JP2021020146A - 反応生成物製造装置及び反応生成物製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電噴霧を用いた反応生成物製造装置において、一般的な金属製の種々の機器、計測器の使用が可能であり、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能な反応生成物製造装置を提供する。【解決手段】第１の物質Ｒ１を含む第１の溶液Ｌ１を噴出させるノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、第２の物質Ｒ２を含む第２の溶液Ｌ２からなる液相Ｐ２と、電源２１とを備え、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから静電噴霧された第１の溶液Ｌ１を含む微小液滴Ｄを、液相Ｐ２の界面Ｂに到達させて、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを混合せしめて、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを反応させる反応生成物製造装置において、液相Ｐ２が、電気的に接地されている、反応生成物製造装置１Ａ。【選択図】図５

Description

本発明は、静電噴霧を用いた反応生成物製造装置及び反応生成物製造方法に関する。

産業界の様々な用途及びニーズに合わせて、化合物の種々の物性及び特性を選択的に精密に制御する技術が求められている。例えば、ポリマー粒子、金属ナノ粒子の合成反応にあっては、粒子の大きさの分布を数ナノメートルから数マイクロメートルの特定の範囲に制御すること又は分子量を特定の分布に制御することにより、新たな機能特性を素材に付与しうる。逐次反応による化学物質の合成では、逐次反応過程を特定段階に精密に制御することで特定物質を高収率で獲得することができうる。

実用操作上における合成反応を制御する方法として、反応物質の量又は濃度、反応環境の温度、反応時間等の条件を管理、制御することがある。ごく一般的な反応生成物製造装置として、釜状の反応容器に第１物質の溶液と第２物質の溶液を投入して供給し、両溶液を混合して接触させることで合成反応を進行させることが行われている。この場合、容器外壁にジャケット又は容器内部にコイルを装備し熱媒を通すことで反応液の温度調整が行われている。加えて、反応容器内に配置された攪拌機によって混合することで、反応液の一様性の確保が試みられている。

しかしながら、第１物質と第２物質の２種類の溶液のかたまり（バルク）を容器内に投入して撹拌混合しようとする限り、容器内液の濃度分布や温度分布が生じることは避け難い。加えて、反応遂行に長時間を要することになり、精密な反応制御は困難である。この技術的限界を克服する装置として、静電噴霧を用いた反応生成物製造装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載の反応生成物製造装置の模式図を図１に示す。
図１に示す反応生成物製造装置１０１は、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２を反応させることで、反応生成物を製造する装置である。反応生成物製造装置１０１は、第１の物質Ｒ１を含む第１の溶液Ｌ１を噴出させるノズル１１０と、ノズル１１０の噴出口に対向するようにノズル１１０から離れた位置に、第２の物質Ｒ２を含む第２の溶液Ｌ２からなる液相Ｐ２を備える。反応生成物製造装置１０１は、導電性液体である第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２の間に電位差を付与することで静電噴霧を起こさせることを特徴とする。
静電噴霧作用によりノズル１１０の噴出口で発生した微小液滴Ｄを含む液滴群は、相互に同一の電荷を持つため、反発力により互いに分散して飛翔し、かつ反対電荷を持つ液相Ｐ２の界面Ｂに引っ張られていく。その結果、第１の物質Ｒ１を含む第１の溶液Ｌ１からなる微小液滴Ｄは、液相Ｐ２の界面Ｂに衝突して化学反応を起こさせることができる。一つ一つの微小液滴Ｄは、点とみなせるほどに非常に容量サイズが小さいため、周辺環境の影響を受け難く、かつ液滴内部の一様性が高い。そのため、界面Ｂに衝突した瞬間にほぼ化学反応を完結させることができる。これによりシャープで精密な反応制御が可能となり、特定物質を効率的に生成しうる。

国際公開第２０１６／０３１６９５号

反応生成物製造装置１０１においては、電源１２１より電気ケーブルを介してノズル１１０に正電位を付与できる。そして、電源１２１より電気ケーブル及び電極を介して液相Ｐ２側に負電位を付与できる。このように、ノズル１１０と液相Ｐ２との間に数ｋＶの高電圧をかけることができる。このとき、ノズル１１０の先端と液相Ｐ２の界面Ｂとの間に生じる電位差によって、ノズル１１０の先端から第１の溶液Ｌ１を静電噴霧せしめることができる。

ここで、第１の溶液Ｌ１、第２の溶液Ｌ２はそれぞれ導電性液体であることから、第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２の全体に電流が流れることとなる。そのため、装置内の液体と接する部分は、完全に電気絶縁の状態とする必要が生じる。その結果、装置を構成する部材の材料としては、金属材料の代わりにプラスチック等の樹脂材料またはセラミック等の無機材料を用いる必要が生じる。
しかし、高温下での運転を要する化学反応を行う場合、耐熱性を考慮すると、樹脂材料の使用がそもそも不可能な場合がある。
さらに、反応生成物の製造の際にはポンプ、攪拌機、熱交換器等の様々の機器及び温度計、圧力計、流量計等の計測器の使用が想定される。例えば、液体を所定の温度に加熱又は冷却するために熱交換器を設置する場合に、装置を構成する材料が樹脂材料、無機材料であると、熱伝導率が金属と比較して著しく低下し、巨大な熱交換器の装備を強いられる。
このように、反応生成物製造装置、当該装置と組み合わせて使用される機器、計測器のすべてを金属以外の電気絶縁性の部材で構成することは、非常に困難であり、現実的ではない。

加えて、工業的な実用化に際しては、第１の溶液Ｌ１、第２の溶液Ｌ２のそれぞれを調製するための上流側の処理設備、反応生成物を含む分散液等を精製し、製品として回収する等の下流側の処理設備を反応生成物製造装置１０１と組み合わせて使用することが想定される。
しかし、同一の装置系内において上流側の処理、反応槽１２０内の化学反応、下流側の処理の一連の各工程を、効率的な生産のために流通系で連続的に行う場合、帯電した液体が非常に広範囲にわたって存在することになる。その結果、装置全体において、電気絶縁を必要とする部分が非常に広範囲に及ぶこととなる。
このように反応生成物製造装置１０１においては、一般的な金属製の機器、計測器の使用が困難であることから、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が困難である。

