前記シール部材の軸線方向における前記遮熱部の寸法は、前記基部からの前記遮熱部の径方向の突出寸法よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、遮熱部は、軸線方向へ傾くような変形を生じ難く、高い剛性を有している。これにより、シール部材全体が円環形の形状を保つことができ、ひいては、高いシール性能を発揮することができる。
The dimension of the heat shield in the axial direction of the seal member is preferably greater than the radial projection dimension of the heat shield from the base. With this configuration, the heat shield is less likely to deform in the axial direction and has high rigidity. This allows the entire seal member to maintain its annular shape, and ultimately provides high sealing performance.
前記遮熱部のうち前記反応室内の流体に接する端面は、前記内筒の回転中心軸と直交する平面で構成されていることが好ましい。この構成によれば、反応室の端部における形状が複雑にならないので、良好なテイラー渦を生じさせることができる。
It is preferable that the end surface of the heat shield that comes into contact with the fluid in the reaction chamber is configured as a plane perpendicular to the central axis of rotation of the inner cylinder. With this configuration, the shape of the end of the reaction chamber is not complicated, so that good Taylor vortices can be generated.
前記リップ部は、前記反応室内の圧力を受けることによって、前記リップ部を前記シール面に押圧する受圧面を有していることが好ましい。この構成によれば、シール部材は、反応室内の圧力を受圧面で受けることによって、高いシール性能を発揮することができる。
It is preferable that the lip portion has a pressure-receiving surface that receives the pressure in the reaction chamber and presses the lip portion against the sealing surface. With this configuration, the seal member can exhibit high sealing performance by receiving the pressure in the reaction chamber at the pressure-receiving surface.
前記受圧面は、前記基部から外周側へ向かうほど前記反応室に接近するように傾斜していることが好ましい。この構成によれば、受圧面が反応室内の圧力を受けることによって、リップ部がシール面に対して確実に押圧されるので、シール部材は高いシール性能を発揮することができる。
It is preferable that the pressure-receiving surface is inclined so that it approaches the reaction chamber as it moves from the base toward the outer periphery. With this configuration, the pressure-receiving surface receives the pressure in the reaction chamber, and the lip portion is reliably pressed against the seal surface, allowing the seal member to exhibit high sealing performance.
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１～図７を参照して説明する。尚、以下の説明において、前後の方向については、図１～４，６，７における右方を前方、左方を後方と定義する。上下の方向については、図１～７にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 7. In the following description, the right side in Figures 1 to 4, 6, and 7 is defined as the front, and the left side is defined as the rear. The up and down directions are defined as the directions shown in Figures 1 to 7.
本実施例１のテイラー反応装置は、図１に示すように、駆動装置１０と、温調ユニット４０と、反応室ユニット６０とを備えている。駆動装置１０は、出力軸１２を前方へ突出させたモータ１１と、スピンドルユニット１５とを有する。スピンドルユニット１５は、スピンドル１６と、スピンドル１６を回転可能に支持する軸受部３０とを有する。
As shown in FIG. 1, the Taylor reaction apparatus of this embodiment 1 includes a drive unit 10, a temperature control unit 40, and a reaction chamber unit 60. The drive unit 10 includes a motor 11 with an output shaft 12 protruding forward, and a spindle unit 15. The spindle unit 15 includes a spindle 16 and a bearing portion 30 that rotatably supports the spindle 16.
スピンドル１６は、軸線を前後方向（水平方向）に向けた細長い円柱形の単一部材である。図２～４に示すように、スピンドル１６には、スピンドル１６の後端部（基端部）から前端部（先端部）に向かって順に、連結部１７、本体部１８、繋ぎ部１９、温調機能部２０、ガイド部２１及びテーパ部２４が形成されている。連結部１７と出力軸１２は、カップリング１３を介すことによって、同軸状に且つ一体回転し得るように連結されている。
The spindle 16 is a single, elongated cylindrical member with its axis oriented in the front-to-rear direction (horizontal direction). As shown in Figures 2 to 4, the spindle 16 is formed with a connecting portion 17, a main body portion 18, a connecting portion 19, a temperature control function portion 20, a guide portion 21, and a tapered portion 24, in that order from the rear end (base end) to the front end (tip end) of the spindle 16. The connecting portion 17 and the output shaft 12 are connected via a coupling 13 so that they are coaxial and can rotate together.
図２に示すように、軸受部３０は、複数の部品からなる固定筒３１と、固定筒３１の内周面における前端部及び後端部に設けたベアリング３２とを有する。ベアリング３２の内輪は、スピンドル１６の本体部１８の前後両端部に一体回転し得るように取り付けられている。スピンドル１６の本体部１８は、回転中心軸Ｒを前後方向（水平方向）に向けた状態で軸受部３０によって回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 2, the bearing unit 30 has a fixed cylinder 31 made up of multiple parts, and bearings 32 provided at the front and rear ends of the inner circumferential surface of the fixed cylinder 31. The inner ring of the bearing 32 is attached to both the front and rear ends of the main body 18 of the spindle 16 so that it can rotate integrally with them. The main body 18 of the spindle 16 is rotatably supported by the bearing unit 30 with the central axis of rotation R facing in the front-to-rear direction (horizontal direction).
固定筒３１の内部には、前後両ベアリング３２を冷却するためのジャケット３４が形成されている。ジャケット３４は、全周に亘って連続する複数の環状通路と、軸線方向に延びて環状通路を連通させる直線通路とから構成されている。ジャケット３４の前後両端部は、固定筒３１の外周面に開口する前後一対の軸受用通水口３５と連通している。一方の軸受用通水口３５とジャケット３４と他方の軸受用通水口３５を順に流動させる冷却液によって、ベアリング３２が冷却されるようになっている。
Inside the fixed cylinder 31, a jacket 34 is formed for cooling the front and rear bearings 32. The jacket 34 is composed of multiple annular passages that are continuous around the entire circumference, and straight passages that extend in the axial direction and connect the annular passages. Both front and rear ends of the jacket 34 are connected to a pair of front and rear bearing water ports 35 that open on the outer circumferential surface of the fixed cylinder 31. The bearings 32 are cooled by the cooling liquid that flows in sequence through one bearing water port 35, the jacket 34, and the other bearing water port 35.
図４に示すように、温調ユニット４０は、温調部４１と、スピンドル１６の温調機能部２０と、前後対称な一対の温調用シール部材５０とを備えている。温調部４１は、ハウジング４２と、伝熱部材４８とを備えている。ハウジング４２は、複数の部品を組み付けて構成されたものである。ハウジング４２は、ハウジング４２を前後方向に貫通する貫通孔４３を有する。貫通孔４３には、貫通孔４３の内周面のうち前後両端部以外の部位を同心円形状に凹ませた形態の温調室４４が形成されている。貫通孔４３の内周壁における前後両端部には、一対の温調用シール面４５が形成されている。ハウジング４２には、ハウジング４２の外周面下端部から温調室４４に連通する温調用流入路４６と、ハウジング４２の外周面上端部から温調室４４に連通する温調用流出路４７とが形成されている。
As shown in FIG. 4, the temperature control unit 40 includes a temperature control section 41, a temperature control function section 20 of the spindle 16, and a pair of temperature control seal members 50 that are symmetrical in the front and rear. The temperature control section 41 includes a housing 42 and a heat transfer member 48. The housing 42 is configured by assembling a plurality of parts. The housing 42 has a through hole 43 that penetrates the housing 42 in the front and rear direction. The through hole 43 has a temperature control chamber 44 formed by concentrically recessing the inner surface of the through hole 43 except for the front and rear ends. A pair of temperature control seal surfaces 45 are formed at the front and rear ends of the inner wall of the through hole 43. The housing 42 has a temperature control inlet passage 46 that communicates with the temperature control chamber 44 from the lower end of the outer peripheral surface of the housing 42, and a temperature control outlet passage 47 that communicates with the temperature control chamber 44 from the upper end of the outer peripheral surface of the housing 42.
貫通孔４３には、スピンドル１６の温調機能部２０が貫通した状態で収容されている。温調機能部２０の外周には、円筒形の伝熱部材４８と、伝熱部材４８を前後に挟むように配置された一対の温調用シール部材５０が、スピンドル１６と一体回転し得るように取り付けられている。伝熱部材４８と一対の温調用シール部材５０は、温調室４４内の流体に接するように配置されている。一対の温調用シール部材５０が温調用シール面４５に接触することによって、温調室４４内が気密状又は液密状にシールされている。
The temperature control function part 20 of the spindle 16 is housed in a state in which it penetrates the through hole 43. A cylindrical heat transfer member 48 and a pair of temperature control seal members 50 arranged to sandwich the heat transfer member 48 from the front and rear are attached to the outer periphery of the temperature control function part 20 so that they can rotate together with the spindle 16. The heat transfer member 48 and the pair of temperature control seal members 50 are arranged so as to be in contact with the fluid in the temperature control chamber 44. The pair of temperature control seal members 50 come into contact with the temperature control seal surface 45, thereby sealing the temperature control chamber 44 in an airtight or liquid-tight manner.
伝熱部材４８は、スピンドル１６とは別体の部品である。伝熱部材４８は、スピンドル１６よりも熱伝導率の高い材料からなる。具体的な材料の組み合わせとしては、スピンドル１６の材料をステンレスとし、伝熱部材４８の材料をアルミニウム合金とすることができる。伝熱部材４８の内周面は、スピンドル１６の温調機能部２０の外周面に対して面当たり状態に接触している。伝熱部材４８の外周面、つまり温調室４４内の流体に接する面は、伝熱面４９として機能する。伝熱面４９は、周方向の凹部と周方向の凸部をスピンドル１６の軸線方向（前後方向）に交互に配置した形状である。
The heat transfer member 48 is a separate part from the spindle 16. The heat transfer member 48 is made of a material with a higher thermal conductivity than the spindle 16. A specific combination of materials is that the spindle 16 is made of stainless steel and the heat transfer member 48 is made of an aluminum alloy. The inner peripheral surface of the heat transfer member 48 is in face-to-face contact with the outer peripheral surface of the temperature control function part 20 of the spindle 16. The outer peripheral surface of the heat transfer member 48, i.e., the surface that contacts the fluid in the temperature control chamber 44, functions as a heat transfer surface 49. The heat transfer surface 49 has a shape in which circumferential recesses and circumferential protrusions are alternately arranged in the axial direction (front-to-back direction) of the spindle 16.
温調用シール部材５０は、基部５１と、保持部５２と、リップ部５３とを有する円環形の単一部品である。基部５１をスピンドル１６の回転中心軸Ｒに沿って切断したときの断面形状（以下、単に「断面形状」という）は、スピンドル１６の回転中心軸Ｒと平行な前後方向の長さ寸法に対して、回転中心軸Ｒと直交する径方向の厚さ寸法の小さい長方形である。
The temperature control seal member 50 is a single annular part having a base 51, a retaining portion 52, and a lip portion 53. The cross-sectional shape of the base 51 when cut along the central axis R of the spindle 16 (hereinafter simply referred to as the "cross-sectional shape") is a rectangle whose length in the front-to-rear direction parallel to the central axis R of the spindle 16 is small compared to its thickness in the radial direction perpendicular to the central axis R.
保持部５２は、基部５１の外周面における前後両端部のうち、いずれか一方の端部から径方向外方へ突出した形態である。保持部５２の断面形状は、前後方向の長さ寸法に対して、基部５１の外周面からの径方向への突出寸法の小さい長方形である。保持部５２の前後両端面のうち一方の端面は、スピンドル１６の回転中心軸Ｒと直交し、且つ基部５１の端面に対して面一状に連なる平面で構成されている。保持部５２と、基部５１のうち前後方向において保持部５２に連なる部位は、高剛性部５４として機能する。高剛性部５４は、基部５１のうち保持部５２が形成されていない部位に比べると、径方向の厚さ寸法が大きいので剛性も高い。
The retaining portion 52 protrudes radially outward from one of the front and rear ends on the outer peripheral surface of the base 51. The cross-sectional shape of the retaining portion 52 is a rectangle with a smaller radial protrusion dimension from the outer peripheral surface of the base 51 compared to its length in the front-rear direction. One of the front and rear end faces of the retaining portion 52 is perpendicular to the rotation center axis R of the spindle 16 and is configured as a flat surface that is connected to the end face of the base 51 in a flush manner. The retaining portion 52 and the portion of the base 51 that is connected to the retaining portion 52 in the front-rear direction function as a high rigidity portion 54. The high rigidity portion 54 has a larger radial thickness dimension and therefore higher rigidity than the portion of the base 51 where the retaining portion 52 is not formed.
