JP4966834B2

JP4966834B2 - 高圧均質化装置の冷却装置

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Publication number: JP4966834B2
Application number: JP2007309924A
Authority: JP
Inventors: 成雄安藤; 正雄安藤; 豊禄安藤
Original assignee: 成雄安藤; 正雄安藤; 豊禄安藤
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2012-07-04
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Description

本発明は高圧均質化装置の冷却装置に関し、例えば食品、調味料、飲料、化学品、医薬品、化粧品、各種合成樹脂等において微細な原料を液体に含む懸濁液、または、懸濁液よりなる原料を、高圧力に圧縮し、オリフィスから高速度にて通過させて原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う高圧均質化装置が発熱源としてのオリフィスにおいて発生する熱を冷却し、オリフィスに形成される微細な間隙を適正に確保し、高圧均質化装置の長時間の運転を保証するものである。

従来、例えば製紙分野等において繊維状セルロースを含む懸濁液中の原料を細分化するために、高圧力の下で小径のオリフィスを高速度にて通過させることにより高圧力差にて原料を分散させて細分化を行う高圧均質化装置があった（例えば特許文献１参照。）。
特公昭６０−１９９２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の高圧均質化装置による方法は、原料としての繊維状セルロースの懸濁液に高圧をかけてバルブシートと弁体との間において対向面相互間に半径方向に形成される細いオリフィスを通過させることにより高圧力差にて原料を細分化させるものである。そして、バルブシートに弁を押付ける方策としては、ピストンを有するシリンダーの駆動力を用いてバルブシートに弁を押付けたり、またはスプリングのばね附勢力によりバルブシートに弁を押付けることにより内圧を調整するものであるため、微細なオリフィスの間隙を確保するのが難しく、原料の細分化のための処理精度等が悪いものであった。そして、オリフィスの間隙が狭いと、懸濁液中の原料がオリフィスに詰まり易く、充分な吐出圧にてオリフィスを通過することができないため、原料の細分化処理に支障を来たす。また、オリフィスの間隙が広過ぎると、原料がオリフィスを通過して洩れ出してしまうので、原料の細分化処理が高精度にできずに、原料の細分化のための精度が損なわれる。

また、懸濁液は粘性を有するものがあり、微細間隙のオリフィスが詰まり易いので、原料がオリフィスを通過することができず、原料の細分化が行えない。そして、オリフィスが詰まった場合には、高圧均質化装置を分解し、内部の清掃を頻繁に行わなければならなかった。しかも、分解した後の再度の組立を行わなければならないので、保守・管理が容易には行えなかった。

ところで、上記高圧均質化装置において、前述のように高圧力にて圧縮した原料を僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させることにより高圧力差にて原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、熱を生ずる。このような、発熱があると、シリンダーケース、該シリンダーケース内に摺動自在に設けられた可動弁等のオリフィス構成部品が熱伝導により、膨張するので、シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁の先端部と、前記シリンダーケースに対向する壁面との間に形成されるオリフィスの僅かの間隙が膨張により狭まり、オリフィスの微細な間隙を適正に確保できずに運転が困難になるため、前述のように、原料を細分化するための処理精度等が悪くなる原因になる。すなわち、原料がオリフィスに詰まり易くなったり、オリフィスを通過することができず、原料の細分化処理に支障を来たし、処理が高精度にできずに、損なわれる。

また、懸濁液は粘性を有するものがあり、微細間隙のオリフィスが詰まり易いので、原料がオリフィスを通過することができず、原料の細分化が行えない。そのため、オリフィスが詰まった場合には、高圧均質化装置を分解し、内部の清掃を頻繁に行わなければならなかった。しかも、分解した後の再度の組立を行わなければならないので、保守・管理が容易には行えなかった。

