JP2016022431A - 粉体混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残存する粉体の除去やその確認が容易であり、撹拌翼と処理槽の底面との隙間の領域に存在する粉体の混合を促進することができる粉体混合装置を提供する。【解決手段】粉体を処理空間Ｓに収容し処理空間Ｓに設けられた回転部材３を回転させることによって粉体を混合する粉体混合装置１において、処理槽２は、処理空間Ｓの底になる底面２３ａと、供給された気体を処理槽２内に吐出する吐出口７とを有するものであり、回転部材３は、上下方向に延在する軸部３１と、底面２３ａと間隔をあけて軸部３１に設けられ軸部３１とともに回転することによって粉体を撹拌する撹拌翼３２とを有するものであり、吐出口７は、撹拌翼３２と底面２３ａとの間に開口したものである。【選択図】図２

Description

粉体を処理槽内に収容し、処理槽内に設けられた回転部材を回転させることによって粉体を混合する粉体混合装置に関する。

食品、飼料、医薬品あるいは化学品等の粉体を混合する粉体混合装置として、粉体を収容する処理槽と、この処理槽内に設けられた回転部材を備えたものが知られている。処理槽は、例えば、粉体の投入口を有する天板と、逆円錐状の周壁と、排出口を有する底板部材を備えている。底板部材は、処理槽内の底になる底面を有するものである。また、回転部材は、例えば、上下方向に延在する軸部と、この軸部に設けられた撹拌翼を有している。撹拌翼は、軸部の下端部分から横方向に延在したスクレーパと、螺旋状に形成され下端がスクレーパに接続したリボン（螺旋帯翼）を有するものが一般的である。この粉体混合装置では、粉体を投入口から処理槽内に投入し、回転部材を回転させると、粉体は、回転する撹拌翼の作用によって周壁に沿って上昇し、処理槽内の上側に設けられた案内板等に案内されて軸部側に寄った後、落下する。これにより、粉体の循環流が生じ、処理槽内に収容された粉体が混合され、混合された粉体は排出口から排出される。

このような粉体混合装置では、製造誤差や組立誤差等を考慮し、撹拌翼が処理槽の底面に接触することがないように、処理槽の底面と間隔をあけた状態で撹拌翼が軸部に設けられている。これにより、撹拌翼と処理槽の底面との間に、例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の隙間が生じている。以下、処理槽内における、撹拌翼と処理槽の底面との間に生じた隙間の領域を、隙間領域と称することがある。処理槽内に収容された粉体のうち、隙間領域に存在する粉体は、撹拌翼が回転しても流動しにくく、混合不良の状態、あるいは混合が不十分な状態で排出口から排出される。隙間領域に存在する粉体の量は、処理する粉体全体の量に比べればわずかである。しかしながら、例えば、食品やセラミックス等においては、混合不良の粉体や混合が不十分な粉体がわずかでも含まれていると製品の品質に悪影響を及ぼしてしまう場合があり、混合不良の粉体や混合が不十分な粉体を含まない、いわゆる精密混合（高いレベルの均一性）が求められる。このため、いわゆる精密混合が必要になる場合には、処理槽内の粉体を一旦混合した後、隙間領域に存在する粉体を排出口から排出し、排出した粉体を処理槽内に戻してから再度粉体を混合するというような手間のかかる工程も行われている。

ここで、スクレーパをパイプ状とし、そのスクレーパ自身に底面に向けて開口する吐出口を形成し、この吐出口から底面に向けて気体を吐出する乾燥装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。特許文献１記載の乾燥装置の技術を粉体混合装置に適用すれば、吐出口から吐出された気体によって隙間領域に存在する粉体が流動して巻き上がり、巻き上がった粉体は、撹拌翼の回転によって生じている循環流に合流する。これにより、隙間領域に存在する粉体も処理槽内を循環させることができ、隙間領域に存在する粉体の混合を促進することが可能になる。

特開２０１１−７５１９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された乾燥装置の技術を粉体混合装置に適用すると、吐出口からパイプ状のスクレーパ内に粉体が入り込んでしまう場合がある。スクレーパ内に粉体が入り込んでしまうと、入り込んだ粉体を除去することが難しい上に、入り込んだ粉体が除去されたか否かの確認も困難になる。このため、特に、処理槽内に粉体が残存しないことが厳密に要求される、食品の粉体等を混合する粉体混合装置には採用しにくい。

本発明は上記事情に鑑み、残存する粉体の除去やその確認が容易であり、撹拌翼と処理槽の底面との隙間の領域に存在する粉体の混合を促進することができる粉体混合装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の粉体混合装置は、粉体を処理槽内に収容し該処理槽内に設けられた回転部材を回転させることによって該粉体を混合する粉体混合装置において、
前記処理槽は、該処理槽内の底になる底面と、供給された気体を該処理槽内に吐出する吐出口とを有するものであり、
前記回転部材は、上下方向に延在する軸部と、前記底面と間隔をあけて該軸部に設けられ該軸部とともに回転することによって前記粉体を撹拌する撹拌翼とを有するものであり、
前記吐出口は、前記撹拌翼と前記底面との間に開口したものであることを特徴とする。

