JP2014100674A - メディア撹拌式分級機内蔵型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない二次ガスの供給量で粉砕済み粒子を分級部に上昇させることができ、分級ホイールの分級能力を向上させることができるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機を提供する。
【解決手段】筒状容器１２の下部に配置された粉砕セクション２０、および上部に配置された分級セクション５０を備え、前記粉砕セクション２０には、原料粉砕用の撹拌部材３０が内部に配置されたベッセル２２が収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクション５０には、ホイール回転型製品分級用の分級ホイール５６が配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路６４が接続されたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機１０において、環状の粉砕室２８、及び粉砕後の粉体を伴うキャリヤガスの流れを促進するための循環機構７０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、メディア攪拌式分級機内蔵型粉砕機に関する。本発明のメディア攪拌式分級機内蔵型粉砕機は、顔料、セラミック、金属、無機物、フェライト、トナー用キャリヤ、電子材料、電池材料、石膏、スラグ、シリコン、ガラス、カーボン等の原料をビーズ状粉砕・分散メディアと混合して微細粒子に粉砕または分散し、その後分級するための使用に特に適しているが、これに限定されるものではない。

このようなメディア攪拌式分級機内蔵型粉砕機としては、特開２００３−２６５９７５号公報に示されているものが知られている。この公報に開示されたメディア攪拌式分級機内蔵型粉砕機は、原料をメディアとともにアジテーターにより撹拌して粉砕する乾式メディア撹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（二次ガス）の吹き出し口が設けられる粉砕室と、該粉砕室内に回転可能に設けられるアジテーター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接続される製品回収管とからなる分級部とを備えてなる。

このような分級機内臓型粉砕機においては、撹拌部で粉砕した粉砕粒子を該撹拌部から分級部に上昇させるための二次エアー（流動ガス）が必要であるが、前記公開公報に開示された分級機内臓型粉砕機にあっては、この二次エアーの大部分を分級ローターのすぐ近い円周ベーンから流入するので、そのエアー量が不足する。または、充足するためには大量の風量となり、分級精度に影響を与える。

特開２００３−２６５９７５号公報

本発明は、従来のものより少ない二次ガスの供給量で粉砕済み粒子を分級部に上昇させることができ、したがって分級ホイールの分級能力を向上させることができるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機を提供することを目的とするものである。

上記の課題は、下記（１）〜（１１）の構成のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機により達成される。
（１）
筒型容器の下部に配置された粉砕セクション、および筒状容器の下部に配置された分級セクションを備え、前記粉砕セクションには、原料粉砕用の撹拌部材が内部に配置されたベッセルが収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクションには、ホイール回転型製品分級用の分級ホイールが配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路が接続されており、前記粉砕済み粒子を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路および分級セクションで取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路を設けたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機において、前記撹拌部材が、前記ベッセル内で垂直方向に延び回転自在な回転筒状基体を備え、この回転筒状基体の外周と前記ベッセルの内周との間に、環状の粉砕室が形成されており、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕後の粉体を伴う粉砕セクションから分級セクションへのキャリヤガスの流れを促進するための循環機構を設けたことを特徴とするメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（２）
前記循環機構がコアンダ効果を利用したものである上記（１）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（３）
前記撹拌部材は、前記回転筒状基体の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材を備え、これらの棒状部材は、その先端が根元より太くなった形状であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（４）
前記棒状部材は、その径が根元から徐々に太くなった形状、または棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状であることを特徴とする（３）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（５）
前記ベッセルは上部にベッセル本体より径の大きな環状フランジを有し、該ベッセル本体は、この環状フランジによりその上部が前記筒型容器に支持され、その下部が半径方向で支えられる懸垂式にされていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（６）
前記ベッセルがセラミック製であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（７）
前記セラミックが、アルミナ、アルミナジルコニア、サイアロン、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアのいずれかであることを特徴とする上記（６）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（８）
前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に、前記粗粉に粉砕助剤を添加するための粉砕助剤添加手段を設けたことを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（９）
前記製品排出通路が前記分級ホイールの上部に接続され、該分級ホイールの上方から分級セクション外に延びていることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（１０）
前記環状の粉砕室の内半径が、外半径の０．５０〜０．８０である請求項１〜９上記（１）〜（９）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（１１）
筒型容器の下部に配置された粉砕セクション、および筒状容器の下部に配置された分級セクションを備え、前記粉砕セクションには、原料粉砕用の撹拌部材が内部に配置されたベッセルが収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクションには、ホイール回転型製品分級用の分級ホイールが配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路が接続されており、前記粉砕済み粒子を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路および分級セクションで取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路を設けたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機において、前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に、前記粗粉に粉砕助剤を添加するための粉砕助剤添加手段を設けたことを特徴とするメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。

本発明においては、粉砕室を環状としたので、粉砕済み粒子を上昇させるための二次ガス（元々粉砕機内を循環しているガスを一次ガスあるいは主ガスとして）の流速を従来のものより上げることができ、供給する二次ガスの量を減少することができる。これにより分級ホイールの負荷を減少させ、該分級ホイールの分級能力を上げることができる。また、分級ホイールによる分級は、遠心力と吸引ガスの抗力によって行われるので、吸引ガスが少なければ、粒子に働く遠心力を小さくすることができ、回転数を下げることができる。なお、環状の粉砕室の内半径は、外半径の１／２〜３／４であることが好ましい。

