JP3669552B2 - 混合機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は混合機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実公平５−３６４９３号公報は、容器内で軸中心に回転可能に設けられる回転シャフトと、その回転シャフトと同行回転するように設けられる撹拌部材と、その容器の容器内周部に回転可能に設けられる粉砕部材とを備え、その撹拌部材は被混合物を回転シャフトの外周部に向かって流動させる撹拌面を有し、被混合物が容器の容器内周部に付着するのを防止するためのエアー噴出ノズルを備える混合機を開示する。特公平８−１５５３８号公報は、容器内で軸中心に回転可能に設けられる回転シャフトと、その回転シャフトと同行回転するように設けられる撹拌部材と、その容器の容器内周部に回転可能に設けられる粉砕部材とを備え、その撹拌部材は被混合物を回転シャフトの外周部に向かって流動させる撹拌部を有し、その粉砕部材は、同心状に相対回転するせん断リングから構成される混合機を開示する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法によれば、粉砕部材は凝集した被混合物を砕いたり微細化することができるが、粉砕部材は容器内周部に設けられており被混合物は回転シャフトの外周部に向かって流動する（被混合物は粉砕部材から離れる方向に流動する）ので被混合物の粉砕効率が低く、その結果として混合効率が低かった。
従って、本発明の課題はシンプルな構造で回転シャフトの動力負荷の増大を抑え、混合性能を低下させることなく、被混合物の粉砕効率を向上できる混合機を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被混合物を入れる容器と、容器内で軸中心に回転可能な回転シャフトと、回転シャフトと同行回転可能な撹拌部材及び流動方向変更部材と、回転シャフト外周部に対向する容器内周部で回転可能な粉砕部材とを備え、撹拌部材と流動方向変更部材とが回転シャフト外周部に対して回転径方向に容器内周部から間隔をおいて配置（但し、流動方向変更部材は撹拌部材と回転シャフトとの間に配置）され、且つ撹拌部材が被混合物を回転シャフト外周部に向かって流動させる撹拌面を有し、流動方向変更部材が１枚の曲面状の板状部材で形成され、回転シャフトの軸方向の粉砕部材側において、被混合物の流動方向を流動方向変更部材から容器内周部へ変更させる流動方向変更面を有する混合機を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示す横型混合機１は、被混合物を入れる容器２を備える。その容器２は、横軸心の円筒形容器本体２ａと、被混合物の投入部２ｂと、被混合物の排出部２ｃと、排気部２ｄとを有する。
その容器２内で、その容器本体２ａの軸と同心の横軸中心に回転可能に回転シャフト３が両端支持される。その回転シャフト３は、モータ等の駆動源（図示省略）により、図１において矢印１００方向に回転される。
その回転シャフト３と矢印１００方向に同行回転するように例えば６つの攪拌部材４が設けられる。本実施形態では、それら攪拌部材４は、回転シャフト３の軸方向において互いに離れた６位置において、回転方向において例えば６０度毎に配置されている。なお、図１、図２では回転シャフト３の中央側の２つのみ表示し、回転シャフト３の両端側の４つの図示は省略している。その回転シャフト３の中央側の２つの攪拌部材４は回転方向において例えば１８０度離れて配置され、他の攪拌部材４も同様に配置される。各攪拌部材４は、容器本体２ａの内周部（以下容器内周部２ａ’という）と非接触状にその近傍に位置するように、その回転シャフト３から突出するアーム５に取り付けられる。
【０００６】
