JP4931185B2 - 一軸式ミキサ - Google Patents

Description

本発明は、各種材料を撹拌・混合するミキサに関し、特に混合軸が一軸の強制練りミキサに関する。

一軸式ミキサは、様々な材料を強制的に撹拌・混合するのに従来より採用されており、例えば生コンクリートを製造するコンクリートミキサなどにも採用されている。この一軸式ミキサとしては、例えば、混合槽内に一本の混合軸を略水平にかつ回転自在に軸支し、該混合軸の一端部から中央部に延びる螺旋形状に形成した一対の混合羽根を混合軸に対して逆対称に備えるようにしたものがある（特許文献１、２、３）。そして、このような一軸式ミキサにて混合軸を所定速度で回転させると、螺旋形状をした混合羽根によって材料を攪拌しながら混合槽の中央方向へと移動させ、混合羽根による剪断作用とスクリュー効果によって生コンクリートを練り混ぜている。
特開昭５９−２０６１６号公報 特開平１１−２２１８２０号公報 特開２０００−４３０２５号公報

ところで、上記のごときコンクリートミキサを備えるコンクリートプラントなどにおいては、生コンクリートの出荷量がある時間帯に集中するといった場合が少なくなく、このような出荷量の一時的な増加に対しても柔軟に応できるように、混合性能の優れたミキサが常に要望されている。

本発明は上記の点に鑑み、従来の一軸式ミキサに改良を加え、混合性能を更に高めた一軸式ミキサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは一軸式ミキサの羽根に種々の改良を加え、実験による混合性能の確認を重ねた結果、本発明に至ったものである。即ち、本発明に係る請求項１記載の一軸式ミキサは、混合槽内に一本の混合軸を略水平に回転自在に軸支し、該混合軸の基端部側には混合軸を回転駆動させる駆動装置を備える一方、混合軸の基端部を始点としかつ中央部から所定長さ先端部寄りの位置を終点として混合槽内壁に沿う材料送り出し用の送り羽根と、該送り羽根の終点を始点としかつ混合軸の先端部を終点として混合軸回りの材料の持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第一の螺旋羽根を備えると共に、混合軸の反対側には前記第一の螺旋羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の返し羽根と、材料持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第二の螺旋羽根を備えたことを特徴としている。

また、請求項２記載の一軸式ミキサは、前記第一の螺旋羽根における送り羽根と持ち上げ羽根、及び第二の螺旋羽根における返し羽根と持ち上げ羽根の混合軸方向の長さ比を、共に６：４〜７：３としたことを特徴としている。

また、請求項３記載の一軸式ミキサは、前記混合軸には第一及び第二の螺旋羽根の取り付け位置より位相を所定角度ずらして混合軸の基端部を始点とし、かつ中央部を終点として混合槽内壁に沿う螺旋形状に形成した材料送り出し用の第二の送り羽根を備えると共に、混合軸の反対側には混合軸の先端部を始点とし、かつ前記第二の送り羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の第二の返し羽根を備えたことを特徴としている。

本発明に係る請求項１記載の一軸式ミキサによれば、混合槽内に一本の混合軸を略水平に回転自在に軸支し、該混合軸の基端部側には混合軸を回転駆動させる駆動装置を備える一方、混合軸の基端部を始点としかつ中央部から所定長さ先端部寄りの位置を終点として混合槽内壁に沿う材料送り出し用の送り羽根と、該送り羽根の終点を始点としかつ混合軸の先端部を終点として混合軸回りの材料の持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第一の螺旋羽根を備えると共に、混合軸の反対側には前記第一の螺旋羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の返し羽根と、材料持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第二の螺旋羽根を備えたので、送り羽根と返し羽根による剪断作用とスクリュー効果による混合槽内での材料の循環移動と、持ち上げ羽根による混合槽両端部付近の混合軸回りの材料の持ち上げによる剪断と攪拌作用とによって混合槽内で材料をダイナミックに移動させることができ、混合性能を高めることができる。

また、本発明に係る請求項２記載の一軸式ミキサによれば、前記第一の螺旋羽根における送り羽根と持ち上げ羽根、及び第二の螺旋羽根における返し羽根と持ち上げ羽根の混合軸方向の長さ比を、共に６：４〜７：３としたが、実験によればこの長さ比にての混合効率がより効果的であることが確認できた。

