晶析方法、及び晶析装置
【課題】 本発明は、二次核発生を抑制し、少ない種晶で以て平均粒径の大きい結晶を析出させることができる晶析方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 種晶と化合物を含む溶液を晶析槽２００に供給し、晶析槽２００内に設けられた攪拌装置５００によって該溶液を攪拌し、種晶の表面に化合物の結晶を析出させる晶析方法において、攪拌装置５００として、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成した攪拌装置を用いる晶析方法。
【解決手段】 種晶と化合物を含む溶液を晶析槽２００に供給し、晶析槽２００内に設けられた攪拌装置５００によって該溶液を攪拌し、種晶の表面に化合物の結晶を析出させる晶析方法において、攪拌装置５００として、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成した攪拌装置を用いる晶析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液中に溶解した化合物を結晶化して析出させる晶析方法及び晶析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物（結晶として取り出したい化合物）の溶解した溶液中に種晶を入れ、種晶に化合物を析出させて結晶を得る晶析が行われている。尚、晶析とは、主に液相より結晶を析出させ、液相から特定成分を分離または濃縮することを言う。
結晶の析出には、冷却晶析、蒸発晶析、反応晶析などの手法がある。工業的に結晶を得る装置として、晶析槽内にプロペラ型攪拌機を設けたＤＴＢ型晶析装置やＤＰ型晶析装置が知られている（非特許文献１の５０８頁の図９．１８や図９．１９など）。
かかる晶析装置は、ドラフトチューブとプロペラ型攪拌機が晶析槽内に設けられ、プロペラ式攪拌機の駆動によって、ドラフトチューブで仕切られた空間に溶液を循環させ、晶析を行うものである。なお、該非特許文献１の晶析装置は、連続式蒸発晶析装置として記載されているが、回分式（バッチ式）の晶析装置に於いても、プロペラ式攪拌機によって槽内の溶液を循環させるものが公知である。
【０００３】
しかしながら、上記従来の溶液循環型の晶析装置では、二次核発生（結晶が崩れて小さな結晶に細分化したり、崩れた種晶に化合物が結晶化して小さな結晶ができること）が生じる割合が高く、このため種晶比率を高くしなければならないという問題がある。尚、種晶比率は、種晶添加率ともいう。
また、平均粒径が比較的大きい結晶を得にくいという問題もある。
【０００４】
【非特許文献１】化学工学便覧（改訂六版）の第５０８頁、平成１１年２月２５日発行、編者：社団法人化学工学会、発行所：丸善株式会社。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、二次核発生を抑制し、少ない種晶で以て平均粒径の大きい結晶を析出させることができる晶析方法及び晶析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、種晶と化合物を含む溶液を晶析槽に供給し、晶析槽内に設けられた攪拌装置によって該溶液を攪拌し、種晶の表面に化合物の結晶を析出させる晶析方法において、攪拌装置として、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成した攪拌装置を用いる晶析方法を提供する。
【０００７】
上記晶析方法は、８の字形のパドル運動を行う２つの攪拌パドルを有する攪拌装置を用いて溶液を流動させる。該攪拌装置は、晶析槽内の溶液の流れをゆっくりとした大きな渦流とすることができるため、結晶や種晶の崩壊を抑制でき、少ない種晶でも平均粒径の大きい結晶を得ることが可能となる。一般に、粒径や形状などが揃った種晶を準備するためには、コストがかかり、このため、多量の種晶を使用すると、製品コストが上がる。この点、本発明によれば、種晶が比較的少量で済むため、安価に所望の結晶を得ることができる。
【０００８】
また、本発明は、種晶と化合物を含む溶液を入れる晶析槽と、晶析槽内に設けられ且つ晶析槽内の溶液を流動させる攪拌装置と、を有し、攪拌装置が、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成している晶析装置を提供する。
本発明の好ましい態様では、上記晶析槽内にドラフトチューブが設けられ、攪拌装置が、ドラフトチューブ内に配置されている上記晶析装置を提供する。
【０００９】
上記晶析装置は、８の字形のパドル運動を行う２つの攪拌パドルを有する攪拌装置を有する。該攪拌装置は、晶析槽内の溶液をゆっくりとした大きな渦流とすることができるため、結晶や種晶の崩壊を抑制でき、少ない種晶でも平均粒径の大きい結晶を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る晶析方法及び晶析装置は、二次核発生を抑制でき、比較的少量の種晶で、平均粒径の大きい結晶を得ることができる。従って、粒径の大きい結晶を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
図１は、晶析装置の概略図を示す。１００は、晶析装置を示し、２００は、晶析槽を示し、３００は、ドラフトチューブを示し、５００は、パドル式攪拌装置を示す。本発明の晶析装置１００は、回分式或いは連続式の何れにも適用することができる。
晶析槽２００は、種晶及び化合物（結晶化させる対象）の溶解した溶液が入れられる槽であり、例えば、胴部がほぼ円筒状の容体にて構成されている。
該晶析槽２００には、冷却または加熱手段が具備されている。冷却または加熱手段は、特に限定されないが、例えば、晶析槽２００の外面周囲に冷媒または熱媒体を循環させる熱交換器１０１などが晶析槽２００に具備されている。
尚、成長させた結晶を含む溶液を取り出すため、排出路１０２が晶析槽１００の底面部に設けられている。また、溶液を晶析槽２００に入れるための導入路１０３や、種晶を入れるための導入路１０４が晶析槽２００の上方に設けられている。
【００１２】
ドラフトチューブ３００は、略円筒状の部材からなり、晶析槽２００の略中央部に取り付けられている。尚、晶析槽２００の溶液は、該ドラフトチューブ３００を液没させるまで入れられる。ドラフトチューブ３００は、晶析槽２００内の溶液を一方向に循環させる循環流を形成させる仕切壁として機能する。
ドラフトチューブ３００は、容易に変形しない材質、例えば、金属、硬質プラスチックなどで形成されている。
【００１３】