さらに、本発明においては、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕済み粒子を粉砕セクションから分級セクションへ上昇させるための二次ガス（キャリヤガス）の流れを促進するための循環機構を設けたことにより、キャリヤガス（二次ガス）と粉体との流れをスムーズに流れるようにした。また、この循環機構として、コアンダ効果を利用した構造のものを用いたので、二次ガス供給量に対し、７〜１０倍のエアーを吸い込むことが可能で、粉砕室の形状を上記のような形状として該粉砕室への二次ガスの量を減少させたとしても、粉砕済み粒子をこの二次ガスにより十分に粉砕セクションからの分級セクションに上昇させることができる。

上記により、分級セクションにおけるキャリヤガスの量を最小に抑えることができるので、外部から供給される以上のガス量を吐出し、その分は循環するから、粉砕機本体内部で粒子を含んだガスの流れが形成される。

本発明においては、さらに、前記撹拌部材が、回転筒状基体の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材を備え、これらの棒状部材が、その先端が根元より太くなった形状、例えば、その径が根元から徐々に太くなった形状、または棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状であるので、遠心力が大きく粉砕力の大きい外周部で良好な粉砕能力を発揮する。

さらにまた、本発明においては、前記筒型容器の下方部分に配置されたベッセルが懸垂式で支持されているので、該ベッセルの熱膨張による軸方向の伸長に対し対応でき、筒状容器とのシールも容易に行える。また、セラミック化が容易な構造である。

本発明においては、さらに、前記ベッセルがセラミック製、特にアルミナ、アルミナジルコニア、サイアロン、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア製であるので、熱に強く、しかも熱膨張しにくいという利点を有している。

分級セクションから粉砕セクションに戻る粗粒は、キャリヤガス（エアー）を多量に巻き込んでおり、粉砕メディアが捕まえにくくなっているので、本発明においては、前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に粉砕助剤添加手段を設け、前記粗粉に粉砕助剤を添加するようにし、摩擦係数を大きくし、粉砕メディア等の拘束力を増し粉砕エネルギーが該粒子に伝達しやすくなったため、粉砕能力が向上する。なお、粉砕助剤としては、水を用いることが好ましい。このように粉砕助剤として水を用いた場合には、粉砕助剤として作用するだけでなく、蒸発による潜熱により冷却機能をも発揮する。

本発明においては、上記のように、撹拌部材の構造に工夫をし、さらには助剤添加により摩擦力やメディアの拘束力を高めてあるので粉砕室を形成する粉砕室容器はストレートの円筒状で十分であり、製造コストを抑えることができる。

本発明の実施の形態によるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機の構造を示す図である。

以下、添付した図１を参照しつつ、本発明の実施形態によるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機について詳細に説明する。

本発明の実施形態によるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機（以下、メディア撹拌式粉砕機と略称する）１０は、竪型であって、垂直方向に延びる筒状容器１２を備えている。

この筒状容器１２には、その下部に粉砕セクション２０を、上部にホイール回転型製品分級用の分級セクション５０がそれぞれ配置されている。

前記粉砕セクション２０、すなわち筒型容器１２の下方部分の内部には、ベッセル２２が収容されており、このベッセル２２は、上部にベッセル本体２４より径の大きな環状フランジ２６を有し、該ベッセル２２は、この環状フランジ２６によりその上部が前記筒型容器１２に支持され、その下部が半径方向で支えられた懸垂式支持になっている。

前記ベッセル２２の内部は、粉砕室２８となっており、この粉砕室２８の内部に原料粉砕用の撹拌部材３０が配置されている。この撹拌部材３０は、前記粉砕室２８内で垂直方向に延び回転自在な回転筒状基体３２と、この回転筒状基体３２の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材３４とを備えている。この回転筒状基体３２の外形は、円状、多角形状のいずれであっても良く、また、中実であってもよい。

前記粉砕室２８は、前記粉砕室容器２２の内周壁と回転筒状基体３２の外周壁との間に形成されているため、環状とされている。このように、粉砕室を断面積の小さな環状としたので、粉砕済み粒子を上昇させるための二次ガスの流速を従来のものより上げることができ、供給する二次ガスの量を減少することができる。環状の粉砕室２８の内半径は、外半径の０．５０〜０．８０、特に０．５５〜０．７５、更には０．６０〜０．７５であることが好ましい。

メディア攪拌式粉砕機において周知のように、ベッセル２２の粉砕室２８内には、ビーズ状の粉砕メディア３６（なお、図においては極めて拡大して示した）が収納されている。

前記棒状部材３４は、その先端が根元より太くなった形状とされている。具体的には、図に示したように、棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、その径が根元から徐々に太くなった形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状とすることができる。これにより、遠心力が大きく粉砕能力の大きい外周部で良好な粉砕能力を発揮する。

前記撹拌部材３０の回転筒状基体３２の下部には、回転駆動軸３８が取り付けられ、この回転駆動軸３８は、前記回転筒状基体３２の下部から前記筒状容器１２を貫いて下方に延び、その下方端部が、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、この駆動機構により回転駆動される。この回転駆動軸３８の回転軸（回転軸線）は粉砕室２８の中心軸を通っていることが好ましい。

