(57)【要約】開示する発明は、エマルジョンをつくるプロセスに関する。本プロセスは、プロセスマイクロチャネルを通して第一の液体を流す工程であって、前記プロセスマイクロチャネルは開口区域を備える壁を有するものとする工程、前記開口区域を通して前記プロセスマイクロチャネル中に第二の液体を流入させ前記第一の液体と接触させる工程を含み、前記第一の液体は連続相を形成し、前記第二の液体は前記連続相中に分散した不連続相を形成する。
2007516067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョンをつくるプロセスであって、
プロセスマイクロチャネルを通して第一の液体を流す工程、ここで該プロセスマイクロチャネルは、開口区域を備える壁を有する、および
前記開口区域を通して第二の液体を前記プロセスマイクロチャネルに流入させ、前記第一の液体と接触させて前記エマルジョンを作製する工程、ここで該第一の液体は、連続相を形成し、該第二の液体は、該連続相中に分散した不連続相を形成する、
とからなることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記プロセスマイクロチャネルと熱交換器との間で熱が交換される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記第二の液体は、液体チャネルから前記開口区域を通って流れる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記プロセスマイクロチャネルと熱交換器との間、前記液体チャネルと熱交換器との間、または前記プロセスマイクロチャネルおよび前記液体チャネルの両方と熱交換器との間で熱が交換される、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記第一の液体および前記第二の液体は、前記プロセスマイクロチャネル中の混合ゾーンで互いに接触する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
熱交換器と前記混合ゾーンの前記プロセスマイクロチャネルの少なくとも一部分との間で熱が交換される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
熱交換器と、前記混合ゾーンの上流側の前記プロセスマイクロチャネルの少なくとも一部分との間で熱が交換される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
熱交換器と、前記混合ゾーンの下流側の前記プロセスマイクロチャネルの少なくとも一部分との間で熱が交換される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項９】
前記エマルジョンは、前記混合ゾーンの下流側の前記プロセスマイクロチャネル中で急冷される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記混合ゾーン中に狭くなった断面を有する、請求項５に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記プロセスマイクロチャネルは、間隔の離れた複数壁と、前記間隔の離れた壁のそれぞれにある開口区域とを有し、前記第二の液体は開口区域のそれぞれを通って前記プロセスマイクロチャネルに流入する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記間隔の離れた壁のそれぞれにある前記開口区域は、複数の開口を含み、前記一方の壁の開口区域の開口は、前記他方の壁の開口区域の開口に直接対向して位置合わせをされている、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記間隔の離れた壁のそれぞれにある前記開口区域は、複数の開口を含み、前記一方の壁の開口区域の開口の少なくともいくつかは、前記他方の壁の開口区域の開口と直接位置合わせされた位置からずらされる、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記プロセスマイクロチャネルは、第一のプロセスマイクロチャネル、第二のプロセスマイクロチャネル、および前記第一のプロセスマイクロチャネルと前記第二のプロセスマイクロチャネルとの間に配置される液体チャネルからなるエマルジョン作製ユニット中にあり、各プロセスマイクロチャネルは、開口区域を備える壁を有し、前記第一の液体は、前記第一のプロセスマイクロチャネルおよび前記第二のプロセスマイクロチャネルを通って流れ、前記第二の液体は、前記液体チャネルから前記第一のプロセスマイクロチャネル中の前記開口区域を通って前記第一の液体と接触して流れ、前記第二のプロセスマイクロチャネル中の開口区域を通って前記第一の液体と接触して流れる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記プロセスマイクロチャネルは円形であり、円形のディスクと開口区域との間に配置され、前記円形のディスクはその軸の周りに回転し、前記第一の液体は、前記開口区域の中心開口部を通って前記回転ディスクに向かって前記プロセスマイクロチャネルに流入し、前記第二の液体は、前記開口区域を通って前記プロセスマイクロチャネルに流入し、前記第一の液体と接触し混ざり合って前記エマルジョンを形成し、前記エマルジョンは、前記回転ディスク上を半径方向外向きに流れる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記第二の液体は、前記プロセスマイクロチャネルに隣接する液体チャネルから流れ、前記液体チャネルは、離間した平行な複数のシートまたはプレートから作製され、前記開口区域は、前記シートまたはプレートの一つにある、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記第二の液体は、液体チャネル中を流れ、前記液体チャネルは、別の開口区域を備える別の壁を有する請求項１に記載のプロセスにおいて、
前記別の開口区域を通して第三の液体を流し、前記第二の液体と接触させて液体混合物を形成する工程、および
前記開口区域を通して前記液体混合物を前記プロセスマイクロチャネル中に流入させて前記第一の液体と接触させる工程
をさらに含むプロセス。
【請求項１８】
前記液体混合物は、前記第一の液体中に不連続相として分散する、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記液体混合物は、別のエマルジョンからなる、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記第三の液体は、前記第二の液体中に分散する、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記第二の液体の少なくとも一部分は、前記第一の液体中に分散した液滴の形をとり、前記第三の液体の少なくとも一部分は、前記第二の液体の前記液滴に包まれた液滴の形をとる、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記プロセスマイクロチャネルは、平行な間隔の空いたシート、プレートまたはそのようなシートおよびプレートの組み合わせから作製される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記第二の液体は、液体チャネルから前記開口区域を通って前記プロセスマイクロチャネルに流入し、前記液体チャネルは、離間した平行な複数のシートまたはプレートから作製され、前記液体チャネルは、前記プロセスマイクロチャネルに隣接する、請求項２２に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記第一の液体および第二の液体は、熱交換チャネルと熱を交換し、前記熱交換チャネルは、離間した平行な複数のシートまたはプレートから作製され、前記熱交換チャネルは、前記プロセスマイクロチャネル、前記液体チャネル、または前記プロセスマイクロチャネルおよび前記液体チャネルの両方に隣接する、請求項２２に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、複数の前記プロセスマイクロチャネルを含み、前記プロセスマイクロチャネルは、開口区域を備える壁および隣接する液体チャネルを有し、前記第二の液体は、前記液体チャネルから前記開口区域を通って前記プロセスマイクロチャネルに流入して前記第一の液体と接触し、前記プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは、離間した平行な複数のシートまたはプレートから作製され、前記プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは、互いに隣接し、横方向に積層した垂直配向面または上下方向に積層した水平配向面の形で配置される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記マイクロチャネルミキサーは、離間した平行な複数のシートまたはプレートから作製される複数の熱交換チャネルをさらに含み、前記熱交換チャネルは、前記プロセスマイクロチャネル、前記液体チャネル、または前記プロセスマイクロチャネルおよび前記液体チャネルの両方に隣接する、請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記第二の液体は、液体チャネルから前記開口区域を通って前記プロセスマイクロチャネルに流入し、前記プロセスマイクロチャネルおよび前記液体チャネルは、同心状に配置される管状チューブからなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記プロセスマイクロチャネルは、環状空間にあり、前記液体チャネルは、前記中心空間または隣接する環状空間にある、請求項２７に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記中心空間にあり、前記液体チャネルは、隣接する環状空間にある、請求項２７に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、複数の前記プロセスマイクロチャネルを備え、前記プロセスマイクロチャネルのそれぞれの中で別々のエマルジョンが作製され、前記プロセスマイクロチャネルの少なくとも二つの中で作製されるエマルジョンは互いに異なる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記プロセスマイクロチャネルの少なくとも二つの中で作製されるエマルジョンは、組成が異なる、請求項３０に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記プロセスマイクロチャネルの少なくとも二つの中で作製されるエマルジョンは、一つ以上の異なる物理的性質を有する、請求項３０に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記プロセスマイクロチャネルは二つ以上の開口区域を含み、前記開口区域のそれぞれを通って別々の第二の液体が流れる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記開口区域のそれぞれを通って流れる前記別々の第二の液体は、異なる組成を有する、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３５】
前記開口区域のそれぞれを通って流れる前記別々の第二の液体は、異なる性質を有する、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３６】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記開口区域に隣接する混合ゾーンと、前記プロセスマイクロチャネルへの入口から前記混合ゾーンまで広がる非開口領域とを有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３７】
前記開口区域は、シートまたはプレートを含み、前記シートまたはプレートは複数の開口を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３８】
前記開口区域は、比較的厚いシートまたはプレートの上に載る比較的薄いシートを含み、前記比較的薄いシートは、複数の比較的小さな開口を含み、前記比較的厚いシートまたはプレートは、複数の比較的大きな開口を含み、前記比較的小さな開口は、前記比較的大きな開口から前記比較的小さな開口を通して液体を流すのに十分なように、前記比較的大きな開口と位置合わせされている、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記シートまたはプレートの少なくとも一部の上に載り、前記開口の一部を埋めるコーティングを有する、請求項３４に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記シートまたはプレートは、熱処理される、請求項３４に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記開口区域は、ある壁の厚さと、前記プロセスマイクロチャネルを通って流れる前記第一の液体の流路の方向の長さを有し、前記流路の方向の長さに対する前記壁の厚さの比は、約０．００１から約１の範囲にある、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記開口区域は、多孔質材料からつくられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記多孔質材料は金属である、請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４４】
前記多孔質材料は非金属である、請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４５】
前記多孔質材料は酸化されている、請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４６】
前記多孔質材料は、アルミナ、ニッケルまたはそれらの組み合わせでコーティングされる、請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記開口区域は、多孔質材料からつくられ、前記多孔質材料の表面は、前記表面の細孔を液体充填材で埋め、前記充填材を固化させ、前記表面を研削および／または研磨し、前記充填材を取り除くことによって処理される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記不連続相は、最大約２００ミクロンの範囲の体積基準平均直径を有する液滴の形をとる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４９】
前記不連続相は、最大約２００ミクロンの範囲の体積基準平均直径と、約０．０１から約１０の範囲のスパンとを有する液滴からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５０】
前記第一の液体は水である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５１】
前記第一の液体は有機液体である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５２】
前記第一の液体はオイルである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５３】
前記第二の液体は水である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５４】
前記第二の液体は有機液体である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５５】
前記第二の液体はオイルである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５６】
前記第三の液体は水である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項５７】
前記第三の液体は有機液体である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項５８】
前記第三の液体はオイルである、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項５９】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記プロセスマイクロチャネルを通る液体の流れに垂直な最大約５０ｍｍの内部寸法を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６０】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記プロセスマイクロチャネルを通る液体の流れに垂直な最大約１０ｍｍの内部寸法を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６１】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記プロセスマイクロチャネルを通る液体の流れに垂直な最大約２ｍｍの内部寸法を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６２】
前記プロセスマイクロチャネルは、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、真鍮、任意の前記金属の合金、重合体、セラミック、ガラス、重合体とガラス繊維とを含むコンポジット、石英、ケイ素、またはそれらの二つ以上の組み合わせからなる材料でつくられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６３】
前記第二の液体は、液体チャネルから前記開口区域を通って流れる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６４】
前記液体チャネルは、前記液体チャネルを通る液体の流れに垂直な最長約１００ｃｍの内部寸法を有する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６５】
前記液体チャネルは、前記液体チャネルを通る液体の流れに垂直な約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの内部寸法を有する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６６】
前記液体チャネルは、前記液体チャネルを通る液体の流れに垂直な約０．０５から約２ｍｍの内部寸法を有する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６７】
前記液体チャネルは、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、真鍮、任意の前記金属の合金、重合体、セラミック、ガラス、重合体とガラス繊維とを含むコンポジット、石英、ケイ素、またはそれらの二つ以上の組み合わせからなる材料でつくられる、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６８】
前記熱交換器は、少なくとも一つの熱交換チャネルからなる、請求項２に記載のプロセス。
【請求項６９】
前記熱交換チャネルは、前記熱交換チャネルを通る熱交換流体の流れに垂直な最長約５０ｍｍの内部寸法を有する、請求項６８に記載のプロセス。
【請求項７０】
前記熱交換チャネルは、前記熱交換チャネルを通る熱交換流体の流れに垂直な最長約１０ｍｍの内部寸法を有する、請求項６８に記載のプロセス。
【請求項７１】
前記熱交換チャネルは、前記熱交換チャネルを通る熱交換流体の流れに垂直な最長約２ｍｍの内部寸法を有する、請求項６８に記載のプロセス。
【請求項７２】
前記液体チャネルは、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、真鍮、任意の前記金属の合金、重合体、セラミック、ガラス、重合体とガラス繊維とを含むコンポジット、石英、ケイ素、またはそれらの二つ以上の組み合わせからなる材料でつくられる、請求項６８に記載のプロセス。
【請求項７３】
前記プロセスマイクロチャネルは、前記熱交換チャネルを通って流れる熱交換流体と熱を交換する、請求項６８に記載のプロセス。
【請求項７４】
前記熱交換流体は、前記熱交換チャネルを通って流れるとき相変化を受ける、請求項７３に記載のプロセス。
【請求項７５】
前記熱交換チャネル中で、吸熱プロセスが実施される、請求項７３に記載のプロセス。
【請求項７６】
前記熱交換チャネル中で、発熱プロセスが実施される、請求項７３に記載のプロセス。
【請求項７７】
前記熱交換流体は、空気、水蒸気、液体水、一酸化炭素、二酸化炭素、気体窒素、液体窒素、気体炭化水素または液体炭化水素からなる、請求項７３に記載のプロセス。
【請求項７８】
前記熱交換流体は、前記第一の液体、前記第二の液体、または前記第一の液体と前記第二の液体との混合物からなる、請求項７３に記載のプロセス。
【請求項７９】
少なくとも一つの熱交換チャネルが前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルに隣接し、熱交換流体が前記熱交換チャネルを通って流れ、前記熱交換流体は前記第一の液体、第二の液体および／または第三の液体からなる、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項８０】
前記熱交換器は、電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子からなる、請求項４に記載のプロセス。
【請求項８１】
前記電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子は、前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルに隣接する、請求項８０に記載のプロセス。
【請求項８２】
前記電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子は、前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルの一つ以上の壁の中に作り付けられる、請求項８０に記載のプロセス。
【請求項８３】
前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルの一つ以上の壁は、前記電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子から形成されている、請求項８０に記載のプロセス。
【請求項８４】
前記熱交換器は、前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルに隣接する、請求項４に記載のプロセス。
【請求項８５】
前記熱交換器は、前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルから離れている、請求項４に記載のプロセス。
【請求項８６】
前記第三の液体は、別の液体チャネルから前記別の開口区域を通って流れる、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項８７】
前記別の液体チャネルは、前記液体チャネルを通る液体の流れに垂直な最長約１００ｃｍの内部寸法を有する、請求項８６に記載のプロセス。
【請求項８８】
前記別の液体チャネルは、前記液体チャネルを通る液体の流れに垂直な約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの内部寸法を有する、請求項８６に記載のプロセス。
【請求項８９】
前記別の液体チャネルは、前記液体チャネルを通る液体の流れに垂直な約０．０５から約２ｍｍの内部寸法を有する、請求項８６に記載のプロセス。
【請求項９０】
前記別の液体チャネルは、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、真鍮、任意の前記金属の合金、重合体、セラミック、ガラス、重合体とガラス繊維とを含むコンポジット、石英、ケイ素、またはそれらの二つ以上の組み合わせからなる材料でつくられる、請求項８６に記載のプロセス。
