JPH03217253A - 揺動式分散・粉砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，被処理物と分散或いは粉砕媒体が投入される
処理容器を，円軌道上に沿って公転旋回させて，内部の
被処理物を分散或いは粉砕するようにした揺動式分散・
粉砕装置に間するものである． ［従来の技術］ 石炭，水滓スラグ，珪砂等の効率のよい微粉砕をはじめ
，特にニューセラミックス材料の原料，エレクトロニク
ス素子用原料或いは各種ファインケミストリー間係のサ
ブミクロン単位の物質の製造を目的とする微粉砕ないし
超微粉砕装置の開発は各方面で重要な目標になっている
． 一方粒子の微細化に伴って，これら微粉の液体への均一
な溶解分散および凝集し易い微粉体同志の解砕分散技術
も，粉砕技術と並行して，その間発が急がれている。

上記のような要求に対応して，最近の開発の方向は，転
勤式のボールミルや振動ミルのような主に衝撃力を利用
したミルから磨砕を加味した粉砕機の研究開発にその目
が向けられている。その理由は転勤式ボールミルはミル
回転数に対して臨界回転数が存在するために回転数によ
る粉砕能力アップが望めず，また振動ミルは種々の理由
により微粉砕機としては期待されているが，現状では３
ミクロン近辺に壁或いは限界があるとみなされているか
らである。

上記のような限界を除去するために，遊星ボールミルや
粉砕容器を垂直面の円軌道上を公転旋回運動させる水平
円筒式縦旋回式遠心ミルが提案されている。これらのミ
ルにおいてはボールすなわち媒体自体に本体に作用する
遠心力よりもはるかに大きな遠心力が生じ，ボールの運
動量及びボール間の相対速度が大きくなり，ボールによ
る圧縮とボール同志及び粉砕容器壁間との暦砕によって
粉砕されるが，前者の遊星ボールミルにおいては連続運
転化が困難であり，また臨界回転数が存在し，サブミク
ロン単位の粉砕機としては十分な満足は得られない。ま
た，後者・の遠心ミルにも，臨界回転数が存在い　さら
には偏心軸を支持する軸受けにはミルの全体荷重及びそ
の遠心力も直接作用するので問題があり，動力的にも不
経済であるなどの欠点がある。

そこで，特開昭６２−５３７４８号公報，同６２−２２
７４５６号公報等によって，被処理物が投入される容器
を水平面の円軌道上を公転旋回させる水平旋回型粉砕機
が提案されている。

前者の公報に記載されている粉砕機は，第１０図に示さ
れているように，旋回台５′上に粉砕容器１′が取り付
けられるようになっている。即ち旋回台は，弾性のある
ロッド９′で支持され，モしてモータ８′によりブーり
１０’，１０’を介して偏心シャフト６′が駆動される
と，旋回台５′は水平面内で公転旋回し，粉砕容器に投
入されている粉体は，媒体により圧壊力及び摩擦力が加
わって粉砕されるようになっている。また，図には示は
されていないが粉砕容器の側壁には，そのｌｇが切り欠
かかれ，この切り欠かかれた部分にスクリーンが取り付
けられている． 一方，特開昭６２−２２７４５６号公報には，第１１図
に示すように，改良された粉砕機が間示されている。即
ち旋回台５′上には円錐台形の支柱１１′が設けられ，
粉砕容器１′はこの支柱の傾斜面１２’に接して鉛直線
に対して角αだけ傾斜して締結手段１３′で固定されて
いる。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ このような粉砕機は，前記公報にもその理由が述べられ
ているように，粉砕容器に作用するジャイロ運動による
遠心力に比較して，粉砕媒体に作用する遠心力を大きく
することができ，粉砕効率を高くすることはできるとい
う優れた効果はあるが，問題点もある。例えば旋回台５
′が弾性のあるロッド９”で支持されているので，ロッ
ドの強度上大型粉砕機には適用が困難と考えられる。実
際，前記公報には，粉砕機は小容量処理用である旨記載
されている．またロットには，運転中は常に繰り返し曲
げ応力が働くため材料疲労の問題がつきまとう。さらに
は旋回台５′は，これを支持する部材と，旋回運動を与
える部材の２種類の異種部材によって公転旋回するよう
に構成されているので，部品数が多くなりコスト高にな
るという欠点もある。

