JP5017694B2 - Liquid and mixture mixing apparatus and mixing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、混合槽内の液体に対して液体や粉体等の混合物を供給し、混合する液体と混合物の混合装置及びその混合方法に関する。 The present invention relates to a liquid and mixture mixing apparatus for supplying a mixture such as liquid or powder to a liquid in a mixing tank and mixing the mixture, and a mixing method thereof.
従来より複数の異なる材料を混ぜ合わせ、攪拌する混合装置は多くの工業分野において、混合、分散、溶解、反応などいろいろな目的で使用されている。通常、混合装置における混合槽は、例えば円筒形の直胴部と、その下端の縦断面半楕円形あるいはコーン形状の下向き凸状の底部から構成される。また、混合槽の内部には、槽外から回転軸を中心に回転可能に支持された攪拌翼が取り付けられている。 Conventionally, a mixing apparatus for mixing and stirring a plurality of different materials has been used in various industrial fields for various purposes such as mixing, dispersion, dissolution, and reaction. Usually, the mixing tank in the mixing apparatus is composed of, for example, a cylindrical straight body portion and a bottom convex bottom portion having a semi-elliptical or cone shape at the lower end thereof. In addition, a stirring blade that is supported so as to be rotatable around the rotation axis is attached to the inside of the mixing tank.
ここで、上記混合装置において特に液体と混合物を混合する場合には、従来は混合槽内に収納した液体の上方から混合物を落下させ、攪拌翼で液体を攪拌することにより混合していた。しかし、この方法では混合槽内を混合物が落下する際に、混合物が液体の上面で飛散して周囲を汚すことがある。また、特に、混合物として粉体を用いる場合には、継粉となって液体に混合されずに残存することが多かった。 Here, in particular, when mixing the liquid and the mixture in the mixing apparatus, conventionally, the mixture is dropped from above the liquid stored in the mixing tank, and the liquid is mixed by stirring with a stirring blade. However, in this method, when the mixture falls in the mixing tank, the mixture may scatter on the upper surface of the liquid and contaminate the surroundings. In particular, when powder is used as a mixture, it often becomes a spatter and remains without being mixed with a liquid.
そこで、例えば実開平6−31827号公報には、混合槽を減圧状態とし、混合槽内に貯留された液体の液面下から粉体を混合槽内に供給し、攪拌を行う混合装置が記載されている。このような混合装置によれば、混合槽内の液体に脱泡作用が生じ、液体の見掛け比重が減少する。そして、液体の液面下から供給される粉体は、ホッパと攪拌槽内の圧力差及び上記脱泡作用により液体内に流入し易くなり、極めて良好に混合することが可能となる。
しかしながら、上記特許文献1に記載の混合装置では以下の問題が生じていた。
(1)ホッパ内の空気、特に混合物内に混在する空気が混合物とともに減圧された混合槽内に供給されるため、混合槽内で著しい発泡が生じることがあった。それにより、溶存酸素の増加による次工程での不具合が生じる。
(2)また、発泡によって液面上へと混合物や液体が飛散し、混合槽内への混合物、液体の不要な付着による、固形分濃度のバラツキや製造量の低下、及び液体タンクの汚れとそれによる洗浄工程の増加などの問題点が生じる。
(3)更に、発泡することを想定した製造量にするために、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要がある。
(4)一方、発泡を発生させることなく混合槽内の液体に混合物を供給する方法として、混合槽内の圧力を目標値まで減圧し、その後混合物を供給し、混合槽内の圧力が事前に決定された限界値を超えると、混合物の供給を停止し、混合槽内の圧力を目標値まで減圧する、という動作を混合物の供給完了まで繰り返しおこなうことも行われていた。しかし、この方法では、混合物の供給に時間がかかり、リードタイムの長時間化、製品特性のバラツキなどの問題があった。
However, the mixing apparatus described in
(1) Since the air in the hopper, particularly the air mixed in the mixture, is supplied to the pressure-reduced mixing tank together with the mixture, significant foaming may occur in the mixing tank. Thereby, the malfunction in the next process by the increase in dissolved oxygen arises.
(2) Also, the mixture or liquid splashes onto the liquid surface due to foaming, the mixture in the mixing tank, the dispersion of the solid content due to unnecessary adhesion of the liquid, the decrease in the production amount, and the contamination of the liquid tank This causes problems such as an increase in the cleaning process.
(3) Furthermore, in order to make the production amount assuming foaming, it is necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount.
(4) On the other hand, as a method of supplying the mixture to the liquid in the mixing tank without causing foaming, the pressure in the mixing tank is reduced to the target value, and then the mixture is supplied. When the determined limit value is exceeded, the operation of stopping the supply of the mixture and reducing the pressure in the mixing tank to the target value is repeatedly performed until the supply of the mixture is completed. However, in this method, it takes time to supply the mixture, and there are problems such as a long lead time and variations in product characteristics.
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、混合槽内とホッパ内の圧力をそれぞれ検出し、その圧力差に基づいて混合槽内の圧力を調整するので、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができ、且つ一定の製品特性を保つことを可能とした液体と混合物の混合装置及びその混合方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and detects the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper, and adjusts the pressure in the mixing tank based on the pressure difference. Provided is a liquid-mixture mixing apparatus and a method for mixing the same, in which a target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without fouling the inside of the apparatus, and a certain product characteristic can be maintained. For the purpose.
前記目的を達成するため本願の請求項1に係る液体と混合物の混合装置は、液体が貯留される混合槽と、前記混合槽に接続され、混合物を収容したホッパと、前記混合槽に貯留される液体の液面下に形成され、前記ホッパに収容された混合物を前記混合槽内へ供給する混合物供給口と、前記混合槽内の圧力を減圧する混合槽減圧手段と、前記混合槽内の圧力を検出する第1圧力検出手段と、前記ホッパ内の圧力を検出する第2圧力検出手段と、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記混合槽減圧手段を制御する混合槽減圧制御手段と、を有し、前記混合槽減圧制御手段は、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記混合槽減圧手段を制御することを特徴とする。
尚、液体と混合する「混合物」は、粉体でも良いし、液体であっても良い。
In order to achieve the above object, a liquid and mixture mixing apparatus according to
The “mixture” to be mixed with the liquid may be a powder or a liquid.
また、請求項2に係る液体と混合物の混合装置は、請求項1に記載の液体と混合物の混合装置において、前記混合槽内に配置され、回転に伴って混合槽内に貯留された液体を攪拌する攪拌翼と、前記攪拌翼を所定の回転周期で回転軸を中心に回転駆動させる駆動手段と、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を有することを特徴とする。
The liquid and mixture mixing device according to
また、請求項3に係る液体と混合物の混合装置は、請求項2に記載の液体と混合物の混合装置において、前記駆動制御手段は、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
The liquid and mixture mixing apparatus according to
また、請求項4に係る液体と混合物の混合装置は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液体と混合物の混合装置において、前記ホッパ内へ供給する窒素の流量を調整するホッパ窒素流量調整手段と、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記ホッパ窒素流量調整手段を制御するホッパ窒素流量調整制御手段と、を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the liquid / mixture mixing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the flow rate of nitrogen supplied into the hopper is adjusted. Based on the pressure difference between the flow rate adjusting means and the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detecting means and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting means, the hopper nitrogen flow rate adjusting means is Hopper nitrogen flow rate adjustment control means for controlling.
また、請求項5に係る液体と混合物の混合装置は、請求項4に記載の液体と混合物の混合装置において、前記ホッパ窒素流量調整制御手段は、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記ホッパ窒素流量調整手段を制御することを特徴とする。
The liquid and mixture mixing device according to
また、請求項6に係る液体と混合物の混合装置は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の液体と混合物の混合装置において、前記ホッパから前記混合槽への混合物供給量を調整する混合物供給量調整手段と、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記混合物供給量調整手段を制御する混合物供給量調整制御手段と、を有することを特徴とする。
A liquid and mixture mixing device according to
また、請求項7に係る液体と混合物の混合装置は、請求項6に記載の液体と混合物の混合装置において、前記混合物供給量調整制御手段は、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記混合物供給量調整手段を制御することを特徴とする。
The liquid and mixture mixing device according to claim 7 is the liquid and mixture mixing device according to
また、請求項8に係る液体と混合物の混合装置は、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の液体と混合物の混合装置において、前記混合物供給口を介して前記ホッパと前記混合槽とを連絡し、前記ホッパから前記混合槽へと供給される混合物が通過する混合物供給路と、前記混合物供給路に形成され、混合物供給路内に窒素を供給する窒素供給口と、を有し、前記窒素供給口から窒素を前記混合物供給路に間欠供給することを特徴とする。 An apparatus for mixing a liquid and a mixture according to an eighth aspect is the liquid and mixture mixing apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the hopper and the mixing tank are provided via the mixture supply port. A mixture supply path through which the mixture supplied from the hopper to the mixing tank passes, and a nitrogen supply port formed in the mixture supply path for supplying nitrogen into the mixture supply path, Nitrogen is intermittently supplied to the mixture supply path from the nitrogen supply port.
