径方向で傾動可能に懸吊支持された複数の水平ローラからなる粉砕ローラと、粉砕ローラの外周側に位置してハウジング内面に取付けられたブルリング（起動輪）とを備えており、回転軸の回転に伴う遠心力により複数の粉砕ローラが振り子の如くブルリングに押し付けられて従動回転すると共に、その際、粉砕ローラとブルリングとの間に粉砕原料が噛み込まれることにより、粉砕原料のローラ粉砕を行う。遠心ローラミルはレイモンドミルやリングロールミルとも呼ばれており、これが継続使用される大きな理由は、石灰石、特にタンカル粉砕では、粉砕原料がローラやリングの摩耗を生じさせるほど硬い材料ではないため、１０年間から１５年間にわたり連続使用が可能な状況にミルが置かれていることである。

このような竪型ローラミルや遠心ローラミル、特にそれらの大型機で石灰石、とりわけタンカルの微粉生産量を向上させることは、非常に重要な技術課題の一つとなっているが、石灰石粉砕における主要な問題点はその生産コストであり、その中でも粉砕に要する消費電力コストが経済性因子の中でも特に大きな位置を占めると考えられる。

このような事情を背景として、本発明者は付着性物質、特に石灰石を粉砕する竪型ローラミルで微粉粉砕量を増加させミルの振動を抑制することが出来るローラとテーブルの破砕面組み合わせに関する技術を特許文献１により先に提示した。

石灰石は粉砕するにつれて微粉になり、凝着性、付着性が顕著になる。しかも、水分が多ければ、その傾向がより助長されるようになる。現状の粉砕ミルにおいても、この傾向は変わらず、粉砕ローラやテーブル表面に石灰石が付着、凝着して粉砕操業を困難にしており、振動を発生して粉砕操業を中断する場合もある。特許文献１により提示された技術の特徴は、第１に、ローラ粉砕面にスクリュー溝を形成して、石灰石の付着を防止するとともに、ミル中央部に投入された石灰石をローラ太径側の主粉砕面に確実に送り込むことであり、第２に、テーブル破砕面には、テーブル回転方向に対して直角方向のスリット溝を形成し、噛み込み性を向上させることである。

付着性物質を粉砕する場合に、ローラ粉砕面に回転方向と直角方向のスリット溝や直角方向に対して斜め４５度までの角度を持つスリット溝を形成すると、スリット溝が石灰石を掻き上げ、ローラ表面に石灰石の付着を促進するために、粉砕ローラ表面には、この種の噛み込み性の向上を図るスリット溝を取り付けることができない。従って、ローラ粉砕面には石灰石を掻き揚げないスクリュー状の溝を形成し、付着を防止しつつ石灰石の搬送作用を行わせ、テーブルには噛み込み性を向上させる直角スリット溝を取り付けるようにした。テーブルの噛み込み性能は、テーブルが水平回転するので、ローラが持つ回転力により発揮される噛み込み性能に比べ劣るが、生産性の向上に貢献する。この破砕面の組合せがミルの動力コスト低減に貢献する。

ローラとテーブル間のクリアランスは、元々両者の表面に定量的に付着した石灰石の厚みを含め、粉砕に必要とされるクリアランスを加えた距離に初期設定される。石灰石に含有される水分量が増加すると、ローラとテーブルとに付着する量が多くなり、クリアランスを一定状態に維持出来なくなる。従って、予め設定されていた安定的なクリアランスが狭くなり過ぎ、その間隙に石灰石を無理やり噛み込んで行くために、非常に大きな抵抗負荷が発生して、ミルの軸電流が上昇する。この状況が長時間継続されると、動力コストの浪費が非常に大きくなり、生産コストを上昇させることになる。最悪の場合には、所定の生産量が得られない状況やチョーク状態になり、石灰石の排斥が生じミル停止に繋がる。また、ミルに大きな振動を発生するようになり、定常状態から外れてしまい、運転操業を中断しなくてはならなくなる。

これに対し、石灰石をテーブル外周側へ積極的に送り込む方向にスクリュー溝をローラ外周面に形成した場合、石灰石はローラ太径側の主粉砕面に安定的に送り込まれ、強制的な送り込み作用を持たない平滑面ローラに比べ安定した粉砕操業が可能になる。しかも、テーブル表面に形成した直角スリット溝の効果により、粉砕量や微粉度も向上し電力消費量が減少するようになる。しかし、ローラに形成されたスクリュー溝は石灰石を強制搬送する効果に優れているが、テーブル上に余分に付着した石灰石を除去する能力に欠けている。余分に付着した石灰石を常に除去する能力に優れていれば、より抵抗負荷が減少してミルの消費電力量も減少し、微粉の粉砕量も増加して電力原単位の低下に大きく貢献することが想定される。

竪型ローラミルにおける粉砕ローラとしては１）台形型ローラ、２）タイヤ型ローラがる。これらのローラの主粉砕面は、台形型ローラにおいては太径側に存在し、タイヤ型ローラに関しては、Ｄ／Ｒ≧４．３の凸型ローラではタイヤ中央部に存在し、Ｄ／Ｒ＜４．３の扁平型ローラでは両側の小径部に存在する。ここで、Ｄは粉砕ローラの最大直径であり、Ｒはタイヤ破砕面の回転方向に直角な面における曲率半径である。

このように竪型ローラミルにおける粉砕ローラでは、ローラ形状により主粉砕面の位置が異なるために、どのようなタイプのミルローラに関しても、石灰石のような凝着、付着を生じ易い粉砕原料の場合、スクリュー溝で確実にローラの主粉砕部に原料を送り込むスクリュー移送効果と共に、余分にテーブル上に付着した粉砕原料の除去作用も重要になる。

特開２００９−１４２８０９号公報

本発明の目的は、竪型ローラミルや遠心ローラミルといった大型粉砕ミルにおいて、主粉砕部へ粉砕原料を送り込む能力に優れ、しかも主粉砕部に付着、滞留する粉砕原料の排除能力に優れ、それらの結果としてミル消費電力量の節減、ひいては粉砕コストの低減を可能とする破砕面部材を提供することある。

石灰石、特にタンカルのような凝着、付着を生じ易い粉砕原料の微粉末生産コストの低減に貢献できる方法の一つとして、本発明者は石灰石を粉砕する消費電力量の大きい竪型ローラミルの動力コスト、即ち消費電力量の低減を、粉砕ミルのローラやテーブルに独特な破砕面形状を与えることによって達成できる可能性について研究を企画した。さらに、粉砕面形状の単なる変更が電力原単位の減少に繋がり、石灰業界が取り組んでいる二酸化炭素排出削減にも大きく貢献できる可能性を期待できる。

