JP2010149009A - 多液混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きなパワーで攪拌を実現できるとともに、硬化反応に起因して回転抵抗を受けるような不具合も生じ難い多液混合装置を提供する。
【解決手段】本発明の多液混合装置１００は、主剤と硬化剤とが攪拌される攪拌室１６を備え、攪拌室１６には、主剤流入口２０と、硬化剤流入口３０と、流出口４０とが開口しており、攪拌室１６内では、攪拌片５１を回転軸５０上に備えてなるロータ４１の回転作用に伴って、流入される主剤と硬化剤とが攪拌される。また、硬化剤流入口３０よりも上流側には、攪拌室１６の外部から内部に貫通する形でロータ４１の回転軸５０が挿通されてなる挿通孔３７が形成されており、挿通孔３７と回転軸５０との間には、攪拌室１６の内部と外部との間を密封するシール部材３６が配されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、多液混合装置に関するものである。

特許文献１には、主剤と硬化剤からなる塗料を塗装ガンに供給する手段として、この２つの液剤を二液混合装置に供給して混合することによって得られた塗料を塗装ガン側へ送り出す方法が開示されている。この特許文献１に開示された二液混合装置は、マグネットを用いたパワーミキサであって、ロータに従動側磁石が配され、駆動側磁石の回転に伴って従動側磁石との間の磁力によりロータが回転する仕組みとなっている。
特開２００７−３２６０８１公報

上記のマグネットを用いた二液混合装置では、ステンレス等の非鉄材料で構成されたパイプの外部から磁力により回転力を伝達している。この場合、（１）塗料が高粘度になりパワーミキサの羽（攪拌片）が回転抵抗を受ける、（２）液剤の供給圧を高圧にすると、パイプ耐圧を増加させる必要性があり、その場合、非鉄材料パイプの肉厚を厚くしなければならず、マグネット間距離が大きくなって伝達軸力が小さくなる、等の問題が存在する。そして、このように回転抵抗と伝達軸力のバランスが崩れると、「マグネットカップリングの脱調」現象が生じ、攪拌が出来なくなってしまう場合がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、大きなパワーで攪拌を実現できるとともに、硬化反応に起因して回転抵抗を受けるような不具合も生じ難い多液混合装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の多液混合装置は、
主剤と硬化剤とが攪拌される攪拌室を内部に有する攪拌室構成部材と、
前記攪拌室構成部材に形成され、前記主剤を前記攪拌室に流入するための主剤流入口と、
前記攪拌室構成部材に形成され、前記主剤流入口よりも下流側に位置し、前記硬化剤を前記攪拌室に流入するための硬化剤流入口と、
前記攪拌室構成部材に形成され、前記主剤流入口及び前記硬化剤流入口よりも下流側に位置し、前記主剤と前記硬化剤との混合液が流出する流出口と、
前記攪拌室内に回転可能に収容された回転軸と、前記回転軸に形成され、前記主剤と前記硬化剤とを攪拌する攪拌片と、を備えたロータと、
前記攪拌室構成部材のうち前記硬化剤流入口よりも上流側に形成され、前記攪拌室の外部から内部に貫通する形で前記回転軸が挿通されてなる挿通孔と、
前記攪拌室の外部に配置され、前記回転軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記挿通孔と前記回転軸との間に配され、前記攪拌室の内部と外部との間を密封するシール部材と、
を備えることを特徴とする。

このような多液混合装置によると、回転軸が攪拌室の内部から外部に貫通しているため、回転力を磁気的にではなく機械的に直接伝達することが可能となり、大きなパワーで攪拌を実現できるようになっており、しかも、以下の通り、回転軸の回転が滞る不具合が生じ難いものとなっている。つまり、回転軸が挿通されてなる挿通孔が硬化剤流入口よりも上流側に位置しているため、この挿通孔に硬化剤が辿り着き難く、その結果、挿通孔周辺おいて硬化剤が何らかの要因により硬化反応を起こし、シール部材を破壊したり、挿通孔を目詰まりさせる等の不具合が極めて生じ難いものとなっている。

本発明の多液混合装置において、前記回転軸は、前記回転駆動部から回転力が機械的に伝達されてなるものとすることができる。

このように回転駆動部から回転軸に対して機械的に回転力を伝達するものとすれば、極めて大きな回転力を伝達することが可能となり、特許文献１のようなマグネットを用いたミキサーに比して、より高粘度の液剤を攪拌混合することが可能となり、しかも攪拌室を有する攪拌室構成部材の肉厚を、磁気伝達等を考慮することなく可及的に大きくすることができるため、液剤の供給圧をより高めることが可能となる。

