JP2007105590A - 撹拌混合システム及び該システムを用いた濃度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
粉体及び液体の投入から両者の混合物の生成までを円滑に処理すると共に、特に、二次凝集を解消可能な攪拌混合システムを提供すること。
【解決手段】
粉体を導入するための粉体導入口と液体を導入するための液体導入口とを有する予備混合手段１０と、該予備混合手段から排出される混合物を導入し、撹拌羽根３３を振動させて該混合物を撹拌混合する撹拌混合手段３０と、該予備混合手段と該撹拌混合手段との間に設けられ、該混合物を該予備混合手段から連続的に導入し、該攪拌混合手段へ送出する導入・送出手段２０とを有することを特徴とする撹拌混合システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、撹拌混合システム及び該システムを用いた濃度調整方法に関し、特に、粉体及び液体を均一に混合するための撹拌混合システム及び該システムを用いた濃度調整方法に関する。

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。

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。

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に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３参照。）。
特開平１１−１９４９５号公報 特開２００１−６２２７３号公報 特開２００２−１６６１５４号公報

また、回転混合盤を介して粉体と液体と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５参照。）。
特開２００２−２４８３３０号公報 特開２００１−１９８４４７号公報

また、石炭粉等の粉体と水等の液体と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６参照。）。
特開２００１−６５８５０号公報

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を提案している（例えば、特許文献７参照。）。
特開２０００−２４６１３１号公報

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るなどの問題を有していた。
これに対し、本出願人は、特許文献８のように、粉体を導入するための粉体導入口に、粉体導入装置を取り付け、該装置に粉体を搬送するためのスクリューと、該スクリューを振動回転させる構成を付加した攪拌混合装置を提案した。
特願２００４−２９０７８８号（出願日：平成１６年１０月１日）

また、本出願人は、特許文献９のように、攪拌混合装置には、粉体導入口と液体導入口とが設けられた導入管と、導入管に接続され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、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、ケーシング内に配置され駆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攪拌羽根とからなる攪拌体とを有し、粉体導入口には、漏斗型の粉体導入装置が取り付けられ、粉体導入装置には、粉体を搬送するためのフィーダが設けられ、フィーダは、振動回転駆動源に接続されていることを特徴とする攪拌混合装置を提案した。
特願２００４−３５４７３６号（出願日：平成１６年１２月７日）

本出願人は、これらの攪拌混合装置に関して、さらに鋭意研究したところ、粉体及び液体の混合過程において改善は見られるものの、攪拌混合システム全体としては、依然として、粉体導入口の閉塞防止、二次凝集の完全な解消、更には攪拌羽根を有する攪拌混合手段における円滑な処理などにおいて、未だ十分な満足が得られていないことを見出した。

本発明に係る課題は、上述した問題を解消し、粉体及び液体の投入から両者の混合物の生成までを円滑に処理すると共に、特に、二次凝集を解消可能な攪拌混合システムを提供することである。さらに、本発明に係る攪拌混合システムを使用し、粉体と液体との適正な濃度調整も可能とする濃度調整方法を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、粉体を導入するための粉体導入口と液体を導入するための液体導入口とを有する予備混合手段と、該予備混合手段から排出される混合物を導入し、撹拌羽根を振動させて該混合物を撹拌混合する撹拌混合手段と、該予備混合手段と該撹拌混合手段との間に設けられ、該混合物を該予備混合手段から連続的に導入し、該攪拌混合手段へ送出する導入・送出手段とを有することを特徴とする撹拌混合システムである。

請求項２に係る発明では、請求項１に記載の撹拌混合システムにおいて、該予備混合手段は、該粉体導入口より下方に設けられた該液体導入口と、該粉体導入口を貫通して配置された回転及び振動するスクリューフィーダとを有し、該スクリューフィーダの先端は該液体導入口より下方位置まで伸びていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の撹拌混合システムにおいて、該導入・送出手段は、少なくとも２つ以上のピストンポンプを並列に接続し、該予備混合手段からの混合物を一定流量で連続的に吸引することを特徴とする。

