JP4563195B2 - ディスク型撹拌翼、回転軸付きディスク型撹拌翼、および撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク型撹拌翼に関し、詳しくは、洗浄を容易にしたディスク型撹拌翼、回転軸付きディスク型撹拌翼、および撹拌装置に関する。

塗料を調色するには、ワニスに顔料ペースト（白、赤、ブルー）を入れて撹拌している。また、予備調合する場合は、ワニスに顔料パウダーを入れて同じく撹拌している。このような塗料の生成における撹拌には、図５に示すようにディスク２の周縁に剪断刃３を備えた撹拌翼１００が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
同じく、ディスクの周縁に剪断刃３を備えた撹拌翼１００と同じ撹拌翼をメディア撹拌ミルが使用している例も見られる（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−７０４８７号公報（図６） 特開平９−２２５２７９号公報（図３）

ところで、塗料の生成に際して塗料の調色を変更する場合には、その都度、ディスク型撹拌翼を洗浄する必要があった。従来より、この洗浄には従来２通りの方法があった。１つは、ディスク型撹拌翼を回転軸から取外して別途手作業で洗浄する方法、２つ目は、洗浄液を満たした容器の中へディスク型撹拌翼をどぶ漬けした状態でディスク型撹拌翼を高速回転させる方法である。
前者の手作業で洗浄する場合は、撹拌翼の表側も裏側も納得いくまで洗浄できるので、綺麗に洗浄することができるが、ディスク型撹拌翼を回転軸から取外し、洗浄後は取付けるといった作業が煩雑であるし、また、設備の制約からディスク型撹拌翼を取外すことができないこともあるので、ベストの方法ではなかった。そういう点で、特許文献２記載のメディア撹拌ミルは撹拌性能は高速回転して優れているが、撹拌翼の洗浄には不向きであった。

一方、後者の洗浄液中でディスク型撹拌翼を高速回転させる方法には、次のような欠点があった。図３は洗浄液中でディスク型撹拌翼を高速回転させたときの状態を説明する図で、（ａ）は従来装置である。（１）は斜視図、（２）は洗浄液を満たした撹拌装置内における洗浄動作中の撹拌翼の縦断面図である。（ａ）の（１）において、従来装置の撹拌翼１００を高速回転させると、（２）のように、ディスク２を境にして上下でそれぞれ独立した渦流が形成され、上の方が勢いが強く、下の方が勢いがない。したがって、洗浄結果は図６に示すように、表側（ａ）ではディスク２の表側はほとんど綺麗に洗浄されており、僅か剪断刃の周辺に塗料残存Ｐ１が残っている程度である。これに対して図６の裏側（ｂ）に示すように、ディスク２の裏側はほぼ全域に亘って塗料Ｐ２が洗浄されずに残っている。
このように従来方法でのディスク型撹拌翼の表側の洗浄は、裏側である下面には洗浄液が行き渡らないため、洗浄後も塗料が付着していて、満足のいくものではなかった。そこで、裏側は別途、高圧洗浄機等を用いて洗浄する必要があったが、これでは大量の洗浄液を必要とした。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、洗浄作業が容易で、大量の洗浄液を必要とせずに、裏側も十分な洗浄ができるディスク型撹拌翼を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１記載のディスク型撹拌翼の発明は、ディスクの外周に剪断刃を形成し水平状態で高速回転する撹拌翼であって、その周方向にわたって複数個の貫通孔を形成し、高速回転により前記ディスクの表（上）側の液体が前記貫通孔を介して前記ディスクの裏（下）側へ移動し、前記ディスクの裏側から前記ディスクの外周を通って再び表側に戻る液流を形成できるようにしたディスク型撹拌翼において、
前記ディスクの中心から所定の半径の円周上に中心を持つ第１貫通孔を複数個ほぼ等間隔に配置し、さらに前記ディスクの中心から前記所定の半径より大きな半径の円周上に中心を持つ第２貫通孔を複数個ほぼ等間隔に配置し、かつ前記ディスクの中心から前記各第１貫通孔へ引いた２本の接線内側の第１領域と、前記ディスクの中心から前記各第２貫通孔へ引いた２本の接線内側の第２領域とが端部で重なりあうようにしたことにより、前記高速回転時に前記複数個の貫通孔を貫通して裏側へ流れた液体が裏側のほぼ全域を被って外周に向かうようにしたことを特徴としている。
貫通孔の形状は、円形ばかりでなく、楕円形，矩形，その他の形状であってもよい。また、貫通孔の大きさは、強度，撹拌作用に悪影響を与えない範囲で設定することが好ましい。