本発明の多液混合装置において、前記硬化剤が、水酸基と硬化反応を生じるものとすることができる。

このように水酸基と硬化反応を生じる硬化剤は、単独でも（主剤がない環境下でも）水や水蒸気等と硬化反応を生じるおそれがあり、シール部材を用いた系では、当該硬化剤がその硬化反応に起因してシール部材を破壊したり、挿通孔を目詰まりさせたりするおそれがある。そこで、このような水酸基と硬化反応を生じる硬化剤を用いる多液混合装置においては、本発明のように、挿通孔を硬化剤流入口よりも上流側に配し、硬化剤が挿通孔側に辿り着き難い構成を採用することが好適なのである。

本発明の多液混合装置において、前記主剤流入口は、前記攪拌室の洗浄を行う際、前記攪拌室を洗浄する洗浄液を流入するための洗浄液流入口として機能するものとすることができる。

このように攪拌室の洗浄時には、主剤流入口から洗浄液が流入するため、少なくとも挿通孔側から硬化剤流入口側に向かって洗浄液が流れ、硬化剤が流通する攪拌室を好適に洗浄することが可能となる。

本発明の多液混合装置において、前記攪拌室のうち、前記主剤流入口と前記硬化剤流入口との間に位置する領域には、少なくとも一つの前記攪拌片が存在してなるものとすることができる。

このように主剤流入口と硬化剤流入口との間に位置する領域に、少なくとも一つの攪拌片を存在させることで、この攪拌片が、硬化剤を主剤流入口側、つまり挿通孔側に流れることを防止し、挿通孔における目詰まりやシール部材の破壊を一層生じ難いものとすることができるようになる。

本発明によると、大きなパワーで攪拌を実現できるとともに、硬化反応に起因して回転抵抗を受けるような不具合も生じ難い多液混合装置を提供することが可能となる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態の多液混合装置１００は、例えば水性塗装剤の一つであるウレタン系塗装剤を主剤とし、疎水性イソシアネートを硬化剤として、それぞれを所定の割合で混合するための装置であって、この多液混合装置１００には、主剤と硬化剤がそれぞれ所定量ずつ供給されるようになっている。また、混合された主剤と硬化剤は、二液混合塗料として塗装ガン３４へ供給されるようになっている。

多液混合装置１００は、二液を攪拌するための攪拌室１６を内部に備えた筒状部材（攪拌室構成部材）１０と、二液を攪拌するロータ４１と、ロータ４１を回転駆動するための回転駆動部２００と、を備えて構成されている。

筒状部材１０は、耐圧性及び耐薬品性に優れた金属部材或いは樹脂部材からなり、内部に攪拌室１６を収容した筒形態を有している。
筒状部材１０の内部に存する攪拌室１６は、ロータ４１の攪拌作用、及び主剤・硬化剤の流入圧によって、液剤（主剤、硬化剤、混合液）が流通するものとなっており、本実施形態では、図示上側から下側に流通するものとなっている。具体的には、最上流側に形成された主剤流入口２０から主剤が流入され、途上に形成された硬化剤流入口３０から硬化剤が流入されるとともに、これら主剤と硬化剤とが混合した混合液（硬化後液剤（すなわち塗料））が最下流の流出口４０から流出する流通経路を有している。

攪拌室１６のうち最上流の位置に開口してなる主剤流入口２０からは、主剤であるウレタン系塗装剤が所定の流入圧によって攪拌室１６内に流入される。この主剤は、単独では安定した化合物であり、水や水蒸気等が存在する環境下にあっても硬化等の反応は生じないものである。

攪拌室１６のうち途上の位置（最上流と最下流の間に係る位置）に開口してなる硬化剤流入口３０からは、硬化剤であるイソシアネートが所定の流入圧によって攪拌室１６内に流入される。この硬化剤は、水酸基と反応して硬化するものであり、主剤のウレタンと反応して塗料を形成する。また、特に水酸基と反応して硬化するため、水や水蒸気等が存在する環境下において硬化等の反応が生じてしまう不安定な化合物である。

攪拌室１６のうち最下流の位置に開口してなる流出口４０からは、主剤と硬化剤の混合物が流出し、塗装ガン３４から塗膜形成面に噴霧可能なものとなっている。
なお、攪拌室１６のうち硬化剤流入口３０よりも上流側（本実施形態では主剤流入口２０よりも下流側）には、ロータ４１の回転軸５０を挿通するための挿通孔３７が形成されている。