リップ部５３は、薄板状をなし、基部５１の外周面の後端部、即ち前後方向における保持部５２とは反対側の端部から、径方向外方へ片持ち状に突出した形態である。リップ部５３は、基部５１の外周面から径方向外方へ且つ保持部５２に向かって突出した四半円弧形状の湾曲部５５と、この湾曲部５５から保持部５２に向かって基部５１の外周面と平行に延出した平行部５６とからなる。リップ部５３の曲げの内側の面、即ち基部５１の外周面及び保持部５２と対向する面は、受圧面５７となっている。
The lip portion 53 is thin plate-like and protrudes radially outward in a cantilever fashion from the rear end of the outer circumferential surface of the base portion 51, i.e., the end opposite the retaining portion 52 in the front-to-rear direction. The lip portion 53 is composed of a quarter-circular arc-shaped curved portion 55 that protrudes radially outward from the outer circumferential surface of the base portion 51 and toward the retaining portion 52, and a parallel portion 56 that extends parallel to the outer circumferential surface of the base portion 51 from the curved portion 55 toward the retaining portion 52. The inner surface of the bend in the lip portion 53, i.e., the surface facing the outer circumferential surface of the base portion 51 and the retaining portion 52, serves as a pressure-receiving surface 57.
一対の温調用シール部材５０は、保持部５２同士が前後方向に対向するように配置されている。前後一対のリップ部５３の曲げの外側の面（受圧面５７とは反対側の面）が、前後一対の温調用シール面４５に対して弾性的に当接することによって、温調機能部２０の外周面と貫通孔４３の内周面との隙間が気密状又は液密状にシールされている。一対の保持部５２は、伝熱部材４８の前後両端面に当接し、伝熱部材４８を前後方向への移動を規制した状態に保持している。一対の保持部５２と伝熱部材４８は、一対のリップ部５３の間に配置され、温調室４４内の流体に直接的に接する。
The pair of temperature control seal members 50 are arranged so that the holding portions 52 face each other in the front-rear direction. The outer surfaces (opposite the pressure receiving surface 57) of the bent outer surfaces of the pair of front and rear lip portions 53 elastically abut against the pair of front and rear temperature control seal surfaces 45, thereby sealing the gap between the outer surface of the temperature control function portion 20 and the inner surface of the through hole 43 in an airtight or liquid-tight manner. The pair of holding portions 52 abut against both front and rear end surfaces of the heat transfer member 48, and hold the heat transfer member 48 in a state in which movement in the front-rear direction is restricted. The pair of holding portions 52 and the heat transfer member 48 are arranged between the pair of lip portions 53 and are in direct contact with the fluid in the temperature control chamber 44.
基部５１の外周面と保持部５２とリップ部５３とによって囲まれた空間は、リップ部５３の突出端と保持部５２との間の隙間を介すことによって温調室４４と連通している。受圧面５７には、温調室４４内の流体の圧力が作用するので、リップ部５３は、受圧面５７に作用する温調室４４内の圧力によって温調用シール面４５に押し付けられる。
The space surrounded by the outer peripheral surface of the base 51, the retaining portion 52, and the lip portion 53 communicates with the temperature control chamber 44 through the gap between the protruding end of the lip portion 53 and the retaining portion 52. The pressure of the fluid in the temperature control chamber 44 acts on the pressure receiving surface 57, so the lip portion 53 is pressed against the temperature control seal surface 45 by the pressure in the temperature control chamber 44 acting on the pressure receiving surface 57.
図３に示すように、反応室ユニット６０は、外筒６１と、スピンドル１６のガイド部２１及びテーパ部２４と、内筒７０と、固定部材８１と、反応室用シール部材９０と、閉塞部材８５とを備えて構成されている。外筒６１は、複数の部品を組み付けて構成されている。外筒６１は、軸線を前後方向に向けて回転しない状態で設けられている。外筒６１の内部には、流体を流動させるための温調用流動室６２が形成されている。外筒６１は、外筒６１の前端面から後端面まで貫通した形態の収容孔６３を有する。収容孔６３の内径寸法は、収容孔６３の前端から後端まで一定の寸法である。収容孔６３の内周面のうち後端部の領域は、反応室用シール面６４として機能する。
3, the reaction chamber unit 60 is configured with an outer cylinder 61, a guide portion 21 and a tapered portion 24 of the spindle 16, an inner cylinder 70, a fixing member 81, a reaction chamber seal member 90, and a blocking member 85. The outer cylinder 61 is configured by assembling a plurality of parts. The outer cylinder 61 is provided in a state in which the axis is not rotated in the front-rear direction. Inside the outer cylinder 61, a temperature control flow chamber 62 for flowing a fluid is formed. The outer cylinder 61 has a housing hole 63 that penetrates from the front end surface to the rear end surface of the outer cylinder 61. The inner diameter dimension of the housing hole 63 is a constant dimension from the front end to the rear end of the housing hole 63. The rear end area of the inner peripheral surface of the housing hole 63 functions as a reaction chamber seal surface 64.
収容孔６３内には、スピンドル１６のガイド部２１とテーパ部２４が収容されている。ガイド部２１は、温調機能部２０の前端から前方へ同軸状に突出している。ガイド部２１の前端部は、ガイド部２１の後端部よりも小径となっている。
The guide portion 21 and tapered portion 24 of the spindle 16 are housed in the housing hole 63. The guide portion 21 protrudes coaxially forward from the front end of the temperature control function portion 20. The front end of the guide portion 21 has a smaller diameter than the rear end of the guide portion 21.
テーパ部２４は、ガイド部２１の前端から前方へ同軸状に突出している。テーパ部２４は、前方に向かって外径寸法が次第に小さくなる形状をなしている。テーパ部２４の後端の外径寸法は、ガイド部２１の前端の外径寸法と同じ寸法である。テーパ部２４の外周面は、外周テーパ面２５として機能する。テーパ部２４は、テーパ部２４の前端面をテーパ部２４と同軸状に凹ませた形態の雌ネジ孔２６を有する。スピンドル１６の前後方向における前端の位置は、外筒６１の前端及び内筒７０の前端よりも後方の位置である。
The tapered portion 24 protrudes coaxially forward from the front end of the guide portion 21. The tapered portion 24 has a shape in which the outer diameter gradually decreases toward the front. The outer diameter of the rear end of the tapered portion 24 is the same as the outer diameter of the front end of the guide portion 21. The outer peripheral surface of the tapered portion 24 functions as an outer peripheral tapered surface 25. The tapered portion 24 has a female screw hole 26 in which the front end surface of the tapered portion 24 is recessed coaxially with the tapered portion 24. The position of the front end of the spindle 16 in the front-rear direction is rearward of the front end of the outer tube 61 and the front end of the inner tube 70.
内筒７０は、外筒６１及びスピンドル１６と同軸状の円筒形をなす単一部品である。図６，７に示すように、内筒７０の後端部にはシール機能部７１が形成されている。内筒７０のうちシール機能部７１よりも前方の領域は、シール機能部７１よりも前後方向の寸法の大きい反応室構成部７２として機能する。反応室構成部７２の外径寸法は、外筒６１の収容孔６３の内径寸法よりも小さく、シール機能部７１の外径寸法よりも大きい。反応室構成部７２の外径寸法は、反応室構成部７２の前端から後端まで一定の寸法である。シール機能部７１の前端と反応室構成部７２の後端との間には、スピンドル１６の回転中心軸Ｒと直交する平面からなる位置決め面８６が形成されている。
The inner cylinder 70 is a single cylindrical part that is coaxial with the outer cylinder 61 and the spindle 16. As shown in FIGS. 6 and 7, a sealing function portion 71 is formed at the rear end of the inner cylinder 70. The area of the inner cylinder 70 forward of the sealing function portion 71 functions as a reaction chamber component 72 that has a larger dimension in the front-to-rear direction than the sealing function portion 71. The outer diameter of the reaction chamber component 72 is smaller than the inner diameter of the accommodation hole 63 of the outer cylinder 61 and larger than the outer diameter of the sealing function portion 71. The outer diameter of the reaction chamber component 72 is a constant dimension from the front end to the rear end of the reaction chamber component 72. Between the front end of the sealing function portion 71 and the rear end of the reaction chamber component 72, a positioning surface 86 consisting of a plane perpendicular to the rotation center axis R of the spindle 16 is formed.
内筒７０は、前端面から後端面まで貫通した形態の中心孔７３を有する。中心孔７３の内周壁の後端部には、被ガイド部７４が形成されている。被ガイド部７４の前後方向の形成領域は、内筒７０の後端から、シール機能部７１の前端よりも前方の位置までの範囲である。被ガイド部７４の内径寸法は、被ガイド部７４の前端から後端まで一定の寸法である。
The inner tube 70 has a central hole 73 that penetrates from the front end face to the rear end face. A guided portion 74 is formed at the rear end of the inner peripheral wall of the central hole 73. The formation area of the guided portion 74 in the front-to-rear direction ranges from the rear end of the inner tube 70 to a position forward of the front end of the sealing function portion 71. The inner diameter dimension of the guided portion 74 is constant from the front end to the rear end of the guided portion 74.
内筒７０の中心孔７３の内周壁のうち被ガイド部７４よりも前方の領域には、内周テーパ面７５が形成されている。内周テーパ面７５の形成領域は、被ガイド部７４の前端から、内筒７０の前端よりも後方の位置迄の範囲である。内周テーパ面７５は、前方に向かって外径寸法が次第に小さくなるように傾斜している。内周テーパ面７５の後端の外径寸法は、外周テーパ面２５の後端の外径寸法と同じ寸法であり、被ガイド部７４の内径寸法よりも小さい寸法である。内周テーパ面７５の前端の外径寸法は、外周テーパ面２５の前端の外径寸法と同じ寸法である。
An inner peripheral tapered surface 75 is formed in the area of the inner peripheral wall of the central hole 73 of the inner tube 70 forward of the guided portion 74. The area in which the inner peripheral tapered surface 75 is formed ranges from the front end of the guided portion 74 to a position rearward of the front end of the inner tube 70. The inner peripheral tapered surface 75 is inclined so that the outer diameter gradually decreases toward the front. The outer diameter of the rear end of the inner peripheral tapered surface 75 is the same as the outer diameter of the rear end of the outer peripheral tapered surface 25, and is smaller than the inner diameter of the guided portion 74. The outer diameter of the front end of the inner peripheral tapered surface 75 is the same as the outer diameter of the front end of the outer peripheral tapered surface 25.
内筒７０の内周壁の前端部には、内筒７０と同軸状の円形断面をなす収容凹部７６が形成されている。収容凹部７６は、内周テーパ面７５に連なる小径部７７と、内筒７０の前端面に開口した大径部７８とを有する。小径部７７の内周壁には雌ネジ部７９が形成されている。大径部７８は、小径部７７よりも内径寸法が大きく、小径部７７の前端に連なっている。大径部７８の内周壁には、シールリング８０が装着されている。
A receiving recess 76 having a circular cross section coaxial with the inner tube 70 is formed at the front end of the inner wall of the inner tube 70. The receiving recess 76 has a small diameter portion 77 that is continuous with the inner tapered surface 75, and a large diameter portion 78 that opens into the front end face of the inner tube 70. A female thread portion 79 is formed on the inner wall of the small diameter portion 77. The large diameter portion 78 has an inner diameter dimension larger than that of the small diameter portion 77, and is continuous with the front end of the small diameter portion 77. A seal ring 80 is attached to the inner wall of the large diameter portion 78.
