CN113226537A - 流体处理装置 - Google Patents

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CN113226537A CN201880100509.XA CN201880100509A CN113226537A CN 113226537 A CN113226537 A CN 113226537A CN 201880100509 A CN201880100509 A CN 201880100509A CN 113226537 A CN113226537 A CN 113226537A
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Abstract

提供新的构成的流体处理装置。流体处理装置(F)包括:由相对旋转的处理用面(1)、(2)限定的上游侧处理部、和在上游侧处理部的下游侧配置的下游侧处理部,所述上游侧处理部以通过在由处理用面(1)、(2)所限定的上游侧处理空间(3)内使被处理流动体通过从而进行对于被处理流动体的上游侧处理的方式而构成。下游侧处理部具备通过迷宫密封而发挥使被处理流动体滞留并搅拌的功能的下游侧处理空间(81),来自上游侧处理部的被处理流动体的上游侧流出口(4)在下游侧处理空间(81)内开口,下游侧处理空间(81)以使用迷宫密封来发挥控制滞留时间的功能的方式构成。下游侧处理空间(81)包括狭窄的密封空间(84)、和配置在密封空间(84)的上游侧且比密封空间(84)宽广的滞留空间(83),上游侧流出口(4)在滞留空间(83)开口。

Description

流体处理装置
技术领域
本发明涉及采用了由至少一者相对于另一者旋转的至少两个处理用面所限定的处理空间的流体处理装置的改进。更详细地说,涉及对于化学、生物化学、农业、食品、医药、化妆品、金属工业等领域、尤其是化学反应、合成有效且有用的连续反应装置。
背景技术
一般地,用于使2种以上的物质或1种物质自身之间进行化学反应以得到新的物质的反应处理大致分为间歇式和连续式。间歇式的反应处理在实验室中在以烧瓶为代表的容器中放入溶剂和基质、反应剂等、采用搅拌机等搅拌来进行反应。间歇式和连续式均已在工业上实用化,当然,其反应场具有容积。该反应容器中的容积对反应场中的反应条件的不均匀性产生影响。例如,在均匀的基质溶液中加入反应剂以进行化学反应的情况下,直至反应剂的浓度变得均匀,需要一定的时间。对于反应条件中的温度也考虑同样的事情。即,在从外部乃至内部对反应容器进行加热、冷却的情况下,认为直至反应容器内整体达到一定温度,需要一定的时间,进而,使容器内的反应场整体完全成为一定温度是极困难的。另外,在间歇式的反应容器的情况下,在容器中的溶剂和基质中投入反应剂的情况下,反应剂的投入开始时和结束时已经是不同的反应条件。由于上述的主要原因而产生的反应场中的反应条件的不均匀性结果对反应生成物产生影响。即,由于在一个容器内产生各种反应条件,因此不能理想地进行目标的反应。例如,可列举出不能完全地选择主反应和副反应、与其相伴的副产物的产生、另外在聚合反应等的情况下得到的生成物的分子量分布难以变得均匀等。如果也包含在容器壁面的生成物的附着,则从反应物向生成物的收率自然降低。为了解决反应场中的这些问题,通常,在反应容器中具备搅拌机、涡轮机等搅拌装置。通过采用搅拌装置使容器内的混合反应流体的混合速度提高,从而确保反应场的均匀性,对反应速度做出应对。但是,成为对象的混合反应流体的粘度每次上升,上述反应场中的不均匀化的问题再次浮现。然而,由于以瞬间的混合为目标,自然地,搅拌所需的动力在增加。另外,由于温度梯度大,因此用短时间加热的情况下,也存在需要必要以上的热能等问题。
进而,尽管上述的反应处理在化学工业中频繁地被使用,但伴有安全性的问题和危险。多数的情况下,使用比较大量的高毒性的化学物质,对人和环境显示出相当的危险性,由于溶剂在各个方面都是环境污染物质,因此出现格外的问题。另外,例如,在Fridel-Crafts酰基化的情况下有反应的强力发热性的风险,在硝基化的情形下不仅发热反应而且有大爆炸的风险。进而,这些危险性如果面向实际生产而谋求规模扩大,则同时出现在前面。
为了解决上述问题,提出了专利文献1、专利文献2中所示的、作为微小反应器、微小流路式反应器的微型混合器、微型反应器,提倡可进行微小量的合成、温度控制的高效率化、界面反应的高效率化、有效率的混合等优点。但是,在使用一般的微型反应器的情况下,虽然微型器件和系统有很多优势,但实际上,微流路直径越窄,其压力损失就越多,与流路的四次方成反比,即实际上需要难以获得送入流体的泵的程度的大的送液压力,另外,在伴有析出的反应的情况下,生成物在流路中堵塞的现象、微流路被反应产生的气泡封闭,进而,基本上以分子的扩散速度期待其反应,因此对于全部的反应,并非微流路都有效和可适应,在现实中,需要用试错方式尝试反应并选择成功的反应等,其问题也多。因此,如专利文献1那样,也有时通过对在微型反应器中产生的堆积物的问题进行超声波处理,从而避免,采用超声波产生的流路内的不规则的湍流、气蚀对于目标的反应不会总是有利地起作用的可能性高。进而,对于扩大规模,也能够采用增加微型反应器自身的数目的方法、即增加数目来解决,但实际上可层叠的数的限度为数十,自然容易把注意力集中在制品价值高的制品上,另外,增加装置意味着其故障原因的绝对数也增加,在实际上发生堵塞等问题的情况下,检测出其故障部位等问题部位有可能变得非常困难。
为了解决这些问题,由本申请申请人提出了专利文献3中所示的有机化合物的制造方法。专利文献3为有机化合物的制造方法,其特征在于,在可接近·分离地彼此相对地配设、至少一者相对于另一者旋转的处理用面间形成的薄膜流体中,例如,使包含至少一种有机化合物的流体和包含至少一种反应剂的流体合流,在该薄膜流体中使各种有机反应进行,由于在薄膜流体中进行有机反应,因此能够确保反应的均匀性,也能够扩大规模。
但是,即使在使用了专利文献3中所示的有机化合物的制造方法的情况下,如上所述,现实上需要以试错方式试着进行反应,选择成功的反应等,看到了同样的问题。
作为其问题的第一个,可举出反应时间的确保。由于在处理用面间的薄膜流体中使各流体合流,扩散效率空前高,结果能够实现完全混合,但特别是有机反应的情况下,有时想要延长绝对的反应时间。为了反应时间的缩短化而反复极端地提高反应温度或者增加催化剂量等的试错,副产物的增大、危险性等弊病也显著。另外,如果使处理用面极端地大型化,虽然反应时间的确保成为可能,但大的成本、设置面积的问题等并不现实。
在本申请申请人涉及的专利文献4中公开了:在可接近·分离地彼此相对地配设、至少一者相对于另一者旋转的处理用面间形成的薄膜流体中使各流体合流,设置用于将在该薄膜流体中使微粒析出并从处理用面间排出的排出液捕集的容器,在容器的下端连接管状容器,在管状容器内使排出液中所含的微粒的核、微晶生长。但是,在使晶核、微晶生长的情况下,本提案是有用的,但例如在有机合成中为了满足管状容器内的排出液的滞留时间,需要相当大型的管状容器,仅凭使排出液流到管状容器,难以满足用于得到目标的反应物的条件,也发生管状容器的闭塞的问题。另外,多数情况下另外需要搅拌机、送液的系统。
在本申请申请人涉及的专利文献5中,公开了流体处理装置,其中,以如下方式构成:对于采用了在相对地旋转的处理用面间限定的环状流路的微型反应器,在环状流路的径向的内侧具备筒状的搅拌空间,同时在搅拌空间内配置搅拌叶片和丝网,对于导入环状流路之前即刻的被处理流动体,采用搅拌叶片施加搅拌能量,同时在搅拌叶片与丝网之间施加剪切力。专利文献5通过提高导入环状流路的被处理流动体的均质性,从而实现环状流路中的均质的反应,对于从环状流路排出的流体的进一步处理没有具体的记载。
在专利文献6中,为将1个或多个流体混合的混合器,在静态微型反应器的下游侧配置了容积体。容积体在内部构成迷宫壁,形成迷宫型的流路,迷宫型的流路为了使通过流体产生湍流、促进混合而设置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-060281号公报
专利文献2:日本特开2007-050340号公报
专利文献3:日本专利第5561732号公报
专利文献4:日本特开2014-023997号公报
专利文献5:国际公开第2018/069997号小册子
专利文献6:日本特开2006-239638号公报
发明内容
发明要解决的课题
鉴于上述内容,本发明的课题在于提供新的构成的流体处理装置,提供在各种反应处理等中为连续式、可扩大规模且结构紧凑、能以高效率生成目标的反应生成物的、价格便宜且简单的流体处理装置。
特别地,本发明的课题在于提供流体处理装置,其在由相对旋转的至少两个处理用面所限定的上游侧处理空间内进行流体的处理,在下游侧处理空间中对从上游侧处理空间排出的流体进行进一步的流体的处理,下游侧处理空间以使用迷宫密封来发挥控制被处理流动体的滞留时间的功能的方式构成,从而充分地确保反应时间,能够以高效率获得目标的反应生成物。
用于解决课题的手段
作为一例,在化学反应处理中使原料A与原料B反应以得到目标生成物X。这种情况下,第一流体处理为原料A与原料B的混合,希望将原料A与原料B更均匀且更迅速地混合。接着,作为第二流体处理,进行原料A与原料B的反应。为了使该反应进行,调整用于有效率地得到生成物X的反应条件。所谓反应条件,是指原料A与原料B的浓度、反应场的温度条件、压力条件、搅拌条件、催化剂的有无、其优化、反应时间等。因此,必须使高效率、连续式且价格便宜、简单的处理装置可高效率地进行上述的各处理(第一流体处理和第二流体处理)。
