JP2006026583A - 物質の微粒化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仕切壁８によって互いに隔離された入口キャビティ５および出口キャビティ７を備えた内筒２と、内筒２との間に閉空間９を形成する態様で内筒２の外側に嵌着された外筒３と、入口キャビティ５および出口キャビティ７をそれぞれ閉空間９に連通させる複数のオリフィス１１，１２とを備え、入口キャビティ５に流入する、圧力を掛けられた、微粒化される物質の粒子を含む液体が、仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面に衝突して、物質が微粒化されかつ微粒子の塊がほぐされるように構成された物質の微粒化装置において、仕切壁８の入口キャビティ５の壁面に物質が付着するのを防止する。
【解決手段】仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面を、入口キャビティ５側に突出する円錐面１６ａとする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セラミックス、金属または薬品、食品等の業界で取り扱う各種物質を微粒化する装置に関し、特に、乳化、分散、微粉砕、破砕またはその他の状態で物質を微粒化する装置の改良に関するものである。

物質をミクロン以下のナノレベルに超微粒化すると、物質の電気的、化学的に特異な機能が発揮されることが知られており、このため、物質を超微粒化するものとして、各種のミル装置が開発されてきた。

しかしながら、ミル装置を主体とする微粒化装置は、大掛かりな装置でスペースを大きくとり、装置のための工事が必要であり、処理能力が小さく、高価であるという問題があったので、例えば特許文献１に記載されているような、ミル装置を使用せず、小型の設備で済み、処理能力が大きく、低価格な微粒化装置が提案されている。

この微粒化装置は、入口管および出口管を有する密閉状の容器と、この容器中に浮遊状態にて固定された立方体と、この立方体の表面から中心に向かって穿設され中心で交わる複数の孔と、これら孔のうちの特定の孔と上記出口管とを連通する導管とからなり、物質を含む液体に圧力を掛け上記入口管から導入することにより、上記物質が液体とともに上記立方体の表面の複数の孔から流入し、その中心にて合流し、その間の物質が互いに衝突し、かつ壁に衝突することにより、物質が上記特定の孔および導管を介して上記出口管から微粒化されて取り出されるように構成されている。

図５〜図１０は、特許文献１に記載された物質の微粒化装置と同様の原理で動作する従来の微粒化装置の一例を示す図で、図５は平面図、図６は図５の６−６線に沿った断面図、図７はその内筒の正面図、図８および図９はそれぞれ、図６の８−８線および９−９線に沿った断面図、図１０は図６の下方部分を軸線の周りで４５度転回して示す模式的端面図である。

この微粒化装置１０は、図７に示すような外観を有する円筒体からなる内筒２と、図６に示すように、内筒２の外周に同軸的に嵌着された円筒体からなる外筒３とによって構成され、内筒２は、その一方の端面２ａに開口する漏斗状の入口開口４と、この入口開口４の下端から軸線Ｌに沿って内筒２の長さ方向のほぼ中間位置まで内部に延びる入口キャビティ５と、内筒２の他方の端面２ｂに開口する出口開口６に連通して軸線Ｌに沿って内部に延びる、入口キャビティ５よりも小径の出口キャビティ７とを同軸的に備え、入口キャビティ５と出口キャビティ６とは仕切壁８によって互いに隔離されている。仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面８ａは軸線Ｌに対してほぼ直交する平面を形成している。

内筒２の外壁面には、入口開口４を備えた大径の入口フランジ部２ｃと、入口キャビティ５、仕切壁８および出口キャビティ７を内蔵した小径の胴部２ｄと、フランジ部２ｃと胴部２ｄとの間に形成された両者の中間の外径を有する中間部２ｅと、上記中間部２ｅとほぼ同径の出口フランジ部２ｆとが段設されている。そして、外筒３の両端部が上記中間部２ｅと出口フランジ部２ｆとにそれぞれ嵌着されていることにより、内筒２の胴部２ｄの外壁面と外筒３の内壁面３ａとの間には円筒状の閉空間９が形成されている。

