JP2009279507A - Emulsification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乳化装置に係り、特に、連続相となる液体に対し連続相に溶解しない第2の液体を分散相として連続相中に均一に分散させて乳化するに好適な乳化装置に関する。 The present invention relates to an emulsifying device, and more particularly to an emulsifying device suitable for emulsifying a second liquid that does not dissolve in a continuous phase as a dispersed phase in a continuous phase.
エマルションは、一般的には水と油のように互いに混ざり合わない2液に対し、剪断力を加えることによって一方の液体を微細化させ、もう一方の液体中に分散させることにより作製される。 Emulsions are generally produced by applying a shearing force to two liquids that do not mix with each other, such as water and oil, so that one liquid is refined and dispersed in the other liquid.
従来のエマルション形成法としては、分散法を用いたバッチ式の方法が知られている。これは大型の容器に水と油を投入し、回転・攪拌機構により一度に大量のエマルションを得るものだが、この方法では剪断力が液体に対し均一に加わらないことから作製されるエマルションの粒子径が不均一であること、また、作製に時間を要するという問題があった。ここで、エマルション粒子の粒径が不均一の状態では、その効果・性能にバラツキが生じ品質低下の原因となる。 As a conventional emulsion forming method, a batch method using a dispersion method is known. In this method, water and oil are put into a large container, and a large amount of emulsion is obtained at once by a rotating / stirring mechanism. Are non-uniform, and it takes time to manufacture. Here, in the state where the particle size of the emulsion particles is not uniform, the effect / performance varies, which causes the quality to deteriorate.
これに対し、近年、マイクロ液体チップを用いたエマルション作製が提唱されている。マイクロ流体チップは、幅及び深さが数μmから数百μmの微小流路に液体を供給し、乳化を微小流路内で行うものである。 On the other hand, in recent years, preparation of emulsion using a micro liquid chip has been proposed. A microfluidic chip supplies liquid to a microchannel having a width and a depth of several μm to several hundreds of μm, and emulsification is performed in the microchannel.
具体的には、水と油を多数の流れに分割し、それらを交互に配することで液体間の接触面積を高め、流路を段階的に絞りこむことで流路壁面との間に生じる液体せん速度を利用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, water and oil are divided into a large number of flows, and these are alternately arranged to increase the contact area between the liquids, and the flow path is narrowed in steps to create a space between the flow path walls. The thing using the liquid spiral velocity is known (for example, refer patent document 1).
また、分散相を内側、連続相を外側とした層流状態のシースフローを形成することでエマルションを作製する方法がある。これは、連続相の送液速度を制御することにより、連続相と分散相の界面に剪断力を掛け、その直後に急拡大部を設け急激に圧力を低下させることにより、分散相を分断するものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 There is also a method of preparing an emulsion by forming a laminar flow sheath flow with the dispersed phase on the inside and the continuous phase on the outside. This is because by controlling the liquid feeding speed of the continuous phase, a shearing force is applied to the interface between the continuous phase and the dispersed phase, and immediately after that, a sudden expansion portion is provided to rapidly reduce the pressure, thereby dividing the dispersed phase. Those are known (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載の乳化方法では、エマルションの粒径分布についてはバッチ式よりは改善するものの、ある程度の広がりがでる。
However, in the emulsification method described in
一方、特許文献2に示すものでは、エマルション粒子を1つ1つ作製していくため、粒子径を分散値20%以内の均一に揃えることが可能である。しかしながらシースフロー構造では、エマルション粒子の粒子径を微細化する場合、マイクロ流路の直径dを小さく取る必要がある。しかし、流路幅を小さくすることによって、圧力損失はdの4乗に反比例して大きくなり、流せる流量が少なくなるという問題があった。更に、特許文献2記載のシースフロー構造では、連続相の流入する二方向では分散相の外側を連続相が流れるため、分散相が直接流路に触れることは無いが、他方の二方向では流路に直接分散相が接触する構造となっている。そのため、長時間使用すると分散相が流路内に付着し、液滴径のばらつきの原因となることが分かっている。
On the other hand, in the one shown in
本発明の目的は、互いに溶解しない2液を混合させる乳化装置において、(1)生産性低下の原因となる流路幅を縮小せずに、エマルション粒子の粒子径を微細化でき、(2)分散相の流路付着を回避し、長時間使用が可能で、均一なエマルション粒子を得られる乳化装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide an emulsifying apparatus for mixing two liquids that do not dissolve each other. (1) The particle diameter of emulsion particles can be reduced without reducing the width of the flow path that causes a decrease in productivity. An object of the present invention is to provide an emulsifying device which can avoid the adhesion of the dispersed phase to the flow path, can be used for a long time, and obtain uniform emulsion particles.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、互いに溶解しない2種類の液体を混合し、乳化する乳化装置であって、第一の液体の流路と、第二の液体の流路と、前記第一の液体と前記第二の液体が合流する混合流路とを備え、前記混合流路において、前記第一の液体は主流方向に対し旋回成分を有し、前記第二の液体の流路は前記混合流路の中央部に接続され、前記第二の液体は、旋回する前記第一の液体の旋回中心部を流れるようにしたものである。
