JP7747355B2 - 分散機及びその使用方法 - Google Patents

Description

本開示は、低動力で分散してナノ粒子を製造可能であり、また、ナノ粒子の製造だけでなくナノレベルの溶解や高分子溶解も可能であり、晶析操作や乳化重合操作にも適応可能な高性能な分散機及びその使用方法に関する。

製薬工業や化学工業の分野では、ナノ粒子が実用の段階に入っている。例えば、新型コロナウィルス感染症（ＣＯＶＩＤ－１９）ワクチンは、世界的に知られている。米国および欧州連合で認可された最初のＣＯＶＩＤ－１９ワクチンは、ＲＮＡワクチンである。ＲＮＡワクチンにはＲＮＡ（リボ核酸）が含まれており、組織に導入されるとｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）が細胞に外来タンパク質を作らせて適応免疫反応を刺激し、対応する病原体を識別して破壊する方法を身体に教える。ＲＮＡワクチンとして、ヌクレオチド修飾ｍＲＮＡを使用することがよくあるが、必ずしもそうとは限らない。ｍＲＮＡの送達は、ＲＮＡ鎖を保護し、細胞への吸収を助ける脂質ナノ粒子に分子を共製剤化することによって実現され、その粒子径は、１００ｎｍと言われている。また、ウィルス様粒子ワクチンやＤＮＡプラスミドワクチン等々が治験に入っており、ナノスフェアやリポソーム、ナノエマルション等も同様に多く開発されている。このため、剪断力をコントロールされた超微粒子製造用分散機、特に注射剤製造可能な微粒子製造用分散機が求められている。

特許文献１には、高性能な攪拌式分散機が記載されている。タンク内で羽根が高速回転し、スリットを敷設されたスクリーンが羽根と反対方向に高速回転しジェット流が噴出し剪断力を与えて微粒化するものであるが必要動力が大きいという問題があった。

特許文献２には、脂肪乳剤やリポソームを短時間でかつ低動力で作成する製造方法が記載されている。この製造方法は、リン脂質を含んだ処理物を加圧状態にし、空気層を排除して高速回転を与えて微粒子化するものである。空気層が分散槽に混入すると処理物中に小さな気泡が多く入り、疑似的な圧縮性流体となり上手く剪断力を与えられない為であるが、この製造方法であっても必要とされる動力は少なくない。

特許文献３には、熱交換率が高く、分解可能なフローリアクター（連続式反応器）が記載されている。フローリアクターとしては秀逸であるが、分散機としては剪断力が小さすぎるので、上述したワクチンなどのナノ粒子を製造することは難しい。

特許文献４には、円錐形のロータと、当該ロータを同芯に収容すると共にその内壁が傾斜を持つ円錐形に構成されたベセルにより構成された間隙剪断分散機が記載されている。この間隙剪断分散機は、ペースト等の粘性体の均一微粒化を目的としており、ロータが回転することによる芯振れや構造を考慮すると、ロータとベセルとの間の間隙をミクロン単位の間隙とすることは難しい。仮に、ロータとベセルとの間の間隙をミクロン単位の間隙とした場合であっても、粘性流体を処理した際に間隙に空洞化現象が発生し、被処理物に対して剪断力を与えることが難しい。

特開平４－１１４７２４号公報 特開平９－２４２６９号公報 特開２０２１－１０５５０７号公報 実開平３－７９８３４号公報

上記に鑑み本開示は、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することが可能な分散機及びその使用方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様の分散機は、テーパー状内周面を一部の領域に有する筒状の外側部材と、前記外側部材の前記テーパー状内周面に対向するテーパー状外周面を一部の領域に有し、前記外側部材の径方向の内側に配置される内側部材と、を備え、前記外側部材と前記内側部材との間には、軸方向の一側から他側へ流体が流通する流通路が設けられ、前記流通路は、前記一側から前記他側へ螺旋状に周回する第１領域と、前記第１領域から前記他側へ連続する第２領域とを含み、前記流通路の前記第２領域は、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とによって区画され、前記軸方向の断面における前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面の一方に対する他方の角度を、前記第２領域の途中で異なる角度にすることによって、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面との間のクリアランス距離が異なる領域を、前記流通路の前記第２領域に設ける。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の分散機であって、前記外側部材は、前記テーパー状内周面の前記一側に位置する雌ねじ状内周面を有し、前記内側部材は、前記テーパー状外周面の前記一側に位置して前記雌ねじ状内周面に対応する雄ねじ状外周面を有し、前記外側部材に対してねじ状に組み付けられ、前記流通路の前記第１領域は、前記雌ねじ状内周面と前記雄ねじ状外周面とによって区画され、前記流通路の前記第１領域の流路面積は、前記雌ねじ状内周面及び前記雄ねじ状外周面の形状によって規定される。

本発明の第３の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記流通路の前記第２領域は、前記クリアランス距離が前記一側から前記他側へ向かうほど狭くなる縮小領域と、前記縮小領域から前記他側へ連続し前記クリアランス距離が一定の一定領域とを有する。

本発明の第４の態様は、上記第３の態様の分散機であって、前記流通路の前記第２領域の前記一定領域は、前記軸方向の断面における前記一側から前記他側への流路方向に沿った長さが１ｍｍ以上に設定される。

本発明の第５の態様は、上記第２の態様の分散機であって、前記雌ねじ状内周面と前記雄ねじ状外周面とは、互いのねじ山の角度が違うことによって、互いの形状が異なっている。

本発明の第６の態様は、上記第３の態様の分散機であって、前記流通路の前記第２領域の前記一定領域の前記クリアランス距離は、０．１μｍ以上２ｍｍ以下である。

本発明の第７の態様は、上記第３の態様の分散機であって、前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面のうち、前記流通路の前記第２領域の前記一定領域を区画する領域は、セラミックス製である。

本発明の第８の態様は、上記第２の態様の分散機であって、前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させることによって、前記外側部材と前記内側部材とを分解することなく、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とを接触させた接触状態、前記分散機を使用する際の前記クリアランス距離が短い使用状態、及び前記クリアランス距離を前記使用状態よりも離間させた離間状態のいずれかの状態に選択的にすることができる。

本発明の第９の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記流通路を区画する前記外側部材の内周面及び前記内側部材の外周面は、前記流通路を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。

本発明の第１０の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記流通路を区画する前記外側部材の内周面及び前記内側部材の外周面は、耐食材料でコーティングされている。

