JPWO2004020080A1 - 物質の微粒化装置及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
加圧された原料を微粒化する物質の微粒化装置（１２）は、筒体（１６）の内部に親ケーシング（１７）と、複数の継ぎ足しケーシング（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）とを順次並設する。各ケーシング（１７，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）は、中空室（２０）に複数の穴部（２１）を介して接続される軸方向通路（２２）を有する。軸方向通路（２２）の一端は閉塞され、他端は出口部に接続される。親ケーシング（１７）では、筒体（１６）のインレット部（１４）が中空室（２０）に接続され、継ぎ足しケーシング（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）では、手前のケーシングの出口部（２３）が中空室（２０）に連通路（２４）を介して接続される。最終の継ぎ足しケーシング（１８ｃ）では、蓋部（３０）のアウトレット（１５）に出口部（２３）が接続される。
Description
本発明は、食品、化学、医薬等の各業界で扱われる物質を微粒化する装置に関し、特に、物質を、乳化、分散、撹拌又は破砕して、ミクロン単位又はそれ以下の均一（又は均質）な粒子径に微粒化し、安定した粒度分布を得る装置に関する。また、本発明は微粒化装置を用いてエンジンオイル等の廃油を処理して燃料にする方法に関する。
従来の物質の微粒化装置として、ＡＰＶ式ゴーリンホモゲナイザが知られている。この装置は、バルブシートの一方の開口において、僅かな隙間を有するように、バルブをバルブシートに対面させた構成をとる。この構成のもと、バルブシートの他方の開口から高圧下で送られた原料を、前記隙間からバルブの半径方向外方に噴出させて、インパクトリングの内径壁に衝突させることにより、原料中の物質が微粒化、均質化される。この装置では、前記隙間を調節して、原料の処理圧力を数１０７Ｐａに設定することにより、所望の処理量（１０ｔ／ｈ）が得られる。
また、他の従来の物質の微粒化装置として、特定の穴径を有する細管、或いは、複数のオリフィス（小孔）を有するジェネレータ（装置本体）により、加圧原料を微粒化する装置が知られている（特許第３００２４３２号参照のこと）。
更に、上述した２つの従来の装置を改善するために、特願２０００−１８１６００号に示された物質の微粒化装置がある。
この装置は、筒体と、筒体の内面上を摺動可能な内筒からなる。筒体は、原料を内筒に供給するための入口部を一端側の側面に、微粒化された原料を装置外部に排出するための出口部を他端にそれぞれ備える。内筒は、筒体の軸方向に沿って配置される。内筒の側壁には、内筒の中空部まで貫通する、複数の群からなる多数の穴が形成される。ここで、同じ群に属する穴は互いに同じ径に形成されている。
微粒化処理を行う場合、最初に、内筒の一端に設けられた操作部材を用いて内筒を移動させて、原料中の物質の粒度に対して適切な穴径をとる群を入口部に対面させる。次に、入口部に原料を高圧下で供給して、入口部に対面した群に属する複数の穴を介して、原料を内筒の中空部に導入する。
この処理過程を通して、原料中の物質は、各穴の内部で、高加圧された原料液のはく離現象によって生じた真空泡が破裂するときに発生させる衝撃波により微粒化され、出口部から装置外部に排出される。したがって、上述した微粒化処理を、内筒を移動させて穴径を順次小さく変えながら、複数回繰り返すことにより、所望の処理量及び粒度分布が得られる。
上述の装置は、２つの従来の装置を改善して、原料中の物質の粒度に対応させてジェネレータを取り替える必要のない、マルチジェネレータとして機能する。しかしながら、上述の装置では、１回の微粒化処理において、特定の穴径を有する１つの群だけで微粒化されるため、所望の処理量及び粒度分布に達するまで、穴径を順次小さく変えながら、微粒化処理を複数回繰り返す必要がある。これに伴って、各回の微粒化処理で排出された原料を再度入口部に供給するために、出口部と入口部を繋ぐ外付装置が必要になる。それゆえ、多様化、汎用性、簡略化、及び製作性の点で更なる装置の改善を図りたい旨の要請があった。
本発明は、上述した実情を鑑みて提案されたものであり、１回の微粒化処理で所望の処理量及び粒度分布に達するように原料を微粒化、均質化し、かつ、簡易な構成をとる物質の微粒化装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の物質の微粒化装置を使用して、エンジンオイル等の廃油を処理して燃料にする方法を提供することを目的とする。
また、他の従来の物質の微粒化装置として、特定の穴径を有する細管、或いは、複数のオリフィス（小孔）を有するジェネレータ（装置本体）により、加圧原料を微粒化する装置が知られている（特許第３００２４３２号参照のこと）。
更に、上述した２つの従来の装置を改善するために、特願２０００−１８１６００号に示された物質の微粒化装置がある。
この装置は、筒体と、筒体の内面上を摺動可能な内筒からなる。筒体は、原料を内筒に供給するための入口部を一端側の側面に、微粒化された原料を装置外部に排出するための出口部を他端にそれぞれ備える。内筒は、筒体の軸方向に沿って配置される。内筒の側壁には、内筒の中空部まで貫通する、複数の群からなる多数の穴が形成される。ここで、同じ群に属する穴は互いに同じ径に形成されている。
微粒化処理を行う場合、最初に、内筒の一端に設けられた操作部材を用いて内筒を移動させて、原料中の物質の粒度に対して適切な穴径をとる群を入口部に対面させる。次に、入口部に原料を高圧下で供給して、入口部に対面した群に属する複数の穴を介して、原料を内筒の中空部に導入する。
この処理過程を通して、原料中の物質は、各穴の内部で、高加圧された原料液のはく離現象によって生じた真空泡が破裂するときに発生させる衝撃波により微粒化され、出口部から装置外部に排出される。したがって、上述した微粒化処理を、内筒を移動させて穴径を順次小さく変えながら、複数回繰り返すことにより、所望の処理量及び粒度分布が得られる。
上述の装置は、２つの従来の装置を改善して、原料中の物質の粒度に対応させてジェネレータを取り替える必要のない、マルチジェネレータとして機能する。しかしながら、上述の装置では、１回の微粒化処理において、特定の穴径を有する１つの群だけで微粒化されるため、所望の処理量及び粒度分布に達するまで、穴径を順次小さく変えながら、微粒化処理を複数回繰り返す必要がある。これに伴って、各回の微粒化処理で排出された原料を再度入口部に供給するために、出口部と入口部を繋ぐ外付装置が必要になる。それゆえ、多様化、汎用性、簡略化、及び製作性の点で更なる装置の改善を図りたい旨の要請があった。
本発明は、上述した実情を鑑みて提案されたものであり、１回の微粒化処理で所望の処理量及び粒度分布に達するように原料を微粒化、均質化し、かつ、簡易な構成をとる物質の微粒化装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の物質の微粒化装置を使用して、エンジンオイル等の廃油を処理して燃料にする方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、加圧して送り込まれた原料を微粒化する物質の微粒化装置において、一端を閉塞して他端を開口した筒体と、前記筒体の他端を閉塞するために、前記他端にねじ込まれる蓋部と、前記原料を装置内部に導入するために、前記筒体に設けられるインレット部と、前記筒体の内部において、前記インレット部に接続され、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、前記原料を微粒化する親ケーシングと、前記筒体の内部において、順次並設され、前記親ケーシングで微粒化された原料を、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、さらに微粒化する複数の継ぎ足しケーシングと、前記複数の継ぎ足しケーシングで微粒化された原料を、装置外部に排出するために、前記蓋部の中央部に設けられるアウトレット部と、を備える。
本発明によれば、親ケーシングと複数の継ぎ足しケーシングを用いて、原料が複数回にわたって微粒化されるので、１回の微粒化処理で所望の処理量及び粒度分布を得ることができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記親ケーシングは、外筒と、軸方向に沿って形成されて両端を開口した出口部を有する、前記外筒の一端を閉塞するための第１円板と、前記外筒の他端を閉塞するための第２円板と、一端を閉塞して前記出口部の一端に他端を開口した、前記第１円板と前記第２円板の間に挟まれて前記外筒の内部に固定される内筒と、を備え、前記内筒と前記外筒の間には中空室が形成され、前記インレット部の端部が前記中空室に開口し、前記内筒の側面には、前記中空室に一端を開口し、かつ、前記内筒の中空部に他端を開口した複数の前記穴が、前記内筒の径方向に沿って形成される。
