WO2017199876A1 - 対向衝突処理装置 - Google Patents

対向衝突処理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017199876A1
WO2017199876A1 PCT/JP2017/018055 JP2017018055W WO2017199876A1 WO 2017199876 A1 WO2017199876 A1 WO 2017199876A1 JP 2017018055 W JP2017018055 W JP 2017018055W WO 2017199876 A1 WO2017199876 A1 WO 2017199876A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle means
nozzle
injection direction
main body
collision processing
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/018055
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
田中　裕之
次俊 中田
Original Assignee
中越パルプ工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中越パルプ工業株式会社 filed Critical 中越パルプ工業株式会社
Priority to KR1020187032385A priority Critical patent/KR102147875B1/ko
Priority to EP17799300.3A priority patent/EP3459638A4/en
Priority to US16/301,958 priority patent/US11090620B2/en
Publication of WO2017199876A1 publication Critical patent/WO2017199876A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B02C19/063—Jet mills of the toroidal type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/23—Mixing by intersecting jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B02C19/065—Jet mills of the opposed-jet type
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/34—Other mills or refiners
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres

Definitions

  • the present invention relates to an opposing collision processing apparatus that uses fluid collisions to homogenize fluids such as emulsification and fine particle dispersion and / or atomize fluids by pulverization.
  • Cellulose is a natural and fibrous form of plants, for example, woody plants such as broad-leaved trees and conifers, and herbaceous plants such as bamboo and bamboo, some animals represented by sea squirts, and some represented by acetic acid bacteria. It is known that it is produced by fungi and the like.
  • a cellulose fiber having a structure in which cellulose molecules are aggregated in a fibrous form is called a cellulose fiber.
  • a cellulose fiber having a fiber width of 100 nm or less and an aspect ratio of 100 or more is generally called cellulose nanofiber (CNF), and has excellent properties such as light weight, high strength, and low thermal expansion coefficient.
  • CNF cellulose nanofiber
  • CNF does not exist as a single fiber except for CNF produced by some fungi represented by acetic acid bacteria. Most of CNF exists in the state which has the fiber width of the micro size tightly assembled by the interaction represented by the hydrogen bond between CNF. The fibers having the micro-sized fiber width also exist as higher order aggregates.
  • the fiber aggregate wood is defibrated to a pulp state with a micro-sized fiber width by a pulping method represented by kraft cooking, which is one of chemical pulping methods.
  • the paper is made from this.
  • the fiber width of this pulp varies depending on the raw material, but it is 5-20 ⁇ m for bleached kraft pulp made from hardwood, 20-80 ⁇ m for bleached kraft pulp made from softwood, and 5-20 ⁇ m for bleached kraft pulp made from bamboo. Degree.
  • the pulp having these micro-sized fiber widths is an aggregate of single fibers having a fibrous form in which CNF is firmly assembled by an interaction typified by hydrogen bonding, and by further defibrating.
  • CNF having nano-sized fiber width can be obtained.
  • This underwater facing collision method which is a physical preparation method of CNF, has two nozzles facing each other in a chamber (FIG. 12: 107) with natural cellulose fibers suspended in water as disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 12: 108a, 108b is a method in which these nozzles inject and collide toward one point (FIG. 12).
  • the suspension water of natural microcrystalline cellulose fibers for example, funacell
  • the apparatus shown in FIG. 12 is a liquid circulation type, and has a tank (FIG.
  • FIG. 12: 109 a plunger (FIG. 12: 110), two opposing nozzles (FIG. 12: 108a, 108b), and heat as needed.
  • An exchanger (FIG. 12: 111) is provided, and fine particles dispersed in water are introduced into two nozzles and injected from opposite nozzles (FIG. 12: 108a, 108b) under high pressure to collide against each other in water.
  • this method only water is used in addition to natural cellulose fibers, and only the interaction between the fibers is cleaved. It becomes possible to obtain a nano-miniaturized product in a minimized state.
  • Patent Document 2 reduces damage of the emulsifying portion due to the collision of the jet fluid as much as possible, and the counter jet flow collides directly with the nozzle.
  • the main object of the present invention is to provide an improved opposed collision processing apparatus that does not cause any problems, and to increase the efficiency of crushing and atomizing using emulsification dispersion and / or collision between fluids due to collision between fluids.
  • a first nozzle means and a second nozzle means attached to the housing so as to inject a high-pressure fluid into the internal chamber, and the first nozzle means and the second nozzle means.
  • the injection directions are determined so that the injection flows can intersect each other with an angle at one point ahead of each nozzle outlet, and the first nozzle means and the first nozzle means It disclosed a counter collision processing apparatus is characterized in that an adjustment mechanism for adjusting at least one of the injection direction of the nozzle means.
  • Patent Document 2 includes an adjustment mechanism for adjusting the injection direction of at least one of the first nozzle means and the second nozzle means, adjustment of the injection direction by the adjustment mechanism is like a laboratory.