本発明は上記従来の欠点を解決し、オリフィスの微細な間隙を適正に確保し、原料の不用意な漏れ出しやオリフィスに原料が詰まることなく、原料の処理や細分化が高精度に効率良く行え、また、熱交換が効率的に行え、しかも構造簡単にして部品の磨耗や損壊が少なく、機械的寿命も長命であり、掃除や保守・管理に優れた高圧均質化装置の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、（Ａ）シリンダーケースと、前記シリンダーケース内の壁面部に設けられたバルブシートに衝合可能になる先端部を有して開閉可能に設けられるとともに、前記シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に設けられた可動弁とを備え、微細な原料を液体中に含む懸濁液または、半流動物よりなる原料を前記シリンダーケース内に高圧力にて圧縮して導入し、前記可動弁の先端部と前記シリンダーケースの対向する壁面との間に形成される僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる高圧均質装置の冷却装置において、
（Ｂ）前記可動弁が前記シリンダーケース内に回動可能に設けられ、
（Ｃ）熱交換手段が、前記シリンダーケースに冷媒を流通可能な多数の通路部を有して発熱源としての前記オリフィスを中心に周囲に軸長方向にわたり所望長さに設けられるとともに、前記熱交換手段が、前記シリンダーケース内に、蛇行して連続した前記通路部を断面同心的に設けるか、または、前記通路部を螺旋状に設けることにより構成され、
（Ｄ）前記冷媒が、前記通路部内を前記シリンダーケースの下方から前記通路部内に流入されるとともに、前記シリンダーケースの上方へと向かって流されて外部に流出されることにより熱交換が行われる
（Ｅ）ことを特徴とする。

また、本発明の請求項３の発明は、請求項１において、前記熱交換手段が、前記シリンダーケースの外周に取付けられる外装体内に蛇行して断面同心円的に設けられるか、または螺旋状に設けられたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２の発明は、請求項１において、前記熱交換手段が、前記シリンダーケースを分割した数個のシリンダーブロック体のうち、少なくとも前記オリフィスを内部に形成する内圧調整弁設置区域部に分担されるシリンダーブロック体の内部に設けられるか、または該シリンダーブロック体の外周に取付けられる外装体に設けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項３の発明は、請求項１または２において、前記冷媒が、上水道水、油、ガス、もしくは、前記上水道水、前記油、前記ガスの何れかを冷却した何れかであることを特徴とする。

また、本発明の請求項４の発明は、請求項１−３の何れかにおいて、前記オリフィスは、１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少間隙に形成されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５の発明は、請求項１−４の何れかにおいて、前記懸濁液、または半流動物よりなる前記原料は、１００〜２８０ＭＰａの内圧に調整されたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、シリンダーケースと、前記シリンダーケース内の壁面部に設けられたバルブシートに衝合可能になる先端部を有して開閉可能に設けられるとともに、前記シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に設けられた可動弁とを備え、微細な原料を液体中に含む懸濁液または、半流動物よりなる原料を前記シリンダーケース内に高圧力にて圧縮して導入し、前記可動弁の先端部と前記シリンダーケースの対向する壁面との間に形成される僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる高圧均質装置の冷却装置において、前記可動弁が前記シリンダーケース内に回動可能に設けられ、熱交換手段が、前記シリンダーケースに冷媒を流通可能な多数の通路部を有して発熱源としての前記オリフィスを中心に周囲に軸長方向にわたり所望長さに設けられるとともに、前記熱交換手段が、前記シリンダーケース内に、蛇行して連続した前記通路部を断面同心的に設けるか、または、前記通路部を螺旋状に設けることにより構成され、前記冷媒が、前記通路部内を前記シリンダーケースの下方から前記通路部内に流入されるとともに、前記シリンダーケースの上方へと向かって流されて外部に流出されることにより熱交換が行われるので、高圧力にて圧縮した原料を僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させることにより高圧力差にて原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、熱が発生されると、この熱は発熱源としてのオリフィスを中心に周囲に軸長方向にわたり所望長さにシリンダーケースに設けた熱交換手段の連続した多数の通路部内に冷媒が流通されることにより、熱交換が行われる。このため、発熱源としてのオリフィスを中心に設けられたシリンダーケース、該シリンダーケース内に摺動自在に設けられた可動弁等のオリフィス構成部品は熱伝導により、膨張するのが阻止され、シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁の熱膨張は阻止される。従って、可動弁の先端部と、前記シリンダーケースに対向する壁面との間に形成されるオリフィスの僅かの間隙は適正に確保されるため、原料を効率良く細分化し、処理精度等が良くなり、原料がオリフィスに詰まらずに通過することができ、原料の細分化処理に支障を来たさず、細分化処理を高精度に行える。また、構造簡単にして部品の磨耗や損壊が少なく、機械的寿命も長命であり、掃除や保守・管理に優れる。前記冷媒が、蛇行された前記通路部内を前記シリンダーケースの下方から前記通路部内に流入されるとともに、前記シリンダーケースの上方へと向かって流されて外部に流出されるので、発熱源としての僅かな間隙に形成されたオリフィスに対して対向して時間をかけて流されることにより、熱交換時間を充分に有し、効率的に熱交換される。