内筒７０は、外筒６１及びスピンドル１６の前方から軸線方向にスライドさせることによって、外筒６１とスピンドル１６との隙間に収容され、スピンドル１６に取り付けられている。内筒７０をスピンドル１６に取り付けた状態では、外周テーパ面２５に対して内周テーパ面７５が全面に亘って面当たり状態で密着することにより、内筒７０がスピンドル１６に対して後方への相対変位を規制された状態に保持される。図４に示すように、内筒７０のシール機能部７１が、シールリング８７を介すことによって、スピンドル１６のガイド部２１における後端部に外嵌されている。シール機能部７１は、ガイド部２１のうち前端を除いた領域を包囲している。内筒７０の収容凹部７６は、スピンドル１６の前端よりも前方に位置する。
The inner tube 70 is attached to the spindle 16 by sliding it in the axial direction from the front of the outer tube 61 and the spindle 16, and is accommodated in the gap between the outer tube 61 and the spindle 16. When the inner tube 70 is attached to the spindle 16, the inner tapered surface 75 is in close contact with the outer tapered surface 25 over the entire surface, so that the inner tube 70 is held in a state where the relative displacement of the inner tube 70 toward the rear relative to the spindle 16 is restricted. As shown in FIG. 4, the seal function portion 71 of the inner tube 70 is fitted to the rear end of the guide portion 21 of the spindle 16 via a seal ring 87. The seal function portion 71 surrounds the area of the guide portion 21 except for the front end. The accommodation recess 76 of the inner tube 70 is located forward of the front end of the spindle 16.
図３に示すように、内筒７０とスピンドル１６は、固定部材８１によって組付け状態に固定される。固定部材８１は、円形断面の頭部８２と、頭部８２から後方へ突出した雄ネジ部８３とを有する。固定部材８１は、内筒７０の前方から収容凹部７６内に差し込まれ、雄ネジ部８３がスピンドル１６の雌ネジ孔２６にねじ込まれる。固定部材８１を締め付けると、頭部８２が、大径部７８の奥端面を後方へ押圧するので、内筒７０の内周テーパ面７５がスピンドル１６の外周テーパ面２５に対して強く密着する。以上により、内筒７０とスピンドル１６が一体的に回転し得るように取り付けられている。内筒７０をスピンドル１６に取り付けた状態では、外筒６１の収容孔６３の内周面と内筒７０の反応室構成部７２の外周面との間に、円筒状の反応室８４が構成されている。
As shown in FIG. 3, the inner tube 70 and the spindle 16 are fixed in an assembled state by a fixing member 81. The fixing member 81 has a head 82 with a circular cross section and a male screw portion 83 protruding rearward from the head 82. The fixing member 81 is inserted into the accommodating recess 76 from the front of the inner tube 70, and the male screw portion 83 is screwed into the female screw hole 26 of the spindle 16. When the fixing member 81 is tightened, the head 82 presses the rear end surface of the large diameter portion 78 rearward, so that the inner peripheral tapered surface 75 of the inner tube 70 tightly adheres to the outer peripheral tapered surface 25 of the spindle 16. As a result, the inner tube 70 and the spindle 16 are attached so that they can rotate together. When the inner tube 70 is attached to the spindle 16, a cylindrical reaction chamber 84 is formed between the inner peripheral surface of the accommodating hole 63 of the outer tube 61 and the outer peripheral surface of the reaction chamber forming portion 72 of the inner tube 70.
固定部材８１を締め付けて内筒７０とスピンドル１６を固定した状態では、頭部８２の前端面と内筒７０の前端面とが面一状の位置関係となる。固定部材８１の全体が収容凹部７６内と雌ネジ孔２６内に収容される。換言すると、固定部材８１は、内筒７０とスピンドル１６の内部に収容され、内筒７０の前端面からは突出していない。
When the fixing member 81 is tightened to fix the inner tube 70 and the spindle 16, the front end surface of the head 82 and the front end surface of the inner tube 70 are flush with each other. The entire fixing member 81 is housed within the housing recess 76 and the female screw hole 26. In other words, the fixing member 81 is housed inside the inner tube 70 and the spindle 16, and does not protrude from the front end surface of the inner tube 70.
外筒６１の前端部には、閉塞部材８５が取り付けられている。閉塞部材８５は、反応室８４の前端を前方から覆い、内筒７０の前端面と固定部材８１の前端面に対して僅かな隙間を空けて対向するように配置されている。閉塞部材８５と内筒７０及び固定部材８１との間の隙間は、反応室８４の前端と連通しているが、反応室８４内に生じるテイラー渦流の生成に影響を及ぼすことはない。
A blocking member 85 is attached to the front end of the outer cylinder 61. The blocking member 85 covers the front end of the reaction chamber 84 from the front and is arranged to face the front end face of the inner cylinder 70 and the front end face of the fixed member 81 with a small gap between them. The gap between the blocking member 85 and the inner cylinder 70 and between the blocking member 85 and the fixed member 81 communicates with the front end of the reaction chamber 84, but does not affect the generation of the Taylor vortex flow that occurs in the reaction chamber 84.
反応室８４の後端は、内筒７０のシール機能部７１の外周に取り付けた反応室用シール部材９０によって、気密状又は液密状に閉塞されている。反応室用シール部材９０は、基部９１と、遮熱部９２と、リップ部９３とを有する円環形の単一部品である。図４に示すように、基部９１をスピンドル１６の回転中心軸Ｒに沿って切断したときの断面形状は、スピンドル１６の回転中心軸Ｒと平行な前後方向の長さ寸法に対して、回転中心軸Ｒと直交する径方向の厚さ寸法の小さい長方形である。
The rear end of the reaction chamber 84 is sealed in an airtight or liquidtight manner by a reaction chamber seal member 90 attached to the outer periphery of the seal function portion 71 of the inner cylinder 70. The reaction chamber seal member 90 is a single annular part having a base 91, a heat shield portion 92, and a lip portion 93. As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the base 91 when cut along the central axis R of the rotation of the spindle 16 is a rectangle whose thickness in the radial direction perpendicular to the central axis R of the rotation of the spindle 16 is smaller than its length in the front-to-rear direction parallel to the central axis R of the rotation of the spindle 16.
遮熱部９２は、基部９１の外周面の前端部から径方向外方へ突出した形態である。遮熱部９２の断面形状は、前後方向の長さ寸法に対して、基部９１の外周面からの径方向への突出寸法の小さい長方形である。遮熱部９２の前端面は、スピンドル１６の回転中心軸Ｒと直交し、且つ基部９１の前端面に対して面一状に連なる平面で構成されている。遮熱部９２と、基部９１のうち前後方向において遮熱部９２に連なる部位は、高剛性部９４として機能する。高剛性部９４は、基部９１のうち遮熱部９２が形成されていない部位に比べると、径方向の厚さ寸法が大きいので剛性も高い。
The heat shield 92 protrudes radially outward from the front end of the outer peripheral surface of the base 91. The cross-sectional shape of the heat shield 92 is a rectangle with a smaller radial protrusion dimension from the outer peripheral surface of the base 91 compared to its length in the front-to-rear direction. The front end surface of the heat shield 92 is perpendicular to the rotational center axis R of the spindle 16 and is configured as a flat surface that is continuous and flush with the front end surface of the base 91. The heat shield 92 and the portion of the base 91 that is continuous with the heat shield 92 in the front-to-rear direction function as a high rigidity portion 94. The high rigidity portion 94 has a larger radial thickness dimension and therefore higher rigidity than the portion of the base 91 where the heat shield 92 is not formed.
リップ部９３は、薄板状をなし、基部９１の外周面の後端部、即ち前後方向における遮熱部９２とは反対側の端部から、径方向外方へ片持ち状に突出した形態である。リップ部９３は、基部９１の外周面から径方向外方へ且つ遮熱部９２に向かって突出した四半円弧形状の湾曲部９５と、この湾曲部９５から遮熱部９２に向かって基部９１の外周面と平行に延出した平行部９６とからなる。リップ部９３の曲げの内側の面、即ち基部９１の外周面及び遮熱部９２と対向する面は、受圧面９７となっている。
The lip portion 93 is thin plate-like and protrudes radially outward in a cantilever fashion from the rear end of the outer circumferential surface of the base portion 91, i.e., the end opposite the heat shield portion 92 in the front-to-rear direction. The lip portion 93 is composed of a quarter-circular arc-shaped curved portion 95 that protrudes radially outward from the outer circumferential surface of the base portion 91 and toward the heat shield portion 92, and a parallel portion 96 that extends parallel to the outer circumferential surface of the base portion 91 from the curved portion 95 toward the heat shield portion 92. The inner surface of the bend in the lip portion 93, i.e., the surface facing the outer circumferential surface of the base portion 91 and the heat shield portion 92, is the pressure-receiving surface 97.
反応室用シール部材９０は、内筒７０のシール機能部７１に対し一体的に回転し得るように取り付けられている。反応室用シール部材９０は、係止リング９９によって、内筒７０に対して後方への相対変位を規制されている。高剛性部９４の前端面は、内筒７０の位置決め面８６に対して後方から当接している。リップ部９３の曲げの外側の面（受圧面９７とは反対側の面）は、反応室用シール面６４に対して弾性的に当接している。この当接作用によって、内筒７０のシール機能部７１の外周面と、外筒６１の収容孔６３の内周面との隙間が気密状又は液密状にシールされている。
The reaction chamber seal member 90 is attached to the seal function portion 71 of the inner cylinder 70 so that it can rotate integrally with the seal function portion 71. The reaction chamber seal member 90 is restricted from being displaced rearward relative to the inner cylinder 70 by a locking ring 99. The front end face of the high rigidity portion 94 abuts against the positioning surface 86 of the inner cylinder 70 from the rear. The outer surface of the bend of the lip portion 93 (the surface opposite the pressure receiving surface 97) abuts elastically against the reaction chamber seal surface 64. This abutment action seals the gap between the outer peripheral surface of the seal function portion 71 of the inner cylinder 70 and the inner peripheral surface of the accommodation hole 63 of the outer cylinder 61 in an airtight or liquidtight manner.
基部９１の外周面と遮熱部９２とリップ部９３とによって囲まれた空間は、受圧室９８となっている。受圧室９８は、収容孔６３の内周面と遮熱部９２の外周面との間の僅かな隙間を介すことによって、反応室８４と連通している。受圧面９７には、反応室８４内の流体の圧力が作用するので、リップ部９３は、受圧面９７に作用する反応室８４内の圧力によって反応室用シール面６４に押し付けられる。
The space surrounded by the outer circumferential surface of the base 91, the heat shield 92, and the lip 93 forms a pressure chamber 98. The pressure chamber 98 is in communication with the reaction chamber 84 via a small gap between the inner circumferential surface of the accommodation hole 63 and the outer circumferential surface of the heat shield 92. The pressure of the fluid in the reaction chamber 84 acts on the pressure surface 97, so the lip 93 is pressed against the reaction chamber seal surface 64 by the pressure in the reaction chamber 84 acting on the pressure surface 97.
収容孔６３の内周面と遮熱部９２の外周面との間の隙間は非常に狭いので、反応室８４と受圧室９８との間では、流体の流動は殆ど生じない。したがって、受圧室９８の存在が反応室８４内におけるテイラー渦流の生成に影響を及ぼすことは殆どない。受圧室９８と反応室８４との間には遮熱部９２が介在しているので、受圧室９８と反応室８４との間での熱伝達が抑制されている。受圧室９８とスピンドル１６との間には基部９１が介在しているので、受圧室９８とスピンドル１６との間での熱伝達が抑制されている。
Because the gap between the inner circumferential surface of the accommodation hole 63 and the outer circumferential surface of the heat shield 92 is very narrow, there is almost no fluid flow between the reaction chamber 84 and the pressure-receiving chamber 98. Therefore, the presence of the pressure-receiving chamber 98 has almost no effect on the generation of Taylor vortex flow in the reaction chamber 84. Because the heat shield 92 is interposed between the pressure-receiving chamber 98 and the reaction chamber 84, heat transfer between the pressure-receiving chamber 98 and the reaction chamber 84 is suppressed. Because the base 91 is interposed between the pressure-receiving chamber 98 and the spindle 16, heat transfer between the pressure-receiving chamber 98 and the spindle 16 is suppressed.
外筒６１の後端部には、反応室８４へ流体を供給するための４つの流入口１００と、四対の流入孔１０１，１０２が形成されている。図５に示すように、スピンドル１６及び内筒７０の回転中心軸Ｒと平行に見た軸方向視において、４つの流入口１００は、９０°の等角度ピッチで回転対称な位置関係で配置されている。反応室８４の軸線方向（前後方向）において、４つの流入口１００は、同じ位置に配置され、収容孔６３の内周面における後端部に開口し、反応室８４の後端部に連通している。
The rear end of the outer cylinder 61 is formed with four inlets 100 and four pairs of inlet holes 101, 102 for supplying fluid to the reaction chamber 84. As shown in FIG. 5, when viewed in the axial direction parallel to the central axis R of rotation of the spindle 16 and the inner cylinder 70, the four inlets 100 are arranged in a rotationally symmetrical positional relationship at an equal angular pitch of 90°. In the axial direction (front-rear direction) of the reaction chamber 84, the four inlets 100 are arranged at the same position, open at the rear end of the inner circumferential surface of the accommodation hole 63, and communicate with the rear end of the reaction chamber 84.
