JP5645201B2 - 粉砕装置 - Google Patents
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Description
そこで本発明者は、乾いた状態の原料や送りのスクリューのピッチよりも大きな原料でも前処理が不要で安全に粉砕処理ができるように、羽根の改造研究を行い、本発明を完成させた。
以下において、前進螺旋スクリューおよび後退螺旋スクリューを、夫々単に、前進スクリューおよび後退スクリューと言うことがある。
上記のように前進スクリューの内側に後退スクリューが潜り込む構成とすることによって、装置全体においてより均一な剪断力が得られる。
一般に、間伐材、青竹、稲藁等の試料(縦横200〜500mm、厚さ5〜10mm)を粉砕機により20〜200μmに粉砕するためには多大なエネルギーと費用が必要である。そこで、国際特許出願(PCT/JP2008/06378)図1に記載された攪拌羽根を持つ1軸の20リットルの加圧・加熱型混練装置の羽根を改良し、1軸の前進スクリューに後退スクリューが潜り込むタイプのスクリューを開発した。これによって円筒容器の前進、後退翼が占める容積全体でほぼ均一な剪断力が掛かるようになり処理時間が短縮された。しかし、この新しい羽根においても、スクリューのピッチよりも大きく且つ海草類のように軟らかく滑りを持った試料では、共回りが起き、モーターの電流値が所定電流値を超えストップする事が度々起こった。そこでこのような試料に対しては、共回りの防止として円筒器内部には、投入口から取出し口方向に試料の共回りを防止するために、少なくとも1本のレール状の突起14(図1、図2参照)を取り付けたところ共回りが回避された。この新しい高温・高圧・高剪断力のニーダーを用いて、スクリューのピッチ(80mm)よりも大きい縦横150〜200mm、厚さ5〜10mmの乾燥した間伐材、青竹、稲藁、海草類等の試料を用いて、常温・常圧下で剪断処理を行ったところ、当該試料は粉砕され100μm以下の大きさとなった。この粉砕された試料に、重量で0.5〜4倍量の水を加え容器を密閉し、150〜270℃での加熱処理を行ったところ、間伐材、青竹、稲藁、海草類等の試料はさらに粉砕されて20μm以下の粒子となることを確認した。
実施例1
稲藁
大きさ 長さ150〜200mmに切断したもの
水分 3.1重量%
実施例2
瓦の粉砕物
大きさ 30〜60メッシュ
水分 2.1重量%
特開平11−236212号の「スラリー反応法を用いる人工ゼオライトの製造方法」に当該装置を用いた。屑瓦の30〜60メッシュの粉砕物9kgに2規定の水酸化ナトリウム水10.8kg(重量比1.2)を加えてゼオライト化させる反応を行い、反応促進のためにアルカリ濃度を一定に保つために蒸気を抜きながら反応させた。また、比較のために国際特許出願(PCT/JP2008/06378)に記載の装置を用いて同じ実験を行った。比較実験では反応終了後、剪断力のむらによって起きる偏流で攪拌羽へのこびりつきや塊状化が起きているが、本発明による装置ではそれが起こらず、且つ高剪断力によって60メッシュ以下に細かく粉砕されたゼオライトが得られた。なお、比較実験で得られた瓦ゼオライトのCEC(吸着能力を表す指数)は110であったが、本発明による装置では、145と高かった。
実施例3
実施例4
これらの結果から、本発明による装置は、本発明者の上記した旧装置と比べて装置内の前進後退翼のある領域で均一に剪断力が発生していると言える。
2.円筒状の外郭
3.端部部材(フランジ)
4.回転軸部材
5.剪断力を与えることが出来る撹拌羽根
6.円形の空間
7.バッフル突起(レール状)
8.送り込みスクリュー
9.モーター
10.試料投入口
11.試料排出口
12.気体排出口
13.ブルドン管圧力計
14.加圧ライン
15.熱電対と圧力伝送器を一体化したモニター装置
