JPH0259042A - 境膜式熱交換反応方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術はキャンデイ糖液やクリーム、薬品等の高粘性
製品や顆粒状製品等を作製するに際し、高粘性の原料液
を一方側から供給し、使方側から製品として排出させる
間に薄膜状の境膜を形成させて、その間に熱媒体による
熱交換を行って物理化学的に反応を行うようにした装置
の構造の技術分野に属する。

〈要目の概要〉 而して、この出願の発明は鋼製のジャケットを外側に有
したシリンダの内部に境膜熱交換反応を促進させるロー
タがベアリングに支持され、メカニカルシールによって
月された状態で軸装され、該ロータには高粘性の原料の
供給排出を行う給排口が設（プられている境膜式熱交換
反応装置に関する発明であり、特に、上記回転自在なロ
ータが内部か空ｄ６１式にされたドラムタイプに形成さ
れ、シリンダの内面との間に薄膜状の境膜形成用のリン
グ状の間隙が形成され、外側のジャケットに対しロータ
内には他の熱媒体供給排出を行う給排装置か配設され、
ジ（・グ゛ット、及び、該熱媒体給排の共動作用により
薄膜状の境膜が効率的に行え、精度の良い製品が（ｑら
れるようにした境膜式熱交換反応装置に係る発明である
。

〈従来技術〉 周知の如く、市民生活が向上すると各種の製品か入量、
少量に取り扱われるようになり、しだがつて、これらの
商品の安定供給が望まれると共に、その高精度の品質が
強く求められるようになってきている。

これらの商品の中には海産物等の一次製品・し多いが、
二次加工された食品、薬品、化粧品等の商品も各種のも
のが流通している。

そして、これらの二次加工商品の中には、例えば、キ（
？ンデイやクリーム、薬品等の商品も多く、これらの中
にはぎリー状のものもあるが、果実、野菜ピユーレ、た
れ、スープ等の液状品もおり、又、クリーム状のものも
おり、更には、顆粒状の樹脂製品や薬品等もおり、これ
らの特殊性状の製品の製造過程はコスト、及び、製品精
度の点から好ましくはその工数が少く、安易な取り扱い
処理が望まれている。

而して、これに対処するに、物理化学的な熱交換を介し
熱反応を行う反応装置が開発されて採用され実用化され
ているが、例えば、第７．８図に示す様な境膜式熱交換
反応装置１におっては外側に熱交換用のジ（７ケツ１〜
２を有するドラムタイプのシリンダ４を設り、その前後
端壁面にベアリング５、メカニカルシール６を介してモ
ータ７に連結されたシトフト８に軸９を一体的に設け、
所定数のグレート１１．１１・・・を径方向にスイング
自在に設（ソてシリンダ４の内周面にその遠心力により
周り向スライド自在に回転させるようにし、シリンダ４
の一方側の供給口１２により所定の高粘性の原料液１３
を供給し、ブレード１１．１１・・・により攪拌しへが
うその遠心力を介しシリンダの内周面との間に薄膜状の
境膜を形成さけて、ジ（ノケツ１〜２に対Ｊる高温熱媒
体１４を供給して物理化学的な熱交換を行って可及的速
やかに熱反応を行ってより更に高粘性にしたり、熱変成
により顆粒状に変化させてシリンダ４の他側に設けた排
出口１５より製品１６として取り出すようにしていた。

く発明が解決しようとする課題〉 きりながら、かかる在来態様の境膜式熱交換反応装置１
では熱交換を行うジャケット２がシリンダ４の外側に１
ユニット設けられているために、製品によって迅速な熱
変化、例えば、高温熱媒体、低温熱媒体の切り換え、或
は、急激な熱勾配を有する熱交換が出来ないために、こ
れらの熱■歴を右ηる製品が得られない欠点があり、又
、［１−夕が投設のブレード１１．１１・・・によるシ
リンダ４の内周面に対する店動であるために、連続的な
反応がしデ「いという難点があり、又、シリンダ４内部
のロータの＠造が著しく複雑でプレー１〜１１とシリン
ダ４内周面との取合いが極めてｙｉｔ　ｔ、　＜、熟１
伸を要するきらいが必り、初期組み（ｓＪＵ製）告にお
いて煩瑣な作業を要し、結果的にロス１−畠になり、又
、保守点検整備等のメンテナンスもしガ］いというリー
ビス性に劣る不都合さがあった。

