特許 6403338 ピストンポンプ及び該ピストンポンプを備えた原料処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6403338

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】ピストンポンプ及び該ピストンポンプを備えた原料処理装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 9/105 20060101AFI20181001BHJP

【ＦＩ】

   F04B9/105

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-94374(P2015-94374)

(22)【出願日】2015年5月1日

(65)【公開番号】特開2016-211404(P2016-211404A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2017年6月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000132161

【氏名又は名称】株式会社スギノマシン

(74)【代理人】

【識別番号】100101432

【弁理士】

【氏名又は名称】花村 太

(72)【発明者】

【氏名】中島 淳

(72)【発明者】

【氏名】徳道 世一

(72)【発明者】

【氏名】原島 謙一

【審査官】 岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】 仏国特許出願公開第０２５７６６４４（ＦＲ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０３９３９７５５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８３０２３０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３０７００２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１２５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４４４３４（ＪＰ，Ａ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料を加圧して送り出すピストンポンプであって、
後端部が開放されたシリンダ室を有する原料圧縮用シリンダと、
該後端部から前記シリンダ室内へ液密状態で貫入され、原料送り出しのための上死点と下死点との間を往復移動するプランジャと、
前記原料圧縮用シリンダを、前記プランジャの往復移動方向に沿った中心軸が、該シリンダの頭部が重力方向下側になるように僅かな傾斜角度をもつほぼ水平に近い傾斜状態で支持固定する台と、
前記原料圧縮用シリンダの前記後端部に同軸状に連設され、前記シリンダ室に比較して大径の円筒空間からなり、前記プランジャを受け入れる収容室と、該収容室内の流体を排出する排出口とを有する、中空円筒状の収容室部材と、
前記プランジャの前記上死点と下死点との距離よりも長いストロークで前記プランジャと平行に直線往復駆動する往復部材を有し、この往復部材を介して前記プランジャを往復移動させる直線駆動装置と、
前記原料圧縮用シリンダの頭部に重力方向上向きに配設され、原料供給源と洗浄液供給源と蒸気供給源とに切り換え可能に連通している吸込み口と、
該吸込み口を前記シリンダ室に連通する吸込み流路と、
前記原料圧縮用シリンダの頭部に重力方向下向きに配設された吐出し口と、
該吐出し口を前記シリンダ室に連通する吐出し流路と、
前記吸込み流路に配設されている第１のチェック弁と、
前記吐出し流路に配設されている第２のチェック弁と、
を備え、
前記収容室部材は、前記直線駆動装置の前記往復部材が前記ストロークの最終端まで移動したときに、前記プランジャが前記収容室内に引き込まれると共に前記シリンダ室と前記収容室との連通状態が得られる、ピストンポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載のピストンポンプであって、前記傾斜角度が、０．５度以上、５度未満であるピストンポンプ。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のピストンポンプであって、前記直線駆動装置は、
前記収容室部材の後部に同軸状に連設されるシリンダ部材と、前記往復部材であって、前記シリンダ部材内に摺動可能に設けられ、前記シリンダ部材の内部空間を第１室と第２室とに区画し、前記シリンダ部材内を往復するピストンと、前記ピストンに後端側が固定され先端側が前記プランジャを保持し前記シリンダ部材の内部から前記収容室内にわたって直線駆動するピストン軸と、を有する駆動シリンダと、
前記第１室と第２室とに対する作動流体の供給および排出を切り換え制御して前記ピストンの往復移動を駆動制御する作動流体供給手段と、を備えるピストンポンプ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストンポンプであって、
前記原料圧縮用シリンダの後端部と前記収容室部材の前端部とを解除可能に連結する連結手段を備えるピストンポンプ。

【請求項5】

請求項４に記載のピストンポンプであって、前記連結手段は、
前記原料圧縮用シリンダの後部側から円筒状に延設された挿入部と、該挿入部より前側位置で外周上に突設された第１のフランジ部と、
前記収容室部材の前端部に設けられ、前記挿入部を受け入れて嵌合する凹状受容部と、該受容部の開口縁周上に突設され、前記挿入部の嵌合状態にて前記第１のフランジ部の後側平面と面接する前側平面を有する第２のフランジ部と、
前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部を挟持して、前記原料圧縮用シリンダと前記収容室部材とを結合するクランプ装置と、を備えるピストンポンプ。

【請求項6】

請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のピストンポンプであって、
前記排出口は、前記収容室の重力方向下側であって、かつ、前記収容室の原料圧縮用シリンダ寄りの端部に設けられているピストンポンプ。

【請求項7】

請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のピストンポンプであって、
前記排出口から連通する排出流路に配設されて収容室内側への流体逆流を阻止する第３のチェック弁を、更に備えるピストンポンプ。

【請求項8】

請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のピストンポンプであって、
前記原料圧縮用シリンダのシリンダ室の開放端と前記収容室との間に、内径が前記収容室側に向かって拡径し、前記プランジャが内部を通過できる貫通穴を有するプランジャガイドを備えているピストンポンプ。

【請求項9】

請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のピストンポンプであって、
前記吸込み口に外側から連通する配管の途中に設けられた分岐口と、
前記排出口からの排出流路に連通して設けられる蒸気ドレンと、
をさらに備えているピストンポンプ。

【請求項10】

請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のピストンポンプであって、前記第１のチェック弁は、
球体である弁体と、
スーパーエンジニアリングプラスチック製の弁座と、
前記弁体を前記弁座に付勢して前記原料を封止し、前記第１のチェック弁のクラッキング圧力を０．００３〜０．０２ＭＰａとするばねと、を備えるピストンポンプ。

【請求項11】

原料処理装置であって、
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のピストンポンプと、
前記原料を貯留する原料容器と、
前記原料容器と前記吸込み口とを連通する吸込み配管と、
を備える原料処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原料を加圧して送り出すピストンポンプに関し、詳しくは、定置滅菌、定置洗浄できるピストンポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

医薬品、化粧品の生産において、原料を加圧して噴射することによって、原料を微粒化又は乳化する装置が利用されている。このような装置では、原料の加圧に用いられるピストンポンプを、洗浄及び滅菌しなければならない場合がある。洗浄、滅菌を容易に行うことのできるポンプとして、シリンジを、液出入口が設けられたシリンジ頭を重力方向上向きになるように配設し、シリンジ下部に空室を連設し、洗浄時はプランジャを空室に移動して洗浄液を空室（収容室）から上方向に流し込んで液出入口から排出し、滅菌時はプランジャを空室に移動して蒸気をシリンジ頭の液出入口から流し込み空室から排出するポンプが提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１２５９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明においては、洗浄液を下方から上向きに流し込んで排出するため、シリンジ（シリンダ）内の原料が内部に残留しやすいという問題があった。また、シリンダ内の原料が空室内に流れ込み、原料の噛み込みが装置の破損の起因となる可能性があった。