前記筒状容器１２の下部中央には、ほぼ筒状の支持体４０が設けられている。この支持体４０は、その上部に環状支持部分４２が設けられ、その上部は上向きの支持環４４となっている。この支持環４４は、前記撹拌部材３０回転筒状基体３２の底面に形成された環状溝３２ａに嵌合して、該回転円筒状基体３２、ひいては撹拌部材３０を回転自在に支持する。

前記支持体４０の内壁と回転駆動軸３８の外壁との間には、僅かな間隙が設けられており、この間隙によりエアーシール部４６を形成する。このエアーシール部４６には、エアーシール用のエアーを外部から供給するためのシール用エアー供給管４８が接続され、シール用エアー供給管４８からのエアーにより該エアーシール部４６のエアーシールの機能が達成される。シール用エアー供給管４８からのエアーは、エアーシール部４６から更に支持環４４と環状溝３２ａの間の間隙から粉砕室２８下部内に流入し、粉砕室２８内の粒子が粉砕室２８外へ漏出するのを防止する。

前記ベッセル２２には、該ベッセル２２内に、粉砕済みの粒子を上昇させるための二次エアーを供給する二次エアー供給管４９が接続されている。前記シール用エアー供給管４８からのエアーシール用のエアーも、粉砕室２８内に導入されて、粉砕済みの粒子を上昇させるためのエアーとなる。

前記筒状容器１２の上部は分級セクション５０となっており、この分級セクション５０の内部は、分級室５２とされている。この分級室５２には、原料を導入するための原料供給通路５４が接続されている。この原料供給通路５４から供給される原料は、前記粉砕室２８内に落下し、粉砕メディア３６と共に、撹拌部材３０により撹拌されて粉砕される。

前記分級室５２の上部には、分級ホイール５６が配置されている。この分級ホイール５６の上部には、その中心部に垂直方向に延びる回転駆動軸５８が固定されている。この回転駆動軸５８は、筒状容器１２を貫通して上方に延びており、電動モータＭ等の駆動源に接続されている。

上記回転駆動軸５８は、上記分級ホイール５６側から上方所定長が中空軸部５８ａとなっており、この中空軸部５８ａの内部は回転分級ホイール５６内部に連通している。上記中空軸部５８ａの中間部の周囲には、微細な分級後粉をメディア攪拌式粉砕機１０外部へ導くための排出口６０が設けられている。この排出口６０は、縦長のスリットで周方向に間隔を開けて複数個設けられていることが好ましい。

上記中空軸部５８ａの排出口６０の周りには、膨張室形成ケース６２により円筒形の膨張室６２ａが設けられ、この膨張室６２ａの一部には、製品排出通路６４が連接されている。以上の構造により、微細な分級後粉は、分級ホイール５６内部から、中空軸部５８ａ、排出口６０、微粉排出通路６４を通って分級機外部に排出される。微粉排出通路６４は通常サイクロン、バッグフィルターを介してブロアーで吸引するラインになっている。微粉は、サイクロンおよびバッグフィルターで回収され製品となる。

上記中空軸部５８ａ内部も製品排出通路６４を構成しており、この製品排出通路６４全体が、分級ホイール５６の上方に位置し、したがって、分級機内部を広く用いることができる。前記膨張室６２ａは、前記排出口６０からこの膨張室６２ａに入ったガスをここで膨張させ、負圧とし、回転する分級ホイール５６側のガスの流れをスムーズにさせる。

前記分級ホイール５６は、前記回転駆動軸５８により懸垂状態で支持されている。前記回転駆動軸５８の外面と膨張室形成ケース６２の内面との間に、間隙が設けられ、この間隙によりエアーシール部６６が形成されている。前記膨張室形成ケース６２には、シール用エアーの取り入れ口６６ａ形成されている。このエアーシール部６６に供給されるシール用エアーは、膨張室６２ａおよび分級室５２に吹き出し、分級ホイールで分級された製品が膨張室６２ａから分級室５２に戻るのを防止するとともに、分級ホイールで分級されなかった粗粒等が分級室５２から膨張室６２ａに侵入するのを防止する。

前記粉砕セクション２０と分級セクション５０の間には、粉砕後の粒子を伴う粉砕セクションから分級セクションへのキャリヤガスの流れを促進するための循環機構７０が設けられている。この循環機構７０は、少ないエアー（キャリヤガス）量で前記粉体を粉砕セクションから分級セクションに導くものであり、コアンダ効果を利用した構造のものであることが好ましい。

以上により、本発明においては、分級機内部中央（軸部近傍）に、前記粉砕済み原料を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路７２を設け、一方で、分級機内部外周に、分級セクションで製品として取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路７４を設けている。前記循環機構７０は、上昇通路に設ける。なお、循環機構７０の周りには、上昇するガスの流れと、下降するガスの流れの間の干渉をできるだけ抑制するため、これらを分離するための仕切り筒７６を設けることが好ましい。

前記分級セクションで製品として取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路７４には、当該粗粉に、水やアルコール等の粉砕助剤７８ａを添加するための粉砕助剤添加手段７８が設けられている。粉砕助剤としては、水が好ましい。水は、粉砕助剤として機能するだけでなく、蒸発におけるその潜熱により冷却剤としても機能するからである。