このような観点から、本発明者はさらに種々実験検討を行った結果、特許文献１にて提示された技術等と組み合わせることにより、消費電力を大幅に節減できる破砕面形状、より具体的には破砕面におけるスリット溝形状、特にその断面形状を見出した。その詳細は以下のとおりである。

竪型ローラミルにおける粉砕ローラに形成したスクリュー溝の主たる効果は、あくまでローラの主粉砕部に石灰石を送り込むことにあるが、その効果をより有効に発揮させるためには、スクリュー溝のエッジがテーブル上に存在する余分な石灰石層に切り込みを入れ、ローラ回転方向後方へ強制的に排出することが非常に重要になる。

その手段としては、石灰石を強制的に掻き取る楔型（レ型）の断面を持つスクリュー溝が有効である。そのスクリュー溝の断面形状を見ると、ローラ回転方向後方のエッジは切り立った刃先形状を呈し、溝底面は回転方向前方エッジに向かってなだらかなテーパ状を呈して溝深さを浅くし、最終的にはローラ破砕面と面一になる。これまでのスクリュー溝の断面は凹型、Ｕ字型であり、このような溝断面では粉砕開始後直ちに石灰石が溝を充填してしまい、高速の分級エアによっても溝から排出されず、固着して溝を埋め、溝のエッジによる搬送効果や切り込み効果が半減させる傾向があった。

しかるに、楔型（レ型）の断面をもつスクリュー溝の場合は、いま正に噛み込もうとする石灰石や水分増加でテーブル上に余分に付着した石灰石等を後方エッジが積極的に掻きとり、掻きとった石灰石を一旦、楔型溝内部に貯めてから、テーパ面及び前方エッジ経由で破砕面へ強制的に排出する。楔型溝は凝着し易く、付着し易い石灰石などを出来る限り小さい抵抗で溝内部から容易に排出できるのである。

後で詳しく説明するが、破砕面における断面がレ字型の楔型溝は遠心ローラミルにおける粉砕ローラ及びプルリングにも有効である。

本発明の破砕面部材は、かかる知見を基礎として完成されたものであり、対向表面の同期運動によりその表面間に粉砕原料を噛み込んで粉砕する破砕面部材において、原料破砕面に、運動方向に対して交差した原料噛み込み溝、すなわちスリット溝が運動方向に所定間隔で設けられており、各溝の断面形状が、運動方向下流側（前側）の内側面が運動方向上流側（前側）へ前傾した楔形状とされたものである。

本発明の破砕面部材においては、スリット溝の両内側面のうち、運動方向下流側（前側）の内側面が運動方向下流側（前側）へ前傾しているので、運動方向上流側（後側）のエッジ、すなわち後方エッジが、対向する破砕面部材に固着する粉砕原料のスクレーパーとして機能する。後方エッジにて掻き落とされた粉砕原料は、運動方向下流側（前側）の内側面が運動方向下流側（前側）へ前傾していることにより、溝内に溜まることなく円滑に排出される。このような運動方向下流側（前側）の内側面が運動方向下流側（前側）へ前傾することによる材料掻き落としと材料排出促進とにより、石灰石のような付着性、粘着性の強い粉砕原料の粉砕効率が上がる。

実際、本発明者による実験では、付着し易い石灰石の粉砕を行ったが、その結果は、微粉粉砕量の向上とミルの電力使用量の減少とにより、電力原単位の減少に大きく貢献するものであった。

本発明の破砕面部材の種類は問わない。破砕面部材の粉砕面に形成されるスリット溝の全てに有効であるが、なかでも特に、竪型ローラミルにおける粉砕ローラまたは回転テーブル、若しくは遠心ローラミルにおける粉砕ローラまたはプルリングに対して有効である。これらの破砕面部材におけるスリット溝の種類は問わない。

竪型ローラミルの粉砕ローラにおいては、石灰石の粉砕を考慮した場合は主粉砕部への原料送り効果が大きいスクリュー溝が好ましい。回転テーブルにおけるスリット溝についても同様に種類は問わないが、粉砕能力に優れた直角溝、すなわち回転方向に直角な半径方向溝が望ましく、原料排出方向に傾斜したスクリュー溝も好ましい。いずれにしても、粉砕ローラの破砕面にスリット溝を設けた場合は、回転テーブルの破砕面は平滑面が望ましく、粉砕ローラの破砕面が平滑面の場合は、回転テーブルの破砕面にスリット溝を設けるのが好ましい。

竪型ローラミルにおける回転テーブルでは又、外周部表面が破砕面となる。この環状破砕面の外周部が主破砕面となり、その内周側の破砕面は原料掻き込み面である。通常、スリット溝は破砕面全体に設けられるが、主破砕面を平坦面とし、内周側の原料掻き込み面にスリット溝を設けるのも有効である。主破砕面の領域は、環状破砕面全体の半径方向の長さ比率で３０〜４０％である。

遠心ローラミルにおいては、ブルリングの内周面に沿って３〜６個の水平ローラからなる粉砕ローラが振り子運動で外周側へ傾動し、ブルリングの内周面とローラとの間に挟まれた粉砕原料を、遠心力に起因する押し付け圧力と摩擦力とで粉砕するのが、粉砕原理である。したがって、竪型ローラミルのように粉砕ローラと回転テーブルとの間に予め設定した間隙はなく、自然の当たりでブルリング内周面と粉砕ローラとの間に粉砕物の層厚が生じる。粉砕原料は、回転軸と共に回転するプラウにより絶えず下方から掻き上げられ、ブルリング内周面と粉砕ローラとの間に強制的に供給され、粉砕を促進される。

これから分かるように、石灰石のように付着を生じやすい原料を粉砕する場合には、例え付着が粉砕ローラやブルリングに発生しても、その粉砕面に形成される原料層の厚みは自然に決まり、人為的な初期設定など必要ない粉砕機が遠心ローラミルである。例えば、粉砕ローラミルとブルリングにタンカルが多量付着したと仮定すると、当然両者の間隙は原料が付着していな場合に比べて大きくなると推定される。付着量が多くなっても粉砕ローラの回転速度（旋回速度）が以前のままであると、粉砕ローラによる押し付け力は一定のままであり、付着により増加した層厚方向の圧力が減少して、トータル粉砕量と微粉の粉砕量の減少（微粉度の低下）をきたすことが推測される。粉砕ローラの回転力不足が過大になると、ローラミルの振動が大きくなる。元の粉砕量や微粉度を維持しようとすれば、層厚に見合ったローラ回転速度に調整しなければならなくなり、そのために回転速度を多くするとトータル粉砕量や微粉度は大きくなるが、ミルの軸電流が上昇して電力コストが増加することになる。

