特許 7028822 粉砕装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-21

(45)【発行日】2022-03-02

(54)【発明の名称】粉砕装置

(51)【国際特許分類】

   B02C 13/18 20060101AFI20220222BHJP

   B02C 13/28 20060101ALI20220222BHJP

   B02C 23/24 20060101ALI20220222BHJP

【ＦＩ】

B02C13/18 Z

B02C13/28 Z

B02C23/24

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019056408

(22)【出願日】2019-03-25

(65)【公開番号】P2020157178

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-01-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】赤瀬 幸助

(72)【発明者】

【氏名】山口 和也

(72)【発明者】

【氏名】河島 睦泰

【審査官】宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５１４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２６２１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６７７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９４５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１２１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１２６５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００３７７２４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０２Ｃ １３／００－１３／３１

Ｂ０２Ｃ １８／００－１８／３８

Ｂ０２Ｃ ２３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉砕室内で回転する円板状のロータの周縁に配置した粉砕部材によって被処理物に衝撃を加えて粉砕する粉砕装置において、
上記ロータの表面には、周方向に間隔を空けて上記粉砕部材を固定するための粉砕部材収容凹部が形成され、
上記粉砕部材は、
上記粉砕部材収容凹部に挿入されると共に、締結用ボルトが締結される雌ネジ部が形成された挿入用凸部と、
上記挿入用凸部に連続し、上記被処理物に衝突して該被処理物を粉砕する粉砕部とが一体に形成されており、
上記挿入用凸部が上記粉砕部材収容凹部に挿入された状態で、上記ロータの裏面から上記締結用ボルトによって締結可能に構成され、
上記挿入用凸部は、平面視多角形状であり、
上記粉砕部材収容凹部も上記挿入用凸部に対応した平面視多角形状であり、
上記粉砕部は、台形部と該台形部から立ち上がる起立部とを有し、該起立部が受ける被処理物の衝突エネルギーを上記挿入用凸部及び上記粉砕部材収容凹部のそれぞれ対向する面で受けるように構成されている
ことを特徴とする粉砕装置。

【請求項2】

粉砕室内で回転する円板状のロータの周縁に配置した粉砕部材によって被処理物に衝撃を加えて粉砕する粉砕装置において、
上記ロータの表面には、周方向に間隔を空けて上記粉砕部材を固定するための粉砕部材収容凹部が形成され、
上記粉砕部材は、
上記粉砕部材収容凹部に挿入されると共に、締結用ボルトが締結される雌ネジ部が形成された挿入用凸部と、
上記挿入用凸部に連続し、上記被処理物に衝突して該被処理物を粉砕する粉砕部とが一体に形成されており、
上記挿入用凸部が上記粉砕部材収容凹部に挿入された状態で、上記ロータの裏面から上記締結用ボルトによって締結可能に構成され、
上記粉砕部は、上記挿入用凸部に連続する円板部と、該挿入用凸部と同心の円柱部とを有し、該挿入用凸部に直接雌ネジ部が設けられている
ことを特徴とする粉砕装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の粉砕装置において、
上記粉砕部材は、上記雌ネジ部が機械加工することなく焼結時に一体に形成された焼結体よりなる
ことを特徴とする粉砕装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂、鉱物等を粉砕室内で回転するロータ円周に取り付けた粉砕部材で粉砕する、粉砕装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の粉砕装置として、例えば、特許文献１のように、円筒状の粉砕室の内部のロータと、粉砕室内周面に取り付けられたライナを備えたものが知られている。このロータの円周部にハンマー部材を備え、ロータを回転させて被処理物をハンマーで粉砕する。この破砕装置では、ロータの外周側に垂直に延びる縦溝を形成し、この縦溝の内側部に被処理物との当たり面を形成した粉砕刃が記載されている。この粉砕刃を備えた粉砕装置によれば、被処理物と粉砕刃の衝突頻度が上がり、粉砕効率が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－１１２１３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１などの従来の粉砕装置では、例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、粉砕部材３２０を表面側から締結用ボルトでロータに固定するため、粉砕部材３２０には締結用ボルト挿通孔３２１が形成されている。また、ロータに対して位置決め及び回り止めを行うために、ロータ側から突出する位置決めピンを挿入する位置決め用凹部３１６が形成されている。

