特開 2024-80301 粉体混合方法および粉体混合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080301

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】粉体混合方法および粉体混合装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 31/50 20220101AFI20240606BHJP

   B01F 23/60 20220101ALI20240606BHJP

   B01F 29/80 20220101ALI20240606BHJP

   B01F 35/222 20220101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

B01F31/50

B01F23/60

B01F29/80

B01F35/222

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022193380

(22)【出願日】2022-12-02

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】後藤 晋

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 大記

(72)【発明者】

【氏名】阪口 智律

【テーマコード（参考）】

4G035

4G036

4G037

【Ｆターム（参考）】

4G035AB48

4G035AE01

4G036AA21

4G036AB12

4G037DA25

4G037EA05

(57)【要約】

【課題】攪拌翼を使用しない簡易な構成で洗浄性および安全性の良好な粉体の混合を実現する。
【解決手段】粉体混合方法は、下方へ窄まった形状を有する混合容器１０を準備し、混合容器１０に少なくとも２種類の粉体を入れ、所定の範囲の周波数および所定の範囲の振幅で水平方向成分を有する方向に混合容器１０を加振し、混合容器１０に対する加振方向を変更することを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下方へ窄まった形状を有する混合容器を準備し、
前記混合容器に少なくとも２種類の粉体を入れ、
所定の範囲の周波数および所定の範囲の振幅で水平方向成分を有する方向に前記混合容器を加振し、
前記混合容器に対する加振方向を変更する
ことを含む、粉体混合方法。

【請求項2】

前記混合容器を回転させることによって前記加振方向を変更する、請求項１に記載の粉体混合方法。

【請求項3】

前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが５以上となるように設定される、請求項１または２に記載の粉体混合方法。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］

【請求項4】

前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．１５以上となるように設定される、請求項１または２に記載の粉体混合方法。

Ａ：振幅［ｍ］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【請求項5】

前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが６以上となるように設定され、
前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．２以上となるように設定される、請求項１または２に記載の粉体混合方法。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【請求項6】

前記混合容器は、球殻の少なくとも一部を含む、請求項１または２に記載の粉体混合方法。

【請求項7】

下方へ窄まった形状を有し、少なくとも２種類の粉体を入れる混合容器と、
所定の範囲の周波数および所定の範囲の振幅で水平方向成分を有する方向に前記混合容器を加振する加振機構と、
前記加振機構による前記混合容器に対する加振方向を変更する変更機構と
を備える、粉体混合装置。

【請求項8】

前記変更機構は、前記混合容器を回転させることによって前記加振方向を変更する、請求項７に記載の粉体混合装置。

【請求項9】

前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが５以上となるように設定される、請求項７または８に記載の粉体混合装置。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］

【請求項10】

前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．１５以上となるように設定される、請求項７または８に記載の粉体混合装置。

Ａ：振幅［ｍ］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【請求項11】

前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが６以上となるように設定され、
前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．２以上となるように設定される、請求項７または８に記載の粉体混合装置。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【請求項12】

前記混合容器は、球殻の少なくとも一部を含む、請求項７または８に記載の粉体混合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体混合方法および粉体混合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

粉体の混合には、攪拌翼を用いるのが一般的である。具体的には、容器内に粉体を入れ、攪拌翼で粉体を攪拌することによって粉体を混合する。そのような粉体混合装置が、例えば特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１では、ブレード（攪拌翼）にカット部を有するスクリュー式混合機が開示されている。当該スクリュー式混合機では、各カット部の側面に沿って掬い板を突出して取付けると共に、ブレード間の所定位置には掻きあげ板が所定個数取付けられている。これにより、ブレードの回転に応じてカット部の前段にて粉体が除去され、その結果カット部を経由した粉体の抜けを良くし、ひいては混合効率の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０９－２３９２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のような攪拌翼を使用した粉体混合装置では、攪拌翼を洗浄する必要があり、洗浄性に欠ける。また、攪拌翼による粉体の混合は、粉体を損傷するおそれがあるため、繊細な粉体材料には不向きである。また、攪拌翼の回転は、作業時の安全を損なうおそれもある。