そして、これらのネックにより製品コストに跳ね返る不
利点があり、又、ジ【・ケラ！・２による湿度管理制御
か極めてデリケートでデ（ましいという不具合がおった
。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく多くの商
品の境膜式熱交換による反応プロレスの問題点を解決す
べぎ技術的課題とし、シリンダ内に於ける原料通過がス
ムースで設計通りの正確な反応が促進され、しかも、初
期組み付け！！造や保守点検整備等のメンテナンスもし
易く、結果的に、低コストで品￥１の優れた製品が得ら
れるようにして各種商品製造産業における反応技術利用
分野に益する侵れた境膜式熱交換反応装置を提供せんと
覆るものである。

又、ロータ内に於ける供給口１２から排出口１５に至る
原１１の通過が遅いために、オーバーヒートによる流過
原料の焦げ付き作用等が生じて製品精度にマイナスを与
える虞があり、更に、ブレード１１．１１・・・の回転
による撮動等のために装置全体にガタが生じ易く、耐久
性か良くとれないというマイナス点があった。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述［１的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、所定の
ビリー状、クリーム状、液状等、或は、顆粒状等の製品
を供給原料に対する熱交換を介しての反応により得るに
際し、そのシリンダの一方側の供給口からシリンダ内部
に供給し、一方側の排出口から高粘性、或は、顆粒状の
製品として取り出すに際し、シリンダ外側面に形成した
ジＶケッｌ〜に対し、例えば、一方側の高温の熱媒体を
供給し、一方、ロータ内には他方から、例えば、低温の
熱媒体を供給してロータをモータ等により所定速度で回
転ざゼ、該ロータとシリンダの間にジ！？ケット、及び
、シリンダ内の熱媒体流過による熱交換を促進するよう
にし、しかも、シリンダの供給口より供給された原料は
日−夕とシリンダとの間の微小クリアランスの断面リン
グ状間隙を高速で流過し、薄膜状の境膜に形成され回転
するｌ」−タに随伴し旋回させられると共に被圧状態で
流過し、設計通りの畠効率の熱交換による熱■歴を経て
製品化されて、その間ロータが断面円形、或は、多角形
状であることにより小スリッｌ−の間隙流過中に効率的
な熱交換と共に潰拌作用をも受け、高速流過による熱の
焦げ付きや熱履歴のアンバランスが少く、設計通りの正
確な高精度の製品として得られ、又、ロータとシリンダ
は囲動部分等がなく、又、アンバランスな回転モーメン
ト等が生じないためにガタつきが少く耐久性が良いよう
にした技術的手段を講じたものでおる。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１〜６図に！Ｊづい
て説明すれば以下の通りである。尚、第７．８図と同一
態様部分は同一符号を用いて説明するものとする。

図示実施例は、例えば、キャンデイ糖液、クリーム、果
実、野菜ピユーレ、たれ、スープ、ゼリー状の樹脂、薬
品等の製品を境膜式熱交換反応によって得られるにうに
した態様でおり、第１〜５図に示１実施例において、１
′はこの出願の発明の要旨を成づ境膜式熱交換反応装置
であり、その円筒状のシリンダ３の外側には一側寄りに
熱媒体供給口１４を有し、下側伯側寄りに排出口１６を
有するジ（・ケラ１〜２が外装され、シリンダ３の内部
にはドラムタイプのロータ４′がシリンダ３の端部に対
しベアリング５、メカニカルシール６を介して回転自在
にｌＴ１１装されており、−側寄りに設けられたモータ
７にそのシャフト８が連結されて回転自在にされている
。

