JP4091462B2 - 粉体と液体との連続混合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を加湿、スラリー化、懸濁化あるいは乳化させるために粉体と液体とを連続的に混合する装置に係り、特に粉体と液体とが接触することにより付着性を増大することにより、通路の目詰り、発熱現象およびこれに伴う粉体の性質の変化等を有効に防止するように構成した粉体と液体の連続混合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、化学、薬品、プラスチック、電子、食品、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際しては、その分散、定量供給、成型、工程間輸送などの生産技術上の主要工程において、それぞれ必要な機器ないし装置として、粉体と液体との連続混合装置が知られている。
【０００３】
そこで、従来、この種の粉体と液体との連続混合装置として、粉体を加湿、スラリー化、懸濁化あるいは乳化させるような場合に、粉体と液体とを連続的に混合して定量供給することができる、粉体と液体との連続混合装置等が種々提案され、実用化されている。
【０００４】
本出願人は、先に、粉体と液体との連続混合装置として、基盤で覆われた混合室内で回転している回転混合盤に、連続的に定量供給される粉体に対して、複数の噴射ノズルから液体を噴出させ、前記回転混合盤に設けられこの回転混合盤の回転に伴って前記噴射ノズル口を横切るように配置された複数の上面スクレーパと、前記回転混合盤に設けられ前記混合室の内壁に沿って旋回する側面スクレーパおよび排出翼とにより、攪拌混合して粉体を少量の液体であっても均一に加湿するように構成した粉体を均一に加湿するための連続混合方法およびその装置を開発し、特許を得た（特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、前記提案に係る粉体を均一に加湿する連続混合装置１０の具体例としては、例えば図４に示すように、粉体供給筒１１から定量的に連続供給される粉体は、混合室１２内で高速回転している回転混合盤１３により飛散して、薄膜状態に展開される。この粉体に対して、対称的に配置された噴射ノズル１４、１４からは、液体が噴霧状となって混合室１１内に噴射される。この場合、回転混合盤１３においては、その上面に設けられた上面スクレーパ１５および第１の側面スクレーパ１６が設けられているため、これらの攪拌効果と、前記上面スクレーパ１５が前記噴射ノズル口１４ａを横切ることにより、薄膜状態で展開している粉体に、噴霧状液体が均一に分散混合して、所定の湿り気が与えられる。そして、この湿り気が与えられた粉体は、回転混合盤１３の下面に設けられた混合・排出翼体１７および第２の側面スクレーパ１８により排出口１９から連続的に排出されるように構成されている。なお、前記回転混合盤１３は、その中心部において結合された、外部駆動源（図示せず）によって回転駆動する回転軸ＲＳにより回転駆動するように構成されている。
【０００６】
しかるに、このように構成される従来の連続混合装置１０において、混合室１１は、一般的に耐久性、耐蝕性等の観点からステンレス鋼からなる金属製ケーシングによって構成されている。しかしながら、例えば、食品調味料のような粉体の混合物のように、付着性が高い混合物を取り扱う場合には、混合室１１における加圧作用により、混合室１１の内面に混合物が次第に付着し堆積してしまう難点がある。このため、従来においては、前記付着性が高い混合物の付着防止手段として、混合室１１の内面を、バフ研磨仕上げ、樹脂コーティング仕上げ、付着防止または耐磨耗用鍍金仕上げ等の表面処理を施したり、或いは混合室１１の直管部分に前記表面処理を施したスリーブを装着する等の工夫がなされている。また、前記混合室１１の内面に粉体の混合物が付着堆積すると、回転混合盤１３に設けられたスクレーパ等との接触により、摩擦熱を発生して、粉体の性質を変化させてしまう難点がある。このため、従来においては、前記混合室１１の上面や外周面に、それぞれ冷却用ジャケットＷＪを配設すること等も行われている（図４参照）。
【０００７】
一方、この種の粉体と液体とを連続的に混合する装置として、混合物の付着およびその成長を防止することができるように構成したジェットミキサーが提案されている（特許文献２参照）。すなわち、この提案に係るジェットミキサーは、ホッパーからパワーチューブ内に至る粉粒体の流動経路の内面部分のうち、少なくとも前記粉粒体投入口付近の内面部分と、パワーチューブの内面とを、表面あらさで０．１μｍ以下に設定するものであって、例えばテフロン等の表面摩擦係数の小さいコーティング層を施したことを特徴とするものである。