この形態によれば、内筒の側壁に設けられた複数の穴に、加圧された原料を送り込むことにより、各穴のノズル特性に従って原料が微粒化されるので、簡易な構成により、原料の微粒化が実現される。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記継ぎ足しケーシングは、外筒と、軸方向に沿って形成されて両端を開口した出口部を有する、前記外筒の一端を閉塞するための第１円板と、軸方向に沿って形成されて両端を開口した連通路を有する、前記外筒の他端を閉塞するための第３円板と、一端を閉塞して前記出口部の一端に他端を開口した、前記第１円板と前記第３円板の間に挟まれて前記外筒の内部に固定される内筒と、を備え、前記内筒と前記外筒の間には中空室が形成され、前記連通路の一端が前記中空室に開口し、前記内筒の側面には、前記中空室に一端を開口し、かつ、前記内筒の中空部に他端を開口した複数の前記穴が、前記内筒の径方向に沿って形成される。
この形態によれば、内筒の側壁に設けられた複数の穴に、加圧された原料を送り込むことにより、各穴のノズル特性に従って原料が微粒化されるので、簡易な構成により、原料の微粒化が実現される。また、各継ぎ足しケーシングの穴径を順次小さくすることにより、原料中の物質の粒度に適した衝撃波が生じるので、効率良く原料の微粒化が実現される。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記第２円板と対向した前記第１円板の一方の端面には、前記内筒の一端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第１凹部が形成され、前記第１円板と対向した前記第２円板の一方の端面には、前記内筒の他端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第２凹部が形成される。
この形態によれば、内筒の両端部を第１円板及び第２円板にそれぞれはめ込むことにより、内筒は外筒に固定されるので、簡易に親ケーシングを製作することができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記第３円板と対向した前記第１円板の一方の端面には、前記内筒の一端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第１凹部が形成され、前記第１円板と対向した前記第３円板の一方の端面には、前記内筒の他端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第３凹部が形成される。
この形態によれば、内筒の両端部を第１円板及び第３円板にそれぞれはめ込むことにより、内筒は外筒に固定されるので、簡易に継ぎ足しケーシングを製作することができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記連通路は、前記第３凹部の底面に設けられた溝部と、隣接したケーシングの前記第１円板の出口部の他端に一端を開口し、かつ、前記溝部に他端を開口した供給部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる。
この形態によれば、簡易な構成により、隣接したケーシングから継ぎ足しケーシングに、原料を確実に送り出すことができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記溝部は、前記供給部の開口面を中心にして、前記第３凹部の底面に放射状に設けられる。
この形態によれば、複数の溝部が第３凹部の底面に形成されるので、より効率良く、隣接したケーシングから継ぎ足しケーシングに、原料を送り出すことができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記連通路は、隣接したケーシングの前記第１円板の出口部の他端に対向し、かつ、前記第３円板の他方の端面に設けられた溝部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる。
この形態によれば、隣接したケーシングから送り出される原料が直接内筒に当たらないので、外筒と内筒の固がより安定になる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記第２円板の他方の端面に設けられた溝部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる連通孔を介して、前記インレットの端部は、前記中空室に開口する。
この形態によれば、親ケーシング及び継ぎ足しケーシングの構成が同一になるので、ケーシングの製作がより簡略される。
上記の目的を達成するために、本発明は、加圧して送り込まれた原料を微粒化する物質の微粒化装置において、一端を閉塞して他端を開口させた筒体と、前記筒体の他端を閉塞するために、前記他端に設けられる蓋部と、前記原料を装置内部に導入するために、前記筒体に設けられるインレット部と、前記筒体の内部において、前記インレット部に接続されて、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、前記原料を微粒化する親ケーシングと、前記筒体の内部において、順次並設されて、前記親ケーシングで微粒化された原料を、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、さらに微粒化する複数の継ぎ足しケーシングと、前記複数の継ぎ足しケーシングで微粒化された原料を、送り出す送り出しケーシングと、前記送り出しケーシングから送り出された原料を、装置外部に排出するために、前記蓋部の中央部に設けられるアウトレット部と、を備える。
本発明によれば、所望の処理量及び粒度分布に応じて、継ぎ足しケーシングの個数を変えることができるので、本発明の微粒化装置はより柔軟性を有する。
上記の目的を達成するために、本発明は、入口部、穴部、及び出口部から形成される流体通路を有するケーシングを、インレット部及びアウトレット部を有する筒体の内部に複数並設し、前記インレット部に最初のケーシングの入口部を接続し、前記最初のケーシングの出口部を次のケーシングの入口部に接続するように順次接続し、最終のケーシングの出口部を前記アウトレット部に接続した微粒化装置を用いて、廃油を処理して燃料にする処理方法において、廃油に対して１０〜５０重量パーセントの水を廃油に加えて原料を作成し、前記原料を高圧ポンプで加圧して、前記加圧された原料を前記インレットに送り込み、各ケーシングの内部に設けられた前記穴部のノズル特性に対応した粒度に、原料を順次微粒化し、前記アウトレットから適度の粒度に微粒化された前記原料を、乳化した燃料として取出す。
本発明によれば、各ケーシングの穴のノズル特性に応じて、原料が微粒化されるので、廃油と水が分子レベルの状態で混合し充分なエマルジョン化が果されて、所望の燃料が得られる。
本発明によれば、親ケーシングと複数の継ぎ足しケーシングを用いて、原料が複数回にわたって微粒化されるので、１回の微粒化処理で所望の処理量及び粒度分布を得ることができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記親ケーシングは、外筒と、軸方向に沿って形成されて両端を開口した出口部を有する、前記外筒の一端を閉塞するための第１円板と、前記外筒の他端を閉塞するための第２円板と、一端を閉塞して前記出口部の一端に他端を開口した、前記第１円板と前記第２円板の間に挟まれて前記外筒の内部に固定される内筒と、を備え、前記内筒と前記外筒の間には中空室が形成され、前記インレット部の端部が前記中空室に開口し、前記内筒の側面には、前記中空室に一端を開口し、かつ、前記内筒の中空部に他端を開口した複数の前記穴が、前記内筒の径方向に沿って形成される。
この形態によれば、内筒の側壁に設けられた複数の穴に、加圧された原料を送り込むことにより、各穴のノズル特性に従って原料が微粒化されるので、簡易な構成により、原料の微粒化が実現される。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記継ぎ足しケーシングは、外筒と、軸方向に沿って形成されて両端を開口した出口部を有する、前記外筒の一端を閉塞するための第１円板と、軸方向に沿って形成されて両端を開口した連通路を有する、前記外筒の他端を閉塞するための第３円板と、一端を閉塞して前記出口部の一端に他端を開口した、前記第１円板と前記第３円板の間に挟まれて前記外筒の内部に固定される内筒と、を備え、前記内筒と前記外筒の間には中空室が形成され、前記連通路の一端が前記中空室に開口し、前記内筒の側面には、前記中空室に一端を開口し、かつ、前記内筒の中空部に他端を開口した複数の前記穴が、前記内筒の径方向に沿って形成される。
この形態によれば、内筒の側壁に設けられた複数の穴に、加圧された原料を送り込むことにより、各穴のノズル特性に従って原料が微粒化されるので、簡易な構成により、原料の微粒化が実現される。また、各継ぎ足しケーシングの穴径を順次小さくすることにより、原料中の物質の粒度に適した衝撃波が生じるので、効率良く原料の微粒化が実現される。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記第２円板と対向した前記第１円板の一方の端面には、前記内筒の一端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第１凹部が形成され、前記第１円板と対向した前記第２円板の一方の端面には、前記内筒の他端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第２凹部が形成される。
