JPS63178802A - 粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥させる装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粘度の大きい流体を乾燥させるための乾燥装置
に関する。

より詳細には、本発明は、蒸発装置を用いて、上記乾燥
処理の対称とする材料の劣化、及び物理的・機械的特性
の低下を防止し得る条件の下で、上記乾燥処理の対称と
する材料に含まれている揮発性物質を除去することが出
来る粘度の大きい流体を処理するための薄膜蒸発装置に
関する。

本明細書の説明、及び特許請求の範囲の各項においては
、「高粘度の流体」という用語を次のような意味で使用
する。すなわち、上記処理条件の下で、粘度が５０，０
００ポイズより大きいもの、例えば重合工程の成生物、
より詳細には、不飽和エチレン・モノマーをバルクの状
態、又は溶液の形で重合させた時、及び残留モノマー、
有機溶剤等を含む材料を重縮合させた時の重合物以外の
成生物をいう。

〔従来技術及びその問題点〕 流体を乾燥する目的でその流体に含有されている揮発性
物質を蒸発させるために、乾燥の対象とする物を薄膜に
して乾燥させる技術を採用し、円筒形の本体部、すなわ
ち処理室と、この本体部を取り囲む加熱又は冷却用外筒
と、上記本体部の内部にこの本体部と同軸に配設された
ロータとを有する構造の流体乾燥装置は公知である。

このロータに散布装置と供給装置が取り付けられ、この
散布装置は上記流体を上記処理室の内壁上に薄い膜にな
るように散布し、上記供給装置は上記流体を上記散布装
置に供給する。

このような流体乾燥装置については、英国特許第９４０
，６５５号に記載されている。この英国特許の流体乾燥
装置はロータから成り、このロータは円筒形のシャフト
を有し、この円筒形のシャフトにブレードが取り付けら
れ、このブレードは傾斜した状態で固定され、このブレ
ードの非支持側の端部は上記処理室の内壁に極めて接近
しており、このブレードの非支持側の端部の表面から上
記処理室の内壁までの距離は、処理すべき流体の性質に
よって異るが、１ミリメートル程度である。

このような蒸発装置では、処理室の流体で満たされる部
分の容積は、その処理室の全体の容積の１０乃至３０％
にすぎない。

イタリア特許第８９８，６３３号に、２種類のブレード
が固定された円筒形のシャフトから成るロータが記載さ
れている。上記一方の種類のブレードは軸線方向に延び
て散布装置として作用する。

上記他方の種類のブレードは上記ロータの軸線に対して
傾斜し、上記処理すべき流体を送り込み、又は前進させ
る作用をする。上記後者のブレードが傾斜する方向は上
記ロータの回転方向であり、このブレードは螺旋形の仮
想線に沿って配列される。このような流体乾燥装置は、
稼動状態では、粘度の大きい流体を処理室に導入し、こ
の導入した流体を軸線方向に延びるブレードで捕捉し、
処理室の内壁に薄い膜になるように散布する。この散布
された流体を、後続するブレードが上記乾燥処理を行う
面に沿って排出部分に到達するまで前進移動させる。２
種類のブレードを同時に作動させることは、粘度の大き
い流体を処理するだめの基本的な条件である。

以上説明した従来の流体乾燥装置が、処理すべき流体の
粘度が大きい場合、特にその粘度が極めて大きい場合に
、その流体の揮発成分を蒸発させるために適当であると
いう保証はない。その主な理由は、処理すべき流体の品
質の劣化の原因が、その流体を強制的に噴出散布させる
こと、及び（又は）処理すべき流体を長時間蒸発装置の
中に滞留させることにある。

本願の出願人は、以上のような従来の欠点を除去するだ
めの各種の試みを行ってきた。その努力の方向は、処理
すべき流体が熱によって品質か著しく低下する性質を有
する場合で、この流体を含む処理室の温度が上昇した時
に、この流体の品質を低下させないことにある。これと
は逆に、処理室の温度を下げれば、流体の粘度が増大し
、そのために、流体の機械的特性を著しく低下させる結
果を産む。

熱に鋭敏な材料の品質の低下の程度が、その材料を処理
室の中に滞留させる時間、その材料を粘度が大きいにも
拘らず強制的に噴出散布させること、及びその材料を処
理する温度によって支配されることは公知である。これ
については、「ポリマー・エンジニアリング・アンド・
サイエンス」の１９７８年８月号、第１８巻第１０号を
参照されたい。