また、請求項9に係る液体と混合物の混合方法は、混合槽に貯留される液体の液面下に形成された混合物供給口を介して、ホッパに収容された混合物を前記混合槽内へ供給する液体及び混合物の混合方法において、前記混合槽内の圧力を検出する第1圧力検出ステップと、前記ホッパ内の圧力を検出する第2圧力検出ステップと、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記混合槽内の圧力を減圧する混合槽減圧ステップと、を有し、前記混合槽減圧ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記混合槽内の圧力を減圧することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for mixing a liquid and a mixture, wherein the mixture contained in the hopper is supplied into the mixing tank through a mixture supply port formed below the liquid level of the liquid stored in the mixing tank. In the method of mixing liquid and mixture, the first pressure detecting step for detecting the pressure in the mixing tank, the second pressure detecting step for detecting the pressure in the hopper, and the first pressure detecting step based on the pressure difference between the pressure in said hopper detected pressure in the mixing chamber and by the second pressure detecting step, have a, a mixing tank vacuum step of reducing the pressure in the mixing vessel, the mixing vessel The pressure reducing step reduces the fluctuation in the pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detecting step and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting step. The pressure in case the tank, characterized in that vacuum.
また、請求項10に係る液体と混合物の混合方法は、請求項9に記載の液体と混合物の混合方法において、前記混合槽内に配置された攪拌翼を所定の回転周期で回転軸を中心に回転駆動させ、混合槽内に貯留された液体を攪拌する攪拌ステップを有し、前記攪拌ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記回転周期を変動させることを特徴とする。
The liquid and mixture mixing method according to
また、請求項11に係る液体と混合物の混合方法は、請求項10に記載の液体と混合物の混合方法において、前記攪拌ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記回転周期を変動させることを特徴とする。 The liquid and mixture mixing method according to an eleventh aspect is the liquid and mixture mixing method according to the tenth aspect , wherein the stirring step includes the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detection step. The rotation period is changed so as to reduce a change in a pressure difference from the pressure in the hopper detected in the second pressure detection step.
また、請求項12に係る液体と混合物の混合方法は、請求項9乃至請求項11のいずれかに記載の液体と混合物の混合方法において、前記ホッパ内に窒素を供給するホッパ窒素供給ステップを有し、前記ホッパ窒素供給ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記ホッパ内に供給される窒素の流量を調整することを特徴とする。
A liquid and mixture mixing method according to
また、請求項13に係る液体と混合物の混合方法は、請求項12に記載の液体と混合物の混合方法において、前記ホッパ窒素供給ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記窒素の流量を調整することを特徴とする。
Further, the liquid and mixture mixing method according to
また、請求項14に係る液体と混合物の混合方法は、請求項9乃至請求項13のいずれかに記載の液体と混合物の混合方法において、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記ホッパから前記混合槽への混合物供給量を調整する混合物供給量調整ステップを有することを特徴とする。 A liquid and mixture mixing method according to a fourteenth aspect is the liquid and mixture mixing method according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein the liquid is mixed in the mixing tank detected by the first pressure detecting means. And a mixture supply amount adjusting step of adjusting a mixture supply amount from the hopper to the mixing tank based on a pressure difference between the pressure and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting means. .
また、請求項15に係る液体と混合物の混合方法は、請求項14に記載の液体と混合物の混合方法において、前記混合物供給量調整ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記ホッパから前記混合槽への混合物供給量を調整することを特徴とする。
Further, the liquid and mixture mixing method according to
更に、請求項16に係る液体と混合物の混合方法は、請求項9乃至請求項15のいずれかに記載の液体と混合物の混合方法において、前記混合物供給口を介して前記ホッパと前記混合槽とを連絡し、前記ホッパから前記混合槽へと供給される混合物が通過する混合物供給路に窒素を間欠供給する供給路窒素供給ステップを有することを特徴とする。
Furthermore, the mixing method of the liquid and mixture which concerns on
前記構成を有する請求項1に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、混合槽内を減圧するための減圧手段を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the liquid and mixture mixing apparatus according to
また、請求項1に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、混合槽内を減圧するための減圧手段を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the liquid and mixture mixing apparatus according to
また、請求項2に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、攪拌翼の回転速度を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the liquid and mixture mixing apparatus according to
また、請求項3に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、攪拌翼の回転速度を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
Further, in the liquid and mixture mixing apparatus according to
また、請求項4に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、ホッパ内への窒素供給量を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。 Further, in the liquid and mixture mixing apparatus according to the fourth aspect , the amount of nitrogen supplied into the hopper is controlled based on the pressure difference between the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper. It becomes possible to adjust the pressure difference from the inside to an appropriate range. Accordingly, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without causing foaming in the mixing tank and without contaminating the inside of the apparatus with the mixture or the liquid. Further, it is not necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount. Furthermore, it is possible to maintain certain product characteristics without prolonging the supply time of the mixture.
また、請求項5に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、ホッパ内への窒素供給量を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
Further, in the liquid and mixture mixing device according to
また、請求項6に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、混合槽への混合物供給量を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。 In the liquid and mixture mixing apparatus according to the sixth aspect , the amount of the mixture supplied to the mixing tank is controlled based on the pressure difference between the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper. It becomes possible to adjust the pressure difference from the inside to an appropriate range. Accordingly, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without causing foaming in the mixing tank and without contaminating the inside of the apparatus with the mixture or the liquid. Further, it is not necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount. Furthermore, it is possible to maintain certain product characteristics without prolonging the supply time of the mixture.
また、請求項7に係る液体と混合物の混合装置では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、混合槽への混合物供給量を制御するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。 Further, in the liquid and mixture mixing apparatus according to claim 7 , the amount of mixture supplied to the mixing tank is controlled so as to reduce the fluctuation of the pressure difference between the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper. It becomes possible to suppress the fluctuation of the pressure difference between the tank and the hopper within a predetermined range. Accordingly, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without causing foaming in the mixing tank and without contaminating the inside of the apparatus with the mixture or the liquid. Further, it is not necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount. Furthermore, it is possible to maintain certain product characteristics without prolonging the supply time of the mixture.
また、請求項8に係る液体と混合物の混合装置では、ホッパから混合槽へと供給される混合物が通過する混合物供給路に窒素を間欠供給するので、混合物供給路の末端まで混合物の充填状態を均一にすることができる。従って、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。 Further, in the liquid and mixture mixing apparatus according to claim 8 , since nitrogen is intermittently supplied to the mixture supply path through which the mixture supplied from the hopper to the mixing tank passes, the filling state of the mixture is maintained up to the end of the mixture supply path. It can be made uniform. Therefore, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid.
また、請求項9に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、混合槽内を減圧するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
Moreover, in the mixing method of the liquid and the mixture according to
また、請求項9に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、混合槽内を減圧するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the method of mixing a liquid and a mixture according to
また、請求項10に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、攪拌翼の回転周期を変動させるので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。 Further, in the mixing method of the liquid and the mixture according to the tenth aspect , since the rotation period of the stirring blade is changed based on the pressure difference between the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper, It is possible to adjust the pressure difference to an appropriate range. Accordingly, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without causing foaming in the mixing tank and without contaminating the inside of the apparatus with the mixture or the liquid. Further, it is not necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount. Furthermore, it is possible to maintain certain product characteristics without prolonging the supply time of the mixture.
また、請求項11に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、攪拌翼の回転周期を変動させるので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the method of mixing a liquid and a mixture according to
また、請求項12に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、ホッパ内への窒素供給量を調整するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。 Further, in the liquid and mixture mixing method according to the twelfth aspect , the amount of nitrogen supplied into the hopper is adjusted based on the pressure difference between the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper. It becomes possible to adjust the pressure difference from the inside to an appropriate range. Accordingly, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without causing foaming in the mixing tank and without contaminating the inside of the apparatus with the mixture or the liquid. Further, it is not necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount. Furthermore, it is possible to maintain certain product characteristics without prolonging the supply time of the mixture.
また、請求項13に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、ホッパ内への窒素供給量を調整するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the method of mixing liquid and mixture according to
また、請求項14に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、混合槽への混合物供給量を調整するので、混合槽内とホッパ内との圧力差を適切な範囲へと調整することが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。 In the method of mixing liquid and mixture according to claim 14 , the amount of mixture supplied to the mixing tank is adjusted based on the pressure difference between the pressure in the mixing tank and the pressure in the hopper. It becomes possible to adjust the pressure difference from the inside to an appropriate range. Accordingly, the target amount of the mixture can be easily flowed into the liquid without causing foaming in the mixing tank and without contaminating the inside of the apparatus with the mixture or the liquid. Further, it is not necessary to increase the capacity of the mixing tank beyond the required amount. Furthermore, it is possible to maintain certain product characteristics without prolonging the supply time of the mixture.
また、請求項15に係る液体と混合物の混合方法では、混合槽内の圧力とホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように、混合槽への混合物供給量を調整するので、混合槽内とホッパ内との圧力差の変動を所定範囲内に抑えることが可能となる。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、混合物や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、混合物の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
In the method of mixing a liquid and a mixture according to
更に、請求項16に係る液体と混合物の混合方法では、ホッパから混合槽へと供給される混合物が通過する混合物供給路に窒素を間欠供給するので、混合物供給路の末端まで混合物の充填状態を均一にすることができる。従って、目標量の混合物を液体内に容易に流入させることができる。
Further, in the liquid and mixture mixing method according to
以下、本発明に係る液体と混合物の混合装置及びその混合方法について具体化した第1及び第2実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の実施例では混合物として粉体を用いた例について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a liquid and mixture mixing apparatus and a mixing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on first and second embodiments that are embodied. In the following examples, examples in which powder is used as a mixture will be described.