この形態によれば、内筒の両端部を第１円板及び第２円板にそれぞれはめ込むことにより、内筒は外筒に固定されるので、簡易に親ケーシングを製作することができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記第３円板と対向した前記第１円板の一方の端面には、前記内筒の一端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第１凹部が形成され、前記第１円板と対向した前記第３円板の一方の端面には、前記内筒の他端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第３凹部が形成される。
この形態によれば、内筒の両端部を第１円板及び第３円板にそれぞれはめ込むことにより、内筒は外筒に固定されるので、簡易に継ぎ足しケーシングを製作することができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記連通路は、前記第３凹部の底面に設けられた溝部と、隣接したケーシングの前記第１円板の出口部の他端に一端を開口し、かつ、前記溝部に他端を開口した供給部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる。
この形態によれば、簡易な構成により、隣接したケーシングから継ぎ足しケーシングに、原料を確実に送り出すことができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記溝部は、前記供給部の開口面を中心にして、前記第３凹部の底面に放射状に設けられる。
この形態によれば、複数の溝部が第３凹部の底面に形成されるので、より効率良く、隣接したケーシングから継ぎ足しケーシングに、原料を送り出すことができる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記連通路は、隣接したケーシングの前記第１円板の出口部の他端に対向し、かつ、前記第３円板の他方の端面に設けられた溝部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる。
この形態によれば、隣接したケーシングから送り出される原料が直接内筒に当たらないので、外筒と内筒の固がより安定になる。
本発明の好適な実施形態にあっては、前記第２円板の他方の端面に設けられた溝部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる連通孔を介して、前記インレットの端部は、前記中空室に開口する。
この形態によれば、親ケーシング及び継ぎ足しケーシングの構成が同一になるので、ケーシングの製作がより簡略される。
上記の目的を達成するために、本発明は、加圧して送り込まれた原料を微粒化する物質の微粒化装置において、一端を閉塞して他端を開口させた筒体と、前記筒体の他端を閉塞するために、前記他端に設けられる蓋部と、前記原料を装置内部に導入するために、前記筒体に設けられるインレット部と、前記筒体の内部において、前記インレット部に接続されて、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、前記原料を微粒化する親ケーシングと、前記筒体の内部において、順次並設されて、前記親ケーシングで微粒化された原料を、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、さらに微粒化する複数の継ぎ足しケーシングと、前記複数の継ぎ足しケーシングで微粒化された原料を、送り出す送り出しケーシングと、前記送り出しケーシングから送り出された原料を、装置外部に排出するために、前記蓋部の中央部に設けられるアウトレット部と、を備える。
本発明によれば、所望の処理量及び粒度分布に応じて、継ぎ足しケーシングの個数を変えることができるので、本発明の微粒化装置はより柔軟性を有する。
上記の目的を達成するために、本発明は、入口部、穴部、及び出口部から形成される流体通路を有するケーシングを、インレット部及びアウトレット部を有する筒体の内部に複数並設し、前記インレット部に最初のケーシングの入口部を接続し、前記最初のケーシングの出口部を次のケーシングの入口部に接続するように順次接続し、最終のケーシングの出口部を前記アウトレット部に接続した微粒化装置を用いて、廃油を処理して燃料にする処理方法において、廃油に対して１０〜５０重量パーセントの水を廃油に加えて原料を作成し、前記原料を高圧ポンプで加圧して、前記加圧された原料を前記インレットに送り込み、各ケーシングの内部に設けられた前記穴部のノズル特性に対応した粒度に、原料を順次微粒化し、前記アウトレットから適度の粒度に微粒化された前記原料を、乳化した燃料として取出す。
本発明によれば、各ケーシングの穴のノズル特性に応じて、原料が微粒化されるので、廃油と水が分子レベルの状態で混合し充分なエマルジョン化が果されて、所望の燃料が得られる。
図１は、本発明に係る物質の微粒化装置を含む微粒化処理システムの全体図である。
図２は、第１実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図３は、第１実施形態に係る物質の微粒化装置の左側端面図である。
図４は、第１実施形態に係る物質の微粒化装置の右側端面図である。
図５は、図２に示した親ケーシング及び第１継ぎ足しケーシングの縦断面図である。
図６は、図２に示した第１継ぎ足しケーシング及び第２継ぎ足しケーシングの縦断面図である。
図７は、図２に示した第２継ぎ足しケーシング及び第３継ぎ足しケーシングの縦断面図である。
図８は、図５のＩ−Ｉ線，図６のＩＩ−ＩＩ線，又は図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線による、第１継ぎ足しケーシングの横断面図である。
図９は、図５に示した、親ケーシングの第１円板を親ケーシング側から見た斜視図である。
図１０は、図５に示した、第１継ぎ足しケーシングの第２円板を継ぎ足しケーシング側から見た斜視図である。
図１１は、第１実施形態の第１変形例を示した図である。
図１２は、第１実施形態の第２変形例を示した図である。
図１３は、第１実施形態の第３変形例を示した図である。
図１４は、第１実施形態の第４変形例を示した図である。
図１５は、第２実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図１６は、第２実施形態に係る物質の微粒化装置の変形例を示した図である。
図１７は、第３実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図１８は、第４実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図１９は、第１実施形態で使用した内筒の縦断面図である。
図２０は、第１実施形態で使用した内筒の斜視図である。
図２１は、本発明に係る物質の微粒化装置の使用例を示したフローチャートである。
図２は、第１実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図３は、第１実施形態に係る物質の微粒化装置の左側端面図である。
図４は、第１実施形態に係る物質の微粒化装置の右側端面図である。
図５は、図２に示した親ケーシング及び第１継ぎ足しケーシングの縦断面図である。
図６は、図２に示した第１継ぎ足しケーシング及び第２継ぎ足しケーシングの縦断面図である。
図７は、図２に示した第２継ぎ足しケーシング及び第３継ぎ足しケーシングの縦断面図である。
図８は、図５のＩ−Ｉ線，図６のＩＩ−ＩＩ線，又は図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線による、第１継ぎ足しケーシングの横断面図である。
図９は、図５に示した、親ケーシングの第１円板を親ケーシング側から見た斜視図である。
図１０は、図５に示した、第１継ぎ足しケーシングの第２円板を継ぎ足しケーシング側から見た斜視図である。
図１１は、第１実施形態の第１変形例を示した図である。
図１２は、第１実施形態の第２変形例を示した図である。
図１３は、第１実施形態の第３変形例を示した図である。
図１４は、第１実施形態の第４変形例を示した図である。
図１５は、第２実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図１６は、第２実施形態に係る物質の微粒化装置の変形例を示した図である。
図１７は、第３実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図１８は、第４実施形態に係る物質の微粒化装置の縦断面図である。
図１９は、第１実施形態で使用した内筒の縦断面図である。
図２０は、第１実施形態で使用した内筒の斜視図である。
図２１は、本発明に係る物質の微粒化装置の使用例を示したフローチャートである。
図１に示すように、原料供給口１０に供給された原料は、高圧のポンプ（圧力１０６〜１０７Ｐａのプランジャ型）１１により加圧されて、微粒化装置（ジェネレータ）１２に送られる。それから、原料は微粒化装置１２で微粒化されて、経路Ｌを通って、微粒化製品として受入器１３に取り出される。このような流れに沿って、原料は微粒化製品に加工される。