上記の分野の公知の蒸発装置は、処理の対象とする材料
の品質を大幅に低下させている。この不具合が発生する
部位は、特に材料の粘度が大きい場合に著しい場合には
処理の対象とする材料を排出する部分、すなわち出口の
部分である。この様な装置では、出口を設けた部分がほ
ぼ円錐台形であり、この部分にブレードが設けである。

このブレードの構造は、材料を排出する段階でも、上記
処理すべき材料の混合段階、及びその材料を出口ノズル
まで前進させる段階と同様の作用をするように設計され
ている。４４料を満たす空間を形成することは、揮発物
の濃度を下げるためには有用ではあるが、その材料の品
質を低下させる原因にもなる。またほぼ円錐台形の部分
の内部にスクリュウを取り付けた装置も公知である。し
かしながら、この場合には、処理対象の材料に大きい力
が加えられ、その大きいエネルギーが上記材料の粘度を
低下させ、従ってその材料の品質を低下させる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の欠点、特に粘度の大きい流
体を処理する場合の従来の欠点を完全に除去することが
できる流体乾燥装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的は、加熱用又は冷却用の外筒に取り囲まれた処
理室と、上記処理室の内部に上記処理室と同軸に配設さ
れたロータとを有する構造の、粘度の大きい流体を薄膜
にして乾燥させる装置において、ロータは延長部分を有
し、この延長部分はブレード形の部分のみからなり、上
記ブレード形の延長部分は粘度の大きい流体を送り込む
作用、前進させる作用、及び散布する作用を行い、上記
ブレード形の延長部分は上記ロータに対して傾斜し、か
つその結合線をよぎる軸線面に対して傾斜するように取
り付けられ、２列以上の等間隔でジグザグに配設され、
上記ブレード形の延長部分は形状及びピッチが同一であ
り、各列の各ブレード形の延長部分は、隣接する列の対
応するブレード形の延長部分に対して、軸線方向から見
て偏位した位置にあり、上記ブレード形の延長部分のピ
ッチの半分に等しい距離だけ離間している構造の粘度の
大きい流体を薄膜にして乾燥させる装置によって達成さ
れる。

上記各ブレード形の延長部分は上記ロータの軸線に対し
て同一の角度で傾斜し、上記各ブレード形の延長部分は
、その結合線をよぎる軸線方向の面に対して、その高さ
方向に沿って変化し得るように傾斜させるのが好ましい
。

ロータに、さらに他のブレード形の延長部分を取り付け
、このブレード形の延長部分の取付位置を、上記処理の
対象とする流体を送り込むためのノズルの位置より上の
部分とするのが好ましい。

上記ブレード形の延長部分のピッチは、必要に応じて任
意の値にしても差し支えないが、上記ブレード形の延長
部分がその回転軸線上に突出する高さの半分にするのが
好ましい。

本発明に基いて、さらに処理室の本体部の円錐台形の部
分に出口ノズルを取り付け、この出口ノズルにブレード
形の延長部分を取り付け、このブレード形の延長部分の
傾斜条件、配置、及び特性を上記処理室のロータのブレ
ード形の延長部分の傾斜条件、配置、及び特性と同様に
するのが好ましい。

上記ブレードを全て傾斜させ、そのロータの軸線に対す
る傾斜角度も同一にし、これによって、処理すべき流体
を壁体から連続的に引き離し、新しくし、排出部の方に
送り、これによって、流体の滞留時間を最少にし、これ
を継続することによって、材料の停滞を防止することが
できる。さらに、各ブレードと、これに隣接する列のブ
レードとを対応させることにより、各ブレードに蓄積さ
れた処理対象利料を、全て迅速に取り除くことか−１２
＝ できる。その後に、ブレードは処理の対象とする材料の
全量、特に上記蓄積した材料を壁体に散布し、この散布
された材料を連続的に移動させることによって、上記材
料を集中的に処理することができる。このようにするの
は、上記材料の滞留する時間、及び停滞する時間を長く
しないためである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図によって詳細に説明する。こ
の説明は例示であって、本発明を限定するためのもので
はない。

第１図に本発明に基く粘度の大きい流体を薄膜にして乾
燥させる流体乾燥装置を示す。この流体乾燥装置の全体
を符号１で表す。この流体乾燥装置］は処理室２を有し
、この処理室２は回転対称形であり、はぼ垂直に配設さ
れ、上部に入口ノズル３を有し、下部に出口ノズル４を
有する。この出口ノズル４は処理室２の端部に、この処
理室２と同軸になるように取り付けられる。出口ノズル
４は円錐台形の部材５を用いて処理室２に結合される。

