JP7242717B2 - ミキシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミキシング装置に関する。

例えば特許文献１には、ミキシングヘッド装置のノズルの円周部下方に、長手方向に沿うスリットを設け、このスリットより高圧のエアを吹き付けて残存混合物を吹き飛ばす構造が開示されている。

特開２００７－１１１５号公報

しかし、上記従来の構成では、あくまでスリットからエアを吹き付けて残存混合物を吹き飛ばすにすぎず、残存混合物の除去性については依然として課題が残っていた。特に、吐出量が大きい車両のウレタンパッドを生成するためのミキシング装置では、その分ノズルの管長が長くなるため、残存混合物の除去がより困難になってしまうという課題があった。

そこで本発明は、残存物を除去しやすくして洗浄性を向上させることができるミキシング装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、混合促進部（例えば実施形態の混合促進部１０）を有するミキサー管（例えば実施形態のミキサー管２）に、前記ミキサー管の軸方向で複数の液剤を流して混合するミキシング装置（例えば実施形態のミキシングヘッド１）であって、前記ミキサー管における前記混合促進部よりも前記液剤の流動方向の上流側に、前記液剤を導入可能とする第一導入口（例えば実施形態の第一導入口６）と、前記液剤を除去するための物質を導入可能とする第二導入口（例えば実施形態の第二導入口７）と、を備え、前記ミキサー管の前記上流側には、前記ミキサー管の軸方向にストロークすることで、前記第一導入口および前記第二導入口の一方を開放するとともに他方を閉塞するピストン（例えば実施形態のピストン２０）と、を備え、前記液剤を除去するための物質を導入可能とする前記第二導入口は、前記液剤を導入可能とする前記第一導入口よりも、前記上流側とは逆の下流側に配置されることを特徴とする。
この構成によれば、ミキサー管内のピストンをバルブとして第一導入口および第二導入口を択一的に開閉させるので、液剤混合工程と液剤除去工程とを容易に切り替えることができる。すなわち、ピストンが第一導入口を開くとともに第二導入口を閉じた位置にストロークすることで、液剤を混合する液剤混合工程を行うことが可能となる。また、ピストンが第一導入口を閉じるとともに第二導入口を開いた位置にストロークすることで、ミキサー管内に残る液剤を除去する液剤除去工程を行うことが可能となる。液剤除去工程では、混合促進部よりも上流側から洗浄用の物質を導入するので、混合促進部に残る液剤を除去しやすく、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。
また、液剤除去用の物質を導入する第二導入口を混合促進部に近付けて配置するので、液剤除去工程で液剤をより除去しやすく、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。

請求項２に記載した発明は、前記ピストンは、前記軸方向で前記下流側の端部（例えば実施形態の下流側端部２４）の外周側に形成され、前記ミキサー管の内周面（例えば実施形態の内周面２ｂ）に摺接し、前記内周面に付着した前記液剤を除去する液剤除去部（例えば実施形態の液剤除去部２４ａ）を備えることを特徴とする。
この構成によれば、ピストンのストロークに応じて液剤除去部がミキサー管の内周面に付着した液剤を除去するので、液剤除去工程で液剤がより残存し難くなり、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。また、液剤除去部よりも上流側に液剤が流れることが阻止され、ピストンが閉塞した第一導入口または第二導入口への液剤の流入を防止することができる。

請求項３に記載した発明は、前記ピストンは、前記軸方向で前記下流側に開放する有底中空状に形成され、前記ピストンにおける前記液剤除去部よりも前記上流側のピストン外周壁（例えば実施形態のピストン外周壁２３）には、前記ピストンが前記第二導入口を閉塞した第一ストローク位置（例えば実施形態の第一ストローク位置Ｐ１）にあるときに、前記ミキサー管の径方向から見て前記第一導入口と重なり、前記ピストンの内部空間（例えば実施形態の中空部２１）を通じて前記第一導入口を開放させるピストン側第一導入口（例えば実施形態のピストン側第一導入口２５）と、前記ピストンが前記第一導入口を閉塞した第二ストローク位置（例えば実施形態の第二ストローク位置Ｐ２）にあるときに、前記ミキサー管の径方向から見て前記第二導入口と重なり、前記ピストンの内部空間を通じて前記第二導入口を開放させるピストン側第二導入口（例えば実施形態のピストン側第二導入口２７）と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、中空状のピストンの内部空間を通じて第一導入口および第二導入口を開放させるので、ピストンをバルとした第一導入口および第二導入口の開閉の切り替えを容易に実現することができる。また、ピストンの液剤除去部よりも上流側から液剤を除去するための物質を導入するので、液剤除去部周辺も含めて効率よくかつ広範囲に液剤を除去することができる。

請求項４に記載した発明は、前記ピストン（例えば実施形態のピストン１２０Ａ）は、前記軸方向で第一ピストン（例えば実施形態のピストン本体１２０）および第二ピストン（例えば実施形態のバルブ１３０）に分割され、前記第一および第二ピストンの一方は、駆動源に連結されて前記駆動源の駆動力によって駆動し、前記第一および第二ピストンの他方は、前記駆動力とは別の付勢力によって前記一方から分離して予め定めた軸方向位置に保持可能であり、前記第一および第二ピストンの他方は、前記一方がストロークして前記他方に係合することで、前記付勢力に抗して前記軸方向位置からストローク可能であることを特徴とする。
この構成によれば、第一導入口および第二導入口を開閉するピストンを分割して別個にストローク可能とするので、駆動ピストンのストロークを稼いで流路切替の自由度を高めつつ、分離ピストンは予め定めた軸方向位置に保持して規定の流路開閉状態を維持するといった、工程切替時の変則的な作動を実現することができる。

