WO2024034002A1 - 分散機及びその使用方法 - Google Patents

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WO2024034002A1
WO2024034002A1 PCT/JP2022/030382 JP2022030382W WO2024034002A1 WO 2024034002 A1 WO2024034002 A1 WO 2024034002A1 JP 2022030382 W JP2022030382 W JP 2022030382W WO 2024034002 A1 WO2024034002 A1 WO 2024034002A1
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WO
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circumferential surface
tapered
flow path
peripheral surface
inner circumferential
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PCT/JP2022/030382
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French (fr)
Inventor
眞一 榎村
Original Assignee
エム・テクニック株式会社
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/051—Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties
    • B01F27/053—Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties characterised by their materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/94—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with rotary cylinders or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/50—Mixing receptacles
    • B01F35/512—Mixing receptacles characterised by surface properties, e.g. coated or rough
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F35/92—Heating or cooling systems for heating the outside of the receptacle, e.g. heated jackets or burners
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    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F35/95—Heating or cooling systems using heated or cooled stirrers

Definitions

  • the present disclosure can produce nanoparticles by dispersing with low power, and is also capable of not only producing nanoparticles but also dissolving nano-levels and dissolving polymers, and is also applicable to crystallization operations and emulsion polymerization operations.
  • the present invention relates to a possible high-performance dispersion machine and its usage method.
  • RNA vaccines contain RNA (ribonucleic acid), and when introduced into tissues, mRNA (messenger RNA) causes cells to make foreign proteins and stimulates an adaptive immune response that identifies and destroys the corresponding pathogen. teach your body how to Nucleotide-modified mRNAs are often used as RNA vaccines, but this is not always the case.
  • mRNA Delivery of mRNA is achieved by co-formulating the molecule into lipid nanoparticles that protect the RNA strands and aid absorption into cells, with particle sizes said to be 100 nm.
  • virus-like particle vaccines, DNA plasmid vaccines, and the like are undergoing clinical trials, and many nanospheres, liposomes, nanoemulsions, and the like are also being developed. For this reason, there is a need for a dispersing machine for producing ultrafine particles with controlled shear force, especially a dispersing machine for producing fine particles that can produce injections.
  • Patent Document 1 describes a high-performance stirring type dispersion machine.
  • the blades rotate at high speed inside the tank, and the screen with slits rotates at high speed in the opposite direction to the blades, causing a jet stream to eject and apply shearing force to atomize the particles, but there was a problem in that it required a lot of power. .
  • Patent Document 2 describes a manufacturing method for producing fat emulsions and liposomes in a short time and with low power.
  • This production method involves pressurizing a processed product containing phospholipids, eliminating air space, and applying high-speed rotation to form fine particles. This is because if an air layer is mixed into the dispersion tank, many small bubbles will enter the processed material, creating a pseudo-compressible fluid and making it difficult to apply shearing force properly.However, even with this manufacturing method, the power required is Not a few.
  • Patent Document 3 describes a flow reactor (continuous reactor) that has a high heat exchange rate and can be decomposed. Although it is excellent as a flow reactor, its shearing force is too small to be used as a dispersion machine, so it is difficult to manufacture nanoparticles such as the above-mentioned vaccines.
  • Patent Document 4 describes a gap shear dispersion machine that includes a conical rotor and a conically shaped vessel that accommodates the rotor concentrically and has an inclined inner wall.
  • This gap shearing disperser is intended to uniformly atomize viscous materials such as pastes, and considering the structure and the center runout caused by the rotation of the rotor, the gap between the rotor and the vessel is reduced to a micron level. That's difficult. Even if the gap between the rotor and the vessel is set to a micron level, a hollowing phenomenon will occur in the gap when viscous fluid is processed, and shearing force will be applied to the object to be processed. is difficult.
  • the present disclosure aims to provide a dispersion machine that can produce fine particles, especially nanoparticles, by efficiently applying shearing force to a processed material with low power, and a method for using the same. .
  • a disperser includes a cylindrical outer member having a tapered inner circumferential surface in a part of the inner circumferential surface and extending in a predetermined direction; an inner member having a tapered outer circumferential surface opposite to the tapered inner circumferential surface of the outer member in a part of the region thereof and disposed radially inside the outer member; the outer member and the inner member; and a clearance adjustment section capable of adjusting a clearance distance between the tapered inner circumferential surface and the tapered outer circumferential surface by relatively moving the inner circumferential surface and the tapered outer circumferential surface in the predetermined direction, the inner circumferential surface of the outer member A flow path through which fluid flows from one side to the other side in the predetermined direction is provided between the inner member and the outer peripheral surface, and the flow path is connected to the tapered inner peripheral surface and the tapered outer peripheral surface.
  • a second aspect of the present invention is the dispersion machine according to the first aspect, wherein the distribution area of the flow path has a reduced area in which the clearance distance becomes narrower as it goes from the one side to the other side. and a constant area where the clearance distance is constant and continues from the reduced area to the other side.
  • a third aspect of the present invention is the disperser according to the first aspect or the second aspect, wherein the clearance adjustment section supports the inner member so as to be slidable in the predetermined direction, and the outer member It has a fixing member fixed to the member, and a differential screw that slides the inner member in the predetermined direction with respect to the fixing member.
  • a fourth aspect of the present invention is the disperser according to the first aspect or the second aspect, in which the clearance adjustment section adjusts the tapered shape without disassembling the outer member and the inner member.
  • the clearance adjustment section adjusts the tapered shape without disassembling the outer member and the inner member. Any of a contact state in which the inner circumferential surface and the tapered outer circumferential surface are in contact, a use state in which the clearance distance is short when using the disperser, and a separated state in which the clearance distance is made farther apart than in the use state. can be selectively set to either state.
  • a fifth aspect of the present invention is the dispersion machine according to the second aspect, wherein the certain area of the dispersion area of the flow path is configured to prevent the flow from the one side to the other side in the cross section in the predetermined direction.
  • the length along the road direction is set to 1 mm or more.
  • a sixth aspect of the present invention is the disperser according to the second aspect, wherein the clearance distance of the certain area of the dispersion area of the flow path is 0.1 ⁇ m or more and 2 mm or less.
  • a seventh aspect of the present invention is the disperser according to the second aspect, in which the certain area of the dispersion area of the flow path is divided among the tapered inner peripheral surface and the tapered outer peripheral surface.
  • the area is made of ceramics.
  • An eighth aspect of the present invention is the disperser according to the first aspect or the second aspect, wherein the inner circumferential surface of the outer member and the outer circumferential surface of the inner member that partition the flow path are , does not have a horizontal portion where fluid flowing through the flow path may accumulate.
  • a ninth aspect of the present invention is the disperser according to the first aspect or the second aspect, wherein the inner circumferential surface of the outer member and the outer circumferential surface of the inner member that partition the flow path are , coated with corrosion-resistant material.
  • a tenth aspect of the present invention is the dispersion machine according to the ninth aspect, wherein the coating is a fluororesin coating.
  • An eleventh aspect of the present invention is the disperser according to the first aspect or the second aspect, in which at least one of the outer member and the inner member controls the temperature of the fluid flowing through the flow path. It has a jacket through which other fluids can flow.
  • a twelfth aspect of the present invention is a method of using the disperser according to the fourth aspect, wherein when adjusting the clearance distance to the usage state, the clearance adjustment section After bringing the outer member and the inner member into the contact state, the tapered inner circumferential surface is separated from the tapered outer circumferential surface to bring it into the use state.
  • a thirteenth aspect of the present invention is a method of using the dispersing machine according to the fourth aspect, wherein when cleaning or sterilizing the flow path, the clearance adjusting part and the inner member are placed in the separated state.
  • fine particles particularly nanoparticles
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a disperser according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of main parts of the disperser of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of each state of the disperser, in which (a) shows a contact state, (b) shows a usage state, and (c) shows a separated state.
  • FIG. 3 is an enlarged view corresponding to FIG. 2 showing a modification of the essential parts of the disperser. It is an axial cross-sectional view of a disperser showing a modification of a clearance adjustment part.
  • FIG. 3 is an axial cross-sectional view of a disperser according to a second embodiment of the present invention.
  • UP indicates upward.
  • CL indicates the central axis of the outer member and the inner member.
  • the axial direction means the direction along the central axis CL of the outer member and the inner member.
  • the radial direction means a direction perpendicular to the central axis CL.
  • the white arrows in each figure indicate the flow direction of the fluid to be treated.
  • the axial direction predetermined direction
  • one side in the axial direction is assumed to be a lower side
  • the other side in the axial direction is assumed to be an upper side.
  • the dispersion machine is a device that can produce nanoparticles from a fluid to be treated by precisely dispersing a fluid that is a fluid to be treated (hereinafter referred to as "fluid to be treated").
  • a dispersion machine is a general term for a device that applies shear force to a fluid to be processed to obtain a processed material, and is used not only for the production of fine particles such as nanoparticles, but also for the production of emulsions, liposomes, nanospheres, etc. It may be used for molecular dissolution, complete mixing at the molecular level, crystallization operation, emulsion polymerization operation, etc.
  • the term "fluid” means not only gas and liquid but also fluid materials such as powder, granular material, and slurry.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a disperser according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of essential parts of the disperser shown in FIG. 1.
  • the disperser 10 includes an outer member 11 formed in a cylindrical shape extending in a predetermined direction (in the present embodiment, the vertical direction), and fixed to the outer member 11. a fixing member (clearance adjustment section) 12 that is attached to the fixing member 12 and the inner member 13; A differential screw (clearance adjustment part) 14 is provided.
  • the outer member 11 and the inner member 13 are arranged concentrically so that their central axes CL overlap.
  • a gap (space) is provided between the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13, and the gap functions as a flow path 40 through which the fluid to be treated flows.
  • the flow path 40 allows the fluid to be treated to flow from below (one side in a predetermined direction) to above (on the other side in a predetermined direction).
  • the outer member 11 is formed into a cylindrical shape with a central axis CL extending in a predetermined direction (in the present embodiment, the vertical direction).
  • the outer member 11 has an upper end opening 11a at the upper end, a lower end opening 11b at the lower end, and an inner peripheral surface 15 extending between the upper end opening 11a and the lower end opening 11b.
  • the upper end opening 11a and the lower end opening 11b are arranged concentrically with the central axis CL.
  • the upper end opening 11a is formed to have a larger diameter than the lower end opening 11b.
  • the upper end opening 11a of the outer member 11 functions as an insertion port for inserting the inner member 13 into the outer member 11.
  • the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 defines a space (hereinafter referred to as "inner space") inside.
  • the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 has inner circumferential surfaces having different functions in four vertically different regions.
  • the inner circumferential surfaces 15 of the outer member 11 having four different functions are, in order from the bottom, an inlet inner circumferential surface 15a, a tapered inner circumferential surface 15b, an outlet inner circumferential surface 15c, and a seal inner circumferential surface 15d. That is, the outer member 11 has a tapered inner circumferential surface 15b in a part of the inner circumferential surface 15.
  • the inlet inner circumferential surface 15a, the tapered inner circumferential surface 15b, and the outlet inner circumferential surface 15c of the outer member 11 define the outside of the flow path 40 in the radial direction.
  • the inlet inner circumferential surface 15a of the outer member 11 is an inner circumferential surface located below the tapered inner circumferential surface 15b, and extends continuously from the lower end opening 11b of the outer member 11 to the lower end of the tapered inner circumferential surface 15b. .
  • the inlet inner circumferential surface 15a of this embodiment is formed into a cylindrical shape.
  • the inlet inner circumferential surface 15a defines the radially outer side of a space (an inlet region 40a to be described later) into which the fluid to be treated first flows.
  • the lower end opening 11 b of the outer member 11 communicates with a supply source (not shown) that pumps the fluid to be treated, and allows the fluid to be treated to flow into the flow path 40 .
  • the fluid to be treated is introduced into the flow path 40 from the lower end opening 11b of the outer member 11 at a pressure of 0.5 MPaG by a supply source (not shown).
  • the tapered inner circumferential surface 15b of the outer member 11 is a tapered (conical) inner circumferential surface, and extends upward continuously from the inlet inner circumferential surface 15a.
  • the tapered inner circumferential surface 15b is formed in a tapered shape that tapers downward from above.
  • the tapered inner circumferential surface 15b defines a radially outer side of a space (a dispersion region 40b to be described later) in which the fluid to be treated can be distributed.
  • the top position of the taper angle of the tapered inner circumferential surface 15b (not shown) is located on the central axis CL.
  • the tapered inner circumferential surface 15b has two upper and lower regions with different taper angles. Specifically, the tapered inner circumferential surface 15b has a lower lower region 17 with a smaller taper angle ⁇ 1 and an upper upper region 18 with a larger taper angle ⁇ 2 than the lower region 17 ( ⁇ 1 ⁇ 2).
  • the upper region 18 extends upward from the upper end of the lower region 17 (the lower end of the upper region 18). That is, the taper angle of the tapered inner circumferential surface 15b changes at a predetermined height position in the middle portion of the tapered inner circumferential surface 15b.
  • the taper angle refers to the angle between both surfaces in a cross section along the axial direction including the central axis CL.
  • the outflow inner peripheral surface 15c of the outer member 11 extends upward from the upper end of the tapered inner peripheral surface 15b.
  • the outflow portion inner circumferential surface 15c of this embodiment is formed in a cylindrical shape.
  • An outlet 19 for allowing the fluid to be processed to flow out of the flow path 40 is formed on the inner circumferential surface 15c of the outlet part.
  • the outflow portion inner circumferential surface 15c defines a radially outer side of a space (outflow region 40c, which will be described later) in which the fluid to be treated exists before flowing out from the flow path 40.
