WO2020208724A1 - 微細化装置付き真空脱気機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vacuum deaerator with a miniaturization device.
- the interrupted discharge refers to a discharge operation in which the continuous degassing process is temporarily stopped, the degree of vacuum is lowered or the pressure is returned to atmospheric pressure, and then the processed material is discharged from the vessel.
- the processed material is discharged by this interrupted discharge, the inside of the vessel is evacuated again, the processed material is sent again after the target vacuum degree is reached, and the continuous processing is restarted, but the processed material is again in the vessel.
- the present invention suppresses the occurrence of a situation in which interrupted discharge is performed even during degassing treatment of a processed material such as high viscosity, and a vacuum with a miniaturization device that enables continuous discharge of the processed material from under a high vacuum.
- the issue is to provide a deaerator.
- the treated product having a high viscosity means a high-viscosity liquid such as a polymer solution or a paste, but in terms of viscosity, it means 5,000 mPa ⁇ s or more.
- High vacuum means 5 Pa or less.
- a vacuum deaerator in which a liquid processed product is introduced into a vessel having a vacuum inside to degas, and then the processed product is discharged to the outside of the vessel, the micronization arranged in the vessel is performed.
- a vacuum deaerator with a miniaturization device characterized in that a rotary rotor with an apparatus and a rotary discharge blade separate from the rotary rotor are laid for the purpose of discharging the processed material in the vessel to the outside of the vessel.
- the miniaturization device fulfills a function of enhancing the degassing effect by miniaturizing the processed product, and can show, for example, a miniaturization screen arranged on the rotating rotor.
- the rotary discharge blade has a function of forcibly moving the processed material toward the discharge port of the vessel by rotating, and for example, a screw type rotary discharge blade can be shown.
- a temperature adjusting mechanism can be laid on the vacuum vessel.
- a discharge pump such as a rotary positive displacement uniaxial eccentric screw pump or a high vacuum drawing type diaphragm pump can be laid at the discharge port of the vessel for the purpose of continuously extracting the processed material.
- the processed material is pushed into the discharge pump by the rotary discharge blade, and even if the processed material has a high viscosity, continuous discharge is realized by the synergistic effect of both the pushing action and the suction action of the discharge pump. Can be done.
- the present invention has been able to provide a vacuum deaerator with a miniaturization device having an enhanced function of continuously discharging a processed product.
- the processed material can be continuously discharged from the vessel even during the degassing treatment under a high vacuum.
- the degassing treatment for a high-viscosity processed product it is possible to suppress the occurrence of a situation in which interrupted discharge is performed, and the processed product can be continuously discharged from under a high vacuum.
- a liquid processed product is introduced into the vessel 10 having a vacuum inside, degassed, and then the processed product is discharged to the outside of the vessel 10.
- a miniaturization device 31 provided on the rotary rotor 32 and a discharge device 41 for discharging the processed material to the outside of the vessel 10 are laid.
- the processed material is miniaturized by the miniaturization device 31 and degassed, and then discharged to the outside from the discharge port 14 by the rotary discharge blade 42 of the discharge device 41.
- the vessel 10 is a container having a hermeticity kept in a high vacuum of about 5 Pa to 0.1 Pa, and in this embodiment, the container body 11 and the lid 15 arranged above the container body 11 can be opened and closed. It is joined.
- the container body 11 includes an upper cylindrical portion 12 and a lower funnel portion 13 whose inner diameter gradually decreases from the cylindrical portion 12, and the lower end of the funnel portion 13 is degassed.
- a discharge port 14 for discharging the processed material to the outside is provided.
- a temperature adjusting mechanism 52 such as a jacket through which a temperature adjusting fluid such as hot water or cold water flows along the outer wall surface of the container main body 11 is arranged.
- the temperature adjusting mechanism 52 may be provided on the lid 15 as well.
- the temperature adjusting mechanism 52 can be used to keep the processed material inside the vessel 10 in a predetermined temperature range, and to heat and cool the vessel if necessary.
- the lid 15 is provided with a vacuum port 16 for keeping the inside of the vessel 10 in a vacuum, and the gas inside is discharged to the outside by a vacuum pump 53 connected to the vacuum port 16, so that the vessel 10 is discharged to the outside.
- the inside of the is in a vacuum state of a predetermined pressure.
