JP2011011105A - 固体粒子の混合方法および混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、固体粒子の混合を均一かつ速やかに行うことができる混合装置を提供することである。
【解決手段】本発明は、複数のベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々のベルトコンベアの排出部から前記固体粒子を同じ位置に向かって落とすことにより混合を行う固体粒子混合装置であって、それぞれの前記ベルトコンベアの上部に、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上に保持するためのガイドと、それぞれの前記ベルトコンベアの上部であって前記ガイドの前記排出部側に、前記固体粒子を排出する量を規制する規制ゲートと、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上のガイドと前記規制ゲートで囲まれた領域内に投入する際に前記規制ゲート寄りに前記固体粒子を展開させる粒子展開手段と、を有する固体粒子混合装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体粒子の混合方法及び混合装置に関する。

種類の異なる固体粒子を混合する方法として、例えば、ベルトコンベアで搬送した後にミキサーで混合する方法が知られている。より具体的に説明すると、まず、各々の固体粒子の原料をホッパーに収容する。そして、一方の原料を収容したホッパーから計量ベルトコンベア上に原料を供給し、所定量検出したらミキサーに該ベルトコンベアで搬送する。同様に、もう一方の原料を収容したホッパーから計量ベルトコンベア上に原料を供給し、所定量検出したら前記ミキサーにベルトコンベアで搬送する。その後、前記ミキサーの混合動作を行うことで均一に混合する（たとえば特許文献１）。

また、粒体の配合制御として、ベルトコンベアによる固体粒子の排出機能を有するホッパーにゲートを設け、総合輸送量と配合比率から、各々のベルトコンベアの速度とゲートの開度を自動調節することによって、排出される粒体の量を安定に保つ方法が公知である（特許文献２）。

特開平０４−０６２００４号公報 特開昭５３−０３００６６号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、一旦計量した粒体を長い距離を輸送してから別に用意された混合機で混合するため、時間がかかる。そのため、大量に混合体を取得するバッチ処理には適しているが、少量で、繰り返しの多い処理には適していない。そして、混合機によっては攪拌や回転等の運動が加わるため、壊れやすい粒体にも適さない。

また、特許文献２に記載の方法は、長時間の運転において供給の安定性を発揮するものであって、一定量を排出する期間が短時間で繰り返して混合処理行う場合は、各機器の制御値が安定する前に装置が止まるため、逆に制御値のハンチングが生じる場合がある。また、配合比率の変更において片方のベルトコンベアの排出速度を落とす必要が生じたとき、設定条件がベルト速度の調整幅またはゲート開度の調整幅を逸脱したときの対応が取れない場合がある。

そこで、本発明の目的は、固体粒子の混合を速やかにかつ均一に行うことができる混合装置を提供することである。

そこで、本発明は、
［１］ 複数のベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々のベルトコンベアの排出部から前記固体粒子を同じ位置に向かって落とすことにより混合を行う固体粒子混合装置であって、それぞれの前記ベルトコンベアの上部に、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上に保持するためのガイドと、それぞれの前記ベルトコンベアの上部であって前記ガイドの前記排出部側に、前記固体粒子を排出する量を規制する規制ゲートと、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上のガイドと前記規制ゲートで囲まれた領域内に投入する際に前記規制ゲート寄りに前記固体粒子を展開させる粒子展開手段と、を有する固体粒子混合装置。
［２］ 前記粒子展開手段として、前記ガイド上に前記規制ゲート側に向かって傾斜する粒子誘導板を有する［１］に記載の固体粒子混合装置。
［３］ 前記複数のベルトコンベアの排出部がそれぞれ向かい合うように配置される［１］又は［２］に記載の固体粒子混合装置。
［４］ 前記排出部の下方に、排出された前記固体粒子を受け止める粒子受け容器を有する［１］乃至［３］のいずれかに記載の固体粒子混合装置。
［５］ 前記排出部と前記粒子受け容器の間に、それぞれの前記ベルトコンベアから排出された前記固体粒子を集めて下方に落とすための漏斗部材を有する［４］に記載の固体粒子混合装置。
［６］ 前記ガイドの内側であって前記ベルトコンベア上に、前記固体粒子の前記ベルトコンベアにおける嵩高さを高くするための嵩上げ治具を有する［１］乃至［５］のいずれかに記載の固体粒子混合装置。
［７］ ［１］乃至［６］のいずれかに記載の固体粒子混合装置を用いて固体粒子を混合する方法であって、複数の前記ベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々の前記ベルトコンベアから各々の前記固体粒子を同じ位置に向かって落とす固体粒子の混合方法。
［８］ 前記種類の異なる固体粒子は、それぞれ予め計量され、前記ベルトコンベアにそれぞれ展開される［７］に記載の固体粒子の混合方法。
［９］ 前記規制ゲートにおいて、前記固体粒子の嵩高さが常に前記規制ゲートより上に位置しつつ、前記固体粒子が排出される［７］又は［８］に記載の固体粒子の混合方法。