本発明の第１１の態様は、上記第１０の態様の分散機であって、前記コーティングは、フッ素樹脂コーティングである。

本発明の第１２の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の分散機であって、前記外側部材及び前記内側部材の少なくとも一方は、前記流通路を流通する流体の温度調節のための他の流体が流通可能なジャケットを有する。

本発明の第１３の態様は、上記第８の態様の分散機の使用方法であって、前記クリアランス距離を調整する際には、前記外側部材に対して前記内側部材が前記他側へ移動するように前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させて前記接触状態にした後、前記外側部材に対して前記内側部材が前記一側へ移動するように前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させて前記使用状態へ調整する。

本発明の第１４の態様は、上記第８の態様又は上記第１３の態様の分散機の使用方法であって、前記流通路を洗浄又は滅菌する際には、前記外側部材と前記内側部材とを前記離間状態にする。

本開示によれば、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することができる。

本発明の一実施形態に係る分散機の軸方向断面図である。 図１の分散機の要部の拡大図である。 分散機の各状態の説明図であって、（ａ）は接触状態を、（ｂ）は使用状態を、（ｃ）は離間状態をそれぞれ示す。 流通路の第２領域の変形例を示す図２に対応する拡大図である。 内側部材の頂部の変形例を示す説明図であって、（ａ）は軸方向の上方から視た状態を、（ｂ）は軸方向断面をそれぞれ示す。 流通路の第１領域の流路面積の説明図である。 精密位置決め装置を接続した状態を示す分散機の説明図である。 分散機の変形例を示す軸方向断面図である。 図８の分散機の要部の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、ＵＰは上方を示す。また、ＣＬは、外側部材及び内側部材の中心軸を示す。また、以下の説明において、軸方向は、外側部材及び内側部材の中心軸ＣＬに沿った方向を意味する。また、径方向とは、中心軸ＣＬに直交する方向を意味する。また、各図の白抜き矢印は、被処理流体の流通方向を示す。また、以下の説明では、軸方向の一側を下側とし、軸方向の他側を上側として説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る分散機１０の軸方向断面図である。図２は、図１の分散機１０の要部の拡大図である。

図１に示すように、本実施形態に係る分散機１０は、被処理物である流体（以下、「被処理流体」という。）をプレ分散した後、連続的に精密分散することによって、被処理流体からナノ粒子を製造可能な装置である。なお、分散機とは、被処理流体に剪断力を与えて処理物を得るための装置の総称であり、ナノ粒子等の微粒子の製造のみならず、エマルションやリポソーム、ナノスフェアー等の製造や、高分子溶解、分子レベルの完全混合、晶析操作、乳化重合操作等に用いられるものであってもよい。また、流体は、気体、液体のみならず、粉粒体、スラリー等の流動性のあるものを意味する。

分散機１０は、所定の軸方向（本実施形態では、上下方向）に延びる筒状に形成された外側部材１１と、軸方向に延びて外側部材１１の径方向の内側に配置される内側部材１２とを備える。本実施形態では、外側部材１１と内側部材１２とは、互いの中心軸ＣＬが重なるように、同心に配置され、互いに組み付けられる。外側部材１１と内側部材１２との間には、隙間（空間）が設けられ、当該隙間は被処理流体が流通する流通路３０として機能する。なお、以下の説明では、特に説明のない限り、分散機１０として使用可能な状態（以下、「使用状態」という。）の分散機１０の構造について説明する。

外側部材１１は、上端の上端開口１１ａと、下端の下端開口１１ｂと、上端開口１１ａと下端開口１１ｂとの間で延びる内周面１３とを有する。上端開口１１ａ及び下端開口１１ｂは、内周面１３によって区画される空間（以下、「内部空間」という。）の中心軸ＣＬと同心となるように配置される。本実施形態では、上端開口１１ａは、下端開口１１ｂよりも小径に形成される。外側部材１１の下端開口１１ｂは、内側部材１２を外側部材１１内へ挿入するための挿入口として機能する。

外側部材１１の内周面１３は、外側部材１１の内部空間を区画する内周面であって、上下に異なる４つの領域に、それぞれ異なる形状の内周面を有する。４つの異なる形状の外側部材１１の内周面１３は、下から順に、下端部内周面１３ａ、雌ねじ状内周面１３ｂ、テーパー状内周面１３ｃ、上端部内周面１３ｄとなっている。すなわち、外側部材１１は、テーパー状内周面１３ｃを一部の領域に有する。外側部材１１の内周面１３は、後述する流通路３０の径方向の外側を区画する。

外側部材１１の下端部内周面１３ａは、雌ねじ状内周面１３ｂよりも下方に位置する内周面であって、外側部材１１の下端開口１１ｂから雌ねじ状内周面１３ｂの下端まで連続して延びる。本実施形態では、下端部内周面１３ａは、上端部内周面１３ｄよりも大径に形成される。下端部内周面１３ａの下部１３ａａは、内側部材１２の後述する外周面２１に近接又は接触し、内側部材１２の径方向への移動を規制する。下端部内周面１３ａの上部１３ａｂは、内側部材１２の後述する外周面２１との間に流通路３０の一部（後述する流入領域３０ａ）を区画する。下端部内周面１３ａの上部１３ａｂには、被処理流体を流通路３０に流入させるための被処理物流入口１４が設けられる。本実施形態では、２つの被処理物流入口１４が設けられる。被処理物流入口１４は、被処理流体を圧送する供給源（図示省略）側に連通しており、外側部材１１内の流通路３０への被処理流体の流入を許容する。なお、本実施形態では、下端部内周面１３ａの下部１３ａａを、上部１３ａｂよりも小径としているが、これに限定されるものではない。

外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂは、雌ねじ状に形成された内周面であって、下端部内周面１３ａから連続して上方へ延びる。雌ねじ状内周面１３ｂでは、径方向の外側へ向かって凹んだ溝状の凹部が螺旋状に上下方向に延びている。雌ねじ状内周面１３ｂの軸方向断面の形状は、互いに同じ大きさ（形状）の山と谷が交互に上下に連続する形状となる（図１参照）。なお、図１では、最も上側に位置する破線と最も下側に位置する破線との間の領域の内周面１３が、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂである。

外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃは、テーパー状に形成された内周面であって、雌ねじ状内周面１３ｂから連続して上方へ延びる。本実施形態では、テーパー状内周面１３ｃは、下方から上方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成される。テーパー状内周面１３ｃのテーパー角の頂部となる位置は、中心軸ＣＬ上に位置する。

