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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nasszerstäubungsvorrichtung und ein Nasszerstäubungsverfahren zum Zerstäuben von Teilchen, die in einem zu prozessierenden Fluid (hier auch als „Prozess-Zielfluid“ bezeichnet) enthalten sind. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Nasszerstäubungsvorrichtung und ein Nasszerstäubungsverfahren, die beide zur fortschrittlichen Zerstäubung von Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, durch einen einfachen Prozess der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Prozess-Zielfluids in einem dünnen Rohr befähigt sind.
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Technischer Hintergrund
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Es ist eine herkömmliche Vorrichtung bekannt, die mit einem Nassstrahlmühlen-Verarbeitungsteil ausgestattet ist, wie er in der Patentliteratur (im Folgenden als PTL bezeichnet) 1 beschrieben ist. Der Nassstrahlmühlen-Verarbeitungsteil stößt eine Zielflüssigkeit, in der die Teilchen enthalten sind, aus einer oder zwei Düsen unter ultrahohem Druck aus, wodurch die in der Zielflüssigkeit enthaltenen Teilchen zerstäubt werden.
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PTL 1 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Suspension, in der ein Prozess wie folgt durchgeführt wird: ein Suspensionsvorläufer, der in einem Mischtank 11 durch Mischen eines Lösungsmittels und eines Pulvers gebildet wird, wird aus dem Mischtank 11 durch eine Flüssigkeitsversorgungspumpe 13 abgegeben; der Suspensionsvorläufer wird durch einen Druckverstärker 14 unter Druck gesetzt, so dass er einen Druck von beispielsweise 10 MPa oder mehr hat, und wird in eine Kollisionseinheit (Nassstrahlmühlen-Verarbeitungsteil) 15 ausgestoßen; nach einer Nassstrahlmühlenbehandlung in der Einheit wird der Suspensionsvorläufer durch eine Zirkulationspumpe (Zirkulationsteil) 17 in den Mischtank 11 eingeleitet; und eine kleine Menge Pulver wird dem Suspensionsvorläufer im Mischtank 11 beigemischt. Durch mehrmaliges Wiederholen des obigen Vorgangs wird eine Suspension mit der gewünschten Pulverkonzentration erzeugt, und dann wird das Ventil 18 umgeschaltet, um die erzeugte Suspension in den Suspensionstank 19 zu leiten.
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Zitierliste
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Patentliteratur
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PTL 1 Japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr.
2010-77001 -
Kurzfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung zur Herstellung von Suspension weist die folgenden Probleme auf. Zusätzlich zur Verwendung von zwei Pumpen, der Flüssigkeitsversorgungspumpe 13 und der Zirkulationspumpe 17, ist die Bereitstellung eines Druckverstärkers 14 nach der Flüssigkeitsversorgungspumpe 13 erforderlich; außerdem sind die Bereitstellung eines Mischtanks 11 zum Mischen von Lösungsmittel und Pulver und ein Suspensionstanks 19 zur Aufnahme der erzeugten Suspension an verschiedenen Positionen erforderlich. Infolgedessen wird die Vorrichtung groß und teuer, und da ein Suspensionsvorläufer durch die Verwendung der Flüssigkeitsversorgungspumpe 13 und des Druckverstärkers 14 ausgestoßen wird, ist eine fortschrittliche Zerstäubung bei der Verwendung der Suspensionserzeugungsvorrichtung schwierig.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um solche Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Nasszerstäubungsvorrichtung mit einer reduzierten Größe und einer einfachen Struktur und ein Nasszerstäubungsverfahren bereitzustellen, die beide in der Lage sind, eine fortschrittliche Zerstäubung von Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, durchzuführen.