本发明涉及的流体处理装置涉及以如下方式构成的流体处理装置:包括:由相对旋转的至少两个处理用面所限定的上游侧处理部和在上述上游侧处理部的下游侧配置的下游侧处理部,上述上游侧处理部通过使被处理流动体在由上述至少两个处理用面限定的上游侧处理空间内通过,从而进行对于上述被处理流动体的上游侧处理。在被处理流动体中包含原料A和原料B。在上游侧处理空间内通过的被处理流动体为被至少两个处理用面强制的强制流体,在强制流体为薄膜流体的情况下,薄膜流体中的物质(原料A和原料B)的扩散效率非常高,瞬时地扩散混合。
在本发明涉及的流体处理装置中,上述下游侧处理部包括采用迷宫密封发挥使上述被处理流动体滞留并搅拌的功能的下游侧处理空间,来自上述上游侧处理部的上述被处理流动体的上游侧流出口在上述下游侧处理空间内开口,上述下游侧处理空间以使用上述迷宫密封来发挥控制滞留时间的功能的方式构成。
该装置能够作为如下装置来实施:上述下游侧处理空间包括狭窄的密封空间、和在上述密封空间的上游侧配置并且比上述密封空间宽广的滞留空间。
该装置能够作为如下装置来实施:能够调整上述密封空间的宽广度。
该装置能够作为如下装置来实施:上述上游侧流出口在上述滞留空间开口。
另外,该装置能够作为如下装置来实施:上述下游侧处理部从上述被处理流动体的流动的上游到下游连续地配置了多组上述密封空间和上述滞留空间。
该装置能够作为如下装置来实施:上述下游侧处理部包括限定上述下游侧处理空间的圆筒型容纳部和被其容纳的圆柱部,通过上述圆筒型容纳部和上述圆柱部中的至少任一个旋转,从而上述圆筒型容纳部与上述圆柱部相对地旋转。可作为如下装置来实施:上述圆筒型容纳部和上述圆柱部中的至少任一者的旋转与上述上游侧处理部的上述处理用面的旋转独立进行,可作为如下装置来实施:上述圆筒型容纳部与上述圆柱部中的至少任一者的旋转与上述上游侧处理部的上述处理用面的旋转一体地进行。
该装置能够作为如下装置来实施:上述至少两个处理用面为在上述处理用面的旋转的轴向上分开配置的盘状的处理用面,上述上游侧处理部以上述处理用面的上述旋转的中心侧为上游,以上述旋转的外周侧为下游,使被处理流动体通过上述上游处理空间,以从上述上游侧处理空间的外周端的上述上游侧流出口排出的方式构成,上述下游侧处理部在上述上游侧流出口的外周侧具备环状的接纳空间,上述接纳空间为上述下游侧处理空间内的最上游的空间,并且是比上述密封空间宽广的空间。
该装置能够作为如下装置来实施:以上述下游侧处理空间内的上述被处理流动体的温度控制为目的,能够安设温度调节机构,能够附设多个上述温度调节机构,调整为各自不同的温度。
该装置能够作为如下装置来实施:机械地设定上述至少两个处理用面之间的间隔,包括:测定上述间隔的间隙测定传感器,和基于上述间隙测定传感器的测定结果自动地使上述至少两个处理用面中的一个处理用面移动、使上述一个处理用面的位置可变的间隙调整机构。
在该装置中能够安设对于上述下游侧处理空间内的上述被处理流动体的微波照射机构。
另外,在该装置中,以上述下游侧处理空间内的上述被处理流动体的压力控制为目的,能够安设压力调整机构。
在该装置中,在上述下游侧处理空间能够设置将来自上述上游侧处理部的上述被处理流动体以外的被处理流动体导入的导入口。
另外,在该装置中,在上述下游侧处理空间能够设置将在上述上游侧处理和/或上述下游侧处理部中进行的下游侧处理中产生的气体排出的排出口。
另外,在该装置中,以使上述下游侧处理空间内的上述被处理流动体的各滞留时间的排出成为可能为目的,能够在上述下游侧处理部设置多个排出口。
该装置能够作为如下装置来实施:对于层流条件下的上述被处理流动体进行上述上游侧处理部中的上述上游侧处理,对于非层流条件下的上述被处理流动体进行上述下游侧处理部中进行的下游侧处理,以这种方式构成。
另外,本发明涉及的流体处理装置能够作为下述的形态实施。
本发明涉及的流体处理装置涉及如下的流体处理装置:包括由可接近和分离地彼此相对地配设、相对地旋转的至少两个处理用面限定的上游侧处理部、和在上述上游侧处理部的下游侧配置的下游侧处理部,上述上游侧处理部通过在由上述至少两个处理用面限定的上游侧处理空间内使被处理流动体通过,从而进行对于上述被处理流动体的上游侧处理,以这种方式构成。
在本发明涉及的流体处理装置中,上述下游侧处理部包括与上述上游侧处理空间相连的下游侧处理空间,与上述上游侧处理部的旋转的处理用面一体地旋转的旋转构件的一部分构成限定上述下游侧处理空间的壁面的一部分。而且,上述下游侧处理部利用上述旋转构件的旋转,能够与上述上游侧处理连续地进行对于上述被处理流动体的下游侧处理,以这种方式构成。
该装置能够作为如下装置实施:上述下游侧处理以上述旋转构件的外周侧为上游,以上述旋转构件的上述旋转的中心侧为下游,进行上述被处理流动体的处理特性的控制,以这种方式构成。
另外,该装置能够作为如下装置实施:上述下游侧处理部包括在上述旋转构件的旋转的轴向伸长的筒状的流路作为上述下游侧处理空间的至少一部分,在上述筒状的流路进行上述被处理流动体的处理特性的控制,以这种方式构成。
该装置能够作为如下的装置而实施:上述下游侧处理部以利用离心力来控制滞留时间的方式而构成。
该装置能够作为如下的装置而实施:与上述旋转的处理用面一体地旋转的上述旋转构件为整体上形成圆柱状的圆柱部,在上述圆柱部的一方的上游侧端面配置上述旋转的处理用面,将上述圆柱部配置于整体上形成圆筒状的圆筒型容纳部内,上述下游侧处理空间为在上述圆柱部的上述下游侧端面和外周面中的至少任一个的内面与上述圆筒型容纳部内的下游侧内端面和内周面中的至少任一个的外面之间所限定的空间,限定上述下游侧处理空间的上述内面和上述外面中的至少任一者具备流体处理用的凹凸,以通过上述流体处理用的凹凸与和该凹凸相对的上述壁面的相互作用来进行上述下游侧处理的方式构成。
在该装置中,为了控制上述下游侧处理空间内的上述被处理流动体的滞留时间,能够安设使限定上述下游侧处理空间的壁面的一部分的位置可变的位置调整机构。
该装置能够作为如下的装置而实施:上述上游侧处理部包括可接近和分离地相对配设、至少一方相对于另一方相对地进行旋转的至少两个处理用部、和在上述至少两个处理用部的各个中设置于彼此相对的位置的多个上述处理用面,上述至少两个处理用部中的一个处理用部构成上述旋转构件的一部分,上述至少两个处理用面在上述处理用面的上述旋转的轴向上可接近和分离,上述至少两个处理用面限定作为使上述被处理流动体通过的环状流路的上述上游侧处理空间,通过在上述被处理流动体成为了薄膜流体的状态下从上述环状流路的径向的内侧向外侧通过,从而在上述至少两个处理用面之间进行对于上述被处理流动体的上述上游侧处理,在上述环状流路的外周端具备上游侧流出口,通过在使上述至少两个处理用面在上述轴向上接近的方向上施加的力与在使上述至少两个处理用面在上述轴向上分离的方向上的力的平衡,控制上述处理用面间的间隔,将从上述上游侧流出口排出的上述被处理流动体从上述处理用面产生的强制中解放,向上述下游侧空间排出,上述被处理流动体受到上述旋转构件的旋转的影响,并且通过上述下游侧空间,以这种方式构成。
该装置能够作为如下的装置而实施:上述上游侧处理部包括第一处理用部和第二处理用部,上述第一处理用部构成上述旋转构件的一部分,作为上述至少两个处理用面,上述第一处理用部包括第一处理用面,上述第二处理用部包括第二处理用面,将收容上述第一处理用部的壳体配置在上述第一处理用部的外侧,上述第一处理用部的外周面与上述壳体的内周面之间的空间和上述第一处理用部的外面与上述壳体的底部的内面之间的空间构成上述下游侧处理空间的至少一部分,上述下游侧处理空间为使从上述上游侧处理空间排出的上述被处理流动体滞留的流路空间。
发明的效果
本发明提供新型构成的流体处理装置,通过在由相对旋转的至少两个处理用面限定的上游侧处理空间内使被处理流动体通过,从而进行被处理流动体的流体处理(上游侧处理),使进行了上游侧处理的被处理流动体排出的上游侧流出口在下游侧处理空间内开口,在下游侧处理空间中进行对于被处理流动体的进一步的流体的处理(下游侧处理),从而在流体处理装置内进行一连串的化学反应处理时,能够调整原料浓度、反应场的温度条件、压力条件、搅拌条件、催化剂的有无、其优化、反应时间等各种反应条件、特别是反应时间,结果能够提供能以高效率生成目标的反应物的流体处理装置。
特别地,通过在下游侧处理部具有通过迷宫密封具有使被处理流动体滞留并搅拌的功能的下游侧处理空间,在该下游侧处理空间中进行对于被处理流动体的下游侧处理,从而能够调整下游侧处理空间内的被处理流动体的滞留时间,特别地,能够充分地确保有机反应中的反应的继续和用于使反应简洁的反应时间,因此能够有效地进行对于被处理流动体的下游侧处理。
附图说明
图1为本发明的实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图2(A)为图1中所示的流体处理装置的第1处理用面的概略平面图,(B)为该装置的处理用面的主要部分放大图。
图3(A)为该装置的第二导入部的截面图,(B)为用于说明该第二导入部的处理用面的主要部分放大图。
图4为本发明的另一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图5为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的主要部分说明图。
