混合・微粒化装置
【課題】キャビテーション効果と衝突エネルギー効果を十分に生かした構成がシンプルな混合・微粒化装置を提供する。
【解決手段】中側構成体２０と、その両側に接する外側構成体１０ａ，１０ｂとの３個の構成体を有し、前記外側構成体の中側構成体に接する面に被処理物を誘導するための溝部１３を穿設し、中側構成体には、被処理物を混合、粉砕させるための空間部２１を設けた混合・微粒化装置であって、前記外側構成体の溝部の前記中側構成体の空間部に面する開口部の位置および形状は、前記２個の外側構成体の溝部を通して被処理物を前記中側構成体の空間部に高速導入して前記中側構成体の空間部で衝突して混合・微粒化するよう形成されている。
【解決手段】中側構成体２０と、その両側に接する外側構成体１０ａ，１０ｂとの３個の構成体を有し、前記外側構成体の中側構成体に接する面に被処理物を誘導するための溝部１３を穿設し、中側構成体には、被処理物を混合、粉砕させるための空間部２１を設けた混合・微粒化装置であって、前記外側構成体の溝部の前記中側構成体の空間部に面する開口部の位置および形状は、前記２個の外側構成体の溝部を通して被処理物を前記中側構成体の空間部に高速導入して前記中側構成体の空間部で衝突して混合・微粒化するよう形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧品、食品、繊維、電磁製品、医療品、塗料、トナー、感光材料、磁気記録媒体などの種々な分野において使用される、液相中に固相を混合させたスラリー又は、水に油、又は油に水を混合させた液体において、これらに加圧、減圧、衝突の工程により、又はこれらの工程を繰り返すことにより超微粒子分散体を得るための混合・微粒化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合・微粒化装置としては、粒子同士の衝突によるか、或いは圧縮状態から開放状態に移行させるキャビテーションを利用した装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、高圧容器内に、高圧容器内の流体の流路に比べて十分小さな貫通孔が形成された厚みの薄い硬度の大きな物質から形成された板状体が設けられており、板状体の貫通孔の中央には、貫通孔に垂直な流出路が板状体の側面へつながっており、板状体の貫通孔の互いに反対の方向から供給された流体は、板状体の中央部において衝突して乳化させることによって乳化させる乳化装置を紹介している。
【０００４】
また特許文献２では、入側ブロックＡ１と出側ブロックＡ４を有する密閉容器内に、微粒化すべき物質が分散された被処理流体を入側ブロックＡ１から高速で導入し、その流れを複数の貫通孔Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｖに分岐させた後、再び集合させる向きの高速流として衝突させて物質を微粒化し出側ブロックＡ４から排出する装置であって、高速で送られる被処理流体を、遠心方向に拡散後、拡散方向端部の複数位置から送りこみ方向に流れの向きを変えて分流させ、分流ブロックＡ２の先端部で壁面に衝突させると共に圧力を急降下させた後、送りこみ方向に傾斜した求心方向に流し、その先端部で壁面衝突させ、更に中心方向に集中させ中心位置で衝突合流させた後送りこみ方向と同一方向へ排出させる微粒化装置を紹介している。
【０００５】
特許文献３では、ほぼ同一直線上にあって、出口が接近対向するように配置された２つの流路と、該流路のいずれかの位置に設けられた該流路より小さい径の貫通孔とを有し、一方の貫通孔から噴射された液体が他方の貫通孔に届かないように配置したことを特徴とする粒子微粒化装置を紹介している。この装置は流路より小さい径の貫通孔を通過することで瞬間的に超高速に加速され、同時に減圧され、この減圧によって凝集体（粒子）に内部に圧縮された気相は膨張して凝集体の一番弱い部分が破壊され、第１段の粒子の微細化が行なわれ、次いで、貫通孔から噴射された液体は第２段の加圧、減圧による壊食作用によって凝集体が破壊させるのである。この作用は所謂キャビテーションによる微細化である。
【特許文献１】特開平６−４７２６４
【特許文献２】特開平１１−４２４３１
【特許文献３】特開２００３−１０７９
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献１に記す装置は、貫通孔内で互いの反対方向からの流体同志を直接衝突させる技術の場合には、粉砕は被処理物同士の衝突に依存し、キャビテーション効果による粉砕は考慮されておらず、まだ粉砕効率が十分でない。また処理目的が乳化である場合は被処理物の流入口の内径を小さくしてもよいが、固形物を含むスラリーの粉砕には目詰まりなどの問題がある。また被処理物を2方向から流入し、Ｔ字形の１方向から処理物を排出するなど、形状が複雑である。また被処理物の衝突部はダイヤモンドなどの高価なものを使い、精密な加工が要求される。
【０００７】
前述した特許文献２に記す装置は、被処理物を装置の機壁に衝突させることにより被処理物を微粒化することを主にしている。この方法では特に硬度の高い被処理物を有する流体を処理すれば、機壁の磨耗が促進される。また一部に流体同士を衝突させる箇所もあるが、その空間が狭いために、その部分の圧力が高まり、十分な衝突エネルギーを確保することができない。またキャビテーション効果による粉砕は十分生かされていない。また形状が複雑であり、加工難度が高く、機壁の磨耗などの点からメンテナンス費用がかかる。またこの場合も流路の内径が狭ければ固形物の粉砕には目詰まりなどの問題がある。
【０００８】
また前記特許文献３に記す粒子微細化装置によれば、貫通孔を通過するときの減圧による粒子にわずかに存在する気相の膨張、キャビテーション効果のみを利用したものであり、衝突エネルギー効果は利用されていない。この場合もキャビテーション効果を上げるためにノズルの内径を狭くすれば固形物の粉砕には目詰まりなどの問題がある。またこの装置の場合、被処理物を２方向に分け、一方の貫通孔から噴射された他方の貫通孔に届かないように十分な長さを必要としているため、パイプ状の流路の強度を必要とし、形状が複雑であり、微細化を複数回行わせる装置にすれば、より形状が複雑となり、メンテナンスにも問題がある。
【０００９】
しかし、キャビテーション作用と衝突作用の両方を利用することによって微粒化する装置が提案されている。例えば特許文献４には、少なくとも一対のノズル手段から噴射される高圧流体噴流同士を互いに衝突させることにより乳化分散液体又は／及び微粒子を得る噴流衝合装置において内部チャンバを有するハウジングと、前記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と第２のノズル手段とを備え、前記第１と第２のノズル手段は、互いに噴射流同士が各ノズル出口より先方の一点で角度を有して交差するように夫れ夫れの噴射方向が定められており、前記第１と第２のノズル手段の少なくとも一方の噴射方向を調製するための調整機構を備えていることを特徴とする噴流衝合装置が示されている。
【特許文献４】特開平１０−３３７４５７号公報 この装置はキャビテーションと衝突の原理を利用しているが、この装置は第１ノズルと第２ノズルとの噴射方向を調製した粒子を衝突させる為の調整手段等を必要とするため装置が複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、キャビテーション効果と衝突エネルギー効果を十分に生かすことができる混合・微粒化装置を提供すること、構成がシンプルであり、加工が容易であり、十分な強度を持ち、目詰まりなどの不具合が起こり難く、メンテナンスが容易な混合・微粒化機構および混合・微粒化装置を提供すること、さらには連続処理することもできる混合・微粒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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の混合・微粒化装置は、中側構成体と、その両側に接する外側構成体との３個の構成体を有し、前記外側構成体の中側構成体に接する面に被処理物を誘導するための溝部を穿設し、中側構成体には、被処理物を混合、粉砕させるための空間部を設けた混合・微粒化装置であって、前記外側構成体の溝部の前記中側構成体の空間部に面する開口部の位置および形状は、前記２個の外側構成体の溝部を通して被処理物を前記中側の構成体の空間部に高速導入して前記中側の構成体の空間部で衝突して混合・微粒化するよう形成されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに本発明の混合・微粒化装置において、上記構成体が板状体であることが好ましく、また、本発明の混合・微粒化装置は、上記外側板状体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側板状体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部が縦方向に連通して繰り返して形成されていることを特徴としている。
