JP3932525B2

JP3932525B2 - 混合装置

Info

Publication number: JP3932525B2
Application number: JP2001347522A
Authority: JP
Inventors: 英樹爲廣
Original assignee: NAKA LIQUID CONTROL CO., LTD.
Current assignee: NAKA LIQUID CONTROL CO., LTD.
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP2003144887A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二種類以上の液体、例えば二液性の接着剤を混合するのに適した混合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接着剤、塗料等には、２種類以上の液体を混合することにより、個々の液体単独では得られない高い硬化性や接着性を発揮するものがある。このような液体を混合するために従来より用いられている混合装置は、２つのポートを設けたケーシング内にロータを設け、各ポートからケーシング内に導入された二液をロータを回転駆動することで混合している。ロータには、攪拌効率を高めて短時間で二液を混合するために、種々の形状の攪拌翼が設けられている。例えば特開平８−１１２５２０号公報に記載の混合装置には、ロータの外周面及びケーシングの内壁面に多数の凹凸が形成されており、特開２０００−２３７５６８号公報に記載の混合装置では、ロータの外周面に螺旋状に並ぶ多数の凸部が形成されている。
【０００３】
このような混合装置では、ケーシング内で混合液が硬化するのを防止するため、作業終了ごとにケーシング内に有機溶剤を導入することにより、ケーシングの内部を洗浄していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、環境保全の観点から有機溶剤の使用は、その処理等に問題があるため好ましくない。このため、有機溶剤による洗浄の代替方法として、作業終了後、上記二液のうち一方の液体をケーシング内に連続的に導入することでケーシング内に付着している混合液を押し出し、ケーシング内を一方の液体に置換することにより洗浄する方法も考えられる（以下、「置換洗浄法」という）。この方法により、有機溶剤を使用することなく、ケーシング内から硬化の原因となる混合液を排除することができる。また、このとき使用される液体は二液のうちの一方のみであるため、ケーシング内にこの液体が残留しても硬化することはない。
【０００５】
ところが、上記のような混合装置では、攪拌翼によりロータの形状が非常に複雑になっているため、二液を高い効率で混合できるものの、置換洗浄法によって混合液を完全に除去することができない場合があった。例えば、ロータに形成された凸部の付け根等に混合液が付着すると、ケーシング内に導入される液体によってこれを除去することが困難となり、ケーシング内を完全に洗浄することができないという問題があった。
【０００６】
さらに、次のような問題もある。ロータは、軸受けによってケーシングに支持されているが、ケーシング内から液体が漏れるのを防止するため、軸受けにはロータと摺接するシール部材が設けられている。ここで、ロータの回転によりシール部材とロータとの間に摩擦熱が発生すると、その摩擦熱によってケーシング内に導入された二液の硬化反応が促進される。そのため、シール部材の近傍は、特に混合液が硬化しやすい状況にあり、洗浄の妨げになっていた。また、これに起因して、硬化した混合液によりシール部材が破損するという問題もある。
【０００７】
このような二液の混合によるシール部材の破損を防止するため、例えば特開平８−１４２０４８号公報に記載の混合装置では、２つのポートのうち、一方のポートからの液体の吐出方向をロータの一端部側へ傾斜させるとともに、他方のポートの吐出方向をロータの他端部側へ傾斜させている。この構成により、各ポートから吐出される液体は、ロータの軸方向に対して互いに反対側へ吐出され、二液の混合が防止される。
【０００８】
ところが、この混合装置では、液体の粘度が小さく、２つの液体に比重差がある場合には、これらが流動して混合することがあり、この混合液がシール部材近傍へ進入し、硬化するという問題があった。その結果、混合液の洗浄が困難になっていた。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、混合液の洗浄が容易であり、しかも短時間で洗浄を行うことができる混合装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、ケーシングと、該ケーシングの円筒状の内部空間で軸周りに回転駆動可能なロータと、前記内部空間の壁面に設けられ液体を導入する２以上の導入口とを備え、前記各導入口から前記内部空間に導入された液体を前記ロータの回転により混合する混合装置において、前記ロータは、外周面から放射状に延びる複数の攪拌翼を備え、該攪拌翼間における凹部の底部と該攪拌翼の頂部との間が前記ロータの中心側に凸のなめらかな曲面で形成されていることを特徴とする混合装置により達成される。
