粉砕装置、粉砕システム、及び粉砕流体製造システム
【課題】流体に含まれる粉体を充分に粉砕できる粉砕装置、粉砕システム、及び粉砕流体製造システムを提供すること。
【解決手段】粉体及び液体を含む流体を粉砕する粉砕装置２０は、第１臼体３０と、この第１臼体３０に密接して対向配置された第２臼体４０と、を備え、これら第１臼体３０及び第２臼体４０は駆動部８０によって互いに摩擦させられる。流体の混合物が通過する供給孔３３を第１臼体３０に形成し、これら供給孔３３を、第１臼体３０の全体に亘って略均等に配置した。
【解決手段】粉体及び液体を含む流体を粉砕する粉砕装置２０は、第１臼体３０と、この第１臼体３０に密接して対向配置された第２臼体４０と、を備え、これら第１臼体３０及び第２臼体４０は駆動部８０によって互いに摩擦させられる。流体の混合物が通過する供給孔３３を第１臼体３０に形成し、これら供給孔３３を、第１臼体３０の全体に亘って略均等に配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体及び液体を含む流体を粉砕する技術に関し、より詳しくは、粉砕装置、粉砕システム、及び粉砕流体製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化及び高性能化に伴って、電子デバイスの実装密度の向上が望まれている。この要望に対して、例えば表面実装型の積層セラミックコンデンサでは、内部電極の卑金属化や、誘電体層の薄層化及び高積層化等によって小型大容量の製品を安価で実現できるようになり、また、コンデンサ、コイル、フィルタ等の受動素子が基板内に内蔵されたモジュールも実現されている。
【０００３】
電子デバイスは、一般に、フィラ等の粉体が樹脂バインダ溶液に分散されたスラリーを塗工してグリーンシートを成形したり、同様の手順で作成したペースト印刷し、乾燥、脱バインダ、及び焼成を行ったりして製造される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、スラリーやペースト中の粉体は、凝集して塊を形成しやすいことが知られる。スラリーやペースト中の粉体の粒子径や形状は、製造される電子デバイスの特性や信頼性に対して大きな影響を与える。このため、凝集した塊を分散させ、所定の粒子径及び形状を与える粉砕作業が必要となる。
【０００５】
図１１は、従来例に係る粉砕装置５００の概略構成図である。図１２は、粉砕装置５００の稼動状態を示す図である。
【０００６】
従来の粉砕装置５００は、円板状の第１臼体５１０及び第２臼体５２０を備え、これらは互いに密接して対向配置されている。第１臼体５１０の中央には供給孔５１１が形成されており、導入部５５０から導入された液体及び粉体の混合物は、供給孔５１１を通って第１臼体５１０及び第２臼体５２０の空所５３０に流入する。
【０００７】
第１臼体５１０には図示しない駆動源が接続されており、この駆動源が稼動すると、第１臼体５１０はその中央を回転軸として回転運動を行う。すると、空所５３０に流入した混合物は、第１臼体５１０及び第２臼体５２０との間で摩擦され、粉砕される。このようにして、粉体が粉砕されてスラリーが形成され、このスラリーは排出部５４０から外部へと排出される。
【特許文献１】特開平５−１１６１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前述した粉砕装置では、空所に流入する混合物が、供給孔が位置する第１臼体の中央近傍に偏在する。このため、第１臼体の中央近傍では混合物に含まれる粉体が多量に存在し、不充分に粉砕され又は粉砕されなかった粉体が排出されずに蓄積される場合がある。蓄積された粉体は、空所を閉塞したり、空所を広げて第１臼体及び第２臼体を離間させて摩擦による粉砕効率を低減したりする。後者の場合、特に第１臼体の中央近傍以外の部分では、第１臼体及び第２臼体の摩擦の減退が更に著しく、粉砕効率の低減が甚だしいものとなる。
【０００９】
また、不充分に粉砕され又は粉砕されなかった粉体が排出されるスラリー中に混入すると、そのスラリーを使用して製造される電子デバイス等の特性や信頼性の低下につながる。
【００１０】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、流体に含まれる粉体を充分に粉砕できる粉砕装置、粉砕システム、及び粉砕流体製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、混合物が通過する供給孔を、第１臼体の全体に亘って略均等に形成することで、第１臼体及び第２臼体の空所に満遍なく混合物が流入し、粉砕効率を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１２】
（１） 粉体及び液体を含む流体を粉砕する粉砕装置であって、流体が通過する供給孔が形成された第１臼体と、この第１臼体に密接して対向配置された第２臼体と、前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに摩擦させる駆動手段と、を備え、前記供給孔は、前記第１臼体の全体に亘って略均等に位置する粉砕装置。
【００１３】
（１）の発明によれば、粉砕装置は以下のように動作する。
第１臼体に導入された流体は、供給孔を通過して、第１臼体及び第２臼体の間の空所に流入する。駆動手段によって第１臼体及び第２臼体が互いに摩擦すると、空所に流入した流体は粉砕されることになる。
【００１４】
ここで、第１臼体の全体に亘って略均等に供給孔を形成したので、空所に流入する流体の量や圧力も、空所全体に亘って略均等になる。このため、流体の偏在による粉砕効率の低下が抑制されるので、粉体を充分に粉砕できる。
【００１５】
（２） （１）記載の粉砕装置において、前記第２臼体は、所定孔径のフィルタを有する粉砕装置。
【００１６】
（２）の発明によれば、第２臼体にフィルタを設けたので、粉砕が充分になされた粉体はフィルタを通過する一方、粉砕が充分になされずに残存する塊状物はフィルタを通過せずに空所に残留する。空所に残留した塊状物は継続して粉砕され、フィルタの孔径を下回ると粉体としてフィルタを通過する。このように、フィルタの孔径を基準として、粉砕が充分になされたものと不充分なものとが分離されるので、第２臼体を経た流体の中に粉砕が不充分なものが混入するのを抑制できる。
【００１７】
しかも、前述の通り、流入する流体量は空所全体に亘って略均等であるので、フィルタを通過せずに残留する塊状物量も略均等になる。このため、塊状物が偏在することにより、第１臼体及び第２臼体が局地的に離間して粉砕効率が低下するといった現象は抑制される。従って、（１）の発明と同様に、粉体を充分に粉砕できる。
【００１８】
（３） （１）又は（２）記載の粉砕装置において、前記駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、その対向面に対して水平に相対運動させる水平駆動手段を有する粉砕装置。
【００１９】
第１臼体及び第２臼体を摩擦させるためには、これらを相対的に運動させればよく、相対的な運動としては、例えば、回転運動、水平運動が挙げられる。しかし、回転運動では、回転の中心部分に向かうにつれて相対運動速度が小さくなり、回転の外周に向かうにつれて相対運動速度が大きくなる。このため、空所内の場所が異なれば、第１臼体及び第２臼体で生じる摩擦エネルギー、ひいては粉砕効率に差異が生じる。従って、均質に粉砕された流体を得るのが困難である。
【００２０】
そこで、（３）の発明によれば、駆動手段に水平駆動手段を設けたので、第１臼体及び第２臼体がその対抗面に水平に相対運動する。ここでいう「水平運動」とは、運動するすべての部分の運動速度が略一定となる運動であり、具体的には回転運動を実質的に含まない運動である。従って、空所内のいずれの場所においても、第１臼体及び第２臼体で生じる摩擦エネルギー、ひいては粉砕効率が略均一であるため、均質に粉砕された流体を得ることができる。
【００２１】
ここで、対向面に対する水平運動は、その運動のベクトルに、対向面の水平方向に関する成分が存在する限りにおいて、他の方向に関する成分が含まれる運動であってもよい。
【００２２】
（４） （３）記載の粉砕装置において、前記水平駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、相対的に円運動させる円運動駆動手段を有する粉砕装置。
【００２３】
（４）の発明によれば、水平駆動手段に円運動駆動手段を設けたので、第１臼体及び第２臼体は、その対向面に対して水平に相対的に円運動する。その過程で、第１臼体及び第２臼体は全方向に等距離ずつ相対運動するため、空所内の流体が経時的に偏在するといった現象が抑制される。よって、長期間に亘って高い粉砕効率を維持できる。
【００２４】
（５） （１）から（４）いずれか記載の粉砕装置において、
前記供給孔は、前記第２臼体側に向かって拡径する形状である粉砕装置。
【００２５】
（５）の発明によれば、供給孔を第２臼体側に向かって拡径させたので、供給孔に侵入した粉体又は流体は、供給孔を形成する壁面に沿って空所に流入し、供給孔から拡散して放出される。従って、粉体又は流体が空所の広範囲に亘って流入するため、流体の偏在による粉砕効率の低下がより抑制され、粉体をより充分に粉砕できる。
