JP4968896B2 - 分散液製造装置及び分散液製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係る分散液製造装置の全体構成図である。同図に示す分散液製造装置10は、水または水系の溶液中に有機化合物、油、脂肪など液滴サイズが揃った微細液滴を分散させて、ドレッシング、マーガリン、健康食品などの食品となる乳化液(分散液)を製造する分散液製造装置である。
次に、吐出ヘッド12の構造について詳細に説明する。図5(a)は吐出ヘッド12の構造例を示す平面透視図であり、図5(b)はその一部拡大図である。また、図5(c)は吐出ヘッド12の他の構造例を示す平面透視図である。
次に、分散液製造装置10の供給系の概略構成について説明する。図7は分散液製造装置10における油の供給系の構成を示した概要図である。
図7に示すように、分散液製造装置10にはノズル51の乾燥防止又はノズル51近傍の液体の粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ64が設けられ、ノズル51が形成されるノズル形成面のクリーニング(ワイピング)を行うための手段としてブレード66が設けられている。
次に、本例に示す分散液製造装置10の制御系について説明する。図8は分散液製造装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。分散液製造装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78、ポンプ制御部79、吐出制御部80、バッファメモリ82、ヘッドドライバ84等を備えている。
次に、図9〜図13を用いて本実施形態に係る応用例について説明する。図9は、本応用例に係る分散液製造装置100の概略構成を示す概念図であり、図10及び図11は、液滴の飛翔方向偏向制御を説明する概念図である。また、図12は、図9に示す電極対106の他の構成例を示す図であり、図13は図9の分散液製造装置100を吐出ヘッド12側(上面側)から見た図である。なお、図9〜図13中、図1及び図3と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
次に、本発明の実施形態に係る他の応用例について説明する。図14は、本応用例に係る分散液製造装置200の概略構成を示す概念図である。本応用例に示す分散液製造装置200は、搬送ベルト202を用いて水が収容された容器204を一方向に一定速で搬送し、容器204が吐出ヘッド12の下部の吐出領域に到達すると、吐出ヘッド12から容器204内の水に油の液滴が吐出され、容器204内に水に油の液滴が分散した乳化液が生成される。
Claims (19)
- 第1の液体に第2の液体を微細化した液滴を分散させた分散液を製造する分散液製造装置であって、
前記第1の液体が収容される第1の液体収容部材と、
前記第1の液体収容部材内の第1の液体に、次式
(第1の液体収容部材の最も幅が狭い部分の長さである特性長さ)×(第1の液体収容部材の前記特性長さに対応する位置における第1の液体の速度である特性速度)/{(第1の液体の粘性係数)/(第1の液体の密度)}
により表されるレイノルズ数が2300未満である状態の層流を発生させる層流発生手段と、
前記第2の液体を微細化した液滴を吐出させる複数のノズルが設けられる吐出面を具備し、前記複数のノズルのそれぞれに対応し、前記第2の液体が収容される複数の圧力室、及び前記複数の圧力室のそれぞれを加圧する加圧手段を具備し、前記第2の液体を微細化した液滴の吐出面が前記第1の液体収容部材内の第1の液体の液面と所定の距離を離して配置され、気相を介して前記第1の液体収容部材内の第1の液体の液面における複数の位置に向けて、前記複数の位置に対応するノズルのそれぞれから、前記第2の液体を微細化した液滴を一定の吐出周期で吐出させる吐出ヘッドと、
を備えたことを特徴とする分散液製造装置。 - 前記第1の液体収容部材は、前記第2の液体を微細化した液滴が吐出される面に、第2の液体を微細化した液滴が有するサイズに対応する幅を有し、前記第1の液体の層流の流れ方向に形成された複数の溝を具備することを特徴とする請求項1に記載の分散液製造装置。