前記粉砕室容器２２の外周には、冷媒体または熱媒体（通常は冷媒体であって、冷却水）を通すためのジャケッ８０が設けられており、粉砕室２８内を温調可能にしている。このジャケット８０には、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口８２、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口８４が設けられている。

筒状容器１２は、上方部分１２ａを取り外すことにより、粉砕容器１２を開いて、容易にメンテナンスができるようになっている。

以上の構造のメディア攪拌式粉砕機１０においては、前記原料供給通路５４から供給される原料は、前記粉砕室２８内に落下し、粉砕メディア３６と共に、撹拌部材３０により撹拌されて粉砕される。

粉砕された粒子は、二次エアー供給管４９からの二次エアーにより上昇運搬され、次いで、コアンダ効果を利用した前記循環機構７０により急激に吸引されて、上昇通路７２を通って前記分級室５２に供給される。このとき、撹拌部材３０により撹拌されて微粉となった原料は再凝集して粗粒となる場合があるが、この粗粒は、コアンダ効果を利用した前記循環機構７０による急激な吸引により再び微粒とされる。

前記分級室５２に供給された粒子の内、微粒は分級ホイール５６により分級されて機外に排出されて製品とされる。一方、この分級ホイール５６により分級されなかった粗粒は、原料供給通路５４から導入される原料とともに下降通路７４を下降する。

この下降する粗粉と原料には、粉砕助剤添加手段７８により粉砕助剤７８ａが添加されて、粉砕室２８内に落下し、撹拌部材３０により再び粉砕される。本粉砕機においては、以上の動作を繰り返して、原料の粉砕を行う。

以上説明したように、本発明においては、粉砕室を環状として断面積を小さくして、粉砕済み粒子を上昇させるための二次ガスの流速を従来のものより上げ、供給する二次ガスの量を減少させた。これにより分級ホイールの負荷を減少させ、該分級ホイールの分級能力を上げることができる。また、分級ホイールによる分級は、遠心力と吸引ガスの効力によって行われるので、吸引ガスが少なければ、粒子に働く遠心力を小さくすることができ、回転数を下げることができる。

さらに、本発明においては、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕済み粒子を粉砕セクションから分級セクションへ上昇させるためのキャリヤガス）の流れを促進するための循環機構を設けたことにより、キャリヤガスと粉体との流れをスムーズに流れるようにした。また、この循環機構として、コアンダ効果を利用した構造のものを用いたので、二次ガス供給量に対し、７〜１０倍のエアーを吸い込むことが可能で、粉砕室の形状を上記のような形状として該粉砕室への二次ガスの量を減少させたとしても、粉砕済み粒子をこの二次ガスにより十分に粉砕セクションからの分級セクションに上昇させることができる。

１０ メディア撹拌式分級機内臓型粉砕機
１２ 筒状容器
１２ａ 上方部分
２０ 粉砕セクション
２２ ベッセル
２４ ベッセル本体
２６ 環状フランジ
２８ 粉砕室
３０ 撹拌部材
３２ 回転筒状基体
３４ 棒状部材
３６ 粉砕メディア
３８ 回転駆動軸
４０ 支持体
４２ 環状支持部分
４４ 支持環
４６ エアーシール部
４８ シール用エアー供給管
４９ 二次エアー供給管
５０ 分級セクション
５２ 分級室
５４ 原料供給通路
５６ 分級ホイール
５８ 回転駆動軸
５８ａ 中空軸部
６０ 排出口
６２ 膨張室形成ケース
６２ａ 膨張室
６４ 微粉排出通路
６６ エアーシール部
６６ａ 取り入れ口
７０ 循環機構
７２ 上昇通路
７４ 下降通路
７６ 仕切り筒
７８ 粉砕助剤添加手段
８０ ジャケット
８２ 冷却水入口
８４ 冷却水出口

本発明は、メディア撹拌式分級機内蔵型粉砕機に関する。本発明のメディア撹拌式分級機内蔵型粉砕機は、顔料、セラミック、金属、無機物、フェライト、トナー用キャリヤ、電子材料、電池材料、石膏、スラグ、シリコン、ガラス、カーボン等の原料をビーズ状粉砕・分散メディアと混合して微細粒子に粉砕または分散し、その後分級するための使用に特に適しているが、これに限定されるものではない。

このようなメディア撹拌式分級機内蔵型粉砕機としては、特開２００３−２６５９７５号公報に示されているものが知られている。この公報に開示されたメディア撹拌式分級機内蔵型粉砕機は、原料をメディアとともにアジテーターにより撹拌して粉砕する乾式メディア撹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（二次ガス）の吹き出し口が設けられる粉砕室と、該粉砕室内に回転可能に設けられるアジテーター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接続される製品回収管とからなる分級部とを備えてなる。

このような分級機内臓型粉砕機においては、撹拌部で粉砕した粉砕粒子を該撹拌部から分級部に上昇させるための二次エアー（流動ガス）が必要であるが、前記公開公報に開示された分級機内臓型粉砕機にあっては、この二次エアーの大部分を分級ローターのすぐ近い円周ベーンから流入するので、そのエアー量が不足する。または、充足するためには大量の風量となり、分級精度に影響を与える。

