(57)【要約】【課題】導入された粉体、及び粉体と液体との混合物を装置に付着させず、高品質なスラリーを生成するより効率的な粉液混合装置を提供する。【解決手段】粉液混合装置１ｂは、粉体１１を粉液混合部３へと搬送するホッパー６と、ホッパー６の内壁に付着した粉体１１を固定式スクレーパー８と、高速回転する第１の軸棒１０とを有する粉液供給部２と、粉液供給部２から供給された粉体１１と液体導入口２１から導入された液体１２とを混合し、ケーシング５の内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を掻き取る可動式スクレーパー９を有する粉液混合部３と、を備え、粉液供給部２のホッパー６と、粉液混合部３の可動式スクレーパー９とは、一体になって所定の回転速度で回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された粉体と液体とを混合してスラリーを生成する粉液混合装置において、
粉体導入口から導入された粉体を粉液混合部へと搬送するホッパーを有する粉液供給部と、
粉液供給部から供給された粉体と液体導入口から導入された液体とを混合し、ケーシングの内壁に付着した粉体と液体との混合物を掻き取る可動式スクレーパーを有する粉液混合部と、を備え、粉液供給部のホッパーと、粉液混合部の可動式スクレーパーとは、一体になって所定の回転速度で回転することを特徴とする粉液混合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉液混合装置であって、ホッパーの内部には高速回転する第１の軸棒が設けられ、第１の軸棒は、ホッパーの粉液混合部側に設けられた粉体導出口にて当該高速回転により生じる遠心力で粉体を周囲に飛散させることを特徴とする粉液混合装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粉液混合装置であって、さらに、撹拌羽根が設けられた第２の軸棒を有する粉液撹拌部を備え、第２の軸棒は、第１の軸棒と連結されて高速回転によりスラリーを撹拌混合することを特徴とする粉液混合装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉液混合装置であって、粉液供給部は、固定式スクレーパーを備え、固定式スクレーパーは、ケーシングに固定され、回転するホッパーの内壁に付着した粉体をホッパーの縦断面に沿った刃部により削り取ることを特徴とする粉液混合装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粉液混合装置であって、可動式スクレーパーは、直線状又は螺旋状の刃部を有し、ケーシングの内壁に付着した粉体と液体との混合物を捩れるように回転しながら掻き取ることを特徴とする粉液混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉液混合装置に係り、特に、導入された粉体と液体とを混合してスラリーを生成する粉液混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体と液体とを撹拌混合して混合物を生じさせるには「撹拌混合装置（バイブロミキサー）」と称される振動撹拌装置が用いられる。特許文献１に、振動撹拌による撹拌混合装置が開示されている。この粉体と液体との撹拌混合装置は、内部に流体が流通される流通路が設けられたケーシングと、ケーシング内に配置され、モータに接続された軸部と、この軸部の周囲に取り付けられた撹拌羽根と、からなる撹拌体を有し、この撹拌体が軸方向に振動することで撹拌が促進される機構となっている。
【０００３】
一般に、粉体に液体を添加して混合する場合、液体に粉体を添加して混合する場合、及び粉体と液体とを単に同時に添加し混合する場合には、液体中で粉体の二次凝集粒（いわゆる、ダマ）が生じることが知られている。また、一旦発生した二次凝集を再度液体中に分散させることは極めて難しいことも知られている。この二次凝集という現象に対し、振動撹拌を用いた撹拌混合装置によれば粉体と液体とを均一に撹拌することができる。
【０００４】
しかし、撹拌混合装置において粉体と液体が接触する粉体導入口付近では、粉体が吸湿して二次凝集を生じ、粉体導入口を塞ぐという問題が生じた。そこで、特許文献２に示されるよう二次凝集を抑制する撹拌混合装置が提案された。この撹拌混合装置には、粉体導入口と液体導入口とが設けられた導入管と、導入管に接続され導入管より導入された粉体と液体との混合物を一方の端部に押し出す押出管と、押出管の一方の端部に接続され押し出された混合物からなる流体を内部に流通させる流通路が設けられたケーシングと、ケーシング内に配置され駆動源に接続された軸部とこの軸部の周囲に取り付けられた撹拌羽根とからなる撹拌体とを有している。そして、粉体導入口には漏斗型の粉体導入装置が取り付けられ、粉体導入装置には粉体を搬送するためのフィーダが設けられている。このフィーダは振動回転駆動源に接続されている。この特許文献２に示されるように、撹拌混合装置（バイブロミキサー）に導入管、押出管、フィーダなどを組み込み、それらを粉体と液体との混合や分散に活用して二次凝集を抑制することが可能であることが開示された。