图6为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图7为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图8为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图9为将图8中所示的流体处理装置的一组底构件的突起部和外壳的突起部取出的说明图,将底构件的突起部描绘为从下方的斜视图,将外壳的突起部描绘为从上方的斜视图。
图10为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图11为从下方观看图1中所示的流体处理装置的第一处理用部的斜视图。
图12为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
图13为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的主要部分说明图。
图14为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的主要部分说明图。
图15为本发明的又一实施方式涉及的流体处理装置的概略截面图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。
(关于流体处理装置F)
对于流体处理装置F,参照图1~图15进行说明。
流体处理装置F包括由相对地旋转的至少二个处理用面限定的上游侧处理部和在上游侧处理部的下游侧配置的下游侧处理部,上游侧处理部通过使被处理流动体在由至少二个处理用面限定的上游侧处理空间内通过,从而以对被处理流动体进行上游侧处理的方式构成。
在流体处理装置F中的上游侧处理空间内进行流体的处理的部分与专利文献3-5中记载的装置相同。具体地,在由相对地旋转的至少2个处理用面限定的上游侧处理空间内对被处理流动体进行处理。是如下装置:将作为被处理流动体中的第一被处理流动体的第一流体导入上游侧处理空间,从与导入了第一流体的流路独立地、包括通入上游侧处理空间的开口部的另外的流路将作为被处理流动体中的第二被处理流动体的第二流体导入上游侧处理空间,在上游侧处理空间中将上述第一流体和第二流体混合,连续地进行流体的处理。换言之,是在由在旋转的轴向上相对的盘状的处理用面限定的上游侧处理空间内,使上述的各流体合流以成为薄膜流体,在该薄膜流体中进行上述的被处理流动体的处理,从上游侧处理空间将处理过的流体排出的装置。
再有,该装置最适合对多个被处理流动体进行处理,也能够用于对单一的被处理流动体在上游侧处理空间中进行流体的处理。
图1中,图的上下对应于装置的上下,但在本发明中,上下前后左右只不过表示相对的位置关系,并不限定绝对的位置。图1、图2(A)、图3(B)中,R表示旋转方向。在图3(B)中C表示离心力方向(半径方向)。再有,在本申请中,整体上,所谓圆柱,并非应解释为数学上的圆柱,除了圆柱以外也包含中空的圆筒(以下称为圆筒)、具有顶部的圆筒。
该发明涉及的流体处理装置F在上游侧处理空间内进行流体的处理,在流体处理装置F内设置用于对从上游侧处理空间排出的流体进行进一步的流体的处理的下游侧处理空间的这点上,与专利文献3-5中记载的装置不同。但是,对于与该现有技术文献中记载的装置共同的与上游侧处理空间有关的作为流体处理装置的结构和作用等将进行说明,这为了加深该发明的理解是重要的,因此先进行与上游侧处理空间有关的部分的说明。
(关于处理用面)
该流体处理装置F包括相对的第一和第二两个处理用部10、20,至少一个处理用部相对于另一个处理用部旋转。两处理用部10、20的相对的面分别成为处理用面。第一处理用部10包括第一处理用面1,第二处理用部20包括第二处理用面2。
两处理用面1、2限定上游侧处理部的同时,限定上游侧处理空间3,在该上游侧处理空间3内,进行使被处理流动体混合等流体的处理。上游侧处理空间3如后所述,是环状的空间。将在该上游侧处理空间3内进行的流体的处理称为上游侧处理。
两处理用面1、2间的间隔能够适当地改变而实施,在该实施方式中,通常,调整为1mm以下,例如0.1μm至50μm左右的微小间隔。由此,在该两处理用面1、2间通过的被处理流动体成为被两处理用面1、2强制的强制薄膜流体。
在使用该流体处理装置F对包含第一流体和第二流体的多个被处理流动体进行处理的情况下,将该流体处理装置F与第一流体的流路连接,从由两处理用面1、2间限定的上游侧处理空间3的上游端(在本例中为环状的内侧)导入。与其同时,该上游侧处理空间3形成与第一流体不同的、第二流体的流路的一部分。而且,在两处理用面1、2间的上游侧处理空间3内,进行将第一流体和第二流体的两被处理流动体混合、使其反应等流体的处理。
如果具体地说明,流体处理装置F包括:保持上述的第二处理用部20的第二支架22、接面压赋予机构、旋转驱动机构M、第一导入部d1、第二导入部d2和流体压赋予机构P1、P2。
在该实施方式中,将第二处理用部20配置在第一处理用部10的上方,第二处理用部20的下面为第二处理用面2,第一处理用部10的上面为第一处理用面1。
如图1中所示,在该实施方式中,第一处理用部10为在中央不具备开口的圆盘体。另外,第二处理用部20为环状体,更详细地说,为环状的盘。在该实施方式中,由于第一处理用面1为盘状,第二处理用面2为环状,因此由两处理用面1、2间限定的上游侧处理空间3构成环状的空间、即环状流路。第二处理用部20以能够导入包含第一流体和第二流体的被处理流动体为条件,可以是在中央不具备开口的圆盘状。
第一、第二处理用部10、20能够由单一构件或将多个构件组合而构成,就其材质而言,除了金属以外,能够采用碳化硅(SiC)等陶瓷、烧结金属、耐磨损钢、蓝宝石、以及对金属施以硬化处理的产物、对硬质材料施以衬里、涂布、镀敷等的产物。在该实施方式中,对第一、第二处理用面1、2的至少一部分进行了镜面研磨。
(关于处理用部的旋转)
在第一处理用部10和第二处理用部20中,至少一者的处理用部采用电动机等旋转驱动机构M相对于另一者的处理用部相对地旋转。旋转驱动机构M的驱动轴连接于旋转轴31,在该例子中,安装于旋转轴31的第一处理用部10相对于第二处理用部20旋转。在本实施方式中,采用螺丝等固定工具32将旋转轴31固定于第一处理用部10的中心,其后端与旋转驱动机构M的驱动轴连接,将旋转驱动机构M的驱动力传送至第一处理用部10,使第一处理用部10旋转,在环状的第二支架22的环状的中央具备用于轴支承旋转轴31的支承部33。当然,也可使被第二支架22支承的第二处理用部20旋转,还可使两者旋转。
(关于处理用面的接近分离)
在该实施方式中,第一处理用部10与第二处理用部20的至少任一者对于至少任另一者,相对于旋转轴31的轴向可接近和分离,两处理用面1、2能够接近和分离。
在该实施方式中,第一处理用部10以在轴向上固定,在周向上旋转的方式构成。相对于该第一处理用部10,第二处理用部20在轴向上接近和分离,因此在设置于第二支架22的收容部23,使用O形环26等密封机构将第二处理用部20可出没地收容。该收容部23为收容第二处理用部20的、主要是与第二处理用面2侧在轴向上相反侧的部位的凹部,是在平面视图上呈圆形、即形成为环状的沟槽。
再有,第二处理用部20可以以在轴向上只可平行移动的方式配置于第二支架22的收容部23,也能够在使间隙增大的状态下收容,可采用可三维地位移地保持的漂浮机构来保持第二处理用部20。
(关于流体压赋予机构)
将被处理流动体(在该例中为第一流体和第二流体)采用流体压赋予机构P1、P2供给至流体处理装置F。在流体压赋予机构P1、P2中能够使用各种泵,能够以规定的压力将被处理流动体供给至流体处理装置F。另外,为了抑制压送时的脉动的产生,作为流体压赋予机构P1、P2,也能够采用具备加压容器的压力赋予装置。通过将加压用气体导入容纳被处理流动体的加压容器,利用其压力将被处理流动体挤出,从而能够压送被处理流动体。
(被处理流动体的移动)
就上述的被处理流动体而言,采用流体压赋予机构P1、P2赋予压力。在该加压状态下,将包含第一流体和第二流体的被处理流动体从第一导入部d1和第二导入部d2导入两处理用面1、2间。
在该实施方式中,第一导入部d1为设置于环状的第二支架22的流路,其一端与筒状的导入空间51连接。导入空间51为由支承部33的下面、第二支架22的内周侧的下面、第二处理用部20的内周面和第一处理用面1限定的圆筒状的空间。
第二导入部d2为在第二处理用部20的内部设置的通路,其一端在第二处理用面2开口,该开口成为向上游侧处理空间3的直接的导入开口(第二导入口d20)。
将第一流体从第一导入部d1,经由导入空间51,从作为两处理用部10、20之间的内径侧的间隙的上游侧处理空间3的上游端导入上游侧处理空间3,该间隙成为第一导入口d10。从第一导入口d10向上游侧处理空间3导入的第一流体在第一处理用面1和第二处理用面2成为薄膜流体,穿过至两处理用部10、20的外侧。在这些处理用面1、2间,从第二导入部d2的第二导入口d20供给加压为规定的压力的第二流体,与成为了薄膜流体的第一流体合流,作为上游侧处理,主要在进行了采用分子扩散的混合的同时或之后进行反应处理。作为上游侧处理,可主要只进行采用分子扩散的混合。该反应处理可伴有结晶、晶析、析出等,也可不伴有。
