JPH0356785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボールミル、分級サイクロン、バツ
クフイルタ装置、ブロワー装置等から構成された
粉砕システムすなわち密閉閉回路形粉砕装置に関
する。

［従来の技術］ 試料を粉砕するための装置としてボールミル
は、文献を例示するまでもなく従来周知であり、
また同様に分級サイクロンも、フイルタ装置も、
更にはブロワー装置も従来周知である。したがつ
て、これらの装置を使用すると試料を粉砕し、分
級し、そしてプロダクトを回収することもでき
る。

ところで、例えばジルコニアのように超微粉を
得ようとするときは、上記従来の装置では問題が
ある。すなわち粉体は一般に超微粉になると凝集
しやすい性質があり、特に水分（例えば空気中の
水蒸気）が混入すると凝集は促進され、凝集化が
起こると、その核が漸次成長し、そして集合化し
て粉砕並びに分級が困難になる。

したがつて3μ以下の粉体を得ることは、実質
上不可能になる。また従来の装置では粉砕、分級
等の連続自動運転ができないという問題もある。

この問題を解決するため、本出願人は特開昭60
−241942号公報において、試料が供給されそして
排出される間に該試料が粉砕されるようになつて
いるボールミルと、該ボールミルで粉砕された試
料を分級するサイクロンと、該分級サイクロンで
分級されたプロダクトを捕集するバツクフイルタ
装置と、前記分級サイクロンで分級された粗粒を
前記ボールミルに供給するようになつている分級
ホツパ装置と、前記ボールミルで粉砕された試料
を前記分級サイクロンに圧送するためのブロワー
装置とから成り、前記ブロワー装置の吐出口と、
前記分級サイクロンの供給口とは噴射ノズルが介
装された高圧管により気密的に接続され、前記分
級サイクロンの出口と前記バツクフイルタ装置と
はプロダクト管により気密的に接続され、また前
記バツクフイルタの排気口と前記ブロワー装置の
吸入口は戻り管によつて気密的に接続され、前記
ボールミルの排出管は前記噴射ノズルの開口し、
前記分級ホツパ装置は、前記分級サイクロンの排
出口と前記ボールミルの供給口とに気密的に接続
されており、分級ホツパ装置が複数段のホツパか
らなり、これはホツパはボールバルブを備えると
ともに、高圧管に接続された等圧管から供給され
る高圧によつて等圧に操作可能である密閉閉回路
形粉砕装置を提供している。

しかし、この装置においては、高圧管の噴射ノ
ズル部以降において粉体と空気が分離し、粉体が
高圧管内に付着して凝集するという問題があり、
また分級ホツパ装置の等圧装置は構造および操作
が複雑である。

［発明の目的］ 従つて本発明の目的は、混合管内に粉体の付着
凝集することを防止するとともに、分級ホツパ装
置の構造および操作を簡単化した密閉閉回路形粉
砕装置を提供するにある。

［発明の構成］ 本発明による密閉閉回路形粉砕装置は、試料が
供給されそして排出される間に該試料が粉砕され
るようになつているボールミルと、該ボールミル
で粉砕された試料を分級するサイクロンと、該分
級サイクロンで分級されたプロダクトを捕集する
バツクフイルタ装置と、前記分級サイクロンで分
級された粗粒を前記ボールミルに供給するように
なつている分級ホツパ装置と、前記ボールミルで
粉砕された試料を前記分級サイクロンに圧送する
ためのブロワー装置とから成り、前記ブロワー装
置の吐出口と、前記分級サイクロンの供給口とは
噴射ノズルが介装された高圧管により気密的に接
続され、前記分級サイクロンの出口と前記バツク
フイルタ装置とはプロダクト管により気密的に接
続され、また前記バツクフイルタの排気口と前記
ブロワー装置の吸入口は戻り管によつて気密的に
接続され、前記ボールミルの排出管は前記噴射ノ
ズルに開口し、前記分級ホツパ装置は、前記分級
サイクロンの排出口と前記ボールミルの供給口と
に気密的に接続されており、前記高圧管にはボー
ルミルの排出管に対し鈍角で折れ曲がる折曲部と
管径の数倍の直線部とを有する混合管並びに噴射
ノズル部および適数の鈍角の折曲部とその折曲部
に連続する直線部とが形成されている。