- 第1の液体に第2の液体を微細化した液滴を分散させた分散液を製造する分散液製造装置であって、
前記第1の液体が収容され、前記第2の液体を微細化した液滴が有するサイズに対応する複数の凹部が二次元状に並べられた構造を有する第1の液体収容部材と、
前記第2の液体を微細化した液滴を吐出させる複数のノズルが二次元状に並べられた吐出面を具備し、前記複数のノズルのそれぞれに対応し、前記第2の液体が収容される複数の圧力室、及び前記複数の圧力室のそれぞれを加圧する加圧手段を具備し、前記第2の液体を微細化した液滴の吐出面が前記第1の液体収容部材内の前記第1の液体の液面と所定の距離を離して配置され、前記第2の液体を微細化した液滴を一定の吐出周期で吐出させる吐出ヘッドと、
を備え、
前記第1の液体収容部材は、前記吐出ヘッドに具備される前記複数のノズルと一対一で対応するように前記複数の凹部が配置され、前記複数の凹部の開口部が前記吐出面と平行な面に二次元状に並べられた構造を有し、
前記吐出ヘッドは、気相を介して前記第1の液体収容部材内の前記複数の凹部内の第1の液体に対して、前記複数の凹部のそれぞれに対応する複数の前記ノズルから、同一のタイミングで前記第2の液体を微細化した液滴を吐出させることを特徴とする分散液製造装置。 - 前記第1の液体収容部材内の第1の液体と前記吐出ヘッドとを一方向に一定の速さで相対的に移動させる移動手段を備え、
前記移動手段によって前記第1の液体収容部材内の第1の液体と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させながら、前記吐出ヘッドから前記第2の液体を微細化した液滴を吐出させることを特徴とする請求項3に記載の分散液製造装置。 - 第2の液体を帯電させる帯電手段と、
前記吐出ヘッドと前記第1の液体の第2の液体を微細化した液滴が着弾する面との間の気相中に電界を形成する電界形成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の分散液製造装置。 - 前記電界形成手段は、前記帯電手段により帯電させ、前記吐出ヘッドから吐出された第2の液体を微細化した液滴のメイン液滴から、前記メイン液滴よりも微小な液滴であるサテライト液滴を、前記メイン液滴との電荷量の違いにより分離することを特徴とする請求項5に記載の分散液製造装置。
- 前記電界形成手段は、前記第1の液体収容部材の第1の液体への前記第2の液体を微細化した液滴の入射をアシストすることを特徴とする請求項5に記載の分散液製造装置。
- 前記電界形成手段は、前記帯電手段により帯電させた第2の液体を微細化した液滴の飛翔経路をはさんで対向する電極対を具備し、
前記第2の液体を微細化した液滴のメイン液滴から分離したサテライト液滴が前記電極対の間を通過するタイミングで前記電極対の間に電界を発生させて、前記サテライト液滴の飛翔方向を偏向させることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の分散液製造装置。 - 前記電界形成手段は、前記帯電手段により帯電させた第2の液体を微細化した液滴の飛翔経路をはさんで対向する電極対を具備し、
前記第2の液体を微細化した液滴のメイン液滴が前記電極対の間を通過するタイミングで、前記電極対の間に電界を発生させて、前記メイン液滴の飛翔方向を偏向させることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の分散液製造装置。 - 前記電界形成手段は、前記帯電手段により帯電させた第2の液体を微細化した液滴の飛翔経路をはさんで対向する電極対を具備し、
前記第2の液体を微細化した液滴のメイン液滴が前記電極対の間を通過するタイミングで前記電極対の間に電界を発生させて、前記メイン液滴の飛翔方向を偏向させるとともに、前記メイン液滴から分離したサテライト液滴が前記電極対の間を通過するタイミングで前記電極対の間に電界を発生させて、前記サテライト液滴を前記メイン液滴の飛翔方向と異なる方向に偏向させることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の分散液製造装置。 - 飛翔方向が偏向された前記メイン液滴の前記第1の液体への入射方向が垂直となるように、前記ノズル面及び前記電極対の向きが前記第1の液体の液面に対する垂直方向に対して斜め方向に傾けられることを特徴とする請求項9又は10に記載の分散液製造装置。