上記胴部２ｄの入口キャビティ５を内蔵する上方部分には、図８から特に明らかなように、胴部２ｄの周壁を放射方向に貫通して入口キャビティ５を上記閉空間９に連通させる合計１２個のオリフィス１１（第１オリフィス群）が形成されている。これらオリフィス１１は、３個ずつ軸線Ｌに平行な方向に整列して４列のオリフィス列を構成し、かつこれらオリフィス列は、周方向にほぼ９０度の角度間隔を隔てて配列されている。

また、上記胴部２ｄの出口キャビティ７を内蔵する下方部分には、胴部２ｄの周壁を放射方向に貫通して上記閉空間９を出口キャビティ７に連通させる、上記オリフィス１１よりも小径の合計１６個のオリフィス１２（第２オリフィス群）が形成されている。これらオリフィス１２は、４個ずつ軸線Ｌに平行な方向に整列して４列のオリフィス列を構成し、かつこれらオリフィス列も、図９から特に明らかなように、周方向にほぼ９０度の列間角度間隔を隔てて配列されているが、第１オリフィス群を構成するオリフィス１１の列に対しては、周方向にほぼ４５度偏位した位置に形成されている。

この微粒化装置１０の作用を、図６における仕切壁８から下方の部分を軸線Ｌの周りで４５度転回して示す模式的端面図である図１０によって説明すると、外部から入口開口４内に導入された、ポンプで圧力を加えられた、微粒化される物質の粒子を含む液体からなる原料は、入口開口４から入口キャビティ５内に流入し、仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面８ａに衝突し、さらに四方のオリフィス１１を通って閉空間９に流出し、その間に物質が互いに衝突し、かつ仕切壁８の壁面８および外筒３の内壁面３ａに衝突することにより、物質が微粒化されるとともに微粒子の塊がほぐされる。そして閉空間９に流出した原料は、さらにオリフィス１２を通って四方から出口キャビティ７内に流入し、その際に物質が互いに衝突することによってさらに微粒化されて出口開口６から外部へ流出することになる。
特許第２５２７２９７号公報

上述の微粒化装置１０は、簡単な構成ながら優れた処理機能を有するものであるが、仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面８ａが軸線Ｌに対してほぼ直交する平面であるために、この壁面８ａに垂直に衝突した粘度の高い物質がこの壁面８ａに付着して滞留し、この滞留物が時間の経過とともに凝固して、図１１に示すような堆積物Ｄを生じる。したがって、仕切壁８の壁面８ａが物質を衝突させて微粒化したり、微粒子の塊をほぐしたりする壁面としての機能を失うのみでなく、堆積物Ｄがその近傍のオリフィス１１をも塞いでしまうという問題があった。

そこで本発明は、この種の微粒化装置において、仕切壁の入口キャビティ側の壁面に物質が滞留するのを防止することを課題とするものである。

本発明は、仕切壁によって互いに隔離されて軸線に沿って延びる入口キャビティおよび出口キャビティを備えた円筒状の内筒と、この内筒との間に円筒状の閉空間を形成する態様で内筒の外側に嵌着された外筒と、入口キャビティから内筒の壁を放射方向に貫通して入口キャビティを上記閉空間に連通させる第１オリフィス群と、出口キャビティから内筒の壁を放射方向に貫通して上記閉空間を出口キャビティに連通させる第２オリフィス群とを備え、外部から入口キャビティに流入する、圧力を掛けられた、微粒化される物質の粒子を含む液体が、上記仕切壁の入口キャビティ側の壁面に衝突し、かつ第１オリフィス群を通じて上記閉空間に流出し、この閉空間から第２オリフィス群を通じて出口キャビティ内に流入し、この出口キャビティから外部へ流出するように構成されてなる物質の微粒化装置において、上記仕切壁の入口キャビティ側の壁面に突起を設けたことを特徴とするものである。

