JP2011206677A - 混合装置、グラデーション混合物及び混合物製造方法 - Google Patents
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- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
【解決手段】 第1被混合物と第2被混合物とを混合するための混合装置であって、第1被混合物を投入する第1投入口と、該第1投入口から投入された第1被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第1排出口と、を備えた第1分割流路と、第2被混合物を投入する第2投入口と、該第2投入口から投入された第2被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第2排出口と、を備えた第2分割流路と、第1排出口の1つ及び第2排出口の1つに連結され、第1排出口から排出された第1被混合物と第2排出口から排出された第2被混合物とを混合させて部分混合物を生成する少なくとも2つの混合流路と、混合流路から排出された混合物を凝集する凝集流路と、凝集流路で凝集された混合物を収容部まで搬送する搬送路と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
第1被混合物と第2被混合物とを混合するための混合装置であって、
前記第1被混合物を投入する第1投入口と、該第1投入口から投入された前記第1被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第1排出口と、を備えた第1分割流路と、
前記第2被混合物を投入する第2投入口と、該第2投入口から投入された前記第2被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第2排出口と、を備えた第2分割流路と、
前記第1排出口の1つ及び前記第2排出口の1つに連結され、前記第1排出口から排出された前記第1被混合物と前記第2排出口から排出された前記第2被混合物とを混合させて部分混合物を生成する少なくとも2つの混合流路と、
前記混合流路から排出された混合物を凝集する凝集流路と、
前記凝集流路で凝集された混合物を収容部まで搬送する搬送路と、
を備えたことを特徴とする。
第1被混合物と第2被混合物とを混合するための混合物製造方法であって、
投入した前記第1被混合物を第1分割流路によって分割して排出する第1分割工程と、
投入した前記第2被混合物を第2分割流路によって分割して排出する第2分割工程と、
前記第1分割流路で分割された前記第1被混合物と前記第2分割流路で分割された前記第2被混合物とを少なくとも2つの混合流路内で混合させつつ流動させて部分混合物を生成する混合工程と、
前記混合流路から排出された前記部分混合物を凝集流路内で凝集させる凝集工程と、
凝集した前記部分混合物を搬送して一箇所に収容する収容工程と、
を含むことを特徴とする。
以下に説明する本発明の実施形態は、第1被混合物と第2被混合物とを混合するための混合装置に係るものである。この混合装置は、少なくとも、第1、第2分割流路、少なくとも2つの混合流路、及び凝集流路を有する。これらのうち、第1分割流路は、第1被混合物を投入する第1投入口と、第1投入口から投入された第1被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第1排出口と、を備える。また、第2分割流路は、第2被混合物を投入する第2投入口と、第2投入口から投入された第2被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第2排出口と、を備える。更に、混合流路は、第1排出口の1つ及び第2排出口の1つに連結され、第1排出口から排出された第1被混合物と第2排出口から排出された第2被混合物とを混合させ混合物を生成する。一方、凝集流路は、混合流路から排出された混合物を凝集する。
つまり、本実施形態に係る混合装置は、分割流路、混合流路、凝集流路の3段階の流路で構成され、流路分割によって被混合物を少量化し、少量化された2種の被混合物同士を混合流路内で混合し、凝集させる。
[全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態としての混合装置1の概略構成を示す図である。混合装置1は、被混合物A用の分割流路としての分割ボード1001と、被混合物B用の分割流路としての分割ボード1002と、複数の混合流路を含む混合ブロック1003と、複数の凝集流路を含む凝集ブロック1004と、搬送路としてのベルトコンベア1005と、収容部としての容器1006を含む。
図2は分割ボード1001の構成を示す斜視図である。分割ボード1002の構成は、分割ボード1001と同様であるためここでは説明を省略する。分割ボード1001は、被混合物Aを投入する1つの投入口1001aと、流路を構成する溝とが形成されている。溝は逆Y字形状であり、1つの上流流路が2つの下流流路に接続される。これにより、流れてきた被混合物は、分岐にぶつかって、繰り返し2分割される。そして、流路の最下流側に、投入口1001aから投入された被混合物Aが分割されて排出される少なくとも2つの排出口1001bが設けられている。上述したように、本実施形態では、被混合物の2分割を3回繰り返すことにより計8分割するため、排出口1001bは8個設けられる。
