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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023182239
(43)【公開日】2023-12-26
(54)【発明の名称】湿式微粒化装置
(51)【国際特許分類】
B01F 25/21 20220101AFI20231219BHJP
B01F 23/50 20220101ALI20231219BHJP
B01F 35/213 20220101ALI20231219BHJP
B01F 35/221 20220101ALI20231219BHJP
B01F 35/222 20220101ALI20231219BHJP
B02C 19/06 20060101ALN20231219BHJP
【ＦＩ】
B01F25/21
B01F23/50
B01F35/213
B01F35/221
B01F35/222
B02C19/06 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095728
(22)【出願日】2022-06-14
(71)【出願人】
【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】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】山田 侑矢
(72)【発明者】
【氏名】片山 敬一
(72)【発明者】
【氏名】常本 真嗣
【テーマコード（参考）】
4D067
4G035
4G037
【Ｆターム（参考）】
4D067CG06
4D067GA20
4G035AB44
4G035AC14
4G035AE03
4G035AE13
4G037AA18
4G037EA01
(57)【要約】
【課題】余分なエアが取り込まれることを抑制することで、加圧室内の昇圧を安定して実現し、再現性の高い原料処理を行うことのできる小型の湿式微粒化装置を提供する。
【解決手段】サーボモータの正逆回転運動を往復運動に変換する動力伝達手段と、動力伝達手段により高圧シリンダ３内を往復運動させることで、原料を加圧するプランジャと、プランジャの往復運動を制御する駆動制御手段と、加圧された原料を微粒化させるノズル６と、ノズル６の下流側に配置される第１の逆止弁７ａと、第１の逆止弁７ａを押圧する第１の弾性部材８ａと、を有する、湿式微粒化装置。
【選択図】図３
【解決手段】サーボモータの正逆回転運動を往復運動に変換する動力伝達手段と、動力伝達手段により高圧シリンダ３内を往復運動させることで、原料を加圧するプランジャと、プランジャの往復運動を制御する駆動制御手段と、加圧された原料を微粒化させるノズル６と、ノズル６の下流側に配置される第１の逆止弁７ａと、第１の逆止弁７ａを押圧する第１の弾性部材８ａと、を有する、湿式微粒化装置。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サーボモータの正逆回転運動を往復運動に変換する動力伝達手段と、
前記動力伝達手段により高圧シリンダ内を往復運動させることで、原料を加圧するプランジャと、
前記プランジャの往復運動を制御する駆動制御手段と、
前記加圧された原料を微粒化させるノズルと、
前記ノズルの下流側に配置される第１の逆止弁と、
前記第１の逆止弁を押圧する第１の弾性部材と、を有する、湿式微粒化装置。
前記動力伝達手段により高圧シリンダ内を往復運動させることで、原料を加圧するプランジャと、
前記プランジャの往復運動を制御する駆動制御手段と、
前記加圧された原料を微粒化させるノズルと、
前記ノズルの下流側に配置される第１の逆止弁と、
前記第１の逆止弁を押圧する第１の弾性部材と、を有する、湿式微粒化装置。
【請求項2】
前記高圧シリンダは、
前記原料の吸引口と吐出口を有し、
前記湿式微粒化装置は、
前記吸引口の上流側に配置される第２の逆止弁と、
前記第２の逆止弁を押圧する第２の弾性部材と、を有する、請求項１に記載の湿式微粒化装置。
前記原料の吸引口と吐出口を有し、
前記湿式微粒化装置は、
前記吸引口の上流側に配置される第２の逆止弁と、
前記第２の逆止弁を押圧する第２の弾性部材と、を有する、請求項１に記載の湿式微粒化装置。
【請求項3】
前記高圧シリンダ内の圧力を計測する圧力検知部を有する、請求項１または２に記載の湿式微粒化装置。
【請求項4】
前記圧力検知部は、圧力検知用シールを介して前記高圧シリンダの圧力検知用連通部と連結する、請求項３に記載の湿式微粒化装置。
【請求項5】
前記高圧シリンダに配置され、前記ノズルを内設させるノズルホルダを有する、請求項１または２に記載の湿式微粒化装置。
【請求項6】
前記ノズルホルダの外側に配置される保護カバーを有する、請求項５に記載の湿式微粒化装置。
【請求項7】
複数のノズル径のうちのいずれか一つを選択するノズル径設定部と、目標噴射圧力を選択する噴射圧力設定部と、使用する溶媒を選択する溶媒比重設定部と、を有する表示部と、
前記ノズル径、前記目標噴射圧力、および前記溶媒の比重から、前記プランジャの前進／後退スピードを演算する前進／後退スピード演算部と、を有する、請求項３に記載の湿式微粒化装置。
前記ノズル径、前記目標噴射圧力、および前記溶媒の比重から、前記プランジャの前進／後退スピードを演算する前進／後退スピード演算部と、を有する、請求項３に記載の湿式微粒化装置。
【請求項8】
前記表示部は、
前記圧力検知部で計測する噴射圧力を表示する計測圧力表示部を有する、請求項７記載の湿式微粒化装置。
前記圧力検知部で計測する噴射圧力を表示する計測圧力表示部を有する、請求項７記載の湿式微粒化装置。