(第1実施形態)
先ず、第1実施形態に係る混合装置1について図1に基づき説明する。図1は第1実施形態に係る混合装置1の要部を示す概略側面図である。尚、以下の第1実施形態に示す混合装置1は、予め容器内に貯留された液体に対して粉体を投入し、その後、容器内で液体を攪拌することにより、液体及び投入された粉体を攪拌混合する装置である。
(First embodiment)
First, the mixing
〔混合装置の構成〕
図1に示すように、第1実施形態に係る混合装置1は、液体2を粉体3とともに攪拌する攪拌機4と、粉体3を収容したホッパ5と、攪拌機4及びホッパ5の各種制御を行う制御部6と、種々の条件の入力設定や操作を行う操作部7から基本的に構成されている。
[Configuration of mixing equipment]
As shown in FIG. 1, the mixing
以下、各構成について具体的に説明する。尚、制御部6は本発明の混合槽減圧制御手段、駆動制御手段、ホッパ窒素流量調整制御手段、粉体供給量調整制御手段に相当する。
Each configuration will be specifically described below. The
攪拌機4は、底部が椀状をした混合槽10と、混合槽10の中心部の上方から片持ち支持された回転軸11と、運転時における状態で混合槽10内の所要深さに位置するように回転軸11に取り付けられた攪拌翼12と、回転軸11に連接されたサーボモータ(駆動手段)13とから構成されている。そして、制御部6はサーボモータ13を駆動制御することによって、攪拌翼12を所定の回転周期ΔTで図中のY軸回りに回転駆動させる。また、攪拌翼12は回転しながら混合槽10内を昇降する。それによって、混合槽10に貯留された液体2を攪拌する。
The
また、混合槽10の上壁には混合槽10内の圧力を検出する圧力計(第1圧力検出手段)15が取り付けられている。尚、圧力計15としてはダイヤフラム式などの電送機付のものが用いられる。
A pressure gauge (first pressure detection means) 15 for detecting the pressure in the
また、混合槽10の上壁には吸引口16が形成されている。更に、吸引口16には真空ポンプ(混合槽減圧手段)17が接続されている。そして、真空ポンプ17を駆動することによって、混合槽10内を減圧することが可能となる。
A
一方、混合槽10の底壁には、ホッパ5に収容された粉体3を混合槽10内へ供給する為の粉体供給口18が形成されている。また、粉体供給口18にはホッパ5から供給される粉体が通過する粉体供給ライン19が接続されている。尚、粉体供給口18は液体2と粉体3の混合処理を行う際において、常に混合槽10内に貯留された液体2の液面下に位置するように形成されている。
On the other hand, a
更に、混合槽10の外周には混合槽10内の内浴温度を制御するための温度調節手段であるジャケット20が付設されている。
Further, a
尚、第1実施形態では混合槽10内に貯留される液体2としては、例えば(メタ) アクリル酸アルキルエステルを主成分とするビニル系モノマーが用いられる。ビニル系モノマーは、一般に、(メタ)アクリル酸アルキルエステル100〜60重量%と、これと共重合可能な他のビニル系モノマー0〜40重量%とからなる。また、液体2には分散剤を含むようにしても良い。
In the first embodiment, as the
一方、ホッパ5は混合槽10内へと投入される粉体3が貯留されるタンクである。尚、ホッパ5は所定量の粉体3が充填された後に、密閉状態とされる。
On the other hand, the
また、ホッパ5の底壁には、ホッパ5に収容された粉体3を粉体供給ライン19へ送出する為の粉体送出口21が形成されている。そして、粉体送出口21、粉体供給ライン19及び粉体供給口18を介して混合槽10とホッパ5が接続されている。
A
また、ホッパ5の上壁にはホッパ5内の圧力を検出する圧力計(第2圧力検出手段)22が取り付けられている。尚、圧力計22としてはダイヤフラム式などの電送機付のものが用いられる。
A pressure gauge (second pressure detecting means) 22 for detecting the pressure in the
また、ホッパ5の上壁にはホッパ5内に貯留された粉体3の残量を検出するレベル計23が取り付けられている。
A
また、ホッパ5の上壁にはホッパ窒素供給口24が形成されている。更に、ホッパ窒素供給口24にはホッパ窒素供給ライン25が接続されている。また、ホッパ窒素供給ライン25の他方は図示しない窒素ボンベ等の窒素供給源に接続されている。そして、ホッパ窒素供給ライン25から流入する窒素がホッパ窒素供給口24を介してホッパ5内に供給される。それによって、ホッパ5内の空気を窒素置換したり、ホッパ5内の圧力を調整することが可能となる。
A hopper
尚、第1実施形態ではホッパ5内に貯留され、液体2に投入される粉体3としては、例えば親水性シリカが用いられる。親水性シリカとしては、親水基(シラノール基)を表面に持つ親水性微粒子状シリカ等がある。そして、液体2としてビニル系モノマーが用いられ、粉体3として親水性シリカが用いられる場合には、ビニル系モノマー100重量部に対し、親水性シリカは、通常、0.5〜5.0重量部添加される。
In the first embodiment, for example, hydrophilic silica is used as the
また、粉体供給ライン19には、粉体供給ライン19内に窒素を供給するためのライン窒素供給口31が形成されている。更に、ライン窒素供給口31には窒素供給ライン32が接続されている。また、窒素供給ライン32の他方は図示しない窒素ボンベ等の窒素供給源に接続されている。そして、窒素供給ライン32から流入する窒素がライン窒素供給口31を介して粉体供給ライン19内に供給される。
The
更に、粉体供給ライン19には、粉体供給口18とライン窒素供給口31との間にバルブ(粉体供給量調整手段)V1が取り付けられている。そして、ホッパ5に貯留された粉体3が混合槽10へと供給される単位時間当たりの供給量は、後述する制御部6の制御によりバルブV1が開閉操作されることで調整される。
Further, a valve (powder supply amount adjusting means) V <b> 1 is attached to the
また、窒素供給ライン32には、バルブV2が取り付けられている。そして、粉体供給ライン19へと供給される窒素の流量は、同じく後述する制御部6の制御によりバルブV2が開閉操作されることで調整される。
A valve V2 is attached to the
更に、ホッパ窒素供給ライン25には、ホッパ窒素供給コントロールバルブ(ホッパ窒素流量調整手段)V3が取り付けられている。そして、ホッパ5内へと供給される窒素の流量は、同じく後述する制御部6の制御によりホッパ窒素供給コントロールバルブV3が開閉操作されることで調整される。
Further, a hopper nitrogen supply control valve (hopper nitrogen flow rate adjusting means) V3 is attached to the hopper
一方、制御部6は、圧力計15及び圧力計22の検出結果に基づいて、サーボモータ13、真空ポンプ17、バルブV1、V3等の各制御因子を制御する制御手段である。具体的には、混合槽10内の圧力とホッパ5内の圧力の圧力差ΔPの変動幅が設定変動幅α以下となるように各制御因子を制御する。
また、制御部6は、回路基板上に配置され予め設定されたプログラムに従って制御動作を行うCPU41、並びに記憶手段であるROM42やRAM43等を備える。また、制御部6には液体2と粉体3の混合条件に応じた攪拌翼12の回転速度、真空ポンプ17の設定圧力Pmin及び真空圧力上限Pmax、設定変動幅α、外浴の温度の設定温度等の種々の設定条件が操作部7から予め入力設定されて、RAM43等のメモリに記憶されている。
尚、攪拌翼を回転駆動させる駆動源としてはサーボモータ13以外であっても、回転数を制御できるモータであれば良い。例えば、インバータ制御モータを用いても良い。
On the other hand, the
The
The drive source for rotationally driving the stirring blades may be a motor that can control the rotational speed, other than the
〔混合装置の操作手順〕
次に、上記構成を有する第1実施形態に係る混合装置1の操作手順について説明する。(1)バルブV1を閉じた状態で、液体2を混合槽10内に所定量投入する。
(2)サーボモータ13の駆動を開始し、攪拌翼12を予め設定された回転速度で回転させる。尚、混合槽10内の内浴温度の制御が必要な場合は、ジャケット20の制御を開始し、混合槽10の内浴温度が目的の設定温度となるように制御を行う。
(3)粉体供給ライン19の末端まで粉体3の充填状態を均一にするため、窒素を粉体供給ライン19に間欠供給しながらホッパ5に粉体を充填させる。尚、間欠供給はバルブV2の開閉を制御することにより行う。
(4)ホッパ5内の粉体3の充填が終了すると、バルブV2を閉じて、ホッパ5の蓋を閉め、密閉状態にする。
(5)真空ポンプ17の駆動を開始し、混合槽10内の減圧を開始する。
(6)混合槽10内の減圧が設定圧力に到達したら、バルブV1を徐々に開く。同時にホッパ窒素供給コントロールバルブV3も徐々に開き、窒素をホッパ内に供給する。
(7)ホッパ5内と混合槽10内の圧力差ΔPにより、ホッパ内に貯留された粉体3が粉体供給口18を介して混合槽内の液体2に流入する。尚、粉体3とともにホッパ5内の窒素も同時に混合槽内の液体2に流入する。
(8)粉体3および窒素の流入により圧力差ΔPは変動するが、圧力差ΔPの変動幅が設定変動幅α以下になるよう、以下の各制御因子(a)〜(d)を制御する。
(a)真空ポンプ17の設定圧力(変動を減らすために、設定圧を上げる)。但し、設定圧力に応じて真空度を調整できる真空ポンプが必要。
(b)バルブV1の開度(変動を減らすために、開度を絞る)。
(c)ホッパ窒素供給コントロールバルブV3の開度(変動を減らすために、開度を緩める)
(d)攪拌翼12の回転数(変動を減らすために、回転数を上げる)
上記各制御因子の制御を行うことによって、圧力差ΔPの変動幅が小さくなり、混合槽10内への粉体吸引時に液上に粉体3が飛散せずに、効率よく混合することができる。
(9)目標量の粉体3の供給が終了したら、バルブV1及びバルブV3を閉じ、真空ポンプ17の駆動を停止し、混合槽10内の圧力を大気圧に回復させる。
[Operation procedure of mixing equipment]
Next, an operation procedure of the
(2) Start driving of the
(3) In order to make the filling state of the
(4) When the filling of the
(5) The drive of the
(6) When the pressure in the
(7) Due to the pressure difference ΔP between the
(8) Although the pressure difference ΔP varies due to the inflow of the
(A) The set pressure of the vacuum pump 17 (in order to reduce fluctuations, the set pressure is increased). However, a vacuum pump that can adjust the degree of vacuum according to the set pressure is required.
