JP2007098237A - Manufacturing apparatus for substance and chemical reactor equipped with it - Google Patents

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由花子 浅野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a leakage of fluids from the passage early and reliably in a micro-reactor. <P>SOLUTION: The chemical reactor 100 has a pump 108 capable of feeding the first solution 101 and the second solution 102 and a micro-reactor having a passage 103 mixing the first and second solutions to allow them to react. The rates of feeding the first and second solutions to the micro-reactor are controlled by a pump controller 113. The micro-reactor has the first base plate formed with the passage and the second base plate joined air-tightly to the first base plate. A leakage detection passage 105 is formed in the vicinity of the passage 103 formed in the first base plate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は物質の製造装置であるマイクロリアクタに係り、特に流路からの流体漏洩を検出可能なマイクロリアクタを備えた化学反応装置に関する。   The present invention relates to a microreactor which is a substance manufacturing apparatus, and more particularly to a chemical reaction apparatus provided with a microreactor capable of detecting fluid leakage from a flow path.

流体の漏洩を検出する従来の装置の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の検出装置では、直接流体と接触せずに管内流体監視するために、計測装置の誘電負荷の一部となる計測配管を設け、この計測配管部の誘電負荷の変動を検出している。その際、共振形電磁式感知装置を用いて振動周波数を測定し、測定した周波数の変化から流体圧力ならびに流体中の空気及びその他のガスの存在を含む組成を決定している。   An example of a conventional apparatus for detecting fluid leakage is described in Patent Document 1. In the detection device described in this publication, in order to monitor the fluid in the pipe without directly contacting the fluid, a measurement pipe that is a part of the dielectric load of the measurement device is provided, and the fluctuation of the dielectric load in the measurement pipe section is detected. ing. At that time, the vibration frequency is measured using a resonance type electromagnetic sensing device, and the composition including the fluid pressure and the presence of air and other gases in the fluid is determined from the change in the measured frequency.

流体漏洩を検出する他の方法が、特許文献2に記載されている。この公報に記載のリーク判定装置では、ノイズがあっても流体のリークを判定できるように、センサが受信した音響信号の周波数スペクトルから求めた面積が、予め定めた関数から求めた面積よりも所定量だけ大きくなったら、リークしたものと判定している。さらに、マイクロリアクタからの圧力漏れを防止するために、マイクロリアクタを高圧容器内に設置することが、特許文献3に記載されている。   Another method for detecting fluid leakage is described in US Pat. In the leak determination device described in this publication, the area obtained from the frequency spectrum of the acoustic signal received by the sensor is larger than the area obtained from a predetermined function so that a fluid leak can be determined even in the presence of noise. If the amount increases by a certain amount, it is determined that there is a leak. Further, Patent Document 3 describes that a microreactor is installed in a high-pressure vessel in order to prevent pressure leakage from the microreactor.

特開平6−236496号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-236696 特開平9−43087号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-43087 特開2004−53545号公報JP 2004-53545 A

上記特許文献1及び2に記載の装置では、小型の装置であるマイクロリアクタへの適用を考慮していないので、マイクロリアクタに適用しようとすると装置が大型化するという不具合があった。しかも、マイクロリアクタの流路内では、微小な流路内で液体と反応物質とが直接接触して化学反応を生じるので、電磁波や超音波、赤外線、紫外線などを作用させると所定の反応以外の反応が生じて、反応過程や生成物などに悪影響を及ぼす恐れがある。   The devices described in Patent Documents 1 and 2 do not consider application to a microreactor, which is a small device, and thus there is a problem that the device becomes large when applied to a microreactor. In addition, in the microreactor flow path, the liquid and the reactants directly contact with each other in the minute flow path to cause a chemical reaction. Therefore, when an electromagnetic wave, ultrasonic wave, infrared light, ultraviolet light, or the like is applied, a reaction other than a predetermined reaction occurs. May occur, adversely affecting the reaction process and products.

また、特許文献1に記載の誘電反応を利用しようとしても、マイクロリアクタ内の流体及び反応物質が必ずしも有意な誘電特性を有しているとは限らず、誘電性を示さない場合も想定される。さらに、温度調節のために恒温槽にマイクロリアクタ全体を収容するような場合には、特許文献2に記載のリーク判定方法を用いても恒温層が遮蔽体になり、マイクロリアクタから漏洩する流体のリーク音を検出するのが困難である。   Further, even if the dielectric reaction described in Patent Document 1 is to be used, the fluid and the reactant in the microreactor do not necessarily have significant dielectric properties, and it may be assumed that they do not exhibit dielectric properties. Further, in the case where the entire microreactor is accommodated in a thermostat for temperature control, the thermostatic layer becomes a shield even when the leak determination method described in Patent Document 2 is used, and the leak sound of fluid leaking from the microreactor Is difficult to detect.

特許文献3に記載のマイクロリアクタは、確かに高圧下での反応の場合には有効であるが、必ずしもすべての反応を高圧下で生じさせるわけではなく、また高圧化するためには全ての容器等を圧力容器とせざるを得ず、装置が大型化する。なお、マイクロリアクタを用いて反応系をマイクロ化すると、バルクとは異なる性状を示すことがある。例えば、バルクでは耐腐食性を有していても、マイクロ化した状態では耐腐食性を喪失する場合もある。このような材料をマイクロリアクタに用いると、流路内部で発生する恐れのある腐食を、マイクロリアクタ外から検出することは困難である。   The microreactor described in Patent Document 3 is effective in the case of a reaction under high pressure, but does not necessarily cause all reactions to occur under high pressure. Inevitably becomes a pressure vessel, and the apparatus becomes larger. Note that when the reaction system is micronized using a microreactor, properties different from the bulk may be exhibited. For example, even if it has corrosion resistance in the bulk, it may lose corrosion resistance in a micronized state. When such a material is used for a microreactor, it is difficult to detect corrosion that may occur inside the flow channel from outside the microreactor.

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成でマイクロリアクタからの流体の漏洩を検出することにある。本発明の他の目的は、マイクロリアクタの反応用流路の構成を変えることなく、流体の漏洩を検出することにある。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to detect leakage of fluid from a microreactor with a simple configuration. Another object of the present invention is to detect fluid leakage without changing the configuration of the reaction channel of the microreactor.

上記目的を達成する本発明の特徴は、第1、第2の溶液を混合させて流通させる流路が形成された第1の基板と、この第1の基板に気密に取り付けられた第2の基板とを有する物質の製造装置において、第1の基板に形成された流路の近傍に、この流路からの第1、第2の溶液またはその反応生成物溶液の漏洩を検出する漏洩検出用流路を形成したことにある。   A feature of the present invention that achieves the above object is that a first substrate having a flow path for mixing and circulating the first and second solutions, and a second substrate hermetically attached to the first substrate. In a manufacturing apparatus for a substance having a substrate, in the vicinity of a flow path formed on the first substrate, leakage detection for detecting leakage of the first and second solutions or their reaction product solutions from the flow path This is because a flow path is formed.

そしてこの特徴において、流路を蛇行状に形成し、漏洩検出用流路は、蛇行する流路間に分岐部を延在させた複数の流路から形成されていてもよく、流路を蛇行状に形成し、この蛇行流路を挟む2本の蛇行状の流路から漏洩検出用流路を形成してもよい。さらに、漏洩検出用流路の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力を予め定めた値と比較し溶液の漏洩を判定する圧力調整装置とを有し、この圧力調整装置は漏洩検出用流路を負圧に保持可能とするのが望ましい。   In this feature, the flow path may be formed in a meandering shape, and the leakage detection flow path may be formed of a plurality of flow paths in which branch portions extend between the meandering flow paths. The leakage detection channel may be formed from two serpentine channels sandwiching the serpentine channel. Furthermore, it has pressure detection means for detecting the pressure of the leakage detection flow path, and a pressure adjustment device for comparing the pressure with a predetermined value to determine the leakage of the solution. It is desirable to be able to maintain the path at negative pressure.

