微粒化装置及び微粒化処理システム
【課題】微粒化処理の効率を向上させることができる微粒化装置及び微粒化処理システムの提供。
【解決手段】微粒化装置３０は、シリンダ部５０と微粒化ノズル部１００を備える。シリンダ部５０はシリンダ本体６０とシリンダ補助管７０を有する。シリンダ本体６０は、加圧室１３０から微粒化ノズル部１００に原料流体を加圧吐出するための、微粒化ノズル部１００と加圧室１３０を連通する第１連通孔６４と、投入槽１０からシリンダ部５０内に原料流体を吸入するための、投入槽１０と吸液通路８４を連通する第２連通孔６６を有する。シリンダ補助管７０は、シリンダ本体６０内に固定されて、吸液通路８４に直接連通する。プランジャ１３は、シリンダ補助管７０に固定された高圧シールを押し退けて加圧室１３０に送り込まれると、加圧室１３０に取り込まれた原料流体を加圧する。微粒化ノズル部１００は加圧吐出された原料流体に含まれる物質を微粒化する。
【解決手段】微粒化装置３０は、シリンダ部５０と微粒化ノズル部１００を備える。シリンダ部５０はシリンダ本体６０とシリンダ補助管７０を有する。シリンダ本体６０は、加圧室１３０から微粒化ノズル部１００に原料流体を加圧吐出するための、微粒化ノズル部１００と加圧室１３０を連通する第１連通孔６４と、投入槽１０からシリンダ部５０内に原料流体を吸入するための、投入槽１０と吸液通路８４を連通する第２連通孔６６を有する。シリンダ補助管７０は、シリンダ本体６０内に固定されて、吸液通路８４に直接連通する。プランジャ１３は、シリンダ補助管７０に固定された高圧シールを押し退けて加圧室１３０に送り込まれると、加圧室１３０に取り込まれた原料流体を加圧する。微粒化ノズル部１００は加圧吐出された原料流体に含まれる物質を微粒化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、化学、薬品等の各業界で扱われる物質を微粒化する装置に関し、より詳細には、原料流体に高い圧力を与える加圧器（ポンプなど）を用いて、原料流体に含まれる物質を微粒化する装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体に高い圧力を与える加圧器（ポンプなど）として、３連型のプランジャ式ポンプが知られている（例えば、特許文献１）。従来の微粒化処理システムでは、プランジャ式ポンプを用いて、原料流体を微粒化装置のシリンダ部に吸入して、微粒化装置の微粒化ノズル部に加圧吐出することにより、原料流体に含まれる物質は微粒化されていた。
【０００３】
プランジャ式ポンプは、クランクケースに回転自在に支持されたクランク軸に、コンロッドを介して連結された３つのプランジャを有する。クランク軸の回転に伴って、各プランジャが往復運動することにより、プランジャ式ポンプはシリンダ部に吸入された原料流体を加圧する。具体的には、原料流体の吸入行程において、プランジャがシリンダ部内から引き出されるにつれて、原料流体が、シリンダ部と投入槽を連通する第１連通孔に設けられた吸入用の逆止弁を介して投入槽からシリンダ部に吸入され、かつ、原料流体の吐出行程において、プランジャがシリンダ部内に押し込まれるにつれて、原料流体が加圧されて、シリンダ部と微粒化ノズル部を連通する第２連通孔に設けられた吐出用の逆止弁を介してシリンダ部から微粒化ノズル部に吐出される。なお、原料流体の吸入行程では吐出用の逆止弁は閉塞されており、原料流体の吐出行程では吸入用の逆止弁は閉塞されている。この機構により、原料流体には数ＭＰａ〜数百ＭＰａ程度の高圧が与えられて、原料流体に含まれる物質は、微粒化ノズル部内に設けられた微粒化ノズルの特性に応じて、所望の粒度に微粒化される。
【０００４】
原料を変える場合には、投入から排出まで、先の原料流体が接触したすべての部材を洗浄することで、コンタミレス化が図られる。これにより、次の原料流体に含まれる物質が、先の原料流体に含まれる物質と混ざるといった問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２３９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の微粒化処理システムの高圧ポンプは、多くの部材を有するため、各部材の洗浄には多くの手間が掛かる。特に、吸入用の逆止弁と吐出用の逆止弁は、原料流体の性質に依存して、いくつかの問題を抱えている。
【０００７】
吸入用の逆止弁は、弁座、スプリングポスト、スプリング、弁体を有する。弁座は、第１連通孔の投入槽側に設けられる。スプリングポストは、第１連通孔のシリンダ部側に設けられる。スプリングは、スプリングポストに固定された一端を有する。弁体は、金属製の球体であり、スプリングの他端でスプリングにより支持される。原料流体の吐出行程において、吸入用の逆止弁のスプリングは、弁体を弁座に押し付けて、原料流体がシリンダ部から投入槽に逆流することを防ぐ。
【０００８】
このような構成をとる吸入用の逆止弁において、原料流体の性質に依存して、次の問題が生じる：（１）原料流体の粘性が高いもしくは固形分、繊維、粉体が含まれるスラリー流体の場合には、原料流体が吸入用の逆止弁の動作不良を招き、かつ、吸入用の逆止弁の洗浄に大きな手間がかかる；（２）原料流体に含まれる物質の粒度が大きいと、その物質により弁体と弁座の間に隙間が常に形成されて吸入用の逆止弁の動作不良を招き、原料流体の吐出行程において、原料流体がシリンダ部から投入槽に逆流してしまう；（３）弁体の度重なる開閉運動により、高圧流体が吸入用の逆止弁に高速で逆流する。その際、高速流により吸入用の逆止弁が破損する可能性がある。また、原料流体に含まれる物質の比重が大きいと、比重の大きい物質が投入槽の底に沈降沈殿するので、撹拌器を用いて、投入槽内で攪拌する必要があり、また、投入槽内で物質の分布を均一にする必要がある。
【０００９】
同様に、吐出用の逆止弁は、弁座、スプリングポスト、スプリング、弁体を有する。弁座は、第２連通孔のシリンダ部側に設けられる。スプリングポストは、第２連通孔の微粒化ノズル部側に設けられる。スプリングは、スプリングポストに固定された一端を有する。弁体は、金属製の球体であり、スプリングの他端でスプリングにより支持される。原料流体の吸入行程において、吐出用の逆止弁のスプリングは、弁体を弁座に押し付けて、原料流体が微粒化ノズル部からシリンダ部に逆流することを防ぐ。
【００１０】
このような構成をとる吐出用の逆止弁において、原料流体の性質に依存して、次の問題が生じる：（１）原料流体の粘性が高いもしくは固形分、繊維、粉体が含まれるスラリー流体の場合には、原料流体が吐出用の逆止弁内の動作不良を引き起こし、かつ、吐出用の逆止弁の洗浄に大きな手間がかかる；（２）原料流体に含まれる物質の粒度が大きいと、その物質により弁体と弁座の間に隙間が常に形成されて吐出用の逆止弁の動作不良を招き、原料流体の吸入行程において、原料流体が微粒化ノズル部からシリンダ部に逆流してしまう；（３）弁体の度重なる開閉運動により、高圧流体が吐出用の逆止弁に高速で逆流する。その際、高速流により吐出用の逆止弁が破損する可能性がある。
【００１１】
本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、従来の微粒化装置と比較して、洗浄し易く、製造コストを低減し、微粒化処理の効率を向上させることができる微粒化装置及びその微粒化装置を含んだ微粒化処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、を備え、プランジャは、前記開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動し、原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、前記加圧吐出された原料流体に含まれる物質は、前記微粒化ノズル内で微粒化され、原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化装置を提供する。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明は、第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、前記第２開口部を介して前記第２中空部に連通する、原料流体を前記シリンダ本体に投入するための投入槽と、前記微粒化ノズルに連通する、微粒化処理された原料流体を貯蔵するための貯蔵槽と、前開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動するプランジャと、を備え、原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、前記加圧吐出された原料流体に含まれる物資は、前記微粒化ノズル内で微粒化されて、前記貯蔵槽に貯蔵され、原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化処理システムを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微粒化装置及び微粒化処理システムには、吸入用の逆止弁と吐出用の逆止弁を設ける必要がないので、構成部材が簡略化され、かつ、逆止弁が吸入孔（又は吐出孔）を完全に閉塞した状態（又は完全に閉塞しない状態）で動作しなくなるという事態が発生しない利点がある。それゆえ、微粒化装置及び微粒化処理システムは、製造コストを低減し、かつ、洗浄をし易く、微粒化処理の効率を向上させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る微粒化処理システムの概念平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る微粒化装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る微粒化装置のシリンダ部のシリンダ本体の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る微粒化装置のシリンダ部のシリンダ補助管の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る微粒化装置のシリンダ部のシリンダ補助管の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る微粒化装置の微粒化ノズル部の拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吸入行程前半を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吸入行程後半を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吐出行程前半を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吐出行程後半を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至１０を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１に示すように、微粒化処理システムは、駆動装置１、投入槽１０、貯蔵槽１１、微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃから構成される。なお、Ｘ−Ｙ平面は水平面であり、Ｚ方向はＸ−Ｙ平面に垂直な鉛直方向である。
【００１８】
駆動装置１はクランク軸２，２，２とモータ３を備える。クランク軸２，２，２は、クランクケース４，４，４に回転自在に支持されたクランク部５，５，５と、回転方向で１２０度位相を互いにずらして配置されたクランクピン６ａ，６ｂ，６ｃと、から構成される。モータ３はクランク軸２，２，２を回転する。
【００１９】
クランク軸２，２，２は、クランクピン６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ連結されたコンロッド７ａ，７ｂ，７ｃを介して、ヨーク付きピストン軸８ａ，８ｂ，８ｃに連結される。
【００２０】
クランク軸２，２，２が矢印Ｒ方向に回転すると、コンロッド７ａ，７ｂ，７ｃの揺動により、ピストン軸８ａ，８ｂ，８ｃは矢印Ｓ方向に往復運動する。ピストン軸８ａ，８ｂ，８ｃの先端には、後述するプランジャ（ピストン）１３（図２参照）がそれぞれ一体に結合されている。