【０００８】
【特許文献１】
特公昭６３−４３１２７号公報（特許請求の範囲の１および２、発明の詳細な説明全般、第１〜４図）。
【特許文献２】
特開平１１−３３３２７２号公報（特許請求の範囲の請求項１〜４、発明の詳細な説明全般、図１〜７）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の連続混合装置および前記提案に係るジェットミキサーにおいて、混合室等の内面に表面処理を施した場合、表面処理膜が時間の経過と共に磨耗、劣化、剥離等を生じるため、定期的に補修を行う必要があり、このための補修ないし交換期間において、装置の作動を停止しなければならなくなる難点がある。また、連続混合装置の母体が金属製であるため、表面処理を行った場合でも、そのコーティング厚さは最大で数１０μｍと薄くなり、付着性の高い混合物の場合には、回転部材との間に摩擦熱が発生して、母体の温度が上昇して混合物がメルト状態となり、混合室の内面に付着して焼付き現象等を引き起こす難点がある。
【００１０】
従って、このような場合には、混合物の品質に変化を生じたり、装置も過負荷運転となったりする等の問題点がある。しかも、この場合における発熱個所に対する冷却用ジャケットの装着は、構造が複雑になると共に設備コストが増大する難点がある。さらに、従来の連続混合装置においては、混合室が溶接構造で構成されているため、一部において機械加工を行うことができずに手仕上げとなり、精度の高い装置構成とすることができない等の難点がある。
【００１１】
そこで、本発明者等は、鋭意研究並びに検討を重ねた結果、回転混合盤を備えた混合室内に、粉体と液体とを連続的に供給し、前記回転混合盤により粉体と液体との均一な混合流体を得るように構成した粉体と液体との連続混合装置において、前記混合室の内面部、例えば前記混合室の内部周面および内部底面からなる内面部を、それぞれ被覆する周面部および底面部とからなる非金属製スリーブを構成して、この非金属製スリーブを前記混合室の内面部に交換可能に装着することにより、前述した問題点を一挙に解消することができることを突き止めた。
【００１２】
この場合、前記混合室の上面を、粉体と液体とをそれぞれ供給する粉体供給口と液体噴射ノズル口とを備えたカバー部材により蓋被し、前記混合室の内部周面を直管状に形成すると共に、内部底面を水平面状に形成してその一部に混合流体の排出口を設けた構成として、前記カバー部材を、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料により一体成形した非金属製カバー部材とし、しかも前記混合室の内部周面および内部底面からなる内面部をそれぞれ被覆する周面部および底面部とを、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料により一体成形した非金属製スリーブとすることにより、混合物の付着や摩擦熱の発生を確実に防止し、装置の製造およびメンテナンスも容易化することができ、しかも長期間に亘る連続運転を可能とした粉体と液体との連続混合装置が得られることを突き止めた。
【００１３】
また、非金属製スリーブもしくは非金属製カバー部材を構成するための非金属材料としては、例えば塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ナイロン、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、その他の熱可塑性樹脂からそれぞれ選択することにより、耐薬品性および熱安定性に優れたものを得ることができると共に、さらに選択される前記材料によっては、成形性、寸法安定性、機械特性、耐衝撃性等にも優れたものを得ることができる。
【００１４】
従って、本発明の目的は、回転混合盤を備えた混合室内に、粉体と液体とを連続的に供給し、前記回転混合盤により粉体と液体との均一な混合流体を得るに際して、混合室内における混合物の付着や発熱を防止すると共に混合物の品質の変化を防止し、混合室の製造ないしメンテナンスを容易化して、装置の長期間に亘る連続運転を可能にし、しかも設備コストの低減を達成することができる粉体と液体との連続混合装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の粉体と液体との連続混合装置は、内部に回転混合盤（２１）を収納配置した混合室（２２）を設け、この混合室の上部中央に回転混合盤の中心部に指向して粉体を定量的に連続供給するように開口した粉体供給口（２７）を介して粉体供給筒（２６）を連通接続し、前記混合室における粉体供給口の外周上面をカバー部材（３０）により蓋被すると共に、このカバー部材に混合室内へ液体を供給するための液体噴射ノズル（２８、２８）を設け、前記混合室内に粉体と液体とを連続的に供給して、前記回転混合盤により粉体と液体との均一な混合流体を得るように構成した粉体と液体との連続混合装置において、