請求項４に係る発明では、請求項３に記載の撹拌混合システムにおいて、該導入・送出手段が吸引する混合物の流量は、該粉体が導入される流量と該液体が導入される流量との総流量より大きいことを特徴とする。

請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、該撹拌混合手段は、撹拌混合された混合物を排出する排出口又はその近傍にフィルタを配置することを特徴とする。

請求項６に係る発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、該撹拌混合手段は、混合物の導入口から排出口までの間に、スチーム又は添加剤を投入することが可能な投入口を有していることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、請求項１乃至６のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、該撹拌混合手段は、混合物の導入口から排出口までの間に、予備混合手段で導入した液体と同じ液体を投入することとが可能な投入口を有していることを特徴とする。

請求項８に係る発明では、請求項１乃至７のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、該撹拌混合手段から排出される混合物を導入し、混合物の濃度を調整するための濃度調整手段を設けることを特徴とする。

請求項９に係る発明では、請求項７に記載の撹拌混合システムを用いた濃度調整方法において、所定量より少ない液体を予備混合手段で導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、該攪拌混合手段の投入口から、該予備混合手段で導入した液体と同じ液体を、該液体の量が所定量となるように投入し、所定濃度の混合物を得ることを特徴とする。

請求項１０に係る発明では、請求項８に記載の撹拌混合システムを用いた濃度調整方法において、所定量より少ない液体を導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、該濃度調整手段で、該撹拌混合手段から排出される混合物に液体を加えて、所定濃度の混合物を得ることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、攪拌混合システムにおいて、粉体を導入するための粉体導入口と液体を導入するための液体導入口とを有する予備混合手段と、該予備混合手段から排出される混合物を導入し、撹拌羽根を振動させて該混合物を撹拌混合する撹拌混合手段と、該予備混合手段と該撹拌混合手段との間に設けられ、該混合物を該予備混合手段から連続的に導入し、該攪拌混合手段へ送出する導入・送出手段とを有するため、予備混合手段から粉体及び液体との混合物が連続的に排出され、予備混合手段における混合物の出口が該混合物などで閉塞されることを効果的に防止することが可能となる。

請求項２に係る発明により、予備混合手段は、粉体導入口より下方に設けられた液体導入口と、該粉体導入口を貫通して配置された回転及び振動するスクリューフィーダとを有し、該スクリューフィーダの先端は該液体導入口より下方位置まで伸びているため、スクリューフィーダに液体が接触すると共に、該フィーダの回転及び振動と相俟って、容易に粉体又は二次凝集粒をスクリューフィーダから除去し、搬送することが可能となる。

請求項３に係る発明により、導入・送出手段は、少なくとも２つ以上のピストンポンプを並列に接続し、予備混合手段からの混合物を一定流量で連続的に吸引するため、粉体導入口にも吸引力が働き、該導入口付近に凝集した粉体等を容易に該導入口から除去し、搬送することが可能となる。しかも、ピストンポンプは、液体や二次凝集粒の導入送出を確実に行うことが可能であり、これらを含む粉体や液体の混合物を容易に予備混合手段から攪拌混合手段へと送出することが可能となる。
さらに、ピストンポンプにより、該混合物に所定の圧力を付与しながら攪拌混合手段に導入することが可能となるため、攪拌混合手段内を通過する混合物に、所定方向への流動性を付与することが可能となる。

請求項４に係る発明により、導入・送出手段が吸引する混合物の流量は、粉体が導入される流量と液体が導入される流量との総流量より大きいため、予備混合手段の該導入・送出手段に連通する管内の圧力を負圧に維持することが可能となり、予備混合手段の出口付近に二次凝集粒が残存したり、オーバーフローした液体が粉体導入口を逆流するなどの不具合を抑制することが可能となる。

請求項５に係る発明により、撹拌混合手段は、撹拌混合された混合物を排出する排出口又はその近傍にフィルタを配置するため、二次凝集粒などの均一な攪拌混合が行われていない混合物の排出を抑制すると共に、所定粒径以下の混合物を排出することが可能となる。

