JP3215089B2 - 縦型混練装置 - Google Patents

縦型混練装置

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JP3215089B2
JP3215089B2 JP25161298A JP25161298A JP3215089B2 JP 3215089 B2 JP3215089 B2 JP 3215089B2 JP 25161298 A JP25161298 A JP 25161298A JP 25161298 A JP25161298 A JP 25161298A JP 3215089 B2 JP3215089 B2 JP 3215089B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動性のある被混
練材料を、その自重を利用して断面形状の変化した変形
通路内を通すことによって混練する縦型混練装置の技術
に関し、特に、被混練材料自体の断面形状を変化させな
がら、被混練材料自体に圧縮力、せん断力を作用させ、
合流と分割を繰り返すことによって混練する技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】モルタルやコンクリート、土質材料、そ
の他の混練を必要とする材料は、混練するほど好ましい
性状あるいは良好な性質や物性を示すことが多く、した
がって、そのような被混練材料の場合には、予め十分な
混練作業を必要とする。
【0003】ところで、従来の混練方法について着目し
てみると、その混練方式によって腕型、カイ型、ロール
型等のミキサー(混練装置)があり、これらは機械的に
行うため、いずれも多量の材料を混練するのに適してい
る。
【0004】しかし、こうした従来の混練装置では、そ
の混練する材料によっては確かに有効ではあるが、混練
に要するエネルギーや時間の観点から検討した場合、あ
まり効率的でないことが知られている。
【0005】例えば、赤尾洋二、新藤久和、アンへル・
エルナンの研究報告である「混合システムの合成とその
最適層形成」{粉体工学会誌Vol.19、No.11
(1982)}には、最も早く完全混合状態に到達する
ような供給層(最適層)は、移動混合の基本モデルの折
り重ね操作により得られる層状混合物、すなわち、圧縮
して二分し、半分を上積みするという操作を繰り返して
得られる層状混合物に対応していると記載されている。
【0006】その点、昔から行われている手法、例え
ば、手打ちうどんや手打ちそばなどのように、練り材料
を圧縮して引き延ばし、それを折り返して積み重ね、さ
らに圧縮して引き延ばすという混練方法はきわめて効率
的であることが理解できる。仮に、その折り返しと圧縮
の工程を30回行うとしたら、2の30乗=10億回前
後も混練したことに相当する。ここで、もし、圧縮する
前に3層あるいは4層にした状態で圧縮する混練方法を
行うとしたら、上記の例では2の30乗に対応する数値
が3の30乗あるいは4の30乗となり、さらに効率が
よくなることが想定できる。
【0007】一方、前述のように、腕型、カイ型、ロー
ル型等の従来から多用されているミキサー(混練装置)
の場合、いずれも機械的に可動する部分が多いため、そ
の分、摩耗や損傷も発生しやすい。さらに、装置自体も
比較的高価になる。こうした点は、特に、被混練材料が
例えばモルタルやコンクリ―トなどのように、細骨材や
粗骨材等の粒子を含む場合に顕著である。
【0008】そこで、本出願人は、こうした問題点を考
慮した技術として、特開平9−253467号公報に記
載の混練方法及び混練装置の発明を既に提案した。これ
は、流動性のある被混練材料を、断面形状の変化した複
数の変形通路内を通すことによって混練する技術であ
る。
【0009】即ち、図14に示すように、変形通路1、
2の断面形状を入口から出口に向かって連続的に変化さ
せた装置本体30を用い、各変形通路1、2の入口から
被混練材料を加圧して送り込むことによって、被混練材
料を層状に重ね、その材料に圧縮力と剪断力を作用さ
せ、その作用力で材料を圧延し、重ね、再度その材料に
圧縮力と剪断力を作用させ、圧延、重ねを繰り返すこと
により材料を練り混ぜる技術である。
【0010】ここで用いる装置本体は、変形通路1、2
の方向に直列に接続される複数個のエレメント31、3
1からなり、各エレメント31は並べて配置した複数の
変形通路1、2を備え、それら各変形通路1、2の入口
がエレメント31の一端側に、出口がエレメント31の
他端側にあり、互いに隣り合う一方のエレメント31の
出口に対して他方のエレメント31の入口が交差する形
態で接続されていて、その接続部分で被混練材料の合流
と分割を行う構成としている。この合流と分割は変形通
路1、2間の仕切り3、4により行われる。
【0011】エレメント31をn個接続することで、被
混練材料は出口においては2のn乗に相当する層とな
