JP3923000B2

JP3923000B2 - 微小物質分離乾燥方法および装置

Info

Publication number: JP3923000B2
Application number: JP2002327323A
Authority: JP
Inventors: 敬武林; 眞一榎村
Original assignee: M Technique Co Ltd
Current assignee: M Technique Co Ltd
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004160309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小物質分離乾燥方法および装置に係り、特に数ナノメートルサイズの微小物質をも物質毎に分離した状態で乾燥させることのできる微小物質分離乾燥方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、ナノメートルサイズの微小物質を生成対象としたナノテクノロジーが急速の進歩を遂げている。
【０００３】
実際に、５ｎｍサイズの酸化鉄や数ｎｍサイズのヒュームドシリカや数ナノメートルサイズの高分子も得られている。
【０００４】
一方、これらの微小物質を所定の用途に利用するためには、各微小物質を分離した乾燥状態で得ることが必要となる。例えば、５ｎｍサイズの酸化鉄を紫外線吸収可能な顔料として利用する場合には、一旦生成された各微小酸化鉄を分離させて粉体状として保管し、例えば、ペイント液、液状樹脂等の利用目的に応じた液体中に混合させて利用することが必要となる。
【０００５】
ところが、５ｎｍサイズの酸化鉄の場合には、たとえば界面活性剤を使用する方法によって当該微小サイズの酸化鉄を分散液内に生成することができるが、各微小酸化鉄をその次の利用態様に用いるために粉末状に分離して回収することができなかった。また、ヒュームドシリカにおいては、一旦メソポーラスな状態に生成し、これを機械的に破壊して各微小ヒュームドシリカを分離させた粉体状として得るようにしているが、メソポーラスに生成する製造コストが膨大になるものであった。更に、数ナノメートルサイズの高分子の場合は、重合反応溶媒溶液中に各高分子が分離した状態で生成されるが、これらの各高分子を分離状態で乾燥させて粉体状として得ることができなかった。
【０００６】
このような微小物質を分離乾燥する方法としては、スプレードライヤ方式があげられる。実際に、特開２００２−２４９５１２号公報において、微粒子の分散液を四流体ノズルを備えた噴霧乾燥機で噴霧乾燥することにより、例えば、モノマー重合体微粒子の分散液を乾燥させることが提案されている。しかしながら、この方法によれば、最小で数μｍ程度の微粒子までしか分散乾燥することができなかった。
【０００７】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、数ｎｍサイズの微小物質を分離させた状態で乾燥させることができ、しかも微小物質の大きさの調整も簡単にかつ精度よく行うことができ、乾燥効率もよく、装置も小型となり、コストも低廉な微小物質分離乾燥方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２４９５１２号公報
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の微小物質分離乾燥回収方法は、微小物質が処理液に混合されている被処理溶液を相対回転する対向配置された２つの処理面の間に送給し、両処理面を前記被処理溶液からなる液膜の保有する圧力により微小間隙をもって離間させ、前記微小物質を当該微小間隙を通過する間に互いに分離させ、その後前記両処理面間から外方の乾燥領域に少なくとも１つの前記微小物質が処理液に内包されている前記被処理溶液の微小液滴を放出させ、微小液滴から処理液分を乾