請求項２記載の回転軸付きディスク型撹拌翼の発明は、請求項１記載のディスク型撹拌翼の中心にボルト貫通孔を形成し、先端にボルトを形成された回転軸の該ボルトを前記ボルト貫通孔に貫通させて、該ボルトの先端からナットを嵌め込み、回転させて前記ディスク型撹拌翼を回転軸の先端に締結固定したことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の回転軸付きディスク型撹拌翼において、前記複数の貫通孔のうち最も内側の前記第１の貫通孔群の各貫通孔の一部内側を前記ナットが締結し、前記各貫通孔の他部が開放状態にされていることを特徴としている。

請求項４記載の撹拌装置の発明は、請求項２又は３記載の回転軸付きディスク型撹拌翼と、該軸付きディスク型撹拌翼を収納する撹拌容器とで構成され、前記の軸を前記撹拌容器内に垂直状態に保持収納して成ることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、洗浄液が貫通孔を経て撹拌翼の下面にも回り、その洗浄液は撹拌翼の回転による遠心力によって半径方向外方へ流れるため、撹拌翼を回転軸から取外すことなく、撹拌翼の洗浄を行なうことができ、したがって、撹拌翼の洗浄作業が簡単になり、時間の短縮も図れる。
また、撹拌翼の裏面全体に洗浄液が行き渡るので、より洗浄効果を高めることができる。
また、回転軸取付け貫通孔に近い側の貫通孔群で、他の貫通孔群による洗浄の及ばない部分を洗浄することができるので、裏面のほぼ全範囲を綺麗に洗浄することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１の洗浄性能の良いディスク型撹拌翼を回転軸先端に取付けたので、各種洗浄装置に使用できるようになる。

請求項３記載の発明によれば、回転軸のネジ部にも洗浄液が行き渡るため、ネジ部に付着した塗料をも洗浄することができる。

請求項４記載の発明によれば、回転軸を撹拌容器内に垂直状態に保持収納しているので、洗浄効率が向上した洗浄装置が得られるようになる。

以下、本発明に係るディスク型撹拌翼の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るディスク型撹拌翼の平面図，図２はそのディスク型撹拌翼を回転軸先端に装着した状態の縦断面図である。

本発明に係る撹拌翼１は、ディスク２の周縁に剪断刃３を備え、ディスク２の中心に軸取付け貫通孔４を備えている。ディスク２には、ディスク２の中心から同一半径ｒ１の円周上に、複数個（実施の形態では、１２個）の貫通孔（第１貫通孔群）５がほぼ等間隔に配置され、さらに、第１の貫通孔群５の半径ｒ１より大きな半径ｒ２の円周上に、複数個（実施の形態では、１２個）の貫通孔（第２貫通孔群）６がほぼ等間隔に配置されている。
しかも、ディスク２の中心から各第１貫通孔へ引いた２本の接線の内側（貫通孔側）の領域をＡとし、ディスク２の中心から各第２貫通孔へ引いた２本の接線の内側（貫通孔側）の領域をＢとするとき、領域Ａと領域Ｂが少なくとも端部で重なりあう領域Ｃを有し、決して隙間ができないように、第１貫通孔５と第２貫通孔６の開口孔の大きさを決めている。

さらに、撹拌翼１は、図２に示すように、回転軸７の先端のネジ部８に撹拌翼１の取付け貫通孔４を嵌合させ、ネジ部８の先端に座金９を嵌合させ、ナット１０を螺合させることによって、回転軸７に取付けられている。そして、このように撹拌翼１が回転軸７に取付けられた状態においては、回転軸７の下端、即ち、ネジ部８との境界の面７ａが第１貫通孔５の一部に懸かり、残部は開放されている。したがって、この撹拌翼１が回転されると、撹拌翼１の上面１ａに注がれた洗浄液が貫通孔５を通過して下面１ｂに流れ、この第１貫通孔５を通過する時に洗浄液の一部が回転軸７の先端凹部やナット１０の裏側を洗浄するので、塗装液の滞留が改善される。さらに、貫通孔５を通過して下面１ｂに流れこんだ洗浄液は撹拌翼１の遠心力によって、放射方向外方へ流れる。このとき、貫通孔は前述のように領域Ａと領域Ｂが領域Ｃで重なり合って液流の隙間ができないように開口孔の大きさと配置関係を決めているので、貫通孔５を通過して下面１ｂに流れこんだ洗浄液は撹拌翼１の遠心力によって、下面１ｂの全域を流れることとなり、綺麗に洗浄されることとなる。

図３は撹拌装置内の翼の撹拌現象を説明する図で、（ａ）は従来の撹拌装置、（ｂ）は本発明に係る撹拌装置、（１）は斜視図、（２）は洗浄液を満たした撹拌装置内における洗浄動作中の撹拌翼の縦断面図である。
（ａ）の洗浄方法については既に説明したとおり、図６（ｂ）の如く裏側にはほぼ全域に亘って塗料が洗浄されずに残っている。