本発明に係る物質の微粒化装置の第１乃至４実施形態について、図２乃至図１８を参照しながら説明する。さらに、第１実施形態に示した物質の微粒化装置の使用例を、図１９乃至図２１を参照しながら説明する。本実施形態において、微粒化装置１２の長手方向、上下方向、及び幅方向に、それぞれＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸をとる。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交する。
（第１実施形態）
微粒化装置１２は、図２に示すように、インレット１４、アウトレット１５、筒体１６、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、第３継ぎ足しケーシング１８ｃ、及び蓋３０を備える。
筒体１６は、硬質ステンレス製であり、円筒形状をとる。筒体１６の一端（−Ｘ側）は閉塞され、他端（＋Ｘ側）は開口している。インレット１４は、図３に示すように、筒体１６の一端側の側面に設けられ、原料を微粒化装置１２の内部に供給する。アウトレット１５は、図４に示すように、筒体１６の他端にねじ込まれる蓋３０の中央部に設けられ、微粒化された原料を微粒化装置１２の外部に排出する。
筒体１６の内部には、筒体１６の一端から＋Ｘ方向に向かって、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、第３継ぎ足しケーシング１８ｃが順次並設される。親ケーシング１７はインレット部１４の下部に配置され、継ぎ足しケーシング１８ｃは蓋３０に隣接する。
親ケーシング１７は、入口部１９、中空室２０、複数の穴部２１、軸方向通路２２、出口部２３、外筒２５、及び内筒２６を備える。外筒２５は、硬質ステンレス製であり、内部にセラミックス製の内筒２６を有し、親ケーシング１７の外見を形作る。入口部１９は、インレット１４及び外筒２５に形成されて、中空室２０に原料を供給する。中空室２０は、円板部材を用いて両端を閉塞した外筒２５と、外筒２５と同心の、一端（−Ｘ側）を閉塞した内筒２６との間に形成される。複数の穴部２１は、内筒２６の軸方向（Ｘ軸）に沿うように、内筒２６の側面に並設され、それぞれ内筒２６の径方向に沿って延びる。穴部２１の一端は中空室２０に対して開口し、他端は軸方向通路２２に対して開口する。軸方向通路２２は、内筒２６の中空部であり、軸方向通路２２の一端（−Ｘ側）は閉塞され、他端（＋Ｘ側）は出口部２３に対して開口する。
第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃは、中空室２０、複数の穴部２１、軸方向通路２２、出口部２３、連通路２４、外筒２５、及び内筒２６をそれぞれ備える。外筒２５は、硬質ステンレス製であり、内部にセラミックス製の内筒２６を有し、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃの外見を形作る。中空室２０は、円板部材を用いて両端を閉塞した外筒２５と、外筒２５と同心の、一端（−Ｘ側）を閉塞した内筒２６との間に形成される。複数の穴部２１は、内筒２６の軸方向（Ｘ軸）に沿うように、内筒２６の側面に並設され、それぞれ内筒２６の径方向に沿って延びる。穴部２１の一端は中空室２０に対して開口し、他端は軸方向通路２２に対して開口する。軸方向通路２２は、内筒２６の中空部であり、軸方向通路２２の一端（−Ｘ側）は閉塞され、他端（＋Ｘ側）は出口部２３の一端（−Ｘ側）に対して開口する。連通路２４の一端（−Ｘ側）は、−Ｘ側で隣接するケーシングから延設された出口部２３（供給部）の他端（＋Ｘ側）に対して開口し、他端（＋Ｘ側）は中空室２０に対して開口する。なお、第３継ぎ足しケーシング１８ｃの出口部２３の他端（＋Ｘ側）は、蓋３０のアウトレット１５の一端（−Ｘ側）に対して開口する。
親ケーシング１７における外筒２５と内筒２６の接続構造について、図５及び図９を参照しながら説明する。
図５に示すように、親ケーシング１７において、外筒２５の両端を閉塞するために、その両端に、第１円板３１及び第２円板３２がねじ込まれる。より詳細には、第１円板３１及び第２円板３２の側面に設けられた螺子部と、外筒２５の両端部の内面に設けられた螺子孔をそれぞれ螺合することにより、外筒２５の両端が閉塞される。なお、２つの円板のうち、１つの円板を外筒２５の端部の内面に直接溶接し、もう１つの円板を外筒２５の端部の内面に螺合してもよい。
親ケーシング１７の第１円板３１の一方の端面（−Ｘ側）では、図９に示すように、親ケーシング１７の内筒２６の他端（＋Ｘ側）を収容するために、内筒２６の径と同径で所定の深さだけ窪んだ凹部３７が形成される。また、第１円板３１の中央部には、Ｘ軸に沿って、出口部２３が設けられる。親ケーシング１７の第２円板３２の他方の端面（＋Ｘ側）では、親ケーシング１７の内筒２６の一端（−Ｘ側）を収容するために、内筒２６の径と同径で所定の深さだけ窪んだ凹部３９が形成される。
親ケーシング１７の内筒２６の他端（＋Ｘ側）には、パッキング２７が設けられており、内筒２６は、第１円板３１の凹部３７と第２端円板３２の凹部３９との間に挿まれて、外筒２５の内部に一体的に固定される。このような構造により、内筒２６は、筒体１６から外筒２５に作用する締め付け外圧の影響を受けないとともに、原料の処理液を洩らさない密閉した中空室２０が形成される。中空室２０は、複数の穴部２１を介して、軸方向通路２２に接続される。なお、軸方向通路２２と出口部２３の接続箇所（シート面２８）の近傍にはパッキング２７が設けられているので、原料の処理液が漏れることはない。
第１継ぎ足しケーシング１８ａにおける外筒２５と内筒２６の接続構造について、図５，９及び１０を参照しながら説明する。
第１継ぎ足しケーシング１８ａにおいて、外筒２５の両端を閉塞するために、その両端に第１円板３１及び第３円板３３がねじ込まれる。より詳細には、第１円板３１及び第２円板３２の側面に設けられた螺子部と、外筒２５の両端部の内面に設けられた螺子孔をそれぞれ螺合することにより、外筒２５の両端が閉塞される。なお、２つの円板のうち、１つの円板を外筒２５の端部の内面に直接溶接し、もう１つの円板を外筒２５の端部の内面に螺合してもよい。
第１継ぎ足しケーシング１８ａの第１円板３１の一方の端面では、親ケーシング１７の第１円板３１と同様に凹部３７が形成される。また、第１円板３１の中央部には、Ｘ軸に沿って、出口部２３が設けられる。第１継ぎ足しケーシング１８ａの第３円板３３の他方の端面（＋Ｘ側）では、図１０に示すように、第１継ぎ足しケーシング１８ａの内筒２６の一端（−Ｘ側）を収容するために、内筒２６の径と同径で所定の深さだけ窪んだ凹部３８が形成される。
第３円板３３の中央部は、Ｘ軸に沿って、親ケーシング１７から延設された出口部２３（供給部）を有する。なお、この部分を供給部と名付ける。第３円板３３の凹部３８のシート面２９には、Ｙ軸に沿って延びる溝部３４が形成される。親ケーシング１７から延設された出口部２３の他端（＋Ｘ側）は、溝部３４の中央に対して開口する。また、溝部３４の上下端部において、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔３５が溝部３４に連通される。溝部３４と貫通孔３５により連通路２４が構成される。
第１継ぎ足しケーシング１８ａの内筒２６の他端（＋Ｘ側）には、パッキング２７が設けられており、内筒２６は、第１円板３１の凹部３７と第３端円板３３の凹部３８との間に挿まれて、外筒２５の内部に一体的に固定される。このような構造により、内筒２６は、筒体１６から外筒２５に作用する締め付け外圧の影響を受けないとともに、原料の処理液を洩らさない密閉した中空室２０が形成される。なお、軸方向通路２２と出口部２３の接続箇所の周囲にはパッキング２７が設けられているので、原料の処理液が漏れることはない。
上述のように構成された、親ケーシング１７及び第１継ぎ足しケーシング１８ａは、親ケーシング１７の第１円板３１を第１継ぎ足しケーシング１８ａの第３円板３３に対向させることにより、互いに連結される。なお、親ケーシング１７と第１継ぎ足しケーシング１８ａが正しい位置で接続するように、第１円板３１に突起部（図示略）及び第３円板３３に突起部を受容する収容溝４０（図８参照のこと）がそれぞれ設けられる。このような構造により、親ケーシング１７と第１継ぎ足しケーシング１８ａは簡易に連結される。
第２継ぎ足しケーシング１８ｂ及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃにおいて、外筒２５と内筒２６は、図６及び図７に示すように、第１継ぎ足しケーシング１８ａと同様の構造により、互いに接続される。
また、第１継ぎ足しケーシング１８ａ及び第２継ぎ足しケーシング１８ｂは、第１継ぎ足しケーシング１８ａの第１円板３１を第２継ぎ足しケーシング１８ｂの第３円板３３に対向させることにより、互いに連結される。なお、第１継ぎ足しケーシング１８ａと第２継ぎ足しケーシング１８ｂが正しい位置で接続するように、第１円板に突起部（図示略）及び第３円板に突起部を受容する収容溝４０（図８参照のこと）がそれぞれ設けられる。このような構造により、第１継ぎ足しケーシング１８ａと第２継ぎ足しケーシング１８ｂは簡易に連結される。