ドラフトチューブ３００の直径Ｄ３は、晶析槽２００の大きさに応じて適宜設定される。ドラフトチューブ３００の直径Ｄ３は、晶析槽２００の胴部の直径Ｄ２の０．５倍〜０．８倍程度が好ましく、更に、０．５倍〜０．５５倍程度がより好ましい。ドラフトチューブ３００の直径が余りに大きいと、ドラフトチューブ３００の外面と晶析槽２００の内面の間の間隔が狭くなって溶液の循環が悪く、一方、余りに小さいと、ドラフトチューブ３００内の溶液の循環が悪くなるからである。
また、ドラフトチューブ３００の高さ（上下長さ）も同様に晶析槽２００の大きさ（液面高さ）に応じて適宜設定される。ドラフトチューブ３００の高さＨ３は、晶析槽２００に入れられる溶液の液面高さＨ２の０．３倍〜０．７倍程度が好ましく、更に、０．４５倍〜０．６倍程度がより好ましい。晶析槽２００内に於いて溶液を良好に循環させるためである。
上記ドラフトチューブ３００の晶析槽２００に対する固定位置としては、ドラフトチューブ３００の下端から晶析槽２００の底面までの高さｈ３が、上記液面高さＨ２の０．２倍〜０．４倍程度が好ましく、更に、０．３倍〜０．３５倍程度がより好ましい。なぜなら、攪拌翼によって送出される水流が、ドラフトチューブ３００の外面と晶析槽２００の内面との間に於いて、好ましい上昇流として変換されるからである。
【００１４】
ドラフトチューブ３００内には、パドル式攪拌装置５００が取り付けられている。
攪拌装置５００は、図１の矢印に示すように、溶液がドラフトチューブ３００の下方開口部から晶析槽２００の底面部へと流れる下降循環流を作る。
該攪拌装置５００の取り付け位置は、チューブ３００の略上端から略下端の間であれば特に限定されないが、好ましくは、ドラフトチューブ３００の上下方向中央部よりも下方側が好ましい。なぜなら、攪拌翼から送出される水が、ドラフトチューブ３００に影響されることなく、強い水流とすることができるからである。
【００１５】
本発明に用いられるパドル式攪拌装置５００は、例えば、特開２００５−３２４１０９号公報や特許第３３７０９８８号公報に記載の攪拌装置を用いることができる。
具体的には、該パドル式攪拌装置５００は、図２〜図５に示すように、装置本体１と、攪拌手段２と、回転駆動装置３と、回転力伝達手段４とを備えている。
【００１６】
装置本体１は、上部基体１１と下部基体１２とからなり、この装置本体１には、左右両端部にそれぞれ位置して、上部および下部軸受け１３，１４がそれぞれ固定されている。
左側の上部および下部軸受け１３，１４間には、第１の回転出力軸１５が回転自在に支承され、また、右側の上部および下部軸受け１３，１４間には、第１の回転出力軸１５に平行な第２の回転出力軸１６が回転自在に支承されている。
また、装置本体１の後部には、略中央に位置して回転駆動装置としての１台のモータ３が配置されており、このモータ３の回転軸１７ａには、駆動源伝達軸１８が連結されている。
【００１７】
前記攪拌手段２は、第１の回転出力軸１５の先端部（出力端部）に固定された第１の軸支部材２１と、第２の回転出力軸１６の先端部（出力端部）に固定された第２の軸支部材２２と、第１の軸支部材２１の先端部に軸体２３を介して揺動可能に枢支された第１の揺動部材２４と、第２の軸支部材２２の先端部に軸体２５を介して揺動可能に枢支された第２の揺動部材２６と、両揺動部材２４，２６との間に跨がって設けられた攪拌体２７とを備えている。
攪拌体２７は、厚さ方向が互いに直交する方向に配設された２つの偏平状の攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを有し、これら両攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂは、連結部２７Ｃを介して一体化されている。勿論、両攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを別体の連結部材で結合したものであってもよい。
【００１８】
前記第１および第２の揺動部材２４，２６は、それぞれ先端側が二股状部に形成されている。第１の揺動部材２４の二股部２４ａ，２４ｂには、第１の攪拌パドル２７Ａを、その厚さ方向へ貫通した第１の支持軸２８が枢支・連結されている。また、第２の揺動部材２６の二股部２６ａ，２６ｂには、第２の攪拌パドル２７Ｂを、その厚さ方向へ貫通した第２の支持軸２９が枢支・連結されている。この第１の支持軸２８と第２の支持軸２９は、互いに直交する向きに配されている。
【００１９】
第１および第２の揺動部材２４，２６、第１および第２の支持軸２８，２９および前記パドル体２７により、図５に示すように、９０°ねじれた構造で、２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを８の字の軌跡に沿って運動させるリンク機構３０が構成されている。リンク機構３０は、回転中の２本の回転出力軸１５，１６の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂに８の字形のパドル運動を行わせる。
第１および第２の回転出力軸１５，１６の各下端部には、それぞれ出力かさ歯車３１，３２が固定されている。
【００２０】
前記回転力伝達部４は、左右一対の差動歯車出力軸４１，４２を有する差動歯車機構から構成されており、左側の差動歯車出力軸４１の外端部には、前記第１の回転出力軸１５側の従動かさ歯車３１に噛合する原動かさ歯車４３が固定される一方、右側の差動歯車出力軸４２の外端部には、前記第２の回転出力軸１６側の従動かさ歯車３２に噛合する原動かさ歯車４４が固定されている。
【００２１】
前記差動歯車機構は、図４に示すように、前記駆動源伝達軸１８に連結された減速小かさ歯車４５と、この減速小かさ歯車４５に噛合する減速大かさ歯車４６と、この大かさ歯車４６に一体連結された歯車ボックス４７とを備えている。
減速大かさ歯車４６は、軸受け４８を介して前記左側の差動歯車出力軸４１に回転自在に支持されており、また、前記歯車ボックス４７は、軸受け４９を介して前記右側の差動歯車出力軸４２に回転自在に支持されている。
歯車ボックス４７には、前記左側の差動歯車出力軸４１の内端部に固定された左部かさ歯車５０と、前記右側の差動歯車出力軸４２の内端部に固定された右部かさ歯車５１と、軸受け５２を介して回転自在に支承された軸５３に固定されて、前記左部および右部かさ歯車５０，５１にそれぞれ噛合する第１の仲立ち用差動かさ歯車５４と、軸受け５５を介して回転自在に支承された軸５６に固定されて、前記左部および右部かさ歯車５０，５１にそれぞれ噛合する第２の仲立ち用差動かさ歯車５７とを備えている。
