JP2011189244A - 流動性物質の混合攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体と液体、液体と粉粒体といった流動性を有する物質を確実かつ迅速に混合攪拌することができる装置を実現する。
【解決手段】被処理物を投入するタンク１内に、側壁４に穿設した窓孔５の如き上部開放部分と、底壁６を切除して開放状態とした下端開放部７の如き下部開放部分を有するシリンダ２を配置する。このシリンダ２内にはピストン手動もしくは機械的に駆動されるピストン３を設け、ピストン３の上下動によってシリンダ２の上部開放部分と下部開放部分において被処理物の吸入と放出を繰り返し行い、タンク１内の被処理物を混合、攪拌する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液体と液体、液体と粉体、液体と比較的小粒の粒体といった少なくとも流動性を有する物質を確実にかつ効率的に混合、攪拌するための装置に関する発明である。

容器内に収容された液体と液体あるいは液体と粉体や粒体といった固体を混合攪拌する場合、従来は特許文献１に開示されているように、回転する攪拌翼によって混合、攪拌するのが一般的であり、攪拌翼について種々工夫されている。特許文献２には、モータによって回転駆動する攪拌翼を上下動させる発明が開示されている。特許文献３には液槽内に筒体を設置し、筒体内に配置した攪拌翼をモータで回転させることによって、液体を筒体内を流通させる攪拌装置の発明が開示されている。

特開平９−２７１６５０号公報 特開２００９−１９００２６号公報 実開平４−５０１２５号公報

従来の流動性物質の混合、攪拌装置は、攪拌翼によって被処理物を攪拌するものであるため、タンク内の流動性物質のうち攪拌翼によって混合される量が限定され、全体を混合攪拌するのに長時間を要する欠点があった。また、攪拌翼による被処理物の移動に際し、固体の比重条件などにより、例えば渦流によって固形分が分離される場合があるという欠点があった。
上記、従来技術の欠点に鑑み、本発明は多量の被処理物を確実かつ迅速に混合、攪拌することができる流動性物質の混合、攪拌装置を実現することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、被処理物を投入するタンク１内に、上部開放部分と下部開放部分を有するシリンダ２を配置する。そして、シリンダ２内にピストン３を設け、ピストン３の上下動によってシリンダ２の上部開放部分と下部開放部分において、被処理物の吸入と放出を繰り返し行う。このように、ピストン３の上下動によって、流動性を有する多量の被処理物を勢い良く混合、攪拌する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明を実施するに際し、被処理物を投入するタンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分をシリンダ２の側壁４に穿設した窓孔５とし、下部開放部分は底壁６を切除して開放状態としたシリンダ２の下端開放部７とすることである。この場合、タンク１の内底面とシリンダ５の下端の間に被処理物が流通する隙間Ｘを形成しておく。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明を実施するに際し、被処理物を投入するタンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分を、シリンダ２の側壁４上部に穿設した窓孔５とし、シリンダ２の下部開放部分をシリンダ２の側壁４下部に穿設した窓孔８とすることである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明を実施するに際し、被処理物を投入するタンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分を、シリンダ２の天壁９を切除して開放状態としたシリンダの上端開放部10とし、下部開放部分を底壁６を切除して開放状態としたシリンダ２の下端開放部７とし、タンク１の内底面とシリンダ２の下端の間に被処理物が流通する隙間Ｘを形成することである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明を実施するに際し、被処理物を投入するタンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分を、シリンダ２の天壁９を切除して開放状態としたシリンダ２の上端開放部10とし、下部開放部分はシリンダ２側壁４の下部に穿設した窓孔８とすることである。

請求項６記載の発明は、被処理物を投入するタンク１及びシリンダ２の平面形状に関し、タンク１の平面形状を方形とし、シリンダ２の平面形状をタンクの対向する側壁1a、1a間に配置した方形とすることである。
請求項７記載の発明は、被処理物を投入するタンク１の平面形状を円形とするとともに、タンク１の中心位置に平面形状が円形のシリンダ２を配置することである。

