(57)【要約】【課題】  この発明は粉体と液体との混合などのための攪拌方法および装置に関し、攪拌効果を高めることができ、しかも回転トルクは抑えることができるようにすることを目的とするものである。【解決手段】筒状支持軸20の下端に固定される回転翼13は中央に開口部16を有し、開口部16にスイング翼14が配置され、スイング翼14の両端の揺動軸17は回転翼13に固定された軸受筒18に嵌合され、スイング翼14は回転翼13の開口部16において水平軸線の回りを揺動可能である。筒状支持軸20はピストンを摺動自在に嵌合し、ピストンはピストンロッド34及びアーム36, 40及びリンク38より成る連結手段によりスイング翼14に連結され、ピストンへの空気圧の作用方向の切り替えで、ピストンロッド34は昇降され、スイング翼14は揺動する。筒状支持軸20は傘歯車30, 32を介して減速器２８及びモータ26の連結され、モータ26の回転により回転翼13及びスイング翼14は直立軸の回りを回転する。【選択図】  図２
2005131561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被攪拌物を収容した攪拌槽内に中央に開口部を有する第１の攪拌部材を配置し、第１の攪拌部材の前記開口部に第２の攪拌部材を配置し、前記第１の攪拌部材を前記攪拌槽の内周壁面に沿って第１の中心線の回りを回転させ、第１の攪拌部材の前記開口部において前記第２の攪拌部材を第２の中心線の回りにおいて揺動せしめることにより攪拌槽内における被攪拌物の攪拌を行うことを特徴とする攪拌方法。
【請求項２】
攪拌槽と、攪拌槽内に配置され、中央に開口部を有する第１の攪拌部材と、第１の攪拌部材の前記開口部に配置された第２の攪拌部材と、前記攪拌槽に対して第１の攪拌部材を第１の中心線の回りにおいて回転可能に軸支する第１の支持手段と、第１の攪拌部材に対して第２の攪拌部材を第２の中心線の回りにおいて揺動可能に軸支する第２の支持手段と、第１の攪拌部材を第１の中心線の回りにおいて回転せしめる第１の駆動手段と、第２の攪拌部材を第２の中心線の回りにおいて揺動せしめる第２の駆動手段とを具備して成る攪拌装置。
【請求項３】
攪拌槽と、攪拌槽内に配置され、中央部が開口した回転翼と、前記回転翼の開口部に収容されたスイング翼と、前記攪拌槽に対して前記回転翼を第１の中心線の回りにおいて回転可能に軸支する筒状支持軸と、前記回転翼に対して前記スイング翼を回転翼の開口部において第１の中心線と交差する第２の中心線の回りにおいて揺動可能に軸支する手段と、前記筒状支持軸を回転駆動する回転駆動モータと、前記筒状支持軸に摺動自在に配置されるピストンと、ピストンに流体圧力を作用させてピストンを筒状支持軸内において往復させるべく駆動する流体圧付与機構と、ピストンに加わる流体圧によりスイング翼を前記第２の中心線の回りにおいて揺動するべく前記ピストンをスイング翼に連結する連結手段とを具備して成る攪拌装置。
【請求項４】
攪拌槽内にスイング翼を配置し、スイング翼を揺動させることにより攪拌槽内の被攪拌物の攪拌を行う方法において、スイング翼をその揺動を行う中心線とは別の中心線において回転させ、スイング翼の揺動と回転との併用により被攪拌物の攪拌を行うことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は攪拌方法および装置に関し、粉体と液体との混合などに特に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
