CN1305576C - 物质的微粒化装置 - Google Patents

Abstract

物质的微粒化装置(30)具备泵部件(9)和发生器部件(12)。泵部件有通过驱动装置(1)在汽缸(17)内作往复运动来给原料流体加压的活塞(13)。发生器部件将在泵部件中被加压的原料流体，通过在内部设置的孔部(26)，并根据孔部的喷嘴特性，对原料流体中所含的物质进行微粒化处理。在活塞和汽缸的闭塞端之间形成压力室(14)。压力室的汽缸侧面上形成取入口(15)。汽缸(17)的闭塞端(18)上形成有送入口(16)。在喷出行程的前半段，原料流体通过取入口(15)从压力室(14)送入到投放槽(10)中。在喷出行程的后半段，取入口(15)被活塞的侧面直接闭塞，并且原料流体通过送入口从压力室内送入到发生器部件中。

Description

物质的微粒化装置

技术领域

本发明涉及一种对在食品、化学、药品等各行业中采用的物质进行微粒化处理的装置。尤其涉及使用了原料流体施以高压的加压器(泵等)，从而对原料流体中含有的物质进行微粒化处理的装置。

背景技术

作为对流体施以高压的加压器(泵等)，公知的有3联式的柱塞式泵(参照日本特开2001-271762号公报)。以前，使用这种泵，对原料流体吸入加压，借助于喷射到发生器(或者ナノマイザ)上，从而使原料流体中含有的物质微粒化。

柱塞式泵内具有通过连杆与可自由旋转地支承在曲轴箱内的曲轴连接的3个柱塞。伴随着曲轴的旋转，各个柱塞做往复运动，由此柱塞式泵对压力室内部的原料流体加压。更详细地说，压力室的一端上配置的各个柱塞往复运动时，通过在压力室的另一端下部配置的吸入用的单向阀，原料流体就从投放槽吸入到压力室；而通过在压力室的另一端上部配置的喷出用的单向阀，将被加压的原料流体从压力室喷出到发生器。采用这种构造，对原料流体施加了150MPa左右的高压，原料流体中含有的物质根据发生器内部所设置的喷嘴的特性，而微粒化到所需要的粒度。

在改变原料时，通过洗净先前的原料流体从投入到排出所接触过的所有部件，以达到无污染的要求。这样，下一个原料流体里所含的物质就不会出现混有先前的原料流体所含的物质的问题。但是，由于原来的加压器有很多部件，因此清洗各部件要花费很多时间。

并且，吸入用的单向阀依赖于原料流体的性质，存在若干问题。单向阀由阀座、阀体及螺旋弹簧构成。阀座设在投放槽和压力室之间。阀体是金属制的球体。螺旋弹簧的一端与阀体相连，另一端与单向阀的内部相连。在柱塞式泵进行加压动作时，螺旋弹簧将阀体推入阀座，以防止原料流体从压力室倒流到投放槽里。

采用这样的结构的吸入用的单向阀，依赖于原料流体的性质，会产生以下3个问题。第一，如果原料流体的粘性很高，单向阀内就会被粘性流体堵塞。因此，有必要在投放槽里设置压送泵，强制性地将粘性流体从单向阀内压出。第二，如果原料流体中所含的物质的粒度很大，这种物质就常常会造成阀体与阀座之间的间隙，导致泵在进行加压动作时，原料流体倒流。第三，如果原料流体中所含的多种物质的比重有差异，那么比重大的物质就会沉淀到投放槽底部，因此，有必要使用搅拌器，以使得投放槽内的多种物质分布均一。

发明内容

本发明就是鉴于存在上述问题而提出的方案，其目的在于提供一种微粒化装置，该装置内装一个具有能在喷出行程的前半段，使原料流体从压力室倒流到投放槽，而在喷出行程的后半段，不使原料流体从压力室倒流到投放槽的机构的泵，并且清洗简便。

