JP2553287B2 - 乳化装置 - Google Patents
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Description
うな混じり合わない物質や、微細な粒子を液体中に分散
する乳化装置に関する。
品、感光材料、磁気記録媒体等の製造工程において、原
料の液体、微粒子を分散させて均質化させるために広く
用いられている。
が、乳化分散度の高いものを得るためには、サンドグラ
インダー、高強度剪断分散機、コロイドミル、超音波分
散装置等が用いられている。
微粒子乳化物や凝集微粒子の少ない乳化物を得ることは
困難であった。そこで、乳化すべき流体を衝突させて乳
化する各種の装置が提案されている。特開昭61−23
8330号には2個の流入路と1個の流出路をパイプに
よって構成し、2個の流入路から高速度の流体を供給し
衝突させる乳化装置が提案されているが、単にパイプに
よって構成した装置によっては、高度に分散した流体を
得ることはできない。
図4に示すように溝状の流路を41、42を形成した部
材にシム43によって反対側の部材44を間隔を保持し
て形成した開孔部45において、溝状の流路から導入し
た流体を衝突して乳化する装置が提案されている。
図5(A)に示すように、流体の流入口51、52を設
けた流入側板状体53と、溝状貫通孔54を設けた出口
側板状体55を交差状流路56を形成した中間板状体5
7を介して積層し、流入側板状体の入り口から乳化すべ
き流体を高圧で流入し、流体の流れる方向を直角に変え
た後に、溝と板状体の間に形成された流路において流体
を衝突させ、次いで両者の溝の交点部から反対側の板状
体に形成した溝からなる流路へと流入させて乳化を行う
乳化装置(B)が提案されている。
た乳化液を得ることができ、試験機程度の装置としては
実用に供されているが、板状体の部分の耐久性に問題が
ありとくに装置の大型化は困難であった。
乳化装置では、乳化すべき流体の流路を変更しながら乳
化を行っているので、流体が相互に衝突して衝突エネル
ギーによって乳化分散を行うまでに、流体は方向を変換
し、流路の壁面等に幾度となく衝突をし、エネルギーを
放出するととに、板状体の流体が方向変換を行う箇所で
は、壁面は超高圧水による切断加工時のように大きな力
を受けることとなる。
物質で形成し、超高圧の流体による損傷を防止すること
が行われているが、超硬物質でも長時間の使用では損傷
は避けられず、装置の耐久性には大きな問題があった。
優れた装置を提供することを目的としている。
散を行う装置において、高圧容器内に、高圧容器内の流
体の流路に比べて径の小さな貫通孔が形成された厚みの
薄い板状体が設けられており、板状体の貫通孔の中央
は、貫通孔に垂直な流出路が板状体の側面へ連通してお
り、乳化部の貫通孔の互いに反対の方向から供給された
流体は、板状体の中央部において衝突して乳化させるこ
とによって乳化させるものである。
されたものでも、2枚の板状体の中央に形成した貫通孔
から板状体の側面に伸びる溝を板状体表面に形成し、2
枚の板状体の溝の部分を重ね合わせることによって貫通
孔からの流出口を形成しても良い。
て乳化分散部を形成することによって、乳化部の各部材
への貫通孔あるいは溝の加工の際に任意の形状の加工を
容易に行うことができるので装置の製造が容易となる。
おいて、流体を高圧力で流入する管路の径に比べて流体
を高速度で衝突させる部分の径を小さくするとともに、
流体が高速で通過する部分は、直線状とし、また圧力を
流速へと変化させた部分の長さを短くしたので、流体が
器壁への衝突によって失われるエネルギーを小さくし、
乳化分散が行われる部材の耐久性を高めることができ
る。
する。
す図である。
圧力容器本体1の内部に設けた空間にはメタルシール駒
2および3の間に、乳化部4を設けて変換継手5を、右
ねじと左ねじを設けた継手6によって締め付けている。
て加圧されて圧力容器本体の流入路7から、流入路より
も内径が小さくなった乳化部の流入口8へと流入する。
また、他方の流体は変換継ぎ手側の流入路9からメタル
シール駒を通過して、内径が小さくなった乳化部の流入
口10へと供給され、互いに反対方向から供給される高
速の流体の衝突によって乳化分散が行われる。乳化分散
が行われた流体は乳化部から流出口11を通過し流出路
12から取り出される。
締め付け力によって、メタルシール駒の平面部分と面接
触して機密状態を保持している。一方、乳化部の流出口
側はOリング13によって漏洩を防止している。
1例の構造を詳細に示す図である。図2(A)は、乳化
部本体の平面図であり、図2(B)は、図2(A)をA
−Aで切断した断面図、図2(C)は同一の構造の乳化
部本体を2個合わせて構成した乳化部を示す図である。
乳化部本体21には、貫通孔22を設けるとともに、流
出口となる溝23を形成している。また、乳化部本体に