かかる構成により、互いに溶解しない2液を混合させる乳化装置において、生産性低下の原因となる流路幅を縮小せずに、エマルション粒子の粒子径を微細化でき、また、分散相の流路付着を回避し、長時間使用が可能で、均一なエマルション粒子を得られるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention is an emulsifying device for mixing and emulsifying two kinds of liquids that do not dissolve each other, and includes a first liquid channel and a second liquid channel. And a mixing channel in which the first liquid and the second liquid merge, wherein the first liquid has a swirling component in the main flow direction, and the second liquid The flow path is connected to the central portion of the mixing flow path, and the second liquid flows through the swirling center of the swirling first liquid.
With this configuration, in an emulsifying apparatus that mixes two liquids that do not dissolve each other, the particle diameter of the emulsion particles can be reduced without reducing the width of the flow path, which causes a decrease in productivity, and the flow path of the dispersed phase is attached. Can be used for a long time, and uniform emulsion particles can be obtained.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記第一の流体の流路の中心軸は、前記混合流路の中心軸に対して、オフセットされて配置されているものである。 (2) In the above (1), preferably, the central axis of the flow path of the first fluid is offset with respect to the central axis of the mixing flow path.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記第一の流体の流路は、複数本から形成され、前記複数本の第一の流体の流路は、それぞれ、前記混合流路の中心軸に対し、軸対称に配置されるものである。 (3) In the above (2), preferably, the first fluid channel is formed of a plurality of channels, and each of the plurality of first fluid channels is a central axis of the mixing channel. On the other hand, they are arranged symmetrically about the axis.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記第二の液体の流路の中心軸は、前記混合流路の投影面内に配置されるものである。 (4) In the above (1), preferably, the central axis of the flow path of the second liquid is disposed within the projection plane of the mixing flow path.
(5)上記(1)において、好ましくは、前記混合流路は、その壁面にらせん状の凸部を備え、前記第一の液体に旋回力を発生させるものである。 (5) In the above (1), preferably, the mixing channel is provided with a spiral convex portion on a wall surface thereof to generate a turning force in the first liquid.
(6)上記(1)において、好ましくは、前記第一の流体の流路は、前記第二の流体の流路の周りに配置される二重管形状で形成され、前記第一の流体の流路内に配置された回転翼と、前記回転翼を駆動する回転機構とを備えるようにしたものである。 (6) In the above (1), preferably, the flow path of the first fluid is formed in a double tube shape disposed around the flow path of the second fluid, A rotating blade disposed in the flow path and a rotating mechanism for driving the rotating blade are provided.
本発明によれば、互いに溶解しない2液を混合させる乳化装置において、(1)生産性低下の原因となる流路幅を縮小せずに、エマルション粒子の粒子径を微細化でき、(2)分散相の流路付着を回避し、長時間使用が可能で、均一なエマルション粒子を得られるものとなる。 According to the present invention, in an emulsifying apparatus that mixes two liquids that do not dissolve each other, (1) the particle diameter of emulsion particles can be refined without reducing the width of the flow path that causes a decrease in productivity, and (2) This prevents the dispersed phase from adhering to the flow path, can be used for a long time, and uniform emulsion particles can be obtained.
以下、図1〜図7を用いて、本発明の第1の実施形態による乳化装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による乳化装置を含むシステムの構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による乳化装置を含むシステムの構成を示すシステム構成図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Initially, the structure of the system containing the emulsification apparatus by this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing the configuration of a system including an emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention.
