本発明に係る微粉砕装置の好適な実施形� ��を図面を用いて説明する。図1は、微粉砕装 置の外観を示す斜視図であり、図2は微粉砕� �置の内部構成を示す断面図である。

 <第1実施形態の構成>
 まず、第1実施形態に係る微粉砕装置Aの構� �について説明する。微粉砕装置Aは、略L字形 の土台1の底部にコロ1aが設けられている。ま た、原料を供給する原料供給装置Bからの原� �が供給されるホッパー2(原料供給口)と、ホ� �パー2から投入された原料を微粉末に粉砕す� ��原料粉砕室3と粉砕された原料を製品として 排出する製品排出口4とを備えている。製品� �出口4から排出された製品は、ブロア21によ� �吸引されて、チューブ5を通ってサイクロン� ��塵装置20により集積される。

 なお、サイクロン装置内の負圧を解消し� ��粉末を集積しやすくするため、正圧用のコ� ��プレッサー又はリングブロアーを接続して� ��よい。このコンプレッサーやリングブロア� ��は、粉砕された微粉末の除熱作用を行うこ� ��ができる。

 図2に示すように、土台1の上に駆動本体� �6が設けられており、その内部にはモータ7が 設置されている。モータ7の回転軸7aは水平な 状態に設定され、この回転軸7aの先端側には3 枚のロータ8が取り付けられている。この3枚� ��ロータ8の配置間隔は調整することができ、 これにより、粉砕原料の特性に適した粉砕や 粒度の調整を行うことができる。ロータ8は� �円筒形状を有する円筒空間S1に収容されてお り、円筒空間S1の内壁面10と、ロータ8の外周� ��との隙間はわずかな大きさになるように設� ��されている。

 図3は、ロータ8の形状を示す平面図であ� �。ロータ8は、中心部に回転軸7aと連結する� �部8aが形成されている。孔部8aには、結合用� ��キー溝が2箇所形成される。また、ロータ8� �、小径の円板の周囲から幅細の刃部8bが放射 状に8箇所突出している。これらの刃部8bは、 円周方向に沿って等ピッチで配置されている 。なお、刃部8bの枚数などについては、適宜� ��定できるものである。

 3枚のロータ8は、その刃部8bが同位相にな るように構成してもよいし、位相をずらしな がら結合してもよい。位相をずらせた方がよ り粒度を細かくすることができる。

 ロータ8と内壁面10の隙間寸法は、あまり� ��すぎると発熱の原因となり、原料そのもの� ��大きい場合にトラブル発生の原因となる。� ��にあまり広すぎると粉砕効率が大幅に低下� ��るという問題があるので、目標とする粒度� ��応じた適切な寸法が設定される。

 この円筒空間S1の下流側に隣接して分級� �間Cが配置され、テーパ空間部S2、第1分級空� ��部S3,第2分級空間部S4の順番に、円筒空間S1� �同芯に配置される。テーパ空間部S2は、下流 側に行くほど内径が小さくなるようなテーパ 状の内壁面11を有している。

 第1分級空間部S3は、円筒空間S1よりも内� �の小さな円筒形を有している。第1分級空間� ��S3の内壁面12と、円筒空間S1の内壁面10とが� �続的につながるようにテーパ空間部S2の内壁 面11のテーパ面が形成される。第2分級空間部 S4は、第1分級空間部S3よりも内径の小さな円� ��形状を有している。この第2分級空間部S4の� ��端部に製品排出口4が設けられており、製品 排出口4の内径は第2分級空間部S4の内径より� �小さくなっている。製品排出口4及び各分級� ��間部S3,S4と同芯になるように配置されてい� �。ただし、製品排出口4は、必ずしも各分級� ��間部S3,S4と同芯に配置しなくてもよい。

 以上のように、分級空間Cは下流側にいく ほど内径が小さくなるように設定されており 、所定の粒度にまで粉砕された製品のみが製 品排出口4から排出可能に構成されている。

 <動作>
 次に、本発明に係る微粉砕装置Aの動作につ いて説明する。図4は、ホッパー2から投入さ� ��た原料が製品排出口4から排出されるまでの 原料の動きを示す図である。製品排出口4に� �続されたブロアにより吸引動作を行うと共� �、ロータ8を高速回転させる。ロータ8の高速 回転に伴い負圧が発生し、モータ7側に引か� �ようとする力と、ブロア21による吸引力とが せめぎ合う形になるが、ブロア21の吸引力の� ��が大きくなるように設定されている。

 これにより、投入された原料は、高速気� ��により原料同士の衝突と原料と内壁面10と� �衝突を繰り返すことで、徐々に粉砕されて� �く。原料は、ロータ8と内壁面10の間の隙間� �及び、ロータ8とロータ8の間を通って下流側 へと流れていく。

 ロータ8の下流側の分級空間Cにおいても� �高速気流により渦流が発生し、この渦流に� �り生じる遠心力により、粉砕が不十分な原� �は、内壁面11,12,13の方向に吹き飛ばされ、十 分に粉砕された原料のみが中央の製品排出口 4から排出される。内壁面12と内壁面13は、段� ��面となっており、粉砕不十分な原料が製品� ��出口4から不用意に排出されていかないよう にしている。これにより、所望の粒度にまで 粉砕された原料のみが製品として取り出され ることになり、均一な微粉末を得ることがで きる。