また，上記のような縦型の粉砕機によって処理する場合
は，粗い粒子は容器の上方部分に，そして細かい粉砕粒
子は下方部分に集まる傾向がある。

従って容器の下部あるいは底部にスクリーンが設けられ
ていると，容器の上部から被粉砕物を投入し，下方より
粉砕された処理物を順次取り出すいわゆる連続運転が可
能であるが，前記のスクリーンは粉砕容器の側部に設け
られているので，連続運転には適当ではない。また，上
記のスクリーンは粉砕容器１′とは別体として形成され
，そして容器１′の切り欠き部に取り付けられるように
なっているので，スクリーンの取り付け組立に工数を要
い　まだスクリーンの強度・耐用年数等にも問題がある
。

粉砕容器を円軌道上に公転旋回させる上記粉砕機は，粉
砕容器内に投入されている媒体同志或いは媒体と容器壁
間との滑り並びに媒体の圧縮力により被粉砕物は効率的
に粉砕されるが，加速度或いは回転数に臨界があるとい
う欠点がある。即ち回転数を上げると遠心力も大きくな
るが，ある大きさを越えると媒体が遠心力によって一体
となって運動し媒体同志の動きが小さくなり粉砕効率が
低下する。特に重力方向への媒体の運動がなくなり効率
が低下する。

もっとも第１１図に示す粉砕機は，容器１′が水平旋回
台５′に対して角αだけ傾斜して取り付けられているの
で，媒体は重力方向の作用も受け，粉砕効率の低下が抑
えられている。すなわち，第１２図に示すように，旋回
台５′に対して粉砕容器１′がαだけ傾斜して取り付け
られているので，媒体に作用する水平方向の遠心効果を
Ｐとすると，容器ｌ゛壁に垂直に作用する分力Ｘは Ｘ＝Ｐ．ｃｏｓα となり，容器１′の重力方向の分力Ｙの最大値はＹ＝±
Ｐ　ｓｉｎａ　●ｃｏｓａ となる。すなわち鉛直方向の分力が生じ，媒体は第１２
図右側では下向きの力を受け，容器内壁面に沿って移動
させられる。容器が１８０度旋回すると，・即ち第１２
図左側では負となり，すなわち逆方向の力が作用し，媒
体は上方へ移動させられるようになる。

このように鉛直方向の分力が生じるために，旋回台５′
の回転数を上げても，媒体２には重力方向の運動が生じ
，粉砕効率の低下はある程度抑えることができる． しかしながら，上記分力Ｙには限界があり，回転数にも
自ずから限界がある．ちなみに，上記粉砕機の回転数は
２　５　Ｏ　ｒ．ｐ．ｍ程度であり，鉛直方向へは大き
な遠心効果を得ることは出来ないものである。その理由
は分力Ｙの式 Ｙ　＝　Ｐ　ｓｉｎａ　争ｃｏｓａ に旋回台５′を旋回させる偏心量εが現れていないこと
からも明らかなように，鉛直方向または壁面に沿う分力
に偏心量が全く利用されていないからである。

本発明は，上記した種々の問題点を解決した分散或いは
粉砕機を提供しようとするものである。

即ち本発明は大きな処理容器を備えると共に，共通化さ
れた部品によって揺動板が支持される揺動式分散・粉砕
装置を提供することを目的としている。

他の発明は，臨界回転数を高くして，遠心効果を例えば
５０”Ｇ”程度に大きくすることのできる揺動式分散・
粉砕装置を提供することを目的としている。

また他の発明は，強度も大きく耐摩耗性もあるスクリー
ンを備えると共に分散或いは粉砕された被処理物を順次
連続的に取り出すこともできる処理容器を備えた揺動式
分散・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］ 本発明は，上記目的を達成するために，処理容器が取り
付けられる揺動板は，複数個の偏心軸によって支持され
，そのうちの少なくとも１個の偏心軸が回転駆動される
ように構成される。

また他の発明では，複数個の偏心軸は，その軸心が鉛直
線に対して傾斜するように構成される．更に池の発明で
は処理容器は単一或いは複数段に重ねられ，また処理容
器の底面には分散或いは粉砕媒体の径より小径の多数の
細孔が穿孔されたスクリーン部が交換可能なように或い
は一体的に形成される。