原料タンク101Aには、水が貯留されている。また、原料タンク101Bには、油が貯留されている。原料タンク101Aに貯留された水は、ポンプ102Aにより、乳化装置104に送液される。また、原料タンク101Bに貯留された油は、ポンプ102Bにより、乳化装置104に送液される。ここで、ポンプ102A,102Bは、目的に応じ、シリンジポンプあるいはギアポンプなど使い分けることが好ましい。
Water is stored in the
ポンプ102A,102Bによって送液された各液体は、導入チューブ103Aおよび103Bを通じて乳化装置104に流入し、この乳化装置104においてエマルションが作製される。作製されたエマルションは、導入チューブ105を通じてエマルションタンク106に貯留される。
Each liquid sent by the
なお、エマルション作製にあたり温度調整が必要な場合には、例えば恒温槽107内に乳化装置104を設置して恒温槽107内部を熱媒で満たし温度調整を行うことができる。あるいは乳化装置104の外側にペルチェ素子を設置してもよいものである。
In addition, when temperature adjustment is needed for emulsion preparation, the
次に、図2〜図6を用いて、本実施形態による乳化装置の構成について説明する。
図2及び図3は、本発明の第1の実施形態による乳化装置の構成を示す分解斜視図である。なお、図2は、乳化装置104の分解構造を連続相および分散相の導入部側から示したものであり、図3は、エマルション導出部側から示したものである。
Next, the configuration of the emulsification apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
2 and 3 are exploded perspective views showing the configuration of the emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the decomposition structure of the
また、図4は、本発明の第1の実施形態による乳化装置の構成を示す要部拡大図である。なお、図4(A)は、図2の破線丸Bで囲った領域の拡大部を液体導入部側から見た平面図であり、図4(B)は、図2の破線丸Bで囲った領域の拡大部を液体導入部側から見た斜視図である。図5は、本発明の第1の実施形態による乳化装置の構成を示す断面図である。なお、図5は、分散相の流れ方向に平行に中心を通る断面を示している。図6は、本発明の第1の実施形態による乳化装置における乳化の説明図である。 FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing the configuration of the emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4A is a plan view of an enlarged portion of a region surrounded by a broken line B in FIG. 2 as viewed from the liquid introduction unit side, and FIG. 4B is surrounded by a broken line B in FIG. FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a cross section passing through the center in parallel with the flow direction of the dispersed phase. FIG. 6 is an explanatory diagram of emulsification in the emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図2及び図3に示すように、乳化装置104は、液体導入部201と、合流流路部202と、混合流路部203と、液体導出部204とから構成される。液体導入部201の4隅には、貫通しているねじ穴205が形成されている。また、合流流路部202と、混合流路部203と、液体導出部204のそれぞれにも、液体導入部201のねじ穴205と同じ位置に、4個のねじ穴が形成されている。液体導出部204には、有底の位置決めピン穴213が2個形成されている。図3に示すように、液体導入部201にも、液体導出部204の位置決めピン穴213と同じ位置に、2個の有底の位置決めピン穴が形成されている。したがって、位置決めピン穴213に位置決めピン(図示せず)を刺すことで精密に位置決めが行え、ネジ穴205を貫通するねじ(図示せず)を用いて締結する。図5は、図2及び図3に示した液体導入部201と、合流流路部202と、混合流路部203と、液体導出部204とをねじ(図示せず)により締結した状態を示している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、図2に示すように、液体導出部204には、エマルション導出流路212の周囲に、シール用溝206Aが形成されている。また、図3に示すように、液体導入部201には、連続相導入流路301の周囲に、シール用溝206Bが形成され、分散相導入流路302の周囲に、シール用溝206Cが形成されている。さらに、合流流路部202には、連続相分岐流路303の周囲に、シール用溝206Dが形成されている。シール用溝206にシール部材(図示せず)を挟み込むことによって各部材間の密着性が向上し、液体の漏れを防止することが可能である。必要に応じて各部材間を接着あるいは接合させて使用してもよいものである。
As shown in FIG. 2, a seal groove 206 </ b> A is formed in the
