JPS633590B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は流動性の低粘性媒体及び高粘性媒体
特に微生物発酵培養液を取扱う装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for handling fluid low-viscosity and high-viscosity media, especially microbial fermentation cultures.
ここで「流動性媒体の取扱い」とは、特に、該
媒体の混合(均一化)、昇揚(ポンプ処理)、気相
への散布又は噴霧、拡散、抽出、乾燥、及び例え
ば微生物の液体深部培養を含む意味に用いる。 "Handling of fluid media" here means, in particular, the mixing (homogenization), elevating (pumping), dispersion or atomization of such media into the gas phase, diffusion, extraction, drying and, for example, the handling of microorganisms in the liquid depths. Used to include cultivation.
この発明の装置は、前記の機能をそれぞれ個別
に発揮することもでき、又前記の機能の複数を同
時に発揮することもできる(例えば発酵装置の場
合)。 The apparatus of the present invention can perform each of the above-mentioned functions individually, or can perform a plurality of the above-mentioned functions simultaneously (for example, in the case of a fermentation apparatus).
この発明の装置によつて特にニユートン性液体
及び非ニユートン性液体、液相又は繊維状粒子の
ごとき固体を含む媒体と混合状態の固体バラ材料
及び気体、並びにこれらに類するものを取り扱う
ことができる。 With the apparatus of the invention it is possible to handle in particular Newtonian and non-Newtonian liquids, solid bulk materials and gases in admixture with media containing solids such as liquid phases or fibrous particles, and the like.
液媒体の混合装置は公知であり、扱う媒体の稠
度によりニユートン性液体用混合装置と非ニユー
トン性液体(ゲル及びペースト)用混合装置に分
けられる。 Mixing devices for liquid media are known and can be divided into mixing devices for Newtonian liquids and mixing devices for non-Newtonian liquids (gels and pastes) depending on the consistency of the medium to be handled.
液体もしくは固体バラ材料と気体との混合(拡
散,流動化)又は異なる液相同志の分散もしくは
乳化が同様に前記の装置により行われる。 Mixing (diffusion, fluidization) of liquid or solid bulk materials with gases, or dispersion or emulsification of different liquid phases, likewise takes place with the devices described.
目的に応じて異なる混合装置が使用される。 Different mixing devices are used depending on the purpose.
実質上2種類の型の混合機すなわち高速撹拌機
及び低速撹拌機に分けられる。高速撹拌機は低粘
性媒体の取扱に使用され、良好な分散が得られ
る。しかしながらこの撹拌機を高粘性液体に使用
することはできない。低速撹拌機例えば馬蹄形撹
拌機バンド撹拌機、コース撹拌機及びこれらに類
するもののみが高粘性液体の取扱に使用し得る。
しかし、低速撹拌のために、これらいずれの装置
によつても完全な分散は保証されない。 There are essentially two types of mixers: high-speed agitators and low-speed agitators. High speed stirrers are used to handle low viscosity media and provide good dispersion. However, this stirrer cannot be used for highly viscous liquids. Only low speed agitators such as horseshoe agitators, band agitators, course agitators and the like may be used for handling highly viscous liquids.
However, due to the low speed stirring, complete dispersion is not guaranteed by any of these devices.
いずれの型の撹拌機も発酵の経過と共に媒体の
密度が変化する発酵に使用するには適当でない。 Neither type of stirrer is suitable for use in fermentations where the density of the medium changes over the course of the fermentation.
常用の撹拌機により完璧な発酵のための最適条
件を得ることはできない。例えば、培養液の撹拌
及び液相、気相及び固相の混合を必要とし、しか
も、発酵培養液が発酵の出発時においては通常低
稠度を有し、発酵の終時にしばしば泥状ゲルの性
質を有するような、酵母、抗生物質、アルカロイ
ド、多糖類及びこれらに類するものの製造の場合
にそうである。 Optimum conditions for perfect fermentation cannot be achieved with conventional agitators. For example, it requires agitation of the culture and mixing of liquid, gas and solid phases, and the fermentation broth usually has a low consistency at the beginning of the fermentation and often has a muddy gel character at the end of the fermentation. This is the case in the production of yeasts, antibiotics, alkaloids, polysaccharides and the like, such as those with
液媒体が反応の終時においてすでに高粘度を有
し、常用の撹拌機によつてさらに撹拌を継続する
ことができないような化学反応、例えば重合反応
においても同様に常用の撹拌機の使用は適当でな
い。 The use of conventional stirrers is likewise appropriate in chemical reactions, such as polymerization reactions, in which the liquid medium already has a high viscosity at the end of the reaction and cannot be further stirred with a conventional stirrer. Not.
流動性の低粘度媒体及び高粘度媒体取扱用、特
に微生物発酵用のこの発明の装置により上記の幾
つかの欠点を除去することができる。この装置
は、筒と底部により構成され、駆動部により駆動
される中空ローターから成り、該底部には容器か
ら媒体を取り入れるための少なくとも1個の開口
部が設けられており、そして、ローターはある速
度で駆動され、これによつて処理される媒体はロ
ーターの一端から他端に移動せしめられる。底部
は、1個の中央入口開口部又は底部の周囲部内
に、好ましくは底部のの中央部の周囲に対称的に
位置する複数の入口開口部を有する環状形をして
いる。中空ローターの頂部は蓋がなく開口されて
おり、又は蓋が設けられており、そして、蓋、筒
及び場合によつては底部にも多数の出口開口部が
設けられている。出口開口部及び入口開口部は
種々の形にすることができ、そして、これに拡散
器、ノズル、流れ調整器、媒体の消泡又は起泡の
ための延長部、又はこれらの開口部によつて媒体
の流入及び流出の量及び形並びに流れを調整する
ためのその他の延長部を設けることができる。 The device of the invention for handling fluid low-viscosity and high-viscosity media, especially for microbial fermentation, makes it possible to eliminate some of the above-mentioned drawbacks. The device consists of a hollow rotor constituted by a cylinder and a bottom part and driven by a drive part, the bottom part being provided with at least one opening for taking in the medium from the container, and the rotor having a The rotor is driven at a speed that causes the media to be processed to move from one end of the rotor to the other. The bottom has an annular shape with one central inlet opening or a plurality of inlet openings located within the periphery of the bottom, preferably symmetrically around the central part of the bottom. The top of the hollow rotor is open without a lid or is provided with a lid, and the lid, the tube and possibly also the bottom are provided with a number of outlet openings. The outlet and inlet openings can be of various shapes and may include diffusers, nozzles, flow regulators, extensions for defoaming or foaming of the medium, or by means of these openings. Other extensions may be provided to adjust the amount and shape of the inflow and outflow of media as well as the flow.
流動性媒体の押し揚げ及びポンプ処理に特に適
する前記に替る装置の1つは環形のローターに、
流動性媒体を該ローターに受け入れ、そして放出
するための入口及び出口としての1個の中央開口
部を有し、これらの開口部にはローターに流入し
そして流出する媒体の流れを調整するための拡散
器を設ける。 One alternative device, which is particularly suitable for lifting and pumping fluid media, is an annular rotor with
It has one central opening as an inlet and an outlet for receiving and discharging a fluid medium into the rotor, these openings having a central opening for regulating the flow of the medium into and out of the rotor. Provide a diffuser.
この発明のその他の装置は混合のために設計さ
れており、これにより相互拡散と完全混合を行う
ことができる。例えば、重合反応に使用する場合
高い転化率とポリマーの分子量の増加を達成する
ことができる。この機械的混合装置は、ある程度
遠心ポンプのように作動し、流動媒体を扱う幾つ
かの系においては、これらの機能が併合されて、
より高い効率が得られる。 Other devices of the invention are designed for mixing, which allows for interdiffusion and complete mixing. For example, when used in polymerization reactions, high conversion rates and increases in the molecular weight of the polymer can be achieved. This mechanical mixing device operates somewhat like a centrifugal pump, and in some systems dealing with fluid media these functions are combined,
Higher efficiency can be obtained.
