JP6746274B2 - 試験用の撹拌機 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体の混合・分散、乾式粉砕又は湿式粉砕に関する基礎データを採取するための試験機であって、多目的に使用可能な試験用の撹拌機に関する。

粉体を混合・分散する機械としては、容器内に撹拌機を備える混合機が多く用いられている。例えば、特許文献１には、カラートナーの製造において、図１２に示す高速撹拌型の混合機１１０を使用することが記載されている。
混合機１１０は、架台１９０の上に、容器１２０及び電動機１８０が設けられている。容器１２０は、電動機１８０によって回転される撹拌部材１３５を備え、外側に冷却用のジャケット１２９を備えている。バッチ処理を行うために、容器１２０は、エアシリンダ１９６によって開閉する蓋１２１、及びエアシリンダ１９７によって開閉する排出弁１２２を備えている。

また、粉体を粉砕する機械として、容器内の撹拌機によって処理物をメディアとともに撹拌する粉砕機が用いられている。例えば、特許文献２には、図１３（ａ）に示すような乾式メディア撹拌型の粉砕機２１０を用いて複数の金属粉末を処理し、外部から加熱することなしに、アモルファス合金粉末とする方法が記載されている。
粉砕機２１０は、バッチ処理を行うものであり、冷却用ジャケット２２９を備える容器２２０の内部に、撹拌部材２３５を備えている。

また、特許文献３には、図１３（ｂ）に示す湿式メディア撹拌型の粉砕機３１０を使用して、水中で生石灰と二酸化炭素ガスを反応させることにより、高濃度の炭酸カルシウムスラリーを製造する方法が記載されている。
粉砕機３１０は、バッチ処理を行うものであり、加熱用ジャケット３２９を備える容器３２０の内部に、電動機３８０によって回転される撹拌部材３３５を備えている。

また、特許文献４には、インクや塗料等の原料スラリーを連続的に流通させて粉砕する湿式メディア撹拌型の粉砕機４１０が記載されている。図１４（ａ）に示すように、粉砕機４１０は、容器４２０内に撹拌部材４３５を備えている。そして、容器４２０は、処理物の供給口４２１及び排出口４２２を備えるとともに、処理物とメディアを分離するため、篩式のセパレータ４４０を備えている。

また、特許文献５には、スラリーを連続的に流通させて、ナノサイズの微粒子からなるスラリーに粉砕する湿式メディア撹拌型の粉砕機５１０が記載されている。図１４（ｂ）に示すように、粉砕機５１０は、容器５２０内に撹拌機５３５を備えている。そして、容器５２０は、処理物の供給口５２１及び排出口５２２を備えるとともに、処理物とメディアとを分離するため、遠心式のセパレータ５４０を備えている。

ところで、図１２の混合機１１０は、工業的に使用する場合に、容器１２０の容量が、例えば５００リットル以上の大容量になる場合が多い。そして、実際に必要となる容量や処理性能を確認するために、１０リットル程度の小型の機械で確認している。
しかし、粉体の開発段階では、実験室において、さらに少量のサンプルで多くの混合例を比較したり、また、非常に高価な粉体を少量のサンプルで試験したりすることが望まれている。
すなわち、少量のサンプルで、実際の混合機１１０における性能を推測可能な、小型の混合機が要求されている。

また、バッチ処理を行う粉砕機２１０、３１０においても、同様に、少量のサンプルで、実際の粉砕機２１０、３１０における性能を推測することができる、小型の粉砕機が要求されている。
さらに、原料スラリーを連続的に導入する粉砕機４１０、５１０においても、同様に、少量のサンプルで、実際の粉砕機４１０、５１０における性能を推測することができる、小型の粉砕機が要求されている。

なお、特許文献６に記載されたオルダム継手を図１５に示し、後に説明する。

特開平５−２４９７３８号公報 特許第２５６２３１６号公報 特開２００６−８３０１７号公報 特開平１０−１５４１１号公報 特開２０１３−３９５０８号公報 特開２００２−９８１６２号公報

この発明の目的は、バッチ処理を行うための混合機に関するデータを採取する試験機であって、少量のサンプルで、実際の混合機における性能を推測することができる、小型の試験機を提供することにある。
また、バッチ処理を行うメディア撹拌型の粉砕機に関するデータを採取する試験機であって、少量のサンプルで、実際の粉砕機における性能を推測するための、小型の試験機を提供することにある。
また、処理物のスラリーを連続的に導入するメディア撹拌型の粉砕機に関するデータを採取する試験機であって、少量のサンプルで、実際の粉砕機における性能を推測することができる、小型の試験機を提供することにある。
そして、装置の一部を交換することによって、混合機の試験機又は粉砕機の試験機として使用することができる、粉体の多目的試験機を提供することにある。