この現象は竪型ローラミルと同じであるが、粉砕操業の安定性からみれば遠心ローラミルによる粉砕操業では竪型ローラミルのように初期クリアランスを設定する必要がなく、自然の当たりで層厚が決定されるために負荷抵抗が小さく、竪型ローラミルよりかは安定操業が可能と想定される。竪型ローラミルは粉砕ローラに面圧を付加するために、粉砕ローラと回転テーブル間に初期間隙を設定する必要が生じ、これが付着性原料を粉砕する場合に問題を大きくする原因になる。

とはいえ、遠心ローラミルの場合にも、粉砕ローラミルやブルリングに余分に付着した原料を継続的に除去すれば、層厚の増大が抑制され、同じ回転速度でも与える押し付け圧力や摩擦力が一定に維持され、その結果、トールタル粉砕量や微粉の粉砕量が維持され、しかも負荷抵抗の増大が回避されるために軸電流の増大は抑制されるものと考えられ、ローラミルの電力コストを抑制することが可能となる。したがって、遠心ローラミルの粉砕ローラやブルリングにも楔型溝を形成して、それらの破砕面に余分に付着した原料を除去することは有効である。

スリット溝の断面形状は、運動方向下流側（前側）の前傾内側面と運動方向上流側（後側）の垂直内側面とで形成される楔型を基本とするが、垂直内側面は必ずしも垂直面である必要はなく、垂直面からの傾斜角度が０±１５度の範囲で傾斜していることは差し支えない（図８参照）。垂直内側面の運動方向上流側への前傾角度が大きすぎると、後方エッジで掻き取った後の粉砕原料を楔型溝内に付着させやすくなり、外部への排出を逆に困難にする傾向が生じる。反対に垂直内側面の運動方向上流側（後側）への後傾角度が大きすぎると、石灰石や他の付着性原料の掻き取り効果が減少すると共に、有効破砕面積の低下も問題となる。

運動方向下流側（前側）の前傾内側面における垂直面からの傾斜角度θ２は６０度±１５度が好ましく、４５度以上、７０度以下が特に好ましい。この傾斜角度が小さすぎる場合、すなわち下流側内側面の前傾が弱すぎる場合は、後方エッジによる掻き込み効果が低下し、反対にその前傾が強すぎる場合は有効破砕面積が減少し、いずれも粉砕効率の低下が問題になる。

また、運動方向下流側（前側）の前傾内側面と運動方向上流側（後側）の垂直内側面とが溝底部で直接接合している必要はなく、両内側面間に若干の平坦状の底面が介在することは差し支えない。

本発明の破砕面部材は、石灰石のような付着し易い原料の粉砕に非常に有効であるが、水分を多量含有するために付着性が強くなった石炭などの粉砕に関しても有効である。

本発明の破砕面部材は、その表面に形成されるスリット溝が、運動方向下流側（前側）の内側面が運動方向下流側（前側）へ前傾した楔型溝とされていることにより、運動方向上流側（後側）の後方エッジにて、対向する破砕面上に余分に付着した粉砕原料が効果的に掻き取られると共に、掻き取られた粉砕原料の運動方向下流側（前側）への抜けが容易になり、溝内への原料蓄積が効果的に回避されるので、石灰石のような付着性、粘着性の高い難粉砕原料についても効率的な粉砕を行い、ミル消費電力量の節減、ひいては粉砕コストの低減を可能とする。

（ａ）（ｂ）は本発明の破砕面部材を竪型ミルローラの台形型ローラについて示した立面図である。 （ａ）は図１（ａ）（ｂ）中のＡ−Ａ線断面矢示図、（ｂ）は図１（ａ）（ｂ）中のＢ−Ｂ線断面矢示図である。 本発明の破砕面部材を竪型ローラミルのタイヤ扁平型ローラについて示した立面図である。 本発明の破砕面部材を竪型ローラミルのタイヤ凸型ローラについて示した立面図である。 実験用小型粉砕機の構成図である。 テーブル溝形状を示す縦断側面図である。 （ａ）はテーブル溝形状を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面矢示図である。 （ａ）〜（ｃ）は楔溝形状を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の破砕面部材を遠心ミルローラの粉砕ローラについて示した立面図である。 同粉砕ローラにおける外周面形状の詳細を図９（ｂ）の直角スリット溝付きローラについて示した立面図である。 同直角スリット溝付きローラにおける直角スリット溝の詳細形状を示す横断平面図である。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４に示した竪型ミルローラは、いずれも竪型ミルローラに使用される粉砕ローラである。

図１に示した竪型ミルローラは、ロッシェミルと称される竪型ミルローラに使用される台形型ローラ１０である。図１（ａ）に示した台形型ローラ１０においては、外周面１２の全体に複数条のスクリュー溝１１がローラ軸方向に等間隔で形成されている。スクリュー溝１１の傾斜方向は、回転に伴って粉砕原料を外周側へ積極的に移送する原料排出方向であり、その傾斜角度は、ここではローラ軸に対する傾斜角度θ１で表して６７．５°、ローラ周方向に対する傾斜角度では２２．５°とされている。

一方、図１（ｂ）に示した台形型ローラ１０においては、外周面１２が大径側の主破砕面１２Ａと、それ以外の部分とに大別されている。主破砕面１２Ａは表面が平滑である。主破砕面１２Ａ以外の部分には、複数条のスクリュー溝１１がローラ軸方向に等間隔で形成されている。スクリュー溝１１の傾斜方向は、回転に伴って粉砕原料を外周側へ積極的に移送して主面粉砕面１２Ａに送り込む原料排出方向であり、その傾斜角度は、ここではローラ軸に対する傾斜角度θ１で表して６７．５°、ローラ周方向に対する傾斜角度では２２．５°とされている。

すなわち、図１（ｂ）に示した台形ローラ１０の外周面１２は、大径側の平滑な主破砕面１２Ａと、小径側にあって原料排出方向のスクリュー溝１１が設けられた原料移送面１２Ｂとからなるのである。

主破砕面１２Ａとは、ここではローラ外周面１２の最大磨耗量の２／３以上の磨耗を生じる領域と定義しており、主破砕面１２Ａのローラの軸方向長さ、すなわち主破砕面１２Ａの横幅は、台形型ローラでは通常はローラ全幅の約３０〜４０％となる。

そして、いずれの台形型ローラ１０においても、スクリュー溝１１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ローラ回転方向下流側（前側）の内側面１１Ａが垂直面（破砕面に対して直角な面）に対して上流側（前側）へ前傾し、ローラ回転方向上流側（後側）の内側面１１Ｂが垂直面とされた断面レ字状の楔型溝である。楔型溝におけるローラ回転方向下流側（前側）の内側面の垂直面に対する前傾角度θ２は、ここでは約６３°である。

