JP2007268395A - マイクロリアクタの冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】化学反応を安定した精密な温度で進行させ、温度変化により反応速度が変化することなく、副生成物の生成や反応の暴走を抑制する。
【解決手段】反応溶液Ａ１０４を導入する導入流路Ａ１０８と、反応溶液Ｂ１０５を導入流路Ａ１０８に合流させる導入流路Ｂ１０９と、反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５とが合流してから反応させる反応流路１１１と、を備えたマイクロリアクタを冷却するマイクロリアクタの冷却システムにおいて、導入流路Ａ１０８と導入流路Ｂ１０９とが合流する合流部に設置されたガス流路１１２と、ガス流路内を負圧にする真空ポンプ１２２と、ガス流路１１２へ冷媒溶液を送るポンプ１０１と、を備え、冷媒溶液をガス流路１１２内で気化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ加工技術などにより作製された微細な流路内で流体を混合させ、バイオ・医療分野、あるいは化学反応に応用されるマイクロリアクタに関し、特に、反応熱を冷却するものに好適である。

化学品および医薬品を化学反応にて製造する際に、ビーカーおよび生産用タンクなどの反応容器を用いた、いわゆるバッチ法が用いられている。バッチ法により反応を行った場合には、反応溶液（原料溶液）の混合が不完全であると、反応溶液の分布の不均一さに応じて反応が進行してしまうため、濃度が濃い部分において、反応熱によって局所的に温度が上昇する部分、いわゆるホットスポットが生成する。特に反応熱が大きい場合には、ホットスポットの生成により、温度変化に伴う反応速度の変化による副生成物の生成や反応の暴走が起こる恐れがある。
さらに、マイクロリアクタにおいては、反応場のサイズを低下させているので、流体の体積に対する表面積の効果が相対的に大きくなるため、反応溶液の迅速な混合が起こり、反応溶液の合流部を中心に局所的に発熱する。
また、一方の流路に揮発性液体の蒸気を飽和状態で含みかつ霧状の微細な揮発性液体の微粒子を大量に浮遊させた気体流Ａと、他方の流路に冷却すべき流体Ｂを通し、気体流Ａと流体Ｂとの間で顕熱交換を行い、気体流Ａの温度上昇に伴い気体流Ａ中に浮遊する揮発性液体の微粒子が気化し、蒸発潜熱によって流体Ｂを冷却することが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。

特開平９−２９２１８７号公報

従来のマイクロリアクタは、除熱性能が反応熱による発熱量に追いつかず、反応速度が変化し、副生成物の生成や反応が暴走する恐れが極めて高くなり、効率的な冷却により精密な温度制御を必要とする。
また、マイクロリアクタの冷却に冷媒を用いたしても、適量の冷媒を発熱体の発熱量に比例して供給しないと過冷却のおそれがあるため、精密な温度制御が困難であった。さらに、特に発熱量が大きい場合には、冷媒流れの下流に行くにつれ、冷媒の温度が上昇してしまうために冷却効果が上がらなくなり、適切に発熱体を冷却できるものではない。
さらに、マイクロリアクタの流路にガス流路を併設し、揮発性液体をミスト状に流して蒸発潜熱により冷却したとしても時間遅れが生じ、発熱量が大きい場合には対応が困難であった。

本発明の目的は、より微細な流路で構成されたマイクロリアクタであっても、化学反応を安定した精密な温度で進行させ、温度変化により反応速度が変化することなく、副生成物の生成や反応の暴走を抑制することにある。
また、他の目的は、多段階の反応を行うマイクロリアクタにおいて、段階ごとに異なる安定した温度とすることにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、反応溶液Ａを導入する導入流路Ａと、反応溶液Ｂを前記導入流路Ａに合流させる導入流路Ｂと、前記反応溶液Ａと前記反応溶液Ｂとが合流してから反応させる反応流路と、を備えたマイクロリアクタを冷却するマイクロリアクタの冷却システムにおいて、前記導入流路Ａと導入流路Ｂとが合流する合流部に設置されたガス流路と、前記ガス流路内を負圧にする真空ポンプと、前記ガス流路へ冷媒溶液を送るポンプと、を備え、前記冷媒溶液を前記ガス流路内で気化させるものである。