図３、図４に示すように、各攪拌部材４は、その回転方向においてアーム５の前方に位置する板状の前壁４ａと、その回転シャフト３の軸方向においてアーム５の両側に位置する一対の板状の側壁４ｂ、４ｃと、その回転シャフト３の径方向において側壁４ｂ、４ｃの外方に位置する板状の底壁４ｄとを有する。
撹拌部材４の前壁４ａの表面４ａ’と回転シャフト３の外周部（以下回転シャフト外周部３’という）との距離は、回転方向前方に向かうに従い大きくされており、側壁４ｂの表面４ｂ’と回転シャフト３の外周部との距離は、回転方向前方に向かうに従い大きくされると共に回転シャフト３の一端に向かうに従い大きくされている。他方の側壁４ｃは側壁４ｂと対称形とされている。回転シャフト３の軸方向と径方向における各側壁４ｂ、４ｃの寸法は、回転方向後方に向かうに従い大きくされている。
【０００７】
このように設計することにより前壁４ａの表面４ａ’と側壁４ｂの表面４ｂ’、側壁４ｃの表面４ｃ’が、回転シャフト３の回転により被混合物を回転シャフト外周部３’に向かって流動させる撹拌面を構成する。
図２、図３に示すように、各側壁４ｂ、４ｃの外端縁に、回転時の負荷軽減のために複数の爪４ｅが好ましくは形成される。なお、爪４ｅは省略してもよい。その底壁４ｄの表面４ｄ’は、容器内周部２ａ’に対して回転径方向（回転シャフト３の径方向）に容器内周部２ａ’から間隔をおいて配置され、その回転径方向の間隔が一定となるように、その容器内周部２ａ’、底壁４ｄの表面４ｄ’及び後述の流動方向変更面７ｄ’は、その回転シャフト３の軸心を中心とする回転体（本実施形態では円柱）に沿う曲面とされていることが好ましい。
【０００８】
その容器内周部２ａ’に例えば６つの粉砕部材６が設けられている。各粉砕部材６は、容器本体２ａの回転径方向に沿う軸中心に回転可能な回転シャフト６ａと、この回転シャフト６ａから回転径方向（回転シャフト６ａの径方向）外方に突出する複数のブレード６ｂとを有し、モータ等の駆動源（図示省略）により回転される。
図１、図２に示すように、本実施形態では、その粉砕部材６は、回転シャフト３の軸方向に離れた３位置に、２つずつ回転シャフト３の回転方向に離れて配置される。
【０００９】
即ち、図２、図４に示すように回転シャフト３の軸方向における中央に配置された２つの粉砕部材６の回転軸は回転シャフト３の中央側の２つの撹拌部材４の一方（例えば図２の左側）の撹拌面４ｂ’よりも回転シャフト３の一端側（例えば図２の右端側）に配置され、その撹拌部材４の他方（例えば図２の右側）の撹拌面４ｃ’よりも回転シャフト３の他端側（例えば図２の右端側）に配置される。
回転シャフト３の両端側に配置された４つの粉砕部材６の回転軸と撹拌部材４との位置関係は、回転シャフト３の軸方向における中央に配置されたそれらの関係と同じように配置される。
３つの粉砕部材６の配置高さは、容器本体２ａの略１／２の高さとされ、残りの３つの粉砕部材６の配置高さは、容器本体２ａの１／２の高さと底部との間とされている。
尚、粉砕部材６は、回転シャフト３の軸方向に離れた３位置に１つずつ配置してもよい。
【００１０】
図１、２に示すように、本混合機には、その回転シャフト３と同行回転するように例えば６つの流動方向変更部材７を設けられる。本実施形態では、各流動方向変更部材７は、例えば曲面状部材で形成され、上記各攪拌部材４に一対一で対応し、その回転シャフト３の軸方向の粉砕部材６側で且つ、回転シャフト３の回転径方向で各攪拌部材４と回転シャフト３との間に配置され、上記アーム５に取り付けられる。また、流動方向変更部材７は、攪拌部材４で流動される被混合物の流動方向を流動方向変更部材７から容器内周部２ａ’へ変更させる機能がある流動方向変更面７ｄ’を有する。この流動方向変更面７ｄ’は図１の一点鎖線３００で示すように、被混合物の流動方向を変更する。
流動方向変更部材７ｄは回転シャフト３の軸方向の粉砕部材６側に設置されているため、被混合物を流動方向変更部材７から容器内周部２ａ’へ変更（被混合物を粉砕部材６へ集約）する目的以外には被混合物の流動方向が変更されず、混合性能の低下を起こすことなく、回転シャフト３の動力負荷の増大を抑制し、被混合物の粉砕効率を向上できる。