【０００５】
しかし、撹拌混合が様々な分野に展開されるようになると、この液体中で粉体の二次凝集粒が発生する現象は、粉体が高粘度の液体に混合した場合には顕著に発生することが明らかになった。その場合には、撹拌混合装置（バイブロミキサー）に導入管、押出管、フィーダなどを組み込む方式では対処できなくなり、新たな対策が求められた。そこで、撹拌混合装置（バイブロミキサー）による「バイブロミキシング」に対して、粉体と液体とを混合する前処理である、いわゆる「プレミキシング」を独立した装置で行う方式が検討された。つまり、撹拌混合装置に供給される粉体、或いは粉体と液体との混合物が装置に付着せず撹拌混合装置に高品質なスラリーを供給する粉液混合装置が提案された。
【０００６】
例えば、特許文献３には、均一に溶解又は溶融された混合撹拌物を得ることができる撹拌混合装置及び原料撹拌混合システムが開示されている。ここでは、撹拌混合装置に接続される原料導入装置は、原料を内部に収容する原料収容部と、原料収容部から導入口へと連通する原料供給路と、原料収容部に収容された原料を原料供給路に押し出すポンプとを有する。この原料収容部は原料供給口を有し、この原料供給口を介して原料が供給される。また、ポンプは原料収容部内部に配置されたインペラを有し、このインペラには原料回転源としての回転モータが接続されている。具体的には、回転モータはインペラの回転軸に接続されており、この回転軸の周囲にはスクレーパーが設けられている。これにより、インペラは原料収容部内で回転し、原料を原料供給路へと押し出すことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６０４４５号公報
【特許文献２】特開２００６−１８７７５６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８９３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、撹拌混合装置（バイブロミキサー）による撹拌混合に対して、前処理として粉液混合装置により「プレミキシング」を行う方式が考案されている。しかし、粉体がより高粘度の液体に混合する場合には、装置への付着が残存し、均一・均質なスラリーが供給できなくなるという問題がある。
【０００９】
粉液混合装置において装置への付着が残存し、撹拌混合装置に対して均一・均質なスラリーが供給できないと、撹拌混合装置における最終生成物である調合液の品質が確保できなくなるという問題があり、より効果的な粉液混合装置が求められている。
【００１０】
本願の目的は、かかる課題を解決し、導入された粉体、及び粉体と液体との混合物を装置に付着させず、高品質なスラリーを生成する効率的な粉液混合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る粉液混合装置は、導入された粉体と液体とを混合してスラリーを生成する粉液混合装置において、粉体導入口から導入された粉体を粉液混合部へと搬送するホッパーを有する粉液供給部と、粉液供給部から供給された粉体と液体導入口から導入された液体とを混合し、ケーシングの内壁に付着した粉体と液体との混合物を掻き取る可動式スクレーパーを有する粉液混合部と、を備え、粉液供給部のホッパーと、粉液混合部の可動式スクレーパーとは、一体になって所定の回転速度で回転することを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、本発明に係る粉液混合装置は、粉液混合部及び粉液供給部という機能が異なる２つの部屋を備える。すなわち、粉液供給部では導入された粉体が、粉体の状態で、或いは周囲の湿気を吸収して粉液供給部の内壁に付着するのを固定式スクレーパーにより削り取りながら、粉体を粉液混合部へと分散して供給するという機能を発揮する。一方、粉液混合部では粉体と液体とを混合するが、混合の際に発生する粉体と液体との混合物が粉体混合部の内壁に付着するのを可動式スクレーパーにより掻き取りながら混合するという機能を発揮する。すなわち、液体と混合される前の粉体、及び液体と混合された後の液体と粉体との混合物という２種類の状態について、それぞれ装置の内壁に付着する付着物をその付着の程度や状態に応じて効率的に防止でき、高品質なスラリーを生成することができる。
【００１３】
また、粉液混合装置は、粉液供給部のホッパーと、粉液混合部の可動式スクレーパーとが一体となる機構とし、同じ回転速度で回転させることで、粉液供給部及び粉液混合部でのそれぞれの装置に付着物を付着させない機構を統一的に駆動させ、高品質なスラリーを効率的に生成することができる。
【００１４】
