JPH10286449A

JPH10286449A - 混練装置用のエレメント

Info

Publication number: JPH10286449A
Application number: JP9097384A
Authority: JP
Inventors: Matabee Maeda; 又兵衞前田; Ichiu Yamada; 一宇山田; Akira Uchida; 明内田; Masaaki Miyata; 雅章宮田; Shinichi Igawa; 慎一井川; Kazuhiro Kojima; 和弘小嶋
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】断面形状が長手方向に亘って漸次変化した変
形通路を自重による自由落下により被混練材料を通過さ
せることによって被混練材料の効率的な混練を機械的に
行う混練装置を提供することにある。【解決手段】入口側端部に少なくとも１つ以上の仕切
り壁１４により長方形状の２つ以上の入口部１２ａ、１
３ａが並列され、出口側端部にも少なくとも１つ以上の
仕切り壁１５により長方形状の２つ以上の出口部１２
ｂ、１３ｂが並列され、各入口部１２ａ、１３ａと各出
口部１２ｂ、１３ｂとはそれぞれ長手方向に連続的に断
面形状を異にする変形通路１２、１３で連通し、各変形
通路１２、１３の各入口部１２ａ、１３ａの配列パター
ンと各変形通路１２、１３の各出口部１２ｂ、１３ｂの
配列パターンとを異にしていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動性のある被混
練材料を混練する混練装置用のエレメントに関し、更に
詳細には、被混練材料を断面形状の変化した変形通路内
を通すことによって被混練材料自体の断面形状を変化さ
せて混練する混練装置用のエレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、混練を必要とする材料には種々の
ものがある。その材料は、例えば、食べ物として愛用さ
れている「うどん」や「そば」などの麺類の材料であ
り、その他、練り製品の材料、更にはモルタルやコンク
リートなどである。

【０００３】このような混練を必要とする被混練材料
は、混練するほど好ましい性状あるいは良好な性質や物
性をしめすことが多く、従って、そのような被混練材料
の場合には、予め十分な混練作業を必要とする。

【０００４】ところで、従来の混練方法は、その混練方
式によって腕型、カイ型、ロール型等のミキサー（混練
装置）があり、これらは機械的に行うため、いずれも多
量の材料を混練するのに適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした従来
の混練装置では、その混練する材料によっては確かに有
効ではあるが、混練に要するエネルギーや時間の観点か
ら検討した場合、あまり効率的でないことが知られてい
る。

【０００６】例えば、赤尾洋二、新藤久和、アンへル・
エルナンの研究報告である「混合システムの合成とその
最適層形成」｛粉体工学会誌Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．１１
（１９８２）｝には、最も早く完全混合状態に到達する
ような供給層（最適層）は、移動混合の基本モデルの折
り重ね操作により得られる層状混合物、すなわち、圧縮
して二分し、半分を上積みするという操作を繰り返して
得られる層状混合物に対応していると記載されている。

【０００７】その点、昔から行われている手法、例え
ば、手作りのパンなどのように、練り材料を圧縮して引
き延ばし、それを折り返して積み重ね、さらに圧縮して
引き延ばすという混練方法はきわめて効率的であること
が理解できる。仮に、その折り返しと圧縮の工程を３０
回行うとしたら、２の３０乗＝１０億回前後も混練した
ことに相当する。ここで、もし、圧縮する前に３層ある
いは４層にした状態で圧縮する混練方法を行うとした
ら、上記の例では２の３０乗に対応する数値が３の３０
乗あるいは４の３０乗となり、さらに効率がよくなるこ
とが想定できる。

【０００８】一方、前述のように、腕型、カイ型、ロー
ル型等の従来から多用されているミキサー（混練装置）
の場合、いずれも機械的に可動する部分が多いため、そ
の分、磨耗や損傷も発生しやすい。さらに、装置自体も
比較的高価になる。こうした点は、特に、建築土木の分
野で、細骨材や粗骨材等の粒子を含むモルタルやコンク
リ―トなどを被混練材料とする場合には顕著である。