为了达到上述的目的，本发明提供一个具有如下特征的物质的微粒化装置：由一端开口，一端闭塞的汽缸、用于将原料流体从投放槽导入到上述汽缸内的管、以及利用驱动装置在上述汽缸内往复运动，对上述汽缸内的原料流体加压的活塞组成的泵部件；将在上述泵部件内加压的原料流体通过设在内部的孔部，并根据孔部的喷嘴特性，将上述原料流体中所含的物质微粒化的发生器部件。该微粒化装置由上述泵部件以及上述发生器部件组成。在上述活塞和上述汽缸的闭塞端之间形成压力室，在上述压力室的汽缸侧面上，上述管的一端开口，形成取入口，上述汽缸的闭塞端上形成有送入口；上述活塞的第1行程中，上述送入口闭塞，并且通过上述的取入口，上述原料流体从上述投放槽取入上述压力室内；上述活塞的第2行程前半段，通过上述取入口，上述原料流体从上述压力室内送入上述投放槽，上述第2行程后半段，用上述活塞的侧面直接闭塞上述取入口，并且通过上述送入口，上述原料从上述压力室内送入上述发生器部件内。

采用本发明，在活塞的第2行程的前半段，借助于原料流体从压力室内倒流到投放槽，由于在投放槽内，比重不同的多种原料被搅拌，因而不必在投放槽内设置搅拌器。另外，在活塞的第2行程的后半段，由于取入口直接用活塞的侧面闭塞，因而能不依赖于原料流体的性质，而可靠地防止压力室内的原料流体倒流到投放槽。还由于构成部件数较少，因而整个装置易于清洗。

附图说明

图1是含有内装本发明的泵部件的微粒化装置的微粒化处理系统的构成图。

图2是活塞位于上死点时的、沿图1的II-II线的局部放大剖面图。

图3是活塞位于下死点时的、沿图1的II-II线的局部放大剖面图。

图4是表示本实施例的第1变形例，沿图1的II-II线的局部放大剖面图。

图5是表示本实施例的第2变形例，沿图1的II-II线的局部放大剖面图。

图6是表示本实施例的第3变形例，沿图1的II-II线的局部放大剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图1～3对本发明的实施例进行说明。

如图1所示，微粒化处理系统50由驱动装置1、投放槽10、排出槽11、微粒化装置30a、30b、30c组成。

驱动装置1具备曲轴2和马达3。曲轴2由可自由旋转地支承在曲轴箱轴承4上的曲柄部5、以及在旋转方向上相位错开120度配置的曲柄销6a、6b、6c构成。马达3饶着曲轴2旋转。

曲轴2通过分别与曲柄销6a、6b、6c连接的连杆7a、7b、7c，与带轭的活塞轴8a、8b、8c连接。

曲轴2按着箭头R方向旋转时，通过连杆7a、7b、7c的摆动，活塞轴8a、8b、8c在箭头S方向往复运动。活塞轴8a、8b、8c的下端分别与后述的活塞13(参照图2及图3)结合成一体。

微粒化装置30a、30b、30c由泵部件(处理器)9a、9b、9c和发生器部件(ナノマイザ)12a、12b、12c构成。泵部件9a、9b、9c与发生器部件12a、12b、12c连接成一体。泵部件9a、9b、9c，通过管22与用于将原料流体投入到微粒化装置30a、30b、30c中的投放槽10连通。发生器部件12a、12b、12c与用于将微粒化后的原料生成物(试料)排出的排出槽连通。

下面将详细说明微粒化装置30的结构。首先说明泵部件9的结构，其次说明发生器部件12的结构。并且，微粒化装置30a、30b、30c都采用相同的结构。

如图2及图3所示，泵部件9具有活塞13、汽缸17、管22、连接部35。汽缸17的一端开口，另一端被连接部35闭塞。将汽缸17的另一端命名为闭塞端18。活塞13的一端与活塞轴8连接成一体，伴随着曲轴2的旋转，活塞13在汽缸17内往复运动。

