JP2005131578A

JP2005131578A - 撹拌混合装置

Info

Publication number: JP2005131578A
Application number: JP2003371991A
Authority: JP
Inventors: Toru Taniguchi; 徹谷口
Original assignee: Reika Kogyo KK
Current assignee: Reika Kogyo KK
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】より高粘度の撹拌物を均一撹拌する。
【解決手段】撹拌混合装置１０には、内部に流体が流通するケーシング１２と、ケーシング１２内に配置され振動回転源に接続された撹拌体１５とを有し、回転振動源は、回転源と、振動源とからなる。回転源は、モータ３６に接続され回転運動する第１のギア３４と、第１のギア３４と係合し第１のギア３４の回転方向に反転する回転方向に回転運動する第２のギア３２と、第２のギア３２が外周側壁に設けられ底部に第１の軸部１４が連結されたギアユニット３０とを有し、振動源は、第２の軸部４８の一端に連結された偏心カム５０と、第２の軸部４８の他端に連結されギアユニット３０内に装填されるピストン部４０と、ピストン部４０とギアユニット３０との間に設けられ回転運動がピストン部４０へ伝達されることを防止する回転防止手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撹拌体を振動および回転させて撹拌混合を行う撹拌混合装置に関するものである。

例えば、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した場合には、液体中で粉体の二次凝集粒（いわゆる、ダマ）が生じてしまい、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が知られている。さらに、二次凝集物が原料導入口を閉塞させ、その結果、のちの粉体導入が困難になってしまうという現象も生じやすい。

そこで、近年、粉体と液体との混合時に二次凝集の発生を抑制可能な装置及び方法が提案されてきている。

従来、上部に液体と粉体とを投入する供給口を設け、下部に排出口を設けたケーシング内部に回転円盤を設け、該回転円盤によりケーシング内部を上部混練室と下部混練室に区分けし、また回転円盤の上部にスクレーパを取り付け、また回転円盤の下位置に回転円盤とは非接触状態で独立して回転する回転スクレーパを取り付け、供給口から投入された粉体と液体とを回転円盤を回転させ混合し、下部混練室に移動した混合物を回転円盤より低速回転する回転スクレーパにより混合掻き取りして排出口から外部に連続的に移動させる液体と粉体との連続混合装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３）。

また、回転混合盤を介して粉体と液体を混合する連続混合装置において、液体を噴霧供給し粉体と液体との均一混合を行う装置も提案されている（例えば、特許文献４乃至特許文献５）。

また、石炭粉等の粉体と水等の液体値を混合してスラリとする方法において、スクリューポンプ内に粉体を送り、更にそのスクリューポンプの途中から液体を供給して粉体と液体とを混合して昇圧し、スクリューポンプの吐出口で圧力を下げてスラリ化する方法も提案されている（例えば、特許文献６）。

更に、本願出願人も、２種類以上の物質を内部に収納するケーシングと、ケーシング内に配置された擂り子とを有し、前記ケーシング内側面又は擂り子の外側面の少なくとも一方側に凹凸を形成し、更に前記ケーシングと擂り子を相対的に往復移動させて、ケーシング内側面と擂り子の外側面との隙間に生じる狭圧力によって、前記２種類以上の物質のうち、少なくとも１種以上を分散する分散装置が提案されている（特許文献７）。

特開平１１−１９４９５号公報特開２００１−６２２７３号公報特開２００２−１６６１５４号公報特開２００２−２４８３３０号公報特開２００１−１９８４４７号公報特開２００１−６５８５０号公報特開２０００−２４６１３１号公報

しかしながら、上述のいずれの混合装置及び混合方法においても、未だ二次凝集を完全に解消し、粉体導入口の閉塞防止可能な装置および方法ではなく、また混合可能な粉体と液体との組み合わせが限定され、今一歩であった。

また、上述のいずれの混合装置及び混合方法においても、液体と液体との混合、溶解、化学反応、重合反応等により得られた物が高粘度化する場合にも、その均一混合が不十分となる可能性もあった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、特に、粉体と液体との組み合わせにおいて二次凝集の発生を抑制し、二次凝集による原料導入口の閉塞を防止するとともに、混合する液体と液体並びに粉体と液体との組み合わせをほとんど限定することなく汎用性に富み、また液体と液体並びに粉体と液体との均一混合、反応等に優れた撹拌混合装置を提供することを目的とする。

本発明の撹拌混合装置は、以下の特徴を有する。

（１）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、前記ケーシング内に配置され、振動回転源に接続された軸部と該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、前記ケーシングの内部に原料を導入する原料導入口と、を有する撹拌混合装置である。