- 気相空間を飛翔中の前記第2の液体を微細化した液滴を加熱して粘度を上昇させる手段を備えたことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の分散液製造装置。
- 前記第1の液体に分散させた前記第2の液体を微細化した液滴を撮像し、前記撮像結果から得られた情報に基づいて、前記第1の液体に分散させた前記第2の液体を微細化した液滴のサイズ、形状及び内部の様子のうち少なくとも何れか1つを検査する検査手段を備えたことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の分散液製造装置。
- 前記検査手段は、前記第1の液体に分散させた前記第2の液体を微細化した液滴の中に規格外の液滴が発見された場合には、その旨を表す情報を発生させることを特徴とする請求項13に記載の分散液製造装置。
- 前記検査手段が発生させた情報に基づいて、前記第1の液体に分散させた前記第2の液体を微細化した液滴を分級する分級手段を備えたことを特徴とする請求項14に記載の分散液製造装置。
- 前記分級手段は、前記第1の液体に分散させた前記第2の液体を微細化した液滴に電界を付与する電極対を備え、
前記検査手段から前記第1の液体に分散させた前記第2の液体を微細化した液滴の中に規格外の液体が存在する旨の情報が発生されると、前記電極対の間に電界を発生させて前記規格外の前記第2の液体を微細化した液滴の流れる方向を偏向させことを特徴とする請求項15に記載の分散液製造装置。 - 前記分級手段によって分級された前記第2の液体を微細化した液滴の級ごとに、前記第1の液体に前記第2の液体を微細化した液滴を分散させた分散液を回収する回収手段を備えたことを特徴とする請求項15又は16に記載の分散液製造装置。
- 第1の液体に、次式
(第1の液体収容部材の最も幅が狭い部分の長さである特性長さ)×(第1の液体収容部材の前記特性長さに対応する位置における第1の液体の速度である特性速度)/{(第1の液体の粘性係数)/(第1の液体の密度)}
により表されるレイノルズ数が2300未満である状態の層流を発生させ、
第2の液体を微細化した液滴を吐出させる複数のノズルが設けられる吐出面を具備し、前記複数のノズルのそれぞれに対応し、前記第2の液体が収容される複数の圧力室、及び前記複数の圧力室のそれぞれを加圧する加圧手段を具備し、前記第2の液体を微細化した液滴の吐出面が前記第1の液体の液面と所定の距離を離して配置される吐出ヘッドから気相を介して前記第1の液体の液面における複数の位置に向けて、前記複数の位置に対応するノズルのそれぞれから前記第2の液体を微細化した液滴を一定の吐出周期で吐出させて、前記第1の液体中に前記第2の液体を微細化した液滴を分散させた分散液を製造することを特徴とする分散液製造方法。 - 第1の液体に、複数のノズルが二次元状に並べられた吐出面を具備し、前記複数のノズルのそれぞれに対応し、前記第2の液体が収容される複数の圧力室、及び前記複数の圧力室のそれぞれを加圧する加圧手段を具備する吐出ヘッドから第2の液体を微細化した液滴を一定の吐出周期で吐出させて、前記第1の液体に前記第2の液体を微細化した液滴を分散させた分散液を製造する分散液製造方法であって、
前記吐出ヘッドに具備される前記複数のノズルと一対一で対応するように複数の凹部が配置され、前記複数の凹部の開口部が前記第2の液体の吐出面と平行な面に二次元状に並べられた構造を有する第1の液体収容部材に収容される前記第1の液体に対して、気相を介して前記複数の凹部のそれぞれに対応する複数の前記ノズルから、同一のタイミングで前記第2の液体を微細化した液滴を吐出させることを特徴とする分散液製造方法。
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