【0005】

また、締結用ボルトの頭部が被処理物側に露出しているので、損傷しやすい上に、締結用ボルトで粉砕部材３２０が大きな遠心力や被処理物の衝突エネルギーによって外れないように充分な締結力を確保しなければならない。また、粉砕部３２２の大きなザグリ部３２２ａを設けているので、その分だけ粉砕部３２２の厚みが薄くなり、早めに交換しなければならなかった。

【0006】

このように粉砕部材３２０には大きな力が加わるので、片当たり防止の目的もあって、締結用ボルトを挿通するための締結用ボルト挿通孔３２１の内径及び位置について高い寸法精度が必要であった。

【0007】

一方で、一般に、粉砕部材３２０は、炭化タングステンなど、窒化ホウ素やダイヤモンドでしか加工できないような極めて硬度の高い超硬材料よりなる。このため、締結用ボルト挿通孔３２１の径及び位置について高い寸法精度を得るために機械加工するのは非常に困難である。

【0008】

そこで、本発明は、粉砕部材の機械加工の手間を省いて締結用ボルトに加わる荷重をできるだけ低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、この発明では、粉砕室内で回転する円板状のロータの周縁に配置した粉砕部材によって被処理物に衝撃を加えて粉砕する粉砕装置を前提とし、
上記ロータの表面には、周方向に間隔を空けて上記粉砕部材を固定するための粉砕部材収容凹部が形成され、
上記粉砕部材は、
上記粉砕部材収容凹部に挿入されると共に、締結用ボルトが締結される雌ネジ部が形成された挿入用凸部と、
上記挿入用凸部に連続し、上記被処理物に衝突して該被処理物を粉砕する粉砕部とが一体に形成されており、
上記挿入用凸部が上記粉砕部材収容凹部に挿入された状態で、上記ロータの裏面から上記締結用ボルトによって締結可能に構成されている。

【0010】

上記の構成によると、雌ネジ部が形成された粉砕部材の挿入用凸部をロータの表面に形成した粉砕部材収容凹部に挿入した状態で、ロータの裏面から締結用ボルトで締結するようにしているので、締結用ボルトに被処理物が衝突することはなく、また、挿入用凸部外周面と、粉砕部材収容凹部の内周面とが面接触するので、遠心力や被処理物の衝突エネルギーを、これらの面で受けることができ、締結用ボルトに加わる荷重が極めて効果的に低減される。また、挿入用凸部と粉砕部材収容凹部との嵌め込み構造であるので、従来のような位置決めピンと位置決め用凹部による位置決めが不要となり、締結用ボルト挿通孔１２１の径及び位置について高い寸法精度を得るために機械加工する必要がない。さらに、締結用ボルトはロータの裏面側から締結されるので、わざわざ粉砕部材にザグリ部を設ける必要がなく、その分だけ粉砕部材の厚みを確保しやすくなり、耐久性が向上する。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、
上記挿入用凸部は、平面視多角形状であり、
上記粉砕部材収容凹部も上記挿入用凸部に対応した平面視多角形状である。

【0012】

上記の構成によると、多角形状の挿入用凸部の外周面と、多角形状の粉砕部材収容凹部の内周面とがそれぞれ対向する面で面接触するので、遠心力や被処理物の衝突エネルギーを効果的に受けることができると共に、位置決めを容易且つ確実に行える。

【0013】

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記粉砕部材は、上記雌ネジ部を有する焼結体よりなる。

【0014】

上記の構成によると、雌ネジ部も焼結時に形成できるので、機械加工が全く不要な粉砕部材を構成できる。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、本発明によれば、粉砕部材の挿入用凸部をロータ表面の粉砕部材収容凹部に挿入した状態でロータの裏面から締結用ボルトによって締結するようにしたことにより、粉砕部材の機械加工の手間を省いて締結用ボルトに加わる荷重をできるだけ低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図４のＩ部拡大断面図である。

