TWI893211B - 珠粒磨機 - Google Patents

Abstract

本發明用以解決，在珠粒磨機中，被設置在旋轉部與漿液的接觸部的密封裝置之密封構件的磨耗及在密封裝置之黏著附著物者。 本發明之解決手段為，一種珠粒磨機裝置，其在直立式圓筒容器中對漿液與珠粒之混合物進行攪拌，其中，於上述圓筒容器之上方設置有，漿液貯留槽，且設置有漿液自上述漿液貯留槽朝上述圓筒容器流動的漿液流道。於旋轉軸設置有使上述漿液流道中之漿液朝下方流動的構件。此外，於上述漿液貯留槽設置有可抑制漿液之流動的構件。藉由該構造，可省略設置在旋轉軸的機械密封裝置。

Description

珠粒磨機

本發明係關於一種珠粒磨機(beads mill)，其藉由在容器內攪拌作為攪拌媒體的硬質顆粒(以下，稱為珠粒(beads))，對固體顆粒之懸浮液(以下，稱為漿液(slurry))中之顆粒進行粉碎‧分散處理者。

對漿液中微粒之粉碎‧分散裝置有高壓噴射磨機、超音波均質機、珠粒磨機等。其中，珠粒磨機係可連續地處理，且具有可進行自微米尺寸至納米尺寸之粉碎‧分散等優異粉碎‧分散的功能。珠粒磨機係一種於密封之圓筒形容器內藉由旋轉構件(攪拌轉子)高速旋轉，在上述圓筒容器與上述攪拌轉子之間產生剪切力，且藉由懸浮於漿液中的珠粒之撞擊力進行漿液中顆粒之粉碎‧分散的裝置(珠粒磨機)。

例如，於文獻1之專利文獻揭示之裝置(珠粒磨機1)中，於圓筒形容器之下部具有攪拌轉子，且藉由攪拌轉子旋轉而進行顆粒之粉碎處理及一次顆粒凝集所成之二次顆粒之分散處理。為有效地實施粉碎‧分散，於漿液中被混入直徑0.05~5mm左右之珠粒來進行處理。於珠粒磨機1中，藉由上部之珠粒分離裝置自完成粉碎‧分散處理後的漿液中將珠粒分離。此外，專利文獻2所記載之珠粒磨機(珠粒磨機2)，並非藉由攪拌轉子，而是藉由大型之珠粒分離裝置，對圓筒容器內之漿液與珠粒之混合物進行攪拌。

於具有此種珠粒分離機構之珠粒磨機中，由於在裝置內具有漿液流經珠粒填充層的壓力損失、及漿液為了抗衡伴隨著珠粒分離裝置之旋轉的離心力而在流動時之壓力損失等，因此，為了使漿液流經具有此種形式之珠粒分離裝置的珠粒磨機，則需要對磨機內施加0.1~0.4MPa之較高之壓力。

在此，所謂粉碎處理係指將單一顆粒分割為複數個顆粒的處理，此外，所謂分散處理係指將由複數個顆粒所構成的二次顆粒分離，設為一次顆粒為單獨且分散之狀態。再者，所謂一次顆粒係指物質之結晶或非晶質之單獨顆粒，而所謂二次顆粒通常係指由數個乃至數千個一次顆粒之表面相互接觸而構成虛擬之顆粒者。被使用於粉碎處理‧分散處理之珠粒，係氧化鋁、氧化鋯等之陶瓷製、不鏽鋼等之金屬製、數十微米至數毫米之塑膠製之顆粒，且通常以球形顆粒為較佳。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2002-143707號公報

專利文獻2：日本專利特開2017-131807號公報

如上所述，珠粒磨機係雖然可連續地處理，且具有可進行自微米尺寸至納米尺寸之粉碎及分散等優異之粉碎‧分散功能，但是其具有如下之問題。

珠粒機雖然在圓筒容器中攪拌珠粒而對漿液中之顆粒進行粉碎處理或分散處理，且在圓筒容器內進行珠粒分離，但是如上所述，其推擠壓力為高壓，另一方面，在圓筒容器內為了旋轉攪拌轉子的旋轉軸，由於旋轉滑動部與漿液接觸，因此為了防止漏液則需要有旋轉部密封。為了此種比較高壓部分之旋轉部密封，通常為使用藉由機械密封裝置所構成之密封構造。

此外，其具有固定構件與旋轉構件之接觸部，並且為了使高壓之容器內之漿液不自密封部朝外洩漏，其需要機械密封等之密封裝置。為了防止洩漏，其需要對密封裝置外側施加壓力，機械密封係為了貯留密封液的構造。由於密封接觸部構件會逐漸磨耗，因此其具有密封性能隨時間下降的問題。結果，其具有密封液洩漏至漿液內進而將漿液汙染的問題。此外，其亦具有密封接觸部構件(金屬、陶瓷等)之磨耗粉末混入至漿液中的問題。並且，當密封裝置之磨耗變得嚴重時，則需要交換密封裝置，具有為此花費費用的問題。特別是在含有鎳等之金屬粉末的漿液之密封部磨耗較大，則成為嚴重之問題。

密封裝置之另一問題係起因於機械密封由複數個構件所構成的複雜構造，且其存在有接縫及凹凸部。於具有密封裝置的珠粒磨機中，其具有漿液黏著於該接縫、凹凸部的問題。特別是在食品、醫藥品之原料之處理中，具有由於黏著物腐壞而造成不能將製品漿液作為商品、或因洗淨不佳而品種變化後對漿液之汙染的問題。如此，其具有伴隨著密封裝置之磨耗、附著物的問題，因而需要一種新技術以解決上述問題。

(1)本發明係一種珠粒磨機裝置，其沿鉛垂方向設置有旋轉軸，其中，於使用珠粒對漿液進行處理的容器上方設置有漿液貯留槽。於上述容器之下部設置有漿液通過孔口，且於上述容器之上蓋與上述漿液貯留槽之間設置有漿液可通過的漿液流道。此外，旋轉軸係自上述漿液貯留槽之上方，通過上述漿液流道之空間到達至上述容器內。並且，於上述旋轉軸設有使上述漿液流道內之漿液朝下方流動的機構，此外，在較上述圓筒容器之最上部設有攪拌轉子或離心珠粒分離裝置的位置更上方，設有伴隨著上述旋轉軸之旋轉而賦予漿液迴旋的迴旋促進構件。

