JP2000000452A

JP2000000452A - 縦型混練装置

Info

Publication number: JP2000000452A
Application number: JP17035798A
Authority: JP
Inventors: Tateo Kobayashi; 健郎小林; Shoei Koseki; 昭英小関; Masaaki Miyata; 雅章宮田; Shinichi Igawa; 慎一井川
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】自重を利用した縦型仕様とする場合の混練効
率の向上を図り、しかも高さも充分に抑えることができ
る縦型混練装置を提供すること。【解決手段】流動性のある被混練材料をその自重を利
用して複数の変形通路１、２内を流下させることにより
混練する縦型混練装置であって、複数の変形通路を有す
る装置本体３０と、その装置本体に連結されて被混練材
料を補助混練するための補助装置３２とを備え、装置本
体の入口側と出口側との間には、各変形通路を流下する
被混練材料に合流と分割を起こさせる合流分割手段が設
けられ、補助装置には、各変形通路から流入する被混練
材料を中央へ集合させる集合手段と、集合した材料を拡
散させる拡散手段とを有する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動性のある被混
練材料を、その自重を利用して断面形状の変化した変形
通路内を通すことによって混練する縦型混練装置に関
し、特に、混練効率の向上並びに装置の小型化等を同時
に図るための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】モルタルやコンクリート、土質材料、そ
の他の混練を必要とする材料は、混練するほど好ましい
性状あるいは良好な性質や物性を示すことが多く、した
がって、そのような被混練材料の場合には、予め十分な
混練作業を必要とする。

【０００３】ところで、従来の混練方法について着目し
てみると、その混練方式によって腕型、カイ型、ロール
型等のミキサー（混練装置）があり、これらは機械的に
行うため、いずれも多量の材料を混練するのに適してい
る。

【０００４】しかし、こうした従来の混練装置では、そ
の混練する材料によっては確かに有効ではあるが、混練
に要するエネルギーや時間の観点から検討した場合、あ
まり効率的でないことが知られている。

【０００５】例えば、赤尾洋二、新藤久和、アンへル・
エルナンの研究報告である「混合システムの合成とその
最適層形成」｛粉体工学会誌Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．１１
（１９８２）｝には、最も早く完全混合状態に到達する
ような供給層（最適層）は、移動混合の基本モデルの折
り重ね操作により得られる層状混合物、すなわち、圧縮
して二分し、半分を上積みするという操作を繰り返して
得られる層状混合物に対応していると記載されている。

【０００６】その点、昔から行われている手法、例え
ば、手打ちうどんや手打ちそばなどのように、練り材料
を圧縮して引き延ばし、それを折り返して積み重ね、さ
らに圧縮して引き延ばすという混練方法はきわめて効率
的であることが理解できる。仮に、その折り返しと圧縮
の工程を３０回行うとしたら、２の３０乗＝１０億回前
後も混練したことに相当する。ここで、もし、圧縮する
前に３層あるいは４層にした状態で圧縮する混練方法を
行うとしたら、上記の例では２の３０乗に対応する数値
が３の３０乗あるいは４の３０乗となり、さらに効率が
よくなることが想定できる。

【０００７】一方、前述のように、腕型、カイ型、ロー
ル型等の従来から多用されているミキサー（混練装置）
の場合、いずれも機械的に可動する部分が多いため、そ
の分、磨耗や損傷も発生しやすい。さらに、装置自体も
比較的高価になる。こうした点は、特に、被混練材料が
例えばモルタルやコンクリ―トなどのように、細骨材や
粗骨材等の粒子を含む場合に顕著である。

【０００８】そこで、本出願人は、こうした問題点を考
慮した技術として、特開平９−２５３４６７号公報に記
載の混練方法及び混練装置の発明を既に提案した。これ
は、流動性のある被混練材料を、断面形状の変化した複
数の変形通路内を通すことによって混練する技術であ
る。

【０００９】即ち、図６に示すように、変形通路１、２
の断面形状を入口から出口に向かって連続的に変化させ
た装置本体３０を用い、各変形通路１、２の入口から被
混練材料を加圧して送り込むことによって、被混練材料
を層状に重ね、その材料に圧縮力と剪断力を作用させ、
その作用力で材料を圧延し、重ね、再度その材料に圧縮
力と剪断力を作用させ、圧延、重ねを繰り返すことによ
り材料を練り混ぜる技術である。

