(57)【要約】【課題】高粘度の分散相を分散し、目詰まりを起こしにくい乳化器および乳化装置を提供する。【解決手段】基板１４上に設けられた凸部１５には発熱抵抗体を層形成した発熱体層３２が設けられている。発熱体層３２の上には、突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側に、導電性の素材で形成された電極層３０が形成され、一方は電源３４と接続され他方は接地とされている。電極層３０は突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側とに分割されているので、突起１６の間隙すなわちマイクロチャネル２０に面する箇所では発熱体層３２が露出する露出部３２Ａが形成される。この構成とすることにより、電源３４による通電が行われることで、マイクロチャネル２０内を給送されるかあるいは滞留している分散相１０２にのみ加熱が行われる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する板材の間に複数配列され、その間に微細流路を形成する柱と、
前記板材の一方に開口され、前記柱と前記板材とで区画された空間へ分散相を給送する分散相供給路と、
前記微細流路に設けられた加熱手段と、
を備えた乳化器。
【請求項２】
前記柱は前記板材の一方に設けられた帯状凸部に配列された請求項１に記載の乳化器。
【請求項３】
前記加熱手段は発熱抵抗体である請求項１または請求項２に記載の乳化器。
【請求項４】
前記発熱抵抗体は、単一または複数の前記微細流路ごとに設けられ、それぞれ発熱可能である請求項３に記載の乳化器。
【請求項５】
単一または複数の前記微細流路ごとに前記分散相の誘電率を測定する測定手段を設けた請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の乳化器。
【請求項６】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の乳化器と、
前記分散相供給路に分散相を給送する分散相供給手段と、
前記微細流路を通過した前記分散相が流出する液槽と、
前記液槽へ連続相を給送する連続相給送手段と、を備えた乳化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乳化器および乳化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液状の分散相を微細流路であるマイクロチャネル内を通過させ連続相中に分散させることでエマルション（乳剤）を得る乳化装置の構成が存在する（例えば、特許文献１参照）。また、弁構造をなすスリットを複数回通過させることで油中に水を分散させる乳化装置の構成が存在する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２２５２９１号公報
【特許文献２】特開２００７−１０５６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、高粘度の分散相を分散し、目詰まりを起こしにくい乳化器および乳化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、対向する板材の間に複数配列され、その間に微細流路を形成する柱と、前記板材の一方に開口され、前記柱と前記板材とで区画された空間へ分散相を給送する分散相供給路と、前記微細流路に設けられた加熱手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成において、前記柱は前記板材の一方に設けられた帯状凸部に配列されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記加熱手段は発熱抵抗体であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の構成において、前記発熱抵抗体は、単一または複数の前記微細流路ごとに設けられ、それぞれ発熱可能であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の構成において、単一または複数の前記微細流路ごとに前記分散相の誘電率を測定する測定手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載乳化器と、前記分散相供給路に分散相を給送する分散相供給手段と、前記微細流路を通過した前記分散相が流出する液槽と、前記液槽へ連続相を給送する連続相給送手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の乳化器の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、分散相が高粘度であっても微細流路の目詰まりを起こしにくい構成とすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の乳化器の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、帯状凸部で分散相の粒状化を促進することができる。
【００１３】
請求項３に記載の乳化器の構成によると、発熱抵抗体以外を用いる場合と比較して、単純かつ安価な構成とすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の乳化器の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、特定の微細流路について加熱の有無を選択することができる。
【００１５】
請求項５に記載の乳化器の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、微細流路内の分散相の誘電率で微細流路の目詰まりを検出することができる。
【００１６】
請求項６に記載の乳化装置の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、加熱手段で微細流路を加熱し分散相の粘性を下げることによって、分散相が高粘度であっても微細流路の目詰まりを起こしにくい構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る乳化器を備えた乳化装置の構造を示す図である。
【図２】図１に示す乳化器の構造を示す平面図および断面図である。
