JPH0957084A

JPH0957084A - 微粒化装置

Info

Publication number: JPH0957084A
Application number: JP22037895A
Authority: JP
Inventors: Tomihisa Naito; 藤富久内; Yoshinobu Hattori; 部吉延服; Katsumi Fukaya; 谷克巳深
Original assignee: MIRACLE KK; S G ENG KK
Current assignee: MIRACLE KK; S G ENG KK
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】効果的に微粒化を行うコンパクトな装置を提
供する。【解決手段】複数の流入孔（１３）設けた第１のディ
スク（１０）と、流出孔（１６）を設けた第２のディス
ク（１０ａ）とを積層し、相対する平面の少なくともい
ずれか一方に流路溝（１４）を形成し、該流路溝（１
４）は、流入孔（１３）と流出孔（１６）とを連通し且
つ液流が２度以上の衝突、圧縮及び開放を行う様に構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水、牛乳等の液体
または気体あるいはカルシウム等固体の溶液等の二つの
流体を均一に混合してゲル化又は乳化する微粒化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、均一に混合してゲル化又は乳
化せしめるべき複数の流体を圧力を加えた分散媒又は分
散相として分流し、相互に正面衝突させることにより、
分散媒又は分散相に衝突やキャビテーションを発生させ
ることで微粒化させる装置が種々提案されている。その
様な従来技術としては、例えば特開昭５６−５８５３０
号公報、特開昭５９−４９８３２号公報、特開昭６３−
３１９０２９号公報、特開平１−９４９３３号公報、特
開平２−２６１５２５号公報、特開平６−４７２６４号
公報等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の微粒化装
置は、流体同志の均一な混合或いは分散質としての流体
の微粒化性能の点では必ずしも満足出来るものではなか
った。また、高圧に対する装置の耐摩耗性、耐薬品性、
耐久性等においても不十分である。しかも、装置全体が
比較的大型であるため、コンパクト化の要請に対処する
ことが出来なかった。

【０００４】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、効果的に微粒化を行うコンパクト
な微粒化装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の微粒化装置は、
積層された第１のディスク部材と第２のディスク部材と
を有し、第１のディスク部材は複数の流入孔を有し、第
２のディスク部材は１つの流出孔を有し、これら第１の
ディスク部材及び第２のディスク部材の相対する平面の
少なくともいずれか一方には流路溝が設けられ、該流路
溝は、第１のディスク部材及び第２のディスク部材を積
層した境界部に複数の流入孔と流出孔とを連通し且つ各
流入孔から流入する流体同士の衝突、圧縮及び開放が２
度以上行われる流路を形成する様に構成されている。

【０００６】前記流路溝は、第１のディスク部材及び第
２のディスク部材の両方において対向面に形成されてい
ることが好ましい。しかし、第１のディスク部材及び第
２のディスク部材の相対する平面のいずれか一方にのみ
流路溝を形成することも可能である。

【０００７】ここで前記流路溝は、複数の流入孔を連通
する外環流路溝と、該外環流路溝の各流入孔間と排出孔
とを連通する放射状流路溝、とを含んで構成されている
のが好ましい。

【０００８】また本発明の微粒化装置は、積層された第
１のディスク部材と第２のディスク部材とを有し、第１
のディスク部材は複数の流入孔を有し、第２のディスク
部材は複数の流出孔を有し、これら第１のディスク部材
及び第２のディスク部材の相対する平面の少なくともい
ずれか一方には流路溝が設けられ、該流路溝は、第１の
ディスク部材及び第２のディスク部材を積層した境界部
に複数の流入孔と流出孔とを連通し且つ各流入孔から流
入する流体同士の衝突、圧縮及び開放が２度以上行われ
る流路を形成する様に構成され、複数の流入孔を連通す
る外環流路溝と、該外環流路溝の内側に設けられた少な
くとも１つの内環流路溝と、外環流路溝内に位置した流
入孔の間の位置と中央に位置する中央流出孔とを連通す
る放射状流路溝とを含み、前記中央流出孔以外の流出孔
は前記内環流路溝中で前記放射状流路溝との合流箇所の
間に位置している。