(2)於上述(1)之構造之珠粒磨機中，其中，該珠磨機係自被設在上述圓筒容器之上述下蓋的上述漿液通過口供給漿液，且使漿液朝上方流動的構造。並且，於上述旋轉軸之上述容器上部的位置，設有離心珠粒分離裝置。並且，於上述旋轉軸之內部設有中空路徑，該中空路徑係用以使通過上述離心珠粒分離裝置的漿液流出至上述漿液貯留槽中。

(3)於上述(2)記載之珠粒磨機中，其中，於被加工在上述旋轉軸的上述中空路徑之漿液出口固定有流道，該流道係藉由使漿液朝遠離上述旋轉軸之旋轉中心之方向流動，且朝上述漿液貯留槽中之漿液中排放，而利用離心力吸引來自上述漿液出口的漿液流。

(4)於上述(2)或(3)記載之珠粒磨機中，其中，於上述漿液貯留槽內之漿液中設有篩網，該篩網係為了過濾上升之漿液且將珠粒分離。

(5)於上述(4)記載之珠粒磨機中，其中，於上述旋轉軸設置有使上述篩網與上述旋轉軸間之空間的漿液朝下方流動的構件、或/及賦予迴旋至上述篩網下方之漿液的構件。

(6)於上述(2)或(3)之珠粒磨機中，其中，設有隔板，該隔板係用以將貯留於該漿液貯留槽內的漿液分割為上下，且於該隔板上設有該旋轉軸可上下通過的開口部，在該開口部之下方，於該旋轉軸上設有使漿液迴旋的構件。

(7)於上述(1)記載之珠粒機中，其中，該珠粒機係將漿液自上述漿液貯留槽經由上述漿液流道供給至上述圓筒容器內之後，在上述圓筒容器中與珠粒一起攪拌之後，利用接觸式珠粒分離裝置將珠粒分離，自上述漿液通過口排出的構造。

(8)於上述(1)至(7)中任一項記載之珠粒磨機中，其中，於上述漿液貯留槽內之漿液中設有防止漿液之迴旋的構件。

(9)於上述(8)記載之珠粒磨機中，其中，被設置在上述漿液貯留槽內防止漿液旋轉的構件，係以沿圓周方向將上述漿液貯留槽之內部分割的配置，為利用複數個縱向之板所構成。

(10)於上述(8)記載之珠粒磨機中，其中，被設置在上述漿液貯留槽內部防止漿液旋轉的構件，係利用圓筒或多邊形筒之形狀等之圍繞上述旋轉軸的構造體、及沿圓周方向將上述漿液貯留槽之內部分割的配置之縱向板組合所構成。

(11)於上述(2)至(6)中任一項記載之珠粒磨機中，其中，上述圓筒容器最上部之賦予漿液迴旋的迴旋促進構件之最外周部的直 徑，係上述離心珠粒分離裝置使漿液迴旋之構件的最外周部之0.82倍以上。

於本發明之珠粒磨機中，由於不具有與漿液接觸的旋轉部密封裝置，因此，其可消除伴隨著旋轉部之密封裝置的接觸構件之磨耗問題，即因磨耗之密封構件其碎片及密封液所引起之製品漿液的汙染。並且，其亦可解決漿液中顆粒黏著於旋轉部密封裝置而難以洗淨的問題。

1:上蓋

2:圓筒

3:下蓋

4:旋轉軸

5:攪拌轉子

6:漿液貯留槽

7:漿液流道

8:漿液通過口

9:泵送構件

10:漿液連絡流道

11:離心珠粒分離裝置

12:旋轉軸內流道

13:迴旋葉片

14:軸驅動皮帶輪

15:皮帶

16:馬達側皮帶輪

17:馬達

18:迴旋防止板

19:篩網

20:篩網下迴旋構件

21:泵送構件

22:迴旋防止管

23:狹縫式珠粒分離裝置

24:圓盤

25:圓柱部

26:螺旋突起

27:槽

28:鍵孔

29:迴旋漿液排放構件

30:漿液旋轉管

31:上固定盤

32:下固定盤

33:珠粒分離板

圖1為本發明之裝置之一例，該裝置具有離心珠粒分離裝置，且於漿液貯留槽中設有珠粒流出防止篩網、及被固定在旋轉軸之利用離心力吸引漿液的旋轉構件。

圖2為本發明之裝置之一例，該裝置具有離心珠粒分離裝置，且於漿液貯留槽中設有珠粒流出防止篩網、抑制漿液旋轉的構件、及對篩網下方之漿液賦予旋轉的構件。

圖3為本發明之裝置之一例，該裝置具有接觸式珠粒分離裝置，且設有抑制漿液貯留槽中之漿液旋轉的構件，該接觸式珠粒分離裝置具有較珠粒直徑更狹窄之間隙。

圖4為顯示被設置在本發明之裝置使漿液朝下方流動之功能的構件之一例的圖。

圖5為顯示被設置在本發明之裝置使漿液朝下方流動之功能的構件之一例的圖。

圖6為顯示圓筒容器上部具有使漿液迴旋之功能的構件(迴旋葉片13)及篩網下迴旋構件20之構造例的圖。

圖7為被設在旋轉軸之旋轉軸內流道之漿液出口被賦予迴旋至漿液流的流道之構造例。

圖8為被固定在旋轉軸的離心珠粒分離裝置之構造例。

本發明裝置之概要被顯示於圖1、圖2及圖3。珠粒磨機係被構成，在藉由圓筒2、上蓋1及下蓋3所構成的圓筒容器內使攪拌轉子5旋轉。旋轉軸4係被設於鉛垂方向，且在上述圓筒容器上方具有漿液貯留槽6。再者，旋轉軸4之方向亦可不完全為鉛垂方向，只要在大約15度之範圍內，亦可處於傾斜狀態。上述圓筒容器與漿液貯留槽6係以漿液流道7來連結，漿液經過該漿液流道7，並且，藉由設置於上述圓筒容器上方的驅動裝置而被旋轉的旋轉軸4，經由漿液貯留槽6、漿液流道7延伸至上述圓筒容器內。於旋轉軸4上固定有攪拌轉子5，該攪拌轉子5係用來攪拌上述圓筒容器之漿液與珠粒之混合物。並且，於旋轉軸4上固定有使漿液流道7中之漿液朝下方流動的送液構件。上述送液構件係被設置在漿液流道7之內部、或上述圓筒容器之最上部。藉由該送液構件之作用，於漿液流道7內形成下降流，藉此，即使於旋轉軸4與固定構件(上蓋1)之間無密封構造，亦可防止該圓筒容器中之混合至漿液的珠粒之洩漏。