【００２２】
上記構成のパドル式攪拌装置５００は、下記のように動作する。
モータ３の回転力は、駆動源伝達軸１８を介して前記差動歯車機構４に伝達される。そして、差動歯車機構４における減速小かさ歯車４５が図４矢印方向ａに回転することにより、減速大かさ歯車４６が歯車ボックス４７と一体に矢印ｂ方向へ回転する。この歯車ボックス４７の回転により、第１および第２の仲立ち用差動かさ歯車５４，５７も一体に回転するので、これら第１および第２の仲立ち用差動かさ歯車５４，５７に噛合している左部および右部かさ歯車５０，５１及び左右の差動歯車出力軸４１，４２も一体に矢印ｂ方向へ回転し、左右の原動かさ歯車４３，４４が回転する。
【００２３】
左部原動かさ歯車４３の回転により、従動かさ歯車３１を介して左部の回転出力軸１５が矢印ｃ方向へ回転駆動される一方、右部原動かさ歯車４４の回転により、従動かさ歯車３２を介して右部の回転出力力軸１６が前記回転出力軸１５とは反対方向の矢印ｄ方向へ回転駆動される。
【００２４】
これら第１および第２の回転出力軸１５，１６の回転により、前記軸支部材２１，２２を介して前記リンク機構３０に伝達されるので、前記２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂは、８の字軌跡を描きながらパドル運動を行う。この８の字軌跡の運動の詳細については、特許第３３７０９８８号に開示されているので、その説明は省略する。
尚、かかるパドル式攪拌装置の具体例としては、野村マイクロ・サイエンス（株）製の「渦創流機 オクタジット」（商品名）などが挙げられる。
【００２５】
次に、本発明の晶析方法について説明する。
析出対象の化合物が溶解された溶液を、晶析槽に入れ、ここに種晶を投入する。溶液は、化合物の飽和溶液（所定温度）を用いることが好ましい。好ましくは、この所定温度の飽和溶液を、加熱手段によって昇温させ、未溶解の化合物を完全に溶解させる。
次に、攪拌装置を作動させる。攪拌装置の作動により、溶液の流れは、ドラフトチューブの内側からドラフトチューブの下方開口部に流れ、晶析槽の底面部で外側に流れ、晶析槽の胴部とドラフトチューブの外側の間から上昇し、ドラフトチューブの上方開口部へ流れる循環流となる（図１に示す矢印）。上記パドル式攪拌装置によって形成される晶析槽内の溶液の流れは、ゆっくりとした大きな渦流となり、結晶や種晶の崩壊を抑制できる。
そして、溶液を晶析槽内で循環させつつ、冷却手段によって溶液を冷却することにより、過飽和となった化合物が種晶の表面に結晶化していく。
【００２６】
パドル式攪拌装置の回転数は、溶液の量などに応じて適宜設定される。例えば、溶液の量が、１００リットルの場合には、１５０〜２００ｒｐｍが好ましく、また、溶液の量が、４００リットルの場合には、７０〜１００ｒｐｍが好ましい。
【００２７】
パドル式攪拌装置による攪拌時間は、溶液の量、対象となる化合物の種類、種晶の量などに応じて適宜設定される。冷却速度についても、対象となる化合物の溶解度曲線などに応じて適宜設定される。尚、例えば、化合物としてカリ明礬（ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１８Ｈ２Ｏ）を析出させる場合には、３時間の間に５０℃から２０℃まで冷却することが例示される。
【００２８】
種晶の比率は、特に限定されないが、一般的には、理想成長曲線を考慮して適宜設計される。
尚、理想成長曲線については、「最近の化学工学 晶析光学・晶析プロセスの進展」（２００１年１０月３０日発行、編者：社団法人化学工学会関東支部、発行所：社団法人化学工学会）の第５頁〜第６頁に記載されている。
本発明では、種晶の比率を少なくしても、比較的大きな粒径の結晶を得ることができる。ここで、種晶比率は、種晶投入量［ｋｇ］／理想的晶析量［ｋｇ］で求められる。
本発明では、結晶の表面積が同じである場合、投入する種晶の量は、プロペラ式攪拌装置で晶析する方法の、１／４〜１／２倍でも、良好な結果を得ることができる。
尚、種晶の大きさ、形状は、特に限定されず、得ようとする結晶の大きさや形状に応じて適宜設定されるものである。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例により、本発明を更に詳述する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
直径４０ｃｍ×高さ６５ｃｍのステンレス製の有底円筒状のタンクと、直径２５ｃｍ×高さ３５ｃｍのプラスチック製の円筒状のドラフトチューブと、２つの攪拌パドル（パドルの両端部の長さ１３ｃｍ）が直交方向に配されたパドル式攪拌装置（野村マイクロ・サイエンス（株）製、商品名： オクタジット、型式：ＯＴ−１０Ｓ型）とを準備した。図６（ａ）に示すように、このタンクＡ内にドラフトチューブＢを、タンクＡの胴部内面Ａ１から７．５ｃｍ、タンクＡの底面Ａ２から２０ｃｍの間隔となるように、固定した。このドラフトチューブＢ内に攪拌装置Ｃを、そのパドルの下端Ｃ１がドラフトチューブＢの下端Ｂ１から１５ｃｍの位置となるように、固定した。尚、パドル式攪拌装置Ｃは、上方から下方側へと溶液を流動させるように設置した。
このタンク内に、カリ明礬の３５℃飽和溶液を８０リットル入れると共に、カリ明礬の種晶（種晶の平均粒径：７５μｍ。種晶比率：０．００７）を入れ、このものを５０℃まで昇温した後、パドル式攪拌装置を回転させながら（回転速度：１８０ｒｐｍ）、３時間かけて２０℃まで徐々に冷却することにより、晶析を行った。
【００３１】
（実施例２）
平均粒径１２５μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０２４としたこと以外は、上記実施例１と同様にして、晶析を行った。
【００３２】
（実施例３）
平均粒径１５０μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０３５としたこと以外は、上記実施例１と同様にして、晶析を行った。
【００３３】
（比較例１−１）
直径４０ｃｍ×高さ６５ｃｍの有底円筒状のタンクの胴部に、幅５ｃｍ×高さ４０ｃｍのバッフル板を周方向に４本等間隔で固定したタンクと、３枚のプロペラが１本の回転軸に同一方向に傾けた状態で固定された（プロペラの両端部の長さ２０ｃｍ）プロペラ式攪拌装置（アズワン株式会社（ＡＳＯＮＥ）製、商品名：ポータブル攪拌機、型番：Ｐ８２−Ｖ９０Ｓ−１１）とを準備した。図６（ｂ）に示すように、このバッフル板Ｄの付いたタンクＡ内の中央部に、プロペラ式攪拌装置Ｃを、そのプロペラの下端Ｃ１がタンクＡの底面Ａ２から２０ｃｍの間隔となるように、固定した。尚、プロペラ式攪拌装置は、上方から下方側へと溶液を流動させるように設置した。