【０００９】さらに本発明の微粒化装置は、積層された
第１のディスク部材と第２のディスク部材とを有し、第
１のディスク部材は複数の流入孔を有し、第２のディス
ク部材は複数の流出孔を有し、これら第１のディスク部
材及び第２のディスク部材の相対する平面の少なくとも
いずれか一方には流路溝が設けられ、該流路溝は、第１
のディスク部材及び第２のディスク部材を積層した境界
部に複数の流入孔と流出孔とを連通し且つ各流入孔から
流入する流体同士の衝突、圧縮及び開放が２度以上行わ
れる流路を形成する様に構成され、複数の流入孔を連通
する外環流路溝と、該外環流路溝の内側に設けられた少
なくとも１つの内環流路溝と、外環流路溝内に位置した
流入孔の間の位置と前記内環流路溝とを連通する放射状
流路溝とから構成され、前記複数の流出孔は前記内環流
路溝中で前記放射状流路溝との合流箇所の間にそれぞれ
位置している。

【００１０】上記のように構成された微粒化装置におい
ては、流入孔から流入した液体に大して２度以上の衝
突、圧縮及び開放が行われる。ここで、２種類の流体を
均一に混合させるためには、混合した流体を乱流状態と
して、渦やキャビテーションが発生し易い環境にしてや
ることが有効である。短い距離内で２度以上の衝突、圧
縮及び開放が行われる本発明における前記流路では、従
来の微粒化装置に比較して乱流状態になり易く、渦やキ
ャビテーションが発生し易い環境となるので、均一に混
合されるべき２つの流体は、好適に混ぜ合されるのであ
る。

【００１１】本発明において、前記流路溝を第１のディ
スク部材及び第２のディスク部材の両方の対向面にそれ
ぞれ形成した場合には、第１のディスク部材と第２のデ
ィスク部材とを積層した際に形成される流路の断面積
は、各ディスク部材に形成された溝の断面積の和とな
る。その結果、形成される溝の幅寸法を可能な限り小さ
く抑えつつ、溝により構成される流路の断面積を必要な
程度に確保することが可能となる。

【００１２】前記流路内に乱流、渦、キャビテーション
を良好に発生させるためには、溝の幅方向寸法が小さい
方が好適である。一方、好適に微粒化、均一な混合を行
うためには前記流路の流量は或る程度の数値が確保され
なければならない。換言すれば、形成される溝の幅寸法
は小さくして、該溝により構成される流路の断面積を必
要な程度に確保する必要がある。本発明において、前記
流路溝を第１及び第２のディスク部材の両方の対向面に
それぞれ形成すれば、この様な相反する要請に応えるこ
とが出来るのである。

【００１３】ここで、前記流路溝の断面形状を工夫すれ
ば、溝の幅寸法を小さく且つ該溝により構成される流路
の断面積を必要な程度に確保することも可能である。し
かし、第１及び第２のディスク部材の両方の対向面であ
って前記流路溝を形成するべき部分は、ダイヤと金属と
を焼結させて構成しているので、複雑な断面形状を有す
る溝の加工は困難である。それに対して、上述した通
り、前記流路溝を第１及び第２のディスク部材の両方の
対向面にそれぞれ形成すれば、単純な断面形状の溝によ
り、上記相反する要請に応えることが可能である。

【００１４】なお、要求される流量が少なく、前記流路
の断面が小さくても良い場合には、第１のディスク部材
及び第２のディスク部材の相対する平面のいずれか一方
にのみ流路溝を形成することも可能である。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１６】図１において、全体をＧＮで示す微粒化装
置のケース１の内孔には、ねじ孔１ａ側から流入側アダ
プタ２が挿入され、ねじ孔１ａに螺合し、回り止めピン
３、３で流入側アダプタ２に連結された流出側アダプタ
４により圧着固定されている。そして、流入側アダプタ
２内に設けられたディスク押え６と流出側アダプタ４と
の間には、位置決めピン８で位置決めされた流入側の第
１ディスク１０と流出側の第２ディスク１０ａとが圧着
固定されている。そして、ディスク押え６には、２個の
流入口７が設けられ、流出側アダプタ４には、１個の流
出口５が設けられている。

【００１７】図３及び図４において、第１のディスク１
０は、例えば直径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍの焼結合金製の
ディスク１１内に、６ｍｍ角の単結晶ダイヤモンド製の
本体１２が嵌入されている。その本体１２には、流入口
７、７に対向する流入孔１３、１３が設けられている。
そして、流入孔１３、１３を連結する日の字状の流路溝
１４が刻設されている。

【００１８】前記流入孔１３、１３は、流路溝１４の上
辺及び下辺の中点に開口され、流路溝１４の断面形状
は、巾Ｗが例えば０．２５ｍｍ、深さＨが例えば０．２
５ｍｍの三角形に形成されている。なお、図中の符号１
５は、位置決めピン８に対向する位置決め孔である。

【００１９】図５及び図６において、第２のディスク１
０ａは、流路溝１４ａの中央に流出口５に対向する流出
孔１６が設けられている以外は、実質的に第１のディス
ク１０と同様に構成されており、符号に添字ａを付して
重複説明を省略する。

【００２０】これら本体１２、１２ａの材質は、単結晶
ダイアモンドに限られるものではなく、焼結ダイアモン
ド、超硬合金、セラミック等の高圧下において耐摩耗
性、耐薬品性、耐久性のあるものを用いることができ
る。

【００２１】また、流路溝１４、１４ａの合計断面積
は、巾Ｗ及び深さＨを調整することにより、対象分散相
に応じた微粒化を行うのが好ましい。また、流路溝１
４、１４ａは片方例えば、第２のディスク１０ａにだけ
設け、第１のディスクには、流入孔１３、１３だけを設
けることができる。しかし、当然断面積が大きくなり、
加工が困難になるので実施例のように両方のディスク１
０、１０ａに設けるのが好ましい。

【００２２】また、流入孔１３の面積は、流路溝１４、
１４ａの合計断面積に対して１〜１／１０倍、特に１／
２〜１／５倍が望ましい。

【００２３】また、流出孔１６の断面積は、前記合計断
面積に対して２倍以上、特に４倍以上が望ましい。

【００２４】図７には、上述した微粒化装置ＧＮを含む
微粒化のフローシートが示されている。図中の符号Ｔは
材料タンク、Ｖ１はタンク元バルブ、Ｐ１は押し込みポ
ンプ、Ｍ１は押し込みポンプモータ、ＰＶ１は押し込み
ポンプ用安全弁Ｐ２は高圧ポンプ、Ｍ２は高圧ポンプ用
モータ、ＰＶ２は高圧ポンプ用安全弁、ＰＧは圧力計、
ＰＧＳ、圧力センサ、ＡＶはエア抜きバルブ、ＴＡは温
度センサ、ＨＥＸは熱交換器、Ｖ２は熱交換器用バルブ
である。

【００２５】次に、主として図８を参照して作用を説明
する。図１の右側から（図１の矢印Ｘとは反対方向に）
流入してきた分散相は、部材２中に形成された流路２ｐ
（図１参照）に対して第１のディスク１０（図１）の流
入孔１３、１３（図８参照）の断面積は十分に小さいた
め、（前記分散相が）各流入孔１３、１３から流入する
際に高圧に圧縮される（第１の圧縮）。

【００２６】流入孔１３、１３から流入した分散相Ａ、
Ｂは、流入孔１３と流路溝１４、１４ａ（以下ＳＰとい
う）との交点ａ（図８）で第２のディスク１０ａ（図
１）と衝突し、流入孔１３より流路１４に入った箇所ａ
では部材と衝突するが圧縮はない。そして分散相Ａは流
路Ａ１、Ａ２に分流し、分散相Ｂは流路Ｂ１、Ｂ２に分
流することにより圧縮状態から開放され、膨脹（第１の
膨脹）する。

【００２７】流路Ａ１、Ａ２を流れる分散相Ａは、図８
中で符号ｃで示す箇所で、流路Ｂ１、Ｂ２を流れる分散
相Ｂとそれぞれ衝突し（第１の溶液の衝突）、合流・圧
縮され（第２の圧縮）、符号ｄで示す箇所で更に衝突す
る（第２の溶液の衝突）。そして、ｄ地点に存在する流
出孔１６より膨脹（第２の膨脹）しながら流出するので
ある。

【００２８】この様に、液自体の衝突、圧縮及び膨脹が
複数回に亘って繰り返されるので、分散相Ａ、Ｂは効果
的に微粒化され、好適に混合されるのである。

【００２９】図１６の図表は、図１−８で示す実施例の
作用効果を従来装置と比較して示している。図１６はカ
ルシウムの破砕及び分散に関して実験を行っているが、
図１６から明らかな通り、本発明の方が遥かに低い圧力
で、小さい平均粒径に到達している。

【００３０】図９は本発明の第２実施例を示し、方形溝
Ｓに１つの対角線溝Ｋを有する流路溝ＳＰ１の２つの角
部ｂに流入孔１３を対角線溝Ｋの中点に１つの流出孔１
６をそれぞれ設けた例である。

【００３１】図１０は本発明の第３実施例を示し、環状
溝Ｃに１つの直径溝Ｄを有する流路溝ＳＰ２の環状溝Ｃ
に２つの流入孔１３を、直径溝Ｄの中点に１つの流出孔
１６をそれぞれ設けた例である。

【００３２】図１１は本発明の第４実施例を示し、環状
溝Ｃに４つの放射状溝Ｒを設けた流路溝ＳＰ３の、環状
溝Ｃの放射状溝Ｒ、Ｒの中点に４つの流入孔１３をそれ
ぞれ設け、放射状溝Ｒの交点に流出孔１６を設けた例で
ある。

【００３３】図１２は本発明の別の実施例を示し、環状
溝Ｃに６つの放射状溝Ｒを有する流路溝ＳＰ４に、図１
２と同じ要領で６つの流入孔１３と１つの流出孔１６と
を設けた例である。

【００３４】図１３は本発明の第６実施例を示し、環状
溝Ｃに３つの放射状溝Ｒを有する流路溝ＳＰ５に、図１
２と同じ要領で、３つの流入孔１３と１つの流出孔１６
とを設けた例である。

【００３５】図１４は本発明の第７実施例を示し、流路
溝ＳＰ６の外環流路溝Ｃ１及び内環流路溝Ｃ２とを４つ
の放射状溝Ｒで連通し、外環流路溝Ｃ１に図１２と同じ
要領で４つの流入孔１３を設け、内環流路溝Ｃ２に４つ
の流出孔１６を設け、更に、４つの放射状溝Ｒの交点に
流出孔１６を設けた例である。

【００３６】図１５は本発明の第８実施例を示し、この
流路溝ＳＰ７は図１５の内環流路溝Ｃ２の内方部分を省
き、４つの流入孔１３と４つの流出孔１６とを設けた例
である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、液の数回の衝突、圧縮及び開放により効果
的に微粒化を行うことができる。

【００３８】また、液の流れに直交する方向で衝突、圧
縮及び開放を行わせているので、装置をコンパクト化す
ることができる。

【００３９】その結果、複数の流体同士を好適に混合す
ることが可能となり、液相の流体同士の混合のみなら
ず、液相と気相の混合、液相と固相（粉粒体）の混合に
ついても適用可能である。そして、コンパクト化が容易
であるため、広範囲に亘る適用が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す側断面図。

【図２】図１のＸ矢視図。

【図３】図１の第１のディスクを示す側断面図。

【図４】図３のＸ−Ｘ矢視図。

【図５】図１の第２のディスクを示す側断面図。

【図６】図５のＸ−Ｘ矢視図。

【図７】微粒化装置を含むフローシート図。

【図８】図１の作用を説明する流路溝図。

【図９】本発明の第２実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１０】本発明の第３実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１１】本発明の第４実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１２】本発明の第５実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１３】本発明の第６実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１４】本発明の第７実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１５】本発明の第８実施例を示す図８に相当する図
面。

【図１６】図１の実施例の作用効果を表現した図表を示
す図。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ・・・分散相Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２・・・分流液Ｃ・・・環状溝Ｃ１・・・外環流路溝Ｃ２・・・内環流路溝Ｄ・・・直径溝ＧＮ・・・微粒化装置Ｈ・・・流路溝の深さＫ・・・対角線溝Ｒ・・・放射状溝ＳＰ、ＳＰ１〜ＳＰ７・・・流路溝Ｗ・・・流路溝の巾１・・・ケース１ａ・・・ねじ孔２・・・流入側アダプタ３・・・回り止めピン４・・・流出側アダプタ５・・・流出口６・・・押えリング７・・・流入口８・・・位置決めピン１０・・・第１のディスク１０ａ・・・第２のディスク１１、１１ａ・・・ディスク１２、１２ａ・・・本体１３、１３ａ・・・流入孔１４、１４ａ・・・流路溝１５、１５ａ・・・位置決め孔１６・・・流出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部吉延東京都港区新橋３−２−２第１一美ビル６Ｆエス・ジーエンジニアリング株式会社内 (72)発明者深谷克巳東京都港区新橋３−２−２第１一美ビル６Ｆエス・ジーエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層された第１のディスク部材と第２の
ディスク部材とを有し、第１のディスク部材は複数の流
入孔を有し、第２のディスク部材は１つの流出孔を有
し、これら第１のディスク部材及び第２のディスク部材
の相対する平面の少なくともいずれか一方には流路溝が
設けられ、該流路溝は、第１のディスク部材及び第２の
ディスク部材を積層した境界部に複数の流入孔と流出孔
とを連通し且つ各流入孔から流入する流体同士の衝突、
圧縮及び開放が２度以上行われる流路を形成する様に構
成されていることを特徴とする微粒化装置。
【請求項２】前記流路溝は、複数の流入孔を連通する
外環流路溝と、該外環流路溝の各流入孔間と排出孔とを
連通する放射状流路溝、とを含んで構成されている請求
項１の微粒化装置。
【請求項３】積層された第１のディスク部材と第２の
ディスク部材とを有し、第１のディスク部材は複数の流
入孔を有し、第２のディスク部材は複数の流出孔を有
し、これら第１のディスク部材及び第２のディスク部材
の相対する平面の少なくともいずれか一方には流路溝が
設けられ、該流路溝は、第１のディスク部材及び第２の
ディスク部材を積層した境界部に複数の流入孔と流出孔
とを連通し且つ各流入孔から流入する流体同士の衝突、
圧縮及び開放が２度以上行われる流路を形成する様に構
成され、複数の流入孔を連通する外環流路溝と、該外環
流路溝の内側に設けられた少なくとも１つの内環流路溝
と、外環流路溝内に位置した流入孔の間の位置と中央に
位置する中央流出孔とを連通する放射状流路溝とを含
み、前記中央流出孔以外の流出孔は前記内環流路溝中で
前記放射状流路溝との合流箇所の間に位置していること
を特徴とする微粒化装置。
【請求項４】積層された第１のディスク部材と第２の
ディスク部材とを有し、第１のディスク部材は複数の流
入孔を有し、第２のディスク部材は複数の流出孔を有
し、これら第１のディスク部材及び第２のディスク部材
の相対する平面の少なくともいずれか一方には流路溝が
設けられ、該流路溝は、第１のディスク部材及び第２の
ディスク部材を積層した境界部に複数の流入孔と流出孔
とを連通し且つ各流入孔から流入する流体同士の衝突、
圧縮及び開放が２度以上行われる流路を形成する様に構
成され、複数の流入孔を連通する外環流路溝と、該外環
流路溝の内側に設けられた少なくとも１つの内環流路溝
と、外環流路溝内に位置した流入孔の間の位置と前記内
環流路溝とを連通する放射状流路溝とから構成され、前
記複数の流出孔は前記内環流路溝中で前記放射状流路溝
との合流箇所の間にそれぞれ位置していることを特徴と
する微粒化装置。