図２に示すように、本実施形態では、テーパー状内周面１３ｃは、テーパー角度が異なる上下２つの領域を有している。具体的には、テーパー状内周面１３ｃは、テーパー角度θ１が大きい下側の下部領域１５と、下部領域１５よりもテーパー角度θ２が小さい上側の上部領域１６とを有する（θ１＞θ２）。すなわち、テーパー状内周面１３ｃのテーパー角度は、テーパー状内周面１３ｃの中間部分の所定の高さ位置で変化している。

外側部材１１の上端部内周面１３ｄは、テーパー状内周面１３ｃよりも上方に位置する内周面であって、テーパー状内周面１３ｃから連続して上方へ延びる。本実施形態では、上端部内周面１３ｄは、下端部内周面１３ａよりも小径に形成される。上端部内周面１３ｄは、上下方向に延びる空間を区画し、当該空間は、流通路３０の一部である後述する流出領域３０ｄとして機能する。上端部内周面１３ｄの上端は、外側部材１１の上端開口１１ａへ連続する。外側部材１１の上端開口１１ａは、被処理流体を流通路３０から流出させるための流出口として機能する。

図１に示すように、外側部材１１には、流通路３０内の被処理流体（流体）の温度調節のための他の流体が流通可能なジャケット１７（空間）が設けられる。上記他の流体としては、例えば、水蒸気、温水、冷水、ガス（窒素ガス等）などの熱媒体が挙げられる。本実施形態のジャケット１７は、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂの下端の高さ位置からテーパー状内周面１３ｃの上端の高さ位置との間の全域に設けられる。ジャケット１７の下端部には、上記他の流体をジャケット１７内に流入させるための流入口１８が設けられる。ジャケット１７の上端部には、上記他の流体をジャケット１７内から流出させるための流出口１９が設けられる。本実施形態のジャケット１７は、図１に示すように、外側部材１１とは別体に形成されるジャケット形成部材２０を外側部材１１の外周面から離間させて外側部材１１に対して一体化することによって、外側部材１１の外周面に沿うように設けられる。なお、ジャケット１７は、これに限定されるものではなく、例えば、ジャケット形成部材２０を設けることなく、外側部材１１の板厚内にジャケット１７として機能する空間を設けてもよい。

内側部材１２は、外側部材１１の径方向の内側（外側部材１１の内部空間）に配置されて、外側部材１１に対して組み付けられる。本実施形態では、内側部材１２は、外側部材１１の下端開口１１ｂから外側部材１１の内部空間に挿入されて、外側部材１１にねじ状に組み付けられる。内側部材１２は、外側部材１１の内周面１３との間に流通路３０を区画する外周面２１を有する。

本実施形態の内側部材１２は、内部空間を有する。内側部材１２の内部空間は、流通路３０内の被処理流体（流体）の温度調節のための上記他の流体が流通可能なジャケット２２として機能する。ジャケット２２は、内側部材１２の上下方向及び径方向の全域に亘って設けられる。ジャケット２２の下方を区画する内側部材１２の内部下面２２ａには、上記他の流体をジャケット２２へ流入させるための流入口２３が設けられる。また、内側部材１２の内部下面２２ａのうち流入口２３とは異なる位置（本実施形態では、内側部材１２の内部下面２２ａの中央）には、筒状部材２４を挿入するための開口２５が設けられる。筒状部材２４は、開口２５を挿通した状態で、内側部材１２に固定される。筒状部材２４の上端開口２４ａは、ジャケット２２内の内側部材１２の上端部の近傍に配置される。筒状部材２４の下端開口２４ｂは、内側部材１２の開口２５よりも下方に位置し、上記他の流体をジャケット２２内から流出させるための流出口として機能する。なお、内側部材１２のジャケット２２に流通させる上記他の流体は、外側部材１１のジャケット１７に流通させる上記他の流体と同じ流体であってもよいし、異なる流体であってもよい。

内側部材１２の外周面２１は、流通路３０の径方向の内側を区画する外周面であって、上下に異なる３つの領域に、それぞれ異なる形状の外周面を有する。３つの異なる形状の内側部材１２の外周面２１は、下から順に、下端部外周面２１ａ、雄ねじ状外周面２１ｂ、テーパー状外周面２１ｃとなっている。すなわち、内側部材１２は、テーパー状外周面２１ｃを一部の領域に有する。

内側部材１２の下端部外周面２１ａは、雄ねじ状外周面２１ｂよりも下方の外周面であって、内側部材１２の下端から雄ねじ状外周面２１ｂの下端まで連続して延びる。下端部外周面２１ａの下部２１ａａは、外側部材１１の下端部内周面１３ａの下部１３ａａよりも僅かに小径に形成され、外側部材１１の下端部内周面１３ａの下部１３ａａに近接又は接触する状態で径方向の内側から対向する。下端部外周面２１ａの下部２１ａａは、外側部材１１に対する内側部材１２の径方向への移動を規制して位置決めする。下端部外周面２１ａの下部２１ａａには、上方の流通路３０側から下方への流体の流出を規制するシール部材３３（例えば、Ｏリング）が設けられる。下端部外周面２１ａの上部２１ａｂは、外側部材１１の下端部内周面１３ａの上部１３ａｂから径方向の内側へ離間した状態で径方向の内側から対向する。下端部外周面２１ａの上部２１ａｂは、外側部材１１の下端部内周面１３ａの上部１３ａｂとの間に流通路３０の一部（後述する流入領域３０ａ）となる空間を区画する。この空間には、外側部材１１の下端部内周面１３ａの被処理物流入口１４が連通している。なお、本実施形態では、下端部外周面２１ａの下部２１ａａを、上部２１ａｂよりも大径としているが、これに限定されるものではない。

内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂは、雄ねじ状に形成された外周面であって、下端部外周面２１ａから連続して上方へ延び、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂに径方向の内側から対向する。雄ねじ状外周面２１ｂは、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂと同じピッチで形成され、雌ねじ状内周面１３ｂに螺合してねじ状に組み付け可能である。すなわち、雄ねじ状外周面２１ｂは、雌ねじ状内周面１３ｂに対応する。雄ねじ状外周面２１ｂでは、径方向の外側へ向かって突出する凸部が螺旋状に上下方向に延びている。雄ねじ状外周面２１ｂの軸方向断面の形状は、互いに同じ大きさ（形状）の山と谷が交互に上下に連続する形状となる（図１参照）。なお、図１では、最も上側に位置する破線と最も下側に位置する破線との間の領域の外周面２１が、内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂである。

