(57)【要約】【課題】処理槽の内壁に処理物が付着するのを抑制して必要な動力を低減しつつ、分散混合を均一にかつ効果的に行うことのできる分散混合機を提供する。【解決手段】流動規制板２１が投入口７より処理物の流動方向αの上流側でこの投入口７のすぐ近傍位置に設けられている。その場合、流動規制板２１は上部処理槽部材５に設けられたエア抜き筒８に取り付けられているとともに、このエア抜き筒８と内壁１ａとの間で径方向に延びかつその先端部が球面状の内壁１ａに沿って湾曲している。また、排出口９が流動規制板２１の下方（ほぼ真下）に配設されている。これにより、分散混合を均一にかつ効果的に行うことができる。【選択図】    図１
2006255511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球状の下部処理槽部材と半球状の上部処理槽部材とをヒンジで開閉可能に連結されてなり処理物を分散混合処理する球形状の処理槽と、この処理槽内に回転可能に配設された撹拌回転羽根と、前記上部処理槽部材に設けられた前記処理物の投入口と、前記処理槽に設けられて前記処理物を分散混合処理して得られた製品を排出する排出口とを少なくとも備えている分散混合機において、
流動する前記処理物が当接する流動規制板が前記上部処理槽部材側に設けられているとともに、前記投入口が前記流動規制板より前記処理物の流動方向下流側に設けられていることを特徴とする分散混合機。
【請求項２】
前記排出口が前記下部処理槽部材側に前記流動規制板の下方に位置して設けられていることを特徴とする請求項１記載の分散混合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体、粒体等の撹拌混合、分散、表面改質、複合化等の処理を行う分散混合機の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体、粒体等の混合、分散には、竪型円筒状の処理槽で構成される分散混合機が使用されている。近年、粉砕や解砕を伴う高度で微細な分散処理、粉体の表面処理、複合化処理等の要求が多くなっている。このため、これらの処理においては、撹拌回転羽根の回転速度を高くして、せん断力や衝撃力を高めることが試みられている。このような処理は一部で実用化されていたが、処理槽の内壁に処理物が著しく付着して、非常に大きな動力を必要とするという問題があった。
【０００３】
そこで、処理槽の内壁への処理物の付着を抑制して、負荷動力の低減を図った高速撹拌型分散機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図２は、この特許文献１に開示の高速撹拌型分散機の処理槽の部分を模式的に示す断面図である。図中、１は球形状の処理槽、２は水平円板状の槽底、３は槽底２の外周縁に設けられた半球状の下部処理槽部材、４は下部処理槽部材３の上端に形成された環状の下部フランジ、５は半球状の上部処理槽部材、６は上部処理槽部材５の下端に形成された環状の上部フランジ、７は上部処理槽部材５に設けられた処理物の投入口、８は上部処理槽部材５に設けられかつ通気フィルタ（不図示）を有するエア抜き筒、９は下部処理槽部材３の下部および槽底２の外周縁に設けられかつ処理された製品を排出する排出口、１０は槽底２上に回転可能に配設された撹拌回転羽根、１１は撹拌回転羽根１０の駆動軸、αは処理物の流動方向である。
【０００４】
図３（ｃ）に点線で示すように、一般的に上部処理槽部材５は下部処理槽部材３にヒンジ１２で約９０°〜１００°程度開くように開閉可能に連結されている。また、下部フランジ４と上部フランジ６とは同じ大きさに形成されており、図２に示すように下部フランジ４と上部フランジ６は閉じた状態では重ね合わされて処理槽１内を密閉状態に設定するようになっている。また、下部処理槽部材３および上部処理槽部材５は、ジャケット１３が設けられて二重構造とされている。その場合、図示しないが下部処理槽部材３のジャケット１３と上部処理槽部材５のジャケット１３とは互いに連通している。このジャケット１３に熱媒体を流すことにより、処理槽１内の処理物を加熱又は冷却することが可能とされている。
【０００５】
従来、このような処理槽１は、図３（ａ）ないし（ｃ）に示すように槽底２がベース１４の支持板である上板１４ａの上面に取り付けられて支持されている。また、例えば駆動モータ等からなる駆動源１５が処理槽１の外部で上板１４ａの上面に取り付けられて支持されている。その場合、駆動源１５は、処理槽１の中心とヒンジ１２とを結ぶ直線に直交する直線に沿って処理槽１に並設されている。
【０００６】