本発明によれば、化学反応を安定した温度場で進行させることができ、温度変化に伴う反応速度の変化による副生成物の生成や反応の暴走を抑制できる。また、多段階の反応メカニズムをもつ反応において、各段階で異なる温度にして各段階を安定して進行させることができる。

マイクロリアクタの場合、熱交換の効率が極めて高く、反応溶液の迅速な混合が起こるので、反応溶液の合流部付近で一気に反応が起こり、発生する反応熱により、反応溶液の合流部を中心に局所的に発熱する。従って、マイクロリアクタの除熱性能が反応熱による発熱量に追いつかず、完全に発生した熱を除くことができないため、温度変化に伴う反応速度の変化による副生成物の生成や反応の暴走につながることがあった。

また、バルクでは反応溶液および生成物溶液に対して耐腐食性が確認されている材質でマイクロリアクタが作られている場合にも、局所的に発生した反応熱により、一時的に反応流路内が非常に高温の状態となるため、合流部付近の反応流路壁の腐食が促進されてしまうことがあった。さらに、シリコン樹脂などの融点の低い材質でマイクロリアクタが作られている場合には、局所的に発生した反応熱により、一時的に反応流路内がマイクロリアクタの材質の融点に達してしまい、反応溶液の合流部付近の反応流路が変形してしまうことがあった。

安全上の観点から、この冷媒としては水が用いられることが多いが、水の場合には、過冷却などを考慮しても−１２℃ぐらいまでしか冷却できず、冷媒に水を用いている限り、様々な化学反応に応じた反応温度を実現するのは困難である。実際には、化学反応に応じて、化学反応が進行するのに必要な活性化エネルギーが異なるとともに、反応中に生成する反応中間体の安定度が異なるため、マイクロリアクタ内で反応を進行させる際にも、その反応に応じた反応温度に保つ必要がある。
さらに、生産量を上げるために、反応溶液の導入流量を大きくするだけでなく、複数のマイクロリアクタをナンバリングアップして用いることがある。この場合、マイクロリアクタを恒温槽に入れて冷却すると、熱容量と反応熱との関係から、恒温槽のサイズをある程度大きくしなくてはならないため、マイクロリアクタのサイズが小さいという利点を活かしきれない。
さらに、接合型のマイクロリアクタで接合が不十分な場合、もしくは分解可能型のマイクロリアクタでうまく密着できていない場合、マイクロリアクタ内に循環液が浸入してしまい、反応溶液もしくは生成物溶液に循環液が混ざる恐れがある。
さらに、冷蔵または冷凍ジャケットで挟んで冷却すると、反応熱に対応した冷却性能をもつ冷蔵機や冷凍機を用いる必要があるため、システム全体が大きくなってしまい、マイクロリアクタのサイズが小さいという利点を活かしきれない。

そこで、マイクロリアクタの流路に微細なガス流路を併設し、蒸発潜熱を利用したものを一実施の形態として図１〜図３を参照しながら説明する。
マイクロリアクタは、反応溶液を送液するためのポンプ，反応溶液を導入して混合し、生成物溶液として排出させるための反応溶液導入流路および反応流路，反応流路に併走して反応流路内を流れる溶液を冷却するために用いるガス流路を有し、その他、冷媒溶液を送液するためのポンプ，蒸発潜熱の大きい冷媒溶液，気化した冷媒溶液を液化させる凝縮器，真空ポンプを設置している。
図１は、マイクロリアクタ冷却システムの概要を示し、反応溶液を送液するためのポンプ１０１，物質Ａを含む反応溶液Ａ１０４および物質Ｂを含む反応溶液Ｂ１０５を導入して混合し、生成物溶液１１５として排出させるための導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ109および反応流路１１１を有するとともに、反応流路１１１に併走して反応流路１１１内を流れる溶液を冷却するために用いるガス流路１１２が設けられたマイクロリアクタ１１０，冷媒溶液を送液するためのポンプ１１６，蒸発潜熱の大きい冷媒溶液１１８，気化した冷媒溶液１１８を液化させる凝縮器１２１，真空ポンプ１２２などが設置されている。