特開２００３−２６５９７５号公報

本発明は、従来のものより少ない二次ガスの供給量で粉砕済み粒子を分級部に上昇させることができ、したがって分級ホイールの分級能力を向上させることができるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機を提供することを目的とするものである。

上記の課題は、下記（１）〜（１１）の構成のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機により達成される。
（１）
筒型容器の下部に配置された粉砕セクション、および筒型容器の上部に配置された分級セクションを備え、前記粉砕セクションには、原料粉砕用の撹拌部材が内部に配置されたベッセルが収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクションには、ホイール回転型製品分級用の分級ホイールが配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路が接続されており、前記粉砕済み粒子を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路および分級セクションで取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路を設けたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機において、前記撹拌部材が、前記ベッセル内で垂直方向に延び回転自在な回転筒状基体を備え、この回転筒状基体の外周と前記ベッセルの内周との間に、環状の粉砕室が形成されており、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕後の粉体を伴う粉砕セクションから分級セクションへのキャリヤガスの流れを促進するための循環機構を設けたことを特徴とするメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（２）
前記循環機構がコアンダ効果を利用したものである上記（１）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（３）
前記撹拌部材は、前記回転筒状基体の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材を備え、これらの棒状部材は、その先端が根元より太くなった形状であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（４）
前記棒状部材は、その径が根元から徐々に太くなった形状、または棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状であることを特徴とする（３）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（５）
前記ベッセルは上部にベッセル本体より径の大きな環状フランジを有し、該ベッセル本体は、この環状フランジによりその上部が前記筒型容器に支持され、その下部が半径方向で支えられる懸垂式にされていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（６）
前記ベッセルがセラミック製であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（７）
前記セラミックが、アルミナ、アルミナジルコニア、サイアロン、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアのいずれかであることを特徴とする上記（６）に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（８）
前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に、前記粗粉に粉砕助剤を添加するための粉砕助剤添加手段を設けたことを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（９）
前記製品排出通路が前記分級ホイールの上部に接続され、該分級ホイールの上方から分級セクション外に延びていることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（１０）
前記環状の粉砕室の内半径が、外半径の０．５０〜０．８０である請求項１〜９上記（１）〜（９）のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
（１１）
筒型容器の下部に配置された粉砕セクション、および筒型容器の上部に配置された分級セクションを備え、前記粉砕セクションには、原料粉砕用の撹拌部材が内部に配置されたベッセルが収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクションには、ホイール回転型製品分級用の分級ホイールが配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路が接続されており、前記粉砕済み粒子を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路および分級セクションで取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路を設けたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機において、前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に、前記粗粉に粉砕助剤を添加するための粉砕助剤添加手段を設けたことを特徴とするメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。

本発明においては、粉砕室を環状としたので、粉砕済み粒子を上昇させるための二次ガス（元々粉砕機内を循環しているガスを一次ガスあるいは主ガスとして）の流速を従来のものより上げることができ、供給する二次ガスの量を減少することができる。これにより分級ホイールの負荷を減少させ、該分級ホイールの分級能力を上げることができる。また、分級ホイールによる分級は、遠心力と吸引ガスの抗力によって行われるので、吸引ガスが少なければ、粒子に働く遠心力を小さくすることができ、回転数を下げることができる。なお、環状の粉砕室の内半径は、外半径の１／２〜３／４であることが好ましい。

さらに、本発明においては、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕済み粒子を粉砕セクションから分級セクションへ上昇させるための二次ガス（キャリヤガス）の流れを促進するための循環機構を設けたことにより、キャリヤガス（二次ガス）と粉体との流れをスムーズに流れるようにした。また、この循環機構として、コアンダ効果を利用した構造のものを用いたので、二次ガス供給量に対し、７〜１０倍のエアーを吸い込むことが可能で、粉砕室の形状を上記のような形状として該粉砕室への二次ガスの量を減少させたとしても、粉砕済み粒子をこの二次ガスにより十分に粉砕セクションからの分級セクションに上昇させることができる。

上記により、分級セクションにおけるキャリヤガスの量を最小に抑えることができるので、外部から供給される以上のガス量を吐出し、その分は循環するから、粉砕機本体内部で粒子を含んだガスの流れが形成される。

本発明においては、さらに、前記撹拌部材が、回転筒状基体の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材を備え、これらの棒状部材が、その先端が根元より太くなった形状、例えば、その径が根元から徐々に太くなった形状、または棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状であるので、遠心力が大きく粉砕力の大きい外周部で良好な粉砕能力を発揮する。

さらにまた、本発明においては、前記筒型容器の下方部分に配置されたベッセルが懸垂式で支持されているので、該ベッセルの熱膨張による軸方向の伸長に対し対応でき、筒型容器とのシールも容易に行える。また、セラミック化が容易な構造である。

本発明においては、さらに、前記ベッセルがセラミック製、特にアルミナ、アルミナジルコニア、サイアロン、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア製であるので、熱に強く、しかも熱膨張しにくいという利点を有している。