【請求項9】
前記ノズルは、
前記高圧シリンダ内で高圧状態となった原料を通過させる貫通孔と、
前記貫通孔に連通する形で形成されたノズル溝と、を有し、
前記貫通孔と前記ノズル溝が断面視でＬ字状である、請求項１または２に記載の湿式微粒化装置。
前記高圧シリンダ内で高圧状態となった原料を通過させる貫通孔と、
前記貫通孔に連通する形で形成されたノズル溝と、を有し、
前記貫通孔と前記ノズル溝が断面視でＬ字状である、請求項１または２に記載の湿式微粒化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、湿式微粒化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
湿式微粒化装置は、ウォータージェットにより、原料を最大２４５ＭＰａの高圧に加圧し、噴射口径０．０５～０．５ｍｍの微細ノズルから高速噴射させることによって、噴射の際の粒子同士または硬質部材への衝突やノズル通過および対向流により生じる剪断力、また噴流キャビテーションによる衝撃力で、主に１次粒子が集まってなる２次凝集粒子の解砕、分散を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
このような湿式微粒化装置においては、２４５ＭＰａもの高圧を得るためには、油圧駆動を用いたブースタータイプ（増圧タイプ）が用いられているが、医薬品製造及び精密電子部品製造等の製造においては、汚染防止のため、駆動油を使用する雰囲気自体を嫌う傾向にあった。このような微粒化装置としては、モータを駆動源とし、小型化を目指した微粒化装置も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【0004】
さらに、油圧駆動ではなく電動機を駆動源とし、小型で、１００Ｖの電源で簡易実験室等でも使用でき、また、シリンダ内部に組み込まれている高圧パッキンシール材の交換作業を容易とする電動式湿式微粒化装置も既に提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【0005】
さらに、吸込管と吐出管にそれぞれコイルバネやスチールボール等を配置することで、吸水と送水を円滑に行うことのできるポンプ装置も既に提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第３１５１７０６号公報
【特許文献2】特許第２８９７９１５号公報
【特許文献3】特許第６０４５３７２号公報
【特許文献4】実開昭５１－４７９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、小型の湿式微粒化装置であっても、原料を噴射し、微細化（解砕、分散）させる際のノズル径は、複数のバリエーションがあり、処理量を増やしたい場合には、比較的大きなサイズのノズル径を使用する。その場合、ノズル内や周辺機器内を通過する原料の量が増加するとともに、高圧シリンダ内をプランジャが往復する際の加圧および減圧エネルギーも大きくなる。このため、湿式微粒化装置が外部と連通する箇所（特に、ノズルや噴射部）から外気（エア）が取り込まれ、加圧室となる高圧シリンダ内の加圧（圧力上昇）にブレが出てしまう、という課題もあった。加圧室内の圧力上昇がブレるということは、原料を処理するための圧力にバラつきが出るということであり、処理後の原料の特性が安定しないということになる。
【0008】
さらに、特許文献４に開示されたような弁構造は、水等の粘性が低く、流動性が高い流体を想定しているものが多い。しかし、湿式微粒化装置で処理するための原料は、粘性が高いものも多く、このような弁構造を用いたとしても、弁の内部に原料が付着し、原料詰まりが発生してしまう可能性がある。原料詰まりが発生した場合、適切な圧力を付与することができず、処理後の原料の特性にバラつきが生じてしまう。
【0009】
本発明は、これら従来の不都合を解消し、余分なエアが取り込まれることを抑制することで、加圧室内の昇圧を安定して実現し、再現性の高い原料処理を行うことのできる小型の湿式微粒化装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の湿式微粒化装置は、サーボモータ（２１）の正逆回転運動を往復運動に変換する動力伝達手段（２）と、動力伝達手段（２）により高圧シリンダ（３）内を往復運動させることで、原料（Ｍ）を加圧するプランジャ（４）と、プランジャ（４）の往復運動を制御する駆動制御手段（５）と、加圧された原料（Ｍ）を微粒化させるノズル（６）と、ノズル（６）の下流側に配置される第１の逆止弁（７ａ）と、第１の逆止弁（７ａ）を押圧する第１の弾性部材（８ａ）と、を有する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の湿式微粒化装置によれば、余分なエアが取り込まれることを抑制することで、加圧室内の昇圧を安定して実現し、再現性の高い原料処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態の湿式微粒化装置を示す構成図
【図2】本実施形態の湿式微粒化装置を示す外観図
【図3】本実施形態の湿式微粒化装置の要部を示す断面図
【図4】本実施形態の湿式微粒化装置の要部を示す斜視図
【図5】本実施形態の表示部の構成図
【図6】本実施形態の変形例のノズルの断面図
【図7】本実施形態の湿式微粒化装置の変形例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