また、本発明の請求項２の発明によれば、請求項１において前記熱交換手段が、前記シリンダーケースを分割した数個のシリンダーブロック体のうち、少なくとも前記オリフィスを内部に形成する内圧調整弁設置区域部に分担されるシリンダーブロック体の内部に設けられるか、または該シリンダーブロック体の外周に取付けられる外装体に設けられるので、高圧力にて圧縮した原料を僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させることにより高圧力差にて原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、熱が発生されると、この熱は発熱源としてのオリフィスを中心に周囲に軸長方向にわたり所望長さにシリンダーケースに設けた熱交換手段の連続した多数の通路部内に冷媒が流通されることにより、熱交換を効率良く行うことができる。このため、発熱源としてのオリフィスを中心に設けられたシリンダーケース、該シリンダーケース内に摺動自在に設けられた可動弁等のオリフィス構成部品は、オリフィスからの熱が熱伝導されることにより、膨張するのが阻止され、シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁の熱膨張は阻止される。従って、可動弁の先端部と、前記シリンダーケースに対向する壁面との間に形成されるオリフィスの僅かの間隙は適正に確保されるため、原料をオリフィスにより効率良く細分化でき、原料の処理精度等が良くなり、原料がオリフィスに詰まることなく、通過することができ、原料の細分化処理は支障を来たさず、細分化処理を高精度に行える。また、構造簡単にして部品の磨耗や損壊が少なく、機械的寿命も長命であり、掃除や保守・管理に優れる。

また、本発明の請求項３の発明によれば、請求項１または２において前記冷媒が、上水道水、油、ガス、もしくは、前記上水道水、前記油、前記ガスの何れかを冷却した何れかであるので、高圧力にて圧縮した原料を僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させることにより高圧力差にて原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、熱が発生されると、この熱は発熱源としてのオリフィスを中心に周囲に軸長方向にわたり所望長さにシリンダーケースに設けた熱交換手段の連続した多数の通路部内に前記冷媒が流通されることにより、熱交換を効率良く行うことができる。このため、発熱源としてのオリフィスを中心に設けられたシリンダーケース、該シリンダーケース内に摺動自在に設けられた可動弁等のオリフィス構成部品は、オリフィスからの熱が熱伝導されることにより、膨張するのが阻止され、シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁の熱膨張は阻止される。従って、可動弁の先端部と、前記シリンダーケースに対向する壁面との間に形成されるオリフィスの僅かの間隙は適正に確保されるため、原料をオリフィスにより効率良く細分化でき、原料の処理精度等が良くなり、原料がオリフィスに詰まることなく、通過することができ、原料の細分化処理は支障を来たさず、細分化処理が高精度に行える。また、冷媒は入手が容易であり、上水道水を使用する場合には、入手が容易で安価であるとともに、取扱いも容易かつ確実に行える。

また、本発明の請求項４の発明によれば、請求項１−３の何れかにおいて前記オリフィスは、１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少な間隙に形成されたので、シリンダーケース内に摺動自在に、且つ回動自在に設けられた可動弁の先端部と、前記シリンダーケースに対向する壁面との間に形成されるオリフィスの１／１００〜１／２００ｍｍ以下の僅かの間隙は適正に確保されるため、原料を効率良く細分化し、原料の処理精度等が良くなり、原料がオリフィスに詰まらずに通過することができ、原料の細分化処理に支障を来たさず、細分化処理が高精度に行える。

また、本発明の請求項５の発明によれば、請求項１−４の何れかにおいて、前記懸濁液、または半流動物よりなる前記原料は、１００〜２８０ＭＰａの高圧力にて圧縮され、僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過されることにより高圧力差にて原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる。

以下図面に従い、本発明を実施するための最良の形態につき詳細を説明する。

＜実施形態１＞
図１は本発明の高圧均質化装置の冷却装置の実施形態１の全景を示す断面図、図２は本実施形態１を構成する冷却手段の縦断面図、図３は同じく横断面図である。

