JP2006346653A - 加圧式マイクロリアクタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、試薬を圧力調整された高圧下で反応させることができる加圧式マイクロリアクタシステムを提供することにある。
【解決手段】 本発明は、互いに反応し合う流体を流通させる微細な流路（合流流路１２）を有するマイクロリアクタ１０と、マイクロリアクタ１０に接続される圧力調整手段（冷却流路２１）とを備える加圧式マイクロリアクタシステム１であって、冷却流路２１が、流体を流通させる微細な流路で形成されていることを特徴とする。この加圧式マイクロリアクタシステム１では、冷却流路２１の圧力損失によってマイクロリアクタ１０の合流流路１２内の圧力が調整される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微細な流路で形成された反応部を備える加圧式マイクロリアクタシステムに関する。

一般に、化学プラントにおいては、加熱器、反応器、蒸発器、アキュムレータなどの高温高圧下で物質を取り扱う第一種圧力容器が多数使用されている。このような第一種圧力容器内の圧力は、第一種圧力容器の出口側に設置した圧力調整バルブを開閉することによって調整されている（例えば、特許文献１参照）。その一方で、化学プラントは、その内部に莫大なエネルギーを保有することになり、爆発や破裂などの事故を生じるおそれがある。そのため、化学プラントは、さまざまな法令によって規制され、安全設備面でのコストが増大している。

近年、マイクロリアクタと呼ばれる反応装置が注目されている。このマイクロリアクタは、流路の幅と高さが数μｍから数百μｍの微細な流路を有しており、２種類以上の液体の試薬をその流路内に導入し、互いに接触させることによってその流路内で化学反応を生じさせるものである。
マイクロリアクタは、反応部の体積あたりの表面積が大きく、流路の幅や高さが小さく、そして流路の容積が小さい。そのため、このマイクロリアクタでは、試薬の混合時間が短くなり、試薬に対する熱交換が早くなり、そして試薬同士の反応効率が高くなるといった効果が期待できる。また、マイクロリアクタ自体が小さいことから、その材料に金属などを用いれば、高温高圧下での反応を第一種圧力容器の規制範囲外で行うことが可能になる。つまり、反応部の圧力が調整可能なマイクロリアクタは、安全に、かつ低コスト化を図りつつ反応生成物を収率よく得ることができる。
特開２００１−３１９９１号公報（図１）

ところが、従来のマイクロリアクタにおいては、反応部（流路内）の圧力を調整可能なものが知られていない。そこで、前記した化学プラントと同様に、マイクロリアクタの出口側に圧力調整バルブを設けることによって反応部（流路内）の圧力を調整するようにしたマイクロリアクタが考えられる。しかしながら、マイクロリアクタは、その一つあたりに生成される化学物質が毎分数ｍＬ〜数１０ｍＬ程度と微量であるために、言い換えれば、マイクロリアクタの出口側から排出される流体（未反応の試薬と反応生成物）の量が微量であるために、反応部（流路内）の圧力を調整するための適切なバルブが未だ存在しない。したがって、バルブに代わる圧力調整手段を備えた加圧式マイクロリアクタシステムの開発が望まれている。

そこで、本発明の課題は、試薬を圧力調整された高圧下で反応させることができる加圧式マイクロリアクタシステムを提供することにある。

前記課題を解決する本発明は、互いに反応し合う流体を流通させる微細な流路を有するマイクロリアクタと、前記マイクロリアクタに接続される圧力調整手段とを備える加圧式マイクロリアクタシステムであって、前記圧力調整手段が、前記流体を流通させる微細な流路で形成されていることを特徴とする。
この加圧式マイクロリアクタシステムでは、圧力調整手段としての微細な流路の圧力損失によってマイクロリアクタの流路内（反応部）の圧力が調整される。

本発明の加圧式マイクロリアクタシステムによれば、マイクロリアクタの反応部の圧力が調整可能になっているので、試薬を高圧下で反応させることができる。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。ここでは、本発明の一例として、２つの試薬Ｘおよび試薬Ｙとを互いに接触させて反応生成物Ｚを得るための加圧式マイクロリアクタシステムについて説明する。なお、このマイクロリアクタでは、次式（１）：
Ｘ＋Ｙ→Ｚ・・・・・（１）
で示される反応を高温高圧下で行う場合を想定している。さらに具体的には、反応温度が、大気圧下における試薬Ｘの沸点、試薬Ｙの沸点、および反応生成物Ｚの沸点のいずれの温度よりも高い温度に設定されるとともに、反応圧力が、前記反応温度における、試薬Ｘの蒸気圧、試薬Ｙの蒸気圧、および反応生成物Ｚの蒸気圧のいずれの圧力よりも高い圧力に設定される場合を想定している。