前記混合室（２２）は、回転混合盤を囲繞する内部周面（２３ａ）を直管状に形成した胴部（２３）と、内部底面（２４ａ）を水平面状に形成した底板（２４）とから構成し、その外周の一部に混合流体の排出口（２５）を設け、
前記混合室（２２）の内部周面（２３ａ）および内部底面（２４ａ）からなる内面部をそれぞれ被覆すると共に、この被覆される周面部（４３）と底面部（４４）との境界部分（４６）をそのほぼ全周に亘ってテーパ状に隆起した形状に形成し、さらに前記混合室の排出口（２５）と対応する位置に排出口（４５）を設けてなる、非金属材料で構成した非金属製スリーブ（４０）を、交換可能に装着することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の粉体と液体との連続混合装置は、前記非金属製スリーブ（４０）を、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料により一体成形により構成すると共に、前記混合室の上面を蓋被するカバー部材（３０）を、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料により一体成形してなる非金属製カバー部材（３０´）により構成したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る粉体と液体との連続混合装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る粉体と液体との連続混合装置の一実施例を示すものである。すなわち、図１において、本実施例の粉体と液体との連続混合装置２０は、内部に回転混合盤２１を収納配置した混合室２２を備える。この混合室２２は、前記回転混合盤２１を囲繞するように配置した直管状の胴部２３と、一部に粉体と液体との混合物を排出するための排出口２５を設けた水平面状の底板２４とから構成されている。また、前記底板２４の中心部には、回転駆動軸３８が挿通配置され、前記回転混合盤２１に結合されている。なお、前記回転混合盤２１は、その中心部において結合された回転駆動軸３８が、適宜外部駆動源（図示せず）と結合されて回転駆動するように構成されている。
【００２４】
前記混合室２２の上部には、前記回転混合盤２１の中心部に粉体を連続供給するための粉体供給口２７が設けられ、この粉体供給口２７を介して粉体供給筒２６が接続配置されると共に、前記粉体供給口２７の外周はカバー部材３０によって蓋被されている。このカバー部材３０の一部には、前記粉体供給口２７に対して対称的な位置に、一対の液体噴射ノズル２８、２８が設けられている。また、前記回転混合盤２１は、その上面に上面スクレーパ３２と第１の側面スクレーパ３３とがそれぞれ放射状に構成配置され、また下面には第２の側面スクレーパ３５と掻出羽根３６とがそれぞれ放射状に構成配置されている。
【００２５】
従って、前記構成からなる本実施例の粉体と液体との連続混合装置２０は、混合室２２の上部に設けられた粉体供給筒２６から、粉体供給口２７を介して混合室２２内へ定量的に連続供給される粉体は、混合室２２内で高速回転している回転混合盤２１により飛散して、薄膜状態に展開される。このように展開される粉体には、粉体供給口２７に対して対称的に配置された液体噴射ノズル２８、２８から、液体が噴霧状となって混合室２２内に噴射される。この場合、回転混合盤２１においては、その上面に上面スクレーパ３２および第１の側面スクレーパ３３が設けられているため、これらの攪拌効果と、前記上面スクレーパ３２が前記液体噴射ノズル口２９を横切ることにより、薄膜状態で展開している粉体に、噴霧状液体が均一に分散混合して、所定の湿り気が与えられる。そして、この湿り気が与えられた粉体は、回転混合盤２１の下面に設けられた第２の側面スクレーパ３５および掻出羽根３６により排出口２５から連続的に排出されるように構成される。
【００２６】