【0005】

本発明は、シリンダ内に原料が残留することを防止することによって、原料の汚染を防止し、かつ、原料の収容室への流入を防止するとともに、洗浄及び滅菌を容易に行えるピストンポンプを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題に鑑みて、本発明のピストンポンプは、後端部が開放されたシリンダ室を有する原料圧縮用シリンダと、後端部からシリンダ室内へ液密状態で貫入され、原料送り出しのための上死点と下死点との間を往復移動するプランジャと、原料圧縮用シリンダを、プランジャの往復移動方向に沿った中心軸が、シリンダの頭部が重力方向下側になるように僅かな傾斜角度をもって支持固定する台と、原料圧縮用シリンダの後端部に同軸状に連設され、シリンダ室に比較して大径の円筒空間からなり、シリンダ室外で前記往復移動するプランジャを受け入れる収容室と、収容室内の流体を排出する排出口とを有する、中空円筒状の収容室部材と、前記プランジャの上死点と下死点との距離よりも長いストロークで前記プランジャと平行に直線往復駆動する往復部材を有し、この往復部材を介してプランジャを往復移動させる直線駆動装置と、原料圧縮用シリンダの頭部に重力方向上向きに配設され、原料供給源と洗浄液供給源と蒸気供給源とに切り換え可能に連通している吸込み口と、吸込み口を前記シリンダ室に連通する吸込み流路と、原料圧縮用シリンダの頭部に重力方向下向きに配設された吐出し口と、吐出し口をシリンダ室に連通する吐出し流路と、吸込み流路に配設されている第１のチェック弁と、吐出し流路に配設されている第２のチェック弁と、を備え、収容室部材は、直線駆動装置の往復部材が前記ストロークの最終端まで移動したときに、前記プランジャが収容室内に引き込まれると共にシリンダ室と収容室との連通状態が得られる。

【0007】

上述の構成を備えるため、本発明のピストンポンプは、次の作用効果をもつ。
（１）原料圧縮用シリンダが、その頭部が重力方向下側になるように僅かに傾いて台に固定されているため、洗浄又は滅菌後にシリンダ室内に液溜りができない。
（２）吸込み口がシリンダ頭部に方向上向きになるように配設されているため、原料は、重力およびプランジャが後退してシリンダ室内が負圧になることによって、シリンダ室内に流入する。
（３）原料圧縮用シリンダの傾斜状態によって重力方向下側になるシリンダ頭部に、重力方向下向きに吐出し口を備えているため、シリンダ室内に流入した原料は、プランジャの前進により、シリンダ室内に残留することなく良好に吐出し口から排出される。
（４）原料圧縮用シリンダの後端に、シリンダ室内に比較して大径の円筒空間からなる収容室を有する中空円筒状の収容室部材を連設し、直線駆動装置によって、プランジャが収容室内まで引き込まれる構造を備えているため、吸込み口から洗浄液又は蒸気をシリンダ室内に注入し、収容室内でプランジャを洗浄又は滅菌できる。
（５）洗浄又は滅菌時に、プランジャが収容室内まで引き込まれると、シリンダ室と収容室とが連通されるため、連通領域もまた洗浄及び滅菌される。従って、シリンダ室に対するプランジャの貫入を液密状態とする封止手段、例えばシリンダ室開放端領域に配置されるパッキン等も洗浄及び滅菌される。
（６）収容室部材に、収容室内の流体を排出できるように排出口を配設しているため、洗浄液又は蒸気は、いずれの場合もシリンダ頭部の吸込み口からシリンダ室内に流れ込み、シリンダ室内面と接触した後に収容室に流れ込み、排出口を介して収容室外へ排出される。この構成によって、洗浄液が収容室側からシリンダ室の頭部へ流れる従来タイプのような場合に生じていた問題、即ち、収容室に付着した不純物が洗浄液に溶解してシリンダ室内に再付着するという問題が生じる恐れがない。

【0008】

本発明のピストンポンプは、好ましくは、傾斜角度を０．５度以上、５度未満とする。上記構成によって、シリンダ室内に液溜まりが生じることなく、原料は良好に吸込み、吐出しが行われ、洗浄液、蒸気は良好に洗浄、滅菌の後排出される。

【0009】

本発明のピストンポンプにおける直線駆動装置は、好ましくは、収容室部材の後部に同軸状に連設されるシリンダ部材と、往復部材であって、シリンダ部材内に摺動可能に設けられ、シリンダ部材の内部空間を第１室と第２室とに区画し、シリンダ部材内を往復するピストンと、ピストンに後端側が固定され先端側がプランジャを保持しシリンダ部材の内部から収容室内にわたって直線駆動するピストン軸と、を有する駆動シリンダと、第１室と第２室とに対する作動流体の供給および排出を切り換え制御してピストンの往復移動を駆動制御する作動流体供給手段と、を備えている。

【0010】

上記構成により、簡便な構成でピストンポンプを構成することができる。駆動シリンダは、シリンダ部材内でピストンが往復移動し、このピストンの先端側のピストン軸を介して原料圧縮用シリンダ側のプランジャを往復移動させる。単に原料圧縮用シリンダを重力方向下向きで設置した場合、ピストン軸と収容室部材との間に設けられている封止体が破れると、ピストン軸とシリンダとの間から、作動流体が重力方向にある収容室内に浸入する。この作動流体は、さらに重力方向に位置する原料圧縮用シリンダのシリンダ室内へも流入する。しかし、本発明による構成のピストンポンプにおいては、原料圧縮用シリンダは、ほぼ水平に近い僅かな傾斜状態であるため、封止体が破れて作動流体が収容室内に浸入した場合にも、作動流体は原料圧縮用シリンダにまで浸入しない。従って、作動流体によって原料圧縮用シリンダが汚染されにくい。

【0011】

本発明のピストンポンプは、好ましくは、原料圧縮用シリンダの後端部と収容室部材の前端部とを解除可能に連結する連結手段を備える。この構成によれば、原料圧縮用シリンダと収容室部材とを互いに取り外し、再組み立てできる。したがって、ピストンポンプの使用時における随時の洗浄とは別に、一つの原料処理工程の終了の後、原料圧縮用シリンダと収容室部材を分解し、それぞれの部材を念入りに洗浄できる。このとき、例えば、パッキン等の部材間の封止手段も容易に着脱でき、洗浄、交換も簡便におこなえる。このような連結手段としては、簡便な構成であり、原料圧縮用シリンダと収容室部材とを互いに同軸状に堅固に連設でき、かつ、容易に取り外し、再組み付けができるものが望ましい。

【0012】

上記連結手段は、好ましくは、原料圧縮用シリンダの後部側から円筒状に延設された挿入部と、挿入部より前側位置で外周上に突設された第１のフランジ部と、収容室部材の前端部に設けられ、前記挿入部を受け入れて嵌合する凹状受容部と、該受容部の開口縁周上に突設され、挿入部の嵌合状態にて第１のフランジ部の後側平面と面接する前側平面を有する第２のフランジ部と、第１のフランジ部と第２のフランジ部を挟持して、原料圧縮用シリンダと収容室部材とを結合するクランプ装置と、を備えている。