  • the apparatus of Patent Document 2 includes an adjustment mechanism for adjusting the injection direction of at least one of the first nozzle means and the second nozzle means, adjustment of the injection direction by the adjustment mechanism is like a laboratory.
  • it is possible in the laboratory there is a problem that it is extremely inefficient when actually carried out in an industrial production line. Specifically, it is difficult in itself to adjust the angle of the very fine injection direction manually, and furthermore, finding the best angle and manually fixing the injection direction to the best angle found. This work is practically impossible.
  • the present invention performs crushing and micronization using fluid homogenization and / or fluid collision such as dispersion of fine particles by collision between fluids.
  • An object of the present invention is to provide an opposing collision processing apparatus that can increase the efficiency of atomization by collision between fluids and that can be easily implemented in an industrial production line.
  • the opposing collision processing apparatus of the present invention comprises first nozzle means and second nozzle means attached to face each other so as to inject a high-pressure fluid into the main body protection ring, and the first nozzle means and the second nozzle
  • the injection directions are determined so that the injection flows can intersect each other with an angle at one point ahead of each nozzle outlet, and are injected from the first nozzle means and the second nozzle means.
  • the first nozzle means and the second nozzle One of the means is fixed, and the other is provided with a rotation mechanism for enabling rotation with a constant injection direction as a rotation center and a fixed injection direction.
  • the nozzle provided with the rotation mechanism rotates with the injection direction constant.
  • the jet flow from the fixed nozzle that is, the just point of the collision with the jet water.
  • the high-pressure fluids ejected from the first nozzle means and the second nozzle means collide with each other obliquely at one point in the body protection ring, and the fluid is homogenized and / or finely divided by the collision force at this time. Is called.
  • the nozzle means provided with the rotating mechanism can be arranged eccentrically from a position where the high-pressure fluid is ejected toward a point on the central axis of the main body protection ring.
  • the nozzle on the eccentric side rotates during operation even if the jet water jetted from the first nozzle means and the second nozzle means does not collide when jetted for the first time. Therefore, it is possible to easily adjust to a collision just point by a tool such as a driver even in a driving state.
  • the main body protective ring is provided with a through hole on an extension line in the injection direction from the first nozzle means and the second nozzle means.
  • the main body protection ring may be provided with a pressure sensor at a required position of a through hole provided on an extension line in the injection direction from the first nozzle means and the second nozzle means or on an extension line in the injection direction. .
  • the just point can be determined digitally by the signal from the pressure sensor. In this case, by constantly monitoring the signal of the pressure sensor even during operation, it is possible to detect an abnormality such as a shift of the collision point due to wear of the nozzles.
  • the micronization of the fluid by the opposed collision processing apparatus of the present invention includes materials such as polysaccharides such as natural cellulose fibers suspended in pulp and water, foods, cosmetics, chemicals, paints, ceramics, electronic materials and the like. Can be done on the subject.
  • the first nozzle means and the second nozzle means are attached to face each other so as to inject a high-pressure fluid into the main body protection ring, and the first nozzle means and the second nozzle means are: High-pressure fluid jets that are jetted from the first nozzle means and the second nozzle means are determined so that the jet streams can intersect at an angle at one point ahead of each nozzle outlet.
  • the facing collision processing method of causing the streams to collide with each other one of the first nozzle means and the second nozzle means is fixed, and the other is rotated with a constant injection direction as a rotation center. A collision point is specified between the jet streams from the first nozzle means and the second nozzle means.
  • the well-known nozzle which can inject a high pressure fluid can be applied to the nozzle means.
  • the efficiency of atomization by collision of fluids can be increased, and it can be applied practically and easily on an industrial production line.
  • the opposing collision treatment apparatus 1 of the present embodiment includes a first nozzle means 4 disposed so as to be able to supply a polysaccharide slurry to a main body protection ring 3 in a chamber fixed to a casing 2, Similarly, it has the 2nd nozzle means 5 arrange
  • FIG. 1 the opposing collision treatment apparatus 1 of the present embodiment includes a first nozzle means 4 disposed so as to be able to supply a polysaccharide slurry to a main body protection ring 3 in a chamber fixed to a casing 2, Similarly, it has the 2nd nozzle means 5 arrange
  • a treatment liquid supply tube 6a having a treatment liquid inlet supplied from a tank (not shown) to one end opening of the casing 2 is screwed with a plug 6b, and the other end opening collides with the inside of the main body protection ring 3 to form fine particles.
  • a processed liquid discharge tube 7a that forms the processed liquid outlet is screwed with a plug 7b.
