JP2888798B2 - 混合機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、粉粒体同士や粉粒
体と液体等の材料をバッチ式にて、破砕を適当に抑制し
つつ高速で撹拌、混合する混合機に関する。 【０００２】 【従来の技術】粉粒体等の材料の混合方式には、容器回
転型のミキサーや、容器固定型でバッチ式や連続式のミ
キサー等種々の混合機を用いた混合方式があるが、その
なかでも特に粉粒体を高速で撹拌、混合する場合には、
容器固定型でバッチ式の高速混合機が用いられている。
この高速混合機は、一般に、固定容器内に混合する粉粒
体を所定量投入し、容器内に設置された種々の形状の撹
拌羽根を高速（５００〜１０，０００r.p.m 程度）で回
転させて粉粒体を強制的に流動させ撹拌することにより
混合を行うものである。この高速混合機には、ヘンシェ
ルミキサー、ハイスピードミキサー、ファインミキサー
等がある。 【０００３】ところで、粉粒体には、粒径が比較的小さ
いもの（以下、「粉体」または「微粉体」という）と、
粒径が比較的大きいもの（以下、「粒体」という）があ
るが、特に粒体（例えば、粒径３５０〜８００μｍ程度
のグラニュー糖）は高速回転する撹拌羽根により破砕さ
れ、その粒体本来の性質が変化するという欠点がある。
そこで、粒体の破砕が生じない程度まで撹拌羽根の回転
数を減少させることも可能であるが、これでは混合速度
が遅くなり好ましくない。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来技術の欠点を解消し、材料、特に粒体の破砕を
適当に抑制することができる混合機を提供することにあ
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明者らは鋭意研究の結果、ケーシング内
に撹拌装置を有する混合機本体を所定の角度傾斜させて
撹拌、混合を行うことにより、粒体の破砕を適当に抑制
することができることを見い出し、本発明に至った。 【０００６】即ち、本発明は、材料の投入口および排出
口を有し、内部が球状のケーシング、該ケーシング内の
前記投入口の下方に設置され、前記投入口より投入され
た材料を解砕および／または分散する解砕、分散手段、
前記解砕、分散手段の下方に設置され、攪拌羽根を有し
て、前記解砕、分散手段によって解砕および／または分
散された材料を撹拌、混合する撹拌装置および前記ケー
シングの内壁に付着した材料をかき落す材料かき落し手
段を有する混合機本体と、該混合機本体を所定の角度に
傾斜させる角度設定手段とを有することを特徴とする混
合機を提供するものである。 【０００７】本発明において、前記角度設定手段は、前
記混合機本体を鉛直方向に対し１５〜４５°の傾斜角度
に設定し得るものであるのがよい。また、前記撹拌装置
は、シャフトと、該シャフトに取付けられた撹拌羽根
と、前記シャフトを回転する駆動手段とを有するのがよ
く、特に、その撹拌羽根は、多段羽根であるのが好まし
い。前記材料かき落し手段は、前記ケーシングの内壁に
沿って回転するスクレーパーと、該スクレーパーを回転
する駆動手段とを有するのがよい。そして、そのスクレ
ーパーは、リング状をなし、ケーシングの内壁に接触す
る弾性部材を有するのがよい。 【０００８】前記シャフトと前記スクレーパーとは同心
的に回転するよう設置されているのがよい。また、前記
解砕、分散手段は、前記撹拌装置のシャフトの先端に取
付けられ、複数の突起が立設された回転子であるのがよ
い。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の混合機を添付図面
に示す好適実施例について詳細に説明する。図１は、本
発明の混合機の構成例を示す斜視図である。同図に示す
ように、混合機１は、混合機本体１００と、該混合機本
