JPH0137172B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ コロイド化すべき少なくとも２種の異質生成
物を受入る供給入口及びコロイド混合物を排出す
る排出出口を有する中空容器と該中空容器内に設
けられたスラスト発生アセンブリとを有し、該ス
ラスト発生アセンブリは、前記中空容器内におい
て逆方向に流れる同心かつ一対の円筒形液体流を
協力して発生する下向きスラスト発生構成要素と
上向きスラスト発生構成要素とを含み、前記下向
きスラスト発生構成要素は前記中空容器の中央に
回転可能に配置された駆動軸に連結された複数の
第１下向きスラストブレード及び該第１下向きス
ラストブレードの外周部に連結された複数の第２
下向きスラストブレードを有し、前記上向きスラ
スト発生構成要素は前記第２下向きスラストブレ
ードの外周部に連結された複数の上向きスラスト
ブレードを有し、前記一対の円筒形液体流の界面
に液体剪断区域を形成して強力なエネルギ混合を
行い、高水和度のコロイド混合物を製造すること
を特徴とするコロイド混合物製造装置。

２ 上方配置の第１下向きスラストブレードが部
分的らせん形状を有する特許請求の範囲第１項記
載のコロイド混合物製造装置。

３ 下向きスラスト発生構成要素が更に下方配置
の下向きスラストブレード群を含む特許請求の範
囲第１項記載のコロイド混合物製造装置。

４ 下方配置の下向きスラストブレード群が互い
に一定間隔離れた複数の下向きスラストブレード
を含む特許請求の範囲第１項記載のコロイド混合
物製造装置。

５ 下方配置の各下向きスラストブレードが上方
配置の第１下向きスラストブレードに対して傾斜
している特許請求の範囲第３項記載のコロイド混
合物製造装置。

６ 下方配置の各下向きスラストブレードが部分
的らせん形状を有する特許請求の範囲第３項記載
のコロイド混合物製造装置。

７ ほぼ垂直に配置された複数の第２下向きスラ
ストブレードが湾曲形状を有する特許請求の範囲
第１項記載のコロイド混合物製造装置。

８ ほぼ水平の複数の上向きスラストブレード
は、相互に一定間隔離れかつ部分的らせん形状を
有する特許請求の範囲第１項記載のコロイド混合
物製造装置。

９ 上向きスラスト発生構成要素は下方配置の上
向きスラストブレード群を有する特許請求の範囲
第１項記載のコロイド混合物製造装置。

１０ 下方配置の上向きスラストブレード群が相
互に一定間隔離れかつ複数の上向きスラストブレ
ードを含む特許請求の範囲第９項記載のコロイド
混合物製造装置。

１１ 下方配置の上向きスラストブレードが相互
に一定間隔離れかつほぼ垂直配置の複数の上向き
スラストブレードを含む特許請求の範囲第１０項
記載のコロイド混合物製造装置。

１２ 前記中空容器は、その上部付近に延び出し
かつ垂直配置の複数の上方そらせ板を有する上方
配置の方向制御装置を備えた特許請求の範囲第１
項記載のコロイド混合物製造装置。

１３ 中空容器の下部に取付けられた複数の垂直
配置の下部そらせ板を含む特許請求の範囲第１２
項記載のコロイド混合物製造装置。

１４ ａ コロイド化すべき２種の異質生成物を
中空容器に供給する過程と、 ｂ 前記中空容器内で下向きスラスト成分を発生
し、前記２種の異質生成物を前記中空容器内で
下向きに強制流動させて第１液体流を形成する
過程と、 ｃ 前記中空容器内で上向きスラスト成分を発生
し、前記２種の異質生成物を上向きに強制流動
させ、前記中空容器に固定されたそらせ板によ
つて第２液体流を形成し、前記の下向きの第１
液体流と上向きの第２流体流との間に剪断区域
を形成してコロイド混合エネルギを与える過程
とからなり、高水和度のコロイド混合物を製造
することを特徴とするコロイド混合物製造法。

１５ 下向きスラストに対して内側に向くスラス
トを発生し、中空容器内で下向きに移動する第１
液体流の遠心成分を最小にする過程を含む特許請
求の範囲第１４項記載のコロイド混合物製造法。