【請求項９１】
前記エマルジョンは、最長約１０分間の時間範囲内で室温に冷却される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９２】
前記エマルジョンはろ過される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９３】
前記エマルジョンは、油中水エマルジョンである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９４】
前記エマルジョンは、水中油エマルジョンである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９５】
前記エマルジョンは、水中油中水エマルジョンである、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項９６】
前記エマルジョンは、油中水中油エマルジョンである、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項９７】
前記エマルジョンは、少なくとも一つの有機液体である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９８】
前記エマルジョンは、少なくとも一つの液体炭化水素である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９９】
前記エマルジョンは、少なくとも一つの天然オイル、合成オイルまたはそれらの混合物からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１００】
前記エマルジョンは、植物源、鉱物源またはそれらの混合物から誘導される少なくとも一つの液体からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０１】
前記エマルジョンは、少なくとも一つの通常は液体の炭化水素燃料からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０２】
前記エマルジョンは、少なくとも一つの脂肪族アルコール、脂肪酸エステルまたはそれらの混合物からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０３】
前記エマルジョンは、約６個から約２２個の炭素原子の直鎖脂肪酸と約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪族アルコールとの少なくとも一つのエステル、約６個から約１３個の炭素原子の分岐カルボン酸と約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪族アルコールとのエステル、あるいはそれらの混合物からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０４】
前記エマルジョンは、約１８個から約３８個の炭素原子のアルキルヒドロキシカルボン酸と約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪族アルコールとのエステル、約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪酸と多価アルコールおよび／またはゲルベ（Ｇｕｅｒｂｅｔ）アルコールとのエステル、約６個から約１８個の炭素原子の一つ以上の脂肪酸からつくられるトリグリセリド、約６個から約１８個の炭素原子の一つ以上の脂肪酸からつくられるモノ、ジおよび／またはトリグリセリドの混合物、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の脂肪族アルコールおよび／またはゲルベアルコールと一つ以上の芳香族カルボン酸とのエステル、２個から約１２個の炭素原子の一つ以上のジカルボン酸と１個から約２２個の炭素原子を含む一つ以上の直鎖または分岐アルコール、２個から約１０個の炭素原子および２個から約６個のヒドロキシル基を含む一つ以上のポリオール、または一つ以上のそのようなアルコールおよび一つ以上のそのようなポリオールの混合物とのエステル、２個から約１２個の炭素原子の一つ以上のジカルボン酸と１個から約２２個の炭素原子の一つ以上のアルコールとのエステル、安息香酸と約６個から約２２個の炭素原子の直鎖および／または分岐アルコールとのエステル、あるいはそれらの二つ以上の混合物からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０５】
前記エマルジョンは、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の分岐第一アルコール、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の直鎖および／または分岐脂肪族アルコール炭酸エステル、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の脂肪族アルコールからつくられる一つ以上のゲルベ（Ｇｕｅｒｂｅｔ）炭酸エステル、各アルキル基が１個から約１２個の炭素原子を含む一つ以上のジアルキルナフタレート、アルキル基あたり約６個から約２２個の炭素原子を含む一つ以上の直鎖または分岐、対称または非対称ジアルキルエーテル、約６個から約２２個の炭素原子のエポキシド化脂肪酸エステルと２個から１０個の炭素原子および２個から６個のヒドロキシル基を含むポリオールとの一つ以上の開環生成物、あるいはそれらの二つ以上の混合物からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０６】
前記エマルジョンは、少なくとも一つの乳化剤および／または界面活性剤からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０７】
前記乳化剤および／または界面活性剤は、アルキルアリールスルホン酸エステル、アミンオキシド、カルボキシ化アルコールエトキシレート、エトキシ化アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化アミン、エトキシ化アミド、エトキシ化脂肪酸、エトキシ化脂肪酸エステル、エトキシ化脂肪オイル、脂肪酸エステル、グリセロールエステル、グリコールエステル、ソルビタンエステル、イミダゾリン誘導体、レシチン、レシチン誘導体、リグニン、リグニン誘導体、モノグリセリド、モノグリセリド誘導体、オレフィンスルホン酸エステル、リン酸エステル、リン酸エステル誘導体、プロポキシ化脂肪酸、エトキシ化脂肪酸、プロポキシ化アルコールまたはアルキルフェノール、エトキシ化アルコールまたはアルキルフェノール、ソルビタン誘導体、ショ糖エステル、ドデシルまたはトリデシルベンゼンのスルホン酸エステル、ナフタレンスルホン酸エステル、石油スルホン酸エステル、トリデシルまたはドデシルベンゼンスルホン酸、スルホコハク酸エステル、スルホコハク酸エステル誘導体、あるいはそれらの二つ以上の混合物からなる、請求項１０６に記載のプロセス。
【請求項１０８】
前記乳化剤および／または界面活性剤は、少なくとも一つのポリアルキレングリコール、グリセロールおよび／またはソルビタンと一つ以上の脂肪酸との少なくとも一つの部分エステル、あるいはそれらの混合物からなる、請求項１０６に記載のプロセス。
【請求項１０９】
前記エマルジョンは、紫外線保護因子、ワックス、ちょう度因子、増粘剤、過脂肪剤、安定剤、カチオン性、アニオン性、双性イオン、両性または、非イオン性重合体、シリコーン化合物、脂肪、ワックス、レシチン、リン脂質、生体薬剤、酸化防止剤、脱臭剤、発汗抑制剤、フケ防止剤、膨潤剤、駆虫剤、自己なめし剤、チロシン阻害剤、可溶化剤、防腐剤、香油または色素、あるいはそれらの二つ以上の混合物の一つ以上からなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１０】
前記エマルジョン中に固体が分散する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１１】
前記エマルジョン中に顔料が分散する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１２】
前記エマルジョン中に触媒が分散する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１３】
前記プロセスマイクロチャネル中で、前記エマルジョンの光学的または熱光学的特性が調節される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１４】
前記プロセスマイクロチャネル中で、化学反応が実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１５】
前記プロセスマイクロチャネル中で、生物プロセスが実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１６】
前記プロセスマイクロチャネル中で、液体吸着プロセスが実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１７】
前記プロセスマイクロチャネル中で、液−気吸着プロセスが実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１８】
前記プロセスマイクロチャネル中で、液体分離プロセスが実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１９】
前記プロセスマイクロチャネルの中で、固化プロセスが実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２０】
前記プロセスマイクロチャネル中で、ガス化プロセスが実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２１】
前記エマルジョンは、帯電粒子を追跡するために用いられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２２】
前記プロセスは、分あたり少なくとも１リットルのエマルジョンを製造する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２３】
前記プロセスは、秒あたり少なくとも１リットルのエマルジョンを製造する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２４】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、少なくとも二つの前記プロセスマイクロチャネルを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２５】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、少なくとも約１０００の前記プロセスマイクロチャネルを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２６】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、少なくとも約１０の前記プロセスマイクロチャネルを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２７】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、少なくとも約１００の前記プロセスマイクロチャネルを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２８】
前記プロセスは、マイクロチャネルミキサー中で実施され、前記マイクロチャネルミキサーは、少なくとも一つの第一の液体マニホールドに接続される複数の前記プロセスマイクロチャネルを含み、前記第一の液体は、前記少なくとも一つの第一の液体マニホールドを通って前記プロセスマイクロチャネルへ流れる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２９】
前記プロセスマイクロチャネルに液体チャネルが隣接し、前記マイクロチャネルミキサーは、前記液体チャネルに接続される少なくとも一つの第二の液体マニホールドをさらに含み、前記第二の液体は、前記少なくとも一つの第二の液体マニホールドを通って前記液体チャネルへ流れる、請求項１２８に記載のプロセス。
【請求項１３０】
前記プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルに熱交換チャネルが隣接し、前記マイクロチャネルミキサーは、前記熱交換チャネルに接続される少なくとも一つの熱交換マニホールドをさらに含み、前記少なくとも一つの熱交換マニホールドを通って熱交換流体が前記熱交換チャネルへ流れる、請求項１２９に記載のプロセス。
【請求項１３１】
マイクロチャネルミキサー中でエマルジョンをつくるプロセスであって、該マイクロチャネルミキサーは、横に並べられるかまたは上下に積み重ねられる複数のエマルジョン作製ユニットを備え、各エマルジョン作製ユニットは、プロセスマイクロチャネルおよび隣接する液体チャネルからなり、前記プロセスマイクロチャネルおよび隣接液体チャネルは、共通の壁を有し、該共通の壁には開口区域があり、該開口区域は、前記液体チャネルから該開口区域を通して前記プロセスマイクロチャネルに液体を流入させるため適しており、各プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは、平行な間隔の空いたシート、プレートまたはそのようなシートおよびプレートの組み合わせから作製され、前記プロセスは、
前記プロセスマイクロチャネル中に第一の液体を流す工程、
前記液体チャネルから前記開口区域を通して前記プロセスマイクロチャネルに第二の液体を流入させる工程、および
前記プロセスマイクロチャネル中で前記第一の液体と前記第二の液体とを混合して前記エマルジョンを作製する工程、
とからなることを特徴とするプロセス。
【請求項１３２】
各エマルジョン作製ユニットは、前記プロセスマイクロチャネル、前記液体チャネル、または前記プロセスマイクロチャネルおよび前記液体チャネルの両方に隣接する熱交換チャネルをさらに含む、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３３】
前記第一の液体は、ヘッダを通って前記プロセスマイクロチャネルに流入する、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３４】
前記第二の液体は、ヘッダを通って前記液体チャネルに流入する、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３５】
前記エマルジョンは、フッタを通って前記プロセスマイクロチャネルから流出する、請求項１３１に記載のプロセス。
【請求項１３６】
前記マイクロチャネルミキサーは、熱交換マニホールドをさらに含み、前記熱交換マニホールドから前記熱交換チャネルを通って前記熱交換マニホールドに熱交換流体が流れる、請求項１３２に記載のプロセス。
【請求項１３７】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるエマルジョン。
【請求項１３８】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるスキンケア製品。
【請求項１３９】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるペイントまたはコーティング組成物。
【請求項１４０】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる接着剤組成物。
【請求項１４１】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるグルー組成物。
【請求項１４２】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるコーキング組成物。
【請求項１４３】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるシーラント組成物。
【請求項１４４】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる食品組成物。
【請求項１４５】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる農業用組成物。
【請求項１４６】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる医薬品組成物。
【請求項１４７】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる燃料組成物。
【請求項１４８】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる潤滑剤組成物。
【請求項１４９】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる表面装飾組成物。
【請求項１５０】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるシリコーンエマルジョン。
【請求項１５１】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる結晶を含む組成物。
【請求項１５２】
請求項１に記載のプロセスによってつくられる液晶組成物。
【請求項１５３】
請求項１に記載のプロセスによってつくられるワックスエマルジョン。
【請求項１５４】
請求項１７に記載のプロセスによってつくられる二重エマルジョン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチャネルプロセス技術を用いてエマルジョンをつくる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つ以上の混ざり合わない液体、通常は水または水系溶液と疎水性有機液体（例えばオイル）とを混合するとき、一方の液体が他方の液体中で液滴を形成するようにエマルジョンを作製することができる。どちらの液体も他方の液体中に分散することができる。例えば、オイルが水の中に分散するとき、このエマルジョンを水中油（ｏ／ｗ）エマルジョンと呼ぶことができる。逆の場合は、油中水（ｗ／ｏ）エマルジョンである。例えば、連続オイル相中の水の液滴そのものが分散したオイル液滴を含むとき、二重エマルジョンなどのもっと複雑なエマルジョンを作製することができる。これらの油中水中油エマルジョンをｏ／ｗ／ｏエマルジョンと分類することができる。同様に、ｗ／ｏ／ｗエマルジョンを作製することができる。
【０００３】
多くのエマルジョンの一つの問題は、例えば界面活性剤または乳化剤を加えて安定化させないと凝塊し、クリーミング層を形成し、合体して最終的には二つの相に分かれる傾向があることである。混ざり合わない液体の一方または両方に界面活性剤または乳化剤（時には表面活性剤と呼ばれる）を加えると、一方の液体は連続相を形成し、他方の液体は液滴の形（「分散相または不連続相」）のままで、この液滴を連続相中に分散することができる。液滴サイズが特定の値より小さくなると、エマルジョンの安定度を増加させることができる。例えば、２０ミクロンの液滴サイズの一般的なｏ／ｗエマルジョンは、一時的に安定（時間程度）なだけであるが、一方、１ミクロンのものは「準恒久的に」安定（少なくとも週程度）とみなせる。しかし、従来の加工技術を用いると、特に非常に小さな液滴サイズ、および粘度の高いエマルジョンを多量に製造する場合、液滴サイズが小さくなるほど、乳化システムおよびプロセスのエネルギー消費および所要動力が顕著に増加する可能性がある。例えば、従来の加工技術を用いると、エネルギー散逸（エネルギー消費）を二倍にしても、平均液滴サイズを約２５％しか減らすことができない。界面張力に打ち克ち、その結果大きな液滴を小さな液滴に分割するために、せん断力を加えることができる。しかし、液滴サイズが減少するにつれて、液滴の形状を保つために必要な界面張力が増加する傾向がある。エネルギー消費は、さまざまな形で生じ、例えば、バッチプロセスでエマルジョンのせん断力に打ち克つために撹拌機が必要とするエネルギー、加熱および冷却のためのエネルギー、および／またはホモジナイザーにおけるような連続プロセスの圧力降下に打ち克つ動力のことがある。一方の相が室温で流れないか、または流れるのが遅すぎるとき、多くの場合、乳化のために加熱が必要である。しかし、一般に加熱したエマルジョンは連続相の粘度が低いため、ドラグが小さくなり安定性が劣る。液滴の運動と、その結果起こる大きくて多くの場合望ましくない液滴への合体、または液滴の凝集ならびに層への相分離とを停めるか遅らせるために、ドラグが必要なことがある。乳化後、液滴は浮力によって上昇する傾向がある。それに応じて、直ぐに冷却しなければならないことがあり、それもエネルギーを消費する。
【０００４】
エマルジョンをつくるために現在利用できるプロセスの多くの一つの問題は、製品を製剤化するために利用できる組成の範囲が制約されることである。例えば、現在利用できるエマルジョンの多くの一つの問題は、それらの製剤中の界面活性剤または乳化剤の存在に関わる。これらの界面活性剤または乳化剤は、エマルジョンを安定化させるために必要であるが、多くの用途には望ましくない。例えば、乳化プロセスでは多くの場合バブリングまたは沸騰させずに加熱するこが望ましい、しかしいくつかの例では、界面活性剤または乳化剤が存在すると、核沸騰、または連続相中の溶解空気からの気泡生成の開始温度が低くなる。沸騰は望ましくない性質変化の原因となり得る。気泡は、クリーミングおよびその他の望ましくない問題の原因となり得る。
【０００５】
化粧品産業のスキンケア製品では、多くの場合、界面活性剤または乳化剤濃度が低いか、またはそのような界面活性剤または乳化剤をまったく含むまないエマルジョンが望ましい。いくつかの界面活性剤または乳化剤の不利な点は、ｐ−ヒドロキシ安息香酸のエステルなど、スキンケア製品中に用いられている防腐剤と相互作用する傾向である。皮層刺激は、多くの場合界面活性剤または乳化剤の使用に関わる別の問題である。消費者が化粧品の使用から経験する多くの有害皮膚反応は、界面活性剤または乳化剤の存在に関連づけられる。別の例は、防水が望まれる場合に界面活性剤または乳化剤を用いる問題に関わる。例えば、日焼け止めなどの水性スキンケア製品では、水溶性界面活性剤または乳化剤の存在が原因で活性成分が防水性でないことがある。
【０００６】
多くの医薬品化合物の使用に関する一つの問題は、それらが水に溶けないか、または溶けにくく、用いることができる界面活性剤または乳化剤には制限があるという事実に関連がある。これは、体内に薬剤を輸送することに関して問題があるために、臨床的に許容できない薬剤があるという発見につながった。静脈内注射用の薬剤および化学療法薬または抗ガン剤の投与では、エマルジョン製剤が問題を引き起こすことがある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも一つの実施態様では、上記の問題の一つ以上に解決策を提供することができる。一つの実施態様では、従来の技術と比較して比較的低いレベルのエネルギーを用いて、エマルジョンをつくることができる。少なくとも一つの実施態様では、本発明のプロセスに従ってつくられるエマルジョンは、比較的小さな液滴サイズおよび比較的一様な液滴サイズ分布の分散相を有することができる。一つの実施態様では、本発明のプロセスに従ってつくられるエマルジョンは、高い安定性の度合いを示すことができる。一つの実施態様では、本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンでは、界面活性剤または乳化剤濃度を低くするか、またはそのような界面活性剤または乳化剤をまったく使わなくてよい。一つの実施態様では、本発明のプロセスに従ってつくられるエマルジョンは、例えばスキンケア製品、医薬品組成物などとして有用である。
【０００８】