【０００９】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、断面形状が長手方向に亘
って漸次変化した変形通路を自重による自由落下により
被混練材料を通過させることによって被混練材料の効率
的な混練を機械的に行う混練装置用のエレメントを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は混練装置用のエ
レメントであり、前述した技術的課題を解決するために
以下のように構成されている。すなわち、本発明の混練
装置用のエレメントは、入口側端部に少なくとも１つ以
上の仕切り壁により長方形状の２つ以上の入口部が並列
され、出口側端部にも少なくとも１つ以上の仕切り壁に
より長方形状の２つ以上の出口部が並列され、前記各入
口部と前記各出口部とはそれぞれ長手方向に連続的に断
面形状を異にする変形通路で連通し、前記各変形通路の
前記各入口部の配列パターンと前記各変形通路の前記各
出口部の配列パターンとを異にしていることを特徴とす
る。

【００１１】＜本発明における具体的構成＞本発明の混
練装置用のエレメントは、前述した必須の構成要素から
なるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であ
っても成立する。その具体的構成要素とは、前記各入口
部は、Ｘ方向に長い長方形であり、その長辺を隣接して
並列し、前記各入口部と前記各出口部の中間部において
はその断面形状が正方形となり、前記各出口部において
はＸ方向に対して直交するＹ方向に長い長方形であり、
その長辺を隣接して並列し、更に前記各変形通路の長さ
は同じに形成されていることを特徴とする。

【００１２】このような特徴を備える混練装置用のエレ
メントによると、通常、このエレメントは、その幾つか
を変形通路がほぼ垂直方向に向くように直列に積み重ね
られて接続され、これにより混練装置が構成される。そ
して、この混練装置における最上段のエレメントの各入
口部から内部の変形通路内に被混練材料が投入される。
すると、被混練材料はその自重による自由落下によって
各変形通路内を落下する。各変形通路は、その長手方向
において連続的にその断面形状が変化しているため、こ
の変形通路内を落下する被混練材料は圧縮的変形及びそ
れに基づく変形作用が与えられて混練される。

【００１３】しかも、被混練材料がこの変形通路を落下
中に、分割合流手段を通ることにより各変形通路を通過
している被混練材料が合流し、そして再び各変形通路に
分かれ（分割）て落下し、好ましくはこれを繰り返すこ
とによってよりよく混練がなされることになる。複数の
エレメントを積み重ねるように縦方向に接続すること
で、この分割合流作用は必然的に得ることができる。す
なわち、エレメント同士を出口端と入口端とで密着させ
て接続させれば、各エレメントにおける各変形通路の入
口部と出口部との接続部が合流分割手段となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の混練装置を図に示
される実施形態について更に詳細に説明する。図１に
は、本発明に係る一実施形態に係るエレメント１１が示
され、図２にはこのエレメントを接続して構成された混
練装置１０が概略的に示されている。この混練装置１０
は、４つのエレメント１１を接続して構成されている。

【００１５】エレメント１１の具体的構成について説明
すると、図１に示されるように正方形をした両端部を備
え、これら両端部には当該エレメントを相互に接続する
ためのフランジＦが形成されている。このフランジＦ、
Ｆには、複数のボルト穴ｆ１が形成され、隣接するエレ
メント同士はこのボルト穴ｆ１を利用して端部同士がボ
ルト止めされて接続される。

【００１６】エレメント１１は、同じ方向に並んで配置
された２つの変形通路１２、１３を備えている。図１に
示されるように、このエレメント１１の一方の端部に
は、図１で見て縦長即ちＸ方向に長い開口を左右に形成
するように中央に仕切り壁１４が設けられている。この
Ｘ方向に長い左右の開口が２つの変形通路１２、１３の
各入口部１２ａ、１３ａとなる。

【００１７】エレメント１１の他方の端部には、図１で
見て横長即ちＸ方向とは直交するＹ方向に長い開口を上
下に形成するように中央に仕切り壁１５が設けられてい
る。このＹ方向に長い上下の開口が２つの変形通路１
２、１３の各出口部１２ｂ、１３ｂとなる。すなわち、
エレメント１１の入口側端部における仕切り壁１４と出
口側端部における仕切り壁１５とは互いに９０度方向を
異にして配置されている。従って、変形通路１２、１３
の２つの入口部１２ａ、１３ａの配列パターンは、長方
形状の開口が左右に並んで形成され、また２つの出口部
１２ｂ、１３ｂの配列パターンは、長方形状の開口が上
下に並んで形成されている。

