JPH0362530B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、水硬性物質粉体（セメント、石膏、
…）と配合液体（水、水溶液、…）及び配合粒子
体（砂、砂利、…）を混練材料にし、複雑な混練
工程を複数回繰返えした後に生配合物（モルタ
ル、コンクリート、…）を得るに際して用いる
と、特に著効の得られる特殊構造のミキサに関す
る提案である。

【従来の技術】

従来の係るミキサは、例えば特公昭39−24482
号公報記載の構造のものであつて、起動時から停
止時までが常に一定した移動速度の撹拌翼群のみ
から構成されているものであつた。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、各種混練材料を複雑な混練メカニズ
ムを用いて完全に混練するためには、撹拌翼群の
移動速度が常に一定した移動速度に固定したもの
のみの構造のミキサではなく、各混練工程毎に最
も適した移動速度に撹拌翼群の１部または全てを
対応させて変更し得る可変速駆動型構造のミキサ
にすることが必須となる。 従つて、本発明に係るミキサ構造の特徴とする
ところは、第１回転軸と該撹拌翼群を備え強制的
にモータで回転駆動する複数の回転軸と、前記各
撹拌翼群を内部に備えると共に各種混練材料を内
部へ貯えるドラムとから形成され、且つ前記各回
転軸のいずれか１軸以上が回転数の変更自在な可
変速機構を具備する構造に構成されている可変速
駆動型ミキサとしたことにある。

【発明の作用】

本発明に係るミキサ構造は、変速前の第１回転
軸の回転数に対する変速後の第１回転軸の回転
数、第１回転軸の回転数に対する第２回転軸の回
転数、第２回転軸の回転数に対する第３回転軸の
回転数、第１回転軸の回転数に対する第３回転軸
の回転数、…、を夫々所望の回転数比率に変化さ
せ得るものであることから、例えばモルタルを製
造するモルタル混練工程においてはその回転数比
率を高比率となして剪断混合を主に行い、次のコ
ンクリートを製造するコンクリート混練工程にお
いてはその回転数比率を低比率となして拡散混合
及び対流混合を主に行うことが極めて容易にでき
るミキサである。 さらに、第１回転軸の回転方向と反対する回転
方向へ向けて第２回転軸を、第２回転軸の回転方
向と反対する回転方向へ向けて第３回転軸を、第
１回転軸の回転方向と反対する回転方向へ向けて
第３回転軸を、…、回転させ相対的な移動速度を
も変更し得る構造であることから、こねりを加味
した剪断混合に最も適した混練作用が得られるミ
キサである。

