JP2014231038A - Micro mixer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微小な空間において、複数種類の流体を混合させる化学プロセスに適用可能な、マイクロミキサに関する。 The present invention relates to a micromixer applicable to a chemical process in which a plurality of types of fluids are mixed in a minute space.
混合、反応、抽出、分離、加熱、冷却などの化学プロセスを、微小空間において行うマイクロ化学プロセスが提案され、微小な空間における複数種類の流体の高効率な混合を可能とするマイクロミキサの研究がなされている。 Microchemical processes that perform chemical processes such as mixing, reaction, extraction, separation, heating, and cooling in microspaces have been proposed, and research on micromixers that enable highly efficient mixing of multiple types of fluids in microspaces Has been made.
マイクロミキサは、ミクロンスケール以下の微小な空間において、複数種類の流体の混合を行うデバイスである。マイクロミキサは、混合される流体同士の拡散距離を短くする機能を備えており、これを活用することによって、高い効率で混合された流体を得ることができる。一例として、界面活性剤を用いることなく、エマルジョンを生成することを可能とするマイクロ乳化器および乳化方法が知られている(特許文献1)。また、複数の流入口から流入した液体を、溝が刻まれたプレートを組合せて形成された三次元的な流路を用いて、分割・混合を繰り返すことによって、混合液を製造するマイクロミキサが知られている(非特許文献1)。 A micromixer is a device that mixes multiple types of fluids in a microscopic space of a micron scale or less. The micromixer has a function of shortening the diffusion distance between the fluids to be mixed. By utilizing this, a fluid mixed with high efficiency can be obtained. As an example, a micro-emulsifier and an emulsification method that can generate an emulsion without using a surfactant are known (Patent Document 1). In addition, a micromixer for producing a mixed liquid is obtained by repeatedly dividing and mixing the liquid flowing in from a plurality of inlets using a three-dimensional flow path formed by combining plates with grooves. It is known (Non-Patent Document 1).
かかるマイクロミキサにおいて、短時間での混合や混ざりにくい液体の混合を可能にするためには、例えば、各流体の流れを平面上で多数に分割して、2液の境界面を従来の1面から2面とし、混合・撹拌効率を向上させる方法が挙げられる。しかしながら、流れを多数に分割するためには、精密加工技術を用いて複雑なマルチ流路を形成する必要があり、製造コストが増加するという問題があった。 In such a micromixer, in order to enable mixing in a short time or a liquid that is difficult to mix, for example, the flow of each fluid is divided into a large number on a plane, and the boundary surface between the two liquids is a conventional surface. And the method of improving the mixing and stirring efficiency. However, in order to divide the flow into a large number, it is necessary to form a complicated multi-channel using a precision processing technique, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
仮にマルチ流路を用いた場合であっても、平面的に形成された微小流路では、流体は依然として層流であり、撹拌・混合は流体を構成する分子の拡散によって支配されるため、混合効率に関して改良の余地があった。 Even if multiple channels are used, in a microchannel formed in a plane, the fluid is still laminar, and stirring and mixing is governed by the diffusion of the molecules that make up the fluid. There was room for improvement in efficiency.
本発明は以上のような点を考慮してなされたものであり、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサの提供を目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide a micromixer capable of efficiently mixing a plurality of types of fluids.
本発明の請求項1に係るマイクロミキサは、流路として機能する複数の微細孔を備えた基体と、多孔質体とを有し、前記微細孔のうち、一群を構成する全ての微細孔と、他の一群を構成する全ての微細孔とは、各々、前記基体の表面において互いに異なる領域に一方の開口部を有し、かつ、前記基体の表面において共通する他の領域に他方の開口部を有し、前記一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部、および、前記他の一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部が、前記多孔質体で覆われていることを特徴とする。 A micromixer according to a first aspect of the present invention includes a base body having a plurality of micropores functioning as flow paths, and a porous body, and all the micropores constituting a group among the micropores, And all the micropores constituting the other group each have one opening in a different area on the surface of the base and the other opening in another common area on the surface of the base The other openings of all the micropores constituting the group and the other openings of all the micropores constituting the other group are covered with the porous body. Features.