作為上述送液構件，圖1至圖3之例中記載有一泵送構件9，其被形成為泵送構件9之適當的構件形狀，其位於漿液流道7之內部，且在圓柱上施加有槽。如圖4所示，其詳細構造之一例，在圓柱部25上被 施加成槽27。此外，如圖5所示，亦可在圓柱部25上被施加有螺旋突起26。上述送液構件並非一定需要為此種形狀，亦可為軸流式之泵送機構等。此外，於圖1、圖2以及圖3中記載有，於上述圓筒容器之最上部，藉由使漿液迴旋的迴旋促進構件(迴旋葉片13)，與泵送構件9一起使漿液自中心部朝周邊部流動，而利用離心力將珠粒朝上述圓筒容器之外周部推壓，並且自漿液流道7吸引漿液。

圖6顯示該構造之具體例。本圖係自上方觀察構件時之圖，作為迴旋葉片13，於圓盤24之上部設置有於旋轉方向具有後退角的直線狀之板。迴旋葉片13可為直線狀或者亦可為曲線狀。較佳為迴旋葉片13在旋轉方向具有後退角(10~45度)。再者，於曲線狀之板之情形下，可將最外部分之角度視作為後退角。此外，使漿液迴旋的構件，並非一定為迴旋葉片13之形狀亦可，例如，具有在圓盤施加有複數條槽之構成亦可，或者於圖3之情形下，並無圓盤24而僅具有迴旋葉片13的情形亦可。並且，只要具有可賦予漿液迴旋，使漿液自中心部朝外周部流動的功能，亦可為其他形狀。此外，只要為於上述圓筒容器之上部藉由使漿液迴旋的迴旋促進構件而在漿液流道7內充分地形成有下降流的構造亦可，亦可為省去泵送構件9等之漿液流道7內之送液構件的構成，而僅設置使上述圓筒容器之最上部之漿液迴旋的迴旋促進構件。其具有以下之效果：藉由利用高速使上述圓筒容器上部之漿液旋轉，將中心部之漿液朝周邊部推出，以吸引漿液流道7中之漿液。

於本發明之裝置中，受到上述圓筒容器內漿液之旋轉運動及旋轉軸4之旋轉的影響，其具有在漿液貯留槽6內形成渦流而使液面進 入至漿液流道7的問題。於此種情形下，如空氣進入至磨機內，則會引起珠粒攪拌效率降低、及漿液起泡的問題。特別是在攪拌轉子5高速旋轉之情形或處理高黏度漿液之情形下其容易出現該問題。為了對應此種問題，其具有設置防止在漿液貯留槽6內漿液迴旋之構件的情形。

作為抑制漿液迴旋的構件，只要可抑制迴旋，則可為任何之形狀，例如，在半徑方向設置圖1及圖2所示之複數個隔板以阻止旋轉的構件(迴旋防止板18)，不僅在構造上容易而且效果亦大。較佳者為板之片數為3~12個。此外，除了迴旋防止板18外，如圖3所示，若於旋轉軸4之周圍設置圓筒形或多邊形等之筒(迴旋防止管22)，以減小因旋轉軸4之旋轉對漿液流動的影響，則為更佳。此外，雖然效果有所降低，但是例如，亦可在漿液貯留槽6中將梳齒狀之構件設置在漿液內，藉由產生流動阻力，以抑制漿液之迴旋。

本發明之珠粒磨機具有以下之兩種形式。方式一，如圖1及圖2所示，在圓筒容器內具有離心式之珠粒分離裝置之構成，漿液係自上述圓筒容器之下蓋3的漿液通過口8被供給。作為離心式之珠粒分離裝置，雖然可為任意形態之裝置，但是本發明人等在實驗中所使用之離心式之珠粒分離裝置，係如圖1之離心珠粒分離裝置11所示且將詳細圖顯示於圖8，於上下一對圓盤(上固定盤31及下固定盤32)固定複數個板(珠粒分離板33)之形狀者。珠粒分離板33係以其外周部之間隔為10~40mm之方式被設置，此外，在旋轉方向具有10~40度之後退角。此外，除了此種形式以外，亦可使用於本發明之離心珠粒分離裝置，包含具有渦狀葉輪之裝置等。在方式二中，其係利用下蓋3之漿液通過口8使漿液排出， 在此設置有如圖3之狹縫式珠粒分離裝置23的狹縫式或篩網式之珠粒分離裝置。漿液係自上部朝下方流動，而進行珠粒分離且被排出至磨機外。

首先，對方式一之珠粒磨機詳細構成進行說明。於本形式中，其在構造上之特徵在於其設置有：於漿液流道7中使漿液朝下方流動的構件；及於離心珠粒分離裝置11之上面與上蓋1之間的漿液，形成自中心朝周邊的漿液流，且施加離心力以防止珠粒洩漏的構件。藉由該構造，構成一種珠粒磨機，其在旋轉部不具有密封構造。再者，於圖1及圖2中，雖然於離心珠粒分離裝置11之下方設置有攪拌轉子5，但是亦可藉由使離心式珠粒分離之構件本身具有攪拌功能而省略攪拌轉子5。