本実施形態１は、シリンダーケース３と、前記シリンダーケース３内の壁面部３ａに設けられたバルブシートＶ．Ｓに衝合可能になる先端部４ａを有して開閉可能に設けられるとともに、前記シリンダーケース３内に軸長方向Ｘに摺動自在に設けられた可動弁４とを備え、微細な原料Ｇを液体中に含む懸濁液２または、半流動物よりなる原料Ｇを前記シリンダーケース３内に高圧力にて圧縮して導入し、図１，および図２に示すように、前記可動弁４の先端部４ａと前記シリンダーケース３の対向する壁面３ａとの間に形成される僅かな間隙Ｋのオリフィス５から高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる高圧均質装置１の冷却装置において、前記可動弁４が前記シリンダーケース３内に回動可能に設けられ、熱交換手段７が、前記シリンダーケース３に冷媒を流通可能な多数の通路部８を有して発熱源としての前記オリフィス５を中心に周囲に軸長方向Ｘにわたり所望長さＬに設けられるとともに、前記熱交換手段７が、前記シリンダーケース３内に、蛇行して連続した前記通路部８を断面同心的に設けるか、または、前記通路部８を螺旋状に設けることにより構成され、
前記冷媒６が、前記通路部８内を前記シリンダーケース３の下方から前記通路部８内に流入されるとともに、前記シリンダーケース３の上方へと向かって流されて外部に流出されることにより熱交換が行われることを特徴とする。

前記原料Ｇは、例えば、食品分野で取り扱われる例えば澱粉含有食品、例えば、もち、せんべいにおいては固形体として、生米、そばにおいてはそばの実、又、パン、パイ生地、うどんにおいては小麦、又、豆腐造りや豆乳、調味料での醤油、味噌における大豆、小豆等の各種穀類が挙げられる。又、ジャム、果実酒、ジュースにおける果実、各種野菜が挙げられる。そして、植物油での各種、又は、バター、ヨーグルト等の乳製品における乳、又、緑茶や紅茶における茶葉、コーヒーでの実、ビールにおける大麦、ホップ等がある。そして、スープ、乳児食、非常食、病院食、栄養食、宇宙食等においては、栄養源としての固形体が挙げられるほか、分離防止、長期安定性、風味、のどごし改善等の観点から各種調合剤、繊維状セルロース、カゼイン等の固形体が例えば半製品または完成品の懸濁液２もしくは半流動物２′に含まれるもの。又、化学品、化粧品、工業品については、各種顔料、磁性粉、鉱物、炭素粉等の固形体が半製品または完成品での懸濁液２もしくは乳化液、半流動物２′に含まれたもの、又、医薬品については、鉱物、生薬等の固形体が半製品または完成品での懸濁液２もしくは半流動物２′や乳化液に含まれたもの、又、ガラス工業品等においては、顔料、鉱物等の微細な固形体が液状ガラス中に含まれたもの、又、合成樹脂工業分野では例えば熱可塑性樹脂の液状体に顔料、炭素、鉱物、可塑剤、強化繊維、セラミック等の無機物質等が半製品または完成品での懸濁液２もしくは半流動物２′や乳化液に含まれたもの、又、製紙分野等においては繊維状セルロースの固形体が製造途中の懸濁液２もしくは半流動物２′に含まれたもの、さらには、各種病理研究室では、大腸菌、イースト菌等の菌類の細胞が含まれた懸濁液２もしくは半流動物２′があげられる。

前記可動弁４を軸長方向Ｘに摺動自在にするには、可動弁４の後部に設けた第１前進受圧部Ｓ１と、第２前進受圧部Ｓ２とに油圧回路からの油圧を受圧することにより軸長方向Ｘに前進するとともに、第３受圧部Ｓ３に油圧回路からの油圧を受圧することにより後退させることにより、原料Ｇの圧縮圧に応じてオリフィス５の僅かな間隙Ｋを後述のように適正に調整する。また、可動弁４をはタイマーの設定による所望時間毎に、または所要時に軸回りに回転するのには、例えば、図には示さないモータの回転駆動力を駆動歯車、受動歯車等の歯車群やベルトとプーリ等の動力伝達部品を介して受動することにより、時計方向または半時計方向に回転駆動させる。このように可動弁４を回転するのは、例えば粘性が高い懸濁液２や半流動物２′よりなる原料Ｇをオリフィス５を通じて細分化処理する場合に、オリフィス５の詰まりを防止するためである。

