JP2013086017A - Mixer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種粉体の混合に用いられる混合機に関する。 The present invention relates to a mixer used for mixing various powders.
従来の混合機として、水平に置かれた円筒状容器内に、この容器の中心軸と同心で回転して容器内の粉体を攪拌する攪拌部材を備えた籠形の低速ローターと、この低速ローターの内側に配設され、外周に複数個の衝撃部材が設けられた高速ローターとが備えられた混合機が知られている(特許文献1参照)。 As a conventional mixer, in a horizontally placed cylindrical container, a bowl-shaped low speed rotor equipped with a stirring member that rotates concentrically with the central axis of the container and stirs the powder in the container, and this low speed There is known a mixer provided with a high-speed rotor that is disposed inside a rotor and provided with a plurality of impact members on the outer periphery (see Patent Document 1).
この混合機の低速ローターおよび高速ローターは次のように作用する。すなわち、低速ローターは、容器内の粉体を攪拌し、粉体の塊を一旦上方に持ち上げた後、高速ローターに向けて下方に落とす。そして落下中の粉体の塊に高速ローターの衝撃部材が高速で衝突することにより、粉体の塊は破砕し容器の下に落下する。そして落下した粉体は再度低速ローターにより上方に持ち上げられる。この工程が繰り返されることにより、粉体は混合される。 The low-speed rotor and high-speed rotor of this mixer operate as follows. That is, the low-speed rotor stirs the powder in the container, lifts the powder lump upward, and then drops it downward toward the high-speed rotor. When the impact member of the high-speed rotor collides with the falling powder lump at high speed, the lump of powder is crushed and falls below the container. The fallen powder is lifted upward again by the low-speed rotor. By repeating this process, the powder is mixed.
上述のように、従来の混合機は効率よく均質に混合がなされるよう構成されている。しかし、例えばカーボンブラックのような粒径の小さい粉体の場合、ストラクチャ構造のような二次粒子の凝集体が生成されやすく、均質な混合が困難であるということが知られている。従来の混合機を用いて混合する場合、長時間運転しても二次粒子の凝集体が残り、均質に混合されないという問題があった。 As described above, the conventional mixer is configured to efficiently and uniformly mix. However, it is known that in the case of a powder having a small particle diameter such as carbon black, an aggregate of secondary particles such as a structure structure is likely to be generated, and homogeneous mixing is difficult. When mixing using a conventional mixer, there has been a problem that even if it is operated for a long time, aggregates of secondary particles remain and are not uniformly mixed.
そこで、短時間の運転でも二次粒子の凝集体が残らず、均質に混合がなされるような混合性能の高い混合機が求められていた。 Therefore, there has been a demand for a mixer having high mixing performance in which agglomerates of secondary particles do not remain even in a short time operation and can be mixed uniformly.
ところで、従来の混合機の高速ローターの回転速度は、例えば特許文献1に係る混合機では6500rpmであるが、本発明者の検討によれば、従来の混合機の回転速度では、ある程度混合が進んだ後は、それ以上均質に混合するのに非常に長い運転時間を要するということが明らかになった。 Incidentally, the rotational speed of the high-speed rotor of the conventional mixer is, for example, 6500 rpm in the mixer according to Patent Document 1, but according to the study of the present inventor, mixing proceeds to some extent at the rotational speed of the conventional mixer. After that, it became clear that it took a very long operation time to mix more homogeneously.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、短時間の運転でも二次粒子の凝集体が残らず、均質に混合がなされるような混合性能の高い混合機を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a mixer having a high mixing performance in which agglomerates of secondary particles do not remain even in a short time operation and mixing is performed homogeneously.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、粉体を収容する円筒状の容器と、前記容器内で回転する軸体から棒状の衝撃部材が突出してなる高速ローターとを備え、前記衝撃部材の端部の周速度が80m/s以上であることを特徴とする混合機である。 The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 includes a cylindrical container for storing powder, and a rod-shaped impact member from a shaft rotating in the container. And a projecting high-speed rotor, wherein the impact member has a peripheral speed of 80 m / s or more.
