JP2005058916A - 撹拌混合装置および殺菌装置および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で原料の溶解、融解または流動性向上させる処理を行う。
【解決手段】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２０と、ケーシング２０内に配置された振動源４６に接続された撹拌体４０と、ケーシング２０の最下段に設けられケーシング２０の内部に原料を導入する原料導入口１２と、ケーシング２０の内部にスチームを導入するスチーム導入体３０とが設けられ、ケーシング２０には、仕切り板２４により仕切られた撹拌室２６が設けられている。スチーム導入体３０には、スチームの注入圧力を計測する圧力計３２が取り付けられ、ケーシング２０の最上段には、原料を処理したのちに排出するための排出口１４が設けられている。また、上記排出口１４が設けられた撹拌室２６には、撹拌体４０を包囲するようにフィルタ５０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチームを用いて原料を加熱融解または流動性向上させる撹拌混合装置およびスチームを用いた殺菌装置および洗浄装置に関するものである。

一般に、固体粉末を加熱溶融または加熱溶解させる場合には、撹拌機付きタンク内に溶解用の溶媒を予め入れまたは粉体導入と同時に入れて混練していた。

しかしながら、上述の方法の場合、粉体の未溶解物（いわゆる、ままこ又はダマ）が溶媒内に散在し、均一に溶融または溶解させるためには、大量の溶媒および／または長時間を要していた。

例えば、ポリビニルアルコール系樹脂を溶媒内に溶解し、混練、脱泡して原液を調整し製膜する場合にも、高濃度の原液を得る際に、撹拌不足により未溶解物が発生したり、系内の濃度分布が不均一になったりして、均一な濃度に調整することが困難であった。

そこで、上下環流発生型撹拌翼を備えた溶解缶中で、含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを溶解するにあたり、水蒸気を吹き込むビニルアルコール系樹脂水溶液の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１から特許文献４を参照）。

特開２００２−６０４９５号公報 特開２００２−５９４７４号公報 特開２００２−５９４７５号公報 特開２００２−６２４２９号公報

上述のように、撹拌翼を備えた溶解缶（例えば、タンク）中で、含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキに水蒸気を吹き込み、ビニルアルコール系樹脂水溶液を製造する場合、含水ポリビニルアルコール系樹脂の溶解に長時間を要していた。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、短時間で、均一に粉体を溶解または加熱溶融させたり、加熱により流動性を向上させることができる撹拌混合装置、および短時間で殺菌または滅菌が可能な殺菌装置および短時間で洗浄可能な洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撹拌混合装置および殺菌装置および洗浄装置は、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、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。

振動撹拌を行うケーシング内部にスチームを導入するため、従来のタンク内を撹拌翼で撹拌しながらスチームを導入することと比べ、より短時間でスチームと原料とを接触させることができ、溶解、加熱溶融、または加熱流動性を向上させることができる。

スチーム導入口をケーシングに複数個設けることにより、原料に対するスチームの接触割合を増大させることができ、その結果、より短時間で、溶解、溶融、流動性向上等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、前記ケーシングの内部には、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、前記スチーム導入口は、前記撹拌室の少なくとも１つに設けられている撹拌混合装置である。

撹拌室毎にスチーム導入口が設けられているので、各撹拌室内を均一に溶解、溶融、流動性向上等を行うことができる。

（３）前記ケーシングの内部には、前記撹拌体を包囲するように取り付けられたフィルタが設けられている撹拌混合装置である。

仮に、溶解、溶融時に原料の未溶解物または見溶融物（ダマ）が生じたとしても、フィルタにより除去して、均一な溶解物または溶融物を得ることができる。

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つ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。

（５）上記（１）から（３）のいずれか１つ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。

（６）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置を用いた殺菌装置である。

短時間でケーシング内容物をスチームにより殺菌または滅菌することができる。

（７）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の撹拌混合装置を用いた洗浄装置である。

（８）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、前記スチームは、水または有機溶媒のいずれか１種または２種以上の溶媒からなる蒸気である撹拌混合装置である。

原料の溶解に応じてまたは後処理の容易な溶媒を選択し、その溶媒を蒸気として用いることにより、少ない溶媒で均一に溶解または溶融でき、高濃度の溶液または溶融物を得ることができる。

