JP3726353B2 - 撹拌装置 - Google Patents
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- B01F35/90—Heating or cooling systems
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は撹拌混合操作により化学反応を行わせ、反応副生物を系外へ排出することによって、逆反応を抑制し、反応が促進される反応系に用いられる回分式撹拌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撹拌混合用の回分式撹拌装置としては、立形円筒状の容器内にヘリカルリボン翼などの撹拌翼を有する撹拌装置が用いられている。この種の関連技術としては例えば、特開平３−２６２５２４号公報が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撹拌装置において、１回分当たりの処理量が増えていくと、スケールアップする上で、以下のような課題があった。
【０００４】
（１）反応により生じる副生物は容器内の気液界面から系外へ排出されるが、スケールアップ比が大きくなるにつれて、処理液張込量に対する気液界面積が小さくなり副生物の排出性が悪くなる。その結果、反応に要する時間が長くなってしまう。
【０００５】
（２）副生物が系外へ排出される際には外部から蒸発潜熱分の熱量を与えなければならない。従来の撹拌装置では、加熱面はジャケット面だけであり、スケールアップ比が大きくなるにつれて、処理液張込量に対する加熱面積は小さくなる。その結果、加熱に要する時間が長くなり、１回分当たりの運転時間も長くなってしまう。
【０００６】
（３）また、従来の容器では処理液抜出しノズルが容器下部の１個所のみであるとともに、取付け可能なノズルサイズにも制限があるため、処理液抜出しに時間がかかり、抜出し初めと終了時との製品品質に熱履歴の違いによる差が生じる可能性がある。
【０００７】
（４）撹拌装置が大きくなるにつれて、撹拌動力も増え、その撹拌熱が外部から奪う熱量よりも大きいと、処理液の温度が上昇してしまう。その温度上昇により、処理液の品質に影響を与えてしまう。
【０００８】
上記（１）〜（４）の課題は、撹拌装置が大型化するにつれて問題が顕著に現れてくる。
【０００９】
本発明の目的は、増大した処理量に対しても効果的に撹拌処理を行うことができる撹拌装置を提供するにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、処理時間が短縮された撹拌装置を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の撹拌装置は、上記目的を達成するため以下のような装置構造を有することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、その内側に化学反応を行わせる処理液が供給される槽と、この槽の水平方向の両側に配置されて支持された２つの回転軸部と、前記槽内において前記２つの回転軸部の間に配置されこれらと連結された複数の枠部材と、これら枠部材に取り付けられ前記槽の壁面から隙間をあけてスパイラル状に巻かれた撹拌翼部材と、前記回転軸部のいずれかと連結されてこの回転軸部を前記撹拌翼部材とともに回転駆動する駆動装置と、前記槽の上部に配置され前記化学反応によりこの槽内に生じた反応副生成物を排出するための副生成物排気口と、前記槽の下部に配置され前記処理液を排出するための処理液排出口とを有し、前記槽内に前記回転軸部付近の高さに供給された前記処理液を前記撹拌翼部材を回転させて撹拌するとともに前記副生成物排出口から前記反応副生成物を排出して、前記槽内の前記化学反応が終了した後に前記処理液排出口から前記槽内の処理液を排出する撹拌装置により、上記目的は達成される。さらに、前記スパイラル状に巻かれた撹拌翼部材の巻回方向が前記回転軸部の間の中央部で逆向きとなるように配置されたことにより達成される。
【００１４】
また、その内側に化学反応を行わせる処理液が供給される槽と、この槽の水平方向の両側に配置されて支持された２つの回転軸部と、前記槽内において前記２つの回転軸部の間に配置されこれらと連結された複数の枠部材と、これら枠部材に取り付けられ前記槽の壁面から隙間をあけてリング状に巻かれた複数の撹拌翼部材と、前記回転軸部のいずれかと連結されてこの回転軸部を前記撹拌翼部材とともに回転駆動する駆動装置と、前記槽の上部に配置され前記化学反応によりこの槽内に生じた反応副生成物を排出するための副生成物排気口と、前記槽の下部に配置され前記処理液を排出するための処理液排出口とを有し、前記槽内に前記回転軸部付近の高さに供給された前記処理液を前記撹拌翼部材を回転させて撹拌するとともに前記副生成物排出口から前記反応副生成物を排出して、前記槽内の前記化学反応が終了した後に前記処理液排出口から前記槽内の処理液を排出する撹拌装置により達成される。