ここで、前記粉体混合装置は、前記粉体の混合と併せて、該粉体の、乾燥、加熱、蒸発乾固、冷却、熱処理あるいは反応等を行うものであってもよい。

本発明の粉体混合装置によれば、前記撹拌翼と前記底面との間に開口した前記吐出口から前記処理槽内に気体を吐出することによって、該撹拌翼と該底面との隙間の領域（隙間領域）に存在する粉体が流動して巻き上がり、巻き上がった該粉体が、該撹拌翼の回転によって生じている、粉体の循環流に合流する。これによって、隙間領域に存在する粉体も前記処理槽内を循環する。この結果、隙間領域に存在する粉体の混合を促進することができ、特に、いわゆる精密混合が求められる、食品やセラミックス等の粉体を混合する粉体混合装置として好適に用いることができる。なお、前記撹拌翼の下端よりも上方に開口した吐出口を設け、この吐出口から隙間領域に向け斜め下方に気体を吐出する態様では、吐出口から吐出した気体が、前記撹拌翼や該撹拌翼の回転によって生じている粉体の循環流等に遮られてしまう。このため、吐出口から吐出した気体が、隙間領域に存在する粉体まで届きにくく、隙間領域に存在する粉体の混合を促進することは難しい。

また、前記吐出口は、前記処理槽が有し、前記撹拌翼と前記底面との間に開口しているものであるため、撹拌翼のスクレーパ等に吐出口が設けられている態様に比べ、該吐出口から粉体が入り込んでしまった場合に、この粉体の除去およびその確認が容易になる。このため、処理槽内に粉体が残存しないことが厳密に要求される、食品の粉体等を混合する粉体混合装置としても支障なく採用することができる。

本発明の粉体混合装置において、前記吐出口は、最低位置が前記底面の高さ位置に一致したものであることが好ましい。

こうすることで、前記吐出口から吐出した気体が前記底面に沿って流れやすくなり、底面上の粉体を残らず流動させて巻き上げることが可能になる。

また、本発明の粉体混合装置において、前記吐出口は、前記気体を前記底面より上の空間に水平方向に吐出するものであってもよい。

こうすることによっても、前記吐出口から吐出した気体が前記底面に沿って流れやすくなり、底面上の粉体を残らず流動させて巻き上げることが可能になる。また、前記吐出口から吐出した気体が底面に沿って流れる距離を長距離化できる。

さらに、本発明の粉体混合装置において、前記吐出口は、扁平状のものであってもよい。ここで、前記吐出口は、長方形状や楕円形状のものであってもよい。

前記吐出口が扁平状のものであり、該吐出口のいわゆる長辺方向が前記底面と略平行である態様、さらには、該吐出口の最低位置が該吐出口の長辺であり、該長辺が該底面の高さ位置と一致、すなわち該底面と同一面上にある態様を採用すれば、該吐出口から吐出した気体が上方に拡散しにくくなる。このため、前記吐出口から吐出した気体が隙間領域に存在する粉体を流動させる前に上方に拡散してしまうことを抑え、効率的に底面上の隙間領域に作用させることができる。ここで、前記吐出口を、長方形状のものとすれば、前記吐出口から吐出した気体が上方に拡散することをより抑えることができる。

また、本発明の粉体混合装置において、前記底面は平面視円形のものであり、
前記処理槽は、前記吐出口を複数有するものであり、
前記複数の吐出口のうちの少なくとも一部は、前記底面の外周部分に沿って前記気体が流れるように該気体を吐出する第１吐出口と、該第１吐出口から吐出される気体の流れよりも中心側に向けて吐出する第２吐出口であってもよい。

ここで、前記第１吐出口の吐出方向と前記中心との距離は、前記第２吐出口の吐出方向と該中心との距離とは異なっている。前記処理槽は、前記吐出方向が前記中心と離れている前記第１吐出口と、該第１吐出口よりも吐出方向が該中心に近い前記第２吐出口とを有するものであってもよく、さらに、吐出方向と該中心との距離が異なる他の吐出口を有するものであってもよい。

前記第１吐出口から吐出した気体によって前記底面の外周部分上に存在する粉体が流動して巻き上がり、前記第２吐出口から吐出した気体によって該底面の外周部分上に存在する粉体よりも中心側に存在する粉体が流動して巻き上がる。これらの前記第１吐出口および前記第２吐出口を組み合わせることによって、前記底面全体における隙間領域に存在する粉体を効率的に巻き上げることができる。

ここで、前記複数の吐出口は、全て同時に気体を吐出するものであってもよいし、１つずつ順番に、あるいは複数ずつ順番に気体を吐出するものであってもよい。

さらに、本発明の粉体混合装置において、前記処理槽は、周壁と、前記底面を形成する底板部材と、該周壁に対して該底板部材を水平方向に回動させ該底板部材を該周壁の下方から外れた位置に移動させる回動部材とを備えたものであってもよい。

前記回動部材によって前記底板部材を回動させ、該底板部材を前記周壁の下方から外れた位置に移動させれば、清掃時において、該底板部材や前記吐出口に残存する粉体の除去がより容易になる。さらに、前記底板部材や前記吐出口に残存する粉体の目視確認作業もより容易になる。

本発明によれば、残存する粉体の除去やその確認が容易であり、撹拌翼と処理槽の底面との隙間の領域に存在する粉体の混合を促進することができる粉体混合装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である粉体混合装置の正面図である。 図１に示す粉体混合装置の下部拡大図である。 （ａ）は、図１に示す処理槽のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、図１に示す粉体混合装置における底板部材を下げた状態を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）を下方から見た図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示す、移動した底板部材の平面図である。 複数の吐出口から気体を吐出させる一態様を説明するための、図３に対応した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態である粉体混合装置は、食品、飼料、医薬品あるいは化学品等の粉体を混合するものである。また、本発明の一実施形態である粉体混合装置は、いわゆる一次混合を行うものであってもよいし、いわゆる二次混合や三次混合等を行うものであってもよい。