外筒６は処理室２を取り囲み、この外筒６に入口ノズル
７と出口ノズル８が取り付けられる。

この外筒６は処理室２の中の流体、例えば油若しくは水
等を加熱又は冷却するために使用される。

また、円錐台形の結合部材５を取り囲むようにジャケッ
トが取り付けられる。このジャケットは上記加熱用又は
冷却用の流体状の媒体のための適当な入口ノズル及び出
口ノズルを有する。

処理室２の上部にチャンバ９が結合される。このチャン
バ９は、乾燥処理の際に発生するガス又は蒸気を捕集す
るためのものである。このチャンバ９は、直径が処理室
２の直径にほぼ等しく、処理室と同軸に配設される。チ
ャンバ９の上部は被覆部材１０で覆われる。これは蒸気
やガスが逃げるのを防止するためである。

ロータ１２は、ガス捕集用チャンバ９の内部に配設され
、このチャンバ９及び処理室２と同軸に取り付けられる
。このロータの全長は、上記チャンバの全長とほぼ同じ
である。

ロータ１２は中心のシャフト１３を有し、このシャフト
１３の上部は被覆部材１０によって、回転し得るように
支持され、このシャフト１３の下部は処理室２の内壁に
回転可能に支持される。このシャフト１３の下部を処理
室２の内壁に回転可能に支持するのは、中心位置決め用
スリーブ１４と案内摺動ブロック１５である。モータ１
６は、被覆部材１０の上部外側に固定されて、シャフト
１３を回転させる。

シャフト１３は、入口ノズル３の上部から芯出し用のス
リーブ１４まで延び、このシャフト１３の一部分に、ブ
レード形の延長部分１７が取り付けられる。このブレー
ド形の延長部分１７の数は２列以上であり、８列とする
のが好ましく、またこのブレード形の延長部分１７は、
処理室２の軸線に沿って、等間隔に、かつジグザクに配
設される。

ブレード形の延長部分１７は、それぞれロータの軸線に
対して傾斜すると共に、シャフト１３への結合線をよぎ
る軸線面に対しても傾斜する。より詳細には、ロータの
軸線に対する傾斜角αは＝　　１５　− １０度乃至７５度、シャフト１３への結合線をよぎる軸
線面に対する傾斜角βは５乃至９０度であり、この傾斜
角βは１０乃至６０度とするのが好ましい。この傾斜角
βは、上記１０乃至６０度の範囲内でブレード形の延長
部分１７の非支持側端部に沿って、変化出来るようにす
るのが好ましい。

詳細には、上記傾斜角βを、各延長部分の作動流体が供
給される部分から、作動流体が排出され°る部分までの
範囲の、上半分の部分で小さく、この範囲の下半分の部
分で大きくなるようにする。

各列のブレード形の延長部分１７は、同一のピッチで固
定され、隣接する列の対応するブレード形の延長部分に
対して、軸線方向に、等間隔でジグザグである。各列の
ブレード形の延長部分１７のピッチは、これに隣接する
列の対応するブレード形の延長部分のピッチの半分とし
、上記ブレード形の延長部分の回転軸線方向に突出する
高さの半分にするのが好ましい。

ブレード形の延長部分１７は、処理すべき作動流体を、
入口ノズル３から出口ノズル４まで連続的に前進させ、
それと同時にその流体をチャンバ２の内壁上に薄い膜の
形に拡げ得るように位置決めされる。この方法によって
、処理すべき粘度の大きい流体を連続的に攪拌し、出口
ノズル４の方向に送ることができ、これによって、その
流体が処理室２の内部に停留又は滞留するのを防止する
ことができる。

ブレード形の延長部分１７は、入口ノズル３の上まで延
びる。これは、送り込まれた粘度の大きい流体が、その
レオロジー的性質によって、泡、液滴、その他の形にな
って、入口ノズル３より高く上昇するのを防止するため
である。

案内摺動ブロック１５の外周面に、４個以上の案内用の
ブレード形の延長部分１８がある。このブレード形の延
長部分１８は、形状か同一であり、ロータの延長部分１
７に対する傾斜角度が同一である。しかしながら、この
ブレード形の延長部分１８の上記薄い膜の形にされた流
体の移動する面の面積は、上記延長部分１７の面積の２
倍より大きくするのが好ましい。さらに、ブレード形の
各延長部分１８の、上記粘度の大きい流体が流れる面か
ら上記芯出し用のスリーブ１４の内面までの距離は、ブ
レード形の延長部分１７から処理室２の内面までの距離
より小さい。これは、シャフト１３か回転している時に
、このシャフト１３に上記流体を案内させるためである
。案内用ブレード１８の相互の角度は、上記流体を出口
ノズル４まで流し得るように調節する。