本発明の試験用の撹拌機は、粉体を乾式又は湿式で処理する機械に関してデータを採取する試験用の撹拌機であって、駆動軸を垂直下方に向けて枠体に固定される電動機と、軸受に支持される回転軸を備えて前記枠体に着脱自在に形成される撹拌本体部と、前記撹拌本体部の下側に着脱自在に形成される容器とを備え、前記回転軸は下側に撹拌部材を備えるとともに、前記回転軸の上端部と前記駆動軸が、軸継手によって着脱自在に接続されている手段を採用している。

また、本発明の試験用の撹拌機は、上記記載の試験用の撹拌機であって、前記撹拌本体部を前記枠体に取り付けた状態で、前記容器が、前記撹拌本体部に着脱自在である手段を採用している。
また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記撹拌本体部を前記枠体に着脱する際に、前記回転軸が、前記駆動軸に着脱自在である手段を採用している。
また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記枠体とともに全体を横置きにして、前記駆動軸及び前記回転軸を水平にした状態で使用可能である手段を採用している。

また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記撹拌本体部及び前記容器が、混合機を形成している手段を採用している。
また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記撹拌本体部及び前記容器が、メディア撹拌型の粉砕機を形成している手段を採用している。

また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記容器が、ジャケットを備えている手段を採用している。
また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記軸継手が、オルダム継手である手段を採用している。
また、本発明の試験用の撹拌機は、上記何れかに記載の試験用の撹拌機であって、前記撹拌部材の回転数及び処理時間をセットすることが可能であるとともに、回転数の異なる複数の処理時間帯を連続して実行することができる手段を採用している。

本発明の試験用の撹拌機は、上記の手段を採用したことにより、少量のサンプルを用いることによって、実際の混合機又は実際の粉砕機で処理した場合と同等の処理結果を得ることができる。すなわち、実際の混合機又は実際の粉砕機における性能を推測可能なデータを採取することができる。容器のみを簡単に着脱できるので、サンプルを素早く取り替えて、同様の試験を繰り返して行うことができる。また、容器とともに撹拌本体部を簡単に着脱できるので、混合機の試験用の撹拌機とすることも、粉砕機の試験用の撹拌機とすることも素早くできる。

本発明の試験機の一例であって、撹拌本体部と容器が混合機を形成する場合の全体構成を示し、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。 図１の試験機であって、各部の構成を具体的に示す、一部断面概略正面図である。 図１の試験機であって、容器のみを取外した状態を示す概略正面図である。 図１の試験機であって、各部の構成を具体的に示す、一部断面概略側面図である。 図１の試験機であって、撹拌本体部及び容器を枠体から取外した状態を示す概略側面図である。 図５の撹拌本体部と容器を、さらに分離して静置した状態を示す、一部断面概略図である。 図１の試験機において交換が可能な撹拌本体部及び容器であって、乾式又は湿式の粉砕機を形成する場合の具体例を示す一部断面概略図である。 図１の試験機において交換が可能な撹拌本体部及び容器であって、湿式の粉砕機を形成する場合の具体例を示す一部断面概略図である。 図１の試験機を倒して、駆動軸及び回転軸を水平にした概略側面図である。 図１の試験機における外装を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。 図１０における概略側面図である。 混合機の一例を示す概略図である。 バッチ式のメディア撹拌型の粉砕機であって、（ａ）は乾式粉砕機の一例を示す概略図であり、（ｂ）は湿式粉砕機の一例を示す概略図である。 原料のスラリーを連続的に流通させるメディア撹拌型の粉砕機であって、（ａ）は篩式のセパレータを備える一例を示す概略図であり、（ｂ）は遠心式のセパレータを備える一例を示す概略図である。 オルダム継手の一例を示し、（ａ）は概略分解斜視図であり、（ｂ）は組立て状態の概略斜視図である。

図１は、本発明の試験用の撹拌機となる試験機の一例であって、粉体の混合機における性能を確認する試験機１０の概要を示している。図１（ａ）は概略正面図であり、（ｂ）は概略側面図である。
試験機１０は、枠体９０を用いて組み立てられており、駆動軸８１を備える電動機８０と、軸受箱５０を備える撹拌本体部３０と、粉体の処理空間を形成する容器２０を備えている。