図１に示すように、この加圧式マイクロリアクタシステム１は、試薬Ｘが貯留される原料タンク１０１ａと、試薬Ｙが貯留される原料タンク１０１ｂと、マイクロリアクタ１０と、冷却手段２０と、未反応の試薬Ｘおよび未反応の試薬Ｙを含む反応生成物Ｚが貯留される生成物タンク１０２とを備えている。なお、試薬Ｘ、試薬Ｙ、および反応生成物Ｚは、特許請求の範囲にいう「流体」を構成している。

また、この加圧式マイクロリアクタシステム１では、原料タンク１０１ａとマイクロリアクタ１０とを繋ぐ配管５ａの途中にポンプ７２ａおよび予熱部５０ａが配設されているとともに、原料タンク１０１ｂとマイクロリアクタ１０とを繋ぐ配管５ｂの途中にポンプ７２ｂおよび予熱部５０ｂが配設されている。なお、ポンプ７２ａは、流量計７１ａによって配管５ａ内を流れる試薬Ｘの流量を調節可能になっており、ポンプ７２ｂは、流量計７１ｂによって配管５ｂ内を流れる試薬Ｙの流量を調節可能になっている。
そして、マイクロリアクタ１０と冷却手段２０とを繋ぐ配管５ｃには、温度計３１と圧力計４１とが取り付けられており、冷却手段２０と生成物タンク１０２を繋ぐ配管５ｄには、温度計３２と圧力計４２とが取り付けられている。温度計３１および圧力計４１は、マイクロリアクタ１０の出口近傍の配管５ｃ内の温度Ｔ１および圧力Ｐ１を測定するように配置されており、温度計３２と圧力計４２は、冷却手段２０の出口近傍の温度Ｔ２および圧力Ｐ２を測定するように配置されている。

原料タンク１０１ａ，１０１ｂは、前記したように、反応させる２つ試薬Ｘ，Ｙをそれぞれ貯留するものである。

マイクロリアクタ１０は、２つの供給流路１１，１１と、この２つの供給流路１１，１１が合流した合流流路１２と、ヒータ１３とを備えている。なお、合流流路１２は、特許請求の範囲にいう「互いに反応し合う流体を流通させる微細な流路」に相当し、ヒータ１３は、加熱部に相当する。

２つの供給流路１１，１１のうちの一方は、合流流路１２の反対側の端部が原料タンク１０１ａと配管５ａを介して繋がっており、供給流路１１，１１のうちの他方は、合流流路１２の反対側の端部が原料タンク１０１ｂと配管５ｂを介して繋がっている。つまり、２つの供給流路１１，１１のそれぞれには、試薬Ｘ，Ｙのそれぞれが流通することとなる。

合流流路１２は、２つの試薬Ｘ，Ｙが合流して互いに接触し合う流路であり、２つの試薬Ｘ，Ｙは、合流流路１２を通過する間に反応し合う。これらの供給流路１１，１１および合流流路１２は、微細な流路である。具体的には、供給流路１１，１１および合流流路１２は、次式（２）で表される等価直径Ｄｅが、１ｃｍ以下のものが好ましく、１μｍ以上、１０００μｍ以下のものがより好ましく、数十μｍ以上、数百μｍ以下のものがさらに好ましい。
Ｄｅ＝４Ａｆ／Ｗｐ・・・・・（２）
（式（２）中、Ａｆは、流路（供給流路１１，１１または合流流路１２）の断面積を表わし、Ｗｐは、濡れ縁長さ、つまり流路（供給流路１１，１１または合流流路１２）の内壁面の周方向の長さを表わす）

なお、供給流路１１，１１および合流流路１２の断面形状は、特に制限はなく、円形、楕円形、矩形、その他の多角形状のいずれでもよいが、中でも円形および矩形が好ましい。また、このような供給流路１１，１１および合流流路１２は、従来のマイクロリアクタに形成される流路のように、基板にエッチング処理を施して形成することができる。

ヒータ１３としては、少なくとも合流流路１２内を加熱することができれば特に制限はなく、例えば、電気ヒータや熱媒体が流通するパイプが挙げられる。

冷却手段２０は、冷却流路２１とクーラ２２とを備えている。なお、本実施形態での冷却流路２１は、次に説明するように、これを流通する流体を冷却する機能を発揮するとともに、マイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力を所定値に設定する機能をも発揮する。つまり、冷却流路２１は、特許請求の範囲にいう「圧力調整手段」に相当する流路を兼ねている。

