JP2009095770A

JP2009095770A - マイクロリアクタ

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Publication number: JP2009095770A
Application number: JP2007269950A
Authority: JP
Inventors: Tomofumi Shiraishi; 朋史白石; Tsutomu Kawamura; 勉河村; Takeyuki Kondo; 健之近藤; Masashi Oda; 将史小田
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: JP4946778B2

Abstract

【課題】多層流れにおける両端部分の混合性能を向上できるとともに、流路の点検や洗浄を容易に行えるマイクロリアクタを提供することにある。
【解決手段】２種類の流体をそれぞれ分割して複数の流れとしたものを導入する流体導入流路１１２，１１４と、流体導入流路の下流にあって流体を混合する流体合流部１１６を有する。流体導入流路１１２，１１４は、２種類の流体をそれぞれ分割して複数の流れとしたものを交互に水平に配置して導入する。流体合流部１１６は、２つの流体導入流路からの流体を流入させ、衝突させて２段とし流出させる。流体導入流路や流体合流部の形成された複数のプレートであるマイクロリアクタ本体１１と、アダプタ部１２と、蓋部１３とは、シール材１５Ａ，１５Ｂを挟んで積層し、ネジ１６により固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、微細流路で形成された反応部を備えるマイクロリアクタに係り、特に、２種類の液体を多層流れにより混合するものに用いるに好適なマイクロリアクタに関する。

近年、流路の幅と高さが数μｍから数百μｍの微細流路を有する構造体に、お互いに反応する２種類以上の流体を導入し、微細流路内でお互いに接触させて化学反応を生じさせる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。

マイクロリアクタは、流路の幅や高さが小さく、反応部の体積当たりの表面積が大きく、流路の容積が小さい。そのため、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速くなり、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。

マイクロリアクタの微細流路内の流れではレイノルズ数が数百以下となり、従来の反応装置のように乱流支配ではなく層流支配となる。層流支配下での流体同士の混合は分子拡散によるものが主となる。例えば、Ｙ字型やＴ字型の流路のマイクロリアクタを用いて、第１流体および第２流体の２つの流体を混合する場合の混合時間ｔｍ［ｓ］は、式（１）で表される。
ｔｍ＝Ｗ^２／Ｄ …（１）
ここで、Ｗは拡散距離［ｍ］、Ｄは物質の拡散係数［ｍ^２／ｓ］である。

Ｙ字型やＴ字型の流路のマイクロリアクタでは、拡散距離は流路幅に等しくなる。式（１）より混合時間は拡散距離（＝流路幅）の２乗に比例するため、流路幅が小さいほど混合時間が短くなる。

しかし、マイクロリアクタにおける流量を一定と仮定すると、流路幅が小さくなるほど線流速が速くなる。したがって、圧力損失が大きくなり、送液ポンプが大型化したり、場合によっては送液が不可能となる。

そこで、第１流体と第２流体をそれぞれ多数の層状の流れに分割して、それらを交互に水平に配置することで多層流れとして流路幅を絞ることにより、１層当たりの幅（または隣り合う層の中心間距離、＝拡散距離）を小さくして混合時間を短くする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載のものでは、多層流れを形成することで、局所的には拡散距離が小さくなり混合性能が向上するが、流路全体では混合性能は向上しないものである。すなわち、流路の両端部分を除くと、第１流体と第２流体の隣り合った部分がそれぞれ混合する。しかし、流路の両端部分では流体が半分づつ余ることになり、流路全体で混合が完了するためには、流路のそれぞれの端部分が反対の端部分まで拡散する必要がある。したがって、多層流れの流路全体において式（１）で表される混合時間を決める拡散距離Ｗは、１層当たりの幅ではなく流路幅となるため、混合効率が向上しないものである。

それに対して、多層流れを積層して、第１流体と第２流体とを市松模様状（チェス盤パターン）に流すアイディアが知られている（例えば、特許文献２の図６参照）。この方法によれば、流路の両端に部分においても２つの流体が接触するため、混合効率を向上できるものである。

国際公開第０２／１６０１７号パンフレット（２００２）特許第３６３３６２４号明細書

しかしながら、特許文献２記載のものでは、溝を刻んだ４枚のプレートを積層し、拡散溶接により一体化しているため、分解が不可能であり、流路の点検や洗浄を容易に行えないという問題があった。

