JP2007136302A - 混練装置及び混練方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全体に亘って均一なペースト状の複合材を製造可能な混練装置を提供する。
【解決手段】下端が閉塞された筒状の外筒３と、該外筒３内に設けられる上下端が開口する筒状の内筒７とからなる混練槽２と、該混練槽２の前記内筒７の内側の部分に回転可能に設けられるとともに、前記内筒７の内側の部分に上方から下方に向かう推進力を生じさせる攪拌翼１８とを備え、前記外筒３の内壁面６と前記内筒７の外壁面８との間に、上端が前記内筒７の上端開口部１０に連通し、下端が下端開口部１１に連通する対流路１５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、混練装置及び混練方法に関し、特に、粉体と液体とを混練してペースト状の複合材を製造するのに有効な混練装置及び混練方法に関する。

粉体と液体とを混練してペースト状の複合材を製造するのに使用される混練装置の一例として、下端が閉塞された筒状の混練槽と、混練槽内に回転可能に設けられる複数の攪拌翼とを備えた混練装置が知られている。

このような構成の混練装置を用いてペースト状の複合材を製造する場合、混練槽内に粉体と液体とを所定の配合比で充填し、攪拌翼を高速回転させることにより、粉体と液体とが一緒に攪拌されて混練され、ペースト状の複合材が遠心力の作用によって混練槽の内壁面に押し付けられる。

この場合、質量が大きい物質ほど大きな遠心力が作用するため、より強く混練槽の内壁面に押し付けられる。例えば、セメントと水とを混練してセメントペーストを製造する場合には、密度が大きいセメント粒子が最も外側（混練槽の内壁面）に押し付けられ、セメント粒子より密度が小さい水はその内側に位置することになるので、セメントペーストの単位容積質量は混練槽の中心部から外側に向かって順次大きくなることになる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２９２６２１号公報

ところで、上記のような現象が混練槽の内部に生じると、セメントペーストの均質性が損なわれることになるため、所定の性能のコンクリートが得られなくなるという問題が生じる。また、攪拌翼の回転によって凝集している微粒子の分散を図り、セメントペーストの流動性を向上させる上でも大きな問題となる。

上記のような問題に対処するため、混練槽の内壁面に凹凸をつけたり、混練槽の形状を多角形にして、乱流を起こさせて混練効率の向上を図ったり、攪拌翼をひねってセメントペーストに流れを生じさせ、外周部のセメントペーストを内側に導いたりすることにより、均質なセメントペーストを効率的に製造しようとする試みが行われている。

しかし、このような試みにあっては、何れも混練槽の中を回転し、遠心力が作用するセメントペーストに対するものであるため、根本的な問題の解決には至っていないのが現状である。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、粉体と液体とを混練してペースト状の複合材を製造する場合に、密度の大小によって均質性が損なわれるようなことがなく、全体に亘って均質なペースト状の複合材を製造することができる混練装置及び混練方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、下端が閉塞された筒状の外筒と、該外筒内に設けられる上下端が開口する筒状の内筒とからなる混練槽と、該混練槽の前記内筒の内側の部分に回転可能に設けられるとともに、前記内筒の内側の部分に上方から下方に向かう推進力を生じさせる攪拌翼とを備え、前記外筒の内壁面と前記内筒の外壁面との間に、上端が前記内筒の上端開口部に連通し、下端が下端開口部に連通する対流路を設けたことを特徴とする。

本発明による混練装置によれば、混練槽内に被混練物を充填し、攪拌翼を回転させると、攪拌翼の回転によって被混練物が混練され、内筒の内側の部分を下に向かって流動し、内筒の下端開口部から対流路内に流入し、対流路内を上方に向けて流動して内筒の上端開口部に導かれ、上端開口部から再び内筒内に導かれて攪拌、混練され、このようなことが混練槽内で繰り返されることにより、ペースト状の複合材が製造されることなる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の混練装置であって、前記攪拌翼は、前記内筒の内側の部分に上下方向に複数段に設けられるとともに、複数段のうちの上部に配置される少なくとも１段の攪拌翼は、回転方向に対して所定の角度で対向する傾斜面を有していることを特徴とする。

