JP2005007293A - Apparatus for manufacturing fine particle supercritically - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超臨界流体を利用した微粒子製造技術に関するものであって、簡易且つ効率的な粒子製造を行うことのできる微粒子製造装置に係るものである。
【0002】
【発明の背景】
物質の相状態は分子の運動エネルギーと分子間力とのバランスによって決まるものであり、分子間力が支配的である場合、物質はある程度秩序を有した液体となり、一方、運動エネルギーが支配的である場合、物質は無秩序な気体となる。つまり物質は、温度、圧力の変化により、気体、液体、固体の三相となるものであり、図3の状態図に示すように、温度、圧力ともに臨界点を超えると気相−液相の境界面は消失し、液体と気体との区別がつかない超臨界流体となる。この超臨界流体の物性は、密度は液体に近く、また粘度や拡散係数は気体に近いものであり、室温で固体である不揮発性物質でも溶解することができ、また液体より速い移動ができるものである。
【0003】
そして近時このような超臨界流体の物性が着目され、液体溶媒に代わる新たな溶媒として利用する研究がさかんに行われている。具体的には、食品、医薬品、農薬、化学薬品等の粉粒体の製造において、超臨界技術を利用した粒子製造の研究が行われており、その一つにRESS法(Rapid Expansionof Supercritical Solutions)と呼ばれる方法がある。この方法は、溶質を溶解させた超臨界流体を減圧により急速に膨張させて、溶質(原料)の過飽和溶解状態を作り出して溶質を析出させるものであり、核形成と粒子への成長を均質に行うことができるものである。
【0004】
そして前記RESS法を実施するための装置として、図4に示すような超臨界微粒子製造装置D′が存在する。この装置は、反応器1′内において溶質を溶解させた超臨界溶液Sを得て、このものを捕集器2′内に具えたノズル20′から噴霧することにより、溶質Mを微粒子状に析出させて粉粒体Gを得る装置である。
【0005】
しかしながらこのような超臨界微粒子製造装置D′には、その構造に起因するいくつかの問題点があった。
まず第一の問題として、前記ノズル20′からの溶質を溶解させた超臨界流体Sの噴霧は、反応器1′と捕集器2′との間を結ぶ主管路7′に具えたバルブV4′を開放することにより行われているが、バルブV4′とノズル20′との間の区間は、バルブV4′の開放前には大気圧状態となっているため、バルブV4′を開放してこの区間に流入した溶質を溶解させた超臨界流体Sにおいて溶質の析出が起こり、ノズル20′の目詰まりを生じてしまうことがあった。
【0006】
また第二の問題として、この種の装置では前記ノズル20′におけるオリフィス孔21′の径が小さいほど小径の微粒子が得られるものであるが、オリフィス孔21′の径を小さくすると必然的に単位時間あたりの噴霧量が減少するため、反応容器1′内の溶質を溶解させた超臨界流体Sを全て噴霧するのに長時間を要してしまっている。
更にオリフィス孔21′が小径であるノズル20′にあっては、上記バルブV4′とノズル20′との間の区間で析出した溶質が詰まってしまう確率も高くなっている。
【0007】
更にまた第三の問題として、超臨界微粒子製造装置D′の停止後に系内は大気圧まで低下するため、反応器1′、捕集器2′及び主管路7′内に残存した溶質を溶解させた超臨界流体Sから溶質が析出してしまうことは避けられなかった。
このため従来は、配管にメタノールまたはエタノールを注入して析出された溶質を洗浄除去している。そして洗浄に用いたメタノールまたはエタノールが未乾燥のまま残っている状態で超臨界微粒子製造装置D′が再稼働されてしまった場合には、メタノールまたはエタノールによって溶質を溶解させた超臨界流体Sの温度が低下して、その個所において溶質の析出を招いてしまうため、洗浄後には、配管内を微酸化炭素でパージして常温乾燥または加熱乾燥を行っている。
しかしながらこのような洗浄手法は、配管内の洗浄度が不明であること、管路の分解洗浄の場合は再組立作業に時間を要してしまう手間のかかるものであった。
【0008】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、ノズルの目詰まりを回避することができるとともに、ノズルからの溶質を溶解させた超臨界流体の噴霧効率を向上することにより、稼働率を向上することのできる新規な超臨界微粒子製造装置の開発を技術課題としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項1記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって液体を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、反応器内において前記超臨界流体に溶質を溶解して溶質を溶解させた超臨界流体を得て、更にこの溶質を溶解させた超臨界流体を捕集器内に具えたノズルから噴霧して急速に膨張させることにより、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記反応器からノズルに至る経路内を超臨界環境下とすることができるように、前記反応器と捕集器との間の経路に、前記超臨界流体を供給するように構成したことを特徴として成るものである。