【００２６】
（６） （１）から（５）いずれか記載の粉砕装置において、前記第１臼体及び前記第２臼体の少なくとも一方を超音波振動させる振動手段を更に備える粉砕装置。
【００２７】
（６）の発明によれば、振動手段を更に設けたので、第１臼体及び／又は第２臼体が超音波振動し、この振動が空所内の流体へと伝導する。これにより、空所内の流体に残存する塊状物の破砕が促進されるので、粉体を迅速且つ充分に粉砕できる。
【００２８】
（７） （１）から（６）いずれか記載の粉砕装置において、前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに接近するように付勢する付勢手段を更に備える粉砕装置。
【００２９】
空所に流入した流体は、第２臼体を通過するまでの間、第１臼体及び第２臼体を互いに離間するように作用する。このため、第１臼体及び第２臼体が離間し、結果的に粉砕効率が低下する場合がある。
そこで（７）の発明によれば、付勢手段を設けたので、第１臼体及び第２臼体が互いに接近するように付勢される。これにより、第１臼体及び第２臼体が離間するのが抑制されるので、粉砕効率の低下を抑制できる。
【００３０】
（８） 複数の（１）から（７）いずれか記載の粉砕装置を備える粉砕システムであって、前記粉砕装置は、前記第２臼体同士が対向するように配置され、前記粉砕システムは、前記第２臼体同士の間の流路に設けられ、外部に連通する排出部を更に備える粉砕システム。
【００３１】
（８）の発明によれば、複数の粉砕装置で粉砕された流体は、それぞれの第２臼体を経て、第２臼体同士で画成される流路へと導出される。その後、流体は、流路に設けた排出部から外部へと排出される。このように、複数の粉砕装置で流路を共有するため、構成を簡素化できる。
【００３２】
（９） 液体及び粉体を撹拌し混合する撹拌混合装置と、請求項１から６いずれか記載の粉砕装置と、を備える粉砕流体製造システムであって、前記撹拌混合装置は、内部に流路を有するケーシングと、このケーシング内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備え、前記ケーシングから排出される流体を、前記第１臼体の前記第２臼体の反対側に供給する粉砕流体製造システム。
【００３３】
（９）の発明によれば、撹拌羽根の振動に伴ってケーシング内部に強力な渦流が発生するため、液体及び粉体が高度に撹拌され混合される。このため、ケーシングから排出され第１臼体に供給される流体は、予め高度に撹拌され、塊状物が低減されている。よって、粉体をより迅速且つ充分に粉砕できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、第１臼体の全体に亘って略均等に供給孔を形成したので、空所に流入する流体の量や圧力も、空所全体に亘って略均等になる。このため、流体の偏在による粉砕効率の低下が抑制されるので、粉体を充分に粉砕できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る粉砕装置２０の全体斜視図である。図２は、図１の透視側面図である。
【００３７】
〔粉砕装置〕
流体を粉砕する粉砕装置２０は匡体２１を備え、この匡体２１内には第１臼体３０及び第２臼体４０が格納されている。これら第１臼体３０及び第２臼体４０は、僅かな空所５５を隔て、互いに密接して対向配置されている。また、第１臼体３０又は第２臼体４０の少なくとも一方、本実施形態では第１臼体３０が駆動手段としての駆動部８０に接続されており、この駆動部８０によって第２臼体４０と摩擦させられる。
【００３８】
［匡体］
匡体２１は、底部を有する筒状の匡体本体２３を備え、この匡体本体２３の上端には所定幅のドーナツ状の伸縮部２７が内接するように設けられている。この伸縮部２７の内周面は、後述する冠部２５に連結される。
【００３９】
冠部２５には後述の導入路６７が設けられており、この導入路６７から導入領域５３に導入された流体としての混合物は、第１臼体３０、第２臼体４０を経て、スラリーとなって導出領域５７に導出される。匡体本体２３の側面には、第２臼体４０の下方に設けられた排出部７５が設けられており、導出領域５７に導出されたスラリーは排出部７５から外部へと排出される。
【００４０】
［第１臼体］
第１臼体３０は、円板状の第１臼体本体３１を備え、この第１臼体本体３１の一方の面には、逆漏斗状の冠部２５がその広口を向けて被せられている。冠部２５の狭口には導入路６７が接続されており、この導入路６７から粉体及び液体の混合物が導入領域５３に導入される。冠部２５の外表面には後述する連結部８７が固着され、この連結部８７を介して駆動源である回転モータ８１に間接的に接続されている。これにより、詳細は後述するが、回転モータ８１が駆動すると、第１臼体３０が運動することになる。
【００４１】
なお、導入領域５３とは、冠部２５及び第１臼体本体３１によって画成される内部空間を指す。混合物としては、例えば電子デバイス用のフィラが挙げられる。
【００４２】
第１臼体本体３１には複数の供給孔３３が形成されている。これら供給孔３３を介して導入領域５３及び空所５５が連通されるため、導入領域５３に導入された混合物は空所５５へと流入する。ここで、供給孔３３が第１臼体本体３１の全体に亘って略均等の間隔で形成されているため、混合物も空所５５の全体に亘って略均等に流入することになる。
【００４３】
供給孔３３は、第２臼体４０側に向かって拡径する形状である。これにより、供給孔３３に侵入した混合物は、供給孔３３を形成する壁面３４に沿って空所５５に流入し、供給孔３３から拡散して放出される。なお、本実施形態では、供給孔３３の一部がテーパ状の形状としたが、これに特に限定されない。
【００４４】
供給孔３３の孔径や個数は、粉砕するべき流体の量、特性、第２臼体４０の透過性等に応じて適宜設定されてよい。また、本実施形態では、すべての供給孔３３が互いに略等しい形状、孔径としたが、これに特に限定されない。
【００４５】
駆動部８０によって駆動される第１臼体３０は、第１臼体３０及び第２臼体４０の対向面に対して水平に、換言すれば第１臼体３０及び第２臼体４０の面のうち互いに向かい合う側の面に沿って、運動する。即ち、本実施形態における駆動部８０は水平駆動手段を構成する。第１臼体本体３１は、匡体本体２３との間に、第１臼体３０が水平運動するための運動領域５４を隔てて配置されているため、水平運動時に第１臼体本体３１が匡体本体２３に接触することはない。
【００４６】
［第２臼体］
第２臼体４０は、所定孔径の円板状のフィルタ４１を備え、このフィルタ４１は、外周を囲む枠体４２を介して匡体本体２３の内壁に固着されている。このため、導出領域５７に導出されるスラリーは、すべてフィルタ４１を浸透したものになるので、スラリー中の塊状の粉体量が低減される。枠体４２の一部は外方向へと突出して伝導部９１を形成する。この伝導部９１は、匡体本体２３を貫通して後述する超音波振動子９２の設置位置へと延出する。
【００４７】
フィルタ４１の広さは、後述の運動時に第１臼体本体３１と対向する全範囲よりも広いことが好ましい。また、フィルタ４１の孔径は、スラリー中に含まれる粉体の所望の粒子径よりも大きく設定されている。ただし、フィルタ４１の孔径は、大きすぎると塊状の粉体も多量に透過することに留意して設定されることが好ましい。
【００４８】
フィルタ４１の厚みが小さすぎると、フィルタ４１が強度不充分のために空所５５内の混合物に押し下げられ、第１臼体３０との隙間が開く。これにより、粉砕効率が低減する。一方で、フィルタ４１の厚みが大きすぎると、スラリーがフィルタ４１を通過するのに要する時間が過剰に長くなり、スラリーの製造効率が低下する。
【００４９】
［撹拌混合装置］
図３は、撹拌混合装置６０の概略構成図である。この図３に示されるように、撹拌混合装置６０は、内部に流路を有する装置ケーシング６１を有し、この装置ケーシング６１の内部には撹拌体６３が配置されている。この撹拌体６３の振動軸６３１は振動源６２に接続されるとともに、振動軸６３１の周囲には撹拌羽根としての螺旋羽根６３２が設けられている。これにより、撹拌体６３が装置ケーシング６１内で上下動し、粉体や流体を撹拌混合できる。
【００５０】
また、装置ケーシング６１には、仕切り板６５が設けられており、この仕切り板６５で装置ケーシング６１の内部空間が仕切られて複数の撹拌室６４ａ〜６４ｄが形成されている。なお、仕切り板６５の中央には開口が形成され、この開口に振動軸６３１が挿通されている。
【００５１】
振動源６２を駆動すると、振動軸６３１を介して螺旋羽根６３２が上下振動する。これによって、装置ケーシング６１へと導入された原料には、各撹拌室６４ａ〜６４ｄ内で強力な渦流が発生する。この渦流によって原料が混合される。
【００５２】
一方、装置ケーシング６１の上端側には、ろ過フィルタ６６が設けられている。装置ケーシング６１内部の流路を通って撹拌室６４ｄに移動した撹拌混合物は、ろ過フィルタ６６でろ過され、未溶解物又は未溶融物が除去される。また、ろ過フィルタ６６の下流には導入路６７が設けられており、ろ過フィルタ６６でろ過された混合物が導入路６７へと流入し、やがて導入領域５３へと導入される。導入路６７の途中にはポンプ６７１が設けられ、このポンプ６７１が混合物を導入領域５３へと圧送するため、導入領域５３からの混合物の逆流を予防できる。