請求項1に記載の発明によれば、二次粒子の凝集体を形成するような粒径の小さい粉体についても短時間で均質に混合できる、混合性能の高い混合機を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a mixer having high mixing performance capable of homogeneously mixing in a short time even a powder having a small particle diameter that forms an aggregate of secondary particles. .
請求項2に記載の発明は、前記容器の中心軸が水平となるよう前記容器が配置され、前記高速ローターの回転軸が前記容器の中心軸と平行であり、前記容器の中心軸を中心に回転する低速ローターをさらに備え、前記低速ローターの外周に、前記容器の内壁に近接して粉体を攪拌する攪拌部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の混合機である。 According to a second aspect of the present invention, the container is arranged so that the central axis of the container is horizontal, the rotation axis of the high-speed rotor is parallel to the central axis of the container, and the central axis of the container is the center. The mixer according to claim 1, further comprising a rotating low-speed rotor, wherein an agitating member for agitating the powder in the vicinity of the inner wall of the container is provided on an outer periphery of the low-speed rotor. .
請求項2に記載の発明によれば、容器内で粉体が低速ローターにより攪拌されることにより、粉体が高速ローターの衝撃部材に衝突する回数が増加するため、短時間で均質に混合できる、混合性能の高い混合機を提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the powder is stirred by the low speed rotor in the container, the number of times the powder collides with the impact member of the high speed rotor is increased. It is possible to provide a mixer with high mixing performance.
本発明によれば、二次粒子に凝集体を形成するような粒径の小さい粉体についても短時間で均質に混合できる、混合性能の高い混合機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixer with high mixing performance which can mix uniformly about powder with a small particle diameter which forms an aggregate in a secondary particle in a short time can be provided.
次に、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
図1は、本発明に係る混合機を示す正面図であり、図2は、本発明に係る混合機の容器周辺の内部を示すための断面正面図である。本発明に係る混合機1は、粉体を収容する円筒状の容器2、容器2内で回転する高速ローター3、および容器2内で回転する低速ローター4を、主たる構成要素として備える。これらの主たる構成要素の形状および配置については以下に説明するが、概ね特許文献1に記載の従来の混合機と同様である。 FIG. 1 is a front view showing a mixer according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional front view for showing the inside of the periphery of a container of the mixer according to the present invention. The mixer 1 according to the present invention includes a cylindrical container 2 that stores powder, a high-speed rotor 3 that rotates in the container 2, and a low-speed rotor 4 that rotates in the container 2 as main components. Although the shape and arrangement of these main components will be described below, they are generally the same as the conventional mixer described in Patent Document 1.
円筒状の容器2は、その中心軸を水平にして配置されており、粉体を投入する投入口5および粉体を排出する排出口6がそれぞれ容器2の内部に連通している。 The cylindrical container 2 is arranged with its central axis horizontal, and an inlet 5 for feeding powder and an outlet 6 for discharging powder communicate with the inside of the container 2.
容器2の内部には高速ローター3が備えられており、高速ローター3の回転軸は容器2の中心軸と一致している。高速ローター3は、回転軸に沿って延びる円柱状の軸体31と、軸体31の表面から放射状に突出する複数の棒状の衝撃部材32とを備えている。棒状の衝撃部材32の形状は任意であるが、断面が楔形のナイフエッジのように形成することも可能である。 A high speed rotor 3 is provided inside the container 2, and the rotation axis of the high speed rotor 3 coincides with the central axis of the container 2. The high-speed rotor 3 includes a columnar shaft body 31 that extends along the rotation axis, and a plurality of rod-shaped impact members 32 that project radially from the surface of the shaft body 31. The shape of the rod-shaped impact member 32 is arbitrary, but it can be formed like a knife edge having a wedge-shaped cross section.
高速ローター3は、公知のベアリング等により回転自由に支持されており、図示しない駆動手段により軸体31が駆動されて、高速ローター3全体が回転し、それに伴い衝撃部材32の端部32aも高速で移動する。本発明に係る混合機1における衝撃部材32の端部32aの周速度は、80m/s以上となる。 The high-speed rotor 3 is freely supported by a known bearing or the like, and the shaft body 31 is driven by a driving means (not shown) to rotate the high-speed rotor 3 as a whole. Move with. The peripheral speed of the end portion 32a of the impact member 32 in the mixer 1 according to the present invention is 80 m / s or more.
