JP3179083B2 - 粉体混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数種類の粉体あるいは粒体を均一に混合す
るための粉体混合装置に関する。

［従来の技術］ 化学実験あるいは化学プロセス、建設作業現場などに
おいて複数種類の特質、特に粉粒物質（以下粉体とい
う）を分散、混合あるいは均一化するために粉体混合装
置が用いられている。

このような複数種類の粉体はその密度あるいは粒径が
互いに異なる場合が多く、これに適した混合手段として
円筒状の容器を回転させる装置などが広く採用されてい
た。

このような回転円筒を用いた混合装置は、その長手方
向が水平に置かれた円筒容器内に各粉体を投入した後、
該円筒容器を所定の駆動機構にて反転旋回させたり各方
向に揺動させるなどして内部の粉体を混ぜ合せ、均質な
混合物を得ようとする。

ところが、このような従来装置では、常に円筒容器全
体に対して混合作用を与えるものであるため、支持部に
対する負担が大きく、またエネルギー消費が大きく、更
に装置の大型化を避けられないという不都合があった。

このような従来の粉体混合装置に対し、先に本発明者
等は垂直に置かれた通路内に静止型混合羽根を配設し、
混合用粉体を通路の上方から投入し、粉体が重力により
混合羽根を経て落下しながら混合される装置を提案した
（特願昭63−303299号）。

すなわち、前記通路内の混合羽根は螺旋状に形成さ
れ、その表面には多数の切欠が形成されている。この切
欠は混合羽根の垂直方向で位相が異なるよう配列されて
おり、これによって投入された粉体は混合羽根の切欠を
通過したり停止したりしながら相互に混ざり合って螺旋
状羽根の勾配によって下方の排出口に向けて下降してい
くこととなる。

この装置によれば、通路自体を駆動させることなく容
器の上方から粉体を投入するだけで、後は重力を有効に
活用して螺旋状混合羽根の幾何形態により自動的に混合
作用が行われ、複雑な機構を要することなく効率良い混
合効果を達成できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のような螺旋状混合羽根を用いる
装置では、基本的には通路の上方から粉体を投入して下
に落ちるまでの１回の行程で混合させることを意図して
おり、このため混合が十分行われないという問題があっ
た。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は粉体を確実容易に効率良く混合可能な粉体混
合装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本願第１参考例は、くびれ
流通管部を介して対向する一対の貯留部を有し、少なく
とも一方の貯留部より複数種類の粉体が投入される混合
容器と、前記くびれ流通管部の長手方向中心部で該混合
容器を反転旋回可能に支持する支持体と、前記混合容器
のくびれ流通管部内に配設された静止型混合器と、を含
み、更に、前記静止型混合器は、軸体の周辺に螺旋部が
巻回されてかつ該螺旋部には不規則に形成された複数の
切欠を有して成る、または軸体上に異なる形状の羽根を
交互に配設して成る、または軸体の周面に多数の凸部を
形成して成るのいずれかの構成から成り、粉体を一方の
貯留部から他方の貯留部に交互に落下させつつ、くびれ
流通管部で混合することを特徴とする。

また、本願第１発明は、くびれ流通管部を介して対向
する一対の貯留部を有し、少なくとも一方の貯留部より
複数種類の粉体が投入される混合容器と、前記くびれ流
通管部の長手方向中心部で該混合容器を反転旋回可能に
支持する支持体と、前記混合容器のくびれ流通管部内に
配設された静止型混合器と、を含み、前記混合容器の貯
留部内には該混合用器が反転旋回された際に貯留部の深
さ方向における各層の粉体を並列的に前記くびれ流通管
部に導くためのガイドプレートを配設したことを特徴と
する。

さらに、本願第２発明は、本願第１の発明に記載の装
置において、前記静止型混合器、または静止型混合器お
よび前記混合容器双方に振動を与えるバイブレータが配
設されていることを特徴とする。

［作用］ 以上の如く構成される本願第１参考例によれば、混合
容器の一方の貯留部に粉体を投入した後、支持体により
粉体投入側の貯留部が上側にくるよう混合容器を所定角
度旋回させれば、くびれ流通管部内の静止型混合羽根に
より粉体が混合されながら下方の貯留部へ落下堆積して
ゆくので、動的な攪拌力などを与える必要なく重力を利
用した混合作用が進められる。