燥させて分離状態の微小物質を得ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の微小物質分離乾燥装置は、同一軸線上で相対回転するとともに接離自在に対向配置され、かつ、間に微小物質が処理液に混合されている被処理溶液が送給される２つの処理面であって、相対回転することにより両処理面の間の微小間隙に前記被処理液からなる液膜を形成するととも前記微小物質を当該微小間隙を通過する間に互いに分離させるように形成されている２つの処理面と、前記２つの処理面間から外方へ互いに分離して放出された少なくとも１つの前記微小物質が処理液に内包されている前記被処理溶液の微小液滴を乾燥させる乾燥手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、本発明装置を本発明方法によって動作させることにより数ｎｍサイズの微小物質をそれぞれ分離状態として乾燥させることができる。
【００１２】
更に説明すると、同一軸線上で相対回転する対向配置された２つの処理面の間に微小物質が処理液に混合されている被処理溶液を送給すると、両処理面が前記被処理溶液からなる液膜の保有する圧力により微小間隙をもって離間させられ、当該微小間隙にメカニカルシールの原理に従って液膜が形成される。この際、前記両処理面は高速で相対回転している。本発明における相対回転とは、両処理面の一方が停止し他方が回転している場合、両処理面が互いに逆方向に回転している場合、両処理面が同方向に速度差をもって回転している場合を含むものである。そして、この微小間隙を各微小物質が通過する間に互いに剪断力等の作用によって確実に分離させられる。その後、前記両処理面間から外方の乾燥手段の乾燥領域に向けて少なくとも１つの微小物質が処理液に内包されている被処理溶液の微小液滴として放出させられる。この微小液滴の処理液分は乾燥手段から供給される熱エネルギによって気化させられる。これにより乾燥させられた分離状態の微小物質を得ることができる。
【００１３】
また、両処理面間から外方の乾燥手段の乾燥領域に向けて放出させられる微小液滴の大きさは内包する微小物質の大きさに応じて大小に調整するとよい。この微小液滴の調整は、両処理面の微小間隙の大きさを調整したり、両処理面の相対回転速度を調整することにより行われる。微小間隙の大きさは、１μｍから１ｍｍとするとよい。微小間隙の大きさを約１μｍとすると、微小液滴の直径も小さくなり、これに内包される微小物質の大きさも数ｎｍサイズにすることができる。微小物質の大きさを約１ｍｍとすると比較的大きな微小物質の分離乾燥を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図６について説明する。説明の便宜上、各図中、Ｕは上方を、Ｓは下方を示している。
【００１５】
図１および図２は本発明の微小物質分離乾燥装置の１実施の形態の構成を示している。本発明装置は、被処理溶液中の微小物質に対する、ナノメーター単位からミクロンメーター単位の微小なオーダーの物質の分離および乾燥に適したものである。
【００１６】
図１に示すように、本発明の微小物質分離乾燥装置１は分離手段２と乾燥手段３とを有しており、被処理溶液供給手段４から微小物質が処理液に混合されている被処理溶液を分離手段２の部分に送給し、分離手段２において被処理溶液を微小液滴状に分散させて乾燥手段３に送給し、乾燥手段３において処理液分を蒸発乾燥させて各微小物質を分離状態で乾燥させるように形成されている。
【００１７】
