KR101860384B1 - 유체 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로 펌프 효과를 이용하여 처리용면 사이로 도입된 유체에 발생하는 맥동을 저감하고, 보다 안정적으로 균일한 반응 등의 처리를 행하는 것을 가능하게 한다. 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면(1,2) 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면(1,2)의 적어도 어느 한쪽에 실시된 오목부(13)에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 유체를 처리용면 사이로 도입하고, 유체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 처리를 행하는 장치에 있어서, 마이크로 펌프 효과가 처리용부(10)의 회전과, 처리용면(1)에 실시된 오목부(13)에 의해 처리용면(1,2) 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시켜서 처리용면(1,2) 사이로의 유체의 도입 효과를 발생시키고, 오목부(13)는 처리용면(1)의 둘레 방향, 또한 내외 방향으로 신장되도록 형성되고, 오목부(13)가 다수 설치되었거나, 또는 오목부(13)와는 다른 별도의 오목부(α)가 처리용면(1,2)의 적어도 어느 한쪽에 실시된 것이다.

Description

유체 처리 장치 및 처리 방법{FLUID TREATMENT DEVICE AND TREATMENT METHOD}
본원 발명은 접근ㆍ이반(離反) 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 유체 처리 장치에 관한 것이다.
본원 출원인에 의해 접근ㆍ이반 가능한 상대적으로 회전하는 처리용면 사이에 있어서 적어도 2종류의 유체를 혼합ㆍ교반하여, 예컨대 반응이나 정석(晶析)을 행하는 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2). 그러한 장치는 특허문헌 3 또는 특허문헌 4에 나타내는 바와 같은 지금까지의 마이크로 리액터나 마이크로 믹서가 문제로 하고 있었던 반응 생성물에 의한 마이크로 유로의 폐색의 문제나, 유로가 좁아질수록 큰 송액 압력이 필요하게 되는 등의 문제를 해결하는 것이었다.
특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 바와 같은 장치는 접근ㆍ이반 가능한 상대적으로 회전하는 처리용면 사이로 1번째의 유체로서 제 1 유체를 도입하고, 제 1 유체를 도입한 유로와는 독립되고 처리용면에 통과하는 개구부를 구비한 별도의 유로로부터 2번째의 유체로서 제 2 유체를 처리용면 사이로 도입함으로써 처리용면 사이에 있어서 제 1 유체와 제 2 유체를 혼합ㆍ교반하는 장치이다. 제 1 유체 또는 제 2 유체, 또는 그 양쪽에 반응물을 포함하는 것에 의해서 처리용면 사이에 있어서 반응ㆍ정석 등을 행한다.
일본 특허 공개 제2004-49957호 공보 국제공개 WO2009/8394호 팜플렛 일본 특허 공개 제2006-104448호 공보 일본 특허 공개 제2003-159696호 공보
상기 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 있어서 제 1 유체를 처리용면 사이로 도입하는 방법으로서 처리용부의 중심측으로부터 외측, 또는 외측으로부터 중심측을 향해서 처리용면에 오목부를 실시하고, 또한 처리용부를 회전시킴으로써 제 1 유체를 처리용면 사이로 도입하는 방법, 즉 마이크로 펌프 효과를 이용한 제 1 유체의 도입 방법이 제안되어 있다.
그러나, 상기 오목부의 형상 또는 개수에 따라서는 제 1 유체 도입시에 맥동이 발생할 경우가 있고, 처리용면 사이에 있어서의 혼합ㆍ반응ㆍ석출 등의 조작을 균일하게 행할 수 없을 경우가 있었다. 특히 제 2 유체가 처리용면 사이로 도입되는 개구부 부근에 있어서의 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐 등은 상기 혼합ㆍ반응ㆍ석출 등의 조작에 악영향을 미치는 경우가 있었다.
본원 발명은 상기 지견에 의해 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 장치를 더욱 개량해서 보다 안정적으로 균일한 반응 등의 처리를 행하는 것을 가능하게 하여 상기 문제의 해결을 도모하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본원 발명의 제 1 형태는 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 장치에 있어서, 상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 피처리 유동체의 도입 효과를 발생시키는 것이며, 복수의 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고, 이 오목부가 처리용면의 둘레 방향 길이 10㎜당 0.5개 이상 또한 오목부의 총개수가 51개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치를 제공한다.
본원 발명의 제 2 형태는 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 유체 도입용 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 장치에 있어서, 상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 유체 도입용 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 피처리 유동체의 도입 효과를 발생시키는 것이며, 복수의 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고, 상기 유체 도입용 오목부와는 다른 별도의 오목부가 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 「혼합ㆍ교반」은 적어도 혼합과 교반 중 어느 하나가 되는 것을 의미하고 있다.
본원 발명의 제 3 형태는 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 유체 도입용 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체 중 제 1 피처리 유동체인 제 1 유체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 제 1 유체를 도입한 유로와는 독립되고 처리용면 사이로 통하는 개구부를 구비한 별도의 유로로부터 피처리 유동체 중 제 2 피처리 유동체인 제 2 유체를 처리용면 사이로 도입해서 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 장치에 있어서, 상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 유체 도입용 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 제 1 유체의 도입 효과를 발생시키는 것이며, 상기 유체 도입용 오목부는 제 1 유체 도입용 오목부이며, 복수의 제 1 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 1 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고, 상기 제 1 유체 도입용 오목부와, 상기 처리용면 사이로 통하는 개구부 사이에 상기 제 1 유체 도입용 오목부와는 다른 별도의 오목부가 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치를 제공한다.
본원 발명의 제 4 형태는 상기 별도의 오목부가 상기 유체 도입용 오목부와 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하는 본원 발명의 제 2 또는 제 3 형태에 의한 유체 처리 장치를 제공한다.
본원 발명의 제 5 형태는 상기 별도의 오목부가 원환 형상인 것을 특징으로 하는 본원 발명의 제 2 ~제 4 중 어느 하나의 형태에 의한 유체 처리 장치를 제공한다.
본원 발명의 제 6 형태는 상기 별도의 오목부의 깊이가 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 본원 발명의 제 2 ~제 5 중 어느 하나의 형태에 의한 유체 처리 장치를 제공한다.
본원 발명의 제 7 형태는 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 유체 도입용 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 방법에 있어서, 상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 유체 도입용 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 피처리 유동체의 도입 효과를 발생시키는 것이며, 복수의 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고, 상기 유체 도입용 오목부와는 다른 별도의 오목부가 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시되어 있고, 상기 별도의 오목부가 실시된 부분에 피처리 유동체를 통과시키는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법을 제공한다.
<발명의 효과>
본원 발명에 의해 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 처리용면의 사이에서 처리를 행하는 유체 처리 장치에 있어서 유체를 도입할 때에 발생하는 맥동에 의한 제 1 및 제 2 처리용면 사이의 유체에 압력 변동, 또는 흐름의 흐트러짐으로의 영향을 작게 하고, 지금까지 이상으로 안정적으로 균일한 혼합(반응)을 행할 수 있었던 것이다. 그 때문에, 연속적으로 반응 또는 정석 등의 유체 처리를 행할 경우에 있어서 지금까지 이상으로 균일하고 또한 균질인 생성물 또는 미립자를 얻을 수 있다.
도 1은 본원 발명의 장치의 개요를 설명하기 위한 종단면의 개략도이다.
도 2(A)는 도 1에 나타내는 장치의 제 1 처리용면의 대략적인 평면도이고, 도 2(B)는 도 1에 나타내는 장치의 제 1 처리용면의 요부 확대도이다.
도 3(A)는 제 2 도입로의 단면도이고, 도 3(B)는 제 2 도입로를 설명하기 위한 처리용면의 요부 확대도이다.
도 4(A)는 본원 발명의 실시에 이용하는 장치의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이고, 도 4(B)는 상기 장치의 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이며, 도 4(C)는 상기 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이고, 도 4(D)는 상기 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 5(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 6(A)는 도 5(C)에 나타내는 장치의 요부 대략 저면도이고, 도 6(B)는 상기 장치의 다른 실시형태의 요부 대략 저면도이며, 도 6(C)는 또 다른 실시형태의 요부 대략 저면도이고, 도 6(D)는 상기 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 저면도이며, 도 6(E)는 상기 장치의 또한 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 저면도이고, 도 6(F)는 상기 장치의 더욱 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 저면도이다.
도 7(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 8(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 9(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 10(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 11(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 12(A)~(C)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 13(A)~(D)는 각각 도 4에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이다.
도 14(A) 및 도 14(B)는 각각 도 1에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이고, 도 14(C)는 도 4(A)에 나타내는 장치의 요부 대략 저면도이다.
도 15(A)는 도 4(A)에 나타내는 장치의 수압면에 대해서 다른 실시형태를 나타내는 요부 대략 종단면도이고, 도 15(B)는 상기 장치의 또 다른 실시형태의 요부 대략 종단면도이다.
도 16은 도 15(A)에 나타내는 장치의 접면압력 부여 기구에 대해서 다른 실시형태의 요부 대략 종단면도이다.
도 17은 도 15(A)에 나타내는 장치에 온도 조정용 재킷을 형성한 다른 실시형태의 요부 대략 종단면도이다.
도 18은 도 15(A)에 나타내는 장치의 접면압력 부여 기구에 대해서 또 다른 실시형태의 요부 대략 종단면도이다.
도 19(A)는 도 15(A)에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 요부 대략 횡단면도이고, 도 19(B)(C)(E)~(G)는 상기 장치의 또 다른 실시형태의 요부 대략 횡단면도이며, 도 19(D)는 상기 장치의 또 다른 실시형태의 일부 노치된 요부 대략 종단면도이다.
도 20은 도 15(A)에 나타내는 장치의 또 다른 실시형태의 요부 대략 종단면도이다.
도 21(A)는 본원 발명의 실시에 이용하는 장치의 또 다른 실시형태의 개념을 나타내는 대략적인 종단면도이고, 도 21(B)는 상기 장치의 일부 노치된 요부 설명도이다.
도 22(A)는 도 21에 나타내는 상기 장치의 제 1 처리용부의 평면도이고, 도 22(B)는 그 요부 종단면도이다.
도 23(A)는 도 21에 나타내는 장치의 제 1 및 제 2 처리용부의 요부 종단면도이고, 도 23(B)는 미소 간격을 둔 상기 제 1 및 제 2 처리용부의 요부 종단면도이다.
도 24(A)는 상기 제 1 처리용부의 다른 실시형태의 평면도이고, 도 24(B)는 그 요부 대략 종단면도이다.
도 25(A)는 상기 제 1 처리용부의 또 다른 실시형태의 평면도이고, 도 25(B)는 그 요부 대략 종단면도이다.
도 26(A)는 제 1 처리용부의 또 다른 실시형태의 평면도이고, 도 26(B)는 제 1 처리용부의 더욱 또 다른 실시형태의 평면도이다.
도 27(A)(B)(C)는 각각 처리 후의 피처리물의 분리 방법에 대해서 상기 이외의 실시형태를 나타내는 설명도이다.
도 28(A) 및 도 28(B)는 각각 처리용부에 형성된 경사면(수압면)을 설명하기 위한 요부를 확대한 단면도이다.
도 29는 처리용부에 형성된 수압면을 설명하기 위한 도면이고, 도 29(A)는 제 2 처리용부의 저면도, 도 29(B)는 요부를 확대한 단면도이다.
도 30(A)는 별도의 오목부가 실시된 제 1 처리용면의 대략적인 평면도이며, 도 30(B)는 도 30(A)의 요부 확대도다.
도 31은 수치 시뮬레이션에 이용한 제 1 처리용면의 각 부 치수를 설명하기 위한 도면이다.
도 32(A)~도 32(D)는 모두 오목부의 형태의 일례를 나타내는 설명도다.
도 33(A)~도 33(C)는 모두 수치 시뮬레이션에 의한 처리용면간의 압력 분포를 나타낸다.
도 34(A)(B)는 모두 수치 시뮬레이션에 의한 처리용면간의 압력 분포를 나타낸다.
도 35는 원환 형상의 맥동 저감용 오목부의 깊이가 처리용면간의 유체의 압력 변동에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 이용해서 본원 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용면 사이에서 피처리물을 반응시키는 유체 처리 장치의 대략적인 단면도이다. 도 2(A)는 도 1에 나타내는 장치의 제 1 처리용면의 대략적인 평면도이고, 도 2(B)는 도 1에 나타내는 장치의 처리용면의 요부 확대도이다. 도 3(A)는 제 2 도입로의 단면도이고, 도 3(B)는 제 2 도입로를 설명하기 위한 처리용면의 요부 확대도이다.
도 1에 있어서 U는 상방을, S는 하방을 각각 나타내고 있다.
도 2(A), 도 3(B)에 있어서 R은 회전 방향을 나타내고 있다.
도 3(B)에 있어서 C는 원심력 방향(반경 방향)을 나타내고 있다.
이 장치는 피처리 유동체로서 적어도 2종류의 유체를 이용하는 것이고, 그 중에 적어도 1종류의 유체에 대해서는 피처리물을 적어도 1종류 포함하는 것이며, 접근ㆍ이반 가능하게 서로 대향해서 배치되고 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 회전하는 처리용면 사이에서 상기 각 피처리 유동체를 합류시켜 박막 유체로 하는 것이며, 상기 박막 유체 안에서 상기 피처리물을 처리하는 장치이다. 보다 상세하게는 피처리 유동체 중 상기 제 1 피처리 유동체인 제 1유체를 처리용면 사이로 도입하고, 제 1 유체를 도입한 유로와는 독립되고 처리용면 사이로 통하는 개구부를 구비한 별도의 유로로부터 피처리 유동체 중 제 2 피처리 유동체인 제 2 유체를 처리용면 사이로 도입해서 처리용면 사이에서 상기 제 1유체와 제 2 유체를 혼합ㆍ교반하여 처리를 행하는 장치이다. 또한, 상기 「처리」는 피처리물이 반응하는 형태에 한정되지 않고, 반응을 따르지 않고 혼합ㆍ분산만이 이루어지는 형태도 포함된다. 상기 「반응」에는 석출ㆍ정석 등 여러가지의 반응이 해당된다. 이 장치는 상술한 바와 같이 복수의 피처리 유동체를 처리하는 것이 가능하지만, 단일의 피처리 유동체를 처리할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 이 장치는 제 1 홀더(11)와 제 1 홀더(11)의 상방에 배치된 제 2 홀더(21)와 함께 유체압 부여 기구(P)와 접면압력 부여 기구를 구비한다. 접면압력 부여 기구는 스프링(43)과 에어 도입부(44)로 구성되어 있다.
제 1 홀더(11)에는 제 1 처리용부(10)와 회전축(50)[이하 축(50)이라고도 칭함]이 설치되어 있다. 제 1 처리용부(10)는 메인테이닝 링(maintaining ring)이라고 불리는 환상체이며 경면 가공된 제 1 처리용면(1)을 구비한다. 회전축(50)은 제 1 홀더(11)의 중심에 볼트 등의 고정구(81)에 의해 고정된 것이며, 그 후단이 전동기 등의 회전 구동 장치(82)[회전 구동 기구](이하, 회전 구동 기구를 회전 구동부나 구동부라고도 칭함)와 접속되고, 회전 구동 장치(82)의 구동력을 제 1 홀더(11)에 전달해서 상기 제 1 홀더(11)를 회전시킨다. 제 1 처리용부(10)는 상기 제 1 홀더(11)와 일체가 되어 회전한다.
제 1 홀더(11)의 상부에는 제 1 처리용부(10)를 수용하는 것이 가능한 수용부가 설치되어 있고, 상기 수용부 내에 끼워 넣음으로써 제 1 홀더(11)로의 제 1 처리용부(10)의 상기 설치가 행해지고 있다. 또한, 제 1 처리용부(10)는 회전 방지 핀(83)에 의해 제 1 홀더(11)에 대해서 회전하지 않도록 고정되어 있다. 단, 회전 방지 핀(83) 대신에 수축 끼워맞춤 등의 방법으로 회전하지 않도록 고정하는 것으로 해도 좋다.
상기 제 1 처리용면(1)은 제 1 홀더(11)로부터 노출되어 제 2 홀더(21)를 면한다. 제 1 처리용면(10) 및 제 1 처리용면(1)의 재질은 금속 외에 세라믹이나 소결 금속, 내마모강, 사파이어, 기타 금속에 경화 처리를 실시한 것이나, 경질재를 라이닝이나 코팅, 도금 등을 시공한 것을 채용한다.
제 2 홀더(21)에는 제 2 처리용부(20)와, 처리용부 내측으로부터 유체를 도입하는 제 1 도입부(d1)와, 접면압력 부여 기구로서 스프링(43)과, 에어 도입부(44)가 설치되어 있다.
제 2 처리용부(20)는 압축 링이라고 불리는 환상체이며 경면 가공된 제 2 처리용면(2)과, 제 2 처리용면(2)의 내측에 위치해서 상기 제 2 처리용면(2)에 인접하는 수압면(23)[이하 이반용 조정면(23)이라고도 부른다.]을 구비한다. 또한, 본원발명에서는 이 수압면(23)의 형상은 필수는 아니고, 수압면을 형성하지 않고 실시하는 것도 가능하다. 도시한 바와 같이, 이 이반용 조정면(23)은 경사면이다. 제 2 처리용면(2)에 실시하는 경면 가공은 제 1 처리용면(1)과 같은 방법을 채용한다. 또한, 제 2 처리용부(20)의 소재에 대해서도 제 1 처리용부(10)와 같은 것을 채용한다. 이반용 조정면(23)은 환상의 제 2 처리용부(20)의 내주면(25)과 인접한다.
제 2 홀더(21)의 저부(하부)에는 링 수용부(41)가 형성되고, 그 링 수용부(41) 내에 O링과 함께 제 2 처리용부(20)가 수용되어 있다. 또한, 회전 방지부(84)에 의해 제 2 처리용부(20)는 제 2 홀더(21)에 대해서 회전하지 않도록 수용되어 있다. 상기 제 2 처리용면(2)은 제 2 홀더(21)로부터 노출된다. 이 상태에 있어서 제 2 처리용면(2)은 제 1 처리용부(10)의 제 1 처리용면(1)과 대면한다.
이 제 2 홀더(21)가 구비하는 링 수용부(41)는 제 2 처리용부(20)의 주로 처리용면(2)측과 반대측의 부위를 수용하는 오목부이며, 평면으로 바라봐서 환상으로 형성된 홈이다.
링 수용부(41)는 제 2 처리용부(20)의 치수보다 크게 형성되고, 제 2 처리용부(20)와의 사이에 충분한 클리어런스를 가지고 제 2 처리용부(20)를 수용한다.
이 클리어런스에 의해 상기 제 2 처리용부(20)는 이 링 수용부(41) 내에서 수용부(41)의 축방향에 대해서, 또한 상기 축방향과 교차하는 방향에 대해서 변위하는 것이 가능하도록 수용되어 있다. 또한, 링 수용부(41)에 대해서 제 2 처리용부(20)의 중심선(축방향)을 상기 링 수용부(41)의 축방향과 평행하지 않게 되도록 변위 가능하게 상기 제 2 처리용부(20)는 수용되어 있다.
적어도 제 2 홀더(21)의 링 수용부(41)에는 처리용부 바이어싱(biasing)부로서 스프링(43)이 설치되어 있다. 스프링(43)은 제 2 처리용부(20)를 제 1 처리용부(10)로 향해서 바이어싱한다. 또 다른 바이어싱 방법으로서 공기 도입부(44) 등의 공기압 또는 그 밖의 유체압을 공급하는 가압 수단을 이용해서 제 2 홀더(21)가 유지하는 제 2 처리용부(20)를 제 1 처리용부(10)에 근접하는 방향으로 바이어싱하는 방법이여도 좋다. 또한 다른 바이어싱 수단으로서 자력이나 중력 등의 다른 힘을 이용하여도 좋다.
스프링(43) 및 공기 도입부(44) 등의 접면압력 부여 기구는 제 2 처리용부(20)의 둘레 방향의 각 위치(처리용면의 각 위치)를 균등하게 제 1 처리용부(10)로 향해서 바이어싱한다.
이 제 2 홀더(21)의 중앙에 상기 제 1 도입부(d1)가 설치되고, 제 1 도입부(d1)로부터 처리용부 외주측으로 압송되어 오는 피처리 유동체는 우선 상기 제 2 홀더(21)가 유지하는 제 2 처리용부(20)와 제 1 처리용부(10)와 상기 제 1 처리용부(10)를 유지하는 제 1 홀더(11)에 둘러싸여진 공간 내에 인도된다. 그리고 제 1 처리용부(10)로부터 제 2 처리용부(20)를 처리용부 바이어싱부의 바이어싱에 저항해서 이반시키는 방향으로 제 2 처리용부(20)에 형성된 수압면(23)에 유체압 부여 기구(P)에 의한 상기 피처리 유동체의 송압(공급압)을 받는다.
또한, 다른 개소에 있어서는 설명을 간략하게 하기 위해서 수압면(23)에 대해서만 설명을 하고 있지만, 정확하게 말하면, 도 29(A)(B)에 나타내는 바와 같이, 상기 수압면(23)과 함께, 후술하는 홈 형상의 오목부(13)의 제 2 처리용부(20)에 대한 축방향 투영면 중에서 상기 수압면(23)이 형성되어 있지 않은 부분(23X)도 수압면으로서 유체압 부여 기구(P)에 의한 상기 유체의 송압(공급압)을 받는다.
본원 발명에 있어서는, 도 2(A)에 나타내어진 바와 같이, 홈 형상의 오목부(13)를 구비한 제 1 처리용면(1)이 회전함으로써 얻어지는 처리용면 사이로의 피처리 유동체의 도입 효과(마이크로 펌프 효과)를 이용한다. 여기에서의 마이크로 펌프 효과는 제 1 처리용면(1)이 회전함으로써 내주 방향으로부터의 압력을 받은 피처리 유동체가 오목부(13)의 외주방향 선단으로 속도를 가지고 진행되고, 동압을 발생시켜 최종적으로 처리용면을 이반시키는 방향으로의 압력이 되고, 동시에 피처리 유동체가 처리용면 사이로 도입되는 효과이다. 또한 회전하고 있지 않을 경우이여도 제 1 처리용면(1)에 형성된 오목부(13) 내의 피처리 유동체가 받은 압력은 최종적으로 이반측으로 작용하는 수압면으로서 제 2 처리용면(2)에 작용한다.
상술한 홈 형상의 오목부(13)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 오목부(13)가 제 1 처리용부(10)의 제 1 처리용면(1)의 둘레 방향으로 설치되고, 또한, 각각의 홈 형상의 오목부(13)는 제 1 처리용부(10)의 중심측으로부터 외측을 향해서 즉 처리용면(1)의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있다. 이 오목부(13)의 평면 형상은, 도 2(B)나 도 19(A)에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리용면(1) 상을 커브해서 또는 소용돌이 형상으로 신장하는 것이나, 도 19(B)~도 19(C)에 나타내는 바와 같이, 곧바로 외측 방향으로 신장하는 것, L자 형상 등으로 굴곡 또는 만곡하는 것이여도 좋고, 연속된 것, 단속되는 것, 갈라지는 것이여도 좋다. 또한, 이 오목부(13)는 제 1 처리용면(1) 또는 제 2 처리용면(2)의 적어도 어느 한쪽에 설치되어 있으면 좋고, 제 2 처리용면(2)에 형성하는 것으로 해도 실시 가능하며, 제 1 및 제 2 처리용면(1,2) 쌍방에 형성하는 것으로 해도 실시 가능하다. 따라서, 홈 형상의 오목부(13)는 피처리 유동체를 처리용면(1,2) 사이로 도입하기 위한 유체 도입용 오목부(13)이다라고 할 수 있다.
또한, 상기 수압면(23)을 형성하지 않고 오목부(13)만을 형성해도 실시할 수 있고, 상기 수압면(23)과 오목부(13)를 한 장치 내에 함께 설치해도 실시할 수 있다. 그 경우, 제 1 처리용면(1)에 형성된 오목부(13)에 대해서 상기 경사면인 수압면(23)이 제 1 처리용면(1)과 접하는 부분이 피처리 유동체의 입구 부분이 된다. 바꿔 말하면, 도 29(A)(B)에 나타내는 바와 같이, 오목부(13)의 제 2 처리용부(20)에 대한 축방향 투영면 중에서 상기 수압면(23)이 형성되어 있지 않은 부분(23X)의 가장 내주측이 피처리 유동체의 입구 부분이 된다. 그 부분에 있어서의 오목부(13)의 폭 및 그 깊이와 오목부(13)의 간격에 의해 피처리 유동체의 도입 효과(마이크로 펌프 효과)가 규정된다.