上記特徴において、漏洩検出流路に流体を封入し、この漏洩検出流路内の流体の気体の成分、空間熱伝導率、電気伝導率の少なくともいずれかを検出する検出手段を設けてもよく、漏洩検出流路を、負圧に維持可能な手段を設けてもよい。   In the above feature, a fluid may be enclosed in the leakage detection flow path, and a detection unit that detects at least one of a gas component, spatial thermal conductivity, and electrical conductivity of the fluid in the leakage detection flow path may be provided, Means capable of maintaining the leakage detection flow path at a negative pressure may be provided.

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、化学反応装置が、第1、第2の溶液を送液可能なポンプと、このポンプが送液する第1、第2の溶液の送液量を制御するポンプ制御装置と、第1、第2の溶液が供給され、この第1、第2の溶液を混合・反応させる流路が形成されたマイクロリアクタとを備え、マイクロリアクタは前記流路が形成された第1の基板とこの第1の基板に気密に結合する第2の基板とを有し、第1の基板に形成した流路の近傍にガスを負圧で封入した漏洩検出流路と、この漏洩検出流路の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段が検出した圧力を予め定めた値と比較し、第1、第2の溶液またはそれらの混合反応物溶液の漏洩を判断する圧力調整装置とを設けたことにある。   Another feature of the present invention that achieves the above object is that the chemical reaction apparatus is capable of feeding the first and second solutions, and the amount of the first and second solutions fed by the pump. And a microreactor in which first and second solutions are supplied and a channel for mixing and reacting the first and second solutions is formed. The microreactor has the channel formed therein. A leakage detection flow path including a first substrate formed and a second substrate airtightly coupled to the first substrate, wherein a gas is sealed at a negative pressure in the vicinity of the flow path formed in the first substrate. The pressure detection means for detecting the pressure of the leakage detection flow path and the pressure detected by the pressure detection means are compared with a predetermined value, and leakage of the first and second solutions or their mixed reaction product solution is detected. And a pressure adjusting device for determination.

本発明によれば、反応物溶液が流通する流路の近傍に漏洩検出用流路を設けたので、簡単な構成で、流路からの流体の漏洩を早期にかつ確実に検出することができる。   According to the present invention, since the leakage detection flow path is provided in the vicinity of the flow path through which the reactant solution circulates, the leakage of the fluid from the flow path can be detected early and reliably with a simple configuration. .

本発明では、化学反応装置100に用いるマイクロリアクタ106に、このマイクロリアクタ106の作動流体用の微細な流路103と、作動流体用流路103の状態を検出するために、作動流体用流路103と異なる監視用流路105を形成している。そして、作動流体用流路103からの流体の漏洩を、監視用流路105を監視することにより作動流体用流路103に非接触で検出している。   In the present invention, the microreactor 106 used in the chemical reaction apparatus 100 is provided with a working fluid channel 103 for detecting the state of the working fluid fine channel 103 of the microreactor 106 and the working fluid channel 103. Different monitoring flow paths 105 are formed. Then, the leakage of the fluid from the working fluid channel 103 is detected in a non-contact manner in the working fluid channel 103 by monitoring the monitoring channel 105.

この具体的な漏洩検出システムを、以下に図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る化学反応装置100の一実施例の模式図であり、図2はこの化学反応装置100が有するマイクロリアクタ106のX部の上面図、図3は図1に示した化学反応装置100が有するマイクロリアクタ106の分解斜視図である。図4は、化学反応装置100を操作するときの制御フローを示すフローチャートである。   This specific leak detection system will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a chemical reaction apparatus 100 according to the present invention, FIG. 2 is a top view of an X portion of a microreactor 106 included in the chemical reaction apparatus 100, and FIG. 3 is a chemistry shown in FIG. 2 is an exploded perspective view of a microreactor 106 included in a reaction apparatus 100. FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a control flow when the chemical reaction apparatus 100 is operated.

化学反応装置100は、板状のマイクロリアクタ106を有する。このマイクロリアクタ106には、第1の物質を含む第1の溶液と第2の物質を含む第2の溶液とをマイクロ反応させるために、微細な流路103が形成されている。微細な流路103に第1、第2の反応物溶液101、102が供給可能なように、微細な流路103は流路103a、103bに分岐している。分岐した流路103a、103bの端部には、それぞれ供給ポート115a、115bが形成されている。各供給ポート115a、115bには、チューブ109a、109bの一端が接続されている。チューブ109aの他端にはシリンジ107aが、チューブ109bの他端にはシリンジ107bがそれぞれ接続されている。シリンジ107a、107bはポンプ108に接続されており、ポンプ108はポンプ制御装置113により制御されている。   The chemical reaction apparatus 100 has a plate-like microreactor 106. In the microreactor 106, a fine channel 103 is formed in order to microreact the first solution containing the first substance and the second solution containing the second substance. The fine flow path 103 is branched into flow paths 103a and 103b so that the first and second reactant solutions 101 and 102 can be supplied to the fine flow path 103. Supply ports 115a and 115b are formed at the ends of the branched flow paths 103a and 103b, respectively. One end of tubes 109a and 109b is connected to each supply port 115a and 115b. A syringe 107a is connected to the other end of the tube 109a, and a syringe 107b is connected to the other end of the tube 109b. The syringes 107 a and 107 b are connected to a pump 108, and the pump 108 is controlled by a pump control device 113.

反応した生成物をマイクロリアクタ106から取り出すために、微細流路の端部には吐出ポート117が形成されており、この吐出ポート117にはチューブ111が接続されている。チューブ111の端部は、溶液溜め110に導かれており、この溶液溜め110に反応生成物溶液104が溜められている。   In order to take out the reacted product from the microreactor 106, a discharge port 117 is formed at the end of the fine channel, and a tube 111 is connected to the discharge port 117. The end of the tube 111 is led to a solution reservoir 110, and the reaction product solution 104 is stored in the solution reservoir 110.

ここで本発明では、第1、第2の反応物溶液101、102および反応生成物溶液104が、マイクロリアクタ106から漏洩するのを検出するために、マイクロリアクタ106には、詳細を後述する漏洩検出流路105を微細な流路103、103a、103bの近傍に形成した。そして、この漏洩検出流路105の一端部にはポート116が、他端部にはポート118が形成されており、圧力調整装置112を介在させたチューブ114の両端部が、それぞれポート116、118に接続されている。圧力調整装置112は、ポンプ制御装置113により制御される。   Here, in the present invention, in order to detect leakage of the first and second reactant solutions 101 and 102 and the reaction product solution 104 from the microreactor 106, the microreactor 106 has a leak detection flow described in detail later. The path 105 was formed in the vicinity of the fine flow paths 103, 103a, and 103b. A port 116 is formed at one end of the leak detection flow path 105 and a port 118 is formed at the other end. Both ends of the tube 114 with the pressure adjusting device 112 interposed are ports 116 and 118, respectively. It is connected to the. The pressure adjusting device 112 is controlled by the pump control device 113.

図2に、マイクロリアクタ106に形成した流路103、103a、103b、105の詳細を示す。図1では、流路103、103a,103b,105を模式的に示したが、この図2では流路103の中央部分Xを拡大して示している。他の流路103a,103bも、同様の構成である。   FIG. 2 shows details of the flow paths 103, 103 a, 103 b, and 105 formed in the microreactor 106. In FIG. 1, the flow paths 103, 103 a, 103 b, and 105 are schematically shown, but in FIG. 2, the central portion X of the flow path 103 is shown enlarged. The other flow paths 103a and 103b have the same configuration.