図２により更に説明すると、分離手段２は乾燥手段３の乾燥容器ケース３ａの上面にフランジ部５をもって取付られている。このフランジ部５の中心部には回転軸６が軸受７により鉛直方向に回転自在に支承されている。モータ等の回転駆動機構６ａによって回転させられる回転軸６の下端部には円盤８が固着されており、その上面部分には環状の第１処理体９が固着されている。第１処理体９の上面が相対回転する一方の処理面を形成する第１処理面９ａとなる。フランジ部５の下面部には環状の第２処理体１０が環状の収容空間１１内に上下動自在に、かつ、図示しない回り止めピン等により回転軸６回りの回転は不可能なようにして収容されている。この第２処理体１０の内外周面と収容空間１１の内外周面との間にはＯリング等の適宜な図示しない密封部材が介装されている。また、第２処理体１０は、収容空間１１の背面空間部に内装した複数のスプリング１２および空気圧力源１３からフランジ部５を通して供給される空気圧によって第１処理体９に向けて弾力的に押圧されるように形成されている。第２処理体１０の下面が相対回転する他方の処理面を形成する第２処理面１０ａとなる。そして、第２処理体１０とこれに第１処理体９に向かう押圧力を付与するスプリング１２および空気圧力源１３は、押圧力（接面圧力）の一部を供給し調節する他、変位調整機構と、緩衝機構とを兼ねる。詳しくは、これらは変位調整機構として、始動時や運転中の軸方向への伸びや磨耗による軸方向変位にも、空気圧の調整によって追従し、当初の押圧力を維持でき、更に第２処理体１０を変位可能に保持するフローティング機構を採用することによって、微振動や回転アライメントの緩衝機構としても機能するのである。
【００１８】
第１処理体９および第２処理体１０の材質は、セラミックや焼結金属、耐磨耗鋼、その他金属に硬化処理を施したものや、硬質材をライニングやコーティング、メッキなどを施工したものを採用するとよい。特に、回転するため、軽量な素材にて第１処理体９を形成するのが望ましい。
【００１９】
更に、第１処理面９ａおよび第２処理面１０ａはそれぞれ研磨やラッピング、ポリッシング等の鏡面加工を施すことにより鏡面状に形成されているとともに、両者には互いに相対回転すると相互が離間する圧力を発生させる増圧機構１４が形成されている。この増圧機構１４としては、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１処理体９の第１処理面９ａに、第１処理体９の中心側から外側に向けて（径方向について伸びる）複数の溝状の凹部１５、１５を周方向に等分位置に形成するとよい。この場合、図３（Ａ）に示すように、凹部１５、１５は、第１処理面９ａ上をカーブして或いは渦巻き状伸びるものとして実施可能であり、同図（Ｂ）に示すように、個々の凹部１５がＬ字状に屈曲するものであっても実施可能であり、また、同図（Ｃ）に示すように、凹部１５は真っ直ぐ放射状に伸びるものであっても実施可能である。また、同図（Ｄ）に示すように、同図（Ａ）〜（Ｃ）の凹部１５は、第１処理面９ａの中心側に向かう程深いものとなるように勾配をつけて実施するのが好ましい。また、溝状の凹部１５は、連続したものの他、断続するものであっても実施可能である。このような凹部１５を形成することにより、被処理溶液の吐出量（供給量）の増加または発熱量の減少への対応や、キャビテーションコントロールなどの効果がある。上記の図３に示す各実施の形態において、凹部１５は、第１処理面９ａに形成するものとしたが、第２処理面１０に形成するものとしても実施可能であり、更には、第１および第２の処理面９ａ、１０ａの双方に形成するものとしても実施可能である。処理面９ａ、１０ａに、凹部１５やテ一パを設けない場合、若しくは、これらを処理面の一部に偏在させた場合、処理面９ａ、１０ａ（平滑部）の面粗度が被処理流動体（流体）に与える影響は、上記（凹部１５を形成するもの）に比して、大きいものとなる。従って、このような場合、被処理溶液の微小物質が小さくなればなるほど、面粗度を下げる（きめの細かいものとする）必要がある。特に、ナノサイズの微小物質が対象となる場合その処理面の面粗度については、既述の鏡面（鏡面加工を施した面）とするほうが所望のせん断力を与える上で有利である。
【００２０】