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Lösung des Problems
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Um das obige Ziel zu erreichen, ist die Erfindung nach Anspruch 1 als eine Nasszerstäubungsvorrichtung zum Zerstäuben von Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, konfiguriert. Die Nasszerstäubungsvorrichtung enthält einen Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter zum Speichern des Prozess-Zielfluids; eine Spritze mit einer Dichtung, die so konfiguriert ist, dass sie durch einen Kolben auf einer inneren Umfangswand der Spritze verschoben werden kann; ein dünnes Rohr, dessen eines Ende in den Speicherbehälter für das Prozess-Zielfluid eingeführt und dessen anderes Ende mit der Spritze verbunden ist; und einen Steuerteil, der die Steuerung des Kolbens zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen durchführt, wobei unter der Steuerung durch den Steuerteil wenigstens einmal ein Zerstäubungsprozess durchgeführt wird, bei dem der Kolben zurückbewegt wird, um zu ermöglichen, dass das Prozess-Zielfluid in dem Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter über das dünne Rohr in die Spritze fließt, um in der Spritze gespeichert zu werden, und der Kolben vorwärts bewegt wird, um das in der Spritze gespeicherte Prozess-Zielfluid über das dünne Rohr in den Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter zurückzugeben.
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Bei der Erfindung nach Anspruch 1 ist die Erfindung nach Anspruch 2 so ausgestaltet, dass das dünne Rohr abnehmbar mit der Spritze verbunden ist.
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Bei der Erfindung nach Anspruch 1 oder 2 ist die Erfindung nach Anspruch 3 so ausgestaltet, dass ein Durchmesser des dünnen Rohres entsprechend der Teilchengröße der in dem fluiden Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen bestimmt ist.
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Bei der Erfindung nach Anspruch 1 oder 2 ist die Erfindung nach Anspruch 4 so ausgestaltet, dass eine Länge des dünnen Rohres entsprechend der Teilchengröße der in dem Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen und einem gewünschten Zerstäubungsgrad bestimmt wird.
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Bei der Erfindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist die Erfindung nach Anspruch 5 so ausgestaltet, dass der Steuerteil eine Geschwindigkeit des Prozess-Zielfluids, das durch den Kolben durch das dünne Rohr extrudiert wird, so steuert, dass die Strömung des Prozess-Zielfluids in dem dünnen Rohr turbulent wird, und die Anzahl der Male, die der Zerstäubungsprozess durch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens durchgeführt wird, auf eine vorbestimmte Anzahl von Malen steuert.
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Die Erfindung nach Anspruch 6 ist als ein Nasszerstäubungsverfahren zum Zerstäuben von Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, konfiguriert. Das Nasszerstäubungsverfahren enthält: Einführen eines Endes eines dünnen Rohrs in einen Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter; Verbinden eines anderen Endes des dünnen Rohrs mit einer Spritze, die eine Dichtung enthält, die so konfiguriert ist, dass sie durch einen Kolben auf einer inneren Umfangswand der Spritze verschoben werden kann; und Durchführen eines Zerstäubungsprozesses wenigstens einmal, bei dem der Kolben zurückbewegt wird, um zu ermöglichen, dass das Prozess-Zielfluid in dem Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter über das dünne Rohr in die Spritze fließt, um in der Spritze gespeichert zu werden, und der Kolben vorwärts bewegt wird, um das in der Spritze gespeicherte Prozess-Zielfluid über das dünne Rohr in den Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter zurückzugeben.
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Bei der Erfindung nach Anspruch 6 ist die Erfindung nach Anspruch 7 so ausgestaltet, dass das dünne Rohr abnehmbar mit der Spritze verbunden ist.
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Bei der Erfindung nach Anspruch 6 oder 7 ist die Erfindung nach Anspruch 8 so ausgestaltet, dass ein Durchmesser des dünnen Rohrs entsprechend der Teilchengröße der in dem Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen bestimmt wird.
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Bei der Erfindung nach Anspruch 6 oder 7 ist die Erfindung nach Anspruch 9 so ausgestaltet, dass eine Länge des dünnen Rohres entsprechend der Teilchengröße der in dem Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen und einem gewünschten Zerstäubungsgrad bestimmt wird.