図３に示した竪型ミルローラは、タイヤ型ローラで曲率が大きい扁平型ローラ３０（Ｄ／Ｒ＝４）である。このタイヤ扁平型ローラ３０においては、外周面３２の全体に複数条のスクリュー溝３１がローラ軸方向に等間隔で形成されている。スクリュー溝３１の傾斜方向は、回転に伴って粉砕原料を中心側へ掻き戻す方向であり、その傾斜角度は、ここではローラ軸に対する傾斜角度θ１で表して６７．５°、ローラ周方向に対する傾斜角度では２２．５°とされている。

そして、このタイヤ扁平型ローラ３０においても、スクリュー溝３１は、ローラ回転方向下流側（前側）の内側面３１Ａが垂直面に対して下流側（前側）へ前傾し、ローラ回転方向上流側（後側）の内側面３１Ｂが垂直面とされた断面レ字状の楔型溝である（図２参照）。楔型溝におけるローラ回転方向下流側（前側）の内側面の垂直面に対する前傾角度θ２はここでは約６３°である。

図４に示した竪型ミルローラは、タイヤ型ローラで曲率が小さい凸型ローラ２０（Ｄ／Ｒ＝５）である。このタイヤ凸型ローラ２０においては、外周面２２の全体に複数条のスクリュー溝２１がローラ軸方向に等間隔で形成されている。スクリュー溝２１の傾斜方向は、回転に伴って粉砕原料を外周側へ積極的に移送する原料排出方向であり、その傾斜角度は、ここではローラ軸に対する傾斜角度θ１で表して８５°、ローラ周方向に対する傾斜角度では５°とされている。

そして、このタイヤ凸型ローラ２０においても、スクリュー溝２１は、ローラ回転方向下流側（前側）の内側面２１Ａが垂直面に対して下流側（前側）へ前傾し、ローラ回転方向上流側（後側）の内側面２１Ｂが垂直面とされた断面レ字状の楔型溝である（図２参照）。楔型溝におけるローラ回転方向下流側（前側）の内側面の垂直面に対する前傾角度θ２は、ここでは約６３°である。

本発明の有効性を調査するために、竪型ローラミルの一種である台形型ローラを持つロッシェミルを想定した実験用の小型粉砕機を作製した。この粉砕機は、図５に示すように、ベース部材である水平回転テーブル１の外周部表面に粉砕ローラ２が対向する構造とした。粉砕ローラ２は円錐台形状の台型ローラであり、太径側を外周側に小径側を中心側に向け、テーブル１との対抗面が水平となるように傾斜配置されている。実験機であるためにローラ個数は１個とした。

この粉砕ローラの外周面には複数のスクリュー溝７が設けられている。複数のスクリュー溝７はローラ軸に対して直角方向の溝を形成しており、回転に伴って石炭を回転テーブルとで形成される粉砕室に石灰石を送り込む。

回転テーブル１においては、粉砕ローラ２と対向する外周部が環状の破砕部３となり、環状の破砕部３は、試験機であるために、テーブル本体４に対して脱着可能にした。破砕部３としては、表面が平坦な環状の平滑面テーブル、表面にテーブル回転方向と直角なスリット溝を設けた環状の直角スリット溝テーブル、図６に示すように、直角スリット溝６を破砕面に対して回転方向上流側（後側）へ後傾させて、回転方向下流側（前側）の先方エッジ８を鋭角にした鋭角エッジ付き直角スリット溝テーブルの３種類を用意した。鋭角エッジ付き直角スリット溝６の後傾角度は６０°であり、先方エッジの角度θ４も６０°の鋭角となる。

また、一部の直角スリット溝テーブルにおいては、図７（ａ）（ｂ）に示すように、破砕面に直角な直角スリット溝６を、回転方向に直角な半径線に対して原料排出方向へ６７．５°の角度θ３で傾斜するスクリュウ溝に変更すると共に、テーブル回転方向下流側（前側）の内側面が垂直面に対して下流側（前側）へ前傾し、テーブル回転方向上流側（後側）の内側面が垂直面とされた断面レ字状の楔型溝とした。楔型溝におけるテーブル回転方向下流側（前側）の内側面の垂直面に対する前傾角度θ５は、ここでは約６３°である。楔型溝以外のスリット溝は凹形断面溝である。

破砕部３とのクリアランスを任意に調節できるように、粉砕ローラ２はその支持機構５に対して回転自在かつ昇降自在に取り付けられている。また粉砕原料に所定の加圧力を付加するために、粉砕ローラ２はスプリングにより、破砕部３へ押し付けられる方向へ付勢されている。

回転テーブル１の回転により、回転テーブル１と粉砕ローラ２は、相対的な旋回運動を行う。本実験では各種粉砕ローラのローラ自体が持つ粉砕性能を確認にするために、粉砕された石炭のエアによる分級装置を設置していない。従って、粉砕された石炭はローラが持つ排出能力とテーブル回転の遠心力とにより回転テーブル内部から外部へ排出されるので、回転テーブルの外側に排出石炭を完全に捕集出来る捕集用容器を設備した。

ロッシェミル小型試験機は、そのテーブル３を取り外すことにより、図１及び図２に示す台形ローラだけでなく、図３及び図４に示すタイヤ型テーブルを取り付け出来るように設計した。当然、支持機構５に取り付けられている粉砕ローラ２もタイヤ型粉砕ローラに交換できるようにした。１台の試験機により全ての種類のローラ、テーブルの試験が可能なように設計したわけである。試験機の更なる詳細は以下のとおりである。

ローラ寸法：
台形型ローラ 太径：２００ｍｍ、小径：１７０ｍｍ、 幅５７ｍｍ
タイヤ型ローラＤ／Ｒ＝４．０ 太径：２００ｍｍ、タイヤＲ：５０ｍｍ、幅７４ｍｍ
タイヤ型ローラＤ／Ｒ＝５．０ 太径：２００ｍｍ、タイヤＲ：４０ｍｍ、幅６６ｍｍ

テーブル外径：
台形型ローラ 外径：４１０ｍｍ、内径：２８０ｍｍ、
タイヤ型ローラＤ／Ｒ＝４．０ 外径：４２０ｍｍ、内径：２２０ｍｍ、溝Ｒ：６０ｍｍタイヤ型ローラＤ／Ｒ＝５．０ 外径：４１０ｍｍ、内径：２３０ｍｍ、溝Ｒ：５０ｍｍ

周速度： （反時計方向回転）
台形型ローラ ３０ＲＰＭ
タイヤ型ローラＤ／Ｒ＝５．０ ３０ＲＰＭ
タイヤ型ローラＤ／Ｒ＝４．０ ３０ＲＰＭ

ローラ加圧：
台形型ローラ １１．８Ｋｇと２３．５ｋｇ
タイヤ型ローラ ２３．５ｋｇ

ローラとテーブルとのクリアランス: ０ｍｍ
試験時間： ３０分間
石灰石供給量： ＋／−１５００ｇ／３０分間
石灰石供給方法： 連続供給スクリューフィーダー方式
温度、湿度： ８〜１５℃、４０〜７０％

