(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌羽根を有してなる反応容器の内壁に、液界面と略平行になるように設けられた中央部が開口した板状部材を、その外周端が該攪拌羽根の最上部と液界面との間で反応容器と板状部材の外周端との間に間隙を１つまたは２つ以上有して内接させてなることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
間隙が、反応容器内径に対して０．００５〜０．０５倍である請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
中央の開口部以外に、板状部材面積に対して、０．１倍以下の１または２つ以上の開孔部を有する請求項１または２に記載の攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
攪拌装置は化学工業等で反応、抽出、晶析、溶解、希釈等種々の用途に広く利用されている。
攪拌装置において、攪拌羽根で内容液を攪拌すると、通常攪拌軸の周りに下降渦巻流が形成されるため、内容液中に気泡が噛み込むという現象が起こっていた。噛み込んだ気泡は、内容液の見かけ体積の増加、伝熱不良等の原因となっており、噛み込んだ気泡を破壊する方法あるいは気泡を噛み込まなくする方法が望まれていた。特に、内容液が高粘度液である場合には、噛み込んだ気泡が消えにくく、また系外に出て行きにくいため、噛み込んだ気泡の影響がより大きかった。
【０００３】
そのため、従来から噛み込んだ気泡を破壊する破泡機等の機器、消泡剤等が種々開発されているが、必ずしも気泡除去効果が十分とはいえず、さらには気泡の噛み込みを抑制するための装置や気泡の噛み込みを抑制した攪拌装置等はこれまで全く知られていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の下、本発明者らは、気泡の噛み込みが抑制可能な攪拌装置について鋭意検討したところ、反応容器の内壁に、中央部が開口した板状部材を、その外周端が攪拌羽根の最上部と液界面との間で内接させることにより、気泡の噛み込みが抑制されることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、攪拌羽根を有してなる反応容器の内壁に、中央部が開口した板状部材を、その外周端が該攪拌羽根の最上部と液界面との間で内接させてなることを特徴とする攪拌装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明の攪拌装置の代表的な実施例を図１に、図１の攪拌反応装置の板状部材の斜視図を図２に、該板状部材を上から見た図を図３にそれぞれ示した。
【０００７】
図１は、本発明の攪拌装置１の代表的な概略縦断面図である。攪拌羽根２は、攪拌軸３に取付けられ、該攪拌軸３は、図示しない攪拌機に接続されている。攪拌羽根の形状は特に制限されず、例えば円月板型、パドル型、インペラー型、スクリュー型、タービン型等適宜選択され、その羽根枚数も限定されない。
【０００８】
反応容器４の形状、大きさ等は特に制限されず、必要に応じて内容液の加熱、冷却等の手段、例えば加熱、冷却用の媒体が導入可能なジャケット、内容液を反応容器外に抜き出し加熱、冷却等を行なう外部循環熱交換器等が設けられる。また、攪拌効率を向上させるために、１つまたは２つ以上の邪魔板が設けられていてもよい。
【０００９】
本発明の攪拌装置１は、内容液を攪拌する装置であればよく、例えば攪拌しながら反応を実施する攪拌反応装置、攪拌し内容液を混合させる攪拌混合装置、攪拌しながら内容液から結晶を析出させる攪拌晶析装置等が例示される。
【００１０】
板状部材５は、中央部が開口しており、反応容器４の内壁に、その外周端６が、攪拌羽根２の最上部と液界面８の間で内接するよう攪拌装置に設けられる。これにより、攪拌による下降渦巻流の発生が抑えられ、気泡の噛み込みを抑制することができる。
かかる板状部材５の外周形状は反応容器４に応じて適宜決めればよく、特に制限されない。
【００１１】
中央部の開口部９は、少なくとも攪拌羽根２が取付けられている攪拌軸３と接触しない程度の大きさであればよい。また、該開口部９の開口部面積があまり大きいと、気泡噛み込み抑制効果が小さくなるため、実用的な開口部面積は、板状部材面積の０．８倍以下である。なお、攪拌羽根２および攪拌軸３が攪拌反応装置１に取付けおよび取外し可能である場合は、板状部材５の開口部６は、該攪拌羽根２が通る程度の大きさとしておくことが実用上好ましい。
【００１２】
開口部９の形状は特に制限されず、任意の形状が選択される。例えば図３に示したような円形もしくは楕円形、図４に示したような四角形等の多角形等が挙げられる。
【００１３】
板状部材５の厚みは特に制限されず、該板状部材５の強度等を考慮して任意に選択される。また、板状部材５の材質も特に制限されず、例えばステンレス鋼、ハステロイ鋼、樹脂、ガラス等が挙げられ、反応容器内壁の材質、内容液の物性等により適宜選択すればよく、通常反応容器４の内壁の材質と同一のものが用いられる。
【００１４】
板状部材５は、反応容器４の内壁に、その外周端６を攪拌羽根２の最上部と液界面８との間で内接させればよく、例えば溶接、差込等により該板状部材５を反応容器内壁に内接させ固定してもよいし、例えば図５に示すように、攪拌羽根２の最上部と液界面８との間の反応容器内壁の任意の箇所に突起１０を２つ以上設け、板状部材５の外周端６が反応容器内壁に内接するよう該板状部材を該突起１０に載せてもよい。後者の場合、該板状部材５が該突起１０で所定の位置に保持されておれば、必ずしも該板状部材５を該突起１０に固定する必要はない。該板状部材５を該突起１０に固定する場合の固定手段は特に制限されず、例えば上記した溶接等の手段により固定してもよいし、該板状部材５に該突起１０と嵌合する嵌合部位を設け、該板状部材５と該突起１０を嵌合せしめる等の手段により固定してもよい。また、該板状部材５の外周端６に、反応容器４の内壁との取付け部を設け、該取付け部を反応容器４の内壁に溶接、ネジ等の手段により内接させてもよい。
【００１５】
該板状部材５は、通常液界面８と略平行になるよう設けられるが、例えば液界面８に対して斜めになるよう設けてもよい。