１６ 第１液体流に対して傾斜した下向き流動を
発生して第２剪断区域を形成する過程を含む特許
請求の範囲第１４項記載のコロイド混合物製造
法。

１７ 第１液体流と第２液体流の流動をほぼ単一
の方向に向ける過程を含む特許請求の範囲第１４
項記載のコロイド混合物製造法。

本発明の背景 本発明は高水和度のコロイド混合物を製造する
方法と装置に関連し、この装置は、コロイド化す
べき少くとも２種の異質生成物を受入れる供給入
口とコロイド混合物を排出する排出出口とを有す
る中空容器を含む。

建設及び建築業界では公知のように、コンクリ
ートは硬化後、連続しかつ非常に耐久力がある集
合体を形成する材料として広く使用されている。
従来のコンクリート建造物では、ボイド、即ち空
隙及び／又は小不連続部又は気泡の存在は極めて
望ましくないものとされている。この種の空隙は
有害な環境では建造物の機能又は性能に特に悪影
響を与える。

下記の米国特許は従来のコンクリート建造物又
はセメント材料に関するものであるが本発明の方
法及び装置によつて製造される生成物とは明瞭に
区別されるものである： 第2710802号（リンチ名義）；第358388号（ムア
名義）；第1665104号（マーチンセン名義）；第
3196122号（エバンス名義）；第3240736号（ベツ
クウイズ名義）；第3360493号（エバンス名義）；
第3429450号（リチヤーズ名義）；第3477979号
（ヒリヤー名義）；第3687021号（ヒンスレイ名
義）；第3690227号（ウエルトリー名義）；第
3870422号（メデイコ名義）；第2130498号（クレ
ムシヨフスキー名義）；第3822229号（マクマスタ
ーズ名義）；第954511号（ゴードン名義）；第
2851257号（モーガン名義）；第3877881号（オノ
名義）；第4225247号及び第4225357号（ホドソン
名義）、 上記米国特許明細書に記載されている型式の構
築物は幾つかの欠点がある。例えば重負荷による
破損、高速道路建設の応力条件と高コストなどで
ある。しかし建設業界、特に道路、高速道路及び
橋梁の建設業界には、合理的なコスト、及び大型
の高重量自動車の高速走行に対する高負荷又は高
応力条件に対する耐久性の要求がある。

浸水性及び非浸水性何れのコンクリートでも、
高強度の構築物を建造するのに必要な高強度と高
粘度のセメント−水混合物を混練するのに混合せ
ん断力の大きいミキサが使用される。しかし細粒
物質混合物の高強度のためセメント−水混合物は
塗料状のコンシステンシーを生じ、舗装には不適
当な光沢表面に硬化するから、浸水性コンクリー
トには必ずしも必要ではないが、セメントと水の
十分な混練が必要である。

適当な技法を使用すれば、十分に混練したモル
タルはセメント生成物に直接噴密し、又塗装等で
付着でき、又適当な硬化、即ち養生法を使用すれ
ば通常のコンクリートより耐久力があり、かつゆ
う薬をかけたセラミツクタイル状の表面が得られ
る。灰色セメントの代りに白色セメント、及び標
準の無機顔料を使用すると種々の装飾効果が得ら
れる。従来の経験によれば上記の表面は、モース
硬度はキルン焼成成セラミツクのレベルには及ば
ないが十分な耐久性を有する。例えばこの表面は
焼入鋼の刃物又は工具を使用し十分に大きい圧力
を加えることによつて、又ケイ素化合物工具の引
掻きによつて傷を作ることができる。

上記の成果の説明としては、強力な混練操作に
よつてセメント−水混合物のコロイド化が促進さ
れ、又強力な混練によつて新しいモルタル型式が
得られ、このため従来の混合法では得られなかつ
た優れた結合性と水和性を生ずるものと考えられ
る。現在行われているような製造間のセメントク
リンカー破砕中の粒度制限は、制御不可能な水和
効果と考えるべき収縮、表面ひび割れ、クラツキ
ング及び早期硬化を防止する目的であることに注
意すべきである。

しかしコロイド化モルタルは上記の欠陥の微候
は何ら示さない。勿論、コロイド化操作は、硬化
時期の熱放散及び収縮要因が長期間影響するのを
防止する目的で、水和発熱現象を促進する。同時
に、コロイド化操作は硬化コンクリートの再破砕
で示される強度よりもはるかに大きい強度がセメ
ントの水和によつて得られ、水と混合すると再び
ある程度の硬化強度を発生し、通常のコンクリー
ト構築で得られない大きい強度を示す。

