(57)【要約】本発明では、材料を処理するのに用いることができる材料処理装置が開示される。本発明の材料処理装置は、円筒形状の処理部および駆動部を有して成る。処理部は、第１要素、および第１要素内に配置された第２要素を有して成る。第１要素と第２要素との間の隙間には、処理すべき材料が含まれる収容チャンバーが形成されている。駆動部によって第２要素が駆動されることによって、第２要素が第１要素に対して相対的に回転する。第２要素の収容チャンバー側の面は、第１要素の軸に対して平行な方向の力を生じさせることが可能な分散部が設けられている。かかる第２要素に起因して、本発明の装置では、収容チャンバーにおける材料保持時間を制御することができ、混合されないブラインド領域へと材料が供されるのを防止できるので、全ての材料を十分に処理することができる。
2008522817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理部および駆動部を有して成る材料処理装置であって、
前記処理部は、第１要素および前記第１要素内に配置された第２要素を有して成り、
前記第１要素と前記第２要素との隙間には、処理すべき材料が含まれる収容チャンバーが形成されており、
前記駆動部によって前記第２要素が駆動されることによって、前記第２要素が前記第１要素に対して相対的に回転し、
前記第１要素または前記第２要素の前記収容チャンバー側の面が非平滑となっていることを特徴する、材料処理装置。
【請求項２】
前記第１要素または前記第２要素の非平滑な面は、前記第１要素の軸に平行な力を生じさせることが可能な分散部を有して成る、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項３】
前記分散部は、前記第１要素または前記第２要素の面と一体的に形成されている、または、前記第１要素または前記第２要素の面に取り付けられている、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項４】
前記分散部は凸形状または凹形状を有している、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項５】
前記第１要素が回転可能となっている、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項６】
前記分散部は、少なくとも１つの連続的な等間隔のストライプを有して成る、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項７】
前記分散部は、少なくとも１つの連続的なストライプ、複数のドットの配列、および、少なくとも１つの不連続なストライプから成る群から選択されるストライプおよび／または配列を有して成る、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項８】
前記分散部の断面は、三角形、台形、正方形、多角形、半円形および半楕円形から成る群から選択される少なくとも１つの形状を有している、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項９】
前記分散部は、前記第２要素の面に不規則に又は規則正しく設けられた、連続的なストライプ、複数のドットの配列および不連続なストライプから成る群から選択されるストライプおよび／または配列を有して成る、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項１０】
前記分散部は、少なくとも１つの等間隔のストライプ、複数の等間隔のドット、少なくとも１つの非等間隔のストライプ、および、複数の非等間隔のドットから成る群から選択されるストライプおよび／またはドットを有して成る、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項１１】
前記第１要素または前記第２要素の面の前記分散部の凸部または凹部は、前記収容チャンバーの平均厚さの１％〜３００％である、請求項４に記載の材料処理装置。
【請求項１２】
前記分散部の凸部または凹部は、前記収容チャンバーの平均厚さの５％〜１００％である、請求項１１に記載の材料処理装置。
【請求項１３】
前記分散部は、前記第１要素または前記第２要素の面の全面積の５０％未満を占めている、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項１４】
前記分散部は、前記第１要素または前記第２要素の面の全面積の１０％〜４０％を占めている、請求項１３に記載の材料処理装置。
【請求項１５】
前記分散部のトレンド方向と前記第１要素または前記第２要素の軸とが交差している、請求項２に記載の材料処理装置。
【請求項１６】
前記収容チャンバーの厚さは、１０００ミクロン、２０００ミクロンまたは３０００ミクロンである、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項１７】
前記収容チャンバーの厚さは、５０〜８０ミクロンまたは８０〜１２０ミクロンである、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項１８】
前記収容チャンバーの厚さは、１２０〜１３０ミクロンまたは１３０〜２００ミクロンである、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項１９】
前記収容チャンバーの厚さは、２００〜３５０ミクロンまたは３５０ミクロンである、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項２０】
前記第２要素の回転速度は、３０００ｒｐｍ以上である、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項２１】
前記収容チャンバー内に供される被処理流体は流動性を有している、請求項１に記載の材料処理装置。
【請求項２２】
処理部および駆動部を有して成る材料処理装置であって、
前記処理部は、第１要素および前記第１要素内に配置された第２要素を有して成り、
前記第１要素と前記第２要素との隙間には、処理すべき材料が含まれる収容チャンバーが形成されており、
前記駆動部によって前記第１要素が駆動されることによって、前記第１要素が前記第２要素に対して相対的に回転し、
前記第１要素または前記第２要素の前記収容チャンバー側の面が非平滑となっていることを特徴する、材料処理装置。
【請求項２３】
材料を処理するための方法であって、
少なくとも２種類の材料を用意する工程、
収容チャンバーを供する工程、および
前記材料を処理すべく前記材料を前記収容チャンバーに供給する工程
を含んで成り、
前記収容チャンバーは、第１要素および前記第１要素内に配置された第２要素から形成されており、外力の作用で前記第２要素が前記第１要素に対して相対的に回転することができ、また、前記第１要素または前記第２要素の前記収容チャンバー側の面が非平滑となっている、方法。
【請求項２４】
前記材料の全てが流動性を有している、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記処理には、材料の均一化、分散、乳化、マイクロ乳化、抽出、反応および調製から成る群から選択される少なくとも１つの処理が含まれる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記乳化として、通常の相乳化プロセスおよび転相乳化プロセスから成る群から選択される少なくとも１種類のプロセスが行われる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記乳化に用いられる乳化系には、３相乳化系および４相乳化系から成る群から選択される少なくとも１種類の乳化系が含まれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記乳化系に使用される油溶媒がＣ６〜Ｃ８アルカンまたはＣ６〜Ｃ８シクロアルカンから選択される油溶媒を含んで成り、前記乳化系に使用される乳化剤がイオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤から成る群から選択される少なくとも１種類以上の界面活性剤を含んで成る、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記マイクロ乳化として、通常のマイクロ相乳化プロセスおよびマイクロ転相乳化プロセスから成る群から選択される少なくとも１種類のプロセスが行われる、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記マイクロ乳化に用いられるマイクロ乳化系には、３相乳化系および４相乳化系から成る群から選択される少なくとも１種類の乳化系が含まれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記マイクロ乳化系に使用される油溶媒がＣ６〜Ｃ８アルカンまたはＣ６〜Ｃ８シクロアルカンから選択される油溶媒を含んで成り、前記マイクロ乳化系に使用される乳化剤がイオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤から成る群から選択される少なくとも１種類以上の界面活性剤を含んで成る、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記抽出として、溶媒抽出および錯体抽出から成る群から選択される少なくとも１種類のプロセスが行われる、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記錯体抽出に使用される錯化剤は、下記（ａ）〜（ｄ）の少なくとも１つの要件を満たしている、請求項３２に記載の方法：
（ａ）錯体化合物が容易に形成されて相間移動が達成できるように、対応する官能基を有し、かつ、分離される溶剤と結合するための結合エネルギーが所定量であること、
（ｂ）第２工程で錯体化合物の逆反応を行って、錯化剤を容易に再生できるように、結合エネルギーが高すぎないこと、
（ｃ）錯化反応および溶質分離に際して、錯化剤による水抽出量ができるだけ少ないこと、または、錯化剤に起因して水が溶媒から容易に除去されること、
（ｄ）不可逆的損失が回避されるように、錯体抽出において他の副反応が生じず、錯化剤が熱的に安定し、容易に分解または劣化しないこと。
【請求項３４】
前記錯体抽出に使用される共溶剤および希釈剤は、下記（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つの要件を満たしている、請求項３２に記載の方法：
（ａ）錯化剤にとって好ましい溶剤として、共溶剤および希釈剤が、錯体化合物の形成および相間移動を促進すること、
（ｂ）液−液抽出が容易に行われるように、共溶剤および希釈剤が、混合される抽出剤の粘度、密度および界面張力を調整できること、
（ｃ）希釈剤が、水抽出量を減じることができること。
【請求項３５】
前記抽出に使用される抽出相または抽出剤が、イオン性液体を含んで成る、請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
抽出相または抽出剤としてイオン性液体を用いる前記抽出が、原油から有機物質を抽出するのに適している又は廃水から有機物質もしくは金属イオンを抽出するのに適している、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
抽出される前記有機物質には、原油または廃水に存在する芳香族炭化水素、芳香族炭化水素の誘導体、有機カルボン酸化合物、有機スルホン酸化合物、有機硫黄化合物、有機アミン化合物から成る群から選択される少なくとも１種類以上が含まれ、
前記金属イオンが、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋、Ａｇ＋、Ａｕ２＋、Ｈｇ２＋、Ｐｔ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｒ３＋、Ｃｄ２＋、Ｍｎ２＋のうちの少なくとも１種類以上を含んだ重金属イオンである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記イオン性液体は、下記（ａ）および（ｂ）の少なくとも１つの要件を満たしている、請求項３５に記載の方法：
（ａ）常温で液体状態であり、空気中で安定性を有していること、
（ｂ）原油または水に対する溶解性ができる限り低いこと。
【請求項３９】
前記反応には、液−液反応、気−液反応、重合および酸化−脱硫反応から成る群から選択される少なくとも１種以上の反応が含まれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項４０】
前記液−液反応の２種類の液体は、純粋な液体または数種類の液体から成る混合物である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記液−液反応が、加水分解反応、複分解反応、中和反応、イオン交換反応、レドックス反応、錯体生成反応、複合反応、キレート化反応、ハロゲン化反応、ニトロ化反応、シアネート化反応、エポキシ化反応、ジアゾ反応、アルキル化反応、エステル化反応、縮合反応、フリーデル−クラフト反応および重合から成る群から選択される少なくとも１種以上の反応を伴う、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記重合には、活性流体を混合してアニオン重合を行うことが含まれており、前記活性流体の少なくとも１つには、少なくとも１種類以上の（メタ）アクリル酸モノマーが含まれている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記酸化−脱硫反応には、酸性媒体にオキシダントを含んだ活性流体のレドックス反応が含まれており、前記活性流体の少なくとも１つには、少なくとも１種類以上の硫黄含有化合物が含まれている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記硫黄含有化合物が、ジアルキル置換硫化物、ジアルキル置換チオフェン、ジアルキル置換チオフェン誘導体、アルキル置換ベンゾチオフェン、アルキル置換ベンゾチオフェン誘導体、アルキル置換ジベンゾチオフェンおよびアルキル置換ジベンゾチオフェン誘導体から成る群から選択される化合物であって、前記アルキルが、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、エチルヘキシルおよびノニルから成る群から選択されるアルキルであり、
前記オキシダントが、過酸化物および他の酸化物から成る群から選択される１種類のオキシダントであり、また
前記酸性媒体が、無機酸および有機酸から成る群から選択される１種以上の酸性媒体である、
請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記オキシダントには、Ｈ２Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣｌＯ２、ＣｌＯ−、（ＣＨ３）２ＣＯ２、ｔ−ＢｕＯＯＨ、Ｃ５Ｈ１１ＮＯ２、ＣｌＯ３−、ＨＳＯ３−、およびＩＯ４−から成る群から選択される少なくとも１種類以上が含まれる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記酸性媒体には、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、炭酸、メタン酸、酢酸およびトリフルオロ酢酸から成る群から選択される少なくとも１種類以上が含まれる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記反応には、水素化反応、ヒドロホルミル化反応、カルボニル化反応、オレフィンの二量体化、オレフィンのオリゴマー化、ディールス−アルダー反応、アシル化反応、ヘック反応、鈴木反応、スティルカップリング反応、辻−トロストカップリング反応、アリル化反応、求核置換反応、ベイリス−ヒルマン反応、ウィッティヒ反応、フリーラジカル付加環化反応、エポキシドの不斉開環反応、連続多段階反応、酵素触媒有機反応および不斉合成反応から成る群から選択される少なくとも１種類以上の反応が含まれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項４８】
