JPS5836607A - 沈殿物を連続生成するための渦流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少くとも２個の試薬の同時的反応によシ沈殿物
を連続的に生成するための装置に係る。

特に本発明はさらに好ましくはその生成過程で特に粘着
性を有する沈殿物を生成することを目指す渦流装置に関
する。

沈殿装置は喬直軸を持つ円筒形の固定容器を含み、この
容器の頭頂部の軸線附近から試薬を連続的に容器中に導
入するという形式のものが公知である。磁化パーによ構
成る攪拌器が容器の底部に配設されている。このパーの
回転は容器の底部の下方に配設された回転磁場発生器に
よって制御される。攪拌器の回転は渦流の発生を可能な
らしめ混合物を攪拌し新たに形成された沈殿物を容器壁
面からはがし取る効果を持つ。

このようにして溶液よりも密度の高い沈殿物が容器の軸
線付近に形成し、ここに集中しようとする傾向を持つ。

かくて沈殿物は容器壁面に軽く接触する以前に容器軸線
付近でエージングされ、容器上部に配設されたオーツ譬
フ四−を経由して溶液と共に排出される。加熱手段は化
学反応により必要とされるのであれば容器外ｍＫ装備す
ることがでする。

ヒＯようにこの公知型では渦流は新たに形成され九沈殿
物を支持体から離間させる効果を持ち、沈殿物が特に粘
着性の場合に装置が覆われるのを防ぐ。しかしながらこ
の装置にはいくつかの欠点がある。例えば期待する化学
反応が放射性物質を含んでいる場合安全条件によって課
される限界がこの種の装置の容量にかなりの制限を加え
る。容量の増加はしたがってこの種の複数の装置を並列
して使用する必要を生じさせ、注入部分並びにオーバフ
ローの集合をこのように複雑化する。さらに容器底部に
おける攪拌器の摩擦は装置の寿命を相対的に短いものに
してしまう。攪拌器と容器の底部藺とをテトラフルオロ
エチレンを特徴とする特殊な塗料及びステンレス・スチ
ールで構成することだけが装置の寿命を改良し得る方法
である。

この種の装置の影響で沈殿装置の経費が上昇し、耐用期
間が限定される。加えて固定容器内に形成された排出口
な経由する沈殿物の直接的な排出は溶液の同時的排出に
伴われるがこれは沈殿物が溶液より密度が高いという事
実から説明できる。

さらＫ１１ｌ直轄を有し同軸固定円筒形の２個のチャン
ネルを含み、中央チャンネルの上部を経由してこれらの
中に試薬が導入されるという形式の沈殿装置も公知であ
る。

混合物は中央チャンネル内に配置された回転軸のｊｌｌ
ｌに、１１則的に配設された複数の攪拌パーを用いて攪
拌される。回転軸は羽根付タービンを中央ノ々イブの下
部オリフィスの下に支える。

このタービンは測置チャンネル内の沈殿物と溶液が側面
チャンネルの上部に配設されたオー、１フローＫｔで確
実に上昇できるようにする。この装置は側面排出チャン
ネル中の液体の速度がオーバフローまで沈殿物を昇らせ
るためにはＴｏまりにも低すぎるため、断続的に機能す
る。その結実装置の閉塞が生じることになろう。さらに
沈殿物は攪拌器の閣で濃密な層を形成しやすい。

最後に同軸、固定、円筒形の２個のチャンネルを會み、
このチャンネル内の混合物がスクレー、ｅを用いて攪拌
されこのスクレー／Ｑが中央チャンネル内で回転しかつ
清掃のための画直方向の衝隼を受けるという形式の沈殿
装置が公知である。中央チャンネルの底部でタービンは
試薬を攪拌し、これらの濃い沈殿層を一点に集中して形
成する。溶液は側聞チャンネル内を上昇し排出口を経由
して排出される。この上昇行程中溶液は沈殿物で純化さ
れ沈殿物は沈下し濃い沈殿層を通って装置の底部に沈積
する。この装置は連続的に機能するが流速の増加がスク
レーノの被覆の生成を助長するためそれはど高い流速は
望み得ない。さらにこの溶液中では沈殿物は装置の排出
口に持ち上げられねばならず１１流速の増加は沈殿物の
上昇にとって不利であることに注意しなければならない
。