【図３】図２に示す乳化器の構造を拡大して示す平面図および側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る乳化器の構造を示す平面図および断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る乳化器の構造を示す平面図および断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る乳化器の構造を示す平面図および断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る乳化器の乳化処理における処理時間と乳化量の関係を従来例との比較で示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜構成＞
図１〜図３は本発明の実施形態に係る乳化装置の内部構造を示す概念図である。
【００２０】
図１に示されているように、乳化装置１０は乳化器１２、乳化器１２を保持し周囲に液槽２１を形成する箱体２５、乳化器１２に分散相１０２を供給する分散相タンク５２、液槽２１に連続相１０４を供給する連続相タンク５４を備え、その主要部が構成されている。さらに図示しない電源、制御部等を備え、図示しない筐体内に収められ乳化装置１０全体が構成されている。
【００２１】
図２〜図３に示されているように、乳化器１２は例えばシリコンなどで形成された基板１４上に凸部１５が設けられ、凸部１５には一定の間隔をおいて柱状の突起１６が形成されている。この凸部１５および突起１６を挟んで、基板１４は例えばガラスなどで形成されたプレート１８と対向し、基板１４とプレート１８との間隙を矢印２３のように分散相が流れる流路１９とされている。
【００２２】
プレート１８と基板１４との間に設けられた凸部１５により流路１９は狭められ、且つ突起１６は突出高さがプレート１８と接するまで延設されているため、流路１９は突起１６の間で微細な断面積のマイクロチャネル２０として細分されている。
【００２３】
突起１６が設けられていない範囲の凸部１５とプレート１８との間隙は、マイクロチャネル２０に接するテラス１７として、基板１４とプレート１８との間隔を狭める構成とされている。
【００２４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示されているように、隔壁部材２４で支持された基板１４とプレート１８とが凸部１５および突起１６を挟むことで形成された流路１９には、基板１４に設けられた供給口２２と接続されており、図１に示す分散相タンク５２から供給される分散相１０２が供給口２２を経由して流路１９へ供給される。
【００２５】
図３（Ｃ）に示されているように流路１９はマイクロチャネル２０で外の液槽２１と接続されており、突起１６の外側には基板１４とプレート１８との間隔を狭めるテラス１７が設けられ、その外側は連続相１０４で満たされた液槽２１とされている。基板１４をプレート１８に対向する位置で保持する隔壁部材２４は、例えばＯリングなど水密製と弾性とを備えた部材であってもよい。
【００２６】
図４には本発明の第１実施形態に係る乳化器の構造が示されている。
【００２７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示されているように、基板１４上に設けられた凸部１５には発熱抵抗体を層形成した発熱体層３２が設けられている。発熱体層３２の上には、突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側に、導電性の素材で形成された電極層３０が形成され、一方は電源３４と接続され他方は接地とされている。
【００２８】
電極層３０は突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側とに分割されているので、突起１６の間隙すなわちマイクロチャネル２０に面する箇所では発熱体層３２が露出する露出部３２Ａが形成される。この構成とすることにより、電源３４による通電が行われることで、マイクロチャネル２０内を給送されるかあるいは滞留している分散相１０２にのみ加熱が行われる。
【００２９】
上記のように電極層３０に通電された場合はマイクロチャネル２０に面する箇所すなわち露出部３２Ａで、電極層３０同士の間の発熱体層３２に通電され発熱する構成とされている。この通電は図示しない制御装置によって電圧、電流、通電時間などが制御されていてもよく、また通常の開閉器やリレーによるｏｎ／ｏｆｆや、パルス状の電流を流してマイクロチャネル２０内部における分散相１０２の加熱、変質などを防ぐ構成とされていてもよい。
【００３０】
また凸部１５は例えばセラミックなどの絶縁体で独立して形成されていても、あるいは電極層３０や発熱体層３２を形成する工程において絶縁性の素材で構成されるものであってもよい。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図５には本発明の第２実施形態に係る乳化器の構造が示されている。
【００３２】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示されているように、基板１４上に設けられた凸部１５には発熱抵抗体を層形成した発熱体層３２が設けられている。発熱体層３２の上には、突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側に、導電性の素材で形成された電極層３０が形成され、一方は電源３４と接続され他方は接地とされている点は第１実施形態と同様である。
【００３３】
本実施形態において電極層３０は突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側とに分割され、且つマイクロチャネル２０ごとに分割されるか、あるいは複数のマイクロチャネル２０ごとに分割され各個に電気的に独立した構成とされている。
【００３４】
この構成により、突起１６の間隙すなわちマイクロチャネル２０に面する箇所では発熱体層３２が露出する露出部３２Ａが形成される。さらに電源３４による通電が行われることで、通電された電極層３０と接するマイクロチャネル２０内を給送されるか、あるいは滞留している分散相１０２にのみ加熱が行われる。
【００３５】
上記のように電極層３０に通電された場合はマイクロチャネル２０に面する箇所すなわち露出部３２Ａにおいて、電極層３０同士の間の発熱体層３２すなわち露出部３２Ａではマイクロチャネル２０ごとに、あるいは複数のマイクロチャネル２０をセットとして個々に通電され、発熱する構成とされている。
【００３６】