図１は、本発明の一実施形態である粉体混合装置の正面図である。

図１に示すように、粉体混合装置１は、処理槽２、回転部材３、回転機構４、排出機構５、ヒンジ部材６１およびクランプ部材６２を備えている。また、粉体混合装置１は、図２を用いて後述する気体供給機構８も備えている。

処理槽２は、天板部材２１、周壁部材２２、底板部材２３および取付部材２４を有するものである。周壁部材２２は、上端と下端が開口したものであり、円筒状の円筒状周壁２２１と、円筒状周壁２２１の下端部分に接続した、逆円錐状の円錐状周壁２２２を有している。円筒状周壁２２１の上端部分には上フランジ部２２１１が設けられ、この上フランジ部２２１１に円盤状の天板部材２１が載置されている。この天板部材２１によって周壁部材２２の上端の開口が閉塞されている。円錐状周壁２２２の下端部分には下フランジ部２２２１が設けられ、この下フランジ部２２２１の下面に接触させた状態で底板部材２３が配置されている。この底板部材２３によって周壁部材２２の下端の開口が閉塞されている。これら、天板部材２１、周壁部材２２および底板部材２３によって囲まれた空間が、本発明における処理槽内に相当し、以下、この空間を処理空間Ｓと称する。また、底板部材２３の上面側には、処理空間Ｓの底になる、平面視円形の底面２３ａが形成されている。本実施形態では、底面２３ａは、例えば直径が６６０ｍｍ程度のものである。なお、天板部材２１には、処理空間Ｓに被処理物の粉体を投入する投入口２６と、排気口２７が設けられている。取付部材２４は、天板部材２１の上面に設けられ、図１における左右方向に延在した箱状のものである。

回転部材３は、軸部３１、撹拌翼３２、および複数の支持部３３を有するものである。軸部３１は、上下方向に延在する円柱状のものであり、天板部材２１を貫通した状態で下端が底面２３ａと間隔をあけて配置されている。なお、本実施形態では、直径が１００ｍｍ程度の軸部３１を採用している。取付部材２４には、減速機４１およびモータ４２を有した回転機構４が設けられ、その出力軸に軸部３１の上端部分が連結されている。複数の支持部３３それぞれは、軸部３１から水平方向に延在した円柱状のものである。また、複数の支持部３３は、上下方向に所定の間隔をあけ、かつ、平面視で延在方向を９０度ずつ異ならせて軸部３１に設けられている。図１では、複数の支持部３３の一部が紙面に直交する方向に延在し、残りの支持部３３が紙面の左右方向に延在した状態を示している。撹拌翼３２は、スクレーパ３２１およびリボン３２２を有するものである。スクレーパ３２１は、軸部３１の下端部分から略水平方向に延在したものである。スクレーパ３２１の詳しい説明は後述する。リボン３２２は、複数の支持部３３に支持された状態で、円錐状周壁２２２の上端部分付近からスクレーパ３２１に向けて螺旋状に設けられ、その下端部分がスクレーパ３２１に接続されている。なお、本実施形態では、１本のリボン３２２が設けられた撹拌翼３２を例に挙げて説明しているが、複数のリボン３２２が設けられた撹拌翼３２を採用してもよい。また、本実施形態の回転部材３は、回転機構４を駆動させると軸部３１が平面視で時計回りに回転し、軸部３１とともに撹拌翼３２も平面視で時計回りに回転する。以下、回転部材３が回転する方向を、単に回転方向と称することがある。

処理空間Ｓにおける、撹拌翼３２の上方には、案内部材２５が設けられている。案内部材２５は、上下方向に延在した吊下ロッド２５１と、吊下ロッド２５１の下端に固定された案内板２５２を有するものである。吊下ロッド２５１は、天板部材２１に貫通させた状態で、その上端部分が固定部材によって天板部材２１に固定されている。案内板２５２は、平面視において回転方向に凸となる円弧状のものであり、その一端側が円筒状周壁２２１の内面近傍に位置し、他端側が軸部３１に向かう姿勢に支持されている。図１においては、左側の案内板２５２が紙面奥側に凸となり、右側の案内板２５２が紙面手前側に凸となっている。

処理空間Ｓに、例えば撹拌翼３２の上端部分付近まで粉体を収容し、回転機構４によって回転部材３を回転させると、回転する撹拌翼３２の作用によって処理空間Ｓの粉体は回転方向に流動しながら円錐状周壁２２２の内面に沿って上昇する。案内板２５２まで上昇した粉体は、案内板２５２によって軸部３１側に案内された後、落下する。これにより、概ねとして図１に破線の矢印で示すような粉体の循環流Ｃが生じ、処理空間Ｓに収容された粉体が混合されると考えられている。

図２は、図１に示す粉体混合装置の下部拡大図である。この拡大図では、ハッチングを施した部分が断面になる。また、図２では、図面を簡略化するためヒンジ部材６１およびクランプ部材６２を省略している。