本発明は、静電噴霧を用いた反応生成物製造装置において、一般的な金属製の種々の機器、計測器の使用が可能であり、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能な反応生成物製造装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、図２に示す従来の反応生成物製造装置１０１の簡略化した模式図において、図３に示すように、反応槽２０内の液相Ｐ２が電気的に接地されている構成を採用することを提案する。
図３に示す本発明の一態様では、電源２１によってノズル１０に正電位が付与され、液相Ｐ２に負電位が付与されている。
図３に示す本発明の一態様では、液相Ｐ２側が電気的に接地されている。これにより、界面Ｂとノズル１０の噴出口の先端部との間の電位差△Ｖを保持しながら、かつ、液相Ｐ２側は電気的にニュートラルの状態となり、液相Ｐ２の電位が実質的に０Ｖとなる。
このように、液相Ｐ２側を電気的に接地してニュートラルの状態とすることにより、液相Ｐ２と接する部分の電気絶縁が不要となる。その結果、反応生成物製造装置並びに反応生成物製造装置の上流側の処理設備及び下流側の処理設備の構成部品の材質の選択に際し、絶縁性のものを選択する必要がなくなり、一般的な金属製の種々の機器、計測器を使用できる。したがって、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能となる。
図３に示す場合において、本発明の構成要件は、導電性の液相Ｐ２が電気的に接地されていることである。

また、本発明の一態様ではノズル１０側を電気的に接地させることもできる。接地させた側は、電気的にニュートラルの状態となりその前後につらなる接液部の全域を電気絶縁しなければならないという制約がなくなる。液相Ｐ２側とノズル１０側のどちらを接地するかは、それぞれその制約がなくなることによる効果、実益、利点の大きい方を選択すればよい。

請求項１に記載の発明は、第１の物質を含む第１の溶液を噴出させるノズルと、
前記ノズルに対向して配置され、第２の物質を含む第２の溶液からなる液相Ｐ２と、
前記液相Ｐ２の界面と前記ノズルとの間に電場を形成するための電源とを備え、
前記ノズルと前記液相Ｐ２との間に電位差を与えることで前記ノズルから静電噴霧された前記第１の溶液を含む微小液滴を、前記液相Ｐ２の界面に到達させて、前記第１の物質と前記第２の物質とを混合せしめて、前記第１の物質と前記第２の物質とを反応させる反応生成物製造装置において、
前記液相Ｐ２及び前記ノズルのいずれか一方が、電気的に接地されている、反応生成物製造装置である。
請求項１に記載の発明により、液相Ｐ２が電気的に接地されている場合には、反応槽から排出される液体の全体が電気的にニュートラルの状態となり、反応槽の下流側の広範な範囲にわたって金属製の種々の機器、計測器を使用できる。一方、ノズルが電気的に接地されている場合には、反応槽に原料として供給される液体の全体が電気的にニュートラルの状態となり、反応槽の上流側の広範な範囲にわたって金属製の種々の機器、計測器を使用できる。
したがって、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能となる。

請求項２に記載のさらなる発明は、前記ノズルの噴出口と前記液相Ｐ２の間に低誘電率液体からなる液相ＰＬをさらに備える、請求項１に記載の反応生成物製造装置である。
請求項３に記載のさらなる発明は、前記ノズルの噴出口が、前記液相ＰＬに接するか又は前記液相ＰＬ中に配置される、請求項２に記載の反応生成物製造装置である。
請求項２又は３に記載の発明によっても、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

本発明の反応生成物製造装置によれば、液相Ｐ２及びノズルのいずれか一方が、電気的に接地されている。そのため、液相Ｐ２側又はノズル側のうち接地する対象として選択した方を電気絶縁の状態とする必要がない。その結果、一般的な金属製の配管材や種々機器計器の採用が可能となり、反応生成物製造装置の設計の自由度が飛躍的に向上する。したがって、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能となる。

従来の反応生成物製造装置の構成を示す模式図である。 図１の反応生成物製造装置の簡略化した模式図である。 本発明の構成要件を説明するための模式図である。 本発明の適用対象となる反応生成物製造装置の形態例を比較して示す模式図である。 第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の一形態例の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の一形態例の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の一形態例の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の一形態例の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の使用形態の一例を示す模式図である。 第２の実施形態に係る反応生成物製造装置の一形態例の構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る反応生成物製造装置の一形態例の構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る反応生成物製造装置の使用形態の一例を示す模式図である。

本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

以下、本発明を適用した一実施形態の反応生成物製造装置及び反応生成物製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。

＜反応槽内の相構成の違い及びノズルの位置の違いによる形態例＞
本発明の適用対象となる静電噴霧を用いた反応生成物製造装置には、反応槽内の相構成の違い及びノズルの位置の構成の違いに基づき、例えば、以下に示す３つの形態例がある。
図４は、本発明の適用対象となる反応生成物製造装置の形態例として、反応槽内の相構成及びノズルの位置の構成を比較して示す模式図である。図４中の（４ａ）〜（４ｃ）の各形態例においては、反応物製造装置は、第１の物質Ｒ１を含む第１の溶液Ｌ１をノズル１０から静電噴霧させ、第１の物質Ｒ１を含む微小液滴Ｄを界面Ｂに到達衝突させて、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを接触混合せしめることで、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを反応させる。

図４中の（４ａ）に示す形態例においては、反応槽２０内には、導電性の液体である第２の溶液Ｌ２からなる第２の液相Ｐ２（以下、「液相Ｐ２」と記す。）と、気相ＰＧとが形成されている。図４中の（４ａ）に示す形態例においては、ノズル１０の噴出口１１ａは、液相Ｐ２と気相ＰＧとの界面Ｂから上方に離れた位置の気相ＰＧに配置されている。そして、ノズル１０は、第１の溶液Ｌ１を微小液滴Ｄとして、気相ＰＧ中で噴出させる。