本発明の固体粒子混合装置により、投入時に固体粒子を規制ゲート側に展開させることができるため各ベルトコンベアから定量的に固体粒子を排出でき、固体粒子の混合を速やかに行うことができる。また、本発明の固体粒子混合装置は、少量繰り返し運転によって混合体を大量に取得するのに有利である。また、別途混合機を必要とすることがなく、混合機による攪拌や回転等の運動が加わることがないので、固体粒子の破壊や粉化を抑えながら混合することができる。

本発明の一実施形態を示すものである。 実施例１および実施例２で使用の変流誘導板を示す。 実施例２で使用の嵩上げ治具の固体粒子を排出する側から見た構造を示す。 実施例１の混合結果を示す。 比較例１の混合結果を示す。 実施例２の混合結果を示す。 比較例２の混合結果を示す。

本発明の固体粒子混合装置は、複数のベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々のベルトコンベアの排出部から前記固体粒子を同じ位置に向かって落とすことにより混合を行う固体粒子混合装置であって、それぞれの前記ベルトコンベアの上部に、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上に保持するためのガイドと、それぞれの前記ベルトコンベアの上部であって前記ガイドの前記排出部側に、前記固体粒子を排出する量を規制する規制ゲートと、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上のガイドと前記規制ゲートで囲まれた領域内に投入する際に前記規制ゲート寄りに前記固体粒子を展開させる粒子展開手段と、を有する。本発明の固体粒子混合装置により、投入時に固体粒子を規制ゲート側に展開させることができるため各ベルトコンベアから定量的に固体粒子を排出でき、固体粒子の混合を速やかに行うことができる。

また、本発明の固体粒子混合方法は、前記固体粒子混合装置を用いて混合する方法であって、複数の前記ベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々の前記ベルトコンベアから各々の前記固体粒子を同じ位置に向かって落とすことにより固体粒子の混合を行う方法である。本発明に係る固体粒子混合方法は、撹拌等により固体粒子を粉砕することがないため、固体粒子の破壊や粉化を抑えつつ混合することができる。

以下、本発明の構成要素について説明する。

（固体粒子）
本発明における固体粒子は、固体であれば特に制限されないが、例えば樹脂ペレット、錠剤、固体触媒、不活性担体などを挙げることができる。

（ベルトコンベア）
ベルトコンベアの構成は、特に限定されるものではないが、ベルトコンベア上に固体粒子を展開させ、ベルトコンベアが回転することで固体粒子をベルトコンベア上から排出する機能を有するものである。また、本発明において、ベルトコンベアが固体粒子を排出する部分であるベルトコンベアの末端周辺を排出部と呼ぶ。

前記ベルトコンベアの大きさは、特に限定されるものではないが、展開させる固体粒子の体積を考慮して選択することが望ましい。例えば、展開させる固体粒子が溢れないくらいの大きさのものを選択することができる。