図２に示すように、スクレーパ３２１は、その下端部分の高さ位置が軸部３１の下端部分の高さ位置に一致したものである。図２では、紙面手前側に延在する状態のスクレーパ３２１を示しており、スクレーパ３２１は、上方に向かうに従い右方向（回転方向とは反対方向）に傾いた姿勢で軸部３１に固定されている。このため、スクレーパ３２１が回転すると、処理空間Ｓの粉体が巻き上がりやすい。底板部材２３は、底面２３ａを有する平面視円形の底部２３１と、この底部２３１の外周部分に設けられ底部２３１よりも厚さが厚い外周部２３２を有している。外周部２３２の上面には、下フランジ部２２２１の下面が重ね合わされ、外周部２３２の内周面２３２ａと下フランジ部２２２１の内周面２２２１ａは、略垂直に連続している。以下、外周部２３２の内周面２３２ａと下フランジ部２２２１の内周面２２２１ａを併せて、単に内周面２ａと称することがある。なお、本実施形態では、外周部２３２の内周面２３２ａの高さは、５ｍｍ程度に設定されている。

図２の両端矢印で示すように、スクレーパ３２１は、その下端が底面２３ａと例えば２０ｍｍ程度の間隔をあけた状態で軸部３１に設けられている。この間隔は、スクレーパ３２１が底面２３ａに接触することを防止するため、粉体混合装置１の製造誤差や組立誤差等を考慮して設定されており、これによってスクレーパ３２１の下端と底面２３ａとの間に隙間が生じている。処理空間Ｓのうち、スクレーパ３２１の下端と底面２３ａとの隙間の領域（隙間領域Ｓ１、図２において両端矢印の直線で示した部分）に存在する粉体は、スクレーパ３２１が回転しても流動しにくく、混合不良の状態、あるいは混合が不十分な状態になってしまう。このため、本発明の粉体混合装置１は、隙間領域Ｓ１に気体を吐出する複数の吐出口７を有している。

図２では、複数の吐出口７のうちの一つを示している。図２に示すように、底板部材２３の外周部２３２には、略水平に延在し底面２３ａと平坦状に接続した通気溝２３２１、外周部２３２の外周面に開口した挿入孔２３２２、および通気溝２３２１と挿入孔２３２２を接続する通気路２３２３が設けられている。吐出口７は、通気溝２３２１における底面２３ａ側の端部と、下フランジ部２２２１の内周面２２２１ａにおける下端部分によって画定され、スクレーパ３２１と底面２３ａとの間に開口したものである。

挿入孔２３２２には、気体供給機構８が接続されている。気体供給機構８は、コンプレッサ８１、ヘッダ８２、バルブ８３、給気ホース８４およびソケット８５を有するものであり、ソケット８５が、挿入孔２３２２に挿入されている。コンプレッサ８１からヘッダ８２に供給された気体は、バルブ８３を開くと給気ホース８４を流れてソケット８５から通気路２３２３に供給される。通気路２３２３に供給された気体は、通気溝２３２１を流れ、図２の直線の矢印で示すように、吐出口７から、例えば、０．５ＭＰａＧの圧力で処理空間Ｓにおける隙間領域Ｓ１に吐出される。これにより、図２の円弧状の矢印で示すように、隙間領域Ｓ１に存在する粉体が流動して巻き上がり、巻き上がった粉体が、回転部材３の回転によって生じている循環流Ｃに合流して処理空間Ｓを循環する。この結果、隙間領域Ｓ１に存在する粉体の混合を促進することができる。さらに、通気溝２３２１は、底面２３ａに平坦状に接続したものであるため、吐出口７は、最低位置が底面２３ａの高さ位置に一致している。また、通気溝２３２１は略水平に延在したものである。これらのため、吐出口７から、底面２３ａに沿って水平方向に気体が吐出される。この結果、底面２３ａ上の粉体を残らず流動させやすくなり、また、吐出口７から吐出した気体が底面２３ａに沿って流れる距離が長距離までおよび広範囲の粉体を流動させやすくすることもできる。以下、隙間領域Ｓ１に存在する粉体のうち吐出口７から吐出した気体によって流動し巻き上がる粉体が存在する領域の面積を更新面積と称することがある。

本出願の発明者は、スクレーパ３２１と底面２３ａとの間に開口した吐出口を有する実施例１と、スクレーパ３２１よりも上方に開口した吐出口を有する比較例を用意し、それぞれの吐出口から気体を吐出して、更新面積を検証した。実施例１の吐出口からは、隙間領域に向けて略水平方向に気体を吐出し、比較例の吐出口からは、隙間領域に向けて水平方向に対して１８．５度程度斜め下方に向けて気体を吐出した。いずれの吐出口の形状も長方形状とし、吐出口から吐出される気体の圧力は、いずれも０．５ＭＰａＧとした。その結果、比較例に比べて実施例１の方が、更新面積が大幅に広くなることが確認できた。これは、比較例では、吐出口から吐出した気体が、撹拌翼や撹拌翼の回転によって生じている粉体の循環流等に遮られてしまうためであると考えられる。

次いで、複数の吐出口７の配置位置と詳細な態様を説明する。

図３（ａ）は、図１に示す処理槽のＡ−Ａ断面図であり、図３（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。同図（ａ）では、回転方向を円弧状の矢印で示し、気体供給機構８のうちソケット８５のみを示している。

図３（ａ）に示すように、内周面２ａには、周方向に間隔をあけて複数の吐出口７が配置されている。これら複数の吐出口７には、第１吐出口７ａ、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃの３種類があり、第１吐出口７ａ、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃによって吐出口ユニット７０を構成している。本実施形態の粉体混合装置１は、３つの吐出口ユニット７０を有しており、以下、図３（ｂ）に示す吐出口ユニット７０を第１ユニット７０ａと称することがあり、第１ユニット７０ａと回転方向に間隔をあけて配置された吐出口ユニット７０を第２ユニット７０ｂと称することがあり、第２ユニット７０ｂと回転方向に間隔をあけて配置された吐出口ユニット７０を第３ユニット７０ｃと称することがある。これら３つの吐出口ユニット７０それぞれは同じ構成であるため、図３（ａ）を用いて、第２ユニット７０ｂを例に挙げて説明する。