このタンク内に、カリ明礬の３５℃飽和溶液を８０リットル入れると共に、カリ明礬の種晶（種晶の平均粒径：７５μｍ。種晶比率：０．００７）を入れ、このものを５０℃まで昇温した後、プロペラ式攪拌装置を回転させながら（回転速度：４２０ｒｐｍ）、３時間かけて２０℃まで徐々に冷却することにより、晶析を行った。
【００３４】
（比較例１−２）
平均粒径１２５μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０２４としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、晶析を行った。
【００３５】
（比較例１−３）
平均粒径１５０μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０３５としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、晶析を行った。
【００３６】
（比較例２−１）
直径４０ｃｍ×高さ６５ｃｍの有底円筒状のタンクと、直径２５ｃｍ×高さ３５ｃｍの円筒状のドラフトチューブと、比較例１−１と同じプロペラ式攪拌装置とを準備した。図６（ｃ）に示すように、このタンクＡ内にドラフトチューブＢを、タンクＡの胴部内面Ａ１から７．５ｃｍ、タンクＡの底面Ａ２から２０ｃｍの間隔となるように、固定した。このドラフトチューブＢ内に攪拌装置Ｃを、そのプロペラの下端Ｃ１がドラフトチューブＢの下端Ｂ１から２０ｃｍの位置となるように、固定した。尚、プロペラ式攪拌装置は、上方から下方側へと溶液を流動させるように設置した。
このタンク内に、カリ明礬の３５℃飽和溶液を８０リットル入れると共に、カリ明礬の種晶（種晶の平均粒径：７５μｍ。種晶比率：０．００７）を入れ、このものを５０℃まで昇温した後、プロペラ式攪拌装置を回転させながら（回転速度：３００ｒｐｍ）、３時間かけて２０℃まで徐々に冷却することにより、晶析を行った。
【００３７】
（比較例２−２）
平均粒径１２５μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０２４としたこと以外は、上記比較例２−１と同様にして、晶析を行った。
【００３８】
（比較例２−３）
平均粒径１５０μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０３５としたこと以外は、上記比較例２−１と同様にして、晶析を行った。
【００３９】
＜結果＞
上記実施例及び比較例で得られた結晶の評価を図７に示す。図７において、縦軸は、理想成長比と得られた結晶の成長比を示し、横軸は、種晶比率を示す。
種晶の粒径が７５μｍで且つ種晶比率が０．００７である実施例１と、これに対応する比較例１−１及び比較例２−１とを対比すると、実施例１の方が理想成長比に近く、良好な結晶が得られたことが確認された。
種晶の粒径が１２５μｍで且つ種晶比率が０．０２４である実施例２と、これに対応する比較例１−２及び比較例２−２とを対比しても、同様であり、種晶の粒径が１５０μｍで且つ種晶比率が０．０３５である実施例３と、これに対応する比較例１−３及び比較例２−３とを対比しても、同様に良好な結晶が得られたことが確認された。
【００４０】
尚、理想成長比、得られた結晶の成長比及び種晶比率は、それぞれ下記式で求められる。
・理想成長比＝Ｌｓｐ／Ｌｓ
・結晶の成長比＝Ｌｗｐ／Ｌｓ
・種晶比率＝Ｗｓ／Ｗｔｈ
ただし、「Ｌｓｐ」は、理想的結晶粒径［ｍ］を、「Ｌｓ」は、種晶平均粒径［ｍ］を、「Ｌｗｐ」は、得られた結晶の平均粒径［ｍ］を、「Ｗｓ」は、種晶投入量［ｋｇ］を、「Ｗｔｈ」は、理想的晶析量［ｋｇ］を示す。
また、上記式は、下記式から導き出すことができる。
・Ｌｓ＝｛Ｗｓ／（ｐ×Ｋｖ×Ｎｓ）｝１／３
・Ｌｓｐ＝｛（Ｗｓ＋Ｗｔｈ）／（ｐ×Ｋｖ×Ｎｓ）｝１／３
・Ｌｓｐ／Ｌｓ＝｛（１＋Ｃｓ）／Ｃｓ｝１／３
・Ｗｔｈ＝（カリ明礬の３５℃の溶解度−同２０℃の溶解度）×溶媒量［ｋｇ］
・Ｌｗｐ＝｛（Ｗｓ＋Ｗｐ）／（ｐ×Ｋｖ×Ｎｐ）｝１／３
ただし、「Ｗｓ」は、種晶投入量［ｋｇ］を、「Ｗｔｈ」は、理想的晶析量［ｋｇ］を、「ｐ」は、結晶密度［ｋｇ／ｍ３］を、「ｋｖ」は、体積形状係数を、「Ｎｓ」は、結晶個数を、「Ｃｓ」は、種晶比率を、それぞれ示す。
【００４１】
次に、図８は、実施例１、比較例１−１及び比較例２−１で得られた結晶の粒径分布を、図９は、実施例２、比較例１−２及び比較例２−２で得られた結晶の粒径分布を、図１０は、実施例３、比較例１−３及び比較例２−３で得られた結晶の粒径分布を、示す。
各図に示す通り、実施例１〜３は、結晶粒径の大きな結晶が得られたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】晶析装置の一実施形態を示す概略図。
【図２】パドル式攪拌装置を示す正面断面図。
【図３】同攪拌装置を示す右側面断面図。
【図４】回転伝達手段を示す断面図。
【図５】リンク機構を説明する参考図。
【図６】（ａ）は、実施例１〜３で用いた装置の概略図、（ｂ）は、比較例１−１〜１−３で用いた装置の概略図、（ｃ）は、比較例２−１〜２−３で用いた装置の概略図。
【図７】各実施例及び各比較例で得られた結晶の成長比を示すグラフ図。
【図８】実施例及び各比較例で得られた結晶の粒径分布を示すグラフ図。
【図９】同上のグラフ図。
【図１０】同上のグラフ図。
【符号の説明】
【００４３】
１００…晶析装置、２００…晶析槽、３００…ドラフトチューブ、５００…パドル式攪拌装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液中に溶解した化合物を結晶化して析出させる晶析方法及び晶析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物（結晶として取り出したい化合物）の溶解した溶液中に種晶を入れ、種晶に化合物を析出させて結晶を得る晶析が行われている。尚、晶析とは、主に液相より結晶を析出させ、液相から特定成分を分離または濃縮することを言う。
結晶の析出には、冷却晶析、蒸発晶析、反応晶析などの手法がある。工業的に結晶を得る装置として、晶析槽内にプロペラ型攪拌機を設けたＤＴＢ型晶析装置やＤＰ型晶析装置が知られている（非特許文献１の５０８頁の図９．１８や図９．１９など）。