本発明の目的は、多層流れにおける両端部分の混合性能を向上できるとともに、流路の点検や洗浄を容易に行えるマイクロリアクタを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、２種類の流体をそれぞれ分割して複数の流れとしたものを導入する流体導入部と、前記流体導入部の下流にあって流体を混合する流体混合部と、を有するマイクロリアクタであって、前記流体導入部は、２種類の流体をそれぞれ分割して複数の流れとしたものを交互に水平に配置して導入し、前記流体混合部は、２つの前記流体導入部からの流体を流入させ、衝突させて２段とし流出させるものである。
かかる構成により、多層流れにおける両端部分の混合性能を向上できるとともに、流路の点検や洗浄を容易に行えるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記流体混合部は、２つの前記流体導入部からの流体を同一平面上でお互いに相対する方向から流入させ、前記平面の鉛直方向に流出させるようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記流体混合部は、２つの平面上のそれぞれに前記流体導入部からの流体を流入させ、少なくとも１つの前記流体導入部からの流体の流れ方向を変化させて同一平面上の同一方向に流出させるようにしたものである。

（４）上記（１）から（３）において、好ましくは、前記流体導入部や前記流体混合部の形成された複数のプレートをシール材を挟んで積層し、ネジ締結により固定したものである。

本発明によれば、多層流れにおける両端部分の混合性能を向上できるとともに、流路の点検や洗浄を容易に行えるものとなる。

以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの構成について説明する。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタの全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す３面図である。図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は平面図であり、図２（ｃ）は側面図である。なお、図１と図２において、同一符号は、同一部分を示している。

図１に示すように、マイクロリアクタ１は、微細流路が加工されたマイクロリアクタ本体１１と、流体の出入口となるアダプタ部１２と、マイクロリアクタ本体１１の流路の天井となる蓋部１３とからなる。

マイクロリアクタ１は、流体の種類に応じてガラスや、ステンレス鋼などの金属や、シリコンや、樹脂などを用いることができる。マイクロリアクタ本体１１やアダプタ部１２に形成された微細流路は、板状の基板にエンドミルなどの機械加工、放電加工、エッチング、鋳型成形などで溝状の加工をすることで形成される。

図２に示すように、マイクロリアクタ本体１１とアダプタ部１２との間にはシール材１５Ａが挟まれ、また、マイクロリアクタ本体１１と蓋部１３との間にはシール材１５Ｂが挟まれる。その上で、複数のネジ１６によりマイクロリアクタ本体１１とアダプタ部１２と蓋部１３とが締結され、一体化され、流路から流体が漏れないようにしている。

以上のように、３枚のプレートの間にシール材を挟み、ネジで締結固定する構造とすることで、分解が可能であり、流路の点検や洗浄を容易に行えるものとなる。

次に、図３を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタに用いるマイクロリアクタ本体１１の構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタに用いるマイクロリアクタ本体の構成を示す３面図である。図３（ａ）は正面図であり、図３（ｂ）は平面図であり、図３（ｃ）は側面図である。なお、図３において、図１や図２と同一符号は、同一部分を示している。

マイクロリアクタ本体１１に加工された微細流路は、図の左側に位置する、５個の第１流体供給口１１１Ａと、５個の第１流体導入流路１１２Ａと、５個の第２流体供給口１１３Ａと、５個の第２流体導入流路１１４Ａと、１個の多層流形成部１１５Ａと、図の右側に位置する、５個の第１流体供給口１１１Ｂと、５個の第１流体導入流路１１２Ｂと、５個の第２流体供給口１１３Ｂと、５個の第２流体導入流路１１４Ｂと、１個の多層流形成部１１５Ｂと、図の中央に位置する１個の多層流合流部１１６を備えている。

第１流体供給口１１１Ａと第１流体導入流路１１２Ａとは、接続されている。また、第２流体供給口１１３Ａと第２流体導入流路１１４Ａとも、接続されている。５個の第１流体導入流路１１２Ａと５個の第２流体導入流路１１４Ａとは、全て、多層流形成部１１５Ａに接続されている。５個の第１流体導入流路１１２Ａと５個の第２流体導入流路１１４Ａは、交互に配置されている。

