(57)【要約】【課題】原料自体に運動エネルギーを与え、拡散混合を効率よく実行することのできる粉粒体の混合方法および混合装置を提供すること。【解決手段】２種類以上の粉粒体を収容可能なドラム容器を公転運動させ、前記粉粒体の受ける重力を打ち消す方向成分を含む力を前記公転運動によって周期的に粉粒体に発生させるとともに、前記ドラム容器の自転を阻止して、粉粒体を混合するので、原料自体に運動エネルギーを与え、拡散混合を効率よく実行することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の粉粒体を収容可能なドラム容器を公転運動させ、前記粉粒体の受ける重力を打ち消す方向成分を含む力を前記公転運動によって周期的に粉粒体に発生させるとともに、
前記ドラム容器の自転を阻止して、粉粒体を混合することを特徴とする粉粒体の混合方法。
【請求項２】
前記ドラム容器を鉛直面内で公転させることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の混合方法。
【請求項３】
前記ドラム容器は、下に凸の曲線状の底面を備えものであることを特徴とする請求項１または２に記載の粉粒体の混合方法。
【請求項４】
粉粒体を収容可能なドラム容器と、
該ドラム容器を公転運動させる駆動機構と、
該ドラム容器を常に所定の向きに維持する維持機構とを備えたことを特徴とする粉粒体の混合装置。
【請求項５】
前記ドラム容器は、装置本体に対する取り付け姿勢を変更可能な姿勢変更機構を備えたことを特徴とする請求項４に記載の粉粒体の混合装置。
【請求項６】
前記ドラム容器は、真空ポンプと接続されたことを特徴とする請求項４または５に記載の粉粒体の混合装置。
【請求項７】
前記ドラム容器は、ヒーターを備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の粉粒体の混合装置。
【請求項８】
前記ドラム容器は、加湿機構を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の粉粒体の混合装置。
【請求項９】
前記ドラム容器は、剪断羽根機構を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の粉粒体の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドラム容器内に収容した粉粒体を混合するための粉粒体の混合方法および粉粒体の混合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、粉粒体の混合装置は、混合容器を自転させてその遠心力によって粉粒体を混合していた。また、別の実施例として混合容器を自転させるとともに公転運動させ、粉粒体を混合するものも存在した。例えば、特許文献１参照。ここでは、開示された混練装置は、混練容器を保持する容器ホルダを水平面内で公転させながら、公転軸に対して傾斜した軸線周りに自転運動させものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２９９１９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のように構成された従来の粉粒体の混合装置において、例えば、混合容器を自転させてその遠心力によって粉粒体を混合する方法にあっては、内部に撹拌羽根等を設ける必要が存在した。撹拌羽根は、摩耗するとともに混合容器を清掃する際に、非常に邪魔になるものであった。また、製造に際しても、混合容器が複雑となって、コストアップになっていた。
また、混合容器の自転と公転を伴うものにあっては、自転による遠心力と公転による公転力が加算される位置と、公転による公転力から自転による遠心力が差し引かれる位置とが有り、遠心力により押し固められる場合があった。更に、公転運動と自転運動を同時に行うために、装置自体が複雑になると云う欠点も存在した。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、自転による遠心力を発生させることなく公転による公転力のみを利用して粉粒体に運動エネルギーを付与して拡散混合することのできる粉粒体の混合方法および粉粒体の混合装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成ために、請求項１に記載の発明は、２種類以上の粉粒体を収容可能なドラム容器を公転運動させ、前記粉粒体の受ける重力を打ち消す方向成分を含む力を前記公転運動によって周期的に粉粒体に発生させるとともに、前記ドラム容器の自転を阻止して、粉粒体を混合することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記ドラム容器を鉛直面内で公転させることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、前記ドラム容器は、下に凸の曲線状の底面を備えたものであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、粉粒体を