JP5199717B2 - 混合洗浄方法および混合洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は混合洗浄方法および混合洗浄装置に関する。さらに詳しくは、粉体と液体とを混合する揺動ミキサーの内部を容易に洗浄することができる混合洗浄方法および装置に関する。

粉体と液体とを混合する混合装置として、特許文献１および特許文献２に記載されている揺動ミキサーが知られている。この揺動ミキサーを用いて粉体と液体を混合する場合、混合槽の内壁に付着して残るペースト状の湿潤粉体（スケール）が多いため、材料が無駄になったり、後処理が煩雑になる問題があった。

本出願人はこのような問題を解消するため、特許文献３に示す混合方法を提案している。この方法では、混合槽に粉体のみを充填しておき、混合槽を揺動させながら蓋体に設けたノズルから水分をスプレーする。それにより粉体中に水分が均一に混合されるので、混合槽の内壁に付着する湿潤粉体の量が大幅に低減する。そのため、次のバッチでは混合槽の内壁に残った付着物を取り除くことなく、粉体を充填することができる。
特開平１−２９３１２７号公報 特開平９−２０６５７９号公報 特開２００７−２２２８６１号公報

特許文献３の方法でも、湿潤粉体の付着が完全になくなるわけではなく、粉体や液体の種類によっては付着物がかなり残ることがある。その場合はそのままつぎのバッチで粉体と液体とを混合すると、付着物の上にさらに付着し、材料のロスが多くなる。しかも混合組成が不安定になる。また、混合槽から混合物を取り出した後、混合槽を正位置に戻し、壁面に付着した湿潤粉体を手作業で取り除くことも考えられる。しかし粉塵環境での手作業となるため作業者の負担が大きく、健康面でも問題である。

本発明は、混合槽の壁面への混合物の付着を一層少なくしてロスを削減し、混合時の液体と粉体の組成を安定させ、粉塵環境での手作業を削減することを技術課題としている。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、揺動ミキサーを作動して粉体と液体を混合し、ついで排出シュートを揺動ミキサーの下方に配置した状態で混合槽を反転して混合物を排出シュートに排出し、ついで混合槽を反転させた状態のまま、洗浄シュートを揺動ミキサーの下方に配置し、混合槽内に洗浄液を噴射して混合槽内を洗浄し、ついで混合槽を正位置に戻す混合洗浄方法によれば、揺動ミキサーの壁面に付着したペースト状の湿潤粉体を、容易かつ安全に取り除くことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

上記の混合洗浄方法においては、混合槽内を洗浄した後、混合槽内にエアを噴射して混合槽内を乾燥させるのが好ましい。さらに混合槽を洗浄するとき、混合槽を揺動させながら洗浄するのが好ましい。その場合、混合槽を乾燥させるとき、混合槽を揺動させながら乾燥させるのが好ましい。

さらに本発明者らは、上記混合洗浄方法を実施するため、反転自在に設けられる混合槽を備えた揺動ミキサーと、その揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けられる排出シュートと、前記揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けられる洗浄シュートとを備えている混合洗浄装置を完成した。

このような混合洗浄装置においては、前記揺動ミキサーが、間隔を開けて対設された、前記混合槽を反転自在に支持する一対の固定フレームを備えており、それらの固定フレームの間に走行ガイドが設けられ、前記排出シュートおよび洗浄シュートがその走行ガイドに沿って往復走行するものが好ましい。さらに前記排出シュートと洗浄シュートが結合されて走行シュートとされており、その走行シュートを往復駆動する駆動手段をさらに備えているものが一層好ましい。また、前記洗浄シュートが、上向きに洗浄液を噴出する洗浄ノズルと、上向きにエアを噴出するエアノズルとを備えている混合洗浄装置が一層好ましい。

本発明の混合洗浄方法では、揺動ミキサー内の粉体と液体の混合物を、混合槽を反転して排出シュートに落とし込んだ後、その反転状態のまま、排出シュートの位置に洗浄シュートを配置する。そして混合槽内に洗浄液を噴射するので、混合槽の内面に付着した湿潤粉体は洗浄液によって洗い流され、洗浄シュート内に流し落とされる。そのため、混合槽の湿潤粉体を効率的に洗浄することができ、しかも作業者は粉塵環境にさらされない。洗浄後、混合槽を元の位置に戻し、つぎのバッチを行う。つぎのバッチでは従来と同様に粉体を充填し、上から液を散布しながら混合槽を揺動させることにより行うが、混合槽の内面が洗浄されているので、湿潤粉体が付着しにくい。排出シュート内の混合物は、作動位置でさらに下方の取り出しシュートなどに落とし込むことができる。ただし、つぎにバッチの揺動ミキサーによる混合操作中に排出してもよい。また、洗浄シュートの位置に排出シュートを戻す操作も混合操作中に行うことができる。