【0013】

上記構成によれば、原料圧縮用シリンダの円筒状挿入部が、収容室部材の凹状受容部に嵌合して挿入されるため、容易に、シリンダ室及びプランジャと収容室とが同軸状となるように原料圧縮用シリンダと収容室部材とが同軸に組立てられる。このとき、第１のフランジ部と第２のフランジ部とが互いに後側平面と前側平面との面接状態で当接するため、クランプ装置でこの第１と第２のフランジ部とを挟持するだけで、原料圧縮用シリンダと室部材との同軸状の連結を容易に固定することができる。また、クランプ装置を取り外すだけで容易に連結固定を解除できる。

【0014】

本発明のピストンポンプにおいては、好ましくは、排出口は、収容室部材の重力方向下側であって、かつ、収容室の原料圧縮用シリンダ寄りの端部に設けられている。

【0015】

上記構成により、排出口は、収容室の内部のうち、重力方向で最も低い位置に設けられる。このため、洗浄後の洗浄液は収容室内に殆ど残留しない。したがって、ピストンポンプを清浄、清潔に保つことができる。

【0016】

本発明のピストンポンプにおいては、好ましくは、排出口から連通する排出流路に配設されて収容室内側への流体逆流を阻止する第３のチェック弁を更に備えている。

【0017】

上記構成により、排出口が閉じることなく収容室内が負圧になったとしても、第３のチェック弁により廃液の逆流を常に防止することができる。

【0018】

本発明のピストンポンプは、好ましくは、原料圧縮用シリンダのシリンダ室の開放端と収容室との間に、内径が収容室側に向かって徐々に拡径し、プランジャが内部を通過できる貫通穴を有するプランジャガイドを備えている。

【0019】

上記構成により、洗浄後に収容室内に引き込まれていたプランジャを、プランジャガイドに沿ってシリンダ室の開放端から内側へ確実に貫入できる。

【0020】

本発明のピストンポンプは、好ましくは、吸込み口に外側から連通する配管の途中に設けられた分岐口と、排出口からの排出流路に連通して設けられる蒸気ドレンと、をさらに備えている。

【0021】

上記構成により、吸込み口は分岐口を介して原料供給源と洗浄液供給源と蒸気供給源とそれぞれ連通することができる。洗浄時には、分岐口から配管に供給された洗浄液が、吸込み口に注入され、第１のチェック弁を通ってシリンダ室内に流入し、収容室内へ流れ込んだ後、排出口から排出流路を通って排出される。また、滅菌時には、前記分岐口から配管に供給され、吸込み口へ注入された蒸気が、ピストンポンプと熱交換し凝縮した場合、蒸気が凝縮して生成した水分は、蒸気ドレンから排出される。未凝集の蒸気自体は、蒸気ドレンより排出されないため、シリンダ室および収容室を満たし、効果的にピストンポンプ内部を滅菌できる。

【0022】

本発明のピストンポンプは、望ましくは、第１のチェック弁は、球体である弁体と、スーパーエンジニアリングプラスチック製の弁座と、弁体を前記弁座に付勢して原料を封止し、第１のチェック弁のクラッキング圧力を０．００３〜０．０２ＭＰａとするばねと、を備えている。

【0023】

上記構成により、原料注入のために原料を加圧する別のポンプが不要となる。このようなポンプは、接液面積が広く、洗浄および滅菌が困難である。原料を加圧注入するためのポンプが不要であるため、原料に不純物及び雑菌が混入されにくい。

【0024】

本発明の原料処理装置は、好ましくは、ピストンポンプと、原料を貯留する原料容器と、原料容器と吸込み口とを連通する吸込み配管と、を備えている。

【0025】

上記構成により、原料は、プランジャの後退に伴って原料容器からシリンダ室内に吸引され、プランジャの前進によって吐出し口から吐出され、このプランジャの往復移動によって、原料の微粒化や乳化等の連続処理が良好に行われる。

【発明の効果】

【0026】

上記構成を備えるため、本発明のピストンポンプは、シリンダ内の原料の残留を防止することで、原料の汚染を防止し、かつ、洗浄室となる洗浄又は滅菌を容易に行える効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態によるピストンポンプの縦断面図を示す。

【図2】本発明の一実施形態によるピストンポンプの配管図を示す。

【図3】図１のピストンポンプのシリンダ頭部の縦断面拡大図を示す。

【図4】図１のピストンポンプの動作を各過程で示す状態図であり、（ａ）はプランジャが上死点に到達した状態を、（ｂ）はプランジャが下死点に到達した状態を、（ｃ）はプランジャがストローク最終端まで移動した状態を、それぞれ示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態におけるピストンポンプは、内部に後端部が開放された円筒形状のシリンダ室２２を有する原料圧縮用シリンダ２１と、後端部からシリンダ室２２内へ一端側が貫入され、原料送り出しのための上死点と下死点との間を往復移動するプランジャ１１と、シリンダ室２２の開放端側内壁面に配置されてプランジャ１１の間をシールするパッキン２３と、シリンダ２１の円柱形状をした頭部２１ａが重力方向下側になるように原料圧縮用シリンダ２１の中心軸Ｘが水平軸Ｈに対して僅かな傾斜角度でほぼ水平に近い傾斜状態で原料圧縮用シリンダ２１を支持固定する台１４と、原料圧縮用シリンダ２１の後部に同軸状に連設され、シリンダ室２２外で往復移動するプランジャ１１の他端側を受け入れる収容室３２と収容室３２内の洗浄液又は蒸気を排出する排出口３３を有する中空円筒状の収容室部材３１と、プランジャ１１を往復駆動させる直線駆動装置４０として、プランジャ１１を直接的に駆動させる駆動シリンダ４６及びこの駆動シリンダ４６を作動流体の給排制御により作動させる油圧装置５０と、原料、蒸気又は洗浄液をシリンダ室２２へ供給する重力方向上向きに配設された吸込み口６１と、シリンダ室２２でプランジャ１１によって加圧された原料を排出する重力方向下向きに配設された吐出し口６２と、吸込み口６１をシリンダ室２２に連通する吸込み流路６３に配置されている第１のチェック弁７１と、吐出し口６２をシリンダ室２２に連通する吐出し流路６４に配置されている第２のチェック弁７２と、排出口３３から連通する排出流路３０に配設されて収容室３２内への流体逆流を阻止する第３のチェック弁３６と、を備えている。

