撹拌混合装置
【課題】二次凝集を要請して均一混合を行う。
【解決手段】撹拌混合装置１１０には、粉体導入口２４と液体導入口２２とが設けられた導入管５５と、導入管５５に接続され導入管５５より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管６０と、押出管６０の一方端部に接続され押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシング１２と、ケーシング１２内に配置され駆動源２０に接続された軸部１４と該軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５と、を有し、粉体導入口２４には、漏斗型の粉体導入装置５７が取り付けられ、粉体導入装置５７には、粉体を搬送するためのフィーダ５４が設けられ、フィーダ５４は、振動回転駆動源５３に接続されている。
【解決手段】撹拌混合装置１１０には、粉体導入口２４と液体導入口２２とが設けられた導入管５５と、導入管５５に接続され導入管５５より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管６０と、押出管６０の一方端部に接続され押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシング１２と、ケーシング１２内に配置され駆動源２０に接続された軸部１４と該軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５と、を有し、粉体導入口２４には、漏斗型の粉体導入装置５７が取り付けられ、粉体導入装置５７には、粉体を搬送するためのフィーダ５４が設けられ、フィーダ５４は、振動回転駆動源５３に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を搬送するフィーダを振動回転させて粉体を導入し液体と撹拌混合する撹拌混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、粉体に液体を添加して混合する場合、液体に粉体を添加して混合する場合、及び粉体と液体とを単に同時に添加し混合した場合には、液体中で粉体の二次凝集粒（いわゆる、ダマ）が生じてしまい、また一旦発生した二次凝集を再度液体中に分散させることは極めて難しいことが知られている。さらに、二次凝集物が原料導入口を閉塞させ、その結果、のちの粉体導入が困難になってしまうという現象も生じやすい。
【０００３】
そこで、近年、粉体と液体との混合時に二次凝集の発生を抑制可能な装置及び方法が提案されてきている。
【０００４】
従来、上部に液体と粉体とを投入する供給口を設け、下部に排出口を設けたケーシング内部に回転円盤を設け、該回転円盤によりケーシング内部を上部混練室と下部混練室に区分けし、また回転円盤の上部にスクレーパを取り付け、また回転円盤の下位置に回転円盤とは非接触状態で独立して回転する回転スクレーパを取り付け、供給口から投入された粉体と液体とを回転円盤を回転させ混合し、下部混練室に移動した混合物を回転円盤より低速回転する回転スクレーパにより混合掻き取りして排出口から外部に連続的に移動させる液体と粉体との連続混合装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００５】
また、回転混合盤を介して粉体と液体を混合する連続混合装置において、液体を噴霧供給し粉体と液体との均一混合を行う装置も提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５）。
【０００６】
また、石炭粉等の粉体と水等の液体値を混合してスラリとする方法において、スクリューポンプ内に粉体を送り、更にそのスクリューポンプの途中から液体を供給して粉体と液体とを混合して昇圧し、スクリューポンプの吐出口で圧力を下げてスラリ化する方法も提案されている（例えば、特許文献６）。
【０００７】
更に、本願出願人も、２種類以上の物質を内部に収納するケーシングと、ケーシング内に配置された擂り子とを有し、前記ケーシング内側面又は擂り子の外側面の少なくとも一方側に凹凸を形成し、更に前記ケーシングと擂り子を相対的に往復移動させて、ケーシング内側面と擂り子の外側面との隙間に生じる狭圧力によって、前記２種類以上の物質のうち、少なくとも１種以上を分散する分散装置が提案されている（たとえば、特許文献７）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１９４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−６２２７３号公報
【特許文献３】特開２００２−１６６１５４号公報
【特許文献４】特開２００２−２４８３３０号公報
【特許文献５】特開２００１−１９８４４７号公報
【特許文献６】特開２００１−６５８５０号公報
【特許文献７】特開２０００−２４６１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のいずれの混合装置及び混合方法においても、未だ二次凝集を完全に解消し、粉体導入口の閉塞防止可能な装置および方法ではなく、また混合可能な粉体と液体との組み合わせが限定され、今一歩であった。
【００１０】
また、上述のいずれの混合装置及び混合方法においても、液体と液体との混合、溶解、化学反応、重合反応等により得られた物が高粘度化する場合にも、その均一混合が不十分となる可能性もあった。
【００１１】
また、特に、粉体導入口付近にて、粉体と液体が合流する地点では、粉体導入口付近の粉体と直接または間接的に液体が接触するため、粉体導入口付近で粉体が吸湿して二次凝集を生じ、粉体導入口を塞ぐおそれもあり、かかる場合は、撹拌混合操作を連続して行うことは困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、特に、粉体と液体との組み合わせにおいて二次凝集の発生を抑制し、二次凝集による原料導入口の閉塞を防止するとともに、混合する液体と液体並びに粉体と液体との組み合わせをほとんど限定することなく汎用性に富み、また液体と液体並びに粉体と液体との均一混合、反応等に優れた撹拌混合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の撹拌混合装置は、以下の特徴を有する。
【００１４】
（１）粉体導入口と、前記粉体導入口の近傍下方に設けられた少なくとも１つ以上の液体導入口と、粉体及び粉体と液体の混合物を搬送するためのフィーダと、前記フィーダを振動回転させる振動回転源と、を備えた導入管を有することを特徴とする撹拌混合装置である。
【００１５】
粉体導入口の近傍下方に液体導入口を設けることにより、導入された粉体を分散させて下方に円滑に落とし込むことができる。
【００１６】
（２）上記（１）に記載の撹拌混合装置において、前記フィーダには、少なくとも前記液体導入口の位置又は前記液体導入口の位置より下方に粉体送り出し用スクリュー羽根が設けられ、前記粉体送り出し用スクリュー羽根は、その側端部が前記導入管の内壁近傍に達する大きさを有する。
【００１７】
上記粉体送り出し用スクリュー羽根によって、導入管内に粉体が滞りなくて円滑に下方に送り出すことができる。
【００１８】
（３）上記（１）または（２）に記載の撹拌混合装置において、前記フィーダには、前記粉体と液体との混合物を切断する切断ブレードが少なくとも１つ以上設けられている。
【００１９】
上記切断ブレードを有することにより、混合物を適当な大きさに分断しながら導入管内スムーズに搬送することができる。
【００２０】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、さらに、前記粉体導入口より下方であって前記液体導口より上方には、オーバーフロー口が設けられている。
【００２１】
仮に、粉体導入量及び／又は液体導入量が導入管の搬送能を超えたとしても、粉体と液体の混合物が溢れて、前記粉体導入口から逆流するおそれがない。これにより、粉体導入口が混合物によって塞がることを防止し、連続して安定して粉体を導入することができる。
【００２２】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置であって、さらに、前記導入管に接続され前記導入管より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管と、前記押出管の一方端部に接続され押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に配置され振動源に接続された軸部と該軸部の周囲に取り付けられた撹拌羽根とからなる撹拌体と、を有する撹拌混合装置である。
【００２３】
上述のように、フィーダを振動回転させることによって、仮に、導入管の粉体導入口付近において、導入された液体が、粉体導入口付近の粉体と接触し、フィーダに粉体と液体との二次凝集による付着物が付着したとしても、フィーダから上記付着物を剥離することができる。さらに、フィーダの振動回転により、粉体導入口より随時または連続的に二次凝集物を導入管内に導入することができる。これにより、経時による二次凝集物の塊の増大を抑制することができ、超大化した二次凝集物による粉体導入口の閉塞を抑制することができる。また、導入管から導入された粉体と液体とからなる混合物の凝集体を押出管からケーシングに押し出すことにより、混合物が滞留することなく、随時または連続的にケーシング内に搬送され撹拌混合されて、二次凝集物のない均一な混合物の流体を得ることができる。
【００２４】
（６）上記（５）に記載の撹拌混合装置において、前記フィーダは、更に第１の軸部と第２の軸部とからなり、前記振動回転駆動源は、前記第１の軸部を回転させる回転源と、第２の軸部を振動させる振動源とからなる。