- the lid 15 is provided with an introduction port 17 for charging the processed material into the vessel 10, and the processed material is introduced into the vessel 10 from a supply source 51 such as a tank connected to the introduction port 17.
- the container body 11 and the lid 15 face each other with the flanges provided on both of them to ensure airtightness under reduced pressure and are fixed to form an integrated vessel 10, but at which position the vessel 10 is located. It may be divided into two parts, and the joining means can be changed as appropriate.
- the miniaturization device 31 is arranged at a position corresponding to the cylindrical portion 12 of the container body 11, and includes a flat plate-shaped rotating rotor 32 and a first screen 33 and a second screen 34 provided on the outer peripheral portion thereof. Be prepared.
- the rotary rotor 32 is rotated by a tubular drive shaft 35. Specifically, the drive shaft 35 is rotated by the rotor electric motor 22 provided on the outside of the lid 15 via the rotor power transmission unit 23.
- An annular path 18 connected to the introduction port 17 is arranged on the inner peripheral side of the rotary rotor 32, and the processed material is radially introduced toward the rotary rotor 32 from the input port 19 at the tip of the annular path 18.
- the upper surface of the rotating rotor 32 is a smooth flat surface, and the charged processed material is thinned on the upper surface by the centrifugal force of the rotating rotating rotor 32.
- the defoaming effect is enhanced by passing the processed material that has advanced in the outer peripheral direction of the rotary rotor 32 by the centrifugal force through the first screen 33 and the second screen 34 that are arranged in an annular shape.
- one screen may be used, by using a first screen 33 having a relatively large mesh such as a punching plate and a second screen 34 having a relatively small mesh such as a metal mesh, it is possible to sequentially subdivide the screen. It is advantageous in that smooth and appropriate subdivision can be achieved.
- the processed material that has passed through the rotating rotor 32 and the second screen 34 becomes a mist and collides with the inner wall surface of the cylindrical portion 12. This collision further promotes degassing, and the processed material after the collision is thin-filmed along the inner wall surface of the cylindrical portion 12, so that fine bubbles are also defoamed.
- the discharge device 41 includes a rotary discharge blade 42 that is rotated by a rotary shaft 43, and is arranged at a position corresponding to the funnel portion 13 of the container body 11.
- the upper end of the rotating shaft 43 penetrates the inside of the tubular drive shaft 35 described above, and is rotated separately from the rotating rotor 32 by the blade electric motor 24 via the blade power transmission unit 25.
- the rotation of the rotary rotor 32 is performed for the purpose of refining the processed material, and the rotating rotor 32 is operated at the optimum rotation speed for the purpose.
- the rotation speed of the rotary rotor 32 is appropriately about 500 rpm to 8000 rpm, and the rotation speed of the rotary discharge blade 42 is appropriately about 10 rpm to 400 rpm.
- the rotary discharge blade 42 is implemented as a screw type rotary discharge blade extending in a spiral shape.
- the upper part of the rotary discharge blade 42 having a large diameter is supported by the rotary shaft 43 via the support 44, but the rotary discharge blade 42 is directly supported by the rotary shaft 43 in the lower part having a small diameter.
- the lower end of the rotary discharge blade 42 reaches a position facing the discharge port 14.
- the rotary discharge blade 42 may be provided so as to reach the rotary shaft 43 over the entire area in the vertical direction, and may be carried out in a state where there is no cavity in the center.
- the processed object has a high viscosity due to the rotation of the rotary discharge blade 42, it is forcibly sent to the discharge port 14 to prevent the vessel 10 from staying inside the vessel 10 more than necessary.
- the processed product after the collision is thin-film flow along the inner wall surface of the cylindrical portion 12, so that fine bubbles are also defoamed, but the amount of the processed product retained is such that the function is not impaired. It is appropriate to stop at. Specifically, it is appropriate to stop the cylinder portion 12 so that it fits in the lower funnel portion 13 at most, but when the axial length of the cylindrical portion 12 is increased, the cylinder portion 12 stays halfway. It doesn't matter.
- the lower part of the vessel 10, in this example, the lower part of the cylindrical portion 12 may be tubular instead of funnel-shaped, but by making it funnel-shaped, it is gradually pressurized and connected to the inlet 19. It is advantageous in that the pushing effect on the discharge pump 54 is enhanced.
