JP6548424B2 - 粉体混合機及び粉体混合方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉体混合機及び粉体混合方法に関するものである。

従来、粉体混合機として、ホッパから排出した粉体を、垂直シュートを介してスラリー化混合機に供給してスラリー化するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。この粉体混合機では、スプレーノズル筒内に逸出した未スラリー化の逸出粉体に対して水をスプレーすることによりスラリー化が促進される。

ところで、粉体混合機では、スラリー化が開始されるまでの粉体をスムーズに流動させるために、予め粉体内に空気を混合することがある。このため、粉体をスラリー化する際、供給した空気を排気する必要がある。

しかしながら、前記従来の粉体混合機では、粉体に気体を混合することについては言及されていない。また混合した空気を排気する際、そこに粉塵が発生するので、これをスラリー化する必要があるが、その点についても言及されていない。

実公昭６２−１６１７９号公報

本発明は、粉体を供給する際に気体を除去しつつ、発生する粉塵をも効果的にスラリー化することのできる粉体混合機及び粉体混合方法を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、粉体と液体とが供給され、下部に排出通路が接続された混合槽と、前記混合槽の上方空間と、前記排出通路とを連通する迂回通路と、前記混合槽から前記迂回通路に侵入する気体に含まれる粉塵に対して液体を噴射する噴射手段と、を備えたことを特徴とする粉体混合機を提供する。
また本発明は、前記課題を解決するための手段として、粉体と液体とが供給され、下部に排出通路が接続された混合槽と、前記混合槽の上方空間と、前記排出通路とを連通する迂回通路と、前記混合槽から前記迂回通路に侵入する気体に対して液体を噴射する噴射手段と、を備え、前記迂回通路は、前記混合槽の上方空間から上方に向かう第１通路部を有し、前記噴射手段は、前記第１通路部の上方から前記混合槽に向かって液体を噴射する第１噴射部を有することを特徴とする粉体混合機を提供する。

この構成により、混合槽の上方空間の気体を迂回通路を介して排気することができる。このとき、気体中に粉塵が含まれていたとしても噴射手段から噴射する液体によって、気体中に含まれる粉塵と液体とを混ぜ合わせることができるので、確実にスラリー化することが可能となる。

前記噴射手段は、前記迂回通路内に設けられているのが好ましい。

この構成により、混合槽の上方空間から迂回通路内に侵入した気体（粉塵）に対して液体を噴射することができるので、迂回通路内で気体中に含まれる粉塵と液体とを混ぜ合わせて効果的にスラリー化することができる。

前記噴射手段は、前記混合槽と前記迂回通路との接続部分近傍に設けられているのが好ましい。

この構成により、混合槽の上方空間に舞う（漂う）気体（粉塵）や、混合槽の上方空間から迂回通路に侵入しようとする気体（粉塵）に対して液体を噴射することができるので、気体（粉塵）が迂回通路に侵入する前に、気体中に含まれる粉塵と液体とを混ぜ合わせて効果的にスラリー化することが可能となる。

前記迂回通路は、前記混合槽の上方空間から上方に向かう第１通路部を有し、
前記噴射手段は、前記第１通路部の上方から前記混合槽に向かって液体を噴射する第１噴射部を有するのが好ましい。

この構成により、混合槽の上方空間内で発生した粉塵に対して直接、液体を噴射することにより効果的にスラリー化することができる。

前記迂回通路は、前記混合槽の側方で、前記排出通路に向かって下方側に延びる第２通路部を有し、
前記噴射手段は、さらに、上方から前記第２通路部に向かって下方側に液体を噴射する第２噴射部を有するのが好ましい。

この構成により、第１噴射部によってスラリー化することができずに第２通路部へと流入した粉塵をも第２噴射部によって確実にスラリー化して排出通路へと導くことができる。

前記迂回通路は、前記混合槽の上方空間から上方に向かう第１通路部と、前記混合槽の側方で、排出通路に向かって下方側に延びる第２通路部とを有し、第１通路部と第２通路部とは上方合流部にて合流し、
前記噴射手段は、前記上方合流部を介して前記第１通路部及び前記第２通路部に液体を噴射可能な単一の噴射部で構成するのが好ましい。

この構成により、単一の噴射部であっても、第１通路部と第２通路部の両方で粉塵をスラリー化することができ、構成を簡略化することが可能となる。

前記混合槽は、
開口断面が下方に向かうに従って徐々に小さくなるホッパと、
前記ホッパの下端開口部に接続されて下方に延び、供給された粉体及び液体を撹拌する撹拌部と、
前記ホッパ内に液体を供給して旋回流を発生させる液体供給部と、
を備えるのが好ましい。