【００２５】
（７）上記（５）または（６）に記載の撹拌混合装置において、前記ケーシング内部には、前記流通路を仕切り板によって仕切った１つ以上の撹拌室が設けられている。
【００２６】
仕切り板を設けることによって、ケーシング内の流通路に乱流が生じ、より撹拌効率が向上する。
【００２７】
（８）上記（５）から（７）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、更に、前記ケーシングには、取出口が設けられ、前記取出口近傍には、ケーシング内容物を濾過するフィルタが設けられている。
【００２８】
フィルタを設けることによって、未溶解物や不要物を濾過して、所望の溶解物、混合物、反応物等を得ることができる。
【００２９】
（９）上記（５）から（８）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、前記ケーシングの内部にスチームを導入する１つ以上のスチーム導入口と、を有する。
【００３０】
（１０）上記（５）から（９）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、前記ケーシングの内部に導入された混合物を、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記混合物を加熱および／または融解および／または殺菌させる。
【００３１】
（１１）上記（５）から（１０）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節する。
【００３２】
（１２）上記（５）から（１１）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、さらに、前記ケーシングの内部に液体を導入する１つ以上の液体導入口を有する。
【００３３】
ケーシング内部に液体を導入する液体導入口を設けることにより、ケーシングの内部に導入された混合物を希釈したり、粘度を調節したり、反応を調節させたりすることができる。
【００３４】
（１３）上記（１２）に記載の撹拌混合装置において、導入される液体の量を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、粉体導入口の近傍下方に液体導入口を設けることにより、導入される粉体を分散させながら下方に送り出すことができ、さらに、フィーダを振動回転させ、導入管に導入することにより、導入管の粉体導入口付近において、導入された液体が、粉体導入口付近の粉体と接触し、フィーダに粉体と液体との二次凝集による付着物が付着したとしても、フィーダから上記付着物を剥離することができる。さらに、フィーダの振動回転により、粉体導入口より随時または連続的に二次凝集物を導入管内に導入することができる。これにより、経時による二次凝集物の塊の増大を抑制することができ、超大化した二次凝集物による粉体導入口の閉塞を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の最良の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００３７】
実施の形態１．
本発明の一例の撹拌混合装置について図１を用いて以下にその構成を説明する。
【００３８】
撹拌混合装置１１０には、粉体導入口２４と液体導入口２２とが設けられた導入管５５と、導入管５５に接続され導入管５５より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管６０と、押出管６０の一方端部に接続され押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシング１２と、ケーシング１２内に配置され駆動源２０に接続された軸部１４と該軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５と、を有し、粉体導入口２４には、漏斗型の粉体導入装置５７が取り付けられ、粉体導入装置５７には、粉体を搬送するためのフィーダ５４が設けられ、フィーダ５４は、振動回転駆動源５３に接続されている。
【００３９】
さらに、撹拌混合装置１１０の構成について詳細に説明する。
【００４０】
導入管５５には、上述したように、粉体導入口２４と液体導入口２２が設けられている。液体導入口２２には、バルブ７２とポンプ７４とを介して液体貯留槽７６が接続され、液体貯留槽７６には混合用の液体７８が貯留されている。一方、粉体導入口２４には、漏斗状の粉体導入装置５７が接続され、さらに、粉体導入装置５７の漏斗の排出口は、導入管５５の内部に突出して挿入されている。ここで、粉体導入口２４と液体導入口２２は近接していることが好ましい。これにより、粉体と液体と所定の割合で随時または連続的に混合することができる。また、粉体導入装置５７には、上述したように、粉体を搬送するためのフィーダ５７が設けられ、フィーダ５７は振動回転駆動源５３に接続されている。上記振動回転駆動源については、図２から図５を用いて後述する。
【００４１】
図１では、導入管５５と粉体導入装置５７とは別体に構成されているが、これに限るものではない。例えば、図６から図９に示すように、図１に示す導入管５５と粉体導入装置５７とを一体に構成してもよい。すなわち、図６に示すように、漏斗状の粉体導入口１７が上端に設けられた導入管５５であってもよい。漏斗状の粉体導入口１７の上方には、粉体を搬送するフィーダ５４を振動回転させるための振動回転源５３が設けられている。また、フィーダ５４には、スクリュー羽根１１と粉体送り出し用スクリュー羽根５２が設けられている。この粉体送り出し用スクリュー羽根５２は、少なくとも液体導入口２２の位置又はその位置以降に設けられていることが望ましい。なお、図１においてもフィーダ５４には羽根が設けられている。また、導入管５５の側面には、液体導入口２２が設けられている。上述したように、この液体導入口２２は、粉体導入口１７の近傍下方に設けられていることが好ましい。液体導入口２２を粉体導入口１７の近傍下方に設けることにより、液体によって粉体を下方に落とし込むことができ、粉体の導入効率が向上するとともに、粉体の舞い上がりを抑制することができる。
【００４２】
また、図６のＡ−Ａ’線に沿った断面を図７に示す。図７に示すように、液体導入口２２は、導入管５５の側面に４個所設けているが、これに限るものではない。液体導入口２２は、少なくとも１つ以上設けられていればよく、好ましくは、対向して２個所以上設けられていればよい。また、液体導入口２２より液体が噴入されることがより好ましい。
【００４３】
また、図８に示すように、フィーダ５４に設けられた各粉体送り出し用スクリュー羽根５２間のピッチを変えてもよい。例えば、図８に示すように、粉体導入口１７の粉体投入位置から液体導入口２２付近までの各粉体送り出し用スクリュー羽根５２間のピッチは狭めにしておき、粉体を順次導入し、一方、粉体と液体とが遭遇する液体導入口２２より下方では、フィーダ５４の各粉体送り出し用スクリュー羽根５２間のピッチは広めにし、粉体と液体との混合物を下方に随時搬送してもよい。これにより、粉体の搬送と混合物との搬送を同時に円滑に行うことができる。
【００４４】
さらに、図９に示すように、フィーダ５４の下方端に切断ブレード５１を設けてもよい。例えば、切断ブレード５１を液体導入口２２の近傍下方の位置に設けることにより、液体導入口２２から導入された液体と遭遇した直後の粉体と液体との混合物を適度な大きさの塊として分断することができる。その結果、混合物を導入管５５内で円滑に搬送することができる。また、振動回転源は、混合する粉体と液体との性質に応じ、混合物がダマになりやすい場合には、振動回転を高速とし、一方、混合物が流動性を有する場合には、振動回転数を低速にしてもよい。
【００４５】
また、図１０に示すように、導入管５５に、図６に示す粉体導入口１７の下方であって液体導入口２２の上方にオーバーフロー口１３を設けてもよい。仮に、粉体導入量及び／又は液体導入量が導入管の搬送能を超えたとしても、粉体と液体の混合物が溢れて、粉体導入口より逆流することを防止することができる。さらに、粉体導入口からの逆流による粉体導入口の閉塞も防止することができるため、粉体を連続して安定的に導入することができる。また、仮に、図１に示す導入管５５に接続された押出管６０の搬送能力を超えて、押出管５５に粉体と液体との混合物が導入管５５より導入されたとしても、オーバーフロー口１３を設けることにより、混合物が粉体導入口に逆流するおそれがない。したがって、粉体導入口の閉塞を防止することができる。
【００４６】
また、図１０に示すように、フィーダ５４の粉体送り出し用スクリュー羽根５２は、その側端部が導入管５５の内壁近傍に達する大きさに成形されている。これにより、粉体及び粉体と液体との混合物が導入管５５の内壁に滞るおそれがなく、その結果、粉体及び粉体と液体との混合物を連続して円滑に搬送することができる。
【００４７】
導入管５５は、フランジ６７を介して押出管６０に接続されている。本実施の形態では、押出管６０として、モーノポンプを用いている。すなわち、押出管６０内に、モータ３０に接続された雄ネジ状のロータ６１が配置されている。モーノポンプとしては、例えば兵神装備株式会社の「ヘイシン モーノポンプ」を用いてもよい。
【００４８】
上記押出管６０は、フランジ６５を介してケーシング１２に接続されている。ケーシング１２は、その内部に流体が流通する流通路が設けられ、ケーシング１２内には、駆動源２０に接続された軸部１４と軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５とが設けられている。なお、撹拌羽根は、撹拌される原料に応じて、螺旋状、棒状などの形状を適宜選択して用いることが好ましい。
【００４９】
本実施の形態では、ケーシング１２の上流側に、押出管６０が接続されている。