同様に、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃは、第２継ぎ足しケーシング１８ｂの第１円板３１を第３継ぎ足しケーシング１８ｃの第３円板３３に対向させることにより、互いに連結される。なお、第２継ぎ足しケーシング１８ｂと第３継ぎ足しケーシング１８ｃが正しい位置で接続するように、第１円板に突起部（図示略）及び第３円板に突起部を受容する収容溝４０（図８参照のこと）がそれぞれ設けられる。このような構造により、第２継ぎ足しケーシング１８ｂと第３継ぎ足しケーシング１８ｃは簡易に連結される。
さらに、親ケーシング１７をインレット１４に接続することにより、親ケーシング１７は円筒１６に連結される。第３継ぎ足しケーシング１８ｃをアウトレット１５に接続することにより、第３継ぎ足しケーシング１８ｃは蓋３０に連結される。
各ケーシングにおける複数の穴部２１の穴径は、＋Ｘ方向にケーシングの個数が増すにつれて、小さくなるように設定されている。これは、原料中の物質の粒度に適した衝撃波を穴部２１の内部に生じさせるためである。また、必要に応じて、各ケーシングにおける複数の穴部２１の穴径は、すべて同一であってもよい。さらに、１つのケーシングにおいて、複数の穴部２１の穴径を任意に変えてもよい。これにより、複数の山を有する粒度分布が得られる。
第１実施形態では、継ぎ足しケーシングの個数を３個としているが、所望の処理量及び粒度分布に応じて、その個数を変えることができる。例えば、図１１に示すように、継ぎ足しケーシングの個数を２個にする場合には、筒体１６から蓋３０を外して、第３継ぎ足しケーシング１８ｃを、中央部に出口部４６のみを備えた接続ケーシング４７に取り替えればよい。継ぎ足しケーシングの個数を増やす場合には、新規の継ぎ足しケーシングを備えた筒体を、所望の個数だけ、筒体１６と蓋３０との間に挿入すればよい。
第１実施形態では、図１０に示すように、第３円板３３の凹部３８のシート面２９において、Ｙ軸に沿って溝部３４が１つ形成される。しかしながら、溝部３４の設置はこれに限らず、図１２に示すように、出口部２３の開口面を中心として放射状に延びるように、複数の溝部３４を形成してもよい。この場合、各溝部３４の両端部において、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔３５が各溝部３４に連通される。これにより、隣接するケーシングへ、原料を効率良く送り出すことができる。
第１実施形態では、図１０に示すように、貫通孔３５は凹部３８と隔たって形成される。しかしながら、貫通孔３５の設置はこれに限らず、図１３に示すように、凹部３８の側面の一部を削って、貫通孔３５を形成してもよい。
第１実施形態では、図５乃至７に示すように、親ケーシング１７において、第１円板３１及び第２円板３２が、外筒２５の両端にねじ込まれ、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃにおいて、第１円板３１及び第３円板３３が、外筒２５の両端にねじ込まれる。しかしながら、各ケーシングにおける外筒の両端を閉塞する方法はこれに限らず、図１４に示すような方法も可能である。すなわち、外筒２５の両端部の外面を削って、その窪んだ外面に螺子部を設けるとともに、第１円板１２１、第２円板１２２、及び第３円板１２３を袋状に形成して、外筒２５の螺子部と対面する内面に螺子孔を設ける。そして、外筒２５の螺子部と各円板の螺子孔を螺合することにより、外筒２５の両端が閉塞される。これにより、外筒２５の両端を確実に密閉できるとともに、容易に各円板を外筒２５から脱着可能である。
（第２実施形態）
第２実施形態の微粒化装置７０は、図１５に示すように、溝部を形成する箇所が第１実施形態の微粒化装置１２と異なる。その他の微粒化装置７０の構成は、第１実施形態の微粒化装置１２の構成と同じである。なお、第１実施形態と同じ構成をとる部材には同じ番号が与えられている。
第１実施形態では、溝部３４は、各継ぎ足しケーシングの第３円板３３の他方の端面（＋Ｘ側）に設けられた凹部３８のシート面２９に形成される。第２実施形態では、溝部５２は、各継ぎ足しケーシングの第３円板３３の一方の端面（−Ｘ側）に形成される。溝部５２の両端部には、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔５４が連通する。溝部５２と貫通孔５４により連通路５０が構成される。
第３円板３３において、内筒２６が収容されない側（−Ｘ側）の端面に、溝部５２が形成されることにより、出口部２３から送り出される原料が直接内筒２６に当たらないので、外筒２５と内筒２６の固定がより安定になる。
また、図１６に示すように、インレット６０を筒体１６の一端に設ければ、すべてのケーシングの構成を同一にすることができる。したがって、微粒化装置をより簡易に製作することができる。
上述の変形例以外にも、第１実施形態で説明した各変形例を、第２実施形態の微粒化装置７０に適用可能である。
（第３実施形態）
第３実施形態の微粒化装置９０は、図１７に示すように、溝部を形成する箇所が第１実施形態の微粒化装置１２と異なる。その他の微粒化装置７０の構成は、第１実施形態の微粒化装置１２の構成と同じである。なお、第１実施形態と同じ構成をとる部材には同じ番号が与えられている。
第１実施形態では、溝部３４は、各継ぎ足しケーシングの第３円板３３の他方の端面（＋Ｘ側）に設けられた凹部３８のシート面２９に形成される。第３実施形態では、溝部８２は、−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１の他方の端面（＋Ｘ側）に形成される。溝部８２の両端部には、＋Ｘ側で隣接する継ぎ足しケーシングの第３円板に形成された貫通孔８４が連通する。溝部８２と貫通孔８４により連通路８０が構成される。
−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１に溝部５２が形成されることにより、出口部２３から送り出される原料が直接内筒２６に当たらないので、外筒２５と内筒２６の固定がより安定になる。
なお、第１実施形態で説明した各変形例を、第３実施形態の微粒化装置９０に適用できる。
（第４実施形態）
第４実施形態の微粒化装置１１０は、図１８に示すように、各継ぎ足しケーシングの外筒と内筒との接続構造が第１実施形態の微粒化装置１２と異なる。その他の微粒化装置１１０の構成は、第１実施形態の微粒化装置１２の構成と同じである。なお、第１実施形態と同じ構成をとる部材には同じ番号が与えられている。
第４実施形態では、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、及び第２継ぎ足しケーシング１８ｂの第１円板３１の構成は、次のとおりである。第１円板３１の一方の端面（−Ｘ側）では、各ケーシングの内筒２６（又は１０８）の他端（＋Ｘ側）を収容するために、内筒２６（又は１０８）の径と同径で所定の深さだけ端面が窪んだ凹部１１２が形成される。第１円板３１の他方の端面（＋Ｘ側）では、＋Ｘ側で隣接するケーシングの内筒１０８の一端（−Ｘ側）を収容するために、内筒１０８の径と同径で所定の深さだけ端面が窪んだ凹部１１４が形成される。なお、第３継ぎ足しケーシング１８ｃの第１円板３１には、凹部１１２のみが形成される。
また、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃの第３円板３３の中央部には、図１８に示すように、自身の内筒１０８を貫通させるために、内筒１０８の径と同径の内筒貫通孔１１６が形成される。
各継ぎ足しケーシングの内筒１０８は、第３円板３３の内筒貫通孔１１６を介して、自身の継ぎ足しケーシングの第１円板３１の凹部１１２と、−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１の凹部１１４との間に挿まれて、外筒２５の内部に一体的に固定される。
さらに、溝部１０２は、−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１の他方の端面の凹部１１４の中央部に、Ｙ軸に沿って形成される。溝部１０２の両端部には、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔１０４が連通する。さらに、第３円板３３の内筒貫通孔１１６の上下部には、対向する第１円板３１に形成された貫通孔１０４が延設される。溝部１０２と貫通孔１０４により連通路１００が構成される。
このような構造により、各継ぎ足しケーシングの内筒１０８の一方の端部は、第３円板３３の内筒貫通孔１１６に保持されるので、内筒１０８は外筒２５の内部により安定して固定される。
なお、第１実施形態で説明した各変形例を、第４実施形態の微粒化装置１１０に適用できる。
本発明に係る物質の微粒化装置の第１乃至４実施形態について、図２乃至図１８を参照しながら説明する。さらに、第１実施形態に示した物質の微粒化装置の使用例を、図１９乃至図２１を参照しながら説明する。本実施形態において、微粒化装置１２の長手方向、上下方向、及び幅方向に、それぞれＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸をとる。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交する。
（第１実施形態）
微粒化装置１２は、図２に示すように、インレット１４、アウトレット１５、筒体１６、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、第３継ぎ足しケーシング１８ｃ、及び蓋３０を備える。