前記調製が、イオン性液体の調製である、請求項２５に記載の方法。
【請求項４９】
前記イオン性液体の前記調製に対する一般反応式は次のとおりである、請求項４８に記載の方法。
2008522817.tif 000006
（式中、Ｒは、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）、プロピル（Ｃ３Ｈ７）、ブチル（Ｃ４Ｈ９）または炭素数１〜２０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであるか、あるいは、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、ブトキシ基または炭素数１〜２０の他の直鎖アルコキシもしくは分岐アルコキシであり、
Ｒ１およびＲ２は、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）、プロピル（Ｃ３Ｈ７）、ブチル（Ｃ４Ｈ９）または炭素数１〜２０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、
Ｒ３は、水素（Ｈ）、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）、プロピル（Ｃ３Ｈ７）、ブチル（Ｃ４Ｈ９）または炭素数１〜２０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、
Ｘは、塩素元素（Ｃｌ）、臭素元素（Ｂｒ）またはヨウ素元素（Ｉ）であり、
Ｙは、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＨ３ＳＯ３−、ＣＨ３ＣＯ３−またはＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２−であり、
Ｍは、Ｎａ、Ｋ、ＡｇまたはＮＨ４＋であり、
Ｈは、水素原子であり、また
Ｎは、窒素原子である）
【請求項５０】
反応式（Ｉ）および反応式（ＩＩ）において、Ｒ３がＨである場合、Ｒ１およびＲ２が個々に置換され又は一体的に作用して種々の環を形成し、得られる環の構造が、以下の５員ヘテロ環およびそのベンゾヘテロ環
2008522817.tif 000007
（式中、Ｒは、水素（Ｈ）、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）または炭素数１〜１０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、Ｒはそれぞれ同一種類もしくは異なる種類であり、隣接するＲ基は、別個に置換される又は一体的に種々の環を形成する）
または、以下の６員ヘテロ環およびそのベンゾヘテロ環、
2008522817.tif 000008
（式中、Ｒは、水素（Ｈ）、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）または炭素数１〜１０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、Ｒはそれぞれ同一種類もしくは異なる種類であり、隣接するＲ基は、別個に置換される又は一体的に種々の環を形成する）
である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記調製には、溶媒もしくは触媒としてのイオン性液体との化学反応もしくは未反応状態の化学反応による材料の調製、ならびに、無機物質の調製、有機物質の調製、薬剤の調製、触媒の調製および高分子ポリマーの調製から成る群から選択される少なくとも１種以上の調製が含まれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項５２】
前記化学反応または未反応状態の化学反応の系には、水素化反応、ヒドロホルミル化反応、カルボニル化反応、オレフィンの二量体化、オレフィンのオリゴマー化、ディールス−アルダー反応、アシル化反応、ヘック反応、鈴木反応、スティルカップリング反応、辻−トロスト反応、アリル化反応、求核置換反応、ベイリス−ヒルマン反応、ウィ；ツティヒ反応、フリーラジカル付加環化反応、エポキシドの不斉開環反応、連続多段階反応、酵素触媒有機反応および不斉合成反応から成る群から選択される少なくとも１種類以上の反応が含まれる、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記処理には、溶剤抽出、遠心分離、濾過、真空乾燥またはカラムクロマトグラフィー分離のいずれかが含まれる、請求項２３に記載の方法。
【請求項５４】
前記カラムクロマトグラフィー分離には、吸収クロマトグラフィー分離、ゲル浸透クロマトグラフィー分離およびイオン交換クロマトグラフィー分離から選択されるカラムクロマトグラフィー分離が含まれ、
用いられる充填物が、シリコーンゲル、アルミナ、アルキルシリコーン系ゲル、セルロースまたはポリアミドのいずれかを含んで成る、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
生じた生成物を分析する工程を更に含んで成る、請求項２３に記載の方法。
【請求項５６】
前記生じた生成物の分析には、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ）、質量分析（ＭＳまたはＱＭＳ）、フーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、Ｘ線回折分析（ＸＲＤ）、光学顕微鏡画像分析（ＯＭ）、走査電子顕微鏡画像分析（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡画像分析（ＡＦＭ）および透過電子顕微鏡画像分析（ＴＥＭ）から成る群から選択される少なくとも１種類の分析が含まれる、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１要素または前記第２要素の前記非平滑な面は、前記第１要素の軸に対して平行な力を生じさせることが可能な分散部を有して成る、請求項２３に記載の方法。
【請求項５８】
前記分散部は、凸形状、凹形状、連続的な等間隔のストライプ、連続的なストライプ、複数のドットの配列、不連続なストライプ、等間隔のストライプ、複数の等間隔のドット、非等間隔のストライプおよび複数の非等間隔のドットから成る群から選択される少なくとも１つを有して成る、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記収容チャンバーの厚さはミクロンオーダーである、請求項２３に記載の方法。
【請求項６０】
イオン性液体を処理する方法であって、
少なくとも２種類のイオン性液体を用意する工程、
収容チャンバーを供する工程、および
前記イオン性液体を処理すべく前記イオン性液体を前記収容チャンバーに供給する工程を含んで成り、
前記収容チャンバーは、第１要素および前記第１要素内に配置された第２要素から形成されており、外力の作用で前記第２要素が前記第１要素に対して相対的に回転することができる、方法。
【請求項６１】
前記処理には、イオン性液体の抽出、イオン性液体の反応およびイオン性液体の調製の少なくとも１つが含まれる、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記収容チャンバーの厚さはミクロンオーダーである、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
硫黄含有材料を脱硫する方法であって、
脱硫剤および硫黄含有材料を用意する工程、
収容チャンバーを供する工程、および
前記硫黄含有材料を処理すべく前記収容チャンバーに前記脱硫剤および前記硫黄含有材料を供給する工程
を含んで成り、
前記収容チャンバーは、第１要素および前記第１要素内に配置された第２要素から形成されており、外力の作用で前記第２要素が前記第１要素に対して相対的に回転することができる、方法。
【請求項６４】
前記硫黄含有材料は、硫黄含有ガス、硫黄含有液体または硫黄含有原油である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記脱硫剤がオキシダントを含んで成る、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記オキシダントが、過酸化物および他の酸化物を含んで成る、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記オキシダントが、Ｈ２Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣｌＯ２、ＣｌＯ−、（ＣＨ３）２ＣＯ２、ｔ−ＢｕＯＯＨ、Ｃ５Ｈ１１ＮＯ２、ＣｌＯ３−、ＨＳＯ３−、およびＩＯ４−から成る群から選択される少なくとも１種類以上を含んで成る、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記硫黄含有材料が酸性ガスを含んで成り、前記脱硫剤がアルカリ性液体を含んで成る、請求項６５に記載の方法。
【請求項６９】
前記アルカリ性液体が、少なくとも１種類のアルコールアミン化合物または水酸化物を含んで成る、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記アルコールアミン化合物が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ−プロピルジエタノールアミンまたはＮ−ブチルジエタノールアミンのいずれかであり、前記水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムまたは水酸化アンモニウムのいずれかである、請求項６９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を処理するための装置およびその応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品産業および化学産業にとって、あるいは、抽出技術等にとって、材料の混合プロセスは非常に重要な工程である。混合プロセスによって、例えば以下のようなことが可能となる：
可溶性固形分、液体または気体を溶媒内に十分に混合させることができるので、均一な溶液を得ることができる。
不溶性固形粒子、気体または液体を一時的に溶媒内に分散させることができるので、懸濁液を得ることができる。
僅かに可溶性を有する液体を液滴として溶媒内に分散させることができるのでエマルションを得ることができる。
十分な混合により、反応原系同士の対流現象が促進されるので局所的な濃度差を減じることができる。
溶液内で対流を促進させて局所的な温度差を減じることができるので、熱放出を均一にすることができ、温度を一定に維持することができる。
現在、混合プロセスにおいて使用される方法が数多く存在している。
【０００３】
最も直接的な混合は、容器内で材料を高速に攪拌する方法である。数多くの攪拌機（またはスターラー）が市販されている。最も一般的な攪拌法は、ある程度の長い時間、容器内に設けられた１つ以上の攪拌棒を迅速に作動させて液体を混合する方法である。例えば、長く攪拌を行うと、油と水との混合物は、適当なエマルション状態の液体となる。
【０００４】
攪拌棒に対して十分なスペース（または空間）を確保するためには、容量の大きい容器が必要とされる。しかしながら、そのような大きい容器は、マイクロスケールで液体を混合するのに適していないだけでなく、気体と液体との混合にも適していない。更に、混合物が飛び散る（又ははじき飛ばされる）のでミキサーの速度（または攪拌速度）は制限されており、あまり速い速度にすることができない。複数の混合プロセスの自動化および効率化の程度は、各々の混合工程の後に洗浄が必要となるので低いといえる。また、混合に際してガスが発生する場合では、発生したガスを大きな容器で回収するのは好都合ではない。また、反応プロセスにおいて混合物の加熱または冷却が必要な場合では、かかる大きな容器内を均一に加熱または冷却するのは容易ではなく、反応が不均一となってしまう。それゆえ、容器内での材料混合に攪拌棒を使用する方法は、混合率が良いとはいえない。
【０００５】
別の方法としては、ステーター（stator）と同軸になるようにステーターの円筒形状ホール内に配置された円筒形ローターを用いる方法がある。ステーターとローターとの２つの対向する円筒形面によって、狭い環状チャンバーが形成される。流体を環状チャンバー内に注入した後、ローターを高速に回転させると、スターターとローターとの相対的な運動によって流体に大きな剪断力がもたらされるので混合を行うことができる。回転速度が或る値に達すると、ローターの遠心力によって流体内にクエット流（Coutte）が形成される。クエット流が生じると混合効率が非常に高くなる（特に種々の非混和性流体に対する混合率が高い）。なぜなら、クエット流によって、非混和性流体が小さい粒状体へと分散されるので、流体間の接触面積が増大するからである。
【０００６】
しかしながら、ローター面の回転速度が或る程度大きくなると、環状チャンバー内の流体が不安定化してテイラー渦（またはテイラー渦流）が発生することになる。個々のテイラー渦内では独立した微小な循環流れ（microcirculation）が形成され、その外側の他の渦の流体との物質交換は行われない。更に、各々の渦内の層の間における相対速度または全体的な速度は小さい。そのため、テイラー渦が発生すると混合効率が低くなる。テイラー渦は、ローターのシャフトの横断方向にて環状チャンバー内に挟まれるように存在するので、環状チャンバー内の流体の速度は低くなる。更に、テイラー渦は、多量のエネルギーを消費するので、エネルギー節約の点から好ましいものではない。
【０００７】
上述のような問題を解決するために、環状チャンバーのサイズ、面特性およびローターの回転速度を相互に適当に調整してテイラー渦の発生を回避すると共にクエット流を発生させて流体の混合を行う方法が存在している。かかる方法は、米国特許第６４７１３９２号および同６７４２７７４号にそれぞれ開示されている。米国特許第６４７１３９２号および同６７４２７７４号では、以下の２つのファクターによってテイラー渦の発生を回避している：
環状チャンバー厚さがローターおよびステーターの表面における流体層全体の厚さ以下となっている（即ち、ローターとステーターとの隙間が、テイラー渦を回避すべく十分に小さくなっている）。
ローターおよびステーターの円筒形状面が、テイラー渦の発生を阻止すべく円滑になっている。
【０００８】
しかしながら、テイラー渦理論に基づくと、回転速度、環状チャンバーの半径および流体粘度から求められるテイラー係数の値が臨界値を越えてしまうと、環状チャンバーの隙間がどのような厚さ（または大きさ）であれ、テイラー渦が生じることになる。例えば、流体特性および環状チャンバー・サイズが一定の場合、回転速度が十分に大きいと、テイラー渦が発生する可能性がある。それゆえ、米国特許第６４７１３９２号および同６７４２７７４号に基づいて製造された環状チャンバーでは、或る限定された回転速度および流体粘度においてのみクエット流を発生できるにすぎない。つまり、回転速度が或る値を上回り、流体粘度が或る値を下回ると、テイラー渦が発生してしまう。