請求項1に係るマイクロミキサは、微細孔の他方の開口部から流出した複数種類の流体が、多孔質体を通過した上で、外部空間へ流出するように構成されている。多孔質体の内部には、無数の孔が、それぞれランダムな位置に存在しており、複数の孔同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。多孔質体の内部の流路は、分岐または合流をランダムに繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。
The micromixer according to
微細孔を経由した各流体が上記構成の多孔質体の内部の孔および流路を通過することによって、各流体は分岐・合流を繰り返し、さらには各流体中に渦が発生する。その結果として、分子拡散による混合の効果に、渦による混合の効果も加わり、複数種類の流体同士が、互いに効率よく混ざり合うことになる。したがって、本発明の第一実施形態によれば、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサを提供することができる。 As each fluid passing through the micropores passes through the pores and flow paths inside the porous body having the above-described configuration, each fluid repeats branching and merging, and vortices are generated in each fluid. As a result, the effect of mixing by vortex is added to the effect of mixing by molecular diffusion, and a plurality of types of fluids are efficiently mixed with each other. Therefore, according to the first embodiment of the present invention, a micromixer capable of efficiently mixing a plurality of types of fluids can be provided.
本発明の請求項2に係るマイクロミキサは、請求項1において、前記多孔質体は、前記共通する他の領域において、前記基体の表面に接していることを特徴とする。 The micromixer according to a second aspect of the present invention is the micromixer according to the first aspect, wherein the porous body is in contact with the surface of the substrate in the other common area.
請求項2に係るマイクロミキサの構成によれば、流体が流出する微細孔の他方の開口部と多孔質体とが近接している。そのため、両者が離間している場合に比べて、多孔質体への流体の移動を短い時間で行うことを可能とし、流体同士の混合を早く開始させることができる。したがって、請求項2に係るマイクロミキサの構成は、素早く混合させることによってのみ合成可能な流体に対して特に有効である。
According to the configuration of the micromixer according to the second aspect, the other opening of the fine hole through which the fluid flows out and the porous body are close to each other. Therefore, compared with the case where both are separated, the movement of the fluid to the porous body can be performed in a short time, and the mixing of the fluids can be started earlier. Therefore, the configuration of the micromixer according to
本発明の請求項3に係るマイクロミキサは、請求項1または2において、前記一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部、および、前記他の一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部と、前記多孔質体とが離間していることを特徴とする。 A micromixer according to a third aspect of the present invention is the micromixer according to the first or second aspect, wherein the other opening of all the micropores constituting the group and the other of the microholes constituting the other group. The opening and the porous body are separated from each other.
請求項3に係るマイクロミキサの構成によれば、多孔質体は基体から離間して配されているため、多孔質体に接することによる基体の破損を防ぐことができる。したがって、処理量を高めた際の2液の混合処理を安定して行うことができる。 According to the configuration of the micromixer according to the third aspect, since the porous body is disposed away from the base body, it is possible to prevent the base body from being damaged due to contact with the porous body. Therefore, the mixing process of the two liquids when the processing amount is increased can be stably performed.
本発明の請求項4に係るマイクロミキサは、請求項1〜3のいずれか一項において、前記多孔質体の平均孔径は、前記微細孔の孔径より小さいことを特徴とする。 A micromixer according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, an average pore diameter of the porous body is smaller than a pore diameter of the micropore.
請求項4に係るマイクロミキサの構成によれば、基体内の複数の微細孔から多孔質体に流入した各流体は、多孔質体の内部を通過する間に、互いに分離・混合を繰り返す。この際に、各流体はより細分化されるため、流体同士の混合性を高める効果が得られる。 According to the configuration of the micromixer according to the fourth aspect, the fluids that have flowed into the porous body from the plurality of micropores in the substrate repeat separation and mixing while passing through the inside of the porous body. At this time, since each fluid is further subdivided, an effect of improving the mixing property between the fluids can be obtained.