【００１３】
さらに本発明の混合・微粒化装置は、上記外側板状体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側板状体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部がさらに横方向に連通して、並列して形成されていることを特徴としている。
【００１４】
さらに本発明の混合・微粒化装置は、上記中側板状体に形成された空間部はその上部が凹状に形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また本発明の混合・微粒化装置は、断面が角形又は円形の函状体または筒状体をなし、前記箱状体または筒状体内に上記発明の混合・微粒化装置を装着し、前記筒状体の片側に被処理物の導入部を、他の側に処理物の排出部が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、この混合・微粒化装置は３枚の分離可能な構成体より形成されているため、構成がシンプルで加工が容易である。またメンテナンスも容易である。また外側の２個の構成体の中側構成体に面する側に形成させた被処理物を誘導するための溝部を通し、被処理物を高速で流入させると、被処理物は溝部を通過する際、その高速により、瞬間的に減圧され、キャビテーション効果により被処理物が破砕することが出来る。中側構成体の空間部に高速導入された被処理物は衝突して混合微粒化される。そして、本発明を構成する３個の構成体は何れも板状体であるので、シンプルな構成で、加工が容易な混合・微粒化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明における混合・微粒化の原理はキャビテーション効果と衝突効果による。本発明におけるキャビテーション効果とは、高速で流れる液体の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短い時間に蒸気のポケットが生まれ、また非常に短時間でつぶれて消滅する現象のことを言い、このキャビティ崩壊の際に瞬間的に非常に高い圧力が発生し、強い破壊力が生じ、粒子を微粒子化することができる。そして中側構成体に形成された空間部に、中側構成体を挟んで対抗した外側２個の構成体に形成された溝部より被処理物が高速で導入されることにより、被処理物は中側構成体の空間部で衝突する。被処理物はこの衝突エネルギーにより、さらに粉砕される。このように本発明によりキャビテーション効果と衝突エネルギーを効果的に利用することにより、被処理物を混合・微粒化することができる。
【００１８】
本発明で混合、微粒化できる対象としては、具体的にはクリーム、乳液などの化粧品原料、乳化剤原料、豆腐等などの食品原料、塗料用原料或いはシリカ、黒鉛、アルミ、酸化鉄などの鉱物質等を挙げることができ、例えば、１００〜７００μｍ程度の粒径を有する粒子をその１／１０から１／１００程度の粒径の粒子とすることができる。
【００１９】
本発明において３個の構成体を重ね合わせて形成される被処理物の導入口としては、例えば断面積が０．５〜３．０ｍｍ２の大きさで、この中に被処理物を圧入する。圧入された被処理物は中側構成体と外側構成体で形成されている溝部を流下する。中側構成体の末端近傍に該当する溝部末端部分は内側に湾曲した後、空間に放出され、被処理物はこの個所でキャビテーションによる粉砕が行われる。同時にこの個所は内方に湾曲し粒子同士が衝突によって更に粉砕される。中側構成体の下部にある中側構成体と２つの外側構成体によって形成されている空間の大きさとしては０．５〜３．０ｃｍ３程度である。この空間の下部より目的とする被処理物を取り出す。
【００２０】
本発明に係るキャビテーション及び衝突から成る混合・微粒化装置は上述では１段階について説明したが、この装置を縦に連通して数段繰り返すことにより、被処理物をより効果的に混合・微粒化することができる。更にこの装置を横方向に並列にしてもよく、このようにすることによって混合効率を向上させることができる。
【００２１】
また、中側構成体又は板状体に形成された空間部の上部を凹状の形状にすることにより、被処理物の飛散による機壁の磨耗を防止することができる。更に、上述の混合・微粒化装置を断面が角形又は円形の函状体または筒状体に装着することにより、構造が複雑でなく、メンテナンスが容易な混合・微粒化装置を提供することができる。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である混合・微粒化装置１の構成を模式的に表した図であり、図１において、（ａ）は本発明の第１実施形態である混合・微粒化装置１を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体１０ａ、１０ｂの中側板状体２０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体２０の外側板状体１０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置１の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置１の下面から見た図である。（ｆ）は本発明の混合・微粒化装置の斜視部である。そして、図１の上側が被処理物の導入側３０であり、下側が処理物の排出側３１である。
【００２３】
本発明の混合・微粒化装置１は、外側の２枚の板状体１０ａ、１０ｂの間に中側板状体２０がサンドイッチ状に挟まれて構成されている。
【００２４】
外側の２枚の板状体１０ａ、１０ｂの中側板状体２０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部１１が形成され、その溝部の上部１３は被処理物の導入側に、下部１２は中側板状体２０の空間部２１の上部に開口している。溝部１１の下部１２の幅と深さ、および中側板状体２０の空間部２１に面する開口部の面積はキャビテーション効果を得るためにできるだけ狭くする必要があるが、目詰まりを防止するために、被処理物に含まれる固体の最大粒径を考慮する必要がある。凹部１１の下部１２の下端は斜めに形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側の板状体２０の空間部２１の中心の方向に被処理物が突出するように形成する。
【００２５】
中側板状体２０には角形の空間部２１を繰り抜いている。その上端部２２は斜めに形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側の板状体２０の空間部２１の中心の方向に被処理物が突出するように形成する。
【００２６】
被処理物は混合・微粒化装置１の上部の導入側３０から圧入される。被処理物は外側の２枚の板状体１０ａ、１０ｂにそれぞれ形成された２本の溝部１１に誘導され、その下部１２より中側板状体２０の空間部２１の中心方向に噴出する。被処理物は溝部１１に圧入されることにより、剪断力により粉砕される。さらに被処理物の流速は、外側板状体１０に形成された溝部１１の下部１２において最も早く、圧力が最も低くなる。そして被処理物が中側板状体２０の空間部２１に噴出した途端に圧力が急激に高くなる。この際のキャビテーション効果により被処理物が粉砕される。さらに被処理物は対抗する外側板状体１０ａ、１０ｂの凹部１１の下端部１２から中側板状体２０の空間部２１の中心の方向に噴出するため、被処理物は中側板状体２０の空間部２１の中心で衝突する。この衝突エネルギーにより被処理物がさらに粉砕される。
【００２７】
このように粉砕された処理物が排出部３１から排出される。
【００２８】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２の構成を模式的に表した図であり、図２において（ａ）は本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体５０の外側の板状体４０に面した側の側面図であり、図（ｄ）は混合・微粒化装置２の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置２の下面から見た図である。図の上側が被処理物の導入側６０であり、下側が処理物の排出側６１である。
【００２９】
本発明の混合・微粒化装置２は、外側の２枚の板状体４０ａ、４０ｂの間に中側板状体４０がサンドイッチ状に挟まれて構成されている。
【００３０】
外側の２枚の板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部４１が形成され、その凹部の上部４３は被処理物の導入側６０に、下部４２は中側の板状体５０の空間部５１の上部に開口している。本実施形態では、図のように、溝部４１の上部４３の幅を広く、深くし、下部４２の幅を狭く、浅く形成している。溝部４１の下部４２の幅と深さ、および中側板状体５０の空間部５１に面する開口部の面積はキャビテーション効果を得るためにできるだけ狭くする必要があるが、目詰まりを防止するために、被処理物に含まれる固体の最大粒径を考慮する必要がある。溝部４１の下部４２の下端は直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側板状体５０の空間部５１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。
