KR20170020821A - 캐비테이션이 감소되는 상호작용 챔버 - Google Patents
캐비테이션이 감소되는 상호작용 챔버 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170020821A KR20170020821A KR1020167036855A KR20167036855A KR20170020821A KR 20170020821 A KR20170020821 A KR 20170020821A KR 1020167036855 A KR1020167036855 A KR 1020167036855A KR 20167036855 A KR20167036855 A KR 20167036855A KR 20170020821 A KR20170020821 A KR 20170020821A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- chamber
- outlet
- inlet
- microchannel
- interaction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
-
- B01F5/0661—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/41—Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/23—Mixing by intersecting jets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/25—Mixing by jets impinging against collision plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
- B01F25/4323—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa using elements provided with a plurality of channels or using a plurality of tubes which can either be placed between common spaces or collectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
- B01F25/4332—Mixers with a strong change of direction in the conduit for homogenizing the flow
-
- B01F3/0807—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/30—Micromixers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/30—Micromixers
- B01F33/301—Micromixers using specific means for arranging the streams to be mixed, e.g. channel geometries or dispositions
- B01F33/3017—Mixing chamber
-
- B01F5/0644—
-
- B01F5/0648—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/41—Emulsifying
- B01F23/414—Emulsifying characterised by the internal structure of the emulsion
- B01F23/4143—Microemulsions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
Abstract
상호작용 챔버에서 캐비테이션을 감소시키는 장치 및 방법이 본원에서 설명된다. 일 실시예에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널을 포함하며, 유입구 챔버로부터 마이크로채널로의 진입은 유입구 챔버의 저부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되며, (i) 마이크로채널 입구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 각을 이루는 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나를 포함한다.
Description
우선권
본 출원은 2014년 5월 30일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/005,783호의 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허출원의 전체 내용은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.
발명의 분야
본 개시내용은 대체적으로 상호작용 챔버에서의 캐비테이션(cavitation)을 감소시키는 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 유체 처리기 및 유체 균질기, 예컨대 고전단 유체 처리기(high shear fluid processor) 및 고압 균질기에서 사용되는 상호작용 챔버에서 캐비테이션을 감소시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
상호작용 챔버는 보통, 하나 이상의 유입구 실린더로부터 하나 이상의 마이크로채널을 통해 하나 이상의 유출구 실린더 밖으로 유체를 유동시킴으로써 작동한다. 마이크로채널 내로의 유체 유동의 천이는 캐비테이션, 즉 액체 내부에서 증기 캐비티(기포)가 형성되는 물리적 현상을 유발시킬 수 있다. 캐비테이션은 급격한 압력 변화의 결과이다. 압력이 증기압 미만으로 낮아지면, 액체는 끓게 되고 증기 기포를 형성한다.
마이크로채널 내부에서의 캐비테이션과 관련한 여러 가지 단점이 존재한다. 첫째로, 캐비티(cavity)는, 하류에서 유체 압력이 회복되면 파괴될 수 있고 강력한 충격파를 발생시킬 수 있다. 이는 하류 배관 및 상호작용 챔버의 내부 표면에 대해 상당한 손상을 유발시킬 수 있다(예컨대, 구성요소의 마모는 챔버 성능 및 수명을 크게 감소시킴). 또한, 캐비테이션은 국지적인 고온 스팟(spot)을 유발할 수 있고, 이는 특정한 열 감응 재료에 대해 손상을 초래한다. 둘째로, 형성된 캐비티는 마이크로채널 내부에서 체류하고 마이크로채널 내부에서 특정 체적을 점유하기 문에, 마이크로채널을 통한 유동이 차단될 수 있고, 높은 종횡비에서 특정 고상 분산물 또는 특정 고상 재료를 처리할 때 플러깅(plugging)이 발생할 수 있다. 셋째로, 마이크로채널 입구 부근, 즉 캐비테이션이 가장 심각한 위치에서 이용 가능한 단면적이 감소되면, 유량이 제한되며, 후속하여 채널 출구에서의 낮은 평균 유속을 초래하게 된다. 이는 마이크로채널 출구에서의 유체의 에너지를 감소시킬 수 있으며, 특정 용례에 있어서 처리 효율의 저하를 유발시킬 수 있다.
본 발명의 과제는, 상호작용 챔버에서의 캐비테이션을 감소시키는 장치 및 방법, 보다 구체적으로는 유체 처리기 및 유체 균질기, 예컨대 고전단 유체 처리기 및 고압 균질기에서 사용되는 상호작용 챔버에서 캐비테이션을 감소시키는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 개시내용은, 캐비테이션을 감소시키며 마이크로채널을 통과하는 유체 속도를 증가시키는 상호작용 챔버를 제공한다. 본 명세서에서 설명하는 상호작용 챔버는 다음 중 하나 이상, 즉 (i) 캐비테이션의 감소/제거로 인한 플러깅의 감소, (ⅱ) 더 큰 마이크로채널 후 에너지로 인한 더 높은 처리 효율, (ⅲ) 다양한 열 감응 재료를 처리하는 능력을 가능하게 하는, 마이크로채널 내부에서의 국지적으로 더 낮은 온도, 및 (iv) 챔버 수명의 연장을 유발하는, 마이크로채널에서의 더 적은 마모 중 하나 이상을 제공하는 것으로 확인되었다.
일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널을 포함하며, 유입구 챔버로부터 마이크로채널로의 진입은 유입구 챔버의 저부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되고, (i) 마이크로채널 입구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 각을 이루는 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나를 포함한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 멀티 슬롯형 상호작용 챔버(multi-slotted interaction chamber)는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유입구 구멍과 유체 연통하는 유입구 플레넘(inlet plenum); 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하는 유출구 플레넘; 유입구 플레넘을 유출구 플레넘에 연결하며 이에 따라 유입구 구멍을 유출구 구멍과 유체 연결하는 복수 개의 마이크로채널을 포함하며, 마이크로채널 입구를 포함하는 복수 개의 마이크로채널은 각각 유입구 챔버의 저부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되고, (i) 유입구 플레넘의 폭은 유입구 챔버의 직경보다 작은 것과 (ⅱ) 유입구 플레넘의 높이는 유입구 챔버의 직경을 방해하는 것 중 적어도 하나가 실시된다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널; 유체가 유입구 챔버로부터 마이크로채널로 진입할 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단을 포함한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 진입 챔버, 바람직하게는 진입 실린더, 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더, 및 진입 챔버 및 유출구 챔버와 유체 연통하는 마이크로채널을 포함하며, 마이크로채널은 유입구 및 유출구를 갖고, 진입 챔버는 진입 챔버의 상부에, 또는 이 상부 부근에 있는 유입구 구멍 및 저부를 가지며, 진입 챔버의 저부 위로 소정 위치에 마이크로채널 유입구를 수용한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널을 포함하며, 마이크로채널로부터 유출구 챔버로의 출구는 유출구 챔버의 상부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되며, (i) 마이크로채널 출구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 기울어진 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나를 포함한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리 시스템은, 본 명세서에서 설명되는 상호작용 챔버의 상류에 또는 하류에 위치설정되는 보조 처리 모듈(APM; Auxiliary Processing Module)을 포함한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유상액(emulsion)을 형성하는 방법은, 본 명세서에서 설명되는 상호작용 챔버를 통해 유체를 통과시키는 단계를 포함한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 입자 크기의 감소를 유발하는 방법은, 입자 스트림이 본 명세서에서 설명되는 상호작용 챔버를 통과하게 하는 단계를 포함한다.
다른 일반적인 예시적 실시예에 있어서, 유체 처리 시스템은 본 명세서에 설명된 상호작용 챔버를 포함하며, 유체가 상호작용 챔버의 마이크로채널 내에서 0 kpsi 초과 및 40 kpsi 미만으로 유동하게 한다.
이제 본 개시내용의 실시예는 단지 예로서 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 6은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 8은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 저부 사시도를 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 10은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 11은 도 10의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 12는 도 10의 상호작용 챔버의 상부도를 도시한 것이다.
도 13은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 14는 도 13의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 15는 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 16은 도 14의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 17은 도 1의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 18은 도 14의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 19는 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 20은 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 21은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 22는 도 21의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 23은 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 24는 도 21의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 25는 도 1의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 26은 도 21의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 27은 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 28은 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 29는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 30은 도 29의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 31은 도 29의 상호작용 챔버의 상부도를 도시한 것이다.
도 32는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 33은 도 32의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 34는 도 32의 상호작용 챔버의 상부도를 도시한 것이다.
도 35는 도 32의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 36은 도 32의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 37은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 38은 도 37의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 39는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 40은 도 39의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 41은 도 37의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 42는 도 39의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 43은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 44는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 45는 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 46은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 47은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 48은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 1은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 6은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 8은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 저부 사시도를 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 10은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 11은 도 10의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 12는 도 10의 상호작용 챔버의 상부도를 도시한 것이다.
도 13은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 14는 도 13의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 15는 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 16은 도 14의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 17은 도 1의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 18은 도 14의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 19는 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 20은 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 21은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 22는 도 21의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 23은 도 1의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 24는 도 21의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 25는 도 1의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 26은 도 21의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 27은 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 28은 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 29는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 30은 도 29의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 31은 도 29의 상호작용 챔버의 상부도를 도시한 것이다.
도 32는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 33은 도 32의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 34는 도 32의 상호작용 챔버의 상부도를 도시한 것이다.
도 35는 도 32의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 36은 도 32의 상호작용 챔버 내부에서의 속도 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 37은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 38은 도 37의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 39는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 40은 도 39의 상호작용 챔버의 측단면도를 도시한 것이다.
도 41은 도 37의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 42는 도 39의 상호작용 챔버의 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 43은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 44는 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 45는 입자 크기 분포의 다이어그램을 도시한 것이다.
도 46은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 47은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
도 48은 상호작용 챔버의 예시적 실시예의 상부 사시도를 도시한 것이다.
본 개시내용을 설명하기에 앞서, 본 개시내용은 설명하는 구체적인 장치 및 방법에 한정되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 또한, 본 개시내용의 범위는 오직 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이므로, 본원에서 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하려는 목적일 뿐이며 한정하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.
본 개시내용 및 첨부된 청구범위에서 사용될 때, 단수 표현 및 표현 “상기”는, 문맥상 명확하게 달리 지적하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 본원에서 개시되는 방법 및 장치는, 본원에 구체적으로 개시되어 있지 않은 임의의 요소를 포함하지 않을 수 있다.
도 1 및 도 2는 상호작용 챔버(1)의 작동 섹션의 대략적인 형상 및 개략도를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(1)는, 유입구 구멍(4)를 갖춘 유입구 챔버(2), 유출구 구멍(8)을 갖춘 유출구 챔버(6), 및 유입구 챔버(2)를 유출구 챔버(6)에 연결하며 유출구 구멍(8)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(4)을 배치시키는 마이크로채널(10)을 포함한다. 유입구 챔버(2) 및 유출구 챔버(6)는 바람직하게는 실린더이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 마이크로채널(10)은 유입구 챔버(4)의 저부 단부(12)에서 그리고 유출구 챔버(6)의 상부 단부(14)에서 유입구 챔버(2)를 유출구 챔버(6)에 연결한다. 다시 말해서, 저부 단부(12) 및 상부 단부(14)는 마이크로채널(10)을 지나서 연장되지 않는다. 유입구 챔버(2)가 마이크로채널(10)과 만나는 개구는 마이크로채널 입구(13)이고, 마이크로채널(10)이 유출구 챔버(6)와 만나는 개구는 마이크로채널 출구(15)이다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 캐비테이션은 종종 마이크로채널 입구(13)에서 발생한다.
도 1 및 도 2의 상호작용 챔버(1)는, 단일 유입구 및 단일 유출구에 의해 형성되는 그 Z자 형상으로 인해 여기서는 일반적으로 Z 타입 상호작용 챔버라 칭한다. 상호작용 챔버(1)와 같은 Z 타입 챔버는, 마이크로채널 내부에서 큰 전단을 발생시킴으로써 그리고 유체를 유출구 챔버 벽에 충돌시킴으로써 입자 크기를 감소시키는 데 있어서 유용하다.
사용 중에, 유입 유체는 유입구 구멍(4)으로 진입하고, 유입구 챔버(2)를 통과하며, 이후 마이크로채널 입구(13) 주위로 90도 턴(turn)을 행하면서 마이크로채널(10)로 진입한다. 유체는 이후 마이크로채널 출구(15) 주위로 다시 90도 턴을 행하면서 유출구 챔버(6) 내로 마이크로채널(10)을 빠져나오게 되며, 유출구 챔버(6)를 통과하고, 유출구 구멍(8)을 빠져나온다. 마이크로채널(10)을 빠져나온 이후에, 유체 유동은 유출구 챔버(6)의 상부 단부(14)에 의해 일측에서 구속되는 제트를 형성한다.
