JP3153081U - 縦型撹拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】未撹拌部分が少なくなり、機械製作時の部品点数が削減でき、機械の製作工程の簡略化が可能な撹拌装置を提供する。【解決手段】１対の翼が、シャフトの軸心方向に対し傾斜した傾斜軸に沿って山脈状に上下に延び、かつ山脈状に延びる翼の水平面に沿って截断面形状が、山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、該シャフトが縦方向に２本並んで配設され、処理物が噛み合うように、離間して配設され、当該２本のシャフトのそれぞれに設けられた１対の翼が互いに干渉することなく、一方のシャフトに設けられた１対の翼の間に、他方の軸に設けられた１対の翼のうちの一つが嵌りこんでなる１対のシャフトを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、縦型撹拌装置に関する。

従来、横型撹拌装置として、図１０（撹拌槽を上面から見た図）に示されるように、撹拌羽根４０が設けられたシャフト３０が撹拌槽２０を貫通して水平に２本設けられ、軸受Ｂを介して回転可能に支持されており、水平に支持されたシャフト３０に設けられた撹拌羽根４０が噛み合うことにより、処理物を撹拌する。シャフト３０が挿通される撹拌槽２０の開口部は、シャフト３０が挿通された後、処理物が外側に漏れ出さないように、撹拌槽２０の外側からグランドパッキン等のシール部分Ｓによりシールされる。

また、縦型の撹拌装置として、化粧品、医薬品、食品、化学品等の粘着性のある液体および粉体をバッチ単位で撹拌する装置は１つまたは２つのモータで撹拌羽根を自転させながら公転させるプラネタリ方式（遊星運動）が用いられる場合が多い。

しかしながら、図１０に示される横型の撹拌装置では、シール部分Ｓが撹拌槽２０と接しており、かつ外側からシール部分Ｓを押さえ込んでいるため、シャフト３０の回転により、シール部分Ｓが摩耗し、シール部分Ｓの破片が撹拌槽２０の内側に入り込んでしまい、処理物内に異物が混入してしまうという問題があった。この異物混入の問題は、化粧品等、衛生面が重視される処理物を撹拌する場合に、特に問題となる。

また、従来の撹拌装置において、粘性の高い液体やママコが存在する状態のものを撹拌する場合、その構造上、製品が逃げるスペースがあるので、撹拌効率が悪く、ママコが残り、場合によっては製品が不均一のため、不良品となる場合もある。

また、遊星運動を発生させるためには太陽歯車、遊星歯車、遊星キャリア、外輪歯車等の複雑な機構を組み込む必要があり、部品のコストに加えて組み立てに要する時間もかかってしまう。

そこで、本考案は、従来にはない、縦型の撹拌装置を提供し、粘性の高い製品やママコが存在する状態のものを撹拌する装置において、自転、公転を行なう撹拌方式のかわりに２軸が独立する自転方式により、撹拌翼がかからなかった未撹拌部分が少なくなり、機械製作時の部品点数が削減でき、機械の製作工程の簡略化が可能な撹拌装置の提供を目的とする。

本考案の縦型撹拌装置は、上下に延びる円柱状のシャフトの下部に設けられた１対の翼であって、
前記１対の翼の一方が、前記シャフトの軸心方向に対し傾斜した
傾斜軸に沿って山脈状に上下に延び、かつ該山脈状に延びる翼の水平面に沿って截断面形状が、当該山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、
前記１対の翼の他方が、前記シャフトの軸心方向に対し傾斜した
前記１対の翼の一方の傾斜軸と逆方向に沿って山脈状に上下に延び、かつ該山脈状に延びる翼の水平面に沿って截断面形状が、当該山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、
前記一方の翼の下端の台形と上端の台形との水平面上でのなす角が６０度であり、かつ他方の翼の下端の台形と上端の台形との水平面上でのなす角が６０度であり、
該シャフトが縦方向に２本並んで配設され、処理物が噛み合うように、離間して配設され、当該２本のシャフトのそれぞれに設けられた１対の翼が互いに干渉することなく、一方のシャフトに設けられた１対の翼の間に、他方の軸に設けられた１対の翼のうちの一つが嵌りこんでなる１対のシャフトを備えることを特徴とする。

また、前記シャフトの上方が、動力部分に連結され、前記シャフトの下端が自由端であることが好ましい。

また、前記撹拌装置に処理物が投入される撹拌槽の槽内が、２つの円を部分的に重ねた略分銅形状を呈した断面形状を有し、前記一対の翼のそれぞれの翼の上端から、前記それぞれのシャフトのまわりに延設されてなる螺旋状の羽根が互いに噛み合うように形成され、該螺旋状の羽根の外径が、前記略分銅形状を呈した断面形状を形成する円の外径と実質的に同一であることが好ましい。