この発明によれば、反応器と捕集器との間を結ぶ管路内に超臨界流体を充満させることにより、この区間において、反応器から管路に流出した溶質を溶解させた超臨界流体から溶質が析出してしまうことを回避することができる。
【0010】
また請求項2記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって液体を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、反応器内において前記超臨界流体に溶質を溶解して溶質を溶解させた超臨界流体を得て、更にこの溶質を溶解させた超臨界流体を捕集器内に具えたノズルから噴霧して急速に膨張させることにより、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記ノズルは、複数のオリフィス孔が形成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、単位時間あたりのノズルからの溶質を溶解させた超臨界流体の噴霧量が増大するため、稼働効率を向上することができる。
【0011】
更にまた請求項3記載の超臨界微粒子製造装置は、前記要件に加え、前記反応器とノズルとの間には、オリフィス孔の径よりも目の細かいフィルタを具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、反応器から流出した未溶解の原料(溶質)や捕集器の前段で析出してしまった溶質をフィルタによって捕捉するため、オリフィス孔の目詰まりを回避することができる。
【0012】
更にまた請求項4記載の超臨界微粒子製造装置は、前記要件に加え、前記管路における予熱器の前段部分には、洗浄用溶剤を供給するための管路を接続したことを特徴として成るものである。
この発明によれば、超臨界流体とともに、溶剤を高圧(超臨界圧力)、中温(超臨界温度)として系内を通過させることにより、系内に残存した溶質を確実に除去して乾燥することができる。また管路の分解、再組立を要しないので、洗浄作業を効率的に行うことができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明の超臨界微粒子製造装置Dについて説明すると、このものは、反応器1内において溶質Mを超臨界流体Fに溶解させて得た溶質を溶解させた超臨界流体Sを、捕集器2内に具えたノズル20から噴霧して急速に膨張させることにより、所望性状の粉粒体Gを得る装置である。またこのような超臨界微粒子製造装置Dには、前記超臨界流体Fを得るための系が具えられるものであり、一例として、ボンベ3内に充填された二酸化炭素をチラーユニット4において冷却し、次いでポンプ5及び予熱器6によって昇圧、昇温することにより、臨界点を超えさせるような構成が採られるものである。なお二酸化炭素は比較的安価で入手することができ、更に臨界圧力が31.1℃、臨界圧力が7.38MPaであり、常温、常圧で気体となるため分離操作が容易に行える溶媒である。
【0014】
以下、前記超臨界微粒子製造装置Dを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記反応器1は、溶質Mを溶媒たる超臨界流体Fに溶解するために用いられる容器体であり、SUS316またはSUS316L等を素材として密閉可能に構成されたものである。この実施の形態では、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用いるため、一例として最大圧力20.0MPaG、最大温度150℃まで耐え得るように設計した。
またこの反応器1には、前記溶質と溶媒とを攪拌・混合するための攪拌機10が具えられる。
【0015】
次に前記捕集器2について説明すると、このものは気密状態を維持できるように形成された筐体内に、溶質を溶解させた超臨界流体Sを噴出するためのノズル20を具えて成るものである。このノズル20には複数のオリフィス孔21が形成されるものであり、図2(a)に示すものは、三孔のオリフィス孔21が同方向に指向するように形成されたものである。また図2(b)に示すものは、同方向に指向する三孔のオリフィス孔21群を二方向に指向させるとともに、これらとは異なる方向に指向する一孔のオリフィス孔21が形成されたものである。更にまた図2(c)に示すものは、三孔のオリフィス孔21が指向する方向を全て異ならせて形成されたものである。もちろんこのようなオリフィス孔21の数や形成個所については、扱う溶質、溶媒に応じて適宜変更し得るものである。
