(57)【要約】【課題】液体に撹拌混合される粉体を液体中に均一に分散混合させ、高品質な混合液を簡易にかつ効率的に生じさせる粉液撹拌混合装置を提供する。【解決手段】粉液撹拌混合装置１は、撹拌混合される粉体１４と液体１６とが粉体供給部１０及び液体供給部９から導入される漏斗状のホッパーである粉液導入部２と、振動源７に接続されて振動する、軸部１７ａと撹拌羽根１８ａとからなる第１撹拌羽根５が設けられ、粉液導入部２において導入された粉体１４と液体１５とが撹拌混合される撹拌混合部３と、撹拌混合された混合液１６を排出する混合液排出口８を有する混合液排出部４と、を備え、粉液導入部２には、第１撹拌羽根５に連結された、軸部１７ｂと撹拌羽根１８ｂとからなる第２撹拌羽根６が設けられ、導入された粉体１４を撹拌混合により液体１５中に分散させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌混合される粉体と液体とが導入される粉液導入部と、
振動源に接続されて振動する、軸部と撹拌羽根とからなる第１の撹拌体が設けられ、粉液導入部において導入された粉体と液体とが撹拌混合される撹拌混合部と、を備え、
粉液導入部には、第１の撹拌体に連結された、軸部と撹拌羽根とからなる第２の撹拌体が設けられ、導入された粉体を撹拌混合により液体中に分散させることを特徴とする粉液撹拌混合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉液撹拌混合装置であって、粉液導入部は、下方に絞られた漏斗状であり、第２の撹拌体は、粉液導入部の形状に合わせて下方に絞られた撹拌羽根を有することを特徴とする粉液撹拌混合装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粉液撹拌混合装置であって、更に撹拌混合された混合液を排出する混合液排出口と、高さ方向に伸縮自在な高さ可変部とを有する混合液排出部を備え、液面レベル調節部は、液面レベルセンサーから発信された液面レベル情報により高さ可変部を上下方向に伸縮させ、粉液導入部の液面レベルを所定の高さに保持することを特徴とする粉液撹拌混合装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の粉液撹拌混合装置であって、更に撹拌混合された混合液を排出する混合液排出口と、混合液を流入又は流出させる流量調節ポンプとを有する混合液排出部を備え、液面レベル調節部は、液面レベルセンサーから発信された液面レベル情報により流量調節ポンプを駆動させ、粉液導入部の液面レベルを所定の高さに保持することを特徴とする粉液撹拌混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉液撹拌混合装置に係り、例えば、ナトリウムやリチウムなどの無機塩を溶剤に溶解する場合、高分子の粉体を溶剤に溶解する場合など、粉体を液体中に分散して混合させ、撹拌混合により混合液を生じさせる粉液撹拌混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体と液体とを撹拌混合して混合液を生じさせるには「撹拌混合装置（バイブロミキサー）」と称される装置が用いられるのが一般的である。特許文献１に、この撹拌混合装置の１つの実施例が開示されている。すなわち、撹拌混合装置は、粉体導入口から導入された粉体と液体導入口から導入された液体との混合液からなる流体を流通させるケーシングと、このケーシング内に配置された振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、振動源が駆動するとケーシング内の撹拌体が振動し、それにより混合液からなる流体が撹拌混合される。
【０００３】
