JPH07222918A - 液体と他の物質の混合方法及び混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体に粉体その他の物質を短時間で均一に混
合する。 【構成】 容器２内に、水平回転する回転板５と、これ
を囲む滞留リング７が設けられ、回転板５の上面中心に
液体Ｌの給液口９ａと粉体Ｐ等の供給口１０ａが開口
し、該供給口１０ａには、真空貯槽１３、ホッパ１５、
送入管１７が定量供給機１２、開閉弁１４，１６を介し
て接続される。この装置は、大気圧中又は真空中で運転
され、真空運転時に装置全体は、真空ポンプ２０で真空
にされ、混合物Ｍは、排出ポンプ４ｃで吸出される。 【作用】 液体Ｌと粉体Ｐは、回転板５から加わる遠心
力で展開しながら無空気状態で膜々接触して混合し、更
に滞留リング７に流入してズリ剪断による混合をして混
合度を増し排出ポンプ４ｃで排出される。液体Ｌと粉体
Ｐは、最初に膜々接触で混合するのでダマが発生せず、
混合が均一であり、また供給から排出まで短時間ですむ
ので混合により物性が変化し易い物質であっても、該変
化の進行が少いうちに混合・排出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医薬品、化粧品、トイ
レタリ用品、化学品全般、食品等の製造に際して、液体
中に粉体、他の液体等の一つ以上の物質、例えば混合作
業中に粘度を増大するような物質を連続的に混合するた
めの方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体と粉体その他の物質を連続的に混合
する手段としては、本出願人が出願した特許第１２１５
１２５号（特公昭５８−４６３４１）の発明がある。該
発明は、上向きの開口をもつ容器の中心に旋回翼を設
け、該容器に液体を供給しながら旋回翼を回転させて旋
回流を作り、液面に他の物質を供給しながら容器の開口
から外方へ振り飛ばすものであり、これによれば、一定
の混合比で連続的な混合作用が行なわれる。

【０００３】しかし、この手段においては、容器外周寄
りの部分の液面下に深い液相が形成されるので、混合さ
れるべき物質がこの部分に停滞することがあると、混合
比が経時的に不均一になり、該物質が増粘性の高い物質
であるときは、容器からの排出が困難になったり、混合
比が不均一になる。

【０００４】更に、混合すべき物質が即時に溶解しない
物質の場合は、ダマと称する塊状物ができ易い不都合が
ある。

【０００５】また、液体と他の液体、粉体等の物質を撹
拌によらず混合する手段としては、本出願人が出願した
特許第１０３７１６０号（特公昭５５−３０４０９）の
発明がある。該発明は、円錐膜状に流出し、逆円錐状の
受胴で収れんする液体の内面に沿わせて、他の物質を流
下させることにより膜々の接触をさせて混合するもので
ある。この手段においては、混合する物質に強い剪断力
又は撹拌作用が働かないため、損傷を受け易い物質の混
合には適するが、混合能力は必ずしも高くはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、均一な混合
比をもつ混合物が急速かつ連続的に得られ、その上、気
泡の混入が生じない混合作用を行なうことを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
方法の一つは、請求項１に記載したとおり、水平に回転
する回転板の中心に液体を連続的に供給して、該液体を
遠心力で薄膜状に展開させ、薄膜状の液体の上面中央に
混合すべき他の物質を連続的に散布し、該液体と他の物
質を回転板の外縁から流出させることを特徴とする。

【０００８】また、前記方法を改良した方法は、請求項
２に記載したとおり、前記回転板の外縁から外側へ流出
する液体と他の物質を、該回転板を囲んで該回転体と共
に回転する滞留リングの内周の滞留凹部に、遠心力の作
用下で滞留させたのち流出させることを特徴とする。

【０００９】また請求項１，２の方法を改良した方法
は、請求項３に記載したとおり、請求項１又は２におい
て、前記の混合方法を真空中で行なうことを特徴とす
る。

【００１０】次に、前記請求項１の方法を実施するため
の装置は、請求項４に記載したとおり、水平に回転する
回転板と、該回転板の中央上面に臨む給液口及び他の物
質の供給口と、を備えることを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の方法を実施するための装
置は、請求項５に記載したとおり、請求項４において、
前記回転板を囲んで該回転板に結合された滞留リングの
内周面に、滞流凹部を備えることを特徴とする。