これに対して、図３（ｂ）の（１）において、本願発明の撹拌翼２には剪断刃３が形成されていると共に、貫通孔５が形成されているので、この撹拌翼１が回転されると、撹拌翼１の上面１ａに注がれた洗浄液が貫通孔５を通過して、下面１ｂに流れ、撹拌翼１の遠心力によって、放射方向外方へ流れ、周縁から上方へ戻るといった大きな渦流が形成される。
このように、貫通孔５を通って撹拌翼１の裏側（下面）１ｂに流れた洗浄液は、撹拌翼１の遠心力によって、放射方向外方へ流れるので、前述の本発明のように、第１貫通孔を出た洗浄液は領域Ａを流れ、第２貫通孔を出た洗浄液は領域Ｂを流れ、領域Ａと領域Ｂと重なりあっているので第１貫通孔を出た洗浄液の洗浄領域と第２貫通孔を出た洗浄液の洗浄領域とが隙間ないことになり、綺麗に洗浄されることとなる。
したがって、このような撹拌翼１を用いて洗浄したところ、撹拌結果は図４の表側（ａ）に示すように撹拌翼２の表側はほとんど綺麗に洗浄されているのはもちろん、図４の裏側（ｂ）に示すように、裏側にもほぼ全域に亘って塗料が除去され、綺麗なディスクとなっている。
本発明に係る拡散装置は回転軸を垂直に保持して回転するため、図のような回転軸に沿って水位が下がり、壁面に沿って水位が隆起し、しかも撹拌翼を貫通する渦流が生じるのである。この渦流が撹拌時のみならず洗浄時にも効果的となる。
特許文献２記載の撹拌ミルは撹拌効果は高いが、洗浄効果が低いのはこのためであると考えられる。

ここで、図７は実験例として、図３の上図の（１）と（２）の中間に位置する撹拌翼を示している。この撹拌翼２００は同じく剪断刃を備えたディスクで、大きな貫通孔５が４個等間隔で設けられているが、１重だけとなっている。
このような撹拌翼２００を回転させると、ディスク２の上面の洗浄液が貫通孔５を通過して下面に流れ、撹拌翼２００の遠心力によって、放射方向外方へ流れ、周縁から上方へ戻るといった大きな渦流が形成されるので、撹拌翼２００の表側は満足のいく洗浄度であったが、裏側は洗浄の悪さは図６ほどではないが、図８のように塗料の落ちない部位Ｐ２〜Ｐ４が方々に散在していた。よく検査すると、ディスク中心と貫通孔を結ぶ接線内側の領域は綺麗であったが、それ以外の領域は汚れが落ちていなかった。
したがって、ディスクで大きな貫通孔５を１重だけ設けても洗浄効果は良くないことを図８は示している。

図９および図１０は、貫通孔５の位置を変えた撹拌翼１の変形例を示す図で、図９はディスク型撹拌翼の平面図，図１０はそのディスク型撹拌翼を回転軸先端に装着した状態の縦断面図である。撹拌翼１では、貫通孔５の一部を回転軸７の取付け貫通孔４に連通、即ち、解放させている。したがって、この撹拌翼１では、ネジ部８も洗浄液に晒されるため、ネジ部８に付着した塗料をも綺麗に洗浄することができる。

実施例として、図１１に定義する形状において以下の数値を有するディスク型撹拌翼Ａを用いて洗浄性評価と分散性評価を行った。
直径Ｄ：１００ｍｍ、 板厚：２ｍｍ
第１貫通孔の中心径Ｒ１：１３ｍｍ、貫通孔内径ｄ１：８ｍｍ、
第２貫通孔の中心径Ｒ２：５０ｍｍ、貫通孔内径ｄ２：１０ｍｍ、
第２の貫通孔群の各貫通孔を、第１の貫通孔群の各貫通孔の間に配置。
なお、比較例として、実施例と同形のディスク型撹拌翼であるがディスクに貫通孔が全く形成されていないものＢを用い、上記実施例と同じ条件で実験を行い、洗浄性、粒径の変化を測定した。

〈洗浄性の評価〉
上記ディスク型撹拌翼ＡおよびＢを、塗料（ＷＢＣ−７１０Ｔ）で汚し、それを周速：２００ｒｐｍで回転させ、洗瓶で洗浄液（ＤＩＷ）を５００ｍＬ上面からかけて、洗浄性を調べた。
その結果、上記ディスク型撹拌翼Ａは、傾向として図４と一致した。
すなわち、表側（ａ）も裏側（ｂ）もほとんど綺麗に洗浄された。剪断刃の周辺にもナットの裏側にも塗料の残存はなかった。
一方、上記ディスク型撹拌翼Ｂは、傾向として図６と一致した。
すなわち、表側（ａ）ではディスク２の表側はほとんど綺麗に洗浄され、僅か剪断刃の周辺に塗料残存Ｐ１が残っている程度であったが、裏側は（ｂ）に示すように、ディスク２のほぼ全域に亘って塗料Ｐ２が洗浄されずに残ってしまった。

