(57)【要約】【課題】反応改善のための改造が容易に行え、また高い精度で製作できるテイラー反応装置を提供する。【解決手段】外筒１と、外筒１内で回転する内筒２とを備え、外筒１の長手方向一端部に外部から隙間空間に反応前溶液を供給する供給口３を設け、同長手方向他端部に隙間空間から外部に反応後溶液を排出する排出口４を設けたテイラー反応装置であって、外筒１が、長手方向に分割された複数個の分割セグメント１１，１２からなり、各分割セグメント１１，１２はフランジ２１，２２を介して互いに連結可能である。フランジ２１，２２はピン２４，２６や印籠２８，２９によって同心状に固定される。外筒１を構成する分割セグメント１１，１２を外して交換することにより、新たな機能を付加したり改善した機能を与えることが簡単に行える。また、各分割セグメント１１，１２は短尺でよいので、機械加工が容易であり、加工精度も高く維持することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、該外筒内で回転する内筒とを備え、前記外筒と前記内筒との間に形成された隙間空間をテイラー渦発生領域とし、前記外筒の長手方向一端部に外部から隙間空間に反応前溶液を供給する供給口を設け、同長手方向他端部に隙間空間から外部に反応後溶液を排出する排出口を設けたテイラー反応装置であって、
前記外筒が、長手方向において分割された複数個の分割セグメントからなり、
前記各分割セグメントはフランジを介して互いに連結可能である
ことを特徴とするテイラー反応装置。
【請求項２】
前記複数個の分割セグメントが、第１分割セグメントと第２分割セグメントとからなり、
前記第１分割セグメントは、その端部に第１フランジが取付けられており、
前記第２分割セグメントは、その端部に第２フランジが取付けられており、
前記第１フランジと前記第２フランジとは、結合時に前記第１分割セグメントと前記第２分割セグメントの心を同心に合わす同心固定機構を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のテイラー反応装置。
【請求項３】
前記同心固定機構は、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうち一方のフランジに植設された植込みピンと他方のフランジに形成されたピン孔とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載のテイラー反応装置。
【請求項４】
前記同心固定機構は、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうち一方のフランジに形成されたピン孔と他方のフランジに形成されたピン孔と、両ピン孔に挿入されるピンとからなる
ことを特徴とする請求項２に記載のテイラー反応装置。
【請求項５】
前記同心固定機構は、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうち一方のフランジに形成された凸印籠部と、他方のフランジに形成された凹印籠部とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載のテイラー反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テイラー反応装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒度分布に特長を有するミクロンメートルスケールの微粒子を製造するためには、ガスや溶液の化学反応を利用する“成長法”が一般的に用いられる。この成長法は２段階の工程を踏むものであり、第１段階で微粒子の核を生成させ、第２段階で核を成長させ、所望の粒子径にするものである。この溶液同士の“成長法”では、供給液同士が化学反応を起こす局所的な場所での濃度変化を制御することが重要である。
【０００３】
しかるに、従来から成長法によく利用されている撹拌槽では、ア）撹拌槽内にデッドゾーンが生じる、イ）せん断が弱い、ウ）滞留時間が不均一等、の原因により化学反応の引き起こされる撹拌槽内部の領域において供給液の濃度が不均一となるという欠点があり、そのため所望の粒子径と粒度分布を有する微粒子が得られないことがあった。
【０００４】
このような欠点を解消するため、特許文献１の従来技術ではテイラー反応装置を２台用いることで粒子の成長を制御する方法が提案された。