図４，５において、１つの流入口１００には、第１流入孔１０１の下流端と第２流入孔１０２の下流端とが連通している。軸方向視において、共通の流入口１００に連通する第１流入孔１０１と第２流入孔１０２は、互いに異なる角度で、外筒６１の外周面から流入口１００に向かって直線状に延びている。第１流入孔１０１の中心線と、外筒６１の内周面の流入口１００における接線１０３とのなす角度をθ１とし、第２流入孔１０２の中心線と上記接線１０３とのなす角度をθ２としたときに、角度θ１と角度θ２は異なる角度に設定されている。第１流入孔１０１の中心線の延長線も第２流入孔１０２の中心線の延長線も、回転中心軸Ｒとは交わらない。第１流入孔１０１の中心線と第２流入孔１０２の中心線は、外筒６１の内周面上の点１０４で交差している。第１流入孔１０１の中心線と第２流入孔１０２の中心線は、内筒７０の回転中心軸Ｒと直交する共通の仮想二次元平面上に配置される。
4 and 5, the downstream end of the first inlet 101 and the downstream end of the second inlet 102 are connected to one inlet 100. In the axial view, the first inlet 101 and the second inlet 102, which are connected to the common inlet 100, extend linearly from the outer circumferential surface of the outer cylinder 61 toward the inlet 100 at different angles. When the angle between the center line of the first inlet 101 and the tangent 103 at the inlet 100 on the inner circumferential surface of the outer cylinder 61 is θ1, and the angle between the center line of the second inlet 102 and the tangent 103 is θ2, the angles θ1 and θ2 are set to different angles. Neither the extension line of the center line of the first inlet 101 nor the extension line of the center line of the second inlet 102 intersects with the central axis R of rotation. The center line of the first inlet 101 and the center line of the second inlet 102 intersect at a point 104 on the inner circumferential surface of the outer cylinder 61. The center line of the first inlet hole 101 and the center line of the second inlet hole 102 are arranged on a common imaginary two-dimensional plane that is perpendicular to the central axis of rotation R of the inner cylinder 70.
図３に示すように、外筒６１の前端部には、反応室８４内の流体を排出するための１つの流出口１０５と、これに続く流出孔１０６が形成されている。反応室８４の軸線方向（前後方向）において、流出口１０５は、外筒６１の収容孔６３の内周面に開口し、反応室８４の前端部に連通している。流出孔１０６は、流出口１０５から外筒６１の外周へ直線状に延びている。
As shown in FIG. 3, the front end of the outer cylinder 61 is formed with one outlet 105 for discharging the fluid in the reaction chamber 84, and a subsequent outlet hole 106. In the axial direction (front-rear direction) of the reaction chamber 84, the outlet 105 opens into the inner peripheral surface of the accommodation hole 63 of the outer cylinder 61 and communicates with the front end of the reaction chamber 84. The outlet hole 106 extends linearly from the outlet 105 to the outer periphery of the outer cylinder 61.
モータ１１を起動してスピンドル１６と内筒７０を回転させ、第１流入孔１０１と第２流入孔１０２を通して流入口１００から異種の流体を反応室８４内に供給すると、反応室８４内にはテイラー渦流が生成される。第１流入孔１０１から反応室８４への流体の流入と、第２流入孔１０２から反応室８４への流体の流入は、同時に行ってもよい。また、先に第１流入孔１０１から流入した流体によってテイラー渦流を生成しておき、生成されたテイラー渦流に第２流入孔１０２から流入した流体を合流させてもよい。これとは逆に、第２流入孔１０２から流入した流体によってテイラー渦流を生成しておき、生成されたテイラー渦流に第１流入孔１０１から流入した流体を合流させてもよい。反応室８４内では、テイラー渦流による剪断力によって流体の混合、撹拌、分散、乳化、化学反応等の各種反応が行われる。
When the motor 11 is started to rotate the spindle 16 and the inner cylinder 70, and different types of fluids are supplied from the inlet 100 through the first inlet 101 and the second inlet 102 into the reaction chamber 84, a Taylor vortex is generated in the reaction chamber 84. The inflow of the fluid from the first inlet 101 into the reaction chamber 84 and the inflow of the fluid from the second inlet 102 into the reaction chamber 84 may be performed simultaneously. Also, a Taylor vortex may be generated first by the fluid that has flowed in from the first inlet 101, and the fluid that has flowed in from the second inlet 102 may be merged into the generated Taylor vortex. Conversely, a Taylor vortex may be generated by the fluid that has flowed in from the second inlet 102, and the fluid that has flowed in from the first inlet 101 may be merged into the generated Taylor vortex. In the reaction chamber 84, various reactions such as mixing, stirring, dispersion, emulsification, and chemical reactions of the fluid are performed by the shear force caused by the Taylor vortex.
上記の各種反応を良好に実行するためには、内筒７０の回転速度、反応室８４の径方向の寸法、反応室８４の温度を適正に設定することが必要である。内筒７０の回転速度は、モータ１１の回転数を調整することによって設定することができる。反応室８４の径方向の寸法の設定に関しては、本実施例１では、反応室構成部７２の外径寸法が異なる複数種の内筒７０が用意されている。この複数種類の内筒７０の中から適正な外径寸法を有する内筒７０を選択し、この選択した内筒７０を交換することによって、反応室８４の径方向の寸法を適正に設定することができる。
In order to carry out the above-mentioned various reactions well, it is necessary to appropriately set the rotation speed of the inner cylinder 70, the radial dimension of the reaction chamber 84, and the temperature of the reaction chamber 84. The rotation speed of the inner cylinder 70 can be set by adjusting the rotation speed of the motor 11. Regarding the setting of the radial dimension of the reaction chamber 84, in this embodiment 1, multiple types of inner cylinders 70 with different outer diameter dimensions of the reaction chamber component 72 are prepared. By selecting an inner cylinder 70 having an appropriate outer diameter dimension from among these multiple types of inner cylinders 70 and replacing the selected inner cylinder 70, the radial dimension of the reaction chamber 84 can be appropriately set.
内筒７０の交換は、次の手順で行われる。まず、閉塞部材８５を外筒６１から取り外し、次に、外筒６１を温調ユニット４０のハウジング４２から取り外す。外筒６１の取り外しと前後して、固定部材８１をスピンドル１６及び内筒７０から取り外す（図６を参照）。この状態では、内筒７０の内周テーパ面７５とスピンドル１６の外周テーパ面２５が強固に密着しているので、手作業で内筒７０をスピンドル１６から外すことは困難である。
The replacement of the inner cylinder 70 is performed in the following procedure. First, the blocking member 85 is removed from the outer cylinder 61, and then the outer cylinder 61 is removed from the housing 42 of the temperature adjustment unit 40. At the same time as removing the outer cylinder 61, the fixing member 81 is removed from the spindle 16 and the inner cylinder 70 (see FIG. 6). In this state, the inner tapered surface 75 of the inner cylinder 70 and the outer tapered surface 25 of the spindle 16 are firmly attached to each other, making it difficult to manually remove the inner cylinder 70 from the spindle 16.
そこで、図７に示すように、離脱用ボルト１０７を、内筒７０の雌ネジ部７９にねじ込んでスピンドル１６の前端面（先端面）に当接させる。この状態で、離脱用ボルト１０７を回転させることによって、内筒７０を離脱用ボルト１０７に対して前方へ相対変位させる。離脱用ボルト１０７は、スピンドル１６に対して後方へ相対変位できないので、内筒７０はスピンドル１６に対して相対的に前方へ変位する。これにより、内周テーパ面７５と外周テーパ面２５が密着状態から解放されるので、内筒７０をスピンドル１６から取り外すことができる。このとき、反応室用シール部材９０は内筒７０に取り付けられた状態のままである。
As shown in FIG. 7, the release bolt 107 is screwed into the female thread portion 79 of the inner cylinder 70 and abuts against the front end surface (tip surface) of the spindle 16. In this state, the release bolt 107 is rotated to displace the inner cylinder 70 forward relative to the release bolt 107. Since the release bolt 107 cannot be displaced backward relative to the spindle 16, the inner cylinder 70 is displaced forward relative to the spindle 16. This releases the inner tapered surface 75 and the outer tapered surface 25 from their tight contact state, and the inner cylinder 70 can be removed from the spindle 16. At this time, the reaction chamber seal member 90 remains attached to the inner cylinder 70.
この後、反応室構成部７２の外径寸法が異なる別の内筒７０を、スピンドル１６に取り付ける。内筒７０を取り付ける際には、手作業によって内筒７０を前方からスピンドル１６に外嵌させる。このとき、内筒７０の後端部（基端部）のシール機能部７１が、外周テーパ面２５に接触しないようにする。内筒７０のシール機能部７１の被ガイド部７４が、スピンドル１６のガイド部２１に外嵌されると、内筒７０とスピンドル１６が同軸状に位置決めされる。この後、内周テーパ面７５が外周テーパ面２５に密着するまで、内筒７０を後方へスライドさせる。
After this, another inner cylinder 70 with a different outer diameter dimension of the reaction chamber component 72 is attached to the spindle 16. When attaching the inner cylinder 70, the inner cylinder 70 is manually fitted onto the spindle 16 from the front. At this time, the sealing function part 71 at the rear end (base end) of the inner cylinder 70 is ensured not to come into contact with the outer peripheral tapered surface 25. When the guided part 74 of the sealing function part 71 of the inner cylinder 70 is fitted onto the guide part 21 of the spindle 16, the inner cylinder 70 and the spindle 16 are positioned coaxially. After this, the inner cylinder 70 is slid backward until the inner peripheral tapered surface 75 comes into close contact with the outer peripheral tapered surface 25.
内周テーパ面７５を外周テーパ面２５に密着させた後、固定部材８１を雌ネジ孔２６にねじ込むことによって、内筒７０をスピンドル１６に固定する。以上により、スピンドル１６に対する内筒７０の取り付けが完了する。この後は、温調ユニット４０のハウジング４２に外筒６１を固定し、外筒６１に閉塞部材８５を固定する。以上の手順によって、内筒７０の交換作業が完了する。
After the inner tapered surface 75 is brought into close contact with the outer tapered surface 25, the fixing member 81 is screwed into the female threaded hole 26 to fix the inner tube 70 to the spindle 16. This completes the attachment of the inner tube 70 to the spindle 16. After this, the outer tube 61 is fixed to the housing 42 of the temperature adjustment unit 40, and the blocking member 85 is fixed to the outer tube 61. This completes the replacement work of the inner tube 70.
反応室８４の温度の管理は、外筒６１の温調用流動室６２と、スピンドルユニット１５のジャケット３４と、温調ユニット４０とに対して、夫々、適温に管理した温調用流体を流動させることによって行われる。反応室８４内の温度をモータ１１や軸受部３０の温度よりも低い温度に保持する場合、温調用流動室６２では、反応室８４において設定すべき適正温度と同じ温度、又はそれよりも少し低い温度の流体（冷却水）を流動させる。反応室８４内において外筒６１に接する流体は、温調用流動室６２内の流体によって熱を奪われるので、温度上昇が抑えられる。
The temperature of the reaction chamber 84 is controlled by flowing a temperature-control fluid controlled at an appropriate temperature through the temperature-control flow chamber 62 of the outer cylinder 61, the jacket 34 of the spindle unit 15, and the temperature control unit 40. When the temperature inside the reaction chamber 84 is to be kept lower than the temperature of the motor 11 and the bearing section 30, a fluid (cooling water) at a temperature equal to or slightly lower than the appropriate temperature to be set in the reaction chamber 84 is flowed through the temperature-control flow chamber 62. The fluid in contact with the outer cylinder 61 in the reaction chamber 84 has heat removed by the fluid in the temperature-control flow chamber 62, so that temperature rise is suppressed.