再破砕と再混合の公認データから予測されるよ
りも大きい強度増加を仮定すると、コンクリート
のセメント含量をかなり減少しても対応する強度
を得ることが可能である筈である。この技術的思
想はポゾラン系添加材、特に石炭燃焼炉の副産物
であるフライアツシユの使用にも拡張できる。又
セメント消費量も減少できる。最終的には、セメ
ント生産に現在行われている部分的融解を使用し
ないで、セメントを完全に石灰及びフライアツシ
ユで置き換えることも可能であろう。

上記の従来のコンクリート構造物の欠陥は、公
知のコンクリート製造法、即ち従来のセメント、
水及び骨材成分を使用する方法では本願発明のよ
うな水和生成物を生成することができないことに
基因すると考えられ、本発明によれば更に有利か
つ性能の優れたセメントモルタルのようなコロイ
ド生成物を作ることができる。

本発明の要約 本発明は高水和度のコロイド混合物を製造する
方法と装置に関連し、この製造装置はコロイド化
すべき少くとも２種の異質生成物を受入れる供給
入口と、コロイド混合物を排出出口とを有する中
空容器を含む。

上記装置はスラスト発生アセンブリ、即ちスラ
スト発生装置を使用し、このスラスト発生アセン
ブリは下向きスラスト発生構成要素と上向きスラ
スト発生構成要素とを含み、これら両構成要素は
協力して中空容器内で逆方向に大量の液体を移動
する１対の円筒体を形成し、これらの大量移動液
体の界面は上部混合せん断区域と下部混合せん断
区域を形成するからこれら両区域間に強力な混合
エネルギーを与えてコロイド混合物が得られる。

下向きスラスト発生構成要素は、上方に配置さ
れた第１及び第２下向きスラストブレード群と、
下方に配置された下向きスラストブレード群とを
含む。

上方配置の第１下向きスラストブレード群は、
駆動軸に連結され、かつ相互に一定距離離れた複
数の水平の下向きスラストブレードを含む。上方
配置の第２下向きスラストブレード群は、相互に
一定距離離れた複数の垂直の下向きスラストブレ
ードを含む。上記の上方配置の第１下向きスラス
トブレード群の各ブレードはパイのような形状で
前縁と後縁とを有する。

この前縁は各ブレード起点と終点の垂直面内で
ほぼ等しい距離だけ後縁よりも上方位置にある。
従つて各ブレードの全体の形状は部分的水平面を
形成し、又上部配置の第１下向きスラストブレー
ドは部分的らせん面を形成する。下方配置の各下
向きスラストブレードの内側部分は駆動軸に取付
けられ、これらの複数のブレードは駆動軸に対し
てほぼ円錐状又は傾斜配置位置にあり、又上方配
置の第１下向きスラストブレードはほぼ水平配置
である。上方配置の上向きスラストブレードは、
前縁が後縁よりも下方位置にある以外は上方配置
の第１下向きスラストブレードと同じ形状であ
る。下方配置の上向きスラストブレード群は、駆
動軸に対して垂直に取付けられたほぼ矩形の複数
の扁平上向きブレードを含む。

液体運動の垂直成分を増加するため、上部と下
部の方向制御装置が設けられる。上部方向制御装
置は、中空容部の上部で内側に延び出して垂直に
配置される複数の上部そらせ板を含む。一つ置き
の上部そらせ板はその内端に切欠部が設けられ、
その他の上部そらせ板は駆動軸に中心に向つて延
びる。下部方向制御装置は中空容器の下部に垂直
に配置された複数の下部そらせ板を含む。

上記の容器は、第１及び第２傾斜表面を含む中
間部を備えたほぼ円筒形の上部を有し、この第２
傾斜表面は、下方配置の下向きスラストブレード
と下部の水平底面とほぼ平行である。排出出口と
連絡して、フロイド混合物を選択的に供給する排
出シユートが設けられる。

作動の際は、２種の異質生成物は供給入口から
中空容器に供給される。通常の駆動装置によつて
駆動軸を回転すると、上向き及び下向きスラスト
発生構成要素は、後述のように上向きと下向きの
スラスト、即ち推力を発生する。駆動軸は通常、
スパイダフレーム又は他の適当な支持装置によつ
て支持される。詳記すれば、２種の異質生成物が
多数のそれせ板によつて装置の中心に向けて流動
すると、これらの生成物は上方配置の第１下向き
スラストブレードの機械力によつて下向き推力を
受ける。上方配置の第２下向きスラストブレード
は液体の水平運動、即ち回転運動の方向を下に向
ける。液体が大きい垂直成分と小さい水平成分に
よつて下方に流動すると、液体は下方配置の下向
きスラストブレードに入り、下方かつ外側に強制
移動される。次に液体は再び上方に移動され、下
部そらせ板群の影響で大きい垂直成分を発生す
る。