【００５３】
このような撹拌混合装置６０は、粉砕装置２０と組み合わせて、本発明に係る粉砕流体製造システムを構成する。
【００５４】
［付勢部］
粉砕装置２０は、匡体本体２３の底部及び第２臼体４０を連結する付勢手段としての付勢部７０を更に備える。付勢部７０は第２臼体４０を第１臼体３０側へと押し上げるため、第１臼体３０及び第２臼体４０が互いに接近するように付勢される。
【００５５】
付勢部７０は、本実施形態ではバネ部材で伸縮可能に構成したが、これに限られず、伸縮不能な固定物であってもよい。また、付勢部７０は、第１臼体３０が運動する範囲、方向等に応じて、混合物によって第２臼体４０が押し下げられやすい位置に設けられることが好ましい。この点、第１臼体３０及び第２臼体４０が相対的に円運動する場合には、空所５５のすべての地点において略均等に摩擦が生じるため、付勢部７０は匡体本体２３の底部及び第２臼体４０の全面に亘って略均等に配置すればよい。
【００５６】
［駆動部］
駆動部８０は、第１臼体３０及び第２臼体４０を相対的に運動させる。本実施形態では、駆動部８０は回転モータ８１を備え、その駆動力によって、回転モータ８１に接続された回転軸８３は軸方向に回転する。回転軸８３の周囲には偏心カム８４が固着されている。
【００５７】
一方、冠部２５に設けられた連結部８７は、第１臼体本体３１及びフィルタ４１の対向面に対して水平に延び、その先端近傍にドーナツ状の支持枠８８を備える。この支持枠８８は連結部８７が延びる方向に直交して突出し、連結部８７は支持枠８８の内壁に設けられた軸受８５を介して偏心カム８４を軸支する。これにより、回転モータ８１が稼動すると、支持枠８８及び連結部８７が円運動を行い、連結部８７に連結された冠部２５を介して第１臼体本体３１が対向面に対して円運動することになる。このように、駆動部８０は、水平駆動手段及び円運動駆動手段を構成する。なお、本実施形態では連結部８７が冠部２５に連結される構成としたが、第１臼体本体３１に直接的に連結される構成であってもよい。
【００５８】
ただし、駆動原理は、特に限定されず、例えば磁場の変化で第１臼体３０を移動させる方式であってもよい。この場合、匡体２１の外部に配置される駆動部からの磁場が匡体２１を透過するため、匡体２１を貫通して第１臼体３０に連結させなくとも、第１臼体３０を運動させることができる。これにより、匡体２１の内部の密閉性が向上するため、スラリーへの不純物の混入を抑制できる。
【００５９】
また、第１臼体３０の運動速度は、混合物の組成、スラリー中に含まれる粉体の所望の粒子径、第１臼体３０及び第２臼体４０の材質（発生する摩擦エネルギーが変化する）等に応じて適宜設定されてよい。第１臼体３０の運動速度は、小さすぎると粉砕が不充分となる一方、大きすぎると第１臼体３０及び第２臼体４０の摩擦熱によって粉体が損傷したり、焦げ付いたりするおそれがある。
【００６０】
［振動部］
粉砕装置２０は振動手段としての振動部９０を更に備え、この振動部９０は、伝導部９１に設けられた超音波振動子９２を有する。この超音波振動子９２には発振器９３が電気的に接続され、この発振器９３から高周波数の電流が超音波振動子９２に供給されることで、超音波振動子９２が超音波振動を発生する。そして、超音波振動子９２で発生した超音波振動は、伝導部９１を介して４０へと伝導し、空所５５内の混合物が激しく振動させる。
【００６１】
なお、振動部９０は、本実施形態では、第２臼体４０を振動させるが、第１臼体３０を振動させてもよく、第１臼体３０及び第２臼体４０の双方を振動させてもよい。
【００６２】
［動作］
以上の粉砕装置２０の動作を説明する。まず、液体及び粉体からなる混合物が撹拌混合装置６０から導入領域５３へと導入される。すると、導入領域５３に導入された混合物は、供給孔３３を通過して空所５５へと流入する。空所５５に流入した混合物は第２臼体４０を押し下げようとする。しかし、第２臼体４０が付勢部７０によって第１臼体３０側に付勢されているので、第１臼体３０及び第２臼体４０が離間することは抑制される。
【００６３】
続いて、回転モータ８１が稼動すると、回転軸８３が偏心カム８４を回転させる。偏心カム８４の回転運動は、軸受８５で回転エネルギーが相殺されて、支持枠８８を円運動させる。すると、連結部８７を介して支持枠８８に接続された第１臼体３０が回転運動することになる。なお、第１臼体３０の円運動に伴って、伸縮部２７は、冠部２５に接近される部分は収縮し、冠部２５に離間される部分は伸長する。これにより、第１臼体３０は、空所５５の密閉性が保持されたまま円運動できることになる。
【００６４】
ここで、第１臼体３０の運動態様の詳細について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）〜（Ｅ）は、図１の上方から見たときの粉砕装置２０の稼動状態を順に示す図である。
【００６５】
図４（Ａ）に示されるように、初期段階では、第１臼体３０及び第２臼体４０は同軸上に配置されている。続いて駆動部８０を稼動させると、駆動部８０に接続された第１臼体３０は、第２臼体４０に対して円運動を開始する。図４（Ｂ）〜（Ｄ）のように順次移動した後、図４（Ｅ）のように初期と同じ位置に戻る。以上の動作を繰り返すことで、第１臼体３０及び第２臼体４０が互いに摩擦し、空所５５内の混合物が粉砕される。
【００６６】
この間、発振器９３を稼動させると、超音波振動子９２が超音波振動し、この振動が伝導部９１を介して第２臼体４０に伝導する。すると、空所５５内の第２臼体４０に接触する混合物が激しく振動させられ、混合物に含まれる粉体が破砕される。
【００６７】
このようにして粉砕された混合物は、スラリーとなってフィルタ４１を浸透する。やがて、フィルタ４１を通過したスラリーは、導出領域５７へと導出された後、排出部７５から外部へと排出される。
【００６８】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００６９】
第１臼体３０の全体に亘って略均等に供給孔３３を形成したので、空所５５に流入する混合物の量や圧力も、空所５５全体に亘って略均等になる。このため、混合物の偏在による粉砕効率の低下が抑制されるので、粉体を充分に粉砕できる。
【００７０】
粉砕が充分になされた粉体は第２臼体４０を通過する一方、粉砕が充分になされずに残存する塊状物は第２臼体４０を通過せずに空所５５に残留する。空所５５に残留した塊状物は継続して粉砕され、第２臼体４０を構成するフィルタ４１の孔径を下回ると粉体としてフィルタを通過する。このように、フィルタ４１の孔径を基準として、粉砕が充分になされたものと不充分なものとが分離されるので、第２臼体４０を経たスラリーの中に粉砕が不充分なものが混入するのを抑制できる。
しかも、流入する混合物量は空所５５全体に亘って略均等であるので、フィルタ４１を通過せずに残留する塊状物量も略均等になる。このため、塊状物が偏在することにより、第１臼体３０及び第２臼体４０が局地的に離間して粉砕効率が低下するといった現象は抑制される。従って、粉体を充分に粉砕できる。
【００７１】
第１臼体３０及び第２臼体４０がその対抗面に水平に相対運動するので、空所５５内のいずれの場所においても、第１臼体３０及び第２臼体４０で生じる摩擦エネルギー、ひいては粉砕効率が略均一である。よって、均質に粉砕されたスラリーを得ることができる。
【００７２】
第１臼体３０及び第２臼体４０は、その対向面に対して水平に相対的に円運動するので、その過程で、第１臼体３０及び第２臼体４０は全方向に等距離ずつ相対運動する。これにより、空所５５内の混合物が経時的に偏在するといった現象が抑制されるため、長期間に亘って高い粉砕効率を維持できる。
【００７３】
供給孔３３を第２臼体４０側に向かって拡径させたので、供給孔３３に侵入した混合物は、供給孔３３を形成する壁面３４に沿って空所５５に流入し、供給孔３３から拡散して放出される。従って、混合物が空所５５の広範囲に亘って流入するため、混合物の偏在による粉砕効率の低下がより抑制され、混合物をより充分に粉砕できる。
【００７４】
振動部９０を更に設けたので、第２臼体４０が超音波振動し、この振動が空所５５内の混合物へと伝導する。これにより、空所５５内の混合物に残存する塊状物の破砕が促進されるので、粉体を迅速且つ充分に粉砕できる。
【００７５】
付勢部７０を更に設けたので、第１臼体３０及び第２臼体４０が互いに接近するように付勢される。これにより、第１臼体３０及び第２臼体４０が離間するのが抑制されるので、粉砕効率の低下を抑制できる。
【００７６】
螺旋羽根６３２の振動に伴って装置ケーシング６１内部に強力な渦流が発生するため、液体及び粉体が高度に撹拌され混合される。このため、装置ケーシング６１から排出され第１臼体３０に供給される混合物は、予め高度に撹拌され、塊状物が低減されている。よって、粉体をより迅速且つ充分に粉砕できる。
【００７７】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る粉砕装置２０Ａの全体斜視図である。図６は、図５の透視正面図である。本実施形態は、第２臼体４０が運動する点において、第１実施形態と異なる。
【００７８】