16.サニタリー型オイルフリー圧力センサーASG702と熱電対を一体化したモニター装置
従来では、バガス、間伐材、稲藁、麦藁、青竹やトウモロコシの芯や軸などの試料を微粉砕するためには、前処理としてカッターミル等の粗粉砕設備の導入が不可欠であった。本発明により、微粉砕しようとするバガス、間伐材、稲藁、麦藁、青竹やトウモロコシの芯や軸などの試料を乾燥状態で高剪断力を用いて100μm以下に1段階で粉砕できる装置を提供する。また、水を0.5〜4重量倍加えての高温・高圧・高剪断処理を行うことによって、20μm以下への微粉砕を行うことが出来る装置を提供するものである。あるいは、反応によって固化する生成物をあたえる反応を該装置で実施することによって、粉末状態の生成物を得ることが出来る。
Claims (10)
- 円筒状の外郭(2)、該外郭の両端部を閉じる二つの端部部材(3,3‘)、該円筒状の外郭(2)の軸方向中心に延在する回転軸部材(4)、および該回転軸部材に固定されたスクリュー(5)を有する粉砕装置(1)において、該スクリュー(5)は該回転軸部材が回転すると一方の端部(以下、A端と言う)から他方の端部(以下、B端と言う)に向かって前進する前進螺旋スクリュー(5’)と該B端から該A端に向かって後退する後退螺旋スクリュー(5’’)とから成り、該前進螺旋スクリュー(5’)の少なくも一部において前進螺旋スクリュー(5’)と回転軸部材(4)との間に、回転軸部材(4)の回転軸に直角の方向から見て回転軸を中心とする円形の空間(6)を与えるように該前進螺旋スクリュー(5’)が欠損しており、該空間(6)の中に後退螺旋スクリュー(5’’)が存在し、該空間(6)の直径はA端からB端に向かって漸増し、対応してスクリュー(5’’)の外径はB端からA端に向かって漸減することを特徴とする粉砕装置(1)。
- 該前進螺旋スクリュー(5’)によりA端からB端に向かって運ばれる被処理物の送り量の計算値と、該後退螺旋スクリュー(5’’)によりB端からA端に向かって後退方向へと運ばれる被処理物の戻り量の計算値との比が1:(0.6〜0.9)であるところの請求項1記載の粉砕装置。
- 該比が1:(0.65〜0.85)である、請求項1または2記載の粉砕装置。
- 該比が1:(0.7〜0.8)である、請求項1または2記載の粉砕装置。
- 前進螺旋スクリュー(5’)と円筒状の外郭(2)との隙間を単位時間に通過する物質の量に単位時間当たりの戻り量を加えた値と、単位時間当たりの送り量との比が0.9〜1.1である(量はいずれも設計計算値である)ところの請求項1から4のいずれか1項に記載の粉砕装置。
- 円筒状の外郭(2)と該前進螺旋スクリュー(5’)との間隙において、回転軸部材(4)の回転軸と平行な方向に延在するバッフル突起(7)を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の粉砕装置。
- 0.3〜10MPaの剪断力を発生する請求項1〜6項のいずれか1項記載の粉砕装置。
- 請求項1〜7項のいずれか1項記載の粉砕装置を用いて、バガス、間伐材、稲藁、麦藁、青竹、トウモロコシの芯もしくは軸、及び海草から選ばれた被処理物を平均粒径100μm以下に粉砕した後に、被処理物に対して0.5〜4重量倍の水を加え、該装置を密閉した状態で150〜270℃での加熱下に粉砕処理を行うことによって、平均粒径20μm以下への2次粉砕を行うところの固形物の粉砕方法。
- 請求項1〜7項のいずれか1項記載の粉砕装置に粗粉砕された褐炭を入れ、該装置を密閉した状態で150〜270℃での加熱下に粉砕処理を行うことによって、褐炭に含まれる水分を石炭組織外に出ることにより石炭水スラリーを得る方法。
- 固形物を生成する化学反応を請求項1〜7項のいずれか1項記載の粉砕装置内で行って、粉砕された生成物を得る方法。
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