本発明は、エマルジョンをつくるプロセスに関し、プロセスマイクロチャネルを通して第一の液体を流す工程、ここにおいて前記プロセスマイクロチャネルは開口区域を備える壁を有するおよび、前記開口区域を通して前記プロセスマイクロチャネルに第二の液体を流入させ前記第一の液体と接触させて前記エマルジョンを作製する工程、ここにおいて前記第二の液体は前記第一の液体と混ざり合わず、前記第一の液体は連続相を形成し、前記第二の液体は前記連続相中に分散した不連続相を形成する、からなるものである。一つの実施態様では、前記第二の液体は、液体チャネルから前記開口区域を通って流れる。
【０００９】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルと熱交換器との間、液体チャネルと熱交換器との間、またはプロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルの両方と熱交換器との間で熱が交換される。熱交換器は、冷却、加熱または冷却および加熱の両方に用いることができる。熱交換器は、プロセスマイクロチャネル、液体チャネルまたはプロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルの両方に隣接する熱交換チャネル、加熱エレメントおよび／または冷却素子を含むことができる。一つの実施態様では、熱交換器は、プロセスマイクロチャネルまたは液体チャネルと接触または隣接するのではなく、むしろプロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルの一方または両方から離れていてもよい。
【００１０】
一つの実施態様では、第一の液体および第二の液体は、プロセスマイクロチャネル中の混合ゾーンで互いと接触する。
【００１１】
一つの実施態様では、熱は、混合ゾーンで、熱交換器とプロセスマイクロチャネルの少なくとも一部との間で交換される。
【００１２】
一つの実施態様では、熱は、混合ゾーンの上流で、熱交換器とプロセスマイクロチャネルの少なくとも一部との間で交換される。
【００１３】
一つの実施態様では、熱は、混合ゾーンの下流で、熱交換器とプロセスマイクロチャネルの少なくとも一部との間で交換される。
【００１４】
一つの実施態様では、エマルジョンは、混合ゾーンの下流で、プロセスマイクロチャネル中で急冷される。
【００１５】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルは、混合ゾーンの中に狭められた断面を有する。
【００１６】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルは、間隔の離れた壁と、これらの間隔の離れた壁のそれぞれにある開口区域を有し、第二の液体は開口区域のそれぞれを通ってプロセスマイクロチャネルに流入する。一つの実施態様では、間隔の離れた壁のそれぞれにある開口区域は複数の開口を含み、一方の壁の開口区域の開口は、他方の壁の開口区域の開口に直接対向して位置合わせされる。一つの実施態様では、間隔の離れた壁のそれぞれにある開口区域は複数の開口を含み、一方の壁の開口区域の開口の少なくともいくつかは、他方の壁の開口区域の開口に直接対向しないように位置をずらされる。
【００１７】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルは、第一のプロセスマイクロチャネル、第二のプロセスマイクロチャネル、および第一のプロセスマイクロチャネルと第二のプロセスマイクロチャネルとの間に配置される液体チャネルを含むエマルジョン作製ユニットの中にあり、それぞれのプロセスマイクロチャネルは開口区域を備える壁を有し、第一の液体は第一のプロセスマイクロチャネルおよび第二のプロセスマイクロチャネルを通って流れ、第二の液体は液体チャネルから第一のプロセスマイクロチャネル中の開口区域を通って第一の液体と接触し、第二のプロセスマイクロチャネル中の開口区域を通って第一の液体と接触する。
【００１８】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルは円形であり、円形のディスクと開口区域との間に配置され、円形のディスクは軸の周りに回転し、第一の液体は開口区域の中心開口部を通って回転ディスクに向かってプロセスマイクロチャネルに流入し、第二の液体は開口区域を通ってプロセスマイクロチャネルに流入し、そこで第一の液体と接触して混ざり合ってエマルジョンを形成し、エマルジョンは回転ディスク上を半径方向外向きに流れる。
【００１９】
一つの実施態様では、第二の液体は液体チャネル中を流れ、液体チャネルは別の開口区域を備える別の壁を有し、プロセスは、別の開口区域を通して第三の液体を流して第二の液体と接触させ液体混合物を作製する工程、および開口区域を通して第二の液体をプロセスマイクロチャネルに流入させて第一の液体と接触させる工程をさらに含む。
【００２０】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルは平行なシート、プレートまたはそのようなシートまたはプレートの組み合わせから作製される。
【００２１】
一つの実施態様では、本プロセスはマイクロチャネルミキサー中で実施され、マイクロチャネルミキサーは複数のプロセスマイクロチャネルを含み、プロセスマイクロチャネルは開口区域および隣接する液体チャネルを備える壁を有し、第二の液体は液体チャネルから開口区域を通ってプロセスマイクロチャネルに流入して第一の液体と接触し、プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは間隔の空いた平行なシートまたはプレートから作製され、プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは互いに隣接し、横に並べられた交互積層垂直配向面または上下に積み重ねられた交互積層水平配向面として配列される。
【００２２】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルは二つ以上の開口区域を含み、開口区域のそれぞれを通って別々の第二の液体が流れる。一つの実施態様では、開口区域のそれぞれを通って流れる別々の第二の液体は異なる組成を有する。一つの実施態様では、開口区域のそれぞれを通って流れる別々の第二の液体は異なる性質を有する。
【００２３】
一つの実施態様では、本プロセスはマイクロチャネルミキサー中で実施され、マイクロチャネルミキサーは少なくとも２本のプロセスマイクロチャネル、一つの実施態様では少なくとも約１０本のプロセスマイクロチャネル、一つの実施態様では少なくとも約１００本のプロセスマイクロチャネル、一つの実施態様では少なくとも約１０００本のプロセスマイクロチャネルを含む。
【００２４】
一つの実施態様では、本プロセスはマイクロチャネルミキサー中で実施され、マイクロチャネルミキサーは少なくとも一つの第一の液体マニホールドに接続した複数のプロセスマイクロチャネルを含み、第一の液体は少なくとも一つの第一の液体マニホールドを通ってプロセスマイクロチャネルへ流れる。一つの実施態様では、液体チャネルはプロセスマイクロチャネルに隣接し、マイクロチャネルミキサーは液体チャネルに接続した少なくとも一つの第二の液体マニホールドをさらに含み、第二の液体はこの少なくとも一つの第二の液体マニホールドを通って液体チャネルに流れる。一つの実施態様では、熱交換チャネルがプロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルに隣接し、マイクロチャネルミキサーは熱交換チャネルに接続した少なくとも一つの熱交換マニホールドをさらに含み、熱交換流体は少なくとも一つの熱交換マニホールドを通って熱交換チャネルに流れる。
【００２５】
一つの実施態様では、第二の液体は液体チャネルから開口区域を通ってプロセスマイクロチャネルに流入し、プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは同心状に配列された複数の環状チューブを含む。
【００２６】
一つの実施態様では、本プロセスはマイクロチャネルミキサー中で実施され、マイクロチャネルミキサーは複数のプロセスマイクロチャネルを備え、プロセスマイクロチャネルのそれぞれの中で別々のエマルジョンが作製され、プロセスマイクロチャネルの少なくとも二つの中で作製されるエマルジョンは互いに異なる。エマルジョンは、異なる組成および／または異なる性質を有してよい。このミキサーを、コンビナトリアル合成およびスクリーニング装置と呼ぶことができる。本発明のこの実施態様の利点は、同時に同じ装置を用いて複数の製品エマルジョンの作製および評価を提供することである。これは、新製品の候補として複数の製剤をスクリーニングすることが望まれるとき、利点となる可能性がある。
【００２７】
一つの実施態様では、マイクロチャネルミキサー中でエマルジョンをつくるプロセス、マイクロチャネルミキサーは横に並べられるかまたは上下に積み重ねられた複数のエマルジョン作製ユニットを含み、各エマルジョン作製ユニットはプロセスマイクロチャネルおよび隣接する液体チャネルを含み、プロセスマイクロチャネルと隣接液体チャネルとは開口区域を備える共通の壁を有し、開口区域は液体チャネルから開口区域を通してプロセスマイクロチャネルに液体を流入させるのに適し、各プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは間隔の空いた平行なシート、プレート、またはそのようなシートおよびプレートの組み合わせから作製され、本プロセスは、プロセスマイクロチャネル中に第一の液体を流す工程、液体チャネルから開口区域を通してプロセスマイクロチャネルに第二の液体を流入させる工程、およびプロセスマイクロチャネル中で第一の液体と第二の液体とを混合してエマルジョンを作製する工程を含む。
【００２８】
一つの実施態様では、本発明のプロセスは、プロセスマイクロチャネルを通る第一の液体の流れの圧力降下を比較的低くして動作させることができる。一つの実施態様では、本発明のプロセスは、開口区域を通るプロセスマイクロチャネルへの第二の液体の流れの圧力降下を比較的低くして動作させることができる。
【００２９】
添付の図面では、類似の部品および構造物は類似の参照番号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
用語「マイクロチャネル」は、最長約５０ミリメートル（ｍｍ）、一つの実施態様では最長約１０ｍｍ、一つの実施態様では最長約５ｍｍ、一つの実施態様では最長約２ｍｍ、一つの実施態様では最長約１ｍｍの少なくとも一つの内部寸法（例えば幅、高さ、直径等）を有するチャネルを指す。一つの実施態様では、内部寸法は約０．０５から約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約２ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１．５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約０．７５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約０．５ｍｍの範囲であってよい。この内部寸法は、マイクロチャネルを通る流れの方向に対して垂直であってよい。
【００３１】
一つのチャネルの位置を別のチャネルの位置に対して指定するとき、用語「隣接する」は、一枚の壁が二つのチャネルを分けて直接隣接することを意味する。この壁はさまざまな厚さを有することができる。しかし、「隣接する」チャネルは、隣接チャネル間の伝熱に干渉する介在チャネルで分けられることはない。
【００３２】
用語「混ざり合わない」は、一方の液体が別の液体に溶けないか、または２５℃でリットルあたり最大約１ミリリットルの程度までしか溶けないことを指す。
【００３３】
用語「水不溶物」は、２５℃で水に溶けないか、または２５℃でリットルあたり最大約０．１グラムの濃度までしか水に溶けない材料を指す。
【００３４】
用語「上流側」および「下流側」は、マイクロチャネルを含む本発明のプロセスで用いられるチャネルの中の場所を、チャネルを通る液体の流れの向きに対して指定する。例えば、そのチャネルを通ってその位置の方に流れる液体の一部分がまだ到着しないチャネル内の場所は、液体のその一部分の下流側である。そのチャネルを通ってその位置から流れ去る液体の一部分が既に通り過ぎたチャネル内の場所は、液体のその一部分の上流側である。本発明のプロセスで用いられるチャネルは、水平に、垂直に、または傾斜した角度に配向させることができるので、用語「上流側」および「下流側」は必ずしも垂直位置を指すものではない。
【００３５】
まず、図１を参照して、本発明のプロセスを説明する。図１を参照して、本発明のプロセスは、対向する側壁１１２および１１４を有するプロセスマイクロチャネル１１０と、側壁１１２中にある開口区域１４０とを備えるエマルジョン作製ユニット１００を用いて実施することができる。開口区域１４０は、多孔区域または多孔基板と呼ぶことができる。開口区域１４０は、開口区域全体に広がる開口１４４のアレイを有するシートまたはプレート１４２を含むことができる。側壁１１２に隣接して、開口区域１４０を介してプロセスマイクロチャネル１１０に開く液体チャネル１７０がある。プロセスマイクロチャネル１１０は、非開口または非多孔領域１１１および１１７と、混合ゾーン１１３とを有する。非開口領域１１１は、プロセスマイクロチャネルへの入口から混合ゾーン１１３への入口に及ぶ。非開口領域１１１は、混合ゾーン１１３の上流側である。混合ゾーン１１３は、開口区域１４０に隣接する。非開口領域１１７は、混合ゾーン１１３の終端からプロセスマイクロチャネル１１０の出口に及ぶ。非開口領域１１７は、混合ゾーン１１３の下流側である。側壁１１４に隣接して、熱交換チャネル１９０がある。動作時、矢印１１６で示すように、第一の液体はプロセスマイクロチャネル１１０に流入し、非開口領域１１１を通って混合ゾーン１１３に流入する。矢印１７２で示すように、第二の液体は液体チャネル１７０に流入し、矢印１７４で示すように、次いで開口区域１４０を通って混合ゾーン１１３に流入する。混合ゾーン１１３で、第二の液体は第一の液体と接触し混ざり合ってエマルジョンを形成する。第二の液体は第一の液体中で不連続相を形成することができる。第一の液体は連続相を形成することができる。エマルジョンは、プロセスマイクロチャネル１１０から非開口領域１１７を通って流れ、矢印１１８で示すように、混合ゾーン１１３から出る。エマルジョンは、油中水エマルジョンまたは水中油エマルジョンであってよい。加熱または冷却は、選択肢とすることができる。加熱または冷却が望まれるとき、矢印１９２で示すように、熱交換流体は熱交換チャネル１９０を通って流れ、プロセスマイクロチャネル１１０および液体チャネル１７０中の液体を加熱または冷却する。加熱または冷却の度合いは、プロセスマイクロチャネル１１０および液体チャネル１７０の長さにわたって変化させることができる。プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルのいくつかの区域では、加熱または冷却は無視できるか、またはまったく存在しなくてもよく、他の区域では中程度または比較的高くてもよい。あるいは、熱交換流体以外を用いて加熱または冷却を実現することができる。例えば、電熱素子を用いて加熱を実現してもよい。電熱素子を用いてプロセスマイクロチャネル１１０および／または液体チャネル１７０の一つ以上の壁を作製してもよい。電気加熱は、プロセスマイクロチャネル１１０および／または液体チャネル１７０の一つ以上の壁の中に作り付けしてもよい。冷却は、非流体冷却素子を用いて実現することができる。プロセスマイクロチャネル１１０に沿って複数の加熱または冷却ゾーンを使用することができる。同様に、プロセスマイクロチャネル１１０および／または液体チャネル１７０に沿って、異なる温度の複数の加熱流体を使用することができる。
【００３６】
図２に例を示すエマルジョン作製ユニット１００Ａは、プロセスマイクロチャネル１１０の壁１１４が開口区域１４０に対向して位置を合わせたテーパ区域１２０を含むことを除いて、図１に例を示したエマルジョン作製ユニット１００と同一である。テーパ区域１２０は、混合ゾーン１１３のプロセスマイクロチャネル１１０の幅または高さを減らし、従って混合ゾーン１１３のプロセスマイクロチャネル１１０に狭められた断面を提供する。幅または高さは、約０．００１から約５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０１から約２ｍｍの範囲であってよい。テーパ区域１２０が存在すると、混合ゾーン１１３を通って流れる液体の速度は増加する。混合ゾーン１１３を通って流れる液体の速度が増加すると、開口１４４を通って混合ゾーン１１３に流入する第二の流体に作用するせん断力が増加する。これは、開口１４４を通って混合ゾーン１１３に入る第二の液体の流れを促進する。テーパ区域１２０に隣接するプロセスマイクロチャネル１１０の狭められた断面を通って流れる液体の速度は、約０．００５から約５０メートル／秒（ｍ／ｓ）、一つの実施態様では約０．０１から約５０ｍ／ｓの範囲であってよい。
【００３７】
図３に例を示すエマルジョン作製ユニット１００Ｂは、エマルジョン作製ユニット１００Ｂが液体チャネル１７０ａおよび開口区域１４０ａも備えることを除いて、図１に例を示したエマルジョン作製ユニット１００に似ている。液体チャネル１７０ａは、プロセスマイクロチャネル１１０と熱交換チャネル１９０との間に配置される。側壁１１４に開口区域１４０ａが作製される。液体チャネル１７０ａは、開口区域１４０ａを介してプロセスマイクロチャネル１１０に開く。開口区域１４０ａは、開口区域全体に広がる開口１４４ａのアレイを有するシートまたはプレート１４２ａを含むことができる。プロセスマイクロチャネル１１０は、非開口または非多孔領域１１１および１１７と、混合ゾーン１１３とを有する。非開口領域１１１は、プロセスマイクロチャネルへの入口から混合ゾーン１１３への入口に及び、混合ゾーン１１３から上流側である。混合ゾーン１１３は、開口区域１４０および１４０ａに隣接する。非開口領域１１７は、混合ゾーン１１３の終端からプロセスマイクロチャネル１１０の出口に及ぶ。非開口領域１１７は、混合ゾーン１１３の下流側である。動作時、矢印１１６で示すように、第一の液体はプロセスマイクロチャネル１１０に流入し、非開口領域１１１を通って混合ゾーン１１３に流入する。矢印１７２および１７２ａで示すように、第二の液体は液体チャネル１７０および１７０ａにそれぞれ流入する。矢印１７４および１７４ａで示すように、第二の液体は、それぞれ開口区域１４０および１４０ａを通って混合ゾーン１１３に流入する。混合ゾーン１１３で、第二の液体は第一の液体と接触し混ざり合ってエマルジョンを形成する。第二の液体は、第一の液体中で不連続相を形成することができる。第一の液体は、連続相を形成することができる。矢印１１８で示すように、エマルジョンは非開口領域１１７を通って流れ、プロセスマイクロチャネル１１０から出る。エマルジョンは、油中水エマルジョンまたは水中油エマルジョンであってよい。加熱または冷却は、選択肢とすることができる。加熱または冷却が望まれるとき、矢印１９２で示すように、熱交換流体は熱交換チャネル１９０を通って流れ、プロセスマイクロチャネル１１０および液体チャネル１７０および１７０ａ中の液体を加熱または冷却する。加熱または冷却の度合いは、プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルの長さにわたって変化させることができる。プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルのいくつかの区域では、加熱または冷却は無視できるかまたはまったく存在しなくてもよく、他の区域では中程度または比較的高くてもよい。
【００３８】
図４に例を示すエマルジョン作製ユニット１００Ｃは、図３に例を示した開口１４４および１４４ａは互いに直接対向して位置合わせされていたが、一方、図４に例を示す開口１４４および１４４ａはそのような直接的な位置合わせからずらされることを除いて、図３に例を示したエマルジョン作製ユニット１００Ｂと同一である。図３では、開口１４４および１４４ａを通って流れる第二の液体の流れは、互いに直接衝突し、それによって第一の液体中への第二の液体の拡散を促進する。他方、図４では、開口１４４と１４４ａとを通って流れる第二の液体の流れは、互いに位置がずれ、それによって混合ゾーン１１３中に渦巻き効果を提供して拡散を促進する。
【００３９】
図５に例を示すエマルジョン作製ユニット１００Ｄは、プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａ、開口区域１４０および１４０ａ、液体チャネル１７０および熱交換チャネル１９０を備える。側壁１１２に開口区域１４０が作製され、側壁１１４に開口区域１４０ａが作製される。開口区域１４０および１４０ａは、多孔区域または多孔基板と呼ぶことができる。液体チャネル１７０は、開口区域１４０および１４０ａを介してそれぞれプロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａに開く。開口区域１４０は、開口区域全体に広がる開口１４４のアレイを有するシートまたはプレート１４２を含むことができる。同様に、開口区域１４０ａは、開口区域全体に広がる開口１４４ａのアレイを有するシートまたはプレート１４２ａを含むことができる。プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａは、非開口または非多孔領域１１１および１１７、１１１ａおよび１１７ａ、混合ゾーン１１３および１１３ａをそれぞれ有する。非開口領域１１１および１１１ａは、プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａへの入口からそれぞれ混合ゾーン１１３および１１３ａへの入口に及ぶ。非開口領域１１１および１１１ａは、混合ゾーン１１３および１１３ａからそれぞれ上流側である。混合ゾーン１１３および１１３ａは、開口区域１４０および１４０ａにそれぞれ隣接する。非開口領域１１７および１１７ａは、混合ゾーン１１３および１１３ａの終端からプロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａの出口にそれぞれ及ぶ。非開口領域１１７および１１７ａは、混合ゾーン１１３および１１３ａからそれぞれ下流側である。プロセスマイクロチャネル１１０に隣接して熱交換チャネル１９０がある。動作時、矢印１１６および１１６ａで示すように、第一の液体はプロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａにそれぞれ流入し、非開口領域１１１および１１１ａを通って混合ゾーン１１３および１１３ａに流入する。矢印１７２で示すように、第二の液体は液体チャネル１７０に流入し、次に矢印１７４および１７４ａで示すように、開口区域１４０および１４０ａを通って混合ゾーン１１３および１１３ａにそれぞれ流入する。混合ゾーン１１３および１１３ａで、第二の液体は第一の液体と接触し混ざり合ってエマルジョンを形成する。第二の液体は、第一の液体中で不連続相を形成することができる。第一の液体は、連続相を形成することができる。矢印１１８および１１８ａで示すように、エマルジョンは、それぞれ非開口区域１１７および１１７ａを通ってプロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａから流れ出る。エマルジョンは、油中水エマルジョンまたは水中油エマルジョンであってよい。加熱または冷却は、選択肢とすることができる。加熱または冷却が望まれるとき、矢印１９２で示すように、熱交換チャネル１９０を通って熱交換流体が流れ、チャネル１１０、１１０ａおよび１７０中の液体を加熱または冷却する。加熱または冷却の度合いは、チャネルの長さにわたって変化させることができる。プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａおよび液体チャネル１７０のいくつかの区域では、加熱または冷却は無視できるか、または存在せず、その他の区域では中程度または比較的高くてよい。
【００４０】
