特許 7251779 メディア撹拌型粉砕機および循環型粉砕装置

(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】2023-03-27

(45)【発行日】2023-04-04

(54)【発明の名称】メディア撹拌型粉砕機および循環型粉砕装置

(51)【国際特許分類】

   B02C 17/18 20060101AFI20230328BHJP

   B02C 17/16 20060101ALI20230328BHJP

【ＦＩ】

B02C17/18 Z

B02C17/18 B

B02C17/16 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019065454

(22)【出願日】2019-03-29

(65)【公開番号】P2020163266

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】504124783

【氏名又は名称】アシザワ・ファインテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074734

【弁理士】

【氏名又は名称】中里 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100086265

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100076451

【弁理士】

【氏名又は名称】三嶋 景治

(72)【発明者】

【氏名】石川 剛

(72)【発明者】

【氏名】三橋 保洋

(72)【発明者】

【氏名】田村 崇弘

(72)【発明者】

【氏名】中島 翼

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０１５２３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０６－０５７４３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】登録実用新案第３１８２６１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５０－００９８５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０２Ｃ １／００－２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端部である開放端部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕メディアを収容した円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、前記粉砕室の内部の他端である閉鎖端部の中央に設けられ、複数の羽根で構成され、撹拌機能とポンプ機能を備えた撹拌部材、この撹拌部材近傍から前記開放端部側に所定長延び、この粉砕室の長手方向の一部を半径方向に分割し、粉砕室内方部と環状の粉砕室外方部とを構成する環状隔壁、前記端板の中央部に設けられ前記粉砕室外部から内部に延び、前記粉砕室内方部の内方通路を流れる流れに原料スラリーを供給する原料スラリー供給通路、前記撹拌部材の背部に設けられた原料スラリーの排出を行う排出通路、およびこの排出通路に設けられ、原料スラリーから粉砕メディアを分離するためのメディア分離部材を備えており、前記撹拌部材は、前記ポンプ機能によって、前記原料スラリー供給通路により前記粉砕室内方部の内方通路に供給された前記原料スラリーを粉砕メディアと共に、その背部を介して前記粉砕室外方部の外方通路に移送するようになっていることを特徴とするメディア撹拌型粉砕機。

【請求項2】

前記撹拌部材のハブ部分を前記内方通路内に延在させ、その周囲に前記複数の羽根を設けたことを特徴とする請求項１のメディア撹拌型粉砕機。

【請求項3】

前記環状隔壁は、内部に空間を有し、この空間を冷媒または熱媒の流通通路としたことを特徴とする請求項１または２のメディア撹拌型粉砕機。

【請求項4】

前記メディア分離部材の吐出側に流量調節弁を設けたことを特徴とする請求項１～３のいずれかのメディア撹拌型粉砕機。

【請求項5】

前記粉砕容器の少なくとも一部を取り囲んでジャケットが設けられており、その内部が冷媒または熱媒の流通通路となっていることを特徴とする請求項１～４のいずれかのメディア撹拌型粉砕機。

【請求項6】

前記粉砕容器が横型であることを特徴とする請求項１～５のいずれかのメディア撹拌型粉砕機。

【請求項7】

請求項１～６のいずれかのメディア撹拌型粉砕機と原料スラリータンクとを組み合わせ、前記メディア撹拌型粉砕機と原料スラリータンク間で、原料スラリーを循環させる循環経路を設けたことを特徴とする循環型粉砕装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メディア撹拌型粉砕機に関する。本発明のメディア撹拌型粉砕機は、顔料、インキ、塗料、分散染料、セラミック、誘電材、フェライト、電池材、
電子材料、カーボンナノチューブ、ポリマー、炭酸カルシウム、無機物全般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。

【背景技術】

【0002】

メディア撹拌型粉砕機としては、特開２００５－１９９１２５号公報で提案されたメディア撹拌型粉砕機が知られている。
上記特開２００５－１９９１２５号公報で提案されたメディア撹拌型粉砕機は、上部を閉鎖する端板を有し、内部に粉砕メディアを収容する粉砕室が設けられる粉砕タンクと、該粉砕タンクに回転可能に設けられる回転軸と、該回転軸の前記粉砕室内に位置する部分に設けられて、回転軸と一体に回転可能な攪拌分離部材とを備えたメディア撹拌型粉砕機であって、前記粉砕室の内壁面と前記攪拌部材の外周面とを、互いに合致する形状に形成するとともに、前記攪拌分離部材の外周面から攪拌部材の中心部に貫通し、その部分から前記回転軸の中心部を貫通して前記粉砕室外に連通する分離排出路と、前記攪拌部材の上下面間を前記回転軸の軸線方向に貫通して、前記粉砕室内の上部と下部との間を相互に連通する圧力緩和孔とを設けたことを特徴とするものである。

