(57)【要約】  混合組立体は、入口端（１６）と反対側出口（１８）を有する主要流動路（１４）を備え、加圧空気源（１２）は入口端部（１６）にあり、さらに流動路（１４）と流体連通するスタッコ容器（２６）と、出口（１８）と容器（２６）の間で流動路（１４）と流体連通する水源（３６）とを備える。加圧空気は、スタッコを容器（２６）から流動路（１４）に引き出し、また、水を流動路（１４）に引き出して霧状のスラリを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧空気源と、
前記空気が容器を通過する際に乾燥粒子状物質が前記加圧空気の流動路に導入されるように前記加圧空気源と流体連通する乾燥粒子状物質の前記容器と、
前記流動路の一端に位置する出口と、
前記出口と前記容器との間に位置する連結部で前記流動路と連通する液体源とを備えた混合組立体。
【請求項２】
前記連結部が、前記流動路の長手の軸に対して９０度以下の角度を形成するＹ字型連結コネクタであり、前記流動路は、前記加圧空気源から前記出口まで延在する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記容器は、排出器取り付け具によって前記流動路に連結されている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記粒子状物質がスタッコであり、前記液体が水である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
スタッコスラリ混合システムであって、
入口端と、反対側出口を有する主要流動路と、
前記入口端に位置する加圧動力流体源と、
排出器を使って前記流動路と流体連通するスタッコの容器とを備え、
前記加圧動力流体は、スタッコを前記容器から前記流動路に引き込んでスラリを形成する前記スタッコスラリ混合システム。
【請求項６】
前記動力流体は水である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
さらに前記スタッコに乱流を引き起こすように前記容器に付属したミキサを含み、空気を粒子状物質と混合する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記スラリの水：スタッコ率は、約７５である請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記排出器の下流に位置する混合室をさらに備え、前記混合室は直径：長さの比が約１：２である請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
混合組立体を使用して作ったスラリを使用して作った建造物パネルであって、
加圧動力流体源と、
前記加圧動力流体源と排出器を通して流体連通する容器であって、前記流体が排出器の前記容器を通過する際に、乾燥粒子状物質が前記加圧動力流体の流動路に導入されるように構成された前記乾燥粒子状物質の前記容器と、を備えた前記建造物パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、２０１４年４月１８日提出の米国特許出願第６１／９８１，３２４及び２０１５年３月２６日提出の米国特許出願第１４／６７０，２２８の優先権３５ＵＳＣ１１９（ｅ）を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、スラリを処理するための設備に関し、さらに詳しくは、スタッコなどのような粒子状材料を水性スラリと、そして、しばしば、他の構成物質と合わせて混合する際に使用するミキサに関するものである。
【０００３】
スタッコを水に溶かすためには、一般的には回転ミキサを使用する。壁板製造ラインなどのような、石膏をベースとする製品を製造するのに使用するタイプのスタッコミキサの適した例が、ここに参照することにより援用する米国特許第６，４９４，６０９号に説明されている。これらのミキサは、スラリを混合するための回転インペラを採用しているので、寸法がかなり大きく、操作が不便である。従来のミキサで共通の問題は、ミキサ内のスラリの速度が一定ではないため、ミキサの周囲のスラリの流れが遅くなり、不完全な仕上がりになってしまう傾向があることである。この不完全な仕上がりにより、目詰まりや所望の高速で安定したスラリの流れを途絶させてしまう結果になり、場合によっては、生産ライン全体が停止され、収益の大幅な減少という結果になりうる。