前記オリフィス５が、図１，および図２に示すように、シリンダーケース３の壁面３ａと、該壁面３ａに設けたバルブシートＶ．Ｓに対向して前記可動弁４の先端部４ａとの間に挟小の間隙Ｋにて構成される。前記オリフィス５は、１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少な間隙Ｋに形成される。このように、オリフィス５を、１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少の間隙Ｋに形成するのは、原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、原料Ｇを高圧力にて圧縮し、僅かな間隙Ｋのオリフィス５から原料Ｇを高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行うのに、原料Ｇがオリフィス５に詰まることなく、通過させ、原料Ｇの細分化処理に支障を来たさず、原料Ｇの細分化を高精度に行うためである。また、前記懸濁液２よりなる前記原料Ｇは、１００〜２８０ＭＰａの高圧力にて圧縮され、僅かな間隙Ｋのオリフィス５から高速度にて通過されることにより高圧力差にて原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる。そして、前記オリフィス５の一次側（前段）には高圧縮された原料Ｇをシリンダーケース３内に導入し、オリフィス５に供給するための原料導入通路９が形成され、また、オリフィス５の二次側（後段）には、細分化処理した原料Ｇを流通させる原料処理通路１０が連通可能に設けられる。

前記熱交換手段７が、本実施形態１では、前記シリンダーケース３内に、すなわち、前記シリンダーケース３を軸長方向Ｘにて分割した数個のシリンダーブロック体のうち、少なくとも前記オリフィス５を内部に形成する内圧調整弁設置区域部Ｎに分担されるシリンダーブロック体３Ａの内部に、前記通路部８を軸長方向Ｘには蛇行して形成して図３に示すように前記通路部８が断面同心的に設けられる。この際、図示する実施形態では、シリンダーブロック体３Ａの内部に蛇行して形成される通路部８は、周方向の任意の一端、図示では下方に入口が設けられ、周方向の任意の他端、図示では上方に出口が設けられ、前記入口の奥においては断面左右に分岐され、前記入口と前記出口との間の中間の大部分において前述のように断面同心円的に、且つ前記シリンダーブロック体３Ａの中央軸線Ｉに対し断面左右対称的に長手方向Ｘに蛇行して形成されるとともに、前記出口の手前で再び合流するように形成されている。しかし、通路部８は、これに限ることなく図には示さないが、前記通路部８を螺旋状に設けることもできる。この実施形態１では、通路部８の管径φは例えば１１．５ｍｍであり、また前述のように蛇行された通路部８の全長さは３１００ｍｍ〜３５００ｍｍであるが、この増減変更は自由に行える。また、本実施形態１では、通路部８の設置個数が、図３では２４個が示されているが、通路部８の設置個数、管径φは図示するものに限らず、その増減変更は自由に行える。シリンダーケース３を複数個に分割したのは、シリンダーケース３の分解、および組立てを容易なすることにより、オリフィス５をはじめ、内部の清掃と部品の交換、補充を容易にし、保守、管理を便利にするためである。

前記冷媒６が、上水道水、油、ガス、もしくは、前記上水道水、前記油、前記ガスの何れかを冷却した何れかである。この冷媒６は、本実施形態１では蛇行された前記通路部８内を前記シリンダーケース３の下方から前記通路部８内に流入されるとともに、前記シリンダーケース３の上方へと向かって流されて外部に流出される。このように、冷媒６を前記シリンダーケース３の下方から前記通路部８内に流入されるとともに、前記シリンダーケース３の上方へと向かって流されて外部に流出させるようにしたのは、発熱源としての僅かな間隙Ｋに形成された前記オリフィス５に対して時間をかけて冷媒６が通路部８内に流されることにより、熱交換時間を充分に採ることにより、効率的に熱交換を図るためである。勿論、通路部８に対する冷媒６の流入方向は前述のように、下から上へ流入するのに限ることなく、上から下であってもよい。

本実施形態１の高圧均質化装置１の冷却装置は以上の構成からなり、微細な原料Ｇをの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行うには、液体中に含まれる懸濁液２、または、半流動物２′よりなる原料Ｇを高圧力、例えば１００〜２８０ＭＰａの高圧にて圧縮し、シリンダーケース３内に軸長方向Ｘに摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁４の先端部４ａと、前記シリンダーケース３の対向する壁面３ａとの間に形成される僅かな間隙Ｋのオリフィス５から原料Ｇを高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる。

