JPH0556261U - 均一な液滴群の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 原料液を直下方向に噴出する多数のノズル孔
を有するノズル板と該ノズル板または原料液を垂直方向
に振動させる加振機が設けられた液滴群を製造する装
置。 【効果】 粒径の揃った液滴群を、多孔ノズルより効率
よく製造できる装置を提供できるようになった。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は均一な粒子径を有する液滴群の効率の良い製造装置に関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

粉末、顆粒或はマイクロカプセル等を製造する際には、原料を微細な液滴とし た後、それを乾燥等により固化させて製造することが多い。この場合均一な粒子 を得るには、その前提として均一な粒子径を有する液滴群の生成が不可欠である 。そこで従来より均一な大きさの液滴群を発生させることを目的として、ノズル から流出する平滑な液体噴流に規則的な振動を与えることにより、上記噴流を分 断して均一な大きさの液滴を発生させる方法が検討されている（例えば、特公昭 ６４−２４１４号公報、特公昭５６−３３１３４号公報、特公平２−１１２９８ 号公報等）。これらの方法の原理は Rayleigh,I.(proc.Lond.Math.Soc.,10 4,18 77)やWeber,C.(Angew.Math.Mech.,11 136,1931)等の液体柱の不安定性に関する 研究により知られている。これは液体柱に生じた微小な初期乱れが経時的に成長 し、乱れの幅が液体柱の直径を超えた時に分断され、これにより乱れの成長に応 じた液滴が生成されるというものであり、 Rayleigh,I 等は液体柱状噴流に規則 的な振動を加えることにより、その噴流の表面に微小な乱れを発生させている。 しかし上記の方法は単一ノズルを用いる方法であり、大量に生産する際には長 時間を必要とした。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は以上のような事情に鑑みてなされたものであって、粒径の揃った液滴 群を大量に効率よく製造できる方法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案の液滴群を製造する装置は、原料液を直下方向に噴出する多数のノズル 孔を有するノズル板と該ノズル板または原料液を垂直方向に振動させる加振機が 設けられたことに要旨がある。

【０００５】

【作用】

液滴群を大量に製造するにあたって、従来の単一のノズル孔でなく多数のノズ ル孔を有するノズルを用いることを試みたが、ノズル孔付近での液の滲みを原因 とする、噴出された液滴の斜行現象等により、液滴同士が融合してしまうという 問題があった。本発明者等が種々検討した結果、原料液を多数のノズル孔を有す るノズルから噴出する際に、ノズルを直下に向け規則的な縦振動を与えると、振 動数と流出速度によって自由にコントロールできる様々な粒径を有し、しかも粒 径の揃った液滴が得られることがわかり、本考案を完成するに至った。しかしや やもすると斜行現象により液滴同士が融合し易く、粒子径にばらつきを生じるこ とがあった。そこで更に研究を重ねた結果、次のような処理を施すことで液滴同 士の融合を防止できることがわかった。

【０００６】 １．ノズル板の吐出面が鏡面仕上（表面粗さ２μｍＲ_max 以下）されたものを用 いる ２．ノズル板の吐出面に撥水性コーティング被膜が形成されたものを用いる 上記１及び２のような構成とすることにより、ノズル板面と液体との接触角を 大きくすることができ、ノズル板の近辺で液が滲むことが防止され、噴流の斜行 現象を防止することができる。またノズル吐出面に形成された雫が容易に吐出面 から離脱するので雫の成長による複数個のノズルの相互干渉が防止できる。尚撥 水性コーティング被膜は特に限定されるものではなくテフロンコーティングやク ロムめっき等、原料液に対して接触角の大きい物質を用いることができる。 ３．ノズルの先端がノズル板面から突出した形状のものを用いる