  • the seal inner circumferential surface 15d of the outer member 11 is an inner circumferential surface located above the flow path 40, and extends upward from the upper end of the outflow section inner circumferential surface 15c.
  • the seal portion inner peripheral surface 15d of this embodiment is formed into a cylindrical shape that extends continuously from the outflow portion inner peripheral surface 15c.
  • the seal portion inner circumferential surface 15d is close to or in contact with an outer circumferential surface 26a of an insertion portion 26 of the fixing member 12, which will be described later, and does not define the flow path 40.
  • a seal member 20 (for example, an O-ring) provided on the fixing member 12 and described later comes into contact with the seal portion inner circumferential surface 15d.
  • the seal inner circumferential surface 15d restricts the flow of the fluid to be treated upward from the flow path 40.
  • the seal member 20 is provided on the fixed member 12, but the present invention is not limited to this, and the seal member 20 may be provided on the inner circumferential surface 15d of the seal portion of the outer member 11.
  • the outer member 11 may be provided with a jacket 21 (space) through which another fluid can flow to adjust the temperature of the fluid to be treated (fluid) in the flow path 40.
  • the jacket 21 is provided over the entire area from the lower end of the tapered inner circumferential surface 15b of the outer member 11 to the lower end of the outlet 19 of the outlet inner circumferential surface 15c.
  • An inlet 22 for allowing the other fluid to flow into the jacket 21 is provided at the lower end of the jacket 21 .
  • An outlet 23 is provided at the upper end of the jacket 21 to allow the other fluid to flow out from inside the jacket 21 .
  • the jacket 21 is formed integrally with the outer member 11 by separating the jacket forming member 24, which is formed separately from the outer member 11, from the outer peripheral surface of the outer member 11, as shown by the two-dot chain line in FIG. It may be provided along the outer circumferential surface of the outer member 11 by forming the outer member. Alternatively, a space functioning as the jacket 21 may be provided within the thickness of the outer member 11 without providing the jacket forming member 24.
  • the fixing member 12 has a lid portion 25 that closes the upper end opening 11a of the outer member 11, and a cylindrical insertion portion 26 that is inserted into the upper end opening 11a of the outer member 11 from above, and is fixed to the outer member 11 (e.g. fastened and fixed).
  • the lid portion 25 of the fixing member 12 is formed to have a larger diameter than the upper end opening 11a of the outer member 11.
  • a predetermined position inside the radial direction of the cylindrical insertion part 26 in the lid part 25 (in the present embodiment, the central part of the lid part 25 centered on the central axis CL), there is a A through hole is formed, and a female screw portion 27 is formed on the inner peripheral surface of the through hole.
  • a rotation preventing pin 28 extending along the axial direction is fixed to a position of the lid portion 25 on the radially inner side of the cylindrical insertion portion 26 and different from the female screw portion 27 .
  • the pin 28 is removably attached to the lid 25, and when fixed to the lid 25, extends downward along the axial direction from the lower surface of the lid 25.
  • the cylindrical insertion portion 26 of the fixing member 12 has an outer circumferential surface 26a that faces and approaches or contacts the inner circumferential surface 15d of the seal portion of the outer member 11, and an inner circumferential surface 26b that supports the inner member 13 in a slidable manner. It has a lower surface 26c that defines the upper part of the flow path 40.
  • the outer circumferential surface 26a of the insertion portion 26 is formed to have a circular cross-section with a slightly smaller diameter than the inner circumferential surface 15d of the seal portion of the outer member 11, and faces the inner circumferential surface 15d of the seal portion.
  • a sealing member 20 (for example, an O-ring) is provided on the outer circumferential surface 26a of the insertion portion 26.
  • the sealing member 20 seals between the outer circumferential surface 26a of the insertion portion 26 and the sealing inner circumferential surface 15d of the outer member 11 by abutting the inner circumferential surface 15d of the sealing portion of the outer member 11 over the entire circumference, The outflow of the fluid to be treated upward from the flow path 40 is restricted.
  • the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26 is formed to have a circular cross section, and a sealing member 29 (for example, an O-ring) is provided on the inner circumferential surface 26b.
  • the sealing member 29 makes a seal between the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 by contacting the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 over the entire circumferential area, and seals the space between the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13. Controls the flow of the fluid to be treated upwards.
  • the seal members 20 and 29 are provided on the fixed member 12, but the present invention is not limited to this, and the seal member 20 may be provided on the inner circumferential surface 15 of the outer member 11, Further, the sealing member 29 may be provided on the outer circumferential surface 16 of the inner member 13.
  • the inner member 13 is disposed inside the outer member 11 in the radial direction (the inner space of the outer member 11), and is supported by the fixed member 12 so as to be slidable. That is, the inner member 13 is movable in the axial direction with respect to the outer member 11 via the fixed member 12. In this embodiment, the inner member 13 is inserted into the internal space of the outer member 11 from the upper end opening 11 a of the outer member 11 while being supported by the fixing member 12 .
  • the inner member 13 has an outer circumferential surface 16 that defines a flow path 40 between it and the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 .
  • the inner member 13 of this embodiment is formed into a cylindrical shape with a bottom that opens upward.
  • a supported portion 30 supported by the differential screw 14 is provided in the internal space of the inner member 13 .
  • a through hole coaxial with the female threaded portion 27 of the fixing member 12 is formed in the supported portion 30 of the inner member 13, and a female threaded portion 31 is formed on the inner peripheral surface of the through hole.
  • the diameter of the through hole of the female threaded portion 31 of this embodiment is smaller than the diameter of the through hole of the female threaded portion 27 of the fixing member 12 .
  • the pitch of the threads of the female threaded portion 31 of the supported portion 30 is set shorter than the pitch of the thread of the female threaded portion 27 of the fixing member 12 .
  • the pitch of the threads of the female threaded portion 31 of the supported portion 30 is set to 1.8 mm
  • the pitch of the threads of the female threaded portion 27 of the fixing member 12 is set to 2.0 mm.
  • the supported portion 30 is formed with a pin insertion hole 32 through which the pin 28 of the fixing member 12 is inserted.
  • the pin 28 passing through the pin insertion hole 32 allows the inner member 13 to move in the axial direction relative to the fixed member 12 and restricts the rotation of the inner member 13 relative to the fixed member 12.
  • the internal space of the inner member 13 may function as a jacket through which the other fluids mentioned above can flow to adjust the temperature of the fluid to be treated (fluid) in the flow path 40.
  • the other fluid that flows through the jacket (internal space) of the inner member 13 may be the same fluid as the other fluid that flows through the jacket 21 of the outer member 11, or may be a different fluid.
  • the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 is an outer circumferential surface that partitions the inside of the flow path 40 in the radial direction, and in this embodiment, it has outer circumferential surfaces having different functions in three vertically different regions.
  • the outer circumferential surfaces 16 of the inner member 13 having three different functions are, in order from the bottom, a tapered outer circumferential surface 16a, an outflow section outer circumferential surface 16b, and a seal section outer circumferential surface 16c. That is, the inner member 13 has a tapered outer circumferential surface 16 a in a part of the outer circumferential surface 16 .
  • the tapered outer circumferential surface 16a of the inner member 13 is a tapered (conical) outer circumferential surface, and is spaced radially inward from the tapered inner circumferential surface 15b of the outer member 11. It faces the peripheral surface 15b.
  • the tapered outer circumferential surface 16a extends from the apex of the lower end of the inner member 13 so as to continuously expand upward in diameter. That is, the tapered outer circumferential surface 16a of this embodiment is formed in a tapered shape that tapers downward from above.
  • a distribution region 40b of the flow path 40 which will be described later, is defined between the tapered outer circumferential surface 16a and the tapered inner circumferential surface 15b.
  • the inner member 13 of this embodiment is formed such that the top of the taper angle of the tapered outer circumferential surface 16a is the lower end of the inner member 13.
  • the top of the taper angle of the tapered outer peripheral surface 16a is located on the central axis CL.
  • the taper angle ⁇ 3 of the tapered outer peripheral surface 16a is set to a constant angle from the upper end to the lower end, unlike the tapered inner peripheral surface 15b.
  • the outflow portion outer peripheral surface 16b of the inner member 13 extends upward from the upper end of the tapered outer peripheral surface 16a.
  • the outflow portion outer circumferential surface 16b of this embodiment is formed in a cylindrical shape.
  • the outflow portion outer peripheral surface 16b is arranged at a position spaced radially inward from the outflow portion inner peripheral surface 15c of the outer member 11, and defines a space (an outflow region 40c to be described later) between the outflow portion inner peripheral surface 15c and the outflow portion inner peripheral surface 15c.
  • the separation distance between the outflow portion outer peripheral surface 16b of the inner member 13 and the outflow portion inner peripheral surface 15c of the outer member 11 is the separation distance between the tapered outer peripheral surface 16a and the upper region 18 of the tapered inner peripheral surface 15b (clearance distance described later).
  • L1) is set longer than L1).
  • the seal portion outer circumferential surface 16c of the inner member 13 is an outer circumferential surface located above the flow path 40, and extends upward from the outflow portion outer circumferential surface 16b.
  • the seal portion outer peripheral surface 16c of this embodiment is formed into a cylindrical shape that extends continuously from the outflow portion outer peripheral surface 16b.
  • the seal portion outer circumferential surface 16c is formed to have a slightly smaller diameter than the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26 of the fixing member 12, and faces the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26.
  • the outer circumferential surface 16c of the seal portion is close to or in contact with the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26 of the fixing member 12, and does not define the flow path 40.
  • the seal member 29 abuts the entire circumferential area of the seal portion outer peripheral surface 16 c of the inner member 13 and restricts the flow of the fluid to be treated upward from the flow path 40 .
  • the differential screw 14 changes the distance between the tapered inner peripheral surface 15b and the tapered outer peripheral surface 16a (hereinafter referred to as "clearance distance") by moving the inner member 13 with respect to the outer member 11. It is an adjustable member and integrally includes a shaft portion 14a and a handle portion 14b.
  • the shaft portion 14a of the differential screw 14 extends linearly in the axial direction, and is inserted through the through hole in which the female threaded portion 27 of the fixing member 12 is formed and the through hole in which the female threaded portion 31 of the inner member 13 is formed.
  • the upper end of the shaft portion 14a projects upward from the lid portion 25 of the fixing member 12.
  • the shaft portion 14 a has a first male threaded portion 33 that is threaded into the female threaded portion 27 of the fixing member 12 and a second male threaded portion 34 that is threaded into the female threaded portion 31 of the inner member 13 .
  • the first male threaded portion 33 is formed to have a larger diameter than the second male threaded portion 34.
  • the pitch of the threads of the first male threaded portion 33 is set longer than the pitch of the threads of the second male threaded portion 34.
  • the pitch of the threads of the first male threaded portion 33 is set to 2.0 mm
  • the pitch of the threads of the second male threaded portion 34 is set to 1.8 mm. That is, when the differential screw 14 is rotated once, the inner member 13 slides relative to the outer member 11 by 0.2 mm in the axial direction.
  • the female thread part 31 was provided in the supported part 30 of the inner member 13, and the 2nd male thread part 34 was provided in the differential screw 14, but it is not limited to this.
  • a male threaded portion may be provided in the supported portion 30 of the inner member 13 in place of the female threaded portion 31, and a female threaded portion that is screwed into the male threaded portion may be provided in the differential screw 14 in place of the second male threaded portion 34. good.
  • the handle portion 14b of the differential screw 14 has an arm portion 35 extending radially outward from the upper end of the shaft portion 14a, and an operating portion 36 extending axially upward from the distal end of the arm portion 35.
  • the user can slide the inner member 13 relative to the outer member 11 in the axial direction by rotating the handle portion 14b and rotating the shaft portion 14a by grasping the operating portion 36 or the like.
  • the assembly of the disperser 10 will be explained.
  • the differential screw 14 and the inner member 13 are first assembled to the fixing member 12.
  • the inner member 13 assembled to the fixing member 12 is inserted into the upper end opening 11a of the outer member 11 from the tapered outer peripheral surface 16a side, and the insertion portion 26 of the fixing member 12 is inserted into the upper end opening 11a of the outer member 11. and fix the lid part 25 of the fixing member 12 to the outer member 11.
  • the outer member 11, the fixing member 12, the inner member 13, and the differential screw 14 can be assembled to assemble the disperser 10.
  • the clearance distance between the tapered outer peripheral surface 16a and the tapered inner peripheral surface 15b can be adjusted. Adjustment to the clearance distance will be described later.
  • a flow path 40 through which the fluid to be treated flows from the bottom to the top is defined between the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13.
  • the flow path 40 of this embodiment has three regions having different shapes and functions. The three regions of the flow path 40 are, in order from the bottom, an inflow region 40a, a dispersion region 40b, and an outflow region 40c.
  • the inflow region 40a of the flow path 40 is a space through which the fluid to be treated flowing into the flow path 40 first flows, and is defined by the inflow portion inner circumferential surface 15a of the outer member 11.
  • the lower end opening 11b of the outer member 11 communicates with the inflow region 40a of the flow path 40.
  • the dispersion region 40b of the flow path 40 is a region in which the fluid to be treated can be distributed and processed, and is defined between the tapered outer circumferential surface 16a of the inner member 13 and the tapered inner circumferential surface 15b of the outer member 11. Dispersion region 40b extends continuously upward from inflow region 40a. The diameter of the dispersion region 40b of this embodiment increases from the bottom to the top.
  • the dispersion region 40b of the flow path 40 has a reduced region 40ba defined between the lower region 17 of the tapered inner peripheral surface 15b and the tapered outer peripheral surface 16a, and a tapered region 40ba defined between the lower region 17 of the tapered inner peripheral surface 15b and the upper region 18 of the tapered inner peripheral surface 15b. It has a fixed area 40bb defined between the outer circumferential surface 16a and the outer circumferential surface 16a (see FIG. 2).