【0029】

なお、本実施形態において、便宜上、原料圧縮用シリンダ２１の中央部より、頭部２１ａ寄りの方向を前方、中央部より収容室部材３１寄りの方向を後方と呼ぶことがある。

【0030】

台１４による原料圧縮用シリンダ２１の傾斜状態での支持固定において、傾斜角度αは０．５度以上、５度未満に設けられることが望ましい。特に好ましい傾斜角度αは１／１００（０．５７３度）以上１°以内の傾斜である。１／１００の勾配は、無菌操作法による無菌医薬品の製造に関する指針（厚生労働省発行）に記載されている。この勾配は、シリンダ室２２内の液が自重により流れる勾配である。原料圧縮用シリンダ２１は、頭部２１ａが重力方向下側になるように僅かな傾斜角度でほぼ水平に近い傾斜状態で設置されているため、シリンダ室２２の内部に原料が残留しない。傾斜角度αが５度を超えると、ピストンポンプ１０の分解洗浄並びに組立の操作性が悪くなる。また、吸込み口６１は、原料圧縮用シリンダ２１の上面に、シリンダ中心軸Ｘに対して垂直方向に設けるのが簡便なところ、吸込み口６１の傾きが５度以上では自重による原料供給がスムーズに行われない場合がある。１°の傾斜状態においては、原料は、自重とプランジャ１１の後退による負圧のみで良好に供給される。

【0031】

原料圧縮用シリンダ２１はほぼ水平に近い傾斜状態で台１４に配置されているため、収容室部材３１と駆動シリンダ４６のピストン軸４５との間に設けられたパッキン３５ｂの封止が破れた場合であっても、作動流体が原料圧縮用シリンダ２１のシリンダ室２２内に浸入することがない。このため、シリンダ室２２内は清浄に保たれ得る。

【0032】

シリンダ室２２の原料の圧力は、１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａの高圧に到達する。原料圧縮用シリンダ２１はこの高圧に耐えられる厚みを有する。このシリンダ２１は、薬液を用いて洗浄されるため、析出硬化系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼などの耐食性金属材料で製作されている。

【0033】

ここで、洗浄液は、無機塩基水溶液、無機酸水溶液、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基と界面活性剤を主成分とする塩基系洗浄剤、無機酸と界面活性剤からなる酸系洗浄剤、次亜塩素酸ナトリウム、活性塩素、界面活性剤を主成分とする塩基性消毒剤、無極性溶媒その他の薬液が使用される。

【0034】

原料圧縮用シリンダ２１のシリンダ室２２は、開放端側領域の内壁面に凹設されたパッキン収納部２２ｂを有しており、プランジャ１１との間をシールする封止手段としてのパッキン２３がこのパッキン収納部２２ｂ内から収容室部材３１側まで延在している。パッキン２３は少なくとも１つ、好ましくは複数のシール部材を密接させて配置されている。複数のシール部材で構成したパッキン２３は、それぞれ密封性に適した形状に製作されている。パッキン２３は、プランジャ１１の位置をシリンダ２１の軸心に支えるサポート部材を含み得る。

【0035】

パッキン２３は、原料を加圧する圧力に対する耐圧性、滅菌のためにシリンダ室に注入する蒸気の温度に対する耐熱性、及び、蒸気又は洗浄液である薬液に対する耐薬品性、耐腐食性を同時に満たすあらゆる材料で製作され得る。パッキン２３は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）その他のスーパーエンジニアリングプラスチック、これらを含む共重合体、ＣＦＲＰ等で製作される。

【0036】

パッキン２３は密接して配置されているため、原料がパッキン収納部２２ｂ内面とパッキン２３との間に付着して、パッキンが固着することを防止する。前述のように、連結手段のクランプ装置１３を外せば、原料圧縮用シリンダ２１と収容室部材３１とは互いに容易に取り外しできるため、この取り外した状態ではシリンダ室２２のパッキン収納部２２ｂからパッキン２３も容易に分解して取り出しできる。また、原料圧縮用シリンダ２１と収容室部材３１との連結の際にパッキン２３をパッキン収納部２２ｂに容易に組み立てることもできる。

【0037】

プランジャ１１は、円柱形状をした棒部材であり、超鋼金属、ファインセラミックスその他の高剛性材料で製作される。このプランジャ１１は、原料や使用状況に合わせてＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティング、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）コーティングなど、耐摩耗性を与える表面処理を施されてもよい。

【0038】

プランジャ１１は、後方端が固定部材１７によって、駆動シリンダ４６内を往復摺動するピストン４２と一体に形成されたピストン軸４５に、傾きや位置に自由度をもって保持されている。従って、プランジャ１１は、ピストン４２及びピストン軸４５の直線駆動に伴って、一端側がシリンダ室２２内を往復移動する。プランジャ１１が自由度をもって保持されているため、プランジャ１１は、パッキン２３によってその姿勢を維持されながら、シリンダ室２２の内部を往復移動する。

【0039】

原料を加圧するときは、プランジャ１１は、シリンダ室２２内の上死点および下死点の間を往復移動する。そして、洗浄又は滅菌するときは、後述するように、プランジャ１１は、シリンダ室２２内を後退して、原料圧縮用シリンダ２１の後部に連設された収容室部材３１の内部の、シリンダ室２２後方に連通する収容室３２内に引き込まれる。

【0040】

収容室部材３１は、中空円筒状の部材であり、内部の円筒状空間によって収容室３２が形成されている。収容室部材３１が、原料圧縮用シリンダ２１の後部に同軸状に連結され、収容室部材３１の後端部に駆動シリンダ４６のシリンダ部材４１が同軸状に連設されており、原料圧縮用シリンダ２１と収容室部材３１と駆動シリンダ４６のシリンダ部材４１とが一体となってシリンダポンプ１０のハウジングとなっている。収容室部材３１に対するシリンダ部材４１の連設は、例えばねじ締結によって実現できる。

【0041】

収容室部材３１の前方は、原料圧縮用シリンダ２１側の隔壁３１ａで仕切られており、収容室３２は、この隔壁３１ａの内面と、ピストン軸４５とで区画された部屋として設けられている。従って、収容室３２は、原料圧縮用シリンダ２１のシリンダ室２２の後端側でピストン４２との間に設けられ、シリンダ室２２よりも径方向に大きく、且つ、プランジャ１１を軸方向にシリンダ室２２からパッキン２３の後方へ引き抜ける長さを備える空間である。隔壁３１ａの中央部には、略円筒状の貫通穴３１ｂが形成されており、プランジャガイド１２がこの貫通穴３１ｂに収まっている。

【0042】

ピストンポンプ１０は、原料圧縮用シリンダ２１と収容室部材３１とを解除可能に連結する連結手段を備えている。この連結手段は、原料圧縮用シリンダ２１の後部側から円筒状に延設された挿入部２１ｃと、挿入部２１ｃより前側位置で外周上に突設された第１のフランジ部２１ｂと、収容室部材３１の隔壁３１ａの前方に設けられ、前記挿入部２１ｃを受け入れて嵌合する凹状受容部３１ｃと、受容部３１ｃの開口縁周上に突設され、挿入部２１ｃとの嵌合状態にて第１のフランジ部２１ｂの後側平面と面接する前側平面を有する第２のフランジ部３１ｄと、互いに当接状態にある第１のフランジ部２１ｂと第２のフランジ部３１ｄを挟持するクランプ装置１３とで構成されている。挿入部２１ｃと凹状受容部３１ｃとの挿入嵌合状態でシリンダ室２２と収容室３２とは、同軸状に連設され、この嵌合状態で互いに当接する第１と第２のフランジ部２１ｂ、３１ｄをクランプ装置１３で挟持することにより、原料圧縮用シリンダ２１と収容室部材３１との同軸状の連結が固定され、クランプ装置１３を取り外すだけで連結を解除できる。

