(57)【要約】【課題】嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体であっても均一に混合することが可能な粉体の混合装置と混合方法を提供すること。【解決手段】複数の粉体の嵩比重に関し、嵩比重が最小の粉体に対して他の粉体の嵩比重が２倍を超える粉体の混合装置１と混合方法。混合装置１は、上部に複数の粉体を供給する供給口２ａを有し、底部から加圧空気が吹き込まれる第１のタンク２と、排気管３ｂが上部に、複数の粉体の排出口３ｄが底部に、それぞれ設けられた第２のタンク３と、一端に第１のタンクが着脱自在に連結されると共に、他端が第２のタンクの上部に連結され、底部から吹き込まれる加圧空気によって複数の粉体を第２のタンクへ圧送する圧送管４とを備え、第２のタンクへ圧送された複数の粉体を、排出口から第１のタンクへ戻すことにより、複数の粉体を第１のタンクと第２のタンクとの間で複数回送り回しながら混合させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粉体の嵩比重に関し、嵩比重が最小の粉体に対して他の粉体の嵩比重が２倍を超える粉体の混合装置であって、
上部に前記複数の粉体を供給する供給口を有し、底部から加圧空気が吹き込まれる第１のタンクと、
排気管が上部に、前記複数の粉体の排出口が底部に、それぞれ設けられた第２のタンクと、
一端に前記第１のタンクが着脱自在に連結されると共に、他端が前記第２のタンク上部に連結され、底部から吹き込まれる加圧空気によって前記複数の粉体を前記第２のタンクへ圧送する圧送管と、
を備え、前記第２のタンクへ圧送された複数の粉体を、前記排出口から前記第１のタンクへ戻すことにより、前記複数の粉体を前記第１のタンクと第２のタンクとの間で複数回送り回しながら混合させることを特徴とする粉体の混合装置。
【請求項２】
前記第１のタンクは、ジェットパック車のタンクであることを特徴とする請求項１に記載の粉体の混合装置。
【請求項３】
更に、一端が前記第２のタンクの排出口に配置されると共に、他端が前記第１のタンクの供給口に配置され、前記排出口から排出される前記複数の粉体を前記第１のタンクへと搬送する搬送手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体の混合装置。
【請求項４】
複数の粉体の嵩比重に関し、嵩比重が最小の粉体に対して他の粉体の嵩比重が２倍を超える粉体の混合方法であって、
第１のタンクに供給された前記複数の粉体を加圧空気によって混合すると共に、空気圧を利用して第２のタンクへ圧送する工程と、
圧送された複数の粉体を前記第２のタンクから前記第１のタンクへと移送する工程と、
を含むサイクルを複数回繰り返すことを特徴とする粉体の混合方法。
【請求項５】
前記加圧空気は、空気圧が４．９０〜２９．４Ｎ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項４に記載の粉体の混合方法。
【請求項６】
前記複数の粉体は、嵩比重が４８ｋｇ／ｍ３、平均粒径が８μｍの二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質からなる粉体と、嵩比重が３４０ｋｇ／ｍ３、平均粒径が５．５〜７．５μｍの消石灰とであることを特徴とする請求項４または５に記載の粉体の混合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体の混合装置と混合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉体を均一に混合する方法や装置として種々のものが知られており、本出願人は、ミキサー等の専用機器を用いることなく粉体を均一に混合する粉体混合方法及び装置を提案している（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、嵩比重が７００ｋｇ／ｍ３で平均粒子径が５０μｍの粉体と、嵩比重が４５０ｋｇ／ｍ３で平均粒子径が１０μｍの粉体とを圧縮空気を利用して流動状態で混合するものであった。
【０００３】
このように、複数の粉体を空気によって混合する場合、粒度分布の幅が広いと、偏析の結果、混合状態が不均一になってしまうことが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−５７４４３号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】