就第一流体和第二流体产生的薄膜流体而言,在进行了上游侧处理之后,从两处理用面1、2(在该例中,为处理用面1、2的外周端与外周端之间,即,上游侧处理空间3的下游端)向两处理用部10、20的外侧排出。上游侧处理空间3的下游端成为上游侧处理空间3的出口,因此以下也将上游侧处理空间3的下游端称为上游侧流出口4。将从两处理用面1、2向两处理用部10、20的外侧排出的流体用配置于第一处理用部10的外侧的外壳61容纳,对进行了上游侧处理的流体有效率地进行进一步的流体的处理,排出至体系外(装置外)。
从两处理用面1、2向两处理用部10、20的外侧排出的流体从两处理用面1、2产生的强制中解放,向更宽广的流路空间(下游侧处理空间81)排出。
再有,第一处理用部10旋转,因此上游侧处理空间3内的被处理流动体并不是从内侧向外侧直线地移动,环状的半径方向上的移动矢量与周向上的移动矢量的合成矢量作用于被处理流动体,从内侧向外侧以大致漩涡状移动。
在流体的运动中,将表示惯性力与粘性力之比的无量纲数称为雷诺数,用以下的式(1)表示。
雷诺数Re=惯性力/粘性力=ρVL/μ=VL/ν式(1)
其中,ν=μ/ρ表示运动粘度,V表示特征速度,L表示特征长度,ρ表示密度,μ表示粘度。
而且,流体的流动以临界雷诺数为边界,如果为临界雷诺数以下,则成为层流,如果为临界雷诺数以上,则成为湍流。
将流体处理装置F的两处理用面1、2间通常调整为1mm以下、例如0.1μm至50μm左右的微小间隔,因此在两处理用面1、2间所保有的流体的量极少。因此,特征长度L变得非常小,通过两处理用面1、2间的薄膜流体的离心力小,薄膜流体中粘性力的影响增大。因此,雷诺数变小,薄膜流体成为层流。
离心力为旋转运动中的惯性力的一种,是从中心向外侧的力。离心力用以下的式(2)表示。
离心力F=ma=mv2/R式(2)
其中,a表示加速度,m表示质量,v表示速度,R表示半径。
如上所述,由于在两处理用面1、2间保有的流体的量少,因此相对于流体的质量的速度的比例变得非常大,能够忽视其质量。因此,在两处理用面1、2间形成的薄膜流体中,能够忽视重力的影响。
(关于力的平衡)
其次,对于用于向处理用部赋予在使第一处理用面1与第二处理用面2接近的方向上起作用的力的接面压赋予机构进行说明。在该实施方式中,将接面压赋予机构设置于第二支架22,对第二处理用部20向着第一处理用部10赋能(付勢する)。上述的接面压赋予机构是用于对于第一处理用部10的第一处理用面1和第二处理用部20的第二处理用面2产生在相互接近的方向上施加的力(以下称为接面压力)的机构。通过该接面压力与流体压赋予机构P1、P2产生的流体压力等使两处理用面1、2间分离的力的均衡,产生具有1mm以下的nm单位至μm单位的微小的膜厚的薄膜流体。换言之,通过上述力的均衡,将两处理用面1、2间的间隔保持在规定的微小间隔。
在图1中所示的实施方式中,将接面压赋予机构配置在上述的收容部23与第二处理用部20之间。具体地,由使第二处理用部20在靠近第一处理用部10的方向上赋能的弹簧25和将空气、油等赋能用流体导入的赋能用流体导入部(未图示)构成,通过弹簧25和上述赋能用流体的流体压力,赋予上述的接面压力。该弹簧25和上述赋能用流体的流体压力只要赋予任一者即可,可以为磁力、重力等其他力。
抗衡该接面压赋予机构的赋能,由采用流体压赋予机构P1、P2所加压的被处理流动体的压力、粘性等产生的分离力,第二处理用部20远离第一处理用部10,在两处理用面1、2间打开微小的间隔。这样,通过该接面压力与分离力的力的平衡,将第一处理用面1与第二处理用面2以μm单位的精度设定,进行两处理用面1、2间的微小间隔的设定。作为上述的分离力,除了由被处理流动体的流体压、粘性产生的分离力以外,能够列举出处理用部的旋转产生的离心力、和对赋能用流体导入部施加了负压时的该负压、使弹簧25成为拉伸弹簧时的弹簧力等。该接面压赋予机构可不设置于第二处理用部20,而设置于第一处理用部10,也可设置于两者。
就第一、第二处理用部10、20而言,可在其至少任一者中组装温度调节机构,冷却或加热,调整其温度。另外,可将从第一导入部d1、第二导入部d2导入流体处理装置F的被处理流动体冷却或加热,调整其温度。被处理流动体具有的温度能量在伴有析出的反应的情况下也能够用于微粒的析出。
(凹部和微泵效应)
如图2中所示那样,可在第一处理用部10的第一处理用面1形成从第一处理用部10的中心侧向外侧、即在径向上伸长的沟状的凹部13来实施。该凹部13的平面形状如图2(B)中所示那样,可以为在第一处理用面1上弯曲或漩涡状伸长的形状;虽未图示但在笔直的外方向上伸长的形状;以L字状等折曲或弯曲的形状;连续的形状;断续的形状;分支的形状。另外,该凹部13也可作为在第二处理用面2形成的产物而实施,还可作为在第一和第二处理用面1、2这两者形成的产物实施。通过形成这样的凹部13,从而能够获得微泵效应,具有能够在第一和第二处理用面1、2间抽吸被处理流动体的效果。
在第一处理用面1设置凹部13的情况下,优选该凹部13的基端到达导入空间51。该凹部13的顶端可向着第一处理用部10的外周面侧伸长,其深度(横截面积)可随着从基端向顶端逐渐减小。
在该凹部13的顶端与第一处理用部10的外周面11之间设置有不具有凹部13的平坦面14。
(关于旋转速度和流体的处理)
在第二处理用面2设置上述的第二导入部d2的第二导入口d20的情况下,优选设置于与相对的第一处理用面1的平坦面14相对的位置。
该第二导入口d20优选设置于第一处理用面1的凹部13的下游侧(在该例中为外侧)。特别地,优选设置于与第一流体利用微泵效应被导入上游侧处理空间3时的流动方向变换为在处理用面1、2间所形成的螺旋状的层流的流动方向的点的外径侧的平坦面14相对的位置。具体地,在图2(B)中,优选使从设置于第一处理用面1的凹部13的最外侧的位置在径向上的距离n为约0.5mm以上。特别地,在从流体中使微粒析出的情况下,优选在层流条件下进行多个被处理流动体的分子扩散产生的混合与微粒的反应、析出。
为了这样在层流条件下对被处理流动体进行处理,第一处理用部10的外周处的周速度为0.3~35m/秒是适当的。
(关于第二导入部)
第二导入口d20的形状如图1中所示那样,可以是将作为环状的盘的第二处理用面2的中央的开口包围的同心圆状的圆环形状等连续的开口,如图2(B)、图3(B)中所示那样,也可以是圆形等独立的开口。另外,在使第二导入口d20为圆环形状的情况下,其圆环形状的开口部可在全周上连续,也可一部分不连续。
如果将圆环形状的第二导入口d20设置成围绕第二处理用面2的中央的开口的同心圆状,则在将第二流体导入上游侧处理空间3时能够在圆周向上在同一条件下实施,因此在想要大量生产目标生成物的情况下,优选使开口部的形状成为同心圆状的圆环形状。
该第二导入部d2能够具有方向性。例如,如图3(A)中所示那样,从上述的第二处理用面2的第二导入口d20的导入方向相对于第二处理用面2以规定的仰角(θ1)倾斜。将该仰角(θ1)设定为超过0度且不到90度,进而在反应速度快的反应的情况下,优选以1度以上且45度以下设置。
另外,如图3(B)中所示那样,在第二导入口d20为独立的开口孔的情况下,也能够在沿着第二处理用面2的平面处具有方向性。对于该第二流体的导入方向,就处理用面的半径方向的成分而言,为从中心远离的外方向,并且就相对于相对旋转的处理用面之间的流体的旋转方向的成分而言,为顺方向。换言之,以通过第二导入口d20的半径方向且外方向的线段作为基准线g,具有从该基准线g向旋转方向R的规定的角度(θ2)。对于该角度(θ2),优选设定为超过0度且不到90度。
(被处理流动体的种类和流路的数)
上述的被处理流动体的种类及其流路的数在图1的例子中为2个,也可为1个,还可为3个以上。在图1的例子中,将第二流体从第二导入部d2导入上游侧处理空间3,该导入部可设置于第一处理用部10,也可设置于两者。另外,对于一种被处理流动体,可准备多个导入部。另外,就各导入口而言,对其形状、大小、数并无特别限制,可适当地改变来实施。另外,在上述第一和第二处理用面间1、2的跟前或更上游侧可设置导入口。另外,各流体中的第一、第二这样的表述是指存在多个的流体的第n号,只不过具有用于识别的含义,也存在第三以上的流体。在图6-8、图10中示出作为第三被处理流动体的第三流体的流路即第三导入部d3及其开口d30。第三导入部d3如与第二导入部d2相同那样,是在第二处理用部20的内部设置的通路,其一端在第二处理用面2开口,其导入开口(第三导入口d30)相对于第二导入部d2的第二导入口d20,在第二处理用面2中位于下游侧。在图6-8、图10中,为了避免附图变得烦杂,因此第一导入部d1省略了其记载。对于这点,可考虑没有设置第一导入部d1的位置的截面。
再有,各流路为密闭的流路,为液密(被处理流动体为液体的情形)、气密(被处理流动体为气体的情形)。
(下游侧处理)
其次,对于作为本发明的主要部分的、下游侧处理空间81内的进一步的流体的处理(下游侧处理)进行说明。
流体处理装置F包括在上游侧处理部的下游侧配置的下游侧处理部,下游侧处理部包括下游侧处理空间81。在图1和图12中例示地示出配置该下游侧处理空间81的区域的范围DS。
在本发明的流体处理装置F中,在上游侧处理空间3内进行上游侧处理,设置用于对从上游侧处理空间3的下游端排出的流体(进行了上游侧处理的流体)进行进一步的流体的处理的下游侧处理空间81。将在下游侧处理空间81内进行的流体的处理称为下游侧处理。
(外壳)
为了容纳第一处理用部10,在旋转的第一处理用部10的外侧设置外壳61。外壳61容纳从上游侧流出口4排出的流体。在本实施方式中,外壳61容纳第一处理用部10和第二处理用部20的一部分,对于从第一处理用部10的上游侧流出口4流出的流体在外壳61的内面和第一处理用部10的外面之间的下游侧处理空间81中进行下游侧处理。
