JP2012526649A - 連続的反応の小型反応装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明(請求項2)の好ましい側面によれば、反応ユニットは、処理および熱交換のモジュールと、前記処理および熱交換モジュール、第2のフレーム手段の間に挟まれるカバープレートと、を含みます。第一に、上で言及された本発明による組立ユニット方式(modularity)は、処理および熱交換モジュール、およびカバープレートの各々を別々に交換できることを意味します。更に、カバープレートは、処理および熱交換モジュールの前面に作られるか前面で作動される処理流体経路システムを密閉するためのシール手段として役立ちます。すなわち、カバープレートなしで、処理流体経路システムを形成するチャネル(channels)は、フライス加工(milling)のようなある超微細加工技術によって容易に形成された様々な厚さおよび/または深さの開放した溝です。その後、開いた溝は、反応ユニットの側面において様々な材料および産出物のための入口および出口の開口を残しつつ、カバープレートによって流体に対してしっかりと(fluid-tightly)カバーされるとともに閉じられます。
本発明(請求項6)の好ましい側面によれば、処理および熱交換のサブモジュールはさらに、プレート形のサブモジュール本体と、処理流体経路システムを含む第1のサブモジュール本体と、熱交換流体経路システムを含む第2のサブモジュールと、に分けられます。したがって、さらに小さな「主たる」実体(すなわち、入口ポートと出口ポートなどのような要素を無視します。)への区分は次の通りです:反応ユニット→モジュール→サブモジュール→サブモジュール本体。本側面によれば、反応ユニットは4つの主な実体に分割されるか、あるいは、小型反応装置は、6つの主な実体に分割されます。違った分け方で実体をグループ化することができることに注目すべきです。すなわち熱交換流体経路システムを準備した後に、例えば、熱交換サブモジュール本体は、第2の熱交換モジュール(請求項3の中で定義された熱交換モジュールと同等であるが、密閉されるために追加の表面を必要としない閉じた経路システムを持っている)を形成する第2のカバープレートと接続できます。
第1と第2のフレーム手段100、200は、長方形のフランジとして形成され、4個のねじ山が付けられた穴104と4個の通し穴204とをそれぞれ含み、それらは積み重ねる軸Sに関して等距離で配置されるとともに積み重ねる軸Sのまわりに配置され、そしてそれらは反応ユニットRUとして上に言及された耐流体である本体を形成するためにサブモジュール300、400、およびカバープレート500を一緒に押すために使用されるボルト206(図1参照)を受容します。
第2のフレーム200は、積み重ねる軸Sに関して中央に長方形の開口部203を有し、処理サブモジュール300の前面に形成された処理流体経路システム304の、外部ユニットへのそれを通る接続(穴502を経由した)を許容します。第1のフレーム手段100は、熱交換サブモジュール400がぴったりと合う、長方形の凹所106を有しています。凹所106は、発明の位置決め手段として働き、そして、その代わりに、第2のフレーム手段200にも形成されてもよいし、あるいは第2のフレーム手段にのみ形成されても構いません。
したがって、カバープレート500および処理サブモジュール300が、単なる圧力接触によって、それらが覆うそれぞれの経路システムを流れる流体がこの経路システムから出る(「こぼれる」)ことを防止し、さらなるシーリングは不必要です。熱交換サブモジュール400(化学反応はその中で起こらない)の場合には、対応する接触表面は上記に言及された高品質である必要がないことが、更に注目されるべきです、なぜなら、熱交換流体のうちのいくらかが熱交換流体経路の一部からそれの他の部分に「こぼれる」かどうかは、実際には重要ではないからです。
図6〜15は、図5中に示される発明の処理サブモジュール300´の処理流体経路システム304の変形例を示し、そこでの各変形例では、入口および出口ポートが溝302の内に配置されるとともに前面あるいは後面(図5中の上面或いは下面および図6および15中の投影面。)の側に開口し、溝302は、処理モジュール300´の前面を、処理流体経路システム304が配置された内部エリアと、処理サブモジュール300´および熱交換サブモジュール400を互いに固定するための穴316が配置され外部エリアと、に分割します。
さらに、処理流体経路システム304の上に言及された3D構造が、接線のミキサーの入口で経路が収縮されるか狭くなっていること(例えばそれは図13に示され、図10には欠けている)にも注目されるべきです。それのコンビネーションは図15中のミキサー中の右側に示され、そこでは流れ方向において、それはこのミキサー内で上下方向であり、そのミキサーの組合せは2D−3D−2D−3Dです。
(i)第1から第4のカラムは、第1から第4の実施形態をそれぞれ表わします。
100…第1のフレーム手段
104…ねじ山のある穴
106…長方形の凹所
200…第2のフレーム手段
203…円形の開口
204…通し穴
206…ボルト
300(´)…処理サブモジュール
302…環状溝
304…処理流体経路システム
306…混合ゾーン
308…保持ゾーン
310…第1の入口ポート
312…第2の入口ポート
314…出口ポート
316…穴
318…触媒の流れ経路
320…斜面(Ramps)
322…突出
324…障壁
400…熱交換サブモジュール
402…環状溝
404…熱交換流体経路システム
416…穴
500…カバープレート
502…穴
600…カバープレート
700…処理および熱交換サブモジュール
800…第2のカバープレート
A、B…300の向き
P…産出物
R…反応物
RU…反応ユニット
S…積み重ね軸
以下に、本願出願の当初に特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[請求項1]
後ろから前への積み重ね軸に沿って配置された、第1のフレーム手段と、反応ユニットと、第2のフレーム手段と、を備え、