本実施形態における湿式微粒化装置１は、図１～図３に示すように、動力伝達手段２と、高圧シリンダ３と、プランジャ４と、駆動制御手段５と、ノズル６と、逆止弁７と、弾性部材８と、を備えている。
湿式微粒化装置１は、プランジャ４の往復運動により吸引口３ａから高圧シリンダ３内に原料Ｍを吸入し加圧して吐出口３ｂから吐出する。湿式微粒化装置１は、本体１ａに上記各構成が連結して構成されている。湿式微粒化装置１は、原料タンク１ｂから高圧シリンダ３内に原料Ｍを投入しながら、駆動源２０がＯＮになった状態で、作業者が押圧部１ｃや表示部１ｄを操作することによって、原料Ｍを処理する。
本実施形態における湿式微粒化装置１は、図１～図３に示すように、動力伝達手段２と、高圧シリンダ３と、プランジャ４と、駆動制御手段５と、ノズル６と、逆止弁７と、弾性部材８と、を備えている。
湿式微粒化装置１は、プランジャ４の往復運動により吸引口３ａから高圧シリンダ３内に原料Ｍを吸入し加圧して吐出口３ｂから吐出する。湿式微粒化装置１は、本体１ａに上記各構成が連結して構成されている。湿式微粒化装置１は、原料タンク１ｂから高圧シリンダ３内に原料Ｍを投入しながら、駆動源２０がＯＮになった状態で、作業者が押圧部１ｃや表示部１ｄを操作することによって、原料Ｍを処理する。
【0014】
動力伝達手段２は、サーボモータ２１の正逆回転運動を往復運動に変換する。動力伝達手段２としては、例えば、ボールネジ機構やローラーネジ機構等の高効率ネジ機構２ａである。例えば、高効率ネジ機構２ａ（ローラーネジ機構）をサーボモータ２１の内部に取り付け、高効率ネジ機構２ａのナット部２１ｂをモータ内部で回転させ、ネジシャフト部２１ｃが前進・後退するようにする。
【0015】
サーボモータ２１は、中空部２１ａを内部に備えた内円筒を回転させており、その内部に取り付けたナット部２１ｂを回転させることで、中心軸上のネジシャフト部２１ｃが前進後退する。ネジシャフト部２１ｃの軸方向先端側にプランジャ４を結合することで、ネジシャフト部２１ｃの前進後退がプランジャ４の往復運動となる。
サーボモータ２１の仕様は、ここでは、駆動電圧１００Ｖ、駆動出力１．５ｋＷである。高効率ネジ機構２ａを採用しているため、動力の伝達効率が高まり、１００Ｖで駆動されるサーボモータ２１でも、高圧力の出力が得られる。
サーボモータ２１の仕様は、ここでは、駆動電圧１００Ｖ、駆動出力１．５ｋＷである。高効率ネジ機構２ａを採用しているため、動力の伝達効率が高まり、１００Ｖで駆動されるサーボモータ２１でも、高圧力の出力が得られる。
【0016】
高圧シリンダ３は、内部に流路３ｃが形成されており、流路３ｃ内をプランジャ４が往復することによって、流路３ｃ（加圧室）内が昇圧されることで、原料Ｍを加圧することができる。
原料Ｍや加圧するための溶媒は、種類（素材、酸性またはアルカリ性等）が多岐にわたるため、高圧シリンダ３が、内部で腐食等しないように、ステンレス等の素材を用いることもできる。
高圧シリンダ３は、給液ポンプ（不図示）から供給される原料Ｍを吸引する吸引口３ａと、加圧処理後の原料Ｍを吐出する吐出口３ｂとを有する。例えば、吸引口３ａと吐出口３ｂは、上下の位置関係で配置されるケースや、吸引口３ａが上方で左右方向の位置に吐出口３ｂを配置するケース等、位置関係は適宜設定できる。
原料Ｍや加圧するための溶媒は、種類（素材、酸性またはアルカリ性等）が多岐にわたるため、高圧シリンダ３が、内部で腐食等しないように、ステンレス等の素材を用いることもできる。
高圧シリンダ３は、給液ポンプ（不図示）から供給される原料Ｍを吸引する吸引口３ａと、加圧処理後の原料Ｍを吐出する吐出口３ｂとを有する。例えば、吸引口３ａと吐出口３ｂは、上下の位置関係で配置されるケースや、吸引口３ａが上方で左右方向の位置に吐出口３ｂを配置するケース等、位置関係は適宜設定できる。
【0017】
プランジャ４は、動力伝達手段２により高圧シリンダ３内を往復運動することで、原料Ｍを加圧する。
【0018】
駆動制御手段５は、プランジャ４の往復運動を制御する。駆動制御手段５は、シーケンサ５ａとサーボアンプ５ｂとを備え、シーケンサ５ａからサーボアンプ５ｂへプランジャ４の目標位置を指令している。ここでいう目標位置とはプランジャ４の昇圧前進端位置、昇圧後退端位置、および分解最後端位置である。
【0019】
駆動制御手段５は、プランジャ４の往復運動開始前に、プランジャ４の昇圧後退端位置を原点として検知する原点位置検知センサ５ｃにより位置制御の基準となる原点を認識する。そして、駆動制御手段５は、指令した目標位置と高効率ネジ機構２ａのナット部２１ｂの回転角度を検知する回転角度検知手段２２により検知した現在位置とを比較することで、プランジャ４の位置制御をしている。このようにプランジャ４の位置制御を行うことにより、湿式微粒化装置１は、確実に高圧シリンダ３内に原料Ｍを吸入し加圧して吐出できる。昇圧前進端位置と該昇圧前進端位置から１ストローク分後退した昇圧後退端位置との間でプランジャ４が前進、後退を繰り返すことにより、原料Ｍの吸引、昇圧が行われる。
【0020】
回転角度検知手段２２は、高効率ネジ機構２ａのナット部２１ｂの回転角度を検知することにより、プランジャ４の現在位置を認識させることができる。回転角度検知手段２２としては、例えばエンコーダやレゾルバが挙げられる。
【0021】
ノズル６は、加圧された原料Ｍを微粒化させる。ノズル６は、原料Ｍを通過させることで微粒化させるオリフィスを有しており、オリフィス径としては、０．０５～０．５ｍｍのものを適宜選択できる。
また、図３に示すように、ノズル６の噴射方向には、球体６ａが配置されており、高圧噴射された原料Ｍを球体６ａに衝突させることによって、原料Ｍを微粒化または乳化させることができる。球体６ａは、硬質体であり、原料Ｍの衝突によって摩耗や破損がしにくい素材を用いることが望ましい。