また、前記シャフトおよび翼が中空であり、前記シャフトおよび翼内に、加熱または冷却をするジャケットが設けられてなることが好ましい。

請求項１に記載された考案によれば、１対の翼が、前記シャフトの軸心方向に対し傾斜した傾斜軸に沿って山脈状に上下に延び、かつ該山脈状に延びる翼の水平面に沿って截断面形状が、当該山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、シャフトが縦方向に２本並んで配設され、処理物が噛み合うように、離間して配設され、当該２本のシャフトのそれぞれに設けられた１対の翼が互いに干渉することなく、一方のシャフトに設けられた１対の翼の間に、他方の軸に設けられた１対の翼のうちの一つが嵌りこんでなる１対のシャフトを備えるという構成により、従来にはない縦型の撹拌装置を提供することができる。また、遊星運動用のギア部品が不要になるので機械製作時の部品点数が削減でき、機械の製作工程の簡略化が可能となる。また、駆動軸、従動軸が１本軸であり、従来の遊星運動の撹拌機と比較し、数倍強度が高く、粘度の高い原料を練るのに適している。

また、請求項２に記載された考案によれば、前記シャフトの上方が、動力部分に連結され、前記シャフトの下端が自由端であるという構成により、撹拌槽の底部にパッキン等のシール部分を設ける必要がないので、従来の横型撹拌機のように、処理物内にシール部分の破片などの異物が混入することがない。

また、請求項３に記載された考案によれば、処理物が投入される撹拌槽の槽内が、２つの円を部分的に重ねた略分銅形状を呈した断面形状を有するという構成により、撹拌槽内の処理物が、シャフトの周方向に逃げることがなく、未撹拌部分がほとんど無くなる。また、一対の翼のそれぞれの翼の上端から、前記それぞれのシャフトのまわりに延設されてなる螺旋状の羽根が互いに噛み合うように形成され、該螺旋状の羽根の外径が、前記略分銅形状を呈した断面形状を形成する円の外径と実質的に同一であるという構成により、処理物が上方向に逃げることを防ぐことができるので、未撹拌部分が無くなり、請求項３の構成により、撹拌翼がかからない未撹拌部分がほとんど無くなり、ママコが無くなることにより不良品が出ず、容易に均一な製品を提供することができる。

また、請求項４に記載された考案によれば、シャフトおよび翼が中空であり、前記シャフトおよび翼内に、加熱または冷却をするジャケットが設けられるという構成により、加熱、冷却のために他の部材を設けずに、加熱、冷却をすることができる。

本考案の撹拌装置を示す図である。 本考案の撹拌装置に用いられる撹拌軸を説明するための図である。 本考案の撹拌装置に用いられる撹拌軸の斜視図である。 本考案の撹拌装置の水平断面図である。 本考案の撹拌装置に用いられる撹拌翼を説明するための図である。 本考案の撹拌装置に用いられる撹拌翼に取り付けられるキャップを示す図である。 本考案の撹拌装置に用いられるジャケットを説明するための図である。 本考案の撹拌装置に用いられる撹拌槽の水平断面図である。 本考案の撹拌装置に用いられる撹拌翼の上部に取り付けられる螺旋状の羽根を説明するための図である。 従来の横型撹拌装置を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ本考案の撹拌装置について、詳細に説明する。

図１は本考案の撹拌装置を示す図、図２は本考案の撹拌装置に用いられる撹拌軸を説明するための図、図３は本考案の撹拌装置に用いられる撹拌軸の斜視図、図４は本考案の撹拌装置の水平断面図、図５は本考案の撹拌装置に用いられる撹拌翼を説明するための図、図６は本考案の撹拌装置に用いられる撹拌翼に取り付けられるキャップを示す図、図７は本考案の撹拌装置に用いられるジャケットを説明するための図、図８は本考案の撹拌装置に用いられる撹拌槽の水平断面図、図９は本考案の撹拌装置に用いられる撹拌翼の上部に取り付けられる螺旋状の羽根を説明するための図である。