それぞれのベルトコンベアの位置関係は特には限定しないが、各ベルトコンベアから排出された各固体粒子を同じ位置に向かって落ちるように設置される。例えば、高さを同位置とし、それぞれのベルトコンベアから排出される固体粒子の軌道が一点で重なるように配置することができる（条件Ａ）。より具体的には、それぞれの排出部を向かい合うように配置することができる。または、それぞれのベルトコンベアの高さは異なるが、それぞれのベルトコンベアから排出される固体粒子の軌道が一点で重なるようにベルトコンベアを配置することもできる（条件Ｂ）。この場合、ベルトコンベアの排出部を向かい合わせる必要はなく、ベルトコンベアを重ねるように設置することもできる。

また、ベルトコンベアから排出された固体粒子は、排出部の下方に設置された粒子受け容器により受け止められる。この際の固体粒子同士の衝突などにより均一に混合できる。また、本発明では、さらに均一に混合するために、排出部と粒子受け容器の間に、それぞれのベルトコンベアから排出された固体粒子を集めて下方に落とすための漏斗部材を配置することができる。該漏斗部材のように落下する固体粒子群を漏斗のようなもので集め、細い管を通過させるようなものでもよいし、該細い管がスタティックミキサーのようなものでもよく、固体粒子が引っかかりにくいものが好ましい。

また、ベルトコンベアの排出部から粒子受け容器までの高さは、特には限定されるものではないが、あまり高すぎると落下の衝撃で固体粒子が破壊されやすくなるため、問題の生じない範囲で適宜選択することができる。また、クッションのようなものを設け、落下の衝撃を低減してもよい。

混合した固体粒子の回収形式は特には限定しないが、混合品回収容器に収めることも、そのまま目的の工程に送ることもでき、本発明の使用者が自由に選ぶことができる。

また、本発明では、前記ベルトコンベアの回転速度を調整するベルト制御装置を有することが好ましい。

（規制ゲート）

本発明の固体粒子混合装置は、前記ベルトコンベアから前記固体粒子を排出する量を規制する規制ゲートをベルトコンベアの上部であって前記ガイドの排出部側に有する。また、ベルトコンベアの進行方向に直行する方向に有することが好ましい。該規制ゲートは、固体粒子の排出量（又は速度）を調節するため、固体粒子を摺切る高さを調節できる機能を有することが好ましく、例えば上下方向の摺り切り位置を調節可能であることが好ましい。例えば、規制ゲートは、上下に開閉し、排出する前記固体粒子の量を調整可能な開閉部材からなることができる。

（ガイド）
また、本発明において、前記ベルトコンベアに固体粒子を展開する際に、又はベルトコンベアの回転動作による固体粒子の搬送において、ベルトコンベア上から固体粒子がこぼれないようにするために、ベルトコンベアの上部にガイドを設ける。該ガイドは、ベルトコンベア上から固体粒子がこぼれないようにする機能を有すればよく、特に限定されるものではないが、その形状としては、例えば円筒形、楕円筒形、三角筒形、又は四角筒形等が挙げられる。

また、該ガイドは、固体粒子がベルトコンベア上からこぼれないように前記規制ゲートと繋がって構成される。

また、該ガイドは、ベルトコンベアの回転を妨げない程度に接触させて、または固体粒子がこぼれない程度の隙間を開けて、ベルトコンベア上に設置することができる。

また、該ガイドは、固体粒子のベルトコンベアにおける嵩高さを調整するために、ガイド幅をベルトコンベア上で調整することができることが好ましい。固体粒子の嵩高さを調整可能であれば、規制ゲートによる固体粒子の排出速度の調整がしやすくなり、より定量的に固体粒子を排出することができるためである。例えば、配合比率を変更するためにベルトコンベアの排出速度を調整可能範囲よりも下げる必要が生じた場合でも、ベルトコンベア上の固体粒子の展開幅を狭めて層高くし、さらに摺切りゲートを調整することにより、ベルトスピードを調整可能範囲の中に収めつつ配合比率を変更することができる。