請求項１記載の発明によれは、ピストン３を上下動させることによって、タンク１内に投入した流動性を有する多量の被処理物を、シリンダ２の上部開放部分と下部開放部分において吸入と放出を交互に行う。そのため、タンク１内において多量の流動性を有する被処理物を勢い良く混合、攪拌させることになり、被処理物全体を能率的に混合、攪拌することができる。この際、被処理物全体を混合攪拌することにより、例えば回転翼による攪拌のように渦流による強い遠心力が働かないため粒体を含むような被処理物であっても、分離作用が働くことがなく確実に混合、攪拌処理を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、側壁４に穿設した窓孔５と底壁６を切除して開放状態としたシリンダ２の下端開放部７とで、シリンダ２に対する被処理物の吸入と放出を交互に行い効果的に混合、攪拌を行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、シリンダ２側壁４の上部に穿設した窓孔５とし、側壁４の下部に穿設した窓孔８との側壁間において、シリンダ２に対する被処理物の吸入と放出を交互に行い効果的に混合、攪拌を行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、シリンダの上端開放部10とシリンダ２の下端開放部７との間で、請求項５記載の発明によれば、シリンダ２の上端開放部10とシリンダ側壁の下部に穿設した窓孔８との間で、それぞれシリンダ２に対する被処理物の吸入と放出を交互に行い、被処理物を効果的に混合、攪拌することができる。

請求項６記載の発明によれば、タンク１の平面形状を方形とし、シリンダ２の平面形状をタンクの対向する側壁1a、1a間に配置した方形とすることで、比較的大きなシリンダ２容積を確保し、シリンダ２の左右両側に位置するタンクの混合攪拌部14において、なるべく多量の被処理物の混合、攪拌作用を行わせることができる。
請求項７記載の発明によれば、タンク１の平面形状を円形とし、タンク１の中心位置に平面形状が円形のシリンダ２を配置することによって、シリンダの外周方全体で均一な混合、攪拌作用を行わせることができる。

図１は、本発明流動性物質の混合攪拌装置であって、タンク及びシリンダを方形とした実施形態の一部を切断して示す斜視図、 図２は、図１に示す流動性物質の混合攪拌装置による作動状態を示す縦断面図、 図３は、タンク及びシリンダを円形とした実施形態の一部切欠の斜視図、 図４は、シリンダ側壁の上下位置に窓孔を設けた実施形態を示す縦断面図、 図５は、シリンダに上端開放部と下端開放部を形成した実施形態を示す縦断面図、 図６は、シリンダに上端開放部と、側壁下部に窓孔を設けた実施形態を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る流動性物質の混合、攪拌装置の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明流動性物質の混合攪拌装置であって、タンク及びシリンダを方形とした実施形態の一部を切断して示す斜視図である。

図１に示す流動性物質の混合、攪拌装置は、平面形状が方形であるタンク１の内部に、対向する側壁1a、1a間にタンク内を二分する如く、平面形状が方形のシリンダ２を配置している。すなわち、タンク１内に配置したシリンダ２の左右両側に混合、攪拌部14、14が形成される。シリンダ２内には、自由に昇降させることができる大きさ、すなわちシリンダ２の側壁４との間に少しの隙間を保持する大きさのピストン３を配置している。

シリンダ２には、上部開放部分と下部開放部分を設ける。図１においては、シリンダ２の底壁６の一部を切除して下部開放部分として下端開放部７を形成するとともに、上部開放部分として左右の側壁４、４の上部位置に窓孔５を穿設している。窓孔５の上下寸法は小さいものの、その両端は、図１に示すように側壁４の両端近くに達する長寸法としている。すなわち、シリンダ２側壁４上部に細長い窓孔５を配置している。また、シリンダ２の下端は、タンク１の内底面との間に被処理物が流通する隙間Ｘを保持させてある。

ピストン３には、適宜ピストンロッド11を設け、ピストンロッド11によって方形板状のピストン３を昇降させる。図１に示す実施形態においては、ピストン３が細長の方形板状であることから、バランスの取れる二箇所にピストンロッド11、11を配置している。二本のピストンロッド11、11は、シリンダ２の天壁９を貫通させて上方に突出させるとともに、上方の突出部分において連結板12で連結して一体化し、連結板12を昇降駆動することによってピストン３を円滑に昇降させることができるようにしている。

ピストン３の昇降駆動は、モータなどによって機械的に昇降駆動させるものであっても、手動で昇降させるものであってもよい。図１の連結板12には、水平方向の長孔13が穿設してあり、動力による駆動手段（例えば駆動アーム）を板状とし、長孔13に挿入してバランス良く昇降駆動することができるようにしている。シリンダ２の側板と対向するタンク１の側壁1b、1b下端は、比較的大きなアール面である曲面1cとしている。