【００３１】
中側板状体５０には円形の空間部５１を繰り抜いている。さらに空間部５１の内側の上部５２を円弧状に繰り抜いている。その端部５４は外側の板状体４０に面した面に直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側板状体５０の空間部５１の中心の方向に被処理物を突出させ、被処理物を高速で導入された場合、中側板状体５０の空間部５１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。空間部５１の下側には処理物を誘導するための凹部５３を形成している。
【００３２】
図２では外側の２枚の板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部４１が上から順に４１ａ、４１ｂ、４１ｃと３段に、中側の板状体５０には円形の空間部５１が上から順に５１ａ、５１ｂ、５１ｃと３段に形成され、凹部４１ａは空間部５１ａに、空間部５１ａは溝部４１ｂに、溝部４１ｂは空間部５１ｂに、空間部５１ｂは溝部４１ｃに、溝部４１ｃは空間部５１ｃにそれぞれ連通している。被処理物の材質、目的により、１段でもよく、またはさらに数段増やしてもよい。
【００３３】
被処理物は混合・微粒化機構２の上部の間隙６０から圧入される。被処理物は外側板状体４０に形成された溝部４１に誘導され、その下部４２より中側板状体５０の空間部５１の中心方向に噴出する。被処理物は溝部４１に圧入されることにより、剪断力により粉砕される。さらに被処理物の流速は、外側板状体４０に形成された溝部４１の下部４２において最も早く、圧力が最も低くなる。そして被処理物が中側板状体５０の空間部５１に噴出した途端に圧力が急激に高くなる。この際のキャビテーション効果により被処理物が粉砕される。さらに被処理物は対抗する外側板状体４０ａ、４０ｂの溝部４１の下端部４２から中側板状体５０の空間部５１の中心方向に噴出するため、被処理物は中側板状体５０の空間部５１の中心で正面から衝突する。この衝突エネルギーにより被処理物がさらに粉砕される。
【００３４】
このような粉砕が外側板状体の溝部４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、中側板状体５０の空間部５１ａ、５１ｂ、５１ｃで繰り返される。
【００３５】
このように粉砕された処理物が排出部６１から排出される。
【００３６】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３の構成を模式的に表した図であり、図３において（ａ）は本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３を構成する３個の重ね合わせた構成体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側構成体８０の外側構成体７０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置３の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化機構３の下面から見た図である。図の上側が被処理物の導入側９０であり、下側が処理物の排出側９１である。
【００３７】
本発明の混合・微粒化装置３は、外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂの間に中側構成体８０が包まれるように挟まれて構成されている。
【００３８】
外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂは円柱を縦に半分に割った形をしており、その内側は中側の構成体８０を包み込めるように矩形に繰り抜いてある。外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部７１が形成され、その凹部の上部７３は被処理物の導入側９０に、下部７２は中側の構成体８０の空間部８１の上部に開口している。本実施形態では、図のように、溝部７１の上端７３と下端７２の幅を狭い凹状にしている。溝部７１の下部７２の幅と深さ、および中側構成体８０の空間部８１に面する開口部の面積はキャビテーション効果を得るためにできるだけ狭くする必要があるが、目詰まりを防止するために、被処理物に含まれる固体の最大粒径を考慮する必要がある。溝部７１の下部７２の下端は直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側構成体８０の空間部８１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。
【００３９】
中側構成体８０には両側から断面が円形の空間部８１を繰り抜いている。さらに空間部８１の内側の上部８２を形成するように繰り抜いているが、これは中側構成体８０の両側から断面が円状に斜めに繰り抜くことにより形成することができる。その端部８４は外側構成体７０に面した面に直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側構成体８０の空間部８１の中心の方向に被処理物を噴出させ、被処理物を高速で導入された場合、中側構成体８０の空間部８１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。空間部８１の下側には処理物を誘導するための凸部８３を形成している。
【００４０】
図３では外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部７１が上から順に７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆと６段に、中側構成体８０には円形の空間部８１が上から順に８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅと５段に形成され、溝部７１ａは空間部８１ａに、空間部８１ａは溝部７１ｂに、溝部７１ｂは空間部８１ｂに、空間部８１ｂは溝部７１ｃに、溝部７１ｃは空間部８１ｃに、空間部８１ｃは溝部７１ｄに、溝部７１ｄは空間部８１ｄに、空間部８１ｄは溝部７１ｅに、溝部７１ｅは空間部８１ｅに、空間部８１ｅは溝部７１ｆに、溝部７１ｆは空間部８１ｆにそれぞれ連通している。
【００４１】
被処理物は混合・微粒化装置４の上部の間隙９０から圧入される。被処理物は外側構成体７０に形成された溝部７１に誘導され、その下部７２より中側構成体８０の空間部８１の中心の方向に噴出する。被処理物は溝部７１に圧入されることにより、剪断力により粉砕される。さらに被処理物の流速は、外側構成体７０に形成された溝部７１の下部７２において最も早く、圧力が最も低くなる。そして被処理物が中側構成体８０の空間部８１に噴出した途端に圧力が急激に高くなる。この際のキャビテーション効果により被処理物が粉砕される。さらに被処理物は対抗する外側の構成体７０ａ、７０ｂの溝部７１の下端部７２から中側構成体８０の空間部８１の中心の方向に噴出するため、被処理物は中側構成体８０の空間部８１の中心で正面から衝突する。この衝突エネルギーにより被処理物がさらに粉砕される。
【００４２】
このような粉砕が外側の構成体の溝部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆと、中側構成体５０の空間部８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅで繰り返される。
【００４３】
このように粉砕された処理物が排出部９１から排出される。
【００４４】
（第４実施形態）
以下では上記実施形態により構成された混合・微粒化装置を載置した混合・微粒化装置について述べる。
【００４５】
図４は本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置１００の構成を模式的に表した図であり、図４において（ａ）は本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置４の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は混合・微粒化装置４の平面図であり、（ｃ）はＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図の左側が被処理物の導入側６０であり、右側が処理物の排出側６１である。
【００４６】