真空ポンプ１２２により、反応流路１１１に併走して反応流路１１１内を流れる溶液を冷却するために用いるガス流路１１２を反応の進行させたい温度に対応した冷媒溶液の蒸気圧に保持しておく。また、冷媒溶液を送液するためのポンプ１１６により、シリンジ
１１７に詰めた冷媒溶液１１８を反応流路１１１に併走して反応流路１１１内を流れる溶液を冷却するために用いるガス流路１１２に導入する。
ポンプ１０１により、シリンジ１０２に詰めた反応溶液Ａ１０４をチューブ１０６および導入流路Ａ１０８を経て導入するとともに、シリンジ１０３に詰めた反応溶液Ｂ１０５を、チューブ１０７および導入流路Ｂ１０９を経て導入し、反応流路１１１およびチューブ１１３を経て混合する。そして、反応溶液Ａ１０４内の物質Ａと反応溶液Ｂ１０５内の物質Ｂを反応させ、生成物容器１１４内に生成物溶液１１５として排出する。
反応溶液Ａ１０４内の物質Ａと反応溶液Ｂ１０５内の物質Ｂとの反応により発生した反応熱により、ガス流路１１２内の冷媒溶液１１８が気化し、そのときに奪われる蒸発潜熱により発生した反応熱が除去される。気化した冷媒溶液１１８は、チューブ１２０を経たあと、凝縮器１２１にて外気と熱交換されて凝縮され再び液化する。
ガス流路１１２内の圧力は、所定の蒸気圧に保持されるので、設定圧力において冷媒溶液の液層と蒸気層（気層）の平衡が保たれ、それ以上の蒸気が発生することはない。例えば、冷媒溶液１１８が水であるとき、ガス流路内の圧力を１０℃での水の蒸気圧に対応する１２.２８ｈＰａ に減圧すると、シリンジ１１７から導入される水の一部は沸騰して蒸発するが、その蒸発潜熱を奪われた残りの水は冷却される。そして、水の液層と蒸気層の平衡が保たれたあとは蒸気が発生しなくなるため、さらに蒸発潜熱を奪われることはなく沸騰は止まり、過冷却になることはない。
冷媒溶液としては、設定したい反応温度で液体であるものであれば良く、発生した反応熱を効率的に除去するためには、蒸発潜熱が大きい液体のほうが好ましく、水（蒸発潜熱：４０．６９ｋＪ／mol）のほかには、メタノール（蒸発潜熱：３５.２８ｋＪ／mol），エタノール（蒸発潜熱：３８．７７ｋＪ／mol）といったアルコール類などが好ましい。

図１のマイクロリアクタ冷却システムは、特に発熱量が大きく、精密な温度制御が困難な場合、具体的には反応熱が１０ｋＪ／mol 以上のときに使用するのが好ましい。特に、反応時間が短く（〜１ｓ程度）、数十Ｗレベル以上の発熱量になる反応，酸化反応やニトロ化反応といった１００ｋＪ／mol程度の反応熱が発生する反応や、ハロゲン化反応といった１０ｋＪ／mol程度の反応熱が発生する反応に適し、発生した反応熱をより適切に除去することができるため、安定した温度場で反応を進行させることが可能であり、温度変化に伴う反応速度の変化による副生成物の生成や反応の暴走を抑制することが可能になる。

また、物質Ａと物質Ｂの間の反応ではなく、単純に反応溶液Ａ１０４内の物質Ａと反応溶液Ｂ１０５内の物質Ｂを混合するのみで、物質Ａと物質Ｂの間でいわゆる化学反応が進行しなくても、混合により混合熱が発生する場合にも利用することができ、反応溶液Ａ
１０４を反応溶液Ｂ１０５にて希釈する、もしくは逆に反応溶液Ｂ１０５を反応溶液Ａ
１０４にて希釈する場合に、希釈熱が発生するので、これを除去して副生成物の生成を防ぐにも良い。

図１におけるマイクロリアクタにおいて、反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５との反応を促進するため、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１の形状をＹ字型としている。反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５が導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１を経て混合するのであれば、Ｔ字型とすることが良い。
また、反応溶液Ａ１０４が流れる流路の壁面に反応溶液Ｂ１０５を吐出するためのノズルが並ぶように配置したり、反応溶液Ａ１０４が流れる流路の底面に反応溶液Ｂ１０５を吐出するためのノズルが並ぶように配置したりすれば、より反応を促進するうえで効果的である。
さらに、図１に示すものでは反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５が混合したあとの反応流路１１１の形状を直線としているが、反応を安定に行うには蛇行したり、渦巻き状としたりして、滞留時間を設けるようにすることが良い。