本発明のマイクロミキサは、流体が流出する空間内に多孔質体が配されており、微細孔の他方の開口部から流出した複数種類の流体が、多孔質体を通過した上で、外部空間へ流出するように構成されている。多孔質体の内部には、無数の孔が、それぞれランダムな位置に存在しており、複数の孔同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。多孔質体の内部の流路は、分岐または合流をランダムに繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。 In the micromixer of the present invention, the porous body is arranged in the space where the fluid flows out, and a plurality of types of fluids flowing out from the other opening of the micropores pass through the porous body and then the external space. It is configured to flow into An infinite number of holes are present at random positions inside the porous body, and a path (space) connected by a plurality of holes serves as a fluid flow path. The flow path inside the porous body has a complicated shape in which branching or merging is repeated randomly, and the fluid flowing therethrough is configured so that the direction of the flow changes finely.
微細孔を経由した各流体が上記構成の多孔質体の内部の孔および流路を通過することによって、各流体は分岐・合流を繰り返し、さらには各流体中に渦が発生する。その結果として、分子拡散による混合の効果に、渦による混合の効果も加わり、複数種類の流体同士が、互いに効率よく混ざり合うことになる。したがって、本発明の第一実施形態によれば、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサを提供することができる。 As each fluid passing through the micropores passes through the pores and flow paths inside the porous body having the above-described configuration, each fluid repeats branching and merging, and vortices are generated in each fluid. As a result, the effect of mixing by vortex is added to the effect of mixing by molecular diffusion, and a plurality of types of fluids are efficiently mixed with each other. Therefore, according to the first embodiment of the present invention, a micromixer capable of efficiently mixing a plurality of types of fluids can be provided.
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are described by way of example in order to better understand the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, the main part may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Not necessarily.
<第一実施形態>
[マイクロミキサの構成]
本発明の第一実施形態に係るマイクロミキサ100の構成について、図1(a)〜(c)を用いて説明する。図1(a)は、マイクロミキサ100の構成を模式的に示す図である。マイクロミキサ100は、単一の基体101に、流路として機能する複数の微細孔102、102、・・・、103、103、・・・を有する流体制御デバイス104と、複数の流入空間Sa、Sb、および共通する流出空間Scと、多孔質体105とを備えている。
<First embodiment>
[Configuration of micromixer]
A configuration of the
複数の微細孔102、102、・・・、103、103、・・・のうち、一群を構成する全ての微細孔102、102、・・・は、一方の開口部102a、102a、・・・が流入空間Saに、他方の開口部102b、102b、・・・が流出空間Scに各々連通している。また、複数の微細孔102、102、・・・、103、103、・・・のうち、他の一群を構成する全ての微細孔103、103、・・・は、一方の開口部103a、103a、・・・が流入空間Sbに、他方の開口部103b、103b、・・・が流出空間Scに、各々連通している。流体制御デバイス104は、基体101の一部をなしている。
Of the plurality of