ベルトコンベア上に設置するガイド内には、定量的に固体粒子を排出するために、排出部寄りに固体粒子を展開させることが望ましい。排出部寄りの固体粒子の展開の条件として、固体粒子の排出前のベルトコンベア上での展開状態が、規制ゲートから後方への固体粒子の展開長さの半分よりも規制ゲート側に重心があり、規制ゲート部において規制ゲート高さ以上に固体粒子が展開していると、固体粒子の十分な定量排出時間が確保できるので好ましい。

（粒子展開手段）
本固体粒子混合装置は、さらに、固体粒子をベルトコンベア上に投入する際に規制ゲート寄りに固体粒子を展開させる粒子展開手段を有し、該粒子展開手段として規制ゲート側に向かって傾斜する粒子誘導板を前記ガイド上に有することが好ましい。

粒子展開手段は、ベルトコンベアの規制ゲート寄りに固体粒子を展開させるために設置するものである。該粒子展開手段により、固体粒子をベルトコンベア上に上部から投入して展開させる際に、強制的に固体粒子の流れを排出部に向けることができる。

また、前記粒子誘導板の形状は特には限定されないが、固体粒子の排出の際に邪魔になったり固体粒子が引っかからない構造が好ましく、板状、櫛歯状が好ましい（図２参照）。粒子誘導板の変形を防ぐために補強してあるものでもよい。

以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明は実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１に、本発明に係る固体粒子混合装置の実施形態の例を示す。図１において、固体粒子混合装置は、排出部が向かい合う２つのベルトコンベア２を有し、該ベルトコンベア２の上にガイドとして囲い７を有する。該囲い７は、ベルトコンベア２の排出部３の位置に開口部４を有し、該開口部４には摺切りゲート５及び開閉扉６が設置されている。この開閉扉６は、ベルトコンベア２に固体粒子を展開させる際に、ベルトコンベアから固体粒子がこぼれないように、摺切りゲート５よりも下流側に設けられている。また、該開閉扉６はベルトコンベアの排出動作とともに開閉動作を行うものが好ましい。また、囲い７の上部には、固体粒子をベルトコンベア上に展開させる際に摺切りゲート５寄りに固体粒子が展開するように、摺切りゲート５側に向かって傾斜する粒子誘導板８が設置されている。また、それぞれのベルトコンベアの排出部３の下方には漏斗部材１０が配置されており、該漏斗部材１０の下には粒子受け容器１１が配置されている。

囲い７に設ける開口部４とベルトコンベアの排出部３との位置関係は特には限定しないが、ベルトの起動と共に固体粒子の排出が行えるように、開口部の設置面とベルトコンベアの上面が直角な関係となることが好ましい。

また、ベルトコンベアの上面と前記ガイドの壁面は接触させても接触させなくてもよい。接触させる場合はベルトコンベアの回転を妨げることのないように圧力を調整することが望ましい。また、接触させない場合は固体粒子がその隙間からこぼれないように、及びベルトが回転して排出動作に入ったときに固体粒子がその隙間に入り込まないように、囲いの高さを調整することが好ましい。

前記開口部４、摺切りゲート５及び開閉扉６は、本発明における規制ゲートとして機能する。この構成とすることで、開閉扉６で固体粒子の排出の有無を制御し、摺切りゲート５で排出量（又は速度）を調節することができる。

また、粒子誘導板８は、ベルトコンベアの排出部３寄りに固体粒子を展開させるために設置するものである。該粒子誘導板８により、固体粒子をベルトコンベア上に上部から投入して展開させる際に、強制的に固体粒子の流れを排出部に向けることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態において、ガイドの内側であってベルトコンベア上に、固体粒子のベルトコンベアにおける嵩高さを高くするための嵩上げ治具９を用いることができる（図３）。