【００１０】ここで用いる装置本体は、変形通路１、２
の方向に直列に接続される複数個のエレメント３１、３
１からなり、各エレメント３１は並べて配置した複数の
変形通路１、２を備え、それら各変形通路１、２の入口
がエレメント３１の一端側に、出口がエレメント３１の
他端側にあり、互いに隣り合う一方のエレメント３１の
出口に対して他方のエレメント３１の入口が交差する形
態で接続されていて、その接続部分で被混練材料の合流
と分割を行う構成としている。この合流と分割は変形通
路間の仕切り３、４により行われる。

【００１１】エレメント３１をｎ個接続することで、被
混練材料は出口においては２ⁿ層となり、上述したよう
な混練効率が得られる。エレメント３１どうしの接続
は、各エレメントの端部に設けたボルト孔ｆ１付のフラ
ンジＦを利用して接続される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような混練技術を
採用した場合、被混練材料自体の断面形状を変化させな
がら、圧縮力と剪断力を作用させて効率的に混練するこ
とができ、また、被混練材料の合流工程と分割工程を繰
り返して混練することによって、混練のための効率化を
大きく図ることができ、しかも、直接的な可動部分をな
くして磨耗や損傷防止も合わせて図ることができるとい
う利点が得られる。

【００１３】本出願の発明者等は、この混練技術のさら
なる向上を図るために鋭意研究した結果、以下の
（１）、（２）の点において、さらに解決すべき課題が
残されていることを見い出した。（１）被混練材料を加圧して送り込む混練方法では、
極めて良好な結果が得られるものの、被混練材料の自重
を利用して混練する考え方、即ち、図７（ａ）に示すよ
うに、装置本体３０を縦に配置し、被混練材料を自重に
より落下させて混練する方法を採用した場合、特に混練
効率の点で問題が生じる。それは、被混練材料としてコ
ンクリート用材料や土質材料等を投入すると、装置本体
３０を通過する際に、投入材料は各エレメント３１の変
形通路１、２を上から下へ連続的に通過していくうち
に、合流と分割を繰り返して練り混ぜられるが、図７
（ｂ）〜（ｅ）に示す通り、＋、−領域部分を通過する
材料は、エレメントの構造上、どうしてもこの部分をス
トレートに抜けてしまう現象が生じる。そのため、図７
（ｆ）に示すように、混練後の材料Ｃは＋、−部分に集
中して二つに山積みされ更に、大径材料は山の裾部分に
転出する現象が発生する傾向にあった。このように自重
利用の縦型配置とする場合には混練効率をさらに向上さ
せ得る余地が残されていた。（２）混練効率や混練度を上げるには、エレメントを
多数接続することで解決できるが、エレメントの接続数
に比例して装置本体の長さ（高さ）が大きくなってしま
うことである。そのため、装置本体の高さを可能な限り
低く抑え、しかも同等以上の混練効率が得られる対策が
必要である。

【００１４】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、自重を利用した縦型仕様とする場合の混練
効率の向上を図り、しかも高さも充分に抑えることがで
きる縦型混練装置を提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、流動性のある被混練材料をその自重を
利用して複数の変形通路内を流下させることにより混練
する縦型混練装置であって、複数の変形通路を有する装
置本体と、その装置本体に連結されて被混練材料を補助
混練するための補助装置とを備え、装置本体の入口側と
出口側との間には、各変形通路を流下する被混練材料に
合流と分割を起こさせる合流分割手段が設けられ、補助
装置には、各変形通路から流入する被混練材料を中央へ
集合させる集合手段と、集合した材料を拡散させる拡散
手段とを有する構成とした。

【００１６】ここで、装置本体は、上下に直列に接続さ
れる複数個のエレメントからなり、各エレメントは複数
の変形通路を有し、それら各変形通路の入口と出口のう
ち、互いに隣り合う一方のエレメントの出口に対して他
方のエレメントの入口が交差する形態で接続されること
によって合流分割手段が構成され、補助装置は、エレメ
ント間または装置本体の出口側の少なくとも一方に接続
されている構成とすることもできる。