本発明の目的は特に相対的に粘着性の沈殿物を連続的に
生成するための、但しこれのみに隈定されるもので社な
い渦流装置を提供することにある。

この沈殿装置は先行技術による沈殿装置の欠点を有しな
い。従って本発明の主たる目的は特に長期間の寿命を持
ち他方では沈殿時間に影響を与えずに溶液の重要な再循
環を実施することによシ溶液の密度よシ高い密度の沈殿
物の上昇と分離の双方を確実に行う大容量沈殿装置を提
供することである０本発明はまた導入された試薬がもし
必要であれば妓置自体内に配設された手段によシ加熱又
は冷却され得る装置を提供することに係る。これは先行
技術装置では不可能な手段であった。

かくて本発明は特に少くとも２つの試薬を同時に反応さ
せることによって沈殿物を連続的に生成せしめるための
渦流装置に関連し、本装置は僑直軸を有する回転容器と
、固定シリンダと、試薬入口バイブと、少くとも１個の
堰と、タービンとからなっており、前記固定シリンダは
シリンダの下端の下側でシリンダ内にも規定された反応
室と納会された１ｌＩｙＩＩＩの上昇室を容器と共に規
定するために容器内に同軸的に配設されておシ、前記試
薬入口／電イゾは容器の軸線付近で反応室の上部に達し
ており、前記堰は上昇室の上端で回転容器に固定されて
おシ、前記タービンは反応室の低部で回転容器に固定さ
れており、反応室内で渦流を発生させ沈殿物の一部が上
昇室に確実に昇るようにする。

これらの特徴の結果として、本発明に基く装置の固定シ
リンダ内に形成される反応室は先行技術による渦流式沈
殿装置の固定容器内に形成される室と本質的に同じ方式
で機能することが明確になった。但し固定シリンダ外側
に回転容器を設備することによって容器とシリンダの間
に形成される製形室内に遠い分離作用を発生せしめるこ
とが可能である。この作用は咳環形室の外側の溶液より
も密度の高い沈殿物を集積させようとする。そしてこの
外側の＃ｌｌ液だけが固定シリンダの外−と接触する。

この接触は液体を砕きかつ咳外壁に沿って液体を再び落
下させる。この液体の再循環は沈殿物の上昇を可能なら
しめまた環形スペースの外周上に上向きの流れを発生さ
せる。回転容器の回転を加速すれば装置をほぼ完全に空
にすることさえ可能である。

望壕しくは回転容器の底部に固定され九タービンの羽根
がシリンダの下面の上側に配置される部分を含みその結
果沈殿物の一部が反応室内に確実に再循環できるように
し、またシリンダの下面の下側に配置される部分を含ん
で沈殿物の一部が上昇室内に確１１に昇っているように
するのがよい。

実際本発明に基く渦流装置は特に回転容器を支持し固定
シリンダと一体の外枠並びに回転式に容器を作動させる
ための手段を含む、外枠は環形のコレクタを含み排出／
噌イブ及び堰がこれに達している。沈殿装置内で処理さ
れた生成物が放射性物質である鳩舎にはこの外枠線装置
を中性子絶縁する手段ともなることができる。

本発−の好ましい具体例によれば固定シリンダ紘加熱’
ＰＲ１冷却手段及び／又は制御手段を受容するリセスを
有している。

従ってこれらの加熱、冷却及び制御作用は先行技術によ
る装置の場合にふつう一行われるように装置の外側で行
われるのではなく溶液内で直接性われることができる。

本発明の第二の特徴によれば固定シリンダの外面には上
昇室内のシリンダ付近を下降する液体を下方に運ぶリプ
を配設することができる。この下降運動はシリンダが固
定式であることから生じる減速の結果として生じるもの
である。

沈殿物の上昇を促進する丸めに回転容器の内面は望まし
くは上向１に張出しているのがよい。実際回転容器の内
面はその下部において一線に対して７°以上の角度をな
し、さらにその残りの高さ部分についてはｆｌ＃ｉＡに
対して約１°の角度をなすことができる。