一つの実施態様では、エマルジョン作製ユニットは回転ディスクを備え、プロセスマイクロチャネルは円形の形状であってよい。この実施態様は、図６に例を示す。図６を参照して、エマルジョン作製ユニット２００は、円形ディスク２０２、プロセスマイクロチャネル２１０、開口区域２４０および液体チャネルまたは容器２７０を備える。プロセスマイクロチャネル２１０は円形であり、円形ディスク２０２と開口区域２４０との間に配置される。開口区域２４０は、液体チャネルまたは容器２７０からプロセスマイクロチャネル２１０に液体を流す複数の開口２４４をシートまたはプレート２４２中に備えることができる。円形の矢印２０６で示すように、円形ディスク２０２はシャフト２０４の周りに回転する。シャフト２０４は、モーターまたはギアなどの回転力伝達機構によって駆動するか、またはそれらに接続することができる。矢印２１６で示すように、第一の液体は入口２０７を通り、開口区域２４０の開口２４１に向かって２４１を通り、マイクロチャネル２１０に流入する。第二の液体は、液体チャネル２７０への入口２７２を通って流れる。液体チャネル２７０中で第二の液体は加圧され、矢印２７４で示すように開口区域２４０を通ってプロセスマイクロチャネル２１０の方に押される。第一の液体および第二の液体は、プロセスマイクロチャネル２１０中で互いに混合してエマルジョンを形成する。第二の液体は、第一の液体中で不連続相を形成することができる。第一の液体は、連続相を形成することができる。プロセスマイクロチャネル２１０中で作製されるエマルジョンは、矢印２１８で示すように、プロセスマイクロチャネルの中心から外向きにエマルジョンコレクタ２０８に流入する。矢印２１８で示す方向のエマルジョンの外向きの流れは、プロセスマイクロチャネル２１０内の圧力差および／またはディスク２０２の回転から生じる遠心力によって実現される。選択肢として、エマルジョンは、ライン２０９で示すように、エマルジョンコレクタから第一の液体の入り口２０７に戻して再循環させることができる。プロセスマイクロチャネル２１０を定める円形ディスク２０２と開口区域２４０との間のギャップは、最大約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約２ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１．５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１ｍｍであってよい。円形ディスク２０２の直径は、例えば約０．５から約５００ｃｍ、一つの実施態様では約１から約２５０ｃｍ、一つの実施態様では約２から約１００ｃｍ、一つの実施態様では約２から約５０ｃｍの任意の寸法であってよい。円形ディスク２０２は、例えば毎分約０．２から約５０、０００回転（ｒｐｍ）、一つの実施態様では約１から約５０００ｒｐｍの任意の速度で回転することができる。選択肢として、液体チャネルまたは容器２７０および／または回転ディスク２０２に隣接する位置で熱交換チャネルを使用して液体を加熱または冷却することができる。液体チャネルまたは容器２７０の高さまたは厚さは、例えば約０．０１から約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．１から約１０ｍｍの任意の寸法であってよい。プロセスマイクロチャネル２１０を通る液体の流量は、毎分約０．０１から約１０００リットル（ｌｐｍ）、一つの実施態様では０．１から約２００ｌｐｍの範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル２１０を通って流れる液体の速度は、毎秒約０．００１から約５０メートル（ｍ／ｓ）、一つの実施態様では約０．０１から約１０ｍ／ｓの範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル２１０を通って流れる液体のレイノルズ数は、約５から約５０、０００、一つの実施態様では約１０から約５０００の範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル２１０に入る第一の液体の温度は、約０℃から約２００℃、一つの実施態様では約２０℃から約１００℃の範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル２１０内の圧力は、約０．０１から約１０００気圧、一つの実施態様では約１から約１０気圧の範囲であってよい。液体チャネルまたは容器２７０を通って流れる第二の液体の流量は、約０．００１から約２００ミリリットル／秒（ｍｌ／ｓ）、一つの実施態様では約０．０１から約１００ｍｌ／ｓの範囲であってよい。液体チャネル２７０中の第二の液体の温度は、約−２０℃から約２５０℃、一つの実施態様では約２０℃から約１００℃の範囲であってよい。液体チャネルまたは容器２７０の中の圧力は、約０．１から約１０００気圧、一つの実施態様では約０．２から約１００気圧であってよい。開口区域２４０を通って流れる第二の液体の圧力降下は、約０．０１から約５００気圧、一つの実施態様では約０．１から約１００気圧の範囲であってよい。
【００４１】
一つの実施態様では、本発明のプロセスは二重エマルジョンをつくるために適する。これらの二重エマルジョンは、図３３に例を示すエマルジョン作製ユニット４００を用いてつくることができる。図３３では、エマルジョン作製ユニット４００は、中心線４０２と４０４との間に配置される。エマルジョン作製ユニット４００は、プロセスマイクロチャネル４１０と、液体チャネル４２０、４３０、４４０および４５０を備える。液体チャネル４２０および４３０は、プロセスマイクロチャネル４１０に隣接する。液体チャネル４４０は液体チャネル４２０に隣接し、液体チャネル４５０は液体チャネル４３０に隣接する。粗開口区域４１５を備える共通壁４１２がプロセスマイクロチャネル４１０と液体チャネル４２０とを分ける。粗開口区域４２５を備える共通壁４２２がプロセスマイクロチャネル４１０と液体チャネル４３０とを分ける。開口区域４１５および４２５は、開口４１６および４２６をそれぞれ含む。液体チャネル４４０と液体チャネル４２０との間には、開口４３６を含む微細開口区域４３５が配置され両者を分ける。液体チャネル４５０と液体チャネル４３０との間には、開口４４６を含む微細開口区域４４５が配置され、両者を分ける。粗開口区域４１５および４２５の開口４１６および４２６は、微細開口区域４３５および４４５の開口４３６および４４６より大きい。プロセスマイクロチャネル４１０は、非開口または非多孔領域４１１および混合ゾーン４１３を有する。非開口領域４１１は、プロセスへの入口から混合ゾーン４１３への入口に及ぶ。混合ゾーン４１３は、開口区域４１５および４２５に隣接する。選択肢として、中心線４０２および／または４０４によって示す位置に熱交換チャネルを組み込み、所望の加熱または冷却を液体に提供することができる。
【００４２】
中心線４０２の下の方には、同じく図３３に例を示した隣のエマルジョン作製ユニット４００ａの一部が配置されている。エマルジョン作製ユニット４００ａは、プロセスマイクロチャネル４１０ａ、粗開口区域４１５ａおよび４２５ａ、液体チャネル４３０ａおよび微細開口区域４４５ａを備える。これらは、上記で考察したプロセスマイクロチャネル４１０、粗開口区域４１５および４２５、液体チャネル４３０および微細開口区域４４５と同じである。図３３の中心線４０４の上の方には、別の隣接エマルジョン作製ユニット４００ｂの一部も配置されている。エマルジョン作製４００ｂは、微細開口区域４３５ｂおよび液体チャネル４２０ｂを備える。これらは、上記で考察した微細開口区域４３５および液体チャネル４２０と同じである。図３３にエマルジョン作製ユニット４００ａおよび４００ｂの一部を含めたのは、本発明のプロセスに従ってマイクロチャネルミキサーの中で使用されるときのエマルジョン作製ユニット４００の繰り返しの例を示すためである。
【００４３】
図３３を参照して、動作時、矢印４１４で示すように、第一の液体はプロセスマイクロチャネル４１０に入り、非開口領域４１１を通って混合ゾーン４１３に流入する。矢印４２３および４３３で示すように、第二の液体は液体チャネル４２０および４３０にそれぞれ入る。矢印４４２および４５２で示すように、第三の液体が液体チャネル４４０および４５０にそれぞれ入る。第三の液体は、液体チャネル４４０から開口区域４３５を通って液体チャネル４２０に流入し、そこで第二の液体と混ざり合って別のエマルジョンを形成する。第三の液体は、液体チャネル４５０から開口区域４４５を通って液体チャネル４３０に流入し、そこで第二の液体と混ざり合って別のエマルジョンも形成する。液体チャネル４２０および４３０中で作製される別のエマルジョンの中で、第三の液体は不連続相を形成し、第二の液体は連続相を形成する。液体チャネル４２０および４３０中で作製されるこれらの別のエマルジョンは、開口区域４１５および４２５を通ってそれぞれ混合ゾーン４１３に流入し、そこで第一の液体と混ざり合う。混合ゾーン４１３では、この別のエマルジョンは第一の液体を連続相の形とする不連続相として第一の液体中に分散する。混合ゾーン４１３で作製されるこのエマルジョンは、二重エマルジョンである。二重エマルジョンでは、第三の液体の少なくとも一部を第二の液体の液滴中にカプセル化することができる。カプセル化された液滴は、連続相の形である第一の液体中に不連続相として分散する。矢印４１８で示すように、二重エマルジョンはプロセスマイクロチャネル４１０から出る。
【００４４】
一つの実施態様では、多重エマルジョン調合物および／または加工条件の組を用いて、一台のマイクロチャネルミキサー中で種々のエマルジョンを発生させることができる。例えば、一台のマイクロチャネルミキサーが二つ以上のプロセスマイクロチャネル、関連液体チャネルおよび熱交換チャネルを使用し、一台のマイクロチャネルミキサー中で、一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、数十、数百、数千、数万、数十万等の別々のエマルジョンをつくることができる。この種類のミキサーをコンビナトリアル合成装置と呼ぶことができる。この装置の例を、エマルジョン作製ユニット５００を説明する図３４に示す。エマルジョン作製ユニット５００は四つのプロセスマイクロチャネルを使用し、その結果四つまでの別々のエマルジョンを発生させることができる。エマルジョン作製ユニット５００を任意の所望回数、例えば二回、三回、四回、五回、六回、七回、八回、九回、十回、数十回、数百回、数千回、数万回等繰り返し、上記で示した複数の別々のエマルジョンの可能性を提供することができる。エマルジョン作製ユニット５００は、プロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０、液体チャネル５５０および５６０、熱交換チャネル５７０および５８０を備える。側壁５１２に開口区域５１１が作製される。側壁５２２に開口区域５２１が作製される。側壁５３２に開口区域５３１が作製される。側壁５４２に開口区域５４１が作製される。開口５１３、５２３、５３３および５４３は、開口区域５１１、５２１、５３１および５４１にそれぞれ配置され、開口区域全体に広がる。プロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０は、混合区域５１５、５２５、５３５および５４５から上流側に配置される非開口セクション５１４、５２４、５３４および５４４をそれぞれ備える。混合区域５１５、５２５、５３５および５４５は、開口区域５１１、５２１、５３１および５４１に隣接してそれぞれ配置される。プロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０は、混合ゾーン５１５、５２５、５３５および５４５の下流に配置される非開口区域５１６、５２６、５３６および５４６もそれぞれ備える。動作時、矢印５１７、５２７、５３７および５４７で示すように、第一の液体は、プロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０にそれぞれ流入する。プロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０に入る第一の液体は、互いに同じ組成を有してもよく、あるいは組成は互いに異なってもよい。第一の液体は、非開口区域５１４、５２４、５３４および５４４を通って混合ゾーン５１５、５２５、５３５および５４５にそれぞれ流入する。矢印５５１および５６１で示すように、第二の液体は、液体チャネル５５０および５６０に流入する。液体チャネル５５０に入る第二の液体は、液体チャネル５６０に入る第二の液体と同じであってもよく、あるいは異なってもよい。液体チャネル５５０に入る第二の液体と液体チャネル５６０に入る第二の液体との間の差異は、組成または加工条件、物理的性質（例えば粘度、密度、表面張力等）および／または動作パラメータによるものであってよい。矢印５５１で示すように、液体チャネル５５０に入る第二の液体は、矢印５５２および５５３で示すように、開口区域５１１および５２１を通って混合ゾーン５１５および５２５にそれぞれ流入する。混合ゾーン５１５および５２５で、第二の液体は第一の液体と接触し混ざり合ってエマルジョンを形成する。同様に、矢印５６１で示すように、第二の液体は液体チャネル５６０に流入し、矢印５６２および５６３で示すように、次いで開口区域５３１および５４１を通って混合ゾーン５３５および５４５にそれぞれ流入する。混合ゾーン５１５、５２５、５３５および５４５で、第二の液体は第一の液体と接触し混ざり合ってエマルジョンを形成する。混合ゾーン５１５、５２５、５３５および５４５で作製されるエマルジョンは、同じであってもよく、異なってもよい。異なっている場合、それらのエマルジョンは、組成および／または物理的性質または動作パラメータ（例えば分散相および／または連続相の組成、粒子サイズ、粒子サイズ分布、粘度、密度、表面張力、温度、圧力、流量等）に関して互いに異なってよい。プロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０のそれぞれの中で作製されるエマルジョンは、油中水エマルジョン、水中油エマルジョン、またはそれらの組み合わせであってよい。例えば、プロセスマイクロチャネル５１０中で作製されるエマルジョンは油中水エマルジョンであってよく、一方、プロセスマイクロチャネル５２０、５３０および／または５４０の中で作製されるエマルジョンは水中油エマルジョンであってよい等である。どのエマルジョンが油中水で、どれが水中油であるかについてのその他の組み合わせおよび順列が可能である。矢印５１８、５２８、５３８および５４８で示すように、エマルジョンは、混合ゾーン５１５、５２５、５３５および５４５から非開口セクション５１６、５２６、５３６および５４６を通ってプロセスマイクロチャネル５１０、５２０、５３０および５４０からそれぞれ流れ出る。熱交換チャネル５７０および５８０を用いる加熱または冷却は、選択肢とすることができる。加熱または冷却が望まれるとき、矢印５７１および５７２と、５８１および５８２とで示すように、熱交換流体は、熱交換チャネル５７０および５８０を通って流れ、チャネル５１０、５２０、５３０、５４０、５５０および５６０中の液体を加熱または冷却する。加熱または冷却の度合いは、チャネルのそれぞれの長さにわたって変化させることができる。プロセスチャネルおよび／または液体チャネルのいくつかの区域では、加熱または冷却は無視できるかまたはまったく存在しなくてもよく、他の区域では中程度または比較的高くてもよい。本発明のこの実施態様の利点は、同時に同じ装置を用いて複数の製品エマルジョンの作製および評価を提供できることである。これは、新製品の候補として複数の製剤をスクリーニングすることが望まれるとき、利点となり得る。
【００４５】
図１〜６、３３および３４のそれぞれでは、一つのエマルジョン作製ユニットだけの全体の例を示したが、本発明のプロセスを実施するためにマイクロチャネルミキサー中に用いることができるエマルジョン作製ユニットの数には、事実上、上限はない。例えば、上記で説明したエマルジョン作製ユニットの一基、二基、三基、四基、五基、六基、八基、十基、二十基、五十基、百基、数百基、千基、数千基、一万基、数万基、十万基、数十万基、数百万基等を用いることができる。一つの実施態様では、各エマルジョン作製ユニットをマニホールド化することができる。マニホールド化は、マクロ配管、パイプ配管またはダクト配管を各ユニットに接続することによって実現することができる。あるいは、エマルジョン作製ユニットの多くは、各ユニットの間に比較的等しい圧力降下回路を創り出すことによって、エマルジョン作製ユニットを含むマイクロチャネルミキサー中で内部マニホールド化することができる。他方、若干の流れ不均衡配分があっても製品の品質には影響を及ぼさないので、各ユニットの間の圧力降下を等しくしないことができる。一つの実施態様では、本発明のプロセスを用いてエマルジョンを作製する場合、最高約５０％の流れ不均衡配分は許容できる。プロセスマイクロチャネル、接続液体チャネルおよび熱交換チャネルは、横に配列するかまたは上下に積み重ねることができる。例えば、エマルジョン作製ユニット１００および１００Ａの場合には、一つの面内にプロセスマイクロチャネル１１０を平行に並べ、プロセスマイクロチャネル１１０の一方の側の隣接する面内に液体チャネル１７０を平行に並べ、プロセスマイクロチャネル１１０の他方の側の別の面内に熱交換チャネル１９０を平行に並べることができる。例えば、エマルジョン作製ユニット１００Ｂおよび１００Ｃの場合には、一つの面内にプロセスマイクロチャネル１１０を平行に並べ、プロセスマイクロチャネル１１０のそれぞれの側の隣接する面内に液体チャネル１７０および１７０ａを平行に並べ、液体チャネル１７０ａに隣接する面内に熱交換チャネル１９０を平行に並べることができる。エマルジョン作製ユニット１００Ｄの場合には、一つの面内に液体チャネル１７０を平行に並べ、液体チャネル１７０のそれぞれの側の隣接する面内にプロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａを平行に並べ、プロセスマイクロチャネル１１０に隣接する面内に熱交換チャネル１９０を平行に並べることができる。これらのエマルジョン作製ユニットは、図１〜６および３３には示さないが、当業者が提供できるプロセス液体および熱交換流体の入出力を制御するために、適切なヘッダ、フッタ、マニホールド、バルブ、導路、チュービング、制御機構等を有することができる。例えば、プロセスマイクロチャネルのサイズに関連する不必要な圧力降下を回避するために導路またはチュービングを接続する場合、エマルジョン作製ユニットを含むマイクロチャネルミキサーへの入口および出口で、傾斜したヘッダおよびフッタを用いることができる。マイクロチャネルミキサー内のエマルジョン作製ユニット１００Ｄの使用について、下記で考察する図１６〜２０にさらに例を示す。
【００４６】
一つの実施態様では、需要に即応できる大きな製造能力用のスケールアップ装置のコアを形成するために、複数のエマルジョン作製ユニット（１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、４００または５００）を上下に積み重ねることができる。スケールアップ装置は、エマルジョン製品のためだけでなくエマルジョンを作製するために用いられる液体のためのマニホールドとしても、傾斜したヘッダおよびフッタを有することができる。プロセスチャネルまたは分散相チャネルまたは熱交換チャネルの入口のオリフィスプレートまたはその他の開口ゾーンを加えることによって、より一様な流れの分布を促進することができる。エマルジョン作製ユニットを保持し、シールするために、フレームセクションを用いることができる。
【００４７】
プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）のそれぞれは、例えば正方形、長方形、円形、環状、楕円形、台形等任意の構成の断面を有することができる。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）は管状であってよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）は、横に並べられて、または上下に積み重ねられて配置される離間した平行な複数のシートまたはプレートから作製することができる。用語「シート」は、最大約５ｍｍの壁の厚さを指す。用語「プレート」は、約５ｍｍ以上の壁の厚さを指す。シートはロールの形でユーザに供給することができ、一方プレートは平らな製品材料の形でユーザに供給することができる。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）のそれぞれは、プロセスマイクロチャネルを通る流体の流れに垂直な最高約５０ｍｍ、一つの実施態様では最高約１０ｍｍ、一つの実施態様では最高約２ｍｍの範囲の内部寸法（例えば、高さ、幅または直径）を有する。この寸法は、約０．０５から約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約２ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１．５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約０．５ｍｍの範囲であってよい。プロセスマイクロチャネルを通る液体の流れに垂直な別の内部寸法（例えば、高さまたは幅）は、任意の値、例えば約０．０１ｃｍから約１００ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０１ｃｍから約７５ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０１ｃｍから約５０ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．２ｃｍから約２５ｃｍの範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）のそれぞれの長さは任意の値であってよく、例えば約０．１ｃｍから約５００ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．１ｃｍから約２５０ｃｍの範囲、一つの実施態様では約１ｃｍから約１００ｃｍの範囲、一つの実施態様では約１ｃｍから約５０ｃｍの範囲、一つの実施態様では約２ｃｍから約２５ｃｍの範囲であってよい。
【００４８】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）は、混合ゾーン（１１３、１１３ａ、４１３、５１５、５２５、５３５、５４５）の上流の入口で、プロセスマイクロチャネル中の第一の液体の流れの均一な分布を提供する非開口または非多孔領域（１１１、１１１ａ、４１１、５１４、５２４、５３４、５４４）を有することができる。これは、複数のプロセスマイクロチャネルを横におよび／または上下に並べるとき、および複数のプロセスマイクロチャネルへの第一の液体の流れが一様でないとき、有用なことがある。これらの非開口領域（１１１、１１１ａ、４１１、５１４、５２４、５３４、５４４）を提供することによって、混合ゾーン（１１３、１１３ａ、４１３、５１５、５２５、５３５、５４５）に達する前の第一の液体の流れを安定化させることができる。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）が円形断面（すなわち管状の幾何学的形状）を有するとき、非開口領域（１１１、１１１ａ、４１１、５１４、５２４、５３４、５４４）を用いると有利なことがある。一つの実施態様では、非開口領域（１１１、１１１ａ、４１１、５１４、５２４、５３４、５４４）内のプロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）の最小内部寸法に対するプロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）への入口から混合ゾーン（１１３、１１３ａ、４１３、５１５、５２５、５３５、５４５）への入口までの非開口領域（１１１、１１１ａ、４１１、５１４、５２４、５３４、５４４）の長さの比は、約０．０００１から約１００００、一つの実施態様では約０．００１から約１０００であってよい。
【００４９】