試験に使用した石灰石
粒径： １〜３ｍｍ
粒度分布：３０分間乾燥後、粒度分布を測定する。
１０メッシュ以上 ４６．０ｇ
１６メッシュ以上 ４４．０ｇ
３０メッシュ以上 ９．０ｇ
６０メッシュ以上 Ｔｒ
Ｐ ０．５ｇ

上記実験用粉砕機に於いて、テーブル外周への石灰石排出量及びテーブル内の石灰石残量、２００メュシュ通過、―２３５メッシュアンダーの粒子が全粉砕量に占める重量割合を調査した。本実験では便宜上、粉砕ローラ１個でしか粉砕しておらず、実機では２〜３個のローラが使用され、微粉を捕集する為の分級装置が設置されているので、ここにおける調査値は実機で得られる微粉粉砕量とは全く異なる数値を示す。

粒度測定は３０分間の粉砕試験終了後、テーブルから捕集器に排出された全量の石灰石を正確にかき集め、またテーブル内に残存した石灰石も同様に正確に捕集した。それぞれ捕集した石灰石の重量を測定した後、捕集した石灰石の任意の箇所から粒度測定用として３試料を採取した。粒度測定結果は正確性を確保するために３資料の平均値を採用した。各粉砕ローラとテーブル破砕面との組み合わせは以下のとおりである。

Ａ）台形型粉砕ローラの場合の組み合わせは以下のとおりである。
ローラ破砕面形状 テーブル破砕面形状 ローラ面圧
１）平滑面ローラ ＋ 平滑面テーブル ２３．５Ｋｇ
２）６７．５度排出方向凹型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積８４％） ＋ 凹型直角スリット溝で溝角度６０度鋭角 ２３．５Ｋｇ
注）凹型スクリュー溝をローラ全面に付けた場合である。
３）６７．５度排出方向凹型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積８９％） ＋ 凹型直角スリット溝で溝角度６０度鋭角 ２３．５Ｋｇ
注）主粉砕面は平滑面とし、その他の破砕面に凹型スクリュー溝を付けた場合である。
４）６７．５度排出方向凹型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積８４％） ＋ 凹型直角スリット溝 ２３．５Ｋｇ
注）凹型スクリュー溝をローラ全面に付けた場合である。
５）６７．５度排出方向凹型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積８４％） ＋ 凹型直角スリット溝で溝角度６０度鋭角 １１．８Ｋｇ
注）凹型スクリュー溝をローラ全面に付けた場合である。
６）６７．５度排出方向１１列楔型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積７５％） ＋ 凹型直角スリット溝で溝角度６０度鋭角 １１．８Ｋｇ
注）主粉砕面は平滑面とし、その他の破砕面に楔型スクリュー溝を付けた場合である。
７）６７．５度排出方向１１列楔型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積６６％） ＋直角スリット溝で溝角度６０度鋭角 １１．８Ｋｇ
注）楔型スクリュー溝をローラ全面に付けた場合である。
８）６７．５度排出方向１１列楔型スクリュー溝ローラ
（有効破砕面積７５％） ＋平滑面 １１．８Ｋｇ
注）主粉砕面は平滑面とし、その他の破砕面に楔型スクリュー溝を付けた場合である。
９）平滑面ローラ ＋全破砕面６７．５度排出方向 １１．８ｋｇ
２６列楔型スクリュー溝（有効破砕面積７８％）
注）テーブル全破砕面に楔型スクリュー溝を付けた場合である。
１０）平滑面ローラ ＋６７．５度排出方向２６列 １１．８ｋｇ
楔型スクリュー溝（有効破砕面積８３％）
注）テーブルの主破砕面（外周側１／３幅）を平滑面とし、残り２／３幅の破砕面に楔型スクリュー溝を付けた場合である。

小型粉砕試験機の消費電力測定を行った。小型実験用粉砕機は３相２２０Ｖで消費電力は７５０Ｗ／Ｈである。使用した電力測定器は日置電機株式会社製のクランプオンパワーハイテスタ３１６８型である。消費電力量は１秒単位で測定された数値の平均値であり、本実験では３０分間の平均値を測定した。消費電力量の比較は、既存の平滑面ローラと平滑面テーブルとの組み合わせで消費された消費電力量を測定し、各種破砕面形状との組み合わせで消費された消費電力量とを比較した。

より詳しくは、粉砕試験時間の３０分間内で２００メッシュアンダー分の全粉砕量を測定し、その粉砕に要した消費電力量（Ｗｈ）を測定した。測定された消費電力量を２００メッシュアンダーの全粉砕量で除した数値を電力原単位とし、それぞれの破砕面組合せで得られた数値と比較した。

試験番号１〜１０の破砕面部材組合せによる粉砕試験を行い、電力原単位の比較を行った。最も優れた破砕面部材の組合せを求めた結果を表１及び表２に示す。試験番号１〜４ではローラ加圧力を２３．５Ｋｇ，試験番号５〜１０では約半分の１８．５Ｋｇに設定した。

粉砕ローラの破砕面は、実験１，９，１０では平滑面、実験２〜５では粉砕原料を排出方向に移送し原料移送角度が６７．５度の凹型スクリュー溝をもつ破砕面、実験６〜８では同じく粉砕原料を排出方向に移送し原料移送角度が６７．５度の楔型（レ型）スクリュー溝をもつ破砕面の３種類である。

粉砕テーブルは実験１、実験７では平滑面、実験４ではテーブル回転方向と直角方向の凹型スリット溝をもつ破砕面、実験２、３、５，６、８では直角スリット溝ではあるが、凹型溝が回転方向上流側（後側）へ後傾して、回転方向下流側（前側）の先方エッジを６０°の鋭角にした鋭角エッジ付き直角スリット溝（図６）をもつ破砕面、実験９では粉砕原料を排出方向に移送し原料移送角度が６７．５度の楔型スクリュー溝を全面にもつ破砕面、実験１０では外周側の１／３領域が平滑面、残りの２／３領域に、粉砕原料を排出方向に移送し原料移送角度が６７．５度の楔型スクリュー溝をもつ複合破砕面の５種類である。

粉砕ローラに関しては、３種類の破砕面形状の中で楔型スクリュー溝付きが２００メッシュアンダーの微粉粉砕量が最も多く、同じ移送角度の単なる凹型スクリュー溝付きと比較して、ローラ面圧を１／２に低下したにもかかわらず、２倍の面圧で得られた凹型スクリュー溝付きに比べて微粉の粉砕量が圧倒的に多く採取され、面圧が低いので消費電力量も少なかった。最も悪い結果を与えた破砕面部材は、既存の平滑面ローラであった。

