JP5828726B2 - 液体混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体混合装置に関するものである。

従来、洗口液などの液体組成物を工業的に製造するには、大容量の混合槽に溶媒を満たし、甘味料、湿潤剤、界面活性剤、生理活性物質、その他の成分を加えて攪拌することにより、混合槽内の液体組成物を均一化し、容器への充填工程を有する製造ラインへその液体組成物を供給するというようにして行われていた。このような洗口液の一般的な製造方法を記載したものとして、例えば特許文献１記載のものがある。混合槽で製造された液体組成物を充填工程の連続稼働で容器に充填するには、夜間などの充填作業の停止時間中にも混合槽で液体組成物を製造して２基以上の貯蔵タンクに一端蓄え、充填工程への供給を常にいずれかの貯蔵タンクで行うようにするのが一般的である。

液体組成物を上記のようにバッチ式で攪拌して製造するのに対し、原料の混合を製造ライン途上で行うことにより原料供給から目的組成物の完成までを連続的に行う方法が採用されることがある（例えば、特許文献２参照）。連続混合方式で液体原料に対して複数種の原料を加えて混合する場合は、液体原料を製造ライン上で定量で給送しつつ、そのライン上に設けたラインミキサーに他の原料を定量で加えて混合するような構成が取られている。

特開平３−２１５４１１号公報 特開平８−１９６８８３号公報

上述したように構成された混合装置では、ポンプによって原料をラインミキサーへと送液しているが、ポンプの稼働初期における送液量は安定していないため、混合後の液体組成物の濃度が不安定となってしまう。このため、従来の混合装置では、濃度が安定するまでの液体組成物は貯蔵タンクに貯蔵されずに外部へと排液されており、廃棄ロスが大きいという問題があった。そこで、本発明は、廃棄ロスを低減することのできる液体混合装置を提供することを課題とする。

本発明に係る液体混合装置は、２種以上の液体を混合するラインミキサーと、前記ラインミキサーへ液体を供給する第１及び第２の液体供給ユニットと、を備え、前記第１及び第２の液体供給ユニットの少なくとも一方は、前記ラインミキサーへ供給する液体を貯溜する給液タンクと、前記給液タンクに接続され前記液体が循環する循環流路と、前記循環流路内に前記給液タンク内の液体を送液するポンプと、前記循環流路内を流れる前記液体の流量を計測する流量計と、前記循環流路内を循環する液体を前記ラインミキサーへと送るよう流路を切り替える切替弁と、を有している。

この液体混合装置によれば、第１及び第２の液体供給ユニットの内少なくとも一方が循環流路を有しているため、ポンプからの吐出量が安定するまで、その循環流路内で各液体を循環させておき、その循環する液体の流量が安定したことを流量計で判断すると、切替弁を切り替えて、循環流路内を循環していた液体をラインミキサーへと送ることができる。このように、ポンプから送液される液体の流量が安定するまでは循環流路内を循環させておくことができるため、廃棄する液体の量を減らすことができる。

上記液体供給ユニットは、循環流路内を流れる液体の圧力を制御するための圧力制御手段をさらに備えた構成とすることができ、例えば、背圧弁を設置することができる。この場合、背圧弁は、ポンプの下流側であり、且つ切替弁の上流側に設置されていることが好ましい。

また、上記ラインミキサーは、スタティックミキサーであることが好ましい。

本発明によれば、廃棄ロスを低減することのできる液体混合装置を提供することができる。

図１は本実施形態に係る液体混合装置の概略図である。

以下、本発明に係る液体混合装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図中の矢印は、液体の流れる方向を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る液体混合装置は、第１の液体供給ユニット１と、第２の液体供給ユニット２と、これら液体供給ユニット１，２から送られた２種類の液体をライン上で混合するスタティックミキサー（ラインミキサー）３から主に構成されている。また、スタティックミキサー３の下流には濃度計４及び切替バルブ５がこの順に設置されており、切替バルブ５からは、貯蔵タンク６へと繋がる配管と、混合液を廃棄する廃液管が延びている。なお、本実施形態においては、第１の液体供給ユニット１から供給される液体は、溶質と溶媒とを混合してなる中間混合液であり、第２の液体供給ユニット２から供給される液体は上記中間混合液を希釈して目的濃度とするための溶媒である。

第１の液体供給ユニット１は、第１の給液タンク１１、第１のポンプ１２、第１の流量計１３、第１の背圧弁１４、及び第１の切替弁１５を有しており、これらを第１の循環配管（循環流路）１６によって環状に接続した構成となっている。