また、ノズル６は、高圧シリンダ３に直接連結させることもできる。ただし、図３に示すように、高圧シリンダ３とは別に、ノズルホルダ９を高圧シリンダ３に連結および固定し、ノズルホルダ９内にノズル６を内設、配置することで、原料Ｍの噴射方向も安定させることができる。
具体的には、ノズルホルダ９は、上部ノズルホルダ９ａを備えており、高圧シリンダ３に形成する高圧シリンダ側連結部３ｄと上部ノズルホルダ９ａとが連結することで、ノズル６を安定して固定できる。高圧シリンダ側連結部３ｄの外面と、上部ノズルホルダ９ａの内面には、ネジ溝が形成されており、上部ノズルホルダ９ａを高圧シリンダ側連結部３ｄに被せるように螺合することで、連結する。また、この連結構造は、本明細書中においては、ネジによる連結で例示したが、凹部と凸部による連結や、一方に爪部を形成して連結するもの等、適宜選択できる。
さらに、流路の内側においてネジ等によって連結させた場合には、流路内は原料Ｍが流れるため、原料Ｍ詰まりやネジ等の錆が発生する可能性があるため、上部ノズルホルダ９ａを外側からはめ込む構造にすることによって、ノズル詰まりや錆等の発生を抑制する。
また、図３に示すように、ノズル６の噴射方向には、球体６ａが配置されており、高圧噴射された原料Ｍを球体６ａに衝突させることによって、原料Ｍを微粒化または乳化させることができる。球体６ａは、硬質体であり、原料Ｍの衝突によって摩耗や破損がしにくい素材を用いることが望ましい。
また、ノズル６は、高圧シリンダ３に直接連結させることもできる。ただし、図３に示すように、高圧シリンダ３とは別に、ノズルホルダ９を高圧シリンダ３に連結および固定し、ノズルホルダ９内にノズル６を内設、配置することで、原料Ｍの噴射方向も安定させることができる。
具体的には、ノズルホルダ９は、上部ノズルホルダ９ａを備えており、高圧シリンダ３に形成する高圧シリンダ側連結部３ｄと上部ノズルホルダ９ａとが連結することで、ノズル６を安定して固定できる。高圧シリンダ側連結部３ｄの外面と、上部ノズルホルダ９ａの内面には、ネジ溝が形成されており、上部ノズルホルダ９ａを高圧シリンダ側連結部３ｄに被せるように螺合することで、連結する。また、この連結構造は、本明細書中においては、ネジによる連結で例示したが、凹部と凸部による連結や、一方に爪部を形成して連結するもの等、適宜選択できる。
さらに、流路の内側においてネジ等によって連結させた場合には、流路内は原料Ｍが流れるため、原料Ｍ詰まりやネジ等の錆が発生する可能性があるため、上部ノズルホルダ９ａを外側からはめ込む構造にすることによって、ノズル詰まりや錆等の発生を抑制する。
【0022】
ノズルホルダ９は、上部ノズルホルダ９ａと接続され、第１の逆止弁７ａ、第１の弾性部材８ａ、および吐出口３ｂを固定する下部ノズルホルダ９ｂを備えることもできる。例えば、下部ノズルホルダ９ｂは、突起部９ｂａを有しており、上部ノズルホルダ９ａの受部９ａａと接続することで、ノズルホルダ９として機能させることもできる。
【0023】
また、ノズル６の下部（下流側）に第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａを配置することによって、高圧処理を施すためのノズル６が装置内部に存在するため、外部エアの吸い込みによる影響が一層届きにくい状態とすることができる。
もし、第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａが高圧シリンダ３と直接連結し、第１の逆止弁７ａの下部にノズル６を配置した場合、高圧環境下に配置されるため、第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａが損傷しやすく、万が一損傷したときは、シール不良や原料Ｍ詰まりを招き、ノズル６から噴射される処理後の原料Ｍの特性に悪影響を与えてしまう可能性があった。
さらに、ノズル６の径が大きくなると、外部エアの吸い込みを招く可能性が残ってしまい、原料Ｍの処理が不安定になる。
そこで、ノズル６の下部に第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａを配置することによって、第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａへ与える負荷を軽減できるとともに、シール不良や原料Ｍ詰まりを防止することによる原料Ｍの微粒化処理や乳化処理を安定させることができる。
さらに、ノズル６から噴射され、球体６ａに衝突させることで微粒化された（サイズの小さな）原料Ｍを、逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａでシールする構造にすることで、従来のように第１の逆止弁７ａの下部にノズル６を配置し、微粒化前の（サイズの大きな）原料Ｍをシールする場合と較べて、粒子径や圧力上昇による影響が少ないため、より効率的なシール性を確保できる。
もし、第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａが高圧シリンダ３と直接連結し、第１の逆止弁７ａの下部にノズル６を配置した場合、高圧環境下に配置されるため、第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａが損傷しやすく、万が一損傷したときは、シール不良や原料Ｍ詰まりを招き、ノズル６から噴射される処理後の原料Ｍの特性に悪影響を与えてしまう可能性があった。
さらに、ノズル６の径が大きくなると、外部エアの吸い込みを招く可能性が残ってしまい、原料Ｍの処理が不安定になる。