特許第３２０９０８８号公報（第１−２頁、段落番号０００２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体を混合する場合においても、上述した粒度分布の幅が広い粉体の場合と同様、偏析によって均一な混合が難しいうえ、輸送の際の振動によって、嵩比重の大きな粉体と小さな粉体とに分離してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体であっても均一に混合することが可能な粉体の混合装置と混合方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る粉体の混合装置は、複数の粉体の嵩比重に関し、嵩比重が最小の粉体に対して他の粉体の嵩比重が２倍を超える粉体の混合装置であって、上部に前記複数の粉体を供給する供給口を有し、底部から加圧空気が吹き込まれる第１のタンクと、排気管が上部に、前記複数の粉体の排出口が底部に、それぞれ設けられた第２のタンクと、一端に前記第１のタンクが着脱自在に連結されると共に、他端が前記第２のタンク上部に連結され、底部から吹き込まれる加圧空気によって前記複数の粉体を前記第２のタンクへ圧送する圧送管と、を備え、前記第２のタンクへ圧送された複数の粉体を、前記排出口から前記第１のタンクへ戻すことにより、前記複数の粉体を前記第１のタンクと第２のタンクとの間で複数回送り回しながら混合させることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体であっても偏析を生ずることなく均一に混合される。
【０００９】
また、請求項２の発明に係る粉体の混合装置は、上記の発明において、前記第１のタンクは、ジェットパック車のタンクであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明に係る粉体の混合装置は、上記の発明において、更に、一端が前記第２のタンクの排出口に配置されると共に、他端が前記第１のタンクの供給口に配置され、前記排出口から排出される前記複数の粉体を前記第１のタンクへと搬送する搬送手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項４の発明に係る粉体の混合方法は、複数の粉体の嵩比重に関し、嵩比重が最小の粉体に対して他の粉体の嵩比重が２倍を超える粉体の混合方法であって、第１のタンクに供給された前記複数の粉体を加圧空気によって混合すると共に、空気圧を利用して第２のタンクへ圧送する工程と、圧送された複数の粉体を前記第２のタンクから前記第１のタンクへと移送する工程と、を含むサイクルを複数回繰り返すことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明によれば、第１のタンクに供給された前記複数の粉体を加圧空気によって混合すると共に、空気圧を利用して第２のタンクへ圧送する工程と、圧送された複数の粉体を前記第２のタンクから前記第１のタンクへと移送する工程とを含むサイクルを複数回繰り返すことにより、嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体であっても偏析を生ずることなく均一に混合される。
【００１３】
また、請求項５の発明に係る粉体の混合方法は、上記の発明において、前記加圧空気は、空気圧が４．９０〜２９．４Ｎ／ｃｍ２であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明に係る粉体の混合方法は、上記の発明において、前記複数の粉体は、嵩比重が４８ｋｇ／ｍ３、平均粒径が８μｍの二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質からなる粉体と、嵩比重が３４０ｋｇ／ｍ３、平均粒径が５．５〜７．５μｍの消石灰とであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明に係る粉体の混合装置と混合方法の好適な実施の形態について説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
まず、この発明の粉体の混合装置と混合方法に係る実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である粉体の混合装置を模式的に示す構成図である。混合装置１は、嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体を混合する際に使用され、図１に示すように、タンク２、受けタンク３、圧送管４及びスクリューコンベア５を備えている。ここで、図１及び図２においては、粉体の流れを太い黒の矢印で、加圧空気の流れを太い白抜きの矢印で、それぞれ示している。
【００１７】
ここで、複数の粉体としては、二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質からなる粉体と、消石灰とを挙げることができるが、嵩比重の小さい粉体に比べて、大きい粉体の嵩比重が２倍以上あれば特に限定はない。この場合、二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質からなる粉体としては、真珠岩，松脂岩，黒曜岩を粉砕し、焼成炉で急速に加熱、膨張させた後、所定の粒度に粉砕分級したパーライトである。但し、二酸化ケイ素を主成分とする多孔物質であれば、パーライトの他、珪藻土であってもよく、加熱、膨張させたものであれば、粉砕粒子の他、未粉砕の粒子であってもよい。
【００１８】