ロータ４１は、筒状部材１０と同軸に配され、耐圧性及び耐薬品性に優れた金属部材或いは樹脂部材からなり、攪拌室１６内に回転可能に収容された回転軸５０と、回転軸５０に形成された攪拌片５１とを有している。
撹拌片５１は、ロータ４１（回転軸５０）の軸線方向（上下方向）に間隔を空けた複数箇所（本実施形態では３ヶ所であるが、２ヶ所以下、又は４ヶ所以上でもよい）に分けて配置され、各箇所においては周方向に等角度間隔を空けて４片ずつ配置されている。したがって、本実施形態では合計１２片の撹拌片５１を設けている。各撹拌片５１は板状をなしており、その板面は、撹拌片５１の回転方向（回転軸５０の回転方向）に対して所定角度だけ斜めを向き、攪拌作用に伴って液剤（主剤、硬化剤、混合液）が上流側から下流側に流通される（押し流される）ような角度となっている。つまり、各撹拌片５１は、液剤（主剤、硬化剤、混合液）を主剤流入口２０側（上流側）から流出口４０側（下流側）に流通させる機能を備えているのである。なお、本実施形態では、撹拌片５１の傾きの方向と傾きの角度は、全ての撹拌片５１において同じ向きに且つ同じ角度に揃えられている。

回転軸５０は、筒状部材１０の挿通孔３７を介して、攪拌室１６の内部から外部に貫通しており、モータ等からなる回転駆動部２００に接続されている。この回転駆動部２００からの回転力の伝達は、ギヤを介して機械的に直接伝達されるものであり、磁石等のように磁力を介して間接的に伝達されるものではない。

回転軸５０と筒状部材１０の挿通孔３７との間には、攪拌室１６の内部と外部との間を密封するシール部材３６が配されている。本実施形態では、シール部材３６として、フッ素化エチレンやパーフロロエラストマー、或いはポリエチレン等からなるOリングが採用され、図２に示すように、挿通孔３７に形成された凹状のシール部材収容部１０ａに収容されている。このシール部材３６により、回転軸５０と挿通孔３７との間に、回転軸５０の回転を許容するための僅かな隙間を確保しつつ、攪拌室１６が密封されている。

なお、主剤流入口２０及び硬化剤流入口３０には、逆止弁が内蔵された流入継手を接続し、攪拌室１６から液剤供給源（図示略）への逆流を防止するものとしても良い。また、流出口４０にも、逆止弁が内蔵された流出継手を接続し、塗装ガン３４から攪拌室１６側への逆流を防止するものとしても良い。

次に、本実施形態の作用を説明する。
上述した通り、攪拌室１６における液剤（主剤、硬化剤、混合液）の流通経路は、最上流の主剤流入口２０から主剤が流入し、これよりも下流の挿通孔３７に主剤のみが流通する。そして、主剤流入口２０から流れてきた主剤は、攪拌片５１（回転軸５０の周方向に４つの攪拌片群）により剪断され、攪拌片５１の傾斜面によって下流側に押し込まれると、硬化剤流入口３０から流入した硬化剤と混合される。これら主剤及び硬化剤は、撹拌片５１により、更に剪断されるとともに下流側へ押し込まれ、これが繰り返されることにより、主剤と硬化剤が、次第に撹拌されつつ下流へ送られ、撹拌室１６の流出口４０に至るまでに所定の比率で混合された二液混合塗料となる。そして、流出口４０から流出された後は、塗装ガン３４を経て塗膜形成面に噴霧される。
なお、主剤流入口２０は洗浄液供給源にも接続されており、攪拌室１６の洗浄を行う際は、シンナー等の洗浄液を流入するための洗浄液流入口としても機能するものとなっている。

このような多液混合装置１００においては、回転軸５０が攪拌室１６の内部から外部に貫通しているため、回転力を機械的に直接伝達することが可能となり、大きな攪拌力を実現できるようになっている。しかも、回転軸５０が挿通されてなる挿通孔３７が硬化剤流入口３０よりも上流側に位置しているため、この挿通孔３７に硬化剤が辿り着き難く、その結果、挿通孔３７の周辺おいて硬化剤が何らかの要因により硬化反応を起こし、シール部材３６を破壊したり、挿通孔３７を目詰まりさせたりする等の不具合が極めて生じ難いものとなっている。

また、回転駆動部２００から回転軸５０に対して機械的に回転力を伝達するものとしているため、極めて大きな回転力をロータに伝達することが可能となり、例えばマグネットによる回転を利用した混合装置に比して、より高粘度の液剤を攪拌混合することが可能となる。しかも、攪拌室１６を有する筒状部材１０の肉厚を、磁気伝達等を考慮することなく可及的に大きくすることができるため、液剤（主剤、硬化剤）の供給圧をより高めることが可能となっている。