【0043】

クランプ装置１３は、例えば、内部に溝１３ａを持つ円環状の部材で構成される。クランプ装置１３は、それぞれが半円をなすように２つ割に製作される。クランプ装置１３の２つの部材の両端はボルト、ナット、ピンその他の結合部材で結合される。クランプ装置１３は、溝１３ａをもって、第１のフランジ部２１ｂと、第２のフランジ部３１ｄとを挟み込み、固定する。このときに、第１のフランジ部２１ｂを第２のフランジ部３１ｄに付勢する。クランプ装置１３は、シリンダ室２２内でプランジャ１１によって圧縮された原料の圧力に抗して、原料圧縮用シリンダ２１を収容室部材３１に固定する。クランプ装置１３は、その２つの部材を結合部材で締め上げることで固定するため、容易に着脱できる。クランプ装置１３は、単純な形状をしているため、洗浄しやすく、装置を清潔に保ちやすい。

【0044】

収容室部材３１は、ピストン４２のピストン軸４５を検知するセンサ３４（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）を備えている。センサ３４ａは、プランジャ１１が上死点に到達したときに、ピストン軸４５の位置を検出する。センサ３４ｂは、プランジャ１１が下死点に到達したときに、ピストン軸４５の位置を検出する。センサ３４ｃは、ピストン４２がストローク最終端まで移動し、プランジャ１１が収容室３２内に引き込まれたときに、ピストン軸４５を検出する。センサ３４には、近接スイッチ又はリミットスイッチが利用できる。下死点を検知するセンサ３４ｂは、自己診断機能付きセンサを用いることが望ましい。自己診断機能付きセンサを用いることにより、センサが故障した際に故障を検知し、装置の動力を遮断できる。センサ３４ｂが下死点を検出できない場合、プランジャは後退端まで後退する可能性がある。原料加圧工程において、プランジャ１１が後退端まで後退すれば、原料が収容室３２内にまで流入するため、プランジャ１１のかじりつき、第３のチェック弁３６、温度計３８、蒸気ドレン３７の破損等、ピストンポンプ１０装置の予期せぬ不具合が生ずる。センサ３４ｂが自己診断機能付きセンサであるため、ピストンポンプ１０の不具合、原料の流出を防止できる。

【0045】

なお、センサ３４ｂは、自己診断機能付きＢ接点センサの採用に替えて、通常のセンサとプランジャ１１の往復時間を計測するタイマーを設けても良い。タイマーを設けた場合、プランジャ１１を直線駆動させる駆動シリンダ４６の上死点から下死点までの後退時間が所定時間を超過したときに警告を発し、又は駆動シリンダ４６の動力を遮断できる。この場合に、ピストンポンプ１０は、センサ３４ｂの故障を検出できる。

【0046】

収容室部材３１の後方にはドレン穴３５が設けられている。ドレン穴３５の前方には、パッキン３５ａが設けられている。ドレン穴３５、及びパッキン３５ａが設けられることで、パッキン３５ｂの封止が破れた場合であっても、作動油の収容室３２側への漏れ又は蒸気・洗浄液のシリンダ部材４１側への漏れを防止する。

【0047】

排出口３３は、収容室３２の重力方向下側、好ましくは、収容室３２の前方側（圧縮原料用シリンダ２１側）の重力方向下側に設けられている。排出口３３は、シリンダ室２２に流入された洗浄液、蒸気凝縮水を排出する。ピストンポンプ１０はシリンダ頭部２１ａが重力方向下側になるように僅かな角度であるが傾斜状態で配置されているため、収容室３２に流入した蒸気凝縮水又は洗浄液が収容室３２内に滞留せず、良好に排出される。

【0048】

排出流路３０には、蒸気ドレン３７、第３のチェック弁３６、が接続される。第３のチェック弁３６により、排出口３３から収容室３２内への流体の流入が防止される。蒸気ドレン３７は、ピストンポンプ１０の各部品と蒸気が熱交換を行い蒸気の温度が低下したときに、蒸気が凝縮して生じた水を排出する。蒸気ドレン３７が収容室３２の最下部に位置する排出口３３からの排出流路３０に設けられているため、収容室３２内に生じた水が収容室３２内に残留しにくい。収容室３２に洗浄液等が残留すると、洗浄液の溶質が収容室３２の壁面へ析出し、洗浄液により洗いだされた異物が付着し、又は残留した洗浄液、析出した溶質、付着した異物若しくは蒸気ドレン内に雑菌が繁殖するおそれがある。排出口３３が収容室３２のシリンダ室２２寄りの端部の重力方向下側に配置しているため、これらを予防できる。

【0049】

蒸気滅菌時に、シリンダ室２２および収容室３２が所定温度に達していることを確認するため、排出口３３と蒸気ドレン３７との間に熱電体、測温抵抗体、サーミスタ等の抵抗温度計３８その他の温度計測手段を設けることが好ましい。所定の温度に一定期間保持することで滅菌効果を保証し得る。

【0050】

プランジャガイド１２は、隔壁３１ａに形成された貫通穴３１ｂに、原料圧縮用シリンダ２１側から挿入されて納められている。貫通穴３１ｂは、前方に拡径部を有する段付き穴である。プランジャガイド１２は、外面が貫通穴３１ｂに嵌合されて挿入される段付き円筒形状であり、その内部に、プランジャ１１が通過する貫通穴１２ａを備えている。貫通穴１２ａは、シリンダ室２２に設けられているパッキン収納部２２ｂに連通している。貫通穴１２ａの後端は、収容室３２側に向かって徐々に断面が広がる略円錐面１２ｂを有している。プランジャ１１が収容室３２内に引き込まれたときは、プランジャ１１は、シリンダ室２２側が重量方向下側に傾いて横たわっている。プランジャ１１を、収容室３２も内部に引き込んだ位置から、シリンダ室２２内に再び貫入するときに、プランジャ１１の一端側は略円錐面１２ｂにガイドされてスムーズに貫通穴１２ａを通り、パッキン２３の内側を通ってシリンダ室２２内に良好に挿入される。