本実施形態では上記第２実施形態での混合・微粒化装置２を函状体１０１に載置している。函状体１０１は混合・微粒化装置２を収納する函部１０２と蓋部１０３から形成される。函部１０２には流入側に流入口１０６を、排出側に排出口１０７を形成している。函部１０２の内幅は混合・微粒化装置２を容易に収納できる幅とする。函部１０２の流入側の内側にはシール材１０４を設け、混合・微粒化装置２を収納し、被処理物を導入した場合に液漏れが出ないようにする。函部１０２と蓋部１０８が重なり合う部分１０８は段差を設けてある。
【００４７】
本実施形態においては、混合・微粒化装置２の中側板状体５０の頭部５５は被処理物が容易に流入できるように幾分低く形成させてある。
【００４８】
混合・微粒化装置２の板状体４０ａ、５０、４０ｂを函部１０２に収納し、蓋部１０３を嵌合し、ビス１０５で固定することにより、本実施形態の混合微粒化装置１００が形成される。
【００４９】
（第５実施形態）
図５は本発明の第５実施形態である混合・微粒化装置１１０の構成を模式的に表した図であり、混合・微粒化装置１１０の中心線に沿った断面図である。図の左側が被処理物の導入側９０であり、右側が処理物の排出側９１である。
【００５０】
本実施形態では、上記第３実施形態での混合・微粒化装置３を筒状体１１１に載置している。筒状体１１１は筒１１２と被処理物の流入側の蓋１１３と処理物の排出側の蓋１１４から構成される。流入側の蓋１１３には流入口１１７が、排出側の蓋１１４には排出口１１８が設けられている。筒１１２の内径は混合・微粒化装置３の外径に等しく、被処理物の流入側の内径が処理物の排出側の内径よりやや大きく形成されている。筒１１２の両端にはシール材１１９が設けてある。
【００５１】
筒状体１１１に収納する混合・微粒化装置３は上記第３実施形態に記載したものであるが、その外径は筒１１２に密に収納すべく、被処理物の流入側の外径が処理物の排出側の外径よりやや大きく形成されている。また混合・微粒化装置３の内側の構成体８０の被処理物の流入側８３ａは被処理物が容易に流入できるように、処理物の排出側８４ｆは処理物が容易に排出できるように形成されている。
【００５２】
筒１１２の外側両端にはネジが切ってあり、流入側の蓋１１３の内側に切ってあるネジ１１５と、排出側の蓋１１４の内側に切ってあるネジ１１６と密に嵌合するように設けられている。
【００５３】
まず排出側の蓋１１４を筒１１２の排出側端部に嵌合し、ビス１２０で固定する。３個の構成体７０ａ、８０、７０ｂから構成される混合・微粒化機構３を筒１１２内に図の左側から収納する。流入側の蓋１１３を筒１１２の流入側端部に嵌合し、ビス１２０で固定することにより、本実施形態の混合・微粒化装置１１０が完成される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態である混合・微粒化装置１の構成を模式的に表した図であり、（ａ）はその混合・微粒化装置１を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体１０ａ、１０ｂの中側板状体２０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体２０の外側板状体１０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化機構１の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化機構１の下面から見た図である。そして、（ｆ）はその全体の斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２の構成を模式的に表した図であり、（ａ）は本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体５０の外側板状体４０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置２の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置２の下面から見た図である。
【図３】本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３の構成を模式的に表した図であり、（ａ）は本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３を構成する３個の重ね合わせた構成体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側構成体８０の外側構成体７０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置３の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置３の下面から見た図である。
【図４】本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置１００の構成を模式的に表した図であり、（ａ）は本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置４の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は混合・微粒化装置４の平面図であり、（ｃ）はＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態である混合・微粒化装置１１０の構成を模式的に表した図であり、混合・微粒化装置１１０の中心線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 第１実施形態である混合・微粒化装置
１０ａ、１０ｂ 外側の２枚の板状体 １１ 溝部 １２ 溝部の下部
１３ 溝部の上部 ２０ 中側の板状体 ２１ 空間部
２２ 空間部の上端部 ３０ 導入側 ３１ 排出部
２ 第２実施形態である混合・微粒化装置 ４０ａ、４０ｂ 外側の板状体
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 溝部 ４２ 溝部の下部
４３ 溝部の上部 ５０ 中側の板状体
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 空間部 ５２ 空間部の上部
５３ 処理物を誘導するための溝部 ５４ 空間部の上端部
６０ 導入側 ６１ 排出部 ３ 第３実施形態である混合・微粒化装置 ７０ａ、７０ｂ 外側の構成体
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆ 溝部
７２ 溝部の下部 ７３ 溝部の上部 ８０ 中側の構成体
８１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅ 空間部
８２ 空間部の上部 ８３ 処理物を誘導するための溝部
８４ 空間部の上端部 ９０ 導入側 ９１ 排出部
１００ 第４実施形態である混合・微粒化装置 １０１ 函状体
１０２ 函部 １０３ 蓋部 １０４ シール材 １０５ ビス
１０６ 流入口 １０７ 排出口
１１０ 第５実施形態である混合・微粒化装置 １１１ 筒状体
１１２ 筒 １１３ 流入側の蓋 １１４ 排出側の蓋
１１５ 流入側のネジ １１６ 排出側のネジ １１７ 流入口
１１８ 排出口 １１９ シール材 １２０ ビス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧品、食品、繊維、電磁製品、医療品、塗料、トナー、感光材料、磁気記録媒体などの種々な分野において使用される、液相中に固相を混合させたスラリー又は、水に油、又は油に水を混合させた液体において、これらに加圧、減圧、衝突の工程により、又はこれらの工程を繰り返すことにより超微粒子分散体を得るための混合・微粒化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合・微粒化装置としては、粒子同士の衝突によるか、或いは圧縮状態から開放状態に移行させるキャビテーションを利用した装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、高圧容器内に、高圧容器内の流体の流路に比べて十分小さな貫通孔が形成された厚みの薄い硬度の大きな物質から形成された板状体が設けられており、板状体の貫通孔の中央には、貫通孔に垂直な流出路が板状体の側面へつながっており、板状体の貫通孔の互いに反対の方向から供給された流体は、板状体の中央部において衝突して乳化させることによって乳化させる乳化装置を紹介している。
【０００４】
また特許文献２では、入側ブロックＡ１と出側ブロックＡ４を有する密閉容器内に、微粒化すべき物質が分散された被処理流体を入側ブロックＡ１から高速で導入し、その流れを複数の貫通孔Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｖに分岐させた後、再び集合させる向きの高速流として衝突させて物質を微粒化し出側ブロックＡ４から排出する装置であって、高速で送られる被処理流体を、遠心方向に拡散後、拡散方向端部の複数位置から送りこみ方向に流れの向きを変えて分流させ、分流ブロックＡ２の先端部で壁面に衝突させると共に圧力を急降下させた後、送りこみ方向に傾斜した求心方向に流し、その先端部で壁面衝突させ、更に中心方向に集中させ中心位置で衝突合流させた後送りこみ方向と同一方向へ排出させる微粒化装置を紹介している。