そこで、本実施例の粉体と液体との連続混合装置２０においては、前記混合室２２の内部周面２３ａおよび内部底面２４ａからなる内面部をそれぞれ被覆するように形成されるものであって、非金属材料により一体成形された周面部４３および底面部４４とを備える構成からなる非金属製スリーブ４０が、交換可能に設けられる。この非金属製スリーブ４０は、例えば塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ナイロン、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、その他の熱可塑性樹脂から選択される非金属材料によって、図２の（ａ）〜（ｄ）に示すように、一体成形加工される。すなわち、前記非金属製スリーブ４０の底面部４４には、前記混合室２２の底板２４に設けられた排出口２５と対応して、排出口４５が設けられている。また、前記非金属製スリーブ４０は、周面部４３と底面部４４との境界部分４６において、その全周に亘ってテーパ状に隆起した形状に形成されている。
【００２７】
従って、このように構成した非金属製スリーブ４０を、前記混合室２２の内部に交換可能に装着することにより、前記混合室２２内においては、粉体と液体との混合接触における摩擦熱の発生を防止して、これに起因する混合物のメルト化および付着、焼付き等の問題を解消することができると共に、混合物の排出を円滑に行って、内部残量も殆どなくなり、作業後のクリーニングも大幅に改善することができる。また、非金属製スリーブ４０は、全面機械加工で製作することができ、加工精度の向上を図ることができる。さらに、非金属製スリーブ４０とすることによって、その肉厚を十分確保することができ、摩耗や劣化等の問題を解消して、長期間の運転を可能とし、メンテナンスも簡便かつ容易となる利点を有する。なお、前記非金属製スリーブ４０について、これを試作した結果、非金属材料としてポリアセタール樹脂を使用した場合には、前述した多くの優れた効果が得られることを確認した。
【００２８】
また、本実施例の粉体と液体との連続混合装置２０においては、前記混合室２２の上部を蓋被するカバー部材３０についても、前記非金属製スリーブ４０と同様に、例えば塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ナイロン、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、その他の熱可塑性樹脂から選択される非金属材料により一体成形加工することができる。すなわち、この場合における非金属製カバー部材３０′は、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、非金属材料で形成された円板５０からなり、この円板５０の中心部に粉体供給口５２が開口されると共に、この粉体供給口５２を挟んで対称的な位置に液体噴射ノズル２８、２８を挿通配置するための孔部５４、５４がそれぞれ設けられている。
【００２９】
従って、この場合、前記混合室２２は、その内部全体を非金属材料によって形成され、混合物の付着および発熱の防止効果を、より一層向上することができ、従来において必要とされた冷却装置を全く不要とし、構造を簡略化して製造コストを低減することも可能である。そして、従来不可能とされていた混合物の製造も可能となる等の利点も得られる。なお、前記非金属製カバー部材３０′について、これを試作した結果、非金属材料としてポリカーボネート樹脂を使用した場合には、前述した多くの優れた効果が得られることを確認した。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施例についてそれぞれ説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかな通り、本発明の請求項１に記載の粉体と液体との連続混合装置によれば、混合室の内面部に、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料からなる非金属製スリーブを形成して、これを交換可能に装着することにより、耐薬品性および熱安定性に優れたものが得られると共に、スリーブの肉厚も十分に確保して全面機械加工での製作を可能とすることから、混合室内の加工精度を向上して、混合物の付着および発熱を容易かつ確実に防止することができる。
【００３２】
また、本発明の粉体と液体との連続混合装置によれば、混合室に装着された非金属製スリーブと回転混合盤に設けられた各回転部材との隙間を最小限に設計することができ、混合物の排出を円滑に行って、内部残量も殆どなくなり、作業後のクリーニングも大幅に改善することができる利点を有する。