［発明の作用］ したがつてボールミルに試料を投入し、ミルを
運転すると共に、ブロワー装置を起動すると、ボ
ールミルで粉砕された粉体は空気と共に噴射ノズ
ルに吸引されて分級サイクロンに至る。分級サイ
クロンで分級された微粉すなわちプロダクトはプ
ロダクト管によつてバツクフイルタ装置に至り、
ここで捕集される。バツクフイルタ装置でプロダ
クトが回収された空気或いは不活性ガスは、ブロ
ワー装置に吸引され粉体の圧送及び分級に再使用
される。一方分級サイクロンで分級された粗粒
は、分級ホツパ装置に一時貯えられ、それからボ
ールミルへ供給される。かくして搬送用及び分級
用のガスは、ブロワー装置、高圧管、分級サイク
ロン、バツクフイルタ装置、戻り管等を経てブロ
ワー装置へと循環し、粉砕された資料すなわちプ
ロダクトはバツクフイルタ装置で捕集され、粗粒
はボールミル、分級サイクロン、分級ホツパ装
置、ボールミルと循環することになる。循環に際
し、混合管の鋭角的折曲は遠心力が速度２乗÷曲
率半径（V²／Ｒ）で示されるので、遠心力の増
大化は粉体と空気の分離を促し、凝集の原因とな
るので、鈍角の多角形化により曲率の増大を計る
遠心力の劣化を生ぜしめ、直線部は空気と粉体と
の混合を促進し、この結果、高圧管への粉体の付
着凝集を防止することができる。また、上下２段
のロータリバルブを操作して、原料の投入と分級
サイクロンにより分級された粗粒のボールミルへ
の供給を容易に行い、その結果、分級ホツパ装置
の構造と操作を簡単化することができる。

［好ましい実施の態様］ 本発明の実施に際し、高圧管の折曲部は120度
ないし150度に形成するのが好ましい。このよう
にすると、粉体と空気の混合流に加わる大きな遠
心力を削減して粒体と空気の分離を防止すること
ができる。尚、直線部は管の直径の５倍以上が好
ましい。また、ボールミルは本出願人が提案した
電磁ボールミル（特開昭59−160543号公報および
特開昭59−160544号公報参照）を適用するのが望
ましい。分級サイクロンは従来周知のものが適用
されるが、分級ホツパ装置には、ボールバルブ或
いはロータリバルブを下方に有するホツパが適用
され得る。

バツクフイルタ装置は、プロダクトの飛行速度
を低下させて、自然落下させるための箱体と、該
箱体に接続されたバツクフイルタボツクスとして
実施され、ブロワー装置としてはルーツブロワー
として実施される。

［実施例］ 以下添付図面によつて本発明の１実施例を説明
する。

さて図面を参照すると、本発明を実施した粉砕
装置Ｍは、ボールミル１と、分級サイクロン２０
と、バツクフイルタ装置３０と、ルーツブロワー
４０と、分級ホツパ装置５０と、これらの装置を
気密的に結合するラインすなわち配管Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ等から概略構成されている。

ボールミルすなわち電磁ボールミル１は、内部
にボール２，２…と試料が収納されて回転される
中空の円筒体３から成り、円筒体３は中空の軸
４，４で支持され、この中空軸４，４は一対のボ
ールベアリング５，５で軸支されている。中空軸
４，４はその一方端は円筒体３に開口し、内部に
は軸受６〜６を介して分級ホツパ装置５０及び後
述する高圧管Ｂに固定された供給管７及び排出管
８がそれぞれ収められている。したがつて試料
は、円筒体３が回転駆動されているときも、供給
管７を通り円筒体３内に供給され、そして粉砕さ
れた試料は排出管８を介して混合管Ｂに排出或い
は供給することができる。電磁ボールミル１に関
しては、前述の特開昭59−160543号公報および特
開昭59−160544号公報に詳述してあり、その構成
については本発明の要旨と直接関係がないので、
略述する。円筒体３の外側に無接点リレー１０か
ら電力が供給されて作動する電磁石１１，１１が
設けられ、操作中にこれらの電磁石１１，１１が
ボール２，２…を適所まで持ち上げ、そして解放
するもので、かくして粉砕効率が高められるもの
である。なお、１２は供給管７、排出管８に固設
された固定スクレーパである。