活塞13的另一端和汽缸17的闭塞端18之间，形成密封的压力室14。活塞13上设有2个活塞衬垫19。活塞轴8上设有4个活塞轴衬垫20。凭借活塞衬垫19和活塞轴衬垫20同活塞13一体在汽缸17内滑动，压力室14被密封。

汽缸17的另一端上嵌合着连接部35。连接部35的中央部分上有连通孔31。连通孔31的一端(送入口16)是闭塞端18，开口于压力室14，而另一端则开口于发生器部件12的外盒23上形成的连通孔32的一端。在连通孔31中设有单向阀21。活塞13下降时，单向阀21打开，将被加压的原料流体送入到发生器部件12中。活塞13上升时，单向阀21关闭，以防止已送入到发生器部件12中的原料流体倒流。

因为要通过管22，将泵部件9与投放槽10连通，所以将管22连接在汽缸17的侧面。管22的一端(取入口15)在汽缸17的内面开口，管22的另一端在投放槽10的底面开口。管22和汽缸17，通过将设在管22侧面的阳螺纹部拧紧在设在汽缸17侧面的阴螺纹部，而互相连接。

下面详细说明活塞13的往复行程。如图2所示，活塞13从下死点上升时(吸入行程)，单向阀21闭塞，以防止已送入到发生器部件12中的原料流体倒流。因为伴随着活塞13的上升，取入口15打开，所以投放槽10的原料流体通过管22进入到压力室14。

从上死点下降时(喷出行程)，前半段，由于取入口15打开，压力室14内的原料流体通过管22倒流到投放槽10。后半段，如图3所示，取入口15被活塞13的侧面闭塞，因而压力室14内被加压的原料流体从送入口16送入到发生器部件12。在活塞13的下死点，由于活塞衬垫19和活塞轴衬垫20位于取入口15的上侧，所以就能避免因原料流体的流压而造成的衬垫损伤。

原过去的泵由于在连通投放槽和泵部件的管的内部设有吸入用的单向阀，因而就能避免在喷出行程中，压力室内的原料流体倒流到投放槽内。但是，本发明中，直到在取入口15被活塞13的侧面闭塞之前，即，直到喷出行程的后半段之前，由于取入口15相对压力室14开口，所以压力室14内的原料流体倒流到投放槽10中。由于这种倒流，泵部件9的填充效率虽降低，但由于管22的内径很小，所以倒流量也小。因此，对泵部件9的填充效率的影响也很小。并且，在投放槽10内的比重不同的多种原料由于这种倒流被搅拌，因此就没必要在投放槽10内设置搅拌器。进而，在喷出行程的后半段，由于取入口15被活塞13的侧面闭塞，因此就能不依赖于原料流体的性质，而可靠地避免压力室14内的原料流体倒流到投放槽10中。

由于活塞13的上下方向的平均速度可以借助于将连杆7a、7b、7c分别偏心地连接到曲柄销6a、6b、6c上而改变，因而可提高泵的效率。

接下来详细说明发生器部件12的结构。如图2及图3所示，发生器部件12具有外盒23、内盒24及出口部28。外盒23的上端面中央设置的阳螺纹部36拧紧在泵部件9的下端面中央上形成的阴螺纹部37上。由此发生器部件12连接到泵部件9上。外盒23的阳螺纹部36的中央部上形成连通孔32。通过将连通孔32的一端开口于连接部35的连通孔31，而使另一端开口在于中空室25，从而被加压的原料流体送入到中空部25。外盒23的内部，形成一端闭塞，另一端开口的陶瓷制的中空室25。在中空室25的另一端上形成的阴螺纹部38拧紧在出口部28的阳螺纹部上。这样，外盒23就连接到出口部28上。而内盒24则收容在中空室25的内部。内盒24的下端部插入到阳螺纹部39的上端面中央上形成的与内盒24直径相同的凹部40中，内盒24就固定到出口部28上。