図３（ａ）に示すように、駆動源１５の回転軸１５ａが上板１４ａを貫通して上板１４ａの下方に延設されているとともに、上板１４ａの下方に位置する回転軸１５ａに駆動側プーリ１６が回転軸１５ａと一体回転可能に取り付けられている。また、撹拌回転羽根１０の駆動軸１１も上板１４ａを貫通して上板１４ａの下方に延設されているとともに、上板１４ａの下方に位置する駆動軸１１に従動側プーリ１７が駆動軸１１と一体回転可能に取り付けられている。そして、無端ベルト１８が駆動側プーリ１６と従動側プーリ１７との間に掛け渡されている。これらの駆動側プーリ１６、従動側プーリ１７、および無端ベルト１８により、駆動源１５の回転駆動力を変速して駆動軸１１に伝達する動力伝達手段１９が構成されている。なお、動力伝達手段１９として、ギヤ伝動等の公知の他の動力伝達手段が用いられる場合もある。
【０００７】
更に、図３（ａ）ないし（ｃ）に示すように、処理槽１内に流動規制板２１が上部処理槽部材５に設けられたエア抜き筒８に取り付けられている。その場合、この流動規制板２１は、図３（ａ）および（ｂ）に実線で示すようにあるいは図３（ｂ）および（ｃ）に二点鎖線で示すように、投入口７より処理物の流動方向αの下流側に設けられている。そして、分散混合機２０によりサイズやかさ密度の異なる粒子どうしを混合する場合、この流動規制板２１により粒子の流動の一部に乱流を発生させて、処理物の分散混合がより均一に、より早く処理することが可能となる。
このようにして、高速撹拌型分散機として分散混合機２０が構成されている。
【０００８】
この分散混合機２０においては、まず、投入口７の栓（不図示）を取り外してこの投入口７を開放し、開放した投入口７から処理槽１内に処理物を所定量投入し、処理物の投入後に投入口７に再び栓を取り付けてこの投入口７を閉塞する。このとき、槽内面には工業的加工精度や、処理物の漏れを防ぐためのパッキンの変形具合、劣化等により、ある程度の段差が生じてしまう。
【０００９】
そして、駆動装置１５を駆動させて動力伝達手段１９を介して駆動軸１１を回転させることにより、駆動軸１１と一体に撹拌回転羽根１０を回転させて、処理槽１内の処理物を撹拌する。すると、処理物は撹拌回転羽根１０の回転によって回転力が与えられてその遠心力で処理槽１の内壁１ａに押し付けられ、図２に矢印で示すように処理槽１の内壁１ａ面に沿って流動方向αに流動して螺旋状に上昇する。そして、流動する処理物は処理槽１内のほぼ最上位置つまり天井に上昇してくると、エア抜き筒８に衝突するかあるいは流動規制板２１に当接してせき止められて下方へ落下するようになる。これにより、処理物の混合撹拌が進行する。このとき、回転軸表面に処理物が侵入しないようにシールガスが駆動軸１１に沿って処理槽１に矢印方向βに導入され、エア抜き筒８から処理槽１の外部に排出される。撹拌回転羽根１０へ落下した処理物は再び回転力が与えられて、前述と同様に処理槽１の内壁１ａ面に沿って天井まで螺旋状に上昇し、その後再びエア抜き筒８あるいは流動規制板２１にせき止められて下方に落下する。処理物はこの挙動がダイナミックに繰り返されることで、処理物の混合撹拌が更に進行する。
【００１０】
このように、この分散混合機２０によれば、撹拌回転羽根１０による撹拌、エア抜き筒８との衝突、流動規制板２１との衝突により、処理物の流動を不連続にしてせん断作用を増大させることができる。したがって、効果的な粉砕、混合、分散を均一にかつ短時間に行うことができるとともに、処理量を多くすることができるようになる。特に、トナー等のように母粒子に外添剤を付着させるような場合には、これらの母粒子と外添剤を処理槽１の内壁１ａに沿って高速で流動かつ転動させることで、母粒子と外添剤との均一な付着状態を作ることができる。
【００１１】
また、処理槽１が球形状に形成されていることから、処理槽１の内壁１ａに急激な立ち上がりがないので、処理物の流動性が向上して処理物が処理槽１の内壁１ａに付着することが抑制される。これにより、処理量に対して比較的小さい動力で処理が可能となるとともに、清掃が簡単になる。
【００１２】
更に、流動規制板２１が下部処理槽部材３側に設けられると、撹拌回転羽根１０によって回転力を与えられた処理物がその遠心力で内壁１ａに沿って流動を開始したとき、この流動規制板２１によってすぐにその流れが乱されてしまい、内壁１ａに沿って流動することによる分散混合の効果が十分に発揮されないが、前述のように流動規制板２１が上部処理槽部材５側に設けられた場合、処理物が内壁１ａに沿ってある程度流動することになるので、この流動による分散混合の効果が十分に発揮されるようになる。
この分散混合機２０の他の構成および他の作動は、前述の特許文献１とほぼ同じである。
【特許文献１】特開平８−１７３７８３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、このような従来の分散混合機２０においては、投入口７が流動規制板２１より処理物の流動方向αの上流側に設けられているため、流動規制板２１にせき止められる前の処理物が比較的多量に投入口７を流動するようになる。また、図４（ａ）および（ｂ）に示すように投入口７は栓２２で開閉可能にされている。その場合、図４（ａ）に示す例では、栓２の先端が内壁１ａより内側に突出していて、内壁１ａと栓２との間に段差２３が生じている。また、図４（ｂ）に示す例では、栓２の先端が内壁１ａより凹んでいて、同様に内壁１ａと栓２との間に段差２４が生じている。