【０００７】 ４．ノズルの先端がノズル板面から後退した形状のものを用いる 上記３及び４の一例をそれぞれ図１及び２に示す。このような構成とすること により、液がノズル先端で滲んでもノズル板面とノズル先端が同一平面に位置し ないため水平方向に拡散して隣接ノズルとの間で干渉を起こすことがない。また ３のような構成とすることによりノズル先端の表面積を小さくすることができ、 雫がノズル先端に付着しにくくなると共に、ノズル先端に雫が形成された場合で も、雫の付着面積が小さいため噴流によって容易にノズル先端から離脱する。更 に４のような構成としたときにはノズルに目詰まり等に起因する斜行現象が生じ ても、斜行した噴流はノズル板内面に衝突して他の噴流液柱に干渉しないため、 悪影響を最小限に止めることができる。 ５．ノズル孔のアプローチ角度が５〜４０°であるものを用いる 上記５の一例を図３に示す。また表１にアプローチ角度と斜行の発生率の関係 を示す。アプローチ角度を４０°以下にすることにより、ノズルからの流出速度 が遅い場合でも、ノズルから噴出する液柱の直進性が高まり、斜行現象が防止さ れる。一方アプローチ角度が５°以下の場合は、縮流現象により圧力損失を生じ ると共に、ノズル内の流れに乱れが生じて噴流の直進性が悪くなってしまう。

【０００８】

【表１】

【０００９】 ６．ノズル板の材質が貴金属であるものを用いる 貴金属は結晶粒が小さいためノズル内面の仕上げ精度が著しく改善され、ノズ ルから噴出する液柱の直進性が高まり、斜行現象が防止される。尚貴金属として は特に限定されるものではなく、白金や金及びそれらの合金等を用いることがで きる。 以上の６種類の手段は必要に応じて２種類以上を組み合わせても良い。

【００１０】 尚本考案において適用される原料液は特に限定されるものではなく、その性状 も溶液状、懸濁状もしくは乳液状等種々の形態のものを適用することができる。 以下実施例によって本考案を更に詳述するが、下記実施例は本考案を制限する ものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本考 案の技術範囲に包含される。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 原料液としてアルミナ粉末１０wt％及びポリビニルアルコール１wt％を含有す る水溶液５４リットルを調製して供給容器１に入れて圧縮空気で加圧し、噴出流量２ ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、吐出面に鏡面加工（０．２μｍＲ_max ）を施した １００μｍの孔径を有する１５０本のノズルから、６５００Ｈｚの振動数で垂直 方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２１０μｍの均一な液滴群 を３時間にわたり安定して生成した。

【００１２】 実施例２ 原料液としてセラミック粉末２０wt％及びコロイダルシリカゾルを固形分とし て８wt％を含有する水溶液５８リットルを調製して供給容器１に入れて圧縮空気で加 圧し、噴出流量3.2 ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、吐出面にクロムめっきを施し た１５０μｍの孔径を有する１００本のノズルから、４５００Ｈｚの振動数で垂 直方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２８０μｍの均一な液滴 群を３時間にわたり安定して生成した。

【００１３】 実施例３ 図１に示されるノズルを用いた。即ちノズル板１にノズル先端３がノズル板面 ５から２ｍｍ突出するようなピンタイプのノズル２をはめ込んだものを用いた。 尚ノズル孔４の内径は１００μｍとした。 原料液としてアルミナ粉末１０wt％及びポリビニルアルコール１wt％を含有す る水溶液５４リットルを調製して供給容器１に入れて圧縮空気で加圧し、噴出流量２ ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、１５０本のノズルから６５００Ｈｚの振動数で垂 直方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２１０μｍの均一な液滴 群を３時間にわたり安定して生成した。

【００１４】 実施例４ 図２に示されるノズルを用いた。即ちノズル板１にノズル板面５から３ｍｍ奥 に入った位置がノズル先端３となるように穴加工を施し、１５０μｍのノズル孔 を穿孔した。 原料液としてセラミック粉末２０wt％及びコロイダルシリカゾルを固形分とし て８wt％を含有する水溶液５８リットルを調製して供給容器１に入れて圧縮空気で加 圧し、噴出流量3.2 ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、１００本のノズルから、４５ ００Ｈｚの振動数で垂直方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２ ８０μｍの均一な液滴群を３時間にわたり安定して生成した。