【実施例】

次にミキサの詳細構造を説明するにあたり、具
体的な生配合物としての生コンクリートの製造原
理について詳説する。 先ず生コンクリートの製造過程を手練りの例で
熟考すれば、練り台上にある砂を広げてセメント
をふりかけ両者をよく混ぜ合せる第１工程と、混
ぜ合せた混合物に水を均等に散布しながら残りの
セメントを加えて混練しモルタルにする第２工程
と、該モルタルと砂利及び残りの水の三者を充分
混練して生コンクリートにする第３工程とが考え
られる。これらの各工程の詳細は以下のように実
施されることが好ましいのである。 から練りと称する第１工程では、砂の表面へ均
一にセメントをコーテングすることが目的である
ことから、作業者は該コーテングに必要充分なる
セメント量を練り台上に供給し砂をころがすよう
にして作業する。この作業においては、砂自身の
表面の湿り度合や不純物附着の有無によりコーテ
ングされて造殻部を形成する部位のセメント被膜
の厚さ、この被膜厚さのバラツキ度合、コーテン
グ部位の力学的強度、などの値が砂の夫々で異な
つてくる。そこで作業者は係る砂表面の湿り度合
や不純物附着の有無を確め、しかる後にコーテン
グされる砂表面の造殻部が均等質な状態に被膜さ
れたコーテング砂となるよう配慮しながら切り返
えし作業を行うことが大切である。 第２工程であるモルタルづくりでは、互に比重
差の大きい混練材料、即ち水と残りのセメント及
びコーテング砂の三者を混ぜ合せるのであるか
ら、各種混練材料の対流が激しく起るようになさ
ねばならず、相当に大きいエネルギーを与える混
ぜ合せ速度となす必要があり、このために作業者
の切り切えし動作も先行工程の第１工程に比較し
て著しく活発となる。しかもセメント粒子相互や
コーテング砂相互及びセメント粒子とコーテング
砂相互のすべりや衝突などの効果をより有効に用
いるべく、切り返えしの途中に練りスコツプで押
圧しながらこする動作を加える必要がある。従つ
てこのモルタル工程では、混ぜ合せる作用とこね
る作用を合せた混練作業が素速く行われるべきで
ある。 第３工程では、モルタルへ砂利と残りの水を加
える。この水は充分モルタル化していない残余の
ケメント粒子と共にセメントスラリーをつくるの
ほか、砂利の表面を湿めらす働きをもつている。
最終的に砂利はモルタルとセメントスラリーとで
被覆され、砂はセメントで被覆され、セメント粒
子は水和作用で粒子間相互を結合すると共に砂利
や砂と接着して生コンクリートを形成するもので
あるから、この生コンクリート工程では、先行工
程の第２工程ほどの速度で切り返えす必要はな
く、むしろ水和反応の進行とセメンテーシヨンの
度合を確認しながらの混練作業が行われるべきで
ある。 叙上の手練り説明から明らかなように、砂の表
面へセメントをコーテングさせてからモルタルを
つくる工程と、砂利の表面へモルタルをコーテン
グさせて生コンクリートをつくる工程とでは、投
下するエネルギー量の時間的な差異は勿論のこと
混練メカニズムにも相異がある。 本発明に係るミキサは、以上の究明された手練
り作業を基本とし、該作業手順を機械的に再現す
ることに着目して提案をなしたものである。この
ために撹拌翼群の移動速度が各工程毎の最も適し
た速度に合せられるよう増減させ得る構造となし
てあり、これによつて従来ミキサがもつていた諸
問題を解決しようとするものである。 具体的な実施の一例を図面を用いて説明する。 第１図Ａは好適に用いられるパン型ミキサ例の
模式図であり、図において混練材料である各素材
ａ、ｂ、ｃ…、をいれるドラム（容器）１には、
自転しながら公転する撹拌翼２・１，…、と公転
のみをする撹拌２・２，…、２・７，…の夫々が
挿入されている。そして自転しながら公転をする
撹拌翼２・１，…，の翼群が付設されている回転
軸３・１は、該回転軸に備えた変速機４の変速操
作によりその回転数の変更が自由にできる。また
公転のみをする撹拌翼２・２，…、のアーム３・
２，…、及び撹拌翼２・７，…、のアーム３・
３，…、の夫々が付設されている変速機４の箱体
は、モータ５と関連した変速機４の変速操作によ
りその回転数の変更が自由にできる。この実施例
構造のミキサは、変速機４を操作しながらモータ
５を稼働させれば、自転しながら公転をする撹拌
翼群の移動速度と公転のみをする撹拌翼群の移動
速度とを任意の速度比率を変更させることができ
る構成になされている。 ここでモータ５にポールチエンジモータを使用
し且つ前述の移動速度比率が所望の速度比率であ
れば変速機４を省略できることから最も単純な可
変速駆動型構造のミキサが得られる。 係るミキサを用いた生コンクリートを製造する
例の具体的な説明を以下にする。 第２図は各素材をミキサへ投入してから生コン
クリートとなるまでの手順を示すフロー図であ
る。該図と第１図のミキサ操作とを対応させて生
コンクリートの製造手順を説明すれば、第１工程
は、砂粒子の表面へセメント粒子をコーテングさ
せコーテング砂をつくるための作業であることか
ら、撹拌翼２・１，…、で互に近接した位置にあ
る粒子相互の位置交換を行うところの局部的な混
合である拡散混合を主に行い、撹拌翼２・２，
…、で粒子を大きく移動させて静止部の生じない
ようにするところの大局部な混合である対流混合
を主に行うようなす。この第１工程では、砂粒子
とセメント粒子が相互に混ざり合うに最も適した
撹拌翼の移動速度である混練メカニズムであれば
よい。このコーテング作業を助け、良好なものと
するためには、砂表面が表乾状態でなく適当な湿
り度合になされていることが大切であり、この砂
表面における附着水の水量に対してこれと反応す
る最適なセメント量の過不足度合によつてコーテ
ングされた造殻部の力学的強度が決定する。 第２工程においては、水と残余のセメントとか
ら良好なセメントペーストをつくると共にコーテ
ング砂へ該ペーストを附着させて強力な結合力の
モルタルをつくる作業であることから、撹拌翼
２・１，…、と粒子を直接に衝突させ、或は間接
的に粒子相互を互に衝突させ、しかも撹拌翼２・
２，…，２・７，…、の各端面とドラム内壁面と
の隙間においてさらに該粒子相互を押圧してこす
る作用、即ちこねりを加味した剪断混合を主に行
い、且つ撹拌翼２・２，…で対流混合を主に行う
ようになす。この第２工程では、コーテング砂と
セメント粒子とが相互に混ざり合い、こねり合う
ようにして混練される撹拌翼の移動速度である混
練メカニズムになす必要がある。このようになし
て砂粒子の表面に強力なセメント被膜のコーテン
グされた造殻部をつくり、さらに該造殻部のもつ
コーテング砂をセメントペーストで包むと共に相
互に強力に結合せしめて流動性大のモルタルが製
造されるのである。 この第２工程における剪断混合をより顕著なる
ものとするためには、進行指向方向に対する撹拌
翼の取付方を第１図Ｂの撹拌翼２・３とするより
も第１図Ｃの撹拌翼２・８となし、撹拌翼面とド
ラム内壁面との隙間を積極的に活用してこねりを
充分に行うことが好ましい。このことは素材の流
れ方向を示している同図における矢印からみても
明らかである。従つて、対流混合を主に行うため
の撹拌翼２・２，２・３，…を逆向きの指向方向
へ移動させることにより結果的に同じ効果が得ら
れることから考えれば、ミキサを正回転させず、
第２工程のみ逆回転させることによつて剪断混合
の性能をさらに向上させることができる。 第３工程においては、充分モルタル化していな
い未反応のセメント粒子と残余の水とでセメント
スラリーをつくり、前記モルタルと共に砂利を被
覆するための拡散混合と前述した対流混合を併せ
てを行うようなす。この第３工程では、砂利とモ
ルタル及びセメントスラリーが混ざり合う撹拌翼
の移動速度である混練メカニズムであればよい。 このようにして砂利の表面へモルタル被膜のコ
ーテングされたコーテング砂利をつくり、該コー
テング砂利同志を互に強力に結合すると共に該結
合部位の空隙部にセメントスラリーが介在するコ
ンクリートに形成して生コンクリートを製造する
のである。 詳細な説明を省略したが、各工程における撹拌
翼の移動速度は、撹拌翼の形状や配置によつても
変化するが一般的には従来のモルタルミキサ及び
生コンクリートミキサが参考となる。 表−１は既存ミキサの撹拌翼移動速度の平均的
な数値を総めたものである。表−１からは次のこ
とが明らかである。 ドラム回転型（重力撹拌型）は、ドラム固定型
（強制撹拌型）に比べて撹拌翼の移動速度が遅く、
撹拌翼の構造においても剪断混合には不向きであ
る。またモルタルミキサは、生コクリートミキサ
よりも撹拌翼の移動速度が速いので練り上がつた
生コンクリートの滞留時間を長くしたいときには
不向きな移動速度である。

