JP3190993U

JP3190993U - 混合攪拌装置

Info

Publication number: JP3190993U
Application number: JP2014001419U
Authority: JP
Inventors: 正裕岩永
Original assignee: 正裕岩永
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2024-03-20

Abstract

【課題】粉体や比重の異なる液体の混合物を攪拌翼を用いないで撹拌できる混合攪拌装置を提供する。【解決手段】混合する対象物を収容するための円筒状の容器１０と、容器をその円筒軸Ａ１を中心に回転自在に支持する回転台座２０であって、円筒軸に略直交する軸Ａ２を中心に回転する、回転台座と、容器をその円筒軸を中心に回転させる手段とを含み、容器の内部には、容器の内壁面の長手方向に沿って近接または当接する棒状部材が容器の回転に追従しない形で配置される。【選択図】図２

Description

本考案は、混合攪拌装置に関し、より詳細には、コリオリの力を利用した混合攪拌装置に関する。

従来、液状体の混合攪拌においては、容器内に設けた攪拌翼を回転させることによって内容物を強制的に混合攪拌する手法が多く採用されてきた。しかしながら、攪拌翼を用いる方式においては、攪拌翼に固着した残渣を定期的に洗い落とす作業が必須となり、このことが作業効率を低下させていた。

この問題の解決のため、本考案者は、攪拌翼を用いない混合攪拌装置を創出した（特許文献２）。

特開２００２−２２４５５１号公報特開２０１３−１９８８５１号公報

本考案は、先に創出した混合攪拌装置（特許文献２）をさらに改良したものであり、粉体や比重の異なる液体の混合物を攪拌翼を用いないで混合攪拌することができる新規な混合攪拌装置を提供することを目的とする。

本考案者は、粉体や比重の異なる液体の混合物を攪拌翼を用いないで混合攪拌することができる混合攪拌装置につき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本考案に至ったのである。

すなわち、本考案によれば、混合する対象物を収容するための円筒状の容器と、前記容器をその円筒軸を中心に回転自在に支持する回転台座であって、該円筒軸に略直交する軸を中心に回転する、回転台座と、前記容器をその円筒軸を中心に回転させる手段とを含み、前記容器の内部には、前記容器の内壁面の長手方向に沿って近接または当接する棒状部材が該容器の回転に追従しない形で配置される、混合攪拌装置が提供される。

上述したように、本考案によれば、粉体や比重の異なる液体の混合物を攪拌翼を用いないで混合攪拌することができる新規な混合攪拌装置が提供される。

以下、本考案を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本考案は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。

まず始めに、本考案の混合攪拌装置において混合物が混合攪拌される原理を説明する。図１に示すように、円筒状の容器に収容された液状体に対して容器の長手方向（円筒軸方向）を回転軸とする渦を生じさせた状態において、渦の回転軸Ａ_１に直交する回転軸Ａ_２を中心に容器を回転させると、容器内に発生した液状体の渦の回転軸Ａ_１がコリオリの力によって傾き、やがて崩壊する。本考案では、容器内に生じた渦をコリオリの力によって崩壊させることで液状体を混合攪拌する。

また、本考案は、液状体と同様の原理で粉体を混合攪拌する。すなわち、本考案においては、混合攪拌したい２種以上の粉体を容器に充填した後、粉体を容器内で流動化させてＡ_１を回転軸とする渦を生じさせる。そして、容器内に生じた粉体の渦を、回転軸Ａ_２を中心に容器を回転させることによって（コリオリの力によって）崩壊させることで粉体を混合攪拌する。

ここで、容器内に発生する内容物の渦には、周速が半径に反比例する“自由渦”と、周速が半径に比例する“強制渦”の２種類がある。本考案では、強制渦の崩壊現象を利用する混合攪拌装置について第１および第２実施形態に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図２は、強制渦の崩壊現象を利用して対象物を混合攪拌する混合攪拌装置１００を示す図であり、図２（ａ）はその上面図を示し、図２（ａ）はその正面図を示す。また、図３（ａ）および（ｂ）はその左右の側面図を示す。