枠体９０は、底板９１、側板９２及び上板９３を備えるとともに、第２の底板９４を備えて試験機１０を横置きにして使用することもできる。
電動機８０は、駆動軸８１を垂直下方に向けて、上板９３の上に固定されている。駆動軸８１は、カラー８２を備えて軸継手６０に接続されている。
回転軸３１を備えている撹拌本体部３０は、固定用の支持板７２を備えており、側板９２にボルト７０で取り付けるようになっている。すなわち、撹拌本体部３０は、枠体９０に着脱自在となっている。回転軸３１の上部は、軸継手６０に接続されている。
そして、駆動軸８１と回転軸３１は、軸継手６０において着脱自在に接続されている。
また、撹拌本体部３０は、一対のボルト７５を備えて、容器２０のフランジ２５を取り付けることができる。すなわち、容器２０は、撹拌本体部３０に着脱自在となっている。

図２により、試験機１０の各部の構成を具体的に説明するが、その前に、図１５によりオルダム継手と呼ばれる軸継手１６０について説明する。軸継手１６０は、第１ハブ１６１と第２ハブ１６２が伝達部１６７によって接続されている。
すなわち、第１ハブ１６１及び第２ハブ１６２は、それぞれ、軸孔１６３、１６４を備えるとともに、対向する面に溝部１６５、１６６を備えている。また、伝達部１６７は、両面に山部１６８、１６９を備えている。

そして、溝部１６５と山部１６８とは、相互に嵌合するとともに、相互の山と溝に沿ってスライド可能となっている。同様に、溝部１６６と山部１６９も、相互に嵌合するとともに、相互にスライド可能となっている。
このため、第１ハブ１６１と第２ハブ１６２の軸心が、完全に同一軸線上にない場合でも、誤差を吸収して回転することができる。
また、溝部１６５と山部１６８（又は、溝部１６６と山部１６９）は、軸継手６０の軸方向に引き離すことによって篏合状態が解除され、これによって接続が解除されるようになっている。

図２において、軸継手６０は、軸継手１６０と同様のオルダム継手で示されているが、これとは異なる態様であってもよい。
軸継手６０は、駆動軸８１の側と回転軸３１の側とを、簡単に切り離すことがでるものとする。例えば、２つのハブを対向させ、片方に凸部、他方に凹部を形成してラフに嵌合させたものでもよい。

以下の説明は、軸継手６０が、第１ハブ６１、第２ハブ６２及び伝達部６７で構成されるオルダム継手として説明する。第１ハブ６１は、駆動軸８１に固定されている。また、第２ハブ６２は、回転軸３１に固定されている。
したがって、第１ハブ６１は、伝達部６７と切り離すことが可能であり、第２ハブ６２は、伝達部６７と切り離すことが可能である。

図２には、各部の具体的な構造を正面図で示している。
撹拌本体部３０の支持板７２は、４個のボルト７０で側板９２に取り付けられている。ボルト７０は、大きな握りを備えており、道具を使うことなく手で回して取り付け取り外しが可能なようになっている。
撹拌本体部３０は、軸受箱５０を備えて、２個の軸受５１によって回転軸３１を垂直に位置させている。回転軸３１の上端部は、軸継手６０の第２ハブ６２に固定されており、回転軸３１の下側には、粉体混合用の撹拌部材３５を備えている。

容器２０は、ジャケット２９を備えて、撹拌本体部３０の下側に、ボルト７５によって取り付けられている。
ボルト７５は、デンデンボルトと称されるもので、一端がリング状に形成されており、リングの孔に軸を通してスイングさせることが可能な状態で使用される。そして、つまみを備えるナット７６と共に使用される。

ナット７６は、指先でつまみを回して、締め付けたり緩めたりすることができる。容器２０を取り付けるときは、ボルト７５を垂直に垂らした状態でナット７６を締め付ける。容器２０を外すときは、ナット７６を弛めて、ボルト７５を横向きに開くようにすることによって、フランジ２５からボルト７５を外すことができる。
このようにして、容器２０は、撹拌本体部３０の下側に着脱自在となっている。