【表】 前記実施例ミキサは、移動速度を所望の速度に
変えることができる構造となしてあるので上記欠
点を補うことが可能であり、しかも既存ミキサの
移動速度に合せた各撹拌翼の移動速度にもなし得
る優れたものである。 他の実施例を第３図を用いて説明する。 図において１１は架台であり、該架台の両サイ
ドから上方へ向けて立設させた２本の支柱上部に
は、ピン１２，１２を中心に回動するコ字状腕１
３の片端部が各々取付けられており、該腕は撹拌
翼１９，１９，…、の翼群が付設されたドラム１
を抱込むようになすと共にドラム１の底部から突
出する第１回転軸１５を回動自在に貫挿して支承
する他端部構造に形成されている。他方第１回転
軸１５は、ドラムはの内部で自由に回転する撹拌
翼１６，１６，…、の付設されたボス１７を着脱
自在に固着する第２回転軸１８を回転自在に貫挿
して支承する構造をなしてある。そして腕１３に
設けたモータ５・２とモータ５・３の夫々でドラ
ム１と第２回転軸１８を可変速駆動させ、所望の
撹拌翼移動速度になすのほか、撹拌翼１６，１
６，…、と撹拌翼１９，１９，…、とを互に逆方
向へ回転させて剪断混合の効果的な増大に努め得
る構造になしてある。 このミキサの使い方を第２図のフロー図に合せ
て説明すれば以下のようになる。 第１工程においては、撹拌翼１６，１６，…、
と撹拌翼１９，１９，…、とを同一方向へ、且つ
必要に応じて適当な位相差が保ち得る交互の配置
となして拡散混合を効果的に行うと共に対流混合
を行うようになす。対流混合が特に要求されると
きは各撹拌翼の位相差をなくし同一方向へしかも
等速度で移動させるようなせばよい。 第２工程においては、撹拌翼１６，１６，…、
と撹拌翼１９，１９，…、とを互に異なる逆の方
向へ移動させて相互の撹拌翼間に介在する各素材
が強力に剪断されこねられるように剪断混合を効
果的に行うと共に対流混合を行うようなす。剪断
混合が特に要求されるときは、撹拌翼の相対速度
が増大するようになすため、いずれかの撹拌翼ま
たは互の撹拌翼の移動速度を増速させるとよい。 第３工程においては、各撹拌翼の移動速度が相
違するとしても基本的な考え方は、第１工程に準
じて行うようになす。なお、製造された生コンク
リートをドラムの傾胴により排出するときは、対
流混合に最も適した各撹拌翼配置となして排出す
ると排出時間が短縮でき、好都合である。また生
コンクリートを長時間ミキサのドラム内に滞留さ
せたい時は、各撹拌翼の移動速度を減速すればよ
いのである。 本実施例ミキサは、モータが２台あるものにつ
いて説明したが、叙上の動作が行える構造となし
てあればよく、前述実施例のようなモータ１台に
変速機と撹拌翼群を正転・逆転させるための動力
の切換装置を備える可変速駆動型ミキサになして
構成することもできる。 ここに第１図例のミキサと第３図例のミキサの
夫々における撹拌翼の移動速度に関する具体的な
計測した測定値の一例を表−２に示す。 表−２にある投影面積とは、素材の流れ方向に
対する撹拌翼の平均投影面積を示し、混合に有効
なる撹拌翼の面積である。