【０００９】
尚、流体粘度が臨界値未満の条件では、回転速度が臨界値を越えるような速度で環状チャンバーを運転しなければならず、テイラー渦の発生を回避することができない。つまり、「テイラー渦をもたらす回転速度の増加」と「混合効率」とが相反する結果となる。従って、既存の混合法の条件下では、「回転速度の増加」とテ「イラー渦発生回避」との間で妥協点を見つけなければならない。
【００１０】
図１を参照して説明する。既存のローターが回転する場合、不完全な混合状態の流体が、重力の影響を受けて環状チャンバー底部の出口から流出することになり、混合率および反応率に悪影響がもたらされ得る。かかる流体の流出を防止するために、一般的には底部の出口にバルブを設ける。しかしながら、バルブと環状チャンバーとの間には、参照番号９００で示すように「混合されないブラインド領域（または淀み領域,blind area）」が必然的に多少なりとも形成されてしまい、かかるブラインド領域では流体の十分な混合が行われないので無駄な流体が発生し、原料が無駄となってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それゆえ、従来技術の上記問題点を解決できるような新規な材料処理装置の提供が望まれている。
【００１２】
本発明は、材料を十分に処理することができる材料処理装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明では、処理部（または「材料処理を行うように機能する部分」，working part）および駆動部を有して成る材料処理装置が提供される。かかる本発明の材料処理装置では、処理部が、第１要素、および第１要素内に配置された第２要素を有して成り、
第１要素と第２要素との間の隙間には、処理すべき材料が含まれる収容チャンバー(containing chamber)が形成されており、
駆動部によって第２要素が駆動されることによって、第２要素が第１要素に対して相対的に回転し、
第１要素または第２要素の収容チャンバー側の面（または表面）が非平滑（non-smooth）となっている。尚、材料の処理としては、混合、乳化、マイクロ乳化、重合、抽出、反応および調製ならびにそれらの組合せ等を挙げることができる。第２要素が第１要素に対して相対的に回転する際、第２要素の非平滑な面は第１要素に接触しないようになっている。
【００１４】
ある態様では、第１要素および第２要素の双方の収容チャンバー側の面が非平滑となっている（又は滑らかになっていない）。
【００１５】
ある態様では、第１要素の収容チャンバー側の非平滑な面が、第１要素の軸に対して平行な方向に軸力（axial force）を生じさせることが可能な分散部（または分配部, distributing part）を有して成る。
【００１６】
ある態様では、第２要素の収容チャンバー側の非平滑な面が、第１要素の軸に対して平行な方向に軸力を生じさせることが可能な分散部を有している。
【００１７】
従来技術と比べて、本発明の材料処理装置の非平滑な面または第２要素の分散部は、テイラー渦を分散させる機能を有している。その結果、混合効率を上げることができ、また、収容チャンバー内の流体の保持時間（または滞留時間）を制御することができ、更には、液体が「ブラインド領域」へと流れ込むことを防止して流体の全てを十分に混合することができる。従って、本発明の装置では材料の十分な混合を行うことができ、収容チャンバー内の材料の保持時間を制御することができ、全ての材料の混合または反応等を十分に行うことができる。
【００１８】
ある態様では、第１要素１５が静止した（または固定された）ステーターであり、第２要素１６が高速で回転可能なローターである。ある態様では、第１要素１５および第２要素１６が円筒形状を有している。この場合、第１要素１５は、その軸方向に沿うように円筒形状ホール（cylindrical hole）を有しており、第２要素１６が第１要素１５と同軸となるように第１要素１５の円筒形状ホール内に配置されている。
【００１９】
ある態様では、第１要素と第２要素との隙間に形成される収容チャンバーの少なくとも１つの寸法は、ミクロンオーダー（μｍオーダー）となっている。例えば、収容チャンバー１７の厚さ（または幅）は、数十ミクロン〜数千ミクロンのミクロンオーダーとなっている。より具体的には、収容チャンバー１７の厚さ（または幅）は、５０〜８０ミクロン、８０〜１２０ミクロン（例えば１００ミクロン）、１２０〜１３０ミクロン、１３０〜２００ミクロン（例えば２００ミクロン）、２００〜３５０ミクロン、約３５０ミクロン、約１０００ミクロン、約２０００ミクロン、約３０００ミクロンなどに設定されている。収容チャンバー１７の厚さが非常に小さくなっていると共に、第２要素１６の収容チャンバー側の面が非平滑となっているにもかかわらず、第２要素１６が第１要素１５に対して相対的に回転する際、第２要素１６と第１要素１５が相互に接触しないようになっている。
【００２０】
ある態様では、図３および図４に示すように、第２要素１６の収容チャンバー１７側の非平滑面が分散部１６０として構成されている。かかる分散部１６０は、微細加工、電食、フォトエッチング（もしくは写真食刻）などによって第２要素１６の面に一体的に形成することができる。あるいは、電気メッキ、強力な接着剤などによって第２要素１６の面に分散部１６０を取り付けることができる。分散部１６０は、その回転に際して第１要素の軸に対して平行な軸力を供することができるものであれば、いずれの形態であってもよい。しかしながら、分散部１６０がどのような形態であろうと、また、収容チャンバー１７に対してどのように突出した形態を有していようとも、第２要素１６が第１要素１５に対して相対的に回転する際に第２要素１６と第１要素１５が相互に接触することはない。即ち、分散部１６０の配置がどのようなものであっても、分散部１６０は収容チャンバー１７内に位置することになる。
【００２１】
ある態様では、分散部１６０は、第２要素１６の面にて凸形状を有していてもよいし、凹形状を有していてもよい。ある態様では、分散部１６０の凸部または凹部は、収容チャンバー１７の平均厚さの約１％〜３００％である。例えば、収容チャンバーの厚さが１００ミクロンに設定される場合、第２要素１６０の半径方向において最も突出している箇所と最も凹んでいる箇所と間の長さが、約１〜３００ミクロンである。ある態様では、分散部１６０の凸部または凹部は、収容チャンバー１７の平均厚さの約５％〜１００％である。また、ある態様では、分散部１６０の凸部または凹部は、収容チャンバー１７の平均厚さの約１０％〜３０％である。尚、第２要素の面における分散部１６０の凸部および／または凹部の程度は、同じであってもよいし、あるいは、異なっていてもよい。
【００２２】
ある態様では、第２要素１５に設けられている分散部１６０は、第２要素１５の面の５０％未満を占めている。好ましい態様では、分散部１６０が第２要素１５の面の１０％〜４０％未満を占めている。
【００２３】
ある態様では、分散部１６０は、複数のドット（または点、dot）の配列、連続的なストライプ（もしくは連続的なストライプ模様もしくは連続的な縞模様、continuous stripes）または不連続なストライプ（もしくは不連続なストライプ模様、もしくは不連続な縞模様、discontinuous stripe）であり、あるいは、そのようなドットとストライプとの組合せである。ある態様では、分散部１６０は第２要素１６の面に不規則に又は規則正しく設けられている。ある態様では、各ストライプの方向は、第２要素１６の軸方向に対して垂直または平行でない限り、不規則であってよい。ある態様では、ストライプ状の分散部１６０が、第２要素１６の底部から頂部まで連続的または不連続に設けられている。ある態様では、ストライプの間隔が、等間隔（equi-spaced）または非等間隔（unequi-spaced）となっており、ストライプが互いに交差していてもよい。ある態様では、特に制限するわけではないが、分散部１６０は図４に示すような連続的で等間隔なストライプを有して成る。
【００２４】
ある態様では、分散部１６０の断面は、特に制限するわけではないが、三角形、台形、正方形、多角形、半円形、半楕円形またはそれらを組み合せたような形状を有している。図４には断面が三角形の分散部１６０が示されている。
【００２５】
ある態様では、図４に示すように、分散部１６０は連続的なストライプを成している。第２要素１６が回転する際、分散部１６０の連続的ストライプと第２要素１６の面の接平面とが交差するポイント（または交点）が連続的に流れることになる。かかる交点の流れ方向は、対応するストライプのトレンド方向（または傾斜方向、trend direction）である。分散部１６０のトレンド方向は、その一般的な回転方向が第２要素１６の回転方向と反対または同じである限り、不規則となり得る。全て又は大部分のストライプが同じトレンド方向となる場合、流体に対してトレンド方向に沿う衝撃力（impulse force）が加えられる。かかる衝撃力は、第１要素１５の軸に平行な方向の力を成し得るので、流体が第２要素１６の回転シャフトまたは軸方向に沿って流れることになる。分散部のトレンド方向は、第２要素１６の回転方向に相当する。第２要素が回転する際、分散部の回転方向とトレンド方向との関係に応じて、分散部１６０が入口３１および／または３２に向かう方向へと力を生じるので、収容チャンバー１７内の流体の保持時間を長くすることができる。尚、分散部は出口に向かう方向にも力を生じることができるので、その場合には、収容チャンバー１７内の流体の保持時間を短くできる。
【００２６】
ある態様では、図５および図６に示すように、第２要素１６の断面は多角形または楕円形であってよい。この場合、第２要素が高速で回転すると、収容チャンバー１７内の或る位置が回転に伴って変化することになる。従って、収容チャンバー１７内の流体には不均一な力が加えられ、流体が十分に混合される。当然のことであるが、第２要素１６の断面は、他の形状であってもよく、図５の楕円形または図６の多角形は例示にすぎない。
【００２７】
ある態様では、図７に示すように、第２要素１６の軸と第１要素１５の軸とがずれていてもよい（または非同軸であってもよい）。この場合、収容チャンバー１７内の流体には不均一な力が加えられ、流体が十分に混合される。
【００２８】
ある態様では、第１要素と第２要素との位置関係を入れ替えてもよい。即ち、第２要素１６が静止した（または固定された）ステーターであり、第１要素１５が高速で回転できるローターであってよい。ある態様では、第１要素１５と第２要素１６とが相対的に反対方向に回転する回転要素であってもよい（この場合、回転速度は互いに異なっていてもよい）。第１要素１５と第２要素１６との間に流体のための収容チャンバー１７が形成される限り、第１要素１５および第２要素１６はいずれの形状を有していてもよく、相互に接近した形態でもよい（例えば相互に接近したパッチなどの形状であってよい）。ある態様では、第１要素１５および／または第２要素１６に分散部が設けられ得る。
【００２９】
ある態様では、第１要素の内面（即ち、第１要素の収容チャンバー側の面）に第１分散部が設けられ、第２要素の外側（即ち、第２要素の収容チャンバー側の面）に第２分散部が設けられる。ある態様では、第１要素に設けられた第１分散部と、第２要素に設けられた第２分散部とが同じトレンド方向を成している。あるいは、第１要素に設けられた第１分散部は、第２要素に設けられた第２分散部とは逆または反対のトレンド方向を有している。
【００３０】
ある態様では、収容チャンバー１７の頂部には、材料を収容チャンバー１７内に供するための入口が２つ（３０,３１）設けられている一方、収容チャンバー１７の底部には出口１８が設けられている。必要に応じて、入口３０,３１および出口１８は他の位置に設けてよい。尚、入口３０,３１および出口１８は収容チャンバー１７と連通状態となっている。入口３０,３１および出口１８は、収容チャンバー１７内に材料を供給した後、かかる収容チャンバー１７から材料を排出できるものであれば、いずれの要素であってよく、例えばパイプまたはバルブである。ある態様では、入口３０,３１および出口１８は、同じ要素もしくはデバイスであってよく、あるいは、相互に異なる要素もしくはデバイスであってもよい。
【００３１】
ある態様において、処理すべき材料が混合流体である場合、本発明の処理装置に設ける入口は１つであってよい。また、ある態様において、処理（混合および／または反応）すべき材料が複数である場合、本発明の処理装置に複数の入口を設けてもよい。更に、ある態様において、反応時に必要とされる材料を供するために、予め複数の入口を設けておいてもよい。
【００３２】
処理される材料は、入口３０および３１を介して環状収容チャンバー１７内に供給される。そして、高剪断力、大きい遠心力および軸力などの作用を第２要素１６から受けることになるので、供給された材料の迅速かつ均一な混合が達成される。材料同士が反応する場合、材料の十分な混合により十分な反応を達成することができる。
【００３３】
本発明の装置において、収容チャンバー１７内の流体の流れ状態は、層流であっても、乱流であってもよい。第２要素１６の高速回転によって生じる力によって、層流状態の流体は複数の流体薄層物（lamella）へと分けられることになる。環状収容チャンバーの半径方向では、流体薄層物の流速が相互に異なるので、流体薄層物が相互に迅速に緊密な状態となり、迅速に拡散する。これによって、流体の十分な混合が行われる。テイラー・クエット流の理論に基づくと、次のことが言える。あるサイズの処理部を製作した後に、かかる処理部に応じて収容チャンバー１７のギャップ幅が決められる。ローターの種々の回転速度の条件下、種々の粘度の流体について、クエット流れが生じるか、あるいはテイラー渦が生じるかは、テイラー係数に依存している。ローターの回転が低速の場合、流体は収容チャンバー１７内を層流状態で流れることになり、かかる条件では混合効率が比較的良いものの、低い回転速度に起因して、供給される流体の流速を大きくすることができない。仮に、供給される流体の流速を大きくすると、流体が収容チャンバー１７内をその軸方向に迅速に流れ去ることになり、高い混合効率を得ることができない。好ましい混合効率および大きい流速の条件で流体を混合するには、ローターの回転速度を上げる必要があるが、ローターの回転速度を上げてしまうと、テイラー渦が生じてしまい混合効率が低下してしまう。本発明の処理装置では、上述したように、第２要素１６に設けられた分散部１６０に起因した軸力が生じる。その結果、第２要素１６の軸方向において、垂直方向に配列されたテイラー渦が乱さると共に、テイラー渦によって形成された「閉鎖形態の流体セル」が破壊されることになる。それゆえ、渦の内側と外側とで流体の物質交換が相互に交換されることになり、混合効率が向上する。また、分散部１６０によって、各渦内の独立したマイクロ循環（microcirculation）が乱されるので、かかるマイクロ循環内の流体の攪拌および混合が促進される。このように、第２要素に分散部１６０が存在することによって、本発明の処理装置の混合効率は、供給流速および回転速度の影響を受けないようになっている。また、本発明の処理装置を流れる混合流体の粒子は非常に小さく、その半径はナノメーター・オーダーである。従って、混合効率および／または反応効率は大きく向上することになる。
【００３４】