図４中の（４ｂ）に示す形態例においては、反応槽２０内には、液相Ｐ２と、低誘電率液体ＬＬからなる液相ＰＬ（以下、「液相ＰＬ」と記す。）とが形成されている。液相ＰＬは、液相Ｐ２の上方に液相Ｐ２と接し、液相Ｐ２と２相分離した状態で形成される。図４中の（４ｂ）に示す形態例においては、ノズル１０の噴出口１１ａは、液相Ｐ２と液相ＰＬとの界面Ｂから上方に離れた位置の液相ＰＬに配置されている。そして、ノズル１０は、第１の溶液Ｌ１を微小液滴Ｄとして、液相ＰＬ中で噴出させる。

図４中の（４ｃ）に示す形態例においては、反応槽２０内には、液相Ｐ２と液相ＰＬと気相ＰＧとがこの順に形成されている。図４中の（４ｃ）に示す形態例においては、ノズル１０の噴出口１１ａは、液相ＰＬから液相Ｐ２と反対側に離れた位置の気相ＰＧに配置されている。そして、ノズル１０は、第１の溶液Ｌ１を微小液滴Ｄとして、気相ＰＧ中で噴出させる。

図４中の（４ｂ）及び（４ｃ）に示す形態例においては、噴出口１１ａは液相ＰＬの上面に接して配置されてもよい。液相ＰＬの上面は、界面Ｂと平行であり、界面Ｂと対向する面である。

低誘電率液体ＬＬは、第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２と相溶しない有機溶剤系を構成できる液体の有機化合物が好ましく、非水溶性の有機溶媒がより好ましい。
そして、低誘電率液体ＬＬの比誘電率は、第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２の比誘電率より低いことが好ましい。低誘電率液体ＬＬの比誘電率は、２５以下が好ましく、２０以下がより好ましく、１５以下がさらに好ましく、１０以下が特に好ましく、５以下が最も好ましい。

低誘電率液体ＬＬの具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等のノルマルパラフィン系炭化水素；イソオクタン、イソデカン、イソドデカン等のイソパラフィン系炭化水素；シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、デカリン等のシクロパラフィン系炭化水素、流動パラフィン、ケロシン等の炭化水素系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒；クロロホルム、四塩化炭素等の塩素系溶媒；パーフルオロカーボン、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロエーテル等のフッ素系溶媒；１−ブタノール、１−ペンタノール、１−オクタノール等のアルコール系溶媒；並びにこれらの２種以上を含む混合物が例示される。
市販のイソパラフィン系炭化水素の具体例としては、出光興産株式会社製のＩＰソルベント１０１６、ＩＰクリーンＬＸ(登録商標)、丸善石油化学株式会社製のマルカゾールＲ、エクソンモービル社製のアイソパーＨ(登録商標)、アイソパーＥ(登録商標)、アイソパーＬ(登録商標)等が例示される。

ここで、図４中の（４ａ）〜（４ｃ）の各形態例においては説明の便宜上、接地点の図示を省略した。以下の各実施形態の説明においては、図４中の（４ａ）に相当する形態例を一例に説明するが、本発明は、図４中の（４ａ）に相当する形態例に限定されない。すなわち、本発明は、図４中の（４ａ）〜（４ｃ）に示すいずれの形態例にも適用可能である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について、図５〜９を参照して説明する。図５は、反応生成物製造装置１Ａの構成を示す模式図である。図６は、反応生成物製造装置１Ｂの構成を示す模式図である。図７は、反応生成物製造装置１Ｃの構成を示す模式図である。図８は、反応生成物製造装置１Ｄの構成を示す模式図である。図９は、第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の使用形態の一例を示す模式図である。

（実施形態例１Ａ）
図５に示すように、反応生成物製造装置１Ａは、液相Ｐ２と気相ＰＧと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと供給管１２と分岐配管１３と排出管１４と反応槽２０と電源２１と電極２２と第１の電気ケーブル３１と第２の電気ケーブル３２と接地ケーブル４０と接地点５０を備える。

反応生成物製造装置１Ａにおいては、気相ＰＧと液相Ｐ２は界面Ｂにおいて接している。
液相Ｐ２は、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれに対向して配置されている。そして、液相Ｐ２は、第２の物質Ｒ２を含む第２の溶液Ｌ２からなる相である。気相ＰＧには複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが配置されている。

反応生成物製造装置１Ａは、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを反応させ、反応生成物を製造する装置である。
第１の物質Ｒ１は、第１の溶液Ｌ１に溶解している。第２の物質Ｒ２は、第２の溶液Ｌ２に溶解している。ただし、第１の物質Ｒ１の一部は、第１の溶液Ｌ１に分散していてもよい。同様に、第２の物質Ｒ２の一部は、第２の溶液Ｌ２に分散していてもよい。第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２は、互いに相溶であることが好ましい。

供給管１２は、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれに第１の溶液Ｌ１を供給する。供給管１２は、第１の端部が第１の溶液Ｌ１の供給源（図示略）と接続され、第２の端部が分岐配管１３と接続されている。ここで、分岐配管１３は、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれと接続されている。そのため、供給管１２は、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれに第１の溶液Ｌ１を供給できる。

分岐配管１３は、分岐部分１３ａと分岐部分１３ｄとに分岐した第１の端部と、分岐部分１３ｂと分岐部分１３ｃとに分岐した第２の端部と本体部分１３ｅとを有する。本体部分１３ｅは、分岐配管１３の第１の端部と分岐配管１３の第２の端部との間の配管部分である。分岐配管１３は、分岐部分１３ａと分岐部分１３ｂと分岐部分１３ｃと分岐部分１３ｄと本体部分１３ｅとを有するとも言える。
分岐配管１３は、本体部分１３ｅの部分で供給管１２と接続されている。また、分岐部分１３ａはノズル１０ａと接続され、分岐部分１３ｂはノズル１０ｂと接続され、分岐部分１３ｃはノズル１０ｃと接続され、分岐部分１３ｄはノズル１０ｄと接続されている。よって、分岐配管１３は、供給管１２を介して供給される第１の溶液Ｌ１を、分岐部分１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのそれぞれを介して、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれに供給できる。