なお、図示する高速ローター3の回転軸は容器2の中心軸と一致しているが、中心軸から平行にオフセットした回転軸とすることも可能である。また、高速ローター3を複数設けることも可能である。 Although the rotation axis of the high-speed rotor 3 shown in the figure coincides with the center axis of the container 2, it can be a rotation axis offset in parallel from the center axis. It is also possible to provide a plurality of high speed rotors 3.
容器2の内部には低速ローター4が備えられており、低速ローター4の回転軸は容器2の中心軸と一致している。低速ローター4は、容器2の円筒の径方向に放射状に延びるアーム41と、アーム41に連設され、容器2の内壁2aに近接しつつ中心軸と平行に延びる攪拌部材42とを備えている。 A low speed rotor 4 is provided inside the container 2, and the rotation axis of the low speed rotor 4 coincides with the central axis of the container 2. The low-speed rotor 4 includes an arm 41 that extends radially in the radial direction of the cylinder of the container 2, and a stirring member 42 that is connected to the arm 41 and extends parallel to the central axis while being close to the inner wall 2 a of the container 2. .
低速ローター4は、公知のベアリング等により回転自由に支持されており、駆動手段7により駆動される。駆動手段7はモーター、減速機およびその他の公知な要素から適宜に構成される。駆動手段7により低速ローター4は回転駆動され、それに伴って攪拌部材42も容器2の内壁2aから所定の距離離間しつつ回転し、容器2内の粉体を攪拌する。 The low-speed rotor 4 is rotatably supported by a known bearing or the like, and is driven by the driving means 7. The drive means 7 is appropriately configured from a motor, a speed reducer, and other known elements. The low-speed rotor 4 is rotationally driven by the driving means 7, and accordingly, the agitating member 42 also rotates while being separated from the inner wall 2 a of the container 2 by a predetermined distance, and agitates the powder in the container 2.
なお、攪拌部材42は、上述のように容器2の中心軸と平行に延びる直線状の部材とすることも可能であるが、容器2の内壁2aに沿うように延びるスパイラル状の部材とすることも可能である。また、容器2の内壁2aに当接するスクレーパーを攪拌部材42に連設することも可能であって、これにより、容器2の内壁2aに密着した塊状の粉体を剥がすことが可能となる。 The stirring member 42 can be a linear member that extends parallel to the central axis of the container 2 as described above, but is a spiral member that extends along the inner wall 2a of the container 2. Is also possible. In addition, a scraper that contacts the inner wall 2a of the container 2 can be connected to the stirring member 42, whereby the bulky powder that is in close contact with the inner wall 2a of the container 2 can be peeled off.
次に、本発明に係る混合機1を用いた粉体の混合について説明する。 Next, powder mixing using the mixer 1 according to the present invention will be described.
混合される粉体は投入口5から投入され、容器2内に収容される。低速ローター4が回転することにより、攪拌部材42が容器2内の粉体を攪拌する。特に、内壁2a近傍の粉体は、内壁2aから所定の距離離間しつつ回転する攪拌部材42により一旦上方に持ち上げられた後、高速ローター3に向けて落下する。そして落下した粉体は高速ローター3の衝撃部材32に衝突する。このとき衝撃部材32の端部32aは周速度80m/s以上の高速で移動するため、二次粒子の凝集体も粉砕されて粉体の混合が進む。所定の時間経過後、低速ローター4および高速ローター3の回転を停止し、排出口6から粉体を排出する。運転時間は、粉体の種類、必要な混合度合いに応じて適宜調整される。 The powder to be mixed is charged from the charging port 5 and stored in the container 2. As the low-speed rotor 4 rotates, the stirring member 42 stirs the powder in the container 2. In particular, the powder in the vicinity of the inner wall 2 a is once lifted upward by the stirring member 42 that rotates while being separated from the inner wall 2 a by a predetermined distance, and then falls toward the high-speed rotor 3. The dropped powder collides with the impact member 32 of the high speed rotor 3. At this time, the end portion 32a of the impact member 32 moves at a high speed of a peripheral speed of 80 m / s or more, so that the aggregates of the secondary particles are also crushed and the mixing of the powder proceeds. After a predetermined time has elapsed, the rotation of the low speed rotor 4 and the high speed rotor 3 is stopped, and the powder is discharged from the discharge port 6. The operation time is appropriately adjusted according to the type of powder and the required degree of mixing.