  • the reduced region 40ba of the dispersion region 40b is a region in the dispersion region 40b in which the clearance distance becomes narrower from the lower side toward the upper side.
  • the constant area 40bb of the dispersion area 40b is an area in which the clearance distance is constant from the bottom to the top of the dispersion area 40b. That is, in the present embodiment, the clearance distance of the dispersion region 40b gradually narrows from the bottom to the top in the cross section along the axial direction, and after reaching a predetermined height position, the clearance distance remains constant thereafter. It becomes the distance. In this way, in the disperser 10 of the present embodiment, the taper angle of the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a relative to one of the other in the axial cross section is set in the middle of the dispersion region 40b (at a predetermined height position). ) at different angles.
  • the regions (in this embodiment, the reduced region 40ba and the constant region 40bb) in which the manner (rate) of change in the clearance distance between the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a are different are separated from each other in the flow path. 40 distributed areas 40b.
  • the distance between the flow path 40 shows the clearance distance (separation distance between the tapered outer circumferential surface 16a and the upper region 18 of the tapered inner circumferential surface 15b) of the fixed area 40bb.
  • the clearance distance L1 of the fixed region 40bb of the dispersion region 40b is preferably 0.1 ⁇ m or more and 2 mm or less. By setting the clearance distance L1 within the above range, it is possible to efficiently apply a large shearing force to the fluid to be treated and perform the dispersion treatment. Further, the length L2 of the constant region 40bb of the dispersion region 40b along the flow path direction from the lower side to the upper side (the flow path direction in the axial cross section) (see FIG. 1) is preferably 1 mm or more, 3 mm or more is more preferable, and 5 mm or more is particularly preferable. By setting the length L2 of the constant region 40bb of the dispersion region 40b within the above range, it is possible to efficiently apply a large shearing force to the fluid to be treated and perform the dispersion treatment.
  • the outflow area 40c of the flow path 40 is a space into which the fluid to be treated that has passed through the dispersion area 40b flows, and is defined between the outflow part inner peripheral surface 15c of the outer member 11 and the outflow part outer peripheral surface 16b of the inner member 13. be done.
  • the outflow region 40c is located above the dispersion region 40b, communicates with the dispersion region 40b, and is defined above by the lower surface 26c of the insertion portion 26 of the fixing member 12.
  • the separation distance between the outflow portion inner peripheral surface 15c and the outflow portion outer peripheral surface 16b in the outflow region 40c is set to be wider than the clearance distance L1 of the constant region 40bb of the dispersion region 40b.
  • the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 of this embodiment have no horizontal portion where the fluid flowing through the flow path 40 may accumulate, with the axial direction being the vertical direction. . Specifically, the inner peripheral surface 15 of the outer member 11 and the outer peripheral surface 16 of the inner member 13 do not have horizontal upper surfaces with the axial direction being the vertical direction.
  • the material for the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 can be appropriately selected from metal or the like depending on the type of fluid to be treated. For example, SUS316L may be buffed and then electrolytically polished. Further, of the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13, a region defining a fixed region 40bb of the dispersion region 40b of the flow path 40 is made of silicon carbide, tungsten carbide, etc. to prevent seizure. It is preferable to use ceramics such as alumina, but diamond-like carbon or the like may be used instead.
  • the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 that define the flow path 40 are coated with a corrosion-resistant material.
  • coatings made of corrosion-resistant materials include glass linings, fluororesin coatings, and ceramic coatings, with fluororesin coatings being more preferred.
  • the fluid to be treated is first fed under pressure from the supply source (not shown), and is passed from the lower end opening 11b of the outer member 11 at the lower part of the disperser 10 to the inflow area of the flow path 40. 40a.
  • the fluid to be treated that has flowed into the inflow region 40a flows from the inflow region 40a into the upper dispersion region 40b.
  • the fluid to be treated that has flowed into the dispersion region 40b first flows into the reduced region 40ba of the dispersion region 40b.
  • the fluid to be treated moves upward along the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a.
  • the clearance distance gradually becomes narrower as it goes upward, so the fluid to be treated gradually changes its flow from the axial direction to the circumferential direction, maintains the pressure, and flows into the upper fixed region 40bb.
  • the fluid to be treated that has flowed into the fixed region 40bb is subjected to a shearing force by an appropriately set clearance distance L1 and is subjected to a dispersion treatment.
  • the fluid to be treated whose pressure is maintained in the dispersion region 40b flows into the upper outflow region 40c.
  • the fluid to be treated that has flowed into the outflow region 40c is released under low pressure in the outflow region 40c, and a portion of the fluid to be treated evaporates to generate flash steam, and cavitation also occurs.
  • This generation of flash steam and cavitation imparts a shearing force to the fluid to be treated to disperse it. That is, the fluid to be treated whose pressure is maintained in the dispersion region 40b is further dispersed and processed when it is released under low pressure in the outflow region 40c.
  • the dispersed processed material flows out of the disperser 10 from the outlet 19 of the outflow area 40c.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of each state of the disperser, in which (a) shows a contact state, (b) shows a usage state, and (c) shows a separated state.
  • the rotation amount (rotation angle) of the differential screw 14 at this time is determined by the desired clearance distance L1, the pitch of the thread of the first male threaded portion 33 of the differential screw 14 (the female threaded portion 27 of the fixing member 12), and the It can be calculated from the thread pitch of the two male threaded portions 34 (female threaded portions 31 of the inner member 13). Specifically, the difference between the pitch of the threads of the first male threaded portion 33 of the differential screw 14 and the pitch of the threads of the second male threaded portion 34 causes the differential screw 14 to rotate one turn (rotate 360 degrees). The amount of rotation (rotation angle) of the differential screw 14 can be calculated from the distance traveled during one rotation and the desired clearance distance L1. can.
  • the clearance distance is set to a separated state (see FIG. 3(c)) where the clearance distance is further apart than the used state (see FIG. 3(c)). (See Figure 3(c)).
  • This allows the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a to be separated to an extent that allows cleaning or sterilization, so that the outer member 11 and the inner member 13 can be cleaned in place and sterilized in place without disassembling them. can do.
  • the disperser 10 by rotating the differential screw 14, it is possible to bring the tapered outer circumferential surface 16a and the tapered inner circumferential surface 15b into a contact state (see FIG. 3(a)). can. Further, by rotating the differential screw 14, the dispersing machine 10 can be put into a usage state in which the clearance distance is short (see FIG. 3(b)). Further, by further rotating the differential screw 14 from the used state, it is possible to set the clearance distance to a separated state (see FIG. 3(c)) where the clearance distance is further apart than the used state. That is, the disperser 10 according to the present embodiment can selectively put the outer member 11 and the inner member 13 into any one of the contact state, the use state, and the separated state without disassembling the outer member 11 and the inner member 13.
  • the angle between the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a relative to the other in the axial cross section is set to a different angle in the middle of the dispersion region 40b.
  • regions in which the manner of change in the clearance distance between the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a are different from each other are dispersed in the flow path 40. It can be provided in the region 40b.
  • the reduced region 40ba can be provided in the dispersion region 40b, the flow of the fluid to be treated can be gradually changed from the axial direction to the circumferential direction.
  • a fixed area 40bb can be provided in the dispersion area 40b, by appropriately setting the clearance distance L1, a large shearing force can be efficiently applied to the fluid to be treated to perform dispersion processing, allowing precise dispersion. (e.g. nanoparticles).
  • the flow path 40 is divided by the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a, unlike the case where one side is a non-tapered surface (for example, a cylindrical surface extending along the axial direction), By relatively moving the outer member 11 and the inner member 13 in the axial direction, the clearance distance can be adjusted.
  • the clearance distance is adjusted by the differential screw 14, fine adjustment can be made.
  • the clearance distance can be appropriately set, and a large shearing force can be efficiently applied to the fluid to be treated to perform dispersion treatment, thereby obtaining a precise dispersion (for example, nanoparticles).
  • the inner circumferential surface 15 of the outer member 11 and the outer circumferential surface 16 of the inner member 13 have horizontal portions where the fluid flowing through the flow path 40 may accumulate, with the axial direction (predetermined direction) being the vertical direction. I don't have it. Therefore, for example, when cleaning the inner peripheral surface 15 of the outer member 11 and the outer peripheral surface 16 of the inner member 13, cleaning agent (condensed water of pure steam, etc.) can be prevented from remaining in the flow path 40.
  • the outer member 11 and the inner member 13 are not moved relative to each other. Therefore, unlike the case where the outer member and the inner member are rotated relative to each other during the dispersion process, a precise dispersion can be obtained from the fluid to be processed with low power.
  • the outer member 11 and the inner member 13 are not moved relative to each other. That is, since the outer member 11 and the inner member 13 have no sliding portions that slide against each other during use, the structure can be simplified and the generation of foreign matter can be suppressed. In this way, the generation of foreign substances can be suppressed, and cleaning and sterilization in place can be performed, so it can be applied to pharmaceutical manufacturing equipment (particularly injection manufacturing equipment).
  • the manufacturing process of pharmaceuticals, cosmetics, foods, chemical products, electronic components, etc. often includes a dispersion process, and this dispersion process produces nanocrystals, nanoemulsions, liposomes, nanospheres, etc. .
  • a dispersion machine that enables the production of these fine particles, especially nanoparticles.
  • dispersion machines used to manufacture vaccines such as the new coronavirus vaccine are cleaned and sterilized without disassembling the parts in order to eliminate human error, as the vaccine is an injection. or sterilization in place is required.
  • dispersion machine 10 As described above, it is possible to meet various requirements for a dispersion machine used for manufacturing pharmaceutical products, etc., and therefore it is also possible to meet requirements for validation. It is.
  • a sealing member 29 seals between the outer circumferential surface 16c of the seal portion of the inner member 13 and the inner circumferential surface 26b of the insertion portion 26 of the fixing member 12. Therefore, it is possible to suppress dust and the like from entering the fluid to be treated in the flow path 40 from the internal space of the inner member 13 in which the differential screw 14 and the like are arranged.
  • fine particles especially nanoparticles
  • the tapered inner circumferential surface 15b of the outer member 11 is provided with two upper and lower regions (lower region 17 and upper region 18) having different taper angles
  • the tapered outer circumferential surface 16a of the inner member 13 is
  • the reduced region 40ba and the constant region 40bb are provided in the dispersion region 40b of the flow path 40 by forming a constant taper angle from the upper end to the lower end
  • the present invention is not limited to this.
  • the tapered outer peripheral surface 16a of the inner member 13 has a lower lower region 51 with a larger taper angle ⁇ 4 and an upper upper region 52 with a smaller taper angle ⁇ 5 than the lower region 51. ( ⁇ 4> ⁇ 5).
  • the tapered inner peripheral surface 15b of the outer member 11 has a constant taper angle ⁇ 6 from the upper end to the lower end, and this taper angle ⁇ 6 is the same angle as the taper angle ⁇ 5 of the upper region 52 of the tapered outer peripheral surface 16a. It may be set to Thereby, the reduced area 40ba and the constant area 40bb may be provided in the distributed area 40b of the flow path 40.
  • angles of the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a relative to the other in the axial cross section are set to two different angles in the middle of the dispersion region 40b. It is not limited to this.
  • the angle between the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a relative to the other in the axial cross section may be at least two different angles, for example, it may be three or more different angles. good.
  • the constant area 40bb with a constant clearance distance is provided in the dispersion area 40b of the flow path 40, but the invention is not limited to this. It is only necessary that the angle of one with respect to the other becomes a different angle in the middle of the dispersion region 40b.
  • the taper angle of one of the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a in the axial cross section is changed at a predetermined height position, and the other taper angle is changed from the upper end to the lower end.
  • the angle is set at a constant angle throughout, the angle is not limited to this.
  • the taper angles of both the tapered inner circumferential surface 15b and the tapered outer circumferential surface 16a are changed at a predetermined height position so as to provide regions in which the manner of change in clearance distance differs in the dispersion region 40b of the flow path 40. You may let them.
  • a fixing member 12 that is fixed to the outer member 11 and supports the inner member 13 in a slidable manner, and a differential screw 14 that slides the inner member 13 with respect to the fixing member 12 are provided.
  • the fixing member 12 and the differential screw 14 functioned as a clearance adjustment section, the clearance adjustment section is not limited to this.
  • a female threaded portion (clearance adjustment portion) 61 is provided above the inner peripheral surface 15d of the seal portion of the outer member 11, and a female threaded portion 61 is provided above the outer peripheral surface 16c of the seal portion of the inner member 13.
  • a matching male threaded portion (clearance adjustment portion) 62 may be provided.
  • the female threaded portion 61 and the male threaded portion 62 function as an assembly portion for assembling the outer member 11 and the inner member 13.
  • the female threaded portion 61 and the male threaded portion 62 can move the outer member 11 and the inner member 13 in the axial direction by relatively rotating the outer member 11 and the inner member 13, so they also function as clearance adjustment parts. do.
  • a sealing member 63 (for example, an O-ring) is provided between the female threaded portion 61 and the male threaded portion 62 and the flow path 40.
  • the female threaded part 61 and the male threaded part 62 for assembling the outer member 11 and the inner member 13 can function as clearance adjustment parts, so the number of parts can be reduced.
  • a jacket 21 may be provided on both the outer member 11 and the inner member 13 to adjust the temperature of the fluid to be treated (fluid) in the flow path 40.
  • the jacket 21 allows flow of other fluids (for example, heat medium such as steam, hot water, cold water, gas (nitrogen gas, etc.)) for controlling the temperature of the fluid to be treated.
  • the disperser 70 of this embodiment is different from the first embodiment in that the tapered inner circumferential surface 75c and the tapered outer circumferential surface 76c are tapered so as to taper from the bottom to the top. Note that the same configurations as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 6 is an axial cross-sectional view of a disperser according to a second embodiment of the present invention.