제 1 처리용부(10)의 회전과, 제 1 처리용면(1)에 실시된 오목부(13)에 의해 발생되는 마이크로 펌프 효과에 의해서 처리용면(1,2) 사이에 생기는 박막 유체의 두께를 미소하게 또한 균일하게 확보하면서 연속적으로 피처리 유동체를 도입하는 것이 가능하다. 그러나, 이 오목부(13) 각각이 압력을 발생하기 위해서 마이크로 펌프 효과를 이용하여 피처리 유동체를 도입할 때에는 동시에 맥동이 발생하게 된다. 그 맥동이 발생함으로써 처리용면(1,2) 사이의 유체에 압력 변동, 또는 흐름의 흐트러짐을 발생시키게 된다. 그 결과, 각 처리용면(1,2) 사이에 있어서의 적어도 2종류의 피처리 유동체의 혼합ㆍ반응ㆍ석출 등의 조작(처리)을 균일하게 또한 항상 동일한 조건에서 행하는 것이 어려울 경우가 있었다. 특히, 본 장치에 있어서의 처리용면에 형성된 제 2 유체를 도입하기 위한 개구부(d20)보다 직경 외 위치에 있어서 상기 제 1 도입부(d1)로부터 처리용면(1,2) 사이로 도입되는 제 1 유체와 제 2 유체의 혼합이 이루어지지만, 개구부(d20)는 오목부(13)에 매우 가까운 곳에 위치하기 때문에 그 부근에서의 압력 변동 또는 흐름의 흐트러짐을 작게 하는 것은 안정적으로 균일한 혼합을 행하기 위해서 매우 중요하다.
그래서, 제 1 처리용면(1)에 실시하는 오목부(13)의 개수가 각 처리용면(1,2) 사이의 유체의 압력 변동에 미치는 영향을 해석하기 위해서 제 1 처리용면(1)에 실시하는 오목부(13)의 개수와, 마이크로 펌프에 의한 처리용면(1,2) 사이의 피처리 유동체의 압력 변동에 미치는 영향을 유체 해석에 의해 수치 시뮬레이션했다. 도 31에 수치 시뮬레이션에 이용한 제 1 처리용면(1)의 치수 조건, 명칭을 나타냈다. 이 수치 계산에 있어서는 회전하는 제 1 처리용면(1)의 외경(φDout)을 300㎜로 했다. 제 1 처리용면(1)에 형성된 오목부(13)에 대해서는 상기 수압면(23)이 제 1 처리용면(1)과 접하는 부분의 내경(φDin)을 180㎜로 하고, 오목부(13)의 계산상의 개수로서는 48개, 60개, 72개의 3종을 이용했다. 상기 수압면(23)이 제 1 처리용면(1)과 접하는 부분은 상기한 바와 같이, 바꿔 말하면, 도 29(A)(B)에 나타내는 바와 같이, 오목부(13)의 제 2 처리용부(20)에 대한 축방향 투영면 중에서 상기 수압면(23)이 형성되어 있지 않은 부분(23X)의 가장 내주측이 된다. 또한 도 32의 (A)~(D)에 나타내는 바와 같이, 수압면(23)이 접한 부분에 있어서의 오목부(13)의 폭을 a, 오목부(13)의 간격을 b로 했다. 이하에 계산 조건을 나타낸다.
제 1, 제 2 처리용면의 외경:φDout=300㎜
수압면(23)이 제 1 처리용면에 접하는 부분의 내경:φDin=180㎜
오목부(13)의 직경 방향 길이:L=10㎜
오목부(13)의 홈의 깊이:d=8㎛
제 1, 제 2 처리용면 사이의 틈:h=10㎛
제 1 처리용면의 회전 속도:Ω=550rpm
틈 중에서의 유체:물[밀도ρ=998.2㎏/㎥, 점도μ=0.001003㎏/(mㆍs)]
오목부(13)보다 직경 방향 외측인 반경 r=103㎜에 있어서의 압력 변동의 계산 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 처리용면(1,2) 사이의 압력 분포를 도 33(48개:A), (60개:B), (72개:C)에 나타낸다.
Figure 112012090035565-pct00001
도 33의 처리용면(1,2) 사이의 압력 분포에 나타내어져 있는 바와 같이, 오목부(13)의 개수가 48개로부터 60개, 72개로 증가함에 따라 오목부(13)의 선단 부분, 및 오목부(13)의 간극 부분의 압력 변동이 작아져 있는 것을 알았다.
그 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이 오목부(13)의 개수의 증가에 따라 오목부(13)로부터 발생되는 동압(압력 변동 범위)은 커지지만 압력 변동의 폭은 작아지는 것을 알았다. 특허문헌 2에 있어서는 오목부(13)의 최적인 개수는 3~50개로 되어 있지만, 오목부(13)로부터 발생되는 압력 변동을 작게 한다는 관점으로부터는 오목부(13)의 개수는 보다 많은 개수로 하는 쪽이 효과적이고, 바람직하게는 이 오목부(13)가 처리용면의 둘레 방향 길이 10㎜당 0.5개 이상, 보다 바람직하게는 0.8개 이상이다. 또한, 본 장치를 스케일업하기 위해서 각 처리용면(1,2)의 외경을 크게 할 때에는 수압면(23)이 제 1 처리용면(1)에 접하는 부분의 직경도 커지기 때문에 오목부(13)로부터 발생되는 압력 변동을 작게 한다는 관점으로부터 각 처리용면(1,2)의 직경의 증대와 함께 오목부(13)의 개수도 증가시키는 것이 바람직하다.
오목부(13)의 깊이에 대해서는 1㎛~50㎛, 더욱 바람직하게는 3㎛~20㎛로 하고, 형상이 처리용면 위를 만곡, 또는 소용돌이 형상으로 신장하는 것, 또는 L자 형상으로 굴곡하는 것과, 또한 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해서 오목부(13)의 깊이가 얕아지도록 구배를 가지게 하는 것으로 맥동에 의한 압력 변동의 영향을 보다 저감시키는 것도 가능하게 된다.
상기와 같이, 적어도 어느 하나의 처리용면(1,2)에 형성된 오목부(13)의 개수, 폭, 간격을 적정화함으로써 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체를 처리용면(1,2) 사이에 도입할 때에 피처리 유동체에 발생하는 맥동을 작게 하고, 처리용면(1,2) 사이에 있어서의 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐의 유체 처리로의 영향을 작게 할 수 있다.
이어서, 오목부(13)의 마이크로 펌프 효과에 의해 피처리 유동체에 발생하는 맥동 및 그것에 의해 생기는 처리용면(1,2) 사이에 있어서의 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐의 영향을 저감시키는 수단으로서 본원의 발명자는 제 1 유체 도입용 오목부(13)와는 다른 별도의 오목부(이하, 맥동 저감용 오목부라고 칭한다.)를 처리용면(1,2)의 적어도 어느 한쪽에 실시하는 것이 유효한 것을 찾아냈다. 이에 따라 맥동에 의한 압력 변동의 영향을 효과적으로 저감할 수 있다.
구체적으로는, 도 30(A) 및 도 30(B)에 나타낸 바와 같이, 오목부(13)보다 직경 방향 외측, 또한 개구부(d20)보다 직경 방향 내측에 처리용면에 대해서 정면으로 봤을 때에 원환 형상의 맥동 저감용 오목부(α)를 형성한다. 맥동 저감용 오목부(α)는 오목부(13)와 마찬가지로 처리용면에 형성된 홈이다. 상기 맥동 저감용 오목부(α)에는 마이크로 펌프 효과에 의해 피처리 유동체에 발생한 맥동과, 그것에 의한 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐의 유체 처리로의 영향을 저감시키는 효과가 있다. 특히, 맥동 저감용 오목부(α)가 형성된 위치를 오목부(13)와 개구부(d20) 사이로 함으로써 개구부(d20)보다 직경 외측 방향, 즉 도 14(C)에 있어서의 영역(H)에서의 박막 유체로의 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐의 영향을 대폭적으로 저감하는 것이 가능하게 되었다.
여기서, 오목부(13)에 의해 생긴 처리용면(1,2) 사이의 피처리 유동체의 압력 변동에 대해서 제 1 처리용면(1)에 오목부(13)와는 다른 별도의 원환 형상의 오목부(맥동 저감용 오목부)(α)를 실시하는 것의 효과, 즉 맥동 저감용 오목부(α)가 처리용면(1,2) 사이의 피처리 유동체의 압력 변동에 미치는 영향을 유체 해석에 의해 수치 시뮬레이션했다. 수치 계산에서는 오목부(13)의 개수를 48개로 하고, 원환 형상의 맥동 저감용 오목부(α)는 폭 1㎜, 깊이 10㎛로 해서 계산을 행하였다. 맥동 저감용 오목부(α)의 위치로서 맥동 저감용 오목부(α)를 오목부(13)와 개구부(d20) 사이에 실시한 경우와, 오목부(13)의 최외주인 선단 부분에 겹치는 상태로 했을 경우 각각에서 계산을 행하였다. 그 이외의 조건은 상기한 수치 시뮬레이션과 같은 조건을 이용하였다.
오목부(13)보다 직경 방향 외측인 반경 r=103㎜에 있어서의 압력 변동의 계산 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 처리용면(1,2) 사이의 압력 분포를 도 34[맥동 저감용 오목부(α)가 오목부(13)와 개구부(d20) 사이에 있어 오목부(13)와 겹치지 않는다:A), [맥동 저감용 오목부(α)가 오목부(13)의 최외주인 선단 부분과 겹친다:B)에 나타낸다.
Figure 112012090035565-pct00002
도 33(A)와 도 34의 압력 분포로부터 알 수 있는 바와 같이, 맥동 저감용 오목부(α)를 실시함으로써 오목부(13)로부터 발생된 압력 변동이 맥동 저감용 오목부(α)에 의해 감쇠되고, 맥동 저감용 오목부(α)로부터 직경 방향 외측으로 압력 변동이 전파되지 않는 형태가 나타났다. 맥동 저감용 오목부(α)가 오목부(13)와 겹치지 않을 경우(A)와 맥동 저감용 오목부(α)가 오목부(13)의 최외주인 선단 부분과 겹칠 경우(B) 양자 모두 오목부(13)로부터 발생된 압력 변동이 맥동 저감용 오목부(α)로부터 직경 방향 외측으로 전파되기 어려운 것을 알았다.
또한, 표 2에 나타내는 바와 같이 맥동 저감용 오목부(α)(계산모델 No.4)를 실시함으로써 반경 r=103㎜에서의 압력 변동이 감쇠되는 것을 알았다. 또한, 맥동 저감용 오목부(α)를 오목부(13)의 최외주인 선단 부분과 겹친 계산모델 No.8에 있어서도 반경 r=103㎜에서의 압력 변동이 감쇠되는 효과로 변하지는 않았다.
또한, 수치 시뮬레이션에 있어서 맥동 저감용 오목부(α)의 홈 깊이의 조건을 (10, 50, 100, 200㎛)로 변화시켰을 경우의 처리용면(1,2) 사이의 피처리 유동체의 압력 변동에 미치는 영향을 해석했다. 맥동 저감용 오목부(α)의 위치로서 맥동 저감용 오목부(α)를 오목부(13)와 개구부(d20) 사이에 실시했을 경우에 계산을 행하였다.
오목부(13)보다 직경 방향 외측인 반경 r=103㎜에 있어서의 압력 변동의 계산 결과를 표 3 및 도 35에 나타낸다. 맥동 저감용 오목부(α)의 깊이 50㎛ 이상에서 압력 변동은 상당히 감쇠되어 있고, 100㎛ 이상의 깊이에서 감쇠 효과는 거의 일정하게 되었다.
Figure 112012090035565-pct00003
맥동 저감용 오목부(α)의 형상은 특별히 한정되지 않지만 상기 수치 시뮬레이션의 결과로부터는 도 30에 나타내는 바와 같이 원환 형상인 것이 바람직하다. 또한 맥동 저감용 오목부(α)의 개수에 대해서도 특별히 한정되지 않지만 복수 형성할 경우에는 동심원 상에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 맥동 저감용 오목부(α)는 제 1 처리용면(1) 또는 제 2 처리용면(2) 중 적어도 어느 하나에 형성되어 있으면 좋고, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 양쪽에 형성해도 좋다. 또한, 맥동 저감용 오목부(α)는 오목부(13)와 겹치는 위치에 형성해도 좋고, 겹치지 않는 위치에 형성해도 좋다. 또한, 맥동 저감용 오목부(α)의 깊이에 대해서도 특별히 한정되지 않지만 맥동 및 그것에 의해 생기는 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐에의 영향을 작게 하기 위해서 20㎛~1㎜로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50㎛~500㎛, 가장 바람직하게는 100㎛~250㎛이다. 또한, 맥동 저감용 오목부(α)의 폭에 대해서도 특별히 한정되지 않지만 맥동 및 그것에 의해 생기는 압력 변동이나 흐름의 흐트러짐으로의 영향을 작게 하기 위해서 0.5㎜~5㎜로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1㎜~3㎜이다. 또한, 맥동 저감용 오목부(α)는 도 30에 나타내는 바와 같이 원환 형상으로 해서 연속해서 형성되어 있어도 좋고, 단속(斷續)해서 형성되어 있어도 좋다.
이상의 개량에 의해, 처리용면(1,2) 사이에 있어서의 혼합ㆍ반응ㆍ석출ㆍ정석 등의 유체 처리를 지금까지 이상으로 균일(균질)하게, 효과적으로 또한 신속하게 행할 수 있는 것이 가능하게 되었다.
이하, 본원 발명의 실시에 적합한 유체 처리 장치에 대해서 상기에서 설명한 부분 및 그 이외도 포함한 전반적인 설명을 행한다.
도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 이 장치는 대향하는 제 1 및 제 2의 2개의 처리용부(10,20)를 구비하고, 적어도 한쪽의 처리용부가 회전한다. 양 처리용부(10,20)의 대향하는 면이 각각 처리용면으로서 양 처리용면 사이에서 피처리 유동체의 처리를 행한다. 제 1 처리용부(1)는 제 1 처리용면(1)을 구비하고, 제 2 처리용부(20)는 제 2 처리용면(2)을 구비한다.
양 처리용면(1,2)은 피처리 유동체의 유로에 접속되어 피처리 유동체의 유로의 일부를 구성한다.
보다 상세하게는, 이 장치는 적어도 2개의 피처리 유동체의 유로를 구성함과 아울러 각 유로를 합류시킨다.
즉, 이 장치는 제 1 피처리 유동체의 유로에 접속되어 상기 제 1 피처리 유동체의 유로의 일부를 형성함과 아울러 제 1 피처리 유동체와는 다른 제 2 피처리 유동체의 유로의 일부를 형성한다. 그리고, 이 장치는 양 유로를 합류시켜 처리용면(1,2) 사이에 있어서 양 유동체를 혼합하고, 반응을 수반하는 경우에 있어서는 반응시킨다. 도 4(A)에 나타내는 실시형태에 있어서 상기 각 유로는 밀폐된 것이며, 액밀(피처리 유동체가 액체인 경우)ㆍ기밀(피처리 유동체가 기체인 경우)하게 되어 있다. 또한, 상기 혼합은 층류 지배하에서 행하는 것도 가능하고, 난류(亂流) 지배하에서 행하는 것도 가능하다.
구체적으로 설명하면 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 이 장치는 상기 제 1 처리용부(10)와, 상기 제 2 처리용부(20)와, 제 1 처리용부(10)를 유지하는 제 1 홀더(11)와, 제 2 처리용부(20)를 유지하는 제 2 홀더(21)와, 접면압력 부여 기구(4)와, 회전 구동부와, 제 1 도입부(d1)와, 제 2 도입부(d2)와, 유체압 부여 기구(p1)와, 제 2 유체 공급부(p2)와, 케이스(3)를 구비한다.
또한, 회전 구동부는 도시를 생략한다.
제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20)는 적어도 어느 한쪽이 적어도 어느 다른쪽에 접근ㆍ이반 가능하게 되어 있어 양 처리용면(1,2)은 접근ㆍ이반할 수 있다.
이 실시형태에서는 제 1 처리용부(10)에 대해서 제 2 처리용부(20)가 접근ㆍ이반한다. 단, 이와는 반대로, 제 1 처리용부(10)가 제 2 처리용부(20)에 대해서 접근ㆍ이반하는 것이여도 좋고, 양 처리용부(10,20)가 서로 접근ㆍ이반하는 것이여도 좋다.
제 2 처리용부(20)는 제 1 처리용부(10)의 상방에 배치되어 있고, 제 2 처리용부(20)의 하방을 면하는 면 즉 하면이 상기 제 2 처리용면(2)이고, 제 1 처리용부(10)의 상방을 면하는 면 즉 상면이 상기 제 1 처리용면(1)이다.
도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서 제 1 처리용부(10) 및 제 2 처리용부(20)는 각각 환상체 즉 링이다. 이하, 필요에 따라서 제 1 처리용부(10)를 제 1 링(10)이라고 부르고, 제 2 처리용부(20)를 제 2 링(20)이라고 부른다.
이 실시형태에 있어서 양 링(10,20)은 금속제의 일단이 경면 연마된 부재이며, 상기 경면을 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)으로 한다. 즉, 제 1 링(10)의 상단면이 제 1 처리용면(1)으로서 경면 연마되어 있고, 제 2 링의 하단면이 제 2 처리용면(2)으로서 경면 연마되어 있다.
적어도 한쪽의 홀더는 회전 구동부에 의해 다른쪽의 홀더에 대해서 상대적으로 회전할 수 있다. 도 4(A)의 50은 회전 구동부의 회전축을 나타내고 있다. 회전 구동부에는 전동기를 채용할 수 있다. 회전 구동부에 의해 한쪽의 링의 처리용면에 대해서 다른쪽의 링의 처리용면을 상대적으로 회전시킬 수 있다.
이 실시형태에 있어서 제 1 홀더(11)는 회전축(50)에 의해 회전 구동부로부터 구동력을 받아 제 2 홀더(21)에 대해서 회전하는 것이며, 이것에 의해, 제 1 홀더(11)와 일체로 되어 있는 제 1 링(10)이 제 2 링(20)에 대해서 회전한다. 제 1 링(10)의 내측에 있어서 회전축(50)은 평면으로 바라봐서 원형의 제 1 링(10)의 중심과 동심이 되도록 제 1 홀더(11)에 설치되어 있다.
제 1 링(10)의 회전은 링(10)의 축심을 중심으로 한다. 도시는 하지 않지만, 축심은 링(10)의 중심선을 나타내며 가상선이다.
상기한 바와 같이, 이 실시형태에 있어서 제 1 홀더(11)는 제 1 링(10)의 제 1 처리용면(1)을 상방으로 향하게 해서 제 1 링(10)을 유지하고, 제 2 홀더(21)는 제 2 링(20)의 제 2 처리용면(2)을 하방으로 향하게 해서 제 2 링(20)을 유지하고 있다.
구체적으로는, 제 1 및 제 2 홀더(11,21) 각각은 오목 형상의 링 수용부를 구비한다. 이 실시형태에 있어서 제 1 홀더(11)의 링 수용부에 제 1 링(11)이 감합되고, 제 1 홀더(11)의 링 수용부로부터 출몰하지 않도록 제 1 링(10)은 링 수용부에 고정되어 있다.
즉, 상기 제 1 처리용면(1)은 제 1 홀더(11)로부터 노출되어 제 2 홀더(21)측을 면한다.
제 1 링(10)의 재질은 금속 외에 세라믹이나 소결 금속, 내마모강, 사파이어, 그 외의 금속에 경화 처리를 실시한 것이나, 경질재를 라이닝이나 코팅, 도금 등을 시공한 것을 채용한다. 특히, 회전하기 위해서 경량의 소재로 제 1 처리용부(10)를 형성하는 것이 바람직하다. 제 2 링(20)의 재질에 대해서도 제 1 링(10)과 같은 것을 채용해서 실시하면 좋다.
한편, 제 2 홀더(21)가 구비하는 링 수용부(41)는 제 2 링(20)의 처리용부(2)를 출몰 가능하게 수용한다.
이 제 2 홀더(21)가 구비하는 링 수용부(41)는 제 2 링(20)의 주로 처리용면(2)측과 반대측의 부위를 수용하는 오목부이며, 평면으로 바라봐서 원을 나타내는 즉 환상으로 형성된 홈이다.
링 수용부(41)는 제 2 링(20)의 치수보다 크게 형성되고, 제 2 링(20)과의 사이에 충분한 클리어런스를 가지고서 제 2 링(20)을 수용한다.
이 클리어런스에 의해 상기 제 2 링(20)은 이 링 수용부(41) 내에서 환상의 링 수용부(41)의 축방향에 대해서, 또한 해당 축방향과 교차하는 방향에 대해서 변위될 수 있다. 바꿔 말하면, 이 클리어런스에 의해 상기 제 2 링(20)은 링 수용부(41)에 대해서 링(20)의 중심선이 상기 링 수용부(41)의 축방향과 평행한 관계가 깨지도록도 변위될 수 있다.
이하, 제 2 홀더(21)의 제 2 링(20)에 둘러싸여진 부위를 중앙 부분(22)이라고 부른다.
상기에 대해서 바꾸어 말하면, 상기 제 2 링(20)은 이 링 수용부(41) 내에서 링 수용부(41)의 스러스트 방향 즉 상기 출몰하는 방향에 대해서, 또한 링 수용부(41)의 중심에 대해서 편심되는 방향에 대해서 변위하는 것이 가능하게 수용되어 있다. 또한, 링 수용부(41)에 대해서 링(20)의 둘레 방향의 각 위치에서 링 수용부(41)로부터의 출몰의 폭이 각각 다르도록도 변위 가능하게 즉 심(芯)진동 가능하게 상기 제 2 링(20)은 수용되어 있다.
상기 3개의 변위의 자유도, 즉, 링 수용부(41)에 대한 제 2 링(20)의 축방향, 편심 방향, 심진동 방향에 관한 자유도를 구비하면서도 제 2 링(20)은 제 1 링(10)의 회전에 추종하지 않도록 제 2 홀더(21)에 유지된다. 도면에는 나타내지 않지만, 이 점에 대해서는 링 수용부(41)와 제 2 링(20) 각각에 링 수용부(41)에 대해서 그 둘레 방향에 대한 회전을 규제하는 적절한 접촉을 제공해서 실시하면 좋다. 단, 상기 접촉은 상기 3개의 변위의 자유도를 손상하는 것으로는 되지 않는다.
상기 접면압력 부여 기구(4)는 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)을 접근시키는 방향으로 작용시키는 힘을 처리용부에 부여한다. 이 실시형태에서는, 접면압력 부여 기구(4)는 제 2 홀더(21)에 설치되어 제 2 링(20)을 제 1 링(10)으로 향하게 해서 바이어싱한다.
접면압력 부여 기구(4)는 제 2 링(20)의 둘레 방향의 각 위치 즉 처리용면(2)의 각 위치를 균등하게 제 1 링(10)으로 향하게 해서 바이어싱한다. 접면압력 부여 기구(4)의 구체적인 구성에 대해서는 나중에 상세히 서술한다.
도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 상기 케이스(3)는 양 링(10,20) 외주면의 외측에 배치된 것이며, 처리용면(1,2) 사이에서 생성되어 양 링(10,20)의 외측으로 배출되는 생성물을 수용한다. 케이스(3)는, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 제 1 홀더(11)와 제 2 홀더(21)를 수용하는 액밀한 용기이다. 단, 제 2 홀더(21)는 상기 케이스의 일부로서 케이스(3)와 일체로 형성된 것으로 해서 실시할 수 있다.
상기한 바와 같이, 케이스(3)의 일부로 되는 경우에는 물론, 케이스(3)와 별체로 형성되는 경우도 제 2 홀더(21)는 양 링(10,20) 사이의 간격, 즉, 양 처리용면(1,2) 사이의 간격에 영향을 주도록 움직일 수 있게 되어 있지 않다. 바꿔 말하면, 제 2 홀더(21)는 양 처리용면(1,2) 사이의 간격에 영향을 주지 않는다.