複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれは、第１の物質Ｒ１を含む第１の溶液Ｌ１を噴出させる。ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、第１の溶液Ｌ１を静電噴霧可能に構成されたエレクトロスプレーノズルである。
ノズル１０ａは、分岐部分１３ａと接続されている。そのため、ノズル１０ａには供給管１２、本体部分１３ｅ及び分岐部分１３ａをこの順に経由して第１の溶液Ｌ１が供給される。
ノズル１０ｂは、分岐部分１３ｂと接続されている。そのため、ノズル１０ｂには供給管１２、本体部分１３ｅ及び分岐部分１３ｂをこの順に経由して第１の溶液Ｌ１が供給される。
ノズル１０ｃは、分岐部分１３ｃと接続されている。そのため、ノズル１０ｃには供給管１２、本体部分１３ｅ及び分岐部分１３ｃをこの順に経由して第１の溶液Ｌ１が供給される。
ノズル１０ｄは、分岐部分１３ｄと接続されている。そのため、ノズル１０ｄには供給管１２、本体部分１３ｅ及び分岐部分１３ｄをこの順に経由して第１の溶液Ｌ１が供給される。
このように、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれは、供給管１２及び分岐配管１３を介して第１の溶液Ｌ１の供給源（図示略）と接続されている。

複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれは、液相Ｐ２と対向して配置される噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有する。噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、液相Ｐ２と気相ＰＧとの界面Ｂから上方に離れた位置の気相ＰＧに配置されている。複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれによる静電噴霧によって第１の溶液Ｌ１からなる微小液滴Ｄが、噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれから静電噴霧される。

例えば、噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、界面Ｂに対して垂直方向に静電噴霧するように配向されていると好ましい。
噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと界面Ｂとの間の各距離は、電場の強度及び静電噴霧によって生成する微小液滴Ｄの断片化プロセスを考慮して、最適化することが好ましい。

複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの材質は、金属、合金等の導電性の材料である。この場合、図５に示すように、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれと電源２１の正電位側とを電気的に接続することで、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄそのものを正電極として使用可能である。これにより、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと電極２２（負電極）との間に電位差を付与できる。
ただし、本発明においてノズルの材質は特に限定されない。ノズルの材質は、ガラス、樹脂、セラミック等の絶縁性の材料でもよい。ガラス、樹脂、セラミック等の絶縁性の材料を使用する場合、ノズル内または分岐配管１３、供給管１２の管内に電極を設ける必要がある。ガラス、樹脂、セラミック等の材料を使用する場合においては、管内に設けられた電極と電源２１を電気的に接続することで、ノズルの先端から流出する液と界面Ｂとの間に静電噴霧を発生させるための電位差を付与できる。

排出管１４は、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２の反応生成物を含む液体を反応槽２０内から排出する。排出管１４は、反応生成物の貯留槽（図示略）と接続されている。具体的には、排出管１４の第１の端部が反応槽２０と接続され、排出管１４の第２の端部が図示略の反応生成物の貯留槽と接続されている。そのため、反応生成物を含む液体が排出管１４によって反応槽２０内から排出される。

反応槽２０は、液相Ｐ２を収容する容器である。反応槽２０は気相ＰＧをさらに収容している。すなわち、反応槽２０内には液相Ｐ２と気相ＰＧとが形成されている。液相Ｐ２は、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに対向して収容され、気相ＰＧは、液相Ｐ２の上方で反応槽２０内に収容されている。

電源２１は、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおける第１の溶液Ｌ１と、液相Ｐ２の界面Ｂにおける第２の溶液Ｌ２との間に電位差を付与する。電源２１としては高電圧電源が例示される。
電源２１の正電位側は、第１の電気ケーブル３１を介して複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと電気的に接続されている。
第１の電気ケーブル３１は、電源２１及びノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ間に電流を流すことができる形態であれば特に限定されない。第１の電気ケーブル３１の第１の端部は、電源２１の正電位側と接続されている。第１の電気ケーブル３１の第２の端部は、４つに分岐し、分岐した４つの端部のそれぞれが、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと接続されている。そのため、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄには、第１の電気ケーブル３１を介して正電位が電源２１によって付与される。

電源２１の負電位側は、第２の電気ケーブル３２を介して電極２２と電気的に接続されている。そのため、液相Ｐ２の全体が電極２２を介して通電可能となり、負電位となる。その結果、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの各噴出口における第１の溶液Ｌ１と液相Ｐ２の界面Ｂにおける第２の溶液Ｌ２との間に静電場が形成される。
第２の電気ケーブル３２は、液相Ｐ２及び電源２１間に電流を流すことができる形態であれば特に限定されない。第２の電気ケーブル３２の第１の端部は、電源２１の負電位側と接続されている。反応生成物製造装置１Ａにおいては、第２の電気ケーブル３２の第２の端部は電極２２と接続されている。そのため、電極２２には、第２の電気ケーブル３２を介して負電位が電源２１によって付与される。

反応生成物製造装置１Ａにおいては、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに正電位が付与され、電極２２に負電位が付与されている。ただし、他の形態例においては、電極２２に正電位が付与され、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに負電位が付与されてもよい。

電極２２は、液相Ｐ２の界面Ｂと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの間で電場を形成するための電極である。電極２２は液相Ｐ２に配置されている。これにより、電極２２は液相Ｐ２の全体を負に帯電させることができる。
電極２２は、界面Ｂと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの間に静電場を形成できる形態であれば特に限定されない。液相Ｐ２は、導電性の第２の溶液Ｌ２を含む。そのため、電極２２に負電位が付与されると、液相Ｐ２の全体に通電し、液相Ｐ２に負電位が付与される。
電極２２の形状は特に限定されない。電極２２の形状としては、略プレート状、略リング形状、略筒形状、略メッシュ形状、略棒形状、略球形状、略半球形状等が例示される。

電極２２が配置される位置は、液相Ｐ２内であれば特に限定されない。反応生成物製造装置１Ａにおいては、液相Ｐ２内の壁面付近に配置されている。ただし、他の実施形態例においては、電極２２が反応槽２０の内壁に配置されてもよく、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと対向するように配置されてもよい。
反応生成物製造装置１Ａにおいては、電極２２の数は一つであるが、他の実施形態例においては、ノズルの数に応じて電極の数を複数としてもよい。