したがって、当該実施例においては、第７．８図に示す
様な在来タイプの境膜式熱交換反応装置とは異なりロー
タとしてのブレード等は設ｃ〕られておらず、ロータ４
′とシリンダ３の内面との間には極めて小さなスリット
状のリング状の間隙９′がその始端側から終端側にかけ
て形成されており、シリンダ３の一側端に設けられた原
わ１供給口１２と他側端に設けられた製品１８の排出口
１７との間に通過原石の薄膜状の境膜を形成するように
されている。

而して、ロータ４′のシャフト８の一側寄りにはシリン
ダ３と一体の排出パイプ１９が設けられ、該排出パイプ
１９にベアリング６′を介した熱媒体の供給用の供給ノ
ズル１４′が相対回動自在に設けられてロータ４′の内
部奥深く延設されている。

尚、当該実施例においては、ジャケット２内にその供給
口１４、及び、排出口１６に於いて流過供給排出される
熱媒体１５と供給ノズル１４′に供給される熱媒体１５
′　とは同一高温の、例えば、蒸気等の熱媒体とされ、
供給ノズル１４′　に供給された蒸気等の熱媒体１５′
　はその先端からロータ４′内に排出された蒸気で内部
から加熱し、その基部側の排出用パイプ１５から排出さ
れるようにされている。

上述構成にｄ３いて、ジャケット２に対しその供給口１
４から蒸気等の高温の熱媒体１５を供給すると共に供給
ノズル１４′　に対し同じく高温の蒸気等の熱媒体１５
′を供給すると、シリンダ３はジャケット２により高温
に加熱され、又、ロータ４′も内部から高温に加熱され
、その状態でモータ７を起動りるとシＶフ］−８を介し
ロータ４′は所定速度で加熱状態にされて回転し、そこ
で、シリンダ３の１ノロ１１０１６から蒸気等の高温の
熱媒体１５が排出循環され、又、供給ノズル１４′の基
部外側の排出パイプ１９より蒸気等熱媒体１５′　が排
出されることにより常にシリンダ３とロータ４′内は加
熱され、ぞこで、シリンダ３の供給１」１２から所定の
原料１３を所定圧で被圧状態で供給すると、供給された
原１！１ｌ１３はシリンダ３ど回転するロータ４′との
間の小サイズのスリットのリング状間隙９′間を薄膜状
の境膜に形成されて圧送され、その間、ジャケット２に
よって加熱されるシリンダ３、及び、回転する［」−夕
４′の内側からの加熱により速やかに熱交換されて所定
の熱反応がなされて排出口１１７より高粘性のぼり−状
、或は、クリーム状、或は、顆粒状の製品１８として排
出され、この間、回転するロータ４′につられてシリン
ダ３内に於いて回転圧送されるために混合攪拌作用が熱
交換と共に効率良く行われ、したがって、設計通りの製
品とされて排出されていく。

そして、原料１３の連続圧送が続く限り、又、ジャケッ
ト２、及び、ロータ４′内への＾湿蒸気等の熱媒体が連
続供給される限り、製品精度の設計通りの製品が連続し
て得られる。

又、原料１３は間隙９′内を速いスピードで停）（１）
することなく流過するために、シリンダ３の内面、或は
、ロータ４′の外面に於ける熱影響を大ぎく受【プるこ
となく、したがって、焼き付きや焦げ付き現象を受けず
スムースに製品精度を落とりことなく排出されていく。

そして、設定の装量加工が終了すれば、シリンダ３の供
給口１２から洗浄水等を供給し排出口１７ｈ１ら流過さ
Ｕることにより、間隙９′部分を充分に洗浄し、次の反
応に備えることが出来る。

