JPH05144790A - 超微細凍結粒子の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一化した超微細凍結粒子を製造する製造装
置を得る。 【構成】 被凍結液をスプレーノズル１２により水平方
向に噴射し、ガス気流通過筒１４内で分級し、その沈降
地点に設けられた断熱容器１５により粒径のそろった超
微細凍結粒子にするようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超微細な凍結粒子を
製造するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の微細凍結粒子の製造装置の
構成を示す。図において、被凍結液を供給する被凍結液
供給源１と、被凍結液の微細液滴を冷却し、微細凍結粒
子に変える断熱容器２と、当該断熱容器２に取付けられ
た噴射ノズルおよび被凍結液を微細液滴化するスプレー
ノズル４を備えている。またスプレーノズル４と噴射ノ
ズル３にはそれぞれ高圧ガスボンベ５が接続されてい
る。

【０００３】次に動作について説明する。被凍結液供給
源１からスプレーノズル４に被凍結液を送り込む。する
と被凍結液はスプレーノズル４に供給される圧力により
微噴霧化し、断熱容器２内に噴霧される。この際、断熱
容器２は液体窒素等の冷媒で冷却されている為、噴霧さ
れた被凍結液の霧状液滴はそのままの状態で氷結し、数
１０〜数１００μｍの微粒氷６ａとなる。この微粒氷は
噴射ノズルに送られる。噴射ノズル３には高圧ガスボン
ベ５から高圧ガスが送り込まれているので、噴射ノズル
３に送られた微粒氷６ａは高圧ガスに乗り噴射される。
また被凍結液をスプレーノズル４に供給する際に同時に
ガス体も導入し、圧力とガス体の膨張作用により微噴霧
化する方法も行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の微細凍結粒子の
製造装置は以上のように構成されているので、スプレー
ノズルより噴霧される微細液滴の粒径分布は広い。その
広い粒径分布を持つ液滴群を凍結粒子へと変態させるた
めには、最大の粒子径を持った液滴を凍結させるよう
に、冷媒を供給し断熱容器を設計しなければならず、コ
ストがかかり断熱容器も大型化する等の問題点があっ
た。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、５０μｍ以下の粒径の均一な超
微細液滴のみを分級することができるとともに、その超
微細液滴を低速度で断熱容器に導入し、凍結させること
のできる超微細凍結粒子の製造装置を得ることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る超微細凍
結粒子の製造装置は、被凍結液を微細液滴化することが
できる水スプレーノズルにて水平方向に噴霧し、かつ水
スプレーノズルの周辺からガスを同一水平方向に噴射さ
せることにより粒径の微細な粒子をガス気流に乗せ、や
がて重力により沈降する超微細液滴を分級し、均一化し
た超微細液滴のみを製氷部ホッパー内に導き、超微細凍
結粒子を製造するようにしたものである。

【０００７】

【作用】この発明においては、水スプレーノズルより水
平方向に噴霧された粒子のうち粒子径の大きいものは、
水スプレー周辺より噴射されたガスの気流には乗らず、
水スプレー近辺に沈降し、粒子径の小さなものに関して
は水平方向の運動エネルギーに、粒子径のもつ位置エネ
ルギーが勝る位置まで飛散し、沈降する。この位置に製
氷部ホッパーを設置することにより、粒径の均一な細い
粒子を分級することができる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例による超微細凍結粒
子の製造装置の構成を示す。図において、高圧ガスボン
ベ１７から送り込まれたガスで、被凍結液タンク１１が
加圧され水スプレーノズル１２に被凍結液が流れる。ガ
ス気流吐出口１３から出たガスと水スプレーノズル１２
にて発生した微細液滴はガス気流通過筒１４を流れる。
ガス気流通過筒１４から沈降した超微細液滴はガス気流
通過筒１４に取付けられた断熱容器１５内へ落ち、冷媒
と熱交換し、超微細凍結粒子へと変態する。断熱容器１
５に溜まった超微細凍結粒子は噴射ガン１６へ引き込ま
れ、高圧ガスにて噴射される。またガス気流通過筒１４
にはドレン抜き１８を設け、断熱容器１５内に沈降しな
かった液滴を系外へ排出するものとする。