【0006】

本発明は、粉体混合方法および粉体混合装置において、攪拌翼を使用しない簡易な構成で洗浄性および安全性の良好な粉体の混合を実現することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、
下方へ窄まった形状を有する混合容器を準備し、
前記混合容器に少なくとも２種類の粉体を入れ、
所定の範囲の周波数および所定の範囲の振幅で水平方向成分を有する方向に前記混合容器を加振し、
前記混合容器に対する加振方向を変更する
ことを含む、粉体混合方法を提供する。

【0008】

この方法によれば、攪拌翼を必要としないため、良好な洗浄性および安全性を確保できる。ここで、水平方向成分を有する方向とは、厳密な水平方向だけでなく水平方向から傾斜した方向に加振することを含む（鉛直方向のみを除く）。また、加振方向として鉛直方向成分を大きく含まない場合（例えば完全な水平方向加振の場合）には混合容器の上方を開口させることもできるため、少なくとも２種類の粉体の出し入れが容易となり得るだけでなく、機構として単純化できるため小型化も実現できる。また、加振方向を変更しながら混合容器を加振するという簡易な構成で少なくとも２種類の粉体を容易に混合できるため、汎用性が高い。混合原理としては、加振によって粉体内に対流が生成され、さらに加振方向の変更によって当該対流が変化して粉体の混合が促進される。また、下方へ窄まった形状は、例えば球殻体のような湾曲面形状および錐体のような傾斜面形状を含んでもよい。

【0009】

前記粉体混合方法において、前記混合容器を回転させることによって前記加振方向を変更してもよい。

【0010】

この方法によれば、混合容器に対する加振方向の変更を容易に実現できる。また、上記回転は、定速であってもよいし、変速であってもよいし、逆回転を伴ってもよい。また、回転軸は、鉛直方向に延びていてもよいし、鉛直方向から傾斜していてもよい。

【0011】

前記粉体混合方法において、前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが５以上となるように設定されてもよい。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］

【0012】

この方法によれば、混合容器を加振するときの周波数を具体的に規定することにより、安定した対流の発生を実現でき、安定した混合を実現できる。当該周波数の範囲の有効性は、数値シミュレーションにより確認したものである。

【0013】

前記粉体混合方法において、前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．１５以上となるように設定されてもよい。

Ａ：振幅［ｍ］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【0014】

この方法によれば、混合容器を加振するときの振幅を具体的に規定することにより、安定した対流の発生を実現でき、安定した混合を実現できる。当該振幅の範囲の有効性は、数値シミュレーションにより確認したものである。ここで、粒子半径ｒは、少なくとも２種類の粉体の粒子半径の最小値である。

【0015】

前記粉体混合方法において、前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが６以上となるように設定されてもよく、
前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．２以上となるように設定されてもよい、請求項１または２に記載の粉体混合方法。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【0016】

この方法によれば、混合容器を加振するときの周波数と振幅の両方を具体的に規定することにより、安定した対流の発生を実現でき、安定した混合を実現できる。当該振幅の範囲の有効性は、数値シミュレーションにより確認したものである。ここで、粒子半径ｒは、少なくとも２種類の粉体の粒子半径の最小値である。

【0017】

前記粉体混合方法において、前記混合容器は、球殻の少なくとも一部を含んでもよい。

【0018】

この方法によれば、非常に簡易な形状として下方に窄まった形状を容易に形成できる。

【0019】

本発明の第２の態様は、
下方へ窄まった形状を有し、少なくとも２種類の粉体を入れる混合容器と、
所定の範囲の周波数および所定の範囲の振幅で水平方向成分を有する方向に前記混合容器を加振する加振機構と、
前記加振機構による前記混合容器に対する加振方向を変更する変更機構と
を備える、粉体混合装置を提供する。

【0020】

前記粉体混合装置において、前記変更機構は、前記混合容器を回転させることによって前記加振方向を変更してもよい。

【0021】

前記粉体混合装置において、前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが５以上となるように設定されてもよい。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］

【0022】

前記粉体混合装置において、前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．１５以上となるように設定されてもよい。

Ａ：振幅［ｍ］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【0023】

前記粉体混合装置において、前記所定の範囲の周波数は、以下の式で表される第１無次元パラメータαが６以上となるように設定されてもよく、
前記所定の範囲の振幅は、以下の式で表される第２無次元パラメータβが０．２以上となるように設定されてもよい、請求項１または２に記載の粉体混合方法。