円錐形の結合部材５に、他のロータ１９が取り付けられ
、このロータ１９にブレード形の延長部分２０が取り付
けられる。このブレード形の延長部分２０は、処理室２
のロータ］２のブレード形の延長部分１７と同様の形状
であるが、その非支持側の端部にテーパが付けてあり、
このテーパが付いた部分は円錐形の結合部材５の面の形
状に追随する形状とするのが好ましい。

上記ロータ１９は、粘度の大きい流体を、薄い膜の形で
排出部、すなわち出口ノズル４の方向に送る作用をする
。これは、上記流体乾燥装置の底部に、粘度の大きい流
体が溜まるのを防止するため、すなわち、その流体に機
械的エネルギーが加えられるのを防止するためであり、
このようにする目的は、乾燥処理による、粘度の大きい
流体の品質の低下を防止することにある。

ロータ１９を上部ロータ１２に結合させることもてきる
。このようにすれば、このロータを同一のモータ１６で
駆動することかできる。或いは、他の構造としてロータ
］９を摺動ブロック１５にキー結合させ、分離したモー
タで駆動することもできる。

〔作　用〕

流体乾燥装置１は次のように作用する。すなわち、まず
処理の対称とする粘度の大きい流体を人口ノズル３から
処理室２の中に導入する。次に、この流体を外筒６で加
熱又は冷却し、ブレード形の延長部分］７で捕捉する。

上記ブレード形の延長部分］７は、上記流体を、処理室
２の内壁に沿って薄い膜の形になるように散布し、それ
と同時に、この薄い膜になった流体を出口ノズル４の方
向に前進させる。ブレード形の延長部分１７の縁は流体
を捕捉し、このブレード形の延長部分１７が、この流体
を直ちに処理室２の壁体の方向の押し出す。これは、こ
の処理室２の壁体で薄い層の形に拡げるためである。上
記延長部分１７の下縁部分に上記流体に溜まった時には
、列をなしているブレード形の延長部分が、この溜まっ
た流体を直ちに捕捉して、処理室２の壁体上で薄い膜に
なるように、薄い層に拡げる。この作用は、流体乾燥装
置の全内壁上で、上記粘度の大きい流体がロータの下部
に達するまで反復される。その後に、処理済みの流体が
、案内摺動ブロック１５のブレード形の延長部分１８ま
で流れる。排出用ロータ］９は、上記薄い膜の形の処理
済みの流体を出口ノズル４の方向に送り、この送られた
流体はさらに次の処理行程に送られる。

ガス及び蒸気は、上記流体の処理が行なわれている時に
、その送られる流体と向流する状態でチャンバ９まで上
昇する。このガス及び蒸気に液体又は個体が混入してい
る場合には、これを分離した後に、出口ノズル１１から
凝縮装置等の適当な装置に送られる。

本発明に基く振動装置は、粘度の大きい流体が上記チャ
ンバの如何なる部分にも蓄積又は滞留するのを防止する
ことができる。これは、上記チャンバのほとんど全ての
表面を利用できるからであり、これが可能であるのは、
全てのブレード形の延長部分１７が粘度の大きい流体を
拡げる作用と、この流体を前進させる作用、すなわち送
り込む作用とを同時に行うことができるからである。