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Bei der Erfindung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 ist die Erfindung nach Anspruch 10 so ausgestaltet, dass eine Geschwindigkeit des Prozess-Zielfluids, das durch den Kolben durch das dünne Rohr extrudiert wird, so gesteuert wird, dass eine Strömung des Prozess-Zielfluids in dem dünnen Rohr turbulent wird, und die Anzahl der Male, die der Zerstäubungsprozess durch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens durchgeführt wird, auf eine vorbestimmte Anzahl von Malen gesteuert wird.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist als eine Nasszerstäubungsvorrichtung zum Zerstäuben von in einem Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen konfiguriert. Die Nasszerstäubungsvorrichtung umfasst einen Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter zum Speichern des Prozess-Zielfluids; eine Spritze mit einer Dichtung, die so konfiguriert ist, dass durch einen Kolben auf einer inneren Umfangswand der Spritze verschoben werden kann; ein dünnes Rohr, dessen eines Ende in den Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter eingeführt ist und dessen anderes Ende mit der Spritze verbunden ist; und einen Steuerteil, der die Steuerung des Kolbens zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen durchführt. In der Nasszerstäubungsvorrichtung wird ein Zerstäubungsprozess wenigstens einmal durchgeführt, und in dem Zerstäubungsprozess wird durch die Steuerung, die durch den Steuerteil durchgeführt wird, der Kolben rückwärts bewegt, um zu ermöglichen, dass das Prozess-Zielfluid in dem Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter über das dünne Rohr in die Spritze fließt, um in der Spritze gespeichert zu werden, und der Kolben vorwärts bewegt, um das Prozess-Zielfluid, das in der Spritze gespeichert ist, über das dünne Rohr in den Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter zurückzugeben. Daher hat die Erfindung die Wirkungen, die Bereitstellung einer Nasszerstäubungsvorrichtung mit einer reduzierten Größe und einer einfachen Struktur und eines Nasszerstäubungsverfahrens zu ermöglicht, die beide zur fortschrittlichen Zerstäubung von Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, in der Lage sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht einer Nasszerstäubungsvorrichtung eines Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung;
- 3 ist eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung zu Beginn ihres Betriebs;
- 4A bis 4C sind Diagramme, die den Betrieb der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung erläutern;
- 5A und 5B sind Diagramme, die das Funktionsprinzip der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung erläutern;
- 6 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Betrieb der Nasszerstäubungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert; und
- 7 ist ein Diagramm, in dem die Abnahme der Teilchengröße (Größe/nm) in Bezug auf die Anzahl der Male (Schrittzahl), die der Zerstäubungsprozess durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungssteuerung des Aktuators 23 durchgeführt wird, unter Verwendung eines dünnen Rohrs 30 mit einem Durchmesser von 0,762 mm und einer Länge von 65 cm und einer wässrigen Kalziumkarbonatteilchen/SOFTANOL-Lösung mit einer Kalziumkarbonatkonzentration von 0,1 mg/ml und einer SOFTANOL-Konzentration von 0,05 mg/ml als Prozess-Zielfluid aufgetragen ist.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend wird wenigstens ein Beispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die der Anmeldung beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist eine Seitenansicht einer Nasszerstäubungsvorrichtung eines Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung. 3 ist eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung zu Beginn ihres Betriebs.
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Die Nasszerstäubungsvorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels in den 1 bis 3 zerstäubt die Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, das im Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 gespeichert ist. Die Nasszerstäubungsvorrichtung 100 kann allein verwendet werden, sie kann aber auch z.B. als Teilchenzerstäubungsvorrichtung vor einer bekannten Strahlmühle eingesetzt werden.
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Die Spritze 20 enthält eine Dichtung 22, die auf der inneren Umfangswand der Spritze gleitet. Die Dichtung 22 wird so betätigt, dass sie durch den mit der Dichtung 22 verbundenen Kolben 21 vorwärts und rückwärts geschoben wird.
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Das dünne Rohr 30 ist über den Adapter 31 abnehmbar mit einem Ende der Spritze 20 verbunden. Das distale Ende des dünnen Rohrs 30 wird in den Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 eingeführt, wie in den 1 bis 3 dargestellt, wenn ein im Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 gespeichertes Prozess-Zielfluid einem Zerstäubungsprozess unterzogen wird.