  • nozzle holders 8a and 8b are attached to the first nozzle means 4 and the second nozzle means 5, respectively, and commercially available nozzle tips 9a and 9b are attached to the nozzle holders 8a and 8b.
  • Each nozzle holder 8a, 8b is fixed to the casing 2 by screws 10a,..., 10b,.
  • the casing 2 is formed with flow paths 11a and 11b that connect the nozzle tips 9a and 9b to the processing liquid inlet of the processing liquid supply tube 6a.
  • the main body protection ring 3 is a cylindrical member having a circular cross section that can be attached to and detached from the casing 2, and includes a pair of injection holes 12a and 12b communicating from the outside to the inside.
  • the first nozzle means 4 and the second nozzle means 5 are respectively attached to the casing 2 in such a manner that the injection holes of the nozzle tips 9a and 9b communicate with the pair of injection holes 12a and 12b.
  • the nozzle tips 9a and 9b are first angled so that the injection angle is about 15 degrees lower than the horizontal, and the injection trajectory can intersect at an angle in the vicinity of the cylindrical central axis A of the cylindrical body protection ring 3. It is fixed with respect to the nozzle means 4 and the second nozzle means 5.
  • the injection angle of the nozzle tips 9a and 9b is determined to be an angle at which the loss of fluid force is reduced as much as possible when the two injection flows collide at the intersection, and the injection direction is fixed and unchanged. An angle that satisfies such a condition can be determined according to the configuration of the apparatus.
  • the high-pressure fluid jets jetted from the nozzle tips 9a and 9b collide with each other, whereby the fluid is homogenized and / or pulverized by pulverization, such as emulsification and fine particle dispersion.
  • One of the first nozzle means 4 and the second nozzle means 5 is fixed with respect to the main body protection ring 3 and the injection direction X.
  • the other second nozzle means 5 has a nozzle cap 15 that is a rotation mechanism for allowing the nozzle tip 9b to rotate with the injection direction Y being constant with the constant injection direction Y being the rotation center. .
  • Pressure sensors 19a and 19b are attached to the ends of the discharge conduits 18a and 18b.
  • the high-pressure fluid introduced from the treatment liquid supply tube 6a passes through the flow paths 11a and 11b provided in the casing 2 toward the nozzle tips 9a and 9b, and from here. Injected toward one point on the central axis A of the main body protection ring 3. Thereby, at one point on the central axis A of the main body protection ring 3, the high-pressure fluids ejected from the nozzle tips 9a and 9b collide with each other, and fluid obtained by homogenization and / or grinding of fluid such as emulsification and fine particle dispersion. It is scheduled that fine particles will be made.
  • the nozzle tips 9a and 9b are tried to be ejected, the screw 17 of the nozzle cap 15 is loosened, and the nozzle holder 8b is rotated by a flathead screwdriver or the like, so that the nozzle tip 9b has a constant ejection direction Y and remains unchanged.
  • the injection direction Y is rotated about the rotation center.
  • FIG. 3 there is an intersection point Z that intersects with an angle in the vicinity of the cylindrical central axis A of the cylindrical main body protection ring 3, and when the point Z is found, the screw 17 causes the nozzle holder. Stop the rotational position of 8b.
  • intersection point Z is specified as follows. Each nozzle is connected to the discharge conduits 18a and 18b attached to the outside of the main body protection ring 3 in such a manner as to communicate with the through holes 13a and 13b provided in the inner wall of the main body protection ring 3 at positions facing the injection ports of the nozzle tips 9a and 9b. Of the jets from the nozzles 9a and 9b, the jets that have passed without colliding each other are introduced. As a result, the pressure sensors 19a and 19b attached to the ends of the discharge conduits 18a and 18b have the lowest detected pressure, that is, the jet flows from the nozzles of the nozzle tips 9a and 9b collide with each other. The rotation of the nozzle holder 8b is stopped at the timing when the jet flow that has passed through is the least. In this way, the intersection point Z can be detected digitally by the numerical value of the detection data from the pressure sensors 19a, 19b.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of an opposing collision processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the nozzle tip 9b is directed to a point on the central axis A of the main body protection ring 3.
  • the position indicated by the solid line intended to be ejected is intentionally decentered at a minute interval and attached as shown by the broken line.
  • injection from each nozzle tip 9a, 9b is attempted in the same manner as in the above-described embodiment, the screw 17 of the nozzle cap 15 is loosened, and the nozzle holder 8b is moved with a tool such as a minus driver.
  • the nozzle tip 9b is rotated with the ejection direction Y being constant and unchanged, with the ejection direction Y being the center of rotation.
  • the amount of eccentricity of the second nozzle means 5 can be determined based on an empirical acquisition of a simple and efficient amount of eccentricity through operation.
  • SYMBOLS 1 Opposite collision processing apparatus, 2 ... Casing, 3 ... Chamber, 4 ... 1st nozzle means, 5 ... 2nd nozzle means, 9a, 9b ... Nozzle tip, 12a, 12b ... injection hole, 13a, 13b ... through hole, A ... main body protection ring central axis, X, Y ... injection direction, 15 ... nozzle cap, 17 ... screw, 18a, 18b ... discharge conduit, 19a, 19b ... pressure sensor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