分級セクションから粉砕セクションに戻る粗粒は、キャリヤガス（エアー）を多量に巻き込んでおり、粉砕メディアが捕まえにくくなっているので、本発明においては、前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に粉砕助剤添加手段を設け、前記粗粉に粉砕助剤を添加するようにし、摩擦係数を大きくし、粉砕メディア等の拘束力を増し粉砕エネルギーが該粒子に伝達しやすくなったため、粉砕能力が向上する。なお、粉砕助剤としては、水を用いることが好ましい。このように粉砕助剤として水を用いた場合には、粉砕助剤として作用するだけでなく、蒸発による潜熱により冷却機能をも発揮する。

本発明においては、上記のように、撹拌部材の構造に工夫をし、さらには助剤添加により摩擦力やメディアの拘束力を高めてあるので粉砕室を形成する粉砕室容器はストレートの円筒状で十分であり、製造コストを抑えることができる。

本発明の実施の形態によるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機の構造を示す図である。

以下、添付した図１を参照しつつ、本発明の実施形態によるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機について詳細に説明する。

本発明の実施形態によるメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機（以下、メディア撹拌式粉砕機と略称する）１０は、竪型であって、垂直方向に延びる筒型容器１２を備えている。

この筒型容器１２には、その下部に粉砕セクション２０を、上部にホイール回転型製品分級用の分級セクション５０がそれぞれ配置されている。

前記粉砕セクション２０、すなわち筒型容器１２の下方部分の内部には、ベッセル２２が収容されており、このベッセル２２は、上部にベッセル本体２４より径の大きな環状フランジ２６を有し、該ベッセル２２は、この環状フランジ２６によりその上部が前記筒型容器１２に支持され、その下部が半径方向で支えられた懸垂式支持になっている。

前記ベッセル２２の内部は、粉砕室２８となっており、この粉砕室２８の内部に原料粉砕用の撹拌部材３０が配置されている。この撹拌部材３０は、前記粉砕室２８内で垂直方向に延び回転自在な回転筒状基体３２と、この回転筒状基体３２の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材３４とを備えている。この回転筒状基体３２の外形は、円状、多角形状のいずれであっても良く、また、中実であってもよい。

前記粉砕室２８は、前記粉砕室容器２２の内周壁と回転筒状基体３２の外周壁との間に形成されているため、環状とされている。このように、粉砕室を断面積の小さな環状としたので、粉砕済み粒子を上昇させるための二次ガスの流速を従来のものより上げることができ、供給する二次ガスの量を減少することができる。環状の粉砕室２８の内半径は、外半径の０．５０〜０．８０、特に０．５５〜０．７５、更には０．６０〜０．７５であることが好ましい。

メディア撹拌式粉砕機において周知のように、ベッセル２２の粉砕室２８内には、ビーズ状の粉砕メディア３６（なお、図においては極めて拡大して示した）が収納されている。

前記棒状部材３４は、その先端が根元より太くなった形状とされている。具体的には、図に示したように、棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、その径が根元から徐々に太くなった形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状とすることができる。これにより、遠心力が大きく粉砕能力の大きい外周部で良好な粉砕能力を発揮する。

前記撹拌部材３０の回転筒状基体３２の下部には、回転駆動軸３８が取り付けられ、この回転駆動軸３８は、前記回転筒状基体３２の下部から前記筒型容器１２を貫いて下方に延び、その下方端部が、図示しない周知の駆動機構を介して駆動源に接続されており、この駆動機構により回転駆動される。この回転駆動軸３８の回転軸（回転軸線）は粉砕室２８の中心軸を通っていることが好ましい。

前記筒型容器１２の下部中央には、ほぼ筒状の支持体４０が設けられている。この支持体４０は、その上部に環状支持部分４２が設けられ、その上部は上向きの支持環４４となっている。この支持環４４は、前記撹拌部材３０回転筒状基体３２の底面に形成された環状溝３２ａに嵌合して、該回転円筒状基体３２、ひいては撹拌部材３０を回転自在に支持する。

前記支持体４０の内壁と回転駆動軸３８の外壁との間には、僅かな間隙が設けられており、この間隙によりエアーシール部４６を形成する。このエアーシール部４６には、エアーシール用のエアーを外部から供給するためのシール用エアー供給管４８が接続され、シール用エアー供給管４８からのエアーにより該エアーシール部４６のエアーシールの機能が達成される。シール用エアー供給管４８からのエアーは、エアーシール部４６から更に支持環４４と環状溝３２ａの間の間隙から粉砕室２８下部内に流入し、粉砕室２８内の粒子が粉砕室２８外へ漏出するのを防止する。

前記ベッセル２２には、該ベッセル２２内に、粉砕済みの粒子を上昇させるための二次エアーを供給する二次エアー供給管４９が接続されている。前記シール用エアー供給管４８からのエアーシール用のエアーも、粉砕室２８内に導入されて、粉砕済みの粒子を上昇させるためのエアーとなる。

前記筒型容器１２の上部は分級セクション５０となっており、この分級セクション５０の内部は、分級室５２とされている。この分級室５２には、原料を導入するための原料供給通路５４が接続されている。この原料供給通路５４から供給される原料は、前記粉砕室２８内に落下し、粉砕メディア３６と共に、撹拌部材３０により撹拌されて粉砕される。