混合攪拌装置１００は、混合する対象物を収容するための円筒状の容器１０と、回転台座２０と、回転台座２０を回転させるための回転駆動手段（図示せず）と、容器１０を回転させるためのモータ２３とを含んで構成されており、容器１０は、回転台座２０上に突設された支持部２２に対して軸受（図示せず）を介して回転自在に固定されている。ここで、容器１０は、その長手方向Ａ_１（円筒軸方向）が回転台座２０の回転軸Ａ_２に略直交する形で支持部２２に支持されており、その外周面にはプーリー２５が固定されている。なお、本考案における混合対象物としては、液状体（２種以上の液体の混合物、液体と粉末の混合物、液体と粒子の混合物など）および２種以上の粉体の混合物が想定される。

本実施形態においては、モータ２３の回転動力がプーリー２４およびプーリーベルト２６を介してプーリー２５に伝達されるように構成されており、モータ２３の回転に伴って、容器１０がその長手方向Ａ_１（円筒軸方向）を回転軸として回転するように構成されている。

図４に示すように、容器１０は、円筒部材１４の両端開口部に対して、蓋１２ａ，１２ｂを嵌合することで密閉容器として機能するように構成されている。なお、蓋１２ａ，１２ｂの中心には、軸受１３ａ，１３ｂが設けられている。

本実施形態においては、容器１０内に対象を充填する際に、矩形の枠１８を容器１０内にセットする。矩形の枠１８は、その長辺として２本の棒状部材１６ａ，１６ｂを含んでおり、棒状部材１６ａ，１６ｂに平行して伸びる軸１５が枠１８を貫通する形で固定されている。実施形態においては、まず、軸１５の一方の端を蓋１２ｂの軸受１３ｂに嵌入する形で枠１８を容器１０内に挿入した後、対象物を容器１０内に充填する。その後、軸１５の孔１７が形成されているもう一方の端を軸受１３ａに嵌入する形で蓋１２ａを円筒部材１４に嵌合して密閉する。その結果、容器１０の内部には、２本の棒状部材１６ａ，１６ｂのそれぞれが容器１０の長手方向に沿って容器１０の内壁面に近接する形で配置されることになる。なお、軸１５と蓋１２の開口部の間は、図４右上に拡大して示すように、Ｏリング１９によって密閉されており、内容物の漏出を防止するように構成されている。

図５は、混合攪拌装置１００の正面図と、そのＸ−Ｘ’線の断面図を共に示す。

第１実施形態においては、以下の手順で対象物を混合攪拌する。まず、モータ２３を駆動し、軸受２８を介して支持部２２に支持された容器１０を回転軸Ａ_１（円筒軸方向）を中心に回転させる。これを受けて、図５に点線で示すように、容器１０内に充填された内容物（液状体または粉体）の強制渦が発生する。次に、容器１０内に強制渦を発生させた状態で強制渦の回転軸Ａ_１に略直交する回転軸Ａ_２を中心に回転台座２０（すなわち、容器１０）を回転させる。これを受けて、内容物の強制渦がコリオリの力の作用で崩壊する。このとき、強制渦に追従して容器１０内を対流していた内容物が渦の崩壊に伴って容器内に分散する。この現象を繰り返し発生させることよって、内容物（液状体または粉体）が均一に混じり合う。

ここで、混合する対象物が粉体の場合、容器１０の円筒部材１４の内壁面に粉体が付着してそこにどどまる傾向がある。また、混合する対象物が比重の異なる２種以上の液体の混合物の場合、遠心力の作用で比重の重い液体が容器１０の周方向に移動して外側に集まり、比重の軽い液体が容器１０が中心方向に移動して内側に集まる傾向がある。このような状態を放置すると、内容物（粉体、液体）の大きな対流が阻害され、十分な混合攪拌がなされない虞がある。