【課題】　流体同士の衝突により微粒子化を行う効率を高くし、現実的に工業的生産ラインで簡便に実施することが可能な対向衝突処理装置を提供する。 【解決手段】　各ノズルチップ９ａ，９ｂからの噴射を試行し、ノズルキャップ１５の螺子１７を緩め、ノズルホルダ８ｂを回動させ、ノズルチップ９ｂを噴射方向Ｙは一定とし、不変とした状態で噴射方向Ｙを回動中心として回動する。その結果、円筒状本体保護リング３の円筒中心軸Ａ近傍で必ず角度を有して交差する交差ポイントＺが存在し、そのポイントＺを見いだした時点でノズルホルダ８ｂの回動を止める。

Description

対向衝突処理装置
本発明は、流体同士の衝突を利用して、乳化や微細な粒子の分散などの流体の均質化及び／又は粉砕による流体の微粒子化を行う対向衝突処理装置に関するものである。
　セルロースは、天然で繊維形態として、植物、例えば、広葉樹や針葉樹などの木本植物、及び竹や葦などの草本植物、ホヤに代表される一部の動物、および酢酸菌に代表される一部の菌類等によって産生されることが知られている。このセルロース分子が繊維状に集合した構造を有するものをセルロースファイバーと呼ぶ。特に繊維幅が１００ｎｍ以下でアスペクト比が１００以上のセルロースファイバーは一般的にセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）と呼ばれ、軽量、高強度、低熱膨張率等の優れた性質を有する。
　天然においてＣＮＦは、酢酸菌に代表される一部の菌類等によって産生されたＣＮＦを除くと、単繊維として存在しない。ＣＮＦの殆どはＣＮＦ間の水素結合に代表される相互作用によって強固に集合したマイクロサイズの繊維幅を有した状態で存在する。そのマイクロサイズの繊維幅を有した繊維もさらに高次の集合体として存在する。
　製紙の過程では、これらの繊維集合体である木材を化学パルプ化法の一つであるクラフト蒸解法に代表されるパルプ化法によって、マイクロサイズの繊維幅を有するパルプの状態にまで解繊し、これを原料に紙を製造している。このパルプの繊維幅は、原料によって異なるが、広葉樹を原料とした晒クラフトパルプで５－２０μｍ、針葉樹を原料とした晒クラフトパルプで２０－８０μｍ、竹を原料とした晒クラフトパルプで５－２０μｍ程度である。
　前述のとおりこれらマイクロサイズの繊維幅を有するパルプは、ＣＮＦが水素結合に代表される相互作用によって強固に集合した繊維状の形態を有する単繊維の集合体であり、さらに解繊を進めることによってナノサイズの繊維幅を有するＣＮＦを得ることができる。
　このＣＮＦの物理的調製方法である水中対向衝突法は、特許文献１にも開示されているように、水に懸濁した天然セルロース繊維をチャンバ（図１２：１０７）内で相対する二つのノズル（図１２：１０８ａ，１０８ｂ）に導入し、これらのノズルから一点に向かって噴射、衝突させる手法である（図１２）。この手法によれば、天然微結晶セルロース繊維（例えば、フナセル）の懸濁水を対向衝突させ、その表面をナノフィブリル化させて引き剥がし、キャリアーである水との親和性を向上させることによって、最終的には溶解に近い状態に至らせることが可能となる。図１２に示される装置は液体循環型となっており、タンク（図１２：１０９）、プランジャ（図１２：１１０）、対向する二つのノズル（図１２：１０８ａ，１０８ｂ）、必要に応じて熱交換器（図１２：１１１）を備え、水中に分散させた微粒子を二つのノズルに導入し高圧下で合い対するノズル（図１２：１０８ａ，１０８ｂ）から噴射して水中で対向衝突させる。この手法では天然セルロース繊維の他には水しか使用せず、繊維間の相互作用のみを解裂させることによってナノ微細化を行うためセルロース分子の構造変化がなく、解裂に伴う重合度低下を最小限にした状態でナノ微細化品を得ることが可能となる。
　この特許文献１にも開示された水中対向衝突法に用いる対向衝突処理装置に関し、特許文献２は噴射流体の衝突による乳化部の損傷を極力低減し、特にノズルには対向噴射流が直接衝突することのない改良された対向衝突処理装置を提供することを主目的とし、また、流体同士の衝突による乳化分散及び／又は流体同士の衝突を利用して破砕し微粒子化を行う効率を高くすることを目的として内部チャンバを有するハウジングと、前記内部チャンバ内に高圧流体を噴射するように前記ハウジングに取り付けられた第１ノズル手段と第２ノズル手段とを備え、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段は、互いの噴射流同士が各々のノズル出口より先方の一点で角度を有して交差可能に各々の噴射方向が定められており、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段の少なくとも一方の噴射方向を調整するための調整機構を備えていることを特徴としている対向衝突処理装置を開示した。
特開２００５－２７０８９１ 特許３１５１７０６
　しかし、特許文献２の装置では、第１ノズル手段と第２ノズル手段の少なくとも一方の噴射方向を調整するための調整機構を備えてはいても、係る調整機構による噴射方向の調整は研究室的に、若しくは実験室的には可能であるとしても、現実的に工業的生産ラインで実施する場合には極めて不効率であるという問題がある。
　具体的には、極めて微細な噴射方向の角度調整を手作業で行うことはそれ自体困難であり、しかも最善の角度の発見と、その発見された最善の角度に噴射方向を手作業で固定するという作業は、実際的には実施不能である。
　本発明は、以上の従来技術の問題に鑑み、流体同士の衝突により、乳化や、微細な粒子の分散などの流体の均質化及び／又は流体同士の衝突を利用して破砕し微粒子化を行う対向衝突処理装置において、流体同士の衝突により微粒子化を行う効率を高くし、現実的に工業的生産ラインで簡便に実施することが可能な対向衝突処理装置を提供することを目的とする。
