JPS6334774B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主流体を通過させるための導管の管
壁に注入流体の注入口を形成した分散混合装置に
関し、特に高粘性主流体に対しスチーム等のガス
状流体を混合する方法に用いるための装置、或い
は混合に際して体積、粘度その他の流体の性質が
変化するような場合に用いるための分散混合装置
に関する。

主流体に、これとは異なる種類の流体を注入し
て混合する方法としては、例えばラインミキサー
の流入口側にＴ字管、ノズル付Ｔ字管あるいはマ
ルチ注入口を有する管等の注入口部を備えた管を
接続せしめ、主流体に、これとは異なる種類の流
体を注入口より注入して得られる合成流を後続の
ラインミキサーにより混合する方法が知られてい
る。

しかしながら、主流体と注入流体の物性が著し
く異なる場合、例えば液体や固体含有液体等の主
流体にスチームを混合する場合、さらに混合した
結果化学変化を起こす場合、例えば混合すると粘
性が非常に高くなる澱粉乳に直接スチームを混合
し加熱する場合、前記従来法によれば均質な混合
流体が効率よく得られないという問題を有してい
る。

例えば、スチームを液体の主流体と混合する装
置としては、一般にテーパー状に下流に向つて断
面の拡大するベンチユリー部を主流体の導管に形
成し、該ベンチユリー部の管壁に極めて多数の注
入ノズルを配設して高圧のスチームを注入するも
のが用いられている。しかし、この方法では、高
粘性の主流体を撹拌することは圧損が過大である
ため困難であり、流量の変動に対して混合使用範
囲が狭くて均一混合性が不十分であり、騒音振動
発生、ベンチユリー部に多数の注入口を穿設する
必要等の問題がある。特に澱粉分散液にスチーム
を注入して糊を製造する場合、粘性の著しい変化
による混合不良のためいわゆる継粉（ままこ）の
生成とか注入口の閉塞が生じ易く、粘度の急増に
より混合不足となりかつ圧損も大となるという欠
点があつた。

本発明は、これらの従来法の欠点を解消せんと
するものである。即ち、本発明冒頭に掲記の形式
の分散混合装置において、導管内に管軸を中心と
して捩られたスパイラルエレメントを配設し、該
スパイラルエレメントの外周部管壁に注入口を配
し、その下流部にスタテイツクミキサーを配した
ことを特徴とする。さらに本発明は、該導管を断
面半径が拡大するテーパー状に形成し、その内部
にテーパー状外周をなすスパイラルエレメントを
配設した分散混合装置を提供する。

以下本発明について好ましい実施態様に基づき
詳述する。

第１図において、本発明の一実施例たる分散混
合装置１０は注入部２と後続するスタテイツクミ
キサー部１とから基本的に構成され、両部分１，
２は導管１１を本体とし、注入部２の管壁には注
入口３が複数開口しており、注入部２の導管１１
内にはスパイラルエレメント４が嵌装されてい
る。

スタテイツクミキサー部１は、それ自体公知の
ものであり、例えば約180度捩りの捩り羽根１２
をその端部がほゞ直交し、かつ互いに捩り方向が
逆転するように交互に嵌装して形成される（例え
ば、特公昭44―8290号公報、特公昭52―17264号
公報等に記載のもの）。

注入部２内部のスパイラルエレメント４は一枚
の板を管軸を中心として捩つたものであり、少な
くとも360度以上の捩り角度を有し、通常は360〜
720度である。実用上の上限は約3600度であるが
これは捩り板の製造上及び注入部の実用上の設計
に従うものであつて必ずしもこの上限捩り角度に
は限定されない。

注入部２の導管１１の管壁には、注入口３が少
なくとも２以上、通例２の整数倍数、スパイラル
エレメント４により区画される導管１１内各管室
に少なくとも１以上分配されるよう、配される。
実際の注入部３の数とその分配は、目的に応じ選
択され、管壁の円周方向及び軸方向の間隔、又は
適当なラセン回転角度間隔をもつて配される。

注入口３の導管１１に対する取付角度は、軸方
向断面においては第１図に例示する通り、主流体
の流れの向きに軸に対し所定角度傾斜することが
好ましい。軸に直交断面においての注入口３の導
管１１に対する取付角度は、管壁に直交（半径方
向）する角度をもつて足りる（取付の容易性と効
果上）が、スパイラルエレメント４の捩りの方向
に管壁接線に対し所定角度斜交して注入すること
もできる。本発明においてはスパイラルエレメン
ト４のラセン旋回流作用により注入口３からの注
入流体５は旋回しつゝ分散混合されるので軸直交
断面における注入口３の注入角は、形成されるラ
セン旋回流の向きに反しない角度である限り許容
される。