また、本実施形態で用いた硬化剤はイソシアネートであって、単独でも（主剤がない環境下でも）水や水蒸気等と硬化反応を生じるおそれがあり、一般的に、シール部材を用いた系では、当該硬化剤がその硬化反応に起因してシール部材を破壊したり、挿通孔を目詰まりさせたりするおそれがある。しかしながら、本実施形態では、挿通孔３７を硬化剤流入口３０よりも上流側に配し、硬化剤が挿通孔３７側に辿り着き難いものとしているため、シール部材３６が破壊したり、挿通孔３７が目詰まりしたりする不具合が生じ難いものとなっている。

また、本実施形態では、攪拌室１６のうち、主剤流入口２０と硬化剤流入口３０との間に位置する領域に、少なくとも一つの攪拌片５１（具体的には回転方向にわたって等間隔で設けられた４つの攪拌片群）を存在させることで、この攪拌片（攪拌片群）５１が、硬化剤を主剤流入口２０側、つまり挿通孔３７側に流れることを防止し、挿通孔３７における目詰まりやシール部材の破壊を一層生じ難いものとしている。

以上、本発明を実施するための好ましい形態について説明したが、本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。

まず、上記実施形態ではシール部材についてOリングを用いたが、例えば図３に示すようなＵパッキン、図４に示すようなＬパッキン、図５に示すようなＶパッキンを用いるものとしても良い。

また、上記実施形態では主剤流入口を挿通孔と交わる方向に設け、つまり孔軸に対して交わる方向から主剤を攪拌室に流入するものとしているが、例えば図６に示すように挿通孔と平行な方向に主剤流入口を設け、孔軸に対して平行な方向から主剤を攪拌室に流入するものとしても良い。

また、上記実施形態では２つの液剤を混合する場合について説明したが、本発明は、３つ以上の液剤を混合する場合にも適用できる。
特に、複数の硬化剤を流入させる場合には、全ての硬化剤流入口を回転軸の挿通孔よりも下流側に配置するのが好ましい。

また、上記実施形態では撹拌片を回転軸の軸線方向（液体の流通方向）に間隔を空けて複数設けたが、本発明によれば、撹拌片は、液体の流通方向における１箇所のみに設けてもよい。さらに、上記実施形態では混合によって得られる混合液体が塗料である場合について説明したが、本発明は、塗料以外の混合液体にも適用できる。

本発明に係る多液混合装置の断面模式図。 回転軸と挿通孔との間に配されたシール部材を示す断面図。 シール部材の一変形例を示す断面図。 シール部材の一変形例を示す断面図。 シール部材の一変形例を示す断面図。 多液混合装置の一変形例を示す断面模式図。

符号の説明

１０…筒状部材（攪拌室構成部材）、１６…撹拌室、２０…主剤流入口、３０…硬化剤流入口、３４…塗装ガン、３６…シール部材、３７…挿通孔、４０…流出口、４１…ロータ、５０…回転軸、５１…撹拌片、１００…多液混合装置、２００…回転駆動部

Claims (5)

1. 主剤と硬化剤とが攪拌される攪拌室を内部に有する攪拌室構成部材と、
   前記攪拌室構成部材に形成され、前記主剤を前記攪拌室に流入するための主剤流入口と、
   前記攪拌室構成部材に形成され、前記主剤流入口よりも下流側に位置し、前記硬化剤を前記攪拌室に流入するための硬化剤流入口と、
   前記攪拌室構成部材に形成され、前記主剤流入口及び前記硬化剤流入口よりも下流側に位置し、前記主剤と前記硬化剤との混合液が流出する流出口と、
   前記攪拌室内に回転可能に収容された回転軸と、前記回転軸に形成され、前記主剤と前記硬化剤とを攪拌する攪拌片と、を備えたロータと、
   前記攪拌室構成部材のうち前記硬化剤流入口よりも上流側に形成され、前記攪拌室の外部から内部に貫通する形で前記回転軸が挿通されてなる挿通孔と、
   前記攪拌室の外部に配置され、前記回転軸を回転駆動するための回転駆動部と、
   前記挿通孔と前記回転軸との間に配され、前記攪拌室の内部と外部との間を密封するシール部材と、
   を備えることを特徴とする多液混合装置。
2. 前記回転軸は、前記回転駆動部から回転力が機械的に伝達されてなることを特徴とする請求項１に記載の多液混合装置。
3. 前記硬化剤が、水酸基と硬化反応を生じることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多液混合装置。
4. 前記主剤流入口は、前記攪拌室の洗浄を行う際、前記攪拌室を洗浄する洗浄液を流入するための洗浄液流入口として機能することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多液混合装置。
5. 前記攪拌室のうち、前記主剤流入口と前記硬化剤流入口との間に位置する領域には、少なくとも一つの前記攪拌片が存在してなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多液混合装置。

Images