KR20180114140A - 유로 장치 및 액적 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

유로 장치는, 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하기 위한 적어도 하나의 유로를 내부에 갖는 것으로서, 상기 유로는, 상기 연속상의 액체의 유통을 허용하는 주 유로와, 그 주 유로의 양단간의 소정의 개소에 연결되어, 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로로 유도하는 부 유로를 갖고, 상기 유로 장치는, 상기 주 유로의 주위를 둘러싸고 상기 주 유로를 획정하는 내벽면을 갖고, 상기 주 유로는, 상기 내벽면에 형성된 접속구이며 상기 부 유로와 연통하는 것을 갖고, 상기 내벽면은, 상기 주 유로에 있어서의 상기 접속구의 하류측의 위치에 마련된 확대면을 갖고, 이 확대면은, 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로에 유입하여 상기 내벽면에 부착된 상기 분산상의 액체가 상기 내벽면으로부터 박리되는 것을 촉진시키도록 상기 주 유로의 외측으로 퍼진다.

Description

유로 장치 및 액적 형성 방법
본 발명은 유로 장치 및 액적 형성 방법에 관한 것이다.
종래, 연속상(相)과 분산상을 유통시켜 분산상의 액적 입자를 연속상 중에 형성하기 위한 유로를 구비한 유로 장치가 알려져 있다. 하기 특허문헌 1 및 2에는, 그러한 유로 장치의 일례가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 개시된 유로 장치는, 서로 교차하도록 배치되어 서로 연결되는 복수의 마이크로 채널을 구비하고 있다. 이 유로 장치에서는, 하나의 마이크로 채널로부터 분산상이 다른 마이크로 채널에 흐르는 연속상으로 합류하여, 그 합류 개소에서 분산상의 액적이 연속상 중에 형성되게 되어 있다. 그리고, 이 특허문헌 1에서는, 마이크로 채널을 형성하는 기재를 아크릴제로 할 경우에는, 연속상에 오일을 사용함과 함께 분산상에 물을 사용함으로써 연속상의 오일 중에 물 입자가 분산된 에멀젼을 생성할 수 있음이 개시되어 있다. 또한, 이 특허문헌 1에서는, 마이크로 채널끼리의 합류 개소(교차부) 근방의 마이크로 채널의 내표면을 친수화 처리함으로써 수성의 연속상에 대한 당해 내표면의 습윤성을 개질하면, 연속상의 수중에 오일 입자가 분산된 에멀젼을 생성할 수 있음이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 개시된 유로 장치는, 연속상이 도입되어 유통하는 연속상 도입 유로와, 분산상이 도입되어 유통하는 분산상 도입 유로를 갖는 미소 유로를 구비하고 있다. 연속상 도입 유로의 출구와 분산상 도입 유로의 출구가 합류부로 연결되어 있고, 그 합류부의 하류측에 배출 유로가 연결되어 있다. 합류부에 연결되는 배출 유로의 입구에는, 그의 폭 방향의 양측으로부터 돌기부가 돌출되도록 마련되어 있다. 이 때문에, 배출 유로의 입구, 즉 연속상 도입 유로의 출구 및 분산상 도입 유로의 출구에 있어서 유로 폭이 국소적으로 좁게 되어 있다. 이 유로 폭이 좁아진 부분에서, 연속상의 흐름이 일시적으로 막혀 흐름의 방향이 바뀜으로써, 분산상이 전단되어 입자화하게 되어 있다. 그 결과, 분산상의 액적이 연속상 중에 형성되게 되어 있다.
유로를 형성하는 기재의 성질에 기인하는 유로 내벽면의 습윤성을 이용하여 분산상의 액적을 형성하는 경우에는, 형성 가능한 액적의 수성 또는 유성의 성질이 기재의 성질에 따라 한정된다. 즉, 기재가 친수성인 경우에는, 수성의 연속상과 유성의 분산상을 사용하고, 수성의 연속상 중에 유성의 분산상 액적을 형성하는 것에 한정된다. 한편, 기재가 친유성인 경우에는, 유성의 연속상과 수성의 분산상을 사용하고, 유성의 연속상 중에 수성의 분산상 액적을 형성하는 것에 한정된다.
또한, 유로의 내벽면의 표면 처리에 의해 그 내벽면의 습윤성을 개질하는 경우에는, 형성 가능한 액적의 수성 또는 유성의 성질이 기재의 성질에 따른 한정을 받지 않지만, 유로의 내벽면의 표면 처리를 위한 작업이 번잡해진다.
또한, 유로 폭이 국소적으로 좁아진 부분을 갖는 유로에 의해 분산상의 액적을 형성하는 경우에는, 그 유로 폭이 좁아진 부분에서 유로가 폐색될 리스크가 높고, 또한, 압력 손실이 증대한다는 문제도 발생한다.
일본 특허 제4166590호 공보 일본 특허 제4186637호 공보
본 발명의 목적은, 유로를 형성하는 기재의 성질에 구애되지 않고 또한 유로를 획정하는 내벽면의 표면 처리를 요하지 않고, 수성 및 유성의 어느 액적도 형성할 수 있고, 유로의 폐색 리스크 및 압력 손실의 증대를 억제하는 것이 가능한 유로 장치 및 액적 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일국면에 따르는 유로 장치는, 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하기 위한 적어도 하나의 유로를 내부에 갖는 유로 장치이며, 상기 유로는, 상기 연속상의 액체의 유통을 허용하는 주 유로와, 그 주 유로의 양단간의 소정의 개소에 연결되어, 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로로 유도하는 부 유로를 갖고, 상기 유로 장치는, 상기 주 유로의 주위를 둘러싸고 상기 주 유로를 획정하는 내벽면을 갖고, 상기 주 유로는, 상기 내벽면에 형성된 접속구이며 상기 부 유로와 연통하는 것을 갖고, 상기 내벽면은 상기 주 유로에 있어서의 상기 접속구의 하류측의 위치에 마련된 확대면을 갖고, 이 확대면은, 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로에 유입하여 상기 내벽면에 부착된 상기 분산상의 액체가 상기 내벽면으로부터 박리되는 것을 촉진시키도록 상기 주 유로의 외측으로 퍼진다.
본 발명의 다른 국면에 따르는 액적 형성 방법은, 분산상의 액적을 형성하는 방법이며, 상기 유로 장치 내의 상기 유로에 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하는 액적 형성 공정을 구비하고, 상기 액적 형성 공정은, 상기 주 유로에 상기 연속상의 액체를 유통시킴과 함께 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로 내에 상기 분산상의 액체를 유입시켜 당해 분산상의 액체를 상기 주 유로에 유통시키는 유통 공정을 포함하고, 상기 유통 공정에서는, 상기 주 유로 내에 유입된 상기 분산상의 액체가, 상기 내벽면에 부착되면서 상기 연속상의 액체 흐름에 밀려서 하류측으로 이동하고, 상기 확대면에 도달했을 때 상기 내벽면으로부터 박리하여 하류측으로 흘러서 전단됨으로써 상기 분산상의 액적이 되도록 상기 연속상의 액체와 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로에 유통시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유로 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 유로 장치의 기판 적층 방향 및 주 유로가 연장되는 방향을 따른 단면도이다.
도 3은 유로 장치를 구성하는 제1 기판의 이면의 평면도이다.
도 4는 유로 장치를 구성하는 제2 기판의 표면의 평면도이다.
도 5는 유로 장치를 구성하는 제3 기판의 표면의 평면도이다.
도 6은 기판의 적층 방향에 직교하는 방향 및 주 유로가 연장되는 방향을 따른 유로 장치의 부분적인 단면도이며, 액적의 형성 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 기판의 적층 방향 및 주 유로가 연장되는 방향을 따른 유로 장치의 부분적인 단면도이며, 액적의 형성 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6 중의 VIII-VIII 선을 따른 유로 장치의 부분적인 단면도이다.