【００１５】 実施例５ 図３に示されるノズル形状を有するノズル板１を用いた。即ちノズル孔径１０ ０μｍ，アプローチ角度１５°、Ｌ／Ｄが１．５である。尚材質は白金４０％、 金６０％の合金のものを用いた。 原料液としてアルミナ粉末１０wt％及びポリビニルアルコール１wt％を含有す る水溶液５４リットルを調製して供給容器１に入れて圧縮空気で加圧し、噴出流量２ ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、１５０本のノズルから６５００Ｈｚの振動数で垂 直方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２１０μｍの均一な液滴 群を３時間にわたり安定して生成した。

【００１６】 実施例６ 図４に示されるノズル形状を有するノズル板１を用いた。即ちノズル孔径１５ ０μｍ，アプローチ角度４０°、Ｌ／Ｄが３である。 原料液としてセラミック粉末２０wt％及びコロイダルシリカゾルを固形分とし て８wt％を含有する水溶液５８リットルを調製して供給容器１に入れて圧縮空気で加 圧し、噴出流量3.2 ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、１００本のノズルから、４５ ００Ｈｚの振動数で垂直方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２ ８０μｍの均一な液滴群を３時間にわたり安定して生成した。

【００１７】 実施例７ 図５に示されるノズル形状を有するノズル板１を用いた。即ちノズル孔径１０ ０μｍ，Ｌ／Ｄが１．５で、１段目のアプローチ角度１５°，２段目のアプロー チ角度７．５°の二段絞り構造である。 原料液としてアルミナ粉末１０wt％及びポリビニルアルコール１wt％を含有す る水溶液２９リットルを調製して供給容器に入れて圧縮空気で加圧し、噴出流量２． ４ｃｍ³ ／ｍｉｎの一定流量で、１００本のノズルから７０００Ｈｚの振動数で 垂直方向に振動を与えながら噴出させた。その結果粒子径２２０μｍの均一な液 滴群を２時間にわたり安定して生成した。

【００１８】

【考案の効果】

本考案は以上のように構成されており、粒径の揃った液滴群を多孔ノズルより 効率よく製造できる方法を提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に用いられるノズル板の一例を示す断面
図。

【図２】本考案に用いられるノズル板の一例を示す断面
図。

【図３】本考案に用いられるノズル板の一例を示す断面
図。

【図４】本考案に用いられるノズル板の一例を示す断面
図。

【図５】本考案に用いられるノズル板の一例を示す断面
図。

【符号の説明】

１ ノズル板 ２ ノズル ３ ノズル先端 ４ ノズル孔 ５ ノズル板面 ６ ノズル内壁

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴群を製造する装置であって、原料液
   を直下方向に噴出する多数のノズル孔を有するノズル板
   と該ノズル板または原料液を垂直方向に振動させる加振
   機が設けられたことを特徴とする均一な液滴群の製造装
   置。
2. 【請求項２】 ノズル板の吐出面が鏡面仕上げされたも
   のである請求項１記載の均一な液滴群の製造装置。
3. 【請求項３】 ノズル板の吐出面に撥水性コーティング
   被膜が形成されたものである請求項１記載の均一な液滴
   群の製造装置。
4. 【請求項４】 ノズルの先端がノズル板面から突出した
   形状である請求項１記載の均一な液滴群の製造装置。
5. 【請求項５】 ノズルの先端がノズル板面から後退した
   形状である請求項１記載の均一な液滴群の製造装置。
6. 【請求項６】 ノズル孔のアプローチ角度が５〜４０°
   である請求項１記載の均一な液滴群の製造装置。
7. 【請求項７】 ノズル板の材質が貴金属である請求項１
   記載の均一な液滴群の製造装置。