撹拌体を振動撹拌させることによって、均一撹拌を行いながら、撹拌された物を後方に送り出すことができる。これにより、二次凝集を発生させることなく、また撹拌された物が高粘度になったとしても、ケーシング内に撹拌された物が滞留することがなく、円滑に撹拌混合操作を行うことができる。

（２）上記（１）に記載の撹拌混合装置において、前記軸部は、更に第１の軸部と第２の軸部とからなり、前記振動回転源は、前記第１の軸部を回転させる回転源と、第２の軸部を振動させる振動源とからなる撹拌混合装置である。

（３）上記（１）または（２）に記載の撹拌混合装置において、前記ケーシング内部には、前記流通路を仕切り板によって仕切った１つ以上の撹拌室が設けられている撹拌混合装置である。

仕切り板を設けることによって、ケーシング内の流通路に乱流が生じ、より撹拌効率が向上する。

（４）上記（３）に記載の撹拌混合装置において、前記原料導入口は、粉体導入口と、液体導入口とを有する撹拌混合装置である。

（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、更に、前記ケーシングには、取出口が設けられ、前記取出口近傍には、ケーシング内容物を濾過するフィルタが設けられている撹拌混合装置である。

フィルタを設けることによって、未溶解物や不要物を濾して、所望の溶解物、混合物、反応物等を得ることができる。

（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置において、前記ケーシングの内部にスチームを導入する１つ以上のスチーム導入口と、を有する撹拌混合装置である。

（７）上記（６）に記載の撹拌混合装置において、前記原料は、固体または粉体であって、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記原料を加熱および／または融解させる撹拌混合装置である。

（８）上記（６）に記載の撹拌混合装置において、前記原料は、液体または流体であって、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記液体または流体の粘度または反応を調節する撹拌混合装置である。

本発明によれば、撹拌体を振動および回転運動させることができるため、例えば、粉体と液体との撹拌時における二次凝集を抑制することができ、これにより原料導入口付近の閉塞を防止することができる。その結果、のちの原料導入も滞りなく行うことができ、撹拌効率を向上させることができる。また、撹拌された物が高粘度になったとしても、撹拌体により後方に送りながら、円滑に撹拌混合操作を行うことができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、図面に基づいて説明する。

本発明の一例の撹拌混合装置について図１を用いて以下にその構成を説明する。

撹拌混合装置１０には、内部に流体が流通する流通路が設けられたケーシング１２と、ケーシング１２内に配置され振動回転源に接続された第１の軸部１４および第２の軸部４８と第１の軸部１４の周囲に取り付けられた撹拌羽根１６とからなる撹拌体１５とが設けられている。なお、撹拌羽根は、撹拌される原料に応じて、螺旋状、棒状などの形状を適宜選択して用いることが好ましい。

また、ケーシング１２の上流側には、ケーシング１２の内部に原料を導入する原料導入口２４，２６が設けられ、また、ケーシング１２の中流部にも、ケーシング１２の内部に原料を導入する原料導入口２２が設けられている。一方、ケーシング１２の下流側には、撹拌されたものを外部に取り出すための取出口２０が設けられている。

また、仕切り板１８が、ケーシング１２内部と流通路内に流体又は粉体が連通可能に少なくとも１つ以上設けられ、仕切り板１８により仕切られたケーシング１２内部は、それぞれ撹拌室２００ａ，２００ｂ，２００ｃとして、撹拌度合いの異なる混合物等が順次導入されている。以上のように、ケーシング１２内部を仕切り板１８により仕切ることによって、乱流効果を高めている。但し、これに限るものではなく、原料の性質などによって容易に撹拌混合可能である場合には、仕切り板１８はなくてもよい。

回転振動源は、第１の軸部１４を回転させる回転源と、主に第２の軸部４８を振動させる振動源とからなる。

そして、上記回転源は、駆動源であるモータ３６に接続され回転運動可能な第１のギア３４と、第１のギア３４と係合し第１のギア３４の回転方向と反転した回転方向に回転運動可能な第２のギア３２と、第２のギア３２が外周側壁に設けられ底部に第１の軸部１４が連結されているギアユニット３０とを有する。

一方、上記振動源は、第２の軸部４８の一端に連結された偏心カム５０と、第２の軸部４８の他端に連結されギアユニット３０内に装填されるピストン部４０と、ピストン部４０とギアユニット３０との間に設けられ回転運動がピストン部４０へ伝達されることを防止する回転防止手段と、を有する。

また、本実施例では、上記回転防止手段は、ピストン部４０の外周側壁とギアユニット３０の内周側壁との間に設けられたラジアルベアリング４２と、ピストン部４０の底部とギアユニット３０の内底部との間、ピストン部４０の上部とギアユニット３０の対向面との間の少なくとも一方に設けられたスラストベアリング４４からなる。上述のラジアルベアリング４２を設けることによって、第１のギア３４および第２のギア３２により回転運動が伝達されたギアユニット３０の回転運動がピストン部４０に伝達されることを防止できる。また、スラストベアリング４４を設けることによって、偏心カム５０によって振動するピストン部４０の振動運動に連動させて、ギアユニット３０を矢印１０２方向に容易にスライドさせながら、第１のギア３４と第２のギア３２とを係合させ回転運動をギアユニット３０に伝達させることができる。