次に、本発明に係る混合機を使用して粉体を混合した実施例と、従来の混合機を使用して粉体を混合した比較例とを比較する。混合する粉体は、炭酸カルシウム#1500(平均粒子径2.5μm)とカーボンブラック(一次粒子径0.03μm)であり、混合割合は質量比で、炭酸カルシウム:カーボンブラック=95:5である。図3に、実施例および比較例で用いるカーボンブラックの5万倍の拡大写真を示す。図3に示す通り、カーボンブラックは粒子径が小さいため、二次粒子の凝集体であるストラクチャ構造を形成していることがわかる。 Next, an example in which powder is mixed using the mixer according to the present invention and a comparative example in which powder is mixed using a conventional mixer will be compared. The powder to be mixed is calcium carbonate # 1500 (average particle diameter 2.5 μm) and carbon black (primary particle diameter 0.03 μm), and the mixing ratio is calcium carbonate: carbon black = 95: 5 by mass ratio. . FIG. 3 shows an enlarged photograph of 50,000 times the carbon black used in the examples and comparative examples. As shown in FIG. 3, it can be seen that carbon black has a small particle size and thus forms a structure structure that is an aggregate of secondary particles.
実施例に使用した本発明に係る混合機と、比較例に使用した従来の混合機とは、構成要素の形状および配置において共通しており、円筒状の容器の直径は100mm、中心軸方向の長さは65mmである。そして高速ローターの径は59mmであり、低速ローターの径は98mm、回転数は350rpmである。一方、実施例に使用した本発明に係る混合機と、比較例に使用した従来の混合機との相違点は、高速ローターの回転数である。 The mixer according to the present invention used in the examples and the conventional mixer used in the comparative example are common in the shape and arrangement of the components, and the diameter of the cylindrical container is 100 mm, and the central axis direction is The length is 65 mm. The diameter of the high speed rotor is 59 mm, the diameter of the low speed rotor is 98 mm, and the rotation speed is 350 rpm. On the other hand, the difference between the mixer according to the present invention used in the examples and the conventional mixer used in the comparative example is the rotational speed of the high-speed rotor.
(実施例)
実施例に使用した本発明に係る混合機の高速ローターの回転数は、27000rpmである。したがって、衝撃部材の端部の周速度は83.4m/sである。
(Example)
The rotation speed of the high-speed rotor of the mixer according to the present invention used in the examples is 27000 rpm. Therefore, the peripheral speed at the end of the impact member is 83.4 m / s.
上記の実施例に係る混合機を1分間運転して混合した粉体の写真を、図4に示す。図4(a)は2万倍に拡大した写真であり、図4(b)は5万倍に拡大した写真である。これらの二つの写真から明らかな通り、カーボンブラックのストラクチャはほとんど解消されており、わずかに残存するストラクチャの二次粒子の径は、炭酸カルシウムの粒径に比べて極めて小さいことわかる。すなわち、均質な混合が実現されていることがわかる。 FIG. 4 shows a photograph of the powder mixed by operating the mixer according to the above example for 1 minute. FIG. 4A is a photograph magnified 20,000 times, and FIG. 4B is a photograph magnified 50,000 times. As is apparent from these two photographs, the structure of carbon black is almost eliminated, and it can be seen that the secondary particle diameter of the slightly remaining structure is extremely smaller than the particle diameter of calcium carbonate. That is, it can be seen that homogeneous mixing is realized.