液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）は、マイクロチャネルとは言えないほど大きな寸法を有することもできるが、マイクロチャネルである。これらのチャネルのそれぞれは、任意の形状、例えば正方形、長方形、円形、環状、楕円形、台形等を有する断面を有することができる。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）は、管状であってよい。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）は、横に並べられて、または上下に積み重ねられて配置される間隔の空いた平行なシートまたはプレートから作製することができる。各液体チャネルは、液体チャネルを通る液体の流れに垂直な最大約１００ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約１００ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約５０ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約１０ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約５ｃｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約１０ｍｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約５ｍｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約２ｍｍの範囲、一つの実施態様では約０．０５ｍｍから約１ｍｍの範囲の内部寸法（例えば高さ、幅または直径）を有することができる。液体チャネルを通る液体の流れに垂直な別の内部寸法（例えば、高さまたは幅）は、約０．０１ｃｍから約１００ｃｍ、一つの実施態様では約０．０１ｃｍから約７５ｃｍ、一つの実施態様では約０．１ｃｍから約５０ｃｍ、一つの実施態様では約０．２ｃｍから約２５ｃｍの範囲であってよい。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）の長さは、任意の値、例えば約０．１ｃｍから約５００ｃｍ、一つの実施態様では約０．１ｃｍから約２５０ｃｍ、一つの実施態様では約１ｃｍから約１００ｃｍ、一つの実施態様では約１ｃｍから約５０ｃｍ、一つの実施態様では約２ｃｍから約２５ｃｍの範囲であってよい。各プロセスマイクロチャネルと次の隣接液体チャネルとの間、または隣接する液体チャネル間の距離は、約０．０５ｍｍから約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．１から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．２ｍｍから約２ｍｍの範囲であってよい。
【００５０】
熱交換器は、冷却、加熱または冷却および加熱の両方に用いることができる。熱交換器は、一つ以上の熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）、電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子を含むことがある。これらは、プロセスマイクロチャネル、液体チャネル、あるいはプロセスマイクロチャネルと液体チャネルとの両方に隣接させることができる。一つの実施態様では、熱交換器はプロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルと接触または隣接するのではなく、むしろプロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルの一方または両方から離しておくこともできる。電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子を用いて、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、２１０、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）および／または液体チャネル（１７０、１７０ａ、２７０、４２０、４３０、４４０、４５０、５６０、５７０）の一つ以上の壁を形成させてもよい。電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子は、プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルの一つ以上の壁に組み入れることができる。電熱素子および／または抵抗加熱器は、プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルの壁に埋め込まれた薄いシート、ロッド、ワイヤ、ディスクまたはその他の形状の構造物であってよい。電熱素子および／または抵抗加熱器は、プロセスマイクロチャネル壁および／または液体チャネル壁に貼り付けられたホイルまたはワイヤの形であってもよい。加熱および／または冷却は、ペルティエ型熱電冷却および／または加熱素子を用いて実現することができる。プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルの長さ方向に沿って複数の加熱および／または冷却ゾーンを使用することができる。同様に、プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルの長さ方向に沿って、種々の温度の複数の熱交換流体を使用することができる。作製後にエマルジョンを急冷して液滴安定性を高めるために、冷却を用いることができる。熱交換器を用いて、プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネル内の精密な温度制御を提供することができる。
【００５１】
熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、マイクロチャネルとは言えないほど大きな寸法を有することもできるが、マイクロチャネルである。これらのチャネルのそれぞれは、任意の形状、例えば正方形、長方形、円形、環状、楕円形、台形等を有する断面を有することができる。熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、管状であってよい。熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、横に並べられて、または上下に積み重ねられて配置される間隔の空いた平行なシートまたはプレートから作製することができる。熱交換チャネルのそれぞれは、熱交換チャネルを通る熱交換流体の流れに垂直な最大約５０ｍｍ、一つの実施態様では最大約１０ｍｍ、一つの実施態様では最大約２ｍｍの範囲の内部寸法、例えば高さ、幅または直径を有することができる。この寸法は、約０．０５から約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約２ｍｍ、一つの実施態様では約０．５から約１ｍｍの範囲であってよい。熱交換チャネルを通る熱交換流体の流れに垂直な別の内部寸法、例えば高さまたは幅は、例えば約０．０１ｃｍから約１００ｃｍ、一つの実施態様では約０．０１ｃｍから約７５ｃｍ、一つの実施態様では約０．１ｃｍから約５０ｃｍ、一つの実施態様では約０．２ｃｍから約２５ｃｍの範囲の任意の値であってよい。熱交換チャネルの長さは、例えば約０．１ｃｍから約５００ｃｍ、一つの実施態様では約０．１ｃｍから約２５０ｃｍ、一つの実施態様では約１ｃｍから約１００ｃｍ、一つの実施態様では約１ｃｍから約５０ｃｍ、一つの実施態様では約０．２ｃｍから約２５ｃｍの範囲の任意の値であってよい。各プロセスマイクロチャネルまたは液体チャネルと次に隣接する熱交換チャネルとの間の距離は、約０．０５ｍｍから約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．１から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．２ｍｍから約２ｍｍの範囲であってよい。
【００５２】
図１〜５に例を示した熱交換チャネル１９０および図３４に例を示した熱交換チャネル５７０および５８０は、矢印で示すように、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、５１０、５２０、５３０、５４０）および液体チャネル（１７０、１７０ａ、５５０、５６０）を通る液体の流れに平行でチャネルを通って同じ向きの方向に流れる熱交換流体に適応している。あるいは、熱交換流体は、熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）を通って、図１〜５および３４に示す方向とは反対の方向、従ってプロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、５１０、５２０、５３０、５４０）および液体チャネル（１７０、１７０ａ、５５０、５６０）を通る液体の流れと向流で流すことができる。あるいは、熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、５１０、５２０、５３０、５４０）および液体チャネル（１７０、１７０ａ、５５０、５６０）を通る液体の流れに対して交差流の方向の熱交換流体の流れを提供するように、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、５１０、５２０、５３０、５４０）および液体チャネル（１７０、１７０ａ、５５０、５６０）に対して方向を定めることができる。熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、交差流および並流または向流の組み合わせを提供するために、Ｓ字曲線構成を有することができる。
【００５３】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）、液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）および熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、正方形または長方形の断面を有し、間隔の空いた平行なシートまたはプレートから作製される。これらのチャネルは、横に並んだ垂直配向積層面内または上下に積み重ねられた水平配向積層面内に配列されることがある。平行プレート構成と呼ぶことができるこれらの構成には、多数の利点がある。例えば、管状のチューブと比較すると、平行プレート構成は、同じ連続相の物質流束において同じせん断力を実現する高さ、幅または直径の場合に受ける圧力降下が小さい。例えば、長方形チャネルのアスペクト比が約１０に近づくと、すなわち平行シートまたはプレート構成に近づくと、その圧力降下は同じ条件下の管状チャネル中の圧力降下の約５０％しかないことがある。平行プレート構成を有するプロセスマイクロチャネル、液体チャネルおよび熱交換チャネルは、スケールアップ用のコンパクトな装置内に容易に配置することができる。管状チューブと比較すると、平行プレート構成を用いることによって、単位体積あたり処理能力のより高いエマルジョン作製プロセスを実現することもできる。
【００５４】
平行プレート構成を用いることの利点は、これらの構成が管状チューブと比較してより大きな流体／壁材料比を有し、従ってよりコンパクトでより高い製造能力または出力の可能性を有することである。図７に示すように、同じ速度（従って類似のせん断力および液滴サイズ）、同じ寸法ｄ、Ｄ、ＬおよびＷで比較を行なうことができる。比較結果は、連続相流量Ｇチューブ＝ＤΠ／［８（Ｄ＋ｄ）］Ｇプレートである。Ｄ＝ｄなら、Ｇチューブ＝０．１９６Ｇプレートである。ｄ＝Ｄ／２なら、Ｇチューブ＝０．２６２Ｇプレートである。これは、同じ流量／製造能力およびシステム体積の場合、チューブ内径を（１／０．１９６）０．５＝２．２５倍または（１／０．２６２）０．５＝１．９５４倍の因子分だけおおきくしなければならないことを意味する。しかし、チューブ直径を大きくすると、せん断力がはるかに低くなり、そのため液滴サイズが大きくなってしまう。乳化面積は以下の関係を有するので、この場合、充填密度が低くなる。Ｄ＝ｄならＡチューブ＝０．３９Ａプレート、ｄ＝Ｄ／２なら、Ａチューブ＝０．５２Ａプレートである。
【００５５】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）、液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）、および選択肢として、熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、同心円状に配置された円形チューブの形であってもよい。プロセスマイクロチャネルおよび液体チャネルは、一方のチャネルを環状の空間に配置し、他方のチャネルを中心空間または隣接する環状の空間に配置して、互いに隣接させてもよい。一つの実施態様では、本発明のプロセスで有用なマイクロチャネルミキサーは、マイクロチャネルミキサーを円筒形の形状として、複数の交互積層同心円管状のプロセスマイクロチャネル、液体チャネル、および選択肢として、熱交換チャネルを含むことができる。
【００５６】
開口（１４４、１４４ａ、２４４、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）は、開口区域を通る指定された液体の流れを可能にするのに十分なサイズとすることができる。開口は、細孔と呼ぶことができる。開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）は、約０．０１から約５０ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約１０ｍｍ、一つの実施態様では約０．１から約２ｍｍの範囲の厚さを有してよい。開口（１４４、１４４ａ、２４４、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）は、最大約５０ミクロンの範囲、一つの実施態様では約０．００１から約５０ミクロンの範囲、一つの実施態様では約０．０５から約５０ミクロン、一つの実施態様では約０．１から約５０ミクロンの平均直径を有することがある。一つの実施態様では、開口は、約０．５から約１０ナノメートル（ｎｍ）、一つの実施態様では約１から約１０ｎｍ、一つの実施態様では約５から約１０ｎｍの範囲の平均直径を有することがある。開口区域の開口の数は、平方センチメートルあたり約１０から約５×１０８個の開口個、一つの実施態様では平方センチメートルあたり約１から約１×１０６個の開口の範囲であってよい。開口は、互いに孤立していてもよく、孤立していなくてもよい。開口の一部またはすべては、開口区域内の他の開口と流体連通していてもよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、２１０、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）を通って流れる液体の流路に沿う方向の開口区域の長さに対する開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）の厚さの比は、約０．００１から約１、一つの実施態様では約０．０１から約１、一つの実施態様では約０．０３から約１、一つの実施態様では約０．０５から約１、一つの実施態様では約０．０８から約１、一つの実施態様では約０．１から約１の範囲であってよい。開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）は、本発明のプロセスの動作を可能にするのに十分な強度および寸法安定性を提供する任意の材料で構築することができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼および類似物）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、上記金属の任意のものの合金、重合体（例えば熱硬化樹脂）、セラミック、ガラス、一つ以上の重合体（例えば熱硬化樹脂）およびガラス繊維を含むコンポジット、石英、ケイ素、カーボンナノチューブまたはカーボンモレキュラーシーブを含む微多孔質炭素、ゼオライトまたはそれらの二つ以上の組み合わせを含む。開口は、レーザ穿孔、マイクロエレクトロ機械加工システム（ＭＥＭＳ）、リソグラフィー電着および成型（ＬＩＧＡ）、電気スパークリングまたは電気化学エッチングなどの既知の技法を用いて作製することができる。開口は、押し出し成型品などの構造を有するプラスチックまたは配列カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）膜などの膜をつくるために用いられる技法を用いて作製することができる。��口は、金属粉末または粒子を焼結または圧縮して曲がりくねって相互に連結したキャピラリーチャネルを作製することなどの技法および膜作製技法を用いて作製することができる。部分的に開口を埋める開口内部側壁へのコーティングの塗布によって、これらの方法の任意のものによって提供されるサイズから開口の大きさを小さくすることができる。選択的なコーティングによって、連続流路に接して最小の細孔径を提供する多孔質体の外部薄層を作製することもできる。最小平均細孔開口部は、所望のエマルジョンの液滴サイズによって、約１ナノメートルから約数百ミクロンの範囲であってよい。開口内部の側壁上に酸化物スケールまたはコーティングを作製する方法だけでなく、熱処理によって開口の大きさを減らすこともできる。これらの技法は、開口を部分的に閉塞して流れのための開口部のサイズを減らすために用いることができる。図８および９は、同じ倍率および同じ位置での熱処理の前後のステンレス鋼多孔基板のＳＥＭ表面構造の比較を示す。図８は熱処理前の表面を示し、図９は熱処理後の表面を示す。熱処理後の多孔質材料の表面は、著しく小さなギャップおよび開口部サイズを有する。開口部の間の平均距離は、対応して増加する。
【００５７】
開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）は、約０．０１から約２００ミクロンの範囲の平均細孔径の相互連結チャネルまたは細孔を有する金属または非金属多孔質材料からつくることができる。これらの細孔は、開口（１４４、１４４ａ、２４４、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）として機能することがある。多孔質材料は、平均細孔間距離が平均細孔径と同様であるように、粉末または微粒子からつくることができる。非常に小さな細孔径を用いると、細孔間距離も非常に小さくなることがあり、液滴はプロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、２１０、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）または液体チャネル（４２０、４３０）の側の表面で合体して望ましくない大きな液滴を形成することがある。多孔質材料は、約３００℃から約１０００℃の範囲の高温で約１時間から約２０日間の長さの酸化によって、またはゾルコーティングによってアルミナなどの別の材料の薄層をコーティングすることまたは小さな細孔をふさぎ、大きな細孔の細孔径を小さくし、その結果細孔間距離を増加させる細孔の表面および内部の化学蒸着法を用いるニッケルによって手直しすることができる。それなりに、液滴の合体を減らすか、またはなくし、より小さな液滴の生成を可能にすることができる。図１０に、手直しした基板または開口区域のＳＥＭ画像を示す。
【００５８】
約１ミクロンより小さな液滴サイズを有するエマルジョンを提供するのに十分に小さなマイクロスケール開口または細孔（１４４、１４４ａ、２４４、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）を有する開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）として用いられる基板の製作には問題が多い。これの理由の一つは、圧縮および／または焼結によって粉末／粒子からつくられる金属多孔基板などの未処理の規則性多孔質材料では比較的高い表面粗さが生じるという事実にある。一般に、これらの金属多孔質基板では、所定の名目細孔径が特定の値より低いとき、表面領域に必要な細孔径はない。多孔質材料のバルクは指定された名目細孔径を有するが、多くの場合、表面領域ははるかに大きなサイズの融合細孔および空洞を特徴とする。この問題は、所望の表面領域の細孔径および細孔間距離を提供するようにこれらの基板を手直しすることによって、克服することができる。これは、多孔質基板から表面層を除き、小さな開口部を有する滑らかな新しい表面を加えることによって実施できる。これらの手直し基板を用いて作製されるエマルジョンでは、基板による圧力降下を増加させることなく液滴サイズを小さくすることができる。多孔質表面を直接研磨または機械加工すると、表面構造のスミアリングおよび細孔の閉塞の原因となることがあるので、多孔質構造を液体充填材で満たした後、固形化および機械研磨／磨き仕上げする。それから、充填材を除いて材料の多孔質構造を再び得る。充填材は、亜鉛またはスズなどの低い融点を有する金属またはエポキシなどの重合体の前駆体であってよい。真空を使用することによって、液体充填および除去工程を容易にすることができる。研磨／磨き仕上げは、研削盤および研削粉を用いて実現することができる。金属充填剤の除去は、融解および真空吸い出しによって、または酸エッチングによって実現することができる。エポキシまたはその他の重合体は、溶媒溶解によって、または空気中での燃焼除去によって除去することができる。
【００５９】
図１１〜１３を参照して、一つの実施態様では、開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）は、比較的小さな開口１４８を含む比較的薄いシート１４６と、開口１４８と同軸で位置合わせされるかまたは開口１４８に連結される比較的大きな開口１５２のアレイを含む比較的厚いシートまたはプレート１５０とで構築することができる。比較的薄いシート１４６は、比較的厚いシート１５０の上に重ねて貼り合わせられ、比較的薄いシート１４６はプロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、２１０、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）または液体チャネル（４２０、４３０）の内部に面し、比較的厚いシート１５０は液体チャネル（１７０、１７０ａ、２７０、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）の内部に面する。比較的薄いシート１４６は、任意の適当な手順（例えば拡散結合）を用いて比較的厚いシート１５０に張り合わせられ、強化された機械的強度を有するコンポジット構造１５４を提供することができる。比較的薄いシート１４６は、約０．００１から約０．５ｍｍ、一つの実施態様では約０．０５から約０．２ｍｍの範囲の厚さを有することできる。比較的小さな開口１４８は、任意の形状、例えば円形、三角形または長方形を有することができる。比較的小さな開口１４８は、約０．０５から約５０ミクロン、一つの実施態様では約０．０５から約２０ミクロンの範囲の平均直径を有することができる。比較的厚いシートまたはプレート１５０は、約０．１から約５ｍｍ、一つの実施態様では約０．１から約２ｍｍの範囲の厚さを有することがある。比較的大きな開口１５２は、任意の形状、例えば円形、三角形または長方形を有することができる。比較的大きな開口１５２は、約０．１から約４０００ミクロン、一つの実施態様では約１から約２０００ミクロン、一つの実施態様では約１０から約１０００ミクロンの範囲の平均直径を有することができる。シート１４６の開口１４８のアレイおよびシートまたはプレート１５０の開口１５２のアレイは、それぞれ平方センチメートルあたり約２個から約１００００個の開口、一つの実施態様では、平方センチメートルあたり約２個から約１０００個の開口を含む。シート１４６およびシートまたはプレート１５０は、開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）を造るために有用であると上記で説明した材料の任意のもので構築することができる。開口１４８および１５２は、開口区域を通って流れる液体が最初に開口１５２を通り、次に開口１４８を通って流れるように同軸で位置合わせするか、または連結することができる。比較的小さな開口１４８を通って液体が流れる通路は比較的短いため、開口の通路が開口１４６と１５２との合計の長さに等しい長さを有したら起こったであろう圧力降下と比べると、比較的低い圧力降下で液体が開口１４８を通って流れることが可能になる。
【００６０】
図１４に例を示す実施態様では、コンポジット構造物１５４ａは、開口１５２に重なる比較的薄いシート１４６の凸部分１４９が提供される点を除いて、図１３に例を示したと同じ設計を有する。凸部分１４９によって、隣接するチャネルで提供される局所せん断力が増加する。図１４の矢印１１６および１１８は、開口１４８に隣接するチャネルの液体の流れを示す。せん断力が高いほど、開口１４８を通って流れる液体では小さな液滴サイズが生じる。
【００６１】
