JPH105564A - 撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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、
反応が促進される処理液を処理する場合、従来の撹拌装
置では処理液張込量当たりの気液界面積及び伝熱面積が
小さいため、反応に要する時間が長くなる。この問題
は、撹拌装置が大型化するにつれて顕著に現れてくる。 【解決手段】水平に設置された円筒状容器内に、スパイ
ラル状に巻かれた連続した中空部材または複数のリング
状中空部材を連結した構造の撹拌翼を設置する。 【効果】本発明によれば、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ついて、同
じ張込量の従来形回分式撹拌装置と比較して、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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【００１１】本発明の他の目的は、上記（１）〜（４）
の課題を解決した回分式撹拌装置を提供することにあ
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】（１）水平に設置された楕円もしくは円筒
状容器内の長手方向に、容器壁面と微小な隙間を保ちな
がら、スパイラル状に巻かれた連続した部材または複数
のリング状部材を連結した構造の撹拌翼を有する撹拌装
置によって解決される。撹拌中、撹拌翼１ピッチごとに
槽長手方向と垂直な方向に気液界面が形成されるため、
気液界面積が増加し反応副生物の排出性能が向上でき、
反応に要する時間が短縮される。

【００１４】（２）ジャケットに加えて、撹拌翼部材に
中空部材を用いることにより、中空部に容器外部からの
熱媒体供給装置により加熱または冷却された熱媒体を内
部に流すことが可能となり、張込量当たりの伝熱面積が
増え、加熱時間が短縮される。

【００１５】（３）容器下部長手方向に複数個の抜出し
用ノズルを有することにより、処理液抜出し時間が短縮
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１
５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】

【００２９】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、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つい
て、同じ張込量の従来形回分式撹拌装置と比較して、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。

【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、１
４…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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 克久 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 佐世 康成 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に設置された楕円もしくは円筒状容器
   と、この容器内の長手方向に、容器壁面と微小な隙間を
   保ちながら、スパイラル状に連続的に巻かれた部材で構
   成された撹拌翼と、この撹拌翼を上記容器の両端で回転
   可能に支持する回転耳軸とからなることを特徴とする撹
   拌装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の撹拌装置において、上記ス
   パイラル状に巻かれた連続した部材の巻回方向が、上記
   容器長手方向の中央部から一端側と他端側とで互いに逆
   巻きであることを特徴とする撹拌装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の撹拌装置において、上記ス
   パイラル状に巻かれた連続した部材に代わり、複数のリ
   ング状部材を連結した構造の撹拌翼を有することを特徴
   とする撹拌装置。
4. 【請求項４】上記撹拌翼を中空部材で構成し、この中空
   部材の内部に加熱または冷却用の熱媒体を流すことを特
   徴とする請求項１、２または３記載の撹拌装置。
5. 【請求項５】上記容器長手方向の液流れを形成するた
   め、上記翼部材の外周及び内周側に容器半径方向に板を
   連続または不連続に取り付けた撹拌翼を有することを特
   徴とする請求項１、２または３記載の撹拌装置。
6. 【請求項６】楕円もしくは円筒状容器下部に複数個の抜
   出し用ノズルを有することを特徴とする請求項１、２ま
   たは３記載の撹拌装置。
7. 【請求項７】水平に設置された楕円もしくは円筒状容器
   内で処理液を撹拌するに際し、この容器の長手方向に垂
   直な方向に気液境界面を形成させることを特徴とする撹
   拌方法。
8. 【請求項８】上記気液境界面は上記長手方向に離散して
   複数個形成されることを特徴とする請求項７記載の撹拌
   方法。