【0016】
また前記ノズル20は、一例として筐体の天板部に形成されたノズル挿入口22に接続される主管路7に接続されるものであり、反応器1とノズル20との間にはフィルタ23が設けられる。このフィルタ23は、オリフィス孔21が目詰まりしてしまうのを防止することを目的として設置されるものであるため、ノズル20の直前に設けることが望ましく、オリフィス孔21の径よりも小さなメッシュを濾体として具えて成るものである。
一方、天板部に形成された排気口24にもフィルタ25が具えられるものであり、このフィルタ25は、捕集器2からの粉粒体Gの流出を防止することを目的として設置されるものであるため、粉粒体Gの径よりも小さなメッシュを濾体として具えて成るものである。
【0017】
次に前記ボンベ3について説明すると、このものは液化したガスを保持するための部材であって、口の部分にバルブV1を具えて成るものである。この実施の形態では液化した二酸化炭素が充填される。
【0018】
次に前記チラーユニット4について説明すると、このものは適宜の冷却手段と冷却面とを具えて成るものであり、この冷却面に触れた液体を冷却することによりポンプ5入口部での気泡発生を防止するための機器である。
【0019】
次に前記ポンプ5について説明すると、このものは液体を昇圧するための部材であり、適宜回転数を制御するためのインバータが具えられて成るものである。
【0020】
次に前記予熱器6について説明すると、このものは前記チラーユニット4において冷却された液体を昇温するための部材であり、適宜の加熱手段を具えて成るものである。
【0021】
そして上記諸部材は、ボンベ3、チラーユニット4、ポンプ5、予熱器6、反応器1及び捕集器2の順でSUS316またはSUS316L等を素材として成る主管路7によって接続されるものである。
すなわちボンベ3内において液体である二酸化炭素は、主管路7に導入され、ポンプ5及び予熱器6の作用によって超臨界流体Fとなった状態で反応器1に供給され、更に反応器1内において溶質Mを溶解した溶質を溶解させた超臨界流体Sとなった状態で捕集器2内に噴霧され、ここで溶質成分を析出して気体となった後、外部に排気されることとなる。
なお反応器1、捕集器2及びこの二つの機器を結ぶ区間の主管路7は、恒温槽8内に配されるものであり、所望の温度に保つことができるように構成されている。またこのような恒温槽8の代わりに適宜のヒータを、反応器1、捕集器2及びこの二つの機器を結ぶ区間の主管路7に巻回するようにしてもよい。
【0022】
また前記主管路7における各機器の間にはバルブV2、V3、V4、V5が具えられるものであり、個々のバルブVによって主管路7の開閉が行われる。
更に前記反応器1と捕集器2との間に具えたバルブV4の直後部分にはフィルタ70が具えられるものであり、このフィルタ70は、反応器1内において超臨界流体Fに溶解しきれずに固体のまま反応器1から流出した溶質Mを除去する目的で配されるものである。
【0023】
更に前記主管路7におけるポンプ5の直後部分と、チラーユニット4の直前部分との間にはレリーフ弁71aを具えた戻り管路71が設けられるものであり、この戻り管路71を通じて昇圧された気体をフィードバックすることにより、粒体の圧力を調整することができるように構成される。
【0024】
更にまた前記主管路7における予熱器6の直後部分と、捕集器2の直前部分との間には、バルブ72aを具えた副管路72が設けられるものであり、この副管路72は、前記バルブV4からバルブV5にかけての範囲に、予熱器6から供給される超臨界流体Fを満たすために設けられるものである。
なおこの副管路72についても、前記反応器1、捕集器2及びこれらの機器を結ぶ主管路7と同様に、恒温槽8内に配するようにすることもできる。
【0025】
更にまた前記主管路7における予熱器6の前段部分には、バルブ73aを具えた洗浄用管路73が接続されるものであり、この洗浄用管路73には適宜エタノール等の溶剤を収容するタンクが接続される。更に前記主管路7及び各機器には適宜圧力センサPまたは温度センサTが具えられる。
【0026】
本発明の超臨界微粒子製造装置Dは一例として上述のようにして構成されるものであり、以下この装置の作動態様と併せてRESS法による粉粒体Gの製造過程について説明を行う。なおこの実施の形態では、溶質Mとしてナフタレンを用い、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用い、最終的に粒径0.01mmφ程度の粉粒体Gを得る過程について説明を行う。
【0027】
(1)原料の投入