第１の給液タンク１１は、中間混合液を製造・貯蔵するタンクであって、原料投入口１１１が上壁に設けられ、モータなどの駆動源によって回転させられる攪拌翼１１２が給液タンク１１の内部に設けられている。また、給液タンク１１には、配管を介して溶媒供給源１１３や、溶解槽１１４が接続されている。

第１の循環配管１６は、第１のポンプ１２によって第１の給液タンク１１から送液される中間混合液を流量が安定するまで循環させるための配管であって、その両端は第１の給液タンク１１に接続されている。この循環配管１６には、まず、第１の給液タンク１１内の中間混合液を送液するための第１のポンプ１２が設置されており、その下流には、循環配管１６内を流れる中間混合液の流量を測定するための流量計１３が設置されている。この流量計１３によって測定された流量によって、第１のポンプ１２の送液量を制御することができる。

また、循環配管１６には、流量計１３の下流に第１の背圧弁１４が設置されており、循環配管１６内の中間混合液が設定された圧力以上にならないと背圧弁１４を通過しないように制御されている。また、背圧弁１４の下流には第１の切替弁１５が設置されており、第１のポンプ１２始動時は中間混合液が循環配管１６内を循環するように流路を形成しており、流量計１３によって測定された流量値が安定してくると、制御装置（図示省略）又は手動によって、中間混合液がスタティックミキサー３に送られるように流路を切り替える。

第２の液体供給ユニット２は、基本的には第１の液体供給ユニット１と同様の構成を採用しており、第２の給液タンク２１、第２のポンプ２２、第２の流量計２３、第２の背圧弁２４、及び第２の切替弁２５を有しており、これらを第２の循環配管２６によって環状に接続した構成となっている。

第２の給液タンク２１には、スタティックミキサー３において第１の液体供給ユニット１から送られてくる中間混合液を目的濃度とするための溶媒が貯溜されている。その他の部材、すなわち、第２のポンプ２２や、第２の流量計２３，第２の背圧弁２４，第２の切替弁２５，第２の循環配管２６は、上述した第１の液体供給ユニット１に使用されるものと同じものであるため、その説明を省略する。

スタティックミキサー３は、駆動部を不要とするラインミキサーであり、第１の液体供給ユニット１から送られてくる中間混合物と、第２の液体供給ユニット２から送られてくる溶媒とを混合させて、下流側へと送る。

スタティックミキサー３の下流側に設置された濃度計４は、スタティックミキサー３にて混合されて生成された液体組成物の濃度を測定し、この濃度が設定範囲内であれば、制御装置（図示省略）によって、または手動で、液体組成物が貯蔵タンク６へと流れるように第３の切替弁５によって流路を切り替え、また、濃度が設定範囲外であれば、液体組成物が外部へと排水されるように第３の切替弁５によって流路を切り替える。また、濃度計４によって測定された濃度が設定範囲外であれば、制御手段又は手動によって、第１及び第２のポンプ１２，２２の少なくともどちらか一方を制御して、中間混合液や溶媒の送液量を調整することができる。また、第３の切替弁５の下流側に設置された貯蔵タンク６は、容器への充填工程に送る液体組成物を貯蔵するためのもので、第３の切替弁の下流側に接続されている。

次に、上述した液体混合装置によって、液体組成物を製造する方法について説明する。なお、液体組成物としては、洗口液や化粧水、ヘアウォーター、液体フローリング剤、消臭剤などのような低粘度のものを挙げることができる。

まず、第１の給液タンク１１には、投入口１１１から水溶性の配合成分（溶質）が投入されるとともに、溶媒供給源１１３から配管を介して溶媒（主に水）が供給されて満たされる。また、溶解槽１１４において、油溶性の配合成分（溶質）がアルコール類（低級アルコールや多価アルコール等）又はアルコールと水との混合液によって溶解され、配管を介して第１の給液タンク１１へ供給される。そして、これらを攪拌翼１１２によって攪拌し、中間混合液が製造される。なお、この中間混合液は、０．１〜１０００ｍＰａ・ｓ程度の低粘度のものとすることができる。

このように製造された中間混合液は、第１のポンプ１２を稼働させることによって、第１の給液タンク１１から第１の循環配管１６へと送られる。第１の循環配管１６に送られた中間混合液は、第１の背圧弁１４によって一端堰き止められ、第１の背圧弁１４に掛かる中間混合液の液圧が大きくなり設定値以上になると、中間混合液は第１の背圧弁１４を通過して切替弁１５を介して循環配管１６内を循環する。なお、このときの第１の背圧弁１４の設定圧力は、スタティックミキサー３に中間混合液及び溶媒を流し、互いに混合させて液体組成物を調製しているとき（所望の濃度が得られているとき）の第１の流量計１３手前の循環配管１６内の圧力とほぼ同じ値とすることが好ましく、例えば約０．０１〜１．０ＭＰａとすることができる。