り、上述したような混練効率が得られる。エレメント3
1どうしの接続は、各エレメントの端部に設けたボルト
孔f1付のフランジFを利用して接続される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このような混練技術を
採用した場合、被混練材料自体の断面形状を変化させな
がら、圧縮力と剪断力を作用させて効率的に混練するこ
とができ、また、被混練材料の合流工程と分割工程を繰
り返して混練することによって、混練のための効率化を
大きく図ることができ、しかも、直接的な可動部分をな
くして摩耗や損傷防止も併せて図ることができるという
利点が得られる。
【0013】本出願の発明者等は、この混練技術のさら
なる向上を図るために鋭意研究した結果、以下の(1)
〜(3)の点において、さらに解決すべき課題が残され
ていることを見い出した。 (1) 被混練材料を加圧して送り込む混練方法では、
極めて良好な結果が得られるものの、被混合材料の自重
を利用して混合する考え方、即ち、図15(a)に示す
ように、装置本体30を縦に配置し、被混合材料を自重
により落下させて混合する方法を採用した場合、特に混
合効率の点で問題が生じる。それは、被混合材料として
コンクリート用材料や土質材料等を投入すると、装置本
体30内を通過する際に、投入材料は各エレメント31
の変形通路1、2を上から下へ連続的に通過していくう
ちに、合流と分割を繰り返して練り混ぜられる。しか
し、図15(b)〜(e)に示す通り、+、−領域部分
を通過する材料は、エレメントの構造上、どうしてもこ
の部分をストレートに抜けてしまう現象が生じる。その
ため、図15(f)に示すように、混合後の材料Cは
+、−部分に集中して二つに山積みされ更に、大径材料
は山の裾部分に転出する現象が発生する傾向にあった。 (2) こうした現象は、コンクリートを混練する場合
にもほぼ同様に生じることが判った。即ち、単に縦型配
置としただけでは、被混練材料に圧縮力と剪断力を作用
させて効率よく混練するためには十分でないことが判っ
た。したがって、このように自重利用の縦型配置とする
場合には混練効率をさらに向上させ得る余地が残されて
いた。 (3) 混練効率や混練度を上げるには、エレメントを
多数接続することで解決できるが、エレメントの接続数
に比例して装置本体の長さ(高さ)が大きくなってしま
うことである。そのため、装置本体の高さを可能な限り
低く抑え、しかも同等以上の混練効率が得られる対策が
必要である。
【0014】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、自重を利用した縦型仕様とする場合の混練
効率の向上を図り、しかも高さも充分に抑えることがで
きる縦型混練装置を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、流動性のある被混練材料をその自重を
利用して複数の変形通路内を流下させることにより、被
混練材料に圧縮力とせん断力を作用させて混練する縦型
混練装置であって、複数の変形通路を有する装置本体
と、その装置本体の上部に連結され、装置本体に供給す
べき被混練材料を貯留可能なホッパーと、装置本体の下
部に装備され、装置本体から排出される混練済み材料の
排出量調整機能を持つゲートと、そのゲートの開閉装置
とを備え、ゲートの開閉装置は、装置本体の排出口に接
続された弾力性をもつ筒状のチューブと、そのチューブ
を外側から挟み付けて閉塞させる一対の挟み部材と、そ
の両挟み部材を互いに接近させる方向に付勢するウエイ
トとを備え、そのウエイトは、被混練材料が装置本体内
に充満している状態においてチューブの閉塞状態が解除
される重量に設定されていることを特徴とする
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付の図1〜図13を参照して説明する。
【0023】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係る縦型混練装置の要部を示す正面図であ
り、図2はその動作説明図である。図3は装置本体の構
造を示す図で、種類の異なる2つのエレメントを接続し
た状態の斜視図である。図4は2つのエレメントを接続
した状態における被混練材料の断面の変化態様をモデル
図的に示す工程図である。図5及び図6は異種のエレメ
ントの変形通路の状態をそれぞれ示す平面図である。
【0024】まず、図1に示す縦型混練装置の概略構成
について説明すると、この例では、縦型配置とした装置
本体20と、その装置本体20の上部に連結されたホッ
パーHと、ホッパーHに対して被混練材料を供給するた
めのベルトコンベアを用いた材料供給手段Kと、装置本
体20の下部に連結されたゲートGとを備える。ゲート
Gは、そのゲート用の開閉装置10を備え、装置本体2
0から排出される混練済み材料の排出量調整機能を持つ