【００１４】
しかしながら、このように段差２３,２４が生じている投入口７を、多量の処理物が流動すると、これらの段差２３,２４に処理物が多量に滞留するようになる。このため、処理物の分散混合が均一にかつ効果的に行われなくなるという問題がある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、処理槽の内壁に処理物が付着するのを抑制して必要な動力を低減しつつ、分散混合を均一にかつ効果的に行うことのできる分散混合機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明の分散混合機は、半球状の下部処理槽部材と半球状の上部処理槽部材とをヒンジで開閉可能に連結されてなり処理物を分散混合処理する球形状の処理槽と、この処理槽内に回転可能に配設された撹拌回転羽根と、前記上部処理槽部材に設けられた前記処理物の投入口と、前記処理槽に設けられて前記処理物を分散混合処理して得られた製品を排出する排出口とを少なくとも備えている分散混合機において、流動する前記処理物が当接する流動規制板が前記上部処理槽部材側に設けられているとともに、前記投入口が前記流動規制板より前記処理物の流動方向下流側に設けられていることを特徴としている。
また、請求項２の発明は、前記排出口が前記下部処理槽部材側に前記流動規制板の下方に位置して設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
このように構成された本発明の分散混合機によれば、流動規制板を上部処理槽部材側に設けているので、処理物を処理槽の内壁に沿ってある程度流動させた後にせき止めて落下させることができる。これにより、流動規制板による処理物の落下による分散混合の効果に処理物の内壁に沿う流動による分散混合の効果が加えられるので、処理物の分散混合の効果を、すばやく、均一にかつ十分に発揮させることができるようになる。
【００１８】
また、投入口を流動規制板より処理物の流動方向下流側の近傍位置に設けているので、投入口を、処理物が流動規制板によってせき止められて処理物の流動が比較的少ない位置に設けることができる。したがって、投入口に前述のような段差があっても、処理物はこれらの段差の影響を受けることが少ないので、処理物がこれらの段差に滞留するのを抑制することができる。これにより、処理物をより均一にかつより効果的に分散混合させることができるようになる。また、投入口の設置位置が処理物の流動の比較的少ない位置であることから、投入口の栓を外して投入口を開放したとき、処理槽内に浮遊して処理物が噴出するのを抑制することができる。
このように、本発明の分散混合機によれば、処理槽の内壁に処理物が付着するのを抑制して必要な動力を低減しつつ、分散混合を均一にかつ効果的に行うことができる。
【００１９】
特に、請求項２の発明によれば、流動規制板の下方位置に排出口を設けているので、処理物の落下による流動層の乱れにより排出口を閉塞する栓による段差の影響を抑制でき、より一層均一な分散混合を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる分散混合機の実施の形態の一例を模式的に示し（ａ）は正面図、（ｂ）は上面（平面）図である。なお、前述の図２、図３（ａ）ないし（ｃ）、および図４（ａ）および（ｂ）に示す従来例の分散混合機と同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、この例の分散混合機２０では、例えば駆動モータ等からなる駆動源１５が前述の図３（ａ）に示す例の駆動源１５の並設位置と対応して処理槽１に隣接する並設位置において上板１４ａの下面に取り付けられて配設されている。その場合、駆動源１５は図３（ａ）に示す例と上下逆に設けられる。したがって、駆動源１５から上方に突出する回転軸１５ａに駆動側プーリ１６が設けられるとともに、この駆動側プーリ１６と駆動軸１１の従動側プーリ１７との間に、無端ベルト１８が掛け渡されている。なお、動力伝達手段１９は、ギヤ伝動等の公知の他の動力伝達手段を用いることもできる。
【００２２】
また、下部処理槽部材３と上部処理槽部材５とを開閉可能に連結するヒンジ１２が、この駆動源１５の配設側に設けられている。その場合、図１（ａ）に点線で示すように上部処理槽部材５が下部処理槽部材３に対して１８０°またはほぼ１８０°開くように開閉可能に設けられている。更に、ヒンジ１２が駆動源１５の配設側に設けられることで、排出口９が処理槽１に関してヒンジ１２と反対側に配設されている。