乳化装置104を構成する各部材の材質については、送液する液体の種類に応じ、金属あるいは樹脂、ガラス等が用いられる。また、各部材の材質はすべて同一である必要はなく、加工の特性、熱伝導性などに応じて部材ごとに材質を変えてもよいものである。
As the material of each member constituting the emulsifying
図2に示す液体導入部201の連続相導入口207は、図3に示す液体導入部201の連続相導入流路301に連通している。図2に示す液体導入部201の分散相導入口208は、図3に示す液体導入部201の分散相導入流路302に連通している。
The continuous
図2に示す合流流路部202の連続相垂直流路209は、図3に示す合流流路部202の連続相分岐流路303に連通している。連続相分岐流路303は、直線部と、分散相垂直流路210の近傍において、二股に分岐した流路から構成されている。図2に示す合流流路部202の連続相垂直流路209は、連続相分岐流路303の直線部の端部に連通している。図2に示す合流流路部202の分散相垂直流路210は、図3に示す合流流路部202の分散相垂直流路210に連通している。
The continuous phase
図2に示す混合流路部203の連続相水平流路211は、図3に示す混合流路部203の混合流路304に連通している。なお、連続相水平流路211の詳細構成については、図4を用いて後述する。
The continuous-phase
図2に示す液体導出部204のエマルション導出流路212は、図3に示す液体導出部204のエマルション導出口305に連通している。
The
図4(A)に示すように、混合流路部203の連続相水平流路211は、連続相水平流路211A,211Bと、円筒形の旋回流路211Zとから構成されている。旋回流路211Zに中心軸に対して、連続相水平流路211Aは、一方向にオフセットして配置され、連続相水平流路211Bは、他方向にオフセットして配置されている。すなわち、連続相水平流路211A,211Bは、旋回流路211Zに対して軸対称にオフセットさせて配置されている。
As shown in FIG. 4A, the continuous phase
図3に示した連続相分岐流路303の二股に分岐した流路の内、一方の流路が、連続相水平流路211Aの端部に接続され、旋回流路211Zに向かう流れが形成される。図3に示した連続相分岐流路303の二股に分岐した流路の内、他方の流路が、連続相水平流路211Bの端部に接続され、旋回流路211Zに向かう流れが形成される。連続相水平流路211Aの端部から旋回流路211Zに向かう流れと、連続相水平流路211Bの端部から、旋回流路211Zに向かう流れは、旋回流路211Zにおいて、旋回流となる。
One of the bifurcated channels of the continuous
図4(B)に示すように、旋回流路211Zの中心軸に対して、分散相垂直流路210の中心軸が一致するように配置され、また、混合流路304の中心軸が一致するように配置される。
As shown in FIG. 4B, the central axis of the dispersed phase
次に、図5を用いて、乳化装置104における全体的な液体の流れについて説明する。
Next, the overall liquid flow in the emulsifying
連続相となる水及び分散相となる油は、それぞれ、連続相導入口207および分散相導入口208より液体導入部201に導入される。連続相導入口207および分散相導入口208には、継ぎ手(図示せず)を用いて、図1に示す導入チューブ103が接続され、ポンプ102によって各液体を乳化装置104内に送液する。
The water that becomes the continuous phase and the oil that becomes the dispersed phase are introduced into the
乳化装置104内に連続相導入口207より導入された水は、連続相導入流路301及び連続相垂直流路209を経て連続相分岐流路303において分配され、混合流路304に流入する。ここで、連続相が旋回される。
Water introduced from the
一方、分散相導入口208より導入された油は、液体導入部201の積層平面に対し垂直方向となるよう形成された分散相導入流路302及び分散相垂直流路210を経由し、混合流路304の合流地点へと流れ込む。この合流地点において、2液は合流する。
On the other hand, the oil introduced from the dispersed
図6は、合流地点における2液の挙動を示している。混合流路304で合流した水と油は、水が油の周りを包み込み旋回流れ401を形成する効果により、安定にエマルション粒子601が生成する。
FIG. 6 shows the behavior of the two liquids at the meeting point.
生成したエマルション粒子601は、エマルション導出流路212を経てエマルション導出口305より導入チューブ105を経由して、エマルションタンク106に貯留される。
The generated
ここで、各流路形状については本実施例に示す形状で限るものではなく、例えば矩形形状でもよいものである。 Here, the shape of each flow path is not limited to the shape shown in the present embodiment, and may be a rectangular shape, for example.
ここで、本発明に係る実施例について具体的に説明する。 Here, the Example which concerns on this invention is described concretely.