雄ねじ状外周面２１ｂのねじ山の角度θ３は、雌ねじ状内周面１３ｂのねじ山の角度θ４よりも大きく設定される（θ３＞θ４）。すなわち、雄ねじ状外周面２１ｂ及び雌ねじ状内周面１３ｂは、互いのねじ山の角度が違うことによって、互いの形状が異なっている。雄ねじ状外周面２１ｂの最も外径の小さい谷底部２６と、雌ねじ状内周面１３ｂの最も内径の小さい山頂部２７とは、近接又は接触している。また、雄ねじ状外周面２１ｂの最も外径の大きい山頂部２８と、雌ねじ状内周面１３ｂの最も外径の大きい谷底部２９とは、離間している。これにより、雄ねじ状外周面２１ｂの山部と、雌ねじ状内周面１３ｂの谷部との間に、流通路３０の後述する螺旋状の第１領域３０ｂが区画される。

内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃは、テーパー状に形成された外周面であって、雄ねじ状外周面２１ｂから連続して上方へ延びる。本実施形態では、テーパー状外周面２１ｃは、下方から上方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成され、外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃに径方向の内側から離間した状態で対向する。これにより、テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとの間には、流通路３０の後述する第２領域３０ｃが区画される。本実施形態では、内側部材１２は、テーパー状外周面２１ｃのテーパー角の頂部が内側部材１２の上端となるように形成される。テーパー状外周面２１ｃのテーパー角の頂部は、中心軸ＣＬ上に位置する。内側部材１２の上端の頂部は、外側部材１１の上端部内周面１３ｄに区画される空間（流通路３０の流出領域３０ｄ）内に位置する。

図２に示すように、本実施形態では、テーパー状外周面２１ｃのテーパー角度θ５は、テーパー状内周面１３ｃとは異なり、上端から下端に亘って一定の角度に設定される。テーパー状外周面２１ｃのテーパー角度θ５は、テーパー状内周面１３ｃの上部領域１６のテーパー角度θ２と同一の角度に設定される（θ５＝θ２）。

次に、外側部材１１と内側部材１２とを組み付ける際の作業について説明する。外側部材１１と内側部材１２とを組み付ける場合には、内側部材１２を、テーパー状外周面２１ｃ側から、外側部材１１の下端開口１１ｂに挿入し、内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂ上端側と外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂの下端側とを当接させる。次に、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させて、雄ねじ状外周面２１ｂと雌ねじ状内周面１３ｂとを螺合させて、外側部材１１と内側部材１２とをねじ状に組み付ける。このとき、テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとの間のクリアランス距離を調整することができる。クリアランス距離に調整については後述する。

外側部材１１の内周面１３と内側部材１２の外周面２１との間には、被処理流体が下側から上側へ流通する流通路３０が区画される。流通路３０は、形状及び機能が異なる４つの領域を有する。流通路３０の４つの領域は、下から順に、流入領域３０ａ、第１領域３０ｂ、第２領域３０ｃ、流出領域３０ｄとなる。

流通路３０の流入領域３０ａは、内側部材１２の下端部外周面２１ａの上部２１ａｂと、外側部材１１の下端部内周面１３ａの上部１３ａｂとの間に区画され、流通路３０に流入する被処理流体が最初に流通する空間となる。流通路３０の流入領域３０ａには、外側部材１１の下端部内周面１３ａの被処理物流入口１４が連通している。

流通路３０の第１領域３０ｂは、内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂの山部と、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂの谷部との間に区画され、下側から上側へ螺旋状に周回するように延びる。流通路３０の第１領域３０ｂの流路の大きさは、雌ねじ状内周面１３ｂ及び雄ねじ状外周面２１ｂの形状によって定まる。すなわち、流通路３０の第１領域３０ｂの流路面積は、雌ねじ状内周面１３ｂ及び雄ねじ状外周面２１ｂの形状によって規定される。第１領域３０ｂは、流入領域３０ａの上方に位置し、流入領域３０ａと連通している。第１領域３０ｂは、被処理流体を精密分散処理する前にプレ分散処理を行うプレ分散部として機能する。なお、プレ分散とは、粒子の大きさは目的物よりも大きいが、被処理流体をある程度均一に微粒子化することを意味する。

流通路３０の第２領域３０ｃは、内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃと外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃとの間に区画され、第１領域３０ｂから上側へ連続する領域である。すなわち、流通路３０は、下側から上側へ螺旋状に周回するように延びる第１領域３０ｂと、第１領域３０ｂから上側へ連続する第２領域３０ｃとを含む。第２領域３０ｃは、下側から上側へ向かうほど径が小さくなる。第２領域３０ｃは、テーパー状内周面１３ｃの下部領域１５とテーパー状外周面２１ｃとの間に区画される縮小領域３０ｃａと、テーパー状内周面１３ｃの上部領域１６とテーパー状外周面２１ｃとの間に区画される一定領域３０ｃｂとを有する（図２参照）。第２領域３０ｃの縮小領域３０ｃａは、第２領域３０ｃのうち、クリアランス距離（例えば、テーパー状外周面２１ｃに直交する方向のテーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとの間の離間距離）が、下側から上側へ向かうほど狭くなる領域である。第２領域３０ｃの一定領域３０ｃｂは、第２領域３０ｃのうち、クリアランス距離Ｌ１が、下側から上側に亘って一定の領域である。すなわち、本実施形態では、第２領域３０ｃのクリアランス距離は、下方から上方へ向かうほど徐々に狭くなり、所定の高さ位置になると、それ以降（以上）は一定の距離となる。このように、分散機１０では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの一方に対する他方の角度を、第２領域３０ｃの途中（所定の高さ位置）で異なる角度にすることによって、テーパー状内周面１３ｃとテーパー状外周面２１ｃとの間のクリアランス距離が互いに異なる領域（本実施形態では、縮小領域３０ｃａ及び一定領域３０ｃｂ）を、流通路３０の第２領域３０ｃに設ける。第２領域３０ｃは、第１領域３０ｂの上側に位置して第１領域３０ｂと連通する。第２領域３０ｃは、第１領域３０ｂでプレ分散処理された処理物に対して精密分散処理を行う精密分散部として機能する。なお、精密分散とは、プレ分散処理された処理物に対して、プレ分散処理よりも大きな剪断力を加えて、目的の大きさの微粒子を得ることを意味する。また、以下の説明において、単に「クリアランス距離」と示すときは、テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとの間の離間距離を示し、「クリアランス距離Ｌ１」と示すときは、流通路３０の一定領域３０ｃｂのクリアランス距離（テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃの上部領域１６との間の離間距離）を示す。

第２領域３０ｃの一定領域３０ｃｂのクリアランス距離Ｌ１は、０．１μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。また、第２領域３０ｃの一定領域３０ｃｂの下側から上側への流路方向（軸方向の断面における流路方向）に沿った長さＬ２は（図２参照）、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上がより好ましく、５ｍｍ以上が特に好ましい。