体を支持する支持台２８とで構成され、支持台２８は混
合機本体１００を鉛直方向に対し所定の角度傾斜させて
支持することができる角度設定手段２９を備えている。 【００１０】まず、混合機本体の構造について説明す
る。図２は、混合機本体１００の部分断面側面図であ
る。同図に示すように、混合機本体１００は材料混合の
ために必要な所定の容積を有し、その内部が少なくとも
球状のケーシング２を有する。 【００１１】ケーシング２の内部形状を球状としたの
は、次の理由による。第１に、所定の容積を確保するた
めにケーシング内壁の表面積を最小とすることができ、
内壁への材料の付着を抑制し、第２にケーシング２内の
デッドゾーンをなくし、材料の滞留を防止して混合度を
高めることができる。ケーシング２の上部には材料を投
入するための投入口３が、下部には混合された材料を排
出するための排出口４が設けられている。本発明の混合
機１は、バッチ式で用いるので、材料の混合中にケーシ
ング２を密閉する必要があるため、材料の投入口３およ
び排出口４には、それぞれ蓋５および６が取り付けられ
ている。この蓋５および６は、所定時に開閉される。 【００１２】このようなケーシング２には、ケーシング
内の材料を撹拌または撹拌混合する撹拌装置７およびケ
ーシング２の内壁２５に付着した材料をかき落す材料か
き落し手段１６が装着されている。以下、撹拌装置７お
よび材料かき落し手段１６の構造について説明する。 【００１３】撹拌装置７は、ケーシング２内に所定長さ
突出するシャフト８を有し、このシャフト８の先端部分
には撹拌羽根、好ましくは多段羽根９が一定の間隔をお
いて固着されている。なお、撹拌羽根（多段羽根）９の
段数や枚数は、特に限定されずまた、羽根の平面形状
は、三角形、矩形等いかなるものでもよく、断面が三角
形や、平坦な板羽根あるいは、折れ曲りやねじれを有す
るもの等いずれでもよい。 【００１４】シャフト８は、後述するスクレーパー１７
の回転軸である中空シャフト１８の内側にベアリング１
０、１０により軸支されている。シャフト８の基端部に
はプーリー１２が固着され、該プーリー１２と、駆動源
であるモータ１５の回転軸に固着されたプーリー１４と
の間にベルト１３が掛けられ、モータ１５の回転力をシ
ャフト８に伝達しうるようになっている。 【００１５】一方、材料かき落し手段１６は、中空シャ
フト１８を有し、このシャフト１８の先端部にケーシン
グ２の内壁２５に沿って回転するスクレーパー１７が取
付けられている。スクレーパー１７は、ケーシング内径
より若干小さい外径を有するリング状部材１７１と、該
リング状部材１７１の所定位置に取付けられた複数の弾
性部材１７２で構成され、スクレーパー１７を回転させ
ると各弾性部材１７２がケーシング２の内壁２５に接触
しつつ摺動し、内壁２５に付着した材料をかき落すよう
になっている。なお、弾性部材１７２のリング状部材１
７１に対する配置は、図２に示すようにスクレーパーを
１回転させたとき、各弾性部材１７２によりケーシング
の内壁２５の全面をカバーするように分割配置しておけ
ばよい。 【００１６】弾性部材１７２は、例えば、ウレタンゴム
等のゴム材料、または、テフロン等の樹脂により構成さ
れており、耐摩耗性に優れたものが好ましい。なお、ス
クレーパー１７は上述した構造のものに限らず、例えば
リング状部材にブラシを装着したもの等、いかなるもの
でもよい。中空シャフト１８は、ケーシング２の下部に
形成されたスリーブ２６の内側にベアリング１９、１９
により軸支されており、この中空シャフト１８の内側に
はシャフト８が挿通され、ベアリング１０、１０により
中空シャフト１８に対して軸支されている。即ち、撹拌
装置のシャフト８とスクレーパーの中空シャフト１８と
は同心的に回転するようになっている。このような構造
とすることにより、混合機１を小型化することができ