この発明の装置は、媒体の液面下でのみ機能す
る独立した混合装置としてのみならず、ある種の
流動性媒体、特に高粘性媒体を押し揚げるための
独立したポンプとしても機能し、このため、構造
が複雑で、エネルギー効率が低く、流体力学的損
失の大きい常用とポンプと取り替えることができ
る。 The device of the invention serves not only as an independent mixing device, functioning only below the surface of the medium, but also as an independent pump for lifting certain fluid media, especially highly viscous media, and for this reason , it can replace conventional pumps with complex structure, low energy efficiency, and large hydrodynamic losses.
装置を混合装置として使用したい場合には、ロ
ーターを完全に浸漬し、又はローターの底部が処
理しようとする流動媒体中に位置するようにロー
ターの下部を部分的に浸漬しなければならない。 If it is desired to use the device as a mixing device, the rotor must be completely immersed or the lower part of the rotor must be partially immersed so that the bottom of the rotor is located in the fluid medium to be treated.
混合容器の中の下部流体部分すなわち液面下及
び液面の上部のいずれにおいても、全成分の完成
な分散と拡散を保証するような媒体の渦流と分散
を生じさせるために、混合容器の内部であつて媒
体液面の下部空間及び/又は上部空間にじやま板
又は他の組み込まれた手段を設けるのが有利であ
る。中空ローターの軸は骨組上、混合容器上又は
中空ローターの固定ケース上に取り付けられる。
中空ローターの固定ケースの一部分をじやま板、
吸込みかご又はその他の組込まれた要素とするこ
ともできる。 Inside the mixing vessel, both in the lower fluid part i.e. below the liquid level and above the liquid level, to create swirling and dispersion of the medium that ensures complete dispersion and diffusion of all components. It is advantageous to provide a baffle plate or other integrated means in the space below and/or above the medium level. The shaft of the hollow rotor is mounted on the framework, on the mixing vessel or on the fixed case of the hollow rotor.
A part of the fixed case of the hollow rotor is covered with a board,
It can also be a suction cage or other integrated elements.
この発明のその他の装置は、中空ローターの底
部に媒体を供給するための導管を有する固定カバ
ーに包囲された中空ローターの下部を有し、この
部分は媒体に浸漬される。このカバーは装置の骨
組もしくは混合容器に固定することができ、又は
中空ローターを収容する固定ケースの1部とする
ことができる。 Another device of the invention has a lower part of the hollow rotor surrounded by a fixed cover with a conduit for supplying the medium to the bottom of the hollow rotor, this part being immersed in the medium. This cover can be fixed to the framework of the device or to the mixing vessel, or it can be part of a fixed case that houses the hollow rotor.
この場合には、混合容器中、骨組上又は中空ロ
ーターの固定ケース中にじやま板又は他の組み込
まれた要素を設ける必要がなく、そして、容器中
に中心渦流が生じず、液面下の媒体は混合され
ず、ただ固定カバーに固定された、媒体をロータ
ーの底部に供給するための導管により吸入される
のみである。 In this case, there is no need to provide baffles or other built-in elements in the mixing vessel, on the framework or in the fixed case of the hollow rotor, and there is no central vortex in the vessel and there is no flow below the liquid level. The medium is not mixed, but only sucked in through a conduit fixed to the fixed cover for feeding the medium to the bottom of the rotor.
流体特に粘稠媒体を取扱うためのこの発明の装
置は、2つの原理すなわち、種々の流動媒体の無
翼混合及び無翼ポンプ作用に基礎を置いている。
この装置は、同時に種々の方法で流動媒体に作用
し、これを処理することができ、例えば媒体を均
一にし、同時にこれを上方にポンプで輸送し、気
相中に扇形に分散せしめることができ、あるいは
又、バラ材料をもち上げて分散せしめることによ
りすなわち流体技術等により乾燥と同時に冷却す
ることができる。 The device according to the invention for handling fluids, in particular viscous media, is based on two principles: bladeless mixing of various flowing media and bladeless pumping.
This device can simultaneously act on and process the fluid medium in various ways, for example homogenizing the medium and simultaneously pumping it upwards and distributing it fan-shaped in the gas phase. Alternatively, it is possible to simultaneously dry and cool the bulk material by lifting it up and dispersing it, ie by fluid technology or the like.
前記の中空ローターは、多くの構造変形装置の
主要要素であり、その構造原理自体は公知であ
り、そして、種々の技術目的及び技術分野におい
て種々の方法であらゆる種類の流動性媒体を取扱
うことができるこの装置に利用することができ
る。 Said hollow rotor is the main element of many structural deformation devices, the construction principle itself is known and it can be used to handle all kinds of fluid media in different ways for different technical purposes and technical fields. This device can be utilized.
この中空ローターは、該ローターのどの部分が
流動性媒体と接触するかにより、2種類の主要な
応用法がある。 This hollow rotor has two main applications depending on which part of the rotor is in contact with the fluid medium.
第1の場合においては、流動性媒体はローター
の底部の入口開口部を通つて、例えば接線拡散器
により、回転している円筒状ローターに入り前記
と同様の拡散器により蓋の中央部の出口開口部を
通つて排出される。この場合媒体例えば酸はロー
ターの円筒状の筒の内壁と接触するのみであるか
ら、ローターの主な機能はポンプ作用である。ロ
ーターの底部から入つた酸は遠心力によつて上昇
螺旋流にそつてローターの蓋まで上昇し、ここか
ら、例えば接線拡散器によつて排出される。この
場合、ローターの筒及び底部の外壁は媒体と接触
せず、例えば外気と接触するのみである。 In the first case, the fluid medium enters the rotating cylindrical rotor through an inlet opening in the bottom of the rotor, for example by means of a tangential diffuser, and an outlet in the central part of the lid by means of a diffuser similar to that described above. is discharged through the opening. The main function of the rotor is pumping, since in this case the medium, for example the acid, is only in contact with the inner wall of the cylindrical tube of the rotor. The acid entering at the bottom of the rotor rises by centrifugal force in an upward spiral to the rotor lid, from where it is discharged, for example by a tangential diffuser. In this case, the outer wall of the cylinder and bottom of the rotor does not come into contact with the medium, but only with, for example, the outside air.
第2の場合においては、ローターの筒及び、お
そらく又蓋の両者が媒体と接触する。この場合に
は、筒,底部及びおそらく又蓋の内壁は第1の場
合と同様にポンプとして機能し、そして、ロータ
ーの前記の部分の外壁は、ローターの外側の媒体
との摩擦により、混合装置として機能する。 In the second case, both the rotor barrel and possibly also the lid are in contact with the medium. In this case, the inner wall of the cylinder, the bottom and perhaps also the lid functions as a pump as in the first case, and the outer wall of said part of the rotor, by friction with the medium outside the rotor, acts as a mixing device. functions as
この場合には、中空ローターは少なくとも部分
的に流動性媒体中に浸漬しなければならない。す
なわち、入口開口部を有する底部が、混合容器中
で媒体の液面下に位置する必要がある。 In this case, the hollow rotor must be at least partially immersed in the fluid medium. That is, the bottom with the inlet opening must be located below the level of the medium in the mixing vessel.
中空ローターは媒体例えば液体中に完全に浸漬
され、そして、この場合には常用の混合装置とし
て作動し、混合は液面下においてのみ行われ、あ
るいは又、ローターは部分的にのみ浸漬され、ロ
ーターの一部は液面上に突出ている。この場合
は、微生物発酵、とりわけ好気培養における発
酵、さらには化学反応及び液相,気相間の拡散、
重合反応、抽出並びにこれらに類する用途に特に
適している。これらの場合には、この発明の装置
が有する3つの主要機能のすべて(ポンプ作用、
混合及び分散)が使用される。 The hollow rotor is completely immersed in the medium, for example a liquid, and in this case operates as a conventional mixing device, the mixing taking place only below the liquid surface, or alternatively the rotor is only partially immersed and the rotor A part of it protrudes above the liquid surface. In this case, microbial fermentation, especially fermentation in aerobic culture, as well as chemical reactions and diffusion between liquid and gas phases,
Particularly suitable for polymerization reactions, extraction and similar applications. In these cases, all three main functions of the device of the invention (pumping action,
mixing and dispersion) are used.