(B) The opening degree of the valve V1 (the opening degree is reduced to reduce the fluctuation).
(C) Opening degree of hopper nitrogen supply control valve V3 (opening degree is reduced to reduce fluctuation)
(D) Rotation speed of stirring blade 12 (in order to reduce fluctuations, increase the rotation speed)
By controlling each of the above control factors, the fluctuation range of the pressure difference ΔP is reduced, and the
(9) When the supply of the target amount of the
〔混合装置の制御処理〕
続いて、前記構成を有する第1実施形態に係る混合装置1の混合制御に係る各処理について図2及び図3に基づき説明する。図2及び図3は第1実施形態に係る混合装置1の混合制御プログラムのフローチャートである。尚、混合装置1の混合制御プログラムは、操作部7により所定の操作が行われた場合に開始される。また、図2及び図3にフローチャートで示されるプログラムは、制御部6が備えているROM42やRAM43に記憶されており、CPU41により実行される。
[Control processing of mixing equipment]
Next, each process related to mixing control of the
先ず、混合制御プログラムでは、ステップ(以下、Sと略記する)1においてCPU41は、バルブV1を閉じる。
First, in the mixing control program, in step (hereinafter abbreviated as S) 1, the
次に、S2においてCPU41は、混合槽10及びホッパ5の準備に関する各種処理を行う。具体的には、以下の(A)〜(E)の処理を実行する。
(A)液体2を混合槽10内に予め設定された所定量投入する。
(B)サーボモータ13の駆動を開始し、攪拌翼12を予め設定された回転速度で回転させる。
(C)混合槽10内の内浴温度の制御が必要な場合は、ジャケット20による温度制御を開始する。
(D)窒素を粉体供給ライン19に間欠供給しながらホッパ5に予め設定された所定量の粉体を充填させる。尚、間欠供給はバルブV2の開閉を制御することにより行う。
(E)ホッパ5内の粉体3の充填が終了した時点で、バルブV2を閉じて、ホッパ5の蓋を閉め、密閉状態にする。
Next, in S <b> 2, the
(A) A predetermined amount of
(B) Start driving of the
(C) When control of the inner bath temperature in the
(D) The
(E) When filling of the
続いて、S3においてCPU41は、真空ポンプ17の駆動を開始し、混合槽10内の減圧を開始する。
Subsequently, in S <b> 3, the
その後、S4においてCPU41は、混合槽10内の圧力P1を圧力計15により検出し、検出した混合槽内の圧力P1が設定圧力Pmin未満であるか否か判定する。尚、設定圧力Pminは、液体2と粉体3の混合条件に応じて予め設定され、その値はRAM43に記憶される。第1実施形態では、例えば絶対圧力で20kPa absを設定圧力Pminとする。
Thereafter, in S4, the
そして、混合槽10内の圧力P1が設定圧力Pmin未満であると判定された場合(S4:YES)には、バルブV1を開く(S5)。それによって、ホッパ5内の粉体3が、粉体供給ライン19及び粉体供給口18を介して混合槽10の液体2内へと投入される。その後、S8へと移行する。
And when it determines with the pressure P1 in the
一方、混合槽10内の圧力P1が設定圧力Pmin以上であると判定された場合(S4:NO)には、S6へと移行する。S6においてCPU41は、混合槽10内の減圧を開始してから所定時間経過したか否か判定する。そして、混合槽10内の減圧を開始してから所定時間経過したと判定された場合(S6:YES)には、減圧異常エラーがあると判定し(S7)、混合制御プログラムを終了する。それに対して、混合槽10内の減圧を開始してから所定時間経過していないと判定された場合(S6:NO)には、S4へと戻り、継続して混合槽10内の減圧を行う。
On the other hand, when it determines with the pressure P1 in the
また、S8においてCPU41は、再度、混合槽10内の圧力P1を圧力計15により検出し、検出した混合槽内の圧力P1が真空圧力上限Pmax未満であるか否か判定する。尚、真空圧力上限Pmaxは、液体2と粉体3の混合条件に応じて予め設定され、その値はRAM43に記憶される。第1実施形態では、例えば絶対圧力で30kPa absを真空圧力上限Pmaxとする。
In S8, the
そして、混合槽10内の圧力P1が真空圧力上限Pmax以上であると判定された場合(S8:NO)には、バルブV1を閉じる(S9)。それによって、混合槽10の液体2内への粉体3の投入を中止する。その後、S4へと移行する。
And when it determines with the pressure P1 in the
一方、混合槽10内の圧力P1が真空圧力上限Pmax未満であると判定された場合(S8:YES)には、S10へと移行する。
On the other hand, when it determines with the pressure P1 in the
S10においてCPU41は、真空ポンプ17を駆動してからの圧力計15により検出した混合槽10内の圧力P1と圧力計22により検出したホッパ5内の圧力P2との圧力差ΔP(=|P1−P2|)の変動履歴から、圧力差ΔPの現在の変動幅Lを算出する。具体的には、CPU41は真空ポンプ17を駆動してからの圧力差ΔP(=|P1−P2|)の変動履歴をRAM43に記憶する。尚、圧力差ΔPは基本的に図4に示すような波形形状を描く。そして、前記S10においては直前の最大の圧力差ΔPmax(直前の波形の頂上部)と最小の圧力差ΔPmin(直前の波形の谷底部)との差分を現在の変動幅Lとして算出する。
In S10, the
その後、S11においてCPU41は、前記S10で算出した圧力差の現在の変動幅Lが、設定変動幅α未満であるか否か判定する。尚、設定変動幅αは、液体2と粉体3の混合条件に応じて予め設定され、その値はRAM43に記憶される。第1実施形態では、例えば15kPaを設定変動幅αとする。
Thereafter, in S11, the
そして、前記S10で算出した圧力差の現在の変動幅Lが設定変動幅α未満であると判定された場合(S11:YES)には、S18へと移行する。一方、前記S10で算出した圧力差の現在の変動幅Lが設定変動幅α以上であると判定された場合(S11:NO)には、S12においてCPU41は真空ポンプ17の設定圧力を上げる(大気圧側へ変更する)。それによって、圧力差の変動幅Lが減少する方向へと移行する。
When it is determined that the current fluctuation width L of the pressure difference calculated in S10 is less than the set fluctuation width α (S11: YES), the process proceeds to S18. On the other hand, if it is determined that the current fluctuation width L of the pressure difference calculated in S10 is equal to or larger than the set fluctuation width α (S11: NO), the
その後、S13においてCPU41は、圧力計15により検出した混合槽10内の圧力P1と圧力計22により検出したホッパ5内の圧力P2との圧力差ΔP(=|P1−P2|)の変動履歴から、圧力差の現在の変動幅Lを再度算出する。尚、具体的な算出方法についてはS10と同様であるので省略する。
Thereafter, in S13, the
次に、S14においてCPU41は、前記S13で算出した圧力差の現在の変動幅Lが、設定変動幅α未満であるか否か判定する。そして、前記S13で算出した圧力差の現在の変動幅Lが設定変動幅α未満であると判定された場合(S14:YES)には、S18へと移行する。一方、前記S13で算出した圧力差の現在の変動幅Lが設定変動幅α以上であると判定された場合(S14:NO)には、S15においてCPU41は以下の(1)〜(3)のいずれか一又は複数の制御を行う。(1)バルブV1の開度を絞る。(2)ホッパ窒素供給コントロールバルブV3の開度を絞る。(3)サーボモータ13を制御して攪拌翼12の回転速度を上げる。それによって、圧力差の変動幅Lが減少する方向へと移行する。
Next, in S14, the
その後、S16においてCPU41は、圧力計15により検出した混合槽10内の圧力P1と圧力計22により検出したホッパ5内の圧力P2との圧力差ΔP(=|P1−P2|)の変動履歴から、圧力差の現在の変動幅Lを再度算出する。尚、具体的な算出方法についてはS10と同様であるので省略する。
Thereafter, in S16, the
続いて、S17においてCPU41は、前記S16で算出した圧力差の現在の変動幅Lが、設定変動幅α未満であるか否か判定する。そして、前記S16で算出した圧力差の現在の変動幅Lが設定変動幅α未満であると判定された場合(S17:YES)には、S18へと移行する。一方、前記S16で算出した圧力差の現在の変動幅Lが設定変動幅α以上であると判定された場合(S17:NO)には、S12へと戻る。その後、圧力差の変動幅Lを減少させる為に、再度、各制御因子の制御を行う。
Subsequently, in S17, the
一方、S18においてCPU41は、レベル計23の検出結果に基づいて、ホッパ5内に貯留されていた粉体3がすべて混合槽10へ投入され、ホッパ5が空となったか否か判定する。