마이크로채널 입구(13)에서 급격한 턴을 행하면서 마이크로채널(10) 내로 유체 유동이 천이하면 통상적으로 캐비테이션이 유발된다. 도 3 및 도 4는 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용한, 캐비테이션 효과의 다이어그램을 도시한 것이다. 도 3에 있어서, 증기 체적 비율(VVF; vapor volume fraction)은 마이크로채널 내부의 상이한 단면 위치뿐만 아니라 마이크로채널 입구 및 마이크로채널 출구에서 등고선도로서 도시되어 있다. 도 3의 VVF 그래프뿐만 아니라 본원에서 개시되는 다른 VVF 그래프에 있어서, 영(0)은 순수한 액상을 나타내며, 일(1)은 순수한 증기상을 나타낸다. 이러한 규칙에 따라, 0.5 이상의 VVF는 통상적으로 증기상을 의미한다. 일반적으로 0.5를 초과하는 것이면 어떤 것이든 바람직하지 않은 것으로 간주될 수 있는데, 왜냐하면 이는 증기 포켓(vapor pocket)을 의미하기 때문이며, 증기 포켓에서 마이크로채널의 단면적은 감소하게 되고, 이는 마이크로채널을 통한 유량을 감소시킨다. 유입구 챔버(2)로부터 마이크로채널(10)을 통해 유출구 챔버(6)까지의 전체 유체 통로를 도시하는 도 4에 나타낸 바와 같이, 캐비테이션은 주로 상호작용 챔버 내부의 2개의 위치, 즉 (i) 마이크로채널 입구 영역 및 (ii) 출구 구멍에서 발생한다.
도 5는 마이크로채널(10) 내부에서의 속도 분포의 예를 도시한 것이다. 예시된 바와 같이, 유체 속도는 캐비티의 존재로 인해 초기에 마이크로채널 입구 부근에서 균일하지 않다. 이후 속도는 마이크로채널의 하류 단부에서 점차적으로 더욱 균일하게 되며, 또한 크기는 감소한다. 낮은 채널 출구 속도는, 유체가 유출구 영역에서 소산 또는 충돌을 위한 운동 에너지를 덜 갖고 있다는 것을 의미한다. 에너지 소산은 유화 과정(emulsification process)과 같은 다수의 과정에 있어서 최종적인 입자 크기와 직접적으로 관련이 있으며, 상기 과정에서 에너지 소산이 더 크면 통상적으로 입자 크기가 더 작아지게 된다. 에너지 소산은 적절한 미세 입자 크기를 발생시키는 시스템의 능력을 손상시킬 수 있다. 그러나, 충격파에 의해 생성되는 힘/압력 스파이크(force/pressure spike)는 균일화 또는 혼합 및 입자의 파괴에 도움이 될 수 있어 더 작은 입자 크기 및 분포를 달성하게 한다. 따라서, 마이크로채널 입구 캐비테이션은 통상적으로 바람직하지 않은 현상이지만, 출구 캐비테이션은 일부 용례에 있어서는 유리한 현상이다. 일반적으로, 시스템 성능은 캐비테이션이 제어될 때 향상될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입의 상호작용 챔버의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(30)는, 유입구 구멍(34)를 갖춘 유입구 챔버(32), 유출구 구멍(38)을 갖춘 유출구 챔버(36), 및 유입구 챔버(32)를 유출구 챔버(36)에 연결하며 유출구 구멍(38)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(34)을 배치시키는 마이크로채널(40)을 포함한다. 유입구 챔버(32) 및 유출구 챔버(36)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(40)은, 마이크로채널(40)이 유입구 챔버(32)와 만나는 마이크로채널 입구(43) 및 마이크로채널(40)이 유출구 챔버(36)와 만나는 마이크로채널 출구(45)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 마이크로채널(40)은 유입구 챔버(32)의 저부 단부(42)로부터 거리(D1)에 위치하고 유출구 챔버(36)의 상부 단부(44)로부터 거리(D2)에 위치한다. D1 및 D2는 동일한 거리일 수도 있고 상이한 거리일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, D1 및 D2는 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수도 있거나, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 인치의 범위에 속할 수도 있다. 마이크로채널(40)과 상호작용 챔버(30)의 저부 단부(42) 및/또는 상부 단부(44) 사이에 거리(D1 및 D2)를 추가하면, 유동이 마이크로채널(40)에 진입할 때 유동을 유선화하고, 마이크로채널 입구(43) 및 마이크로채널 출구(45)에서 캐비테이션의 수준을 저하시키는 것이 확인되었다. 다시 말하면, 저부 단부(42) 위에 마이크로채널(40)을 배치하면, 저부 단부(42)에서 유체의 풀(pool)이 생성되며, 이는 캐비테이션을 억제시킨다.
도 6 및 도 7의 상호작용 챔버(30)는, 단일 유입구 및 단일 유출구에 의해 형성되는 그 H자 형상으로 인해 여기서는 일반적으로 H 타입 상호작용 챔버라 칭한다. H 챔버와 Z 챔버 사이의 차이는, 마이크로채널 입구로부터 유입구 챔버의 저부 단부까지의 거리 및/또는 마이크로채널 출구로부터 유출구 챔버의 상부 단부까지의 거리에 있다. Z 타입 챔버와 마찬가지로, H 타입 챔버는, 마이크로채널 내부에서 큰 전단을 발생시킴으로써 그리고 유체를 유출구 챔버 벽에 충돌시킴으로써 입자 크기를 감소시키는 데 있어서 유용하다.
도 8 및 도 9은 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입의 상호작용 챔버(50)의 작동 섹션의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(50)는, 유입구 구멍(54)을 갖춘 유입구 챔버(52), 유출구 구멍(58)을 갖춘 유출구 챔버(56), 및 유입구 챔버(52)를 유출구 챔버(56)에 연결하며 유출구 구멍(58)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(54)을 배치시키는 마이크로채널(60)을 포함한다. 유입구 챔버(52) 및 유출구 챔버(56)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(60)은, 마이크로채널(60)이 유입구 챔버(52)와 만나는 마이크로채널 입구(63) 및 마이크로채널(60)이 유출구 챔버(56)와 만나는 마이크로채널 출구(65)를 포함한다. 마이크로채널(40)과 마찬가지로, 마이크로채널(60)은 유입구 챔버(52)의 저부 단부(62)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 상호작용 챔버(50)는 또한, 바람직하게는 라운딩(rounding)된 테이퍼진 필렛(66, 68)을 추가함으로써 마이크로채널 입구(63) 주위에서 예리한 에지를 제거한다. 일 실시예에 있어서, 테이퍼진 필렛(66, 68)은 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수도 있거나, 바람직하게는 0.003 내지 0.01 인치의 범위에 속할 수도 있다. 도시된 실시예에 있어서, 저부 필렛(66)은 단지 마이크로채널(60)에만 위치하는 반면(즉, 단지 마이크로채널만큼만 넓음), 상부 필렛(68)은 유입구 챔버(52)의 전체 직경을 둘러싼다. 이러한 구성은 유리한데, 왜냐하면 [단지 마이크로채널(60)의 폭만큼만 상부 필렛(68)을 제조하는 것과 반대로] 유입구 챔버(52)의 전체 직경을 둘러싸도록 상부 필렛(68)을 제조하기가 용이하기 때문이며, 이러한 구성은 필적하는 결과를 제공한다. 유입구 챔버(52)를 제조하기 위해, 상부 필렛(68)을 포함하는 제1 유입구 챔버 부분은 상부 필렛(68)이 마이크로채널(60) 바로 위에 배치되도록 제2 유입구 챔버 부분에 추가될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 유입구 챔버 부분은 상부 필렛(68) 위에서 상부 필렛을 포함하는, 도 8 및 도 9의 유입구 챔버(52)의 일부이며, 제2 유입구 챔버 부분은 상부 필렛(68) 아래에 있는, 도 8 및 도 9의 유입구 챔버(52)의 일부이다.
저부 필렛(66) 또는 상부 필렛(68) 중 어느 하나는 유입구 챔버(52)의 전체 직경을 둘러싸도록 제조될 수도 있고, 또는 어느 하나의 필렛이 단지 마이크로채널 입구(63)에만 위치하게 될 수도 있다. 마이크로채널(60)은 마이크로채널 입구(63)의 2개의 측벽에 측부 필렛(69)을 더 포함할 수 있다. 마이크로채널 출구(65)는 또한 마이크로채널 입구(63)와 동일한 방식으로 형성될 수 있으며, 다시 말해서, 상부 필렛, 저부 필렛 및/또는 측부 필렛을 갖추고 마이크로채널 출구(65)와 유출구 챔버(56)의 상부 단부(64) 사이에 소정 거리를 두게 된다. 상호작용 챔버(50)는 유선화된 유동 패턴을 제공하며 캐비테이션을 완전하게 제거하는 것으로 확인되었다.
도 10 내지 도 12는 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입의 상호작용 챔버(70)의 작동 섹션의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(70)는, 유입구 구멍(74)를 갖춘 유입구 챔버(72), 유출구 구멍(78)을 갖춘 유출구 챔버(76), 및 유입구 챔버(72)를 유출구 챔버(76)에 연결하며 유출구 구멍(78)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(74)을 배치시키는 마이크로채널(80)을 포함한다. 유입구 챔버(72) 및 유출구 챔버(76)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(80)은, 마이크로채널(80)이 유입구 챔버(72)와 만나는 마이크로채널 입구(83) 및 마이크로채널(80)이 유출구 챔버(76)와 만나는 마이크로채널 출구(85)를 포함한다. 마이크로채널(40)과 마찬가지로, 마이크로채널(80)은 유입구 챔버(72)의 저부 단부(82)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 마이크로채널(80)은 또한 유출구 챔버(76)의 상부 단부(84)로부터 소정 거리에 형성될 수 있다. 상호작용 챔버(70)는 마이크로채널(80)의 측부 벽(86)을 더 드래프트(draft)하여 측부 벽이 유입구 챔버(72)로부터 유출구 챔버(76)로 수렴되게 하며, 저부 벽(87)을 더 드래프트하여 저부 벽이 유입구 챔버(72)로부터 유출구 챔버(76)로 수렴되게 한다. 도 10 내지 도 12에서 드래프트되지 않은 것으로 도시된 상부 벽(88)도 또한 상부 벽이 유입구 챔버(72)로부터 유출구 챔버(76)로 수렴되도록 드래프트될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 측부 벽(86), 저부 벽(87) 및 상부 벽(88) 중 하나 이상은 유입구 챔버(72)로부터 유출구 챔버(76)로 꾸준하게 수렴할 수 있거나, 또는 단지 마이크로채널(80)의 길이의 일부분에 대해서만 수렴할 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 측부 벽(86), 저부 벽(87) 및 상부 벽(88)의 드래프트 각도(draft angle)는 1도 내지 30도 사이일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 마이크로채널(80)은 유입구 챔버(72) 및 유출구 챔버(76)에 대해 (하방을 향해 또는 상방을 향해) 경사져 있을 수 있으며, 및/또는 마이크로채널 입구(83)는 마이크로채널 출구(85) 위로 또는 아래로 소정 거리에 위치하게 될 수 있고, 이는 마이크로채널 입구(83) 내로의 예리한 90도 턴 및 마이크로채널 출구(85)로부터의 예리한 90도 턴을 제거하는 데 도움이 된다. 상호작용 챔버(70)는 주어진 치수에 대해서 마이크로채널 출구에서 최대 유체 에너지를 제공하는 것으로 확인되었다.
도 13 및 도 14는 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입의 상호작용 챔버(100)의 작동 섹션의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(100)는, 유입구 구멍(104)을 갖춘 유입구 챔버(102), 유출구 구멍(108)을 갖춘 유출구 챔버(106), 및 유입구 챔버(102)를 유출구 챔버(106)에 연결하며 유출구 구멍(108)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(104)을 배치시키는 마이크로채널(110)을 포함한다. 유입구 챔버(102) 및 유출구 챔버(106)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(110)은, 마이크로채널(110)이 유입구 챔버(102)와 만나는 마이크로채널 입구(113) 및 마이크로채널(110)이 유출구 챔버(106)와 만나는 마이크로채널 출구(115)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 마이크로채널(110)은 유입구 챔버(102)의 저부 단부(112)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 일 실시예에 있어서, D1은 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수도 있거나, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 인치의 범위에 속할 수도 있다. 마이크로채널(110)은 또한 유출구 챔버(106)의 상부 단부(114)로부터 소정 거리에 형성될 수 있다.