外壳61在本实施方式中,如图1中所示那样,构成整体上形成圆筒状的圆筒型容纳部,可作为根据需要具有底部的产物实施。另外,外壳61在轴向(图的上下方向)上可不能移动,但在该实施方式中,在上下方向上可移动地设置。由此,可调整第一处理用部的底部(第一处理用部10的外端面12)与外壳61的底部62(底部62的内面71)之间的间隔。在图1中,在中心线的左侧描绘了外壳61上升的状态,在右侧描绘了外壳61下降的状态。
该用于上下移动的构成能够进行各种变形来实施,如果示出适于其的结构的一例,外壳61包括底部62、和从底部62的周围向上方延伸的周壁部63,在周壁部63的上端,在全周形成了从周壁部63向径向外侧突出的法兰67。在本实施方式中,在周壁部63包括其厚度薄的薄壁部64和其厚度厚的厚壁部65和作为两者的边界的边界部66,在底部62的中央包括流出部68。在本实施方式中,根据周壁部63的厚度而包括薄壁部64和厚壁部65,但周壁部63的厚度可为一定。另外,法兰67可只在周向的一部分形成,也可在外壳61不具备法兰67。流出部68为用于使在下游侧处理空间81流动的流体排出体系外(装置外)的排出口。
将外壳61安装于第二支架22,将第一处理用部10和第二处理用部20容纳于外壳61。如图1中所示那样,在第二支架22中包括从第二支架22的外周面向径向外侧突出的突出部24。以使第二支架22的外周面与外壳61的薄壁部64的内周面密合,使突出部24的下面与法兰67的上面抵接的方式安装时,外壳61的台阶部66与第二支架22的外周侧的底面抵接。然后,通过采用螺栓等固定工具的固定、使用O形环72等密封机构,将外壳61液密·气密地安装于第二支架22,将第一处理用部10和第二处理用部20容纳于外壳61。只要能够用外壳61容纳从两处理用面1、2向两处理用部10、20的外侧排出的流体、即从上游侧流出口4排出的流体,则可以以使第二支架22的外周面的一部分与外壳61的薄壁部64的内周面的一部分密合的方式安装,将外壳61液密·气密地安装于第二支架22。
(下游侧处理空间)
如上所述,通过将外壳61安装于第二支架22,从而能够在(a)第一、二处理用部10、20的外周面11、21与外壳61的周壁部63(壁厚部65)的内周面70之间和(b)第一处理用部10的外端面12与外壳61的底部62的内面71之间设置下游侧处理空间81。再有,该第一处理用部10的外端面12为第一处理用部10的下面(换言之,为与第一处理用面1在轴向上相反侧的面)。
在该实施方式中,与旋转的第一处理用面1一体地旋转的第一处理用部10为旋转构件,第一处理用部10的外周面11和外端面12构成了构成下游侧处理空间81的壁部的一部分。换言之,第一处理用部10构成整体上形成圆柱状的圆柱部,其外面与外壳61的内面之间构成下游侧处理空间81,在外面与内面之间进行下游侧处理。
另外,上游侧流出口4在下游侧处理空间81内开口,下游侧处理空间81能够容纳从两处理用面1、2向两处理用部10、20的外侧排出的流体并使其滞留。通过成为这样的构成,将包括下游侧处理空间81的下游侧处理部配置在限定上游侧处理部的第一和第二处理用面1、2的下游侧,上游侧处理空间4与下游侧处理空间81相连,能够与上游侧处理连续地进行下游侧处理。
进而,利用作为旋转构件的第一处理用部10的旋转,能够进行下游侧处理。所谓下游侧处理,是在下游侧处理空间81内进行的流体的处理,是进行了上游侧处理后的反应的处理,是进行反应以得到反应生成物的处理。在上游侧处理空间4中的上游侧处理中,主要完成通过分子扩散进行的混合,作为下游侧处理,能够进行如下的处理。例如,可列举出流体的滞留、流体的搅拌、流体的混合、热处理、pH调节、熟化。例如,在有机反应的情况下,可通过滞留处理来进行反应的完成,此时可加以搅拌处理。
下游侧处理空间81的间隔也取决于下游侧处理空间81内的流体的滞留时间,优选第一处理用部10的外径D的2~30%,更优选第一处理用部10的外径D的3~20%。例如,在第一处理用部10的外径为100mm的情况下,下游侧处理空间81的间隔优选2~30mm,更优选3~20mm。其中,所谓第一处理用部10的外径D,为第一处理用部10的直径,不含后述的突起部16。
就外壳61的形状而言,以包含在与第一处理用部10之间进行下游侧处理的部分为条件,并无特别限定,例如,如图10中所示那样,对于底部62,形成直径慢慢变小的圆锥形状的漏斗状,在该漏斗状的下端可包括流出部,如图4中所示那样,可使外壳61的底部62向着设置于周壁部63的流出部68倾斜。
(流出部)
流出部68并不限于在底部62开口,例如,可在周壁部63开口。另外,可设置多个流出部68,通过设置多个流出部68,使与下游侧处理空间81内的流体的滞留时间相符的流体的流入流出成为可能。
(另外的导入部)
进而,如后述的图12中所示的实施方式中所示那样,包括用于将流体供给于下游侧处理空间81的导入装置(未图示),可在外壳61内配置该导入部69。作为从导入部69向下游侧处理空间81中供给的流体中所含的物质的一例,可列举出原料自身、聚合引发剂、反应终止剂、pH调节剂、催化剂、涂布剂等。
(外壳可移动)
可采用安装位置调整机构(未图示)在上下方向(旋转的轴向)上可移动地包括外壳61。通过在上下方向(旋转的轴向)上可移动地包括外壳61,从而能够增减下游侧处理空间81的容积,能够控制下游侧处理空间81内的流体的滞留时间。对安装位置调整机构的具体的构成并无特别限定,能够适当地选择采用:使用螺丝的输送机构、空气、油压等的流体压驱动机构等、直线的输送手段。
(搅拌用的凹凸)
在下游侧处理空间81包括搅拌用的凹凸,可具有对于流体的搅拌功能。例如,能够在第一处理用部10的外周面11、第一处理用部10的外端面12包括搅拌叶片。如果在第一处理用部10的外周面11、第一处理用部10的外端面12包括搅拌叶片,则能够利用旋转轴31的旋转,用搅拌叶片搅拌进行了上游侧处理的流体。就搅拌叶片而言,能够作为对于从两处理用面1、2向两处理用部10、20的外侧排出的流体能够给予剪切力的各种形态实施,例如,可以是板状的叶片、螺杆型的叶片,还可以是加工为凹状的叶片。搅拌叶片的形状根据与处理目的相符的排出量(从流出部68的流出量)、剪切力最佳地选择。
作为其一例,如在图1的右侧所示的半截面图和图11中所示那样,在第一处理用部10的外端面12包括从径向外侧向内侧伸长的多个沟状的凹部15。在整体上形成圆柱状的圆柱部(具体地第一处理用部10)与容纳其的整体上形成圆筒状的圆筒型容纳部(具体地外壳61)之间的限制得比较窄的空间内,如果第一处理用部10旋转,则凹部15发挥搅拌叶片的职能,将凹部15的周围的流体向第一处理用部10的外侧排出,从而将流体搅拌。向第一处理用部10的外侧排出的流体击中外壳61的周壁部63的内周面70、底部62的内面71并反弹回来,从而进一步促进搅拌作用。如图4中所示那样,可在第一处理用部10的外周面11设置凹部15。
(迷宫密封机构)
在第一处理用部10的外周面11、外端面12、外壳61的周壁部63的内周面70、底部62的内面71等构成下游侧处理空间81的壁部,可包括用于延长下游侧处理空间81的流体的滞留时间的、迷宫密封机构。所谓迷宫密封,是在半径方向或轴向具有间隙的同时给予对于流体的流动的阻力、泄漏最小的密封,是指通过周边部的刀状结构、接触点形成的迷宫,接连地引起通过的流体的膨胀。
例如,如图4中所示那样,作为用于起到迷宫密封机构的突起部,能够示出如下的形态:包括从外壳61的周壁部63的内周面70向着下游侧处理空间81、向径向内侧突出的突起部73。该突起部73形成平面视圆周状,能够将1个或多个设置为同心圆状。
在本实施方式中,突起部73从其基端向顶端缩窄。在突起部73的顶端与第一处理用部10的外周面11之间,也取决于处理物的粘度,具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。另外,可使外壳61的底部62向着设置于周壁部63的流出部68倾斜。
作为另一实施方式,如图5中所示那样,能够示出如下形态:包括从第一处理用部10的外周面11向下游侧处理空间81、向径向外侧突出的多个突起部16。在本实施方式中,突起部16从其基端向着顶端收窄。在突起部16的顶端与外壳61的周壁部63(壁厚部65)的内周面70之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。
通过这样设定为微小的间隙,流体在通过其时成为层流状,通过变得困难。其结果,为了通过该微小的间隙,需要时间,流体滞留于微小的间隙的上游侧的比较宽广的空间内。
换言之,在本发明中所应用的迷宫密封机构并非完全没有泄漏的密封机构,可以说是边使流体滞留于其上游侧的空间中边慢慢地使流体向下游侧泄漏的机构。
该第一处理用部10未必由一个构件构成,可以是将多个构件一体地组装而成。这样,能够容易地在用多个构件整体上形成圆柱状的第一处理用部10中加工形成凹凸。