【0051】

なお、略円錐面１２ｂは、プランジャ１１をガイドしてシリンダ室２２へ導く機能を備えていればよく、円錐面、紡錘面、朝顔状の曲面などを広く含む。

【0052】

プランジャガイド１２は、冷却配管１５を備えている。冷却配管１５は、収容室部材３１の上側外面から、収容室部材３１を通り、貫通穴１２ａに連通開口し、さらに貫通穴１２ａから、下方へ延び、収容室部材３１の下側外面に開口する冷却液の排出口２０に連通している。冷却液発生装置８１が、純水である冷却液を生成し、冷却配管１５へ送水する。冷却液は、冷却配管１５、貫通穴１２ａを通り、パッキン２３に供給される。冷却液はパッキン２３を湿潤し、かつ、パッキン２３とプランジャ１１との摺動熱を奪い、排出口２０から排出される。冷却液は、更に、プランジャ１１とパッキン２３の間の潤滑剤としても作用する。排出口２０に連通する排出流路には、ドレン１９とチェック弁１８が設けられている。原料処理時は、パッキン２３が摩耗により漏れを生じた場合、漏れた原料を排出口２０へ排出し、原料の収容室３２への侵入を防ぐことができる。排出口２０は、洗浄又は滅菌時には、洗浄液または蒸気凝縮水を排出する。

【0053】

図１及び図２に従って、直線駆動装置４０について説明する。直線駆動装置４０は、駆動シリンダ４６と、作動流体供給手段である油圧装置５０とを備えている。油圧装置５０は、台１４の内部に設け得る。

【0054】

図１を参照して、駆動シリンダ４６について説明する。駆動シリンダ４６は、内部に空洞部４３を有した中空円筒形状のシリンダ部材４１と、空洞部４３内を往復移動する円筒形状のピストン４２と、ピストン４２に一体に成形されているピストン軸４５とを備えたものである。シリンダ部材４１は、一方が収容室部材３１の後端部にねじ機構等を介して連結されている。ピストン軸４５は収容室３２の内壁面に対して摺動し、ピストン４２と一体となってシリンダ部材４１の内部を往復移動する。空洞部４３は、ピストン４２によって、作動流体室である第１室４３ａと第２室４３ｂとに仕切られている。ピストン４２の後端とシリンダ部材４１の内面とで区画される空間が第１室４３ａであり、ピストン４２の前端面と、ピストン軸４５と、シリンダ部材４１の内面とで区画される空間が第２室４３ｂである。

【0055】

駆動シリンダ４６の全ストロークは、原料処理時におけるプランジャ１１の上死点から下死点までの距離（往復ストローク）に、下死点から更にプランジャ１１を収容室３２内へ引き込むための追加ストローク分を加えた長さを有する。

【0056】

なお、本実施形態では、ピストン４２とピストン軸４５とが一体に成形されているが、それぞれ別部材で構成して互いを結合する構成としても良い。

【0057】

シリンダ部材４１には、第１室４３ａと第２室４３ｂそれぞれに対する作動流体の供給および排出のための作動流体給排口４４ａ、４４ｂが設けられている。本実施形態においては、作動油を作動流体とし、駆動シリンダ４６を油圧シリンダとした場合を例にとり、説明するが、本発明における作動流体は、作動油、高圧水その他の非圧縮性流体が利用できる。プランジャ１１を収容室３２方向へ後退させるときは油圧装置５０の方向切換弁５４を切換えて第２室４３ｂへ作動油を供給する。

【0058】

油圧装置５０は、駆動シリンダ４６の第１室４３ａと第２室４３ｂに対して作動油の供給・排出を制御する装置であり、作動油を貯留するタンク５１と、タンク５１から作動油を吸引して作動油供給流路へ吐出する油圧ポンプ５２と、油圧ポンプ５２を駆動するモータ５３と、第１室４３ａに連通する第１流路と第２室４３ｂに連通する第２流路と、作動油供給流路との接続を切り換える方向切換弁５４と、リリーフ弁５５と、を備えた油圧開回路を構成している。

【0059】

なお、方向切換弁５４を備える油圧装置５０に替えて、可逆モータと双方向吐出型油圧ポンプを備えた閉回路の油圧装置を使用し、油圧ポンプの２つのポートをそれぞれ作動油給排口４４ａ、４４ｂに接続して、応答性の高い効率的なシステムとすることもできる。この場合には、第１室４３ａと第２室４３ｂとのピストン軸４９の有無による作動油供給量と排出量との差分を相殺するために可変容量型油圧ポンプとしたもの、また作動油補充回路等を有する油圧装置を用いればよい。なお、種々の油圧装置が製品として構築されているため、本発明のピストンポンプ１０の実際の規模や処理条件に応じて適宜選択し、使用することができる。

【0060】

また、本発明における直線駆動装置４０は、上記実施形態のような油圧シリンダ及び油圧装置の構成にかぎらず、直線駆動ガイド、ボールねじ及びサーボモータからなるサーボ機構、リニアモータその他の直線駆動手段を利用できる。もちろん、作動流体に高圧水を用いた場合には、油圧装置５０に替えて高圧水発生装置を利用する。

【0061】

原料圧縮用シリンダ２１において、頭部２１ａのシリンダ室２２よりも重力方向上側で吸込み口６１とシリンダ室２２とを連通する吸込み流路に配置される。第１のチェック弁７１は、吸込み口６１へ投入された原料、蒸気又は洗浄液をシリンダ室２２へ供給するとともに、プランジャ１１で加圧された原料の吸込み口６１への逆流を阻止する。この第１のチェック弁７１は、球である弁体７３と、弁体７３を受け止める円錐面状の弁座面を有する弁座７４と、ばね７６及びハウジング７５からなる。弁座７４は、略円柱状をなし、両面にテーパ面７４ａを備える。テーパ面７４ａとシリンダ２１及び吸込み口６１周囲のハウジング７５とがそれぞれ当接して液密状態で組み立てられてる。ばね７６は、弁体７３を弁座７４に向けて付勢する。チェック弁７１を構成する部品が単純な形状をしているため、洗浄、滅菌に適している。弁体７３、ハウジング７５、ばね７６は、耐腐食性金属で形成される。

【0062】

弁座７４は、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＩその他のスーパーエンジニアリングプラスチックで製作できる。弁座７４の材料は、耐摩耗性を備えた樹脂であればより望ましい。弁座７４は、耐熱水性、耐圧性、そして耐薬品性を備えた樹脂製であるため、蒸気温度及び、加圧時の原料の圧力に耐えられるだけでなく、各種薬液による定置洗浄が可能となる。また樹脂製である弁座７４は、弁体７３との接触による有害な摩耗粉の発生および摩耗粉の原料への混入を防止できる。また、弁座７４は、樹脂であるため、ハウジング７５の締め込みにより弾性変形し、ハウジング７５とシリンダ室２２との間を封止できる。