粉砕テーブルに関しては、実験７の平滑面と、実験１０の主破砕面が平滑面であり、内側の原料掻き込み面が６７．５度排出方向楔型スクリュー溝面であるハイブリッド面とにおいて微粉の粉砕量が最も多くなった。これはローラであろうとテーブルであろうと、一方が楔型溝ならば他方が平滑面である組合せが、最も微粉の粉砕量を多くすることを意味する。また、粉砕ローラ、回転テーブルともに、どちらか一方の主破砕面が平滑面であることの重要性が分かった。すなわち、実験９，１０はともに粉砕ローラが平滑面であり、実験９の回転テーブルには全面に楔型溝を配し、その有効破砕面積比が７８％であるのに対し、実験１０の回転テーブルでは主破砕面を平滑面としたために、その有効破砕面積比は８３％に増加した。試験結果は実験１０の微粉粉砕量が３９２ｇであるのに対し、実験９の微粉粉砕量は３５６ｇと幾分少なくなった。これは、微粉砕を行う主破砕面を平滑面とすることにより、有効破砕面積が増加して微粉粉砕量を増加させることを示している。一方、実験１と実験７はともに平滑面をもつ回転テーブルとの組合せであるが、楔型スクリュー溝をもつローラ使用の実験７の方では面圧が１／２に減少しているにもかかわらず、微粉採取量が約１．４倍も増加し、電力原単位は約３４％減少した。

実験１の平滑面の組み合わせで得られた電力原単位は０．４５６Ｗｈ／ｇである。これに対して最も優れた値を示したのは実験１０であり、次いで実験６，７，９であり、電力原単位は約０．２８〜０．３０Ｗｈ／ｇで、約３４〜３９％の削減を達成した。最も優れた電力原単位が得られた破砕面の組み合わせは、平滑面ローラと楔型スクリュー溝付きテーブルとの組合せ、楔型スクリュー溝付きローラと平滑面テーブルとの組合せである。

Ｂ）タイヤ扁平型ローラ（Ｄ／Ｒ＝４．０）での組み合わせは以下のとおりである。
ローラ破砕面形状 テーブル破砕面形状 ローラ面圧
１）平滑面ローラ ＋ 平滑面テーブル ２３．５Ｋｇ
２）全破砕面６７．５度掻き戻し ＋ 直角スリット溝 ２３．５Ｋｇ
方向凹型スクリュー溝付きローラ（有効破砕面積７８％）
３）全破砕面６７．５度掻き戻し ＋ 直角スリット溝 ２３．５Ｋｇ
方向楔型スクリュー溝（１４列）付きローラ（有効破砕面積８０％)
４）全破砕面６７．５度掻き戻し ＋ 平滑面 ２３．５Ｋｇ
方向楔型スクリュー溝（１４列）付きローラ（有効破砕面積８０％)
５）全破砕面６７．５度掻き戻し ＋ 直角スリット溝 ２３．５Ｋｇ
方向楔型スクリュー溝（７列）付きローラ（有効破砕面積９０％)

試験結果を表３に示す。試験番号３の楔型溝断面における有効粉砕面積は８０％であり、試験番号５は９０％である。前者は楔型スクリュー溝が１４条に対して後者は７条であり，後者の有効破砕面積は増加したが楔溝スクリューの数は半減している。

実験４の楔型６７．５度掻き戻し方向スクリュー溝（１４列）付きローラと平滑面テーブルとの組み合わせが、２００メッシュアンダーの微粉粉砕量が圧倒的に多く、しかも電力消費量が非常に少なく、最も優れた結果を与えた。実験１の既存の平滑面同志の組み合わせによる電力原単位（０．６７Ｗｈ／ｇ）と比較して、後者は０．３６Ｗｈ／ｇが得られ、約４６％の電力原単位を削減した。この数値は画期的な効果を示している。

このように、タイヤ扁平型ローラを使用する竪型ローラミルにおいて最も優れた電力原単位が得られる破砕面の組み合わせは、楔型スクリュー溝付き粉砕ローラと平滑面テーブルとの組み合わせである。

Ｃ）タイヤ凸型ローラ（Ｄ／Ｒ＝５．０）の場合の組み合わせは以下の通りである。
ローラ破砕面形状 テーブル破砕面形状 ローラ面圧
１）平滑面ローラ ＋ 平滑面テーブル ２３．５Ｋｇ
２）全破砕面８５度排出方向 ＋ 直角スリット溝 ２３．５Ｋｇ
凹型スリット溝付きローラ
３）全破砕面８５度排出方向 ＋ 直角スリット溝 ２３．５Ｋｇ
８列楔型スクリュー溝付きローラ（有効破砕面積７０％）
４）全破砕面８５度排出方向 ＋ 平滑面テーブル ２３．５Ｋｇ
８列楔型スクリュー溝付きローラ（有効破砕面積７０％）
５）平滑面ローラ ＋ ６７．５度排出方向 ２３．５Ｋｇ
１３列楔型スクリュー溝付きテーブル

試験結果を表４に示す。試験番号３、４の楔型スクリュー溝付きローラの有効粉砕面積は７０％で３種類のローラの中でも最も小断面積であった。実験４の８５度排出方向８列楔型スクリュー溝付きローラと平滑面テーブルとの組み合わせ、実験５の平滑面ローラと６７．５度排出方向１３列楔型スクリュー溝付きテーブルとの組み合わせの２種類において、最も微粉の粉砕量が多くなった。消費電力量に関しては、実験５の０．３７０Ｗｈ／ｇが最も少なく、次が実験４の０．３８１Ｗｈ／ｇであり、実験１と比較すれば約２２〜２５％の削減効果があった。実験３は微粉採取量に関しては実験４，５とほぼ同等であったにもかかわらず、有効電力量が実験４，５に比べて際立って多く、電力原単位が低下しなかった。その理由は、実験３ではローラとテーブルの両破砕面とも溝付きであり、粉砕時における相対向する破砕面間の負荷抵抗が増加したことにあると推定される。実験４，５での相対向する破砕面は平滑面であり、実験３に比べ負荷抵抗が小さかったということである。

このように、タイヤ凸型ローラ（Ｄ／Ｒ＝５．０）では楔型スクリュー溝と平滑面の破砕面の組み合わせが最も電力原単位を低下させた。楔型スクリュー溝は駆動輪であるテーブル面に配置してもローラと同等か幾分優れた結果を示した。実験１の既存の平滑面同志の組み合わせによる電力原単位は０．４９５Ｗｈ／ｇである。これに対して実験４は０．３８１Ｗｈ／ｇ、実験５は０．３７０Ｗｈ／ｇと減少した。楔型スクリュー溝は前者に比べ２３％〜２５％の電力原単位の減少に貢献し、画期的な性能を示した。