【００５０】
また、仕切り板１８が、ケーシング１２内部と流通路内に流体又は粉体が連通可能に少なくとも１つ以上設けられ、仕切り板１８により仕切られたケーシング１２内部は、それぞれ撹拌室２００ａ，２００ｂ，２００ｃとして、撹拌度合いの異なる混合物等が順次導入されている。以上のように、ケーシング１２内部を仕切り板１８により仕切ることによって、乱流効果を高めている。但し、これに限るものではなく、原料の性質などによって容易に撹拌混合可能である場合には、仕切り板１８はなくてもよい。
【００５１】
また、ケーシング１２内の上流側撹拌室２００ａには、スチーム導入口８８が設けられ、また、撹拌室２００ｂには、スチーム導入室８４が設けられ、このスチーム導入室８４と流通路との間には、フィルタ８６が設けられている。また、スチーム導入室８４には、スチーム導入口８５が設けられ、スチームは、フィルタ８６を介して所望の大きさの均一なミスト状になって、ケーシング１２内に導入される。なお、スチーム導入口８５，８８には、スチームの注入圧力を計測する圧力計（図示せず）が取り付けられていてもよい。これにより、スチームの量やスチームの圧力を調整することができる。
【００５２】
また、他の実施態様として、上述したケーシング１２内の上流側撹拌室２００ａに設けられたスチーム導入口８８を、液体導入口として用いることもできる。かかる場合、液体導入口には、導入される液体の量を計測可能な流量計（図示せず）が取り付けられていてもよい。また、上記液体導入口より導入される液体としては、例えば、粉体と混合させるための溶媒（例えば、水やアルコール類）や、粉体と反応させるための溶剤などが挙げられる。ここで、上記混合用の溶媒は、図１の導入管５５の液体導入口２２より供給される溶媒と同じ溶媒であっても、異なる溶媒であってもよい。また、上記実施態様において、ケーシング１２の撹拌室２００ｂには、上記同様、スチーム導入室８４に設けられ、このスチーム導入室８４にはスチーム導入口８５が設けられ、スチームは、フィルタ８６を介して所望の大きさの均一なミスト状になって、ケーシング１２内に導入される。なお、スチーム導入口８５には、上記同様、スチームの注入圧力を計測する圧力計（図示せず）が取り付けられていてもよい。これにより、スチームの量やスチームの圧力を調整することができる。
【００５３】
また、未処理物取出口６４が設けられている撹拌室２００ｃには、撹拌体１５を包囲するようにフィルタ７０が設けられている。このフィルタ７０によって、仮に原料の未処理物（例えば、ままこまたはダマ）がケーシング１２内に存在したとしても、この未処理物のみ取出口６４から排出させることができる。フィルタ７０は、例えばミクロレベルの粗さの網目（ファインメッシュ）を有するステンレス製またはセラミック製の濾過部材、あるいは逆浸透膜、高分子膜（ナノフィルタ膜）等を使用することができる。一方、また、撹拌室２００ｃのフィルタ７０の外側には、濾過された処理物が導入される処理済み室８２が設けられ、この処理済み室８２には、処理物取出口６２が設けられている。
【００５４】
また、未処理物取出口６４には、圧力計８０と排出用のバルブ６８とが設けられ、一方、処理物取出口６２には、排出用のバルブ６６が設けられている。
【００５５】
次に、上記振動回転駆動源５３について、図２から図５を用いて説明する。
【００５６】
すなわち、振動回転駆動源５３は、図２に示すように、フィーダ５４を回転させる回転源と、主に第２の軸部４８を振動させる振動源とからなる。
【００５７】
そして、上記回転源は、図２に示すように、駆動源であるモータ３６に接続され回転運動可能な第１のギア３４と、第１のギア３４と係合し第１のギア３４の回転方向と反転した回転方向に回転運動可能な第２のギア３２と、第２のギア３２が外周側壁に設けられ底部にフィーダ５４が連結されているギアユニット３０とを有する。
【００５８】
一方、上記振動源は、第２の軸部４８の一端に連結された偏心カム５０と、第２の軸部４８の他端に連結されギアユニット３０内に装填されるピストン部４０と、ピストン部４０とギアユニット３０との間に設けられ回転運動がピストン部４０へ伝達されることを防止する回転防止手段と、を有する。
【００５９】
また、本実施の形態では、上記回転防止手段は、ピストン部４０の外周側壁とギアユニット３０の内周側壁との間に設けられたラジアルベアリング４２と、ピストン部４０の底部とギアユニット３０の内底部との間、ピストン部４０の上部とギアユニット３０の対向面との間の少なくとも一方に設けられたスラストベアリング４４からなる。上述のラジアルベアリング４２を設けることによって、第１のギア３４および第２のギア３２により回転運動が伝達されたギアユニット３０の回転運動がピストン部４０に伝達されることを防止できる。また、スラストベアリング４４を設けることによって、偏心カム５０によって振動するピストン部４０の振動運動に連動させて、ギアユニット３０を矢印１０２方向に容易にスライドさせながら、第１のギア３４と第２のギア３２とを係合させ回転運動をギアユニット３０に伝達させることができる。
【００６０】
なお、これに限るものではなく、振動回転駆動源５３は図３に示す構成であってもよい。すなわち、上述した図２の振動回転駆動源では、ピストン部４０の底部とギアユニット３０の内底部との間、ピストン部４０の上部とギアユニット３０の対向面との間の少なくとも一方にスラストベアリング４４が設けられているが、図３に示す振動回転駆動源では、上記スラストベアリング４４の代わりに、平板４８ａ，４８ｂが設けられている。
【００６１】
平板４８ａ，４８ｂを設けることにより、偏心カム５０によって振動するピストン部４０の振動運動に連動させて、ギアユニット３０を矢印１０２方向に容易にスライドさせながら、第１のギア３４と第２のギア３２とを係合させ回転運動をギアユニット３０に伝達させることができる。
【００６２】
次に、上記図２，３に示す振動回転駆動源の動作について説明する。
【００６３】
振動回転駆動源５３において、図２又は図３に示すように、偏心カム５０を駆動させ、第２の軸部４８を矢印１０８方向に振動させる。これにより、第２の軸部４８に連結されたピストン部４０が矢印１０２方向に振動する。
【００６４】
また、偏心カム５０の駆動と同時または別に、モータ３６を駆動させて第１のギア３４を矢印１００の方向に回転させる。これにより、第１のギア３４の回転は、第１のギア３４と係合する第２のギア３２に伝わり、第２のギア３２は、第１のギア３４の回転方向と反転した回転方向、すなわち矢印１０４方向に回転する。その結果、第２のギア３２が外周側壁に形成されたギアユニット３０が矢印１０４方向に回転し、ギアユニット３０に連結されているフィーダ５４も矢印１０４方向に回転する。
【００６５】
さらに、上述したピストン部４０の矢印１０２方向の振動運動は、ギアユニット３０に伝わり、これにより、図２，３に示すように、振動回転駆動源に接続されたフィーダ５４は、矢印１０４方向に回転するとともに、矢印１０６方向に振動する。
【００６６】
その結果、フィーダ５４は、粉体導入装置５７内で振動および回転し、粉体を効率よく、撹拌混合装置１１０に輸送することができる。
【００６７】
また、他の振動回転駆動源について、図４を用いて以下に説明する。図４に示すように振動回転駆動源は、第１のモータ９０に取り付けられた第１の回転軸９３と、第１の回転軸９３に接続された偏心カム９３と、偏心カム９３を偏心可能に軸支する軸９４と、軸９４に連結された振動軸９５と、一端が振動軸９５に接続され他端の底板９７に第２のモータ９８が固定されているモータ収納箱９６と、モータ収納箱９６の底板９７に設けられた貫通孔を介して第２のモータ９８に回転可能に接続された第２の回転軸９９と、第２の回転軸９９とフィーダ５４とを連結する連結部１０１とを有する。
【００６８】
次に、図４に示す振動回転駆動源の動作について説明する。
【００６９】
第１のモータ９０を駆動させることにより、第１の回転軸９３が回転し、この第１の回転軸９３の回転が偏心カム９３に伝わり、偏心カム９３の回転により軸９４に連結された振動軸９５が振動運動し、これにより、モータ収納箱９６が振動する。一方、モータ収納箱９６の底板９７に固定された第２のモータ９８を駆動させることによって、底板９７の貫通孔を介して第２のモータ９８に接続された第２の回転軸９９が回転する。したがって、第１のモータ９０と第２のモータ９８を同時に駆動させることにより、モータ収納箱９６が振動運動をし、モータ収納箱９６に回転可能に接続されている第２の回転軸９９が回転運動をするため、第２の回転軸９９に連結部１０１を介して連結されているフィーダ５４は、振動回転することとなる。
【００７０】
また、他の振動回転駆動源について図５を用いて説明する。図５に示すように、振動回転駆動源駆動源は、モータ１０２に取り付けられた回転軸１０４と、一端が振動軸１０４に接続され他端の底板１０７に超音波振動子１０８が固定されているモータ収納箱１０６と、モータ収納箱１０６の底板１０７に連結された振動軸１０９と、振動軸９９と軸部１４および／またはフィーダ５４とを連結する連結部１１１とを有する。ここで、上記超音波振動子１０８は、ピエゾ素子を用いてもよい。
【００７１】
次に、図５に示す振動回転駆動源の動作について説明する。
【００７２】
モータ１０２を駆動させることにより、回転軸１０４が回転し、この回転軸１０４の回転によりモータ収納箱１０６が回転する。一方、モータ収納箱１０６の底板９７に固定された超音波振動子１０８を加振させて、モータ収納箱１０６の底板１０７に接続されている振動軸１０９を振動させる。これにより、モータ１００と超音波振動子１０８を同時に駆動させることにより、モータ収納箱１０６が回転運動をし、モータ収納箱９６に接続されている振動軸１０９が振動運動をするため、振動軸１０９に連結部１１１を介して連結されているフィーダ５４は、振動回転することとなる。
【００７３】