攪拌装置として攪拌槽内に回転翼を設け、回転翼を中心軸下部に固定し、半径方向の両側に延びる第１パドルと、同じく中心軸上部に固定され、半径方向の両側に幾分短い距離延びる第２パドルと、第１及び第２のパドルの端部を接続する補助パドルとから構成したものが公知である（特許文献１）。回転翼は中央部が開口となるように中抜きされているため攪拌抵抗が少なく、回転トルクが少なくてモータを小型で済ませることができる。そして、回転翼の下端部における第１パドルと上端部における第２パドルとは回転方向にずれているため、上下のパドルを接続する補助パドルは軸線方向に沿って捻れて延設され、回転時に上昇方向の流速成分を与える。そのため、第１及び第２のパドルによる回転方向の攪拌機能に加え、補助パドルによる上下方向の攪拌機能を得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２７５５６４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術の攪拌装置は一つの回転翼により回転方向及び上下方向の攪拌機能を得ることを意図したものであるが、回転翼は中央部が開口した中抜き形状であるため、どうしても攪拌槽の中央部では攪拌が不十分となりやすく、混合性能が不十分であった。
【０００４】
この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、攪拌槽の内部全体で満遍なく撹乱作用を得ることにより、攪拌効果を高めることができ、しかも回転トルクは抑えることができる攪拌装置の新規な構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、被攪拌物を収容した攪拌槽内に中央に開口部を有する第１の攪拌部材を配置し、第１の攪拌部材の前記開口部に第２の攪拌部材を配置し、前記第１の攪拌部材を前記攪拌槽の内周壁面に沿って第１の中心線の回りを回転させ、第１の攪拌部材の前記開口部において前記第２の攪拌部材を第２の中心線の回りにおいて揺動せしめることにより攪拌槽内における被攪拌物の攪拌を行うことを特徴とする攪拌方法が提供される。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、攪拌槽と、攪拌槽内に配置され、中央に開口部を有する第１の攪拌部材と、第１の攪拌部材の前記開口部に配置された第２の攪拌部材と、前記攪拌槽に対して第１の攪拌部材を第１の中心線の回りにおいて回転可能に軸支する第１の支持手段と、第１の攪拌部材に対して第２の攪拌部材を第２の中心線の回りにおいて揺動可能に軸支する第２の支持手段と、第１の攪拌部材を第１の中心線の回りにおいて回転せしめる第１の駆動手段と、第２の攪拌部材を第２の中心線の回りにおいて揺動せしめる第２の駆動手段とを具備して成る攪拌装置が提供される。
【０００７】
請求項３に記載の発明によれば、攪拌槽と、攪拌槽内に配置され、中央部が開口した回転翼と、前記回転翼の開口部に収容されたスイング翼と、前記攪拌槽に対して前記回転翼を第１の中心線の回りにおいて回転可能に軸支する筒状支持軸と、前記回転翼に対して前記スイング翼を回転翼の開口部において第１の中心線と交差する第２の中心線の回りにおいて揺動可能に軸支する手段と、前記筒状支持軸を回転駆動する回転駆動モータと、前記筒状支持軸に摺動自在に配置されるピストンと、ピストンに流体圧力を作用させてピストンを筒状支持軸内において往復させるべく駆動する流体圧付与機構と、ピストンに加わる流体圧によりスイング翼を前記第２の中心線の回りにおいて揺動するべく前記ピストンをスイング翼に連結する連結手段とを具備して成る攪拌装置が提供される。
【０００８】
請求項４に記載の発明によれば、攪拌槽内にスイング翼を配置し、スイング翼を揺動させることにより攪拌槽内の被攪拌物の攪拌を行う方法において、スイング翼をその揺動を行う中心線とは別の中心線において回転させ、スイング翼の揺動と回転との併用により被攪拌物の攪拌を行うことを特徴とする方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、第１の攪拌部材は攪拌槽において第１の中心線の回りを回転し、前記第２の攪拌部材は第１の攪拌部材の開口部において第２の中心線の回りにおいて揺動するため、攪拌槽において第１の攪拌部材の回転による攪拌と第２の攪拌部材の揺動による攪拌が同時に行われるため、攪拌効果を高めることができる。