【図2】粉砕装置を含む粉砕システムの概略を示す概要図である。

【図3】粉砕装置を示す斜視図である。

【図4】粉砕装置を示す断面図である。

【図5】粉砕部材が取り付けられたロータを示す平面図である。

【図6A】本発明の実施形態に係る粉砕部材を下方から見た斜視図である。

【図6B】本発明の実施形態に係る粉砕部材を上方から見た斜視図である。

【図7A】本発明の実施形態の変形例１に係る粉砕部材を下方から見た斜視図である。

【図7B】本発明の実施形態の変形例１に係る粉砕部材を上方から見た斜視図である。

【図8A】本発明の実施形態の変形例２に係る粉砕部材を示す平面図である。

【図8B】本発明の実施形態の変形例２に係る粉砕部材を示す側面図である。

【図8C】本発明の実施形態の変形例２に係る粉砕部材を示す底面図である。

【図9A】従来例に係る粉砕部材を下方から見た斜視図である。

【図9B】従来例に係る粉砕部材を上方から見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0018】

－粉砕システムの構成－
図２は本発明の実施形態の粉砕装置１を含む粉砕システム１０を示し、この粉砕システム１０は、粉砕装置１に原料を供給する供給機２を備えている。供給機２から供給される被処理物としての原料は、供給用ロータリバルブ３を介して粉砕装置１の投入口１１ａに供給されるようになっている。被処理物としては一般的な材料が使用できるが、リチウムイオン電池材料（正極材・負極材）、ＰＣ、ＰＥＴ、フェノール樹脂等の樹脂全般、金属、食品、医薬品、石灰石、タルク、石炭等の無機鉱物材料が適している。粉砕装置１で粉砕された製品は、バグフィルタ４に供給され、バグフィルタ４の下端に貯留された粉砕製品は、バグフィルタ用ロータリバルブ５を開いて取り出すことができるようになっている。バグフィルタ４の下流側には、排気ファン６が接続され、粉砕システム１０内の空気が大気中に排出されるようになっている。粉砕装置１の下側には、駆動部７が設けられている。

【0019】

図２～図４に示すように、粉砕装置１は、被処理物を投入する粉砕室１１を備え、この粉砕室１１の下部でロータ１２が回転するようになっている。ロータ１２は、粉砕室１１の下方に設けた駆動部７で駆動されるようになっている。詳細は図示しないが、電動モータ１３の動力を用いてロータ１２が回転されるようになっている。

【0020】

粉砕室１１は円筒状の本体ケーシング１ａ内に形成され、上部に被処理物の投入口１１ａ、下部に風取り込み口１１ｂがそれぞれ形成され、上端が開放されている。上端には、例えば電動モータで駆動される分級機１４が連結されている。投入口１１ａは少なくともロータ１２よりも上部に位置し、適当な投入角を有する。風取り込み口１１ｂは、例えば、粉砕室１１の接線方向に、中心軸に対称に２箇所形成されている。さらに、風取り込み口１１ｂからの気流は、所定の通路を通過した後、ロータ１２と隔壁との間を通って粉砕室１１へ向かい、被処理物を舞い上げながら上方の分級機１４へと向かうようになっている。なお、風取り込み口１１ｂは１箇所でもよく、必ずしも接線方向に形成する必要もない。

【0021】

そして、詳細は図示しないが、粉砕室１１の内周面には、円筒状の粉砕用ライナ１５が固定されている。一方、ロータ１２の円周部には、先端が粉砕用ライナ１５に近接するように、複数の粉砕部材２０が取り付けられている。