また、第１流体供給口１１１Ｂと第１流体導入流路１１２Ｂとは、接続されている。また、第２流体供給口１１３Ｂと第２流体導入流路１１４Ｂとも、接続されている。５個の第１流体導入流路１１２Ｂと５個の第２流体導入流路１１４Ｂとは、全て、多層流形成部１１５Ｂに接続されている。５個の第１流体導入流路１１２Ｂと５個の第２流体導入流路１１４Ｂは、交互に配置されている。

そして、多層流形成部１１５Ａと多層流形成部１１５Ｂは、多層流合流部１１６に接続されている。

そして、図の左側に第１流体導入流路１１２Ａが位置する場合、図の右側には第２流体導入流路１１４Ｂが位置し、図の左側に第２流体導入流路１１４Ａが位置する場合、図の右側には第１流体導入流路１１２Ｂが位置するように、互いに、異なる流体導入流路が対向するように配置されている。また、図２（ａ）に示すように、微細流路は、多層流合流部１１６の中心を回転対象とした点対称の形状になっている。

なお、供給口１１１Ａ，１１１Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂは、それぞれ片側５個づつとなっているが、片側１個以上あればよいものである。

次に、図４を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタに用いるアダプタ部１２の構成について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタに用いるアダプタ部の構成を示す３面図である。図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は平面図であり、図４（ｃ）は側面図である。なお、図４において、図１や図２と同一符号は、同一部分を示している。

アダプタ部１２は、第１流体入口１２１Ａ，１２１Ｂと、第１流体バッファ１２２Ａ，１２２Ｂと、第２流体入口１２３Ａ，１２３Ｂと、第２流体バッファ１２４Ａ，１２４Ｂと、混合流体出口１２５を備えている。バッファ１２２Ａ，１２２Ｂ，１２４Ａ，１２４Ｂは、流体を一時的に貯めることで、図３に示したマイクロリアクタ本体１１の供給口１１１Ａ，１１１Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂから均一流量で流れるように設けられたものである。

第１流体は、第１流体入口１２１Ａ，１２１Ｂからバッファ第１流体バッファ１２２Ａ，１２２Ｂを経由して、図３に示したマイクロリアクタ本体１１の供給口１１１Ａ，１１１Ｂから導入流路１１２Ａ，１１２Ｂを通り多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂへ移動する。第２流体も同様に、第２流体入口１２３Ａ，１２３Ｂからバッファ１２４Ａ，１２４Ｂを経由して、図３に示したマイクロリアクタ本体１１の供給口１１３Ａ，１１３Ｂから導入流路１１４Ａ，１１４Ｂを通り多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂへ移動する。導入流路１１２Ａ，１１２Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂを通った２つの流体は、導入流路１１２Ａ，１１４Ａ，１１２Ｂ，１１４Ｂが交互に配置されており、レイノルズ数が数百以下であり層流支配であることから、多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂにおいて２つの流体が交互に配置された多層流れを形成する。

次に、図５を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタにおける多層流合流部１１６での流れについて説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタにおける多層流合流部での流れの模式図である。

図３に示したマイクロリアクタ本体１１の多層流合流部１１６では、多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂで形成された２つの多層流れを合流させる。

図５に示すように、第１流体１４１と第２流体１４２は、多層流合流部１１６での流れ方向１４３に垂直な断面において、流体が交互に配置された市松模様となる。

図５の左側における第１流体１４１Ａ１，…，１４１Ａ５と第２流体１４２Ａ１，…，１４２Ａ５について見ると、第１流体と第２流体が交互に配置され、例えば、第１流体１４１Ａ２の両側には、第２流体１４２Ａ１，１４２Ａ２が位置し、第２流体１４２Ａ２の両側には、第１流体１４１Ａ２，１４１Ａ３が位置するため、第１流体と第２流体の隣り合った部分がそれぞれ混合する。しかし、流路の両端部分の第１流体１４１Ａ１と第２流体１４２Ａ５では、流体が半分づつ余ることになる。

また、図５の右側における第１流体１４１Ｂ１，…，１４１Ｂ５と第２流体１４２Ｂ１，…，１４２Ｂ５について見ると、第１流体と第２流体が交互に配置され、例えば、第１流体１４１Ｂ２の両側には、第２流体１４２Ｂ２，１４２Ｂ３が位置し、第２流体１４２Ｂ２の両側には、第１流体１４１Ｂ１，１４１Ｂ２が位置するため、第１流体と第２流体の隣り合った部分がそれぞれ混合する。しかし、流路の両端部分の第１流体１４１Ｂ５と第２流体１４２Ｂ１では、流体が半分づつ余ることになる。