この通電は図示しない制御装置によって電圧、電流、通電時間などが乳化器全体として制御されていてもよく、あるいはマイクロチャネル２０ごとに制御されていても、また複数のマイクロチャネル２０をセットにして制御されていてもよい。
【００３７】
さらに通常の開閉器やリレーによるｏｎ／ｏｆｆや、パルス状の電流を流してマイクロチャネル２０内部における分散相１０２の加熱、変質などを防ぐ構成とされていてもよい点は第１実施形態と同様である。
【００３８】
＜第３実施形態＞
図６には本発明の第３実施形態に係る乳化器の構造が示されている。
【００３９】
図６（Ａ）〜（Ｄ）に示されているように、基板１４上に設けられた凸部１５には発熱抵抗体を層形成した発熱体層３２が設けられている。発熱体層３２の上には、突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側に、導電性の素材で形成された電極層３０が形成され、一方は電源３４と接続され他方は接地とされている点は第１実施形態と同様である。
【００４０】
本実施形態において電極層３０は突起１６を挟んでテラス１７側と流路１９側とに分割され、且つマイクロチャネル２０ごとに分割されるか、あるいは複数のマイクロチャネル２０ごとに分割され各個に電気的に独立した構成とされている。
【００４１】
この構成により、突起１６の間隙すなわちマイクロチャネル２０に面する箇所では発熱体層３２が露出する露出部３２Ａが形成される。さらに電源３４による通電が行われることで、通電された電極層３０と接するマイクロチャネル２０内を給送されるか、あるいは滞留している分散相１０２にのみ加熱が行われる。
【００４２】
さらに、露出部３２の長さ方向すなわちマイクロチャネル２０に沿う方向の両端部で電極層３０と接続されていることに加え、電極層３０自体が図６（Ａ）に示されているようにマイクロチャネル２０の幅方向両側端、すなわち突起１６と接する両端に分かれて電極層３０と接続されている。
【００４３】
上記のような構成で電極層３０に通電された場合は、マイクロチャネル２０に面する箇所すなわち露出部３２Ａにおいて、電極層３０同士の間の発熱体層３２すなわち露出部３２Ａではマイクロチャネル２０ごとに、あるいは複数のマイクロチャネル２０をセットとして個々に通電され、発熱する構成とされている。加えて、電極層３０はマイクロチャネル２０の幅方向両端に分かれて露出部３２と接続されているので、露出部３２全体が加熱される。
【００４４】
さらに本実施形態においては、プレート１８の内側面すなわち基板１４と対向する面に誘電率モニタ電極３６が設けられている。誘電率モニタ電極３６は図６（Ｃ）に示すようにマイクロチャネル２０に面するプレート１８の内側面にマイクロチャネル２０ごとに一対で設けられ、図示しない配線により図示しない制御部と接続されている。
【００４５】
マイクロチャネル２０に面した一対の誘電率モニタ電極３６はマイクロチャネル２０内部を給送されるか、あるいは滞留する分散相１０２の誘電率をモニタし、図示しない制御部へデータとして送る。
【００４６】
ここで、使用される分散相１０２が例えば液晶のように、マイクロチャネル２０の内壁に沿って分子が並んだ場合には、それを分子の配向異方性による誘電率の変動で検出され得る場合である場合などでは、上記のマイクロチャネル２０ごとの誘電率データをもとにして、図示しない制御部がマイクロチャネル２０における分散相１０２の目詰まりを個々に検出する構成とされていてもよい。
【００４７】
本実施形態においても、電極層３０への通電は図示しない制御装置によって電圧、電流、通電時間などが乳化器全体として制御されていてもよく、あるいはマイクロチャネル２０ごとに制御されていても、また複数のマイクロチャネル２０をセットにして制御されていてもよい。
【００４８】
さらに通常の開閉器やリレーによるｏｎ／ｏｆｆや、パルス状の電流を流してマイクロチャネル２０内部における分散相１０２の加熱、変質などを防ぐ構成とされていてもよい点は第１および第２実施形態と同様である。
【００４９】
また、電源３４から電極層３０への通電に際して、図６（Ａ）に示すように複数の細いラインに分割した形状とされ、単一のラインを用いて通電する場合に比較して誘電率モニタ電極３６に与える電気的ノイズを減少させた構成とされていてもよい。
【００５０】
図７には本発明の第１実施形態に係る乳化器を備えた乳化装置を使用して、マイクロチャネルに対する加熱を行った場合と行わなかった場合との比較が例として示されている。
【００５１】
乳化装置１０にて分散相１０２として液晶E7(Merck)、連続相１０４として0.25%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液（1リットル）を用いて乳化を行った結果、図７に示されているように、マイクロチャネル２０に対して加熱（８５℃）ありの場合（実線）と加熱なしの場合（破線）では、乳化速度が低下した時点でマイクロチャネル２０に対して加熱を行わなかった従来例（破線）では乳化速度は復帰していない。
【００５２】
これに対してマイクロチャネル２０に対して加熱を行った本実施形態の例では、加熱を行った時点から乳化の速度は復帰したという結果が得られている。
【００５３】
＜その他＞
以上、本発明の実施形態について記述したが、本発明は上記の例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【００５４】
例えば上記実施形態では液晶を分散相として例に挙げたが、これに限定せず例えば医薬品や食品等に用いられるように油脂を分散相、水を連続相として分散させる乳化装置に本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０   乳化装置
１２   乳化器
１４   基板（板材）
１５   凸部（帯状凸部）
１６   突起部（柱）
１７   テラス
１８   プレート（板材）
１９   流路（空間）
２０   マイクロチャネル（微細流路）
２１   液槽
２２   供給口（分散相供給路）
２４   隔壁部材
２５   箱体
３０   電極層
３２   発熱体層
３２Ａ 露出部（加熱手段）
３４   電源
３６   誘電率モニタ電極（測定手段）
５２   分散相タンク（分散相供給手段）
５４   連続相タンク（連続相給送手段）
１０２ 分散相
１０４ 連続相
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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