中空ローターの断面が円形ではなく、正方形、
長円形もしくは三角形である場合、又はローター
の筒が例えば波形板で構成されている場合もしく
はこれと異なり波形の延長部を有する場合には、
これによる混合効果が生ずる。液面より上の部分
すなわち気体空間中、例えば空気中において、上
記のごとき部分はブロワー、強性通風フアン、生
化学過程における消泡装置及びこれらに類するも
のとして機能する。中空ローターは又種々の断面
形にすることができ、例えば浸漬部分を円形断面
とし液面より上の部分を長方形もしくはこれに類
する形とすることができ、又はこれと逆にするこ
ともできる。 The cross section of the hollow rotor is not circular but square,
If it is oval or triangular, or if the rotor tube is made of, for example, a corrugated plate or otherwise has a corrugated extension,
This creates a mixing effect. Above the liquid level, i.e. in the gas space, for example in air, such parts function as blowers, high draft fans, antifoam devices in biochemical processes and the like. The hollow rotor can also have various cross-sectional shapes, for example the immersed part can have a circular cross-section and the part above the liquid level can have a rectangular or similar shape, or vice versa.
例えば混合装置として機能するローターの筒の
出口開口部は種々の状態、例えば幾つかの列の開
口部を他の列の開口部より下に配列し、又はこれ
に類する配列にすることができる。 For example, the outlet openings of the tube of the rotor, which serves as a mixing device, can be arranged in various configurations, for example with some rows of openings arranged below other rows of openings, or similar arrangements.
分散特性(扇形、十字形、上昇螺旋の形等)
は、出口開部の形と配置により変えることができ
る。 Dispersion characteristics (fan shape, cross shape, upward spiral shape, etc.)
can be varied by the shape and arrangement of the outlet opening.
ローターから排出される液の速度と量は、ロー
ターの回転、ローターの直径と高さ及び入口開口
部の大きさ、並びに発酵装置中の発酵培養液の液
面から入口開口部までの距離により調整すること
ができる。 The speed and amount of liquid discharged from the rotor are controlled by the rotation of the rotor, the diameter and height of the rotor, the size of the inlet opening, and the distance of the inlet opening from the level of the fermentation medium in the fermenter. can do.
ローターを蓋で密閉し、そして蓋又はローター
の筒そして場合によつてはローターの底部の出口
開口部を適当に小さくすることにより、媒体の分
散の圧力と速度を上昇せしめることができる。 By sealing the rotor with a lid and suitably reducing the outlet openings in the lid or in the rotor tube and possibly in the bottom of the rotor, the pressure and speed of dispersion of the medium can be increased.
それぞれカバーの出口開口部からは上方に向け
て、筒の出口開口部からは横方向に、そして底部
からは混合容器の底部に向けて、媒体を分散せし
めることができる。 The medium can be distributed upwardly through the outlet opening of the cover, laterally through the outlet opening of the tube and toward the bottom of the mixing vessel from the bottom.
容器の中央で回転しているローターの摩擦によ
り容器内の培養液に生ずる中央渦流の発生を回避
するために、発酵容器内に好ましくは容器の周囲
にそつて妨害手段が設けられ、この手段によつて
中心渦流の発生が回避される。このような妨害手
段は同時に媒体の完全混合の条件を整える。 In order to avoid the creation of central vortices in the culture medium in the container due to the friction of the rotor rotating in the center of the container, disturbance means are provided in the fermentation container, preferably along the periphery of the container, which means The generation of central vortices is thus avoided. Such disturbance means at the same time provide conditions for thorough mixing of the medium.
発酵の場合、流体の混合は、発酵容器中の3つ
の作用空間すなわち液中(液面下)及び液面上の
気体部分の両方によつて行われる。液は、混合さ
れる液中に位置する第1の作用空間から第2の作
用空間すなわちローターへ吸揚げられる。前記第
1の作用空間においては中心渦流が生じ、そして
例えば妨害手段によりこれが局部渦流に変わる。
第2の空間においては、液が重相と軽相に分離し
これを再び一緒にする遠心力の存在により混合が
行われ、そして、液は上昇螺旋流にそつて上昇
し、その後、液は液面上の第3の気体作用空間に
扇状に自由放出され、この空間において、液は小
滴の形で液面に落下し、又は、薄い液膜の形で発
酵容器にそつて液相に戻る。 In the case of fermentation, the mixing of the fluids takes place in three working spaces in the fermentation vessel: both in the liquid (below the liquid level) and in the gaseous part above the liquid level. The liquid is sucked up from the first working space located in the liquid to be mixed into the second working space, ie the rotor. A central vortex is formed in the first working space, which is transformed into a local vortex by means of disturbance means, for example.
In the second space, mixing takes place due to the presence of centrifugal force that separates the liquid into heavy and light phases and brings them together again, and the liquid rises along an upward spiral flow, after which the liquid A third gas action space above the liquid surface is released in a fan-like manner, in which the liquid falls to the liquid surface in the form of droplets or flows along the fermentation vessel in the form of a thin liquid film into the liquid phase. return.
培養液が小滴、霧状又は薄膜状となつている気
相空間においては、発酵容器内の培養液の性質に
かかわりなく、液相と気相との効果的な接触が行
われ、ここでは培養微生物の最大増殖が達成さ
れ、さらに液面下においても最大の増殖が達成さ
れる。 In the gas phase space where the culture medium is in the form of droplets, mist or thin film, effective contact between the liquid and gas phases takes place, regardless of the nature of the culture medium in the fermentation vessel. Maximum growth of cultured microorganisms is achieved, and also maximum growth is achieved below the liquid surface.
いずれの場合においても系の性能は特にロータ
の回転、その大きさ、入口及び出口開口部の大き
さ、及び液面下でのローターの浸漬の程度により
影響される。 In any case, the performance of the system is influenced inter alia by the rotation of the rotor, its size, the size of the inlet and outlet openings, and the degree of immersion of the rotor below the liquid surface.
この発明の発酵装置にはさらに常用の器具、例
えば他の撹拌装置(プロペラ及びこれに類するも
の)、消泡装置、温度調節器、温度計、培養液の
分析装置例えばPHメーター、試料採取管、栄養
素、O2及びCO2の計量装置、並びにこれらに類す
る機器を装着することができる。 The fermentation apparatus of the invention further includes conventional equipment, such as other stirring devices (propellers and the like), antifoam devices, temperature regulators, thermometers, culture solution analysis devices such as PH meters, sampling tubes, It may be fitted with nutrient, O 2 and CO 2 metering devices and similar equipment.
機械的消泡装置、例えばローターの下の筒の壁
に貫通した棒又はローターから混合容器の液上の
気相に延びる延長カバーをローターに装着するこ
ともできる。 The rotor can also be fitted with a mechanical defoaming device, for example a rod penetrating the wall of the cylinder below the rotor or an extension cover extending from the rotor to the gas phase above the liquid in the mixing vessel.
この発明の装置においては発酵装置内で、培養
液の粘度に関係なく培養液の完全な再循環が行な
われるため、高粘性液においても大きな気液接触
面積が確保され、培養液の発酵液面上の空間(す
なわち気相)への放出が行われ、そして液面上の
空間における発泡は自動的に放出位置の高さに限
定される。その他の利点として、ローターの入口
開口部の吸入効果により高粘度培養液においても
固相の浮上が保証される点を挙げることができ
る。 In the apparatus of this invention, the culture medium is completely recirculated within the fermentation apparatus regardless of the viscosity of the culture medium, so a large air-liquid contact area is ensured even with highly viscous liquids, and the fermentation liquid level of the culture liquid is Discharge into the space above (ie the gas phase) takes place and foaming in the space above the liquid level is automatically limited to the height of the discharge location. Another advantage is that the suction effect of the inlet opening of the rotor ensures the floating of the solid phase even in highly viscous culture media.
ローターの駆動は下から又は上から、すなわち
発酵装置の底部又は蓋から行うことができる。 The rotor can be driven from below or from above, ie from the bottom or the lid of the fermenter.
この発明の発酵装置により常用の発酵装置に比
べて実質的エネルギーの節約(30%以下の節約)
を行うことができる。 The fermenter of this invention provides substantial energy savings (up to 30% savings) compared to conventional fermenters.
It can be performed.