下方配置の上向きスラストブレードは液体を外
側かつ上方に強制移動する。液体が上方に移動す
る際、上方配置の上向きスラストブレードは継続
して液体を上方に強制移動する。このそらせ板群
は遠心力、即ち水平成分を減少し、液体を上方配
置の第１下向きスラストブレードの影響区域に送
り込む。この操作は所望のコロイド混合物が得ら
れるまで継続される。

上記のように、一つ置きの上部そらせ板は、２
種の異質物質に好適かつ十分な流動を与え、上方
配置の第１下向きスラストブレードの影響によつ
て上向き移動液体を下向き液体に再導入させる。

従つて本発明は構造、各種部品の組合せと配置
に特徴があり、以下添付図面によつて説明する。

【図面の簡単な説明】

本発明の本質及び諸目的を添付図面によつて下
記に説明するが、添付図面で： 第１図は、コロイド混合物を作る本発明装置の
側面断面図である。

第２図は第１図の線２−２による断面図であ
る。

第３図は第１図の線３−３による断面図であ
る。

第４図は第１図の線４−４による断面図であ
る。

第５図は第１図の線５−５による部分断面図
で、上方配置の第１下向きブレードの断面端面図
である。

第６図は第１図の線６−６による部分的断面図
で、上方配置の上向きスラストブレードの断面端
面図である。

第７図は第１図の線７−７による部分的断面図
で、下方配置の下向きスラストブレードの断面端
面図である。

好適実施例の詳細な説明 第１、第２及び第３図に示すように、本発明は
高水和度のコロイド混合物を作る方法と装置に関
連する。全体を１０で示す本発明装置は中空容器
１２を含み、該容器はコロイド化すべき少くとも
２種の異質生成物を受入れる供給入口１４と、コ
ロイド混合物を排出する排出出口１６とを有す
る。

後述のように、装置１０はスラスト発生アセン
ブリを含み、該アセンブリは下向きスラスト発生
構成要素と上向きスラスト発生構成要素とを有
し、これらの両構成要素は協力関係で同軸１対の
液体運動円筒部１８と２０を形成し、液体は中空
容器１２のこれらの円筒部内で逆方向に運動し、
これらの移動液体１８と２０の界面は上方せん断
区域２２と下方せん断区域２４を形成するから高
混合エネルギーを発生してコロイド混合物が生成
される。

下向きスラスト発生構成要素は、上方配置の第
１及び第２下向きスラストブレード群２６と２
８、及び下方配置の下向きスラストブレード群３
０を有する。上向きスラスト発生構成要素は上方
配置の上向きスラストブレード群３２と、下方配
置の上向きスラストブレード群３４とを有する。

第１及び第２図に示すように、上方配置の第１
下向きスラストブレード群２６は複数のほぼ水平
の第１下向きスラストブレード３６を含み、これ
らのブレードは相互に一定間隔離れ、これらの外
端部を連結する内側支持リング４２を有するカラ
ー４０によつて駆動軸３８に連結される。駆動軸
３８は通常型式の駆動機構（図面省略）に連結さ
れる。上方配置の第２下向きスラストブレード群
２８は、複数のほぼ垂直の第２下向きスラストブ
レード４４を含み、これらのブレードは相互に一
定間隔離れ、上記の内側支持リング４２と外側支
持リング４５との間に固着される。上方配置の各
下向きスラストブレード３６はパイのような形状
で、それぞれ前縁部４６と後縁部４８（第２図）
とを有する。。

第５図に示すように、前縁部４６はブレード３
６の基部５０と端部５２（第１図）の垂直面内で
同一距離、例えば1/2インチ（約13mm）後縁部４
８より上方位置にある。従つてほぼ水平の第１下
向きスラストブレードは全体として部分的らせん
形を形成する。第１図に示すように、ほぼ垂直の
第２下向きスラストブレード４４は湾曲形、即ち
部分的円筒形である。下方配置の下向きスラスト
ブレード群３０は複数の下向きスラストブレード
５４を含み、これらのブレードは第７図に示すよ
うな形状を有し、第５図の第１下向きスラストブ
レード３６と同様にほぼ水平である。この下方配
置の下向きスラストブレード５４の内側部分はカ
ラー５６で駆動軸３８は、又上方部分は支持リン
グ５８に連結されているから、これらの複数のブ
レードは全体として駆動軸３８及び上方配置の第
１下向きスラストブレード群２６に対して円錐状
又傾斜位置にある。後述のように、下方配置の下
向きスラストブレード５４の平面は中空容器１２
の一部とほぼ平行である。