図2(a)は、第1、第2の反応物溶液101、102が混合した混合溶液の流路103を、蛇行状に形成した場合である。蛇行する流路103の蛇行幅よりも外側に、一対の漏洩検出用の流路105、105を直線状に配置する。そして、蛇行する流路103における隣り合う2つの部分流路103、103i+1(i=1,2,…)間に、この2つの部分流路103、103i+1(i=1,2,…)と平行に、漏洩検出用の流路105(i=1,2,…)を設ける。漏洩検出用の流路105(i=1,2,…)は、蛇行流路103の外側に配置された一方の漏洩検出用流路105または105に連通している。また、漏洩検出用の流路105(i=1,2,…)は、蛇行流路103とはわずかな間隔をおいて配置されている。 FIG. 2A shows the case where the flow path 103 of the mixed solution in which the first and second reactant solutions 101 and 102 are mixed is formed in a meandering shape. A pair of leak detection flow paths 105 l and 105 r are linearly arranged outside the meandering width of the meandering flow path 103. And between two adjacent partial flow paths 103 i , 103 i + 1 (i = 1, 2,...) In the meandering flow path 103, the two partial flow paths 103 i , 103 i + 1 (i = 1, 2, ..)) Are provided in parallel with leak detection flow paths 105 i (i = 1, 2,...). The leakage detection flow path 105 i (i = 1, 2,...) Communicates with one leakage detection flow path 105 l or 105 r arranged outside the meandering flow path 103. Further, the leakage detection flow path 105 i (i = 1, 2,...) Is arranged at a slight interval from the meandering flow path 103.

漏洩検出用流路105の他の例を、図2(b)に示す。この図の場合も、第1、第2の反応物溶液101、102が混合した混合溶液の流路103を、蛇行状に形成する。そして漏洩検出用流路105を、蛇行する流路103を挟む第1、第2の漏洩検出用流路105、105から形成する。すなわち、混合溶液の流れ方向に対して、第1の漏洩検出用流路105が常に流路103よりも左側に位置するとともに流路103と同様の蛇行をし、第2の漏洩検出用流路105が常に流路103よりも右側に位置するとともに、流路103と同様の蛇行をする。そして、第1、第2の漏洩検出用流路105、105は、流路103の近傍に位置する。 Another example of the leakage detection channel 105 is shown in FIG. Also in this figure, the mixed solution flow path 103 in which the first and second reactant solutions 101 and 102 are mixed is formed in a meandering manner. Then, the leakage detection flow path 105 is formed from first and second leakage detection flow paths 105 l and 105 r sandwiching the meandering flow path 103. That is, the first leakage detection flow path 105 l is always located on the left side of the flow path 103 with respect to the flow direction of the mixed solution, and meanders in the same manner as the flow path 103, so that the second leakage detection flow path The path 105 r is always located on the right side of the flow path 103 and meanders in the same manner as the flow path 103. The first and second leakage detection flow paths 105 l and 105 r are located in the vicinity of the flow path 103.

なお本実施例では、流路103の近傍に設けた漏洩検出用流路105を、流路103と同一平面に形成したが、必ずしも同一平面にする必要はなく、流路103から溶液が漏洩するのを検出できるのであれば、流路103と漏洩検出用流路105とを、それぞれ異なる平面に形成してもよい。また、漏洩検出用流路105を、左側の漏洩検出用流路105と右側の漏洩検出用流路105とから構成しているが、流路103内部の流れの状態または流路103の状態を検出できるのであれば、これらの漏洩検出用流路105、105の一方を省くこともできる。 In this embodiment, the leakage detection flow path 105 provided in the vicinity of the flow path 103 is formed on the same plane as the flow path 103, but it is not always necessary to have the same plane, and the solution leaks from the flow path 103. If this can be detected, the flow path 103 and the leakage detection flow path 105 may be formed on different planes. Further, the leakage detection flow path 105 is composed of a left leakage detection flow path 105 l and a right leakage detection flow path 105 r , but the flow state inside the flow path 103 or the flow path 103 If the state can be detected, one of these leakage detection channels 105 l and 105 r can be omitted.

また、漏洩検出までの時間を許容できるのであれば、図2(a)において、漏洩検出用流路105(i=1,2,…)を省くこともできる。さらに、漏洩の恐れのある場所が予め知られているときは、流路103の全経路にわたって漏洩検出用流路105を形成する必要はなく、例えば、混合溶液の反応により流路103の腐食が発生しやすい部分にだけ漏洩検出用流路105を形成してもよい。これらのいずれの場合にも、漏洩検出用流路105の流路構造は、本実施例の場合より簡単になる。 Further, if the time until leak detection is acceptable, the leak detection flow path 105 i (i = 1, 2,...) Can be omitted in FIG. Furthermore, when a place where there is a risk of leakage is known in advance, it is not necessary to form the leakage detection flow path 105 over the entire flow path 103. For example, the corrosion of the flow path 103 is caused by the reaction of the mixed solution. Leakage detection flow path 105 may be formed only in a portion where it easily occurs. In any of these cases, the flow path structure of the leakage detection flow path 105 is simpler than in the present embodiment.

このように構成したマイクロリアクタ106を有する漏洩検出システムの動作を、以下に説明する。流路103の状態、または流路103の内部の状態を検出するために、圧力調整装置112を用いて、漏洩検出用流路105内を所定量だけ負圧にする。その後、ポンプ制御装置113がポンプ108を制御して、シリンジ107内の第1、第2の溶液101、102を送液する。第1、第2の溶液101、102は、シリンジ107とマイクロリアクタ106を接続するチューブ109を経由して流路103内に流入する。   The operation of the leak detection system having the microreactor 106 configured as described above will be described below. In order to detect the state of the flow path 103 or the internal state of the flow path 103, the pressure adjusting device 112 is used to create a negative pressure in the leakage detection flow path 105 by a predetermined amount. Thereafter, the pump control device 113 controls the pump 108 to send the first and second solutions 101 and 102 in the syringe 107. The first and second solutions 101 and 102 flow into the flow path 103 via the tube 109 connecting the syringe 107 and the microreactor 106.

流路103内で、第1、第2の溶液101、102は混合・反応し反応生成物溶液104を生成する。生成された反応生成物溶液104は、溶液溜め110とマイクロリアクタ106を接続するチューブ111を経由して、生成物溶液104を回収するための溶液溜め110に送られる。   In the channel 103, the first and second solutions 101 and 102 are mixed and reacted to generate a reaction product solution 104. The generated reaction product solution 104 is sent to a solution reservoir 110 for recovering the product solution 104 via a tube 111 connecting the solution reservoir 110 and the microreactor 106.

ここで、第1、第2の溶液101、102を送液しているときに、圧力調整装置112は漏洩検出用流路105内の圧力を、図示しない圧力測定手段を用いて測定する。漏洩検出用流路105内を所定の負圧に保っているので、流路103から漏洩検出用流路105へ流体が漏洩すれば、第1、第2の溶液101、102、反応生成物溶液104、あるいは第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104に含まれる物質が気化して、漏洩検出流路105内の圧力が増加する。   Here, when the first and second solutions 101 and 102 are being fed, the pressure adjusting device 112 measures the pressure in the leak detection flow path 105 using a pressure measuring means (not shown). Since the leak detection flow path 105 is maintained at a predetermined negative pressure, if fluid leaks from the flow path 103 to the leak detection flow path 105, the first and second solutions 101 and 102, the reaction product solution 104, or substances contained in the first and second solutions 101 and 102 and the reaction product solution 104 are vaporized, and the pressure in the leak detection flow path 105 increases.