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Ein Ende des Kolbens 21, der die Dichtung 22 vorwärts und rückwärts bewegt, ist mit der Dichtung 22 verbunden, und das andere Ende des Kolbens 21 ist mit dem Aktuator 23 verbunden, der durch die Kugelumlaufspindel 420 des Steuerteils 40 vorwärts und rückwärts bewegt wird.
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Die Kugelumlaufspindel 420 wird vom Motor 410 angetrieben. Das heißt, die erste Riemenscheibe 412 ist an der rotierenden Welle 411 des Motors 410 befestigt, und die zweite Riemenscheibe 421 ist an einem Ende der Kugelumlaufspindel 420 befestigt. Der Riemen 430 befindet sich zwischen der ersten Riemenscheibe 412 und der zweiten Riemenscheibe 421.
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Wie in 2 dargestellt, sind auf beiden Seiten der Kugelumlaufspindel 420 jeweils zwei Linearführungen 440a und 440b zur Führung des Aktuators 23 vorgesehen.
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Wenn sich der Motor 410 in der normalen Richtung dreht, wird die Drehung des Motors 410 über die erste Riemenscheibe 412, den Riemen 430 und die zweite Riemenscheibe 421 auf die Kugelumlaufspindel 420 übertragen. Die daraus resultierende normale Drehung der Kugelumlaufspindel 420 bewirkt, dass sich der Aktuator 23 nach unten bewegt, und der Kolben 21 drückt die Dichtung 22 in der Spritze 20 entsprechend nach unten, wodurch die Dichtung 22 in der Spritze 20 nach vorne bewegt wird.
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Wenn sich der Motor 410 in umgekehrter Richtung dreht, wird die Drehung des Motors 410 über die erste Riemenscheibe 412, den Riemen 430 und die zweite Riemenscheibe 421 auf die Kugelumlaufspindel 420 übertragen. Die daraus resultierende umgekehrte Drehung der Kugelumlaufspindel 420 bewirkt, dass sich der Aktuator 23 nach oben bewegt, und der Kolben 21 bewegt die Dichtung 22 in der Spritze 20 entsprechend nach oben und bewegt die Dichtung 22 in der Spritze 20 zurück.
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Wie oben beschrieben, ist das dünne Rohr 30 mit einem Ende der Spritze 20 verbunden, und das distale Ende des dünnen Rohrs 30 ist in den Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 eingeführt. Wenn sich die Dichtung 22 in der Spritze 20 aufgrund der Aufwärtsbewegung des Aktuators 23 zurückbewegt, wird daher ein Prozess-Zielfluid im Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 über das dünne Rohr 30 in die Spritze 20 eingeführt. In den 1 und 2 ist dieser Zustand dargestellt.
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Wenn sich der Aktuator 23 von diesem Zustand nach unten bewegt, um die Dichtung 22 in der Spritze 20 nach unten zu drücken, fließt das Prozess-Zielfluid in der Dichtung 22 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch das dünne Rohr 30 und kehrt in den Prozess-Zielfluidspeicherbehälter 10 zurück.
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In der Nasszerstäubungsvorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels werden Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, das in dem Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 gespeichert ist, zerstäubt, indem die Strömung des Prozess-Zielfluids in dem dünnen Rohr 30 genutzt wird, die durch die Vorwärtsbewegung der Dichtung 22 in der Spritze 20 verursacht wird.
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Nachfolgend werden die Einzelheiten des Zerstäubungsprozesses unter Bezugnahme auf die 4A bis 5B beschrieben.
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Wie oben beschrieben, führt die Nasszerstäubungsvorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels den Zerstäubungsprozess unter Verwendung der Spritze 20 durch. In dem Zerstäubungsprozess werden Teilchen, die in einem Prozess-Zielfluid enthalten sind, das in dem Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 gespeichert ist, durch Nutzung der Strömung des Prozess-Zielfluids, das in dem dünnen Rohr 30 gebildet wird, zerstäubt.
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4A bis 4C sind Diagramme, die den Betrieb der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung erläutern. 5A und 5B sind Diagramme, die das Funktionsprinzips der in 1 dargestellten Nasszerstäubungsvorrichtung erläutern.
