JP6908613B2 - 溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための混合リング、溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための装置及び方法 - Google Patents
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Description
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための先行技術の装置及び方法は、プロセス中に混合比を一定に保つことにいくつかの弱点(問題点)を有する。
本発明の目的は、溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるように構造的に構成された混合リングであって、溶媒の一部が溶質の一部に向けて垂直に導かれる、混合リングを提供することである。
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための混合リングは提案され、混合リングは、混合経路に流体的に連結された溶媒インプット経路及び溶質インプット経路を備え、溶媒インプット経路は溶媒の一部を受け入れ、そして溶質インプット経路は溶質の一部を受け入れるように構成されている。
提案された混合リング、混合装置及び混合方法のこの好ましい実施形態において、溶媒は、好ましくは水の一部であると理解することができ、溶質は好ましくはシロップの一部であると理解することができる。
以下に、非限定的に本発明の実施形態の例を示す。
(態様1)
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための混合リング(1)であって、前記混合リング(1)は、
混合経路(4)に流体的に連結された溶媒インプット経路(2)及び溶質インプット経路(3)を備え、
溶媒インプット経路(2)は溶媒の一部を受け入れるように構成されており、そして溶質インプット経路(3)は溶質の一部を受け入れるように構成されており、
混合リング(1)は溶媒の一部及び溶質の一部を混合経路(4)に導くように構造的に構成されており、
混合リング(1)は混合経路(4)の内部領域に主要部が配置されたディフューザ(5)をさらに備え、ディフューザ(5)は溶媒の一部を溶質の一部に向けて導くように構成されている、混合リング(1)。
(態様2)
ディフューザは75°〜105°の間の角度で溶媒の一部を溶質の一部に向けて導くように構成されている、態様1記載の混合リング(1)。
(態様3)
溶媒インプット経路(2)は溶媒インプットゾーン(6)及びチョークゾーン(7)として構成されており、チョークゾーン(7)は溶媒インプットゾーン(6)と混合経路(4)との間に配置されており、さらに、
溶媒インプットゾーン(6)とチョークゾーン(7)との間の相互接続は第一の直径(A)を確立し、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続は第一の直径(A)よりも小さい第二の直径(B)を確立し、チョークゾーン(7)の内径は第一の直径(A)から第二の直径(B)に向かって、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続の近傍の点(13)まで徐々に低減されている、態様1〜2のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様4)
第二の直径(B)の値は第一の直径(A)の値の50%〜65%の間であり、さらに、混合経路(4)の長さ(O)は第一の直径(A)の値の1.5〜3.0倍の間である、態様1〜3のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様5)
溶質インプット経路(3)は溶質インプットゾーン(8)及び溶質チャンバ(9)を備え、溶質インプットゾーン(8)は第三の直径(C)を確立し、そして溶質チャンバ(9)は第三の直径(C)より大きい第四の直径(D)を確立し、第三の直径(C)は混合リング(1)の第二の直径(B)に等しい、態様1〜4のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様6)
溶質チャンバ(9)は第三の直径(C)に従属する第一の幅(E)を確立し、下記の範囲:C/10≦E≦C/3の値を取る、態様1〜5のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様7)
溶質インプット経路(3)は溶質チャンバ(9)に連結している溶質ネック(11)をさらに備え、溶質ネック(11)は第二の幅(F)を確立し、そして突出ランプ(12)をさらに備え、突出ランプ(12)は溶質の一部をディフューザ(5)に向けて導くように構成されている、態様1〜6のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様8)
ディフューザ(5)は対称軸が混合リング(1)の長手軸である対称構造であり、ディフューザ(5)は互いに対して向かい合って配置されそして直線セグメント(16,16')によって接続されている第一の凸状弧(14)及び第二の凸状弧(15)をさらに備えている、態様1〜7のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様9)
突出ランプ(12)は、溶質の一部をディフューザの直線セグメント(16,16')に向けて導くように構成されている、態様1〜8のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様10)