도 15 및 도 16은 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용하여 각각 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(100)에 대한 캐비테이션 다이어그램을 나타낸 것이다. 도 15 및 도 16은 마이크로채널 내부에서의 증기 체적 비율(VVF)을 나타낸 것이다. 양 챔버는 실질적으로 동일한 마이크로채널 치수를 나타내지만, 상호작용 챔버(100)는 채널 입구 캐비테이션 효과를 감소시킨다. 따라서, 상호작용 챔버(100)는 일부 재료에 대해 채널 입구에서의 재료 플러깅(material plugging)을 감소시킬 수 있다.
도 17 및 도 18은 각각 상호작용 챔버(1: IXC-1) 및 상호작용 챔버(100; IXC-100)에 대해 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용한 속도 분포도이다. 도 17 및 도 18은 상호작용 챔버(100)의 마이크로채널 내부에서의 보다 균일한 속도를 나타내며, 상호작용 챔버(100)에 대해 더 빠른 채널 출구 속도를 나타낸다. 구체적으로, 상호작용 챔버(100)에 대한 평균 채널 출구 속도는 대략적으로 11%만큼 증가된다. 이는, 상호작용 챔버(100)를 통과하는 유체가 채널 후 소산을 위해 더 많은 운동 에너지를 가질 수 있으며, 잠재적으로 특정 용례에 대해서 더 작은 입자를 생성할 수 있다는 것을 의미한다.
상호작용 챔버(100)는 고체 분산(플러깅 시험) 및 3가지 상이한 유상액 제형(emulsion formulation)을 이용하여 실험실에서 시험되었다. 플러깅 시험 결과는 표 1에 제시되어 있으며, 유상액 결과는 표 2, 표 3 및 표 4에 제시되어 있다. 3가지 분산물은 물에 대두박(soybean meal)을 분산시킴으로써 형성되었다. 분산물 1은 5% 대두박 현탁액이며, 분산물 2는 5.5% 대두박 현탁액이고, 분산물 3은 6% 대두박 현탁액이다.
| 플러깅 발생 회수 | |||
| 재료 | 시험 번호 | 상호작용 챔버(1) | 상호작용 챔버(100) |
| 5% 대두박 현탁액 | 1 | 1 부분적임 | 없음 |
| 5.5% 대두박 현탁액 |
1 | 1 완전함 | 1 완전함 |
| 2 | 1 부분적임 | 없음 | |
| 3 | 2 부분적임 | 없음 | |
| 6% 대두박 현탁액 | 1 | 3 완전함 | 2 완전함 |
[표 1 : 플러깅 시험 결과]
표 1에는, 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(100) 양자에 대해 각각의 유상액에 대한 각각의 실험 과정 동안 플러깅 발생 회수가 제시되어 있다. “부분적” 플러깅은, 기계가 플러깅되지만 해당 스트로크(stroke)를 완료할 수 있다는 것을 의미한다. “완전한” 플러깅은, 피스톤이 상호작용 챔버를 통해 지속적으로 유체를 밀어낼 수 없다는 것을 의미한다. 앞서 제시된 바와 같이, 상호작용 챔버(100)는, 상호작용 챔버(1)와 비교할 때, 부분적 플러깅을 제거하며 완전한 플러깅을 감소시킨다. 표 1은, 동일한 마이크로채널 치수에 있어서, 상호작용 챔버(1)의 출구 챔버를 플러깅하는 특정 상황 하에서 상호작용 챔버(100)가 플러깅을 감소시킬 수도 있고 제거할 수도 있다는 것을 나타내고 있다.
이하의 표에 있어서, 정방향 구성(forward configuration) 및 역방향 구성(reverse configuration) 양자 모두에서 다양한 상호작용 챔버가 시험되었다. 역방향 구성은, 유입구 챔버가 유출구 챔버로 되고 유출구 챔버가 유입구 챔버로 되는 것이라는 점을 이해해야만 한다. 따라서, 본원에서 실시된 역방향 시험은 실질적으로 유입구, 유출구, 및 마이크로채널(들)을 반대 구성으로 위치 설정한, 상호작용 챔버의 추가적인 실시예에 대한 시험이다. 본원에서 설명하는 상호작용 챔버의 실시예들 중 임의의 실시예는 또한 역방향 구성으로 구성될 수 있다는 것이 고려되며, 여기서 전술한 유입구 챔버는 유출구 챔버가 되고 전술한 유출구 챔버는 유입구 챔버가 된다.
| 챔버 | 압력(kpsi) | Z-평균(d.nm) | PDI | Z-평균(d.nm) | PDI |
| 1차 통과 | 2차 통과 | ||||
| IXC-1 | 20 | 177.4 | 0.149 | 163.4 | 0.088 |
| IXC-100 (정방향) |
20 | 168.8 | 0.143 | 154.5 | 0.112 |
| IXC-100 (역방향) |
20 | 170.8 | 0.15 | 153.8 | 0.115 |
[표 2 : 유상액 제형 1 시험 결과]
표 2는, 실험 동안 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(100) 각각에 대한 평균 입자 크기 및 다분산성 지수(“PDI”; PolyDisersity Index)를 나타낸 것이다. 제시된 바와 같이, 상호작용 챔버(100)는, 상호작용 챔버(1)와 비교할 때, 입자 크기가 작아지도록 한다. 표 2는, 정방향으로 운전할 때 또는 역방향으로 운전할 때, 상호작용 챔버(100)가 상호작용 챔버(1)에 비해 유상액 제형 1에 대해 약간 더 양호한 유상액 성능을 갖는다는 것을 보이고 있다. Z 평균 크기는 1차 통과 및 2차 통과 양자 모두에 대해 약 10nm만큼 더 작다.
| 챔버 | 압력(kpsi) | 통과 번호 | D10 (nm) | D50 (nm) | D90 (nm) | D95 (nm) | |
| IXC-1 |
20 | 1 | 107.3 | 195.4 | 781.5 | 1658.1 | |
| 2 | 107.2 | 192.2 | 337.7 | 463.2 | |||
| IXC-100 (정방향) |
20 | 1 | 103.2 | 184.4 | 388.9 | 1301.8 | |
| 2 | 103.3 | 180.9 | 299.6 | 356.9 | |||
| IXC-100 (역방향) |
20 |
1 | 95.7 | 166.0 | 289.6 | 411.1 | |
| 2 | 94.4 | 159.8 | 252.3 | 285.6 | |||
| Y-챔버 1 |
20 |
1 | 100.0 | 177.0 | 323.9 | 546.7 | |
| 2 | 96.8 | 166.6 | 267.5 | 303.1 | |||
| Y-챔버 2 |
20 |
1 | 87.3 | 146.3 | 237.3 | 275.5 | |
| 2 | 86.6 | 141.5 | 217.9 | 244.9 | |||
[표 3 : 유상액 제형 2 시험 결과]
표 3은, 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(100)(정방향 및 역방향의 상호작용 챔버) 양자 모두뿐만 아니라 2개의 상이한 Y 타입 상호작용 챔버(예컨대, 도 43 참고)를 이용한 시험 동안 체적 기반 분포에 있어서 하위 10%(D10), 하위 50%(D50), 하위 90%(D90) 및 하위 95%(D95)에 속하는 입자의 직경을 나타낸 것이다. 다시 말하면, D10은 입자 중 10%가 D10 크기 미만에 해당하는 것인 직경을 지칭하며, D50은 입자 중 50%가 D50 크기 미만에 해당하는 것인 직경을 지칭하고, D90은 입자 중 90%가 D90 크기 미만에 해당하는 것인 직경을 지칭하며, D95은 입자 중 95%가 D95 크기 미만에 해당하는 것인 직경을 지칭한다. 앞서 나타낸 바와 같이, 95%에서의 결과는 10%에서의 결과보다 훨씬 더 차이가 분명하다.
상호작용 챔버(100)는 Y 챔버 1 및 Y 챔버 2와 비교되었으며, 이들 Y 챔버는 하류 APM 및 상이한 크기의 마이크로챔버를 갖는 2개의 Y 챔버이다. Y 챔버 2의 마이크로채널은 Y 챔버 1의 마이크로채널보다 더 큰 단면적을 갖는다. Y 챔버뿐만 아니라 Z 챔버도 유상액을 처리함에 있어서 유용하다. 이러한 경우에 있어서, Y 챔버는 전술한 경우에 있어서 비교의 목적으로 사용된 것이다. 표 3은, 상호작용 챔버(100)가 유상액 제형 2에 대해 보다 양호한 유상액 결과를 제공하는 것을 나타내고 있다. 또한, 표 3은, 상호작용 챔버(100)가 1차 통과 및 2차 통과 양자 모두에 대해 Y 챔버 1에 비해 우수한 성능을 제공한다는 것을 나타내고 있다.
도 19 및 도 20은, 1차 통과 후(도 19) 및 2차 통과 후(도 20) 표 3의 챔버에 대한 입자 크기 분포를 나타낸 것이다. 도 19 및 도 20은, 입자 크기 분포가 1차 통과 이후의 모든 결과에 대해서 뿐만 아니라 2차 통과 이후의 결과 조합에 대해서 바이모달(bimodal)이라는 것을 나타내고 있다. 제2 정점은 처리된 시료에 남아있는 더 큰 입자를 나타내며, 이는 종종 유상액 불안정성의 원인이 되며 처리 후 살균 여과 동안 필터의 플러깅의 원인이 된다. 유화 과정의 한 가지 목적은, 대형 입자의 존재를 감소시키거나/제거하는 것이다. 도 20에 제시된 바와 같이, 2차 통과 이후에, 상호작용 챔버(1)에 대해서는 제2 정점이 여전히 존재한다. 상호작용 챔버(100)의 경우, 제2 정점은 크게 감소되거나 또는 완전하게 제거된다. 또한, 역방향으로 운전되는 상호작용 챔버(100)는 처리 제형 및 조건 하에서 Y 타입 챔버에 비해 우수한 성능을 나타낸다.
| 챔버 | 압력(kpsi) | 통과 번호 | D10 (nm) | D50 (nm) | D90 (nm) | D95 (nm) |
| IXC-1 |
20 | 1 | 174.9 | 270.2 | 378.2 | 417.2 |
| 2 | 173.4 | 262.8 | 365.1 | 399.4 | ||
| IXC-100 (정방향) |
20 | 1 | 181.2 | 279.4 | 387.4 | 428.1 |
| 2 | 133.3 | 219.9 | 322.0 | 351.9 | ||
| IXC-100 (역방향) |
20 |
1 | 178.5 | 275.9 | 384.4 | 424.8 |
| 2 | 171.0 | 259.9 | 361.5 | 394.7 | ||
| Y-챔버 1 |
20 |
1 | 179.2 | 283.1 | 400.8 | 439.5 |
| 2 | 176.8 | 271.0 | 373.9 | 414.5 | ||
| Y-챔버 2 |
20 |
1 | 180.7 | 279.2 | 387.5 | 428.6 |
| 2 | 176.6 | 268.4 | 372.0 | 408.3 |
[표 4 : 유상액 제형 3 시험 결과]
표 3과 마찬가지로, 표 4는, 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(100)(정방향 및 역방향의 상호작용 챔버) 양자 모두뿐만 아니라 2개의 상이한 Y 타입 상호작용 챔버를 이용한 시험 동안 체적 기반 분포에 있어서 하위 10%(D10), 하위 50%(D50), 하위 90%(D90) 및 하위 95%(D95)에 속하는 입자의 직경을 나타낸 것이다. 표 4는, 유상액 제형 3에 대해서, 역방향 구성을 갖는 상호작용 챔버(100)에 의해 생성되는 유상액이 상호작용 챔버(1)와 유사하다는 것을 나타내고 있다. 그러나, 결과적인 입자 크기는 정방향 구성으로 운전할 때에 훨씬 더 작다. 상호작용 챔버(100)에 대한 입자 크기는 2차 통과 이후에 상호작용 챔버(1) 또는 Y 챔버 1보다 약 40nm 내지 90nm만큼 더 작다.