図示の装置は放射性媒質中で沈殿物を生成する丸めに特
に適している。このため装置は数個の部品１０ｍ、１０
ｂから成る外枠を含み、蚊部品は容器をアルファ粒子及
び中性子から絶縁するために炭化硼素及びポリエチレン
によシそれぞれ作られる。ｌ＊外枠の内側部分１０　ａ
ｄ垂直軸を有する円筒形の輪郭を持つ空洞１２を形成す
る。空洞はその下面が清−用の開口になっている。回転
容器１６は空洞１２内に同軸的に配設されている。

容器１６紘儒１１１８と底部２０を持つ。側壁１８紘少
くとも１個の軸受け２２を用いて部品１０ａ中に回転式
に取付けられた張出し部２１によって上方に蔦長されて
いる。

図示の具体例で線、軸受２２が１個あるだけで容器１６
の底部２０はひれ状部材２６にょシ外枠に結合され九ナ
セル２４内の第二の軸受２８を用いて回転式に受容され
るように下方に弧長されている０図示しない別の具体例
によれば、軸受２８及びナセル２４は軸受２２が２重に
なっている場合は取除いてもよい。しかしながらこの解
決法は容器の釣合の面で欠点がある。

第１図及び第２図から解ることであるが容器の上端部２
１はさらＫその先端が平歯車３０を規定しておｐ、平歯
車はビニオ／３２と噛み合い、ピニオンの垂直軸は容器
１６の軸と平行である。ピニオン３２の軸は鋏置外粋に
固定されたモータ３４によって駆動される。

中空のシリンダ３６は例えば外枠の上端にネジ３８によ
り固定され容器１６に対して同軸となっている。これら
のネジ３８は容器１６の上端部２１を覆うシリンダ４０
を通過し、つぎに外枠１０に対しネジ４１によシ固定さ
れる。中空シリンダ３６の上端はプラグ４２によって書
間される。

傾斜し九供給／嗜イブ４４はシリンダ３６の側壁を貫通
しシリンダ内部の上端部の中心軸付近に達する。

図示の如く固定シリンダ３６は回転容器１６の長さのほ
ぼ全体く及び底部２０付近で終る。このようＫして反応
１ｉ［４６は固定シリンダ３６内に形成され、さらに環
形上外室４８は回転容器１８と固定シリンダ３６間に形
成される。これらの室はシリンダ３６や下端と回転容器
の底部２０との間の通路４９により連結される。

反応室３６内で混合物を攪拌するため、ｉた沈殿物が壌
形室４８内に昇っていくのを助長するため１回転容器１
６の底部２０は垂直面に配置され容器及びシリンダの軸
線に対して極方向を向く羽根から成るタービン５０を支
持する。さらに好ましくはタービン５０の羽根は固定シ
リンダ３６の下端面の上側に位置する部分と該端面の下
側に位置する部分とを持ち得ることがわかるであろう。

このようにしてタービン５０は第１図及び第２図の反応
室４６内に符号５２で略図式に示した渦流を確実に発生
させる。さらにタービン５０は混合物の一部分が環形室
４８内に排出することを可能ならしめる。

環形室４８に向かう沈殿物の排出を容易ならしめるため
回転容器１６の底部２０の内壁は上向きの先端を持つ円
錐形を呈する。さらＫＩ［形３ｇ１４ｇへの沈殿物の上
昇は回転容器１６の側壁１８の内側部分が僅かに上向き
に張出しをつけられているために容易化される。さらに
好ましくは側壁の内側部分は垂線に関してタービン５ｏ
の高さにほぼ等しい高さまでは７°以上の角度で傾斜が
つけられており、側壁の残りの部分の勾配はもっと小さ
く望ましくは約１°程度である。このように勾配を限定
する理由は積形室４８への沈殿物の上昇は後に説明する
如くこの特徴のみに因るものではないこと、及び大きな
勾配は処理される試薬が放射能を有している′場合に安
全性の面で特に満足しうる状態になくとも沈殿物の全寸
法を増加させてしまうという２つの事実によって納得さ
れよう。

後に示す如く環形室４８に沈殿物を確実に上昇させる丸
めの主たる要素を構成する溶液の再循環を容易化するた
め固定シリンダ３６の外側面の全長にわ九って紋表面に
２う溶液の下降経路をなす螺旋形の溝５４が穿設されて
いる。