そこで、ノズル６の下部に第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａを配置することによって、第１の逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａへ与える負荷を軽減できるとともに、シール不良や原料Ｍ詰まりを防止することによる原料Ｍの微粒化処理や乳化処理を安定させることができる。
さらに、ノズル６から噴射され、球体６ａに衝突させることで微粒化された（サイズの小さな）原料Ｍを、逆止弁７ａおよび第１の弾性部材８ａでシールする構造にすることで、従来のように第１の逆止弁７ａの下部にノズル６を配置し、微粒化前の（サイズの大きな）原料Ｍをシールする場合と較べて、粒子径や圧力上昇による影響が少ないため、より効率的なシール性を確保できる。
【0024】
さらに、図４に示すように、ノズルホルダ９の外側に配置される保護カバー９ｄを設けることで、安定性や防振性を向上させることもできる。
【0025】
逆止弁７は、図３に示すように、第１の逆止弁７ａと、第２の逆止弁７ｂとで構成される。
第１の逆止弁７ａは、加圧処理後の原料Ｍを吐出する吐出口３ｂ側に配置される。具体的には、第１の逆止弁７ａは、ノズル６の下流側（ここでは下方）に配置される。第１の逆止弁７ａは、プランジャ４の往復運動時において、吐出口３ｂから高圧シリンダ３内にエアを吸入させない。第１の逆止弁７ａを配置することによって、プランジャ４が前進する場合は、第１の逆止弁７ａが開いた状態となり、原料Ｍを吐出口３ｂから吐出できる。一方、プランジャ４が後退する場合は、第１の逆止弁７ａが閉じた状態となり、原料Ｍを吐出できない。こうした構造にすることによって、高圧シリンダ３内において、プランジャ４が前進して原料Ｍを昇圧しながらノズル６から吐出するときには、処理後の原料Ｍが適切に吐出口３ｂから吐出される。一方、高圧シリンダ３内において、プランジャ４が後退して、高圧シリンダ３内が降圧される際には、吐出口３ｂからエアが入らない。
第１の逆止弁７ａは、加圧処理後の原料Ｍを吐出する吐出口３ｂ側に配置される。具体的には、第１の逆止弁７ａは、ノズル６の下流側（ここでは下方）に配置される。第１の逆止弁７ａは、プランジャ４の往復運動時において、吐出口３ｂから高圧シリンダ３内にエアを吸入させない。第１の逆止弁７ａを配置することによって、プランジャ４が前進する場合は、第１の逆止弁７ａが開いた状態となり、原料Ｍを吐出口３ｂから吐出できる。一方、プランジャ４が後退する場合は、第１の逆止弁７ａが閉じた状態となり、原料Ｍを吐出できない。こうした構造にすることによって、高圧シリンダ３内において、プランジャ４が前進して原料Ｍを昇圧しながらノズル６から吐出するときには、処理後の原料Ｍが適切に吐出口３ｂから吐出される。一方、高圧シリンダ３内において、プランジャ４が後退して、高圧シリンダ３内が降圧される際には、吐出口３ｂからエアが入らない。
【0026】
高圧シリンダ３内にエアが入ったままで、高圧シリンダ３内におけるプランジャ４の往復（昇圧、降圧）を繰り返した場合、高圧シリンダ３内の圧力が、吸入したエアの影響で適切に昇圧されない状態となる。この場合には、結果的に、処理後の原料Ｍの品質にバラつきが発生してしまうため、第１の逆止弁７ａを配置することによって、そうした昇圧を安定させることができる。第１の逆止弁７ａとしては、例えば、球状のボール等を使用できる。
【0027】
さらに、第１の逆止弁７ａの下方に、第１の弾性部材８ａを配置することによって、第１の逆止弁７ａが通常時には同じ位置で固定されるように調整できる。第１の弾性部材８ａは、第１の逆止弁７ａを閉弁方向である上流側、すなわちノズル６側（ここでは上方）に向けて押圧する。処理後の原料Ｍを吐出する場合には、吐出圧力が高くなることで、第１の逆止弁７ａと第１の弾性部材８ａが下方に押し出され、外部と連通することによって、吐出口３ｂから処理後の原料Ｍを吐出することができる。
【0028】
第２の逆止弁７ｂは、給液ポンプ（不図示）から供給される原料Ｍを吸引する吸引口３ａ側に配置される。具体的には、第２の逆止弁７ｂは、吸引口３ａの上流側（ここでは上方）に配置される。第２の逆止弁７ｂは、プランジャ４の往復運動時において、吸引口３ａから高圧シリンダ３内にエアを吸入させない。第２の逆止弁７ｂを配置することによって、プランジャ４が後退する場合は、第２の逆止弁７ｂが開いた状態となり、原料Ｍを吸引できる。一方、プランジャ４が前進して原料Ｍを吐出する場合は、第２の逆止弁７ｂが閉じた状態となり、原料Ｍが吸引口３ａから漏れない。こうした構造にすることによって、高圧シリンダ３内において、プランジャ４が前進して原料Ｍを昇圧しながらノズル６から吐出するときには、処理後の原料Ｍが吐出口３ｂから適切に吐出される。一方、高圧シリンダ３内において、プランジャ４が後退して、高圧シリンダ３内が降圧される際には、吸引口３ａからエアが入らない。
【0029】
高圧シリンダ３内にエアが入ったままで、高圧シリンダ３内におけるプランジャ４の往復（昇圧、降圧）を繰り返した場合、高圧シリンダ３内の圧力が、吸入したエアの影響で適切に昇圧されない状態となる。この場合には、結果的に、処理後の原料Ｍの品質にバラつきが発生してしまうため、第２の逆止弁７ｂを配置することによって、そうした昇圧を安定させることができる。第２の逆止弁７ｂとしては、例えば、球状のボール等を使用できる。
【0030】
さらに、第２の逆止弁７ｂの下方に、第２の弾性部材８ｂを配置することによって、第２の逆止弁７ｂが通常時には同じ位置で固定されるように調整できる。第２の弾性部材８ｂは、第２の逆止弁７ｂを閉弁方向である上流側、すなわち吸引口３ａとは反対側（ここでは上方）に向けて押圧する。処理後の原料Ｍを吐出する場合には、第２の逆止弁７ｂと第２の弾性部材８ｂが上方に押圧され、閉じた状態となる。