る。 【００１７】中空シャフト１８の基端部にはプーリー２
１が固着され、該プーリー２１と駆動源であるモータ２
４の回転軸に固着されたプーリー２３との間にベルト２
２が掛けられ、モータ２４の回転力を中空シャフト１８
に伝達しうるようになっている。なお、スリーブ２６の
上部と中空シャフト１８との間、および中空シャフト１
８の先端部とシャフト８との間には、ケーシング２内の
材料が濡れ出すのを防止するために、それぞれリング状
のシール部材２０および１１が装着されている。このよ
うなシール部材２０および１１には、例えば、ゴム製Ｏ
リング、Ｖシール、オイルシール等が用いられる。 【００１８】図２に示す構成例では、２個のモータ１５
および２４によりそれぞれシャフト８および中空シャフ
ト１８を回転させているが、１個のモータにより両シャ
フト８および１８を回転させるような構成であってもよ
い。また、シャフト８および１８への回転力の伝達は、
プーリーおよびベルトを用いた機構により行う場合に限
らず、ギヤー等の他の動力伝達手段を用いてもよい。 【００１９】シャフト８および中空シャフト１８の回転
方向は各々いずれの方向でもよい。このうち、中空シャ
フト１８は、所定の一定間隔で時計方向回転、停止、反
時計方向回転、停止を１サイクルとしてくり返し回転さ
せるのがよい。この理由は、中空シャフト１８の先端に
取り付けられたスクレーパー１７の回転方向が所定間隔
で変わるので、混合槽であるケーシング２内の材料の流
れがそれぞれの回転方向で異なることになり、材料の混
合が進むので、混合時間が速くなり、最終混合度も良く
なるからである。ここで、回転時間および停止時間は特
に限定されるものではないが、回転時間は時計方向と反
時計方向とも等しくするのがよく、停止時間は回転時間
より短くてよい。また、シャフト８は比較的高速（例え
ば、３００〜１０，０００r.p.m ）で、中空シャフト１
８は比較的低速（例えば１０〜１００r.p.m ）で回転さ
せるのがよい。 【００２０】混合する材料の内、粉体、特に微粉体は凝
集（ブロック化）し易く、凝集状態で混合した場合に
は、混合度が低下する。そこで、本発明では、図２に示
すようにケーシング２内の投入口３付近（投入口をケー
シング上部に設ける場合にはその直下）に粉体を解砕お
よび／または分散する解砕、分散手段を設け、粉体の投
入直後にこの解砕、分散手段により凝集した粉体を解
砕、分散し、その後混合することにより混合度を向上す
ることができる。 【００２１】この解砕、分散手段は、具体的には図２に
示すように、シャフト８の先端に取り付けられた回転子
２７で構成される。回転子２７は、図３に示すように、
円板２７１上に複数のピン状の突起２７２が立設された
構造のものである。投入口３より投入された凝集状態の
粉体または微粉体は、撹拌羽根９と同時に高速回転する
回転子２７の突起２７２に衝突して直ちに解砕され、さ
らに遠心力により四方八方に分散される。突起２７２の
形状、数、寸法（径、高さ）、配設パターン等は特に限
定されず、これらは、ケーシングの容積、投入される材
料の性質（粒度、比重等）等に応じて、解砕、分散効率
が最も良いように適宜設定すればよい。 【００２２】上述したような混合機本体１００は、角度
設定手段２９を有する支持台２８、２８により支持さ
れ、その設定角度を調整することができるようになって
いる。以下、その構成について説明する。 【００２３】図１および図４に示すように、混合機本体
１００のケーシング２およびモータ１５、２４は、傾斜
台１０１に支持、固定されている。この傾斜台１０１の
上部には、傾斜台１０１を支持台２８、２８に懸架する
ための軸３０が固着されている。この軸３０は、その両
端部にてそれぞれ支持台２８、２８に対し軸受３５、３
６により回動可能に支持されている。一方、図４右側に