第一の凸状弧及び第二の凸状弧(14,15)のそれぞれの頂点(V 1 ,V 2 )は、混合リング(1)の長手軸に配置されている、態様1〜9のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様11)
頂点(V 1 ,V 2 )の間の距離は、第一の直径(A)の値よりも1.3〜1.6倍の間大きく、ディフューザの幅(G)は第一の直径(A)の値の23%〜26%の間である、態様1〜10のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様12)
開口角(β 1 )の値は開口角(β 2 )の値の少なくとも2倍である、態様1〜11のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様13)
チョークゾーン(7)は15°〜30°の範囲のチョーク角(θ)を画定している、態様1〜12のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様14)
第一の直径(A)は混合リング(1)が処理するように構成された総流速の1.5〜3.0の間倍大きい範囲の値を取る、態様1〜13のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様15)
溶質の一部は170cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、態様1〜14のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様16)
溶媒の一部は80cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、態様1〜15のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様17)
溶媒インプット経路(2)は溶媒タンク(20)から溶媒の一部を受け入れ、そして溶質インプット経路は溶質タンク(21)から溶質の一部を受け入れる、態様1〜16のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様18)
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための装置(25)であって、装置(25)は、
溶媒の一部を溶媒タンク(20)から混合リング(1)に導くように構成されている溶媒排出ダクト(26)を備え、溶媒排出ダクト(26)の第一の端部は溶媒タンク(20)の底部に連結されており、溶媒排出ダクト(26)は混合リング(1)の第一の直径(A)に等しい溶媒ダクト直径を備え、
装置(25)は、溶質の一部を溶質タンク(21)から混合リング(1)に導くように構成されている溶質排出ダクト(27)をさらに備え、溶質排出ダクト(27)の第一の端部は溶質タンク(21)の底部に連結されており、溶質排出ダクト(27)は混合リング(1)の第三の直径(C)に等しい溶質ダクト直径を備えている、装置(25)。
(態様19)
溶質タンク(21)は第一の高さ(H)に配置されており、第一の高さ(H)は溶質排出ダクト(27)と混合リング(1)との間の接続部から、溶質タンク(21)の全高(L')の半分までで測定される、態様18記載の装置(25)。
(態様20)
第一の高さ(H)の値は1700mm〜1900mmの間である、態様18〜19のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様21)
溶媒の一部は溶媒タンク(20)の頂部に、溶媒インレットダクト(24)によって添加され、溶媒インレットダクト(24)は、その一方の端部に連結されたコーンデフレクタ(30)を備え、コーンデフレクタ(30)は溶媒の一部を複数の溶媒滴(31)へと拡散させるように構成されている、態様18〜20のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様22)
混合リング(1)に連結されている主ポンプ(B 1 )をさらに備え、主ポンプ(B 1 )は、混合リング(1)からの混合距離(L)に配置されており、混合距離(L)は混合リング(1)の第一の直径(A)の値の5〜11倍の間である、態様18〜21のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様23)
溶媒タンク(20)及び溶質タンク(21)の底部は、溶媒タンク(20)及び溶質タンク(21)それぞれの溶媒及び溶質レベルよりも下方に配置されたタンクのいずれかの部分として構成されている、態様18〜22のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様24)
溶媒排出ダクト(26)及び溶質排出ダクト(27)は、それぞれ溶媒流量計(S q13 )及び溶質流量計(S q12 )を備え、溶媒流量計(S q13 )は第一の直径(A)の値の5倍よりも大きい混合リング(1)からの距離で配置されている、態様18〜23のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様25)
溶質の一部は170cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、態様18〜24のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様26)
溶媒の一部は80cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、態様18〜25のいずれか1項記載の装置(25)。
(態様27)