このように、高圧力にて圧縮した原料Ｇを僅かな間隙のオリフィス５から高速度にて通過させることにより高圧力差にて原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、熱が生ずるが、本実施形態１では、熱交換手段７が、前記シリンダーケース３内に、すなわち、前記シリンダーケース３を分割した数個のシリンダーブロック体のうち、少なくとも前記オリフィス５を内部に形成する内圧調整弁設置区域部Ｎに分担されるシリンダーブロック体３Ａの内部に、前記通路部８を発熱源としての前記オリフィス５を中心に周囲に軸長方向Ｘに蛇行して連続して形成されて図３に示すように断面同心的に前記通路部８が設けられているので、上水道水、または、油、ガス、もしくは、前記上水道水、前記油、前記ガスの何れかを図には示さない冷却付与装置にて冷却した何れかよりなる冷媒６は、蛇行された前記通路部８内を前記シリンダーケース３の下方から前記通路部８内に流入されるとともに、前記シリンダーケース３の上方へと向かって流されて外部に流出されることにより、オリフィス５から懸濁液２、または半流動物２′よりなる原料Ｇを高速度にて通過させる時に生ずる前記熱は熱交換手段７の前記冷媒６により周囲から所望長さ熱交換されて冷却される。なお、図示ではシリンダーブロック３Ａに放熱フィンが設けられてはいないが、図示は例示であり、放熱フィンを設ければ放熱による冷却も行うことができる。

この際、冷媒６は本実施形態１では、図示するように、前記シリンダーケース３の下方の入口から前記通路部８内に流入されるとともに、前記シリンダーケース３の上方へと向かって流されて上方に設けられた出口から外部に流出されるので、中心部に位置する発熱源としての僅かな間隙Ｋに形成された前記オリフィス５に対して時間をかけて冷媒６が通路部８内に流されるため、熱交換時間を充分に採ることにより、オリフィス５からの熱は効率的に熱交換が行われる。

熱交換手段７の通路部８は、図３に示すようにシリンダーブロック体３Ａの内部に同心円的に略等角度に設けられているので、熱交換手段７による冷却時に通路部８内に冷媒６を通して冷却した場合に、シリンダーブロック体３Ａ、および、シリンダーケース３内に摺動自在に、かつ回動自在に設けられた可動弁４等のオリフィス構成部品をムラがなく平均的に冷却することができる。しかも、原料Ｇを細分化等の処理をする場合に、発熱源としてのオリフィス５が発熱する場合にもシリンダーブロック体３Ａをはじめ、オリフィス構成部品は、それらの軸長方向Ｘ、および、半径方向の伸び率は平均して一様になる。しかも、構造的にも通路部８は、同心円的に設けられることにより応力が一個所に集中することなく、分散され、堅牢になる。

また、前述のように、前記通路部８を発熱源としての前記オリフィス５を中心に周囲に軸長方向Ｘに蛇行して連続して形成されて図３に示すように断面同心的にシリンダーブロック体３Ａ内に前記通路部８が設けられているので、例えば、蛇行管をシリンダーブロック体３Ａの外周に取り付けるのとは異なり、径大にならずにコンパクトな熱交換手段７が設置されるとともに、外観的に煩雑さはなくなり、見苦しさは一掃される。さらには、蛇行管をシリンダーブロック体３Ａの外周に取付けたり、蛇行管を形成するために管端相互の溶接を行う等の手間が省略され、工事の施工性は良好であり、製作にも優れる。

従って、原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、オリフィス５に発生される熱によってシリンダーケース３、該シリンダーケース３内に摺動自在に設けられた可動弁４等のオリフィス構成部品が熱伝導により、膨張されるのが、熱交換手段７の通路部８内に冷媒６を流すことにより冷却されて抑えられるので、シリンダーケース３内に軸長方向Ｘに摺動自在に、且つ回動自在に設けた前記可動弁４の先端部４ａと、前記シリンダーケース３に対向する壁面３ａとの間に形成されるオリフィス５との間の僅かの間隙Ｋが熱膨張することにより狭まることなく、オリフィス５の微細な間隙Ｋを１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少な間隙Ｋに適正に確保することができる。このため、原料Ｇは、オリフィス５に詰まることなくオリフィス５を通過することができ、原料Ｇの細分化処理を高精度に行うことができる。