筒体１６は、硬質ステンレス製であり、円筒形状をとる。筒体１６の一端（−Ｘ側）は閉塞され、他端（＋Ｘ側）は開口している。インレット１４は、図３に示すように、筒体１６の一端側の側面に設けられ、原料を微粒化装置１２の内部に供給する。アウトレット１５は、図４に示すように、筒体１６の他端にねじ込まれる蓋３０の中央部に設けられ、微粒化された原料を微粒化装置１２の外部に排出する。
筒体１６の内部には、筒体１６の一端から＋Ｘ方向に向かって、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、第３継ぎ足しケーシング１８ｃが順次並設される。親ケーシング１７はインレット部１４の下部に配置され、継ぎ足しケーシング１８ｃは蓋３０に隣接する。
親ケーシング１７は、入口部１９、中空室２０、複数の穴部２１、軸方向通路２２、出口部２３、外筒２５、及び内筒２６を備える。外筒２５は、硬質ステンレス製であり、内部にセラミックス製の内筒２６を有し、親ケーシング１７の外見を形作る。入口部１９は、インレット１４及び外筒２５に形成されて、中空室２０に原料を供給する。中空室２０は、円板部材を用いて両端を閉塞した外筒２５と、外筒２５と同心の、一端（−Ｘ側）を閉塞した内筒２６との間に形成される。複数の穴部２１は、内筒２６の軸方向（Ｘ軸）に沿うように、内筒２６の側面に並設され、それぞれ内筒２６の径方向に沿って延びる。穴部２１の一端は中空室２０に対して開口し、他端は軸方向通路２２に対して開口する。軸方向通路２２は、内筒２６の中空部であり、軸方向通路２２の一端（−Ｘ側）は閉塞され、他端（＋Ｘ側）は出口部２３に対して開口する。
第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃは、中空室２０、複数の穴部２１、軸方向通路２２、出口部２３、連通路２４、外筒２５、及び内筒２６をそれぞれ備える。外筒２５は、硬質ステンレス製であり、内部にセラミックス製の内筒２６を有し、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃの外見を形作る。中空室２０は、円板部材を用いて両端を閉塞した外筒２５と、外筒２５と同心の、一端（−Ｘ側）を閉塞した内筒２６との間に形成される。複数の穴部２１は、内筒２６の軸方向（Ｘ軸）に沿うように、内筒２６の側面に並設され、それぞれ内筒２６の径方向に沿って延びる。穴部２１の一端は中空室２０に対して開口し、他端は軸方向通路２２に対して開口する。軸方向通路２２は、内筒２６の中空部であり、軸方向通路２２の一端（−Ｘ側）は閉塞され、他端（＋Ｘ側）は出口部２３の一端（−Ｘ側）に対して開口する。連通路２４の一端（−Ｘ側）は、−Ｘ側で隣接するケーシングから延設された出口部２３（供給部）の他端（＋Ｘ側）に対して開口し、他端（＋Ｘ側）は中空室２０に対して開口する。なお、第３継ぎ足しケーシング１８ｃの出口部２３の他端（＋Ｘ側）は、蓋３０のアウトレット１５の一端（−Ｘ側）に対して開口する。
親ケーシング１７における外筒２５と内筒２６の接続構造について、図５及び図９を参照しながら説明する。
図５に示すように、親ケーシング１７において、外筒２５の両端を閉塞するために、その両端に、第１円板３１及び第２円板３２がねじ込まれる。より詳細には、第１円板３１及び第２円板３２の側面に設けられた螺子部と、外筒２５の両端部の内面に設けられた螺子孔をそれぞれ螺合することにより、外筒２５の両端が閉塞される。なお、２つの円板のうち、１つの円板を外筒２５の端部の内面に直接溶接し、もう１つの円板を外筒２５の端部の内面に螺合してもよい。
親ケーシング１７の第１円板３１の一方の端面（−Ｘ側）では、図９に示すように、親ケーシング１７の内筒２６の他端（＋Ｘ側）を収容するために、内筒２６の径と同径で所定の深さだけ窪んだ凹部３７が形成される。また、第１円板３１の中央部には、Ｘ軸に沿って、出口部２３が設けられる。親ケーシング１７の第２円板３２の他方の端面（＋Ｘ側）では、親ケーシング１７の内筒２６の一端（−Ｘ側）を収容するために、内筒２６の径と同径で所定の深さだけ窪んだ凹部３９が形成される。
親ケーシング１７の内筒２６の他端（＋Ｘ側）には、パッキング２７が設けられており、内筒２６は、第１円板３１の凹部３７と第２端円板３２の凹部３９との間に挿まれて、外筒２５の内部に一体的に固定される。このような構造により、内筒２６は、筒体１６から外筒２５に作用する締め付け外圧の影響を受けないとともに、原料の処理液を洩らさない密閉した中空室２０が形成される。中空室２０は、複数の穴部２１を介して、軸方向通路２２に接続される。なお、軸方向通路２２と出口部２３の接続箇所（シート面２８）の近傍にはパッキング２７が設けられているので、原料の処理液が漏れることはない。
第１継ぎ足しケーシング１８ａにおける外筒２５と内筒２６の接続構造について、図５，９及び１０を参照しながら説明する。
第１継ぎ足しケーシング１８ａにおいて、外筒２５の両端を閉塞するために、その両端に第１円板３１及び第３円板３３がねじ込まれる。より詳細には、第１円板３１及び第２円板３２の側面に設けられた螺子部と、外筒２５の両端部の内面に設けられた螺子孔をそれぞれ螺合することにより、外筒２５の両端が閉塞される。なお、２つの円板のうち、１つの円板を外筒２５の端部の内面に直接溶接し、もう１つの円板を外筒２５の端部の内面に螺合してもよい。
第１継ぎ足しケーシング１８ａの第１円板３１の一方の端面では、親ケーシング１７の第１円板３１と同様に凹部３７が形成される。また、第１円板３１の中央部には、Ｘ軸に沿って、出口部２３が設けられる。第１継ぎ足しケーシング１８ａの第３円板３３の他方の端面（＋Ｘ側）では、図１０に示すように、第１継ぎ足しケーシング１８ａの内筒２６の一端（−Ｘ側）を収容するために、内筒２６の径と同径で所定の深さだけ窪んだ凹部３８が形成される。
第３円板３３の中央部は、Ｘ軸に沿って、親ケーシング１７から延設された出口部２３（供給部）を有する。なお、この部分を供給部と名付ける。第３円板３３の凹部３８のシート面２９には、Ｙ軸に沿って延びる溝部３４が形成される。親ケーシング１７から延設された出口部２３の他端（＋Ｘ側）は、溝部３４の中央に対して開口する。また、溝部３４の上下端部において、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔３５が溝部３４に連通される。溝部３４と貫通孔３５により連通路２４が構成される。
第１継ぎ足しケーシング１８ａの内筒２６の他端（＋Ｘ側）には、パッキング２７が設けられており、内筒２６は、第１円板３１の凹部３７と第３端円板３３の凹部３８との間に挿まれて、外筒２５の内部に一体的に固定される。このような構造により、内筒２６は、筒体１６から外筒２５に作用する締め付け外圧の影響を受けないとともに、原料の処理液を洩らさない密閉した中空室２０が形成される。なお、軸方向通路２２と出口部２３の接続箇所の周囲にはパッキング２７が設けられているので、原料の処理液が漏れることはない。
上述のように構成された、親ケーシング１７及び第１継ぎ足しケーシング１８ａは、親ケーシング１７の第１円板３１を第１継ぎ足しケーシング１８ａの第３円板３３に対向させることにより、互いに連結される。なお、親ケーシング１７と第１継ぎ足しケーシング１８ａが正しい位置で接続するように、第１円板３１に突起部（図示略）及び第３円板３３に突起部を受容する収容溝４０（図８参照のこと）がそれぞれ設けられる。このような構造により、親ケーシング１７と第１継ぎ足しケーシング１８ａは簡易に連結される。
第２継ぎ足しケーシング１８ｂ及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃにおいて、外筒２５と内筒２６は、図６及び図７に示すように、第１継ぎ足しケーシング１８ａと同様の構造により、互いに接続される。
また、第１継ぎ足しケーシング１８ａ及び第２継ぎ足しケーシング１８ｂは、第１継ぎ足しケーシング１８ａの第１円板３１を第２継ぎ足しケーシング１８ｂの第３円板３３に対向させることにより、互いに連結される。なお、第１継ぎ足しケーシング１８ａと第２継ぎ足しケーシング１８ｂが正しい位置で接続するように、第１円板に突起部（図示略）及び第３円板に突起部を受容する収容溝４０（図８参照のこと）がそれぞれ設けられる。このような構造により、第１継ぎ足しケーシング１８ａと第２継ぎ足しケーシング１８ｂは簡易に連結される。
同様に、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃは、第２継ぎ足しケーシング１８ｂの第１円板３１を第３継ぎ足しケーシング１８ｃの第３円板３３に対向させることにより、互いに連結される。なお、第２継ぎ足しケーシング１８ｂと第３継ぎ足しケーシング１８ｃが正しい位置で接続するように、第１円板に突起部（図示略）及び第３円板に突起部を受容する収容溝４０（図８参照のこと）がそれぞれ設けられる。このような構造により、第２継ぎ足しケーシング１８ｂと第３継ぎ足しケーシング１８ｃは簡易に連結される。
さらに、親ケーシング１７をインレット１４に接続することにより、親ケーシング１７は円筒１６に連結される。第３継ぎ足しケーシング１８ｃをアウトレット１５に接続することにより、第３継ぎ足しケーシング１８ｃは蓋３０に連結される。
各ケーシングにおける複数の穴部２１の穴径は、＋Ｘ方向にケーシングの個数が増すにつれて、小さくなるように設定されている。これは、原料中の物質の粒度に適した衝撃波を穴部２１の内部に生じさせるためである。また、必要に応じて、各ケーシングにおける複数の穴部２１の穴径は、すべて同一であってもよい。さらに、１つのケーシングにおいて、複数の穴部２１の穴径を任意に変えてもよい。これにより、複数の山を有する粒度分布が得られる。