 <作用・効果>
 本発明の微粉砕装置Aによれば、気流式の粉 砕であるため、温度上昇を極力抑えることが できる。また、金属同士の衝突部がないため 金属粉が混入することがなく、故障が生じに くい構造となっている。

 粒度の調整は、前述のロータ8の間隔設定 のほかに、ロータ8の回転数、ブロア21の吸引 風量の調整などにより行うことができ、きわ めて簡単な作業で粒度の調整を行うことがで きる。また、ロータ8は厚さ数mm程度の薄板円 盤状に形成することができ、ロータ8を軽量� �することができ、これを駆動するための動� �設備も小型化することができる。

 本発明に係る微粉砕装置Aは、原料粉砕室 内の構造が簡単であり、分解清掃などのメン テナンスを容易に行うことができ、装置自体 のコストも抑制することができる。また、装 置全体の大きさもコンパクトであり、広い設 置場所を必要としない。

 本発明においては、気流式の粉砕であり� ��機械的粉砕が困難とされている大豆などの� ��較的油分を多く含んだ原料でも均一に粉砕� ��ることができる。また、投入された原料は� ��瞬時に粉砕されて製品排出口4から排出され るため、風味を損なうなどの原料の変質を起 こしにくいという利点も有している。

 本発明に係る微粉砕装置Aによれば、所望 の粒度の微粉末のみが排出される構造である から、1パスでシングルミクロンサイズ、サ� �ミクロンサイズの粉砕が可能である。

 <実験結果>
 次に、実際に粉砕実験を行なった結果を図5 ~図8に示す。図5はビタミンB2、図6はビタミン C、図7は米粉、図8は茶である。横軸は粉砕後 の粒子径を示し、左側縦軸は相対粒子量(%)、 右側縦軸は各粒子径の包含比率を示す。図5� �図7は手動で原料を投入したため、ピークが2 箇所形成されているが、図6、図8は、原料供� ��装置Bにより自動供給したものである。

 ビタミンB2およびビタミンCは、共に200~300 μmの大きさのものを粉砕した結果である。粉 砕結果において、ビタミンB2は、メディアン� ��が9.263μm、平均径が11.256μmであった。ビタ� �ンCは、メディアン径が10.212μm、平均径が9.17 6μmである。また、ビタミンは熱に弱いが、� �発明の構成によれば温度上昇を抑制するこ� �ができ、所望の粒度まで粉砕することがで� �る。

 図7の米粉において、メディアン径は12.388 μm、平均径は11.579μm、図8の茶においては、� �ディアン径は14.065μm、平均径は11.970μmであ� �た。

 <第2実施形態の構成>
 次に、第2実施形態に係る微粉砕装置Aの構� �を説明する。第1実施形態と同じ機能をする� ��分には同じ図番を付している。第1実施形態 と異なる点を中心に説明する。図9は、第2実� ��形態にかかる微粉砕装置の内部構成を示す� ��面図であり、図10は、その外観の一部を示� �斜視図である。

 第1分級空間部S3の外部には第1接続部15が� ��けられ、第2分級空間部S4の外部には第2接続 部16が設けられる。また、第2分級空間部S4の� ��端部にも先端接続部17が設けられる。第1接� ��部15と先端接続部17の間にパイプ22が接続さ� ��ており、このパイプ22によりバイパス経路P� ��構成される。

 図10に示すように第1・第2接続部15,16は、� ��級空間部S3,S4の外部に接線方向に向けて形� �される。分級空間部S3,S4では、粉砕された原 料が回転しており、その回転方向に対応した 接線方向としている。

 また、分級空間Sの内部であって、先端接 続部17の内側に内部経路Qが取り付けられてい る。内部経路Qの左端部は、バイパス経路Pに� ��続しており、右端部は、開放されて分級空� ��Sにつながっている。

 原料を粉砕すると、所定の粒度にまで粉� ��された微粉と所定の粒度にまで粉砕されて� ��ない粗粉が、分級空間S内に混在する。そこ で、上記のようなバイパス経路Pを設けると� �重量の大きな粗粉は、バイパス経路P側へ移� ��し、内部経路Qを経由して再び分級空間S内� �戻ってくるようにしている。これにより、� �粉が製品排出口4から排出することを防止し� ��確実に粉砕された微粉のみが製品排出口4か ら排出されるようにする。内部経路Qの右端� �は、テーパ空間部S2もしくは第1分級空間部S3 内に臨んでおり、これにより、内部空間Sへ� �して再度の粉砕を可能にしている。

 先端接続部17及び内部経路Qは、内部空間S の軸中心と同芯となるように配置される。こ れにより、戻ってきた粗粉を効率よく再粉砕 して微粉化することができる。また、製品排 出口4は、先端接続部17に隣接した周囲に配置 される。ただし、製品排出口4と、先端接続� �17の配置については、これに限定されるもの ではない。先端接続部17及び内部経路Qは、内 部空間Sの軸中心と同芯に配置しなくてもよ� �。