この点につき、本実施形態においては、蓋１２ａから容器１０の円筒軸方向に貫通する形で突出する枠１８の軸１５の一端に形成される孔１７に固定棒２７を貫通し、その固定棒２７を回転台座２０に固定することによって、枠１８が容器１０内において、円筒部材１４の回転に追従することなく固定された位置に留まるように構成している。つまり、本実施形態では、枠１８を構成する棒状部材１６ａ，１６ｂが、流動化しにくい粉体を混合攪拌する場合においては、円筒部材１４の内壁面に付着しようとする粉体を刮ぎ落として粉体の混合を促す役割を果たし、比重の異なる２種以上の液体を混合攪拌する場合においては、容器１０の外側（内周面近傍）に集まった比重の重い液体を攪拌して比重の軽い液体との混合を促す役割を果たす。

（第２実施形態）
図６は、強制渦の崩壊現象を利用して対象物を混合攪拌する混合攪拌装置２００を示す図であり、図６（ａ）はその上面図を示し、図６（ｂ）はその正面図を示す。また、図７（ａ）および（ｂ）はその左右の側面図を示す。なお、以下の説明においては、先に説明した混合攪拌装置１００と共通する要素については、適宜、その説明を省略するものとする。

混合攪拌装置２００は、混合する対象物を収容するための円筒状の容器３０と、回転台座２０と、回転台座２０を回転させるための回転駆動手段（図示せず）と、容器３０を回転させるためのモータ２３とを含んで構成されており、容器３０は、回転台座２０上に突設された支持部２２に対して軸受（図示せず）を介して回転自在に固定されている。ここで、容器３０は、その長手方向Ａ_１（円筒軸方向）が回転台座２０の回転軸Ａ_２に略直交する形で支持部２２に支持されており、その外周面にはプーリー２５が固定されている。さらに、本実施形態においては、容器３０（円筒部材３４）の外周面に近接する形で磁石４２が配設されている。

図８に示すように、容器３０は、円筒部材３４の両端開口部に対して、蓋３２ａ，３２ｂを嵌合することで密閉容器として機能するように構成されている。本実施形態においては、容器３０内に対象物を充填する際に、強磁性の材料（例えば、鉄）で形成された棒状部材３６を容器１０内に一緒に入れておく。

図９は、混合攪拌装置２００の正面図と、そのＸ−Ｘ’線の断面図を共に示す。

第２実施形態においては、以下の手順で対象物を混合攪拌する。まず、モータ２３を駆動し、軸受２８を介して支持部２２に支持された容器３０が回転軸Ａ_１（円筒軸方向）を中心に回転させる。これを受けて、図９に点線で示すように、容器３０内に充填された内容物（液状体または粉体）の強制渦が発生する。次に、容器３０内に強制渦を発生させた状態で強制渦の回転軸Ａ_１に略直交する回転軸Ａ_２を中心に回転台座２０（すなわち、容器３０）を回転させる。これを受けて、内容物の強制渦がコリオリの力の作用で崩壊する。このとき、強制渦に追従して容器３０内を対流していた内容物が渦の崩壊に伴って容器内に分散する。この現象を繰り返し発生させることよって、容器１０に充填した内容物（液状体または粉体）が均一に混じり合う。

ここで、第２実施形態においても、同様に、流動化しにくい粉体が容器３０の円筒部材３４の内壁面に付着したり、比重の異なる２種以上の液体の混合物が容器３０の外側と内側に分離するという問題が生じうる。この点につき、本実施形態においては、磁石４２が容器３０内の長手方向に沿って遊置され、容器３０の内壁面に当接する棒状部材３６を引き寄せるため、棒状部材３６は、容器３０の回転に追従することなく、自身の周方向に回転しながら、ほぼ同じ位置に留まる。つまり、本実施形態では、棒状部材３６が、円筒部材３４の内壁面に付着しようとする粉体を刮ぎ落として粉体の混合を促す役割を果たし、容器３０の外側（内周面近傍）に集まった比重の重い液体を攪拌して比重の軽い液体との混合を促す役割を果たす。