被処理溶液供給手段４は被処理溶液Ｌを貯留する貯留タンク１６と、貯留タンク１６内の被処理溶液Ｌを分離手段２内の被処理溶液を受容する受容領域１７に導く連通管１８とを有しており、貯留タンク１６には被処理溶液Ｌを送出するとともに被処理溶液に一定の圧力を付与するコンプレッサなどの加圧源１９が接続されている。分離手段２内の受容領域１７はフランジ部５、軸受７、回転軸６、円盤８、第１処理体９および第２処理体１０によって囲まれる環状の空間である。
【００２１】
乾燥手段３においては、分離手段２から乾燥容器ケース３ａ内に噴出された微小物質が処理液に内包されている被処理溶液Ｌの微小液滴を乾燥するための熱エネルギを付与する公知の構成の熱源２０が設けられている。
【００２２】
また、回転軸６の下端部で円盤８の上面に図示しない撹拌作用を備えた攪拌羽根を設けて、両処理面９ａ、１０ａに向かう被処理溶液Ｌに対してプレ攪拌（分散化の前処理）を行うようにしてもよい。
【００２３】
次に、本実施の形態の微小物質分離乾燥装置１の作用を本発明方法に従って説明する。
まず、分離乾燥される被処理溶液Ｌが、加圧源１９から空気圧によって一定の送圧を受けて、貯留タンク１６から連通管１８を通して密閉された分離手段２内の受容領域１７内へ導入される。同時に回転駆動機構６ａによって回転軸６が回転させられて第１処理体９が例えば、１２０００ｒｐｍで高速回転する。これにより、同一軸線上で対向する２つの第１処理面９ａと第２処理面１０ａとは微小間隔を保った状態で相対的に回転する。第１処理面９ａに形成した増圧機構１４が第１処理面９ａの高速回転によって増圧作用を発揮して、受容領域１７から両処理面９ａ、１０ａ間に流入した被処理溶液Ｌの圧力を増圧させて、液膜を形成させ、当該液膜の保有する圧力（前記の増圧機構１４により上昇した圧力と加圧源１９が付与する圧力の合計）により両処理面９ａ、１０ａを微小間隙をもって離間させる。これにより当該微小間隙にメカニカルシールの原理に従って被処理溶液Ｌからなる液膜が形成される。各微小物質はこの微小間隙を通過する間に第１処理面９ａの回転により第２処理面１０との間で剪断力等の作用によって互いに確実に分離させられる。ここで、両処理面９ａ、１０ａとは、約１μｍから１ｍｍ（特に、１μｍから１０μｍ）の微小間隔に調整されることにより、数ｎｍ単体の微小物質の分離をも可能とする。
【００２４】
その後、前記両処理面９ａ、１０ａ間から外方に位置する乾燥手段３の乾燥容器ケース３ａ内の乾燥領域に向けて少なくとも１つの微小物質が処理液に内包されている被処理溶液の微小液滴として放出させられる。この微小液滴の処理液分は乾燥手段３の熱源２０から供給される熱エネルギによって気化させられる。これにより乾燥させられた分離状態の微小物質を得ることができる。
【００２５】
このように、第１処理面９ａと第２処理面１０ａとは、機械的なクリアランスの設定では不可能とされたμｍ単位の微小間隔に調整され得るものである。そのメカニズムを次に説明する。
【００２６】
対向配置されている第１処理面９ａと第２処理面１０ａとは、相対的に接近離反可能であり、且つ相対的に回転する。本実施の形態においては、第１処理面９ａが回転し、第２処理面１０ａが軸方向に摺動して第１処理面９ａに対して接近離反する。
【００２７】
よって、本実施の形態においては、第２処理面１０ａの軸方向位置が、液膜の保有する圧力（離反力）とスプリング１２および空気圧力源１３から付与される押圧力（接面圧力）とのバランスによって、μｍ単位の精度で設定されることにより、両処理面９ａ、１０ａ間の微小間隔の設定がなされる。
【００２８】
そして、これらの力の均衡によって、第２処理面１０ａが第１処理面９ａに対して所定の徹小間隔を隔てた位置にて安定することにより、μｍ単位の精度での設定が実現する。
【００２９】
離反力をさらに詳しく説明する。
【００３０】
まず、流体圧に関しては、密閉された流路中にある両処理面９ａ、１０ａの当接部は、加圧源１９から被処理溶液Ｌの送り込み圧力（流体圧）を受ける。その際、流路中の第１処理面９ａに対向する面（第２処理面１０ａおよび離反用調整面２３、図４（Ａ）参照）が離反側の受圧面となり、この受圧面に流体圧が作用して、流体圧による離反力が発生する。