は貫通口の流出口とは反対の側に径の大きな拡張部24
を形成し、分散、破砕、乳化等の均一化をはかり、同時
に乳化分散すべき流体の壁面への衝突による乳化部の損
傷を小さくしている。
例の構造を詳細を示す図である。図3(A)は、各構成
部材の平面図であり、図3(B)はB−B線で切断した
断面図である。また、図3(C)は、端部の部材の間に
中間部の部材を積層した乳化部を示している。
成されており、中間板33には流出口34と乳化分散す
べき流体の壁面への衝突による乳化部の損傷を小さくす
る拡張部34を形成している。
は、効果が顕著に現れるのは、流体の種類による違いは
あるが、400kg/cm2 以上の場合が多く、流速で
はほぼ86m/秒以上である。このような圧力および流
速の条件を長いオリフィスによって保持することは、耐
食性が低いものとなってしまう。
毎分の流量が4.5リットルの場合について、水を例と
して室温における圧力、オリフィス径と流速の関係を表
1に示す。
(kgf/cm2)を下記の式によって求めると、 △p=γ×λ×(L/d)×(V2/2g)×10-4 ただし、γ=比重量(水の場合は1×103kgf/c
m2)、λ=管内摩擦係数 L=オリフィス長、d=オリフィス径、V=管内速度
(m/秒)、g=9.8m/秒2 表1に示した各条件での、ダイヤモンド焼結体の表面仕
上げをした(A)オリフィス長3.5mmおよび(B)
12mmの圧力損失は表2のようになる。
は、オリフィスの長さは長くても12mm以内とするこ
とが好ましい。一方、乳化部には貫通孔とともに、貫通
孔に垂直に交わる穴を設ける必要があるので、オリフィ
スの長さをあまりにも小さくすることはできず、一体の
部材で形成した場合には2mm程度が限界となり、また
2個の部材の表面に溝加工する場合には、3.5mm程
度が限界となる。
は、そのとき発生する圧力損失△pは、 △p=fbe×(V2/2g)×10-1 ただし、fbe=屈折損失係数(90度の場合は0.9
9)、V=管内速度(m/秒)、g=9.8m/秒2 であり、各条件について圧力損失は表3のようになる。
来の装置では、屈折による圧力損失が大きいが、本発明
の装置では圧力損失が小さく加えた圧力が有効に乳化分
散に利用され、効率的な乳化分散が行われる。
接続される配管圧力損失によって決定されるが、流入口
の1.5〜2倍程度とすることが好ましい。また、乳化
部に設ける拡張部は流入口断面積の2〜4倍程度とする
ことが好ましい。
2および3で示すメタルシール用駒は、直径3mm、全
長10mmの流路が設けられており、流入路9は5mm
の直径とすることによって、メタルシール部での圧力を
3500kg/cm2 の場合には、片側で8kg/cm
2 程度の極めて小さな圧力損失となり、流入路に続く、
流入口を形成するオリフィス内での流速を極めて大きな
ものとして流体を衝突させることができ、効率的な乳化
分散が可能となる。
硬度が必要とされるので、焼結ダイヤモンド、ダイヤモ
ンド単結晶、サファイア、タングステンカーバイド等の
物質を利用することができる。また、ダイヤモンド単結
晶によって乳化部を構成する場合には、ダイヤモンド単
結晶に流入口、流出口を形成し、乳化部を一体に形成す
ることによって、とくに硬度の大きな固体粒子を含有す
る流体のように乳化部への損傷の大きな流体の乳化分散
を行うことができる。
に変換されて流体の衝突に至る経路を直線状に配置する
とともに、流体が衝突して乳化分散が進行する部分をダ
イヤモンド等の硬度の高い材料によって構成したので、
7000kg/cm2 、流速にして930m/秒の速度
で流体を衝突させることが可能となり、しかも耐久性の
大きな装置が得られる。
部、5…変換継手、6…継手、7…流入路、8…流入
口、9…流入路、10…流入口、11…流出口、12…
流出路、13…Oリング、21…乳化部本体、22…貫
通孔、23…溝、24…拡張部、31…端部板、32…
貫通孔、33…中間板、34…拡張部、41,42…流
路、43…シム、44…部材、45…開孔部、51,5
2…流入口、53…流入側板状体、54…溝状貫通孔、
55…出口側板状体、56…交差状流路、57…中間板
状体
Claims (2)
- 【請求項1】 流体の乳化分散を行う装置において、高
圧容器内に、高圧容器内の流体の流路に比べて径が小さ
な貫通孔が形成された板状体からなる乳化部が設けられ
ており、乳化部の貫通孔の中央には、貫通孔に垂直な流
出口が乳化部の板状体の側面へと連通しており、乳化部
の貫通孔の互いに反対の方向から供給された流体は、乳
化部の中央部において衝突して乳化させることを特徴と
した乳化装置。 - 【請求項2】 乳化部は複数の板状体を積層し、板状体
に形成した溝と板状体の面によって形成された流路によ
って、流出口を形成したことを特徴とする請求項1記載
の乳化装置。
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