装置内で行われる化学沈毅反応は試薬の加熱か冷却のど
ちらかを必要とするかもしれない、適当なゾンデを用い
て反応を制御することも必要になるかもしれない、この
目的で及び第２図及び第３図に４１に図示するようＫＳ
　リセス５６が固定シリンダ３６の総高に及んで即ちこ
のシリンダに二重壁を配設することによって形成される
。冷却手段と電気加熱抵抗器と制御ゾンデとの他に、試
薬の性質と適合するという条件付きで排出管もしくは中
性子吸収性材料を収容するためにもリセス５６を用いる
ことができる。

第１図及び第２図に示す如く環形室４８の上端面は回転
容器１６の、図にはその一つだけを示した上端部２１内
に形成された塩５８内に達するオーバフローを形成する
。これらの堰の下端面は外枠の一部１０１に形成された
環形コレクタ６０に達する、この環形コレクタ６０はＶ
字形断面を有し、その底部には装置外部で形成された沈
殿物を動かすための外枠を貫通する少くとも１本の排出
管が配設されている。

最仮に管路５４，６６及び６Ｂは環形コレクタ６０の上
部の、回転容器１６と外枠との間に形成された環形スペ
ースの上端面に平歯車３０を収容する空間内にそれぞれ
達するように外枠のさまざまな部分を貫通する。これら
の管路は装置が放射性試薬の処理のために用いられると
き装置の洗滌と浄化のために用いられる。

第１図乃至＠３図に関連して以上説明した装置線状のよ
うな方法で機能する。

各々の試薬は反応室４６の上端の軸線付近に注入）９イ
ブ４４の１つを用いて導入逼れる。この導入線連続的に
行われる。容器１６とタービン５０のａ転は符号Ｓ２で
図示した渦流を発生させる効果があみ、こ０＠流は試薬
の混合と第１ＥＫ矢印で示すように底部へ肉かい装置の
軸に従って形成される沈歇物Ｏ通過とが確実に行われる
ようＫする。新九に形成された沈殿物は従ってそのニー
ジン〆を確実におこなう丸めに充分な時間をかけて壁画
から堆−去られる。このエージング紘沈殿物Ｏ付着をか
な争Ｏ＠皮減少させるから沈殿物はタービンｓＯと同じ
高さになる壜で相対的に僅かに粘着質となる。第１図及
び第３図で解るようにヒＯ高１から矢印に示すように沈
殿物の一部は渦流ｏ＊＊ｉｃより軸Ｋｆｆｉつて再び降
下するまで固定シリｙ〆３・Ｏ内１１Ｋｆ！つて１ｉ４
１内へ溶液と共に上昇する。沈殿物とｌｌ１ＩＫの他の
部分は通路４９内へそれから次Ｗｃａｓ意４８内にター
ビンｌ５ＯＩＣよって側面から排出される。回転容器１
６０個壁１Ｂ０内１１に僅かに勾配がつけられているた
め、沈殿物がタービン５００作用によって受ける径方向
の力は上方に向かう垂直分力を生じ、この分力は骸壁面
に沿って沈殿物を持ち上げようとする。さらに容器１６
の回転は溶解した沈殿物に遠心力を及はし、この遠心力
は溶液よりも濃い沈殿物を（９）転容器の壁１８の内面
に固着させる傾向を持つ、このようＫして溶液は積形ス
ペース４８の、１Ｉｉｉｉ定シリンダ４６の外面に最も
近い部分に集中される。

固定Ｖりンダの固定性は溶液の減速をうながし。

溶液は重力効果を受けてシリンダ３６に歯って降下する
。この溶液の降下は螺旋形リゾ５４によって通路を開か
れる。このためリブ５４は好ましくは回転容器１６の回
転方向が固有渦流の方向に対応する左Ｉｔ？方向である
時には左ピッチを持つ。

固定シリンダ３６の外面にｆＥｉうこの溶液の降下は第
２図及び縞３図に矢印で示す如く積形スペース４８内Ｏ
Ｘ体の環状循環が確実に行われるようにする。このよう
にしてこの環状循環は沈殿物のス（−ヌ４８への上昇を
確実に行わせる。加えて。

ζ０循濃はさらに壁面を洗滌し容器の回転によつ鼾 て生じる静電荷を減少させる効果を持つ、このようにし
て沈殿物と溶液のごく僅かな部分だけが容器ｌ・と共に
一転する堰５８により排出される。

