(57)【要約】【課題】ノズル管内が磨耗しても、ノズル管内の圧力を一定に維持し、ノズルの交換頻度を十分に低減すること。【解決手段】基端側から流入する異種の液体を混合・分散し、先端側から流出させる微粒子化装置において、基端側に位置する第１ノズル本体６１と、第１ノズル本体６１に設けられ、先端側に向けて形成された凸部７２と、一端が第１ノズル本体６１の基端側に設けられ、他端が凸部７２の外側面６３に形成された案内路７５を有する第１ノズル部６０と、第１ノズル部６０に対し、先端側に位置する第２ノズル本体４１と、第２ノズル本体４１の基端側に形成され、凸部７２を挿脱可能に形成された凹陥部５２と、一端が凹陥部５２の底部４４に設けられ、他端が第２ノズル本体４１の先端側に形成された第２案内路４５を有する第２ノズル部４０と、凸部７２の先端部と底部４４との間隔を調整するノズル駆動機構７０とを備える。【選択図】図２
2014069172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側から流入する異種の液体を混合・分散し、先端側から流出させる微粒子化装置において、
前記基端側に位置する第１ノズル本体と、この第１ノズル本体に設けられ、前記先端側に向けて形成された凸部と、その一端が前記第１ノズル本体の基端側に設けられ、他端が前記凸部の外側面に形成された第１案内路を有する第１ノズル部と、
前記第１ノズル部に対し、前記先端側に位置する第２ノズル本体と、この第２ノズル本体の前記基端側に形成され、少なくとも前記凸部を挿脱可能に形成された凹陥部と、その一端が前記凹陥部の底部に設けられ、他端が第２ノズル本体の先端側に形成された第２案内路とを有する第２ノズル部と、
前記凸部の先端部と前記底部との間隔を調整するノズル駆動機構とを備えることを特徴とする微粒子化装置。
【請求項２】
前記異種の液体は、前記凸部と前記凹陥部との間の、前記基端側から前記先端側に向かう方向を軸とする３６０度全方向から、前記軸に向かって流れ、前記第２案内路近傍で対向衝突することを特徴とする請求項１に記載の微粒子化装置。
【請求項３】
前記凸部と前記凹陥部との間が閉塞した場合、前記ノズル駆動機構を用いて前記凸部と前記凹陥部との間隔を調整することで、前記閉塞を解除することを特徴とする請求項１に記載の微粒子化装置。
【請求項４】
前記ノズル駆動機構は、前記凸部の先端部と前記底部との間隔を調整することで、前記異種の液体の圧力を調整することを特徴とする請求項１に記載の微粒子化装置。
【請求項５】
前記凸部の先端部と前記凹陥部の底部の面積を小さくすることで、前記対向衝突の衝撃力を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の微粒子化装置。
【請求項６】
基端側から流入する異種の液体を混合・分散し、先端側から流出させる微粒子化装置において、
その内周部の前記基端側の端部に外側雌ネジ部を有する外側筒状部材と、
前記外側筒状部材の前記内周部の前記先端側に設けられた雌ノズル本体と、前記雌ノズル本体の前記基端側に設けられ、前記基端側が開口する凹陥部と、前記凹陥部の底に形成された雌ノズル面と、前記雌ノズル面の中心部から前記雌ノズル本体の先端側に連通する噴出路を有する雌ノズル部と、
前記外側筒状部材と同軸的に設けられた筒状形状であり、その先端部が前記外側雌ネジ部と前記雌ノズル部との間に位置する内側筒状部材本体と、前記内側筒状部材本体の外周面に、前記外側雌ネジ部に対し逆ネジに形成された内側雄ネジ部を有する内側筒状部材と、
前記内側筒状部材の内周部の前記先端側に液密に保持された雄ノズル本体と、前記雄ノズル本体の前記先端側に設けられ、前記内側筒状部材から露出し、その外側面が前記凹陥部の内周面に対向しつつ、前記凹陥部に挿脱可能に形成された凸部と、前記凸部の先端側に設けられ、前記雌ノズル面と対向する雄ノズル面と、その一端が前記雄ノズル本体の前記基端側に設けられ、他端が前記凸部の外側面部に形成された案内路を有する雄ノズル部と、
前記凸部より前記基端側において、前記雄ノズル部の外周面と前記外側筒状部材の内周面との間を液密に閉塞するシール部と、