また、粉液混合装置は、ホッパーの内部には高速回転する第１の軸棒が設けられ、第１の軸棒が、ホッパーの粉液混合部側に設けられた粉体導出口にて当該高速回転により生じる遠心力で粉体を周囲に飛散させることが好ましい。このように、低速回転して粉体を誘導する粉液供給部のホッパーに対し、より高速回転する軸棒により粉液混合部に導入される粉体を遠心力により拡散させ、粉液混合部における粉体と液体との混合を促進できる。
【００１５】
また、粉液混合装置は、さらに、撹拌羽根が設けられた第２の軸棒を有する粉液撹拌部を備え、第２の軸棒が、第１の軸棒と連結されて高速回転によりスラリーを撹拌混合することが好ましい。これにより、粉液混合部において混合された粉体と液体との混合物を更に第２の軸棒に設けられた撹拌羽根により撹拌混合し、バイブロミキサーの機能を付加させて、質の高いスラリー又は調合液とすることができる。
【００１６】
また、粉液混合装置は、粉液供給部が、固定式スクレーパーを備え、固定式スクレーパーは、ケーシングに固定され、回転するホッパーの内壁に付着した粉体をホッパーの縦断面に沿った刃部により削り取ることが好ましい。これにより、より粘性が低い粉液供給部の粉体に対しては、ホッパーの縦断面に沿った刃部により効果的に削り取ることができる。
【００１７】
また、粉液混合装置は、可動式スクレーパーが、直線状又は螺旋状の刃部を有し、ケーシングの内壁に付着した粉体と液体との混合物を捩れるように回転しながら掻き取る
ことが好ましい。これにより、より粘性が高い粉液混合部の粘着に対しては、螺旋状の刃部を捩れ回転させて、より効果的に粘着物を掻き取ることができる。
【００１８】
このように、固定式スクレーパーは、粉液供給部において液体と混合される前のより粘性の低い付着物を削り取り、可動式スクレーパーは、粉液混合部において液体と混合された後の液体と粉体との混合物というより粘性に高い付着物を掻き取る。このように、機構の異なるスクレーパーをそれぞれ適材適所で活用し、液体と混合される前の粉体、及び液体と混合された後の液体と粉体との混合物という２種類の状態について、それぞれ装置の内壁に付着する付着物をその程度や状態に応じて防止でき、高品質なスラリーを生成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係る粉液混合装置によれば、導入された粉体、及び粉体と液体との混合物を装置に付着させず、高品質なスラリーを生成するより効率的な粉液混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る粉液混合装置の１つの実施形態の概略構成を示す側面から見た断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面であり、固定式スクレーパーによりホッパーの内壁に付着した粉体を削り取る機構を示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面であり、液体導入口、及び可動式スクレーパーによりケーシングの内壁に付着した粉体と液体との混合物を掻き取る機構を示す断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面であり、粉液混合部の可動式スクレーパーの１つの実施例を側面から見た断面図である。
【図５】本発明に係る粉液混合装置の他の実施形態の概略構成を示す側面から見た断面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面であり、第２の軸棒の周囲に設けられた撹拌羽根を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（粉液混合装置の第１実施形態）
以下に、図面を用いて本発明に係る粉液混合装置１の第１実施形態につき、詳細に説明する。図１に、第１実施形態１ａの概略構成を側面から見た断面図で示す。粉液混合装置１は、粉体導入口７から導入された粉体１１と、液体導入口２１から導入された液体１２とを混合して混合物１４とし、スラリー１３を生成してスラリー導出口１８から導出する装置である。
【００２２】
（粉液混合分散システム）
この粉液混合装置１は、粉液混合分散システムを構成する装置である。粉液混合分散システムは、導入された粉体と液体とが、粉液混合装置であるＰＱミキサーにより混合されてスラリーが生成される。そのスラリーはカールミキサーにより分散され、さらにバイブロミキサーにより撹拌混合されて調合液が生成される。そして、この粉液混合分散システムは、これらの工程をポンプにより連続的に処理する。また、粉液混合分散システムは、ＰＱミキサーによる混合と、バイブロミキサーによる分散及び撹拌混合とをポンプにより連続的に処理するシステムであっても良い。
【００２３】