【００１２】また、請求項３の方法を実施するための装
置は、請求項６に記載したとおり、請求項５において、
前記回転板、滞留リング、給液口及び供給口を収容する
容器が真空容器であることを特徴とする。

【００１３】次に、請求項６の装置に混合すべき物質を
供給する手段は、請求項７において、前記他の物質の供
給口に、真空源に接続された真空貯槽及びホッパが、連
続定量供給機及び開閉弁を介して順次接続されているこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】前記請求項１及び４の手段によれば、薄膜状の
液面上に散布された他の物質は、遠心力で液体と共に展
開しながら連続的に膜々接触の状態で混合すると共に、
遠心分離作用で空気は回転中心部に滞留するため、空気
の混合や不均一な混合は可及的に防止される。

【００１５】また、請求項２又は５の手段によれば、円
板の外縁から流出する液体と他の物質は、滞留リングの
内周の滞留凹部に滞留しながら、遠心力によりその比重
に応じた加圧力及び円周方向の力を受けて相互にズリを
生じて混合作用を更に受けたのち、枠体の縁部から溢流
する。このとき空気に作用する遠心力は極めて小さいか
ら、空気は枠体内に侵入できず、気泡の混入しない混合
が枠体内で行われる。

【００１６】また、請求項３又は６の手段によれば、前
記請求項１，２，４又は５の混合が真空中で行われるた
め、全工程において混合物中に気泡の混合は防止され
る。そして、請求項７の手段によれば、ホッパへ物質を
送入したのち、各開閉弁を操作して、該ホッパ内を真空
にし、次にホッパ内の物質を真空貯槽及び連続定量供給
機を経て供給口に送ることができ、真空中での混合作用
を連続的に行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１において１は液体と粉体の混合装置で、容
器２には上げ底状の中心の底部２ａと、これより低位置
のリング状の集合部２ｂが設けられ、該集合部２ｂの下
部に排出管４が接続され、これに開閉弁４ａ、逆止弁４
ｂ、排出ポンプ４ｃが設置される。底部２ａの下面には
モータ３が固定され、その駆動軸３ａが底部２ａ、シー
ル２ｃを貫通して伸び、先端に回転板５の中心部が固着
されている。

【００１８】該回転板５は、円板でその外周部には上下
方向に開口する多数の流路６が設けられ、その外側に滞
留リング７が固定されており、該滞留リング７の内周面
には、内向きの上縁７ａと下縁７ｂによって滞留凹部７
ｃが形成されている。

【００１９】なお、前記滞留リング７において、上縁７
ａの内径は下縁７ｂの内径より小であることが好まし
く、回転板５の流路６の内方には上向きの突縁８を設る
場合もある。また、回転板５は、水平な円板の他に、図
２に示すように逆円錐形の回転板５ａであってもよい。

【００２０】回転板５に液体Ｌを供給するための給液管
９の給液口９ａと、粉体Ｐを供給するための粉体供給管
１０の供給口１０ａが、容器２の天井２ｄを貫いて回転
板５と同心に配置され、給液管９には供給ポンプ１１及
び開閉弁１１ａが設けられる。また粉体供給管１０には
連続定量供給機１２を介して貯槽１３が接続され、更に
開閉弁１４を介してホッパ１５が接続されている。

【００２１】ホッパ１５の蓋体１５ａには、開閉弁１６
を介して粉体送入管１７が接続されており、更に、真空
中で混合を行うときのために、蓋体１５ａの突部１５ｂ
にフィルタ１５ｃが内設され、該フィルタ１５ｃ、真空
弁１８、真空パイプ１９を介して真空源としての真空ポ
ンプ２０が接続され、大気開放弁１８ａも接続される。
そして、真空パイプ１９から分岐する真空パイプ２１
が、貯槽１３と容器２に、開閉弁２１ａ，２１ｂを介し
て接続される。