また、本発明に係る請求項３記載の一軸式ミキサによれば、前記混合軸には第一及び第二の螺旋羽根の取り付け位置より位相を所定角度ずらして混合軸の基端部を始点とし、かつ中央部を終点として混合槽内壁に沿う螺旋形状に形成した材料送り出し用の第二の送り羽根を備えると共に、混合軸の反対側には混合軸の先端部を始点とし、かつ前記第二の送り羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の第二の返し羽根を備えたので、材料の送り出しと切り返し能力の向上によって材料をよりダイナミックに移動させることができ、混合性能を一層高めることができる。

本発明に係る一軸式ミキサにあっては、混合槽内に一本の混合軸を水平かつ回転自在に軸支し、該混合軸の基端部側（一端部側）には混合軸回転駆動用の駆動装置を備える。また、前記混合軸には、その基端部を始点とし、かつ中央部から若干先端部寄りの位置を終点として、混合槽内壁に沿うように螺旋形状に形成して成る材料送り出し用の送り羽根と、該送り羽根の終点を始点とし、かつ混合軸の先端部を終点として、混合軸周りに螺旋形状に形成して成る材料持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第一の螺旋羽根を備える。また、混合軸の反対側には前記第一の螺旋羽根と形状的に逆対称とした、材料切り返し用の返し羽根と、材料持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第二の螺旋羽根を備える。

前記第一の螺旋羽根における送り羽根と持ち上げ羽根、及び第二の螺旋羽根における返し羽根と持ち上げ羽根の混合軸方向への長さ比は、好ましくは約６：４〜７：３程度に構成する。このように送り羽根と返し羽根の長さを混合軸の半分以上の長さとすれば、送り羽根と返し羽根のスクリュー効果による材料の移動を少しでも多くできて混合には効果的であり、また同時に、持ち上げ羽根による混合槽両端部付近の混合軸回りの材料の持ち上げ攪拌効果もそれなりに発揮できるように配慮したところ、長さ比を約６：４〜７：３程度とすれば混合性能が好ましい結果となることが実験で確認されている。

また、前記第一及び第二の螺旋羽根による混合でも混合性能を十分高めることができるが、更にダイナミックな混合を図るために、混合軸には第一及び第二の螺旋羽根の取り付け位置より位相を約９０度ずらした上で、混合軸の基端部を始点としかつ中央部を終点として、混合槽内壁に沿うように螺旋形状に形成して成る材料送り出し用の第二の送り羽根を備えると共に、混合軸の反対側には混合軸の先端部を始点としかつ前記第二の送り羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の第二の返し羽根を備える。

そして、上記一軸式ミキサにて、例えば、生コンクリートを製造するとき、混合槽内に砂利、砂、セメント、混和剤、水などの各種コンクリート材料を所定量ずつ順次投入し、駆動装置にて混合軸を所定速度にて回転させると、第一及び第二の螺旋羽根の送り羽根と返し羽根によって材料を剪断しながらスクリュー効果による混合槽内での材料の速やかな循環移動を生じ、また、持ち上げ羽根によって混合槽両端部付近の混合軸回りの材料の持ち上げによる剪断と攪拌作用が生じる。これによって混合槽内で材料をダイナミックに移動させることができて効率の良い練り混ぜができる。更に、前記のように、第二の送り羽根と第二の返し羽根を備えたものでは、材料の送り出しと切り返しの能力が更に向上しているために、材料をよりダイナミックに移動させることができ、これによって混合性能を一層高めることができる。

このように、本発明の一軸式ミキサによれば、従来ミキサの羽根に改良を加え、混合槽内で材料をよりダイナミックに移動させるようにしたので、従来ミキサよりも混合性能を高めることができる。

以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。

図中の１は、各種混合材料を撹拌・混合して所望の混合物を製造する一軸式ミキサであり、上部に投入口を、下部に排出口を有した略円筒状の混合槽２内に一本の混合軸３を略水平に貫通させており、混合槽２に固定した軸受４にて回転自在に支持している。５は混合軸３を回転駆動させる駆動装置であって、減速機６を介して混合軸３の基端部３ａ側と連結している。

前記混合軸３には、その基端部３ａと、中央部３ｃから若干基端部寄りの位置３ｂと、中央部３ｃから若干先端部寄りの位置３ｄ、及び先端部３ｅとに、順に螺旋配置にて羽根固定用のアーム７ａ、７ｂ、７ｄ、７ｅを固着している。