 第2接続部16には蓋16aが使用されており、� ��9、図10に示す態様では機能していない。バ� ��パス経路Pを構成する場合には、第1接続部15 もしくは第2接続部16のうちのいずれかを選択 して使用することができる。いずれを選択す るかは、原料のグレードに従うものである。 例えば、相対的に比重が軽い原料の場合は、 下流側に位置する第2接続部16を使用し、相対 的に比重が重い原料の場合は、上流側に位置 する第1接続部15を使用する。

 図10に示すように、補助経路23が設けられ 、主経路24と合流点Dにおいて合流している。 主経路24はパイプ22と合わせてバイパス経路P� ��して機能する。補助経路23には、不図示の� �ングブロアーが接続されており、矢印の方� �にエアーを送り込んでいる。例えば、冷却� �アーを送り込むことで温度の調節などを行� �うことができる。なお、補助経路23は必ずし も必要なものではなく、設けなくてもよい。

 この構成によると、粗粉を確実に微粉砕� ��て排出することができ、所望の粒度の製品� ��確実に得ることができる。第1接続部15から� ��イパス経路Pへと排出された粗粉は、負圧の 作用により図示の矢印方向に導かれ、確実に 分級空間S内へと戻される。上記のリングブ� �アーを用いれば、より確実に粗粉を戻すこ� �ができる。

 <実験結果>
 次に、第2実施形態の微粉砕装置により、実 際に粉砕実験を行なった結果を図11、図12に� �す。図11は抹茶、図12は米の粉砕結果である� ��横軸は粉砕後の粒子径(μm)を示し、左側縦� �は頻度(%)、右側縦軸は累積頻度(%)を示す。� �茶の場合、平均粒子径は9.313μm、米の場合、 平均粒子径は22.25μmであり、所望のレベルま� ��微粉砕することができた。

 <汚泥処理>
 本発明に係る微粉砕装置は、以下詳細に説� ��するように、汚泥処理にも応用することが� ��きる。産業廃棄物のうち汚泥と呼ばれるも� ��は、固形物と水分の混合廃棄物である。か� ��る汚泥は、無機質などからなる無機質汚泥� ��生物化学的廃水処理に由来する有機質汚泥� ��ら構成されている。また、人間が生活して� ��く上で出される汚水は、一般家庭排水と企� ��排水に分けられ、種々の方法で処理されて� ��る。その処理過程において出される汚泥の� ��量が処理可能な有機物汚泥である。

 現在、上記汚泥は、脱水処理後埋め立て� ��分などが施されている。しかし、埋立地の� ��き容量は年々減少する一方であり、余剰汚� ��の減容化が要求されている。

 汚泥菌は、その約90%が水分で構成されて� ��り、丈夫な細胞膜で覆われているため、そ� ��破断が困難であるとされている。従って、� ��の表面を乾燥させて、埋め立てたり、炉で� ��却処分をすることが一般的である。

 余剰汚泥の減容化にあたっては、ビーズ� ��ルやディスク式の粉砕による減容化も研究� ��れて来ている。しかしながら、水分を含む� ��泥の粉砕は困難な面が多く、実用化されて� ��ないのが現状である。すなわち、汚泥菌が� ��する細胞膜の性質上、押圧、加圧、打撃、� ��砕による粉砕は困難である。

 本発明による微粉砕装置は、通常のジョ� ��トミルによる気流粉砕技術(粉砕室内に気流 を発生させて、高速渦流により粉砕対象物を ケーシングに衝突させ、あるいは、粉砕物同 士を衝突させ、または回転体に衝突させて粉 砕する技術)という機能のみならず、高速回� �するローターを中心に前後に相反する負圧� �態を作り出して、その高圧気流の中で粉砕� �象物を破断する、という機能も併せ持つも� �である。これにより、本発明による微粉砕� �置により汚泥の粉砕も行うことが可能にな� �た。

 なお、粉砕室内の温度については、およ� ��120℃以上に設定することが好ましい。加熱� ��るための熱源の構成としては、適宜のもの� ��採用することができる。例えば、ホッパー2 の位置から、原料を供給すると共に、所定温 度の熱風を粉砕室内に送り込むような構成を 採用することができる。また、その他のヒー ターを粉砕室内に設けてもよい。

 実際に汚泥を投入して実験してみたとこ� ��、1kgの汚泥が120gにまで減容することができ た。

 <別実施形態>
 本発明に係る微粉砕装置により粉砕される� ��料については、特に限定されるものではな� ��が、緑茶、紅茶、コーヒー豆、大豆、小豆� ��米、海苔などの食品には特に好適である。

 ロータの枚数は、例えば、1枚から10枚ま� ��粉砕粒度や粉砕原料に応じて使い分けをす� ��ことができる。

 本実施形態では、2つの分級空間部が形成 されているが、この設定個数については適宜 決めることができる。この個数に応じてバイ パス経路Pを形成するための接続部の設定個� �も変更することができる。

 本実施形態において、製品排出口4を分級 空間部の円周方向の外部に設けてもよい。