JP7012481B2 - 二軸混合機及び被混合物の混合方法 - Google Patents

Description

本発明は、生コンクリート等の粘性を有する被混合物を混合するのに適した二軸混合機と、これを用いた被混合物の混合方法とに関する。

生コンクリートのように粘性を有する材料（粘性材料）を短時間で均質に混合しようとすると、その材料（被混合物を）混合槽内で大きく循環移動させながら混合する必要がある。また、上記のように、生コンクリートを混合する場合には、一般的に、砂利（祖骨材）、砂（細骨材）、セメント（凝固材）及び水からなる原料を混合するのであるが、これらの原料のうち、砂やセメント粒子等、粒径の小さな原料（微粒子）は、凝集体を形成しやすい。これらの微粒子が凝集体のまま残ってしまうと、得られる生コンクリートの品質が低下するため、生コンクリート等の被混合物を混合する際には、被混合物を剪断し、原料に含まれる微粒子の凝集体をバラバラに分散させることも要求される。

このことに着目して、本出願人は、特許文献１の図１に示すように、回転軸芯Ｂ１，Ｂ２を中心としてそれぞれ逆向きに回転する一対の撹拌具２ａ，２ｂを備えた二軸混合機であって、撹拌具２ａ，２ｂのそれぞれを、螺旋面状を為す混練羽根３と、混練羽根３とは逆向きの螺旋面状を為す切返し羽根４とで構成したものを開発した。この二軸混合機において、一方の撹拌具２ａの切返し羽根４は、他方の撹拌具２ｂの混練羽根３と隣り合うように配し、他方の撹拌具２ｂの切返し羽根４は、一方の撹拌具２ａの混練羽根３と隣り合うように配している。これにより、撹拌槽１内に投入された被混合物を大きく循環移動させる（同文献の図１における符号「Ｚ」で示される矢印を参照。）ことが可能となっている。また、混練羽根３の外端面と撹拌槽の内底面との隙間や、切返し羽根４の外端面と撹拌槽の内底面との隙間に被混合物を入り込ませることにより、被混合物を剪断し、被混合物の練り効果を向上することも可能となっている。

特開２００６－３４６５１０号公報

ところが、上記の特許文献１の二軸混合機では、混練羽根３及び切返し羽根４は、その内端面（その羽根３，４の回転中心（回転軸芯Ｂ１又はＢ２）に近い側の端面）側よりも、外端面（その羽根３，４の回転中心（回転軸芯Ｂ１又はＢ２）から遠い側の端面）側の方が、回転速度が速くなることに加えて、回転する羽根３，４によって案内される被混合物は、遠心力によって羽根３，４の外端側に移動しやすい。さらに、混練羽根３の外端面と撹拌槽の内底面との隙間や、切返し羽根４の外端面と撹拌槽の内底面との隙間には、被混合物が高圧の状態で入り込むようになる。このため、上記の特許文献１の二軸混合機は、混練羽根３や切返し羽根４の外端面に摩耗が生じやすく、混練羽根３の外端面と撹拌槽の内底面との隙間や、切返し羽根４の外端面と撹拌槽の内底面との隙間が広がりやすい構造となっていた。これらの隙間が広がると、撹拌槽の内底面に被混合物が層状に留まってこびり付きやすくなるだけでなく、これらの隙間に被混合物を入り込ませることにより奏される上記の被混合物の剪断効果が低下する虞もある。したがって、上記の特許文献１の二軸混合機は、混練羽根３全体や切返し羽根４全体を比較的短期間で交換する必要があり、混練羽根３や切返し羽根４の交換コストが嵩みやすいという欠点を有していた。

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、混練羽根や切返し羽根の交換コストを抑えることのできる二軸混合機を提供するものである。また、この二軸混合機を用いて被混合物を混合する被混合物の混合方法を提供することも本発明の目的である。

上記課題は、
被混合物を入れるための混合槽と、
混合槽内で略水平な軸線Ｌ_１を回転中心として回転する第一混合具と、
混合槽内で軸線Ｌ_１に略平行な軸線Ｌ_２を回転中心として第一混合具とは逆向きに回転する第二混合具と
を備え、
第一混合具が、
第一混合具における軸線Ｌ_１方向一側に配され、混合槽内の被混合物を軸線Ｌ_１方向他側に移送する螺旋面状の第一混練羽根と、
第一混合具における軸線Ｌ_１方向他側に配され、第一混練羽根によって軸線Ｌ_１方向他側に移送されてきた被混合物を第二混合具側に移送する螺旋面状の第一切返し羽根と
を有し、
第二混合具が、
第二混合具における軸線Ｌ_２方向他側に配され、第一切返し羽根によって第二混合具側に移送されてきた被混合物を軸線Ｌ_２方向一側に移送する螺旋面状の第二混練羽根と、
第二混合具における軸線Ｌ_２方向一側に配され、第二混練羽根によって軸線Ｌ_２方向一側に移送されてきた被混合物を第一混合具側に移送する螺旋面状の第二切返し羽根と
を有する二軸混合機であって、
第一混練羽根、第一切返し羽根、第二混練羽根又は第二切返し羽根のうち、１種類以上の羽根（以下「内外分離羽根」と云う。）が、
その内外分離羽根の回転中心から遠い側に位置する外側羽根と、
その内外分離羽根の回転中心に近い側に位置する内側羽根と
に分離可能な構造とされた
ことを特徴とする二軸混合機
を提供することによって解決される。
このように、混練羽根（第一混練羽根又は第二混練羽根）や切返し羽根（第一切返し羽根又は第二切返し羽根）を、外側羽根と内側羽根とで構成することによって、混練羽根や切返し羽根の外端面が摩耗等した場合であっても、摩耗等が生じた外側羽根の交換のみで対応することが可能になり、混練羽根や切返し羽根の交換コストを抑えることが可能になる。内外分離羽根に係る構成は、第一混練羽根、第一切返し羽根、第二混練羽根又は第二切返し羽根の少なくとも１種において採用すればよいが、第一混練羽根及び第一切返し羽根、並びに、第二混練羽根及び第二切返し羽根の全てで採用すると好ましい。