りいで沈殿物は固定コレクタ６０内に落下し、こむから
管６２を用いて装置外部に排出される。管は装置の上部
に配置されているから沈殿物を続いて上昇させる必要は
ない。

渦ｍｉｘがその機能を正確に釆すよう容器１６０ｍ１転
速度は２００　ｒ、ｐ、ｍ、以上でなければならない、
好ましく酸２５０乃至４００　ｒ、込ｍ、の速度が選ば
れるのがよい。

沈殿行程が終了し装置を空にする必要が生じた時容器Ｘ
ＳＯ回転速度は約１０００　ｒ＊ｐｅｍ＊に増加される
。そζで沈ａ装置は容器の内壁に傾斜がついていｈえめ
ほぼ完全に空になる。このように装置が完全に空に＆る
ことによって回転方向の変換が容易になり（左回り方向
に比較して逆方向）、遠心効果に螺旋効果が付加される
。

沈殿反応が周囲温度とは異なる温度で行われる場合必要
な加熱装置は固定シリンダのリセス５６内に配設され良
電気抵抗器により構成され得ることは明らかである。得
られる温度は同じくリセス５６内に配設された熱電対に
よって調節される。

以上の説明から本発明に従う沈殿装置は公知の渦流式沈
殿装置と比較して沈殿物の上昇及び溶液からの分離を確
実に行わしめるという点において多数の利点を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く渦流沈殿装置の略断面図。 第２図拡第１図の装置の上部をより拡大し九断面図。 第３図は第１図の装置の下部をより拡大した断面図であ
る。 １６・・・回転容器、３６・・・固定シＩＪ　ｙダ、４
４・・・注入、ｅイブ、弱・・・反応室、４８・・・上
昇室、５０・・・タービン、５４・・・螺旋形リブ、５
６・・・リセス。 聞・・・堰、６０・・・積形コレクタ、６２・・・排出
／Ｑイブ。 代理人ｔｆＩＩ士分　　村　　　　元

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　１ｍ直軸を有する回転容器と、固定シリンダ
   と、試薬入口ＩＱイブと、少くとも１個の堰と、タービ
   ンとからなる少くとも２つの試薬を同時に反応させゐこ
   とによって沈殿物を連続的に生成せしめるための渦流装
   置であって、前記固定シリンダはシリンダの下端の下側
   でシリンダ内に規定された反応室と結合された環形の上
   昇室を容器と共に規定するために容器内に同軸的に配設
   されておシ、前記試薬入口／電イブは容器の軸線付近で
   反応室の上部に達しておシ、前記堰は上昇室の上端で回
   転容器に固定されておｐ、前記タービンは反応室の低部
   で回転容器に固定されており、反応室内で渦流を発生さ
   せて沈殿物の一部が上昇室に確実に昇るようにし九渦流
   装置。 （２）　　１ｍタービンの羽根が、沈殿物の一部が反応
   室内で確実に再循狽すべく該シリンダの下面の上側に配
   置される部分を含んでおシ、沈殿物の一部が上昇室内に
   確実に上昇すべくシリンダの下面の下側に配置される部
   分を含む特許請求の範囲第１項に記載の渦流装置。 （３）回転容器を支持し固定シリンダと一体の外枠並び
   Ｋ１１転式に容器を作動させる丸めの手段を更に會み、
   諌外枠は環形のコレクタを含み排出ノミイブ及び堰がこ
   れに達している特許請求の範囲第１項又はｆｓ２項に記
   載の渦流装置。 （４）固定シリンダが加熱手段、冷却手段及び／又紘制
   御手段を受容するリセスを有している特許ることから生
   じる減速の結果として上昇室内のシｑｙダ付近を下降す
   る液体の下降経路となる螺旋形リプが配設されている特
   許請求の範囲第１項に記載の渦流装置。 （６）回転容器の内側面が上向きに張出している特許請
   求の範囲第１項に記載の渦流装置。 （７）回転容器の内面がその下部においてｆｉＭＫ対し
   て７°以上の角度をなし、さらにその残シの高さ部分に
   ついては垂線に対して約１°の角度をなす特許請求の範
   囲第６項に記載の渦流装置。 （８）回転容器の底部が円錐形状をなししかしてその先
   端が上方に向けられている特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。