請求項６に係る発明により、撹拌混合手段は、混合物の導入口から排出口までの間に、スチーム又は添加剤を投入することが可能な投入口を有しているため、混合物のスチームによる加熱や、混合物への添加剤の付与も容易に行うことができ、付加価値の高い攪拌混合システムを得ることが可能となる。

請求項７に係る発明により、撹拌混合手段は、混合物の導入口から排出口までの間に、予備混合手段で導入した液体と同じ液体を投入することとが可能な投入口を有しているため、混合物の濃度調整を攪拌混合手段で行うことが可能となり、所定濃度の均質な混合物を得ることができる。また、これにより、予備混合手段や予備混合手段から攪拌混合手段に至るまでの間は、混合又は搬送に適した濃度を選択することも可能となる。

請求項８に係る発明により、撹拌混合手段から排出される混合物を導入し、混合物の濃度を調整するための濃度調整手段を設けるため、予備混合手段、送出手段、さらには攪拌混合手段においては、混合又は搬送に適した粉体及び液体の濃度に設定して処理を行い、濃度調整手段において、所定濃度の混合物を得るように調整することが可能となる。

請求項９に係る発明により、撹拌混合システムを用いた濃度調整方法において、所定量より少ない液体を予備混合手段で導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、該攪拌混合手段の投入口から、該予備混合手段で導入した液体と同じ液体を、該液体の量が所定量となるように投入し、所定濃度の混合物を得るため、予備混合手段、導入・送出手段、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高くし、混合又は搬送に適した濃度に設定して処理を行い、さらには攪拌混合手段においては、混合物に液体を加えて所定濃度とすると共に、攪拌混合手段により均質な混合物を得ることが可能となる。

請求項１０に係る発明により、撹拌混合システムを用いた濃度調整方法において、所定量より少ない液体を導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、濃度調整手段で、撹拌混合手段から排出される混合物に液体を加えて、所定濃度の混合物を得るため、予備混合手段、導入・送出手段、さらには攪拌混合手段においては、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高くし、混合又は搬送に適した濃度に設定して処理を行い、濃度調整手段において、混合物に液体を加えて所定濃度の混合物を得るように調整することが可能となる。

以下、本発明に係る撹拌混合システム及び該システムを用いた濃度調整方法について、詳細に説明する。
図１は、本発明に係る攪拌混合システムの全体構成を示す概略図である。
本発明の攪拌混合システムは、粉体を導入するための粉体導入口と液体を導入するための液体導入口とを有する予備混合手段１０と、該予備混合手段から排出される混合物を導入し、撹拌羽根を振動させて該混合物を撹拌混合する撹拌混合手段３０と、該予備混合手段と該撹拌混合手段との間に設けられ、該混合物を該予備混合手段から連続的に導入し、該攪拌混合手段へ送出する導入・送出手段２０とを有することを特徴とする。

本発明に係る攪拌混合システムは、撹拌混合手段３０において、混合物の導入口から排出口までの間に、予備混合手段１０で導入した液体と同じ液体を投入することとが可能な投入口を有しているため、混合物の濃度調整を攪拌混合手段で行うことが可能となり、所定濃度の均質な混合物を得ることができる。また、これにより、予備混合手段や予備混合手段から攪拌混合手段に至るまでの間は、混合又は搬送に適した濃度を選択することも可能となる。
また、本発明に係る攪拌混合システムは、撹拌混合手段３０から排出される混合物９を導入し、混合物の濃度を調整するための濃度調整手段４０を有することも可能であり、この構成により、予備混合手段１０（及び撹拌混合手段３０）において所定量より少ない液体を導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、濃度調整手段４０で、撹拌混合手段から排出される混合物に液体を加えて、所定濃度の混合物５０を得ること可能とする撹拌混合システムを用いた濃度調整方法が実現可能となる。

図１の攪拌混合システムについて説明すると、１は粉体６を供給する粉体フィーダーであり、予備混合手段１０に連続的又は間欠的に粉体６を供給するよう構成されている。粉体フィーダー１は、予備混合手段１０において粉体の供給に過不足が生じないよう、予め設定された所定の粉体量を定常的に供給できるように、粉体供給量を計量及び監視できるように構成することが好ましい。