即ち、伝導部９１の先端には連結部８７Ａが更に設けられ、この連結部８７Ａは支持枠８８Ａの内壁に設けられた軸受８５Ａを介して偏心カム８４Ａを軸支する。この偏心カム８４Ａは回転軸８３Ａを囲むように固着され、この回転軸８３Ａは回転モータ８１に接続されている。これにより、回転モータ８１Ａを稼動させると、連結部８７Ａ、伝導部９１を介して第２臼体４０が回転運動することになる。
【００７９】
ここで、枠体４２の周囲には、伸縮部２７Ａが内接するように設けられている。ただし、枠体４２及び伝導部９１は、伸縮部２７Ａを貫通して連結されている。これにより、伝導部９１が回転運動及び超音波振動すると、そのエネルギーが直接的に枠体４２へと伝導され、結果的にフィルタ４１が回転運動及び超音波振動することになる。
【００８０】
なお、本実施形態では、冠部２５が運動する構成ではないので、匡体２１Ａの全体を非弾性部材で形成したが、これに特に限定されない。
【００８１】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る粉砕システム１０の全体斜視図である。図８は、図７の透視正面図である。本実施形態は、粉砕装置２０ａ，２０ｂを設けている点において、第２実施形態と異なる。
【００８３】
粉砕システム１０は、２つの粉砕装置２０ａ，２０ｂを備え、これら粉砕装置２０ａ，２０ｂは、第２臼体４０ａ，４０ｂが導出領域５７を隔てて対向するように配置されている。また、粉砕装置２０ａ，２０ｂの匡体２１Ｂは、底部のない筒状の匡体本体２３Ｂを備え、この匡体本体２３Ｂの両端には、伸縮部２７ａ，２７ｂがそれぞれ設けられている。
【００８４】
伸縮部２７ａ，２７ｂの内周面の各々は、冠部２５ａ，２５ｂに連結される。これら冠部２５ａ，２５ｂの狭口は撹拌混合装置６０に連通され、この撹拌混合装置６０から混合物が導入領域５３ａ，５３ｂに導入される。
【００８５】
また、第２臼体４０ａ，４０ｂは、互いに付勢部７０で連結され、この付勢部７０によってそれぞれ第１臼体３０ａ，３０ｂ側へと付勢されている。
【００８６】
駆動部８０a，８０ｂは、第２臼体４０ａ，４０ｂの各々を第１臼体３０ａ，３０ｂに対して運動させる。ここで、第２臼体４０ａ，４０ｂの運動条件（運動範囲、運動速度、運動経路）は、同一であっても異なっていてもよい。ただし、空所５５ａ，５５ｂから導出領域５７へと導出されるスラリーを互いに均一化できる点で、第２臼体４０ａ，４０ｂの運動条件は同一であることが好ましい。
【００８７】
また、振動部９０a，９０ｂも、第２臼体４０ａ，４０ｂの各々を超音波振動させる。ここで、第２臼体４０ａ，４０ｂの振動は、同期されていても、されていなくてもよい。ただし、空所５５ａ，５５ｂから導出領域５７へと導出されるスラリーを互いに均一化できる点で、第２臼体４０ａ，４０ｂの運動条件は同一であることが好ましい。同様の観点から、撹拌混合装置６０からの導入条件（導入速度、導入圧）も、同一又は異なっていてよいが、同一であることが好ましい。
【００８８】
排出部７５は、空所５５ａ，５５ｂの間の匡体本体２３Ｂの側面に設けられている。これにより、空所５５ａ，５５ｂから導出領域５７へと導出されたスラリーは、導出領域５７で合流した後、排出部７５から外部へと排出される。本実施形態における導出領域５７は流路を構成する。
【００８９】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第２実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
複数の粉砕装置２０ａ，２０ｂで粉砕されたスラリーは、それぞれの第２臼体４０ａ，４０ｂを経て、第２臼体４０ａ，４０ｂ同士で画成される導出領域５７へと導出される。その後、スラリーは、導出領域５７に設けた排出部７５から外部へと排出される。このように、複数の粉砕装置２０ａ，２０ｂで導出領域５７を共有するため、構成を簡素化できる。
【００９０】
＜変形例＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００９１】
例えば、前記実施形態では、第１臼体３０が運動する円運動の向きは時計回りとしたが、これに限られず、反時計周りであってもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。
【００９２】
図９及び図１０は、第１臼体３０及び第２臼体４０の相対運動の変形例を示す図である。図９に示される変形例では、第１臼体３０が、第２臼体４０に対して水平方向（図９における左右方向）に往復運動を行っている。また、図１０に示される変形例では、第１臼体３０が、第２臼体４０に対して時計回りに回転運動を行っている。このような変形例も本発明に包含されるものである。
【００９３】
また、前記実施形態では第１臼体３０を運動させる構成としたが、相対的に運動する限りにおいて、第２臼体４０を運動させる構成、第１臼体３０及び第２臼体４０を運動させる構成であってもよい。第２臼体４０を運動させるためには、連結部８７を例えば匡体本体２３に連結すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る粉砕装置の全体斜視図である。
【図２】図１の透視正面図である。
【図３】前記実施形態に係る粉砕流体製造システムを構成する撹拌混合装置の概略構成図である。
【図４】前記実施形態に係る粉砕装置の使用状態を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る粉砕装置の全体斜視図である。
【図６】図５の透視正面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る粉砕システムの全体斜視図である。
【図８】図７の透視正面図である。
【図９】本発明の粉砕装置を構成する第１臼体及び第２臼体の運動状態の一変形例を示す図である。
【図１０】本発明の粉砕装置を構成する第１臼体及び第２臼体の運動状態の別の変形例を示す図である。
【図１１】従来例に係る粉砕装置の透視図である。
【図１２】図１１の粉砕装置の稼動状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 粉砕システム
２０ 粉砕装置
２１ 匡体
３０ 第１臼体
３３ 供給孔
４０ 第２臼体
５５ 空所
６０ 撹拌混合装置
６１ 装置ケーシング
６２ 振動源
６３ 撹拌体
６３１ 振動軸
６３２ 螺旋羽根
６７ 導入路
７０ 付勢部（付勢手段）
７５ 排出部
８０ 駆動部（駆動手段、水平駆動手段、円運動駆動手段）
９０ 振動部（振動手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体及び液体を含む流体を粉砕する技術に関し、より詳しくは、粉砕装置、粉砕システム、及び粉砕流体製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化及び高性能化に伴って、電子デバイスの実装密度の向上が望まれている。この要望に対して、例えば表面実装型の積層セラミックコンデンサでは、内部電極の卑金属化や、誘電体層の薄層化及び高積層化等によって小型大容量の製品を安価で実現できるようになり、また、コンデンサ、コイル、フィルタ等の受動素子が基板内に内蔵されたモジュールも実現されている。
【０００３】
電子デバイスは、一般に、フィラ等の粉体が樹脂バインダ溶液に分散されたスラリーを塗工してグリーンシートを成形したり、同様の手順で作成したペースト印刷し、乾燥、脱バインダ、及び焼成を行ったりして製造される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、スラリーやペースト中の粉体は、凝集して塊を形成しやすいことが知られる。スラリーやペースト中の粉体の粒子径や形状は、製造される電子デバイスの特性や信頼性に対して大きな影響を与える。このため、凝集した塊を分散させ、所定の粒子径及び形状を与える粉砕作業が必要となる。
【０００５】
図１１は、従来例に係る粉砕装置５００の概略構成図である。図１２は、粉砕装置５００の稼動状態を示す図である。
【０００６】
従来の粉砕装置５００は、円板状の第１臼体５１０及び第２臼体５２０を備え、これらは互いに密接して対向配置されている。第１臼体５１０の中央には供給孔５１１が形成されており、導入部５５０から導入された液体及び粉体の混合物は、供給孔５１１を通って第１臼体５１０及び第２臼体５２０の空所５３０に流入する。
【０００７】
第１臼体５１０には図示しない駆動源が接続されており、この駆動源が稼動すると、第１臼体５１０はその中央を回転軸として回転運動を行う。すると、空所５３０に流入した混合物は、第１臼体５１０及び第２臼体５２０との間で摩擦され、粉砕される。このようにして、粉体が粉砕されてスラリーが形成され、このスラリーは排出部５４０から外部へと排出される。