この構成により、ホッパ内に供給された粉体を、旋回流となった液体によってスムーズに下方側へと移動させ、撹拌部にて撹拌してスラリー化することができる。

前記混合槽に供給する粉体に気体を混合させる気体混合部を備えるのが好ましい。

この構成により、粉体の流動性を向上させることができるので、混合槽への粉体の移動を詰まり等を発生させることなくスムーズに行うことができる。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
混合槽内に粉体と液体を供給して混合し、下部の排出通路から排出する粉体混合方法であって、
前記混合槽の上方空間の気体を、迂回通路を介して前記排出通路へと排出する際、前記気体に液体を噴射することを特徴とする粉体混合方法を提供する。

本発明によれば、混合槽の上方空間と排出通路とを連通する迂回通路を設けたので、供給した粉体中に含まれる気体を効果的に排出することができる。また気体中に粉塵が含まれていたとしても、噴射手段により噴射する液体によって効果的にスラリー化することが可能である。

本実施形態に係る粉体混合機の概略正面断面図である。 図１のホッパの概略平面図である。 図１の粉体供給部の拡大断面図である。 他の実施形態に係る粉体混合機のホッパ部分の概略正面図である。 他の実施形態に係る粉体混合機のホッパ部分の概略正面図である。 他の実施形態に係る粉体混合機のホッパ部分の概略正面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

図１は本実施形態に係る粉体混合機の概略正面断面図を示す。この粉体混合機は混合槽１と、迂回通路である排気管２と、混合槽１に粉体を供給する粉体供給部３とを備え、これらは図示しない筐体内に収容されている（但し、排気管２は筐体の外面に沿って上下方向に延びている。）。

混合槽１は、上方側のホッパ４と、その下端開口に続いて下方に延びる撹拌部５とで構成されている。

ホッパ４は、開口面積が下方に向かうに従って徐々に小さくなる漏斗状に形成されている。但し、ホッパ４の上部は円筒状で、図２に示すように、そこには３箇所等分で液体（ここでは、水）を流入させるためのノズル６が設けられている。ノズル６は、ホッパ４の内面に供給した液体を旋回流とするためのものである。図１に示すように、ホッパ４の下端開口部には排出管７が接続されている。ホッパ４の上方開口部は蓋体８によって閉鎖されている。蓋体８には、中心部に粉体（ここでは、ドライ粉末活性炭）を供給するための粉体供給管９が接続され、外周側に排気管２が接続されている。粉体供給管９の上部には粉体供給部３が設けられている。

撹拌部５は、ホッパ４の下端開口部に接続される連通管１０内にスクリュ１１を収容してなるスタティックミキサで構成されている。

排気管２は、蓋体８に形成した開口に接続されて鉛直上方に延びる第１通路部１２と、混合槽１の側方に設けられ、排出管７に接続される第２通路部１３とを備える。第１通路部１２と第２通路部１３とは、それぞれから分岐させた連通部１２ａと１３ａとを接続することにより連通されている。第１通路部１２には第１噴射部１４が設けられている。第１噴射部１４は、液体（ここでは、水）をシャワー状としてホッパ４内に噴射するように構成されている。これにより、ホッパ４内の上方空間で発生した粉塵が、第１噴射部１４から噴射された液体によって撹拌部側へと流下する。第２通路部１３は、上方部分以外は可撓性を有する樹脂材料からなるチューブ１３ｂで構成されている。チューブ１３ｂの下端は排出管７から延びる連通部７ａに接続されている。第２通路部１３の上方部分には第２噴射部１５が設けられている。第２噴射部１５は、液体（ここでは、水）をシャワー状として第２通路部１３へと噴射するように構成されている。これにより、第１噴射部１４から噴射される液体によっては流下させることができずに第２通路部１３へと侵入した粉塵を排出管７へと流下させることができるようになっている。

粉体供給部３は、図３に示すように、粉体供給管９の上部に第１筒状部１６と第２筒状部１７とを備える。

第１筒状部１６は鉛直下方に延びるへルール短管で構成されている。第１筒状部１６と配管１９とは溶接により一体構造とされている。第２筒状部１７の上端部はへルールクランプ１８によって上方側の配管１９に接続されている。