試験機１０は、少量のサンプルを用いることによって、混合機１１０のような実機における混合性能を推測することができる。使用するサンプルの量は、９０ｃｃ以下とすることが可能であり、３０ｃｃ程度まで試験することができる。
電動機８０は、回転速度が可変であることが好ましい。そして、撹拌部材３５の先端における周速度を５〜４０ｍ／ｓとすることにより、実機に近い結果を得ることができる。

図３に示すように、容器２０のみを、試験機１０から外すことができるので、この状態でサンプルを投入したり、処理後の紛体を回収したりすることができる。また、容器２０を洗浄することもできる。
容器２０は、撹拌本体部３０に対して簡単に取り付けたり、取り外したりすることができるので、サンプルを素早く入れ替えて、同様の試験を繰り返して行うことができる。

図４には、図２と同様の図を側面図で示している。
撹拌本体部３０は、支持板７２において、４本のボルト７０を用いて、枠体９０の側板９２に対して着脱自在に形成されている。
また、軸継手６０は、駆動軸８１の側と回転軸３１の側とを、簡単に切り離すことがでるものである。すなわち、駆動軸８１と回転軸３１は、軸継手６０により着脱自在に接続されている。

したがって、４本のボルト７０を緩めて外すと、撹拌本体部３０と容器２０を、一体の状態で枠体９０から取り外すことができる。図５には、取り外した状態を示している。
図６は、さらに撹拌本体部３０と容器２０とを分離した状態を示している。撹拌本体部３０は、支持板７２を台座として、安定して静置することが可能であり、撹拌部材３５の交換や、メンテナンスを容易に行うことができる。

撹拌本体部３０及び容器２０は、図１２に示した混合機１１０等について処理試験を行うものである。しかし、図１２〜図１４に示した混合機１１０、粉砕機２１０等は、それぞれ容器１２０、２２０等における、直径と長さの比が異なっている。また、それぞれの撹拌部材１３５、２３５等の形状も異なっている。
本発明の試験機１０では、撹拌部材３５及び容器２０を交換することによって、種々の混合試験及び粉砕試験ができるようになっている。

図７に示す撹拌本体部３０ａ及び容器２０ａは、図１３（ａ）に示した乾式メディア撹拌型の粉砕機２１０等における粉砕試験、及び図１３（ｂ）に示した湿式メディア撹拌型の粉砕機３１０等における粉砕試験に用いることができる。
第２ハブ６２ａ及び伝達部６７ａは、試験機１０における第２ハブ６２及び伝達部６７と同一仕様であることが好ましい。
また、撹拌本体部３０ａの支持板７２ａは、撹拌本体部３０の支持板７２の場合と同じ位置で、側板９２に取付け可能であることが好ましい。軸受箱５０ａは、軸受箱５０と略同様に構成されている。

容器２０ａは、ジャケット２９ａを備えるとともに、フランジ２５ａによって撹拌本体部３０ａに着脱可能となっている。
試験機１０に、撹拌本体部３０ａ及び容器２０ａを取り付けることによって、試験機１０は、少量のサンプルを用いて、乾式の粉砕機２１０又は湿式の粉砕機３１０のような実機における粉砕性能を推測することができる。
使用するサンプルの量は、７０ｃｃ以下とすることが可能であり、１０ｃｃ程度まで試験することができる。

また、使用するメディアについては、直径が０．０１〜１ｍｍの小径のものから、直径が３〜１０ｍｍの大径のものまで使用することができる。
撹拌部材３５ａの先端における周速度を５〜１０ｍ／ｓとすることにより、実機に近い結果を得ることができる。

図８に示す撹拌本体部３０ｂ及び容器２０ｂは、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示した、原料スラリーを連続的に流通させて粉砕するメディア撹拌型の粉砕機４１０、５１０等における粉砕試験に用いることができる。
第２ハブ６２ｂ及び伝達部６７ｂは、試験機１０における第２ハブ６２及び伝達部６７と同一仕様であることが好ましい。
また、撹拌本体部３０ｂの支持板７２ｂは、撹拌本体部３０の支持板７２の場合と同じ位置で、側板９２に取付け可能であることが好ましい。軸受箱５０ｂも、軸受箱５０と略同様に構成されている。

容器２０ｂは、ジャケット２９ｂを備えるとともに、フランジ２５ｂによって撹拌本体部３０ｂに着脱可能となっている。
試験機１０に、撹拌本体部３０ｂ及び容器２０ｂを取り付けることによって、試験機１０は、少量のサンプルを用いることによって、乾式の粉砕機２１０又は湿式の粉砕機３１０のような実機における粉砕性能を推測することができる。この試験はバッチ式で行う。
使用するサンプルの量は、３０ｃｃ以下とすることが可能であり、１０ｃｃ程度まで試験することができる。