具体地,作为又一实施方式,能够列举出图6中所示的实施方式。在该实施方式中,能够示出如下形态:在第一处理用部10的外端面12具备底构件91,具备从底构件91的下面93向下游侧处理空间81、在下方向上突出的多个突起部94。底构件91以与第一处理用部10同体地旋转的方式安装于第一处理用部10。在本实施方式中,多个突起部94从其基端向着顶端收窄。在突起部94的顶端与外壳61的底部62的内面71之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。在本实施方式中,能够在(a)第一、二处理用部10、20以及底构件91的外周面11、21、92与外壳61的周壁部63(壁厚部65)的内周面70之间和在(b)底构件91的下面93与外壳61的底部62的内面71之间设置下游侧处理空间81。在该实施方式中,第一处理用部10和底构件91为旋转构件,第一处理用部10的外周面11和底构件91的外周面92和下面93构成了构成下游侧处理空间81的壁部的一部分。在本实施方式中,作为与第一处理用部10独立的部件制作底构件91,以与第一处理用部10同体地旋转的方式安装于第一处理用部10,但底构件91可直接加工第一处理用部10而形成等、可作为与第一处理用部10完全的同体而构成。另外,如图6中所示那样,可以使下游侧处理空间81的深度从径向外侧向着内侧变深的方式,使外壳61的底部62的内面71成为圆锥形状的漏斗状。
作为又一实施方式,如图7中所示那样,除了多个突起部94以外,从径向外侧向着内侧,以下游侧处理空间81的深度变深的方式,可在外壳61的底部62的内面71设置台阶。在突起部94的顶端与外壳61的底部62的内面71之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。
作为又一实施方式,如图10中所示那样,包括以将第一处理用部10的外端面12和第一处理用部10的外周面11大体覆盖的方式构成的底构件91,能够示出如下形态:具备从底构件91的下面93向着下游侧处理空间81在下方向上突出的多个突起部94和从底构件91的外周面92向着下游侧处理空间81向径向外侧突出的多个突起部95。底构件91以与第一处理用部10同体地旋转的方式安装于第一处理用部10。在本实施方式中,多个突起部94、95从其基端向着顶端收窄。在突起部95的顶端与外壳61的周壁部63的内周面70之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙,在突起部94的顶端与外壳61的底部62的内面71之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。在该实施方式中,第一处理用部10和底构件91是整体上形成圆柱状的圆柱部,与容纳其的圆筒型容纳部(外壳61)之间的空间构成下游侧处理空间81。
第一处理用部10的外周面11和底构件91的外周面92和下面93构成了构成下游侧处理空间81的壁部的一部分。
其中,使用图5对迷宫密封机构的具体的构成和功能进行说明。
下游侧处理空间81包括密封部84和储备部(プール部)83。密封部84为在突出部16的顶端与外壳61的周壁部63(壁厚部65)的内周面70之间所形成的狭窄的空间,储备部83为在第一处理用部10的没有突起部16的外周面11与外壳61的周壁部63(壁厚部65)的内周面70之间所形成的空间,配置在密封部84的上游侧,是比密封部84宽广的空间。
密封部84和储备部83可以是一组,但优选从流体的流动的上游向下游,连续地配置多组。
下游侧处理空间81在上游侧流出口4的外周侧具备接纳部82。接纳部82为下游侧处理空间81中的最上游的空间,是比密封部84宽广的空间,能够无阻力地接纳从在下游侧处理空间81内开口的上游侧流出口4排出的流体。可兼用作在流体的流动的最上游配置的储备部83。
从上游侧流出口4排出的流体首先被接纳部82接纳,积存。如果将接纳部82用流体充满,则流体向在接纳部82的下游侧配置的密封部84泄漏。如果将密封部84用流体充满,则流体向在密封部84的下游侧配置的储备部83泄漏。流体被储备部83接纳,积存。如果将储备部83用流体充满,流体向在储备部83的下游侧配置的密封部84泄漏。由于在下游侧处理空间81中将密封部84和储备部83连续配置多组,因此反复进行这些流体的移动。
另一方面,在外周面11具备突起部16的第一处理用部10旋转。
在流体将接纳部82、密封部84、储备部83的各个空间充满的情况下,通过第一处理用部10的旋转,离心力发挥作用,例如,位于接纳部82的流体不易向在接纳部82的下游侧配置的密封部84泄漏。特别地,在作为狭窄的空间的密封部84中,通过第一处理用部10的旋转,流体不易向在密封部84的下游侧配置的储备部83泄漏。
这样,通过使作为构成下游侧处理空间81的壁部的一部分的旋转构件的第一处理用部10旋转,在下游侧处理空间81中将接纳部82、作为狭窄的密封空间的密封部82和作为比密封部宽广的滞留空间的储备部83连续配置多组,从而从上游侧流出口4向下游侧处理空间81排出的流体在密封部84的泄漏量成为最小,从密封部84泄漏的流体将在密封部84的下游侧配置的储备部83充满、积存,结果通过迷宫密封,下游侧处理空间81内的流体的滞留时间延长。
特别地,通过设置多组储备部83和密封部84,从而整个装置中的流体的滞留时间平均化。例如,如果考虑要采用单一的储备部83将整个装置中预定的流体的总积存容量充满的情形,即使该单一的储备部83从空的状态到其成为充满的滞留时间为一定,成为充满以后也进行连续运转的情况下,以将充满单一的储备部83的全部流体全部替换为从上游流入的新的流体的方式而构成是困难的,一部分的流体在没有到达上述的滞留时间之前向下游流出,另一部分的流体永远在储备部83内滞留。因此,就该滞留时间的控制而言,偶然支配的可能性增大,其结果,在没有到达预定的规定的滞留时间之前向下游流出的流体的比例也是偶然支配。而设置了多组的储备部83和密封部84的情况下,即使每一个储备部83中的滞留时间是偶然支配,但通过使设置的组数增多,从而各个流体的滞留时间平均化,在滞留时间的稳定的控制的方面变得有利。
就下游侧处理空间81内的流体的滞留时间而言,能够通过调整下游侧处理空间81的容积、下游侧处理空间81的间隔、其长度、密封部84与储备部83的组数、第一处理用部10、底构件91这样的旋转构件的转速、导入流体处理装置F的流体(第一流体和第二流体)的导入量而调整。在流体处理装置F的工作中想要调整滞留时间的情况下,调整第一处理用部10、底构件91这样的旋转构件的转速和导入流体处理装置F的流体(第一流体和第二流体)的导入量。
通过调整这些,从而根据生成物实现目标的滞留时间。
使用图5对迷宫密封机构的具体的构成和功能进行说明,但在其他实施方式中,旋转构件(第一处理用部10、底构件91)、接纳部82、储备部83、密封部84的功能也相同,发挥相同的效果。突起部16、73、94、95的形状只要为在其顶端与圆柱部(第一处理用部10、底构件91)或圆筒状容纳部(外壳61)之间能够形成作为狭窄的空间的密封部84的形状即可。突起部的长度和突起部的顶端的宽度能够在为了获得迷宫密封性所需的范围适当地设定。
再有,将作为狭窄的空间的密封部84充满的流体通过成为层流,从而其密封效果提高。另一方面,在作为比较宽广的空间的接纳部82、储备部83中积存的流体通过成为湍流,从而在其滞留中对于流体施加搅拌作用。
其次,参照图12-15,对于下游侧处理部的变形例进行说明。
再有,在以下的说明中,流体处理装置F的基本结构、作用也相同,以不同的部分为中心进行说明,对于没有说明的方面,直接适用上述的实施方式的说明。在所有的变形例中,都具备迷宫密封机构,发挥其功能。
下游侧处理部在下游侧处理空间81的至少一部分具备在旋转构件的轴向上伸长的筒状的流路,在使作为下游侧处理的反应长期进行上有利。
图12为至少使第一处理用部10在轴向上伸长,在其外周面19与外壳61的周壁部63的内周面70之间使筒状的流路比前面的实施方式伸长得长。
在该实施方式中,第一处理用部10构成圆柱部。如图12中所示那样,具有顶部17,其上面为第一处理用面1。
具备在第一处理用部10的轴向上(图中下方)伸长的延长部18,在其外周面19具备向着下游侧处理空间81向径向外侧突出的突起部16。突起部16从其基端向着顶端收窄。
在突起部16的顶端与后述的外壳61的周壁部63的内周面70之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙,构成密封部84。在密封部84的上游侧形成比较宽广的储备部83。
(关于处理用部的旋转)
在该实施方式中,安装于旋转轴31的第一处理用部10相对于第二处理用部20旋转。因此,第一处理用部10为旋转构件。将旋转轴31配置于将第一处理用部10贯通的空洞,采用螺丝等固定工具32固定于第一处理用部10的顶部17的中心。旋转轴31的基端与旋转驱动机构M的驱动轴连接,将旋转驱动机构M的驱动力传达给第一处理用部10,使第一处理用部10旋转。为了将该旋转圆滑地轴支承,将旋转支承部34配置于其外周,在其顶端侧和基端侧将旋转轴31可回转地轴支承。
详细地说,旋转支承部34包括圆柱状的轴部35和在轴部35的下方为圆柱状、直径比轴部35大的台部36,在中心具备安装旋转轴31的贯通孔37。将轴部35配置在第一处理用部10的延长部18的内侧,将旋转轴31安装于贯通孔37,轴支承旋转轴31。
两处理用面1、2间的间隔与前面关于上游侧处理部所说明的同样,在使良好的纳米微粒析出的情况下,优选为1mm以下。不过,在进行有机反应等不使纳米微粒析出的流体处理、或者即使使微粒析出、其粒子尺寸也比较大的情况下,能够调整到5mm以下、例如1μm至5mm左右的间隔来实施。这样将两处理用面1、2间的间隔调整到比较大的间隔的情况下,即使在采用上述的接面压力与分离力的力的平衡的间隔设定以外,也能够适宜地实施,即使是机械的间隙设定的结构,也能够实施。因此在前面所述的全部的实施方式中,应理解为两处理用面1、2间的间隔调整有时能够用机械的间隙设定的结构来实施。