（９）上記（６）に記載の殺菌装置または上記（７）に記載の洗浄装置において、前記スチームは、水またはアルコール類からなる殺菌装置または洗浄装置である。

本発明によれば、従来のタンク内を撹拌翼で撹拌しながらスチームを導入することと比べ、振動撹拌を行うケーシング内部にスチームを導入するため、より短時間でスチームと原料とを接触させることができ、溶解、加熱・溶融、または加熱により流動性を向上させることができる。

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２０と、ケーシング２０内に配置された振動源４６に接続された軸部４３と軸部４３の周囲に取り付けられた撹拌羽根４２とからなる撹拌体４０と、ケーシング２０の最下段に設けられケーシング２０の内部に原料を導入する原料導入口１２と、ケーシング２０の内部にスチームを導入するスチーム導入体３０とが設けられている。

更に、ケーシング２０は、上下に接続された複数個のパイプ２２と、各パイプ２２同士を接合部に介在させた仕切り板２４とからなり、ケーシング２０には、仕切り板２４により仕切られた撹拌室２６が設けられている。

また、本実施例では、スチーム導入体３０は、原料導入口１２の近傍に設けられ、更にスチーム導入体３０には、スチームの注入圧力を計測する圧力計３２が取り付けられている。また、原料導入口１２の近傍には、第２，第３の原料を導入可能な原料導入口１６，１８が設けられている。

更に、ケーシング２０の最上段には、原料を処理したのちに排出するための排出口１４が設けられている。なお、本実施例では、原料導入口１２がケーシング２０の下部に設けられ、排出口１４がケーシング２０の上部に形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、上記構成とは上下逆の構成であってもよい。

ここで、本明細書中、上記「処理」は、溶解、加熱、加熱溶融、加熱融解、流動性向上、反応性向上（例えば、反応速度向上など）を含む意である。

また、上記排出口１４が設けられた撹拌室２６には、撹拌体４０を包囲するようにフィルタ５０が設けられている。このフィルタ５０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２０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排出口１４から排出させることができる。フィルタ５０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。

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。ここで、原料としては、ポリビニルアルコール樹脂粉体（以下「ＰＶＡ粉体」という）を用い、ＰＶＡ粉体を溶解させ高濃度溶液を製造する方法を例に取って以下に説明する。

振動源４６により撹拌体が上下に振動しているケーシング２０内へ、原料導入口１２からＰＶＡ粉体を導入するとともに、スチーム導入体３０からスチームを導入する。ここで、スチーム導入体３０によるスチーム量は、所望の高濃度溶液に必要なスチーム量であって、かつケーシング２０内のＰＶＡ粉体を溶解させるための温度に到達可能なスチーム量であることが好ましい。更に、スチームの注入圧力を圧力計３２により計測しながら調整することによって、同量のスチーム量であっても、より短時間でＰＶＡ粉体を溶解させることができる。例えば、注入圧力を高くすることによって、常圧時に比べ、ＰＶＡ粉体を溶解させるスチームの温度を実質的に高くすることができる。

ＰＶＡ粉体は、ケーシング２０内の各撹拌室２６にスチームとともに順次上方に送られ、加熱溶解されて、高濃度の均一ＰＶＡ溶液となり、最後にフィルタ５０によって濾過され、高濃度ＰＶＡ溶液が排出口１４から排出される。

本実施例では、ＰＶＡ粉体の導入から高濃度溶液生成までの処理時間は、約１５秒であり、従来の撹拌翼付きタンク内へのスチーム導入装置に比べ、処理時間を大幅に短縮することができる。

本発明の他の撹拌混合装置の構成について、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。

撹拌混合装置１００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２０と、ケーシング２０内に配置された振動源４６に接続された軸部４３と軸部４３の周囲に取り付けられた撹拌羽根４２とからなる撹拌体４０と、ケーシング２０の下部に設けられケーシング２０の内部に原料を導入する原料導入口１２と、ケーシング２０の内にスチームを導入するスチーム導入口３４とが設けられている。

また、本実施例では、スチーム導入口３４は、ケーシング２０の最下段に設けられ、更に、スチーム導入口３４が設けられた撹拌室２６には、撹拌体４０を包囲するようにフィルタ５２設けられている。したがって、スチームは、フィルタ５２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２０内に導入される。更に、スチーム導入口３４には、スチームの注入圧力を計測する圧力計３２が取り付けられている。