２は、液体を蓄積する液体タンクであり、液体供給手段である液体フィーダー３により、該液体タンク２の液体は予備混合手段１０に供給される。液体フィーダー３は、液体を所定量かつ所定圧力で供給できるポンプであれば特に限定されないが、少なくとも２つ以上のシリンダポンプを並列に接続したものが、好適に使用される。
また、液体は予備混合手段１０内の複数箇所で所定圧力で供給されることが好ましいため、蓄圧・分岐手段４を介して、液体フィーダーから供給される液体を、符号５のように複数の液体供給パイプに所定圧力で分岐して供給する。

予備混合手段１０は、漏斗状の粉体供給部１１と円筒状の粉体・液体混合部１２から構成され、粉体供給部１１と粉体・液体混合部１２との接続部分である粉体導入口を貫通し、粉体・液体混合部１２の内部に至るスクリューフィーダー１３（以下、「スクリュー」という。）が配置されている。

図２は、粉体・液体混合部１２の様子を示す概略図であり、スクリュー１３により図２（ａ）の上から下に向けて搬送される粉体に対して、複数箇所から液体５−１〜５−４が供給される。液体の供給位置は、粉体導入口より下方の位置であり、スクリュー１３の先端より上方の位置に設置される。特に、図２（ａ）のように粉体搬送方向に対して異なる位置に設定したり、図２（ｂ）に示すようにスクリュー１３に対し異なる角度から供給するよう構成することが可能である。図２（ｂ）はスクリュー１３の軸方向（粉体搬送方向と同じ）から見た断面図である。
液体５（５−１〜５−４）の供給圧力及び流量は、スクリュー１３に付着した粉体や二次凝集粒を洗い流すのに十分な圧力並びに流量を備えることが好ましい。

スクリュー１３の駆動部１４は、図３に示すように回転６５及び振動６６を付与するよう構成されている。モータ６１の回転は、ギア６２及び６３を介してスクリュー１３の回転軸６０に伝達されると共に、回転軸６０は、超音波振動子６４により上下方向の振動を付与されている。回転及び振動を付与する機構に関しては、図３に開示したものに限定されず、必要に応じて、特許文献８又は９に開示するモータやカム並びにクランクなどの各種機構を採用することも可能である。この回転により粉体及び混合物の搬送を可能とすると共に、この振動によりスクリューから粉体や混合物の剥離を促進する。

次に、導入・送出手段２０について説明する。
予備混合手段１０においては、粉体と液体とが混合されるが、両者の十分な混合は達成されておらず、次の攪拌混合手段３０において、均質な混合が実現されることとなる。しかしながら、予備混合手段１０から排出される混合物は、多量の二次凝集粒と液体との混合状態となっている。また、攪拌混合手段３０においては、後述するように混合物を搬送する機構を有していないため、攪拌混合手段３０の内部を通過して排出するには、所定の圧力を付与した状態で、混合物を攪拌混合手段３０に送り込むことが必要となる。

予備混合手段１０からの混合物の搬送手段として、スクリューを用いた場合には、液体が十分搬送されず、しかも、攪拌混合手段３０側の圧力は予備混合手段１０側より圧力が高くリークが発生した場合には、液体等がスクリューの隙間を通じて逆流するなどの不具合を生じる。
また、ギアポンプなどを用いて搬送を行った場合には、ギアポンプの入口に二次凝集粒が蓄積し、ギアポンプ内に混合物が入り込むのが阻害されたり、ギアポンプ内で粉体や二次凝集粒内の粉体などに大きな圧力が掛り、粉体が押し潰され破壊するという問題も生じる。
しかも、予備混合手段１０から攪拌混合手段３０への混合物の円滑な搬送が実現できない場合には、予備混合手段１０内に混合物が充満し、予備混合手段１０の漏斗状の粉体供給部１１にまで、液体が侵入する事態も生じる。