かかる晶析装置は、ドラフトチューブとプロペラ型攪拌機が晶析槽内に設けられ、プロペラ式攪拌機の駆動によって、ドラフトチューブで仕切られた空間に溶液を循環させ、晶析を行うものである。なお、該非特許文献１の晶析装置は、連続式蒸発晶析装置として記載されているが、回分式（バッチ式）の晶析装置に於いても、プロペラ式攪拌機によって槽内の溶液を循環させるものが公知である。
【０００３】
しかしながら、上記従来の溶液循環型の晶析装置では、二次核発生（結晶が崩れて小さな結晶に細分化したり、崩れた種晶に化合物が結晶化して小さな結晶ができること）が生じる割合が高く、このため種晶比率を高くしなければならないという問題がある。尚、種晶比率は、種晶添加率ともいう。
また、平均粒径が比較的大きい結晶を得にくいという問題もある。
【０００４】
【非特許文献１】化学工学便覧（改訂六版）の第５０８頁、平成１１年２月２５日発行、編者：社団法人化学工学会、発行所：丸善株式会社。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、二次核発生を抑制し、少ない種晶で以て平均粒径の大きい結晶を析出させることができる晶析方法及び晶析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、種晶と化合物を含む溶液を晶析槽に供給し、晶析槽内に設けられた攪拌装置によって該溶液を攪拌し、種晶の表面に化合物の結晶を析出させる晶析方法において、攪拌装置として、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成した攪拌装置を用いる晶析方法を提供する。
【０００７】
上記晶析方法は、８の字形のパドル運動を行う２つの攪拌パドルを有する攪拌装置を用いて溶液を流動させる。該攪拌装置は、晶析槽内の溶液の流れをゆっくりとした大きな渦流とすることができるため、結晶や種晶の崩壊を抑制でき、少ない種晶でも平均粒径の大きい結晶を得ることが可能となる。一般に、粒径や形状などが揃った種晶を準備するためには、コストがかかり、このため、多量の種晶を使用すると、製品コストが上がる。この点、本発明によれば、種晶が比較的少量で済むため、安価に所望の結晶を得ることができる。
【０００８】
また、本発明は、種晶と化合物を含む溶液を入れる晶析槽と、晶析槽内に設けられ且つ晶析槽内の溶液を流動させる攪拌装置と、を有し、攪拌装置が、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成している晶析装置を提供する。
本発明の好ましい態様では、上記晶析槽内にドラフトチューブが設けられ、攪拌装置が、ドラフトチューブ内に配置されている上記晶析装置を提供する。
【０００９】
上記晶析装置は、８の字形のパドル運動を行う２つの攪拌パドルを有する攪拌装置を有する。該攪拌装置は、晶析槽内の溶液をゆっくりとした大きな渦流とすることができるため、結晶や種晶の崩壊を抑制でき、少ない種晶でも平均粒径の大きい結晶を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る晶析方法及び晶析装置は、二次核発生を抑制でき、比較的少量の種晶で、平均粒径の大きい結晶を得ることができる。従って、粒径の大きい結晶を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
図１は、晶析装置の概略図を示す。１００は、晶析装置を示し、２００は、晶析槽を示し、３００は、ドラフトチューブを示し、５００は、パドル式攪拌装置を示す。本発明の晶析装置１００は、回分式或いは連続式の何れにも適用することができる。
晶析槽２００は、種晶及び化合物（結晶化させる対象）の溶解した溶液が入れられる槽であり、例えば、胴部がほぼ円筒状の容体にて構成されている。
該晶析槽２００には、冷却または加熱手段が具備されている。冷却または加熱手段は、特に限定されないが、例えば、晶析槽２００の外面周囲に冷媒または熱媒体を循環させる熱交換器１０１などが晶析槽２００に具備されている。
尚、成長させた結晶を含む溶液を取り出すため、排出路１０２が晶析槽１００の底面部に設けられている。また、溶液を晶析槽２００に入れるための導入路１０３や、種晶を入れるための導入路１０４が晶析槽２００の上方に設けられている。
【００１２】
ドラフトチューブ３００は、略円筒状の部材からなり、晶析槽２００の略中央部に取り付けられている。尚、晶析槽２００の溶液は、該ドラフトチューブ３００を液没させるまで入れられる。ドラフトチューブ３００は、晶析槽２００内の溶液を一方向に循環させる循環流を形成させる仕切壁として機能する。
ドラフトチューブ３００は、容易に変形しない材質、例えば、金属、硬質プラスチックなどで形成されている。
【００１３】
ドラフトチューブ３００の直径Ｄ３は、晶析槽２００の大きさに応じて適宜設定される。ドラフトチューブ３００の直径Ｄ３は、晶析槽２００の胴部の直径Ｄ２の０．５倍〜０．８倍程度が好ましく、更に、０．５倍〜０．５５倍程度がより好ましい。ドラフトチューブ３００の直径が余りに大きいと、ドラフトチューブ３００の外面と晶析槽２００の内面の間の間隔が狭くなって溶液の循環が悪く、一方、余りに小さいと、ドラフトチューブ３００内の溶液の循環が悪くなるからである。
また、ドラフトチューブ３００の高さ（上下長さ）も同様に晶析槽２００の大きさ（液面高さ）に応じて適宜設定される。ドラフトチューブ３００の高さＨ３は、晶析槽２００に入れられる溶液の液面高さＨ２の０．３倍〜０．７倍程度が好ましく、更に、０．４５倍〜０．６倍程度がより好ましい。晶析槽２００内に於いて溶液を良好に循環させるためである。
上記ドラフトチューブ３００の晶析槽２００に対する固定位置としては、ドラフトチューブ３００の下端から晶析槽２００の底面までの高さｈ３が、上記液面高さＨ２の０．２倍〜０．４倍程度が好ましく、更に、０．３倍〜０．３５倍程度がより好ましい。なぜなら、攪拌翼によって送出される水流が、ドラフトチューブ３００の外面と晶析槽２００の内面との間に於いて、好ましい上昇流として変換されるからである。
【００１４】
ドラフトチューブ３００内には、パドル式攪拌装置５００が取り付けられている。
攪拌装置５００は、図１の矢印に示すように、溶液がドラフトチューブ３００の下方開口部から晶析槽２００の底面部へと流れる下降循環流を作る。
該攪拌装置５００の取り付け位置は、チューブ３００の略上端から略下端の間であれば特に限定されないが、好ましくは、ドラフトチューブ３００の上下方向中央部よりも下方側が好ましい。なぜなら、攪拌翼から送出される水が、ドラフトチューブ３００に影響されることなく、強い水流とすることができるからである。
【００１５】