特許文献２には、粉体及び液体の投入から両者の混合物の生成までを円滑に処理すると共に、特に、二次凝集を解消可能な撹拌混合システムが開示されている。ここでは、粉体を導入するための粉体導入口と液体を導入するための液体導入口とを有する予備混合手段と、予備混合手段から排出される混合物を導入し、撹拌羽根を振動させて混合物を撹拌混合する撹拌混合手段と、この予備混合手段と撹拌混合手段との間に設けられ、混合物を予備混合手段から連続的に導入し、該撹拌混合手段へ送出する導入・送出手段とを有する。この予備混合手段は、粉体導入口より下方に設けられた液体導入口と、粉体導入口を貫通して配置された回転及び振動するスクリューフィーダとを有し、このスクリューフィーダの先端は液体導入口より下方位置まで伸びているため、スクリューフィーダに液体が接触すると共に、このフィーダの回転及び振動と相俟って、容易に粉体又は二次凝集粒をスクリューフィーダから除去し、搬送することが可能となることが記載されている。
【０００４】
また、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螺旋状のスクリュー羽根が設けられている。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。
【０００５】
これらの特許文献２,３に示されるように、従来の撹拌混合装置は、原料である粉体及び液体が供給される予備混合手段、或いは原料導入装置を別途備える。そして、これらの手段や装置において、スクリューフィーダの回転や振動、或いはインペラの回転や押し出しにより粉体及び液体の混合により発生する二次凝集を解消する方法が採用され、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。
【０００６】
一方、特許文献４には、安価で、しかも簡単な構造の定量供給装置が開示されている。ここでは、供給バルブを開き、エアポンプで溶液タンクから溶液を定量供給ホッパーに供給して外側に液面レベル計を設けた定量供給ホッパー内にオーバーフロー用パイプを取付けて、オーバーフロー用パイプにはロックナットで昇降する液面レベル調整機構を持たせ、オーバーフローした余剰の溶液は、オーバーフロー用パイプを通して常に溶液タンクに戻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２００６−１８７７５６号公報
【特許文献２】特開２００７−１０５５９０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１９９４０号公報
【特許文献４】特開平６−３３１４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に撹拌混合される粉体と液体とには比重差があるため、液体中で粉体が浮上、或いは粉体が沈下してしまい粉体と液体との混合比が不正確になるという問題がある。この問題を解消するために、例えば特許文献４に示すように、液面レベル計により液体の量を計量しながら液体の量を調整する技術が考案されている。この技術によれば、粉体と液体との比重差に拘わらず撹拌混合される粉体と液体との混合比を所定の値以内に保持することは可能である。
【０００９】
しかし、粉体と液体とを混合させて混合液を生成させる場合、混合される粉体と液体とにより、いわゆる「ダマ」と称される二次凝集粒が生じ易い。そして、一旦発生した二次凝集粒を再度液体中に分散させることは極めて難しいことが知られている。また、この「ダマ」は容器の表面などに付着し、粉体と液体とを撹拌してもダマが解消せず、粉体と液体との混合比の確保が困難となるという問題がある。
【００１０】
この二次凝集粒の発生という問題を解消するために、上述した特許文献２及び特許文献３に示されるように、撹拌混合装置に予備混合手段、或いは原料導入装置といった装置を別途備えることが提案されている。しかし、これらの手段や装置を別途備えることは装置全体を複雑化し、非効率的な混合物の生成方法になるという問題がある。
【００１１】
さらに、二次凝集粒を解消したとしても、粉体と液体との混合比をより正確に確保するためには、液体中で浮上する、或いは沈下する粉体に対して液体の量を簡易にかつ効率的な方法により制御し、より高品質な混合液を確保することが望まれる。
【００１２】