内盒24的内部沿轴向形成中心通路27，侧面上沿径向形成多个孔部26。孔部26的一端开口于中空室25，另一端开口于中心通路27。中心通路27的一端闭塞，另一端开口于出口部29上设置的出口孔的一端。

譬如，内盒24是直径40mm，长40mm的圆筒体。孔部26的直径在0.1mm以上至0.4mm以下范围内，其在内盒24的侧面，在径向配置n个(n在2以上8以下)，而在轴向配置m个(m在1以上)。内盒由于是陶瓷制的，所以孔部26很容易形成。

被加压的原料流体中所含有的物质，根据孔部26的喷嘴特性而被微粒化。相对于泵部件9的活塞行程容积(例如，活塞直径40mm，冲程40mm)，孔部26的整个容积就显得非常小。因此，孔部26内对原料流体施加的压力，比对泵部件9内的原料流体施加的压力更大。即，原料流体成为超高速流，通过孔部26内，并根据孔部26的喷嘴特性，从而使原料流体中所含的物质微粒化。而且，在中心通路24内的原料流体以超高速相互冲撞，从而使原料流体中所含的物质微粒化。被微粒化的原料(原料生成物)从出口部25的出口孔的另一端排出到排出槽11内。

要改变原料或者装置内发生堵塞时，为了实现无污化，需要洗净先前的原料流体从投入到排出所接触过的所有部件，并进行检查。由于微粒化装置30容易分拆为出口部28、内盒24、外盒23、连接部35、单向阀21、管22、汽缸17及活塞13，所以能简单地进行清洗及检查作业。

作为本实施例的第1变形例，如图4所示，通过将形成在外盒23的下端面中央的阳螺纹部41拧紧在形成在出口部28的上端面中央的阴螺纹部42上，就可以使外盒23与出口部28连接。这种情况，中空室25在阳螺纹部41的端面中央开口。这样，中空室25被可靠地密封的同时，出口部也容易地与外盒23进行装拆。

作为本实施例的第2变形例，如图5所示，除了第1变形例中记载的外盒23和出口部28的连接之外，还通过将形成在泵部件9的下端面中央的阳螺纹部43拧紧在形成在外盒23的上端面中央的阴螺纹部44上，可以将泵部件9和发生器部件12连接在一起。这种情况，连接部35的一部分与泵部件9的阳螺纹部43的中央部嵌合，并且，连通孔32的一端开口于外盒23的阴螺纹部44的底面中央。在外盒23的阴螺纹部44的底面上设有衬垫33。因此，与第1变形例相比，由于外盒23在轴向增长，从而使用者能更容易地握住外盒23。

作为本实施例的第3变形例，除了第1变形例中记载的外盒23和出口部28的连接之外，如图6所示，还可以采用泵部件9和发生器部件12的连接。泵部件9的下端面中央形成阴螺纹部45。与内盒24直径相同的凹部47形成在阴螺纹部45的底面中央。在凹部47的底面中央形成沟部48。在沟部48的两端，使一端开口于中空室25的连通孔49的另一端也开口。连接部35的连通孔31的另一端开口在沟部48的底面中央。这样，被加压的原料流体通过连通孔31、沟部48、连通孔49，从压力室14被送入到中空室25。

在外盒23的两端形成阳螺纹部41、46，中空室25分别开口在阳螺纹部41、46的端面中央。通过将外盒23的阳螺纹部46拧紧在泵部件9的阴螺纹部45上，从而使外盒23与泵部件9连接。此时，内盒24的两端部被夹在凹部40、47之间，并收容在中空室25内。因此，中空室25可靠地密封在泵部件9和出口部28之间。