図１５に例を示す実施態様では、シートまたはプレート１４２の表面と、開口１４４の内部側壁１６０とに表面コーティング１５８を析出させる。このコーティングによって、開口１４４（または開口１４４ａ、２４４、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）の直径を減らす容易な方法が提供される。コーティング１５８を作製するために用いられるコーティング材料は、アルミナ、ニッケル、金または重合材料（例えばテフロン（登録商標））であってよい。コーティング１５８は、化学蒸着、金属スパッタリング、金属メッキ、焼結、ゾルコーティングおよび類似法を含む既知の技法を用いて、シートまたはプレート１４２に塗布することができる。開口１４４（または開口１４４ａ、２４４、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）の直径は、コーティング１５８の厚さを制御することによって制御することができる。
【００６２】
一つの実施態様では、開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）は、非対称の多孔質材料、例えば焼結粒子の複数の層を有する多孔質材料から作製することができる。層の数は、二つ、三つ以上である。これらの多層基板の利点は、高い耐久性および接着強さを提供することである。例は、一方の側に比較的大きな細孔、他方の側に比較的小さな細孔を有する焼結セラミックスを含む。比較的小さな細孔は、約２から約１０ｎｍの範囲の直径を有することができる。比較的小さな細孔は、多層基板の比較的薄い層に配置することができる。比較的薄い層は、約１から約１０ミクロンの範囲の厚さを有することがある。比較的小さな細孔のある側は、比較的小さなエマルジョンが生成するとき、比較的高いせん断力を利用して液滴を除去するために、連続相流れ（すなわちプロセスマイクロチャネルの内部）に面して配置することができる。
【００６３】
エマルジョン作製ユニット１００、１００Ａ、１００８、１０００または１００Ｄは、図１６〜２０に例を示すマイクロチャネルミキサー３００の中で使用することができる。これらの図面に、エマルジョン作製ユニット１００Ｄを詳しく示す。マイクロチャネルミキサー３００は、混合コア３１０、傾斜した第一の液体ヘッダ３２０、傾斜した第二の液体ヘッダ３３０、傾斜したエマルジョンフッタ３４０、選択肢として熱交換マニホールド３５０を備える。混合コア３１０は、上下に積み重ねられた複数のエマルジョン作製ユニット１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃまたは１００Ｄを含むことができる。フレーム区域３０２は、エマルジョン作製ユニットを固定し、シールするために用いることができる。矢印３２４で示すように、第一の液体は導管３２２を通ってマイクロチャネルミキサー３００に入る。第一の液は、ヘッダ３２０を通って、ヘッダ３２０から混合コア３１０中のプロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａに流入する。第二の液は、矢印３３４で示すように、導管３３２を通ってヘッダ３３０に流入する。第二の液は、ヘッダ３３０から液体チャネル１７０に流入する。液体チャネル１７０は、間隔の空いた平行対向壁（１１２、１１２ａ）中に開口区域（１４０、１４０ａ）を含む平たい幅広カートリッジの形であってよい。これらのカートリッジは、メンテナンスまたは交換のために取り外すことができる。第二の液は、液体チャネル１７０を通って開口区域１４０および１４０ａに流れ、開口区域１４０および１４０ａを通って、プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａにそれぞれ流入する。プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａで、第一の液体と第二の液体とが混ざり合って所望のエマルジョンを形成する。矢印３４４で示すように、エマルジョンは、プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａから製品フッタ３４０を通過し、導管３４２を通過してマイクロチャネルミキサーから流出する。熱交換流体は、熱交換入口３５２を通って熱交換マニホールド３５０に流入する。熱交換流体は、熱交換マニホールド３５０から熱交換チャネル１９０を通り、熱交換チャネル１９０から流れて熱交換マニホールド３５０へ戻り、そこで熱交換流体は熱交換流体出口３５４を通って流出する。図１８に示すように、熱交換チャネル１９０は、プロセスマイクロチャネル１１０および１１０ａならびに液体チャネル１７０中の液体の流れに対して、熱交換流体の交差流と、並流または向流のどちらかとの組み合わせを提供する蛇行形の形状を有する。あるいは、流路は、非蛇行形、すなわちプロセスマイクロチャネル１１０、１１０ａおよび／または液体チャネル１７０中の液体の流れに対して並流または向流とすることもできると考えられる。
【００６４】
プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、２１０、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）、液体チャネル（１７０、１７０ａ、２７０、４２０、４３０、４４０、４５０、５６０、５７０）および熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）は、関連するヘッダ、フッタ、マニホールド等とともに、本発明のプロセスの動作を可能にするのに十分な強度、寸法安定性、腐食抵抗性および伝熱特性を提供する任意の材料でつくることができる。これらの材料は、鋼（例えばステンレス鋼、炭素鋼および類似物）、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、上記金属の任意のものの合金、重合体（例えば熱硬化樹脂）、セラミック、ガラス、一つ以上の重合体（例えば熱硬化樹脂）およびガラス繊維を含むコンポジット、石英、ケイ素またはそれらの二つ以上の組み合わせを含む。
【００６５】
第一の液体および第二の液体は、互いに混ざり合わない。第三の液体は、第二の液体と混ざり合わなくてもよく、第一の液体と混ざり合わなくても混ざり合ってもよい。各液体は、有機液体、水性液体またはそれらの組み合わせであってよい。例えば、第一の液体はベンゼンであり、第二の液体はグリセロールであってよく、あるいはその逆でもよい。液体の一つは、イオン液体（例えば１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムの塩）であってもよく、別の一つは有機液体であってもよい。液体の一つは水を含んでもよく、別の液体はオイルなどの疎水性有機液体を含んでもよい。本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンは、油中水（ｗ／ｏ）または水中油（ｏ／ｗ）エマルジョンと呼ぶことができる。本発明のプロセスによってつくられる二重エマルジョンは、水中油中水（ｗ／ｏ／ｗ）または油中水中油（ｏ／ｗ／ｏ）エマルジョンと呼ぶことができる。有機材料はオイルであってもよくオイルでなくてもよいが、本明細書を通じて、また請求項において、用語「オイル」は、時にはエマルジョンの有機相を指すために用いられる。第一の液体は、本発明のプロセスによってつくられるエマルジョン中に約０．１から約９９．９重量％、一つの実施態様では約１から約９９重量％、一つの実施態様では約５から約９５重量％の範囲の濃度で存在することができる。第二の液体は、本発明のプロセスによってつくられるエマルジョン中に約９９．９から約０．１重量％、一つの実施態様では約９９から約１重量％、一つの実施態様では約９５から約５重量％の範囲の濃度で存在することができる。第三の液体は、用いられる場合には、本発明のプロセスによってつくられるエマルジョン中に最大約５０重量％、一つの実施態様では約０．１から約２０重量％、一つの実施態様では約０．５から約１０重量％の範囲の濃度で存在することができる。
【００６６】
第一、第二および／または第三の液体は、一つ以上の液化炭化水素を含むことができる。用語「炭化水素」は、炭化水素または主に炭化水素の性格を有する化合物を示す。これらの炭化水素化合物は、以下のものを含む。
【００６７】
（１）純炭化水素化合物、すなわち脂肪族化合物（例えばアルカンまたはアルキレン）、脂環式化合物（例えばシクロアルカン、シクロアルキレン）、芳香族化合物、脂肪族および脂環式置換芳香族化合物、芳香族置換脂肪族化合物および芳香族置換脂環式化合物および類似物。例は、ヘキサン、ドデカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン類、エチルベンゼン、スチレン等を含む。
【００６８】
（２）置換炭化水素化合物、すなわち化合物の主に炭化水素の性格を変えない非炭化水素置換基を含む炭化水素化合物。非炭化水素置換基の例は、ヒドロキシ、アシル、ニトロ、ハロ等を含む。
【００６９】
（３）ヘテロ置換炭化水素化合物、すなわち性格的には主に炭化水素であるが、通常は炭素原子で構成される分子鎖または環に炭素以外の原子を含む炭化水素化合物。例えば、ヘテロ原子は窒素、酸素および硫黄を含む。
【００７０】
第一、第二および／または第三の液体は、天然オイル、合成オイルまたはそれらの混合物を含むことがある。天然オイルは、液体石油系オイル分およびパラフィン系、ナフテン系または混合パラフィン系−ナフテン系型の溶媒処理または酸処理鉱物オイルなどの鉱物オイルだけでなく、動物オイルおよび植物オイル（例えばヒマシ油、ラード油）を含む。天然オイルは、石炭または頁岩から誘導されるオイルを含む。オイルは、トリグリセリドの仲間からのケン化可能なオイル、例えばダイズ油、ゴマ種子油、綿実油、サフラワー油および類似物であってよい。オイルは、シリコーンオイル（例えばシクロメチコーン、シリコンメチコーン類等）であってよい。オイルはワセリン、スクアラン、スクアレンまたは一つ以上のジアルキルシクロヘキサン類、またはそれらの二つ以上の混合物などの脂肪族またはナフテン系炭化水素であってよい。合成オイルは、重合および高分子間反応したオレフィン（例えばポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレンイソブチレン共重合体等）、ポリ（１−ヘキセン）、ポリ（１−オクテン）、ポリ（１−デセン）等およびそれの混合物などの炭化水素オイル、アルキルベンゼン（例えばドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ−（２−エチルヘキシル）ベンゼン等）、ポリフェニル（例えばビフェニル、テルフェニル、アルキル化ポリフェニル等）、アルキル化ジフェニルエーテルおよびアルキル化ジフェニルスルフィドおよびそれらの誘導体、類縁体および同族体ならびに類似物を含む。末端ヒドロキシル基がエステル化、エーテル化等によって修飾されたアルキレンオキシドポリマー類およびそれらの共重合体および誘導体は、用いることができる合成オイルである。合成オイルは、ポリ−アルファ−オレフィンまたはフィッシャー−トロプシュ合成炭化水素を含むことができる。
【００７１】
第一、第二および／または第三の液体は、通常液体の炭化水素燃料、例えば、ＡＳＴＭ規格Ｄ４３９によって定められる自動車ガソリンなどの留出燃料、またはＡＳＴＭ規格Ｄ３９６によって定められるディーゼル燃料または重油を含むことができる。
【００７２】
第一、第二および／または第三の液体は、脂肪族アルコール、脂肪酸エステルまたはそれらの混合物を含むことができる。脂肪族アルコールは、ゲルベ（Ｇｕｅｒｂｅｔ）アルコールであってよい。脂肪族アルコールは、約６個から２２個の炭素原子、一つの実施態様では約６個から約１８個の炭素原子、一つの実施態様では約８個から約１２個の炭素原子を含んでよい。脂肪酸エステルは、約６個から約２２個の炭素原子の直鎖脂肪酸と約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪族アルコールとのエステル、約６個から約１３個の炭素原子の分岐カルボン酸と約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪族アルコールとのエステル、またはそれらの混合物であってよい。例は、ミリスチン酸ミリスチル、パルミチン酸ミリスチル、ステアリン酸ミリスチル、イソステアリン酸ミリスチル、オレイン酸ミリスチル、ベヘン酸ミリスチル、エルシン酸ミリスチル、ミリスチン酸セチル、パルミチン酸セチル、ステアリン酸セチル、イソステアリン酸セチル、オレイン酸セチル、ベヘン酸セチル、エルシン酸セチル、ミリスチン酸ステアリル、パルミチン酸ステアリル、ステアリン酸ステアリル、イソステアリン酸ステアリル、オレイン酸ステアリル、ベヘン酸ステアリル、エルシン酸ステアリル、ミリスチン酸イソステアリル、パルミチン酸イソステアリル、ステアリン酸イソステアリル、イソステアリン酸イソステアリル、オレイン酸イソステアリル、ベヘン酸イソステアリル、ミリスチン酸オレイル、パルミチン酸オレイル、ステアリン酸オレイル、イソステアリン酸オレイル、オレイン酸オレイル、ベヘン酸オレイル、エルシン酸オレイル、ミリスチン酸ベヘニル、パルミチン酸ベヘニル、ステアリン酸ベヘニル、イソステアリン酸ベヘニル、オレイン酸塩ベヘニル、ベヘン酸ベヘニル、エルシン酸ベヘニル、ミリスチン酸エルシル、パルミチン酸エルシル、ステアリン酸エルシル、エルシルイソステアリン酸、オレイン酸エルシルベヘン酸エルシルおよびエルシン酸エルシルを含む。脂肪酸エステルは以下を含むことがある。すなわち、約１８個から約３８個の炭素原子のアルキルヒドロキシカルボン酸と、約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪族アルコールとのエステル（例えばリンゴ酸ジオクチル）、約６個から約２２個の炭素原子の直鎖または分岐脂肪酸と、多価アルコール（例えばプロピレングリコール、二量体ジオールまたは三量体トリオール）および／またはゲルベアルコールとのエステル、約６個から約１８個の炭素原子の一つ以上の脂肪酸からつくられるトリグリセリド、約６個から約１８個の炭素原子の一つ以上の脂肪酸からつくられるモノ−、ジ−および／またはトリグリセリド系の混合物、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の脂肪族アルコールおよび／またはゲルベアルコール類と、一つ以上の芳香族カルボン酸（例えば安息香酸）とのエステル、２個から約１２個の炭素原子の一つ以上のジカルボン酸と、１個から２２個の炭素原子を含む一つ以上の直鎖または分岐アルコール、２個から１０個の炭素原子および２個から６個のヒドロキシル基を含む一つ以上のポリオール、またはそのようなアルコールおよびポリオールの混合物とのエステル、２個から約１２個の炭素原子の一つ以上のジカルボン酸（例えばフタル酸）と、１個から２２個の炭素原子の一つ以上のアルコール（例えばブチルアルコール、ヘキシルアルコール）とのエステル、安息香酸と、約６個から約２２個の炭素原子の直鎖および／または分岐アルコールとのエステル、あるいはそれらの二つ以上の混合物。
【００７３】
第一、第二および／または第三の液体は以下のもの、すなわち約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の分岐第一級アルコール、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の直鎖および／または分岐脂肪族アルコール炭酸エステル、約６個から約２２個の炭素原子の一つ以上の脂肪族アルコールからつくられる一つ以上のゲルベ炭酸エステル、各アルキル基が１個から約１２個の炭素原子を含む一つ以上のジアルキル（例えばジエチルヘキシル）ナフタレート、アルキル基あたり約６個から約２２個の炭素原子を含む一つ以上の直鎖または分岐、対称または非対称ジアルキルエーテル、約６個から約２２個の炭素原子のエポキシ化された脂肪酸エステルと、２個から１０個の炭素原子および２個から６個のヒドロキシル基を含むポリオールとの一つ以上の開環生成物、またはそれらの二つ以上の混合物を含むことがある。
【００７４】
第一、第二および／または第三の液体は水を含んでいてもよい。水は、任意の便利な供給源からとることができる。水は、浸透法または蒸留法を用いて脱イオンまたは精製することができる。
【００７５】
一つ以上の本発明の実施態様の場合には、乳化剤および／または界面活性剤は必要ではないが、本発明のプロセスによって調製されるエマルジョンを作製する際に一つ以上の乳化剤および／または界面活性剤を用いることができる。乳化剤および／または界面活性剤は、第一、第二および／または第三の液体のどれかとあらかじめ混合することができる。乳化剤および／または界面活性剤は、グリフィン（Ｇｒｉｆｆｉｎ）のシステムで０から約１８、一つの実施態様では約０．０１から約１８の範囲の疎水性親水性バランス（ＨＬＢ）を有するイオン性または非イオン性化合物を含むことがある。イオン化合物は、カチオン性または両性化合物のことがある。例は、「マッカチオンズ界面活性剤および洗剤（ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎｓ  Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ  ａｎｄ  Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ）」、１９９８年版、北米版および国際版に開示されているものを含む。北米版の１〜２３５頁および国際版の１〜１９９頁は、そのような乳化剤の開示に関する部分が参照によって本明細書に組み込まれる。用いることができる乳化剤および／または界面活性剤は、アルキレンオキシド繰り返し単位、カルボキシル化アルコールエトキシレート、エトキシ化アルコール類、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化アミンおよびアミド、エトキシ化脂肪酸、エトキシ化脂肪酸エステルおよびオイル、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、グリセロールエステル、グリコールエステル、ソルビタンエステル、イミダゾリン誘導体、レシチンおよび誘導体、リグニンおよび誘導体、モノグリセリドおよび誘導体、オレフィンスルホン酸エステル、リン酸エステルおよび誘導体、プロポキシ化およびエトキシ化脂肪酸またはアルコール類またはアルキルフェノール、ソルビタン誘導体、ショ糖エステルおよび誘導体、硫酸エステルまたはアルコールまたはエトキシ化アルコールまたは脂肪酸エステル、ドデシルおよびトリデシルベンゼンまたは縮合ナフタレンまたは石油のスルホン酸エステル、スルホコハク酸エステルおよび誘導体、トリデシルおよびドデシルベンゼンスルホン酸を含有するブロック共重合体を含むアルカノールアミン、アルキルアリールスルホン酸エステル、アミンオキシド、ポリ（オキシアルキレン）化合物を含む。乳化剤および／または界面活性剤は、一つ以上のポリアルキレングリコール、グリセロールまたはソルビタンと、約１２個から約２２個の炭素原子を含む脂肪酸との一つ以上の部分エステル、またはそれらの混合物を含むことがある。乳化剤および／または界面活性剤は、レシチンなどの薬学上許容される材料を含むことができる。本発明のプロセスによって作られるエマルジョン中のこれらの乳化剤および／または界面活性剤の濃度は、最高でエマルジョンの約２０重量％、一つの実施態様では約０．０１から約５重量％の範囲、一つの実施態様では約０．０１から約２重量％の範囲で変化させることができる。一つの実施態様では、この濃度は、最高約２重量％、一つの実施態様では最高約１重量％、一つの実施態様では最高約０．５重量％であってよい。
【００７６】
本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンは、以下の添加剤の一つ以上を含むことがある。これらの添加剤は、第一、第二および／または第三の液体のどれかとあらかじめ混合することができる。これらの添加剤は以下のものを含む。すなわち、紫外線保護因子（例えば３−ベンジリデンカンファーおよびその誘導体、４−アミノ安息香酸誘導体、サリチル酸のエステル、ベンゾフェノンの誘導体、ベンザルマロン酸のエステル、トリアジン誘導体、２−フェニルベンゾイミダゾール−５−スルホン酸およびその塩、ベンゾフェノンのスルホン酸誘導体およびその塩、ベンゾイルメタンの誘導体）、ワックス（例えばキャンデリラロウ、シュロロウ、日本ロウ、コルクワックス、米油ロウ、サトウキビワックス、ミツロウ、ペトロラタム、ポリアルキレンワックス、ポリエチレングリコールワックス）、ちょう度因子（例えば脂肪族アルコール、ヒドロキシ脂肪族アルコール、部分グリセリド、脂肪酸、オキシ脂肪酸）、増粘剤（例えばキサンタンガムなどの多糖類、グアグアおよびカルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコールモノエステルおよびジエステル、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン）、過脂肪剤（例えば、ラノリン、レシチン、ポリオール脂肪酸エステル、モノグリセリド、脂肪酸アルカノールアミド）、安定化剤（例えば、マグネシウム、アルミニウムまたは亜鉛のステアリン酸塩またはリシノール酸塩などの脂肪酸の金属塩）、重合体（例えば、カチオン性セルロース誘導体、カチオン性デンプン、ジアリルアンモニウム塩およびアクリルアミドの共重合体、四級化ビニルピロリドン／ビニルイミダゾール重合体、ポリエチレンイミン、カチオン性シリコーンポリマー、ポリアミノポリアミドなどのカチオンポリマー、アニオン、双性イオン、両性および非イオン重合体）、シリコーン化合物（例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシーロキサン、環状シリコーン、アミノ−、脂肪酸−、アルコール−、ポリエーテル−、エポキシ−、フッ素−、グリコシド−および／またはアルキル−修飾シリコーン化合物、シメチコ−ン、ジメチコ−ン）、脂肪、ワックス、レシチン、リン脂質、生体薬剤（例えば、トコフェロール、アスコルビン酸、デオキシリボ核酸、レチノール、アミノ酸、植物エキス、複合ビタミン剤）、酸化防止剤（例えば、アミノ酸、イミダゾール、ペプチド、カロチノイド、カロチン、リポン酸およびその誘導体、アウロチオグルコース、プロピルチオウラシル、ジラウリルチオジプロピオネート、スルホキシイミン化合物、アルファ−ヒドロキシ脂肪酸などの金属キレート化剤、クエン酸または乳酸などのアルファ−ヒドロキシ酸、フミン酸、胆汁酸、ＥＤＴＡ、ＥＧＴＡ、葉酸およびその誘導体、ビタミンＡ、ＣまたはＥなどの複合ビタミン剤、スチルベンおよびその誘導体）、脱臭剤、発汗抑制剤、フケ防止剤、膨潤剤（例えば、モンモリロナイト、粘土鉱物）、駆虫剤、自己−なめし剤（例えば、ジヒドロキシアセトン）、チロシン阻害剤（脱色剤）、ヒドロトロープ（例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、および、流れ挙動を改善するために用いられるグリセロールおよびアルキレングリコールなどのポリオール）、可溶化剤、防腐剤（例えば、フェノキシエタノール、ホルムアルデヒド溶液、パラベン、ペンタンジオール、ソルビン酸）、香油（例えば花、果皮、根、木、ハーブおよび草、針葉および枝、樹脂およびバルサムの抽出物、ならびにエステル、エーテル、アルデヒド、ケトン、アルコールおよび炭化水素を含む合成香料）、色素、および類似物。本発明のエマルジョンにおけるこれらの添加剤のそれぞれの濃度は、最高約２０重量％、一つの実施態様では約０．０１から約１０重量％、一つの実施態様では約０．０１から約５重量％、一つの実施態様では約０．０１から約２重量％、一つの実施態様では約０．０１から約１重量％のことがある。
【００７７】
本発明のエマルジョンは、一つ以上の粒状の固体を含むことがある。これらは、第一、第二および／または第三の液体とあらかじめ混合することができる。粒状の固体は、有機物、無機物またはそれらの組み合わせであってよい。粒状の固体は、触媒（例えば、ＣｅＯ２／ＢａＡｌ１２Ｏ１９、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３等などの燃焼触媒、重合触媒および類似物）、顔料（例えば、ＴｉＯ２、カーボンブラック、酸化鉄等）、充填材（例えば、雲母、シリカ、滑石、硫酸バリウム、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン粉、メタクリル酸メチル粉末）等を含むことができる。粒状の固体は、ナノサイズの粒子を含むことができる。粒状の固体は、約０．００１から約１０ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約１ミクロンの範囲の平均粒子直径を有することができる。エマルジョン中の粒状の固体の濃度は、最大約７０重量％、一つの実施態様ではエマルジョンの重量基準で約０．１から約３０重量％の範囲にある。