第１の逆止弁７ａを原料Ｍが通過する場合には、第２の逆止弁７ｂは原料Ｍを通過させず、第２の逆止弁７ｂを原料Ｍが通過する場合には、第１の逆止弁７ａは原料Ｍを通過させない構造とすることによって、高圧シリンダ３内における圧力を効果的に管理できる。
第１の逆止弁７ａを原料Ｍが通過する場合には、第２の逆止弁７ｂは原料Ｍを通過させず、第２の逆止弁７ｂを原料Ｍが通過する場合には、第１の逆止弁７ａは原料Ｍを通過させない構造とすることによって、高圧シリンダ３内における圧力を効果的に管理できる。
【0031】
また、本明細書中においては、原料タンク１ｂとノズル６が上下にそれぞれ１つずつ配置された形態で説明したが、配置数量は１つに限らない。原料タンク１ｂおよび／またはノズル６を高圧シリンダ３の周囲に複数配置することによって、処理流量を増加させることもできる。
また、第１の逆止弁７ａや第２の逆止弁７ｂを配置することによって、機械的に高圧シリンダ３内における圧力が漏れることなく、一定に維持することを提案したが、電動化を図ることもできる。例えば、第１の逆止弁７ａや第２の逆止弁７ｂが、押圧部１ｃの操作や原料Ｍの処理時間に併せて、自動でＯＮ、ＯＦＦが切り替わる構造などが挙げられる。
また、第１の逆止弁７ａや第２の逆止弁７ｂを配置することによって、機械的に高圧シリンダ３内における圧力が漏れることなく、一定に維持することを提案したが、電動化を図ることもできる。例えば、第１の逆止弁７ａや第２の逆止弁７ｂが、押圧部１ｃの操作や原料Ｍの処理時間に併せて、自動でＯＮ、ＯＦＦが切り替わる構造などが挙げられる。
【0032】
また、図２～図４に示すように、高圧シリンダ３内の圧力を計測する圧力検知部１０が配置され得る。高圧シリンダ３内の圧力を計測することによって、処理後の原料Ｍの品質を安定させることができるとともに、湿式微粒化装置１の異常を検知することもできる。
圧力検知部１０としては、圧力センサを用いることが望ましい。圧力検知部１０で取得する情報は、表示部１ｄで表示させ、作業者が適宜、圧力の状態を確認できる。
また、圧力検知部１０は、圧力検知用シール１０ｂを介して高圧シリンダ３の圧力検知用連通部１０ａと連結する。これにより、高圧シリンダ３内の圧力をより正確に計測することができる。
また、圧力検知部１０を高圧シリンダ３に直接接続することによって、原料の圧力を検知するために追加で空間を形成する必要がなく、デッドボリュームを減らすこともできる。
圧力検知部１０としては、圧力センサを用いることが望ましい。圧力検知部１０で取得する情報は、表示部１ｄで表示させ、作業者が適宜、圧力の状態を確認できる。
また、圧力検知部１０は、圧力検知用シール１０ｂを介して高圧シリンダ３の圧力検知用連通部１０ａと連結する。これにより、高圧シリンダ３内の圧力をより正確に計測することができる。
また、圧力検知部１０を高圧シリンダ３に直接接続することによって、原料の圧力を検知するために追加で空間を形成する必要がなく、デッドボリュームを減らすこともできる。
【0033】
表示部１ｄについて、図５を用いて説明する。表示部１ｄには、ノズル径設定部１１と、噴射圧力設定部１２と、溶媒比重設定部１３と、が配置される。表示部１ｄは、例えば、各種情報を表示し、または各種設定入力を行うタッチパネルである。
【0034】
ノズル径設定部１１は、複数のノズル径のうちのいずれか一つを選択する。例えば、設定ボタンが３種類あり、ノズル径０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２０ｍｍのどれかを選択できる。なお、設定ボタンの個数については、３種類に限るものではなく、５種類設定する等、適宜変更できる。さらに、選択式（特定のノズル径毎に選択できる形式）のほか、数値を手動で調整できる形式等も想定できる。
【0035】
噴射圧力設定部１２は、目標噴射圧力を選択する。例えば、設定ボタンが３種類あり、５０ＭＰａ、１００ＭＰａ、１５０ＭＰａのどれかを選択できる。なお、設定ボタンの個数については、３種類に限るものではなく、５種類設定する等、適宜変更できる。さらに、選択式（特定の圧力毎に選択できる形式）のほか、数値を手動で調整できる形式等も想定できる。
【0036】
溶媒比重設定部１３は、使用する溶媒を選択する。例えば、設定ボタンが３種類あり、水、溶媒Ａ（エタノール）、溶媒Ｂ（有機溶媒）のどれかを選択できる。なお、設定ボタンの個数については、３種類に限るものではなく、５種類設定する等、適宜変更できる。
【0037】
前進／後退スピード演算部１５は、ノズル径設定部１１、噴射圧力設定部１２および溶媒比重設定部１３を用いて設定されたノズル径、目標噴射圧力および溶媒の比重から、プランジャ４の前進／後退スピードを演算する。前進／後退スピード演算部１５によって演算された前進／後退スピードは、表示部１ｄに表示されてもよい。
【0038】
さらに、圧力検知部１０で計測する噴射圧力を表示する計測圧力表示部１４を表示部１ｄに配置することもできる。
【0039】
そのほか、１００Ｖ電源の場合における処理時間に応じた電力量を用いて、二酸化炭素量等の環境負荷に関する数値を表示部１ｄに表示させることもできる。
【0040】
また、原料Ｍが、原料タンク１ｂから高圧シリンダ３内に吸入されるように、給液ポンプ（不図示）を用いて、強制的に吸入させることもできる。
【0041】
また、制御部（不図示）を配置して、サーボモータ２１のトルクや回転数による圧力調整と、圧力検知部１０による高圧シリンダ３内における圧力調整とを組み合わせることによって、精度の高い圧力管理を実現することもできる。