【特許文献１】特開平５−１１６１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前述した粉砕装置では、空所に流入する混合物が、供給孔が位置する第１臼体の中央近傍に偏在する。このため、第１臼体の中央近傍では混合物に含まれる粉体が多量に存在し、不充分に粉砕され又は粉砕されなかった粉体が排出されずに蓄積される場合がある。蓄積された粉体は、空所を閉塞したり、空所を広げて第１臼体及び第２臼体を離間させて摩擦による粉砕効率を低減したりする。後者の場合、特に第１臼体の中央近傍以外の部分では、第１臼体及び第２臼体の摩擦の減退が更に著しく、粉砕効率の低減が甚だしいものとなる。
【０００９】
また、不充分に粉砕され又は粉砕されなかった粉体が排出されるスラリー中に混入すると、そのスラリーを使用して製造される電子デバイス等の特性や信頼性の低下につながる。
【００１０】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、流体に含まれる粉体を充分に粉砕できる粉砕装置、粉砕システム、及び粉砕流体製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、混合物が通過する供給孔を、第１臼体の全体に亘って略均等に形成することで、第１臼体及び第２臼体の空所に満遍なく混合物が流入し、粉砕効率を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１２】
（１） 粉体及び液体を含む流体を粉砕する粉砕装置であって、流体が通過する供給孔が形成された第１臼体と、この第１臼体に密接して対向配置された第２臼体と、前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに摩擦させる駆動手段と、を備え、前記供給孔は、前記第１臼体の全体に亘って略均等に位置する粉砕装置。
【００１３】
（１）の発明によれば、粉砕装置は以下のように動作する。
第１臼体に導入された流体は、供給孔を通過して、第１臼体及び第２臼体の間の空所に流入する。駆動手段によって第１臼体及び第２臼体が互いに摩擦すると、空所に流入した流体は粉砕されることになる。
【００１４】
ここで、第１臼体の全体に亘って略均等に供給孔を形成したので、空所に流入する流体の量や圧力も、空所全体に亘って略均等になる。このため、流体の偏在による粉砕効率の低下が抑制されるので、粉体を充分に粉砕できる。
【００１５】
（２） （１）記載の粉砕装置において、前記第２臼体は、所定孔径のフィルタを有する粉砕装置。
【００１６】
（２）の発明によれば、第２臼体にフィルタを設けたので、粉砕が充分になされた粉体はフィルタを通過する一方、粉砕が充分になされずに残存する塊状物はフィルタを通過せずに空所に残留する。空所に残留した塊状物は継続して粉砕され、フィルタの孔径を下回ると粉体としてフィルタを通過する。このように、フィルタの孔径を基準として、粉砕が充分になされたものと不充分なものとが分離されるので、第２臼体を経た流体の中に粉砕が不充分なものが混入するのを抑制できる。
【００１７】
しかも、前述の通り、流入する流体量は空所全体に亘って略均等であるので、フィルタを通過せずに残留する塊状物量も略均等になる。このため、塊状物が偏在することにより、第１臼体及び第２臼体が局地的に離間して粉砕効率が低下するといった現象は抑制される。従って、（１）の発明と同様に、粉体を充分に粉砕できる。
【００１８】
（３） （１）又は（２）記載の粉砕装置において、前記駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、その対向面に対して水平に相対運動させる水平駆動手段を有する粉砕装置。
【００１９】
第１臼体及び第２臼体を摩擦させるためには、これらを相対的に運動させればよく、相対的な運動としては、例えば、回転運動、水平運動が挙げられる。しかし、回転運動では、回転の中心部分に向かうにつれて相対運動速度が小さくなり、回転の外周に向かうにつれて相対運動速度が大きくなる。このため、空所内の場所が異なれば、第１臼体及び第２臼体で生じる摩擦エネルギー、ひいては粉砕効率に差異が生じる。従って、均質に粉砕された流体を得るのが困難である。
【００２０】
そこで、（３）の発明によれば、駆動手段に水平駆動手段を設けたので、第１臼体及び第２臼体がその対抗面に水平に相対運動する。ここでいう「水平運動」とは、運動するすべての部分の運動速度が略一定となる運動であり、具体的には回転運動を実質的に含まない運動である。従って、空所内のいずれの場所においても、第１臼体及び第２臼体で生じる摩擦エネルギー、ひいては粉砕効率が略均一であるため、均質に粉砕された流体を得ることができる。
【００２１】
ここで、対向面に対する水平運動は、その運動のベクトルに、対向面の水平方向に関する成分が存在する限りにおいて、他の方向に関する成分が含まれる運動であってもよい。
【００２２】
（４） （３）記載の粉砕装置において、前記水平駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、相対的に円運動させる円運動駆動手段を有する粉砕装置。
【００２３】
（４）の発明によれば、水平駆動手段に円運動駆動手段を設けたので、第１臼体及び第２臼体は、その対向面に対して水平に相対的に円運動する。その過程で、第１臼体及び第２臼体は全方向に等距離ずつ相対運動するため、空所内の流体が経時的に偏在するといった現象が抑制される。よって、長期間に亘って高い粉砕効率を維持できる。
【００２４】
（５） （１）から（４）いずれか記載の粉砕装置において、
前記供給孔は、前記第２臼体側に向かって拡径する形状である粉砕装置。
【００２５】
（５）の発明によれば、供給孔を第２臼体側に向かって拡径させたので、供給孔に侵入した粉体又は流体は、供給孔を形成する壁面に沿って空所に流入し、供給孔から拡散して放出される。従って、粉体又は流体が空所の広範囲に亘って流入するため、流体の偏在による粉砕効率の低下がより抑制され、粉体をより充分に粉砕できる。
【００２６】
（６） （１）から（５）いずれか記載の粉砕装置において、前記第１臼体及び前記第２臼体の少なくとも一方を超音波振動させる振動手段を更に備える粉砕装置。
【００２７】
（６）の発明によれば、振動手段を更に設けたので、第１臼体及び／又は第２臼体が超音波振動し、この振動が空所内の流体へと伝導する。これにより、空所内の流体に残存する塊状物の破砕が促進されるので、粉体を迅速且つ充分に粉砕できる。
【００２８】
（７） （１）から（６）いずれか記載の粉砕装置において、前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに接近するように付勢する付勢手段を更に備える粉砕装置。
【００２９】
空所に流入した流体は、第２臼体を通過するまでの間、第１臼体及び第２臼体を互いに離間するように作用する。このため、第１臼体及び第２臼体が離間し、結果的に粉砕効率が低下する場合がある。
そこで（７）の発明によれば、付勢手段を設けたので、第１臼体及び第２臼体が互いに接近するように付勢される。これにより、第１臼体及び第２臼体が離間するのが抑制されるので、粉砕効率の低下を抑制できる。
【００３０】
（８） 複数の（１）から（７）いずれか記載の粉砕装置を備える粉砕システムであって、前記粉砕装置は、前記第２臼体同士が対向するように配置され、前記粉砕システムは、前記第２臼体同士の間の流路に設けられ、外部に連通する排出部を更に備える粉砕システム。
【００３１】
（８）の発明によれば、複数の粉砕装置で粉砕された流体は、それぞれの第２臼体を経て、第２臼体同士で画成される流路へと導出される。その後、流体は、流路に設けた排出部から外部へと排出される。このように、複数の粉砕装置で流路を共有するため、構成を簡素化できる。
【００３２】
（９） 液体及び粉体を撹拌し混合する撹拌混合装置と、請求項１から６いずれか記載の粉砕装置と、を備える粉砕流体製造システムであって、前記撹拌混合装置は、内部に流路を有するケーシングと、このケーシング内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備え、前記ケーシングから排出される流体を、前記第１臼体の前記第２臼体の反対側に供給する粉砕流体製造システム。
【００３３】
（９）の発明によれば、撹拌羽根の振動に伴ってケーシング内部に強力な渦流が発生するため、液体及び粉体が高度に撹拌され混合される。このため、ケーシングから排出され第１臼体に供給される流体は、予め高度に撹拌され、塊状物が低減されている。よって、粉体をより迅速且つ充分に粉砕できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、第１臼体の全体に亘って略均等に供給孔を形成したので、空所に流入する流体の量や圧力も、空所全体に亘って略均等になる。このため、流体の偏在による粉砕効率の低下が抑制されるので、粉体を充分に粉砕できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る粉砕装置２０の全体斜視図である。図２は、図１の透視側面図である。
【００３７】
〔粉砕装置〕
流体を粉砕する粉砕装置２０は匡体２１を備え、この匡体２１内には第１臼体３０及び第２臼体４０が格納されている。これら第１臼体３０及び第２臼体４０は、僅かな空所５５を隔て、互いに密接して対向配置されている。また、第１臼体３０又は第２臼体４０の少なくとも一方、本実施形態では第１臼体３０が駆動手段としての駆動部８０に接続されており、この駆動部８０によって第２臼体４０と摩擦させられる。