結論として、粉砕ローラや回転テーブルに付着、転着し易い原料の粉砕を行う場合、例えばその代表例として石灰石を取り上げると、楔型スクリュー溝と平滑面との組み合わせが最も微粉粉砕量を向上させるとともに、ミルの消費電力量も減少傾向を示し、電力原単位を減少させコスト低減に貢献することが判明した。

楔型スクリュー溝はローラに配置しても良く、逆に回転テーブルに配置しても良い。その場合、最も優れた組み合わせは平滑面との組み合わせであるが、平滑面以外でもスリット溝やスクリュー溝との組み合わせでも良い。電力原単位は前者に比べ多少低下するが、既存の平滑面同志の組み合わせより優れている。

楔型スクリュー溝に対向する破砕面として平滑面が最も適切である技術的根拠は以下の通りと考えられる。

すなわち、楔型スクリュー溝との組合せで最も微粉粉砕量を増加させ、電力消費量を少なくした対向破砕面は平滑面であった。テーブル破砕面形状として平滑面が適切であった根拠は、回転テーブルに余分に付着した石灰石の層を楔エッジで掻き取る場合、対向面が平滑面であるとテーブル全周にわたり均一な厚みで石灰石層を除去でき、掻き取られた均一な厚みのクリアランスが形成されて、粉砕ローラによりそのクリアランスに再度掻き込まれる新たな石灰石は安定して必要量を掻き込んで行くので、余分な抵抗を与えることがなく、その結果、微粉の粉砕量が増加するとともに、微粉の粉砕量の増加にも拘らず電力消費量が減少する傾向を示す。従来は余分の石灰石がテーブルに付着すると、粉砕に必要な適切なクリアランスが維持されずに狭くなり、狭くなったクリアランスへの原料導入量が減少するために微粉の粉砕量が低下し、粉砕室に無理やり新たな石灰石を導入するために負荷抵抗が増加して電力消費量が増加する。

対向面がスリット溝の場合は、平歯車のように破砕面が凹凸変形しており、溝の中に石灰石が充填されるが、均一な層で石灰石を掻き取ることが難しくなり、必然的に形成されるクリアランスが一定の距離を維持することが困難になる。その結果、粉砕ローラにより粉砕室に掻き込まれる新たな石灰石は均一量を導入されることがなく、変動するために、微粉の粉砕量が低下し、負荷抵抗が絶えず変動するために電力消費量が増加する傾向を生じると推測される。

楔型スクリュー溝の後方エッジから前方エッジにかけての抜け勾配は後方エッジが削り取った石灰石を一旦この断面が三角形の溝内部にため込み、１回転して再度後方エッジが石灰石を掻き取る段階で押し込まれた石灰石により外部へトコロテン式に排出され、これが連続して繰り返し行われると推測される。もちろん、後方エッジによる掻き取り効果により石灰石の微粉粉砕量が向上するのであるが、それをより助長する効果は、余分に付着した石灰石を断面三角形の溝内部に一旦ため込む作用にもよるものと思わる。

粉砕ローラ及び回転テーブルにおける楔型溝の断面形状は、深さ５ｍｍ、最大幅１０ｍｍであり、回転方向下流側（前側）の前傾内側面の前傾角度θθ３及びθ５はいずれも約６３°である。回転方向上流側（後側）の内側面は破砕面に垂直であるが、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、±１５°の範囲内で回転方向上流側または下流側へ傾斜（前傾または後傾）してもよいことは前述したとおりである。

図９（ａ）〜（ｃ）に示された粉砕ローラは、遠心ローラミルにおける粉砕ローラ４０である。この粉砕ローラ４０は、ほぼ垂直な回転軸を有する水平ローラであり、且つ外径が回転軸方向で同じ円筒形状のフラットローラである。粉砕ローラ４０の内周面は、内径が上から下へ向かうにつれて漸減するテーパ面である。

図９（ａ）の粉砕ローラ４０の外周面には、回転方向に対する傾斜角度θ６が４５度以上９０度未満である比較的急傾斜の傾斜スリット溝４１が回転方向に所定間隔で設けられている。図９（ｂ）の粉砕ローラ４０の外周面には、回転方向に直角な各スリット溝４２が回転方向に所定間隔で設けられている。図９（ｃ）の粉砕ローラ４０の外周面には、回転方向に対する傾斜角度θ６が４５度以上９０度未満である比較的急傾斜の傾斜スリット溝４１が回転方向に所定間隔で設けられている。スリット溝４１，４２の形成は、ローラ外周の硬化金属層４３を形成する際にスリット溝４１，４２の部分を除いて硬化金属を被覆すること、或いは全周に被覆した硬化金属層をガウジングにより除去することなどで行われる。

図９（ａ）の粉砕ローラ４０と図９（ｃ）の粉砕ローラ４０とでは、傾斜スリット溝４１の傾斜方向が異なる。図９（ａ）の粉砕ローラ４０では、傾斜スリット溝４１の傾斜方向は、当該ローラの回転に伴って粉砕原料を上方へ掻き上げる原料排出方向であり、粉砕ローラとブルリングとの間の原料層厚が減少する傾向を示すため、原料粒子が細かい場合に過粉砕を避けること、及び粉砕量を増加させることに適する。図９（ｃ）の粉砕ローラ４０では、傾斜スリット溝４１の傾斜方向は、当該ローラの回転に伴って粉砕原料を下方に押し下げる原料滞留方向であり、粉砕ローラとブルリングとの間の原料層厚が増加する傾向を示すため、粗度の粗い原料を微粉際するのに適する。通常は図９（ｂ）の粉砕ローラ４０で採用されている直角スリット４２が形成される。

遠心ローラミルにおける楔型溝効果の実証実験を実機を使用して行った。使用した実機の仕様は以下のとおりである。

ローラ寸法 ４９０ｍｍ径×２３０ｍｍ幅（平滑面）
ローラ個数 ５個
ブルリング 内径：１５２５ｍｍ（平滑面）
粉砕能力 ＋／−１５トン／時間
粉砕原料 タンカル（１０ｍｍアンダー）
ミル一次入力 ３３００Ｖミル動力
ミル動力 １３５ｋＷ

外周破砕面が平滑面である粉砕ローラ（平滑面ローラ）と、内周破砕面が平滑面であるブルリングとをもつ既存の遠心ローラミルの場合、トータル粉砕量は約１５トンで、そのうち２００メッシュアンダー量が約６５％で約９．７５トン、３５０メッシュアンダー量が約３５％で５．２５トンであった。