도 21 및 도 22는 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입 상호작용 챔버(120)의 작동 섹션의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(120)는, 유입구 구멍(124)을 갖춘 유입구 챔버(122), 유출구 구멍(128)을 갖춘 유출구 챔버(126), 및 유입구 챔버(122)를 유출구 챔버(126)에 연결하며 유출구 구멍(128)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(124)을 배치시키는 마이크로채널(130)을 포함한다. 유입구 챔버(122) 및 유출구 챔버(126)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(130)은, 마이크로채널(130)이 유입구 챔버(122)와 만나는 마이크로채널 입구(133) 및 마이크로채널(130)이 유출구 챔버(126)와 만나는 마이크로채널 출구(135)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 마이크로채널(130)은 유입구 챔버(122)의 저부 단부(132)로부터 거리(D1)에 위치하고 유출구 챔버(126)의 상부 단부(134)로부터 거리(D2)에 위치한다. D1 및 D2는 동일한 거리일 수도 있고 상이한 거리일 수도 있다. 또한, 상호작용 챔버(120)는, 마이크로채널(133)의 상부, 저부 및 측부에 라운딩된 필렛(136)을 추가함으로써 마이크로채널 입구(133) 주위에서 예리한 에지를 제거한다. 이러한 구조는, 마이크로채널 입구 캐비테이션 효과를 더욱 감소시거나 없애려는 의도이며, 마이크로채널 입구에 챔퍼(chamfer) 또는 필렛을 추가함으로써 유동을 유선화하려는 의도이다. 라운딩된 필렛은 또한 마이크로채널 출구(135)의 측부들 중 하나 이상에 추가될 수 있다.
도 23 및 도 24는 각각 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(120)에 대해 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용한 캐비테이션 다이어그램이다. 도 23 및 도 24는 마이크로채널 내부에서의 증기 체적 비율을 나타낸 것이다. 양 챔버는 실질적으로 동일한 마이크로채널 치수를 나타내지만, 상호작용 챔버(120)는 채널 입구 캐비테이션 효과를 완전히 제거한다. 따라서, 상호작용 챔버(120)는 일부 재료에 대해 채널 입구에서의 재료 플러깅(material plugging)을 감소시킬 수 있다.
도 25 및 도 26은 각각 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(120)에 대해 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용한 속도 분포 다이어그램이다. 도 25 및 도 26은 상호작용 챔버(120)의 마이크로채널 내부에서 보다 균일한 속도를 나타내며, 상호작용 챔버(120)에 대해 더 빠른 채널 출구 속도를 나타낸다. 구체적으로, 상호작용 챔버(120)에 대한 평균 채널 출구 속도는 대략적으로 10%만큼 증가된다. 이는, 상호작용 챔버(120)를 통과하는 유체가 채널 후 소산을 위해 더 많은 운동 에너지를 가질 수 있으며, 잠재적으로 특정 용례에 대해서 더 작은 입자를 생성할 수 있다는 것을 의미한다. 캐비테이션 효과의 제거와 관련된 다른 이익은, 마이크로채널 입구 부근에서의 캐비테이션과 관련된 정점 온도의 저하이다. 마이크로채널 내부에서의 최고 예상 온도는 섭씨 85도로부터 섭씨 68도로 대략 섭씨 17도만큼 현저하게 감소된다.
상호작용 챔버(50)(IXC-50)는 상이한 3가지 유상액 제형을 이용하여 실험실에서 실험되었다. 표 5 내지 표 7은 상호작용 챔버(1)와 비교한 상호작용 챔버(50)에 대한 유상액 결과를 나타낸 것이다.
| 챔버 | 압력(kpsi) | Z-평균(d.nm) | PDI | Z-평균(d.nm) | PDI |
| 1차 통과 | 2차 통과 | ||||
| IXC-1 | 20 | 177.4 | 0.149 | 163.4 | 0.088 |
| IXC-50 (정방향) |
20 | 170.0 | 0.144 | 156.7 | 0.110 |
| IXC-50 (역방향) |
20 | 170.9 | 0.113 | 153.8 | 0.107 |
[표 5 : 유상액 제형 1 시험 결과]
| 챔버 | 압력(kpsi) | 통과 번호 | D10 (nm) | D50 (nm) | D90 (nm) | D95 (nm) |
| IXC-1 |
20 | 1 | 107.3 | 195.4 | 781.5 | 1658.1 |
| 2 | 107.2 | 192.2 | 337.7 | 463.2 | ||
| IXC-50 (정방향) |
20 | 1 | 100.7 | 178.1 | 341.4 | 1073.8 |
| 2 | 98.3 | 169.6 | 274.3 | 312.9 | ||
| IXC-50 (역방향) |
20 |
1 | 98.1 | 171.8 | 306.7 | 486.1 |
| 2 | 95.7 | 163.1 | 257.6 | 291.9 | ||
| Y-챔버 1 |
20 |
1 | 100.0 | 177.0 | 323.9 | 546.7 |
| 2 | 96.8 | 166.6 | 267.5 | 303.1 | ||
| Y-챔버 2 |
20 |
1 | 87.3 | 146.3 | 237.3 | 275.5 |
| 2 | 86.6 | 141.5 | 217.9 | 244.9 |
[표 6 : 유상액 제형 2 시험 결과]
| 챔버 | 압력(kpsi) | 통과 번호 | D10 (nm) | D50 (nm) | D90 (nm) | D95 (nm) |
| IXC-1 |
20 | 1 | 174.9 | 270.2 | 378.2 | 417.2 |
| 2 | 173.4 | 262.8 | 365.1 | 399.4 | ||
| IXC-50 (정방향) |
20 | 1 | 172.6 | 267.9 | 377.1 | 416.2 |
| 2 | 127.7 | 209.8 | 308.1 | 335.8 | ||
| IXC-50 (역방향) |
20 |
1 | 178.8 | 273.7 | 379.6 | 417.9 |
| 2 | 175.7 | 264.7 | 365.6 | 400.0 | ||
| Y-챔버 1 |
20 |
1 | 179.2 | 283.1 | 400.8 | 439.5 |
| 2 | 176.8 | 271.0 | 373.9 | 414.5 | ||
| Y-챔버 2 |
20 |
1 | 180.7 | 279.2 | 387.5 | 428.6 |
| 2 | 176.6 | 268.4 | 372.0 | 408.3 |
[표 7 : 유상액 제형 3 시험 결과]
표 5는, 실험 동안 상호작용 챔버(1) 및 상호작용 챔버(50) 각각에 대한 평균 입자 크기 및 다분산성 지수(“PDI”; PolyDisersity Index)를 나타낸 것이다. 표 6 및 표 7은 실험 동안 체적 기반 분포의 하위 10%(D10), 하위 50%(D50), 하위 90%(D90), 및 하위 95%(D95)에 속하는 입자의 직경을 나타낸 것이다. 표 5는, 상호작용 챔버(50)가 상호작용 챔버(1)에 비해 유상액 제형 1에 대해 약간 더 양호한 유상액 성능을 갖는다는 것을 나타내고 있다. Z 평균 크기는 1차 통과 및 2차 통과 양자 모두에 대해 약 7nm 내지 10nm만큼 더 작다. 표 6은, 정방향 구성 및 역방향 구성 양자 모두로 운전될 때, 상호작용 챔버(50)가 유상액 제형 2에 대해 훨씬 양호한 유상액 결과를 제공한다는 것을 나타낸 것이다. D50은, 각각 1차 통과 및 2차 통과에 대해 상호작용 챔버 1에 비해 약 20nm 및 30nm만큼 더 작다. 또한, 표 6은, 상호작용 챔버(50)가 1차 통과 및 2차 통과 양자 모두에 대해 Y 챔버 1에 비해 우수한 성능을 제공한다는 것을 나타내고 있다. 표 7은, 정방향 구성으로 운전될 때, 상호작용 챔버(50)가 유상액 제형 3에 대해 훨씬 양호한 유상액 결과를 제공한다는 것을 나타낸 것이다. 상호작용 챔버(50)에 대한 입자 크기는 2차 통과 이후에 상호작용 챔버(1) 또는 Y 챔버 1보다 약 50nm 내지 100nm만큼 더 작다.
도 27 및 도 28은, 1차 통과 후(도 27) 및 2차 통과 후(도 27) 표 6의 챔버들에 대한 입자 크기 분포를 나타낸 것이다. 도 27 및 도 28은, 입자 크기 분포가 1차 통과 이후의 모든 결과에 대해서 뿐만 아니라 2차 통과 이후의 결과 조합에 대해서 바이모달(bimodal)이라는 것을 나타내고 있다. 제2 정점은 처리된 시료에 남아있는 더 큰 입자를 나타내며, 이는 종종 유상액 불안정성의 원인이 된다. 따라서, 유화 과정의 한 가지 목적은, 대형 입자의 존재를 감소시키거나/제거하는 것이다. 도 28에 제시된 바와 같이, 상호작용 챔버(1)에 대해서는 제2 정점이 여전히 존재한다. 상호작용 챔버(50)를 이용하면, 제2 정점은 정방향 구성 및 역방향 구성 양자 모두에서 완전하게 제거된다. 역방향으로 운전되는 상호작용 챔버(50)는 처리 제형 및 조건 하에서 Y 챔버 1에 비해 우수한 성능을 나타낸다.
도 29 내지 도 31는 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입 상호작용 챔버(140)의 작동 섹션의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(140)는, 유입구 구멍(144)을 갖춘 유입구 챔버(142), 유출구 구멍(148)을 갖춘 유출구 챔버(146), 및 유입구 챔버(142)를 유출구 챔버(146)에 연결하며 유출구 구멍(148)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(144)을 배치시키는 마이크로채널(150)을 포함한다. 유입구 챔버(142) 및 유출구 챔버(146)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(150)은, 마이크로채널(150)이 유입구 챔버(142)와 만나는 마이크로채널 입구(153) 및 마이크로채널(150)이 유출구 챔버(146)와 만나는 마이크로채널 출구(155)를 포함한다. 마이크로채널(40)과 마찬가지로, 마이크로채널(150)은 유입구 챔버(142)의 저부 단부(152)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 마이크로채널(150)은 또한 유출구 챔버(146)의 상부 단부(154)로부터 소정 거리에 형성될 수 있다. 상호작용 챔버(140)는 마이크로채널(150)의 측부 벽(156)을 더 드래프트(draft)하여 측부 벽이 유입구 챔버(142)로부터 유출구 챔버(146)로 수렴되게 한다. 다른 실시예에서는, 측부 벽(156)이 유입구 챔버(142)로부터 유출구 챔버(146)로 꾸준하게 수렴하거나 또는 측부 벽(156)이 단지 마이크로채널(150)의 길이의 일부분에 대해 수렴할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 이러한 드래프트는 총 4개의 채널 표면, 채널 표면들의 쌍(상부 표면 및 저부 표면 또는 좌측 표면 및 우측 표면), 또는 단일 채널 표면에 추가될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 측부 벽(156) 및/또는 상부 벽 및/또는 저부 벽의 드래프트 각도(draft angle)는 1 도 내지 30 도 사이일 수 있다. 채널 표면(들)에 드래프트를 추가할 때, 마이크로채널 출구에서의 단면적 및 치수는 바람직하게는 동일하게 유지된다. 다시 말하면, 기존의 상호작용 챔버를 변경하는 경우, 마이크로채널 출구를 동일한 단면 치수로 유지하고 마이크로채널 입구에서의 단면적을 증가시키는 것이 바람직하다.
도 32 내지 도 34는 본 개시내용에 따른 개선된 H 타입 상호작용 챔버(160)의 작동 섹션의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(160)는, 유입구 구멍(164)을 갖춘 유입구 챔버(162), 유출구 구멍(168)을 갖춘 유출구 챔버(166), 및 유입구 챔버(162)를 유출구 챔버(166)에 연결하며 유출구 구멍(168)과 유체 연통하도록 유입구 구멍(164)을 배치시키는 마이크로채널(170)을 포함한다. 유입구 챔버(162) 및 유출구 챔버(166)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(170)은, 마이크로채널(170)이 유입구 챔버(162)와 만나는 마이크로채널 입구(173) 및 마이크로채널(170)이 유출구 챔버(166)와 만나는 마이크로채널 출구(175)를 포함한다. 마이크로채널(40)과 마찬가지로, 마이크로채널(170)은 유입구 챔버(162)의 저부 단부(172)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 마이크로채널(170)은 또한 유출구 챔버(166)의 상부 단부(174)로부터 소정 거리에 형성될 수 있다. 상호작용 챔버(160)는 마이크로채널(170)의 상부 벽(176) 및 저부 벽(178)을 더 드래프트(draft)하여 상부 벽 및 저부 벽이 유입구 챔버(162)로부터 유출구 챔버(166)로 수렴되게 한다. 다양한 실시예에 있어서, 상부 벽 및 저부 벽 중 오직 하나의 벽만이 드래프트될 수도 있고, 상부 벽 및 저부 벽 양자 모두가 평행하게 되도록 드래프트될 수도 있으며 이에 따라 마이크로채널 입구(173)에서의 단면적은 마이크로채널 출구(175)에서의 단면적과 동일하다.