流通路３０の流出領域３０ｄは、外側部材１１の上端部内周面１３ｄによって区画される。流出領域３０ｄは、第２領域３０ｃの上側に位置して、下方が第２領域３０ｃと連通し、上方が外側部材１１の上端開口１１ａに連通する。流出領域３０ｄは、第２領域３０ｃで精密分散処理された処理物を上端開口１１ａへ案内し、上端開口１１ａから流出させる。

本実施形態の外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１は、軸方向を上下方向とした状態で、流通路３０を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。具体的には、外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１は、軸方向を上下方向とした状態で、水平となる上面を有しない。特に、流通路３０の第１領域３０ｂ及び第２領域３０ｃを区画する内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂ、テーパー状外周面２１ｃ、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂ、及びテーパー状内周面１３ｃは、軸方向を上下方向とした状態で、流通路３０を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。

外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１の素材は、被処理流体の種類に応じて金属などを適宜選択して実施することができる。例えば、ＳＵＳ３１６Ｌにバフ研磨を施工した上に電解研磨を施工したものであってもよい。また、外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１のうち、流通路３０の第２領域３０ｃの一定領域３０ｃｂを区画する領域（図２の一定領域３０ｃｂの両側の斜線で示す領域）は、焼き付き防止等のため、シリコンカーバイド、タングステンカーバイド、アルミナ等のセラミックス製であることが好ましいが、ダイヤモンドライクカーボン等で代用してもよい。また、流通路３０を区画する外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１は、耐食材料でコーティングされていることが好ましい。耐食材料によるコーティングとしては、グラスライニングもしくはフッ素樹脂コーティング、セラミックコーティングを例示することができ、フッ素樹脂コーティングであることがより好ましい。

次に、分散機１０で分散処理等を行う際の被処理流体の流れについて説明する。

図１に白抜き矢印で示すように、被処理流体は、先ず、供給源（図示省略）側から圧送されて、分散機１０の下部の外側部材１１の被処理物流入口１４から流通路３０の流入領域３０ａに流入する。流入領域３０ａに流入した被処理流体は、流入領域３０ａから上方の螺旋状の第１領域３０ｂに流入する。

第１領域３０ｂに流入した被処理流体は、螺旋状の第１領域３０ｂに沿って、内側部材１２の周囲を螺旋状に周回しつつ、上方へ流通する。被処理流体が上方へ螺旋状に周回する際に、被処理流体は、遠心力の影響を受けるので、乱流状態を容易に作ることができ、これによりレイノルズ数を上昇させることができる。この螺旋状に周回する被処理流体の流速等を制御することによって、その遠心力やレイノルズ数を容易に変えることができ、被処理流体に与える剪断力を制御することができ、必要なプレ分散された処理物（以下、「プレ分散物」という。）を得ることができる。このように、流通路３０の第１領域３０ｂは、被処理流体を精密分散処理する前にプレ分散処理を行うプレ分散部として機能する。なお、このときの圧力損失はとても小さい。第１領域３０ｂでプレ分散されたプレ分散物は、第１領域３０ｂから第２領域３０ｃに流入する。

第２領域３０ｃに流入したプレ分散物は、先ず、第２領域３０ｃの縮小領域３０ｃａに流入する。第２領域３０ｃの縮小領域３０ｃａでは、プレ分散物は、テーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃに沿って周方向に周回しながら上方へ移動し、テーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの径が小さくなるに連れて速度が上昇する。更に、上方へ移動するに連れてクリアランス距離が短くなるので、プレ分散物は、更に加速し、剪断力を付与されて分散されつつ、一定領域３０ｃｂへ案内される。一定領域３０ｃｂに流入したプレ分散物は、適切に設定されたクリアランス距離Ｌ１によって加速されて剪断力が付与され、更に小さな微粒子となり、精密分散された処理物（以下、「精密分散物」という。）を得ることができる。このように、流通路３０の第２領域３０ｃは、第１領域３０ｂでプレ分散処理されたプレ分散物に対して精密分散処理を行う精密分散部として機能する。すなわち、本開示に係る分散機１０は、プレ分散処理と精密分散処理とを連続的に行う。

次に、分散機１０を使用する際の使用方法について説明する。

図３は、分散機１０の各状態の説明図であって、（ａ）は接触状態を、（ｂ）は使用状態を、（ｃ）は離間状態をそれぞれ示す。

先ず、流通路３０の一定領域３０ｃｂのクリアランス距離Ｌ１を調整し、分散機１０を使用状態にする場合の使用方法について説明し、次に、洗浄又は滅菌する際の使用方法について説明する。

流通路３０の一定領域３０ｃｂのクリアランス距離Ｌ１を調整する際には、先ず、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させて、内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃと外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃとを接触させた接触状態（クリアランス距離Ｌ１＝０）にする（図３（ａ）参照）。その後、所望のクリアランス距離Ｌ１となるように、外側部材１１と内側部材１２とを接触状態にする時とは反対方向に相対回転させて使用状態にする（図３（ｂ）参照）。このように、テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとを接触させた状態から離間させるので、テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとを近付ける方向に調整する場合とは異なり、流通路３０の一定領域３０ｃｂのクリアランス距離Ｌ１を微調整することができ、分散機１０を所望のクリアランス距離Ｌ１に設定して使用状態にすることができる。

このように、分散機１０では、外側部材１１と内側部材１２とをねじ状に組み付けるので、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させることによって、テーパー状外周面２１ｃとテーパー状内周面１３ｃとを接触させた接触状態（図３（ａ）参照）にすることができる。また、接触状態から外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させることによって、分散機１０を使用する際のクリアランス距離Ｌ１が短い使用状態（図３（ｂ）参照）にすることができる。また、使用状態から更に外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させることによって、クリアランス距離Ｌ１を使用状態よりも離間させた離間状態（図３（ｃ）参照）にすることができる。すなわち、本実施形態に係る分散機１０は、外側部材１１と内側部材１２とを分解することなく、接触状態、使用状態、及び離間状態のいずれかの状態に選択的にすることができる。

分散機１０を洗浄又は滅菌する際には、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させて、分散機１０を使用状態から離間状態にする（図３（ｃ）参照）。これにより、テーパー状内周面１３ｃとテーパー状外周面２１ｃとを洗浄又は滅菌可能な程度に離間させることができるので、外側部材１１と内側部材１２とを分解することなく、定置洗浄及び定置滅菌をすることができる。