したがって、漏洩検出流路105内の圧力が変化しないときは、流路103から流体が漏洩していないことが分かる。逆に、漏洩検出流路105内の圧力が変化したときは、流路103から流体が漏洩していることが知られる。つまり、圧力調整装置112を用いて漏洩検出流路105内の圧力を測定すれば、流路103の内部の状態、もしくは流路103の状態を検出できる。   Therefore, when the pressure in the leak detection channel 105 does not change, it can be seen that no fluid leaks from the channel 103. Conversely, when the pressure in the leak detection flow path 105 changes, it is known that fluid is leaking from the flow path 103. That is, if the pressure in the leak detection flow path 105 is measured using the pressure adjusting device 112, the state inside the flow path 103 or the state of the flow path 103 can be detected.

上記実施例では、ポンプ108にシリンジポンプを用いているが、シリンジ107内の反応物溶液を物質の製造装置106に導入できるのであれば、手動でシリンジを押す構成にしてもよい。シリンジ107およびポンプ108を用いて、第1、第2の溶液101、102をマイクロリアクタ106に導入しているが、第1、第2の溶液101、102をマイクロリアクタ106に導入できるものであれば、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクリューポンプでもよい。また、水頭差を利用してもよい。   In the above embodiment, a syringe pump is used as the pump 108. However, as long as the reactant solution in the syringe 107 can be introduced into the substance production apparatus 106, the syringe may be manually pushed. The first and second solutions 101 and 102 are introduced into the microreactor 106 using the syringe 107 and the pump 108, but if the first and second solutions 101 and 102 can be introduced into the microreactor 106, A plunger pump, a diaphragm pump, or a screw pump may be used. Moreover, you may utilize a water head difference.

チューブ109、111には、反応に悪影響を与えないもの、例えば、ステンレス、シリコン、ガラス、ハステロイ、シリコン樹脂などを用いる。または、グラスライニング、Ni、Au、Agなどで表面コーティングしたステンレスやシリコン、表面を酸化させたシリコンを用いて、耐食性を向上させる。   The tubes 109 and 111 are made of a material that does not adversely influence the reaction, such as stainless steel, silicon, glass, hastelloy, or silicon resin. Alternatively, corrosion resistance is improved by using stainless steel or silicon whose surface is coated with glass lining, Ni, Au, Ag, or the like, or silicon whose surface is oxidized.

図1に示した状態検知システムを立ち上げるときや実験条件を変更するときに、第1、第2の溶液101、102を変えるために、マイクロリアクタ106を洗浄する場合がある。この場合、シリンジ107およびチューブ109、111、マイクロリアクタ106の内部から各溶液を廃液として回収する回収機構を付加するのが、望ましい。この場合、状態検知システムをさらに高機能化できる。   When the state detection system shown in FIG. 1 is started up or when experimental conditions are changed, the microreactor 106 may be washed to change the first and second solutions 101 and 102. In this case, it is desirable to add a recovery mechanism for recovering each solution as waste liquid from the inside of the syringe 107, the tubes 109 and 111, and the microreactor 106. In this case, the state detection system can be further enhanced.

流路103を予め定めた温度に制御するために、例えば、マイクロリアクタ106全体を収容可能な恒温槽を用いることが望ましい。または、マイクロリアクタ106を、ペルチェ素子や冷却または加温流体で温度制御したプレートで挟むようにしてもよい。マイクロリアクタ106に、温度制御用の流路を形成し、温度制御された流体を流すようにしてもよい。   In order to control the flow path 103 to a predetermined temperature, for example, it is desirable to use a thermostatic chamber that can accommodate the entire microreactor 106. Alternatively, the microreactor 106 may be sandwiched between Peltier elements or a plate whose temperature is controlled by cooling or heating fluid. A temperature control flow path may be formed in the microreactor 106 to allow a temperature-controlled fluid to flow.

上記実施例では、マイクロリアクタ106に形成した流路で、第1、第2の溶液101、102の2種類の溶液を混合しているが、3種類以上の溶液を混合してもよい。また、流路を多層構造にしてもよい。具体的には、マイクロリアクタ106に、第1、第2の溶液101、102を混合・反応させて生成物溶液104として排出させる機構の他に、例えば、複数の溶液を導入して流路103を経て第1の溶液101、第2の溶液102を得る機構、生成物溶液104といくつかの溶液をマイクロリアクタ106に導入して流路103で混合させ、他の反応生成物溶液として排出する機構、生成物溶液104等から抽出や蒸留により物質を精製する機構、などを設けるようにしてもよい。   In the above embodiment, the two types of solutions of the first and second solutions 101 and 102 are mixed in the flow path formed in the microreactor 106, but three or more types of solutions may be mixed. Further, the flow path may have a multilayer structure. Specifically, in addition to a mechanism for mixing and reacting the first and second solutions 101 and 102 to the microreactor 106 and discharging the product solution 104 as a product solution 104, for example, a plurality of solutions are introduced and the flow path 103 is set. A mechanism for obtaining the first solution 101 and the second solution 102, a product solution 104 and several solutions introduced into the microreactor 106, mixed in the flow path 103, and discharged as another reaction product solution, A mechanism for purifying a substance by extraction or distillation from the product solution 104 or the like may be provided.

マイクロリアクタ106内に流路を形成するときは、1対の基板を利用し、一方の基板にマイクロ加工技術により溝を形成し、他の平板な基板を重ね合わせて接合する。または、一方の基板にマイクロ加工技術により流路を形成し、他の基板を重ね合わせた後、ネジ止めする。このように流路を形成すると、マイクロリアクタ106を使用した後等に容易に基板同士を分解できる。   When the flow path is formed in the microreactor 106, a pair of substrates is used, a groove is formed on one substrate by a micromachining technique, and another flat substrate is overlapped and bonded. Alternatively, a flow path is formed on one substrate by micromachining technology, and the other substrate is overlaid and then screwed. When the flow path is formed in this way, the substrates can be easily disassembled after the microreactor 106 is used.

マイクロリアクタ106には、反応に悪影響を及ぼさないステンレス、シリコン、金、ガラス、ハステロイ、またはシリコン樹脂を用いる。または、グラスライニング、Ni,Au,Ag等をコーティングした金属、表面を酸化させたシリコン等を用いて、耐食性を向上させる。   For the microreactor 106, stainless steel, silicon, gold, glass, hastelloy, or silicon resin that does not adversely influence the reaction is used. Alternatively, the corrosion resistance is improved using glass lining, metal coated with Ni, Au, Ag, or the like, or silicon whose surface is oxidized.

マイクロリアクタ106に形成した流路103の幅は、バッチ法による実験において撹拌した結果生じる渦塊の直径より小さい幅とする。具体的には、1mm以下とする。流路103を微細にすると混合効率が向上する。ただし、流路103を微細にし過ぎると、流量すなわち生成量が減少し実用的ではない。また、不純物の混入や反応による晶析などにより、流路103が閉塞するおそれが高まるので、反応の種類や使用目的に応じて、流路103の幅を決定する。   The width of the channel 103 formed in the microreactor 106 is set to be smaller than the diameter of the vortex lump formed as a result of stirring in the batch method. Specifically, it is 1 mm or less. When the channel 103 is made fine, the mixing efficiency is improved. However, if the flow path 103 is too fine, the flow rate, that is, the generation amount decreases, which is not practical. In addition, since there is a high possibility that the flow path 103 is blocked due to contamination of impurities or crystallization due to reaction, the width of the flow path 103 is determined according to the type of reaction and the purpose of use.