さらに、微生物細胞が単に混合された下部液相
においてのみ増殖する常用の発酵装置に比べて、
この発明の発酵装置は、培養液が、あますことな
くこの発酵装置の全体積を構成する3つの作用空
間を次々と通過するので大きな接触面積が保証さ
れるという利点を有する。 Furthermore, compared to conventional fermenters where microbial cells simply grow in the mixed lower liquid phase,
The fermentation device according to the invention has the advantage that a large contact area is ensured, since the culture medium passes successively through the three working spaces which constitute the total volume of the fermentation device.
この発明の装置は気相(例えばO2)を、すで
にゲル状又は泥状となつているがまだ重力場にお
いて流動性を保持している培養液へ完全に分散せ
しめることできる。 The device of the invention allows the gas phase (for example O 2 ) to be completely dispersed into the culture liquid, which is already in the form of a gel or slurry, but still remains fluid in the gravitational field.
このため、微生物の増殖細胞(バクテリア,酵
母,海綿,藻類及びこれに類するもの)による十
分な酵素の摂取が可能となる。このため、常用の
類似の装置に比べて発酵時間を短くし、最終生産
物の濃度を高くすることができる。 This allows sufficient uptake of enzymes by the growing cells of microorganisms (bacteria, yeast, sponges, algae and the like). This allows for shorter fermentation times and higher concentrations of the final product compared to similar equipment in common use.
さらに発酵の段階に応じて発酵条件を容易に制
御することが可能であり、そして、(例えば抗生
物質の生産において)例えば発酵タンク中に装着
された翼撹拌機又はタービン撹拌機を使用する場
合と異なり、微生物細胞をなめらかに混合し、こ
れらの細胞の損傷を回避することができるという
利点がある。 Furthermore, it is possible to easily control the fermentation conditions depending on the stage of fermentation, and for example when using a blade stirrer or a turbine stirrer installed in the fermentation tank (e.g. in the production of antibiotics). Differently, it has the advantage of being able to mix microbial cells smoothly and avoid damaging these cells.
この装置のポンプ機能のみが必要な場合(前記
した最初の場合)には、底部及び蓋をローターに
流動性媒体を供給し、そしてローターからこれを
排出させるための中央開口部を有する環状とし、
そしてこの開口部にローターに出入りする流れを
調整するための拡散器を装着するのが好ましい。 If only the pumping function of the device is required (the first case mentioned above), the bottom and the lid are annular with a central opening for supplying the rotor with the fluid medium and draining it from the rotor;
Preferably, this opening is equipped with a diffuser for adjusting the flow into and out of the rotor.
垂直回転軸と水平底部を有する低い又は高い中
空円筒の形をした無翼ポンプの中空ローターは、
実質上開口部を有する回転容器である。この容器
の形は任意に選択することができ(円錐形,円筒
形、多角柱形又はこれらに類する形状)、同様に
回転軸の方向も任意に選択することができる(垂
直、傾斜、水平)。 The hollow rotor of a bladeless pump is in the form of a low or high hollow cylinder with a vertical axis of rotation and a horizontal bottom.
It is essentially a rotating container with an opening. The shape of this container can be arbitrarily selected (conical, cylindrical, polygonal prism, or similar shapes), and the direction of the axis of rotation can also be arbitrarily selected (vertical, inclined, horizontal). .
ローターは常用の遠心ポンプの羽根インペラー
と同様の機能を有する。すなわちローターはポン
プ輸送する媒体に力学的エネルギーを伝達する作
用を有する。しかしながらこの機能はポンプの固
定ケースに包囲されたインペラーの翼の流体力学
的効果とは異る原理に基礎を置いている。 The rotor has a similar function to the vane impeller of a conventional centrifugal pump. That is, the rotor functions to transfer mechanical energy to the medium being pumped. However, this function is based on a different principle from the hydrodynamic effect of the impeller blades enclosed in the fixed case of the pump.
翼はその周囲において開いており、力学的エネ
ルギーはポンプケースの強固な内壁における摩
擦、翼にそつて生ずる乱流、及びケース壁と翼と
のすき間における流体のすべりにより力学的エネ
ルギーが消耗されるが、この発明のローターには
このような欠点がない。 The blades are open around their circumference, and mechanical energy is dissipated by friction on the solid inner walls of the pump case, turbulence along the blades, and fluid slippage between the case wall and the blades. However, the rotor of the present invention does not have such drawbacks.
中空ローターの底部に角速度零で供給された流
動性媒体、例えば液体はこの発明の装置の中で、
遠心力により、回転する液体の環(液体による放
物線状)となり、この環の高さはローターの高さ
に依存する。液の環はすでにローターの底部に供
給されている液により、遠心力に基き形成されて
いる。ローターの筒の外壁が完全に平滑であつて
も(むろん、この部分を粗面にし、延長部、溝、
ストリツプ及びこれらに類するものを設けること
もできる)、液は力学的エネルギーとローターの
筒の回転に応じた角速度を得る。 In the device of the invention, a fluid medium, e.g. a liquid, is fed at zero angular velocity to the bottom of the hollow rotor.
The centrifugal force creates a rotating ring of liquid (a liquid parabola) whose height depends on the height of the rotor. The liquid ring is already formed by the liquid supplied to the bottom of the rotor due to centrifugal force. Even if the outer wall of the rotor cylinder is completely smooth (of course, this area should be roughened, extensions, grooves, etc.)
strips and the like), the liquid gains mechanical energy and an angular velocity depending on the rotation of the rotor cylinder.
ともかく、液の環は人為的な、中心上昇渦流と
なり、この渦流はポンプ処理される流体の高さま
で生成する。渦流線は安定な上昇流体螺旋を形成
する。大きな遠心力のために、この渦流中でのロ
スは実質上観察されず、又乱流、固定した壁に対
する摩擦、非生産的な渦流、及びこれに類する現
象による流体力学的効率の低下もない。これが自
然な作動状態である。流体の環の形の中心渦流は
完全に対称的且つ規則的であり、この流れはロー
ター上部の出口拡散器によつて例えばポンプの放
出導管へ取り出される。この場合、出口固定拡散
器におけるロスは比較的少ない(約7%)。 In any case, the liquid ring creates an artificial, centrally rising vortex that builds up to the level of the fluid being pumped. The vortex streamlines form a stable upward fluid spiral. Due to the large centrifugal forces, virtually no losses are observed in this vortex, and there is no reduction in hydrodynamic efficiency due to turbulence, friction against fixed walls, unproductive vortices, and similar phenomena. . This is the natural operating state. The central vortex flow in the form of a ring of fluid is completely symmetrical and regular, and this flow is taken off by an outlet diffuser in the upper part of the rotor, for example into the discharge conduit of a pump. In this case, the losses in the exit fixed diffuser are relatively low (approximately 7%).
これらの理由により、この発明の無翼ポンプの
効率は高く、ローター駆動用電力の消費も少な
い。環状流体の発生によつて、克服すべきわずか
の流体力学的抵抗が観察されるのみである。 For these reasons, the efficiency of the bladeless pump of the present invention is high and the power consumption for driving the rotor is low. Due to the generation of the annular fluid, only a small hydrodynamic resistance to be overcome is observed.
流動性媒体を取扱うためのこの発明の装置の
種々の機能の実際の利用の例を添付図面により概
略的に説明する。 Examples of the practical use of the various functions of the device of the invention for handling fluid media are illustrated schematically by means of the accompanying drawings, in which: FIG.
第1図は、この発明の装置全体の概略の立断面
図であり、この装置は独立した無翼ポンプの機能
を有する。 FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of the entire apparatus of the present invention, which has the function of an independent bladeless pump.
このポンプは中空ローター1及び駆動電気モー
ター18の軸に連結され回転をローター1に伝達
する駆動軸2から成る。ローター1はその支持手
段により骨組3に取付けられており、中空円筒形
をしており、そして、支持棒19により軸2に連
結されている。ローター1はさらにその下端に底
部4を、その上端に蓋5を有し、この両者は中央
にそれぞれ円形開口部6及び7を有し、このため
この両部分は環状となつている。 This pump consists of a hollow rotor 1 and a drive shaft 2 which is connected to the shaft of a drive electric motor 18 and transmits rotation to the rotor 1. The rotor 1 is attached to the framework 3 by its support means, is of hollow cylindrical shape, and is connected to the shaft 2 by a support rod 19. The rotor 1 furthermore has a base 4 at its lower end and a lid 5 at its upper end, both of which have central circular openings 6 and 7, respectively, so that both parts are annular.