混合ブロック1003の詳細構成について、図3に示す。混合ブロック1003は、分割流路における分割数に応じた仕切板1003a〜gを備えた管状部材である。被混合物A、Bが1つの開口部に飛び込む構成でも良いし、別体の仕切板1101を挿入することによって、混合ブロック内で確実に被混合物A、Bが混ざる構成にしてもよい。仕切板1101は、隣り合う分割流路から排出された被混合物が混合流路に投入される前に混ざることを防止する機能も有する。図4に、図3とは異なる流路形状を有する混合ブロック1401を示す。この混合ブロック1401は、図3に示したものに比べて排出口が小さく形成されている。そのため、被混合物同士がぶつかり合う確率が高く、混合効果が高くなる。この混合ブロック1401に対して、図3に示す仕切り板1101を組み合わせても良い。
具体的な凝集ブロック1004内の凝集流路の様々な構成例を図6に示す。図6(a)の凝集流路では、混合物同士を、偏析が起こらないように凝集すべく、水やエタノール等の液体或いは接着剤を噴霧する。図6(b)の凝集流路では、静電気力やファンデルワールス力による凝集を助けるため、減圧して粒間の気体を減らす。これは特に被混合物が粒の小さな粉粒体であって、比重も小さい場合に有効である。図6(c)は帯電によって混合物同士を凝集させる電極及び帯電装置を用いる。図6(d)、(e)は、溶融によって混合物同士の凝集を促進すべく、加熱装置を用いて直接加熱又は誘導加熱を行なう。図6(f)の凝集流路では、凝固によって混合物同士の凝集を促進すべく、冷却装置を用いる。
以上のように、本実施形態に係る混合装置は、分割流路を用いて被混合物を少量化し、少量化された被混合物同士を混合して混合物を生成し、生成した混合物を凝集する。これにより、少量の混合物における局所的な混合比を担保しつつ、全体としても混合精度の高い混合物を得ることができる。また、本混合装置によれば、量の異なる被混合物同士、形の異なる被混合物同士、大きさの異なる被混合物同士、或いは重さの異なる被混合物同士を高い混合精度で混合することができる。特に、本実施形態では各流路を平面的に構成したので、省スペースで単純な構成によって混合精度の高い混合装置を提供することができる。更に、混合後、搬送の前に、凝集流路において集中的に凝集を行なうことにより、偏析を防止し、最終的な混合の精度を一層向上させることができる。なお、ここでの凝集処理として、いわゆる固結処理を利用しても良い。
図7は、本発明の第2実施形態としての混合装置2の概略構成を示す図である。混合装置2は、第1実施形態の混合装置1と比較した場合、搬送路として、ベルトコンベア1005に変えて、傾斜を付けて設けられた搬送流路2005を含むものである。
この方法で部分混合物の搬送を行なえば、搬送にモータなどの駆動源を必要としないため、エネルギー消費や振動による悪影響を抑えることができる。
図8は、本発明の第3実施形態としての混合装置3の概略構成を示す断面図である。本実施形態に係る混合装置3は、第1、第2実施形態の混合装置1、2に対し、被混合物C、D用の分割流路1801、1802を追加して、被混合物A、B、C、Dを混合させるものである。混合装置の他の構成は同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。混合装置3では、混合流路1003の1つの投入口に対して、4つの分割流路の排出口から同時に被混合物が流れ込む。
上述の第1乃至第3実施形態に示した混合装置に対して、以下のような変形例を考えることができる。
上記第1乃至第3実施形態では、混合対象となる物体を単に「被混合物」と称したが、実際には、被混合物には粉体、液体及び気体が含まれる。このうち、粉体としては、工業品、食品、医化学品が含まれる。工業品としての粉体には、カーボン、砂、セメント、硝子ビーズ、セラミックス、研磨剤、合成樹脂等の粉が含まれる。また、食品としての粉体には、小麦粉、コーヒー、乳製品、ビール酵母、香辛料、塩、砂糖、デンプン、その他調味料が含まれる。更に、医化学品としての粉体には、顆粒、化粧品、粉薬、飼料、洗剤、粉体塗料、DNA、タンパク質などが含まれる。また液体や気体としても同様に、工業品、食品、医化学品が考えられる。例えば、上記の粉体が溶融した液体が含まれる。
上記第1乃至第3実施形態では、分割流路、混合流路、凝集流路の生成方法や形状について詳しくは言及していないが、流路は、NCエンドミルで切削することによって成形した溝であっても、射出成形で製造した溝であってもよい。或いは板状部材に流路壁を接着することによって流路を形成しても良いし、パイプをつなげることで流路を形成してもよい。また、流路断面の形状としては、図9(a)に示すような角を有する溝の他に、図9(b)のような角にアールを有する溝であってもよいし、更に、図9(c)のように底面が円弧状の溝であっても良い。図9(b)、(c)のようにアールを有する溝であれば、流路の洗浄を容易に行なうことができるという効果がある。