請求項５に記載した発明は、前記混合促進部は、複数の開口部が形成されて前記液剤の混合を促進するエレメント（例えば実施形態の第一エレメント１１１）を備え、前記エレメントは、前記開口部を避けて前記ミキサー管の周方向に並ぶ複数の残存部（例えば実施形態の架設片１４）を備え、前記残存部の前記上流側に、前記上流側から前記下流側に位置するほど前記周方向の一側に位置するように傾いたガイド面（例えば実施形態の傾斜面１１ｂ、湾曲面１１ｂ’）が形成されることを特徴とする。
この構成によれば、エレメントにおける周方向に並ぶ複数の残存部に、周方向一側に向けて傾斜するガイド面を形成したので、液剤が混合促進部を通過する際、複数のガイド面によって液剤が周方向に旋回するように案内される。これにより、液剤の混合をより効率よく行うことができる。

請求項６に記載した発明は、前記混合促進部は、複数の開口部（例えば実施形態の開口部１２，１６）が形成されて前記液剤の混合を促進するエレメント（例えば実施形態のエレメント１１，１５）を、前記軸方向に複数並べて構成され、前記エレメントは、前記軸方向と交差する平板状をなし、第一開口部（例えば実施形態の第一開口部１２）が複数形成された第一エレメント（例えば実施形態の第一エレメント１１）と、前記軸方向で前記下流側に凸の円錐状をなし、第二開口部（例えば実施形態の第二開口部１６）が複数形成された第二エレメント（例えば実施形態の第二エレメント１５）と、を含み、前記第一エレメントおよび前記第二エレメントは、互いに対をなしてエレメント対（例えば実施形態のエレメント対１８）を構成し、前記エレメント対において、円錐状の前記第二エレメントは、平板状の前記第一エレメントよりも前記下流側に配置されることを特徴とする。
この構成によれば、平板状の第一エレメントと円錐状の第二エレメントとからなるエレメント対において、円錐状の第二エレメントを下流側に配置するので、液剤除去工程で上流側から洗浄用の物質を導入した場合には、第二エレメントにおける下流側に凸の先端から下流側へ液剤を排出しやすい。このため、ミキサー管内に液剤がより残存し難くなり、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。さらに、混合液が複数の開口が形成されたエレメントを通過することで、高粘度のウレタン液（ポリオールやプレポリマーポリオール プレポリマーイソシアネート）の混合性を向上させることができる。

本発明によれば、残存物を除去しやすくして洗浄性を向上させることができるミキシング装置を提供することができる。

本発明の実施形態におけるミキシング装置の断面図である。 図１のＩＩ矢視図である。 図１のＩＩＩ矢視図である。 上記ミキシング装置におけるピストンが第一ストローク位置にあるときの断面図である。 上記ミキシング装置におけるピストンが第二ストローク位置にあるときの断面図である。 上記ミキシング装置の断面を含む斜視図である。 上記ミキシング装置の第一エレメントの変形例を示す斜視図である。 図７に示す第一エレメントの断面図である。 図７に示す第一エレメントの他の変形例を示す断面図である。 本発明の第二実施形態におけるミキシング装置のピストンが第一ストローク位置にあるときの断面図である。 本発明の第二実施形態におけるミキシング装置のピストンが第二ストローク位置にあるときの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明に用いる図中適所には、説明都合上の上下方向を示す矢印Ｚが示されている。

図１、図４、図５に示すミキシングヘッド１は、例えばウレタンパッドを形成する際の二液硬化性樹脂の混合用ミキサーである。ミキシングヘッド１は、直線状に延びる円筒状のミキサー管２内に、不図示の材料供給装置より供給された複数の液剤（成型材料）をミキサー管２の軸方向で流し、この液剤をミキサー管２の混合促進部１０を通過させて攪拌、混合した後、ミキサー管２の末端開口（導出口８）より導出する。ミキシングヘッド１は、駆動部のない静止型混合装置として構成されている。

以下、ミキサー管２内を流れる液剤の流動方向の上流側および下流側を単に「上流側」および「下流側」という。液剤の流動方向はミキサー管２の軸方向に相当する。実施形態のミキシングヘッド１は、ミキサー管２の軸方向を上下方向に向けるとともに、ミキサー管２の下端開口を導出口８とした姿勢で配置されるが、この配置での使用に限定するものではない。図中線Ｃ１はミキサー管２の中心軸線を示す。

ミキサー管２は、導出口８側（下流側）の下部に混合促進部１０を備えるとともに、上流側の上部にピストン２０を挿入して保持する。ピストン２０は、ミキサー管２の周壁２ａの上部を径方向で貫通する複数の導入口６，７を開閉するためのバルブとして機能するとともに、ミキシングヘッド１内に残存した液剤を排出するためのクリーニングピストンとしても機能する。

ミキサー管２の上部に形成される導入口６，７は、以下の第一導入口６および第二導入口７である。第一導入口６は、ミキサー管２内に前記液剤を導入するための開口であり、第二導入口７は、ミキサー管２内に前記液剤を除去するための物質（溶剤、洗浄材、エア等）を導入するための開口である。第二導入口７は、第一導入口６よりも下流側（混合促進部１０側）に配置されている。第一導入口６および第二導入口７は、ピストン２０がミキサー管２の周壁２ａの内周面２ｂに摺接しつつ、ミキサー管２の軸方向にストロークすることで、一方が開放されるとともに他方が閉塞される。