ベルトコンベア上に設置する前記囲い７の容量に対し、投入する固体粒子の体積が小さすぎる場合、つまり、固体粒子を投入しても固体粒子の嵩高さが摺切りゲート５の高さに届かない程度の量の場合、固体粒子を層高く展開させるために固体粒子の展開幅をベルトコンベア上で狭くすることが好ましい。固体粒子の展開幅を狭める方法は、特に限定されるものではないが、ベルトコンベア２の上部にベルトの移動と平行方向に対して片側、好ましくは両端に壁のような構築物（以下、嵩上げ治具）を設けて、堤の状態とすることが好ましい。また、囲い内にベルトの移動と平行方向に対して片側、好ましくは両側に嵩上げ治具９を設けることが好ましい。

（実施形態３）
複数の種類の固体粒子を均一に混合するため、各ベルトコンベアに展開される固体粒子は予め計量されていることが好ましい。計量の方法は特には限定しないが、ロードセルを付随した計量槽または計量ベルトコンベア等にマスター固体粒子槽から適当な供給装置で供給するようなものが考えられる。計量された固体粒子のベルトコンベアへの充填方法は、特に限定されるものではないが、前記計量槽による場合では、ベルトコンベアより上方に計量槽を設置し、計量槽の排出部開放により落下充填する方法が簡便である。前記計量コンベアによる方法では計量コンベアの落下口をベルトコンベアの上部に設置するものでよい。

また、固体粒子の排出開始から排出完了までの時間を統一して、それぞれのベルトコンベアについて、その統一した時間で固体粒子の排出の開始から完了までするようにベルトスピードを予め設定することが望ましい。例えば、上記条件Ａの場合は、それぞれのベルトコンベアを同時に起動し、ベルトコンベア上に展開された固体粒子を排出すれば、それぞれの固体粒子の衝突するタイミングが衝突始めから衝突終わりまで一致し、均一混合できる。上記条件Ｂの場合は、それぞれの固体粒子の衝突が同時行われるように、それぞれのベルトコンベアについて起動のタイミングを調整することが望ましい。例えば、上部にあるベルトコンベアほど固体粒子の衝突点までの距離が長くなるため、他のベルトコンベアに比べ早めに起動する。

本発明の実施例を図を用いて説明しつつ、本発明について具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
本実施例で用いた固体粒子混合装置は、固体粒子１を排出しようとする方向に開口部４と高さ調節可能な摺切りゲート５と開閉扉６とを有する、実施形態１及び２に示した装置である。より具体的には、長さ１５０ｍｍ、幅１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍの四角い筒（囲い）７が、長さ３００ｍｍ、幅２００ｍｍのポリウレタン製ベルトコンベア２の上に、１ｍｍの隙間が空くように設置されている。また、四角い筒７の開口部４とベルトコンベア２の排出部３が垂直方向で重なるように設置されている。また、ベルトコンベア２の長手方向のセンターと四角い筒７の長手方向のセンターが重なるように設置されている。また、開閉扉６はベルトコンベアの起動と共に開放するようにした。また、四角い筒７の上に粒子誘導板８を設置した（図２）。また、このベルトコンベアユニットを２式用意して向かい合うように１２０ｍｍ離して設置し、その間の下部には上部が２２０ｍｍ角、下部が７５ｍｍ角の漏斗部材１０を設置した。混合された固体粒子を回収するために、漏斗先端に粒子受け容器１１を用意した。

以下、２式あるベルトコンベアユニットをベルトコンベアＡ、ベルトコンベアＢと呼ぶ。

ベルトコンベアＡにおいて、摺切りゲート５をベルト面から２５ｍｍ開放した。その後、直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状のポリメチルメタクリレート樹脂ペレット（以下、ペレットＡ）６００ｇを、高さ５００ｍｍの位置から投入した。樹脂ペレットは粒子誘導板８により規制ゲート部に寄って展開した。ベルトコンベアの排出スピードは、ペレットＡが３秒で排出されるように設定した。