なお、上記実施例では、第1、第2の溶液101、102が混合する流路103の形状を、Y字型にしたが、第1、第2の溶液101、102を混合できる流路形状であれば、T字型でもよい。または、第1の溶液101が流れる流路の壁面に第2の溶液102を吐出するノズルを併置してもよく、第1の溶液101が流れる流路の底面に第2の反応物溶液102を吐出するノズルを併置してもよい。また、第1、第2の溶液101、102を入れ替えて導入してもよい。   In the above embodiment, the shape of the flow path 103 in which the first and second solutions 101 and 102 are mixed is Y-shaped, but the flow path shape in which the first and second solutions 101 and 102 can be mixed is used. If so, it may be T-shaped. Alternatively, a nozzle that discharges the second solution 102 may be disposed on the wall surface of the flow path through which the first solution 101 flows, and the second reactant solution 102 is placed on the bottom surface of the flow path through which the first solution 101 flows. You may arrange the nozzle to discharge. In addition, the first and second solutions 101 and 102 may be exchanged for introduction.

上記実施例では、第1、第2の溶液101、102が混合した後の流路の形状を、直線にしているが、この流路を蛇行させてもよく、渦巻き状にしてもよい。これら形状の選択は、混合された第1、第2の溶液101、102から反応生成物溶液が生成される速度等を考慮して定める。   In the above embodiment, the shape of the flow path after the first and second solutions 101 and 102 are mixed is a straight line. However, the flow path may be meandered or may be spiral. The selection of these shapes is determined in consideration of the rate at which the reaction product solution is produced from the mixed first and second solutions 101 and 102.

上記実施例では、流路103とチューブ109、111をマイクロリアクタ106の上面側で接続しているが、マイクロリアクタ106の下面側や側面側で接続してもよい。漏洩検出流路105と圧力調整装置112を、マイクロリアクタ106の側面で接続しているが、マイクロリアクタ106の上面側や下面側で接続してもよい。これらの接続位置は、化学反応装置100の具体的構成により、選択的に選ばれる。   In the above embodiment, the flow path 103 and the tubes 109 and 111 are connected on the upper surface side of the microreactor 106, but may be connected on the lower surface side or side surface side of the microreactor 106. Although the leak detection flow path 105 and the pressure adjusting device 112 are connected on the side surface of the microreactor 106, they may be connected on the upper surface side or the lower surface side of the microreactor 106. These connection positions are selectively selected according to the specific configuration of the chemical reaction apparatus 100.

図3に、分解可能に構成したマイクロリアクタ106を、分解斜視図で示す。同図(a)で示す分解型のマイクロリアクタ106は、2枚のほぼ同一の外形形状を有する第1、第2の基板301、303を重ね合わせて構成されている。第1の基板301には、マイクロ加工技術などにより流路103および漏洩検出流路105が形成されている。第1の基板301上の流路103、105の周囲に、4フッ化エチレン樹脂製のシール材302aがパッキンとして埋め込まれている。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the microreactor 106 configured to be disassembled. The decomposition type microreactor 106 shown in FIG. 1A is configured by superposing two first and second substrates 301 and 303 having substantially the same outer shape. In the first substrate 301, the flow path 103 and the leakage detection flow path 105 are formed by a micro processing technique or the like. A sealant 302a made of ethylene tetrafluoride resin is embedded as packing around the flow paths 103 and 105 on the first substrate 301.

第2の基板303には第1の基板301に形成した流路103の形状に応じて貫通孔が形成されており、この貫通孔に第1、第2の溶液101、102を流路103に導入するチューブ109を接続する供給ポート115a,115bが、取り付けられている。また、流路103で生成された反応生成物溶液104をマイクロリアクタ106外に排出するチューブ111が接続される吐出ポート117が流路103の下流側の貫通孔に取り付けられている。第2の基板303には、さらに漏洩検出流路105と圧力調整装置112を接続するためのポート116,118も、第1の基板303の漏洩検出流路105に対応する位置に形成されている。   A through hole is formed in the second substrate 303 in accordance with the shape of the flow path 103 formed in the first substrate 301, and the first and second solutions 101 and 102 are transferred to the flow path 103 in the through hole. Supply ports 115a and 115b for connecting the tube 109 to be introduced are attached. A discharge port 117 to which a tube 111 that discharges the reaction product solution 104 generated in the flow path 103 to the outside of the microreactor 106 is connected to a through hole on the downstream side of the flow path 103. In the second substrate 303, ports 116 and 118 for connecting the leak detection flow path 105 and the pressure adjustment device 112 are also formed at positions corresponding to the leak detection flow path 105 of the first substrate 303. .

図3(b)に、流路103および漏洩検出流路105を取り囲むシール材302aの代わりに、中間基板として第3の基板302bを用いたマイクロリアクタ106の例を示す。2枚のほぼ同一外形形状の第1、第2基板301、303間に中間基板302bを積層して、マイクロリアクタ106を構成する。第1の基板301には、マイクロ加工技術により流路103および漏洩検出流路105が形成されている。漏洩検出流路105は、第1の基板301の短辺側まで延びており、その端部には漏洩検出流路105と圧力調整装置112を接続するためのポート116、118が形成されている。   FIG. 3B shows an example of the microreactor 106 using a third substrate 302b as an intermediate substrate instead of the sealing material 302a surrounding the flow channel 103 and the leakage detection flow channel 105. The microreactor 106 is configured by laminating an intermediate substrate 302b between two first and second substrates 301 and 303 having substantially the same outer shape. In the first substrate 301, the flow path 103 and the leakage detection flow path 105 are formed by micromachining technology. The leak detection flow path 105 extends to the short side of the first substrate 301, and ports 116 and 118 for connecting the leak detection flow path 105 and the pressure adjusting device 112 are formed at the end thereof. .

第2の基板303には、貫通孔が形成されており、この貫通孔に第1、第2の溶液101、102をマイクロリアクタ106に導入するためのチューブ109および反応生成物溶液104を排出するためのチューブ111を接続する供給ポート115a、115bおよび吐出ポート117が取り付けられている。中間基板であるシート302bは、柔らかい材質であり、例えば4フッ化エチレン樹脂のシートである。このシート302bには、第2の基板303に形成された貫通孔と同じ位置に、貫通孔304a〜304cが形成されている。   A through hole is formed in the second substrate 303, and the tube 109 for introducing the first and second solutions 101 and 102 into the microreactor 106 and the reaction product solution 104 are discharged into the through hole. Supply ports 115a and 115b and a discharge port 117 for connecting the tubes 111 are attached. The sheet 302b as an intermediate substrate is a soft material, for example, a sheet of tetrafluoroethylene resin. In the sheet 302b, through holes 304a to 304c are formed at the same positions as the through holes formed in the second substrate 303.

ところで、上記実施例で示したマイクロリアクタ106では、漏洩検出流路105内の圧力の変化から、流路103の状態もしくは流路103の内部状態を検出する。そのため、流路103および漏洩検出流路105を、気密に保つ。本実施例では、マイクロリアクタ106を分解可能にするために繰り返し使用に耐えるよう、マイクロリアクタ106の第1、第2の基板301、303に、ステンレスやシリコン、金、ガラス、ハステロイなどの硬質材料を用いる。基板301、303にこれらの硬質材料を用いたときには、基板表面の粗さで基板の接触面圧とその均一さが決定される。基板表面の粗さが大きいと、十分な気密性を保持することが困難になり、流路103から漏洩検出流路105に第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104が漏洩する。   By the way, in the microreactor 106 shown in the above embodiment, the state of the flow channel 103 or the internal state of the flow channel 103 is detected from the change in the pressure in the leakage detection flow channel 105. Therefore, the flow path 103 and the leak detection flow path 105 are kept airtight. In this embodiment, hard materials such as stainless steel, silicon, gold, glass, and hastelloy are used for the first and second substrates 301 and 303 of the microreactor 106 so that the microreactor 106 can withstand repeated use so as to be disassembled. . When these hard materials are used for the substrates 301 and 303, the contact surface pressure of the substrate and its uniformity are determined by the roughness of the substrate surface. If the surface roughness of the substrate is large, it becomes difficult to maintain sufficient airtightness, and the first and second solutions 101 and 102 and the reaction product solution 104 leak from the flow path 103 to the leak detection flow path 105. To do.