以上、説明したように、本考案によれば、コリオリ力による渦の崩壊作用を利用することによって、攪拌翼を用いることなく、粉体や比重の異なる液体の混合物を均一に混合攪拌することができる。

以上、本考案について実施形態をもって説明してきたが、本考案は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態において示した容器を回転させるためのプーリー機構は、あくまで例示であって、同じ目的を達成可能な代替構成を採用することができることはいうまでもない。また、流動化しにくい粉体や比重の異なる２種以上の液体の混合物の混合を促すための構成として示した枠１８や棒状部材３６は、あくまで例示であって、容器の内壁面の長手方向に沿って棒状部材を近接または当接させ、且つ、その棒状部材を容器の回転に追従させないように配置することのできる他の代替構成を採用してもよいことはいうまでもない。その他、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本考案の作用・効果を奏する限り、本考案の範囲に含まれるものである。

（混合攪拌実験）
上述した第１および第２実施形態の混合攪拌装置を作製し、各混合攪拌装置を以下の条件で稼働させて、以下のサンプルを混合攪拌する実験を行った。
（サンプル１）異なる色を持つ２種類の洗濯用洗剤
（サンプル２）薄力小麦粉と食紅粉
（サンプル３）比重の異なる液体（水、食用油、界面活性剤）の混合液
（装置の稼働条件）回転台座の回転数120rpm／容器の回転数500rpm

（結果評価）
第１実施形態の混合攪拌装置を使用して、サンプル１〜サンプル３の混合攪拌を行った結果、全てのサンプルにおいて粉体または液体が均一に混合されたことが確認された。同様に、第２実施形態の混合攪拌装置を使用して、サンプル１〜サンプル３の混合攪拌を行った結果、全てのサンプルにおいて粉体または液体が均一に混合されたことが確認された。

本考案の原理を説明するための概念図。第１実施形態の混合攪拌装置を示す図。第１実施形態の混合攪拌装置を示す図。第１実施形態における容器を示す図。第１実施形態の混合攪拌装置の動作を説明するための図。第２実施形態の混合攪拌装置を示す図。第２実施形態の混合攪拌装置を示す図。第２実施形態における容器を示す図。第２実施形態の混合攪拌装置の動作を説明するための図。

１０…容器、１２…蓋、１３…軸受、１４…円筒部材、１５…軸、１６ａ，１６ｂ…棒状部材、１７…孔、１８…枠、１９…Ｏリング、２０…回転台座、２２…支持部、２３…モータ、２４…プーリー、２５…プーリー、２６…プーリーベルト、２７…固定棒、２８…軸受、３０…容器、３２…蓋、３４…円筒部材、３６…棒状部材、４２…磁石、１００…混合攪拌装置、２００…混合攪拌装置

Claims

混合する対象物を収容するための円筒状の容器と、
前記容器をその円筒軸を中心に回転自在に支持する回転台座であって、該円筒軸に略直交する軸を中心に回転する、回転台座と、
前記容器をその円筒軸を中心に回転させる手段と
を含み、
前記容器の内部には、前記容器の内壁面の長手方向に沿って近接または当接する棒状部材が該容器の回転に追従しない形で配置される、
混合攪拌装置。
前記容器の内部には、２本の前記棒状部材を長辺として含む枠が配置され、該枠に固定される軸が該容器を円筒軸方向に貫通して前記回転台座に固定される、
請求項１に記載の混合攪拌装置。
前記容器の内部には、強磁性の棒状部材が遊置され、前記回転台座には、該容器の外周面に近接する形で磁石が配設される、
請求項１に記載の混合攪拌装置。