　すなわち本発明の対向衝突処理装置は、本体保護リング内に高圧流体を噴射するように対向して取り付けられた第１ノズル手段と第２ノズル手段とを備え、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段は、互いの噴射流同士が各々のノズル出口より先方の一点で角度を有して交差可能に各々の噴射方向が定められており、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射される高圧流体噴射流同士を互いに衝突させることにより乳化や微細な粒子の分散などの流体の均質化及び／又は粉砕による流体の微粒子化を行う対向衝突処理装置において、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段のうち一方は固定され、他方には一定の噴射方向を回動中心として噴射方向を一定にして回動可能にするための回動機構が設けられることを特徴とする。
　この様に一定の噴射方向を回動中心として噴射方向を一定にして回動可能にするための回動機構が設けられることによって、回動機構を設けたノズルを噴射方向を一定にして回動することによって、固定されたノズルからの噴射流、すなわちジェット水との衝突のジャストポイントに調整することが可能となる。その結果、第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射された高圧流体は、本体保護リング内の一点において互いに斜めから衝突し、このときの衝突力により流体の均質化及び／又は微粒子化が行われる。
　前記回動機構が設けられたノズル手段は前記本体保護リングの中心軸上の一点に向かって高圧流体を噴射する位置から偏心して配置されるようにすることができる。
　このように偏心して配置されることによって最初に噴射した時に、第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射されるジェット水同士が衝突しなくても、運転中に偏心させた側のノズルは回転できるので、運転しながらの状態でもドライバ等の工具によって容易に衝突のジャストポイントに調整することが可能となる。
　前記本体保護リングには前記第１ノズル手段と第２ノズル手段からの噴射方向の延長線上に貫通孔を設けてある。これによって最初に噴射した時に、第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射されるジェット水同士が衝突しなくても、ジェット水は噴射方向の延長線上に位置する貫通孔から外に排出される。そのジェット水の排出量を見て回動機構を設けたノズルを噴射方向を一定にして回動することによって、固定されたノズルからの噴射流、すなわちジェット水との衝突のジャストポイントに調整する最適な位置を把握することができる。
　前記本体保護リングには前記第１ノズル手段と第２ノズル手段からの噴射方向の延長線上又は噴射方向の延長線上に設けられた貫通孔の所要位置に圧力センサが設けられるようにすることができる。この圧力センサの信号によりデジタルでジャストポイントが判定できる。
　またこの場合、操業中でも圧力センサの信号を常時モニタリングすることによって、ノズルの摩耗等による衝突点のズレ等の異常の検知が可能となる。
　本発明の対向衝突処理装置による流体の微粒子化は、例えば、パルプ、水に懸濁した天然セルロース繊維等の多糖スラリをはじめとして、食品、化粧品、薬品、塗料、セラミックス、電子材料などの素材を対象に行うことができる。
　また本発明の対向衝突処理方法は、本体保護リング内に高圧流体を噴射するように第１ノズル手段と第２ノズル手段とを対向して取り付け、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段は、互いの噴射流同士が各々のノズル出口より先方の一点で角度を有して交差可能となるように各々の噴射方向を定め、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射される高圧流体噴射流同士を互いに衝突させる対向衝突処理方法において、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段のうち一方は固定し、他方は一定の噴射方向を回動中心として噴射方向を一定にして回動することによって前記第１ノズル手段と第２ノズル手段からの、互いの噴射流同士を衝突ポイントを特定することを特徴とする。
　ノズル手段は、高圧流体を噴射させ得る公知のノズルを適用することができる。
　本発明の対向衝突処理装置によれば流体同士の衝突により微粒子化を行う効率を高くし、現実的に工業的生産ラインで簡便に適用することができる。
（ａ）本発明の一実施の形態の対向衝突処理装置の断面図、（ｂ）図１（ａ）に示す本実施の形態の対向衝突処理装置の側面図、である。 図１に示す本実施の形態の対向衝突処理装置の動作の態様を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態の対向衝突処理装置の説明図であり、（ａ）全体の関係を示す説明図、（ｂ）（ａ）図のα部分拡大図である。 従来法の説明図。
　以下、本発明の対向衝突処理装置の実施の形態につき説明する。
　図１に示すように本実施の形態の対向衝突処理装置１は、ケーシング２に固定されたチャンバ内の本体保護リング３に対して多糖スラリを供給可能に配置される第１ノズル手段４と、同様に本体保護リング３に対して多糖スラリを供給可能に配置される第２ノズル手段５とを有する。
　ケーシング２にはその一端開口に図示しないタンクから供給される処理液入口を有する処理液供給チューブ６ａがプラグ６ｂで螺子嵌めされ、他端開口には本体保護リング３内において衝突して微粒子化された処理液出口を形成する既処理液排出チューブ７ａがプラグ７ｂで螺子嵌めされている。また、ケーシング２には、第１ノズル手段４と、第２ノズル手段５のそれぞれにノズルホルダ８ａ，８ｂが取り付けられ、各ノズルホルダ８ａ，８ｂには市販のノズルチップ９ａ，９ｂが装着される。各ノズルホルダ８ａ，８ｂは、ノズルキャップ１５を介して螺子１０ａ・・・，１０ｂ・・・によりケーシング２に固定されている。