上記のように構成された分散機１０では、流通路３０は、下方から上方へ旋状に周回する第１領域３０ｂを含み、第１領域３０ｂは、被処理流体を精密分散処理する前にプレ分散処理を行うプレ分散部として機能する。このように、分散機１０では、被処理流体を精密分散処理する前にプレ分散処理して、プレ分散物を得ることができる。

また、流通路３０は、テーパー状内周面１３ｃとテーパー状外周面２１ｃとによって区画されて第１領域３０ｂから上方へ連続する第２領域３０ｃを含む。これにより、プレ分散物は、テーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃに沿って周方向に周回しながら上方へ移動し、テーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの径が小さくなるに連れて速度が上昇する。このため、プレ分散処理と精密分散処理とを連続的に行うことができ、プレ分散物を精密分散処理して精密分散物（例えばナノ粒子）を得ることができる。

また、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの一方に対する他方の角度を、第２領域３０ｃの途中で異なる角度にすることによって、テーパー状内周面１３ｃとテーパー状外周面２１ｃとの間のクリアランス距離が互いに異なる領域（本実施形態では、縮小領域３０ｃａ及び一定領域３０ｃｂ）を、流通路３０の第２領域３０ｃに設ける。このため、クリアランス距離を適切に設定することによって、プレ分散物を更に加速させて、被処理流体（プレ分散物）に対して効率的に大きな剪断力を付与し、精密分散処理して精密分散物（例えばナノ粒子）を得ることができる。例えば、上述したように、第２領域３０ｃに縮小領域３０ｃａと一定領域３０ｃｂとを設けることによって、プレ分散物を、縮小領域３０ｃａで加速させて分散しつつ一定領域３０ｃｂへ案内し、一定領域３０ｃｂで更に加速させて分散して精密分散物（例えばナノ粒子）を得ることができる。

また、分散機１０では、被処理流体を外側部材１１及び内側部材１２に対して移動（螺旋状に移動）させるので、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させて被処理流体に対して剪断力を付与する場合とは異なり、低動力で被処理流体から精密分散物を得ることができる。

また、分散機１０の流通路３０は、プレ分散部として機能する第１領域３０ｂと、精密分散部として機能する第２領域３０ｃを含むので、プレ分散を行った後、異なる装置で精密分散や仕上げ分散を行う場合とは異なり、コンパクトな構成とすることができる。

また、外側部材１１と内側部材１２とをねじ状に組み立てるので、逆回転させることによって、外側部材１１と内側部材１２とを容易に分解することができる。このため、流通路３０を区画するテーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃを、容易にコーティングすることができる。

また、外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１は、軸方向を上下方向とした状態で、流通路３０を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない。このため、例えば、外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１を洗浄した際の洗浄剤（ピュアスチームの凝縮水等）の流通路３０への残留を防止することができる。

また、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させて被処理流体に対して剪断力を付与する場合とは異なり、外側部材１１と内側部材１２との間に互いに摺動する摺動部がないので、簡単な構造にすることができ、かつ、異物の発生を抑えることができる。このように、異物の発生を抑えることができ、また、定置洗浄及び定置滅菌をすることができるので、医薬品製造装置（特に注射剤製造装置）に適用することができる。

具体的には、医薬品、化粧品、食品、化学製品、電子部品などの製造工程には、分散工程を含むことが多く、この分散工程によって、ナノ結晶、ナノエマルション、リポソーム、ナノスフェア等を得ている。これらの微粒子、特にナノ粒子の製造を可能とする分散機には、様々な要求がある。例えば、新型コロナウィルス用ワクチン等のワクチンを製造するために使用される分散機には、ワクチンが注射剤であるので、ヒューマンエラー等を無くすために部品を分解せずに洗浄、滅菌する定置洗浄や定置滅菌が必須となる。また、滅菌時には、流通路３０にピュアスチーム等を流すので、流通路３０を区画する外側部材１１の内周面１３及び内側部材１２の外周面２１に熱対策が求められる。また、ピュアスチームの凝縮水も貯めずに排出する必要がある。本開示に係る分散機１０によれば、上述したように、これらの要求を満たすことができる。

また、精密分散物への異物（例えば摺動部等から発生する異物）の混入を確実に防止することも求められる。このため、ビーズミルや超音波発振器などの分散機を使用することは難しい。ビーズミルでは、ビーズの破片や摩耗粉等の異物が発生し被処理物に混入する可能性があり、また、超音波分散機では、キャビテーションによるエロージョンが発生して異物の発生に繋がり、異物が被処理物に混入する可能性がある。本開示に係る分散機１０によれば、上述したように、これらの要求を満たすことができる。

また、医薬品などの製造業者には、医薬品・医療機器を製造する工程や方法が正しいかどうかを検証するためのバリデーションが義務付けられている。本開示に係る分散機１０によれば、上述したように、医薬品等を製造するために使用される分散機に求められる様々な要求を満たすことができるので、バリデーションに求められる要求にも対応可能である。

このように、本実施形態によれば、低動力で被処理物に対して効率的に剪断力を付与して、微粒子、特にナノ粒子を製造することができる。

なお、本実施形態では、外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃに、テーパー角度が互いに異なる上下２つの領域（下部領域１５及び上部領域１６）を設け、内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃを、上端から下端に亘って一定のテーパー角度とすることによって、流通路３０の第２領域３０ｃに縮小領域３０ｃａと一定領域３０ｃｂとを設けたが、これに限定されるものではない。図４は、流通路３０の第２領域３０ｃの変形例を示す図２に対応する拡大図である。例えば、図４に示すように、内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃは、テーパー角度θ６が小さい下側の下部領域３１と、下部領域３１よりもテーパー角度θ７が大きい上側の上部領域３２とを有してもよい（θ６＜θ７）。そして、外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃを、上端から下端に亘って一定のテーパー角度θ８とし、このテーパー角度θ８を、テーパー状外周面２１ｃの上部領域３２のテーパー角度θ７と同一の角度に設定してもよい。これにより、流通路３０の第２領域３０ｃに縮小領域３０ｃａと一定領域３０ｃｂとを設けてもよい。

また、本実施形態では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの一方に対する他方の角度を、第２領域３０ｃの途中で２段階の異なる角度にしたが、これに限定されるものではない。軸方向の断面におけるテーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの一方に対する他方の角度は、少なくとも２段階の異なる角度となっていればよく、例えば、３段階以上の異なる角度となっていてもよい。