上記構成の振動回転駆動源５３を用いることにより、粉体をほとんど滞留させることなく、粉体導入装置５５から導入管５５にに送り出すことができ、仮に粉体導入装置５７の導入口付近で導入する粉体と液体とが接触しフィーダ５４に付着したとしても、振動回転駆動源５３によりフィーダ付着物をフィーダ５４より剥離させることができる。従って、のちの撹拌混合時に二次凝集を発生させることが抑制でき、円滑な撹拌操作を行うことができる。
【００７４】
次に、本実施の形態の撹拌混合装置１１０の動作について説明する。
【００７５】
振動回転駆動源５３を駆動させフィーダ５４を用いて、粉体導入装置５７から粉体を導入管５５に押出す。一方、液体７８を液体貯留槽７６からポンプ７４、バルブ７２を介して液体導入口２２から導入管５５内に導入する。
【００７６】
ここで、粉体と液体とは接触して凝集体からなる混合物が形成され、この混合物は押出管６０内に導入される。押出管６０では、モータ６３が駆動することにより、ロータ６１が回転駆動して混合物をケーシング１２との接続方向に押し出す。
【００７７】
押し出された混合物は、ケーシング１２の上流側の撹拌室２００ａに導入され、さらに、駆動源２０の駆動による撹拌体１５の振動撹拌により、順次撹拌室２００ｂ，２００ｃに送られながら撹拌混合され、凝集物から均質流体となる。
【００７８】
そして、撹拌混合装置１１０の撹拌室２００ａ，２００ｂ，２００ｃに順次送り出された撹拌処理物は、フィルタ７０により濾過され、濾過された処理物は、処理済み室８２に貯留され、随時または連続で手動または自動によりバルブ６６を閉から開にして処理物取出口６２より取り出す。一方、未処理物取出口６４に設けられた圧力計８０が所定圧以上になると手動または自動でバルブ６８を閉から開にして、未処理物を排出する。
【００７９】
また、ケーシング１２内の撹拌室２００ａのスチーム導入口８８および／またはスチーム導入口８５よりスチームを導入して、ケーシング１２の内部に導入された混合物を、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記混合物を加熱および／または融解および／または殺菌させることができる。また、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節することができる。
【００８０】
また、上記押出管６０は、モーノポンプを用いたがこれに限るものではなく、例えば、市販の渦巻きポンプ、スラリーポンプ、チューブポンプを用いることができる。
【００８１】
また、他の実施態様として、ケーシング１２内の撹拌室２００ａのスチーム導入口８８を、液体導入口として用いた場合、液体導入口から粉体と混合させるための溶媒（例えば、水やアルコール類）を導入し、ケーシング１２の内部に導入された混合物と混合撹拌することによって、混合物の粘度や混合物の希釈率を調整することができる。また、スチーム導入口８８を液体導入口として用い、この液体導入口から、粉体と反応させるための溶剤を導入した場合、ケーシング１２の内部に導入された混合物と上記溶剤とが撹拌され、反応が促進される。なお、上述したように、上記混合用の溶媒は、図１の導入管５５の液体導入口２２より供給される溶媒と同じ溶媒であっても、異なる溶媒であってもよい。
【００８２】
また、本実施の形態では、図１においてケーシング１２の上部から下部に向かって、混合物を搬送したがこれに限るものではなく、図１において、ケーシングの構造を上限反転させ下部から上部に混合物を搬送してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の撹拌混合装置よれば、二次凝集を起こしやすい混合や、撹拌されたものが高粘度となるものなどを、均一に、また円滑に撹拌混合を行うことが要求される用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の撹拌混合装置の構成の例を示す断面概要図である。
【図２】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図３】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの他の駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図４】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの他の駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図５】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの他の駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図６】図１に示す撹拌混合装置の粉体と液体と導入における他の実施の形態の構成を説明する断面概略図である。
【図７】図６のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図８】図６に示す導入管の構成におけるフィーダの他の構成を説明する概略図である。
【図９】図６に示す導入管の構成におけるフィーダの他の構成を説明する概略図である。
【図１０】図６に示す撹拌混合装置の導入管の他の構成を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００８５】
１１ スクリュー羽根、１２ ケーシング、１３ オーバーフロー口、１４ 軸部、１５ 撹拌体、１６ 撹拌羽根、１７，２４ 粉体導入口、１８ 仕切り板、２０ 駆動源、２２ 液体導入口、３０ ギアユニット、３２ 第２のギア、３４ 第１のギア、３６ モータ、４０ ピストン部、４２ ラジアルベアリング、４４ スラストベアリング、４８ 第２の軸部、４８ａ，４８ｂ 平板、５０ 偏心カム、５１ 切断ブレード、５２ 粉体送り出し用スクリュー羽根、５３ 振動回転駆動源、５４ フィーダ、５５ 導入管、５７ 粉体導入装置、６０ 押出管、６１ ロータ、６２ 処理物取出口、６３ モータ、６４ 未処理物取出口、６６，６８，７２ バルブ、７０ フィルタ、７４ ポンプ、７６ 液体貯留槽、７８ 液体、８０ 圧力計、８２ 処理済み室、１１０ 撹拌混合装置、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 撹拌室。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を搬送するフィーダを振動回転させて粉体を導入し液体と撹拌混合する撹拌混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、粉体に液体を添加して混合する場合、液体に粉体を添加して混合する場合、及び粉体と液体とを単に同時に添加し混合した場合には、液体中で粉体の二次凝集粒（いわゆる、ダマ）が生じてしまい、また一旦発生した二次凝集を再度液体中に分散させることは極めて難しいことが知られている。さらに、二次凝集物が原料導入口を閉塞させ、その結果、のちの粉体導入が困難になってしまうという現象も生じやすい。
【０００３】
そこで、近年、粉体と液体との混合時に二次凝集の発生を抑制可能な装置及び方法が提案されてきている。
【０００４】
従来、上部に液体と粉体とを投入する供給口を設け、下部に排出口を設けたケーシング内部に回転円盤を設け、該回転円盤によりケーシング内部を上部混練室と下部混練室に区分けし、また回転円盤の上部にスクレーパを取り付け、また回転円盤の下位置に回転円盤とは非接触状態で独立して回転する回転スクレーパを取り付け、供給口から投入された粉体と液体とを回転円盤を回転させ混合し、下部混練室に移動した混合物を回転円盤より低速回転する回転スクレーパにより混合掻き取りして排出口から外部に連続的に移動させる液体と粉体との連続混合装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００５】
また、回転混合盤を介して粉体と液体を混合する連続混合装置において、液体を噴霧供給し粉体と液体との均一混合を行う装置も提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５）。
【０００６】
また、石炭粉等の粉体と水等の液体値を混合してスラリとする方法において、スクリューポンプ内に粉体を送り、更にそのスクリューポンプの途中から液体を供給して粉体と液体とを混合して昇圧し、スクリューポンプの吐出口で圧力を下げてスラリ化する方法も提案されている（例えば、特許文献６）。
【０００７】
更に、本願出願人も、２種類以上の物質を内部に収納するケーシングと、ケーシング内に配置された擂り子とを有し、前記ケーシング内側面又は擂り子の外側面の少なくとも一方側に凹凸を形成し、更に前記ケーシングと擂り子を相対的に往復移動させて、ケーシング内側面と擂り子の外側面との隙間に生じる狭圧力によって、前記２種類以上の物質のうち、少なくとも１種以上を分散する分散装置が提案されている（たとえば、特許文献７）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１９４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−６２２７３号公報
【特許文献３】特開２００２−１６６１５４号公報
【特許文献４】特開２００２−２４８３３０号公報
【特許文献５】特開２００１−１９８４４７号公報
【特許文献６】特開２００１−６５８５０号公報
【特許文献７】特開２０００−２４６１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のいずれの混合装置及び混合方法においても、未だ二次凝集を完全に解消し、粉体導入口の閉塞防止可能な装置および方法ではなく、また混合可能な粉体と液体との組み合わせが限定され、今一歩であった。