上方配置の上向きスラストブレード群３２は、
外側支持リング４５に連結されかつほぼ水平配置
の複数の上向きスラストブレード６０を含む。第
６図に示すように、上向きスラストブレード６０
は、前縁部６２が水平面内で後縁部６４より下方
位置にある以外は上方配置の第１下向きスラスト
ブレード３６とほぼ同一形状である。第１及び第
４図に示す下方配置の上向きスラストブレード群
３４は、ほぼ扁平で矩形の垂直配置の上向きスラ
ストブレード６６を含み、これらのブレードはカ
ラー６７によつて駆動軸３８に連結される。

液体の垂直運動を促進するため、上部と下部の
液流方向制御装置が設けられる。第１及び第２図
に示すように、上部方向制御装置は、複数の垂直
配置の上部そらせ板６８を含み、該そらせ板は中
空容器１２の上部７０の内側に延び出している。
一つ置きのそらせ板６８ａはその内端に切欠部７
２を有する。第１及び第３図に示すように下部方
向制御装置は、容器１２の下部に、複数の垂直配
置下部そらせ板７４を含む。

容器１２はほぼ円筒形の上方部７０を有し、該
容器は第１及び第２傾斜表面７６と７８を含む中
間部を有し、この第２傾斜部７８は下方の下向き
スラストブレード５４とほぼ平行で、該容器は更
にほぼ水平の底部８０を有する。排出出口１６と
連絡してコロイド混合物を選択的に排出する排出
シユート８２が設けられる。

工業的適用の説明 作動の際は、供給入口１４から２種の異質生成
物が中空容器１２に供給される。駆動軸３８が通
常型式の駆動機構（図面省略）によつて回転され
ると、上向き及び下向きスラスト発生構成要素は
後述のように上向きと下向きの推力を発生する。
詳記すれば、２種の異質生成物がそらせ板６８に
よつて装置１０の中心に向けて供給されると、こ
れらの生成物は矢印ａで示されるように、第１下
向きスラストブレード３６の機械力によつて下向
き推力を受ける。上方配置の第２下向きスラスト
ブレード４４は液体１８の水平、即ち回転運動を
矢印ｂで示される下向き方向に変える。液体１８
が、大きい垂直成分と小さい水平成分によつて矢
印ｃで示される下向きに移動すると、液体１８は
下方の下向きスラストブレード５４内に流入し、
液体は矢印ｄで示されるように第２傾斜面７８に
向けて下方かつ外側に移動される。次に液体１８
は上方に向けられ、下方そらせ板７４の影響によ
つて大きい垂直成分を発生する。

下方の上向きスラストブレード６６は、矢印ｅ
で示すように液体２０を外側かつ上方に強制移動
する。液体２０が上方に移動されると、上方の上
向きスラストブレード６０の機械力は継続的に液
体を上方に押上げる。そらせ板６８は遠心力即ち
水平成分の力を低下して液体２０を第１下向きス
ラストブレード３６の機械的影響区域内に流入さ
せる。この流入は所望のコロイド混合物が得られ
るまで継続される。

上記のように一つ置きのそらせ板６８ａは、上
方配置の下向きスラストブレード群３６の影響に
よつて、上向きスラスト液体２０を下向きスラス
ト液体１８に再導入させるように異質生成物に適
当かつ十分な流動を起こさせる。

コンクリートモルタル製造に使用すると、本発
明で高強度モルタルが得られ、又コンクリートの
経済的なセメント使用、ポゾラン系添加物の拡大
使用が実現でき、フライアツシユのようなケイ素
質副産物がセメントの部分的又は全面的代替物と
しての可能性が得られる。本発明はコロイド混合
物に石灰又は低焼成セメントを含有することも包
含する。

上記の説明から前記の諸目的が達成されること
は明らかで、又本発明の範囲内で種々の変更が可
能であり、上記説明及び添付図面は本発明の例示
に過ぎず、本発明を限定するものではないことは
明らかである。

下記の請求の範囲は本発明の概括的特徴及び特
殊例の特徴のすべてを包含するものであることを
理解すべきである。