上記、装置を用いて行う流動性物質の混合、攪拌操作を、図２に基づいて説明する。まず、攪拌すべき被処理物として流動性物質、例えば二種類以上の液体、あるいは液体と粉体もしくは粒体などをタンク１内に投入する。このとき、被処理物の一部はシリンダ２の下端開放部７や窓孔５からシリンダ２内にも侵入している。この状態でピストンロッド11を介してピストン３を昇降駆動する。図２（a）に白矢印で示すようにピストン３を点線位置まで上昇させると、矢印で示すように、タンク１の混合攪拌部14内の被処理物は、シリンダ２の下端開放部７からピストン３よりも下方のシリンダ２内に吸入される。そして、シリンダ２のピストン３よりも上方に存在する被処理物は、上部開放部である窓孔５からタンク１内に放出される。このとき、タンク内の混合攪拌部14においてタンク１内に存在した被処理物とシリンダ２内から放出された被処理物が混合、攪拌される。シリンダ２の下端開放部７からシリンダ２内に吸入される被処理物は、タンク１内に存在した被処理物及び前記、混合、攪拌された被処理物である。

続いて、図２（b）に白矢印で示すように、上位置にあるピストン３を点線位置まで押し下げると、矢印で示すようにシリンダ２内のピストン３よりも下方に存在した被処理物は、ピストン３の押圧力により下端開放部７から勢い良く放出され、側方の混合、攪拌部14においてタンク１内にあった被処理物と混合、攪拌される。同時に、タンク１の混合、攪拌部14に存在する被処理物は、側壁４上部の窓孔５からシリンダ２のピストン３よりも上方の部分に吸入される。このように、ピストン３の昇降操作によって被処理物は窓孔５と下端開放部７において吸入と放出を繰り返す。

シリンダ２の下端開放部７から放出された被処理物は、タンク１の内底面とシリンダ２の下端の間の隙間Ｘを通過して、側方に向けて勢い良く混合、攪拌部14に放出される。このとき、タンク１の側壁1bの下端部が比較的大きなアールの曲面1cに形成されているため、放出された被処理物は壁面に沿って円滑に移動し、放出された被処理物がタンク内の被処理物を巻き込むように作用するため、混合、攪拌部14において効果的に混合、攪拌される。タンク１側壁1b下端の曲面1cは、攪拌が促進される任意曲面とすることができる。
なお、シリンダ２の上面が、天壁９によって密閉されたものであると、ピストン３を上昇させることによってピストン３よりも上方の被処理物に対して加圧効果が発生し、窓孔５から被処理が勢い良く放出されることになり、混合、攪拌効果を向上させる可能性がある。

タンク内に投入する被処理物は、窓孔５よりも上方位置まで投入し混合攪拌処理を行うことができるが、窓孔５よりも下方位置まで投入するものであっても効果的な混合攪拌処理を行うことができる。窓孔５よりも上方位置まで被処理物を投入した場合は、窓孔５において被処理物は液中における吸入、放出の繰り返し操作となるが、窓孔５よりも下方位置までしか被処理物を投入しない場合は、窓孔５からオーバーフローの状態で被処理物がシリンダ２内に吸入、放出されることになる。
被処理物の投入量がより少量の場合は、下端開放部７からのみの被処理物の吸入、放出によって混合、攪拌が行われる場合がある。

図３に示す実施形態は、タンク１の平面形状を円形とし、タンク１の中心位置に平面形状が円形のシリンダ２を配置したものである。この実施形態においても、混合、攪拌の基本的な作用は同じであるが、平面形状を円形としたことによって、タンク１の内周の全体が混合攪拌部14となる。すなわち、シリンダ２の外周全体で混合、攪拌が行われることである。図３において、上部開放部分となる窓孔は円周方向の断続的な窓孔５、５としている。シリンダ２の平面形状を円形としたことにより、必然的にピストン３も円形とするが、ピストン３の外径はシリンダ２の内径に対して、多少の隙間が形成され、例えば被処理物に粒体が含まれるものであっても、ピストンを無理なく円滑に昇降操作することができるようにしておくのが好ましい。

図１ないし図３に示す実施形態では、上部開放部分がシリンダ２の側壁４の上部に穿設した窓孔５、下部開放部分がシリンダ２の下端開放部であるが、少なくともシリンダ２の上部と下部に開放部分が形成され、ピストンの作用によって被処理物の吸入、放出を行うことができるものであればよい。