도 35 및 도 36은 각각 상호작용 챔버(160)에 대해 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용한 증기 체적 비율 다이어그램 및 속도 프로파일 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 상호작용 챔버(160)는 채널 입구 캐비테이션 효과를 크게 제거한다. 따라서, 상호작용 챔버(160)는 일부 재료에 대해 전술한 위치에서 재료 플러깅(material plugging)을 감소시킨다. 또한, 채널 벽에 대해 드래프트를 추가함으로써, 최고 속도가 마이크로채널 출구에서 달성된다. 예상 평균 채널 출구 속도는 상호작용 챔버(160)에 대해 대략 21%만큼 증가하며, 이는, 유체가 소산을 위해 더 큰 운동 에너지를 갖는다는 것, 그리고 더 작은 입자 크기를 유발시킬 수 있다는 것을 의미한다. 상호작용 챔버(140 및 160)는 주어진 치수에 대해서 마이크로채널 출구에서 최대 유체 에너지를 제공하는 것으로 확인되었다. 캐비테이션 효과의 감소와 관련된 다른 이익은, 마이크로채널 입구 부근에서의 캐비테이션과 관련된 정점 온도의 저하이다. 마이크로채널 내부에서의 최고 예상 온도는 섭씨 84도로부터 섭씨 70도로 대략 섭씨 14도만큼 현저하게 감소된다.
대안적인 실시예에 있어서, 상호작용 챔버(30), 상호작용 챔버(50), 상호작용 챔버(70), 상호작용 챔버(100), 상호작용 챔버(120), 상호작용 챔버(140) 및 상호작용 챔버(160)의 특징들 중 임의의 특징이 조합될 수 있다. 예를 들면, 수렴하는 벽, 테이퍼진 필렛, 유입구 챔버의 저부 벽과 마이크로채널 사이의 거리(D1) 중 하나 이상을 이용하여 마이크로채널이 제조될 수 있다. 유입구 챔버 및 유출구 챔버는 또한 각각의 실시예에서 역전될 수 있고, 이에 따라 도면에 도시된 유입구 챔버는 유출구 챔버가 되고 도면에 도시된 유출구 챔버는 유입구 챔버가 된다. 또한, 다른 유형의 상호작용 챔버, 예컨대 멀티 슬롯식 H 타입 상호작용 챔버 및 Y 타입 상호작용 챔버에도 동일한 개념이 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 마이크로채널은 상이한 형상, 예컨대 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 원의 형상을 나타낼 수 있다. 또한, 마이크로채널은 유입구 챔버 및 유출구 챔버에 대해 (하방을 향해 또는 상방을 향해) 경사져 있을 수 있으며, 및/또는 마이크로채널 입구는 마이크로채널 출구 위로 또는 아래로 소정 거리에 위치하게 될 수 있고, 이는, 마이크로채널 입구 내로의 예리한 90도 턴 및 마이크로채널 출구로부터의 예리한 90도 턴을 제거하는 데 도움이 된다.
도 37 및 도 38은 멀티 슬롯식 상호작용 챔버(200)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(200)는, 유입구 구멍(204)을 갖춘 유입구 챔버(202), 유출구 구멍(208)을 갖춘 유출구 챔버(206), 유입구 플레넘(210), 유출구 플레넘(212), 및 유입구 플레넘(210)을 유출구 플레넘(212)과 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(214)을 포함한다. 유입구 챔버(202) 및 유출구 챔버(206)는 바람직하게는 실린더이다. 각각의 마이크로채널(214)은, 마이크로채널(214)이 유입구 플레넘(210)과 만나는 마이크로채널 입구(216) 및 마이크로채널(214)이 유출구 플레넘(212)과 만나는 마이크로채널 출구(217)를 포함한다. 사용 중에, 유입되는 유체는 유입구 구멍(204)에 진입하며, 유입구 챔버(202) 및 입구 플레넘(210)을 통과하고, 이후 마이크로채널 입구(216)에서 복수 개의 마이크로채널(214)에 진입한다. 유체는 이후 마이크로채널 출구(217)로부터 유출구 플레넘(212) 내로 복수 개의 마이크로채널(214)을 빠져나가며, 유출구 챔버(206)를 통과하고, 유출구 구멍(208)을 통해 빠져나온다.
도 39 및 도 40은 본 개시내용에 따른 개선된 멀티 슬롯식 상호작용 챔버(220)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(220)는, 유입구 구멍(224)을 갖춘 유입구 챔버(222), 유출구 구멍(228)을 갖춘 유출구 챔버(226), 유입구 플레넘(230), 유출구 플레넘(232), 및 유입구 플레넘(230)을 유출구 플레넘(232)과 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(234)을 포함한다. 유입구 챔버(222) 및 유출구 챔버(226)는 바람직하게는 실린더이다. 각각의 마이크로채널(234)은, 마이크로채널(234)이 유입구 플레넘(230)과 만나는 마이크로채널 입구(236) 및 마이크로채널(234)이 유출구 플레넘(232)과 만나는 마이크로채널 출구(237)를 포함한다.
도 39 및 도 40에 예시된 바와 같이, 유입구 플레넘(230)의 폭(W)은 유입구 챔버(226)의 직경보다 작게 되도록 감소되며, 유입구 플레넘(230)의 높이(H)는, 유입구 플레넘(230)의 높이(H)가 유입구 챔버(226) 내로 연장되게 하도록 또는 유입구 챔버의 직경을 차단하게 되도록 증가될 수 있다. 다시 말하면, 유입구 챔버(226) 및 유입구 플레넘(230)은 공통의 저부 단부(238)를 공유하며, 이때 유입구 챔버(222)의 테이퍼진 직경 부분은 내내 저부 단부(238)로 하방으로 또는 저부 단부(238)에 근접하게 연장된다. 마이크로채널(234)은 유입구 챔버(222)의 저부 단부(238) 및 유입구 플레넘(230)으로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 마이크로채널(234)이 유입구 플레넘(230)으로부터 연장되지만, 마이크로채널(234)의 위치는, 유입구 플레넘(230)에 의해 차단되는 유입구 챔버(222)의 라운딩된 부분과 동일한 높이에 마이크로채널 입구(236)를 배치시킨다.
도 39 및 도 40에 도시된 구조는, 유입구 챔버(222)를 통해 유동하는 유체가 유입구 챔버(222)의 저부 단부(238)에 도달하기 이전에 유입구 플레넘(230)에 진입하도록 허용한다. 이러한 구조는 플레넘(230) 내에서의 바람직하지 않은 유동 재순환 영역을 방지하며, 복수 개의 마이크로채널(234)들 사이에서의 불량한 유동 분포를 방지하는 것으로 확인되었다. 도시된 실시예에 있어서, 유입구 플레넘(230)의 폭은 유입구 챔버(222)의 직경의 약 절반으로 감소된다. 대안적인 실시예에 있어서, 유입구 플레넘(230)의 폭은 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수 있고, 유입구 플레넘(230)의 높이는 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수 있다. 도 39 및 도 40에는 도시되어 있지 않지만, 유출구 플레넘(132)도 마찬가지로 구성될 수 있으며, 이에 따라 유출구 플레넘(130)의 폭은 유출구 챔버(126)의 직경보다 작고, 이에 따라 유출구 플레넘(132)의 높이는 증가하게 된다. 복수 개의 마이크로채널은 동일한 단면적 및 치수 또는 상이한 단면적 및 치수를 가질 수 있다.
도 41 및 도 42은 각각 상호작용 챔버(200) 및 상호작용 챔버(220)에 대해 전산 유체 역학 시뮬레이션을 이용한 속도 프로파일을 나타낸 것이다. 도 41에 도시된 바와 같이, 상호작용 챔버(200)에 대한 속도 프로파일은 채널마다 균일하게 분포하지 않는다. 이러한 불균일성은 마이크로채널들 사이에서의 처리 재료의 변동을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 특정 재료의 플러깅을 유발할 수 있다. 상호작용 챔버(220)는 도 42에서의 모든 채널을 가로지르는 균일한 속도 프로파일에 의해 제시된 바와 같이 마이크로채널들 사이에서의 유동 특징들 간의 변동을 감소시킨다. 이는, 특정 재료를 처리할 때 플러깅의 발생의 감소를 유도한다. 또한, 상호작용 챔버(220) 내부에서의 최고 예상 온도는 섭씨 84도로부터 섭씨 69도로 대략 섭씨 15도만큼 현저하게 감소된다.
도 43은 Y 타입 상호작용 챔버(250)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(250)는, 유입구 구멍(254)을 갖춘 2개의 유입구 챔버(252), 유출구 구멍(258)을 갖춘 2개의 유출구 챔버(256), 2개의 유출구 챔버(256)에 연결되는 유출구 플레넘(260), 및 2개의 유입구 챔버(252)를 유출구 플레넘(260)과 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(262)을 포함한다. 유입구 챔버(252) 및 유출구 챔버(256)는 바람직하게는 실린더이다. 사용 중에, 유입되는 유체는 유입구 구멍(254)에 진입하며, 2개의 유입구 챔버(252)를 통과하고, 이후 마이크로채널(262)에 진입한다. 유체는 이후 유출구 플레넘(260) 내로 마이크로채널(262)을 빠져나가며, 2개의 유출구 챔버(256)를 통과하고, 유출구 구멍(258)을 통해 빠져나온다. 또한, 마이크로채널의 유출구는 챔퍼(chamfer)를 갖추고 있을 수 있으며, 이는 발산 제트 또는 수렴 제트를 형성한다.
도 43의 상호작용 챔버(250)는, 2개의 유입구 및 2개의 유출구에 의해 형성되는 그 Y자 형상으로 인해 여기서는 일반적으로 Y 타입 상호작용 챔버라 칭한다. Y 타입 상호작용 챔버, 예컨대 상호작용 챔버(250)는, 유체가 유출구 플레넘과 충돌하도록 하는 대향하는 마이크로채널로부터의 2개의 제트 스트림을 이용한다. 다시 말하면, 상기 2개의 제트 스트림은 유출구 플레넘에서 서로 충돌한다.
도 44는 본 개시내용에 따른 개선된 H 충돌 제트식(HIJ-타입) 상호작용 챔버(300)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상호작용 챔버(300)는, 유입구 구멍(304)을 갖춘 2개의 유입구 챔버(302), 유출구 구멍(308)을 갖춘 2개의 유출구 챔버(306), 2개의 유출구 챔버(306)에 연결되는 유출구 플레넘(310), 및 2개의 유입구 챔버(302)를 유출구 플레넘(310)과 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(312)을 포함한다. 유입구 챔버(302) 및 유출구 챔버(306)는 바람직하게는 실린더이다. 예시된 바와 같이, 마이크로채널(312)은 유입구 챔버(302)의 저부 단부(314)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 일 실시예에 있어서, D1은 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수 있거나, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 인치의 범위에 속할 수도 있다. 유입구 챔버(302)의 저부 단부와 마이크로채널(312) 사이에 거리(D1)를 부가하면, 유동이 마이크로채널(312)에 진입할 때 유동이 유선화되며 캐비테이션의 수준이 감소되는 것이 확인되었다.
도 44의 상호작용 챔버(300)는 일반적으로 그 H자 형상으로 인해 여기서는 HIJ 타입 상호작용 챔버로 지칭되며, 유출구 플레넘 내부에서 충돌하는 제트를 형성하기 위해 적어도 2개의 마이크로채널을 이용한다. Y 타입 챔버와 HIJ 타입 챔버 사이의 차이는, 마이크로채널 입구로부터 유입구 챔버의 저부 단부까지의 거리이다. Y 타입 챔버와 마찬가지로, HIJ 타입 챔버, 예컨대 상호작용 챔버(300)는, 유출구 플레넘 내에서 2개의 대향하는 제트의 충돌에 의해 입자 크기를 감소시키는 데 있어서 유용하다.