於表示本發明之方式一之形態的圖1之例子中，於圓筒容器內對漿液與珠粒之混合物進行攪拌處理之後，利用離心力將珠粒自漿液中分離。離心珠粒分離裝置11被固定在旋轉軸4。藉由離心力將珠粒分離後的漿液，係通過於旋轉軸4之內部所被施工的旋轉軸內流道12，朝漿液貯留槽6被排出。然後，漿液係自漿液貯留槽6中通過漿液連絡流道10被排出至裝置外。惟，漿液連絡流道10並非必須者，其亦可為利用吸引管自漿液貯留槽6吸引漿液的構造等。漿液貯留槽6中一部分漿液，係藉由被設置於旋轉軸4之具有將漿液朝下方輸送之功能的泵送構件9朝下方被送液。藉由以如此方式所形成之漿液的下降流，可防止在漿液流道7的珠粒洩漏。

於使用0.3mm以下之微小珠粒等之情形下，由於具有珠粒在漿液流道7中逆流的量增加的情形，因此如圖1所示，需要於離心珠粒分離裝置11之上面安裝呈放射線狀所設置的迴旋葉片13等之迴旋促進 構件，對漿液施加離心力，將漿液流道7周邊之珠粒朝圓筒容器之外周部推出，藉此抑制珠粒之朝漿液流道7中的洩漏。其中之迴旋葉片13之配置，係與圖6所示之配置相同。再者，雖然圖6為方式二之迴旋葉片13與上部之圓盤24之組合的圖，但是迴旋葉片13之基本配置相同。利用泵送構件9與迴旋葉片13之組合，則可抑制藉由磨機內之壓力變動等所引起之珠粒逆流。此外，只要功能相同，亦可為於離心珠粒分離裝置11之上面具有放射線狀之槽的構成等。

迴旋葉片13之外周徑較佳係為離心珠粒分離裝置11之賦予漿液迴旋的構件之最外周徑之0.82倍以上。此外，更佳者則可為0.82~1.48倍。此係因為在迴旋葉片13所形成之離心力與離心珠粒分離裝置11所形成之離心力的比率具有最適值者。若迴旋葉片13所形成之離心力過強，則會有，自漿液貯留槽6通過漿液流道7而於上述圓筒容器所循環之漿液量過多，造成通過離心珠粒分離裝置11之漿液量成為過剩的問題。此外，若迴旋葉片13所形成之離心力過小，則引起形成自上述圓筒容器上部朝漿液流道7流動之漿液流的問題。在此，所謂離心珠粒分離裝置11所賦予漿液迴旋的構件若為可賦予迴旋至漿液者，則可為任何之形狀。惟，該構件較佳為如圖8之珠粒分離板33所被固定於圓盤狀等的備品，且具有於旋轉方向推壓分開漿液的明確之面。最外周部之直徑被定義為利用賦予迴旋至該漿液的構件之最外部之直徑。

於圖1所示本發明之裝置中，基本上藉由調整離心珠粒分離裝置11與迴旋葉片13間之壓力平衡以防止漿液自漿液流道7逆流的情形，其為本發明之珠粒洩漏防止之原理。然而，根據珠粒磨機之運行條 件，其具有珠粒磨機內之流動紊亂大，漿液於漿液流道7逆流的情形。為了對應此種運行條件下之情形，可更進一步於如圖1所示之旋轉軸內流道12之出口部的旋轉軸4設置使漿液朝遠離旋轉軸4之旋轉中心的方向流動的構件(迴旋漿液排放構件29)。藉由將自旋轉軸內流道12流出的漿液之最終出口朝遠離旋轉中心之位置排放，則可對漿液流賦予迴旋。因施加於迴旋之漿液流的動態壓力的影響，吸引旋轉軸內流道12中之漿液的力產生作用。其結果，於該圓筒容器中，藉由促進朝離心珠粒分離裝置11流動的漿液流，則難以產生於漿液流道7內逆流的漿液流，而可抑制珠粒朝漿液貯留槽6之洩漏。

迴旋漿液排放構件29雖然只要為賦予迴旋至漿液流的構造，則可為任意之構造，但是較佳者為在分成2至4個部位之旋轉軸內流道12之漿液出口設置圓形或四邊形等之管的構成、在對自旋轉軸內流道12被排放的漿液賦予離心力的上下2片之圓盤設置複數個葉片的構造等。作為例子，圖7顯示於旋轉軸內流道12之漿液出口設置2根圓筒形之管(漿液旋轉管30)的構造。於圖7中，於旋轉軸內流道12之2個部位具有漿液出口，且分別設置有漿液旋轉管30。漿液旋轉管30係自旋轉中心朝直徑方向呈放射狀地被設置、或者於旋轉軸4之旋轉方向被設置為具有後退角為較佳。該後退角較佳者為在0至30度之範圍。於圖7之例子中，漿液旋轉管30係在旋轉方向繪成後退之圓弧的構造。

此外，作為自旋轉軸內流道12被排放之後對漿液施加離心力的構造，係於旋轉軸4設置上下2片圓型之固定盤，且在該等固定盤設置有複數個板的構造，藉由上述板之運動將漿液朝外周方向推出。此 構造係與圖8所示之離心珠粒分離裝置之圖相同之構造。漿液旋轉管30及上述板等外周部分的直徑，雖然受到珠粒磨機之尺寸、漿液條件、所使用之珠粒直徑等之影響，但是較佳者為離心珠粒分離裝置11使漿液迴旋之構件之外周部分的0.3~1倍。此外，較佳者為珠粒分離板33相對於旋轉方向具有10至40度之後退角。

圖2所示之本發明之裝置，係更進一步於漿液貯留槽6內設置防止珠粒洩漏為目的之構件者。於本發明之基本構造、即設置有泵送構件9及迴旋葉片13之上述構造之珠粒磨機中，於漿液為高黏度或使用0.1mm左右之珠粒之情形等中，雖然為少量但是其具有珠粒於漿液流道7中逆流之情形。作為此種現象之對策，可於漿液液面之下方設置篩網19，以防止珠粒自漿液貯留槽6流出的情形。再者，於漿液液面不平坦之情形，篩網19之一部分亦可露出於液面上。篩網19可於整面設置金屬網，亦可於一部分設置金屬網。較佳為篩網19之網眼間隔為珠粒直徑之0.4~1.5倍。