On the other hand, in S <b> 18, based on the detection result of the
そして、ホッパ5が空になったと判定された場合(S18:YES)には、S19へと移行する。それに対して、ホッパ5内に粉体3が残っていると判定された場合(S18:NO)には、S8へと戻り、継続して粉体3を混合槽10内へと投入する。
And when it determines with the
S19においてCPU41は、ホッパ5が空になってから所定時間経過したか否か判定する。そして、ホッパ5が空になってから所定時間経過したと判定された場合(S19:YES)には、S20へと移行する。一方、ホッパ5が空になってから所定時間経過していないと判定された場合(S19:NO)には、所定時間経過するまで待機する。
In S19, the
S20においてCPU41は、バルブV1を閉じる。続いて、S21においてホッパ窒素供給コントロールバルブV3を閉じる。更に、S22においてCPU41は、真空ポンプ17の駆動を停止する。それによって、混合槽10を大気圧へ開放する。
In S20, the
次に、S23においてCPU41は、混合槽10内の圧力P1を圧力計15により検出し、検出した混合槽10内の圧力P1が100kPa absより高くなったか否か、即ち大気圧へと開放されたか否か判定する。
Next, in S23, the
そして、混合槽10内の圧力P1が100kPa absより高くなったと判定された場合(S23:YES)には、当該混合制御プログラムを終了する。一方、混合槽10内の圧力P1が100kPa abs以下であると判定された場合(S23:NO)には、S24へと移行する。
And when it determines with the pressure P1 in the
S24においてCPU41は、真空ポンプ17の駆動を停止してから所定時間経過したか否か判定する。そして、真空ポンプ17の駆動を停止してから所定時間経過したと判定された場合(S24:YES)には、真空開放異常エラーがあると判定し(S25)、混合制御プログラムを終了する。それに対して、真空ポンプ17の駆動を停止してから所定時間経過していないと判定された場合(S24:NO)には、S23へと戻り、再度混合槽10内の圧力P1を検出する。
In S24, the
以上詳細に説明した通り、第1実施形態に係る混合装置1及び混合方法では、真空ポンプ17により混合槽10内の圧力を減圧した状態で、ホッパ5に収容された粉体3を混合槽10内へ供給する際に、ホッパ5内と混合槽10内との圧力差の変動幅Lを算出し(S10、S13、S16)、算出した変動幅Lが予め設定された設定変動幅α以上であると判定された場合に、CPU41は真空ポンプ17の設定圧力を上げる(S12)。その後においても、変動幅Lが予め設定された設定変動幅α以上であると判定された場合には、CPU41は以下の(1)〜(3)のいずれか一又は複数の制御を行う。(1)バルブV1の開度を絞る。(2)ホッパ窒素供給コントロールバルブV3の開度を絞る。(3)サーボモータ13を制御して攪拌翼12の回転速度を上げる。それによって、圧力差の変動幅Lを減少させ、設定変動幅α未満となるようにする。それにより、混合槽内で発泡を生じさせず、粉体や液体で装置内部を汚すことなく、目標量の粉体を液体内に容易に流入させることができる。また、混合槽の容量を必要量以上に大きくする必要もない。更に、粉体の供給時間を長時間化することもなく、一定の製品特性を保つことが可能となる。
また、粉体3の混合槽10内への供給を開始する前に、供給される粉体3が通過する粉体供給ライン19に窒素を間欠供給するので、粉体供給ライン19の末端まで粉体3の充填状態を均一にすることができる。従って、その後に実行される粉体と液体との混合処理において、目標量の粉体を液体内に容易に流入させることができる。
As described above in detail, in the
In addition, since nitrogen is intermittently supplied to the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る混合装置101について図5乃至図10に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図4の第1実施形態に係る混合装置1等の構成と同一符号は、前記第1実施形態に係る混合装置1等の構成と同一あるいは相当部分を示すものである。
(Second Embodiment)
Next, a
この第2実施形態に係る混合装置101の概略構成は、第1実施形態に係る混合装置1とほぼ同じ構成である。また、各種制御処理も第1実施形態に係る混合装置1とほぼ同じ制御処理である。
ただし、第1実施形態に係る混合装置1では、液体が貯留される混合槽10内のみを減圧していたのに対して、第2実施形態に係る混合装置101は、混合槽内に加えてホッパ内も減圧する点で前記第1実施形態に係る混合装置1と異なっている。
The schematic configuration of the
However, in the
先ず、第2実施形態に係る混合装置101について図5に基づき説明する。図5は第2実施形態に係る混合装置101の要部を示す概略側面図である。
First, the mixing
〔混合装置の構成〕
図5に示すように、第2実施形態に係る混合装置101は、液体2を粉体3とともに攪拌する攪拌機104と、粉体3を収容したホッパ105と、攪拌機104及びホッパ105の各種制御を行う制御部106と、種々の条件の入力設定や操作を行う操作部107から基本的に構成されている。
[Configuration of mixing equipment]
As shown in FIG. 5, the mixing
以下、各構成について具体的に説明する。尚、制御部106は本発明の減圧制御手段、窒素置換手段、窒素流量調整制御手段に相当する。
Each configuration will be specifically described below. The
攪拌機104は、底部が椀状をした混合槽110と、混合槽110の中心部の上方から片持ち支持された回転軸111と、運転時における状態で混合槽110内の所要深さに位置するように回転軸111に取り付けられた攪拌翼112と、回転軸111に連接されたサーボモータ113とから構成されている。そして、制御部106はサーボモータ113を駆動制御することによって、攪拌翼112を所定の回転周期ΔTで図中のY軸回りに回転駆動させる。また、攪拌翼112は回転しながら混合槽110内を昇降する。それによって、混合槽110に貯留された液体2を攪拌する。
The
また、混合槽110の上壁には混合槽110内の圧力を検出する圧力計115が取り付けられている。尚、圧力計115としてはダイヤフラム式などの電送機付のものが用いられる。
A
また、混合槽110の上壁には吸引口116が形成されている。更に、吸引口116には真空ポンプ(混合槽減圧手段)117が接続されている。そして、真空ポンプ117を駆動することによって、混合槽110内を減圧することが可能となる。
A
また、混合槽110の上壁には混合槽窒素供給口118が形成されている。更に、混合槽窒素供給口118には混合槽窒素供給ライン119が接続されている。また、混合槽窒素供給ライン119の他方は図示しない窒素ボンベ等の窒素供給源に接続されている。そして、混合槽窒素供給ライン119から流入する窒素が混合槽窒素供給口118を介して混合槽110内に供給される。それによって、混合槽110内の空気を窒素置換したり、混合槽110内の圧力を調整することが可能となる。
A mixing tank
一方、混合槽110の底壁には、ホッパ105に収容された粉体3を混合槽110内へ供給する為の粉体供給口121が形成されている。また、粉体供給口121にはホッパ105から供給される粉体が通過する粉体供給ライン122が接続されている。尚、粉体供給口121は液体2と粉体3の混合処理を行う際において、常に混合槽110内に貯留された液体2の液面下に位置するように形成されている。
On the other hand, a
更に、混合槽110の外周には混合槽110内の内浴温度を制御するための温度調節手段であるジャケット123が付設されている。
Furthermore, a
一方、ホッパ105は混合槽110内へと投入される粉体3が貯留されるタンクである。尚、ホッパ105は所定量の粉体3が充填された後に、密閉状態とされる。
On the other hand, the
また、ホッパ105の底壁には、ホッパ105に収容された粉体3を粉体供給ライン122へ送出する為の粉体送出口125が形成されている。そして、粉体送出口125、粉体供給ライン122及び粉体供給口121を介して混合槽110とホッパ105が接続されている。
Further, a
また、ホッパ105の上壁にはホッパ105内の圧力を検出する圧力計126が取り付けられている。尚、圧力計126としてはダイヤフラム式などの電送機付のものが用いられる。
A
また、ホッパ105の上壁にはホッパ105内に貯留された粉体3の残量を検出するレベル計127が取り付けられている。
Further, a
また、ホッパ105の上壁には吸引口128が形成されている。更に、吸引口128には真空ポンプ(ホッパ減圧手段)129が接続されている。そして、真空ポンプ129を駆動することによって、ホッパ105内を減圧することが可能となる。
A
また、ホッパ105の上壁にはホッパ窒素供給口130が形成されている。更に、ホッパ窒素供給口130にはホッパ窒素供給ライン131が接続されている。また、ホッパ窒素供給ライン131の他方は図示しない窒素ボンベ等の窒素供給源に接続されている。そして、ホッパ窒素供給ライン131から流入する窒素がホッパ窒素供給口130を介してホッパ105内に供給される。それによって、ホッパ105内の空気を窒素置換したり、ホッパ105内の圧力を調整することが可能となる。
Further, a hopper
また、粉体供給ライン122には、粉体供給ライン122内に窒素を供給するためのライン窒素供給口133が形成されている。更に、ライン窒素供給口133には窒素供給ライン134が接続されている。また、窒素供給ライン134の他方は図示しない窒素ボンベ等の窒素供給源に接続されている。そして、窒素供給ライン134から流入する窒素がライン窒素供給口133を介して粉体供給ライン19内に供給される。
The