第１実施形態では、継ぎ足しケーシングの個数を３個としているが、所望の処理量及び粒度分布に応じて、その個数を変えることができる。例えば、図１１に示すように、継ぎ足しケーシングの個数を２個にする場合には、筒体１６から蓋３０を外して、第３継ぎ足しケーシング１８ｃを、中央部に出口部４６のみを備えた接続ケーシング４７に取り替えればよい。継ぎ足しケーシングの個数を増やす場合には、新規の継ぎ足しケーシングを備えた筒体を、所望の個数だけ、筒体１６と蓋３０との間に挿入すればよい。
第１実施形態では、図１０に示すように、第３円板３３の凹部３８のシート面２９において、Ｙ軸に沿って溝部３４が１つ形成される。しかしながら、溝部３４の設置はこれに限らず、図１２に示すように、出口部２３の開口面を中心として放射状に延びるように、複数の溝部３４を形成してもよい。この場合、各溝部３４の両端部において、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔３５が各溝部３４に連通される。これにより、隣接するケーシングへ、原料を効率良く送り出すことができる。
第１実施形態では、図１０に示すように、貫通孔３５は凹部３８と隔たって形成される。しかしながら、貫通孔３５の設置はこれに限らず、図１３に示すように、凹部３８の側面の一部を削って、貫通孔３５を形成してもよい。
第１実施形態では、図５乃至７に示すように、親ケーシング１７において、第１円板３１及び第２円板３２が、外筒２５の両端にねじ込まれ、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃにおいて、第１円板３１及び第３円板３３が、外筒２５の両端にねじ込まれる。しかしながら、各ケーシングにおける外筒の両端を閉塞する方法はこれに限らず、図１４に示すような方法も可能である。すなわち、外筒２５の両端部の外面を削って、その窪んだ外面に螺子部を設けるとともに、第１円板１２１、第２円板１２２、及び第３円板１２３を袋状に形成して、外筒２５の螺子部と対面する内面に螺子孔を設ける。そして、外筒２５の螺子部と各円板の螺子孔を螺合することにより、外筒２５の両端が閉塞される。これにより、外筒２５の両端を確実に密閉できるとともに、容易に各円板を外筒２５から脱着可能である。
（第２実施形態）
第２実施形態の微粒化装置７０は、図１５に示すように、溝部を形成する箇所が第１実施形態の微粒化装置１２と異なる。その他の微粒化装置７０の構成は、第１実施形態の微粒化装置１２の構成と同じである。なお、第１実施形態と同じ構成をとる部材には同じ番号が与えられている。
第１実施形態では、溝部３４は、各継ぎ足しケーシングの第３円板３３の他方の端面（＋Ｘ側）に設けられた凹部３８のシート面２９に形成される。第２実施形態では、溝部５２は、各継ぎ足しケーシングの第３円板３３の一方の端面（−Ｘ側）に形成される。溝部５２の両端部には、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔５４が連通する。溝部５２と貫通孔５４により連通路５０が構成される。
第３円板３３において、内筒２６が収容されない側（−Ｘ側）の端面に、溝部５２が形成されることにより、出口部２３から送り出される原料が直接内筒２６に当たらないので、外筒２５と内筒２６の固定がより安定になる。
また、図１６に示すように、インレット６０を筒体１６の一端に設ければ、すべてのケーシングの構成を同一にすることができる。したがって、微粒化装置をより簡易に製作することができる。
上述の変形例以外にも、第１実施形態で説明した各変形例を、第２実施形態の微粒化装置７０に適用可能である。
（第３実施形態）
第３実施形態の微粒化装置９０は、図１７に示すように、溝部を形成する箇所が第１実施形態の微粒化装置１２と異なる。その他の微粒化装置７０の構成は、第１実施形態の微粒化装置１２の構成と同じである。なお、第１実施形態と同じ構成をとる部材には同じ番号が与えられている。
第１実施形態では、溝部３４は、各継ぎ足しケーシングの第３円板３３の他方の端面（＋Ｘ側）に設けられた凹部３８のシート面２９に形成される。第３実施形態では、溝部８２は、−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１の他方の端面（＋Ｘ側）に形成される。溝部８２の両端部には、＋Ｘ側で隣接する継ぎ足しケーシングの第３円板に形成された貫通孔８４が連通する。溝部８２と貫通孔８４により連通路８０が構成される。
−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１に溝部５２が形成されることにより、出口部２３から送り出される原料が直接内筒２６に当たらないので、外筒２５と内筒２６の固定がより安定になる。
なお、第１実施形態で説明した各変形例を、第３実施形態の微粒化装置９０に適用できる。
（第４実施形態）
第４実施形態の微粒化装置１１０は、図１８に示すように、各継ぎ足しケーシングの外筒と内筒との接続構造が第１実施形態の微粒化装置１２と異なる。その他の微粒化装置１１０の構成は、第１実施形態の微粒化装置１２の構成と同じである。なお、第１実施形態と同じ構成をとる部材には同じ番号が与えられている。
第４実施形態では、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、及び第２継ぎ足しケーシング１８ｂの第１円板３１の構成は、次のとおりである。第１円板３１の一方の端面（−Ｘ側）では、各ケーシングの内筒２６（又は１０８）の他端（＋Ｘ側）を収容するために、内筒２６（又は１０８）の径と同径で所定の深さだけ端面が窪んだ凹部１１２が形成される。第１円板３１の他方の端面（＋Ｘ側）では、＋Ｘ側で隣接するケーシングの内筒１０８の一端（−Ｘ側）を収容するために、内筒１０８の径と同径で所定の深さだけ端面が窪んだ凹部１１４が形成される。なお、第３継ぎ足しケーシング１８ｃの第１円板３１には、凹部１１２のみが形成される。
また、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃの第３円板３３の中央部には、図１８に示すように、自身の内筒１０８を貫通させるために、内筒１０８の径と同径の内筒貫通孔１１６が形成される。
各継ぎ足しケーシングの内筒１０８は、第３円板３３の内筒貫通孔１１６を介して、自身の継ぎ足しケーシングの第１円板３１の凹部１１２と、−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１の凹部１１４との間に挿まれて、外筒２５の内部に一体的に固定される。
さらに、溝部１０２は、−Ｘ側で隣接するケーシングの第１円板３１の他方の端面の凹部１１４の中央部に、Ｙ軸に沿って形成される。溝部１０２の両端部には、Ｘ軸に沿って形成された貫通孔１０４が連通する。さらに、第３円板３３の内筒貫通孔１１６の上下部には、対向する第１円板３１に形成された貫通孔１０４が延設される。溝部１０２と貫通孔１０４により連通路１００が構成される。
このような構造により、各継ぎ足しケーシングの内筒１０８の一方の端部は、第３円板３３の内筒貫通孔１１６に保持されるので、内筒１０８は外筒２５の内部により安定して固定される。
なお、第１実施形態で説明した各変形例を、第４実施形態の微粒化装置１１０に適用できる。
次に、図１９及び図２０を参照しながら、第１実施形態で使用した、各ケーシング内の主要部品であるシリンダ型セラミックノズル、即ち、内筒２６の製作寸法例を説明する。内筒２６の胴体径Ｄは１５〜２５ｍｍ、胴体長Ｌは２０〜３５ｍｍである。この胴体には、内筒２６の軸方向に沿って、８本の穴部２１が内筒２６の径方向にそれぞれ穿設される。８本の穴部２１は互いにクロス状に胴体を貫通して、同じ方向に穿設された４本の穴部２１は、隣接する穴部２１と内筒２６の軸方向に３〜５ｍｍの間隔（Ｐ）で配置される。さらに、互いにクロス状に穿設された２本の穴部２１は、２本の穴部２１の間隔をＰ／２だけずらしてあるので、互いに交わることはない。内筒２６の中空部である軸方向通路２２の径は５ｍｍで穴部２１の８本すべてに繋がる。なお、軸方向通路２２の閉塞部の厚さＦは５〜１５ｍｍとする。穴径０．５ｍｍの穴部２１を８本有する内筒２６と、穴径０．３ｍｍの穴部２１を８本有する内筒２６の２種類を要求に応じて用意する。
このような寸法で構成された内筒２６をそれぞれ有する、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃを組み込んだ微粒化装置１２は、次のような用途例を有する。
図２１に示すように、次のステップを辿って、自動車エンジンオイル等の廃油（物質）を処理して良質の燃料にする。まず、廃油に対して１０〜５０重量％の水を廃油に加えて原料を作る（ステップＳ１）。次に、原料である廃油及び水の混合体を微粒化処理システムの原料供給口１０に流し込み（ステップＳ２）、高圧ポンプ１１で原料を加圧して微粒化装置１２のインレット１４に送り込む（ステップＳ３）。そして、親ケーシング１７を使用して、原料の粒度を２０μｍにし（ステップＳ４）、第１継ぎ足しケーシング１８ａを使用して、原料の粒度を１μｍにし（ステップＳ５）、第２継ぎ足しケーシング１８ｂを使用して、原料の粒度を５００ｎｍにし（ステップＳ６）、最後に、第３継ぎ足しケーシング１８ｃを使用して原料の粒度を１００ｎｍ以下にする（ステップＳ７）。この一連の処理により、廃油と水との分子レベルでの混合乳化（エマルジョン）を生じさせて、微粒化された原料を微粒化装置１２のアウトレット１５から取り出して、受容器１３に収容する（ステップＳ８）。