注入口３の口径、数は混合すべき注入流体５の
流量に応じて定められ、一般に注入流体５の注入
速度は主流体６の流速よりも実質上大なことが好
ましいが、混合の必要に応じて適宜選択される。

注入口３に至る注入流体５の注入導管１３は、
注入口３の配置に応じて形成されるが、構成の簡
単さ（製作上の容易性）からは、一例として第１
図図示の如く、直管状としてこれから注入口３を
分岐させ、注入導管１３の端はプラグ８を螺着す
る。

注入口３はその注入導管１３との分岐点から注
入口３と反対の向きに延びる延長部３ａを形成す
ることが好ましく、その先端はプラグ８により螺
着し、注入口３の閉塞時及びその予防のための注
入口３の清掃を容易にする。

導管１１は通例注入部２とスタテイツクミキサ
ー部１と同じ口径のもので足り、スタテイツクミ
キサー部として出来上りのものを用いる場合、そ
の取付機構に従いフランジ、螺合等により結合さ
れる。好ましくは、スタテイツクミキサー部１の
後続の最初の捩り羽根１２ａは、注入部２のスパ
イラルエレメント４の捩りの向きと逆としさらに
好ましくはスパイラルエレメント４の端部４ａと
捩り羽根１２ａの端部とは交叉させる。

なお、複数個の注入口を設けておき、実際の使
用時にそのうちのいくつかを使用しないでおくこ
とも、もちろんできる。また、複数個の注入口よ
り相互に種類を異にする注入流体を注入すること
もできる。

以上の実施例では、注入部２は一様口径の導管
１１により構成されているが、第２図に示す通り
注入部２ａを断面半径が拡大するテーパー状導管
９として形成し、その内部にテーパー状外周をな
すスパイラルエレメント４ｂを嵌合して注入部２
ａを構成する。その他の条件は第１の実施例と大
略同様でよい。

この構成によれば、注入流体５の流入混合によ
り急な性状変化を生じ粘度が急上昇するような流
体の混合（反応を伴う場合等も含む）に有用であ
る。即ち、粘度の上昇により通例の主流体６の流
入口の口径のまゝでは、過大な圧損が生じポンプ
圧を大きくとらなければならず、装置の耐圧力も
大きくしなければならない問題を軽減できる。

この具体例は、前述の澱粉乳（懸濁液）を主流
体としてこれにスチームを注入して糊料を製造す
るような場合である。この場合スチームによる加
熱の結果、澱粉はアルフア化して高粘度の糊料に
なるが、従来の混合方法では、スチームの混合が
十分均一に行なわれず、局部的に継粉（ままこ）
が生ずることが多かつたが、本発明の装置によれ
ば均一な糊料が得られる。

なお、既述のスパイラルエレメント４，４ｂは
その基本的役割として、流体を旋回混合させるこ
とであるが、特に同一方向に捩られている点で、
従来のスタテイツクミキサー（混合効率の点から
捩り羽根は１枚毎に捩りの向きを反転させて組立
てられる）とは異なつている。捩り羽根を交互に
捩りの向きを反転させた場合には、注入流体５
（スチーム等）の流速による強制旋回力とこれに
伴う注入分散効果が阻害される。

本発明のスパイラルエレメント４，４ｂは製作
上の容易性から、短いものは一体で構成される
が、長大な場合には適宜分割して製作して組立て
られる。同一の捩りの向きに、従来のスタテイツ
クミキサー用捩り羽根を連続して結合又は組立て
て、スパイラルエレメント４とすることは当然本
発明に属する。本発明のスパイラルエレメント４
の捩りの急さは１回捩り180度の軸方向長さｌと
直径ｄとの比ｌ／ｄで表わされるが、ｌ／ｄ＝
0.7〜１が好ましく、従来のスタテイツクミキサ
ー用の捩り羽根に一般的とされているｌ／ｄ＝１
〜３とはその好ましい範囲が異なる。目的が急な
旋回流を生ぜしめることにあるからである。

本発明では注入口の数は、スパイラルエレメン
トによる強力な旋回混合効果のため、従来法と比
して本質的に減少できる（特にベンチユリータイ
プのものに比して数十分の１となる）ので、製作
が極めて容易であり、注入口（ノズル）の点検、
清掃も容易にできる。

以上詳述の通り、本発明によれば、高粘度流体
の混合が均一に行なわれ、特に混合により粘度の
急上昇する流体間の分散混合が容易となり、装置
としての構成が簡素化され、混合操作の圧損、減
少により、製作、操作、メインテナンスコスト共
軽減されるものである。