混合槽内を洗浄した後、さらに混合槽内にエアを噴射して混合槽内を乾燥させる混合洗浄方法の場合は、混合槽内の水を迅速に切り、乾燥させることができる。そのため、つぎのバッチの処理を迅速に行うことができる。

本発明の混合洗浄装置は、排出シュートと洗浄シュートをそれぞれ揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けているので、本発明の混合洗浄方法を効率的に実施することができる。このような混合洗浄装置においては、前記揺動ミキサーが、間隔を開けて対設された、前記混合槽を反転自在に支持する一対の固定フレームを備えており、それらの固定フレームの間に走行ガイドが設けられ、前記排出シュートおよび洗浄シュートがそれぞれその走行ガイドに沿って往復走行するものである場合は、洗浄シュートおよび排出シュートの移動を迅速に、かつ、容易に行うことができる。

さらに前記排出シュートと洗浄シュートが結合されて走行シュートとされており、その走行シュートを往復駆動する駆動手段をさらに備えている混合洗浄装置では、排出シュートと洗浄シュートを連動して移動させることができる。また、駆動手段を備えているので、移動操作が容易で、自動化することも容易である。また、前記洗浄シュートが、上向きに洗浄液を噴出する洗浄ノズルと、上向きにエアを噴出するエアノズルとを備えている場合は、ホースなどを準備する手間が省ける。

つぎに図面を参照しながら本発明の混合洗浄装置および混合洗浄装置を説明する。図１は本発明の混合洗浄方法の一実施形態を示す一部切り欠き正面図、図２は図１のII-II線断面図、図３は図１の混合洗浄装置のフレームを示す斜視図、図４は図１の混合洗浄装置の側面図、図５は図１の混合洗浄装置の反転フレームを示す斜視図、図６および図７は図１の混合洗浄装置の作動状態を示す工程図である。

図１に示す混合洗浄装置１０は、大きく分けて、走行装置１１と、その走行装置によって往復駆動される走行シュート１２と、走行装置１１の上方に配置される揺動ミキサー１３とからなる。走行装置１１は、左右に延びるフレーム１４と、そのフレームに設けられるレール枠１５と、走行シュート１２を左右に往復駆動する油圧シリンダ１６と、その油圧シリンダを作動させる図示しない油圧ユニットおよび制御盤とからなる。この実施形態では、油圧シリンダ１６は、フレーム１４に対し、センタートラニオン１６ａを介して揺動自在に支持されている。なお、油圧シリンダに代えてエアシリンダを用いることもできる。

フレーム１４は、図２および図３に示すように、前後に一対で配置されるベース１４ａと、それらのベースの左右端近辺から立ち上がる脚１４ｂと、その脚の上端から内向きに延びる支持ビーム１４ｃと、それらの支持ビームによって支持される矩形上のレール枠１５とからなる。レール枠１５は、一対のレール１５ａと、その端部同士を連結する横枠１５ａとから矩形の枠体とされており、前記フレーム１４の支持ビーム１４ｃの先端に固定されている。したがってレール１５はベース１４ａよりも脚１４ｂの分だけ高い位置に支持されている。前後のベース１４ａ、脚１４ｂａおよび支持ビーム１４ｃは、レール枠１５を介して一体とされている。レール１５ａは断面コ字状の溝形鋼（Ｃチャンネル）によって構成され、開口側が内向きにされている（図４参照）。

図１および図２に示すように、走行シュート１２は、左右に長い箱体であり、略中央近辺に仕切り板１２ａが設けられている。仕切り板１２ａの図１における左側が揺動ミキサー１３から排出される粉体と液体の混合物を受け取る排出シュート２０であり、右側が洗浄シュート２１である。走行シュート１２の側壁には全部で４個の車輪１２ｂが回転自在に設けられている。車輪１２ｂは図４に示すように、レール１５ａによってガイドされる。

図１に示すように、排出シュート２０の左端の壁２２は上に向かって広がるように傾斜して上方に長く延びている。それにより反転途中の揺動ミキサー１３の混合槽２３からこぼれ落ちる混合物を受け止めることができる。洗浄シュート２１の右端の壁２４には、洗浄用の水、とくに純水を洗浄シュート２１の内側に導く配管２５が貫通している。それらの配管２５の端部には、図２に示すように、たとえば４個の洗浄ノズルＷａに連結されている。洗浄ノズルＷａはいずれも上向きに配置され、反転された揺動ミキサー１３の混合槽２３の内壁に向かって水を噴出する。さらに洗浄シュート２１にはエア配管２６が連結されており、その先端に上向きにエアを噴出するエアノズルＡｒが設けられている。