示すように、支持台２８には、軸３０に直交する軸３２
が回転可能に取付けられ、この軸３２の一端には、軸３
２を回転するためのハンドル３４が取付けられている。 【００２４】軸３２にはスクリューねじ３３（ウォーム
ギア）が形成されており、軸３０の一端部には、このス
クリューねじ３３に歯合する歯車３１が固着されてい
る。ハンドル３４を操作して軸３２を所定方向に回転さ
せ、これにより軸３０を回動させて傾斜台１０１および
混合機本体１００を所定角度傾斜させることができるよ
うになっている。このようにして混合機本体１００を傾
斜させた状態で材料の撹拌、混合を行うと、材料、特に
粒体の破砕を適当にあるいは所望の程度に抑制すること
ができる。 【００２５】混合機本体１００の設定傾斜角度は、特に
限定されず、撹拌、混合する材料の種類、組み合せ、性
質（特に粉粒体の粒径）、量等の要因や、シャフト８の
回転数等の条件によって適宜決定されるものであるが、
特に撹拌、混合する材料に粒体が含まれる場合には、好
適な範囲がある。即ち、混合機本体１００の設定傾斜角
度は、鉛直方向に対する混合機本体１００の角度、即
ち、図５に示すように鉛直線とシャフト８の軸線とのな
す角θ（絶対値）を１５〜４５°とするのが好ましい。
θが１５°未満では粒体の破砕を抑制する効果が少な
く、またθが４５°を超えると均一な混合がなされにく
いことがあるからである。 【００２６】従って、本発明における角度設定手段は、
混合機本体の傾斜角θが少なくとも１５〜４５°の範囲
で設定し得るような構成となっていればよい。ただし、
破砕の問題が生じない場合等においては、混合機本体１
００を上記角度以外の角度に設定して撹拌、混合を行う
こともできる。例えば、破砕が生じ難い粉体または微粉
体のみを撹拌、混合する場合には、混合機本体１００を
傾斜角θを０°以上４５°未満の範囲に設定して撹拌、
混合することができる。また、粒体を撹拌、混合するに
際し、破砕の防止を優先する場合には、傾斜角θを４５
°を超える角度例えば６０°に設定して撹拌、混合する
こともできる。 【００２７】なお、本発明における角度設定手段とは、
上述した構成例のように、混合機本体１００の傾斜角度
を連続的に変えて設定するものに限らず、傾斜角度を段
階的に変えることができるもの、あるいは単一の傾斜角
度に設定（固定）するものをも含み、またそれらの構造
も特に限定されない。 【００２８】本発明の混合機においては、殆ど全ての粉
粒体を撹拌、混合することができる。その例として、小
麦粉、澱粉、セメント、タンカル、アルミナ、薬品粉末
等の粉体や、食塩、化学調味料、鉄粉、砂、プラスチッ
ク粒、穀粒等の粒体等を挙げることができ、これらの１
種を撹拌または２種以上を混合する。また上記材料と液
体との混合に用いることもできる。特に、本発明の混合
機は、例えば粒径１００μｍ以上の粒体のように破砕さ
れ易い粒体を含む撹拌、混合に適している。また、粉体
と粒体のように分離し易いものの混合、比重の異なる粉
粒体同士の場合および粉体と粉体の微量成分の高速混合
等に適する。 【００２９】 【作用】以下、本発明の混合機の作用について説明す
る。まず、混合機本体１００を所定の角度に傾斜させ
る。即ち、ハンドル３４を操作して軸３２を所定方向に
回転させると、軸３２に形成されたスクリューねじ３３
およびこれに歯合する歯車３１の作用により軸３０が回
動し、傾斜台１０１およびこれに設置された混合機本体
１００が傾斜する。混合機本体１００が目的とする角度
まで傾斜したら、ハンドル３４の操作を停止する。以後
は、スクリューねじ３３の作用により、その状態が保持
される。以上の操作により混合機本体１００の傾斜角度
が設定される。 【００３０】次に、材料の撹拌、混合を行う。排出口４
の蓋６を閉じておき、投入口３の蓋５を開いて１種また
は２種以上の材料Ｍを投入口３より投入する。次いで蓋