本願の目的は、かかる課題を解決し、液体に撹拌混合される粉体を液体中に均一に分散混合させ、高品質な混合液を簡易にかつ効率的に生じさせる粉液撹拌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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る粉液撹拌混合装置は、撹拌混合される粉体と液体とが導入される粉液導入部と、振動源に接続されて振動する、軸部と撹拌羽根とからなる第１の撹拌体が設けられ、粉液導入部において導入された粉体と液体とが撹拌混合される撹拌混合部と、を備え、粉液導入部には、第１の撹拌体に連結された、軸部と撹拌羽根とからなる第２の撹拌体が設けられ、導入された粉体を撹拌混合により液体中に分散させることを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、粉液撹拌混合装置は、撹拌混合部において第１の撹拌体により粉体と液体とを撹拌混合する前に、粉液導入部において第２の撹拌体により粉体を撹拌混合により液体中に分散させて二次凝集粒の発生を抑制して正確な混合比による高品質な混合液を生じさせることができる。そして、第２の撹拌体は、第１の撹拌体に連結されているため、１つの振動源で双方の撹拌体を連動させることができ簡易でかつ効率的な撹拌混合が可能となる。
【００１５】
また、粉液撹拌混合装置は、粉液導入部が下方に絞られた漏斗状であり、第２の撹拌体が、粉液導入部の形状に合わせて下方に絞られた撹拌羽根を有することが好ましい。これにより、粉体が漏斗状の粉液導入部を落下する際に、漏斗状に合わせて拡張された第２の撹拌体の撹拌羽根により粉体を効率的に混合する液体内に分散させることができる。
【００１６】
また、粉液撹拌混合装置は、更に撹拌混合された混合液を排出する混合液排出口と、高さ方向に伸縮自在な高さ可変部とを有する混合液排出部を備え、液面レベル調節部が、液面レベルセンサーから発信された液面レベル情報により高さ可変部を上下方向に伸縮させ、粉液導入部の液面レベルを所定の高さに保持することが好ましい。これにより、混合される液体の量を調節し、より正確な粉体と液体との混合比を確保して高品質な混合液を得ることができる。
【００１７】
また、粉液撹拌混合装置は，更に撹拌混合された混合液を排出する混合液排出口と、混合液を流入又は流出させる流量調節ポンプとを有する混合液排出部を備え、液面レベル調節部が、液面レベルセンサーから発信された液面レベル情報により流量調節ポンプを駆動させ、粉液導入部の液面レベルを所定の高さに保持することが好ましい。これにより、高さ可変部の伸縮により混合液排出部の排出口を位置調節し、粉液導入部の液面レベルを所定の高さに保持し、高品質な混合液を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明に係る粉液撹拌混合装置によれば、液体に撹拌混合される粉体を液体中に均一に分散混合させ、高品質な混合液を簡易にかつ効率的に生じさせる粉液撹拌混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る粉液撹拌混合装置の実施形態の概略構成を示す説明図である。
【図２】第２の撹拌体の１つの実施例の詳細を示す立面図及び正面図である。
【図３】本発明に係る粉液撹拌混合装置の液面レベルの調整システムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を用いて本発明に係る粉液撹拌混合装置の構成、及び液面レベル調整システムの実施形態につき、詳細に説明する。
【００２１】
（粉液撹拌混合装置の構成）
図１に、本粉液撹拌混合装置１の実施形態の概略構成を示す。図１（ａ）は、後述する第１液面レベル調整システムによる粉液撹拌混合装置１の１つの実施形態であり、図１（ｂ）は、後述する第２液面レベル調整システムによる粉液撹拌混合装置１の１つの実施形態である。これらの粉液撹拌混合装置１は、粉液導入部２、撹拌混合部３、及び混合液排出部４から構成される。本実施形態では、原料が導入されるホッパーである粉液導入部２と、供給された粉体と液体とが撹拌混合されるバイブロミキサーである撹拌混合部３と、が一体となり、それに第１又は第２のいずれかの液面レベル調整システムによる混合液排出部４が選択されて粉液撹拌混合装置１を構成する。
【００２２】
本粉液撹拌混合装置１は、例えば、ナトリウムやリチウムなどの無機塩を溶剤に溶解する場合、高分子の粉体を溶剤に溶解する場合など、粉体と液体との混合液を生成する場合において広範囲に使用される。
【００２３】
粉液導入部２では撹拌混合される粉体１４と液体１５とが導入される。すなわち、液体供給部９に撹拌混合される液体１５が収納され、液体供給口２３から粉液導入部２に液体１５が供給される。また、粉体供給部１０に撹拌混合される粉体１４が収納され、粉体供給口２４から粉体１４が粉液導入部２に供給される。但し、撹拌混合される粉体１４又は液体１５は、それぞれ１種類とは限らず、複数の粉体１４が混合されるか、或いは複数の液体１５が混合されても良い。また、本実施形態では粉液導入部２は、下方に向かって絞られる漏斗状となっているが、これに限らず円筒状などの形状でも良い。
【００２４】
撹拌混合部３には振動源（Ｍ）７に直接的に接続されて振動する第１撹拌体５が設けられる。この第１撹拌体５は、導入された粉体１４と液体１６との混合液１６からなる流体を流通させるケーシング２０、ケーシング２０内に配置された軸部１７ａ、及びこの軸部１７ａの周囲に螺旋状に取り付いた撹拌羽根１８ａから構成される。そして第１撹拌体５の軸部１７ａの一端には振動源（Ｍ）７が接続され、振動源７が駆動するとケーシング２０内の第１撹拌体５が振動し、それにより混合液１６からなる流体が撹拌混合される。このケーシング２０には、乱流効果により撹拌混合を促進する仕切板１９が設けられても良い。また、導入された粉体１４は液体と混合されると溶解熱又は反応熱を発生する場合があるがこの熱を冷却したり、或いは加温したりして温度調整するためにケーシング２０の一部に温度調整ジャケット２５を取り付けても良い。
【００２５】
粉液導入部２には振動する第２撹拌体６が設けられる。この第２撹拌体６は、第１撹拌体５を介して振動源７に間接的に接続する。また、この第２撹拌体６は、漏斗状の粉液導入部２内に配置された軸部１７ｂ、及びこの軸部１７ｂの周囲に取り付いた撹拌羽根１８ｂから構成される。そして、第２撹拌体６の軸部１７ｂは、第１撹拌体５の軸部１７ａの他端に撹拌体接合部２２を介して接続される。このように、第２撹拌体６の撹拌羽根１８ｂを第１撹拌体５の螺旋状の撹拌羽根１８ａと異なる形態とすることで、第１撹拌体５の機能と第２撹拌体６のそれぞれの機能に合わせた撹拌を行うことができる。すなわち、第１撹拌体５は、粉体１４と液体１５とを撹拌混合して均一な混合液１６を生成する機能を果たす。一方、第２撹拌体６は導入された粉体１４を撹拌混合により液体１５中に一様に分散させる機能を果たす。すなわち、混合される粉体１４と液体１５とによる、いわゆる「ダマ」と称される二次凝集粒の発生を抑制するという機能を果たす。
【００２６】
図２に、第２撹拌体６の１つの実施例の詳細を示す。図２（ａ）は、第２撹拌体６の撹拌羽根１８ｂが第１撹拌体５の撹拌羽根１８ａと同様の形態である場合の実施例である。この場合には、図１に示す撹拌体接合部２２は不要であり、第１撹拌体５の軸部１７ａと第２撹拌体６の軸部１７ｂとは一体化された軸部１７となる。但し、第２撹拌体６は、漏斗状の粉液導入部２に合わせて、下方になるほど幅が絞られた螺旋の形態としても良い。
【００２７】
図２（ｂ）は、第２撹拌体６の軸部１７ｂ及び撹拌羽根１８ｂの形状が第１撹拌体５の撹拌羽根１８ａと異なる場合の実施例である。また、図２（ｃ）には、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す。この第２撹拌体６の撹拌羽根１８ｂは、複数の円盤状の撹拌板３５にそれぞれ流体が流通可能な流通孔３６が設けられた形態である。この流通孔３６は円形に限らず他の形状であっても良い。また、この流通孔３６の無い円盤状の撹拌板３５であっても良い。この撹拌板３５が上下方向に振動することで、粉体が分散されて二次凝集粒が解消される。そして、第２撹拌体６は、漏斗状の粉液導入部２に合わせて、下方になるほど幅が細くなるような螺旋形状としても良い。