표 8은 앞서의 Y 챔버 1 및 Y 챔버 2와 비교한 상호작용 챔버(300)의 유상액 결과를 나타낸 것이다.
| 챔버 | 압력 (kpsi) |
통과 번호 | D10 (nm) | D50 (nm) | D90 (nm) | D95 (nm) | 제2 정점의 체적% |
| IXC-300 | 25 |
1 | 76.8 | 128.1 | 231.6 | 811.8 | 5.24 |
| 2 | 75.8 | 123.0 | 195.7 | 223.3 | 0.21 | ||
| 3 | 75.1 | 120.4 | 188.9 | 213.7 | 0.00 | ||
| Y-챔버 1 |
25 |
1 | 79.5 | 136 | 296.5 | 1524.2 | 8.61 |
| 2 | 77.1 | 127.4 | 211.8 | 250.7 | 1.82 | ||
| 3 | 76.0 | 122.9 | 194.3 | 220.8 | 0.00 | ||
| Y-챔버 2 |
25 |
1 | 88.4 | 157.9 | 658.2 | 1652.6 | 9.98 |
| 2 | 84.7 | 145.3 | 246.5 | 294.3 | 2.05 | ||
| 3 | 82.7 | 139.2 | 222.6 | 253.4 | 0.00 |
[표 8 : 유상액 제형 2 시험 결과]
전산 유체 역학(“CFD”; Computational Fluid Dynamics)에 의해, 상호작용 챔버(300)의 평균 채널 출구 속도가 대략 4%만큼 증가되는 것이 예측되며, 이는 유체가 후속하는 제트 충돌을 위해 더 많은 운동 에너지를 갖는 것을 의미한다. 2개의 액체 제트의 충돌로 인해 더 많은 가용 에너지가 소산되면, 더 작은 액적이 형성되며 이 액적은 안정하게 유지될 수 있다. 표 8은, 상호작용 챔버(300)가 유상액 제형 2에 대해 보다 양호한 유상액 결과를 제공하는 것을 나타내고 있다. 모든 통과에 대한 입자 크기는 더 작고, 특히 D90 값 및 D95 값에 대해 더 작으며, 예컨대 2차 통과에 대해 16nm 내지 70nm이다. 또한, 유상액 불안정성을 종종 유발하는 대형 입자의 존재를 나타내는 제2 정점의 체적%는 2차 통과에 대해 Y 챔버 1에 비해 약 88%만큼 더 작고(0.21% 대 1.82%), Y 챔버 2에 비해 90%만큼 더 작다(0.21% 대 2.05%). 도 45는 2차 통과 이후 유상액 제형 2에 대해 상호작용 챔버(300)에 관한 제2 정점의 입자 크기 분포 및 면적을 그래픽으로 도시한 것을 나타낸다.
도 46은 본 개시내용에 따른 개선된 HIJ-타입 상호작용 챔버(300)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. H 충돌 제트 챔버(300)는, 유입구 구멍(324)을 갖춘 2개의 유입구 챔버(322), 유출구 구멍(328)을 갖춘 2개의 유출구 챔버(326), 2개의 유출구 챔버(326)에 연결되는 유출구 플레넘(330), 및 2개의 유입구 챔버(322)를 유출구 플레넘(330)과 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(332)을 포함한다. 유입구 챔버(322) 및 유출구 챔버(326)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(332)은 유입구 챔버(302)의 저부 단부(314)로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 상호작용 챔버(320)는 마이크로채널(332)의 길이를 더욱 감소시킨다. 일 실시예에 있어서, 마이크로채널의 길이는 약 45%만큼 감소되며, 예상 평균 채널 출구 속도는 대략 9%만큼 증가하게 된다. 이는, 2개의 충돌 제트가 소산을 위해 더 많은 에너지를 갖도록 허용하며, 더 작고 안정한 입자를 형성하는 것을 허용한다.
도 47은 본 개시내용에 따른 개선된 HIJ-타입 상호작용 챔버(340)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. H 충돌 제트 챔버(340)는, 유입구 구멍(344)을 갖춘 2개의 유입구 챔버(342), 유출구 구멍(348)을 갖춘 2개의 유출구 챔버(346), 2개의 유출구 챔버(346)에 연결되는 유출구 플레넘(350), 및 2개의 유입구 챔버(342)를 유출구 플레넘(350)에 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(352)을 포함한다. 유입구 챔버(342) 및 유출구 챔버(346)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(352)은 유입구 챔버(342)의 저부 단부로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 또한, 상호작용 챔버(340)는, 마이크로채널 입구의 상부 벽, 저부 벽 및 측부 벽에 라운딩된 필렛(354)을 추가함으로써 마이크로채널 입구(352) 주위에서 예리한 에지를 제거한다. 일 실시예에 있어서, 테이퍼진 필렛(354)은 0.001 내지 1 인치의 범위에 속할 수도 있다. 또한, 필렛(354)의 상부 부분(356)은 2개의 유입구 챔버(342)의 외측 둘레 주위로 내내 연장된다. 상호작용 챔버(340)는 유선화된 유동 패턴을 제공하며 캐비테이션을 완전하게 제거하는 것으로 확인되었다. 이러한 실시예에 있어서, 예상 평균 채널 출구 속도는 상호작용 챔버(250)에 비해 대략 11%만큼 증가하게 되며, 이는 2개의 충돌 제트가 소산을 위한 더 많은 에너지를 갖도록 허용하며, 더 작고 안정한 입자를 형성하는 것을 허용한다.
도 48은 본 개시내용에 따른 개선된 HIJ-타입 상호작용 챔버(360)의 작동 섹션의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. H 충돌 제트 챔버(360)는, 유입구 구멍(364)을 갖춘 2개의 유입구 챔버(362), 유출구 구멍(368)을 갖춘 2개의 유출구 챔버(366), 2개의 유출구 챔버(366)에 연결되는 유출구 플레넘(370), 및 2개의 유입구 챔버(362)를 유출구 플레넘(370)에 연결시키는 복수 개의 마이크로채널(372)을 포함한다. 유입구 챔버(362) 및 유출구 챔버(366)는 바람직하게는 실린더이다. 마이크로채널(372)은 유입구 챔버(362)의 저부 단부로부터 거리(D1)에 위치하게 된다. 상호작용 챔버(360)는 마이크로채널(372)의 측부 벽(376)을 더 드래프트(draft)하여 측부 벽이 유입구 챔버(362)로부터 유출구 플레넘(370)으로 수렴되게 한다. 마이크로채널(372)의 상부 벽 및 저부 벽은 마찬가지로 유입구 챔버(362)로부터 유출구 플레넘(370)으로 수렴하도록 드래프트될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 측부 벽(376), 저부 벽 및/또는 상부 벽은 유입구 챔버(362)로부터 유출구 플레넘(370)으로 꾸준하게 수렴할 수 있거나, 또는 단지 마이크로채널(372)의 길이의 일부분에 대해서만 수렴할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 측부 벽(376), 저부 벽 및/또는 상부 벽의 드래프트 각도(draft angle)는 1 도 내지 30 도 사이일 수 있다. 상호작용 챔버(360)는 주어진 치수에 대해서 마이크로채널 출구에서 최대 유체 에너지를 제공하는 것으로 확인되었다.
대안적인 실시예에 있어서, 앞서 설명한 상호작용 챔버의 특징들 중 임의의 특징은 조합될 수 있다. 또한, 앞서의 모든 실시예는 본원에서 설명하는 상호작용 챔버의 상류에 또는 하류에 위치 설정되는 APM(Auxiliary Processing Module)과 함께 사용될 수 있다. APM은 과대형 Z 타입 챔버 또는 H 타입 챔버이며, 상류에 또는 하류에 배치될 때 상호작용 챔버를 가로질러 약 5% 내지 30% 정도 압력 강하를 감소시킬 수 있는 단일형이거나 또는 멀티 슬롯형이다. 일 실시예에 있어서, APM은 본원에 개시되는 상호작용 챔버와 직렬로 배치될 수 있으며, 이에 따라 APM은 상호작용 챔버의 상류에 또는 하류에 위치 설정된다.
본원에서 설명하는 현재로서 바람직한 실시예에 대한 다양한 변경 및 변형은 당업자에게 명확할 것이라는 것을 이해해야만 한다. 이러한 변경 및 변형은 본 주제 대상의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 그리고 의도한 장점을 없애지 않으면서 행해질 수 있다. 따라서, 이러한 변경 및 변형은 첨부된 청구범위의 의해 커버(cover)되도록 의도된다.
본 개시내용의 추가적인 양태
본원에 설명되는 주제 대상의 양태들은 단독으로 또는 본원에서 설명하는 다른 양태들 중 임의의 하나 이상의 양태와 조합하면 유용할 수 있다. 전술한 설명을 한정하지 않으면서, 본 개시내용의 제1 양태에 있어서, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널을 포함하며, 유입구 챔버로부터 마이크로채널로의 진입은 유입구 챔버의 저부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되며, (i) 마이크로채널 입구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽 상에 위치하는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛, (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내향으로 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽, (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 경사지는 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나, 및 (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개 또는 적어도 4개를 포함한다.
임의의 다른 양태들과 조합하여 이용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수 있는, 본 개시내용의 제2 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나이다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제3 양태에 따르면, 마이크로채널로부터 유출구 챔버로의 출구는 (i) 유출구 챔버의 상부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되는 것, 그리고 (ⅱ) 적어도 하나의 테이퍼진 제2 필렛을 포함하는 것 중 적어도 하나 또는 양지 모두로 형성된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제4 양태에 따르면, 유입구 챔버의 저부 단부와 마이크로채널 입구 사이의 거리는 0.001 내지 1 인치, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 인치의 범위에 속한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제5 양태에 따르면, 상기 적어도 하나의 테이퍼진 필렛은, (i) 라운딩된 필렛인 것, 그리고 (ⅱ) 마이크로채널 입구에 있는 마이크로채널의 복수 개의 측부 상에 위치하는 것 중 적어도 하나 또는 양자 모두로 형성된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제6 양태에 따르면, (i) 양 측부 벽이 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 것, 그리고 (ⅱ) 상부 벽 및 저부 벽 양자 모두가 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 것 중 적어도 하나 또는 양자 모두가 구현된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제7 양태에 따르면, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 멀티 슬롯형 상호작용 챔버(multi-slotted interaction chamber)는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유입구 구멍과 유체 연통하는 유입구 플레넘(inlet plenum); 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하는 유출구 플레넘; 유입구 플레넘을 유출구 플레넘에 연결하며 이에 따라 유입구 구멍을 유출구 구멍과 유체 연결하는 복수 개의 마이크로채널을 포함하며, 마이크로채널 입구를 포함하는 복수 개의 마이크로채널은 각각 유입구 챔버의 저부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되고, (i) 유입구 플레넘의 폭은 유입구 챔버의 직경보다 작은 것과 (ⅱ) 유입구 플레넘의 높이가 유입구 챔버의 직경을 차단하는 것 중 적어도 하나 또는 양자 모두가 실시된다.
임의의 다른 양태들과 조합하여 이용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수 있는, 본 개시내용의 제8 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나이다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제9 양태에 따르면, (i) 유출구 플레넘의 폭이 유출구 챔버의 직경보다 작고 유출구 플레넘의 높이가 유출구 챔버를 차단하는 것, (ⅱ) 적어도 하나의 마이크로채널은 유출구 챔버의 상부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되는 것, 그리고 (ⅲ) 유입구 플레넘은 유입구 챔버와 하부 단부를 공유하는 것 중 적어도 하나가 실시된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제10 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 마이크로채널 입구들 중 하나에 위치하는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛을 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제11 양태에 따르면, 상기 적어도 하나의 테이퍼진 필렛은 마이크로채널 입구에 있는 마이크로채널의 복수 개의 측부 상에 위치한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제12 양태에 따르면, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널; 유체가 유입구 챔버로부터 마이크로채널로 진입할 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단을 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제13 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 유체가 유출구 챔버를 향해 마이크로채널을 빠져나갈 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단을 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제14 양태에 따르면, 유체가 유입구 챔버로부터 마이크로채널로 진입할 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단은 (i) 테이퍼진 필렛, (ⅱ) 저부 단부와 유입구 구멍 사이의 오프셋 거리, (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 마이크로채널 벽, 및 (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 필렛 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개 또는 4개 모두를 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제15 양태에 따르면, 유체가 유출구 챔버를 향해 마이크로채널을 빠져나갈 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단은 (i) 테이퍼진 필렛, (ⅱ) 상부 단부와 유출구 구멍 사이의 오프셋 거리, (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 마이크로채널 벽, 및 (ⅳ) 유출구 챔버의 직경 주위로 연장되는 필렛 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개 또는 4개 모두를 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제16 양태에 따르면, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 진입 챔버, 바람직하게는 진입 실린더, 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더, 그리고 진입 챔버 및 유출구 챔버와 유체 연통하는 마이크로채널을 포함하며, 마이크로채널은 유입구 및 유출구를 갖고, 진입 챔버는 진입 챔버의 상부에, 또는 이 상부 부근에 유입구 구멍을 가지며, 진입 챔버의 저부 위로 소정 위치에 마이크로채널 유입구를 수용한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제17 양태에 따르면, 마이크로채널은, 유입구가 유출구와 상이한 높이에 있도록 위치 설정된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제18 양태에 따르면, 유입구는 유출구보다 높게 마련된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제19 양태에 따르면, 마이크로채널은 테이퍼지거나, 경사지거나 또는 테이퍼지면서 경사질 수 있다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제20 양태에 따르면, 마이크로채널의 유출구는 유출구 챔버의 상부에 또는 상부 아래에 있는 위치에서 유출구 챔버와 결합한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제21 양태에 따르면, 마이크로채널의 유출구는 유출구 챔버의 상부 아래에 위치 설정된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제22 양태에 따르면, 마이크로채널의 유입구는 유입구 챔버의 저부 위에 배치되며, 마이크로채널의 유출구는 유출구 챔버의 상부 아래에 배치된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제23 양태에 따르면, 마이크로채널은 복수 개의 마이크로채널을 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제24 양태에 따르면, 복수 개의 마이크로채널은 마이크로채널에 대한 유입구와 진입 챔버 사이에 배치되는 저장소 또는 제1 중간 플레넘과 상호 경계를 이룬다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제25 양태에 따르면, 플레넘은 마이크로채널의 유입구 아래로 연장된다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제26 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 마이크로채널로부터의 유출구와 유출구 챔버 사이에 배치되는 제2 중간 플레넘을 포함한다.