具体的には、圧力検知部１０で検知した圧力が事前に設定する値よりも低い場合は、制御部からの信号によって、サーボモータ２１の回転数が上昇し、高圧シリンダ３内の圧力を調整する等である。
具体的には、圧力検知部１０で検知した圧力が事前に設定する値よりも低い場合は、制御部からの信号によって、サーボモータ２１の回転数が上昇し、高圧シリンダ３内の圧力を調整する等である。
【0042】
また、ノズル６の変形例として、図６に示すように、ノズル６Ｂは、ノズル本体６Ｂａの凹部６Ｂｃ内に、原料Ｍを通過させる内部チップ６Ｂｄと、内部チップ６Ｂｄの外側に外部チップ６Ｂｅを配置したものである。
内部チップ６Ｂｄは、貫通孔６Ｂｆとノズル溝６Ｂｇとを有する。貫通孔６Ｂｆは、高圧シリンダ３内で高圧状態となった原料Ｍをノズル６Ｂ内に通過させる孔である。ノズル溝６Ｂｇは、貫通孔６Ｂｆに連通する形で形成された凹部である。この変形例では、貫通孔６Ｂｆとノズル溝６Ｂｇが断面視でＬ字状になっているため、貫通孔６Ｂｆの縮径による微細化とともに、ノズル溝６Ｂｇによる進行方向の異なる流れによるせん断を効果的に与えることができる。
また、この変形例のノズル６Ｂは、貫通孔６Ｂｆとノズル溝６Ｂｇが断面視でＬ字状になっているため、外部のエアを高圧シリンダ３内に吸入し難い構成である。そのため、第１の逆止弁７ａおよび第２の逆止弁７ｂによるエアの吸入防止効果をさらに向上させることができ、高圧シリンダ３内における加圧圧力の均一化に寄与できる。
内部チップ６Ｂｄは、貫通孔６Ｂｆとノズル溝６Ｂｇとを有する。貫通孔６Ｂｆは、高圧シリンダ３内で高圧状態となった原料Ｍをノズル６Ｂ内に通過させる孔である。ノズル溝６Ｂｇは、貫通孔６Ｂｆに連通する形で形成された凹部である。この変形例では、貫通孔６Ｂｆとノズル溝６Ｂｇが断面視でＬ字状になっているため、貫通孔６Ｂｆの縮径による微細化とともに、ノズル溝６Ｂｇによる進行方向の異なる流れによるせん断を効果的に与えることができる。
また、この変形例のノズル６Ｂは、貫通孔６Ｂｆとノズル溝６Ｂｇが断面視でＬ字状になっているため、外部のエアを高圧シリンダ３内に吸入し難い構成である。そのため、第１の逆止弁７ａおよび第２の逆止弁７ｂによるエアの吸入防止効果をさらに向上させることができ、高圧シリンダ３内における加圧圧力の均一化に寄与できる。
【0043】
また、動力伝達手段２および駆動制御手段５の変形例を、図７に示す。図７に示すように、サーボモータ２１の回転駆動が、ベルト機構２ｂを介して、ナット部２１ｂに伝達され、ナット部２１ｂの回転によってネジシャフト部２１ｃに結合されたプランジャ４が前進・後退する。ベルト機構２ｂは、サーボモータ２１の軸に連結された第１のプーリ２１ｄ、ナット部２１ｂに連結された第２のプーリ２１ｅ、および第１のプーリ２１ｄと第２のプーリ２１ｅとに架け渡されたベルト２１ｆを有している。さらに、駆動制御手段５は、端検出手段５ｄによりネジシャフト部２１ｃの端部を検知することによって、前後ストロークの調整を行う。
【0044】
次に、以上のように構成された本実施形態の湿式微粒化装置１の使用方法について説明する。
【0045】
まず、作業者は、駆動源２０を駆動させることで、動力伝達手段２や駆動制御手段５を待機状態とする。また、作業者は、原料タンク１ｂを高圧シリンダ３の吸引口３ａから供給できる状態にする。
【0046】
次に、駆動源２０は、電源であるため、湿式微粒化装置１が準備された状態となっており、押圧部１ｃや表示部１ｄを操作し、原料Ｍに付与する加圧圧力を設定し、原料Ｍの処理（微粒化）を開始する。
処理時間や処理回数等も適宜設定することができ、指定の作業完了後には、処理後の原料Ｍを入れるための容器に充填して保管する。
処理時間や処理回数等も適宜設定することができ、指定の作業完了後には、処理後の原料Ｍを入れるための容器に充填して保管する。
【0047】
また、ノズル径設定部１１、噴射圧力設定部１２および溶媒比重設定部１３において、ノズル径、噴射圧力および溶媒比重を設定することで、プランジャ４の前進／後退スピードを演算した上で、駆動制御手段５は、適正な稼動値を設定できる。また、圧力検知部１０で計測される実際の圧力を確認しながら、原料Ｍを処理するための加圧圧力を調整することもできる。
【0048】
前記したように、本実施形態の湿式微粒化装置１によれば、例えばノズル径を変更した場合であっても、余分なエアが取り込まれることを抑制することで、加圧室内の昇圧を安定して実現し、再現性の高い原料処理を行うことができる。
【0049】
（検証テスト）
湿式微粒化装置１において、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合と、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合とで、吐出量の変化を検証した。なお、ノズル６の口径が、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍの場合で検証した。
湿式微粒化装置１において、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合と、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合とで、吐出量の変化を検証した。なお、ノズル６の口径が、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍの場合で検証した。
【0050】
ノズル６の口径０．１ｍｍの場合は、最大１００ＭＰａを想定するが、利用されることの多い圧力帯である４０ＭＰａ、６０ＭＰａの吐出量を計測した。なお、吐出量は３．０ｍｌ／１ショットが適正値として、計測した。