【００１８】変形通路１２、１３の具体的形状について
説明すると、各変形通路１２、１３は、その断面形状が
入口部１２ａ、１３ａから出口部１２ｂ、１３ｂに向か
って連続的に変化している。その変化の態様について
は、各変形通路１２、１３とも、任意の位置での断面積
は入口部１２ａ、１３ａから出口部１３ａ、１３ｂまで
同じであり、断面の形状のみが連続的に変化している。

【００１９】つまり、入口部１２ａ、１３ａはＸ方向に
長い長方形であり、入口部１２ａ、１３ａと出口部１２
ｂ、１３ｂの中間部においてはその断面形状が正方形と
なり、出口部１２ｂ、１３ｂにおいてはＸ方向に対して
直交するＹ方向に長い長方形になるように形成されてい
る。そして、変形通路１２、１３の長さは同じである。

【００２０】従って、各変形通路１２、１３を通る被混
練材料は、その断面形状がＸ方向に長い長方形から徐々
に正方形に変化させられ、そこから更にＹ方向に長い長
方形に徐々に変化させられることになる。このエレメン
ト１１では、図３で見て左側に位置する入口部１２ａと
上方に位置する出口部１２ｂとが変形通路１２で連通
し、右側に位置する入口部１３ａと下方に位置する出口
部１３ｂとが変形通路１３で連通している。

【００２１】このようなエレメントを２つ接続した状態
が図３に示されている。すなわち、一方のエレメント１
１の出口側端部に他方のエレメント１１の入口側端部
を、フランジＦ同士を密着させてボルトで接続される。
従って、２つのエレメント１１の接続部では、一方のエ
レメント１１における変形通路１２の出口部１２ｂが、
他方のエレメント１１における変形通路１２の入口部１
２ａの半分と他の変形通路１３の入口部１３ａの半分と
に連通し、また一方のエレメント１１における変形通路
１３の出口部１３ｂは、他方のエレメント１１ｂにおけ
る変形通路１２の入口部１２ａの残りの半分と他の変形
通路１３の入口部１３ａの残りの半分とに連通すること
になる。

【００２２】そのため、一方のエレメント１１における
各変形通路１２、１３を通過した被混練材料の半分づつ
が、他方のエレメント１１ｂのそれぞれの変形通路１
２、１３内に入ることにより実質的に合流することにな
り、しかし１つの変形通路を通った被混練材料について
みると２つのエレメントの接続部で半分づつに分割され
ることになる。

【００２３】従って、２つのエレメント１１の接続部で
ある出口側端部と入口側端部とに形成されている各変形
通路の各出口部と各入口部とが被混練材料の合流分割手
段を構成することになる。このようなエレメント１１を
図２に示されるように直列に接続すれば、それぞれの接
続部に被混練材料の合流分割手段が構成されることにな
る。

【００２４】このようにして構成された混練装置１０を
用いた混練方法について、その工程図を示す図４を参照
しながら以下に説明する。なお、この工程図は、エレメ
ント１１を２個（２段）接続した場合における被混練材
料の断面の変化態様を、各エレメント１１の入口側端
部、中間部、出口側端部の領域についてモデル図的に示
している。

【００２５】この図４から明確に理解できるように、ま
ず、最上部のエレメント１１の上方入口側端部に設置さ
れたホッパー１６に被混練材料を投入する。もし、２種
類以上の被混練材料を混練する場合には、各種類の被混
練材料を所定量づつホッパー１６内に層状に交互に多数
入れて落下させることが好ましい。勿論、被混練材料の
投入方法は、種々の実験によりその被混練材料の性状に
適した最も好ましい態様を採用することができる。

【００２６】ホッパー１６に投入された被混練材料は、
１段目のエレメント１１における入口側端部で２つの変
形通路１２、１３に入り、結果的にＡ、Ｂの二つに分割
される。この分割された被混練材料の各断面形状は共に
Ｘ方向に長い長方形である。次に、この１段目の中間部
においては、被混練材料Ａ、Ｂの断面形状は共に正方形
に変化し、さらに、１段目の出口側端部においては、共
に入口側の長手方向Ｘとは９０度異にするＹ方向に長い
長方形に変化する。