図３（ａ）では、吐出口７それぞれから気体を吐出する方向を二点鎖線で示し、吐出口７それぞれの、内周面２ａにおける法線を一点鎖線で示している。以下、通気溝２３２１の延在方向であり、吐出口７から気体を吐出する方向を吐出方向と称することがある。第３吐出口７ｃ、第２吐出口７ｂおよび第１吐出口７ａは、記載順に回転方向に間隔をあけて設けられている。

通気溝２３２１の延在方向である吐出方向は、底面２３ａの中心Ｏとを結ぶ法線に対し、図３（ａ）に示すように、角度β１、角度β２または角度β３となるように決められている。吐出口７を起点として見ると、これらの吐出口７とその吐出方向は、本実施形態では、被処理物が回転部材３と同じ時計回りをする方向でもある。ここで吐出口７とその吐出方向が、時計回りに流動される被処理物と対向する方向、すなわち反時計回り方向を指向する場合、通気溝２３２１内に被処理物が侵入して閉塞状態を生じさせ易く、吐出口７からの気体の吐出が困難となり好ましくない。また本実施形態では、その吐出方向が中心Ｏから遠い位置に第１吐出口７ａが設けられ、その吐出方向が中心Ｏから近い位置に第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃが設けられている。

また、第１吐出口７ａは角度β１により設定されるが、別の見方をすると、通気溝２３２１の延在方向である吐出方向が、図の直線の矢印で示すように、内周面２ａに関する接線と距離ｄをあけて平行に設けられているとも言い換えることができる。この様に内周面２ａに関する接線と距離ｄをあけるように設定することにより、内周面２ａに近い隙間領域Ｓ１に存在する被処理物を広範囲に流動させる効果がある。この距離ｄは、第１吐出口７ａから吐出した気体によって粉体が流動し巻き上がる領域の幅（更新幅）の半分程度が好ましい。本実施形態の第１吐出口７ａの更新幅は、例えば１００ｍｍ程度に設定されているため、距離ｄは、４５ｍｍから５５ｍｍ程度が好ましく、５０ｍｍ程度が特に好ましい。第１吐出口７ａから吐出した気体は、内周面２ａに沿って流れる。すなわち、第１吐出口７ａから吐出した気体は、底面２３ａの外周部分に沿って流れる。具体的には後述する実施例２と実施例３において記載した。一方、吐出方向が中心Ｏに近くなるように第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃが設けられており、これらは中心Ｏを含む中心Ｏに近い隙間領域Ｓ１に存在する被処理物を広範囲に流動されるために設けられている。

なお、粉体混合装置の大きさや被処理物の物性により、吐出口の数、吐出口の配置間隔、吐出口の形状、角度β、吐出する気体の圧力等は適宜設定されることはいうまでもなく、例えば、粉体混合装置が小さければ底面２３ａも小面積であるため、吐出口７ａのみを内周面２ａに間隔をあけて２箇所設けることで足りる場合もあり、具体的には後述する実施例４において記載した。なお、本実施形態では、底面２３ａの中心Ｏに対する、第１吐出口７ａと第２吐出口７ｂとの角度α１は、例えば２０度程度に設定され、第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃとの角度α２も、例えば２０度程度に設定されている。また、第１吐出口７ａは、その吐出方向と法線との角度β１が、例えば６０度程度になるように通気溝２３２１の延在方向が設定されている。

本出願の発明者は、底面の直径が６６０ｍｍの処理槽について、吐出口の位置が異なる、実施例２と実施例３を用意し、それぞれの吐出口から０．５ＭＰａＧの圧力で気体を吐出して、更新面積を検証した。いずれの吐出口も、幅７ｍｍ、高さ５ｍｍの長方形状とした。また、実施例２の吐出口は、吐出方向が底面の接線方向に設定された吐出口を、底面２３ａの中心Ｏに向けて３．５ｍｍ移動させ、吐出口の幅方向の外側を底面の接線に一致させた。また、実施例３の吐出口は、吐出方向が底面の接線方向と平行に設定された吐出口を、底面２３ａの中心Ｏに向けて５０ｍｍ移動させた。その結果、実施例２に比べて実施例３の方が、更新面積が広くなることが確認できた。なお、底面の直径が１５４ｍｍの処理槽について、吐出方向が底面の接線方向に設定された吐出口を、底面２３ａの中心Ｏに向けて３．５ｍｍ移動させ、吐出口の幅方向の外側を底面の接線に一致させた実施例４を用意して、吐出口から０．５ＭＰａＧの圧力で気体を吐出したところ、隙間領域における広い範囲の粉体が流動し巻き上がることが確認できた。これらにより、吐出方向が接線方向に設定された吐出口を、底面２３ａの中心Ｏに向けて移動させることによって更新面積を拡大でき、また、底面の直径が比較的小さい場合には、幅方向の外側を底面の接線に一致させた吐出口によっても、隙間領域における広い範囲の粉体を流動し巻き上げることができることが推察される。