ミキサー管２の外周側には、第一導入口６に連なる第一導入管６ａが突設されるとともに、第二導入口７に連なる第二導入管７ａが突設されている。第一導入管６ａには、不図示の材料供給装置が接続され、第二導入管７ａには、不図示の洗浄装置が接続されている。
材料供給装置は、例えば二種類のウレタン混合材料を混合した状態でミキサー管２に導入する。実施形態では、材料供給装置から供給される混合後の液剤が通る箇所（つまりより増粘していて固化しやすい液剤が通る箇所）としてのミキサー管２のみに洗浄材を供給可能としており、洗浄材の量を少なくするとともに洗浄に要する時間を短くし、従来品より廉価にウレタン製品を製造することが可能である。
洗浄装置は、溶剤やエアを高圧で供給し、ミキサー管２内に残存する液剤を除去するものであるが、これに限らない。洗浄装置は、例えば粉粒体の洗浄材を供給するものであったり、溶剤以外の洗浄液を供給するものであったり、洗浄物質を大気圧で供給するものであったり、高温スチームを供給するものであってもよい。すなわち、ミキシングヘッド１に導入する洗浄物質は、液相、気相、固相の何れでもよい。第二導入管７ａには、チェックバルブ７ｂ（逆止弁）が設けられ、ミキサー管２内から洗浄装置への洗浄物質の逆流を防いでいる。

混合促進部１０は、複数の開口部が形成された二種類のエレメント１１，１５を、ミキサー管２内で軸方向に複数並べて構成されている。
図２、図３、図６を併せて参照し、前記二種類のエレメント１１，１５は、軸方向から見てミキサー管２の内周に整合する円形状をなしている。前記二種類のエレメント１１，１５は、以下の第一エレメント１１および第二エレメント１５である。

第一エレメント１１は、軸方向と直交する平板状をなし、複数の第一開口部１２が形成されている。複数の第一開口部１２は、それぞれ軸方向視で第一エレメント１１の外周側に広がる扇形状をなしている。複数の第一開口部１２は、軸方向から見て、第一エレメント１１の中心領域１３よりも外周側で、周方向に複数並んで形成されている。図３の例では、複数の第一開口部１２は、周方向に八個並んで設けられている。すなわち、ミキサー管２内の液剤は、第一エレメント１１を通過する際に八分割される。

第一エレメント１１は、扇形状の第一開口部１２を複数形成することで、中心領域１３から外周側へ延びる複数の架設片１４を残存させている。複数の架設片１４は、中心領域１３から八方（上下左右の四方とこれらの間の四隅）に向けて延びている。

第二エレメント１５は、板部材を軸方向で下流側に凸の略円錐状、もしくは略半球状に形成した態様をなし、複数の第二開口部１６が形成されている。複数の第二開口部１６は、それぞれ軸方向視で小径の円形状をなしている。複数の第二開口部１６は、軸方向から見て、第二エレメント１５の中心位置に一つ形成されるとともに、この中心位置から放射状に延びるように複数並んで形成されている。図２の例では、中心位置の外側に並ぶ複数の第二開口部１６は、中心位置から八方（上下左右の四方とこれらの間の四隅）に向けて二つずつ並んでいる。第二エレメント１５には、中心位置を含めて計十七個の第二開口部１６が形成されている。すなわち、ミキサー管２内の液剤は、第二エレメント１５を通過する際に十七分割される。

ここで、図１、図４～図６を参照し、ミキサー管２は、軸方向で複数の単位管３，４，５に分割されている。各図の例では、ミキサー管２は、上流側から順に第一単位管３、第二単位管４、第三単位管５に分割され、これらが互いに同軸に連結されてミキサー管２を構成している。
最も上流側の第一単位管３には、ミキサー管２内に液剤を導入するための第一導入口６および第一導入管６ａを有している。第一単位管３内には、ピストン２０がストローク可能に嵌入されている。

第一単位管３の直下に連なる第二単位管４には、ミキサー管２内に液剤除去用の物質を導入するための第二導入口７および第二導入管７ａを有している。例えば、第二単位管４の上部には、第一単位管３の下部が挿入、固定されている。第二単位管４の下部内には、一対の第一エレメント１１および第二エレメント１５が保持されている。第二単位管４の下部と第一エレメント１１および第二エレメント１５とにより、混合促進部１０の一部をなす単位ミキサー９が構成されている。混合促進部１０の最下端には、第二エレメント１５に設けられた第二開口部１６の内径より狭めた開口を先端に有するノズルを用いてもよい。これにより、複数のエレメントを用いるミキシング装置において、エレメントの後流に分散した流れを収束させる効果を生じさせることができる。

第二単位管４の直下に連なる第三単位管５は、例えば上端部内周に形成されたネジ山５ａに、第二単位管４の下端部外周に形成されたネジ山４ｂを螺合することで、第二単位管４と同軸に連結されている。第三導入管内には、一対の第一エレメント１１および第二エレメント１５が保持されている。第三単位管５と一対の第一エレメント１１および第二エレメント１５とにより、第一単位管３と同様に単位ミキサー９が構成されている。第三単位管５の下端部外周には、第二単位管４の下端部外周のネジ山４ｂと同様のネジ山５ｂが形成されている。これにより、第三単位管５を含んで構成される単位ミキサー９は、複数同軸に連ねることが可能とされている。

実施形態のミキシングヘッド１は、管長の短い単位ミキサー９を複数連ねて構成されているので、容易に分解洗浄が可能である。一方、実施形態のミキシングヘッド１は、ミキサー管２の上流側からフラッシュエアや溶剤を導入し、管内に残液を無くす洗浄が可能な構造であるので、前記分解洗浄の頻度は少なくて済む。実施形態の混合促進部１０は、二つの単位ミキサー９を軸方向に並べて構成されているが、この構成に限らず、一つ又は三つ以上の単位ミキサー９で混合促進部１０が構成されてもよい。