上部及び下部接線整流拡散器8及び9はそれぞ
れ骨組3の下部及び上部に固定されている。下部
拡散器8は入口10及び出口11を有する。上部
拡散器9は入口12及び出口13を有する。両整
流拡散器8及び9はループ形の立ち上がり導管に
より構成されており、この直径は要求されるポン
プの出力に従つて選択される。このループは下部
整流拡散器8の部分で底部4の下を通り、円形開
口部6を通つて底部4の上側に密着した位置まで
続き、扇形に狭くなつた出口11を未端とする。 Upper and lower tangential diffusers 8 and 9 are fixed to the lower and upper parts of the framework 3, respectively. The lower diffuser 8 has an inlet 10 and an outlet 11. The upper diffuser 9 has an inlet 12 and an outlet 13. Both rectifying diffusers 8 and 9 are constituted by loop-shaped riser conduits, the diameter of which is selected according to the required pump output. This loop passes under the bottom 4 in the region of the lower rectifying diffuser 8 and continues through the circular opening 6 to a position flush against the upper side of the bottom 4, terminating at the fan-shaped narrowing outlet 11.
ローター1の中で回転し上部拡散器9のループ
に流入する媒体の入口12はカバー5の下側に密
着して位置する。このループはこの後円形開口部
7を通つて上行し上部拡散器9の出口13を末端
とする。 The inlet 12 of the medium rotating in the rotor 1 and flowing into the loop of the upper diffuser 9 is located in close contact with the underside of the cover 5. This loop then ascends through the circular opening 7 and terminates at the outlet 13 of the upper diffuser 9.
ポンプ輸送された液体、例えば水は、供給導管
によつて下部拡散器10に供給され、そして、理
論上零の速度で扇形の出口11を通つてローター
1の底部4に対して接線状にローターに入る。流
入した液体は、ローターの筒の角速度に実質的に
対応する角速度でローター内で回転するため、短
時間の内に円筒状(放物面状)となる。 The pumped liquid, e.g. water, is supplied to the lower diffuser 10 by a supply conduit and flows tangentially to the bottom 4 of the rotor 1 through the fan-shaped outlet 11 at a theoretically zero velocity. to go into. The inflowing liquid rotates within the rotor at an angular velocity that substantially corresponds to the angular velocity of the cylinder of the rotor, so that it becomes cylindrical (paraboloidal) within a short time.
流入した水流が中空ローター1中で回転してい
る液環と混合され、必要なエネルギーと遠心圧を
獲得した瞬間、この水はローター1の内壁にそつ
て上昇し、蓋の下側に密着している入口12を通
つて上部拡散器9のループに入り、そして、上部
拡散器9の出口13から出る。 The incoming water stream mixes with the liquid ring rotating in the hollow rotor 1, and at the moment it acquires the necessary energy and centrifugal pressure, this water rises along the inner wall of the rotor 1 and clings to the underside of the lid. It enters the loop of the upper diffuser 9 through the inlet 12 and exits through the outlet 13 of the upper diffuser 9.
液体を連続的にポンプ輸送するためには、液体
がローター1の回転方向に従つて両拡散器8及び
9を通過することが必要である。 In order to continuously pump the liquid, it is necessary that the liquid passes through both diffusers 8 and 9 according to the direction of rotation of the rotor 1.
第2図は、この発明の装置の全体的な立面図で
あり、この装置は常用の完全液浸混合装置として
の機能を有するが、これとともにポンプとしての
機能をも有し、従つてこれらの機能を組み合わせ
て有するものである。 FIG. 2 is a general elevational view of the apparatus of the invention, which has the function of a conventional full immersion mixing apparatus, but also has the function of a pump, and thus It has a combination of functions.
この混合装置は、円形の横断面を有する中空ロ
ーター1及び4個の円形開口部6を有する底部4
から成る。 This mixing device consists of a hollow rotor 1 with a circular cross section and a bottom 4 with four circular openings 6.
Consists of.
ローター1には蓋が無く、上端が開放されてい
る。ローター1の筒14には、円形出口開口部2
8が設置されており、この開口部にはノズル15
が挿入される場合がある。下部の列のノズル15
はローター1の回転方向に対向して又は並行して
側面出口開口部を有している。 The rotor 1 has no lid and has an open top end. The tube 14 of the rotor 1 has a circular outlet opening 2
8 is installed, and a nozzle 15 is installed in this opening.
may be inserted. Nozzle 15 in the bottom row
has side outlet openings opposite or parallel to the direction of rotation of the rotor 1.
さらに、混合容器16の内部には垂直じやま板
17が設けられており、このじやま板もローター
と同様液面下に縦方向に配置され、混合容器16
の筒に固定されている。 Furthermore, a vertical barrier board 17 is provided inside the mixing container 16, and this barrier board is also arranged vertically below the liquid surface like the rotor.
is fixed to the cylinder.
この場合、中空ローターにより2つの、すなわ
ち、混合容器16の内部とローター1の内部の作
用空間が構成される。液は、ローター1の底部4
の4個の入口開口部6を通してローター1の内部
に吸入され、そして、4個の開口部の全流通断面
が、ローター1の上端部における流通面に比べて
小さい場合、液はさらにローター1の上部開放部
からその中央を通つてローターに入る。 In this case, the hollow rotor constitutes two working spaces, namely inside the mixing vessel 16 and inside the rotor 1. The liquid is at the bottom 4 of the rotor 1.
, and if the total flow cross section of the four openings is small compared to the flow surface at the upper end of the rotor 1, then the liquid is further sucked into the interior of the rotor 1 through four inlet openings 6 of the rotor 1. It enters the rotor from the upper opening through its center.
ローター1内の液は、遠心力により筒14の内
壁にそつて上昇螺旋を通つて上昇し(ポンプ輸送
され)、そして、ローター1の縁を通つて、又は
筒14もしくは底部4に設けられた開口部28も
しくは29を通つて、あるいは、筒14に設けら
れたノズル15を通つて液中に放出される。 The liquid in the rotor 1 rises (pumps) along the inner wall of the tube 14 through the ascending spiral due to centrifugal force and passes through the rim of the rotor 1 or into the tube 14 or the bottom 4. It is discharged into the liquid through the opening 28 or 29 or through the nozzle 15 provided in the cylinder 14.
出口開口部28,29、ノズル15又は媒体の
液面下に位置するこれらに類するものは、これら
が圧力により媒体を液面下の媒体に注入すること
ができる限り、液相の完全混合に寄与する。同時
に、媒体中に、重さの異なる同種の画分が存在す
る場合、媒体中の重い画分と軽い画分の分離を行
うこともできる。これらは、ローター1から放出
された後再び混合される。液は又、ローター1の
筒14の外壁と混合容器16中の液との摩擦によ
つても混合される。ローター1は容器16中に偏
心的に配置されており、容器中に偏心渦流が発生
し、該渦流はじやま板17により破壊され、この
じやま板の周囲に、回転方向に局部渦流が発生す
る。ローター1の横断面が円形ではなくむしろ長
方形、三角形、正方形、長円形及びこれに類する
形状であれば、ローター1の全体的な形状によ
り、翼を有する混合装置の場合と同様に、液面下
においてさらに大きな撹拌効果が得られる。 Outlet openings 28, 29, nozzles 15 or the like located below the liquid surface of the medium contribute to a complete mixing of the liquid phase, insofar as they can inject the medium into the medium below the liquid surface by pressure. do. At the same time, if homogeneous fractions with different weights are present in the medium, it is also possible to separate the heavy and light fractions in the medium. These are mixed again after being discharged from the rotor 1. The liquids are also mixed by friction between the outer wall of the cylinder 14 of the rotor 1 and the liquid in the mixing vessel 16. The rotor 1 is eccentrically arranged in a container 16, and an eccentric vortex is generated in the container, and this vortex is broken by a sill plate 17, and a local vortex is generated around this sill plate in the rotational direction. . If the cross-section of the rotor 1 is not circular, but rather of rectangular, triangular, square, oval and similar shapes, the overall shape of the rotor 1 makes it possible to reduce An even greater stirring effect can be obtained.