  • the disperser 70 includes an outer member 71 formed in a cylindrical shape extending in a predetermined direction (in the present embodiment, the vertical direction) and fixed to the outer member 71.
  • a fixing member (clearance adjustment section) 72 that is attached to the fixing member 72 and the inner member 73;
  • a differential screw (clearance adjustment part) 74 is provided.
  • the outer member 71 and the inner member 73 are arranged concentrically so that their central axes CL overlap.
  • a gap (space) is provided between the inner circumferential surface 75 of the outer member 71 and the outer circumferential surface 76 of the inner member 73, and the gap functions as the flow path 40 through which the fluid to be treated flows.
  • the flow path 40 allows the fluid to be treated to flow from below (one side in a predetermined direction) to above (on the other side in a predetermined direction).
  • the outer member 71 is formed into a cylindrical shape with a central axis CL extending in a predetermined direction (in the present embodiment, the vertical direction).
  • the outer member 71 has an upper end opening 71a at the upper end, a lower end opening 71b at the lower end, and an inner peripheral surface 75 extending between the upper end opening 71a and the lower end opening 71b.
  • the upper end opening 71a and the lower end opening 71b are arranged concentrically with the central axis CL.
  • the upper end opening 71a is formed to have a smaller diameter than the lower end opening 71b.
  • the lower end opening 71b of the outer member 71 functions as an insertion port for inserting the inner member 73 into the outer member 71.
  • the inner circumferential surface 75 of the outer member 71 has four vertically different inner circumferential surfaces each having a different function.
  • the inner circumferential surfaces 75 of the outer member 71 having four different functions are, in order from the bottom, a seal inner circumferential surface 75a, an inlet inner circumferential surface 75b, a tapered inner circumferential surface 75c, and an outlet inner circumferential surface 75d. That is, the outer member 71 has a tapered inner circumferential surface 75c in a part of the inner circumferential surface 75.
  • the inlet inner circumferential surface 75b, the tapered inner circumferential surface 75c, and the outlet inner circumferential surface 75d of the outer member 71 define the outside of the flow path 40 in the radial direction.
  • the seal inner circumferential surface 75a of the outer member 71 is an inner circumferential surface located below the flow path 40, and extends upward from the lower end opening 71b of the outer member 71.
  • the seal inner peripheral surface 75a of this embodiment is formed into a cylindrical shape that extends continuously from the lower end opening 71b of the outer member 71.
  • the seal portion inner circumferential surface 75a is close to or in contact with an outer circumferential surface 26a of an insertion portion 26 of the fixing member 72, which will be described later, and does not define the flow path 40.
  • a seal member 20 (for example, an O-ring) provided on the fixing member 72 is in contact with the seal portion inner circumferential surface 75a.
  • the seal inner circumferential surface 75a restricts the flow of the fluid to be treated downward from the flow path 40.
  • the sealing member 20 is provided on the fixed member 72, but the present invention is not limited to this, and the sealing member 20 may be provided on the inner circumferential surface 75a of the seal portion of the outer member 71.
  • the inlet inner circumferential surface 75b of the outer member 71 is an inner circumferential surface located below the tapered inner circumferential surface 75c, and extends continuously from the upper end of the seal inner circumferential surface 75a to the lower end of the tapered inner circumferential surface 75c. .
  • the inlet inner circumferential surface 75b of this embodiment is formed in a cylindrical shape.
  • the inlet inner circumferential surface 75b defines the radially outer side of the inlet region 40a into which the fluid to be treated first flows.
  • An inlet 77 for the fluid to be treated is formed in the inlet inner circumferential surface 75b.
  • the inlet 77 communicates with a supply source (not shown) that pumps the fluid to be treated, and allows the fluid to be treated to flow into the flow path 40 .
  • the fluid to be treated is introduced into the flow path 40 from the inlet 77 at a pressure of 0.5 MPaG by a supply source (not shown).
  • the tapered inner circumferential surface 75c of the outer member 71 is a tapered (conical) inner circumferential surface, and extends upward continuously from the inlet inner circumferential surface 75b.
  • the tapered inner circumferential surface 75c is formed in a tapered shape that tapers from the bottom to the top.
  • the tapered inner circumferential surface 75c defines the radially outer side of a space (dispersion region 40b) in which the fluid to be treated can be distributed.
  • the top position of the taper angle of the tapered inner circumferential surface 75c (not shown) is located on the central axis CL.
  • the tapered inner circumferential surface 75c has two upper and lower regions with different taper angles. Specifically, the tapered inner peripheral surface 75c has a lower lower region 78 with a large taper angle and an upper upper region 79 with a smaller taper angle than the lower region 78. The upper region 79 extends upward from the upper end of the lower region 78 (the lower end of the upper region 79). That is, the taper angle of the tapered inner circumferential surface 75c changes at a predetermined height position in the middle portion of the tapered inner circumferential surface 75c.
  • the outflow inner peripheral surface 75d of the outer member 71 extends continuously from the upper end of the tapered inner peripheral surface 75c to the upper end opening 71a of the outer member 71 above.
  • the outflow portion inner circumferential surface 75d of this embodiment is formed in a cylindrical shape.
  • the outflow portion inner circumferential surface 75d defines the radially outer side of the space (outflow region 40c) in which the treated fluid exists before flowing out from the flow path 40.
  • the diameter of the outflow region 40c is set longer than the separation distance (clearance distance L1) between the upper region 79 of the tapered inner peripheral surface 75c and the later-described tapered outer peripheral surface 76c of the inner member 73.
  • the upper end opening 71a of the outer member 71 functions as an outlet through which the fluid to be treated flows out from the flow path 40.
  • the fixing member 72 has a lid part 80 that closes the lower end opening 71b of the outer member 71, and a cylindrical insertion part 81 that is inserted into the lower end opening 71b of the outer member 71 from below, and is fixed to the outer member 71 (e.g. fastened and fixed).
  • the lid portion 80 and the insertion portion 81 of the fixing member 72 have substantially the same configuration as the lid portion 25 and the insertion portion 26 of the fixing member 12 of the first embodiment, so the description thereof will be omitted.
  • the inner member 73 is disposed inside the outer member 71 in the radial direction (the inner space of the outer member 71) and is slidably supported by the fixed member 72. That is, the inner member 73 is movable in the axial direction with respect to the outer member 71 via the fixed member 72. In this embodiment, the inner member 73 is inserted into the internal space of the outer member 71 from the lower end opening 71b of the outer member 71 while being supported by the fixing member 72.
  • the inner member 73 has an outer circumferential surface 76 that defines a flow path 40 between it and the inner circumferential surface 75 of the outer member 71 .
  • the inner member 73 of this embodiment is formed into a bottomed cylindrical shape that opens downward.
  • the supported portion 30 supported by the differential screw 74 is provided in the internal space of the inner member 73 .
  • the outer circumferential surface 76 of the inner member 73 is an outer circumferential surface that partitions the inside of the flow path 40 in the radial direction, and in this embodiment, it has outer circumferential surfaces having different functions in three different upper and lower regions.
  • the outer circumferential surfaces 76 of the inner member 73 having three different functions are, in order from the bottom, a sealing portion outer circumferential surface 76a, an inflow portion outer circumferential surface 76b, and a tapered outer circumferential surface 76c. That is, the inner member 73 has a tapered outer circumferential surface 76c in a part of the outer circumferential surface 76.
  • the seal portion outer peripheral surface 76a of the inner member 73 is an outer peripheral surface located below the flow path 40, and extends upward from the lower end of the inner member 73.
  • the seal portion outer circumferential surface 76a of this embodiment is formed in a cylindrical shape.
  • the seal portion outer circumferential surface 76a is formed to have a slightly smaller diameter than the inner circumferential surface of the insertion portion 81 of the fixing member 72, and faces the inner circumferential surface of the insertion portion 81.
  • the seal portion outer circumferential surface 76a is close to or in contact with the inner circumferential surface of the insertion portion 81 of the fixing member 72, and does not define the flow path 40.
  • the seal member 29 contacts the entire circumference of the outer peripheral surface 76 a of the seal portion of the inner member 73 and restricts the flow of the fluid to be treated downward from the flow path 40 .
  • the inflow portion outer peripheral surface 76b of the inner member 73 extends upward from the upper end of the seal portion outer peripheral surface 76a.
  • the inlet outer circumferential surface 76b of this embodiment is formed in a cylindrical shape.
  • the inlet outer circumferential surface 76b is arranged at a position spaced radially inward from the inlet inner circumferential surface 75b of the outer member 71, and defines a space (inflow region 40a) between the inlet inner circumferential surface 75b and the inlet inner circumferential surface 75b.
  • the tapered outer circumferential surface 76c of the inner member 73 is a tapered (conical) outer circumferential surface, and is spaced radially inward from the tapered inner circumferential surface 75c of the outer member 71. It faces the peripheral surface 75c.
  • the tapered outer circumferential surface 76c extends downward from the apex of the upper end of the inner member 73 so as to continuously expand in diameter. That is, the tapered outer circumferential surface 76c of this embodiment is formed in a tapered shape that tapers from the bottom to the top. Thereby, a dispersion region 40b of the flow path 40 is defined between the tapered outer circumferential surface 76c and the tapered inner circumferential surface 75c.
  • the inner member 73 of this embodiment is formed such that the top of the taper angle of the tapered outer peripheral surface 76c is the upper end of the inner member 73.
  • the top of the taper angle of the tapered outer circumferential surface 76c is located on the central axis CL.
  • the taper angle of the tapered outer peripheral surface 76c is set to a constant angle from the upper end to the lower end, unlike the tapered inner peripheral surface 75c.
  • the taper angle of the tapered outer peripheral surface 76c is set to the same angle as the taper angle of the upper region 79 of the tapered inner peripheral surface 75c.
  • the differential screw 74 is a member that can adjust the clearance distance between the tapered inner circumferential surface 75c and the tapered outer circumferential surface 76c by moving the inner member 73 with respect to the outer member 71, and has a shaft portion. 74a and a handle portion 74b. Note that the shaft portion 74a and the handle portion 74b have substantially the same configuration as the shaft portion 14a and the handle portion 14b of the differential screw 14 of the first embodiment, so a description thereof will be omitted.
  • the diameter of the dispersion region 40b of the flow path 40 of this embodiment becomes smaller from the bottom toward the top.
  • the disperser 70 configured as described above has the same effects as the disperser 10 of the first embodiment. That is, according to the present embodiment, fine particles, particularly nanoparticles, can be produced by efficiently applying shearing force to the object to be processed with low power.