しかしながら、さらに、本実施形態では、多層流合流部１１６を備えている。多層流合流部１１６では、図３で説明したように、第１流体１４１Ａ１には、第２流体１４２Ｂ１が対向し、第２流体１４２Ａ５には、第１流体１４１Ｂ５が対向するように流路が配置されている。従って、第１流体１４１Ａ１と第２流体１４２Ｂ１が隣り合うため、混合し、また、第２流体１４２Ａ５と第１流体１４１Ｂ５が隣り合うため、混合する。

多層流合流部１１６で流体が交互に配置された市松模様とすることで、多層流れの両端部においても、混合するため、混合性能が向上するものである。

次に、図６を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタの混合性能の解析結果について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの混合性能の解析結果の説明図である。

本実施形態における多層流合流部１１６で流体が交互に配置された市松模様となる解析体系として、流路高さ５００μｍ、流路幅２５００μｍ、流路長さ５ｃｍとし、流路断面を２５０μｍ×２５０μｍの正方形で２０等分して第１流体と第２流体を交互に配置した多層流れとした。なお、本解析では、流路の壁における流速を０とした。

また、比較例の解析体系として、流路高さ２５０μｍ、流路幅２５００μｍ、流路長さ５ｃｍとし、流路断面を２５０μｍ×２５０μｍの正方形で１０等分して第１流体と第２流体を交互に配置した多層流れとした。なお、本解析でも流路の壁における流速を０とした。

第１流体にトレーサーとなる物質Ａを１ｋｍｏｌ／ｍ^３の濃度で混合する。第１流体および第２流体の物性は同一とし、密度１０^３ｋｇ／ｍ^３、粘度１０^−３Ｐａ・ｓとした。また、物質Ａの分子拡散係数を１０^−９ｍ^２／ｓとした。流路内の流れは層流であり、流体は１０^−３ｍ／ｓで流入してくるものとした。

また、濃度ムラを式（２）で定義する。

ここで、ＣＡＶは流路断面での物質Ａの平均濃度［ｋｍｏｌ／ｍ^３］、Ｃは流路断面での物質Ａの局所濃度［ｋｍｏｌ／ｍ^３］、ｕは流路断面での局所流速［ｍ／ｓ］である。

は流路断面について積分する意味を表す。

２つの流体が混合していない入口においては、式（２）で表される濃度ムラは１となり、混合が完全に終了して濃度が均一になると濃度ムラは０となる。

図６は、濃度ムラが流路長さ方向に変化していく様子を示している。比較例（図中のＹ）では、流路長さ３ｃｍ以降では、濃度ムラの変化率（曲線の傾き）が小さくなり、０．１よりも小さくならない。

図中Ｘで示す本実施形態の構成では、比較例Ｙと比較して、濃度ムラの変化率が大きくなり、流路長さが短い領域で濃度ムラが小さくなっている。

したがって、多層流合流部１１６での流れ方向１４３に垂直な断面において、流体が交互に配置された市松模様とすることで、流路両端部分の混合性能が向上することが確認できた。

以上説明したように、多層流合流部での流れ方向に垂直な断面において、流体が交互に配置された市松模様とすることで、流路両端部分の混合性能を向上することができる。

また、３枚のプレートの間にシール材を挟み、ネジで締結固定する構造とすることで、分解が可能であり、流路の点検や洗浄を容易に行えるものとなる。

次に、図７〜図１１を用いて、本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタの構成について説明する。
最初に、図７及び図８を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタの全体構成について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す分解斜視図である。図８は、本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す３面図である。図８（ａ）は正面図であり、図８（ｂ）は平面図であり、図８（ｃ）は側面図である。なお、図７と図８において、同一符号は、同一部分を示している。

図７に示すように、マイクロリアクタ２は、微細流路が加工されたマイクロリアクタ本体２１と、流体の出入口となるアダプタ部２２と、マイクロリアクタ本体２１の流路の天井となる蓋部２３とからなる。

マイクロリアクタ２は、流体の種類に応じてガラスや、ステンレス鋼などの金属や、シリコンや、樹脂などを用いることができる。マイクロリアクタ本体２１やアダプタ部２２に形成された微細流路は、板状の基板にエンドミルなどの機械加工、放電加工、エッチング、鋳型成形などで溝状の加工をすることで形成される。