また、本発明の分散撹拌装置によれば、従来の
単に導管に注入口分岐を備えた注入部と公知スタ
テイツクミキサーとを接続したものに比し同一の
混合度を得るための装置の長さを短縮できる。本
発明では、注入部においてもすでにかなり十分な
混合が行なわれうるからである。

以下、操作実施例により本発明を詳細に説明す
る。

実施例１ 流体のスチームによる加熱 第１図に示す装置を用いて、常温の澱粉糊のス
チームによる加熱を下記条件にて行なつた。注入
部にスパイラル状エレメントを有さない装置で同
様に行なつた場合と比較し、スチームが注入部で
均一分散されるためスチームの凝縮に伴う騒音振
動の発生が一段と減少するとともに、より均一な
温度の流体が得られた。

加熱条件：澱粉糊冷液1120／hr（30℃，比重
1.2，粘度300cp）を主流体として、蒸気（圧
力10Kg／cm²Ｇ）を81Kg／hr注入した。生成流
体は温度70±３℃、粘度80〜100cp、装置通
過圧損は0.5Kg／cm²以下であつた。

実施例２ スターチクツカー 第２図に図示の形式の装置（テーパー入口口径
22mm、テーパー出口口径52.7mm、スパイラルエレ
メント捩り角度450度、テーパー部（注入部）長
さ230cm、スタテイツクミキサーは口径２インチ
（50mm）、180度捩り羽根を交互に反転捩り方向に
て端部を直交させて４枚配しｌ／ｄ比１とした）
により、澱粉24ｇ／を含有する澱粉乳のスチー
ムによる加熱混合により糊料化した。澱粉乳は圧
力2.5Kg／cm²Ｇにてポンプにて流量1000／hrで
圧送し、飽和スチームを注入口（ノズル口径1/8
インチ（３mmφ）×５個）から圧力３Kg／cm²Ｇ，
流量124Kg／hrで注入して、澱粉糊料（90℃）を
得た。糊料は均一なものであり、継粉（ままこ）
は含まれず、スチーム加熱による圧損の上昇はわ
ずかであつた（ポンプ出口圧でプラス1.5Kg／cm²
以内）。また騒音振動の発生はわずかであつた。

比較例 第４図に示す公知のベンチユリー形式の装置
（入口口径１ 1/2インチ（38mm）、ベンチユリーし
ぼり部口径20mm、出口口径１ 1/2インチ（38mm）、
ノズル２mmφ×300個）を用いて実施例２と同様
の澱粉乳を500／hrでポンプ圧送し、実施例２
と同様にスチームを注入混合して糊料化した。

大きな騒音70〜90（dB）発生と共に、ポンプ圧
は急上昇して５Kg／cm²Ｇに達し、送給量は50／
hrに低下した。生成した糊料には、かなりの量の
継粉（ままこ）が含まれ、その均一化は不可能で
あつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の軸方向断面図、第
２図は他の一実施例、第３図は、第１図―断
面、及び第４図は、従来のスチームクツカーの一
例を夫々示す。 １…スタテイツクミキサー部、２，２ａ…注入
部、３…注入口、４，４ｂ…スパイラルエレメン
ト、５…注入流体、６…主流体、７…混合流体、
８…プラグ、１１…導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主流体を通過させるための導管の管壁に注入
   流体の注入口を形成した分散混合装置において、
   該導管内に管軸を中心として捩られたスパイラル
   エレメントを配設し、該スパイラルエレメントの
   外周部管壁に注入口を配し、その下流部にスタテ
   イツクミキサーを配したことを特徴とする分散混
   合装置。 ２ 前記スパイラルエレメントは360゜以上の捩り
   角度を有する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記注入口は、該スパイラルエレメントによ
   り区画形成される導管内各管室に少なくとも１以
   上配される特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の装置。 ４ 主流体を通過させるための導管の管壁に注入
   流体の注入口を形成した分散混合装置において、
   該導管を主流体入口から断面半径が拡大するテー
   パー状に形成して該テーパー状導管内に管軸を中
   心として捩られテーパー状外周をなすスパイラル
   エレメントを配設し、該スパイラルエレメントの
   外周部管壁に注入口を配し、その下流部にスタテ
   イツクミキサーを配したことを特徴とする分散混
   合装置。 ５ 前記スパイラルエレメントは360゜以上の捩り
   角度を有する特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記注入口は、該スパイラルエレメントによ
   り区画形成される導管内各管室に少なくとも１以
   上配される特許請求の範囲第４項又は第５項記載
   の装置。