在以该机械的间隙设定的结构的实施中,两处理用面1、2并非接近和分离,而是能够作为具有固定的间隔的结构来实施。
(机械的间隙调整机构)
以机械的间隙设定的结构为例,虽然没有图示,但可以以如下方式构成:用可测定两处理用面1、2的间隔的传感器测定,基于该测定结果,使用间隙调整机构使第二处理用部20在轴向上移动。对间隙调整机构的具体的构成并无特别限定,能够适当地选择采用使用螺丝的输送机构、空气、油压等的流体压驱动机构等直线的输送手段。
在该实施方式中,在环状的第二支架22的环状的中央使用O形环26等密封机构安装第二处理用部20。
在该实施方式中,第一导入部d1为将在环状的第二处理用部20的中央配置的中央部41在轴向上贯通的流路,其下游端与导入空间51连接。导入空间51为由中央部41的下面和第一处理用面1限定的空间。
在该实施方式中,外壳61为圆筒形状。
在第二支架22和旋转支承部34安装外壳61,将第一处理用部10和第二处理用部20容纳于外壳61。首先,对于第二支架22的下面和外壳61的构成圆筒形状的周壁部63的上面,通过采用螺栓等固定工具的固定、使用O形环等密封机构,将外壳61液密·气密地安装于第二支架22。其次,对于旋转支承部34的台部36的上面和外壳61的下面,通过采用螺栓等固定工具的固定、使用O形环等密封机构,将外壳61液密·气密地安装于旋转支承部34,同时用密封构件38将第一处理用部10的延长部18的下面和台部36的上面密封。
这样,通过在第二支架22和旋转支承部34安装整体上大致圆筒状的外壳61,从而能够在(a)第二处理用部20的外周面21与外壳61的周壁部63的内周面70之间和在(b)第一处理用部10的延长部18的外周面19与外壳61的周壁部63的内周面70之间设置作为筒状的空间的下游侧处理空间81。在该实施方式中,第一处理用部10的延长部18成为圆柱部,外壳61的周壁部63成为圆筒型容纳部。该作为圆柱部的、第一处理用部10的延长部18相对于外壳61的周壁部63旋转,相反,也可使圆柱部为固定状态、使另一方的圆筒型容纳部旋转来实施,也可使两者一起旋转,但必须使两者相对地旋转。
在外壳61的周壁部63具备流出部68和导入部69。导入部69用于从与从上游侧流出口4向下游侧处理空间81供给的流体不同的路径将流体供给至下游侧处理空间81。就来自该导入部69的流体与来自上游侧流出口4的流体而言,将流体自身比较时可不同也可相同。
导入部69兼用作将上游侧处理和/或上述下游侧处理中产生的气体排出的排出口,也可另外设置排出口。
因此,从上游侧流出口4流出的流体根据需要通过导入部69,边进行流体的导入、气体等流体的排出,边从流出部68排出,从而完成在受到限制的下游侧处理空间81中的下游侧处理。
图13表示另一例子,将底构件91与第一处理用部10独立地驱动。
在该实施方式中,第一处理用部10为厚度小的圆柱、即圆盘体,在其上部具备用于接受底构件91的凸缘部。第一处理用部10的上面为第一处理用面1。
在该实施方式中,底构件91为圆柱状,具备从其外周面98向着下游侧处理空间81向径向外侧突出的突起部95。突起部95从其基端向着顶端收窄。
在突起部95的顶端与外壳61的周壁部63的内周面70之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。
使用密封构件将第一处理用面10的凸缘部的下面和底构件91的上面之间密封,将第一处理用面10和底构件91液密·气密地安装。
底构件91利用与用于使第一处理用部10旋转的旋转驱动机构M不同的、电动机等旋转驱动机构M1进行旋转。作为其一例,经由齿轮101等旋转力传送手段、变速手段采用旋转驱动机构M1使底构件91旋转。通过成为这样的构成,第一处理用部10与底构件91同心地旋转,将底构件91与第一处理用部10独立地驱动。在想要以与第一处理用部10不同的转速使底构件91旋转时等有利。
旋转支承部34将旋转轴31安装于贯通孔37,轴支承旋转轴31,同时在轴部35的外周侧使用轴承等轴承支承底构件91。
图14表示又一实例,能够表示如下形态:具备从作为圆筒形状的外壳61的周壁部63的内周面70向着下游侧处理空间81、向径向内侧突出的突起部73,同时具备从作为圆柱部的底构件91的周壁部97的外周面98向着下游侧处理空间81、向径向外侧突出的突起部95,以在突起部73与突起部73之间容纳突起部95,在突起部95与突起部95之间容纳突起部73的方式配置。突起部73、95从其基端向着顶端收窄。在该实施方式中,使底构件91的突起部95与外壳61的周壁部63的内周面70之间成为密封部84,除此以外,可使外壳61的突起部73与底构件91的周壁部97的外周面98之间成为密封部84。再有,底构件91为作为整体上形成圆柱状的圆柱部的具有顶部99的圆筒状。
在突起部95的顶端与外壳61的周壁部63的内周面70之间具有0.01mm至1mm左右的微小的间隙。
图15表示又一实例。在该实例中,图15的下方为上游侧,图15的上方为下游侧,将第二处理用部20配置在第一处理用部10的下方,在限定上游侧处理部的第一、第二处理用面1、2的上方具备下游侧处理部。例如,适于如下情形:在进行乳液聚合反应、悬浮聚合反应时在上游侧处理部形成适合的乳化状态、悬浮状态,在下游侧处理部将进行聚合反应时在反应中产生的气体向体系外排出。再有,本发明涉及的流体处理装置F在其设置时,无论上下左右,即使横向地设置也能够实施。
在该例中,将外壳61的突起部73与底构件91的突起部95相对地配置,将底构件91与第一处理用部10独立地驱动,同时可在上下方向(旋转的轴向)上移动地具备外壳61。
更具体地,外壳61为具有顶部的圆筒状,具备从其周壁部63的内周面70向下游侧处理空间81向径向内侧突出的多个突起部73,该突起部73形成平面视圆周状。底构件91作为整体上形成圆柱状的圆柱部,是具有顶部99的圆筒状,具备从其周壁部97的外周面98向下游侧处理空间81向径向外侧突出的多个突起部95,形成平面视圆周状。将外壳61的突起部73与底构件91的突起部95相对地配置。其中,所谓将突起部73与突起部95相对地配置,是指突起部73与突起部95在径向上接近或重叠。
在该实施方式中,采用安装位置调整机构(未图示)在上下方向上可移动地具备外壳61。通过在上下方向上可移动地具备外壳61,从而可调整密封部84的宽广度。在想要将反应中产生的气体抽出时、对高粘性的处理物进行处理时能够调整密封部84的宽广度以具备比较宽广的密封部84而有利。在图15中,在中心线的左侧描绘外壳61下降的状态,在右侧描绘外壳61上升的状态。对安装位置调整机构的具体的构成并无特别限定,能够适当地选择采用使用螺丝的输送机构、空气、油压等流体压驱动机构等直线的输送手段。
在该实施方式中,通过在外壳61中组装温度调节机构T,冷却或加热,调整其温度,从而调整在下游侧处理空间81流动的流体的温度。作为温度调节机构T,在外壳61具有用于使包含冰水、蒸汽的各种热介质流动的温度调节夹套。可将1个温度调节夹套组装到外壳61中,也可如图15中所示那样将多个温度调节夹套(图15中为T1和T2这两个)组装到外壳61中。另外,在使用了多个温度调节夹套的情况下,可将这些夹套调整为相同的温度,也可调整为不同的温度。通过将多个温度夹套调整为不同的温度,从而能够根据下游侧处理的进行来调整在下游侧处理空间81流动的流体的温度。也可代替温度调节夹套而将冷却元件、发热元件安装到其至少任一个的构件中。
(对流体给予剪切力的情形)
作为不是迷宫密封机构的例子的另一实施方式,如图8中所示那样,能够示出如下的形态:在第一处理用部10的外端面12具备底构件91,具备从底构件91的下面93向着下游侧处理空间81向下方向突出的梳齿状的突起部96、和从外壳61的底部62的内面71向着下游侧处理空间81在上方向上突出的梳齿状的突起部74,以在突起部96与突起部96之间容纳突起部74,在突起部74与突起部74之间容纳突起部96的方式配置。底构件91以与第一处理用部10同体地旋转的方式安装于第一处理用部10。通过这样的配置,能够对在突起部96与突起部74之间通过的流体赋予剪切力。更详细地说,通过底构件91与第一处理用部10同体地旋转,在底构件91设置的梳齿状的突起部96旋转,旋转的梳齿状的突起部96通过梳齿状的突起部74与突起部74之间时,在突起部96与突起部74之间的微小的间隙中对于被处理流动体能够赋予剪切力。为了对在突起部96与突起部74之间通过的流体高效率地赋予剪切力,突起部96与突起部74之间的间隙优选0.1mm至1mm左右。另外,在梳齿状的突起部96的顶端与外壳61的底部62的内面71之间具有0.5mm至2mm左右的微小的间隙,在梳齿状的突起部74的顶端与底构件91的下面93之间具有0.5mm至2mm左右的微小的间隙。对于梳齿状的突起96和74,在图8中,在中心线的左侧描绘了两者重叠的情形,在中心线的右侧描绘了两者没有重叠的情形。在图9中,表示将设置于径向最外侧的一组梳齿状的突起部96a和梳齿状的突起部74a取下的说明图。为了容易理解,对于外壳61,只描绘了底部62的内面71和梳齿状的突起部74a。
(被处理流动体的移动)
将进行了上游侧处理的流体从上游侧处理空间3的下游端排出。将从上游侧处理空间3的下游端排出的流体容纳于外壳61,进行边在下游侧处理空间81流动边作为下游侧处理进行反应以得到反应生成物的处理,从流出部68向体系外(装置外)排出。
(离心力)