【００３１】
次に、遠心力に関しては、第１処理面９ａが高速回転すると、流体に遠心力が作用し、この遠心力の一部は両処理面９ａ、１０ａを互いに遠ざける方向に作用する離反力となる。
【００３２】
以上、本発明の説明においては、両処理面９ａ、１０ａを互いに離反させる力を離反力として説明するものであり、上記の力を離反力から排除するものではない。
【００３３】
上述のように、密閉された被処理溶液の流路において、両処理面９ａ、１０ａ間の被処理溶液を介し、離反力と、スプリング１２および空気圧力源１３が奏する接面圧力とが均衡した状態を形成することにより、両処理面９ａ、１０ａ間に、分離の処理を行うのに適した液膜を形成する。このように、この分離手段２は、両処理面９ａ、１０ａ間に強制的に液膜を介することにより、従来の機械的な分散装置では、機械的変形により不可能であった微小な間隔を、両処理面９ａ、１０ａの間に維持することを可能として、高精度な分離の処理を実現したのものである。
【００３４】
換言すると両処理面９ａ、１０ａ間における液膜の膜厚は、上述の離反力と接面圧力の調整により、所望の厚みに調整し、必要とする分離の処理を行うことができる。従って、液膜の厚みを小さくしようとする場合、離反力に対して相対的に接面圧力が大きくなるように、接面圧力或いは離反力を調整すればよく、逆に液膜の厚みを大きくしようとすれば、接面圧力に対して相対的に離反力が大きくなるように、離反力或いは接面圧力を調整すればよい。
【００３５】
接面圧力を増加させる場合、空気圧力源１３から正圧（空気圧）を付与し、又は、スプリング１２を押圧力の大きなものに変更或いはその個数を増加させればよい。
【００３６】
離反力を増加させる場合には、加圧源１９の送り込み圧力を増加させ、或いは第２処理面１０ａの面積を増加させ、またこれに加えて、第１処理体９の回転を調整して遠心力を増加させ或いは空気圧力源１３からの負圧（空気圧）を付与すればよい。スプリング１２は、伸びる方向に押圧力を発する押し発条としたが、縮む方向に力を発する引き発条として、これらの構成の一部又は全部とすることが可能である。
【００３７】
なお、離反力のうち、離反側の受圧面（即ち、第２処理面１０ａおよび離反用調整面２３）に作用する流体圧は、メカニカルシールにおけるオープニングフォースを構成する力として理解される。
【００３８】
メカニカルシールにあっては、第２処理面１０ａがコンプレッションリングに相当するが、この第２処理面１０ａおよび離反用調整面２３に対して流体圧が加えられた場合に、第２処理面１０ａおよび離反用調整面２３を第１処理面９ａから離反する力が作用する場合、この力がオープニングフォースとされる。
【００３９】
より詳しくは、上記の第１の実施の形態のように、第２処理体１０に離反側の受圧面（即ち、第２処理面１０ａおよび離反用調整面２３）のみが設けられている場合には、送り込み圧力の全てがオープニングフォースを構成する。なお、第２処理体１０の背面側にも受圧面が設けられている場合（具体的には、後述する図４（Ｂ））には、送り込み圧力のうち、離反力として働くものと接面圧力として働くものとの差が、オープニングフォースとなる。
【００４０】
ここで、図４（Ｂ）を用いて、第２処理体１０の他の実施の形態について説明する。
【００４１】
図４（Ｂ）に示す通り、この第２処理体１０の収容空間１１より露出する部位であり且つ内周面側に、第２処理面１０ａと反対側（上方側）に臨む近接用調整面２４が設けられている。
【００４２】
即ち、この実施の形態において、接面圧力付与機構は、収容空間１１と、空気圧力源１３と、上記近接用調整面２４とによって構成されている。但し、接面圧力付与機構は、上記収容空間１１と、発条受容部４２（図４（Ａ））と、スプリング１２と、空気圧力源１３と、上記近接用調整面２４の少なくとも、何れか１つを備えるものであればよい。
【００４３】