【００２１】
微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、シリンダ部５０ａ，５０ｂ，５０ｃと微粒化ノズル部１００ａ，１００ｂ，１００ｃからそれぞれ構成される。シリンダ部５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、高圧チューブ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを介して微粒化ノズル部１００ａ，１００ｂ，１００ｃにそれぞれ接続される。シリンダ部５０ａ，５０ｂ，５０ｃには、原料流体を微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃに投入するための投入槽１０が、管２０を介して連通される。微粒化ノズル部１００ａ，１００ｂ，１００ｃには、微粒化された原料生成物（試料）を貯蔵するための貯蔵槽１１が、管２１を介して連通される。
【００２２】
コンロッド７ａ，７ｂ，７ｃをクランクピン６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ偏心連結することにより、ピストン１３が微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃに投入された原料流体を加圧吐出するタイミングをずらして、微粒化処理の効率を向上させることができる。
【００２３】
次に、図２乃至５を参照しながら、微粒化装置３０の構成を詳細に説明する。最初にシリンダ部５０の構成を説明し、次に微粒化ノズル部１００の構成を説明する。なお、微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃはすべて同一の構造をとる。
【００２４】
図２に示すように、シリンダ部５０は、水平方向に配置され、プランジャ１３がシリンダ部５０内から引き出されるにつれて、原料流体を投入槽１０から管２０を介して吸入して、プランジャ１３がシリンダ部５０内に押し込まれるにつれて、吸入された原料流体を微粒化ノズル部１００に高圧チューブ１２０を介して加圧吐出する。
【００２５】
シリンダ部５０は、シリンダ本体６０、シリンダ補助管７０、固定具９０を有する。図３に示すように、シリンダ本体６０は、ステンレスからなり、中空部６１、段差部６２、雌ねじ部６３、第１連通孔６４、挿入孔６５、第２連通孔６６、雄ねじ部６７を有する。中空部６１は、シリンダ部５０の微粒化ノズル側（＋Ｘ側）で閉塞し、シリンダ部５０のプランジャ側（−Ｘ側）で開口している。また、中空部６１は、シリンダ部５０の微粒化ノズル部側（＋Ｘ側）の第１径と、第１径より大きいシリンダ部５０のプランジャ側（−Ｘ側）の第２径を有する。段差部６２は、中空部６１の第１径が第２径に変化する箇所に形成されている。
【００２６】
雌ねじ部６３は、シリンダ部５０の微粒化ノズル部側（＋Ｘ側）の上面（＋Ｚ側）に形成されて、高圧チューブ１２０にカラー１３１を介して固定されたナット１３０の雄ねじ部１３０ａに螺合される。また、雌ねじ部６３は、雌ねじ部６３と第１連通孔６４を連通する開口６３ａを底面中央部に有し、かつ、底面中央部から底面周縁部に向けて傾斜するバンク部６３ｂを有する。バンク部６３ｂは、例えば、約６０°の頂角を有する。第１連通孔６４は中空部６１と雌ねじ部６３を連通する。高圧チューブ１２０がシリンダ部５０に固定されると、第１連通孔６４は中空部６１と高圧チューブ１２０を連通する。
【００２７】
挿入孔６５は、シリンダ部５０のプランジャ側（−Ｘ側）の上面（＋Ｚ側）に形成される。管２０は、挿入孔６５に挿入されてシリンダ部５０に固定される。挿入孔６５に挿入されるべき管２０の下端部には、パッキン２２ｂ，２２ｂが上下位置に嵌着されている。第２連通孔６６は、中空部６１の段差部６２の近傍に形成されて、中空部６１と挿入孔６５を連通する。管２０がシリンダ部５０に固定されると、第２連通孔６６は管２０と中空部６１を連通する。雄ねじ部６７は、シリンダ本体６０の後端凸部（−Ｘ側）の外周面に形成されている。
【００２８】
図２に示すように、シリンダ補助管７０は、ステンレスからなり、シリンダ本体６０の中空部６１に収納される。図４及び５に示すように、シリンダ補助管７０は、前端部７１、固定シール７２、バンク部７３、円筒部７４、後端部７５、パッキン７６、フランジ部７７、中空部７８、４つの吸液孔７９（図には２つの吸液孔のみ示している）、高圧シール受部８０、高圧シール８１、軸受シール８２、軸受８３を有する。前端部７１は、中空部６１の第１径より大きく、かつ、中空部６１の第２径より小さい外径を有する円環７１ａと、円環７１ａの中央部から延出する、中空部６１の第１径と同じ外径を有する突起７１ｂを有する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、突起７１ｂは中空部６１の内周面に当接し、かつ、円環７１ａの周縁面７１ｃは中空部６１の段差部６２に圧接する。
【００２９】
固定シール７２は、プラスチックからなり、突起７１ｂを囲むように円環７１ａの周縁面７１ｃに形成された円形溝に固定される。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、固定シール７２は中空部６１の段差部６２に圧接する。バンク部７３は、突起７１ｂの延出方向とは反対の方向に、前端部７１の円環７１ａから延出する。バンク部７３は、円環７１ａから延出するにつれて小さくなる外径を有する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、シリンダ本体６０の第２連通孔６６の開口面は、シリンダ補助管７０の前端部７１の円環７１ａの上側面とバンク部７３の上側面に対向する。
【００３０】
円筒部７４は、バンク部７３から延出して、バンク部７３が円筒部７４に接する面の径と同じ外径を有する。後端部７５は、円筒部７４から延出して、中空部６１の第２径と同じ外径を有する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、後端部７５は中空部６１の内周面に当接する。パッキン７６は、ゴムからなり、バンク部７３側の後端部７５の側面に形成された円形溝に固定される。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、パッキン７６は中空部６１の内周面に圧接する。フランジ部７７は後端部７５から外方に延出する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、フランジ部７７は中空部６０の開口端に圧接する。
【００３１】
中空部７８は、一体的に連結された前端部７１、バンク部７３、円筒部７４、後端部７５、フランジ部７７を貫通する。中空部７８は、前領域７８ａ、中領域７８ｂ、後領域７８ｃに区画される。前領域７８ａは、前端部７１、バンク部７３、円筒部７４の前部を貫通する。中領域７８ｂは、円筒部７４の後部を貫通する。４つの吸液孔７９は、周方向に互いに９０°離れるように、円筒部７４の側面に形成される。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、各吸液孔７９は、中空部６１の内周面、第２連通孔６６の開口面、前端部７１の円環７１ａの側面、バンク部７３の側面、円筒部７４の側面に囲まれた吸液通路８４と、中空部７８の中領域７８ｂとを連通する。前領域７８ａと中領域７８ｂの境界付近には、中空部７８に延出する円環突起７８ｄが形成されている。後領域７８ｃは、後端部７５とフランジ部７７を貫通する。後領域７８ｃは、前領域７８ａの径と同じ径を有する。中領域７８ｂの前部は、円環突起７８ｄの内径と同じ径を有する。中領域７８ｂの後部は、中領域７８ｂの前部から後領域７８ｃに向かうにつれて、大きくなる径を有する。
【００３２】
高圧シール受部８０は略円筒状に形成される。高圧シール受部８０は、前領域７８ａの径と同じ値の外径と、プランジャ１３の径より大きい（円環突起７８ｄの内径と同じ）第１内径と、プランジャ１３の径と同じ第２内径を有する。高圧シール受部８０は、前端部７１側から中空部７８に挿入されて、中空部７８の内周面と円環突起７８ｄに固定される。このとき、高圧シール受部８０の第１内径を有する第１円環面は円環突起７８ｄの円環面に当接し、高圧シール受部８０の外周面は中空部７８の内周面に当接する。高圧シール８１は、ナイロン、ポリエチレンなどの熱可塑性のプラスチックからなり、円錐台筒状に形成される。高圧シール８１は、円環状に形成された第１面（−Ｘ側）を有し、かつ、同心の二重円環状に形成された第２面（＋Ｘ側）を有する。第１面は、プランジャ１３の径より大きい内径と、前領域７８ａの径と同じ外径を有する。断面視において、高圧シール８１の側部は、第１面から第２面に進むにつれて途中で二股に分かれて、内側円環８１ａと外側円環８１ｂを形成する。内側円環８１ａは、第２面に近づくにつれて内方に延出する。第２面の内側円環は、プランジャ１３の径より小さい内径を有する。外側円環８１ｂは、第２面に近づくにつれて外方に延出する。第２面の外側円環は、前領域７８ａの径より僅かに大きい外径を有する。高圧シール８１は、前端部７１側から中空部７８に挿入されて、中空部７８の内周面と高圧シール受部８０に固定される。このとき、高圧シール８１の第１面は高圧シール受部８０の第２内径を有する第２円環面に当接し、高圧シール８１の外周面は中空部７８の内周面に圧接する。
【００３３】
軸受シール８２は、プラスチックからなり、円筒状に形成される。軸受シール８２は、プランジャ１３の径と同じ内径と、後領域７８ｃの径と同じ外径を有する。軸受シール８２は、後端部７５側から中空部７８に挿入されて、後領域７８ｃの前端（＋Ｘ側）に固定される。このとき、軸受シール８２の外周面は中空部７８の内周面に当接する。軸受８３は、ジルコニアなどのセラミック又はプラスチックからなり、略円筒状に形成される。軸受８３は、プランジャ１３の径と同じ内径と、後領域７８ｃの径と同じ外径を有する。軸受８３は、後端部７５側から中空部７８に挿入されて、後領域７８ｃの後端（−Ｘ側）に固定される。このとき、軸受８３は軸受シール８２に当接し、軸受８３の外周面は中空部７８の内周面に当接する。
【００３４】
図２に示すように、固定具９０は、ステンレスからなり、キャップ状に形成される。固定具９０は、雌ねじ部９１が形成された内周面を有する。シリンダ補助管７０をシリンダ本体６０に挿入して、固定具９０の雌ねじ部９１をシリンダ本体６０の雄ねじ部６７に螺合することにより、シリンダ補助管７０はシリンダ本体６０に固定される。固定具９０の閉塞端９２は、内方に窪んだ円環部９２ａを有する。円環部９２ａは、プランジャ１３の径より僅かに大きい内径を有する。
【００３５】
プランジャ１３は、ピストン軸８に一体に連結されて、クランク軸２の回転に伴ってシリンダ部５０内を往復運動する。固定具９０を用いてシリンダ補助管７０をシリンダ本体６０に固定した構成において、プランジャ１３は、中空部７８の中領域７８ｂに位置する左死点（−Ｘ側）Ａまで、固定具９０の円環部９２ａを介してシリンダ補助管７０の中空部７８に導入される（図９参照）。このとき、プランジャ１３は、軸受シール８２と軸受８３の内周面に当接する。この状態で、プランジャ１３が左死点Ａから右死点（＋Ｘ側）Ｃに移動する行程（吐出行程）において、プランジャ１３は、軸受シール８２と軸受８３の内周面上を摺動しながら、高圧シール受部８０を介して高圧シール８１の内側円環８１ａに接触する。プランジャ１３は、シリンダ部５０に更に押し込まれると、内側円環８１ａを押しのけて高圧シール８０内を通過する（図１０参照）。プランジャ１３が高圧シール８０の第２面に到達する位置は、シリンダ部５０における吸液工程Ｉから加圧吐出工程Ｄに（又は加圧吐出工程Ｄから吸液工程Ｉに）変化する変化点Ｂに対応する。プランジャ１３は、シリンダ部５０に更に押し込まれると、高圧シール受部８０、高圧シール８１の内側円環８１ａ、軸受シール８２、軸受８３の内周面を摺動しながら、中空部６１の前領域（加圧室１３０）に位置する右死点Ｃに到達する（図７参照）。
【００３６】