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための方法であって、前記方法は、
溶液中の溶媒と溶質との要求混合比を設定すること、
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための装置(25)の混合リング(1)に溶媒の一部及び溶質の一部を添加すること、
溶媒の一部が混合リング(1)に到達する前に、溶媒の一部の流速を測定し、そして溶質の一部が混合リング(1)に到達する前に、溶質の一部の流速を測定すること、
測定された溶媒の流速を測定された溶質の流速で除算することによって実混合比を決定すること、
実混合比と確立された要求混合比とを比較すること、
の工程を含む方法。
(態様28)
実混合比と要求混合比との比較は実混合比を要求混合比で減算することによって行われる、態様27記載の溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための方法。
(態様29)
実混合比と要求混合比との比較により溶質調整バルブ(V m12 )の開口率を管理する工程をさらに含む、態様27〜28のいずれか1項記載の溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための方法。
(態様30)
実混合比と要求混合比との比較が実質的に0に等しい値を確立するまで、溶質調整バルブ(V m12 )の開口率を管理する工程をさらに含む、態様27〜29のいずれか1項記載の溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための方法。
(態様31)
溶媒の一部及び溶質の一部の流速を測定する工程は、それぞれ溶媒流量計(S q12 )及び溶質流量計(S q13 )によって行われる、態様27〜30のいずれか1項記載の溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための方法。
(態様32)
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための方法であって、前記方法は、
溶質調整バルブ(V m12 )の複数の開口率に従って溶媒の一部に溶質の一部を溶解させて、混合サイクルを終了させること、
溶質調整バルブ(V m12 )の複数の開口率の平均値を記憶させること、
記憶された平均値に等しい値に溶質調整バルブ(V m12 )の開口率を設定することにより新しい混合サイクルを開始すること、
の工程を含む、方法。
(態様33)
溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための混合リング(1)であって、混合リング(1)は、
混合経路(4)に流体的に連結された溶媒インプット経路(2)及び溶質インプット経路(3)を備え、
溶媒インプット経路(2)は溶媒の一部を受け入れるように構成されており、そして溶質インプット経路(3)は溶質の一部を受け入れるように構成されており、
混合リング(1)は溶媒の一部及び溶質の一部を混合経路(4)に導くように構造的に構成されており、
混合リング(1)は溶媒の一部を溶質の一部に向けて導くように構造的に構成されているチョークゾーン(7)をさらに備える、混合リング(1)。
(態様34)
チョークゾーン(7)は溶媒の一部を溶質の一部に向けて45°〜90°の角度で導くように構成されており、さらに、チョークゾーン(7)は15°〜30°の範囲内でチョーク角(θ)を画定している、態様33記載の混合リング(1)。
(態様35)
溶媒インプット経路(2)はチョークゾーン(7)を備え、溶媒インプットゾーン(6)をさらに備え、チョークゾーン(7)は溶媒インプットゾーン(6)と混合経路(4)との間に配置されており、さらに、
溶媒インプットゾーン(6)とチョークゾーン(7)との間の相互接続は第一の直径(A)を確立し、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続は第一の直径(A)よりも小さい第二の直径(B)を確立し、チョークゾーン(7)の内径は第一の直径(A)から第二の直径(B)に向かって、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続の近傍の点(13)まで徐々に低減されており、さらに、
溶質インプット経路(3)は溶質インプットゾーン(8)及び溶質チャンバ(9)を備え、溶質インプットゾーン(8)は第三の直径(C)を確立し、そして溶質チャンバ(9)は第三の直径(C)より大きい第四の直径(D)を確立している、態様33〜34のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様36)
第一の直径(A)は混合リング(1)が処理するように構成された総流速の1.5〜3.0倍の範囲内の値を取る、態様33〜35のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様37)
溶質チャンバ(9)は第三の直径(C)に従属する第一の幅(E)を確立し、下記の範囲:C/10≦E≦C/3の値を取り、そして溶質インプット経路(3)は溶質チャンバ(9)に連結している溶質ネック(11)をさらに備え、溶質ネック(11)は第二の幅(F)を確立し、そして突出ランプ(12)をさらに備え、突出ランプ(12)は溶質の一部を混合経路(4)に向けて導くように構成されている、態様33〜36のいずれか1項記載の混合リング(1)。
(態様38)
溶媒に溶質を溶解させるための混合リング(1)であって、混合リング(1)は溶質流と溶媒流が混合されるパイプに沿って配置されており、そして
溶媒インプット経路(2)、
溶質ネック(11)を有する溶質インプット経路(3)、及び、