構成としている。
【0025】次いで、これらの詳細について説明する。
ホッパーHは、装置本体20内を流下させるべき被混練
材料を大量に貯留しておくことができる大きさを備えて
いる。その理由は、ホッパーH内の被混練材料の重量を
利用して、装置本体20内を流下する被混練材料に圧力
をかけて流下させることができるようにするためであ
る。この点を考慮し、ホッパーHは装置本体20の上部
に直接接続している。
【0026】ホッパーHと装置本体20との接続構造に
ついては、図1では特別に示していないが、相互に設け
るフランジを利用する方法や溶接方法など、既存の接続
方法を採用することができる。
【0027】ホッパーHには、混練時においては常に一
定量の被混練材料が貯留されている必要があるので、レ
ベルセンサーからなる第1検出手段11と第2検出手段
12とを装備している。第1検出手段11は、ホッパー
H内の被混練材料の貯留量を検出するためのものであ
り、その検出信号を制御盤13を経由してゲートGの開
閉装置10に出力し、ゲートGの開度調整を行うように
構成している。
【0028】第2検出手段12は、ベルトコンベアを用
いた材料供給手段Kから供給される被混練材料がホッパ
ーHからオーバーフローするのを制御するためのもの
で、ホッパーH内において所定の貯留量に達した場合
に、その第1検出手段12による検出信号を材料供給手
段Kの制御系(図示せず)に出力し、材料供給ストップ
もしくは供給量を減らすことができるように構成してい
る。
【0029】ゲートGは、被混練材料が装置本体20内
に充満した状態を保持しつつ、混練済みの材料を排出さ
せるためのもので、そのための開閉装置10を備えてい
る。即ち、この開閉装置10は、被混練材料が装置本体
20内に充満している状態において開状態を保持する構
成としている。
【0030】開閉装置10の具体的構成については、装
置本体20の排出口201に接続された弾力性を持つ筒
状のチューブ101と、そのチューブ101を外側から
挟み付けて閉塞させる一対の挟み部材102、102
と、その両挟み部材を互いに接近及び離間させる方向に
相対移動させる開閉用シリンダ103、103とを備え
ている。
【0031】両挟み部材102、102は、リンク10
4、104の下端にそれぞれ設けられて支持されてい
る。リンク104、104の上端は、排出口201を構
成する口金部材に対しピン105、105をそれぞれ介
してヒンジ結合されている。そして、リンク104、1
04に対してシリンダ103のロッド106の先端部が
ピン結合されている。これにより両挟み部材102、1
02は互いに接近及び離間する方向にのみ縦回動可能に
構成されている。
【0032】チューブ101は、合成ゴム等の弾力性及
び可撓性のある素材にて形成されている。チューブ10
1は、通常、その弾性力によって円形あるいは楕円形の
筒状を保持している。しかし、図2に示すように、シリ
ンダ103、103を作動させ、両挟み部材102、1
02を互いに接近する方向に移動させることによって、
チューブ101はその両挟み部材102、102にて扁
平に押しつぶされ、閉塞されるように設計してある。こ
のチューブ101の内径、即ち下端開口の大きさは、装
置本体20の排出口201よりも小さく設定している。
この理由は動作説明の欄で明らかになるように、被混練
材料を装置本体20内に充満させた状態で流下させるた
めのものである。
【0033】装置本体20は、基本的には2種類のエレ
メント21A、21Bを計6つ交互に縦方向に接続して
構成されている。図3は、説明の便宜上、この2種類の
エレメント21A、21Bを接続した状態で示されてい
る。
【0034】各エレメント21A、21Bの具体的構成
について説明すると、最初に一方の種類のエレメント2
1Aは、正方形をした両端部を備え、これら両端部には
当該エレメントを相互に接続するためのフランジFが形
成されている。
【0035】このフランジF、Fには、複数のボルト穴
f1が形成され、隣接するエレメント同士はこのボルト
穴f1を利用して端部同士がボルト止めされて接続され
る。エレメント21Aは、同じ方向に並んで配置された
2つの変形通路22、23を備えている。このエレメン
ト21Aの一方の端部には、縦長の開口を左右に形成す
るように中央に仕切り壁24が設けられている。
【0036】この縦長の左右の開口が2つの変形通路2
2、23の各入口部22a、23aとなる。エレメント
21Aの他方の端部には、横長の開口を上下に形成する
ように中央に仕切り壁25が設けられている。この横長
の上下の開口が2つの変形通路22、23の各出口部2
2b、23bとなる。すなわち、エレメント21Aの入
口側端部における仕切り壁24と出口側端部における仕
切り壁25とは互いに90度方向を異にして配置されて
いる。
【0037】従って、変形通路22、23の2つの入口