このようなステップを辿り、捨て去るべき様々な廃油を処理して、良質の燃料即ち、各燃焼器具、装置に応じた所望の燃料に変化させることができる。それゆえ、省エネ及び環境保全の観点から、本発明の微粒化装置１２の使用は有益である。
なお、本発明の微粒化装置１２は、廃油を処理して良質な燃料に変化させる他にも、ドラック・デリバリー・システムにおいて、薬物の貯蔵と輸送を兼ねるリポゾームを所望のサイズに加工する場合にも使用できる。
このような寸法で構成された内筒２６をそれぞれ有する、親ケーシング１７、第１継ぎ足しケーシング１８ａ、第２継ぎ足しケーシング１８ｂ、及び第３継ぎ足しケーシング１８ｃを組み込んだ微粒化装置１２は、次のような用途例を有する。
図２１に示すように、次のステップを辿って、自動車エンジンオイル等の廃油（物質）を処理して良質の燃料にする。まず、廃油に対して１０〜５０重量％の水を廃油に加えて原料を作る（ステップＳ１）。次に、原料である廃油及び水の混合体を微粒化処理システムの原料供給口１０に流し込み（ステップＳ２）、高圧ポンプ１１で原料を加圧して微粒化装置１２のインレット１４に送り込む（ステップＳ３）。そして、親ケーシング１７を使用して、原料の粒度を２０μｍにし（ステップＳ４）、第１継ぎ足しケーシング１８ａを使用して、原料の粒度を１μｍにし（ステップＳ５）、第２継ぎ足しケーシング１８ｂを使用して、原料の粒度を５００ｎｍにし（ステップＳ６）、最後に、第３継ぎ足しケーシング１８ｃを使用して原料の粒度を１００ｎｍ以下にする（ステップＳ７）。この一連の処理により、廃油と水との分子レベルでの混合乳化（エマルジョン）を生じさせて、微粒化された原料を微粒化装置１２のアウトレット１５から取り出して、受容器１３に収容する（ステップＳ８）。
このようなステップを辿り、捨て去るべき様々な廃油を処理して、良質の燃料即ち、各燃焼器具、装置に応じた所望の燃料に変化させることができる。それゆえ、省エネ及び環境保全の観点から、本発明の微粒化装置１２の使用は有益である。
なお、本発明の微粒化装置１２は、廃油を処理して良質な燃料に変化させる他にも、ドラック・デリバリー・システムにおいて、薬物の貯蔵と輸送を兼ねるリポゾームを所望のサイズに加工する場合にも使用できる。
本発明は、多様化、汎用性、簡略化、及び製作性の点で優れた物質の微粒化装置を提供する。また、本発明の微粒化装置を用いて、廃棄されるべき廃油を処理して、所望の燃料に変えることができ、省エネ及び環境保全の観点から、有益性を有する。
Claims (11)
- 加圧して送り込まれた原料を微粒化する物質の微粒化装置において、
一端を閉塞して他端を開口した筒体と、
前記筒体の他端を閉塞するために、前記他端にねじ込まれる蓋部と、
前記原料を装置内部に導入するために、前記筒体に設けられるインレット部と、
前記筒体の内部において、前記インレット部に接続され、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、前記原料を微粒化する親ケーシングと、
前記筒体の内部において、順次並設され、前記親ケーシングで微粒化された原料を、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、さらに微粒化する複数の継ぎ足しケーシングと、
前記複数の継ぎ足しケーシングで微粒化された原料を、装置外部に排出するために、前記蓋部の中央部に設けられるアウトレット部と、
を備えることを特徴とする物質の微粒化装置。 - 前記親ケーシングは、
外筒と、
軸方向に沿って形成されて両端を開口した出口部を有する、前記外筒の一端を閉塞するための第１円板と、
前記外筒の他端を閉塞するための第２円板と、
一端を閉塞して前記出口部の一端に他端を開口した、前記第１円板と前記第２円板の間に挟まれて前記外筒の内部に固定される内筒と、を備え、
前記内筒と前記外筒の間には中空室が形成され、前記インレット部の端部が前記中空室に開口し、
前記内筒の側面には、前記中空室に一端を開口し、かつ、前記内筒の中空部に他端を開口した複数の前記穴が、前記内筒の径方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の物質の微粒化装置。 - 前記継ぎ足しケーシングは、
外筒と、
軸方向に沿って形成されて両端を開口した出口部を有する、前記外筒の一端を閉塞するための第１円板と、
軸方向に沿って形成されて両端を開口した連通路を有する、前記外筒の他端を閉塞するための第３円板と、
一端を閉塞して前記出口部の一端に他端を開口した、前記第１円板と前記第３円板の間に挟まれて前記外筒の内部に固定される内筒と、を備え、
前記内筒と前記外筒の間には中空室が形成され、前記連通路の一端が前記中空室に開口し、
前記内筒の側面には、前記中空室に一端を開口し、かつ、前記内筒の中空部に他端を開口した複数の前記穴が、前記内筒の径方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の物質の微粒化装置。 - 前記第２円板と対向した前記第１円板の一方の端面には、前記内筒の一端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第１凹部が形成され、
前記第１円板と対向した前記第２円板の一方の端面には、前記内筒の他端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第２凹部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の物質の微粒化装置。 - 前記第３円板と対向した前記第１円板の一方の端面には、前記内筒の一端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第１凹部が形成され、
前記第１円板と対向した前記第３円板の一方の端面には、前記内筒の他端を収容するために、前記内筒と同径で所定の深さだけ窪んだ第３凹部が形成されることを特徴とする請求項３に記載の物質の微粒化装置。 - 前記連通路は、
前記第３凹部の底面に設けられた溝部と、
隣接したケーシングの前記第１円板の出口部の他端に一端を開口し、かつ、前記溝部に他端を開口した供給部と、
前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、
から形作られることを特徴とする請求項５に記載の物質の微粒化装置。 - 前記溝部は、前記供給部の開口面を中心にして、前記第３凹部の底面に放射状に設けられることを特徴とする請求項６に記載の物質の微粒化装置。
- 前記連通路は、
隣接したケーシングの前記第１円板の出口部の他端に対向し、かつ、前記第３円板の他方の端面に設けられた溝部と、
前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、
から形作られることを特徴とする請求項５に記載の物質の微粒化装置。 - 前記第２円板の他方の端面に設けられた溝部と、前記溝部に一端を開口し、かつ、前記中空室に他端を開口した貫通孔と、から形作られる連通孔を介して、前記インレットの端部は、前記中空室に開口することを特徴とする請求項４に記載の物質の微粒化装置。
- 加圧して送り込まれた原料を微粒化する物質の微粒化装置において、
一端を閉塞して他端を開口させた筒体と、
前記筒体の他端を閉塞するために、前記他端に設けられる蓋部と、
前記原料を装置内部に導入するために、前記筒体に設けられるインレット部と、
前記筒体の内部において、前記インレット部に接続されて、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、前記原料を微粒化する親ケーシングと、
前記筒体の内部において、順次並設されて、前記親ケーシングで微粒化された原料を、内部に設けられた穴のノズル特性に応じて、さらに微粒化する複数の継ぎ足しケーシングと、
前記複数の継ぎ足しケーシングで微粒化された原料を、送り出す送り出しケーシングと、
前記送り出しケーシングから送り出された原料を、装置外部に排出するために、前記蓋部の中央部に設けられるアウトレット部と、
を備えることを特徴とする物質の微粒化装置。 - 入口部、穴部、及び出口部から形成される流体通路を有するケーシングを、インレット部及びアウトレット部を有する筒体の内部に複数並設し、前記インレット部に最初のケーシングの入口部を接続し、前記最初のケーシングの出口部を次のケーシングの入口部に接続するように順次接続し、最終のケーシングの出口部を前記アウトレット部に接続した微粒化装置を用いて、廃油を処理して燃料にする処理方法において、
廃油に対して１０〜５０重量パーセントの水を廃油に加えて原料を作成し、
前記原料を高圧ポンプで加圧して、
前記加圧された原料を前記インレットに送り込み、
各ケーシングの内部に設けられた前記穴部のノズル特性に対応した粒度に、原料を順次微粒化し、
前記アウトレットから適度の粒度に微粒化された前記原料を、乳化した燃料として取出すことを特徴とする処理方法。
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