平滑面ローラの代わりに、外周破砕面に断面がレ字型の直角スリット楔型溝を形成した楔型溝付きローラを取付け、ブルリングは内周破砕面が平滑面のままとした遠心ローラミルにて同様のタンカル粉砕を行った。楔型溝の仕様は、溝本数３０本、溝幅ｗ’１０ｍｍ、溝深さＤ５ｍｍ、隣接するスリット溝に挟まれた平滑面部分の幅Ｗ５０ｍｍである。

楔型溝付きローラへの変更により、単位時間当たりの粉砕量は約１８％増加し、１７．７トン／時間となった。そのうち２００メッシュアンダー量は約１１．５トンに増加し、３５０メッシュアンダー量は約６．２トンに増加した。ミル軸電流は変化なく、両ミル共に約３０Ａであった。両ミルの電力消費量も共にＰ＝√３×３３００Ｖ×３０Ａ×０．８＝１３７．２ｋＷｈである。その理由としては、ブルリング内面に余分に付着していたタンカルが楔型溝により除去されたため、タンカル層厚が薄くなり、同一ローラ回転数のもとでも層厚方向のローラ加圧力が自然増加したことにより、粉砕量が約１８％増加ものと推測される。

平滑面ローラをもつローラミルと楔型溝付きローラをもつローラミルとのミル軸電流が同じであった理由としては、従来の平滑面ローラにおいてブルリングにタンカルが余分に付着して層厚が厚くなり、その結果としてローラに対する回転負荷抵抗が大きくなって生じる軸電流の増加分と、楔型溝付きローラにおいてはブルリングに余分に付着していたタンカルを掻き取るために生じる仕事量の増加による軸電流の上昇分とがほぼ拮抗したために、ローラミルの軸電流に変化がみられなかったためと推察される。このため、平滑面ローラの場合の粉砕量に相当する数量に見合うように楔型溝ローラの回転数を減少させると、軸電流が現状よりも多く減少するものと想定され、ミルの電力消費量は平滑面ローラの場合に比べて減少するものと予測される。

１年間当たりの粉砕量の増加量と電力コストの削減量を計算する。まず、粉砕量の増加については、１年間のミル稼働時間を２３５０時間とする。タンカルの年間粉砕量は、平滑面ローラの場合は１５トン／時間×２３５０時間＝３５２５０トンとなり、楔型溝付きローラの場合は１７．７トン／時間×２３５０時間＝４１５９５トンとなり、１年間に６３４５トン増加する。電力削減費用については、楔型溝付きローラの場合、既存の平滑面ローラの１５トン／時間と同一粉砕量を粉砕したと仮定すると、その粉砕時間は６３４５トン／１５＝４２３時間短縮される。即ち、１９２７時間で同一量が粉砕できることになる。

そして夜間使用電力料金：＠￥９．５／ｋＷｈで計算すると、年間使用電力料金は、既存の平滑面ローラの場合で１３７．２ｋＷｈ×２３５０時間×＠￥９．５／ｋＷｈ≒￥３０６万であるのに対し、楔型溝付きローラの場合は１３７．２ｋＷｈ×１９２７時間×＠￥９．５／ｋＷｈ≒￥２５１万となる。即ち、年間￥５５万の電力コスト削減が可能となる。また、昼間使用電力料金：＠￥１７．５／ｋＷｈで計算すると、年間使用電力料金の節減額は、￥５５万×１７．５／９．５＝￥１０１万となる。

楔型溝の寸法に関しては、下記の条件を満たすものが好ましい。楔型溝の深さＤが浅すぎると、掻き取り効果が少なくなり溝内がタンカルで埋められやすくなる。反対に深すぎると、タンカルが溝内に収まり、エッジが破砕面に露出して対向面との間にメタルタッチが生じやすくなり、騒音が激しくなりやすい。楔型溝の幅ｗ’が狭すぎると、タンカルを溝内に蓄えるスペースが少なくなり、楔型溝の掻き取り効果が減少する。反対に広すぎると、粉砕に寄与する平滑面の平滑面の面積が減少し、粉砕量が減少しやすくなる。Ｗ／ｗ’はローラ表面における楔型溝の占有率の逆数である。これが小さすぎると、楔型溝の本数が多くりなり、掻き取り効果は促進されるが、本来の粉砕に寄与する有効破砕面積が減少する傾向が生じる。これが反対に大きすぎると、有効破砕面積は増加するものの、掻き取り効果が減少しやすくなる。

７．５ｍｍ≦Ｄ≦１５ｍｍ
１．５Ｄ≦ｗ’≦２Ｄ
２．０≦Ｗ／ｗ’≦３．０

１０ 竪型ミルローラ（台形型ローラ）
１１ スクリュー溝（楔型溝）
１１Ａ 回転方向上流側の内側面
１１Ｂ 回転方向下流側の内側面
１２ 外周面
１２Ａ 主破砕面
１２Ｂ 原料移送面
１２Ｃ 原料噛み込み面
２０ 竪型ミルローラ（タイヤ凸型ローラ）
２１ スクリュー溝（楔型溝）
２２ 外周面
２２Ａ 主破砕面
２２Ｂ 原料移送面
３０ 竪型ミルローラ（タイヤ扁平型ローラ）
３１ スクリュー溝（楔型溝）
３２ 外周面
３２Ａ 主破砕面
３２Ｂ 原料移送面
４０ 遠心ローラミルにおける粉砕ローラ
４１，４２ スリット溝（楔型溝）
４３ 硬化金属層

Claims (5)

1. 対向破砕面の同期運動によりその対向面間に粉砕原料を噛み込んで粉砕する破砕面部材において、原料破砕面に、運動方向に対して交差した原料噛み込み溝が運動方向に所定間隔で設けられており、各溝の断面形状が、運動方向下流側の内側面が運動方向下流側へ前傾した楔形状である破砕面部材。
2. 請求項１に記載の破砕面部材において、当該破砕面部材が竪型ローラミルにおける粉砕ローラまたは回転テーブル、若しくは遠心ローラミルにおける粉砕ローラまたはブルリングである破砕面部材。
3. 請求項２に記載の破砕面部材において、粉砕ローラまたは回転テーブルの一方の表面、若しくは粉砕ローラまたはブルリングの一方の表面に楔型溝が形成され、他方の表面が平滑面である破砕面部材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の破砕面部材において、運動方向下流側の内側面における垂直面からの前傾角度が６０±１５度であり、運動方向上流側の内側面における垂直面からの傾斜角度が０±１５度である破砕面部材。
5. 請求項３又は４に記載の破砕面部材において、当該破砕面部材が竪型ローラミルにおける回転テーブルであり、テーブル破砕面の外周部に存在する主破砕面が平滑面であり、主破砕面以外の破砕面に、テーブル運動方向に対して傾斜した楔形状の原料噛み込み溝が形成されている破砕面部材。
   
   

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