【００３８】
［匡体］
匡体２１は、底部を有する筒状の匡体本体２３を備え、この匡体本体２３の上端には所定幅のドーナツ状の伸縮部２７が内接するように設けられている。この伸縮部２７の内周面は、後述する冠部２５に連結される。
【００３９】
冠部２５には後述の導入路６７が設けられており、この導入路６７から導入領域５３に導入された流体としての混合物は、第１臼体３０、第２臼体４０を経て、スラリーとなって導出領域５７に導出される。匡体本体２３の側面には、第２臼体４０の下方に設けられた排出部７５が設けられており、導出領域５７に導出されたスラリーは排出部７５から外部へと排出される。
【００４０】
［第１臼体］
第１臼体３０は、円板状の第１臼体本体３１を備え、この第１臼体本体３１の一方の面には、逆漏斗状の冠部２５がその広口を向けて被せられている。冠部２５の狭口には導入路６７が接続されており、この導入路６７から粉体及び液体の混合物が導入領域５３に導入される。冠部２５の外表面には後述する連結部８７が固着され、この連結部８７を介して駆動源である回転モータ８１に間接的に接続されている。これにより、詳細は後述するが、回転モータ８１が駆動すると、第１臼体３０が運動することになる。
【００４１】
なお、導入領域５３とは、冠部２５及び第１臼体本体３１によって画成される内部空間を指す。混合物としては、例えば電子デバイス用のフィラが挙げられる。
【００４２】
第１臼体本体３１には複数の供給孔３３が形成されている。これら供給孔３３を介して導入領域５３及び空所５５が連通されるため、導入領域５３に導入された混合物は空所５５へと流入する。ここで、供給孔３３が第１臼体本体３１の全体に亘って略均等の間隔で形成されているため、混合物も空所５５の全体に亘って略均等に流入することになる。
【００４３】
供給孔３３は、第２臼体４０側に向かって拡径する形状である。これにより、供給孔３３に侵入した混合物は、供給孔３３を形成する壁面３４に沿って空所５５に流入し、供給孔３３から拡散して放出される。なお、本実施形態では、供給孔３３の一部がテーパ状の形状としたが、これに特に限定されない。
【００４４】
供給孔３３の孔径や個数は、粉砕するべき流体の量、特性、第２臼体４０の透過性等に応じて適宜設定されてよい。また、本実施形態では、すべての供給孔３３が互いに略等しい形状、孔径としたが、これに特に限定されない。
【００４５】
駆動部８０によって駆動される第１臼体３０は、第１臼体３０及び第２臼体４０の対向面に対して水平に、換言すれば第１臼体３０及び第２臼体４０の面のうち互いに向かい合う側の面に沿って、運動する。即ち、本実施形態における駆動部８０は水平駆動手段を構成する。第１臼体本体３１は、匡体本体２３との間に、第１臼体３０が水平運動するための運動領域５４を隔てて配置されているため、水平運動時に第１臼体本体３１が匡体本体２３に接触することはない。
【００４６】
［第２臼体］
第２臼体４０は、所定孔径の円板状のフィルタ４１を備え、このフィルタ４１は、外周を囲む枠体４２を介して匡体本体２３の内壁に固着されている。このため、導出領域５７に導出されるスラリーは、すべてフィルタ４１を浸透したものになるので、スラリー中の塊状の粉体量が低減される。枠体４２の一部は外方向へと突出して伝導部９１を形成する。この伝導部９１は、匡体本体２３を貫通して後述する超音波振動子９２の設置位置へと延出する。
【００４７】
フィルタ４１の広さは、後述の運動時に第１臼体本体３１と対向する全範囲よりも広いことが好ましい。また、フィルタ４１の孔径は、スラリー中に含まれる粉体の所望の粒子径よりも大きく設定されている。ただし、フィルタ４１の孔径は、大きすぎると塊状の粉体も多量に透過することに留意して設定されることが好ましい。
【００４８】
フィルタ４１の厚みが小さすぎると、フィルタ４１が強度不充分のために空所５５内の混合物に押し下げられ、第１臼体３０との隙間が開く。これにより、粉砕効率が低減する。一方で、フィルタ４１の厚みが大きすぎると、スラリーがフィルタ４１を通過するのに要する時間が過剰に長くなり、スラリーの製造効率が低下する。
【００４９】
［撹拌混合装置］
図３は、撹拌混合装置６０の概略構成図である。この図３に示されるように、撹拌混合装置６０は、内部に流路を有する装置ケーシング６１を有し、この装置ケーシング６１の内部には撹拌体６３が配置されている。この撹拌体６３の振動軸６３１は振動源６２に接続されるとともに、振動軸６３１の周囲には撹拌羽根としての螺旋羽根６３２が設けられている。これにより、撹拌体６３が装置ケーシング６１内で上下動し、粉体や流体を撹拌混合できる。
【００５０】
また、装置ケーシング６１には、仕切り板６５が設けられており、この仕切り板６５で装置ケーシング６１の内部空間が仕切られて複数の撹拌室６４ａ〜６４ｄが形成されている。なお、仕切り板６５の中央には開口が形成され、この開口に振動軸６３１が挿通されている。
【００５１】
振動源６２を駆動すると、振動軸６３１を介して螺旋羽根６３２が上下振動する。これによって、装置ケーシング６１へと導入された原料には、各撹拌室６４ａ〜６４ｄ内で強力な渦流が発生する。この渦流によって原料が混合される。
【００５２】
一方、装置ケーシング６１の上端側には、ろ過フィルタ６６が設けられている。装置ケーシング６１内部の流路を通って撹拌室６４ｄに移動した撹拌混合物は、ろ過フィルタ６６でろ過され、未溶解物又は未溶融物が除去される。また、ろ過フィルタ６６の下流には導入路６７が設けられており、ろ過フィルタ６６でろ過された混合物が導入路６７へと流入し、やがて導入領域５３へと導入される。導入路６７の途中にはポンプ６７１が設けられ、このポンプ６７１が混合物を導入領域５３へと圧送するため、導入領域５３からの混合物の逆流を予防できる。
【００５３】
このような撹拌混合装置６０は、粉砕装置２０と組み合わせて、本発明に係る粉砕流体製造システムを構成する。
【００５４】
［付勢部］
粉砕装置２０は、匡体本体２３の底部及び第２臼体４０を連結する付勢手段としての付勢部７０を更に備える。付勢部７０は第２臼体４０を第１臼体３０側へと押し上げるため、第１臼体３０及び第２臼体４０が互いに接近するように付勢される。
【００５５】
付勢部７０は、本実施形態ではバネ部材で伸縮可能に構成したが、これに限られず、伸縮不能な固定物であってもよい。また、付勢部７０は、第１臼体３０が運動する範囲、方向等に応じて、混合物によって第２臼体４０が押し下げられやすい位置に設けられることが好ましい。この点、第１臼体３０及び第２臼体４０が相対的に円運動する場合には、空所５５のすべての地点において略均等に摩擦が生じるため、付勢部７０は匡体本体２３の底部及び第２臼体４０の全面に亘って略均等に配置すればよい。
【００５６】
［駆動部］
駆動部８０は、第１臼体３０及び第２臼体４０を相対的に運動させる。本実施形態では、駆動部８０は回転モータ８１を備え、その駆動力によって、回転モータ８１に接続された回転軸８３は軸方向に回転する。回転軸８３の周囲には偏心カム８４が固着されている。
【００５７】
一方、冠部２５に設けられた連結部８７は、第１臼体本体３１及びフィルタ４１の対向面に対して水平に延び、その先端近傍にドーナツ状の支持枠８８を備える。この支持枠８８は連結部８７が延びる方向に直交して突出し、連結部８７は支持枠８８の内壁に設けられた軸受８５を介して偏心カム８４を軸支する。これにより、回転モータ８１が稼動すると、支持枠８８及び連結部８７が円運動を行い、連結部８７に連結された冠部２５を介して第１臼体本体３１が対向面に対して円運動することになる。このように、駆動部８０は、水平駆動手段及び円運動駆動手段を構成する。なお、本実施形態では連結部８７が冠部２５に連結される構成としたが、第１臼体本体３１に直接的に連結される構成であってもよい。
【００５８】
ただし、駆動原理は、特に限定されず、例えば磁場の変化で第１臼体３０を移動させる方式であってもよい。この場合、匡体２１の外部に配置される駆動部からの磁場が匡体２１を透過するため、匡体２１を貫通して第１臼体３０に連結させなくとも、第１臼体３０を運動させることができる。これにより、匡体２１の内部の密閉性が向上するため、スラリーへの不純物の混入を抑制できる。
【００５９】
また、第１臼体３０の運動速度は、混合物の組成、スラリー中に含まれる粉体の所望の粒子径、第１臼体３０及び第２臼体４０の材質（発生する摩擦エネルギーが変化する）等に応じて適宜設定されてよい。第１臼体３０の運動速度は、小さすぎると粉砕が不充分となる一方、大きすぎると第１臼体３０及び第２臼体４０の摩擦熱によって粉体が損傷したり、焦げ付いたりするおそれがある。
【００６０】
［振動部］
粉砕装置２０は振動手段としての振動部９０を更に備え、この振動部９０は、伝導部９１に設けられた超音波振動子９２を有する。この超音波振動子９２には発振器９３が電気的に接続され、この発振器９３から高周波数の電流が超音波振動子９２に供給されることで、超音波振動子９２が超音波振動を発生する。そして、超音波振動子９２で発生した超音波振動は、伝導部９１を介して４０へと伝導し、空所５５内の混合物が激しく振動させる。
【００６１】
なお、振動部９０は、本実施形態では、第２臼体４０を振動させるが、第１臼体３０を振動させてもよく、第１臼体３０及び第２臼体４０の双方を振動させてもよい。