部22a、23aの配列パターンは、長方形状の開口が
左右に並んで形成され、また2つの出口部22b、23
bの配列パターンは、長方形状の開口が上下に並んで形
成されている。変形通路22、23の具体的形状につい
て説明すると、各変形通路22、23は、その断面形状
が入口部22a、23aから出口部22b、23bに向
かって連続的に変化している。
【0038】その変化の態様については、各変形通路2
2、23とも、任意の位置での断面積は入口部22a、
23aから出口部22b、23bまで同じであり、断面
の形状のみが連続的に変化している。つまり、入口部2
2a、23aはX方向に長い長方形であり、入口部22
a、23aと出口部22b、23bの中間部においては
その断面形状が正方形となり、出口部22b、23bに
おいてはX方向に対して直交するY方向に長い長方形に
なるように形成されている(図5参照)。そして、変形
通路22、23の長さは同じである。
【0039】従って、各変形通路22、23を通る被混
練材料は、その断面形状がX方向に長い長方形から徐々
に正方形に変化させられ、そこから更にY方向に長い長
方形に徐々に変化させられることになる。このエレメン
ト21Aでは、図5で見て左側に位置する入口部22a
と上方に位置する出口部22bとが変形通路22で連通
し、右側に位置する入口部23aと下方に位置する出口
部23bとが変形通路23で連通している。
【0040】次に、もう1つの種類のエレメント21B
は、基本的には前述したエレメント21Aと同じである
が、このエレメント21Bでは図5で見て左側に位置す
る入口部26aと下方に位置する出口部26bとが変形
通路26で連通し、右側に位置する入口部27aと上方
に位置する出口部27bとが変形通路27で連通してい
る。すなわち、このエレメント21Bは、エレメント2
1Aと各変形通路の各入口部と各出口部との連通態様を
異にしている。
【0041】このような2種類のエレメント21A、2
1Bを交互に接続した状態を示す図が図5である。すな
わち、前述した2種類のエレメント21A、21Bは、
一方のエレメント21Aの出口側端部に他方のエレメン
ト21Bの入口側端部を、フランジF同士を密着させて
ボルトで接続される。
【0042】従って、2種類のエレメント21A、21
Bの接続部では、一方のエレメント21Aにおける変形
通路22の出口部22bが、他方のエレメント21Bに
おける変形通路26の入口部26aの半分と他の変形通
路27の入口部27aの半分とに連通し、また一方のエ
レメント21Aにおける変形通路23の出口部23b
は、他方のエレメント21Bにおける変形通路26の入
口部26aの残りの半分と他の変形通路27の入口部2
7aの残りの半分とに連通することになる。
【0043】そのため、一方のエレメント21Aにおけ
る各変形通路22、23を通過した被混練材料の半分づ
つが、他方のエレメント21Bのそれぞれの変形通路2
6、27内に入ることにより実質的に合流することにな
り、しかし1つの変形通路を通った被混練材料について
みると2つのエレメントの接続部で半分づつに分割され
ることになる。
【0044】従って、2つのエレメント21A、21B
の接続部である出口側端部と入口側端部とに形成されて
いる各変形通路の各出口部と各入口部とが被混練材料の
合流分割手段を構成することになる。このようなエレメ
ント21A、21Bを図1に示されるように交互に直列
に接続すれば、それぞれの接続部に被混練材料の合流分
割手段が構成されることになる。
【0045】このように構成した縦型混練装置の動作や
操作方法等について、以下に説明する。材料供給手段K
により搬送されてきた被混練材料、例えば骨材とモルタ
ルは、その搬出端からホッパーH内に連続的に落され
る。骨材とモルタルは、材料供給手段KからホッパーH
内に落ちる際に粗に混練され、その状態で装置本体20
の最初のエレメント21Aにおける2つの入口部22
a、23aから各変形通路22、23に入り、装置本体
20内を自重で落下(流下)することになるが、ゲート
Gの制御盤13により次のような制御が行われる。
【0046】まず、ホッパーH内に、所定量の被混練材
料が貯留されていない状態では、これをレベルセンサ
(第1検出手段)11が検出し、その検出結果に基づい
て、制御盤13からシリンダー103、103の駆動系
にゲートGの閉信号が出力される。これにより、図2に
示すようにチューブ101が押しつぶされてゲートGが
閉状態に保持される。
【0047】ホッパーH内の被混練材料が、レベルセン
サ11のレベルまで貯留されると、これをレベルセンサ
11が検出し、制御盤13からゲートGの開信号が出力
される。これにより、ゲートGが図1に示すように開状
態となり、そのゲートGから被混練材料が排出される。
このとき、材料供給手段KからはホッパーHに被混練材
料が連続的に供給されている。
【0048】ホッパーH内への被混練材料の供給量が多