まず始めに全てのバルブVを閉じた状態で反応器1に対して溶質Mたるナフタレンを投入するものであり、更に必要に応じて助溶媒Hとしてメタノールを投入する。なおこの助溶媒Hは超臨界流体Fと混合したときのみ溶質Mの溶解度を上昇させるものであって、溶質Mに応じて適切なものが選択される。
【0028】
(2)超臨界流体の生成
次にバルブV1、V2、V3を開放するものであり、ボンベ3内において液体であった二酸化炭素は気体となって主管路7に導入され、まずチラーユニット4において冷却されて発泡が防止される。そして二酸化炭素はポンプ5及び予熱器6の作用によって昇圧・昇温されて臨界点を超えるものであり超臨界流体Fとなった状態で反応器1に供給される。この実施の形態では、超臨界流体Fの圧力が15MPaG、温度が60℃となるように昇圧、昇温するようにした。
なお気体の圧力の調整は、ポンプ5の後段に具えた圧力センサP1によって気体の圧力を監視し、適宜レリーフ弁71aの開度を調節して昇圧された気体の一部をチラーユニット4の前段部分にフィードバックすることと、インバータによるポンプ5の回転数制御とにより行われるものである。
【0029】
(3)溶質を溶解させた超臨界流体の生成
そして反応器1には順次超臨界流体Fが供給されるものであり、反応器1内の圧力が所定の値に達したことを圧力センサP2によって検知した時点でバルブV3を閉鎖する。このとき反応器1は恒温槽8内にあるため一定温度(60℃)に保たれるものであり、超臨界流体Fに対して溶質M(ナフタレン)が溶解し、溶質を溶解させた超臨界流体Sが生成される。なおこのとき適宜攪拌機10を起動して溶解の促進を図るものである。
【0030】
(4)主管路内への超臨界流体の充填
そして溶質Mの溶解が進行している間に、あるいは溶質Mの溶解が完了した時点でバルブ72aを開放し、バルブV4からノズル20までの区間に超臨界流体Fを充填する。
【0031】
(5)粉粒体の生成
次いでバルブV4を開放すると同時にバルブ72aを閉鎖するものであり、このときバルブV4からノズル20までの区間には超臨界流体Fが充満しているため、溶質を溶解させた超臨界流体Sは急速に膨張することがなく、溶質たるナフタレンの析出は起こらない。
このとき、捕集器2内は大気圧まで減圧されているので、反応器1と捕集器2との間を結ぶ主管路7内にあった溶質を溶解させた超臨界流体Sがノズル20から噴霧されて捕集器2内において急速に膨張し、溶質たるナフタレンが析出され、やがて所望性状の粉粒体Gが得られるものである。
またこのとき、反応器1内において未溶解のナフタレンがあった場合には、このものはフィルタ70によって捕捉され、更に細かいものはフィルタ23によって捕捉されるため、ノズル20のオリフィス孔21の目詰まりを回避することができる。
一方、溶質の析出ととともに気体となった二酸化炭素は、気化した助溶媒Hとともに外部に排気されることとなる。
なお本発明によれば、前記ノズル20には複数のオリフィス孔21が形成されているため、単位時間当たりの噴霧量が多く、反応器1内にあった溶質を溶解させた超臨界流体Sの噴霧すなわち粉粒体Gの製造を短時間で行うことができるものである。
【0032】
(6)メンテナンス
このような一連の粉粒体Gの製造が終了した時点で、反応器1、捕集器2及び主管路7内並びにバルブV4、フィルタ23等に溶質を溶解させた超臨界流体Sが付着して残存てしまうことは避けられない。そしてこのように系内に残存した溶質を溶解させた超臨界流体Sは、系内が大気圧まで低下するため、溶質たるナフタレンが析出して反応器1、捕集器2及び主管路7内並びにバルブV4、フィルタ23、ノズル20等に異物として付着してしまう。
そこで超臨界流体Fと洗浄用溶剤とを、前記溶質が付着する個所に送り込むものであり、まず始めにバルブ72aを閉鎖し、バルブV3及びバルブV4を開放した状態で、適宜バルブV2及びバルブ73aの開度を調節して昇圧された溶媒と洗浄用溶剤との混合物を予熱器6に供給する。この実施の形態では超臨界流体Fとして二酸化炭素を、洗浄用溶剤としてエタノールを用いるものであり、二酸化炭素は予熱器6によって昇温されて超臨界流体Fとなり、一方、エタノールも超臨界流体Fと同じ高圧、中温となり、これらが反応器1、フィルタ70、フィルタ23、ノズル20及び主管路7を通過する際に、残存していた溶質を溶解して除去するものである。続いてバルブV3及びバルブV4を閉鎖し、バルブ72aを開放することにより、副管路72内も洗浄する。なお副管路72内の洗浄中に、反応器1を交換することができるものである。
【0033】
【他の実施の形態】
本発明は上述した実施の形態を基本となる実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示すような実施の形態を採ることも可能である。
まず上述した基本となる実施の形態では、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用いたが、この他にも、メタノール、水等の超臨界流体Fを溶媒として用いることができる。