また、第２の給液タンク２１には、溶媒が貯溜されており、この溶媒は、第２のポンプ２２を稼働させることによって第２の給液タンク２１から循環配管２６へと送られる。循環配管２６に送られた溶媒は、第２の背圧弁２４によって一端堰き止められ、設定値以上になると、第２の背圧弁２４を通過し、第２の切替弁２５を介して第２の循環配管２６内を循環する。なお、この溶媒の粘度は、０．１〜１０００ｍＰａ・ｓ程度であり、また、この第２の背圧弁２４の設定圧力は、上記第１の背圧弁１４と同様に第２の流量計手前の循環配管２６内の圧力とほぼ同じ値とすることが好ましく、例えば約０．０１〜１．０ＭＰａとする。

そして、第１の循環配管１６内を循環する中間混合液の流量が安定したことを第１の流量計１３にて検知し、且つ、第２の循環配管２６内を循環する溶媒の流量が安定したことを第２の流量計２３にて検知すると、各切替弁１５、２５によって流路を切り替え、中間混合液及び溶媒をスタティックミキサー３側へと流す。なお、流量が安定してきたことの判断は、例えば、各流量計１３，２３の値が設定値に対して±０．５％以内の流量を継続して３０秒間以上示すことを電気信号又は目視で確認することによって判断する。

スタティックミキサー３に流された中間混合液及び溶媒は互いに混合し、液体組成物が生成される。この液体組成物は、濃度計４によってその濃度が測定され、設定範囲外であれば第３の切替弁５が切り替わって外部へと排液され、設定範囲内であれば貯蔵タンク６へと貯蔵される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、第１の液体供給ユニット１から中間混合液を供給し、第２の液体供給ユニット２からは溶媒を供給していたが、これら液体供給ユニットから供給される液体は上述したものに限られず、種々の液体とすることができる。具体的には、上記第１の給液タンク１１において中間混合液を製造していたが、第１の給液タンク１１には、予め製造された混合液を貯溜したり、もしくは混合液ではない溶媒などを貯溜することもでき、この場合は、攪拌翼１１２などを省略することができる。

また、上記実施形態では、各液体供給ユニット１，２ともに背圧弁１４，２４を流量計１３，２３と切替弁１５，２５との間に配置しているが、特にこの場所に限定されるものではなく、例えば、ポンプと流量計との間に配置したり、切替弁と給液タンクとの間に配置することもできる。さらには、背圧弁を省略することもできる。

１ 第１の液体供給ユニット
２ 第２の液体供給ユニット
３ スタティックミキサー（ラインミキサー）
４ 濃度計
１１，２１ 給液タンク
１２，２２ ポンプ
１３，２３ 流量計
１４，２４ 背圧弁
１５，２５ 切替弁

Claims (5)

1. ２種以上の液体を混合するラインミキサーと、
   前記ラインミキサーへ液体を供給する第１及び第２の液体供給ユニットと、を備え、
   前記第１及び第２の液体供給ユニットの少なくとも一方は、前記ラインミキサーへ供給する液体を貯溜する給液タンクと、前記給液タンクに接続され前記液体が循環する循環流路と、前記循環流路内に前記給液タンク内の液体を送液するポンプと、前記循環流路内を流れる前記液体の流量を計測する流量計と、前記循環流路内を循環する液体を前記ラインミキサーへと送るよう流路を切り替え可能な切替弁と、を有しており、
   前記循環流路内を循環する前記液体の流量が安定したことを前記流量計にて検知した場合に、前記切替弁は前記液体を前記ラインミキサーへと送るよう流路を切り替える、液体混合装置。
2. 前記液体供給ユニットは、前記循環流路内を流れる液体の圧力を制御するための圧力制御手段をさらに備えた、請求項１に記載の液体混合装置。
3. 前記圧力制御手段は、背圧弁である、請求項２に記載の液体混合装置。
4. 前記背圧弁は、前記ポンプの下流側であり、且つ前記切替弁の上流側に設置されている、請求項３に記載の液体組成物の製造装置。
5. 前記ラインミキサーは、スタティックミキサーである、請求項１から４のいずれかに記載の液体組成物の製造装置。

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