この状態で、プランジャ１３が右死点Ｃから左死点Ａに移動する行程（吸入行程）において、プランジャ１３は、高圧シール受部８０、高圧シール８１の内側円環８１ａ、軸受シール８２、軸受８３の内周面を摺動しながら、シリンダ本体６０の中空部６１の前領域（加圧室１３０）から退却して変化点Ｂに到達する（図８参照）。プランジャ１３は、シリンダ部５０から更に引き出されると、軸受シール８２と軸受８３の内周面を摺動しながら、高圧シール受部８０と高圧シール８１から退却して左死点Ａに到達する。プランジャ１３が高圧シール８１から退却すると、内側円環８１ａは元の形状に戻り、プランジャ１３の移動路内に突出する。ここで、吸液工程Ｉは、原料流体が投入槽１０からプランジャ部５０に吸入される工程であり、吸入行程後半におけるプランジャ１３の変化点Ｂから左死点Ａへの移動行程に対応する。また、加圧吐出工程Ｄは、原料流体が高圧チューブ１２０を介してプランジャ部５０から微粒化ノズル部１００に加圧吐出される工程であり、吐出行程後半におけるプランジャ１３の変化点Ｂから右死点Ｃへの移動行程に対応する。なお、プランジャ１３の移動に伴い、原料流体が、シリンダ部５０と高圧チューブ１２０を介して、投入槽１０から微粒化ノズル部１００に移動して、微粒化ノズル部１００で原料流体に含まれる物質が微粒化される様子は、後に詳細に説明する。
【００３７】
図６に示すように、微粒化ノズル部１００は、ケース１０１、第１サポート金具１０２、第２サポート金具１０３、第１ノズルホルダ１０４、第２ノズルホルダ１０５、オリフィス１０６、４本のノックピン１０７（図には２本のノックピンのみ示している）、固定用袋ナット１０８を有する。ケース１０１は、ステンレスからなり、中空部１０１ａ、段差部１０１ｂ、雄ねじ部１０１ｃ、雌ねじ部１０１ｄ、４つの挿入孔１０１ｅ（図には２つの挿入孔のみ示している）を有する。中空部１０１ａは、ケース１０１を貫通して、ケース１０１のシリンダ部側（＋Ｚ側）の第１径と、第１径より大きいケース１０１の貯蔵槽側（−Ｚ側）の第２径を有する。段差部１０１ｂは、中空部１０１ａの第１径が第２径に変化する箇所に形成されている。雄ねじ部１０１ｃは、ケース１０１のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成される。雌ねじ部１０１ｄは、ケース１０１の貯蔵槽側（−Ｚ側）の中空部１０１ａの内周面に形成される。４つの挿入孔１０１ｅは、ケース１０１のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成される。
【００３８】
第１サポート金具１０２は、ステンレスからなり、雌ねじ部１０２ａ、中空部１０２ｂ、４つの挿入孔１０２ｃを有する。雌ねじ部１０２ａは、第１サポート金具１０２のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成されて、高圧チューブ１２０にカラー１３３を介して固定されたナット１３２の雄ねじ部１３２ａに螺合される。また、雌ねじ部１０２ａは、雌ねじ部１０２ａと中空部１０２ｂを連通する開口１０２ａ１を底面中央部に有し、かつ、底面中央部から底面周縁部に向けて傾斜するバンク１０２ａ２を有する。バンク部１０２ａ２は、例えば、約６０°の頂角を有する。中空部１０２ｂは、第１サポート金具１０２を貫通して、高圧チューブ１２０の内径とほぼ同じ径（例えば、２．２ｍｍ）を有する。４つの挿入孔１０２ｃは、第１サポート金具１０２のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部下面に形成される。第１サポート金具１０２の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端面は、先端に向かうにつれて先細りするテーパー状に形成される。
【００３９】
第２サポート金具１０３は、ステンレスからなり、雄ねじ部１０３ａ、中空部１０３ｂ、螺合孔１０３ｃを有する。雄ねじ部１０３ａは、第２サポート金具１０３のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成される。中空部１０３ｂは、第２サポート金具１０３を貫通して、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂ、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａ、第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａ、オリフィス１０６の噴射口１０６ａの径より極めて大きい径を有する。螺合孔１０３ｃは、第２サポート金具１０３の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端部に形成される。管２１は、螺合孔１０３ｃに螺合されて第２サポート金具１０３に固定される。第２サポート金具１０３のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部は突出しており、その端面は先端に向かうにつれて先細りするテーパー状に形成される。
【００４０】
第１ノズルホルダ１０４は、ステンレスよりも硬い素材（例えば、タングステンカーバイドなどの超硬合金）からなり、細孔１０４ａを有する。細孔１０４ａは、第１ノズルホルダ１０４を貫通して、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂの径の約２倍の径（例えば、４．０ｍｍ）を有する。第１ノズルホルダ１０４のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端面は、第１サポート金具１０２の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端面よりも僅かに広角のテーパ角を有する。
【００４１】
同様に、第２ノズルホルダ１０５は、ステンレスよりも硬い素材（例えば、タングステンカーバイドなどの超硬合金）からなり、細孔１０５ａを有する。細孔１０５ａは、第２ノズルホルダ１０５を貫通して、第１サポート金具１０１の中空部１０１ａの径の約２倍の径（例えば、４．０ｍｍ）を有する。第２ノズルホルダ１０５の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端面は、第２サポート金具１０３のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端面よりも僅かに広角のテーパ角を有する。
【００４２】
オリフィス１０６は、超硬質素材（例えば、ダイヤモンド等）からなり、２つの噴射口１０６ａを有する。各噴射口１０６ａは、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａと第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａの半径より小さい径（例えば、０．１３ｍｍ）を有する。４本のノックピン１０７は、ケース１０１の４つの挿入孔１０１ｅと第１サポート金具１０２の４つの挿入孔１０２ｃに挿入されて、第１サポート金具１０２をケース１０１に取り付けるときに、ケース１０１に対する第１サポート金具１０２の回り止めに使用される。固定用袋ナット１０８は、ステンレスからなり、キャップ状に形成される。固定用袋ナット１０８は、雌ねじ部１０８ａが形成された内周面と、開口１０８ｂが形成された端部を有する。
【００４３】
次に、微粒化ノズル部１００の組立方法を説明する。オリフィス１０６が、所定の位置に設定されるように、ケース１０１の中空部１０１ａに挿入される。次に、第１ノズルホルダ１０４が、オリフィス１０６に接触するまで、第１径を有する端部から中空部１０１ａに挿入され、かつ、第２ノズルホルダ１０５が、オリフィス１０６に接触するまで、第２径を有する端部から中空部１０１ａに挿入される。そして、４本のノックピン１０７をケース１０１の４つの挿入孔１０１ｅと第１サポート金具１０２の４つの挿入孔１０２ｃに挿入しながら、第１サポート金具１０２がケース１０１の中空部１０１ａに挿入される。最後に、第１サポート金具１０２を固定用袋ナット１０８の開口１０８ｂに貫通させて、ケース１０１の雄ねじ部１０１ｃを固定用袋ナット１０８の雌ねじ部１０８ａに螺合することにより、第１サポート金具１０２がケース１０１に固定され、かつ、第２サポート金具１０３の雄ねじ部１０３ａをケース１０１の雌ねじ部１０１ｄに螺合しながら、第２サポート金具１０３をケース１０１の中空部１０１ａに挿入することにより、第２サポート金具１０３がケース１０１に固定される。
【００４４】
このとき、第１サポート金具１０２と第１ノズルホルダ１０４の接触面には、テーパシール構造が形成されているので、第１ノズルホルダ１０４の先端角部が第１サポート金具１０２の端面に密着して、隙間が確実に塞がれて、密着性が維持される。同様に、第２サポート金具１０３と第２ノズルホルダ１０５の接触面には、テーパシール構造が形成されているので、第２ノズルホルダ１０５の先端角部が第２サポート金具１０３の端面に密着して、隙間が確実に塞がれて、密着性が維持される。
【００４５】
このような構成により、原料流体が、高圧チューブ１２０から微粒化ノズル部１００に導入されて、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂ、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａ、オリフィス１０６の噴射口１０６ａを通過すると、流速が上昇して、噴射口１０６ａから超高速流体として噴射される。第２サポート金具１０３の中空部１０３ｂの内部は大気圧であるため、原料流体が第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａを介して中空部１０３ｂ内に達すると、噴射口１０６ａから噴射された超高速流体に加わる圧力は瞬時に降下する。このとき、中空部１０３ｂ内が原料流体で満たされていると、複数の超高速流体によるジェット流と旋回流が発生する。また、超高速流体が瞬時に減圧されるので、中空部１０３ｂ内でキャビテーション現象が生じる。したがって、中空部１０３ｂ内では、複数の超高速流により誘起されたキャビテーションと旋回流との相互作用によって大きなせん断力が生じて、これにより、原料流体に含まれる物質が微粒化される。
【００４６】
図２に示すように、高圧チューブ１２０は、ステンレスからなり、第１直線部１２１、第２直線部１２２、第１直線部１２１を第２直線部１２２に接続する湾曲部１２３を有する。第１直線部１２１、第２直線部１２２、湾曲部１２３は一体に接続されている。高圧チューブ１２０は、例えば、２．１ｍｍの内径と６．３５ｍｍの外径を有する。高圧チューブ１２０は、ナット１３０とカラー１３１を用いて、テーパシール構造によりシリンダ部５０に固定され、ナット１３２とカラー１３３を用いて、テーパシール構造により微粒化ノズル部１００に固定される。
【００４７】
第１直線部１２１は、雄ねじ部１２１ｂとバンク部１２１ｃを外周面に形成した端部１２１ａを有する。バンク部１２１ｃは、例えば、約５８°〜５９°の頂角を有する。バンク部１２１ｃがナット１３０から突出するように、第１直線部１２１をナット１３０に挿入した状態で、カラー１３１を一方の方向に回しながらナット１３０に導入すると、第１直線部１２１の雄ねじ部１２１ｂがカラー１３１の内周面に形成された雌ねじ部１３１ａに螺合される。この状態で、ナット１３０を他方の方向に回しながらシリンダ本体６０の雌ねじ部６３に導入すると、雌ねじ部６３がナット１３０の外周面に形成された雄ねじ部１３０ａに螺合される。このように、第１直線部１２１をシリンダ本体６０に嵌合すると、第１直線部１２１のバンク部１２１ｃと開口端１２１ｄの境目に形成された角部が、雌ねじ部６３の底面中央部に密着して、隙間が確実に塞がれて、密閉性が維持される。
【００４８】
同様に、第２直線部１２２は、雄ねじ部１２２ｂとバンク部１２２ｃを外周面に形成した端部１２２ａを有する。バンク部１２２ｃは、例えば、約５８°〜５９°の頂角を有する。バンク部１２２ｃがナット１３２から突出するように、第２直線部１２２をナット１３２に挿入した状態で、カラー１３３を一方の方向に回しながらナット１３２に導入すると、第２直線部１２２の雄ねじ部１２２ｂがカラー１３３の内周面に形成された雌ねじ部１３３ａに螺合される。この状態で、ナット１３２を他方の方向に回しながら第１サポート金具１０２の雌ねじ部１０２ａに導入すると、雌ねじ部１０２ａがナット１３２の外周面に形成された雄ねじ部１３２ａに螺合される。このように、第２直線部１２２を微粒化ノズル部１００に嵌合すると、第２直線部１２２のバンク部１２２ｃと開口端１２２ｄの境目に形成された角部が、雌ねじ部１０２ａの底面中央部に密着して、隙間が確実に塞がれて、密閉性が維持される。