反応室８４内において内筒７０に接する流体については、内筒７０が接触しているスピンドル１６の温度を管理することによって、温度上昇が抑えられる。スピンドル１６の温度管理は、下記のようにして行われる。スピンドル１６の本体部１８は、モータ１１から伝わる熱と、軸受部３０のベアリング３２から伝わる熱によって温度上昇する。そのため、反応室８４を低温に設定する場合には、本体部１８の温度を下げるとともに、本体部１８から繋ぎ部１９、温調機能部２０、ガイド部２１、テーパ部２４を介して内筒７０に伝わることを抑制する。
The temperature rise of the fluid in contact with the inner cylinder 70 in the reaction chamber 84 is suppressed by managing the temperature of the spindle 16 with which the inner cylinder 70 is in contact. The temperature of the spindle 16 is managed as follows. The temperature of the main body 18 of the spindle 16 rises due to heat transmitted from the motor 11 and heat transmitted from the bearing 32 of the bearing unit 30. Therefore, when the reaction chamber 84 is set to a low temperature, the temperature of the main body 18 is lowered and heat transmission from the main body 18 to the inner cylinder 70 via the connecting portion 19, the temperature control function portion 20, the guide portion 21, and the tapered portion 24 is suppressed.
本体部１８の温度を下げるために、ジャケット３４に所定の温度の流体を流動させることよって、軸受部３０の温度上昇が抑えられている。軸受部３０の温度が抑えられることによって、軸受部３０から本体部１８への熱伝達が抑えられ、本体部１８の温度上昇が抑えられる。本体部１８の熱が反応室８４側へ伝達されることを抑制する手段として、軸受部３０と反応室８４との間に温調ユニット４０が配置されている。温調ユニット４０で、温調室４４に所定温度の流体（冷却水）を流動させる。温調室４４の流体は、本体部１８から繋ぎ部１９を介して温調機能部２０に伝わった熱を奪うので、温調機能部２０の温度上昇が抑えられる。
To lower the temperature of the main body 18, a fluid of a predetermined temperature is caused to flow through the jacket 34, thereby suppressing the temperature rise of the bearing 30. By suppressing the temperature of the bearing 30, the heat transfer from the bearing 30 to the main body 18 is suppressed, and the temperature rise of the main body 18 is suppressed. As a means for suppressing the transfer of heat from the main body 18 to the reaction chamber 84, a temperature adjustment unit 40 is disposed between the bearing 30 and the reaction chamber 84. The temperature adjustment unit 40 causes a fluid (cooling water) of a predetermined temperature to flow through the temperature adjustment chamber 44. The fluid in the temperature adjustment chamber 44 removes the heat transferred from the main body 18 to the temperature adjustment function unit 20 through the connecting portion 19, thereby suppressing the temperature rise of the temperature adjustment function unit 20.
温調機能部２０の外周には、温調機能部２０よりも熱伝導率の高い伝熱部材４８が取り付けられ、この伝熱部材４８が温調室４４内の流体に直接的に接触しているので、温調機能部２０の熱は、伝熱部材４８を介して温調室４４内の流体へ効率的に伝達される。また、伝熱部材４８の外周面は、凹凸形状によって表面積を広く確保した伝熱面４９となっており、この伝熱面４９が温調室４４内の流体に直接的に接触しているので、伝熱効率が更に向上している。さらに、伝熱部材４８がスピンドル１６と一体に回転し、凹凸形状の伝熱面４９によって温調室４４内の流体が撹拌されるので、この撹拌作用によっても伝熱効率が更に向上している。以上により、温調機能部２０は、反応室８４において設定すべき適正温度と同じ温度、又は適正温度よりも低い温度に抑えられる。
A heat transfer member 48 having a higher thermal conductivity than the temperature control function unit 20 is attached to the outer periphery of the temperature control function unit 20, and this heat transfer member 48 is in direct contact with the fluid in the temperature control chamber 44, so that the heat of the temperature control function unit 20 is efficiently transferred to the fluid in the temperature control chamber 44 through the heat transfer member 48. In addition, the outer periphery of the heat transfer member 48 is a heat transfer surface 49 with a large surface area secured by an uneven shape, and this heat transfer surface 49 is in direct contact with the fluid in the temperature control chamber 44, so that the heat transfer efficiency is further improved. Furthermore, the heat transfer member 48 rotates together with the spindle 16, and the uneven heat transfer surface 49 stirs the fluid in the temperature control chamber 44, so that this stirring action also further improves the heat transfer efficiency. As a result, the temperature control function unit 20 is kept at the same temperature as the appropriate temperature to be set in the reaction chamber 84, or at a temperature lower than the appropriate temperature.
温調機能部２０の温度が上記のように管理されると、温調機能部２０に連なるガイド部２１とテーパ部２４の温度も、温調機能部２０と同じ温度に抑えられる。内筒７０はテーパ部２４に直接的に接触しているので、内筒７０も温調機能部２０と同じ温度、即ち反応室８４に設定すべき適正温度、又はそれよりも低い温度となるように管理される。
When the temperature of the temperature control function part 20 is controlled as described above, the temperatures of the guide part 21 and the tapered part 24 connected to the temperature control function part 20 are also kept at the same temperature as the temperature control function part 20. Since the inner cylinder 70 is in direct contact with the tapered part 24, the inner cylinder 70 is also controlled to be at the same temperature as the temperature control function part 20, that is, the appropriate temperature to be set in the reaction chamber 84, or a lower temperature.
また、内筒７０と一体に回転する反応室用シール部材９０は、外筒６１の反応室用シール面６４に摺接するので、反応室用シール部材９０のリップ部９３と反応室用シール面６４との間の摩擦抵抗によって、リップ部９３の温度が上昇する。リップ部９３の熱は、受圧室９８内の流体に伝わるが、受圧室９８と反応室８４との間では流体の流動が殆どないので、受圧室９８から反応室８４への熱伝達が抑制されている。受圧室９８と反応室８４との間には、スピンドル１６及び内筒７０よりも熱伝導率の低い材料からなる遮熱部９２が存在しているので、この遮熱部９２の存在によっても、受圧室９８から反応室８４への熱伝達が抑制されている。受圧室９８と内筒７０との間には、スピンドル１６及び内筒７０よりも熱伝導率の低い材料からなる基部９１が存在しているので、基部９１の存在によって、受圧室９８から内筒７０への熱伝達が抑制されている。
In addition, the reaction chamber seal member 90, which rotates integrally with the inner cylinder 70, slides against the reaction chamber seal surface 64 of the outer cylinder 61, so that the temperature of the lip portion 93 rises due to frictional resistance between the lip portion 93 of the reaction chamber seal member 90 and the reaction chamber seal surface 64. The heat of the lip portion 93 is transferred to the fluid in the pressure receiving chamber 98, but since there is almost no fluid flow between the pressure receiving chamber 98 and the reaction chamber 84, heat transfer from the pressure receiving chamber 98 to the reaction chamber 84 is suppressed. Since there is a heat shield 92 between the pressure receiving chamber 98 and the reaction chamber 84, which is made of a material with a lower thermal conductivity than the spindle 16 and the inner cylinder 70, the presence of this heat shield 92 also suppresses heat transfer from the pressure receiving chamber 98 to the reaction chamber 84. Between the pressure chamber 98 and the inner cylinder 70, there is a base 91 made of a material with a lower thermal conductivity than the spindle 16 and the inner cylinder 70, so the presence of the base 91 suppresses heat transfer from the pressure chamber 98 to the inner cylinder 70.
上記とは逆に、反応室８４内の温度をモータ１１や軸受部３０の温度よりも高い温度に保持する場合、温調用流動室６２では、反応室８４において設定すべき適正温度と同じ温度、又はそれよりも少し高い温度の流体を流動させ、温調用流動室６２内の流体から反応室８４内の流体へ熱を伝達する。スピンドルユニット１５のジャケット３４と、温調ユニット４０においても、スピンドル１６よりも高い温度の流体を流動させ、この高温の流体の熱をスピンドル１６に伝え、スピンドル１６から内筒７０を介して反応室８４内の流体に伝達する。また、スピンドルユニット１５（ベアリング３２）を冷却しながら反応室８４の温度を高める場合には、ジャケット３４に冷却水を供給する一方、温調用流動室６２に高温の流体を流動させて外筒６１の温度を上昇させるとともに、温調室４４内に高温の流体を流動させ、その熱をスピンドル１６のガイド部２１及びテーパ部２４を介して内筒７０に伝達すればよい。スピンドルユニット１５と反応室８４内の温度管理に際しては、スピンドルユニット１５、温調部４１及び外筒６１に流動させる各流体の温度を個別に設定することによって、温度管理を効率的に実行することができる。
Conversely, when the temperature in the reaction chamber 84 is to be kept higher than the temperature of the motor 11 and the bearing 30, the temperature control flow chamber 62 flows a fluid at the same temperature as the appropriate temperature to be set in the reaction chamber 84 or a temperature slightly higher than that, and transfers heat from the fluid in the temperature control flow chamber 62 to the fluid in the reaction chamber 84. In the jacket 34 of the spindle unit 15 and the temperature control unit 40, a fluid at a higher temperature than the spindle 16 is also flowed, and the heat of this high-temperature fluid is transferred to the spindle 16, and from the spindle 16 to the fluid in the reaction chamber 84 via the inner cylinder 70. In addition, when the temperature of the reaction chamber 84 is to be increased while cooling the spindle unit 15 (bearing 32), cooling water is supplied to the jacket 34, while a high-temperature fluid is flowed in the temperature control flow chamber 62 to raise the temperature of the outer cylinder 61, and a high-temperature fluid is flowed in the temperature control chamber 44, and the heat is transferred to the inner cylinder 70 via the guide portion 21 and tapered portion 24 of the spindle 16. When controlling the temperature in the spindle unit 15 and the reaction chamber 84, temperature control can be carried out efficiently by individually setting the temperature of each fluid flowing through the spindle unit 15, the temperature control section 41, and the outer cylinder 61.
本実施例１のテイラー反応装置は、外筒６１と、外筒６１内に同軸状に配置され、外筒６１との間に環状の反応室８４を形成する内筒７０と、内筒７０を回転駆動する駆動装置１０とを備えている。駆動装置１０は、外筒６１内に収容されて外筒６１と同軸状に回転するスピンドル１６を有する。内筒７０は、内筒７０の回転中心軸Ｒと平行に変位させることによって、スピンドル１６に対して着脱可能である。スピンドル１６の外周面は、スピンドル１６の前端側（先端側）に向かって縮径した形態の外周テーパ面２５を有し、内筒７０の内周面は、スピンドル１６の前端側に向かって縮径した形態の内周テーパ面７５を有する。外周テーパ面２５と内周テーパ面７５は、互いに面接触する。
The Taylor reaction apparatus of this embodiment 1 includes an outer cylinder 61, an inner cylinder 70 that is arranged coaxially within the outer cylinder 61 and forms a ring-shaped reaction chamber 84 between the outer cylinder 61, and a drive unit 10 that drives the inner cylinder 70 to rotate. The drive unit 10 has a spindle 16 that is accommodated in the outer cylinder 61 and rotates coaxially with the outer cylinder 61. The inner cylinder 70 can be attached to and detached from the spindle 16 by displacing it parallel to the rotation center axis R of the inner cylinder 70. The outer peripheral surface of the spindle 16 has an outer peripheral tapered surface 25 that is tapered toward the front end side (tip side) of the spindle 16, and the inner peripheral surface of the inner cylinder 70 has an inner peripheral tapered surface 75 that is tapered toward the front end side of the spindle 16. The outer peripheral tapered surface 25 and the inner peripheral tapered surface 75 are in surface contact with each other.