収容可能なドラム容器と、該ドラム容器を公転運動させる駆動機構と、該ドラム容器を常に所定の向きに維持する維持機構とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、前記ドラム容器は、装置本体に対する取り付け姿勢を変更可能な姿勢変更機構を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、前記ドラム容器は、真空ポンプと接続されたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、前記ドラム容器は、ヒーターを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、前記ドラム容器は、加湿機構を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に記載の発明は、前記ドラム容器は、剪断羽根機構を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る粉粒体の混合方法を実施するための粉粒体の混合装置の一例を示す全体斜視図、図２は本発明の粉粒体の混合装置の側面図、図３は本発明の粉粒体の混合装置の駆動部を示す要部拡大説明図である。ここで、粉粒体の混合装置１０は、粉粒体を収容可能なドラム容器１１と、このドラム容器１１を公転運動させる駆動機構１２と、前記ドラム容器１１を常に所定の向きに維持する維持機構１３とを備えている。
【００１６】
ドラム容器１１は、円筒を横にした本体部１１ａと円筒の一部を接線方向に延設した投入部１１ｂを備えている。また、投入部１１ｂには、着脱自在に蓋１４が固定ボルト１５で取り付けられている。蓋１４には、上面に把持部１６が取り付けられている。更に、ドラム容器１１の内側面の隅部には、面取り部材１１ｃが配設されている。また、ドラム容器１１の正面には、透明部材１７ａで覆われた覗き窓１７が形成されている。そして、ドラム容器１１は、円筒のほぼ中央に固着された支持軸１８によって回動可能に支持されている。
【００１７】
ドラム容器１１を支持する支持軸１８は、駆動円盤１９の回転中心から偏心した位置に軸受２０で回転自在に支承されている。また、支持軸１８の先端で駆動円盤１９の内部に位置する部位には、歯車１８ａが固定されている。駆動円盤１９は、中央に固着された支持筒２１によって装置本体に軸受２１ａで回転自在に支承されている。また、支持筒２１の外周には歯車２２がキー２３で固定されており、装置本体に設けられた駆動モータ２４の直結された歯車２５との間にチェーン２６が巻き掛けられている。したがって、駆動モータ２４を回転することにより、チェーン２６を介して支持筒２１が回転され、支持筒２１の先端に固定された駆動円盤１９が鉛直面内で回転する。一方、支持筒２１の内部には、駆動軸２７が回転可能に軸受２８，２９によって支承されている。ここで、駆動機構１２は、駆動円盤１９、支持筒２１、軸受２１ａ、歯車２２、チェーン２６、歯車２５、駆動モータ２４等から構成されている。
【００１８】
駆動軸２７の基端部には、歯車３０が固定されるとともに、駆動円盤１９内部に延設された部位には、歯車３１が固定されている。この歯車３１は、支持軸１８の先端に取り付けられた歯車１８ａと対向して配設されている。そして、歯車１８ａと歯車３１の間には、チェーン３２が巻き掛けられている。また、歯車１８ａと歯車３１の歯数は、同一に設定してある。したがって、駆動軸２７が停止した状態で支持筒２１が回転して駆動円盤１９が回転すると、支持軸１８に固定されたドラム容器１１は自転することなく公転する。つまり、ドラム容器１１は、常に投入部１１ｂを上にして公転する。また、チェーン３２は、歯車１８ａと歯車３１のほぼ中間に設けられたアイドル歯車３３によって適度な張力が付与される。ここで、維持機構１３は、歯車１８ａ、チェーン３２、歯車３１、駆動軸２７、歯車３０、歯車３７、第２の駆動モータ３６等から構成されている。
【００１９】
また、図４から明らかなように駆動円盤１９の支持軸１８の固着された部位と対向する位置にバランスウエイト３４が固定されている。このバランスウエイト３４は、駆動円盤１９の取り付けられるドラム容器１１との動バランスをとる為のものである。駆動軸２７の基端部に固定された歯車３０には、チェーン３５が巻き掛けられており、第２の駆動モータ３６に直結された歯車３７によって駆動される。また、駆動モータ２４および第２の駆動モータ３６は、制御盤３８によって制御される。
【００２０】
以上のように構成された粉粒体の混合装置の動作について説明する。先ず、ドラム容器１１の蓋１４を外して混合すべき粉粒体を投入部１１ｂから投入する。その後、蓋１４を閉じてから固定ボルト１５によって緊締する。次に、制御盤３８を操作して駆動モータ２４を回転さ、混合動作を行う。回転速度は、混合すべき粉粒体の種類によって適宜調整する。この際、第２の駆動モータ３６は停止したままである。したがって、駆動モータ２４が回転することにより、チェーン２６を介して支持筒２１が回転する。図５に示すように、支持筒２１の回転により駆動円盤１９が回転し、ドラム容器１１は、鉛直面内で駆動円盤上の偏心量に応じた公転運動を行う。ドラム容器１１が自転運動をしないのは、第２の駆動モータ３６が回転しないので、駆動軸２７が停止したままであり、且つ、駆動軸２７に固定された歯車３１とドラム容器１１を支持する支持軸１８に固定された歯車１８ａが歯数が同一であり、チェーン３２により連結されているからである。