【0003】

しかしながら、上記したようなメディア撹拌型の粉砕機は、ほとんどがメディアを撹拌する機能しか持たず、原料スラリーを供給するためのポンプが必須である。このため、装置が大掛かりなものとなり、割高なものとなると共に、メンテナンスにも費用がかさむようになるという欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１９９１２５号公報

【発明の開示】

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで、本発明は、簡単な構造で、特別にポンプを設ける必要のないメディア撹拌型粉砕機および循環型粉砕装置を提供することを目的とするものである。

【0006】

上記課題は、下記（１）～（７）の構成のメディア攪拌式粉砕機によって達成される。
（１）
一端部である開放端部を閉鎖する端板を有し、ビーズ状粉砕メディアを収容した円筒形の粉砕室を有する粉砕容器、前記粉砕室の内部の他端である閉鎖端部の中央に設けられ、複数の羽根で構成され、撹拌機能とポンプ機能を備えた撹拌部材、この撹拌部材近傍から前記開放端部側に所定長延び、この粉砕室の長手方向の一部を半径方向に分割し、粉砕室内方部と環状の粉砕室外方部とを構成する環状隔壁、前記端板の中央部に設けられ前記粉砕室外部から内部に延び、前記粉砕室内方部の内方通路を流れる流れに原料スラリーを供給する原料スラリー供給通路、前記撹拌部材の背部に設けられた原料スラリーの排出を行う排出通路、およびこの排出通路に設けられ、原料スラリーから粉砕メディアを分離するためのメディア分離部材を備えており、前記撹拌部材は、前記ポンプ機能によって、前記原料スラリー供給通路により前記粉砕室内方部の内方通路に供給された前記原料スラリーを粉砕メディアと共に、その背部を介して前記粉砕室外方部の外方通路に移送するようになっていることを特徴とするメディア撹拌型粉砕機。
（２）
前記撹拌部材のハブ部分を前記内方通路内に延在させ、その周囲に前記複数の羽根を設けたことを特徴とする前記（１）のメディア撹拌型粉砕機。
（３）
前記環状隔壁は、内部に空間を有し、この空間を冷媒または熱媒の流通通路としたことを特徴とする前記（１）または（２）のメディア撹拌型粉砕機。
（４）
前記メディア分離部材の吐出側に流量調節弁を設けたことを特徴とする前記（１）～（３）のいずれかのメディア撹拌型粉砕機。
（５）
前記粉砕容器の少なくとも一部を取り囲んでジャケットが設けられており、その内部が冷媒または熱媒の流通通路となっていることを特徴とする前記（１）～（４）のいずれかのメディア撹拌型粉砕機。
（６）
前記粉砕容器が横型であることを特徴とする前記（１）～（５）のいずれかのメディア撹拌型粉砕機。
（７）
前記（１）～（６）のいずれかのメディア撹拌型粉砕機と原料スラリータンクとを組み合わせ、前記メディア撹拌型粉砕機と原料スラリータンク間で、原料スラリーを循環させる循環経路を設けたことを特徴とする循環型粉砕装置。

【発明の効果】

【0007】

本発明のメディア撹拌型粉砕機においては、従来、粉砕メディアと原料スラリーの撹拌・混合のみに用いられていた羽根車に、ポンプ機能を持たせ、内部ポンプとしても利用し、内部循環流により、粉砕メディアを混合すると同時に、スラ
リーの供給・排出も行えるようにした。
これにより、ポンプを別個に設ける必要が無くなり、装置を小型化、かつ安価なものとすることができるとともに、メンテナンスも容易なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態によるメディア撹拌型粉砕機の概略図である。

【図2】本発明の他の実施の形態によるメディア撹拌型粉砕機の概略図である。

【図3】図１のメディア撹拌型粉砕機を組み込んだ循環型粉砕装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態によるメディア撹拌型粉砕機について説明する。

【0010】

図１は、本発明の実施の形態によるメディア撹拌型粉砕機１０を示すものであり、このメディア撹拌型粉砕機１０は、一端部である開放端部を閉鎖する端板１２ａを有する横型円筒形の粉砕容器１２を備えている。この粉砕容器１２は、内部に円柱状の粉砕室１４を備えている。

【0011】

上記粉砕容器１２の粉砕室１４の内部の他端である閉鎖端部の中央には、該粉砕室の軸心とほぼ同軸の回転軸を持つ撹拌部材２２が回転自在に配置されている。撹拌部材２２は、羽根車であり、例えば、ハブ２２ａの周囲に固定された複数の羽根２２ｂで構成されている。この撹拌部材２２の羽根車は、軸流ポンプの作用をもなす構造のものとして構成されている。