【０００４】
混合中、流体の動的状態によっては、剪断の分布がスラリ全体に均一に行き渡らない。それに加え、生産ラインの要望により、混合中の滞留時間は短い（〜３秒）。場合によっては、ミキサにピンを追加することによってこの問題に対応できる。しかし、これは、有効な解決策ではなかった。石膏スラリは、剪断減粘性流体であり、剪断をより高くすると、スラリの粘性が低くなる。粘性（μ）をと剪断率（γ）を司る関係式は、
μ＝ｋγｎ−１    （１）  となる。
【０００５】
ｎ＜１とｋは、流動整合性指数である。この式によると、高い剪断率を与えると、粘性が大幅に低減する。またこの関係は、非常に高い剪断率で有効な粘性を下げることにより水とスタッコの比率を低くしてスラリを使用できる可能性について示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のスタッコ技術の別の局面は、粉末のスタッコ、石膏、または乾燥壁板構成材料を供給するホッパは、ミキサに入るに先立ち、早期に水と接触してはいけないという点である。そのように、早期に水との接触があると、乾燥構成材料をスラリへ運ぶ管または通路が目詰まりして、スラリの製造を妨げる。よって、スタッコ及び／または石膏スラリを製造するための、改良されたスラリ混合装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のニーズは、従来の回転インペラ技術の代わりに、刃を有さないミキサを特徴とする本発明のスタッコと水を混合するための排出器から構成されるミキサによって達成される、もしくはそれ以上の結果が得られるものである。本組立体においては、スタッコ粒子を搬送し、最終的には混合されて石膏スラリとなる、例えば空気や水のような動力流体を設ける。空気が動力流体の場合、水がミキサ出口の上流まで送給されて石膏スラリを形成する。本組立体では、空気が動力流体である場合、スラリは、流体の乱流する性質に起因して、加圧空気によって幾分霧状とされ、それにより、流動性が促進されると共に、望ましくない早期の目詰まりや遊離したスラリ粒子の硬化を防ぐことになる。水が動力流体である実施形態では、空気を乾燥スタッコ粒子とともにシステムに導入する。本システムでは、従来のミキサシステムとは異なり、動く部品がない。動く部品がないことにより、ミキサのなかに石膏が蓄積される可能性を低減することができる。それに加えて、石膏スラリは剪断減粘性流体であり、排出器は、乱流を容易に生成するので、本システムで生成したスラリの有効な粘性は低く、容易に水の需要を減らすと共に、スラリの混合を改善することができる。
【０００８】
本システムの特徴は、スタッコの水との混合が改善され、従来のインペラを備えたスタッコミキサと比較してメンテナンスが少なくて済み、従来のスタッコ混合システムに比べて必要とする水の量が少ないことにある。使用時、本システムは、石膏スラリ水とスタッコの比率が約６〜４０％の範囲に低減されている。
【０００９】
さらに具体的には、本発明は、加圧空気源と、入口端と反対側出口を有する主要流動路を備え、加圧空気源は入口端部にあり、さらに流動路と流体連通するスタッコ容器と、出口と容器の間で流動路と流体連通する水源とを備える混合組立体である。加圧空気は、スタッコを容器から流動路に引き出し、また、水を流動路に引き出して霧状のスラリを形成する。
【００１０】
別の実施形態では、スタッコスラリ混合システムは、加圧した動力流体源と、流体が容器を通る際に加圧された流体の流動路に乾燥粒子状物質を導入するように排出器を使用して加圧された動力流体源と流体連通する乾燥粒子状物質の容器とを備える。流動路の一端に出口が設けられ、液体源は出口と容器との間の連結部で流動路と連通する。
【００１１】
後者の実施形態では、好ましい動力流体は水であり、空気がシステムに供給され、乾燥粒子状物質と混合される。
【００１２】