く、レベルセンサ(第2検出手段)12のレベルまで被
混練材料が貯留されると、これをレベルセンサ12が検
出し、材料供給手段Kの駆動系に停止信号又はスローダ
ウン信号を出力し、ホッパーHから被混練材料が流出す
るのを防止する。
【0049】次に、この装置本体20を通過する被混練
材料(骨材とモルタル)の混練過程について、その工程
図を示す図4を参照しながら以下に説明する。なお、こ
の工程図は、エレメント21A、21Bを2個(2段)
接続した場合における被混練材料即ち骨材とモルタルと
の変化態様を、各エレメント21A、21Bの入口側端
部、中間部、出口側端部の領域についてモデル図的に示
している。
【0050】この図4から理解できるように、ホッパー
19に投入された被混練材料は、1段目のエレメント2
1Aにおける入口側端部で2つの変形通路22、23に
入り、その流れは結果的にA、Bの二つに分割される。
この分割された被混練材料の各流状体断面形状は共にX
方向に長い長方形である。
【0051】次に、この1段目の中間部においては、被
混練材料A、Bの流状体断面形状は共に正方形に変化
し、さらに、1段目の出口側端部においては、共に入口
側の長手方向Xとは90度異にするY方向に長い長方形
に変化する。従って、被混練材料A、Bの各流状体断面
形状は、X方向に長い長方形→正方形→Y方向に長い長
方形、と変化する。
【0052】この変化する過程において、各変形通路2
2、23の内壁面によって連続的な圧縮作用を受けるこ
とになる。その結果、被混練材料の流状体自体に、特に
断面の径方向についての連続的な対流現象が発生し、こ
れにより第1次の混練作用が行われる。
【0053】次に、2段目のエレメント21Bの入口側
端部における仕切り壁28は、1段目のエレメントの出
口側端部の仕切り壁15と直角に交差しているため、1
段目のエレメント21Aの出口端部から出た被混練材料
A、Bは、図4に示されるようにそれぞれ左右に分割さ
れてA/Bと、A/Bとに分けられる。
【0054】そして、各変形通路26、27のそれぞれ
について、被混練材料A/Bが流れることになる。すな
わち、2段目のエレメント21Bの入口側端部では、被
混練材料A、Bの一部がそれぞれ各変形通路26、27
内で合流し、各通路内の被混練材料における流状体断面
形状は共にX方向に長い長方形となる。
【0055】次に、2段目の中間部においては、被混練
材料A/Bの流状体断面形状が全体として正方形状に変
化させられ、そして出口側端部においては共にY方向に
長い長方形に変化させられる。この2段目においても、
被混練材料A/Bは、X方向に長い長方形→正方形→Y
方向に長い長方形、と変化する。
【0056】そして、その変化過程において、各変形通
路26、27の内壁面によって連続的な圧縮作用を受け
ることになる。その結果、被混練材料の流状体自体に、
特に断面の内外方向について連続的な対流現象が発生
し、これにより第2次の混練作用が行われる。
【0057】3段目については、特に図示していない
が、3段目の入口側端部では、図4に示される2段目の
出口側端部における最終の被混練材料に、仮想線X1を
加えて示すように左右に分割され、A/B/A/Bのよ
うに合流する。以降は1段目、2段目と同様にして混練
される。
【0058】こうして、被混練材料には圧縮力と剪断力
が作用し、その作用力で材料を圧延し、重ね、再度その
材料に圧縮力と剪断力を作用させ、圧縮、重ねを繰り返
すことにより混練される。
【0059】こうした混練過程において、被混練材料は
装置本体20内を自重により流下しつつ混練されるが、
その際に、ゲートGにより排出口が絞られていること、
及びホッパーH内に貯留されている被混練材料の重量に
基づく加圧作用等により、装置本体20内の被混練材料
は加圧された状態で流下することになる。これにより、
被混練材料は装置本体20内に充満した状態で流下す
る。その結果、被混練材料には上記の圧縮力や剪断力が
効果的に作用する。
【0060】この点、従来技術で説明したように、装置
本体30内を単に落下させる混練方法では、装置本体内
を被混練材料が充満しない状態で流下するので、混練に
必要な圧縮力や剪断力が被混練材料に作用しにくく、し
たがって混練よりも混合に適した方法と言える。それに
対し、本実施の形態ではこうした問題を解決し、混練に
適した技術として位置づけできる。勿論、粒状体や流動
性材料を混合する場合にも利用することができる。そう
した場合には、より効率的な混合を行うことができる。
【0061】ところで、本実施の形態では、前述したよ
うに種類の異なる2つのエレメント21A、21Bを交
互に接続しているが、その理由について説明する。図3
に示されるエレメント21Aをその一方の端部から各変
形通路内を覗くと、図5に示されるように影線を除いた
部分が直通した即ちストレートな貫通路として見える。
【0062】これは、前述したように入口側端部におけ