実施例としては、原料タンク101Aに貯留されている水としては、界面活性剤の混入された水とし、原料タンク101Bに貯留されている油としては、シリコンオイルの場合について説明する。
As an example, the case where water stored in the
連続相水平流路211A,211Bの中心軸を、旋回部の中心軸と交わるように連続相の旋回成分を持たせない場合(旋回なし;図示せず)と、連続相水平流路211A,211Bの中心軸を、旋回部の中心軸とオフセットして配置した場合(旋回あり)における実験結果を図10に示す。ここで連続相水平流路211A,211Bを流れる水の流量と、液体導入部201を流れるシリコンオイルの流量を種々に変え、5つの送液条件における結果の比較を行った。この5つの送液条件である図10のcase1からcase5は、送液する連続相と分散相の総流量が大きい順に並べてある。
When the central axis of the continuous phase
以上の条件で、乳化装置を動作させた場合、製造されるエマルション中におけるエマルション粒子の粒径は、旋回なしの条件に比べ、旋回ありの条件では平均粒径が約10%小さくなった。また、平均分散値は、旋回なしの条件と同程度の10%以内となり、粒径ばらつきが小さいことを確認した。 When the emulsification apparatus was operated under the above conditions, the average particle size of the emulsion particles in the produced emulsion was about 10% smaller under the condition with swirling than under the condition without swirling. Moreover, the average dispersion value was within 10%, which was the same as the condition without turning, and it was confirmed that the particle size variation was small.
次に、図7を用いて、本実施形態による乳化装置におけるエマルション導出流路の他の構成について説明する。
図7は、本発明の第1の実施形態による乳化装置におけるエマルション導出流路の他の構成を示す斜視図である。なお、図4と同一符号は同一部分を示している。
Next, another configuration of the emulsion outlet flow path in the emulsification apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing another configuration of the emulsion outlet flow path in the emulsification apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same parts.
この例では、分散相導入流路210に対し連続相水平流路211を4つ配置し、連続相が4方向から流入する形状を表している。すなわち、図4に示した連続相水平流路211A,211Bと、円筒形の旋回流路211Zとに加えて、連続相水平流路211C,211Dを備えている。連続相水平流路211C,211Dも、旋回流路211Zの中心軸に対して、オフセットして配置されている。すなわち、連続相水平流路211A,211B,211C,211Dは、旋回流路211Zに対して、90度ずつずれた位置に、軸対称にオフセットさせて配置されている。
In this example, four continuous phase
この例のように、4方向から連続相が流入することにより、連続相の旋回力が強まる。また、剪断力が4方向から均等に掛かることにより、2方向から連続相流入する図4に比べ液滴生成を安定化することができる。 As in this example, when the continuous phase flows from four directions, the turning force of the continuous phase is strengthened. Further, when the shear force is applied evenly from the four directions, the droplet generation can be stabilized as compared with FIG. 4 in which the continuous phase flows from the two directions.
なお、図4(B)に示した例では、旋回流路211Zの中心軸に対して、分散相垂直流路210の中心軸が一致するように配置され、また、混合流路304の中心軸が一致するように配置されるものとしたが、分散相垂直流路210の中心軸と、混合流路304の中心軸とは、概略一致すればよいものである。例えば、混合流路304の断面内に、分散相垂直流路210の中心軸が位置するようにすればよいものである。
In the example shown in FIG. 4B, the center axis of the dispersed phase
以上説明したように、本実施形態によれば、連続相は剪断に旋回の効果を付与することにより、層流状態に比べ連続相と分散相の界面に働く力が相対的に強くなる。そのため、流路幅を縮小せずにエマルション粒子の粒子径を微細化することができる。もしくは、同じ粒径のエマルション粒子を得るためには、流路幅を従来よりも大きく取る事ができ、生産性を向上することができる。さらに、分散相の周りを連続相でつつむことにより、粒子径のばらつきの原因となる分散相の流路付着を回避でき、そのため洗浄せずに長時間均一な乳化が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the continuous phase imparts a swirling effect to the shearing, so that the force acting on the interface between the continuous phase and the dispersed phase is relatively stronger than in the laminar flow state. Therefore, the particle diameter of the emulsion particles can be reduced without reducing the channel width. Or in order to obtain the emulsion particle | grains of the same particle size, a flow path width can be taken larger than before, and productivity can be improved. Further, by clogging the periphery of the dispersed phase with a continuous phase, it is possible to avoid the dispersion phase from adhering to the flow path, which causes the dispersion of the particle diameter, so that uniform emulsification can be performed for a long time without washing.