케이스(3)에는 케이스(3)의 외측으로 생성물을 배출하기 위한 배출구(32)가 형성되어 있다.
제 1 도입부(d1)는 양 처리용면(1,2) 사이에 제 1 피처리 유동물을 공급한다.
상기 유체압 부여 기구(p1)는 직접 또는 간접적으로 이 제 1 도입부(d1)에 접속되어 제 1 피처리 유동체에 유압을 부여한다. 유체압 부여 기구(p1)에는 콤프레셔나 그 외의 펌프를 채용할 수 있다.
이 실시형태에 있어서 제 1 도입부(d1)는 제 2 홀더(21)의 상기 중앙 부분(22)의 내부에 형성된 유체의 통로이며, 그 일단이 제 2 홀더(21)의 제 2 링(20)이 평면으로 바라봐서 나타내는 원의 중심 위치에서 개구한다. 또한, 제 1 도입부(d1)의 다른 일단은 제 2 홀더(21)의 외부 즉 케이스(3)의 외부에 있어서 상기 유체압 부여 기구(p1)와 접속되어 있다.
제 2 도입부(d2)는 제 1 피처리 유동체와 혼합시키는 제 2 유동체를 처리용면(1,2)에 공급한다. 이 실시형태에 있어서 제 2 도입부는 제 2 링(20)의 내부에 형성된 유체의 통로이며, 그 일단이 제 2 처리용면(2)에서 개구하고, 다른 일단에 제 2 유체 공급부(p2)가 접속되어 있다.
제 2 유체 공급부(p2)에는 콤프레셔, 그 외의 펌프를 채용할 수 있다.
유체압 부여 기구(p1)에 의해 가압되어 있는 제 1 피처리 유동체는 제 1 도입부(d1)로부터 양 링(10,20)의 내측의 공간에 도입되고, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이를 통해서 양 링(10,20)의 외측으로 빠져 나가게 한다.
이 때, 제 1 피처리 유동체의 송압을 받은 제 2 링(20)은 접면압력 부여 기구(4)의 바이어싱에 저항해서 제 1 링(10)으로부터 멀어지고, 양 처리용면 사이에 미소한 간격이 형성된다. 양 처리용면(1,2)의 접근ㆍ이반에 의한 양면(1,2) 사이의 간격에 대해서 나중에 상세히 서술한다.
양 처리용면(1,2) 사이에 있어서 제 2 도입부(d2)로부터 제 2 피처리 유동체가 공급되어 제 1 피처리 유동체와 합류하고 처리용면의 회전에 의해 혼합(반응)이 촉진된다. 그리고, 양 유동체의 혼합(반응)에 의한 반응 생성물이 양 처리용면(1,2)으로부터 양 링(10,20)의 외측으로 배출된다. 양 링(10,20)의 외측으로 배출된 반응 생성물은 최종적으로 케이스의 배출구로부터 케이스의 외부로 배출된다(자기 배출).
상기 피처리 유동체의 혼합(반응)은 제 2 처리용부(20)에 대한 제 1 처리용부(10)의 구동부(5)에 의한 회전에 의해 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)에 의해 행해진다.
제 1 및 제 2 처리용면(1,2) 사이에 있어서 제 2 도입부(d2)의 개구부(m2)의 하류측이 상기 제 1 피처리 유동체와 제 2 피처리 유동체를 반응시키는 반응실이 된다. 구체적으로는 양 처리용면(1,2) 사이에 있어서 제 2 링(20)의 저면을 나타내는 도 14(C)에서 사선으로 나타내는 제 2 링(20)의 직경의 내외 방향(r1)에 대해서 제 2 도입부의 개구부(m2) 즉 제 2 개구부(m2)의 외측의 영역(H)이 상기 처리실로서 기능한다. 따라서, 이 처리실은 양 처리용면(1,2) 사이에 있어서 제 1 도입부(d1)와 제 2 도입부(d2)의 양 개구부(m1,m2)의 하류측에 위치한다.
제 1 개구부(m1)로부터 링의 내측의 공간을 경유해서 양 처리용면(1,2) 사이로 도입된 제 1 피처리 유동체에 대해서 제 2 개구부(m2)로부터 양 처리용면(1,2) 사이로 도입된 제 2 피처리 유동체가 상기 처리실이 되는 영역(H)에서 혼합되고, 반을 수반하는 경우에 있어서는 양 피처리 유동체는 반응한다. 유체압 부여 기구(p1)에 의해 송압을 받아 유체는 양 처리용면(1,2) 사이의 미소한 간극에 의해 링의 외측으로 이동하려고 하지만, 제 1 링(10)은 회전하고 있으므로, 상기 영역(H)에 있어서 혼합된 유동체는 링의 직경의 내외 방향에 대해서 내측으로부터 외측으로 직선적으로 이동하는 것은 아니고 처리용면을 평면으로 바라본 상태에 있어서 링의 회전축을 중심으로 하여 소용돌이 형상으로 링의 내측으로부터 외측으로 이동한다. 이와 같이, 혼합(반응)을 행하는 영역(H)에서 소용돌이 형상으로 내측으로부터 외측으로 이동함으로써 양 처리용면(1,2) 사이의 미소 간격에 의해 충분한 혼합(반응)에 요하는 구간을 확보할 수 있어 균일한 반응을 촉진할 수 있다.
또한, 혼합(반응)에 의해 발생되는 생성물은 상기 미소한 제 1 및 제 2 처리용(1,2) 사이에서 균질한 반응물이 되고, 특히 정석이나 석출의 경우 미립자가 된다.
적어도, 상기 유체압 부여 기구(p1)가 부하하는 송압, 상기 접면압력 부여 기구(4)의 바이어싱 포오스(biasing force), 및 링의 회전에 의한 원심력의 밸런스 상에 양 처리용면(1,2) 사이의 간격을 바람직한 미소한 간격으로 밸런스화시킬 수 있고, 또한, 유체압 부여 기구(p1)가 부하하는 송압과 링의 회전에 의한 원심력을 받은 피처리 유동체가 상기 처리용면(1,2) 사이의 미소한 간극을 소용돌이 형상으로 이동하여 혼합(반응)이 촉진된다.
상기 혼합(반응)은 유체압 부여 기구(p1)가 부하하는 송압이나 링의 회전에 의해 강제적으로 행해진다. 즉, 혼합(반응)은 접근ㆍ이반 가능하게 서로 대향해서 배치되고 또한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 회전하는 처리용면(1,2)에서 강제적으로 균일하게 일어난다.
따라서, 특히, 반응에 의한 생성물의 정출(晶出) 또는 석출은 유체압 부여 기구(p1)가 부하하는 송압의 조정이나, 링의 회전 속도 즉 링의 회전수의 조정이라는 비교적 컨트롤하기 쉬운 방법에 의해 제어할 수 있다.
이와 같이, 이 유체 처리 장치는 송압이나 원심력의 조정으로 생성물의 크기에 영향을 주는 처리용면(1,2) 사이의 간격의 제어를 행할 수 있고, 또한, 생성물의 균일한 생성에 영향을 주는 상기 영역(H)에서 이동하는 거리의 제어를 행할 수 있는 점이 우수한 것이다.
또한, 상기 반응 처리는 생성물이 석출되는 것에 한정되지 않고, 액체의 경우도 포함한다. 또한, 생성물이 미립자 등의 미세한 덩어리일 경우 생성물이 처리 후의 유체 중에 침전하는 것이여도 좋고, 또한, 연속상(連續相) 중에 분산상(分散相)이 존재하는 분산액의 상태에 있는 것이여도 좋다.
또한, 회전축(50)은 연직으로 배치된 것에 한정되는 것은 아니고, 수평 방향으로 배위된 것이여도 좋고, 경사져서 배위된 것이어도 좋다. 처리 중, 양 처리용면(1,2) 사이의 미세한 간격에서 혼합(반응)이 되는 것이며, 실질적으로 중력의 영향을 배제할 수 있기 때문이다.
도 4(A)에 있어서는, 제 1 도입부(d1)는 제 2 홀더(21)에 있어서 제 2 링(20)의 축심과 일치하고, 상하로 연직으로 신장된 것을 나타내고 있다. 단, 제 1 도입부(d1)는 제 2 링(20)의 축심과 일치하고 있는 것에 한정되는 것은 아니고, 양 링(10,20)에 둘러싸여진 공간에 제 1 피처리 유동체를 공급할 수 있는 것이면 제 2 홀더(21)의 중앙 부분(22)의 다른 위치에 설치되어 있어도 되고, 또한, 연직이 아니라 비스듬히 신장되는 것이여도 좋다.
도 15(A)에 상기 장치의 보다 바람직한 실시형태를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 제 2 처리용부(20)는 상기 제 2 처리용면(2)과 함께 제 2 처리용면(2)의 내측에 위치해서 상기 제 2 처리용면(2)에 인접하는 수압면(23)을 구비한다. 이하 이 수압면(23)을 이반용 조정면(23)이라고 부른다. 도시한 바와 같이, 이 이반용 조정면(23)은 경사면이다.
상기한 바와 같이, 제 2 홀더(21)의 저부 즉 하부에는 링 수용부(41)가 형성되고, 그 링 수용부(41) 내에 제 2 처리용부(20)가 수용되어 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 회전 방지에 의해 제 2 처리용부(20)는 제 2 홀더(21)에 대해서 회전하지 않도록 수용되어 있다. 상기 제 2 처리용면(2)은 제 2 홀더(21)로부터 노출된다.
이 실시형태에 있어서 처리용면(1,2) 사이의 제 1 처리용부(10) 및 제 2 처리용부(20)의 내측이 피처리물의 유입부이며, 제 1 처리용부(10) 및 제 2 처리용부(20)의 외측이 피처리물의 유출부이다.
상기 접면압력 부여 기구(4)는 제 1 처리용면(1)에 대해서 제 2 처리용면(2)을 압접 또는 근접한 상태로 가압하는 것이며, 이 접면압력과 유체 압력 등의 양 처리용면(1,2) 사이를 이반시키는 힘의 균형에 의해 소정 두께의 박막 유체를 형성한다. 바꿔 말하면, 상기 힘의 균형에 의해서 양 처리용면(1,2) 사이의 간격을 소정의 미소 간격으로 유지한다.
구체적으로는, 이 실시형태에 있어서 접면압력 부여 기구(4)는 상기 링 수용부(41), 링 수용부(41) 안에 즉 링 수용부(41)의 최심부에 형성된 스프링 수용부(42), 스프링(43), 및 에어 도입부(44)로 구성되어 있다.
단, 접면압력 부여 기구(4)는 상기 링 수용부(41), 상기 스프링 수용부(42), 스프링(43), 및 에어 도입부(44) 중 적어도 어느 하나를 구비하는 것이면 된다.
링 수용부(41)는 링 수용부(41) 내의 제 2 처리용부(20)의 위치를 깊게 또는 얕게, 즉 상하로 변위하는 것이 가능하게 제 2 처리용부(20)가 느슨하게 삽입되어 있다.
상기 스프링(43)의 일단은 스프링 수용부(42) 안에 접촉하고, 스프링(43)의 타단은 링 수용부(41) 내의 제 2 처리용부(20)의 전방부 즉 상부와 접촉한다. 도 4에 있어서 스프링(43)은 1개밖에 나타나 있지 않지만, 복수개의 스프링(44)에 의해 제 2 처리용부(20)의 각 부를 압박하는 것으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 스프링(43)의 수를 늘림으로써 보다 균등한 압박력을 제 2 처리용부(20)에 줄 수 있기 때문이다. 따라서, 제 2 홀더(21)에 대해서는 스프링(43)이 수개~수십개 설치된 멀티형으로 하는 것이 바람직하다.
이 실시형태에 있어서 상기 에어 도입부(44)에 의해 그 외로부터 공기를 링 수용부(41) 내로 도입하는 것을 가능하게 하고 있다. 이러한 공기의 도입에 의해 링 수용부(41)와 제 2 처리용부(20) 사이를 가압실로 해서 스프링(43)과 함께 공기압을 압박력으로서 제 2 처리용부(20)에 줄 수 있다. 따라서, 에어 도입부(44)로부터 도입하는 공기압을 조정함으로써 운전중에 제 1 처리용면(1)에 대한 제 2 처리용면(2)의 접면압력을 조정하는 것이 가능하다. 또한 공기압을 이용하는 에어 도입부(44) 대신에 유압 등의 다른 유체압으로 압박력을 발생시키는 기구를 이용해도 실시 가능하다.
접면압력 부여 기구(4)는 상기 압박력 즉 접면압력의 일부를 공급해 조절하는 것 외에 변위 조정 기구와 완충 기구를 겸한다.
상세하게는, 접면압력 부여 기구(4)는 변위 조정 기구로서 시동시나 운전중의 축방향으로의 신장이나 마모에 의한 축방향 변위에도 공기압의 조정에 의해 추종해서 당초의 압박력을 유지할 수 있다. 또한, 접면압력 부여 기구(4)는, 상기한 바와 같이, 제 2 처리용부(20)를 변위 가능하게 유지하는 플로팅 기구를 채용함으로써 미세 진동이나 회전 얼라인먼트의 완충 기구로서도 기능하는 것이다.
이어서, 상기 구성을 채용하는 처리 장치의 사용의 상태에 대해서 도 4(A)에 의거하여 설명한다.
우선, 제 1 피처리 유동체가 유체압 부여 기구(p1)로부터의 송압을 받아 밀폐된 케이스의 내부 공간으로 제 1 도입부(d1)로부터 도입된다. 한편, 회전 구동부에 의한 회전축(50)의 회전에 의해 제 1 처리용부(10)가 회전된다. 이것에 의해, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)은 미소 간격을 유지한 상태에서 상대적으로 회전한다.
제 1 피처리 유동체는 미소 간격을 유지한 양 처리용면(1,2) 사이에서 박막 유체가 되고, 제 2 도입부(d2)로부터 도입된 제 2 피처리 유동체는 양 처리용면(1,2) 사이에 있어서 해당 박막 유체와 합류해서 마찬가지로 박막 유체의 일부를 구성한다. 이 합류에 의해 제 1 및 제 2 피처리 유동체가 혼합(반응)되고, 균일한 혼합(반응)이 촉진되어 반응 생성물이 형성된다. 이것에 의해, 석출을 수반하는 경우에 있어서는 비교적 균일하고 미세한 입자의 생성이 가능하게 되고, 석출을 수반하지 않을 경우에 있어서도 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응)가 실현된다. 또한, 석출한 반응 생성물은 제 1 처리용면(1)의 회전에 의해 제 2 처리용면(2)과의 사이에서 전단을 받음으로써 더욱 미세화되는 경우도 있는 것으로 생각된다. 여기서, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)은 1㎛~1㎜, 특히 1㎛~10㎛의 미소 간격으로 조정됨으로써 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응)를 실현함과 아울러, 수㎚ 단위의 초미립자의 생성도 가능하게 한다.
생성물은 양 처리용면(1,2) 사이로부터 나와서 케이스(3)의 배출구(33)로부터 케이스 외부로 배출된다. 배출된 생성물은 주지의 감압 장치에 의해 진공 또는 감압된 분위기 내에서 분무상으로 되고, 분위기 내의 기타에 접촉함으로써 유동체로서 흘러내린 것이 탈기 후의 액상물로서 회수될 수 있다.
또한, 이 실시형태에 있어서 처리 장치는 케이스를 구비하는 것으로 했지만, 이러한 케이스를 설치하지 않고 실시할 수도 있다. 예컨대, 탈기하기 위한 감압 탱크 즉 진공 탱크를 설치하고, 그 탱크 내부에 유체 처리 장치를 배치하여 실시하는 것이 가능하다. 그 경우, 당연히 상기 배출구는 유체 처리 장치에는 구비되지 않는다.
상기와 같이, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)은 기계적인 클리어런스의 설정으로는 불가능한 ㎛ 단위의 미소 간격으로 조정될 수 있는 것이지만, 그 메커니즘을 이어서 설명한다.
제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)은 상대적으로 접근 이반 가능하고, 또한 상대적으로 회전한다. 이 예에서는 제 1 처리용면(1)이 회전하고, 제 2 처리용면(2)이 축방향으로 이동 가능한 구조(플로팅 구조)를 가지고 제 1 처리용면에 대해서 접근 이반한다.
따라서, 이 예에서는 제 2 처리용면(2)의 축방향 위치가, 힘 즉 상술한 접면압력과 이반력의 밸런스에 의해 ㎛ 단위의 정밀도로 설정됨으로써 양 처리용면(1,2) 사이의 미소 간격의 설정이 이루어진다.
도 15(A)에 나타내는 바와 같이, 접면압력으로서는 접면압력 부여 기구(4)에 있어서 에어 도입부(44)로부터 공기압 즉 정압을 부여했을 경우의 상기 압력, 스프링(43)의 압박력을 들 수 있다.
또한, 도 15~18, 도 20에 나타내는 실시형태에 있어서 도면의 번잡을 피하기 위해 제 2 도입부(d2)는 생략해서 그려져 있다. 이 점에 대해서 제 2 도입부(d2)가 형성되어 있지 않은 위치의 단면이라고 생각하면 좋다. 또한, 도면 중 U는 상방을, S는 하방을 각각 나타내고 있다.
한편, 이반력으로서는 이반측의 수압면 즉 제 2 처리용면(2) 및 이반용 조정면(23)에 작용하는 유체압, 제 1 처리용부(1)의 회전에 의한 원심력, 및 에어 도입부(44)에 부압을 걸었을 경우의 상기 부압을 들 수 있다.
또한, 장치를 세정함에 있어서 상기 에어 도입부(44)에 부여하는 부압을 크게 함으로써 양 처리용면(1,2)을 크게 이반시킬 수 있어 세정을 용이하게 행할 수 있다.
그리고, 이들 힘의 균형에 의해서 제 2 처리용면(2)이 제 1 처리용면(1)에 대해 소정의 미소 간격을 둔 위치에서 안정됨으로써 ㎛ 단위의 정밀도로의 설정이 실현된다.
이반력을 더욱 상세하게 설명한다.
우선, 유체압에 관해서는, 밀폐된 유로 중에 있는 제 2 처리용부(20)는 유체압 부여 기구(p)로부터 피처리 유동체의 송입(送入) 압력 즉 유체압을 받는다. 그 때, 유로 중의 제 1 처리용면에 대향하는 면 즉 제 2 처리용면(2)과 이반용 조정면(23)이 이반측의 수압면이 되고, 이 수압면에 유체압이 작용하여 유체압에 의한 이반력이 발생된다.
이어서, 원심력에 관해서는 제 1 처리용부(10)가 고속으로 되면 유체에 원심력이 작용하고, 이 원심력의 일부는 양 처리용면(1,2)을 서로 멀리하는 방향으로 작용하는 이반력이 된다.
또한, 상기 에어 도입부(44)로부터 부압을 제 2 처리용부(20)로 주었을 경우에는 상기 부압이 이반력으로서 작용한다.
이상, 본원의 설명에 있어서는 제 1 제 2 처리용면(1,2)을 서로 이반시키는 힘을 이반력으로서 설명하는 것이며, 상기에서 나타낸 힘을 이반력으로부터 배제하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 밀폐된 피처리 유동체의 유로에 있어서 처리용면(1,2) 사이의 피처리 유동체를 개재해서 이반력과, 접면압력 부여 기구(4)가 제공하는 접면압력이 균형된 상태를 형성함으로써 양 처리용면(1,2) 사이에 균일한 혼합 상태를 실현하고, 반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응을 실현함과 아울러, 미세한 생성물의 정출ㆍ석출을 행하는데에 적합한 박막 유체를 형성한다. 이와 같이, 이 장치는 처리용면(1,2) 사이에 강제적으로 박막 유체를 개재함으로써 종래의 기계적인 장치로는 불가능했던 미소한 간격을 양 처리용면(1,2)이 유지하는 것을 가능하게 하여 생성물로서 미립자를 고정밀도로 생성하는 것을 실현한 것이다.
바꿔 말하면 처리용면(1,2) 사이에 있어서의 박막 유체의 두께는 상술한 이반력과 접면압력의 조정에 의해 원하는 두께로 조정하고, 필요로 하는 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응)의 실현과 미세한 생성물의 생성 처리를 행할 수 있다. 따라서, 박막 유체의 두께를 작게 하려고 할 경우, 이반력에 대해서 상대적으로 접면압력이 커지도록 접면압력 또는 이반력을 조정하면 되고, 반대로 박막 유체의 두께를 크게 하려고 하면, 접면압력에 대해서 상대적으로 이반력이 커지도록 이반력 또는 접면압력을 조정하면 된다.
접면압력을 증가시킬 경우, 접면압력 부여 기구(4)에 있어서 에어 도입부(44)로부터 공기압 즉 정압을 부여하거나 또는 스프링(43)을 압박력이 큰 것으로 변경 또는 그 개수를 증가시키면 된다.
이반력을 증가시킬 경우, 유체압 부여 기구(p1)의 송입 압력을 증가시키거나 또는 제 2 처리용면(2)이나 이반용 조정면(23)의 면적을 증가시키고, 또한 이것에 추가해서, 제 2 처리용부(20)의 회전을 조정해서 원심력을 증가시키거나 또는 에어 도입부(44)로부터의 압력을 저감하면 된다. 또는 부압을 부여하면 좋다. 스프링(43)은 신장되는 방향으로 압박력을 발생하는 푸시 스프링으로 했지만, 줄어드는 방향으로 힘을 발생하는 풀 스프링으로 해서 접면압력 부여 기구(4)의 구성의 일부 또는 전부로 하는 것이 가능하다.
이반력을 감소시킬 경우, 유체압 부여 기구(p1)의 송입 압력을 감소시키거나 또는 제 2 처리용면(2)이나 이반용 조정면(23)의 면적을 감소시키고, 또한 이것에 추가해서, 제 2 처리용부(20)의 회전을 조정해서 원심력을 감소시키거나 또는 에어 도입부(44)로부터의 압력을 증가시키면 좋다. 또는 부압을 저감하면 좋다.
또한, 접면압력 및 이반력의 증가 감소의 요소로서 상기 이외에 점도 등의 피처리 유동체의 성상도 추가할 수 있고, 이러한 피처리 유동체의 성상의 조정도 상기 요소의 조정으로써 행할 수 있다.
또한, 이반력 중 이반측의 수압면 즉 제 2 처리용면(2) 및 이반용 조정면(23)에 작용하는 유체압은 메카니컬 시일에 있어서의 오프닝 포오스를 구성하는 힘으로서 이해된다.
메카니컬 시일에 있어서는 제 2 처리용부(20)가 압축 링에 상당하지만, 이 제 2 처리용부(20)에 대해서 유체압이 가해졌을 경우에 제 2 처리용부(2)를 제 1 처리용부(1)로부터 이반하는 힘이 작용할 경우 이 힘이 오프닝 포오스로 된다.
보다 상세하게는, 상기 제 1 실시형태와 같이, 제 2 처리용부(20)에 이반측의 수압면 즉 제 2 처리용면(2) 및 이반용 조정면(23)만이 형성되어 있을 경우에는 송입 압력 모두가 오프닝 포오스를 구성한다. 또한, 제 2 처리용부(20)의 배면측에도 수압면이 형성되어 있을 경우, 구체적으로는, 후술하는 도 15(B) 및 도 20의 경우에는 송입 압력 중 이반력으로서 작용하는 것과 접면압력으로서 작용하는 것의 차가 오프닝 포오스가 된다.
여기서, 도 15(B)를 이용해서 제 2 처리용부(20)의 다른 실시형태에 대해서 설명한다.
도 15(B)에 나타내는 바와 같이, 이 제 2 처리용부(20)의 링 수용부(41)로부터 노출되는 부위이며 또한 내주면측에 제 2 처리용면(2)과 반대측 즉 상방측을 면하는 접근용 조정면(24)이 형성되어 있다.
즉, 이 실시형태에 있어서 접면압력 부여 기구(4)는 링 수용부(41), 에어 도입부(44), 및 상기 접근용 조정면(24)으로 구성되어 있다. 단, 접면압력 부여 기구(4)는 상기 링 수용부(41), 상기 스프링 수용부(42), 스프링(43), 에어 도입부(44), 및 상기 접근용 조정면(24) 중 적어도 어느 하나를 구비하는 것이면 된다.