〔効　果〕

本発明に基く流体乾燥装置を採用することにより、熱の
影響を受は易く、熱によって品質が劣化する性質を有し
、粘度が非常に大きく、例えば、５０．０００ポイズ乃
至１００．０００ポイズ程度である流体、例を上げれば
、ポリスチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳＳＳＡＮ、
ポリメチルアクリレート、スチレン共重合体等をバルク
の状態で重合させた場合の底生物をほぼ完全に乾燥処理
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く流体乾燥装置の縦断面略図、第２
図は第１図の流体乾燥装置の線１−１をよぎる面に沿う
横断面略図、第３図は第１図の流体乾燥装置の線２−２
をよぎる面に沿う横断面略図、第４図は第１図の流体乾
燥装置の線２−２をよぎる面に沿う横断面略図である。 １・・・流体乾燥装置、２・・・処理室、３・・・入口
ノズル、４・・・出口ノズル、５・・・本体部、６・・
・外筒、７・・・入口ノズル、８・・・出口ノズル、９
・・・チャンバ、１０・・・被覆部材、１２・・・ロー
タ、１３・・・シャフト、］４・・・芯出し用スリーブ
、１５・・・案内摺動ブロック、１６・・・モータ、１
７，１．８・・・ブレード形の延長部分、１つ・・・ロ
ータ、２０・・・ブレード形の延長部分、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱用又は冷却用外筒に取り囲まれた処理室と、上
   記処理室の内部に上記処理室と同軸に配設されたロータ
   とを備えた粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥させる装
   置において、ロータはブレード形のみを設けた延長部分
   を有し、上記ブレード形の延長部分は粘度の大きい流体
   を送り込む作用と、前進させる作用と、拡げる作用とを
   行い、上記ブレード形の延長部分は上記ロータに対して
   傾斜すると共に、その結合線をよぎる軸線を含む面に対
   して傾斜するように、２列以上の等間隔でジグザグに配
   設され、上記ブレード形の延長部分の形状及びピッチは
   同一であり、各列の各ブレード形の延長部分は、軸線方
   向から見て、隣接する列の対応するブレード形の延長部
   分に対して偏位し、上記ブレード形の延長部分のピッチ
   の半分に等しい距離離間することを特徴とする粘度の大
   きい流体を薄膜にして乾燥させる装置。 ２、上記ロータに、８列のブレード形の延長部分が取り
   付けられることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥させる装置。 ３、上記ブレード形の延長部分は上記ロータの軸線に対
   して同一の角度で傾斜し、上記各ブレード形の延長部分
   は、その結合線をよぎる軸線の方向に延びる面に対して
   、その高さ方向に沿って変化し得るように傾斜すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の粘
   度の大きい流体を薄膜にして乾燥させる装置。 ４、上記ブレード形の延長部分は上記ロータの軸線に対
   して１０度乃至７５度傾斜し、上記結合線をよぎる軸線
   の方向に延びる面に対して５度乃至９０度、好ましくは
   １０度乃至６０度傾斜することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の粘度の大きい
   流体を薄膜にして乾燥させる装置。 ５、上記ブレード形の延長部分の、上記軸線をよぎる面
   に対する傾斜角度は、各ブレード形の延長部分の非支持
   側端部に沿って変化することが可能であり、その傾斜角
   度の値は上記粘度の大きい流体を送り込む部分から、そ
   の流体を送り出す部分までの範囲内で変化し、その傾斜
   角度の値の変化は、上記粘度の大きい流体を送り込む部
   分から、その流体を送り出す部分までの範囲の上半分の
   範囲で減少し、その下半分の範囲で増加することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
   載の粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥させる装置。 ６、ロータの処理対称流体送込用ノズルより上の部分に
   対応する部分にも、ブレード形の延長部分が取り付けら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   のいずれかに記載の粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥
   させる装置。 ７、上記ブレード形の延長部分のピッチは、上記ブレー
   ド形の延長部分が回転軸線上に突出する高さの半分に等
   しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項
   のいずれかに記載の粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥
   させる装置。 ８、ロータの中央にシャフトが回転し得るように設けら
   れ、このシャフトの上部は上記処理室の上部に取り付け
   られ、このシャフトの上部に被覆部材が取り付けられ、
   このシャフトの下部は上記処理室の下部に取り付けられ
   、このシャフトを処理室に取り付けるために、芯を決め
   るためのスリーブと案内摺動ブロックとが用いられるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のいず
   れかに記載の粘度の大きい流体を薄膜にして乾燥させる
   装置。 ９、案内摺動ブロックの外周面に４個以上のブレード形
   の案内用延長部分が設けられ、この案内用延長部分の形
   状及び傾斜角度はロータの延長部分の形状及び傾斜角度
   と同一であり、この案内用延長部分の流体を流す面の大
   きさは、ロータの各延長部分の大きさの２倍以上である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の粘度の大
   きい流体を薄膜にして乾燥させる装置。 １０、処理室の頂部に、ガス及び蒸気を捕集するための
   チャンバが取り付けられ、このチャンバは上記処理室の
   下部と同軸であり、上記処理室の下部の本体部は円錐台
   形であり、この円錐台形の部分に出口ノズルが取り付け
   られることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７
   項のいずれかに記載の粘度の大きい流体を薄膜にして乾
   燥させる装置。 １１、上記本体部の円錐台形の部分に第２のロータが設
   けられ、この第２のロータにブレード形の延長部分が取
   り付けられ、このブレード形の延長部分の形状は上記処
   理室のロータのブレード形の延長部分の形状と同様であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１０項
   のいかずれかに記載の粘度の大きい流体を薄膜にして乾
   燥させる装置。