도 9는 도 6 중의 IX-IX 선을 따른 유로 장치의 부분적인 단면도이다.
도 10은 도 6 중의 X-X선에 따른 유로 장치의 부분적인 단면도이다.
도 11은 도 6 중의 XI-XI 선을 따른 유로 장치의 부분적인 단면도이다.
도 12는 주 유로의 확대부의 형상의 차이에 의한 액적의 형성 가부에 대하여 조사하기 위한 실험에 사용한 비교예의 유로 장치의 제2 기판을 표면측에서 본 평면도이다.
도 13은 본 발명의 1 변형예에 의한 유로 장치의 도 9에 상당하는 부분적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 변형예에 의한 유로 장치의 도 9에 상당하는 부분적인 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 변형예에 의한 유로 장치의 도 9에 상당하는 부분적인 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 변형예에 의한 유로 장치의 도 9에 상당하는 부분적인 단면도이다.
도 17은 본 발명의 변형예에 의한 다층형의 유로 장치의 사시도이다.
도 18은 도 17의 유로 장치를 구성하는 유로 기판 표면의 평면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유로 장치(1)가 도시되어 있다. 이 유로 장치(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하기 위한 유로(2)를 내부에 구비한다. 이 유로 장치(1)는, 예를 들어 연속상의 액체 중에 분산상의 미립자 액적이 분산된 에멀젼의 생성이나, 분산상의 액적을 포함하는 마이크로 캡슐의 생성 등에 사용된다.
유로 장치(1)는, 서로 적층된 제1 기판(11), 제2 기판(12) 및 제3 기판(13)을 갖는다. 이들 각 기판(11, 12, 13)은, 그 판면에 대하여 수직인 방향에서 볼 때 장방 형상(직사각 형상)을 나타내는 평판이다. 제2 기판(12)은, 제3 기판(13)의 한쪽 판면 상에 적층되고, 제1 기판(11)은, 제2 기판(12) 중, 제3 기판(13)과 반대측의 판면 상에 적층되어 있다. 이 상태에서, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)이 서로 접합됨과 함께 제2 기판(12)과 제3 기판(13)이 서로 접합됨으로써, 직육면체형의 유로 장치(1)가 형성되어 있다. 제1, 제2 및 제3 기판(11, 12, 13)으로서는, 스테인리스강이나 그 밖의 친수성의 소재를 포함하는 기판, 또는 아크릴 수지나 그 밖의 친유성의 소재를 포함하는 기판이 사용된다.
유로(2)는, 미소한 유로 직경을 갖는 마이크로 채널이다. 유로(2)는, 주 유로(21)와, 부 유로(22)와, 주 유로 도입부(24)와, 부 유로 도입부(25)와, 배출부(26)를 갖는다.
주 유로(21)는, 연속상의 액체의 유통을 허용하는 것이다. 이 주 유로(21) 내를 흐르는 연속상의 액체에 대하여 분산상의 액체가 합류하여 당해 분산상의 미립자를 포함하는 액적이 형성되고, 그 액적을 포함하는 연속상이 하류측으로 흐르게 되어 있다. 유로 장치(1)는, 이 주 유로(21)의 주위를 둘러싸서 당해 주 유로(21)를 획정하는 내벽면(20)을 갖는다.
주 유로(21)는, 직선적으로 연장되어 있다. 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 당해 주 유로(21)의 유로 단면은, 도 8에 나타내는 바와 같이 원형으로 되어 있다. 주 유로(21)는, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)이 적층되어 서로 접합됨으로써, 제1 기판(11)의 이면측으로 형성된 제1 홈(31)(도 3 참조)과 제2 기판(12)의 표면측으로 형성된 제2 표측 홈(32)(도 4 참조)이 중첩되어 연결됨으로써 형성되어 있다.
구체적으로, 제1 기판(11)의 제2 기판(12)측인 당해 제1 기판(11)의 이면측에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 당해 제1 기판(11)의 길이 방향으로 직선적으로 연장되는 제1 홈(31)이 형성되어 있다. 또한, 제2 기판(12)의 제1 기판(11)측인 당해 제2 기판(12)의 표면측에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 당해 제2 기판(12)의 길이 방향으로 직선적으로 연장되는 제2 표측 홈(32)이 형성되어 있다. 제1 홈(31)과 제2 표측 홈(32)은, 그것들이 연장되는 방향에 대하여 직교하는 방향의 단면이 반원형이 되도록 각각 형성되어 있다. 제2 표측 홈(32)은, 제2 기판(12)의 이면에 있어서, 제1 기판(11)이 제2 기판(12)의 표면 상에 적층된 경우에 제1 홈(31)과 정확히 중첩되는 위치에 마련되어 있다. 제1 기판(11)의 이면과 제2 기판(12)의 표면이 서로 접합됨으로써, 제1 기판(11)의 이면 상의 제1 홈(31)의 개구와 제2 기판(12)의 표면 상의 제2 표측 홈(32)의 개구가 합쳐지고, 그에 의해서 제1 홈(31)과 제2 표측 홈(32)이 연통하여 유로 단면이 원형인 주 유로(21)가 형성되어 있다.
주 유로(21)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 접속구(27)와, 확대부(23)와, 상류부(70)와, 하류부(71)를 갖는다.
접속구(27)는, 주 유로(21)를 획정하는 상기 내벽면(20)에 형성되어 있다. 이 접속구(27)는, 주 유로(21)의 양단간의 소정의 개소에 마련되어 있다. 접속구(27)는, 부 유로(22)와 연통하는 부분이다. 접속구(27)는, 주 유로(21)가 연장되는 방향과 직교하는 당해 주 유로(21)의 폭 방향에 있어서, 그 주 유로(21)의 폭(직경)보다도 작은 폭을 갖는다.
확대부(23)는, 접속구(27)로부터 하류측에 조금 떨어진 위치에 마련되어 있다. 확대부(23)는, 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대하여 직교하는 직교 방향에 있어서의 주 유로(21)의 단면적이 확대된 부분이다. 이 확대부(23)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
상류부(70)는, 주 유로(21) 중, 확대부(23)의 상류측에 위치하는 부분이다. 또한, 하류부(71)는, 주 유로(21) 중, 확대부(23)의 하류측에 위치하는 부분이다. 이들 상류부(70) 및 하류부(71)의 구체적인 구성에 대하여서도 후술한다.
부 유로(22)는, 주 유로(21)의 양단간의 소정의 개소에 있는 접속구(27)에 연결되어 있다. 이 부 유로(22)는, 분산상의 액체를 주 유로(21)로 유도하는 것이다. 부 유로(22)는 제1 부분과, 제2 부분과, 제3 부분과, 제4 부분을 갖는다.
제1 부분은 부 유로(22)의 상류측의 단부로부터 하류측으로 제2 기판(12)의 이면에 따라 주 유로(21)와 평행하게 연장되는 부분이다. 제2 부분은, 제1 부분의 하류측의 단부에 연결되어 있다. 이 제2 부분은, 제1 부분에 대하여 수직으로 배치되고, 제2 기판(12)의 이면에 따라 주 유로(21)측에 직선적으로 연장되어 있다. 제3 부분은, 기판(11, 12, 13)의 적층 방향에서 볼 때 주 유로(21)와 중첩하는 위치에서 제2 부분의 하류측의 단부에 연결되어 있다. 이 제3 부분은, 제2 부분에 대하여 수직으로 배치되고, 주 유로(21)의 하류측으로 주 유로(21)와 평행하게 연장되어 있다. 제4 부분은, 상기 적층 방향에서 볼 때 접속구(27)와 중첩되는 위치에서 제3 부분의 하류측의 단부에 연결되어 있다. 이 제4 부분은, 제3 부분에 대하여 수직으로 배치되고, 상기 적층 방향을 따라서 제3 부분의 하류측의 단부로부터 주 유로(21)측으로 연장하여 주 유로(21)의 접속구(27)에 연결되어 있다.