図1(b)は、図1(a)の流体制御デバイス104の断面を拡大し、微細孔102、102・・・、103、103・・・の構成を模式的に示した図である。図1(c)は、図1(a)の流体制御デバイス104の流出空間Sc側からみえる面を拡大し、微細孔102、102・・・、103、103・・・の構成を模式的に示した図である。図1(b)、(c)に示すように、微細孔102、102・・・、103、103・・・は、互いに交わることなく、三次元的な流路として形成されている。
FIG. 1B is an enlarged view of the cross section of the
微細孔102、102、・・・102と微細孔103、103、・・・103とは、各々の長さ方向と垂直な面内において、千鳥格子を構成するように、すなわち、互い違いに最も隣接した位置をなすように配されている。したがって、従来構造のように、全ての微細孔が格子状に配されている場合に比べて、狭い領域に各微細孔を収容することができるため、微細孔を流れる流体の混合性を維持しつつ、流路数をさらに増加させ、処理量を増加させることが可能となる。
The fine holes 102, 102,... 102 and the
基体101のうち、一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部102b、102b・・・(ここでは、開口部Aと呼ぶ)、および、他の一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部103b、103b・・・(ここでは、開口部Bと呼ぶ)が存在する面104aが、流出空間Scとの対向面をなしている。面104aにおいて、開口部A、開口部Bは、千鳥格子状に配列されている。すなわち、開口部A、開口部Bは、それぞれ直列に配置された複数の列をなしており、開口部Aの列と開口部Bの列とは、交互に離間して、並列に配置されている。開口部Aおよび開口部Bがこのように配されることにより、微細孔から流出した流体のうち異なる流体同士が、同時に接触できる状態にあるため、効率的な混合を実現することができる。
Of the
微細孔の孔径が1[μm]未満である場合、圧力損失が大きくなり、流体を流すことが難しくなる。また、微細孔の孔径が100[μm]を超える場合、隣り合う微細孔同士のピッチが大きくなり、拡散距離が増大するため、混合性が悪くなる。したがって、微細孔の孔径は、1[μm]以上100[μm]以下であることが望ましい。図1においては、隣接する微細孔同士が平行に揃っており、同じ箇所において屈曲している例を示しているが、微細孔同士が互いに交わらない範囲において、微細孔の形状、配置は自由に設定することができる。 When the pore diameter is less than 1 [μm], the pressure loss increases and it becomes difficult to flow the fluid. Moreover, when the hole diameter of a micropore exceeds 100 [micrometers], since the pitch of adjacent micropores becomes large and a diffusion distance increases, mixing property worsens. Therefore, it is desirable that the diameter of the micropores is 1 [μm] or more and 100 [μm] or less. FIG. 1 shows an example in which adjacent micropores are aligned in parallel and bent at the same location, but the shape and arrangement of the micropores can be freely set so long as the micropores do not cross each other. Can be set.
流入空間Sa、Sbは、それぞれ連結部106、107を介して、基体101の外部空間に連結されている。流出空間Saは、連結部108を介して、基体101の外部空間に連結されている。なお、図1(a)における三つの連結部106〜108の配置は一例であって、連結部106〜108は、互いに独立していれば、どの位置に配置されていてもよい。
The inflow spaces Sa and Sb are connected to the external space of the
基体101としては、例えば、加工性に優れ、ガラスなどの非結晶性の部材や、シリコンやサファイアなどの結晶性の部材によって構成されている。なお、本実施形態および後述する変形例1〜3においては、基体の形状が直方体である例を示しているが、基体の形状がこれに限定されることはない。
The
基体101は一体で構成されているため、外部空間との連結部106〜108以外の部分から流体が漏れる虞がなく、高い耐圧性能を有している。
Since the
多孔質体105は、流出空間Saにおいて、二つの群を構成する全ての微細孔の他方の開口部102b、102b、・・・、103b、103b、・・・と、連結部108とを結ぶ全ての経路上に配されている。すなわち、多孔質体105は、流出空間Sa内において、全ての微細孔の他方の開口部102b、102b、・・・、103b、103b、・・・から外部空間へ流体を流出させた際に、全ての流体が通過するように配置されている。
In the outflow space Sa, the
多孔質体105を構成する材料としては、プラスティック、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、ポリ塩化ビニル、ガラス繊維などの耐薬性に優れるものが望ましい。
As a material constituting the
多孔質体105の厚さが微細孔102、103の孔径未満である場合、多孔質体105中に流入した各流体が、互いに十分な混合が行われる前に外部に流出してしまうため、多孔質体105を用いることによる効果が薄くなる。また、多孔質体105の厚さが5000[μm]を超える場合、圧力損失が大きくなる上に、収容できるミキサが少ないため、実現性が低くなる。したがって、流体が通過する方向における多孔質体105の厚さは、50[μm]以上5000[μm]以下であることが望ましく、100[μm]以上1000[μm]以下であれば、さらに望ましい。