【００２３】
更に、この例の分散混合機２０では、流動規制板２１が投入口７より処理物の流動方向αの上流側でこの投入口７のすぐ近傍位置に設けられている。その場合、流動規制板２１は上部処理槽部材５に設けられたエア抜き筒８に取り付けられているとともに、このエア抜き筒８と内壁１ａとの間で径方向またはほぼ径方向に延びかつその先端部が球面状の内壁１ａに沿って湾曲している。換言すれば、投入口７は流動規制板２１より処理物の流動方向αの下流側で上部処理槽部材５に設けられている。また、排出口９が下部処理槽部材３側に流動規制板２１の下方（ほぼ真下）に位置して設けられている。
この例の分散混合機２０の他の構成は、前述の図２および図３（ａ）ないし（ｃ）に示す例の分散混合機２０と同じである。
【００２４】
この例の分散混合機２０によれば、流動規制板２１を上部処理槽部材５側に設けているので、処理物を内壁１ａに沿ってある程度流動させた後にせき止めて落下させることができる。これにより、流動規制板２１による処理物の落下による分散混合の効果に処理物の内壁１ａに沿う流動による分散混合の効果が加えられるので、処理物の分散混合の効果を、すばやく、均一にかつ十分に発揮させることができるようになる。
【００２５】
また、投入口７を流動規制板２１より処理物の流動方向αの下流のすぐ近傍位置に設けているので、投入口７を、処理物が流動規制板２１によってせき止められて処理物の流動が比較的少ない位置に設けることができる。したがって、投入口７に前述のような段差２３,２４があっても、処理物はこれらの段差２３,２４の影響を受けることがないので、処理物がこれらの段差２３,２４に滞留するのを抑制することができる。これにより、処理物をより均一にかつより効果的に分散混合させることができるようになる。
また、投入口７の設置位置が処理物の流動の比較的少ない位置であることから、投入口７の栓２２を外して投入口７を開放したとき、処理槽１内に浮遊して処理物が噴出するのを抑制することができる。
【００２６】
更に、流動規制板２１にせき止められた処理物は下方に落下するが、撹拌回転羽根１０の中心付近には落下せず、内壁１ａに沿って流動している処理物の流動層に直接飛び込むようになる。そして、この処理物の落下位置で処理物の乱流が発生しやすくなるとともに、この流動規制板２１の下方位置に排出口９が設けられているので、この排出口９を閉塞する栓（不図示）による段差（前述の投入口７での栓２２による段差２３,２４に相当）の影響が相対的に少なくなり、全体として、一層均一な分散混合が行われるようになる。
【００２７】
更に、流動規制板２１の下方位置に排出口９を設けているので、排出口９を閉塞する栓による段差の影響を抑制でき、より一層均一な分散混合を行うことができる。
このように、この例の分散混合機２０によれば、処理槽１の内壁１ａに処理物が付着するのを抑制して必要な動力を低減しつつ、処理物の分散混合をより均一にかつより効果的に行うことができる。
この例の分散混合機２０の他の作用効果は、前述の図２および図３（ａ）ないし（ｃ）に示す例の分散混合機２０と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の分散混合機は、粉体、粒体等の撹拌混合、分散、表面改質、複合化等の各処理を行う分散混合機に好適に利用することができ、特に、これらの処理を高速で行う分散混合機に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる分散混合機の実施の形態の一例を模式的に示し（ａ）は正面図、（ｂ）は上面（平面）図である。
【図２】特許文献１に開示の高速撹拌型分散機の処理槽の部分を模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示す処理槽を備えた従来の高速撹拌型分散機を模式的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面（平面）図、（ｃ）は右側面図である。
【図４】投入口の栓で形成される段差の影響を説明し、（ａ）はその一例を示す図、（ｂ）は他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…球形状の処理槽、１ａ…内壁、２…槽底、３…下部処理槽部材、４…下部フランジ、５…上部処理槽部材、６…上部フランジ、７…投入口、８…エア抜き筒、９…排出口、１０…撹拌回転羽根、１１…駆動軸、１２…ヒンジ、１３…ジャケット、１４…ベース、１４ａ…上板、１５…駆動源、１９…動力伝達手段、２０…分散混合機、２１…流動規制板、２２…栓、２３,２４…段差、α…流動方向
【図１】
2006255511.tif 000003
【図２】
2006255511.tif 000004
【図３】
2006255511.tif 000005
【図４】
2006255511.tif 000006