さらに、図１のマイクロリアクタにおいて、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９とチューブ１０６，１０７，反応流路１１１とチューブ１１３はマイクロリアクタ１１０の上側面で接続しているが、反応の種類によってはマイクロリアクタ１１０の下側面で接続したり、横側面で接続したりするとよい。同様に、ガス流路１１２とチューブ１１９，120はマイクロリアクタ１１０の下側面で接続しているが、マイクロリアクタ１１０の横側面で接続したり、上側面で接続したりすることがよい。

図１のものにおいて、ポンプ１０１に変えて、シリンジポンプとし、手動でシリンジを押すこととすれば低コストとなり、プランジャーポンプや、ダイヤフラムポンプや、スクリューポンプを用いたり、水頭差を利用したりすれば反応溶液の導入が確実となる。

また、チューブ１０６，１０７，１１３，１１９，１２０は、冷媒溶液に悪い影響を与えないものであり、設定する負圧に十分に耐えうるものが良く、冷媒溶液および負圧の程度に応じて選択する。例えば、ステンレス，シリコン，ガラス，ハステロイ，シリコン樹脂のいずれかが良く、チューブごとに変えて組み合わせても良い。さらに、グラスライニング，ステンレスやシリコンなどの表面にニッケルや金などのコーティングをしたもの，シリコンの表面を酸化させることのいずれかとし、耐食性を向上させることがよい。

また、システムの立ち上げ時、実験条件の変更時、反応溶液Ａ１０４および反応溶液Ｂ１０５の変更時、マイクロリアクタ１１０の洗浄時などに、シリンジ１０２，１０３内、チューブ１０６，１０７，１１３内、マイクロリアクタ１１０内の各溶液を廃液として回収する機構を有することが良い。

図１におけるマイクロリアクタ１１０では、反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５の２種類の溶液が混合する流路を保持しているが、３種類以上の溶液が混合する流路や、流路を多層状にすれば、より多種類の反応に対応できるものとなる。
また、複数の溶液を導入し、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路111を経て混合して、反応溶液Ａ１０４もしくは反応溶液Ｂ１０５として排出するための機構，生成物溶液１１５および１つまたは複数の溶液を導入し、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１を経て混合して、それぞれ別の反応の生成物溶液として排出したり、抽出や蒸留などの物質を精製したり、すればより広範囲の応用が可能となる。

さらに、マイクロリアクタ１１０内の流路は、基板にマイクロ加工技術などにより流路を作製し、別の基板を重ね合わせて接合することが漏洩等を考慮した場合は有利であり、基板にマイクロ加工技術などにより流路を作製し、別の基板を重ね合わせてネジなどで留めることで、低コストで分解可能となる。さらに、流路となるチューブを複数組み合わせても良く、加工が容易となり、より低コスト化に適している。

マイクロリアクタ１１０の材質は、反応に悪い影響を与えないものが良く、例えば、ステンレス，シリコン，金，ガラス，ハステロイ、およびシリコン樹脂などのいずれかが適している。また、グラスライニング，金属の表面にニッケル，金、および銀などのコーティングをしたもの，シリコンの表面を酸化させたものなどを用い、耐食性を向上させる。特に、冷却性能をより効果的に発揮するためには、熱伝導率の高い、主に金属を用いるのが望ましい。

マイクロリアクタ１１０における導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１の幅は、バッチ法による実験において撹拌することにより得られる渦塊の直径より小さい値、すなわち１mm以下の範囲が良く、流路を微細にするほど混合効率を向上できるが、流路を微細にするほど流量すなわち生成量が減少し、不純物の混入や反応による晶析などにより、流路が閉塞する危険性が高まるので、反応の種類や使用目的に応じて略１
μｍ以上において決定する。また、反応流路１１１の深さも１μｍ以上１mm以下程度が望ましい。

また、図１では、マイクロリアクタをマイクロリアクタ１１０の１つだけとしているが、２つ以上とすれば量産にも適したものとなる。この場合、ひとつのマイクロリアクタ
１１０以外は、複数の溶液が導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１を経て混合するマイクロリアクタとする必要はなく、通常のバッチ法で用いられている物質の製造装置とすれば生産が容易となる。