【００１１】
流動方向変更部材７は、板状部材で形成するのが好ましい。また、流動方向変更面７ｄ’は、容器内周部２ａ’に向かって凸曲面部分及び／又は平面部分を有する形状とすることが好ましい。そして、流動方向変更部材７ｄの流動方向変更面７ｄ’の少なくとも一部が、流動方向変更面７ｄ’の回転軌跡の曲率の０．８〜１．２倍の曲率の曲率部分を有する形状とすることが、回転シャフト３の動力負荷の増大抑制のため、さらに好ましい。こうすれば、流動方向変更部材７ｄ自体の回転抵抗が軽減されるばかりでなく、撹拌部材４により流動される被混合物を略垂直に流動方向変更面７ｄ’で受け（被混合物が流動方向変更部材７ｄの回転抵抗になる方向で流動方向変更面７ｄ’に当たり難い）、被混合物の流動方向を変更できるため、流動方向変更部材７ｄを設けたことによる、混合時の回転シャフト３の動力負荷の増大をさらに抑制できる。
【００１２】
また、その流動方向変更面７ｄ’は、上記撹拌面４ａ’、４ｂ’と回転径方向の間隔をおいて対向する部分を有することが好ましい。本実施形態では、回転径方向における流動方向変更面７ｄ’の寸法は回転方向における撹拌部材４の寸法と略等しくされ、回転シャフト３の軸方向における撹拌部材の寸法よりも大きくされることで、回転径方向において流動方向変更面７ｄ’は、撹拌面４ａ’の略半分及び／又は４ｂ’の全体を覆う。
流動方向変更面７ｄ’の回転方向の前端位置は、撹拌部材４のそれと一致させるか、撹拌部材４の回転方向の前端位置よりも回転方向の後方に配置するのが好ましい。流動方向変更面７ｄ’の回転方向の後端位置は、撹拌部材４と一致させるか撹拌部材４の回転方向の後端位置よりも回転方向の後方に配置するのが好ましい。
【００１３】
また、その流動方向変更面７ｄ’は、回転方向後方に向かうに従い回転シャフト３の軸方向における寸法が大きくされている部分を有することにより、回転シャフト外周部３’に向かうに従い回転シャフト３の一端に向かうように流動する被混合物に効率良く接触し、その流動方向を変更できるため、好ましい。
その流動方向変更面７ｄ’は、回転途中で上記粉砕部材部材６の少なくとも一部（本実施形態では全体）と回転径方向において対向する部分を有することが好ましい。これにより、被混合物と粉砕部材６との接触機会をさらに増大し、粉砕部材６による被混合物の粉砕効率を向上できる。
流動方向変更面７ｄ’を上述のように設計することによって、シンプルな構造で、撹拌部材４及び流動方向変更部材７にかかる撹拌抵抗の総和、即ち回転シャフト３の動力負荷の増大を抑え、混合性能を低下させることなく、粉砕効率を向上させることができる。
【００１４】
また、図２に示すように、その回転シャフト３と同行回転するように２つの補助攪拌部材１０を、回転シャフト３の両端近傍の２位置に設けてもよい。
図１、図２に示すように、その容器本体２ａの内部に、被混合物の湿分、温度、組成等の物性調整に用いられる気体を噴出するため、３本のパイプ２１を設けてもよい。その際、例えば被混合物の湿分調整のための乾燥した空気や不活性気体、被混合物の温度調整のための温度調節された空気や不活性気体、被混合物と反応して組成調整をするための反応気体等を噴出させるのが好ましい。
【００１５】
それらガス供給用パイプ２１は、本実施形態では、回転シャフト３の軸方向に離れた例えば３位置に設けられてもよい。例えば、各パイプ２１は、容器本体２ａ内に挿入され、溶接等の公知の固定方法にて容器本体２ａに対して一定位置に配される。各パイプ２１の先端開口により構成される気体噴出口２１ａは、混合中の被混合物の中から気体を噴出できるように容器本体２ａに対して一定位置に配置される。その容器本体２ａに収納される被混合物の体積は、容器本体２ａの容積よりも少なくされる。図１における二点鎖線２００は、混合中における被混合物の分布領域の一例を示す。