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4A zeigt den Zustand der Spritze 20 zu Beginn des Zerstäubungsprozesses. In dem in 4A dargestellten Zustand befindet sich das Prozess-Zielfluid im Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10.
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Wenn der Aktuator 23 von diesem Zustand nach oben bewegt wird, um die Dichtung 22 in der Spritze 20 nach hinten zu bewegen, strömt das Prozess-Zielfluid im Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 durch das dünne Rohr 30 in die Spritze 20, wie in 4B dargestellt.
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Wenn der Aktuator 23 dann nach unten bewegt wird, um die Dichtung 22 in der Spritze 20 nach vorne zu bewegen, wird das Prozess-Zielfluid in der Spritze 20 in das dünne Rohr 30 eingeführt und bildet eine Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30, wie in 4C dargestellt.
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5A und 5B zeigen schematisch die Geschwindigkeitsverteilung der Strömung eines Prozess-Zielfluid, die im dünnen Rohr 30 gebildet wird. 5A veranschaulicht den Fall von V1, in dem die Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 relativ langsam ist, und 5B veranschaulicht den Fall von V2, in dem die Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 relativ schnell ist.
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Wie aus 5A ersichtlich ist, ist der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Teil in der Nähe der Seitenwand des dünnen Rohrs 30 und dem zentralen Teil des dünnen Rohrs 30 im Fall von V1, in dem die Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 relativ langsam ist, nicht groß. In diesem Fall wird die Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 als laminare Strömung betrachtet. Andererseits nimmt, wie in 5B dargestellt, der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Teil nahe der Seitenwand des dünnen Rohrs 30 und dem zentralen Teil des dünnen Rohrs 30 im Fall von V2 zu, in dem die Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 relativ schnell ist. In diesem Fall wird die Strömung des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 als turbulente Strömung betrachtet.
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Wenn die Strömung des Prozess-Zielfluids in dem dünnen Rohr 30 turbulent wird, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen den in dem Prozess-Zielfluid im dünnen Rohr 30 enthaltenen Teilchen drastisch an, was möglicherweise eine hocheffiziente Zerstäubung der in dem Prozess-Zielfluid in dem dünnen Rohr 30 enthaltenen Teilchen ermöglicht.
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Wenn der Aktuator 23 die untere Grenzposition erreicht, d.h. den in 4A dargestellten Zustand, ist ein Zerstäubungsprozess abgeschlossen. Dieser Zerstäubungsprozess wird so lange wiederholt, bis ein gewünschter zufriedenstellender Zerstäubungsgrad erreicht ist.
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Der Durchmesser des dünnen Rohrs 30 sollte entsprechend dem Durchmesser der in einem Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen eingestellt werden, um eine hocheffiziente Zerstäubung der Teilchen im dünnen Rohr 30 zu ermöglichen.
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Der Durchmesser des dünnen Rohrs 30 sollte auf einen Durchmesser eingestellt werden, der kleiner ist als der maximale Durchmesser der in dem Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen, um eine hocheffiziente Zerstäubung der Teilchen im dünnen Rohr 30 zu ermöglichen.
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Was die Länge des dünnen Rohrs 30 betrifft, so wird davon ausgegangen, dass die Effizienz der Zerstäubung der Teilchen im dünnen Rohr 30 umso höher ist, je länger das dünne Rohr 30 wird. Es ist daher bevorzugt, die Länge entsprechend dem Durchmesser der Teilchen und dem gewünschten Zerstäubungsgrad festzulegen.
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Es gibt auch eine optimale Strömungsgeschwindigkeit des Prozess-Zielfluids im dünnen Rohr 30 und eine optimale Anzahl von Zerstäubungsprozessen, um eine hocheffiziente Zerstäubung der im Prozess-Zielfluid im dünnen Rohr 30 enthaltenen Teilchen zu ermöglichen.
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Für die hocheffiziente Zerstäubung verwendet die Nasszerstäubungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die folgenden Konfigurationen.