テイラー渦を乱し、混合効率を向上させることに加えて、分散部１６０は、収容チャンバー１７内の流体の保持時間を制御する機能も有している。分散部１６０のトレンド方向は、第２要素１６の回転方向と逆方向または反対方向であってよいが、この場合、第２要素１６が高速に回転すると、第２要素１６によって上方向の軸力がもたらされるので、収容チャンバー１７内の流体の降下が抑制される。この結果、全ての流体が収容チャンバー１７内に制限されることになり、混合および反応に必要な時間が十分に確保されると共に、流体が「ブラインド領域」へと流れ込むことが防止され収容チャンバー１７内の全ての液体が十分な混合および／または反応に付されることになる。混合および／または反応が行われた後では、収容チャンバー１７の上部に圧力を加えることによって、または、第２要素１６を反対方向に回転させることによって（即ち、分散部１６０のトレンド方向と第２要素１６の回転方向とを同じにすることによって）、流体を下降させて出口１８から排出させることができる。尚、分散部１６０のトレンド方向と第２要素１６の回転方向とを同じにすると、上方向の軸力が分散部１６０によってもたらされ、収容チャンバー１７内の流体の出口１８方向下方への移動が促進される。
【００３５】
同様の理論により、処理部を逆に配置しなければならない場合であっても、分散部１６０は上述したような機能を有している。
【００３６】
分散部１６０による軸力によって、流れ状態をある程度制御することができる。かかる制御として、制限するわけではないが、処理部内の流体の保持時間の制御、処理部からの流体の排出（または流出）の促進、処理部から排出される流体の流速の変更、または、処理部に供給された材料の滞留時間の増減を挙げることができる。
【００３７】
ある態様において、本発明の処理装置は、第２要素１６に連結された相互接続部１３およびシャフトブロック１１を更に有して成る。具体的には、第２要素１６は、相互接続部１３を介して駆動部１２のシャフトと接続されている。第２要素１６は、シャフトブロック１１を通過しており、第１要素１５と共に、環状収容チャンバー１７を形成している。
【００３８】
ある態様では、本発明の処理装置は、駆動部１２と第２要素１６とを相互に接続する相互接続部１３を有し得、それによって、駆動部１２が第２要素１６を回転させることができる。駆動部１３は、第２要素１６の駆動に必要なエネルギーを供することができる電気モーターまたは他のデバイスであり得る。第２要素１６の最大回転速度は、駆動部１２のパワーおよびトルク（モーメント力）によって決められる。通常、パワーおよびトルク（モーメント力）が最大になると、回転速度が最大になる。ある態様では、第２要素１６の最大回転速度は、１０３５０ｒｐｍである。種々の流体の種々の特性に応じて回転速度を適切に又はより大きく選択することができ、それによって、現実に必要とされる混合効率および／もしくは反応効率、あるいは、より好ましい混合効率および／もしくは反応効率を達成することができる。第２要素１６の回転速度が３０００ｒｐｍ以上（例えば３０００ｒｐｍ、５０００ｒｐｍ、６０００ｒｐｍ、８０００ｒｐｍ、９０００ｒｐｍなど）の場合、生成物の粒子半径が、マイクロメーターまたはナノメーターとなり得る。必要に応じて適切な駆動部１２を選択することによって、回転速度をより速くすることができる。処理部の温度は、−１５０℃〜３００℃（例えば、−１５０℃〜５０℃、−５０℃〜１００℃、２０℃〜２５０℃、１５０℃〜３００℃など）に設定することができる。
【００３９】
ある態様において、本発明の処理装置は、少なくとも１つの第１温度制御部１４を更に有して成る。かかる第１温度制御部１４は、収容チャンバー１４の周囲の一部又は周囲全体に設けてよく、あるいは、処理部の他の場所に設けてもよい。第１温度制御部１４は、例えばバルブまたはパイプなどの開口部３２,３３を備えている。かかる開口部３２,３３を介して、第１温度制御部１４内を流体で満たすことができ、それによって、処理部の温度を迅速に変えることができる。ある態様では、混合反応に起因して発熱または吸熱が生じる。従って、開口部３２を介して処理部の第１温度制御部１４内へと流体を供給し、かかる流体が熱を放出または吸収する熱交換を経た後に、開口部３３を介して処理部の第１温度制御部１４から流体を排出させるように流体循環を行う必要がある。第２要素１６が高速に回転する場合、剪断摩擦力に起因して、収容チャンバー１７内の流体には多量の熱が発生する。かかる熱が混合効率に悪影響を与えないように、第１温度制御部１４に低温流体を循環させる。つまり、開口部３２を介して第１温度制御部１４内へと低温流体を供給し、かかる流体と収容チャンバー１７との熱交換を行った後、開口部３３を介して第１温度制御部１４から流体を排出する。尚、収容チャンバー１７内で行われる化学反応が熱を必要とする場合（摩擦に起因した熱で不十分な場合）では、収容チャンバー１７を加熱すべく高温流体を第１温度制御部１４に循環させる。収容チャンバー１７および第１要素の壁は非常に薄いので、ある温度の循環流体と混合反応プロセスの流体との熱交換が迅速に行われることになり、混合反応プロセスの流体の温度と循環流体の温度とが略等しくなる。更に、収容チャンバー１７は非常に狭く、そのチャンバー内の流体が容易に均一化できるので、反応を均一に行うのに適している。第１温度制御部１４を用いることによって、収容チャンバー１７内の温度を設定でき、また、かかる温度を一定にすることができるので、ある混合反応で必要とされる特殊な温度条件も満たすことができる。
【００４０】
ある態様では、本発明の処理装置は、少なくとも１つの第２温度制御部を更に有して成り得る。かかる第２温度制御部は、シャフトブロック１１に設けられる。第２温度制御部は、例えばバルブまたはパイプなどの開口部３４,３５を備えている。第２温度制御部の開口部３４,３５を介して、シャフトブロック１１をシャフトベアリング・オイル（軸受油）または水などの流体で満たすことができ、それによって、シャフトブロック１１の温度を迅速に変えることができる。ある態様において、第２要素１６が高速に回転すると、シャフトブロック１１内のシャフトベアリング（軸受）が加熱される。従って、熱を除去してシャフトベアリングを潤滑にすべく、開口部３４からシャフトベアリングオイルまたは水などの流体をシャフトブロック１１内に供給した後、開口部３５を介してかかる流体を排出させる。ある態様では、シャフトブロック１１内にて延在する第２要素の上部に起因して、第２温度制御部によって第２要素１６の温度を付加的に制御することができる。収容チャンバー１７の選択された温度に応じて、第２温度制御部の温度を適切に設定することができ、それによって、第２要素１６の上部の温度と、収容チャンバー１７内の第２要素底部温度とを同じにすることができる。このようにして、第２要素１６の上部と底部との温度差に起因する熱交換であって、収容チャンバー１７に熱損失または過剰熱を引き起こす熱交換が防止される。
【００４１】
ある態様では、本発明の処理装置は、少なくとも１つの第３温度制御部を更に有して成り得る。かかる第２温度制御部は駆動部１２に設けられる。第３温度制御部は、例えばバルブまたはパイプなどの開口部３６,３７を備えている。第３温度制御部の開口部３６,３７を介して駆動部１２を流体で満たすことができ、それによって、駆動部１２の温度を迅速に変えることができる。駆動部１２から熱を除去すべく、開口部３６から流体を駆動部１２内に供給した後、開口部３７を介して流体を排出させる。例えば、駆動部１２が高速に回転すると大量の熱が発生するので、駆動部１２の温度を下げるべく水冷却システムが用いられる。
【００４２】
ある態様では、本発明の処理装置は、支持デバイスを介して作業台（workbench）に設けてもよい。設置態様として、本発明の処理装置を垂直または水平に設けてもよく、作業台の角度はいずれの角度でもよい。支持デバイスは、基礎部９（または土台９）および支持フレーム１０を有して成る。基礎部９が作業台の上に設けられる。支持フレーム１０は、駆動部１２および処理部を基礎部９に固定するのに用いられる。
【００４３】
ある態様では、本発明の処理装置に用いられる要素または部品は、同じ材料または異なる材料から形成されていてもよい。処理される材料の特性、生成物の特性、混合条件および／または反応条件、コストならびに他のファクターに応じて、本発明の処理装置の要素を、鋳鉄、ステンレス、合金、アルミニウムまたは他の金属材料から形成してよい。また、本発明の処理装置の要素を、プラスチック、ガラス、石英ガラスまたは他の有機材料から形成してもよい。更には、本発明の処理装置の要素を、セラミック材料または無機材料から形成してもよい。具体的にいうと、本発明の処理装置で腐食性の高い材料が処理できるように、例えば、第１要素１５および第２要素１６がステンレスから形成される。
【００４４】
本発明は、上述した本発明の処理装置の応用にも関している。即ち、処理装置の他に、本発明は、材料を処理する方法にも関している。かかる方法は、
少なくとも２種類の材料を用意する工程、
収容チャンバーを供する工程、および
材料を処理すべく収容チャンバーに材料を供給する工程
を含んで成る。ここで、収容チャンバーは、第１要素および第１要素内に配置された第２要素から形成されており、第２要素が外力の作用で第１要素に対して相対的に回転することができるようになっている。第１要素または第２要素の収容チャンバー側の面は非平滑となっている。
【００４５】
更に、本発明の材料処置装置の応用には、材料の均一化、分散、乳化、マイクロ乳化、抽出、反応および調製が含まれる。ある態様では、更に、生成物を分析する工程が含まれる。以下では、本発明をより詳細に説明するが、本発明を制限する意図はないことに留意されたい。
【００４６】
１．２種類以上の液体の迅速な混合、均一化および分散
本発明の装置は、２種類以上の液体の迅速な混合、均一化および分散に使用することができる。用いられる液体としては、ポリマー、コーティング剤、顔料、染料、インク、塗料、接着剤、潤滑油、接着剤、界面活性剤、乳化剤、グリセリン、ガソリン、原油、ディーゼル油、重油、水、有機溶剤、イオン性液体、パラフィン油、食料品または飼料などを挙げることができる。流体は、通常は溶液形態であるものの、エマルション、マイクロエマルション、コロイドまたは他の液体形態であってよい。尚、処理される有機混合材料が固体形態である場合では、かかる固体を溶媒に溶解させたり、固体を加熱して溶融させたりしたうえで用いてよい。
【００４７】
更に、処理された材料（または試料もしくはサンプル）を分析する手法は、光学顕微鏡画像分析（ＯＭ）、走査電子顕微鏡画像分析（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡画像分析（ＡＦＭ）および透過電子顕微鏡画像分析（ＴＥＭ）から選択される少なくとも１種類以上の分析である。一般的に、これらの分析手法は、混合物の均一性および分散度の測定、ならびに混合物中の液滴または粒子のサイズの測定に用いられる。
【００４８】
混合、均一化および分散は、混合物の質を評価する上で重要なファクターであるのみならず、処理システムの混合性能を評価する上で主要なパラメーターとなる。ある場合、２種類以上の材料の均一な混合および分散によって、材料の物理的性質が大きく向上する。例えば、密度、分子量、粘度、ｐＨ値などが変化する。それゆえ、本発明の混合プロセス、均一化プロセスおよび分散プロセスは、より広範な混合プロセスに適用することができる。例えば、無機物質と無機物質との混合／均一化／分散、有機物質と有機物質との混合／均一化／分散、有機物質と無機物質との混合／均一化／分散、粘度の低い物質と粘度の低い物質との混合／均一化／分散、中程度の粘度を有する物質と中程度の粘度を有する物質との混合／均一化／分散、粘度の高い物質と粘度の高い物質との混合／均一化／分散、粘度の異なる物質間の混合／均一化／分散に適用できる。有機物質または無機物質の溶液形態であってよい。あるいは、有機物質または無機物質の形態は、エマルション、マイクロエマルション、コロイドもしくは他の液体形態であってよい。混合される出発物質が固体である場合には、かかる固体を溶媒に溶解させたり、固体を加熱して溶融させたりしたうえで用いてよい。本発明の均一化および分散は、異なる液相混合物系に特に適している。
【００４９】
２．液体の乳化
通常の相乳化、即ち、Ｏ／Ｗ乳化プロセス（水中に油が存在する乳化プロセス）によってエマルションを調製することができる。また、転相乳化、即ち、Ｗ／Ｏ乳化プロセス（油中に水が存在する乳化プロセス）によってもエマルションを調製することができる。更には、三相乳化（例えば、油溶媒／乳化剤／水乳化プロセス）および四相乳化（例えば、油溶媒／乳化剤／共乳化剤／水プロセス）によって、エマルションを調製することができる。
【００５０】
乳化系のオイル溶媒は、通常Ｃ６〜Ｃ８アルカンまたはＣ６〜Ｃ８シクロアルカンである。一般的な乳化剤は、イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤を含んで成る。典型的なカチオン性界面活性剤としては、臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム（ＤＴＡＣ）、塩化ジオクトデシルアンモニウム（ＤＯＤＭＡＣ）および臭化セチルピリジニウム（ＣＰＢ）等を挙げることができる。また、アニオン性界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ジ（２-エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム（ＡＯＴ）ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）およびドデシルポリオキシエチレンエーテル硫酸ナトリウム（ＡＥＳ）等を主に挙げることができる。非イオン性界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ドデカノイルエタノールアミン、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエーテルおよびアルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル等を主に挙げることができる（例えば、ＴＸ−６、ＡＥＯ５、ＡＥＯ７、ＡＥＯ９、ＡＥＯ１２、トリトンＸ−１００、Ｓｐａｎ系およびＴｗｅｅｎ系など）。尚、上述した界面活性剤は、単独で用いてもよいし、あるいは、それらの２種類以上を組み合わせて用いてもよい。一般的な共乳化剤としては、ｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、ｎ−デカノール、ｎ−ドデカノールおよび他の脂肪アルコールを挙げることができる。
【００５１】
本発明の装置による乳化は幅広く種々の製造に対して適用できる。例えば、牛乳、クリーム、アイスクリームおよび他の食材；  バニシングクリーム、洗顔乳液および他の化粧品；ならびに、エマルションペイント、金属機械用液体、繊維補助剤およびエマルション（重油、ディーゼル油およびガソリンなどの分野で用いられるエマルション）などを製造できるだけでなく、触媒、接着剤、印刷インク、コーティング、染料、顔料、セラミック染料、磁性材料、液晶材料、ポリマーおよび他の無機化合物および有機化合物を製造できる。
【００５２】
尚、上述した乳化プロセスから得られるエマルションの分析は、ＯＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭまたはＴＥＭなどの手法によって行うことができる。かかる分析手法は、エマルションの均一性および分散度、ならびにエマルション中の液滴または粒子のサイズを測定するのに一般に用いられる。
【００５３】
本発明の装置を用いた乳化プロセスの技術的な効果としては、エマルション粒子（粒子サイズは１μｍ未満）の均一性および分散度が高いことであり、エマルションが変色または分離することなく数週間安定に存在することである。
【００５４】
３．マイクロエマルションへの適用