本実施形態では、第２吐出口７ｂは、その吐出方向と法線との角度β２が３０度程度になっており、第３吐出口７ｃは、その吐出方向と法線との角度β３が７度程度になっている。また、第２吐出口７ｂの吐出方向と第３吐出口７ｃの吐出方向は、略平行に設定されている。第２吐出口７ｂから吐出した気体は、第１吐出口７ａから吐出した気体よりも中心Ｏ側に向かって流れ、第３吐出口７ｃから吐出した気体は、第２吐出口７ｂから吐出した気体よりもさらに中心Ｏ側に向かって流れる。第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃから吐出する気体が流れる通気路２３２３は、平面視Ｔ字状に分岐したものであり、１つのソケット８５から供給された気体が、通気路２３２３で分岐した後それぞれの通気溝２３２１を流れ、第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃそれぞれから吐出される。なお、第１吐出口７ａと同様に、第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃそれぞれに対応するソケット８５を設け、それぞれのソケット８５から供給された気体を第２吐出口７ｂと第３吐出口７ｃそれぞれから吐出する態様を採用してもよい。また、１つのソケット８５から供給された気体を３つに分岐させ、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから吐出する態様を採用してもよい。

本実施形態では、詳細は図５を用いて後述するように、第１ユニット７１〜第３ユニット７３から気体を吐出すると、底面２３ａ全体における隙間領域Ｓ１に存在する粉体を流動させることができる。なお、吐出口ユニット７０の数は、底面２３ａの面積に応じて適宜増減させればよい。また、底面２３ａの面積が小さい場合には、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃのうち、第３吐出口７ｃを省略する態様、あるいは第１吐出口７ａのみを有する態様としてもよい。

図３（ｂ）に示すように、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃは、例えば、高さが５ｍｍ程度、幅が７ｍｍ程度の扁平状のものである。このため、吐出口７から吐出した気体が上方へ拡散しにくくなり、吐出口７から吐出した気体が隙間領域Ｓ１に存在する粉体を流動させる前に上方へ拡散してしまうことを抑えることができる。特に、本実施形態では、吐出口７を、長方形状のものとしているため、吐出口７から吐出した気体がより拡散しにくくなる。なお、吐出口７の形状は、長方形状に限らず、台形状や三角形状、あるいは楕円形状等であってもよい。吐出口７が台形状であれば最長辺である底辺が底面２３ａと同一平面上にあるか、または底面２３ａと平行にあるように配置されることが好ましい。また、吐出口７が楕円形状である場合には、いわゆる長辺方向が底面２３ａと略平行であるように配置されることが好ましい。なお、本実施形態では、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃの形状を同一にしているが、形状を異ならせてもよい。

本出願の発明者は、本実施形態の吐出口７と同一構成の吐出口を有する実施例５と、吐出口の形状のみを、直径が１０ｍｍの円形に変えた実施例６を用意し、それぞれの吐出口から０．５ＭＰａＧの圧力で気体を吐出し、更新面積を検証した。その結果、実施例６に比べて実施例５の方が、更新面積が大幅に広くなることが確認された。これは、円形の吐出口に比べて長方形の吐出口の方が、吐出した気体が上方へ拡散しにくいためである。

図２および図３に示すように、底面２３ａを有する底部２３１は、平面視円形の排出口２３１ａと、この排出口２３１ａを閉塞する蓋体２３１１を有している。排出口２３１ａは、底面２３ａに対して偏心した位置に設けられている。図２を用いて、蓋体２３１１を開き、処理空間Ｓの粉体を排出させる排出機構５について説明する。図２では、蓋体２３１１が排出口２３１ａを閉塞している状態を実線で示し、蓋体２３１１を開いた状態を一点鎖線で示している。

図２に示すように、排出機構５は、排出筒５１、シリンダ５２、レバーアーム５３、軸受５４、軸５５、ゲートアーム５６およびボルト５７を備えている。排出筒５１は、上端および下端を開口した円筒状のものであり、排出口２３１ａの下方領域を囲う状態で底板部材２３の下面に固定されている。排出筒５１における、紙面と直交する方向の面それぞれには、軸受５４が設けられ、これら一対の軸受５４に軸５５が挿通されている。ゲートアーム５６は、その一端側部分が軸５５に固定され、他端側部分がボルト５７によって蓋体２３１１に固定されている。レバーアーム５３は、その一端側部分が、軸５５に固定され、他端側部分が、シリンダ５２のロッド５２１に回動自在に取り付けられている。なお、シリンダ５２は、不図示のブラケットによって底板部材２３の下面に固定されている。

図２に実線で示す、蓋体２３１１を閉塞した状態から、シリンダ５２を駆動させ一点鎖線で示すようにロッド５２１が伸長すると、レバーアーム５３によって軸５５が回動する。軸５５が回動することによってゲートアーム５６が回動し、蓋体２３１１が移動する。これによって蓋体２３１１が開き、排出口２３１ａを開放することができる。なお、一点鎖線で示す、蓋体２３１１が開いた状態から、シリンダ５２のロッド５２１を収縮させれば、蓋体２３１１が移動して排出口２３１ａを閉塞することができる。なお、この閉塞した状態では、蓋体２３１１の上面、すなわち処理空間Ｓ側の面は、底面２３ａと同一平面を形成するように設定されている。

次いで、底板部材２３を回動させ、底板部材２３を周壁部材２２の下方から外れた位置に移動させる態様について説明する。

図４（ａ）は、図１に示す粉体混合装置における底板部材を下げた状態を示す図である。図４（ｂ）は、同図（ａ）を下方から見た図である。図４（ｂ）では、図面を簡略化するため、周壁部材２２は省略し、また、底板部材が移動した状態を一点鎖線で示している。図４（ｃ）は、同図（ｂ）に示す、移動した底板部材の平面図である。