尚、上述実施例において、ロータ４′は断面円形Ｃ必る
が、円弧部分２０に直線部分２１を相隣らせて所定数周
方向に配設させた第３図に示づ様なロータ４′″の態様
も可能であり、又、第４図に示す様に円弧部分２０にλ
）Ｊし凹円弧部分２２を相隣らせてｊ■定数周方向に配
設した断面形状のロータ４″も実で１的に上述実施例同
様の作用効果を秦するものであるが、攪拌混合効果、及
び、これに伴う反応促進効果は設計」ニはより良好に奏
されるものでおる。

而して、ロータ４′内に於ける熱媒体の供給排出につい
ては、第６図に示す様に、供給ノズル１４′の基部にス
イーベルジョイント２３を設けるようにする等も可能で
ある。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、シリンダ側にはぞ
の給υ１０を介してスチーム等の高温の熱媒体を供給し
、これに対し、ロータ内には供給ノズルを介してトライ
アイス蒸気等の低温熱媒体を供給してシリンダ内の流過
原料に対し外側から高温加熱、内側から低温冷却するこ
とによる急激な熱温度勾配を介しての熱交換による反応
を行ったり、更には、シリンダとロータ内の熱媒体の高
温低温のものを所定時間サイクルで反復裡に交替させて
供給する等製品の要求する最適熱交換条イど１を付与す
るようにすることが出来る等種々の態様が採用可能であ
る。

又、適用対象のＩｍ利はキトンディ糖液、クリーム、野
菜、果実ピユーレ、たれ、スープ、樹脂、薬品等の伯の
種々の液状商品、或は、顆粒状の商品に対し適用が可能
であることは勿論のことである。

そして、設訂によりジャケット、シリンダ、ロータの材
質は金属、セラミック、樹脂等適宜処理製品に応じて、
又、コスト的な条件から選択可能であることも自在であ
る。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に高粘性の原料
液をシリンダの一側から供給し、他側から高粘性、或は
、顆粒状の製品として排出して取り出す熱交換を介して
の熱反応処理を行うに際し、シリンダ内の１コータをド
ラム型としてシリンダ内面との間に断面リング状の間隙
を形成させて該ロータを所定速度で回転させ、シリンダ
の外側のジャケットはロータ内に所定の熱媒体を供給循
環さけるようにしたことにより、間隙を介して所定圧で
送給される原料がシリンダとロータとの間で薄膜状の境
膜とされ、したがって、ジャケットとロータからの熱伝
導が効率良く行われ、熱交換性能かより高くされて設計
通りの高品質の製品が１ｑられるという優れた効果が秦
される。

又、ロータが始端側から終端側まで均一回転速度で回転
するために、シリンダ内の間隙部に於いて流過する原石
が乱流化され、それによっても内外からの熱交換が極め
て効率良く行われ、更に、ロータの断面形状を先便のみ
ならず、原料の条件に応じて丸−直線型、或は、九−円
弧型、多角形型等にすることにより流過する原料に混合
攪拌作用を与えより熱交換効率を向上させることが出来
、品質の良好な製品が得られるという優れた効果が奏さ
れる。

又、シリンダとロータのリング状間隙が小さいために流
過する原料の流過速度が大ぎく、処理時間が短く、これ
によって熱影響が少く、そのため焦げ付きや焼き付き等
も生ぜず、良品質が維持出来るばかりでなく事後の清棉
等のメンテナンスも少くなるという利点がおる。

ぞして、間隙内に熱媒体を流過１１６環さけられるため
に、シリンダ外のジ【ノクツ１〜と相俟ってぞの熱交換
面積が飛躍的に増大し、従来タイプのものよりも著しく
熱交換効率が良くなるという優れた効果が秦される。

そして、在米タイプのブレードやスクレーバ等の補動部
分がないためにそれだけ１］−タやシリンダの摩耗も少
く、耐久性が良く、更に、振動等も生じないために保守
点検整備等のメンテナンス作業も少く、それだ（プラン
ニングコストが安くつき、動力費も少く、結果的に製品
コストに跳ね返る虞がなく、コス１への安定を維持出来
るというメリツ１〜がある。