【００４９】
次に、図７乃至１０を参照して、プランジャ１３の移動に伴い、原料流体が、シリンダ部５０と高圧チューブ１２０を介して、高圧の状態で、投入槽１０から微粒化ノズル部１００に移動して、微粒化ノズル部１００で原料流体に含まれる物質が微粒化される様子を詳細に説明する。
【００５０】
図７に示すように、プランジャ１３が右死点Ｃから−Ｘ方向に移動して変化点Ｂに達する行程（吸入行程の前半）において、シリンダ部５０内に取り込まれた原料流体の大部分は、プランジャ１３によりシリンダ部５０から高圧で吐出されて、高圧チューブ１２０を介して微粒化ノズル部１００に移動しているため、シリンダ本体６０の中空部６１の前領域の内周面とシリンダ補助管７０で囲まれた空間（加圧室）１３０には、原料流体はほとんど残っていない。このとき、高圧チューブ１２０内には、僅かに原料流体が残っているため、加圧室１３０は密閉されて真空状態になっている。例えば、内径２．１ｍｍの高圧チューブ１２０を使用した場合、約０．７５ｃｃの原料流体が高圧チューブ１２０内に残っている。プランジャ１３は、原料流体に１５０ＭＰａ程度の高圧を付与可能な駆動力で引かれているため、加圧室１３０が真空状態であっても、加圧室１３０から容易に退却できる。また、高圧チューブ１２０から微粒化ノズル部１００にわたって連続して残っている原料流体は、通常、１５０ＭＰａ程度の高い圧力でシリンダ部５０から吐出されており、プランジャ１３が後退する工程では、高圧チューブ１２０から微粒化ノズル部１００にわたって連続して残っている原料流体は、差圧が−０．１ＭＰａ程度である真空圧力で引かれるため、シリンダ部５０に戻る量は僅かである。このように、吸入行程の前半では、プランジャ１３は、加圧室１３０内の真空状態を保ちながら、加圧室１３０から退却する。
【００５１】
図８に示すように、プランジャ１３が変化点Ｂから−Ｘ方向に移動して左死点Ａに達する行程（吸入行程の後半、吸液工程Ｉ）において、プランジャ１３が、高圧シール８０を通過する時点では加圧室１３０はほぼ真空状態であるが、高圧シール８１を通過すると、加圧室１３０は、シリンダ補助管７０の中空部７８の前領域７８ａと中領域７８ｂを介して吸液通路８４と連通する。それゆえ、原料流体は、加圧室１３０の真空状態に引き込まれて、投入槽１０から加圧室１３０内に取り込まれて、加圧室１３０は原料流体により満たされる。
【００５２】
図９に示すように、プランジャ１３が左死点Ａから＋Ｘ方向に移動して変化点Ｂに達する行程（吐出行程の前半）において、プランジャ１３が、高圧シール８０を通過するまでは、プランジャ１３に占められる体積の増加によって、余分な原料流体が投入槽側に押し戻される。この逆流により、投入槽１０内で比重の大きい物質が攪拌されるため、投入槽１０内に攪拌器を設置する必要がなくなる。この逆流には、プランジャ１３のストローク全体のうち、僅かなストロークを使用しているので、逆流する原料流体の量は僅かであり、吐出効率に与える影響は小さい。そして、プランジャ１３が変化点Ｂに達すると、加圧室１３０はプランジャ１３により吸液通路８４と遮断されて、原料流体は加圧室１３０に流れない。
【００５３】
図１０に示すように、プランジャ１３が変化点Ｂから＋Ｘ方向に移動して右死点Ｃに達する行程（吐出行程の後半、加圧吐出工程Ｄ）において、シリンダ部５０内に取り込まれた原料流体は、プランジャ１３により加圧室１３０で加圧されて、第１連通孔６４と高圧チューブ１２０を介して、加圧室１３０から微粒化ノズル部１００に吐出される。原料流体が、微粒化ノズル部１００に吐出されて、超高速流体としてオリフィス１０６の噴射口１０６ａから噴射されると、中空部１０３ｂにおいて、複数の超高速流により誘起されたキャビテーションと旋回流との相互作用によって大きなせん断力が生じる。これにより、原料流体に含まれる物質は微粒化される。また、第１連通孔６４が加圧室１３０の上部（＋Ｚ側）に設置されているので、原料流体とともに加圧室１３０内に取り込まれた空気の泡を加圧室１３０の外部に排出することができ、プランジャ１３の前進後退時に空気の圧縮、膨張による加圧不良という現象を防止することができる。
【００５４】
このように、微粒化装置３０は吸入用の逆止弁と吐出用の逆止弁をシリンダ部５０に設けていないので、構成部材が簡略化され、かつ、逆止弁が吸入孔（又は吐出孔）を完全に閉塞した状態（又は完全に閉塞しない状態）で動作しなくなるという事態が発生しない利点がある。また、シリンダ部５０と微粒化ノズル部１００は容易に分解可能である。それゆえ、微粒化装置３０は、製造コストを低減し、かつ、洗浄をし易く、微粒化処理の効率を向上させられる。このように、使用者は、微粒化装置のメンテナンスをし易いので、微粒化装置のメンテナンスを行う際に、従来行われていた専門家によるメンテナンスの必要が最低限にでき、微粒化装置の維持費を低減できる。
【００５５】
また、微粒化装置３０において、加圧室１３０の密閉／開放に寄与する高圧シール８１は、シリンダ本体６０から容易に取り出せるシリンダ補助管７０に収納されているので、高圧シール８１をシリンダ本体６０の中空部６１の内周面に直接設ける場合と比較して、使用者は高圧シール８１の取り替え作業及び高圧シール８１を取り外した洗浄作業を容易に行える。つまり、一連の微粒化処理を行っている際に原料を変える段取り変えの際に、保守部品としてシリンダ補助管２０を予備として持ち、シリンダ補助管２０を交換して使用すれば、洗浄作業時間を短くでき、作業段取り変えの時間が短くなり、効率良く作業ができる。
【００５６】
なお、特許第４１２１４９９号に開示されているように、投入槽とシリンダ部を連通する連通孔の開口面をプランジャの側面で直接閉塞する微粒化装置が知られているが、この従来の微粒化装置と比較して、微粒化装置３０は、プランジャ１３の側面が第２連通孔６６の開口端部に引っかかり、プランジャ１３の側面に設けられたパッキン等が破壊されるのを防ぐことができるという利点を有する。
【００５７】
次に、微粒化装置３０の変形例を説明する。
【００５８】
原料流体に含まれる物質は、固体に限定されず液体であってもよい。物質として液体と液体を選択した場合、微粒化装置では乳化が行われる。なお、物質として固体と液体を選択した場合、微粒化装置では分散、解砕、破砕、又は混練が行われる。
【００５９】
駆動装置１として、クランク軸の回転によるプランジャ式ポンプの代わりに、空圧駆動によるプランジャ式ポンプ、油圧駆動によるプランジャ式ポンプ、又はモータ直動によるプランジャポンプを使用してもよい。
【００６０】
プランジャ１３の数は３つに限定されず、処理目的や設置場所に応じて、プランジャの数は１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。
【００６１】
原料流体に加圧する圧力は１５０ＭＰａに限定されず、処理目的に応じて、例えば、数ＭＰａ〜数百ＭＰａまで適宜変更可能である。
【００６２】
シリンダ本体６０の第１連通孔６４の径、高圧チューブ１２０の内径、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂの径、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａの径、オフィス１０６の噴射口１０６ａの径、第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａの径、第２サポート金具１０３の中空部１０３ｂの径は、処理目的に応じて適宜変更可能である。
【００６３】
オリフィス１０６の噴射口１０６ａの数は２つに限定されず、処理目的に応じて適宜変更可能である。
【００６４】
高圧シール８１は、シリンダ本体６０から容易に取り出せるのであれば、シリンダ補助管７０を省略してシリンダ本体６０に直接設けてもよい。
【００６５】
上述のように噴射口１０６ａのノズル特性に応じて噴射口１０６ａから噴射した原料流体を、中空部１０３ｂで瞬時に減圧することにより誘起されるキャビテーションと高速旋回流の相互作用により、原料流体に含まれる物質を微粒化する微粒化ノズル部１００の代わりに、内部に設けられた穴部のノズル特性に応じて超高圧の原料流体を高速流に変換して、その高速流の流路を屈曲させて、その屈曲部に高速流を衝突させることにより、原料流体に含まれる物質を微粒化する微粒化ノズル部を使用してもよい。また、噴射口のノズル特性に応じて噴射口から噴射した原料流体を、中空部で瞬時に減圧させて、原料流体中にキャビテーションと高速旋回流を誘起させるとともに、その中空部を屈曲させて、キャビテーションと高速旋回流を誘起された原料流体を屈曲部に衝突させる微粒化ノズル部を使用してもよい。
【００６６】
その他にも、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲において、微粒化装置を適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は以下の産業分野で利用可能である。
【００６８】
・食品産業：乳脂肪の微粒化（乳化）、香料の乳化・分散、高カロリー乳剤の乳化、細胞破砕、滅菌等
・医薬品産業：細胞破砕、菌類からの有用成分の抽出、乳化製剤の調製等
・化粧品産業：乳液の調製、顔料の分散、乳化剤無添加乳液の調製、リポソームの調製
・化学品産業：乳化重合製品の製造、トナーの分散、水性塗料の調製、有機・無機粉体の湿式分散及び破砕
・電子部品産業：有機・無機粉体の湿式分散及び破砕
・冶金産業：無機粉体の湿式分散及び破砕
・環境産業：水処理、汚泥処理
・電池産業：有機・無機粉体の湿式分散及び破砕
以上のように、本発明は様々な産業分野での用途が考えられる有益な発明である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 投入槽
１１ 貯蔵層
１３ プランジャ
２０ 管
２１ 管
５０ シリンダ部
６０ シリンダ本体
６１ 中空部
６２ 段差部
６４ 第１連通孔
６６ 第２連通孔
７０ シリンダ補助管
７１ 前端部
７３ バンク部
７４ 円筒部
７５ 後端部
７８ 中空部
７９ 吸液孔
８１ 高圧シール
８４ 吸液通路
９０ 固定具
１００ 微粒化ノズル部
１０１ ケース１０１、
１０２ 第１サポート金具
１０３ 第２サポート金具
１０４ 第１ノズルホルダ
１０５ 第２ノズルホルダ
１０６ オリフィス
１０８ 固定用袋ナット１０８
１２０ 高圧チューブ
１３０ 加圧室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、化学、薬品等の各業界で扱われる物質を微粒化する装置に関し、より詳細には、原料流体に高い圧力を与える加圧器（ポンプなど）を用いて、原料流体に含まれる物質を微粒化する装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体に高い圧力を与える加圧器（ポンプなど）として、３連型のプランジャ式ポンプが知られている（例えば、特許文献１）。従来の微粒化処理システムでは、プランジャ式ポンプを用いて、原料流体を微粒化装置のシリンダ部に吸入して、微粒化装置の微粒化ノズル部に加圧吐出することにより、原料流体に含まれる物質は微粒化されていた。
【０００３】
プランジャ式ポンプは、クランクケースに回転自在に支持されたクランク軸に、コンロッドを介して連結された３つのプランジャを有する。クランク軸の回転に伴って、各プランジャが往復運動することにより、プランジャ式ポンプはシリンダ部に吸入された原料流体を加圧する。具体的には、原料流体の吸入行程において、プランジャがシリンダ部内から引き出されるにつれて、原料流体が、シリンダ部と投入槽を連通する第１連通孔に設けられた吸入用の逆止弁を介して投入槽からシリンダ部に吸入され、かつ、原料流体の吐出行程において、プランジャがシリンダ部内に押し込まれるにつれて、原料流体が加圧されて、シリンダ部と微粒化ノズル部を連通する第２連通孔に設けられた吐出用の逆止弁を介してシリンダ部から微粒化ノズル部に吐出される。なお、原料流体の吸入行程では吐出用の逆止弁は閉塞されており、原料流体の吐出行程では吸入用の逆止弁は閉塞されている。この機構により、原料流体には数ＭＰａ〜数百ＭＰａ程度の高圧が与えられて、原料流体に含まれる物質は、微粒化ノズル部内に設けられた微粒化ノズルの特性に応じて、所望の粒度に微粒化される。