更に、粉体供給ライン122には、粉体供給口121とライン窒素供給口133との間にバルブV11が取り付けられている。そして、ホッパ105に貯留された粉体3が混合槽110へと供給される単位時間当たりの供給量は、後述する制御部6の制御によりバルブV1が開閉操作されることで調整される。
また、粉体供給ライン122には、粉体供給口121付近に粉体流量計(供給速度検出手段)135が取り付けられている。そして、粉体流量計135は、ホッパ105に貯留された粉体3が混合槽110へと供給される単位時間当たりの供給量(即ち、供給速度)を検出する。
Further, a
Further, a powder flow meter (supply speed detecting means) 135 is attached to the
また、窒素供給ライン134には、バルブV12が取り付けられている。そして、粉体供給ライン122へと供給される窒素の流量は、同じく後述する制御部106の制御によりバルブV12が開閉操作されることで調整される。
Further, a valve V12 is attached to the
また、混合槽窒素供給ライン119には、混合槽窒素供給コントロールバルブ(混合槽窒素流量調整手段)V13が取り付けられている。そして、ホッパ105内へと供給される窒素の流量は、同じく後述する制御部106の制御により混合槽窒素供給コントロールバルブV13が開閉操作されることで調整される。
The mixing tank
また、ホッパ窒素供給ライン131には、ホッパ窒素供給コントロールバルブ(ホッパ窒素流量調整手段)V14が取り付けられている。そして、ホッパ105内へと供給される窒素の流量は、同じく後述する制御部106の制御によりホッパ窒素供給コントロールバルブV14が開閉操作されることで調整される。
A hopper nitrogen supply control valve (hopper nitrogen flow rate adjusting means) V14 is attached to the hopper
また、真空ポンプ117と吸引口116との間には混合槽減圧コントロールバルブV15が取り付けられている。そして、混合槽110内の圧力は、同じく後述する制御部106の制御により混合槽減圧コントロールバルブV15が開閉操作されることで調整される。
A mixing tank pressure reduction control valve V15 is attached between the
更に、真空ポンプ117と吸引口116との間にはホッパ減圧コントロールバルブV16が取り付けられている。そして、ホッパ105内の圧力は、同じく後述する制御部106の制御によりホッパ減圧コントロールバルブV16が開閉操作されることで調整される。
Further, a hopper decompression control valve V16 is attached between the
一方、制御部106は、圧力計115、圧力計126及び粉体流量計135の検出結果に基づいて、サーボモータ113、真空ポンプ117、真空ポンプ129、各バルブV11、V13〜V16等の各制御因子を制御する制御手段である。具体的には、混合槽110内の圧力とホッパ105内の圧力をそれぞれ目標の圧力値となるように各制御因子を制御する。
また、制御部106は、回路基板上に配置され予め設定されたプログラムに従って制御動作を行うCPU141、並びに記憶手段であるROM142やRAM143等を備える。また、制御部106には液体2と粉体3の混合条件に応じた攪拌翼112の回転速度、混合槽110の目標圧力PL、ホッパ105の目標圧力PH、外浴の温度の設定温度等の種々の設定条件が操作部107から予め入力設定されて、RAM143等のメモリに記憶されている。
On the other hand, the
The
〔混合装置の操作手順〕
次に、上記構成を有する第2実施形態に係る混合装置101の操作手順について説明する。
(1)バルブV11を閉じた状態で、液体2を混合槽110内に所定量投入する。
(2)サーボモータ113の駆動を開始し、攪拌翼112を予め設定された回転速度で回転させる。尚、混合槽110内の内浴温度の制御が必要な場合は、ジャケット123の制御を開始し、混合槽110の内浴温度が目的の設定温度となるように制御を行う。
(3)粉体供給ライン122の末端まで粉体3の充填状態を均一にするため、窒素を粉体供給ライン122に間欠供給しながらホッパ105に粉体を充填させる。尚、間欠供給はバルブV2の開閉を制御することにより行う。
(4)ホッパ5内の粉体3の充填が終了すると、バルブV2を閉じて、ホッパ5の蓋を閉め、密閉状態にする。
(5)真空ポンプ117の駆動を開始し、混合槽減圧コントロールバルブV15を開くことにより混合槽110内の減圧を開始する。
(6)更に、混合槽窒素供給コントロールバルブV13を開いて、混合槽110内に窒素を供給し、減圧された混合槽110内の残存空気を窒素に置換する。
(7)その後、混合槽110内の圧力を目標圧力(例えば20kPa abs)に近づけ、安定させるために、後述の図8に示す表に従って混合槽窒素供給コントロールバルブV13と混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を調整する。
(8)真空ポンプ129の駆動を開始し、ホッパ減圧コントロールバルブV16を開くことによりホッパ105内の減圧を開始する。
(9)更に、ホッパ窒素供給コントロールバルブV14を開いて、ホッパ105内に窒素を供給し、減圧されたホッパ105内の残存空気を窒素に置換する。
(10)その後、ホッパ105内の圧力を目標圧力(例えば80kPa abs)に近づけ、安定させるために、後述の図9に示す表に従ってホッパ窒素供給コントロールバルブV14とホッパ減圧コントロールバルブV16の開度を調整する。
(11)混合槽110内の圧力P1及びホッパ105内の圧力P2がそれぞれ目標圧力で安定した後に、バルブV11を徐々に開く。
(12)ホッパ105内と混合槽110内の圧力差により、ホッパ内に貯留された粉体3が粉体供給口121を介して混合槽内の液体2に流入する。尚、粉体3とともにホッパ105内の窒素も同時に混合槽内の液体2に流入する。
(13)粉体3および窒素の流入により混合槽110内の圧力P1は上昇し、ホッパ105内の圧力P2は低下する。そこで、混合槽110内の圧力P1を目標圧力(例えば20kPa abs)に近づけ、安定させるために、後述の図8に示す表に従って混合槽窒素供給コントロールバルブV13と混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を調整する。また、ホッパ105内の圧力P2を目標圧力(例えば80kPa abs)に近づけ、安定させるために、後述の図9に示す表に従ってホッパ窒素供給コントロールバルブV14とホッパ減圧コントロールバルブV16の開度を調整する。尚、真空ポンプ117や真空ポンプ129の設定圧力を調整することによって、混合槽110内の圧力P1やホッパ105内の圧力P2を目標圧力に近づけ、安定させるようにしても良い。但し、その場合には設定圧力に応じて真空度を調整できる真空ポンプが必要となる。
(14)目標量の粉体3の供給が終了したら、混合槽窒素供給コントロールバルブV13及びホッパ窒素供給コントロールバルブV14を閉じ、真空ポンプ117、129の駆動を停止し、混合槽110内及びホッパ105内の圧力を大気圧に回復させる。
[Operation procedure of mixing equipment]
Next, an operation procedure of the
(1) A predetermined amount of
(2) The drive of the
(3) In order to make the filling state of the
(4) When the filling of the
(5) The
(6) Further, the mixing tank nitrogen supply control valve V13 is opened to supply nitrogen into the
(7) Thereafter, in order to bring the pressure in the
(8) The
(9) Further, the hopper nitrogen supply control valve V14 is opened to supply nitrogen into the
(10) Thereafter, in order to bring the pressure in the
(11) After the pressure P1 in the
(12) Due to the pressure difference between the
(13) Due to the inflow of the
(14) When the supply of the target amount of the
〔混合装置の制御処理〕
続いて、前記構成を有する第2実施形態に係る混合装置101の混合制御に係る各処理について図6及び図7に基づき説明する。図6及び図7は第2実施形態に係る混合装置101の混合制御プログラムのフローチャートである。尚、混合装置101の混合制御プログラムは、操作部107により所定の操作が行われた場合に開始される。また、図6及び図7にフローチャートで示されるプログラムは、制御部106が備えているROM142やRAM143に記憶されており、CPU141により実行される。
[Control processing of mixing equipment]
Next, each process related to the mixing control of the
先ず、混合制御プログラムでは、S101においてCPU141は、バルブV11を閉じる。
First, in the mixing control program, the
次に、S102においてCPU141は、混合槽110及びホッパ105の準備に関する各種処理を行う。具体的には、以下の(A)〜(E)の処理を実行する。
(A)液体2を混合槽110内に予め設定された所定量投入する。
(B)サーボモータ113の駆動を開始し、攪拌翼112を予め設定された回転速度で回転させる。
(C)混合槽110内の内浴温度の制御が必要な場合は、ジャケット123による温度制御を開始する。
(D)窒素を粉体供給ライン122に間欠供給しながらホッパ105に予め設定された所定量の粉体を充填させる。尚、間欠供給はバルブV12の開閉を制御することにより行う。
