JP2013075247A - マイクロリアクタ及び反応生成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに気液界面又は液液界面を形成する流体試料3,4が交互に供給される供給流路10と、供給流路10を介して供給された試料3,4が交互に連続するスラグを形成するスラグ形成流路11と、スラグ形成流路11よりも幅広に形成され、光を照射することにより、試料の界面において化学反応を進行させる反応流路12と、スラグ形成流路11と反応流路12との間に介在し、一端をスラグ形成流路11と連続され、他端を反応流路12と連続され、漸次拡幅された拡幅部20と、反応流路12から連続し、反応した試料を排出する排出流路13とを有する。
【選択図】図2
Description
供給流路10は、液体試料3が供給される第1の供給路10aと、反応気体4が供給される第2の供給路10bと、これら第1,第2の供給路10a,10bが合流する合流路10cとを備え、略Y字状に形成されている。第1,第2の供給路10a,10bは、それぞれ基板2の上面に形成された開口15,16を介して外方に臨まされている。また、合流路10cは、スラグ形成流路11と連続されている。
スラグ形成流路11は、合流路10cより基板2の幅方向の一側縁に向かい、さらに当該一側縁を長手方向に亘って形成されている。スラグ形成流路11は、液体試料3と反応気体4とが交互に連続するスラグを安定して形成、搬送するものであり、後述する反応流路12よりも幅が細く形成されている。
反応流路12は、スラグの気液界面に紫外線等の光線を照射させることにより、当該界面において化学反応を進行させる流路である。反応流路12は、反応に供する長さをできるだけ長く確保するために、基板2の長手方向に亘って直進する直進部12aが幅方向に亘って平行に複数形成され、隣接する直進部12aの端部同士が湾曲部12bによって連続され、これにより、基板2の全面に亘って蛇行するように形成されている。
反応流路12とスラグ形成流路11とは拡幅部20を介して連続されている。拡幅部20は、スラグ形成流路11から反応流路12にかけて漸次、流路幅を広げていくことで、スラグを壊すことなく液体試料3及び反応気体4の形状を太く短く変形させる流路である。拡幅部20は、一端側をスラグ形成流路11と同じ幅に形成され、他端側を反応流路12と同じ幅に形成され、漸次拡幅する。これにより、拡幅部20は、スラグ形成流路11から反応流路12にかけて圧力の急激な変動を防止し、スラグを安定した状態で気液界面の断面積を広げ、かつ、スラグの流速を遅くすることができる。
反応流路12と連続し、反応生成物を排出する排出流路13は、図3に示すように、基板2の幅方向の他端側に設けられた反応流路12の先端から略90°に折れ曲がる折り曲げ部24を介して、基板2の幅方向の一端側に向かって形成されている。また、排出流路13は、反応流路12と連続する一端と反対側の他端が、基板2の下面に形成された開口25より外方に臨まされている。さらに、排出流路13は、反応流路12と同じ深さで、かつ反応流路12よりも細く形成され、例えば、反応流路12が深さ0.3mm、幅0.5mmであるのに対し、排出流路13は深さ0.3mm、幅0.3mmに形成されている。
次いで、マイクロリアクタ1を用いた反応生成物の製造工程について説明する。先ず、反応気体4が収納されたシリンジ17を、基板2の開口15を介して第1の供給路10aに接続し、液体試料3が収納されたシリンジ18を開口16を介して第2の供給路10bに接続する。そして、シリンジ17を操作することにより、第1の供給路10aより合流路10cに反応気体4を注入するとともに、シリンジ18を操作することにより、第2の供給路10bより合流路10cに間欠的に液体試料3を注入する。
次いで、マイクロリアクタ1を用いた反応例について説明する。
また、マリクロリアクタ1は、水系と油系等の性状が異なり互いに混ざり合わず、スラグ流を形成する液体試料同士の液液反応に用いることもできる。
なお、気液反応では、反応が進むにつれて反応気体4が減少するため、反応流路12の下流では反応生成物の溶液と少量の反応気体4とからなるスラグ流において、反応生成物の溶液が前後の溶液と連結してしまうなど、不安定となるおそれがある。
Claims (11)
- 互いに気液界面又は液液界面を形成する流体試料が交互に供給される供給流路と、
上記供給流路を介して供給された上記試料が交互に連続するスラグを形成するスラグ形成流路と、
上記スラグ形成流路よりも幅広に形成され、光を照射することにより、上記試料の界面において化学反応を進行させる反応流路と、
上記スラグ形成流路と上記反応流路との間に介在し、一端を上記スラグ形成流路と連続され、他端を上記反応流路と連続され、漸次拡幅された拡幅部と、
上記反応流路から連続し、反応した試料を排出する排出流路とを有するマイクロリアクタ。 - 上記拡幅部は、湾曲している請求項1記載のマイクロリアクタ。
- 上記供給流路は、気液界面又は液液界面を形成する一方の上記流体試料が供給される第1の供給路と、気液界面又は液液界面を形成する他方の上記流体試料が供給される第2の供給路と、上記一方の流体試料及び他方の流体試料とが合流する合流路とを有し、
上記第1、第2の供給路及び上記合流路は、いずれも同一径である請求項2記載のマイクロリアクタ。 - 上記スラグ形成流路においても光を照射する請求項2又は請求項3記載のマイクロリアクタ。
- 上記反応流路は、基板の同一面内に形成され、互いに平行に形成された複数の直進部と、上記直進部間に設けられ、隣接する上記直進部を連続させる湾曲部とを有する請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のマイクロリアクタ。
- 上記反応流路は、基板の厚さ方向に亘って多層化されている請求項5記載のマイクロリアクタ。
- 上記反応流路は、上記拡幅部を介して漸次拡幅されていく請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載のマイクロリアクタ。
- 上記排出流路は、上記反応流路よりも幅狭に形成され、漸次幅狭に形成された折り曲げ部を介して上記反応流路と連続されている請求項2〜請求項7のいずれか1項に記載のマイクロリアクタ。
- 互いに気液界面又は液液界面を形成する流体試料が交互に供給される供給工程と、
供給された上記試料が交互に連続するスラグを形成するスラグ形成工程と、
光を照射することにより、上記試料の界面において反応を進行させる反応工程と、
上記反応した試料を排出する排出工程とを有し、
上記スラグは、上記スラグ形成工程と上記反応工程との間に、流路が漸次拡幅された拡幅部を流れることにより、上記反応工程において上記スラグ形成工程よりも上記流体試料の界面が拡大されている反応生成物の製造方法。 - 上記拡幅部は、湾曲している請求項9記載の反応生成物の製造方法。
- 上記供給工程で、流体試料及び反応生成物と反応しない不活性の気体を供給する請求項10記載の反応生成物の製造方法。
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