【００１１】
また、本発明の前記目的は、ケーシングと、該ケーシングの内部空間で軸周りに回転駆動可能なロータと、前記内部空間の壁面に設けられ液体を導入する第１及び第２の導入口とを備え、前記各導入口から前記内部空間に導入された液体を前記ロータの回転により混合する混合装置において、前記内部空間の壁面において、前記ロータの軸周りに環状の溝部が形成されており、前記ロータは、径方向に突出し先端部が隙間を介して前記溝部に収容される仕切り部を備え、前記各導入口は前記仕切り部を挟んで、前記ロータの一端部側及び他端部側にそれぞれ設けられていることを特徴とする混合装置によっても達成される。
【００１２】
前記各導入口から延びる液体の導入通路の少なくとも一つは、内部空間の壁面から略接線方向に延びていることが好ましい。
【００１３】
また、前記導入口の少なくとも１つは、該導入口を開閉する逆止弁を備えていることがさらに好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る混合装置を、二液性の接着剤の混合装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る混合装置の正面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の混合装置１は、２つの液体を混合して硬化性及び接着性に優れた一の接着剤を生成するものであり、ケーシング３と、このケーシング３内で駆動装置（図示省略）により回転駆動するロータ５とを備えている。ケーシング３及びロータ５の表面には、混合された接着剤の付着を防止するため、例えば鏡面処理、メッキ処理、或いはフッ素樹脂処理等を施すことが好ましい。ケーシング３は、ロータ５の軸方向に並ぶ３つのブロック、つまり同図中の上から並ぶ第１，第２，及び第３ブロック７，９，１１を接合してなり、ロータ５を収容する円筒状の内部空間１３が、これら３つのブロック７，９，１１を貫通して形成されている。
【００１６】
第１ブロック７上部の開口７ａには、ロータ５の上端部が挿通されるとともに、この上端部の外周面に摺接するシール部材１５が設けられている。このシール部材１５によりケーシング３内の液体が外部に漏れるのを防止している。図２に示すように、第１ブロック７には、一方の液体（以下、「Ａ液」という）を内部空間１３に導入する第１ポート（第１の導入口）１７が形成されている。この第１ポート１７から延びる液体の導入通路１７ａは、内部空間１３の壁面から接線方向に延びた後、直角に屈曲しており、その途中に第１ポート１７を開閉する第１逆止弁１９が取り付けられている。この第１逆止弁１９は、ケーシング３外部の圧力が内部空間１３より所定圧力だけ大きくなったときに、弁体１９ａがバネ１９ｂに抗して移動し、第１ポート１７を開状態とするように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、第２ブロック９には、他方の液体（以下、「Ｂ液」という）を内部空間１３に導入する第２ポート（第２の導入口）２１が形成されている。この第２ポート２１には、上記第１ポート１７と同様に、ケーシング３外部の圧力が内部空間１３より所定圧力だけ大きくなったときに開状態となる第２逆止弁２３が設けられている。特に、この第２逆止弁２３は、第２ポート２１より大きい径の弁体２３ａを備えており、この弁体２３ａが内部空間１３側から第２ポート２１を塞いでいる。そして、弁体２３ａがバネ２３ｂに抗して内部空間１３側に移動することで第２ポート２１を開状態にするように構成されている。そのため、例えば混合液の攪拌により内部空間１３の圧力が激しく変動した場合であっても、内部空間１３側からの押圧力により弁体２３ａが移動してポート２１が開くことはない。したがって、内部空間１３から混合液が流入し第２ポート２１内に付着するのを確実に防止することができる。
【００１８】
第３ブロック１１の内部空間１３の壁面は、上端から下方に延びる垂直な壁面１３ａと、この壁面１３ａから連続する漏斗状の傾斜面１３ｂとで構成されており、傾斜面１３ｂの下端に混合液が排出される排出口２５が形成されている。垂直な壁面１３ａと傾斜面１３ｂとの連結部分は、なめらかな曲線状に形成されており、これによって混合物の付着を防止している。
【００１９】