冷却流路２１は、その一端が配管５ｃを介してマイクロリアクタ１０の出口、つまり合流流路１２と繋がっており、その他端が後記する生成物タンク１０２と配管５ｄを介して繋がっている。この冷却流路２１は、式（２）で表される等価直径Ｄｅが、１ｃｍ以下のものが好ましく、１μｍ以上、１０００μｍ以下のものがより好ましく、数十μｍ以上、
数百μｍ以下のものがさらに好ましい。
また、この冷却流路２１の断面形状および長さは、冷却流路２１の後記する圧力損失（ΔＰ）が、予め設定された所定値となるように適宜に設定される。このような冷却流路２１は、従来のマイクロリアクタに形成される流路のように、基板にエッチング処理を施して形成してもよいし、マイクロチューブを使用してもよい。

クーラ２２としては、少なくとも冷却流路２１内を冷却することができれば特に制限はなく、例えば、冷媒が流通するパイプが挙げられる。

生成物タンク１０２は、冷却流路２１から配管５ｄを介して排出される未反応の試薬Ｘ、未反応の試薬Ｙ、および反応生成物Ｚを貯留するものであり、本実施形態での生成物タンク１０２内の圧力は、大気圧に設定されている。

ポンプ７２ａは、原料タンク１０１ａ内の試薬Ｘをマイクロリアクタ１０に向かって輸送するものであり、ポンプ７２ｂは、原料タンク１０１ｂ内の試薬Ｙをマイクロリアクタ１０に向かって輸送するものである。

予熱部５０ａは、ヒータ５２ａと予熱流路５１ａとを備えている。この予熱部５０ａでは、原料タンク１０１ａからマイクロリアクタ１０に向かって輸送される試薬Ｘが予熱流路５１ａを通過する際に、ヒータ５２ａが試薬Ｘを予熱する。
予熱部５０ｂは、ヒータ５２ｂと予熱流路５１ｂとを備えている。この予熱部５０ｂでは、原料タンク１０１ｂからマイクロリアクタ１０に向かって輸送される試薬Ｙが予熱流路５１ｂを通過する際に、ヒータ５２ｂが試薬Ｙを予熱する。
なお、予熱流路５１ａ，５１ｂは、従来のマイクロリアクタに形成される流路のように、基板にエッチング処理を施して形成してもよいし、マイクロチューブを使用してもよい。

次に、本実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１の動作について図１を参照しながら説明する。
原料タンク１０１ａに貯留された試薬Ｘは、ポンプ７２ａおよび予熱部５０ａを介してマイクロリアクタ１０に供給される。また、原料タンク１０１ｂに貯留された試薬Ｙは、ポンプ７２ｂおよび予熱部５０ｂを介してマイクロリアクタ１０に供給される。この際、試薬Ｘは、前記したように予熱部５０ａで予熱されるとともに、試薬Ｙは、予熱部５０ｂで予熱される。そして、マイクロリアクタ１０には、２つの供給流路１１，１１のそれぞれに試薬Ｘ，Ｙのそれぞれが導入されるとともに、試薬Ｘ，Ｙは、合流流路１２で合流することによって互いに接触し合う。このときヒータ１３は、合流流路１２を流れる試薬Ｘ，Ｙを加熱する。ヒータ１３による加熱温度（反応温度）は、前記したように、大気圧下における試薬Ｘの沸点、試薬Ｙの沸点、および反応生成物Ｚの沸点のいずれの温度よりも高い温度に設定されている。その結果、２つの試薬Ｘ，Ｙは、合流流路１２を通過する際に効率よく反応して反応生成物Ｚを生成する。

次に、合流流路１２から排出された未反応の試薬Ｘ，Ｙおよび反応生成物Ｚを含む流体（以下、単に「流体」という場合がある）は、冷却手段２０の冷却流路２１に導入される。この加圧式マイクロリアクタシステム１では、流体を冷却流路２１に導入することによってマイクロリアクタ１０の合流流路１２における圧力が調整される。