内筒７０は、内周テーパ面７５をスピンドル１６の外周テーパ面２５に対して面接触させた状態でスピンドル１６に装着される。内周テーパ面７５と外周テーパ面２５を面接触させることによって、内筒７０の内周面の内径とスピンドル１６の外周面の外径の寸法公差が吸収される。これにより、内筒７０を、スピンドル１６に対して径方向のガタ付きを生じることなく同軸状に取り付け、内筒７０と外筒６１の径方向の隙間寸法を全周に亘って高い精度で一定に保つことができる。本実施例１のテイラー反応装置によれば、内筒７０の交換を、外筒６１に対して軸振れなく簡単に行うことができる。
The inner cylinder 70 is attached to the spindle 16 with the inner tapered surface 75 in surface contact with the outer tapered surface 25 of the spindle 16. By bringing the inner tapered surface 75 and the outer tapered surface 25 into surface contact, the dimensional tolerance of the inner diameter of the inner surface of the inner cylinder 70 and the outer diameter of the outer surface of the spindle 16 is absorbed. This allows the inner cylinder 70 to be attached coaxially to the spindle 16 without any radial wobble, and the radial gap dimension between the inner cylinder 70 and the outer cylinder 61 can be kept constant with high precision over the entire circumference. According to the Taylor reaction apparatus of this embodiment 1, the inner cylinder 70 can be easily replaced without axial runout relative to the outer cylinder 61.
スピンドル１６のうち外周テーパ面２５よりも後端側（基端側）の領域には、外周テーパ面２５の最大外径寸法よりも大径であり、内筒７０の後端部（基端部）を外嵌させるガイド部２１が形成されている。内筒７０をスピンドル１６に取り付ける過程では、内筒７０の後端部（被ガイド部７４の内周縁）をガイド部２１に外嵌させることよって、内筒７０の内周テーパ面７５がスピンドル１６の外周テーパ面２５に対して片当たりすることを防止できる。
In the region of the spindle 16 that is rearward (baseward) from the outer peripheral tapered surface 25, a guide portion 21 is formed that is larger in diameter than the maximum outer diameter dimension of the outer peripheral tapered surface 25 and into which the rear end portion (base end portion) of the inner tube 70 fits. In the process of attaching the inner tube 70 to the spindle 16, the rear end portion of the inner tube 70 (the inner peripheral edge of the guided portion 74) fits into the guide portion 21, thereby preventing the inner peripheral tapered surface 75 of the inner tube 70 from making one-sided contact with the outer peripheral tapered surface 25 of the spindle 16.
外筒６１の前端部（先端部）には、反応室８４の前端部（先端部）を閉塞する閉塞部材８５が取り付けられている。スピンドル１６の前端部（先端部）には、内筒７０をスピンドル１６に固定するための固定部材８１が取り付けられている。内筒７０の前端面（先端面）には、固定部材８１を収容する収容凹部７６が形成されている。固定部材８１は、内筒７０の前端面と閉塞部材８５とを大きく離隔させるような形態で露出することがないので、内筒７０の前端面と閉塞部材８５との隙間を極力狭めることができる。これにより、反応室８４の前端部における内周側の形状が複雑になることを回避できるので、反応室８４の前端部においても良好なテイラー渦流を生成することができる。
A blocking member 85 that blocks the front end (tip) of the reaction chamber 84 is attached to the front end (tip) of the outer cylinder 61. A fixing member 81 for fixing the inner cylinder 70 to the spindle 16 is attached to the front end (tip) of the spindle 16. A housing recess 76 that houses the fixing member 81 is formed on the front end surface (tip surface) of the inner cylinder 70. Since the fixing member 81 is not exposed in a form that significantly separates the front end surface of the inner cylinder 70 and the blocking member 85, the gap between the front end surface of the inner cylinder 70 and the blocking member 85 can be narrowed as much as possible. This makes it possible to avoid the shape of the inner circumference side at the front end of the reaction chamber 84 becoming complicated, so that a good Taylor vortex can be generated even at the front end of the reaction chamber 84.
固定部材８１と内筒７０との間には、内筒７０の内周面とスピンドル１６の外周面との接触領域を、反応室８４から気密状又は液密状に隔絶するシールリング８０が装着されている。シールリング８０を設けたことによって、反応室８４内の流体が、内筒７０の内周面とスピンドル１６の外周面との接触領域に到達することが防止される。これにより、反応室８４内の流体が、内筒７０の内周面やスピンドル１６の外周面に付着することを防止できる。
A seal ring 80 is attached between the fixed member 81 and the inner cylinder 70, isolating the contact area between the inner surface of the inner cylinder 70 and the outer surface of the spindle 16 from the reaction chamber 84 in an airtight or liquid-tight manner. By providing the seal ring 80, the fluid in the reaction chamber 84 is prevented from reaching the contact area between the inner surface of the inner cylinder 70 and the outer surface of the spindle 16. This makes it possible to prevent the fluid in the reaction chamber 84 from adhering to the inner surface of the inner cylinder 70 or the outer surface of the spindle 16.
本実施例１のテイラー反応装置は、内筒７０を回転駆動するスピンドル１６と、スピンドル１６を支持する軸受部３０と、温調用の流体を流動させることが可能な温調部４１とを有している。温調部４１は、軸受部３０と反応室８４との間に配置されている。反応室８４内を軸受部３０よりも低温に設定する場合には、軸受部３０からスピンドル１６に伝達された熱を、温調部４１内で流動する温調用の流体へ逃がすことによって、反応室８４内の温度上昇を抑えることができる。反応室８４内を軸受部３０よりも高温に設定する場合には、温調部４１内で流動する温調用の流体の熱を、スピンドル１６と内筒７０を介して反応室８４内へ伝達することができる。本実施例１のテイラー反応装置によれば、軸受部３０と反応室８４との間における熱伝達を抑制することができる。
The Taylor reaction apparatus of this embodiment 1 has a spindle 16 that rotates the inner cylinder 70, a bearing unit 30 that supports the spindle 16, and a temperature control unit 41 that can flow a temperature control fluid. The temperature control unit 41 is arranged between the bearing unit 30 and the reaction chamber 84. When the reaction chamber 84 is set to a lower temperature than the bearing unit 30, the heat transferred from the bearing unit 30 to the spindle 16 is released to the temperature control fluid flowing in the temperature control unit 41, thereby suppressing the temperature rise in the reaction chamber 84. When the reaction chamber 84 is set to a higher temperature than the bearing unit 30, the heat of the temperature control fluid flowing in the temperature control unit 41 can be transferred to the reaction chamber 84 via the spindle 16 and the inner cylinder 70. According to the Taylor reaction apparatus of this embodiment 1, the heat transfer between the bearing unit 30 and the reaction chamber 84 can be suppressed.
温調部４１は、温調用の流体を流動させるための温調室４４を有する。スピンドル１６の外周面には、温調室４４に面する伝熱部材４８が一体回転可能に設けられている。軸受部３０からスピンドル１６に伝達された熱は、伝熱部材４８から温調室４４内の温調用の流体に伝達されるので、反応室８４まで伝わることがない。
The temperature control section 41 has a temperature control chamber 44 for flowing a temperature control fluid. A heat transfer member 48 facing the temperature control chamber 44 is provided on the outer circumferential surface of the spindle 16 so as to be able to rotate integrally with the spindle 16. Heat transferred from the bearing section 30 to the spindle 16 is transferred from the heat transfer member 48 to the temperature control fluid in the temperature control chamber 44, and therefore does not reach the reaction chamber 84.
伝熱部材４８のうち温調室４４内の流体に接する面には、凹凸形状の伝熱面４９が形成されている。凹凸形状の伝熱面４９によって、伝熱部材４８と温調用の流体との接触面積を広く確保できるので、伝熱部材４８から温調用の流体への伝熱効率が良い。また、伝熱面４９の凹凸形状によって温調用の流体が撹拌されるので、伝熱部材４８から温調用の流体への伝熱効率が、更に向上する。
The surface of the heat transfer member 48 that comes into contact with the fluid in the temperature control chamber 44 is formed with an uneven heat transfer surface 49. The uneven heat transfer surface 49 ensures a wide contact area between the heat transfer member 48 and the temperature control fluid, so the heat transfer efficiency from the heat transfer member 48 to the temperature control fluid is good. In addition, the uneven shape of the heat transfer surface 49 agitates the temperature control fluid, further improving the heat transfer efficiency from the heat transfer member 48 to the temperature control fluid.
伝熱部材４８は、スピンドル１６よりも熱伝導率が高く、スピンドル１６とは別体の部品によって構成されている。伝熱部材４８の熱伝導率がスピンドル１６と同じである場合に比べると、スピンドル１６と温調用の流体との間の熱抵抗が小さいので、スピンドル１６から温調用の流体への伝熱効率に優れている。
The heat transfer member 48 has a higher thermal conductivity than the spindle 16 and is composed of a separate part from the spindle 16. Compared to when the thermal conductivity of the heat transfer member 48 is the same as that of the spindle 16, the thermal resistance between the spindle 16 and the temperature control fluid is small, so the heat transfer efficiency from the spindle 16 to the temperature control fluid is excellent.
スピンドル１６には、温調室４４内を気密状又は液密状にシールするリング状の温調用シール部材５０が一体回転可能に設けられている。温調用シール部材５０は、スピンドル１６の外周面に接触する基部５１と、基部５１の外周面から突出するリップ部５３とを有している。リップ部５３は、温調部４１の温調用シール面４５に対して弾性的に接触する。温調用シール部材５０は、基部５１をスピンドル１６の外周面に接触させ、リップ部５３を温調部４１の温調用シール面４５に接触させることによって、温調室４４内を気密状又は液密状にシールする。スピンドル１６と一体となって温調用シール部材５０が回転すると、リップ部５３と温調用シール面４５との間に摩擦熱が発生する。しかし、リップ部５３とスピンドル１６との間には基部５１が介在しているので、リップ部５３に生じた摩擦熱はスピンドル１６に伝わり難い。
A ring-shaped temperature control seal member 50 that seals the temperature control chamber 44 in an airtight or liquid-tight manner is provided on the spindle 16 so as to be rotatable together with the spindle 16. The temperature control seal member 50 has a base 51 that contacts the outer peripheral surface of the spindle 16 and a lip portion 53 that protrudes from the outer peripheral surface of the base 51. The lip portion 53 elastically contacts the temperature control seal surface 45 of the temperature control unit 41. The temperature control seal member 50 seals the temperature control chamber 44 in an airtight or liquid-tight manner by bringing the base 51 into contact with the outer peripheral surface of the spindle 16 and the lip portion 53 into contact with the temperature control seal surface 45 of the temperature control unit 41. When the temperature control seal member 50 rotates together with the spindle 16, frictional heat is generated between the lip portion 53 and the temperature control seal surface 45. However, because the base 51 is interposed between the lip 53 and the spindle 16, the frictional heat generated in the lip 53 is not easily transmitted to the spindle 16.
本実施例１のテイラー反応装置は、リング状の反応室用シール部材９０を備えている。反応室用シール部材９０は、内筒７０に一体回転可能に取り付けられ、反応室８４内を気密状又は液密状にシールする。反応室用シール部材９０は、内筒７０の外周面に接触する基部９１と、遮熱部９２と、リップ部９３とを有する。遮熱部９２は、基部９１の外周面から突出し、反応室８４内の流体に接している。リップ部９３は、基部９１の外周面のうち遮熱部９２を挟んで反応室８４とは反対側の位置から突出し、外筒６１の反応室用シール面６４に対して弾性的に接触する。
The Taylor reaction apparatus of this embodiment 1 is equipped with a ring-shaped reaction chamber seal member 90. The reaction chamber seal member 90 is attached to the inner cylinder 70 so as to be rotatable together with the inner cylinder 70, and seals the reaction chamber 84 in an airtight or liquid-tight manner. The reaction chamber seal member 90 has a base 91 that contacts the outer peripheral surface of the inner cylinder 70, a heat shield 92, and a lip portion 93. The heat shield 92 protrudes from the outer peripheral surface of the base 91 and contacts the fluid in the reaction chamber 84. The lip portion 93 protrudes from a position on the outer peripheral surface of the base 91 opposite the reaction chamber 84 across the heat shield 92, and elastically contacts the reaction chamber seal surface 64 of the outer cylinder 61.