임의의 다른 양태들과 조합하여 이용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수 있는, 본 개시내용의 제27 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나이다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제28 양태에 따르면, 적어도 하나의 마이크로채널은 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 원의 형상인 단면을 갖는다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제29 양태에 따르면, 유체 처리 시스템은, 본원에서 설명하는 상호작용 챔버의 상류에 또는 하류에 위치 설정되는 APM(Auxiliary Processing Module)을 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제30 양태에 따르면, 유체 처리 시스템은 복수 개의 상호작용 챔버를 포함하며, 이러한 상호작용 챔버들 중 적어도 하나는 본원에서 설명하는 상호작용 챔버이다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제31 양태에 따르면, 유체 처리 시스템은 직렬로 또는 병렬로 위치 설정되는 다수의 상호작용 챔버를 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제32 양태에 따르면, 유체 처리 시스템은 본원에서 설명하는 적어도 하나의 상호작용 챔버로부터 상류에 위치 설정되는 APM 및/또는 본원에서 설명하는 적어도 하나의 상호작용 챔버로부터 하류에 위치 설정되는 APM을 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제33 양태에 따르면, 유상액을 생성하는 방법은 유체가 본원에서 설명하는 상호작용 챔버를 통과하도록 하는 단계를 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제34 양태에 따르면, 감소된 입자 크기를 생성하는 방법은, 입자 스트림이 본원에서 설명하는 상호작용 챔버를 통과하도록 하는 단계를 포함한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제35 양태에 따르면, 유체 처리 시스템은 본원에서 설명하는 상호작용 챔버를 포함하며, 유체 처리 시스템은 상호작용 챔버의 마이크로채널 내에서 유체가 0 kpsi 초과 40 kpsi 미만으로 유동하도록 한다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제36 양태에 따르면, 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버는, 유입구 구멍 및 저부 단부를 갖춘 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더; 유출구 구멍 및 상부 단부를 갖춘 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더; 유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널을 포함하며, 유출구 챔버에 대한 마이크로채널로부터의 출구는 유출구 챔버의 상부 단부로부터 소정 거리만큼 오프셋되고, (i) 마이크로채널 출구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 기울어진 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 4개 모두가 구현된다.
임의의 다른 양태들과 조합하여 이용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수 있는, 본 개시내용의 제37 양태에 따르면, 상호작용 챔버는 H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나이다.
임의의 다른 양태와 조합하여 사용될 수도 있고 본원에 나열된 양태들의 조합일 수도 있는, 본 개시내용의 제38 양태에 따르면, 상기 적어도 하나의 테이퍼진 필렛은, (i) 라운딩된 필렛인 것, 그리고 (ⅱ) 마이크로채널 입구에 있는 마이크로채널의 복수 개의 측부 상에 위치하는 것 중 적어도 하나 또는 양자 모두로 형성된다.
Claims (38)
- 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기(high shear processor) 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버로서,
유입구 구멍 및 저부 단부를 갖는 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더;
유출구 구멍 및 상부 단부를 갖는 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더;
유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널로서, 유입구 챔버로부터 마이크로채널로의 진입부는 유입구 챔버의 저부 단부로부터 거리를 두고 오프셋되는 것인 마이크로채널
을 포함하고,
(i) 마이크로채널 진입부에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측벽; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 기울어진 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나
를 더 포함하는 상호작용 챔버. - 제1항에 있어서, H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 마이크로채널로부터 유출구 챔버로의 출구는 (i) 유출구 챔버의 상부 단부로부터 거리를 두고 오프셋되는 것, 그리고 (ⅱ) 적어도 하나의 테이퍼진 제2 필렛을 포함하는 것 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 마이크로채널 진입부와 유입구 챔버의 저부 단부 사이의 거리는 0.001 내지 1 인치, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 인치의 범위에 속하는 것인 상호작용 챔버.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 하나의 테이퍼진 필렛은 (i) 라운딩(rounding)된 필렛인 것, 그리고 (ⅱ) 마이크로채널 진입부에 있는 마이크로채널의 복수 개의 측부 상에 위치하는 것 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, (i) 양 측부 벽이 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 것, 그리고 (ⅱ) 상부 벽 및 저부 벽 양자 모두가 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 것 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
- 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 멀티 슬롯식 상호작용 챔버(multi-slotted interaction chamber)로서,
유입구 구멍 및 저부 단부를 갖는 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더;
유입구 구멍과 유체 연통되는 유입구 플레넘(inlet plenum);
유출구 구멍 및 상부 단부를 갖는 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더;
유출구 구멍과 유체 연통되는 유출구 플레넘;
유입구 플레넘을 유출구 플레넘에 연결시켜 유입구 구멍을 유출구 구멍과 유체 연결시키는 복수 개의 마이크로채널로서, 복수 개의 마이크로채널 각각은 유입구 챔버의 저부 단부 위로 거리를 두고 오프셋된 마이크로채널 진입부를 포함하는 것인 복수 개의 마이크로 채널
을 포함하고,
(i) 유입구 플레넘의 폭이 유입구 챔버의 직경보다 작은 것, 그리고 (ⅱ) 유입구 플레넘의 높이가 유입구 챔버의 직경을 차단(interrupt)하는 것 중 적어도 하나인 것인 멀티 슬롯식 상호작용 챔버. - 제7항에 있어서, H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나인 것인 멀티 슬롯식 상호작용 챔버.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, (i) 유출구 플레넘의 폭이 유출구 챔버의 직경보다 작고 유출구 플레넘의 높이가 유출구 챔버를 차단하는 것, (ⅱ) 적어도 하나의 마이크로채널이 유출구 챔버의 상부 단부로부터 거리를 두고 오프셋되는 것, 그리고 (ⅲ) 유입구 플레넘이 유입구 챔버와 저부 단부를 공유하는 것 중 적어도 하나인 것인 멀티 슬롯식 상호작용 챔버.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
마이크로채널 진입부들 중 하나에 위치하는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛
을 포함하는 멀티 슬롯식 상호작용 챔버. - 제10항에 있어서, 적어도 하나의 테이퍼진 필렛은 마이크로채널 진입부에 있는 마이크로채널의 복수 개의 측부 상에 위치하는 것인 멀티 슬롯식 상호작용 챔버.
- 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버로서,
유입구 구멍 및 저부 단부를 갖는 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더;
유출구 구멍 및 상부 단부를 갖는 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더;
유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널
을 포함하며,
마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽은, 유체가 유입구 챔버로부터 마이크로채널로 진입할 때 캐비테이션(cavitation)을 감소시키기 위한 수단을 포함하는 것인 상호작용 챔버. - 제12항에 있어서,
유체가 유출구 챔버를 향해 마이크로채널을 빠져나갈 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단
을 포함하는 상호작용 챔버. - 제12항 또는 제13항에 있어서, (i) 테이퍼진 필렛; (ⅱ) 저부 단부와 유입구 구멍 사이의 오프셋 거리; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 마이크로채널 벽; (iv) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 필렛 중 적어도 하나를 포함하는 상호작용 챔버.
- 제13항에 있어서, 유체가 유출구 챔버를 향해 마이크로채널을 빠져나갈 때 캐비테이션을 감소시키기 위한 수단은, (i) 테이퍼진 필렛; (ⅱ) 상부 단부와 유출구 구멍 사이의 오프셋 거리; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 수렴하는 마이크로채널 벽; (ⅳ) 유출구 챔버의 직경 주위로 연장되는 필렛 중 적어도 하나를 포함하는 것인 상호작용 챔버.
- 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버로서,
진입 챔버, 바람직하게는 진입 실린더;
유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더;
진입 챔버 및 유출구 챔버와 유체 연통하는 마이크로채널로서, 유입구 및 유출구를 갖는 것인 마이크로채널
을 포함하고,
(i) 유입구 또는 유출구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 진입 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽; (ⅲ) 진입 챔버로부터 유출구 챔버로 기울어진 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 진입 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나
를 더 포함하는 상호작용 챔버. - 제16항에 있어서, 마이크로채널은, 유입구가 유출구와 상이한 높이에 있도록 위치 설정되는 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 유입구는 유출구보다 높게 마련되는 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 마이크로채널은 테이퍼지거나, 경사지거나, 또는 테이퍼지면서 경사지는 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 마이크로채널의 유출구는 유출구 챔버의 상부에 또는 이 상부 아래에 있는 위치에서 유출구 챔버와 결합하는 것인 상호작용 챔버.
- 제20항에 있어서, 마이크로채널의 유출구는 유출구 챔버의 상부 아래에 위치 설정되는 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 마이크로채널의 유입구는 진입 챔버의 저부 위에 배치되며, 마이크로채널의 유출구는 유출구 챔버의 상부 아래에 배치되는 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서, 마이크로채널은 복수 개의 마이크로채널을 포함하는 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서, 복수 개의 마이크로채널은 마이크로채널의 유입구와 진입 챔버 사이에 배치되는 저장소 또는 제1 중간 플레넘과 상호 경계를 형성하는 것인 상호작용 챔버.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 중간 플레넘은 마이크로채널의 유입구 아래로 연장되는 것인 상호작용 챔버.
- 제24항 또는 제25항에 있어서,
마이크로채널로부터의 유출구와 유출구 챔버 사이에 배치되는 제2 중간 플레넘
을 포함하는 상호작용 챔버. - 제16항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
- 제16항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 하나의 마이크로채널은 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 원의 형상인 단면을 갖는 것인 상호작용 챔버.
- 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 상호작용 챔버의 상류에 또는 하류에 위치 설정되는 APM(Auxiliary Processing Module)을 포함하는 유체 처리 시스템.
- 제29항에 있어서,
복수 개의 상호작용 챔버
를 포함하며, 이러한 상호작용 챔버 중 적어도 하나는 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 상호작용 챔버인 것인 유체 처리 시스템. - 제29항 또는 제30항에 있어서,
직렬로 또는 병렬로 위치 설정되는 다수의 상호작용 챔버
를 포함하는 유체 처리 시스템. - 제29항 내지 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서,
제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 적어도 하나의 상호작용 챔버로부터 상류에 위치 설정되는 APM, 및
제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 적어도 하나의 상호작용 챔버로부터 하류에 위치 설정되는 APM
을 포함하는 유체 처리 시스템. - 유상액(emulsion)을 생성하는 방법으로서,
유체가 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 상호작용 챔버를 통과하도록 하는 단계
를 포함하는 방법. - 감소된 입자 크기를 생성하는 방법으로서,
입자 스트림이 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 상호작용 챔버를 통과하도록 하는 단계
를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 상호작용 챔버를 포함하는 유체 처리 시스템으로서, 상기 유체 처리 시스템은 상호작용 챔버의 마이크로채널 내부에서 0 kpsi 초과 40 kpsi 미만으로 유체가 유동하도록 하는 것인 유체 처리 시스템.