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【0024】

前記粉体混合装置において、前記混合容器は、球殻の少なくとも一部を含んでもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、粉体混合方法および粉体混合装置において、攪拌翼を使用しない簡易な構成で洗浄性および安全性の良好な粉体の混合を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る粉体混合装置の正面図。

【図2】図１の粉体混合装置の平面図。

【図3】図１の粉体混合装置の斜視図。

【図4】粉体の対流を解析した数値シミュレーション結果。

【図5】図４の対流の様子を示す模式図。

【図6】数値シミュレーションの初期状態を示す斜視図。

【図7】図６の初期状態から混合容器が半回転した後の状態を示す斜視図。

【図8】図６の初期状態から混合容器が１回転した後の状態を示す斜視図。

【図9】実験の初期状態を示す正面図。

【図10】図９と同じ実験の初期状態を示す平面図。

【図11】図９の初期状態から混合容器が１回転した後の状態を示す正面図。

【図12】図１０の初期状態から混合容器が１回転した後の状態を示す平面図。

【図13】第１無次元パラメータαが８であり、かつ、第２無次元パラメータβが０．２である場合の数値シミュレーションの結果。

【図14】第１無次元パラメータαおよび第２無次元パラメータβと混合結果との関係を示す相関図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0028】

図１～３を参照して、本実施形態の粉体混合装置１は、少なくとも２種類の粉体を混合するものである。Ｘ方向は水平面内における一方向を示し、Ｙ方向は水平面内においてＸ方向に直交する方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向を示している。以降の説明では、便宜上、Ｘ方向を前後方向と称し、Ｙ方向を左右方向と称し、Ｚ方向を上下方向と称する場合がある。

【0029】

まず、本実施形態の粉体混合装置１の構成について説明する。

【0030】

粉体混合装置１は、下方へ窄まった形状を有するとともに混合対象の少なくとも２種類の粉体を入れる混合容器１０と、混合容器１０を加振する加振機構２０と、加振機構２０による混合容器１０に対する加振方向を変更する変更機構３０とを有している。また、本実施形態では、粉体混合装置１は、各部を制御するための制御装置４０を有している。

【0031】

本実施形態では、混合容器１０は、上方が開口した半球殻状である。混合容器１０は、滑らかな内面を有している。混合容器１０は、内部に複雑な形状の攪拌パーツなどの追加的な部品を有していない。従って、洗浄性および安全性に優れている。なお、混合容器１０の材質は、任意に設定され得る。

【0032】

本実施形態では、混合容器１０は、回転盤３１に吊り下げられるようにして取り付けられている。回転盤３１は、水平配置された上壁２１に回転可能に保持されている。上壁２１にはモータ３２が取り付けられており、回転盤３１およびモータ３２はベルト３３を介して機械的に接続されている。従って、モータ３２が駆動されると、モータ３２の回転力がベルト３３と回転盤３１を介して混合容器１０に伝達され、混合容器１０が回転軸ＲＡ（図３参照）まわりに回転される。本実施形態では、回転軸ＲＡは鉛直方向（Ｚ方向）に延びており、さらに混合容器１０の中心を通っている。代替的には、回転軸ＲＡは、鉛直方向から傾斜していてもよいし、混合容器１０の中心を通っていなくてもよい。本実施形態では、回転盤３１とモータ３２とベルト３３とによって変更機構３０が構成されている。

【0033】

上壁２１は、左右方向に離間して対向配置された一対の内側壁２３の上部を接続している。また、上壁２１と上下方向に離間して下壁２２が設けられている。下壁２２は、上壁２１と対向して配置されるとともに、一対の内側壁２３の下端部を接続している。下壁２２は、床面（図示せず）と接しておらず、一対の内側壁２３によって床面から持ち上げられている。

【0034】

一対の内側壁２３の左右方向の外側には、一対の外側壁２４が配置されている。一対の外側壁２４および一対の内側壁２３は、左右方向に対向するとともに、シャフト２５とリニアブッシュ２６とばね２７とを介して機械的に接続されている。シャフト２５、リニアブッシュ２６、およびばね２７は、一対の外側壁２４に対して一対の内側壁２３の左右方向の揺動を許容する。なお、図３では、図示を明瞭にするために、一対の外側壁２４の一つ、一対の内側壁２３の一つ、およびそれらに関連する構成が図示省略されている。

