JP2011189310A - 液粉混合装置及び液粉混合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体及び液体の混合物や粉体の装置への付着を抑制できる液粉混合装置及び液粉混合物の製造方法を提供すること。
【解決手段】液体と粉体とを混合する液粉混合装置１０は、粉体が導入される筒状の導入体２１と、この導入体２１に連通し、所定方向に開口する開口部２８を有する導出部と、を有する粉体供給部２０と、導出部を所定方向に略直交する回転軸に沿って回転させ、その遠心力で粉体を開口部２８から導出部の外部へと導出させる回転部５０と、開口部２８の内側に位置し粉体に対し所定方向に向けて液体を噴霧する噴霧部６０と、開口部２８を包囲し、液体及び粉体の混合物が導出される導出口部４５を有する捕集体４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体及び粉体を混合する技術に関する。

食品、化学、薬品、プラスチック、電子、窯業、機械、金属等の産業分野において、各種素材の成形もしくは加工に際して、粉体を取扱うことが不可欠である。このような粉体の取扱いに関して、従来、粉体及び液体を連続的に混合する装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、供給して落下中の粉体に対して、当接させたノズルから液体を噴射し、液体及び粉体を混合して流動化した後、流動体を受けた盤を回転させることで、遠心力を介して排出することが開示されている。

特開２００２−２４８３３０号公報

しかし、従来の装置では、粉体及び液体の混合物や粉体が装置内に付着しやすく、製造効率の悪化が懸念される。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、粉体及び液体の混合物や粉体の装置への付着を抑制できる液粉混合装置及び液粉混合物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、粉体及び液体の混合物や粉体を遠心力で導出し、液体の噴霧の方式を最適化することで、装置への付着が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） 液体と粉体とを混合する液粉混合装置であって、
粉体が導入される筒状の導入体と、この導入体に連通し、所定方向に開口する開口部を有する導出手段と、を有する粉体供給手段と、
前記導出手段を前記所定方向に略直交する回転軸に沿って回転させ、その遠心力で粉体を前記開口部から前記導出手段の外部へと導出させる回転手段と、
前記開口部の内側に位置し粉体に対し前記所定方向に向けて、又は前記開口部から導出された粉体に対し、液体を噴霧する噴霧手段と、
前記開口部を包囲し、液体及び粉体の混合物が導出される導出口部を有する捕集体と、を備える液粉混合装置。

（２） 前記導出手段は、前記開口部から外部へと粉体を誘導する粉体誘導手段をさらに有する（１）記載の液粉混合装置。

（３） 前記粉体誘導手段は、前記導出手段に固定され、前記回転軸とは異なる中心から側方へと延びる誘導板を有する（２）記載の液粉混合装置。

（４） 前記粉体誘導手段は、前記回転軸から前記開口部への方向に延びるスタティックミキサを有する（２）記載の液粉混合装置。

（５） 前記導出手段の外側には、放射状に延びる複数の羽根が固着されている（１）から（４）いずれか記載の液粉混合装置。

（６） 前記導入体及び前記捕集体は互いに固着され、前記導入体及び前記捕集体の一方と前記導出手段とが軸受を介して連結されている（１）から（５）いずれか記載の液粉混合装置。

（７） （１）から（６）いずれか記載の液粉混合装置を用い、
前記導入体に粉体を供給して、前記導出手段へと粉体を導入し、
前記導出手段を前記所定方向に略直交する回転軸に沿って回転させて、その遠心力で粉体を前記開口部から前記導出手段の外部へと導出し、
前記開口部の内側に位置し又は前記開口部から導出された粉体に対し、前記噴霧手段から液体を噴霧し、
前記捕集体により液体及び粉体の混合物を捕集する工程を有する液粉混合物の製造方法。

本発明によれば、遠心力で粉体を導出させるとともに、液体を、開口部内部の粉体に対し所定方向に向けて行う、もしくは開口部から導出された粉体に対し行うことで、前者では粉体及び液体の混合物が開口部に付着すること、後者では粉体が開口部に付着することをそれぞれ抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る液粉混合装置の概略構成図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液粉混合装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る液粉混合装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る液粉混合装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る液粉混合装置１０の概略構成図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。液粉混合装置１０は、粉体供給手段としての粉体供給部２０、捕集体４０、回転手段としての回転部５０、及び噴霧手段としての噴霧部６０を備える。各要素の詳細を以下説明する。

粉体供給部２０は、粉体が導入される筒状の導入体２１を有し、この導入体２１には導出手段としての導出部が連通されている。これにより、導入体２１に導入された粉体は導出部へと供給される。ここで、導出部は、所定方向（図１における左右前後方向であり、図２における周方向）に開口する開口部２８を有し、この開口部２８を介して、導出部の内外が連通している。