さらに別の実施形態では、混合組立体を使用して生成されたスラリを使用して作られる建造物パネルが提供される。混合組立体は、動力流体源と、排出器を介して加圧流体源と流体連通する乾燥粒子状物質の容器を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明のミキサシステムの第１の実施形態の概略側面図である。
【図２】図２は、本発明のミキサシステムの第２の実施形態の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照する。本発明の参照番号１０で全体を示す、排出器から構成されるミキサシステムの略図を示す。図示の如く、このシステムは、研究所用であるが、より大量の構成要素を使って生産用に容易に変換できると考えられる。コンプレッサ１２は、コンプレッサ１２に連結されて流体連通する入口端１６と、反対側出口１８とを有する流動路１４に加圧動力流体源、この場合は空気を提供するものである。本実施形態では、流動路１４は加圧空気、粒子物質、および液体を搬送するのに適したチューブまたは管であり、従来知られているように、複数の区分を使用して共に嵌合して組立てることができる。
【００１５】
コンプレッサの下流では、調整可能な圧力調整器２０は、流動路内の圧力を所望の値に維持するため、好ましくは、流動路１４と流体連通して取り付ける。一実施形態では、コンプレッサ１２は２０〜８０ｐｓｉの出力を有し、調整器２０は、約６０ｐｓｉに設定される。調整器２０の設定とコンプレッサ１２の出力は、その状態に適合するように変更することができる。
【００１６】
流量計２２は、流動路１４と任意で連結し、流体連通させることができ、概ね垂直な支持パネル２４または別の基板上に取り付けて、適した操作ができるようにするのが好ましい。次に、流動路１４は、乾燥スタッコが充填されたホッパ等のような粒子物質２６の容器と連結し流体連通しており、任意で壁板剤形の専門家には周知の糊、粘土、硬化剤、促進剤、硬化抑制剤、パーライト、セルロースおよび他の乾燥添加剤などを非限定的に含む他の乾燥構成材料を供給してもよい。このような剤形の例は、とりわけ、米国特許第４，００９，０６２号、第５，９２２，４４７号、第８，１９７，９５２及び第８，６１８，４４５号に開示されており、これらは参照することにより援用する。
【００１７】
好ましい実施形態では、容器２６は容器から重力によって供給される乾燥粒子状物質を受容するように構成された流動路１４に排出器取り付け具２８によって連結されている。流動路１４内の加圧空気流は粒子を容器２６から空気流に導入する、あるいは吸い込む。排出器取り付け具２８の下流では、排出器より直径が大きい拡散器２９により、加圧空気とスタッコ粒子の速度を低減させる。例えば、流動路の排出器がある位置の内径は、約１／２インチであり、拡散器２９で約３／４インチである。次に、あるいは拡散器２９の下流では、Ｙ字型の取り付け具または連結部３０が流動路１４に連結され、流体連通している。拡散器２９の下流で加圧空気と粒子の速度が低減されると、連結部３０で混合が容易に行われる。連結部３０は、流動路１４と並ぶ第１の脚部３２を有する。第２の脚部３４は、第１の脚部３２に対して鋭角αを形成する。言い換えれば、角度αは、流動路１４によって規定される長手の軸に対して９０度より小さい。様々な鋭角が考えられるが、好ましい実施形態では、αは約４０度である。
【００１８】
液体３６、好ましくは水が、圧力下で、あるいは重力供給で供給管３８を介して第２の脚部３４まで供給される。容器は供給３６用に描写されているが、液体源としては、従来の水道の蛇口も考えられる。適した制御弁４０が供給管３８と第２の脚部３４と流体連通させて設けられ、必要に応じて液体の流れを制御する。液体を出口１８と容器２６の間の流動路１４に追加して、液体が逆流して早期に容器内の微粒子化合物と混合されないように防ぐ。こうした不本意な混合により、Ｔ字型取り付け具２８または流動路１４の硬化及び／または目詰まりが起こりうる。角度αを選択することにより、液体の出口１８への流れを促進すると思われる。出口１８において、任意の可撓性管部４２を使用すれば、その結果得られる加圧されて霧状になったスラリの流れを方向付けることができる。壁板や他の建造物のパネルを製造するための石膏スラリを非限定的に含む、様々なセメント質の、あるいは硬化型スラリを作るために、本システム１０を使用することも考えられる。