【0035】

下壁２２の上には、加振装置２８が載置されている。加振装置２８は、左右方向の振動を発生させることができ、下壁２２と一対の内側壁２３と上壁２１とを介して混合容器１０を水平方向に加振する。本実施形態では、上壁２１と下壁２２と一対の内側壁２３と一対の外側壁２４とシャフト２５とリニアブッシュ２６とばね２７と加振装置２８とによって加振機構２０が構成されている。

【0036】

混合容器１０は、加振機構２０によって加振され、変更機構３０によって回転されることによって加振方向が変更される。このようにして、加振および加振方向の変更が実現され、混合容器１０内の少なくとも２種類の粉体が混合される。このような加振機構２０および変更機構３０の動作は、制御装置４０によって制御されている。

【0037】

制御装置４０は、加振機構２０および変更機構３０の動作制御を含む、演算処理および装置全体の制御を行う。本実施形態では、制御装置４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のハードウェアと、それらに実装されたソフトウェアとにより構成されている。

【0038】

本実施形態では、制御装置４０は、変更機構３０のモータ３２を制御し、回転軸ＲＡまわりの混合容器１０の回転速度を調整する。回転速度は、定速であってもよいし、変速であってもよいし、逆回転を伴ってもよい。

【0039】

また、制御装置４０は、加振機構２０の加振装置２８を制御し、混合容器１０を加振するときの振幅および周波数を調整する。

【0040】

好ましくは、周波数は、以下の式（１）で表される第１無次元パラメータαが５以上となるように所定の範囲内で設定される。第１無次元パラメータαは、周波数に起因する指標値である。第１無次元パラメータαが大きいほど、周波数も大きく、混合が促進される傾向にある。当該所定の範囲の妥当性については後述する。なお、以下の式（１）中のπは円周率を意味する。

【0041】

【数1】

Ａ：振幅［ｍ］
ｆ：周波数［Ｈｚ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ^２］

【0042】

好ましくは、振幅は、以下の式（２）で表される第２無次元パラメータβが０．１５以上となるように所定の範囲内で設定される。第２無次元パラメータβは、振幅に起因する指標値である。第２無次元パラメータβが大きいほど、振幅も大きく、混合が促進される傾向にある。当該所定の範囲の妥当性については後述する。ここで、粒子半径ｒは、少なくとも２種類の粉体の粒子半径の最小値である。

【0043】

【数2】

Ａ：振幅［ｍ］
ｒ：粒子半径［ｍ］

【0044】

さらに好ましくは、周波数は上記の式（１）で表される第１無次元パラメータαが６以上となるように所定の範囲内で設定されるとともに、振幅は上記の式（２）で表される第２無次元パラメータβが０．２以上となるように所定の範囲内で設定される。当該所定の範囲の妥当性については後述する。

【0045】

次に、本実施形態の粉体混合方法について説明する。

【0046】

本実施形態の粉体混合方法では、上記粉体混合装置１を準備し、混合対象の少なくとも２種類の粉体を混合容器１０内に入れる。

【0047】

混合容器１０内に少なくとも２種類の粉体を入れた後、加振機構２０によって混合容器１０を加振しながら、変更機構３０によって混合容器１０を回転軸ＲＡまわりに回転させる。これにより、加振方向が経時的に変更される。本実施形態では、混合容器１０を一定速度で回転させる。

【0048】

加振機構２０によって混合容器１０が加振されると、混合容器１０内の粉体には対流が生成される。そして、変更機構３０によって混合容器１０が回転されると、加振方向の変更に伴って、対流が変化し、混合が促進される。

【0049】

図４は、本実施形態の一例として、２種類の粉体を球殻状の混合容器１０に入れて混合容器１０を回転させながら加振した際の対流を、数値シミュレーションによって再現し、可視化した図である。図５は、図４の対流の様子を示す模式図である。

【0050】

図４，５に示す数値シミュレーションにおいて、混合容器１０の半径０．０４ｍ、加振の周波数１１５Ｈｚ、および加振の振幅０．４ｍｍ（０．０００４ｍ）に設定した。また、混合容器１０の中心を通る鉛直軸まわりの回転速度を１．３８ｒｐｍに設定した。また、２種類の粉体のうち一方の粒子半径を１．０ｍｍ（即ち０．００１ｍ）に設定し、混合容器１０内においてＹ方向の左半分に配置した。また、他方の粒子半径を１．４ｍｍ（即ち０．００１４ｍ）に設定し、混合容器１０内においてＹ方向の右半分に配置した。