이 접근용 조정면(24)은 피처리 유동체에 걸어진 소정의 압력을 받아서 제 1 처리용면(1)에 제 2 처리용면(2)을 접근시키는 방향으로 이동시키는 힘을 발생시키고, 접근용 접면압력 부여 기구(4)의 일부로서 접면압력의 공급측의 역할을 한다. 한편, 제 2 처리용면(2)과 상술한 이반용 조정면(23)은 피처리 유동체에 걸어진 소정의 압력을 받아서 제 1 처리용면(1)으로부터 제 2 처리용면(2)을 이반시키는 방향으로 이동시키는 힘을 발생시키고, 이반력의 일부에 대한 공급측의 역할을 한다.
접근용 조정면(24)과, 제 2 처리용면(2) 및 이반용 조정면(23)은 모두 상술한 피처리 유동체의 송압을 받는 수압면이며, 그 방향에 의해 상기 접면압력의 발생, 및 이반력의 발생이라는 다른 작용을 발휘한다.
처리용면의 접근ㆍ이반의 방향 즉 제 2 링(20)의 출몰 방향과 직교하는 가상 평면 상에 투영한 접근용 조정면(24)의 투영 면적(A1)과, 상기 가상 평면에 투영한 제 2 처리용부(20)의 제 2 처리용면(2) 및 이반측 수압면(23)의 투영 면적의 합계 면적(A2)의 면적비(A1/A2)는 밸런스 비(K)로 칭해지고, 상기 오프닝 포오스의 조정에 중요하다.
접근용 조정면(24)의 선단과 이반측 수압면(23)의 선단은 모두 환상의 제 2 조정용부(20)의 내주면(25) 즉 선단선(L1)으로 규정되어 있다. 이 때문에, 접근용 조정면(24)의 기단선(L2)을 어디에 둘지의 결정에 의해 밸런스 비(K)의 조정이 행해진다.
즉, 이 실시형태에 있어서 피처리용 유동체의 송출 압력을 오프닝 포오스로서 이용할 경우, 제 2 처리용면(2) 및 이반용 조정면(23)의 합계 투영 면적을 접근용 조정면(24)의 투영 면적보다 큰 것으로 함으로써 그 면적 비율에 따른 오프닝 포오스를 발생시킬 수 있다.
상기 오프닝 포오스에 대해서는 상기 밸런스 라인 즉 접근용 조정면(24)의 면적(A1)을 변경함으로써 피처리 유동체의 압력 즉 유체압에 의해 조정할 수 있다.
슬라이딩면 실면압(P) 즉 접면압력 중 유체압에 의한 것은 다음식으로 계산된다.
P=P1×(K-k)+Ps
여기서 P1은 피처리 유동체의 압력 즉 유체압을 나타내고, K는 상기 밸런스 비를 나타내며, k는 오프닝 포오스 계수를 나타내고, Ps는 스프링 및 배압력을 나타낸다.
이 밸런스 라인의 조정에 의해 슬라이딩면 실면압(P)을 조정함으로써 처리용면(1,2) 사이를 원하는 미소 간극량으로 하여 피처리 유동체에 의한 박막 유체를 형성시켜 생성물을 미세하게 하고, 또한, 균일한 혼합(반응) 처리를 행하는 것이다.
통상, 양 처리용면(1,2) 사이의 박막 유체의 두께를 작게 하면 생성물을 보다 미세하게 할 수 있다. 반대로, 상기 박막 유체의 두께를 크게 하면 처리가 크게 되어 단위시간당의 처리량이 증가된다. 따라서, 상기 슬라이딩면 실면압(P)의 조정에 의해 양 처리용면(1,2) 사이의 간극을 조정해서 원하는 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서 균일한 반응)을 실현함과 아울러 미세한 생성물을 얻을 수 있다. 이하, 슬라이딩면 실면압(P)을 면압(P)이라고 부른다.
이 관계를 정리하면, 상기 생성물을 크게 할 경우, 밸런스 비를 작게 하고 면압(P)을 작게 하며 상기 간극을 크게 해서 상기 두께를 크게 하면 된다. 반대로, 상기 생성물을 보다 미세하게 할 경우, 밸런스 비(K)를 크게 하고 면압(P)을 크게 하며 상기 간극을 작게 해서 상기 두께를 작게 한다.
이와 같이, 접면압력 부여 기구(4)의 일부로서 접근용 조정면(24)을 형성하여 그 밸런스 라인의 위치에서 접면압력의 조정 즉 처리용면 사이의 간극을 조정하는 것으로 해도 실시할 수 있다.
상기 간극의 조정에는, 이미 서술한 바와 같이, 그 외에 상술한 스프링(43)의 압박력이나 에어 도입부(44)의 공기압을 고려해서 행한다. 또한, 유체압 즉 피처리 유동체의 이송 압력의 조정이나, 또한, 원심력의 조정이 이루어지는, 제 1 처리용부(10) 즉 제 1 홀더(11)의 회전의 조정도 중요한 조정의 요소이다.
상술한 바와 같이, 이 장치는 제 2 처리용부(20)와 제 2 처리용부(20)에 대해서 회전하는 제 1 처리용부(10)에 대해서 피처리 유동체의 송입 압력과 상기 회전 원심력, 또한 접면압력으로 압력 밸런스를 취해 양 처리용면에 소정의 박막 유체를 형성시키는 구성으로 하고 있다. 또한, 링의 적어도 한쪽을 플로팅 구조로 하여 심진동 등의 얼라인먼트를 흡수해서 접촉에 의한 마모 등의 위험성을 배제하고 있다.
이 도 15(B)의 실시형태에 있어서도 상기 조정면(23,24)을 구비하는 것 이외의 구성에 대해서는 도 4(A)에 나타내는 실시형태와 같다.
또한, 도 15(B)에 나타내는 실시형태에 있어서, 도 20에 나타내는 바와 같이, 상기 이반측 수압면(23)을 형성하지 않고 실시하는 것도 가능하다.
도 15(B)나 도 20에 나타내는 실시형태와 같이, 접근용 조정면(24)을 형성할 경우, 접근용 조정면(24)의 면적(A1)을 상기 면적(A2)보다 큰 것으로 함으로써 오프닝 포오스를 발생시키지 않고, 반대로, 피처리 유동체에 가해진 소정의 압력은 모두 접면압으로서 작용하게 된다. 이러한 설정도 가능하고, 이 경우, 다른 이반력을 크게 함으로써 양 처리용면(1,2)을 균형지게 할 수 있다.
상기 면적비에 의해 유체로부터 받는 힘의 합력으로서 제 2 처리용면(2)을 제 1 처리용면(1)으로부터 이반시키는 방향으로 작용시키는 힘이 정해진다.
상기 실시형태에 있어서, 이미 서술한 바와 같이, 스프링(43)은 슬라이딩면 즉 처리용면에 균일한 응력을 주기 위해서 설치 개수는 많을수록 좋다. 단, 이 스프링(43)에 대해서는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 싱글 코일형 스프링을 채용하는 것도 가능하다. 이것은, 도시한 바와 같이, 중심을 환상의 제 2 처리용부(20)와 동심으로 하는 1개의 코일형 스프링이다.
제 2 처리용부(20)와 제 2 홀더(21) 사이는 기밀하게 되도록 시일하고, 상기 시일에는 주지의 수단을 채용할 수 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 제 2 홀더(21)에는 제 2 처리용부(20)를 냉각 또는 가열하여 그 온도를 조정할 수 있는 온도 조정용 재킷(46)이 형성되어 있다. 또한, 도 17의 3은 상술한 케이스를 나타내고 있고, 이 케이스(3)에도 같은 목적의 온도 조정용 재킷(35)이 형성되어 있다.
제 2 홀더(21)의 온도 조정용 재킷(46)은 제 2 홀더(21) 내에 있어서 링 수용부(41)의 측면에 형성된 물 회전용 공간이며, 제 2 홀더(21)의 외부에 통하는 통로(47,48)와 연락되어 있다. 통로(47,48)는 어느 한쪽이 온도 조정용 재킷(46)에 냉각용 또는 가열용 매체를 도입하고, 어느 다른쪽이 상기 매체를 배출한다.
또한, 케이스(3)의 온도 조정용 재킷(35)은 케이스(3)의 외주를 피복하는 피복부(34)에 의해 케이스(3)의 외주면과 상기 피복부(34) 사이에 설치된 가열용수 또는 냉각수를 통과시키는 통로이다.
이 실시형태에서는 제 2 홀더(21)와 케이스(3)가 상기 온도 조정용 재킷을 구비하는 것으로 했지만, 제 1 홀더(11)에도 이러한 재킷을 형성해서 실시하는 것이 가능하다.
접면압력 부여 기구(4)의 일부로서 상기 이외에 도 18에 나타내는 실린더 기구(7)를 설치해서 실시하는 것도 가능하다.
이 실린더 기구(7)는 제 2 홀더(21) 내에 형성된 실린더 공간부(70)와, 실린더 공간부(70)를 링 수용부(41)와 연락하는 연락부(71)와, 실린더 공간부(70) 내에 수용되고 또한 연락부(71)를 통해서 제 2 처리용부(20)와 연결된 피스톤체(72)와, 실린더 공간부(70) 상부에 연락되는 제 1 노즐(73)과, 실린더 공간부(70) 하부에 연락되는 제 2 노즐(74)과, 실린더 공간부(70) 상부와 피스톤체(72) 사이에 개재된 스프링 등의 가압체(75)를 구비한 것이다.
피스톤체(72)는 실린더 공간부(70) 내에서 상하로 슬라이딩 가능하고, 피스톤체(72)의 상기 슬라이딩에 의해 제 2 처리용부(20)가 상하로 슬라이딩해서 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이의 간극을 변경할 수 있다.
도시는 하지 않지만, 구체적으로는 콤프레셔 등의 압력원과 제 1 노즐(73)을 접속하고, 제 1 노즐(73)로부터 실린더 공간부(70) 내의 피스톤체(72) 상방으로 공기압 즉 정압을 가함으로써 피스톤체(72)를 하방으로 슬라이딩시키고, 제 1 및 제 2 처리용부(20) 사이의 간극을 좁힐 수 있다. 또한 도시는 하지 않지만, 콤프레셔 등의 압력원과 제 2 노즐(74)을 접속하고, 제 2 노즐(74)로부터 실린더 공간부(70) 내의 피스톤체(72) 하방으로 공기압 즉 정압을 가함으로써 피스톤체(72)를 상방으로 슬라이딩시키고, 제 2 처리용부(20)를 이동시켜서 제 1 및 제 2 처리용면(1,2) 사이의 간극을 넓히는, 즉, 개방되는 방향으로 이동시킬 수 있다. 이와 같이, 노즐(73,74)에 의해 얻은 공기압으로 접면압력을 조정할 수 있는 것이다.
링 수용부(41) 내에 있어서의 제 2 처리용부(20)의 상부와 링 수용부(41)의 최상부 사이에 여유가 있어도 피스톤체(7)가 실린더 공간부(70)의 최상부(70a)와 접촉하도록 설정함으로써 이 실린더 공간부(70)의 최상부(70a)가 양 처리용면(1,2) 사이의 간극의 폭의 상한을 규정한다. 즉, 피스톤체(7)와 실린더 공간부(70)의 최상부(70a)가 양 처리용면(1,2)의 이반을 억제하는 이반 억제부로서, 더욱 바꿔 말하면, 양 처리용면(1,2) 사이의 간극의 최대 개방량을 규제하는 기구로서 기능한다.
또한, 양 처리용면(1,2)끼리가 접촉하고 있지 않아도 피스톤체(7)가 실린더 공간부(70)의 최하부(70b)와 접촉하도록 설정함으로써 이 실린더 공간부(70)의 최하부(70b)가 양 처리용면(1,2) 사이의 간극의 폭의 하한을 규정한다. 즉, 피스톤체(7)와 실린더 공간부(70)의 최하부(70b)가 양 처리용면(1,2)의 근접을 억제하는 근접 억제부로서, 더욱 바꿔 말하면, 양 처리용면(1,2) 사이의 간극의 최소 개방량을 규제하는 기구로서 기능한다.
이와 같이 상기 간극의 최대 및 최소의 개방량을 규제하면서 피스톤체(7)와 실린더 공간부(70)의 최상부(70a)의 간격(z1), 환언하면 피스톤체(7)와 실린더 공간부(70)의 최하부(70b)의 간격(z2)을 상기 노즐(73,74)의 공기압으로 조정한다.
노즐(73,74)은 별개의 압력원에 접속된 것으로 해도 좋고, 하나의 압력원을 교환하거나 또는 바꾸어 연결해서 접속하는 것으로 해도 된다.
또한, 압력원은 정압을 공급하는 것으로도 부압을 공급하는 것으로도 어떠한 것으로도 실시 가능하다. 진공 등의 부압원과 노즐(73,74)을 접속할 경우 상기 동작은 반대로 된다.
상술한 다른 접면압력 부여 기구(4) 대신에 또는 상술한 접면압력 부여 기구(4)의 일부로서 이러한 실린더 기구(7)를 설치해서 피처리 유동체의 점도나 성상에 의해 노즐(73,74)에 접속하는 압력원의 압력이나 간격(z1,z2)의 설정을 행해 박막 유체의 두께를 원하는 값으로 하여 전단력을 가하여 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응)를 실현해서 미세한 입자를 생성시킬 수 있다. 특히, 이러한 실린더 기구(7)에 의해 세정시나 증기 멸균시 등 슬라이딩부의 강제 개폐를 행하여 세정이나 멸균의 확실성을 상승시키는 것도 가능하게 했다.
오목부(13...13)는, 예컨대 도 19(A)~(C)에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리용부(10)의 제 1 처리용면(1)에 제 1 처리용부(10)의 중심측으로부터 외측을 향해서 즉 직경 방향에 대해서 신장되는 홈 형상의 것이다. 도 19(A)에 나타내는 바와 같이, 오목부(13…13)는 제 1 처리용면(1) 상을 커브해서 또는 소용돌이 형상으로 신장하는 것으로 해서 실시 가능하고, 도 19(B)에 나타내는 바와 같이, 개개의 오목부(13)가 L자 형상으로 굴곡하는 것이여도 실시 가능하며, 또한, 도 19(C)에 나타내는 바와 같이, 오목부(13…13)는 직선 방사상으로 신장되는 것이여도 실시 가능하다.
또한, 도 19(D)에 나타내는 바와 같이, 도 19(A)~(C)의 오목부(13)는 제 1 처리용면(1)의 중심측을 향할수록 깊은 것이 되도록 구배를 부여해서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 홈 형상의 오목부(13)는 연속한 것 외에 단속되는 것이여도 실시 가능하다.
이러한 오목부(13)를 형성함으로써 상기 마이크로 펌프 효과, 피처리 유동체의 토출량의 증가 또는 발열량의 감소로의 대응이나, 공동 현상 컨트롤이나 유체 베어링 등의 효과가 있다.
상기한 도 19에 나타내는 각 실시형태에 있어서 오목부(13)는 제 1 처리용면(1)에 형성하는 것으로 했지만, 제 2 처리용면(2)에 형성하는 것으로 해도 실시 가능하고, 또한, 제 1 및 제 2 처리용면(1,2) 쌍방에 형성하는 것으로 해도 실시 가능하다.
상기 오목부(13)나 테이퍼를 처리용면의 일부에 편재시킨 경우, 처리용면(1,2)의 면조도가 피처리 유동체에 주는 영향은 상기 오목부(13)를 처리용면에 균등하게 형성하는 것에 비해서 큰 것이 된다. 따라서, 이러한 경우, 피처리 유동체의 입자가 작게 되면 될수록 면조도를 내리는 즉 결이 잘은 것으로 할 필요가 있다. 특히 균일한 혼합(반응)을 목적으로 할 경우 그 처리용면의 면조도에 대해서는 이미 서술한 경면 즉 경면 가공을 실시한 면으로 하는 쪽이 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응)를 실현하고, 미립자를 얻는 것을 목적으로 할 경우에는 미세하고 단분산의 생성물의 정출ㆍ석출을 실현함에 있어서 유리하다.
도 15~도 20에 나타내는 실시형태에 있어서도 특별히 명시한 것 이외의 구성에 대해서는 도 4(A) 또는 도 14(C)에 나타내는 실시형태와 마찬가지이다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서 케이스 내는 모두 밀봉된 것으로 했지만, 이 외에 제 1 처리용부(10) 및 제 2 처리용부(20)의 내측만 밀봉되고, 그 외측은 개방된 것으로 해도 실시 가능하다. 즉, 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2) 사이를 통과할 때까지는 유로는 밀봉되고, 피처리 유동체는 송압을 전부 받는 것으로 하지만, 통과 후에는 유로는 개방되어 처리 후의 피처리 유동체는 송압을 받지 않는 것으로 해도 된다.
유체압 부여 기구(p1)에는 가압 장치로서, 이미 서술한 바와 같이, 콤프레셔를 이용해서 실시하는 것이 바람직하지만, 항상 피처리 유동체에 소정의 압력을 부여하는 것이 가능하면 다른 수단을 이용해서 실시할 수도 있다. 예컨대, 피처리 유동체의 자체 중량을 이용해서 항상 일정한 압력을 피처리 유동체에 부여하는 것으로 해도 실시 가능하다.
상기 각 실시형태에 있어서의 처리 장치에 대해서 총괄하면, 피처리 유동체에 소정의 압력을 부여하고, 이 소정의 압력을 받은 피처리 유동체가 흐르는 밀봉된 유체 유로에 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 적어도 2개의 접근 이반 가능한 처리용면을 접속하고, 양 처리용면(1,2)을 접근시키는 접면압력을 부여하고, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)을 상대적으로 회전시킴으로써 메카니컬 시일에 있어서 시일에 이용되는 박막 유체를 피처리 유동체를 이용해서 발생시키고, 메카니컬 시일과 반대로(박막 유체를 시일에 이용하는 것이 아니라), 해당 박막 유체를 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2) 사이로부터 억지로 새게 해서 혼합(반응)의 처리를 양 면(1,2) 사이에서 막으로 된 피처리 유동체 사이에서 실현하여 회수하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 획기적인 방법에 의해, 양 처리용면(1,2) 사이의 간격을 1㎛~1㎜로 하는 조정, 특히 1~10㎛로 하는 조정을 가능하게 했다.
상기 실시형태에 있어서 장치 안은 밀폐된 유체의 유로를 구성하는 것이고, 유체 처리 장치의(제 1 피처리 유동체의) 도입부측에 설치한 유체압 부여 기구(p)에 의해 피처리 유동체는 가압된 것이었다.
그 외에, 이러한 유체압 부여 기구(p)를 이용해서 가압하는 것은 아니고, 피처리 유동체의 유로는 개방된 것이여도 실시 가능하다.
도 21~도 23에 그러한 유체 처리 장치의 일실시형태를 나타낸다. 또한, 이 실시형태에 있어서 유체 처리 장치로서 생성된 것으로부터 액체를 제거하고, 목적으로 하는 고체(결정)만을 최종적으로 확보하는 기능을 갖춘 장치를 예시한다.
도 21(A)는 처리 장치의 대략적인 종단면도이며, 도 21(B)는 그 일부가 노치된 확대 단면도이다. 도 22는 도 21에 나타내는 처리 장치가 구비하는 제 1 처리용부(1)의 평면도와 그 요부 종단면도이다. 도 23은 상기 유체 처리 장치의 제 1 및 제 2 처리용부(1,2)의 일부가 노치된 요부 대략 종단면도이다.
이 도 21~도 23에 나타내는 장치는, 상기한 바와 같이, 대기압 하에서 처리의 대상이 되는 유체 즉 피처리 유동체 또는 이러한 처리의 대상물을 반송하는 유체가 투입되는 것이다.
또한, 도 21(B) 및 도 23에 있어서 도면의 번잡을 피하기 위해 제 2 도입부(d2)는 생략해서 그려져 있다[제 2 도입부(d2)가 형성되어 있지 않은 위치의 단면이라고 생각하면 된다].
도 21(A)에 나타내는 바와 같이, 이 유체 처리 장치는 혼합 장치(G)와 감압 펌프(Q)를 구비한 것이다. 이 혼합 장치(G)는 회전하는 부재인 제 1 처리용부(101)와, 그 처리용부(101)를 유지하는 제 1 홀더(111)와, 케이스에 대해서 고정된 부재인 제 2 처리용부(102)와, 그 제 2 처리용부(102)가 고정된 제 2 홀더(121)와, 바이어싱 기구(103)와, 동압 발생 기구(104)[도 22(A)]와, 제 1 홀더(111)와 함께 제 1 처리용부(101)를 회전시키는 구동부와, 하우징(106)과, 제 1 피처리 유동체를 공급(투입)하는 제 1 도입부(d1)와, 유체를 감압 펌프(Q)로 배출하는 배출부(108)를 구비한다. 구동부에 대해서는 도시를 생략한다.
상기 제 1 처리용부(101)와 제 2 처리용부(102)는 각각 원기둥의 중심을 오려 낸 형상의 환상체이다. 양 처리용부(101,102)는 양 처리용부(101,102) 각각이 나타내는 원기둥의 1저면을 처리용면(110,120)으로 하는 부재이다.
상기 처리용면(110,120)은 경면 연마된 평탄부를 갖는다. 이 실시형태에 있어서 제 2 처리용부(102)의 처리용면(120)은 면 전체에 경면 연마가 실시된 평탄면이다. 또한, 제 1 처리용부(101)의 처리용면(110)은 면 전체를 제 2 처리용부(102)와 같은 평탄면으로 하지만, 도 22(A)에 나타내는 바와 같이, 평탄면 중에 복수개의 홈(112…112)을 갖는다. 이 홈(112…112)은 제 1 처리용부(101)가 나타내는 원기둥의 중심을 중심측으로 해서 원기둥의 외주 방향으로 방사상으로 신장된다.
상기 제 1 및 제 2 처리용부(101,102)의 처리용면(110,120)에 대한 경면 연마는 면조도 Ra를 0.01~1.0㎛로 하는 것이 바람직하다. 이 경면 연마에 대해서 Ra 0.03~0.3㎛로 하는 것이 보다 바람직하다.
처리용부(101,102)의 재질에 대해서는 경질 또한 경면 연마가 가능한 것을 채용한다. 처리용부(101,102)의 이 경도에 대해서 적어도 비커스 경도 1500 이상이 바람직하다. 또한, 선팽창계수가 작은 소재를 또는 열 전도가 높은 소재를 채용하는 것이 바람직하다. 처리에 의해 열을 발생되는 부분과 다른 부분 사이에서 팽창률의 차가 크면 왜곡이 발생되어 적정한 클리어런스의 확보에 영향을 주기 때문이다.
이러한 처리용부(101,102)의 소재로서 특히 SIC 즉 실리콘 카바이드이며 비커스 경도 2000~2500인 것, 표면에 DLC 즉 다이아몬드 라이크 카본이며 비커스 경도 3000~4000인 것, 코팅이 실시된 SIC, WC 즉 텅스텐 카바이드이며 비커스 경도 1800인 것, 표면에 DLC 코팅이 실시된 WC, ZrB2나 BTC, B4C로 대표되는 붕소계 세라믹이며 비커스 경도 4000~5000인 것 등을 채용하는 것이 바람직하다.
도 21에 나타내어지는 하우징(106)은, 저부의 도시는 생략하지만, 바닥이 있는 통형상체이며, 상방이 상기 제 2 홀더(121)에 덮여져 있다. 제 2 홀더(121)는 하면에 상기 제 2 처리 부재(102)가 고정되어 있고, 상방에 상기 도입부(d1)가 형성되어 있다. 도입부(d1)는 외부로부터 유체나 피처리물을 투입하기 위한 호퍼(170)를 구비한다.
도시는 하지 않지만, 상기 구동부는 전동기 등의 동력원과, 그 동력원으로부터 동력의 공급을 받아서 회전하는 축(50)을 구비한다.