【００２１】
また、ドラム容器１１は公転運動中に自転運動をしないので、真空ポンプからのホースやヒーターへの電線、加湿機構からの配管等の引き回しが容易である。したがって、これらのホース、配管を容易に接続することができる。更に、ドラム容器１１内へ剪断羽根機構を設けることも極めて容易である。
【００２２】
ドラム容器１１に真空ポンプからのホースを接続した場合、ドラム容器内の真空度を調整して、低圧条件のもとで粉粒体を混合することができる。また、ドラム容器内へヒーターを設けた場合には、結露を防止したり、粉粒体の性質に応じた温度条件下で混合作業を行うことができる。また、加湿機構からの配管を備えた場合、ドラム容器内を所定の湿度に保ちながら粉粒体を混合することができる。更に、ドラム容器内に剪断羽根機構を設けた場合には、粉粒体に剪断力を与えながら混合作業をすることができる。
【００２３】
図５（ａ）は、本発明のドラム容器の移動軌跡を示す説明図、（ｂ）は、ドラム容器内部の粉粒体の動きを示す説明図、（ｃ）は、粉粒体Ｐに付与される力Ｆと重力Ｇと合力Ｔの関係を示す説明図である。このように本発明の粉粒体の混合装置によれば、ドラム容器１１は、蓋１４を常に上に保ちながら公転するので、ドラム容器１１内部のそれぞれの粉粒体Ｐには、図５（ｂ）に示すような力（運動エネルギー）が周期的に付与される。付与される力Ｆは、ドラム容器の中心に位置する粉粒体Ｐには小さく、壁面に近づくに従って大きな力が作用する。この力は、ドラム容器１１が下死点Ａから上死点Ｂに向かう間に粉粒体Ｐに付与され、上死点Ｂから下死点Ａに向かう間には、粉粒体Ｐがドラム容器１１から飛び上ってしまうので付与されない。したがって、粉粒体Ｐには周期的に運動エネルギーが付与され、撹拌羽根を必要とすることなく、粉粒体の移動が活発に行われ拡散混合が効率よく実現できる。
【００２４】
また、本発明では、粉粒体自体に運動エネルギーを与えるので撹拌羽根を必要とすることなく、原料の噛み込み等の不都合も生じない。更に、ドラム容器の摩耗量も著しく低減させることができる。
【００２５】
図６は、本発明の粉粒体の混合装置における混合済みの粉粒体を取り出す場合を示す説明図である。粉粒体の混合が完了した後、駆動円盤１９を操作して駆動モータ２４を停止する。次に、ドラム容器１１の蓋１４を取り外し、下に容器３９を設置した後、第２の駆動モータ３６を所定角度回転すると、図６に示すように投入部１１ｂが下を向き混合粉粒体が排出される。したがって、混合物の排出も容易である。
【００２６】
図７は、本発明の他の実施の形態を示す駆動機構を示す説明図である。本実施例において、ドラム容器１１は、駆動円盤４０の中心に支持軸１８および軸受４１によって回動可能に支持されている。支持軸１８の他端には、歯車４２が固着されており、駆動円盤４０に固着された第３の駆動モータ４３に直結された歯車４４とチェーン５５を介して連結されている。第３の駆動モータ４３は、ブレーキ機構を備えている。また、駆動円盤４０には２本の駆動ピン４５が立設されており、カム４６が係合している。カム４６は、カム軸４７に固定されており、カム軸４７の他端には歯車４８がそれぞれ固定されている。また、カム軸４７は、軸受４９によって装置本体にそれぞれ回動可能に支持されている。それぞれの歯車４８には、チェーン５０を介して駆動モータ５１に直結された歯車５２が連結されている。また、図７に示すように蓋１４の下面（内側）に邪魔板５３を設けてもよい。
【００２７】
以上のような構成の粉粒体の混合装置において、ドラム容器１１を公転させて混合するためには駆動モータ５１を所定方向に回転させる。駆動モータ５１が回転するとカム軸４７に固着されたカム４６が回動して、駆動ピン４５を介して駆動円盤４０が公転する。この時、第３の駆動モータ４３は、停止するとともにブレーキ機構が作動している。したがって、ドラム容器１１は、自転運動をせずに公転運動のみを行う。また、蓋１４の下面に邪魔板５３を設けた場合は、邪魔板が粉粒体の撹拌を促進するので、一層効果的な混合が達成できる。
【００２８】
次に、粉粒体の混合作業が終了した後、ドラム容器１１内部の粉粒体を排出する場合は、駆動モータ５１を停止するとともに第３の駆動モータ４３を回転させてドラム容器１１自体を傾斜させる。すると、第一の実施例と同様に、混合された粉粒体が排出される。このような構成とした場合でも、混合すべき原料に運動エネルギーを与えて拡散混合を実現できるので、効果的な混合ができる。また、邪魔板５３を設けたので、一層効果的に混合作業を行う実行できる。また、蓋１４に設けたので、取り外しでき作業終了後の清掃作業が容易である。
【００２９】
なお、本発明はチェーンを使用した動力の伝導機構について説明したが、他のＶベルト、歯車機構等であっても同様の効果を得ることができる。また、駆動モータの代わりに、エアモータ、エアシリンダー等も同様に使用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００３１】