本発明の装置を用いたマイクロエマルション調製法は、マイクロ分散系だけでなく、マイクロ反応系に対しても適している。マイクロエマルション系の生成プロセスでは、それぞれ異なる量の２種類の非混和性液体またはマイクロエマルションが材料処理装置に供給されることになり、大きい剪断力および大きい遠心力が作用して、得られる混合物において無数の微小液滴が乳化剤に囲まれて存在することになる。これにより、液体中への分散が均一になり、マイクロエマルション系が形成される。高い脂向性および液滴表面の表面張力に起因して、マイクロエマルション系中の液滴同士の結合は容易に起こらない。マイクロエマルション系中の溶媒が蒸発した後に得られる、液滴中のナノメーター固体粒子は、水相中に均一に分散することができ、凝集または沈殿することなく一定に維持される。
【００５５】
マイクロエマルション系の生成プロセスでは、ある液体またはマイクロエマルションと別の液体またはマイクロエマルションとが個々に高剪断力ミキサーに注入され、高い剪断力および高い遠心力を受けることになるので、無数の微小液滴が形成される。かかる液滴は、「マイクロリアクター」とみなすことができ、或る条件（例えば、照射、温度などの条件）の下で化学反応（例えば、重合、レドックス反応（酸化還元反応）、加水分解反応、錯体反応など）を迅速に行うことができる。マイクロリアクターとして機能するマイクロエマルションの液滴を用いて反応生成物の成長を制御することによって、種々のナノメーター材料を製造することができる。
【００５６】
通常のマイクロ相乳化プロセス（即ち、Ｏ／Ｗマイクロ乳化プロセス）によってマイクロエマルションを調製することができる。また、マイクロ転相乳化プロセス（即ち、Ｗ／Ｏマイクロ乳化プロセス）によってもマイクロエマルションを調製することができる。更には、三相マイクロ乳化プロセス（例えば、油溶媒／乳化剤／水）および四相マイクロ乳化プロセス（例えば、油溶媒／乳化剤／共乳化剤／水）によって、マイクロエマルションを調製することができる。
【００５７】
マイクロエマルション系のオイル溶媒は、通常Ｃ６〜Ｃ８アルカンまたはＣ６〜Ｃ８シクロアルカンである。常套の乳化剤はイオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤を含んで成る。典型的なカチオン性界面活性剤としては、臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム（ＤＴＡＣ）、塩化ジオクトデシルアンモニウム（ＤＯＤＭＡＣ）および臭化セチルピリジニウム（ＣＰＢ）等を挙げることができる。また、アニオン性界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ジ（２-エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム（ＡＯＴ）ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）およびドデシルポリオキシエチレンエーテル硫酸ナトリウム（ＡＥＳ）等を主に挙げることができる。非イオン性界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ドデカノイルエタノールアミン、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエーテルおよびアルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル等を主に挙げることができる（例えば、ＴＸ−６、ＡＥＯ５、ＡＥＯ７、ＡＥＯ９、ＡＥＯ１２、トリトンＸ−１００、Ｓｐａｎ系およびＴｗｅｅｎ系など）。尚、上述した界面活性剤は、単独で用いてもよいし、あるいは、それらの２種類以上を組み合わせて用いてもよい。一般的な共乳化剤としては、ｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、ｎ−デカノール、ｎ−ドデカノールおよび他の脂肪アルコールを挙げることができる。
【００５８】
本発明の装置によるマイクロ乳化は幅広く種々の調製に適用できる。例えば、種々の触媒、染料、顔料、セラミック染料、半導体、超電導体、磁性材料、液晶材料、ポリマー、他のナノメーター粒子（例えば、金属元素、合金、酸化物、硫化物などから成る粒子）、他の無機化合物およびナノメーター有機ポリマーを製造することができる。また、本発明の装置を用いたマイクロ乳化による調製では、自己集合したナノメーター粒子、ナノメーター粉末結晶、ナノメーターの非結晶粉末を得ることができる。このようなナノメーター粉末は、粒径範囲が狭く、粒子径が非常に小さいものであり、例えば、１００ｎｍ未満となるように容易に制御することができる。
【００５９】
また、マイクロ乳化による調製は、種々の無機ナノメーター材料または有機ナノメーター材料を製造するのに幅広く用いることができる。
【００６０】
更に、本発明の装置におけるマイクロ乳化法で得られるマイクロエマルションの分析は、光学顕微鏡画像分析（ＯＭ）、走査電子顕微鏡画像分析（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡画像分析（ＡＦＭ）、透過電子顕微鏡画像分析（ＴＥＭ）またはＸ線回折分析（ＸＲＤ）によって行うことができる。これらの分析手法は、一般的に、マイクロエマルションの形成、液滴または粒子の均一性および分散度、ならびに、粒子サイズを測定するのに用いられる。
【００６１】
本発明の装置を用いたマイクロ乳化プロセスの技術的な効果としては、次のとおりである：
・マイクロエマルションが好ましい透明性を有している
・粒子の均一性および分散度が高い
・粒子サイズが１００ｎｍである
・固形分含量が多い
・マイクロエマルションが変色または分離することなく長期間安定に存在する
【００６２】
４．物質抽出への適用
本発明の抽出は、溶剤抽出だけでなく、錯体抽出にも適用することができる。また、本発明の抽出は、抽出剤または抽出相としてイオン性液体を用いた抽出にも適用することができる。
【００６３】
溶剤抽出では、抽出相の抽出成分の溶解特性の違いに基づいて抽出および分離が行われる。常套の抽出相は、有機溶剤または水を主に含んで成る。本発明の溶剤抽出および分離は、幅広く適用することができ、例えば、無機化学、分析化学、放射線化学、核種の抽出および再利用に用いることができ、その他の分野にも用いることができる。
【００６４】
錯体抽出は、次の工程を含んでいる。
・抽出成分と、錯化剤を含んだ抽出剤を接触させる工程
・錯化剤と抽出成分とを反応させて錯体を形成する工程
・錯体を抽出相に移動させる工程
溶質は逆反応によりリサイクルされ、抽出剤が再利用されることになる。溶剤抽出法と比較して、錯体抽出法は以下の２つの明確な利点を有している：
（ａ）低い溶質濃度の条件下でも高い分散係数が得られる。それゆえ、低濃度の条件でも極性有機物質を完全に分離することができる。
（ｂ）溶質分離は錯体反応に依存するので、選択性が高い。
【００６５】
本発明の錯体抽出では極性有機物質の抽出および分離を行うことができる。例えば、有機カルボン酸化合物、有機スルホン酸化合物、有機アミン化合物、有機硫黄化合物、および両性官能基を含んだ有機化合物の抽出および分離を行うことができる。この場合、錯化剤、共溶媒、希釈剤（およびそれらの異なる形態から成る組成物）を適切に選択することが重要となる。
【００６６】
錯化剤は、少なくとも以下の要件を満たす必要がある：
（ａ）対応する官能基を有しており、かかる官能基と分離すべき溶質との結合エネルギーが所定量となっている。これにより、錯体化合物が容易に形成され、相間移動を行うことができる。
（ｂ）結合エネルギーがあまり高くないこと。これにより、錯体化合物を第２工程にて容易に逆反応に付すことができ、錯化剤が容易に再生される。
（ｃ）錯化反応および溶質分離のプロセスにおいて、錯化剤の水抽出量ができるだけ少ないか、あるいは、錯化剤によって水が溶剤から容易に除去されること。
（ｄ）不可逆的損失を回避するために、錯体抽出において他の副反応がなく、錯化剤が熱的に安定しており、容易に分解および劣化しないこと。
【００６７】
共溶媒および希釈剤は次の要件を満たす必要がある：
（ａ）錯化剤にとって好ましい溶剤となるように、溶剤が錯体化合物の形成を促進させ、相間移動を促進させること。
（ｂ）液−液抽出が容易に達成できるように、粘度、密度を調整でき、また、抽出剤と混合された際の界面張力を調整できること。
（ｃ）加えられる希釈剤によって水の抽出量を減じることができること。
【００６８】
有機溶剤を用いた抽出法と比較して、イオン性液体を抽出相または抽出剤として用いる抽出法は、低い揮発度、不燃性、熱安定性および再使用性の点で特異な利点を有している。かかる利点によって、有機溶剤を使用する上で避けて通れない環境汚染が生じることがない。抽出相または抽出剤としてイオン性液体を用いる抽出法は、原油からの有機物質の抽出および廃水からの有機物質または金属イオンの抽出に適している。イオン性液体によって原油または水から有機物質を抽出するにあたっては、イオン性液体およびその組成を適切に選択することが重要となる。
【００６９】
抽出される有機物質としては、油または廃水に存在する芳香族炭化水素、芳香族炭化水素の誘導体、有機カルボン酸化合物、有機スルホン酸化合物、有機硫黄化合物および有機アミン化合物を主に挙げることができる。関連する重金属としては、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋、Ａｇ＋、Ａｕ２＋、Ｈｇ２＋、Ｐｔ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｒ３＋、Ｃｄ２＋、Ｍｎ２＋などの重金属イオンを挙げることができる。
【００７０】
本発明のイオン性液体は、少なくとも以下の要件を満たす必要がある：
（ａ）常温で液体であって、空気中で安定性を有している。
（ｂ）原油または水に対してできる限り低い溶解性を有している。これにより、クロスコンタミネーションが減じられる。
アニオンおよびカチオンを適切に選択することによって、また、種々の混合されたイオン液体を適切に選択することによって、イオン性液体の融点、安定性、溶解度および抽出効率を調整することができる。
【００７１】
本発明における抽出物の分析としては、ＯＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＴＥＭ、ＦＴＩＲ、ＮＭＲおよびＣＥから成る群から選択される少なくとも１種類の分析が挙げられる。かかる分析は、均一性、分散度、液滴サイズ、抽出効率および抽出液体の他の性質を測定するのに一般的に使用される。
【００７２】
本発明の装置で材料抽出を行う利点としては以下の事項を挙げることができる：
・均一性が高い
・液滴の分散度が高い
・液滴サイズがミクロンオーダーである
・時間をかければ、抽出液体を自然に分離できる
・抽出効率が高い
【００７３】
５．物質反応への適用
本発明の装置の物質反応への適用として、気相反応系、液相反応系、気相−液相反応系、特に不均一相反応系を挙げることができる。更に、制限するわけではないが、反応としては、液−液反応、重合、酸化−脱硫反応などを挙げることができる。
【００７４】
５．１  液−液反応への適用
液−液反応への適用において、液体は純粋な液体であってもよし、数種類の液体から成る混合物であってもよい（かかる混合物は予め混合または調製されていてもよい）。気相−液相反応系は、圧力制御バルブを介して圧力容器から供される少なくとも１種類の物質が気体である（かかる気体はミキサーの出口から排出されることになる）。  
【００７５】
液−液反応としては、加水分解反応、複分解反応、中和反応、イオン交換反応、レドックス反応、錯体生成反応（錯体化反応）、複合反応、キレート化反応、ハロゲン化反応、ニトロ化反応、シアネート化反応、エポキシ化反応、ジアゾ反応、アルキル化反応、エステル化反応、縮合反応、フリーデル−クラフト反応および重合を挙げることができる。気体−液体反応法では、気体が液体中に迅速に溶解するので、気体および液体の２種類以上の物質が相互に高速に反応することになる（場合によっては、従来技術で用いられている触媒および／または界面活性剤がなくても高速に反応する）。それゆえ、経済的に実施可能な反応速度を得ることができる。
【００７６】
５．２  重合への適用
【００７７】
本発明の装置は、アニオン重合のための活性流体を混合するのに適している。尚、かかる活性流体の少なくとも１つは、少なくとも１種類の（メタ）アクリル酸モノマーを含んでいる。
【００７８】
（メタ）アクリル酸モノマーとしては、アクリル酸無水物、メタアクリル酸無水物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸２−ジメチルアミノエチルを挙げることができる。
【００７９】
本発明の液−液反応または気−液反応への適用としては、アルケンポリマーと有機モノマー含有開始剤とのグラフト反応が適当であり、その場合、少なくとも１種類の有機モノマーが、窒素、硫黄または酸素を含んだビニル化不飽和ヘテロ環モノマーである。
【００８０】
アルケンポリマーとしては、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ブダジエン−スチレン共重合体などを特に挙げることができる。
【００８１】
窒素、硫黄または酸素を含んだビニル化不飽和ヘテロ環モノマーとしては、Ｎ−ビニルイミダゾール、１−ビニル−ピロリジン、Ｃ−ビニルイミダゾール、Ｎ−アルキルイミダゾール、１−ビニルピロリジン、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、ジアリルホルムアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−アリルホルムアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−アリルホルムアミド、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−アリルホルムアミド、４−メチル−５−エチルチアゾール、Ｎ−アリル−２−イソオクチルベンゾチアジン、２−メチル−１−ビニルイミダゾール、３−メチル−１−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルピペラジン、Ｎ−ビニルスクシンイミド、ビニルピリジン、ビニルモルホリン、マレイン酸、アクリル酸、無水マレイン酸などを特に挙げることができる。
【００８２】
開始剤としては、過酸化ジ−ｔ−ブチル、過酸化ジクミル、過酸化−ｔ−ブチルクミル、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−アミルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルモノペルオキシフタレート、過酸化水素、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−アミルパーオキシドなどが好ましい。
【００８３】
グラフト重合では、迅速な反応および好ましい生成物性質を得るために、混合比、流速、混合温度、回転速度および他の実験パラメーターをシステム・ソフトウエアを介して調整してもよい。
【００８４】
尚、グラフト重合は、本発明のミキサーの外側で行うこともできる。あるいは、グラフト重合を本発明のミキサーで開始させ、その後、グラフト重合をミキサーの外側で行ってもよい。
【００８５】
本発明に関連する気−液反応は、ガス脱硫法に好適である。特に、少なくとも１種類のアルコールアミン化合物または水酸化物を含んだアルカリ性液体を用いて、酸性ガスとアルカリ液体との混合反応に適している。