第１ブロック７と第２ブロック９との接合部には、ロータ５の軸周りに環状の溝部２７が形成されている。また、ロータ５においてこの溝部２７と対応する位置には、径方向に突出する円板状の仕切り部２９が形成されており、この仕切り部２９の先端が隙間を介して溝部２７に収容されている。この構成により、仕切り部２９とブロック７，９との間に径方向外方に突出する断面略Ｖ字形の微小流路３１が形成される。
【００２０】
ロータ５において第２逆止弁２３と対向する位置には、円弧状の凹部３３が形成されており、第２逆止弁２３の弁体２３ａが移動して内部空間１３に突出したときに、ロータ５と干渉しないようになっている。
【００２１】
図３に示すように、ロータ５の下端部には、液体を攪拌するための４枚の攪拌翼３５が設けられている。これら攪拌翼３５は、内部空間１３の壁面に向かって放射状に延び、その頂部が壁面と所定の微小距離で対向している。また、隣り合う攪拌翼３５の頂部を結ぶ凹部３７は、断面が曲率半径一定で、ロータの中心側に凸の円弧状に形成されており、この凹部３７と内部空間１３の壁面とで断面が楕円状の混合空間Ｓを形成している。この混合空間Ｓ内で、後述するように、液体の混合が行われる。
【００２２】
図１に示すように、攪拌翼３５の頂部と内部空間１３の壁面とは一定の微小距離Ｔを介して対向しており、これにより混合液の滞留を防止しロータ５或いは壁面に混合液が付着するのを防止することができる。また、攪拌翼３５の下端部は、上記した内部空間１３の傾斜面１３ｂに沿うようになめらかな漏斗状に形成されている。
【００２３】
次に、上記のように構成された混合装置の動作について説明する。まず、駆動装置１によりロータ５を回転駆動させた状態で、第１ポート１７から内部空間１３へ所定量のＡ液を吐出する。図２に示すように、吐出されたＡ液は、ロータ５の回転による遠心力によって内部空間１３の壁面に沿って旋回し、起動時に内部空間１３に残留するエアを押し出しながら自重によって壁面と仕切り部２９との間の微小流路３１を経て下方へと流れていく。続いて、第２ポート２１から所定量のＢ液を吐出すると、下方に流れてきたＡ液と合流した後、ロータ５の攪拌翼３５によって混合される。ここで、上記微小流路３１は、Ｖ字形に屈曲し第１及び第２ポート１７，２１間の流路抵抗を大きくしているため、第２ポート２１から吐出したＢ液が、第１ポート１７側へ流れ込むのを防止することができる。
【００２４】
攪拌翼３５では、次のように二液の混合が行われる。すなわち、図３に示すように、混合された二液が、攪拌翼３５間の凹部３７と壁面との間に形成される断面楕円状の混合空間Ｓに流れ込み、この混合空間Ｓでロータ５とともに軸周りに回転する。これにより、混合液には、壁面との摩擦力によって回転流が生じ、激しく攪拌されながら効率よく混合が促進されていく。その後、混合液は自重により下方へ移動し、排出口２５から吐出される。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、ロータ５の凹部３７と内部空間１３の壁面とで断面楕円状の混合空間Ｓが形成されるため、上記のように二液を高い効率で混合することができるほか、次のような効果を得ることができる。すなわち、混合液が凹部３７内で激しく回転されるため、凹部３７内での混合液の付着を防止することができる。特に、凹部３７が角部を有しない曲面で構成されているため、たとえ混合液が付着した場合であっても、置換洗浄法により、付着した混合液を容易に洗い流すことができる。また、攪拌翼３５の頂部と内部空間の壁面との間隔が一定であることによっても混合液の滞留が防止されるため、洗浄を容易にしている。したがって、洗浄に使用する液体の量を少なくすることができ、短時間で、かつ低コストでケーシング３の洗浄を行うことが可能となる。さらに、形状が複雑でないため、ロータ５の製造を低コストで行うことができる。
【００２６】
なお、凹部３７の断面積を大きくすることで、混合液の収容容積を大きくすることができるため、混合装置を大型化することなく、処理能力を向上することができるという利点もある。
【００２７】
また、本実施形態では、内部空間１３の壁面に設けられた溝部２７と、ロータ５の外周面から径方向に延び溝部２７に収容される仕切り部２９とを備えており、さらに第１及び第２ポート１７，２１が仕切り部２９を挟んでロータ５の軸方向に対して反対側に設けられているため、上記のように第２ポート２１から吐出されたＢ液が第１ポート１７側へ流れ二液が混合するのを防止することができる。これにより従来から問題となっていたシール部材１５の破損が防止される。すなわち、第１ポート１７の近傍では、ロータ５とシール部材１５とが摺接して摩擦熱が生じるため、この摩擦熱によって混合液の硬化が促進されやすい状態にあり、この部分に二液の混合液が流れ込むと、シール部材１５上で混合液が硬化し、シール部材１５が破損することがあった。しかしながら、上記のように構成することにより、シール部材１５の破損の原因となる混合液の流入を確実に防止することができる。
【００２８】
