JPS607527B2 - 液体の連続均質化又は乳化方法及びこの方法を実施する超音波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、超音波チャンバ内の液体が動力学的、機械的
処理を受けかつ連続流として１つ又はそれ以上の超音波
発生器表面を通過せしめられる如き、液体の連続均質化
又は乳化方法及び超音波装置に関するものである。

背景技術 スウェーデン特許第２２５１２２号明細書は、流入する
液体を分割流に分ける如き、上記種類の装置を開示して
いる。

これらの分割流は多数の小さな空洞部を通され、そして
加工みそ穴へ向って加速せしめられ、そこで切断、破砕
及びインターパーティキュラ（ｉｎｔｅｒｐａｍｃ山ａ
ｒ）粉砕の過程を施こされ、小粒子は引続き多数の音波
処理チャンバを押し通され、そこで粒子は上流側での音
波処理に加えて「横方向の音波振動を受けるようになっ
ている。かかる装置は比較的複雑で、多くのエネルギー
を必要とし、小さな空洞部があるため掃除が困難である
が、このことは特に該装置をミルク均質化用又はその他
の食品の処理用に使用するときには基本的な欠点となる
ものである。英国特許第１４３７２８６号は一層簡単な
構造の装置を開示している。

この装置では、均質化すべき液体、例えばミルクは超音
波発生器表面を通るようにＴ形管を通してポンプ送りさ
れるに過ぎない。この装置は明らかに掃除が簡単である
が、たとえ超音波を生ずるのに多くのエネルギーを使い
かつ通過する液体が少量であっても、十分良好な品質の
製品は保証されず、即ち均質化又は乳化される液体混合
物中の構成要素の実際的に完全な粉砕及び均一分散を有
する製品は保証されない。有効な超音波処理は超音波発
生表面を通る液体の界面でのみ起る。この界面から僅か
に大きな距離をおいた所には認め得る程の乳化は生じな
いし、又超音波はそれ自身に混合又は練り効果をもたず
、従って例えば燃料油中の水滴の粉砕作用は増大しない
。僅かに大きな距離をおいた所で超音波発生器表面を通
ってポンプ送りされる液体の量は戻されたり又は該表面
と接触する可能性をもたないので「 この既知の装置は
、たとえ比較的高いエネルギー消費をしても、又少量の
通過液体を用いても液体中の構成要素の均等な分散を保
証するには不適な均質化又は乳化及び不十分な混合しか
できない。発明の開示 本発明によれば、簡単で、安価な設計からなり、かつ掃
除が容易で、低動力消費で単位時間当りに大きな液流量
を有効に処理することのできる方法が提供される。

本発明による方法の本質的特色は、数個の構成要素から
なる未処理液体混合物が連続的に１つ又はそれ以上の供
給管から直接に超音波チャンバ内へ送られ、該チャンバ
内の液体の残部分にこのように処理される液体流が連続
混入する間に制御された流動パターンで薄い流動層とし
て１つ又は複数の超音波発生器表面を通過せしめられ、
均質化ノ乳化された液体が超音波発生器を通過した後該
チヤンバから同時に放出される点にある。

本発明は次の如き状態を利用する。即ち超音波発生器表
面は最高の超音波強度をもっているため「超音波均質化
は超音波発生器表面自体上で任意に起り「かくして超音
波チャンバ内の液体の強力な蝿梓が超音波発生器表面上
でかなり大きな液体変更を生ぜしめ、それ故用い得る所
定の超音波エネルギーでの均質化速度をやや大きく増大
せしめるという状態を利用するものである。処理液体と
残りの液体との混入は液体の構成成分の非常に均等な分
散を与えるのみならず、更に個々の滴粒の有効な粉砕作
用を含み、かくして超音波発生器表面から大きな距離を
おいた液体部分においても均質化又は乳化過程を進める
ことが可能となる。比較的小さなエネルギーを使うこと
により、強力な蝿洋を得ることができ、従って速やかな
液体処理が可能であり、それ故単位時間当りの液体通過
量の大量を比較的小さな超音波チャンバ内で有効に処理
することができる。超音波チャンバを去る直前に液体流
が超音波発生器表面の１つを通過するようになすことに
より、該チャンバを去る液体が常に完全に均質化されか
つ超音波チャンバに連続的に入る禾均質化液体が均質化
される前に再び吸い出されないことが保証される。本発
明の超音波装置の本質的特色は、超音波チャンバが推進
器、ねじ体又は薄片体の如き少なくとも１つの機械的櫨
梓器を含み、該蝿梓器が１つ又はそれ以上の供給管２を
通して該チャンバに流入する液体を薄い流動層として１
つ又は複数の超音波発生器表面を通過せしめると共に該
チャンバ内の残りの部分でこのように処理される流体流
を連続的に混合せしめるように配置しており、又１つ又
はそれ以上の出口３が平面又は轡曲面をなす超音波チャ
ンバーの壁に開□しており、前記平面又は轡曲面は前記
薄い流動方向で見て出口の直前に位置した超音波発生器
表面を実質的に含む点にある。

蝿枠器によって、比較的低いエネルギー消耗で超音波発
生器表面に沿って強力な縄梓又は練り作用及び液体層の
制御流を生ぜしめることができる。

その結果、単位時間当りの通過液体の大量の有効な均質
化又は乳化を小容積の超音波チャンバ内で得ることがで
きる。かくして、試験により、５００〆／ｈ程度の燃料
油量を１／３その容積をもつ超音波チャンバ内で超音波
発生用に１２０乃至１５０Ｗの低さのエネルギー消耗で
かつ蝿梓器の作動用に約１００乃至１５０Ｗのエネルギ
ー消耗で乳化することができることが証明された。本発
明による超音波装置の１実施例の本質的特色は、超音波
チャンバが中心軸線に対して回転対称形になっており、
中心軸線を含む平面と超音波チャンバが交わってできる
断面形状はすべて凸状をなし、即ち前記断面形状のもつ
曲率半径の中心は超音波チャンバの外には位置しない点
にある。