【0034】
また上述した基本となる実施の形態では、予熱器6の直後部分と、捕集器2の直前部分との間に副管路72を設け、予熱器6と反応器1との間の主管路7を分岐するような形態を採ることにより、反応器1からノズル20に至る経路内に超臨界流体Fを供給するようにしたが、別途設けたボンベ3、チラーユニット4、ポンプ5及び予熱器6により、反応器1からノズル20に至る経路内に超臨界流体Fを供給するようにすることもできる。
【0035】
更にまた上述した基本となる実施の形態では、バルブ73aを具えた洗浄用管路73を、主管路7における予熱器6の前段部分に接続したが、洗浄用管路73を予熱器6の後段部分に接続するようにしてもよい。この場合には超臨界流体Fとなった二酸化炭素と洗浄用溶剤とが主管路7において混合されることとなる。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズル20の目詰まりを回避することができるとともに、ノズル20からの溶質を溶解させた超臨界流体Sの噴霧効率を向上することにより、超臨界微粒子製造装置Dの稼働率を向上し、粉粒体Gの生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超臨界微粒子製造装置を示すブロック図である。
【図2】ノズルを示す縦断側面図である。
【図3】圧力及び温度を変化させたときの二酸化炭素の状態を示すグラフである。
【図4】既存の超臨界微粒子製造装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
D 超臨界微粒子製造装置
1 反応器
10 攪拌器
2 捕集器
20 ノズル
21 オリフィス孔
22 ノズル挿入口
23 フィルタ
24 排気口
25 フィルタ
3 ボンベ
4 チラーユニット
5 ポンプ
6 予熱器
7 主管路
70 フィルタ
71 戻り管路
71a レリーフ弁
72 副管路
72a バルブ
73 洗浄用管路
73a バルブ
8 恒温槽
F 超臨界流体
G 粉粒体
H 助溶媒
M 溶質
P 圧力センサ
P1 圧力センサ
P2 圧力センサ
S 溶質を溶解させた超臨界流体
T 温度センサ
V バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fine particle production technique using a supercritical fluid, and relates to a fine particle production apparatus capable of simple and efficient particle production.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The phase state of a substance is determined by the balance between the kinetic energy of the molecule and the intermolecular force. When the intermolecular force is dominant, the substance becomes a liquid with some order, while the kinetic energy is dominant. In some cases, the material becomes a disordered gas. In other words, a substance becomes a three-phase gas, liquid, or solid due to changes in temperature and pressure. As shown in the phase diagram of FIG. The boundary surface disappears and becomes a supercritical fluid in which liquid and gas cannot be distinguished. The physical properties of this supercritical fluid are such that the density is close to that of a liquid, the viscosity and diffusion coefficient are close to those of a gas, and even a non-volatile substance that is solid at room temperature can be dissolved and can move faster than a liquid. It is.