なお、本実施形態における開口部２８は、全周開口しているが、これに限られず、部分周のみ開口してもよい。例えば、後述する図５の態様のように、噴霧部やスタティックミキサ等を開口部の内部に設ける場合には、これらを設けた周部分にのみ開口することが好ましい。

本実施形態における導出部は、導入体２１の下方に位置し上方に向かって凸設されたコーン２７（例えば錐形状、より具体的には円錐形状）を有し、このコーン２７により粉体が開口部２８へと誘導され、また、コーン２７の形状に応じて適宜分配される。

また、導出部は、所定方向と略平行に延在するフランジ２４を有し、このフランジ２４には回転部５０の伝動ベルト５７が巻かれ、伝動ベルト５７を介してプーリ５５に接続されている。プーリ５５に設けられたシャフト５３が回転モータ５１により回転させられると、その駆動力がプーリ５５及び伝動ベルト５７を介してフランジ２４に伝わり、フランジ２４に固定部材２６を介して連結された導出部が所定方向に略直交する回転軸に沿って回転することになる。すると、開口部２８内部の粉体に側方への遠心力が負荷され、その遠心力で粉体が開口部２８から導出部の外部へと導出される。このため、粉体が開口部２８に付着することが抑制され、また粉体が開口部２８から飛散して細化させられるため、塊形成も抑制される。

フランジ２４及び回転部５０は、筐体４１の外部に配置されている。これにより、粉体及び液体の飛沫がフランジ２４及び回転部５０に付着し、回転運動の正確性が悪化することを抑制できる。また、本実施形態における導入体２１は外周に膨出する嵌合部２５を有し、この嵌合部２５が軸受２３の間に嵌合されている。これにより、導入体２１と導出部との連結がより強固になる。

図２に示されるように、開口部２８の内部には、導出部に固定され、回転軸とは異なる中心から側方へと延びる誘導板２９が設けられている。これにより、導出部の回転に伴って誘導板２９が回転し、開口部２８内の粉体を開口部２８から外部へと誘導する。より具体的に、誘導板２９は、回転軸から側方への方向よりも、回転方向側に傾いて設けられている。なお、誘導板２９は任意の構成であり、開口部２８を設けなくてもよい。これにより、構造を簡素化し、また粉体の開口部２８への付着を予防することができる。

本実施形態における噴霧部６０は、開口部２８から導出された粉体に対し、液体を噴霧する。前述のように、開口部２８から遠心力により導出された粉体は、遠心力により飛散して細化させられており、この状態で霧状の液体と接触することで、塊の少ない液粉混合物を形成することができる。

図２に示されるように、噴霧部６０は、複数のノズル６１ａ〜ｈを有し、その各々から液体を噴霧する。ノズル６１ａ〜ｈは、開口部２８から導出される略全部の粉体が液体と接触するように配置されることが好ましい。本実施形態では、開口部２８が全周に開口しているため、ノズル６１ａ〜ｈが導出部の周囲に略均等に配置され、その噴霧可能領域（図２中、点線で示す）により開口部２８の全周を包囲可能である。ただし、開口部２８の具体的な配置及び設置個数は、これに限られず、用いるノズルの性能に応じて適宜設定されてよい。

本実施形態におけるノズル６１ａ〜ｈは、下方に向けて液体を噴霧する。これにより、開口部２８から側方へと導出された粉体が下方への移動を促され、開口部２８を包囲する捕集体４０の筐体４１や、開口部２８に混合物が付着することを抑制できる。

捕集体４０は、開口部２８を包囲して捕集し、導出口部４５から液体及び粉体の混合物を導出する。本実施形態における捕集体４０の筐体４１は導出口部４５に向かって縮径された円錐形状を有し、これにより混合物の導出口部４５への移動が誘導され、捕集体４０内での滞留を抑制できる。

また、筐体４１には前述のノズル６１ａ〜ｈが設けられているため、筐体４１が回転してしまうと、ノズル６１ａ〜ｈの配管等が混乱するおそれがある。このため、筐体４１に輪状の孔を形成しこの孔内をノズル６１ａ〜ｈが摺動するようにするか、筐体４１を回転しないように構成することが好ましい。ただし、前者の場合、筐体４１の内部の密閉性の低下や、ノズル６１ａ〜ｈと筐体４１との僅かな摩擦等による消耗等が懸念されるため、後者の方が好ましい。