【００２７】従って、被混練材料Ａ、Ｂの各断面形状
は、Ｘ方向に長い長方形→正方形→Ｙ方向に長い長方
形、と変化する。この変化する過程において、各変形通
路１２、１３の内壁面によって連続的な圧縮作用を受け
ることになる。その結果、被混練材料自体に、特に断面
の径方向についての連続的な対流現象が発生し、これに
より第１次の混練作用が行われる。

【００２８】次に、２段目のエレメント１１の入口側端
部における仕切り壁１５は、１段目のエレメントの出口
側端部の仕切り壁１４と直角に交差しているため、１段
目のエレメント１１の出口端部から出た被混練材料Ａ、
Ｂは、図４に示されるようにそれぞれ左右に分割されて
Ａ／Ｂと、Ａ／Ｂとに分けられる。そして、各変形通路
１２、１３のそれぞれについて、被混練材料Ａ／Ｂが流
れることになる。すなわち、２段目のエレメント１１の
入口側端部では、被混練材料Ａ、Ｂの一部がそれぞれ各
変形通路１２、１３内で合流し、各通路内の被混練材料
における断面形状は共にＸ方向に長い長方形となる。

【００２９】次に、２段目の中間部においては、被混練
材料Ａ／Ｂの断面形状が全体として正方形状に変化させ
られ、そして出口側端部においては共にＹ方向に長い長
方形に変化させられる。この２段目においても、被混練
材料Ａ／Ｂは、Ｘ方向に長い長方形→正方形→Ｙ方向に
長い長方形、と変化する。そしてその変化過程におい
て、各変形通路１２、１３の内壁面によって連続的な圧
縮作用を受けることになる。その結果、被混練材料自体
に、特に断面の径方向について連続的な対流現象が発生
し、これにより第２次の混練作用が行われる。

【００３０】３段目については、特に図示していない
が、３段目の入口側端部では、図４に示される２段目の
出口側端部における最終の被混練材料に、仮想線Ｘ１を
加えて示すように左右に分割され、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂのよ
うに合流する。以降は１段目、２段目と同様にして混練
される。

【００３１】このような混練装置１０は、例えばロック
ウェルダムのコア材の混練やコンクリートを製造する際
の前処理としてのモルタルと粗骨材の混練等に非常に有
用であることが分かった。一般に、コンクリートに配合
される粗骨材の粒径は、８０ｍｍ、４０ｍｍ、２５ｍｍ
であり、このような粗骨材の粒径に対応して各変形通路
の入口幅（図１にＬで示す）を決めることが好ましい。
その場合の入口幅Ｌと、使用する粗骨材の粒径との関係
は、Ｌ≧３×（使用する粗骨材の粒径）である。すなわ
ち、使用する粗骨材の粒径がそれぞれ２５ｍｍ、４０ｍ
ｍ、８０ｍｍであるとき、Ｌは約８５ｍｍ、１３５ｍ
ｍ、２５０ｍｍ程度とすることが好ましい。

【００３２】なお、前述した実施形態で用いたエレメン
トは、２つの変形通路１２、１３を備えたものであった
が、図５に示されるように４つの変形通路２２、２３、
２４、２５を備えるエレメント２１を接続して混練装置
１０を構成することもできる。このエレメント２１も考
え方は前述したエレメント１１ａ、１１ｂと同じで、端
部側の開口が全体として正方形で且つ周囲に接続用のフ
ランジＦを備え、更に入口側端部がＸ方向に長い４つの
開口を形成するように３つの仕切り壁２６、２７、２８
により仕切られ、４つの変形通路２２〜２５の入口部２
２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａとされている。