次に、本実施例の撹拌混合装置１０の動作について説明する。

まず、原料導入口２２，２４，２６の少なくとも１つから原料をケーシング１２内に導入する。一方、偏心カム５０を駆動させ、第２の軸部４８を矢印１０８方向に振動させる。これにより、第２の軸部４８に連結されたピストン部４０が矢印１０２方向に振動する。

また、偏心カム５０の駆動と同時または別に、モータ３６を駆動させて第１のギア３４を矢印１００の方向に回転させる。これにより、第１のギア３４の回転は、第１のギア３４と係合する第２のギア３２に伝わり、第２のギア３２は、第１のギア３４の回転方向と反転した回転方向、すなわち矢印１０４方向に回転する。その結果、第２のギア３２が外周側壁に形成されたギアユニット３０が矢印１０４方向に回転し、ギアユニット３０に連結されている第１の軸部１４も矢印１０４方向に回転する。

さらに、上述したピストン部４０の矢印１０２方向の振動運動は、ギアユニット３０に伝わり、これにより、第１の軸部１４は、矢印１０４方向に回転するとともに、矢印１０６方向に振動する。

その結果、撹拌体１５は、ケーシング１２内で振動および回転し、より均一な撹拌を行うことができるとともに、仮に撹拌された物が高粘度になったとしても、この撹拌されたものを、撹拌体１５により撹拌室２００ａ，２００ｂ，２００ｃを経て後方の取出口２０に送りながら、円滑に撹拌混合操作を行うことができる。

本発明の他の撹拌混合装置の例、特に振動回転源の構成について、図２を用いて以下に説明する。なお、上記実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

上記実施例１の撹拌混合装置では、ピストン部４０の底部とギアユニット３０の内底部との間、ピストン部４０の上部とギアユニット３０の対向面との間の少なくとも一方にスラストベアリング４４が設けられているが、本実施例の撹拌混合装置では、上記スラストベアリング４４の代わりに、平板４８ａ，４８ｂが設けられている。

平板４８ａ，４８ｂを設けることにより、偏心カム５０によって振動するピストン部４０の振動運動に連動させて、ギアユニット３０を矢印１０２方向に容易にスライドさせながら、第１のギア３４と第２のギア３２とを係合させ回転運動をギアユニット３０に伝達させることができる。

本実施例の撹拌混合装置の動作は、上記実施例１の撹拌混合装置と同様なので、その記載を省略する。

本発明の他の撹拌混合装置の例、特にケーシングの構成について、図３を用いて以下に説明する。なお、上記実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施例の撹拌混合装置６０において、ケーシング１２の上流側撹拌室２０２ａには、漏斗状の粉体導入口２８が設けられ、ケーシング１２の中流側撹拌室２０２ｂには、液体導入口２２が設けられている。また、粉体が導入される撹拌室２０２ａは、他の撹拌室２０２ｂ、２０２ｃに比べ容量が小さくなるように形成されている。これにより、粉体をほとんど滞留させることなく撹拌室２０２ａから後方に送り出すことができ、のちの液体との撹拌混合時に二次凝集を発生させることが抑制され、円滑な撹拌操作を行うことができる。

そして、粉体導入口２８の上方には、粉体導入装置５４が配置され、粉体導入装置５４には、漏斗状の粉体フィーダーが設けられ、また、粉体を比較的速い速度で導入可能なように、回転駆動源であるモータ５２に接続された導入軸部と導入軸部の周囲に取り付けられた螺旋羽根を有する導入体（図示せず、例えばスクリューフィーダ）や、一軸偏心ポンプ（例えば、モーノポンプ（兵神装備株式会社製））が設けられている。一方、液体導入口２２は、バルブ７２とポンプ７４とを介して液体貯留槽７６と接続され、液体貯留槽７６には混合用の液体７８が貯留されている。

また、未処理物取出口６４が設けられている撹拌室２０２ｃには、撹拌体１５を包囲するようにフィルタ７０が設けられている。このフィルタ７０によって、仮に原料の未処理物（例えば、ままこまたはダマ）がケーシング１２内に存在したとしても、この未処理物を濾過して処理物のみを取出口６４から排出させることができる。フィルタ７０は、例えばミクロレベルの粗さの網目（ファインメッシュ）を有するステンレス製またはセラミック製の濾過部材、あるいは逆浸透膜、高分子膜（ナノフィルタ膜）等を使用することができる。一方、また、撹拌室２０２ｃのフィルタ７０の外側には、濾過された処理物が導入される処理済み室８２が設けられ、この処理済み室８２には、処理物取出口６２が設けられている。