混合経路(4)、
を備え、
溶媒インプット経路(2)は溶質ネック(11)の上流に配置され、インプット経路(2)及び溶質インプット経路(3)は互いに流体的に接続され、混合経路(4)に導き、混合経路(4)は下流に配置されており、溶媒インプット経路(2)はパイプの流れ直径がその上流に配置されたパイプの流れ直径に関して低減されているチョークゾーン(7)が設けられており、
溶質インプット経路(3)は溶質流及び溶媒流が互いに実質的に直交して衝突するように、チョークゾーン(7)から出る溶媒流に向けて溶質を導く溶質ネック(11)によって混合経路(4)に流体的に接続されている、混合リング(1)。
(態様39)
ディフューザ(5)はチョークゾーン(7)の下流に配置されており、ディフューザ(5)は溶媒流を溶質流に向けて導くように構成されている、態様38記載の溶媒に溶質を溶解させるための混合リング(1)。
Claims (27)
- 溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための混合リング(1)であって、前記混合リング(1)は、
混合経路(4)に流体的に連結された溶媒インプット経路(2)及び溶質インプット経路(3)を備え、
溶媒インプット経路(2)は溶媒の一部を受け入れるように構成されており、そして溶質インプット経路(3)は溶質の一部を受け入れるように構成されており、
混合リング(1)は溶媒の一部及び溶質の一部を混合経路(4)に導くように構造的に構成されており、
混合リング(1)は混合経路(4)の内部領域に主要部が配置されたディフューザ(5)をさらに備え、ディフューザ(5)は溶媒の一部を溶質の一部に向けて導くように構成されている、
溶質インプット経路(3)は溶質の一部をディフューザ(5)に導くように構成された突出ランプ(12)を画定する溶質ネック(11)を備え、突出ランプ(12)は混合経路(4)の内部壁に対してネック角(ρ)を確定し、ネック角(ρ)は鋭角である、
溶媒インプット経路(2)は溶媒インプットゾーン(6)及びチョークゾーン(7)として構成されており、チョークゾーン(7)は溶媒インプットゾーン(6)と混合経路(4)との間に配置されており、溶媒インプットゾーン(6)とチョークゾーン(7)との間の相互接続は第一の直径(A)を確立し、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続は第一の直径(A)よりも小さい第二の直径(B)を確立し、チョークゾーン(7)の内径は第一の直径(A)から第二の直径(B)に向かって、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続の近傍の点(13)まで徐々に低減されている、
混合リング(1)。 - ディフューザは75°〜105°の間の角度で溶媒の一部を溶質の一部に向けて導くように構成されている、請求項1記載の混合リング(1)。
- 第二の直径(B)の値は第一の直径(A)の値の50%〜65%の間であり、さらに、混合経路(4)の長さ(O)は第一の直径(A)の値の1.5〜3.0倍の間である、請求項1〜2のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 溶質インプット経路(3)は溶質インプットゾーン(8)及び溶質チャンバ(9)を備え、溶質インプットゾーン(8)は第三の直径(C)を確立し、そして溶質チャンバ(9)は第三の直径(C)より大きい第四の直径(D)を確立し、第三の直径(C)は混合リング(1)の第二の直径(B)に等しい、請求項1〜3のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 溶質チャンバ(9)は第三の直径(C)に従属する第一の幅(E)を確立し、下記の範囲:C/10≦E≦C/3の値を取る、請求項4記載の混合リング(1)。
- 溶質インプット経路(3)は溶質チャンバ(9)に連結している溶質ネック(11)をさらに備え、溶質ネック(11)は第二の幅(F)を確立し、そして突出ランプ(12)をさらに備え、突出ランプ(12)は溶質の一部をディフューザ(5)に向けて導くように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- ディフューザ(5)は対称軸が混合リング(1)の長手軸である対称構造であり、ディフューザ(5)は互いに対して向かい合って配置されそして直線セグメント(16,16')によって接続されている第一の凸状弧(14)及び第二の凸状弧(15)をさらに備えている、請求項1〜6のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 突出ランプ(12)は、溶質の一部をディフューザの直線セグメント(16,16')に向けて導くように構成されている、請求項1〜7のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 第一の凸状弧及び第二の凸状弧(14,15)のそれぞれの頂点(V1,V2)は、混合リング(1)の長手軸に配置されている、請求項7〜8のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 頂点(V1,V2)の間の距離は、第一の直径(A)の値よりも1.3〜1.6倍の間大きく、ディフューザの幅(G)は第一の直径(A)の値の23%〜26%の間である、請求項9記載の混合リング(1)。