【００３３】他方、このエレメント２１の出口側端部
は、入口側端部の各入口部とは９０度方向を異にするＹ
方向に長い開口を形成するように３つの仕切り壁２９、
３０、３１により仕切られ、各変形通路の出口部２２
ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂとされている。そして、図
５で見て、変形通路２２の入口部２２ａは、上から２番
目の出口部２２ｂに連通し、変形通路２３の入口部２３
ａは、最上部の出口部２３ｂに連通し、変形通路２４の
入口部２４ａは、最下部の出口部２４ｂに連通し、変形
通路２５の入口部２５ａは、上から３番目の出口部２５
ｂに連通している。

【００３４】各変形通路２２、２３、２４、２５のそれ
ぞれの長手方向における断面形状の変化については、先
の実施例で示したエレメント１１ａ、１１ｂの場合と基
本的に同じである。ただ、エレメント２１全体の輪郭と
しては、４つの変形通路を備えている関係で相違してい
る。

【００３５】図６は、このエレメント２１を２つ接続
（この例では同一形状のエレメント２１を接続）して構
成された混練装置を用いた混練方法の工程図を示す。１
段目おエレメント２１の入口側端部におけるＸ方向に長
い長方形状の入口部２２ａ〜２５ａに入った被混練材料
は出口部２２ｂ〜２５ｂを出る時にはＢ、Ａ、Ｄ、Ｃ、
に分割され、２段目のエレメント２１の出ロ側端部にお
いては各列がＸ方向に長い１６層の状態で合流される。
ここで、仮想線Ｘ３は次の３段目の分割線を示してい
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の混練装置
用エレメントによれば、流動性のある被混練材料を、入
口部から出口部に向かって連続的に断面形状が変化する
変形通路を通過させることにより、その被混練材料の断
面形状が変形通路の断面形状に対応して連続的に変化さ
せるようにしたことから、被混練材料に圧縮作用とそれ
に基づく変形作用を与えることができ、これにより直接
的な可動部分がなく、そのため磨耗や損傷防止が生じな
い比較的単純な構造の機械的な装置により効率的に混練
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る混練装置用のエレメ
ントを示す斜視図である。

【図２】図１に示されるエレメントを直列に接続して構
成された混練装置を概略的に示す正面図である。

【図３】図１に示されるエレメントを２つ接続した状態
を示す斜視図である。

【図４】図４に示されるように２つのエレメントを接続
した場合における被混練材料の断面の変化態様を、各エ
レメントの入口側端部、中間部、出口側端部の領域につ
いてモデル図的に示す工程図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る混練装置用のエレ
メントを示す斜視図である。

【図６】図５に示されるエレメントを２つ接続した場合
における被混練材料の断面の変化態様を、各エレメント
の入口側端部、中間部、出口側端部の領域についてモデ
ル図的に示す工程図である。

【符号の説明】

１０混練装置１１ａエレメント１１ｂエレメント１２変形通路１２ａ入口部１２ｂ出口部１３変形通路１３ａ入口部１３ｂ出口部１４仕切り壁１５仕切り壁２１エレメント２２変形通路２２ａ入口部２２ｂ出口部２３変形通路２３ａ入口部２３ｂ出口部２４変形通路２４ａ入口部２４ｂ出口部２５変形通路２５ａ入口部２５ｂ出口部２６仕切り壁２７仕切り壁２８仕切り壁２９仕切り壁３０仕切り壁３１仕切り壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮田雅章東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者井川慎一東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者小嶋和弘東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入口側端部に少なくとも１つ以上の仕切
り壁により長方形状の２つ以上の入口部が並列され、出
口側端部にも少なくとも１つ以上の仕切り壁により長方
形状の２つ以上の出口部が並列され、前記各入口部と前
記各出口部とはそれぞれ長手方向に連続的に断面形状を
異にする変形通路で連通し、前記各変形通路の前記各入
口部の配列パターンと前記各変形通路の前記各出口部の
配列パターンとを異にしていることを特徴とする混練装
置用のエレメント。
【請求項２】前記各入口部は、Ｘ方向に長い長方形で
あり、その長辺を隣接して並列し、前記各入口部と前記
各出口部の中間部においてはその断面形状が正方形とな
り、前記各出口部においてはＸ方向に対して直交するＹ
方向に長い長方形であり、その長辺を隣接して並列し、
更に前記各変形通路の長さは同じに形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の混練装置用のエレメン
ト。