気密性を向上させるために、図3(a)に示す実施例においては、マイクロ加工技術により流路103、105を製作した基板301に、4フッ化エチレン樹脂等の柔らかい材質のシール材302aを嵌合している。シール材302aを、第2の基板303の底面側に嵌合してもよい。また図3(b)に示す実施例においては、第1、第2の基板301、303の間に、流路103と漏洩検出流路105を覆う第1、第2の基板大のシート302bを挟み込んでいる。   In order to improve the airtightness, in the embodiment shown in FIG. 3A, a soft material sealing material 302a such as tetrafluoroethylene resin is applied to the substrate 301 on which the flow paths 103 and 105 are manufactured by the micro processing technique. It is mated. The sealing material 302 a may be fitted to the bottom surface side of the second substrate 303. In the embodiment shown in FIG. 3B, the first and second substrate-sized sheets 302b covering the flow path 103 and the leakage detection flow path 105 are provided between the first and second substrates 301 and 303. It is sandwiched.

図4に、上記各実施例で示した漏洩検出システムの制御アルゴリズムを、フローチャートで示す。生産開始(ステップ401)にあたり、図1に示した化学反応装置100において、圧力調整装置112が漏洩検出流路105内を所定の負圧に制御する(ステップ402)。その後、ポンプ制御装置113が、ポンプ108を駆動して第1、第2の溶液101、102を流路103内に送液する(ステップ403)。   FIG. 4 is a flowchart showing the control algorithm of the leak detection system shown in the above embodiments. At the start of production (step 401), in the chemical reaction device 100 shown in FIG. 1, the pressure regulator 112 controls the inside of the leak detection flow path 105 to a predetermined negative pressure (step 402). Thereafter, the pump control device 113 drives the pump 108 to send the first and second solutions 101 and 102 into the flow path 103 (step 403).

圧力調整装置112が漏洩検出流路105内の圧力を測定し(ステップ404)、図示しない記憶手段に記憶した漏洩検出流路105内の圧力条件を参照して、第1、第2溶液101、102を流路103に送液し続けるか否かを判断する(ステップ405)。漏洩検出流路105内の圧力条件との比較において、漏洩検出流路105内の圧力が変化していないと判断したときには、流路103から溶液が漏れていないので、第1、第2の溶液101、102を送液し続ける(ステップ403)。第1、第2の溶液101、102を所定量送液するまで、ステップ403〜405を繰り返す。   The pressure adjustment device 112 measures the pressure in the leak detection flow path 105 (step 404), and refers to the pressure conditions in the leak detection flow path 105 stored in the storage means (not shown), and the first and second solutions 101, It is determined whether or not the liquid 102 is continuously fed to the flow path 103 (step 405). When it is determined that the pressure in the leak detection flow path 105 has not changed in comparison with the pressure conditions in the leak detection flow path 105, the solution does not leak from the flow path 103, so the first and second solutions 101 and 102 are continuously fed (step 403). Steps 403 to 405 are repeated until a predetermined amount of the first and second solutions 101 and 102 are fed.

ここで、漏洩検出流路105内の圧力条件は、厳密には、第1、第2の溶液101、102、または反応生成物溶液104そのもの、あるいは第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104に含まれる揮発性の高い溶質および溶媒の少なくともいずれかが、漏洩検出流路105に漏洩した量と、漏洩検出流路105内の設定圧力における当該物質の蒸気圧から決まる。気化する物質が漏洩検出流路105へ漏洩する量を予測することは困難である。しかしながら、漏洩検出流路105を所定の負圧に維持しているので、流路103内を流れる溶液101、102、104中の物質は、すぐに気化して漏洩検出流路105内の圧力は急激に増加する。したがって、漏洩検出流路105内の圧力条件は、圧力調整装置112の性能に依存する。   Here, strictly speaking, the pressure condition in the leak detection channel 105 is the first and second solutions 101 and 102, or the reaction product solution 104 itself, or the first and second solutions 101 and 102 and the reaction. At least one of the highly volatile solute and the solvent contained in the product solution 104 is determined by the amount leaked into the leak detection flow path 105 and the vapor pressure of the substance at the set pressure in the leak detection flow path 105. It is difficult to predict the amount of vaporized material that leaks into the leak detection flow path 105. However, since the leak detection flow path 105 is maintained at a predetermined negative pressure, the substances in the solutions 101, 102, and 104 flowing in the flow path 103 are immediately vaporized, and the pressure in the leak detection flow path 105 is Increases rapidly. Therefore, the pressure condition in the leak detection flow path 105 depends on the performance of the pressure adjustment device 112.

圧力調整装置112が、漏洩検出流路105内の圧力が変化したと判断したときには、流路103から流体が漏洩しているので、ポンプ制御装置113に漏洩情報をフィードバックし、ポンプ108を停止させる(ステップ406)。第1、第2の溶液101、102の送液が終了して、強制的に生産が終了する(ステップ407)。この強制生産終了においては、流路103や漏洩検出流路105に、第1、第2の溶液101、102や反応生成物溶液104が残存する。ただし、その場合であっても、反応生成物溶液104に成分の不明な溶液が混合することはない。また、圧力の変化は溶液101、102、104の漏洩とともに瞬時に生じるので、マイクロリアクタ106の外部に、溶液101、102、104が漏洩する量を最小限に抑えることができる。   When the pressure adjustment device 112 determines that the pressure in the leakage detection flow path 105 has changed, the fluid is leaking from the flow path 103, so the leakage information is fed back to the pump control device 113 and the pump 108 is stopped. (Step 406). The liquid feeding of the first and second solutions 101 and 102 is finished, and the production is forcibly finished (step 407). At the end of the forced production, the first and second solutions 101 and 102 and the reaction product solution 104 remain in the flow path 103 and the leakage detection flow path 105. However, even in that case, a solution with unknown components is not mixed with the reaction product solution 104. Further, since the change in pressure occurs instantaneously with the leakage of the solutions 101, 102, 104, the amount of leakage of the solutions 101, 102, 104 to the outside of the microreactor 106 can be minimized.

反応生成物溶液104に成分の不明な溶液が混合するのを防止するために、反応生成物溶液104を溜める溶液溜め110のほかに、廃液を溜める廃液溜めを設ける。漏洩検出流路105内の圧力が変化したと判断したら、圧力変化をポンプ制御装置113にフィードバックする。それとともに、反応生成物溶液104の貯留先を、溶液溜め110から廃液溜めに切り替える。第1、第2の溶液101、102の全量を、廃液溜めに送液する。流路103および漏洩検出流路105の両方に、少なくとも溶液101、102、104のいずれかが残存する。しかしながら、反応生成物溶液104に成分の不明な溶液が混入するおそれはない。   In order to prevent the solution of unknown components from being mixed with the reaction product solution 104, a waste liquid reservoir for storing the waste liquid is provided in addition to the solution reservoir 110 for storing the reaction product solution 104. If it is determined that the pressure in the leakage detection flow path 105 has changed, the pressure change is fed back to the pump control device 113. At the same time, the storage destination of the reaction product solution 104 is switched from the solution reservoir 110 to the waste fluid reservoir. The entire amount of the first and second solutions 101 and 102 is sent to the waste liquid reservoir. At least one of the solutions 101, 102, and 104 remains in both the flow path 103 and the leakage detection flow path 105. However, there is no possibility that a solution with unknown components is mixed in the reaction product solution 104.