また、本実施形態では、軸方向の断面におけるテーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの一方のテーパー角度を、所定の高さ位置で変化させ、他方のテーパー状角度を、上端から下端に亘って一定の角度に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、クリアランス距離が異なる領域を流通路３０の第２領域３０ｃに設けるように、テーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃの双方のテーパー角度を、所定の高さ位置で変化させてもよい。

また、本実施形態では、内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃのテーパー角の頂部が内側部材１２の上端となるように、内側部材１２を形成したが、これに限定されるものではない。図５は、内側部材１２の頂部の変形例を示す説明図であって、（ａ）は軸方向の上方から視た状態を、（ｂ）は軸方向断面をそれぞれ示す。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、内側部材１２は、テーパー状外周面２１ｃよりも上方の上端部に、位置決め頂部４１を有していてもよい。位置決め頂部４１は、外側部材１１の上端部内周面１３ｄと同心で、外側部材１１の上端部内周面１３ｄよりも僅かに小径の略円柱状に形成される。位置決め頂部４１は、外側部材１１の上端部内周面１３ｄに区画される流通路３０の流出領域３０ｄに下方から挿入される。位置決め頂部４１は、その外周面から径方向の内側へ凹んだ状態で上下方向に延びる溝状の複数の溝部４２を有する。複数の溝部４２は、位置決め頂部４１に周方向に等間隔に互いに離間するように設けられる。複数の溝部４２は、流通路３０の第２領域３０ｃの上端から連続して上方へ延びて位置決め頂部４１の上端まで連続する空間を、外側部材１１の上端部内周面１３ｄとの間に区画する。これにより、内側部材１２の上端部及び下端部が、径方向への移動が外側部材１１に規制された状態で支持されるので、内側部材１２を確実に位置決めすることができる。

また、内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂのねじ山の角度θ３と、外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂのねじ山の角度θ４との組み合わせを異なるものにすることによって、流通路３０の螺旋状の第１領域３０ｂの流路面積を変更することができる。図６は、流通路３０の第１領域３０ｂの流路面積の説明図である。なお、図６は、上記実施形態の第１領域３０ｂの軸方向断面を示している。例えば、図６に二点鎖線で示すように、雌ねじ状内周面１３ｂのねじ山の角度θ４’が上記実施形態のねじ山の角度θ４よりも小さな外側部材１１に変更することによって、第１領域３０ｂの流路面積を拡大することができる。なお、雌ねじ状内周面１３ｂのねじ山の角度θ４’が上記実施形態のねじ山の角度θ４よりも大きな外側部材１１に変更してもよいし、或いは、雄ねじ状外周面２１ｂのねじ山の角度θ３が上記実施形態とは異なる（大きい、又は小さい）角度の内側部材１２に変更してもよい。

また、内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂ及び外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂを、二条以上のねじ構造としてもよい。この場合、例えば、油系成分と水系成分とを異なる螺旋流路（流通路３０の第１領域３０ｂ）に流入させて別々に調整・均一化してプレ分散処理を行い、その後、同一の第２領域３０ｃで精密分散を行って、エマルションを得てもよい。

また、本実施形態では、外側部材１１と内側部材１２とを相対回転させることによって、流通路３０の一定領域３０ｃｂのクリアランス距離Ｌ１を調整したが、これに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、クリアランス距離Ｌ１を調整するための精密位置決め装置５０を分散機１０に接続してもよい。図７は、精密位置決め装置５０を接続した状態を示す分散機１０の説明図である。図７に示すように、精密位置決め装置５０は、分散機１０の外側部材１１に接続される第１部材５１と、分散機１０の内側部材１２に接続される第２部材５２と、第１部材５１と第２部材５２との間に配置される精密調整部５３とを有する。第１部材５１は、外側部材１１に対する上下方向の移動が規制された状態で、外側部材１１に接続される。第２部材５２は、内側部材１２に対する上下方向の移動が規制された状態で、外側部材１１に接続される。図７に示す例では、第１部材５１は、外側部材１１の側方に配置されて外側部材１１を支持し、第２部材５２は、内側部材１２の下方に配置されて内側部材１２を下方から支持する。精密調整部５３は、白抜き矢印で示すように、外側部材１１と内側部材１２とを上下方向に相対移動可能な機構（例えば、アクチュエータ等。図示省略。）を有する。精密調整部５３は、外側部材１１と内側部材１２とを上下方向に相対移動させることによって、流通路３０の一定領域３０ｃｂのクリアランス距離Ｌ１を精密調整可能である。なお、この場合、内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂと外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂとの間のバックラッシ（バックラッシュともいう。）を大きめに設定するなどし、外側部材１１と内側部材１２とを、相対回転させることなく上下方向に僅かに相対移動可能とすることが好ましい。内側部材１２の雄ねじ状外周面２１ｂと外側部材１１の雌ねじ状内周面１３ｂとの間のバックラッシを大きめに設定した場合であっても、被処理流体は遠心力を受けて流通路３０の第１領域３０ｂを上昇するので、その螺旋状の流れに対する影響は軽微であり、雄ねじ状外周面２１ｂ及び雌ねじ状内周面１３ｂのねじの山数を増やすことによって、螺旋状の流れを十分に調整可能である。

また、本実施形態では、外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃ及び内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃを、下方から上方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成したが、これに限定されるものではない。図８は、分散機の変形例を示す軸方向断面図である。図９は、図８の分散機の要部の拡大図である。なお、上記実施形態と対応する構成については同一の符号を付している。