反応室用シール部材９０は、基部９１を内筒７０の外周面に接触させ、リップ部９３を外筒６１の反応室用シール面６４に接触させることによって、反応室８４内を気密状又は液密状にシールする。内筒７０と一体となって反応室用シール部材９０が回転すると、リップ部９３と反応室用シール面６４との間に摩擦熱が発生する。しかし、リップ部９３と反応室８４との間には遮熱部９２が介在しているので、リップ部９３に生じた摩擦熱が反応室８４に伝わることが抑制される。本実施例１のテイラー反応装置によれば、反応室用シール部材９０に生じた熱の影響が反応室８４に及ぶのを抑制することができる。また、外筒６１には、反応室用シール面６４を冷却することが可能な温調用流動室６２が形成されている。温調用流動室６２に流動させる冷却水によって、リップ部９３と反応室用シール面６４との間に生じる摩擦熱を奪うことができる。これにより、リップ部９３と反応室用シール面６４との間の摩擦熱に起因する内筒７０の温度上昇を抑えることができる。温調部４１による内筒７０の温度管理の効果も、損なわれずに済む。
The reaction chamber seal member 90 seals the reaction chamber 84 in an airtight or liquidtight manner by contacting the base 91 with the outer peripheral surface of the inner cylinder 70 and the lip portion 93 with the reaction chamber seal surface 64 of the outer cylinder 61. When the reaction chamber seal member 90 rotates together with the inner cylinder 70, frictional heat is generated between the lip portion 93 and the reaction chamber seal surface 64. However, since the heat shield portion 92 is interposed between the lip portion 93 and the reaction chamber 84, the frictional heat generated in the lip portion 93 is prevented from being transmitted to the reaction chamber 84. According to the Taylor reaction apparatus of this embodiment 1, it is possible to prevent the influence of the heat generated in the reaction chamber seal member 90 from reaching the reaction chamber 84. In addition, the outer cylinder 61 is formed with a temperature control flow chamber 62 that can cool the reaction chamber seal surface 64. The frictional heat generated between the lip portion 93 and the reaction chamber seal surface 64 can be removed by the cooling water flowing through the temperature control flow chamber 62. This makes it possible to suppress the temperature rise of the inner cylinder 70 caused by frictional heat between the lip portion 93 and the reaction chamber sealing surface 64. The effect of temperature control of the inner cylinder 70 by the temperature adjustment unit 41 is not impaired.
反応室用シール部材９０の軸線方向（前後方向）における遮熱部９２の寸法は、基部９１からの遮熱部９２の径方向の突出寸法よりも大きい。遮熱部９２は、軸線方向へ傾くような変形を生じ難く、高い剛性を有しているので、反応室用シール部材９０全体が円環形の形状を保つことができ、ひいては、高いシール性能を発揮することができる。
The dimension of the heat shield 92 in the axial direction (front-to-back direction) of the reaction chamber seal member 90 is greater than the radial projection dimension of the heat shield 92 from the base 91. The heat shield 92 is highly rigid and is not easily deformed in the axial direction, allowing the entire reaction chamber seal member 90 to maintain its annular shape, thereby providing high sealing performance.
遮熱部９２のうち反応室８４内の流体に接する前端面は、内筒７０の回転中心軸Ｒと直交する平面で構成されている。反応室８４の先端部における形状が複雑にならないので、良好なテイラー渦を生じさせることができる。リップ部９３は、反応室８４内の圧力を受けることによって、リップ部９３を反応室用シール面６４に押圧する受圧面９７を有している。反応室用シール部材９０は、反応室８４内の圧力を受圧面９７で受けることによって、高いシール性能を発揮することができる。
The front end surface of the heat shield 92 that comes into contact with the fluid in the reaction chamber 84 is configured as a plane perpendicular to the central axis R of rotation of the inner cylinder 70. Since the shape at the tip of the reaction chamber 84 is not complicated, good Taylor vortexes can be generated. The lip portion 93 has a pressure-receiving surface 97 that receives the pressure in the reaction chamber 84 and presses the lip portion 93 against the reaction chamber seal surface 64. The reaction chamber seal member 90 can exhibit high sealing performance by receiving the pressure in the reaction chamber 84 at the pressure-receiving surface 97.
受圧面９７は、基部９１から外周側へ向かうほど反応室８４に接近するように傾斜している。受圧面９７が反応室８４内の圧力を受けることによって、リップ部９３が反応室用シール面６４に対して確実に押圧されるので、反応室用シール部材９０は高いシール性能を発揮することができる。
The pressure-receiving surface 97 is inclined so that it approaches the reaction chamber 84 as it moves from the base 91 toward the outer periphery. When the pressure-receiving surface 97 receives the pressure from within the reaction chamber 84, the lip portion 93 is reliably pressed against the reaction chamber seal surface 64, allowing the reaction chamber seal member 90 to exhibit high sealing performance.
外筒６１の内周面には、反応室８４内に流体を流入させる流入口１００が形成されている。流入口１００は、内筒７０の回転中心軸Ｒと平行に見た軸方向視において、内筒７０の回転中心軸Ｒとは異なる位置を指向する向きに開口している。流体が流入口１００から反応室８４へ流入する向きは、内筒７０の回転中心軸Ｒとは異なる位置を指向する向きである。したがって、流体は、反応室８４内で生成されているテイラー渦の周方向の流れに対して、逆らわずに合流する。これにより、反応室８４に流入する流体によってテイラー渦に乱れを生じることを防止できる。
An inlet 100 is formed on the inner peripheral surface of the outer cylinder 61 to allow fluid to flow into the reaction chamber 84. When viewed in the axial direction parallel to the central axis R of rotation of the inner cylinder 70, the inlet 100 opens in a direction that points to a position different from the central axis R of rotation of the inner cylinder 70. The direction in which the fluid flows from the inlet 100 into the reaction chamber 84 is a direction that points to a position different from the central axis R of rotation of the inner cylinder 70. Therefore, the fluid merges with the circumferential flow of the Taylor vortex generated in the reaction chamber 84 without resisting it. This makes it possible to prevent the fluid flowing into the reaction chamber 84 from causing turbulence in the Taylor vortex.
１つの流入口１００に、複数の流入孔（第１流入孔１０１と第２流入孔１０２）が連通している。複数の流入孔に対して１つの流入口１００を個別に開口させると、複数の流入口１００を周方向に間隔を空けて開口させることになり、外筒６１の内周面の形状が複雑になる。本実施例１では、複数の流入孔（第１流入孔１０１と第２流入孔１０２）に対して１つの流入口１００を共用したので、外筒６１の内周面の形状が複雑にならずに済む。これにより、テイラー渦の乱れを抑制することができる。
A single inlet 100 is connected to multiple inlet holes (first inlet 101 and second inlet 102). If a single inlet 100 is opened to multiple inlet holes individually, the multiple inlets 100 will be opened at intervals in the circumferential direction, and the shape of the inner surface of the outer cylinder 61 will become complex. In this embodiment 1, a single inlet 100 is shared by multiple inlet holes (first inlet 101 and second inlet 102), so the shape of the inner surface of the outer cylinder 61 does not become complex. This makes it possible to suppress the disturbance of Taylor vortices.
第１流入孔１０１の中心線と第２流入孔１０２の中心線が、外筒６１の内周面上の点１０４で交差している。複数の流入孔の中心線が外筒６１の内周面よりも径方向内側で交差する場合に比べると、本実施例１のテイラー反応装置は、流入口１００の開口面積を小さくすることができる。したがって、テイラー渦の乱れを、より効果的に抑制することができる。
The center line of the first inlet 101 and the center line of the second inlet 102 intersect at point 104 on the inner circumferential surface of the outer cylinder 61. Compared to a case in which the center lines of multiple inlet holes intersect radially inward from the inner circumferential surface of the outer cylinder 61, the Taylor reactor of this embodiment 1 can reduce the opening area of the inlet 100. Therefore, the disturbance of the Taylor vortex can be more effectively suppressed.
第１流入孔１０１と第２流入孔１０２の中心線と、外筒６１の内周面の流入口１００における接線１０３とのなす角度θ１，θ２は、第１流入孔１０１と第２流入孔１０２の相互間で異なる角度である。この構成によれば、第１流入孔１０１と第２流入孔１０２を、内筒７０の回転中心軸Ｒと直角な仮想二次元平面と平行に配置することができる。つまり、流入口１００から反応室８４への流体の流入方向を、螺旋方向ではなく、内筒７０の回転中心軸Ｒと直角な周方向にすることができる。これにより、テイラー渦の周方向の流れを乱すことなく、流体を反応室８４に流入させることができる。
The angles θ1 and θ2 between the center lines of the first inlet 101 and the second inlet 102 and the tangent 103 at the inlet 100 on the inner peripheral surface of the outer cylinder 61 are different between the first inlet 101 and the second inlet 102. With this configuration, the first inlet 101 and the second inlet 102 can be arranged parallel to a virtual two-dimensional plane perpendicular to the rotation center axis R of the inner cylinder 70. In other words, the inflow direction of the fluid from the inlet 100 to the reaction chamber 84 can be made to be a circumferential direction perpendicular to the rotation center axis R of the inner cylinder 70, rather than a helical direction. This allows the fluid to flow into the reaction chamber 84 without disturbing the circumferential flow of the Taylor vortex.
＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図８を参照して説明する。本実施例２のテイラー反応装置は、流入口１１１，１１２と流入孔１１３，１１４を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
Example 2
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 8. In the Taylor reactor of the second embodiment, the inlets 111, 112 and the inlets 113, 114 are configured differently from those of the first embodiment. As the other configurations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description of the structure, operation and effect will be omitted.
外筒６１の後端部には、反応室８４へ流体を供給するための四対の流入口１１１，１１２と四対の流入孔１１３，１１４が形成されている。スピンドル１６及び内筒７０の回転中心軸Ｒと平行に見た軸方向視において、四対の流入口１１１，１１２は、９０°の等角度ピッチで回転対称な位置関係で配置されている。反応室８４の軸線方向（前後方向）において、四対の流入口１１１，１１２は、同じ位置に配置され、収容孔６３の内周面における後端部に開口し、反応室８４の後端部に連通している。
The rear end of the outer cylinder 61 is formed with four pairs of inlets 111, 112 and four pairs of inlet holes 113, 114 for supplying fluid to the reaction chamber 84. In the axial view parallel to the central axis R of rotation of the spindle 16 and the inner cylinder 70, the four pairs of inlets 111, 112 are arranged in a rotationally symmetrical positional relationship at an equal angular pitch of 90°. In the axial direction (front-to-back direction) of the reaction chamber 84, the four pairs of inlets 111, 112 are arranged at the same position, open at the rear end of the inner circumferential surface of the accommodation hole 63, and communicate with the rear end of the reaction chamber 84.
対をなす第１流入口１１１と第２流入口１１２は、周方向において近接して配置され、且つ互いに独立した開口となっている。対をなす第１流入孔１１３と第２流入孔１１４は、下流端同士が接近するように配置されている。第１流入口１１１には第１流入孔１１３の下流端が連通し、第２流入口１１２には第２流入孔１１４の下流端が連通している。軸方向視において、対をなす第１流入孔１１３と第２流入孔１１４は、互いに異なる角度で、外筒６１の外周面から第１流入口１１１及び第２流入口１１２に向かって直線状に延びている。
The pair of first inlet 111 and second inlet 112 are arranged close to each other in the circumferential direction and are independent openings. The pair of first inlet 113 and second inlet 114 are arranged so that their downstream ends are close to each other. The downstream end of the first inlet 113 is connected to the first inlet 111, and the downstream end of the second inlet 114 is connected to the second inlet 112. When viewed in the axial direction, the pair of first inlet 113 and second inlet 114 extend linearly from the outer peripheral surface of the outer cylinder 61 toward the first inlet 111 and second inlet 112 at different angles.
第１流入孔１１３の中心線と、外筒６１の内周面の第１流入口１１１における接線１１５とのなす角度をθ３とする。第２流入孔１１４の中心線と、外筒６１の内周面の第２流入口１１２における接線１１６とのなす角度をθ４とする。角度θ３と角度θ４は異なる角度に設定されている。第１流入孔１１３の中心線の延長線も第２流入孔１１４の中心線の延長線も、回転中心軸Ｒとは交わらない。第１流入孔１１３の中心線と第２流入孔１１４の中心線は、内筒７０の外周面上の点１１７で交差している。第１流入孔１１３の中心線と第２流入孔１１４の中心線は、内筒７０の回転中心軸Ｒと直交する共通の仮想二次元平面上に配置される。
The angle between the center line of the first inlet 113 and the tangent 115 at the first inlet 111 on the inner circumferential surface of the outer cylinder 61 is θ3. The angle between the center line of the second inlet 114 and the tangent 116 at the second inlet 112 on the inner circumferential surface of the outer cylinder 61 is θ4. The angles θ3 and θ4 are set to different angles. Neither the extension line of the center line of the first inlet 113 nor the extension line of the center line of the second inlet 114 intersects with the rotation center axis R. The center lines of the first inlet 113 and the second inlet 114 intersect at a point 117 on the outer circumferential surface of the inner cylinder 70. The center lines of the first inlet 113 and the second inlet 114 are arranged on a common imaginary two-dimensional plane perpendicular to the rotation center axis R of the inner cylinder 70.