ルーツブロワー４０は、0.4Kg／cm²Ｇ程度の吐
出圧力を有するポンプで、その吐出ラインすなわ
ち高圧管Ｂにはリザーブタンク４１及び噴射ノズ
ル４２が介装されている。そして高圧管Ｂは、ガ
ス速度が約20ｍ／secで分級サイクロン２０に入
るようになつている。噴射ノズル４２は公知のエ
ゼクタ部を有し、このエゼクタ部で圧力が降下す
るようになつている。そしてこの噴射ノズルの圧
力が降下する部分にボールミル１の排出管８の先
端が開口している。しかしてボールミル１の内部
は分岐ラインＤが接続され、圧力空気が供給管７
に通じて加圧されている。したがつて高圧ガスが
噴射ノズル部Ｎを流れると、ボールミル１から試
料が吸引され並びに圧送され、そして分級サイク
ロン２０に供給されることになる。この分岐ライ
ンＤには調整弁Ｖが設けられている。ノズル部Ｎ
の吸引力を増加させるためには、高圧管のガス圧
をボールミル１内の圧力よりも少なくとも0.3
Kg／cm²Ｇ〜0.6Kg／cm²Ｇ位高くするように調整弁
Ｖで調整する必要がある。

高圧管Ｂの前記噴射ノズル部Ｎには排出管８に
対して鈍角例えば120度ないし150度好ましくは
135度で折れ曲る第１の折曲部Ｂ１１と混合管の
内径の６倍以上の長さの第１の直線部Ｂ２１とが
形成されており、また噴射ノズル部Ｎと分級サイ
クロン２０との間には、第２および第３の好まし
くは135度で折れ曲る折曲部Ｂ１２，Ｂ１３およ
びそれらに連続する第２および第３の直線部Ｂ２
２，Ｂ２３とが形成されている。前記分級サイク
ロン２０には、複数（図示の例では２個）の第１
サイクロン２１および第２サイクロン２２が直列
に配設され、その第２のサイクロン２２は分岐管
Ｅを介し高圧管Ｄに接続され、高圧２次空気の供
給を受けて第１のサイクロン２１の抵抗により低
下した流速を加速するようになつている。又、こ
の方法は第１サイクロンの直径が容量の関係で大
となつた時は遠心力は減ぜられるので、速度を局
部的に増加させ分級を鋭くすめたにも用いられ
る。この第１のサイクロン２１は従来周知のもの
であるが、第２のサイクロン２２を設けることに
より、中位数例えば0.5ないし0.6μｍのサブミク
ロンの粉をプロダクト管Ｃでバツクフイルタ装置
３０に送り、粗粒は分級ホツパ装置５０に排出す
るようになつている。

中間粒子中位例えば0.85μｍの粒は第２のサイ
クロン２２のホツパに収集される。バツクフイル
タ装置３０は、プロダクトの飛走距離を低下させ
るために、直径がプロダクト管Ｃの内径に比して
極端に大きい箱体３１と、その箱体３１の上方に
空気的に結合されたボツクス３２と、そのボツク
ス３２に装着されたフイルタ３３とらかなつてい
る。箱体３１にはパツキンを介して蓋体（図示さ
れない）が開閉自在に設けられ、またボツクス３
２にも蓋体が設けられていて、内部のプロダクト
の回収或いはフイルタ３３の交換ができるように
なつている。このように箱体３１の径は充分に大
きいので、プロダクトは微粉であるが、箱体内に
重力により沈積する。従つてフイルタ３３へ到達
するプロダクトは少なく、フイルタの目を詰まら
せるチヤンスは少なくなる。また図示されている
ように、フイルタ３３は下方が開口し、底部分す
なわちフイルタ部分が上方にあるので、目詰りの
チヤンスは、この配置によつても少なくなつてい
る。又、ボツクス前部空間に電気集塵器を備える
事により尚一層の効果がある。

バツクフイルタ装置３０のボツクス３２の底か
らは１本の戻り管Ａが延び、この戻り管Ａは、ル
ーツブロワー４０の吸入口４３に空気的に結合さ
れている。したがつてルーツブロワー４０、高圧
管Ｂ、分級サイクロン２０、プロダクト管Ｃ、バ
ツグフイルタ装置３０、戻り管Ａは空気的に閉回
路を構成している。