筐体４１を回転しないよう構成するために、導出部と固着していなければよい。本実施形態では、導出部に対し軸受２３を介して導入体２１が連結され、この導入体２１に固着部４６を介して筐体４１が固着されている。これにより、導入体２１及び筐体４１の位置が固定され、また導出部が回転しても導入体２１及び筐体４１は回転しない。なお、固着部４６には、伝動ベルト５７が挿通される挿通孔部４７が設けられていてもよい。

また、捕集体４０は、導出口部４５の他に外部に連通する排気口部４３を有することが好ましい。これにより、液体中に含まれる気体が混合物から離脱することを促進できる。排気口部４３の位置は、気体の排出効率の観点から、本実施形態のように周縁、より具体的には開口部２８よりも上方でかつ周縁であることが好ましい。

なお、粉体は、リチウムイオン電池の電極材料等の無機質の粉体である。この粉体は凝集して粒子径が大きくなりやすく、粒子径を均一化させるために細化状態で混合物中に存在させる必要がある。

液体は、樹脂製のポリマー、水、溶剤等である。この液体は原料粒子を繋ぐ役割を有し、紛体の分散を促進させる分散剤、例えばいわゆる三相乳化剤（特許第３８５５２０３号参照）等や、不粘着化剤等を含んでもよい。

原料粒子が油性物であり、液体が水であってもよい。この場合には、混合液に含まれる原料粒子である油性物が原料粒子微細化装置１により微細化されて乳化する。また、他の例として、混合液がアクリル及びウレタンから構成されるハイブリッド・ポリマーであってもよい。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る液粉混合装置１０Ａの概略構成図である。本実施形態は、粉体供給部２０Ａの構成において第１実施形態と異なる。即ち、導出部の外側、より具体的に開口部２８の下方には、放射状に延びる複数の羽根２２が固着されており、導出部の回転に伴って羽根２２が回転し、筐体４１内の気体の渦流が形成される。これにより、開口部２８から導出された混合物が渦流にのって導出口部４５へと誘導されるため、筐体４１内での滞留をより確実に抑制できる。また、羽根２２を導出部に固着することで、羽根２２独自の駆動源が不要であるため、構造を簡素化することもできる。なお、複数の羽根２２の具体的な構成は、従来周知の扇風機等と同様であり、個数、配置、傾斜角度、形状等は適宜設定されてよい。

本実施形態における羽根２２には案内部２８１が設けられており、この案内部２８１は、開口部２８の側方から上方を包囲している。これにより、開口部２８から導出された粉体を、渦流で上方へと舞い上がることを抑制し、下方の渦流へと誘導することができる。案内部２８１は、羽根２２の各々に対応して複数設けられていてもよいが、これに限られず、羽根２２の一部にのみ設けられていてもよく、また複数の羽根２２に亘って設けられていてもよい。

また、本実施形態における案内部２８１は導出口部４５側に向かうにつれて側方へと傾斜した形状を有し、これにより、案内部２８１自体の回転によっても渦流が形成されるため、より強力な渦流を形成することができる。なお、ノズル６１は、案内部２８１及び開口部２８の間から粉体へと液体を噴霧すればよい。

このように筐体４１内に渦流が形成される場合、導出口部４５は、混合物の導出が促進されやすい点で、導出部の回転軸の延長線上に位置することが好ましい。ここで、導出口部４５が回転軸上に位置するとは、導出口部４５が形成する開口の少なくとも一部（好ましくは開口の中心）が回転軸の延長線上にあることを指す。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る液粉混合装置１０Ｂの概略構成図である。本実施形態は、粉体供給部２０Ｂの構成及び噴霧部６０Ｂの配置において、第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態における開口部２８には、開口部２８の上方及び側方を包囲する案内部２８１Ｂが設けられており、この案内部２８１Ｂによって、開口部２８から導出された粉体が下方へと誘導される。

ノズル６１Ｂａ〜６１Ｂｅは、案内部２８１Ｂの下方に誘導された粉体に向けて液体を噴霧する。また、本実施形態では筐体４１への粉体の付着が抑制されるよう、案内部２８１Ｂの下方に配置され、内方に向けて液体を噴霧して混合物が中央に移動することを促している。ただし、これに限られず、案内部２８１Ｂの下方に誘導された粉体に向けて液体を噴霧できる限りにおいて、ノズル６１Ｂａ〜６１Ｂｅの配置は特に限定されない。