【００１０】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、第１の駆動手段は第１の支持手段により支持された第１の攪拌部材およびを第１の攪拌部材に支持された第２の攪拌部材を第１の中心線の回りで回転させ、第２の駆動手段は第２の支持手段により支持された第２の攪拌部材を第２の中心線の回りで揺動させ、そのため、攪拌槽において第１の攪拌部材および第２の攪拌部材の回転による攪拌と第２の攪拌部材の揺動による攪拌を同時に行うことができ、請求項１の発明と同様に効率的な攪拌を行うことができ、また、第２の攪拌部材も回転および揺動するため回転による攪拌に寄与させることができ、その分回転トルクを抑えつつ必要な攪拌効果を得ることができる。
【００１１】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、回転駆動モータは筒状支持軸により支持された回転翼および回転翼に支持されたスイング翼を第１の中心線の回りで回転させ、流体圧付与機構は連結手段を介してピストンを筒状支持軸内で摺動され、回転翼に支持されたスイング翼は第１の中心線と交差する第２の中心線の回りで揺動させ、そのため、攪拌槽において回転翼およびスイング翼の第１の中心線の回りでの回転による攪拌と、第２の中心線の回りでのスイング翼の揺動による攪拌を同時に行うことができ、請求項２の発明と同様に回転トルクを抑えつつ必要な攪拌効果を得ることができる。そして、スイング翼の揺動のための流体圧付与機構を回転翼を支持する筒状支持軸中に内蔵するように構成したため、回転および揺動のための機構を備えているにも係わらず攪拌装置のコンパクト化を実現することができる。
【００１２】
請求項４の発明の作用・効果を説明すると、攪拌槽内において揺動するスイング翼に回転運動を付与することにより、揺動により攪拌機能に加えて回転による攪拌機能をスイング翼に付与することができ、攪拌効率の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１および図２において、この発明の攪拌装置は上部が解放した有底円形断面の攪拌槽１０を備え、攪拌槽１０に蓋体１１が載置され、両者は対向フランジ面10-1, 11-2同士で図示しないボルトおよびナット（図示せず）によって閉鎖固定されている。蓋体１１の上部に筒状ケーシング１２が載置され、対向フランジ面11-2, 12-1同士でボルト及びナット（図示せず）により固定されている。攪拌槽１０の内部には回転翼１３（この発明の第１の攪拌部材）とスイング翼１４（この発明の第２の攪拌部材）とが配置される。後述するように、回転翼１３は直立軸線Ｌ１（この発明の第１の中心線）の回りを回転し、スイング翼１４は水平軸線Ｌ２（この発明の第２の中心線）の回りを揺動する。回転翼１３は平板より形成され、図１に示すように正面から見たとき、攪拌槽１０の内部空洞の断面形状と実質的に相似であるが、幾分小ぶりな外周輪郭形状を有し、この外周輪郭から幅ｗを残した内側の部分は相似形状に切除されて、回転翼１３はこの切除面に沿って直交方向に溶接固定した補強板１５を有しており、補強板１５の内側において回転翼１３は相似形状の開口部１６を呈している。スイング翼１４は開口部１６において水平軸線Ｌ２の回りを所定角度範囲において揺動する。即ち、スイング翼１４の両側に揺動軸１７が固定され、揺動軸１７は水平軸線Ｌ２に沿って外側に延びていると共に回転翼１３に固定取付けされた軸受筒１８に嵌合されている。そのため、スイング翼１４は水平軸線Ｌ２の回りを前後に揺動することができる。
【００１４】