　またケーシング２には、この各々のノズルチップ９ａ，９ｂを処理液供給チューブ６ａの処理液入口に繋ぐ流路１１ａ，１１ｂが形成されている。
　本体保護リング３はケーシング２に対し着脱自在な断面円形の円筒状部材であり、その外側から内側に連通する一対の噴射孔１２ａ，１２ｂを備える。この一対の噴射孔１２ａ，１２ｂに対してノズルチップ９ａ，９ｂの噴射口を連通する態様で第１ノズル手段４と、第２ノズル手段５がそれぞれケーシング２に取り付けられる。
　ノズルチップ９ａ，９ｂは噴射角度が水平から約１５度下がった角度で、かつ、噴射軌跡が円筒状本体保護リング３の円筒中心軸Ａ近傍で角度を有して交差可能となるように第１ノズル手段４と、第２ノズル手段５に対して固定されている。このノズルチップ９ａ，９ｂの噴射角度は、２つの噴射流が交差部分で衝突したときに流体力の損失が極力少なくなる角度に決定され、その噴射方向は固定され不変とされる。係る条件を満たす角度は装置の構成に合わせて決定することができる。このようにノズルチップ９ａ，９ｂから噴射される高圧流体噴射流同士を互いに衝突させることにより乳化や微細な粒子の分散などの流体の均質化及び／または粉砕による流体の微粒子化が行われる。
　第１ノズル手段４と、第２ノズル手段５とのうち一方の第１ノズル手段４は本体保護リング３及び噴射方向Ｘに対し固定されている。他方の第２ノズル手段５には一定の噴射方向Ｙを回動中心として噴射方向Ｙを一定にしてノズルチップ９ｂを回動可能にするための回動機構であるノズルキャップ１５を有している。
　各ノズルチップ９ａ，９ｂの噴射口に対向する位置の本体保護リング３内壁に設けられた貫通孔１３ａ，１３ｂに連通する態様で本体保護リング３外側にはセラミックパイプを用いてなる排出導管１８ａ，１８ｂが取りつけられる。この排出導管１８ａ，１８ｂの端末には圧力センサ１９ａ，１９ｂが取りつけられる。
　以上の実施の形態の対向衝突処理装置において、処理液供給チューブ６ａから導入された高圧流体は、ケーシング２に設けられた流路１１ａ，１１ｂを通って各ノズルチップ９ａ，９ｂに向かい、ここから本体保護リング３の中心軸Ａ上の一点に向かって噴射される。それによって本体保護リング３の中心軸Ａ上の一点では各ノズルチップ９ａ，９ｂから噴射された高圧流体が互いに衝突して乳化や微細な粒子の分散などの流体の均質化及び／または粉砕による流体の微粒子化が行われることが予定される。
　しかし、組立精度などにより、各ノズルチップ９ａ，９ｂからの噴射流が加工精度等の影響で確実に最大効率の向きで中心軸Ａ上の一点で交差することを保証することはできない。通常は最大効率の交差の方向とはずれて組みつけられる。
　そこで各ノズルチップ９ａ，９ｂからの噴射を試行し、ノズルキャップ１５の螺子１７を緩めマイナスドライバ等によってノズルホルダ８ｂを回動することによって、ノズルチップ９ｂを噴射方向Ｙは一定とし、不変とした状態で噴射方向Ｙを回動中心として回動する。その結果、図３に示すように円筒状本体保護リング３の円筒中心軸Ａ近傍で必ず角度を有して交差する交差ポイントＺが存在し、そのポイントＺを見いだした時点で螺子１７によってノズルホルダ８ｂの回転位置を止める。
　その交差ポイントＺは以下のようにして特定する。
　各ノズルチップ９ａ，９ｂの噴射口に対向する位置の本体保護リング３内壁に設けられた貫通孔１３ａ，１３ｂに連通する態様で本体保護リング３外側に取りつけられた排出導管１８ａ，１８ｂに各ノズルチップ９ａ，９ｂの噴射口からの噴射流のうち、相互に対向衝突せずに通過してきた噴射流を導入する。それによって、この排出導管１８ａ，１８ｂの端末に取りつけられた圧力センサ１９ａ，１９ｂによって、最も検知圧力が低い、すなわち各ノズルチップ９ａ，９ｂの噴射口からの噴射流のうち、相互に対向衝突せずに通過してきた噴射流が最も少ないタイミングでノズルホルダ８ｂの回動を止める。このようにして交差ポイントＺを圧力センサ１９ａ，１９ｂからの検知データの数値によってデジタルに検知することができる。
　図３は本発明の他の実施の形態の対向衝突処理装置の概念図である。
　図３（ａ）（ｂ）に示すように本実施の形態では前述の実施の形態に於ける第２ノズル手段５においてノズルチップ９ｂは、本体保護リング３の中心軸Ａ上の一点に向かって噴射することを意図する実線で示す位置とは微少間隔をおいて意図的に偏心して破線で示す様に取りつけられる。
　本実施の形態の対向衝突処理装置でも、前述の実施の形態と同様に各ノズルチップ９ａ，９ｂからの噴射を試行し、ノズルキャップ１５の螺子１７を緩めマイナスドライバ等の工具によってノズルホルダ８ｂを回動させ、ノズルチップ９ｂを噴射方向Ｙは一定とし、不変とした状態で噴射方向Ｙを回動中心として回動する。その結果、図２に示すように円筒状本体保護リング３の円筒中心軸Ａ近傍で必ず角度を有して交差する交差ポイントＺが存在し、その交差ポイントＺを見いだした時点で螺子１７を締め付けノズルホルダ８ｂの回動を止めることによって各ノズルチップ９ａ，９ｂの噴射口からの噴射流を最大効率で相互に対向衝突する位置に簡便に調整することができる。
　第２ノズル手段５の偏心量は操業を通じて簡便で効率の良い偏心量を経験的に取得し、これに基づいて決定することができる。
　　
１・・・　対向衝突処理装置、２・・・ケーシング、３・・・チャンバ、４・・・第１ノズル手段、５・・・第２ノズル手段、９ａ，９ｂ・・・ノズルチップ、１２ａ，１２ｂ・・・噴射孔、１３ａ，１３ｂ・・・貫通孔、Ａ・・・本体保護リング中心軸、Ｘ，Ｙ・・・噴射方向、１５・・・ノズルキャップ、１７・・・螺子、１８ａ，１８ｂ・・・排出導管、１９ａ，１９ｂ・・・圧力センサ。

