JP2008212814A - 流体搬送路、流体処理装置および流体処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体を流入させる流入口と、流体を搬送する流路と、前記流路中に設けられた流体の進行方向を変化させ分岐させる分岐部と、該分岐部を経た流体を流出させる複数の流出口とを有する流体搬送路であって、前記流入口と、前記分岐部との間に流体の進行方向を変化させる領域が存在し、該領域において、前記流路中の流体の進行方向における中心線が、異なる位置を中心とする二つの円弧の連なりに沿うと共に、該連なりは各円弧に沿った流体の回転方向が互いに逆となるような二つの円弧を組み合わせたものであり、流体の進行方向の変化する角度をθとして、第一の円弧はA×θ(但し、Aは正の整数または小数を表す。)の角度を有し、第二の円弧は(A−1)×θの角度を有する流体搬送路。
【選択図】図13
Description
本発明は、高速で流体を搬送し、複数の流出口に分配させる流体搬送路において、流体の速度分布を流路の中心軸に対して対象にすることにより、分配される流量のばらつきを低減できる流体搬送路を提供するものである。
本発明の流体搬送路は、流体を流入させる流入口と、流体を搬送する流路と、前記流路中に設けられた流体の進行方向を変化させ分岐させる分岐部と、該分岐部を経た流体を流出させる複数の流出口とを有する流体搬送路であって、前記流入口と、前記分岐部と、の間に流体の進行方向を変化させる領域が存在し、該領域において、前記流路中の流体の進行方向における中心線が、異なる位置を中心とする二つの円弧の連なりに沿うと共に、該連なりは各円弧に沿った流体の回転方向が互いに逆となるような二つの円弧を組み合わせたものであり、流体の進行方向の変化する角度をθとして、第一の円弧はA×θ(但し、Aは正の整数または小数を表す。)の角度を有しており、第二の円弧は(A−1)×θの角度を有していることを特徴とする。
前記第一の円弧の半径をR1、前記第二の円弧の半径をR2とすると、該R1と該R2との比(R1/R2)が、0.5以上1.5以下であることが好ましい。
前記第一の円弧と前記第二の円弧との間に前記円弧を形成する流路の直径の1/10以下の長さを有する直線状の流路を有していてもよい。
次に、流体搬送路について詳細に説明する。図12は、本発明の流体搬送路1000を説明するための概略図である。図12に示すように流入口1001と分岐部1002が連結している。分岐部1002は2つに分岐し、分岐部1002の出口は分岐路1021、1022に連結され、分岐路1021、1022は分岐部1003の入口に連結される。また、分岐部1003は2つに分岐し、分岐部1003の出口は分岐部1004の入口に連結されている。また、分岐部1004の出口は分岐部1005の入口に連結されている。そして、分岐部1005の出口は流出口1006に連結されている。流入口1001から流入した流体は、分岐部1002から1005を通って、流出口1006から流出する。
Aの範囲について詳細に説明する。Aの範囲は、1.8以上2.2以下、好ましくは1.9以上2.1以下、特に好ましくは2とすることが適切である。図18(a)、(b)の流体搬送路は流体の進行方向を変化させる角度が90°、流路幅が1.0mm、第一の円弧の半径R21、第二の円弧の半径R22がともに1.0mmである。また、第一の円弧と第二の円弧は連続的に組み合わされている。図18(a)はAが1.8の場合を示す図であり、第一の円弧1801の角度α21は162°、第二の円弧1802の角度α22は72°である。また、図18(b)はAが2.2の場合を示す図であり、第一の円弧1806の角度α31は198°、第二の円弧1807の角度α32は108°である。いずれの場合も、流体の速度分布が流路の中心軸に対して対称となるので、下流に位置する分岐部において流体は略均等に分配される。なお、Aの範囲が1.8以上2.2以下のとき本発明の効果が顕著であるが、それ以外の範囲であっても本発明の効果を得ることができる。また、R21とR22との比の範囲が0.5以上1.5以下、第一の円弧1801と第二の円弧1802との間に流路の直径の1/10以下の長さを有する直線状の流路を設けてもよい。
流路の幅は、特に限定されるものではないが、0.01mm以上1000mm以下、好ましくは、0.05mm以上100mm以下、特に好ましくは、0.1mm以上10mm以下の範囲とすることが適切である。
実施例1
図を用いて本発明の流体処理装置を説明する。図1は本発明の実施例1の流体処理装置を示す斜視図である。また、図2(a)は、本実施例1の流体処理装置を下側から見た図、図2(b)は、図2(a)のB−B’における断面図、図2(c)は図2(b)のC−C’における断面図である。図2(d)は図2(c)のD−D’における断面図、図2(e)は図2(a)のE−E’における断面図である。本実施例のアレイ型マイクロミキサーは、流体分配流路基板118と、ノズル基板117を積層することで作製されている。101aから116a、101bから116bは、ノズル基板117に形成されたノズルであり、119aと119bはチューブコネクタである。