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Abstract

本開示に係る分散機１０は、テーパー状内周面１５ｂを有し、軸方向に延びる筒状の外側部材１１と、外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂに対向するテーパー状外周面１６ａを有し、外側部材１１の径方向の内側に配置される内側部材１３と、外側部材１１と内側部材１３とを軸方向に相対移動させることによってテーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとの間のクリアランス距離を調整可能な固定部材１２及び差動ねじ１４と、を備え、外側部材１１の内周面１５と内側部材１３の外周面１６との間には、軸方向の一側から他側へ流体が流通する流通路４０が設けられ、流通路４０は、テーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとによって区画される分散領域４０ｂを含み、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方に対する他方の角度は、分散領域４０ｂの途中で異なる角度となっている。

Description

分散機及びその使用方法
　本開示は、低動力で分散してナノ粒子を製造可能であり、また、ナノ粒子の製造だけでなくナノレベルの溶解や高分子溶解も可能であり、晶析操作や乳化重合操作にも適応可能な高性能な分散機及びその使用方法に関する。
　製薬工業や化学工業の分野では、ナノ粒子が実用の段階に入っている。例えば、新型コロナウィルス感染症（ＣＯＶＩＤ－１９）ワクチンは、世界的に知られている。米国および欧州連合で認可された最初のＣＯＶＩＤ－１９ワクチンは、ＲＮＡワクチンである。ＲＮＡワクチンにはＲＮＡ（リボ核酸）が含まれており、組織に導入されるとｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）が細胞に外来タンパク質を作らせて適応免疫反応を刺激し、対応する病原体を識別して破壊する方法を身体に教える。ＲＮＡワクチンとして、ヌクレオチド修飾ｍＲＮＡを使用することがよくあるが、必ずしもそうとは限らない。ｍＲＮＡの送達は、ＲＮＡ鎖を保護し、細胞への吸収を助ける脂質ナノ粒子に分子を共製剤化することによって実現され、その粒子径は、１００ｎｍと言われている。また、ウィルス様粒子ワクチンやＤＮＡプラスミドワクチン等々が治験に入っており、ナノスフェアやリポソーム、ナノエマルション等も同様に多く開発されている。このため、剪断力をコントロールされた超微粒子製造用分散機、特に注射剤製造可能な微粒子製造用分散機が求められている。
　特許文献１には、高性能な攪拌式分散機が記載されている。タンク内で羽根が高速回転し、スリットを敷設されたスクリーンが羽根と反対方向に高速回転しジェット流が噴出し剪断力を与えて微粒化するものであるが必要動力が大きいという問題があった。
　特許文献２には、脂肪乳剤やリポソームを短時間でかつ低動力で作成する製造方法が記載されている。この製造方法は、リン脂質を含んだ処理物を加圧状態にし、空気層を排除して高速回転を与えて微粒子化するものである。空気層が分散槽に混入すると処理物中に小さな気泡が多く入り、疑似的な圧縮性流体となり上手く剪断力を与えられない為であるが、この製造方法であっても必要とされる動力は少なくない。
　特許文献３には、熱交換率が高く、分解可能なフローリアクター（連続式反応器）が記載されている。フローリアクターとしては秀逸であるが、分散機としては剪断力が小さすぎるので、上述したワクチンなどのナノ粒子を製造することは難しい。
　特許文献４には、円錐形のロータと、当該ロータを同芯に収容すると共にその内壁が傾斜を持つ円錐形に構成されたベセルにより構成された間隙剪断分散機が記載されている。この間隙剪断分散機は、ペースト等の粘性体の均一微粒化を目的としており、ロータが回転することによる芯振れや構造を考慮すると、ロータとベセルとの間の間隙をミクロン単位の間隙とすることは難しい。仮に、ロータとベセルとの間の間隙をミクロン単位の間隙とした場合であっても、粘性流体を処理した際に間隙に空洞化現象が発生し、被処理物に対して剪断力を与えることが難しい。
特開平４－１１４７２４号公報 特開平９－２４２６９号公報 特開２０２１－１０５５０７号公報 実開平３－７９８３４号公報
　上記に鑑み本開示は、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することが可能な分散機及びその使用方法の提供を目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の第１の態様の分散機は、内周面の一部の領域にテーパー状内周面を有し、所定方向に延びる筒状の外側部材と、外周面の一部の領域に前記外側部材の前記テーパー状内周面に対向するテーパー状外周面を有し、前記外側部材の径方向の内側に配置される内側部材と、前記外側部材と前記内側部材とを前記所定方向に相対移動させることによって前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面との間のクリアランス距離を調整可能なクリアランス調整部と、を備え、前記外側部材の前記内周面と前記内側部材の前記外周面との間には、前記所定方向の一側から他側へ流体が流通する流通路が設けられ、前記流通路は、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とによって区画される分散領域を含み、前記所定方向の断面における前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面の一方に対する他方の角度は、前記分散領域の途中で異なる角度となっている。
　本発明の第２の態様は、上記第１の態様の分散機であって、前記流通路の前記分散領域は、前記クリアランス距離が前記一側から前記他側へ向かうほど狭くなる縮小領域と、前記縮小領域から前記他側へ連続し前記クリアランス距離が一定の一定領域とを有する。
　本発明の第３の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記クリアランス調整部は、前記内側部材を前記所定方向にスライド移動可能に支持するとともに前記外側部材に固定される固定部材と、前記固定部材に対して前記内側部材を前記所定方向にスライド移動させる差動ねじと、を有する。
　本発明の第４の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記クリアランス調整部は、前記外側部材と前記内側部材とを分解することなく、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とを接触させた接触状態、前記分散機を使用する際の前記クリアランス距離が短い使用状態、及び前記クリアランス距離を前記使用状態よりも離間させた離間状態のいずれかの状態に選択的にすることができる。
　本発明の第５の態様は、上記第２の態様の分散機であって、前記流通路の前記分散領域の前記一定領域は、前記所定方向の断面における前記一側から前記他側への流路方向に沿った長さが１ｍｍ以上に設定される。
　本発明の第６の態様は、上記第２の態様の分散機であって、前記流通路の前記分散領域の前記一定領域の前記クリアランス距離は、０．１μｍ以上２ｍｍ以下である。
　本発明の第７の態様は、上記第２の態様の分散機であって、前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面のうち、前記流通路の前記分散領域の前記一定領域を区画する領域は、セラミックス製である。
　本発明の第８の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記流通路を区画する前記外側部材の前記内周面及び前記内側部材の前記外周面は、前記流通路を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。
　本発明の第９の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記流通路を区画する前記外側部材の前記内周面及び前記内側部材の前記外周面は、耐食材料でコーティングされている。
　本発明の第１０の態様は、上記第９の態様の分散機であって、前記コーティングは、フッ素樹脂コーティングである。
　本発明の第１１の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記外側部材及び前記内側部材の少なくとも一方は、前記流通路を流通する流体の温度調節のための他の流体が流通可能なジャケットを有する。
　本発明の第１２の態様は、上記第４の態様の分散機を使用する分散機の使用方法であって、前記クリアランス距離を前記使用状態へ調整する際には、前記クリアランス調整部によって、前記外側部材と前記内側部材とを前記接触状態にした後、前記テーパー状内周面を前記テーパー状外周面から離間させて前記使用状態にする。
　本発明の第１３の態様は、上記第４の態様の分散機を使用する分散機の使用方法であって、前記流通路を洗浄又は滅菌する際には、前記クリアランス調整部によって前記外側部材と前記内側部材とを前記離間状態にする。
　本開示によれば、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することができる。
本発明の第１実施形態に係る分散機の軸方向断面図である。 図１の分散機の要部の拡大図である。 分散機の各状態の説明図であって、（ａ）は接触状態を、（ｂ）は使用状態を、（ｃ）は離間状態をそれぞれ示す。 分散機の要部の変形例を示す図２に対応する拡大図である。 クリアランス調整部の変形例を示す分散機の軸方向断面図である。 本発明の第２実施形態に係る分散機の軸方向断面図である。
　以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、ＵＰは上方を示す。また、ＣＬは、外側部材及び内側部材の中心軸を示す。また、以下の説明において、軸方向とは、外側部材及び内側部材の中心軸ＣＬに沿った方向を意味する。また、径方向とは、中心軸ＣＬに直交する方向を意味する。また、各図の白抜き矢印は、被処理流体の流通方向を示す。また、以下の説明では、軸方向（所定方向）を上下方向とし、軸方向の一側を下側とし、軸方向の他側を上側として説明する。
　本開示に係る分散機は、被処理物である流体（以下、「被処理流体」という。）を精密分散することによって、被処理流体からナノ粒子を製造可能な装置である。なお、分散機とは、被処理流体に剪断力を与えて処理物を得るための装置の総称であり、ナノ粒子等の微粒子の製造のみならず、エマルションやリポソーム、ナノスフェア等の製造や、高分子溶解、分子レベルの完全混合、晶析操作、乳化重合操作等に用いられるものであってもよい。また、流体は、気体、液体のみならず、粉粒体、スラリー等の流動性のあるものを意味する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る分散機の軸方向断面図である。図２は、図１の分散機の要部の拡大図である。
　図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る分散機１０は、所定方向（本実施形態では、上下方向）に延びる筒状に形成された外側部材１１と、外側部材１１に固定される固定部材（クリアランス調整部）１２と、外側部材１１の径方向の内側に配置されて固定部材１２にスライド移動可能に支持される内側部材１３と、固定部材１２及び内側部材１３に取り付けられる差動ねじ（クリアランス調整部）１４とを備える。
　外側部材１１と内側部材１３とは、互いの中心軸ＣＬが重なるように、同心に配置される。外側部材１１の内周面１５と内側部材１３の外周面１６との間には、隙間（空間）が設けられ、当該隙間は被処理流体が流通する流通路４０として機能する。流通路４０は、下方（所定方向の一側）から上方（所定方向の他側）への被処理流体の流通を許容する。なお、以下の説明では、特に説明のない限り、外側部材１１と固定部材１２と内側部材１３と差動ねじ１４とを組み立てて、使用可能な状態（以下、「使用状態」という。）の分散機１０の構造について説明する。
　外側部材１１は、中心軸ＣＬが所定方向（本実施形態では上下方向）に延びる筒状に形成される。外側部材１１は、上端の上端開口１１ａと、下端の下端開口１１ｂと、上端開口１１ａと下端開口１１ｂとの間で延びる内周面１５とを有する。上端開口１１ａ及び下端開口１１ｂは、中心軸ＣＬと同心となるように配置される。本実施形態では、上端開口１１ａは、下端開口１１ｂよりも大径に形成される。外側部材１１の上端開口１１ａは、内側部材１３を外側部材１１の内部へ挿入するための挿入口として機能する。
　外側部材１１の内周面１５は、内側に空間（以下、「内部空間」という。）を区画する。本実施形態では、外側部材１１の内周面１５は、上下に異なる４つの領域に、それぞれ機能の異なる内周面を有する。４つの異なる機能の外側部材１１の内周面１５は、下から順に、流入部内周面１５ａ、テーパー状内周面１５ｂ、流出部内周面１５ｃ、シール部内周面１５ｄとなっている。すなわち、外側部材１１は、内周面１５の一部の領域にテーパー状内周面１５ｂを有する。外側部材１１の流入部内周面１５ａ、テーパー状内周面１５ｂ、及び流出部内周面１５ｃは、流通路４０の径方向の外側を区画する。
　外側部材１１の流入部内周面１５ａは、テーパー状内周面１５ｂの下方に位置する内周面であって、外側部材１１の下端開口１１ｂからテーパー状内周面１５ｂの下端まで連続して延びる。本実施形態の流入部内周面１５ａは、円筒状に形成される。流入部内周面１５ａは、被処理流体が最初に流入する空間（後述する流入領域４０ａ）の径方向の外側を区画する。外側部材１１の下端開口１１ｂは、被処理流体を圧送する供給源（図示省略）側に連通しており、流通路４０への被処理流体の流入を許容する。本実施形態では、被処理流体は、供給源（図示省略）によって０．５ＭＰａＧの圧力で外側部材１１の下端開口１１ｂから流通路４０へ導入される。
　外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂは、テーパー状（円錐状）に形成された内周面であって、流入部内周面１５ａから連続して上方へ延びる。本実施形態では、テーパー状内周面１５ｂは、上方から下方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成される。テーパー状内周面１５ｂは、被処理流体を分散処理可能な空間（後述する分散領域４０ｂ）の径方向の外側を区画する。テーパー状内周面１５ｂのテーパー角の頂部となる位置（図示省略）は、中心軸ＣＬ上に位置する。
　図２に示すように、本実施形態では、テーパー状内周面１５ｂは、テーパー角度が異なる上下２つの領域を有している。具体的には、テーパー状内周面１５ｂは、テーパー角度θ１が小さい下側の下部領域１７と、下部領域１７よりもテーパー角度θ２が大きい上側の上部領域１８とを有する（θ１＜θ２）。上部領域１８は、下部領域１７の上端（上部領域１８の下端）から上方へ延びている。すなわち、テーパー状内周面１５ｂのテーパー角度は、テーパー状内周面１５ｂの中間部分の所定の高さ位置で変化している。なお、テーパー角度とは、中心軸ＣＬを含む軸方向に沿った断面における両側の面間の角度を示す。
　外側部材１１の流出部内周面１５ｃは、テーパー状内周面１５ｂの上端から上方へ延びる。本実施形態の流出部内周面１５ｃは、円筒状に形成される。流出部内周面１５ｃには、被処理流体を流通路４０から流出させるための流出口１９が形成される。流出部内周面１５ｃは、流通路４０から流出する前の被処理流体が存在する空間（後述する流出領域４０ｃ）の径方向の外側を区画する。