【００７８】
一つの実施態様では、本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンは、連続相中に分散した不連続相を含む。不連続相は、最大約２００ミクロンの体積基準平均直径を有する液滴を含むことがある、一つの実施態様では約０．０１から約２００ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約１００ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約５０ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約２５ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約１０ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約５ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約２ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約１ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．５ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．２ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．１ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．１ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．０５ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．０３ミクロン。一つの実施態様では、不連続相は水を含み、連続相は有機液体を含む。一つの実施態様では、不連続相は有機液体を含み、連続相は水または別の有機液体を含む。連続相は、連続相中に分散または懸濁した粒状の固体を含むことがある。不連続相は、不連続相中の液滴の中にカプセル化した粒状の固体および／または液滴を含むことがある。本発明のプロセスの利点は、少なくとも一つの実施態様では、液滴は比較的狭い液滴サイズの分布を有することによってキャラクタリゼーションすることができることである。一つの実施態様では、分散相中の液滴サイズをプロットすると、その結果正規分布曲線を得ることができる。
【００７９】
「相対スパン」は、多くの場合「スパン」と呼ばれる。それは体積分布から計算される無次元パラメータである。体積中央値液滴サイズ（ＶＭＤ）と同様に、Ｄ［ｖ，０．１］およびＤ［ｖ，０．９］は、液体の体積の１０％および９０％が、それぞれ、小さな直径の方の液滴中に分散している点に対応する直径である。スパンは、Ｄ［ｖ，０．９］からＤ［ｖ，０．１］を引いた後、ＶＭＤ（Ｄ［ｖ，０．５］）で除したものと定義することができる。本発明のプロセスによってつくられるエマルジョン中の液滴のスパンは、約０．００５から約１０、一つの実施態様では約０．０１から約１０、一つの実施態様では約０．０１から約５、一つの実施態様では約０．０１から約２、一つの実施態様では約０．０１から約１、一つの実施態様では約０．０１から約０．５、一つの実施態様では約０．０１から約０．２、一つの実施態様では約０．０１から約０．１の範囲のことがある。一つの実施態様では、本発明のプロセスは、単一のプロセスマイクロチャネル中で実施され、スパンは約０．０１から約０．５の範囲のことがある。一つの実施態様では、本発明のプロセスは複数のプロセスマイクロチャネルを使用するスケールアップ乳化処理プロセス中で実施され、スパンは約０．０１から約１の範囲のことがある。
【００８０】
一つの実施態様では、本発明のプロセスによってつくられるエマルジョン中の液滴の体積基準の直径は、約０．０１から約２００ミクロンの範囲であってよく、スパンは約０．００５から約１０の範囲であってよい。一つの実施態様では、体積基準の平均直径は、約０．０１から約１００ミクロンの範囲、スパンは約０．０１から約５の範囲であってよい。一つの実施態様では、体積基準の平均直径は、約０．０１から約５０ミクロンの範囲、スパンは約０．０２から約５の範囲であってよい。一つの実施態様では、体積基準の平均直径は、約０．０１から約１０ミクロンの範囲、スパンは約０．０５から約２．５の範囲であってよい。一つの実施態様では、体積基準の平均直径は、約０．０１から約５ミクロンの範囲、スパンは約０．０１から約２の範囲であってよい。一つの実施態様では、体積基準の平均直径は、約０．０１から約１ミクロンの範囲、スパンは約０．００５から約１の範囲であってよい。
【００８１】
上記のように、本発明のプロセスによって作製されるエマルジョンは、二重エマルジョン、すなわちｗ／ｏ／ｗまたはｏ／ｗ／ｏエマルジョンであってよい。これらは、第二の液体の液滴の中にカプセル化される第三の液体の液滴を特徴とすることができる。カプセル化された液滴が連続相中に分散される。図３２にこれの例を示す。図３２を参照して、二重エマルジョン１０は、第二の液体の液滴１４の中にカプセル化された第三の液体の液滴１２を含む。カプセル化された液滴は、第一の液体の連続相１６中に分散する。第一の液体は、第三の液体と同じ組成を有してもよく、有さなくてもよい。液滴１２は、約０．００１から約１０ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約５ミクロンの体積基準平均直径を有することができる。液滴１４は、約０．００１から約１０ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約５ミクロンの体積基準平均直径を有することができる。上記で考察したように、これらの二重エマルジョン中の三つの相のどれをとっても粒状の固体を含むことができる。二重エマルジョンは、薬剤、医療、食品および化粧品産業におけるようなさまざまな用途で用いられる。これらの二重エマルジョンが提供できる有利な特徴は、第三の液体中の活性成分が後の時間、一般に第二の液体の使用または輸送の後、あるいは使用または輸送の間に消費される、制御された処理時間および速度を提供することである。別の特徴は、第三の液体中の活性成分が化学的にまたは物理的に第一の液体と相容れないとき、または第一の液体を液体担体としてだけ用いることができるとき、第三の液体中の活性成分を第一の液体から分離することができ、従って使用前の供給の間に変化させずに維持できることである。
【００８２】
一つの実施態様では、本発明のプロセスによって製造されるエマルジョンは、最後にろ過するか、または製造ライン中でろ過することができる。そのようなろ過の使用は、殺菌問題が重要である医薬品組成物などのエマルジョンを製造する場合に特に適する。そのようなろ過によって、比較的大きな汚染物質粒子（例えば生体材料）は除去することができる。一つの実施態様では、本発明のプロセスは、連続閉鎖系（すなわち無菌）プロセス中で製品エマルジョンのインラインろ過を提供することを含む。
【００８３】
少なくとも一つの実施態様では、本発明のプロセスの利点は、プロセスが実験室用であろうと、パイロットプラント規模用であろうと、または実生産規模用であろうと、プロセスマイクロチャネル、液体チャネルおよび熱交換チャネルの間のギャップ距離は同じであってよいことである。その結果、マイクロチャネルミキサーが実験室またはパイロットプラント規模で、または実生産規模のプラント装置として建設されようと、本発明のプロセスで用いられるマイクロチャネルミキサーによって製造されるエマルジョンの粒径分布は、実質的に同じにすることができる。これは、図２１に提示する粒子サイズ分布曲線によって示される。一本のプロセスチャネルと、スケールアップシステムとについて、図２１に示した分布曲線の差異は、望ましくない隅の効果の寄与から生じる可能性がある。しかし、非一様なせん断力が液滴サイズに及ぼす望ましくない効果は、辺の部分を無視できるようにすることによって最小化することができ、従って、１本のプロセスマイクロチャネルの粒径分布曲線は、スケールアップシステムのものと同じ、または実質的に同じにすることができる。
【００８４】
液体制御素子（離散形）に対する速度ｕの方向のせん断力は、式  ＦＸ＝ｍｕ×ｄｕ／ｄｙ  によって計算することができ、式中、ｍｕは粘度、ｄｕ／ｄｙは開口区域に垂直な液体の流れの速度勾配である。しかし、液体の位置（制御素子によって表される）の場合と同じく、一般に、速度は三つの成分を有し、せん断力も三つの成分を有する。表面の近くおよび表面上のチャネルの流れの場合、一次元の仮定をおくことができ、Ｆｘによって液体の素子表面における正味のせん断力を近似できる。ＦｌｕｅｎｔまたはＦＥＭＬＡＢなどの市販のソフトウェアパッケージを含む計算機流体力学を用いて、必要な輸送方程式を解き、表面せん断力を計算することができる。チャネル長さの流れの方向に平行な表面せん断力を計算することができる。平行なチャネルの間のせん断力も、流れ分布効果を取り込んでそれぞれの平行なチャネル中への物質流束を詳細なチャネルおよびマニホールドの幾何形状の関数として決定して計算することができる。例えば、「流体力学の基礎（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）」、第３版、ビー・アール・マンソン（Ｂ．Ｒ．Ｍｕｎｓｏｎ）、ディー・エフ・ヤング（Ｄ．Ｆ．Ｙｏｕｎｇ）およびティー・エイチ・オキイシ（Ｔ．Ｈ．Ｏｋｉｉｓｈｉ）、ジョンワイリー・アンド・サンズ社（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ）、ヴァインハイム（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ）、１９９８年、に別の計算方法がある。
【００８５】
一つの実施態様では、単一のプロセスマイクロチャネルを使用するプロセスのせん断力偏差因子（ＳＦＤＦ）は、複数のプロセスマイクロチャネルを備えるスケールアッププロセスのＳＦＤＦの約５０％にすることができる。ＳＦＤＦは、式  ＳＦＤＦ＝（Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ）／（２Ｆｍｅａｎ）  を用いて計算することができ、式中Ｆｍａｘは、特定の液体に対するプロセスマイクロチャネル中の最大せん断力、Ｆｍｉｎは同じ液体に対するプロセスマイクロチャネル中の最小せん断力、Ｆｍｅａｎはプロセスマイクロチャネル内の開口区域（１４０、１４０ａ、２４０、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）の表面における同じ液体に対する算術平均せん断力である。本発明のプロセスによって動作する単一のプロセスマイクロチャネルの中では、ＳＦＤＦは約２より小さく、一つの実施態様では約１より小さく、一つの実施態様では約０．５より小さく、一つの実施態様では約０．２より小さくすることができる。
【００８６】
一つの実施態様では、本発明のプロセスは、複数のプロセスマイクロチャネルを使用しながら、比較的一様なせん断力を提供することができる。複数のプロセスマイクロチャネルの間のせん断力一様性を測定するためには、各チャネルについて平均せん断力を計算し、比較する。Ｆｍａｘは平均チャネルせん断力の最大値であり、Ｆｍｉｎは平均せん断力の最小値である。Ｆｍｅａｎは、すべてのチャネルの平均せん断力の平均値である。ＳＦＤＦは、これらの値から計算することができる。本発明のプロセスの少なくとも一つの実施態様では、複数のプロセスマイクロチャネルの間で、ＳＦＤＦは約２より小さく、一つの実施態様では約１より小さく、一つの実施態様では約０．５より小さく、一つの実施態様では約０．２より小さくすることができる。
【００８７】
図２２および２３を参照して、狭い液滴サイズ分布を有する本発明のプロセスを用いてつくられたエマルジョンと、従来のバッチ乳化処理プロセスを用いてつくられたエマルジョンとの比較を行なうことができる。図２２は、本発明のプロセスによってつくられたエマルジョンの顕微鏡画像であり、一方、図２３は従来のプロセスによってつくられたエマルジョンを示す。図２３の液滴は、サイズ分布がいく、液滴サイズも大きい。図２２の液滴のサイズ分布は比較的狭く、液滴サイズも小さい。狭い液滴サイズ分布の利点は、例えば、皮膚などの塗布表面での活性成分の一様な広がり、広い分布を有するエマルジョンを用いたときに起こる可能性がある小さな表面構造の中への小さな液滴の望ましくない浸透を防ぐことが含まれる。例えば、エマルジョン液滴サイズ分布が約２から約２０ミクロンの広い範囲を有するなら、最も小さな液滴の存在まで考慮して安定なエマルジョンを維持するためには、多くの場合、過剰の界面活性剤が用いられるので、別の利点は界面活性剤の使用を減らすことに関わる。狭い液滴サイズ分布によって、必要なだけの界面活性剤の量をより正確に決定することが可能になり、その結果、不必要な界面活性剤の使用を減らし、またはなくすことができる。本発明の一つの実施態様では、液滴サイズ分布が十分に狭い、例えば約０．５より小さいスパンのとき、エマルジョンは、製造が完了した後、エマルジョン全体により高い界面活性剤濃度を必要とすることがある望ましくない小さな液滴を含まないので、用いられる界面活性剤の量を著しく減らすことができることである。
【００８８】
熱交換流体は、任意の流体であってよい。これらは、空気、蒸気、液体の水、気体窒素、液体窒素、不活性気体を含むその他の気体、一酸化炭素、二酸化炭素、融解塩、鉱油などのオイル、気体炭化水素、液化炭化水素およびダウ−ユニオンカーバイド（Ｄｏｗ−Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）から入手できるダウサームＡ（Ｄｏｗｔｈｅｒｍ  Ａ）およびサーミノール（Ｔｈｅｒｍｉｎｏｌ）などの熱交換流体を含む。
【００８９】
熱交換流体は、エマルジョンをつくる際に用いられる第一、第二また、第三の液体を含むことができる。これによって、プロセス予備加熱または予備冷却を提供し、プロセスの総合的な熱効率を高くすることができる。
【００９０】
一つの実施態様では、熱交換チャネルは、吸熱または発熱プロセスが実行されるプロセスチャネルを含む。これらの熱交換プロセスチャネルは、マイクロチャネルであってよい。熱交換チャネル中で実行できる吸熱プロセスの例は、スチームリホーミングおよび脱水素反応を含む。一つの実施態様では、改善されたヒートシンクを提供する同時吸熱反応の組み込みによって、対流による冷却熱流束よりほぼ一桁以上の一般的な熱流束が可能になる。熱交換チャネル中で実行できる発熱プロセスの例は、水性ガスシフト反応、メタノール合成反応およびアンモニア合成反応を含む。マイクロチャネル反応器中で熱交換する同時放熱および吸熱反応の使用は、２００２年８月１５日出願の米国特許出願第１０／２２２，１９６号明細書に開示されている。
【００９１】
一つの実施態様では、熱交換流体は、熱交換チャネルを通って流れるとき相変化する。この相変化によって、対流加熱または冷却によって供給される熱の他に、プロセスマイクロチャネルまたは液体チャネルからさらに熱を供給するか、または除去することを提供する。気化する液体熱交換流体の場合には、プロセスマイクロチャネルから移動する追加分の熱が熱交換流体が必要とする蒸発潜熱となる可能性がある。そのような相変化の例は、核沸騰するオイルまたは水である。一つの実施態様では、相変化流体の沸騰の蒸気質量分率品質は、最高約５０％にすることができる。
【００９２】
相変化または化学反応による促進伝熱の使用は、エマルジョン発生がプロセスチャネル中の化学反応と協同して起こるとき、さらに有利にすることができる。一つの実施態様では、例えば、エマルジョンは、重合反応またはその他用の反応性モノマーであってもよく、それなりに追加の熱交換を要請することができる。
【００９３】
マイクロチャネルミキサー中の対流熱交換または対流冷却の熱流束は、マイクロチャネルミキサー中のプロセスマイクロチャネルの表面積の平方センチメートルあたり約０．０１から約１２５ワット（Ｗ／ｃｍ２）、一つの実施態様では約０．１から約５０Ｗ／ｃｍ２、一つの実施態様では約１から約２５Ｗ／ｃｍ２、一つの実施態様では約１から約１０Ｗ／ｃｍ２の範囲であってよい。相変化熱交換のための熱流束は、約１から約２５０Ｗ／ｃｍ２の範囲、一つの実施態様では約１から約１００Ｗ／ｃｍ２、一つの実施態様では約１から約５０Ｗ／ｃｍ２、一つの実施態様では約１から約２５Ｗ／ｃｍ２、一つの実施態様では約１から約１０Ｗ／ｃｍ２あってよい。
【００９４】
熱交換チャネルを用いて本発明のプロセスを用いるエマルジョンの作製の間に無菌状態を提供することができる。バッチミキサと異なって、本発明のプロセスは環境に対して閉鎖することができ、環境から切り離すために不活性気体で覆う必要がない。熱交換チャネルがプロセスマイクロチャネルまたは液体チャネルに隣接することができると、マイクロチャネルミキサー中の液体を迅速に加熱および冷却して温度勾配を小さくすることを可能にする比較的短い熱輸送および拡散距離を提供することができる。その結果、本発明のプロセスを用いて、長時間の加熱に適さないか、または大きな温度勾配の下では劣化する可能性のあるエマルジョンを調製することができる。一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル中の同じ軸位置のプロセスマイクロチャネル壁とプロセスマイクロチャネル内のバルクの流れとの間の温度勾配を、約５℃より小さく、一つの実施態様では約２℃より小さく、一つの実施態様では約１℃より小さくすることができる。
プロセスマイクロチャネルおよび／または液体チャネルに密着して加熱および／または冷却を制御する熱交換チャネルは、複数のプロセスマイクロチャネルの間の一様な温度プロファイルを提供することができる。これによって、混合タンクなどの従来の処理設備を用いて得ることができるよりも速い速度での一様な加熱および冷却が可能になる。多重チャネルマイクロチャネルミキサーにおいて、プロセス流れの長さ方向の少なくともいくつかの軸位置で、プロセスマイクロチャネル間の温度差を約５℃より小さく、一つの実施態様では約２℃より小さく、一つの実施態様では約１℃より小さくすることができる。
【００９５】
プロセスマイクロチャネル、液体チャネルの一方または両方に隣接する熱交換チャネルは、そのようなチャネルに沿って温度ゾーンを使用することができる。一つの実施態様では、プロセスチャネルへの入口に近い第一のゾーンの温度は、プロセスマイクロチャネルの終端に近い第二のゾーンの第二の温度より高い温度に維持される。エマルジョンを急速に冷却し、安定化させるために、冷却または急冷ゾーンをプロセスマイクロチャネル中に組み込むことができる。原料およびまたはエマルジョン生成物を加熱および／または冷却するための、プロセスマイクロチャネル中の混合ゾーンの前および／または後ろの両方のセクションの可能性を含めて、プロセスマイクロチャネルの長さの方向に微調整した熱プロフィルを可能にする熱プロフィルの多数の組み合わせが可能である。
【００９６】
プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）を通る液体の流量は、約０．００１から約５００ｌｐｍ、一つの実施態様では約０．００１から約２５０ｌｐｍ、一つの実施態様では約０．００１から約１００ｌｐｍ、一つの実施態様では約０．００１から約５０ｌｐｍ、一つの実施態様では約０．００１から約２５ｌｐｍ、一つの実施態様では約０．０１から約１０ｌｐｍの範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）を通って流れる液体の速度は、約０．０１から約１００ｍ／秒、一つの実施態様では約０．０１から約７５ｍ／秒、一つの実施態様では約０．０１から約５０ｍ／秒、一つの実施態様では約０．０１から約３０ｍ／秒、一つの実施態様では約０．０２から約２０ｍ／秒の範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）を通って流れる液体のレイノルズ数は、約０．０００１から約１０００００、一つの実施態様では約０．００１から約１００００の範囲であってよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）に入る液体の温度は、約０℃から約３００℃、一つの実施態様では約２０℃から約２００℃の範囲であてよい。プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）内の圧力は、約０．０１から約１００気圧、一つの実施態様では約１から約１０気圧の範囲であってよい。本発明のプロセスでは、開口区域（１４０、１４０ａ、４１５、４２５、４３５、４４５、５１１、５２１、５３１、５４１）中の比較的高い圧力降下または液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）を通る対応して高い分散相液体流量は、必要な要件であることができない―分散相の所望の分銅荷重を実現しこと多くの場合高圧ホモジナイザーの場合で、例えば、ある。本発明のプロセスでは、開口を通る分散相流れの慣性がより低いため液滴が分割する前に液滴の成長が遅くなるので、流量が低いことまたは圧力降下が小さいことによって液滴サイズが小さくなる。図２４に概略的にこれを示す。
【００９７】
液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）中を流れる液体の流量は、約０．０５から約５０００ｍｌ／ｓ、一つの実施態様では約０．１から約５００ｍｌ／ｓの範囲であってよい。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）中を流れる液体の速度は、約０．０００１から約０．１ｍ／ｓ、一つの実施態様では約０．０００１ｍ／ｓから約０．０５ｍ／ｓの範囲であってよい。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）中を流れる液体のレイノルズ数は、約０．００００００１から約１０００、および一つの実施態様では約０．０００１から約１００の範囲であってよい。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）に入いる液体の温度は、約−２０℃から約２５０℃、および一つの実施態様では約２０℃から約１００℃の範囲であってよい。液体チャネル（１７０、１７０ａ、４２０、４３０、４４０、４５０、５５０、５６０）内の圧力は、約１から約２００気圧、および一つの実施態様では約１から約１００気圧の範囲であってよい。開口（１４４、１４４ａ、４１６、４２６、４３６、４４６、５１３、５２３、５３３、５４３）中を流れる液体の圧力降下は、約０．０５から約２００気圧、一つの実施態様では約１から約１５０気圧の範囲であってよい。
【００９８】
プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）から出るエマルジョンは、約−２０℃から約３００℃、一つの実施態様では約０℃から約２００℃の範囲の温度であってよい。
【００９９】
熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）に入る熱交換流体は、約−５０℃から約３００℃、一つの実施態様では約−１０から約２００℃、一つの実施態様では約０℃から約１００℃の範囲の温度を有してよい。熱交換チャネル（１９０、５７０、５８０）を出る熱交換流体は、約０℃から約２００℃、一つの実施態様では約１０℃から約２００℃の範囲の温度を有してよい。熱交換チャネル中を流れるとき、熱交換流体の圧力降下は、約０．０１から約２０気圧、一つの実施態様では約０．１から約２０気圧の範囲であってよい。熱交換チャネルを通る熱交換流体の流れは層流または遷移流であってよく、一つの実施態様では層流であってよい。熱交換チャネル中を流れる熱交換流体の流れのレイノルズ数は、最大約１０００００の範囲、一つの実施態様では最大約１００００、一つの実施態様では約２０から約１００００の範囲、一つの実施態様では約１００から約５０００であってよい。
【０１００】