Claims (6)

  1. 本体保護リング内に高圧流体を噴射するように対向して取り付けられた第１ノズル手段と第２ノズル手段とを備え、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段は、互いの噴射流同士が各々のノズル出口より先方の一点で角度を有して交差可能に各々の噴射方向が定められており、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射される高圧流体噴射流同士を互いに衝突させることにより乳化や微細な粒子の分散などの流体の均質化及び／または粉砕による流体の微粒子化を行う対向衝突処理装置において、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段のうち一方は固定され、他方には一定の噴射方向を回動中心として噴射方向を一定にして回動可能にするための回動機構が設けられることを特徴とする対向衝突処理装置。
  2. 前記回動機構が設けられたノズル手段は前記本体保護リングの中心軸上の一点に向かって高圧流体を噴射する位置から偏心して配置される請求項１記載の対向衝突処理装置。
  3. 前記本体保護リングには前記第１ノズル手段と第２ノズル手段からの噴射方向の延長線上に貫通孔が設けられる請求項１又は請求項２記載の対向衝突処理装置。　
  4. 前記本体保護リングには前記第１ノズル手段と第２ノズル手段からの噴射方向の延長線上又は噴射方向の延長線上に設けられた貫通孔の所要位置に圧力センサが設けられる請求項１又は請求項２記載の対向衝突処理装置。　
  5. 本体保護リング内に高圧流体を噴射するように第１ノズル手段と第２ノズル手段とを対向して取り付け、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段は、互いの噴射流同士が各々のノズル出口より先方の一点で角度を有して交差可能となるように各々の噴射方向を定め、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段から噴射される高圧流体噴射流同士を互いに衝突させる対向衝突処理方法において、前記第１ノズル手段と第２ノズル手段のうち一方は固定し、他方は一定の噴射方向を回動中心として噴射方向を一定にして回動することによって前記第１ノズル手段と第２ノズル手段からの、互いの噴射流同士を衝突ポイントを特定することを特徴とする対向衝突処理方法。
  6. 前記一定の噴射方向を回動中心として噴射方向を一定にして回動するノズル手段を前記本体保護リングの中心軸上の一点に向かって高圧流体を噴射する位置から予め偏心させる請求項５記載の対向衝突処理方法。
PCT/JP2017/018055 2016-05-16 2017-05-12 対向衝突処理装置 WO2017199876A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020187032385A KR102147875B1 (ko) 2016-05-16 2017-05-12 대향충돌 처리장치
EP17799300.3A EP3459638A4 (en) 2016-05-16 2017-05-12 COUNTER-COLLISION TREATMENT DEVICE
US16/301,958 US11090620B2 (en) 2016-05-16 2017-05-12 Device for counter collision treatment including nozzle adjustment means

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016097865A JP6621370B2 (ja) 2016-05-16 2016-05-16 対向衝突処理装置
JP2016-097865 2016-05-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017199876A1 true WO2017199876A1 (ja) 2017-11-23

Family

ID=60325071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/018055 WO2017199876A1 (ja) 2016-05-16 2017-05-12 対向衝突処理装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11090620B2 (ja)
EP (1) EP3459638A4 (ja)
JP (1) JP6621370B2 (ja)
KR (1) KR102147875B1 (ja)
WO (1) WO2017199876A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110876981A (zh) * 2019-10-14 2020-03-13 湖南汉华京电清洁能源科技有限公司 对撞式匀质系统
JP2021003688A (ja) * 2019-06-27 2021-01-14 吉田工業株式会社 超高圧湿式微粒子化装置及びその制御方法及び超高圧湿式微粒子化方法
US11090620B2 (en) * 2016-05-16 2021-08-17 Chuetsu-Pulp And Paper Co., Ltd. Device for counter collision treatment including nozzle adjustment means