부 유로(22)는, 제2 기판(12)의 제3 기판(13)측인 당해 제2 기판(12)의 이면측에 형성된 제2 이측 홈(33)(도 4 참조)과, 제2 기판(12)을 판 두께 방향으로 관통하는 접속부 관통 구멍(34)(도 4 참조)에 의해 형성되어 있다.
구체적으로, 제2 기판(12)의 이면측에는, 부 유로(22)의 형상에 대응한 곡절된 형상의 제2 이측 홈(33)이 형성되어 있다. 또한, 제2 기판(12) 중, 부 유로(22)의 하류측의 단부에 대응하는 위치, 즉, 제2 이측 홈(33) 중, 제2 기판(12)의 판 두께 방향에 있어서 제1 표측 홈(32)과 중첩되어 있는 단부에 대응하는 위치에는, 제2 기판(12)을 판 두께 방향에 있어서 관통하는 접속부 관통 구멍(34)이 형성되어 있다. 제2 이측 홈(33)과 접속부 관통 구멍(34)은 연결되어 있다. 제2 기판(12)의 이면 상에 형성된 제2 이측 홈(33) 및 접속부 관통 구멍(34)의 양쪽 개구가 제2 기판(12)의 이면에 접합된 제3 기판(13)으로 밀봉됨으로써 부 유로(22)가 형성되어 있다. 접속부 관통 구멍(34)에 의해, 부 유로(22) 중, 상기 적층 방향에 있어서 주 유로(21)측으로 연장하여 주 유로(21)의 접속구(27)에 연결되는 부분이 형성되어 있다.
주 유로(21)의 확대부(23)는, 부 유로(22)로부터 접속구(27)를 통하여 주 유로(21) 내에 유입하고, 접속구(27)의 하류측에서 내벽면(20)에 부착된 분산상의 액체를 그 내벽면(20)으로부터 박리시키기 위하여 마련되어 있다. 확대부(23)는, 부 유로(22)로부터 접속구(27)를 통하여 주 유로(21) 내에 유입된 분산상의 액체가 접속구(27)의 하류측에서 주 유로(21)의 내벽면에 부착되는 영역을 포함하는 영역에 마련되어 있다.
구체적으로, 주 유로(21)를 획정하는 상기 내벽면(20)은, 확대면(23a)과, 연장 설치면(23b)과, 인접 내벽면(28)을 갖는다. 확대면(23a)은, 주 유로(21)에 있어서의 접속구(27)의 하류측에서 그 접속구(27)로부터 조금 떨어진 위치에 마련되어 있어서 주 유로(21)의 직경 방향 외측으로 퍼져 있다. 연장 설치면(23b)은, 그 확대면(23a)으로부터 하류측으로 연장되어 있다. 이 확대면(23a)과 연장 설치면(23b)에 의해 주 유로(21)의 직경 방향 외측으로 부풀어 오르는 오목부(도 9 참조)가 형성되어 있다. 이 오목부에 의해 상기 직교 방향에 있어서의 주 유로(21)의 단면적이 확대되고, 그에 의해서 확대부(23)가 형성되어 있다. 즉, 확대면(23a)와 연장 설치면(23b)에 의해 확대부(23)의 외주 일부가 획정되고 있다. 확대부(23)는, 도 10에 도시된 바와 같은 단면 형상을 갖고 있다. 즉, 주 유로(21)부터 외측에 부풀어 오른 당해 확대부(23)의 오목부 상기 직교 방향에 있어서의 단면은 대략 직사각 형상으로 되어 있다.
확대면(23a)은, 부 유로(22)로부터 접속구(27)를 통하여 주 유로(21)에 유입되어 내벽면(20)(인접 내벽면(28))에 부착된 분산상의 액체가 그 내벽면(20)(인접 내벽면28)으로부터 박리되는 것을 촉진시키도록 주 유로(21)의 직경 방향 외측으로 퍼져 있다. 즉, 확대면(23a)은, 주 유로(21)의 상기 직교 방향의 단면에 있어서 외측으로 퍼져 있다. 확대면(23a)을 그 하류측에서 접속구(27)를 향하여 본 경우에, 확대면(23a)은 접속구(27)를 덮고 있다. 구체적으로는, 확대면(23a)은, 당해 확대면(23a)을 그 하류측에서 접속구(27)를 향하여 본 경우에 접속구(27)와 중첩되는 영역, 그 영역의 양측으로 넓어지는 영역 및 그의 영역으로부터 주 유로(21)의 직경 방향 외측으로 퍼지는 영역에 마련되어 있다.
인접 내벽면(28)은, 내벽면(20) 중, 확대면(23a)의 상류측에 인접한 부분, 구체적으로는 내벽면(20) 중 접속구(27)와 확대면(23a) 사이의 부분이다. 확대면(23a)은, 이 인접 내벽면(28)과 당해 확대면(23a) 사이의 경계(29)로부터 주 유로(21)의 직경 방향 외측으로 향하여 연장되어 있다. 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대한 확대면(23a)으로부터 인접 내벽면(28)에 걸쳐서의 영역의 기울기는, 확대면(23a)과 인접 내벽면(28) 사이의 경계(29)를 경계로 하여 불연속적으로 변화하고 있다. 본 실시 형태에서는, 인접 내벽면(28)은 주 유로(21)가 연장되는 방향을 따라서 연장하고 있고, 그 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대한 인접 내벽면(28)의 기울기는 0˚이다. 한편, 확대면(23a)은 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되어 있고, 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대한 확대면(23a)의 기울기는 90˚이다. 이 인접 내벽면(28)의 기울기와 확대면(23a)의 기울기 사이의 불연속적인 변화가 경계(29)를 경계로 하여 발생하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 인접 내벽면(28)과 확대면(23a) 사이의 각도 α(도 7 참조)는, 90˚이다. 주 유로(21)가 연장되는 방향에 있어서의 확대부(23)의 치수 L(도 6 참조)은, 0.1㎜ 이상이며, 바람직하게는 5㎜ 이상이다. 확대부(23)는, 기판(11, 12, 13)의 적층 방향부터 본 경우에는 주 유로(21)가 연장되는 방향에 대하여 직교하는 방향에 있어서 주 유로(21)의 양측으로 돌출되어 있다.
주 유로(21)가 연장되는 방향에 있어서 당해 주 유로(21) 중 접속구(27)와 확대부(23) 사이에 위치하는 부분은 모두, 상기 직교 방향에 있어서의 단면적이 동등하게 되어 있다. 구체적으로는, 당해 부분의 상기 직교 방향에 있어서의 단면은 모두 동일한 형상으로 되어 있다. 주 유로(21)의 이 부분 및 그것보다도 상류측 부분을 포함하는 상류부(70)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적은, 확대부(23)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적보다도 작게 되어 있다.
또한, 하류부(71)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적은, 확대부(23)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적보다도 작게 되어 있다.
확대부(23)의 오목부는, 제2 기판(12)을 판 두께 방향으로 관통하는 확대부 관통 구멍(35)(도 4 참조)에 의해 형성되어 있다. 구체적으로, 제2 기판(12) 중 접속구(27)에 대하여 주 유로(21)의 하류측의 위치에 확대부 관통 구멍(35)이 형성되어 있다. 확대부 관통 구멍(35)은, 제2 표측 홈(32)의 폭 방향의 양측으로 돌출되어 있다.