本発明の二軸混合機においては、それぞれの内外分離羽根において、内側羽根に対する外側羽根の位置を、外側又は内側に調節することが可能な構造とすることが好ましい。
これにより、混練羽根や切返し羽根のうち、内外分離羽根であるものの外端面、すなわち外側羽根の外端面に摩耗等が生じた場合であっても、外側羽根を当初よりも外側にスライドさせた箇所で固定することで、上記の隙間（混練羽根の外端面と撹拌槽の内底面との隙間や、切返し羽根の外端面と撹拌槽の内底面との隙間）を当初の幅で保つことが可能になる。したがって、外側羽根の寿命を長くして、外側羽根の交換頻度を抑えることが可能になる。

本発明の二軸混合機において、上記のように、内側羽根に対する外側羽根の位置を外側又は内側に調節できるようにした場合には、それぞれの内外分離羽根において、外側羽根の内側の縁部に、内側羽根の外側の縁部のオモテ面（その羽根における回転方向正側を向く面。以下同じ。）側又はウラ面（その羽根における回転方向負側を向く面。以下同じ。）側に重なる重合部を設けることが好ましい。
というのも、外側羽根を外側に移動させたときに、外側羽根の内端面と内側羽根の外端面との間に隙間が形成されるようなことがあると、その隙間から外側羽根や内側羽根のウラ面側に被混合物が入り込む虞があるところ、上記の重合部を設けることによって、その隙間が形成されないようにすることが可能になるからである。

本発明の二軸混合機においては、
それぞれの内外分離羽根において、
外側羽根を、螺旋方向で分割された複数の外側羽根分割体によって構成し、
一の外側羽根分割体における螺旋方向先側の縁部が、当該一の外側羽根分割体の螺旋方向先側に隣接する他の外側羽根分割体における螺旋方向手前側の縁部のオモテ面側に重なる構造とする
ことも好ましい。
これにより、外側羽根を、より狭い範囲で（外側羽根分割体ごとに）交換することが可能になる。また、外側羽根は、螺旋面状を為す等、複雑な形態を有しているため、１つの部材で成形することは必ずしも容易ではないところ、外側羽根を複数の外側羽根分割体で構成することによって、外側羽根分割体自体を、比較的簡素な形態（平版状等）とすることも可能になる。外側羽根と同様に、内側羽根も螺旋方向で分割された複数の分割体（内側羽根分割体）によって構成するとより好ましい。

また、本発明の二軸混合機においては、
それぞれの内外分離羽根における外側羽根と内側羽根との境界部に、その内外分離羽根のオモテ面側に位置する被混合物をウラ面側に通過させることにより、被混合物の一部を他部から剪断させる剪断用開口部を設ける
ことも好ましい。
これにより、混練羽根の外端面と撹拌槽の内底面との隙間や、切返し羽根の外端面と撹拌槽の内底面との隙間に加えて、剪断用開口部でも被混合物を剪断することができるようになり、被混合物に含まれる微粒子の凝集体をより効率的にバラバラに分散させ、練り効果をさらに高めることが可能になる。
また、稀であるが、外側羽根や内側羽根における剪断用開口部を区画する部分（剪断用開口部の周部）に摩耗等が生じた場合には、剪断用開口部が広くなり、剪断用開口部による剪断作用が安定しなくなる等の不具合を生じる虞があるところ、この剪断用開口部を外側羽根と内側羽根との境界部に設けることによって、剪断用開口部の周部が摩耗等した場合であっても、外側羽根を当初よりも内側にスライドさせた箇所で固定することで、剪断用開口部の内外方向の幅を保ち、剪断用開口部による剪断作用を一定に保つことも可能になる。

本発明の二軸混合機において、上記のように、外側羽根と内側羽根との境界部に剪断用開口部を設ける場合には、それぞれの内外分離羽根において、外側羽根における剪断用開口部が設けられた部分よりも外側に、その外側羽根のオモテ面側に突出する突出部を設けることも好ましい。
これにより、後述するように、外側羽根で移送される被混合物の移送方向を、より多岐に分岐させて、剪断用開口部の周辺で被混合物の剪断をより効率的に行い、被混合物の練り効果をさらに向上することが可能になる。

本発明の二軸混合機においては、
第一混練羽根及び第一切返し羽根を、軸線Ｌ_１に垂直な断面において、その内側の縁部がその外側の縁部よりも回転方向正側に位置するように傾斜して設けるとともに、
第二混練羽根及び第二切返し羽根を、軸線Ｌ_２に垂直な断面において、その内側の縁部がその外側の縁部よりも回転方向正側に位置するように傾斜して設ける
ことも好ましい。
これにより、後述するように、混練羽根のオモテ面と混合槽の内底面とが為す角や切返し羽根のオモテ面と混合槽の内底面とが為す角を鋭角にし、その鋭角部分で被混合物を局所的に圧縮し、被混合物の練り効果を向上することが可能になる。

本発明の二軸混合機は、上記のように、第一混練羽根、第一切返し羽根、第二混練羽根又は第二切返し羽根を、外側羽根と内側羽根とで構成したものとなっている。このため、本発明の二軸混合機では、混練羽根や切返し羽根の外端面に摩耗等が生じた場合であっても、外側羽根のみを交換する、又は、内側羽根に対して外側羽根を外側にスライドさせることで対応することができ、混練羽根や切返し羽根の交換コストを抑えることが可能になる。