- the discharge pump 54 may not be connected to the inlet 19, but for high-viscosity processed products, a rotary positive displacement uniaxial eccentric screw pump or a high vacuum drawing type diaphragm pump may be used. It is preferable to lay it as a discharge pump 54.
- the rotary discharge blade 42 arranged along the inner wall surface of the funnel portion 13 can be pushed into the discharge pump 54 while pressurizing the processed object, and even if the processed object has a high viscosity, Continuous discharge can be realized by the synergistic effect of both the pushing action and the suction action of the discharge pump. As a result, even in a processed product having a high viscosity, continuous degassing treatment can be performed while suppressing the necessity of interrupted discharge.
- the rotary discharge blade 42 has one row, it may have two or more strips, and may be continuously elongated or intermittently elongated.
- the clearance between the outer circumference of the rotary discharge blade 42 and the inner wall surface of the vessel 10 (in this example, the funnel portion 13) is preferably about 0.1 mm to 2 mm, but this value forces the processed material to the discharge port 14. It can be changed as appropriate within the range where it can be realized to be sent to.
- the drive device 21 including the rotor motor 22, the rotor power transmission unit 23, the blade electric motor 24, and the blade power transmission unit 25 is on the opposite side of the discharge port 14 in the axial direction of the drive shaft 35 and the rotary shaft 43.
- the internal space of the vessel 10 provided with the discharge device 41 can be designed to have the most advantageous shape for discharging a high-viscosity processed product.
- the drive device 21 may be provided in the container body 11 on the same side as the discharge port 14.
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Abstract
Description
しかしながら、単に、微細気泡も除去できるばかりではなく、インラインで接続し、密閉環境下での連続脱泡運転、連続脱溶媒や脱VOC、遠心分離効果、薄膜効果、微粒化効果、破砕効果、脱気効果など1ユニットで多様な機能を実現し、洗浄性向上、高品質管理、製造の高効率化が求められている中で、従来技術においては、ベッセル内の処理物をスムーズに排出する点で課題が残っていた。
特に高粘度の処理物の場合には、脱気効果を上昇させるために真空度は非常に高くなる。ところが真空度が高くなるに伴い、処理が完了した処理物を真空下から排出することが困難になり、排出不可能な事態に陥ることが多々あった。
