(57)【要約】【課題】    短時間の運転でも二次粒子の凝集体が残らず、均質に混合がなされるような混合性能の高い混合機を提供する。【解決手段】  本発明に係る混合機１は、粉体を収容する円筒状の容器２と、容器２内で回転する軸体３１から棒状の衝撃部材３２が突出してなる高速ローター３とを備え、衝撃部材３２の端部３２ａの周速度が８０ｍ／ｓ以上であって、容器２の中心軸が水平となるよう容器２が配置され、高速ローター３の回転軸が容器の中心軸と平行であり、容器２の中心軸を中心に回転する低速ローター４をさらに備え、低速ローター４の外周に、容器２の内壁２ａに近接して粉体を攪拌する攪拌部材４２が設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を収容する円筒状の容器と、
前記容器内で回転する軸体から棒状の衝撃部材が突出してなる高速ローターとを備え、
前記衝撃部材の端部の周速度が８０ｍ／ｓ以上である
ことを特徴とする混合機。
【請求項２】
前記容器の中心軸が水平となるよう前記容器が配置され、
前記高速ローターの回転軸が前記容器の中心軸と平行であり、
前記容器の中心軸を中心に回転する低速ローターをさらに備え、
前記低速ローターの外周に、前記容器の内壁に近接して粉体を攪拌する攪拌部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の混合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種粉体の混合に用いられる混合機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の混合機として、水平に置かれた円筒状容器内に、この容器の中心軸と同心で回転して容器内の粉体を攪拌する攪拌部材を備えた籠形の低速ローターと、この低速ローターの内側に配設され、外周に複数個の衝撃部材が設けられた高速ローターとが備えられた混合機が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この混合機の低速ローターおよび高速ローターは次のように作用する。すなわち、低速ローターは、容器内の粉体を攪拌し、粉体の塊を一旦上方に持ち上げた後、高速ローターに向けて下方に落とす。そして落下中の粉体の塊に高速ローターの衝撃部材が高速で衝突することにより、粉体の塊は破砕し容器の下に落下する。そして落下した粉体は再度低速ローターにより上方に持ち上げられる。この工程が繰り返されることにより、粉体は混合される。
【０００４】
上述のように、従来の混合機は効率よく均質に混合がなされるよう構成されている。しかし、例えばカーボンブラックのような粒径の小さい粉体の場合、ストラクチャ構造のような二次粒子の凝集体が生成されやすく、均質な混合が困難であるということが知られている。従来の混合機を用いて混合する場合、長時間運転しても二次粒子の凝集体が残り、均質に混合されないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−５５１７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、短時間の運転でも二次粒子の凝集体が残らず、均質に混合がなされるような混合性能の高い混合機が求められていた。
【０００７】
ところで、従来の混合機の高速ローターの回転速度は、例えば特許文献１に係る混合機では６５００ｒｐｍであるが、本発明者の検討によれば、従来の混合機の回転速度では、ある程度混合が進んだ後は、それ以上均質に混合するのに非常に長い運転時間を要するということが明らかになった。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、短時間の運転でも二次粒子の凝集体が残らず、均質に混合がなされるような混合性能の高い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】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、粉体を収容する円筒状の容器と、前記容器内で回転する軸体から棒状の衝撃部材が突出してなる高速ローターとを備え、前記衝撃部材の端部の周速度が８０ｍ／ｓ以上であることを特徴とする混合機である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、二次粒子の凝集体を形成するような粒径の小さい粉体についても短時間で均質に混合できる、混合性能の高い混合機を提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記容器の中心軸が水平となるよう前記容器が配置され、前記高速ローターの回転軸が前記容器の中心軸と平行であり、前記容器の中心軸を中心に回転する低速ローターをさらに備え、前記低速ローターの外周に、前記容器の内壁に近接して粉体を攪拌する攪拌部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の混合機である。