図3は本発明の実施例2の流体処理装置を説明する説明図である。図3(a)は、実施例2の流体処理装置を下側から見た図、図3(b)は図3(a)のB−B’における断面図、図3(c)は図3(b)のC−C’における断面図、図3(d)は図3(c)のD−D’における断面図、図3(e)は図3(a)のE−E’における断面図である。本実施例のアレイ型マイクロミキサーは、流体分配流路基板206とノズル基板205を積層することで作製されている。201aから204a、201bから204bはノズルであり、209aと209bはチューブコネクタである。
図5は、本発明の実施例3の流体処理装置の説明図である。本実施例では、実施例1と同様に、流体分配流路基板とノズル基板を積層し、チューブコネクタを接続することで作製される。
図7は本発明の実施例4の流体処理装置を説明する説明図である。図7(a)は、実施例4の流体処理装置を下側から見た図、図7(b)は図7(a)のB−B’における断面図、図7(c)は図7(b)のC−C’における断面図、図7(d)は図7(c)のD−D’における断面図、図7(e)は図7(a)のE−E’における断面図である。本実施例のアレイ型マイクロミキサーは、流体分配流路基板434とノズル基板433を積層することで作製されている。401aから432a、401bから432bはノズルであり、437aと437bはチューブコネクタである。
進行方向変化部445から448は、流体の進行方向が180°変化する領域である。本実施例では、発明を実施するための最良の形態の欄で説明した流体の進行方向を90°変化させる流体分配流路を2つ組み合わせることにより、流体の進行方向を180°変化させる。以下、図9を用いて詳細に説明する。
図10は本発明の実施例5の流体処理装置を説明する説明図である。図10(a)は、実施例5の流体処理装置を下側から見た図、図10(b)は図10(a)のB−B’における断面図、図10(c)は図10(b)のC−C’における断面図、図10(d)は図10(c)のD−D’における断面図、図10(e)は図10(a)のE−E’における断面図である。本実施例のアレイ型マイクロミキサーは、流体分配流路基板566とノズル基板565を積層することで作製されている。501aから564a、501bから564bはノズルであり、569aと569bはチューブコネクタである。
図11は、本発明の実施例6の流体処理システムを示す概念図である。
図24は本発明の実施例7の流体処理装置を説明する説明図である。図24(a)は、実施例7の流体処理装置を下側から見た図、図24(b)は図24(a)のB−B’における断面図、図24(c)は図24(b)のC−C’における断面図、図24(d)は図24(c)のD−D’における断面図、図24(e)は図24(a)のE−E’における断面図である。本実施例のアレイ型マイクロミキサーは、流体分配流路基板710とノズル基板709を積層することで作製されている。701aから708a、701bから708bはノズルであり、713aと713bはチューブコネクタである。
次に、活性層801の側にフォトレジスト806を厚さ15μm成膜する。噴出口のパターンを保護するためである[図25(e)]。
最後に、減圧化学的気相成長法(LPCVD法)によりシリコン窒化膜を成膜する[図25(h)]。
次に、O2プラズマ処理によりフォトレジスト813を除去した後、液温110℃の硫酸および過酸化水素水の混合溶液により基板を洗浄する[図25(k)]。
以上の方法で作製されたノズル基板709および流体分配流路基板710は基板間直接接合により接合する[図25(m)]。
117、205、433、565、709 ノズル基板
118、206、300、434、566、710 流体分配流路基板
119a、119b、209a、209b、437a、437b、569a、569b、713a、713b チューブコネクタ
121a、121b、207a、207b、301a、301b、435a、435b、567a、567b、711a、711b 流体分配流路
1000、1100 流体搬送路
1021、1022 分岐路
120a、120b、208a、208b、302a、302b、436a、436b、568a、568b、712a、712b、1001、1101、2301 流入口
218 領域
210、1013 流路
211、1014、1803、1903、2003 中心線
213、215、1015、1016、1019、1804、1805、1904、1905、2004、2005 中心
212、1017、1801、1806、1901、2001 第一の円弧
214、1018、1802、1807、1902、2002 第二の円弧
1020 円弧
216、323、438から442、901から903、1002から1005、1102から1105 分岐部