第3図は、この発明の混合装置の立断図であ
り、この装置は均一化しようとする液媒体中に完
全に浸漬されている。 FIG. 3 is a sectional view of the mixing device of the invention, which device is completely immersed in the liquid medium to be homogenized.
この装置は、蓋5の周辺にノズル15を有する
ローター1の蓋5が混合容器16中の媒体の液面
に位置しており、そして、ノズル15又は放出開
口部28,29がローター1の筒14又は底部4
に設けられていないため、混合機構の下方浸漬に
より媒体中に中心分散渦流が発生し、この結果じ
やま板17の周囲に小さな局部渦流が発生し、他
方、ローター1の内部から放出された媒体は、小
滴からなる螺旋状に回転する渦流の形で液の上方
に飛散する点において前記の装置(第2図参照)
と異なる。 This device comprises a rotor 1 whose lid 5 with nozzles 15 on its periphery is located at the liquid level of the medium in a mixing vessel 16, and where the nozzles 15 or discharge openings 28, 29 are arranged in a cylinder of the rotor 1. 14 or bottom 4
Due to the downward dipping of the mixing mechanism, a centrally dispersed vortex is created in the medium, which results in small local vortices around the baffle plate 17, and on the other hand, the medium ejected from inside the rotor 1. The above-mentioned device (see Figure 2) in that the droplets are scattered above the liquid in the form of a spirally rotating vortex.
different from.
混合機構は混合容器16の中央に配置され、下
部混合系を有する。混合機構の垂直軸2は混合容
器16の底部を通して該容器内に設けられてお
り、底部4に収容されている。軸2は支持棒19
及び蓋15により中空ローター1に連結されてい
る。混合容器16の筒に固定されている垂直じや
ま板17により、混合容器中に中心渦流が発生す
る。単一の装置において、複数の機能すなわち無
翼混合、無翼ポンプ作用及び媒体の液面上の気体
空間への媒体の分散が組合わされている。 The mixing mechanism is located in the center of the mixing vessel 16 and has a lower mixing system. The vertical shaft 2 of the mixing mechanism is provided through the bottom of the mixing vessel 16 and is housed in the bottom 4 . The shaft 2 is a support rod 19
and is connected to the hollow rotor 1 by a lid 15. A vertical baffle plate 17 fixed to the cylinder of the mixing vessel 16 creates a central vortex in the mixing vessel. In a single device, several functions are combined: bladeless mixing, bladeless pumping and dispersion of the medium into a gas space above the liquid level of the medium.
第4図は1個の中央入口開口部6を有する円形
底部4の上面図であり、第5図は、底部4の円周
内で底部4の中心部の周囲に対称的に配置された
多くの開口部6を有する底部4の上面図である。 FIG. 4 is a top view of the circular bottom 4 with one central inlet opening 6, and FIG. FIG. 4 is a top view of the bottom part 4 with an opening 6;
第6図は、微生物の増殖のために培養液が次第
に粘稠になり、最初希薄な液であつたものが発酵
の終点に向けてはち蜜状又は泥状となるような、
微生物発酵又は培養用装置の例を示す。 Figure 6 shows that the culture solution gradually becomes viscous due to the growth of microorganisms, and what is initially a dilute solution becomes honey-like or muddy toward the end of fermentation.
An example of a device for microbial fermentation or culture is shown.
この装置は、垂直軸2を伴う中空円筒形ロータ
ー1の支持機構21を有する底部及び蓋を伴う発
酵容器20から成る。ローター1の底部4より下
の部分は入口開口部27を有する吸引延長部24
を構成する。 The device consists of a fermentation vessel 20 with a bottom and a lid with a support mechanism 21 of a hollow cylindrical rotor 1 with a vertical axis 2. Below the bottom 4 of the rotor 1 is a suction extension 24 with an inlet opening 27.
Configure.
ローター1は、さらに、円筒状の筒14及び培
養液をローター1に入れるための中央入口開口部
6を有する円形底部4から成る。培養液をロータ
ー1から排出するための多数列の開口部28が筒
14に設けられている。上部の開口部28はノズ
ル15の形を有する。軸2は回転調節器を伴う電
動機18により駆動される。軸2は十字形の支持
棒19によりローター1の筒14に連結されてい
る。 The rotor 1 furthermore consists of a circular bottom 4 with a cylindrical tube 14 and a central inlet opening 6 for introducing the culture medium into the rotor 1 . Multiple rows of openings 28 are provided in the cylinder 14 for discharging the culture solution from the rotor 1. The upper opening 28 has the shape of a nozzle 15 . The shaft 2 is driven by an electric motor 18 with a rotation regulator. The shaft 2 is connected to the cylinder 14 of the rotor 1 by a cross-shaped support rod 19.
棒状の4本のじやま板17は発酵容器20の内
部であつて、その周辺に配置されている。これら
は発酵容器20の底部及び蓋に固定されている。 The four rod-shaped wall boards 17 are arranged inside the fermentation container 20 and around it. These are fixed to the bottom and lid of the fermentation vessel 20.
発酵容器20は2つの基本的作用空間、すなわ
ち下方の液部と上方の気体部を有し、さらに第3
の作用空間はローター1の内部である。部分的に
液部に浸漬されている円筒状ローター1の回転中
に、培養液は底部4の開口部6を通つてローター
1に入る。ローター1中の培養液は遠心力により
上昇螺旋にそつて上昇し、そして、筒14の開口
部28又はノズル15を通つて発酵容器20のロ
ーター1から該容器の上部気体作用空間へ小滴の
形で分散する。容器20内部の固体じやま板又は
発酵容器20の内壁への衝突により、液滴は消滅
し、その後薄層形の液流となつて発酵容器20の
壁にそつて流下し、そして、発酵容器20の下部
液空間の液面において、該液空間中の液と再度一
緒になる。 The fermentation vessel 20 has two basic working spaces, a lower liquid part and an upper gas part, and a third
The working space is inside the rotor 1. During the rotation of the cylindrical rotor 1, which is partially immersed in the liquid, the culture medium enters the rotor 1 through the opening 6 in the bottom 4. The culture medium in the rotor 1 rises along an upward spiral due to centrifugal force, and drops of droplets pass from the rotor 1 of the fermentation vessel 20 into the upper gas working space of the vessel through the opening 28 of the tube 14 or the nozzle 15. Disperse in shape. Upon impact with the solid baffle plate inside the vessel 20 or the inner wall of the fermentation vessel 20, the droplets disappear, and then flow down along the walls of the fermentation vessel 20 in a laminar liquid stream, and then flow down into the fermentation vessel 20. At the liquid level of the lower liquid space of 20, it is reunited with the liquid in the liquid space.
培養液への強力なガス拡散、例えば、発酵容器
20において発酵中の微生物の増殖細胞による酸
素摂取は気体作用空間において行われる。 A strong gas diffusion into the culture medium, for example oxygen uptake by the growing cells of microorganisms during fermentation in the fermentation vessel 20, takes place in the gas working space.
培養基の完全混合は又、液に浸漬されたロータ
ー1の下部の回転により液中においても行われ
る。 Thorough mixing of the culture medium is also carried out in the liquid by rotating the lower part of the rotor 1 immersed in the liquid.
ノズル15又は出口開口部28の一定の調整に
より、又ローター1の適当な角速度により、ロー
ター1内の液に必要な遠心圧力が生じ、該圧によ
り液面より上でも培養液の放出が起り、これによ
り発酵中に液上に生じた泡を破壊することがで
き、このため消泡液を使用する必要がなく又エネ
ルギーを必要とする機械的消泡機構を追加する必
要がないので、発酵効率の向上、エネルギー必要
量の減少及び装置全体の単純化を図ることができ
る。 By constant adjustment of the nozzles 15 or outlet openings 28, and by a suitable angular velocity of the rotor 1, the necessary centrifugal pressure is created on the liquid in the rotor 1, which pressure causes an ejection of the culture liquid even above the liquid level; This makes it possible to destroy the foam formed on the liquid during fermentation, thus eliminating the need to use an antifoaming liquid or adding an energy-consuming mechanical antifoaming mechanism, thereby increasing fermentation efficiency. It is possible to improve energy efficiency, reduce energy requirements, and simplify the overall device.