　外側部材１１のシール部内周面１５ｄは、流通路４０よりも上方に位置する内周面であって、流出部内周面１５ｃの上端から上方へ延びる。本実施形態のシール部内周面１５ｄは、流出部内周面１５ｃから連続して延びる円筒状に形成される。シール部内周面１５ｄは、本実施形態では、固定部材１２の後述する挿入部２６の外周面２６ａに近接又は接触し、流通路４０を区画しない。シール部内周面１５ｄには、固定部材１２に設けられる後述するシール部材２０（例えば、Ｏリング）が当接する。これにより、シール部内周面１５ｄは、流通路４０から上方への被処理流体の流出を規制する。なお、本実施形態では、シール部材２０を固定部材１２に設けているが、これに限定されるものではなく、シール部材２０を外側部材１１のシール部内周面１５ｄに設けてもよい。
　図１に二点鎖線で示すように、流通路４０内の被処理流体（流体）の温度調節のための他の流体を流通可能なジャケット２１（空間）を外側部材１１に設けてもよい。例えば、ジャケット２１は、外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂの下端の高さ位置から流出部内周面１５ｃの流出口１９の下方近傍の高さ位置までの間の全域に設けられる。ジャケット２１の下端部には、上記他の流体をジャケット２１内に流入させるための流入口２２が設けられる。ジャケット２１の上端部には、上記他の流体をジャケット２１内から流出させるための流出口２３が設けられる。上記他の流体としては、例えば、水蒸気、温水、冷水、ガス（窒素ガス等）などの熱媒体が挙げられる。なお、ジャケット２１は、図１に二点鎖線で示すように、外側部材１１とは別体に形成されるジャケット形成部材２４を外側部材１１の外周面から離間させて外側部材１１に対して一体化することによって、外側部材１１の外周面に沿うように設けてもよい。或いは、ジャケット形成部材２４を設けることなく、外側部材１１の板厚内にジャケット２１として機能する空間を設けてもよい。
　固定部材１２は、外側部材１１の上端開口１１ａを塞ぐ蓋部２５と、外側部材１１の上端開口１１ａに上方から挿入される円筒状の挿入部２６とを有し、外側部材１１に固定（例えば締結固定）される。
　固定部材１２の蓋部２５は、外側部材１１の上端開口１１ａよりも大径に形成される。蓋部２５のうち円筒状の挿入部２６の径方向の内側の所定の位置（本実施形態では、中心軸ＣＬを中心とする蓋部２５の中央部）には、上下方向（軸方向）に貫通する貫通孔が形成され、当該貫通孔の内周面には、雌ねじ部２７が形成される。蓋部２５のうち円筒状の挿入部２６の径方向の内側の雌ねじ部２７とは異なる位置には、軸方向に沿って延びる廻り止め用のピン２８が固定される。ピン２８は、蓋部２５に対して着脱可能であり、蓋部２５に固定した状態では、蓋部２５の下面から軸方向に沿って下方へ延びる。
　固定部材１２の円筒状の挿入部２６は、外側部材１１のシール部内周面１５ｄに対向して近接又は接触する外周面２６ａと、内側部材１３をスライド移動可能に支持する内周面２６ｂと、流通路４０の上方を区画する下面２６ｃとを有する。挿入部２６の外周面２６ａは、外側部材１１のシール部内周面１５ｄよりも僅かに小径の断面円形状に形成され、シール部内周面１５ｄに対向する。挿入部２６の外周面２６ａには、シール部材２０（例えば、Ｏリング）が設けられる。シール部材２０は、外側部材１１のシール部内周面１５ｄに全周域に亘って当接することによって、挿入部２６の外周面２６ａと外側部材１１のシール部内周面１５ｄとの間をシールし、流通路４０から上方への被処理流体の流出を規制する。挿入部２６の内周面２６ｂは、断面円形状に形成され、内周面２６ｂには、シール部材２９（例えば、Ｏリング）が設けられる。シール部材２９は、内側部材１３の外周面１６に全周域に亘って当接することによって、挿入部２６の内周面２６ｂと内側部材１３の外周面１６との間をシールし、流通路４０から上方への被処理流体の流出を規制する。なお、本実施形態では、シール部材２０，２９を固定部材１２に設けているが、これに限定されるものではなく、シール部材２０を外側部材１１の内周面１５に設けてもよいし、また、シール部材２９を内側部材１３の外周面１６に設けてもよい。
　内側部材１３は、外側部材１１の径方向の内側（外側部材１１の内部空間）に配置されて、固定部材１２にスライド移動可能に支持される。すなわち、内側部材１３は、固定部材１２を介して外側部材１１に対して軸方向に移動可能である。本実施形態では、内側部材１３は、固定部材１２に支持された状態で、外側部材１１の上端開口１１ａから外側部材１１の内部空間に挿入される。内側部材１３は、外側部材１１の内周面１５との間に流通路４０を区画する外周面１６を有する。
　本実施形態の内側部材１３は、上方へ開口する有底筒状に形成される。内側部材１３の内部空間には、差動ねじ１４に支持される被支持部３０が設けられる。
　内側部材１３の被支持部３０には、固定部材１２の雌ねじ部２７と同軸となる貫通孔が形成され、当該貫通孔の内周面には、雌ねじ部３１が形成される。本実施形態の雌ねじ部３１の貫通孔の径は、固定部材１２の雌ねじ部２７の貫通孔の径よりも小さい。被支持部３０の雌ねじ部３１のねじ山のピッチは、固定部材１２の雌ねじ部２７のねじ山のピッチよりも短く設定される。例えば、被支持部３０の雌ねじ部３１のねじ山のピッチは、１．８ｍｍに設定され、固定部材１２の雌ねじ部２７のねじ山のピッチは、２．０ｍｍに設定される。また、被支持部３０には、固定部材１２のピン２８が挿通するピン挿通孔３２が形成される。ピン挿通孔３２を相通するピン２８は、固定部材１２に対する内側部材１３の軸方向の移動を許容するとともに、固定部材１２に対する内側部材１３の回転を規制する。なお、内側部材１３の内部空間を、流通路４０内の被処理流体（流体）の温度調節のための上記他の流体が流通可能なジャケットとして機能させてもよい。内側部材１３のジャケット（内部空間）に流通させる上記他の流体は、外側部材１１のジャケット２１に流通させる上記他の流体と同じ流体であってもよいし、異なる流体であってもよい。
　内側部材１３の外周面１６は、流通路４０の径方向の内側を区画する外周面であって、本実施形態では、上下に異なる３つの領域に、それぞれ機能の異なる外周面を有する。３つの異なる機能の内側部材１３の外周面１６は、下から順に、テーパー状外周面１６ａ、流出部外周面１６ｂ、シール部外周面１６ｃとなっている。すなわち、内側部材１３は、外周面１６の一部の領域にテーパー状外周面１６ａを有する。
　内側部材１３のテーパー状外周面１６ａは、テーパー状（円錐状）に形成された外周面であって、外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂから径方向の内側へ離間した状態でテーパー状内周面１５ｂに対向する。本実施形態では、テーパー状外周面１６ａは、内側部材１３の下端の頂点から連続して上方へ拡径するように延びる。すなわち、本実施形態のテーパー状外周面１６ａは、上方から下方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成される。これにより、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂとの間には、流通路４０の後述する分散領域４０ｂが区画される。本実施形態の内側部材１３は、テーパー状外周面１６ａのテーパー角の頂部が内側部材１３の下端となるように形成される。テーパー状外周面１６ａのテーパー角の頂部は、中心軸ＣＬ上に位置する。
　図２に示すように、本実施形態では、テーパー状外周面１６ａのテーパー角度θ３は、テーパー状内周面１５ｂとは異なり、上端から下端に亘って一定の角度に設定される。テーパー状外周面１６ａのテーパー角度θ３は、テーパー状内周面１５ｂの上部領域１８のテーパー角度θ２と同一の角度に設定される（θ３＝θ２）。
　内側部材１３の流出部外周面１６ｂは、テーパー状外周面１６ａの上端から上方へ延びる。本実施形態の流出部外周面１６ｂは、円筒状に形成される。流出部外周面１６ｂは、外側部材１１の流出部内周面１５ｃから径方向の内側へ離間した位置に配置され、流出部内周面１５ｃとの間に空間（後述する流出領域４０ｃ）を区画する。内側部材１３の流出部外周面１６ｂと外側部材１１の流出部内周面１５ｃとの離間距離は、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂの上部領域１８との離間距離（後述するクリアランス距離Ｌ１）よりも長く設定される。
　内側部材１３のシール部外周面１６ｃは、流通路４０よりも上方に位置する外周面であって、流出部外周面１６ｂから上方へ延びる。本実施形態のシール部外周面１６ｃは、流出部外周面１６ｂから連続して延びる円筒状に形成される。シール部外周面１６ｃは、固定部材１２の挿入部２６の内周面２６ｂよりも僅かに小径に形成され、挿入部２６の内周面２６ｂに対向する。シール部外周面１６ｃは、固定部材１２の挿入部２６の内周面２６ｂに近接又は接触し、流通路４０を区画しない。シール部外周面１６ｃには、固定部材１２の挿入部２６の内周面２６ｂに設けられるシール部材２９が当接する。シール部材２９は、内側部材１３のシール部外周面１６ｃの全周域に亘って当接し、流通路４０から上方への被処理流体の流出を規制する。
　差動ねじ１４は、外側部材１１に対して内側部材１３を移動させることによって、テーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとの間の離間距離（以下、「クリアランス距離」という。）を調整可能な部材であって、軸部１４ａと、ハンドル部１４ｂとを一体的に有する。
　差動ねじ１４の軸部１４ａは、軸方向に直線状に延び、固定部材１２の雌ねじ部２７が形成された貫通孔、及び内側部材１３の雌ねじ部３１が形成された貫通孔を挿通する。軸部１４ａの上端は、固定部材１２の蓋部２５から上方へ突出する。軸部１４ａは、固定部材１２の雌ねじ部２７に螺合する第１雄ねじ部３３と、内側部材１３の雌ねじ部３１に螺合する第２雄ねじ部３４とを有する。本実施形態では、第１雄ねじ部３３は、第２雄ねじ部３４よりも大径に形成される。第１雄ねじ部３３のねじ山のピッチは、第２雄ねじ部３４のねじ山のピッチよりも長く設定される。例えば、第１雄ねじ部３３のねじ山のピッチは、２．０ｍｍに設定され、第２雄ねじ部３４のねじ山のピッチは、１．８ｍｍに設定される。すなわち、差動ねじ１４を１回転させると、内側部材１３が外側部材１１に対して軸方向に０．２ｍｍスライド移動する。なお、本実施形態では、内側部材１３の被支持部３０に雌ねじ部３１を設け、差動ねじ１４に第２雄ねじ部３４を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、内側部材１３の被支持部３０に、雌ねじ部３１に代えて雄ねじ部を設け、当該雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を、第２雄ねじ部３４に代えて差動ねじ１４に設けてもよい。
　差動ねじ１４のハンドル部１４ｂは、軸部１４ａの上端部から径方向の外側へ延びるアーム部３５と、アーム部３５の先端部から軸方向の上側へ延びる操作部３６とを有する。使用者は、操作部３６を把持するなどして、ハンドル部１４ｂを回転して軸部１４ａを回転させることによって、内側部材１３を外側部材１１に対して軸方向にスライド移動させることができる。
　次に、分散機１０の組み立てについて説明する。分散機１０を組み立てる場合には、先ず、差動ねじ１４及び内側部材１３を、固定部材１２に対して組み付ける。次に、固定部材１２に組み付けられた内側部材１３を、テーパー状外周面１６ａ側から外側部材１１の上端開口１１ａに挿入するとともに、固定部材１２の挿入部２６を、外側部材１１の上端開口１１ａに挿入し、固定部材１２の蓋部２５を外側部材１１に固定する。これにより、外側部材１１と固定部材１２と内側部材１３と差動ねじ１４とを組み付けて分散機１０を組み立てることができる。また、分散機１０を組み立てる際に、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂとの間のクリアランス距離を調整することができる。クリアランス距離に調整については後述する。
　次に、外側部材１１の内周面１５と内側部材１３の外周面１６との間に区画される流通路４０について説明する。
　分散機１０を組み立てた状態では、被処理流体が下側から上側へ流通する流通路４０が、外側部材１１の内周面１５と内側部材１３の外周面１６との間に区画される。本実施形態の流通路４０は、形状及び機能が異なる３つの領域を有する。流通路４０の３つの領域は、下から順に、流入領域４０ａ、分散領域４０ｂ、流出領域４０ｃとなる。
　流通路４０の流入領域４０ａは、流通路４０に流入する被処理流体が最初に流通する空間であって、外側部材１１の流入部内周面１５ａに区画される。流通路４０の流入領域４０ａには、外側部材１１の下端開口１１ｂが連通している。
　流通路４０の分散領域４０ｂは、被処理流体を分散処理可能な領域であって、内側部材１３のテーパー状外周面１６ａと外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂとの間に区画される。分散領域４０ｂは、流入領域４０ａから連続して上方へ延びる。本実施形態の分散領域４０ｂは、下側から上側へ向かうほど径が大きくなる。
　流通路４０の分散領域４０ｂは、テーパー状内周面１５ｂの下部領域１７とテーパー状外周面１６ａとの間に区画される縮小領域４０ｂａと、テーパー状内周面１５ｂの上部領域１８とテーパー状外周面１６ａとの間に区画される一定領域４０ｂｂとを有する（図２参照）。分散領域４０ｂの縮小領域４０ｂａは、分散領域４０ｂのうち、クリアランス距離が、下側から上側へ向かうほど狭くなる領域である。分散領域４０ｂの一定領域４０ｂｂは、分散領域４０ｂのうち、クリアランス距離が、下側から上側に亘って一定の領域である。すなわち、本実施形態では、分散領域４０ｂのクリアランス距離は、軸方向に沿った断面において、下方から上方へ向かうほど徐々に狭くなり、所定の高さ位置になると、それ以降（以上）は一定の距離となる。このように、本実施形態の分散機１０では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方に対する他方のテーパー角度を、分散領域４０ｂの途中（所定の高さ位置）で異なる角度にしている。これにより、テーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとの間のクリアランス距離の変化の態様（割合）が互いに異なる領域（本実施形態では、縮小領域４０ｂａ及び一定領域４０ｂｂ）を、流通路４０の分散領域４０ｂに設けている。なお、以下の説明において、単に「クリアランス距離」と示すときは、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂとの間の離間距離を示し、「クリアランス距離Ｌ１」と示すときは、流通路４０の一定領域４０ｂｂのクリアランス距離（テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂの上部領域１８との間の離間距離）を示す。
　分散領域４０ｂの一定領域４０ｂｂのクリアランス距離Ｌ１は、０．１μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。クリアランス距離Ｌ１を上記範囲に設定することによって、被処理流体に対して効率的に大きな剪断力を付与して分散処理を行うことができる。また、分散領域４０ｂの一定領域４０ｂｂの下側から上側への流路方向（軸方向の断面における流路方向）に沿った長さＬ２は（図１参照）、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上がより好ましく、５ｍｍ以上が特に好ましい。分散領域４０ｂの一定領域４０ｂｂの長さＬ２を上記範囲に設定することによって、被処理流体に対して効率的に大きな剪断力を付与して分散処理を行うことができる。
　流通路４０の流出領域４０ｃは、分散領域４０ｂを通過した被処理流体が流入する空間であって、外側部材１１の流出部内周面１５ｃと内側部材１３の流出部外周面１６ｂとの間に区画される。流出領域４０ｃは、分散領域４０ｂの上側に位置して分散領域４０ｂと連通し、上方が固定部材１２の挿入部２６の下面２６ｃに区画される。流出領域４０ｃにおける流出部内周面１５ｃと流出部外周面１６ｂとの間の離間距離は、分散領域４０ｂの一定領域４０ｂｂのクリアランス距離Ｌ１よりも広く設定される。