単位ミキサー９における一対の第一エレメント１１および第二エレメント１５は、エレメント対１８を構成している。エレメント対１８において、円錐状の第二エレメント１５は、平板状の第一エレメント１１よりも下流側に配置されている。ミキシングヘッド１は、使用時および洗浄時には、ミキサー管２の軸方向を上下方向に向けて配置することができる。このとき、円錐状の第二エレメント１５は、平板状の第一エレメント１１よりも下方に配置され、かつ第二エレメント１５の先端部（頂部１７）は下方（重力方向）を向くように配置される。これにより、混合促進部１０を経た流体は、第二エレメント１５の先端から滴下または飛散しやすく、混合促進部１０内に残存し難くなる。

エレメント対１８において、第一エレメント１１の複数の架設片１４は、軸方向から見て、第二エレメント１５における中心位置の外側に並ぶ複数の第一開口部１２と重なるように配置されている。第一エレメント１１を通過して複数分割された液剤は、第二エレメント１５を通過する際にさらに複数分割される。すなわち、一つのエレメント対１８を通過する液剤は、計算上は１７×８=１３６分割される。図のように二つのエレメント対１８を液剤が通過する場合、計算上は１３６×１３６=１８４９６分割される。このように、段階的な分割作用によって液剤を良好に攪拌、混合することができる。

図４、図５を参照し、ピストン２０は、ミキサー管２における下流側端部とは逆の上流側端部を閉塞している。ピストン２０は、軸方向で下流側に開放する有底中空状に形成されている。ピストン２０内には、下流側に開放する中空部２１（内部空間）が形成されている。中空部２１は、上流側の端部がピストン２０の軸方向中間部に位置している。図中符号は中空部２１の上流側を閉塞するピストン底壁２２、符号はピストン２０の外周側を形成するピストン外周壁２３をそれぞれ示す。

ピストン２０における少なくとも下流側端部２４の外周側は、ミキサー管２の内周面２ｂにピストン外周壁２３の外周面２３ａを摺接させることで、内周面２ｂに付着した液剤を拭き取るように除去する液剤除去部２４ａとされている。実施形態のピストン２０は、ピストン外周壁２３の外周面２３ａが全体的にミキサー管２の内周面２ｂに摺接するが、この構成に限らず、下流側端部２４や各導入口の開閉部分を除いて、ミキサー管２の内周面２ｂとの間に隙間を設けてもよい。

ピストン２０は、第一導入口６を開放するとともに第二導入口７を閉塞した第一ストローク位置Ｐ１（図４参照）と、第一導入口６を閉塞するとともに第二導入口７を開放した第二ストローク位置Ｐ２（図５参照）と、の間で軸方向にストローク可能である。

ピストン２０の下流側には、ピストン外周壁２３を径方向に貫通するピストン側第一導入口２５が形成されている。図４を参照し、ピストン側第一導入口２５は、ピストン２０が第一ストローク位置Ｐ１にあるときに、径方向から見て第一導入口６と重なるように配置される。第一導入口６とピストン側第一導入口２５とが重なることで、第一導入口６がピストン２０の内部空間を通じてミキサー管２内に開放する。このとき、第二導入口７は、ピストン外周壁２３の下流側によって閉塞される。

この状態で、第一導入口６からミキサー管２内に液剤を導入し、この液剤をピストン２０よりも下流側の混合促進部１０に流すことで、混合促進部１０で液剤の攪拌、混合がなされる（液剤混合工程）。

ピストン２０の軸方向の中間部には、中空部２１の上流側の端部からミキサー管２の径方向に延びる径方向流路２６が形成されている。径方向流路２６は、ピストン外周壁２３を貫通してその外周面２３ａに開口している。図５を参照し、径方向流路２６の外周側の開口は、ピストン２０が第二ストローク位置Ｐ２にあるときに、径方向から見て第二導入口７と重なるように配置されるピストン側第二導入口２７とされる。第二導入口７とピストン側第二導入口２７とが重なることで、第二導入口７がピストン２０の内部空間を通じてミキサー管２内に開放する。このとき、第一導入口６は、ピストン外周壁２３の上流側によって閉塞される。

この状態で、第二導入口７からミキサー管２内に液剤除去用の物質を導入し、この物質によって、混合促進部１０に残留する液剤等が洗い流され、あるいは吹き飛ばされて除去される（液剤除去工程）。

このように、液剤除去用のピストン２０と混合促進部１０との間（混合促進部１０よりも上流側）に、液剤除去用の物質を導入する第二導入口７を配置し、この第二導入口７から液剤除去用の物質を導入して混合促進部１０を洗浄することで、残液を効率よく除去し、ミキシングヘッド１内の洗浄性を向上させることができる。

なお、図６のピストン２０は、有底円筒状の態様をなし、下流側に開放する中空部２１（内部空間）が軸方向の全体に渡るように形成されている。図４、図５のピストン２０は、ピストン側第一導入口２５よりも上流側にピストン側第二導入口２７を配置している。一方、図６のピストン２０は、ピストン側第一導入口２５よりも下流側にピストン側第二導入口２７を配置している。ミキサー管２の第二導入口７は、第一導入口６よりも下流側に配置されているので、図６におけるピストン２０の各導入口２５，２７の配置の方が、液剤混合工程と液剤除去工程との切り替え時におけるピストン２０のストロークが少なくて済む。