上記従来技術は、供給液同士を反応させ、核を生成させる第１段目のテイラー反応装置と粒子の結晶成長を行う第２段目のテイラー反応装置の２台を備えている。第１段目のテイラー反応装置における流動状態は、やや斜めのドーナツ状の擬似管路が形成され、供給液は螺旋状に併走して化学反応が引き起こされる。この結果、化学反応の生成箇所における濃度変化を制御し、良好な微粒子の製造を可能としたと説明されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、テイラー反応装置を２台用いるので、設置スペースが大きくなるとか、２台のテイラー反応装置の間で順序よく化学反応させることが困難とかの問題があり、現実には所望の粒子径や粒度分布を得ることが困難であった。
【０００６】
さらに、上記従来例に限らず、一般にテイラー反応装置では、つぎのような問題があった。
図４に示すように、一般的なテイラー反応装置は、静止させた外筒１０１と回転させる内筒１０２を有し、外筒１０１と内筒１０２との間の隙間空間である槽１１０の一端に供給口１０３を取付け、他端に排出口１０４を設けている。槽１１０に溶液を入れて内筒１０２を回転させ、回転数が一定の範囲内において槽１１０内にテイラー渦が発生する。図５（Ａ）に示すように、テイラー渦Ｔはドーナツ状の旋回する流体であり、一つ一つのテイラー渦Ｔは独立した流動体である。そして、隣接するテイラー渦Ｔに対しては、内筒まわりの旋回方向も逆であり、同図（Ｂ）に示すように、各テイラー渦Ｔの断面内の流れも互いに逆向きである。
【０００７】
こうしたテイラー渦が槽１１０内で隣接して何本も発生し、溶液自体は少しづつ隣のテイラー渦に移っていって、溶液同士が撹拌され少しづつ粒子が成長していって最終的には所望の粒径の粒子が排出される。
しかしながら、なかには充分に成長しきらない粒子が次々と隣接するテイラー渦に移っていき、所望の粒径に至らない粒子が発生することがあった。この結果、粒度分布が広がり均一な粒子が得られない等の問題が生じていた。
【０００８】
そこで、本発明者は槽１１０内に種々の加工をすることで所望の粒度と粒度分布を実現するテイラー反応装置を得るべく鋭意研究を重ねた。その結果、槽１１０内に遮蔽板を取付ける等の反応改善機構を設けることに気付いたが、困難であったのが外筒１１０の加工であった。つまり外筒１１０は一本物の長い筒であって、その内部に何らかの細工を施すのは、機械加工上の制約が大きく、思うような反応改善機構を施すことが容易ではなかったのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2011−83768号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、反応改善のための改造が容易に行え、また高い精度で製作できるテイラー反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明のテイラー反応装置は、外筒と、該外筒内で回転する内筒とを備え、前記外筒と前記内筒との間に形成された隙間空間をテイラー渦発生領域とし、前記外筒の長手方向一端部に外部から隙間空間に反応前溶液を供給する供給口を設け、同長手方向他端部に隙間空間から外部に反応後溶液を排出する排出口を設けたテイラー反応装置であって、前記外筒が、長手方向において分割された複数個の分割セグメントからなり、前記各分割セグメントはフランジを介して互いに連結可能であることを特徴とする。
第２発明のテイラー反応装置は、第１発明において、前記複数個の分割セグメントが、第１分割セグメントと第２分割セグメントとからなり、前記第１分割セグメントは、その端部に第１フランジが取付けられており、前記第２分割セグメントは、その端部に第２フランジが取付けられており、前記第１フランジと前記第２フランジとは、結合時に前記第１分割セグメントと前記第２分割セグメントの心を同心に合わす同心固定機構を備えていることを特徴とする。
第３発明のテイラー反応装置は、第２発明において、前記同心固定機構は、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうち一方のフランジに植設された植込みピンと他方のフランジに形成されたピン孔とからなることを特徴とする。
第４発明のテイラー反応装置は、第２発明において、前記同心固定機構は、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうち一方のフランジに形成されたピン孔と他方のフランジに形成されたピン孔と、両ピン孔に挿入されるピンとからなることを特徴とする。
第５発明のテイラー反応装置は、第２発明において、前記同心固定機構は、前記第１フランジおよび前記第２フランジのうち一方のフランジに形成された凸印籠部と、他方のフランジに形成された凹印籠部とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明によれば、外筒を構成する分割セグメントを外して新しい分割セグメントと交換することにより、新たな機能を付加したり改善した機能を与えることが簡単に行える。また、各分割セグメントは短尺でよいので、機械加工が容易であり、加工精度も高く維持することができる。