本発明に係る攪拌混合システムにおいては、導入・送出手段２０として、予備混合手段１０から連続的に混合物を導入し、予備混合手段１０内に混合物が滞留することを防止すると共に、攪拌混合手段３０へ圧力を掛けながら混合物を送出することが可能な機構を採用している。
具体的には、図４に示すような２つのシリンダポンプＡ及びＢを使用し、シリンダポンプＡ，Ｂを相互に駆動しながら、連続的に混合物を導入し、圧力を付加しながら混合物を送出することを実現している。

図４において、混合物７は、２つに分岐され、バルブ７８，７９を介して、シリンダポンプＡ及びＢに導入される。各シリンダポンプは、シリンダ７０，７１と該シリンダの内部で往復運動をするピストン７２，７３から構成され、該ピストン７２，７３は、各ピストンに取り付けられた軸７４，７５を動力源７６，７７で駆動することにより動作する。
図４の下方にピストン７２，７３が移動している際には、混合物がシリンダ７０，７１内に導入され、逆にピストン７２，７３が上方へ移動する際には、シリンダ７０，７１内から混合物が排出されることとなる。排出された混合物は、バルブ８０，８１を介して攪拌混合手段３０に送出される。

図５は、図４の２つのシリンダポンプＡ及びＢの動作状況を示すグラフであり、横軸に経過時間、縦軸に各ピストンの移動速度を示したものである。実線はシリンダポンプＡの動作を、点線はシリンダポンプＢの動作を、各々示している。
ポンプＡが予備混合手段１０から混合物を吸込動作を行っている際には、ポンプＢは攪拌混合手段３０へ吐出動作を行っており、逆に、ポンプＢが予備混合手段１０から混合物を吸込動作を行っている際には、ポンプＡは攪拌混合手段３０へ吐出動作を行っている。

予備混合手段１０から混合物を連続的に吸込むためには、ポンプＡが下死点（図４のピストン７２が最下方に位置した状態）付近に達っする直前から、ポンプＢが吸込動作を開始しており、ポンプＡ及びポンプＢとが協働して一定の吸引力を発揮するよう調整されている。このため、各ポンプの吐出動作は、吸込動作の時よりもより速い速さで動作し、他のポンプが下死点に達するタイミングより早い時期に、上死点（図４のピストン７２が最上方に位置した状態）で待機できるよう動作する。
導入・送出手段が吸引する混合物の流量は、予備混合手段において粉体が導入される流量と液体が導入される流量との総流量と比較し、より大きくすることが好ましい。これにより、予備混合手段の導入・送出手段に連通する管内の圧力を負圧に維持することが可能となり、予備混合手段の出口付近に二次凝集粒が残存したり、オーバーフローした液体が粉体導入口を逆流するなどの不具合を抑制することが可能となる。

図５の各ピストンの移動に合わせて、図４の各バルブ７８，７９，８０，及び８１の開閉が制御される。例えば、ピストン７２，７３が下方に移動する場合（図５の吸込動作側の速度を有する場合）には、バルブ７８，７９は開状態、バルブ８０，８１は閉状態とし、ピストン７２，７３が上方に移動する場合（図５の吐出動作側の速度を有する場合）には、バルブ７８，７９は閉状態、バルブ８０，８１は開状態となる。ピストンが移動しない待機状態においては、バルブは開状態又は閉状態の何れでも良いが、混合物などの逆流を防止するため基本的に閉状態を維持するよう制御されている。

図６に、予備混合手段と導入・送出手段２０との配管状態を示す。
図６（ａ）は側面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の右側から見た正面図である。
予備混合手段の粉体・液体混合部１２から導入・送出手段２０に混合物を導入する配管は、図６（ｂ）に示すようにＹ字状の分岐管８２を用いており、この構成により、配管内を移動する二次凝集粒などの混合物が円滑にシリンダポンプＡ及びＢに流入するよう構成されている。仮に分岐管８２を逆Ｔ字状に構成した場合には、二次凝集粒などが分岐部に蓄積し、粉体・液体混合部１２の出口を閉塞することが危惧される。特に、図６に示すように、予備混合手段１０を導入・送出手段２０の上方に配置し、導入・送出手段の吸引力だけでなく、混合物の自重も使用しながら混合物を搬送する場合には、上記Ｙ字状の分岐管８２は、より効果的である。
また、シリンダポンプＡ，Ｂからの混合物の送出においても、２つの管が合流する合流部８３を同様にＹ字状の分岐管を用いて構成することも可能である。