以上説明したように、上記実施形態におけるミキシングヘッド１は、混合促進部１０を有するミキサー管２に、前記ミキサー管２の軸方向で複数の液剤を流して混合するミキシング装置であって、前記ミキサー管２の内周面２ｂにおける前記混合促進部１０よりも前記液剤の流動方向の上流側に、前記液剤を導入可能とする第一導入口６と、前記液剤を除去するための物質を導入可能とする第二導入口７と、を備え、前記ミキサー管２の前記上流側には、前記内周面２ｂに摺接しつつ前記ミキサー管２の軸方向にストロークすることで、前記第一導入口６および前記第二導入口７の一方を開放するとともに他方を閉塞するピストン２０を備えている。
この構成によれば、ミキサー管２内のピストン２０をバルブとして第一導入口６および第二導入口７を択一的に開閉させるので、液剤混合工程と液剤除去工程とを容易に切り替えることができる。すなわち、ピストン２０が第一導入口６を開くとともに第二導入口７を閉じた位置にストロークすることで、液剤を混合する液剤混合工程を行うことが可能となる。また、ピストン２０が第一導入口６を閉じるとともに第二導入口７を開いた位置にストロークすることで、ミキサー管２内に残る液剤を除去する液剤除去工程を行うことが可能となる。液剤除去工程では、混合促進部１０よりも上流側から洗浄用の物質を導入するので、混合促進部１０に残る液剤を除去しやすく、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。

上記ミキシングヘッド１において、前記混合促進部１０は、複数の開口部１２，１６が形成されて前記液剤の混合を促進するエレメント１１，１５を、前記軸方向に複数並べて構成され、前記エレメント１１，１５は、前記軸方向と交差する平板状をなし、第一開口部１２が複数形成された第一エレメント１１と、前記軸方向で前記上流側とは逆の下流側に凸の円錐状をなし、第二開口部１６が複数形成された第二エレメント１５と、を含み、前記第一エレメント１１および前記第二エレメント１５は、互いに対をなしてエレメント対１８を構成し、前記エレメント対１８において、円錐状の前記第二エレメント１５は、平板状の前記第一エレメント１１よりも前記下流側に配置されている。
この構成によれば、平板状の第一エレメント１１と円錐状の第二エレメント１５とからなるエレメント対１８において、円錐状の第二エレメント１５を下流側に配置するので、液剤除去工程で上流側から洗浄用の物質を導入した場合には、第二エレメント１５における下流側に凸の先端（頂部１７）から下流側へ液剤を排出しやすい。このため、ミキサー管２内に液剤がより残存し難くなり、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。

上記ミキシングヘッド１において、前記ピストン２０は、前記下流側端部２４の外周側に形成され、前記ミキサー管２の内周面２ｂに摺接し、前記内周面２ｂに付着した液剤を除去する液剤除去部２４ａを備えている。
この構成によれば、ピストン２０のストロークに応じて液剤除去部２４ａがミキサー管２の内周面２ｂに付着した液剤を除去するので、液剤除去工程で液剤がより残存し難くなり、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。また、液剤除去部２４ａよりも上流側に液剤が流れることが阻止され、ピストン２０が閉塞した第一導入口６または第二導入口７への液剤の流入を防止することができる。

上記ミキシングヘッド１において、前記ピストン２０は、前記軸方向で前記上流側とは逆の下流側に開放する有底中空状に形成され、前記ピストン２０における前記液剤除去部２４ａよりも上流側のピストン外周壁２３には、前記ピストン２０が前記第二導入口７を閉塞した第一ストローク位置Ｐ１にあるときに、前記ミキサー管２の径方向から見て前記第一導入口６と重なり、前記ピストン２０の内部空間（中空部２１）を通じて前記第一導入口６を開放させるピストン側第一導入口２５と、前記ピストン２０が前記第一導入口６を閉塞した第二ストローク位置Ｐ２にあるときに、前記ミキサー管２の径方向から見て前記第二導入口７と重なり、前記ピストン２０の内部空間を通じて前記第二導入口７を開放させるピストン側第二導入口２７と、を備えている。
この構成によれば、中空状のピストン２０の内部空間を通じて、第一導入口６および第二導入口７を開放させるので、ピストン２０をバルブとした第一導入口６および第二導入口７の開閉の切り替えを容易に実現することができる。また、ピストン２０の液剤除去部２４ａよりも上流側から液剤を除去するための物質を導入するので、液剤除去部２４ａ周辺も含めて効率よくかつ広範囲に液剤を除去することができる。

上記ミキシングヘッド１において、前記液剤除去用の物質を導入可能とする第二導入口７は、前記液剤を導入可能とする第一導入口６よりも、前記上流側とは逆の下流側に配置されている。
この構成によれば、液剤除去用の物質を導入する第二導入口７を混合促進部１０に近付けて配置するので、液剤除去工程で液剤をより除去しやすく、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。

図７は、実施形態の第一エレメント１１の変形例を示す。変形例の第一エレメント１１１は、複数の残存部（架設片１４）の上流側に、径方向視で略三角形状をなす突起１１ａを有している。各突起１１ａは、上流側の先端から下流側に位置するほど周方向一側に位置するように傾斜した傾斜面１１ｂ（ガイド面）を形成している。この構成により、ミキサー管２内で下流側に流れる液剤が第一エレメント１１１を通過する際に、複数の傾斜面１１ｂによって液剤が周方向一側へ案内され、もって液剤に周方向一側への旋回流を生じさせる。これにより、液剤がより一層良好に攪拌、混合される。

図７では、第一エレメント１１の上流側に平面状の傾斜面１１ｂを形成したが、この構成に限らず、例えば図８に示すように、下流側ほど周方向一側に位置するように傾斜するとともに径方向から見て凹状に湾曲した湾曲面１１ｂ’を形成する構成でもよい。
また、図７、図８では架設片１４上に中実の突起１１ａを形成したが、この構成に限らず、例えば図９に示すように、板状の架設片１４を湾曲（又は傾斜）させて、前記湾曲面１１ｂ’（又は傾斜面１１ｂ）を形成してもよい。