る右側の入口部22aが出口側端部における上部の出口
部22bに連通し、入口側端部における左側の入口部2
3aが出口側端部における下部の出口部23bに連通し
ていることから、それらがそれぞれ部分的に重なる領域
は入口部から出口部が直視できることは当然ではある。
【0063】とすると、エレメント21Aの長手方向か
ら見たときに入口部22a、23aと出口部22b、2
3bとがそれぞれ部分的に重なる領域に存在する通路部
分については、被混練材料の流状体が通路部分に充満す
ることなく単に自重で落下する場合に限り、変形をほと
んど与えることなく通過させることになる。そして、同
じ形状のエレメント21Aを複数接続しても端部から変
形通路を覗いたときの状態は図5に示された状態と全く
変わらない。従って、同じ形状のエレメント14を複数
接続しても混練効果が期待できない場合も想定される。
【0064】他方、エレメント21Bについては、前述
のエレメント21Aの説明と同じ理屈により入口部26
a、27aと出口部26b、27bとが重なる領域は図
6に示される影線を除いた部分となる。これは、エレメ
ント21Aとは異なって、入口側端部における右側の入
口部26aが出口側端部における下部の出口部26bに
連通し、入口側端部における左側の入口部27aが出口
側端部における上部の出口部27bに連通していること
から明らかである。
【0065】そこで、この2種類のエレメント21A、
21Bを図3に示されるように接続したとして、その入
口側端部から変形通路を覗くと、図5と図6とを重ねた
ような状態となり、その結果入口部から出口部を直視す
ることはできなくなる。ということは、入口部から入っ
た被混練材料が、所謂ストレートに出口部に流れること
はなくなり、その結果混練効果をより高めることにな
る。この点は、被混練材料が通路部分に充満しない状態
での混練初期の自重による流下時において特に有効に作
用する。
【0066】なお、前述した実施形態で用いたエレメン
トは、2つの変形通路22、23又は26、27を備え
たものであったが、3以上の変形通路を備えるエレメン
トを接続して装置本体を構成することもできる。
【0067】(第2の実施形態)図7及び図8は、本発
明の第2の実施形態に係る縦型混練装置の要部を示す正
面図であり、図2はその動作説明図である。
【0068】この第2の実施形態では、ゲートGの開閉
装置が第1の実施形態と相違している。即ち、開閉装置
100は、装置本体20の排出口201に接続された弾
力性をもつ筒状のチューブ101と、そのチューブ10
1を外側から挟み付けて閉塞させる一対の挟み部材10
2とを備える点では、第1の実施形態と同様である。
【0069】しかし、ここでは、その両挟み部材102
を互いに接近させる方向に付勢するウエイト107を備
え、そのウエイト107は、被混練材料が装置本体20
内に充満している状態においてチューブ101の閉塞状
態が解除される重量に設定されている。
【0070】具体的には、装置本体20の排出口201
を形成する口金部材に対して水平な支持部材108が固
定され、その支持部材108の両端近くに一対のリンク
109、109がピン110、110を介してそれぞれ
縦回動自在に支持されている。そして、各リンク10
9、109の下端に両挟み部材102、102がそれぞ
れ固定され、各リンク109、109の上端にウエイト
107、107がそれぞれ固定されている。
【0071】支持部材108の水平方向の長さは、チュ
ーブ101の外径寸法よりも十分に長く(2倍前後)、
これにより両方のウエイト107、107はピン110
よりも外側へ位置する形態となり、そのウエイトの重量
によりリンクが傾き両挟み部材102、102がチュー
ブ101の外面の対向する位置に接するように設定され
ている。
【0072】ウエイトの重量に基づく挟み部材102ど
うしがチューブ101を挟み付ける力と、チューブ10
1自体の弾力性に基づいてチューブ101が筒状を保持
しようとする力との関係は、例えば次のように設定され
る。
【0073】通常時は、図8に示すように、ウエイト1
07の力が勝り、チューブ101を扁平に押しつぶして
閉状態にする。さらに、装置本体20内を被混練材料が
単に自重で落下してくる状態から、装置本体20内に被
混練材料が充満する状態までは、ウエイト107の力が
勝り、同様にチューブ101を閉状態にする。
【0074】そして、ホッパーH内に被混練材料が所定
のレベルまで貯留された状態において初めてチューブ1
01が開きはじめ、混練済みの材料が排出され始めるよ
うに設定される。即ち、ホッパーH内の被混練材料の重
量に基づいて、装置本体20内を流下していく被混練材
料に加圧作用が加わり、その加圧作用がある一定のレベ
ルに達したときにのみ、ゲートGが開くように設定して
いる。これにより、第1の実施形態の場合と同様な混練
作用が行われる。
【0075】ホッパーH内の被混練材料の貯留量が多く