本発明による混練装置によれば、複数段の攪拌翼のうちの上部に配置される少なくとも１段の攪拌翼は、回転方向に対して所定の角度で対向する傾斜面を有しているので、この傾斜面によって内筒の内側の部分に下方に向かう推進力を生じさせることができ、この推進力によって内筒の内側の被混練物を上方から下方に向けて流動させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の混練装置であって、前記内筒は、上下方向に上半部と下半部の２つに分割され、上半部又は下半部の何れか一方が前記外筒の内側に固定され、何れか他方が前記外筒の内側の部分に上下方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。

本発明による混練装置によれば、内筒の上半部又は下半部の上下方向の位置を調整することにより、上半部と下半部とからなる内筒の全長を調整することができる。また、上半部を取り外すことにより、内筒の内側の清掃を容易に行うことができる。

請求項４に係る発明は、下端が閉塞された筒状の外筒と、該外筒内に設けられる上下端が開口する筒状の内筒とからなる混練槽と、該混練槽の前記内筒の内側の部分に回転可能に設けられるとともに、前記内筒の内側の部分に上方から下方に向かう推進力を生じさせる攪拌翼とを備え、前記外筒の内壁面と前記内筒の外壁面との間に、上端が前記内筒の上端開口部に連通し、下端が下端開口部に連通する対流路を設けた混練装置を用い、前記混練槽内に被混練物を充填し、該被混練物を前記攪拌翼の回転によって攪拌して混練し、前記内筒の内側部分を下方に流動させて前記対流路内に導き、対流路内を流動させて前記内筒の内側部分に再び導くことを繰り返すことにより、ペースト状の複合材を製造することを特徴とする。

本発明による混練方法によれば、混練装置の混練槽内に被混練物を充填し、攪拌翼を回転させると、攪拌翼の回転によって被混練物が攪拌されて混練され、内筒の内側の部分を下方に向かって流動し、内筒の下端開口部から対流路内に流入し、対流路内を上方に向けて流動して内筒の上端開口部に導かれ、上端開口部から再び内筒内に導かれ、内筒の内側の部分で攪拌されて混練され、このようなことが混練槽内で繰り返されることにより、ペースト状の複合材が製造されることになる。

以上、説明したように、本発明の混練装置及び混練方法によれば、混練槽内に充填された被混練物は、内筒の内側の部分で攪拌翼によって攪拌されて混練されるとともに、内筒の内側を流動して内筒の下端開口部から対流路内に流入し、対流路内を流動して上端開口部から内筒の内側に再び流入し、内筒の内側で攪拌されて混練されることが繰り返されることにより、ペースト状の複合材が製造されることになる。従って、被混練物を構成する物質に密度の大小があっても、密度の異なる複数の物質を全体に亘って均等に分散させることができるので、全体に亘って均質なペースト状の複合材を製造することができる。

以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明による混練装置の第１の実施の形態が示されていて、図１は全体を示す縦断面図、図２は図１の平面図、図３は図１の攪拌部材の正面図である。

すなわち、この混練装置１は、被混練物２５である粉体及び液体を一緒に混練して、ペースト状の複合材を製造するのに有効なものであって、内部に被混練物２５が充填される混練槽２と、混練槽２の中心部に回転可能に設けられる攪拌部材１６とを備えている。

混練槽２は、外筒３と、外筒３の内側に設けられる内筒７からなる二重筒構造であって、この二重筒構造の混練槽２の内部に粉体及び液体からなる被混練物２５が所定の配合比で所定量充填される。

外筒３は、下端が閉塞された筒状をなすものであって、閉塞されている下端部は外周側から中心部に向かって下方に傾斜する皿状の底板４に形成され、この底板４の中心部に混練槽２の内外を貫通する排出口５が設けられ、この排出口５を介して混練槽２内で製造されるペースト状の複合材が混練槽２外に排出される。排出口５には、排出口を開閉させるためのバルブ（図示せず）が設けられている。

内筒７は、上下端が開口する筒状をなすものであって、外筒３よりも小径かつ長さが短く形成されている。内筒７は、外筒３の内側に軸線を一致させ、かつ下端と外筒３の底板４との間の所定の間隙１２が形成され、上端と外筒３の上端との間に所定の間隙１３が形成されるように、外筒３の内側に支持部材（図示せず）によって一体に固定されている。

内筒７の上端開口部１０及び下端開口部１１を介して内筒７の内側に被混練物２５が流入し、この下端開口部１１を介して内筒７の内側から被混練物２５が混練槽２の底部に押し出される。

内筒７の外壁面８と外筒３の内壁面６との間には、筒状の空間である対流路１５が設けられ、この対流路１５の上端は、混練槽２の上部の間隙１３を介して内筒７の上端開口部１０に連通し、対流路１５の下端は、混練槽２の底部の間隙１２を介して内筒７の下端開口部１１に連通している。