上記のように構成される走行装置１１および走行シュート１２では、油圧シリンダ１６のロッドが伸びるとシュート２１全体が図１および図２の右側に移動し、揺動ミキサー１３の下方（作動位置）に排出シュート２０が位置する。そのとき、洗浄シュート２１は右端の待避位置に来る。ロッドが縮むとシュート２１全体が左側に移動し、洗浄シュート２１が揺動ミキサー１３の下方に来る。そのとき混合物が収容されている排出シュート２０は、図１の想像線で示すように、左端の待避位置に来る。

排出シュート２０の底部は開口しており、作動位置の下方には排出された混合物を受け取る取り出しシュートが配置されている（図６の排出工程Ｓ３の符号４３参照）。そのため、排出シュート２０に排出された混合物は、そのまま取り出しシュート４３に落とされる。取り出しシュート４３は押し出しスクリューを備えた従来の固定型の排出シュートと同様のものであり、混合物は成形工程、乾燥工程、焼成工程など、従来と同様の工程を経て製品に加工される。

排出シュート２０が作動位置に来たときは、洗浄後の汚水を収容している洗浄シュート２１は右端の待避位置に来る。この待避位置の下方には、洗浄シュート２１内の洗浄後の水を排出する排水路が設けられており、洗浄シュート２１の底部に設けたバルブを解放して洗浄後の水を排水路に排出することができる。なお、排出シュート２０の底面を解放せず、バルブで開閉自在とすると共に、左端の待避位置の下方に取り出しシュート４３を設けることもできる。

揺動ミキサー１３は、図４に示すように、走行シュート１２が走行するスペースをあけて対設される前後一対の支持壁（図３参照）２７と、それらの支持壁から立ち上がる４本の支柱２８と、支持壁２７によって反転自在に支持される反転フレーム２９と、その反転フレームの上板２９ａによって支持される混合槽２３と、反転フレーム２９の底板２９ｂと混合槽２３の底部の間に介在される傾斜クランク３１とを備えている。支柱２８の上端同士は前後に渡る天井梁３２によって連結され、それらの天井梁３２には、混合槽３０に対して蓋３３を被せたり外したりする蓋開閉機構３４が設けられている。

支持壁２７は、図３に示すようにベース１４ａの上に固定され、その上端に、反転フレーム２９を回転自在に支持する軸受け３６が取り付けられている。前後の支持壁２７同士の間には、反転フレーム２９が回動するスペースが必要であり、そのため支持壁２７の間には直接連結する梁は設けられていない。ただし前述の支柱２８および天井梁３２を介して間接的に連結され、間隔を維持されている。

反転フレーム２９は、図５に示すように、前述の上板２９ａおよび下板２９ｂと、上板と下板を連結する前後の側板２９ｃと、それらの側板２９ｃから前後に突出する片持ちの軸２９ｄとを備えている。軸２９ｄは図１に示すようにチェーン２９ｅおよびスプロケットにより下方の図示しない駆動軸と巻き掛け伝導されており、下方の駆動軸はクランクハンドルまたは減速機付きのモータに連結されている。それにより、クランクハンドルを手動で回すか、モータを回転させることにより、反転フレーム２９を軸線Ｊ回りに往復回動させることができる。

反転フレーム２９の下板２９ｂは、図４に示すように、傾斜クランク３１の駆動軸３１ａを回転自在に支持しており、さらにその駆動軸３１ａを駆動する減速機付きのモータＭが取り付けられている。下板２９ｂの下方には、駆動軸３１ａとモータＭの軸の間に設けられるチェーン・スプロケットなどの巻き掛け伝導機構３１ｂが配置されている。

混合槽２３および傾斜クランク軸３１は従来公知の揺動ミキサーのものと同様であり、たとえば特許文献３に記載されているものを使用しうる。すなわち混合槽２３は、金属などの剛体からなる筒状の上部材２３ａと、ゴムなどの弾性体からなる有底筒状の下部材２３ｂとからなる。下部材２３の底面の中心部には、剛性を有する底板が設けられ、その底板には、傾斜クランク軸３１の傾斜軸の先端に回転自在に連結される軸受けが設けられている。