【0022】

具体的には図１及び図５に拡大して示すように、ロータ１２の表面には、周方向に間隔を空けて粉砕部材２０を固定するための粉砕部材収容凹部１６が形成されている。この粉砕部材収容凹部１６は、後述する挿入用凸部２１に対応した平面視多角形状、具体的には、平面視四角形状に凹陥されている。粉砕部材収容凹部１６の略中央には、締結用ボルト２３が挿通されるボルト用貫通孔１６ａが形成されている。

【0023】

一方、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、粉砕部材２０は、粉砕部材収容凹部１６に挿入されると共に、締結用ボルト２３が締結される雌ネジ部２１ａが形成された挿入用凸部２１を備えている。挿入用凸部２１は、平面視多角形状、具体的には平面視四角形状で角部に若干丸みを帯びた四角柱状である。挿入用凸部２１及び粉砕部材収容凹部１６は、平面視多角形状であれば、これに限定されない。

【0024】

上記挿入用凸部２１には、被処理物に衝突して被処理物を粉砕する粉砕部２２が一体に形成されている。本実施形態では、粉砕部２２は、一部先端が尖った平面視台形状である。

【0025】

そして、粉砕部材２０は、挿入用凸部２１が粉砕部材収容凹部１６に挿入された状態で、ロータ１２の裏面から締結用ボルト２３によって締結されるようになっている。

【0026】

粉砕部材２０は、例えば、雌ネジ部２１ａを有する焼結体よりなり、この雌ネジ部２１ａは焼結時に一体に形成されている。例えば、タングステンカーバイト（ＷＣ）の微粒を金属、コバルトなどの金属触媒を使用して、粉末冶金法で高温高圧条件下で一体焼結したものよりなる。このため、機械加工が全く不要な粉砕部材２０も構成できる。なお、粉砕部材２０は、セラミック（アルミナ・窒化ケイ素・ジルコニア）で構成してもよい。

【0027】

－粉砕システムの作動－
このように構成した粉砕システム１０では、供給機２に投入された被処理物は、供給機２より粉砕室１１上部の投入口１１ａへ投入され、ロータ１２上へ落下する。

【0028】

次いで、被処理物は、遠心力で半径方向外側へと運ばれた後、回転する粉砕部２２と衝突し、又は粉砕部２２と粉砕用ライナ１５との間で粉砕される。

【0029】

次いで、被処理物は、粉砕室１１の下部の風取り込み口１１ｂからの気流によって粉砕室１１上方の分級機１４へと搬送される。この分級機１４では、所定の大きさの被処理物のみが通過し、排出口１１ｃから排出される。粉砕が充分でない被処理物は自重により粉砕室１１へ落下して、再度粉砕される。

【0030】

次いで、粉砕装置１で粉砕された製品は、バグフィルタ４に供給され、バグフィルタ４の下端に粉砕製品が貯留される。そして、バグフィルタ用ロータリバルブ５を開いて粉砕製品を取り出す。

【0031】

本実施形態では、雌ネジ部２１ａが形成された粉砕部材２０の挿入用凸部２１をロータ１２の表面に形成した粉砕部材収容凹部１６に挿入した状態で、ロータ１２の裏面から締結用ボルト２３で締結するようにしているので、締結用ボルト２３に被処理物が衝突することはなく、また、粉砕部材収容凹部１６の内周面と、挿入用凸部２１の外周面とが面接触するので、遠心力や被処理物の衝突エネルギーを、これらの面で受けることができ、締結用ボルト２３に加わる荷重が極めて効果的に低減される。

【0032】

また、挿入用凸部２１と粉砕部材収容凹部１６との嵌め込み構造であるので、図９Ａ及び図９Ｂで示す、従来のような位置決めピンと位置決め用凹部３１６による位置決めが不要となり、位置決め用凹部３１６の形成のための機械加工が不要となる。

【0033】

さらに、締結用ボルト２３はロータ１２の裏面側から締結されるので、粉砕部材２０に図９Ｂに示すようなザグリ部３２２ａを設ける必要がなく、その分だけ粉砕部材２０の厚みを確保しやすくなり、耐久性が向上する。