【０００５】
特許文献３では、ほぼ同一直線上にあって、出口が接近対向するように配置された２つの流路と、該流路のいずれかの位置に設けられた該流路より小さい径の貫通孔とを有し、一方の貫通孔から噴射された液体が他方の貫通孔に届かないように配置したことを特徴とする粒子微粒化装置を紹介している。この装置は流路より小さい径の貫通孔を通過することで瞬間的に超高速に加速され、同時に減圧され、この減圧によって凝集体（粒子）に内部に圧縮された気相は膨張して凝集体の一番弱い部分が破壊され、第１段の粒子の微細化が行なわれ、次いで、貫通孔から噴射された液体は第２段の加圧、減圧による壊食作用によって凝集体が破壊させるのである。この作用は所謂キャビテーションによる微細化である。
【特許文献１】特開平６−４７２６４
【特許文献２】特開平１１−４２４３１
【特許文献３】特開２００３−１０７９
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献１に記す装置は、貫通孔内で互いの反対方向からの流体同志を直接衝突させる技術の場合には、粉砕は被処理物同士の衝突に依存し、キャビテーション効果による粉砕は考慮されておらず、まだ粉砕効率が十分でない。また処理目的が乳化である場合は被処理物の流入口の内径を小さくしてもよいが、固形物を含むスラリーの粉砕には目詰まりなどの問題がある。また被処理物を2方向から流入し、Ｔ字形の１方向から処理物を排出するなど、形状が複雑である。また被処理物の衝突部はダイヤモンドなどの高価なものを使い、精密な加工が要求される。
【０００７】
前述した特許文献２に記す装置は、被処理物を装置の機壁に衝突させることにより被処理物を微粒化することを主にしている。この方法では特に硬度の高い被処理物を有する流体を処理すれば、機壁の磨耗が促進される。また一部に流体同士を衝突させる箇所もあるが、その空間が狭いために、その部分の圧力が高まり、十分な衝突エネルギーを確保することができない。またキャビテーション効果による粉砕は十分生かされていない。また形状が複雑であり、加工難度が高く、機壁の磨耗などの点からメンテナンス費用がかかる。またこの場合も流路の内径が狭ければ固形物の粉砕には目詰まりなどの問題がある。
【０００８】
また前記特許文献３に記す粒子微細化装置によれば、貫通孔を通過するときの減圧による粒子にわずかに存在する気相の膨張、キャビテーション効果のみを利用したものであり、衝突エネルギー効果は利用されていない。この場合もキャビテーション効果を上げるためにノズルの内径を狭くすれば固形物の粉砕には目詰まりなどの問題がある。またこの装置の場合、被処理物を２方向に分け、一方の貫通孔から噴射された他方の貫通孔に届かないように十分な長さを必要としているため、パイプ状の流路の強度を必要とし、形状が複雑であり、微細化を複数回行わせる装置にすれば、より形状が複雑となり、メンテナンスにも問題がある。
【０００９】
しかし、キャビテーション作用と衝突作用の両方を利用することによって微粒化する装置が提案されている。例えば特許文献４には、少なくとも一対のノズル手段から噴射される高圧流体噴流同士を互いに衝突させることにより乳化分散液体又は／及び微粒子を得る噴流衝合装置において内部チャンバを有するハウジングと、前記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と第２のノズル手段とを備え、前記第１と第２のノズル手段は、互いに噴射流同士が各ノズル出口より先方の一点で角度を有して交差するように夫れ夫れの噴射方向が定められており、前記第１と第２のノズル手段の少なくとも一方の噴射方向を調製するための調整機構を備えていることを特徴とする噴流衝合装置が示されている。
【特許文献４】特開平１０−３３７４５７号公報 この装置はキャビテーションと衝突の原理を利用しているが、この装置は第１ノズルと第２ノズルとの噴射方向を調製した粒子を衝突させる為の調整手段等を必要とするため装置が複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、キャビテーション効果と衝突エネルギー効果を十分に生かすことができる混合・微粒化装置を提供すること、構成がシンプルであり、加工が容易であり、十分な強度を持ち、目詰まりなどの不具合が起こり難く、メンテナンスが容易な混合・微粒化機構および混合・微粒化装置を提供すること、さらには連続処理することもできる混合・微粒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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の混合・微粒化装置は、中側構成体と、その両側に接する外側構成体との３個の構成体を有し、前記外側構成体の中側構成体に接する面に被処理物を誘導するための溝部を穿設し、中側構成体には、被処理物を混合、粉砕させるための空間部を設けた混合・微粒化装置であって、前記外側構成体の溝部の前記中側構成体の空間部に面する開口部の位置および形状は、前記２個の外側構成体の溝部を通して被処理物を前記中側の構成体の空間部に高速導入して前記中側の構成体の空間部で衝突して混合・微粒化するよう形成されていることを特徴としている。
【００１２】
さらに本発明の混合・微粒化装置において、上記構成体が板状体であることが好ましく、また、本発明の混合・微粒化装置は、上記外側板状体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側板状体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部が縦方向に連通して繰り返して形成されていることを特徴としている。
【００１３】
さらに本発明の混合・微粒化装置は、上記外側板状体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側板状体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部がさらに横方向に連通して、並列して形成されていることを特徴としている。
【００１４】
さらに本発明の混合・微粒化装置は、上記中側板状体に形成された空間部はその上部が凹状に形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また本発明の混合・微粒化装置は、断面が角形又は円形の函状体または筒状体をなし、前記箱状体または筒状体内に上記発明の混合・微粒化装置を装着し、前記筒状体の片側に被処理物の導入部を、他の側に処理物の排出部が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、この混合・微粒化装置は３枚の分離可能な構成体より形成されているため、構成がシンプルで加工が容易である。またメンテナンスも容易である。また外側の２個の構成体の中側構成体に面する側に形成させた被処理物を誘導するための溝部を通し、被処理物を高速で流入させると、被処理物は溝部を通過する際、その高速により、瞬間的に減圧され、キャビテーション効果により被処理物が破砕することが出来る。中側構成体の空間部に高速導入された被処理物は衝突して混合微粒化される。そして、本発明を構成する３個の構成体は何れも板状体であるので、シンプルな構成で、加工が容易な混合・微粒化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明における混合・微粒化の原理はキャビテーション効果と衝突効果による。本発明におけるキャビテーション効果とは、高速で流れる液体の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短い時間に蒸気のポケットが生まれ、また非常に短時間でつぶれて消滅する現象のことを言い、このキャビティ崩壊の際に瞬間的に非常に高い圧力が発生し、強い破壊力が生じ、粒子を微粒子化することができる。そして中側構成体に形成された空間部に、中側構成体を挟んで対抗した外側２個の構成体に形成された溝部より被処理物が高速で導入されることにより、被処理物は中側構成体の空間部で衝突する。被処理物はこの衝突エネルギーにより、さらに粉砕される。このように本発明によりキャビテーション効果と衝突エネルギーを効果的に利用することにより、被処理物を混合・微粒化することができる。
【００１８】
本発明で混合、微粒化できる対象としては、具体的にはクリーム、乳液などの化粧品原料、乳化剤原料、豆腐等などの食品原料、塗料用原料或いはシリカ、黒鉛、アルミ、酸化鉄などの鉱物質等を挙げることができ、例えば、１００〜７００μｍ程度の粒径を有する粒子をその１／１０から１／１００程度の粒径の粒子とすることができる。