作为本实施例的第4变形例，在泵部件9中，可以在汽缸17上固定设置衬垫。

作为本实施例的第5变形例，在驱动装置1中，使曲轴旋转的马达可以采用电气油压、空压等动力式、手动式，或者可将包含曲轴的曲柄机构做成利用电动控制驱动方式机构。

作为本实施例的第6变形例，在微粒化处理系统50中，可将微粒化装置30a、30b、30c配置在水平方向上，将投放槽10配置在微粒化装置30a、30b、30c的上方，而将排出槽11配置在微粒化装置30a、30b、30c的下方。

使用本发明的微粒化装置，在喷出行程的前半段，原料流体从压力室倒流到投放槽；在喷出行程的后半段，原料流体不从压力室倒流到投放槽。并且，由于采用本发明的微粒化装置简化了构成部件，因而使清洗工作易于进行。

Claims (11)

1.一种物质的微粒化装置，具有：由一端开口、另一端闭塞的汽缸，用于将原料流体从投放槽导入到上述汽缸内的管，及利用驱动装置在上述汽缸内往复运动、对上述汽缸内的原料流体加压的活塞组成的泵部件；

将在上述泵部件内被加压的原料流体通过设在内部的孔部，并根据孔部的喷嘴特性，将上述原料流体中所含的物质微粒化的发生器部件；其特征在于：

在上述活塞和上述汽缸的闭塞端之间形成压力室；

上述管的一端开口于上述压力室的汽缸侧面，以形成取入口；

上述汽缸的闭塞端形成有送入口；

上述活塞的第1行程中上述送入口闭塞，并且，上述原料流体通过上述取入口从上述投放槽取入上述压力室内；

上述活塞的第2行程前半段，上述原料流体通过上述取入口从上述压力室内送入上述投放槽；

上述活塞的第2行程后半段，上述取入口利用上述活塞的侧面直接闭塞，并且，上述原料流体通过上述送入口从上述压力室内送入上述发生器部件。

2.根据权利要求1所述的物质的微粒化装置，其特征在于：上述泵部件具有用于开闭上述送入口的单向阀。

3.根据权利要求1所述的物质的微粒化装置，其特征在于：上述发生器部件具备带有出口孔的出口部，上述出口孔用于将含有上述被微粒化的物质的原料流体送入到排出槽。

4.根据权利要求3所述的物质的微粒化装置，其特征在于：发生器部件还具有：一端和上述汽缸相连、另一端和上述出口部相连的外盒；以及收容在上述外盒内，并且将一端部固定在上述出口部的内盒；

在上述外盒和上述内盒之间形成中空室；

在上述外盒的一端，形成通过上述送入口，连通上述压力室和上述中空室的连通孔；

在上述内盒的内部，形成一端闭塞、另一端开口于上述出口孔的中心通路；

在上述内盒的侧面，形成一端开口于上述中心通路、另一端开口于上述中空室的多个上述孔部。

5.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：上述的内盒由陶瓷制成。

6.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：上述内盒的一个端部固定在上述出口部的端面上形成的凹部中。

7.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：

上述内盒的一个端部固定在上述出口部的端面上形成的第1凹部中，

上述内盒的另一个端部固定在上述汽缸的端面上形成的第2凹部中。

8.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：通过将设在上述汽缸上的阴螺纹部拧紧在设在上述外盒一端上的阳螺纹部，从而使上述外盒与上述汽缸连接。

9.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：通过将设在上述汽缸上的阳螺纹部拧紧在设在上述外盒一端上的阴螺纹部，从而使上述外盒与上述汽缸相连接。

10.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：通过将设在上述外盒的另一端上的阴螺纹部拧紧在设在上述出口部上的阳螺纹部，从而使上述外盒与上述出口部相连接。

11.根据权利要求4所述的物质的微粒化装置，其特征在于：通过将设在上述外盒的另一端上的阳螺纹部拧紧在设在上述出口部上的阴螺纹部，从而使上述外盒与上述出口部相连接。

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