図１に示されるように、本考案の撹拌装置１は、撹拌槽２ａ内を上下に延びる円柱状のシャフト３ａ、３ｂの下部に、１対の翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。撹拌槽２ａには、撹拌対象である粉体、液体が投入される投入口Ｉが設けられている。シャフト３ａおよび３ｂは、撹拌槽２ａ内に垂直かつ互いに平行に設けられている。シャフト３ａおよび３ｂは、モータ等の駆動力発生手段Ｍで発生した回転トルクにより回転し、歯車Ｇにより一方のシャフト３ｂから他方のシャフト３ａに回転力を伝達し、互いに逆回転し、２本のシャフト３ａ、３ｂのそれぞれに設けられた１対の翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが互いに干渉することなく、一方のシャフト３ａに設けられた1対の翼４ａ、４ｂの間に、他方のシャフト３ｂに設けられた１対の翼４ｃ、４ｄのうちの一つが嵌りこむことにより、撹拌槽２ａ内の撹拌対象を撹拌、混練する。撹拌槽２ａの上部２ｂには、軸受Ｂが設けられ、シャフト３ａ、３ｂをスムーズに回転させる。

つぎに本考案の撹拌翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄについて説明する。図２〜４に示されるように、１対の翼の一方４ａ、４ｃが、垂直方向に延びるシャフト３ａ、３ｂの軸心（Ｘ、Ｙ）方向に対し傾斜した方向に山脈状に上下に延びている。また、同様に１対の翼の他方４ｂ、４ｄも、シャフト３ａ、３ｂの中心Ｘ、Ｙに対し、傾斜した方向に山脈状に上下に延びており、一対の翼の一方４ａ、４ｃと翼の他方４ｂ、４ｄは同一方向に傾斜している。なお、図１〜３では、シャフト３ａとシャフト３ｂの翼は逆方向に傾斜している。換言すると、図１〜３では、一方のシャフト３ａ側の下側の翼４ａは、シャフト３ａを中心に同一ピッチで翼の下端から上端にかけて反時計回りに螺旋状に設けられており、上側の翼４ｂは、シャフト３ａを中心に同一ピッチで翼の下端から上端にかけて時計回りに螺旋状に設けられている。逆に他方のシャフト３ｂ側の下側の翼４ｃは、シャフト３ｂを中心に同一ピッチで翼の下端から上端にかけて時計回りに螺旋状に設けられ、上側の翼４ｄは、シャフト３ｂを中心に同一ピッチで翼の下端から上端にかけて反時計回りに螺旋状に設けられている。

また、山脈状に延びる翼４の水平面に沿った截断面形状は、図４（ａ）に示されるように山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、どの水平断面で截断した場合でも、翼４は同一の台形（下底の部分は、円弧状）を呈している。すなわち、図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、水平面に沿った截断面が同一の台形である翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが円筒状のシャフト３ａ、３ｂに螺旋状に巻きついた形状となっている。図２（ｂ）および（ｄ）は、シャフト３ａ、３ｂを下方から見た図であり、翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは截断面が同一形状の台形であり、翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは全て下端から上端にかけて同一の角度でシャフト３ａ、３ｂの側面に巻きついている。図４（ｂ）における当該角度θは、一方の翼４ａ、４ｃの下端の台形と上端の台形との水平面上でのなす角が６０度であり、他方の翼の下端の台形と上端の台形との水平面上でのなす角も６０度である。また、図４（ａ）に示される台形の上底と下底との比率は、特に限定されることはない。

また、本実施の形態では、図１〜３に示されるように、シャフトの一方３ｂにおける１対の翼の一方４ｃがシャフト３ｂの側面下端に設けられ、１対の翼の他方４ｄは、前記翼の一方４ｃより垂直方向の長さが短く形成されている。また、シャフトの他方３ａにおける１対の翼の一方４ａがシャフト３ａの側面下端に設けられ、１対の翼の他方４ｂが、前記翼の一方４ａより垂直方向の長さが長く形成されている。図１中、左右のシャフト３ａ、３ｂにおける垂直方向に長い翼４ｂ、４ｃが左右のシャフト３ａ、３ｂで一方のシャフト３ａでは上方に、他方のシャフト３ｂでは下方側に設けられている。

垂直方向に長い翼４ｂ、４ｃと短い翼４ａ、４ｄとの比は、１．２〜１．４：１とすることが好ましい。また、同じシャフト３に設けられた長い翼４ｂ、４ｃと短い翼４ａ、４ｄは、シャフト３を介して反対側に設けられており、シャフト３ｂ（３ａ）の下端から上方に進むにつれ、長い翼のみの領域（短い翼のみの領域）、長い翼と短い翼の両方が設けられた領域、短い翼のみの領域（長い翼のみの領域）がある。長い翼４ｂ、４ｃと短い翼４ａ、４ｄの両方が設けられた領域の長い翼４ｂ、４ｃと短い翼４ａ、４ｄとの重なり代は、長い翼を基準にし、長い翼を１とすると、重なり代：長い翼を０．２〜０．３：１、短い翼を基準とし、短い翼を１とすると、重なり代：短い翼を０．４〜０．５：１とすることが好ましいが、特に限定されるものではない。