図１および図４（ａ）に示すように、ヒンジ部材６１は、支持部６１１、回動部６１２、ヒンジ軸６１３、アーム６１４およびヒンジハンドル６１５を有している。支持部６１１は、ブラケットによって、周壁部材２２の下端部分に固定されている。ヒンジ軸６１３は、支持部６１１に挿通された状態で回動自在に支持されており、このヒンジ軸６１３に回動部６１２が固定されている。また、回動部６１２は、アーム６１４によって底板部材２３に連結されている。ヒンジ軸６１３は、ヒンジハンドル６１５を回転させることによって上下方向に伸縮するものである。

クランプ部材６２は、固定クランプ部６２１、可動クランプ部６２２、スピンドル６２３およびクランプハンドル６２４を有している。固定クランプ部６２１は、下フランジ部２２２１に固定されており、可動クランプ部６２２は、底板部材２３に固定されている。スピンドル６２３は、可動クランプ部６２２から上方に突出したものであり、このスピンドル６２３によって、固定クランプ部６２１と可動クランプ部６２２が接続される。また、クランプハンドル６２４を回転させることによって、スピンドル６２３における、可動クランプ部６２２からの突出量を調整することができる。

図１では、下フランジ部２２２１の下面に底板部材２３が重ね合わされ、クランプ部材６２によって挟み込まれた状態を示している。図１に示す状態から底板部材２３を移動させる場合は、初めに、図４（ａ）に示す、底板部材２３が下がった状態にする。具体的には、クランプハンドル６２４を回転させることによってスピンドル６２３の突出量を減少させ、スピンドル６２３と固定クランプ部６２１の接続を解除する。次いで、ヒンジハンドル６１５を操作し、ヒンジ軸６１３を伸長させる。これによって、底板部材２３が所定距離、下がった位置に移動する。底板部材２３を移動させる前に底板部材２３を下げることによって、下フランジ部２２２１と底板部材２３との間に配置される、不図示のシール材のずれや損傷等を防ぐことができる。

次いで、図４（ｂ）の円弧状の矢印で示すように、ヒンジ軸６１３を中心に回動させることによって、底板部材２３を周壁部材２２の下方から外れた位置に移動させることができる。すなわち、ヒンジ部材６１は、本発明における回動部材の一例に相当する。底板部材２３を周壁部材２２の下方から外れた位置に移動させることによって、図４（ｃ）に示すように、底面２３ａや外周部２３２の内周面２３２ａに残存する粉体の除去、および残存する粉体の確認をさらに容易に行うことができる。また、通気溝２３２１の上方が開放されるため、仮に通気溝２３２１に粉体が入り込んでしまっても、その粉体を容易に除去することができ、また、通気溝２３２１に粉体が残存していないか否かの確認も容易になる。

次に、本実施形態の粉体混合装置１の運転方法について、２種類の被処理物を混合する場合を例にあげて説明する。

まず、シリンダ５２のロッド５２１を収縮させ、蓋体２３１１によって排出口２３１ａを閉塞した状態で、投入口２６から処理空間Ｓに、２種類の被処理物のうちの一方を投入する。続いて、２種類の被処理物のうちの他方を投入口２６から処理空間Ｓに投入する。処理空間Ｓに粉体が所定量、例えば、円錐状周壁２２２の上端付近まで投入されたら、モータ４２を駆動させ、回転部材３を回転させる。回転部材３が回転すると、前述したように、回転する撹拌翼３２の作用によって、図１に示す、粉体の循環流Ｃが生じる。回転部材３の回転を開始してから所定時間経過したのち、回転部材３の回転を継続した状態で吐出口７から気体を吐出させる。

図５は、複数の吐出口から気体を吐出させる一態様を説明するための、図３に対応した図である。図５では、第１吐出口７ａから吐出した気体の流れをハッチングで模式的に示し、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃから吐出した気体の流れをクロスハッチングで模式的に示している。また、気体を吐出していない吐出口７から吐出される仮想の気体の流れを、一点鎖線で示している。

図５（ａ）に示すように、初めに、第１ユニット７１の、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから、例えば０．５ＭＰａＧ程度の圧力で１秒未満の時間、気体を吐出する。第１吐出口７ａから吐出した気体は、底面２３ａの外周部分になる内周面２ａに沿って流れ、第２吐出口７ｂからは、第１吐出口７ａから吐出した気体の流れよりも底面２３ａの中心側に向けて気体が吐出される。さらに、第３吐出口７ｃからは、第２吐出口７ｂから吐出した気体の流れよりも、より底面２３ａの中心側に向けて気体が吐出される。第１ユニット７１の吐出口７から気体を吐出した後、例えば６０秒以内に、図５（ｂ）に示すように、第２ユニット７２の、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから、第１ユニット７１と同様の圧力と同様の時間、気体を吐出する。その後、例えば６０秒以内に、図５（ｃ）に示すように、第３ユニット７３の、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから、第１ユニット７１と同様の圧力と同様の時間、気体を吐出する。これらによって、隙間領域Ｓ１における、底面２３ａ上の領域全体の粉体が流動して巻き上がり、循環流Ｃに合流して処理空間Ｓを循環する（図１参照）。この結果、隙間領域Ｓ１に存在する粉体の混合を促進することができる。なお、処理空間Ｓに吐出された気体の体積分は、排気口２７から排気される。