以上説明したように、上記変形例におけるミキシングヘッド１は、前記混合促進部１０が第一エレメント１１１を備え、前記第一エレメント１１１は、前記第一開口部１２を避けて前記ミキサー管２の周方向に並ぶ複数の架設片１４を備え、前記架設片１４の前記上流側に、前記上流側から下流側に位置するほど前記周方向の一側に位置するように傾いたガイド面（傾斜面１１ｂ又は湾曲面１１ｂ’）が形成されている。
この構成によれば、第一エレメント１１における周方向に並ぶ複数の架設片１４に、周方向一側に向けて傾くガイド面を形成したので、液剤が混合促進部１０を通過する際、複数のガイド面によって液剤が周方向に旋回するように案内される。これにより、液剤の混合をより効率よく行うことができる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図１～図９を援用し図１０、図１１を参照して説明する。
第二実施形態は、上述の実施形態（第一実施形態）に対して、前記ピストン（ピストン１２０Ａ）が軸方向で第一ピストン（ピストン本体１２０）および第二ピストン（バルブ１３０）に分割され、かつ混合される液剤毎に別々の導入口１０６ａ，１０６ｂを有する点で特に異なる。その他の、第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。

図１０、図１１に示すミキシングヘッド１０１は、第一実施形態と同様、例えばウレタンパッドを形成する際の二液硬化性樹脂の混合用ミキサーである。ミキシングヘッド１０１は、直線状に延びる円筒状のミキサー管２内に、不図示の材料供給装置より供給された複数の液剤（成型材料）をミキサー管２の軸方向で流し、この液剤をミキサー管２の混合促進部１０を通過させて攪拌、混合した後、ミキサー管２の末端開口（導出口８）より導出する。ミキシングヘッド１０１は、駆動部のない静止型混合装置として構成されている。

第二実施形態のミキシングヘッド１０１も第一実施形態と同様、ミキサー管２の軸方向を上下方向に向けるとともに、ミキサー管２の下端開口を導出口８とした姿勢で配置されるが、この配置での使用に限定するものではない。図中線Ｃ１はミキサー管２の中心軸線を示す。

ミキサー管２は、導出口８側（下流側）の下部に混合促進部１０を備えるとともに、上流側の上部にピストン１２０Ａを挿入して保持する。
ピストン１２０Ａは、軸方向でピストン本体１２０およびバルブ１３０に分割構成されている。ピストン本体１２０は、第一実施形態のピストン２０と同様、不図示の駆動源に連結されて前記駆動源の駆動力によって駆動する。バルブ１３０は、前記駆動力とは別の付勢力によってピストン１２０から分離して予め定めた軸方向位置に保持可能である。

ピストン本体１２０は、ミキサー管２の周壁２ａの上部を径方向で貫通する複数（一対）の導入口１０６ａ，１０６ｂを、混合促進部１０側に連通させる第一ストローク位置Ｐ１０１と、前記複数の導入口１０６ａ，１０６ｂを、複数の環流口１０６ｃ，１０６ｄ側に連通させる第二ストローク位置Ｐ１０２と、の間でストロークするバルブとして機能するとともに、ミキシングヘッド１０１内に残存した液剤を排出するためのクリーニングピストンとしても機能する。一対の導入口１０６ａ，１０６ｂは、ミキサー管２の径方向で互いに対向している。

前記複数の導入口１０６ａ，１０６ｂは、ミキサー管２内に混合前の二液剤を別個に導入するための開口である。
複数の導入口１０６ａ，１０６ｂは、ピストン本体１２０が第一ストローク位置Ｐ１０１にあるとき、軸部１２１周囲の空間を介して混合促進部１０に連通し、混合促進部１０側へ液剤を送給可能とする。このとき、複数の環流口１０６ｃ，１０６ｄは、ピストン本体１２０の外周面１２０ａによって閉塞されている。
複数の導入口１０６ａ，１０６ｂは、ピストン本体１２０が第二ストローク位置Ｐ１０２にあるとき、軸部１２１周囲の空間を介して複数の環流口１０６ｃ，１０６ｄ側に連通し、複数の環流口１０６ｃ，１０６ｄへ液剤を環流可能とする。このとき、混合促進部１０側は、ピストン本体１２０の下部によって閉塞されている。

バルブ１３０は、ミキサー管２内に前記液剤を除去するための物質（溶剤、洗浄材、エア等）を導入するための第二導入口７を開閉する。バルブ１３０は、ミキサー管２内に嵌入される円板状のバルブ本体１３１と、バルブ本体１３１の中央部から上方に突出する凸部１３２と、を備えている。第二導入口７は、導入口１０６ａ，１０６ｂよりも下流側（混合促進部１０側）に配置されている。第二導入口７は、バルブ本体１３１がミキサー管２の周壁２ａの内周面２ｂに摺接しつつ、ミキサー管２の軸方向にストロークすることで開閉される。

バルブ１３０は、ピストン本体１２０が上昇して第一ストローク位置Ｐ１０１にあるとき、軸方向でピストン本体１２０から離間し、かつ磁力等の付勢力によって上方にストロークする。具体的に、バルブ１３０は、例えばミキサー管２の鋼材とバルブ１３０に埋設された磁石との吸着、およびミキサー管２内部に埋設された磁石との間の斥力を利用し、予め定めた軸方向位置に保持される。バルブ１３０は、ピストン本体１２０で下方に押されていない間は、第二導入口７を閉じた閉状態で固定される。このとき、バルブ１３０は、バルブ本体１３１の外周面１３１ａによって第二導入口７を閉塞した第一バルブストローク位置Ｐ１０３に配置される。