そして、粉体が全て落下し尽した後、支持体により混
合容器を反転旋回させて上下を逆にして再び落下混合作
用を容易に行わせることができ、砂時計的原理の基に容
易に所望の混合状態を得ることができる。

また、本願第２発明によれば、粉体が落下していく混
合時、くびれ流通管部内の静止型混合器、または該混合
器と混合容器双方に対し微細振動をバイブレータにより
加えることによって、流通管部通過時における粉体の混
合効果を一層高めることができる。

さらに、本願第１発明によれば、支持体により混合容
器を反転させる際、ガイドプレートによってくびれ流通
管部に向けて流れ落ちる粉体はその深さ方向位置に対応
した複数の独立した流れを形成し、例えば貯留部内の上
側に堆積した粉体、中層部に位置していた粉体、底部に
堆積していた粉体が別個の経路でくびれ流通管部に導か
れ、この結果貯留部内の粉体の上下層が混合されないと
いう不都合を回避でき、全体の粉体をまんべんなく混合
させることが可能になる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例および参考
例を説明する。

第１図に本発明の参考例の装置の全体構成を示し、混
合容器10は支持体12により反転旋回自在に支持されてい
る。

前記混合容器10はくびれ流通管部10aを介して一対の
貯留部10bと10cとが連通する砂時計状に形成され、いず
れかの貯留部10bまたは10cに投入された複数種類の粉体
が落下して他方の貯留部に向う際にくびれ流通管部10a
内で混合作用を受けることとなり、このため前記くびれ
流通管部10a内には混合手段として静止型混合器14が配
設されている。

前述した如く、混合容器10は支持体12により反転旋回
可能に支持されており、くびれ流通管部10aに固定され
た中心軸20に支持体12の上部に配設されたモータ22によ
り駆動される駆動ギア24及び26が連結された状態となっ
ている。

前記混合容器10の一方の貯留部10cは内部へ粉体を投
入するため蓋体11により開閉自在に構成されている。

くびれ流通管部10a内に配設された静止型混合器14は
上方に位置する貯留部10bから流れ込む複数種類の粉体
が重力により下側の貯留部10cへ落下する際に効果的な
分離合流をくり返すことによって混合作用を与え、第２
図にこの部分を拡大して示す。

くびれ流通管部10a内の静止型混合器14は、軸部14aの
周囲に螺旋部14bが巻回されて成り、該螺旋部14bは不規
則に形成された複数の切欠14cを有する。

以下、本発明の参考例の装置の作用について説明す
る。

今、混合容器10の貯留部10bの内部に粉体が存在して
いるとする。モータ22を作動させて混合容器10を旋回さ
せ、第１図に示すような直立状態に保持する。

すると、上側の貯留部10bから下側の貯留部10cに向け
て流れ落ちる複数種類の粉体はくびれ流通管部10aを通
過する際に静止型混合器14により分離合流をくり返し、
相互に混合されながら落下していく。

すなわち、混合容器が第１図のような状態に置かれる
と上側貯留部10b内の複数種類の粉体は重力により下方
に流れ落ち、前記混合作用を受ける。

この結果、粉体の流れはその一部が螺旋部14bの表面
に沿って流れ落ち、かつその一部が途中に形成された切
欠14cから落下し、また一部は静止型混合器14、くびれ
流通管部10aの内面あるいは軸体14aなどに不規則に衝突
しながら落下していく。

このように粉体流れが乱されることによって各粉体相
互が適当に交り合うこととなり、くびれ流通管部10aの
通過時に基本的な混合作用が得られることが理解され
る。

こうして上側の貯留部10b内の粉体全てが混合されな
がら下側の貯留部10cへ落下し尽された時点で、所望の
混合状態が得られている場合にはその状態で粉体を取り
出せば良いが、さらにより混合作用を進めたい場合には
モータ22を作動させて混合容器10を180度旋回させ、第
１図とは上下逆にした状態で再び粉体の落下混合作用を
行わせれば良い。

このような本発明の参考例によれば、砂時計の原理の
基に重力を利用して混合させるものであるので、上述し
たような混合サイクルを何回か繰り返すことによって粉
体全体を確実に極めて効率良く均一に混合させることが
可能となり、また混合容器10はモータ駆動するため人為
的労力を費すこともない。