このように排出不可能な事態が発生すると、次のような中断排出を行う必要があった。中断排出とは、連続脱気処理を一旦中止して、真空度を下げるもしくは大気圧に戻した上で、処理物をベッセルから排出する排出作業を言う。この中断排出によって処理物を排出し終わると、再度ベッセル内の真空引きを行なって、目的の真空度になってから再度処理物を送って、連続処理を再開するが、再びベッセル内に処理物が溜まると、再度真空を下げるもしくは大気圧に戻し処理物を排出しなければならないと言うように、連続処理と中断排出とを繰り返し行う必要があり、非常に効率が悪い。
先行文献6ではベッセル内に掻き取り装置が付いた真空脱気機が開示されているが、この掻き取り装置は内壁面に付着した処理物を掻き取るものに過ぎず、排出性能に限って言えば排出口への排出作用、さらに言えば排出ポンプへの押し込み作用を実現するものではなかった。
本発明において、高粘度の処理物とはポリマー溶液やペースト等々の高粘度液を言うが、粘度で示すと5,000mPa・s以上を言う。また高真空とは5Pa以下を言う。
前記微細化装置は、処理物の微細化を行うことによって脱気効果を高める機能を果たすものであり、例えば前記回転ローターに配された微細化スクリーンを示すことができる。
前記回転排出羽根は、回転することによって処理物をベッセルの排出口に向けて強制的に移動させる機能を果たすものであり、例えばスクリュウ型回転排出羽根を示すことができる。
前記真空のベッセルには、温度調整機構を敷設して実施することができる。
前記ベッセルの排出口には、連続的に処理物を抜き取る目的で回転容積式一軸偏心ねじポンプもしくは高真空引き抜き型ダイアフラムポンプなどの排出ポンプを敷設して実施することができる。これによって、前記回転排出羽根により処理物を排出ポンプへ押し込み、高粘度の処理物にあっても、押し込み作用と排出ポンプの吸引作用との両作用の相乗効果によって連続的な排出を実現することができる。
これによって、高真空下での脱気処理に際しても、ベッセル内から処理物を連続的に排出することができる。
また、高粘度の処理物に対する脱気処理に際しても、中断排出を行う事態の発生を抑制し、高真空下から処理物を連続的に排出することができる。
この微細化装置付き真空脱気機は、内部が真空のベッセル10内に液状の処理物を導入して脱気を行った後に処理物をベッセル10外へ排出するものである。
ベッセル10内には、回転ローター32に設けられた微細化装置31と、処理物をベッセル10外へ排出するための排出装置41とが敷設されている。
処理物は、微細化装置31によって微細化され脱気が行われた後に、排出装置41の回転排出羽根42によって排出口14から外部に排出される
ベッセル10は、5Pa~0.1Pa程度の高真空に保たれる密閉性を備えた容器であって、この実施の形態では容器本体11とその上部に配置された蓋体15とが開閉可能に接合されたものである。具体的には、容器本体11は、上部の円筒部12と、円筒部12から漸次その内径を減少していく下部のロート部13とを備え、ロート部13の下端には脱気処理後の処理物を外部に排出する排出口14が設けられている。
この容器本体11には、その外壁面に沿って温水や冷水などの温度調整の流体を流すジャケットなどの温度調整機構52が配置されている。なお温度調整機構52は蓋体15にも設けて実施しても構わない。この温度調整機構52は、ベッセル10内部の処理物を所定の温度域に保つためや、必要に応じて加温加冷するために用いることができる。
蓋体15には、ベッセル10の内部を真空に保つための真空口16が設けられており、真空口16に接続された真空ポンプ53によって内部の気体が外部に排出されることにより、ベッセル10の内部が所定圧の真空状態となる。
また蓋体15には、処理物をベッセル10の内部に投入するための導入口17が設けられており、これに接続されたタンクなどの供給源51から処理物がベッセル10へ導入される。
容器本体11と蓋体15は両者に設けられたフランジ同士を対向させて減圧下での気密性を確保して固定されることによって一体的なベッセル10が構成されるが、ベッセル10はどの位置で2分化しても構わないし、その接合手段も適宜変更して実施することができる
微細化装置31は、容器本体11の円筒部12に対応する位置に配置されたもので、平盤状の回転ローター32と、その外周部に設けられた第一スクリーン33と第二スクリーン34を備える。回転ローター32は、筒状の駆動軸35によって回転する。具体的には、駆動軸35は蓋体15の外部上に設けられたローター用電動機22によってローター用動力伝達部23を介して回転する。
この回転ローター32の内周側には、導入口17に接続された環状路18が配置されており、環状路18先端の投入口19から、処理物が放射状に回転ローター32に向けて導入される。
回転ローター32の上面は平滑な平坦面とされており、投入された処理物は、回転する回転ローター32の遠心力によってその上面で薄膜化される。
遠心力によって回転ローター32の外周方向に進んだ処理物が環状に配置された第一スクリーン33と第二スクリーン34を通過することによって、脱泡効果が高められる。スクリーンは1つでも構わないが、パンチングプレートなどの比較的目の大きな第一スクリーン33と、金属メッシュなどの比較的目の小さな第二スクリーン34とを用いることによって、順次細分化が図れることにより、円滑かつ適正な細分化を図ることができる点で有利である。なお第3第4などのより多くのスクリーンを用いて実施しても構わない。
回転ローター32と第二スクリーン34を通過した処理物は、霧状になって円筒部12の内壁面に衝突する。この衝突によって、さらに脱気が促され、衝突後の処理物が円筒部12の内壁面に沿って薄膜流化することにより微細な気泡も脱泡される