【００１６】
また該板状部材５の外周端６と内周端７は必ずしも同一平面上になくてもよく、例えば図６に示すような内周端７が外周端６と同一平面上にない板状部材であってもよい。かかる内周端７が外周端６と同一平面上にない板状部材は、図７に示すように、内周端７が外周端６よりも上に位置するよう反応容器内壁に内接させてもよいし、図８に示すように、内周端７が外周端６よりも下に位置するよう内接させてもよい。内周端７が外周端６よりも上方に位置するように内接させた場合には、図７に示すように外周端６だけでなく、内周端７も攪拌羽根２の最上部と液界面８との間になるよう内接させてもよいし、図９に示すように板状部材５の内周端７が、液界面８よりも上方になるよう内接させてもよい。板状部材５の内周端７が、液界面８よりも上方になるよう内接させた場合には、板状部材５と反応容器内壁との間に内容液の一部が滞留しやすくなるため、例えば後述するような板状部材５の外周端６と反応容器内壁との間に間隙を設けたり、板状部材５に開孔部を設けておくことが好ましい。
【００１７】
板状部材５の内周端７は、図１０、図１１に示すように上方または下方に折れ曲がった形状をしていてもよい。折れ曲がりの角度は特に制限されない。
【００１８】
また本発明の板状部材５は、必ずしも連続したものでなくてもよく、例えば図１２に示すように、複数の板状小部材１１を組み合わせたものであってもよい。この場合、該板状小部材１１は重なり合うよう設けてもよいし、任意の間隙を持つよう設けてもよい。各板状小部材１１は、全て同一でなくてもよく、形状や大きさ等が異なる板状小部材１１を複数組み合わせてもよい。
【００１９】
板状部材５の外周端６すべてが反応容器内壁に内接する必要は必ずしもなく、例えば図１３に示すように反応容器内壁と板状部材５の外周端６との間に間隙１４を１つまたは２つ以上有していてもよい。間隙はあまり大きいと、気泡噛み込み抑制効果が小さくなるため、反応容器内径に対して、通常０．００５〜０．０５倍程度である。
【００２０】
板状部材５は、例えば図１４に示すように中央部の開口部９以外に１つまたは２つ以上の開孔部１２を有していてもよい。開孔部１２の形状は特に限定されない。開孔部１２の大きさは任意であるが、それが大きすぎると気泡を噛み込みやすくなるため、実用的には、板状部材面積に対して、０．１倍以下である。かかる開孔部１２は、板状部材５の任意の位置に設けてよいが、該開孔部１２を通って、板状部材５よりも上方の液と下方の液の混合が可能であるため、より均一に内容液を攪拌、混合させることを考慮すると、板状部材５上に略均等に設けることが好ましい。かかる開孔部を有する板状部材を反応容器内壁に内接させた攪拌装置の例を図１５〜図１７に示したが、該開孔部１２の縁部１３は図１５〜図１７に示すように、板状部材５から上方または下方に折れ曲がっていてもよく、その折れ曲がり角度は特に制限されない。
【００２１】
また、板状部材５は、図１８に示すような切り欠き部１５を、該板状部材の任意の位置に、１つまたは２つ以上有していてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の攪拌装置によれば、攪拌軸周りの渦巻下降流の発生を抑え、気泡噛み込みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の攪拌装置の代表的な実施例の概略縦断面図である。
【図２】図１の攪拌装置の板状部材の斜視図である。
【図３】図２の板状部材を上から見た図である。
【図４】中央の開口部が四角形である板状部材を上から見た図である。
【図５】反応容器内壁に突起を設け、板状部材を該突起に載せて固定した攪拌装置の概略縦断面図である。
【図６】内周端が外周端と同一平面上にない板状部材の斜視図である。
【図７】図７の板状部材を、その内周端が外周端より上方になるよう内接させ、且つ内周端が液界面より下方になるよう内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図８】図７の板状部材を、その内周端が外周端より下方になるよう内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図９】図７の板状部材を、その内周端が外周端より上方になるよう内接させ、且つ内周端が液界面より上方になるよう内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図１０】内周端が下方に折れ曲がった板状部材を内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図１１】内周端が上方に折れ曲がった板状部材を内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図１２】板状小部材を複数組み合わせた場合の攪拌装置の概略横断面図である。
【図１３】反応容器内壁と板状部材の外周端との間に間隙を有した攪拌装置の概略横断面図である。
【図１４】開孔部を有した板状部材を上から見た図である。
【図１５】その縁部が下方に折れ曲がった開孔部を有した板状部材を内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図１６】その縁部が上方に折れ曲がった開孔部を有した板状部材を内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図１７】その縁部が下方に折れ曲がった開孔部を有した別の板状部材を内接させた攪拌装置の概略縦断面図である。
【図１８】切り欠き部を有する板状部材を上方から見た図である。
【符号の説明】
１・・攪拌装置、２・・攪拌羽根、３・・攪拌軸、４・・反応容器、
５・・板状部材、６・・外周端、  ７・・内周端、８・・液界面、
９・・開口部、１０・・突起、  １１・・板状小部材、１２・・開孔部、
１３・・縁部、  １４・・間隙、  １５・・切り欠き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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