また、抽出や蒸留などの物質の精製装置とした場合、各マイクロリアクタおよび物質の製造装置に続いて１つずつ置くことが良く、特定のマイクロリアクタおよび物質の製造装置のみに続いて置いたり、特定のマイクロリアクタおよび物質の製造装置に続いて２種類の物質の精製装置を置いたりすることが良い。
さらに、より複雑な製造装置，精製装置とする場合には、反応溶液Ａ１０４および反応溶液Ｂ１０５のいずれか、もしくは両方を、別のマイクロリアクタから取り出した生成物溶液としたり、反応溶液Ａ１０４および反応溶液Ｂ１０５のいずれか、もしくは両方が別のマイクロリアクタを経由した別反応の目的生成物溶液としたりすることがよい。また、冷却溶液が凝縮器１２１内で保持するばかりでなく、凝縮器１２１にて液化された冷媒溶液をポンプ１１６に導入し、再び使用するための冷媒溶液の循環機能を有することが望ましい。

図２はマイクロリアクタの詳細を示し、（ａ）は分解図、（ｂ）はＡ−Ａ′面での断面図であり、基板２０１，２０４，マイクロ加工技術などにより流路が作製された反応流路基板２０２，ガス流路基板２０３が接続部２０７，２０８，２０９により重ね合わせて接合される。
導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１に併走するガス流路１１２は、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１と異なる平面に直線形状で作成されている。また、反応溶液が混合して反応する際に発生する反応熱を十分に除去できる場合は、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１とガス流路
１１２は、同一平面状にすれば充分である。

ガス流路１１２は、反応流路基板２０２に作成された導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ
１０９および反応流路１１１の経路に添うように反応流路基板２０２の下側に接合されたガス流路基板２０３に設けられ、直線部が反応流路１１１に併走し、かつ導入流路Ａ108，導入流路Ｂ１０９の合流部２０６及びその上流部に近接するように反応流路１１１より導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９側へ合流部２０６の上流まで延伸して設置される。

反応溶液が混合して反応する際に発生する反応熱を十分に除去できる場合は、２本のガス流路が導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１に併走させることがよく、３本以上の複数のガス流路が導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１に併走させることが良い。

また、ガス流路が導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１の周囲を取り巻くように併走することが冷却効率向上の点で望ましい。
さらに、反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５が混合したときに急激に発熱するので、特に反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５が混合する部分にガス流路１１２が併走している必要があり、より温度制御を厳密に行うためには、導入流路Ａ１０８および導入流路Ｂ１０９，反応溶液Ａ１０４と反応溶液Ｂ１０５が混合する部分，反応流路１１１の全経路にわたってガス流路１１２が併走していることが望ましい。ただし、反応時間が非常に短く、反応流路１１１の上流部で反応が終了している場合には、反応溶液Ａおよび反応溶液Ｂの合流部２０６、および反応流路１１１のうちの反応が進行している部分にのみガス流路１１２が併走していればよい。
接続部２０７，２０８，２０９は基板２０１上に設けられているが、導入流路Ａ１０８，導入流路Ｂ１０９および反応流路１１１とチューブ１０６，１０７，１１３を接続できるのであれば、反応流路基板２０２上に設けてもよく、さらに別の基板上に設けてもよい。

また、接続部２１０，２１１は、図２のマイクロリアクタでは基板２０４上に設けられているが、ガス流路１１２とチューブ１１９，１２０を接続できるのであれば、ガス流路基板２０３上に設けてもよく、さらに別の基板上に設けてもよい。

そして、図２のマイクロリアクタでは、冷媒溶液１１８がガス流路１１２の空間全体に導入される構造となっているが、冷媒溶液１１８が気化するときに奪われる蒸発潜熱による除熱効果をより高めるためには、ノズルを用いたり、冷媒溶液１１８を噴射したり、反応流路１１１とガス流路１１２の間に冷媒溶液１１８が流れる流路を作成し、その流路からガス流路１１２表面に冷媒溶液１１８を染み出させたりすることにより、できるだけガス流路１１２の反応流路１１１側に沿うように、冷媒溶液１１８を導入することが良い。

図３は、反応温度を多段階に変更させることが可能なマイクロリアクタを示し、（ａ）は分解図、（ｂ）はＡの部分をＢ側から見た図であり、基板２０１，２０４，マイクロ加工技術などにより流路が作製された反応流路基板２０２，ガス流路基板２０３が接続部
２０７，２０８，２０９により重ね合わせて接合される。
ガス流路１１２は、ガス流路基板２０３に作成され、合流部２０６より下流となり、反応流路１１１の上流側と下流側の２箇所に独立して、各反応メカニズムの反応温度の段階に合うように反応の進行方向へ段階的に設置される。