第２筒状部１７は、第１気体供給部２０と、その下方側に配置される第２気体供給部２１とを備える。

第１気体供給部２０は、第１外筒２２と第１内筒２３とを備え、上端の環状開口が上蓋２４で閉鎖され、下端の環状開口が仕切板２５によって覆われることにより第１内部空間２６が区画されている。第１外筒２２の上方側には給気管２７が接続され、気体（ここでは、空気を使用している。但し、アルゴンガス、窒素等の不活性ガスであってもよい。）が第１内部空間２６内に供給されるようになっている。第１内筒２３は、第１筒状部１６の外周面との間に筒状空間２８を形成するように下方側へと延びている。第１内筒２３は焼結フィルタで構成され、第１内部空間２６内に供給された気体を一様に内径側の筒状空間２８内へと噴出できるようになっている。

第２気体供給部２１は、第２外筒２９と第２内筒３０とを備え、上端の環状開口が仕切板２５によって覆われ、中間部分に底板３１が配置されることにより第２内部空間３２が区画されている。仕切板２５は円板状で、その内周側には周方向の複数箇所に貫通孔３３が形成され、第１内部空間２６と第２内部空間３２とが連通されている。第２外筒２９は、第１外筒２２よりも外径側に位置し、仕切板２５の外周縁よりも所定寸法内側に形成されている。第２内筒３０は、第１内筒２３に連続して下方へと延び、第１筒状部１６の下端よりも下方側で終端している。底板３１は焼結フィルタで構成され、第２内部空間３２内に流入した気体が下方側に向かって一様に噴出されるようになっている。

粉体供給管９は、ホッパ４の上方開口部を覆う蓋体８の中心部を貫通し、ホッパ４内へと突出している。粉体供給管９の上端開口部はへルールクランプ３４によって固定された上蓋３５によって閉鎖されている。粉体供給管９、上蓋３５、第２筒状部１７の第１外筒２２、及び、仕切板２５によって給液空間３６が区画されている。給液空間３６には、上蓋３５に接続した給液管３７を介して液体（ここでは、水）を供給可能となっている。粉体供給管９の内周面と仕切板２５の外周面との間には環状の隙間が形成されている。給液空間３６内に供給された液体は、その隙間を介して粉体供給管９の内面に沿って流下する。これにより、粉体供給管９の内面を液体（水）で洗い流すことができ、粉体供給管９の内面に付着する粉体を回収して効率的にスラリー化することが可能となる。なお、粉体供給管９の内周面にはテフロン（登録商標）コーティングが施され、粉体等が付着しにくくなっている。

なお、粉体供給部３の上流側には、図示しないが、粉体にドライガス（ここでは、空気を使用。但し、アルゴンガス、窒素等の不活性ガスであってもよい。）を含有させるための気体混合部と、これに続く一軸偏心ネジポンプとが設けられている。

気体混合部は、漏斗状の通路を有し、その壁面は多孔質材料で構成され、内部空間へとドライガスを供給できるようになっている。粉体は気体混合部を通過する際、壁面全体から流入するドライガスを混合された後、粉体供給部３へと供給される。粉体はドライガスを混合されることで流動性が良くなり、一軸偏心ネジポンプによって一定量ずつ搬送可能となる。

次に、前記構成からなる粉体混合機の動作について説明する。
粉体の供給では、漏斗状の通路を通過させ、ドライガスを混合することにより、流動性を向上させる。そしてドライガスを混合した粉体を一軸偏心ネジポンプにより粉体供給部３に搬送する。

粉体供給部３では、粉体の供給前に、給気管２７を介して第１内部空間２６へと気体を流入させる。第１内部空間２６へと流入した気体の一部は、第１筒状部１６と第２筒状部１７との間の筒状空間２８内へと噴出される。第１内部空間２６へと流入した気体の残りは第２内部空間３２へと流入し、下方側へと噴出される。また給液管３７を介して給液空間３６へと液体を流入させる。給液空間３６に流入した液体は、粉体供給管９の内周面に沿って下方側へと流下する。

この状態で、粉体供給部３に粉体が搬送されると、この粉体は第１筒状部１６を流下し、その下端開口から落下する。このとき、筒状空間２８内に噴出された気体が、粉体の流下方向と同じ下方に向かって流動する並流であり、第１筒状部１６から供給する粉体が湿気等により第１筒状部１６の下端開口、及び、第２内筒３０の内周面に付着することを防止する、いわゆるエアカーテンとしての機能を発揮する。したがって、第１筒状部１６の下端開口から落下した粉体は、第２内筒３０の内周面に付着することなく、そのままその下端開口から落下する。

また第２内筒３０から落下した粉体の周囲では、第２気体供給部２１の底板３１から噴出される気体の流れによって、粉体がそこから周囲に広がることを抑えられる。またこの気体の流れは、粉体供給管９の内周面に沿って流下する液体が第２内筒側へと侵入することを防止する。このとき、底板３１よりも下方側へと突出し、仕切板２５の外周縁よりも内径側に配置した第２外筒２９も第２内筒３０側への液体の浸入を阻止する。したがって、粉体が第２内筒３０の内面に付着することがなく、粉体供給管９の内面には付着しにくくなる。また粉体供給管９の内面では液体が流下しているので、粉体が付着することなく液体と共にホッパ４へと流下する。