【００１０】
また、上述のいずれの混合装置及び混合方法においても、液体と液体との混合、溶解、化学反応、重合反応等により得られた物が高粘度化する場合にも、その均一混合が不十分となる可能性もあった。
【００１１】
また、特に、粉体導入口付近にて、粉体と液体が合流する地点では、粉体導入口付近の粉体と直接または間接的に液体が接触するため、粉体導入口付近で粉体が吸湿して二次凝集を生じ、粉体導入口を塞ぐおそれもあり、かかる場合は、撹拌混合操作を連続して行うことは困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、特に、粉体と液体との組み合わせにおいて二次凝集の発生を抑制し、二次凝集による原料導入口の閉塞を防止するとともに、混合する液体と液体並びに粉体と液体との組み合わせをほとんど限定することなく汎用性に富み、また液体と液体並びに粉体と液体との均一混合、反応等に優れた撹拌混合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の撹拌混合装置は、以下の特徴を有する。
【００１４】
（１）粉体導入口と、前記粉体導入口の近傍下方に設けられた少なくとも１つ以上の液体導入口と、粉体及び粉体と液体の混合物を搬送するためのフィーダと、前記フィーダを振動回転させる振動回転源と、を備えた導入管を有することを特徴とする撹拌混合装置である。
【００１５】
粉体導入口の近傍下方に液体導入口を設けることにより、導入された粉体を分散させて下方に円滑に落とし込むことができる。
【００１６】
（２）上記（１）に記載の撹拌混合装置において、前記フィーダには、少なくとも前記液体導入口の位置又は前記液体導入口の位置より下方に粉体送り出し用スクリュー羽根が設けられ、前記粉体送り出し用スクリュー羽根は、その側端部が前記導入管の内壁近傍に達する大きさを有する。
【００１７】
上記粉体送り出し用スクリュー羽根によって、導入管内に粉体が滞りなくて円滑に下方に送り出すことができる。
【００１８】
（３）上記（１）または（２）に記載の撹拌混合装置において、前記フィーダには、前記粉体と液体との混合物を切断する切断ブレードが少なくとも１つ以上設けられている。
【００１９】
上記切断ブレードを有することにより、混合物を適当な大きさに分断しながら導入管内スムーズに搬送することができる。
【００２０】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、さらに、前記粉体導入口より下方であって前記液体導口より上方には、オーバーフロー口が設けられている。
【００２１】
仮に、粉体導入量及び／又は液体導入量が導入管の搬送能を超えたとしても、粉体と液体の混合物が溢れて、前記粉体導入口から逆流するおそれがない。これにより、粉体導入口が混合物によって塞がることを防止し、連続して安定して粉体を導入することができる。
【００２２】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置であって、さらに、前記導入管に接続され前記導入管より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管と、前記押出管の一方端部に接続され押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に配置され振動源に接続された軸部と該軸部の周囲に取り付けられた撹拌羽根とからなる撹拌体と、を有する撹拌混合装置である。
【００２３】
上述のように、フィーダを振動回転させることによって、仮に、導入管の粉体導入口付近において、導入された液体が、粉体導入口付近の粉体と接触し、フィーダに粉体と液体との二次凝集による付着物が付着したとしても、フィーダから上記付着物を剥離することができる。さらに、フィーダの振動回転により、粉体導入口より随時または連続的に二次凝集物を導入管内に導入することができる。これにより、経時による二次凝集物の塊の増大を抑制することができ、超大化した二次凝集物による粉体導入口の閉塞を抑制することができる。また、導入管から導入された粉体と液体とからなる混合物の凝集体を押出管からケーシングに押し出すことにより、混合物が滞留することなく、随時または連続的にケーシング内に搬送され撹拌混合されて、二次凝集物のない均一な混合物の流体を得ることができる。
【００２４】
（６）上記（５）に記載の撹拌混合装置において、前記フィーダは、更に第１の軸部と第２の軸部とからなり、前記振動回転駆動源は、前記第１の軸部を回転させる回転源と、第２の軸部を振動させる振動源とからなる。
【００２５】
（７）上記（５）または（６）に記載の撹拌混合装置において、前記ケーシング内部には、前記流通路を仕切り板によって仕切った１つ以上の撹拌室が設けられている。
【００２６】
仕切り板を設けることによって、ケーシング内の流通路に乱流が生じ、より撹拌効率が向上する。
【００２７】
（８）上記（５）から（７）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、更に、前記ケーシングには、取出口が設けられ、前記取出口近傍には、ケーシング内容物を濾過するフィルタが設けられている。
【００２８】
フィルタを設けることによって、未溶解物や不要物を濾過して、所望の溶解物、混合物、反応物等を得ることができる。
【００２９】
（９）上記（５）から（８）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、前記ケーシングの内部にスチームを導入する１つ以上のスチーム導入口と、を有する。
【００３０】
（１０）上記（５）から（９）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、前記ケーシングの内部に導入された混合物を、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記混合物を加熱および／または融解および／または殺菌させる。
【００３１】
（１１）上記（５）から（１０）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節する。
【００３２】
（１２）上記（５）から（１１）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、さらに、前記ケーシングの内部に液体を導入する１つ以上の液体導入口を有する。
【００３３】
ケーシング内部に液体を導入する液体導入口を設けることにより、ケーシングの内部に導入された混合物を希釈したり、粘度を調節したり、反応を調節させたりすることができる。
【００３４】
（１３）上記（１２）に記載の撹拌混合装置において、導入される液体の量を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、粉体導入口の近傍下方に液体導入口を設けることにより、導入される粉体を分散させながら下方に送り出すことができ、さらに、フィーダを振動回転させ、導入管に導入することにより、導入管の粉体導入口付近において、導入された液体が、粉体導入口付近の粉体と接触し、フィーダに粉体と液体との二次凝集による付着物が付着したとしても、フィーダから上記付着物を剥離することができる。さらに、フィーダの振動回転により、粉体導入口より随時または連続的に二次凝集物を導入管内に導入することができる。これにより、経時による二次凝集物の塊の増大を抑制することができ、超大化した二次凝集物による粉体導入口の閉塞を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の最良の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００３７】
実施の形態１．
本発明の一例の撹拌混合装置について図１を用いて以下にその構成を説明する。
【００３８】
撹拌混合装置１１０には、粉体導入口２４と液体導入口２２とが設けられた導入管５５と、導入管５５に接続され導入管５５より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管６０と、押出管６０の一方端部に接続され押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシング１２と、ケーシング１２内に配置され駆動源２０に接続された軸部１４と該軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５と、を有し、粉体導入口２４には、漏斗型の粉体導入装置５７が取り付けられ、粉体導入装置５７には、粉体を搬送するためのフィーダ５４が設けられ、フィーダ５４は、振動回転駆動源５３に接続されている。
【００３９】
さらに、撹拌混合装置１１０の構成について詳細に説明する。
【００４０】
導入管５５には、上述したように、粉体導入口２４と液体導入口２２が設けられている。液体導入口２２には、バルブ７２とポンプ７４とを介して液体貯留槽７６が接続され、液体貯留槽７６には混合用の液体７８が貯留されている。一方、粉体導入口２４には、漏斗状の粉体導入装置５７が接続され、さらに、粉体導入装置５７の漏斗の排出口は、導入管５５の内部に突出して挿入されている。ここで、粉体導入口２４と液体導入口２２は近接していることが好ましい。これにより、粉体と液体と所定の割合で随時または連続的に混合することができる。また、粉体導入装置５７には、上述したように、粉体を搬送するためのフィーダ５７が設けられ、フィーダ５７は振動回転駆動源５３に接続されている。上記振動回転駆動源については、図２から図５を用いて後述する。
【００４１】