この連続処理を可能とした粉液混合分散システムにより、ゲル化させることなく二次凝集を防ぐことが可能となる。また、バッチ処理のように人手によらず自動化が容易にできるため、調合比率、分散力、調合時間等も人為ミスがなくなり高い品質管理が実現できる。従って、粉液混合分散システムの一環である粉液混合装置１には、導入された粉体、及び粉体と液体との混合物を装置に付着させず、高品質なスラリーを生成することが要求される。
【００２４】
（粉液供給部の構成）
図１に示すように、粉液混合装置１ａは、粉液供給部２及び粉液混合部３から構成される。粉液供給部２は、上部ケーシング５ａの内部に漏斗状のホッパー６及び固定式スクレーパー８を有する。このホッパー６は、低速で回転して粉体導入口７から導入された粉体１１を粉液混合部３へと搬送する。そのため、ホッパー６は、ホッパー６の側面に設けられた低速回転モータ１６に連動する低速伝動ベルト１９により回転させられる。このように、ホッパー６が低速回転することで、粉体導入口７から導入された粉体１１を下方の粉液供給部２へと自然に落下させ、粉体１１がホッパー６の壁面に付着するのをある程度防止することができる。
【００２５】
図２に、図１のＡ−Ａ断面であり、固定式スクレーパー８によりホッパー６の内壁に付着した粉体１１を削り取る機構を示す。粉体導入口７から導入された粉体１１は周囲の湿気を吸収して粘着性を増す場合があり、ホッパー６の低速回転だけで付着物を完全に落下させることは難しい。そこで、付着した粉体１１を削り取る固定式スクレーパー８が考案された。固定式スクレーパー８は上部ケーシング５ａに固定され、ホッパー６の内壁に付着した粉体１１をホッパー６の縦断面に沿った刃部により削り取る。すなわち、回転するホッパー６の内壁に付着した粉体１１をホッパー６の縦断面に沿った刃部２３により受動的に削り取る。なお、図２では、３個の固定式スクレーパー８ａ，８ｂ，８ｃが取り付けられているが、この個数には限らない。このように、粉液供給部２では、低速回転するホッパー６、及び固定式スクレーパー８により、導入された粉体１１、及び周囲の湿気を吸収した粉体１１が粉液供給部２のホッパー６の内壁に付着するのを防止することができる。
【００２６】
また、粉液供給部２は、ホッパー６の中央部に高速回転する軸棒１０ａを有する。そのため、この軸棒１０ａは、軸棒１０ａの上部に併設された高速回転モータ１７に連動する高速伝動ベルト２０により回転させられる。
【００２７】
（粉液混合部の構成）
粉液混合部３は、下部ケーシング５ｂの内部に液体導入口２１、可動式スクレーパー９、及びスラリー導出口１８を有する。そして、可動式スクレーパー９により粉液供給部２から供給された粉体１１と液体導入口２１から導入された液体１２とを混合し、下部ケーシング５ｂの内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を掻き取り、さらに下部へと落下させる。そして、粉液混合部３は、粉体１１と液体１２との混合物１４をスラリー１３として外部に導出する。
【００２８】
図１に示すように、第１軸棒１０ａは、粉液混合部３において粉体飛散部３２と連結される。この粉体飛散部３２は、軸棒１０ａにより縦方向に誘導された粉体１１を横方向へ拡散させるような形状をしている。従って、粉液供給部２にて低速回転するホッパー６により搬送された粉体１１は、粉体飛散部３２により横方向へ向けられ、粉液混合部３の粉体導出口１５から遠心力で飛散させて粉液混合部３へと供給される。そして、液体導入口２１から導入された液体と混合される。但し、図１に示す粉体導出口１５の形状は、１つの実施形態であり、粉体１１を飛散させる構成であればこれに限らない。
【００２９】
図３には、図１のＢ−Ｂ断面であり、液体導入口２１、及び可動式スクレーパー９により下部ケーシング５ｂの内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を掻き取る機構を示す。この液体導入口２１は、図１に２箇所を示すが、それに限らず任意の箇所に設けられても良い。この液体導入口２１の数が多いほど液体１２が分散して下部ケーシング５ｂの内部に放出される。そして、粉体導出口１５から放出された粉体１１は、下部ケーシング５ｂの内部において放出された液体１２と効率的に混合される。
【００３０】
図１及び図３に示すように、粉液供給部２のホッパー６は、粉液混合部３のリング梁２７及び放射梁２８に接続する。リング梁２７は円形の梁であり、そのリング梁２７の４箇所に放射梁２８が接続し、各放射梁２８に可動式スクレーパー９が接続される。そして、これらのリング梁２７及び放射梁２８は、リング梁２７の内側に軸棒１０ａが接触せずに収納される。このため、ホッパー６及び可動式スクレーパー９は、高速回転する軸棒１０ａとは縁が切れて、相互に同期して低速回転することができる。
【００３１】
図３に示すように、粉液混合部３の可動式スクレーパー９は、下部ケーシング５ｂに刃部２４を有し、下部ケーシング５ｂの内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を捩れ回転しながら掻き取る。すなわち、可動式スクレーパー９は、下部ケーシング５ｂの上部の円筒部２５と下部の漏斗部２６に合わせて、上部スクレーパー２９及び下部スクレーパー３０から構成される。