【0012】

上記撹拌部材２２には、図１で見て左端（内部端）にこの撹拌部材２２のハブ２２ａが取り付けられ、そこから粉砕容器１２を軸方向外方に貫通して（前記開放端部側とは反対の方向）延びる撹拌部材駆動軸である回転駆動軸２４が固定されている。この回転駆動軸２４は、その右方端部（外部端）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、一方向に回転駆動される。この回転駆動軸２４の回転軸（回転軸線）は粉砕室１４の中心軸を通っていることが好ましい。なお、上記回転駆動軸２４には、軸封（メカニカルシール等）が設けられている。

【0013】

メディア循環型粉砕機において周知のように、粉砕容器１２の内部には、ビーズ状の粉砕メディア３０（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。この粉砕メディア３０は、その直径が０．２～２ｍｍのものを用いることができる。この粉砕メディアの総容積は、粉砕室の容積の３０％～８０％である。

【0014】

上記粉砕室１４内には、前記撹拌部材２２の羽根２２ｂの外周部または該外周部から半径方向に所定距離離れた位置から前記開放端部側（図１で見て左方）に所定長さ延びた環状隔壁５０が配置されている。この環状隔壁５０は、内周環板５２、その外周方向に間隔を隔てた外周環板５４，一方の端部辺を構成する環状の右環板５６および他端辺を構成する左環板５８から構成されており、内部は液密となっている。
前記環状隔壁５０の長さは、粉砕室１４の軸方向長さの３／５～４／５であることが好ましい。

【0015】

前記撹拌部材２２の背部には、前記粉砕室１４内部に原料スラリーの排出を行う排出通路４０を備えており、この排出通路４０には、原料スラリーから粉砕メディアを分離するためのメディア分離部材４２が設けられている。このメディア分離部材４２は、スクリーン型のものであってよい。またその下流側には、この排出通路４０を通る原料スラリーの量、すなわち排出量を調整するための調整バルブ４４が設けられていることが好ましい。

【0016】

前記環状隔壁５０は、前記粉砕室１４の所定部分を半径方向に分割し、粉砕室内方部１４ａと環状の粉砕室外方部１４ｂとを構成する。前記粉砕室内方部１４ａは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物を図１において左から右へ流す内方通路の機能を果たし、一方、粉砕室外方部１４ｂは、粉砕メディアと原料スラリーの混合物を右から左へ流す外方通路の機能を果たす。したがって、粉砕メディアと原料スラリーの混合物の流れｆは、粉砕室１４内部において、円周方向に移動する流れ、すなわち一次流れと、粉砕室１４の半径方向外方に粉砕容器１２の内壁に向かって移動し、続いて環状隔壁５０と粉砕容器１２の間の外方通路を右側から左側に移動し、ついで端板１２ａ近傍において、Ｕターンして内方通路に流れ込み、右方移動流とされ、環状隔壁５０の内部を通って右方に移動し攪拌部材２２に戻る運動を規則的に繰返すことができる流れ、すなわち二次流れとの混合流れ、すなわち螺旋流となる。
前記環状隔壁５０の外周壁と粉砕容器１２の内周壁の間の間隔は、１０～５０ｍｍであることが好ましい。上記間隔が、上記の下限未満であると、ビーズの動きを拘束しすぎであり、上限を越えると、自由度が増しすぎる。

【0017】

前記撹拌部材２２は、以上説明した内方通路内に配置されていることが好ましい。撹拌部材２２の原料スラリーを左から右へ推進する力が、前記循環流の形成に干渉しないようにするためである。

【0018】

前記端板１２ａには、粉砕室１４外部から内部に延び、該粉砕室１４の内部の前記粉砕室内方部１４ａに原料スラリーを供給する原料スラリー供給ノズル６０が設けられている。この原料スラリー供給ノズル６０は、図示したように、徐々拡径した入口ノズル部６２と、徐々に縮径した案内ノズル部６４から構成されていることが好ましい。この案内ノズル部６４の外周面は、外方通路を、粉砕室１４の右端から左端に向かって流れる原料スラリーと粉砕メディアの混合物を、粉砕室１４の左端部において、前記内方通路に向ける作用をなす。

【0019】

粉砕容器１２の外周には、冷媒体（冷却水）を通すためのジャケット７０が設けられており、粉砕室１４内を冷却可能にしている。このジャケットには、下方部分に冷却水を導入するための冷却水入口４６、上方部分に冷却水を排出するための冷却水出口４８が設けられている。このジャケット７０内には、熱媒を通してもよい。

【0020】

前記環状隔壁５０は、上記した構造であるので環状空間を有し、前記粉砕容器１２に取り付けられた複数のパイプ７１によって支えられ、該パイプ７１を用いて前記環状空間に冷却水の通水排水が可能な構造である。従って、本実施の形態では、原料スラリーを粉砕容器１２内部からも冷却できる。
前記パイプ７１は、図１に示したように粉砕容器１２の端板１２ａ側から延び、右端で前記環状隔壁５０を支持していることが好ましい。