ただし、流路103が腐食しているときや、残存溶液101、102を送液し尽くそうとしているときに、さらに流路103が腐食したときは、マイクロリアクタ106の外部に、溶液101、102、104が漏洩するおそれがある。   However, when the channel 103 is corroded or when the remaining solution 101 or 102 is about to be exhausted, and when the channel 103 further corrodes, the solution 101, 102, 104 may leak.

上記実施例では、漏洩検出流路105内を、圧力調整装置112を用いて所定の負圧に保っているが、所定の正圧であってもよい。例えば、漏洩検出流路105内を、予めヘリウムやアルゴン等の溶液101、102、104と反応しにくい不活性ガスで満たして、漏洩検出流路105内を、圧力調整装置112を用いて所定の圧力に保持する。そして、流路103から流体が漏洩して圧力が変化するのを検出するようにしてもよい。逆に、予め漏洩検出流路105内に溶液101、102、104と即座に反応する物質を封入し、圧力調整装置112を用いて所定の圧力に保つ。この場合、不純物との反応に起因する圧力の変化を測定すれば、流路103からの流体の漏洩を検出できる。   In the above embodiment, the leak detection flow path 105 is maintained at a predetermined negative pressure using the pressure adjusting device 112, but may be a predetermined positive pressure. For example, the inside of the leak detection flow path 105 is filled with an inert gas that does not easily react with the solutions 101, 102, 104 such as helium or argon, and the leak detection flow path 105 is filled with a predetermined pressure using the pressure adjustment device 112. Hold at pressure. And it may be made to detect that a fluid leaks from channel 103 and a pressure changes. Conversely, a substance that immediately reacts with the solutions 101, 102, and 104 is sealed in advance in the leak detection flow path 105, and is maintained at a predetermined pressure using the pressure adjustment device 112. In this case, the leakage of fluid from the flow path 103 can be detected by measuring the change in pressure caused by the reaction with impurities.

ただし、マイクロ加工技術などにより作成された流路を有する第1の基板と、第2の基板とを重ね合わせ、ネジ止めしてマイクロリアクタ106を構成した場合に、漏洩検出流路105内を正圧にすると、マイクロリアクタ106の隙間を増大させるように加圧力が作用する。したがって、漏洩検出流路105内の圧力を負圧に保つほうが、好ましい。   However, when the microreactor 106 is configured by superimposing and screwing the first substrate having the flow path created by the microfabrication technology and the second substrate, the inside of the leak detection flow path 105 is positively pressurized. Then, the applied pressure acts so as to increase the gap of the microreactor 106. Therefore, it is preferable to keep the pressure in the leak detection flow path 105 at a negative pressure.

流路103から溶液101、102、104がある程度漏洩するときは、ポンプ制御装置113が直接流路103内の圧力の変化を測定しても、漏洩を判断できる。この場合、微小な漏洩を把握するのは、困難になる。したがって、漏洩検出流路105を設け、この流路105内の圧力を圧力調整装置112が所定の負圧に維持すれば、流路103からの溶液の漏洩をより高精度に検出できる。   When the solutions 101, 102, and 104 leak to some extent from the flow path 103, the leakage can be determined even if the pump control device 113 directly measures a change in pressure in the flow path 103. In this case, it is difficult to grasp a minute leak. Therefore, if the leakage detection flow path 105 is provided and the pressure adjusting device 112 maintains the pressure in the flow path 105 at a predetermined negative pressure, the leakage of the solution from the flow path 103 can be detected with higher accuracy.

なお上記実施例では、溶液の漏洩を漏洩検出流路105に導いて検出しているが、その際、溶液が揮発性の高い溶質および溶媒を含むときや溶液が気化しやすい場合には、圧力調整装置112の代わりにガス検知器を用いて溶液の漏洩を検出することもできる。   In the above embodiment, leakage of the solution is detected by guiding it to the leakage detection channel 105. At this time, when the solution contains a highly volatile solute and solvent, or when the solution is easily vaporized, the pressure It is also possible to detect the leakage of the solution using a gas detector instead of the adjustment device 112.

上記実施例において、圧力調整装置112の代わりに空間熱伝導率測定装置を用いて、流路103から漏洩検出流路105へ溶液の漏洩を検出してもよい。一般的に、熱伝導率は、気体、液体、固体、金属の順に高いので、溶液に液体、固体、金属が含まれる場合には、流路103からの溶液の漏洩を、熱伝導率の変化で精度よく監視することができる。予め漏洩検出流路105に溶液101、102、104または溶液101、102、104中の成分と反応しやすい物質を封入し、空間熱伝導率測定装置を用いて反応による空間熱伝導率の変化を測定して、流路103からの溶液の漏洩を検出することもできる。   In the above embodiment, the leakage of the solution from the flow path 103 to the leak detection flow path 105 may be detected using a spatial thermal conductivity measurement device instead of the pressure adjustment device 112. In general, since the thermal conductivity is higher in the order of gas, liquid, solid, and metal, when the solution contains liquid, solid, and metal, the leakage of the solution from the flow path 103 changes the thermal conductivity. Can be monitored accurately. A substance that easily reacts with the solutions 101, 102, 104 or the components in the solutions 101, 102, 104 is enclosed in the leak detection channel 105 in advance, and the spatial thermal conductivity change due to the reaction is measured using a spatial thermal conductivity measuring device. It is also possible to detect the leakage of the solution from the flow path 103 by measuring.

上記実施例において、圧力調整装置112の代わりに、電気伝導率測定装置を用いて、流路103から漏洩検出器105への溶液の漏洩を検出してもよい。電気伝導度は、金属およびイオンで大であるから、溶液が金属もしくはイオンを含む場合には、電気伝導率の変化から精度よく、溶液の漏れを監視できる。反応で生成する物質が金属もしくはイオンのときには、流路103からの反応生成物の漏洩を、電気伝導率の変化から精度よく検出できる。   In the above embodiment, the leakage of the solution from the flow path 103 to the leakage detector 105 may be detected using an electrical conductivity measurement device instead of the pressure adjustment device 112. Since the electrical conductivity is large for metals and ions, when the solution contains metals or ions, leakage of the solution can be accurately monitored from the change in electrical conductivity. When the substance generated by the reaction is a metal or ion, the leakage of the reaction product from the flow path 103 can be accurately detected from the change in electrical conductivity.

第1、第2の溶液101、102または反応生成物溶液104を着色した場合には、マイクロリアクタ106を、着色した溶液に対して耐腐食性があるガラスやシリコン樹脂等の無色透明もしくは無色透明に近い材質で作製する。この場合、圧力調整装置やガス検知器、空間熱伝導率測定装置、電気伝導率測定装置などを用いずに、流路103から漏洩検出流路105への溶液の漏洩を、漏洩検出流路105の色の変化から容易に判断できる。なお、溶液101、102、104そのものは着色されていなくても、漏洩検出流路105に封入した液体と反応して発色する性質を有しておれば、漏洩検出流路105内の液体との反応による色の変化から、流路103からの溶液の漏洩を容易に検出できる。   When the first and second solutions 101 and 102 or the reaction product solution 104 are colored, the microreactor 106 is made colorless and transparent or colorless and transparent such as glass or silicon resin that is resistant to the colored solution. It is made of a close material. In this case, the leakage of the solution from the flow path 103 to the leak detection flow path 105 is detected without using a pressure adjusting device, a gas detector, a spatial thermal conductivity measurement apparatus, an electrical conductivity measurement apparatus, or the like. It can be easily judged from the color change. Even if the solutions 101, 102, and 104 themselves are not colored, the solution 101, 102, and 104 may react with the liquid enclosed in the leak detection flow path 105 and develop a color so long as the liquid in the leak detection flow path 105 is not colored. The leakage of the solution from the channel 103 can be easily detected from the color change due to the reaction.