【００２２】貯槽１３内及びホッパ１５には、その内部
の粉体Ｐの存否を検出するためのセンサ２２Ｈ，２２
Ｌ，２３Ｈ，２３Ｌが高低両位置に設けられ、貯槽１３
でセンサ２２Ｈ，２２Ｌが粉体の不存在を検出したと
き、回路２４、操作部２４ａにより開閉弁１４が開放さ
れてホッパ１５内の粉体Ｐを貯槽１３内に落下させ、両
センサ２２Ｈ，２２Ｌが粉体の存在を検出したとき開閉
弁１４を閉じるようにされている。

【００２３】ホッパ１５においては、両センサ２３Ｈ，
２３Ｌが粉体Ｐの不存在を検出したとき、回路２５、操
作部２５ａにより開閉弁１６を開いて粉体を落下させ、
両センサ２３Ｈ，２３Ｌが粉体Ｐの存在を検出したとき
開閉弁１６を閉じる。

【００２４】なお、前記各開閉弁１４，１６の開閉は、
制御装置２４ａ，２５ａ等によることなく、手動操作に
より行うことができることはもちろんである。

【００２５】以上の構成であるから、貯槽１３の上部の
開閉弁１４を閉じ、給液ポンプ１１、開閉弁１１ａを作
動して給液口９ａから液体を供給しながらモータ３及び
連続定量供給装置１２を付勢すると、液体Ｌは、回転板
上で遠心力により薄膜状に展開し、その上に粉体Ｐが徐
々に落下して拡がって膜々接触をすると共に、液体Ｌと
粉体Ｐに作用する遠心力の相違により、ズリ剪断と称さ
れる相互のずれを生じながら混合が行なわれる。

【００２６】そして、突縁８に至ると突縁内面に沿って
上昇し、その上端から周方向に投射され、滞留リング７
の内周の滞留凹部７ｃに流入して、上方への流れは上縁
７ａで阻止され、周方向のエネルギにより滞留凹部７ｃ
内で遠心力による内圧を受けながら強制的にズリ剪断の
混合を続けながら下縁７ｂを越えて流出し、下縁下端か
ら外方に投射されて集合部２ｂに混合物Ｍとなって溜ま
り、排出管４から吸引排出される。

【００２７】前記の作用において、液体と他の物質が膜
々接触しながら円板５上で展開しながらズリ剪断作用を
行なうとき、及び滞留凹部７ｃ内でズリ剪断作用を行な
うとき、比重の小さい空気には遠心力が殆ど作用しない
ため、仮に空気が粉液接触の初期に混在していても該空
気は混合物中に混入するおそれはない。

【００２８】なお、円板５に枠体７又は突縁８を付設す
ることなく、円板５による拡散、ズリ剪断による混合作
用のみを利用するものであってもよい。

【００２９】更に、前記の作用を真空中で行なわせるこ
ともでき、真空源たる真空ポンプ２０により容器２、貯
槽１３、ホッパ１５内を真空にすると、粉体落下時に空
気の抵抗により落下が断続又は変向されてむらが生じる
ようなことはなく、経時的に均一な供給が行われる。ま
た、混合物の円板５上を流動中又は滞流凹部７ｃ内を流
動中或いは真空容器２の内面への衝突時に空気を噛み込
むことはないから、気泡が混入することが防止されて
液、粉の混合が行われる。

【００３０】このように、液体Ｌ及び粉体Ｐは展開、ズ
リ剪断、衝突を連続して行って直ちに排出されるから、
カルボキシメチルセルロースナトリウムのように混合時
に粘度が増大し易い物質、空気の混入により性質が変わ
る物質、又は撹拌翼で叩かれると分子がこわれる物質な
どの混合に適している。

【００３１】また、グラニュー糖のように溶解不充分な
ときは硬い物質を、撹拌翼をもつ混合機で撹拌すると、
該物質により撹拌翼や容器の表面が摩耗するが、本発明
においては、混合される物質同士の摩擦によるズリ剪断
が主として作用するから、装置を損傷する不都合が殆ど
ない。