【０００４】
原料を変える場合には、投入から排出まで、先の原料流体が接触したすべての部材を洗浄することで、コンタミレス化が図られる。これにより、次の原料流体に含まれる物質が、先の原料流体に含まれる物質と混ざるといった問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２３９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の微粒化処理システムの高圧ポンプは、多くの部材を有するため、各部材の洗浄には多くの手間が掛かる。特に、吸入用の逆止弁と吐出用の逆止弁は、原料流体の性質に依存して、いくつかの問題を抱えている。
【０００７】
吸入用の逆止弁は、弁座、スプリングポスト、スプリング、弁体を有する。弁座は、第１連通孔の投入槽側に設けられる。スプリングポストは、第１連通孔のシリンダ部側に設けられる。スプリングは、スプリングポストに固定された一端を有する。弁体は、金属製の球体であり、スプリングの他端でスプリングにより支持される。原料流体の吐出行程において、吸入用の逆止弁のスプリングは、弁体を弁座に押し付けて、原料流体がシリンダ部から投入槽に逆流することを防ぐ。
【０００８】
このような構成をとる吸入用の逆止弁において、原料流体の性質に依存して、次の問題が生じる：（１）原料流体の粘性が高いもしくは固形分、繊維、粉体が含まれるスラリー流体の場合には、原料流体が吸入用の逆止弁の動作不良を招き、かつ、吸入用の逆止弁の洗浄に大きな手間がかかる；（２）原料流体に含まれる物質の粒度が大きいと、その物質により弁体と弁座の間に隙間が常に形成されて吸入用の逆止弁の動作不良を招き、原料流体の吐出行程において、原料流体がシリンダ部から投入槽に逆流してしまう；（３）弁体の度重なる開閉運動により、高圧流体が吸入用の逆止弁に高速で逆流する。その際、高速流により吸入用の逆止弁が破損する可能性がある。また、原料流体に含まれる物質の比重が大きいと、比重の大きい物質が投入槽の底に沈降沈殿するので、撹拌器を用いて、投入槽内で攪拌する必要があり、また、投入槽内で物質の分布を均一にする必要がある。
【０００９】
同様に、吐出用の逆止弁は、弁座、スプリングポスト、スプリング、弁体を有する。弁座は、第２連通孔のシリンダ部側に設けられる。スプリングポストは、第２連通孔の微粒化ノズル部側に設けられる。スプリングは、スプリングポストに固定された一端を有する。弁体は、金属製の球体であり、スプリングの他端でスプリングにより支持される。原料流体の吸入行程において、吐出用の逆止弁のスプリングは、弁体を弁座に押し付けて、原料流体が微粒化ノズル部からシリンダ部に逆流することを防ぐ。
【００１０】
このような構成をとる吐出用の逆止弁において、原料流体の性質に依存して、次の問題が生じる：（１）原料流体の粘性が高いもしくは固形分、繊維、粉体が含まれるスラリー流体の場合には、原料流体が吐出用の逆止弁内の動作不良を引き起こし、かつ、吐出用の逆止弁の洗浄に大きな手間がかかる；（２）原料流体に含まれる物質の粒度が大きいと、その物質により弁体と弁座の間に隙間が常に形成されて吐出用の逆止弁の動作不良を招き、原料流体の吸入行程において、原料流体が微粒化ノズル部からシリンダ部に逆流してしまう；（３）弁体の度重なる開閉運動により、高圧流体が吐出用の逆止弁に高速で逆流する。その際、高速流により吐出用の逆止弁が破損する可能性がある。
【００１１】
本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、従来の微粒化装置と比較して、洗浄し易く、製造コストを低減し、微粒化処理の効率を向上させることができる微粒化装置及びその微粒化装置を含んだ微粒化処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、を備え、プランジャは、前記開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動し、原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、前記加圧吐出された原料流体に含まれる物質は、前記微粒化ノズル内で微粒化され、原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化装置を提供する。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明は、第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、前記第２開口部を介して前記第２中空部に連通する、原料流体を前記シリンダ本体に投入するための投入槽と、前記微粒化ノズルに連通する、微粒化処理された原料流体を貯蔵するための貯蔵槽と、前開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動するプランジャと、を備え、原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、前記加圧吐出された原料流体に含まれる物資は、前記微粒化ノズル内で微粒化されて、前記貯蔵槽に貯蔵され、原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化処理システムを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微粒化装置及び微粒化処理システムには、吸入用の逆止弁と吐出用の逆止弁を設ける必要がないので、構成部材が簡略化され、かつ、逆止弁が吸入孔（又は吐出孔）を完全に閉塞した状態（又は完全に閉塞しない状態）で動作しなくなるという事態が発生しない利点がある。それゆえ、微粒化装置及び微粒化処理システムは、製造コストを低減し、かつ、洗浄をし易く、微粒化処理の効率を向上させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る微粒化処理システムの概念平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る微粒化装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る微粒化装置のシリンダ部のシリンダ本体の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る微粒化装置のシリンダ部のシリンダ補助管の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る微粒化装置のシリンダ部のシリンダ補助管の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る微粒化装置の微粒化ノズル部の拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吸入行程前半を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吸入行程後半を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吐出行程前半を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る微粒化装置における原料流体の吐出行程後半を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至１０を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１に示すように、微粒化処理システムは、駆動装置１、投入槽１０、貯蔵槽１１、微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃから構成される。なお、Ｘ−Ｙ平面は水平面であり、Ｚ方向はＸ−Ｙ平面に垂直な鉛直方向である。
【００１８】
駆動装置１はクランク軸２，２，２とモータ３を備える。クランク軸２，２，２は、クランクケース４，４，４に回転自在に支持されたクランク部５，５，５と、回転方向で１２０度位相を互いにずらして配置されたクランクピン６ａ，６ｂ，６ｃと、から構成される。モータ３はクランク軸２，２，２を回転する。
【００１９】
クランク軸２，２，２は、クランクピン６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ連結されたコンロッド７ａ，７ｂ，７ｃを介して、ヨーク付きピストン軸８ａ，８ｂ，８ｃに連結される。
【００２０】
クランク軸２，２，２が矢印Ｒ方向に回転すると、コンロッド７ａ，７ｂ，７ｃの揺動により、ピストン軸８ａ，８ｂ，８ｃは矢印Ｓ方向に往復運動する。ピストン軸８ａ，８ｂ，８ｃの先端には、後述するプランジャ（ピストン）１３（図２参照）がそれぞれ一体に結合されている。
【００２１】
微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、シリンダ部５０ａ，５０ｂ，５０ｃと微粒化ノズル部１００ａ，１００ｂ，１００ｃからそれぞれ構成される。シリンダ部５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、高圧チューブ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを介して微粒化ノズル部１００ａ，１００ｂ，１００ｃにそれぞれ接続される。シリンダ部５０ａ，５０ｂ，５０ｃには、原料流体を微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃに投入するための投入槽１０が、管２０を介して連通される。微粒化ノズル部１００ａ，１００ｂ，１００ｃには、微粒化された原料生成物（試料）を貯蔵するための貯蔵槽１１が、管２１を介して連通される。
【００２２】
コンロッド７ａ，７ｂ，７ｃをクランクピン６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ偏心連結することにより、ピストン１３が微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃに投入された原料流体を加圧吐出するタイミングをずらして、微粒化処理の効率を向上させることができる。
【００２３】
次に、図２乃至５を参照しながら、微粒化装置３０の構成を詳細に説明する。最初にシリンダ部５０の構成を説明し、次に微粒化ノズル部１００の構成を説明する。なお、微粒化装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃはすべて同一の構造をとる。
【００２４】
図２に示すように、シリンダ部５０は、水平方向に配置され、プランジャ１３がシリンダ部５０内から引き出されるにつれて、原料流体を投入槽１０から管２０を介して吸入して、プランジャ１３がシリンダ部５０内に押し込まれるにつれて、吸入された原料流体を微粒化ノズル部１００に高圧チューブ１２０を介して加圧吐出する。
【００２５】
シリンダ部５０は、シリンダ本体６０、シリンダ補助管７０、固定具９０を有する。図３に示すように、シリンダ本体６０は、ステンレスからなり、中空部６１、段差部６２、雌ねじ部６３、第１連通孔６４、挿入孔６５、第２連通孔６６、雄ねじ部６７を有する。中空部６１は、シリンダ部５０の微粒化ノズル側（＋Ｘ側）で閉塞し、シリンダ部５０のプランジャ側（−Ｘ側）で開口している。また、中空部６１は、シリンダ部５０の微粒化ノズル部側（＋Ｘ側）の第１径と、第１径より大きいシリンダ部５０のプランジャ側（−Ｘ側）の第２径を有する。段差部６２は、中空部６１の第１径が第２径に変化する箇所に形成されている。
【００２６】
雌ねじ部６３は、シリンダ部５０の微粒化ノズル部側（＋Ｘ側）の上面（＋Ｚ側）に形成されて、高圧チューブ１２０にカラー１３１を介して固定されたナット１３０の雄ねじ部１３０ａに螺合される。また、雌ねじ部６３は、雌ねじ部６３と第１連通孔６４を連通する開口６３ａを底面中央部に有し、かつ、底面中央部から底面周縁部に向けて傾斜するバンク部６３ｂを有する。バンク部６３ｂは、例えば、約６０°の頂角を有する。第１連通孔６４は中空部６１と雌ねじ部６３を連通する。高圧チューブ１２０がシリンダ部５０に固定されると、第１連通孔６４は中空部６１と高圧チューブ１２０を連通する。