また、案内部２８１Ｂを、周方向に関して間隔を空けて複数配置することは、第２実施形態のような渦流を形成できる点で好ましい。

＜第４実施形態＞
図５は本発明の第４実施形態に係る液粉混合装置１０Ｃの概略構成図である。本実施形態は、粉体供給部２０Ｃの構成及び噴霧部６０Ｃの配置において第１実施形態と異なる。即ち、噴霧部６０Ｃのノズル６１Ｃａ〜６１Ｃｈは、開口部２８Ｃの内側に位置し、粉体に対し所定方向に向けて液体を噴霧する。これにより、回転の遠心力に加え、液体の噴射力が粉体に負荷されるため、粉体及び液体の混合物や粉体が開口部２８Ｃに付着することが抑制される。

粉体及び液体は、導出部の外部へと導出される過程でスタティックミキサ２９Ｃを通過する。これにより、液体及び粉体の流動体に渦流が生じるため、高度に混合された混合物が導出体から導出されることになる。

混合の度合いが異なる混合物が導出されないように、開口部２８Ｃは、スタティックミキサ２９Ｃが設けられた箇所にのみ開口し、その他の箇所では開口していないことが好ましい。即ち、スタティックミキサ２９Ｃはノズル６１Ｃａ〜６１Ｃｈに対応して放射線状に設けられており、それに対応して開口部２８Ｃも開口を形成する。

本発明は、以上の液粉混合装置を用いた液粉混合物の製造方法も提供する。この製造方法は、導出部を所定方向に略直交する回転軸に沿って回転させて、その遠心力で粉体を開口部２８から導出部の外部へと導出し、開口部２８の内側に位置し又は開口部２８から導出された粉体に対し、噴霧部６０から液体を噴霧し、捕集体４０により液体及び粉体の混合物を捕集する工程を有する。かかる製造方法によれば、遠心力で粉体を導出させるとともに、液体を、開口部２８内部の粉体に対し所定方向に向けて行う、もしくは開口部２８から導出された粉体に対し行うことで、前者では粉体及び液体の混合物が開口部２８に付着すること、後者では粉体が開口部２８に付着することをそれぞれ抑制することができる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１０ 液粉混合装置
２０ 粉体供給部（粉体供給手段）
２１ 導入体
２２ 羽根
２３ 軸受
２４ フランジ
２５ 嵌合部
２６ 固定部材
２７ コーン
２８ 開口部
２８１ 案内部
２９ 誘導板（粉体誘導手段）
２９Ｃ スタティックミキサ（粉体誘導手段）
４０ 捕集体
４１ 筐体
４３ 排気口部
４５ 導出口部
４６ 固着部
４７ 挿通孔部
５０ 回転部（回転手段）
５１ 回転モータ
５３ シャフト
５５ プーリ
５７ 伝動ベルト
６０ 噴霧部（噴霧手段）
６１ ノズル

Claims (7)

1. 液体と粉体とを混合する液粉混合装置であって、
   粉体が導入される筒状の導入体と、この導入体に連通し、所定方向に開口する開口部を有する導出手段と、を有する粉体供給手段と、
   前記導出手段を前記所定方向に略直交する回転軸に沿って回転させ、その遠心力で粉体を前記開口部から前記導出手段の外部へと導出させる回転手段と、
   前記開口部の内側に位置し粉体に対し前記所定方向に向けて、又は前記開口部から導出された粉体に対し、液体を噴霧する噴霧手段と、
   前記開口部を包囲し、液体及び粉体の混合物が導出される導出口部を有する捕集体と、を備える液粉混合装置。
2. 前記導出手段は、前記開口部から外部へと粉体を誘導する粉体誘導手段をさらに有する請求項１記載の液粉混合装置。
3. 前記粉体誘導手段は、前記導出手段に固定され、前記回転軸とは異なる中心から側方へと延びる誘導板を有する請求項２記載の液粉混合装置。
4. 前記粉体誘導手段は、前記回転軸から前記開口部への方向に延びるスタティックミキサを有する請求項２記載の液粉混合装置。
5. 前記導出手段の外側には、放射状に延びる複数の羽根が固着されている請求項１から４いずれか記載の液粉混合装置。
6. 前記導入体及び前記捕集体は互いに固着され、前記導入体及び前記捕集体の一方と前記導出手段とが軸受を介して連結されている請求項１から５いずれか記載の液粉混合装置。
7. 請求項１から６いずれか記載の液粉混合装置を用い、
   前記導入体に粉体を供給して、前記導出手段へと粉体を導入し、
   前記導出手段を前記所定方向に略直交する回転軸に沿って回転させて、その遠心力で粉体を前記開口部から前記導出手段の外部へと導出し、
   前記開口部の内側に位置し又は前記開口部から導出された粉体に対し、前記噴霧手段から液体を噴霧し、
   前記捕集体により液体及び粉体の混合物を捕集する工程を有する液粉混合物の製造方法。

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