そして、前記アーム７ａを始点としかつアーム７ｄを終点として、混合槽２内壁に沿うように螺旋形状に形成して混合槽２内の材料を混合軸３の基端部３ａ側から先端部３ｅ側へ送り出す送り羽根８と、該送り羽根８に続き、アーム７ｄを始点としかつアーム７ｅを終点として、混合軸３の軸周りに螺旋形状に形成して送り羽根８から送り出された材料の一部を持ち上げて撹拌する持ち上げ羽根９とから成る第一の螺旋羽根１０を備えている。

また、混合軸３の反対側には、アーム７ｅを始点としかつアーム７ｂを終点として、混合槽２内壁に沿うように螺旋形状に形成し、混合槽２内の材料を混合軸３の先端部３ｅ側から基端部３ａ側へ切り返す返し羽根１１と、該返し羽根１１に続き、アーム７ｂを始点としかつアーム７ａを終点として、混合軸３の軸周りに螺旋形状に形成し、返し羽根１１から切り返された材料の一部を持ち上げて撹拌する持ち上げ羽根１２とから成る第二の螺旋羽根１３を備えている。このように、第二の螺旋羽根１３は、前記第一の螺旋羽根１０に対して形状的に逆対称の構造を成している。

前記第一の螺旋羽根１０における送り羽根８と持ち上げ羽根９、及び第二の螺旋羽根１３における返し羽根１１と持ち上げ羽根１２の混合軸３方向の長さ比は、共に６：４〜７：３程度に構成している。このように送り羽根８及び返し羽根１１を少なくとも混合軸３の半分以上の長さとすれば、送り羽根８と返し羽根１１のスクリュー効果による材料の移動を少しでも多くして混合効率を高めることができ、また同時に、持ち上げ羽根９，１２による混合槽２両端部付近の混合軸３回りの材料の持ち上げ攪拌効果も十分発揮できるように配慮することによって前記の長さ比を決定している。

また、図面からも分かるように、送り羽根８によって送り出された材料や返し羽根１１によって切り返された材料のうち、その多くは持ち上げ羽根９、１２の外縁の隙間部分へと流れ込んでいくものの、混合軸３周りを流れる一部の材料は持ち上げ羽根９、１２上に乗り上げ、そのまま持ち上げられて効果的に撹拌されていくようにしている。

なお、第一の螺旋羽根１０における送り羽根８と持ち上げ羽根９、及び第二の螺旋羽根１３における返し羽根１１と持ち上げ羽根１２の混合軸３方向の長さ比は、好ましくは６：４〜７：３程度の範囲内であればよいが、実験によれば、特に６：４程度とすると最も混合効率が優れていることが確認されている。

更に、混合軸３の基端部３ａと、先端部３ｅには、それぞれアーム７ａ、７ｅと位相を約９０度ずつずらしてアーム１４ａ、１４ｅを固着すると共に、混合軸３の中央部３ｃには、アーム７ｅと同位相にてアーム１４ｃを、またアーム７ａと同位相にてアーム１４ｃ´をそれぞれ固着する。

そして、前記アーム１４ａを始点としかつアーム１４ｃを終点として、混合槽２内壁に沿うように螺旋形状に形成して混合槽２内の材料を混合軸３の基端部３ａ側から先端部３ｅ側へ送り出す第二の送り羽根１５を備える。また、混合軸３の反対側にはアーム１４ｅを始点としかつ第二の送り羽根１５と形状的に逆対称とした、即ちアーム１４ｅを始点としかつアーム１４ｃ´を終点として、混合槽２内壁に沿うように螺旋形状に形成して混合槽２内の材料を混合軸３の先端部３ｅ側から基端部３ａ側へ切り返す第二の返し羽根１６を備える。

このように、混合槽２内の材料を混合軸３の基端部３ａ側から先端部３ｅ側へ送り出すのに、第一の螺旋羽根１０の送り羽根８に加えて第二の送り羽根１５を備えると共に、混合軸３の先端部３ｅ側から基端部３ａ側へ切り返すのに、第二の螺旋羽根１３の返し羽根１１に加えて第二の返し羽根１６を備えるようにすれば、材料の送り出しと切り返し能力が更に高められ、材料をダイナミックに循環移動させることができて混合効率の向上が図れる。