本発明の二軸混合機を右上斜め前方から見た状態を示した斜視図である。 本発明の二軸混合機を上方から見た状態を示した図である。 本発明の二軸混合機を、図２におけるＹ_１－Ｙ_１面で切断した状態を示した断面図である。 本発明の二軸混合機における混練羽根と切返し羽根との動作を説明する図である。 本発明の二軸混合機における第一混合具を左上斜め前方から見た状態を示した斜視図である。 本発明の二軸混合機における第一混合具から第一混練羽根を外して分解した状態を左上斜め前方から見た状態を示した斜視図である。 本発明の二軸混合機における外側羽根及び内側羽根を螺旋方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。 本発明の二軸混合機における外側羽根を外端面側から見た状態を拡大して示した図である。

本発明の二軸混合機及びこれを用いた被混合物の混合方法の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。後掲する図１～６には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を示している。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の向きは、異なる図であっても、互いに一致させている。以下においては、説明の便宜上、ｘ軸方向正側を「右」側、ｘ軸方向負側を「左」側、ｙ軸方向正側を「後」側、ｙ軸方向負側を「前」側、ｚ軸方向正側を「上」側、ｘ軸方向負側を「下」側と呼んでいる。

図１は、本発明の二軸混合機を右上斜め前方から見た状態を示した斜視図である。本発明の二軸混合機は、図１に示すように、混合槽３０と、第一混合具１０と、第二混合具２０とを備えている。混合槽３０は、その上面部が開放された箱状の部材となっており、開放された上面部からその内部に被混合物を投入することができるようになっている。混合槽３０の底部には、混合槽３０内で混合を終えた被混合物を混合槽３０外へ送出するための被混合物送出口（図示省略）が、開閉可能な状態で設けられている。

第一混合具１０と第二混合具２０は、混合槽３０内に投入された被混合物を混合するためのものであり、左右方向（ｘ軸方向）に所定間隔を隔てて略平行に配されている。第一混合具１０及び第二混合具２０は、軸状を為す前端部１０ａ，２０ａを図示省略のベアリング（混合槽３０の前壁部３１の外側に配したベアリング）で軸支しており、同じく軸状を為す後端部１０ｂ，２０ｂを図示省略のベアリング（混合槽３０の後壁部３２の外側に配したベアリング）で軸支している。第一混合具１０の後端部１０ｂ及び第二混合具２０の後端部２０ｂは、混合槽３０の外部に設けられた回転駆動手段（図示省略）に連結されている。このため、第一混合具１０及び第二混合具２０は、それぞれ、前後方向に平行な軸線Ｌ_１及び軸線Ｌ_２を回転中心として矢印Ａ_１及び矢印Ａ_２の向きに同じ速さで回転するようになっている。第一混合具１０が回転する向きＡ_１と第二混合具２０が回転する向きＡ_２は逆向きになっている。すなわち、第一混合具１０は、ｙ軸方向負側から見たときに、軸線Ｌ_１を中心として反時計方向に回転するようになっているのに対して、第二混合具２０は、ｙ軸方向負側から見たときに、軸線Ｌ_２を中心として時計方向に回転するようになっている。

図２は、本発明の二軸混合機を上方から見た状態を示した図である。図２に示すように、第一混合具１０は、第一混合具１０における後端部１０ｂ付近から前後方向中央部分よりもやや前端部１０ａ寄りの部分に至るまで、軸線Ｌ_１を中心線とする螺旋面状に連なる第一混練羽根１１と、第一混合具１０における中央部分よりもやや前端部１０ａ寄りの部分から前端部１０ａ付近に至るまで、軸線Ｌ_１を中心線とする螺旋面状に連なる第一切返し羽根１２とを有している。第一混練羽根１１が為す螺旋面と第一切返し羽根１２が為す螺旋面は、その旋回方向が逆向きになっている。

一方、第二混合具２０は、第二混合具２０における前端部２０ａ付近から前後方向中央部分よりもやや後端部２０ｂ寄りの部分に至るまで、軸線Ｌ_２を中心線とする螺旋面状に連なる第二混練羽根２１と、第二混合具２０における中央部分よりもやや後端部２０ｂ寄りの部分から後端部２０ｂ付近に至るまで、軸線Ｌ_２を中心線とする螺旋面状に連なる第二切返し羽根２２とを有している。第二混練羽根２１が為す螺旋面の旋回方向（軸線Ｌ_２を中心とした旋回方向）は、上記の第一混練羽根１１が為す螺旋面の旋回方向（軸線Ｌ_１を中心とした旋回方向）とは同じであるものの、第二切返し羽根２２が為す螺旋面の旋回方向（軸線Ｌ_２を中心とした旋回方向）とは逆向きになっている。

このため、上記のように、第一混合具１０と第二混合具２０とをそれぞれ軸線Ｌ_１及び軸線Ｌ_２を回転中心として逆向きに回転させると、混合槽３０内の被混合物は、螺旋面状の第一混練羽根１１によって、図２における矢印Ｂ_１に示すように、軸線Ｌ_１方向一側（ｙ軸方向正側）から軸線Ｌ_１方向他側（ｙ軸方向負側）に押し出され、第一切返し羽根１２付近に移送されるようになる。
また、第一混練羽根１１によって第一切返し羽根１２付近に移送されてきた被混合物は、第一混練羽根１１とは逆向きの螺旋面状を為す第一切返し羽根１２によって、図２における矢印Ｂ_２に示すように、第二混合具２０側（ｘ軸方向正側）に移送されるようになる。
さらに、第一切返し羽根１２によって第二混合具２０側（第二混練羽根２１付近）に移送されてきた被混合物は、螺旋面状を為す第二混練羽根２１によって、図２における矢印Ｂ_３に示すように、軸線Ｌ_２方向他側（ｙ軸方向負側）から軸線Ｌ_２方向一側（ｙ軸方向正側）に押し出され、第二切返し羽根２２付近に移送されるようになる。上記の通り、第二混練羽根２１が為す螺旋面は、第一混練羽根１１が為す螺旋面と旋回方向が同じであるものの、第二混練羽根２１が回転する向きＡ_２と第一混練羽根１１が回転する向きＡ_１とが逆であるため、第二混練羽根２１によって被混合物が移送される向きＢ_３は、第一混練羽根１１によって被混合物が移送される向きＢ_１と逆向きになる。
さらにまた、第二混練羽根２１によって第二切返し羽根２２付近に移送されてきた被混合物は、第二混練羽根２１とは逆向きの螺旋面状を為す第二切返し羽根２２によって、図２における矢印Ｂ_４に示すように、第一混合具１０側（ｘ軸方向負側）に移送されるようになる。