本発明に用いられるパドル式攪拌装置５００は、例えば、特開２００５−３２４１０９号公報や特許第３３７０９８８号公報に記載の攪拌装置を用いることができる。
具体的には、該パドル式攪拌装置５００は、図２〜図５に示すように、装置本体１と、攪拌手段２と、回転駆動装置３と、回転力伝達手段４とを備えている。
【００１６】
装置本体１は、上部基体１１と下部基体１２とからなり、この装置本体１には、左右両端部にそれぞれ位置して、上部および下部軸受け１３，１４がそれぞれ固定されている。
左側の上部および下部軸受け１３，１４間には、第１の回転出力軸１５が回転自在に支承され、また、右側の上部および下部軸受け１３，１４間には、第１の回転出力軸１５に平行な第２の回転出力軸１６が回転自在に支承されている。
また、装置本体１の後部には、略中央に位置して回転駆動装置としての１台のモータ３が配置されており、このモータ３の回転軸１７ａには、駆動源伝達軸１８が連結されている。
【００１７】
前記攪拌手段２は、第１の回転出力軸１５の先端部（出力端部）に固定された第１の軸支部材２１と、第２の回転出力軸１６の先端部（出力端部）に固定された第２の軸支部材２２と、第１の軸支部材２１の先端部に軸体２３を介して揺動可能に枢支された第１の揺動部材２４と、第２の軸支部材２２の先端部に軸体２５を介して揺動可能に枢支された第２の揺動部材２６と、両揺動部材２４，２６との間に跨がって設けられた攪拌体２７とを備えている。
攪拌体２７は、厚さ方向が互いに直交する方向に配設された２つの偏平状の攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを有し、これら両攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂは、連結部２７Ｃを介して一体化されている。勿論、両攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを別体の連結部材で結合したものであってもよい。
【００１８】
前記第１および第２の揺動部材２４，２６は、それぞれ先端側が二股状部に形成されている。第１の揺動部材２４の二股部２４ａ，２４ｂには、第１の攪拌パドル２７Ａを、その厚さ方向へ貫通した第１の支持軸２８が枢支・連結されている。また、第２の揺動部材２６の二股部２６ａ，２６ｂには、第２の攪拌パドル２７Ｂを、その厚さ方向へ貫通した第２の支持軸２９が枢支・連結されている。この第１の支持軸２８と第２の支持軸２９は、互いに直交する向きに配されている。
【００１９】
第１および第２の揺動部材２４，２６、第１および第２の支持軸２８，２９および前記パドル体２７により、図５に示すように、９０°ねじれた構造で、２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを８の字の軌跡に沿って運動させるリンク機構３０が構成されている。リンク機構３０は、回転中の２本の回転出力軸１５，１６の各角速度が補完的に変化する状態で２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂに８の字形のパドル運動を行わせる。
第１および第２の回転出力軸１５，１６の各下端部には、それぞれ出力かさ歯車３１，３２が固定されている。
【００２０】
前記回転力伝達部４は、左右一対の差動歯車出力軸４１，４２を有する差動歯車機構から構成されており、左側の差動歯車出力軸４１の外端部には、前記第１の回転出力軸１５側の従動かさ歯車３１に噛合する原動かさ歯車４３が固定される一方、右側の差動歯車出力軸４２の外端部には、前記第２の回転出力軸１６側の従動かさ歯車３２に噛合する原動かさ歯車４４が固定されている。
【００２１】
前記差動歯車機構は、図４に示すように、前記駆動源伝達軸１８に連結された減速小かさ歯車４５と、この減速小かさ歯車４５に噛合する減速大かさ歯車４６と、この大かさ歯車４６に一体連結された歯車ボックス４７とを備えている。
減速大かさ歯車４６は、軸受け４８を介して前記左側の差動歯車出力軸４１に回転自在に支持されており、また、前記歯車ボックス４７は、軸受け４９を介して前記右側の差動歯車出力軸４２に回転自在に支持されている。
歯車ボックス４７には、前記左側の差動歯車出力軸４１の内端部に固定された左部かさ歯車５０と、前記右側の差動歯車出力軸４２の内端部に固定された右部かさ歯車５１と、軸受け５２を介して回転自在に支承された軸５３に固定されて、前記左部および右部かさ歯車５０，５１にそれぞれ噛合する第１の仲立ち用差動かさ歯車５４と、軸受け５５を介して回転自在に支承された軸５６に固定されて、前記左部および右部かさ歯車５０，５１にそれぞれ噛合する第２の仲立ち用差動かさ歯車５７とを備えている。
【００２２】
上記構成のパドル式攪拌装置５００は、下記のように動作する。
モータ３の回転力は、駆動源伝達軸１８を介して前記差動歯車機構４に伝達される。そして、差動歯車機構４における減速小かさ歯車４５が図４矢印方向ａに回転することにより、減速大かさ歯車４６が歯車ボックス４７と一体に矢印ｂ方向へ回転する。この歯車ボックス４７の回転により、第１および第２の仲立ち用差動かさ歯車５４，５７も一体に回転するので、これら第１および第２の仲立ち用差動かさ歯車５４，５７に噛合している左部および右部かさ歯車５０，５１及び左右の差動歯車出力軸４１，４２も一体に矢印ｂ方向へ回転し、左右の原動かさ歯車４３，４４が回転する。
【００２３】
左部原動かさ歯車４３の回転により、従動かさ歯車３１を介して左部の回転出力軸１５が矢印ｃ方向へ回転駆動される一方、右部原動かさ歯車４４の回転により、従動かさ歯車３２を介して右部の回転出力力軸１６が前記回転出力軸１５とは反対方向の矢印ｄ方向へ回転駆動される。
【００２４】
これら第１および第２の回転出力軸１５，１６の回転により、前記軸支部材２１，２２を介して前記リンク機構３０に伝達されるので、前記２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂは、８の字軌跡を描きながらパドル運動を行う。この８の字軌跡の運動の詳細については、特許第３３７０９８８号に開示されているので、その説明は省略する。
尚、かかるパドル式攪拌装置の具体例としては、野村マイクロ・サイエンス（株）製の「渦創流機 オクタジット」（商品名）などが挙げられる。
【００２５】
次に、本発明の晶析方法について説明する。
析出対象の化合物が溶解された溶液を、晶析槽に入れ、ここに種晶を投入する。溶液は、化合物の飽和溶液（所定温度）を用いることが好ましい。好ましくは、この所定温度の飽和溶液を、加熱手段によって昇温させ、未溶解の化合物を完全に溶解させる。