更に、ケーシング２０の最上段には、原料を処理したのちに排出するための排出口１４が設けられている。なお、本実施例では、原料導入口１２がケーシング２０の下部に設けられ、排出口１４がケーシング２０の上部に形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、上記構成とは上下逆の構成であってもよい。

また、上記排出口１４が設けられた撹拌室２６には、撹拌体４０を包囲するようにフィルタ５０が設けられている。このフィルタ５０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２０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排出口１４から排出させることができる。

上記フィルタ５０，５２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。

次に、本実施例の撹拌混合装置１００の動作について説明する。本実施例においても、原料としてＰＶＡ粉体を用い、ＰＶＡ粉体を溶解させ高濃度溶液を製造する方法を例に取って説明する。

振動源４６により撹拌体が上下に振動しているケーシング２０内へ、原料導入口１２からＰＶＡ粉体を導入するとともに、スチーム導入口３４からスチームを導入し、更にフィルタ５２を通過させて均一なミスト状のスチームをケーシング２０内に導入する。スチーム導入口３４によるスチーム量は、所望の高濃度溶液に必要なスチーム量であって、かつケーシング２０内のＰＶＡ粉体を溶解させるための温度に到達可能なスチーム量であることが好ましく、更に、スチームの注入圧力を圧力計３２により計測しながら調整することにより、同量のスチーム量であってより短時間でＰＶＡ粉体を溶解させることができる。

ＰＶＡ粉体は、ケーシング２０内の各撹拌室２６にスチームとともに順次上方に送られ、加熱溶解されて、高濃度の均一ＰＶＡ溶液となり、最後にフィルタ５０によって濾過され、高濃度ＰＶＡ溶液が排出口１４から排出される。

本実施例においても、ＰＶＡ粉体の導入から高濃度溶液生成までの処理時間は、約１５秒であり、上述の従来の装置に比べ、処理時間を大幅に短縮することができる。

本発明の他の撹拌混合装置の構成について、図３を用いて以下に説明する。なお、上記実施例１，２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。

撹拌混合装置２００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２０と、ケーシング２０内に配置された振動源４６に接続された軸部４３と軸部４３の周囲に取り付けられた撹拌羽根４２とからなる撹拌体４０と、ケーシング２０の下部に設けられケーシング２０の内部に原料を導入する原料導入口１２とが設けられている。

更に、本実施例では、ケーシング２０内の各撹拌室２６毎に、スチームを導入するスチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄがそれぞれ設けられている。また、スチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄには、それぞれスチームの注入圧力を計測する圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが取り付けられている。

更に、ケーシング２０の最上段には、原料を処理したのちに排出するための排出口１４が設けられている。なお、本実施例では、原料導入口１２がケーシング２０の下部に設けられ、排出口１４がケーシング２０の上部に形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、上記構成とは上下逆の構成であってもよい。

また、上記排出口１４が設けられた撹拌室２６には、撹拌体４０を包囲するようにフィルタ５０が設けられている。このフィルタ５０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２０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排出口１４から排出させることができる。

上記フィルタ５０は、上述同様、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。

次に、本実施例の撹拌混合装置２００の動作について説明する。本実施例においても、原料としてＰＶＡ粉体を用い、ＰＶＡ粉体を溶解させ高濃度溶液を製造する方法を例に取って説明する。

振動源４６により撹拌体が上下に振動しているケーシング２０内へ、原料導入口１２からＰＶＡ粉体を導入するとともに、各スチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄからスチームを導入する。ここで、上述同様、スチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄによるスチーム量は、所望の高濃度溶液に必要なスチーム量であって、かつケーシング２０内のＰＶＡ粉体を溶解させるための温度に到達可能なスチーム量であることが好ましく、更に、各スチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄのスチーム量は、同一であっても、異なっていてもよい。また、スチームの注入圧力は、圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにより計測しながら調整することにより、総スチーム量であってより短時間でＰＶＡ粉体を溶解させることができる。

ＰＶＡ粉体は、ケーシング２０内の各撹拌室２６のスチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄからのスチームとともに順次上方に送られ、加熱溶解されて、高濃度の均一ＰＶＡ溶液となり、最後にフィルタ５０によって濾過されて、高濃度ＰＶＡ溶液として排出口１４から排出される。