[0003]
In recent years, attention has been paid to the physical properties of such supercritical fluids, and various studies have been conducted on using them as new solvents instead of liquid solvents. Specifically, in the production of powders of foods, pharmaceuticals, agricultural chemicals, chemicals, etc., research on particle production using supercritical technology has been conducted, and one of them is the RESS method (Rapid Expansion of Supercritical Solutions). There is a method called. In this method, the supercritical fluid in which the solute is dissolved is rapidly expanded under reduced pressure to create a supersaturated dissolution state of the solute (raw material) to precipitate the solute. Is something that can be done.
[0004]
As an apparatus for carrying out the RESS method, there is a supercritical fine particle production apparatus D ′ as shown in FIG. This apparatus obtains a supercritical solution S in which a solute is dissolved in a reactor 1 ', and sprays this from a nozzle 20' provided in a collector 2 ', thereby making the solute M into fine particles. It is an apparatus which obtains the granular material G by making it precipitate.
[0005]
However, the supercritical fine particle production apparatus D ′ has several problems due to its structure.
First, as a first problem, the spray of the supercritical fluid S in which the solute from the nozzle 20 'is dissolved is a valve V4 provided in the main pipe line 7' connecting the reactor 1 'and the collector 2'. ′ Is opened, but the section between the valve V4 ′ and the
[0006]
As a second problem, in this type of apparatus, the smaller the diameter of the
Further, in the nozzle 20 'having a small diameter orifice hole 21', there is a high probability that the solute deposited in the section between the valve V4 'and the nozzle 20' is clogged.
[0007]
As a third problem, since the inside of the system drops to atmospheric pressure after the supercritical particle production apparatus D 'is stopped, the solute remaining in the reactor 1', the collector 2 'and the main pipe line 7' is dissolved. It was inevitable that the solute was precipitated from the supercritical fluid S that was allowed to enter.
For this reason, conventionally, methanol or ethanol is injected into the piping to remove the precipitated solute. When the supercritical fine particle production apparatus D ′ is restarted in a state where methanol or ethanol used for washing remains undried, the supercritical fluid S in which the solute is dissolved by methanol or ethanol is used. Since the temperature is lowered and solute is precipitated at that location, the inside of the pipe is purged with fine carbon oxide and dried at room temperature or heat after washing.
However, such a cleaning method has a problem that the degree of cleaning in the pipe is unknown, and in the case of disassembly cleaning of the pipe line, it takes time to reassemble.
[0008]
[Technical problem to be solved]
The present invention has been made in view of such a background, it is possible to avoid clogging of the nozzle, and by improving the spray efficiency of the supercritical fluid in which the solute from the nozzle is dissolved, The technical challenge is to develop a new supercritical fine particle production system that can improve the operating rate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the supercritical fine particle manufacturing apparatus according to claim 1 is configured to pressurize and raise the temperature of the liquid by a pump and a preheater to obtain a supercritical fluid, and dissolve the solute in the supercritical fluid in the reactor. A device for obtaining a granular material by precipitating a solute by rapidly spraying the supercritical fluid in which the solute is dissolved and spraying it from a nozzle provided in the collector. The supercritical fluid is supplied to the path between the reactor and the collector so that the path from the reactor to the nozzle can be in a supercritical environment. Is a feature.