- 유체 처리기 또는 유체 균질기, 바람직하게는 고전단 처리기 또는 고압 균질기를 위한 상호작용 챔버로서,
유입구 구멍 및 저부 단부를 갖는 유입구 챔버, 바람직하게는 유입구 실린더;
유출구 구멍 및 상부 단부를 갖는 유출구 챔버, 바람직하게는 유출구 실린더;
유출구 구멍과 유체 연통하게 유입구 구멍을 배치시키는 마이크로채널로서, 마이크로채널로부터 유출구 챔버로의 출구는 유출구 챔버의 상부 단부로부터 거리를 두고 오프셋되는 것인 마이크로채널
을 포함하며,
(i) 마이크로채널 출구에서 마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽 상에 위치하게 되는 적어도 하나의 테이퍼진 필렛(fillet); (ⅱ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 내측을 향해 수렴하는 마이크로채널의 적어도 하나의 측부 벽; (ⅲ) 유입구 챔버로부터 유출구 챔버로 기울어진 마이크로채널의 상부 벽 및 저부 벽 중 적어도 하나; (ⅳ) 유입구 챔버의 직경 주위로 연장되는 상부 필렛 중 적어도 하나
를 더 포함하는 상호작용 챔버. - 제36항에 있어서, H 타입 상호작용 챔버, Y 타입 상호작용 챔버, Z 타입 상호작용 챔버, 및 HIJ 타입 상호작용 챔버 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
- 제36항 또는 제37항에 있어서, 적어도 하나의 테이퍼진 필렛은 (i) 라운딩된 필렛인 것, 그리고 (ⅱ) 마이크로채널 진입부에 있는 마이크로채널의 복수 개의 측부 상에 위치하는 것 중 적어도 하나인 것인 상호작용 챔버.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462005783P | 2014-05-30 | 2014-05-30 | |
| US62/005,783 | 2014-05-30 | ||
| PCT/US2015/033249 WO2015184302A1 (en) | 2014-05-30 | 2015-05-29 | Interaction chambers with reduced cavitation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170020821A true KR20170020821A (ko) | 2017-02-24 |
| KR102283738B1 KR102283738B1 (ko) | 2021-08-02 |
Family
ID=54699885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020167036855A KR102283738B1 (ko) | 2014-05-30 | 2015-05-29 | 캐비테이션이 감소되는 상호작용 챔버 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9656222B2 (ko) |
| EP (1) | EP3148684A4 (ko) |
| JP (2) | JP2017523043A (ko) |
| KR (1) | KR102283738B1 (ko) |
| CN (1) | CN106659997A (ko) |
| AU (2) | AU2015266723B2 (ko) |
| CA (1) | CA2951842C (ko) |
| IL (1) | IL249268B (ko) |
| WO (1) | WO2015184302A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107921440B (zh) | 2015-09-25 | 2019-11-01 | 株式会社Lg化学 | 包括优化出口的片材剥离装置 |
| WO2023192186A1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | Microfluidics International Corporation | High-shear mixing chamber with wide slot channel |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5164598A (en) * | 1985-08-05 | 1992-11-17 | Biotrack | Capillary flow device |
| JP2000235954A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Hiroshima Nippon Denki Kk | ガス吹き出し部材 |
| JP2008086889A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Fujifilm Corp | 流体混合方法及びマイクロデバイス並びにその製作方法 |
| US20120175442A1 (en) * | 2011-01-07 | 2012-07-12 | Microfluidics International Corporation | Low holdup volume mixing chamber |
| US20120263013A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Microfluidics International Corporation | Interaction chamber with flow inlet optimization |
| JP2013512891A (ja) * | 2009-12-03 | 2013-04-18 | ノバルティス アーゲー | マイクロフルイダイゼーションのための相互作用チャンバおよび背圧チャンバの構成 |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3574485A (en) * | 1958-11-28 | 1971-04-13 | Broido Louis | Method and apparatus for movement of liquids by electromagnetic means |
| JPS57190820A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-24 | Kubota Ltd | Discharging device for high-pressure fluid |
| US4756884A (en) * | 1985-08-05 | 1988-07-12 | Biotrack, Inc. | Capillary flow device |
| US4963498A (en) * | 1985-08-05 | 1990-10-16 | Biotrack | Capillary flow device |
| US5534328A (en) * | 1993-12-02 | 1996-07-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Integrated chemical processing apparatus and processes for the preparation thereof |
| US5611214A (en) * | 1994-07-29 | 1997-03-18 | Battelle Memorial Institute | Microcomponent sheet architecture |
| JP2000512541A (ja) * | 1996-06-14 | 2000-09-26 | ユニバーシティ オブ ワシントン | 吸収力が向上した差違抽出装置 |
| DE19626246A1 (de) * | 1996-06-29 | 1998-01-08 | Buehler Ag | Spaltmühle |
| US5993750A (en) * | 1997-04-11 | 1999-11-30 | Eastman Kodak Company | Integrated ceramic micro-chemical plant |
| US5965410A (en) * | 1997-09-02 | 1999-10-12 | Caliper Technologies Corp. | Electrical current for controlling fluid parameters in microchannels |
| DE19746583A1 (de) * | 1997-10-22 | 1999-04-29 | Merck Patent Gmbh | Mikromischer |
| US6167910B1 (en) * | 1998-01-20 | 2001-01-02 | Caliper Technologies Corp. | Multi-layer microfluidic devices |
| US6062681A (en) * | 1998-07-14 | 2000-05-16 | Hewlett-Packard Company | Bubble valve and bubble valve-based pressure regulator |
| US20070178582A1 (en) * | 2004-02-17 | 2007-08-02 | Hur Koser | Microfabricated cellular traps based on three-dimensional micro-scale flow geometries |
| JP4693657B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-06-01 | シチズンホールディングス株式会社 | バイオセンサ |
| DE102005015433A1 (de) * | 2005-04-05 | 2006-10-12 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Mischersystem, Reaktor und Reaktorsystem |
| WO2007124409A2 (en) | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Velocys, Inc. | Process for treating and/or forming a non-newtonian fluid using microchannel process technology |
| US7520661B1 (en) * | 2006-11-20 | 2009-04-21 | Aeromed Technologies Llc | Static mixer |
| KR100885267B1 (ko) * | 2007-05-09 | 2009-02-23 | 삼성전기주식회사 | 원심력과 관성을 이용한 시료 분석 장치 |
| EP2185275A4 (en) * | 2007-09-07 | 2014-10-22 | Turbulent Energy Inc | METHOD FOR DYNAMIC LIQUID MIXING |
| DE102008009199A1 (de) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Reaktionsmischersystem zur Vermischung und chemischer Reaktion von mindestens zwei Fluiden |
| JP5419251B2 (ja) * | 2008-02-20 | 2014-02-19 | 富士フイルム株式会社 | 微粒子製造方法及び微粒子製造装置 |
| JP5322475B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-10-23 | 富士フイルム株式会社 | 微粒子の製造方法及び装置 |
| US8187554B2 (en) * | 2008-04-23 | 2012-05-29 | Microfluidics International Corporation | Apparatus and methods for nanoparticle generation and process intensification of transport and reaction systems |
| US20110016298A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Mccollom William G | Configuration File |
| DE102009056884B4 (de) * | 2009-12-03 | 2021-03-18 | Novartis Ag | Impfstoff-Adjuvantien und verbesserte Verfahren zur Herstellung derselben |
| DE102009056871A1 (de) * | 2009-12-03 | 2011-06-22 | Novartis AG, 4056 | Impfstoff-Adjuvantien und verbesserte Verfahren zur Herstellung derselben |
| KR101324405B1 (ko) * | 2010-06-28 | 2013-11-01 | 디아이씨 가부시끼가이샤 | 마이크로 믹서 |
| US9079140B2 (en) * | 2011-04-13 | 2015-07-14 | Microfluidics International Corporation | Compact interaction chamber with multiple cross micro impinging jets |
-
2015
- 2015-05-29 JP JP2017515030A patent/JP2017523043A/ja active Pending
- 2015-05-29 WO PCT/US2015/033249 patent/WO2015184302A1/en active Application Filing
- 2015-05-29 AU AU2015266723A patent/AU2015266723B2/en active Active
- 2015-05-29 CA CA2951842A patent/CA2951842C/en active Active
- 2015-05-29 US US14/725,750 patent/US9656222B2/en active Active
- 2015-05-29 EP EP15800529.8A patent/EP3148684A4/en active Pending
- 2015-05-29 CN CN201580029389.5A patent/CN106659997A/zh active Pending
- 2015-05-29 KR KR1020167036855A patent/KR102283738B1/ko active IP Right Grant
-
2016
- 2016-11-28 IL IL249268A patent/IL249268B/en active IP Right Grant
-
2017
- 2017-04-20 US US15/492,440 patent/US10583408B2/en active Active
-
2020
- 2020-05-21 AU AU2020203313A patent/AU2020203313B2/en active Active
-
2021
- 2021-02-26 JP JP2021029381A patent/JP7346472B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5164598A (en) * | 1985-08-05 | 1992-11-17 | Biotrack | Capillary flow device |
| JP2000235954A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Hiroshima Nippon Denki Kk | ガス吹き出し部材 |
| JP2008086889A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Fujifilm Corp | 流体混合方法及びマイクロデバイス並びにその製作方法 |
| JP2013512891A (ja) * | 2009-12-03 | 2013-04-18 | ノバルティス アーゲー | マイクロフルイダイゼーションのための相互作用チャンバおよび背圧チャンバの構成 |
| US20120175442A1 (en) * | 2011-01-07 | 2012-07-12 | Microfluidics International Corporation | Low holdup volume mixing chamber |
| US20120263013A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Microfluidics International Corporation | Interaction chamber with flow inlet optimization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9656222B2 (en) | 2017-05-23 |
| CA2951842C (en) | 2020-07-28 |
| US10583408B2 (en) | 2020-03-10 |
| JP2021090967A (ja) | 2021-06-17 |
| AU2020203313B2 (en) | 2022-07-14 |
| US20170216784A1 (en) | 2017-08-03 |
| KR102283738B1 (ko) | 2021-08-02 |
| CA2951842A1 (en) | 2015-12-03 |
| US20150343402A1 (en) | 2015-12-03 |
| IL249268B (en) | 2021-04-29 |
| JP2017523043A (ja) | 2017-08-17 |
| EP3148684A4 (en) | 2018-06-27 |
| CN106659997A (zh) | 2017-05-10 |
| WO2015184302A1 (en) | 2015-12-03 |
| AU2020203313A1 (en) | 2020-06-11 |
| AU2015266723B2 (en) | 2020-02-27 |
| JP7346472B2 (ja) | 2023-09-19 |
| AU2015266723A1 (en) | 2017-01-12 |
| IL249268A0 (en) | 2017-02-28 |
| EP3148684A1 (en) | 2017-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1585601B1 (de) | Verfahren und einspritzdüse zum durchsetzen einer gasströmung mit flüssigkeitströpfchen | |
| US20220055044A1 (en) | Fluidic Component | |
| EP1232003B1 (de) | Vorrichtung zum beschichten von partikeln | |
| JP5741874B1 (ja) | 連続鋳造の二次冷却方法 | |
| JP7346472B2 (ja) | キャビテーションが低減された相互作用チャンバ | |
| EP0723813A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Stofftrennung mittels Fliehkraft | |
| JP2019013889A (ja) | 気泡発生装置 | |
| KR20200000734U (ko) | 마이크로 나노버블 샤워 헤드 | |
| WO2017108167A1 (de) | Sanitäre auslaufeinheit | |
| WO2021249820A1 (de) | Fertigungsvorrichtung mit grossflächigem absenkgasstrom | |
| US20170349453A1 (en) | Optimized nozzle for injecting pressurized water containing a dissolved gas | |
| WO2014063797A1 (de) | WEITWURFDÜSE FÜR GROßE EINDRINGTIEFEN | |
| KR102047431B1 (ko) | 유동이 가역적인 균질화 공정 및 장치 | |
| WO2016102594A1 (de) | Diffusor für einen radialverdichter | |
| DE102010024091B4 (de) | Mischer | |
| US20200018235A1 (en) | Cooling structure for turbine airfoil | |
| JP5970202B2 (ja) | 斜方ノズル | |
| JP3682585B2 (ja) | ノズル、ノズルアセンブリー、及び拡散方法 | |
| JP2545226B2 (ja) | 液体の衝突式多段型混合吐出又は噴出方法とその装置 | |
| WO2016113147A1 (de) | Regelventil und turbine | |
| JPS63100962A (ja) | スプレ−ノズル | |
| DE29501148U1 (de) | Einrichtung zur Stofftrennung mittels Fliehkraft | |
| JP2005230778A (ja) | 微粒化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |