(57)【要約】【課題】粉体の過剰供給速度による粉液接触界面における粉体の堆積を解消することで、粉体を液中に連続供給することができるようにした粉液混合装置を提供すること。【解決手段】流体が流入し得る配管に接続された粉体供給管を具備してなる粉液混合装置であって、配管中の液体の流動によって回転するプロペラ翼と、前記プロペラ翼の同一回転軸部に粉体供給スクリューとが、粉体供給管の内側に具備してなることを特徴とする粉液混合装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体供給管と配管とを具備してなる、粉体を液体とを混合するための粉液混合装置であって、配管中の液体の流動によって回転するプロペラ翼と、前記プロペラ翼の同一回転軸部に粉体供給スクリューとが、粉体供給管の内側に具備してなることを特徴とする粉液混合装置。
【請求項２】
前記プロペラ翼と粉体供給スクリューとの間に逆止弁を具備してなる請求項１記載の粉液混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉液混合装置に関し、粉体、特に湿潤固化しやすい樹脂粉末等を、詰まりなく連続して液体配管中に連続供給する粉液混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エゼクターを用いて液体流動により発生する負圧を利用して、粉体の連続供給および粉液混合を行う装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、電動機によって回転するローターの遠心力を利用して、粉体を負圧吸引させる装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これらの装置は、積極的に流体流量に対して粉体供給速度が制御されるものではなく、樹脂（例えば、カルボキシメチルセルロースやポリフッ化ビニリデンなど）粉体と液体（例えば、水やＮ−メチル−２−ピロリジノンなど）との相性によっては、粉液接触界面で粉体が湿潤固化し、経時で固化粉体が肥大化し、粉体供給速度の低下を引き起こし、最終的には配管が閉塞する不具合を生じる。更に、粉体供給管に粉体が残存している状態で装置を停止した場合、液体が当該管に流入し、管内が閉塞する不具合が生じる。
【０００３】
ところで、機能性の無機粒子（例えば、電池用活物質、導電性カーボンブラック、熱伝導性セラミックスなど）や、特に分子量の高い樹脂（カルボキシメチルセルロースやポリフッ化ビニリデンなど）粉体は、混合時や分散時に過大なエネルギーを与えると特性が低下するため、ポンプ能力と混合・分散能力をそれぞれ独立に制御する事が重要である。特許文献２では、ポンプに混合機構を設けることで、生産設備としての優位性を提案しているが、その結果、前記制御が困難なものとなっている。またいずれの装置においても、粉体の供給速度制御は、定量フィーダーに依存せざるを得ず、多重な動力確保が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３０１５１号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の粉液混合装置が有する問題点に鑑み、湿潤固化しやすい粉体であっても、管内が閉塞することなく、外部動力を必要とせずに常に安定した粉液混合を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、粉液混合装置に、液体の流動力を受けて回転するプロペラ翼と前記プロペラ翼の同一回転軸上部に粉体供給スクリューを設けたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、粉体供給スクリューの排出口より下部、粉体供給管の粉体出口であって、粉液接触界面領域に流体流動力を受けて開閉する逆支弁を設けても良い。
【０００８】
また、該逆止弁は、スプリング式のボール型がのぞましい。更に、ボール部に流体の力を受ける突起構造を有する構造とすることで、流体の流動に適切に応答した弁の開閉が可能であることからよりのぞましい。
【０００９】
また、上記装置において、液体供給管の装置入口端末に管内径に対して１／２〜１／１０の口径を有するオリフィスを任意の個数、設けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉体供給速度は、流体流量に比例して回転する粉体供給スクリューによって機械的に自動的に制御されるため、流体の流量に対して粉体の過剰供給を防ぐことが可能である。これにより、粉液接触界面において、粉体が堆積することがなく、毛細管現象によって湿潤することがなく、粉体の湿潤固化を防ぐことができる。
【００１１】
また、従来から大きな課題となっていた装置停止時、即ち、流体流動停止における負圧解除時の粉体供給管への流体の逆流による湿潤固化は、粉体供給管出口に設けられた逆支弁によって予防する事ができ、装置再起動時における逐次メンテナンスが不要となる。これによって、配管部の開放メンテナンス頻度を低減させることができ、環境中に浮遊する異物のコンタミを排除する事が可能であり、微細な異物のコンタミにおいても、致命的な品質不良を引き起こす電子材料などの品質が大幅に向上する。
【００１２】
また、粉体供給速度とその制御は、液体の流動エネルギーを動力とすることで、電動機などの外部動力を必要としないため、動力コストが小さく、同時に小型化が可能であり、設置スペースの確保が容易となるなど、経済的な課題を解決する事ができる。
【００１３】
また、液体供給管の混合部入口に、管内径に対して１／２〜１／１０の口径を有するオリフィスを流路に設けることで、オリフィスの２次側、即ち混合装置内部へ流入する流体に対して、液体供給管内の流速の２〜１０倍の流速を与える事が可能であり、強力な乱流現象とせん断力を生み出す事が出来る。これによって、通常の液体流動では、ママコ（継粉）を生じる粉体であっても、瞬時に均一化できる。オリフィスの個数は制限されないが、混合部での流動均一性確保のために、好ましくは４〜８個である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の粉液混合装置の一態様を示す断面図である。
【図２】図１に示される粉液混合装置において、液体が流動し逆支弁が開かれ、粉体供給スクリューが回転した状態を示す断面図である。
【図３】図１に示される粉液混合装置において、液体供給管の混合部入口をオリフィス構造とした断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１〜２に、本発明の粉液混合装置の実施例を示す。
【００１６】
この粉液混合装置は、流体の流れ得る配管１に粉体供給管２を接続し、該供給管２の内側に粉体供給用スクリュー３が設けられ、粉液混合部は、流体の流動作用によって開閉する逆支弁４と、流体の流動作用を受けて回転するプロペラ翼５で構成されている。該スクリュー３と該プロペラ翼５は、同一回転軸を共有しており、スクリューとプロペラ翼は同期して回転する。該配管１の左方から液体が流れると、粉体供給管２の下部末端付近に負圧が生じる構造となっており、これによって、該供給管２への液体の逆流を防止する。同時に該プロペラ翼５と同期して該スクリュー３が回転し、液体流量に比例した粉体供給速度で粉体を混合部に供給する。
【００１７】
また、運転開始前や運転停止時など該配管１中の液体の流れが止まった際には、該逆支弁４が自動的に該供給管２の下部末端を塞ぎ、該供給管２への液体の流入を防止する。
【００１８】
更に、図３の様に液体の混合部入口にオリフィス６を設けることで、混合部における液体流速を向上させることが可能となる。これによって混合部での混合液の瞬時流速および最大レイノルズ数が２倍〜１０倍となり、乱流による混合性能が大幅に向上すると共に、せん断力が向上し極めてママコが生じやすい粉体に対しても、瞬時にママコを解砕し均一化できる。
【符号の説明】
【００１９】
１  液体が流入し得る配管
２  粉体供給管
３  粉体供給用スクリュー
４  逆止弁
５  プロペラ翼
６  オリフィス
７  液体を排出し得る配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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