217a、217b、305aから320a、305bから320b、457、904、1006、1106、2302 流出口
303a、304a、303b、304b、321、322、443から456、464、465、905から918、1007から1012、1107から1112、 進行方向変化部
601 流体処理システム
602 高圧ガス
603 レギュレータ
604 第1の反応液タンク
605 第2の反応液タンク
606 量計
607 流体処理装置
608 反応容器
609 マゼンタ顔料の分散体
610 回収タンク
801 活性層
802 シリコン酸化膜層
803 支持基板層
804、806、813 フォトレジスト
807、814 シリコン窒化膜
808、809 連結部
810、811 導入口
812 シリコン基板
1601、1701 入口
1602、1702 出口
1603、1703 曲がり部
2006 直線状の流路
2101、2102 オリフィス
2103 遮蔽部
2104 ジェット衝突混合室
Claims (10)
- 流体を流入させる流入口と、流体を搬送する流路と、前記流路中に設けられた流体の進行方向を変化させ分岐させる分岐部と、該分岐部を経た流体を流出させる複数の流出口とを有する流体搬送路であって、前記流入口と、前記分岐部と、の間に流体の進行方向を変化させる領域が存在し、該領域において、前記流路中の流体の進行方向における中心線が、異なる位置を中心とする二つの円弧の連なりに沿うと共に、該連なりは各円弧に沿った流体の回転方向が互いに逆となるような二つの円弧を組み合わせたものであり、流体の進行方向の変化する角度をθとして、第一の円弧はA×θ(但し、Aは正の整数または小数を表す。)の角度を有しており、第二の円弧は(A−1)×θの角度を有していることを特徴とする流体搬送路。
- 流体を流入させる1個の流入口から、流体の進行方向を変化させ分岐させる分岐部で第一の分岐をして2個の第一の分岐路が設けられ、該第一の分岐路の各々から第二の分岐をして各々第二の分岐路が設けられて、さらに順次分岐をして設けられた分岐路の、流入口から流出口に至る1系列の流体搬送路であって、前記分岐路中には流体の進行方向を変化させる領域が存在し、該領域において、前記流路中の流体の進行方向における中心線が、異なる位置を中心とする二つの円弧の連なりに沿うと共に、該連なりは各円弧に沿った流体の回転方向が互いに逆となるような二つの円弧を組み合わせたものであり、流体の進行方向の変化する角度をθとして、第一の円弧はA×θ(但し、Aは正の整数または小数を表す。)の角度を有しており、第二の円弧は(A−1)×θの角度を有していることを特徴とする流体搬送路。
- 前記Aは1.8以上2.2以下であることを特徴する請求項1または2に記載の流体搬送路。
- 前記第一の円弧の半径をR1、前記第二の円弧の半径をR2とすると、該R1と該R2との比(R1/R2)が0.5以上1.5以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載の流体搬送路。
- 前記二つの円弧は連続的に組み合わされたものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載の流体搬送路。
- 前記第一の円弧と前記第二の円弧との間に前記円弧を形成する流路の直径の1/10以下の長さを有する直線状の流路を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの項に記載の流体搬送路。
- 前記円弧は、円、楕円、複数の辺を組合わせて円弧状にしたものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかの項に記載の流体搬送路。
- 前記流入口と前記分岐部との間または前記分岐部と前記分岐部との間に流体の進行方向を変化させる領域が2つ有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかの項に記載の流体搬送路。
- 第一の流体分配流路と、該第一の流体分配流路に対応して設けられた第二の流体分配路を有し、該第一の流体分配路の流出口から流出する第一の流体と、該第二の流体分配路の流出口から流出する第二の流体とを衝突させて流体の混合または反応を行う流体処理装置であって、前記第一の流体分配流路および第二の流体分配路に請求項1及至8のいずれかに記載の流体搬送路が設けられていることを特徴とする流体処理装置。
- 請求項9に記載の流体処理装置と、流体を搬送する搬送手段と、該搬送手段を制御する流体制御手段と、前記流体処理装置に供給する流体を貯留する供給流体貯留装置と、前記流体処理装置から流出する流体を貯留する流出流体貯留装置とを備えていることを特徴とする流体処理システム。
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2008
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