それによりモータＭが回転して傾斜クランク軸３１の駆動軸３１ａが回転すると、弾力性を有する下部材２３ｂの底部が揺動し、下部材２３ｂの弾性による変形と復帰の作用により内部の粉体と液体を混合する（図６の混合工程Ｓ２参照）。底板２９ｂには混合槽２３内を攪拌する攪拌棒２３ｃが固定されており、傾斜クランクの回転に伴って円錐面に沿った味噌すり運動を行い、粉体と液体とを混合攪拌する。さらに混合槽２３の上記の揺動作用は、後述する洗浄工程および乾燥工程においても行わせることができ、洗浄および乾燥作用を向上させる。

前記蓋開閉機構３４は、図４に示すように、天井梁３２に沿って設けられる左右一対のガイドと、それらのガイドに沿って前後に移動する走行部材４０と、その走行部材に対して蓋３３を昇降する昇降機構４１とからなる。走行部材４０はモータによって往復駆動され、昇降機構４１はエアシリンダなどによって駆動される。蓋３３には、混合槽２３の内部に液体を散布するシャワーノズル４２が設けられている。走行部材４０と昇降機構４１により、混合槽２３に対して蓋３３を自動的に開閉することができる。すなわち、蓋３３を開けるときは、昇降機構１により蓋３３を持ち上げ、ついで走行部材４０が図４の右側に移動する。それにより蓋３３が開く。蓋３３を閉じるときは、走行部材４０が左に移動し、昇降機構４１により蓋３３が下げられる。

揺動ミキサー１３の上方には、スクリューコンベアで粉体を送り出す定量送り出しホッパ（図６の符号４４）が設けられており、その定量送り出しホッパ４４の下部にはジャバラ付きシュート４５が設けられている。それにより、混合槽２３に粉体を充填するとき、粉塵が舞い上がらず、作業環境が汚染されない。

つぎに図６および図７を参照して、上記のごとく構成される混合洗浄装置１０の作用を説明する。始めに混合槽２３の蓋３３を開け、定量送り出しホッパ４４から所定量の粉体を混合槽２３に充填する（充填工程Ｓ１）。ついで蓋３３を閉じて、液体を少しずつ散布しながら揺動ミキサー１３に揺動混合運転を行わせる（混合工程Ｓ２）。混合が完了すると、蓋３３を開け、反転フレームを反転させて混合槽２３内の混合物を排出シュート２０に排出する（排出工程Ｓ３）。このとき、排出シュート２０をあらかじめ揺動ミキサー１３の下方に配置しておく。排出シュート２０に排出された混合物は、そのままさらに下方の取り出しシュート４３まで落下する。

ついで混合槽２３を反転させたまま、走行シュート１２を走行させ、揺動ミキサー１３の下方に洗浄シュート２１を移動させる。そして洗浄シュート２１の洗浄ノズルＷａから洗浄水をスプレーし、混合槽２３の壁に付着したペースト状の湿潤粉体を除去する（洗浄工程Ｓ４）。洗浄工程の間、揺動ミキサー１３を作動させておくと、ゴム部分である下部材が揺動するので、一層湿潤粉体を除去しやすい。混合槽２３内に噴射された水は、除去した湿潤粉体と共に洗浄シュート２１内に落下する。

ついでエアノズルＡｒからエアを吹き込み、混合槽の内面を乾燥させる（乾燥工程Ｓ５）。このときも混合槽２３を揺動させておく。ついで反転フレーム２９を正位置に戻し（戻し工程Ｓ６）、つぎのバッチ処理を繰り返す。

前述の各工程Ｓ１〜Ｓ６の作業時間は、混合する粉体や液体の種類によって異なる。そのため、たとえばタイマーなどであらかじめ設定しておき、自動的に停止させ、タイムアップした時点で次の工程に自動的に移行させるプログラム制御によるのが好ましい。ただし、蓋３３の開閉や、シュート１４の移動、混合槽２３の反転は、それらの動作が完了したことをリミットスイッチなどで確認させ、確認後に次の工程に移行させるシーケンス制御によるのが好ましい。それらのプログラム制御およびシーケンス制御は、プログラマブルコントローラ、シーケンサあるいはコンピュータなどで行わせることができる。

前記実施の形態では、シュート１４の走行方向と混合槽２３の回転方向を同一にしているが、走行方向と回転フレーム２９の回転軸とを平行にすることもできる。また、洗浄工程Ｓ４や乾燥工程Ｓ５においては揺動ミキサー１２を揺動させながら水やエアを噴出させるようにしているが、揺動させずに洗浄や乾燥させてもよい。なお、洗浄工程Ｓ４において、水に代えて温水を用いたり、水以外の洗浄液を用いることもできる。また、乾燥工程Ｓ５では熱風あるいは温風を噴出するようにしてもよい。