【００６２】
［動作］
以上の粉砕装置２０の動作を説明する。まず、液体及び粉体からなる混合物が撹拌混合装置６０から導入領域５３へと導入される。すると、導入領域５３に導入された混合物は、供給孔３３を通過して空所５５へと流入する。空所５５に流入した混合物は第２臼体４０を押し下げようとする。しかし、第２臼体４０が付勢部７０によって第１臼体３０側に付勢されているので、第１臼体３０及び第２臼体４０が離間することは抑制される。
【００６３】
続いて、回転モータ８１が稼動すると、回転軸８３が偏心カム８４を回転させる。偏心カム８４の回転運動は、軸受８５で回転エネルギーが相殺されて、支持枠８８を円運動させる。すると、連結部８７を介して支持枠８８に接続された第１臼体３０が回転運動することになる。なお、第１臼体３０の円運動に伴って、伸縮部２７は、冠部２５に接近される部分は収縮し、冠部２５に離間される部分は伸長する。これにより、第１臼体３０は、空所５５の密閉性が保持されたまま円運動できることになる。
【００６４】
ここで、第１臼体３０の運動態様の詳細について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）〜（Ｅ）は、図１の上方から見たときの粉砕装置２０の稼動状態を順に示す図である。
【００６５】
図４（Ａ）に示されるように、初期段階では、第１臼体３０及び第２臼体４０は同軸上に配置されている。続いて駆動部８０を稼動させると、駆動部８０に接続された第１臼体３０は、第２臼体４０に対して円運動を開始する。図４（Ｂ）〜（Ｄ）のように順次移動した後、図４（Ｅ）のように初期と同じ位置に戻る。以上の動作を繰り返すことで、第１臼体３０及び第２臼体４０が互いに摩擦し、空所５５内の混合物が粉砕される。
【００６６】
この間、発振器９３を稼動させると、超音波振動子９２が超音波振動し、この振動が伝導部９１を介して第２臼体４０に伝導する。すると、空所５５内の第２臼体４０に接触する混合物が激しく振動させられ、混合物に含まれる粉体が破砕される。
【００６７】
このようにして粉砕された混合物は、スラリーとなってフィルタ４１を浸透する。やがて、フィルタ４１を通過したスラリーは、導出領域５７へと導出された後、排出部７５から外部へと排出される。
【００６８】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００６９】
第１臼体３０の全体に亘って略均等に供給孔３３を形成したので、空所５５に流入する混合物の量や圧力も、空所５５全体に亘って略均等になる。このため、混合物の偏在による粉砕効率の低下が抑制されるので、粉体を充分に粉砕できる。
【００７０】
粉砕が充分になされた粉体は第２臼体４０を通過する一方、粉砕が充分になされずに残存する塊状物は第２臼体４０を通過せずに空所５５に残留する。空所５５に残留した塊状物は継続して粉砕され、第２臼体４０を構成するフィルタ４１の孔径を下回ると粉体としてフィルタを通過する。このように、フィルタ４１の孔径を基準として、粉砕が充分になされたものと不充分なものとが分離されるので、第２臼体４０を経たスラリーの中に粉砕が不充分なものが混入するのを抑制できる。
しかも、流入する混合物量は空所５５全体に亘って略均等であるので、フィルタ４１を通過せずに残留する塊状物量も略均等になる。このため、塊状物が偏在することにより、第１臼体３０及び第２臼体４０が局地的に離間して粉砕効率が低下するといった現象は抑制される。従って、粉体を充分に粉砕できる。
【００７１】
第１臼体３０及び第２臼体４０がその対抗面に水平に相対運動するので、空所５５内のいずれの場所においても、第１臼体３０及び第２臼体４０で生じる摩擦エネルギー、ひいては粉砕効率が略均一である。よって、均質に粉砕されたスラリーを得ることができる。
【００７２】
第１臼体３０及び第２臼体４０は、その対向面に対して水平に相対的に円運動するので、その過程で、第１臼体３０及び第２臼体４０は全方向に等距離ずつ相対運動する。これにより、空所５５内の混合物が経時的に偏在するといった現象が抑制されるため、長期間に亘って高い粉砕効率を維持できる。
【００７３】
供給孔３３を第２臼体４０側に向かって拡径させたので、供給孔３３に侵入した混合物は、供給孔３３を形成する壁面３４に沿って空所５５に流入し、供給孔３３から拡散して放出される。従って、混合物が空所５５の広範囲に亘って流入するため、混合物の偏在による粉砕効率の低下がより抑制され、混合物をより充分に粉砕できる。
【００７４】
振動部９０を更に設けたので、第２臼体４０が超音波振動し、この振動が空所５５内の混合物へと伝導する。これにより、空所５５内の混合物に残存する塊状物の破砕が促進されるので、粉体を迅速且つ充分に粉砕できる。
【００７５】
付勢部７０を更に設けたので、第１臼体３０及び第２臼体４０が互いに接近するように付勢される。これにより、第１臼体３０及び第２臼体４０が離間するのが抑制されるので、粉砕効率の低下を抑制できる。
【００７６】
螺旋羽根６３２の振動に伴って装置ケーシング６１内部に強力な渦流が発生するため、液体及び粉体が高度に撹拌され混合される。このため、装置ケーシング６１から排出され第１臼体３０に供給される混合物は、予め高度に撹拌され、塊状物が低減されている。よって、粉体をより迅速且つ充分に粉砕できる。
【００７７】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る粉砕装置２０Ａの全体斜視図である。図６は、図５の透視正面図である。本実施形態は、第２臼体４０が運動する点において、第１実施形態と異なる。
【００７８】
即ち、伝導部９１の先端には連結部８７Ａが更に設けられ、この連結部８７Ａは支持枠８８Ａの内壁に設けられた軸受８５Ａを介して偏心カム８４Ａを軸支する。この偏心カム８４Ａは回転軸８３Ａを囲むように固着され、この回転軸８３Ａは回転モータ８１に接続されている。これにより、回転モータ８１Ａを稼動させると、連結部８７Ａ、伝導部９１を介して第２臼体４０が回転運動することになる。
【００７９】
ここで、枠体４２の周囲には、伸縮部２７Ａが内接するように設けられている。ただし、枠体４２及び伝導部９１は、伸縮部２７Ａを貫通して連結されている。これにより、伝導部９１が回転運動及び超音波振動すると、そのエネルギーが直接的に枠体４２へと伝導され、結果的にフィルタ４１が回転運動及び超音波振動することになる。
【００８０】
なお、本実施形態では、冠部２５が運動する構成ではないので、匡体２１Ａの全体を非弾性部材で形成したが、これに特に限定されない。
【００８１】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る粉砕システム１０の全体斜視図である。図８は、図７の透視正面図である。本実施形態は、粉砕装置２０ａ，２０ｂを設けている点において、第２実施形態と異なる。
【００８３】
粉砕システム１０は、２つの粉砕装置２０ａ，２０ｂを備え、これら粉砕装置２０ａ，２０ｂは、第２臼体４０ａ，４０ｂが導出領域５７を隔てて対向するように配置されている。また、粉砕装置２０ａ，２０ｂの匡体２１Ｂは、底部のない筒状の匡体本体２３Ｂを備え、この匡体本体２３Ｂの両端には、伸縮部２７ａ，２７ｂがそれぞれ設けられている。
【００８４】
伸縮部２７ａ，２７ｂの内周面の各々は、冠部２５ａ，２５ｂに連結される。これら冠部２５ａ，２５ｂの狭口は撹拌混合装置６０に連通され、この撹拌混合装置６０から混合物が導入領域５３ａ，５３ｂに導入される。
【００８５】
また、第２臼体４０ａ，４０ｂは、互いに付勢部７０で連結され、この付勢部７０によってそれぞれ第１臼体３０ａ，３０ｂ側へと付勢されている。
【００８６】
駆動部８０a，８０ｂは、第２臼体４０ａ，４０ｂの各々を第１臼体３０ａ，３０ｂに対して運動させる。ここで、第２臼体４０ａ，４０ｂの運動条件（運動範囲、運動速度、運動経路）は、同一であっても異なっていてもよい。ただし、空所５５ａ，５５ｂから導出領域５７へと導出されるスラリーを互いに均一化できる点で、第２臼体４０ａ，４０ｂの運動条件は同一であることが好ましい。
【００８７】
また、振動部９０a，９０ｂも、第２臼体４０ａ，４０ｂの各々を超音波振動させる。ここで、第２臼体４０ａ，４０ｂの振動は、同期されていても、されていなくてもよい。ただし、空所５５ａ，５５ｂから導出領域５７へと導出されるスラリーを互いに均一化できる点で、第２臼体４０ａ，４０ｂの運動条件は同一であることが好ましい。同様の観点から、撹拌混合装置６０からの導入条件（導入速度、導入圧）も、同一又は異なっていてよいが、同一であることが好ましい。
【００８８】
排出部７５は、空所５５ａ，５５ｂの間の匡体本体２３Ｂの側面に設けられている。これにより、空所５５ａ，５５ｂから導出領域５７へと導出されたスラリーは、導出領域５７で合流した後、排出部７５から外部へと排出される。本実施形態における導出領域５７は流路を構成する。
【００８９】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第２実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