［作用コ まず，分散或いは粉砕しようとする被処理物と媒体とを
適量宛処理容器に投入する。そして偏心軸の１つを駆動
して揺動板を公転旋回させる。そうすると，分散或いは
粉砕媒体の回転力及び遠心力により被処理物には圧壊及
び摩擦力が加わり，前記公報に記載されているように，
分散或いは粉砕され局。この処理は湿式でも或いは乾式
でも実施できることは明かである． ところで，本発明によると揺動板は複数個の強度の大き
い偏心軸で支持されているので，重量のある処理容器を
取り付けることが出来る。また揺勤板は１種類の複数個
の偏心軸により支持され，そしてその内の１個が駆動さ
れるようになっているのて，部品の共通化が図られ安価
に提供できるものである． また，他の発明のように，偏心軸が鉛直線に対して傾斜
して設けられていると，偏心軸の回転数を更に上げ粉砕
効率を一層高めることができる。

即ちこの発明によると，回転数を上げて遠心力を大きく
しても，粉砕効果は低下しない。なぜならば，偏心軸が
鉛直線に対してαだけ傾斜し，モして揺動板の偏心量が
εて，処理容器の壁面に作用する遠心効果をＰとすると
，傾斜角αによって媒体には鉛直方向に最大 Ｙ＝±Ｐ　ｓｉｎα の分力が作用し，偏心量εによって更にＹ’＝±εｓｉ
ｎα．ω２／ｇ の遠心効果が付加され，媒体の鉛直方向の活発な運動が
保証されるからである。

但し　ω：回転角速度 ｇ：重力の加速度 また他の発明のように処理容器の底部にスクリーン部が
形成されていると，バッチ運動時にはこれを閉鎖し，解
放すると連続運転もてきる。すなわち未処理物は上部よ
り投入し，分散或いは粉砕された処理済みの被処理物は
，スクリーン部から順次排出するようにすることもてき
る。このスクリーン部は交換可能に取り付けることもで
きるし又処理容器と一体的に形成することも出来，適当
な厚みを有し強度も大きく，耐摩耗性も大きくすること
が出来る。またこれらの処理容器が複数段に設けられた
発明によると，被処理物と媒体との混合物を適量に分け
て粉砕することができる。またスクリーン部を備えた処
理容器が複数段重ねられた発明では，スクリーンの細孔
の目の大きさと，内部に投入する媒体の径を上段程大き
くし下段に向かって順次小さくして，被処理物をカスケ
ード式に処理することができる。

［実施例］ 本発明の第１実施例を第１，２図によって説明する。

さて，同図を参照すると，処理容器５を支持している動
揺板６は，３本の偏心軸９，ｌ３及び１３′によって支
持されているということが一見して理解される．すなわ
ち平面が３角形状を呈する動揺板は，架台フレームｌ５
上に軸受けされている３個の偏心軸のみによって支持さ
れ，そして円軌道上を公転旋回するように設けられてい
る。

偏心軸９，１３及び１３″は同じ構造を有し，下方部の
主軸部１３０は，スラスト方向の荷重も受ける上下一対
の軸受１２，１４によって回転自在に軸支され，上方の
従軸部１３１は揺動板６に設けられている同様な軸受け
によって軸支されている。偏心軸９，ｌ３及び１３′は
，当然ながら主軸部と従軸部とに対してεだけ偏心した
クランク部１１を有し，このクラン部の端部にはバラン
スウェイトｌ６が設けられている．そして図示の実施例
では偏心軸９が，伝動手段２，３を介してモータ１で駆
動されるようになっている。

処理容器４は，ダルマ状に膨らんだ部分を有しその上方
の間口部分に蓋体５が設けられ，そして図示されない適
当な手段によって動揺板６の略中心部に取り外し自在に
固定されるようになっている。処理容器の底面に，詳し
くは後述するように，スクリーン部が形成されていると
きは，揺動板６もそれに適した形状，例えば処理済みの
被粉砕物を下方から連続的に取り出すことができるよう
に構成される。なお本実施例に於いては，処理容器４の
径と，偏心量εとの比は例えば４．５〜８．５に選定さ
れ，架台フレーム１５は複数個のｗｋ衝ＨｒｌｌＢによ
って床面上に支持されている．上記実施例においても，
モータｌを起動すると偏心軸９は，伝動手段２，３を介
して回転駆動され，他の偏心軸は追従し揺動板６は半径
εの円軌道状に沿って公転する。その結果，媒体充填率
が例えば４０〜６０％になるように充填された処理容器
４中に投入されている被処理物は，媒体の回転運動及び
旋回運動により分散処理或いは粉砕処理ざれることは明
かである。