なお、混合容器10に透明な材料を用いれば混合状態を
外から一目で把握することができる。

また、静止型混合器14は第２図の構造に限らず、第３
図のように軸体30上に羽根32,34を交互に配設した構成
や、あるいは第４図に示すように軸体36の周面に多数の
凸部38を形成する構造なども適用し得る。

さらに、上記実施例では混合作用そのものは重力によ
り落下する粉体と静止型混合器14との相対作用のみに依
存し能動的な混合力は全く用いない方法としたが、第１
図に示すように混合容器10上にバイブレータ40を配設
し、該バイブレータ40と静止型混合器14とを接続して混
合器14に対し微細振動を与えれば、混合作用はより促進
され、速やかに所望の混合状態を達成することが可能で
ある。

なお、本発明において、前記混合器14のみでなく、静
止型混合器14を含むミキサ部全体に対して微細振動を与
えればより効果的である。

第５図はこの場合の装置構成を示し、自振型のバイブ
レータ41がくびれ流通管部10aの外側面に固定され、か
つ混合容器10の貯留部10b,10cとくびれ流通管部10aとの
境界にはベローズ状のダンパ部43,45が設けられてい
る。

この結果、バイブレータ41が作動すれば容器側のくび
れ流通管部10aと静止型混合器14とが同時に振動するの
で、混合作用は著しく高められる。

ここで、前記ダンパ部43,45における減衰効果により
貯留部10b,10cまで振動が及ぶことはなく、バイブレー
タ41に過度な負荷を加えることなく実質上の混合部であ
る混合器14を含むくびれ流通管部10aにだけ効率よく振
動を与えることが可能である。

ところで、以上のような本発明の参考例に係る砂時計
形態の混合装置においては、特に粉体の量が多い場合な
どでは、貯留部の上層に位置する粉体と下層に位置する
粉体相互を混合させることが難しくなる。

すなわち、貯留部10bまたは10cが反転旋回されて上方
に持ち上げられていくにつれて前述した如く粉体はくび
れ流通管部10aに向けて流れ落ちるわけであるが、この
際貯留部10bの上層側すなわち第１図における上側貯留
部10bの下方に位置する粉体が当然ながら先にくびれ流
通管部10aに入り、下層部に位置する粉体がくびれ流通
管部10aへ向うのは所定時間後ということになる。従っ
て、くびれ流通管部10a内における混合作用は粉体の貯
留状態の影響を受け、上層部と下層部とが完全に混ざり
合うまでには混合容器10の反転旋回による混合サイクル
を繰り返す必要がある。

このため、本発明ではくびれ流通管部10aに向う粉体
の流れを制御し、貯留部10bまたは10c内の深さ方向にお
ける粉体相互がほぼ同時にくびれ流通管部10aに導かれ
る構造を実現した。

これを第６図以下を参照しつつ説明する。

第６図は第１図に係る装置を左方から見た状態であ
り、下側の貯留部10c内に複数種類の粉体が投入されて
いる。なお、簡略化のため支持体12の駆動機構など直接
本実施例の特徴とかかわりない要素は理解容易化のため
省略した。

本発明において特徴的なことは、くびれ流通管部10a
に向う粉体の流れを制御して貯留部の深さ方向における
各層の粉体が同時にくびれ流通管部10a中へ向けて並列
的に流れ込むよう構成したことにある。

すなわち、第６図で示すように貯留部10b及び10cのそ
れぞれに複数枚、図示例では２枚のガイドプレート42、
44及び46,48が配設されており、これにより貯留槽の上
層、中層及び下層の３段階それぞれに存在する粉体が同
じ割合でくびれ流通管部10aに導かれる。

前記ガイドプレート42、44は貯留部10cの片側、すな
わち旋回方向に対し後側に配設されており、貯留部10c
の径方向に広がる表面積の大きな仕切板形状を有する。

そして、粉体Ｂの深さ方向を３分するレベルにガイド
プレート42及び44の下端がそれぞれ位置していることが
理解される。そして、この深さ方向における３領域に属
する粉体をそれぞれ下方からP₁、P₂及びP₃と表すことに
する。