その後、上記の移送が連続的に行われることにより、混合槽３０内の被混合物は、混合槽３０内を大きく循環移動しながら混合されるようになる。この循環移動において、上記のように、被混合物が第一切返し羽根１２によって第二混合具２０側に移送される理由（被混合物が図２の矢印Ｂ_２の向きに移送される理由）と、被混合物が第二切返し羽根２２によって第一混合具１０側に移送される理由（被混合物が図２の矢印Ｂ_４の向きに移送される理由）は、図３及び図４を用いて、以下のように説明することができる。

図３は、本発明の二軸混合機を、図２におけるＹ_１－Ｙ_１面で切断した状態を示した断面図である。混合槽３０の下壁部（底壁部）３３は、図３に示すように、２つの円筒面状部３３ａ，３３ｂを連続させた形状を為している。一方の円筒面状部３３ａは、第一混合具１０の回転中心である軸線Ｌ_１を中心とした円筒面状に形成されており、他方の円筒面状部３３ｂは、第二混合具２０の回転中心である軸線Ｌ_２を中心とした円筒面状に形成されている。軸線Ｌ_１，Ｌ_２を中心として回転する羽根１１，１２，２１，２２が混合槽３０の底壁部３３に干渉しないようにしながらも、円筒面状部３３ａ，３３ｂの内周面付近に付着する被混合物に羽根１１，１２，２１，２２が届くように、各羽根１１，１２，２１，２２の外半径は、円筒面状部３３ａ，３３ｂの内半径よりも僅かに小さく設定される。

図４は、本発明の二軸混合機における第一切返し羽根１２と第二混練羽根２１との動作を説明する図である。図４は、ｙ軸に垂直な断面で示してあり、一部の部材を省略して示している。また、第一切返し羽根１２及び第二混練羽根２１は、模式化して描いている。さらに、図４に描かれている小さな多数の白丸は、被混合物９０を示しているが、この被混合物９０も模式化して描いている。さらに、被混合物９０は、概ね、図４において太破線で示した曲線Ｌ_３よりも下側に存在するところ、図示の便宜上、上記の白丸（被混合物９０を示す白丸）は、説明に必要な部分を除いて図示を省略している。

図４に示すように、第一切返し羽根１２が円筒面状部３３ａの最下点Ｐ_１を通過するタイミングと、第二混練羽根２１が円筒面状部３３ｂの最下点Ｐ_２を通過するタイミングはズレており、第一切返し羽根１２が最下点Ｐ_１を通過するよりも前に、第二混練羽根２１が最下点Ｐ_２を通過するようになっている。また、第二混合具２０が回転する際には、第二混練羽根２１の周囲の被混合物９０は、第二混練羽根２１のオモテ面側（Ａ_２＋側）では、第二混練羽根２１によって圧縮されて圧力が高まった状態になる一方、第二混練羽根２１のウラ面側（Ａ_２－側）では、圧力が低くなった状態になる。同様に、第一切返し羽根１２の周囲の被混合物９０は、第一切返し羽根１２のオモテ面側（Ａ_１＋側）では第一切返し羽根１２によって圧縮されて圧力が高まった状態になる一方、第一切返し羽根１２のウラ面側（Ａ_１－側）では圧力が低くなった状態になる。

このような状況のもと、図４に示す状態から、第二混練羽根２１が回転方向正側（Ａ_２＋側）に４５°程度回転して、第一切返し羽根１２も回転方向正側（Ａ_１＋側）に４５°程度回転し、第二混練羽根２１の外端がｘ軸方向負側を向いた際には、第二混練羽根２１の下側（ｚ軸方向負側）は、被混合物９０の圧力が低い状態になっている。このタイミングで、第一切返し羽根１２のオモテ面側（Ａ_１＋側）にある圧力の高い被混合物９０が、第二混練羽根２１の下側に入ってくるため、第一切返し羽根１２のオモテ面側（Ａ_１＋側）にある被混合物９０が、第二混練羽根２１側に自然と流れ込むようになる。被混合物９０が第二切返し羽根２２によって第一混練羽根１１側に移送される理由も、これと略同様である。

以上のように、第一混練羽根１１及び第一切返し羽根１２、並びに、第二混練羽根２１及び第二切返し羽根２２は、被混合物９０を循環移動させることができるものとなっているが、本発明の二軸混合機においては、さらに、被混合物９０を剪断することもできるものとなっている。すなわち、図４に示すように、羽根１１，１２，２１，２２の外端面と混合槽３０の底壁部３３の上面（混合槽３０の内底面）との間には隙間βが形成されており（図４では、第一切返し羽根１２の外端面と混合槽３０の内底面との隙間βのみを示しているが、第一混練羽根１１の外端面と混合槽３０の内底面と間や、第二混練羽根２１の外端面と混合槽３０の内底面と間や、第二切返し羽根２２の外端面と混合槽３０の内底面と間にも、同様の隙間が形成される。）、この隙間βには、被混合物９０が高圧の状態で入り込むようになる。このため、隙間βに入り込んだ被混合物９０はその周囲から剪断されるようになっている。