【００８６】
アルコールアミン化合物としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ−プロピルジエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミンおよび他のアルカリ溶液が好ましい。より満足のいく脱硫効率が得られるように、アルコールアミン化合物と他の脱硫溶媒（例えばスルホラン）とを種々の体積比で混合してもよい。
【００８７】
水酸化物としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム（ＣａＯＨ）、水酸化アンモニウムおよび他のアルカリ溶液が好ましい。
【００８８】
気体としては、硫化水素、有機硫黄（チオール）、二酸化炭素などの不純物を含んだ天然ガス、精油所ガス、排ガス、合成ガスなどが好ましい。
【００８９】
ガス脱硫反応プロセスで、迅速な脱硫反応および最適な脱硫効率を得るために、混合比、流速、混合温度、回転速度および他の実験パラメーターをシステム・ソフトウエアを介して調整してもよい。
【００９０】
ガス脱硫反応は、本発明のミキサーの外側で行うこともできる。あるいは、ガス脱硫反応を本発明のミキサーで開始させ、その後、ガス脱硫反応をミキサーの外側で行ってもよい。
【００９１】
本発明のガス脱硫法は、いずれの気−液反応にも適している。
【００９２】
更に、本発明の液−液反応の適用は、ガス脱硫法に好適である。特に、酸性ガスとアルカリ液体（少なくとも１つのアルカリ液体が、少なくとも１種類のアルコールアミン化合物または水酸化物を含んでいる）との混合反応に適している。
【００９３】
５．４  液相脱硫への適用
液相脱硫は、酸性媒体にオキシダント（または酸化体）を含んだ活性流体（少なくとも１つの活性流体が少なくとも１種類の硫黄含有化合物を含んでいる）のレドックス反応に適している。
【００９４】
硫黄含有化合物としては、ジアルキル置換硫化物（またはジアルキル置換された硫化物）、ジアルキル置換チオフェン（ジアルキル置換されたチオフェン）、ジアルキル置換チオフェン誘導体（ジアルキル置換されたチオフェン誘導体）、アルキル置換ベンゾチオフェン（アルキル置換されたベンゾチオフェン）、アルキル置換ベンゾチオフェン誘導体（アルキル置換されたベンゾチオフェン誘導体）、アルキル置換ジベンゾチオフェン（アルキル置換されたジベンゾチオフェン）およびアルキル置換ジベンゾチオフェン誘導体（アルキル置換されたジベンゾチオフェン誘導体）を特に挙げることができる。アルキルとしては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、エチルヘキシルおよびノニルなどを挙げることができる。
【００９５】
オキシダントは過酸化物および他の酸化物を含んで成る。特に、オキシダントは、Ｈ２Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣｌＯ２、ＣｌＯ−、（ＣＨ３）２ＣＯ２、ｔ−ＢｕＯＯＨ、Ｃ５Ｈ１１ＮＯ２、ＣｌＯ３−、ＨＳＯ３−、およびＩＯ４−などを含んで成る。
【００９６】
酸性媒体は、無機酸および有機酸を含んで成る。特に、酸性媒体は、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、炭酸、メタン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸などを含んで成る。
【００９７】
酸化−脱硫反応は、本発明のミキサーの外側で行うこともできる。あるいは、酸化−脱硫反応を本発明のミキサーで開始させ、その後、酸化−脱硫反応をミキサーの外側で行ってもよい。
【００９８】
本発明の装置における物質反応(substance reaction)は、上述したものに限定されるものではなく、種々の有機化学反応が考えられる。例えば、水素化反応、ヒドロホルミル化反応、カルボニル化反応、オレフィンの二量体化、オレフィンのオリゴマー化、ディールス−アルダー反応、アシル化反応、ヘック反応、鈴木反応、スティルカップリング反応、辻−トロストカップリング反応、アリル化反応、求核置換反応、ベイリス−ヒルマン反応、ウィッティヒ反応、フリーラジカル付加環化反応、エポキシドの不斉開環反応、連続多段階反応、酵素触媒有機反応、不斉合成反応などが考えられる。それらの反応の反応原系は、常套的に必要とされる触媒がない場合であっても迅速に反応し得る。
【００９９】
酸化−脱硫反応は、本発明の装置内で行うことができる。また、酸化−脱硫反応は、２つの滑らかな面を有する収容チャンバー内でも行うことができる。
【０１００】
尚、本発明では、硫黄含有材料を脱硫する方法も供される。かかる方法は、
脱硫剤および硫黄含有材料を用意する工程、
収容チャンバーを供する工程、および
硫黄含有材料を処理すべく収容チャンバーに脱硫剤および硫黄含有材料を供給する工程
を含んで成る。脱硫剤は、第１要素および前記第１要素内に配置された第２要素から形成されており、尚、収容チャンバーでは、第２要素が外力の作用で第１要素に対して相対的に回転することができるようになっている。
【０１０１】
ある態様において、第１要素または第２要素の収容チャンバー側の面は平滑（もしくは滑らか）であってもよいし、あるいは、非平滑であってもよい。
【０１０２】
ある態様において、第１要素または第２要素の収容チャンバー側の面には分散部が設けられていてもよいし、そのような分散部が設けられていなくてもよい。
【０１０３】
硫黄含有材料は、硫黄含有ガスおよび／または硫黄含有液体を含んで成る。硫黄含有ガスとしては天然ガスを挙げることができる。また、硫黄含有液体としては、硫黄含有原油を挙げることができる。脱硫剤としては、従来技術のいずれの種類の脱硫剤を用いてもよい。
【０１０４】
ある態様において、収容チャンバーの厚さは、ミクロンオーダーとなっている。
【０１０５】
６．材料調製への適用
イオン性液体の調製への適用
ある態様では、イオン性液体の調製は、以下の一般反応式で表すことができる。
【０１０６】
2008522817.tif 000003
式中、Ｒは、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）、プロピル（Ｃ３Ｈ７）、ブチル（Ｃ４Ｈ９）または炭素数１〜２０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであるか、あるいは、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、ブトキシ基または炭素数１〜２０の他の直鎖アルコキシもしくは分岐アルコキシであり、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）、プロピル（Ｃ３Ｈ７）、ブチル（Ｃ４Ｈ９）または炭素数１〜２０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、
Ｒ３は、水素（Ｈ）、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）、プロピル（Ｃ３Ｈ７）、ブチル（Ｃ４Ｈ９）または炭素数１〜２０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、
Ｘは、塩素元素（Ｃｌ）、臭素元素（Ｂｒ）またはヨウ素元素（Ｉ）等であり、
Ｙは、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＨ３ＳＯ３−、ＣＨ３ＣＯ３−またはＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２−等であり、
Ｍは、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銀（Ａｇ）またはアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）であり、
Ｈは、水素原子であり、また
Ｎは、窒素原子である。
【０１０７】
反応式（Ｉ）および反応式（ＩＩ）において、Ｒ３がＨである場合、Ｒ１およびＲ２が個々に置換され又は一体的に作用して種々の環を形成する。この場合、得られる環の構造は、以下の５員ヘテロ環およびそのベンゾヘテロ環である：
2008522817.tif 000004
（式中、Ｒは、水素（Ｈ）、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）または炭素数１〜１０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、Ｒはそれぞれ同一種類もしくは異なる種類であり、隣接するＲ基同士は、別個に置換されて又は一体的に種々の環を形成する）
あるいは、得られる環の構造は、以下の６員ヘテロ環およびそのベンゾヘテロ環である：
2008522817.tif 000005
（式中、Ｒは、水素（Ｈ）、メチル（ＣＨ３）、エチル（Ｃ２Ｈ５）または炭素数１〜１０の他の直鎖アルキルもしくは分岐アルキルであり、Ｒはそれぞれ同一種類もしくは異なる種類であり、隣接するＲ基同士は、別個に置換されて又は一体的に種々の環を形成する）
【０１０８】
反応式（Ｉ）および反応式（ＩＩ）に関して、温度範囲は、室温（ＲＴ）〜ミキサーの最大温度（Ｔｍａｘ：通常は約１５０℃）である。回転速度の範囲は、０〜ミキサーの最大回転速度（Ｖｍａｘ：通常は約１００００ｒｐｍ）である。
【０１０９】
イオン性液体の調製は、本発明の装置内で行うことができる。また、イオン性液体の調製は、２つの滑らかな面を有する収容チャンバー内でも行うことができる。
【０１１０】
更に、本発明では、イオン性液体を処理する方法も供される。かかる方法は、
少なくとも２種類のイオン性液体を用意する工程、
収容チャンバーを供する工程、および
イオン性液体を処理すべく前記収容チャンバーにイオン性液体供給する工程、
を含んで成る。尚、収容チャンバーは、第１要素および第１要素内に配置された第２要素から形成されており、第２要素が外力の作用で第１要素に対して相対的に回転することができるようになっている。
【０１１１】
ある態様において、第１要素または第２要素の収容チャンバー側の面は平滑（もしくは滑らか）であってもよいし、あるいは、非平滑であってもよい。
【０１１２】
ある態様において、第１要素または第２要素の収容チャンバー側の面には分散部が設けられていてもよいし、そのような分散部が設けられていなくてもよい。
【０１１３】
ある態様では、収容チャンバーの厚さはミクロンオーダーである。
【０１１４】
更に、本発明の装置は、溶媒もしくは触媒としてのイオン性液体との化学反応もしくは未反応状態の化学反応に用いることができる。また、本発明の方法は、無機物質、有機物質、薬剤、触媒および高分子ポリマーなどの調製にも用いることができる。
【０１１５】
上述の化学反応または未反応状態の化学反応の系には、水素化反応、ヒドロホルミル化反応、カルボニル化反応、オレフィンの二量体化、オレフィンのオリゴマー化、ディールス−アルダー反応、アシル化反応、ヘック反応、鈴木反応、スティルカップリング反応、辻−トロスト反応、アリル化反応、求核置換反応、ベイリス−ヒルマン反応、ウィ；ツティヒ反応、フリーラジカル付加環化反応、エポキシドの不斉開環反応、連続多段階反応、酵素触媒有機反応および不斉合成反応などが含まれる。
【０１１６】
更に、本発明の装置は、製薬業（特に、外用または内服用の注入可能な薬剤の製造）で用いることができる。
【０１１７】
本発明の装置によって調製される材料は、均一液体反応系、不均一気体−液体反応系、不均一液体−液体反応系が適当である。
【０１１８】
更に、本発明の装置をより良く用いるために、本発明の装置をコンピューター・ソフトウエア・システムに接続してもよく、それによって、装置全体を制御することができる。従って、連続式またはバッチ式の材料調製を迅速・正確・自動的に行うことができる。本発明の装置とコンピューター・ソフトウエア・システムとの接続には、従来技術のいずれの手段を用いてもよい。
【０１１９】
尚、コンピューター・ソフトウエア・システムを用いた本発明の装置における材料処理は、以下の工程を含んで成る：
（ａ）原料を調製する工程、
（ｂ）入口３０,３１を介して原料を収容チャンバーへと供給する工程、
（ｃ）原料の混合、生成物の回収、反応系の洗浄および乾燥に関連した操作を設計する工程、
（ｄ）原料の混合比、２つの入口における原料の流速、リアクター温度、シャフトベアリング温度（軸受温度）、回転速度および回収量に関連したパラメーターを設定する工程、
（ｅ）種々の条件の混合成分の調整が望ましい場合、工程（ｃ）および工程（ｄ）を繰り返し、望ましい値となるようにパラメーターを変化させる工程、
（ｆ）操作を実施する工程（自己診断システムがうまく機能することによって、操作が自動的かつ逐次的に行われることになり、種々の混合成分が得られる）
（ｇ）操作を終了する工程、
（ｈ）得られた材料を処理して分析する工程、
（ｉ）全工程を終了する工程。
【０１２０】
上述の工程に関連した液体の原料は、単一の物質であってよいし、あるいは、２種類以上の物質から成る混合物であってもよい。かかる混合物は、自動液体ディストリビューターによって自動的に調製してもよいし、あるいは、本発明の装置の入口の上流側に接続したマルチチャンネル液体供給システムによって調製してもよい。
【０１２１】
上述の操作は、システム・ソフトウエアによってプログラム化されている。かかる操作の順番は、必要に応じて調整することができる。例えば、混合、回収、洗浄および乾燥という順で行うことができるし、あるいは、洗浄、乾燥、混合、回収、洗浄および乾燥の順で行うこともできる。乾燥は、不活性ガスを吹き付けることによって行うことができる。パラメーターは、以下の事項のように選択または調整することができる。
・２つの入口を介して供給される原料の量は、１ｍｌ、５ｍｌ、１０ｍｌ、２０ｍｌ、２５ｍｌまたは５０ｍｌなどになるように調整することができる。
・混合比は、モル比、体積比または重量比となるように選択することができる。
・回転速度は、０〜１２０００ｒｐｍ（回転／分）の範囲で調整することができる。
・流速は、０〜１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲で調整することができる。
・供給手段の温度は、室温〜１００℃の範囲で調整することができる。
・リアクター温度は、室温〜２５０℃の範囲で調整することができる。
・シャフトベアリングの温度は、室温〜８０℃の範囲で調整することができる。
【０１２２】
操作に関連する洗浄溶剤（または洗浄溶媒）は、混合される原料および生成物の溶解度に応じて選択される。かかる洗浄溶剤は、単一成分から成るものであってもよいし、あるいは、混合物の形態であってもよい。一般的な洗浄溶剤としては、ｎ−ヘキサン、二塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、メタノール、エタノールおよび水などを挙げることができる。
【０１２３】
操作に関連する試料処理には、溶剤抽出、遠心分離、濾過、真空乾燥、カラムクロマトグラフィー分離などが含まれる。溶剤抽出に用いられる一般的な溶剤は、生成物に対して不溶性を有している一方、原料に対して溶解性を有している溶剤である。一般的な有機溶媒としては、ｎ−ヘキサン、二塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、メタノール、エタノールなどを挙げることができる。カラムクロマトグラフィー分離は、生成物を粗分離するために用いられる。カラムクロマトグラフィー分離としては、一般的に、吸収クロマトグラフィー分離、ゲル浸透クロマトグラフィー分離およびイオン交換クロマトグラフィー分離などを挙げることができる。尚、用いられる充填物としては、シリコーンゲル、アルミナ、アルキルシリコーン系ゲル、セルロースまたはポリアミドなどを挙げることができる。