超音波チャンバの形状は主として、該チャンバ内の蝿拝
を最少の可能なエネルギー消費でできるだけ効率よくな
し、又すべての液体部分を超音波発生器表面に接触させ
ることをその目的としている。

【図面の簡単な説明】

以下、本発明を添加図面を参照して説明する。 第１図は本発明装置の１実施例の垂直、断面側面図、第
２図は第１図の実施例の線Ａ−Ａ上でとった上面図、第
３図乃至第７図は本発明装置の他の実施例を示す図であ
る。本発明の好適実施例 超音波チャンバーは半球状をなし、超音波発生器４は平
坦端面に取付けられ、超音波発生器表面６は超音波チャ
ンバ１内で液体と接触している。 超音波チャンバーの内側面は中心軸線７に対して回転対
称形になっている。中心軸線７を含む平面上での超音波
チャンバの各断面は凸状をなし、即ち中心軸線７から外
方へ轡曲して離れていかない形状をなしている。超音波
チャンバ１内で超音波処理すべき液体は供給管２を通し
て導入され、該管の中心鞠線は中心軸線７と整列してい
る。中Ｃ鞠線７と同軸の推進器５は液体を下方へ超音波
発生器表面６に向って移動させ、そして超音波チャンバ
１の側面に沿って上方へ矢印８により示す如く循環させ
る。超音波チャンバ１内での液体の強力な縄伴と練り作
用は超音波発生器表面６上の液体の変更（入れ替え）を
大きくすることを確実ならしめる。このことは均質化速
度を高めるための前提条件をなすものである。均質化し
た液体は出口３を通って運び出され、超音波チャンバ内
の該出口の開□横断面は超音波発生器表面と同じレベル
にある。前記出口は流動方向で見て１つの超音波発生器
表面の後ろに設けている。 一般に、超音波発生器は超音波チャンバ上の任意の個所
に設けることができる。 前記発生器の位置は均質化速度に本質的な効果をもたら
すものではない。均質化すべき液体は超音波チャンバの
中心部分に必ずしも導入する必要はないし、該チャンバ
から放出される液体と直ちに混合することが起らない状
態であるならば、該チャンバの数個所の位置で導入する
こともできる。 液体を均質化するための該装置は又並列に或いは直列し
た数個の超音波チヤンバを含むこともできる。超音波チ
ャンバは又、１つ或いはそれ以上の機械的鷹梓器を含む
こともできる。 第６図は他の実施例の垂直断面図であり、前述の実施例
に対応する部分には同じ参照数字を付している。 図示の円環体状超音波チャンバ１では、最少のエネルギ
ー消費でかつ超音波発生器表面６上の液体変更を最大な
らしめて、推進器５によって簡単な手法で強力な櫨拝を
行なうことができる。第７図は更に他の実施例の水平断
面図であり、該実施例では、供給管２は中心軸線に接近
して備え、又液体放出用の出口３は周辺部に接近して位
置している。 超音波発生器表面６は出口３の半径方向内側に配置して
いる。句〆Ｇゾ 力７〇２ 斤スＧ３ 打スＧ子 打スＧ夕 斤ンＧ６ 万７Ｇア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波チヤンバ内の液体が動力学的、機械的処理を
   受けかつ連続流として１つ又はそれ以上の超音波発生器
   表面を通過せしめられる如き、液体の連続均質化又は乳
   化方法において、数個の成分を含む未処理液体混合物を
   １つ又はそれ以上の供給管から連続的に超音波チヤンバ
   に直接送入し、制御された流動パターンをなして薄い流
   動層として１つ又は複数の超音波発生器表面を通過せし
   めると共に該チヤンバ内の残りの部分でこのように処理
   される液体流を連続的に混合せしめ、同時に均質化／乳
   化された液体を超音波発生器表面の通過後該チヤンバか
   ら排出することを特徴とする液体の連続均質化又は乳化
   方法。 ２ 請求の範囲１記載の方法を実施するための超音波装
   置であって、超音波チヤンバを含み、その中で液体が動
   力学的、機械的処理を受けかつ連続流として１つ又はそ
   れ以上の超音波発生器表面を通過せしめられ、前記超音
   波チヤンバが推進器、ねじ体又は薄片体の如き少なくと
   も１つの機械的撹拌器を含む如き超音波装置において、
   撹拌器５は１つ又はそれ以上の供給管２を通して該チヤ
   ンバに流入する液体を薄い流動層として１つ又は複数の
   超音波発生器表面を通過せしめると共に該チヤンバ内の
   残りの部分でこのように処理される液体流を連続的に混
   合せしめるように配置しており、又１つ又はそれ以上の
   出口８が平面又は彎曲面をなす超音波チヤンバ１の壁に
   開口しており、前記平面又は彎曲面は前記薄い流動層の
   流動方向で見て出口３の直前に位置した超音波発生器表
   面６を実質的に含むことを特徴とする超音波装置。 ３ 請求の範囲２記載の超音波装置において、超音波チ
   ヤンバ１は中心軸線７に対して回転対称形になっており
   、中心軸線７を含む平面と超音波チヤンバ１が交わって
   できる断面形状はすべて凸状をなし、即ち前記断面形状
   のもつ曲率半径の中心は超音波チヤンバの外には位置し
   ないことを特徴とする超音波装置。