なるにしたがって、チューブ101の開度が大きくな
り、レベルセンサー(第2の検出手段)12のレベルに
達するまでの間に、チューブ101は最大開度となる。
【0076】レベルセンサー12に達すると、そのレベ
ルセンサー12による検出信号が図示しない制御盤に出
力され、材料供給手段Kの材料供給制御が行われること
は、第1の実施形態と同様である。
【0077】(第3の実施形態)図9は、本発明で使用
した場合に好適なエレメントの他の実施形態を示す正面
図である。先の第1及び第2の実施形態ではエレメント
の変形通路の断面形状について、その断面形状のみが変
化し、断面積の大きさは同じである例を示したが、この
実施形態では断面積も変化している例である。
【0078】即ち、この図9に示すエレメント200
は、変形通路201、202の断面積が、図11の入口
部と図13の出口部との中間部において、図12に示す
ようにほぼ半分の大きさに形成されている。具体的に
は、各変形通路201、202は、入口部分から中間部
分に向かうに従いその断面積が順次小さくなり、中間部
から出口部分に向かうに従いその断面積が順次大きくな
っている。
【0079】このようなエレメントを用いて装置本体2
0を構成した場合、混練効率がさらに向上する。その理
由は、変形通路の中間部分において断面積が半分に縮小
していることに伴う3次元的混練作用が生じるからであ
る。
【0080】即ち、変形通路の断面積が中間部分に向か
うに従い縮小しているで、被混練材料は共に対応する変
形通路の内面全体からの圧縮作用を受ける。さらに、中
間部分から出口に向かうに従い、断面積が次第に拡大し
ているので、被混練材料Aには特に剪断力が作用し、断
面形状が広がるように変化していく。したがって、これ
らの過程において、被混練材料には入口部から出口部の
間で被混練材料の流下方向(変形通路の長手方向)にも
圧縮力、剪断力が作用することになり、材料が3次元的
に混練されるからである。2段目以降も同様な混練作用
が生じる。
【0081】(第4の実施形態)図10は、本発明の第
4の実施形態を示すエレメントの正面図である。この実
施形態では、エレメント300自体の長さを短くした例
を示している。その他の基本的構成は上記の第3の実施
形態で示したものと同じ構成としている。しかし、長さ
を短くした関係で、その長さに対する各変形通路30
1、302の断面形状の変化率が相違している。
【0082】即ち、具体的には各変形通路301、30
2の傾斜角が、長さを短くした分だけ大きくなってい
る。これは、各変形通路の入口部と出口部の断面形状及
び断面積が同じである場合、エレメントの長さが短くな
ればそれに途中部分の断面形状及び断面積の変化態様も
当然大きく変化することによる。
【0083】材料を自重により流下させるという観点か
らすれば、エレメント300の長さを短くするには限度
がある。その理由は、変形通路の内面の傾斜状態に着目
した場合に理解できる。なぜなら、エレメントがあまり
にも短いと、変形通路の内面の傾斜が緩慢になり過ぎる
部分が形成され、被混練材料が円滑に流下しなくなるか
らである。その点、被混練材料に上から圧力をかけるよ
うにすれば、傾斜が緩慢であっても問題ないが、好まし
くは、30度〜70度の傾斜内に納めるのが良い。図1
0においては、45度前後の傾斜を付けた例を示してい
る。
【0084】このように、エレメント300の長さを短
くした場合には、エレメントを多数接続して構成する装
置本体20の全体高さ寸法を低く押さえることができる
利点があること、及び混練効率をさらに高めたい場合に
エレメントをより多く接続することができる利点が得ら
れる。
【0085】なお、以上の実施形態では、2つの変形通
路を有するエレメントに対応させた例を示したが、3つ
以上の変形通路を有するエレメントに対しても適用可能
である。
【0086】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、流動性
のある被混練材料をその自重を利用して複数の変形通路
を備える装置本体内を流下させ、装置本体から排出され
る混練済み材料をゲートの開閉により排出量の調整を行
うようにし、その際、ゲートの開閉装置として、装置本
体の排出口に接続された弾力性をもつ筒状のチューブ
と、そのチューブを外側から挟み付けて閉塞させる一対
の挟み部材と、その両挟み部材を互いに接近させる方向
に付勢するウエイトとを備え、そのウエイトを被混練材
料が装置本体内に充満している状態においてチューブの
閉塞状態が解除される重量に設定したことにより装置本
体内に被混練材料が常に充満した状態に維持しながら混
練済み材料をゲートから排出することができる。その結
果、自重により装置本体内を通過する被混練材料に圧縮
力とせん断力を有効に作用させて混練することができ、
自重を利用した縦型仕様とする場合の混練効率の向上を