【００１９】
本発明において３個の構成体を重ね合わせて形成される被処理物の導入口としては、例えば断面積が０．５〜３．０ｍｍ２の大きさで、この中に被処理物を圧入する。圧入された被処理物は中側構成体と外側構成体で形成されている溝部を流下する。中側構成体の末端近傍に該当する溝部末端部分は内側に湾曲した後、空間に放出され、被処理物はこの個所でキャビテーションによる粉砕が行われる。同時にこの個所は内方に湾曲し粒子同士が衝突によって更に粉砕される。中側構成体の下部にある中側構成体と２つの外側構成体によって形成されている空間の大きさとしては０．５〜３．０ｃｍ３程度である。この空間の下部より目的とする被処理物を取り出す。
【００２０】
本発明に係るキャビテーション及び衝突から成る混合・微粒化装置は上述では１段階について説明したが、この装置を縦に連通して数段繰り返すことにより、被処理物をより効果的に混合・微粒化することができる。更にこの装置を横方向に並列にしてもよく、このようにすることによって混合効率を向上させることができる。
【００２１】
また、中側構成体又は板状体に形成された空間部の上部を凹状の形状にすることにより、被処理物の飛散による機壁の磨耗を防止することができる。更に、上述の混合・微粒化装置を断面が角形又は円形の函状体または筒状体に装着することにより、構造が複雑でなく、メンテナンスが容易な混合・微粒化装置を提供することができる。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である混合・微粒化装置１の構成を模式的に表した図であり、図１において、（ａ）は本発明の第１実施形態である混合・微粒化装置１を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体１０ａ、１０ｂの中側板状体２０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体２０の外側板状体１０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置１の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置１の下面から見た図である。（ｆ）は本発明の混合・微粒化装置の斜視部である。そして、図１の上側が被処理物の導入側３０であり、下側が処理物の排出側３１である。
【００２３】
本発明の混合・微粒化装置１は、外側の２枚の板状体１０ａ、１０ｂの間に中側板状体２０がサンドイッチ状に挟まれて構成されている。
【００２４】
外側の２枚の板状体１０ａ、１０ｂの中側板状体２０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部１１が形成され、その溝部の上部１３は被処理物の導入側に、下部１２は中側板状体２０の空間部２１の上部に開口している。溝部１１の下部１２の幅と深さ、および中側板状体２０の空間部２１に面する開口部の面積はキャビテーション効果を得るためにできるだけ狭くする必要があるが、目詰まりを防止するために、被処理物に含まれる固体の最大粒径を考慮する必要がある。凹部１１の下部１２の下端は斜めに形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側の板状体２０の空間部２１の中心の方向に被処理物が突出するように形成する。
【００２５】
中側板状体２０には角形の空間部２１を繰り抜いている。その上端部２２は斜めに形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側の板状体２０の空間部２１の中心の方向に被処理物が突出するように形成する。
【００２６】
被処理物は混合・微粒化装置１の上部の導入側３０から圧入される。被処理物は外側の２枚の板状体１０ａ、１０ｂにそれぞれ形成された２本の溝部１１に誘導され、その下部１２より中側板状体２０の空間部２１の中心方向に噴出する。被処理物は溝部１１に圧入されることにより、剪断力により粉砕される。さらに被処理物の流速は、外側板状体１０に形成された溝部１１の下部１２において最も早く、圧力が最も低くなる。そして被処理物が中側板状体２０の空間部２１に噴出した途端に圧力が急激に高くなる。この際のキャビテーション効果により被処理物が粉砕される。さらに被処理物は対抗する外側板状体１０ａ、１０ｂの凹部１１の下端部１２から中側板状体２０の空間部２１の中心の方向に噴出するため、被処理物は中側板状体２０の空間部２１の中心で衝突する。この衝突エネルギーにより被処理物がさらに粉砕される。
【００２７】
このように粉砕された処理物が排出部３１から排出される。
【００２８】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２の構成を模式的に表した図であり、図２において（ａ）は本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体５０の外側の板状体４０に面した側の側面図であり、図（ｄ）は混合・微粒化装置２の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置２の下面から見た図である。図の上側が被処理物の導入側６０であり、下側が処理物の排出側６１である。
【００２９】
本発明の混合・微粒化装置２は、外側の２枚の板状体４０ａ、４０ｂの間に中側板状体４０がサンドイッチ状に挟まれて構成されている。
【００３０】
外側の２枚の板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部４１が形成され、その凹部の上部４３は被処理物の導入側６０に、下部４２は中側の板状体５０の空間部５１の上部に開口している。本実施形態では、図のように、溝部４１の上部４３の幅を広く、深くし、下部４２の幅を狭く、浅く形成している。溝部４１の下部４２の幅と深さ、および中側板状体５０の空間部５１に面する開口部の面積はキャビテーション効果を得るためにできるだけ狭くする必要があるが、目詰まりを防止するために、被処理物に含まれる固体の最大粒径を考慮する必要がある。溝部４１の下部４２の下端は直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側板状体５０の空間部５１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。
【００３１】
中側板状体５０には円形の空間部５１を繰り抜いている。さらに空間部５１の内側の上部５２を円弧状に繰り抜いている。その端部５４は外側の板状体４０に面した面に直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側板状体５０の空間部５１の中心の方向に被処理物を突出させ、被処理物を高速で導入された場合、中側板状体５０の空間部５１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。空間部５１の下側には処理物を誘導するための凹部５３を形成している。
【００３２】
図２では外側の２枚の板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部４１が上から順に４１ａ、４１ｂ、４１ｃと３段に、中側の板状体５０には円形の空間部５１が上から順に５１ａ、５１ｂ、５１ｃと３段に形成され、凹部４１ａは空間部５１ａに、空間部５１ａは溝部４１ｂに、溝部４１ｂは空間部５１ｂに、空間部５１ｂは溝部４１ｃに、溝部４１ｃは空間部５１ｃにそれぞれ連通している。被処理物の材質、目的により、１段でもよく、またはさらに数段増やしてもよい。
【００３３】
被処理物は混合・微粒化機構２の上部の間隙６０から圧入される。被処理物は外側板状体４０に形成された溝部４１に誘導され、その下部４２より中側板状体５０の空間部５１の中心方向に噴出する。被処理物は溝部４１に圧入されることにより、剪断力により粉砕される。さらに被処理物の流速は、外側板状体４０に形成された溝部４１の下部４２において最も早く、圧力が最も低くなる。そして被処理物が中側板状体５０の空間部５１に噴出した途端に圧力が急激に高くなる。この際のキャビテーション効果により被処理物が粉砕される。さらに被処理物は対抗する外側板状体４０ａ、４０ｂの溝部４１の下端部４２から中側板状体５０の空間部５１の中心方向に噴出するため、被処理物は中側板状体５０の空間部５１の中心で正面から衝突する。この衝突エネルギーにより被処理物がさらに粉砕される。
【００３４】
このような粉砕が外側板状体の溝部４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、中側板状体５０の空間部５１ａ、５１ｂ、５１ｃで繰り返される。
【００３５】
このように粉砕された処理物が排出部６１から排出される。