第２発明によれば、第１,第２フランジを合せて結合すると第１分割セグメントと第２分割セグメントとを結合して１本の外筒を構成でき、逆にフランジ同士の結合を解くと、１本の長い外筒を短い第１,第２分割セグメントに分けることが容易に行える。このため、新たな機能を付加したり改善した機能を与えることが簡単に行える。また、同心固定機構を備えているので、結合したとき、第１,第２分割セグメントの中心が同心となった外筒が得られる。
第３発明によれば、一方のフランジの植込みピンを他方のフランジのピン孔に挿入すると、第１,第２分割セグメントを同心状態で組付けることができる。
第４発明によれば、両方のフランジを合せておいて両フランジのピン孔にピンを打ち込むと、第１,第２分割セグメントを同心状態で組付けることができる。
第５発明によれば、一方のフランジの凸印籠部を他方のフランジの凹印籠部に嵌合させると第１,第２分割セグメントを同心状態で組付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るテイラー反応装置の断面図である。
【図２】図１に示したテイラー反応装置Ａの縦断面斜視図である。
【図３】分割構造の説明図であって、（Ａ）は植込みピン方式、（Ｂ）は打込みピン方式、（Ｃ）は印籠方式を示している。
【図４】従来より一般的なテイラー反応装置の説明図である。
【図５】テイラー渦の説明図であって、（Ａ）はドーナツ状流動の説明図、（Ｂ）は断面流れの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１および図２に基づき、本実施形態におけるテイラー反応装置の基本構造を説明する。
１は外筒で、２は内筒である。外筒１は外板１ａと内板１ｂとから二重筒に構成されている。また、この外筒１は静止状態で用いられる。さらに、外筒１は２本の分割セグメント１１、１２からなるが、その詳細は後述する。
【００１５】
内筒２は、中実または中空の軸状物であって外筒１内に同心状で挿入されている。そして、モータ等の駆動源に接続されて、回転可能となっている。外筒１の内壁面と内筒２の外表面との間には隙間空間１０が形成されており、その隙間空間１０は筒軸方向に延びている。すなわちドーナツ状の隙間空間１０が長く延びた形状となっている。そして、この隙間空間１０がテイラー渦発生領域であり撹拌槽として機能する。
【００１６】
外筒１の長手方向一端部（図面中の右端部）には供給口３が設けられている。図示のように、フランジ５に形成してもよく、外筒１に設けてもよい。供給口３は外部から隙間空間１０に反応前溶液を供給する導入口である。
外筒１の長手方向他端部（図面中の左端部）には、排出口４が設けられている。排出口４からは隙間空間１０内の反応後溶液が排出される。
【００１７】
本実施形態の連続式テイラー反応装置では、内筒２を適当な回転数で回転させることにより、隙間空間１０に充填された溶液にテイラー渦Ｔを生成させることができる。
【００１８】
テイラー渦Ｔは、図５に基づき既述したように、隙間空間１０内において生ずるドーナツ状の流動体であって、内筒２のまわりで周方向に流動し、周方向の流れの向きが隣接するテイラー渦Ｔ間で逆向きである。また、各テイラー渦Ｔの断面内でも渦状に流動しているが、その向きも隣接するテイラー渦Ｔ間で逆向きである。
【００１９】
つぎに、本発明に係るテイラー反応装置の特徴を説明する。
図１および図２に示すように、本発明における外筒１は、長手方向（つまり筒軸方向）において分割された複数個の分割セグメントからなる。また、各分割セグメントはフランジを介して互いに連結可能であることを特徴とする。分割セグメントの数は、寸法上の制約の範囲内であれば制限なく、２分割に限らず３分割以上でもよく、その数を問わない。
【００２０】
図示の実施形態では、外筒１が第１分割セグメント１１と第２分割セグメント１２とから構成されている。第１分割セグメント１１が供給口３側の外筒を構成しており、第２分割セグメント１２が排出口４側の外筒を構成している。そして、第１分割セグメント１１には、その端部に第１フランジ２１が取付けられていて、第２分割セグメント１２には、その端部に第２フランジ２２が取付けられている。
【００２１】
第１フランジ２１と第２フランジ２２とは、結合時に第１分割セグメント１１と第２分割セグメント１２の心を同心に合わす同心固定機構を備えている。
本発明において、同心固定機構には何ら制限なくどのような機構のものでも採用できるが、以下に三例を例示する。
【００２２】