前記分級室５２の上部には、分級ホイール５６が配置されている。この分級ホイール５６の上部には、その中心部に垂直方向に延びる回転駆動軸５８が固定されている。この回転駆動軸５８は、筒型容器１２を貫通して上方に延びており、電動モータＭ等の駆動源に接続されている。

上記回転駆動軸５８は、上記分級ホイール５６側から上方所定長が中空軸部５８ａとなっており、この中空軸部５８ａの内部は回転分級ホイール５６内部に連通している。上記中空軸部５８ａの中間部の周囲には、微細な分級後粉をメディア攪拌式粉砕機１０外部へ導くための排出口６０が設けられている。この排出口６０は、縦長のスリットで周方向に間隔を開けて複数個設けられていることが好ましい。

上記中空軸部５８ａの排出口６０の周りには、膨張室形成ケース６２により円筒形の膨張室６２ａが設けられ、この膨張室６２ａの一部には、製品排出通路６４が連接されている。以上の構造により、微細な分級後粉は、分級ホイール５６内部から、中空軸部５８ａ、排出口６０、微粉排出通路６４を通って分級機外部に排出される。微粉排出通路６４は通常サイクロン、バッグフィルターを介してブロアーで吸引するラインになっている。微粉は、サイクロンおよびバッグフィルターで回収され製品となる。

上記中空軸部５８ａ内部も製品排出通路６４を構成しており、この製品排出通路６４全体が、分級ホイール５６の上方に位置し、したがって、分級機内部を広く用いることができる。前記膨張室６２ａは、前記排出口６０からこの膨張室６２ａに入ったガスをここで膨張させ、負圧とし、回転する分級ホイール５６側のガスの流れをスムーズにさせる。

前記分級ホイール５６は、前記回転駆動軸５８により懸垂状態で支持されている。前記回転駆動軸５８の外面と膨張室形成ケース６２の内面との間に、間隙が設けられ、この間隙によりエアーシール部６６が形成されている。前記膨張室形成ケース６２には、シール用エアーの取り入れ口６６ａ形成されている。このエアーシール部６６に供給されるシール用エアーは、膨張室６２ａおよび分級室５２に吹き出し、分級ホイールで分級された製品が膨張室６２ａから分級室５２に戻るのを防止するとともに、分級ホイールで分級されなかった粗粒等が分級室５２から膨張室６２ａに侵入するのを防止する。

前記粉砕セクション２０と分級セクション５０の間には、粉砕後の粒子を伴う粉砕セクションから分級セクションへのキャリヤガスの流れを促進するための循環機構７０が設けられている。この循環機構７０は、少ないエアー（キャリヤガス）量で前記粉体を粉砕セクションから分級セクションに導くものであり、コアンダ効果を利用した構造のものであることが好ましい。

以上により、本発明においては、分級機内部中央（軸部近傍）に、前記粉砕済み原料を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路７２を設け、一方で、分級機内部外周に、分級セクションで製品として取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路７４を設けている。前記循環機構７０は、上昇通路に設ける。なお、循環機構７０の周りには、上昇するガスの流れと、下降するガスの流れの間の干渉をできるだけ抑制するため、これらを分離するための仕切り筒７６を設けることが好ましい。

前記分級セクションで製品として取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路７４には、当該粗粉に、水やアルコール等の粉砕助剤７８ａを添加するための粉砕助剤添加手段７８が設けられている。粉砕助剤としては、水が好ましい。水は、粉砕助剤として機能するだけでなく、蒸発におけるその潜熱により冷却剤としても機能するからである。

前記粉砕室容器２２の外周には、冷媒体または熱媒体（通常は冷媒体であって、冷却水）を通すためのジャケッ８０が設けられており、粉砕室２８内を温調可能にしている。このジャケット８０には、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口８２、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口８４が設けられている。

筒型容器１２は、上方部分１２ａを取り外すことにより、粉砕容器１２を開いて、容易にメンテナンスができるようになっている。

以上の構造のメディア攪拌式粉砕機１０においては、前記原料供給通路５４から供給される原料は、前記粉砕室２８内に落下し、粉砕メディア３６と共に、撹拌部材３０により撹拌されて粉砕される。

粉砕された粒子は、二次エアー供給管４９からの二次エアーにより上昇運搬され、次いで、コアンダ効果を利用した前記循環機構７０により急激に吸引されて、上昇通路７２を通って前記分級室５２に供給される。このとき、撹拌部材３０により撹拌されて微粉となった原料は再凝集して粗粒となる場合があるが、この粗粒は、コアンダ効果を利用した前記循環機構７０による急激な吸引により再び微粒とされる。

前記分級室５２に供給された粒子の内、微粒は分級ホイール５６により分級されて機外に排出されて製品とされる。一方、この分級ホイール５６により分級されなかった粗粒は、原料供給通路５４から導入される原料とともに下降通路７４を下降する。

この下降する粗粉と原料には、粉砕助剤添加手段７８により粉砕助剤７８ａが添加されて、粉砕室２８内に落下し、撹拌部材３０により再び粉砕される。本粉砕機においては、以上の動作を繰り返して、原料の粉砕を行う。