〈分散性の確認〉
配合は、固形分２０重量％のセルロースアセテート、ブチレート溶液／２酸化チタン粉末＝２０００ｇ／２５００ｇとし、この配合で前練を行い、ツブの変化を確認した。
その結果は、図１２のグラフに示すようになった。
すなわち、実施例のディスク型撹拌翼の場合Ａは、粒径が平均で１００μｍに達するのに、２０分を要したのに対し、比較例のディスク型撹拌翼の場合Ｂは、粒径が平均で１００μｍに達するのに、３０分要し、本発明の翼の方が、短時間で分散されることが確認された。

以上のように、本発明によれば、複数個の貫通孔を貫通して裏側へ流れた液体が裏側のほぼ全域を被って外周に向かうように複数個の貫通孔を配置したので、洗浄性は、洗浄装置の中で短時間の回転で、また、上面から洗浄液をかけながら回転させるだけでよくなり、洗浄作業が容易で、大量の洗浄液を必要とせずに、裏側も十分な洗浄ができるディスク型撹拌翼が得られ、しかも分散性は本発明による方が、穴のない従来のものよりもむしろ良好となった。

本発明に係るディスク型撹拌翼の平面図である。 図１のディスク型撹拌翼を回転軸先端に装着した状態の縦断面図である。 撹拌翼の撹拌現象を説明する図で、（ａ）は従来の撹拌翼、（ｂ）は本発明に係る撹拌翼、（１）は斜視図、（２）は洗浄液を満たした撹拌装置内における洗浄動作中の撹拌翼の縦断面図である。 図２の撹拌翼の撹拌結果を示す斜視図で、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。 従来例のディスク型撹拌翼の平面図である。 図５の撹拌翼の撹拌結果を示す斜視図で、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。 実験例としてのディスク型撹拌翼の平面図である。 図７の撹拌翼の撹拌結果を示す斜視図で、（ａ）は表側、（ｂ）は裏側である。 本発明の変形例に係るディスク型撹拌翼の平面図である。 図１のディスク型撹拌翼を回転軸先端に装着した状態の縦断面図である。 実験に使用するディスク型撹拌翼の定義を示す図である。 各ディスク型撹拌翼の実験結果のグラフである。

符号の説明

１ ディスク型撹拌翼
１ａ 上面
１ｂ 下面
２ ディスク
３ 剪断刃
４ 取付け貫通孔
５ 貫通孔（第１の貫通孔群）
６ 貫通孔（第２の貫通孔群）
７ 回転軸
８ ネジ部
９ 座金
１０ ナット

Claims (4)

1. ディスクの外周に剪断刃を形成し水平状態で高速回転する撹拌翼であって、その周方向にわたって複数個の貫通孔を形成し、高速回転により前記ディスクの表（上）側の液体が前記貫通孔を介して前記ディスクの裏（下）側へ移動し、前記ディスクの裏側から前記ディスクの外周を通って再び表側に戻る液流を形成できるようにしたディスク型撹拌翼において、
   前記ディスクの中心から所定の半径の円周上に中心を持つ第１貫通孔を複数個ほぼ等間隔に配置し、さらに前記ディスクの中心から前記所定の半径より大きな半径の円周上に中心を持つ第２貫通孔を複数個ほぼ等間隔に配置し、かつ前記ディスクの中心から前記各第１貫通孔へ引いた２本の接線内側の第１領域と、前記ディスクの中心から前記各第２貫通孔へ引いた２本の接線内側の第２領域とが端部で重なりあうようにしたことにより、前記高速回転時に前記複数個の貫通孔を貫通して裏側へ流れた液体が裏側のほぼ全域を被って外周に向かうようにしたことを特徴とするディスク型撹拌翼。
2. 請求項１記載のディスク型撹拌翼の中心にボルト貫通孔を形成し、先端にボルトを形成された回転軸の該ボルトを前記ボルト貫通孔に貫通させて、該ボルトの先端からナットを嵌め込み、回転させて前記ディスク型撹拌翼を回転軸の先端に締結固定したことを特徴とする回転軸付きディスク型撹拌翼。
3. 前記複数の貫通孔のうち最も内側の前記第１の貫通孔群の各貫通孔の一部内側を前記ナットが締結し、前記各貫通孔の他部が開放状態にされていることを特徴とする請求項２記載の回転軸付きディスク型撹拌翼。
4. 請求項２又は３記載の回転軸付きディスク型撹拌翼と、該軸付きディスク型撹拌翼を収納する撹拌容器とで構成され、前記の軸を前記撹拌容器内に垂直状態に保持収納して成ることを特徴とする撹拌装置。

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