回転翼１３はその上端が筒状支持軸２０にボルト等の固定手段（図示しない）にて固定されている。筒状支持軸２０は上下方向に延びており、一対の軸受２２によってケーシング１２に支持され、筒状支持軸２０は直立中心軸線Ｌ１の回りを回転することができる。下側の軸受２２に近接してシール２４が設けられる。ケーシング１２には回転駆動モータ２６および減速器２８が取付けられ、回転駆動モータ２６の回転軸（図示しない）は減速器２８の入力軸に連結され、減速器２８の出力軸28-1にピニオン傘歯車３０が取付けられ、このピニオン傘歯車３０は筒状支持軸２０の外周におけるリング状傘歯車３２と噛合している。そのため、回転駆動モータ２６の回転軸の回転運動は減速器２８および傘歯車30, 32を介して筒状支持軸２０に伝達され、筒状支持軸２０を回転駆動し、延いては、筒状支持軸２０の下端に設けられた回転翼１３を直立軸線Ｌ１の回りを図１の矢印ａのように回転せしめる。
【００１５】
スイング翼１４を水平軸線Ｌ２の回りで前後に角度で揺動させる手段について説明すると、図２に示すように筒状支持軸２０はその内部に段状の空洞を備えており、そのうちの大径の部分20-1にピストン３３が上下摺動自在に嵌合される。ピストン３３からはピストンロッド３４が一体に下方に延びている。ピストンロッド３４はアーム３６、リンク３８およびアーム４０（スイング翼１４に固定される）よりなる連結手段によってスイング翼１４に連結される。即ち、アーム３６の上端はピストンロッド３４の下端にボルト41-1にて固定され、アーム４０の下端はリンク３８の上端にピン41-2にて枢着され、リンク３８の下端はピン41-3にてアーム４０の上端に枢着される。そのため、後述するピストン３３の上下運動はアーム３６、リンク３８およびアーム４０を介してスイング翼１４に伝達される。そして、スイング翼１４はその両側の揺動軸１７が回転翼１３の軸受筒１８に嵌合されていることから、ピストン３３から印加される上下運動によりスイング翼１４は回転翼１３の開口部１６内において水平軸線Ｌ２の回りを矢印ｂ（図２）のように揺動する。スイング翼１４の揺動角度は攪拌装置で攪拌すべき被攪拌物などにもよるが、前後で１０〜２０度の角度に設定される。
【００１６】
次に、ピストン３３を空気圧によって上下に往復せしめる手段について説明すると、ピストン３３の上方における円形空洞部20-1に第１の空気圧室４４が形成され、ピストン４２の下方における円形空洞部20-1に第２空気圧室４６が形成される。第１の空気圧室４４は軸線Ｌ１と同芯の空気配管４８（内側配管）を介してロータリジョイント５０における第１ポート50-1に接続され、第２空気圧室４６は配管５３および軸線Ｌ１と同芯で空気配管４８の外側に位置する空気配管５４（外側配管）を介してロータリジョイント５０における第２ポート50-2に接続される。ロータリジョイント５０は、それ自体は周知であり、筒状本体２２の回転に伴う空気配管48, 54の回転に係わらず、空気配管48, 54を第１ポート50-1、第２ポート50-2に夫々連通せしめるように構成されている。ロータリジョイント５０の第１ポート50-1、第２ポート50-2は夫々連絡配管60, 62を介してソレノイド駆動４ポート２位置切替弁６４に接続され、４ポート２位置切替弁６４は第１空気圧室４４及び第２空気圧室４６を選択的に空気ポンプ６６（高圧源）若しくはエアフィルタ６８（大気圧：低圧源）に連通せしめ、これにより、ピストン４２の上下往復運動（第２の中心線Ｌ２に沿った直線往復運動）が得られる。
【００１７】
ピストン４２の上下往復運動を得るための４ポート２位置切替弁６４の動作を説明すると、４ポート２位置切替弁６４のスライド本体が第１位置（下側位置）６４Ａに位置するようにソレノイドが駆動された場合は、空気ポンプ６６からの加圧空気は連絡配管６０、ロータリジョイント５０の第１ポート50-1、内側配管４８を介してピストン４２の上方の第１空気圧力室４４に導入され、一方ピストン下方の第２圧力室４６は配管53, 54、ロータリジョイント５０の第２ポート50-2、連絡配管６２を介してエアフィルタ６８に接続される。そのため、第１空気圧力室４４の圧力＞第２空気圧力室４６の圧力となり、ピストン４２は下方に移動される。