【００１７】また、補助装置は筒状の本体部を備え、そ
の本体部の内周側に集合手段が配置され、本体部の中央
部に拡散手段が配置され、かつ、集合手段が流下する被
混練材料の上流側に集合手段が、下流側に拡散手段が位
置している構成とすることもできる。

【００１８】また、集合手段は、本体部の内周面から突
出して下り勾配に傾斜するガイド斜面を有する複数の寄
せ具からなり、拡散手段は、中央部が上流側へ突出した
多角錐状の陣笠部材からなり、その陣笠部材は本体部に
対し支持材を介して本体部の中央に位置決めされている
構成とすることもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付の図１〜図５を参照して説明する。

【００２０】図１（ａ）は、本発明に係る縦型混練装置
の要部を示す正面図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、図１
（ａ）の〜で示す部分の断面図、（ｆ）はに対応
する部分の平面図、図２はエレメントの変形通路を示す
図、図３は縦型混練装置における補助装置を示す縦断面
図、図４は補助装置の平面図である。

【００２１】まず、図１に示す縦型混練装置Ｓの概略構
成について説明すると、この例では、装置本体３０と、
その装置本体３０に連結された補助装置３２とを備え
る。装置本体３０は、２個のエレメント３１、３１を主
体とする。そして補助装置３２は装置本体３０の下部
と、装置本体３０を構成する両エレメント３１、３１間
の両方にそれぞれ連結されている。したがって、ここに
示す例では、２個のエレメント３１、３１と２個の補助
装置３２、３２とによって縦型混練装置の主要部を構成
している。他には特に図示していないが、例えばホッパ
ー等を利用した材料投入手段を含む構成である。なお、
補助装置３２は最下部にのみ連結し、エレメント３１ど
うしを直接連結して装置本体３０を構成する場合もあ
る。

【００２２】各エレメント３１及び補助装置３２の端部
には、図１〜図４に示すように、隣り合うエレメント３
１と補助装置３２とを接続するためのフランジＦが必要
に応じて設けられる。エレメント３１が金属製の場合に
は、溶接により接続することもできるので、このフラン
ジは必ずしも必要ないが、エレメントが樹脂製のように
溶接できない材料からなる場合にはボルト孔ｆ１を有す
るフランジを設けるのが好適である。

【００２３】各エレメント３１は、本実施の形態では並
行配置された複数（２つ）の変形通路１、２を備え、そ
れら各変形通路１、２の入口と出口のうち、互いに隣り
合う―方のエレメント３１の出口に対して他方のエレメ
ント３１の入口が補助装置３２を介して接続される。そ
して、それら出口と入口との接続部分に、被混練材料の
合流と分割を行うための合流分割手段がそれぞれ構成さ
れる。

【００２４】すなわち、図示例においては、２つの変形
通路１、２の入口どうしおよび出口どうしはそれぞれ並
べられ、その端面側から見ると、図２（ａ）、（ｃ）に
示すように入口どうしおよび出口どうしはいずれも全体
として正方形の輪郭に形成され、中央に仕切り３、４を
それぞれ設けたような形状である。しかし、入口側の仕
切り３と出口側の仕切り４とは互いに９０度交差する形
態となるように配慮している。

【００２５】このように互いに直交する形態とするため
には、同じ構成のエレメント３１、３１を用いれば良
い。これにより、互いに隣り合うエレメント３１、３１
どうしが接続された状態では、その接続部において、被
混練材料の合流分割手段が構成されることになる。

【００２６】次に、変形通路１、２の具体的形状につい
て説明すると、各変形通路１、２は、その断面形状が入
口から出口に向かって連続的に変化している。その変化
の態様については、各変形通路１、２とも、その断面形
状が入口から出口まで連続的に変化している。

【００２７】断面形状については、各変形通路１、２の
入口は図２（ａ）に示すように縦長の長方形であり、入
口と出口の中間部分においては図２（ｂ）に示すように
正方形になり、出口においては図２（ｃ）に示すように
横長の長方形になるように形成されている。

【００２８】なお、断面積の大きさについては、各変形
通路１、２の入口、中間、出口とも同じ断面積である
が、入口と出口の間において、あるいは入口から出口に
向かうにしたがって断面積が漸次変化する形態のエレメ
ントを用いても良い。