주 유로 도입부(24)는, 주 유로(21)의 상류측의 단부에 연결되어 있다. 이 주 유로 도입부(24)는, 연속상의 액체를 주 유로(21)로 유도하는 부분이다. 즉, 이 주 유로 도입부(24)를 통하여 주 유로(21)로 연속상의 액체가 도입된다. 주 유로 도입부(24)는, 제2 기판(12)을 판 두께 방향으로 관통하는 제1 주 도입 구멍(37)(도 4 참조) 및 제3 기판(13)을 판 두께 방향으로 관통하는 제2 주 도입 구멍(38)(도 5 참조)에 의해 형성되어 있다. 구체적으로, 제2 기판(12) 중 주 유로(21)의 상류측의 단부에 대응하는 위치에 제1 주 도입 구멍(37)이 형성되어 있다. 또한, 제3 기판(13) 중, 제1 주 도입 구멍(37)과 중복되는 위치에 제2 주 도입 구멍(38)이 형성되어 있다. 제2 기판(12)과 제3 기판(13)이 적층되어 접합됨으로써, 제1 주 도입 구멍(37)과 제2 주 도입 구멍(38)이 연결되어 주 유로 도입부(24)가 형성되어 있다.
부 유로 도입부(25)는, 부 유로(22)의 상류측의 단부에 연결되어 있다. 이 부 유로 도입부(25)는, 분산상의 액체를 부 유로(22)로 유도하는 부분이다. 즉, 이 부 유로 도입부(25)를 통하여 부 유로(22)로 분산상의 액체가 도입된다. 부 유로 도입부(25)는, 제2 기판(12)을 판 두께 방향으로 관통하는 제1 부 도입 구멍(40)(도 4 참조) 및 제3 기판(13)을 판 두께 방향으로 관통하는 제2 부 도입 구멍(41)(도 5 참조)에 의해 형성되어 있다. 구체적으로, 제2 기판(12) 중 부 유로(22)의 상류측의 단부의 위치에 제1 부 도입 구멍(40)이 형성되어 있다. 또한, 제3 기판(13) 중 제1 부 도입 구멍(40)과 중첩되는 위치에 제2 부 도입 구멍(41)이 형성되어 있다. 제2 기판(12)과 제3 기판(13)이 적층되어 접합됨으로써, 제1 부 도입 구멍(40)과 제2 부 도입 구멍(41)이 연결되어 부 유로 도입부(25)가 형성되어 있다.
배출부(26)는, 주 유로(21)의 하류측의 단부에 연결되어 있고, 분산상의 액적을 포함하는 연속상을 포함하는 액체를 주 유로(21)의 하류측의 단부로부터 유로 장치(1)의 외부로 유도하는 부분이다. 배출부(26)는, 제2 기판(12)을 판 두께 방향으로 관통하는 제1 배출공(43)(도 4 참조) 및 제3 기판(13)을 판 두께 방향으로 관통하는 제2 배출공(44)(도 5 참조)에 의해 형성되어 있다. 구체적으로, 제2 기판(12) 중 주 유로(21)의 하류측의 단부의 위치에 제1 배출공(43)이 형성되어 있다. 또한, 제3 기판(13) 중 주 유로(21)의 하류측의 단부에 대응하는 위치에 제2 배출공(44)이 형성되어 있다. 즉, 제3 기판(13) 중 제1 배출공(43)과 겹치는 위치에 제2 배출공(44)이 형성되어 있다. 제2 기판(12)과 제3 기판(13)이 적층되어 접합됨으로써, 제1 배출공(43)과 제2배출공(44)이 연결되어 배출부(26)가 형성되어 있다.
다음에, 본 실시 형태에 따른 분산상의 액적을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 구성을 구비하는 유로 장치(1)를 준비한다. 구체적으로는, 제1, 제2 및 제3 기판(11, 12, 13)을 상기와 같은 구조로 가공하고, 그것들의 기판을 적층하여 서로 접합함으로써 유로 장치(1)를 제작한다. 이 제작 공정에 있어서, 확대부(23)를 내벽면(20)(인접 내벽면28)에 부착하면서 하류측으로 이동하여 당해 확대부(23)에 도달한 분산상의 액체가 내벽면(20)으로부터 박리되는 형상으로 형성된다. 이러한 확대부(23)의 구체적인 형상은, 상기한 바와 같다.
그리고, 준비된(제작된) 유로 장치(1)를 사용하여, 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하는 액적 형성 공정을 행한다. 구체적으로는, 이하와 같은 액적 형성 공정을 행한다.
주 유로 도입부(24)를 통하여 주 유로(21)에 연속상의 액체를 도입하고, 그 한편으로 부 유로 도입부(25)를 통하여 부 유로(22)에 분산상의 액체를 도입한다. 수성의 액적을 생성하는 경우에는, 연속상으로서 유성의 액체를 주 유로(21)로 도입하고, 분산상으로서 수성의 액체를 부 유로(22)로 도입한다. 또한, 유성의 액적을 생성하는 경우에는, 연속상으로서 수성의 액체를 주 유로(21)로 도입하고, 분산상으로서 유성의 액체를 부 유로(22)로 도입한다.
상기 수성의 액체로서는, 예를 들어 물, 수용성 수지, 수성의 중합성 모노머, 수용성 수지의 수용액, 또는 중합성 모노머의 수용액을 사용한다. 또한, 상기 유성의 액체로서는, 예를 들어 식물성 유지, 광물성 유지, 탄화수소계 용제, 불소계 용제, 또는 이들 중 어느 것을 용매로 한 용액을 사용한다.
주 유로(21)에 도입된 연속상의 액체는, 당해 주 유로(21)를 하류측으로 흐른다. 부 유로(22)에 도입된 분산상은, 당해 부 유로(22)를 하류측으로 흐르고, 접속구(27)으로부터 주 유로(21)에 도입된다. 분산상의 액체와 주 유로(21)가 형성된 기판(11, 12)의 소재의 친화성이 높은 경우, 즉, 기판(11, 12)의 소재가 친수성이고 또한 분산상이 수성의 액체인 경우, 또는 기판(11, 12)의 소재가 친유성이고 또한 분산상이 유성의 액체인 경우에는, 접속구(27)로부터 주 유로(21)에 도입된 분산상의 액체는, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이 접속구(27)의 하류측의 내벽면(20), 즉 인접 내벽면(28)에 부착되면서, 연속상의 액체 흐름에 밀려서 하류측으로 이동한다. 그리고, 이 내벽면(20)에 부착된 분산상의 액체는, 경계(29)를 초과하여 확대부(23)에 도달하면, 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이 내벽면(20)으로부터 박리된다. 그 후, 분산상의 액체는, 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이 연속상의 액체에 의해 주위를 덮은 상태에서 그 연속상의 액체를 타고 주 유로(21)의 하류측으로 가늘게 뻗고, 전단되어 액적이 된다. 이와 같이 형성된 액적을 포함하는 연속상을 포함하는 액체는, 주 유로(21)를 하류측으로 흐르고, 배출부(26)를 통하여 유로 장치(1)의 외부로 배출된다.
또한, 분산상의 액체가 주 유로(21)를 형성하는 기판(11, 12)의 소재와의 친화성이 낮은 경우, 즉, 기판(11, 12)의 소재가 친수성이고 또한 분산상이 유성의 액체인 경우, 또는 기판(11, 12)의 소재가 친유성이고 또한 분산상이 수성의 액체인 경우에는, 접속구(27)로부터 주 유로(21)에 도입된 분산상의 액체는, 상기와 같은 인접 내벽면(28)에 대한 부착을 발생하지 않는다. 이 경우, 분산상의 액체는, 주 유로(21)에 도입된 직후부터 연속상의 액체에 의해 주위를 덮고, 그 상태에서 연속상의 액체의 흐름을 타고 하류측으로 뻗어서 액적이 된다.
이상과 같이하여, 본 실시 형태의 유로 장치(1)에 의한 액적의 형성이 행하여진다.