前記反応ユニットは、前記反応ユニットから流れる少なくとも1つの産出物を形成するために前記反応ユニットに流れ込む複数の材料あるいは反応物の連続的な反応のための処理流体経路システムと、前記処理流体経路システムの温度環境を調節するための熱交換流体経路システムと、を有し、
前記第1と第2のフレーム手段が各々フランジとして形成され、
前記第1と第2のフレーム手段は、前記第1と第2のフレーム手段の外部の周囲に沿って、およびその周囲内に配置される複数の張力付加手段によって互いの方へ押され、前記反応ユニットを囲む、モジュール構造を含む連続的反応の小型反応装置。
[請求項2]
前記反応ユニットは、処理および熱交換のモジュールと、前記処理および熱交換モジュールと、前記第2のフレーム手段と、を間に挟まれたカバープレートと、を有し、
前記処理流体経路システムは、前記処理流体経路システムを密閉するように前記カバープレートで直接覆われる前記処理および熱交換モジュールの反応表面に作られた微小構造を含む請求項1に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項3]
前記処理および熱交換のモジュールは、プレート形の処理サブモジュールと、前記反応表面の前面と、前記処理サブモジュールと第1のフレーム手段との間に挟まれたプレート形の熱交換サブモジュールと、を有し、
前記熱交換流体経路システムは、前記熱交換サブモジュールの前面に作られた微小構造を有するとともに、前記熱交換流体経路システムを密閉するように前記処理サブモジュールの背面で覆われた、請求項2に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項4]
前記熱交換サブモジュールおよび前記第1のフレーム手段は、1部品で作られる請求項3に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項5]
前記処理および熱交換のモジュールは、プレート形の処理および熱交換サブモジュールと、前記反応表面の前面と、前記処理および熱交換サブモジュールと前記第1のフレーム手段との間に第2のカバープレートと、を含み、
前記熱交換流体経路システムは、前記熱交換サブモジュールの後面に作られた微小構造を有するとともに、前記熱交換流体経路システムを密閉するように前記第2のカバープレートで覆われる請求項2に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項6]
前記処理および熱交換サブモジュールは、前記積み重ね軸に垂直な平面で、前記処理流体経路システムを含む第1のプレート形のサブモジュール本体と、前記熱交換経路システムを含む第2のプレート形のサブモジュール本体と、に分割された請求項5に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項7]
前記第2のカバープレートおよび前記第1のフレーム手段は、1部品で作られる請求項5または請求項6に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項8]
透明な前記カバープレートを通して前記処理流体経路システムが検査されることを許容するように前記第2のフレーム手段が構成される請求項2から6のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項9]
前記第2のフレーム手段は、前記検査を可能にする検査窓を有する請求項8に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項10]
前記第2のフレーム手段は、前記第2のフレーム手段を通る前記カバープレートの外部の流体接続が、前記処理流体経路システムのための流体入り口手段として役立つことを許容するように構成される請求項2から7のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項11]
前記カバープレートの表面は、触媒のコーティングを備えた(carries)前記処理流体経路システムを直接覆う請求項2から10のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項12]
前記反応ユニットは、前記処理流体経路システムに流れ込む複数の第1の材料のための複数の第1の入口ポートと、流れ方向において前記複数の第1の入口ポートの下流に設けられ、前記処理流体経路システムに流れ込む少なくとも1つの第2の材料のための少なくとも1つの第2の入口ポートと、を備える請求項2から11のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項13]
前記第1および/または第2の入り口ポートは、前記反応ユニットの側面および/または前面および後面上に設けられる請求項12に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項14]
前記処理流体経路システムおよび/または前記熱交換流体経路システムは、曲がりくねった様式で形成される請求項1から13のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項15]
前記処理流体経路システムは、前記第1の材料が流れる流れ方向に連続的に配置される、少なくとも1つの乱流混合ゾーンおよび少なくとも1つの本質的に層流を保持するゾーンを含む請求項1から14のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項16]
前記第1と第2のフレーム手段は、前記積み重ね軸に関する前記反応ユニットの位置を定める第1と第2位置決め手段をそれぞれ有する請求項1から15のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項17]
前記第1と第2の位置決め手段は、前記第1と第2フレーム手段の表面にある窪みとしてそれぞれ形成されるとともに、互いに対向し、前記窪みの内周の形は、前記反応ユニットの対応する面の外周の形に合っている請求項16に記載の連続的反応の小型反応装置。
[請求項18]
前記第1と第2の位置決め手段を形成する前記窪みは長方形である請求項17に記載の連続的反応の小型反応装置。