【００３６】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３の構成を模式的に表した図であり、図３において（ａ）は本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３を構成する３個の重ね合わせた構成体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側構成体８０の外側構成体７０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置３の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化機構３の下面から見た図である。図の上側が被処理物の導入側９０であり、下側が処理物の排出側９１である。
【００３７】
本発明の混合・微粒化装置３は、外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂの間に中側構成体８０が包まれるように挟まれて構成されている。
【００３８】
外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂは円柱を縦に半分に割った形をしており、その内側は中側の構成体８０を包み込めるように矩形に繰り抜いてある。外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部７１が形成され、その凹部の上部７３は被処理物の導入側９０に、下部７２は中側の構成体８０の空間部８１の上部に開口している。本実施形態では、図のように、溝部７１の上端７３と下端７２の幅を狭い凹状にしている。溝部７１の下部７２の幅と深さ、および中側構成体８０の空間部８１に面する開口部の面積はキャビテーション効果を得るためにできるだけ狭くする必要があるが、目詰まりを防止するために、被処理物に含まれる固体の最大粒径を考慮する必要がある。溝部７１の下部７２の下端は直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側構成体８０の空間部８１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。
【００３９】
中側構成体８０には両側から断面が円形の空間部８１を繰り抜いている。さらに空間部８１の内側の上部８２を形成するように繰り抜いているが、これは中側構成体８０の両側から断面が円状に斜めに繰り抜くことにより形成することができる。その端部８４は外側構成体７０に面した面に直角に形成し、被処理物を高速で導入された場合、中側構成体８０の空間部８１の中心の方向に被処理物を噴出させ、被処理物を高速で導入された場合、中側構成体８０の空間部８１で被処理物が真正面から衝突するように形成する。空間部８１の下側には処理物を誘導するための凸部８３を形成している。
【００４０】
図３では外側の２枚の構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面する側には、被処理物を誘導するための溝部７１が上から順に７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆと６段に、中側構成体８０には円形の空間部８１が上から順に８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅと５段に形成され、溝部７１ａは空間部８１ａに、空間部８１ａは溝部７１ｂに、溝部７１ｂは空間部８１ｂに、空間部８１ｂは溝部７１ｃに、溝部７１ｃは空間部８１ｃに、空間部８１ｃは溝部７１ｄに、溝部７１ｄは空間部８１ｄに、空間部８１ｄは溝部７１ｅに、溝部７１ｅは空間部８１ｅに、空間部８１ｅは溝部７１ｆに、溝部７１ｆは空間部８１ｆにそれぞれ連通している。
【００４１】
被処理物は混合・微粒化装置４の上部の間隙９０から圧入される。被処理物は外側構成体７０に形成された溝部７１に誘導され、その下部７２より中側構成体８０の空間部８１の中心の方向に噴出する。被処理物は溝部７１に圧入されることにより、剪断力により粉砕される。さらに被処理物の流速は、外側構成体７０に形成された溝部７１の下部７２において最も早く、圧力が最も低くなる。そして被処理物が中側構成体８０の空間部８１に噴出した途端に圧力が急激に高くなる。この際のキャビテーション効果により被処理物が粉砕される。さらに被処理物は対抗する外側の構成体７０ａ、７０ｂの溝部７１の下端部７２から中側構成体８０の空間部８１の中心の方向に噴出するため、被処理物は中側構成体８０の空間部８１の中心で正面から衝突する。この衝突エネルギーにより被処理物がさらに粉砕される。
【００４２】
このような粉砕が外側の構成体の溝部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆと、中側構成体５０の空間部８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅで繰り返される。
【００４３】
このように粉砕された処理物が排出部９１から排出される。
【００４４】
（第４実施形態）
以下では上記実施形態により構成された混合・微粒化装置を載置した混合・微粒化装置について述べる。
【００４５】
図４は本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置１００の構成を模式的に表した図であり、図４において（ａ）は本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置４の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は混合・微粒化装置４の平面図であり、（ｃ）はＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図の左側が被処理物の導入側６０であり、右側が処理物の排出側６１である。
【００４６】
本実施形態では上記第２実施形態での混合・微粒化装置２を函状体１０１に載置している。函状体１０１は混合・微粒化装置２を収納する函部１０２と蓋部１０３から形成される。函部１０２には流入側に流入口１０６を、排出側に排出口１０７を形成している。函部１０２の内幅は混合・微粒化装置２を容易に収納できる幅とする。函部１０２の流入側の内側にはシール材１０４を設け、混合・微粒化装置２を収納し、被処理物を導入した場合に液漏れが出ないようにする。函部１０２と蓋部１０８が重なり合う部分１０８は段差を設けてある。
【００４７】
本実施形態においては、混合・微粒化装置２の中側板状体５０の頭部５５は被処理物が容易に流入できるように幾分低く形成させてある。
【００４８】
混合・微粒化装置２の板状体４０ａ、５０、４０ｂを函部１０２に収納し、蓋部１０３を嵌合し、ビス１０５で固定することにより、本実施形態の混合微粒化装置１００が形成される。
【００４９】
（第５実施形態）
図５は本発明の第５実施形態である混合・微粒化装置１１０の構成を模式的に表した図であり、混合・微粒化装置１１０の中心線に沿った断面図である。図の左側が被処理物の導入側９０であり、右側が処理物の排出側９１である。
【００５０】
本実施形態では、上記第３実施形態での混合・微粒化装置３を筒状体１１１に載置している。筒状体１１１は筒１１２と被処理物の流入側の蓋１１３と処理物の排出側の蓋１１４から構成される。流入側の蓋１１３には流入口１１７が、排出側の蓋１１４には排出口１１８が設けられている。筒１１２の内径は混合・微粒化装置３の外径に等しく、被処理物の流入側の内径が処理物の排出側の内径よりやや大きく形成されている。筒１１２の両端にはシール材１１９が設けてある。
【００５１】
筒状体１１１に収納する混合・微粒化装置３は上記第３実施形態に記載したものであるが、その外径は筒１１２に密に収納すべく、被処理物の流入側の外径が処理物の排出側の外径よりやや大きく形成されている。また混合・微粒化装置３の内側の構成体８０の被処理物の流入側８３ａは被処理物が容易に流入できるように、処理物の排出側８４ｆは処理物が容易に排出できるように形成されている。
【００５２】
筒１１２の外側両端にはネジが切ってあり、流入側の蓋１１３の内側に切ってあるネジ１１５と、排出側の蓋１１４の内側に切ってあるネジ１１６と密に嵌合するように設けられている。
【００５３】