バルブ１３０は、ピストン本体１２０が下がり凸部１３２に当接することで押し下げられ、第二導入口７を開いた開状態となる。バルブ１３０は、ピストン本体１２０が下降して第二ストローク位置Ｐ１０２にあるとき、凸部１３２がピストン本体１２０に軸方向で下方に押圧されることで、前記付勢力に抗して下方にストロークする。このとき、バルブ１３０は、バルブ本体１３１が第二導入口７を上方側（導入口１０６ａ，１０６ｂ側）に開放した第二バルブストローク位置Ｐ１０４に配置される。
バルブ本体１３１の内周側には、液剤および洗浄材を軸方向で流通可能とする流路１３３が形成されている。

バルブ１３０が上昇して第一バルブストローク位置Ｐ１０３にあるとき、バルブ１３０の外周面１３１ａによって第二導入口７が閉塞されるとともに、導入口１０６ａ，１０６ｂのオリフィスを通ってミキサー管２内に導入された高圧の液剤が、ピストン本体１２０の直下で衝突混合して下方に流れ出し、バルブ１３０の流路１３３を通って混合促進部１０側に至る。
バルブ１３０が下降して第二バルブストローク位置Ｐ１０４にあるとき、第二導入口７がバルブ１３０の上方側に開放され、第二導入口７からバルブ１３０の上方側に導入された液剤が、バルブ１３０の流路１３３を通って混合促進部１０側に至る。

ミキサー管２の外周側には、導入口１０６ａ，１０６ｂに連なる導入ポート１０６ａｐ，１０６ｂｐ、および環流口１０６ｃ，１０６ｄに連なる環流ポート１０６ｃｐ，１０６ｄｐが開口するとともに、第二導入口７に連なる第二導入管７ａが突設されている。導入ポート１０６ａｐ，１０６ｂｐおよび環流ポート１０６ｃｐ，１０６ｄｐには、不図示の材料供給装置が接続され、第二導入管７ａには、不図示の洗浄装置が接続されている。洗浄装置は、溶剤やエアを高圧で供給し、ミキサー管２内に残存する液剤を除去するものであるが、これに限らない。洗浄装置は、例えば粉粒体の洗浄材を供給するものであったり、溶剤以外の洗浄液を供給するものであったり、洗浄物質を大気圧で供給するものであったり、高温スチームを供給するものであってもよい。すなわち、ミキシングヘッド１０１に導入する洗浄物質は、液相、気相、固相の何れでもよい。第二導入管７ａには、チェックバルブ（逆止弁）を設けて、ミキサー管２内から洗浄装置への洗浄物質の逆流を防いでもよい。

混合促進部１０は、複数の開口部が形成された二種類のエレメント１１，１５を、ミキサー管２内で軸方向に複数並べて構成されている。各エレメント１１，１５の構成および作用は第一実施形態と同一である。ミキサー管２が軸方向で複数の単位管３，４，５に分割される点も第一実施形態と同一である。
ピストン本体１２０における少なくとも下流側端部２４の外周側は、ミキサー管２の内周面２ｂにピストン本体１２０の外周面１２０ａを摺接させることで、内周面２ｂに付着した液剤を拭き取るように除去する液剤除去部２４ａとされている。

ピストン本体１２０が第一ストローク位置Ｐ１０１（図１０参照）にあるとき、導入口１０６ａ，１０６ｂからミキサー管２内に液剤が導入される。この液剤をピストン本体１２０よりも下方側（下流側）の混合促進部１０に流すことで、混合促進部１０で液剤の攪拌、混合がなされる（液剤混合工程）。
ピストン本体１２０が第二ストローク位置Ｐ１０２（図１１参照）にあるとき、導入口１０６ａ，１０６ｂから環流口１０６ｃ，１０６ｄへ液剤が環流するとともに、第二導入口７からミキサー管２内に液剤除去用の物質が導入される。この物質を混合促進部１０に流すことで、混合促進部１０に残留する液剤等が洗い流され、あるいは吹き飛ばされて除去される（液剤除去工程）。

このように、液剤除去用のピストン本体１２０と混合促進部１０との間（混合促進部１０よりも上流側）に、液剤除去用の物質を導入する第二導入口７を配置し、この第二導入口７から液剤除去用の物質を導入して混合促進部１０を洗浄することで、残液を効率よく除去し、ミキシングヘッド１０１内の洗浄性を向上させることができる。

以上説明したように、第二実施形態におけるミキシングヘッド１０１においても、ミキサー管２内のピストン１２０Ａをバルブとして一対の導入口１０６ａ，１０６ｂと第二導入口７とを択一的に開閉させるので、液剤混合工程と液剤除去工程とを容易に切り替えることができる。すなわち、ピストン１２０Ａが一対の導入口１０６ａ，１０６ｂを開くとともに第二導入口７を閉じた位置にストロークすることで、液剤を混合する液剤混合工程を行うことが可能となる。また、ピストン１２０Ａが一対の導入口１０６ａ，１０６ｂを閉じるとともに第二導入口７を開いた位置にストロークすることで、ミキサー管２内に残る液剤を除去する液剤除去工程を行うことが可能となる。液剤除去工程では、混合促進部１０よりも上流側から洗浄用の物質を導入するので、混合促進部１０に残る液剤を除去しやすく、ミキシング装置の洗浄性を向上させることができる。