【００１６】
各気体噴出口２１ａから噴出される気体は、上記攪拌部材４の回転方向の前方側に向かうものとされる。さらに、各気体噴出口２１ａは、噴出気体が容器本体２ａの下部から容器本体２ａの容器内周部２ａ’に沿って上方に向かって流動するように、容器本体２ａの底部近傍に配置されてもよい。このことにより、 被混合物の分布領域の内部での気体の滞留時間を長くし、被混合物の乾燥や冷却等により、粘着性等の物性調整を効率良く行うことができる。また、その噴出気体が容器本体２ａの下部から容器の容器内周部に沿って上方に向かって流動するように、その気体噴出口２１ａを配置することにより、その容器本体２ａに収納される被混合物の体積が容器本体２ａに容積よりも大幅に少なくても、被混合物内における気体の滞留時間を可及的に長くし、気体と被混合物との接触効率を向上できる。
【００１７】
尚、ガス供給用パイプ２１を設ける場合、各パイプ２１の先端面２１ｂは、下方に向かうに従い撹拌部材４の回転方向の後方側に向かうように、水平面に対して傾斜させるのが好ましい。そして、そのパイプの先端面２１ｂと水平面とがなす角度θを、粉体状被混合物の安息角以下とするのがさらに好ましい。このことにより、 被混合物がそのパイプ２１内部に入り込むのを防止できる。
また、各気体噴出口２１ａの回転シャフト３の軸方向における位置と上記各粉砕部材６の回転シャフト３の軸方向における位置とは互いに一致するようにしてもよい。即ち、回転シャフト３の軸方向各位置において気体噴出口２１ａに対して、２つの粉砕部材６は、攪拌転動中の被混合物の中において攪拌部材４の回転方向の前方側に配置してもよい。
【００１８】
さらに、図１、２に示されるように、容器本体２ａの内部に液体を供給するための３本の液体供給用パイプ３１を設けてもよい。その際その液体として、例えば、粉末状の被混合物を粒状にするための造粒液や、被混合物と接触することで化学反応を生じる反応液等を供給するのが好ましい。
それら液体供給用パイプ３１は、本実施形態では、回転シャフト３の軸方向に離れた例えば３位置に配置される。 本実施形態では、各パイプ３１の先端開口により構成される液体吐出口は、撹拌転動中の被混合物の中から液体を下向きに吐出できるように容器本体２ａに対して一定位置に配置される。各液体供給用パイプ３１から下向きに吐出される液体は、本実施形態では、上記撹拌部材４の回転方向の後方側に向かうものとされる。 また、パイプ３１は同位置に複数配置してもよい。
【００１９】
それら液体供給用パイプ３１の液体吐出口の回転シャフト３の軸方向における位置と上記粉砕部材６の回転シャフト３の軸方向における位置とは互いに一致するようにしてもよい。 即ち、回転シャフト３の軸方向各位置において液体吐出口に容器本体２ａの略１／２の高さに配置された粉砕部材６が対向する。これにより、その容器本体２ａの略１／２の高さに配置された各粉砕部材６は、 各パイプ３１から供給される液体を分散する分散部材を兼用する。その粉砕部材６の回転シャフト３の軸方向における位置と上記気体噴出口２１ａの回転シャフト３の軸方向における位置とは互いに一致するようにしてもよい。また、各気体噴出口２１ａの回転シャフト３の軸方向における位置と上記各粉砕部材６の回転シャフト３の軸方向における位置とは互いに一致させるようにすることが好ましい。これにより、各攪拌部材４は、粉砕部材６と干渉しないように、粉砕部材６が配置されている位置を含む容器本体２ａの円周方向領域を通過しない。そのため、各気体噴出口２１ａの回転シャフト３の軸方向における位置と上記各粉砕部材６の回転シャフト３の軸方向における位置とが互いに一致され、各気体噴出口２１ａから噴出された気体により、各攪拌部材４が通過しない領域で被混合物が滞留するのが防止され、被混合物が粉砕部材６に向けて流動され、被混合物の粉砕効率が向上される。さらに、液体供給用パイプ３１から液体が集中的に供給される部位に気体を流動させることで、その液体供給部位における気体と被混合物との接触効率を向上できる。これにより、その気体による被混合物の乾燥や冷却等により、粘着性等の物性調整を効率良く行うことができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、図５の第１変形例に示すように、流動方向変更面７ｄ’は、回転途中で粉砕部材６の一部とのみ回転径方向において対向する部分を有するものでもよい。