ホッパ４内では、図１に示すように、ノズル６を介して液体を供給して旋回流を発生させる。これにより、落下した粉体は、液体と共に下方側の撹拌部５へと移動する。撹拌部５では、スクリュ１１によって粉体と液体とが撹拌されてスラリーとなって排出管７へと流出する。粉体はホッパ４内に落下する際、粉塵を発生させるが、そこには排気管２の第１通路部１２に設けた第１噴射部１４から液体が噴射される。これにより、ホッパ４内の粉塵は撹拌部５へと流下する。

またホッパ４の上方空間には、粉体がホッパ４内に落下する際に、気体混合部（図示せず）において混合された気体（ドライガス）と粉体とが分離することにより、粉体に混合させた気体が流入する。そしてこの気体は、排気管２の第１通路部１２から第２通路部１３を介して排出管７へと向かう。これにより、粉体及び液体と共に気体が撹拌部５へと侵入することを防止できる。つまり、粉体と液体とでスラリー化する際、気泡が形成されて排出管７で弾けて粉塵が飛散することを阻止可能となる。また第１噴射部１４から噴射させた液体では流下させることができなかった粉塵が連通部１２ａ、１３ａを介して第２通路部１３へと流入する。第２通路部１３には第２噴射部１５が設けられ、液体が噴射されている。したがって、第２通路部１３内に流入した粉塵は下方側へと流下し、排出管７へと導かれる。

排出管７では、撹拌部５でスラリー化された粉体が流下してきているので、第２通路部１３から排出管７内に流入した気体内にたとえ粉塵が残留していたとしても、ここで完全に除去される。そしてスラリー化された粉体（ここでは、活性炭スラリー）は、着水井や活性炭接触池に供給される。

このように、前記構成の混合槽１によれば、ホッパ４内に供給された粉体を液体の旋回流によってスムーズに撹拌部５へと導くことができる。粉体には気体を混合させているので、これを排出する必要があるが、排気管２を介して排出管７へと流出させることができる。またホッパ４内で発生した粉塵は、まずは第１噴射部１４によって撹拌部５へと流下させることができる。そして、流下し切れずに排気管２へと侵入した粉塵は、第２噴射部１５によって第２通路部１３を流下して排出管７へと導くことができる。さらに、排気管２から排出管７へと流出した粉塵は、撹拌部５からのスラリー化された粉体によって除去することができる。したがって、粉体に混合した気体の排気を実現しつつ、発生した粉塵を確実に除去することが可能となる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
前記実施形態では、排気管２を第１通路部１２と第２通路部１３とで構成し、それぞれに第１噴射部１４と第２噴射部１５を設けるようにしたが、図４に示すように、噴射部３８を共用可能な構成とすることができる。すなわち、第１通路部１２と第２通路部１３の上方部分を互いに接近するように傾斜させ、それらの上方合流部に噴射部３８を配置する。これによれば、配管構造を工夫して上方合流部を形成するだけで、単一の噴射部３８とすることができ、簡単かつ安価に製作することが可能となる。

前記実施形態では、第１通路部１２を１箇所のみに設けるようにしたが、２箇所以上とすることも可能である。図５は、排気管２を対称な位置２箇所に設けた構成を示す。各排気管２の第１通路部１２には第１噴射部１４、第２通路部１３には第２噴射部１５をそれぞれ設ける。これにより、各第１通路部１２を介してホッパ４の上方空間に液体を噴射することができる。つまり、液体の噴射領域を広く取ることができ、ホッパ４の上方空間に発生した粉塵を効果的に撹拌部側へと流下させることが可能となる。また各第２通路部１３に侵入した粉塵は第２噴射部１５によって排出管７へと流下させることができる。

前記実施形態では、第１内筒２３及び底板３１を焼結フィルタで構成したが、パンチングメタル等で構成してもよく、要は多数の孔が形成されて気体を一様に噴出できる構成であればよい。

前記実施形態では、噴射手段を排気管２の途中に設けるようにしたが、ホッパ４の蓋体８に設けるようにしてもよい。図６では、噴射部３９を蓋体８への第１通路部１２の接続位置近傍に設けている。そして、噴射部３９から噴射する液体を、第１通路部１２内に流入しようとする気体へと噴霧することができるようになっている。これにより、気体中に含まれる粉塵をホッパ４内へと流下させることができる。