攪拌部材１６は、混練槽２の内筒７の中心部に軸線を一致させた状態で回転可能に設けられる攪拌軸１７と、攪拌軸１７に一体に設けられる複数の攪拌翼１８と、攪拌軸１７を回転駆動させる駆動源２０とから構成され、駆動源２０の駆動によって攪拌軸１７を回転させることにより、攪拌軸１７と複数の攪拌翼１８とが一体に回転駆動するように構成されている。

攪拌翼１８は、内筒７の全長に亘って所定の間隔ごとに配置されるように、攪拌軸１７の内筒７の内側に位置する部分に複数段（本実施の形態においては７段）に設けられている。各段の攪拌翼１８は、攪拌軸１７を中心として十字形状をなすように設けられるとともに、各段の攪拌翼１８は、図２に示すように、内筒７の内壁面９との間に所定の間隙が形成される長さに設定されている。

複数段の攪拌翼１８のうちの上部の少なくとも１段（本実施の形態では上部の２段）の攪拌翼１８は、攪拌軸１７に傾斜した状態で取り付けられるとともに、残りの数段の攪拌翼１８は攪拌軸１７に水平に取り付けられている。

攪拌軸１７に傾斜した状態で取り付けられる攪拌翼１８は、攪拌軸１７の回転方向に対して所定の角度で対向する傾斜面１９を有し、この傾斜面１９によって内筒７の内側に下方に向かう推進力が付与される。

攪拌翼１８に傾斜面１９を形成するには、平板状の攪拌翼１８を攪拌軸１７に傾斜させた状態で取り付けることによって構成してもよいし、平板状の攪拌翼１８にひねりを加えた状態で攪拌軸１７に取り付けることによって構成してもよい。

そして、上記のように構成した本実施の形態による混練装置１の混練槽２内に被混練物２５（粉体及び液体）を所定の配合比で所定量（内筒７の上端開口部１０が没入する程度の量）充填し、攪拌部材１６の駆動源２０を作動させて攪拌軸１７と一体に攪拌翼１８を回転させると、攪拌翼１８の回転によって内筒７の内側に位置している被混練物２５が攪拌されて混練され、遠心力の作用によって密度の大きい粉体の粒子が内筒７の内壁面９に押し付けられ、その内側にそれよりも密度の小さい水が位置する。

この場合、内筒７の内側の被混練物２５には、上部の数段の傾斜面１９を有する攪拌翼１８の回転によって上方から下方に向かう推進力が付与され、この推進力によって内筒７の内壁面９に押し付けられている被混練物２５が内壁面９を伝わって下方に流動し、内筒７の下端開口部１１から混練槽２の底部の間隙１２内に押し出される。

そして、混練槽２の底部の間隙１２内に押し出された被混練物２５は、上方から連続的に流動してくる被混練物２５によって押圧されて、底部の間隙１２から内筒７と外筒３との間の対流路１５内に流入し、対流路１５内を下方から上方に向けて流動し、対流路１５の上端から混練槽２の上部の間隙１３内に押し出され、上部の間隙１３から内筒７の上端開口部１０に導かれる。

そして、内筒７の上端開口部１０から再び内筒７の内側に流入し、内筒７の内側で攪拌翼１８によって攪拌されて混練され、内筒７の内側を下方に向けて流動し、内筒７の下端開口部１１から混練槽２の底部の間隙１２内に押し出され、底部の間隙１２から対流路１５内に流入し、対流路１５内を上方に向けて流動して、混練槽２の上部の間隙１３内に押し出され、上部の間隙１３から内筒７の上端開口部１０に導かれ、このようなことが混練槽２の内部において繰り返されることにより、被混練物２５が混練されてペースト状の複合材が製造されることになる。

上記のように構成した本実施の形態による混練装置１にあっては、混練槽２を外筒３と内筒７からなる二重筒構造に形成し、内筒７の内側で攪拌混練した被混合物２５を内筒７と外筒３との間の対流路１５を介して混練槽２の内部で循環させるように構成したので、混練物２５を構成する物質に密度の大小があっても、密度の異なる物質を全体に亘って均一に分散させることができ、全体に亘って均質なペースト状の複合材を製造することができる。従って、セメント粉と水とを混練することによって得られるセメントペースト等の場合には、全体に亘って均質なセメントペーストが得られるので、所定の性能のコンクリートが確実に得られることになる。