複数の粉砕装置２０ａ，２０ｂで粉砕されたスラリーは、それぞれの第２臼体４０ａ，４０ｂを経て、第２臼体４０ａ，４０ｂ同士で画成される導出領域５７へと導出される。その後、スラリーは、導出領域５７に設けた排出部７５から外部へと排出される。このように、複数の粉砕装置２０ａ，２０ｂで導出領域５７を共有するため、構成を簡素化できる。
【００９０】
＜変形例＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００９１】
例えば、前記実施形態では、第１臼体３０が運動する円運動の向きは時計回りとしたが、これに限られず、反時計周りであってもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。
【００９２】
図９及び図１０は、第１臼体３０及び第２臼体４０の相対運動の変形例を示す図である。図９に示される変形例では、第１臼体３０が、第２臼体４０に対して水平方向（図９における左右方向）に往復運動を行っている。また、図１０に示される変形例では、第１臼体３０が、第２臼体４０に対して時計回りに回転運動を行っている。このような変形例も本発明に包含されるものである。
【００９３】
また、前記実施形態では第１臼体３０を運動させる構成としたが、相対的に運動する限りにおいて、第２臼体４０を運動させる構成、第１臼体３０及び第２臼体４０を運動させる構成であってもよい。第２臼体４０を運動させるためには、連結部８７を例えば匡体本体２３に連結すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る粉砕装置の全体斜視図である。
【図２】図１の透視正面図である。
【図３】前記実施形態に係る粉砕流体製造システムを構成する撹拌混合装置の概略構成図である。
【図４】前記実施形態に係る粉砕装置の使用状態を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る粉砕装置の全体斜視図である。
【図６】図５の透視正面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る粉砕システムの全体斜視図である。
【図８】図７の透視正面図である。
【図９】本発明の粉砕装置を構成する第１臼体及び第２臼体の運動状態の一変形例を示す図である。
【図１０】本発明の粉砕装置を構成する第１臼体及び第２臼体の運動状態の別の変形例を示す図である。
【図１１】従来例に係る粉砕装置の透視図である。
【図１２】図１１の粉砕装置の稼動状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 粉砕システム
２０ 粉砕装置
２１ 匡体
３０ 第１臼体
３３ 供給孔
４０ 第２臼体
５５ 空所
６０ 撹拌混合装置
６１ 装置ケーシング
６２ 振動源
６３ 撹拌体
６３１ 振動軸
６３２ 螺旋羽根
６７ 導入路
７０ 付勢部（付勢手段）
７５ 排出部
８０ 駆動部（駆動手段、水平駆動手段、円運動駆動手段）
９０ 振動部（振動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体及び液体を含む流体を粉砕する粉砕装置であって、
流体が通過する供給孔が形成された第１臼体と、この第１臼体に密接して対向配置された第２臼体と、前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに摩擦させる駆動手段と、を備え、
前記供給孔は、前記第１臼体の全体に亘って略均等に位置する粉砕装置。
【請求項２】
請求項１記載の粉砕装置において、
前記第２臼体は、所定孔径のフィルタを有する粉砕装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の粉砕装置において、
前記駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、その対向面に対して水平に相対運動させる水平駆動手段を有する粉砕装置。
【請求項４】
請求項３記載の粉砕装置において、
前記水平駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、相対的に円運動させる円運動駆動手段を有する粉砕装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか記載の粉砕装置において、
前記供給孔は、前記第２臼体側に向かって拡径する形状である粉砕装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか記載の粉砕装置において、
前記第１臼体及び前記第２臼体の少なくとも一方を超音波振動させる振動手段を更に備える粉砕装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれか記載の粉砕装置において、
前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに接近するように付勢する付勢手段を更に備える粉砕装置。
【請求項８】
複数の請求項１から７いずれか記載の粉砕装置を備える粉砕システムであって、
前記粉砕装置は、前記第２臼体同士が対向するように配置され、
前記粉砕システムは、前記第２臼体同士の間の流路に設けられ、外部に連通する排出部を更に備える粉砕システム。
【請求項９】
液体及び粉体を撹拌し混合する撹拌混合装置と、請求項１から７いずれか記載の粉砕装置と、を備える粉砕流体製造システムであって、
前記撹拌混合装置は、内部に流路を有するケーシングと、このケーシング内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備え、前記ケーシングから排出される流体を、前記第１臼体の前記第２臼体の反対側に供給する粉砕流体製造システム。
【請求項１】
粉体及び液体を含む流体を粉砕する粉砕装置であって、
流体が通過する供給孔が形成された第１臼体と、この第１臼体に密接して対向配置された第２臼体と、前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに摩擦させる駆動手段と、を備え、
前記供給孔は、前記第１臼体の全体に亘って略均等に位置する粉砕装置。
【請求項２】
請求項１記載の粉砕装置において、
前記第２臼体は、所定孔径のフィルタを有する粉砕装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の粉砕装置において、
前記駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、その対向面に対して水平に相対運動させる水平駆動手段を有する粉砕装置。
【請求項４】
請求項３記載の粉砕装置において、
前記水平駆動手段は、前記第１臼体及び前記第２臼体を、相対的に円運動させる円運動駆動手段を有する粉砕装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか記載の粉砕装置において、
前記供給孔は、前記第２臼体側に向かって拡径する形状である粉砕装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか記載の粉砕装置において、
前記第１臼体及び前記第２臼体の少なくとも一方を超音波振動させる振動手段を更に備える粉砕装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれか記載の粉砕装置において、
前記第１臼体及び前記第２臼体を互いに接近するように付勢する付勢手段を更に備える粉砕装置。
【請求項８】
複数の請求項１から７いずれか記載の粉砕装置を備える粉砕システムであって、
前記粉砕装置は、前記第２臼体同士が対向するように配置され、
前記粉砕システムは、前記第２臼体同士の間の流路に設けられ、外部に連通する排出部を更に備える粉砕システム。
【請求項９】
液体及び粉体を撹拌し混合する撹拌混合装置と、請求項１から７いずれか記載の粉砕装置と、を備える粉砕流体製造システムであって、
前記撹拌混合装置は、内部に流路を有するケーシングと、このケーシング内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備え、前記ケーシングから排出される流体を、前記第１臼体の前記第２臼体の反対側に供給する粉砕流体製造システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２７２６７８（Ｐ２００８−２７２６７８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２００３８（Ｐ２００７−１２００３８）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２５１２１１）冷化工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２５１２１１）冷化工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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