上記ミキシングヘッド１０１において、前記ピストン１２０Ａは、前記軸方向で第一ピストン（ピストン本体１２０）および第二ピストン（バルブ１３０）に分割され、前記第一および第二ピストンの一方（ピストン本体１２０）は、駆動源に連結されて前記駆動源の駆動力によって駆動し、前記第一および第二ピストンの他方（バルブ１３０）は、前記駆動力とは別の付勢力によって前記一方から分離して予め定めた軸方向位置に保持可能であり、前記第一および第二ピストンの他方は、前記一方がストロークして前記他方に係合することで、前記付勢力に抗して前記軸方向位置からストローク可能である。
この構成によれば、第一導入口および第二導入口を開閉するピストンを分割して別個にストローク可能とするので、駆動ピストンのストロークを稼いで流路切替の自由度を高めつつ、分離ピストンは予め定めた軸方向位置に保持して規定の流路開閉状態を維持するといった、工程切替時の変則的な作動を実現することができる。

なお、上記各実施形態における構成は本発明の一例であり、例えば混合促進部のエレメントの組み合わせは、平板状と円錐状との組み合わせに限らず様々である。例えば、第一、第二エレメントの両方を使う必要はなく、単一の種類だけでもよいし、エレメントの数を一つのみとした仕様でもよい。そして、各実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１，１０１ ミキシングヘッド（ミキシング装置）
２ ミキサー管
２ｂ 内周面
６ 第一導入口
１０６ａ，１０６ｂ 導入口
７ 第二導入口
１０ 混合促進部
１１，１１１ 第一エレメント
１１ａ 突起
１１ｂ 傾斜面（ガイド面）
１１ｂ’ 湾曲面（ガイド面）
１２ 第一開口部
１４ 架設片（残存部）
１５ 第二エレメント
１６ 第二開口部
１８ エレメント対
２０，１２０Ａ ピストン
２１ 中空部（内部空間）
２３ ピストン外周壁
２４ 下流側端部
２４ａ 液剤除去部
２５ ピストン側第一導入口
２７ ピストン側第二導入口
１２０ ピストン本体（第一ピストン）
１３０ バルブ（第二ピストン）
Ｐ１，Ｐ１０１ 第一ストローク位置
Ｐ２，Ｐ１０２ 第二ストローク位置
Ｐ１０３ 第一バルブストローク位置
Ｐ１０４ 第二バルブストローク位置

Claims (6)

1. 混合促進部を有するミキサー管に、前記ミキサー管の軸方向で複数の液剤を流して混合するミキシング装置であって、
   前記ミキサー管における前記混合促進部よりも前記液剤の流動方向の上流側に、前記液剤を導入可能とする第一導入口と、前記液剤を除去するための物質を導入可能とする第二導入口と、を備え、
   前記ミキサー管の前記上流側には、前記ミキサー管の軸方向にストロークすることで、前記第一導入口および前記第二導入口の一方を開放するとともに他方を閉塞するピストンと、を備え、
   前記液剤を除去するための物質を導入可能とする前記第二導入口は、前記液剤を導入可能とする前記第一導入口よりも、前記上流側とは逆の下流側に配置されることを特徴とするミキシング装置。
2. 前記ピストンは、前記軸方向で前記下流側の端部の外周側に形成され、前記ミキサー管の内周面に摺接し、前記内周面に付着した前記液剤を除去する液剤除去部を備えることを特徴とする請求項１に記載のミキシング装置。
3. 前記ピストンは、前記軸方向で前記下流側に開放する有底中空状に形成され、
   前記ピストンにおける前記液剤除去部よりも前記上流側のピストン外周壁には、
   前記ピストンが前記第二導入口を閉塞した第一ストローク位置にあるときに、前記ミキサー管の径方向から見て前記第一導入口と重なり、前記ピストンの内部空間を通じて前記第一導入口を開放させるピストン側第一導入口と、
   前記ピストンが前記第一導入口を閉塞した第二ストローク位置にあるときに、前記ミキサー管の径方向から見て前記第二導入口と重なり、前記ピストンの内部空間を通じて前記第二導入口を開放させるピストン側第二導入口と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のミキシング装置。
4. 前記ピストンは、前記軸方向で第一ピストンおよび第二ピストンに分割され、
   前記第一および第二ピストンの一方は、駆動源に連結されて前記駆動源の駆動力によって駆動し、
   前記第一および第二ピストンの他方は、前記駆動力とは別の付勢力によって前記一方から分離して予め定めた軸方向位置に保持可能であり、
   前記第一および第二ピストンの他方は、前記一方がストロークして前記他方に係合することで、前記付勢力に抗して前記軸方向位置からストローク可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のミキシング装置。
5. 前記混合促進部は、複数の開口部が形成されて前記液剤の混合を促進するエレメントを備え、
   前記エレメントは、前記開口部を避けて前記ミキサー管の周方向に並ぶ複数の残存部を備え、
   前記残存部の前記上流側に、前記上流側から前記下流側に位置するほど前記周方向の一側に位置するように傾いたガイド面が形成されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のミキシング装置。
6. 前記混合促進部は、複数の開口部が形成されて前記液剤の混合を促進するエレメントを、前記軸方向に複数並べて構成され、
   前記エレメントは、前記軸方向と交差する平板状をなし、第一開口部が複数形成された第一エレメントと、前記軸方向で前記下流側に凸の円錐状をなし、第二開口部が複数形成された第二エレメントと、を含み、
   前記第一エレメントおよび前記第二エレメントは、互いに対をなしてエレメント対を構成し、
   前記エレメント対において、円錐状の前記第二エレメントは、平板状の前記第一エレメントよりも前記下流側に配置されることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のミキシング装置。

Images