つまり、一般に、冷却流路２１のような微細な流路では、流体の流れが層流となる（Ｒｅ（レイノルズ数）＜２１００）。そして、説明の便宜上、この加圧式マイクロリアクタシステム１において、例えば、冷却流路２１の断面が円形であり、配管５ｃの内径、配管５ｄの内径、および冷却流路２１の内径が同じであるとすると、次式（３）で示されるハーゲン・ポアズイユの式が成立する。
ΔＰ＝３２μＬｕ／Ｄ²・・・・・（３）
（式（３）中、ΔＰは、圧力損失（Ｐａ）、つまりマイクロリアクタ１０の出口近傍の圧力Ｐ１と、冷却手段２０の出口近傍の圧力Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）を表わし、μは、流体の粘度（Ｐａ・ｓ）を表わし、Ｌは、圧力計４１の配置位置から冷却手段２０までの配管５ｃの長さ（ｍ）、冷却流路２１の長さ（ｍ）、および冷却手段２０から圧力計４２の配置位置までの配管５ｄの長さ（ｍ）の合計長さ（単位（ｍ）：以下、単に「合計長さ」という）を表わし、ｕは、圧力計４１と圧力計４２との間の区間を流れる流体の平均流速（ｍ／ｓ）を表わし、Ｄは、冷却流路２１の内径（ｍ）を表わす）

そして、圧力計４１と圧力計４２との間の区間を流れる流体の流量Ｑは次式（４）で示される。
Ｑ＝πＤ²ｕ／４・・・・・（４）
（式（４）中、Ｄおよびｕは、前記式（３）と同義である）
したがって、前記式（３）および前記式（４）から、次式（５）が成立する。
Ｐ１＝Ｐ２＋ΔＰ＝Ｐ２＋１２８μＱＬ／Ｄ⁴・・・・・（５）
（式中、ΔＰ（またはＰ１−Ｐ２）、μ、Ｑ、Ｌ、およびＤは、前記式（３）および前記式（４）と同義である）

したがって、圧力損失（ΔＰ）は、流量（Ｑ）が一定の条件下では合計長さ（Ｌ）に比例し、冷却流路２１の内径（Ｄ）の４乗に反比例する。つまり、冷却流路２１の長さを長くすることによって前記した合計長さ（Ｌ）を長くし、あるいは冷却流路２１の内径Ｄを小さくすることによって、マイクロリアクタ１０の出口近傍の圧力Ｐ１、ひいてはマイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力を上げることができる。

そして、この加圧式マイクロリアクタシステム１では、冷却流路２１の断面が円形でなくとも、また、配管５ｃの内径、配管５ｄの内径、および冷却流路２１の内径が同じでなくとも、冷却流路２１の長さを長くすることによって、あるいは冷却流路２１の内径Ｄを小さくすることによって合流流路１２の圧力を上げることができることは言うまでもない。また、この加圧式マイクロリアクタシステム１では、前記式（２）で示される等価直径（Ｄｅ）が小さくなるように（流路の断面積Ａｆが小さくなるように、そして濡れ縁長さＷｐが大きくなるように）、冷却流路２１の断面形状を変えてマイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力を上げることができる。つまり、冷却流路２１の圧力損失は、冷却流路２１の断面形状、等価直径（Ｄｅ）、および長さの少なくとも一つを調節することによって変えることができる。

このような加圧式マイクロリアクタシステム１では、マイクロリアクタ１０の出口近傍の圧力Ｐ１が、マイクロリアクタ１０の出口近傍の温度Ｔ１における流体の蒸気圧よりも高くなるように、冷却流路２１の内径Ｄおよび長さを設定することが望ましい。

そして、冷却手段２０では、冷却流路２１を流通する流体がクーラ２２によって冷却される。その結果、マイクロリアクタ１０の出口近傍で温度Ｔ１である流体が、冷却手段２０の出口近傍で温度Ｔ２まで低下する。この温度Ｔ２は、圧力Ｐ２での流体の沸点よりも低い温度であることが望ましく、試薬Ｘ，Ｙの沸点および反応生成物Ｚの沸点のいずれの温度よりも低い温度であることがさらに望ましい。

そして、生成物タンク１０２では、冷却手段２０の出口（冷却流路２１の他端）から配管５ｄを介して排出された流体が補集される。

以上のような加圧式マイクロリアクタシステム１によれば、マイクロリアクタ１０の合流流路１２（反応部）の圧力が調整可能になっているので、試薬Ｘ，Ｙを高圧下で反応させることができる。