この近接用調整面２４は、被処理溶液Ｌに掛けた所定の圧力を受けて第１処理面９ａに第２処理面１０ａを接近させる方向に移動させる力を発生させ、近接用接面圧力付与機構の一部として、接面圧力の供給側の役目を担う。一方第２処理面１０ａ（と離反用調整面２３と）は、被処理溶液Ｌに掛けた所定の圧力を受けて第１処理面９ａから第２処理面１０ａを離反させる方向に移動させる力を発生させ、離反力（の一部について）の供給の役目を担うものである。
【００４４】
近接用調整面２４と、第２処理面１０ａ（及び離反用調整面２３）とは、共に前述の被処理溶液の送圧を受ける受圧面であり、その向きにより、上記接面圧力の発生と、離反力の発生という異なる作用を奏する。
【００４５】
この近接用調整面２４の面積Ａｌと、第２処理体部１０の第２処理面１０ａと離反側受圧面２３との合計面積Ａ２との面積比（Ａｌ／Ａ２）は、バランス比Ｋと呼ばれ、上記のオープニングフォースの調整に重要である。
【００４６】
近接用調整面２４の先端と離反側受圧面２３の先端とは、共に環状の第２処理体１０の内周面２５（先端線Ｌｌ）に規定されている。このため、近接用調整面２４の基端線Ｌ２をどこに置くかの決定で、バランス比の調整が行われる。
【００４７】
即ち、この実施の形態において、被処理溶液の送り出しの圧力をオープニングフォースとして利用する場合、第２処理面１０ａ及び離反用調整面２３との合計面積を、近接用調整面２４の面積より大きいものとすることによって、その面積比率に応じたオープニングフォースを発生させることができる。
【００４８】
上記のオープニングフォースについては、上記バランスライン、即ち近接用調整面２４の面積Ａｌを変更することで、被処理溶液圧力（流体圧）により調整できる。
【００４９】
摺動面実面圧Ｐ（接面圧力のうち流体圧によるもの）は次式で計算される。
【００５０】
Ｐ＝ＰＩ×（Ｋ−ｋ）＋Ｐｓ
ここでＰｌは、被処理溶液の圧力（流体圧）を示し、Ｋは上記のバランス比を示し、ｋはオープニングフォース係数を示し、Ｐｓはスプリング及び背圧力を示す。
【００５１】
この（バランスラインの調整により）摺動面実面圧Ｐを調整することで両処理面９ａ、１０ａ間を所望の微小隙間量（隙間幅）に形成させ、被処理流動体による流動体膜を形成させ所望のせん断力を与え分離などを行うのである。
【００５２】
通常、両処理面９ａ、１０ａ間の液膜の厚みを小さくすれば、分離される微小物質の径を小さくすることができる。逆に、当該液膜の厚みを大きくすれば、分離される液滴が大きくなる。従って、上記の摺動面実面圧Ｐ（以下面圧Ｐ）の調整により、両処理面９ａ、１０ａ間の間隔（隙間）を調整して、所望の径の液滴を得ることができる。
【００５３】
この関係を纏めると、上記の液滴の径を大きくする場合には、バランス比を小さくし、面圧Ｐを小さくし、上記隙間を大きくして、上記膜圧を大きくすればよい。逆に、上記の液滴の径を小さくする場合、バランス比を大きくし、面圧Ｐを大きくし、上記隙間を小さくし、上記膜圧を小さくする。
【００５４】
このように、接面圧力付与機構の一部として、近接用調整面２４を形成して、そのバランスラインの位置にて、接面圧力の調整、即ち両処理面９ａ、１０ａ問の隙間を調整するものとしても実施可能である。
【００５５】
上記の隙間の調整には、既述の通り、他に、前述のスプリング１２の押圧力や、圧力源１３の空気圧を考慮して行う。また、流体圧即ち被処理溶液の送り圧力の調整や、更に、第１処理体９の回転（遠心力）の調整も、重要な調整の要素（パラメ一タ）である。
【００５６】
上述の通り、この装置は、第２処理体１０と、第２処理体１０に対して回転する第１処理体９とについて、被処理溶液の送り込み圧力と当該回転遠心力、また接面圧力で圧力バランスを取り両処理面９ａ、１０ａに所定の液膜を形成させて、所望のせん断力を被処理溶液に与える構成にしている。また、リングの少なくとも一方をフローティング構造とし芯振れなどのアライメントを吸収し接触による磨耗などの危険性を排除している。