閉回路は、気密的にはなつているが、回路中の
ガス量は運転中に増減する。したがつて何らかの
対策が必要になる。そして本実施例では、そのた
めにブリーザーバルブ４４が戻り管Ａ中に設けら
れている。ブリーザーバルブ４４は、戻り管Ａ中
のガスを逃がし、また補充するもので、平常運転
中の圧に対し、例えば±25mmAg程度で作動する。
ブリーザーバルブ４４は、乾燥剤４６が入れられ
た乾燥ボツクス４５に異物混入するのを防止する
ためフイルター４７を介して管４９で結合され、
戻り管Ａへのガスすなわち空気の供給は乾燥清浄
空気が供給されるようになつている。

分級ホツパ装置５０は、分級サイクロン２０で
分級された粗粒をボールミル１へ供給するたもの
で、次のように構成されている。すなわちホツパ
装置５０は上方に位置する第１ホツパ５１と、下
方に位置する第２ホツパ５２とから成つている。
第１ホツパ５１は第１のサイクロン２１の下部と
一体に形成され、第２ホツパ５２は、粗粒を受け
入れる円筒状部分５３と、この部分に接続され下
方に向つて順次縮径された円錐状部５４とから成
り、円錐状部分には排出端を構成し、この近傍に
粉体閉塞防止用の回転ブレーカー５５が設けられ
ている。各ホツパ５１，５２には、吐出量に合致
した寸法と回転数とを有する上部および下部のロ
ータリバルブ５６ａおよび５６ｂとが設けられ、
これらロータリバルブの間すなわち上部の分級サ
イクロン２０からの圧力の影響が弱められ、また
下部の回転ブレーカー５５側よりの圧力からも保
護された部分の一部例えば円筒状部５３には、ス
クリユーフイーダ５７を介して原料投入ホツパ５
８が設けられている。そして第２ホツパ５２の粗
粒は下部ロータリバルブ５６ｂ、回転ブレーカー
５５を経て供給管７に内装されたスクリユーフイ
ーダ１３によりボールミル１に供給されるように
なつている。したがつて、原料投入時に両ロータ
リバルブ５６ａ，５６ｂを回転しながら円筒状部
分５３に原料を受け入れれば充分に低圧（例えば
±10mmAg）を保ちながら、下部ロータリバルブ
５６ｂより回転ブレーカー５５に供給することが
できる。

従つて本発明によるとボールミル、分級サイク
ロン、バツクフイルタ装置、ブロワー装置及び分
級ホツパ装置が、閉回路を構成ししているので、
回路内に水蒸気、異物等の混入することが防止さ
れる。したがつて粉砕される粉体或いは粉砕され
たプロダクトは水分によつて凝集することもな
く、またプロダクトに異物が混入してプロダクト
の品質を低下させるようなこともない。また、高
圧管Ｂの折曲部Ｂ１１，Ｂ１２およびＢ１３は粉
体と空気との混合流に対し大きな遠心力を削減し
て粒体と空気の分離を防止し、直線部Ｂ２１，Ｂ
２２およびＢ２３は空気と粒体の混合を促進し、
この結果、高圧管への粉体の付着凝集を防止す
る。このように鈍角の折曲部分により多角形の管
の流れは乱流を起こさせ、その剥離作用により凝
集を防止できる。また上部および下部のロータリ
バルブ５６ａおよび５６ｂを操作して、原料の投
入と分級サイクロン２０により分級された粗粒を
ボールミル１に供給することができる。なお、本
発明は、以上の実施例に限定されることなく、
種々の態様で実施できる。例えばブリーザバルブ
４４の代りに圧力センサを配管の適所に設け、こ
のセンサによつて系内のガス量を制御することも
できる。また１個のボールミルに対して分級サイ
クロン、バツクフイルタ装置等を並列的に設け、
これらを適宜切換えることによつて連続運転を支
承なく行なうこともできる。また閉回路の適所に
クーラーを設けて回路内の温度上昇を抑制するこ
ともできる。