実際に、含水率が約８ｗｔ％の紙片を裁断機（松江ナカバヤシ株式会社製の裁断機：ＮＳ−３２Ｃ）にて約４×１５ｍｍ程度の裁断寸法に細かく裁断した細片の約４３．５ｇを水が約９５６．５ｇに混入する。その後、松下電器産業製のミキサー（機種：ＭＸ−１５２Ｓ）を用いて約１分間撹拌処理することにより繊維状セルロースの固形体をある程度細かに粉砕して水中に均一に分散させた固形体（繊維状セルロース）が４ｗｔ％のものを原料Ｇとして用い、２００ＭＰａの高圧縮圧にて圧縮を行い、オリフィス５から高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料Ｇの破砕等の細分化を行った場合に、オリフィス５では、４０〜４５°Ｃの発熱があっても、発熱源としての前記オリフィス５を中心に、該オリフィス５を内部に形成する内圧調整弁設置区域部Ｎに分担されるシリンダーブロック体３Ａの内部に、軸長方向Ｘに蛇行して連続して形成されて図３に示すように断面同心的に設けられた通路部８内に、２０〜２５°Ｃの上水道水を冷媒６としてシリンダーケース３の下方から流入させるとともに、前記シリンダーケース３の上方へと向かって流されて外部に流出されることにより、熱交換手段７により冷却を行われると、連続運転してもオリフィス５の微細な間隙Ｋを１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少な間隙Ｋを適正に確保されて原料Ｇが、オリフィス５に詰まることなくオリフィス５を通過させて原料Ｇの細分化処理を高精度に行えることがわかった。

また、シリンダーケース３、該シリンダーケース３内に摺動自在に設けられた可動弁４等のオリフィス構成部品が熱伝導により、膨張されるのが、熱交換手段７の通路部８内に冷媒６を流すことにより冷却されて抑えられるので、構造簡単にして部品の磨耗や損壊が少なく、機械的寿命も長命になり、掃除や保守・管理に優れる。

＜実施形態２＞
図４は本発明の高圧均質化装置の冷却装置の実施形態２である。

前記実施形態１では、前記熱交換手段７が、前記シリンダーケース３を分割した数個のシリンダーブロック体のうち、少なくとも前記オリフィス５を内部に形成する内圧調整弁設置区域部Ｎに分担されるシリンダーブロック体３Ａの内部に設けられている場合を説明しているが、この実施形態２では熱交換手段７′が、前記実施形態１のようにシリンダーブロック体３Ａの内部に通路部８を設けて熱交換手段７を形成したするほかに、シリンダーブロック体３Ａの外周に取付けられる管状の外装体２０内に設けられた構成である。

従って、原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、発生される熱によってシリンダーケース３、該シリンダーケース３内に摺動自在に設けられた可動弁４等のオリフィス構成部品が熱伝導により、膨張されるのが、内外の熱交換手段７,７′の通路部８,８′内に冷媒６,６を流すことにより前記実施形態１よりも効率良く冷却されて抑えられるので、シリンダーケース３内に軸長方向Ｘに摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁４の先端部４ａと、前記シリンダーケース３に対向する壁面３ａとの間に形成されるオリフィス５の僅かの間隙Ｋが膨張により狭まることなく、オリフィス５の微細な間隙Ｋを１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少な間隙Ｋに前記実施形態１よりも適正に確保することができる。このため、原料Ｇは、オリフィス５に詰まることなくオリフィス５を通過することができ、原料Ｇの細分化処理を高精度に行うことができるほかは、前記実施形態１とほぼ同様の構成、作用である。

従って、原料Ｇの分散、乳化、破砕等の処理や細分化を行う場合に、発生される熱によってシリンダーケース３、該シリンダーケース３内に摺動自在に設けられた可動弁４等のオリフィス構成部品が熱伝導により、膨張されるのが、内外の冷却手段７,７′の通路部８,８′内に冷媒６,６を流すことにより前記実施形態１よりも効率良く冷却されて抑えられるので、シリンダーケース３内に軸長方向Ｘに摺動自在に、且つ回動自在に設けた可動弁４の先端部４ａと、前記シリンダーケース３に対向する壁面３ａとの間に形成されるオリフィス５の僅かの間隙Ｋが膨張により狭まることなく、オリフィス５の微細な間隙Ｋを１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少な間隙Ｋに前記実施形態１よりも適正に確保することができる。このため、原料Ｇは、オリフィス５に詰まることなくオリフィス５を通過することができ、原料Ｇの細分化処理を高精度に行うことができるほかは、前記実施形態１とほぼ同様の構成、作用である。