また、内径が十数ｃｍ程度の配管を用いている一般的な化学プラントにおいて、配管の圧力損失のみで反応部の圧力を高めるには、配管の長さが長くなり現実的ではない。これに対して、加圧式マイクロリアクタシステム１によれば、微細な流路である冷却流路２１を用いることにより、前記した圧力損失（ΔＰ）のみでマイクロリアクタ１０の合流流路１２（反応部）の圧力を容易に高めることができる。また、一般に微量の流体が流れるマイクロリアクタ内の流路の圧力を調整する圧力調整バルブがない現状では、微細な流路である冷却流路２１による圧力損失で圧力調整を行うのがもっとも簡易な方法である。

また、加圧式マイクロリアクタシステム１によれば、マイクロリアクタ１０の合流流路１２を加熱するヒータ１３が設けられているので、試薬Ｘ，Ｙを高温高圧下で反応させることができる。その結果、特に、反応生成系が吸熱反応であるものは、反応効率が向上する。

また、加圧式マイクロリアクタシステム１によれば、冷却手段２０によって流体が冷却されるので、大気圧下で流体を補集する場合であっても、流体が沸騰するおそれが回避される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図２は、第２実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。なお、この第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように、この加圧式マイクロリアクタシステム２では、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１（図１参照）で使用した冷却手段２０に代えて、圧力調整手段９０を使用した以外は、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１と同様に構成されている。ここでは、主に圧力調整手段９０について説明する。

圧力調整手段９０は、互いに圧力損失の異なる３つの微細な流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃと、流路切替え手段８１とを備えている。

３つの流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、第１実施形態での冷却流路２１（図１参照）の圧力損失と同様に、流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃのそれぞれの断面形状、等価直径Ｄｅ、および長さのうち少なくとも一つが調節されることによって、その圧力損失が変えられている。そして、各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、配管５ｃに対して並列に繋げられている。なお、流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、従来のマイクロリアクタに形成される流路のように、基板にエッチング処理を施して形成してもよいし、マイクロチューブを使用してもよい。

流路切替え手段８１は、マイクロリアクタ１０の出口（合流流路１２の他端）から排出される流体の流れを、３つの流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃ間で切り替えるものであり、マイクロリアクタ１０側から延びる配管５ｃから各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃに分岐する分岐点に配置される。この流路切替え手段８１としては、例えば４方コックが挙げられる。

次に、本実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム２の動作について図２を参照しながら説明する。
この加圧式マイクロリアクタシステム２では、第１実施形態と同様に、マイクロリアクタ１０の出口から流体が排出される。そして、この流体は、流路切替え手段８１が切り替えられることによって、３つの流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃのいずれか一つを流れて生成物タンク１０２で捕集される。そして、各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、その圧力損失が互いに異なっているので、流体が流れる経路を流路切替え手段８１によって各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃのいずれかに切り替えるたびに、マイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力は変化する。

以上のような加圧式マイクロリアクタシステム２によれば、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１と同様に、試薬Ｘ，Ｙを高温高圧下で反応させることができ、簡素な構造でマイクロリアクタ１０の合流流路１２（反応部）の圧力を容易に高めることができる。

また、この加圧式マイクロリアクタシステム２によれば、流体の経路が相互に圧力損失が異なる各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃのいずれかに切り替えられるようになっているので、マイクロリアクタ１０の合流流路１２（反応部）の圧力を３段階に切り替えることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図３は、第３実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。なお、この第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、この加圧式マイクロリアクタシステム３では、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１（図１参照）における配管５ｄ（図１参照）の途中に、圧力調整手段としての微細な流路９１を配置した以外は、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１と同様に構成されている。この微細な流路９１は、断面形状、等価直径Ｄｅ、および長さのうち少なくとも一つが調節されることによって、その圧力損失を変えることができる。なお、微細な流路９１は、従来のマイクロリアクタに形成される流路のように、基板にエッチング処理を施して形成してもよいし、マイクロチューブを使用してもよい。

次に、本実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム３の動作について図３を参照しながら説明する。
この加圧式マイクロリアクタシステム３では、第１実施形態と同様に、冷却手段２０の出口から流体が排出される。そして、この流体は、微細な流路９１内を流れて生成物タンク１０２に捕集される。この際、微細な流路９１は、流体が流れる際の圧力損失によってマイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力を上げる。

以上のような加圧式マイクロリアクタシステム３によれば、第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム１（図１参照）と同様の効果を奏することができる。

また、この加圧式マイクロリアクタシステム３によれば、第１実施形態と同様に冷却流路２１の圧力損失に加えて、微細な流路９１での圧力損失によって、マイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力をより大きくすることができる。