본 실시 형태에서는, 상기와 같이 분산상의 액체가, 주 유로(21)가 형성된 기판(11, 12)의 소재와의 친화성이 높은 것인 경우, 즉 기판(11, 12)의 소재가 친수성이고 분산상이 수성의 액체인 경우, 또는 기판(11, 12)의 소재가 친유성이고 분산상이 유성의 액체인 경우에는, 접속구(27)로부터 주 유로(21)에 도입된 분산상의 액체가 인접 내벽면(28)에 부착된다. 접속구(27)의 하류측에는, 이 인접 내벽면(28)에 부착된 분산상의 액체의 박리를 재촉하도록 주 유로(21)의 직경 방향 외측으로 퍼지는 확대면(23a)이 마련되어 있기 때문에, 당해 확대면(23a)에 대응하는 영역에서 내벽면(20)으로부터 박리한 분산상의 액체가, 상술한 바와 같이, 주 유로(21) 내의 연속상 액체 흐름을 타고 하류측으로 가늘게 뻗고, 전단되어 액적이 된다.
또한, 상기와 같이 분산상의 액체가, 주 유로(21)가 형성된 기판(11, 12)의 소재와의 친화성이 낮은 것인 경우, 즉 기판(11, 12)의 소재가 친수성이고 분산상이 유성의 액체인 경우, 또는 기판(11, 12)의 소재가 친유성이고 분산상이 수성의 액체인 경우에는, 접속구(27)로부터 주 유로(21)에 도입된 분산상의 액체는, 인접 내벽면(28)에 부착하지 않고, 주 유로(21) 내에서 액적이 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 주 유로(21)가 형성된 기판(11, 12)의 소재가 친수성 또는 친유성의 어느 것인지에 구애되지 않고, 또한, 상기 내벽면(20)의 연속상에 대한 친화성을 향상시키기 위한 당해 내벽면(20)의 표면 처리를 행하지 않고, 수성 및 유성의 어느 분산상의 액적도 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 유로 장치(1)에서는, 종래의 유로 장치와 같이 유로 폭을 국소적으로 좁게 한 부분을 주 유로에 마련하지 않아도 액적을 형성할 수 있으므로, 주 유로(21)의 폐색 리스크 및 압력 손실의 증대를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 확대면(23a)으로부터 인접 내벽면(28)에 걸치는 영역의 기울기는 확대면(23a)과 인접 내벽면(28) 사이의 경계(29)를 경계로 하여 불연속적으로 변화하고 있다. 구체적으로는, 확대면(23a)과 인접 내벽면(28) 사이의 각도 α는 90˚로 되어 있다. 이 때문에, 인접 내벽면(28)에 부착된 분산상의 액체가 하류측으로 이동하여 경계(29)를 초과했을 때 그 분산상의 액체를 내벽면(20)으로부터 박리시키기 쉽게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 확대면(23a)을 그 하류측에서 접속구(27)를 향하여 본 경우에, 확대면(23a)은 접속구(27)를 덮고 있다. 이 때문에, 접속구(27)로부터 주 유로(21)에 유입하여 접속구(27)의 하류측에서 인접 내벽면(28)에 부착되는 분산상의 액체 부착 범위를 확대면(23a)으로 커버할 수 있다. 이 때문에, 분산상의 액체 박리 확실성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 주 유로(21) 중, 확대부(23)보다도 하류측에 위치하는 하류부(71)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적은, 확대부(23)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적보다도 작다. 이 때문에, 확대면(23a)의 작용에 의해 주 유로(21) 내에서 형성된 액적 사이즈를 확대부(23)의 하류측에서 작은 사이즈로 제어할 수 있다.
구체적으로, 형성된 액적은, 확대부(23)보다도 하류측에 위치하는 하류부(71)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적이 클수록 큰 사이즈가 되고, 그 단면적이 작을수록 작은 사이즈로 된다. 즉, 형성된 액적은, 하류부(71)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적의 크기에 따른 크기가 된다. 따라서, 본 실시 형태와 같이 하류부(71)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적이 확대부(23)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적보다도 작음으로써, 형성된 액적 사이즈를 작은 사이즈로 제어할 수 있다.
다음에, 주 유로(21)의 확대부(23)의 형상 차이에 의한 액적의 형성 가부에 대하여 조사한 실험의 결과에 대하여 설명한다.
실시예에 의한 유로 장치로서, 상기 실시 형태에 따른 유로 장치(1)와 마찬가지의 구성으로 주 유로(21)의 내경과 확대부(23) 사이즈를 다음과 같이 설정한 유로 장치를 준비하였다. 즉, 주 유로(21)의 내경(주 유로(21)의 단면 직경)을 2mm로 설정하고, 주 유로(21)가 연장되는 방향에 있어서의 확대부(23) 사이즈(이하, 확대부(23)의 길이라고 칭함)을 2mm로 설정하고, 제2 기판(12)의 표면에 따라 또한 주 유로(21)가 연장되는 방향과 직교하는 방향에 있어서의 확대부(23) 사이즈(이하, 확대부(23)의 폭이라고 칭함)를 4mm로 설정한 유로 장치를 실시예에 의한 유로 장치로 하여 준비하였다. 이 실시예에 의한 유로 장치에서는, 확대부(23)의 폭이 주 유로(21)의 내경(폭)보다도 크고, 유로 장치(1)를 구성하는 기판(11, 12, 13)의 적층 방향으로부터 본 경우에, 확대부(23)가 주 유로(21)의 폭 방향의 양측에 돌출되어 있다(도 4 참조).
또한, 비교예에 의한 유로 장치로서, 실시예에 의한 유로 장치와 확대부(23)의 폭만이 상이한 유로 장치를 준비하였다. 즉, 주 유로(21)의 내경(주 유로(21)의 단면 직경)을 2mm로 설정하고, 확대부(23)의 길이를 2mm로 설정하고, 확대부(23)의 폭을 주 유로(21)의 내경과 동등한 2mm로 설정한 유로 장치를 비교예에 의한 유로 장치로서 준비하였다. 이 비교예에 의한 유로 장치에서는, 확대부(23)의 폭이 주 유로(21)의 내경(폭)과 동등하고, 유로 장치(1)를 구성하는 기판(11, 12, 13)의 적층 방향으로부터 본 경우에, 도 12에 나타내는 바와 같이 확대부(23)가 주 유로(21)의 폭 내에 수렴되어 있다.
또한, 주 유로(21)에서 액적이 형성되었는지 여부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서, 실시예 및 비교예의 유로 장치를 구성하는 각 기판(11, 12, 13)으로서 투명한 재질의 것을 사용했다.
그리고, 실시예의 유로 장치의 유로와 비교예의 유로 장치의 유로에 동일 조건에서 연속상과 분산상을 각각 유통시켰다. 구체적으로는, 연속상으로서의 유성 용액을 주 유로(21)에 40ml/min의 유량으로 흘리고, 분산상으로서의 수성 용액을 부 유로(22)에 1ml/min의 유량으로 흘렸다. 그 결과, 실시예에서는, 부 유로(22)로부터 접속구(27)를 통하여 주 유로(21) 내에 유입된 분산상으로서의 수성 용액은, 상기 실시 형태에서 설명한 바와 같은 거동을 나타내며, 주 유로(21) 내에서 당해 수성 용액의 액적이 형성되는 것을 알 수 있다. 이에 비하여, 비교예에서는, 부 유로(22)로부터 접속구(27)를 통하여 주 유로(21) 내에 도입된 분산상으로서의 수성 용액은, 확대부(23)에 도달해도 내벽면(20)으로부터 박리되지 못하고, 확대부(23)의 하류측에 내벽면(20)에 부착된 채로 이동하고, 당해 수성 용액의 액적은 형성되지 않음을 알 수 있다.