本実施例によると，揺動板６は偏心軸によって支持され
ているので，重量のある処理容器すなわち大型の処理容
器を取り付けることができる．また揺勤板を支持する部
材も，揺動板に旋回揺動運勤を与える部材も同じ構造の
偏心軸であるので，部品数を減らすことができる．しか
も支持部材が偏心軸であるので，従来のロッドに比較し
て耐用年数も長い。さらには，任意の偏心軸を駆動用に
選択できるので駆動モータの配置に融通性がある．次に
本発明の第２実施例を第３図によって説明する。本実施
例によると，＠心軸９，１３は２個のみ示されているが
，複数の偏心軸は鉛直線Ｃに対して角αだけ傾斜されて
いる。そしてこの傾斜に対応して揺動板６も，架台フレ
ーム１５も傾斜され，架台フレームが高くなる部分には
バラスト質量ｌ７が緩衝装置ｌ８に付加されている。そ
の他の構成要素は，第１，２図に示す要素と同じである
ので，同じ参照符号を付けて重複説明はしない。

本実施例によると，偏心軸が傾斜しているので，媒体に
は第１実施例のものに比較して，鉛直方向の分力が付加
される。即ち第４図に示されているように，揺動板６従
って処理容器４は，旋回揺動運動をするときに，上下方
向に ２εｓｉｎα だけ移動する。この上下方向の移動を，見かけ上の単振
動とみなすと，その加速度ａは一般に変位をＸとすると
ω２ｘで与えられるので，ａ＝ω２εｓｉｎα となる． したがって，単位質量あたりの鉛直方向の遠心効果は ω２εｓｉｎα／ｇ となる。この遠心効果が，偏心軸が鉛直線Ｃに対して角
α傾斜していることにより生ずる分力Ｐｓｉｎαに付加
ざれ，その結果媒体の重力方向の運動も活発となり，回
転数を大きくすることができる．即ちこの分力は１８０
度回転すると，向きが逆になり，回転数を上げて遠心効
果を例えば５０”Ｇ”程度まで大きくしても，媒体及び
被処理物には微少な上下方向の力が作用し媒体の活発な
動きが保証され，分散曇粉砕効率は大きくなる。

また本実施例のように，偏心軸の傾斜に応じて架台フレ
ームと揺動板とを傾斜させると，第ｌ実施例における架
台フレームの一方にバラスト質量ｌ７を付加するだけで
実施できる利点がある。

第５図に示す第３の実施例では，偏心軸９．　　１３及
び架台フレームｌ５は，第２実施例のものと同様に傾斜
しているが，揺動板６は水平に配置されている。本実施
例によっても，偏心軸が鉛直線に対して角αだけ傾斜し
，また偏心量がεであるので，第６図に式が示されてい
るように，第２実施例のものと同様に上下方向に単振動
的に移動し，鉛直方向の遠心力による分力が生じること
は明かである。

本実施例によると，長短２種類の偏心軸が必要で規格化
はできないが，処理容器４を水平面上に取り付けること
が出来るメリットがある。

尚，図示はされていないが，軸受の配置・取り付けを工
夫することにより，偏心軸のみを傾斜させて実施できる
ことは明かである。

次に，処理容器の実施例を第７．　　８．　　９図を参
照して説明する。第７図に示す処理容器４はフラスコ状
を呈し，その底部にスクリーン部４１が−体的に穿孔形
成されている。そしてスクリーンの目の大きさは容器４
に投入される分散或いは粉砕媒体の直径より小さく選定
されている．なお符号４３は，容器を揺動板に固定する
ための取付板を示している。