反応生成物製造装置１Ａは、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと電極２２の間に電位差を与え第１の溶液Ｌ１を正に帯電させることで、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから第１の溶液Ｌ１を微小液滴Ｄとして静電噴霧させる。反応生成物製造装置１Ａは、気相ＰＧと液相Ｐ２との界面Ｂに、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによる静電噴霧で生じる微小液滴Ｄを到達させて、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを接触混合せしめて、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを反応させる。その結果、第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２との化学反応が起き、反応生成物が生成する。反応生成物は、液相Ｐ２内で生成する。
一つ一つの微小液滴Ｄは、点とみなせるほどに非常に容量サイズが小さいため、周辺環境の影響を受け難く、かつ液滴内部の一様性が高い。そのため、界面Ｂに衝突した瞬間にほぼ化学反応を完結させることができる。

ここで、各ノズルの各噴出口における第１の溶液Ｌ１と、液相Ｐ２の界面Ｂにおける第２の溶液Ｌ２との間に静電場が形成されている。そのため、静電噴霧によって生じる微小液滴Ｄが各ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから液相Ｐ２に向かって界面Ｂに到達することで、液相Ｐ２の界面Ｂとの間に電流が流れ、電極２２から第２の電気ケーブル３２、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの順に電流が流れる。

反応生成物製造装置１Ａにおいては、第２の電気ケーブル３２と接地ケーブル４０が接続されている。接地ケーブル４０の第１の端部は、第２の電気ケーブル３２と接続され、接地ケーブル４０の第２の端部は接地点５０により接地されている。このように、反応生成物製造装置１Ａにおいては、液相Ｐ２が電極２２、第２の電気ケーブル３２、接地ケーブル４０及び接地点５０を介して電気的に接地されている。

反応生成物製造装置１Ａにおいて、電源２１によってノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに正電位を付与して第１の溶液Ｌ１を静電噴霧すると、微小液滴Ｄが界面Ｂに到達することで、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、液相Ｐ２、電極２２、第２の電気ケーブル３２の順に電流が流れる。
ここで、液相Ｐ２が電極２２、第２の電気ケーブル３２、接地ケーブル４０及び接地点５０を介して電気的に接地されている。そのため、電源２１によって高電位差をノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間に付与した場合であっても、第２の溶液Ｌ２の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。

（実施形態例１Ｂ）
図６は、反応生成物製造装置１Ｂの構成を示す模式図である。以下の反応生成物製造装置１Ｂの説明において、反応生成物製造装置１Ａの構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
図６に示すように、反応生成物製造装置１Ｂは、液相Ｐ２と気相ＰＧと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと供給管１２と分岐配管１３と排出管１４と反応槽２０と電源２１と電極２２と第１の電気ケーブル３１と第１の接地ケーブル４１と第２の接地ケーブル４２と第１の接地点５１と第２の接地点５２を備える。

第１の接地ケーブル４１の第１の端部は、電極２２と接続され、第１の接地ケーブル４１の第２の端部は、第１の接地点５１により接地されている。このように、反応生成物製造装置１Ｂにおいては、液相Ｐ２が電極２２、第１の接地ケーブル４１及び第１の接地点５１を介して電気的に接地されている。そのため、液相Ｐ２は電気的にニュートラルの状態である。

第２の接地ケーブル４２の第１の端部は、電源２１の負電位側と接続され、第２の接地ケーブル４２の第２の端部は、第２の接地点５２により接地されている。
このように反応生成物製造装置１Ｂにおいては、電源２１の負電位側が、第２の接地ケーブル４２を介して第２の接地点５２で接地されている。そのため、電源２１によってノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに正電位を付与して第１の溶液Ｌ１を静電噴霧すると、微小液滴Ｄが界面Ｂに到達することで、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、液相Ｐ２、電極２２の順に電流が流れる。
ここで、上述のように液相Ｐ２は電気的に接地され、液相Ｐ２の全体及び液相Ｐ２を構成する第２の溶液Ｌ２のすべてが電気的にニュートラルの状態である。そのため、電源２１によって高電位差をノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間に付与した場合であっても、第２の溶液Ｌ２の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。

（実施形態例１Ｃ）
図７は、反応生成物製造装置１Ｃの構成を示す模式図である。以下の反応生成物製造装置１Ｃの説明において、反応生成物製造装置１Ａ、１Ｂの構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
図７に示すように、反応生成物製造装置１Ｃは、液相Ｐ２と気相ＰＧと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと供給管１２と分岐配管１３と排出管１４と反応槽２５と電源２１と第１の電気ケーブル３１と第２の電気ケーブル３２と接地ケーブル４０と接地点５０を備える。

反応生成物製造装置１Ｃにおいては、反応槽２５内に気相ＰＧ、液相Ｐ２が形成されている。反応槽２５は、金属等の導電性の材料でできている。そのため、反応槽２５を電源２１と電気的に接続することにより、反応槽２５そのものを電極として使用できる。
反応生成物製造装置１Ｃにおいては、第２の電気ケーブル３２の第２の端部が、反応槽２５の導電性の壁面と接続されている。そのため、反応槽２５は、液相Ｐ２の全体を負に帯電させることができる。
ここで、反応槽２５は、ノズル側の装置系統とは電気絶縁されている。図７に示す反応生成物製造装置１Ｃにおいては、各ノズルが反応槽２５の上蓋を貫通しているとも言える。

ここで、接地ケーブル４０の第１の端部は、第２の電気ケーブル３２と接続され、接地ケーブル４０の第２の端部は接地点５０により接地されている。そのため、反応生成物製造装置１Ｃにおいては、液相Ｐ２が反応槽２５、第２の電気ケーブル３２、接地ケーブル４０及び接地点５０を介して電気的に接地されている。その結果、液相Ｐ２は電気的にニュートラルの状態となる。

このように、反応生成物製造装置１Ｃは、液相Ｐ２が電気的に接地されている。そのため、液相Ｐ２の全体及び液相Ｐ２を構成する第２の溶液Ｌ２のすべてを電気的にニュートラルの状態とすることができる。よって、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに正電位を電源２１によって付与して第１の溶液Ｌ１を静電噴霧すると、微小液滴Ｄが界面Ｂに到達することで、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、液相Ｐ２、反応槽２５、第２の電気ケーブル３２の順に電流が流れる。
このように、電源２１によって高電位差をノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間に付与した場合であっても、液相Ｐ２が電気的に接地されているため、第２の溶液Ｌ２の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。