According to the present invention, the supercritical fluid in which the solute flowing out from the reactor into the pipe line is dissolved in this section by filling the pipe line connecting the reactor and the collector with the supercritical fluid. It is possible to avoid the solute from being precipitated.
[0010]
In addition, the supercritical fine particle production apparatus according to claim 2 is a method in which the liquid is pressurized and heated by a pump and a preheater to form a supercritical fluid, and the solute is dissolved in the supercritical fluid in the reactor. A device for obtaining a granular material by precipitating a solute by rapidly spraying the supercritical fluid in which the solute is dissolved and spraying it from a nozzle provided in the collector. The nozzle is characterized in that a plurality of orifice holes are formed.
According to this invention, since the spray amount of the supercritical fluid in which the solute from the nozzle per unit time is dissolved increases, the operation efficiency can be improved.
[0011]
Furthermore, the supercritical particle production apparatus according to
According to this invention, since the undissolved raw material (solute) flowing out from the reactor and the solute deposited in the front stage of the collector are captured by the filter, clogging of the orifice hole can be avoided.
[0012]
Furthermore, in addition to the above requirements, the supercritical fine particle production apparatus according to claim 4 is characterized in that a pipe line for supplying a cleaning solvent is connected to a pre-stage portion of the preheater in the pipe line. It is.
According to this invention, together with the supercritical fluid, the solvent is allowed to pass through the system at high pressure (supercritical pressure) and medium temperature (supercritical temperature), so that the solute remaining in the system is reliably removed and dried. Can do. Further, since the pipes need not be disassembled and reassembled, the cleaning operation can be performed efficiently.
The above problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims as a means.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The supercritical fine particle production apparatus D of the present invention will be described below. This apparatus is a collector of a supercritical fluid S in which a solute obtained by dissolving a solute M in a supercritical fluid F in a reactor 1 is dissolved. 2 is a device that obtains a granular material G having a desired property by spraying from a
[0014]
Hereinafter, various members constituting the supercritical fine particle production apparatus D will be described in detail.
First, the reactor 1 is a container used to dissolve the solute M in the supercritical fluid F as a solvent, and is configured to be hermetically sealed using SUS316 or SUS316L as a material. In this embodiment, since a supercritical fluid F of carbon dioxide is used as a solvent, it is designed to withstand a maximum pressure of 20.0 MPaG and a maximum temperature of 150 ° C. as an example.
Further, the reactor 1 is provided with a
[0015]
Next, the collector 2 will be described. The collector 2 comprises a
[0016]
The
On the other hand, the exhaust port 24 formed in the top plate portion is also provided with a
[0017]
Next, the
[0018]
Next, the chiller unit 4 will be described. The chiller unit 4 includes an appropriate cooling means and a cooling surface. By cooling the liquid touching the cooling surface, bubbles are generated at the inlet of the pump 5. It is a device to prevent.
[0019]
Next, the pump 5 will be described. This is a member for increasing the pressure of the liquid, and is provided with an inverter for appropriately controlling the rotation speed.
[0020]
Next, the preheater 6 will be described. This is a member for raising the temperature of the liquid cooled in the chiller unit 4, and comprises an appropriate heating means.
[0021]
The above members are connected by a
That is, carbon dioxide, which is a liquid in the
The
[0022]
Valves V2, V3, V4, and V5 are provided between the devices in the
Further, a
[0023]
Further, a return line 71 having a
[0024]
Furthermore, a sub-pipe 72 having a
Note that the
[0025]
Furthermore, a cleaning line 73 having a
[0026]
The supercritical fine particle production apparatus D of the present invention is configured as described above as an example, and the production process of the powder G by the RESS method will be described below together with the operation mode of this apparatus. In this embodiment, naphthalene is used as the solute M, carbon dioxide supercritical fluid F is used as a solvent, and a process of finally obtaining a granular material G having a particle size of about 0.01 mmφ will be described.