この突起は、入口キャビティ側に突出する、上記内筒と同軸的な円錐面を形成していることが好ましく、円錐部を備えたプラグを上記仕切壁に埋め込むことにより上記円錐面を形成することがさらに好ましい。このプラグは、軸部と、この軸部よりも大径でかつ入口キャビティ内に挿入可能な外径を有して軸部の一端に同軸的に連接された円錐部とを備えており、仕切壁に同軸的に形成された孔に上記軸部を入口キャビティ側から埋め込ませた態様で仕切壁に設けられ、上記円錐部が上記突起を形成する。

本発明の一実施の形態によれば、上記第１オリフィス群が、内筒の周方向に互いにほぼ９０度の列間角度間隔を隔てて軸線と平行な方向に入口キャビティの周壁面上に整列する４列のオリフィス列で構成され、上記第２オリフィス群が、内筒の周方向に互いにほぼ９０度の列間角度間隔を隔てて、かつ上記第１オリフィス群の各列に対して周方向にほぼ４５度偏位された関係で、軸線と平行な方向に出口キャビティの周壁面上に整列する４列のオリフィス列で構成される。

上記第２オリフィス群を構成するオリフィスは、上記第１オリフィス群を構成するオリフィスよりも小径で、かつ多数であることが好ましい。

本発明によれば、上記仕切壁の入口キャビティ側の壁面に突起を設けたことにより、特にこの突起が、上記入口キャビティ側に突出する内筒と同軸的な円錐面を形成していることにより、入口キャビティに」流入した物質の粒子が仕切壁の壁面に対して斜めに衝突して放射方向に変向されるから、物質が仕切壁の壁面に付着滞留せず、したがって仕切壁の壁面上に凝固物が堆積するのを防止することができる。

また、上記円錐面を一体に備えた内筒を機械加工により内部に形成することは困難であるが、円錐部を備えた別体のプラグを上記仕切壁に埋め込むことにより、仕切壁の壁面を容易に円錐面とすることができる。

以下、本発明による物質の微粒化装置について、図１〜図４を参照して説明する。

図１は平面図、図２および図３はそれぞれ、図１の２−２線および３−３線に沿った断面図、図４は図２の下方部分を図３の下方部分に置き換えた、すなわち軸線の周りで４５度転回して示す、図１０に対応する模式的端面図である。

図５〜図１１を参照して説明した従来の微粒化装置１０における仕切壁８の入口キャビティ側の壁面８ａが、軸線Ｌにほぼ直交する平坦な面を形成しているのに対して、本実施の形態の物質の微粒化装置１は、その仕切壁８の入口キャビティ側の壁面が、軸線と同軸な円錐面１６ａを形成していることを特徴とするものである。

このため、本実施の形態においては、図３に示すように、仕切壁８の中心に、入口キャビティ５と出口キャビティ７とを連通する軸孔８ｂが形成されているとともに、この軸孔８ｂにプラグＰが埋め込まれている。

このプラグＰは、仕切壁８の軸孔８ｂに埋め込まれる軸部１５と、この軸部１５よりも大径でかつ入口キャビティ５の内径よりも若干小径の外径を有して軸部１５の一端に一体に、かつ同軸的に連接された円錐部１６とからなり、図３に示すように、入口キャビティ５側から軸部１５を仕切壁８の軸孔８ｂに埋め込むことにより、図２に示すように、円錐部１６が備えている円錐面１６ａによって、仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面が形成される。

本実施の形態の微粒化装置１は、その仕切壁８にプラグＰが埋め込まれて、入口キャビティ５側の壁面が、入口キャビティ５側に突出する円錐面１６ａとされていることを除いては、図５〜図１１を参照して説明した従来の微粒化装置１０と同様の構成を有するので、図１〜図４における対応する各部分に同一符号を付して、重複する説明は省略する。