図３（Ａ）に示す同心固定機構は、第１フランジ２１および第２フランジ２２のうち一方のフランジに植設された植込みピン２４と他方のフランジに形成されたピン孔２５とからなる。一方のフランジの植込みピン２４を他方のフランジのピン孔２５に挿入すると、第１,第２分割セグメント１１，１２を同心状態で組付けることができる。図示の例では、第１フランジ２１にピン孔２５を形成し、第２フランジ２２に植込みピン２４を植設しているが、これを逆にして、第１フランジ２１に植込みピン２４を植設し、第２フランジ２２にピン孔２５を形成してもよいこと勿論である。
【００２３】
図３（Ｂ）に示す同心固定機構は、第１フランジ２１および第２フランジ２２の両方のフランジ２１，２２に形成されたピン孔２７，２７と、両ピン孔に挿入されるピン２６とからなる。両方のフランジ２１,２２を合せておいて両フランジのピン孔２７，２７にピン２６を挿入すると、第１,第２分割セグメント１１，１２を同心状態で組付けることができる。
【００２４】
図３（Ｃ）に示す同心固定機構は、第１フランジ２１および第２フランジ２２のうち一方のフランジに形成された凸印籠部２８と、他方のフランジに形成された凹印籠部２９とからなる。図示の例では、第１フランジ２１に凹印籠部２９を形成し、第２フランジ２２に凸印籠部２８を形成しているが、これを逆にして、第１フランジ２１に凸印籠部２８を形成し、第２フランジ２２に凹印籠部２９を形成してもよい。この同心固定機構では、一方のフランジの凸印籠部２８を他方のフランジの凹印籠部２９に嵌合させると第１,第２分割セグメント１１，１２を同心状態で組付けることができる。
【００２５】
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す各例とも、公知のフランジと同様に、２枚のフランジ２１，２２が、締結ボルト（図示省略）で互いに強固に結合される。
かかるボルト締結構造は、組立も分解も容易に行える利点がある。
【００２６】
本明細書でいう反応改善機構には、テイラー反応を改善できるならとくに制限なく種々の機構を採用できる。
図１および図２の実施形態に設けた反応改善機構は、その一例であって数枚の遮蔽板６で構成されている。この遮蔽板６は環状のリブであって、外筒１（その内板１ｂ）の内壁面から内方に突出するように形成されている。
このように遮蔽板６を配置すると、発生しているテイラー渦Ｔの流れを阻害することなく、かつ隣接するテイラー渦Ｔ、Ｔ間での流動を抑制して、所望の粒度と粒度分布を実現することができる。
【００２７】
図１〜図３の実施形態では、第１,第２フランジ２１，２２とを合せて結合すると第１分割セグメント１１と第２分割セグメント１２とを結合して１本の外筒１を構成でき、逆にフランジ同士２１，２２の結合を解くと、１本の長い外筒１を短い第１,第２分割セグメント１１，１２に分けることが容易に行える。
【００２８】
本発明における分割構造の外筒を用いたテイラー反応装置によれば、外筒１を構成する分割セグメント１１，１２を外して交換することにより、新たな機能を付加したり改善した機能を与えることが簡単に行える。また、各分割セグメント１１，１２は短尺でよいので、機械加工が容易であり、加工精度も高く維持することができる。
【００２９】
また、同心固定機構を備えているので、結合したとき、第１,第２分割セグメントの中心が同心となった外筒が得られる。このため、遮蔽板６と内筒２の接触を防ぐことができ、またテイラー渦に影響を出さないようにすることができる。
以上のように、本発明を用いることで、テイラー反応装置内の反応を改善する反応改善機構を加えるなどの改造を、任意の分割セグメントに対してのみ施すことができる。その結果、部分的に外筒を取り替えることが可能となり、粒子特性を制御することができる。また、改造にかかる手間や費用が削減されるほか、加工が難しいことに伴う加工精度の悪化を防止し、加工性を上げることが可能となる。
【実施例】
【００３０】
テイラー反応装置内部に複数の遮蔽板を設けるため、装置を２分割とした。図１〜２にこの形状を示すが、遮蔽板を配置する部分と配置しない部分とに分割しており、これにより分割された片方のみを改造することで、要求される粒子特性に応じて様々な遮蔽板を試すことが可能となり、改造費が低減された。また長さが半分以下となったことで、加工も容易になった。
【符号の説明】
【００３１】
１    外筒
２    内筒
３    供給口
４    排出口
６    遮蔽板
１１  第１分割セグメント
１２  第２分割セグメント
２１  第１フランジ
２２  第２フランジ
【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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