発酵容器20の底部は特殊な形状となつてい
る。底部は凹形に形成されており、この部分に中
空ローター1の下部がはめ込まれており、このロ
ーター下部はローター1の下部延長部24を構成
している。延長部24は発酵容器20の底部から
の培養液の良好な吸入を保証する。 The bottom of the fermentation container 20 has a special shape. The bottom part is formed in a concave shape, into which the lower part of the hollow rotor 1 is fitted, and this rotor lower part constitutes the lower extension part 24 of the rotor 1. The extension 24 ensures good suction of the culture medium from the bottom of the fermentation vessel 20.
この発明の発酵装置は、あらゆる種類の培養液
すなわち、低粘度培養液、高粘度培養液及びさら
には発酵中に粘度が変化する培養液、又は固まり
状もしくは繊維状生成物を伴う懸濁液を形成する
培養液、ならびに非ニユートン性のすべての液体
を使用する発酵に使用することができる。 The fermentation apparatus according to the invention is suitable for handling all types of culture fluids, i.e. low-viscosity cultures, high-viscosity cultures and even culture fluids whose viscosity changes during fermentation, or suspensions with lump-like or fibrous products. It can be used in fermentations using forming culture fluids, as well as all non-Newtonian liquids.
第7図は、固定ケース23に納めたポータブル
撹拌装置の概略を示す。ケース23の下部には混
合される媒体の液部分に局部渦流と乱流を生じさ
せるため、カバー23の上部には出口開口部28
から流出する媒体を液面上の空間において小滴に
して放出するため、ケース23筒にはのじやま板
17が設けられている。ケース23の上部及び下
部のじやま板17はカラム22に取り付けられて
いる。 FIG. 7 schematically shows a portable stirring device housed in a fixed case 23. In the lower part of the case 23, an outlet opening 28 is provided in the upper part of the cover 23 in order to generate local swirl and turbulence in the liquid part of the medium to be mixed.
In order to release the medium flowing out from the container into small droplets in the space above the liquid surface, a cutting board 17 is provided in the cylinder of the case 23. The upper and lower wall plates 17 of the case 23 are attached to the column 22.
中空ローター1の下部は混合容器20中で液に
浸漬され、上部は液の外に延びている。ローター
1の上縁は蓋5により密閉されている。軸2はロ
ーター1の蓋5に固定されており、さらに支持棒
19によりローター1の筒14に連結されてい
る。 The lower part of the hollow rotor 1 is immersed in the liquid in the mixing vessel 20, and the upper part extends out of the liquid. The upper edge of the rotor 1 is sealed with a lid 5. The shaft 2 is fixed to the lid 5 of the rotor 1 and is further connected to the cylinder 14 of the rotor 1 by a support rod 19.
この混合装置は第6図に示した装置と同様に作
動するが、じやま板17(内蔵されている)はロ
ーター1のケース23の部分となつており、混合
容器26の部分ではない。 This mixing device operates in the same manner as the device shown in FIG. 6, but the baffle plate 17 (which is built in) is part of the case 23 of the rotor 1 and not the mixing vessel 26.
この装置は、又前記の重合、低粘性媒体及び高
粘性媒体のその他の化学反応、スラツジ及び工場
廃液の取り扱い、並びにこれに類するものへの使
用にも同様に適する。 The device is also equally suitable for use in the aforementioned polymerizations, other chemical reactions of low and high viscosity media, handling of sludge and industrial effluents, and the like.
第8図は無翼ポンプ装置を示し、この装置は上
昇せしめた媒体を横から放出する。この装置は固
定ケース23に納められており、このケースの下
部は液面下に浸漬された中空ローター1の下部を
部分的に包囲する固定遮蔽25を構成し、中空ロ
ーター1の筒14及び底部4の外壁が液面下の流
動性媒体と接触するのを防止している。じやま板
17はケース23の上部のみに設けられている。 FIG. 8 shows a bladeless pump device which discharges the raised medium laterally. The device is housed in a fixed case 23, the lower part of which constitutes a fixed shield 25 that partially surrounds the lower part of the hollow rotor 1 immersed below the liquid level, and the tube 14 and the bottom of the hollow rotor 1. The outer wall of 4 is prevented from contacting the fluid medium below the liquid surface. The wall plate 17 is provided only on the upper part of the case 23.
媒体の液面下の遮蔽25は、じやま板17又は
媒体の液面下の空間に組み込まれた他の部分と同
様に、流動性媒体中における中心渦流の発生を回
避するように機能する。この場合には、筒14の
外壁と媒体との接触によつて下部において媒体が
混合されることはなく、ローター1が自己吸入液
浸ポンプのすべての機能を有し、上昇した媒体は
それぞれの高さにおいて、周囲空間に放出され
る。ケース23の下部には媒体を過するための
吸込みかごを設けることができる。 The shield 25 below the surface of the medium, like the baffle plate 17 or other parts incorporated in the space below the surface of the medium, serves to avoid the generation of central vortices in the fluid medium. In this case, there is no mixing of the medium in the lower part due to the contact of the medium with the outer wall of the cylinder 14, the rotor 1 has all the functions of a self-priming immersion pump, and the rising medium is At height, it is released into the surrounding space. The lower part of the case 23 can be provided with a suction basket for passing the medium.
第8図の装置は流体技術において、例えば液の
冷却、パルプ状媒体の乾燥、土壌への潅水及びこ
れに類する用途に使用することができる。 The device of FIG. 8 can be used in fluid technology, for example for cooling liquids, drying pulpy media, irrigation of soil and similar applications.
この発明の装置は、媒体の種類のいかんにかか
わらず汎用することができ、又例えば液に浸漬し
ないで(ポンプとして)も、液に完全に浸漬して
も(完全浸漬混合装置)又は部分的に浸漬(例え
ば微生物培養用発酵装置)しても使用できる。こ
の装置は種々の稠度の流体又は液体媒体を取扱う
種々の方法のため、特に化学、製薬、機械工業、
熱技術(熱移動)、水浄化プラント、水プラント、
塗料及びワニス製造においてのみならず、その他
の工業分野及び農業(食品及び穀物の加水及び乾
燥、食品及び液体肥料の計量、並びにこれらに類
する用途)において使用することができる。 The device of the invention can be used universally regardless of the type of medium and can be used, for example, without immersion in the liquid (as a pump), completely immersed in the liquid (full immersion mixing device) or partially. It can also be used by immersing it in water (for example, in a fermentation device for culturing microorganisms). This device is suitable for various processes dealing with fluids or liquid media of different consistencies, in particular in the chemical, pharmaceutical, mechanical industries,
Thermal technology (heat transfer), water purification plants, water plants,
It can be used not only in paint and varnish production, but also in other industrial fields and agriculture (hydration and drying of food and grains, metering of food and liquid fertilizers, and similar applications).
この発明の装置は又、その単純な構造のため
に、攻撃性液(酸、アルカリ)おそらく又攻撃性
気体の取扱のためにも有利に使用することができ
る。この装置は上記の分野において、工場におい
ても実験室においても使用することができる。 Due to its simple construction, the device of the invention can also be used advantageously for the handling of aggressive liquids (acids, alkalis) and possibly also aggressive gases. This device can be used in the fields mentioned above, both in factories and in laboratories.
この装置は種々の条件において、例えば種々の
温度、圧力において又は真空中で、電場、磁場そ
の他の力の場等の中で運転することができる。 The device can be operated under various conditions, such as at various temperatures, pressures or in vacuum, in electric, magnetic or other force fields.
他の利点として、この装置は構造が単純であ
り、そして、他の装置の場合に比べて、作業員に
とつて製造が楽な点が挙げられる。例えば、適当
なプラスチツクの射出成形法により大量生産が可
能である。 Another advantage is that the device is simple in construction and easier for the operator to manufacture than other devices. For example, mass production is possible by suitable plastic injection molding methods.