この状態から反時計方向に混合容器10が旋回を始め、
第７図に示す状態になると、貯留部10cの一方の内側面
とガイドプレート42との間、ガイドプレート42と44との
間、そしてガイドプレート44と他の貯留部内面との間の
３つの区切られた粉体流路ができている。便宜上、これ
らの流路をそれぞれ第１流路Ｉ、第２流路II及び第３流
路IIIと呼ぶ。

そして、第１流路ＩにはP₁層の粉体、第２流路IIには
P₂層の粉体、第３流路IIIにはP₃層の粉体がそれぞれ最
も多い割合で流れ込む。

さらに混合容器10の旋回が進んで第８図に示す最終位
置に到達すると、前記各流路Ｉ〜IIIからの３種類の粉
体P₁〜P₃が同時に並列的にくびれ流通管部10aに向けて
流れ込み、旋回前に貯留部10cの上層に存在していた粉
体も下層に存在していた粉体も同時に混合作用に供され
ることとなり、上層の粉体p₁のみがまず優先的に混合さ
れてしまうという偏りが回避され、簡単な構成で一層効
果的な攪拌作用を得ることが可能になる。

そして、第８図の状態で全ての粉体が落下しつくした
後、再び同様の混合サイクルを行わせるには、今度は第
９図に示すように混合容器10を逆に時計方向に旋回させ
ればよく、この場合貯留部10b内のガイドプレート46,48
により同様の粉体並列流入作用が得られる。

従って、本実施例によれば、一サイクルの混合作用を
行なうための混合容器10の回転角度は180゜ですみ、こ
のため例えばバイブレータ40の駆動制御用リード線はこ
の180゜の旋回区間の動作を許容する長さがあれば直接
接続することができ、リード線がよじれて切れてしまう
のを回避するためのブラシを介して回転接触しながら電
流を与えるような複雑な構成をとる必要がない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の参考例によれば、重力に
より粉体が下方へ落下する際に静止型混合羽根を通じて
混合させ、ワンサイクルの混合が行われた後混合容器を
反転旋回させて同じ混合プロセスを繰り返し行う構成と
したので、粉体全体に対して極めて効率良くまた偏りな
く混合作用を施すことが可能である。

また、本願第２発明によれば、混合部に微細振動を与
えることによって一層混合効果を高めることができる。

また、本願第１発明によれば、貯留部内にガイドプレ
ートを配設することによって従来対応できなかった貯留
槽内深さ方向の各層の粉体相互の混合をも同時に行わせ
ることが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す全体構成図、 第２図は第１図における静止型混合器の拡大図、 第３図は軸体上に複数の羽根を交互に配設した静止型混
合器の他の構成図、 第４図は軸体上に多数の突部を配設した静止型混合器の
他の構成図、 第５図は静止型混合器を含むくびれ流通管部全体を振動
させる参考例の構成図、 第６図は、貯留部内にガイドプレートを配設した本発明
装置の第１実施例を示す構成図、 第７図は第６図の状態から所定角度旋回した状態を示す
説明図、 第８図は第１実施例において混合容器が最終位置に到達
した状態を示す説明図、 第９図は第８図の状態から混合容器が逆方向に反転旋回
するときの状態を示す構成図である。 10……混合容器 12……支持体 14……静止型混合器 40……バイブレータ 42、44……ガイドプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 9/00 - 9/22 B01F 11/00 - 11/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】くびれ流通管部を介して対向する一対の貯
   留部を有し、少なくとも一方の貯留部より複数種類の粉
   体が投入される混合容器と、 前記くびれ流通管部の長手方向中心部で該混合容器を反
   転旋回可能に支持する支持体と、 前記混合容器のくびれ流通管部内に配設された静止型混
   合器と、を含み、 前記混合容器の貯留部内には該混合用器が反転旋回され
   た際に貯留部の深さ方向における各層の粉体を並列的に
   前記くびれ流通管部に導くためのガイドプレートを配設
   したことを特徴とする粉体混合装置。
2. 【請求項２】請求項（１）に記載の装置において、前記
   静止型混合器、または静止型混合器および前記混合容器
   双方に振動を与えるバイブレータが配設されていること
   を特徴とする粉体混合装置。