When the thickness of the
微細孔を経由して細分化された流体を、微細孔よりもさらに小さい孔を通過させることによって、流体同士の混合を促進することができる。したがって、多孔質体105の平均孔径は、微細孔の孔径より小さいことが望ましく、微細孔の孔径の50%以下であれば、さらに望ましい。また、多孔質体105の平均孔径は、小さすぎると圧力損失が大きくなるため、0.5[μm]以上であることが望ましい。
By allowing the fluid subdivided via the micropores to pass through pores smaller than the micropores, mixing of the fluids can be promoted. Therefore, the average pore size of the
多孔質体105は、基体の表面のうち、微細孔の他方の開口部102b、103bが設けられた領域に接していることが望ましい。このような構成においては、流体が流出する微細孔の他方の開口部102b、103bと多孔質体105とが近接している。そのため、両者が離間している場合に比べて、多孔質体105への流体の移動を短い時間で行うことを可能とし、流体同士の混合を早く開始させることができる。したがって、素早く混合させることによってのみ合成可能な流体に対して特に有効である。
The
流出空間Sc内において、微細孔の他方の開口部102b、102b、・・・103b、103b、・・・と、多孔質体105とは離間していることが望ましい。この場合、多孔質体105は基体101から離間して配されているため、多孔質体105に接することによる基体101の破損を防ぐことができる。したがって、処理量を高めた際の2液の混合処理を安定して行うことができる。
In the outflow space Sc, it is desirable that the
マイクロミキサ100を用いて、流体Laと流体Lbとを混合して流体Lcを作製する場合におけるマイクロミキサ100の動作について説明する。
The operation of the
この場合、流体La、Lbは、それぞれ流入空間Sa、Sbに供給することになる。供給された流体Laは、複数の微細孔102、102、・・・に流入するように分割され、分割された流体Laは、それぞれ微細孔102を経由して、流出空間Scに流出する。また、供給された流体Lbは、複数の微細孔103、103、・・・に流入するように分割され、分割された流体Lbは、それぞれ微細孔103を経由して、流出空間Scに流出する。
In this case, the fluids La and Lb are supplied to the inflow spaces Sa and Sb, respectively. The supplied fluid La is divided so as to flow into the plurality of
微細孔102、102、・・・、103、103、・・・を経由した流体La、Lbは、いずれもミクロンオーダーに分割されているため、レイノルズ数が小さく、向きがほぼ統一された層流F1をなしている。流れが層流F1をなす流体においては、乱流のように分子運動以外の要素による拡散が起きにくいため、このような流体同士は、効率よく混合することができない傾向にある。
Since the fluids La and Lb that have passed through the
流出空間Scには多孔質体105が配されており、微細孔の他方の開口部102b、102b、・・・103b、103b、・・・から流出する分割された状態の流体La、Lbが、この多孔質体105の内部に流入する。
A
図2は、図1に示した多孔質体105の断面の一部105Aを拡大し、多孔質体105の内部に流入する流体、および、流体の流れを模式的に示す図である。多孔質体105の内部には、無数の孔が、それぞれランダムな位置に存在しており、複数の孔同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。多孔質体105の内部の流路は、分岐または合流をランダムに繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a part of the
多孔質体105が有する孔の径は、微細孔102、102、・・・、103、103、・・・の各々の径よりも小さいため、これらの微細孔を経由した流体La、Lbはさらに細かく分割され、各々が孔Hの径方向に収束した状態で多孔質体105の内部に流入することになる。そして、多孔質体105の内部において、流体Laと流体Lbとは、同じ流路を共有して流れることになる。
Since the diameter of the hole which the
多孔質体105が内部に有する孔Hの径は、多孔質体105に流入する前の流体の流路をなす微細孔102、103の幅に比べて十分小さいため、流路から孔Hに流入する流体La、Lbは、孔Hの径方向において収束する。反対に、多孔質体105が内部に有する流路の幅は、孔Hの径に比べて十分に大きいため、細かく分割されて流入した流体La、Lbは、孔Hによって繰り返し流れが急拡大され、その急拡大部において流れの剥離が生じ、渦が発生する。その結果、互いに混合しやすくなる。
Since the diameter of the hole H inside the
以上説明したように、第一実施形態に係るマイクロミキサ100は、流体が流出する空間Sc内に多孔質体105が配されており、微細孔の他方の開口部102b、102b、・・・103b、103b、・・・から流出した複数種類の流体が、この多孔質体105を通過した上で、外部空間へ流出するように構成されている。多孔質体105の内部には、無数の孔Hが、それぞれランダムな位置に存在しており、複数の孔H同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。多孔質体105の内部の流路は、分岐または合流をランダムに繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。