【０００９】次に作用、動作について説明する。高圧ガ
スボンベ１７より送り込まれたガスによって被凍結液タ
ンク１１内の被凍結液が水スプレーノズル１２に送り込
まれ、微細液滴が噴霧される。水スプレーノズル１２お
よびガス気流吐出口１３は、ガス気流通過筒１４に取付
けられており、噴霧された微細液滴は、ガス気流吐出口
１３より吐出されたガス流に乗る。やがてガス気流に乗
っている粒子の運動エネルギーに、粒子の位置エネルギ
ーが勝る位置から粒子が沈降を始める。その後ガス気流
は系外へ流出する。

【００１０】微細液滴中の所要する超微細液滴、例えば
被処理物によって、その粒径は異なるが一般的には数μ
ｍ〜２００μｍの範囲であり、被処理物がウエハの場合
には１０μｍ〜１００μｍ、被処理物がＣＤ(Compact D
isk)スタンプの場合には数μｍ〜５０μｍの範囲であ
る。この超微細液滴の質量およびガス気流の速さ等を物
理的計算により、沈降を始める地点を求め、この沈降地
点に断熱容器１５を設置する。この断熱容器１５には冷
媒として、液体窒素等を導入しており、沈降してくる超
微細液滴と熱交換し、超微細液滴から超微細粒子へと変
態させる。噴射ノズル１６には高圧ガスボンベ１７から
高圧ガスが送りこまれており、この作用により超微細凍
結粒子は断熱容器１５から噴射ノズル１６へ引き込ま
れ、同高圧ガスにて噴射される。

【００１１】またガス気流通過筒１４に取付けられた断
熱容器１５は、沈降してくる超微細液滴を、液体窒素等
の冷媒により超微細凍結粒子へと変態させるのに充分な
高さ、例えば６０〜７０cmを持つ構造とし、かつガス気
流通過筒１４に取付ける方法も、スプレーノズル１２か
らの距離を可変できる構造とする。

【００１２】また断熱容器１５よりもスプレーノズル１
２側に、または断熱容器１５を飛び超える、沈降した粒
子に関してはドレン抜き１８にて系外へ排出するものと
する。

【００１３】このように本実施例では、製氷部ホッパー
内に水平に設置した水スプレーノズル１２から噴霧され
た微細な水粒子を、水スプレーノズル１２の周辺から同
じく水平方向に噴射されているガス流に乗せて分級し、
均一粒径の超微細液滴のみを凍結させ、所要の粒径に応
じた位置に適宜設置された断熱容器１５内に沈降させる
構造としたので、粒径が細く均一な液滴が得られ、かつ
断熱容器１５内で沈降する速度が遅くなり熱交換率が向
上し、冷媒が少量ですみ、さらに容器自体も小型化でき
る。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る超微細凍
結粒子の製造装置によれば、製氷部ホッパー内に水平に
設置した水スプレーノズルから噴霧された微細な水粒子
を、水スプレーノズルの周辺から同じく水平方向に噴射
されているガス流に乗せて分級し、均一粒径の超微細液
滴のみを凍結させ、所要の粒径に応じた位置に適宜設置
された断熱容器内に沈降させる構造としたので、粒径が
細く均一な液滴が得られ、かつ断熱容器内で沈降する速
度が遅くなり熱交換率が向上し、冷媒が少量ですみ、さ
らに容器自体も小型化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例による凍結粒子の製造装置の
構成を示す断面図である。

【図２】従来例による凍結粒子の製造装置の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１１ 被凍結液タンク １２ スプレーノズル １３ ガス気流吐出口 １４ ガス気流通過筒 １５ 断熱容器 １６ 噴射ガン １７ 高圧ガスボンベ １８ ドレン抜き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超微細凍結粒子の製造装置において、 被凍結液を微噴霧化し超微細液滴を水平方向に噴射する
   スプレーノズルと、 該スプレーノズルから噴射される、超微細液滴を含んだ
   その内部を通過する水平方向に設置されたガス気流通過
   筒と、 超微細液滴の所要の粒径に応じて決まるガス気流通過筒
   内での沈降地点に設けられ、超微細液滴を超微細凍結粒
   子へと変態する断熱容器とを備えたことを特徴とする超
   微細凍結粒子の製造装置。