（実施形態例１Ｄ）
図８は、反応生成物製造装置１Ｄの構成を示す模式図である。以下の反応生成物製造装置１Ｄの説明において、反応生成物製造装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
図８に示すように、反応生成物製造装置１Ｄは、液相Ｐ２と気相ＰＧと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと供給管１２と分岐配管１３と排出管１４と反応槽２５と電源２１と第１の電気ケーブル３１と第１の接地ケーブル４１と第２の接地ケーブル４２と第１の接地点５１と第２の接地点５２を備える。

反応生成物製造装置１Ｄにおいては、第１の接地ケーブル４１の第１の端部は、反応槽２５の導電性の壁面と接続されている。そのため、反応生成物製造装置１Ｄにおいては、液相Ｐ２が反応槽２５、第１の接地ケーブル４１及び第１の接地点５１を介して電気的に接地されている。その結果、液相Ｐ２は電気的にニュートラルの状態となる。

反応生成物製造装置１Ｄにおいては、電源２１が、第２の接地ケーブル４２を介して第２の接地点５２で接地されている。そのため、電源２１によってノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに正電位を付与して第１の溶液Ｌ１を静電噴霧すると、微小液滴Ｄが界面Ｂに到達することで、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、液相Ｐ２及び反応槽２５の順に電流が流れる。
このように、電源２１によって高電位差をノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間に付与した場合であっても、液相Ｐ２が電気的に接地されているため、第２の溶液Ｌ２の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。

（第１の実施形態の作用効果）
以上説明した第１の実施形態においては、導電性液体である第２の溶液Ｌ２で構成される液相Ｐ２が電気的に接地されている。そのため、液相Ｐ２の全体及び液相Ｐ２を構成する第２の溶液Ｌ２のすべてが電気的にニュートラルの状態である。したがって、電源２１によって高電位差をノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間に付与した場合であっても、第２の溶液Ｌ２の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。
このように、液相Ｐ２側を電気的に接地してニュートラルの状態とすることにより、液相Ｐ２と接する部分の電気絶縁が不要となる。その結果、装置及び生産設備の構成部品の材質の選択に際し、絶縁性のものを選択する必要がなくなり、一般的な金属製の種々の機器、計測器を使用できる。したがって、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能となる。

例えば、図９に、第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の使用形態の一例を示す。図９に示す反応生成物製造装置１Ｘは、反応生成物製造装置１Ａが備える各構成に加えて、第２の溶液Ｌ２が貯留される貯留槽６１と、第２の溶液Ｌ２を供給する供給管６２と、供給管６２に設けられた供給ポンプ６３と、供給管６２に設けられた流量調節器６４と、循環管路６５と、循環管路６５に設けられた循環ポンプ６６と、循環管路６５に設けられた流量調節器６７と、循環管路６５に設けられた温度調節器６８と、循環管路６５に設けられた温度測定器６９と、排出管１４に接続された反応生成物の貯留槽７０と貯留槽７０内から液体を排出する排出ポンプ７１をさらに備える。

循環管路６５の第１の端部及び循環管路６５の第２の端部は、反応槽２０の底部と接続されている。そのため、循環管路６５は、反応槽２０内の液体の一部を回収し、再度反応槽２０に供給できる。
加えて、循環管路６５の流量調節器６７の下流側の部分が、供給管６２と接続されているため、循環管路６５は、貯留槽６１から供給管６２を介して、反応槽２０に第２の溶液Ｌ２を供給し、反応槽２０内の液体を循環させて、当該液体を混合できる。

従来の反応生成物製造装置においては、液相Ｐ２が電気的に接地されていなかったため、液相Ｐ２及び液相Ｐ２を構成する第２の溶液Ｌ２が電気的にニュートラルの状態でなかった。そのため、供給管６２、供給ポンプ６３、流量調節器６４、循環管路６５と、循環ポンプ６６、流量調節器６７、温度調節器６８、温度測定器６９、反応生成物の貯留槽７０、排出ポンプ７１等の追加機器及び構成部品には、接液部に一般的な金属部材を使用できないという制約があり、機器選定や設備設計に困難を極めた。また、反応槽内から排出される反応生成物を含む液体も帯電しているため、同様の困難が下流側の処理設備にまで生じる。
例えば、循環液の加熱保持を行うヒーター６８にあっては、電気絶縁のために樹脂製の配管である場合、熱伝導率が断熱材のごとく小さいため配管外面から加熱しても配管内の液を昇温することは困難を極める。加熱、冷却をする熱交換器は工業設備で最も多用される機器の一つであるが、従来の装置の場合は、上記の理由から熱交換器の選定及び設計も難しかった。

これに対し、第１の実施形態に係る反応生成物製造装置によれば、液相Ｐ２が電気的にニュートラルの状態であるため、接液部に電気絶縁材を使わなければならなかったという制約がなくなり、最も一般的な金属部材を含めて自由な選定が可能となり、設備設計が格段に容易となる。例えば、熱交換器では熱伝導率の高い金属を伝熱部材として使うのが一般であり、樹脂部材を通しての伝熱の困難さに比べてごく簡単に加熱及び冷却が可能となる。

ここで、第１の実施形態に係る反応生成物製造装置に使用できる追加機器は、図９に図示したものに限定されない。反応生成物製造装置に使用可能な追加機器は、特に制限されず、使用する第１の物質Ｒ１、第２の物質Ｒ２、反応生成物に応じて適宜選択される。
図９においては、反応生成物製造装置１Ａを一例に追加機器の使用形態を説明したが、これらの追加機器は、反応生成物製造装置１Ｂ、反応生成物製造装置１Ｃ、反応生成物製造装置１Ｄにおいても、反応生成物製造装置１Ａと同様に使用可能である。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、図１０〜１２を参照して説明する。図１０は、反応生成物製造装置２Ａの構成を示す模式図である。図１１は、反応生成物製造装置２Ｂの構成を示す模式図である。図１２は、第２の実施形態に係る反応生成物製造装置の使用形態の一例を示す模式図である。
以下の第２の実施形態の説明において、第１の実施形態に係る反応生成物製造装置の構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。