タンク２は、上部に粉体の供給口２ａを有し、底部から加圧空気が吹き込まれる第１のタンクで、ジェットパック車のタンクが使用されている。ジェットパック車は、図示しないコンプレッサを搭載しており、このコンプレッサによってタンク２の底部から最大で１８．６Ｎ／ｃｍ２の加圧空気を吹き込むように構成され、吹込み口にはキャンバスが設けられている。ここで、タンク２は、底部から加圧空気を吹き込むことができれば、ジェットパック車の他、空気式の粉粒体運搬車（通称「バルク車」という）のタンク等、種々のタンクを使用することができ、本発明者らの実験によれば、吹き込む加圧空気も２９．４Ｎ／ｃｍ２の圧力までは使用可能であった。
【００１９】
受けタンク３は、圧送されてきた粉体が自然落下するように本体３ａの下部がホッパ状に形成された第２のタンクで、本体３ａの上部には排気管３ｂが、下部にはロータリーバルブ３ｃを介して粉体の排出口３ｄが、それぞれ設けられている。ここで、受けタンク３は、本体３ａの側面にバイブレータ等の振動体を設けると、排出口３ｄからの粉体の排出が一層円滑となる。
【００２０】
圧送管４は、一端にタンク２の下部側が着脱自在に連結されると共に、他端が受けタンク３の上部に連結され、タンク２の底部から吹き込まれる加圧空気によって複数の粉体を受けタンク３へと圧送する。
【００２１】
スクリューコンベア５は、チューブ５ａ内にスクリュー５ｂを配置した複数の粉体の搬送手段で、一端が受けタンク３の排出口３ｂに配置されると共に、他端がタンク２の供給口２ａに配置されている。スクリューコンベア５は、図示しないモータ等の駆動手段によってスクリュー５ｂを駆動し、排出口３ｂから排出される粉体をタンク２へと搬送する。
【００２２】
以上のように構成される混合装置１においては、工場において複数の粉体を前記ジェットパック車のタンク２へ積み込み、タンク２をユーザー先へ搬送する。そして、ユーザー先へ到着した前記ジェットパック車は、タンク２をユーザー先の圧送管４と連結する。このとき、ユーザー先の受けタンク３においては、ロータリーバルブ３ｃは閉じておく。
【００２３】
次に、底部からタンク２に８．８３Ｎ／ｃｍ２の加圧空気を吹き込んで、複数の粉体を流動化させながら、圧送管４によって受けタンク３へと圧送する。
【００２４】
次いで、複数の粉体が全部受けタンク３へ圧送されたら、ロータリーバルブ３ｃを開き、排出口３ｂから排出される複数の粉体をスクリューコンベア５によってタンク２へ搬送する。
【００２５】
このように、粉体の混合装置１は、上記混合方法によって複数の粉体をタンク２から受けタンク３、そしてタンク２へ戻すサイクルを複数回繰り返すことにより、嵩比重が２倍以上異なっていても、複数の粉体を均一に混合することができる。しかも、この発明の粉体の混合装置１は、複数の粉体をタンク２から受けタンク３、そしてタンク２へ戻すサイクルを複数回繰り返すだけで、新たな付加装置を必要としないので、粉体を極めて安価に混合することができるという利点がある。
【００２６】
更に、タンク２は、移動自在なジェットパック車のタンクであることから、輸送途中で複数の粉体が分離したとしても、複数の粉体をタンク２から受けタンク３、そしてタンク２へ戻すサイクルを複数回繰り返すだけで、ユーザー先において均一に混合した状態の粉体混合物を供給することができる。
【００２７】
（実施例１，比較例１）
嵩比重が４８ｋｇ／ｍ３、平均粒径が８μｍのパーライトの粉４４０ｋｇと、嵩比重が３４０ｋｇ／ｍ３、平均粒径が５．５〜７．５μｍの消石灰の粉１６２０ｋｇとを、工場においてジェットパック車のタンク２に積み込み、タンク２をユーザー先へ移送した。ユーザー先においては、ジェットパック車のタンク２をユーザー先の圧送管４と連結した。
【００２８】
ここで、パーライト及び消石灰の平均粒径は、以下のようにして求めた。先ず、パーライトについては、液相沈降法に基づく粒度分布測定器（株式会社セイシン企業製，ＳＭＣ−２０００ＳＲ型）を用い、水を媒体として粒度分布を測定し、５０％通過径をもって平均粒径とした。一方、消石灰は、水溶性のため、メチルアルコールを溶媒として上記粒度分布測定器により同様にして測定した。
【００２９】
次に、底部からタンク２に約８．８Ｎ／ｃｍ２の加圧空気を吹き込んで、パーライトと消石灰とを流動化させ、圧送管４によって受けタンク３へと圧送した。
【００３０】
パーライトと消石灰とを全部受けタンク３へ圧送した後、ロータリーバルブ３ｃを開き、排出口３ｂから排出されるパーライトと消石灰とをスクリューコンベア５によって搬送し、供給口２ａからタンク２へ落とし込んだ。
【００３１】
この操作を３サイクル繰り返し、各回毎に供給口２ａの部分でスクリューコンベア５から落下するパーライトと消石灰とを第１，第２サイクルでは９サンプルを、第３サイクルでは３サンプルを、それぞれサンプリングし、混合状態の第１のインデックスとなるゆるみ嵩密度（ｇ／ｃｍ３）を嵩密度測定器（ホソカワミクロン株式会社製，パウダテスタＰＴ−Ｒ型）によって測定した。ここで、ゆるみ嵩密度Ｂ（ｇ／ｃｍ３）は、１００ｍＬの円筒容器に７１０μｍの網ふるいを通してパーライトと消石灰とを溢れるまで充填し、溢れた部分を擦り切って容器内に残ったパーライトと消石灰の重量（Ａ）を測定して、次式により算出した。
Ｂ＝Ａ／１００
【００３２】