도 21(A)에 나타내는 바와 같이, 축(50)은 하우징(106)의 내부에 배치되어 상하로 신장된다. 그리고, 축(50)의 상단부에 상기 제 1 홀더(111)가 형성되어 있다. 제 1 홀더(111)는 제 1 처리용부(101)를 유지하는 것이고, 상기한 바와 같이 축(50)에 형성됨으로써 제 1 처리용부(101)의 처리용면(110)을 제 2 처리용부(102)의 처리용면(120)에 대응시킨다.
제 1 홀더(111)는 원기둥 형상체이며, 상면 중앙에 제 1 처리용부(101)가 고정되어 있다. 제 1 처리용부(101)는 제 1 홀더(111)와 일체가 되도록 고착되어 제 1 홀더(111)에 대해서 그 위치가 변경되지 않는다.
한편, 제 2 홀더(121)의 상면 중앙에는 제 2 처리용부(102)를 수용하는 수용 오목부(124)가 형성되어 있다.
상기 수용 오목부(124)는 환상의 횡단면을 갖는다. 제 2 처리용부(102)는 수용 오목부(124)와 동심이 되도록 원기둥 형상의 수용 오목부(124) 내에 수용된다.
이 수용 오목부(124)의 구성은 도 4(A)에 나타내는 실시형태와 같다[제 1 처리용부(101)는 제 1 링(10)과, 제 1 홀더(111)는 제 1 홀더(11)와, 제 2 처리용부(102)는 제 2 링(20)과, 제 2 홀더(121)는 제 2 홀더(21)와 대응함].
그리고, 이 제 2 홀더(121)가 상기 바이어싱 기구(103)를 구비한다. 바이어싱 기구(103)는 스프링 등의 탄성체를 이용하는 것이 바람직하다. 바이어싱 기구(103)는 도 4(A)의 접면압력 부여 기구(4)와 대응하여 동일한 구성을 채용한다. 즉, 바이어싱 기구(103)는 제 2 처리용부(102)의 처리용면(120)과 반대측의 면 즉 저면을 압박하고, 제 1 처리용부(101)측 즉 하방으로 제 2 처리용부(102)의 각 위치를 균등하게 바이어싱한다.
한편, 수용 오목부(124)의 내경은 제 2 처리용부(102)의 외경보다 크고, 이것에 의해, 상기한 바와 같이 동심으로 배치했을 때 제 2 처리용부(102)의 외주면(102b)과 수용 오목부(124)의 내주면 사이에는 도 21(B)에 나타내는 바와 같이 간극(t1)이 설정된다.
마찬가지로, 제 2 처리용부(102)의 내주면(102a)과 수용 오목부(124)의 중심 부분(22)의 외주면 사이에는 도 21(B)에 나타내는 바와 같이 간극(t2)이 설정된다.
상기 간극(t1,t2) 각각은 진동이나 편심 거동을 흡수하기 위한 것이고, 동작 치수 이상 확보되고 또한 시일이 가능하게 되는 크기로 설정한다. 예컨대, 제 1 처리용부(101)의 직경이 100㎜~400㎜인 경우 상기 간극(t1,t2) 각각은 0.05~0.3㎜로 하는 것이 바람직하다.
제 1 홀더(111)는 축(50)에 일체로 고정되어 축(50)과 함께 회전한다. 또한, 도면에는 나타내지 않지만, 회전 방지에 의해서 제 2 홀더(121)에 대해서 제 2 처리용부(102)는 회전하지 않는다. 그러나, 양 처리용면(110,120) 사이에 처리에 필요한 0.1~10㎛의 클리어런스, 즉 도 23(B)에 나타내는 미소한 간격(t)을 확보하기 위해서, 도 21(B)에 나타내는 바와 같이, 수용 오목부(124)의 저면 즉 천부와 제 2 처리용부(102)의 천부(124a), 즉 상면 사이에 간극(t3)이 형성된다. 이 간극(t3)에 대해서는 상기 클리어런스와 함께 축(50)의 진동이나 신장을 고려해서 설정한다.
상기와 같이, 간극(t1~t3)의 설정에 의해 제 1 처리용부(101)는 도 21(B)에 나타내는 바와 같이 제 2 처리용부(102)에 대해서 접근ㆍ이반하는 방향으로 가변일 뿐만 아니라, 그 처리용면(110)의 경사 방향(z2)에 대해서도 가변으로 되어 있다.
즉, 이 실시형태에 있어서 바이어싱 기구(103)와 상기 간극(t1~t3)이 플로팅 기구를 구성하고, 이 플로팅 기구에 의해서 적어도 제 2 처리용부(102)의 중심이나 경사를 수㎛~수㎜ 정도의 약간의 가변으로 하고 있다. 이것에 의해, 회전축의 심진동, 축팽창, 제 1 처리용부(101)의 면진동, 진동을 흡수한다.
제 1 처리용부(101)의 연마용면(110)이 구비하는 상기 홈(112)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 홈(112)의 후단은 제 1 처리용부(101)의 내주면(101a)에 도달하는 것이고, 그 선단을 제 1 처리용부(101)의 외측(y) 즉 외주면측을 향해서 신장한다. 이 홈(112)은, 도 22(A)에 나타내는 바와 같이, 그 횡단면적을 환상의 제 1 처리용부(101)의 중심(x)측으로부터 제 1 처리용부(101)의 외측(y) 즉 외주면측을 향함에 따라 점차 감소되는 것으로 하고 있다.
홈(112)의 좌우 양 측면(112a,112b)의 간격(w1)은 제 1 처리용부(101)의 중심(x)측으로부터 제 1 처리용부(101)의 외측(y) 즉 외주면측을 향함에 따라 작아진다. 또한, 홈(112)의 깊이(w2)는, 도 22(B)에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리용부(101)의 중심(x)측으로부터 제 1 처리용부(101)의 외측(y) 즉 외주면측을 향함에 따라 작아진다. 즉, 홈(112)의 바닥(112c)은 제 1 처리용부(101)의 중심(x)측으로부터 제 1 처리용부(101)의 외측(y) 즉 외주면측을 향함에 따라 얕아진다.
이와 같이, 홈(112)은 그 폭 및 깊이 양쪽을 외측(y) 즉 외주면측을 향함에 따라 점차 감소되는 것으로 해서 그 횡단면적을 외측(y)을 향해서 점차 감소시키고 있다. 그리고, 홈(112)의 선단 즉 y측은 막다른 곳으로 되어 있다. 즉, 홈(112)의 선단 즉 y측은 제 1 처리용부(101)의 외주면(101b)에 도달하는 것은 아니고, 홈(112)의 선단과 외주면(101b) 사이에는 외측 평탄면(113)이 개재된다. 이 외측 평탄면(113)은 처리용면(110)의 일부이다.
이 도 22에 나타내는 실시형태에 있어서 이러한 홈(112)의 좌우 양측면(112a,112b)과 바닥(112c)이 유로 제한부를 구성하고 있다. 이 유로 제한부, 제 1 처리용부(101)의 홈(112) 주위의 평탄부, 및 제 2 처리용부(102)의 평탄부가 동압 발생 기구(104)를 구성하고 있다.
단, 홈(112)의 폭 및 깊이 중 어느 한쪽에 대해서만 상기 구성을 채용하는 것으로 해서 단면적을 감소시키는 것으로 해도 좋다.
상기 동압 발생 기구(104)는 제 1 처리용부(101)의 회전시 양 처리용부(101,102) 사이를 빠져 나가려고 하는 유체에 의해서 양 처리용부(101,102) 사이에 원하는 미소 간격을 확보하는 것을 가능하게 하는 양 처리용부(101,102)를 이반시키는 방향으로 작용하는 힘을 발생시킨다. 이러한 동압의 발생에 의해 양 처리용면(110,120) 사이에 0.1~10㎛의 미소 간격을 발생시킬 수 있다. 이러한 미소 간격은 처리의 대상에 따라 조정해서 선택하면 좋은 것이지만, 1~6㎛로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~2㎛이다. 이 장치에 있어서는 상기와 같은 미소 간격에 의한 종래에 없는 균일한 혼합 상태(반응을 수반하는 경우에 있어서는 균일한 반응)의 실현과 미세입자의 생성이 가능하다.
홈(112…112) 각각은 직선으로 중심(x)측으로부터 외측(y)으로 신장되는 것이여도 실시 가능하다. 단, 이 실시형태에 있어서, 도 22(A)에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리용부(101)의 회전 방향(r)에 대해서 홈(112)의 중심(x)측이 홈(112)의 외측(y)보다 선행하도록 즉 전방에 위치하도록 만곡해서 홈(112)을 신장하는 것으로 하고 있다.
이와 같이 홈(112…112)이 만곡해서 신장됨으로써 동압 발생 기구(104)에 의한 이반력의 발생을 보다 효과적으로 행할 수 있다.
이어서, 이 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 21(A)에 나타내는 바와 같이, 호퍼(17)로부터 투입되어 제 1 도입부(d1)를 통과해 오는 제 1 피처리 유동체(R)는 환상의 제 2 처리용부(102)의 중공부를 통과하고, 제 1 처리용부(101)의 회전에 의한 원심력을 받아 양 처리용부(101,102) 사이에 들어가고, 회전하는 제 1 처리용부(101)의 처리용면(110)과, 제 2 처리용부(102)의 처리용면(120)의 사이에서 균일한 혼합(반응)과, 경우에 따라 미세한 입자의 생성이 행해지고, 그 후, 양 처리용부(101,102)의 외측으로 나와 배출부(108)로부터 감압 펌프(Q)측으로 배출된다[이하 필요에 따라 제 1 피처리 유동체(R)를 단지 유체(R)라고 칭함].
상기에 있어서 환상의 제 2 처리용부(102)의 중공부에 들어간 유체(R)는, 도 23(A)에 나타내는 바와 같이, 우선, 회전하는 제 1 처리용부(101)의 홈(112)에 들어간다. 한편, 경면 연마된 평탄부인 양 처리용면(110,120)은 공기나 질소 등의 기체를 통해서도 기밀성이 유지되어 있다. 따라서, 회전에 의한 원심력을 받아도 그 상태에서는 바이어싱 기구(103)에 의해 서로 밀어진 양 처리용면(110,120) 사이에 홈(112)으로부터 유체가 들어가는 것은 불가능하다. 그러나, 유로 제한부로서 형성된 홈(112)의 상기 양측면(112a,112b)이나 바닥(112c)에 유체(R)는 서서히 충돌하여 양 처리용면(110,120)을 이반시키는 방향으로 작용하는 동압을 발생시킨다. 도 23(B)에 나타내는 바와 같이, 이것에 의해서, 유체(R)가 홈(112)으로부터 평탄면으로 스며 나오고, 양 처리용면(110,120) 사이에 미소 간격(t) 즉 클리어런스를 확보할 수 있다. 그리고, 이러한 경면 연마된 평탄면의 사이에서 균일한 혼합(반응)과, 경우에 따라 미세한 입자의 생성이 행해진다. 또한, 상술한 홈(112)의 만곡이 보다 확실하게 유체에 원심력을 작용시켜 상기 동압의 발생을 보다 효과적으로 하고 있다.
이와 같이, 이 유체 처리 장치는 동압과 바이어싱 기구(103)에 의한 바이어싱 포오스의 균형에 의해 양 경면 즉 처리용면(110,120) 사이에 미세하고 균일한 간격 즉 클리어런스를 확보하는 것을 가능하게 했다. 그리고, 상기 구성에 의해 상기 미소 간격은 1㎛ 이하의 초미세한 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 플로팅 기구의 채용에 의해 처리용면(110,120) 사이의 얼라인먼트의 자동 조정이 가능하게 되고, 회전이나 발생된 열에 의한 각 부의 물리적인 변형에 대해서 처리용면(110,120) 사이의 각 위치에 있어서의 클리어런스의 편차를 억제하여 상기 각 위치에 있어서의 상기 작은 간격의 유지를 가능하게 했다.
또한, 상기 실시형태에 있어서 플로팅 기구는 제 2 홀더(121)에만 설치된 기구이었다. 이 외에, 제 2 홀더(121)로 대신하거나 또는 제 2 홀더(121)와 함께 플로팅 기구를 제 1 홀더(111)에도 설치하는 것으로 해서 실시하는 것도 가능하다.
도 24~도 26에 상기 홈(112)에 대해서 다른 실시형태를 나타낸다.
도 24(A)(B)에 나타내는 바와 같이, 홈(112)은 유로 제한부의 일부로서 선단에 평평한 벽면(112d)을 구비하는 것으로 해서 실시할 수 있다. 또한, 이 도 24에 나타내는 실시형태에서는 바닥(112c)에 있어서 제 1 벽면(112d)과 내주면(101a) 사이에 단차(112e)가 형성되어 있고, 이 단차(112e)도 유로 제한부의 일부를 구성한다.
도 25(A)(B)에 나타내는 바와 같이, 홈(112)은 복수개로 분기되는 가지부(112f…112f)를 구비하는 것으로 하고, 각 가지부(112f)가 그 폭을 좁힘으로써 유로 제한부를 구비하는 것으로 해도 실시 가능하다.
도 17 및 도 18의 실시형태에 있어서도 특별히 나타낸 이외의 구성에 대해서는 도 4(A), 도 14(C), 도 21~도 23에 나타내는 실시형태와 같다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서 홈(112)의 폭 및 깊이 중 적어도 어느 한쪽에 대해서 제 1 처리용부(101)의 내측으로부터 외측을 향해서 그 치수를 점차 작게 함으로써 유로 제한부를 구성하는 것으로 했다. 이 외에, 도 26(A)이나 도 26(B)에 나타내는 바와 같이, 홈(112)의 폭이나 깊이를 변화시키지 않고 홈(112)에 종단면(112f)을 형성함으로써 이러한 홈(112)의 종단면(112f)을 유로 제한부로 할 수 있다. 도 22, 도 24 및 도 25에 나타내는 실시형태에 있어서 나타낸 바와 같이, 동압 발생은 홈(112)의 폭 및 깊이를 이미 서술한 바와 같이 변화시키는 것에 의해 홈(112)의 바닥이나 양측면을 경사면으로 함으로써 이 경사면이 유체에 대한 수압부로 되어 동압을 발생시켰다. 한편, 도 26(A)(B)에 나타내는 실시형태에서는 홈(112)의 종단면이 유체에 대한 수압부로 되어 동압을 발생시킨다.
또한, 이 도 26(A)(B)에 나타내는 경우, 홈(112)의 폭 및 깊이 중 적어도 어느 한쪽의 치수를 점차 작게 하는 것도 아울러서 실시할 수 있다.
또한, 홈(112)의 구성에 대해서 상기 도 22, 도 24~도 26에 나타내는 것에 한정되는 것은 아니고, 다른 형상의 유로 제한부를 구비한 것으로 해서 실시하는 것이 가능하다.
예컨대, 도 22, 도 24~도 26에 나타내는 것에서는, 홈(112)은 제 1 처리용부(101)의 외측으로 관통하는 것은 아니었다. 즉, 제 1 처리용부(101)의 외주면과 홈(112) 사이에는 외측 평탄면(113)이 존재했다. 그러나, 이러한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 상술한 동압이 발생되는 것이 가능하면, 홈(112)은 제 1 처리용부(101)의 외주면측에 도달하는 것이여도 실시 가능하다.
예컨대, 도 26(B)에 나타내는 제 1 처리용부(101)의 경우, 점선으로 나타내는 바와 같이, 홈(112)의 다른 부위보다 단면적이 작은 부분을 외측 평탄면(113)에 형성해서 실시할 수 있다.
또한, 홈(112)을 상기한 바와 같이 내측으로부터 외측을 향해 점차 단면적이 작아지도록 형성하고, 홈(112)의 제 1 처리용부(101)의 외주에 도달한 부분(종단)을 가장 단면적이 작은 것으로 하면 좋다(도시 생략). 단, 동압을 효과적으로 발생시킴에 있어서, 도 22, 도 24~도 26에 나타내는 바와 같이, 홈(112)은 제 1 처리용부(101)의 외주면측으로 관통하지 않는 쪽이 바람직하다.
여기서, 상기 도 21~도 26에 나타내는 각 실시형태에 대해서 총괄한다.
이 유체 처리 장치는 평탄 처리용면을 갖는 회전 부재와 동일하게 평탄 처리용면을 갖는 고정 부재를 그들 평탄 처리용면에서 동심적으로 서로 대향시키고, 회전 부재의 회전하에 고정 부재의 개구부로부터 피처리 원료를 공급하면서 양 부재의 대향 평면 처리용면 사이에서 처리하는 유체 처리 장치에 있어서 기계적으로 클리어런스를 조정하는 것은 아니고, 회전 부재에 증압 기구를 설치해서 그 압력 발생에 의해 클리어런스를 유지하고 또한 기계적 클리어런스 조정으로는 불가능했던 1~6㎛의 미소 클리어런스를 가능하게 하여 혼합(반응)의 균일화, 및 경우에 따라 생성 입자의 미세화의 능력이 현저하게 향상될 수 있었던 것이다.
즉, 이 유체 처리 장치는 회전 부재와 고정 부재가 그 외주부에 평탄 처리용면을 갖고 그 평탄 처리용면에 있어서 면 상의 밀봉 기능을 가짐으로써 유체 정역학적인 즉 하이드로 스태틱한 힘, 유체동역학적 즉 하이드로 다이나믹한 힘, 또는, 에어로 스태틱-에어로 다이나믹한 힘을 발생시키는 고속 회전식의 유체 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다. 상기 힘은 상기 밀봉면 사이에 약간의 간극을 발생시키고, 또한 비접촉으로 기계적으로 안전하고 고도의 혼합(반응)의 균일화의 기능을 가진 유체 처리 장치를 제공할 수 있다. 이 약간의 간극이 형성될 수 있는 요인은, 하나는 회전 부재의 회전 속도에 의한 것이며, 또 하나는 피처리물(유체)의 투입측과 배출측의 압력 차에 의한 것이다. 투입측에 압력 부여 기구가 부설되어 있지 않은 경우 즉 대기압하에서 피처리물(유체)을 투입할 경우, 압력 차가 없는 셈이므로 회전 부재의 회전 속도만으로 밀봉면 사이의 분리가 생기게 할 필요가 있다. 이것은 하이드로 다이나믹 또는 에어로 다이나믹력으로서 알려져 있다.
도 21(A)에 나타내는 장치에 있어서 감압 펌프(Q)를 상기 혼합 장치(G)의 배출부에 접속한 것을 나타내었지만, 이미 서술한 바와 같이 하우징(106)을 설치하지 않고, 또한 감압 펌프(Q)를 설치하지 않고, 도 27(A)에 나타내는 바와 같이 유체 처리 장치를 감압용 탱크(T)로 해서 그 탱크(T) 안에 혼합 장치(G)를 배치함으로써 실시하는 것이 가능하다.
이 경우, 탱크(T) 내를 진공 또는 진공에 가까운 상태로 감압함으로써 혼합 장치(G)에 의해 생성된 피처리물을 탱크(T) 내에 분무상으로 분사시켜 탱크(T)의 내벽에 부딪혀 흘러내리는 피처리물을 회수하는 것, 또는 이러한 흘러내리는 피처리물에 대해서 기체(증기)로서 분리되어 탱크(T) 내측 상부에 충만되는 것을 회수함으로써 처리 후의 목적물을 얻을 수 있다.
또한, 감압 펌프(Q)를 사용할 경우도, 도 27(B)에 나타내는 바와 같이, 혼합 장치(G)에 감압 펌프(Q)를 개재해서 기밀의 탱크(T)를 접속함으로써 상기 탱크(T) 내에서 처리 후의 피처리물을 분무상으로 해서 목적물의 분리ㆍ추출을 행할 수 있다.
또한, 도 27(C)에 나타내는 바와 같이, 감압 펌프(Q)를 직접 탱크(T)에 접속하고, 상기 탱크(T)에 감압 펌프(Q)와, 감압 펌프(Q)와는 다른 유체(R)의 배출부를 접속해서 목적물의 분리를 행할 수 있다. 이 경우, 기화부에 대해서는 감압 펌프(Q)에 빨아 당겨져 액체(R)(액상부)는 배출부로부터 기화부와는 별도로 배출된다.
상술해 온 각 실시형태에서는 제 1 및 제 2의 2개의 피처리 유동체를 각각 제 2 홀더(21,121) 및 제 2 링(20,102)으로부터 도입해서 혼합하여 혼합(반응)시키는 것을 나타내었다.
이어서, 장치로의 피처리 유동체의 도입에 관한 다른 실시형태에 대해서 순차적으로 설명한다.
도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)에 나타내는 처리 장치에 제 3 도입부(d3)를 형성하여 제 3 피처리 유동체를 양 처리용면(1,2) 사이에 도입해서 제 2 피처리 유동체와 마찬가지로 제 1 피처리 유동체에 혼합(반응)시키는 것으로 해도 실시할 수 있다.
제 3 도입부(d3)는 제 1 피처리 유동체와 혼합시키는 제 3 피처리 유동체를 처리용면(1,2)에 공급한다. 이 실시형태에 있어서 제 3 도입부(d3)는 제 2 링(20)의 내부에 형성된 유체의 통로이며, 그 일단이 제 2 처리용면(2)에서 개구하고, 다른 일단에 제 3 유체 공급부(p3)가 접속되어 있다.
제 3 유체 공급부(p3)에는 콤프레셔, 그 외의 펌프를 채용할 수 있다.
제 3 도입부(d3)의 제 2 처리용면(2)에 있어서의 개구부는 제 2 도입부(d2)의 개구부보다 제 1 처리용면(1)의 회전 중심의 외측에 위치한다. 즉, 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 3 도입부(d3)의 개구부는 제 2 도입부(d2)의 개구부보다 하류측에 위치한다. 제 3 도입부(d3)의 개구부와 제 2 도입부(d2)의 개구 사이에는 제 2 링(20)의 직경의 내외 방향에 대해서 간격이 형성되어 있다.
이 도 4(B)에 나타내는 장치도 제 3 도입부(d3) 이외의 구성에 대해서는 도 4(A)에 나타내는 실시형태와 같다. 또한, 이 도 4(B) 또한 이하에 설명한다, 도 4(C), 도 4(D), 도 5~도 14에 있어서 도면의 번잡을 피하기 위해 케이스(3)를 생략한다. 또한, 도 12(B)(C), 도 13, 도 14(A)(B)에 있어서는 케이스(3)의 일부가 그려져 있다.
또한, 도 4(C)에 나타내는 바와 같이, 도 4(B)에 나타내는 처리 장치에 제 4 도입부(d4)를 형성하여 제 4 피처리 유동체를 양 처리용면(1,2) 사이에 도입해서 제 2 및 제 3 피처리 유동체와 마찬가지로 제 1 피처리 유동체에 혼합(반응)시키는 것으로 해도 실시할 수 있다.
제 4 도입부(d4)는 제 1 피처리 유동체와 혼합시키는 제 4 유동체를 처리용면(1,2)에 공급한다. 이 실시형태에 있어서 제 4 도입부(d4)는 제 2 링(20)의 내부에 형성된 유체의 통로이며, 그 일단이 제 2 처리용면(2)에서 개구하고, 다른 일단에 제 4 유체 공급부(p4)가 접속되어 있다.
제 4 유체 공급부(p4)에는 콤프레셔, 그 외의 펌프를 채용할 수 있다.
제 4 도입부(d4)의 제 2 처리용면(2)에 있어서의 개구부는 제 3 도입부(d3)의 개구부보다 제 1 처리용면(1)의 회전 중심의 외측에 위치한다. 즉, 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 4 도입부(d4)의 개구부는 제 3 도입부(d3)의 개구부보다 하류측에 위치한다.
이 도 4(C)에 나타내는 장치에 대해서 제 4 도입부(d4) 이외의 구성에 대해서는 도 4(B)에 나타내는 실시형태와 같다.
또한, 도시는 하지 않지만, 또한, 제 5 도입부나 제 6 도입부 등 5개 이상의 도입부를 형성하여 각각 5종 이상의 피처리 유동체를 혼합(반응)시키는 것으로 해도 실시할 수 있다.
또한, 도 4(D)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)의 장치에서는 제 2 홀더(21)에 형성되어 있었던 제 1 도입부(d1)를 제 2 홀더(21)에 설치하는 대신에 제 2 도입부(d2)와 마찬가지로 제 2 처리용면(2)에 형성해서 실시할 수 있다. 이 경우, 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 1 도입부(d1)의 개구부는 제 2 도입부(d2)보다 회전 중심측 즉 상류측에 위치한다.