【００２９】次に、補助装置３２については、図３及び
図４に示すように、平面正方形の筒状本体部３３を備
え、その内部に集合手段３４と拡散手段３５が配置され
ている。集合手段３４は、本体部３３の内周側に配置さ
れ、本体部３３の中央部に拡散手段３５が配置されてい
る。集合手段は流下する被混練材料の上流側に位置し、
下流側に拡散手段３５が位置している。

【００３０】集合手段３４は、本体部３３の内周面から
突出して下り勾配に傾斜するガイド斜面３４ａを有する
複数の寄せ部材からなり、拡散手段３５は、中央部が上
流側へ突出した四角錐状の陣笠部材からなる。そして、
その陣笠部材３５は本体部３３に対し十字状配置の支持
材３６を介して本体部３３の中央に位置決めされてい
る。これにより、本体部３３内を流下する材料は寄せ部
材３４によって中央の陣笠部材３５側へ跳ね返され、さ
らに陣笠部材３５の複数の斜面３５ａによって四方へ跳
ね飛ばされるように配慮している。

【００３１】集合手段である寄せ部材３４は、図４に示
すように本体部３３の内面に沿って水平方向に延びる平
面帯状としてもよく、コーナ部に沿った平面Ｌ字状とし
ても良い。勿論、両方を混在させてもよい。固定方法と
しては、溶接あるいはビス止めなどの通常の方法を用い
ることができる。

【００３２】拡散手段を構成する陣笠部材３５は、軽量
化を図る場合には板材を加工して構成することができる
が、鋳物でも構わない。ただ、大きさについて、図３に
おいて仮想線で示すように小さくする場合もある。この
陣笠部材３５の斜面３５ａの傾斜角度は特別に限定され
ないが、３０度から７０度の範囲が望ましい。３０度以
下では材料が斜面に残存する可能性が高くなり、７０度
以上では拡散効果が小さくなる上に、陣笠部材３５が大
きくなり過ぎてしまうからである。

【００３３】このように構成した縦型混練装置におい
て、装置本体３０の上部から投入された材料は、各エレ
メント３１内をストレートに抜ける部分で、図４中矢印
Ａに示す通り、まず、寄せ部材３４に当たってその斜面
３４ａに沿って中央へ跳ねられ、次に、図中矢印Ｂで示
すように陣笠部材３５に当たってその斜面３５ａにより
四方へ跳ねられて分散される。これにより、混練効率が
向上する。

【００３４】なお、実験結果によれば、図１で示したよ
うに、エレメント３１を２個、補助装置３２を２個、交
互に連結した構成では、エレメント３１を４個接続した
ものと同等以上の練り混ぜ効率が得られた。したがっ
て、同等の練り混ぜ能力を有しつつ、エレメント３１の
使用個数を少なく、しかも高さを低く抑えることができ
る。ちなみに、エレメント３１に比べて補助装置３２の
高さは１／４〜１／５程度で済ますことができるため、
混練装置全体を大幅に低くすることができる。

【００３５】また、排出口より出た混練済み材料Ｃは、
補助装置３２を用いない場合、図７で示したように、
＋、−の領域部分に集中して二つに山積みされ、さらに
大径材料は山の裾の部分に転出する現象が発生していた
が、補助装置３２を用いた場合には、図１に示すよう
に、補助装置３２の作用により、二山が一山に近い形に
成るばかりか、練り混ぜられて従来のような現象が殆ど
無くなる効果がある。なお、図１（ｂ）〜（ｅ）では、
補助装置３２の作用により、図中「＋」及び「−」で示
す部分でも混練されていることを示すものとして、
（ｄ）〜（ｅ）のように「＋、−」が混在している。

【００３６】図５は補助装置の他の実施形態を示す平面
図である。この実施形態では、拡散手段である陣笠部材
３５として、図３に仮想線で示したような小型のものを
用い、さらに、フランジを円形の大径フランジＦＦと
し、通常のボルト孔ｆ１の他に着脱に便利なＵ字状の切
り込み孔ｆ２を設けた構成としたものである。