例えば、図８及び図９に示すように、外側部材１１のテーパー状内周面１３ｃ及び内側部材１２のテーパー状外周面２１ｃを、上方から下方へ向かうほど先細りするテーパー状に形成してもよい。この分散機１０１では、外側部材１１の上端開口１１ａは、下端開口１１ｂよりも大径に形成され、内側部材１２を外側部材１１内へ挿入するための挿入口として機能する。外側部材１１の上端開口１１ａは、内側部材１２の上端部によって上方から閉止される。内側部材１２の上端部の一部は、外側部材１１に対する内側部材１２の径方向への移動を規制して位置決めできるように、外側部材１１の上端開口１１ａから流通路３０の流出領域３０ｄに挿入されて嵌合している。外側部材１１の上端開口１１ａの近傍の上端部内周面１３ｄと、内側部材１２の上端部との間には、流通路３０の流出領域３０ｄから上方への流体の流出を規制するシール部材４９（例えば、Ｏリング）が設けられる。外側部材１１の上端部内周面１３ｄには、精密分散物を流通路３０から流出させるための流出口４３が設けられる。内側部材１２の外周面２１は、テーパー状外周面２１ｃから連続して上方へ延びる円筒状の上端部外周面４６を有する。内側部材１２の上端部外周面４６は、外側部材１１の上端部内周面１３ｄから径方向の内側に離間した位置に配置され、上端部内周面１３ｄに対向する。内側部材１２の上端部外周面４６と外側部材１１の上端部内周面１３ｄとの間には、流通路３０の流出領域３０ｄが区画される。テーパー状内周面１３ｃ及びテーパー状外周面２１ｃは、テーパー角度が異なる上下２つの領域をそれぞれ有している。具体的には、テーパー状内周面１３ｃは、テーパー角度θ９が大きい下側の下部領域４４と、下部領域４４よりもテーパー角度θ１０が小さい上側の上部領域４５とを有する（θ９＞θ１０）。また、テーパー状外周面２１ｃは、テーパー角度θ１１が大きい下側の下部領域４７と、下部領域４７よりもテーパー角度θ１２が小さい上側の上部領域４８とを有する（θ１１＞θ１２）。テーパー状外周面２１ｃの下部領域４７のテーパー角度θ１１は、テーパー状内周面１３ｃの下部領域４４のテーパー角度θ９よりも小さく設定される。テーパー状外周面２１ｃの上部領域４８のテーパー角度θ１２は、テーパー状内周面１３ｃの上部領域４５のテーパー角度θ１０と同じ角度に設定される。これにより、流通路３０の第２領域３０ｃは、クリアランス距離が下側から上側へ向かうほど狭くなる縮小領域３０ｃａと、クリアランス距離Ｌ１が下側から上側に亘って一定の一定領域３０ｃｂとを有する。この場合、流通路３０の第２領域３０ｃは、上方へ向かうほど径方向に拡がっていくので、上方へ向かうほど径方向に小さくなる場合とは異なり、処理物の流通方向が軸方向になってしまうことを抑えることができ、流通方向を螺旋方向に維持することができる。このため、圧力損失を抑えて、処理物を第２領域３０ｃに長く滞在させることができ、より精密に分散することができる。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１０，１０１：分散機
１１：外側部材
１２：内側部材
１３：外側部材の内周面
１３ｂ：雌ねじ状内周面
１３ｃ：テーパー状内周面
１７，２２：ジャケット
２１：内側部材の外周面
２１ｂ：雄ねじ状外周面
２１ｃ：テーパー状外周面
３０：流通路
３０ｂ：第１領域
３０ｃ：第２領域
３０ｃａ：縮小領域
３０ｃｂ：一定領域

Claims (14)

1. 被処理流体を分散する分散機であって、前記分散機が、
   テーパー状内周面を一部の領域に有する筒状の外側部材と、
   前記外側部材の前記テーパー状内周面に対向するテーパー状外周面を一部の領域に有し、前記外側部材の径方向の内側に配置される内側部材と、を備え、
   前記外側部材と前記内側部材との間には、軸方向の一側から他側へ流体が流通する流通路が設けられ、
   前記流通路は、前記一側から前記他側へ螺旋状に周回する第１領域と、前記第１領域から前記他側へ連続する第２領域とを含み、
   前記流通路の前記第２領域は、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とによって区画され、
   前記軸方向の断面における前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面の一方に対する他方の角度を、前記第２領域の途中で異なる角度にすることによって、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面との間のクリアランス距離が異なる領域を、前記流通路の前記第２領域に設け、
   前記被処理流体を前記流通路に流す使用状態において、前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させずに、前記被処理流体が前記流通路に圧送されて移動する
   ことを特徴とする分散機。
2. 前記外側部材は、前記テーパー状内周面の前記一側に位置する雌ねじ状内周面を有し、
   前記内側部材は、前記テーパー状外周面の前記一側に位置して前記雌ねじ状内周面に対応する雄ねじ状外周面を有し、前記外側部材に対してねじ状に組み付けられ、
   前記流通路の前記第１領域は、前記雌ねじ状内周面と前記雄ねじ状外周面とによって区画され、
   前記流通路の前記第１領域の流路面積は、前記雌ねじ状内周面及び前記雄ねじ状外周面の形状によって規定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の分散機。
3. 前記流通路の前記第２領域は、前記クリアランス距離が前記一側から前記他側へ向かうほど狭くなる縮小領域と、前記縮小領域から前記他側へ連続し前記クリアランス距離が一定の一定領域とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
4. 前記流通路の前記第２領域の前記一定領域は、前記軸方向の断面における前記一側から前記他側への流路方向に沿った長さが１ｍｍ以上に設定される
   ことを特徴とする請求項３に記載の分散機。
5. 前記雌ねじ状内周面と前記雄ねじ状外周面とは、互いのねじ山の角度が違うことによって、互いの形状が異なっている
   ことを特徴とする請求項２に記載の分散機。
6. 前記流通路の前記第２領域の前記一定領域の前記クリアランス距離は、０．１μｍ以上２ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項３に記載の分散機。
7. 前記テーパー状内周面及び前記テーパー状外周面のうち、前記流通路の前記第２領域の前記一定領域を区画する領域は、セラミックス製である
   ことを特徴とする請求項３に記載の分散機。
8. 前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させることによって、前記外側部材と前記内側部材とを分解することなく、前記テーパー状内周面と前記テーパー状外周面とを接触させた接触状態、前記分散機を使用する際の前記クリアランス距離が短い使用状態、及び前記クリアランス距離を前記使用状態よりも離間させた離間状態のいずれかの状態に選択的にすることができる
   ことを特徴とする請求項２に記載の分散機。
9. 前記流通路を区画する前記外側部材の内周面及び前記内側部材の外周面は、前記流通路を流通する流体が溜まる可能性のある水平部を有しない
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
10. 前記流通路を区画する前記外側部材の内周面及び前記内側部材の外周面は、耐食材料でコーティングされている
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
11. 前記コーティングは、フッ素樹脂コーティングである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の分散機。
12. 前記外側部材及び前記内側部材の少なくとも一方は、前記流通路を流通する流体の温度調節のための他の流体が流通可能なジャケットを有する
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分散機。
13. 請求項８に記載の分散機の使用方法であって、
    前記クリアランス距離を調整する際には、前記外側部材に対して前記内側部材が前記他側へ移動するように前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させて前記接触状態にした後、前記外側部材に対して前記内側部材が前記一側へ移動するように前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させて前記使用状態へ調整する
    ことを特徴とする分散機の使用方法。
14. 請求項８又は請求項１３に記載の分散機の使用方法であって、
    前記流通路を洗浄又は滅菌する際には、前記外側部材と前記内側部材とを前記離間状態にする
    ことを特徴とする分散機の使用方法。