【００３２】なお、液体Ｌに混合する他の物質は、前記
粉体Ｐの１種類に限ることなく、複数種の粉体又は液体
とすることができる。これらの場合の他の物質の供給口
は、給液口と同心円状に設けてもよいし、給液口の近傍
側方に設けてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１又は４の手段によれば、液体と他の物質は、回転板上
で膜々接触をするとき密に接触することができ、接触し
ながら相互にずれるため混合が良好に行われ、ダマが発
生しない。しかも、全工程が短時間で行われるから、混
合中に粘度を増して撹拌が困難になるような物質の混合
に最適であり、また空気が混入し難いため、脱泡処理を
行う必要がない利点を有する。

【００３４】また、請求項２又は５の手段によれば、円
板の外縁から流出する混合物は、空気に殆ど接触するこ
となく滞流リング中で遠心力による加圧下のズリ剪断を
行なうから、気泡を殆ど含有しない高度の混合が行なわ
れる。

【００３５】また、請求項３又は６の手段によれば、前
記請求項１，２，４又は５の混合が真空で行われるか
ら、気泡の混合の全くない混合物が得られ、粉体が落下
時に気流に乗って不均等に分散することがないから、混
合比が経時的に変動することがない。そして、真空下で
は液体の気化分が排出されて装置表面が湿潤されていな
いので、該装置表面に粉体が付着及び剥離をして混合比
が経時的に大きく変化するようなことがない利点を有す
る。

【００３６】更に、請求項１〜６において、液体と他の
物質は、速度の速い撹拌翼によって叩かれることがない
から、分子のこわれ易い物質や、撹拌翼等を摩耗させ易
い物質の混合に適し、該摩耗による摩耗片が製造中に混
合することもない。しかも、短時間で撹拌が行われるか
ら、撹拌時に粘度が急増するような物質又は変質し易い
物質の混合に好都合である。

【００３７】また、請求項７の手段によれば、ホッパ内
に供給される物質は、該ホッパ内で空気を予備的に排除
されるから、真空貯槽内に移送しながら連続的に混合装
置への供給ができ、また該混合装置での真空度を特に上
昇させたい場合は、真空貯槽へ送入後、該真空貯槽の前
後の開閉弁を閉じて抜気するが、すでにホッパ内で抜気
されているので短時間の抜気で済み、略連続作業がで
き、能率的に装置を運用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施した装置の縦断面図

【図２】 本発明を実施した他の装置の要部縦断面図

【符号の説明】

１ 混合装置 ２ 真空容器 ２ｂ
集合部 ３ モータ ４ｃ 排出ポンプ ５，５ａ
回転板 ６ 突縁 ７ 滞留リング ７ｃ
滞留凹部 ９ 給液管 １０ 粉体供給管 １２
連続定量供給機 １４，１６ 開閉弁 １３ 真空貯槽 １５
ホッパ ２０ 真空ポンプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平に回転する回転板の中心に液体を連
   続的に供給して、該液体を遠心力で薄膜状に展開させ、
   薄膜状の液体の上面中央に混合すべき他の物質を連続的
   に散布し、該液体と他の物質を回転板の外縁から流出さ
   せることを特徴とする液体と他の物質の混合方法。
2. 【請求項２】 前記回転板の外縁から外側へ流出する液
   体と他の物質を、該回転板を囲んで該回転体と共に回転
   する滞留リングの内周の滞留凹部に、遠心力の作用下で
   滞留させたのち流出させることを特徴とする、請求項１
   の液体と他の物質の混合方法。
3. 【請求項３】 前記の混合方法を真空中で行なうことを
   特徴とする、請求項１又は２の液体と他の物質の混合方
   法。
4. 【請求項４】 水平に回転する回転板と、該回転板の中
   央上面に臨む給液口及び他の物質の供給口と、を備える
   ことを特徴とする、液体と他の物質の混合装置。
5. 【請求項５】 前記回転板を囲んで該回転板に結合され
   た滞留リングの内周面に、滞流凹部を備えることを特徴
   とする、請求項４の液体と他の物質の混合方法。
6. 【請求項６】 前記回転板、滞留リング、給液口及び供
   給口を収容する容器が真空容器であることを特徴とす
   る、請求項５の液体と他の物質の混合装置。
7. 【請求項７】 前記他の物質の供給口に、真空源に接続
   された真空貯槽及びホッパが、連続定量供給機及び開閉
   弁を介して順次接続されていることを特徴とする、請求
   項６の液体と他の物質の混合装置。