第1図は、この発明の装置の全体的な立断面図
であり、この装置はポンプの機能を有する。第2
図は、この発明の装置の立断面図であり、この装
置は常用の混合機構、分散機構、乳化機構、均質
機構及びこれに類する機構の機能を有し、液に浸
漬されている。前記の「ポンプ」と異なり、流動
性媒体は装置の内壁に接触するのみならず、同時
に中空ローター特にその筒及び底部の外壁と接触
し、又、この装置は混合容器中の媒体の液面下に
完全に浸漬される。第3図は、この発明の前記以
外の型の混合装置の立断面図であり、この装置は
液面下の液を混合し、同時にこの液を液面上の空
間に小滴の形で分散せしめる(これにより液は酸
素を吸収し又はこれに類する変化を受ける)。第
4図は、1個の中央開口部を有する円形中空ロー
ターの底部の上面図である。第5図は、底部の円
周内であつて中央部の周囲に対称的に複数の入口
開口部を有する底部の上面図である。第6図は、
典型的な微生物発酵装置の1例の概略の立断面図
であり、この装置においては中空ローターの主要
機能のすべて、すなわち、液媒体の無翼撹拌、ポ
ンプ処理及び分散機能が使用される。第7図は、
この発明のポータブル混合装置であり、この装置
は第6図に示した装置と異り、固定ケースに納め
られており、この一部は棒状のじやま板を構成し
ている。第8図は、固定ケースに納めたこの発明
の混合装置を示しており、このケースの下部は液
面下に浸漬された中空ローターの下部を包囲する
固定カバーを構成している。
図において、1は中空ローター、2は軸、3は
骨組、4は底部、5は蓋、6及び7はそれぞれ円
形開口部、8及び9はそれぞれ拡散器、10及び
12はそれぞれ入口、11及び13はそれぞれ出
口、14は筒、15はノズル、16は混合容器、
17はじやま板、18は駆動モーター、19は支
持棒、21は支持機構、22はカラム、23はケ
ース、24は下部延長部、25は遮蔽、27は入
口開口部、そして28は出口開口部を示す。
FIG. 1 is a general elevational sectional view of the device of the present invention, which has the function of a pump. Second
The figure is an elevational sectional view of the apparatus of the invention, which has the functions of conventional mixing, dispersing, emulsifying, homogenizing and similar mechanisms, and is immersed in a liquid. In contrast to the above-mentioned "pumps", the fluid medium is not only in contact with the inner walls of the device, but also with the outer walls of the hollow rotor, in particular its cylinder and bottom, and this device also has completely immersed in. FIG. 3 is an elevational sectional view of another type of mixing device according to the invention, which mixes liquid below the liquid surface and at the same time disperses this liquid in the form of droplets in the space above the liquid surface. (so that the liquid absorbs oxygen or undergoes a similar change). FIG. 4 is a top view of the bottom of a circular hollow rotor with one central opening. FIG. 5 is a top view of the bottom having a plurality of inlet openings within the circumference of the bottom and symmetrically around the central portion. Figure 6 shows
1 is a schematic elevational cross-sectional view of an example of a typical microbial fermentation device in which all of the primary functions of a hollow rotor are used, namely bladeless stirring of the liquid medium, pumping and dispersion functions; FIG. Figure 7 shows
This is a portable mixing device of the present invention, which, unlike the device shown in FIG. 6, is housed in a fixed case, a part of which constitutes a rod-shaped cutting board. FIG. 8 shows the mixing device of the invention housed in a fixed case, the lower part of which constitutes a fixed cover surrounding the lower part of the hollow rotor immersed below the liquid level. In the figure, 1 is a hollow rotor, 2 is a shaft, 3 is a skeleton, 4 is a bottom, 5 is a lid, 6 and 7 are circular openings, 8 and 9 are diffusers, 10 and 12 are inlets, 11 and 13 is an outlet, 14 is a cylinder, 15 is a nozzle, 16 is a mixing container,
17 is a cutting board, 18 is a drive motor, 19 is a support rod, 21 is a support mechanism, 22 is a column, 23 is a case, 24 is a lower extension, 25 is a shield, 27 is an inlet opening, and 28 is an outlet opening. shows.
Claims (1)
器、筒及び底壁を有する円筒形中空ローター、取
扱うべき媒体を中空ローターの一端に供給するた
めの手段、遠心力により中空ローター中の媒体を
ローターの一端から他端に移送し、中空ローター
中に放物液面を形成する速度の回転運動を中空ロ
ーターに伝達するための駆動手段、並びに、ロー
ターから媒体を排出せしめるための手段から成る
低粘性流動媒体及び高粘性流動媒体取扱用装置。 2 底壁が1個の中央開口部又は周辺部に位置す
る複数の入口開口部を有する環状形をしている特
許請求の範囲第1項記載の装置。 3 ローターが蓋を有し、そして、ローターの
蓋、筒、及び場合によつては底壁が出口開口部を
有する特許請求の範囲第1項記載の装置。 4 入口開口部又は出口開口部が該開口部に流入
し又は該開口部から流出する媒体の流れ、量及び
形を調整するためのノズル、拡散器又はこれ以外
の手段の形態をしており又はこれらを有している
特許請求の範囲第2項又は第3項記載の装置。 5 ローターの底壁及び蓋が、、それぞれ該ロー
ターに流動性媒体が流入するための1個の中央開
口部及び該ローターから流動性媒体が流出するた
めの1個の中央開口部を有し、そして、両開口部
に、それぞれローターに流入し及びローターから
流出する媒体の流れを調整するための拡散器が設
けられている特許請求の範囲第1項〜第4項のい
ずれか1項に記載の装置。 6 混合容器内部の媒体液面の下方及び/又は上
方にじやま板又はその他の組込まれた手段が固定
されている特許請求の範囲第1項〜第5項のいず
れか1項に記載の装置。 7 ローターの軸が骨組、混合容器又はローター
の固定ケースに回転自在に支持されている特許請
求の範囲第1項〜第6項のいずれか1項に記載の
装置。 8 じやま板又は吸込みかごがローターの固定ケ
ースの部分を構成している特許請求の範囲第1項
〜第7項のいずれか1項に記載の装置。 9 固定カバー及びローターの底部に媒体を供給
するための管を伴うローターの下部が、取扱うべ
き媒体に浸漬されている特許請求の範囲第1項〜
第8項のいずれか1項に記載の装置。 10 固定カバーが骨組に固定されており、又は
ローターを包囲する固定ケースの部分を構成して
いる特許請求の範囲第1項〜第9項のいずれか1
項に記載の装置。[Scope of Claims] 1. A cylindrical hollow rotor having a container, a cylinder and a bottom wall for accommodating a fluid medium to be handled, means for feeding the medium to be handled to one end of the hollow rotor, a hollow rotor by centrifugal force. drive means for transferring the medium therein from one end of the rotor to the other end of the rotor and for transmitting a rotational movement to the hollow rotor at a speed that forms a parabolic liquid level in the hollow rotor; and for discharging the medium from the rotor. An apparatus for handling low-viscosity fluid media and high-viscosity fluid media, comprising means. 2. The device of claim 1, wherein the bottom wall has an annular shape with a central opening or a plurality of peripherally located inlet openings. 3. Device according to claim 1, wherein the rotor has a lid, and the lid, the barrel and optionally the bottom wall of the rotor have an outlet opening. 4. The inlet or outlet opening is in the form of a nozzle, diffuser or other means for regulating the flow, amount and shape of the medium entering or exiting the opening; or The device according to claim 2 or 3, comprising these. 5 the bottom wall and the lid of the rotor each have one central opening for the inflow of a fluid medium into the rotor and one central opening for the exit of a fluid medium from the rotor; According to any one of claims 1 to 4, both openings are provided with diffusers for regulating the flow of the medium flowing into and out of the rotor, respectively. equipment. 6. The device according to any one of claims 1 to 5, in which a rainbow board or other built-in means is fixed below and/or above the level of the medium inside the mixing container. . 7. The device according to any one of claims 1 to 6, wherein the shaft of the rotor is rotatably supported by a frame, a mixing container, or a fixed case of the rotor. 8. The device according to any one of claims 1 to 7, wherein the blocking plate or the suction basket constitutes a part of the fixed case of the rotor. 9. The lower part of the rotor with the fixed cover and the tube for supplying the medium to the bottom of the rotor is immersed in the medium to be handled.
Apparatus according to any one of clause 8. 10. Any one of claims 1 to 9, wherein the fixed cover is fixed to the frame or forms part of a fixed case surrounding the rotor.
Equipment described in Section.
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