【0051】

図４，５を参照して、２種類の粉体のそれぞれにおいて、Ｘ方向に延びる回転軸を有する対流が発生していることが確認された。このような対流は２つの渦流Ｖ１，Ｖ２が入り混じるようにして生成されていた。具体的には、図５を参照して、渦流Ｖ１および渦流Ｖ２はそれぞれ閉じた流れでなく、領域Ｖ１２にて渦流Ｖ１から渦流Ｖ２への流れが生成されており、領域Ｖ２１にて渦流Ｖ２から渦流Ｖ１への流れが生成されている。従って、２種類の粉体が互いに入り混じるようにして良好に混合されることが確認でき、本実施形態の有効性が確認できた。

【0052】

また、対流の発生を確認する数値シミュレーションだけでなく、２種類の粉体の混合状態を可視化した数値シミュレーションも行った。図６は、そのような本実施形態の数値シミュレーションの初期状態を示す斜視図である。図７は、図６からの半回転後を示す斜視図である。図８は、図６からの１回転後を示す斜視図である。

【0053】

図６～８に示す数値シミュレーションにおける解析条件は、図４，５と実質的に同じである。

【0054】

図６～８を参照して、２種類の粉体は、図６（初期状態）では未混合の状態であったが、図７（半回転後）では混合が進み、図８（１回転後）では概ね混合が完了した状態であった。従って、２種類の粉体の混合状態を可視化した数値シミュレーションにおいても良好な混合の実現が確認できた。

【0055】

また、数値シミュレーションだけでなく実験においても本実施形態の粉体混合方法の有効性を確認した。

【0056】

図９，１０は、実験の初期状態を示す正面図および平面図である。図１１，１２は、図９，１０からの１回転後を示す正面図および平面図である。

【0057】

実験では、内部を確認しやすいように透明のアクリル製の半球殻状の混合容器１０を用意し、粉体として２種類のビーズを用意した。実験条件は、数値シミュレーションの解析条件と実質的に同じである。

【0058】

図９～１２に示すように、混合容器１０内の粉体は、図９，１０（初期状態）では未混合の状態であったが、図１１，１２（１回転後）では概ね混合が完了した状態であった。従って、実験と数値シミュレーションの結果はよく一致していることを確認し、実験においても良好な混合の実現が確認できた。

【0059】

図１３は、前述の第１無次元パラメータαが８であり、かつ、第２無次元パラメータβが０．２である場合の数値シミュレーションの結果を示している。図１３に示す数値シミュレーションの解析条件は、加振の周波数７０Ｈｚ、加振の振幅０．４ｍｍ（０．０００４ｍ）、回転速度０．６３ｒｐｍに設定した以外、実質的に同じである。

【0060】

図１３を参照して、図４と同様に、Ｘ方向に延びる回転軸を有する渦流Ｖ１，Ｖ２が２種類の粉体の境界を越えて入り混じるようにして発生していることが確認された。従って、２種類の粉体が混合されることが確認された。

【0061】

図１３に示す結果と、第１無次元パラメータαおよび第２無次元パラメータβが大きいほど混合が促進される傾向にあることから、少なくとも、第１無次元パラメータαは８以上において良好な混合が実現され、第２無次元パラメータβは０．２以上において良好な混合が実現されることがわかる。

【0062】

また、第１無次元パラメータαおよび第２無次元パラメータβを実際に様々に変更した数値シミュレーションの結果についても説明する。

【0063】

図１４は、前述の第１無次元パラメータαおよび第２無次元パラメータβと、混合結果との関係を示す相関図である。図１４に示す数値シミュレーションの解析条件は、図１３と実質的に同じである。

【0064】

図１４において、横軸は第１無次元パラメータαを示し、縦軸は第２無次元パラメータβを示している。図１４において、白丸のデータ点「○」は混合結果として良好であったことを示し、黒丸のデータ点「●」は混合結果として不良であったことを示している。