【００３７】補助装置３２をこのような構成とすること
で、エレメント３１間や最下部のエレメントの下に連結
する作業やメンテナンス時にこれを取り外す作業、など
が極めて容易になる。また、陣笠部材３５を小型にする
ことで、必要な混練機能を確保しながら材料の通りを良
くすることができる。

【００３８】なお、以上の実施形態では、２つの変形通
路を有するエレメントに対応させた補助装置の例を示し
たが、３つ以上の変形通路を有するエレメントに対して
も適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、流動性
のある被混練材料をその自重を利用して複数の変形通路
内を流下させることにより混練する縦型混練装置におい
て、複数の変形通路を有する装置本体と、その装置本体
に連結されて被混練材料を補助混練するための補助装置
とを備え、装置本体の入口側と出口側との間には、各変
形通路を流下する被混練材料に合流と分割を起こさせる
合流分割手段が設けられ、補助装置には、各変形通路か
ら流入する被混練材料を中央へ集合させる集合手段と、
集合した材料を拡散させる拡散手段とを有する構成とし
たので、混練効率の向上を図りつつ、全体の高さを低く
抑えることができる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る縦型混練装置を示すもので、
（ａ）はエレメントと補助装置をそれぞれ２個、合計４
個連結した状態の正面図、（ｂ）〜（ｅ）は図１（ａ）
の〜に対応する部分の断面図、（ｆ）は（ａ）の
に対応する部分の平面図である。

【図２】本発明に係るエレメントの変形通路の形状を示
すもので、（ａ）は入口側の端面図、（ｂ）は中間部分
の断面図、（ｃ）は出口側の端面図である。

【図３】本発明に係る補助装置の縦断面図である。

【図４】本発明に係る補助装置の平面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係る補助装置の平面
図である。

【図６】エレメントを２個接続した状態の装置本体の斜
視図である。

【図７】縦型混練装置とした場合の課題を説明するため
の図で、（ａ）は装置本体の正面図、（ｂ）〜（ｅ）は
（ａ）の〜に対応する断面図、（ｆ）は（ａ）の
に対応する部分の平面図である。

【符号の説明】

１、２変形通路３、４仕切りＳ混連装置Ｆ、ＦＦフランジ３１エレメント３２補助装置３３本体部３４集合手段（寄せ部材）３４ａガイド斜面３５拡散手段（陣笠部材）３５ａ斜面３６支持材Ｃ混練済み材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮田雅章東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者井川慎一東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内Ｆターム(参考） 4G035 AB41 AC01 AC12 AD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動性のある被混練材料をその自重を利
用して複数の変形通路内を流下させることにより混練す
る縦型混練装置であって、前記複数の変形通路を有する
装置本体と、その装置本体に連結されて被混練材料を補
助混練するための補助装置とを備え、前記装置本体の入
口側と出口側との間には、各変形通路を流下する被混練
材料に合流と分割を起こさせる合流分割手段が設けら
れ、前記補助装置には、各変形通路から流入する被混練
材料を中央へ集合させる集合手段と、集合した材料を拡
散させる拡散手段とを有する、縦型混練装置。
【請求項２】前記装置本体は、上下に直列に接続され
る複数個のエレメントからなり、各エレメントは複数の
変形通路を有し、それら各変形通路の入口と出口のう
ち、互いに隣り合う一方のエレメントの出口に対して他
方のエレメントの入口が交差する形態で接続されること
によって前記合流分割手段が構成され、前記補助装置
は、前記エレメント間または装置本体の出口側の少なく
とも一方に接続されていることを特徴とする、請求項１
記載の縦型混練装置。
【請求項３】前記補助装置は筒状の本体部を備え、そ
の本体部の内周側に前記集合手段が配置され、本体部の
中央部に前記拡散手段が配置され、かつ、流下する被混
練材料の上流側に集合手段が、下流側に拡散手段が位置
していることを特徴とする請求項１又は２記載の縦型混
練装置。
【請求項４】前記集合手段は、本体部の内周面から突
出して下り勾配に傾斜するガイド斜面を有する複数の寄
せ具からなり、前記拡散手段は、中央部が前記上流側へ
突出した多角錐状の陣笠部材からなり、その陣笠部材は
本体部に対し支持材を介して本体部の中央に位置決めさ
れていることを特徴とする、請求項３に記載の縦型混練
装置。