図６に示すバルブ７８乃至８１には、ボールバルブが好適に使用することができるが、混合物の円滑な流れを妨げないバルブであれば他の構成を採用することも可能である。また、バルブ８０及び８１については、１つのバルブを合流部８３に設け、一つのバルブで、２つのシリンダポンプの吐出動作を制御するよう構成することも可能である。さらに、電磁式バルブだけでなく一方向弁などのような機械式バルブを使用することも可能である。
また、上記説明においては２つのシリンダポンプを用いた例を示したが、３つ以上のシリンダポンプを並列に配置し、連動させることも可能であることは言うまでもない。
さらに、予備混合手段と分岐管８２との間に、混合物を一時的に蓄積できる容器（粉体・液体混合部より径の大きな管状部でも良い）を介在させることも可能である。ただし、長時間、該容器内に混合物が滞留する場合は、液体と二次凝集粒などの混合物との分離が進行し、混合物の処理に濃度ムラが生じる原因ともなるため、必要以上に滞留しないように該容器の容量を設定することが好ましい。

次に、図７を用いて攪拌混合手段３０について説明する。
図７に示す符号８は、導入・送出手段２０から圧力を掛けて送出されてきた混合物を示す。
撹拌混合手段３０には、内部に流体が流通する流通路が設けられたケーシング３１と、ケーシング３１内に配置され、振動源３７に接続された軸部３８と該軸部３８の周囲に取り付けられた撹拌羽根３３とからなる撹拌体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。また、螺旋状の場合も、羽根の一部に開口や切り込みを形成し、攪拌する混合物が該開口などを通過して移動するよう構成することもできる。

振動源３７は、クランクやカムなどを用いて、所定の速度（周期・振幅）で、軸３８を上下に振動させるものであれば、特に限定されないが、例えば、振動に加え、軸３８を回転させる場合には、特許文献８又は９に開示するようなギアユニットやカム又はクランクなどを用いる構成も採用することが可能である。

撹拌混合手段３０において、ケーシング３１の上流側撹拌室（図７の最下方に位置する攪拌室）には、混合物８の導入口３５が設けられている。
仕切り板３２が、ケーシング３１内部を複数の攪拌室に分けると共に、各攪拌室間で混合物が連通可能に構成している。各撹拌室で攪拌混合された混合物は、図７の上方に向かって順次移動することとなる。このように、ケーシング３１内部を仕切り板３２により仕切ることによって、混合物の円滑な移動を抑制するだけでなく乱流効果を高め、均質な混合物を得ることが可能となる。ただし、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３２はなくてもよい。

攪拌混合手段３０には、符号９０，９１に示すスチーム又は添加剤を混合物に供給できるように、投入口が形成されている。スチームは、混合物の加熱や融解、殺菌、粘度や化学反応の調整などに使用される。なお、混合物への添加剤の導入方法としては、攪拌混合手段３０で混入させるだけでなく、必要に応じて、予め粉体又は液体に混入させておくことも可能である。
スチームなどの投入口にフィルタ９２，９３が配置され、混合物が導入口に流れ込まないように、また、フィルタを介してスチームが均一なミスト状態となって攪拌室に導入されるよう構成されている。

また、上記投入口からは、スチームや添加剤に代えて（あるいは添加剤などと共に）、予備混合手段で導入した液体と同じ液体を供給することが可能である。このため、攪拌混合手段において混合物の濃度調整を行うことが可能となり、所定濃度の均質な混合物を得ることができる。また、これにより、予備混合手段や予備混合手段から攪拌混合手段に至るまでの間は、混合物中の粉体濃度を高く設定するなど、混合又は搬送に適した濃度を選択することも可能となる。