ベルトコンベアＢは、摺切りゲート５をベルト面から２０ｍｍ開放した以外はベルトコンベアＡと同様な構成とした。また、直径６ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状でオレンジ色の着色ＰＭＭＡ樹脂ペレット（以下、ペレットＢ）２００ｇをベルトコンベアＡと同様にベルトコンベアＢに投入した。ベルトコンベアの排出スピードは、ペレットＢが３秒で排出されるように設定した。

ベルトコンベアＡとベルトコンベアＢを同時に起動し、混合されたペレットを粒子受け容器１１に回収した。混合斑を調べるため、粒子受け容器１１から内径３０ｍｍのチューブに充填しなおし、１０分割してそれぞれのセクションのペレットＢ比率を調査した。尚、ペレットＢ比率は以下の式で表せられる。

混合結果を表１及び図４に示す。

［比較例１］
ベルトコンベアＡ、Ｂから粒子誘導板８を外した以外は、実施例１と同様な方法で２種のペレットの混合を行った。混合結果を表１及び図５に示す。

［実施例２］
ベルトコンベアＢに、図３に示す嵩上げ治具９を設置し、ペレットＢの質量を１４０ｇとして、実施例１と同様な方法で２種のペレットの混合を行った。混合結果を表１及び図６に示す。

［比較例２］
ベルトコンベアＡから粒子誘導板８、ベルトコンベアＢから粒子誘導板８および嵩上げ治具９を外した以外は、実施例２と同様な方法で２種のペレットの混合を行った。混合結果を表１、図７に示す。

１・・・固体粒子
２・・・ベルトコンベア
３・・・排出部
４・・・開口部
５・・・摺切りゲート（規制ゲート）
６・・・開閉扉
７・・・囲い（四角い筒）（ガイド）
８・・・粒子誘導板
９・・・嵩上げ治具
１０・・・漏斗部材
１１・・・粒子受け容器

Claims (9)

1. 複数のベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々のベルトコンベアの排出部から前記固体粒子を同じ位置に向かって落とすことにより混合を行う固体粒子混合装置であって、
   それぞれの前記ベルトコンベアの上部に、前記固体粒子を前記ベルトコンベア上に保持するためのガイドと、
   それぞれの前記ベルトコンベアの上部であって前記ガイドの前記排出部側に、前記固体粒子を排出する量を規制する規制ゲートと、
   前記固体粒子を前記ベルトコンベア上のガイドと前記規制ゲートで囲まれた領域内に投入する際に前記規制ゲート寄りに前記固体粒子を展開させる粒子展開手段と、
   を有する固体粒子混合装置。
2. 前記粒子展開手段として、前記ガイド上に前記規制ゲート側に向かって傾斜する粒子誘導板を有する請求項１に記載の固体粒子混合装置。
3. 前記複数のベルトコンベアの排出部がそれぞれ向かい合うように配置される請求項１又は２に記載の固体粒子混合装置。
4. 前記排出部の下方に、排出された前記固体粒子を受け止める粒子受け容器を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の固体粒子混合装置。
5. 前記排出部と前記粒子受け容器の間に、それぞれの前記ベルトコンベアから排出された前記固体粒子を集めて下方に落とすための漏斗部材を有する請求項４に記載の固体粒子混合装置。
6. 前記ガイドの内側であって前記ベルトコンベア上に、前記固体粒子の前記ベルトコンベアにおける嵩高さを高くするための嵩上げ治具を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の固体粒子混合装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の固体粒子混合装置を用いて固体粒子を混合する方法であって、複数の前記ベルトコンベア上に種類の異なる固体粒子をそれぞれ展開させ、各々の前記ベルトコンベアから各々の前記固体粒子を同じ位置に向かって落とす固体粒子の混合方法。
8. 前記種類の異なる固体粒子は、それぞれ予め計量され、前記ベルトコンベアにそれぞれ展開される請求項７に記載の固体粒子の混合方法。
9. 前記規制ゲートにおいて、前記固体粒子の嵩高さが常に前記規制ゲートより上に位置しつつ、前記固体粒子が排出される請求項７又は８に記載の固体粒子の混合方法。

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