特に、両液体の粘性が低くＡ液の比重がＢ液よりも重い場合には、Ａ液が自重により下方に移動してＢ液と入れ替わりやすくなるが、このような場合であってもＢ液の第１ポート１７側への流入を確実に防止することができる。つまり、仕切り部２９が回転しているため、仕切り部２９周辺で流れる液体には遠心力が作用する。遠心力が作用すると、Ａ液はＢ液より比重が重いため径方向外方に移動する一方、Ｂ液は径方向内方に移動する。そのため、図４に示すように、仕切り部２９の外形に沿う微小流路３１では、Ａ液が径方向外方、つまり微小流路３１の屈曲部分に集まって、Ｂ液の流入を遮断する。その結果、Ｂ液のシール部材１５側への進入を防止することができ、シール部材１５の破損を確実に防止することができる。
【００２９】
なお、上記混合装置１は、ロータ５が垂直方向に向く縦置きにしているが、ロータ５が水平方向に向く横置きにした場合であっても、同様の効果を得ることができる。すなわち、横置きにすると比重の小さいＢ液は微小流路の上側へ移動する一方、比重の大きいＡ液は微小流路の下側へ移動するが、このような液体に対しても仕切り部が回転することで遠心力が作用し、上記したようにＢ液が仕切り部の径方向内方へ移動するとともに、Ａ液が径方向外方へ移動する。その結果、微小流路の最外部、つまりＶ字形の屈曲部にＡ液が集まり、比重の軽いＢ液が微小流路を通過しようとするのを妨げる。したがって、第１ポート近傍での二液の混合が確実に防止される。
【００３０】
このように、本実施形態に係る混合装置１では、混合液が流入して第１ポート１７近傍で硬化しないため、置換洗浄法によるケーシング３内の洗浄が容易になり、その結果、短時間でかつ低コストでの洗浄が可能となる。
【００３１】
また、本実施形態では、図２に示すように、第１ポート１７から延びる導入通路１７ａが内部空間１３の壁面から接線方向に延びているため、吐出されたＡ液をロータ５の回転に伴って壁面に沿って流すことができる。そのため、吐出されたＡ液をポート１７と反対側の壁面まで確実に送ることができ、内部空間１３に残留するエアをＡ液とともに確実に押し出すことができる。その結果、エアの影響を受けることなく、均一な混合比で二液を混合することが可能となる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、ロータ５に設けられている凹部３７の数を「４」にしているが、これに限定されるものではなく、３以上であれば効率のよい液体の混合を達成することができる。ここで、凹部３７の断面形状は、上記のもの以外に、例えば図５（ａ）に示すように、曲率半径が小さい円弧で構成したり、或いは図５（ｂ）に示すように、曲率が異なる曲線を連結して構成することもできる。また、図５（ｃ）に示すように、凹部３７の一部、例えば底部に直線部分が含まれていてもよく、要するに凹部３７がなめらかな曲面を含む面で構成されていればよく、内部空間１３の壁面と凹部３７の壁面とで構成される混合空間Ｓ内の液体に回転流が生ずるような形状であればよい。
【００３４】
また、ポートの数を「３」以上にして、３液以上を混合することも可能である。新たに追加するポートは、第１ブロック７或いは第２ブロック９のいずれにも設けることができるが、混合すると硬化する二液を吐出するポートは、仕切り部２９を挟む位置に配置する必要がある。また、上記実施形態では、仕切り部２９と溝部２７との隙間が断面Ｖ字形になっているが、例えばコ字形或いは、Ｕ字形となるように、仕切り部２９と溝部２７を形成してもよい。また、仕切り部２９の形状を溝部２７との間に隙間が形成される円形以外の形状にすることもできる。
【００３５】
また、各導入口を開閉する逆止弁の構造は、上記実施形態で示したバネの付勢力に抗して弁体が移動するタイプのもの以外に、例えばケーシング内部及び外部の圧力をモニタし、外部の圧力が内部より所定圧力だけ大きくなったときに開状態となるように制御されたニードル弁等を用いることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、本発明の混合装置を、二種類の液体を混合して接着剤を生成する場合に適用しているが、これ以外にも例えば二種類以上の塗料、コーティング材、ポッティング材等を混合する場合にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、ロータの曲面状の凹部と内部空間の壁面とで周囲になめらかな曲面を有する空間が形成されており、当該空間内に流入した二以上の液体には、ロータの回転によって内部空間の壁面から摩擦力を受け回転流が形成される。そのため、凹部内では、液体が激しく攪拌され高い効率で混合することができる。また、液体が凹部内で激しく回転されるため、凹部内での混合液の付着を防止することができる。特に、凹部が角部を有しない曲面で構成されているため、たとえ混合液が付着した場合であっても、付着した混合液を容易に洗い流すことができる。