このように容器がフラスコ状を呈していると，粉砕処理
中に被処理物が，媒体と共に容器内を循環し，粉砕効率
が高くなる。勿論処理容器の側壁が傾斜しているので，
被処理物が外部に飛散するようなことはない。またスク
リーン部４ｌが設けられているので，上部の投入口４２
から被処理物を連続的に投入し，スクリーン部によって
被処理物をスクリーニングして下方へ排出するいわゆる
連続処理も可能である。

第８図にも同様な容器の実施例が示されている．本実施
例によると，容器の断面が略円形を呈しているので，被
処理物及び媒体は矢印でも示すように，容器内を効果的
に循環し，効率の良い処理が出来る。なお第７図に示す
要素と同じ様な要素には同じ参照符号が付けられている
．またスクリ−ン部は図示されていないが，零体４に交
換可能に取り付けるようにすることができることは勿論
である． 処理容器を２段に重ねた実施例が，第９図に示されてい
る．本実施例に於いても，第７，８図に示す構成要素と
同様な要秦には同じ符号を付けて重複説明はしないが，
本例によると下方のスクリーン４１’部の目の大きさを
上段のそれより小さくすることにより，カスケード的に
処理できる。

この時，媒体の径も下段の処理容器に投入するものほと
小さくして処理効率を上げることもできる。

尚これらの実施例に於いて，スクリーン部を閉鎖してバ
ッチ運転に供することが出来ることは明かである。

［発明の効果］ 以上詳述したように，本発明によると揺動板は，複数個
の偏心軸で支持されているので，重量のある処理容器或
いは大型の処理容器を取り付けることが出来る。また揺
動板は１種類の複数個の偏心軸により支持され，そして
その内の１個が駆動されるようになっているので，部品
数が少なく安価に提供できるものである・ また，他の発明のように，偏心軸が鉛直線に対して傾斜
して設けられていると，旋回回転数を更に上げ，遠心力
を大きくし粉砕効率を一層高めることができる。

また他の発明のように処理容器の底部にスクリーン部が
形成されていると，バッチ運転時にはこれを閉鎖し，解
放すると連続運転もできる．このスクリーン部は処理容
器と一体的に形成されているので，適当な厚みを有し強
度も大きく，耐摩耗性も大きい。勿論処理容器本体に交
換可能に取り付けることも出来る。またこれらの処理容
器が複数段に設けられた発明によると，被処理物と媒体
との混合物を適量に分けて粉砕することができる。

またスクリーン部を備えた処理容器が複数段重ねられた
発明では，スクリーンの細孔の目の大きさと，内祁に投
入する媒体の径を上段程大きくし下段に向かって順次小
さくして，被処理物をカスケード式に処理することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す正面図，第２図はそ
の平面図，第３図は本発明の第２実施例を示す正面図，
第４図はその作用を示す模式図，第５図は本発明の第３
実施例を示す正面図，第６図はその作用を示す模式図，
第７．　　８．　　９図は処理容器のそれぞれ異なる実
施例を示す正面回，第１０．１１図はそれぞれ異なる従
来例を示す正面図，第１２図は第１１図に示す従来例の
作用を示す模式図である。 ４．．．　　処理容器，　　６．．．　　揺動板，９．
．．偏心軸（駆動用），　　１３．１３’．．．　　偏
心軸（従動用），　　４１．．．　　スクリーン部第４
図 （０ 斗 Ｃ一冫 第５図 第 Ｏ 図 第 ７ 図 第１０図 第１２図 手続補正書（自発） 平成２年　３月

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理物と分散或いは粉砕媒体が投入される処理
   容器と、該処理容器が取り付けられる揺動板と、該揺動
   板を支持すると共に円軌道上に沿って公転旋回させる複
   数個の偏心軸とからなり、前記揺動板は前記偏心軸によ
   ってのみ支持され、前記偏心軸の少なくとも１個が駆動
   されることを特徴とする揺動式分散・粉砕装置。
2. （２）請求項１記載の複数個の偏心軸は、鉛直線に対し
   て傾斜して設けられていることを特徴とする揺動式分散
   ・粉砕装置。
3. （３）請求項１または２記載の処理容器は、複数段に重
   ねられた容器である揺動式分散・粉砕装置。
4. （４）請求項１〜３のいずれかの項に記載の処理容器は
   、その底面には分散或いは粉砕媒体の径より小径の多数
   の細孔が穿孔されたスクリーン部が設けられている揺動
   式分散・粉砕装置。