- 1) Als dünne Rohre 30 wird eine Vielzahl von dünnen Rohren entsprechend der Teilchengröße der im Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen vorbereitet, die in dem Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 gespeichert werden soll, und der Adapter 31 wird verwendet, um diese dünnen Rohre einzeln lösbar mit der Spritze 20 zu verbinden.
- 2) Der Durchmesser des dünnen Rohrs 30, das an die Spritze 20 angeschlossen wird, wird entsprechend der Teilchengröße der im Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen bestimmt.
- 3) Die Länge des an die Spritze 20 anzuschließenden dünnen Rohrs 30 wird entsprechend der Teilchengröße der im Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen und dem gewünschten Zerstäubungsgrad bestimmt.
- 4) Die Strömungsgeschwindigkeit des im dünnen Rohr 30 strömenden Prozess-Zielfluids wird so gesteuert, dass die Strömung des Prozess-Zielfluids turbulent wird.
- 5) Die Anzahl der Male, die der Zerstäubungsprozess durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Dichtung 22 in der Spritze 20 durchgeführt wird, wird auf eine vorbestimmte Anzahl von Malen entsprechend dem gewünschten Zerstäubungsgrad gesteuert.
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6 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Betrieb der Nasszerstäubungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
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In 6 wird der Motor 410 ausgehend von dem in 4A dargestellten Zustand, der den Ausgangspunkt des Zerstäubungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, in umgekehrter Richtung gedreht (Schritt 601). Aufgrund der Rückwärtsdrehung des Motors 410 bewegt sich der Aktuator 23 nach oben, und dementsprechend bewegt der Kolben 21 die Dichtung 22 in der Spritze 20 nach oben, d.h. die Dichtung 22 wird in der Spritze 20 nach hinten bewegt. Infolgedessen wird das Prozess-Zielfluid im Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter 10 durch das dünne Rohr 30 in die Spritze 20 eingeführt.
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Dann wird geprüft, ob der Aktuator 23 die obere Grenzposition erreicht oder nicht (Schritt 602), und wenn der Aktuator 23 die obere Grenzposition nicht erreicht (NEIN in Schritt 602), kehrt die Verarbeitung zu Schritt 601 zurück und die Rückwärtsdrehung des Motors 410 wird fortgesetzt.
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Wenn in Schritt 602 festgestellt wird, dass der Aktuator 23 die obere Grenzposition erreicht, d.h. den in 4B dargestellten Zustand erreicht (JA in Schritt 602), wird der Motor 410 so gesteuert, dass er sich in die normale Richtung dreht (Schritt 603). Aufgrund der Steuerung des Motors 410, sich in der normalen Richtung zu drehen, bewegt sich der Aktuator 23 nach unten, um die Dichtung 22 in der Spritze 20 nach unten zu drücken, d.h. in den in 4C dargestellten Zustand. Aus diesem Zustand wird das Prozess-Zielfluid in der Dichtung 22 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch das dünne Rohr 30 in den Prozess-Zielfluidspeicherbehälter 10 zurückgeführt, wodurch die im Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen zerstäubt werden.
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Anschließend wird geprüft, ob der Aktuator 23 die untere Grenzposition erreicht oder nicht (Schritt 604), und wenn der Aktuator 23 die untere Grenzposition nicht erreicht (NEIN in Schritt 604), kehrt die Verarbeitung zu Schritt 603 zurück und die normale Drehung des Motors 410 wird fortgesetzt. Wenn in Schritt 604 festgestellt wird, dass der Aktuator 23 die untere Grenzposition erreicht, d.h. den in 4A dargestellten Zustand erreicht (JA in Schritt 604), wird geprüft, ob die Anzahl der Zerstäubungsprozesse, die durch die Steuerung des Aktuators 23 zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung durchgeführt werden (hier auch einfach als „Vorwärts- und Rückwärtsbewegungssteuerung des Aktuators 23“ bezeichnet), eine im Voraus festgelegte Anzahl (Einstellwert) erreicht oder nicht (Schritt 605).