（実施形態例２Ａ）
図１０に示すように、反応生成物製造装置２Ａは、液相Ｐ２と気相ＰＧと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと供給管１２と分岐配管１３と排出管１４と反応槽２０と電源２１と電極２２と第１の電気ケーブル３１と第２の電気ケーブル３２と接地ケーブル４０と接地点５０を備える。

反応生成物製造装置２Ａは、下記の点において、反応生成物製造装置１Ａと異なる。
・接地ケーブル４０の第１の端部が第１の電気ケーブル３１と接続されている点。

反応生成物製造装置２Ａにおいては、接地ケーブル４０の第１の端部が第１の電気ケーブル３１と接続され、接地ケーブル４０の第２の端部が接地点５０により接地されている。そのため、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが第１の電気ケーブル３１、接地ケーブル４０及び接地点５０を介して電気的に接地されている。したがって、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及びノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに供給される第１の溶液Ｌ１の全体が電気的にニュートラルの状態である。

反応生成物製造装置２Ａにおいては、電源２１の正電位側が、接地ケーブル４０を介して接地点５０で接地されている。そのため、電源２１によって電極２２を介して液相Ｐ２に負電位を付与すると、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの電位が相対的に高くなり、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによる静電噴霧を行うことができる。
ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによって、第１の溶液Ｌ１を静電噴霧すると、微小液滴Ｄが界面Ｂに到達することで、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、液相Ｐ２、電極２２及び第２の電気ケーブル３２の順に電流が流れる。
このように、電源２１によって高電位差を液相Ｐ２とノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの間に付与した場合であっても、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが電気的に接地されているため、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び第１の溶液Ｌ１の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。

（実施形態例２Ｂ）
図１１は、反応生成物製造装置２Ｂの構成を示す模式図である。
図１１に示すように、反応生成物製造装置２Ｂは、液相Ｐ２と気相ＰＧと複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと供給管１２と分岐配管１３と排出管１４と反応槽２０と電源２１と電極２２と第１の電気ケーブル３１と第１の接地ケーブル４１と第２の接地ケーブル４２と第１の接地点５１と第２の接地点５２を備える。

反応生成物製造装置２Ｂは、下記の２点において、反応生成物製造装置１Ｂと異なる。
・第１の接地ケーブル４１の第１の端部が、第１の電気ケーブル３１の第１の端部と接続されている点。
・第２の接地ケーブル４２の第１の端部が、電源２１の正電位側と接続されている点。

反応生成物製造装置２Ｂにおいては、第１の接地ケーブル４１の第１の端部が、第１の電気ケーブル３１の第１の端部と接続されている。そのため、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが、第１の電気ケーブル３１、第１の接地ケーブル４１及び第１の接地点５１を介して電気的に接地されている。
反応生成物製造装置２Ｂにおいては、第２の接地ケーブル４２の第１の端部が、電源２１の正電位側と接続されている。そのため、電源２１の正電位側が、第２の接地ケーブル４２を介して第２の接地点５２で接地されている。よって、電源２１によって液相Ｐ２に負電位を付与すると、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの電位が相対的に高くなり、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによる静電噴霧を行うことができる。
ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄによって、第１の溶液Ｌ１を静電噴霧すると、微小液滴Ｄが界面Ｂに到達することで、第１の電気ケーブル３１、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、液相Ｐ２、電極２２の順に電流が流れる。
このように、電源２１によって高電位差を液相Ｐ２とノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの間に付与した場合であっても、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが電気的に接地されているため、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び第１の溶液Ｌ１の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。

ここで、反応生成物製造装置２Ｂにおいては、第１の電気ケーブル３１及び第１の接地ケーブル４１の代わりに、端部が分岐した接地ケーブルを使用してもよい。すなわち、分岐した端部のそれぞれをノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと接続し、接地ケーブルによって第１の接地点５１を介してノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを接地してもよい。このように、他の形態例においては、第１の電気ケーブル３１は省略可能である。

（第２の実施形態の作用効果）
以上説明した第２の実施形態においては、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが電気的に接地されている。そのため、各ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び各ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに供給される第１の溶液Ｌ１のすべてが電気的にニュートラルの状態である。したがって、電源２１によって高電位差をノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間に付与した場合であっても、各ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び第１の溶液Ｌ１の全体を電気的にニュートラルの状態に維持できる。
このように、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ側を電気的に接地してニュートラルの状態とすることにより、第１の溶液Ｌ１と接する部分の電気絶縁が不要となる。その結果、反応生成物製造装置及び反応生成物製造装置の上流側の生産設備の構成部品の接液部の材質の選択に際し、絶縁性のものを選択する必要がなくなり、一般的な金属製の種々の機器、計測器を使用できる。したがって、簡易で効率的かつ実用的な工業的設備の設計、構築が可能となる。

例えば、図１２に、第２の実施形態に係る反応生成物製造装置の使用形態の一例を示す。図１２に示す反応生成物製造装置２Ｘは、反応生成物製造装置２Ａが備える各構成に加えて、第１の溶液Ｌ１が貯留される貯留槽８１と、供給管１２に設けられた供給ポンプ８２と、供給管１２に設けられた流量計８３と、供給管１２に設けられた圧力計８４を備える。

従来の反応生成物製造装置においては、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが電気的に接地されていなかったため、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び第１の溶液Ｌ１の全体が電気的にニュートラルの状態でなかった。そのため、反応槽内に供給される第１の溶液Ｌ１も帯電しており、反応生成物製造装置の上流側の処理設備において、追加機器を構成する材質、構成部品として金属等の導電性のものを使用できなかった、すなわち、図１２に示す、供給管１２、供給ポンプ８２、流量計８３、圧力計８４等の追加機器、構成部品の接液部の材質として、一般的な金属等の導電性のものを使用できないという制約があった。

これに対し、第２の実施形態に係る反応生成物製造装置によれば、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが電気的にニュートラルの状態である。そのため、接液部に電気絶縁材を使用しなければならかったという制約がなくなり、最も一般的な金属部材を含めて自由な選定が可能となり、設備設計が格段に容易となる。