つまり、多段階の反応メカニズムをもつ反応においては、反応開始から反応終了まで同一の反応温度に設定するのがよいとは限らず、反応メカニズムのそれぞれの段階に対する適切な反応温度が存在する。通常のバッチ法においては、反応溶液の混合が不完全であり、反応溶液の分布の不均一さに応じて反応が進行してしまうため、反応の進行度合いにバラつきが生じてしまい、反応の途中で温度設定を変更したとしても、反応温度を変更した効果が得られない。そして、温度設定を変更したとしても、反応溶液内の溶液の温度を迅速に変化させることは難しいため、実際には反応温度を変更したことになっていない。
図３のようにガス流路１１２を多段階に独立して設置すれば、複数のガス流路１１２ごとに反応流路の途中で温度設定を変更することができる。したがって、反応流路の途中で温度設定を変更すると、反応の途中で反応温度を変更して反応メカニズムのそれぞれの段階に対する適切な反応温度で反応させることにより、さらに副生成物の生成を抑制することができる。
また、微細流路を応用して反応溶液の迅速な混合を行えば、合流部付近で一気に反応が起こり、反応の進行度合いのバラつきが少なく、また、反応流路に沿って秒単位かそれ以下の短い時間単位で反応経路を追うことも可能となる。

本発明による一実施の形態を示すブロック図。 一実施の形態であるマイクロリアクタの斜視分解図及び断面図。 他の実施の形態であるマイクロリアクタの斜視分解図及び要部平面図。

符号の説明

１０１，１１６…ポンプ、１０４…反応溶液Ａ、１０５…反応溶液Ｂ、１０６，１０７，１１９，１２０…チューブ、１０８…導入流路Ａ、１０９…導入流路Ｂ、１１０…マイクロリアクタ、１１１…反応流路、１１２…ガス流路、１１４…生成物容器、１１５…生成物溶液、１２１…凝縮器、１２２…真空ポンプ、２０１，２０４…基板、２０２…反応流路基板、２０３…ガス流路基板、２０６…合流部。

Claims (10)

1. 反応溶液Ａを導入する導入流路Ａと、反応溶液Ｂを前記導入流路Ａに合流させる導入流路Ｂと、前記反応溶液Ａと前記反応溶液Ｂとが合流してから反応させる反応流路と、を備えたマイクロリアクタを冷却するマイクロリアクタの冷却システムにおいて、
   前記導入流路Ａと導入流路Ｂとが合流する合流部に設置されたガス流路と、
   前記ガス流路内を負圧にする真空ポンプと、
   前記ガス流路へ冷媒溶液を送るポンプと、
   を備え、前記冷媒溶液を前記ガス流路内で気化させることを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
2. 請求項１に記載のものにおいて、前記ガス流路は、前記反応流路から前記合流部の上流となる部分に設置されたことを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
3. 請求項１に記載のものにおいて、前記ガス流路内の圧力を所定の値に保持することを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
4. 請求項１に記載のものにおいて、前記ガス流路内の圧力を反応温度における前記冷媒溶液の蒸気圧に保持することを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
5. 請求項１に記載のものにおいて、前記導入流路Ａ，前記導入流路Ｂ，前記反応流路は反応流路基板に作成され、前記ガス流路は前記反応流路基板に重ね合わせて接合されるガス流路基板に設けられていることを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
6. 請求項１に記載のものにおいて、前記ガス流路は前記反応流路の流れ方向に段階的となるように複数設けられたことを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
7. 請求項１に記載のものにおいて、前記ガス流路は前記反応流路の流れ方向に段階的となるように設けられ、それぞれ異なる圧力となるように設定されていることを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
8. 請求項１に記載のものにおいて、前記ガス流路は前記反応流路の流れ方向に段階的となるように設けられ、それぞれの前記ガス流路内の圧力は、各反応段階の温度における前記冷媒溶液の蒸気圧に保持することを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
9. 請求項１に記載のものにおいて、前記反応流路の幅は１mm以下１μｍ以上、深さは１
   μｍ以上１mm以下とされたことを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
10. 請求項１に記載のものにおいて、前記反応による反応熱が、１０以上１００ｋＪ／mol以下であることを特徴とするマイクロリアクタの冷却システム。
    

Images