As described above, in the
微細孔102、102、・・・、103、103、・・・を経由した各流体が上記構成の多孔質体105の内部の孔Hおよび流路を通過することによって、各流体は分岐・合流を繰り返す。さらに、流れの剥離が生じることで各流体中に渦が発生する。その結果として、分子拡散による混合の効果に、渦による混合の効果も加わり、複数種類の流体同士が、互いに効率よく混ざり合うことになる。したがって、本発明の第一実施形態によれば、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサを提供することができる。
.., 103, 103,... Pass through the holes H and flow paths inside the
[変形例1]
図3(a)は、第一実施形態の変形例1に係る多孔質体115の構成例を模式的に示す斜視図である。多孔質体115は、ガラス繊維、アクリル繊維、セルロース系繊維等で構成されている。図3(b)は、図3(a)に示す多孔質体115の一部115Aを拡大した図である。図3(b)に示すように、多孔質体115としては、上記繊維等の細長い形状の物質が複雑に入り組んで構成されたものを用いることができる。
[Modification 1]
Fig.3 (a) is a perspective view which shows typically the structural example of the
変形例1に係る多孔質体115の内部にも、複数の孔が、それぞれランダムな位置に存在しており、複数の孔同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。そして、多孔質体115の内部の流路は、分岐または合流をランダムに繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。
A plurality of holes are also present at random positions inside the
微細孔を経由した各流体がこうした構成を備えた多孔質体115の内部の孔および流路を通過することによって、各流体は分岐・合流を繰り返し、さらには各流体中に渦が発生する。その結果として、分子拡散による混合の効果に、渦による混合の効果も加わり、複数種類の流体同士が、互いに効率よく混ざり合うことになる。したがって、本発明の第一実施形態の変形例1によっても、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサを提供することができる。
As each fluid passing through the micropores passes through the pores and flow paths inside the
[変形例2]
図4は、第一実施形態の変形例2に係る多孔質体125の構成例を模式的に示す斜視図である。多孔質体125は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等からなる。図4に示すように、多孔質体125としては、スポンジ状の軟らかい物体125aに複数の孔125bが設けられたものを用いてもよい。
[Modification 2]
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a configuration example of the
変形例2に係る多孔質体125の内部にも、複数の孔が、それぞれランダムな位置に存在しており、複数の孔125b同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。そして、多孔質体125の内部の流路は、分岐または合流をランダムに繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。
A plurality of holes are also present at random positions inside the
微細孔を経由した各流体がこうした構成を備えた多孔質体125の内部の孔および流路を通過することによって、各流体は分岐・合流を繰り返し、さらには各流体中に渦が発生する。その結果として、分子拡散による混合の効果に、渦による混合の効果も加わり、複数種類の流体同士が、互いに効率よく混ざり合うことになる。したがって、本発明の第一実施形態の変形例2によっても、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサを提供することができる。
As each fluid passing through the micropores passes through the pores and flow paths inside the
[変形例3]
図5(a)は、第一実施形態の変形例3に係る多孔質体135の構成例を模式的に示す斜視図である。多孔質体135は、ポリマーなどの高分子フィルムで構成されている。図5(b)は、図5(a)に示す多孔質体135の一部135Aを拡大した図である。図5(b)に示すように、多孔質体135としては、高分子によるハニカム型の構造135aが、規則的に並んで構成されたものを用いることができる。
[Modification 3]
FIG. 5A is a perspective view schematically showing a configuration example of a
変形例3に係る多孔質体135の内部にも、複数の孔が、それぞれ所定の位置に存在しており、複数の孔同士で結ばれた経路(空間)が流体の流路となっている。そして、多孔質体115の内部の流路は、分岐または合流を繰り返す複雑な形状をなしており、ここを流れる流体は、流れの向きが細かく変化するように構成されている。