また、この加圧式マイクロリアクタシステム３によれば、冷却手段２０と、圧力調整手段としての微細な流路９１とを分離することができるので、加圧式マイクロリアクタシステム３のメンテナンスが容易なる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図４は、第４実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。なお、この第４実施形態において、第２実施形態および第３実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、この加圧式マイクロリアクタシステム４では、第３実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム３（図３参照）で使用した圧力調整手段としての微細な流路９１に代えて、第２実施形態における圧力調整手段９０を使用した以外は、第３実施形態と同様に構成されている。

次に、本実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム４の動作について図４を参照しながら説明する。
この加圧式マイクロリアクタシステム４では、第３実施形態と同様に、冷却手段２０の出口から流体が排出される。そして、この流体は、流路切替え手段８１が切り替えられることによって、３つの流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃのいずれか一つを流れて生成物タンク１０２で捕集される。そして、各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、その圧力損失が互いに異なっているので、流体が流れる経路を流路切替え手段８１によって各流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃのいずれかに切り替えるたびに、マイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力は変化する。

以上のような加圧式マイクロリアクタシステム４によれば、第２実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム２および第３実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム３と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は、前記した第１実施形態乃至第４実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
例えば、第２実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム２、および第４実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステム４では、流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃの圧力損失または微細な流路９１の圧力損失に加えて、冷却手段２０の冷却流路２１の圧力損失によっても、マイクロリアクタ１０の合流流路１２の圧力が調整されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却流路２１の内径を太くすることによって、その圧力損失が合流流路１２の圧力変化にほとんど影響しない程度に充分に小さくなっているものであってもよい。

また、第２実施形態および第４実施形態では、圧力調整手段９０が３つの流路９１ａ，９１ｂ，９１ｃで形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つ、または４つ以上の流路で形成されるものを使用してもよい。

また、第２実施形態および第４実施形態では、一つの圧力調整手段９０が配管５ｄに設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の圧力調整手段９０を配管５ｄに直列に配置したものであってもよい。また、本発明は、圧力調整手段９０と第３実施形態での微細な流路９１とを組み合わせて使用するとともに、これらを配管５ｄに直列に配置したものであってもよい。なお、この際、圧力調整手段９０と微細な流路９１との数に特に制限はない。

第１実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。 第２実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。 第３実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。 第４実施形態に係る加圧式マイクロリアクタシステムの構成説明図である。

符号の説明

１ 加圧式マイクロリアクタシステム
２ 加圧式マイクロリアクタシステム
３ 加圧式マイクロリアクタシステム
４ 加圧式マイクロリアクタシステム
１０ マイクロリアクタ
１２ 合流流路（微細な流路）
１３ ヒータ
２０ 冷却手段
２１ 冷却流路（圧力調整手段）
９０ 圧力調整手段
９１ 流路（圧力調整手段）
Ｄ 内径
Ｄｅ 等価直径
Ｘ 試薬
Ｙ 試薬
Ｚ 反応生成物

Claims (6)

1. 互いに反応し合う流体を流通させる微細な流路を有するマイクロリアクタと、
   前記マイクロリアクタに接続される圧力調整手段とを備える加圧式マイクロリアクタシステムであって、
   前記圧力調整手段が、前記流体を流通させる微細な流路で形成されていることを特徴とする加圧式マイクロリアクタシステム。
2. 前記マイクロリアクタの前記流路を加熱する加熱部と、
   前記マイクロリアクタから排出された前記流体を冷却する冷却手段とをさらに備えるとともに、
   前記圧力調整手段が、前記冷却手段に形成された前記流体の流路であることを特徴とする請求項１に記載の加圧式マイクロリアクタシステム。
3. 前記圧力調整手段が、互いに圧力損失の異なる複数の微細な流路からなり、前記マイクロリアクタから排出される前記流体の流れを前記圧力調整手段の前記各流路間で切り替える流路切替え手段を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加圧式マイクロリアクタシステム。
4. 前記圧力調整手段の前記流路における圧力損失が、前記流路の断面形状、前記流路の断面の等価直径、および前記流路の長さの少なくとも一つを変えることによって調整されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加圧式マイクロリアクタシステム。
5. 前記圧力調整手段の前記流路を冷却する冷却器をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加圧式マイクロリアクタシステム。
6. 少なくとも前記マイクロリアクタの前記流路の等価直径、および前記圧力調整手段の前記流路の等価直径が、１ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加圧式マイクロリアクタシステム。
   
   

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