前記混合洗浄装置１０で液体と混合する粉体は、一種だけに限らず、二種以上でもよい。その場合は先に粉体同士を乾式混合しておき、粉体同士の混合が完了してから、蓋体のノズルから液体を散布しながら粉体に液体を混合していく。また、二種以上の液体を粉体に混合する場合は、液体同士を先に混合してもよく、先に一種の液体を粉体に散布して混合し、つぎに他の液体を散布・混合することもできる。

本発明の混合洗浄装置の一実施形態を示す一部切り欠き正面図である。 図１のII-II線断面図である。 図１の混合洗浄装置のフレームを示す斜視図である。 図１の混合洗浄装置の側面図である。 図１の混合洗浄装置の反転フレームを示す斜視図である。 図１の混合洗浄装置の作動状態を示す前半の工程図である。 図１の混合洗浄装置の作動状態を示す前半の工程図である。

１０：混合洗浄装置、１１：走行装置、１２：走行シュート、１３：揺動ミキサー、２０：排出シュート、２１：洗浄シュート、２３：混合槽、２３ｃ：攪拌棒、Ｗａ：洗浄水、２６：エア配管、Ａｒ：エアノズル、２９：反転フレーム、３１：傾斜クランク、３１ａ：駆動軸、３３：蓋、３４：蓋開閉機構、４０：走行部材、４１：昇降機構、４２：シャワーノズル、４３：取り出しシュート、４４：定量送り出しホッパ、４５：ジャバラ付きシュート

Claims (8)

1. 蓋を被せた混合槽を備えた揺動ミキサーを作動して粉体と液体を混合し、
   ついで蓋を開け、排出シュートを揺動ミキサーの下方に配置した状態で混合槽を反転して混合物を排出シュートに排出し、
   ついで混合槽を反転させた状態のまま、洗浄シュートを揺動ミキサーの下方に配置し、混合槽内に洗浄液を噴射して混合槽内を洗浄し、
   ついで混合槽を正位置に戻す混合洗浄方法であって、
   排出シュートは、揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けられ、洗浄シュートは前記揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けられ、
   前記排出シュートは底部が開口しており、揺動ミキサーの下方には取り出しシュートが形成されており、この取り出しシュートが排出シュートの底部から排出された混合物を受け取ると共に、
   前記洗浄シュートは、底部に排出バルブが設けられており、かつ洗浄シュート退避位置の下方に排水路が形成されており、前記バルブを解放して洗浄後の液を排水路に排出する混合洗浄方法。
2. 混合槽内を洗浄した後、混合槽内にエアを噴射して混合槽内を乾燥させる請求項１記載の混合洗浄方法。
3. 前記混合槽を洗浄するとき、混合槽を揺動させながら洗浄する請求項１記載の洗浄方法。
4. 前記混合槽を乾燥させるとき、混合槽を揺動させながら乾燥させる請求項２記載の混合洗浄方法。
5. 蓋が開閉自在に被せられ反転自在に設けられる混合槽を備えた揺動ミキサーと、その揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けられる排出シュートと、前記揺動ミキサーの下方の作動位置とそこから離れた待避位置との間で往復走行自在に設けられる洗浄シュートとを備え、
   前記排出シュートには、前記蓋を開けた状態で、反転途中の揺動ミキサーの混合槽からこぼれ落ちる混合物を受け止めるための壁が形成されており、
   前記排出シュートは底部が開口しており、揺動ミキサーの下方には排出シュートの底部から排出された混合物を受け取る取り出しシュートが形成されており、
   前記洗浄シュートは、底部に排出バルブが設けられており、かつ洗浄シュート退避位置の下方に、前記バルブを解放して洗浄後の液を排水路に排出する排水路が形成されている混合洗浄装置。
6. 前記揺動ミキサーが、間隔を開けて対設された、前記混合槽を反転自在に支持する一対の固定フレームを備えており、それらの固定フレームの間に走行ガイドが設けられ、前記排出シュートおよび洗浄シュートがその走行ガイドに沿って往復走行する請求項５記載の混合洗浄装置。
7. 前記排出シュートと洗浄シュートが結合されて走行シュートとされており、その走行シュートを往復駆動する駆動手段をさらに備えている請求項６記載の混合洗浄装置。
8. 前記洗浄シュートが、上向きに洗浄液を噴出する洗浄ノズルと、上向きにエアを噴出するエアノズルとを備えている請求項５記載の混合洗浄装置。

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