まず排出側の蓋１１４を筒１１２の排出側端部に嵌合し、ビス１２０で固定する。３個の構成体７０ａ、８０、７０ｂから構成される混合・微粒化機構３を筒１１２内に図の左側から収納する。流入側の蓋１１３を筒１１２の流入側端部に嵌合し、ビス１２０で固定することにより、本実施形態の混合・微粒化装置１１０が完成される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態である混合・微粒化装置１の構成を模式的に表した図であり、（ａ）はその混合・微粒化装置１を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体１０ａ、１０ｂの中側板状体２０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体２０の外側板状体１０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化機構１の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化機構１の下面から見た図である。そして、（ｆ）はその全体の斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２の構成を模式的に表した図であり、（ａ）は本発明の第２実施形態である混合・微粒化装置２を構成する３枚の重ね合わせた板状体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側板状体４０ａ、４０ｂの中側板状体５０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側板状体５０の外側板状体４０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置２の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置２の下面から見た図である。
【図３】本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３の構成を模式的に表した図であり、（ａ）は本発明の第３実施形態である混合・微粒化装置３を構成する３個の重ね合わせた構成体の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は外側構成体７０ａ、７０ｂの中側構成体８０に面した側の側面図であり、（ｃ）は中側構成体８０の外側構成体７０に面した側の側面図であり、（ｄ）は混合・微粒化装置３の上面から見た図、（ｅ）は混合・微粒化装置３の下面から見た図である。
【図４】本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置１００の構成を模式的に表した図であり、（ａ）は本発明の第４実施形態である混合・微粒化装置４の中心線に沿った断面図であり、（ｂ）は混合・微粒化装置４の平面図であり、（ｃ）はＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態である混合・微粒化装置１１０の構成を模式的に表した図であり、混合・微粒化装置１１０の中心線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 第１実施形態である混合・微粒化装置
１０ａ、１０ｂ 外側の２枚の板状体 １１ 溝部 １２ 溝部の下部
１３ 溝部の上部 ２０ 中側の板状体 ２１ 空間部
２２ 空間部の上端部 ３０ 導入側 ３１ 排出部
２ 第２実施形態である混合・微粒化装置 ４０ａ、４０ｂ 外側の板状体
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 溝部 ４２ 溝部の下部
４３ 溝部の上部 ５０ 中側の板状体
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 空間部 ５２ 空間部の上部
５３ 処理物を誘導するための溝部 ５４ 空間部の上端部
６０ 導入側 ６１ 排出部 ３ 第３実施形態である混合・微粒化装置 ７０ａ、７０ｂ 外側の構成体
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆ 溝部
７２ 溝部の下部 ７３ 溝部の上部 ８０ 中側の構成体
８１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅ 空間部
８２ 空間部の上部 ８３ 処理物を誘導するための溝部
８４ 空間部の上端部 ９０ 導入側 ９１ 排出部
１００ 第４実施形態である混合・微粒化装置 １０１ 函状体
１０２ 函部 １０３ 蓋部 １０４ シール材 １０５ ビス
１０６ 流入口 １０７ 排出口
１１０ 第５実施形態である混合・微粒化装置 １１１ 筒状体
１１２ 筒 １１３ 流入側の蓋 １１４ 排出側の蓋
１１５ 流入側のネジ １１６ 排出側のネジ １１７ 流入口
１１８ 排出口 １１９ シール材 １２０ ビス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中側構成体と、その両側に接する外側構成体との３個の構成体を有し、前記外側構成体の中側構成体に接する面に被処理物を誘導するための溝部を穿設し、中側構成体には、被処理物を混合、粉砕させるための空間部を設けた混合・微粒化装置であって、前記外側構成体の溝部の前記中側構成体の空間部に面する開口部の位置および形状は、前記２個の外側構成体の溝部を通して被処理物を前記中側の構成体の空間部に高速導入して前記中側の構成体の空間部で衝突して混合・微粒化するよう形成されていることを特徴とする混合・微粒化装置。
【請求項２】
上記構成体が板状体であることを特徴とする請求項１に記載の混合・微粒化装置。
【請求項３】
上記外側構成体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側構成体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部が縦方向に連通して繰り返して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の混合・微粒化装置。
【請求項４】
上記外側構成体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側構成体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部がさらに横方向に連通して、並列して形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の混合・微粒化装置。
【請求項５】
上記中側構成体に形成された空間部の上部が凹状の形状をしていることを特徴とする請求項１〜４の何れかの項に記載の混合・微粒化装置。
【請求項６】
断面が角形又は円形の函状体又は筒状体の内部に上記請求項１〜５の何れかの項に記載の混合・微粒化装置を装着し、前記函状体又は筒状体の片側に被処理物の導入部を、他の側に処理物の排出部が形成されていることを特徴とする混合・微粒化装置。
【請求項１】
中側構成体と、その両側に接する外側構成体との３個の構成体を有し、前記外側構成体の中側構成体に接する面に被処理物を誘導するための溝部を穿設し、中側構成体には、被処理物を混合、粉砕させるための空間部を設けた混合・微粒化装置であって、前記外側構成体の溝部の前記中側構成体の空間部に面する開口部の位置および形状は、前記２個の外側構成体の溝部を通して被処理物を前記中側の構成体の空間部に高速導入して前記中側の構成体の空間部で衝突して混合・微粒化するよう形成されていることを特徴とする混合・微粒化装置。
【請求項２】
上記構成体が板状体であることを特徴とする請求項１に記載の混合・微粒化装置。
【請求項３】
上記外側構成体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側構成体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部が縦方向に連通して繰り返して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の混合・微粒化装置。
【請求項４】
上記外側構成体に形成された被処理物を誘導するための溝部と、中側構成体に形成された被処理物を混合、粉砕させるための空間部がさらに横方向に連通して、並列して形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の混合・微粒化装置。
【請求項５】
上記中側構成体に形成された空間部の上部が凹状の形状をしていることを特徴とする請求項１〜４の何れかの項に記載の混合・微粒化装置。
【請求項６】
断面が角形又は円形の函状体又は筒状体の内部に上記請求項１〜５の何れかの項に記載の混合・微粒化装置を装着し、前記函状体又は筒状体の片側に被処理物の導入部を、他の側に処理物の排出部が形成されていることを特徴とする混合・微粒化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２４７５０２（Ｐ２００６−２４７５０２Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６６５２９（Ｐ２００５−６６５２９）
【出願日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５９６１２２４６７）株式会社ライトブラック (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５９６１２２４６７）株式会社ライトブラック (4)
【Ｆターム（参考）】
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