【００３２】
上部スクレーパー２９は、その刃部２４が下部ケーシング５ｂの内壁に対して角度（α）により斜めに傾くように取り付けられる。この上部スクレーパー２９は、図１に示すように直線状であっても良く、螺旋状であっても良い。このように上部スクレーパー２９は捩れるように回転しながら混合物１４を掻き取る。これにより、下部ケーシング５ｂの内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を下向きに落下させるように効果的に掻き取ることができる。
【００３３】
一方、下部スクレーパー３０は、その刃部２４が下部ケーシング５ｂの内壁に対して角度（β）により斜めに傾くように取り付けられる。この下部スクレーパー３０は、図４に示すように直線状であっても良く、螺旋状であっても良い。このように下部スクレーパー３０は捩れるように回転しながら混合物１４を掻き取る。これにより、下部ケーシング５ｂの内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を下向きに落下させるように効果的に掻き取ることができる。本実施形態では、角度（β）は角度（α）よりも直角に近い値である。なお、この可動式スクレーパー９の形状は、本実施例に限らず、下部ケーシング５ｂの内壁に付着した粉体１１と液体１２との混合物１４を捩れ回転しながら掻き取る形式であれば良い。
【００３４】
粉液供給部２のホッパー６と、粉液混合部３の可動式スクレーパー９とは、一体になって低速回転する。ここで、低速回転とは、軸棒１０ａの高速回転と比較して低速である回転をいう。粉液供給部２及び粉液混合部３でのそれぞれの装置に付着物を付着させない機構を共通の低速回転モータ１６を用いて統一的に駆動させる。これにより、高品質なスラリーを簡易な機構により生成することができる。また、高速で回転させる軸棒１０ａに対してホッパー６及び固定式スクレーパー８を低速で回転させ、より効果的に導入された粉体１１、及び粉体１１と液体１２との混合物１４を装置に付着させず、高品質なスラリーを生成することができる。
【００３５】
（粉液混合装置の第１実施形態）
図５に、本発明に係る粉液混合装置１の第２実施形態の概略構成を示す。また、図６に図５のＤ−Ｄ断面であり、第２軸棒１０ｂの周囲に設けられた撹拌羽根３１を示す。本第２実施形態１ｂは、粉液供給部２及び粉液混合部３に加え、粉液混合部３の下流に配置される粉液撹拌部４を有する。この粉液撹拌部４は、粉液混合部３の下部の漏斗部２６に接続する直管部２２であるため、小さい径の流通路になっている。そして、粉液撹拌部４は、周囲に撹拌羽根３１が設けられた第２軸棒１０ｂを備える。また、第２軸棒１０ｂは第１軸棒１０ａと連結されるため、高速回転によりスラリー１３を撹拌混合する。本実施形態では、撹拌羽根３１は、第２軸棒１０ｂから放射状に拡がる円柱状の突起であるが、この形状に限らない。また、本実施形態では、撹拌羽根３１は、８個の円柱状の突起であるが、この個数に限らない。
【００３６】
これにより、粉液混合装置１ｂは、粉液混合部３において混合された粉体１１と液体１２との混合物１４を更に第２軸棒１０ｂに設けられた撹拌羽根３１により撹拌混合し、バイブロミキサーの機能を付加させて、質の高いスラリー１３又は調合液とすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  粉液混合装置，１ａ  粉液混合装置の第１実施形態，１ｂ  粉液混合装置の第２実施形態、２  粉液供給部、３  粉液混合部、４  粉液撹拌部、５  ケーシング，５ａ  上部ケーシング，５ｂ  下部ケーシング、６  ホッパー、７  粉体導入口、８  固定式スクレーパー，８ａ  第１ポジション，８ｂ  第２ポジション，８ｃ  第３ポジション、９  可動式スクレーパー，９ａ  第１ポジション，９ｂ  第２ポジション，９ｃ  第３ポジション，９ｄ  第４ポジション、１０  軸棒，１０ａ  第１の軸棒，１０ｂ  第２の軸棒、１１  粉体、１２  液体、１３  スラリー、１４  （粉体と液体との）混合物、１５  粉体導出口、１６  低速回転モータ，１７  高速回転モータ、１８  スラリー導出口、１９  低速伝動ベルト，２０  高速伝動ベルト、２１  液体導入口、２２  直管部、２３  （固定式スクレーパーの）刃部、２４  （可動式スクレーパーの）刃部、２５  円筒部、２６  漏斗部、２７  リング梁、２８  放射梁、２９  上部スクレーパー、３０  下部スクレーパー、３１  撹拌羽根、３２  粉体飛散部、α  上部スクレーパーの角度，β  下部スクレーパーの角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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