複数の流入口（第１流入口１１１と第２流入口１１２）が、周方向において異なる位置に開口しているので、異種（２種類）の液体を第１流入口１１１と第２流入口１１２から個別に反応室８４へ流入させることができる。第１流入口１１１の開口位置と第２流入口１１２の開口位置が周方向に異なっているので、例えば、第１流入口１１１から反応室８４に供給した第１の液体によるテイラー渦が生成されている状態で、そのテイラー渦に第２流入口１１２から反応室８４に供給した第２の液体を合流させることによって、第１の液体と第２の液体を均一に反応させることができる。また、異種の液体が、渦流未生成状態の反応によって固化し易い組み合わせ、又は高粘度化し易い組み合わせであっても、第１流入口１１１及び第２流入口１１２が詰まる虞がない。
Since the multiple inlets (first inlet 111 and second inlet 112) are opened at different positions in the circumferential direction, different (two types) liquids can be individually introduced into the reaction chamber 84 from the first inlet 111 and the second inlet 112. Since the opening position of the first inlet 111 and the opening position of the second inlet 112 are different in the circumferential direction, for example, in a state in which a Taylor vortex is generated by the first liquid supplied to the reaction chamber 84 from the first inlet 111, the second liquid supplied to the reaction chamber 84 from the second inlet 112 can be merged with the Taylor vortex, so that the first liquid and the second liquid can be reacted uniformly. In addition, even if the different liquids are a combination that is likely to solidify or become highly viscous due to a reaction in a state in which a vortex is not yet generated, there is no risk of the first inlet 111 and the second inlet 112 being clogged.
第１流入口１１１及び第２流入口１１２の開口方向と、外筒６１の内周面の第１流入口１１１及び第２流入口１１２における接線１１５，１１６とのなす角度θ３，θ４は、第１流入口１１１と第２流入口１１２の相互間で異なる角度である。この構成によれば、第１流入口１１１と第２流入口１１２を周方向において近接した位置関係で開口させることができる。
The angles θ3 and θ4 between the opening direction of the first inlet 111 and the second inlet 112 and the tangents 115 and 116 at the first inlet 111 and the second inlet 112 on the inner peripheral surface of the outer cylinder 61 are different between the first inlet 111 and the second inlet 112. With this configuration, the first inlet 111 and the second inlet 112 can be opened in a positional relationship close to each other in the circumferential direction.
＜実施例３＞
次に、本発明を具体化した実施例３を図９～図１０を参照して説明する。本実施例３のテイラー反応装置は、流入口１２１，１２２と流入孔１２３，１２４を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
Example 3
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 9 and 10. In the Taylor reactor of the third embodiment, the inlets 121, 122 and the inlets 123, 124 are configured differently from those of the first embodiment. As the other configurations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and a description of the structure, operation and effects will be omitted.
外筒６１の後端部には、反応室８４へ流体を供給するための二対の流入口１２１，１２２と二対の流入孔１２３，１２４が形成されている。図１０に示すように、スピンドル１６及び内筒７０の回転中心軸Ｒと平行に見た軸方向視において、二対の流入口１２１，１２２は、９０°の等角度ピッチで回転対称な位置関係で配置されている。二対の流入口１２１，１２２のうち左右一対の第１流入口１２１は、反応室８４の軸線方向（前後方向）において同じ位置に配置されている。二対の流入口１２１，１２２のうち上下一対の第２流入口１２２は、反応室８４の軸線方向（前後方向）において同じ位置に配置されている。
At the rear end of the outer cylinder 61, two pairs of inlets 121, 122 and two pairs of inlet holes 123, 124 are formed for supplying fluid to the reaction chamber 84. As shown in FIG. 10, in an axial view parallel to the rotational center axis R of the spindle 16 and the inner cylinder 70, the two pairs of inlets 121, 122 are arranged in a rotationally symmetrical positional relationship with an equal angular pitch of 90°. Of the two pairs of inlets 121, 122, the pair of first inlets 121 on the left and right are arranged at the same position in the axial direction (front-back direction) of the reaction chamber 84. Of the two pairs of inlets 121, 122, the pair of second inlets 122 on the top and bottom are arranged at the same position in the axial direction (front-back direction) of the reaction chamber 84.
図３に示すように、左右一対の第１流入口１２１は、上下一対の第２流入口１２２よりも後方に配置されている。反応室８４内のテイラー渦流は、周方向の流れを生成した状態で、流入口１２１，１２２が形成されている反応室８４の後端部から、流出口（図９，１０には図示省略）が形成されている反応室８４の前端部へ移動する。このテイラー渦流の前後への移動方向において、第２流入口１２２は、第１流入口１２１よりも移動方向下流側の位置、即ち第１流入口１２１よりも前方の位置に開口している。
As shown in FIG. 3, the pair of left and right first inlets 121 are disposed rearward of the pair of upper and lower second inlets 122. The Taylor vortex flow in the reaction chamber 84 generates a circumferential flow and moves from the rear end of the reaction chamber 84, where the inlets 121 and 122 are formed, to the front end of the reaction chamber 84, where the outlet (not shown in FIGS. 9 and 10) is formed. In the forward and backward movement direction of this Taylor vortex flow, the second inlet 122 opens at a position downstream of the first inlet 121 in the movement direction, i.e., at a position forward of the first inlet 121.
図１０に示すように、軸方向視において、二対の流入孔１２３，１２４は、９０°の等角度ピッチで回転対称な位置関係で配置されている。二対の流入孔１２３，１２４のうち一対の第１流入孔１２３は、外筒６１の外周面から一対の第１流入口１２１に向かって上下方向へ直線状に延びている。一対の第１流入孔１２３の下流端は、一対の第１流入口１２１に個別に連通している。二対の流入孔１２３，１２４のうち一対の第２流入孔１２４は、外筒６１の外周面から一対の第２流入口１２２に向かって左右方向へ直線状に延びている。一対の第２流入孔１２４の下流端は、一対の第２流入口１２２に個別に連通している。
As shown in FIG. 10, when viewed in the axial direction, the two pairs of inlet holes 123, 124 are arranged in a rotationally symmetrical positional relationship at an equal angular pitch of 90°. Of the two pairs of inlet holes 123, 124, a pair of first inlet holes 123 extend linearly in the vertical direction from the outer peripheral surface of the outer cylinder 61 toward a pair of first inlets 121. The downstream ends of the pair of first inlet holes 123 are individually connected to the pair of first inlets 121. Of the two pairs of inlet holes 123, 124, a pair of second inlet holes 124 extend linearly in the horizontal direction from the outer peripheral surface of the outer cylinder 61 toward a pair of second inlets 122. The downstream ends of the pair of second inlet holes 124 are individually connected to a pair of second inlets 122.
軸方向視において、各流入孔１２３，１２４の中心線の延長線は、反応室８４内のテイラー渦流に対して周方向に合流するように延びており、スピンドル１６及び内筒７０の回転中心軸Ｒとは交わらない。左右一対の第１流入孔１２３の中心線は、内筒７０の回転中心軸Ｒと直交する１つの仮想二次元平面上に配置される。上下一対の第２流入孔１２４の中心線は、内筒７０の回転中心軸Ｒと直交し、且つ第１流入孔１２３とは異なる１つの仮想二次元平面上に配置される。
When viewed in the axial direction, the extension of the center line of each inlet hole 123, 124 extends circumferentially to merge with the Taylor vortex flow in the reaction chamber 84, and does not intersect with the rotation axis R of the spindle 16 and the inner cylinder 70. The center lines of the pair of left and right first inlet holes 123 are arranged on a single imaginary two-dimensional plane that is perpendicular to the rotation axis R of the inner cylinder 70. The center lines of the pair of upper and lower second inlet holes 124 are arranged on a single imaginary two-dimensional plane that is perpendicular to the rotation axis R of the inner cylinder 70 and is different from the first inlet holes 123.
本実施例３のテイラー反応装置は、複数の流入口（一対の第１流入口１２１と一対の第２流入口１２２）が、内筒７０の回転中心軸Ｒと平行な前後方向に離隔して開口している。この配置によれば、異種（二種類）の液体を複数の流入口（一対の第１流入口１２１と一対の第２流入口１２２）から個別に反応室８４へ流入させることができる。複数の流入口（一対の第１流入口１２１と一対の第２流入口１２２）の開口位置が、内筒７０の回転中心軸Ｒと平行な方向において異なっているので、第１流入口１２１から反応室８４に供給した第１の液体によるテイラー渦が生成されている状態で、そのテイラー渦に第２流入口１２２から反応室８４に供給した第２の液体を合流させることによって、第１の液体と第２の液体を均一に反応させることが可能である。また、異種の液体が、渦流未生成状態の反応によって固化し易い組み合わせ、又は高粘度化し易い組み合わせであっても、第１流入口１２１及び第２流入口１２２での詰まりを防止できる。
In the Taylor reactor of this embodiment 3, multiple inlets (a pair of first inlets 121 and a pair of second inlets 122) are opened at a distance from each other in the front-rear direction parallel to the rotation center axis R of the inner cylinder 70. With this arrangement, different (two) types of liquids can be individually introduced into the reaction chamber 84 from the multiple inlets (a pair of first inlets 121 and a pair of second inlets 122). Since the opening positions of the multiple inlets (a pair of first inlets 121 and a pair of second inlets 122) are different in the direction parallel to the rotation center axis R of the inner cylinder 70, in a state in which a Taylor vortex is generated by the first liquid supplied to the reaction chamber 84 from the first inlet 121, the second liquid supplied to the reaction chamber 84 from the second inlet 122 is merged with the Taylor vortex, thereby making it possible to uniformly react the first liquid and the second liquid. Furthermore, even if the combination of different liquids is such that they tend to solidify or become highly viscous due to a reaction when no vortex is generated, clogging of the first inlet 121 and the second inlet 122 can be prevented.
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
上記実施例１～３では、シール部材を、反応室の基端部のみに配置したが、シール部材は反応室の基端部と先端部に配置してもよい。
上記実施例１～３では、シール部材の軸線方向における遮熱部の寸法は、基部からの遮熱部の径方向の突出寸法よりも大きいが、シール部材の軸線方向における遮熱部の寸法は、基部からの遮熱部の径方向の突出寸法と同じ寸法でもよく、基部からの遮熱部の径方向の突出寸法より小さくてもよい。
上記実施例１～３では、遮熱部のうち反応室内の流体に接する端面が、内筒の回転中心軸と直交する平面で構成されているが、遮熱部のうち反応室内の流体に接する端面は、内筒の回転中心軸に対して傾斜した円錐面でもよく、凹凸を有する面でもよい。
上記実施例１～３では、リップ部が、反応室内の圧力を受けることによってリップ部をシール面に押圧する受圧面を有しているが、リップ部は、このような受圧面を有していない形態であってもよい。
<Other Examples>
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following embodiments, for example, are also included within the technical scope of the present invention.
In the above-mentioned first to third embodiments, the sealing member is disposed only at the base end of the reaction chamber, but the sealing member may be disposed at both the base end and the tip end of the reaction chamber.
In the above Examples 1 to 3, the dimension of the heat shield portion in the axial direction of the sealing member is larger than the radial protrusion dimension of the heat shield portion from the base, but the dimension of the heat shield portion in the axial direction of the sealing member may be the same as the radial protrusion dimension of the heat shield portion from the base, or may be smaller than the radial protrusion dimension of the heat shield portion from the base.
In the above-mentioned Examples 1 to 3, the end face of the heat shield that comes into contact with the fluid in the reaction chamber is configured as a plane perpendicular to the central axis of rotation of the inner cylinder, but the end face of the heat shield that comes into contact with the fluid in the reaction chamber may be a conical surface inclined with respect to the central axis of rotation of the inner cylinder, or a surface having irregularities.
In the above embodiments 1 to 3, the lip portion has a pressure-receiving surface that presses the lip portion against the sealing surface by receiving the pressure in the reaction chamber, but the lip portion may have a configuration that does not have such a pressure-receiving surface.