- 前記凸状弧はそれぞれ第1の開口角(β 1 )及び第2の開口角(β 2 )を確定し、第1の開口角(β1)の値は第2の開口角(β2)の値の少なくとも2倍である、請求項7〜10のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- チョークゾーン(7)は15°〜30°の範囲のチョーク角(θ)を画定している、請求項1〜11のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 第一の直径(A)は混合リング(1)が処理するように構成された総流速の1.5〜3.0の間倍大きい範囲の値を取る、請求項1〜12のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 溶質の一部は170cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、請求項1〜13のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 溶媒の一部は80cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、請求項1〜14のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 溶媒インプット経路(2)は溶媒タンク(20)から溶媒の一部を受け入れ、そして溶質インプット経路は溶質タンク(21)から溶質の一部を受け入れる、請求項1〜15のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- ネック角(ρ)は45°である、請求項1〜16のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- シロップの流速が大きいほど、ネック角(ρ)が小さい、請求項1〜17のいずれか1項記載の混合リング(1)。
- 溶媒の一部に溶質の一部を溶解させるための装置(25)であって、装置(25)は、
溶媒の一部を溶媒タンク(20)から混合リング(1)に導くように構成されている溶媒排出ダクト(26)を備え、溶媒排出ダクト(26)の第一の端部は溶媒タンク(20)の底部に連結されており、溶媒排出ダクト(26)は混合リング(1)の第一の直径(A)に等しい溶媒ダクト直径を備え、
装置(25)は、溶質の一部を溶質タンク(21)から混合リング(1)に導くように構成されている溶質排出ダクト(27)をさらに備え、溶質排出ダクト(27)の第一の端部は溶質タンク(21)の底部に連結されており、溶質排出ダクト(27)は混合リン
グ(1)の第三の直径(C)に等しい溶質ダクト直径を備えている、
混合リング(1)は混合経路(4)の内部領域に主要部が配置されたディフューザ(5)をさらに備え、ディフューザ(5)は溶媒の一部を溶質の一部に向けて導くように構成されている、
混合リング(1)の溶質インプット経路(3)は溶質の一部をディフューザ(5)に導くように構成された突出ランプ(12)を画定する溶質ネック(11)を備え、突出ランプ(12)は混合経路(4)の内部壁に対してネック角(ρ)を確定し、ネック角(ρ)は鋭角である、
溶媒インプット経路(2)は溶媒インプットゾーン(6)及びチョークゾーン(7)として構成されており、チョークゾーン(7)は溶媒インプットゾーン(6)と混合経路(4)との間に配置されており、溶媒インプットゾーン(6)とチョークゾーン(7)との間の相互接続は第一の直径(A)を確立し、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続は第一の直径(A)よりも小さい第二の直径(B)を確立し、チョークゾーン(7)の内径は第一の直径(A)から第二の直径(B)に向かって、チョークゾーン(7)と混合経路(4)との間の相互接続の近傍の点(13)まで徐々に低減されている、
装置(25)。 - 溶質タンク(21)は第一の高さ(H)に配置されており、第一の高さ(H)は溶質排出ダクト(27)と混合リング(1)との間の接続部から、溶質タンク(21)の全高(L')の半分までで測定される、請求項19記載の装置(25)。
- 第一の高さ(H)の値は1700mm〜1900mmの間である、請求項19〜20のいずれか1項記載の装置(25)。
- 溶媒の一部は溶媒タンク(20)の頂部に、溶媒インレットダクト(24)によって添加され、溶媒インレットダクト(24)は、その一方の端部に連結されたコーンデフレクタ(30)を備え、コーンデフレクタ(30)は溶媒の一部を複数の溶媒滴(31)へと拡散させるように構成されている、請求項19〜21のいずれか1項記載の装置(25)。
- 混合リング(1)に連結されている主ポンプ(B1)をさらに備え、主ポンプ(B1)は、混合リング(1)からの混合距離(L)に配置されており、混合距離(L)は混合リング(1)の第一の直径(A)の値の5〜11倍の間である、請求項19〜22のいずれか1項記載の装置(25)。
- 溶媒タンク(20)及び溶質タンク(21)の底部は、溶媒タンク(20)及び溶質タンク(21)それぞれの溶媒及び溶質レベルよりも下方に配置されたタンクのいずれかの部分として構成されている、請求項19〜23のいずれか1項記載の装置(25)。
- 溶媒排出ダクト(26)及び溶質排出ダクト(27)は、それぞれ溶媒流量計(Sq13)及び溶質流量計(Sq12)を備え、溶媒流量計(Sq13)は第一の直径(A)の値の5倍よりも大きい混合リング(1)からの距離で配置されている、請求項19〜24のいずれか1項記載の装置(25)。
- 溶質の一部は170cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、請求項19〜25のいずれか1項記載の装置(25)。
- 溶媒の一部は80cPsに等しいか又はそれより低い粘度を有する物質である、請求項19〜26のいずれか1項記載の装置(25)。
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