図４に示す実施形態は、 タンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分を、シリンダ２側壁４の上部に穿設した窓孔５とし、シリンダ２の下部開放部分をシリンダ２側壁４の下部に穿設した窓孔８としている。すなわち、シリンダ２の側壁４上部に穿設した窓孔５と、側壁４下部に穿設した窓孔８からの吸入、放出の繰り返しによって混合、攪拌を行うものである。この実施形態においても、被処理物をピストンによって移動させ混合攪拌部14において、混合、攪拌作業を行わせることは、図１ないし図３に示す実施形態の混合、攪拌装置と同様である。

図５に示す実施形態は、タンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分をシリンダ２の天壁９の一部を切除したシリンダの上端開放部10、下部開放部分を底壁６の一部を切除したシリンダ２の下端開放部７としたものである。この実施形態の場合、タンク１の内底面とシリンダ２の下端の間に被処理物が流通する隙間Ｘを形成するとともに、被処理物がシリンダ２の上端開放部から上方に放出されることから、オーバーフローを防止するため、タンク１の上面を覆う蓋15を装着するのが好ましい。

図６に示す実施形態は、タンク１内に配置するシリンダ２の上部開放部分をシリンダ２の天壁９の一部を切除して開放状態としたシリンダ２の上端開放部10、下部開放部分をシリンダ２側壁４の下部に穿設した窓孔８としたものである。シリンダ２の上部及び下部のどこに開放部分を形成するかは、被処理物の物性や大きさ、処理量などによって適宜選択することができる。

本発明によって混合、攪拌を行うことができる被処理物は、全体として流動性を有するもの、より具体的にはピストン３の押圧作用によって被処理物を自由に流動させることができるものとし、粘度の高いものは被処理物として好ましくない。
タンク１内における被処理物の流れを円滑にし、あるいは混合攪拌効果を高めるために、タンク１の側壁の形状を変更することは可能である。例えば、粉体や粒体などの固形物が滞留する可能性のある角張った隅を形成しない形状とするのが好ましい。また、被処理物の流れを円滑にする凹凸やガイドをタンク１に形成することができる。

１…タンク、 1a, 1b…側壁、 1c…曲面、 ２…シリンダ、 ３…ピストン、 ４…側壁、 ５…窓孔、 ６…底壁、 ７…下端開放部、 ８…窓孔、 ９…天壁、 10…上端開放部、 11…ピストンロッド、 12…連結板、 13…長孔、 14…混合攪拌部、 15…蓋、 Ｘ…隙間。

Claims (7)

1. 被処理物を投入するタンク内に、上部開放部分と下部開放部分を有するシリンダを配置し、該シリンダ内にピストンを設け、ピストンの上下動によってシリンダの上部開放部分と下部開放部分において被処理物の吸入と放出を繰り返し行うことを特徴とする流動性物質の混合攪拌装置。
2. 被処理物を投入するタンク内に配置するシリンダの上部開放部分は側壁に穿設した窓孔であり、下部開放部分は底壁を切除して開放状態としたシリンダの下端開放部であり、タンクの内底面とシリンダの下端の間に被処理物が流通する隙間を形成したことを特徴とする請求項１記載の流動性物質の混合攪拌装置。
3. 被処理物を投入するタンク内に配置するシリンダの上部開放部分はシリンダ側壁の上部に穿設した窓孔であり、シリンダの下部開放部分はシリンダ側壁の下部に穿設した窓孔としたことを特徴とする請求項１記載の流動性物質の混合攪拌装置。
4. 被処理物を投入するタンク内に配置するシリンダの上部開放部分はシリンダの天壁を切除して開放状態としたシリンダの上端開放部であり、下部開放部分は底壁を切除して開放状態としたシリンダの下端開放部であり、タンクの内底面とシリンダの下端の間に被処理物が流通する隙間を形成したことを特徴とする請求項１記載の流動性物質の混合攪拌装置。
5. 被処理物を投入するタンク内に配置するシリンダの上部開放部分はシリンダの天壁を切除して開放状態としたシリンダの上端開放部であり、下部開放部分はシリンダ側壁の下部に穿設した窓孔としたことを特徴とする請求項１記載の流動性物質の混合攪拌装置。
6. 被処理物を投入するタンクの平面形状を方形とし、シリンダの平面形状をタンクの対向側壁間に配置した方形としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載した流動性物質の混合攪拌装置。
7. 被処理物を投入するタンクの平面形状を円形とし、タンクの中心位置に平面形状が円形のシリンダを配置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載した流動性物質の混合攪拌装置。

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