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6949348B2 (ja) * 2016-12-15 2021-10-13 中越パルプ工業株式会社 対向衝突処理装置及び対向衝突処理方法
AT520178B1 (de) * 2018-07-18 2019-02-15 Ing Michael Jarolim Dipl Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Nanozellulose
US20220071209A1 (en) 2018-09-21 2022-03-10 Marubeni Corporation Plant pathogen control agent

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10337457A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Sugino Mach Ltd 噴流衝合装置
JP2005270891A (ja) 2004-03-26 2005-10-06 Tetsuo Kondo 多糖類の湿式粉砕方法
EP1618959A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-25 STM di Marcon Francesco & C. S.a.s. Pressurized air counter-jet micronizing mill

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2502778A (en) * 1946-07-31 1950-04-04 Reliable Plastics Company Ltd Apparatus for homogeneously combining finely divided substances
US4289732A (en) * 1978-12-13 1981-09-15 The Upjohn Company Apparatus for intimately admixing two chemically reactive liquid components
FI74222C (fi) * 1985-09-18 1988-01-11 Finnpulva Ab Oy Kvarnhus foer tryckammarkvarn.
US6230995B1 (en) * 1999-10-21 2001-05-15 Micropulva Ltd Oy Micronizing device and method for micronizing solid particles
DE20306915U1 (de) * 2003-05-05 2003-08-07 Haagen & Rinau Mischtechnik Gm Dispergiervorrichtung
JP3151706U (ja) 2009-04-21 2009-07-02 トモソウ・ジャパン株式会社 携帯箸袋
WO2015084417A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-11 Ablation Technologies, Llc Devices, systems, and methods for processing heterogeneous materials
US10857507B2 (en) * 2016-03-23 2020-12-08 Alfa Laval Corporate Ab Apparatus for dispersing particles in a liquid
JP6621370B2 (ja) * 2016-05-16 2019-12-18 中越パルプ工業株式会社 対向衝突処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10337457A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Sugino Mach Ltd 噴流衝合装置
JP3151706B2 (ja) 1997-06-09 2001-04-03 株式会社スギノマシン 噴流衝合装置
JP2005270891A (ja) 2004-03-26 2005-10-06 Tetsuo Kondo 多糖類の湿式粉砕方法
EP1618959A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-25 STM di Marcon Francesco & C. S.a.s. Pressurized air counter-jet micronizing mill

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3459638A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11090620B2 (en) * 2016-05-16 2021-08-17 Chuetsu-Pulp And Paper Co., Ltd. Device for counter collision treatment including nozzle adjustment means
JP2021003688A (ja) * 2019-06-27 2021-01-14 吉田工業株式会社 超高圧湿式微粒子化装置及びその制御方法及び超高圧湿式微粒子化方法
JP7307904B2 (ja) 2019-06-27 2023-07-13 吉田工業株式会社 超高圧湿式微粒子化装置及びその制御方法及び超高圧湿式微粒子化方法
CN110876981A (zh) * 2019-10-14 2020-03-13 湖南汉华京电清洁能源科技有限公司 对撞式匀质系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6621370B2 (ja) 2019-12-18
US11090620B2 (en) 2021-08-17
EP3459638A1 (en) 2019-03-27
JP2017205683A (ja) 2017-11-24
US20190184348A1 (en) 2019-06-20
KR102147875B1 (ko) 2020-08-25
KR20180133472A (ko) 2018-12-14
EP3459638A4 (en) 2020-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6621370B2 (ja) 対向衝突処理装置
JP6346527B2 (ja) ナノ微細化品の製造装置
WO2019021619A1 (ja) セルロース微細繊維含有物及びその製造方法、並びにセルロース微細繊維分散液
EP1239972B1 (en) Device for atomizing a liquid product, a spray-drying and conditioning device provided therewith, and a method for conditioning a liquid product
EP1675673A1 (en) Method and apparatus for feeding chemical into a liquid flow
CN103002977B (zh) 用于将化学品混合入过程流内的方法和设备
KR20110031778A (ko) 미립자 및 미세기포 생성 장치 및 이를 이용한 시스템
JP2018100474A (ja) セルロースナノファイバーの製造装置及びセルロースナノファイバーの製造方法
JP6310044B1 (ja) セルロースナノファイバーの製造装置及びセルロースナノファイバーの製造方法
JP6949348B2 (ja) 対向衝突処理装置及び対向衝突処理方法
EP2268411A1 (en) Improved injection nozzle
JP2005144329A (ja) 微粒化装置
CN216856955U (zh) 一种射流喷头
WO2001064352A1 (en) Twin fluid centrifugal nozzle for spray dryers
CN111819328B (zh) 纤维素纳米纤维的制造方法
RU2629341C1 (ru) Центробежная широкофакельная форсунка
EP2883617A1 (en) Dispersing nozzle for supplying fluid intended for the manufacture and/or processing of a fibrous web in a paper or board machine in droplets into and/or onto the fibrous web
KR20090117980A (ko) 마이크로서스펜션 제조방법 및 제조장치
JPH08229439A (ja) ノズル
AU3712501A (en) Twin fluid centrifugal nozzle for spray dryers

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187032385

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17799300

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017799300

Country of ref document: EP

Effective date: 20181217