상기 도 4(D)에 나타내는 장치에서는 제 2 도입부(d2)의 개구부와 제 3 도입부(d3)의 개구부는 모두 제 2 링(20)의 제 2 처리용면(2)에 배치되는 것이었다. 그러나, 도입부의 개구부는 이러한 처리용면에 대한 배치에 한정되는 것은 아니다. 특히, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 제 2 도입부(d2)의 개구부를 제 2 링(20)의 내주면의 제 2 처리용면(2)에 인접하는 위치에 형성해서 실시할 수도 있다. 이 도 5(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 3 도입부(d3)의 개구부는 도 4(B)에 나타내는 장치와 마찬가지로 제 2 처리용면(2)에 배치되어 있지만, 제 2 도입부(d2)의 개구부를 이와 같이 제 2 처리용면(2)의 내측으로서 제 2 처리용면(2)에 인접하는 위치에 배치함으로써 제 2 피처리 유동체를 처리용면에 즉시 도입할 수 있다.
이와 같이 제 1 도입부(d1)의 개구부를 제 2 홀더(21)에 형성하고, 제 2 도입부(d2)의 개구부를 제 2 처리용면(2)의 내측으로서 제 2 처리용면(2)에 인접하는 위치에 배치함으로써[이 경우, 상기 제 3 도입부(d3)를 형성하는 것은 필수는 아님] 특히 복수의 피처리 유동체를 반응시킬 경우에 있어서 제 1 도입부(d1)로부터 도입되는 피처리 유동체와 제 2 도입부(d2)로부터 도입되는 피처리 유동체를 반응시키지 않은 상태에서 양 처리용면(1,2) 사이에 도입하여 양 처리용면(1,2) 사이에 있어서 양자를 처음으로 반응시킬 수 있다. 따라서, 상기 구성은 특히 반응성이 높은 피처리 유동체를 이용할 경우에 적합하다.
또한, 상기 「인접」은 제 2 도입부(d2)의 개구부를 도 5(A)에 나타내는 바와 같이 제 2 링(20)의 내측측면에 접하도록 해서 형성한 경우에 한정되는 것은 아니다. 제 2 링(20)으로부터 제 2 도입부(d2)의 개구부까지의 거리가 복수의 피처리 유동체가 양 처리용면(1,2) 사이에 도입되기 전에 혼합(반응)이 완전히 이루어지지 않을 정도로 되어 있으면 좋고, 예컨대, 제 2 홀더(21)의 제 2 링(20)에 가까운 위치에 형성한 것이여도 좋다. 또한, 제 2 도입부(d2)의 개구부를 제 1 링(10) 또는 제 1 홀더(11)측에 형성해도 좋다.
또한, 상기 도 4(B)에 나타내는 장치에 있어서 제 3 도입부(d3)의 개구부와 제 2 도입부(d2)의 개구 사이에는 제 2 링(20)의 직경의 내외 방향에 대해서 간격이 형성되어 있었지만, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이 그러한 간격을 형성하지 않고 양 처리용면(1,2) 사이에 제 2 및 제 3 피처리 유동체를 도입하면 곧바로 양 유동체가 합류하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 처리의 대상에 따라 이러한 도 5(A)에 나타내는 장치를 선택하면 좋다.
또한, 상기 도 4(D)에 나타내는 장치에 대해서도 제 1 도입부(d1)의 개구부와 제 2 도입부(d2)의 개구 사이에는 제 2 링(20)의 직경의 내외 방향에 대해서 간격이 형성되어 있었지만, 그러한 간격을 형성하지 않고 양 처리용면(1,2) 사이에 제 1 및 제 2 피처리 유동체를 도입하면 곧바로 양 유동체가 합류하는 것으로 해도 실시할 수 있다(도시 생략). 처리 대상에 따라서 이러한 개구부의 배치를 선택하면 좋다.
상기한 도 4(B) 및 도 4(C)에 나타내는 실시형태에서는 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 3 도입부(d3)의 개구부를 제 2 도입부(d2)의 개구부의 하류측, 바꿔 말하면, 제 2 링(20)의 직경의 내외 방향에 대해서 제 2 도입부(d2)의 개구부 외측에 배치하는 것으로 했다. 이 외에, 도 5(C) 및 도 6(A)에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 3 도입부(d3)의 개구부를 제 2 도입부(d2)의 개구부와 제 2 링(20)의 둘레 방향(r0)에 대해서 다른 위치에 배치하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 도 6에 있어서 m1은 제 1 도입부(d1)의 개구부 즉 제 1 개구부를, m2는 제 2 도입부(d2)의 개구부 즉 제 2 개구부를, m3은 제 3 도입부(d3)의 개구부(제 3 개구부)를, r1은 링의 직경의 내외 방향을 각각 나타내고 있다.
또한, 제 1 도입부(d1)를 제 2 링(20)에 형성할 경우도, 도 5(D)에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 1 도입부(d1)의 개구부를 제 2 도입부(d2)의 개구부와 제 2 링(20)의 둘레 방향에 대해서 다른 위치에 배치하는 것으로 해도 실시할 수 있다.
상기 도 5(B)에 나타내는 장치에서는 제 2 링(20)의 처리용면(2)에 있어서 둘레방향(r0)의 다른 위치에 2개의 도입부의 개구부가 배치된 것을 나타내었지만, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치에 3개의 도입부의 개구부를 배치하고, 또는 도 6(C)에 나타내는 바와 같이 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치에 4개의 도입부의 개구부를 배치해서 실시할 수도 있다. 또한, 도 6(B)(C)에 있어서 m4는 제 4 도입부의 개구부를 나타내고, 도 6(C)에 있어서 m5는 제 5 도입부의 개구부를 나타내고 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 도입부의 개구부를 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치에 5개 이상 형성해서 실시할 수도 있다.
상기에 나타내는 장치에 있어서, 제 2 도입부 내지 제 5 도입부는 각각 다른 피처리 유동체 즉 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 피처리 유동체를 도입할 수 있다. 한편, 제 2~제 5 개구부(m2~m5)로부터 모두 동종의 즉 제 2 피처리 유동체를 처리용면 사이에 도입하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 도시는 하지 않지만, 이 경우, 제 2 도입부 내지 제 5 도입부는 링 내부에서 연락하고 있고, 하나의 유체 공급부 즉 제 2 유체 공급부(p2)에 접속되어 있는 것으로 해서 실시할 수 있다.
또한, 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치에 도입부의 개구부를 복수개 형성한 것과, 링의 직경 방향 즉 직경의 내외 방향(r1)의 다른 위치에 도입부의 개구부를 복수개 형성한 것을 복합해서 실시할 수도 있다.
예컨대, 도 6(D)에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리용면(2)에 8개의 도입부의 개구부(m2~m9)가 형성되어 있고, 그 중 4개 m2~m5는 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치이며 또한 직경 방향(r1)에 대해서 동일한 위치에 형성된 것이고, 다른 4개 m6~m9는 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치이며 또한 직경 방향(r1)에 대해서 동일한 위치에 형성되어 있다. 그리고, 상기 다른 개구부(m6~m9)는 직경 방향(r)에 대해서 상기 4개의 개구부(m2~m5)의 직경 방향의 외측에 배치되어 있다. 또한, 이 외측의 개구부는 각각 내측의 개구부와 링의 둘레 방향(r0)에 대해서 동일한 위치에 형성해도 좋지만, 링의 회전을 고려해서, 도 6(D)에 나타내는 바와 같이, 링의 둘레 방향(r0)의 다른 위치에 형성해서 실시할 수도 있다. 또한, 그 경우도 개구부에 대해서 도 6(D)에 나타내는 배치나 수에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 도 6(E)에 나타내는 바와 같이, 직경 방향 외측의 개구부가 다각형의 정점 위치 즉 이 경우 사각형의 정점 위치에 배치되고, 상기 다각형의 변 상에 직경 방향 내측의 개구부가 위치하도록 배치할 수도 있다. 물론 이 외의 배치를 채용하는 것도 가능하다.
또한, 제 1 개구부(m1) 이외의 개구부는 모두 제 2 피처리 유동체를 처리용면 사이에 도입하는 것으로 했을 경우 각 제 2 피처리 유동부를 도입하는 상기 개구부를 처리용면의 둘레 방향(r0)에 대해서 점재시키는 것은 아니고, 도 6(F)에 나타내는 바와 같이, 둘레방향(r0)에 대해서 연속하는 개구부로 해서 실시할 수도 있다.
또한, 처리의 대상에 따라서는, 도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 링(20)에 형성되어 있었던 제 2 도입부(d2)를 제 1 도입부(d1)와 마찬가지로 제 2 홀더(21)의 중앙 부분(22)에 형성하여 실시할 수도 있다. 이 경우, 제 2 링(20)의 중심에 위치하는 제 1 도입부(d1)의 개구부에 대해서 그 외측에 간격을 두고 제 2 도입부(d2)의 개구부가 위치한다. 또한, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 도 7(A)에 나타내는 장치에 대해서 제 2 링(20)에 제 3 도입부(d3)를 형성해서 실시할 수도 있다. 도 7(C)에 나타내는 바와 같이, 도 7(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 1 도입부(d1)의 개구부와 제 2 도입부(d2)의 개구부 사이에 간격을 형성하지 않고 제 2 링(20)의 내측 공간으로 제 2 및 제 3 피처리 유동체가 도입되면 즉시 양 유동체가 합류하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 또한, 처리의 대상에 따라서는, 도 7(D)에 나타내는 바와 같이, 도 7(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 도입부(d2)와 마찬가지로 제 3 도입부(d3)도 제 2 홀더(21)에 형성해서 실시할 수 있다. 도시는 하지 않지만, 4개 이상의 도입부를 제 2 홀더(21)에 형성해서 실시할 수도 있다.
또한, 처리의 대상에 따라서는, 도 8(A)에 나타내는 바와 같이, 도 7(D)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 링(20)에 제 4 도입부(d4)를 형성해서 제 4 피처리 유동체를 양 처리용면(1,2) 사이에 도입하는 것으로 해도 실시할 수 있다.
도 8(B)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 도입부(d2)를 제 1 링(10)에 형성하고, 제 1 처리용면(1)에 제 2 도입부(d2)의 개구부를 구비하는 것으로 해도 실시할 수 있다.
도 8(C)에 나타내는 바와 같이, 도 8(B)에 나타내는 장치에 있어서 제 1 링(10)에 제 3 도입부(d3)를 형성하여 제 1 처리용면(1)에 있어서 제 3 도입부(d3)의 개구부를 제 2 도입부(d2)의 개구부와 제 1 링(10)의 둘레 방향에 대해서 다른 위치에 배치하는 것으로 해도 실시할 수 있다.
도 8(D)에 나타내는 바와 같이, 도 8(B)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 홀더(21)에 제 1 도입부(d1)를 형성하는 대신에 제 2 링(20)에 제 1 도입부(d1)를 형성하고, 제 2 처리용면(2)에 제 1 도입부(d1)의 개구부를 배치하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 도입부(d1,d2)의 양 개구부는 링의 직경의 내외 방향에 대해서 동일한 위치에 배치되어 있다.
또한, 도 9(A)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 3 도입부(d3)를 제 1 링(10)에 형성하고, 제 1 처리용면(1)에 제 3 도입부(d3)의 개구부를 배치하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 이 경우, 제 2 및 제 3 도입부(d2,d3)의 양 개구부는 링의 직경의 내외 방향에 대해서 동일한 위치에 배치되어 있다. 단, 상기 양 개구부를 링의 직경의 내외 방향에 대해서 다른 위치에 배치하는 것으로 해도 된다.
도 8(C)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 및 제 3 도입부(d2,d3)의 양 개구부를 제 1 링(10)의 직경의 내외 방향에 대해서 동일 위치에 형성함과 아울러 제 1 링(10)의 둘레 방향 즉 회전 방향에 대해서 다른 위치에 형성했지만, 상기 장치에 있어서, 도 9(B)에 나타내는 바와 같이, 제 2 및 제 3 도입부(d2,d3)의 양 개구부를 제 1 링(10)의 둘레 방향에 대해서 동일 위치에 형성함과 아울러 제 1 링(10)의 직경의 내외 방향에 대해서 다른 위치에 형성해서 실시할 수 있다. 이 경우 도 9(B)에 나타내는 바와 같이, 제 2 및 제 3 도입부(d2,d3)의 양 개구부의 사이에는 제 1 링(10)의 직경의 내외 방향으로 간격을 두는 것으로 해도 실시할 수 있고, 또는 도시는 하지 않지만, 상기 간격을 두지 않고 즉시 제 2 피처리 유동체와 제 3 피처리 유동체가 합류하는 것으로 해도 실시할 수 있다.
또한, 도 9(C)에 나타내는 바와 같이, 제 2 홀더(21)에 제 1 도입부(d1)를 형성하는 대신에 제 2 도입부(d2)와 함께 제 1 링(10)에 제 1 도입부(d1)를 형성해서 실시하는 것도 가능하다. 이 경우, 제 1 처리용면(1)에 있어서 제 1 도입부(d1)의 개구부를 제 2 도입부(d2)의 개구부의 상류측[제 1 링(11)의 직경의 내외 방향에 대해서 내측]에 형성한다. 제 1 도입부(d1)의 개구부와 제 2 도입부(d2)의 개구부 사이에는 제 1 링(11)의 직경의 내외 방향에 대해서 간격을 둔다. 단 도시는 하지 않지만, 이러한 간격을 두지 않고 실시할 수도 있다.
또한, 도 9(D)에 나타내는 바와 같이, 도 9(C)에 나타내는 장치의 제 1 처리용면(1)에 있고 제 1 링(10)의 둘레 방향의 다른 위치에 제 1 도입부(d1)와 제 2 도입부(d2) 각각의 개구부를 배치하는 것으로 해서 실시할 수 있다.
또한, 도시는 하지 않지만, 도 9(C)(D)에 나타내는 실시형태에 있어서 제 1 링(10)에 3개 이상의 도입부를 형성하여 제 2 처리용면(2)에 있어서 둘레 방향의 다른 위치에 또는 링의 직경의 내외 방향의 다른 위치에 각 개구부를 배치하는 것으로 해서 실시할 수도 있다. 예컨대, 제 2 처리용면(2)에 있어서 채용한 도 6(B)~도 6(F)에 나타내는 개구부의 배치를 제 1 처리용면(1)에 있어서도 채용할 수 있다.
도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 도입부(d2)를 제 2 링(20)에 형성하는 대신에 제 1 홀더(11)에 형성해서 실시할 수 있다. 이 경우, 제 1 홀더(11) 상면의 제 1 링(10)에 둘러싸여진 부위에 있어서 제 1 링(10)의 회전 중심축의 중심에 제 2 도입부(d2)의 개구부를 배치하는 것이 바람직하다.
도 10(B)에 나타내는 바와 같이, 도 10(A)에 나타내는 실시형태에 있어서 제 3 도입부(d3)를 제 2 링(20)에 형성하여 제 3 도입부(d3)의 개구부를 제 2 처리용면(2)에 배치할 수 있다.
또한, 도 10(C)에 나타내는 바와 같이, 제 1 도입부(d1)를 제 2 홀더(21)에 형성하는 대신에 제 1 홀더(11)에 형성해서 실시할 수 있다. 이 경우, 제 1 홀더(11) 상면의 제 1 링(10)에 둘러싸여진 부위에 있어서 제 1 링(10)의 회전 중심축에 제 1 도입부(d1)의 개구부를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 도시한 바와 같이, 제 2 도입부(d2)를 제 1 링(10)에 형성하여 제 1 처리용면(1)에 그 개구부를 배치할 수 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 이 경우, 제 2 도입부(d2)를 제 2 링(20)에 형성하여 제 2 처리용면(2)에 그 개구부를 배치할 수 있다.
또한, 도 10(D)에 나타내는 바와 같이, 도 10(C)에 나타내는 제 2 도입부(d2)를 제 1 도입부(d1)와 함께 제 1 홀더(11)에 형성해서 실시할 수도 있다. 이 경우, 제 1 홀더(11) 상면의 제 1 링(10)에 둘러싸여진 부위에 있어서 제 2 도입부(d2)의 개구부를 배치한다. 또한, 이 경우, 도 10(C)에 있어서 제 2 링(20)에 형성한 제 2 도입부(d2)를 제 3 도입부(d3)로 하면 좋다.
상기 도 4~도 10에 나타내는 각 실시형태에 있어서 제 1 홀더(11) 및 제 1 링(10)이 제 2 홀더(21) 및 제 2 링(20)에 대해서 회전하는 것으로 하였다. 이 외에, 도 11(A)에 나타내는 바와 같이, 도 4(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 홀더(21)에 회전 구동부로부터 회전력을 받아 회전하는 회전축(51)을 형성하여 제 1 홀더(11)의 역방향으로 제 2 홀더(21)를 회전시키는 것으로 해도 실시할 수 있다. 회전축(51)에 대한 회전 구동부는 제 1 홀더(11)의 회전축(50)을 회전시키는 것과 별도로 설치하는 것으로 해도 좋고, 또는 기어 등의 동력 전달 수단에 의해 제 1 홀더(11)의 회전축(50)을 회전시키는 구동부로부터 동력을 받는 것으로 해도 실시할 수 있다. 이 경우, 제 2 홀더(21)는 상술한 케이스와 별체로 형성되어 제 1 홀더(11)와 마찬가지로 상기 케이스 내에 회전가능하게 수용된 것으로 한다.
또한, 도 11(B)에 나타내는 바와 같이, 도 11(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 링(20)에 제 2 도입부(d2)를 형성하는 대신에 도 10(B)의 장치와 마찬가지로 제 1 홀더(11)에 제 2 도입부(d2)를 형성해서 실시할 수 있다.
또한, 도시는 하지 않지만, 도 11(B)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 도입부(d2)를 제 1 홀더(11) 대신에 제 2 홀더(21)에 형성해서 실시할 수도 있다. 이 경우, 제 2 도입부(d2)는 도 7(A)의 장치와 같다. 도 11(C)에 나타내는 바와 같이, 도 11(B)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 링(20)에 제 3 도입부(d3)를 형성하여 상기 도입부(d3)의 개구부를 제 2 처리용면(2)에 배치해서 실시할 수도 있다.
또한, 도 11(D)에 나타내는 바와 같이, 제 1 홀더(11)를 회전시키지 않고 제 2 홀더(21)만을 회전시키는 것으로 해도 실시할 수 있다. 도시는 하지 않지만, 도 4(B)~도 10에 나타내는 장치에 있어서도 제 1 홀더(11)와 함께 제 2 홀더(21)를 회전시키는 것이나, 또는 제 2 홀더(21)만 단독으로 회전시키는 것으로 해도 실시할 수 있다.
도 12(A)에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리용부(20)는 링으로 하고, 제 1 처리용부(10)를 링이 아니라 다른 실시형태의 제 1 홀더(11)와 마찬가지의 직접 회전축(50)을 구비해서 회전하는 부재로 할 수 있다. 이 경우, 제 1 처리용부(10)의 상면을 제 1 처리용면(1)으로 하고, 상기 처리용면은 환상이 아니라 즉 중공 부분을 구비하지 않는 균일하게 평평한 면으로 한다. 또한, 이 도 12(A)에 나타내는 장치에 있어서 도 4(A)의 장치와 마찬가지로 제 2 도입부(d2)를 제 2 링(20)에 형성하여 그 개구부를 제 2 처리용면(2)에 배치하고 있다.
도 12(B)에 나타내는 바와 같이, 도 12(A)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 홀더(21)를 케이스(3)와 독립된 것으로 하고, 케이스(3)와 상기 제 2 홀더(21) 사이에 제 2 링(20)이 설치된 제 1 처리용부(10)에 접근ㆍ이반시키는 탄성체 등의 접면압력 부여 기구(4)를 설치해서 실시할 수도 있다. 이 경우, 도 12(C)에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리용부(20)를 링으로 하는 것이 아니라 상기 제 2 홀더(21)에 상당한 부재로 하고, 상기 부재의 하면을 제 2 처리용면(2)로서 형성할 수 있다. 또한, 도 13에 나타내는 바와 같이, 도 12(C)에 나타내는 장치에 있어서 제 1 처리용부(10)도 링으로 하는 것이 아니라 도 12(A)(B)에 나타내는 장치와 마찬가지로 다른 실시형태에 있어서 제 1 홀더(11)에 상당한 부위를 제 1 처리용부(10)로 하고, 그 상면을 제 1 처리용면(1)으로 해서 실시할 수 있다.
상기 각 실시형태에 있어서 적어도 제 1 피처리 유동체는 제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20) 즉 제 1 링(10)과 제 2 링(20)의 중심부로부터 공급되고, 다른 피처리 유동체에 의한 처리 즉 혼합(반응) 후, 그 직경의 내외 방향에 대해서 외측으로 배출되는 것으로 했다.
이 외에, 도 13(B)에 나타내는 바와 같이, 제 1 링(10) 및 제 2 링(20)의 외측으로부터 내측을 향해서 제 1 피처리 유동체를 공급하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 이 경우, 도시한 바와 같이, 제 1 홀더(11) 및 제 2 홀더(21)의 외측을 케이스(3)로 밀폐하고, 제 1 도입부(d1)를 상기 케이스(3)에 직접 설치해서 케이스의 내측으로서 양 링(10,20)의 맞대는 위치와 대응하는 부위에 상기 도입부의 개구부를 배치한다. 그리고, 도 4(A)의 장치에 있어서 제 1 도입부(d1)가 형성되어 있었던 위치 즉 제 1 홀더(11)에 있어서의 링(1)의 중심이 되는 위치에 배출부(36)를 형성한다. 또한, 홀더의 회전 중심축을 사이에 두고 케이스의 상기 개구부의 반대측에 제 2 도입부(d2)의 개구부를 배치한다. 단, 제 2 도입부(d2)의 개구부는 제 1 도입부(d1)의 개구부와 마찬가지로 케이스의 내측이며 양 링(10,20)의 맞대는 위치와 대응하는 부위에 배치하는 것이면 되고, 상기와 같이, 제 1 도입부(d1)의 개구부의 반대측에 형성하는데에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 양 링(10,20)의 직경의 외측이 상류가 되고, 양 링(10,20)의 내측이 하류측이 된다.
이와 같이, 피처리 유동체의 이동을 외측으로부터 내측을 향해서 행할 경우, 상기 중심측으로부터 외측을 향해서 신장되는 오목부(13...13)와는 반대로, 도 19(E)에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리용부(10)의 제 1 처리용면(1)에, 제 1 처리용부(10)의 외측으로부터 중심측을 향해 신장되는 홈 형상의 오목부(13...13)를 형성해서 실시하는 것도 가능하다. 이러한 오목부(13...13)를 형성함으로써 상술한 밸런스 비(K)에 대해서는 100% 이상의 언밸런스 형으로 하는 것이 바람직하다. 이 결과, 회전시에 상기 홈 형상의 오목부(13...13)에 동압이 발생하고, 양 처리용면(1,2)은 확실하게 비접촉으로 회전할 수 있어 접촉에 의한 마모 등의 위험이 없어진다. 이 도 19(E)에 나타내는 실시형태에 있어서 피처리 유동체의 압력에 의한 이반력은 오목부(13)의 내측 단부(13a)에서 발생한다.
도 13(C)에 나타내는 바와 같이, 도 13(B)에 나타내는 장치에 있어서 케이스(3)의 측부에 형성한 제 2 도입부(d2)를 상기 위치 대신에 제 1 링(10)에 형성해서 그 개구부를 제 1 처리용면(1)에 배치하는 것으로 해도 실시할 수 있다. 이 경우에 있어서, 도 13(D)에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리용부(10)를 링으로서 형성하지 않고 도 12(B), 도 12(C)나 도 13(A)에 나타내는 장치와 마찬가지로 다른 실시형태에 있어서 제 1 홀더(11)에 상당한 부위를 제 1 처리용부(10)로 하고, 그 상면을 제 1 처리용면(1)으로 하며, 또한, 상기 제 1 처리용부(10) 내에 제 2 도입부(d2)를 형성해서 그 개구부를 제 1 처리용면(1)에 배치하는 것으로 해서 실시할 수 있다.