また、未処理物取出口６４には、圧力計８０と排出用のバルブ６８とが設けられ、一方、処理物取出口６２には、排出用のバルブ６６が設けられている。

次に、本実施例の撹拌混合装置６０の動作について説明する。

モータ５２を駆動させて粉体導入装置５４から粉体を押出しこの粉体を上流側の粉体導入口２８から導入するとともに、液体７８を液体貯留槽７６からポンプ７４、バルブ７２を介して液体導入口２２からケーシング１２内に導入する。

ここで、撹拌体１５の振動回転動作は、実施例１と同様であるため、その説明は省略する。

撹拌体１５の振動回転動作により、撹拌室２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃに順次送り出された撹拌処理物は、フィルタ７０により濾過され、濾過された処理物は、処理済み室８２に貯留され、随時または連続で手動または自動によりバルブ６６を閉から開にして取り出す。一方、未処理物取出口６４に設けられた圧力計８０が所定圧以上になると手動または自動でバルブ６８を閉から開にして、未処理物を排出する。

本発明の他の撹拌混合装置の例、特にケーシングの構成について、図４を用いて以下に説明する。なお、上記実施例１から実施例３と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施例の撹拌混合装置９０において、ケーシング１２の粉体の導入される上流側撹拌室２０４ａは、撹拌室２０４ｂに比べ容量が小さく形成され。これにより、粉体が撹拌室２０４ａに滞留することなく下流に送り出され、液体と混合される際に二次凝集の発生を抑制することができ、円滑な撹拌混合操作を行うことができる。また、撹拌室２０４ａにはスチーム導入口８８が設けられている。

また、液体が導入される撹拌室２０４ｂには、スチーム導入室８４が設けられ、このスチーム導入室８４と流通路との間には、フィルタ８６が設けられている。また、スチーム導入室８４には、スチーム導入口８５が設けられている。スチームは、フィルタ８６を介して所望の大きさの均一なミスト状になって、ケーシング１２内に導入される。なお、スチーム導入口８５，８８には、スチームの注入圧力を計測する圧力計（図示せず）が取り付けられていてもよい。これにより、スチームの量やスチームの圧力を調整することができる。

例えば、撹拌されたものが二次凝集を起こしやすい場合や、撹拌されたものが高粘度となるものなどにおいて、均一に、また円滑に撹拌混合を行うことが要求される用途に適用することができる。

本発明の実施例１に記載の撹拌混合装置の構成を示す断面概要図である。本発明の実施例２に記載の撹拌混合装置の構成を示す断面概要図である。本発明の実施例３に記載の撹拌混合装置の構成を示す断面概要図である。本発明の実施例４に記載の撹拌混合装置の構成を示す断面概要図である。

符号の説明

１０撹拌混合装置、１２ケーシング、１４第１の軸部、１５撹拌体、１６撹拌羽根、１８仕切り板、２０取出口、２２，２４，２６原料導入口、２８粉体導入口、３０ギアユニット、３２第２のギア、３４第１のギア、３６モータ、４０ピストン部、４２ラジアルベアリング、４４スラストベアリング、４８第２の軸部、１００，１０２，１０４，１０６，１０８矢印、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ撹拌室。

Claims

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、
前記ケーシング内に配置され、振動回転源に接続された軸部と該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、
前記ケーシングの内部に原料を導入する原料導入口と、を有することを特徴とする撹拌混合装置。
請求項１に記載の撹拌混合装置において、
前記軸部は、更に第１の軸部と第２の軸部とからなり、
前記振動回転源は、前記第１の軸部を回転させる回転源と、第２の軸部を振動させる振動源とからなることを特徴とする撹拌混合装置。
請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシング内部には、前記流通路を仕切り板によって仕切った１つ以上の撹拌室が設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
請求項３に記載の撹拌混合装置において、
前記原料導入口は、粉体導入口と、液体導入口とを有することを特徴とする撹拌混合装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
更に、前記ケーシングには、取出口が設けられ、
前記取出口近傍には、ケーシング内容物を濾過するフィルタが設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシングの内部にスチームを導入する１つ以上のスチーム導入口と、を有することを特徴とする撹拌混合装置。
請求項６に記載の撹拌混合装置において、
前記原料は、固体または粉体であって、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記原料を加熱および／または融解させることを特徴とする撹拌混合装置。
請求項６に記載の撹拌混合装置において、
前記原料は、液体または流体であって、スチーム量および／またはスチームの圧力を調整して前記液体または流体の粘度または反応を調節することを特徴とする撹拌混合装置。