較佳者為篩網19被固定於漿液貯留槽6之內面，且在篩網19與漿液貯留槽6的接觸部不具有間隙。然而，由於在篩網19與旋轉軸4之間具有間隙，因此根據條件，具有懸浮於漿液中之珠粒通過上述間隙的情形。當產生此種現象時，較佳為於旋轉軸4設置類似篩網下迴旋構件20、泵送構件21的構件，以防止漿液在間隙上升。再者，篩網下迴旋構件20亦具有使旋轉軸4與篩網19之間的漿液朝下方流動，並且賦予迴旋至漿液，利用離心力使珠粒不接近至旋轉軸4與篩網19之間隔的效果。篩網下迴旋構件20只要具有藉由旋轉使漿液自中心朝外側流動之功能者， 則在形狀上並無限制。此外，亦有與圖6所示被設置於上述圓筒容器內的圓盤24及迴旋葉片13同樣構造的圓盤，即具有構成為，於圓盤上附設複數個放射狀之線狀突起的構成、作為其他形狀而於圓盤上附設複數條放射狀之槽的構成、於軸上設置複數個葉片的構成等。泵送構件21係例如，與圖4及圖5所示之泵送構件9相同，較佳者為於構造之圓筒上附設有槽者、或者利用複數個葉片所構成之螺旋狀者。再者，於圖1中，雖然記載有篩網下迴旋構件20及泵送構件21兩者，但是亦可僅具有設置其中一者之情形。

當篩網下迴旋構件20之珠粒洩漏抑制功能充分時，漿液即使不通過篩網19而僅通過篩網19與旋轉軸4間之間隙，亦可防止珠粒洩漏。亦即，於篩網19之下方，由於利用漿液迴旋之離心力，珠粒自篩網下迴旋構件20之外周部朝外側方向被推出，使得在篩網19與旋轉軸4之間隙上升的漿液不含有珠粒。藉由該效果，可使得珠粒不會自該間隙朝篩網19之上方洩漏。因此，只要為此種篩網下迴旋構件20，則篩網19亦可為漿液不通過之構造的隔板。

於此種構造之珠粒磨機中，在篩網19之位置上設有將貯留於漿液貯留槽6內的漿液二分割為上下的隔板。此外，旋轉軸4係通過被設置在該隔板之開口部之中。此外，於該開口部之下方，於旋轉軸4設有使漿液迴旋的構件。於圖1之例子中，設有篩網下迴旋構件20來作為該構件。實現此種形態之珠粒磨機之篩網下迴旋構件20，雖然只要可實現形成充分離心力之漿液迴旋者，則可為任何之形狀，但是如圖1所示，最 佳者為於圓盤之上面具有促進迴旋的花紋。較佳者為具有圖6所示之複數個線狀突起者、或者相反地具有複數條線狀槽者。

此外，由於漿液貯留槽6中之漿液迴旋會產生渦流具有在漿液中心部之液面大幅低於篩網19之情形。作為該對策，如上所述，可於漿液貯留槽6之內部安裝迴旋防止板18。迴旋防止板18係於漿液貯留槽6之直徑方向所設置的豎板，且設有複數個。適當之設置數量為3~12個。藉由迴旋防止板18之設置，漿液貯留槽6內部漿液之迴旋流動可受到抑制，珠粒變得容易沉澱。其結果，珠粒容易隨著漿液流道7之下降流返回至上述圓筒容器。雖然將迴旋防止板18固定於漿液貯留槽6之側面的構造最為普遍，但是其亦可被固定於漿液貯留槽6之底面。此外，雖然未於圖2中記載，但是如圖3所示，將迴旋防止板18與迴旋防止管22接合則更佳。藉由迴旋防止管22，則可更進一步減緩旋轉軸4之運動的影響，更進一步抑制漿液貯留槽6內之漿液流動。迴旋防止管22係圓筒或多角筒等之形狀，為在漿液貯留槽6之內部將旋轉軸4與周圍之漿液隔離之構造。此外，亦可在其一部分開設孔等。

再者，本發明之方式一中更佳之形態，雖然可在漿液貯留槽6之內部設有圖1所示之吸引旋轉軸內流道12中漿液的構件、及圖2所示之珠粒過濾用篩網19及漿液迴旋防止構件等，但是如將圖1與圖2之構造加以組合的構成亦屬於本發明之範疇。

接著，使用圖3，對本發明之珠粒磨機之方式二進行說明。該裝置構成之珠粒磨機，係以由圓筒2、上蓋1及下蓋3所構成的圓筒形容器、連接於旋轉軸4的攪拌轉子5、及被設置於下蓋3之漿液通過口8的狹 縫式珠粒分離裝置23為中心而作為主要構成構件所構成的珠粒磨機，並且於上述圓筒容器上部設有漿液貯留槽6。

自漿液貯留槽6經由漿液流道7之後被供給至上述圓筒容器的漿液，形成珠粒之混合物，且經攪拌處理後，於自上述圓筒容器排出之前將珠粒分離。於方式二之珠粒磨機中，設置有如狹縫式珠粒分離裝置23使漿液通過較所使用之珠粒直徑更窄之間隙而將珠粒分離之型式的珠粒分離裝置。於圖3之例子中，以珠粒不會自狹縫式珠粒分離裝置23與漿液通過口8之間隙洩漏之方式調整開孔之間隔。再者，本發明之珠粒分離裝置，只要為使漿液通過狹窄間隙之型式，則可為任何之形式，包含狹縫式、網狀篩網式、平行鋼絲式等。

於上述構造之珠粒磨機中，當珠粒攪拌時之攪拌轉子5之旋轉速度高或漿液為高黏度時，藉由攪拌轉子5之旋轉運動對漿液施加離心力，則有珠粒在上述圓筒容器內升高至上蓋1附近而被按壓至漿液流道7的情形。於本發明中，為了對應該問題，於上述圓筒容器攪拌轉子5的設置位置上方設置對漿液賦予離心力的構件。如圖3所記載，此為具有於上部圓盤24安裝迴旋葉片13者等。其構造被詳細記載於圖6中。在此，迴旋葉片13可為直線或者亦可為曲線狀，較佳為於旋轉方向具有0~40度之後退角。此外，較佳者為迴旋葉片13之外周徑大於攪拌轉子5之外周徑。