５を閉じ、モータ１５および２４を駆動させると、ケー
シング２内の材料は高速で回転する撹拌羽根９により撹
拌または混合がなされる。混合機本体１００が所定の角
度傾斜しているため、材料同士の摩擦が少なくなり、こ
れにより投入した材料が粒体であった場合または粒体が
含まれていた場合にも、この粒体の破砕が抑制される。 【００３１】ところで、本発明においては、図２に示す
ような解砕、分散手段（回転子２７）を設けている。従
って、凝集状態の粉体を含む材料Ｍの混合において、こ
の粉体を解砕、分散した後混合を行うので、混合度が向
上する。即ち、モータ１５および２４を駆動させ、撹拌
装置７および材料かき落し手段（スクレーパー１７）を
作動させておき、ここへ材料Ｍ、特に凝集状態の粉体を
投入すると、その粉体は高速で回転する回転子２７の突
起２７２に衝突して直ちに解砕され、さらに遠心力によ
り四方八方に分散される。また、凝集してない粒体を投
入した場合には、この粒体は、回転子２７により分散さ
れる。このようにして解砕および／または分散された粉
体、粒体は、高速で回転する撹拌羽根９により撹拌また
は混合がなされる。粉体は混合される際に、すでに解砕
され、しかも分散されているため、高速で均一な混合が
可能となる。 【００３２】混合中の材料Ｍはケーシング２の内壁２５
に付着し易いが、回転するスクレーパー１７（内壁全面
をカバーする）により内壁２５に付着した材料をかき落
し、材料の堆積を防止する。また、スクレーパー１７
は、特に撹拌羽根９と逆回転させた場合、材料の流動を
助け、撹拌混合の効率を高める働きをする。 【００３３】ケーシング２の内部形状は球状であるた
め、混合中の材料が滞留する部分、即ち、デッドゾーン
がなく、よって、材料の均一な撹拌、混合が短時間で行
える。特に、粒径の異なる粉体と粒体や、比重差の大き
い粉粒体同士を混合する場合でも均一に短時間で混合が
できる。以上のように材料の撹拌、混合が完了した後
は、モータ１５および２４を停止し、蓋６を開いて排出
口４より撹拌、混合済の材料を回収する。 【００３４】 【実施例】 （実施例１）図１、図２および図４に示す構造の混合機
を用いて、以下の条件下でバッチ式にて材料の撹拌、混
合を行った。 ケーシング内径：２００ｍｍφ 撹拌装置： 撹拌羽根：３段の板羽根 羽根直径：１２０ｍｍ，１５０ｍｍ，１００ｍｍ 回転数：６０００r.p.m スクレーパー：ステンレス製リング（外径１９０ｍｍ
φ）にウレタンゴム製部材を４カ所装着したもの 回転方向：撹拌羽根と逆回転 回転数 ：５０r.p.m 材料解砕、分散手段：直径６０ｍｍφの円板に高さ１０
ｍｍのピンを３３本立設した回転子を攪拌装置のシャフ
トの先端に設置したもの 材料：グラニュー糖（３５０μｍフルイ上） 【００３５】上記混合機において、混合機本体の設置角
度を図５に示す鉛直方向に対する角θ＝０°、１５°、
３０°の３段階に変え、それぞれの場合における材料の
破砕度Ｒ（％）（３５０μｍフルイ下）の経時的変化を
調べた。その結果を図６のグラフに示す。図６のグラフ
から明らかなように、混合機本体を傾斜（角θ＝１５
°、３０°）させた状態で材料の撹拌、混合を行った場
合、材料の破砕度が著減していることがわかる。 【００３６】（実施例２）実施例１と同様の混合機を用
い、混合機本体を角θ＝３０°に設定し、凝集状態のア
ルミナ粉（平均粒径１μｍ）と、炭化ケイ素粒（平均粒
径５７μｍ）を混合した。この混合済の材料を調べたと
ころ、アルミナ粉はほとんど解砕され、均一に混合され
ていた。 【００３７】 【発明の効果】本発明の混合機によれば、混合機本体を
傾斜させる角度設定手段を設け、混合機本体を所定の角
度に傾斜させて材料の撹拌、混合を行うことにより、混
合度を低下させることなく、材料、特に粒体の破砕を適
度に抑制することができる。また、材料を解砕および／
または分散する解砕、分散手段を設けた本発明の混合機