이 실험 결과로부터, 확대부(23)의 폭은 주 유로(21)의 내경(폭)보다도 큰 것이, 주 유로(21) 내에서 액적을 형성하기 위해 바람직하다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의한 유로 장치는, 상기 실시 형태에 반드시 한정되지 않는다. 본 발명에 의한 유로 장치의 구성으로서, 예를 들어 이하와 같은 구성을 채용하는 것이 가능하다.
주 유로의 상기 직교 방향에 있어서의 단면의 형상은, 반드시 원형에 한정되지 않고, 원형 이외의 다양한 형상을 당해 단면의 형상으로서 채용 가능하다.
확대부의 형상은, 상기 형상에 반드시 한정되지는 않고, 상기 형상 이외의 다양한 형상을 확대부의 형상으로서 채용 가능하다. 도 13 내지 도 16에는, 각종 변형예에 의한 확대부의 상기 직교 방향에 있어서의 단면의 형상이 도시되어 있다.
도 13에 나타내는 변형예에서는, 확대부(23)는, 상기 직교 방향에 있어서의 당해 확대부(23)의 단면 외주부를 갖고 있고, 이 외주부가 상기 직교 방향에 있어서의 주 유로(21)의 원형 단면 외주부에 따른 원호형을 나타낸다. 또한, 이 변형예에서는, 확대부(23)는, 주 유로(21)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면의 반주 부분에 걸치는 영역에 마련되어 있다.
도 14에 나타내는 변형예에서는, 확대부(23)는, 도 13의 변형예와 마찬가지로, 상기 직교 방향에 있어서의 당해 확대부(23)의 단면 외주부를 갖고 있고, 이 외주부가 상기 직교 방향에 있어서의 주 유로(21)의 원형 단면 외주부에 따른 원호 형을 나타낸다. 단, 이 도 14의 변형예에서는, 확대부(23)는, 도 13의 변형예에 비하여 주 유로(21)의 주위 방향의 좁은 영역에 마련되어 있다. 주 유로(21)의 주위 방향에 있어서의 확대부(23)의 영역의 크기는, 내벽면(20)에 분산상의 액체가 부착되는 영역의 크기에 따라 설정하면 된다. 즉, 확대부(23)를 마련하는 영역은, 내벽면(20)에 분산상의 액체가 부착되는 영역을 커버할 수 있으면 된다. 따라서, 분산상의 액체가 내벽면(20)에 부착되는 영역이 주 유로(21)의 주위 방향에 있어서 큰 경우에는, 그 분산상의 액체가 부착되는 영역을 커버할 수 있도록 확대부(23)를 마련하는 영역을 크게 하고, 분산상의 액체가 내벽면(20)에 부착되는 영역이 주 유로(21)의 주위 방향에 있어서 작은 경우에는, 그 분산상이 부착되는 영역을 커버할 수 있는 범위에서 확대부(23)를 마련하는 영역을 작게 할 수도 있다.
도 15에 나타내는 변형예에서는, 확대부(23)는, 상기 직교 방향에 있어서의 상기 실시 형태의 확대부(23)의 폭보다도 작은 폭을 갖는다. 이와 같이, 확대부(23)의 폭은, 임의로 설정할 수도 있다. 또한, 확대부(23)의 폭에 직교하는 방향의 깊이에 비하여서도 임의로 설정할 수도 있다.
도 16에 나타내는 변형예에서는, 확대부(23)는, 주 유로(21)의 전체 주위에 걸쳐 그 주 유로(21)의 직경 방향의 외측으로 확대되도록 마련되어 있다. 이 확대부(23)의 상기 직교 방향에 있어서의 단면의 외형은 직사각 형상으로 되어 있다. 또한, 이 변형예에 있어서, 확대부(23)의 단면 외형은, 예를 들어 주 유로(21)와 동심의 원형이어도 되고, 또한, 그 이외의 형상이어도 된다.
또한, 유로 장치는, 복수의 유로가 병렬로 마련된 유로층을 구비하고 있어도 된다. 그리고, 유로 장치는, 이러한 유로층을 복수 구비하고 있어서, 당해 복수의 유로층이 적층된 구조를 갖고 있어도 된다. 이와 같은 구성을 갖는 변형예의 유로 장치(1)가 도 17에 도시되어 있다.
이 변형예에 의한 유로 장치(1)는, 복수의 유로 기판(51)과, 복수의 밀봉판(52)과, 주공급 헤더(53)와, 부공급 헤더(54)와, 배출 헤더(55)를 구비한다.
각 유로 기판(51) 및 각 밀봉판(52)은, 그 판면에 수직인 방향에서 볼 때 장방 형상(직사각 형상)을 나타내는 동형의 평판이다. 유로 기판(51)과 밀봉판(52)은 교대로 적층되어 서로 접합되어 있다. 이 때문에, 복수의 유로 기판(51)과 복수의 밀봉판(52)을 포함하는 직육면체형의 적층체가 형성되어 있다.
유로 기판(51)은, 본 발명에 있어서의 유로층의 일례이다. 유로 기판(51)에는, 도 18에 나타내는 바와 같이 복수의 유로(2)가 병렬로 마련되어 있다. 각 유로(2)는, 주 유로(21)와, 부 유로(22)와, 확대부(23)를 갖는다.
주 유로(21)는, 유로 기판(51)의 표면측에서 당해 유로 기판(51)의 길이 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 주 유로(21)의 상류측의 단부는, 유로 기판(51)의 한쪽 짧은 변이 배치된 유로 장치(1)의 측면에 있어서 개구되어 있다. 주 유로(21)의 하류측의 단부는, 주 유로(21)의 상류측의 단부가 배치된 유로 장치(1)의 일측면과 반대측의 측면에 있어서 개구되어 있다. 주 유로(21)는, 유로 기판(51)의 표면측에 형성된 표측 홈(61)에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 유로 기판(51)의 표면 상에 있어서의 표측 홈(61)의 개구가 그 표면에 접합된 밀봉판(52)으로 밀봉됨으로써, 주 유로(21)가 형성되어 있다.
부 유로(22)는, 제1 부분과, 제2 부분과, 제3 부분을 갖는다. 제1 부분은, 유로 기판(51)의 이면측에서 당해 유로 기판(51)의 한쪽 긴 변으로부터 다른 쪽 긴 변 측을 향하여 당해 유로 기판(51)의 짧은 변 방향으로 직선적으로 연장되는 부분이다. 제2 부분은, 대응하는 주 유로(21)와 중첩되는 위치에서 제1 부분의 하류측의 단부에 연결되어 있다. 제2 부분은, 제1 부분에 대하여 수직으로 배치되고, 대응하는 주 유로(21)에 따라 하류측으로 연장되어 있다. 제3 부분은, 제2 부분의 하류측의 단부에 연결되어 있다. 이 제3 부분은, 제2 부분에 대하여 수직으로 배치되고, 제2 부분의 하류측의 단부로부터 대응하는 주 유로(21)측으로 연장하여 그 주 유로(21)에 연결되어 있다. 부 유로(22)의 상류측의 단부는, 그 단부가 위치하는 유로 기판(51)의 긴 변이 배치된 유로 장치(1)의 측면에 있어서 개구되어 있다.
부 유로(22)는, 유로 기판(51)의 이면측에 형성된 이측 홈(62)과, 유로 기판(51)을 판 두께 방향으로 관통하는 접속부 관통 구멍(63)에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 유로 기판(51)의 이면 상에 있어서의 이측 홈(62)의 개구 및 접속부 관통 구멍(63)의 개구가 그 이면에 접합된 밀봉판(52)으로 밀봉됨으로써, 부 유로(22)가 형성되어 있다. 또한, 접속부 관통 구멍(63)에 의해, 부 유로(22)의 하류측의 단부가 접속되는 주 유로(21)의 접속구(27)가 형성되어 있다.