次に、攪拌装置を作動させる。攪拌装置の作動により、溶液の流れは、ドラフトチューブの内側からドラフトチューブの下方開口部に流れ、晶析槽の底面部で外側に流れ、晶析槽の胴部とドラフトチューブの外側の間から上昇し、ドラフトチューブの上方開口部へ流れる循環流となる（図１に示す矢印）。上記パドル式攪拌装置によって形成される晶析槽内の溶液の流れは、ゆっくりとした大きな渦流となり、結晶や種晶の崩壊を抑制できる。
そして、溶液を晶析槽内で循環させつつ、冷却手段によって溶液を冷却することにより、過飽和となった化合物が種晶の表面に結晶化していく。
【００２６】
パドル式攪拌装置の回転数は、溶液の量などに応じて適宜設定される。例えば、溶液の量が、１００リットルの場合には、１５０〜２００ｒｐｍが好ましく、また、溶液の量が、４００リットルの場合には、７０〜１００ｒｐｍが好ましい。
【００２７】
パドル式攪拌装置による攪拌時間は、溶液の量、対象となる化合物の種類、種晶の量などに応じて適宜設定される。冷却速度についても、対象となる化合物の溶解度曲線などに応じて適宜設定される。尚、例えば、化合物としてカリ明礬（ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１８Ｈ２Ｏ）を析出させる場合には、３時間の間に５０℃から２０℃まで冷却することが例示される。
【００２８】
種晶の比率は、特に限定されないが、一般的には、理想成長曲線を考慮して適宜設計される。
尚、理想成長曲線については、「最近の化学工学 晶析光学・晶析プロセスの進展」（２００１年１０月３０日発行、編者：社団法人化学工学会関東支部、発行所：社団法人化学工学会）の第５頁〜第６頁に記載されている。
本発明では、種晶の比率を少なくしても、比較的大きな粒径の結晶を得ることができる。ここで、種晶比率は、種晶投入量［ｋｇ］／理想的晶析量［ｋｇ］で求められる。
本発明では、結晶の表面積が同じである場合、投入する種晶の量は、プロペラ式攪拌装置で晶析する方法の、１／４〜１／２倍でも、良好な結果を得ることができる。
尚、種晶の大きさ、形状は、特に限定されず、得ようとする結晶の大きさや形状に応じて適宜設定されるものである。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例により、本発明を更に詳述する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
直径４０ｃｍ×高さ６５ｃｍのステンレス製の有底円筒状のタンクと、直径２５ｃｍ×高さ３５ｃｍのプラスチック製の円筒状のドラフトチューブと、２つの攪拌パドル（パドルの両端部の長さ１３ｃｍ）が直交方向に配されたパドル式攪拌装置（野村マイクロ・サイエンス（株）製、商品名： オクタジット、型式：ＯＴ−１０Ｓ型）とを準備した。図６（ａ）に示すように、このタンクＡ内にドラフトチューブＢを、タンクＡの胴部内面Ａ１から７．５ｃｍ、タンクＡの底面Ａ２から２０ｃｍの間隔となるように、固定した。このドラフトチューブＢ内に攪拌装置Ｃを、そのパドルの下端Ｃ１がドラフトチューブＢの下端Ｂ１から１５ｃｍの位置となるように、固定した。尚、パドル式攪拌装置Ｃは、上方から下方側へと溶液を流動させるように設置した。
このタンク内に、カリ明礬の３５℃飽和溶液を８０リットル入れると共に、カリ明礬の種晶（種晶の平均粒径：７５μｍ。種晶比率：０．００７）を入れ、このものを５０℃まで昇温した後、パドル式攪拌装置を回転させながら（回転速度：１８０ｒｐｍ）、３時間かけて２０℃まで徐々に冷却することにより、晶析を行った。
【００３１】
（実施例２）
平均粒径１２５μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０２４としたこと以外は、上記実施例１と同様にして、晶析を行った。
【００３２】
（実施例３）
平均粒径１５０μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０３５としたこと以外は、上記実施例１と同様にして、晶析を行った。
【００３３】
（比較例１−１）
直径４０ｃｍ×高さ６５ｃｍの有底円筒状のタンクの胴部に、幅５ｃｍ×高さ４０ｃｍのバッフル板を周方向に４本等間隔で固定したタンクと、３枚のプロペラが１本の回転軸に同一方向に傾けた状態で固定された（プロペラの両端部の長さ２０ｃｍ）プロペラ式攪拌装置（アズワン株式会社（ＡＳＯＮＥ）製、商品名：ポータブル攪拌機、型番：Ｐ８２−Ｖ９０Ｓ−１１）とを準備した。図６（ｂ）に示すように、このバッフル板Ｄの付いたタンクＡ内の中央部に、プロペラ式攪拌装置Ｃを、そのプロペラの下端Ｃ１がタンクＡの底面Ａ２から２０ｃｍの間隔となるように、固定した。尚、プロペラ式攪拌装置は、上方から下方側へと溶液を流動させるように設置した。
このタンク内に、カリ明礬の３５℃飽和溶液を８０リットル入れると共に、カリ明礬の種晶（種晶の平均粒径：７５μｍ。種晶比率：０．００７）を入れ、このものを５０℃まで昇温した後、プロペラ式攪拌装置を回転させながら（回転速度：４２０ｒｐｍ）、３時間かけて２０℃まで徐々に冷却することにより、晶析を行った。
【００３４】
（比較例１−２）
平均粒径１２５μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０２４としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、晶析を行った。
【００３５】
（比較例１−３）
平均粒径１５０μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０３５としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、晶析を行った。
【００３６】
（比較例２−１）
直径４０ｃｍ×高さ６５ｃｍの有底円筒状のタンクと、直径２５ｃｍ×高さ３５ｃｍの円筒状のドラフトチューブと、比較例１−１と同じプロペラ式攪拌装置とを準備した。図６（ｃ）に示すように、このタンクＡ内にドラフトチューブＢを、タンクＡの胴部内面Ａ１から７．５ｃｍ、タンクＡの底面Ａ２から２０ｃｍの間隔となるように、固定した。このドラフトチューブＢ内に攪拌装置Ｃを、そのプロペラの下端Ｃ１がドラフトチューブＢの下端Ｂ１から２０ｃｍの位置となるように、固定した。尚、プロペラ式攪拌装置は、上方から下方側へと溶液を流動させるように設置した。