【0021】

粉砕容器１２は、上記端板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。

【0022】

本発明のメディア撹拌型粉砕機１０においては、上記撹拌部材２２は、周速４～４０ｍ／ｓの範囲の回転速度で駆動が可能である。

【0023】

上記した実施形態では、メディア分離部材４２としてスクリーン式のものを用いた例について説明したが、ギャップセパレータを用いてもよい。

【0024】

スラリーが高粘度の場合、内部循環流によるせん断力が不足するので、図２に示したように、前記ハブ２２ａに前記内方通路内に延びる延長部２２ｃを設け、その周囲に複数の撹拌棒２２ｄを取り付けて強制的に撹枠することもできる。

【0025】

図３は、本発明のメディア撹拌型粉砕機１０を使用した粉砕装置１００の一態様を示す概略図であり、本粉砕装置１００は、循環系１０１を介して、排出通路４０と原料スラリー供給ノズル６０を連通し、原料を循環させ、メディア撹拌型粉砕機１０により徐々に粉砕・分散を行う循環型のものである。この循環系１０１はパイプ１０２を備え、メディア撹拌型粉砕機１０の排出通路４０は、このパイプ１０２の一端に接続され、該パイプ１０２の他端はスラリータンク１０３の上部に開放されている。スラリータンク１０３の底部はパイプ１０４によりバルブ１０５を介してメディア撹拌型粉砕機１０の原料スラリー供給ノズル６０の原料入口路に接続される。スラリータンク１０３内には、電動モータ１０６により回転駆動される撹拌羽根１０７が配置される。この配置により、スラリー１０８は被粉砕粒子が所望の微細粒に粉砕されるまで、繰り返し本メディア撹拌型粉砕機１０に通される。

【0026】

作動においては、原料スラリー供給ノズル６０から原料である被粉砕粒子を含む原料スラリーを粉砕室１４に導入しながら撹拌部材２２を回転駆動する。このとき、原料スラリーの供給のための推進力は、本発明の特徴部分であるポンプ機能を有する撹拌部材２２によってもたらされ、従来の循環型粉砕装置で必要であった外付けのポンプは必要としない。粉砕室１４内に導入された原料スラリーは、粉砕室１４内にすでに形成されている原料スラリーと粉砕メディア３０の循環流れに乗って、また、図に示されているように、原料スラリー供給ノズル６０の先端が、前記端板１２ａ側の前記環状隔壁５０の周端部とほぼ面一となっているため、原料スラリー供給ノズル６０の先端からの原料スラリーは、前記粉砕室内方部の内方通路に供給されて撹拌部材２２の方向に横方向に移動されて、撹拌部材２２により撹拌混合される。この後、原料スラリーと粉砕メディア３０は、半径方向外方に粉砕容器１２の内壁まで移動され、この後撹拌混合された上記スラリーと粉砕メディア３０は、今度は粉砕室１４の内壁と環状隔壁５０の間の上昇通路を上昇移動する流れｆとなり、そして上昇しきると、今度は先の下降する流れとなる。ここで、原料スラリー供給ノズル６０からの原料スラリーと混合する。この途中で、メディア分離部材４２で分離された原料スラリーは、前記スラリータンク１０３に供給され、そこから再びメディア撹拌型粉砕機１０に戻される。原料が所定の粒径になるまで以上が繰り返される。

【0027】

また、洗浄は、通常の場合、分解洗浄を必要とするが、本発明の場合、２つのバルブ４４、１０５の開度を大きくし、撹拌部材２２の回転を高速にすることによって、洗浄水の外部循環流量を大幅にアップし、粉砕室１４内流速を上げることで充分な洗浄が可能である。よって洗浄時間の短縮によりメディア撹拌型粉砕機１０の稼働率を向上することができる。

【符号の説明】

【0028】

１０ メディア撹拌型粉砕機
１２ 粉砕容器
１２ａ 端板
１４ 粉砕室
１４ａ 粉砕室内方部
１４ｂ 粉砕室外方部
２２ 攪拌部材
２２ａ ハブ
２２ｂ 羽根
２２ｃ 延長部
２２ｄ 撹拌棒
２４ 回転駆動軸
３０ 粉砕メディア
４０ 排出通路
４２ メディア分離部材
４４ 調整バルブ
４６ 冷却水入口
４８ 冷却水出口
５０ 環状隔壁
５２ 内周環板
５４ 外周環板
５６ 右環板
５８ 左環板
６０ 原料スラリー供給ノズル
６２ 入口ノズル部
６４ 案内ノズル部
７０ ジャケット
７１ パイプ
１００ 粉砕装置
１０１ 循環系
１０２ パイプ
１０３ スラリータンク
１０４ パイプ
１０５ バルブ
１０６ 電動モータ
１０７ 撹拌羽根
１０８ スラリー

【図1】

【図2】

【図3】