攪拌混合手段３０内では、攪拌混合が進むに従い、導入・送出手段２０が付与る圧力の影響で、混合物は図７の上方に徐々に移動し、最上方に位置する攪拌室からフィルタ３４を介して排出口３６より処理物である混合物９を排出する。該フィルタ３４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。

フィルタ３４を通過しない混合物は、攪拌室内に滞留することとなるが、必要に応じて、該攪拌室内の圧力が所定値以上にに上昇する場合には、未処理物９４として攪拌混合手段３０より排出するよう構成することも可能である。このために、未処理物取出口には、不図示の圧力計や排出用のバルブを設けても良い。

攪拌混合手段３０で処理された混合物９は、図１に示すように濃度調整手段４０に導入される。
濃度調整手段４０は、混合物を蓄積する容器４１と、該容器内に配置され混合物を攪拌する攪拌手段４２、さらには、希釈用液体４６を供給するための希釈用液体を蓄積したタンク４４並びに液体供給ポンプ４５から構成される。

混合物９に対して、通常は予備混合手段で供給した液体と同様の材料からなる希釈用液体４６を、所定割合で供給し、両者を容器４１内で攪拌手段４２で攪拌混合し、所定濃度の均質な混合物４３を得る。混合物４３は必要に応じて所定濃度の混合物５０として、容器４１から取り出される。

次に、本発明に係る撹拌混合システムを用いた濃度調整方法について説明する。
本発明の攪拌混合システムでは、予備混合手段、導入・送出手段、さらには攪拌混合手段において、混合や搬送処理に適する混合物の濃度がある。
該濃度は、混合する粉体や液体の材料により異なるが、一般的に、最終処理物として期待される混合物の濃度値より、これらの処理に適する濃度は低い場合が多い。例えば、予備混合手段では、粉体と液体とは一度に多くが混ざり合わないため、所定量以上の液体は単に液体として搬送されるだけとなる。導入・送出手段では、ピストンポンプで吸引した場合には、二次凝集粒などの混合物より流動性の高い液体を優先的に取り込むこととなるため、搬送する混合物に濃度ムラが生じやすい。さらに、攪拌混合手段では、液体の濃度が低すぎると攪拌混合処理を行うことができず、また液体の濃度が高くなりすぎると、混合物全体の粘性が低下し、攪拌混合処理を効率良く行うことが難しくなるなどの問題を生じる。

このため、予備混合手段１０で添加する液体は、最終処理物に必要な所定量より少ない量（例えば、混合物の総重量に対し３０重量％以下）を導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定する。これにより、予備混合手段や導入・送出手段に適した濃度で混合物を処理することが可能となる。次に、攪拌混合手段３０で追加の液体を供給し、攪拌混合手段に適した濃度に設定したり、最終製品として必要とされる濃度にまで濃度調整を行うことが可能となる。また、攪拌混合手段３０で処理された混合物に対し、濃度調整手段４０において液体を加えて攪拌することで所定濃度の混合物を得ることも可能である。攪拌混合手段３０から排出された混合物は、粉体と液体とが極めて均質に混じり合っている状態であるため、液体で容易に希釈できる。
これにより、予備混合手段から攪拌混合手段に至る一連処理を効果的に行うことができる。

以上、説明したように、本発明によれば、粉体及び液体の投入から両者の混合物の生成までを円滑に処理すると共に、特に、二次凝集を解消可能な攪拌混合システムを提供することが可能となる。さらに、本発明に係る攪拌混合システムを使用し、粉体と液体との適正な濃度調整も可能とする濃度調整方法を提供することができる。

本発明に係る攪拌混合システムの概略図である。 予備混合手段における粉体・液体混合部の様子を示す図である。 予備混合手段におけるスクリュー駆動部の様子を示す図である。 ２つのシリンダポンプを用いた導入・送出手段の概略図である。 図４のシリンダポンプの動作状態を示すグラフである。 予備混合手段とシリンダポンプとの結合の様子を示す図である。 攪拌混合手段の概略を示す図である。