なお、第二の送り羽根１５と第二の返し羽根１６の混合軸３方向の長さ比は５：５としており、混合軸３方向への長さ比を６：４〜７：３とした第一の螺旋羽根１０における送り羽根８と持ち上げ羽根９、及び第二の螺旋羽根１３における返し羽根１１と持ち上げ羽根１２とに対して干渉しないようにしていると共に、各羽根間に十分な隙間空間を持たせて材料の移動や剪断などが効果的に行われるようにしている。

そして、上記構成の一軸式ミキサ１にて、例えば、生コンクリートを製造するとき、駆動装置５によって混合軸３を所定速度にて回転させながら、所定量ずつ計量した各種コンクリート材料を混合槽２の上部の投入口(図示せず）から順次投入していくと、投入された材料は、螺旋羽根１０の送り羽根８と第二の送り羽根１５により剪断作用を受けながらそのスクリュー効果によって混合軸３の基端部３ａ側から先端部３ｅ側に向けて送られる一方、螺旋羽根１３の返し羽根１１と第二の返し羽根１６によっても同様に剪断作用を受けながらそのスクリュー効果によって相反方向である混合軸３の先端部３ｅ側から基端部３ａ側に向けて切り返され、その結果、材料は混合槽２内を混合されながら循環移動する。また、混合槽２の両端部付近では、持ち上げ羽根９、１２によって材料に剪断作用を与えながら混合軸３回りの材料を持ち上げて撹拌することで、材料を効率良く混合していく。

このように、本発明の一軸式ミキサ１によれば、混合槽２内に第一の螺旋羽根１０と第二の螺旋羽根１３を備え、その送り羽根８と返し羽根１６による剪断作用とスクリュー効果による混合槽内での材料の循環移動と、持ち上げ羽根１１、１２による混合槽２両端付近の混合軸３回りの材料の持ち上げによる剪断作用と攪拌作用とによって材料をダイナミックに移動させながら効率良く練り混ぜることができる。また、第二の送り羽根１５と第二の返し羽根１６を備えれば、材料の送り出しと切り返しの能力が更に向上するために、材料をよりダイナミックに移動させることができ、これによって従来ミキサよりも混合性能を高めることができる。

なお、本実施例においては、本発明の一軸式ミキサを生コンクリートの製造用として採用した場合を記載したが、特にこれに限定するものではなく、その他様々な粘性物や粉体などを混合するような場合においても好適に採用することができる。

本発明に係る一軸式ミキサの一実施例を示す一部切り欠き正面図である。 図１の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の一部を切り欠き、省略した要部斜視図である。

符号の説明

１…一軸式ミキサ ２…混合槽
３…混合軸 ５…駆動装置
８…送り羽根 ９…持ち上げ羽根
１０…第１の螺旋羽根 １１…返し羽根
１２…持ち上げ羽根 １３…第２の螺旋羽根
１５…第２の送り羽根 １６…第２の返し羽根

Claims (3)

1. 混合槽内に一本の混合軸を略水平に回転自在に軸支し、該混合軸の基端部側には混合軸を回転駆動させる駆動装置を備える一方、混合軸の基端部を始点としかつ中央部から所定長さ先端部寄りの位置を終点として混合槽内壁に沿う材料送り出し用の送り羽根と、該送り羽根の終点を始点としかつ混合軸の先端部を終点として混合軸回りの材料の持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第一の螺旋羽根を備えると共に、混合軸の反対側には前記第一の螺旋羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の返し羽根と、材料持ち上げ撹拌用の持ち上げ羽根とから成る第二の螺旋羽根を備えたことを特徴とする一軸式ミキサ。
2. 前記第一の螺旋羽根における送り羽根と持ち上げ羽根、及び第二の螺旋羽根における返し羽根と持ち上げ羽根の混合軸方向の長さ比を、共に６：４〜７：３としたことを特徴とする請求項１記載の一軸式ミキサ。
3. 前記混合軸には第一及び第二の螺旋羽根の取り付け位置より位相を所定角度ずらして混合軸の基端部を始点とし、かつ中央部を終点として混合槽内壁に沿う螺旋形状に形成した材料送り出し用の第二の送り羽根を備えると共に、混合軸の反対側には混合軸の先端部を始点とし、かつ前記第二の送り羽根と形状的に逆対称とした材料切り返し用の第二の返し羽根を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の一軸式ミキサ。

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