【００１５】
さらには、前記撹拌翼部材がその内部に加熱または冷却用の熱媒体を循環させる通路を備えたことにより達成される。さらにまた、前記撹拌翼部材の外周または内周側に連続または不連続に取り付けられた板状の部材を備えたことにより達成される。さらにまた、前記槽の下部に前記処理液排出口を複数備えたことにより達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１、２により説明する。本実施例は、撹拌混合操作により化学反応を行わせ、反応副生物を系外へ排出することによって、逆反応を抑制し、反応が促進される反応系にスパイラル状に巻かれた連続した部材の撹拌翼を有する撹拌装置である。
【００１７】
図１、２は、本実施例の構成を示す正面図及び側面図である。本実施例に係る撹拌装置は大きく分けて、撹拌槽、撹拌翼及び駆動装置により構成される。
【００１８】
撹拌槽は、楕円もしくは円筒状の槽璧１、側壁２により構成される。この撹拌槽上部には、単数または複数個の処理液投入ノズル３、真空ノズル４及び処理液排出ノズル５が取り付けてある。なお、処理液の張込量に応じて、これらノズルの取付け位置、サイズ及び個数は決定される。
【００１９】
撹拌翼は、上記容器長手方向の両端に設置された回転耳軸６の間に取り付けられた棒状の枠部材７と枠部材に取り付けられたスパイラル状に巻かれた連続した撹拌翼部材８、撹拌翼部材外周部に容器長手方向に垂直な方向に且つ微小な隙間で取り付けられた外周板９及び内周部に容器長手方向と垂直な方向に取り付けられた内周板１０により構成される。なお、撹拌翼部材８は容器中央部で互いに逆巻となるように設置されている。また、撹拌翼は、回転耳軸６を軸受１１により支持されている。更に、撹拌翼部材８及び槽壁１の製作公差により生じる槽壁１と外周板９との隙間を一定とするため、外周板９の外周寸法を調節して取り付ける。
【００２０】
撹拌翼を駆動するための駆動装置１２は回転耳軸６の一端に設置してある。
【００２１】
更に、反駆動側の回転耳軸６には、撹拌翼部材８の内部に、加熱冷却用媒体供給装置１４により加熱または冷却された熱媒体を循環させるための二重管式回転継手１３が設置されている。
【００２２】
次に、上記のように構成した撹拌装置の動作について説明する。処理液は、処理液投入ノズル３より容器内に投入され、液面位置が回転耳軸６付近まで張込まれる。撹拌中、撹拌翼部材８に付着した処理液２０（図３）は、撹拌翼の回転に伴い、撹拌軸６以上まで持ち上げられた後、自由落下により垂れ落ち、撹拌翼部材８の各ピッチごとに図３に示すような薄い液膜を形成する。撹拌中、反応により生じた副生物はこの薄い液膜表面２２から効率良く蒸発される。その後、副生物は真空ノズル４を通って撹拌装置外へ排出される。また、撹拌中、処理液には撹拌翼部材８、外周板９及び内周板１０により容器中央部に集められる作用が働くため、容器全体としては図４に示すような処理液の流れ２４が生じ、処理液は均一に混合される。反応中、副生物の蒸発により奪われる熱は、処理液よりも高い温度の加熱用流体を加熱冷却用媒体供給装置１４→二重管式回転継手１３→回転耳軸６→撹拌翼部材８→枠部材８→回転耳軸６→二重管式回転継手１３→加熱冷却用媒体供給装置１４の経路で循環させることにより加熱される。また、高粘度処理液撹拌中に生じる撹拌熱は、処理液よりも低い温度の冷却用流体を加熱冷却用媒体供給装置１４→二重管式回転継手１３→回転耳軸６→撹拌翼部材８→枠部材８→回転耳軸６→二重管式回転継手１３→加熱冷却用媒体供給装置１４の経路で循環させることにより除熱される。反応が完了した処理液は、容器下部に複数個取り付けられた処理液排出ノズル５より短時間の内に排出される。
【００２３】
本発明の他の実施例を図５、６及び７により説明する。図５、６及び７は複数配置したリング状部材を連結した構造の撹拌翼を有する撹拌装置である。
【００２４】
撹拌翼は、容器長手方向に設置された２個の回転耳軸６の間に取り付けられた棒状の枠部材７と枠部材に取り付けられた複数のリング状撹拌翼部材１５、撹拌翼部材外周部に槽壁１と垂直な方向且つ微小な隙間で取り付けられた外周板１６及び内周部に槽壁１と垂直な方向に対して、ある角度をもって取り付けられた内周板１７により構成される。なお、内周板１７はある周期ごとに槽壁１と垂直な方向に対してなす角度が逆向きとなるように取り付けてある。他の装置構成については、前述の実施例と同様である。
【００２５】
次に、上記のように構成した撹拌装置の撹拌中の動作について図７により説明する。撹拌翼部材１５に付着した処理液は、内周板１７に沿って垂れ落ち、薄い液膜を形成する。この際、内周板１７は、ある周期ごとに互いに逆向きとなるよう取り付けてあるため、撹拌翼の回転に伴い、処理液は撹拌翼部材の左右に交互に振り分けられながら垂れ落ちる。この動作が、容器長手方向に複数配置された各撹拌翼部材において行われるため、容器内の処理液は均一に混合される。他の装置動作については、前述の実施例と同様である。