その結果を、第１サイクルにおける測定値を比較例１として、第２，第３サイクルにおける測定値を実施例１として、それぞれゆるみ嵩密度（ｇ／ｃｍ３）の平均、標準偏差及び変動率（（標準偏差／平均）×１００）（％）と共に表１に示す。表１に示す結果、特に、標準偏差や変動率の値から明らかなように、複数の粉体をタンク２から受けタンク３、そしてタンク２へ戻すサイクルを複数回繰り返すと、複数の粉体は、嵩比重が約７倍異なっているにも拘わらず、サイクルが１回の場合に比べて均一に混合されることが分かった。
【００３３】
【表１】
2004267937.tif 000003
【００３４】
（実施例２，比較例２）
複数の粉体をタンク２から受けタンク３、そしてタンク２へ戻す操作を３サイクル繰り返し、各回毎に供給口２ａの部分でスクリューコンベア５から落下するパーライトと消石灰とを第１，第２サイクルでは９サンプルを、第３サイクルでは３サンプルを、それぞれサンプリングした。これらのサンプルのそれぞれについて混合状態の第２のインデックスとなる灼熱減率Ｌｉｇ（％）を測定し、その結果を、第１サイクルにおける測定値を比較例２、第２，第３サイクルにおける測定値を実施例２として表２に示した。また、そのときの灼熱減率の平均、標準偏差及び変動率（（標準偏差／平均）×１００）（％）並びに灼熱減率から求めた各サンプル中におけるパーライトの質量百分率（カッコ付）を併せて表２に示した。
【００３５】
【表２】
2004267937.tif 000004
【００３６】
ここで、灼熱減率Ｌｉｇ（％）は、坩堝にパーライトと消石灰とのサンプルを取り、そのときの重量（Ｃ）を測定する。次に、この坩堝を９５０℃に昇温した電気炉に入れ２０分加熱し、冷却後、改めて坩堝の重量（Ｄ）を測定して次式により算出した。
Ｌｉｇ＝｛（Ｃ−Ｄ）／Ｃ｝×１００
【００３７】
また、パーライトの質量百分率は、以下のようにして求めた。先ず、パーライトと消石灰の単独の状態における単位質量当たりの灼熱減率Ｌｉｇ（％）を、上記と同様の条件で求めた。その結果、単位質量当たり、パーライトの灼熱減率は１．４（％）、消石灰の灼熱減率は２４．３（％）であった。この数値に基づき、パーライトの混合率をｙ（％）、消石灰の混合率をｘ（＝１００−ｙ）（％）とすると、パーライトと消石灰とが混合されたサンプルにおける灼熱減率Ｌｉｇ（％）は、次式のようになる。
2004267937.tif 000005
【００３８】
従って、ｙについて解けば、パーライトの質量百分率が次式で与えられる。
ｙ＝（２４．３−Ｌｉｇ）／０．２２９
【００３９】
このようにして求めた表２に示す標準偏差や変動率の値からも明らかなように、複数の粉体をタンク２から受けタンク３、そしてタンク２へ戻すサイクルを複数回繰り返すと、複数の粉体は、嵩比重が約７倍異なっているにも拘わらず、サイクルが１回の場合に比べて均一に混合されることが分かった。
【００４０】
（実施の形態２）
次に、この発明の実施の形態２を図２に基づいて説明する。実施の形態１においては、受けタンク３から排出された粉体をスクリューコンベア５によってタンク２へと搬送していたが、この実施の形態２では、スクリューコンベア５を使用することなく、受けタンク３から排出された粉体を、直接供給口２ａからタンク２へ落とし込むようにしている。
【００４１】
このため、図２に示す実施の形態２に係る混合装置１においては、スクリューコンベア５を使用しないので、その分設備に要する費用がより安価となり、実施の形態１の場合に比べて一層安価に粉体の混合方法を実行することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、上部に前記複数の粉体を供給する供給口を有し、底部から加圧空気が吹き込まれる第１のタンクと、排気管が上部に、前記複数の粉体の排出口が底部に、それぞれ設けられた第２のタンクと、一端に前記第１のタンクが着脱自在に連結されると共に、他端が前記第２のタンク上部に連結され、前記吹込み部から吹き込まれる加圧空気によって前記複数の粉体を前記第２のタンクへ圧送する圧送管と、を備え、前記第２のタンクへ圧送された複数の粉体を、前記排出口から前記第１のタンクへ戻すことにより、前記複数の粉体を前記第１のタンクと第２のタンクとの間で複数回送り回しながら混合させ、請求項４の発明によれば、第１のタンクに供給された前記複数の粉体を加圧空気によって混合すると共に、空気圧を利用して第２のタンクへ圧送する工程と、圧送された複数の粉体を前記第２のタンクから前記第１のタンクへと移送する工程と、を含むサイクルを複数回繰り返すので、嵩比重の違いが２倍を超える複数の粉体であっても均一に混合することが可能な粉体の混合装置と混合方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である粉体の混合装置を模式的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２である粉体の混合装置を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
１  混合装置
２  タンク
２ａ  供給口
３  受けタンク
３ａ  本体
３ｂ  排気管
３ｃ  ロータリーバルブ
３ｄ  排出口
４  圧送管
５  スクリューコンベア
５ａ  チューブ
５ｂ  スクリュー
【図１】
2004267937.tif 000006
【図２】
2004267937.tif 000007