図１では、導入管５５と粉体導入装置５７とは別体に構成されているが、これに限るものではない。例えば、図６から図９に示すように、図１に示す導入管５５と粉体導入装置５７とを一体に構成してもよい。すなわち、図６に示すように、漏斗状の粉体導入口１７が上端に設けられた導入管５５であってもよい。漏斗状の粉体導入口１７の上方には、粉体を搬送するフィーダ５４を振動回転させるための振動回転源５３が設けられている。また、フィーダ５４には、スクリュー羽根１１と粉体送り出し用スクリュー羽根５２が設けられている。この粉体送り出し用スクリュー羽根５２は、少なくとも液体導入口２２の位置又はその位置以降に設けられていることが望ましい。なお、図１においてもフィーダ５４には羽根が設けられている。また、導入管５５の側面には、液体導入口２２が設けられている。上述したように、この液体導入口２２は、粉体導入口１７の近傍下方に設けられていることが好ましい。液体導入口２２を粉体導入口１７の近傍下方に設けることにより、液体によって粉体を下方に落とし込むことができ、粉体の導入効率が向上するとともに、粉体の舞い上がりを抑制することができる。
【００４２】
また、図６のＡ−Ａ’線に沿った断面を図７に示す。図７に示すように、液体導入口２２は、導入管５５の側面に４個所設けているが、これに限るものではない。液体導入口２２は、少なくとも１つ以上設けられていればよく、好ましくは、対向して２個所以上設けられていればよい。また、液体導入口２２より液体が噴入されることがより好ましい。
【００４３】
また、図８に示すように、フィーダ５４に設けられた各粉体送り出し用スクリュー羽根５２間のピッチを変えてもよい。例えば、図８に示すように、粉体導入口１７の粉体投入位置から液体導入口２２付近までの各粉体送り出し用スクリュー羽根５２間のピッチは狭めにしておき、粉体を順次導入し、一方、粉体と液体とが遭遇する液体導入口２２より下方では、フィーダ５４の各粉体送り出し用スクリュー羽根５２間のピッチは広めにし、粉体と液体との混合物を下方に随時搬送してもよい。これにより、粉体の搬送と混合物との搬送を同時に円滑に行うことができる。
【００４４】
さらに、図９に示すように、フィーダ５４の下方端に切断ブレード５１を設けてもよい。例えば、切断ブレード５１を液体導入口２２の近傍下方の位置に設けることにより、液体導入口２２から導入された液体と遭遇した直後の粉体と液体との混合物を適度な大きさの塊として分断することができる。その結果、混合物を導入管５５内で円滑に搬送することができる。また、振動回転源は、混合する粉体と液体との性質に応じ、混合物がダマになりやすい場合には、振動回転を高速とし、一方、混合物が流動性を有する場合には、振動回転数を低速にしてもよい。
【００４５】
また、図１０に示すように、導入管５５に、図６に示す粉体導入口１７の下方であって液体導入口２２の上方にオーバーフロー口１３を設けてもよい。仮に、粉体導入量及び／又は液体導入量が導入管の搬送能を超えたとしても、粉体と液体の混合物が溢れて、粉体導入口より逆流することを防止することができる。さらに、粉体導入口からの逆流による粉体導入口の閉塞も防止することができるため、粉体を連続して安定的に導入することができる。また、仮に、図１に示す導入管５５に接続された押出管６０の搬送能力を超えて、押出管５５に粉体と液体との混合物が導入管５５より導入されたとしても、オーバーフロー口１３を設けることにより、混合物が粉体導入口に逆流するおそれがない。したがって、粉体導入口の閉塞を防止することができる。
【００４６】
また、図１０に示すように、フィーダ５４の粉体送り出し用スクリュー羽根５２は、その側端部が導入管５５の内壁近傍に達する大きさに成形されている。これにより、粉体及び粉体と液体との混合物が導入管５５の内壁に滞るおそれがなく、その結果、粉体及び粉体と液体との混合物を連続して円滑に搬送することができる。
【００４７】
導入管５５は、フランジ６７を介して押出管６０に接続されている。本実施の形態では、押出管６０として、モーノポンプを用いている。すなわち、押出管６０内に、モータ３０に接続された雄ネジ状のロータ６１が配置されている。モーノポンプとしては、例えば兵神装備株式会社の「ヘイシン モーノポンプ」を用いてもよい。
【００４８】
上記押出管６０は、フランジ６５を介してケーシング１２に接続されている。ケーシング１２は、その内部に流体が流通する流通路が設けられ、ケーシング１２内には、駆動源２０に接続された軸部１４と軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５とが設けられている。なお、撹拌羽根は、撹拌される原料に応じて、螺旋状、棒状などの形状を適宜選択して用いることが好ましい。
【００４９】
本実施の形態では、ケーシング１２の上流側に、押出管６０が接続されている。
【００５０】
また、仕切り板１８が、ケーシング１２内部と流通路内に流体又は粉体が連通可能に少なくとも１つ以上設けられ、仕切り板１８により仕切られたケーシング１２内部は、それぞれ撹拌室２００ａ，２００ｂ，２００ｃとして、撹拌度合いの異なる混合物等が順次導入されている。以上のように、ケーシング１２内部を仕切り板１８により仕切ることによって、乱流効果を高めている。但し、これに限るものではなく、原料の性質などによって容易に撹拌混合可能である場合には、仕切り板１８はなくてもよい。
【００５１】
また、ケーシング１２内の上流側撹拌室２００ａには、スチーム導入口８８が設けられ、また、撹拌室２００ｂには、スチーム導入室８４が設けられ、このスチーム導入室８４と流通路との間には、フィルタ８６が設けられている。また、スチーム導入室８４には、スチーム導入口８５が設けられ、スチームは、フィルタ８６を介して所望の大きさの均一なミスト状になって、ケーシング１２内に導入される。なお、スチーム導入口８５，８８には、スチームの注入圧力を計測する圧力計（図示せず）が取り付けられていてもよい。これにより、スチームの量やスチームの圧力を調整することができる。
【００５２】
また、他の実施態様として、上述したケーシング１２内の上流側撹拌室２００ａに設けられたスチーム導入口８８を、液体導入口として用いることもできる。かかる場合、液体導入口には、導入される液体の量を計測可能な流量計（図示せず）が取り付けられていてもよい。また、上記液体導入口より導入される液体としては、例えば、粉体と混合させるための溶媒（例えば、水やアルコール類）や、粉体と反応させるための溶剤などが挙げられる。ここで、上記混合用の溶媒は、図１の導入管５５の液体導入口２２より供給される溶媒と同じ溶媒であっても、異なる溶媒であってもよい。また、上記実施態様において、ケーシング１２の撹拌室２００ｂには、上記同様、スチーム導入室８４に設けられ、このスチーム導入室８４にはスチーム導入口８５が設けられ、スチームは、フィルタ８６を介して所望の大きさの均一なミスト状になって、ケーシング１２内に導入される。なお、スチーム導入口８５には、上記同様、スチームの注入圧力を計測する圧力計（図示せず）が取り付けられていてもよい。これにより、スチームの量やスチームの圧力を調整することができる。
【００５３】
また、未処理物取出口６４が設けられている撹拌室２００ｃには、撹拌体１５を包囲するようにフィルタ７０が設けられている。このフィルタ７０によって、仮に原料の未処理物（例えば、ままこまたはダマ）がケーシング１２内に存在したとしても、この未処理物のみ取出口６４から排出させることができる。フィルタ７０は、例えばミクロレベルの粗さの網目（ファインメッシュ）を有するステンレス製またはセラミック製の濾過部材、あるいは逆浸透膜、高分子膜（ナノフィルタ膜）等を使用することができる。一方、また、撹拌室２００ｃのフィルタ７０の外側には、濾過された処理物が導入される処理済み室８２が設けられ、この処理済み室８２には、処理物取出口６２が設けられている。
【００５４】
また、未処理物取出口６４には、圧力計８０と排出用のバルブ６８とが設けられ、一方、処理物取出口６２には、排出用のバルブ６６が設けられている。
【００５５】
次に、上記振動回転駆動源５３について、図２から図５を用いて説明する。
【００５６】
すなわち、振動回転駆動源５３は、図２に示すように、フィーダ５４を回転させる回転源と、主に第２の軸部４８を振動させる振動源とからなる。
【００５７】
そして、上記回転源は、図２に示すように、駆動源であるモータ３６に接続され回転運動可能な第１のギア３４と、第１のギア３４と係合し第１のギア３４の回転方向と反転した回転方向に回転運動可能な第２のギア３２と、第２のギア３２が外周側壁に設けられ底部にフィーダ５４が連結されているギアユニット３０とを有する。
【００５８】
一方、上記振動源は、第２の軸部４８の一端に連結された偏心カム５０と、第２の軸部４８の他端に連結されギアユニット３０内に装填されるピストン部４０と、ピストン部４０とギアユニット３０との間に設けられ回転運動がピストン部４０へ伝達されることを防止する回転防止手段と、を有する。
【００５９】
また、本実施の形態では、上記回転防止手段は、ピストン部４０の外周側壁とギアユニット３０の内周側壁との間に設けられたラジアルベアリング４２と、ピストン部４０の底部とギアユニット３０の内底部との間、ピストン部４０の上部とギアユニット３０の対向面との間の少なくとも一方に設けられたスラストベアリング４４からなる。上述のラジアルベアリング４２を設けることによって、第１のギア３４および第２のギア３２により回転運動が伝達されたギアユニット３０の回転運動がピストン部４０に伝達されることを防止できる。また、スラストベアリング４４を設けることによって、偏心カム５０によって振動するピストン部４０の振動運動に連動させて、ギアユニット３０を矢印１０２方向に容易にスライドさせながら、第１のギア３４と第２のギア３２とを係合させ回転運動をギアユニット３０に伝達させることができる。
【００６０】