【0063】

第１のチェック弁７１のクラッキング圧力は、０．００３〜０．０２ＭＰａに設定されている。クラッキング圧力は、望ましくは、０．００３〜０．０１ＭＰａとする。クラッキング圧力が非常に低く設定されているため、原料容器９１内の原料の自重およびプランジャ１１の後退によってシリンダ室２２内に発生する負圧により、ばね７６の付勢に抗して第１のチェック弁７１が開弁する。このため、プランジャ１１が後退すると、原料が原料容器９１からシリンダ室２２内へ流入する。即ち、ピストンポンプ１０はプランジャ後退時に原料を吸い込む。

【0064】

上記のように、プランジャ１１が後退することによって原料がシリンダ室２２内に吸い込まれるため、原料注入のための別のポンプが不要となる。このようなポンプは、接液面積が広く、洗浄および滅菌が困難である。ピストンポンプ１０は、このような原料加圧用の別のポンプが不要であるため、原料に不純物及び雑菌が混入されにくい。

【0065】

吸込み口６１は、第１のチェック弁７１と同軸上に設けられ、吸込み口６１が形成された部材は、原料圧縮用シリンダ２１にボルト１６で締結され、第１のチェック弁７１が、シリンダ２１と吸込み口６１の部材との間で同軸上に固定されている。第１のチェック弁７１および吸込み口６１の部材は、洗浄、滅菌、又は交換が必要になったときは、シリンダ２１から容易に分解、再組み立てできる。

【0066】

吐出し口６２は、重力方向下側に開口するようにシリンダ頭部２１ａに設けられており、第２のチェック弁７２は、シリンダ頭部２１ａのシリンダ室２２よりも重力方向下側であって、吐出し口６２とシリンダ室２２を連通する吐出し流路６４に配置されている。第２のチェック弁７２は、プランジャ１１が原料又は洗浄液、蒸気をシリンダ室２２内に吸込むときは閉弁し、プランジャ１１が原料を加圧したときに開弁する。従って、シリンダ室２２内でプランジャ１１の前進によって加圧された原料は、吐出し口６２から吐出され、チャンバ９２へ送られる。第２のチェック弁７２の構造は第１のチェック弁７１と同様であり、吐出し口６２が形成された部材の原料圧縮用シリンダ２１に対する取り外し可能な固定構造も吸込み口６１と同様であるため、これらの詳細な説明は省略する。

【0067】

吐出し口６２の近傍に温度計３９を設け、滅菌時に吐出し口６２から排出される蒸気の温度を計測できる構成とすることが望ましい。

【0068】

本実施形態によるピストンポンプ１０の動作を、図４を参照して以下に説明する。

【0069】

原料を加圧するときは、次のように動作する。油圧装置５０によって第１室４３ａに作動油が供給されると、第２室４３ｂから作動油がタンク５１へ排出され、プランジャ１１が前方へ移動する。このとき、シリンダ室２２内の原料は圧縮されてその圧力が高くなる。圧力が第２のチェック弁７２のクラッキング圧力を超えたときに、第２のチェック弁７２が開弁し、加圧された原料は、吐出し口６２から吐出される。

【0070】

図４（ａ）に示すように、プランジャ１１が前進して上死点に達すると、センサ３４ａがピストン軸４５を検出する。このとき、油圧装置５０は、作動油の供給を第２室４３ｂへと切り換える。作動油が第２室４３ｂへ供給されると、第１室４３ａの作動油がタンク５１へ排出されて、プランジャ１１が後方へ移動する。プランジャ１１が後退していき、原料に加わる原料容器９１の液面からの静圧とシリンダ室２２の負圧の差圧が第１のチェック弁７１のクラッキング圧力を超過すると、第１のチェック弁７１が開弁し、吸込み口６１から原料がシリンダ室２２内に流入する。

【0071】

図４（ｂ）に示すように、プランジャ１１が下死点に達すると、センサ３４ｂがピストン軸４５を検出する。すると再び油圧装置５０は、作動油の供給を第１室４３ａへと切り換える。以上の動作を繰り返すことによって、ピストンポンプ１０は、原料の吸込み、吐出しを連続的に繰り返す。

【0072】

ピストンポンプ１０の洗浄又は滅菌を行う場合には、油圧装置５０は、ピストン４２をシリンダ部材４１の後端へ向けて移動させる。プランジャ１１が下死点に達するとセンサ３４ｂはこれを検知する。引き続き油圧装置５０は、第２室４３ｂへ作動油を供給し、図４（ｃ）に示すように、ピストン４２はストローク端であるシリンダ部材４１の最後端まで移動する。ピストン４２が最後端に到達すると、センサ３４ｃはピストン軸４５を検知する。

【0073】

ピストン４２がシリンダ部材４１の最後端まで後退すると、プランジャ１１の先端部は、プランジャガイド１２の略円錐面１２ｂの中程からその後方の位置まで後退している。このときプランジャ１１先端部もパッキン２３を抜けているため、シリンダ室２２と収容室３２とが連通する。パッキン２３の表面が完全に露出するため、パッキン２３は、その全面が洗浄液又は蒸気と接触できる。プランジャ１１の全面が、洗浄液又は蒸気と接触できる。プランジャ１１が略円錐面１２ｂの中程からその後方までの位置にあるため、プランジャ１１先端部の周囲において、洗浄液又は蒸気が通過する有効断面積が大きくなる。したがって、洗浄液又は蒸気は、シリンダ室２２からスムーズに収容室３２に流れ込む。

【0074】

この状態において、吸込み口６１から洗浄液又は蒸気を供給する。シリンダ室２２から収容室３２内にわたって洗浄液又は蒸気が流入し、ピストンポンプ１０の接液部全体に対して、洗浄又は滅菌が行われる。洗浄液としては、有機系の原料の場合は、アルカリ洗浄液、医薬品には、中性洗浄液などが適している。洗浄液の濃度は、原料に応じて調整される。流速は、原料シリンダ室２２の内部において１〜２ｍ／ｓが適している。

【0075】

なお、プランジャ１１が洗浄又は滅菌のための位置まで後退したときに、プランジャ１１の先端は、パッキン２３を抜けることは必須であるが、その後退位置は、特に限定がない。しかしながら、本実施形態のように、プランジャ１１とその周囲との間に、洗浄液又は蒸気が流通する十分な空間が設けられることが望ましい。この空間は円錐形状の空間に限らず、円筒形状、スプライン溝、らせん溝が利用できる。また、プランジャ１１の全体が、完全に収容室３２に収まっても良い。

【0076】

洗浄工程において、吸込み口６１から第１のチェック弁７１を通過した洗浄液は、シリンダ室２２へ流入してパッキン２３に接触して通り、収容室３２に流れ込んで排出口３３から排出される。このように、洗浄液はシリンダ室２２から収容室３２へ流れるため、収容室３２に汚れが付着していた場合であっても、その汚れは洗浄液に溶解し、シリンダ室２２へ侵入することなく排出される。