図８に示すように、マイクロリアクタ本体２１とアダプタ部２２との間にはシール材１５Ａが挟まれ、また、マイクロリアクタ本体２１と蓋部２３との間にはシール材１５Ｂが挟まれる。その上で、複数のネジ１６によりマイクロリアクタ本体２１とアダプタ部２２と蓋部２３とが締結され、一体化され、流路から流体が漏れないようにしている。

次に、図９を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタに用いるマイクロリアクタ本体２１の構成について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタに用いるマイクロリアクタ本体の構成を示す３面図と背面図である。図９（ａ）は正面図であり、図９（ｂ）は平面図であり、図９（ｃ）は側面図であり、図９（ｄ）は背面図である。なお、図９において、図７や図８と同一符号は、同一部分を示している。

マイクロリアクタ本体２１に加工された微細流路は、マイクロリアクタ本体２１の正面に位置する、５個の第１流体供給口１１１Ａと、５個の第１流体導入流路１１２Ａと、５個の第２流体供給口１１３Ａと、５個の第２流体導入流路１１４Ａと、１個の多層流形成部１１５Ａと、１個の多層流合流部１１６と、マイクロリアクタ本体２１の背面に位置する、５個の第１流体供給口１１１Ｂと、５個の第１流体導入流路１１２Ｂと、５個の第２流体供給口１１３Ｂと、５個の第２流体導入流路１１４Ｂと、１個の多層流形成部１１５Ｂを備えている。

そして、マイクロリアクタ本体２１の正面側に第１流体導入流路１１２Ａが位置する場合、マイクロリアクタ本体２１の背面側には第２流体導入流路１１４Ｂが位置するように、互いに、異なる流体導入流路が対向するように配置されている。

マイクロリアクタ本体２１の一側面には、第１流体入口１２１と、第２流体入り口１２２が設けられ、マイクロリアクタ本体２１の内部には、第１流体バッファ１２３と第２流体バッファ１２４が設けられている。バッファ１２３，１２４は、流体を一時的に貯めることで、供給口１１１Ａ，１１１Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂから均一流量で流れるように設けられたものである。

第１流体は、第１流体入口１２１から第１流体バッファ１２３を経由して、供給口１１１Ａ，１１１Ｂから導入流路１１２Ａ，１１２Ｂを通り多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂへ移動する。第２流体も同様に、第２流体入口１２２から第２流体バッファ１２４を経由して、供給口１１３Ａ，１１３Ｂから導入流路１１４Ａ，１１４Ｂを通り多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂへ移動する。導入流路１１２Ａ，１１２Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂを通った２つの流体は、導入流路１１２Ａ，１１４Ａ，１１２Ｂ，１１４Ｂが交互に配置されており、レイノルズ数が数百以下であり層流支配であることから、多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂにおいて２つの流体が交互に配置された多層流れを形成する。

本実施形態では、第１の実施形態と比較してバッファの数が半減されている。第１流体は、入口１２１からバッファ１２２を経由して供給口１１１から導入流路１１２を通り多層流形成部１１５へ移動する。２つの多層流形成部１１５へ１つのバッファ１２２から流体を供給することで、供給口１１１から均一流量で流すことが可能となる。これは、第２流体も同様である。

次に、図１０を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタに用いるアダプタ部２２の構成について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタに用いるアダプタ部の構成を示す３面図である。図１０（ａ）は正面図であり、図１０（ｂ）は平面図であり、図１０（ｃ）は側面図である。なお、図１０において、図７や図８と同一符号は、同一部分を示している。

アダプタ部２２は、混合流体出口１２５を備えている。

次に、図１１を用いて、本実施形態によるマイクロリアクタにおける多層流合流部１１６での流れについて説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタにおける多層流合流部での流れの模式図である。