加えて、本実施態様の二軸混合機においては、図２に示すように、第一混練羽根１１及び第一切返し羽根１２、並びに、第二混練羽根２１及び第二切返し羽根２２に、剪断用開口部αを設けている。これらの剪断用開口部αは、それぞれの羽根１１，１２，２１，２２をオモテ面側からウラ面側に貫通した状態で設けられている。このため、図４に示すように、第一混合具１０及び第二混合具２０が回転させて被混合物９０を混合する際には、各羽根１１，１２，２１，２２のオモテ面側に位置する被混合物９０が、剪断用開口部αを通じてウラ面側に抜けてくるようになっている（図４では、第一切返し羽根１２及び第二混練羽根２１のみを図示しており、第一混練羽根１１及び第二切返し羽根２２を図示していないが、第一混練羽根１１及び第二切返し羽根２２についても同様である。）。換言すると、各羽根１１，１２，２１，２２のオモテ面側に位置する被混合物９０が、オモテ面側にそのまま残る部分と、剪断用開口部αを通じてウラ面側に抜けてくる部分とに、剪断用開口部αによって剪断されるようになっている。

被混合物９０が高流動コンクリートや高強度コンクリートである場合等、被混合物９０の粘性が高く、且つ、その原料に微粒子が含まれる場合においては、被混合物９０に含まれる微粒子が凝集体のまま残った状態になりやすいため、その被混合物９０を短時間で均質な状態まで混合することは容易ではない。この点、本実施態様の二軸混合機では、上記のように、隙間βや剪断用開口部αで被混合物９０を剪断するようにしたことによって、被混合物９０中に形成されている微粒子の凝集体を剪断（細化）することが可能となっている。したがって、本実施態様の二軸混合機では、被混合物９０の粘性が低い場合は勿論のこと、被混合物９０の粘性が高い場合でも、その被混合物９０を短時間で均質な状態まで混合することが可能となっている。

上記のような構造を有する二軸混合機では、既に述べたように、回転する羽根１１，１２，２１，２２によって移送される被混合物９０が、羽根１１，１２，２１，２２の外側に移動しやすいことに加えて、羽根１１，１２，２１，２２の外端面と混合槽３０（図４）の底壁部３３の上面（内底面）との隙間β（図４）に、被混合物９０が高圧の状態で入り込むようになる。このため、羽根１１，１２，２１，２２の外端面には、摩耗等が生じやすく、上記の隙間β（図４）が広がりやすい傾向がある。この隙間βが広がると、混合槽３０の内底面に被混合物９０が層状に留まってこびり付きやすくなるだけでなく、隙間βによる被混合物９０の剪断効果が低下する虞もある。

この点、本発明の二軸混合機においては、図５及び図６に示すように、第一混合具１０の第一混練羽根１１を、その回転中心（軸線Ｌ_１）から遠い側に位置する外側羽根４０と、その回転中心（軸線Ｌ_１）に近い側に位置する内側羽根５０とに分離可能な構造としている。また、第一混合具１０の第一切返し羽根１２や、図５及び図６には示していない第二混合具２０の第二混練羽根２１及び第二切返し羽根２２も、これと同様の構造としている。このため、羽根１１，１２，２１，２２の外端面が摩耗等した場合であっても、摩耗等が生じた外側羽根４０のみを交換すれば済み、羽根１１，１２，２１，２２の交換コストを抑えることが可能になっている。

ここで、図５は、本発明の二軸混合機における第一混合具１０を左上斜め前方から見た状態を示した斜視図であり、図６は、本発明の二軸混合機における第一混合具１０から第一混練羽根１１を外して分解した状態を左上斜め前方から見た状態を示した斜視図である。以下においては、主に、第一混合具１０の第一混練羽根１１の分割構造について説明するが、第一混練羽根１１で述べた分割構造に係る構成は、第一切返し羽根１２や第二混練羽根２１や第二切返し羽根２２においても同様に採用している。

本実施態様の二軸混合機において、上記の外側羽根４０及び内側羽根５０は、図６に示す羽根取付けアーム１３に対して取り付けるようになっている。羽根取付けアーム１３は、混練羽根（図６の例では第一混練羽根１１）を構成する外側羽根４０及び内側羽根５０を取り付けるための混練羽根取付けアーム１３ａと、切返し羽根（図６の例では第一切返し羽根１２）を構成する外側羽根４０及び内側羽根５０を取り付けるための切返し羽根取付けアーム１３ｂとを有している。混練羽根取付け螺旋アーム１３ａと切返し羽根取付け螺旋アーム１３ｂは、互いに逆向きに旋回する螺旋状を為しており、その間に配された直線状の連結アーム１３ｃによって連結された状態となっている。

図７は、本発明の二軸混合機における外側羽根４０及び内側羽根５０を螺旋方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。本実施態様の二軸混合機において、外側羽根４０は、図７（ａ）に示すように、それに設けられたボルト挿通孔４０ａに羽根取付けボルト１４を挿通し、その羽根取付けボルト１４の先端部を羽根取付けアーム１３における所定箇所に固定することで、羽根取付けアーム１３の外縁部分に取り付けるようになっている。一方、内側羽根５０は、それに設けられたボルト挿通孔５０ａに羽根取付けボルト１４を挿通し、その羽根取付けボルト１４の先端部を羽根取付けアーム１３における所定箇所に固定することで、羽根取付けアーム１３の内縁部分に取り付けるようになっている。外側羽根４０のボルト挿通孔４０ａは、内外方向に延在する長孔状に設けており、図７（ａ），（ｂ）の変位ΔＤに示すように、羽根取付けアーム１３に対する外側羽根４０の位置を内外方向で調節できるようにしている。このため、外側羽根４０の寿命を長くすることが可能となっている。