【0077】

また、パッキン２３は、構造上、汚れが付着しやすく、雑菌が繁殖しやすいところ、パッキン２３に接して流通した洗浄液は、収容室３２から排出されるため、その汚れがシリンダ室２２へ逆流しない。本実施形態では、洗浄液が専らシリンダ頭部２１ａから流入し、収容室３２から排出されるため、原料が加圧される重要な部位であるシリンダ室２２内を清浄に保ちやすい。

【0078】

吸込み口６１から供給された洗浄液の一部は、シリンダ室２２へ流入せず、第２のチェック弁７２を通って吐出し口６２から排出される。

【0079】

滅菌工程において、本実施形態のピストンポンプ１０を蒸気により滅菌するときも、上記のようにプランジャ１１は収容室３２に引き込まれるまで後退される。次いで、吸込み口６１から１２１℃以上（ゲージ圧：０．１２ＭＰａ以上）の蒸気を供給する。供給された蒸気は、洗浄液と同様に、シリンダ室２２へ流入してパッキン２３に接して通り、収容室３２に流れ込む。凝縮した凝縮水は吐出し口６２または排出口３３から排出される。装置内が１２１℃以上の蒸気で満たされると、排出口３３に設けた温度検知手段が１２１℃以上を示す。滅菌は、日本薬局方に記載のように、排出口３３に設けた温度検知手段が１２１℃以上を連続して少なくとも１５分以上示すまで続ける。

【0080】

洗浄又は滅菌工程終了後、原料処理工程へ移行するときは、油圧装置５０は、第１室４３ａへ作動油を供給する。プランジャ１１が最後退位置から前進して下死点を通過し、上死点に達する（図４（ａ））と、センサ３４ａは、ピストン軸４５を検知する。その時点で、油圧装置５０は、作動油供給を第２室４３ｂ側へ切り換える。そしてプランジャ１１が後退を始め、原料が原料タンク容器９１から供給され、加圧動作が開始される。

【0081】

図２を参照して、上述のピストンポンプ１０を利用した微粒化装置又は乳化装置である原料処理装置９０について説明する。原料処理装置９０は、原料容器９１と、ピストンポンプ１０と、チャンバ９２と、熱交換器９３と、蒸気発生装置９４と、洗浄液注入装置９５と、から構成される。原料容器９１は、カップ状をなし、容器底部に原料排出口９１ａを有し、原料排出口９１ａと吸込み口６１とは、配管９６で連通されている。配管９６には、分岐口９６ａが設けられている。分岐口９６ａは、プラグにより常時密閉されている。定置洗浄の際には、洗浄液注入装置９５が分岐口９６ａに接続される。また、定置滅菌の際には、蒸気発生装置９４が分岐口９６ａに接続される。吐出し口６２は、チャンバ９２の入口９２ａに連通している。原料処理工程にて、ピストンポンプ１０によって高圧に加圧された原料は、チャンバ９２内で噴流となって、ボールに衝突する（不図示）。原料噴流がボールに衝突することで原料内に含まれる粒子が微粒化され、あるいは原料が乳化される。チャンバ９２は公知のチャンバ、例えば特許第３１５１７０６号、特許第３６８６５２８号、等に記載のチャンバを適用できる。チャンバ出口９２ｂから排出された処理済み原料は、熱交換器９３で冷却され、原料容器９１に戻る。熱交換器９３としては、例えば二重管式向流熱交換器が使用される。二重管式熱交換器を使用することで、処理済み原料が接触する熱交換器壁面の面積を小さくできる。また、熱交換器内面の原料接液面が滑らかで単純であるため、熱交換器を清浄に保ちやすい。また、蒸気により容易に滅菌できる。上記構成の原料処理装置９０によって、原料の連続的な繰り返し処理を良好に行うことができる。

【0082】

なお、分岐口９６ａは、三方弁に置き換えても良い。分岐口をプラグにより密閉することに代えて、ニードル弁を設け、ニードル弁を介して分岐口９６ａと蒸気発生装置９４又は洗浄液注入装置９５とを接続しても良い。

【0083】

また、ピストンポンプ１０を用いた原料処理装置として、交互に圧縮動作を行う２台のピストンポンプを用いて原料の微粒化または乳化を行う構成とすることもできる。例えば、原料を各ピストンポンプで１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａの高圧に加圧し、交互にチャンバー９２で噴射することによって行われる。チャンバ９２で噴射された原料は、熱交換器９３に送られて冷却され、原料が希望する状態（粒径、粘度など）になった場合は、その後回収される。原料が希望する状態に到達しなかった場合は、再び原料はピストンポンプ１０に送られる。この構成において、より効率的な原料処理が行える。

【0084】

本実施形態におけるピストンポンプは、高圧噴射型の微粒化装置又は乳化装置において原料を１００ＭＰａ〜２４５ＭＰａに加圧するポンプとして適している。特に、食品・医薬品・化粧品等の業界において製造装置の滅菌の頻度が高い場合に好適である。

【0085】

例えば、ファンデーションや日焼け止めに使用される酸化チタンを２４５ＭＰａにて１０パスすると、２μｍだったメジアン径が、０．０６５μｍに微粒化される。従来サイズだと肌に伸ばすと白浮きしてしまい、不自然であったが、微粒化により、肌に伸ばしても透明感を損なわなくなる。緩下剤（下剤）や制酸剤（胃酸の中和）に使用される水酸化マグネシウムを２４５ＭＰａにて１０パスすると、４．５μｍだったメジアン径が、０．２５μｍに微粒化される。微粒化により粒子の比表面積が増えるため、使用量を減らして、従来と同等の薬効が得られる。

【符号の説明】

【0086】

１０ ピストンポンプ
１１ プランジャ
１２ プランジャガイド
１２ａ 貫通穴
１２ｂ 略円錐面
１３ クランプ装置
１４ 台
１５ 冷却配管
２０ 冷却液排出口
２１ 原料圧縮用シリンダ
２１ａ シリンダ頭部
２１ｂ 第１のフランジ部
２１ｃ 挿入部
２２ シリンダ室
２２ｂ パッキン収納部
２３ パッキン
３０ 排出流路
３１ 収容室部材
３１ｃ 凹状受容部
３１ｄ 第２のフランジ部
３２ 収容室
３３ 排出口
３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ センサ
３６ 第３のチェック弁
３７ 蒸気ドレン
３８，３９ 温度計
４０ 直線駆動装置
４１ シリンダ部材
４２ ピストン
４３ａ 第１室
４３ｂ 第２室
４４ 作動油給排口
４５ ピストン軸
４６ 駆動シリンダ
５０ 油圧装置（作動流体供給手段）
６１ 吸込み口
６２ 吐出し口
６３ 吸込み流路
６４ 吐出し流路
７１ 第１のチェック弁
７２ 第２のチェック弁
７３ 弁体
７４ 弁座
９０ 原料処理装置
９１ 原料容器
９２ チャンバ
９３ 熱交換器
９４ 蒸気発生装置
９５ 洗浄液注入装置
Ｈ 水平軸
Ｘ 原料圧縮用シリンダの中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】