図４には、本発明による混練装置の第２の実施の形態が示されていて、この混練装置１は、混練槽２の内筒７を、上下方向に上半部７ａと下半部７ｂの２つに分割し、下半部７ｂを外筒３に支持部材（図示せず）によって固定し、上半部７ａに複数の昇降フレーム１４を連結し、昇降フレーム１４を駆動源（図示せず）の駆動によって昇降させることにより、昇降フレーム１４を介して上下方向に移動可能に構成したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。なお、図４においては、攪拌部材は省略している。

そして、本実施の形態による混練装置１にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様に、混練槽２を外筒３と内筒７からなる二重筒構造に形成し、内筒７の内側で攪拌混練した被混合物２５を内筒７と外筒３との間の対流路１５を介して混練槽２の内部で循環させるように構成したので、混練物２５を構成する物質に密度の大小があっても、密度の異なる物質を全体に亘って均一に分散させることができ、全体に亘って均質なペースト状の複合材を製造することができる。従って、セメント粉と水とを混練することによって得られるセメントペースト等の場合には、全体に亘って均質なセメントペーストが得られるので、所定の性能のコンクリートが確実に得られることになる。

また、この実施の形態による混練装置１にあっては、内筒７を上半部７ａと下半部７ｂの２つに分割しているので、内筒７の内部を清掃する際の作業が容易になるとともに、上半部７ａの上下方向の位置を調整することにより、内筒７の全長を調整することができるので、被混練物２５の種類に応じて内筒７の長さを変えることができ、流動性の異なる種々の被混練物２５に対して、均質なペースト状の複合材を製造することができる。

なお、図示はしないが、上半部７ａを外筒３に固定し、下半部７ｂを上下方向に移動可能に構成してもよい。

本発明による混練装置の第１の実施の形態の全体を示した縦断面図である。 図１の平面図である。 図１の攪拌部材の正面図である。 本発明による混練装置の第２の実施の形態の全体を示した縦断面図である。

符号の説明

１ 混練装置、２ 混練槽、３ 外筒、４ 底板、５ 排出口、６ 内壁面、
７ 内筒、７ａ 上半部、７ｂ 下半部、８ 外壁面、９ 内壁面、
１０ 上端開口部、１１ 下端開口部、１２ 間隙、１３ 間隙、
１４ 昇降フレーム、１５ 対流路、１６ 攪拌部材、１７ 攪拌軸、
１８ 攪拌翼、１９ 傾斜面、２０ 駆動源、２５ 被混練物

Claims (4)

1. 下端が閉塞された筒状の外筒と、該外筒内に設けられる上下端が開口する筒状の内筒とからなる混練槽と、該混練槽の前記内筒の内側の部分に回転可能に設けられるとともに、前記内筒の内側の部分に上方から下方に向かう推進力を生じさせる攪拌翼とを備え、
   前記外筒の内壁面と前記内筒の外壁面との間に、上端が前記内筒の上端開口部に連通し、下端が下端開口部に連通する対流路を設けたことを特徴とする混練装置。
2. 前記攪拌翼は、前記内筒の内側の部分に上下方向に複数段に設けられるとともに、複数段のうちの上部に配置される少なくとも１段の攪拌翼は、回転方向に対して所定の角度で対向する傾斜面を有していることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
3. 前記内筒は、上下方向に上半部と下半部の２つに分割され、上半部又は下半部の何れか一方が前記外筒の内側に固定され、何れか他方が前記外筒の内側の部分に上下方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練装置。
4. 下端が閉塞された筒状の外筒と、該外筒内に設けられる上下端が開口する筒状の内筒とからなる混練槽と、該混練槽の前記内筒の内側の部分に回転可能に設けられるとともに、前記内筒の内側の部分に上方から下方に向かう推進力を生じさせる攪拌翼とを備え、
   前記外筒の内壁面と前記内筒の外壁面との間に、上端が前記内筒の上端開口部に連通し、下端が下端開口部に連通する対流路を設けた混練装置を用い、
   前記混練槽内に被混練物を充填し、該被混練物を前記攪拌翼の回転によって攪拌して混練し、前記内筒の内側部分を下方に流動させて前記対流路内に導き、対流路内を流動させて前記内筒の内側部分に再び導くことを繰り返すことにより、ペースト状の複合材を製造することを特徴とする混練方法。
   
   

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