逆に、４ポート２位置切替弁６４のスライド本体が第２位置（上側位置）６４Ｂに位置するべくソレノイドが駆動された場合は、空気ポンプ６６からの加圧空気は連絡配管６２、ロータリジョイント５０の第２ポート50-2、配管54, 53を介してピストン４２の下方の第２圧力室４６に導入され、一方ピストン上方の第１空気圧力室４４は内側配管４８、ロータリジョイント５０の第１ポート50-1、連絡配管６０を介してエアフィルタ６８に接続される。そのため、第２空気圧力室４６の圧力＞第１空気圧力室４４の圧力となり、ピストン４２は今度は上方に移動される。そのため、４ポート２位置切替弁６４のスライド本体を第１位置６４Ａと第２位置６４Ｂとの間で適当な周期で切り替えることによりピストン４２は上下に（第１の中心線Ｌ１に沿って）直線的な往復運動を所定ストローク量で行うことができる。このようにして得られたピストン４２の上下往復運動は駆動軸２０を同方向に往復運動させ（図２の矢印ｃ）、駆動軸２０の上下の往復運動はアーム３６、リンク３８およびアーム４０を介してスイング翼１４に伝達され、スイング翼１４は水平中心線Ｌ２の回りをピストン４２のストローク量に応じた所定角度揺動（図２矢印ｂ）することができる。
【００１８】
この発明の攪拌装置の動作を説明すると、回転駆動モータ２６からの回転運動により駆動軸２０は直立軸線Ｌ１の回りを回転し、駆動軸２０の下端に固定された回転翼１３は同様に直立軸線Ｌ１の回りを低速度にて回転する。そして、スイング翼１４はその両側の揺動軸１７が回転翼１３の対応の軸受筒１８に嵌合されており、回転翼１３の回転に対してスイング翼１４も直立軸線Ｌ１の回りで連れ回りする。他方、ピストン３３の上下の圧力室44, 46に交互に加わる空気圧によるピストン３３の昇降（図２の矢印ｃ）はスイング翼１４を水平軸線Ｌ２の回りにおいて矢印ｂのように揺動せしめる。即ち、この発明では直立軸線Ｌ１の回りでの回転翼１３およびスイング翼１４の回転運動と同時的に水平軸線Ｌ２の回りでのスイング翼１４の揺動運動が得られる。このような、同時的な回転運動と揺動運動とにより低回転速度（低トルク）での効率的な攪拌を行うことができる。即ち、直立軸線Ｌ１の回りでの回転翼１２およびスイング翼１４の回転によって攪拌層１０の周方向の流れが得られ、他方スイング翼１４は回転翼１３の中央の開口部１６内を水平軸線Ｌ２の回りが揺動することにより上下方向の流れが得られ、そのため攪拌層１２の内部の全体各部において満遍ない攪拌を行うことができる。そして、回転翼１３は中央部に開口１６を有した中抜きの形状であるため、回転時の抵抗が少なく、駆動トルクを抑えることができる。
【００１９】
この発明の攪拌装置は被攪拌物質の性状にかかわらず使用可能であるが、粉体中に少量の液体を混合せしめる場合、例えば、コピー機やプリンタ用のトナーの製造時において粉末樹脂を溶剤に混入させる場合等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１はこの発明の混合装置の縦断面図（図２のII−II線に沿う断面図）である。
【図２】図２は図１とは９０°異なった面における発明の混合装置の縦断面図（図１のI−I線に沿う断面図）である。
【符号の説明】
【００２１】
１０…攪拌槽
１１…攪拌槽
１２…ケーシング
１３…回転翼（この発明の第１の攪拌部材）
１４…スイング翼（この発明の第２の攪拌部材）
１６…開口部
２０…筒状支持軸
２６…回転駆動モータ
２８…減速器
３０…傘歯車
３２…リング状傘歯車
３３…ピストン
３４…ピストンロッド
３６…アーム
３８…リンク
４０…アーム
４４…第１の空気圧室
４６…第２の空気圧室
５０…ロータリジョイント
53, 54…空気配管
60, 62…連絡配管
６４…ソレノイド駆動４ポート２位置切替弁
６６…空気ポンプ
６８…エアフィルタ
Ｌ１…直立軸線
Ｌ２…水平軸線（第２の中心線）
【図１】
2005131561.tif 000003
【図２】
2005131561.tif 000004