【０１２４】
操作に関連する材料処理としては、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ）、質量分析（ＭＳまたはＱＭＳ）、フーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、Ｘ線回折分析（ＸＲＤ）、光学顕微鏡画像分析（ＯＭ）、走査電子顕微鏡画像分析（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡画像分析（ＡＦＭ）および透過電子顕微鏡画像分析（ＴＥＭ）を主として挙げることができる。ＣＥ、ＧＣおよびＬＣは、混合生成物の分離分析、定性分析、定量分析に適している。ＩＰＣは、混合生成物の金属成分の定性分析および定量分析に適している。ＭＳ、ＦＴＩＲおよびＮＭＲは、混合生成物の分子量、構造および官能基を分析するのに適している。ＯＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＴＥＭおよびＸＲＤは、色、粒径および均一性などの形状および形態の検査に適している。本発明に関連する分析は、個別に行ってもよいし、ＣＥ（またはＨＰＬＣもしくはＧＣ）とＭＳとの組合せ及びＣＥ（またはＨＰＬＣもしくはＧＣ）とＦＴＩＲとの組合せのように組み合せて行ってもよい。このように幾つかの分析手法を組み合せると、混合生成物の分析が迅速かつ正確に行えるようになるので好ましい。
【０１２５】
現存する技術と比べて、本発明の材料処理システムは次のような利点を有している：
１．連続性：流れ注入法と高速剪断混合法との組合せによって材料調製を行うので、全体的な調製工程（原料注入〜生成物の排出）を乱すことなく、連続性が達成されるだけでなく、連続式およびバッチ式の工業生産にとって好ましい。このことは、従来の「ワンポット反応（one-pot reaction）」の固定された態様とは明らかに異なる。
２．迅速性：高速剪断ミキサーが用いられているので、反応原系が初期の時点から迅速かつ効率的に混合される。その結果、十分に均一となる混合が達成されたり、あるいは、反応が完全に完了できる。更に、連続流れの条件でプロセスが進行することになるので、混合時間または反応時間が大幅に短縮される。一般的に、数分〜約１０分で全プロセスを終了できる。これは、従来技術の攪拌混合の場合よりも迅速である。
３．自動化：流れ注入法は自動化の１つの形態である。流れ注入法と高速剪断混合法とを接続して材料調製に用いる場合、反応時間および速度などを含めた調製プロセス全体が一定のシステム・ソフトウエアでもって制御することができる。このように容易に制御および操作でき、調製プロセスを視覚化を行うことができる。更に、効率が向上するので工業化が容易となる。
４．精度：全てのサンプリングおよび反応条件をソフトウエアで制御することができる。これにより、結果の再現性が向上するだけでなく、結果の精度も向上する。
【０１２６】
本発明の詳細な説明 
本発明の材料処理システムと比べて、本発明の材料処理装置は簡易なものであるので、以下では、本発明の材料処理システムを中心に説明を行う。尚、供給モードは、２つの供給デバイスを用いて入口から原料が供給される態様を例示的に採用している。
【０１２７】
１．蜂蜜（honey）とアクリルとの混合への適用
（１）蜂蜜とアクリルをそれぞれ乾燥供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（２）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はアセトンおよび水である。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は２つに分けて設定される。
（３）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：８０℃
・リアクター温度：８０℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
・蜂蜜とアクリルとの体積比：  １：１
・全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
・洗浄時間：５分間
第２の操作のパラメーターは、回転速度が１００００ｒｐｍおよび全流速が０．２ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（４）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）。
（５）流出してくる混合物を回収する。
（６）調製を終了する。
（７）回収された混合物を２枚のガラス・スライドの間に少量供給した後、かかる２枚のガラス・スライドを押圧して混合物をできる限り押し広げる。そして、光学顕微鏡を用いて混合物の混合特性を観察する。
【０１２８】
２．ＰＭＭＡポリマーの乳化への適用
（１）溶液を調製する。１００ｇのクロロホルム溶媒に対して５ｇのＰＭＭＡを添加して十分溶解させることによって、クロロホルム中にＰＭＭＡが溶解した溶液を得る；また、１００ｇの水に対して０．５ｇの界面活性剤を加えて十分溶解させることによって、水中にＳＤＳが溶解した溶液を得る。
（２）２５ｍｌの「クロロホルム中にＰＭＭＡが溶解した溶液」および２５ｍｌの「水中にＳＤＳが溶解した溶液」を供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（３）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はクロロホルムおよび水である。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は５つに分けて設定される。
（４）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：２５℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
・「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＭＭＡが溶解した溶液」の体積比：  １：９
全流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
回収体積：２ｍｌ
水に対するクロロホルムの体積比：１：１
全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
洗浄時間および乾燥時間：それぞれ５分間
第２の操作のパラメーターは、「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＭＭＡが溶解した溶液」の体積比が１：４および全流速が０．５ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＭＭＡが溶解した溶液」の体積比が１：４であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第４の操作のパラメーターは、全流速が０．５ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第５の操作のパラメーターは、「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＭＭＡが溶解した溶液」の体積比が１：１５および全流速が０．８ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（５）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（６）流出してくる混合物を回収する。回収された混合物にはそれぞれ異なる番号（０５１０１３−４、０５１０１３−５、０５１０１３−６、０５１０１３−７および０５１０１３−８）を付す。
（７）調製を終了する。
（８）回収された混合物を２枚のガラス・スライドの間に少量供給した後、かかる２枚のガラス・スライドを押圧して混合物をできる限り押し広げる。そして、光学顕微鏡を用いて混合物の混合特性を観察する。
【０１２９】
２．ＰＣポリマーの乳化への適用
（１）溶液を調製する。１００ｇのクロロホルム溶媒に対して５ｇのＰＣを添加して十分溶解させることによって、クロロホルム中にＰＣが溶解した溶液を得る；また、１００ｇの水に対して０．５ｇの界面活性剤を加えて十分溶解させることによって、水中にＳＤＳが溶解した溶液を得る。
（２）２５ｍｌの「クロロホルム中にＰＣが溶解した溶液」および２５ｍｌの「水中にＳＤＳが溶解した溶液」を供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（３）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はクロロホルムおよび水である。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は３つに分けて設定される。
（４）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：２５℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
・「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＣが溶解した溶液」の体積比：  １：９
全流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
回収体積：２ｍｌ
水に対するクロロホルムの体積比：１：１
全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
洗浄時間および乾燥時間：それぞれ５分間
第２の操作のパラメーターは、「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＣが溶解した溶液」の体積比が１：４および全流速が０．５ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、「水中にＳＤＳが溶解した溶液」に対する「クロロホルム中にＰＣが溶解した溶液」の体積比が１：４であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（５）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（６）流出してくる混合物を回収する。回収された混合物にはそれぞれ異なる番号（０５１０１３−１、０５１０１３−２および０５１０１３−３）を付す。
（７）調製を終了する。
（８）回収された混合物を２枚のガラス・スライドの間に少量供給した後、かかる２枚のガラス・スライドを押圧して混合物をできる限り押し広げる。そして、光学顕微鏡を用いて混合物の混合特性を観察する。
【０１３０】
４．酸性条件下でのジベンゾチオフェンおよびＨ２Ｏ２の酸化−脱硫実験
（１）溶液を調製する。ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）のヘプタン濃度は２５００ｐｐｍである。  ；Ｈ２Ｏ２の酸性溶液は、３０％Ｈ２Ｏ２と氷酢酸とを体積比１：１で混合することによって調製する。
（２）２５ｍｌの「ＤＢＴのヘプタン溶液」および２５ｍｌの「Ｈ２Ｏ２の酸性溶液」を供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（３）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はヘプタンおよび水である。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は４つに分けて設定される。
（４）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：７０℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
・「Ｈ２Ｏ２の酸性溶液」に対する「ＤＢＴのヘプタン溶液」の体積比：  １０：１
全流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
回収体積：２ｍｌ
水に対するヘプタンの体積比：１：１
全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
洗浄時間および乾燥時間：それぞれ５分間
第２の操作パラメーターは、「Ｈ２Ｏ２の酸性溶液」に対する「ＤＢＴのヘプタン溶液」の体積比が５：１であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、リアクター温度が９５℃であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第４の操作のパラメーターは、リアクター温度が９５℃および「Ｈ２Ｏ２の酸性溶液」に対する「ＤＢＴのヘプタン溶液」の体積比が５：１であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（５）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（６）流出してくる混合物を回収する。
（７）調製を終了する。
【０１３１】
５．抽出への適用
（１）「３−ブチル−１−メチルイミダゾリウム・ヘキサフルオロホスフェートのイオン性液体」および「１種類の原油」を供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（２）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はｎ−ヘキサンである。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は３つに分けて設定される。
（３）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：２５℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
・「原油」に対する「イオン性液体」の体積比：  １：１０
全流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
回収体積：２ｍｌ
ｎ−ヘキサンの全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
洗浄時間：５分間
第２の操作のパラメーターは、「原油」に対する「イオン性液体」の体積比が１：１であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、「原油」に対する「イオン性液体」の体積比が１０：１であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（４）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（５）流出してくる混合物を回収する。
（６）調製を終了する。
（７）回収された混合物を２枚のガラス・スライドの間に少量供給した後、かかる２枚のガラス・スライドを押圧して混合物をできる限り押し広げる。そして、光学顕微鏡を用いて混合物の混合特性を観察する。
【０１３２】
６．エチレン−プロピレン・ゴムと２−ビニルピリデン・グラフト・コポリマーの合成への適用
原料：エチレン−プロピレン・ゴム（ジリン・ペトリファクション社（Jilin Petrifaction Company）、Ｊ−００５０）