【００１９】
本システム１０では、空気が流動路１４を通って流れ、排出器２８が吸引力を生成し、その吸引力がスタッコ粒子を容器２６から引き出し、それらを加圧空気の流れに組み込み、その流れが連結部３０に到達すると、空気とスタッコは、最終的には管３８からの水と混合して、図１に示すような霧状のスラリを形成する。図示の如く、システム１０は、テーブル等のような基板４４に取り付けられるが、組立体１０の規模によっては、他の基板が適しているとも考えられる。
【００２０】
図２を参照する。本混合システムの第２の実施形態全体が５０で描写されている。システム１０との共通の構成要素は、同じ参照番号で示している。状況によっては、システム１０は、水の供給管３８を通って供給される水の流れによって生成される背圧の影響を受けやすいことがわかっている。この背圧は、水との早期の混合やスラリの硬化につながり、それにより不本意な目詰まりを引き起こすことがわかっている。従来知られているように、スタッコは比較的硬化が早く、多くの場合は水と接触したら１０秒以内に硬化が始まる。
【００２１】
１０と５０の実施形態の間の主な違いは、後者は動力流体として前者で使用される空気に代えて水を使用していることである。水は、排出器２８に連結された流動路１４の圧力の下に提供される。本実施形態では、教育者２８は、１  １／４インチのＮＰＴ排出器であるが、適用範囲によっては、１／２インチのＮＰＴを非限定的に含む他の寸法も考えられる。
【００２２】
ホッパ２６では、回転螺旋またはスクリューミキサのようなミキサ５２を使って粒子状のスタッコを攪拌するので、空気が保存された粒子状物質に取り入れて乱流を起こすのが好ましい。１０の実施形態と同様に、流動路１４の動力流体が排出器２８を通過し、真空が生成されて粒子状物質と空気が動力流体の流れに導入される。その結果、粒子状のスタッコと、空気と水が混合室５４の内部で共に混合される。混合室５４は、流動路１４の長さに比べると、比較的短く、一般的に１〜２インチの間の長さである。好ましい実施形態では、混合室５４は直径と長さの比が１：２であるが、他の比も考えられる。混合室５４が短ければ、スラリが迅速に混合される。
【００２３】
取り込まれた空気は、一度動力流体の流れと混合されると、混合室５４内の剪断が大幅に大きくなり、粒子状物質と水の混合がより均一になる。さらに、取り込まれた空気による剪断量が増えると、追加の水を必要とせず、スラリの粘性が下がる。このように、結果得られるスラリの水：スタッコ比は、分散剤や抑制剤を使用せず、１／２インチのＮＰＴ排出器を使った場合、７５：１であった。この比率は、従来のピンタイプのミキサで生成した、一般的に８０〜１００の水：スタッコ比を有するスラリより比較的低い。ホッパ２６、特にホッパの形状が突然細くなる下の領域５６に対する変形し、分散剤及び／または従来知られた抑制剤の使用と組み合わせて、水：スタッコ比を一般的な範囲５０まで減らすことも考えられる。
【００２４】
混合室５４の出口５８に、一実施形態では、従来周知の可撓性のホースを壁板形成コンベヤラインに分配するスラリ分配流動路６０を連結する。
【００２５】
本ミキサシステム１０及び５０は、石膏壁板パネル、または建築物パネルと総称される他の石膏ベースの構造パネル、板、タイル等の製造において伝統的な回転インペラミキサの代替として使用可能である。それらの製品の工程および構成材料も従来周知であり、その代表的な特許は上述し、さらにここに参照することによって援用する。本ミキサによって生成されたスラリから作った構成パネルは、上記のようにして生成した硬化スラリの厚みを挟む表紙からなる上下の層を含む。本システム１０及び５０は、これら製品の主要な構成要素を形成する初期の石膏スラリを生成するために使用する。
【００２６】
ここでは、本排出器から構成されるスタッコと水を混合するミキサの特定の実施形態について説明してきたが、当業者にとっては、本発明のより広い局面から逸脱することなく、また、下記の請求の範囲に述べるように、変更や変形が可能であることは理解できよう。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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