というのも、既に述べたように、外側羽根４０及び内側羽根５０における各部分の中で、摩耗が最も生じやすいのは、外側羽根４０の外端面である。このため、通常であれば、外側羽根４０の外端面が摩耗すると、外側羽根４０を交換するということになるのであるが、上記のように、外側羽根４０の位置を内外方向で調節できるようにしておくと、外側羽根４０の外端面が摩耗した場合であっても、外側羽根４０を当初よりも外側にスライドさせた箇所で固定することで、上記の隙間βを当初の幅で保つことが可能になるからである。

また、ケースとしては稀であるが、外側羽根４０又は内側羽根５０における剪断用開口部α（図６）を区画する部分（剪断用開口部αの周部）に摩耗が生じた場合には、剪断用開口部αが広くなり、剪断用開口部αによる剪断作用が安定しなくなる等の不具合を生じる虞がある。このため、通常であれば、剪断用開口部αの周部が摩耗すると、外側羽根４０や内側羽根５０を交換するということになるのであるが、上記のように、外側羽根４０の位置を内外方向で調節できるようにしておくと、剪断用開口部αの周部が摩耗した場合であっても、外側羽根４０を当初よりも内側にスライドさせた箇所で固定することで、剪断用開口部αの内外方向の幅を保ち、剪断用開口部αによる剪断作用を一定に保つことも可能になるからである。

ただし、上記のように、外側羽根４０の位置を内外方向で調節可能とした場合において、外側羽根４０を外側に移動させたときに、外側羽根４０の内周部と内側羽根５０の外周部との間に隙間が形成されるようなことがあると、その隙間から外側羽根４０や内側羽根５０のウラ面側に被混合物９０が入り込む虞がある。このため、本実施態様の二軸混合機においては、図７に示すように、外側羽根４０の内縁部と、内側羽根５０の外縁部とに、外側羽根４０及び内側羽根５０のオモテ面側又はウラ面側に互いに重なる重合部４０ｂと重合部５０ｂとをそれぞれ設けている。重合部４０ｂと重合部５０ｂは、図７（ｂ）に示すように、外側羽根４０を外側に限界まで移動させても、互いに重なり合うようになっており、外側羽根４０の内周部と内側羽根５０の外周部との隙間から被混合物９０が入り込むことを防止できるようになっている。

また、本実施態様の二軸混合機においては、図５に示すように、外側羽根４０における、それぞれの剪断用開口部αが設けられた部分よりも外側に突出部４０ｃを設けている。突出部４０ｃは、図８に示すように、外側羽根４０のオモテ面側（図８における紙面下側）に突出した部分となっており、突出部４０ｃにおける手前側（外側羽根４０の螺旋方向の手前側）の側面４０ｃ_１が傾斜した状態となっている。ここで、図８は、本発明の二軸混合機における外側羽根５０を外端面側から見た状態を拡大して示した図である。

第一混合具１０（図２）や第二混合具２０（図２）を回転させた際には、外側羽根４０のオモテ面側では、図５の矢印Ｃ_１に示すように、外側羽根４０の螺旋方向手前側から先側に向かって被混合物９０が移送されてくるところ、上記の側面４０ｃ_１は、同図の矢印Ｃ_２に示すように、その被混合物９０の移送方向を外側羽根４０のオモテ面側に屈曲させるものとなっている。これにより、外側羽根４０で移送される被混合物９０の移送方向を、外側羽根の螺旋方向（図８の矢印Ｃ_１の向き）と、剪断用開口部α（図５）の開口面の法線方向とに分岐させるだけでなく、突出部４０ｃの側面４０ｃ_１に沿った方向（図８の矢印Ｃ_２の向き）にも分岐させることも可能になり、剪断用開口部αの周辺で被混合物９０の剪断がより効率的に行われるようにし、被混合物９０の練り効果を向上することができる。突出部４０ｃの手前側の側面４０ｃ_１の傾斜角度θ_１（図８）は、１０～８０°とすると好ましく、２０～７０°とするとより好ましく、３０～６０°とするとさらに好ましい。

ところで、上述した外側羽根４０や内側羽根５０は、それぞれを１つの部材により形成してもよいが、それぞれを複数の部材で形成すると好ましい。本実施態様の二軸混合機においても、図６に示すように、外側羽根４０を、その螺旋方向で分割された複数の外側羽根分割体４１によって構成しており、内側羽根５０を、その螺旋方向で分割された複数の内側羽根分割体４１によって構成している。これにより、外側羽根４０及び内側羽根５０を、より狭い範囲で（外側羽根分割体４１ごと又は内側羽根分割体５１ごとに）交換することが可能になる。また、外側羽根４０や内側羽根５０は、上記の剪断用開口部αのほか、上記の突出部４０ｃ（図８）や重合部４０ｂ，５０ｂ等を有する複雑な形態を有しており、このような複雑な形態を有する外側羽根４０や内側羽根５０を１つの部材で螺旋面状に成形することは必ずしも容易ではないところ、それぞれを複数の外側羽根分割体４１及び複数の内側羽根分割体５１で構成したことによって、外側羽根分割体４１自体や内側羽根分割体５１自体は、比較的簡素な形態（平版状等）としながらも、羽根１１，１２，２１，２２を螺旋面状に形成することが可能となっている。剪断用開口部αは、図６における網掛けハッチング部分で示すように、外側羽根４０と内側羽根５０との境界部であって、隣り合う外側羽根分割体４１の境界部に形成されるようになっている。