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、容器内で粉体が低速ローターにより攪拌されることにより、粉体が高速ローターの衝撃部材に衝突する回数が増加するため、短時間で均質に混合できる、混合性能の高い混合機を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、二次粒子に凝集体を形成するような粒径の小さい粉体についても短時間で均質に混合できる、混合性能の高い混合機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る混合機を示す正面図である。
【図２】本発明に係る混合機の容器周辺の内部を示すための断面正面図である。
【図３】実施例および比較例で用いるカーボンブラックを５万倍に拡大した写真である。
【図４】本発明に係る混合機を１分間運転して炭酸カルシウムとカーボンブラックとを混合した場合を示す実施例であり、（ａ）は２万倍に拡大した写真であり、（ｂ）は５万倍に拡大した写真である。
【図５】従来の混合機を１分間運転して炭酸カルシウムとカーボンブラックとを混合した場合を示す比較例であり、（ａ）は２万倍に拡大した写真であり、（ｂ）は５万倍に拡大した写真である。
【図６】従来の混合機を５分間運転して炭酸カルシウムとカーボンブラックとを混合した場合を示す比較例であり、（ａ）は２万倍に拡大した写真であり、（ｂ）は５万倍に拡大した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る混合機を示す正面図であり、図２は、本発明に係る混合機の容器周辺の内部を示すための断面正面図である。本発明に係る混合機１は、粉体を収容する円筒状の容器２、容器２内で回転する高速ローター３、および容器２内で回転する低速ローター４を、主たる構成要素として備える。これらの主たる構成要素の形状および配置については以下に説明するが、概ね特許文献１に記載の従来の混合機と同様である。
【００１７】
円筒状の容器２は、その中心軸を水平にして配置されており、粉体を投入する投入口５および粉体を排出する排出口６がそれぞれ容器２の内部に連通している。
【００１８】
容器２の内部には高速ローター３が備えられており、高速ローター３の回転軸は容器２の中心軸と一致している。高速ローター３は、回転軸に沿って延びる円柱状の軸体３１と、軸体３１の表面から放射状に突出する複数の棒状の衝撃部材３２とを備えている。棒状の衝撃部材３２の形状は任意であるが、断面が楔形のナイフエッジのように形成することも可能である。
【００１９】
高速ローター３は、公知のベアリング等により回転自由に支持されており、図示しない駆動手段により軸体３１が駆動されて、高速ローター３全体が回転し、それに伴い衝撃部材３２の端部３２ａも高速で移動する。本発明に係る混合機１における衝撃部材３２の端部３２ａの周速度は、８０ｍ／ｓ以上となる。
【００２０】
なお、図示する高速ローター３の回転軸は容器２の中心軸と一致しているが、中心軸から平行にオフセットした回転軸とすることも可能である。また、高速ローター３を複数設けることも可能である。
【００２１】
容器２の内部には低速ローター４が備えられており、低速ローター４の回転軸は容器２の中心軸と一致している。低速ローター４は、容器２の円筒の径方向に放射状に延びるアーム４１と、アーム４１に連設され、容器２の内壁２ａに近接しつつ中心軸と平行に延びる攪拌部材４２とを備えている。
【００２２】
低速ローター４は、公知のベアリング等により回転自由に支持されており、駆動手段７により駆動される。駆動手段７はモーター、減速機およびその他の公知な要素から適宜に構成される。駆動手段７により低速ローター４は回転駆動され、それに伴って攪拌部材４２も容器２の内壁２ａから所定の距離離間しつつ回転し、容器２内の粉体を攪拌する。
【００２３】
なお、攪拌部材４２は、上述のように容器２の中心軸と平行に延びる直線状の部材とすることも可能であるが、容器２の内壁２ａに沿うように延びるスパイラル状の部材とすることも可能である。また、容器２の内壁２ａに当接するスクレーパーを攪拌部材４２に連設することも可能であって、これにより、容器２の内壁２ａに密着した塊状の粉体を剥がすことが可能となる。
【００２４】
次に、本発明に係る混合機１を用いた粉体の混合について説明する。
