JPS6363031B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液滴径のそろつた液滴群を生成する装
置に関するものであり、更に詳しくは液体を噴出
させるオリフイス板に一定の振動を与えることに
より、気相中および液相中に液滴径のそろつた液
滴群を供給する装置を提供するものである。

液滴径のそろつた液滴群を得る方法として、オ
リフイスの縦振動によりオリフイスからの噴流を
規則正しく分断して液滴群を得る方法が知られて
いる。例えばSchneiderらは１個のキヤピラリー
を軸方向に振動させて粒径のそろつた液滴群を得
る方法を報告している〔Rev.Sci.Instr.、35、
1349（1964）〕。オリフイスに加える振動条件は、
例えば吉田ら〔日本機械学会論文集（Ｂ編）、46、
171（1980）〕が報告しているように、液体の噴流
速度、振動数、振幅で与えられる。液滴径のそろ
つた液滴群を得る為には、液滴にする液体の物
性、液滴が供給される連続相の物性および液体噴
流の噴出速度等によつて決まる振動数で、ある振
幅以上の振動を与える必要がある。オリフイスの
振幅Ｄは振動発生機の能力である加振力Ｆ、振動
させる部分の質量Ｍ、振動数ｆと次の関係があ
る。

Ｄ＝〔１／（2πf）²〕Ｆ／Ｍ (1) すなわち振動数一定である大きさの振幅Ｄの振
動を発生させるためには、振動させる部分の質量
Ｍが大きくなるに従い、大きな加振力が必要とな
る。

オリフイスの縦振動による液滴生成法は、得ら
れる液滴径の均一性という点で優れたものである
が、単位時間あたりに滴化できる液体の量は非常
に少なく、工業的に利用する場合には複数個のオ
リフイス孔を有するオリフイス部を用いる必要が
ある。このような複数個のオリフイス孔を有する
オリフイス部に振動を加える場合、オリフイス
板、オリフイス板固定部より構成されるオリフイ
ス部はもとより、オリフイス部内部の液体にも振
動を与えることになり、(1)式からも明らかな通
り、大きな加振力の振動発生機が必要となる欠点
がある。

本発明の特徴は、振動させる部分を滴生成に必
要なオリフイス板に限定させることにより、小さ
な加振力で効率よく液滴径のそろつた液滴群を生
成できるようにすることであつて、上記欠点を改
良したものである。

すなわち本発明は、噴流されるべき液体の導入
口を少なくとも１個有する液体容器の１つの面
に、伝達すべき振動を乱さない膜を介在させて振
動自在に配設された、噴流を形成させるためのオ
リフイス孔を少なくとも１個有するオリフイス板
の内面に、振動伝達軸の一端を固設し、該液体容
器の反対側の面に封着された伝達すべき振動を乱
さない膜を貫いて該液体容器外に突出した該振動
伝達軸の他端に振動発生機を装着し、該振動発生
機で発生させた振動をオリフイス板に伝達するよ
うに構成したことを特徴とする液滴径のそろつた
液滴を生成する装置である。

本発明における膜に要求される機能は振動発生
機からオリフイス板に伝達される振動を乱さない
ことであり、それには平板状の膜、断面が波形に
成形された膜、ベローズを用いることができる。
膜の材質は合成樹脂、ゴム、金属の単独又はそれ
らの複合体を用いることができる。伝達すべき振
動を乱さないという点から、膜はある程度薄いも
のが好ましい。金属膜の場合、ステンレス、アル
ミニウム、銅、チタンの単独又はそれらを主成分
とする合金等が使用でき、その場合厚さは500μ
ｍ以下であれば振動発生機からオリフイス板に伝
達される振動を乱さないが、薄ければ薄い程オリ
フイス板の振動に及ぼす影響は小さい。