図り、しかも高さも充分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る縦型混練装置の
要部を示す正面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る縦型混練装置の
動作説明のための部分正面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る縦型混練装置の
装置本体の構造を示す部分斜視図である。
【図4】2つのエレメントを接続した状態における被混
練材料の断面の変化態様をモデル図的に示す工程図であ
る。
【図5】異種のエレメントの変形通路の状態をそれぞれ
示す平面図である。
【図6】異種のエレメントの変形通路の状態をそれぞれ
示す平面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る縦型混練装置の
全体構成を示す正面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態に係る縦型混練装置の
動作説明のための部分正面図である。
【図9】本発明の第3の実施形態に係るエレメントの構
成を示す正面図である。
【図10】本発明の第3の実施形態に係るエレメントの
構成を示す正面図である。
【図11】本発明の第2の実施形態に係るエレメントの
入口側の端部を示す正面図である。
【図12】本発明の第2の実施形態に係るエレメントの
中間部を示す正面図である。
【図13】本発明の第2の実施形態に係るエレメントの
出口側の端部を示す正面図である。
【図14】従来例に係るエレメントを2個接続した状態
の装置本体の斜視図である。
【図15】縦型混練装置とした場合の課題を説明するた
めの図で、(a)は装置本体の正面図、(b)〜(e)
は(a)の〜に対応する断面図、(f)は(a)の
に対応する部分の平面図である。
【符号の説明】
10、100 開閉装置 101 チューブ 102 挟み部材 103 シリンダ 104 リンク 105 ピン 106 ロッド 107 ウエイト 108 支持部材 109 リンク 110 ピン 20 装置本体 21A、21B エレメント 22、23 変形通路 24、25、28、29 仕切り壁 22a、23a 入口部 22b、23b 出口部 200 エレメント 201、202 変形通路 203 仕切壁 300 エレメント 310、302 変形通路 1、2 変形通路 3、4 仕切り S 混練装置 F、FF フランジ 31 エレメント C 混練済み材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 雅章 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前田建設工業株式会社内 (72)発明者 井川 慎一 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前田建設工業株式会社内 (72)発明者 小嶋 和弘 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前田建設工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−201820(JP,A) 特開 昭50−120055(JP,A) 実公 平5−35118(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01F 5/00 - 5/26 B01F 15/02 B65G 65/30 - 65/48 B65D 90/56

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動性のある被混練材料をその自重を利
    用して複数の変形通路内を流下させることにより、被混
    練材料に圧縮力とせん断力を作用させて混練する縦型混
    練装置であって、 前記複数の変形通路を有する装置本体と、その装置本体
    の上部に連結され、装置本体に供給すべき被混練材料を
    貯留可能なホッパーと、装置本体の下部に装備され、装
    置本体から排出される混練済み材料の排出量調整機能を
    持つゲートと、そのゲートの開閉装置とを備え、前記ゲ
    ートの開閉装置は、前記装置本体の排出口に接続された
    弾力性をもつ筒状のチューブと、そのチューブを外側か
    ら挟み付けて閉塞させる一対の挟み部材と、その両挟み
    部材を互いに接近させる方向に付勢するウエイトとを備
    え、そのウエイトは、被混練材料が前記装置本体内に充
    満している状態において前記チューブの閉塞状態が解除
    される重量に設定されていることを特徴とする縦型混練
    装置。
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