次に、図8を用いて、本発明の第2の実施形態による乳化装置の構成について説明する。なお、本実施形態による乳化装置を含むシステムの構成は、図1に示したものと同様である。また、本実施形態による乳化装置の構成は、図2及び図3に示したものと同様である。
図8は、本発明の第2の実施形態による乳化装置の構成を示す要部拡大斜視図図である。
Next, the configuration of the emulsification apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure of the system containing the emulsification apparatus by this embodiment is the same as that of what was shown in FIG. Moreover, the structure of the emulsification apparatus by this embodiment is the same as that of what was shown in FIG.2 and FIG.3.
FIG. 8 is an essential part enlarged perspective view showing the configuration of the emulsification apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図8に示す例は、主として、図2及び図4に示した例における混合流路部203を変更したものである。図8における混合流路304は、流路壁面にらせん状の凸部801を設けたものである。らせん状の凸部801は、雌ネジのように形成される。
The example shown in FIG. 8 is mainly obtained by changing the mixing
混合流路304の入口側においては、混合流路304の中心軸に対して直交する方向から旋回流路211が接続されている。また、混合流路304の中心軸に対して、分散相垂直流路210の中心軸が一致するように、分散相垂直流路210が接続されている。
On the inlet side of the mixing
このような構成により、旋回流路211から供給される連続相はらせん状に沿った流れ401を、分散相垂直流路210から供給される分散相の外周に形成し、旋回することができる。
With such a configuration, the continuous phase supplied from the
本実施形態によっても、連続相は剪断に旋回の効果を付与することにより、流路幅を縮小せずにエマルション粒子の粒子径を微細化することができる。もしくは、同じ粒径のエマルション粒子を得るためには、流路幅を従来よりも大きく取る事ができ、生産性を向上することができる。さらに、分散相の周りを連続相でつつむことにより、粒子径のばらつきの原因となる分散相の流路付着を回避でき、そのため洗浄せずに長時間均一な乳化が可能となる。 Also according to the present embodiment, the continuous phase imparts a swirling effect to the shearing, thereby making it possible to refine the particle diameter of the emulsion particles without reducing the channel width. Or in order to obtain the emulsion particle | grains of the same particle size, a flow path width can be taken larger than before, and productivity can be improved. Further, by clogging the periphery of the dispersed phase with a continuous phase, it is possible to avoid the dispersion phase from adhering to the flow path, which causes the dispersion of the particle diameter, so that uniform emulsification can be performed for a long time without washing.
次に、図9を用いて、本発明の第3の実施形態による乳化装置の構成について説明する。なお、本実施形態による乳化装置を含むシステムの構成は、図1に示したものと同様である。また、本実施形態による乳化装置の構成は、図2及び図3に示したものと同様である。
図9は、本発明の第3の実施形態による乳化装置の構成を示す要部拡大斜視図図である。
Next, the configuration of the emulsification apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the structure of the system containing the emulsification apparatus by this embodiment is the same as that of what was shown in FIG. Moreover, the structure of the emulsification apparatus by this embodiment is the same as that of what was shown in FIG.2 and FIG.3.
FIG. 9 is an essential part enlarged perspective view showing the configuration of the emulsification apparatus according to the third embodiment of the present invention.
図8に示す例は、主として、図2及び図4に示した例における混合流路部203を変更したものである。本例は、外部エネルギーを利用して、旋回流を発生させる構造としたものである。具体的には、混合流路304の上流側は、連続相混合流路部垂直流路901を外側、分散相垂直流路210を内側とした二重管構造としている。連続相混合流路部垂直流路901には、回転翼902が備えられている。そして、回転機構903によって回転翼902を回転することで、連続相混合流路部垂直流路901を流れる連続相が旋回力を受け、旋回流を形成したまま混合流路304に流入する。
The example shown in FIG. 8 is mainly obtained by changing the mixing
本実施形態によっても、連続相は剪断に旋回の効果を付与することにより、流路幅を縮小せずにエマルション粒子の粒子径を微細化することができる。もしくは、同じ粒径のエマルション粒子を得るためには、流路幅を従来よりも大きく取る事ができ、生産性を向上することができる。さらに、分散相の周りを連続相でつつむことにより、粒子径のばらつきの原因となる分散相の流路付着を回避でき、そのため洗浄せずに長時間均一な乳化が可能となる。 Also according to the present embodiment, the continuous phase imparts a swirling effect to the shearing, thereby making it possible to refine the particle diameter of the emulsion particles without reducing the channel width. Or in order to obtain the emulsion particle | grains of the same particle size, a flow path width can be taken larger than before, and productivity can be improved. Further, by clogging the periphery of the dispersed phase with a continuous phase, it is possible to avoid the dispersion phase from adhering to the flow path, which causes the dispersion of the particle diameter, so that uniform emulsification can be performed for a long time without washing.