【表】 叙上の説明から明らかなとおり、本発明に用い
るミキサの機能としては、拡散混合と対流混合及
び剪断混合が共に実施できるものであること、ま
た撹拌翼群の移動速度が可変速となるものであつ
て、好ましくはその移動指向方向が逆方向へも移
動可能なる構造になされていることである。また
混練メカニズムも各素材の組合せ変化に対応して
適宜選択できることも必要である。該混練メカニ
ズムの選択は、ミキサの運転者による手動操作で
もよいが、好ましくは、シーケンス制御或はプロ
グラム制御による自動操作とすべきであり、制御
の信号は、たとえば計量された素材がゲートから
ミキサへ放出されるときのゲートの開閉信号を入
力信号にするようなすとか、或は砂へのセメント
のコーテング状況または砂利へのモルタルのコー
テング状況を物理的手段によつて感知し、該感知
信号を入力信号にするようになすなどとすればよ
い。

【発明の効果】

本発明ミキサは、撹拌翼群と撹拌翼群の夫々の
移動指向方向を互に逆方向の対向方向へ向けて移
動させ得る構造であることから、非常に優れた剪
断混合の実施が可能となるほか、この剪断混合の
強化によつて理想的な混練作用が得られることか
ら完全に混練された状態の生配合物を製造するこ
とも可能となり、さらに最大負荷時における機械
部品の負担を低減されるために撹拌翼群の移動速
度を減速させたとしても剪断混合能力が従来ミキ
サよりも低下することのない優れた性能をもつ構
造である。 また、各撹拌翼群の相対移動速度を各撹拌翼群
毎に自由に変え得ることは、従来ミキサに比べて
類をみない省エネルギ且つ軽量化の達成が可能と
なるほか、複雑な混練メカニズムの得られる優れ
た構造である。 さらにまた、可変速駆動型ミキサを用いて製造
されたコンクリートは、従来常識を変えるもので
あつて、即ち手練りによる製造よりも優れるとも
劣ることない優秀なブリージング性能やワーカビ
リテイ、…などをもつものである。基本には手練
り作業を機械化し忠実な標準化作業となして良好
な被膜厚さの造殻部を形成したモルタルが含まれ
ている生コンクリートとなることを重要視すべき
である。 しかるに、表−１の既存ミキサを用いた場合と
表−２の実施例ミキサを用いた場合の比較例を示
せば、ブリージング性能においてはブリージング
率3.6％が1.7％へ向上し、28日圧縮強度において
は373Kgｆ／cm²が485Kgｆ／cm²へと130％も向上し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明に好適に用いられるミキサの
一部を切断した模式図、同図Ｂ及びＣは同ミキサ
における撹拌翼取付方の一例、第２図は各種混練
材料をミキサ内へ投入してから生コンクリートを
つくる手順のフロー図、第３図は本発明ミキサの
他の実施例を示す断面図である。 １……ドラム、２，１６，１９……撹拌翼、４
……変速機、５……モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撹拌翼群を備え強制的にモータで回転駆動す
   る複数の回転軸と、前記各撹拌翼群を内部に備え
   ると共に各種混練材料を内部へ貯えるドラムとか
   ら形成され、且つ前記各回転軸のいずれか１軸以
   上が回転数の変更自在な可変速機構を具備する構
   造に構成されている可変速駆動型ミキサ。 ２ 前記各回転軸のひとつ以上が、逆回転可能な
   る構造に構成されている特許請求の範囲第１項記
   載の可変速駆動型ミキサ。 ３ 前記各回転軸の全てが、可変速機構を具備す
   る構造に構成されている特許請求の範囲第１項記
   載の可変速駆動型ミキサ。 ４ 前記可変速機構が、変速機のみで構成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の可変速駆動型ミ
   キサ。