［まとめ］ 以上説明したように本発明によれば、高圧管に
はボールミルの排出管に対し鈍角で折れ曲がる折
曲部と直線部とを有する混合管である高圧管並び
に噴射ノズル部および適数の鈍角の折曲部とその
折曲部に連続する直線部とが形成されているの
で、高圧管内における粒体と空気との分離は抑え
られ、高圧管への粉体の付着凝集が防止される。
また、従来装置における分級ホツパ装置への高圧
供給を廃止したので、分級ホツパ装置の構造と操
作が簡単化される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示す全体説明図であ
る。 １……ボールミル（電磁ボールミル）、７……
供給管、８……排出管、２０……分級サイクロ
ン、３０……バツクフイルタ装置、３３……フイ
ルタ、４０……渦流ポンプ、４１……リザーブタ
ンク、４２……噴射ノズル、４４……ブリーザー
バルブ、４５……乾燥ボツクス、５０……分級ホ
ツパ装置、５４……ホツパの円錐状部分（排出端
部）、５５……小円錐体、５８，５９……等圧管、
Ａ……戻り管、Ｂ……高圧管、Ｃ……プロダクト
管、Ｄ……高圧元管、Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３…
…折曲部、Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ２３……直線部、
Ｃ……プロダクト管、Ｄ……分岐管、Ｅ……分岐
管、Ｎ……高圧管のノズル部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料が供給され、そして排出される間に該試
   料が粉砕されるようになつているボールミルと、
   該ボールミルで粉砕された試料を分級するサイク
   ロンと、該分級サイクロンで分級されたプロダク
   トを捕集するバツクフイルタ装置と、前記分級サ
   イクロンで分級された粗粒を前記ボールミルに供
   給するようになつている分級ホツパ装置と、前記
   ボールミルで粉砕された試料を前記分級サイクロ
   ンに圧送するためのブロワー装置とから成り、前
   記ブロワー装置の吐出口と、前記分級サイクロン
   の供給口とは噴射ノズルが介装された高圧管によ
   り気密的に接続され、前記分級サイクロンの出口
   と前記バツクフイルタ装置とはプロダクト管によ
   り気密的に接続され、また前記バツクフイルタ装
   置の排気口と前記ブロワー装置の吸入口は戻り管
   によつて気密的に接続され、前記ボールミルの排
   出管は前記噴射ノズルに開口し、前記分級ホツパ
   装置は、前記分級サイクロンの排出口と前記ボー
   ルミルの供給口とに気密的に接続されており、前
   記ボールミルの排出管と前記噴射ノズルとは鈍角
   をなして接続され、前記噴射ノズルは高圧管の直
   線部と鈍角で接続され、該高圧管の直線部は鈍角
   の折曲部を介して高圧管の別の直線部に接続され
   ていることを特徴とする密閉閉回路形粉砕装置。 ２ 戻り管にブリーザバルブが介装されている特
   許請求の範囲第１項記載の密閉閉回路形粉砕装
   置。 ３ ブリーザバルブの吸気側が乾燥ボツクスに結
   合されている特許請求の範囲の第２項記載の密閉
   閉回路形粉砕装置。 ４ 分級ホツパ装置が２段のホツパからなり、こ
   れらホツパは上下２段のロータリバルブにより接
   続されているとともに、これらロータリバルブは
   吐出量に合致した寸法と回転数により運転され、
   これらのロータリバルブにより上下の圧力が遮断
   された部分に原料投入口が設けられている特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項に記
   載の密閉閉回路形粉砕装置。 ５ ホツパは排出端部近傍に下方に向つて縮径し
   た部分を有し、この部分に粉体閉塞防止用の回転
   するブレーカーが設けられている特許請求の範囲
   の第４項記載の密閉閉回路形粉砕装置。 ６ 高圧管にリザーブタンクが介装され、高圧管
   の一方端は、前記リザーブタンクに開口している
   特許請求の範囲の第１項記載の密閉閉回路形粉砕
   装置。 ７ 分級サイクロンには複数の直列に配置された
   サイクロンが設けられ、その流速の降下するサイ
   クロンには高圧管の分岐管が接続されている特許
   請求の範囲第１項に記載の密閉閉回路形粉砕装
   置。 ８ ボールミルの供給口には高圧管が接続されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の密閉閉回路形粉
   砕装置。 ９ 戻り管に圧力センサが設けられていて、該セ
   ンサによつて前記戻り管内の圧力が制御される特
   許請求の範囲の第１項ないし第８項のいずれかの
   項に記載の密閉閉回路形粉砕装置。 １０ 分級サイクロンの入口風速が約20ｍ／sec
   である特許請求の範囲第１項ないし第９項のいず
   れかの項に記載の密閉閉回路形粉砕装置。