前記外側雌ネジ部と前記内側雄ネジ部との間に、前記外側筒状部材及び前記内側筒状部材と同軸的に設けられ、外部からの回転力を受ける筒状部と、前記筒状部の外周側に形成され、前記外側雌ネジ部と螺合する外側雄ネジ部と、前記筒状部の内周側に形成され、前記内側雄ネジ部と螺合する内側雌ネジ部を有し、前記筒状部が前記外側筒状部材及び内側筒状部材に対して回転することで、前記雌ノズル部に対する雄ノズルの軸方向の位置を調整する駆動部とを備えることを特徴とする微粒子化装置。
【請求項７】
前記異種の液体は、前記雄ノズル面と前記雌ノズル面との間の、前記基端側から前記先端側に向かう方向を軸とする３６０度全方向から、前記軸に向かって流れ、前記噴出路近傍で対向衝突することを特徴とする請求項６に記載の微粒子化装置。
【請求項８】
前記凸部と前記凹陥部との間が閉塞した場合、前記駆動部を用いて前記凸部と前記凹陥部との軸方向の間隔を調整することで、前記閉塞を解除することを特徴とする請求項６に記載の微粒子化装置。
【請求項９】
前記駆動部は、前記雌ノズル部に対する雄ノズルの軸方向の位置を調整することで、前記異種の液体の圧力を調整することを特徴とする請求項６に記載の微粒子化装置。
【請求項１０】
前記雄ノズル面及び前記雌ノズル面の面積を小さくすることで、前記対向衝突の衝撃力を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の微粒子化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に混じり合わない物質同士を微粒子化し、液体中に分散させる微粒子化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水と油に代表されるような、相互に混じり合わない物質同士を微粒子化して均一に混合させる方法や、微細な粒子を液体中に均一に分散させる方法として、微粒子化装置が知られている。微粒子化装置は、上述した水と油のような相互に混じり合わない複数の物質や、微細な粒子を含む液体を被処理流体として加圧して対向衝突させ、分散、微粒子化を行う。このような微粒子化装置の例として、例えば、２つのノズルを一組として同一直線状に、噴出口を対向させて配置し、両ノズルから噴出する被処理流体を対向衝突させる方式の装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この微粒子化装置では、対向衝突しなかった流体は、ノズル本体に衝突する。このノズル本体への衝突を予測し、回避するために、２つのノズルの噴出方向を直線状とせず、角度を付けて設ける方式の装置も同様に知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
被処理流体の微粒子化を行うためには、ノズル入口における被処理流体の圧力が一定以上に加圧されている必要がある。このため、被処理流体との摩擦によって、流路断面積が増大する。ノズル管内の圧力を維持するためには、被処理流体を供給するポンプの供給量を増大させる必要がある。したがって、ノズル内の被処理流体の流量がポンプ能力の限界を超えた時点で、ノズルの交換を行うことになる。このようなノズルの交換頻度を低減させるために、磨耗の発生しにくい形状の管が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
また、上述した微粒子化装置の他に、ノズルの長寿命化等の要請から、様々な改善がなされた微粒子化装置が提案されている（例えば、特許文献４，５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−０４７２６４号公報
【特許文献２】特開平１０−３３７４５７号公報
【特許文献３】特開平０６−２７８０３０号公報
【特許文献４】特開２００９−１１３００２号公報
【特許文献５】特開２０１１−０８８１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した微粒子化装置では、次のような問題がある。すなわち、上述したノズルは微粒子化に伴うノズル管内の磨耗や、被処理流体中の固型分による管内の閉塞、十分に微粒子化ができない等の問題がある。