また、流動方向変更面７ｄ’の回転シャフト３の軸方向における寸法は、図５の第１変形例に示すように全体が回転方向後方に向かうに従い大きくされてもよいし、図６の第２変形例に示すように回転方向全域において一定とされてもよい。
また、図７の第３変形例に示すように、粉砕、分散効率を更に向上するため、粉砕部材を増設し、両側に粉砕部材が配置された撹拌部材を存在させた場合には、粉砕部材側に流動方向変更面７ｄ’を配置した結果両側に流動方向変更部材を設置してもよい。
【００２１】
また、流動方向変更部材７は、アーム５に直接取り付けなくてもよい。
また、流動方向変更面７ｄ’は、回転シャフト３の径方向において撹拌面４ｂ’と重なる位置に配置する必要はなく、撹拌面４ａ’、４ｂ’、４ｃ’により撹拌されることで回転シャフト３の外周部に向かって流動する被混合物が存在する粉砕部材６側に配置されていればよい。
上記実施形態では本発明を横型混合機１に適用したが、回転シャフトが縦軸中心に回転する竪型混合機にも本発明を適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、シンプルな構造で回転シャフトの動力負荷の増大を抑え、混合性能を低下させることなく、被混合物の粉砕効率を向上できる混合機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の混合機の側断面図。
【図２】 本発明の実施形態の混合機の部分破断正面図。
【図３】 本発明の実施形態の混合機の要部の斜視図。
【図４】 本発明の実施形態の混合機の要部の正面図。
【図５】 本発明の第１変形例の混合機の部分平面図。
【図６】 本発明の第２変形例の混合機の部分平面図。
【図７】 本発明の第３変形例の混合機の要部の正面図。
【符号の説明】
１；横型混合機
２；容器
２ａ’；容器内周部
３；回転シャフト
３’；回転シャフト外周部
４；攪拌部材
４ａ’４ｂ’４ｃ’；撹拌面
６；粉砕部材
７；流動方向変更部材
７ｄ’；流動方向変更面
２１；気体噴出パイプ
３１；液体供給用パイプ

Claims (4)

1. 被混合物を入れる容器と、容器内で軸中心に回転可能な回転シャフトと、回転シャフトと同行回転可能な撹拌部材及び流動方向変更部材と、回転シャフト外周部に対向する容器内周部で回転可能な粉砕部材とを備え、
   撹拌部材と流動方向変更部材とが回転シャフト外周部に対して回転径方向に容器内周部から間隔をおいて配置（但し、流動方向変更部材は撹拌部材と回転シャフトとの間に配置）され、且つ
   撹拌部材が被混合物を回転シャフト外周部に向かって流動させる撹拌面を有し、流動方向変更部材が１枚の曲面状の板状部材で形成され、回転シャフトの軸方向の粉砕部材側において、被混合物の流動方向を流動方向変更部材から容器内周部へ変更させる流動方向変更面を有する混合機。
2. 流動方向変更部材の流動方向変更面が、容器内周部に向かって凸曲面部分及び／又は平面部分を有する請求項１記載の混合機。
3. 流動方向変更部材の流動方向変更面の少なくとも一部が、流動方向変更面の回転軌跡の曲率の０．８〜１．２倍の曲率の曲面部分を有する請求項２記載の混合機。
4. 流動方向変更部材が回転途中で回転径方向において粉砕部材の少なくとも一部と対向する部分を有する請求項１〜３のいずれかの項記載の混合機。

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