第一、第二および／または第三の液体は、マイクロチャネル熱交換器またはヒートパイプを含む任意の種類の熱交換装置を用いて、マイクロチャネルミキサー中でまたはマイクロチャネルミキサーに入る前に予熱することができる。一つの実施態様では、第一の液体は、混合ゾーン（１１３、１１３ａ、４１３、５１５、５２５、５３５、５４５）の上流のプロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、４１０、５１０、５２０、５３０、５４０）の非開口領域（１１１、１１１ａ、４１１、５１４、５２４、５３４、５４４）中で予熱することができる。マイクロチャネルミキサー中で製造されるエマルジョンは、マイクロチャネル熱交換器を含む任意の種類の熱交換装置を用いてマイクロチャネルミキサー中で、またはマイクロチャネルミキサーを出るとすぐに冷却することができる。一つの実施態様では、エマルジョンを安定化または固定化するために、エマルジョンを急冷することができる。一つの実施態様では、エマルジョンは、プロセスマイクロチャネル（１１０、１１０ａ、５１０、５２０、５３０、５４０）の非開口領域（１１７、１１７ａ、５１６、５２６、５３６、５４６）中で急冷することができる。一つの実施態様では、エマルジョンは、最長約１０分間、一つの実施態様では最長約５分間、一つの実施態様では最長約１分間、一つの実施態様では最長約３０秒間、一つの実施態様では最長約１０秒間、一つの実施態様では約１秒間より短い範囲の時間で室温に冷却または急冷することができる。
【０１０１】
本発明のプロセスを用いて、少なくとも毎分約０．０１リットル、一つの実施態様では少なくとも毎分約１リットルの速度でエマルジョンをつくることができる。一つの実施態様では、本プロセスを用いて、少なくとも毎秒約１リットルの速度でエマルジョンをつくることができる。
【０１０２】
一つの実施態様では、図２５に例を示すように、連続相チャネルの周りに複数の分散相液体貯槽またはチャンバを構築することができる。個々の貯槽またはチャンバは切り離され、バルブなどのそれ自体の入り口制御機構を有してよい。この構成では、二つの相の体積比（充填密度）は、開口区域の開口または細孔サイズ、あるいは連続相または分散相の個々の流量など他の成分を変化させることなく、所望の製品エマルジョンの種々の調合物によって制御および変化させることができる。これは、「ワンパスプロセス」（すなわち再循環なし）に有用である。例えば、すべての貯槽またはチャンバＡ、Ｂ、ＣおよびＤが同じオイル流量および細孔径を有するなら、バルブＡおよびＢを閉じたときのエマルジョン充填密度は、すべてのバルブ弁を開けたときの５０％である。この概念のさまざまな変更形、例えば三つ以上のオイル貯槽またはチャンバを連続相チャネルの両側に構成することが可能なことに注意する。複数の連続相チャネルを平行に積層（サンドイッチ）して、プロセスチャネルのアレイを作製することができる。図２５では、分散相はオイル相として特定されるが、分散相は連続相液体と混ざらない任意の液体であってよいことは当業者には明らかである。この実施態様によって、複数ピークを有する液滴サイズ分布および／または複数成分分散相を有するエマルジョンを製造することが可能である。この実施態様によって、異なる開口区域を通ってプロセスマイクロチャネルに入る二つ以上の第二の液体を提供することが可能である。この配置は、複数の供給点を提供して原料を次々に加えるために用いることができる。
【０１０３】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル中で、光学的または熱光学的特性を調節することができる。これらの光学的または熱光学的特徴を測定および／または調節する技法の例は、エマルジョン品質管理、平均値液滴サイズおよびスパンを含む分析のためのインラインＬＳＤ（レーザ散乱回折）検出、製品粘度および固体含量を評価する粘度計、液滴サイズ測定のために写真を用いる光学測定、干渉計法を含むエマルジョン性質を調節することによるホログラフィー画像化および類似の方法を含む。
【０１０４】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル中で、液体吸着プロセス、液体−気体吸着プロセス、液体分離プロセス、固化プロセスまたはガス化プロセスを実行することができる。一つの実施態様では、荷電粒子を加える用途のために、プロセスマイクロチャネル中で、エマルジョンを製造することができる。
【０１０５】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネル中で、化学反応を実施することができる。実施することができる化学反応の例は、重合反応（例えば、メタクリル酸メチル乳化重合反応）、触媒重合反応（例えば、触媒として中性ニッケル（ＩＩ）錯体を用いる水溶液中のエチレン重合）、共重合体および三元重合体の製造、液相酸化（例えば、アジピン酸の製造）または気相−液相反応の触媒および非触媒反応、ならびに触媒および非触媒液−液反応（例えば、ベンゼンのニトロ化またはオレフィンアルキル化）を含む。
【０１０６】
一つの実施態様では、プロセスマイクロチャネルで、生物学的プロセスを実施することができる。そのような生物学的プロセスの例は、乳化した洗浄剤を用いるバイオレメディエーション（清浄化）プロセスを含む。
【０１０７】
一つの実施態様では、本発明のプロセスに従って調製されるエマルジョンは、製造業者がエマルジョンを濃縮液の形で供給することを可能にし、従って末端ユーザが最終的な完全に製剤化した製品を得るために水またはオイルなどの追加の成分を加えることを可能にする利点を提供する。
【０１０８】
本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンは、多数の用途を有する。これらは、低濃度の乳化剤または界面活性剤が望ましいパーソナルスキンケア製品（例えば防水日焼け止め、防水ハンドクリームまたはローション）を含む。
【０１０９】
本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンは、ペイントまたはコーティングとして有用なことがある。これらは、強い耐候特性を有する耐水性ラテックスペイントを含む。エマルジョンは、接着剤、グルー、コーキン、防水シーラントおよび類似物として有用なことがある。これらの組成物に水相を取り込んだ結果、これらの製品における揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の問題を減らすことができる。
【０１１０】
本発明のプロセスは、さまざまな食品加工用途、特に連続加工操作で用いることができる。
【０１１１】
本発明のプロセスは、葉の上に化学製品を広げ、より小さな濃度の化学製品を用いて高められた防水性を提供するために、狭い液滴サイズ分布を有する分散相の使用が有利である農業用化学品の製造において用いることができる。一つの実施態様では、本発明のプロセスは、分散相のために可視光の波長より小さい液滴サイズを使用することが望ましい殺虫剤などの農業用化学品の製造に用いることができる。
【０１１２】
本発明のプロセスは、乳化した潤滑剤および燃料の製造のために用いることができる。これらは、ディーゼルエンジンのために用いられるものなどのオンボード燃料乳化処理システムを含むことができる。
【０１１３】
本発明のプロセスは、乳化重合プロセスで用いることができる。例えば、触媒を有する界面活性剤中にモノマーを可溶化することができる。
本発明のプロセスは、ビチューメンを含有する高速沈降エマルジョンをつくるために用いることができる。これらのエマルジョンは、道路、車道および類似物などのセメントまたはアスファルト表面のための表面装飾として用いることができる。これらのエマルジョンは、約６０から約７０重量％のビチューメンを含み、処理される表面の上に吹き付けることができる。これらの表面装飾の上にチッピングを広げ、ロールして適切な埋め込みおよび整列を確実にする。これは、防水表面シールおよび改善した表面組織も提供する。
【０１１４】
本発明のプロセスを用いてつくられるエマルジョンは、シリコーンエマルジョンであってもよい。これらのエマルジョンは、繊維およびその他の基質を処理してそれらの防水性を変化させるために用いることができる。
本発明のプロセスは、晶析プロセス、例えば連続晶析プロセス中で用いることができる。このプロセスは、指定されるサイズの粉を単離、精製および／または製造するために用いることができる。そのような結晶の例は、高度に精製した砂糖を含む。エマルジョン晶析では、融解物は、バルク融解物中より低い速度で均一な核形成が起こるように、エマルジョンの液滴中で結晶化することができる。このプロセスは無溶媒で実行することができ、従って低い資本および運転費の利点を提供することができる。
本発明のプロセスは、液晶をつくるために用いることができる。このプロセスで作製される液晶は、分散相が適所に「ロックされる」ので、乳化剤および／または界面活性剤の使用を減らす助けとなり得る。
【０１１５】
本発明のプロセスを用いて、接着剤、液状石鹸、洗濯用洗剤、織物または布のためのコーティングおよび類似物のためのワックスエマルジョンをつくることができる。
【０１１６】
本発明のプロセスは、狭い液滴サイズ分布を有する分散油相を提供することが有利である医薬品の製造において用いることができる。これらは、皮膚クリーム、ローションおよび点眼薬だけでなく経口または注射用組成物を含むことができる。本発明のプロセスを用いて実現される液滴サイズおよび分布は、薬剤の効力を増大させ、必要な治療のための低減したレベルの薬剤使用を提供することができる。これは、包装材料中に用いられる有機物を溶解させる傾向がある非水溶媒成分の使用を回避または限定する利点も提供する。これらの用途のための分散油相の液滴サイズは、脾臓または肝臓によって除かれることを回避するために、最大約０．５ミクロン、一つの実施態様では約０．０１から約０．２ミクロンの範囲、一つの実施態様では約０．０１から約０．１ミクロンであってよい。本発明のプロセスによって製造されるエマルジョンは、不溶性または貧溶性の薬剤（例えば、イブプロフェン、ジアゼパム、グリセオフルビン、シクロスポリン、コーチゾン、プロリュウキン、エトポシド、パクリタキセル、サイトトキシン、ビタミンＥ、アルファ−トコフェロールおよび類似物）のためのエマルジョンベヒクルとして機能することができる。米国特許出願公開第２００３／２７８５８号明細書に開示されている医薬品化合物または薬剤、オイルおよび界面活性剤の多くは、本発明のプロセスを用いて医薬品組成物をつくるに際して用いることができ、そのような化合物または薬剤、オイルおよび界面活性剤の開示について、この特許公開は参照により本明細書に組み込まれる。本発明のプロセスを用いる利点は、無菌環境を維持しながら狭い液滴サイズ分布を有する小さな液滴を実現することを試みるために従来の高せん断力混合装置を用いることに係わる問題の多くが回避されるという事実に関する。
【実施例１】
【０１１７】
図２６に例を示すマイクロチャネル装置をステンレス鋼からつくり、これを用いてオイル−水エマルジョンを作製した。この装置は、連続相流のための基部、不連続オイル相を供給する上部、多孔基板、ヘッダ、フッタ、およびマイクロチャネル装置への液体の流れを提供するチューブ配管およびパイプ配管を含む。
【０１１８】
３／５×１．５×１．５インチの全体サイズを有する基部は、０．０２×０．５×０．５インチの寸法を有する開放マイクロチャネルと、連続相液体のために溶接によってヘッダおよびフッタに接続される傾斜した入口および出口流路（長さ０．５インチ、幅０．５インチ、傾斜角２７°）とを有する。開放マイクロチャネルの辺は、厚さ０．００５インチのシーリング用ゴムガスケットを介して多孔基板を装着するための幅０．０２インチのリップ（ステップ）を有する。多孔基板（０．５×０．５×０．０４インチ）を装着すると、連続相の高速流を提供し、連続相中の分散相としてマイクロスケール液滴を発生させるマイクロチャネルが形成される。
【０１１９】
上部部品は、オイルパイプライン（図面には示していない）に接続される組み込みのオイルチャンバ（図２６の右側の図を参照のこと）を備える。ヘッダおよびフッタ（傾斜面および接続空間を有する部品）は、ポンプおよび加熱能力に依存して全体の圧力降下を妥当な値に維持しながら、小さなギャップ（１ｍｍより小さい）で通常の管からマイクロチャネルへ流れ断面を変化させるために設計される。
【０１２０】
図２７に基部構造の概略の例を示す。多孔性基板は、コネチカット州ファーミントン（Ｆａｒｍｉｎｇｔｏｎ，ＣＴ）のモット・メタラージカル社（ＭＯＴＴ  Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．）が供給する熱処理済み多孔基板である。多孔基板は、ステンレス鋼３１６からつくられる。各細孔の平均直径は、０．５ミクロンである。多孔基板は、分散相液体チャンバを連続相液体チャネルから分離する。乳化動作時の圧力差（１０から２０ｐｓｉａ（絶対平方インチあたりポンド））によって、分散相液体は多孔性基板を通って連続液体チャネル中に押し込まれ、その結果連続相中に液滴が形成される。
【０１２１】
図２８に乳化システムの例を示す。このシステムは、オイルポンプ（ニューヨーク州サイオセット（Ｓｙｏｓｓｅｔ，ＮＹ）のフルードミータリング社（ＦｌｕｉｄＭｅｔｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．）のＱＧ６型ＦＭＩ「Ｑ」ポンプ）、流量ダイヤルを有する水ポンプ（イリノイ州ヴァーノンヒルズ（Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ，ＩＬ）のコール・パーマー（Ｃｏｌｅ  Ｐａｌｍｅｒ）のマイクロポンプＧＪ−Ｎ２５型ＪＦ１８Ａ）、加熱オイル貯槽、連続相液体貯槽、およびポンプとマイクロチャネル乳化器とを接続する金属配管（１／４インチ管）を備える。実際の流量を記録し、後で較正するために、外部ローター流量計（コール・パーマー）が設置される。マイクロチャネル装置だけでなく金属配管、露出した構成部品の大部分の周りに加熱テープを設け、複数の重要位置からのＴＣ信号によって加熱動力をフィードバック制御することによって、システム中のすべての構成部品および液体は環境より高い温度に維持される。加熱され、制御される構成部品は、マイクロチャネル乳化機、オイルポンプおよび貯槽、ならびに水貯槽を含む。貯槽類は、内部体積目盛りを有する。
【０１２２】
多孔性基板は、乳化に用いる前にクリーニングおよび熱処理される。以下のクリーニング手順が用いられる。
１．ヘキサン中５分間超音波照射する。多孔性基板がオイルに予備露出されている場合、その都度新しいヘキサンを用いて、ヘキサン超音波処理を繰り返す。
２．室温で一夜または乾燥庫中８０℃で１０〜２０分間空気中で乾燥する。
３．多孔性基板を２０％硝酸中２０分間超音波照射する。
４．多孔性基板を新しい脱イオン水中５分間超音波照射する。
５．水のｐＨの読みが５を超えるまで、工程＃４を少なくとも３回繰り返す。
６．多孔性基板をアセトンまたはイソプロパノール中で３分間超音波照射する。
７．室温で一夜または乾燥庫中８０℃で１０〜２０分間空気乾燥する。
次に、以下の手順を用いて、多孔性基板を熱処理槽中で熱処理する。すなわち、
１．排気し、窒素で再び満たすことを３回行なう。
２．水素および水の存在下、毎分３．５℃の速度で６５０℃まで加熱する。
３．窒素を流しながら温度を６５０℃に３０分間維持する。
４．空気中で１００時間６５０℃に温度を維持する。
５．空気中で毎分３．５℃の速度で室温に冷却する。
細孔サイズおよび数に対する熱処理効果をキャラクタリゼーションする方法の一つは、水を用いて透過性試験を実施することである。同じ流量を用いて、熱処理多孔基板および未熱処理多孔基板を通してポンプで水を送液する。図２９に示すように、異なる圧力降下曲線が得られる。熱処理基板は、未熱処理基板の圧力降下より高い圧力降下を有する。本実施例では、平均細孔サイズは、０．５から０．４４ミクロンに減少し、一方、細孔間距離は０．５から０．６ミクロンに増加する。
【０１２３】
このマイクロチャネル装置を用いて、下記の調合物処方を有する加湿ローションを調製する。
重量部
第一の液体（連続水相）
水                                                          ８２．９０
カーボポール（Ｃａｒｂｏｐｏｌ）９３４（ビー・エフ・グッドリッチ（ＢＦ  Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）／ハリス・アンド・フォード（Ｈａｒｒｉｓ  ａｎｄ  Ｆｏｒｄが供給する樹脂と特定される製品）                                          ０．２０
Ｎａ  ＥＤＴＡ（ダウケミカル社（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）が供給する製品）                                                    ０．０５
グリセリンＵＳＰ（フムコ（Ｈｕｍｃｏ）が供給する製品）        ４．００
第二の液体（不連続オイル）
ステアリン酸                                                  ２．００
セチルアルコール                                              ０．５０
モノステアリン酸グリセリン                                    ０．２０
モノステアリン酸エチレングリコール                            ０．３０
プロピルパラベン                                              ０．１０
メチルパラベン                                                ０．２０
ミネラルオイル                                                ７．００
シリコーンフルードＤＣ２００（ダウコーニング（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ）が供給するシリコーンフルードと特定される製品）                          １．００
トゥイーン２０（ユニケマ・アメリカズ（アイ・シー・アイ）（Ｕｎｉｑｅｍａ  Ａｍｅｒｉｃａｓ（ＩＣＩ））が供給する界面活性剤と特定される製品）  ０．５０
トリエタノールアミン                                          ０．９０
以下のプロセス工程が用いられる。すなわち、
１．第二の液体のすべての成分をビーカー中で混合して、７５℃に加熱する。トリエタノールアミンは、最後に加える。次に、オイル相貯槽中で第二の液体を７５℃に維持する。
２．カーボポール９３４を水の中に分散させ、７５℃に加熱して第一の液体を調製する。次に、第一の液体のための残りの成分を加える。連続相液体ポンプに接続している貯槽中で第一の液体を７５℃に維持する。
３．すべての構成部品のためのシステムの加熱動力を７５±１０℃に調節し、安定化させる。
４．連続相液体ポンプを起動し、２．５リットル／分の流量に設定する。
５．オイルポンプを起動し、２．５ミリリットル／分の流量に設定する。多孔基板中の圧力降下を１０〜２０ｐｓｉａに維持する。
６．所望量の第二の液体が第一の液体と混合されるまで第一の液体を循環させる。
７．貯槽を冷水／氷浴中に置くことによって、または貯槽中に造られた冷却コイルのスイッチを入れることによって、製品エマルジョンを３８℃より低い温度に冷却する。
【０１２４】
図３０および３１は、二つの異なるサイズ範囲の上記エマルジョンの倍率１００倍の顕微鏡画像である。図３０は、細孔サイズ０．５ミクロンの熱処理多孔基板を毎分２．０標準リットル（ＳＬＰＭ）の第一液体流量で用いる約０．５ミクロンから約２ミクロンの液滴サイズを示す。図３１は、細孔径０．５ミクロンの熱処理多孔性基板を０．５ＳＬＰＭの第一液体流量で用いる約１から約８ミクロンの液滴サイズを示す。
【０１２５】
特定の実施態様に関して本発明を説明してきたが、本明細書を読めば、実施態様のさまざまな変更形は当業者にとって自明であると理解される。従って、本明細書に開示される発明は、そのような変更形を添付の請求項の範囲内に含まれるとして包含することを意図するものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの例を示すフローシートであり、第一の液体はプロセスマイクロチャネルを通って流れ、隣接するチャネルからプロセスマイクロチャネル中の開口区域を通ってプロセスマイクロチャネルに流入する第二の液体と混合される。
【図２】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートである。
【図３】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートである。
【図４】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートである。
【図５】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートである。
【図６】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートである。
【図７】平行プレート構成を有する長方形チャネルと環状チューブとの間の、そのようなチャネルおよびチューブを通る流体の流れに関する比較を示す概略図を提供する。
【図８】熱処理される前の多孔性ステンレス鋼基板のＳＥＭ画像である。
【図９】熱処理された後の図８に示した基板のＳＥＭ画像である。
【図１０】本発明のプロセスで有用な最適化した多孔性基板のＳＥＭ画像である。
【図１１】本発明のプロセスで用いられるプロセスマイクロチャネルの開口区域をつくる際に有用である開口シートの平面図である。
【図１２】本発明のプロセスで用いられるプロセスマイクロチャネルの開口区域をつくる際に有用である開口シートまたはプレートの平面図である。
【図１３】比較的厚い開口シートの上に載る、本発明のプロセスで用いられるプロセスマイクロチャネルの開口区域をつくる際に有用な比較的薄い開口シートまたはプレートの説明図である。
【図１４】比較的厚い開口シートの上に載る、本発明のプロセスで用いられるプロセスマイクロチャネルの開口区域をつくる際に有用な比較的薄い開口シートまたはプレートの例を示す。
【図１５】本発明のプロセスで用いられるプロセスマイクロチャネルの開口区域中で用いることができる開口の代替実施態様の例を示し、この開口は開口を部分的に埋め、開口の側壁上に載るコーティングを有する。
【図１６】本発明のプロセスを実施する際に有用な混合装置の例を示す。
【図１７】本発明のプロセスを実施する際に有用な混合装置の例を示す。
【図１８】本発明のプロセスを実施する際に有用な混合装置の例を示す。
【図１９】本発明のプロセスを実施する際に有用な混合装置の例を示す。
【図２０】本発明のプロセスを実施する際に有用な混合装置の例を示す。
【図２１】本発明のプロセスに従ってつくられるエマルジョンの粒子サイズ分布曲線を示す。曲線の一方は一本のプロセスマイクロチャネルを用いてつくられるエマルジョンの場合、他方の曲線は複数のプロセスマイクロチャネルを有するスケールアップシステムを用いてつくられるエマルジョンの場合である。
【図２２】本発明のプロセスによってつくられるエマルジョンの顕微鏡画像である。
【図２３】バッチ乳化プロセスによってつくられるエマルジョンの顕微鏡画像である。
【図２４】本発明のプロセスの動作時の液滴の生成を示す概略説明図である。
【図２５】複数の分散相貯槽を用いて複数の分散相を含むエマルジョンを作製する本発明のプロセスの代替実施態様の例を示すフローシートである。
【図２６】実施例１で用いられるマイクロチャネル装置の概略説明図である。
【図２７】実施例１で用いられるマイクロチャネル装置の別の概略説明図である。
【図２８】実施例１で用いられる乳化システムの例を示すフローシートである。
【図２９】実施例１で試験する多孔性基板に関する圧力降下対流量のプロットである。
【図３０】実施例１でつくられるエマルジョンの顕微鏡画像である。
【図３１】実施例１でつくられるエマルジョンの顕微鏡画像である。
【図３２】二重エマルジョン、すなわち水中油中水（ｗ／ｏ／ｗ）または油中水中油（ｏ／ｗ／ｏ）エマルジョンの概略説明図である。
【図３３】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートであり、このエマルジョン作製ユニットは二重エマルジョンをつくるために有用である。
【図３４】本発明のプロセスで用いられるエマルジョン作製ユニットの実施態様の例を示すフローシートであり、一台の装置の中で複数のエマルジョン調合物および／または加工条件を用いて別々の異なったエマルジョンを発生させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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