なお、これに限るものではなく、振動回転駆動源５３は図３に示す構成であってもよい。すなわち、上述した図２の振動回転駆動源では、ピストン部４０の底部とギアユニット３０の内底部との間、ピストン部４０の上部とギアユニット３０の対向面との間の少なくとも一方にスラストベアリング４４が設けられているが、図３に示す振動回転駆動源では、上記スラストベアリング４４の代わりに、平板４８ａ，４８ｂが設けられている。
【００６１】
平板４８ａ，４８ｂを設けることにより、偏心カム５０によって振動するピストン部４０の振動運動に連動させて、ギアユニット３０を矢印１０２方向に容易にスライドさせながら、第１のギア３４と第２のギア３２とを係合させ回転運動をギアユニット３０に伝達させることができる。
【００６２】
次に、上記図２，３に示す振動回転駆動源の動作について説明する。
【００６３】
振動回転駆動源５３において、図２又は図３に示すように、偏心カム５０を駆動させ、第２の軸部４８を矢印１０８方向に振動させる。これにより、第２の軸部４８に連結されたピストン部４０が矢印１０２方向に振動する。
【００６４】
また、偏心カム５０の駆動と同時または別に、モータ３６を駆動させて第１のギア３４を矢印１００の方向に回転させる。これにより、第１のギア３４の回転は、第１のギア３４と係合する第２のギア３２に伝わり、第２のギア３２は、第１のギア３４の回転方向と反転した回転方向、すなわち矢印１０４方向に回転する。その結果、第２のギア３２が外周側壁に形成されたギアユニット３０が矢印１０４方向に回転し、ギアユニット３０に連結されているフィーダ５４も矢印１０４方向に回転する。
【００６５】
さらに、上述したピストン部４０の矢印１０２方向の振動運動は、ギアユニット３０に伝わり、これにより、図２，３に示すように、振動回転駆動源に接続されたフィーダ５４は、矢印１０４方向に回転するとともに、矢印１０６方向に振動する。
【００６６】
その結果、フィーダ５４は、粉体導入装置５７内で振動および回転し、粉体を効率よく、撹拌混合装置１１０に輸送することができる。
【００６７】
また、他の振動回転駆動源について、図４を用いて以下に説明する。図４に示すように振動回転駆動源は、第１のモータ９０に取り付けられた第１の回転軸９３と、第１の回転軸９３に接続された偏心カム９３と、偏心カム９３を偏心可能に軸支する軸９４と、軸９４に連結された振動軸９５と、一端が振動軸９５に接続され他端の底板９７に第２のモータ９８が固定されているモータ収納箱９６と、モータ収納箱９６の底板９７に設けられた貫通孔を介して第２のモータ９８に回転可能に接続された第２の回転軸９９と、第２の回転軸９９とフィーダ５４とを連結する連結部１０１とを有する。
【００６８】
次に、図４に示す振動回転駆動源の動作について説明する。
【００６９】
第１のモータ９０を駆動させることにより、第１の回転軸９３が回転し、この第１の回転軸９３の回転が偏心カム９３に伝わり、偏心カム９３の回転により軸９４に連結された振動軸９５が振動運動し、これにより、モータ収納箱９６が振動する。一方、モータ収納箱９６の底板９７に固定された第２のモータ９８を駆動させることによって、底板９７の貫通孔を介して第２のモータ９８に接続された第２の回転軸９９が回転する。したがって、第１のモータ９０と第２のモータ９８を同時に駆動させることにより、モータ収納箱９６が振動運動をし、モータ収納箱９６に回転可能に接続されている第２の回転軸９９が回転運動をするため、第２の回転軸９９に連結部１０１を介して連結されているフィーダ５４は、振動回転することとなる。
【００７０】
また、他の振動回転駆動源について図５を用いて説明する。図５に示すように、振動回転駆動源駆動源は、モータ１０２に取り付けられた回転軸１０４と、一端が振動軸１０４に接続され他端の底板１０７に超音波振動子１０８が固定されているモータ収納箱１０６と、モータ収納箱１０６の底板１０７に連結された振動軸１０９と、振動軸９９と軸部１４および／またはフィーダ５４とを連結する連結部１１１とを有する。ここで、上記超音波振動子１０８は、ピエゾ素子を用いてもよい。
【００７１】
次に、図５に示す振動回転駆動源の動作について説明する。
【００７２】
モータ１０２を駆動させることにより、回転軸１０４が回転し、この回転軸１０４の回転によりモータ収納箱１０６が回転する。一方、モータ収納箱１０６の底板９７に固定された超音波振動子１０８を加振させて、モータ収納箱１０６の底板１０７に接続されている振動軸１０９を振動させる。これにより、モータ１００と超音波振動子１０８を同時に駆動させることにより、モータ収納箱１０６が回転運動をし、モータ収納箱９６に接続されている振動軸１０９が振動運動をするため、振動軸１０９に連結部１１１を介して連結されているフィーダ５４は、振動回転することとなる。
【００７３】
上記構成の振動回転駆動源５３を用いることにより、粉体をほとんど滞留させることなく、粉体導入装置５５から導入管５５にに送り出すことができ、仮に粉体導入装置５７の導入口付近で導入する粉体と液体とが接触しフィーダ５４に付着したとしても、振動回転駆動源５３によりフィーダ付着物をフィーダ５４より剥離させることができる。従って、のちの撹拌混合時に二次凝集を発生させることが抑制でき、円滑な撹拌操作を行うことができる。
【００７４】
次に、本実施の形態の撹拌混合装置１１０の動作について説明する。
【００７５】
振動回転駆動源５３を駆動させフィーダ５４を用いて、粉体導入装置５７から粉体を導入管５５に押出す。一方、液体７８を液体貯留槽７６からポンプ７４、バルブ７２を介して液体導入口２２から導入管５５内に導入する。
【００７６】
ここで、粉体と液体とは接触して凝集体からなる混合物が形成され、この混合物は押出管６０内に導入される。押出管６０では、モータ６３が駆動することにより、ロータ６１が回転駆動して混合物をケーシング１２との接続方向に押し出す。
【００７７】
押し出された混合物は、ケーシング１２の上流側の撹拌室２００ａに導入され、さらに、駆動源２０の駆動による撹拌体１５の振動撹拌により、順次撹拌室２００ｂ，２００ｃに送られながら撹拌混合され、凝集物から均質流体となる。
【００７８】
そして、撹拌混合装置１１０の撹拌室２００ａ，２００ｂ，２００ｃに順次送り出された撹拌処理物は、フィルタ７０により濾過され、濾過された処理物は、処理済み室８２に貯留され、随時または連続で手動または自動によりバルブ６６を閉から開にして処理物取出口６２より取り出す。一方、未処理物取出口６４に設けられた圧力計８０が所定圧以上になると手動または自動でバルブ６８を閉から開にして、未処理物を排出する。
【００７９】
また、ケーシング１２内の撹拌室２００ａのスチーム導入口８８および／またはスチーム導入口８５よりスチームを導入して、ケーシング１２の内部に導入された混合物を、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記混合物を加熱および／または融解および／または殺菌させることができる。また、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節することができる。
【００８０】
また、上記押出管６０は、モーノポンプを用いたがこれに限るものではなく、例えば、市販の渦巻きポンプ、スラリーポンプ、チューブポンプを用いることができる。
【００８１】
また、他の実施態様として、ケーシング１２内の撹拌室２００ａのスチーム導入口８８を、液体導入口として用いた場合、液体導入口から粉体と混合させるための溶媒（例えば、水やアルコール類）を導入し、ケーシング１２の内部に導入された混合物と混合撹拌することによって、混合物の粘度や混合物の希釈率を調整することができる。また、スチーム導入口８８を液体導入口として用い、この液体導入口から、粉体と反応させるための溶剤を導入した場合、ケーシング１２の内部に導入された混合物と上記溶剤とが撹拌され、反応が促進される。なお、上述したように、上記混合用の溶媒は、図１の導入管５５の液体導入口２２より供給される溶媒と同じ溶媒であっても、異なる溶媒であってもよい。
【００８２】
また、本実施の形態では、図１においてケーシング１２の上部から下部に向かって、混合物を搬送したがこれに限るものではなく、図１において、ケーシングの構造を上限反転させ下部から上部に混合物を搬送してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の撹拌混合装置よれば、二次凝集を起こしやすい混合や、撹拌されたものが高粘度となるものなどを、均一に、また円滑に撹拌混合を行うことが要求される用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の撹拌混合装置の構成の例を示す断面概要図である。
【図２】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図３】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの他の駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図４】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの他の駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図５】図１に示す撹拌混合装置に接続される粉体導入装置のフィーダの他の駆動源の構成を示す断面概要図である。
【図６】図１に示す撹拌混合装置の粉体と液体と導入における他の実施の形態の構成を説明する断面概略図である。
【図７】図６のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図８】図６に示す導入管の構成におけるフィーダの他の構成を説明する概略図である。
【図９】図６に示す導入管の構成におけるフィーダの他の構成を説明する概略図である。