上記のように、外側羽根４０を複数の外側羽根分割体４１で構成する場合において、螺旋方向に隣り合う外側羽根分割体４１の間に隙間が存在していると、その隙間に被混合物９０が挟まり、その挟まった被混合物９０で混合槽３０（図４）の底壁部３３の上面が偏摩耗する等の不具合が生じる虞がある。このため、本実施態様の二軸混合機においては、図８に示すように、一の外側羽根分割体４１における螺旋方向先側（矢印Ｃ_１の先側）の縁部が、当該一の外側羽根分割体４１の螺旋方向先側に隣接する他の外側羽根分割体４１における螺旋方向手前側（矢印Ｃ_１の手前側）の縁部のオモテ面側（図８の紙面下側）に重なる構造を採用している。このため、隣り合う外側羽根分割体４１の間に隙間が形成されないようにするだけでなく、被混合物９０を、外側羽根４０のオモテ面側で図８の矢印Ｃ_１及び矢印Ｃ_２の向きに円滑に案内することも可能になっている。

既に述べたように、本実施態様の二軸混合機では、第一混練羽根１１及び第一切返し羽根１２、並びに、第二混練羽根２１及び第二切返し羽根２２に剪断用開口部αを設けている。この剪断用開口部αは、各羽根１１，１２，２１，２２に１つずつ設けてもよいが、各羽根１１，１２，２１，２２に複数個ずつ設けることがより好ましい。これにより、被混合物９０を剪断できる箇所数を増やし、被混合物９０の剪断をより効率的に行うことが可能になる。本実施態様の二軸混合機においては、図５に示すように、第一混合具１０の第一混練羽根１１には、第一混練羽根１１の旋回方向（螺旋方向）に所定間隔を隔てて５個の剪断用開口部αを設けており、第一混合具１０の第一切返し羽根１２には、第一切返し羽根１２の旋回方向（螺旋方向）に所定間隔を隔てて３個の剪断用開口部αを設けている。図５には示していない第二混合具２０についても、第一混合具１０と同様に、その第二混練羽根２１に５個の剪断用開口部αを設けており、その第二切返し羽根２２に３個の剪断用開口部αを設けている。

第一混合具１０において、羽根１１，１２を内外方向（羽根１１，１２における、軸線Ｌ_１に近い側（内側）の縁部と軸線Ｌ_１から遠い側（外側）の縁部とを結ぶ方向。以下、羽根１１，１２において同じ。）に亘るいずれの箇所に剪断用開口部αを設けるかは、特に限定されない。しかし、羽根１１，１２は、その内縁部近傍よりも外縁部近傍の方が、回転速度が速くなることに加えて、回転する羽根１１，１２によって案内される被混合物９０は、遠心力によって羽根１１，１２の外側に移動しやすい。このため、剪断用開口部αは、羽根１１，１２の内縁部寄りに設けるよりも外縁部寄りに設けた方が、被混合物９０を効率的に剪断できるようになるため好ましい。第二混合具２０の羽根２１，２２に設ける剪断用開口部αについても同様のことが言える。本実施態様の二軸混合機においても、剪断用開口部αは、各羽根１１，１２，２１，２２の外縁部近傍に設けている。

剪断用開口部αの寸法は、被混合物９０の種類等に応じて適宜決定される。というのも、剪断用開口部αが、被混合物９０に配合される材料のうち最も粒径の大きな材料（最大材料）が通過できない寸法であると、剪断用開口部αが目詰まりして、剪断用開口部αを被混合物９０が通過できなくなる虞があるからである。このため、剪断用開口部αは、最大材料が通過できる寸法とすることが好ましい。例えば、生コンクリートにおける最大材料は、通常、砂利であり、生コンクリートに配合される砂利としては、小さい種類でも粒径が２０ｍｍ程度のものが一般的である。このため、この種の生コンクリートを混合する場合には、剪断用開口部αは、３０ｍｍ角以上の寸法（最大材料の粒径の１．５倍以上の差渡し寸法）とすることが好ましく、５０ｍｍ角以上の寸法（最大材料の粒径の２．５倍以上の差渡し寸法）とすることがより好ましく、７０ｍｍ角以上の寸法（最大材料の粒径の３．５倍以上の差渡し寸法）とすることがさらに好ましい。

一方、剪断用開口部αの寸法を大きくしすぎると、羽根１１，１２，２１，２２における広い範囲を剪断用開口部αが占めるようになり、羽根１１，１２，２１，２２の螺旋面で被混合物９０が移送されにくくなる虞がある。このため、上記の生コンクリートを混合する場合には、剪断用開口部αは、３００ｍｍ角以下の寸法（最大材料の粒径の１５倍以下の差渡し寸法）とすることが好ましく、２００ｍｍ角以下の寸法（最大材料の粒径の１０倍以下の差渡し寸法）とすることがより好ましく、１２０ｍｍ角以下の寸法（最大材料の粒径の６倍以下の差渡し寸法）とすることがさらに好ましい。本実施態様の二軸混合機において、剪断用開口部αは、内外方向の幅が約８０ｍｍ、螺旋方向の幅が約１００ｍｍの略矩形に形成している。ただし、剪断用開口部αは、矩形（正方形を含む長方形）に限定されず、他の多角形（三角形や六角形等）や円形や楕円形等、他の形状とすることもできる。