一方、図11に示すように、各排出口からの排出量D1〜D8の比が、1:2:3:4:5:6:7:8となるように分割量調整部を制御することもできる。これにはまず、排出量D1:D2=1:2、D3:D4=3:4、D5:D6=5:6、D7:D8=7:8となるように、分割量調整部2304、2305、2306、2307を調整する。次に、排出量D1+D2:D3+D4=3:7、D5+D6:D7+D8=11:15となるように、分割量調整部2302、2303を調整する。最後に、排出量D1+D2+D3+D4:D5+D6+D7+D8=10:26となるように、分割量調整部2301を調整する。
上記第1乃至第3実施形態では、混合装置の雰囲気については詳しくは言及していないが、上述の混合装置は真空ポンプにより排気した減圧又は真空環境下で混合処理を行なうこともできる。又は、ボンベから所望のガスを導入してガス雰囲気下に混合装置全体を配置し、混合処理を行なわせてもよい。ここでガスとしては窒素、アルゴン、水蒸気など、対象に応じて選択すればよい。
図5(h)に示したような、流路中の混合物を加速又は減速させるリニアモータ機構は、混合流路のみならず分割流路や搬送路に対しても有効である。流路の片側又は両側に、電極又は電磁石を所定間隔に複数並べ、それぞれの電極又は電磁石を、位相をずらして駆動させることにより移動電界又は移動磁界を生成して、電気泳動又は磁力によって被混合物を加速又は減速させる。
Claims (8)
- 第1被混合物と第2被混合物とを混合するための混合装置であって、
前記第1被混合物を投入する第1投入口と、該第1投入口から投入された前記第1被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第1排出口と、を備えた第1分割流路と、
前記第2被混合物を投入する第2投入口と、該第2投入口から投入された前記第2被混合物が分割されて排出される少なくとも2つの第2排出口と、を備えた第2分割流路と、
前記第1排出口の1つ及び前記第2排出口の1つに連結され、前記第1排出口から排出された前記第1被混合物と前記第2排出口から排出された前記第2被混合物とを混合させて部分混合物を生成する少なくとも2つの混合流路と、
前記混合流路から排出された混合物を凝集する凝集流路と、
を備えたことを特徴とする混合装置。 - 前記凝集流路で凝集された混合物を収容部まで搬送する搬送路をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の混合装置。
- 前記第1分割流路は、前記第1投入口から前記第1排出口まで2分割を複数回繰り返すことによって前記第1被混合物を分割する多段階分割流路であり、
前記第2分割流路は、前記第2投入口から前記第2排出口まで2分割を複数回繰り返すことによって前記第2被混合物を分割する多段階分割流路であることを特徴とする請求項1又は2に記載の混合装置。 - 前記第1、第2分割流路は、1つの第1投入口と1つの第2投入口から投入された前記第1、第2被混合物をそれぞれN等分して、N個の第1排出口及びN個の第2排出口から排出する流路であり、
前記混合流路はN個設けられ、1対の前記第1排出口及び前記第2排出口が1つの混合流路に接続され、
前記凝集流路もN個設けられ、それぞれの前記凝集流路は、それぞれの前記混合流路から排出された混合物を凝集することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の混合装置。 - 前記凝集流路内に水、アルコール、又は接着剤を噴霧する方法、前記凝集流路内を減圧して粒間の気体を減らす方法、前記凝集流路内の被混合物を帯電する方法、前記凝集流路内を直接加熱又は誘導加熱する方法、及び、前記凝集流路内を冷却する方法の少なくとも何れか1つの方法によって前記混合物の凝集を促進させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の混合装置。
- 前記混合流路内に、振動を加える方法、気体を噴射する方法、及び、磁界又は電界を付与する方法の少なくとも何れ1つの方法によって、前記混合流路内の前記第1、第2被混合物の混合を促進させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の混合装置。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の混合装置に対して投入される前記第1被混合物と前記第2被混合物の割合を徐々に変化させることにより生成されたことを特徴とするグラデーション混合物。
- 第1被混合物と第2被混合物とを混合するための混合物製造方法であって、
投入した前記第1被混合物を第1分割流路によって分割して排出する第1分割工程と、
投入した前記第2被混合物を第2分割流路によって分割して排出する第2分割工程と、
前記第1分割流路で分割された前記第1被混合物と前記第2分割流路で分割された前記第2被混合物とを少なくとも2つの混合流路内で混合させつつ流動させて部分混合物を生成する混合工程と、
前記混合流路から排出された前記部分混合物を凝集流路内で凝集させる凝集工程と、
凝集した前記部分混合物を収容する収容工程と、
を含むことを特徴とする混合物製造方法。
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