【図１０】図６に示す撹拌混合装置の導入管の他の構成を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００８５】
１１ スクリュー羽根、１２ ケーシング、１３ オーバーフロー口、１４ 軸部、１５ 撹拌体、１６ 撹拌羽根、１７，２４ 粉体導入口、１８ 仕切り板、２０ 駆動源、２２ 液体導入口、３０ ギアユニット、３２ 第２のギア、３４ 第１のギア、３６ モータ、４０ ピストン部、４２ ラジアルベアリング、４４ スラストベアリング、４８ 第２の軸部、４８ａ，４８ｂ 平板、５０ 偏心カム、５１ 切断ブレード、５２ 粉体送り出し用スクリュー羽根、５３ 振動回転駆動源、５４ フィーダ、５５ 導入管、５７ 粉体導入装置、６０ 押出管、６１ ロータ、６２ 処理物取出口、６３ モータ、６４ 未処理物取出口、６６，６８，７２ バルブ、７０ フィルタ、７４ ポンプ、７６ 液体貯留槽、７８ 液体、８０ 圧力計、８２ 処理済み室、１１０ 撹拌混合装置、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 撹拌室。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体導入口と、前記粉体導入口の近傍下方に設けられた少なくとも１つ以上の液体導入口と、粉体及び粉体と液体の混合物を搬送するためのフィーダと、前記フィーダを振動回転させる振動回転駆動源と、を備えた導入管を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌混合装置において、
前記フィーダには、少なくとも前記液体導入口の位置又は前記液体導入口の位置より下方に粉体送り出し用スクリュー羽根が設けられ、
前記粉体送り出し用スクリュー羽根は、その側端部が前記導入管の内壁近傍に達する大きさを有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置において、
前記フィーダには、前記粉体と液体との混合物を切断する切断ブレードが少なくとも１つ以上設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
さらに、前記粉体導入口の下方であって前記液体導入口より上方には、オーバーフロー口が設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撹拌混合装置であって、
さらに、前記導入管の一端部に接続され、前記導入管より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管と、
前記押出管に接続され、押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、振動源に接続された軸部と該軸部の周囲に取り付けられた撹拌羽根とからなる撹拌体と、
を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撹拌混合装置において、
前記フィーダは、更に第１の軸部と第２の軸部とからなり、
前記振動回転駆動源は、前記第１の軸部を回転させる回転源と、第２の軸部を振動させる振動源とからなることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシング内部には、前記流通路を仕切り板によって仕切った１つ以上の撹拌室が設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
更に、前記ケーシングには、取出口が設けられ、
前記取出口近傍には、ケーシング内容物を濾過するフィルタが設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシングの内部にスチームを導入する１つ以上のスチーム導入口と、を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１０】
請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシングの内部に導入された混合物を、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記混合物を加熱および／または融解および／または殺菌させることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１１】
請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１２】
請求項５から請求項１１のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
さらに、前記ケーシングの内部に液体を導入する１つ以上の液体導入口を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の撹拌混合装置において、
導入される液体の量を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１】
粉体導入口と、前記粉体導入口の近傍下方に設けられた少なくとも１つ以上の液体導入口と、粉体及び粉体と液体の混合物を搬送するためのフィーダと、前記フィーダを振動回転させる振動回転駆動源と、を備えた導入管を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌混合装置において、
前記フィーダには、少なくとも前記液体導入口の位置又は前記液体導入口の位置より下方に粉体送り出し用スクリュー羽根が設けられ、
前記粉体送り出し用スクリュー羽根は、その側端部が前記導入管の内壁近傍に達する大きさを有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置において、
前記フィーダには、前記粉体と液体との混合物を切断する切断ブレードが少なくとも１つ以上設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
さらに、前記粉体導入口の下方であって前記液体導入口より上方には、オーバーフロー口が設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撹拌混合装置であって、
さらに、前記導入管の一端部に接続され、前記導入管より導入された粉体と液体との混合物を一方端部に押し出す押出管と、
前記押出管に接続され、押し出された前記混合物からなる流体を内部に流通される流通路が設けられたケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、振動源に接続された軸部と該軸部の周囲に取り付けられた撹拌羽根とからなる撹拌体と、
を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撹拌混合装置において、
前記フィーダは、更に第１の軸部と第２の軸部とからなり、
前記振動回転駆動源は、前記第１の軸部を回転させる回転源と、第２の軸部を振動させる振動源とからなることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシング内部には、前記流通路を仕切り板によって仕切った１つ以上の撹拌室が設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
更に、前記ケーシングには、取出口が設けられ、
前記取出口近傍には、ケーシング内容物を濾過するフィルタが設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシングの内部にスチームを導入する１つ以上のスチーム導入口と、を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１０】
請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシングの内部に導入された混合物を、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記混合物を加熱および／または融解および／または殺菌させることを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１１】
請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１２】
請求項５から請求項１１のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
さらに、前記ケーシングの内部に液体を導入する１つ以上の液体導入口を有することを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の撹拌混合装置において、
導入される液体の量を調整して、前記混合物の粘度または反応を調節することを特徴とする撹拌混合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１８７７５６（Ｐ２００６−１８７７５６Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１９６７３（Ｐ２００５−２１９６７３）
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（０００２５１２１１）冷化工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（０００２５１２１１）冷化工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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