結果、４０ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が３．０ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．８ｍｌ／１ショットであった。
結果、６０ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が２．９ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．８ｍｌ／１ショットであった。
結果、４０ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が３．０ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．８ｍｌ／１ショットであった。
結果、６０ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が２．９ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．８ｍｌ／１ショットであった。
【0051】
ノズル６の口径０．１５ｍｍの場合は、最大２０ＭＰａを想定するが、利用されることの多い圧力帯である５ＭＰａ、１５ＭＰａの吐出量を計測した。なお、吐出量は３．０ｍｌ／１ショットが適正値として、計測した。
結果、５ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が２．９ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．７ｍｌ／１ショットであった。
結果、１５ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が２．９ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．８ｍｌ／１ショットであった。
結果、５ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が２．９ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．７ｍｌ／１ショットであった。
結果、１５ＭＰａの場合、逆止弁７および弾性部材８を配置する場合は、吐出量が２．９ｍｌ／１ショットであったのに対して、逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合は、吐出量が２．８ｍｌ／１ショットであった。
【0052】
どちらにケースにおいても、吐出量が増加しており、逆止弁７および弾性部材８を配置することで、処理量が安定することが確認できた。
さらに、従来の逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合において、吐出量を安定させるためには、原料Ｍにもよるが、４～１０回程度のエア抜き作業を施すことがあった。しかし、逆止弁７および弾性部材８を配置した場合には、２～３回程度のエア抜き作業を施すことで、吐出量が安定することも確認できた。
さらに、従来の逆止弁７および弾性部材８を配置しない場合において、吐出量を安定させるためには、原料Ｍにもよるが、４～１０回程度のエア抜き作業を施すことがあった。しかし、逆止弁７および弾性部材８を配置した場合には、２～３回程度のエア抜き作業を施すことで、吐出量が安定することも確認できた。
【0053】
以上、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0054】
１ 湿式微粒化装置
１ａ 本体
１ｂ 原料タンク
１ｃ 押圧部
１ｄ 表示部
２ 動力伝達手段
２ａ 高効率ネジ機構
３ 高圧シリンダ
３ａ 吸引口
３ｂ 吐出口
３ｃ 流路
４ プランジャ
５ 駆動制御手段
５ａ シーケンサ
５ｂ サーボアンプ
５ｃ 原点位置検知センサ
６，６Ｂ ノズル
６Ｂｆ 貫通孔
６Ｂｇ ノズル溝
７ 逆止弁（第１の逆止弁７ａ、第２の逆止弁７ｂ）
８ 弾性部材（第１の弾性部材８ａ、第２の弾性部材８ｂ）
９ ノズルホルダ
９ｄ 保護カバー
１０ 圧力検知部
１０ａ 圧力検知用連通部
１０ｂ 圧力検知用シール
１１ ノズル径設定部
１２ 噴射圧力設定部
１３ 溶媒比重設定部
１４ 計測圧力表示部
１５ 前進／後退スピード演算部
２０ 駆動源
２１ サーボモータ
２１ａ 中空部
２１ｂ ナット部
２１ｃ ネジシャフト部
２２ 回転角度検知手段
Ｍ 原料
１ａ 本体
１ｂ 原料タンク
１ｃ 押圧部
１ｄ 表示部
２ 動力伝達手段
２ａ 高効率ネジ機構
３ 高圧シリンダ
３ａ 吸引口
３ｂ 吐出口
３ｃ 流路
４ プランジャ
５ 駆動制御手段
５ａ シーケンサ
５ｂ サーボアンプ
５ｃ 原点位置検知センサ
６，６Ｂ ノズル
６Ｂｆ 貫通孔
６Ｂｇ ノズル溝
７ 逆止弁（第１の逆止弁７ａ、第２の逆止弁７ｂ）
８ 弾性部材（第１の弾性部材８ａ、第２の弾性部材８ｂ）
９ ノズルホルダ
９ｄ 保護カバー
１０ 圧力検知部
１０ａ 圧力検知用連通部
１０ｂ 圧力検知用シール
１１ ノズル径設定部
１２ 噴射圧力設定部
１３ 溶媒比重設定部
１４ 計測圧力表示部
１５ 前進／後退スピード演算部
２０ 駆動源
２１ サーボモータ
２１ａ 中空部
２１ｂ ナット部
２１ｃ ネジシャフト部
２２ 回転角度検知手段
Ｍ 原料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】