液体容器の形は円筒状、多角柱状のものを用い
ることができ、液体の導入口はオリフイス孔から
の噴流に乱れを与えないような位置であればよ
く、例えば側面に取りつけることができる。液体
容器が円筒状あるいは多角柱状である場合には、
振動発生機とオリフイス板との位置関係から液体
容器と振動伝達軸とが同軸的に配置されるのが好
ましい。

上記の液滴生成装置を用いて圧力が常圧と異な
る連続相中に液滴を供給する場合には、膜に差圧
がかかり、振動を乱さないように薄くされた該膜
では強度的に問題があり、そのままでは使用でき
ない。その場合には、振動発生機が設置されてい
る空間の圧力を液滴を供給する空間の圧力に等し
くして膜に差圧がかからないようにすることで、
実用に供することができる。さらに詳しく言う
と、振動発生機を液滴を噴出すべき空間と隔離す
る為に、該振動伝達軸を貫設させた膜の外面と該
振動発生機とを一体に包含する振動発生機収納カ
ラムに収納し、かつ該振動発生機収納カラム内の
圧力を調節する装置を設けることにより差圧を無
くすることができる。圧力を調節する装置として
は、空気、窒素ガスや炭酸ガス等の不燃性ガス又
は不活性ガスの単独又はそれらの混合ガスを圧
入、抜取りを行なう装置を用いることができる。

以下、更に図面を参照して本発明を説明する。

第１図において、液滴にされる液体は、液体導
入口８を経由して液体容器４に導入され、オリフ
イス板３のオリフイス孔から噴出する。オリフイ
ス板３は液体容器４に、オリフイス板に伝えられ
るべき振動を乱さない膜７で取り付けられてい
る。液体容器４の上面には振動伝達軸２が貫き、
液体容器４内部の液体が外部に漏れないように振
動伝達軸２に接合された、振動伝達軸２の振動に
乱れを与えない膜６が取り付けられている。振動
発生機１の振動は振動伝達軸２によりオリフイス
板３に伝達される。そして、オリフイス板３のオ
リフイス孔からの噴流は、オリフイス板３の振動
により液滴径のそろつた液滴に分断される。

次に、常圧と異なる気相中や液相中に液滴径の
そろつた液滴も生成させる場合について、第２図
を参照して説明する。振動発生機１は振動発生機
収納カラム１０に収納される。該カラム内には圧
力計１２が、液滴が供給される空間には圧力計１
１が設置されており、さらに両者の差圧により作
動する圧力調節機９により、振動発生機収納カラ
ム１０内の圧力と、液滴が供給される空間の圧力
の差圧がコントロールされ、該膜に差圧がかから
ないようになつている。なお、本液滴生成装置は
目的によつては上下逆にして使用することもでき
る。

次に、実施例を記載して本発明を具体的に説明
する。

実施例 １ 水連続相中に水連続相より比重の小さいトルエ
ンの液滴群を生成させた。この目的のために、本
液滴生成装置をオリフイス板３が上向きになる配
置で使用した。以下、第３図をもとに説明する。

液滴生成装置は、水連続相を満たした連続相カ
ラム１４の下部に取り付けられている。オリフイ
ス板３は、直径0.04cmの孔を７個有するオリフイ
ス板であり、これを支持する膜７および振動伝達
軸２をシールする膜６は、断面が波型で厚さ
100μｍのステンレス製である。トルエンを3.6
／hrで液滴導入口８を経由して液体容器４に供
給し、オリフイス板３のオリフイス孔から水連続
相を満した連続相カラム１４中に噴出させた。振
動発生機１の振動は振動伝達軸２に縦軸方向に加
えられ、オリフイス板３に伝達され、オリフイス
孔からのトルエン噴流に振動を与えた。用いた振
動は250Hzの正弦波であつた。

以上の条件のもとでオリフイス板の振幅を2μ
ｍ以上にすると平均粒径0.10cmの液滴径のそろつ
た液滴を生成させることができた。この時の振動
発生機の消費電力は2.5Wであつた。振動発生機
１に内蔵されている加速度計の出力をオシロスコ
ープで観察したところ波形に乱れは生じていなか
つた。