도 14(A)에 나타내는 바와 같이, 도 13(D)에 나타내는 장치에 있어서 제 2 처리용부(20)도 링으로서 형성하는 것은 아니고 다른 실시형태에 있어서 제 2 홀더(21)에 상당한 부재를 제 2 처리용부(20)로 하고, 그 하면을 제 2 처리용면(2)으로 해서 실시할 수 있다. 그리고, 제 2 처리용부(20)를 케이스(3)와 독립된 부재로 하고, 케이스(3)와 제 2 처리용부(20) 사이에 도 12(B)(C), 도 13(A)에 나타내는 장치와 동일한 접면압력 부여 기구(4)를 설치해서 실시할 수 있다.
또한, 도 14(B)에 나타내는 바와 같이, 도 14(A)에 나타내는 장치의 제 2 도입부(d2)를 제 3 도입부(d3)로 하고, 별도의 제 2 도입부(d2)를 형성하는 것으로 하여도 실시할 수 있다. 이 경우, 제 2 처리용면(2)에 있어서 제 2 도입부(d2)의 개구부를 제 3 도입부(d3)의 개구부보다 상류측에 배치한다.
상술한 도 7에 나타내는 각 장치, 도 8(A), 도 10(A)(B)(D), 도 11(B)(C)에 나타내는 장치는 처리용면(1,2) 사이에 도달하기 전에 제 1 피처리 유동체에 대해서 다른 피처리 유동체가 합류하는 것이고, 정출이나 석출의 반응이 빠른 것에는 적합하지 않다. 그러나, 반응 속도가 느린 것에 대해서는 이러한 장치를 채용할 수도 있다.
본원 발명에 의한 방법의 발명의 실시형태에 적합한 처리 장치에 대해서 이하에 정리해 둔다.
상기한 바와 같이, 이 유체 처리 장치는 피처리 유동체에 소정의 압력을 부여하는 유체압 부여 기구와, 이 소정 압력의 피처리 유동체가 흐르는 밀봉된 유체 유로에 설치된 제 1 처리용부(10)와 제 1 처리용부(10)에 대해서 상대적으로 접근 이반 가능한 제 2 처리용부(20)의 적어도 2개의 처리용부와, 이들 처리용부(10,20)에 있어서 서로 대향하는 위치에 형성된 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 적어도 2개의 처리용면과, 제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20)를 상대적으로 회전시키는 회전 구동 기구를 구비하고, 양 처리용면(1,2) 사이에서 적어도 2종의 피처리 유동체의 혼합의 처리를 행하는(반응을 수반하는 경우에 있어서는 반응의 처리도 행하는) 것이다. 제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20) 중 적어도 제 2 처리용부(20)는 수압면을 구비하는 것이고, 또한, 이 수압면의 적어도 일부가 제 2 처리용면(2)으로 구성되고, 수압면은 유체압 부여 기구가 피처리 유동체의 적어도 한쪽에 부여하는 압력을 받아서 제 1 처리용면(1)으로부터 제 2 처리용면(2)을 이반시키는 방향으로 이동시키는 힘을 발생시킨다. 그리고, 이 장치에 있어서 접근 이반 가능하고 또한 상대적으로 회전하는 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이에 상기 압력을 받은 피처리 유동체가 통과됨으로써 각 피처리 유동체가 소정 두께의 박막 유체를 형성하면서 양 처리용면(1,2) 사이를 통과함으로써 상기 피처리 유동체 사이에 있어서 원하는 혼합 상태(반응)가 생긴다.
또한, 이 유체 처리 장치에 있어서 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2) 중 적어도 한쪽의 미세 진동이나 얼라인먼트를 조정하는 완충 기구를 구비한 것을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 이 유체 처리 장치에 있어서 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 한쪽 또는 양쪽의 마모 등에 의한 축방향의 변위를 조정하여 양 처리용면(1,2) 사이의 박막 유체의 두께를 유지하는 것을 가능하게 하는 변위 조정 기구를 구비한 것을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 이 유체 처리 장치에 있어서는 상기 유체압 부여 기구로서 피처리 유동체에 대해서 일정한 송입 압력을 가하는 콤프레셔 등의 가압 장치를 채용할 수 있다.
또한, 상기 가압 장치는 송입 압력의 증감의 조정을 행할 수 있는 것을 채용한다. 이 가압 장치는 설정한 압력을 일정하게 유지할 수 있을 필요가 있지만, 처리용면 사이의 간격을 조정하는 파라미터로 해서 조정을 행할 필요가 있기 때문이다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 상기 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이의 최대 간격을 규정하고, 그 이상의 양 처리용면(1,2)의 이반을 억제하는 이반 억제부를 구비하는 것을 채용할 수 있다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 상기 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이의 최대 간격을 규정하고, 그 이상의 양 처리용면(1,2)의 이반을 억제하는 이반 억제부를 구비한 것을 채용할 수 있다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 상기 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이의 최소 간격을 규정하고, 그 이상의 양 처리용면(1,2)의 근접을 억제하는 근접 억제부를 구비한 것을 채용할 수 있다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 양쪽이 서로 반대의 방향으로 회전하는 것을 채용할 수 있다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 상기 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)의 한쪽 또는 양쪽의 온도를 조정하는 온도 조정용 재킷을 구비한 것을 채용할 수 있다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 상기 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 한쪽 또는 양쪽의 적어도 일부는 경면 가공된 것을 채용하는 것이 바람직하다.
이 유체 처리 장치에는 상기 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 한쪽 또는 양쪽은 오목부를 구비한 것을 채용할 수 있다.
또한, 이 유체 처리 장치에는 한쪽의 피처리 유동체에 혼합(반응)시키는 다른쪽의 피처리 유동체의 공급 수단으로서 한쪽의 피처리 유동체의 통로와는 독립된 별도의 도입로를 구비하고, 상기 제 1 처리용면과 제 2 처리용면 중 적어도 어느 한쪽에 상기 별도의 도입로에 통하는 개구부를 구비하고, 상기 별도의 도입로로부터 보내져 온 다른쪽의 피처리 유동체를 상기 한쪽의 피처리 유동체에 도입할 수 있는 것을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 본원 발명을 실시하는 처리 장치로서, 피처리 유동체에 소정의 압력을 부여하는 유체압 부여 기구, 이 소정 압력의 피처리 유동체가 흐르는 밀봉된 유체 유로에 접속된 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 적어도 2개의 상대적으로 접근 이반 가능한 처리용면, 양 처리용면(1,2) 사이에 접면압력을 부여하는 접면압력 부여 기구, 및 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)을 상대적으로 회전시키는 회전 구동 기구를 구비함으로써 양 처리용면(1,2) 사이에서 적어도 2종의 피처리 유동체의 혼합(반응) 처리를 행하는 것으로서, 접면압이 부여되면서 상대적으로 회전하는 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이에 유체압 부여 기구로부터 압력이 부여된 적어도 일종의 피처리 유동체가 통과되고, 또한, 다른 일종의 피처리 유동체가 통과됨으로써 유체압 부여 기구로부터 압력이 부여된 상기 일종의 피처리 유동체가 소정 두께의 박막 유체를 형성하면서 양 처리용면(1,2) 사이를 통과할 때에 상기 다른 일종의 피처리 유동체가 혼합되고, 피처리 유동체 사이에서 원하는 혼합 상태(반응)가 생기게 하는 것을 채용할 수 있다.
이 접면압력 부여 기구가 상술한 장치에 있어서의 미세 진동이나 얼라인먼트를 조정하는 완충 기구나 변위 조정 기구를 구성하는 것으로 해서 실시할 수 있다.
또한, 본원 발명을 실시하는 처리 장치로서, 혼합(반응)시키는 2종의 피처리 유동체 중 적어도 한쪽의 피처리 유동체를 상기 장치에 도입하는 제 1 도입부와, 제 1 도입부에 접속되어 상기 한쪽의 피처리 유동체에 압력을 부여하는 유체압 부여 기구(p)와, 혼합(반응)시키는 2종의 피처리 유동체 중 적어도 다른 한쪽을 상기 장치에 도입하는 제 2 도입부와, 상기 한쪽의 피처리 유동체가 흐르는 밀봉된 유체 유로에 설치된 제 1 처리용부(10)와 제 1 처리용부(10)에 대해서 상대적으로 접근 이반 가능한 제 2 처리용부(20)의 적어도 2개의 처리용부와, 이들 처리용부(10,20)에 있어서 서로 대향하는 위치에 형성된 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 적어도 2개의 처리용면과, 제 2 처리용면(2)이 노출되도록 제 2 처리용부(20)를 수용하는 홀더(21)와, 제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20)를 상대적으로 회전시키는 회전 구동 기구와, 제 1 처리용면(1)에 대해서 제 2 처리용면(2)을 압접 또는 근접한 상태로 제 2 처리용부(20)를 압박하는 접면압력 부여 기구(4)를 구비하고, 양 처리용면(1,2) 사이에서 피처리 유동체 간의 혼합(반응) 처리를 행하고, 상기 홀더(21)가 상기 제 1 도입부의 개구부를 구비함과 아울러, 처리용면(1,2) 사이의 간극에 영향을 주도록 움직일 수 있게 되어 있지 않고, 제 1 처리용부(10)와 제 2 도입부(20) 중 적어도 한쪽이 상기 제 2 도입부의 개구부를 구비하고, 제 2 처리용부(20)가 환상체이며, 제 2 처리용면(2)이 홀더(21)에 대해서 슬라이딩해서 제 1 처리용면(1)에 접근 이반하는 것이고, 제 2 처리용부(20)가 수압면을 구비하고, 수압면은 유체압 부여 기구(p)가 피처리 유동체에 부여하는 압력을 받아서 제 1 처리용면(1)으로부터 제 2 처리용면(2)을 이반시키는 방향으로 이동시키는 힘을 발생시키고, 상기 수압면의 적어도 일부는 제 2 처리용면(2)으로 구성되고, 접근 이반 가능하고 또한 상대적으로 회전하는 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이에 압력이 부여된 한쪽의 피처리 유동체가 통과됨과 아울러, 다른 한쪽의 피처리 유동체가 양 처리용면(1,2) 사이에 공급됨으로써 양 피처리 유동체가 소정 두께의 박막 유체를 형성하면서 양 처리용면(1,2) 사이를 통과하고, 통과 중의 피처리 유동체가 혼합됨으로써 피처리 유동체 사이에 있어서의 원하는 혼합(반응)을 촉진시키는 것이며, 접면압력 부여 기구(4)의 접면압력과, 유체압 부여 기구(p)가 부여하는 유체 압력의 양 처리용면(1,2) 사이를 이반시키는 힘의 균형에 의해서 상기 소정 두께의 박막 유체를 발생시키는 미소 간격을 양 처리용면(1,2) 사이에 유지하는 것을 채용할 수 있다.
이 유체 처리 장치에 있어서 제 2 도입부도 제 1 도입부에 접속된 것과 마찬가지의 별도의 유체압 부여 기구에 접속되어 가압되는 것으로 해도 실시할 수 있다. 또한, 제 2 도입부로부터 도입되는 피처리 유동체는 별도의 유체압 부여 기구에 의해 가압되는 것은 아니고 제 1 도입부에서 도입되는 피처리 유동체의 유체압에 의해 제 2 도입부 내에 생기는 부압에 의해 양 처리용면(1,2) 사이에 흡인되어 공급되는 것으로 해도 실시할 수 있다. 또한, 상기 다른쪽의 피처리 유동체는 제 2 도입부 내를 자체 중량에 의해 이동 즉 상방으로부터 하방으로 흘러서 처리용면(1,2) 사이에 공급되는 것으로 해도 실시할 수 있다.
상기와 같이, 한쪽의 피처리 유동체의 장치 내로의 공급구가 되는 제 1 도입부의 개구부를 제 2 홀더에 형성하는 것에 한정되는 것은 아니고, 제 1 도입부의 상기 개구부를 제 1 홀더에 형성하는 것으로 해도 된다. 또한, 제 1 도입부의 상기 개구부를 양 처리용면 중 적어도 한쪽에 형성해서 실시할 수도 있다. 단, 반응에 의해서 먼저 처리용면(1,2) 사이에 도입해 둘 필요가 있는 피처리 유동체를 제 1 도입부로부터 공급할 필요가 있는 경우에 있어서 다른쪽의 피처리 유동체의 장치 내로의 공급구가 되는 제 2 도입부의 개구부는 어느 하나의 처리용면에 있어서 상기 제 1 도입부의 개구부보다 하류측에 배치할 필요가 있다.
또한, 본원 발명의 실시형태에 사용하는 처리 장치로서 다음의 것을 채용할 수 있다.
이 유체 처리 장치는 반응시키는 2종 이상의 피처리 유동체를 각각 도입하는 복수개의 도입부와, 상기 2종 이상의 피처리 유동체 중 적어도 하나에 압력을 부여하는 유체압 부여 기구(p)와, 이 피처리 유동체가 흐르는 밀봉된 유체 유로에 설치된 제 1 처리용부(10)와 제 1 처리용부(10)에 대해서 상대적으로 접근 이반 가능한 제 2 처리용부(20)의 적어도 2개의 처리용부와, 이들 처리용부(10,20)에 있어서 서로 대향하는 위치에 형성된 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 적어도 2개의 처리용면(1,2)과, 제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20)를 상대적으로 회전시키는 회전 구동 기구를 구비하고, 양 처리용면(1,2) 사이에서 피처리 유동체 간의 혼합(반응) 처리를 행하는 것으로서, 제 1 처리용부(10)와 제 2 처리용부(20) 중 적어도 제 2 처리용부(20)는 수압면을 구비하는 것이고, 또한, 이 수압면의 적어도 일부가 제 2 처리용면(2)으로 구성되고, 수압면은 유체압 부여 기구가 피처리 유동체에 부여하는 압력을 받아서 제 1 처리용면(1)으로부터 제 2 처리용면(2)을 이반시키는 방향으로 이동시키는 힘을 발생시키고, 또한, 제 2 처리용부(20)는 제 2 처리용면(2)과 반대측을 향하는 접근용 조정면(24)을 구비하는 것이며, 접근용 조정면(24)은 피처리 유동체에 가해진 소정의 압력을 받아서 제 1 처리용면(1)에 제 2 처리용면(2)을 접근시키는 방향으로 이동시키는 힘을 발생시키고, 상기 접근용 조정면(24)의 접근 이반 방향의 투영 면적과 상기 수압면의 접근 이반 방향의 투영 면적의 면적비에 의해 피처리 유동체로부터 받는 전체 압력의 합력으로서 제 1 처리용면(1)에 대한 제 2 처리용면(2)의 이반 방향으로 이동하는 힘이 결정되는 것이며, 접근 이반 가능하고 또한 상대적으로 회전하는 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이에 압력이 부여된 피처리 유동체가 통과되고, 상기 피처리 유동체에 혼합(반응)시키는 다른 피처리 유동체가 양 처리용면 사이에 있어서 혼합되고, 혼합된 피처리 유동체가 소정 두께의 박막 유체를 형성하면서 양 처리용면(1,2) 사이를 통과함으로써 처리용면 사이의 통과 중에 원하는 반응 생성물을 얻는 것이다.
또한, 본원 발명에 의한 장치에 대해서 정리하면, 이 유체 처리 방법은 제 1 피처리 유동체에 소정의 압력을 부여하고, 이 소정의 압력을 받은 피처리 유동체가 흐르는 밀봉된 유체 유로에 제 1 처리용면(1) 및 제 2 처리용면(2)의 적어도 2개의 상대적으로 접근 이반 가능한 처리용면을 접속하고, 양 처리용면(1,2)을 접근시키는 접면압력을 부여하고, 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2)을 상대적으로 회전시키고 또한 이들 처리용면(1,2) 사이에 피처리 유동체를 도입하는 것이며, 상기 피처리 유동체와 반응하는 제 2 피처리 유동체를 상기와 별도의 유로에 의해 상기 처리용면(1,2) 사이에 도입하고, 양 피처리 유동체를 혼합(반응)시키는 것이며, 적어도 제 1 피처리 유동체에 부여한 상기 소정의 압력을 양 처리용면(1,2)을 이반시키는 이반력으로 하고, 상기 이반력과 상기 접면압력을 처리용면(1,2) 사이의 피처리 유동체를 통해서 균형화시킴으로써 양 처리용면(1,2) 사이를 소정의 미소 간격으로 유지하고, 피처리 유동체를 소정의 두께의 박막 유체로서 양 처리용면(1,2) 사이를 통과시켜 이 통과 중에 양 피처리 유동체의 혼합(반응)을 균일하게 행하고, 석출을 수반하는 반응의 경우에 있어서는 원하는 반응 생성물을 정출 또는 석출시키는 것이다.
이하, 본원 발명의 그 외의 실시형태에 대해서 도 28, 도 29 등과 함께 설명한다.
이 실시형태에 있어서의 수압면(23)은 경사면으로 되어 있다.
이 경사면[수압면(23)]은 피처리 유동체의 흐름 방향을 기준으로 한 상류측 단부에서의 오목부(13)가 형성된 처리용부의 처리용면에 대한 축방향에 있어서의 거리가 하류측 단부에서의 동 거리에 비해서 크게 되도록 형성된다. 그리고, 이 경사면은 피처리 유동체의 흐름 방향을 기준으로 한 하류측 단부가 상기 오목부(13)의 축방향 투영면 상에 형성된 것으로 하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 도 28(A)에 나타내는 바와 같이, 상기 경사면[수압면(23)]의 하류측 단부(60)가 상기 오목부(13)의 축방향 투영면 위가 되도록 설치한다. 상기 경사면의 제 2 처리용면(2)에 대한 각도(θ1)는 0.1°~85°의 범위인 것이 바람직하고, 10°~55°의 범위가 보다 바람직하며, 15°~45°의 범위가 더욱 바람직하다. 이 각도(θ1)는 피처리물의 처리 전의 성상에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 상기 경사면의 하류측 단부(60)는 제 1 처리용면(1)에 형성된 오목부(13)의 상류측 단부(13-b)로부터 하류측으로 0.01㎜ 이간된 위치로부터, 하류측 단부(13-c)로부터 상류측으로 0.5㎜ 이간된 위치까지의 영역 내에 형성된다. 보다 바람직하게는 상류측 단부(13-b)로부터 하류측으로 0.05㎜ 이간된 위치로부터, 하류측 단부(13-c)로부터 상류측으로 1.0㎜ 이간된 위치까지의 영역 내에 형성된다. 상기 경사면의 각도와 마찬가지로 이 하류측 단부(60)의 위치에 대해서도 피처리물의 성상에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 도 28(B)에 나타내는 바와 같이, 경사면[수압면(23)]을 R면으로 해도 실시할 수 있다. 이에 따라, 피처리물의 도입을 더욱 균일하게 행할 수 있다.
오목부(13)는 상기와 같이 연속된 것 외에 단속되는 것이여도 실시 가능하다. 단속되는 경우에 있어서는 단속되는 오목부(13)의 제 1 처리용면(1)의 가장 내주측에 있어서의 상류측 단부가 상기 13-b가 되고, 동일하게 제 1 처리용면(1)의 가장 외주측에 있어서의 상류측 단부가 상기 13-c가 된다.
또한, 상기에서는 오목부(13)를 제 1 처리용면(1)에 형성하는 것으로 하고 수압면(23)을 제 2 처리용면(2)에 형성하는 것으로 했지만, 반대로, 오목부(13)를 제 2 처리용면(2)에 형성하는 것으로 하고 수압면(23)을 제 1 처리용면(1)에 형성하는 것으로 해도 실시 가능하다.
또한, 오목부(13)를 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 양쪽에 형성하고, 오목부(13)와 수압면(23)을 각 처리용면(1,2)의 둘레 방향으로 교대로 형성함으로써 제 1 처리용면(1)에 형성한 오목부(13)와 제 2 처리용면(2)에 형성한 수압면(23)이 대향하고, 동시에, 제 1 처리용면(1)에 형성한 수압면(23)과 제 2 처리용면(2)에 형성한 오목부(13)가 대향하는 것으로 하는 것도 가능하다.
처리용면에 오목부(13)와는 다른 홈을 실시하는 것도 가능하다. 구체적인 예로서는 도 19(F)나 도 19(G)와 같이 오목부(13)보다 직경 방향 외측[도 19(F)] 또는 직경 방향 내측[도 19(G)]에 방사상으로 신장되는 신규의 오목부(14)를 실시할 수 있다. 이것은 처리용면 사이의 체류 시간을 연장시키고 싶은 경우나, 고점조물의 유체를 처리할 경우에 유리하다.
또한, 오목부(13)와는 다른 홈에 대해서는 형상, 면적, 개수, 깊이에 관해서는 특별히 한정되지 않는다. 목적에 따라서 상기 홈을 실시할 수 있다.
상기 제 2 처리용부(20)에는 상기 처리용면에 도입된 유체의 유로와는 독립되고 처리용면 사이에 통하는 개구부(d20)를 구비하는 제 2 도입부(d2)가 형성되어 있다.
구체적으로는, 제 2 도입부(d2)는, 도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 상기 제 2 처리용면(2)의 개구부(d20)로부터의 도입 방향이 제 2 처리용면(2)에 대해서 소정의 앙각(θ1)으로 경사져 있다. 이 앙각(θ1)은 0도를 초과하고 90도 미만으로 설정되어 있고, 또한 반응 속도가 빠른 반응의 경우에는 1도 이상 45도 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 상기 제 2 처리용면(2)의 개구부(d20)로부터의 도입 방향이 상기 제 2 처리용면(2)을 따르는 평면에 있어서 방향성을 갖는 것이다. 이 제 2 유체의 도입 방향은 처리용면의 반경 방향의 성분에 있어서는 중심으로부터 멀어지는 바깥 방향이고, 또한, 회전하는 처리용면 사이에 있어서의 유체의 회전 방향에 대한 성분에 있어서는 순방향이다. 바꿔 말하면, 개구부(d20)를 통과하는 반경 방향으로서 바깥 방향의 선분을 기준선(g)으로 해서 이 기준선(g)으로부터 회전 방향(R)으로의 소정의 각도(θ2)를 갖는 것이다.
이 각도(θ2)에 대해서도 0도를 초과하고 90도 미만으로 설정되어 있고, 도 3(B)의 그물 친 부분을 향해서 개구부(d20)로부터 토출된다. 또한, 반응 속도가 빠른 반응의 경우에는 상기 각도(θ2)는 작은 것이여도 좋고, 반응 속도가 느릴 경우에는 상기 각도(θ2)도 크게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 이 각도는 유체의 종류, 반응 속도, 점도, 처리용면의 회전 속도 등의 여러가지의 조건에 따라 변경해서 실시할 수 있다.
개구부(d20)의 구경은 바람직하게는 0.2㎛~3000㎛, 보다 바람직하게는 10㎛~1000㎛로 한다. 또한 실질적으로는 개구부(d20)의 직경이 유체의 흐름에 영향을 미치지 않을 경우에는 제 2 도입부(d2)의 직경이 상기 범위 내로 설정되면 좋다. 또한, 직진성을 구할 경우와 확산성을 구할 경우에 개구부(d20)의 형상 등을 변화시키는 것도 바람직하고, 이들은 유체의 종류, 반응 속도, 점도, 처리용면의 회전 속도 등의 여러가지의 조건에 따라 변경해서 실시할 수 있다.
또한, 상기 별도의 유로에 있어서의 개구부(d20)는 제 1 처리용면(1)에 형성된 오목부로부터 마이크로 펌프 효과에 의해 도입될 때의 흐름 방향이 처리용면 사이에서 형성되는 스파이럴 형상이며 층류의 흐름 방향으로 변환되는 점보다 외경측에 설치하면 좋다. 즉 도 2(B)에 있어서 제 1 처리용면(1)에 형성된 오목부의 가장 처리용면 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 외측으로의 거리(n)를 0.5㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 개구부를 동일한 유체에 대해서 복수개 형성할 경우에는 동심원 상에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 개구부를 다른 유체에 대해서 복수개 형성할 경우에는 반경이 다른 동심원 상에 형성하는 것이 바람직하다. (1) A+B→C (2) C+D→E 와 같은 반응이 순번대로 실행되고, A+B+C→F 와 같은 본래 동시 반응해서는 안되는 반응이나 피처리물이 효율 좋게 접촉되지 않아 반응이 실행되지 않는다는 문제를 회피하는데에 효과적이다.