【００２７】
挿入孔６５は、シリンダ部５０のプランジャ側（−Ｘ側）の上面（＋Ｚ側）に形成される。管２０は、挿入孔６５に挿入されてシリンダ部５０に固定される。挿入孔６５に挿入されるべき管２０の下端部には、パッキン２２ｂ，２２ｂが上下位置に嵌着されている。第２連通孔６６は、中空部６１の段差部６２の近傍に形成されて、中空部６１と挿入孔６５を連通する。管２０がシリンダ部５０に固定されると、第２連通孔６６は管２０と中空部６１を連通する。雄ねじ部６７は、シリンダ本体６０の後端凸部（−Ｘ側）の外周面に形成されている。
【００２８】
図２に示すように、シリンダ補助管７０は、ステンレスからなり、シリンダ本体６０の中空部６１に収納される。図４及び５に示すように、シリンダ補助管７０は、前端部７１、固定シール７２、バンク部７３、円筒部７４、後端部７５、パッキン７６、フランジ部７７、中空部７８、４つの吸液孔７９（図には２つの吸液孔のみ示している）、高圧シール受部８０、高圧シール８１、軸受シール８２、軸受８３を有する。前端部７１は、中空部６１の第１径より大きく、かつ、中空部６１の第２径より小さい外径を有する円環７１ａと、円環７１ａの中央部から延出する、中空部６１の第１径と同じ外径を有する突起７１ｂを有する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、突起７１ｂは中空部６１の内周面に当接し、かつ、円環７１ａの周縁面７１ｃは中空部６１の段差部６２に圧接する。
【００２９】
固定シール７２は、プラスチックからなり、突起７１ｂを囲むように円環７１ａの周縁面７１ｃに形成された円形溝に固定される。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、固定シール７２は中空部６１の段差部６２に圧接する。バンク部７３は、突起７１ｂの延出方向とは反対の方向に、前端部７１の円環７１ａから延出する。バンク部７３は、円環７１ａから延出するにつれて小さくなる外径を有する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、シリンダ本体６０の第２連通孔６６の開口面は、シリンダ補助管７０の前端部７１の円環７１ａの上側面とバンク部７３の上側面に対向する。
【００３０】
円筒部７４は、バンク部７３から延出して、バンク部７３が円筒部７４に接する面の径と同じ外径を有する。後端部７５は、円筒部７４から延出して、中空部６１の第２径と同じ外径を有する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、後端部７５は中空部６１の内周面に当接する。パッキン７６は、ゴムからなり、バンク部７３側の後端部７５の側面に形成された円形溝に固定される。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、パッキン７６は中空部６１の内周面に圧接する。フランジ部７７は後端部７５から外方に延出する。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、フランジ部７７は中空部６０の開口端に圧接する。
【００３１】
中空部７８は、一体的に連結された前端部７１、バンク部７３、円筒部７４、後端部７５、フランジ部７７を貫通する。中空部７８は、前領域７８ａ、中領域７８ｂ、後領域７８ｃに区画される。前領域７８ａは、前端部７１、バンク部７３、円筒部７４の前部を貫通する。中領域７８ｂは、円筒部７４の後部を貫通する。４つの吸液孔７９は、周方向に互いに９０°離れるように、円筒部７４の側面に形成される。シリンダ補助管７０がシリンダ本体６０に収納された状態において、各吸液孔７９は、中空部６１の内周面、第２連通孔６６の開口面、前端部７１の円環７１ａの側面、バンク部７３の側面、円筒部７４の側面に囲まれた吸液通路８４と、中空部７８の中領域７８ｂとを連通する。前領域７８ａと中領域７８ｂの境界付近には、中空部７８に延出する円環突起７８ｄが形成されている。後領域７８ｃは、後端部７５とフランジ部７７を貫通する。後領域７８ｃは、前領域７８ａの径と同じ径を有する。中領域７８ｂの前部は、円環突起７８ｄの内径と同じ径を有する。中領域７８ｂの後部は、中領域７８ｂの前部から後領域７８ｃに向かうにつれて、大きくなる径を有する。
【００３２】
高圧シール受部８０は略円筒状に形成される。高圧シール受部８０は、前領域７８ａの径と同じ値の外径と、プランジャ１３の径より大きい（円環突起７８ｄの内径と同じ）第１内径と、プランジャ１３の径と同じ第２内径を有する。高圧シール受部８０は、前端部７１側から中空部７８に挿入されて、中空部７８の内周面と円環突起７８ｄに固定される。このとき、高圧シール受部８０の第１内径を有する第１円環面は円環突起７８ｄの円環面に当接し、高圧シール受部８０の外周面は中空部７８の内周面に当接する。高圧シール８１は、ナイロン、ポリエチレンなどの熱可塑性のプラスチックからなり、円錐台筒状に形成される。高圧シール８１は、円環状に形成された第１面（−Ｘ側）を有し、かつ、同心の二重円環状に形成された第２面（＋Ｘ側）を有する。第１面は、プランジャ１３の径より大きい内径と、前領域７８ａの径と同じ外径を有する。断面視において、高圧シール８１の側部は、第１面から第２面に進むにつれて途中で二股に分かれて、内側円環８１ａと外側円環８１ｂを形成する。内側円環８１ａは、第２面に近づくにつれて内方に延出する。第２面の内側円環は、プランジャ１３の径より小さい内径を有する。外側円環８１ｂは、第２面に近づくにつれて外方に延出する。第２面の外側円環は、前領域７８ａの径より僅かに大きい外径を有する。高圧シール８１は、前端部７１側から中空部７８に挿入されて、中空部７８の内周面と高圧シール受部８０に固定される。このとき、高圧シール８１の第１面は高圧シール受部８０の第２内径を有する第２円環面に当接し、高圧シール８１の外周面は中空部７８の内周面に圧接する。
【００３３】
軸受シール８２は、プラスチックからなり、円筒状に形成される。軸受シール８２は、プランジャ１３の径と同じ内径と、後領域７８ｃの径と同じ外径を有する。軸受シール８２は、後端部７５側から中空部７８に挿入されて、後領域７８ｃの前端（＋Ｘ側）に固定される。このとき、軸受シール８２の外周面は中空部７８の内周面に当接する。軸受８３は、ジルコニアなどのセラミック又はプラスチックからなり、略円筒状に形成される。軸受８３は、プランジャ１３の径と同じ内径と、後領域７８ｃの径と同じ外径を有する。軸受８３は、後端部７５側から中空部７８に挿入されて、後領域７８ｃの後端（−Ｘ側）に固定される。このとき、軸受８３は軸受シール８２に当接し、軸受８３の外周面は中空部７８の内周面に当接する。
【００３４】
図２に示すように、固定具９０は、ステンレスからなり、キャップ状に形成される。固定具９０は、雌ねじ部９１が形成された内周面を有する。シリンダ補助管７０をシリンダ本体６０に挿入して、固定具９０の雌ねじ部９１をシリンダ本体６０の雄ねじ部６７に螺合することにより、シリンダ補助管７０はシリンダ本体６０に固定される。固定具９０の閉塞端９２は、内方に窪んだ円環部９２ａを有する。円環部９２ａは、プランジャ１３の径より僅かに大きい内径を有する。
【００３５】
プランジャ１３は、ピストン軸８に一体に連結されて、クランク軸２の回転に伴ってシリンダ部５０内を往復運動する。固定具９０を用いてシリンダ補助管７０をシリンダ本体６０に固定した構成において、プランジャ１３は、中空部７８の中領域７８ｂに位置する左死点（−Ｘ側）Ａまで、固定具９０の円環部９２ａを介してシリンダ補助管７０の中空部７８に導入される（図９参照）。このとき、プランジャ１３は、軸受シール８２と軸受８３の内周面に当接する。この状態で、プランジャ１３が左死点Ａから右死点（＋Ｘ側）Ｃに移動する行程（吐出行程）において、プランジャ１３は、軸受シール８２と軸受８３の内周面上を摺動しながら、高圧シール受部８０を介して高圧シール８１の内側円環８１ａに接触する。プランジャ１３は、シリンダ部５０に更に押し込まれると、内側円環８１ａを押しのけて高圧シール８０内を通過する（図１０参照）。プランジャ１３が高圧シール８０の第２面に到達する位置は、シリンダ部５０における吸液工程Ｉから加圧吐出工程Ｄに（又は加圧吐出工程Ｄから吸液工程Ｉに）変化する変化点Ｂに対応する。プランジャ１３は、シリンダ部５０に更に押し込まれると、高圧シール受部８０、高圧シール８１の内側円環８１ａ、軸受シール８２、軸受８３の内周面を摺動しながら、中空部６１の前領域（加圧室１３０）に位置する右死点Ｃに到達する（図７参照）。
【００３６】
この状態で、プランジャ１３が右死点Ｃから左死点Ａに移動する行程（吸入行程）において、プランジャ１３は、高圧シール受部８０、高圧シール８１の内側円環８１ａ、軸受シール８２、軸受８３の内周面を摺動しながら、シリンダ本体６０の中空部６１の前領域（加圧室１３０）から退却して変化点Ｂに到達する（図８参照）。プランジャ１３は、シリンダ部５０から更に引き出されると、軸受シール８２と軸受８３の内周面を摺動しながら、高圧シール受部８０と高圧シール８１から退却して左死点Ａに到達する。プランジャ１３が高圧シール８１から退却すると、内側円環８１ａは元の形状に戻り、プランジャ１３の移動路内に突出する。ここで、吸液工程Ｉは、原料流体が投入槽１０からプランジャ部５０に吸入される工程であり、吸入行程後半におけるプランジャ１３の変化点Ｂから左死点Ａへの移動行程に対応する。また、加圧吐出工程Ｄは、原料流体が高圧チューブ１２０を介してプランジャ部５０から微粒化ノズル部１００に加圧吐出される工程であり、吐出行程後半におけるプランジャ１３の変化点Ｂから右死点Ｃへの移動行程に対応する。なお、プランジャ１３の移動に伴い、原料流体が、シリンダ部５０と高圧チューブ１２０を介して、投入槽１０から微粒化ノズル部１００に移動して、微粒化ノズル部１００で原料流体に含まれる物質が微粒化される様子は、後に詳細に説明する。
【００３７】
図６に示すように、微粒化ノズル部１００は、ケース１０１、第１サポート金具１０２、第２サポート金具１０３、第１ノズルホルダ１０４、第２ノズルホルダ１０５、オリフィス１０６、４本のノックピン１０７（図には２本のノックピンのみ示している）、固定用袋ナット１０８を有する。ケース１０１は、ステンレスからなり、中空部１０１ａ、段差部１０１ｂ、雄ねじ部１０１ｃ、雌ねじ部１０１ｄ、４つの挿入孔１０１ｅ（図には２つの挿入孔のみ示している）を有する。中空部１０１ａは、ケース１０１を貫通して、ケース１０１のシリンダ部側（＋Ｚ側）の第１径と、第１径より大きいケース１０１の貯蔵槽側（−Ｚ側）の第２径を有する。段差部１０１ｂは、中空部１０１ａの第１径が第２径に変化する箇所に形成されている。雄ねじ部１０１ｃは、ケース１０１のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成される。雌ねじ部１０１ｄは、ケース１０１の貯蔵槽側（−Ｚ側）の中空部１０１ａの内周面に形成される。４つの挿入孔１０１ｅは、ケース１０１のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成される。
【００３８】
第１サポート金具１０２は、ステンレスからなり、雌ねじ部１０２ａ、中空部１０２ｂ、４つの挿入孔１０２ｃを有する。雌ねじ部１０２ａは、第１サポート金具１０２のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成されて、高圧チューブ１２０にカラー１３３を介して固定されたナット１３２の雄ねじ部１３２ａに螺合される。また、雌ねじ部１０２ａは、雌ねじ部１０２ａと中空部１０２ｂを連通する開口１０２ａ１を底面中央部に有し、かつ、底面中央部から底面周縁部に向けて傾斜するバンク１０２ａ２を有する。バンク部１０２ａ２は、例えば、約６０°の頂角を有する。中空部１０２ｂは、第１サポート金具１０２を貫通して、高圧チューブ１２０の内径とほぼ同じ径（例えば、２．２ｍｍ）を有する。４つの挿入孔１０２ｃは、第１サポート金具１０２のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部下面に形成される。第１サポート金具１０２の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端面は、先端に向かうにつれて先細りするテーパー状に形成される。