(E)ホッパ105内の粉体3の充填が終了した時点で、バルブV12を閉じて、ホッパ105の蓋を閉め、密閉状態にする。
Next, in S102, the
(A) A predetermined amount of
(B) The drive of the
(C) When control of the inner bath temperature in the
(D) The
(E) When the filling of the
続いて、CPU141はS103〜S111の処理において混合槽110内の減圧処理を行うとともに、S112〜S120の処理においてホッパ105内の減圧処理を行う。
Subsequently, the
先ず、混合槽110内の減圧処理について説明すると、S103においてCPU141は、混合槽減圧コントロールバルブV15を開く。更に、S104においてCPU141は、真空ポンプ117の駆動を開始し、混合槽110内の減圧を開始する。続いて、S105においてCPU141は、混合槽窒素供給コントロールバルブV13を開けて、混合槽110内の残存空気を窒素置換する。
First, the decompression process in the
次に、S106においてCPU141は、混合槽110内の圧力P1を圧力計115により検出し、検出した混合槽内の圧力P1が目標圧力PL未満であるか否か判定する。尚、目標圧力PLは、液体2と粉体3の混合条件に応じて予め設定され、その値はRAM143に記憶される。第2実施形態では、例えば20kPa absを目標圧力PLとする。
Next,
そして、混合槽110内の圧力P1が目標圧力PL未満であると判定された場合(S106:YES)には、混合槽減圧コントロールバルブV15を閉じる(S107)。更に、S108においてCPU141は、真空ポンプ117の駆動を停止する。続いて、S109においてCPU141は、混合槽窒素供給コントロールバルブV13を閉じる。その後、S121へと移行する。
Then, if the pressure P1 in the
一方、混合槽110内の圧力P1が目標圧力PL以上であると判定された場合(S106:NO)には、S110へと移行する。S110においてCPU141は、混合槽110内の減圧を開始してから所定時間経過したか否か判定する。そして、混合槽110内の減圧を開始してから所定時間経過したと判定された場合(S110:YES)には、減圧異常エラーがあると判定し(S111)、混合制御プログラムを終了する。それに対して、混合槽110内の減圧を開始してから所定時間経過していないと判定された場合(S110:NO)には、S106へと戻り、継続して混合槽110内の減圧を行う。
On the other hand, if the pressure P1 in the
次に、ホッパ105内の減圧処理について説明すると、S112においてCPU141は、ホッパ減圧コントロールバルブV16を開く。更に、S113においてCPU141は、真空ポンプ129の駆動を開始し、ホッパ105内の減圧を開始する。続いて、S114においてCPU141は、ホッパ窒素供給コントロールバルブV14を開けて、ホッパ105内の残存空気を窒素置換する。
Next, the decompression process in the
次に、S115においてCPU141は、ホッパ105内の圧力P2を圧力計126により検出し、検出したホッパ内の圧力P2が目標圧力PH未満であるか否か判定する。尚、目標圧力PHは、液体2と粉体3の混合条件に応じて予め設定され、その値はRAM143に記憶される。第2実施形態では、例えば80kPa absを目標圧力PHとする。
Next,
そして、ホッパ105内の圧力P2が目標圧力PH未満であると判定された場合(S115:YES)には、ホッパ減圧コントロールバルブV16を閉じる(S116)。更に、S117においてCPU141は、真空ポンプ129の駆動を停止する。続いて、S117においてCPU141は、ホッパ窒素供給コントロールバルブV14を閉じる。その後、S121へと移行する。
When the pressure P2 in the
一方、ホッパ105内の圧力P2が目標圧力PH以上であると判定された場合(S115:NO)には、S119へと移行する。S119においてCPU141は、ホッパ105内の減圧を開始してから所定時間経過したか否か判定する。そして、ホッパ105内の減圧を開始してから所定時間経過したと判定された場合(S119:YES)には、減圧異常エラーがあると判定し(S120)、混合制御プログラムを終了する。それに対して、ホッパ105内の減圧を開始してから所定時間経過していないと判定された場合(S119:NO)には、S115へと戻り、継続してホッパ105内の減圧を行う。
On the other hand, when the pressure P2 in the
S121においてCPU141は、混合槽減圧コントロールバルブV15及びホッパ減圧コントロールバルブV16を開く。更に、S122においてCPU141は、真空ポンプ117及び真空ポンプ129の駆動を開始する。
In S121, the
次に、S123においてCPU141は、混合槽窒素供給コントロールバルブV13及びホッパ窒素供給コントロールバルブV14を開く。更に、S124においてCPU141は、バルブV1を開く。それによって、ホッパ105内の粉体3が、粉体供給ライン122及び粉体供給口121を介して混合槽110の液体2内へと投入される。
Next, in S123, the
続いて、S125においてCPU141は、レベル計127の検出結果に基づいて、ホッパ105内に貯留されていた粉体3がすべて混合槽110へ投入され、ホッパ105が空となったか否か判定する。
Subsequently, in S125, based on the detection result of the
そして、ホッパ105内に粉体3が残っていると判定された場合(S125:NO)には、S126へと移行する。S126においてCPU141は、圧力計115により検出した混合槽110内の圧力P1と圧力計126により検出したホッパ105内の圧力P2とを比較し、現在の混合槽110内の圧力P1がホッパ105内の圧力P2より小さいか否か判定する。
And when it determines with the
そして、混合槽110内の圧力P1がホッパ105内の圧力P2より小さいと判定された場合(S126:YES)には、S127へと移行する。一方、混合槽110内の圧力P1がホッパ105内の圧力P2と同じ又は大きいと判定された場合(S126:NO)には、減圧異常エラーがあると判定し(S131)、混合制御プログラムを終了する。
And when it determines with the pressure P1 in the
S127においてCPU141は、混合槽110内及びホッパ105内の圧力制御処理を行う。具体的には、バルブV1を開くことによって、粉体3および窒素がホッパ105から混合槽110へと流入する。それに伴い、混合槽110内の圧力P1は上昇し、ホッパ105内の圧力P2は低下する。そこで、混合槽110内の圧力P1を目標圧力PL(例えば20kPa abs)に近づけ、安定させるために、図8に示す表に従って混合槽窒素供給コントロールバルブV13と混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を調整する。また、ホッパ105内の圧力P2を目標圧力PH(例えば80kPa abs)に近づけ、安定させるために、図9に示す表に従ってホッパ窒素供給コントロールバルブV14とホッパ減圧コントロールバルブV16の開度を調整する。
例えば、図8に示すように、現在の混合槽110内の圧力P1が目標圧力PLと同値であった場合には、混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を30%に調整し、混合槽窒素供給コントロールバルブV13の開度を40%に調整する。また、現在の混合槽110内の圧力P1が目標圧力PLより5kPa未満高い場合には、混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を40%に調整し、混合槽窒素供給コントロールバルブV13の開度を35%に調整する。また、現在の混合槽110内の圧力P1が目標圧力PLより5kPa以上10kPa未満低い場合には、混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を10%に調整し、混合槽窒素供給コントロールバルブV13の開度を60%に調整する。
また、図9に示すように、現在のホッパ105内の圧力P2が目標圧力PHより15kPa以上20kPa未満高い場合には、ホッパ減圧コントロールバルブV16の開度を70%に調整し、ホッパ窒素供給コントロールバルブV14の開度を20%に調整する。また、現在のホッパ105内の圧力P2が目標圧力PHより15kPa以上低い場合には、ホッパ減圧コントロールバルブV16の開度を0%に調整し、ホッパ窒素供給コントロールバルブV14の開度を100%に調整する。尚、S127においては、真空ポンプ117や真空ポンプ129の設定圧力を調整することによって、混合槽110内の圧力P1やホッパ105内の圧力P2を設定圧力に近づけ、安定させるようにしても良い。但し、その場合には設定圧力に応じて真空度を調整できる真空ポンプが必要となる。
In S127, the
For example, as shown in FIG. 8, when the pressure P1 of the
Further, as shown in FIG. 9, when the pressure P2 in the current of the
また、図10は前記S127において各バルブV13〜V16の開度を調整した結果、
混合槽110内の圧力、ホッパ105内の圧力、混合槽110内へ供給される窒素流量、ホッパ105内へ供給される窒素流量の変化を時間経過に従って示したグラフである。
図10に示すように、混合槽110内の圧力は、粉体3の供給を開始した直後に高圧力側に大きく変動するが、混合槽110内へ流入する窒素流量を調整することによって、徐々に目標圧力である20kPa absに収束する。
一方、ホッパ105内の圧力は、粉体3の供給を開始した直後に低圧力側に大きく変動するが、ホッパ105内へ流入する窒素流量を調整することによって、徐々に目標圧力である80kPa absに収束する。
FIG. 10 shows the result of adjusting the opening of each valve V13 to V16 in S127.