此外，藉由旋轉軸4與泵送構件9旋轉之影響及上述圓筒容器內漿液迴旋之影響，雖然漿液貯留槽6內之漿液產生迴旋，但是若該迴旋加劇，則會產生大的渦旋，而具有自漿液貯留槽6之空間將空氣捲入 至上述圓筒容器內的情形。其結果，則會引起由於漿液起泡而無法繼續處理的問題、或攪拌轉子5攪拌不充分的問題。為了對應該問題，於漿液貯留槽6中可設置旋轉防止構件。如圖3所記載之例中，藉由將迴旋防止板18及迴旋防止管22設置於漿液貯留槽6，則可抑制漿液迴旋，且可防止空氣侵入至上述圓筒容器。雖然效果略小，但是其亦可單獨地設置迴旋防止板18。

於習知型之珠粒磨機中，在圓筒容器之上部與旋轉軸之間設有機械密封構造(通常為機械密封裝置)。此係為了因應在上述圓筒容器內的處理中之液體阻力或在珠粒分離裝置的壓力損失，而利用泵等將漿液送入至磨機內，由於圓筒型容器內設成被加壓之狀態，因此於旋轉軸周圍需要密封機構。另一方面，於本發明之裝置中，由於其為藉由泵送構件9等對上述圓筒容器內部施加壓力之構造，該泵送構件9係被設在旋轉構件即旋轉軸4與固定構件即漿液流道7之間，因此即使不具有密封機構，其仍可於上述圓筒容器之內部與外部(於本發明之情形，該外部係指漿液貯留槽6)形成壓力差。其結果，可省略機械密封裝置。

(產業上之可利用性)

本發明之珠粒磨機可適用於包含陶瓷、碳納米管、纖維素納米纖維、顏料、油墨、塗料、介電體、磁性體、無機物、有機物、醫藥品、食品、金屬粉末等微小粉體的漿液之粉碎處理及分散處理。

[實施例]

製作2台本發明之裝置(離心式珠粒分離方式之磨機1及狹縫式珠粒分離裝置之磨機2)，且變更構件構成，加入珠粒進行處理實驗。 第一裝置(方式一：磨機1)，係使用磨機1a、磨機1b、磨機1c、磨機1d、磨機1e及磨機1f之6個構件構成進行實驗。磨機1a至磨機1e之基本構造，基本上為圖2所示之構成。篩網19之網眼間隔為0.08~0.15mm。在磨機1d及磨機1e設置有用以調整篩網19與旋轉軸4之間隙的漿液流動的構件。此外，於磨機1g設置隔板以取代篩網19，且為了調整該隔板與旋轉軸4之間隙的漿液流動，設置有篩網下迴旋構件。該隔板之設置位置係與磨機1b至1e之篩網19相同。並且，於磨機1a之構成中，亦進行用以獲取迴旋葉片13之良好外周徑的實驗。此外，磨機1f係如圖1所示之構成。於表1顯示該規格。

於磨機1a，雖然設置有迴旋葉片13，但是在漿液貯留槽6之內部未設有任何裝置，於磨機1b僅設置迴旋葉片13及篩網19，此外，於磨機1c中，除了迴旋葉片13外，亦設置有篩網19及迴旋防止板18。並且，於磨機1d中，除了磨機1c之構成以外，亦設置有篩網下迴旋構件20。篩網下迴旋構件20係圖6所記載之構造，且葉片之外周徑為40mm。此外，於磨機1d中，除了磨機1c之構成外，亦設置有泵送構件21。此外，於設置有使自旋轉軸內流道12流出的漿液旋轉之構件的磨機1f中，設置有圖7所示之漿液旋轉管30，且其外周徑為26mm。再者，離心珠粒分離裝置11之葉片的外周徑為44mm。

此外，第二裝置(方式二：磨機2)係於磨機底部具備有接觸式之狹縫式珠粒分離裝置23的珠粒磨機，其基本上為圖3記載之構造。 磨機2a雖然設有迴旋葉片13，但是並未設有迴旋防止板18亦未設有迴旋防止管22，磨機2b除了迴旋葉片13外，亦設有迴旋防止板18及迴旋防止管22兩者。於表1顯示主要規格。

此外，作為比較例，亦進行使用磨機I及磨機II之實驗，該磨機I及磨機II係在與磨機1及磨機2相同之圓筒容器之磨機上未設置迴旋葉片13、迴旋防止板18、迴旋防止管22、篩網19等之裝置。在表1中亦記載該等之規格。於方式一之磨機1a至磨機I之處理實驗中，供給至圓筒容器內的流體為水，供給至方式二之磨機2a至磨機II的流體係水與黏度為550mPa‧s之高黏度液體。流量為8升/小時。

首先，於磨機1a之裝置構成中，調查迴旋葉片13之外周徑與離心珠粒分離裝置11對漿液進行迴旋之構件的外周徑比率對珠粒洩漏的影響。迴旋葉片13設置有6個，且長度為12mm，高度為5mm。再者，於本發明人等的事前實驗中，由於迴旋葉片13之後退角最佳為10~45度，因此於本實驗中將後退角設定為30度。此外，實施對求出在磨機1a之裝置構成中適當迴旋葉片13之外周徑的實驗。於磨機1a之裝置構成中，使漿液迴旋構件之外周徑，係被定義為，平行並接近於保持迴旋葉片13的板等之旋轉方向的面(大致為30度以內之角度)以外之構件的最外周部之直徑。圖8為使用於本實驗之離心珠粒分離裝置11的構造圖，於該裝置中，使漿液迴旋的構件為珠粒分離板33。於該情形之例子中，可將珠粒分離板33之外周徑作為外周徑比之分母。相對於珠粒分離板33之外周徑44mm，使迴旋葉片13之外周徑在32~65mm(外周徑比：0.73~ 1.48)之範圍，使用0.3mm珠粒且將水以7升/小時之流量而實施實驗。再者，實驗條件係珠粒分離板33之外周速為4~12m/秒之範圍。