請求項１に記載の発明では、２種類以上の粉粒体を収容可能なドラム容器を公転運動させ、前記粉粒体の受ける重力を打ち消す方向成分を含む公転力を前記公転運動によって周期的に粉粒体に発生させるとともに、前記ドラム容器の自転を阻止して粉粒体を混合するので、粉粒体自体に運動エネルギーを付与することができ、拡散混合を効率よく行うことができる。
【００３２】
また、請求項２に記載の発明では、前記ドラム容器を鉛直面内で公転させるので、粉粒体が周期的に重力に打ち勝って浮き上がり、効果的に混合することができる。特に、粉粒体が遠心力で押しつけられることがなくフンワリと混合されるので、硬化したり、架橋することなく混合することができる。また、撹拌羽根等を必要としないので、装置が簡略化できるとともに、製造コストを低減できる。更に、ドラム容器の清掃作業も容易に行うことができる。
【００３３】
また、請求項３に記載の発明では、前記ドラム容器は、下に凸の曲線状の底面を備えたので、公転力を当該曲線に沿って上向きの力に変換することができる。
【００３４】
また、請求項４に記載の発明では、粉粒体を収容可能なドラム容器と、該ドラム容器を公転運動させる駆動機構と、該ドラム容器を常に所定の向きに維持する維持機構とを備えたので、ドラム容器が自転することなく、公転による力のみで粉粒体を混合することができる。また、ドラム容器の投入部を常に上にしたまま、公転させることができる。
【００３５】
また、請求項５に記載の発明では、前記ドラム容器は、装置本体に対する取り付け姿勢を変更可能な姿勢変更機構を備えたので、ドラム容器内の粉粒体の混合作業が終了した後に、この姿勢変更機構によってドラム容器を自転させ投入部を下向きにすれば、容易に混合物を取り出すことができる。
【００３６】
また、請求項６に記載の発明では、前記ドラム容器は、真空ポンプと接続されたので、容易にドラム容器内の真空度を調整することができる。また、混合作業中にドラム容器が自転しないので、真空ポンプからの配管を接続するのが容易である。
できる。
【００３７】
また、請求項７に記載の発明では、前記ドラム容器は、ヒーターを備えたので、粉粒体の混合に際して結露等を防止したい場合、或いは所定の温度条件下で混合したい場合にこのヒーターを使用してドラム容器内を所定温度に設定しながら混合することができる。
【００３８】
また、請求項８に記載の発明では、前記ドラム容器は、加湿機構を備えたので、所定の湿度条件下で粉粒体を混合しなければならない場合に、所望の湿度に設定することができる。
【００３９】
また、請求項９に記載の発明では、前記ドラム容器は、剪断羽根機構を備えたので、粉粒体を剪断する場合にこの剪断羽根機構を駆動することにより、粉粒体に剪断力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る粉粒体の混合方法を実施するための粉粒体の混合装置の一例を示す全体斜視図である。
【図２】図２は、同粉粒体の混合装置の側面図である。
【図３】図３は、同粉粒体の混合装置の駆動部を示す要部拡大説明図である。
【図４】図４は、同粉粒体の混合装置の駆動円盤部を示す正面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明のドラム容器の移動軌跡を示す説明図、（ｂ）はドラム容器内部の粉粒体の動きを示す説明図、（ｃ）は粉粒体Ｐに付与される力Ｆと重力Ｇと合力Ｔの関係を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の粉粒体の混合装置における混合済みの粉粒体を取り出す場合を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の他の駆動機構を示す説明図である。
【符号の説明】
１０        粉粒体の混合装置
１１        ドラム容器
１１ａ      本体部
１１ｂ      投入部
１１ｃ      面取り部材
１２        駆動機構
１３        維持機構
１４        蓋
１５        固定ボルト
１６        把持部
１７        覗き窓
１７ａ      透明部材
１８        支持軸
１９        駆動円盤
２０        軸受
２１        支持筒
２２        歯車
２３        キー
２４        駆動モータ
２５        歯車
２６        チェーン
２７        駆動軸
２８、２９  軸受
３０、３１  歯車
３２        チェーン
３３        アイドル歯車
３４        バランスウエイト
３５        チェーン
３６        第２の駆動モータ
３７        歯車
３８        制御盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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