6 is a graph showing changes in the pressure in the
As shown in FIG. 10, the pressure in the
On the other hand, the pressure in the
次に、S128においてCPU141は、混合槽110内の圧力P1が真空圧力上限より高くなったか否か判定する。そして、混合槽110内の圧力P1が真空圧力上限より高いと判定された場合(S128:YES)には、混合槽窒素供給コントロールバルブV13を閉じる(S129)。その後、S130へと移行する。
Next, in S128, CPU141 determines whether the pressure P1 in the
一方、混合槽110内の圧力P1が真空圧力上限より低いと判定された場合(S128:NO)には、S125へと戻り、継続して混合槽110への粉体3の投入を行う。
On the other hand, when it is determined that the pressure P1 in the
また、S130においてCPU141は、混合槽110内の圧力P1が真空圧力警報設定値より高くなったか否か判定する。そして、混合槽110内の圧力P1が真空圧力警報設定値より高いと判定された場合(S130:YES)には、減圧異常エラーがあると判定し(S131)、混合制御プログラムを終了する。
In S130, the
一方、混合槽110内の圧力P1が真空圧力警報設定値より低いと判定された場合(S130:NO)には、S125へと戻り、継続して混合槽110への粉体3の投入を行う。
On the other hand, when it is determined that the pressure P1 in the
そして、前記S125の判定処理でホッパ105が空になったと判定された場合(S125:YES)には、S132へと移行する。
And when it determines with the
S132においてCPU141は、ホッパ105が空になってから所定時間経過したか否か判定する。そして、ホッパ105が空になってから所定時間経過したと判定された場合(S132:YES)には、S133へと移行する。一方、ホッパ105が空になってから所定時間経過していないと判定された場合(S132:NO)には、所定時間経過するまで待機する。
In S132, the
S133においてCPU141は、バルブV1を閉じる。続いて、S134においてCPU141は、真空ポンプ117及び真空ポンプ129の駆動を停止する。それによって、混合槽110及びホッパ105を大気圧へ開放する。更に、S135でCPU141は、混合槽窒素供給コントロールバルブV13及びホッパ窒素供給コントロールバルブV14を閉じる。
In S133, the
次に、S136においてCPU141は、現在の混合槽110内の圧力P1を圧力計115により検出し、検出した混合槽110内の圧力P1が100kPa absより高くなったか否か、即ち大気圧へと開放されたか否か判定する。
Next, in S136, the
そして、混合槽110内の圧力P1が100kPa absより高くなったと判定された場合(S136:YES)には、混合槽減圧コントロールバルブV15及びホッパ減圧コントロールバルブV16を閉じた後(S137)、当該混合制御プログラムを終了する。一方、混合槽110内の圧力P1が100kPa abs以下であると判定された場合(S136:NO)には、S138へと移行する。
And when it determines with the pressure P1 in the
S138においてCPU141は、真空ポンプ117の駆動を停止してから所定時間経過したか否か判定する。そして、真空ポンプ117の駆動を停止してから所定時間経過したと判定された場合(S138:YES)には、真空開放異常エラーがあると判定し(S139)、混合制御プログラムを終了する。それに対して、真空ポンプ117の駆動を停止してから所定時間経過していないと判定された場合(S138:NO)には、S136へと戻り、再度混合槽110内の圧力P1を検出する。
In S138, the
以上詳細に説明した通り、第2実施形態に係る混合装置101及び混合方法では、真空ポンプ117により混合槽110内の圧力を目標圧力に減圧するとともに、真空ポンプ129によりホッパ105内の圧力を目標圧力に減圧した状態で、ホッパ105に収容された粉体3を混合槽110内へ供給する際に、変動した混合槽110内の圧力P1を目標圧力に近づけ、安定させるために、図8に示す表に従って混合槽窒素供給コントロールバルブV13と混合槽減圧コントロールバルブV15の開度を調整する。また、変動したホッパ105内の圧力P2を目標圧力に近づけ、安定させるために、図9に示す表に従ってホッパ窒素供給コントロールバルブV14とホッパ減圧コントロールバルブV16の開度を調整する。それにより、混合槽110内の圧力をホッパ105内の圧力より低くした状態でホッパ105内の粉体を混合槽110内に供給することができ、混合槽内へと粉体をスムーズに流入させることが可能となる。また、混合槽110内とホッパ105内を共に減圧するので、粉体3を液体2に供給する際に粉体3とともに液体内へと供給される酸素量を減少させることが可能となる。
また、減圧された混合槽110内の残存空気及び減圧されたホッパ105内の残存空気を窒素に置換するので、粉体3を液体2に供給する際に粉体3とともに液体2内へと供給される酸素量を更に減少させることが可能となる。
また、混合槽窒素供給コントロールバルブV13及びホッパ窒素供給コントロールバルブV14の開度を調整することにより、混合槽110内の圧力がホッパ105内の圧力より低くなるように混合槽110内及びホッパ105内へと供給される各窒素供給量を制御するので、混合槽110内へと粉体3をスムーズに流入させることが可能となる。また、粉体3を液体2に供給する際に粉体3とともに液体2内へと供給される酸素量を減少させることが可能となる。
As described above in detail, in the
Further, since the residual air in the
Further, by adjusting the opening degree of the mixing tank nitrogen supply control valve V13 and the hopper nitrogen supply control valve V14, the
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、第2実施形態では、混合槽110内の圧力と目標圧力との差異及びホッパ105内の圧力と目標圧力との差異に基づいて混合槽110内及びホッパ105内を減圧するための各減圧手段(真空ポンプやバルブ)を制御することとしていたが、粉体流量計135によりホッパ105に貯留された粉体3が混合槽110へと供給される単位時間当たりの供給量(即ち、供給速度)を検出し、検出した粉体の供給速度の目標値からの偏差並びに粉体の供給速度の変化率に基づいて混合槽110内及びホッパ105内を減圧するための各減圧手段を制御するようにしても良い。それにより、粉体の供給速度を目標値へと近づけることが可能となる。その結果、液体の種類や量に応じた適切な速度で粉体を供給することができ、一定の製品特性を保つことが可能となる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the second embodiment, each pressure reduction for reducing the pressure in the
また、第1実施形態及び第2実施形態では、混合装置1、101を用いて液体を粉体に混合させる場合に本願発明を適用した場合について説明したが、本願発明は液体に液体を混合させる場合についても適用することが可能である。
In the first embodiment and the second embodiment, the case where the present invention is applied to the case where the liquid is mixed with the powder using the
1、101 攪拌装置
2 液体
3 粉体
5、105 ホッパ
6、106 制御部
10、110 混合槽
41、141 CPU
42、142 ROM
43、143 RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101
42, 142 ROM
43, 143 RAM
Claims (16)
前記混合槽に接続され、混合物を収容したホッパと、
前記混合槽に貯留される液体の液面下に形成され、前記ホッパに収容された混合物を前記混合槽内へ供給する混合物供給口と、
前記混合槽内の圧力を減圧する混合槽減圧手段と、
前記混合槽内の圧力を検出する第1圧力検出手段と、
前記ホッパ内の圧力を検出する第2圧力検出手段と、
前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記混合槽減圧手段を制御する混合槽減圧制御手段と、を有し、
前記混合槽減圧制御手段は、前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記混合槽減圧手段を制御することを特徴とする液体と混合物の混合装置。 A mixing tank in which liquid is stored;
A hopper connected to the mixing vessel and containing the mixture;
A mixture supply port formed below the liquid surface of the liquid stored in the mixing tank and supplying the mixture stored in the hopper into the mixing tank;
Mixing tank pressure reducing means for reducing the pressure in the mixing tank;
First pressure detecting means for detecting the pressure in the mixing tank;
Second pressure detecting means for detecting the pressure in the hopper;
Mixing tank pressure reduction control for controlling the mixing tank pressure reducing means based on a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detecting means and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting means. and it means, possess,
The mixing tank depressurization control means reduces the fluctuation in the pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detection means and the pressure in the hopper detected by the second pressure detection means. An apparatus for mixing a liquid and a mixture, wherein the mixing tank pressure-reducing means is controlled .
前記攪拌翼を所定の回転周期で回転軸を中心に回転駆動させる駆動手段と、
前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の液体と混合物の混合装置。 A stirring blade arranged in the mixing tank and stirring the liquid stored in the mixing tank with rotation;
Drive means for rotating the stirring blade around a rotation axis at a predetermined rotation period;
Drive control means for controlling the drive means based on a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detection means and the pressure in the hopper detected by the second pressure detection means; The liquid and mixture mixing apparatus according to claim 1 , wherein the liquid and mixture mixing apparatus is provided.
前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記ホッパ窒素流量調整手段を制御するホッパ窒素流量調整制御手段と、を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液体と混合物の混合装置。 Hopper nitrogen flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of nitrogen supplied into the hopper;
Hopper nitrogen flow rate for controlling the hopper nitrogen flow rate adjusting means based on the pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detecting means and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting means. An apparatus for mixing liquid and mixture according to any one of claims 1 to 3 , further comprising adjustment control means.
前記第1圧力検出手段により検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出手段により検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記混合物供給量調整手段を制御する混合物供給量調整制御手段と、を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の液体と混合物の混合装置。 A mixture supply amount adjusting means for adjusting a mixture supply amount from the hopper to the mixing tank;
A mixture supply amount for controlling the mixture supply amount adjusting means based on a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detecting means and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting means. An apparatus for mixing liquid and mixture according to any one of claims 1 to 5 , further comprising adjustment control means.
前記混合物供給路に形成され、混合物供給路内に窒素を供給する窒素供給口と、を有し、
前記窒素供給口から窒素を前記混合物供給路に間欠供給することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の液体と混合物の混合装置。 The hopper and the mixing tank communicate with each other through the mixture supply port, and a mixture supply path through which the mixture supplied from the hopper to the mixing tank passes,
A nitrogen supply port that is formed in the mixture supply path and supplies nitrogen into the mixture supply path;
The liquid and mixture mixing apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein nitrogen is intermittently supplied to the mixture supply path from the nitrogen supply port.
前記混合槽内の圧力を検出する第1圧力検出ステップと、
前記ホッパ内の圧力を検出する第2圧力検出ステップと、
前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記混合槽内の圧力を減圧する混合槽減圧ステップと、を有し、
前記混合槽減圧ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差の変動を軽減するように前記混合槽内の圧力を減圧することを特徴とする液体と混合物の混合方法。 In the liquid and mixture mixing method, the mixture contained in the hopper is supplied into the mixing tank through the mixture supply port formed below the liquid level of the liquid stored in the mixing tank.
A first pressure detecting step for detecting a pressure in the mixing tank;
A second pressure detecting step for detecting the pressure in the hopper;
A mixing tank pressure reducing pressure in the mixing tank based on a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected in the first pressure detecting step and the pressure in the hopper detected in the second pressure detecting step. and the step, the possess,
In the mixing tank depressurizing step, the mixing is performed so as to reduce a variation in a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detecting step and the pressure in the hopper detected by the second pressure detecting step. A method of mixing a liquid and a mixture, wherein the pressure in the tank is reduced .
前記攪拌ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記回転周期を変動させることを特徴とする請求項9に記載の液体と混合物の混合方法。 Agitating step of agitating the liquid stored in the mixing tank by rotating the stirring blade disposed in the mixing tank around the rotation axis at a predetermined rotation period;
The agitation step varies the rotation period based on a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected by the first pressure detection step and the pressure in the hopper detected by the second pressure detection step. The method for mixing a liquid and a mixture according to claim 9 .
前記ホッパ窒素供給ステップは、前記第1圧力検出ステップにより検出した前記混合槽内の圧力と前記第2圧力検出ステップにより検出した前記ホッパ内の圧力との圧力差に基づいて、前記ホッパ内に供給される窒素の流量を調整することを特徴とする請求項9乃至請求項11のいずれかに記載の液体と混合物の混合方法。 A hopper nitrogen supply step for supplying nitrogen into the hopper;
The hopper nitrogen supply step supplies the hopper nitrogen into the hopper based on a pressure difference between the pressure in the mixing tank detected in the first pressure detection step and the pressure in the hopper detected in the second pressure detection step. The method for mixing a liquid and a mixture according to any one of claims 9 to 11 , wherein the flow rate of nitrogen to be adjusted is adjusted.
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