如表2之實驗結果所示，於外周徑比為0.75之情形下，珠粒在8m/秒以下之珠粒分離板33之外周速會微量洩漏，此外，於6m/秒以下，有相當量(1g/分以上)之珠粒洩漏。另一方面，於36mm之外周徑之情形(外周徑比：0.82)下，僅在4m/秒有微量之珠粒洩漏，已出現有改善。此外，於40~60mm之外周徑之情形(外周徑比：0.91~1.36)，則未發現珠粒洩漏。另一方面，於65mm之情形(外周徑比：1.36)下，在最高速即12m/秒有微量(1小時運行中，0.1g以下)之珠粒洩漏。外周徑比為0.82以上則具有良好之結果，較佳者為在0.82~1.48之範圍。更佳之範圍則為0.91~1.36。根據該結果，將磨機1a至磨機1g之迴旋葉片13之外周徑設為46或50mm。

於磨機1a至磨機1f及磨機I中，使用直徑0.1mm及0.3mm之珠粒，而確認到有珠粒洩漏狀況。處理條件為，使用常溫之水，且以填充率達到75%之方式將珠粒加入至磨機。以離心珠粒分離裝置11之漿液迴旋構件(珠粒分離板33)之外周速每隔2m/秒變化至4~12m/秒為止，來進行實驗。表3顯示該實驗結果。在利用直徑為0.3mm之珠粒的實驗中， 比較例之磨機I中，於珠粒分離板33之外周速為4m/秒時，發現有珠粒洩漏。

另一方面，於磨機1a至磨機1f之任一者中，無論於何種之條件下皆未發現有珠粒之洩漏。惟，當外周速度為4m/秒時，於磨機1a及磨機1b之處理中，雖然微量之珠粒會混入至漿液貯留槽6中，但是珠粒並未流出至磨機外。於磨機1c至磨機1f中，珠粒未混入至漿液貯留槽6。

在利用直徑為0.1mm之珠粒的實驗中，於珠粒分離板33之外周速為6m/秒以下之處理中，無論哪一種磨機皆發現有珠粒混入至漿液貯留槽6，於比較例之磨機I之實驗中，在6m/秒之情形下，處理開始15分鐘後，珠粒自漿液貯留槽6洩漏至裝置外。另一方面，於磨機1a之實 驗中，於珠粒分離板33之外周速至6m/秒為止，並無珠粒洩漏，於4m/秒之情形下，處理開始30分鐘後，珠粒自漿液貯留槽6朝裝置外少量洩漏。於此時之漿液貯留槽6之內部，如表2所示，蓄積有相當量之珠粒。

如此，於漿液貯留槽6內部具有堆積珠粒的傾向，即使於僅設置迴旋葉片13的磨機1a中，雖然仍具有防止珠粒洩漏的效果，但是稍有侷限性。於磨機1b之處理中，在珠粒分離板33之外周速為6m/秒以上之處理中，未發現有來自漿液貯留槽6之珠粒洩漏，即使於4m/秒之處理中，亦僅自處理開始50分鐘後發現有極少量之洩漏。如此，藉由設置篩網19則可防止珠粒洩漏。惟，於該處理後之漿液貯留槽6中堆積有少量之珠粒。

於磨機1c之實驗中，於珠粒分離板33之外周速為6m/秒以上之處理中，未發現來自漿液貯留槽6之珠粒洩漏，即使於4m/秒之處理中，亦僅自處理開始90分鐘後發現有極少量之洩漏。如此，加上篩網19，且藉由設置迴旋防止板18，則可防止漿液貯留槽6內珠粒之懸浮珠粒洩漏。無論哪一處理後之漿液蓄留槽6中殘留之珠粒量皆為微小量。此可被認為是因為漿液貯留槽6內部漿液之迴旋減少，珠粒之懸浮被抑制所然，因此藉由泵送構件9，珠粒與漿液一起容易被送入至圓筒容器。惟，其出現少量珠粒洩漏之情形，其原因可能是由於未具有篩網下迴旋構件20等，因此珠粒自篩網19與旋轉軸4之間之空間朝上方洩漏。

於磨機1d及磨機1e之實驗中，在珠粒分離板33之外周速為4~12m/秒之全部處理中，未發現有珠粒洩漏。此為篩網下迴旋構件20之離心效果、及泵送構件21之漿液下降流形成之效果。此外，於磨機 1d及磨機1e之處理中，在經磨機1d及磨機1e處理後之漿液貯留槽6中所殘留的珠粒量，係較磨機1a、磨機1b及磨機I之處理更微量，且珠粒堆積量比磨機1c之處理略少。

於磨機1f之實驗中，藉由漿液旋轉管30之效果，具有吸引旋轉軸內流道12中之漿液的效果，漿液朝離心珠粒分離裝置11之流動穩定，不僅相對於比較例之磨機I之處理，並且相對於磨機1a至磨機1e之處理，珠粒之朝漿液貯留槽6之洩漏亦少。

磨機1g之實驗係取代篩網19而設置漿液不通過的隔板之實施例。作為篩網下迴旋構件20，於旋轉軸4設置有圖6所示構造之構件。篩網下迴旋構件20之直徑為44mm，該直徑係珠粒分離裝置之珠粒分離板33之直徑之1.0倍，由於可形成將珠粒朝外方向推出的充分之離心力，因此，即使全部之漿液量通過旋轉軸4與該隔板之間的空間，仍不具有自漿液貯留槽朝上方之珠粒洩漏的情形。於本發明人等之實驗中，當篩網下迴旋構件20之直徑與珠粒分離板33之直徑之比率為0.7以下時，則無法確保充分之離心力，而會產生微小之珠粒洩漏。此外，當此比率為1.4以上時，漿液貯留槽6內部之漿液流動變得過剩，而會產生渦旋，從而有產生引起漿液起泡的問題。

於磨機2a、磨機2b及磨機II中，使用0.5mm之珠粒，利用水與黏度為550mPa‧s之高黏度漿液進行處理實驗。由於磨機2b之迴旋葉片13之直徑為50mm而大於攪拌轉子5之直徑，因此，藉由迴旋葉片13之離心力所產生之漿液吸引效果，藉此可於漿液流道7內部形成充分之下 降流，因而被省略泵送構件9。惟，為了提高漿液流道7之通過阻力，其設置有與泵送構件9相同直徑之圓筒(無槽‧突起)。