【００５７】
この図４（Ｂ）の実施の形態においても、上記の調整用面を備える以外の構成については、図１に示す実施の形態と同様である。
【００５８】
また、図４（Ｂ）に示す実施の形態において、上記の離反用調整面２３を設けずに実施することも可能である。この場合、上記のバランス比Ｋは、近接用調整面２４の面積Ａｌと、第２処理体１０の第２処理面１０ａの面積Ａ２との、面積比（Ａｌ／Ａ２）となる。
【００５９】
図４（Ｂ）に示す実施の形態のように、近接用調整面２４を設ける場合、近接用調整面２４の面積Ａｌを上記の面積Ａ２よりも大きいものとすること、即ちメカニカルシールにおけるアンバランス型とすることにより、オープニングフォースを発生させずに、逆に、被処理溶液に掛けられた所定の圧力は、全て接面圧力として働くことになる。このような設定も可能であり、この場合、他の離反力を大きくすることにより、両処理面９ａ、１０ａを均衡させることができる。
【００６０】
上記の実施の形態において、既述の通り、スプリング１２は、摺動面（両処理面９ａ、１０ａ）に均一な応力を与える為に、取付け本数は、多いほどよい。但し、このスプリング１２については、図５（Ａ）に示すように、シングルコイル型スプリング１２を採用することも可能である。これは、図示の通り、中心を環状の第２処理体１０と同心とする１本のコイル型スプリングである。
【００６１】
第２処理体１０とフランジ部５との間のシールには、既述の通りＯリングを用いるのがよいが、このようなＯリングに代え、或いはＯリングと共に、図５（Ｂ）に示すベローズ２６や、図５（Ｃ）に示すダイアフラム２７を設けても実施可能である。
【００６２】
図６に示すように、フランジ部５には、第２処理面１０ａ（第２処理体１０）とを、冷却或いは加熱して、その温度を調整することが可能な温度調整用ジャケット４６が設けられている。フランジ部５の温度調整用ジャケット４６は、フランジ部５内において、収容空間１１の側面に形成された水回り用の空間であり、フランジ部５の外部に通じる通路４７、４８と連絡している。通路４７、４８は、何れか一方が温度調整用ジャケット４６に、冷却用或いは加熱用の媒体を導入し、何れか他方が当該媒体を排出する。
【００６３】
接面圧力付与機構の一部として、図１及び図４に示す構成と共に、図示しないがシリンダ機構によって第２処理体１０を強制的に押圧するように形成してもよい。
【００６４】
本発明に係る微小物質分離乾燥方法および装置について総括すると、被処理溶液に所定の圧力を付与し、この所定の圧力を受けた被処理溶液Ｌが流される密封された流体流路に、第１処理面９ａおよび第２処理面１０ａの少なくとも２つの接近離反可能な処理面を接続し、両処理面９ａ、１０ａを接近させる接面圧力を付与し、第１処理面９ａと第２処理面１０ａとを相対的に回転させることにより、メカニカルシールにおいてシールに利用される液膜を、被処理溶液Ｌを用いて発生させ、メカニカルシールと逆に（液膜をシールに利用するのではなく）、当該液膜を第１処理面９ａおよび第２処理面１０ａの間から敢えて漏らして、分離処理を両処理面９ａ、１０ａにて、液膜とされた被処理溶液Ｌに施し、微小物質を微小間隙を通過する間に互いに分離させ、その後両処理面９ａ、１０ａから外方の乾燥領域に少なくとも１つの微小物質が処理液に内包されている被処理溶液の微小液滴として放出させ、乾燥手段３において微小液滴から処理液分を乾燥させて分離状態の微小物質を得ることを特徴とするものである。
【００６５】
このような画期的な分離乾燥処理の方法により、従来困難とされた両処理面９ａ、１０ａ間の間隔を１μｍから１ｍｍとする調整、特に、１〜１０μｍとする調整を可能とし、これにより数ｎｍの大きさの微小物質を分離状態にして乾燥し、粉体状として得ることができる。乾燥領域に噴出された被処理溶液の微小液滴は重量が小さいので、遠くまで飛翔することがなく、乾燥容器ケース３ａを小さく形成することができ、しかも微小液滴との熱交換も効率よく行われて、乾燥効率も非常に高いものである。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の微小物質分離乾燥方法および装置はこのように構成され作用するものであるから、数ｎｍサイズの微小物質を分離させた状態で乾燥させることができ、しかも微小物質の大きさの調整も簡単にかつ精度よく行うことができ、乾燥効率もよく、装置も小型となり、コストも低廉なものとなる等の効果を奏する。