また、外部エネルギーを利用することで、連続相の送液流量に依存せず、確実に連続相が旋回することができる。
In addition, by using external energy, the continuous phase can reliably rotate without depending on the liquid flow rate of the continuous phase.
101…原料タンク
102…ポンプ
103…導入チューブ
104…乳化装置
105…導入チューブ
106…エマルションタンク
107…恒温槽
201…液体導入部
202…合流流路部
203…混合流路部
204…液体導出部
205…ねじ穴
206…シール用溝
207…連続相導入口
208…分散相導入口
209…連続相垂直流路
210…分散相垂直流路
211…連続相水平流路
212…エマルション導出流路
213…位置決めピン
301…連続相導入流路
302…分散相導入流路
303…連続相分岐流路
304…混合流路
305…エマルション導出口
401…旋回流れ
601…エマルション粒子
801…らせん状の凸部
901…連続相混合流路部垂直流路
902…回転翼
903…回転機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Raw material tank 102 ... Pump 103 ... Introducing
Claims (6)
第一の液体の流路と、
第二の液体の流路と、
前記第一の液体と前記第二の液体が合流する混合流路とを備え、
前記混合流路において、前記第一の液体は主流方向に対し旋回成分を有し、
前記第二の液体の流路は前記混合流路の中央部に接続され、前記第二の液体は、旋回する前記第一の液体の旋回中心部を流れることを特徴とする乳化装置。 An emulsifying device for mixing and emulsifying two types of liquids that do not dissolve each other,
A first liquid flow path;
A second liquid flow path;
A mixing channel in which the first liquid and the second liquid merge,
In the mixing flow path, the first liquid has a swirling component with respect to the main flow direction,
The flow path of the second liquid is connected to a central portion of the mixing flow path, and the second liquid flows through a swirling center portion of the swirling first liquid.
前記第一の流体の流路の中心軸は、前記混合流路の中心軸に対して、オフセットされて配置されていることを特徴とする乳化装置。 The emulsifying device according to claim 1,
The emulsifying apparatus, wherein a center axis of the first fluid channel is offset with respect to a center axis of the mixing channel.
前記第一の流体の流路は、複数本から形成され、
前記複数本の第一の流体の流路は、それぞれ、前記混合流路の中心軸に対し、軸対称に配置されることを特徴とする乳化装置。 The emulsifying device according to claim 2,
The flow path of the first fluid is formed from a plurality of lines,
The emulsifying apparatus, wherein the plurality of first fluid channels are arranged symmetrically with respect to a central axis of the mixing channel.
前記第二の液体の流路の中心軸は、前記混合流路の投影面内に配置されることを特徴とする乳化装置。 The emulsifying device according to claim 1,
An emulsifying apparatus, wherein a central axis of the second liquid channel is disposed within a projection plane of the mixing channel.
前記混合流路は、その壁面にらせん状の凸部を備え、前記第一の液体に旋回力を発生させることを特徴とする乳化装置。 The emulsifying device according to claim 1,
The mixing channel includes a spiral convex portion on a wall surface thereof, and generates a turning force in the first liquid.
前記第一の流体の流路は、前記第二の流体の流路の周りに配置される二重管形状で形成され、
前記第一の流体の流路内に配置された回転翼と、
前記回転翼を駆動する回転機構とを備えることを特徴とする乳化装置。 The emulsifying device according to claim 1,
The flow path of the first fluid is formed in a double tube shape disposed around the flow path of the second fluid,
A rotor blade disposed in the flow path of the first fluid;
An emulsifying apparatus comprising: a rotating mechanism that drives the rotating blades.
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