(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に設置された長円もしくは円筒状容器と、この容器内の長手方向に、容器の内径よりも小さな外径でスパイラル状に連続的に巻かれた第１のスパイラル状部材と、この部材の外周に容器壁面と微小な隙間を保ちながら、上記第１のスパイラル状部材より巻ピッチを広くしてスパイラル状に不連続に巻かれた複数の第２のスパイラル状部材とで構成される二重スパイラル構造の撹拌翼と、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。
【請求項２】
請求項1記載の撹拌装置において、上記二重スパイラルを構成する部材の巻回方向が、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であることを特徴とする撹拌装置。
【請求項３】
上記撹拌翼において、狭い巻ピッチでスパイラル状に連続的に巻かれた部材を中空部材とし、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または2記載の撹拌装置。
【請求項４】
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。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか記載の撹拌装置により処理液を撹拌するに際し、上記処理液を容器全容量の50〜65％の範囲で張込むことを特徴とする運転方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか記載の撹拌装置により処理液を撹拌するに際し、上記処理液の粘度に応じて、撹拌翼回転数を１〜40rpmの範囲で可変して運転することを特徴とする運転方法。
【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、正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２―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を通じてガス化し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、逆反応が促進され、正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、反応系の温度を保持するために外部から蒸発潜熱分の熱量を反応系に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が小さくなる。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）撹拌装置が大きくなるにつれて、撹拌動力も増え、その撹拌熱が外部への除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。
【０００７】
（４）従来の撹拌装置の容器では、処理液抜出しノズルが容器下部の１箇所のみであった。また、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る。その結果、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。
【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、上記（１）〜（４）の課題に鑑み、スケールアップしても、１バッチ当たりの処理時間を従来装置と同等以下にすることができる撹拌装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、上記（１）〜（４）の課題に鑑み、スケールアップしても、１バッチ当たりの処理時間を従来装置と同等以下にすることができ、しかも、従来と同等以上の品質の製品が得られる撹拌装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、スケールアップする上での上記（１）〜（４）の課題を解決し、１バッチ当たりの処理時間を従来装置と同等以下にすることができ、その結果、従来と同等以上の品質の製品が得られる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）水平に設置された長円もしくは円筒状容器と、この容器内の長手方向に、容器の内径よりも小さな外径でスパイラル状に連続的に巻かれた部材と更に、この部材の外周に容器壁面と微小な隙間を保ちながら、上記スパイラル状部材より巻ピッチを広くしてスパイラル状に不連続に巻かれた複数の部材とで構成される二重スパイラル構造の撹拌翼及び、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構成される。
【００１４】
（２）容器を覆うジャケットに加えて、撹拌翼を構成する狭い巻ピッチでスパイラル状に連続的に巻かれた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、処理液の加熱時間が短縮される。
【００１５】
（３）上記撹拌翼部材に冷却用の熱媒体を流すことにより、張込量当たりの除熱面積が増え、撹拌による過熱量分を適切に除熱することができる。
【００１６】
（４）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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１、図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、正反応が促進される反応系に本撹拌装置を適用したものである。
【００１８】
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。
【００１９】
撹拌槽は、長円もしくは円筒状の槽壁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及び副生物排気用ノズル４が、また、撹拌槽下部には単数または複数個の処理液排出ノズル５が取付けてある。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。
【００２０】
撹拌翼は、上記撹拌槽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と枠部材にスパイラル状に連続的に巻かれたコイル状部材８及び、この部材の外周に容器壁面と微小な隙間を保ちながら、上記スパイラル状部材より巻ピッチを広くしてスパイラル状に不連続に巻かれた複数の翼部材９とから構成される。なお、コイル状部材８及び撹拌翼部材９は容器中央部で互いに逆巻きとなるように設置されている。この際、コイル状部材８及び撹拌翼部材９は、巻ピッチがそれぞれ翼外径（撹拌翼部材の巻外径）に対して10〜20％及び200〜400％となる範囲で巻き付けられる。また、撹拌翼は、回転耳軸６を軸受１０により支持されている。更に、撹拌翼及び槽壁１の製作公差により生じる槽壁１と撹拌翼部材９との隙間を一定とするため、撹拌翼部材９の外周寸法を調節して取り付ける。
【００２１】
撹拌翼を駆動するための駆動装置１１は回転耳軸６の一端に設置してある。
【００２２】
更に、反駆動側の回転耳軸６には、コイル状部材８の内部に、加熱冷却用媒体供給装置１３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１２が設置されている。
【００２３】
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により容器内に投入され、液面位置が回転耳軸６付近まで張り込まれる（全容量に対する張込率50〜65％）。撹拌中、コイル状部材８及び撹拌翼部材９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、コイル状部材８の各ピッチごとに図３に示すような薄い液膜の蒸発表面２１（図３）を形成する。撹拌中、反応により生じた副生物はこの蒸発表面２１からガス化し、効率良く蒸発される。その後、副生物は副生物排気用ノズル４を通って撹拌装置外へ排出される。また、撹拌中、処理液にはコイル状部材８及び撹拌翼部材９の送り作用により、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流れ２２が生じ、処理液は均一に混合される。反応中、副生物の蒸発に必要な熱量は、撹拌熱の他に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１３→二重管式回転継手１２→回転耳軸６→コイル状部材８→枠部材７→回転耳軸６→二重管式回転継手１２→加熱冷却用媒体供給装置１３の経路で循環させることによって外部より吸熱される。また、高粘度処理液撹拌中に生じる不要な撹拌熱は、処理液よりも低い温度の冷却用流体を同上経路に循環させることにより排熱される。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より短時間内に排出される。
【００２４】
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表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003658899.tif 000002
【００２６】
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、従来装置と比べ１回分当たりの処理時間を同等以下にすることができ、その結果、従来形と同等以上の品質の製品が得ることができる。
【００２７】
【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、反応副生物をガス化させ系外へ排出することによって、逆反応を抑制し、正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、１回分当たりの処理時間を同等以下にすることができ、その結果、従来形と同等以上の品質の製品が得ることができる。
【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】図１及び図２の撹拌装置において、撹拌中に形成される蒸発表面を示す図である。
【図４】図１及び図２の撹拌装置において、撹拌中に形成される処理液の流れ方向を示す図である。
【符号の説明】
１…槽壁、２…側壁、３…処理液投入ノズル、４…副生物排気用ノズル、５…処理液排出ノズル、６…回転耳軸、７…枠部材、８…コイル状部材、９…撹拌翼部材、１０…軸受、１１…駆動装置、１２…二重管式回転継手、１３…加熱冷却用媒体供給装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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