또한, 상기 처리용부를 유체 안에 담그고, 상기 처리용면 사이에서 혼합(반응)시켜 얻어진 유체를 직접 처리용부의 외부에 있는 액체, 또는 공기 이외의 기체에 투입해서 실시할 수 있다.
또한, 처리용면 사이 또는 처리용면으로부터 토출된 직후의 피처리물에 초음파 에너지를 부가하는 것도 가능하다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 처리용면(1)과 제 2 처리용면(2) 사이 즉 처리용면 사이에 온도차를 발생시키기 위해서 제 1 처리용부(10) 및 제 2 처리용부(20) 중 적어도 어느 하나에 온도 조절 기구(온도 조정 기구)(J1,J2)를 설치해도 된다.
이 온도 조절 기구는 특별히 한정되지 않지만, 냉각이 목적인 경우에는 처리용부(10,20)에 냉각부를 설치한다. 구체적으로는 온도 조절용 매체로서의 빙수나 각종의 냉매를 통과시키는 배관, 또는 펠티에 소자 등의 전기적 또는 화학적으로 냉각 작용을 할 수 있는 냉각 소자를 처리용부(10,20)에 부착한다.
가열이 목적인 경우에는 처리용부(10,20)에 가열부를 설치한다. 구체적으로는 온도 조절용 매체로서의 스팀이나 각종의 온매가 통과하는 배관, 또는 전기 히터 등의 전기적 또는 화학적으로 발열 작용을 할 수 있는 발열 소자를 처리용부(10,20)에 부착한다.
또한, 링 수용부에 처리용부와 직접 접하는 것이 가능한 새로운 온도 조절용 매체용의 수용부를 형성해도 된다. 그들에 의해, 처리용부의 열 전도를 이용해서 처리용면을 온도 조절할 수 있다. 또한, 처리용부(10,20) 안에 냉각 소자나 발열 소자를 매립해서 통전시키거나, 냉온매 통과용 통로를 매립해서 그 통로에 온도 조절용 매체(냉온매)를 통과시킴으로써 내측으로부터 처리용면을 온도 조절하는 것도 가능하다. 또한, 도 1에 나타낸 온도 조절 기구(J1,J2)는 그 일례로서 각 처리용부(10,20)의 내부에 형성된 온도 조절용 매체를 통과시키는 배관(재킷)이다.
상기 온도 조절 기구(J1,J2)를 이용해서 한쪽의 처리용면이 다른쪽의 처리용면보다 온도가 높은 것으로 하고, 처리용면 사이에 온도차를 발생시킨다. 예컨대, 제 1 처리용부(10)를 상기 어느 하나의 방법으로 60℃로 가온하고, 제 2 처리용부(20)를 상기 어느 하나의 방법으로 15℃로 한다. 이 때, 처리용면 사이에 도입된 유체의 온도는 제 1 처리용면(1)으로부터 제 2 처리용면(2)을 향해서 60℃로부터 15℃로 변화된다. 즉, 이 처리용면 사이에 있어서의 유체에 온도 구배가 발생된다. 그리고, 처리용면 사이의 유체는 그 온도 구배에 의해 대류하기 시작하고, 처리용면에 대해서 수직 방향의 흐름이 발생되게 된다. 또한, 상기 「수직 방향의 흐름」은 흐름의 방향 성분에 적어도 상기 처리용면에 대해서 수직 방향의 성분이 포함되는 것을 가리킨다.
제 1 처리용면(1) 또는 제 2 처리용면(2)이 회전하고 있을 경우에도 그 처리용면에 대해서 수직 방향의 흐름은 계속되므로, 처리용면이 회전하는 것에 의한 처리용면 사이의 스파이럴 형상이며 층류인 흐름에 수직 방향의 흐름을 부가할 수 있다. 이 처리용면 사이의 온도차는 1℃~400℃, 바람직하게는 5℃~100℃에서 실시할 수 있다.
또한, 본 장치에 있어서의 회전축(50)은 연직으로 배치된 것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 비스듬히 배치되어 있어도 된다. 처리 중 양 처리용면(1,2) 사이에 형성되는 유체의 박막에 의해 실질적으로 중력의 영향을 배제할 수 있기 때문이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 도입부(d1)는 제 2 홀더(21)에 있어서 제 2 링(20)의 축심과 일치하고, 상하로 연직으로 신장된다. 단, 제 1 도입부(d1)는 제 2 링(20)의 축심과 일치하고 있는 것에 한정되는 것은 아니고, 양 링(10,20)에 둘러싸여진 공간에 제 1 피처리 유동체를 공급할 수 있는 것이면, 제 2 홀더(21)의 중앙 부분(22)에 있어서 상기 축심 이외의 위치에 설치되어 있어도 좋고, 또한, 연직이 아니라 비스듬히 신장되는 것이여도 좋다. 그 어느 배치 각도의 경우이여도 처리용면 사이의 온도 구배에 의해 처리용면에 대해서 수직인 흐름을 발생시키는 것을 가능하게 하고 있다.
상기 처리용면 사이에 있어서의 유체의 온도 구배에 있어서 그 온도 구배가 작으면 유체에 열 전도가 행해지는 것뿐이지만, 온도 구배가 소정 임계값을 초과하면 유체 안에 베나르 대류라는 현상이 발생된다. 그 현상은 처리용면 사이의 거리를 L, 중력의 가속도를 g, 유체의 체적열팽창률을 β, 유체의 동점성률을 ν, 유체의 온도 전도율을 α, 처리용면 사이의 온도차를 ΔT로 할 때,
Ra=L3ㆍgㆍβㆍΔT/(αㆍν)
로 정의되는 무차원수인 레일리 수(Ra)에 의해 지배된다. 베나르 대류가 발생되기 시작하는 임계 레일리 수는 처리용면과 피처리물 유체의 경계면의 성질에 따라 다르지만 약 1700으로 되어 있다. 그보다 큰 값에서는 베나르 대류가 발생된다. 또한, 그 레일리 수(Ra)가 1010 부근보다 큰 값의 조건이 되면 유체는 난류 상태가 된다. 즉, 그 처리용면 사이의 온도차(ΔT) 또는 처리용면의 거리(L)를 레일리 수(Ra)가 1700 이상이 되도록 해서 본 장치를 조절함으로써 처리용면 사이에 처리용면에 대해서 수직 방향의 흐름을 발생시킬 수 있어 상기 혼합(반응) 조작을 실시할 수 있다.
그러나 상기 베나르 대류는 1~10㎛ 정도의 처리용면 사이의 거리에 있어서는 발생되기 어렵다. 엄밀하게는 10㎛ 이하의 간격 중의 유체에 상기 레일리 수를 적용하여 베나르 대류 발생 조건을 검토하면, 물의 경우에 그 온도차에 수천℃ 이상을 필요로 하게 되어 현실적으로는 어렵다. 베나르 대류는 유체의 온도 구배에 있어서의 밀도차에 의한 대류, 즉 중력에 관계된 대류이다. 10㎛ 이하의 처리용면 사이는 미소 중력장일 가능성이 높고, 그러한 장소에서는 부력 대류는 억제된다. 즉, 이 장치에서 현실적으로 베나르 대류가 발생하는 것은 처리용면 사이의 거리가 10㎛를 초과할 경우이다.
처리용면 사이의 거리가 1~10㎛ 정도에서는 밀도차에 의한 대류가 아니라 온도 구배에 의한 유체의 표면 장력 차에 의해 대류가 발생되고 있다. 그러한 대류가 마란고니 대류이고, 처리용면 사이의 거리를 L, 유체의 동점성률을 ν, 유체의 온도 전도율을 α, 처리용면 사이의 온도차를 ΔT, 유체의 밀도를 ρ, 표면 장력의 온도 계수(표면 장력의 온도 구배)를 σ로 할 때,
Ma=σㆍΔTㆍL/(ρㆍνㆍα)
로 정의되는 무차원수인 마란고니 수에 의해 지배된다. 마란고니 대류가 발생되기 시작하는 임계 마란고니 수는 80 부근이며, 그 값보다 큰 값이 되는 조건에서는 마란고니 대류가 발생된다. 즉, 그 처리용면 사이의 온도차(ΔT) 또는 처리용면의 거리(L)를 마란고니 수(Ma)가 80 이상이 되도록 해서 본 장치를 조절함으로써 10㎛ 이하의 미소 유로이여도 처리용면 사이에 처리용면에 대해서 수직 방향의 흐름을 발생시킬 수 있어 상기 혼합(반응) 조작을 실시할 수 있다.
레일리 수의 계산에는 이하의 식을 이용했다.
Figure 112012090035565-pct00004
L: 처리용면 사이의 거리[m], β: 체적열팽창률[1/K], g: 중력가속도[m/s2]
ν: 동점성률[㎡/s], α: 온도 전도율[(㎡/s)], ΔT: 처리용면 사이의 온도차[K]
ρ: 밀도[㎏/㎥], Cp: 정압비열[J/㎏ㆍK], k: 열 전도율[W/mㆍK]
T1: 처리용면에 있어서의 고온측의 온도[K], T0: 처리용면에 있어서의 저온측의 온도[K]
베나르 대류가 발생되기 시작할 때의 레일리 수를 임계 레일리 수(RaC)로 했을 경우, 그 때의 온도차(ΔTC1)는 이하와 같이 구해진다.
Figure 112012090035565-pct00005
마란고니 수의 계산에는 이하의 식을 이용했다.
Figure 112012090035565-pct00006
L: 처리용면 사이의 거리[m], ν: 동점성률[㎡/s], α: 온도 전도율[(㎡/s)]
ΔT: 처리용면 사이의 온도차[K], ρ: 밀도[㎏/㎥], Cp: 정압비열[J/㎏ㆍK]
k: 열 전도율[W/mㆍK], σt: 표면 장력 온도 계수[N/mㆍK]
T1: 처리용면에 있어서의 고온측의 온도[K], T0: 처리용면에 있어서의 저온측의 온도[K]
마란고니 대류가 발생되기 시작하는 마란고니 수를 임계 마란고니 수(MaC)로 했을 경우, 그 때의 온도차(ΔTC2)는 이하와 같이 구해진다.
Figure 112012090035565-pct00007
이어서, 본원 발명에 의한 유체 처리 장치를 이용하여 실시할 수 있는 처리를 이하에 예시한다. 또한, 본원 발명에 의한 유체 처리 장치는 하기의 예에만 한정해서 이용되는 것은 아니고, 종래의 마이크로 리액터나 마이크로 믹서에 의해 이루어지고 있었던 반응은 물론, 그 외의 여러가지의 반응, 혼합, 분산에 관한 처리에 이용할 수 있다.
적어도 1종류의 안료를 황산, 질산, 염산 등의 강산에 용해시켜 조정된 안료 산성 용액을 물을 함유하는 용액과 혼합해서 안료 입자를 얻는 반응[애시드 패스팅(acid pasting)법].
또는, 적어도 1종류의 안료를 유기 용매에 용해시켜 조정된 안료 용액을 상기 안료에 대해서는 빈(貧)용매이며, 또한 상기 용액의 조정에 사용된 유기 용매에는 상용성인 빈용매 중에 투입해서 안료 입자를 침전시키는 반응(재침법).
또는, 산성 또는 알칼리성인 pH 조정 용액 또는 상기 pH 조정 용액과 유기 용매의 혼합 용액 중 어느 하나에 적어도 1종류의 안료를 용해시킨 안료 용액과, 상기 안료 용액에 함유되는 안료에 용해성을 나타내지 않거나 또는 상기 안료 용액에 함유되는 용매보다 상기 안료에 대한 용해성이 작은 상기 안료 용액의 pH를 변화시키는 안료 석출용 용액을 혼합해서 안료 입자를 얻는 반응.
카본블랙의 표면에 액상환원법에 의해 금속미립자를 담지시키는 반응(상기 금속으로서는 백금, 팔라듐, 금, 은, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 망간, 니켈, 철, 크롬, 몰리브덴, 티탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 예시할 수 있음).
플러린을 용해하는 제 1 용매를 함유하는 용액과, 상기 제 1 용매보다 플러린의 용해도가 작은 제 2 용매를 혼합함으로써 플러린 분자로 이루어지는 결정 및 플러린 나노 휘스커ㆍ나노 파이버 나노 튜브를 제조하는 반응.
금속화합물을 환원하는 반응(상기 금속으로서는 금, 은, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금과 같은 귀금속, 또는 구리, 또는 상기 2종 이상의 금속의 합금을 예시할 수 있음).
세라믹스 원료를 가수 분해하는 반응(상기 세라믹스 원료로서는 Al, Ba, Mg, Ca, La, Fe, Si, Ti, Zr, Pb, Sn, Zn, Cd, As, Ga, Sr, Bi, Ta, Se, Te, Hf, Mg, Ni, Mn, Co, S, Ge, Li, B, Ce 중에서 선택된 적어도 1종을 예시할 수 있음).
티탄화합물의 가수 분해에 의해 2산화티탄 초미립자를 석출시키는 반응(상기 티탄화합물로서는 테트라메톡시티탄, 테트라에톡시티탄, 테트라-n-프로폭시티탄, 테트라이소프로폭시티탄, 테트라-n-부톡시티탄, 테트라이소부톡시티탄, 테트라-t-부톡시티탄 등의 테트라알콕시티탄 또는 그 유도체, 사염화티탄, 황산티타닐, 구연산티탄, 및 4질산 티탄으로부터 선택되는 적어도 1종을 예시할 수 있음).
반도체 원료인 이종의 원소를 갖는 이온을 함유하는 유체를 합류시키고, 공침(共沈)ㆍ석출에 의해 화합물 반도체 미립자를 생성하는 반응(화합물 반도체로서는 II-VI족 화합물 반도체, III-V족 화합물 반도체, IV족 화합물 반도체, I-III-VI족 화합물 반도체를 예시할 수 있음).
반도체 원소를 환원해서 반도체 미립자를 생성하는 반응(반도체 원소로서는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 탄소(C), 및 주석(Sn)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 원소를 예시할 수 있음).
자성체 원료를 환원해서 자성체 미립자를 생성하는 반응[자성체 원료로서는 니켈, 코발트, 이리듐, 철, 백금, 금, 은, 망간, 크롬, 팔라듐, 이트륨, 란타니드(네오듐, 사마륨, 가돌리늄, 테르븀) 중 적어도 1종을 예시할 수 있음].
생체 섭취물 미립자 원료를 적어도 1종류, 제 1 용매에 용해시킨 유체와, 상기 제 1 용매보다 용해도가 낮은 제 2 용매가 될 수 있는 용매를 혼합하고, 생체 섭취물 미립자를 석출시키는 반응.
또는, 산성 물질 또는 양이온성 물질을 적어도 1종류 함유하는 유체와, 염기성 물질 또는 음이온성 물질을 적어도 1종류 함유하는 유체를 혼합하고, 중화 반응에 의해 생체 섭취물 미립자를 석출시키는 반응.
지용성의 약리활성물질을 함유하는 유상(油相) 성분을 함유하는 피처리 유동체와, 적어도 수계 분산 용매로 이루어지는 피처리 유동체를 혼합하는 것, 또는, 수용성의 약리활성물질을 함유하는 수상(水相) 성분을 함유하는 피처리 유동체와, 적어도 오일계 분산 용매로 이루어지는 피처리 유동체를 혼합함으로써 마이크로 에멀션 입자를 얻는 처리.
또는, 분산상 또는 연속상 중 적어도 어느 한쪽에 1종류 이상의 인지질을 함유하고, 분산상은 약리활성물질을 함유하고, 연속상은 적어도 수계 분산 용매로 이루어지고, 분산상의 피처리 유동체와 연속상의 피처리 유동체를 혼합함으로써 리포솜을 얻는 처리.
수지에 대해서 용해성 및 상용성인 용매에 수지를 용해시킨 유체와 수성 용매를 혼합하고, 석출 또는 유화에 의해 수지 미립자를 얻는 처리.
또는, 가온해서 용융시킨 수지와 수성 용매를 혼합하고, 유화ㆍ분산에 의해 수지 미립자를 얻는 처리.
프리델크라프츠(Friedel-Crafts) 반응, 니트로화 반응, 부가 반응, 탈리 반응, 전이 반응, 중합 반응, 축합 반응, 커플링 반응, 아실화, 카르보닐화, 알데히드 합성, 펩티드 합성, 알돌 반응, 인돌 반응, 구전자치환반응, 구핵치환반응, Wittig 반응, Michael 부가 반응, 에나민 합성, 에스테르 합성, 효소 반응, 디아조 커플링 반응, 산화 반응, 환원 반응, 다단계 반응, 선택적 첨가 반응, 스즈키ㆍ미야노우라 커플링 반응, Kumada-Corriu 반응, 메타세시스 반응, 이성화 반응, 라디칼 중합 반응, 음이온 중합 반응, 양이온 중합 반응, 금속 촉매 중합 반응, 축차 반응, 고분자 합성, 아세틸렌 커플링 반응, 에피술피드 합성, 에피술피드 합성, Bamberger 전위, Chapman 전위, Claisen 축합, 퀴놀린 합성, Paal-Knorr 푸란 합성, Paal-Knorr 피롤 합성, Passerini 반응, Paterno-Buchi 반응, 카르보닐-엔 반응(Prins 반응), Jacobsen 전위, Koenigs-Knorr 그리코시드화 반응, Leuckart-Wallach 반응, Horner-Wadsworth-E㎜ons 반응, Gassman 반응, 노요리 부제 수소화 반응, Perkin 반응, Petasis 반응, Tishchenko 반응, Tishchenko 반응, Ullmann 커플링, Nazarov 환화, Tiffeneau-Demjanov 전위, 주형 합성, 2산화 셀렌을 이용하는 산화, Reimer-Tiemann 반응, Grob 개열 반응, 할로포름 반응, Malaprade 글리콜 산화 개열, Hofmann 탈리, Lawesson 시약에 의한 티오카르보닐화 반응, Lossen 전위, FAMSO를 이용하는 환상 케톤 합성, Favorskii 전위, Feist-Benary 푸란 합성, Gabriel 아민 합성, Glaser 반응, Grignard 반응, Cope 탈리, Cope 전위, 알킨류의 디이미드 환원, Eschenmoser 아미노메틸화 반응, [2+2]광환화 반응, Appel 반응, aza-Wittig 반응, Bartoli 인돌 합성, Carroll 전위, Chichibabin 반응, Cle㎜ensen 환원, Combes 퀴놀린 합성, 츠지-Trost 반응, TEMPO 산화, 4산화 오스뮴을 이용하는 디히드록실화, Fries 전위, Neber 전위, Barton-McCombie 탈산소화, Barton 탈카르복실화, Seyferth-Gilbert 알킨 합성, Pinnick(Kraus) 산화, 이토우-사에구사 산화, Eschenmoser 개열 반응, Eschenmoser-Claisen 전위, Doering--LaFla㎜e 알렌 합성, Corey-Chaykovsky 반응, 아실로인 축합, Wolff-Kishner 환원, IBX 산화, Parikh-Doering 산화, Reissert 반응, Jacobsen 속도론적 광학 분할 가수 분해, 벤질산 전위, 히야마 크로스 커플링, Luche 환원, 옥시 수은화, Vilismeier-Haak 반응, Wolff 전위, KolbeSchmitt 반응, Corey-Kim 산화, Cannizzaro 반응, Henry 반응, 알코올의 알칸으로의 변환, Arndt-Eistert 합성, 히드로포르밀화 반응, Peterson 올레핀화, 탈카르보닐화 반응, Curtius 전위, Wohl-Zieglar 알릴위치 브롬화, Pfitzner-Moffatt 산화, McMurry 커플링, Barton 반응, Balz-Schiemann 반응, 마사무네-Bergman 반응, Dieckmann 축합, 피나콜 커플링, Williamson 에테르 합성, 요드 락톤화 반응, Harries 오존 분해, 활성 2산화 망간에 의한 산화, 알킨의 환화 3량화 반응, 쿠마다-타마오-Corriu 크로스 커플링, 술폭시드 및 셀레녹사이드의 syn-β 탈리, Fischer 인돌 합성, Oppenauer 산화, Darzens 축합 반응, Alder 원 반응, Sarett-Collins 산화, 노자키-히야마-키시 커플링 반응, Weinreb 케톤 합성, DAST 불소화, Corey-Winter 올레핀 합성, 호소미-사쿠라 반응, PCC(PDC)를 이용하는 알코올의 산화, Jones 산화(Jones Oxidation), Keck 알릴화 반응, 나가타 시약을 이용하는 사이안화물 부가, 네기시 커플링, Ireland-Claisen 전위, Baeyer-Villiger 산화, p-메톡시 벤질(PMB or MPM), 디메톡시벤질(DMB) 보호, 탈보호, Wacker 산화, Myers 부제 알킬화, 야마구치 매크로 락톤화, 무코야마-Corey 매크로 락톤화, Bode 펩티드 합성, Lindlar 환원, 균일계 수소화, 오르토 메탈화, Wagnar-Meerwein 전위, Wurtz 반응, 1,3-디티안을 이용하는 케톤 합성, Michael 부가, Stork 에나민에 의한 케톤 합성, Pauson-Khand 시클로 펜텐 합성, Tebbe 반응 등의 유기 화합물을 출발 원료로 하는 각종 반응제와의 유기 반응에 의해 미립자를 얻는 반응.
1 : 제 1 처리용면 2 : 제 2 처리용면
10 : 제 1 처리용부 11 : 제 1 홀더
13 : 오목부 20 : 제 2 처리용부
21 : 제 2 홀더 d1 : 제 1 도입부
d2 : 제 2 도입부 d20 : 개구부
α : 별도의 오목부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 유체 도입용 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 장치에 있어서:
    상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 유체 도입용 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 피처리 유동체의 도입 효과를 발생시키는 것이며,
    복수의 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고,
    상기 유체 도입용 오목부와는 다른 별도의 오목부가 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시되고, 상기 별도의 오목부는 상기 처리용면의 둘레 방향을 따라 원환 형상으로 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  3. 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 유체 도입용 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체 중 제 1 피처리 유동체인 제 1 유체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 제 1 유체를 도입한 유로와는 독립되고 처리용면 사이로 통하는 개구부를 구비한 별도의 유로로부터 피처리 유동체 중 제 2 피처리 유동체인 제 2 유체를 처리용면 사이로 도입해서 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 장치에 있어서:
    상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 유체 도입용 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 제 1 유체의 도입 효과를 발생시키는 것이며,
    상기 유체 도입용 오목부는 제 1 유체 도입용 오목부이며,
    복수의 제 1 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 제 1 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고,
    상기 제 1 유체 도입용 오목부와, 상기 처리용면 사이로 통하는 개구부 사이에 상기 제 1 유체 도입용 오목부와는 다른 별도의 오목부가 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시되고, 상기 별도의 오목부는 상기 처리용면의 둘레 방향을 따라 원환 형상으로 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 별도의 오목부가 상기 유체 도입용 오목부와 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 별도의 오목부의 깊이가 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 유체 처리 장치.
  7. 접근ㆍ이반 가능한 적어도 한쪽이 다른쪽에 대해서 상대적으로 회전하는 처리용부에 있어서의 대향하는 처리용면 사이에서 피처리물의 처리를 행하는 것으로서, 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에 실시된 유체 도입용 오목부에 의한 마이크로 펌프 효과를 이용해서 피처리 유동체를 처리용면 사이로 도입하고, 상기 피처리 유동체를 처리용면 사이에서 혼합ㆍ교반해서 상기 처리를 행하는 방법에 있어서:
    상기 마이크로 펌프 효과는 상기 처리용부의 회전과, 상기 처리용면에 실시된 상기 유체 도입용 오목부에 의해 처리용면 사이를 이반시키는 방향으로의 힘을 발생시키고, 또한 처리용면 사이로의 상기 피처리 유동체의 도입 효과를 발생시키는 것이며,
    복수의 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 상기 유체 도입용 오목부가 상기 처리용면의 내외 방향으로 신장되도록 형성되어 있고,
    상기 유체 도입용 오목부와는 다른 별도의 오목부가 상기 처리용면의 적어도 어느 한쪽에, 상기 처리용면의 둘레 방향을 따라 원환 형상으로 연속하여 형성실시되어 있고, 상기 별도의 오목부가 실시된 부분에 피처리 유동체를 통과시키는 것을 특징으로 하는 유체 처리 방법.
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