ところで、本実施態様の二軸混合機においては、第一混練羽根１１（図２）及び第一切返し羽根１２（図２）を、軸線Ｌ_１に垂直な断面において、その内側の縁部がその外側の縁部よりも回転方向正側に位置するように傾斜して設けるとともに、第二混練羽根２１（図２）及び第二切返し羽根２２（図２）を、軸線Ｌ_２に垂直な断面において、その内側の縁部がその外側の縁部よりも回転方向正側に位置するように傾斜して設けている。すなわち、第一切返し羽根１２を例に挙げると、図４に示すように、第一切返し羽根１２を、第一切返し羽根１２の回転半径Ｒ_１（軸線Ｌ_１を通る、軸線Ｌ_１に垂直な直線）に対して角度θ_２だけ傾斜させており、第一切返し羽根１２（図２）の内側の縁部（軸線Ｌ_１に近い側の縁部）がその外側の縁部（軸線Ｌ_１から遠い側の縁部）よりもＡ_１＋側（回転方向正側）に位置するようにしている。これにより、第一切返し羽根１２のオモテ面（Ａ_＋１側を向く面）と混合槽３０の底壁部３３の上面とが為す角を鋭角にして、その鋭角部分で被混合物９０が局所的に圧縮されるようにすることが可能になる。したがって、被混合物９０の練り効果を向上することが可能となっている。第一切返し羽根１２の傾斜角度θ_２は、特に限定されないが、通常、５～４５°の範囲とされ、好ましくは、１０～３０°の範囲とされる。第一切返し羽根１２以外の羽根（第一混練羽根１１、第二混練羽根２１及び第二切返し羽根２２）においても、同様である。

以上で述べた本発明の二軸混合機は、被混合物９０を特に限定されるものではないが、粘性材料を含む被混合物９０を混合するのに好適に用いることができる。既に述べたように、本発明の二軸混合機は、被混合物９０の粘性が高い場合であっても、被混合物９０中に含まれる微粒子の凝集体を剪断して細化することができ、被混合物９０の練りを効率的に行うことが可能なものとなっている。このため、本発明の二軸混合機は、微粒子の凝集体が形成されやすく、且つ、粘性の高い材料を含む被混合物９０を混合する際に好適に使用することができる。このような被混合物９０としては、高流動コンクリートや高強度コンクリート等が例示される。

１０ 第一混合具
１１ 第一混練羽根
１２ 第一切返し羽根
２０ 第二混合具
２１ 第二混練羽根
２２ 第二切返し羽根
３０ 混合槽
４０ 外側羽根
４０ｂ 重合部
４０ｃ 突出部
４１ 外側羽根分割体
５０ 内側羽根
５０ｂ 重合部
９０ 被混合物
Ｌ_１ 軸線（第一混合具の回転中心）
Ｌ_２ 軸線（第二混合具の回転中心）
α 剪断用開口部

Claims (7)

1. 被混合物を入れるための混合槽と、
   混合槽内で略水平な軸線Ｌ_１を回転中心として回転する第一混合具と、
   混合槽内で軸線Ｌ_１に略平行な軸線Ｌ_２を回転中心として第一混合具とは逆向きに回転する第二混合具と
   を備え、
   第一混合具が、
   第一混合具における軸線Ｌ_１方向一側に配され、混合槽内の被混合物を軸線Ｌ_１方向他側に移送する螺旋面状の第一混練羽根と、
   第一混合具における軸線Ｌ_１方向他側に配され、第一混練羽根によって軸線Ｌ_１方向他側に移送されてきた被混合物を第二混合具側に移送する螺旋面状の第一切返し羽根と
   を有し、
   第二混合具が、
   第二混合具における軸線Ｌ_２方向他側に配され、第一切返し羽根によって第二混合具側に移送されてきた被混合物を軸線Ｌ_２方向一側に移送する螺旋面状の第二混練羽根と、
   第二混合具における軸線Ｌ_２方向一側に配され、第二混練羽根によって軸線Ｌ_２方向一側に移送されてきた被混合物を第一混合具側に移送する螺旋面状の第二切返し羽根と
   を有する二軸混合機であって、
   第一混練羽根、第一切返し羽根、第二混練羽根又は第二切返し羽根のうち、１種類以上の羽根が、
   当該羽根の回転中心から遠い側に位置する外側羽根と、
   当該羽根の回転中心に近い側に位置する内側羽根と
   に分離可能な構造とされるとともに、
   外側羽根が、螺旋方向で分割された複数の外側羽根分割体によって構成され、
   一の外側羽根分割体における螺旋方向先側の縁部が、当該一の外側羽根分割体の螺旋方向先側に隣接する他の外側羽根分割体における螺旋方向手前側の縁部における回転方向正側を向く面側に重なる構造とされて、
   内側羽根に対する外側羽根の位置を、外側又は内側に調節することが可能な構造とされた
   ことを特徴とする二軸混合機。
   
2. 第一混練羽根及び第一切返し羽根、並びに、第二混練羽根及び第二切返し羽根の全ての羽根が、
   当該羽根の回転中心から遠い側に位置する外側羽根と、
   当該羽根の回転中心に近い側に位置する内側羽根と
   に分離可能な構造とされた
   請求項１記載の二軸混合機。
   
3. 外側羽根の内側の縁部に、内側羽根の外側の縁部における回転方向正側を向く面側又は回転方向負側を向く面側に重なる重合部が設けられた請求項１又は２記載の二軸混合機。
   
4. 外側羽根と内側羽根との境界部に、その羽根における回転方向正側を向く面側に位置する被混合物をその羽根における回転方向負側を向く面側に通過させることにより、被混合物の一部を他部から剪断させる剪断用開口部が設けられた
   請求項１～３いずれか記載の二軸混合機。
   
5. 外側羽根における剪断用開口部が設けられた部分よりも外側に、その外側羽根における回転方向正側を向く面側に突出する突出部が設けられた請求項４記載の二軸混合機。
   
6. 第一混練羽根及び第一切返し羽根が、軸線Ｌ_１に垂直な断面において、その内側の縁部がその外側の縁部よりも回転方向正側に位置するように傾斜して設けられるとともに、
   第二混練羽根及び第二切返し羽根が、軸線Ｌ_２に垂直な断面において、その内側の縁部がその外側の縁部よりも回転方向正側に位置するように傾斜して設けられた
   請求項１～５いずれか記載の二軸混合機。
   
7. 請求項１～６いずれか記載の二軸混合機を用いて被混合物を混合する被混合物の混合方法。

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