第２撹拌体６の撹拌羽根１８ｂの形態はこれに限らず、例えば、軸部１７ｂから棒状の突起が放射方向に突出した形態、軸部１７ｂから板状の突起が十字状に突出する形態などであっても良い。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、混合液排出部４は、撹拌混合された混合液１６を排出する混合液排出口８を有する。図１（ａ）では、後述する高さ可変部１２を用いた液面レベル調整システムにより、粉液導入部２及び撹拌混合部３と、混合液排出部４とがＵ字状になり、混合液排出口８の高さが調整可能となっている。一方、図１（ｂ）では、後述する流量制御ポンプ１１を用いた液面レベル調整システムにより、粉液導入部２の液面レベルを所定の高さが調整可能となっている。
【００２９】
（液面レベル調整システム）
図３に、本粉液撹拌混合装置１の液面レベル調整システムを示す。本液面レベル調整システムは、液面レベル監視部３０、液面レベル調節部３１、流量制御ポンプ駆動部３２、及び高さ可変装置駆動部３３から構成される。そして、粉液導入部２には液面レベルを検知する液面レベルセンサー１３が設けられる。この液面レベルセンサー１３は液体を検出する液センサー（レベルセンサー）などであり液面のレベルを示す液面レベル情報を液面レベル調節部３１に発信する。液面レベル調整システムには、後述する第１及び第２の２つのシステムがあり、液面レベル調節部３１は、第１及び第２のいずれの液面レベル調整システムを選択しても良い。
【００３０】
第１液面レベル調整システムは、高さ可変部１２による調整方法である。図１（ａ）に示すように、混合液排出部４の一部には高さ方向に伸縮自在な高さ可変部１２が設けられる。ここで、混合液排出部４の混合液排出口８の高さ位置を図１に“Ｈ”で示す。本実施形態では、この高さ可変部１２は蛇腹状の管が混合液排出部４の一部に組み込まれている。図３に示すように、液面レベル調節部３１は、液面レベルセンサー１３から発信された液面レベル情報を受信し、液面レベル調節部３１から指令を受けた高さ可変装置駆動部３３は、高さ可変ジャッキ３４により高さ可変部１２を上下方向に伸縮させ、混合液排出部４の混合液排出口８の高さ位置（Ｈ）を上下させ、粉液導入部２の液面レベルを所定の高さに保持する。
【００３１】
また、第２液面レベル調整システムは、流量制御ポンプ１１による調整方法である。図１（ｂ）に示すように、混合液排出部には流量調節ポンプ１１が設置され、混合液１６の量がポンプにより調整される。図３に示すように、液面レベル調節部３１は、液面レベルセンサー１３から発信された液面レベル情報を受信し、液面レベル調節部３１から指令を受けた流量制御ポンプ駆動部３２は、流量調節ポンプ１１を駆動させて粉液導入部２の液面レベルを所定の高さに保持する。
【００３２】
このように、液面レベル調節部３１は、液面レベルセンサー１３から発信された液面レベル情報により、流量制御ポンプ駆動部３２又は高さ可変ジャッキ駆動部３３を駆動させる。それにより、粉液導入部２の液面レベルを所定の高さに保持し、液体１５に撹拌混合される粉体１４を液体中に均一に撹拌混合させ、高品質な混合液１６を効率的に生じさせる。
【符号の説明】
【００３３】
１  粉液撹拌混合装置、２  粉液導入部、３  撹拌混合部、４  混合液排出部、５  第１撹拌体、６  第２撹拌体、７  振動源、８  混合液排出口、９  液体供給部、１０  粉体供給部、１１  流量調節ポンプ、１２  高さ可変部、１３  液面レベルセンサー、１４  粉体、１５  液体、１６  混合液、１７，１７ａ，１７ｂ  軸部、１８，１８ａ，１８ｂ  撹拌羽根、１９  仕切板、２０  ケーシング、２２  撹拌体接合部、２３  液体供給口、２４  粉体供給口、２５  温度調整ジャケット、３０  液面レベル監視部、３１  液面レベル調節部、３２  流量制御ポンプ駆動部、３３  高さ可変装置駆動部、３４  高さ可変ジャッキ、３５  撹拌板、３６  流通孔。
【図１】
2013141625.tif 000003
【図２】
2013141625.tif 000004
【図３】
2013141625.tif 000005