したがって、洗浄に使用する液体の量を少なくすることができ、短時間で、かつ低コストでケーシングの洗浄を行うことが可能となる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明によれば、内部空間の壁面でロータの軸周りに形成された溝部と、ロータに設けられこの溝部に隙間を介して収容される仕切り部とを備え、さらに第１及び第２の導入口が仕切り部を挟んでロータの一端部側及び他端部側にそれぞれ設けられている。そのため、仕切り部と溝部とで形成される隙間により二つの導入口の間の流路抵抗を大きくすることができる。その結果、一方の導入口から吐出された液体が他方の導入口側へ流れて二液が混合するのを防止でき、例えば混合すると硬化する二液性の接着剤の場合には、一方の導入口側で混合液が硬化するのを未然に防止することができる。
【００３９】
特に、一方の導入口側に、ロータとケーシングとの間で液体の漏れを防止するシール部材が設けられている場合には、このシール部材の破損を防止できるという効果がある。すなわち、シール部材の近傍では、ロータとシール部材とが摺接して摩擦熱が生じるため、この摩擦熱によって混合液の硬化が促進されやすい状態にあり、この部分に二液の混合液が流れ込むと、シール部材上で混合液が硬化し、シール部材が破損することがあった。しかしながら、上記のように構成することにより、シール部材の破損の原因となる混合液の流入を確実に防止することができる。このように、請求項２記載の発明では、二液が混合して一方の導入口側で混合液が硬化するのを防止できるため、ケーシング内の洗浄を容易に行うことが可能となり、その結果、短時間でかつ低コストで洗浄を行うことができる。
【００４０】
また、請求項３に記載の発明によれば、導入口から延びる液体の導入通路が、内部空間の壁面から略接線方向に延びているので、吐出された液体をロータの回転に伴って壁面に沿って流すことができる。そのため、吐出された液体を導入口と反対側の壁面まで確実に送ることができ、ケーシング内に残留するエアを液体とともに確実に押し出すことができる。その結果、エアの影響を受けることなく、均一な混合比で二液を混合することが可能となる。
【００４１】
また、請求項４に記載の発明によれば、導入口に逆止弁が設けられているため、ケーシング内から導入口側に液体が流入するのを防止することができる。例えば液体が二液性の接着剤である場合に、一方の液体が他方の液体の導入口内に流入すると、導入口内で液体の硬化が起こり、洗浄が非常に困難になるが、上記のように構成することで、導入口内での液体の硬化を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る混合装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】仕切り部の回転による二液の分布状態を示す縦断面図である。
【図５】ロータの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１混合装置
３ケーシング
５ロータ
１３内部空間
１７第１ポート（第１の導入口）
１９第１逆止弁
２１第２ポート（第２の導入口）
２３第２逆止弁
２７溝部
２９仕切り部
３５攪拌翼
３７凹部

Claims

排出口を有するケーシングと、該ケーシングの円筒状の内部空間で軸周りに回転駆動可能なロータと、前記内部空間の壁面に設けられ液体を導入する２以上の導入口とを備え、前記各導入口から前記内部空間に導入された液体を前記ロータの回転により混合し、前記排出口から排出する混合装置において、
前記ロータは、外周面から放射状に延びる複数の攪拌翼を備え、該攪拌翼間における凹部の底部と該攪拌翼の頂部との間が前記ロータの中心側に凸のなめらかな曲面で形成され、
前記各攪拌翼は、前記排出口に近い側の導入口側から前記排出口へ向けて連続して延びており、
前記内部空間における前記撹拌翼と対向する壁面は、平滑に形成されていることを特徴とする混合装置。
前記内部空間の壁面には第１の導入口と第２の導入口とが設けられており、
前記内部空間の壁面において、前記ロータの軸周りに環状の溝部が形成されており、
前記ロータは、径方向に突出し先端部が隙間を介して前記溝部に収容される仕切り部を備え、
前記各導入口は前記仕切り部を挟んで、前記ロータの一端部側及び他端部側にそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の混合装置。
前記各導入口から延びる液体の導入通路の少なくとも一つは、前記内部空間の壁面から略接線方向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の混合装置。
前記導入口の少なくとも１つは、該導入口を開閉する逆止弁を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の混合装置。