【0065】

図１４を参照して、第１無次元パラメータαは５以上において良好な混合結果が確認される場合があり、第２無次元パラメータβは０．１５以上において良好な混合結果が確認される場合があった。さらに言えば、第１無次元パラメータαが６以上かつ第２無次元パラメータβが０．２以上においては混合がいずれの場合も達成されており、より良好な結果として確認された。

【0066】

図１４の結果から、周波数の範囲について第１無次元パラメータαを５以上に設定することが有効であることが確認できた。また、振幅の範囲について第２無次元パラメータβを０．１５以上に設定することが有効であることが確認できた。より好ましくは、第１無次元パラメータαを６以上かつ第２無次元パラメータβを０．２以上に設定することが有効であることが確認できた。

【0067】

本実施形態の粉体混合装置１および粉体混合方法によれば、以下の作用効果を奏する。

【0068】

攪拌翼を必要としないため、良好な洗浄性および安全性を確保できる。特に、加振方向が水平方向であるため、加振方向が鉛直方向の場合に比べて、加振機構２０を単純化できる。さらに、混合容器１０の上方を開口させることもできるため、少なくとも２種類の粉体の出し入れが容易となり得るだけでなく小型化も実現できる。また、加振方向を変更しながら混合容器１０を加振するという簡易な構成で少なくとも２種類の粉体を容易に混合できるため、汎用性が高い。

【0069】

混合容器１０は、半球殻状または球殻状であり、非常に簡易な形状である。

【0070】

混合容器１０を回転させることによって加振方向を変更するため、混合容器１０に対する加振方向の変更を容易に実現できる。

【0071】

第１無次元パラメータαを具体的に規定することにより（α≧５）、即ち混合容器１０を加振するときの周波数を具体的に規定することにより、安定した対流の発生を実現でき、安定した混合を実現できる。

【0072】

第２無次元パラメータβを具体的に規定し（β≧０．１５）、即ち混合容器１０を加振するときの振幅を具体的に規定することにより、安定した対流の発生を実現でき、安定した混合を実現できる。

【0073】

第１無次元パラメータαと第２無次元パラメータβの両方を具体的に規定することにより（α≧６かつβ≧０．２）、即ち混合容器１０を加振するときの振幅および周波数の両方を具体的に規定することにより、安定した対流の発生を実現でき、安定した混合を実現できる。

【0074】

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

【0075】

例えば、混合容器１０の形状は、半球殻、球殻、または部分球殻のような球殻の少なくとも一部を含む形状に限定されず、下方に窄まった形状を有する任意の形状であり得る。例えば、混合容器１０は、錐体、錐台、または回転楕円体などの形状を有する容器であってもよい。例えば、錐体は円錐や多角錐を含み、錐台は円錐台や多角錐台を含む。特に、錐台については、底面が水平に限らず、底面が水平から傾斜してもよい。また、回転軸ＲＡと混合容器１０の中心軸は、完全に一致していなくてもよく、ずれて（偏心して）いてもよい。回転軸ＲＡは、鉛直方向から傾斜していてもよく、例えば数度程度傾斜してもよい。

【0076】

加振機構２０は、上壁２１と下壁２２と一対の内側壁２３と一対の外側壁２４とシャフト２５とリニアブッシュ２６とばね２７と加振装置２８とによって構成される態様に限定されず、混合容器１０を加振可能な任意の態様であり得る。例えば、加振装置２８が混合容器１０に直接取り付けられてもよい。また、加振方向は、水平方向成分を有する方向としてもよい。水平方向成分を有する方向とは、厳密な水平方向だけでなく水平方向から傾斜した方向に加振することを含む（鉛直方向のみを除く）。従って、例えば、加振機構２０は、混合容器１０を水平方向から数度以内程度傾斜した方向に加振してもよい。

【0077】

変更機構３０は、回転盤３１とモータ３２とベルト３３とによって構成される態様に限定されず、混合容器１０に対する加振方向を変更可能な任意の態様であり得る。例えば、変更機構３０によって混合容器１０に対する加振装置２８の向きを変更してもよい。

【符号の説明】

【0078】

１ 粉体混合装置
１０ 混合容器
２０ 加振機構
２１ 上壁
２２ 下壁
２３ 内側壁
２４ 外側壁
２５ シャフト
２６ リニアブッシュ
２７ ばね
２８ 加振装置
３０ 変更機構
３１ 回転盤
３２ モータ
３３ ベルト
４０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】