作为旋转构件的第一处理用部10、底构件91旋转,因此在下游侧处理空间81流动的流体将下游侧处理空间81充满的情况下,在径向向外方向,离心力作用。利用该离心力的作用,控制下游侧处理空间81内的流体的滞留时间。
具体地,例如,通过调整第一处理用部10、底构件91的转速,从而调整对在下游侧处理空间81流动的流体作用的离心力,控制下游侧处理空间81内的流体的滞留时间。为了控制该滞留时间,第一处理用部10的外周处的周速度为0.5~35m/秒是适当的。可由上游侧处理和下游侧处理的两面设定旋转构件的转速。例如,可由适于上游侧处理空间3内的层流条件下的上游侧处理的第一处理用部10的转速的范围设定下游侧处理中的第一处理用部10的转速。
另外,着眼于滞留时间的调整,通过在下游侧处理部具备迷宫密封机构、或增加下游侧处理空间81的容积,或者使从流出部68将进行了下游侧处理的流体向体系外排出的排出速度变慢,从而能够延长下游侧处理空间81内的流体的滞留时间。下游侧处理空间81内的流体的滞留时间优选2~30分钟左右,更优选3~10分钟左右,在流体处理为聚合反应等的情况下,也有时数小时的滞留变得必要。如果调整原料的导入量、即第一流体和第二流体的向上游侧处理空间3内的导入速度(每单位时间的导入量),则使第一、二处理用部的相对的转速成为一定,即使在没有进行部件更换的情况下,也能够调整滞留时间。
(材质)
外壳61能够由单一构件或将多个构件组合而构成,就其材质而言,除了各种金属以外,能够采用碳化硅(SiC)等陶瓷、烧结金属、耐磨损钢、蓝宝石、以及对金属施以硬化处理的产物、对硬质材料施以衬里、涂布、镀敷等的产物等与第一、第二处理用部10、20同等的材质。另外,在底构件91中,能够选择使用不锈钢、钛等金属、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)等树脂等容易加工的材质。
(温度调节机构)
可在第一处理用部10、底构件91、外壳61的至少任一个中组装温度调节机构T,冷却或加热,以调整构件的温度。由此能够调整在下游侧处理空间81流动的流体的温度。在图1、图4-8、图10、图12-14中所示的实施方式中,作为温度调节机构T,在外壳61设置使包含冰水、蒸汽的各种热介质流动的温度调节夹套。代替热介质,可将冷却元件、发热元件安装于该至少任一个构件中。
(微波)
第一处理用部10、底构件91、外壳61可包括用于对至少任一个照射微波的、磁控管等微波发生装置作为微波照射机构,可进行在下游侧处理空间81流动的流体的加热、化学反应的促进。
(压力调整机构)
在第一处理用部10、底构件91、外壳61,为了调整在下游侧处理空间81流动的流体的压力,可具备压力调整机构。例如,作为压力调整机构,能够使用各种泵。可对下游侧处理空间81施加负压。具体地,可列举出使用氮气以使下游侧处理空间81成为加压状态、或采用真空泵控制下游侧处理空间81的真空度。
(处理特性的控制)
通过使用本发明的流体处理装置进行上游侧处理和下游侧处理,从而能够调整反应场的温度条件、压力条件、搅拌条件、反应时间这样的反应条件,例如能够进行原料的反应率、选择率、生成物的收率这样的处理特性的控制,原料的反应率是相对于供给的原料的通过反应所消耗的原料的比例,选择率为通过反应所消耗的原料被目标生成物的生成所消耗的比例,生成物的收率为反应率与选择率的乘积。
(层流条件下和非层流条件下)
在本发明中,优选在层流条件下进行上游侧处理空间3内的上游侧处理,在非层流条件下进行下游侧处理空间81内的下游侧处理。优选对于在上游侧处理空间3内成为了薄膜流体的第一流体,在层流条件下使第二流体合流,在层流条件下采用分子扩散进行被处理流动体的均质的混合。将从上游侧处理空间3的下游端排出的流体从两处理用面1、2产生的强制中解放,向更宽广的下游侧处理空间81排出。而通过对从上游侧处理空间3的下游端向下游侧处理空间81排出的流体赋予剪切力,或使上述的式(1)中记载的特征长度L增大等以成为湍流状态,增加流体中的分子之间接触或碰撞的频率,从而也能够得到生成物。例如,在上游侧处理空间3中采用有机反应使有机颜料粒子生成后,在想要使该颜料粒子分散的情况下湍流条件下的搅拌是有用的。另外,在湍流条件下,能够期待在温度调节机构T流动的热介质与在下游侧处理空间81流动的流体的热交换率的上升。
使用了本发明申请涉及的流体处理装置F的流体处理方法能够应用于日本特开2009-082902号公报中所示的各种被处理流动体,能够应用于各种反应。
附图标记的说明
1第一处理用面
2第二处理用面
3上游侧处理空间
4上游侧流出口
10第一处理用部
20第二处理用部
61外壳
81下游侧处理空间
83储备部
84密封部
91底构件
F流体处理装置。

Claims (19)

1.流体处理装置,其特征在于,包括:由相对旋转的至少两个处理用面限定的上游侧处理部、和在所述上游侧处理部的下游侧配置的下游侧处理部,所述上游侧处理部以通过在由所述至少两个处理用面所限定的上游侧处理空间内使被处理流动体通过从而进行对于所述被处理流动体的上游侧处理的方式而构成,所述下游侧处理部具备通过迷宫密封而发挥使所述被处理流动体滞留并搅拌的功能的下游侧处理空间,来自所述上游侧处理部的所述被处理流动体的上游侧流出口在所述下游侧处理空间内开口,所述下游侧处理空间以使用所述迷宫密封来发挥控制滞留时间的功能的方式构成。
2.根据权利要求1所述的流体处理装置,其特征在于,所述下游侧处理空间包括:狭窄的密封空间、和在所述密封空间的上游侧配置并且比所述密封空间宽广的滞留空间。
3.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,所述上游侧流出口在所述滞留空间开口。
4.根据权利要求2所述的流体处理装置,其特征在于,所述下游侧处理部从所述被处理流动体的流动的上游到下游,将所述密封空间和所述滞留空间连续地配置多组。
5.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,所述下游侧处理部包括限定所述下游侧处理空间的圆筒型容纳部和被其容纳的圆柱部,通过所述圆筒型容纳部和所述圆柱部中的至少任一者旋转,从而所述圆筒型容纳部与所述圆柱部相对地旋转。
6.根据权利要求2所述的流体处理装置,其特征在于,
所述至少两个处理用面为在所述处理用面的旋转的轴向上隔开配置的盘状的处理用面,
所述上游侧处理部以所述处理用面的所述旋转的中心侧为上游,以所述旋转的外周侧为下游,以使被处理流动体通过所述上游处理空间,从所述上游侧处理空间的外周端的所述上游侧流出口排出的方式构成,
所述下游侧处理部在所述上游侧流出口的外周侧具备环状的接纳空间,
所述接纳空间为所述下游侧处理空间中的最上游的空间,并且为比所述密封空间宽广的空间。
7.根据权利要求5所述的流体处理装置,其特征在于,所述圆筒型容纳部和所述圆柱部的至少任一者的旋转与所述上游侧处理部的所述处理用面的旋转独立地进行。
8.根据权利要求5所述的流体处理装置,其特征在于,所述圆筒型容纳部与所述圆柱部的至少任一者的旋转与所述上游侧处理部的所述处理用面的旋转一体地进行。
9.根据权利要求2所述的流体处理装置,其特征在于,能够调整所述密封空间的宽广度。
10.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,以所述下游侧处理空间内的所述被处理流动体的温度控制为目的,安设了温度调节机构。
11.根据权利要求10所述的流体处理装置,其特征在于,附设多个所述温度调节机构,能够调节为各个不同的温度。
12.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,机械地设定了所述至少两个处理用面之间的间隔。
13.根据权利要求12所述的流体处理装置,其特征在于,包括:测定所述间隔的间隙测定传感器、和基于所述间隙测定传感器的测定结果自动地使所述至少两个处理用面中的一个处理用面移动、使所述一个处理用面的位置可变的间隙调整机构。
14.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,安设了对于所述下游侧处理空间内的所述被处理流动体的微波照射机构。
15.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,以所述下游侧处理空间内的所述被处理流动体的压力控制为目的,安设了压力调整机构。
16.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,在所述下游侧处理空间中设置了将来自所述上游侧处理部的所述被处理流动体以外的被处理流动体导入的导入口。
17.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,在所述下游侧处理空间中设置了将所述上游侧处理和/或所述下游侧处理部中进行的下游侧处理中产生的气体排出的排出口。
18.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,出于使所述下游侧处理空间内的所述被处理流动体的各滞留时间的排出成为可能的目的,在所述下游侧处理部设置了多个排出口。
19.根据权利要求1或2所述的流体处理装置,其特征在于,以如下方式构成:对于层流条件下的所述被处理流动体进行在所述上游侧处理部的所述上游侧处理,对于非层流条件下的所述被处理流动体进行在所述下游侧处理部中进行的下游侧处理。
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