上記実施例では、化学反応装置がマイクロリアクタ106を1個だけ有しているが、2個以上備えていてもよいことはいうまでもない。また、新たに付加するマイクロリアクタは、通常のバッチ法で用いられるものでもよい。マイクロリアクタを複数設けるときは、シリーズに配置してもよいし、並列に配置した複数のマイクロリアクタの中の特定のマイクロリアクタだけシリーズに配置していもよい。また、特定のマイクロリアクタに2種類のマイクロリアクタを接続してもよい。   In the above embodiment, the chemical reaction apparatus has only one microreactor 106, but it goes without saying that two or more microreactors may be provided. Further, the newly added microreactor may be one used in a normal batch method. When a plurality of microreactors are provided, they may be arranged in series, or only specific microreactors among a plurality of microreactors arranged in parallel may be arranged in the series. Two types of microreactors may be connected to a specific microreactor.

上記実施例では、第1の溶液101と第2の溶液102とを出発溶液としているが、第1の溶液101と第2の溶液102の少なくともいずれかを、他のマイクロリアクタで生成された反応生成物溶液としてもよい。また、第1、第2の溶液101、102の少なくともいずれかを、他のマイクロリアクタの目的生成物溶液としてもよい。   In the above embodiment, the first solution 101 and the second solution 102 are used as starting solutions, but at least one of the first solution 101 and the second solution 102 is generated by a reaction generated by another microreactor. It may be a product solution. Further, at least one of the first and second solutions 101 and 102 may be a target product solution of another microreactor.

本発明に係る漏洩検出システムの一実施例の模式図である。It is a schematic diagram of one Example of the leak detection system which concerns on this invention. 図1に示した漏洩検出システムに用いるマイクロリアクタの上面図である。It is a top view of the microreactor used for the leak detection system shown in FIG. 図1に示した漏洩検出システムに用いるマイクロリアクタの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the microreactor used for the leak detection system shown in FIG. 図1に示した漏洩検出システムの制御フローチャートである。It is a control flowchart of the leak detection system shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100…化学反応装置、101…第1の溶液、102…第2の溶液、103…流路、104…反応生成物溶液、105…漏洩検出流路、106…マイクロリアクタ(物質の製造装置)、107…シリンジ、108…ポンプ、109…チューブ、110…溶液溜め、111…チューブ、112…圧力調整装置、113…ポンプ制御装置、114…チューブ、115a、115b…供給ポート、116…ポート、117…吐出ポート、118ポート、301…第1の基板、302a…シール材、302b…シート(中間基板)、303…第2の基板、304…貫通孔。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Chemical reaction apparatus, 101 ... 1st solution, 102 ... 2nd solution, 103 ... Flow path, 104 ... Reaction product solution, 105 ... Leak detection flow path, 106 ... Micro reactor (substance manufacturing apparatus), 107 ... Syringe, 108 ... Pump, 109 ... Tube, 110 ... Solution reservoir, 111 ... Tube, 112 ... Pressure adjustment device, 113 ... Pump control device, 114 ... Tube, 115a, 115b ... Supply port, 116 ... Port, 117 ... Discharge Port 118, 301... First substrate 302a... Sealing material 302b... Sheet (intermediate substrate) 303.

Claims (7)

第1、第2の溶液を混合させて流通させる流路が形成された第1の基板と、この第1の基板に気密に取り付けられた第2の基板とを有する物質の製造装置において、前記第1の基板に形成された前記流路の近傍に、この流路からの第1、第2の溶液またはその反応生成物溶液の漏洩を検出する漏洩検出用流路を形成したことを特徴とする物質の製造装置。   In an apparatus for producing a substance, comprising: a first substrate on which a flow path for mixing and flowing a first and second solution is formed; and a second substrate airtightly attached to the first substrate. In the vicinity of the flow path formed on the first substrate, a leakage detection flow path for detecting leakage of the first and second solutions or the reaction product solution from the flow path is formed. Manufacturing equipment for substances to be used. 前記流路を蛇行状に形成し、前記漏洩検出用流路は、蛇行する流路間に分岐部を延在させた複数の流路から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の物質の製造装置。   2. The flow path according to claim 1, wherein the flow path is formed in a meandering shape, and the leakage detection flow path is formed by a plurality of flow paths having branch portions extending between the meandering flow paths. Substance manufacturing equipment. 前記流路を蛇行状に形成し、この蛇行流路を挟む2本の蛇行状の流路から前記漏洩検出用流路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の物質の製造装置。   2. The substance manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the flow path is formed in a meandering shape, and the leakage detection flow path is formed from two meandering flow paths sandwiching the meandering flow path. 前記漏洩検出用流路の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力を予め定めた値と比較し溶液の漏洩を判定する圧力調整装置とを有し、この圧力調整装置は前記漏洩検出用流路を負圧に保持可能とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物質の製造装置。   Pressure detection means for detecting the pressure of the leakage detection flow path, and a pressure adjustment device for comparing the pressure with a predetermined value to determine the leakage of the solution. The apparatus for producing a substance according to any one of claims 1 to 3, wherein the path can be maintained at a negative pressure. 前記漏洩検出流路に流体を封入し、この漏洩検出流路内の流体の気体の成分、空間熱伝導率、電気伝導率の少なくともいずれかを検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の物質の製造装置。   A fluid is sealed in the leak detection flow path, and a detection means is provided for detecting at least one of a gaseous component, spatial thermal conductivity, and electrical conductivity of the fluid in the leak detection flow path. Item 2. The apparatus for producing a substance according to Item 1. 前記漏洩検出流路を、負圧に維持可能な手段を設けたことを特徴とする請求項5に記載の物質の製造装置。   6. The substance manufacturing apparatus according to claim 5, wherein means for maintaining the leak detection flow path at a negative pressure is provided. 第1、第2の溶液を送液可能なポンプと、このポンプが送液する第1、第2の溶液の送液量を制御するポンプ制御装置と、第1、第2の溶液が供給され、この第1、第2の溶液を混合・反応させる流路が形成されたマイクロリアクタとを備え、前記マイクロリアクタは前記流路が形成された第1の基板とこの第1の基板に気密に結合する第2の基板とを有し、前記第1の基板に形成した流路の近傍にガスを負圧で封入した漏洩検出流路と、この漏洩検出流路の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段が検出した圧力を予め定めた値と比較し第1、第2の溶液またはそれらの混合反応物溶液の漏洩を判断する圧力調整装置とを設けたことを特徴とする化学反応装置。   A pump capable of feeding the first and second solutions, a pump control device for controlling the amount of the first and second solutions fed by the pump, and the first and second solutions are supplied. And a microreactor having a channel for mixing and reacting the first and second solutions, and the microreactor is hermetically coupled to the first substrate having the channel and the first substrate. A leakage detection flow path having a negative pressure sealed in the vicinity of the flow path formed in the first substrate, and a pressure detection means for detecting the pressure of the leakage detection flow path, A chemical reaction device characterized by comprising a pressure adjusting device for comparing the pressure detected by the pressure detection means with a predetermined value and judging leakage of the first and second solutions or their mixed reaction product solution. .
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