では、上記効果に加え、凝集状態の粉体または微粉体を
混合する場合に、これを解砕、分散して混合を行うので
混合度が高まる。このように本発明の混合機は、例え
ば、小麦粉、澱粉等の食用粉の混合、薬品の混合、セラ
ミックス等無機品粉末の混合、樹脂粒の混合等、あらゆ
る種類、粒径、比重の粉粒体等の撹拌、混合に広く利用
可能であり、その有用性が高い。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の混合機の構成例を示す斜視図であ
る。 【図２】 本発明における混合機本体の構成例を示す部
分断面図である。 【図３】 図２に示す混合機本体の解砕、分散手段の構
成例を示す平面図である。 【図４】 本発明の混合機の構成例を示す部分断面平面
図である。 【図５】 図１に示す混合機の混合機本体の傾斜状態を
示す説明図である。 【図６】 実施例における撹拌時間と材料の破砕度との
関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 混合機、 １００ 混合機本体、 １０１ 傾斜台、 ２ ケーシング、 ３ 投入口、 ４ 排出口、 ５、６ 蓋、 ７ 撹拌装置、 ８ シャフト、 ９ 撹拌羽根、 １０ ベアリング、 １１ シール部材、 １２、１４…プーリー、 １３ ベルト、 １５ モータ、 １６ 材料かき落とし手段 １７ スクレーパー、 １７１ リング状部材、 １７２ 弾性部材、 １８ 中空シャフト、 １９ ベアリング、 ２０ シール部材、 ２１、２３ プーリー、 ２２ ベルト、 ２４ モータ、 ２５ 内壁、 ２６ スリーブ、 ２７ 回転子、 ２７１ 円板、 ２７２ 突起、 ２８ 支持台、 ２９ 角度設定手段、 ３０ 軸、 ３１ 歯車、 ３２ 軸、 ３３ スクリューねじ、 ３４ ハンドル、 ３５、３６ 軸受 Ｍ 材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01F 7/00 - 7/32 B01F 3/18

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．材料の投入口および排出口を有し、内部が球状のケ
   ーシング、 該ケーシング内の前記投入口の下方に設置され、前記投
   入口より投入された材料を解砕および／または分散する
   解砕、分散手段、前記解砕、分散手段の下方に設置され、攪拌羽根を有し
   て、前記解砕、分散手段によって解砕および／または分
   散 された材料を撹拌、混合する撹拌装置および前記ケー
   シングの内壁に付着した材料をかき落す材料かき落し手
   段を有する混合機本体と、 該混合機本体を所定の角度に傾斜させる角度設定手段と
   を有することを特徴とする混合機。 ２．前記角度設定手段は、前記混合機本体を鉛直方向に
   対し１５〜４５°の傾斜角度に設定し得るものである請
   求項１に記載の混合機。 ３．前記解砕、分散手段は、前記撹拌装置のシャフトの
   先端に取付けられ、複数の突起が立設された回転子であ
   る請求項１または２に記載の混合機。 ４．前記撹拌装置は、シャフトと、該シャフトに取付け
   られた多段羽根による撹拌羽根と、前記シャフトを回転
   する駆動手段とを有する請求項１ないし３のいずれかに
   記載の混合機。 ５．前記材料かき落し手段は、前記ケーシングの内壁に
   沿って回転するスクレーパーと、該スクレーパーを回転
   する駆動手段とを有する請求項１ないし４のいずれかに
   記載の混合機。 ６．前記スクレーパーは、リング状をなし、ケーシング
   の内壁に接触する弾性部材を有する請求項５に記載の混
   合機。 ７．前記シャフトと前記スクレーパーとは同心的に回転
   するよう設置されている請求項５または６に記載の混合
   機。