符号の説明

１ 粉体フィーダー
２ 液体タンク
３ 液体フィーダー
４ 蓄圧・分岐手段
５ 予備混合手段に供給される液体
６ 粉体
７ 予備混合手段で処理された混合物
８ 攪拌混合手段に導入される混合物
９ 攪拌混合手段で処理された混合物
１０ 予備混合手段
１１ 漏斗状粉体供給部
１２ 粉体・液体混合部
１３ スクリューフィーダー
１４ 駆動部
２０ 導入・送出手段
３０ 攪拌混合手段
３１ ケーシング
３２ 仕切版
３３ 攪拌羽根
３４ フィルタ
３５ 導入口
３６ 排出口
３７ 振動源
４０ 濃度調整手段
４１ 混合物蓄積容器
４２ 攪拌手段
４３ 混合物
４４ 希釈用液体タンク
４５ 液体供給ポンプ
４６ 希釈用液体
５０ 濃度調整された混合物
６０ 回転軸
６１ モータ
６２，６３ ギア
６４ 超音波振動子
６５ 回転方向
６６ 振動方向
７０，７１ シリンダ
７２，７３ ピストン
７４，７５ ピストン軸
７６，７７ 駆動源
７８，７９，８０，８１ バルブ
８２ 分岐管
８３ 合流部
９０，９１ 液体、スチーム又は添加剤
９２，９３ フィルタ
９４ 未処理物

Claims (10)

1. 粉体を導入するための粉体導入口と液体を導入するための液体導入口とを有する予備混合手段と、
   該予備混合手段から排出される混合物を導入し、撹拌羽根を振動させて該混合物を撹拌混合する撹拌混合手段と、
   該予備混合手段と該撹拌混合手段との間に設けられ、該混合物を該予備混合手段から連続的に導入し、該攪拌混合手段へ送出する導入・送出手段とを有することを特徴とする撹拌混合システム。
2. 請求項１に記載の撹拌混合システムにおいて、
   該予備混合手段は、該粉体導入口より下方に設けられた該液体導入口と、
   該粉体導入口を貫通して配置された回転及び振動するスクリューフィーダとを有し、
   該スクリューフィーダの先端は該液体導入口より下方位置まで伸びていることを特徴とする撹拌混合システム。
3. 請求項１又は２に記載の撹拌混合システムにおいて、
   該導入・送出手段は、少なくとも２つ以上のピストンポンプを並列に接続し、
   該予備混合手段からの混合物を一定流量で連続的に吸引することを特徴とする撹拌混合システム。
4. 請求項３に記載の撹拌混合システムにおいて、
   該導入・送出手段が吸引する混合物の流量は、該粉体が導入される流量と該液体が導入される流量との総流量より大きいことを特徴とする撹拌混合システム。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、
   該撹拌混合手段は、撹拌混合された混合物を排出する排出口又はその近傍にフィルタを配置することを特徴とする撹拌混合システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、
   該撹拌混合手段は、混合物の導入口から排出口までの間に、スチーム又は添加剤を投入することが可能な投入口を有していることを特徴とする撹拌混合システム。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、
   該撹拌混合手段は、混合物の導入口から排出口までの間に、予備混合手段で導入した液体と同じ液体を投入することとが可能な投入口を有していることを特徴とする撹拌混合システム。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の撹拌混合システムにおいて、
   該撹拌混合手段から排出される混合物を導入し、混合物の濃度を調整するための濃度調整手段を設けることを特徴とする撹拌混合システム。
9. 請求項７に記載の撹拌混合システムを用いた濃度調整方法において、所定量より少ない液体を予備混合手段で導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、該攪拌混合手段の投入口から、該予備混合手段で導入した液体と同じ液体を、該液体の量が所定量となるように投入し、所定濃度の混合物を得ることを特徴とする撹拌混合システムを用いた濃度調整方法。
10. 請求項８に記載の撹拌混合システムを用いた濃度調整方法において、所定量より少ない液体を導入して、混合物中の粉体の濃度を所定濃度より高く設定し、該濃度調整手段で、該撹拌混合手段から排出される混合物に液体を加えて、所定濃度の混合物を得ることを特徴とする撹拌混合システムを用いた濃度調整方法。
    

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