また、それぞれのシャフト３ａ、３ｂの上方側の翼には、図５に示されるように翼４の上端に、上方に向かって断面積が小さくなる略四角錐状かつテーパー状のキャップ５を設けることが好ましい。当該キャップ５を設けることにより、投入口Ｉから投入された材料が翼の上端部に堆積されることがなく、残原料を減少させることができる。キャップ５は、たとえば溶接等の公知の固着手段により固着することができる。

また、シャフト３は、垂直な一本軸であり、接合部がないため、従来の自転公転式の撹拌機とは異なり、図６および図７に示されるようにシャフト３を中空の円筒状とし、翼４の部分も中空にしてシャフト３と連通させることにより、翼４内に加熱、冷却のためのジャケット６を設けることができる。図７に示すように、シャフト３から、翼４にかけて温水や冷却水を循環させて撹拌される処理物を加熱、冷却しながら撹拌をすることができる。なお、撹拌槽２ａにジャケットを設け、加熱、冷却をすることも可能である。

撹拌槽２ａは、図１に示されるように縦長の有底筒状体であり、また図８に示されるように、撹拌槽２ａ内側面の断面は、シャフト３ａ、３ｂの軸心から翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの先端部までよりもわずかに大きい半径の円が２つ部分的に重なった形状を呈している。このように撹拌槽２ａの水平断面が２つの円を部分的に重ねた略分銅型をしていることにより、未撹拌部分が少なくなり、効率よく撹拌することができる。なお、本明細書において、略分銅型とは、撹拌槽２ａの水平断面が２つの円を部分的に重ねた形状をいうものである。撹拌槽２ａの断面形状が、略分銅型を呈していることにより、翼により撹拌しているときに、撹拌槽２ａ内の処理物が、シャフト３の周方向に逃げることがなく、未撹拌部分がほとんど無くなり、効率よく撹拌をすることができる。

また、図９に示されるように、シャフト３ａ、３ｂの上側の翼４ｂ、４ｄのそれぞれの翼の上端から、それぞれのシャフト３ａ、３ｂのまわりに螺旋状の羽根７ａ、７ｂが互いに噛み合うように形成され、延設されている。螺旋状の羽根７ａ、７ｂの外径は、略分銅形状を呈した断面形状を形成するそれぞれの円の外径と実質的に同一または前記略分銅形状を呈した断面形状を形成する円の外径よりわずかに小さく、螺旋状の羽根７ａ、７ｂと撹拌槽との隙間が非常に狭い隙間となるように構成されている。螺旋状の羽根７ａ、７ｂと撹拌槽との隙間は、たとえば２〜３ｍｍ程度の隙間があけられるが、この数値に限定されることはなく、撹拌処理物に応じて隙間を調整することができる。当該螺旋状の羽根７ａ、７ｂにより、たとえば粘度の高い撹拌処理物が、翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより上方に押し上げられた場合であっても、上方に撹拌処理物が移動するのを防ぐことができ、撹拌翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより確実に撹拌をし続けることができるので、撹拌翼がかからない未撹拌部分がほとんど無くなり、ママコが無くなることにより不良品が出ず、容易に均一な製品を提供することができる。

上記構成の縦型の２軸撹拌装置１を用いることにより、駆動軸であるシャフト３ａおよび従動軸であるシャフト３ｂは一本軸であるので、従来の自転公転式の撹拌装置と比較して数倍強度的に勝っている。このため、たとえば、太陽電池の製造工程で粉体原料を硬練りする場合等、より粘度の高い原料を練ることができる。また、軸強度が向上しており、翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと撹拌槽２ａ内壁とのクリアランス、翼４ａ、４ｃと撹拌槽２ａ底面とのクリアランスを２ｍｍ程度まで小さくすることが可能である。翼４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと撹拌槽２ａ内壁とのクリアランス、翼４ａ、４ｃと撹拌槽２ａ底面とのクリアランスを小さくすることができるので、硬練り工程中に粉体が微粉砕され易くなり、撹拌効率が向上し、撹拌対象を均一に混練することができる。また、自転公転式の撹拌装置と比較して部品点数を減らすことができる。