【００３９】
第２サポート金具１０３は、ステンレスからなり、雄ねじ部１０３ａ、中空部１０３ｂ、螺合孔１０３ｃを有する。雄ねじ部１０３ａは、第２サポート金具１０３のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部に形成される。中空部１０３ｂは、第２サポート金具１０３を貫通して、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂ、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａ、第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａ、オリフィス１０６の噴射口１０６ａの径より極めて大きい径を有する。螺合孔１０３ｃは、第２サポート金具１０３の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端部に形成される。管２１は、螺合孔１０３ｃに螺合されて第２サポート金具１０３に固定される。第２サポート金具１０３のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端部は突出しており、その端面は先端に向かうにつれて先細りするテーパー状に形成される。
【００４０】
第１ノズルホルダ１０４は、ステンレスよりも硬い素材（例えば、タングステンカーバイドなどの超硬合金）からなり、細孔１０４ａを有する。細孔１０４ａは、第１ノズルホルダ１０４を貫通して、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂの径の約２倍の径（例えば、４．０ｍｍ）を有する。第１ノズルホルダ１０４のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端面は、第１サポート金具１０２の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端面よりも僅かに広角のテーパ角を有する。
【００４１】
同様に、第２ノズルホルダ１０５は、ステンレスよりも硬い素材（例えば、タングステンカーバイドなどの超硬合金）からなり、細孔１０５ａを有する。細孔１０５ａは、第２ノズルホルダ１０５を貫通して、第１サポート金具１０１の中空部１０１ａの径の約２倍の径（例えば、４．０ｍｍ）を有する。第２ノズルホルダ１０５の貯蔵槽側（−Ｚ側）の端面は、第２サポート金具１０３のシリンダ部側（＋Ｚ側）の端面よりも僅かに広角のテーパ角を有する。
【００４２】
オリフィス１０６は、超硬質素材（例えば、ダイヤモンド等）からなり、２つの噴射口１０６ａを有する。各噴射口１０６ａは、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａと第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａの半径より小さい径（例えば、０．１３ｍｍ）を有する。４本のノックピン１０７は、ケース１０１の４つの挿入孔１０１ｅと第１サポート金具１０２の４つの挿入孔１０２ｃに挿入されて、第１サポート金具１０２をケース１０１に取り付けるときに、ケース１０１に対する第１サポート金具１０２の回り止めに使用される。固定用袋ナット１０８は、ステンレスからなり、キャップ状に形成される。固定用袋ナット１０８は、雌ねじ部１０８ａが形成された内周面と、開口１０８ｂが形成された端部を有する。
【００４３】
次に、微粒化ノズル部１００の組立方法を説明する。オリフィス１０６が、所定の位置に設定されるように、ケース１０１の中空部１０１ａに挿入される。次に、第１ノズルホルダ１０４が、オリフィス１０６に接触するまで、第１径を有する端部から中空部１０１ａに挿入され、かつ、第２ノズルホルダ１０５が、オリフィス１０６に接触するまで、第２径を有する端部から中空部１０１ａに挿入される。そして、４本のノックピン１０７をケース１０１の４つの挿入孔１０１ｅと第１サポート金具１０２の４つの挿入孔１０２ｃに挿入しながら、第１サポート金具１０２がケース１０１の中空部１０１ａに挿入される。最後に、第１サポート金具１０２を固定用袋ナット１０８の開口１０８ｂに貫通させて、ケース１０１の雄ねじ部１０１ｃを固定用袋ナット１０８の雌ねじ部１０８ａに螺合することにより、第１サポート金具１０２がケース１０１に固定され、かつ、第２サポート金具１０３の雄ねじ部１０３ａをケース１０１の雌ねじ部１０１ｄに螺合しながら、第２サポート金具１０３をケース１０１の中空部１０１ａに挿入することにより、第２サポート金具１０３がケース１０１に固定される。
【００４４】
このとき、第１サポート金具１０２と第１ノズルホルダ１０４の接触面には、テーパシール構造が形成されているので、第１ノズルホルダ１０４の先端角部が第１サポート金具１０２の端面に密着して、隙間が確実に塞がれて、密着性が維持される。同様に、第２サポート金具１０３と第２ノズルホルダ１０５の接触面には、テーパシール構造が形成されているので、第２ノズルホルダ１０５の先端角部が第２サポート金具１０３の端面に密着して、隙間が確実に塞がれて、密着性が維持される。
【００４５】
このような構成により、原料流体が、高圧チューブ１２０から微粒化ノズル部１００に導入されて、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂ、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａ、オリフィス１０６の噴射口１０６ａを通過すると、流速が上昇して、噴射口１０６ａから超高速流体として噴射される。第２サポート金具１０３の中空部１０３ｂの内部は大気圧であるため、原料流体が第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａを介して中空部１０３ｂ内に達すると、噴射口１０６ａから噴射された超高速流体に加わる圧力は瞬時に降下する。このとき、中空部１０３ｂ内が原料流体で満たされていると、複数の超高速流体によるジェット流と旋回流が発生する。また、超高速流体が瞬時に減圧されるので、中空部１０３ｂ内でキャビテーション現象が生じる。したがって、中空部１０３ｂ内では、複数の超高速流により誘起されたキャビテーションと旋回流との相互作用によって大きなせん断力が生じて、これにより、原料流体に含まれる物質が微粒化される。
【００４６】
図２に示すように、高圧チューブ１２０は、ステンレスからなり、第１直線部１２１、第２直線部１２２、第１直線部１２１を第２直線部１２２に接続する湾曲部１２３を有する。第１直線部１２１、第２直線部１２２、湾曲部１２３は一体に接続されている。高圧チューブ１２０は、例えば、２．１ｍｍの内径と６．３５ｍｍの外径を有する。高圧チューブ１２０は、ナット１３０とカラー１３１を用いて、テーパシール構造によりシリンダ部５０に固定され、ナット１３２とカラー１３３を用いて、テーパシール構造により微粒化ノズル部１００に固定される。
【００４７】
第１直線部１２１は、雄ねじ部１２１ｂとバンク部１２１ｃを外周面に形成した端部１２１ａを有する。バンク部１２１ｃは、例えば、約５８°〜５９°の頂角を有する。バンク部１２１ｃがナット１３０から突出するように、第１直線部１２１をナット１３０に挿入した状態で、カラー１３１を一方の方向に回しながらナット１３０に導入すると、第１直線部１２１の雄ねじ部１２１ｂがカラー１３１の内周面に形成された雌ねじ部１３１ａに螺合される。この状態で、ナット１３０を他方の方向に回しながらシリンダ本体６０の雌ねじ部６３に導入すると、雌ねじ部６３がナット１３０の外周面に形成された雄ねじ部１３０ａに螺合される。このように、第１直線部１２１をシリンダ本体６０に嵌合すると、第１直線部１２１のバンク部１２１ｃと開口端１２１ｄの境目に形成された角部が、雌ねじ部６３の底面中央部に密着して、隙間が確実に塞がれて、密閉性が維持される。
【００４８】
同様に、第２直線部１２２は、雄ねじ部１２２ｂとバンク部１２２ｃを外周面に形成した端部１２２ａを有する。バンク部１２２ｃは、例えば、約５８°〜５９°の頂角を有する。バンク部１２２ｃがナット１３２から突出するように、第２直線部１２２をナット１３２に挿入した状態で、カラー１３３を一方の方向に回しながらナット１３２に導入すると、第２直線部１２２の雄ねじ部１２２ｂがカラー１３３の内周面に形成された雌ねじ部１３３ａに螺合される。この状態で、ナット１３２を他方の方向に回しながら第１サポート金具１０２の雌ねじ部１０２ａに導入すると、雌ねじ部１０２ａがナット１３２の外周面に形成された雄ねじ部１３２ａに螺合される。このように、第２直線部１２２を微粒化ノズル部１００に嵌合すると、第２直線部１２２のバンク部１２２ｃと開口端１２２ｄの境目に形成された角部が、雌ねじ部１０２ａの底面中央部に密着して、隙間が確実に塞がれて、密閉性が維持される。
【００４９】
次に、図７乃至１０を参照して、プランジャ１３の移動に伴い、原料流体が、シリンダ部５０と高圧チューブ１２０を介して、高圧の状態で、投入槽１０から微粒化ノズル部１００に移動して、微粒化ノズル部１００で原料流体に含まれる物質が微粒化される様子を詳細に説明する。
【００５０】
図７に示すように、プランジャ１３が右死点Ｃから−Ｘ方向に移動して変化点Ｂに達する行程（吸入行程の前半）において、シリンダ部５０内に取り込まれた原料流体の大部分は、プランジャ１３によりシリンダ部５０から高圧で吐出されて、高圧チューブ１２０を介して微粒化ノズル部１００に移動しているため、シリンダ本体６０の中空部６１の前領域の内周面とシリンダ補助管７０で囲まれた空間（加圧室）１３０には、原料流体はほとんど残っていない。このとき、高圧チューブ１２０内には、僅かに原料流体が残っているため、加圧室１３０は密閉されて真空状態になっている。例えば、内径２．１ｍｍの高圧チューブ１２０を使用した場合、約０．７５ｃｃの原料流体が高圧チューブ１２０内に残っている。プランジャ１３は、原料流体に１５０ＭＰａ程度の高圧を付与可能な駆動力で引かれているため、加圧室１３０が真空状態であっても、加圧室１３０から容易に退却できる。また、高圧チューブ１２０から微粒化ノズル部１００にわたって連続して残っている原料流体は、通常、１５０ＭＰａ程度の高い圧力でシリンダ部５０から吐出されており、プランジャ１３が後退する工程では、高圧チューブ１２０から微粒化ノズル部１００にわたって連続して残っている原料流体は、差圧が−０．１ＭＰａ程度である真空圧力で引かれるため、シリンダ部５０に戻る量は僅かである。このように、吸入行程の前半では、プランジャ１３は、加圧室１３０内の真空状態を保ちながら、加圧室１３０から退却する。
【００５１】
図８に示すように、プランジャ１３が変化点Ｂから−Ｘ方向に移動して左死点Ａに達する行程（吸入行程の後半、吸液工程Ｉ）において、プランジャ１３が、高圧シール８０を通過する時点では加圧室１３０はほぼ真空状態であるが、高圧シール８１を通過すると、加圧室１３０は、シリンダ補助管７０の中空部７８の前領域７８ａと中領域７８ｂを介して吸液通路８４と連通する。それゆえ、原料流体は、加圧室１３０の真空状態に引き込まれて、投入槽１０から加圧室１３０内に取り込まれて、加圧室１３０は原料流体により満たされる。
【００５２】
図９に示すように、プランジャ１３が左死点Ａから＋Ｘ方向に移動して変化点Ｂに達する行程（吐出行程の前半）において、プランジャ１３が、高圧シール８０を通過するまでは、プランジャ１３に占められる体積の増加によって、余分な原料流体が投入槽側に押し戻される。この逆流により、投入槽１０内で比重の大きい物質が攪拌されるため、投入槽１０内に攪拌器を設置する必要がなくなる。この逆流には、プランジャ１３のストローク全体のうち、僅かなストロークを使用しているので、逆流する原料流体の量は僅かであり、吐出効率に与える影響は小さい。そして、プランジャ１３が変化点Ｂに達すると、加圧室１３０はプランジャ１３により吸液通路８４と遮断されて、原料流体は加圧室１３０に流れない。
【００５３】