２−ビニルピリデン（アルドリッチ社（Aldrich））
ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート
１,２−ジクロロベンゼン（シャンハイ・エクスペリメンタル・リージェント社（Shanghai experimental reagent Co., Ltd.）、バッチＮｏ．２００５１０１６）
合成方法：
ａ）９０ｇの１,２−ジクロロベンゼンを２５０ｍｌフラスコに仕込み、混合物を８０℃に加熱する。その後、１０ｇのエチレン−プロピレン・ゴムを加えて３０分間攪拌することによって、１０％エチレン−プロピレン・ゴム溶液を調製する。
ｂ）９５ｇの１,２−ジクロロベンゼンおよび５ｇの２−ビニルピリデンを２５０ｍｌフラスコに加えて、−２０℃での冷貯用５％モノマー溶液を形成する。
ｃ）９９．５ｇの１,２−ジクロロベンゼンおよび０．５ｇのブチルパーオキシベンゾエートを２５０ｍｌフラスコに加えて、−２０℃での冷貯用０．５％開始剤溶液を形成する。
ｄ）２５ｍｌの１０％エチレン−プロピレン・ゴム溶液を高速ミキサーの供給デバイス１に注入し、５ｍｌの５％モノマー溶液と５ｍｌの０．５％開始剤溶液とを高速ミキサーの供給デバイス１に注入する。
ｅ）リアクター・パラメーターを設定する。
ｉ．流速１に対する流速２の比：０．４
ｉｉ．流れの合計：７ｍｌ
ｉｉｉ．温度：１４０℃
ｉｖ．回転速度：２０００ｒｐｍ
ｆ）操作を実施し、生成物を回収する
生成物の精製：
工程ｆ）で得られる生成物をｎ−ヘプタンに溶解させ、得られる混合物を濾過する。濾液を２００ｍｌアセトン中に滴下により加え、沈殿物が生じるまで攪拌する。次いで、生成物をアセトンで３回洗浄した後、６０℃で１２時間および１５０℃で０．５時間の条件の真空乾燥に生成物を付す。
グラフト比の測定：
８０．９ｍｇの精製された生成物を２０ｍｌのｎ−ヘプタンに加えて、得られる混合物を振揺に付して生成物を溶解させる。ＡＮＴＥＫ９０００硫黄および窒素分析デバイスを用いて溶液の窒素含量を測定する。
実験結果：
生成物の窒素含量：１０．６ｐｐｍ（ｇ／ｍｌ）
グラフト比の計算：窒素含量／サンプリングされた生成物の濃度／ピリデン中の窒素の割合
生成物のグラフト比：０．４９重量％
【０１３３】
７．３−ブチル−１−メチルイミダゾリウム臭化物のイオン性液体の調製
（１）１−メチルイミダゾールおよび１−ブロモブダンを乾燥させ、乾燥供給デバイスＡおよびＢにそれぞれ供給する。
（２）リアクター温度を１０５℃、シャフトベアリング温度を５０℃および回転速度を１００００ｒｐｍに調整する。
（３）供給デバイスＡおよびＢにおける流速をそれぞれ１ｍｌ／ｍｉｎに設定して、１分間運転することによって、ミキサーの正面側パイプを原料で満たす。
（４）供給デバイスＡの流速を０．３７ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、供給デバイスＢの流速を０．６ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、混合を開始する。混合を中断することなく行う。
（５）粗生成物を回収する。
（６）調製を終了し、反応系を水およびアセトンを別個に用いて洗浄する。
（７）生成物の上層の未反応相を除去し、酢酸エチルを加えて液体の下層を洗浄し、未反応原料を除去する。生成物の色が乳白色または「むぎわら色（straw  yellow）」になるまで３回繰り返す。
（８）洗浄された生成物を１２０℃の温度で５時間の真空乾燥に付す。
収率は８９％である。
【０１３４】
８．３−ブチル−１−イミダゾリウム塩化物のイオン性液体の調製
（１）１−メチルイミダゾールおよび１−クロロブタンを乾燥させ、それぞれ乾燥供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（２）リアクター温度を１２０℃、シャフトベアリング温度を５０℃および回転速度を８０００ｒｐｍに調整する。
（３）上記７の（３）と同じ。
（４）供給デバイスＡの流速を０．３６ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、供給デバイスＢの流速を０．６ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、混合を開始する。混合を中断することなく行う。
（５）上記７の（５）と同じ。
（６）上記７の（６）と同じ。
（７）上記７の（７）と同じ。
（８）洗浄された生成物を１００℃の温度で５時間の真空乾燥に付す。収率は７５％である。
【０１３５】
９．３−デカニル−１−メチルイミダゾリウム臭化物のイオン性液体の調製
（１）１−メチルイミダゾールおよび１−ブロモデカンを乾燥させ、それぞれ乾燥供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（２）リアクター温度を１１５℃、シャフトベアリング温度を５０℃および回転速度を５０００ｒｐｍに調整する。
（３）上記７の（３）と同じ。
（４）供給デバイスＡの流速を０．２３ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、供給デバイスＢの流速を０．６ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、混合を開始する。混合を中断することなく行う。
（５）上記７の（５）と同じ。
（６）上記７の（６）と同じ。
（７）上記７の（７）と同じ。
（８）洗浄された生成物を８０℃の温度で１０時間の真空乾燥に付す。収率は８０％である。
【０１３６】
１０．３−デカニル−１−メチルイミダゾリウムヨウ化物のイオン性液体の調製
（１）１−メチルイミダゾールおよび１−ヨードブタンを乾燥させ、それぞれ乾燥供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（２）リアクター温度を１５０℃、シャフトベアリング温度を５０℃および回転速度を８０００ｒｐｍに調整する。
（３）上記７の（３）と同じ。
（４）供給デバイスＡの流速を０．３３ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、供給デバイスＢの流速を０．５ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、混合を開始する。混合を中断することなく行う。
（５）上記７の（５）と同じ。
（６）上記７の（６）と同じ。
（７）上記７の（７）と同じ。
（８）洗浄された生成物を１２０℃の温度で１０時間の真空乾燥に付す。収率は８０％である。
【０１３７】
１１．３−デカニル−１−メチルイミダゾリウム・ヘキサフルオロフォスフェートのイオン性液体の調製
（１）「メチルイミダゾリウム臭化物」および「ある濃度のヘキサフルオロリン酸カリウム水溶液」をそれぞれ乾燥供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（２）リアクター温度を８０℃、シャフトベアリング温度を５０℃および回転速度を８０００ｒｐｍに調整する。
（３）上記７の（３）と同じ。
（４）供給デバイスＡの流速を０．５ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、供給デバイスＢの流速を０．６ｍｌ／ｍｉｎに再設定し、混合を開始する。混合を中断することなく行う。
（５）上記７の（５）と同じ。
（６）上記７の（６）と同じ。
（７）生成物の上層の水を除去し、多量の水を加えて下層液体を洗浄して、過剰のＦＰＦ６を除去する。これを３回繰り返す。
（８）洗浄された生成物を８０℃の温度で１０時間の真空乾燥に付す。収率は５６％である。
【０１３８】
１２．９,９−ジエチルヘキシルポリフルオレンのナノメーター粒子の調製
（１）原料を用意する。具体的には、９,９−ジエチルヘキシルポリフルオレン（ＰＦ）濃度が３．０重量％のクロロホルム溶液、および、ＳＤＳ濃度が０．３％の水溶液を用意する。
（２）２５ｍｌの「ＰＦのクロロホルム溶液」および２５ｍｌの「ＳＤＳの水溶液」を供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（３）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はクロロホルムおよび水である。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は３つに分けて設定される。
（４）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：２５℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
・「ＳＤＳの水溶液」に対する「ＰＦのクロロホルム溶液」の体積比：  １：５
全流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
回収体積：２ｍｌ
水に対するクロロホルムの体積比：１：１
全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
洗浄時間：５分間
第２の操作のパラメーターは、「ＳＤＳの水溶液」に対する「ＰＦのクロロホルム溶液」の体積比が１：１および全流速が０．５ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、「ＳＤＳの水溶液」に対する「ＰＦのクロロホルム溶液」の体積比が１：３であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（５）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（６）流出してくる混合物をそれぞれ回収する。
（７）調製を終了する。
このような調製で得られる混合物の粒子サイズは１００ｎｍ未満であり、ポリマー含量は５％よりも多い。
【０１３９】
１３．ポリ（ブチルアクリレート）のマイクロ乳化−重合による調製
（１）原料を用意する。具体的には、ブチルアクリレートのマイクロエマルションおよび３重量％アゾ開始剤ＶＡ−０８６溶液を用意する。ブチルアクリレートのマイクロエマルションは、次のように用意する。まず、ブチルアクリレート（モノマー）、ヘキサデカン（補助安定剤）および有機溶剤をある割合で混合する。混合物に対して、アルカリ（Ｍｏｒｅｚ１０１、５重量％、ｐＨ＝８．３）に可溶性を有する樹脂溶液を滴下して加えると共に、混合物が透明または半透明になるまで超音波を付す。混合物が透明または半透明になることにより、マイクロエマルションの形成が示唆される。
（２）２５ｍｌの「マイクロエマルション」および２５ｍｌの「開始剤溶液」を供給デバイスＡおよびＢに供給する。
（３）混合、回収、洗浄および乾燥に関連する操作を設定する。洗浄溶剤はクロロホルムおよび水である。乾燥は、窒素ガスを吹き付けることによって行う。回収ボトルの容量は５ｍｌである。操作は３つに分けて設定される。
（４）第１の操作のパラメーターを次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：２５℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：６０００ｒｐｍ
・「開始剤溶液」に対する「マイクロエマルション」の体積比：  １０：１
全流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
回収体積：２ｍｌ
水に対するクロロホルムの体積比：１：１
全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
洗浄時間および乾燥時間：それぞれ５分間
第２の操作のパラメーターは、「開始剤溶液」に対する「マイクロエマルション」の体積比が２０：１および全流速が０．５ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、「開始剤溶液」に対する「マイクロエマルション」の体積比が５：１であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（５）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（６）流出してくる混合物をそれぞれ回収する。
（７）調製を終了する。
このような調製で得られる混合物の粒子サイズは３００ｎｍよりも大きく、ポリマー含量は５０％よりも多い。
【０１４０】
１４．スルフィノール法（sulfinol method）のガス脱硫反応
（１）原料を用意する。具体的には、原料１および原料２を用意する。
原料１：シクロブチルスルホンおよびメチルジエタノールアミンの水溶液を脱硫剤として用いた。かかる脱硫剤の主成分は、メチルジエタノールアミン、シクロブチルスルホンおよび水である（質量比はそれぞれ４５：４０：１５である）。
原料２：ＣＨ４を７５．１７％、Ｈ２Ｓを３６ｇ／ｍ３、硫黄（チオール）を５００ｍｇ／ｍ３および他のガスを２２．２８％含んだ天然ガス
（２）流れ注入供給システムの供給デバイスＡに原料１を仕込み、供給デバイスＢに原料２を仕込む。
（３）操作を設定する。第１の操作のパラメーターは次のように設定する。
・供給デバイスの温度：２５℃
・リアクター温度：２５℃
・シャフトベアリング温度：５０℃
・回転速度：８０００ｒｐｍ
ガスに対する液体の体積比：１：１０
全流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
第２の操作のパラメーターは、ガスに対する液体の体積比が１：５および全流速が０．５ｍｌ／ｍｉｎであること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
第３の操作のパラメーターは、ガスに対する液体の体積比が１：３であること以外は第１の操作のパラメーターの値と同じである。
（５）操作を実施する（自己診断システムがうまく機能することによって、混合が開始され、混合が中断されることなく行われる）
（６）流出してくるガスをそれぞれ回収し、ＭＳで定量分析を行う。
（７）調製を終了する。
脱硫剤として用いたシクロブチルスルホンおよびメチルジエタノールアミンの水溶液は、化学吸収および物理吸収の２つの特徴を有している。シクロブチルスルホンおよびメチルジエタノールアミンの水溶液は、有機硫化物を部分的に除去することができる（チオールの平均除去率：７５％以上）。メチルジエタノールアミンは、満足のいくＨ２Ｓ選択的吸収特性を有している。かかる方法では、Ｈ２Ｓの濃度（質量基準）を７ｍｇ／ｍ３にまで減じることができ、また、チオールの濃度（質量基準）を１６ｍｇ／ｍ３にまで減じることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】図１は、従来技術の処理装置の模式図である。
【図２】図２は、本発明の装置の構造を示した模式図である。
【図３】図３は、本発明の装置の構造を部分的に示した模式図である。
【図４】図４は、本発明における第２要素の構造を示した模式図である。
【図５】図５は、本発明の或る態様の処理部の断面を示した模式図である。
【図６】図６は、本発明の或る態様の処理部の断面を示した模式図である。
【図７】図７は、本発明の或る態様の処理部の断面を示した模式図である。
【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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【国際調査報告】
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