この結果を、オリフイス部全体を振動させた場
合（比較例１）と比較する。以下、第４図を参照
して説明する。

前述のオリフイス板３は、オリフイス板固定部
１６に固定されている。オリフイス板固定部は振
動伝達軸２′によつて振動発生機１に結合されて
いる。トルエンは振動伝達軸２′に取りつけられ
た液体導入口８を通つてオリフイス板固定部１６
とオリフイス板３により構成されるオリフイス部
に入り、オリフイス板３のオリフイス孔からカラ
ム１４に満たされた水中に噴出させた。トルエン
流量、振動を実施例１と同じにしたところ、実施
例１と同じように振幅2μｍ以上で平均粒径0.10cm
の液滴径のそろつた液滴を生成させることができ
た。この時の振動発生機の消費電力は約10Wであ
り、実施例１の約４倍であつた。

実施例 ２ 第５図において、水で満たされた高さ５ｍのカ
ラム１４の下部に液滴生成装置が取りつけられて
いる。本例では振動発生機１は振動発生機収納カ
ラム１０に収納されており、振動発生機収納カラ
ム１０内の圧力は、圧力計１２とカラム１４底部
に取り付けられた圧力計１１および圧力調節機９
によつて空気を振動発生機収納カラム１０に供給
し、該膜に差圧がかからないようにした。

条件は実施例１と同じにして液滴生成を行なつ
たところ、平均粒径0.10cmの液滴径のそろつた液
滴を生成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明装置の原理を説明する
断面概略図、第３図及び第５図は夫々実施例１及
び実施例２の、第４図は比較例１に使用する液滴
生成装置の説明用断面概略図である。 １……振動発生機、２，２′……振動伝達軸、
３……オリフイス板、４……液体容器、５……振
動発生機固定部、６，７……膜、８……液体導入
口、９……圧力調節機、１０……振動発生機収納
カラム、１１，１２……圧力計、１３……水、１
４……連続相カラム、１５……分散用液、１６…
…オリフイス板固定部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噴出されるべき液体の導入口を少なくとも１
   個有する液体容器の１つの面に、伝達すべき振動
   を乱さない膜を介在させて振動自在に配設され
   た、噴流を形成させるためのオリフイス孔を少な
   くとも１個有するオリフイス板の内面に、振動伝
   達軸の一端を固設し、該液体容器の反対側の面に
   封着された伝達すべき振動を乱さない膜を貫いて
   該液体容器外に突出した該振動伝達軸の他端に振
   動発生機を装着し、該振動発生機で発生させた振
   動をオリフイス板に伝達するように構成したこと
   を特徴とする液滴径のそろつた液滴生成装置。 ２ 振動発生機を、液滴を噴出すべき空間と隔離
   する為に、振動伝達軸を貫設させた膜の外面と該
   振動発生機とを一体に包含する振動発生機収納カ
   ラムに収納し、かつ該振動発生機収納カラム内の
   圧力を調節する装置が備えられている特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ３ 振動発生機収納カラム内の圧力を調節する装
   置が、空気、不燃性ガス、又は不活性ガスの単独
   又はそれらの混合ガスを圧入、抜取りを行なう装
   置である特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 液体容器が円筒状である特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 ５ 液体容器が多角柱状である特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ６ 噴出されるべき液体の導入口が、液体容器の
   側面に取り付けられている特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ７ 液体容器と振動伝達軸とが同軸的に配置され
   ている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８ 振動を乱さない膜が、平板状の膜、断面が波
   形に成形された膜及びベローズからなる群より選
   ばれたものである特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ９ 振動を乱さない膜が、合成樹脂、ゴム、金属
   の単独又はそれらの複合体である特許請求の範囲
   第１項または第８項記載の装置。 １０ 金属膜の厚さが500μｍ以下である特許請
   求の範囲第９項記載の装置。