【００２５】
混合される粉体は投入口５から投入され、容器２内に収容される。低速ローター４が回転することにより、攪拌部材４２が容器２内の粉体を攪拌する。特に、内壁２ａ近傍の粉体は、内壁２ａから所定の距離離間しつつ回転する攪拌部材４２により一旦上方に持ち上げられた後、高速ローター３に向けて落下する。そして落下した粉体は高速ローター３の衝撃部材３２に衝突する。このとき衝撃部材３２の端部３２ａは周速度８０ｍ／ｓ以上の高速で移動するため、二次粒子の凝集体も粉砕されて粉体の混合が進む。所定の時間経過後、低速ローター４および高速ローター３の回転を停止し、排出口６から粉体を排出する。運転時間は、粉体の種類、必要な混合度合いに応じて適宜調整される。
【００２６】
次に、本発明に係る混合機を使用して粉体を混合した実施例と、従来の混合機を使用して粉体を混合した比較例とを比較する。混合する粉体は、炭酸カルシウム＃１５００（平均粒子径２．５μｍ）とカーボンブラック（一次粒子径０．０３μｍ）であり、混合割合は質量比で、炭酸カルシウム：カーボンブラック＝９５：５である。図３に、実施例および比較例で用いるカーボンブラックの５万倍の拡大写真を示す。図３に示す通り、カーボンブラックは粒子径が小さいため、二次粒子の凝集体であるストラクチャ構造を形成していることがわかる。
【００２７】
実施例に使用した本発明に係る混合機と、比較例に使用した従来の混合機とは、構成要素の形状および配置において共通しており、円筒状の容器の直径は１００ｍｍ、中心軸方向の長さは６５ｍｍである。そして高速ローターの径は５９ｍｍであり、低速ローターの径は９８ｍｍ、回転数は３５０ｒｐｍである。一方、実施例に使用した本発明に係る混合機と、比較例に使用した従来の混合機との相違点は、高速ローターの回転数である。
【００２８】
（実施例）
実施例に使用した本発明に係る混合機の高速ローターの回転数は、２７０００ｒｐｍである。したがって、衝撃部材の端部の周速度は８３．４ｍ／ｓである。
【００２９】
上記の実施例に係る混合機を１分間運転して混合した粉体の写真を、図４に示す。図４（ａ）は２万倍に拡大した写真であり、図４（ｂ）は５万倍に拡大した写真である。これらの二つの写真から明らかな通り、カーボンブラックのストラクチャはほとんど解消されており、わずかに残存するストラクチャの二次粒子の径は、炭酸カルシウムの粒径に比べて極めて小さいことわかる。すなわち、均質な混合が実現されていることがわかる。
【００３０】
（比較例）
比較例に使用した従来の混合機の高速ローターの回転数は、９７００ｒｐｍである。したがって、衝撃部材の端部の周速度は３０．０ｍ／ｓである。
【００３１】
上記の比較例に係る混合機を、実施例と同じ１分間運転して混合した粉体の写真を、図５に示す。図５（ａ）は２万倍に拡大した写真であり、図５（ｂ）は５万倍に拡大した写真である。これらの二つの写真から明らかな通り、カーボンブラックのストラクチャは解消されておらず、炭酸カルシウムの粒径と同程度の二次凝集物の存在が認められる程であって、混合は進んでいないことがわかる。
【００３２】
次に上記の比較例に係る混合機を５分間運転して混合した粉体の写真を、図６に示す。図６（ａ）は２万倍に拡大した写真であり、図６（ｂ）は５万倍に拡大した写真である。図６と図５とを比較すると、５分間運転した方が１分間運転した場合より混合が進んではいるものの、未だストラクチャが解消されていないことがわかる。すなわち、比較例２では、実施例の約３分の１の回転数で、実施例の５倍の時間運転しているにもかかわらず、実施例ほどの均質な混合を実現できていないことがわかる。
【００３３】
実施例および比較例の結果から、従来の混合機では長時間の運転を必要としていた均質な混合を、本発明に係る混合機により短時間で実現できることが明らかとなった。混合機の衝撃部材の端部の周速度は、８０ｍ／ｓ以上であれば短時間で均質な混合を実現することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１      混合機
２      容器
２ａ    内壁
３      高速ローター
３２    衝撃部材
３２ａ  端部
４      低速ローター
４２    攪拌部材
【図１】
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【図２】
2013086017.tif 000004
【図３】
2013086017.tif 000005
【図４】
2013086017.tif 000006
【図５】
2013086017.tif 000007
【図６】
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