확대부(23)는, 상기 실시 형태에서의 확대부(23)와 마찬가지로 형성되어 있다. 즉, 상기 실시 형태에서의 확대부 관통 구멍(35)과 마찬가지의 구성의 확대부 관통 구멍(35)이, 주 유로(21)의 접속구(27)로부터 하류측에 조금 떨어진 위치에서 유로 기판(51)에 형성되어 있다. 유로 기판(51)의 표면 상에 있어서의 확대부 관통 구멍(35)의 개구가 그 표면에 접합된 밀봉판(52)으로 밀봉됨과 함께, 유로 기판(51)의 이면 상에 있어서의 확대부 관통 구멍(35)의 개구가 그 이면에 접합된 밀봉판(52)으로 밀봉됨으로써, 확대부(23)가 형성되어 있다.
이 변형예에 있어서의 주 유로(21), 부 유로(22), 확대부(23) 및 접속구(27)의 기능 및 기본적인 구성은, 상기 실시 형태에서의 주 유로(21), 부 유로(22), 확대부(23) 및 접속구(27)의 기능 및 구성과 동일하다.
주공급 헤더(53)는, 각 주 유로(21)에 연속상의 액체를 공급하기 위한 것이다. 이 주공급 헤더(53)는, 각 주 유로(21)의 상류측의 단부가 개구된 유로 장치(1)의 측면에 마련되어 있다. 주공급 헤더(53)는, 그것이 마련된 유로 장치(1)의 측면에서 개구되어 있는 모든 주 유로(21)의 상류측의 단부를 일괄하여 덮고 있다. 이 때문에, 주 공급 헤더(53)의 내부 공간이 유로 장치(1)에 마련된 모든 주 유로(21)의 상류측의 단부와 연통되어 있다. 주 공급 헤더(53)에는, 도시가 생략된 배관이 접속되어 있다. 이 배관을 통하여 연속상의 액체가 주 공급 헤더(53)의 내부 공간에 공급되어, 그 공급된 연속상의 액체가 당해 주 공급 헤더(53)의 내부 공간으로부터 각 주 유로(21)에 분배되어 도입되도록 되어 있다.
부공급 헤더(54)는, 제각기 부 유로(22)에 분산상의 액체를 공급하기 위한 것이다. 이 부 공급 헤더(54)는, 제각기 부 유로(22)의 상류측의 단부가 개구된 유로 장치(1)의 측면에 마련되어 있다. 부공급 헤더(54)는, 그것이 마련된 유로 장치(1)의 측면에서 개구되어 있는 모든 부 유로(22)의 상류측의 단부를 일괄하여 덮고 있다. 이 때문에, 부공급 헤더(54)의 내부 공간이 유로 장치(1)에 마련된 모든 부 유로(22)의 상류측의 단부와 연통되어 있다. 부 공급 헤더(54)에는, 도시 생략의 배관이 접속되어 있다. 이 배관을 통하여 분산상의 액체가 부 공급 헤더(54)의 내부 공간에 공급되어, 그 공급된 분산상의 액체가 당해 부 공급 헤더(54)의 내부 공간으로부터 제각기 부 유로(22)에 분배되어 도입되도록 되어 있다.
이 변형예에 의한 유로 장치(1)에서는, 유로(2)의 주 유로(21)에 있어서 상기 실시 형태의 경우와 마찬가지의 프로세스로 연속상 중에 분산상의 액적이 형성된다.
이 변형예에 의한 유로 장치(1)에서는, 유로 기판(51)에 배열된 복수의 유로(2)에서 액적을 병행하여 제조할 수 있다. 게다가, 그 유로 기판(51)이 다수 적층되기 때문에, 많은 액적을 병행하여 제조할 수 있다. 이 때문에, 액적의 제조 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 이 변형예에 의한 유로 장치(1)에서는, 유로 기판(51)에 복수의 유로(2)가 병렬로 마련되어 있음과 함께 그 유로 기판(51)이 복수 적층되어 있다. 이 때문에, 유로 장치(1) 사이즈 증대를 억제하면서, 그 유로 장치(1)에 다수의 유로(2)를 집약시킬 수 있다. 따라서, 이 변형예에서는, 유로 장치(1)의 사이즈 증대를 억제하면서, 액적의 제조 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 유로 장치는, 복수의 유로가 병렬로 마련된 유로 기판을 반드시 복수 구비하고 있지 않아도 된다. 즉, 유로 장치는, 그러한 유로 기판을 하나만 구비하고 있어도 된다.
인접 내벽면과 확대면 사이의 각도는, 반드시 90˚에 한정되지는 않는다. 즉, 인접 내벽면에 부착된 분산상이 인접 내벽면과 확대면 사이의 경계를 초과하여 하류측으로 이동했을 때 내벽면으로부터 박리되는 각도라면, 인접 내벽면과 확대면 사이의 각도는 어떤 각도여도 된다. 단, 이 각도는, 내벽면에 부착된 분산상의 박리 용이성의 관점에서, 135˚ 이하인 것이 바람직하고, 90˚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 액적 형성 방법은, 반드시, 유로 장치를 준비하는 준비 공정이나 그 준비 공정의 일환인 유로 장치의 제작 공정을 포함하지 않아도 된다. 예를 들어, 본 발명에 의한 액적 형성 방법은, 이미 존재하는 유로 장치를 단순히 사용하여 액적을 형성하는 것이어도 된다.
[실시 형태 및 변형예의 개요]
상기 실시 형태 및 상기 변형예를 정리하면, 이하와 같다.
상기 실시 형태 및 상기 변형예에 의한 유로 장치는, 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하기 위한 적어도 하나의 유로를 내부에 갖는 유로 장치이며, 상기 유로는, 상기 연속상의 액체의 유통을 허용하는 주 유로와, 그 주 유로의 양단간의 소정의 개소에 연결되어, 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로로 유도하는 부 유로를 갖고, 상기 유로 장치는, 상기 주 유로의 주위를 둘러싸고 상기 주 유로를 획정하는 내벽면을 갖고, 상기 주 유로는, 상기 내벽면에 형성된 접속구이며 상기 부 유로와 연통하는 것을 갖고, 상기 내벽면은, 상기 주 유로에 있어서의 상기 접속구의 하류측의 위치에 마련된 확대면을 갖고, 이 확대면은, 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로에 유입하여 상기 내벽면에 부착된 상기 분산상의 액체가 상기 내벽면으로부터 박리되는 것을 촉진시키도록 상기 주 유로의 외측으로 퍼진다.
이 유로 장치에서는, 접속구의 하류측에, 접속구로부터 주 유로에 유입하여 내벽면에 부착된 분산상의 액체 박리를 촉구하도록 주 유로의 외측으로 퍼지는 확대면이 마련되어 있기 때문에, 확대면에 있어서 내벽면으로부터 박리한 분산상의 액체가 주 유로 내의 연속상의 흐름을 타고 하류측으로 가늘게 뻗고, 전단되어 당해 분산상의 액적이 형성된다. 따라서, 이 유로 장치에서는, 유로를 형성하는 기재의 성질에 구애되지 않고, 또한, 연속상에 대한 내벽면의 친화성을 향상시키기 위한 당해 내벽면의 표면 처리를 행하지 않고, 수성 및 유성의 어느 분산상의 액적도 형성할 수 있다. 또한, 이 유로 장치에서는, 종래와 같이 유로 폭을 국소적으로 좁게 한 부분을 주 유로에 마련하지 않아도 액적을 형성할 수 있으므로, 유로의 폐색 리스크 및 압력 손실의 증대를 억제할 수 있다.