【００３３】
さらに、本発明の粉体と液体との連続混合装置によれば、非金属製スリーブを、耐薬品性および熱安定性に優れると共に、成形性、寸法安定性、機械特性、耐衝撃性等にも優れたものとして、全面機械加工によって製作することにより、加工精度の向上を図ることができる。
【００３４】
また、本発明の粉体と液体との連続混合装置によれば、混合室の内部全体を所要の肉厚を有する非金属材料によって形成することにより、混合物の付着および発熱についての防止効果をより一層高めることができる。
【００３５】
本発明の請求項２に記載の粉体と液体との連続混合装置によれば、非金属製スリーブないし非金属製カバー部材を、非金属材料の選択によって、耐薬品性および熱安定性についての改善と共に、さらには成形性、寸法安定性、機械特性、耐衝撃性等にも優れたものとすることができる。
【００３６】
そして、本発明の粉体と液体との連続混合装置によれば、前述した非金属製スリーブないし非金属製カバー部材との使用と相俟って、粉体と液体との連続混合をより効率的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉体と液体との連続混合装置の一実施例を示す概略断面側面図である。
【図２】図１に示す粉体と液体との連続混合装置の混合室内に装着される非金属製スリーブの一実施例を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線要部断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ線要部断面図である。
【図３】図１に示す粉体と液体との連続混合装置の混合室の上部に蓋被される非金属製カバー部材の一実施例を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】従来の粉体と液体との連続混合装置の構成例を示す概略断面説明図である。
【符号の説明】
２０ 連続混合装置
２１ 回転混合盤
２２ 混合室
２３ 胴部
２３ａ 内部周面
２４ 底板
２４ａ 内部底面
２５ 排出口
２６ 粉体供給筒
２７ 粉体供給口
２８ 噴射ノズル
２９ 噴射ノズル口
３０ カバー部材
３０′ 非金属製カバー部材
３２ 上面スクレーパ
３３ 第１の側面スクレーパ
３５ 第２の側面スクレーパ
３６ 掻出羽根
３８ 回転駆動軸
４０ 非金属製スリーブ
４３ 周面部
４４ 底面部
４５ 排出口
４６ 境界部分（テーパ状）
５０ 円板
５２ 粉体供給口
５４ 孔部

Claims (2)

1. 内部に回転混合盤（２１）を収納配置した混合室（２２）を設け、この混合室の上部中央に回転混合盤の中心部に指向して粉体を定量的に連続供給するように開口した粉体供給口（２７）を介して粉体供給筒（２６）を連通接続し、前記混合室における粉体供給口の外周上面をカバー部材（３０）により蓋被すると共に、このカバー部材に混合室内へ液体を供給するための液体噴射ノズル（２８、２８）を設け、前記混合室内に粉体と液体とを連続的に供給して、前記回転混合盤により粉体と液体との均一な混合流体を得るように構成した粉体と液体との連続混合装置において、
   前記混合室（２２）は、回転混合盤を囲繞する内部周面（２３ａ）を直管状に形成した胴部（２３）と、内部底面（２４ａ）を水平面状に形成した底板（２４）とから構成し、その外周の一部に混合流体の排出口（２５）を設け、
   前記混合室（２２）の内部周面（２３ａ）および内部底面（２４ａ）からなる内面部をそれぞれ被覆すると共に、この被覆される周面部（４３）と底面部（４４）との境界部分（４６）をそのほぼ全周に亘ってテーパ状に隆起させた形状に形成し、さらに前記混合室の排出口（２５）と対応する位置に排出口（４５）を設けてなる、非金属材料で構成した非金属製スリーブ（４０）を、交換可能に装着することを特徴とする粉体と液体との連続混合装置。
2. 前記非金属製スリーブ（４０）は、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料により一体成形により構成すると共に、前記混合室の上面を蓋被するカバー部材（３０）を、摩擦に対する発熱性の低い非金属材料により一体成形してなる非金属製カバー部材（３０´）により構成したことを特徴とする請求項１記載の粉体と液体との連続混合装置。

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