　本実施形態の外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６は、軸方向を上下方向とした状態で、流通路４０を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。具体的には、外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６は、軸方向を上下方向とした状態で、水平となる上面を有しない。
　外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６の素材は、被処理流体の種類に応じて金属などを適宜選択することができる。例えば、ＳＵＳ３１６Ｌにバフ研磨を施工した上に電解研磨を施工したものであってもよい。また、外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６のうち、流通路４０の分散領域４０ｂの一定領域４０ｂｂを区画する領域は、焼き付き防止等のため、シリコンカーバイド、タングステンカーバイド、アルミナ等のセラミックス製であることが好ましいが、ダイヤモンドライクカーボン等で代用してもよい。また、流通路４０を区画する外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６は、耐食材料でコーティングされていることが好ましい。耐食材料によるコーティングとしては、グラスライニングもしくはフッ素樹脂コーティング、セラミックコーティングを例示することができ、フッ素樹脂コーティングであることがより好ましい。
　次に、分散機１０で分散処理等を行う際の被処理流体の流れについて説明する。
　図１に白抜き矢印で示すように、被処理流体は、先ず、供給源（図示省略）側から圧送されて、分散機１０の下部の外側部材１１の下端開口１１ｂから流通路４０の流入領域４０ａに流入する。流入領域４０ａに流入した被処理流体は、流入領域４０ａから上方の分散領域４０ｂに流入する。
　分散領域４０ｂに流入した被処理流体は、先ず、分散領域４０ｂの縮小領域４０ｂａに流入する。縮小領域４０ｂａでは、被処理流体は、テーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａに沿って上方へ移動する。縮小領域４０ｂａでは、上方へ向かうほどクリアランス距離が徐々に狭くなるので、被処理流体は、徐々に軸方向から円周方向に流れを変えながら圧力を維持し上方の一定領域４０ｂｂへ流入する。一定領域４０ｂｂに流入した被処理流体は、適切に設定されたクリアランス距離Ｌ１によって剪断力が付与されて分散処理される。分散領域４０ｂで圧力を維持した被処理流体は、上方の流出領域４０ｃへ流入する。
　流出領域４０ｃに流入した被処理流体は、流出領域４０ｃにおいて低圧下で開放され、被処理流体の一部が蒸発してフラッシュ蒸気が発生し、また、キャビテーションも発生する。このフラッシュ蒸気の発生及びキャビテーションは、被処理流体を分散するための剪断力を被処理流体に付与する。すなわち、分散領域４０ｂで圧力を維持した被処理流体は、流出領域４０ｃにおいて低圧下で開放された際に、更に分散処理される。分散処理された処理物は、流出領域４０ｃの流出口１９から分散機１０の外部へ流出する。
　次に、分散機１０を使用する際の使用方法について説明する。
　図３は、分散機の各状態の説明図であって、（ａ）は接触状態を、（ｂ）は使用状態を、（ｃ）は離間状態をそれぞれ示す。
　先ず、流通路４０の一定領域４０ｂｂのクリアランス距離Ｌ１を調整し、分散機１０を使用状態にする場合の使用方法について説明し、次に、洗浄又は滅菌する際の使用方法について説明する。
　流通路４０の一定領域４０ｂｂのクリアランス距離Ｌ１を調整する際には、先ず、差動ねじ１４を回転して、内側部材１３を外側部材１１に対して軸方向に沿って下方へスライド移動させて、内側部材１３のテーパー状外周面１６ａと外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂの上部領域１８とを接触させた接触状態（クリアランス距離Ｌ１＝０）にする（図３（ａ）参照）。次に、外側部材１１と内側部材１３とを接触状態にする場合とは反対の方向に差動ねじ１４を回転して、所望のクリアランス距離Ｌ１となるように、内側部材１３のテーパー状外周面１６ａと外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂの上部領域１８とを離間させて使用状態にする（図３（ｂ）参照）。このように、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂとを接触させた状態から離間させるので、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂとを近付ける方向に調整する場合とは異なり、流通路４０の一定領域４０ｂｂのクリアランス距離Ｌ１を容易に微調整することができ、分散機１０を所望のクリアランス距離Ｌ１に設定して使用状態にすることができる。このときの差動ねじ１４の回転量（回転角度）は、所望のクリアランス距離Ｌ１と、差動ねじ１４の第１雄ねじ部３３（固定部材１２の雌ねじ部２７）のねじ山のピッチと、第２雄ねじ部３４（内側部材１３の雌ねじ部３１）のねじ山のピッチとから算出することができる。具体的には、差動ねじ１４の第１雄ねじ部３３のねじ山のピッチと第２雄ねじ部３４のねじ山のピッチとの差が、差動ねじ１４を１回転（３６０度回転）させた際の外側部材１１対する内側部材１３の移動距離となるので、この１回転させた際の移動距離と所望のクリアランス距離Ｌ１とから、差動ねじ１４の回転量（回転角度）を算出することができる。
　分散機１０を洗浄又は滅菌する際には、使用状態から更に差動ねじ１４を回転させることによって、クリアランス距離を使用状態よりも更に離間させた離間状態（図３（ｃ）参照）にする（図３（ｃ）参照）。これにより、テーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとを洗浄又は滅菌可能な程度に離間させることができるので、外側部材１１と内側部材１３とを分解することなく、定置洗浄及び定置滅菌をすることができる。
　このように、分散機１０では、差動ねじ１４を回転させることによって、テーパー状外周面１６ａとテーパー状内周面１５ｂとを接触させた接触状態（図３（ａ）参照）にすることができる。また、差動ねじ１４を回転させることによって、分散機１０を使用する際のクリアランス距離が短い使用状態（図３（ｂ）参照）にすることができる。また、使用状態から更に差動ねじ１４を回転させることによって、クリアランス距離を使用状態よりも更に離間させた離間状態（図３（ｃ）参照）にすることができる。すなわち、本実施形態に係る分散機１０は、外側部材１１と内側部材１３とを分解することなく、接触状態、使用状態、及び離間状態のいずれかの状態に選択的にすることができる。
　上記のように構成された分散機１０では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方に対する他方の角度を、分散領域４０ｂの途中で異なる角度にしている。これにより、テーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとの間のクリアランス距離の変化の態様が互いに異なる領域（本実施形態では、縮小領域４０ｂａ及び一定領域４０ｂｂ）を、流通路４０の分散領域４０ｂに設けることができる。例えば、分散領域４０ｂに縮小領域４０ｂａを設けることができるので、被処理流体の流れを、徐々に軸方向から円周方向の流れに変えることができる。また、分散領域４０ｂに一定領域４０ｂｂを設けることができるので、クリアランス距離Ｌ１を適切に設定することによって、被処理流体に対して効率的に大きな剪断力を付与して分散処理を行い、精密分散物（例えばナノ粒子）を得ることができる。
　また、分散領域４０ｂから流出領域４０ｃへ流入した被処理流体は、低圧下で開放されるので、フラッシュ蒸気及びキャビテーションが発生する。フラッシュ蒸気及びキャビテーションの発生は、被処理流体を分散するための剪断力を被処理流体に付与するので、被処理流体を、更に分散処理することができる。
　また、テーパー状内周面１５ｂとテーパー状外周面１６ａとによって流通路４０を区画するので、一方がテーパー状ではない面（例えば軸方向に沿って延びる円筒状の面）である場合とは異なり、外側部材１１と内側部材１３とを軸方向に相対移動させることによって、クリアランス距離を調整することができる。
　また、クリアランス距離を差動ねじ１４によって調整するので、微調整を行うことができる。これにより、クリアランス距離を適切に設定することができ、被処理流体に対して効率的に大きな剪断力を付与して分散処理を行い、精密分散物（例えばナノ粒子）を得ることができる。
　また、外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６は、軸方向（所定方向）を上下方向とした状態で、流通路４０を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。このため、例えば、外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６を洗浄した際の洗浄剤（ピュアスチームの凝縮水等）の流通路４０への残留を防止することができる。
　また、被処理流体の分散処理中には、外側部材１１と内側部材１３とを相対的に移動させない。このため、分散処理中に外側部材と内側部材とを相対回転させる場合とは異なり、低動力で被処理流体から精密分散物を得ることができる。
　また、被処理流体の分散処理中には、外側部材１１と内側部材１３とを相対的に移動させない。すなわち、外側部材１１及び内側部材１３には、使用時に互いに摺動する摺動部がないので、簡単な構造にすることができ、かつ、異物の発生を抑えることができる。このように、異物の発生を抑えることができ、また、定置洗浄及び定置滅菌をすることができるので、医薬品製造装置（特に注射剤製造装置）に適用することができる。
　具体的には、医薬品、化粧品、食品、化学製品、電子部品などの製造工程には、分散工程を含むことが多く、この分散工程によって、ナノ結晶、ナノエマルション、リポソーム、ナノスフェア等を得ている。これらの微粒子、特にナノ粒子の製造を可能とする分散機には、様々な要求がある。例えば、新型コロナウィルス用ワクチン等のワクチンを製造するために使用される分散機には、ワクチンが注射剤であるので、ヒューマンエラー等を無くすために部品を分解せずに洗浄、滅菌する定置洗浄や定置滅菌が必須となる。また、滅菌時には、流通路４０にピュアスチーム等を流すので、流通路４０を区画する外側部材１１の内周面１５及び内側部材１３の外周面１６に熱対策が求められる。また、ピュアスチームの凝縮水も貯めずに排出する必要がある。本開示に係る分散機１０によれば、上述したように、これらの要求を満たすことができる。
　また、精密分散物への異物（例えば摺動部等から発生する異物）の混入を確実に防止することも求められる。このため、ビーズミルや超音波発振器などの分散機を使用することは難しい。ビーズミルでは、ビーズの破片や摩耗粉等の異物が発生し被処理物に混入する可能性があり、また、超音波分散機では、キャビテーションによるエロージョンが発生して異物の発生に繋がり、異物が被処理物に混入する可能性がある。本開示に係る分散機１０によれば、上述したように、これらの要求を満たすことができる。
　また、医薬品などの製造業者には、医薬品・医療機器を製造する工程や方法が正しいかどうかを検証するためのバリデーションが義務付けられている。本開示に係る分散機１０によれば、上述したように、医薬品等を製造するために使用される分散機に求められる様々な要求を満たすことができるので、バリデーションに求められる要求にも対応可能である。
　また、内側部材１３のシール部外周面１６ｃと固定部材１２の挿入部２６の内周面２６ｂとの間は、シール部材２９によってシールされている。このため、差動ねじ１４等が配置される内側部材１３の内部空間から流通路４０内の被処理流体への粉塵等の混入を抑えることができる。
　このように、本実施形態によれば、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することができる。
　なお、本実施形態では、外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂに、テーパー角度が互いに異なる上下２つの領域（下部領域１７及び上部領域１８）を設け、内側部材１３のテーパー状外周面１６ａを、上端から下端に亘って一定のテーパー角度とすることによって、流通路４０の分散領域４０ｂに縮小領域４０ｂａと一定領域４０ｂｂとを設けたが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、内側部材１３のテーパー状外周面１６ａは、テーパー角度θ４が大きい下側の下部領域５１と、下部領域５１よりもテーパー角度θ５が小さい上側の上部領域５２とを有してもよい（θ４＞θ５）。そして、外側部材１１のテーパー状内周面１５ｂを、上端から下端に亘って一定のテーパー角度θ６とし、このテーパー角度θ６を、テーパー状外周面１６ａの上部領域５２のテーパー角度θ５と同一の角度に設定してもよい。これにより、流通路４０の分散領域４０ｂに縮小領域４０ｂａと一定領域４０ｂｂとを設けてもよい。
　また、本実施形態では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方に対する他方の角度を、分散領域４０ｂの途中で２つの異なる角度になるように設定したが、これに限定されるものではない。軸方向の断面におけるテーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方に対する他方の角度は、少なくとも２つの異なる角度となっていればよく、例えば、３つ以上の異なる角度となっていてもよい。
　また、本実施形態では、クリアランス距離が一定の一定領域４０ｂｂを流通路４０の分散領域４０ｂに設けたが、これに限定されるものではなく、テーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方に対する他方の角度が分散領域４０ｂの途中で異なる角度になっていればよい。
　また、本実施形態では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの一方のテーパー角度を、所定の高さ位置で変化させ、他方のテーパー角度を、上端から下端に亘って一定の角度に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、クリアランス距離の変化の態様が異なる領域を流通路４０の分散領域４０ｂに設けるように、テーパー状内周面１５ｂ及びテーパー状外周面１６ａの双方のテーパー角度を、所定の高さ位置で変化させてもよい。
　また、本実施形態では、外側部材１１に固定されて内側部材１３をスライド移動可能に支持する固定部材１２と、内側部材１３を固定部材１２に対してスライド移動させる差動ねじ１４とを設け、固定部材１２及び差動ねじ１４を、クリアランス調整部として機能させたが、クリアランス調整部はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、外側部材１１のシール部内周面１５ｄの上方に雌ねじ部（クリアランス調整部）６１を設け、内側部材１３のシール部外周面１６ｃの上方に、雌ねじ部６１に螺合する雄ねじ部（クリアランス調整部）６２を設けてもよい。雌ねじ部６１及び雄ねじ部６２は、外側部材１１と内側部材１３とを組み付ける組付け部として機能する。また、雌ねじ部６１及び雄ねじ部６２は、外側部材１１と内側部材１３とを相対回転させることによって、外側部材１１と内側部材１３とを軸方向に移動可能であるので、クリアランス調整部としても機能する。雌ねじ部６１及び雄ねじ部６２と流通路４０との間には、シール部材６３（例えばＯリング）が設けられる。この場合、外側部材１１と内側部材１３とを組み付けるための雌ねじ部６１及び雄ねじ部６２を、クリアランス調整部として機能させることができるので、部品点数を抑えることができる。