A plurality of holes are also present at predetermined positions inside the
微細孔を経由した各流体がこうした構成を備えた多孔質体135の内部の孔および流路を通過することによって、各流体は分岐・合流を繰り返し、さらには各流体中に渦が発生する。その結果として、分子拡散による混合の効果に、渦による混合の効果も加わり、複数種類の流体同士が、互いに効率よく混ざり合うことになる。したがって、本発明の第一実施形態の変形例3によっても、複数種類の流体を効率よく混合することが可能なマイクロミキサを提供することができる。
As each fluid passing through the micropores passes through the pores and flow paths inside the
本発明は、微小空間において行われる、複数種類の流体同士の混合・反応などのマイクロ化学プロセスを用いる技術分野に対して、広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to a technical field using a microchemical process such as mixing and reaction of a plurality of types of fluids performed in a minute space.
100・・・マイクロミキサ、101・・・基体、102、103・・・微細孔、
102a、103a・・・一方の開口部、102b、103b・・・他方の開口部、
104・・・流体制御デバイス、105・・・多孔質体、
105A・・・多孔質体の断面の一部、106、107、108・・・連結部、
F1・・・層流、F2・・・乱流、H、H1〜Hn・・・孔、
La、Lb、Lc・・・流体、S1・・・第一空間、S2・・・第二空間、
Sa、Sb・・・流入空間、Sc・・・流出空間、V・・・渦。
100 ... micromixer, 101 ... substrate, 102,103 ... micropore,
102a, 103a ... one opening, 102b, 103b ... the other opening,
104 ... Fluid control device, 105 ... Porous body,
105A: a part of the cross section of the porous body, 106, 107, 108 ... a connecting portion,
F1 ... laminar flow, F2 ... turbulent flow, H, H1-Hn ... holes,
La, Lb, Lc ... fluid, S1 ... first space, S2 ... second space,
Sa, Sb ... inflow space, Sc ... outflow space, V ... vortex.
Claims (4)
前記微細孔のうち、一群を構成する全ての微細孔と、他の一群を構成する全ての微細孔とは、各々、前記基体の表面において互いに異なる領域に一方の開口部を有し、かつ、前記基体の表面において共通する他の領域に他方の開口部を有し、
前記一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部、および、前記他の一群を構成する全ての微細孔の他方の開口部が、前記多孔質体で覆われていることを特徴とするマイクロミキサ。 A substrate having a plurality of micropores that function as flow paths, and a porous body;
Of the micropores, all the micropores constituting one group and all the micropores constituting the other group each have one opening in different regions on the surface of the substrate, and Having the other opening in another region common to the surface of the substrate,
The other opening of all the micropores constituting the group and the other opening of all the micropores constituting the other group are covered with the porous body. Mixer.
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JP2022048739A (en) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 株式会社東芝 | Fluid controller, and fluid mixer |
WO2023153404A1 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | 国立大学法人北海道大学 | Flow path structure and method for manufacturing self-organizing material particles using same |
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2013
- 2013-05-29 JP JP2013113024A patent/JP2014231038A/en active Pending
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