図１０に示すように、プランジャ１３が変化点Ｂから＋Ｘ方向に移動して右死点Ｃに達する行程（吐出行程の後半、加圧吐出工程Ｄ）において、シリンダ部５０内に取り込まれた原料流体は、プランジャ１３により加圧室１３０で加圧されて、第１連通孔６４と高圧チューブ１２０を介して、加圧室１３０から微粒化ノズル部１００に吐出される。原料流体が、微粒化ノズル部１００に吐出されて、超高速流体としてオリフィス１０６の噴射口１０６ａから噴射されると、中空部１０３ｂにおいて、複数の超高速流により誘起されたキャビテーションと旋回流との相互作用によって大きなせん断力が生じる。これにより、原料流体に含まれる物質は微粒化される。また、第１連通孔６４が加圧室１３０の上部（＋Ｚ側）に設置されているので、原料流体とともに加圧室１３０内に取り込まれた空気の泡を加圧室１３０の外部に排出することができ、プランジャ１３の前進後退時に空気の圧縮、膨張による加圧不良という現象を防止することができる。
【００５４】
このように、微粒化装置３０は吸入用の逆止弁と吐出用の逆止弁をシリンダ部５０に設けていないので、構成部材が簡略化され、かつ、逆止弁が吸入孔（又は吐出孔）を完全に閉塞した状態（又は完全に閉塞しない状態）で動作しなくなるという事態が発生しない利点がある。また、シリンダ部５０と微粒化ノズル部１００は容易に分解可能である。それゆえ、微粒化装置３０は、製造コストを低減し、かつ、洗浄をし易く、微粒化処理の効率を向上させられる。このように、使用者は、微粒化装置のメンテナンスをし易いので、微粒化装置のメンテナンスを行う際に、従来行われていた専門家によるメンテナンスの必要が最低限にでき、微粒化装置の維持費を低減できる。
【００５５】
また、微粒化装置３０において、加圧室１３０の密閉／開放に寄与する高圧シール８１は、シリンダ本体６０から容易に取り出せるシリンダ補助管７０に収納されているので、高圧シール８１をシリンダ本体６０の中空部６１の内周面に直接設ける場合と比較して、使用者は高圧シール８１の取り替え作業及び高圧シール８１を取り外した洗浄作業を容易に行える。つまり、一連の微粒化処理を行っている際に原料を変える段取り変えの際に、保守部品としてシリンダ補助管２０を予備として持ち、シリンダ補助管２０を交換して使用すれば、洗浄作業時間を短くでき、作業段取り変えの時間が短くなり、効率良く作業ができる。
【００５６】
なお、特許第４１２１４９９号に開示されているように、投入槽とシリンダ部を連通する連通孔の開口面をプランジャの側面で直接閉塞する微粒化装置が知られているが、この従来の微粒化装置と比較して、微粒化装置３０は、プランジャ１３の側面が第２連通孔６６の開口端部に引っかかり、プランジャ１３の側面に設けられたパッキン等が破壊されるのを防ぐことができるという利点を有する。
【００５７】
次に、微粒化装置３０の変形例を説明する。
【００５８】
原料流体に含まれる物質は、固体に限定されず液体であってもよい。物質として液体と液体を選択した場合、微粒化装置では乳化が行われる。なお、物質として固体と液体を選択した場合、微粒化装置では分散、解砕、破砕、又は混練が行われる。
【００５９】
駆動装置１として、クランク軸の回転によるプランジャ式ポンプの代わりに、空圧駆動によるプランジャ式ポンプ、油圧駆動によるプランジャ式ポンプ、又はモータ直動によるプランジャポンプを使用してもよい。
【００６０】
プランジャ１３の数は３つに限定されず、処理目的や設置場所に応じて、プランジャの数は１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。
【００６１】
原料流体に加圧する圧力は１５０ＭＰａに限定されず、処理目的に応じて、例えば、数ＭＰａ〜数百ＭＰａまで適宜変更可能である。
【００６２】
シリンダ本体６０の第１連通孔６４の径、高圧チューブ１２０の内径、第１サポート金具１０２の中空部１０２ｂの径、第１ノズルホルダ１０４の細孔１０４ａの径、オフィス１０６の噴射口１０６ａの径、第２ノズルホルダ１０５の細孔１０５ａの径、第２サポート金具１０３の中空部１０３ｂの径は、処理目的に応じて適宜変更可能である。
【００６３】
オリフィス１０６の噴射口１０６ａの数は２つに限定されず、処理目的に応じて適宜変更可能である。
【００６４】
高圧シール８１は、シリンダ本体６０から容易に取り出せるのであれば、シリンダ補助管７０を省略してシリンダ本体６０に直接設けてもよい。
【００６５】
上述のように噴射口１０６ａのノズル特性に応じて噴射口１０６ａから噴射した原料流体を、中空部１０３ｂで瞬時に減圧することにより誘起されるキャビテーションと高速旋回流の相互作用により、原料流体に含まれる物質を微粒化する微粒化ノズル部１００の代わりに、内部に設けられた穴部のノズル特性に応じて超高圧の原料流体を高速流に変換して、その高速流の流路を屈曲させて、その屈曲部に高速流を衝突させることにより、原料流体に含まれる物質を微粒化する微粒化ノズル部を使用してもよい。また、噴射口のノズル特性に応じて噴射口から噴射した原料流体を、中空部で瞬時に減圧させて、原料流体中にキャビテーションと高速旋回流を誘起させるとともに、その中空部を屈曲させて、キャビテーションと高速旋回流を誘起された原料流体を屈曲部に衝突させる微粒化ノズル部を使用してもよい。
【００６６】
その他にも、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲において、微粒化装置を適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は以下の産業分野で利用可能である。
【００６８】
・食品産業：乳脂肪の微粒化（乳化）、香料の乳化・分散、高カロリー乳剤の乳化、細胞破砕、滅菌等
・医薬品産業：細胞破砕、菌類からの有用成分の抽出、乳化製剤の調製等
・化粧品産業：乳液の調製、顔料の分散、乳化剤無添加乳液の調製、リポソームの調製
・化学品産業：乳化重合製品の製造、トナーの分散、水性塗料の調製、有機・無機粉体の湿式分散及び破砕
・電子部品産業：有機・無機粉体の湿式分散及び破砕
・冶金産業：無機粉体の湿式分散及び破砕
・環境産業：水処理、汚泥処理
・電池産業：有機・無機粉体の湿式分散及び破砕
以上のように、本発明は様々な産業分野での用途が考えられる有益な発明である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 投入槽
１１ 貯蔵層
１３ プランジャ
２０ 管
２１ 管
５０ シリンダ部
６０ シリンダ本体
６１ 中空部
６２ 段差部
６４ 第１連通孔
６６ 第２連通孔
７０ シリンダ補助管
７１ 前端部
７３ バンク部
７４ 円筒部
７５ 後端部
７８ 中空部
７９ 吸液孔
８１ 高圧シール
８４ 吸液通路
９０ 固定具
１００ 微粒化ノズル部
１０１ ケース１０１、
１０２ 第１サポート金具
１０３ 第２サポート金具
１０４ 第１ノズルホルダ
１０５ 第２ノズルホルダ
１０６ オリフィス
１０８ 固定用袋ナット１０８
１２０ 高圧チューブ
１３０ 加圧室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、
前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、
前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、
を備え、
プランジャは、前記開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動し、
原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、
前記加圧吐出された原料流体に含まれる物質は、前記微粒化ノズル内で微粒化され、
原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化装置。
【請求項２】
第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、
前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、
前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、
前記第２開口部を介して前記第２中空部に連通する、原料流体を前記シリンダ本体に投入するための投入槽と、
前記微粒化ノズルに連通する、微粒化処理された原料流体を貯蔵するための貯蔵槽と、
前開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動するプランジャと、
を備え、
原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、
前記加圧吐出された原料流体に含まれる物質は、前記微粒化ノズル内で微粒化されて、前記貯蔵槽に貯蔵され、
原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化処理システム。
【請求項１】
第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、
前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、
前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、
を備え、
プランジャは、前記開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動し、
原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、
前記加圧吐出された原料流体に含まれる物質は、前記微粒化ノズル内で微粒化され、
原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して外部から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化装置。
【請求項２】
第１中空部と、前記第１中空部に開口する第１開口部と、前記第１中空部の内方に突出するように前記第１中空部に固定される高圧シールと、を有するシリンダ補助管と、
前記シリンダ補助管を収納し、かつ、開口端と、閉塞端と、前記シリンダ補助管と前記閉塞端の間に形成されて前記第１中空部に連通する加圧室と、を有する第２中空部と、前記第２中空部に開口する第２開口部と、前記第２中空部にて前記第１開口部と前記第２開口部を連通する吸液通路と、を有するシリンダ本体と、
前記加圧室に連通する微粒化ノズルと、
前記第２開口部を介して前記第２中空部に連通する、原料流体を前記シリンダ本体に投入するための投入槽と、
前記微粒化ノズルに連通する、微粒化処理された原料流体を貯蔵するための貯蔵槽と、
前開口端から前記シリンダ本体に導入されて、前記第１中空部と前記加圧室内を往復運動するプランジャと、
を備え、
原料流体が前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれた状態において、前記プランジャが前記高圧シールを押し退けながら前記加圧室内に送り込まれると、前記加圧室が前記第１中空部と遮断され、これにより、原料流体は前記加圧室内で加圧されて、前記微粒化ノズルに吐出され、
前記加圧吐出された原料流体に含まれる物質は、前記微粒化ノズル内で微粒化されて、前記貯蔵槽に貯蔵され、
原料流体が前記加圧室から吐出された状態において、前記加圧室は前記加圧吐出された原料流体の一部により前記微粒化ノズルと遮断されて真空状態を維持し、前記プランジャが前記高圧シールから離れて前記第１中空部内に引き込まれると、原料流体は前記吸液通路と前記第１中空部を介して前記投入槽から前記加圧室内に取り込まれることを特徴とする微粒化処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２７９９０４（Ｐ２０１０−２７９９０４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３５５０３（Ｐ２００９−１３５５０３）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（５０２３１３３２５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（５０２３１３３２５）
【Ｆターム（参考）】
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