【００２６】
以上より、従来の回分式撹拌装置に比較して、劣化等の悪影響が少なく且つ短時間で処理液を処理することができる。
【００２７】
以下に、本発明者が行った、同じ張込量の従来形回分式撹拌装置に対する本発明の効果について比較した結果を下表に示す。
【００２８】
【表１】
以上より、本発明の撹拌装置は同じ張込量の従来形回分式撹拌装置と比較して気液界面積及び伝熱面積が大きいため、必要熱量の供給または除去を行いながら、従来装置と比べ１回分当たりの処理時間を短縮することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、効果的に撹拌処理を行うことができる撹拌装置を提供できる。また、処理時間が短縮された撹拌装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撹拌装置の一実施例を示す正面図である。
【図２】本発明による撹拌装置の一実施例を示す側面図である。
【図３】本発明による撹拌装置の一実施例について、撹拌中に形成される蒸発表面を示す図である。
【図４】本発明による撹拌装置の一実施例にいつて、撹拌中に形成される処理液の流れ方向を示す図である。
【図５】本発明による撹拌装置の他の実施例を示す正面図である。
【図６】本発明による撹拌装置の他の実施例における撹拌翼の拡大図である。
【図７】本発明による撹拌装置の他の実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
１…槽壁、２…側壁、３…処理液投入ノズル、４…真空ノズル、５…処理液排出ノズル、６…回転軸、７…枠部材、８…撹拌翼部材、９…外周板、１０…内周板、１１…軸受、１２…駆動装置、１３…二重管式回転継手、１４…加熱冷却用媒体供給装置、１５…撹拌翼部材、１６…外周板、１７…内周板。
Claims (6)
- その内側に化学反応を行わせる処理液が供給される槽と、この槽の水平方向の両側に配置されて支持された２つの回転軸部と、前記槽内において前記２つの回転軸部の間に配置されこれらと連結された複数の枠部材と、これら枠部材に取り付けられ前記槽の壁面から隙間をあけてスパイラル状に巻かれた撹拌翼部材と、前記回転軸部のいずれかと連結されてこの回転軸部を前記撹拌翼部材とともに回転駆動する駆動装置と、前記槽の上部に配置され前記化学反応によりこの槽内に生じた反応副生成物を排出するための副生成物排気口と、前記槽の下部に配置され前記処理液を排出するための処理液排出口とを有し、
前記槽内に前記回転軸部付近の高さに供給された前記処理液を前記撹拌翼部材を回転させて撹拌するとともに前記副生成物排出口から前記反応副生成物を排出して、前記槽内の前記化学反応が終了した後に前記処理液排出口から前記槽内の処理液を排出する撹拌装置。 - 請求項１に記載の撹拌装置であって、前記スパイラル状に巻かれた撹拌翼部材の巻回方向が前記回転軸部の間の中央部で逆向きとなるように配置された撹拌装置。
- その内側に化学反応を行わせる処理液が供給される槽と、この槽の水平方向の両側に配置されて支持された２つの回転軸部と、前記槽内において前記２つの回転軸部の間に配置されこれらと連結された複数の枠部材と、これら枠部材に取り付けられ前記槽の壁面から隙間をあけてリング状に巻かれた複数の撹拌翼部材と、前記回転軸部のいずれかと連結されてこの回転軸部を前記撹拌翼部材とともに回転駆動する駆動装置と、前記槽の上部に配置され前記化学反応によりこの槽内に生じた反応副生成物を排出するための副生成物排気口と、前記槽の下部に配置され前記処理液を排出するための処理液排出口とを有し、
前記槽内に前記回転軸部付近の高さに供給された前記処理液を前記撹拌翼部材を回転させて撹拌するとともに前記副生成物排出口から前記反応副生成物を排出して、前記槽内の前記化学反応が終了した後に前記処理液排出口から前記槽内の処理液を排出する撹拌装置。 - 請求項１乃至３の何れかに記載の撹拌装置にであって、前記撹拌翼部材がその内部に加熱または冷却用の熱媒体を循環させる通路を備えた撹拌装置。
- 請求項１乃至４の何れかに記載の撹拌装置であって、前記撹拌翼部材の外周または内周側に連続または不連続に取り付けられた板状の部材を備えた撹拌装置。
- 請求項１乃至５の何れかに記載の撹拌装置であって、前記槽の下部に前記処理液排出口を複数備えた撹拌装置。
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Cited By (1)
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1996
- 1996-06-20 JP JP15951296A patent/JP3726353B2/ja not_active Expired - Lifetime
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