而して、［１−夕とシリンダ間を流過する薄膜状の境膜
原料に対し外側のロータ、及び、内側の間隙から内外の
熱交換を図れるために、例えば、内外共に高温熱媒体に
よる加熱作用、或は、低温熱媒体による冷ＩＩ作用、更
には、外側の高温熱媒体、内側の低温熱媒体の一方と他
方側の供給、更には、ロナイクル裡に変換する等の熱媒
体による熱交換態様が選択的にとれるために、処理原料
製品性質等の設計に応じた熱交換が選択出来るという設
計の自由度、使用状態の弾力性が得られ、１基の装置で
ありながら複数種の製品、或は、同一製品でありながら
性状の異なるものを製作することが出来るという優れた
効果が秦される。

更に、在来態様の如く、ブレード等をロータ内部に設Ｃ
）なくて済むために構造が簡単となり、初期製作組み付
けがし易く、それだり精度の高い装置が１与られるとい
う効果：ｂある。

そのうえ、Ｆ述の如く、ブレード等の可動部分や店勅部
分がないためにシリンダやロータの材質の選択の自由度
・ｂ大きく、したがって、熱交換効率の良いｖＩＰＩの
シリンダやロータを選択りることも出来、装置製造にお
Ｃプる設旧が弾力的に行い１２ノることか出来、しかも
、処理原石との取合いの最適条件が得られるという効果
もめる。

そして、シリンダとロータとの間に薄膜状の境膜として
流過する原料は外側のジャケットと内側の間隙の両者に
対して熱交換がなされるために、これらのシリンダやロ
ータ内供給の熱媒体の種類を選択可能にするばかりでな
くその湿度条件をも適宜に選択的に変えることが出来る
点から、送給する原石の圧送圧と共に温度条件等の組合
Ｖによる制御管理の自由度が飛躍的に高まり、それだけ
バラエティに富んだ製品種目を選べることが出来、生産
者側の供給条件の自由度を増すことが出来るという効果
が秦される。

そして、何よりも、製品精度が設計通りに保持出来るた
めに、製品に対する信頼度を高く確保することが出来る
という優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１・〜６図はこの出願の発明の詳細な説明図でおり、
第１図は１実施例の仝休［略部分縦断面図、第２図は同
第１図■−■断面図、第３．４図はそれぞれ別の実施例
の間隙の第２図相当面面図、第５図は第１図部分拡大断
面図、第６図は第５図相当他の実施例の部分断面側面図
、第７図は従来技術に駐づく境膜式熱交換反応装置の部
分縦断側面図、第８図は第７図ｖｍ　−ｖｍ断面図であ
る。 ２・・・ジ！ノケッ１−１　３・・・シリンダ、４′・
・・１」−タ、　１２．１７・・・給排口、１′・・−
境膜式熱交換反応装置、

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジャケットを外装するシリンダ内に境膜反応促進
   用のロータが回転自在に軸装され、該ロータに対する原
   料給排口が上記シリンダに付設されている境膜式熱交換
   反応装置において、上記ロータがドラムタイプにされそ
   の内部に対する熱媒体給排装置が配設されていることを
   特徴とする境膜式熱交換反応装置。
2. （２）上記ロータとシリンダ内面との間に境膜形成用の
   スリット形成用のリング状間隙が形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の境膜式熱交換反
   応装置。
3. （３）上記熱媒体給排装置がロータ端部から微小リング
   状排出口を介して挿入された供給ノズルであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の境膜式熱交換反応
   装置。
4. （４）上記ロータが断面円形状に形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の境膜式熱交換反
   応装置。
5. （５）上記ロータが断面多角形状に形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の境膜式熱交換
   反応装置。
6. （６）上記供給ノズルにスイーベルジョイントが付設さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   境膜式熱交換反応装置。
7. （７）上記ジャケットと熱媒体給排装置の一方に高温熱
   媒体が他方に低温熱媒体が供給されるようにされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の境膜式熱
   交換反応装置。