　また、図５に示すように、外側部材１１及び内側部材１３の双方に、流通路４０内の被処理流体（流体）の温度調節のためのジャケット２１（空間）を設けてもよい。ジャケット２１は、被処理流体（流体）の温度調節のための他の流体（例えば、水蒸気、温水、冷水、ガス（窒素ガス等）などの熱媒体）の流通を許容する。
　次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の分散機７０は、テーパー状内周面７５ｃ及びテーパー状外周面７６ｃが下方から上方へ向かうほど先細りするテーパー状である点で第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
　図６は、本発明の第２実施形態に係る分散機の軸方向断面図である。
　図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る分散機７０は、所定方向（本実施形態では、上下方向）に延びる筒状に形成された外側部材７１と、外側部材７１に固定される固定部材（クリアランス調整部）７２と、外側部材７１の径方向の内側に配置されて固定部材７２にスライド移動可能に支持される内側部材７３と、固定部材７２及び内側部材７３に取り付けられる差動ねじ（クリアランス調整部）７４とを備える。
　外側部材７１と内側部材７３とは、互いの中心軸ＣＬが重なるように、同心に配置される。外側部材７１の内周面７５と内側部材７３の外周面７６との間には、隙間（空間）が設けられ、当該隙間は被処理流体が流通する流通路４０として機能する。流通路４０は、下方（所定方向の一側）から上方（所定方向の他側）への被処理流体の流通を許容する。なお、以下の説明では、特に説明のない限り、使用状態の分散機７０の構造について説明する。
　外側部材７１は、中心軸ＣＬが所定方向（本実施形態では上下方向）に延びる筒状に形成される。外側部材７１は、上端の上端開口７１ａと、下端の下端開口７１ｂと、上端開口７１ａと下端開口７１ｂとの間で延びる内周面７５とを有する。上端開口７１ａ及び下端開口７１ｂは、中心軸ＣＬと同心となるように配置される。本実施形態では、上端開口７１ａは、下端開口７１ｂよりも小径に形成される。外側部材７１の下端開口７１ｂは、内側部材７３を外側部材７１の内部へ挿入するための挿入口として機能する。
　外側部材７１の内周面７５は、上下に異なる４つの領域に、それぞれ機能の異なる内周面を有する。４つの異なる機能の外側部材７１の内周面７５は、下から順に、シール部内周面７５ａ、流入部内周面７５ｂ、テーパー状内周面７５ｃ、流出部内周面７５ｄとなっている。すなわち、外側部材７１は、内周面７５の一部の領域にテーパー状内周面７５ｃを有する。外側部材７１の流入部内周面７５ｂ、テーパー状内周面７５ｃ、及び流出部内周面７５ｄは、流通路４０の径方向の外側を区画する。
　外側部材７１のシール部内周面７５ａは、流通路４０よりも下方に位置する内周面であって、外側部材７１の下端開口７１ｂから上方へ延びる。本実施形態のシール部内周面７５ａは、外側部材７１の下端開口７１ｂから連続して延びる円筒状に形成される。シール部内周面７５ａは、本実施形態では、固定部材７２の後述する挿入部２６の外周面２６ａに近接又は接触し、流通路４０を区画しない。シール部内周面７５ａには、固定部材７２に設けられるシール部材２０（例えば、Ｏリング）が当接する。これにより、シール部内周面７５ａは、流通路４０から下方への被処理流体の流出を規制する。なお、本実施形態では、シール部材２０を固定部材７２に設けているが、これに限定されるものではなく、シール部材２０を外側部材７１のシール部内周面７５ａに設けてもよい。
　外側部材７１の流入部内周面７５ｂは、テーパー状内周面７５ｃの下方に位置する内周面であって、シール部内周面７５ａの上端からテーパー状内周面７５ｃの下端まで連続して延びる。本実施形態の流入部内周面７５ｂは、円筒状に形成される。流入部内周面７５ｂは、被処理流体が最初に流入する流入領域４０ａの径方向の外側を区画する。流入部内周面７５ｂには、被処理流体の流入口７７が形成される。流入口７７は、被処理流体を圧送する供給源（図示省略）側に連通しており、流通路４０への被処理流体の流入を許容する。本実施形態では、被処理流体は、供給源（図示省略）によって０．５ＭＰａＧの圧力で流入口７７から流通路４０へ導入される。
　外側部材７１のテーパー状内周面７５ｃは、テーパー状（円錐状）に形成された内周面であって、流入部内周面７５ｂから連続して上方へ延びる。本実施形態では、テーパー状内周面７５ｃは、下方から上方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成される。テーパー状内周面７５ｃは、被処理流体を分散処理可能な空間（分散領域４０ｂ）の径方向の外側を区画する。テーパー状内周面７５ｃのテーパー角の頂部となる位置（図示省略）は、中心軸ＣＬ上に位置する。
　本実施形態では、テーパー状内周面７５ｃは、テーパー角度が異なる上下２つの領域を有している。具体的には、テーパー状内周面７５ｃは、テーパー角度が大きい下側の下部領域７８と、下部領域７８よりもテーパー角度が小さい上側の上部領域７９とを有する。上部領域７９は、下部領域７８の上端（上部領域７９の下端）から上方へ延びている。すなわち、テーパー状内周面７５ｃのテーパー角度は、テーパー状内周面７５ｃの中間部分の所定の高さ位置で変化している。
　外側部材７１の流出部内周面７５ｄは、テーパー状内周面７５ｃの上端から上方の外側部材７１の上端開口７１ａまで連続して延びる。本実施形態の流出部内周面７５ｄは、円筒状に形成される。流出部内周面７５ｄは、流通路４０から流出する前の被処理流体が存在する空間（流出領域４０ｃ）の径方向の外側を区画する。流出領域４０ｃの径は、テーパー状内周面７５ｃの上部領域７９と内側部材７３の後述するテーパー状外周面７６ｃとの離間距離（クリアランス距離Ｌ１）よりも長く設定される。外側部材７１の上端開口７１ａは、被処理流体を流通路４０から流出させるための流出口として機能する。
　固定部材７２は、外側部材７１の下端開口７１ｂを塞ぐ蓋部８０と、外側部材７１の下端開口７１ｂに下方から挿入される円筒状の挿入部８１とを有し、外側部材７１に固定（例えば締結固定）される。なお、固定部材７２の蓋部８０及び挿入部８１は、上記第１実施形態の固定部材１２の蓋部２５及び挿入部２６と略同様の構成を有するため、その説明を省略する。
　内側部材７３は、外側部材７１の径方向の内側（外側部材７１の内部空間）に配置されて、固定部材７２にスライド移動可能に支持される。すなわち、内側部材７３は、固定部材７２を介して外側部材７１に対して軸方向に移動可能である。本実施形態では、内側部材７３は、固定部材７２に支持された状態で、外側部材７１の下端開口７１ｂから外側部材７１の内部空間に挿入される。内側部材７３は、外側部材７１の内周面７５との間に流通路４０を区画する外周面７６を有する。
　本実施形態の内側部材７３は、下方へ開口する有底筒状に形成される。内側部材７３の内部空間には、差動ねじ７４に支持される被支持部３０が設けられる。
　内側部材７３の外周面７６は、流通路４０の径方向の内側を区画する外周面であって、本実施形態では、上下に異なる３つの領域に、それぞれ機能の異なる外周面を有する。３つの異なる機能の内側部材７３の外周面７６は、下から順に、シール部外周面７６ａ、流入部外周面７６ｂ、テーパー状外周面７６ｃとなっている。すなわち、内側部材７３は、外周面７６の一部の領域にテーパー状外周面７６ｃを有する。
　内側部材７３のシール部外周面７６ａは、流通路４０よりも下方に位置する外周面であって、内側部材７３の下端から上方へ延びる。本実施形態のシール部外周面７６ａは、円筒状に形成される。シール部外周面７６ａは、固定部材７２の挿入部８１の内周面よりも僅かに小径に形成され、挿入部８１の内周面に対向する。シール部外周面７６ａは、固定部材７２の挿入部８１の内周面に近接又は接触し、流通路４０を区画しない。シール部外周面７６ａには、固定部材７２の挿入部８１の内周面に設けられるシール部材２９が当接する。シール部材２９は、内側部材７３のシール部外周面７６ａの全周域に亘って当接し、流通路４０から下方への被処理流体の流出を規制する。
　内側部材７３の流入部外周面７６ｂは、シール部外周面７６ａの上端から上方へ延びる。本実施形態の流入部外周面７６ｂは、円筒状に形成される。流入部外周面７６ｂは、外側部材７１の流入部内周面７５ｂから径方向の内側へ離間した位置に配置され、流入部内周面７５ｂとの間に空間（流入領域４０ａ）を区画する。
　内側部材７３のテーパー状外周面７６ｃは、テーパー状（円錐状）に形成された外周面であって、外側部材７１のテーパー状内周面７５ｃから径方向の内側へ離間した状態でテーパー状内周面７５ｃに対向する。本実施形態では、テーパー状外周面７６ｃは、内側部材７３の上端の頂点から連続して下方へ拡径するように延びる。すなわち、本実施形態のテーパー状外周面７６ｃは、下方から上方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成される。これにより、テーパー状外周面７６ｃとテーパー状内周面７５ｃとの間には、流通路４０の分散領域４０ｂが区画される。本実施形態の内側部材７３は、テーパー状外周面７６ｃのテーパー角の頂部が内側部材７３の上端となるように形成される。テーパー状外周面７６ｃのテーパー角の頂部は、中心軸ＣＬ上に位置する。
　本実施形態では、テーパー状外周面７６ｃのテーパー角度は、テーパー状内周面７５ｃとは異なり、上端から下端に亘って一定の角度に設定される。テーパー状外周面７６ｃのテーパー角度は、テーパー状内周面７５ｃの上部領域７９のテーパー角度と同一の角度に設定される。
　差動ねじ７４は、外側部材７１に対して内側部材７３を移動させることによって、テーパー状内周面７５ｃとテーパー状外周面７６ｃとの間のクリアランス距離を調整可能な部材であって、軸部７４ａと、ハンドル部７４ｂとを一体的に有する。なお、軸部７４ａ及びハンドル部７４ｂは、上記第１実施形態の差動ねじ１４の軸部１４ａ及びハンドル部１４ｂと略同様の構成を有するため、その説明を省略する。
　本実施形態の流通路４０の分散領域４０ｂは、下側から上側へ向かうほど径が小さくなる。
　上記のように構成された分散機７０であっても、上記第１実施形態の分散機１０と同様の作用効果を有する。すなわち、本実施形態によれば、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することができる。
　以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
１０，７０：分散機
１１，７１：外側部材
１２，７２：固定部材（クリアランス調整部）
１３，７３：内側部材
１４，７４：差動ねじ（クリアランス調整部）
１５，７５：内周面
１５ｂ，７５ｃ：テーパー状内周面
１６，７６：外周面
１６ａ，７６ｃ：テーパー状外周面
２１：ジャケット
４０：流通路
４０ｂ：分散領域
４０ｂａ：縮小領域
４０ｂｂ：一定領域
６１：雌ねじ部（クリアランス調整部）
６２：雄ねじ部（クリアランス調整部）

Claims (13)

  1. 　内周面の一部の領域にテーパー状内周面を有し、所定方向に延びる筒状の外側部材と、
    　外周面の一部の領域に前記外側部材の前記テーパー状内周面に対向するテーパー状外周面を有し、前記外側部材の径方向の内側に配置される内側部材と、
    　前記外側部材と前記内側部材とを前記所定方向に相対移動させることによって前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面との間のクリアランス距離を調整可能なクリアランス調整部と、を備え、
    　前記外側部材の前記内周面と前記内側部材の前記外周面との間には、前記所定方向の一側から他側へ流体が流通する流通路が設けられ、
    　前記流通路は、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とによって区画される分散領域を含み、
    　前記所定方向の断面における前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面の一方に対する他方の角度は、前記分散領域の途中で異なる角度となっている
    　ことを特徴とする分散機。
  2. 　前記流通路の前記分散領域は、前記クリアランス距離が前記一側から前記他側へ向かうほど狭くなる縮小領域と、前記縮小領域から前記他側へ連続し前記クリアランス距離が一定の一定領域とを有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の分散機。
  3. 　前記クリアランス調整部は、前記内側部材を前記所定方向にスライド移動可能に支持するとともに前記外側部材に固定される固定部材と、前記固定部材に対して前記内側部材を前記所定方向にスライド移動させる差動ねじと、を有する
    　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
  4. 　前記クリアランス調整部は、前記外側部材と前記内側部材とを分解することなく、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とを接触させた接触状態、前記分散機を使用する際の前記クリアランス距離が短い使用状態、及び前記クリアランス距離を前記使用状態よりも離間させた離間状態のいずれかの状態に選択的にすることができる
    　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
  5. 　前記流通路の前記分散領域の前記一定領域は、前記所定方向の断面における前記一側から前記他側への流路方向に沿った長さが１ｍｍ以上に設定される
    　ことを特徴とする請求項２に記載の分散機。
  6. 　前記流通路の前記分散領域の前記一定領域の前記クリアランス距離は、０．１μｍ以上２ｍｍ以下である
    　ことを特徴とする請求項２に記載の分散機。
  7. 　前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面のうち、前記流通路の前記分散領域の前記一定領域を区画する領域は、セラミックス製である
    　ことを特徴とする請求項２に記載の分散機。
  8. 　前記流通路を区画する前記外側部材の前記内周面及び前記内側部材の前記外周面は、前記流通路を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない
    　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
  9. 　前記流通路を区画する前記外側部材の前記内周面及び前記内側部材の前記外周面は、耐食材料でコーティングされている
    　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
  10. 　前記コーティングは、フッ素樹脂コーティングである
    　ことを特徴とする請求項９に記載の分散機。
  11. 　前記外側部材及び前記内側部材の少なくとも一方は、前記流通路を流通する流体の温度調節のための他の流体が流通可能なジャケットを有する
    　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
  12. 　請求項４に記載の分散機を使用する分散機の使用方法であって、
    　前記クリアランス距離を前記使用状態へ調整する際には、前記クリアランス調整部によって、前記外側部材と前記内側部材とを前記接触状態にした後、前記テーパー状内周面を前記テーパー状外周面から離間させて前記使用状態にする
    　ことを特徴とする分散機の使用方法。
  13. 　請求項４に記載の分散機を使用する分散機の使用方法であって、
    　前記流通路を洗浄又は滅菌する際には、前記クリアランス調整部によって前記外側部材と前記内側部材とを前記離間状態にする
    　ことを特徴とする分散機の使用方法。
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