このタンク内に、カリ明礬の３５℃飽和溶液を８０リットル入れると共に、カリ明礬の種晶（種晶の平均粒径：７５μｍ。種晶比率：０．００７）を入れ、このものを５０℃まで昇温した後、プロペラ式攪拌装置を回転させながら（回転速度：３００ｒｐｍ）、３時間かけて２０℃まで徐々に冷却することにより、晶析を行った。
【００３７】
（比較例２−２）
平均粒径１２５μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０２４としたこと以外は、上記比較例２−１と同様にして、晶析を行った。
【００３８】
（比較例２−３）
平均粒径１５０μｍの種晶を用い、種晶比率を０．０３５としたこと以外は、上記比較例２−１と同様にして、晶析を行った。
【００３９】
＜結果＞
上記実施例及び比較例で得られた結晶の評価を図７に示す。図７において、縦軸は、理想成長比と得られた結晶の成長比を示し、横軸は、種晶比率を示す。
種晶の粒径が７５μｍで且つ種晶比率が０．００７である実施例１と、これに対応する比較例１−１及び比較例２−１とを対比すると、実施例１の方が理想成長比に近く、良好な結晶が得られたことが確認された。
種晶の粒径が１２５μｍで且つ種晶比率が０．０２４である実施例２と、これに対応する比較例１−２及び比較例２−２とを対比しても、同様であり、種晶の粒径が１５０μｍで且つ種晶比率が０．０３５である実施例３と、これに対応する比較例１−３及び比較例２−３とを対比しても、同様に良好な結晶が得られたことが確認された。
【００４０】
尚、理想成長比、得られた結晶の成長比及び種晶比率は、それぞれ下記式で求められる。
・理想成長比＝Ｌｓｐ／Ｌｓ
・結晶の成長比＝Ｌｗｐ／Ｌｓ
・種晶比率＝Ｗｓ／Ｗｔｈ
ただし、「Ｌｓｐ」は、理想的結晶粒径［ｍ］を、「Ｌｓ」は、種晶平均粒径［ｍ］を、「Ｌｗｐ」は、得られた結晶の平均粒径［ｍ］を、「Ｗｓ」は、種晶投入量［ｋｇ］を、「Ｗｔｈ」は、理想的晶析量［ｋｇ］を示す。
また、上記式は、下記式から導き出すことができる。
・Ｌｓ＝｛Ｗｓ／（ｐ×Ｋｖ×Ｎｓ）｝１／３
・Ｌｓｐ＝｛（Ｗｓ＋Ｗｔｈ）／（ｐ×Ｋｖ×Ｎｓ）｝１／３
・Ｌｓｐ／Ｌｓ＝｛（１＋Ｃｓ）／Ｃｓ｝１／３
・Ｗｔｈ＝（カリ明礬の３５℃の溶解度−同２０℃の溶解度）×溶媒量［ｋｇ］
・Ｌｗｐ＝｛（Ｗｓ＋Ｗｐ）／（ｐ×Ｋｖ×Ｎｐ）｝１／３
ただし、「Ｗｓ」は、種晶投入量［ｋｇ］を、「Ｗｔｈ」は、理想的晶析量［ｋｇ］を、「ｐ」は、結晶密度［ｋｇ／ｍ３］を、「ｋｖ」は、体積形状係数を、「Ｎｓ」は、結晶個数を、「Ｃｓ」は、種晶比率を、それぞれ示す。
【００４１】
次に、図８は、実施例１、比較例１−１及び比較例２−１で得られた結晶の粒径分布を、図９は、実施例２、比較例１−２及び比較例２−２で得られた結晶の粒径分布を、図１０は、実施例３、比較例１−３及び比較例２−３で得られた結晶の粒径分布を、示す。
各図に示す通り、実施例１〜３は、結晶粒径の大きな結晶が得られたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】晶析装置の一実施形態を示す概略図。
【図２】パドル式攪拌装置を示す正面断面図。
【図３】同攪拌装置を示す右側面断面図。
【図４】回転伝達手段を示す断面図。
【図５】リンク機構を説明する参考図。
【図６】（ａ）は、実施例１〜３で用いた装置の概略図、（ｂ）は、比較例１−１〜１−３で用いた装置の概略図、（ｃ）は、比較例２−１〜２−３で用いた装置の概略図。
【図７】各実施例及び各比較例で得られた結晶の成長比を示すグラフ図。
【図８】実施例及び各比較例で得られた結晶の粒径分布を示すグラフ図。
【図９】同上のグラフ図。
【図１０】同上のグラフ図。
【符号の説明】
【００４３】
１００…晶析装置、２００…晶析槽、３００…ドラフトチューブ、５００…パドル式攪拌装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種晶と化合物を含む溶液を晶析槽に供給し、晶析槽内に設けられた攪拌装置によって該溶液を攪拌し、種晶の表面に化合物の結晶を析出させる晶析方法において、
前記攪拌装置として、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成した攪拌装置を用いることを特徴とする晶析方法。
【請求項２】
種晶と化合物を含む溶液を入れる晶析槽と、晶析槽内に設けられ且つ晶析槽内の溶液を流動させる攪拌装置と、を有し、
前記攪拌装置が、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成していることを特徴とする晶析装置。
【請求項３】
晶析槽内にドラフトチューブが設けられ、前記攪拌装置が、ドラフトチューブ内に配置されている請求項２に記載の晶析装置。
【請求項１】
種晶と化合物を含む溶液を晶析槽に供給し、晶析槽内に設けられた攪拌装置によって該溶液を攪拌し、種晶の表面に化合物の結晶を析出させる晶析方法において、
前記攪拌装置として、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成した攪拌装置を用いることを特徴とする晶析方法。
【請求項２】
種晶と化合物を含む溶液を入れる晶析槽と、晶析槽内に設けられ且つ晶析槽内の溶液を流動させる攪拌装置と、を有し、
前記攪拌装置が、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支連結された２つの揺動部材の各先端部に攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支連結して、両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成していることを特徴とする晶析装置。
【請求項３】
晶析槽内にドラフトチューブが設けられ、前記攪拌装置が、ドラフトチューブ内に配置されている請求項２に記載の晶析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３１３４８４（Ｐ２００７−３１３４８４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４８５２１（Ｐ２００６−１４８５２１）
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００２４５５３１）野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００２４５５３１）野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
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