(比較例)
比較例に使用した従来の混合機の高速ローターの回転数は、9700rpmである。したがって、衝撃部材の端部の周速度は30.0m/sである。
(Comparative example)
The rotational speed of the high-speed rotor of the conventional mixer used for the comparative example is 9700 rpm. Therefore, the peripheral speed at the end of the impact member is 30.0 m / s.
上記の比較例に係る混合機を、実施例と同じ1分間運転して混合した粉体の写真を、図5に示す。図5(a)は2万倍に拡大した写真であり、図5(b)は5万倍に拡大した写真である。これらの二つの写真から明らかな通り、カーボンブラックのストラクチャは解消されておらず、炭酸カルシウムの粒径と同程度の二次凝集物の存在が認められる程であって、混合は進んでいないことがわかる。 The photograph of the powder which mixed the mixer which concerns on said comparative example by operating for 1 minute same as an Example is shown in FIG. FIG. 5A is a photograph magnified 20,000 times, and FIG. 5B is a photograph magnified 50,000 times. As is clear from these two photographs, the structure of carbon black has not been eliminated, the presence of secondary agglomerates comparable to the particle size of calcium carbonate is observed, and mixing has not progressed. I understand.
次に上記の比較例に係る混合機を5分間運転して混合した粉体の写真を、図6に示す。図6(a)は2万倍に拡大した写真であり、図6(b)は5万倍に拡大した写真である。図6と図5とを比較すると、5分間運転した方が1分間運転した場合より混合が進んではいるものの、未だストラクチャが解消されていないことがわかる。すなわち、比較例2では、実施例の約3分の1の回転数で、実施例の5倍の時間運転しているにもかかわらず、実施例ほどの均質な混合を実現できていないことがわかる。 Next, FIG. 6 shows a photograph of powder mixed by operating the mixer according to the comparative example for 5 minutes. FIG. 6A is a photograph magnified 20,000 times, and FIG. 6B is a photograph magnified 50,000 times. When FIG. 6 is compared with FIG. 5, it can be seen that the structure is not solved yet, although the mixing is advanced in the case of operating for 5 minutes than in the case of operating for 1 minute. That is, in Comparative Example 2, it is not possible to realize the homogeneous mixing as in the example even though the rotation speed is about one third of that in the example and the operation is five times as long as the example. Recognize.
実施例および比較例の結果から、従来の混合機では長時間の運転を必要としていた均質な混合を、本発明に係る混合機により短時間で実現できることが明らかとなった。混合機の衝撃部材の端部の周速度は、80m/s以上であれば短時間で均質な混合を実現することができる。 From the results of Examples and Comparative Examples, it became clear that homogeneous mixing, which required a long time operation in the conventional mixer, can be realized in a short time by the mixer according to the present invention. If the peripheral speed of the end portion of the impact member of the mixer is 80 m / s or more, homogeneous mixing can be realized in a short time.
1 混合機
2 容器
2a 内壁
3 高速ローター
32 衝撃部材
32a 端部
4 低速ローター
42 攪拌部材
1 Mixer 2 Container 2a Inner Wall 3 High Speed Rotor 32 Impact Member 32a End 4 Low Speed Rotor 42 Stirring Member
Claims (2)
前記容器内で回転する軸体から棒状の衝撃部材が突出してなる高速ローターとを備え、
前記衝撃部材の端部の周速度が80m/s以上である
ことを特徴とする混合機。 A cylindrical container containing powder;
A high-speed rotor in which a rod-shaped impact member protrudes from a shaft that rotates in the container;
The mixer characterized by the peripheral speed of the edge part of the said impact member being 80 m / s or more.
前記高速ローターの回転軸が前記容器の中心軸と平行であり、
前記容器の中心軸を中心に回転する低速ローターをさらに備え、
前記低速ローターの外周に、前記容器の内壁に近接して粉体を攪拌する攪拌部材が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の混合機。 The container is arranged so that the central axis of the container is horizontal,
The rotational axis of the high-speed rotor is parallel to the central axis of the container;
A low-speed rotor that rotates about the central axis of the container;
The mixer according to claim 1, wherein a stirring member that stirs the powder in the vicinity of the inner wall of the container is provided on an outer periphery of the low-speed rotor.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
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A02 | Decision of refusal |
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