排出装置41は、回転シャフト43によって回転する回転排出羽根42を備えるものであり、容器本体11のロート部13と対応する位置に配置されている。
回転シャフト43の上端は、前述の筒状の駆動軸35の内部を貫いており、羽根用電動機24によって羽根用動力伝達部25を介して、回転ローター32とは別途に回転する。ここで別途とは、回転排出羽根42と回転ローター32とが別々に回転することを意味し、回転方向は同一であっても構わないし異なるものであっても構わない。回転ローター32の回転は処理物の微細化のためになされるものであり、その目的に最適な回転数で運転され、他方、回転排出羽根42の回転は脱気処理が終了した処理物をベッセル10の外部に円滑に排出するためになされるものであり、その目的に最適な回転数で運転される。そのため、回転駆動源が同一であるか否かは問わず、両者は別途に回転するものとして実施される。
具体的には、真空脱気機の大きさにもよるが、回転ローター32の回転速度は500rpm~8000rpm程度が適当であり、回転排出羽根42の回転速度は10rpm~400rpm程度が適当である。
この回転排出羽根42が回転することによって高粘度の処理物にあっても、強制的に排出口14に送り込まれることによって、ベッセル10内部での滞留が必要以上に生ずることが抑制される。なお、前述のように、衝突後の処理物は円筒部12の内壁面に沿って薄膜流化することにより微細な気泡も脱泡されるが、その機能を阻害しない程度の処理物の滞留量に止めることが適当である。具体的には、多くとも下部のロート部13内に収まる程度に止めることが適当であるが、円筒部12の軸方向の長さを長くした場合には、その途中まで滞留するものであっても構わない。
ベッセル10の下部、この例では円筒部12の下部は、漏斗状とせずに筒状であっても構わないが、漏斗状にすることによって、徐々に加圧されて投入口19に接続された排出ポンプ54への押し込み効果が高まる点で有利である。
なお、流体の種類によっては投入口19に排出ポンプ54を接続せずに実施することもできるが、高粘度の処理物にあっては回転容積式一軸偏心ねじポンプもしくは高真空引き抜き型ダイアフラムポンプを排出ポンプ54として敷設して実施することが好ましい。
これによって、ロート部13の内壁面に沿って配置された回転排出羽根42の回転によって、処理物を加圧しながら上記の排出ポンプ54へ押し込むことができ、高粘度の処理物にあっても、押し込み作用と排出ポンプの吸引作用との両作用の相乗効果によって連続的な排出を実現することができるものである。
その結果、高粘度の処理物にあっても、中断排出の必要性を抑制しながら連続的な脱気処理が可能となるものである。
回転排出羽根42の外周とベッセル10(この例ではロート部13)の内壁面とのクリアランスは0.1mm~2mm程度であることが好ましいが、この値は、処理物を排出口14へ強制的に送り込むことを実現することができる範囲内で適宜変更して実施することができる。ローター用電動機22、ローター用動力伝達部23、羽根用電動機24及び羽根用動力伝達部25からなる駆動装置21は、駆動軸35及び回転シャフト43の軸方向において、排出口14とは反対側の蓋体15側に設けて実施することにより、排出装置41が設けられているベッセル10の内部空間を高粘度の処理物の排出に最も有利な形状に設計することができる点で有利であるが、駆動装置21を排出口14と同じ側の容器本体11に設けて実施しても構わない。
11 容器本体
12 円筒部
13 ロート部
14 排出口
15 蓋体
16 真空口
17 導入口
18 環状路
19 投入口
21 駆動装置
22 ローター用電動機
23 ローター用動力伝達部
24 羽根用電動機
25 羽根用動力伝達部
31 微細化装置
32 回転ローター
33 第一スクリーン
34 第二スクリーン
35 駆動軸
41 排出装置
42 回転排出羽根
43 回転シャフト
44 支持体
51 供給源
52 温度調整機構
53 真空ポンプ
54 排出ポンプ
Claims (4)
- 内部が真空のベッセル内に液状の処理物を導入して脱気を行った後に前記処理物を前記ベッセル外へ排出する真空脱気機において、
前記ベッセル内に配された微細化装置付き回転ローターと、前記回転ローターとは別途に前記ベッセル内の前記処理物を前記ベッセル外へ排出する機能を備えた回転排出羽根とが敷設されたことを特徴とする微細化装置付き真空脱気機。 - 前記微細化装置は、前記回転ローターに配された微細化スクリーンであり、
前記回転排出羽根は、スクリュウ型回転排出羽根であることを特徴とする請求項1記載の微細化装置付き真空脱気機。 - 前記真空のベッセルに温度調整機構が敷設されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の微細化装置付き真空脱気機。
- 前記ベッセルから連続的に処理物を抜き取る目的で回転容積式一軸偏心ねじポンプもしくは高真空引き抜き型ダイアフラムポンプが敷設されたことを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の微細化装置付き真空脱気機。
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