【００６８】
更に説明すると、同一軸線上で相対回転する対向配置された２つの処理面の間に微小物質が処理液に混合されている被処理溶液を送給すると、両処理面が前記被処理溶液からなる液膜の保有する圧力により微小間隙をもって離間させられ、当該微小間隙にメカニカルシールの原理に従って液膜が形成される。この際、前記両処理面は高速で相対回転している。そして、この微小間隙を各微小物質が通過する間に互いに剪断力等の作用によって確実に分離させられる。その後、前記両処理面間から外方の乾燥手段の乾燥領域に向けて少なくとも１つの微小物質が処理液に内包されている被処理溶液の微小液滴として放出させられる。この微小液滴の処理液分は乾燥手段から供給される熱エネルギによって気化させられる。これにより乾燥させられた分離状態の微小物質を得ることができる。更に、両処理面間から外方の乾燥手段の乾燥領域に向けて放出させられる微小液滴の大きさは内包する微小物質の大きさに応じて大小に調整するとよい。この微小液滴の調整は、両処理面の微小間隙の大きさを調整したり、両処理面の相対回転速度を調整することにより行われる。微小間隙の大きさは、１μｍから１ｍｍとするとよい。微小間隙の大きさを約１μｍとすると、微小液滴の直径も小さくなり、これに内包される微小物質の大きさも数ｎｍサイズにすることができる。微小物質の大きさを約１ｍｍとすると比較的大きな微小物質の分離乾燥を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微小物質分離乾燥装置の１実施形態を示す斜視図
【図２】図１の実施形態の要部の拡大縦断面図
【図３】（Ａ）から（Ｄ）はそれぞれ他の実施の形態を示す要部の縦断面図
【図４】（Ａ）は図２の要部の拡大縦断面図、（Ｂ）は他の実施の形態を示す要部の拡大縦断面図
【図５】（Ａ）から（Ｃ）はそれぞれ更に他の実施の形態を示す要部の縦断面図
【図６】更に他の実施の形態を示す要部の縦断面図
【符号の説明】
１微小物質分離乾燥装置
２分離手段
３乾燥手段
４被処理溶液供給手段
９第１処理体
９ａ第１処理面
１０第２処理体
１０ａ第２処理面

Claims

微小物質が処理液に混合されている被処理溶液を相対回転する対向配置された２つの処理面の間に送給し、両処理面を前記被処理溶液からなる液膜の保有する圧力により微小間隙をもって離間させ、前記微小物質を当該微小間隙を通過する間に互いに分離させ、その後前記両処理面間から外方の乾燥領域に少なくとも１つの前記微小物質が処理液に内包されている前記被処理溶液の微小液滴を放出させ、微小液滴から処理液分を乾燥させて分離状態の微小物質を得ることを特徴とする微小物質分離乾燥方法。
前記両処理面の微小間隙は、１μｍから１ｍｍとされることを特徴とする請求項１に記載の微小物質分離乾燥方法。
同一軸線上で相対回転するとともに接離自在に対向配置され、かつ、間に微小物質が処理液に混合されている被処理溶液が送給される２つの処理面であって、相対回転することにより両処理面の間の微小間隙に前記被処理液からなる液膜を形成するととも前記微小物質を当該微小間隙を通過する間に互いに分離させるように形成されている２つの処理面と、前記２つの処理面間から外方へ互いに分離して放出された少なくとも１つの前記微小物質が処理液に内包されている前記被処理溶液の微小液滴を乾燥させる乾燥手段とを有することを特徴とする微小物質分離乾燥装置。
前記両処理面の微小間隙は、１μｍから１ｍｍとされることを特徴とする請求項３に記載の微小物質分離乾燥装置。