[0027]
(1) Feeding Raw Material First, naphthalene as the solute M is fed into the reactor 1 with all the valves V closed, and methanol is further fed as a co-solvent H as required. The cosolvent H increases the solubility of the solute M only when mixed with the supercritical fluid F, and an appropriate one is selected according to the solute M.
[0028]
(2) Generation of supercritical fluid Next, valves V1, V2, and V3 are opened. Carbon dioxide that is liquid in the
The gas pressure is adjusted by monitoring the pressure of the gas with a pressure sensor P1 provided at the rear stage of the pump 5 and adjusting the opening of the
[0029]
(3) Generation of a supercritical fluid in which a solute is dissolved and the supercritical fluid F is sequentially supplied to the reactor 1, and the pressure sensor P2 indicates that the pressure in the reactor 1 has reached a predetermined value. The valve V3 is closed at the time point detected by. At this time, the reactor 1 is kept at a constant temperature (60 ° C.) because it is in the thermostat 8, and the solute M (naphthalene) is dissolved in the supercritical fluid F to dissolve the solute. A fluid S is generated. At this time, the
[0030]
(4)
[0031]
(5) Generation of granular material Next, the valve V4 is opened and the
At this time, since the inside of the collector 2 is depressurized to atmospheric pressure, the supercritical fluid S in which the solute in the
At this time, if there is undissolved naphthalene in the reactor 1, this is captured by the
On the other hand, the carbon dioxide that has become gas with the precipitation of the solute is exhausted to the outside together with the vaporized cosolvent H.
According to the present invention, since a plurality of orifice holes 21 are formed in the
[0032]
(6) Maintenance A supercritical fluid in which a solute is dissolved in the reactor 1, the collector 2 and the
Therefore, the supercritical fluid F and the cleaning solvent are sent to the location where the solute adheres. First, the valve V2 and the
[0033]
[Other embodiments]
Although the present invention is based on the above-described embodiment, it is also possible to adopt the following embodiment based on the technical idea of the present invention.
First, in the basic embodiment described above, the supercritical fluid F of carbon dioxide is used as the solvent, but in addition to this, a supercritical fluid F such as methanol or water can be used as the solvent.
[0034]
Further, in the basic embodiment described above, the
[0035]
Furthermore, in the basic embodiment described above, the cleaning pipe 73 provided with the
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, clogging of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus for producing supercritical fine particles of the present invention.
FIG. 2 is a vertical side view showing a nozzle.
FIG. 3 is a graph showing the state of carbon dioxide when the pressure and temperature are changed.
FIG. 4 is a block diagram showing an existing supercritical fine particle production apparatus.
[Explanation of symbols]
D Supercritical particle production apparatus 1
Claims (4)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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ID=34097948
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006223923A (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Okawara Mfg Co Ltd | Fine particle collection structure in supercritical fine particle production apparatus |
JP2011064433A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method of producing powder |
JP2011064435A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method of producing powder |
JP2011064434A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method of producing powder |
WO2019093130A1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-05-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Mixing apparatus |
-
2003
- 2003-06-19 JP JP2003174475A patent/JP2005007293A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006223923A (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Okawara Mfg Co Ltd | Fine particle collection structure in supercritical fine particle production apparatus |
JP2011064433A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method of producing powder |
JP2011064435A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method of producing powder |
JP2011064434A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method of producing powder |
WO2019093130A1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-05-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Mixing apparatus |
JP2019084499A (en) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社神戸製鋼所 | Mixing device |
KR20200057080A (en) * | 2017-11-07 | 2020-05-25 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | Mixing device |
TWI712449B (en) * | 2017-11-07 | 2020-12-11 | 日商神戶製鋼所股份有限公司 | Mixing device |
KR102374416B1 (en) * | 2017-11-07 | 2022-03-16 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | mixing device |
US11931709B2 (en) | 2017-11-07 | 2024-03-19 | Kobe Steel, Ltd. | Apparatus for mixing materials dissolved in a high-pressure working fluid |
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