以上の説明で明らかなように、本実施の形態によれば、仕切壁８の入口キャビティ５側の壁面を、入口キャビティ５と同軸的な円錐面１６ａとしたことにより、入口キャビティ５に流入した物質の粒子が、図４から明らかなように、仕切壁８の壁面に対して斜めに衝突して放射方向に変向されるから、物質が仕切壁８の壁面に付着滞留せず、したがって仕切壁８の壁面上に凝固物が堆積するのを防止することができる。

また、円錐部１６を備えた別体のプラグＰを仕切壁８に埋め込むことにより円錐面１６ａを形成しているので、内筒２の加工も極めて容易であり、従来の微粒化装置１０を微粒化装置１に改造することも極めて容易である。

本発明による微粒化装置の一実施の形態の平面図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 図１の３−３線に沿った断面図である。 図２の下方部分を軸線の周りで４５度転回して示す模式的端面図である。 従来の微粒化装置の平面図である。 図１の６−６線に沿った断面図である。 図１の微粒化装置が供えている内筒の正面図である。 図６の８−８線に沿った断面図である。 図６の９−９線に沿った断面図である。 図６の下方部分を軸線の周りで４５度転回して示す模式的端面図である。 従来の微粒化装置の欠点の説明に供する図１０の部分図である。

符号の説明

１，１０ 微粒化装置
２ 内筒
３ 外筒
４ 入口開口
５ 入口キャビティ
６ 出口開口
７ 出口キャビティ
８ 仕切壁
９ 閉空間
１１，１２ オリフィス
１５ プラグの軸部
１６ プラグの円錐部
１６ａ 円錐面
Ｐ プラグ

Claims (5)

1. 仕切壁によって互いに隔離されて軸線に沿って延びる入口キャビティおよび出口キャビティを内部に備えた円筒状の内筒と、該内筒との間に閉空間を形成する態様で該内筒の外側に嵌着された外筒と、前記入口キャビティから前記内筒の壁を放射方向に貫通して該入口キャビティを前記閉空間に連通させる第１オリフィス群と、前記出口キャビティから前記内筒の壁を放射方向に貫通して前記閉空間を前記出口キャビティに連通させる第２オリフィス群とを備え、外部から前記入口キャビティに流入する、圧力を掛けられた、微粒化される物質の粒子を含む液体が、前記仕切壁の前記入口キャビティ側の壁面に衝突し、かつ前記第１オリフィス群を通じて前記閉空間に流出し、該閉空間から前記第２オリフィス群を通じて前記出口キャビティ内に流入し、該出口キャビティから外部へ流出するように構成されてなる物質の微粒化装置において、
   前記仕切壁の前記入口キャビティ側の壁面に突起を設けたことを特徴とする、物質の微粒化装置。
2. 前記突起が、前記入口キャビティ側に突出する、前記内筒と同軸的な円錐面を形成していることを特徴とする請求項１記載の物質の微粒化装置。
3. 軸部と、該軸部よりも大径でかつ前記入口キャビティ内に挿入可能な外径を有して該軸部の一端に同軸的に連接された円錐部とを備えたプラグが、前記仕切壁に同軸的に形成された孔に前記軸部を前記入口キャビティ側から埋め込ませた態様で、前記仕切壁に設けられ、前記円錐部が前記突起を形成してなることを特徴とする請求項２記載の物質の微粒化装置。
4. 前記第１オリフィス群が、前記内筒の周方向に互いにほぼ９０度の列間角度間隔を隔てて前記軸線と平行な方向に前記入口キャビティの周壁面上に整列する４列のオリフィス列で構成され、前記第２オリフィス群が、前記内筒の周方向に互いにほぼ９０度の列間角度間隔を隔てて、かつ前記第１オリフィス群の各列に対して周方向にほぼ４５度偏位された関係で、前記軸線と平行な方向に前記出口キャビティの周壁面上に整列する４列のオリフィス列で構成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の物質の微粒化装置。
5. 前記第２オリフィス群を構成するオリフィスが、前記第１オリフィス群を構成するオリフィスよりも小径で、かつ数が多いものからなることを特徴とする請求項４記載の物質の微粒化装置。

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