実施例１
図９に記載された本考案の縦型撹拌装置を用い、紙粘土１２ｋｇ（約５．２Ｌ）を撹拌槽内に投入し、インクを約３０ｇ添加し、５０ｒ／ｍｉｎで撹拌し、インクが均一になるまで混練したところ、本考案の縦型撹拌装置では、１０分間撹拌することにより色が均一になった。

比較例１
従来の撹拌羽根を自転させながら公転させるプラネタリ方式の撹拌機（みづほ工業株式会社製 ＶＫＤ−１−３０）を用い、紙粘土１４ｋｇ（約６．０Ｌ）を撹拌槽内に投入し、実施例と同様インクを約３０ｇ添加し、３０ｒ／ｍｉｎで撹拌し、インクが均一になるまで混練したところ、従来型の撹拌機では２０分間撹拌することにより色が均一になった。

以上より、実施例、比較例ともに紙粘土を混練することができたが、実施例１の方が均一になるまでの時間が少なく、従来型の撹拌機より早く均一に混練することができることがわかった。

実施例２
図９に記載された本考案の縦型撹拌装置を用いて、水２ｋｇ、ＰＶＡ１ｋｇを撹拌槽内に投入し、５０ｒ／ｍｉｎで２０分間撹拌した。

本実施例２によれば、ＰＶＡのかたまりは無かった。さらに、インクを添加し、さらに５分間撹拌し、色の均一性を見たところ色ムラも存在しなかった。

比較例２
比較例１と同様の装置を用い、水３ｋｇ、ＰＶＡ１．５ｋｇを撹拌槽内に投入し、３０ｒ／ｍｉｎで２０分間撹拌したところ、ＰＶＡのかたまりが多数存在した。さらに１０分間撹拌を行なったが、変化はなかった。

以上より、本考案の撹拌機は、従来型の撹拌機より未撹拌部分が少なく、全体を均一に撹拌することができ、ママコが無くなり、均一な製品を提供することができることがわかった。

１ 撹拌装置
２ａ 撹拌槽
２ｂ 撹拌槽の上部
３、３ａ、３ｂ シャフト
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 翼
５ キャップ
６ ジャケット
７ａ、７ｂ 螺旋状の羽根

Claims (4)

1. 上下に延びる円柱状のシャフトの下部に設けられた１対の翼であって、
   前記１対の翼の一方が、前記シャフトの軸心方向に対し傾斜した
   傾斜軸に沿って山脈状に上下に延び、かつ該山脈状に延びる翼の水平面に沿って截断面形状が、当該山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、
   前記１対の翼の他方が、前記シャフトの軸心方向に対し傾斜した
   前記１対の翼の一方の傾斜軸と逆方向に沿って山脈状に上下に延び、かつ該山脈状に延びる翼の水平面に沿って截断面形状が、当該山脈状に延びる翼の下端から上端までの範囲に亘って同一の台形であり、
   前記一方の翼の下端の台形と上端の台形との水平面上でのなす角が６０度であり、かつ他方の翼の下端の台形と上端の台形との水平面上でのなす角が６０度であり、
   該シャフトが縦方向に２本並んで配設され、処理物が噛み合うように、離間して配設され、当該２本のシャフトのそれぞれに設けられた１対の翼が互いに干渉することなく、一方のシャフトに設けられた１対の翼の間に、他方の軸に設けられた１対の翼のうちの一つが嵌りこんでなる１対のシャフトを備えた縦型撹拌装置。
2. 前記シャフトの上方が、動力部分に連結され、前記シャフトの下端が自由端であることを特徴とする請求項１記載の縦型撹拌装置。
3. 前記撹拌装置に処理物が投入される撹拌槽の槽内が、２つの円を部分的に重ねた略分銅形状を呈した断面形状を有し、前記一対の翼のそれぞれの翼の上端から、前記それぞれのシャフトのまわりに、螺旋状の羽根が互いに噛み合うように形成され、該螺旋状の羽根の外径が、前記略分銅形状を呈した断面形状を形成する円の外径と実質的に同一または前記略分銅形状を呈した断面形状を形成する円の外径よりわずかに小さいことを特徴とする請求項１または２記載の縦型撹拌装置。
4. 前記シャフトおよび翼が中空であり、前記シャフトおよび翼内に、加熱または冷却をするジャケットが設けられてなる請求項１〜３のいずれかに記載の撹拌装置。

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