前記実施形態では、第２外筒２９の位置を第１外筒２２よりも外径側に配置することにより、第２内部空間３２を第１内部空間２６よりも外径側に広がるように構成したが、第１外筒２２と第２外筒２９とは同一又はほぼ同一外径位置に配置するようにしてもよい。

前記実施形態では、第１内部空間２６と第２内部空間３２とを仕切板２５によって仕切り、貫通孔３３のみによって連通するように構成したが、これらは仕切板２５のない連続した１つの内部空間で構成するようにしてもよい。

前記実施形態では、第２外筒２９を仕切板２５から鉛直下方に延びるように構成したが、下方に向かうに従って粉体供給管９側に近付くように、あるいは、離れるように構成することもできる。

前記実施形態では、第１筒状部１６及び第２筒状部１７が円筒形状である例を示したが、断面多角形の筒状であっても構わない。

１…混合槽
２…排気管（迂回通路）
３…粉体供給部
４…ホッパ
５…撹拌部
６…ノズル
７…排出管（排出通路）
８…蓋体
９…粉体供給管
１０…連通管
１１…スクリュ
１２…第１通路部
１３…第２通路部
１４…第１噴射部（噴射手段）
１５…第２噴射部（噴射手段）
１６…第１筒状部 １７…第２筒状部
１８…へルールクランプ
１９…配管
２０…第１気体供給部
２１…第２気体供給部
２２…第１外筒
２３…第１内筒
２４…上蓋
２５…仕切板
２６…第１内部空間
２７…給気管
２８…筒状空間
２９…第２外筒
３０…第２内筒
３１…底板
３２…第２内部空間
３３…貫通孔
３４…へルールクランプ
３５…上蓋
３６…給液空間
３７…給液管
３８…噴射部
３９…噴射部

Claims (10)

1. 粉体と液体とが供給され、下部に排出通路が接続された混合槽と、
   前記混合槽の上方空間と、前記排出通路とを連通する迂回通路と、
   前記混合槽から前記迂回通路に侵入する気体に含まれる粉塵に対して液体を噴射する噴射手段と、
   を備えたことを特徴とする粉体混合機。
2. 粉体と液体とが供給され、下部に排出通路が接続された混合槽と、
   前記混合槽の上方空間と、前記排出通路とを連通する迂回通路と、
   前記混合槽から前記迂回通路に侵入する気体に対して液体を噴射する噴射手段と、
   を備え、
   前記迂回通路は、前記混合槽の上方空間から上方に向かう第１通路部を有し、
   前記噴射手段は、前記第１通路部の上方から前記混合槽に向かって液体を噴射する第１噴射部を有することを特徴とする粉体混合機。
3. 前記噴射手段は、前記迂回通路内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体混合機。
4. 前記噴射手段は、前記混合槽と前記迂回通路との接続部分近傍に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体混合機。
5. 前記迂回通路は、前記混合槽の上方空間から上方に向かう第１通路部を有し、
   前記噴射手段は、前記第１通路部の上方から前記混合槽に向かって液体を噴射する第１噴射部を有することを特徴とする請求項１又は３に記載の粉体混合機。
6. 前記迂回通路は、前記混合槽の側方で、前記排出通路に向かって下方側に延びる第２通路部を有し、
   前記噴射手段は、さらに、上方から前記第２通路部に向かって下方側に液体を噴射する第２噴射部を有することを特徴とする請求項５に記載の粉体混合機。
7. 前記迂回通路は、前記混合槽の上方空間から上方に向かう第１通路部と、前記混合槽の側方で、排出通路に向かって下方側に延びる第２通路部とを有し、第１通路部と第２通路部とは上方合流部にて合流し、
   前記噴射手段は、前記上方合流部を介して前記第１通路部及び前記第２通路部に液体を噴射可能な単一の噴射部で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体混合機。
8. 前記混合槽は、
   開口断面が下方に向かうに従って徐々に小さくなるホッパと、
   前記ホッパの下端開口部に接続されて下方に延び、供給された粉体及び液体を撹拌する撹拌部と、
   前記ホッパ内に液体を供給して旋回流を発生させる液体供給部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の粉体混合機。
9. 前記混合槽に供給する粉体に気体を混合させる気体混合部を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の粉体混合機。
10. 混合槽内に粉体と液体を供給して混合し、下部の排出通路から排出する粉体混合方法であって、
    前記混合槽の上方空間の気体を、迂回通路を介して前記排出通路へと排出する際、前記気体に含まれる粉塵に液体を噴射することを特徴とする粉体混合方法。

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