以上説明したように、本発明においては、粉砕室を環状として断面積を小さくして、粉砕済み粒子を上昇させるための二次ガスの流速を従来のものより上げ、供給する二次ガスの量を減少させた。これにより分級ホイールの負荷を減少させ、該分級ホイールの分級能力を上げることができる。また、分級ホイールによる分級は、遠心力と吸引ガスの効力によって行われるので、吸引ガスが少なければ、粒子に働く遠心力を小さくすることができ、回転数を下げることができる。

さらに、本発明においては、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕済み粒子を粉砕セクションから分級セクションへ上昇させるためのキャリヤガス）の流れを促進するための循環機構を設けたことにより、キャリヤガスと粉体との流れをスムーズに流れるようにした。また、この循環機構として、コアンダ効果を利用した構造のものを用いたので、二次ガス供給量に対し、７〜１０倍のエアーを吸い込むことが可能で、粉砕室の形状を上記のような形状として該粉砕室への二次ガスの量を減少させたとしても、粉砕済み粒子をこの二次ガスにより十分に粉砕セクションからの分級セクションに上昇させることができる。

１０ メディア撹拌式分級機内臓型粉砕機
１２ 筒型容器
１２ａ 上方部分
２０ 粉砕セクション
２２ ベッセル
２４ ベッセル本体
２６ 環状フランジ
２８ 粉砕室
３０ 撹拌部材
３２ 回転筒状基体
３４ 棒状部材
３６ 粉砕メディア
３８ 回転駆動軸
４０ 支持体
４２ 環状支持部分
４４ 支持環
４６ エアーシール部
４８ シール用エアー供給管
４９ 二次エアー供給管
５０ 分級セクション
５２ 分級室
５４ 原料供給通路
５６ 分級ホイール
５８ 回転駆動軸
５８ａ 中空軸部
６０ 排出口
６２ 膨張室形成ケース
６２ａ 膨張室
６４ 微粉排出通路
６６ エアーシール部
６６ａ 取り入れ口
７０ 循環機構
７２ 上昇通路
７４ 下降通路
７６ 仕切り筒
７８ 粉砕助剤添加手段
８０ ジャケット
８２ 冷却水入口
８４ 冷却水出口

Claims (11)

1. 筒型容器の下部に配置された粉砕セクション、および筒状容器の下部に配置された分級セクションを備え、前記粉砕セクションには、原料粉砕用の撹拌部材が内部に配置されたベッセルが収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクションには、ホイール回転型製品分級用の分級ホイールが配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路が接続されており、前記粉砕済み粒子を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路および分級セクションで取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路を設けたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機において、前記撹拌部材が、前記ベッセル内で垂直方向に延び回転自在な回転筒状基体を備え、この回転筒状基体の外周と前記ベッセルの内周との間に、環状の粉砕室が形成されており、前記粉砕セクションと分級セクションの間に、粉砕後の粉体を伴う粉砕セクションから分級セクションへのキャリヤガスの流れを促進するための循環機構を設けたことを特徴とするメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
2. 前記循環機構がコアンダ効果を利用したものである請求項１に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
3. 前記撹拌部材は、前記回転筒状基体の周囲に取り付けられ、該回転筒状基体の半径方向に延びる複数の棒状部材を備え、これらの棒状部材は、その先端が根元より太くなった形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
4. 前記棒状部材は、その径が根元から徐々に太くなった形状、または棒状体の先端に該棒状体の径より大きな直径を有する球体が取り付けられた形状、または前記棒状体の先端に、該棒状体に対して直交方向に延び、該棒状体の径より長い円柱が取り付けられた形状であることを特徴とする請求項３に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
5. 前記ベッセルは上部にベッセル本体より径の大きな環状フランジを有し、該ベッセル本体は、この環状フランジによりその上部が前記筒型容器に固定され、その下部が半径方向で支えられる懸垂式にされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
6. 前記ベッセルがセラミック製であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
7. 前記セラミックが、アルミナ、アルミナジルコニア、サイアロン、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアのいずれかであることを特徴とする請求項６に記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
8. 前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に、前記粗粉に粉砕助剤を添加するための粉砕助剤添加手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
9. 前記製品排出通路が前記分級ホイールの上部に接続され、該分級ホイールの上方から分級セクション外に延びていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
10. 前記環状の粉砕室の内半径が、外半径の０．５０／０．８０である請求項１〜９のいずれかに記載のメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。
11. 筒型容器の下部に配置された粉砕セクション、および筒状容器の下部に配置された分級セクションを備え、前記粉砕セクションには、原料粉砕用の撹拌部材が内部に配置されたベッセルが収容され、また少なくとも１つの二次ガス取込口が設けられ、前記分級セクションには、ホイール回転型製品分級用の分級ホイールが配置されるとともに、分級された微粉を排出するための微粉排出通路が接続されており、前記粉砕済み粒子を前記粉砕セクションから分級セクションに導くための上昇通路および分級セクションで取り込まれなかった粗粉を該分級セクションから粉砕セクションに戻すための下降通路を設けたメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機において、前記粗粉を前記分級セクションから粉砕セクションに戻すための前記下降通路に、前記粗粉に粉砕助剤を添加するための粉砕助剤添加手段を設けたことを特徴とするメディア撹拌式分級機内臓型粉砕機。

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