상기 유로 장치에 있어서, 상기 내벽면은, 상기 확대면의 상류측에 인접한 인접 내벽면을 갖고, 상기 내벽면의 상기 확대면으로부터 상기 인접 내벽면에 걸친 영역의 기울기는, 상기 확대면과 상기 인접 내벽면 사이의 경계를 경계로 하여 불연속적으로 변화되고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 인접 내벽면에 부착된 분산상의 액체가 하류측으로 이동하고, 상기 경계를 초과하여 확대면에 도달했을 때 그 분산상의 액체를 내벽면으로부터 박리시키기 쉽게 할 수 있다.
상기 유로 장치에 있어서, 상기 확대면을 그 하류측으로부터 상기 접속구를 향하여 본 경우에, 상기 확대면은 상기 접속구를 덮고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 접속구로부터 주 유로에 유입하여 접속구의 하류측에서 내벽면에 부착된 분산상의 액체 부착 범위를 확대면으로 커버할 수 있으므로, 분산상의 액체 박리 확실성을 향상시킬 수 있다.
상기 유로 장치에 있어서, 상기 주 유로는, 상기 확대면에 의해 외주의 적어도 일부가 획정되는 확대부이며 상기 주 유로가 연장되는 방향에 대하여 직교하는 직교 방향에 있어서 제1 단면적을 갖는 것과, 상기 확대부의 하류측에 위치하는 하류부이며 상기 직교 방향에 있어서 제2 단면적을 갖는 것을 갖고, 상기 제2 단면적은, 상기 제1 단면적보다도 작은 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 확대면의 작용에 의해 주 유로에서 형성된 액적 사이즈를 확대부의 하류측에서 작은 사이즈로 제어할 수 있다. 구체적으로, 형성된 액적은, 주 유로의 하류측의 부분의 상기 직교 방향에 있어서의 단면적이 클수록 큰 사이즈가 되고, 그 단면적이 작을수록 작은 사이즈가 된다. 즉, 형성된 액적은, 주 유로의 하류측의 부분의 단면적 크기에 따른 크기가 된다. 따라서, 본 구성과 같이 주 유로 중 확대부의 하류측에 위치하는 하류부의 제2 단면적이 확대부의 제1 단면적보다도 작음으로써, 형성된 액적 사이즈를 작은 사이즈로 제어할 수 있다.
상기 유로 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 유로는, 복수의 상기 유로를 포함하고, 상기 유로 장치는, 상기 복수의 유로가 병렬로 배치된 적어도 하나의 유로층을 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 복수의 유로에서 액적을 병행하여 제조할 수 있기 때문에, 액적의 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 유로층에 복수의 유로가 병렬로 마련되어 있으므로, 유로층 사이즈가 대폭적인 증대를 방지할 수 있다. 따라서, 이 구성에서는, 유로 장치 사이즈 증대를 억제하면서, 액적의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 적어도 하나의 유로층은, 서로 적층된 복수의 상기 유로층을 포함하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 더욱 많은 유로에서 액적을 병행하여 제조할 수 있기 때문에, 액적의 제조 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 유로가 병렬로 마련된 복수의 유로층이 적층됨으로써, 콤팩트한 사이즈로 유로 장치에 다수의 유로를 집약시킬 수 있다. 따라서, 이 구성에서는, 유로 장치의 사이즈 증대를 억제하면서, 액적의 제조 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 의한 액적 형성 방법은, 분산상의 액적을 형성하는 방법이며, 상기 유로 장치 내의 상기 유로에 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하는 액적 형성 공정을 구비하고, 상기 액적 형성 공정은, 상기 주 유로에 상기 연속상의 액체를 유통시킴과 함께 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로 내에 상기 분산상의 액체를 유입시켜 당해 분산상의 액체를 상기 주 유로에 유통시키는 유통 공정을 포함하고, 상기 유통 공정에서는, 상기 주 유로 내에 유입된 상기 분산상의 액체가, 상기 내벽면에 부착되면서 상기 연속상의 액체 흐름에 밀려서 하류측으로 이동하고, 상기 확대면에 도달했을 때 상기 내벽면으로부터 박리되어 하류측으로 흘러서 전단됨으로써 상기 분산상의 액적이 되도록 상기 연속상의 액체와 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로에 유통시킨다.
이 액적 형성 방법에서는, 상기 유로 장치에 의해 얻어지는 효과와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 의하면, 유로를 형성하는 기재의 성질에 구애되지 않고 또한 유로의 내벽면의 표면 처리를 요하지 않으며, 수성 및 유성의 어느 액적도 제조할 수 있고, 유로의 폐색 리스크 및 압력 손실의 증대를 억제하는 것이 가능한 유로 장치 및 액적 형성 방법을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하기 위한 적어도 하나의 유로를 내부에 갖는 유로 장치이며,
    상기 유로는, 상기 연속상의 액체의 유통을 허용하는 주 유로와, 그 주 유로의 양단간의 소정의 개소에 연결되어, 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로로 유도하는 부 유로를 갖고,
    상기 유로 장치는, 상기 주 유로의 주위를 둘러싸고 상기 주 유로를 획정하는 내벽면을 갖고,
    상기 주 유로는, 상기 내벽면에 형성된 접속구이며 상기 부 유로와 연통하는 것을 갖고,
    상기 내벽면은, 상기 주 유로에 있어서의 상기 접속구의 하류측의 위치에 마련된 확대면을 갖고, 이 확대면은, 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로에 유입하여 상기 내벽면에 부착된 상기 분산상의 액체가 상기 내벽면으로부터 박리되는 것을 촉진시키도록 상기 주 유로의 외측으로 퍼지는, 유로 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내벽면은, 상기 확대면의 상류측에 인접한 인접 내벽면을 갖고,
    상기 내벽면의 상기 확대면으로부터 상기 인접 내벽면에 걸친 영역의 기울기는, 상기 확대면과 상기 인접 내벽면 사이의 경계를 경계로 하여 불연속적으로 변화되고 있는, 유로 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확대면을 그 하류측으로부터 상기 접속구를 향하여 본 경우에, 상기 확대면은 상기 접속구를 덮고 있는, 유로 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주 유로는, 상기 확대면에 의해 외주의 적어도 일부가 획정되는 확대부이며 상기 주 유로가 연장되는 방향에 대하여 직교하는 직교 방향에 있어서 제1 단면적을 갖는 것과, 상기 확대부의 하류측에 위치하는 하류부이며 상기 직교 방향에 있어서 제2 단면적을 갖는 것을 갖고,
    상기 제2 단면적은, 상기 제1 단면적보다도 작은, 유로 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유로는, 복수의 상기 유로를 포함하고,
    상기 유로 장치는, 상기 복수의 유로가 병렬로 배치된 적어도 하나의 유로층을 구비하는, 유로 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유로층은, 서로 적층된 복수의 상기 유로층을 포함하는, 유로 장치.
  7. 분산상의 액적을 형성하는 방법이며,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유로 장치 내의 상기 유로에 연속상의 액체와 분산상의 액체를 유통시켜 연속상의 액체 중에 분산상의 액적을 형성하는 액적 형성 공정을 구비하고,
    상기 액적 형성 공정은, 상기 주 유로에 상기 연속상의 액체를 유통시킴과 함께 상기 부 유로로부터 상기 접속구를 통하여 상기 주 유로 내에 상기 분산상의 액체를 유입시켜 당해 분산상의 액체를 상기 주 유로에 유통시키는 유통 공정을 포함하고,
    상기 유통 공정에서는, 상기 주 유로 내에 유입된 상기 분산상의 액체가, 상기 내벽면에 부착되면서 상기 연속상의 액체 흐름에 밀려서 하류측으로 이동하고, 상기 확대면에 도달했을 때 상기 내벽면으로부터 박리되어 하류측으로 흘러서 전단됨으로써 상기 분산상의 액적이 되도록 상기 연속상의 액체와 상기 분산상의 액체를 상기 주 유로에 유통시키는, 액적 형성 방법.
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