【０００７】
一体に形成されたノズルでは、ノズル管内で磨耗が発生した場合、ノズル側で圧力の変化に対する補正ができない。このため、圧力を一定に保つために、ポンプの供給量を増大させる必要がある。圧力を一定以上に保つために必要な供給量がノズルの供給能力の限界を超えた時点で、ノズルの交換が必要になる。ノズル管形状を磨耗が発生しにくい形状にすることで、ノズルの交換頻度を下げる方法が提案されているものの、少なからず流量は増大する。このため、ノズルの交換時期は依然としてポンプの供給能力の限界に依存し、ノズルの交換頻度を十分に低減できない。また、ノズル管内が閉塞した場合、管内の固型分を除去する必要がある。この閉塞解除の要請から、上述の微粒子化装置を用いる場合、回路中に超高圧電動弁等の装置を組み込む必要があり、微粒子化回路の形成が制限される問題がある。
【０００８】
噴射口が対向しているノズルでは、被処理流体同士を正確に対向衝突させることは困難であり、均一高純度の微粒子化を行うことができない。また、この問題を解決した微粒子化装置では、ノズルの磨耗を低減できず、ノズル交換頻度が多くなる。なお、ノズルの噴出方向に角度を付けて形成した場合、対向するノズル間の距離が大きくなる。このため、対向衝突の衝撃力が小さくなり、十分な微粒子化ができない問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、任意の処理流量において十分に均一高純度の微粒子化が可能であり、且つ、ノズルの交換頻度を十分に低減することができ、更に、ノズルの圧力低下や閉塞への対応が容易である微粒子化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の微粒子化装置は次のように構成されている。
【００１１】
基端側から流入する異種の液体を混合・分散し、先端側から流出させる微粒子化装置において、前記基端側に位置する第１ノズル本体と、この第１ノズル本体に設けられ、前記先端側に向けて形成された凸部と、その一端が前記第１ノズル本体の基端側に設けられ、他端が前記凸部の外側面に形成された第１案内路を有する第１ノズル部と、前記第１ノズル部に対し、前記先端側に位置する第２ノズル本体と、この第２ノズル本体の前記基端側に形成され、少なくとも前記凸部を挿脱可能に形成された凹陥部と、その一端が前記凹陥部の底部に設けられ、他端が第２ノズル本体の先端側に形成された第２案内路とを有する第２ノズル部と、前記凸部の先端部と前記底部との間隔を調整するノズル駆動機構とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、任意の処理流量において十分に均一高純度の微粒子化が可能であり、且つ、ノズルの交換頻度を十分に低減することができ、更に、ノズルの圧力低下や閉塞への対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る微粒子化装置を用いた微粒子化系の配管を示す説明図。
【図２】同微粒子化装置の構造を示す断面図。
【図３】同微粒子化装置の要部を拡大し、ノズル内の被処理流体の微粒子化を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に係る微粒子化装置３０が組み込まれた微粒子化回路１０の配管を示す説明図、図２は微粒子化装置３０の構造を示す断面図、図３は微粒子化装置３０の要部を拡大し、被処理流体の流路を示す説明図である。なお、図２中Ｓは、微粒子化装置３０の流入側から流出側に向かう方向に平行で、且つ、微粒子化装置３０の中心を通る中心軸を示している。
【００１５】
微粒子化回路１００は、流入側に形成され、乳化剤と、相互に混じり合わない第１物質及び第２物質（例えば、水と油）が流入し、予備混合した後に被処理流体として排出する予備混合部１０と、予備混合部１０の下流側に位置し、予備混合部１０から流出した被処理流体を加圧する高圧ポンプ２６と、高圧ポンプ２６の下流側に設けられ、被処理流体の微粒子化を行う微粒子化装置３０と、微粒子化装置３０の下流側に設けられ、微粒子化装置３０から流出する被処理流体の流量を測定する第１流量計２７と、第１流量計２７の下流側に設けられ、被処理流体を排出する排出路２８とを有している。高圧ポンプ２６は、被処理流体を８〜３００ＭＰａに加圧し、微粒子化装置３０に送る。また、高圧ポンプ２６と微粒子化装置３０との間の管は枝分かれし、圧力計２９が接続されている。被処理流体の微粒子化には一定以上の圧力が必要であり、圧力計２９により得られた計測値を用いて微粒子化装置３０を制御し、処理圧力を一定以上に維持する。
【００１６】
予備混合部１０には、乳化剤を供給する乳化剤供給回路１１と、第１物質を供給する第１物質供給回路１６と、第２物質を供給する第２物質供給回路２１とが接続されている。予備混合部１０は、後述する微粒子化装置３０と同様の流量制御構造部を３台有し、各々が乳化剤、第１物質、第２物質の流量を制御する。
【００１７】
乳化剤供給回路１１は、第１クラッキング圧付逆止弁１２で流量を制御しつつ、予備混合部１０に乳化剤を供給する乳化剤供給ポンプ１３と、乳化剤供給ポンプ１３から予備混合部１０に向かう流路上に設けられ、乳化剤の流量を計測する第２流量計１４と、第２流量計１４と予備混合部１０との間に設けられ、予備混合部１０からの逆流を防止する第２クラッキング圧付逆止弁１５とを有している。乳化剤の流量は、第２流量計１４から得られた計測値を用い、予備混合部１０により制御される。乳化剤供給ポンプ１３は吐出量が一定であるため、予備混合部１０により乳化剤の流量が低減された場合、乳化剤供給ポンプ１３に負荷が生じる。第１クラッキング圧付逆止弁１２は、乳化剤供給ポンプ１３に負荷を掛けずに、乳化剤を乳化剤供給ポンプ１３の入口側に戻す機能を有している。
【００１８】
第１物質供給回路１６は、第３クラッキング圧付逆止弁１７で流量を制御しつつ、予備混合部１０に第１物質を供給する第１物質供給ポンプ１８と、第１物質供給ポンプ１８から予備混合部１０に向かう流路上に設けられ、第１物質の流量を計測する第３流量計１９と、第３流量計１９と予備混合部１０との間に設けられ、予備混合部１０からの逆流を防止する第４クラッキング圧付逆止弁２０とを有している。第１物質の流量は、第３流量計１９から得られた計測値を用い、予備混合部１０により制御される。第１物質供給ポンプ１８は吐出量が一定であるため、予備混合部１０により第１物質の流量が低減された場合、第１物質供給ポンプ１８に負荷が生じる。第３クラッキング圧付逆止弁１７は、第１物質供給ポンプ１８に負荷を掛けずに、第１物質を第１物質供給ポンプ１８の入口側に戻す機能を有している。
【００１９】
第２物質供給回路２１は、第５クラッキング圧付逆止弁２２で流量を制御しつつ、予備混合部１０に第２物質を供給する第２物質供給ポンプ２３と、第２物質供給ポンプ２３から予備混合部１０に向かう流路上に設けられ、第２物質の流量を計測する第４流量計２４と、第４流量計２４と予備混合部１０との間に設けられ、予備混合部１０からの逆流を防止する第６クラッキング圧付逆止弁２５とを有している。第２物質の流量は、第４流量計２４から得られた計測値を用い、予備混合部１０により制御される。第２物質供給ポンプ２３は吐出量が一定であるため、予備混合部１０により第２物質の流量が低減された場合、第２物質供給ポンプ２３に負荷が生じる。第５クラッキング圧付逆止弁２２は、第２物質供給ポンプ２３に負荷を掛けずに、第２物質を第２物質供給ポンプ２３の入口側に戻す機能を有している。
【００２０】
第２クラッキング圧付逆止弁１５、第４クラッキング圧付逆止弁２０、第６クラッキング圧付逆止弁２５は、乳化剤、第１物質、第２物質の流入圧力を同一にできないことから、これに起因する逆流を防止する機能を有している。
【００２１】
微粒子化装置３０は、中心軸Ｓを軸として形成され、基端側（図２中上方）から被処理流体を流入させ、微粒子化後、先端側（図２中下方）から排出する機能を有している。なお、以後の説明においては、流入側を基端側、流出側を先端側として説明する。
【００２２】
微粒子化装置３０は、微粒子化回路１０に接続された外側筒状部材４０と、外側筒状部材４０の内周部の先端側に設けられ、その基端側が開口する凹部を有する雌ノズル部５０と、外側筒状部材４０に同軸的に内包される内側筒状部材６０と、内側筒状部材６０の先端側に液密に保持され、その先端部が内側筒状部材６０から露出し、雌ノズル部５０の凹部に挿脱可能に形成された雄ノズル部７０と、雄ノズル部７０の外周面と外側筒状部材４０の内周面との間を液密に閉塞するシール部９０とを備えている。更に、後述するネジ機構により、雄ノズル部７０を雌ノズル部５０に対し、中心軸Ｓ方向に沿って進退させる駆動部（ノズル駆動機構）８０を備えている。
【００２３】
外側筒状部材４０は、基端側４０ａから先端側４０ｂに貫通する形状を有し、先端側４０ｂは、微粒子化回路１０に接続されている。また、外側筒状部材４０の内周部の先端側４０ｂには、雌ノズル部５０が設けられている。外側筒状部材４０には、内周部の基端側４０ａに形成された外側雌ネジ部４１と、外側雌ネジ部４１と雌ノズル部５０との間に設けられ、外側筒状部材４０の径方向に貫通する固定孔４２と、固定孔（回転止孔）４２に外側から挿入、固定される固定ピン（回転止ピン）４３とを有している。固定孔４２は中心軸Ｓについて対称の位置に形成された２つの固定孔４２を一組として形成されている。固定ピン４３は、後述する内側筒状部材６０に形成された固定溝（回転止溝）６４と係合することで、中心軸Ｓを軸とした、外側筒状部材４０に対する内側筒状部材６０の相対回転を防止する。なお、外側筒状部材４０の基端側４０ａの外周部には、フランジ部４４と、フランジ部４４に、基端側から先端側に貫通して形成された取付孔４５とが設けられている。外側筒状部材４０は、フランジ部４４と取付孔４５により、微粒子化回路１０に固定される。
【００２４】
雌ノズル部５０は中心軸Ｓを中心に形成され、外側筒状部材４０の先端側４０ｂの内周面と液密に接合する雌ノズル本体（第２ノズル本体）５１と、雌ノズル本体５１に設けられ、基端側が開口する凹陥部５２（上述した凹部）と、凹陥部５２から流出側に連通する噴出路（第２案内路）５５とを有している。凹陥部５２は、円錐台を刳り貫いた形状であり、この円錐台の側面にあたる内側面部５３と、この円錐台の上底面にあたる雌ノズル面５４とを有している。噴出路５５の一方の端部は、雌ノズル面５４の中央部に位置している。なお、内側面部５３は、中心軸Ｓに対する所定の角度αによって傾斜が規定されている。
【００２５】
内側筒状部材６０は、外周部に設けられ、外側雌ネジ部４１に対して逆ネジに形成された内側雄ネジ部６１と、内部を基端側から先端側に、中心軸Ｓに沿って貫通する流入路６２と、外周部の内側雄ネジ部６１より先端側に設けられた固定溝６４とを有している。固定溝６４は、中心軸Ｓについて対象の位置に、基端側から先端側に沿って形成された２つの固定溝６４を一組とし、上述したように、固定ピン４３の先端部が係合する。これにより、外側筒状部材４０に対する内側筒状部材６０の中心軸Ｓ廻りの相対回転を防止する。
【００２６】
雄ノズル部７０は、中心軸Ｓを軸として形成されている。雄ノズル部７０は、内側筒状部材６０の先端側の内周面に液密に固定された円柱状の雄ノズル本体（第１ノズル本体）７１と、雄ノズル本体７１より先端側に設けられ、内側筒状部材６０から露出する凸部７２と、雄ノズル部７０の内部に形成された案内路（第１案内路）７５とを有している。雄ノズル本体７１の基端側には、案内路７５の一方の端部が位置し、流入路６２と連通している。凸部７２は、その先端側に形成されたテーパ状の外側面部７３と、外側面部７３の先端に形成された雄ノズル面７４を有している。外側面部７３の基端側には、案内路７５の他方の端部が設けられている。
【００２７】
外側面部７３のテーパ形状の傾斜は、中心軸Ｓに対する所定の角度βに規定され、この角度βは、上述した内側面部５３を規定する角度αと等しくなるように形成されている。また、雄ノズル面７４の直径は、上述した雌ノズル面５４の直径と等しくなるように形成されている。このため、雄ノズル面７４と雌ノズル面５４が接しているとき、外側面部７３と内側面部５３も接し、凸部７２の先端側と凹陥部５２は嵌合する。
【００２８】
駆動部８０は、外側筒状部材４０の基端側４０ａに設けられ、中心軸Ｓを軸として環状に形成されている。駆動部８０は、モータ等による外部からの回転力を受ける受動部８１と、外側雌ネジ部４１と内側雄ネジ部６１の間に設けられた伝達部８２とを有している。伝達部８２の外周には外側雌ネジ部４１と螺合する外側雄ネジ部８３が形成され、内周には内側雄ネジ部６１と螺合する内側雌ネジ部８４が形成されている。なお、上述したように、外側雌ネジ部４１及び外側雄ネジ部８３に対し、内側雌ネジ部８４及び内側雄ネジ部６１は逆ネジに形成されている。また、固定ピン４３と固定溝６４により、内側筒状部材６０は外側筒状部材４０に対して相対回転しない。従って、駆動部８０が中心軸Ｓを軸に回転すると、内側筒状部材６０は外側筒状部材４０に対して中心軸Ｓ方向に進退する。
【００２９】
シール部９０は、環状であり、凸部７２の外周と外側筒状部材４０の内周との間に設けられている。シール部９０の外周部は、外側筒状部材４０に液密に固定されている。シール部９０の内周面は、雄ノズル部７０を液密に、且つ、雄ノズル部７０が中心軸Ｓに沿う方向に摺動可能に支持している。なお、シール部材９０は、凸部７２上の案内路７５の端部を塞がない位置に設けられている。
【００３０】
次に、被処理流体の流路と、対向衝突による微粒子化について説明する。上述のように、微粒子化装置３０では、雄ノズル部７０と、シール部９０と、雌ノズル部５０と、外側筒状部材４０とにより、案内路７５から噴出路５５に至るまでの流路が液密に形成されている。
【００３１】
微粒子化装置３０に流入した被処理流体は、矢印Ｙ１に示すように、雄ノズル部７０内の案内路７５を通り、矢印Ｙ２に示すように、外側面部７３上に案内される。その後、矢印Ｙ３に示すように、外側面部７３と内側面部５３の間を通り、矢印Ｙ４に示すように、雄ノズル面７４と雌ノズル面５４との間に案内される。その後、被処理流体は噴出路５５に向かって、中心軸Ｓを中心とした３６０度全方向から流れて対向衝突し、微粒子化が行われる。被処理流体は微粒子化後、矢印Ｙ５に示すように噴出路５５から排出される。微粒子化装置３０では、３６０度全方向から対向衝突がされるため、均一且つ高純度の微粒子化を行うことが可能である。なお、雄ノズル面７４及び雌ノズル面５４の面積を小さく形成することで、被処理流体が雄ノズル面７４と雌ノズル面５４との間に流入してから対向衝突するまでの距離を短くすることができる。これにより、十分な衝撃力を持って微粒子化を行うことが可能である。
【００３２】
なお、微粒子化装置３０の流量は、外側面部７３の先端部と内側面部５３との間において、もっとも少なくなるように形成されている。すなわち、処理圧力一定の条件下における微粒子化装置３０の処理流量は、外側面部７３と内側面部５３の間隔に依存する。駆動部８０を回転させることで、内側筒状部材６０は外側筒状部材４０に対して相対移動が可能であることから、外側面部７３と内側面部５３との間隔も任意に調整し、処理流量を任意の値にすることができる。同様に、処理流量一定のもとでは、任意の処理圧力を得ることが可能である。したがって、任意の処理流量及び処理圧力を得ることが可能となる。また、凸部７２と凹陥部５２との間が被処理流体中の固型分により閉塞した場合であっても、凸部７２と凹陥部５２との間隔を広げることで、閉塞を解除することが可能である。
【００３３】
上述したように、被処理流体の微粒子化には、一定の処理圧力以上に加圧された被処理流体を対向衝突させる必要がある。微粒子化装置３０では、被処理流体との摩擦により、外側面部７３と内側面部５３との間隔が大きくなり、圧力が低下する。この場合、駆動部８０により外側面部７３と内側面部５３との間隔を調整することで、圧力を一定に保つことが可能である。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る微粒子化装置３０の効果の検証を行った実験について説明する。実験は３つの場合について行った。実験１は長時間被処理液体を流し続けた場合の処理流量の経時変化、実験２は異なる初期処理流量における処理流量の経時変化について、一般的に利用されている微粒子化装置と比較し、検証を行った。実験１及び実験２では、駆動部８０による補正は行わず、被処理流体の流量を増加させることで、処理圧力の維持を行った。また、実験３では、磨耗により処理流量が変化した場合、処理圧力を一定に維持するための駆動部８０の回転による補正について検証を行った。
【００３５】
なお、実験１から実験３において用いる微粒子化装置３０は、外側雌ネジ部４１及び外側雄ネジ部８３のピッチと、内側雌ネジ部８４及び内側雄ネジ部６１のピッチとの和を０．７５ｍｍに調整し、外側面部７３と内側面部５３の傾斜を中心軸Ｓに対して５度とした。また、雄ノズル面７４及び雌ノズル面５４の直径は４ｍｍとし、雄ノズル部７０と雌ノズル部５０の材質はジルコニアセラミックスとした。この場合、駆動部８０を１回転させる際の雄ノズル面７４と雌ノズル面５４との離間距離は０．７５ｍｍであり、外側面部７３と内側面部４３との離間距離は、１［回転］・０．７５［ｍｍ］・ｓｉｎ５≒０．０６５２５［ｍｍ］の式から、０．０６５２５ｍｍである。このように、駆動部７０を１回転させた場合の外側面部７３と内側面部４３との離間距離は僅かであるため、被処理流体の流量の微細な制御が可能である。
【００３６】
実験１及び実験２で比較対象として用いる微粒子化装置は、２つのノズルを一組として噴出口を対向させて配置し、両ノズルから噴出する被処理流体を対向衝突させるものを利用した。また、比較対象の微粒子化装置のノズルは、一般的に用いられる天然ダイヤモンド製とした。
【００３７】
実験１においては、経過時間と処理流量とを比較することで、ノズル内の磨耗の比較を行った。本実験では、微粒子化装置３０と比較例の両者とも、初期処理流量は２５０ＭＰａ加圧時に毎分２リットルとし、外側面部７３と内側面部５３との間の間隔は０．００１１３ｍｍとした。なお、比較例は、直径０．１９ｍｍのノズル２個を一組として用いた。本実験の結果は、微粒子化装置３０を用いた場合を実験例１、比較対象の微粒子化装置を用いた場合を比較例として、流量の変化を表１、流量の変化率を表２に示す。
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
表１及び表２に示した比較例では、ノズルの磨耗により、流量が大きくなっており、通常は３００時間から６００時間経過時にノズルの交換が必要になる。一方、実験例１では、流量の増加量は僅かである。このように、本実験の結果から本実施の形態に係る微粒子化装置３０は、高い耐磨耗性を有していることが確認できる。
【００４０】
実験２においては、初期処理流量が４Ｌ／ｍｉｎ，８Ｌ／ｍｉｎ，１６Ｌ／ｍｉｎ，３２Ｌ／ｍｉｎのそれぞれの場合について、ノズル内の磨耗の比較を行った。磨耗の比較方法は、実験１と同様に、経過時間と処理流量とを比較することで行った。
【００４１】
微粒子化装置３０は、各初期流量を得るために、外側面部７３と内側面部５３との間隔は、４Ｌ／ｍｉｎの場合は０．００２２２ｍｍ、８Ｌ／ｍｉｎの場合は０．００４４６ｍｍ、１６Ｌ／ｍｉｎの場合は０．００８９１ｍｍ、３２Ｌ／ｍｉｎの場合は０．０１７７ｍｍに調整した。また、比較例に用いたノズルは、各初期流量を得るために、４Ｌ／ｍｉｎの場合はФ０．２６６５・１＋Ф０．２６５８・１の２個１組、８Ｌ／ｍｉｎの場合はФ０．３７５４０・１＋Ф０．３７６００・１の２個１組、１６Ｌ／ｍｉｎの場合はФ０．５３４４・１＋Ф０．５３０２・１の２個１組、３２Ｌ／ｍｉｎの場合はФ０．７５９４・１＋Ф０．７５８９・１の２個１組を用いた。実験結果を、表４から表１０として示す。なお、表４から表１０において、微粒子化装置３０の結果は実験例２とし、比較対象の微粒子化装置の結果は比較例とした。
【表３】
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【００４２】
【表４】
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【００４３】