本実施例では、撹拌室２６毎に設けられたスチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄからのスチームによって、ケーシング２０内の温度がより均一に一定に保たれるため、ＰＶＡ粉体の導入から高濃度溶液生成までの処理時間は、上述の実施例の約１５秒より短縮することができる。なお、本実施例では、撹拌室２６毎にスチーム導入口を設けたがこれに限定されるものではなく、撹拌室２６の１つおき毎に設けても、また下段の撹拌室群にのみ連続的に設けてもよい。

上述の実施例１〜実施例３では、ＰＶＡの高濃度溶液の生成のためにスチームとして水蒸気を用いたが、スチームはこれに限るものではなく、例えば、粉体の溶媒として好適な溶媒を適宜選択して用いることができ、更に、２種以上の溶媒を組み合わせて用いることもできる。また、実施例１〜３では、粉体を溶解させる場合を例に取り説明したが、これに限るものではなく、原料として液体または流体を用いて、この原料の粘性を低下させ流動性を向上させるために、スチームをケーシング２０内に導入してケーシング２０内の温度を上昇させて、所望の流動性に調整したのち、排出口１４から液体または流体を排出してもよい。また、粉体をスチームを用いて加熱溶解、加熱融解する場合に、上述の実施例１〜実施例３の撹拌混合装置を用いてもよい。

本実施例では、上記実施例１〜３に説明した図１〜図３に記載の撹拌混合装置を、殺菌装置または洗浄装置として用いることができる。

殺菌装置または洗浄装置として用いる場合には、原料導入口１２から被殺菌物をケーシング２０内に導入し、スチーム導入体３０（図１）、スチーム導入口３４（図２）、スチーム導入口３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ（図３）から、スチームとして、水蒸気またはアルコール類の蒸気を導入することが好ましい。

殺菌装置において上記構成にすることにより、被殺菌物は、各撹拌室２６内にて、スチームの熱および／またはアルコール類の場合はアルコール類の殺菌力により滅菌または殺菌されながら上方に送られ、排出口１４から殺菌済みとなって回収される。なお、被殺菌物の粒径に応じて、フィルタ５０のメッシュの大きさを適宜選択することが好ましい。

洗浄装置において上記構成にすることにより、被洗浄物は、各撹拌室２６内にて、スチームの熱および／またはアルコール類の場合はアルコール類と接触し、被洗浄物の表面または内部に存在する不純物が、スチームの熱により蒸発したり、スチームがアルコール類の場合にはアルコール類に洗浄されるとともに場合によってはアルコール類とともに共沸され、これにより、不純物が被洗浄物から離脱しながらケーシング２０の上方に送られ、排出口１４から不純物と洗浄済み物が分離して回収される。なお、被洗浄物の粒径に応じて、フィルタ５０のメッシュの大きさを適宜選択することが好ましい。

粉体を極少量の溶媒に溶解させる場合、粉体を加熱・溶融、加熱・融解させる場合、液体または流体の粘性を低下させ流動性を向上させたり、液体または流体の反応における反応速度や反応効率を向上させる場合の用途に適用することができるとともに、モノマーを重合した際に、重合物から未反応のモノマーや重合時の溶媒をスチームを用いて共沸して除去す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。

符号の説明

１０，１００，２００ 撹拌混合装置、１２、１６，１８ 原料導入口、１４ 排出口、２０ ケーシング、２２ パイプ、２４ 仕切り板、２６ 撹拌室、３０ スチーム導入体、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 圧力計、３４，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ スチーム導入口、４０ 撹拌体、４２ 撹拌羽根、４３ 軸部、４６ 振動源、５０，５２ フィルタ。

Claims (9)

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、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。
2. 請求項１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、前記スチーム導入口は、前記撹拌室の少なくとも１つに設けられていることを特徴とする撹拌混合装置。
3. 前記ケーシングの内部には、前記撹拌体を包囲するように取り付けられた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。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項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。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項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。
6. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撹拌混合装置を用いた殺菌装置。
7. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撹拌混合装置を用いた洗浄装置。
8. 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、前記スチームは、水または有機溶媒のいずれか１種または２種以上の溶媒からなる蒸気であることを特徴とする撹拌混合装置。
9. 請求項６に記載の殺菌装置または請求項７に記載の洗浄装置において、前記スチームは、水またはアルコール類からなることを特徴とする殺菌装置または洗浄装置。

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