表4顯示該等之實驗結果。於比較例之磨機II中，當攪拌轉子5之外周速為8m/秒以上之高速旋轉時，藉由攪拌轉子5所形成之離心力，則引起珠粒被上蓋1按壓的現象。其結果，珠粒進入至漿液流道7，珠粒更進一步進入至漿液貯留槽6。漿液之流動自漿液貯留槽6流向圓筒容器，因此，雖然於處理後之漿液中不具有珠粒混入，但是會引起泵送構件9磨耗的問題。又，在水之處理中，於10m/秒以上、且在高黏度漿液之處理中，於8m/秒以上之攪拌轉子5之外周速之情形，其漿液貯留槽6內之渦旋變大，空氣進入至磨機內，漿液有發泡的問題。

於磨機2a中被設置有圓盤24及迴旋葉片13，該圓盤24及迴旋葉片13係用以使磨機上部之漿液迴旋的構件，由於藉由使上蓋1附近之漿液旋轉，不使珠粒接近至漿液流道7，因此不會引起泵送構件9磨耗的問題，此外，其不具有珠粒逆流至漿液貯留槽6的情形。然而，其並未解決漿液迴旋之影響，於水之處理中，在10m/秒以上之攪拌轉子5之外周速下，空氣自漿液貯留槽6進入至圓筒容器，上述圓筒容器內之漿液會發泡，致使漿液流動惡化，而成為無法處理。另一方面，於磨機2b中，由於設置有漿液迴旋裝置即迴旋葉片13與圓盤24之組合、及用以防止旋轉之迴旋防止板18與迴旋防止管22，因此在所有之處理中，則無上述圓筒之破損產生亦無發泡現象之產生。

[表4]

如以上所說明，於本發明之珠粒磨機中，即使未設置習知型之珠粒磨機的機械密封，其亦可於無珠粒洩漏之情形下進行漿液處理。

1:上蓋

2:圓筒

3:下蓋

4:旋轉軸

5:攪拌轉子

6:漿液貯留槽

7:漿液流道

8:漿液通過口

9:泵送構件

10:漿液連絡流道

11:離心珠粒分離裝置

12:旋轉軸內流道

13:旋轉葉片

14:軸驅動皮帶輪

15:皮帶

16:馬達側皮帶輪

17:馬達

18:旋轉防止板

19:篩網

20:篩網下旋轉構件

21:泵送構件

Claims (10)

1. 一種珠粒磨機，其沿鉛垂方向設置旋轉軸，且在對珠粒與漿液進行攪拌處理的圓筒容器上方設置漿液貯留槽，於上述圓筒容器之下部設置漿液通過口，且於上述圓筒容器之上蓋與上述漿液貯留槽之間設置漿液可通過的漿液流道，且， 上述旋轉軸係自上述漿液貯留槽之上方，通過上述漿液流道之空間到達至上述圓筒容器內，並且，於上述旋轉軸設有使上述漿液流道內之漿液朝下方流動的構造體；該珠粒磨機之特徵在於： 在上述圓筒容器之最上部被固定於上述旋轉軸的攪拌轉子最上部或被固定於上述旋轉軸的離心珠粒分離裝置上部之任一者的位置上方，設有伴隨著上述旋轉軸之旋轉而賦予漿液迴旋的流動促進構件， 自上述圓筒容器之上述漿液通過口供給漿液，且於上述旋轉軸設有離心珠粒分離裝置及使上述漿液流道內之漿液朝下方流動的構件，並且，於上述旋轉軸之內部設置有中空路徑，該中空路徑係用以使通過上述離心珠粒分離裝置的漿液流出至上述漿液貯留槽中，且為漿液在上述中空路徑內朝上方流動的構造， 上述漿液貯留槽內的漿液的一部分經由上述漿液流道，返回至上述圓筒容器中，藉此形成漿液循環流，成為上述漿液貯留槽內的漿液自上述漿液貯留槽的上部排出至外部的構造， 於上述漿液貯留槽內設有自漿液過濾珠粒的篩網。
2. 如請求項1之珠粒磨機，其中，上述篩網被固定於上述漿液貯留槽，被設置於較上述中空路徑的漿液出口更靠上部，且較上述漿液貯留槽的漿液液面更靠下部， 在上述旋轉軸與上述篩網之間具有間隙。
3. 如請求項2之珠粒磨機，其中，設有使自被設在上述旋轉軸的上述中空路徑之漿液出口排放至上述漿液貯留槽中之漿液朝遠離上述旋轉軸之旋轉中心的方向流動的構件、或使迴旋的構件。
4. 如請求項1之珠粒磨機，其中，設有使上述篩網與上述旋轉軸之間空間的漿液朝下方流動的構件、或/及使上述篩網下方之漿液迴旋的構件。
5. 如請求項2之珠粒磨機，其中，設有使上述篩網與上述旋轉軸之間空間的漿液朝下方流動的構件、或/及使上述篩網下方之漿液迴旋的構件。
6. 如請求項3之珠粒磨機，其中，設有使上述篩網與上述旋轉軸之間空間的漿液朝下方流動的構件、或/及使上述篩網下方之漿液迴旋的構件。
7. 如請求項1至6中任一項之珠粒磨機，其中，於上述漿液貯留槽內之漿液中設有防止漿液之迴旋的構件。
8. 如請求項7之珠粒磨機，其中，被設在上述漿液貯留槽內防止漿液旋轉的構件，係以沿圓周方向將上述漿液貯留槽之內部分割的配置，利用複數個縱向之板所構成。
9. 如請求項7之珠粒磨機，其中，被設在上述漿液貯留槽內部防止漿液旋轉的構件，係利用圍繞上述旋轉軸的構造體、及沿圓周方向將上述漿液貯留槽之內部分割的複數個縱向板之組合所構成。
10. 如請求項1或2之珠粒磨機，其中，賦予漿液迴旋的上述流動促進構件之最外周部的直徑，係上述離心珠粒分離裝置使漿液迴旋之構件的最外周部之0.82倍以上。