【0034】

また本実施形態では、多角形状の挿入用凸部２１の外周面と、多角形状の粉砕部材収容凹部１６の内周面とがそれぞれ対向する面で面接触するので、さらに遠心力や被処理物の衝突エネルギーを効果的に受けることができると共に、位置決めを容易且つ確実に行える。

【0035】

したがって、本実施形態によると、粉砕部材２０の挿入用凸部２１をロータ１２表面の粉砕部材収容凹部１６に挿入した状態でロータ１２の裏面から締結用ボルト２３によって締結するようにしたことにより、粉砕部材２０の機械加工の手間を省いて締結用ボルト２３に加わる荷重をできるだけ低減することができる。

【0036】

－変形例１－
図７Ａ及び図７Ｂは本発明の実施形態の変形例１を示し、粉砕部材１２０の形状が異なる点で上記実施形態と異なる。なお、以下の各変形例では、図１～図６Ｂと同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

【0037】

具体的には、本変形例の粉砕部材１２０は、上記実施形態と同様の挿入用凸部２１及び雌ネジ部２１ａを有するが、粉砕部１２２の形状が異なる。

【0038】

本変形例の粉砕部１２２は、台形部１２２ａと起立部１２２ｂとを有し、断面Ｌ字状となっている。起立部１２２ｂを設けることで、被処理物の衝突エネルギーが大きくなるが、多角形状の挿入用凸部２１の外周面と、多角形状の粉砕部材収容凹部１６の内周面とがそれぞれ対向する面で面接触するので、さらに遠心力や被処理物の衝突エネルギーを効果的に受けることができる。本変形例でも上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0039】

－変形例２－
図８Ａ及び図８Ｂは本発明の実施形態の変形例２を示し、粉砕部材２２０の形状が異なる点で上記実施形態と異なる。

【0040】

具体的には、本変形例の粉砕部材２２０は、上記実施形態と同様の挿入用凸部２１及び雌ネジ部２１ａを有するが、粉砕部２２２の形状が異なる。

【0041】

本変形例の粉砕部２２２は、円板部２２２ａと円柱部２２２ｂとを有し、円柱部２２２ｂは、挿入用凸部２１と同心である。従来のように上方から締結用ボルト２３を挿入するようにすると、円柱部２２２ｂの肉厚が大きくなってしまうが、本変形例では円柱部２２２ｂのほとんどを中実に構成できるので、耐久性が格段に向上している。

【0042】

本変形例でも上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0043】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0044】

すなわち、上記実施形態では、粉砕部２２は、平面視台形状としたが、他の多角形状でもよい。

【0045】

また、上記実施形態では、電動モータに駆動される分級機１４を設け、電動モータの回転数によって分級する粒度を調整するようにしたが、動力を使わないで流入する風速を調整することにより、粒度を調整するサイクロン式分級機としてもよい。また、分級機１４は必ずしも必要ではなく、設けない場合には、粉砕室１１の上部に排出口１１ｃを設ければよい。

【0046】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0047】

１ 粉砕装置
１ａ 本体ケーシング
２ 供給機
３ 供給用ロータリバルブ
４ バグフィルタ
５ バグフィルタ用ロータリバルブ
６ 排気ファン
７ 駆動部
１０ 粉砕システム
１１ 粉砕室
１１ａ 投入口
１１ｂ 風取り込み口
１１ｃ 排出口
１２ ロータ
１３ 電動モータ
１４ 分級機
１５ 粉砕用ライナ
１６ 粉砕部材収容凹部
１６ａ ボルト用貫通孔
２０ 粉砕部材
２１ 挿入用凸部
２１ａ 雌ネジ部
２２ 粉砕部
２３ 締結用ボルト
１２０ 粉砕部材
１２１ 締結用ボルト挿通孔
１２２ 粉砕部
１２２ａ 台形部
１２２ｂ 起立部
２２０ 粉砕部材
２２２ 粉砕部
２２２ａ 円板部
２２２ｂ 円柱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】