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Wenn die Anzahl der Male, die der Zerstäubungsprozess durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungssteuerung des Aktuators 23 durchgeführt wird, nicht den im Voraus festgelegten Einstellwert erreicht (NEIN in Schritt 605), kehrt die Verarbeitung zu Schritt 601 zurück, und die Verarbeitung der Schritte 601 bis 605 wird wiederholt. Wenn in Schritt 605 festgestellt wird, dass die Anzahl der Male, die der Zerstäubungsprozess durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungssteuerung des Aktuators 23 durchgeführt wird, den im Voraus eingestellten Einstellwert erreicht (JA in Schritt 605), wird der Zerstäubungsprozess beendet.
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Im Folgenden wird ein Beispiel für die tatsächliche Zerstäubung von Teilchen durch das oben beschriebene Verfahren zur Zerstäubung beschrieben.
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Im vorliegenden Beispiel wird der Zerstäubungsprozess von Kalziumkarbonatteilchen unter Verwendung eines dünnen Rohrs 30 mit einem Durchmesser von 0,762 mm und einer Länge von 65 cm und einer wässrigen Kalziumkarbonatteilchen/SOFTANOL-Lösung mit einer Kalziumkarbonatkonzentration von 0,1 mg/ml und einer SOFTANOL-Konzentration von 0,05 mg/ml als Prozess-Zielfluid durchgeführt.
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7 ist ein Diagramm, in dem die Abnahme der Teilchengröße (Größe/nm) in Bezug auf die Anzahl der Male (Schrittzahl), die der Zerstäubungsprozess durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungssteuerung des Aktuators 23 durchgeführt wird, aufgetragen ist.
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7 zeigt deutlich, dass die Teilchengröße (Größe/nm) allmählich abnimmt, wenn die Anzahl der Male (Schrittzahl), die der Zerstäubungsprozess durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungssteuerung des Aktuators 23 durchgeführt wird, zunimmt.
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In der obigen Ausführungsform wird eine Konfiguration eines Einspritzensystems mit einer einzigen Spritze verwendet. Bei einer solchen Konfiguration kann ein Doppelspritzensystem mit zwei Spritzen oder ein Multispritzensystem mit drei oder mehr Spritzen verwendet werden.
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Die Gründe für die Verwendung des Doppelspritzensystems oder eines Multispritzensystems sind folgende: Mit einer einzelnen Spritze kann die Zerstäubung länger dauern, wenn die Menge des Prozess-Zielfluids groß ist; und wenn die Teilchengröße der im Prozess-Zielfluid enthaltenen Teilchen groß ist, ist es notwendig, das dünne Rohr durch ein anderes dünnes Rohr mit einem anderen Durchmesser und einer anderen Länge für die gewünschte Zerstäubung zu ersetzen.
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Die Verwendung des Doppelspritzensystems oder eines Mehrfachspritzensystems kann die Zeit für die gewünschte Zerstäubung des Prozess-Zielfluids verkürzen. Darüber hinaus wird in der Konfiguration, in der zwei oder mehr Spritzen, die dünne Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen verbinden, vorgesehen sind und der Zerstäubungsprozess durch die abwechselnde Verwendung der mehreren Spritzen durchgeführt wird, eine kontinuierliche Durchführung des Zerstäubungsprozesses ohne Austausch des dünnen Rohrs möglich.
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Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist oben beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Im Rahmen der technischen Idee der vorliegenden Erfindung sind viele Modifikationen ausgehend von gewöhnlichen kreativen Fähigkeiten eines Fachmanns möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prozess-Zielfluid-Speicherbehälter
- 20
- Spritze
- 21
- Kolben
- 22
- Dichtung
- 23
- Aktuator
- 30
- Dünnes Rohr
- 31
- Adapter
- 32
- Zweite Riemenscheibe
- 33
- Mutterteil
- 40
- Steuerteil
- 410
- Motor
- 411
- Rotierende Welle
- 412
- Erste Riemenscheibe
- 420
- Kugelumlaufspindel
- 421
- Zweite Riemenscheibe
- 430
- Riemen
- 440a, 440b
- Linearführung
- 100
- Nasszerstäubungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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