【表５】
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【００４４】
【表６】
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【００４５】
【表７】
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【００４６】
【表８】
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【００４７】
【表９】
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【００４８】
【表１０】
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【００４９】
表３及び表４は初期流量４Ｌ／ｍｉｎ、表５及び表６は初期処理流量８Ｌ／ｍｉｎ、表７及び表８は初期処理流量１６Ｌ／ｍｉｎ、表９及び表１０は初期処理流量３２Ｌ／ｍｉｎの各々の場合の、処理流量の経時変化と変化率を示している。
【００５０】
上記結果から、一般的に利用されている微粒子化装置に比べ、微粒子化装置３０は高い耐磨耗性を有していることが確認できる。しかしながら、微粒子化装置３０を用いた場合であっても、初期処理流量３２Ｌ／ｍｉｎのような過酷な条件では、磨耗が大きくなっている。
【００５１】
実験３においては、例えば実験２のように、雄ノズル部７０及び雌ノズル部５０の磨耗が発生し、処理流量が増大した場合の、処理圧力維持のための処理流量の補正について検証する実験を行った。本実験では、駆動部８０の回転角度と、駆動部８０による補正後の処理流量の比較を行った。実験結果を表１１に示す。
【表１１】
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【００５２】
上記結果から、磨耗により流量が増加した場合であっても、補正を行うことで、処理流量を一定に保つことができる。従って、被処理流体を供給するポンプ（乳化剤ポンプ２２、第１ポンプ２３、第２ポンプ２４）の供給能力の限界によるノズルの交換は不要であるため、ノズルの交換頻度を低減させることが可能である。
【００５３】
本実施の形態に係る微粒子化装置３０によれば、一般的に利用される微粒子化装置に比べ、高い耐磨耗性を有することが可能となる。磨耗が発生した場合であっても、雄ノズル部７０と雌ノズル部５０との間隔を調整することが可能であるため、任意の処理流量及び処理圧力を得ることができる。したがって、磨耗による圧力の低下を補正することが可能である。また、雄ノズル面７４及び雌ノズル面５４を小さく形成することで、十分な衝撃力を持って３６０度対向衝突を行うことができ、十分に均一高純度の微粒子化が可能である。更に、雄ノズル部７０と雌ノズル部５０との間隔を調整することで、凸部７２と凹陥部５２との間が閉塞した場合は、閉塞を解除することが可能となる。
【００５４】
上述したように、本発明によれば、任意の処理流量において均一高純度の微粒子化が可能であり、且つ、ノズルの交換頻度を十分に低減することができ、更に、ノズルの圧力低下や閉塞への対応が可能となる。
【００５５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、外側筒状部材と雌ノズル部を別部材としたが、一体に形成されている場合であっても、同様に適用できるのは勿論である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…予備混合部、３０…微粒子化装置、４０…外側筒状部材、５０…雌ノズル部、６０…内側筒状部材、７０…雄ノズル部、８０…駆動部、９０…シール部、１００…微粒子化回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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