Claims (18)
- 後ろから前への積み重ね軸に沿って配置された、第1のフレーム手段と、反応ユニットと、第2のフレーム手段と、を備え、
前記反応ユニットは、前記反応ユニットから流れる少なくとも1つの産出物を形成するために前記反応ユニットに流れ込む複数の材料あるいは反応物の連続的な反応のための処理流体経路システムと、前記処理流体経路システムの温度環境を調節するための熱交換流体経路システムと、を有し、
前記第1と第2のフレーム手段が各々フランジとして形成され、
前記第1と第2のフレーム手段は、前記第1と第2のフレーム手段の外部の周囲に沿って、およびその周囲内に配置される複数の張力付加手段によって互いの方へ押され、前記反応ユニットを囲む、モジュール構造を含む連続的反応の小型反応装置。 - 前記反応ユニットは、処理および熱交換のモジュールと、前記処理および熱交換モジュールと、前記第2のフレーム手段と、を間に挟まれたカバープレートと、を有し、
前記処理流体経路システムは、前記処理流体経路システムを密閉するように前記カバープレートで直接覆われる前記処理および熱交換モジュールの反応表面に作られた微小構造を含む請求項1に記載の連続的反応の小型反応装置。 - 前記処理および熱交換のモジュールは、プレート形の処理サブモジュールと、前記反応表面の前面と、前記処理サブモジュールと第1のフレーム手段との間に挟まれたプレート形の熱交換サブモジュールと、を有し、
前記熱交換流体経路システムは、前記熱交換サブモジュールの前面に作られた微小構造を有するとともに、前記熱交換流体経路システムを密閉するように前記処理サブモジュールの背面で覆われた、請求項2に記載の連続的反応の小型反応装置。 - 前記熱交換サブモジュールおよび前記第1のフレーム手段は、1部品で作られる請求項3に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記処理および熱交換のモジュールは、プレート形の処理および熱交換サブモジュールと、前記反応表面の前面と、前記処理および熱交換サブモジュールと前記第1のフレーム手段との間に第2のカバープレートと、を含み、
前記熱交換流体経路システムは、前記熱交換サブモジュールの後面に作られた微小構造を有するとともに、前記熱交換流体経路システムを密閉するように前記第2のカバープレートで覆われる請求項2に記載の連続的反応の小型反応装置。 - 前記処理および熱交換サブモジュールは、前記積み重ね軸に垂直な平面で、前記処理流体経路システムを含む第1のプレート形のサブモジュール本体と、前記熱交換経路システムを含む第2のプレート形のサブモジュール本体と、に分割された請求項5に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第2のカバープレートおよび前記第1のフレーム手段は、1部品で作られる請求項5または請求項6に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 透明な前記カバープレートを通して前記処理流体経路システムが検査されることを許容するように前記第2のフレーム手段が構成される請求項2から6のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第2のフレーム手段は、前記検査を可能にする検査窓を有する請求項8に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第2のフレーム手段は、前記第2のフレーム手段を通る前記カバープレートの外部の流体接続が、前記処理流体経路システムのための流体入り口手段として役立つことを許容するように構成される請求項2から7のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記カバープレートの表面は、触媒のコーティングを備えた(carries)前記処理流体経路システムを直接覆う請求項2から10のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記反応ユニットは、前記処理流体経路システムに流れ込む複数の第1の材料のための複数の第1の入口ポートと、流れ方向において前記複数の第1の入口ポートの下流に設けられ、前記処理流体経路システムに流れ込む少なくとも1つの第2の材料のための少なくとも1つの第2の入口ポートと、を備える請求項2から11のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第1および/または第2の入り口ポートは、前記反応ユニットの側面および/または前面および後面上に設けられる請求項12に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記処理流体経路システムおよび/または前記熱交換流体経路システムは、曲がりくねった様式で形成される請求項1から13のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記処理流体経路システムは、前記第1の材料が流れる流れ方向に連続的に配置される、少なくとも1つの乱流混合ゾーンおよび少なくとも1つの本質的に層流を保持するゾーンを含む請求項1から14のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第1と第2のフレーム手段は、前記積み重ね軸に関する前記反応ユニットの位置を定める第1と第2位置決め手段をそれぞれ有する請求項1から15のいずれか1項に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第1と第2の位置決め手段は、前記第1と第2フレーム手段の表面にある窪みとしてそれぞれ形成されるとともに、互いに対向し、前記窪みの内周の形は、前記反応ユニットの対応する面の外周の形に合っている請求項16に記載の連続的反応の小型反応装置。
- 前記第1と第2の位置決め手段を形成する前記窪みは長方形である請求項17に記載の連続的反応の小型反応装置。
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