上記説明では、シリンダーブロック体３Ａ、および該シリンダーブロック体３Ａの外周に取付けられる熱交換手段７,７′を構成する通路部８,８′は発熱源としてのオリフィス５を中心に蛇行して形成させた場合を代表的に説明したが、これは例示であり、右回りまたは左回りの何れかに螺旋状に通路部８,８′を設けて冷媒６,６を流すことにより発熱源としてのオリフィス５を冷却するようにすることも本発明の適用範囲である。

本発明は、オリフィスの微細な間隙を適正に確保し、原料の不用意な漏れ出しやオリフィスに原料が詰まることなく、原料の処理や細分化が高精度に効率良く行え、また、構造簡単にして部品の磨耗や損壊が少なく、機械的寿命も長命であり、掃除や保守・管理に優れたという用途・機能に適する。

図１は本発明の高圧均質化装置の冷却装置の実施形態１の全景を示す断面図である。図２は同じく本実施形態１を構成する高圧均質化装置の冷却手段の縦断面図である。図３は同じく横断面図である。図４は同じく本発明の高圧均質化装置の冷却装置の実施形態２を示す横拡大断面図である。

符号の説明

１高圧均質化装置
２懸濁液
２′ 半流動物
３シリンダーケース
３Ａシリンダーブロック体
３ａ壁面
４可動弁
４ａ先端部
５オリフィス
６冷媒
７熱交換手段
７′ 熱交換手段
８通路部
８′ 通路部
２０外装体
Ｇ原料
Ｘ軸長方向

Claims

[請求項１]
（Ａ）シリンダーケースと、前記シリンダーケース内の壁面部に設けられたバルブシートに衝合可能になる先端部を有して開閉可能に設けられるとともに、前記シリンダーケース内に軸長方向に摺動自在に設けられた可動弁とを備え、微細な原料を液体中に含む懸濁液または、半流動物よりなる原料を前記シリンダーケース内に高圧力にて圧縮して導入し、前記可動弁の先端部と前記シリンダーケースの対向する壁面との間に形成される僅かな間隙のオリフィスから高速度にて通過させて高圧力差にて前記原料の分散、乳化、破砕等の処理や細分化が行われる高圧均質装置の冷却装置において、
（Ｂ）前記可動弁が前記シリンダーケース内に回動可能に設けられ、
（Ｃ）熱交換手段が、前記シリンダーケースに冷媒を流通可能な多数の通路部を有して発熱源としての前記オリフィスを中心に周囲に軸長方向にわたり所望長さに設けられるとともに、前記熱交換手段が、前記シリンダーケース内に、蛇行して連続した前記通路部を断面同心的に設けるか、または、前記通路部を螺旋状に設けることにより構成され、
（Ｄ）前記冷媒が、前記通路部内を前記シリンダーケースの下方から前記通路部内に流入されるとともに、前記シリンダーケースの上方へと向かって流されて外部に流出されることにより熱交換が行われる
（Ｅ）ことを特徴とする高圧均質化装置の冷却装置。
前記熱交換手段が、前記シリンダーケースを分割した数個のシリンダーブロック体のうち、少なくとも前記オリフィスを内部に形成する内圧調整弁設置区域部に分担されるシリンダーブロック体の内部に設けられるか、または該シリンダーブロック体の外周に取付けられる外装体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の高圧均質化装置の冷却装置。
前記冷媒が、上水道水、油、ガス、もしくは、前記上水道水、前記油、前記ガスの何れかを冷却した何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧均質化装置の冷却装置。
前記オリフィスは、１／１００〜１／２００ｍｍ以下の微少間隙に形成されたことを特徴とする請求項１−３の何れかに記載の高圧均質化装置の冷却装置。
前記懸濁液、または半流動物よりなる前記原料は、１００〜２５０ＭＰａの内圧に調整されたことを特徴とする請求項１−４の何れかに記載の高圧均質化装置の冷却装置。