また、複数の吐出口７から気体を吐出する順番は上述の順番に限られるものではなく、３つの第１吐出口７ａから順番に気体を吐出した後、第１ユニット７１の、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃから気体を吐出し、次いで、第２ユニット７１の、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃから気体を吐出し、最後に、第３ユニット７１の、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃから気体を吐出してもよい。さらに、３つの第１吐出口７ａから同時に気体を吐出した後、３つの第２吐出口７ｂおよび３つの第３吐出口７ｃから同時に気体を吐出してもよい。さらにまた、第２吐出口７ｂおよび第３吐出口７ｃそれぞれに独立して気体を供給する態様を採用し、第１ユニット７１の、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから順番に気体を吐出した後、第２ユニット７２の、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから順番に気体を吐出し、その後、第３ユニット７３の、第１吐出口７ａ〜第３吐出口７ｃから順番に気体を吐出してもよい。またさらに、全ての吐出口７から同時に気体を吐出してもよい。

回転部材３の回転を開始してから、例えば１０分程度経過したら、回転部材３の回転と吐出口７からの気体の吐出を停止する。次いで、シリンダ５２のロッド５２１を伸長させ、蓋体２３１１を開く。これにより、排出口２３１ａが開放され、排出口２３１ａから粉体が排出される。その後、回転部材３を再び所定時間回転させる。これによって、スクレーパ３２１やリボン３２２等に付着している粉体等も排出口３２１ａから排出させることができる。回転部材３を回転させる時間は、粉体の排出状況を見ながら調整するればよい。なお、隙間領域Ｓ１には排出されない粉体が残留し易いので、粉体の大部分が排出された後、回転部材３を回転させつつ、吐出口７から気体を吐出させて隙間領域Ｓ１部分の粉体の排出を促進させるのも好ましい。粉体の排出が終了したら、シリンダ５２のロッド５２１を伸縮させ、排出口２３１ａを蓋体２３１１で閉塞することで１回の混合工程が完了する。続いて、上述の工程と同様にして、２回目以降の混合工程が実施される。

また、例えば１日の混合工程が終了した後に、図４に示すように、底板部材２３を回動させ、処理槽２内に残存する粉体の除去と、残存する粉体の確認を行う。なお、排出口２３１ａを蓋体２３１１で閉塞した状態で、処理空間Ｓに水を溜め、回転部材３を回転させることによって処理槽２内を水洗し、蓋体２３１１を開いて排出口２３１ａから水を排出することによって処理槽２内を水洗いしてもよい。なお、処理空間Ｓに水を溜めるときは、給気ホース８４をソケット８５から外し、ソケット８５をプラグなどで閉止して水洗を行うようにしてもよい。また、このプラグを外すことにより、溜められた水を通気溝２３２１からソケット８５を経て排出させることで通気溝２３２１からソケット８５にかけて洗浄することもできる。

以上説明した粉体混合装置１によれば、残存する粉体の除去やその確認が容易であり、撹拌翼と処理槽の底面との隙間の領域に存在する粉体の混合を促進することができる。

本発明は上述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、上述の粉体混合装置１では、粉体の混合処理を行っているが、周壁部材２２の外周にジャケットを設け、周壁部材２２とジャケットとの間に、冷水、温水、蒸気あるいは熱媒等を流すことによって、粉体の混合と併せて、粉体の、乾燥、加熱、蒸発乾固、冷却、熱処理あるいは反応等の処理を行う態様としてもよい。

１ 粉体混合装置
２ 処理槽
２２ 周壁部材
２３ 底板部材
２３ａ 底面
３ 回転部材
３１ 軸部
３２ 撹拌翼
３２１ スクレーパ
３２２ リボン
６１ ヒンジ部材
７０ 吐出口ユニット
７ 吐出口
７ａ 第１吐出口
７ｂ 第２吐出口
７ｃ 第３吐出口
Ｓ 処理空間
Ｓ１ 隙間領域
Ｃ 循環流

Claims (6)

1. 粉体を処理槽内に収容し該処理槽内に設けられた回転部材を回転させることによって該粉体を混合する粉体混合装置において、
   前記処理槽は、該処理槽内の底になる底面と、供給された気体を該処理槽内に吐出する吐出口とを有するものであり、
   前記回転部材は、上下方向に延在する軸部と、前記底面と間隔をあけて該軸部に設けられ該軸部とともに回転することによって前記粉体を撹拌する撹拌翼とを有するものであり、
   前記吐出口は、前記撹拌翼と前記底面との間に開口したものであることを特徴とする粉体混合装置。
2. 前記吐出口は、最低位置が前記底面の高さ位置に一致したものであることを特徴とする請求項１記載の粉体混合装置。
3. 前記吐出口は、前記気体を前記底面より上の空間に水平方向に吐出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の粉体混合装置。
4. 前記吐出口は、扁平状のものであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載の粉体混合装置。
5. 前記底面は平面視円形のものであり、
   前記処理槽は、前記吐出口を複数有するものであり、
   前記複数の吐出口のうちの少なくとも一部は、前記底面の外周部分に沿って前記気体が流れるように該気体を吐出する第１吐出口と、該第１吐出口から吐出される気体の流れよりも中心側に向けて吐出する第２吐出口であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の粉体混合装置。
6. 前記処理槽は、周壁と、前記底面を形成する底板部材と、該周壁に対して該底板部材を水平方向に回動させ該底板部材を該周壁の下方から外れた位置に移動させる回動部材とを備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項記載の粉体混合装置。

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