また、使用するメディアについては、直径が０．０１〜１ｍｍの小径のものを使用することができる。
撹拌部材３５ｂの先端における周速度を５〜２０ｍ／ｓとすることにより、実機に近い結果を得ることができる。

本発明の試験機１０は、図４及び図５に示すように、４つのボルト７０を弛めることによって、撹拌本体部３０及び容器２０を、枠体９０の側板９２から簡単に取り外すことができる。したがって、撹拌本体部３０及び容器２０を、撹拌本体部３０ａ及び容器２０ａに取り換えたり、撹拌本体部３０ｂ及び容器２０ｂに取り換えたりすることができる。
すなわち、混合機の試験機とすることも、粉砕機の試験機とすることも素早く行うことができるので、多目的の試験機として使用することができる。

試験機１０は、枠体９０とともに全体を横置きにした状態でも使用可能となっている。図１（ｂ）に示す試験機１０を右方向へ９０度回転すると、図９に示す状態となる。
すなわち、試験機１０は、第２の底板９４の上に、駆動軸８１及び回転軸３１を水平にした状態となっている。
このような状態は、特に、図８に示した撹拌本体部３０ｂ及び容器２０ｂを用いて、図１４に示したメディア撹拌型の粉砕機４１０、５１０等における粉砕試験に用いる場合に有効である。

試験機１０の外装について説明する。図１０（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は概略正面図である。また、図１１は概略側面図である。
枠体９０は、下部カバー９６及び上部カバー９７を備えるとともに、開閉可能な一対の扉９５を備えている。そして、例えば、扉９５を閉めることによって、作業者が回転部に触れることのないようにしている。また、扉９５が閉まっていなければ電動機８０は回転しない、などの制御を行うことで、使用者の安全を確保している。

また、試験機１０は、上部にタッチパネル８５を備えて、回転数及び処理時間等を設定することができるとともに、処理の経過時間や処理温度を表示することができる。また、回転数の異なる複数の処理時間帯を連続して実行できることが好ましい。
また、容器２０のジャケット２９等に、冷却水などを流通させるために、配管２６及び接続口２７を備えている。
なお、試験機１０は、極めて少量のサンプルで試験を行うものであり、手軽に持ち運び可能な大きさとなっている。そして、例えば、不活性雰囲気での処理が必要な場合には、試験機１０全体を、不活性雰囲気の部屋（グローブボックスなど）に置くことにより、手軽に試験を行うことができる。

１０……試験機
２０……容器
２９……ジャケット
３０……撹拌本体部
３１……回転軸
３５……撹拌部材
５０……軸受箱
５１……軸受
６０……軸継手
８０……電動機
８１……駆動軸
９０……枠体

Claims (8)

1. 粉体を乾式又は湿式で処理する機械に関してデータを採取する試験用の撹拌機であって、
   駆動軸を垂直下方に向けて枠体に固定される電動機と、
   軸受に支持される回転軸を備えて前記枠体に着脱自在に形成される撹拌本体部と、
   前記撹拌本体部の下側に着脱自在に形成される容器とを備え、
   前記回転軸は下側に撹拌部材を備えるとともに、前記回転軸の上端部と前記駆動軸が、軸継手によって着脱自在に接続され、
   種々備えられた前記撹拌本体部及び前記容器を互いに交換可能としたことを特徴とする試験用の撹拌機。
2. 前記撹拌本体部を前記枠体に取り付けた状態で、前記容器が、前記撹拌本体部に着脱自在であることを特徴とする請求項１に記載の試験用の撹拌機。
3. 前記枠体とともに全体を横置きにして、前記駆動軸及び前記回転軸を水平にした状態で使用可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の試験用の撹拌機。
4. 前記撹拌本体部及び前記容器が、混合機を形成していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の試験用の撹拌機。
5. 前記撹拌本体部及び前記容器が、メディア撹拌型の粉砕機を形成していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の試験用の撹拌機。
6. 前記容器が、ジャケットを備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の試験用の撹拌機。
7. 前記軸継手が、オルダム継手であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の試験用の撹拌機。
8. 前記撹拌部材の回転数及び処理時間をセットすることが可能であるとともに、回転数の異なる複数の処理時間帯を連続して実行することができることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の試験用の撹拌機。