図９に示したマイクロリアクタ本体２１の多層流合流部１１６では、多層流形成部１１５Ａ，１１５Ｂで形成された２つの多層流れを合流させる。

図１１に示すように、第１流体１４１と第２流体１４２は、多層流合流部１１６での流れ方向１４３に垂直な断面において、流体が交互に配置された市松模様となる。

図９の上側における第１流体１４１Ａ１，…，１４１Ａ５と第２流体１４２Ａ１，…，１４２Ａ５について見ると、第１流体と第２流体が交互に配置され、例えば、第１流体１４１Ａ２の両側には、第２流体１４２Ａ１，１４２Ａ２が位置し、第２流体１４２Ａ２の両側には、第１流体１４１Ａ２，１４１Ａ３が位置するため、第１流体と第２流体の隣り合った部分がそれぞれ混合する。しかし、流路の両端部分の第１流体１４１Ａ１と第２流体１４２Ａ５では、流体が半分づつ余ることになる。

また、図９の下側における第１流体１４１Ｂ１，…，１４１Ｂ５と第２流体１４２Ｂ１，…，１４２Ｂ５について見ると、第１流体と第２流体が交互に配置され、例えば、第１流体１４１Ｂ２の両側には、第２流体１４２Ｂ２，１４２Ｂ３が位置し、第２流体１４２Ｂ２の両側には、第１流体１４１Ｂ１，１４１Ｂ２が位置するため、第１流体と第２流体の隣り合った部分がそれぞれ混合する。しかし、流路の両端部分の第１流体１４１Ｂ５と第２流体１４２Ｂ１では、流体が半分づつ余ることになる。

しかしながら、さらに、本実施形態では、多層流合流部１１６を備えている。多層流合流部１１６では、図９で説明したように、第１流体１４１Ａ１には、第２流体１４２Ｂ１が対向し、第２流体１４２Ａ５には、第１流体１４１Ｂ５が対向するように流路が配置されている。従って、第１流体１４１Ａ１と第２流体１４２Ｂ１が隣り合うため、混合し、また、第２流体１４２Ａ５と第１流体１４１Ｂ５が隣り合うため、混合する。

さらに、バッファ数を半減することができる。

本発明は、少量で高付加価値の製品である医薬品やファインケミカル向けの製造装置に好適である。

本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す分解斜視図である。本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す３面図である。本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタに用いるマイクロリアクタ本体の構成を示す３面図である。本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタに用いるアダプタ部の構成を示す３面図である。本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタにおける多層流合流部での流れの模式図である。本発明の第１の実施形態によるマイクロリアクタの混合性能の解析結果の説明図である。本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す分解斜視図である。本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタの全体構成を示す３面図である。本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタに用いるマイクロリアクタ本体の構成を示す３面図と背面図である。本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタに用いるアダプタ部の構成を示す３面図である。本発明の第２の実施形態によるマイクロリアクタにおける多層流合流部での流れの模式図である。

符号の説明

１，２…マイクロリアクタ
１１，２１…マイクロリアクタ本体
１２，２２…アダプタ部
１３，２３…蓋部
１５Ａ，１５Ｂ…シール材
１６…ネジ
１１１，１１３…流体供給口
１１２，１１４…流体導入流路
１１５…多層流形成部
１１６…多層流合流部
１２１，１２３…流体入口
１２２，１２４…バッファ
１２５…混合流体出口
１４１…第１流体
１４２…第２流体
１４３…流れ方向を示す

Claims

２種類の流体をそれぞれ分割して複数の流れとしたものを導入する流体導入部と、
前記流体導入部の下流にあって流体を混合する流体混合部と、
を有するマイクロリアクタであって、
前記流体導入部は、２種類の流体をそれぞれ分割して複数の流れとしたものを交互に水平に配置して導入し、
前記流体混合部は、２つの前記流体導入部からの流体を流入させ、衝突させて２段とし流出させること、
を特徴とするマイクロリアクタ。
請求項１記載のマイクロリアクタにおいて、
前記流体混合部は、２つの前記流体導入部からの流体を同一平面上でお互いに相対する方向から流入させ、前記平面の鉛直方向に流出させること、
を特徴とするマイクロリアクタ。
請求項１記載のマイクロリアクタにおいて、
前記流体混合部は、２つの平面上のそれぞれに前記流体導入部からの流体を流入させ、少なくとも１つの前記流体導入部からの流体の流れ方向を変化させて同一平面上の同一方向に流出させること、
を特徴とするマイクロリアクタ。
請求項１から３記載のマイクロリアクタにおいて、
前記流体導入部や前記流体混合部の形成された複数のプレートをシール材を挟んで積層し、ネジ締結により固定したこと、
を特徴とするマイクロリアクタ。