ここで、第２の実施形態に係る反応生成物製造装置に使用できる追加機器は、図１２に図示したものに限定されない。反応生成物製造装置に使用可能な追加機器は、特に制限されず、使用する第１の物質Ｒ１、第２の物質Ｒ２、反応生成物に応じて適宜選択される。
図１２においては、反応生成物製造装置２Ａを一例に追加機器の使用形態を説明したが、これらの追加機器は、反応生成物製造装置２Ｂにおいても、反応生成物製造装置２Ａと同様に使用可能である。

＜反応生成物製造方法＞
上述した反応生成物製造装置１Ａ〜１Ｄ、２Ａ，２Ｂを用いる、反応生成物製造方法について説明する。
まず、液相Ｐ２と複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの間に電源２１によって電位差を付与する。そして、電位差が付与された複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから第１の物質Ｒ１を含む微小液滴Ｄを気相ＰＧで静電噴霧する。これにより、微小液滴Ｄは、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと液相Ｐ２との間の電位差による電場勾配に沿って気相ＰＧを通って、液相Ｐ２に向かって移動し、気相ＰＧと液相Ｐ２との界面Ｂに到達させられる。液相Ｐ２には第２の溶液Ｌ２に含まれる第２の物質Ｒ２が存在する。そのため、第２の物質Ｒ２と微小液滴Ｄに含まれる第１の物質Ｒ１とが反応し、反応生成物が生成する。

複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び電源２１間の電位差は、例えば、絶対値にて０．３〜３０ｋＶの範囲とすることができる。反応生成物の安定性等を考慮すると、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び電源２１間の電位差の絶対値は、２．５ｋＶ以上が好ましく、さらに装置の安全性及びコストを考慮すると、１０ｋＶ以下が好ましい。
複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからの液滴の噴霧量は反応量に適合するように選択してもよい。例えば、反応量を１００ｍＬとする場合、第１の溶液Ｌ１の送液速度を０．００１〜０．１ｍＬ/ｍｉｎ（分）の範囲となるように噴霧量を調整してもよい。

微小液滴Ｄを界面Ｂに到達させて反応させる際には、反応槽の容量、電位差等を考慮して、複数のノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの噴出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと界面Ｂとの間の距離を適宜調整してもよい。前記距離としては、例えば、１ｃｍ以上としてもよく、２ｃｍ以上としてもよい。

＜用途＞
以上説明した第１、第２の実施形態に係る反応生成物製造装置においては、反応生成物は特に限定されない。反応生成物の具体例としては、金属粒子、繊維粒子、樹脂粒子、有機結晶、半導体粒子、オリゴマー粒子、ポリマー粒子等の粒子；金属ナノ粒子、繊維ナノ粒子、樹脂ナノ粒子、有機ナノ結晶、半導体ナノ粒子、オリゴマーナノ粒子、ポリマーナノ粒子等のナノ粒子が例示される。

第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２は、特に限定されない。第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２の溶媒の具体例は、水、エタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトン又はこれらの２種以上を含む混合物が例示される。第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２は、水又は水と水溶性の溶媒（例えば、エタノール、ＤＭＦ、アセトン等）とを含む混合溶液が好ましい。また、第１の溶液Ｌ１の溶媒と第２の溶液Ｌ２の溶媒は同種であると好ましい。
第１の溶液Ｌ１及び第２の溶液Ｌ２は、反応生成物に応じて適宜選択できる。

第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２は特に限定されない。第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２の具体例としては、セルロース、グアーガム、カラギーナン、アラビアガム、キサンタンガム、キトサン等の天然多糖類もしくはその誘導体(アセチルセルロース等)；ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキシド、ポリエステル；金属塩等：これらの２種類以上を含む混合物が例示される。
第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２は、反応生成物に応じて適宜選択できる。
第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２の含有量は、特に限定されない。例えば、２〜３０質量％とすることができ、５〜２０質量％としてもよい。

（金属ナノ粒子の分散体の製造）
反応生成物が金属ナノ粒子の分散体である場合について説明する。
反応生成物が金属ナノ粒子である場合、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２として金属塩を選択する。金属塩の具体例としては、白金、金、銀、銅、錫、ニッケル、鉄、パラジウム、亜鉛、鉄、コバルト、タングステン、ルテニウム、インジウム、モリブテン等の一種もしくは複合系の塩；錯体化合物等；これらの２種以上を含む混合物が例示される。金属塩としては、硝酸塩、硫酸塩、塩化物等が例示される。

第１の物質Ｒ１が金属塩である場合、ノズル１０から噴霧される液滴の表面張力を相対的に低くするために、第１の溶液Ｌ１がメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の炭素数１〜３の低級アルコール；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；又はこれらの２種以上を含む混合物を含有していてもよい。また、第１の溶液Ｌ１中又は第２の溶液Ｌ２中における金属塩の含有量は、金属塩の溶解度、金属ナノ粒子の分散体の使用目的等に対応して適宜調整可能である。例えば、この金属塩の含有量は、０．０１〜５ｍｏｌ／Ｌの範囲が好ましい。

反応生成物が金属ナノ粒子である場合、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２のうちいずれか一方が還元剤であることが好ましい。還元剤は、特に限定されず、金属イオンに合わせて適宜選択可能である。還元剤の具体例としては、ヒドロキシメタンスルフィン酸、チオグリコール酸、亜硫酸；もしくはこれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等の塩；アスコルビン酸、クエン酸、ハイドロサルファイトナトリウム、チオ尿素、ジチオスレイトール、ヒドラジン類、ホルムアルデヒド類、ホウ素ハイドライド；又はこれらの２種以上を含む混合物が例示される。

金属ナノ粒子の分散体を製造する際、目的に応じて、添加剤を使用してもよい。添加剤としては、高分子樹脂分散剤、顔料、可塑剤、安定剤、酸化防止剤等、これらの２種以上を含む混合物等が例示される。
金属ナノ粒子の分散体の製造において、必要に応じて、各種分離手法によって、添加剤等の任意成分を低減させることができ、金属ナノ粒子の濃縮操作を実行してもよい。添加剤の低減及び副生成物の塩類の除去のための方法としては、遠心分離、限外ろ過、イオン交換樹脂、膜等を用いる方法が例示される。金属ナノ粒子の分散体は、所定の濃度に希釈又は濃縮可能であり、使用用途に応じて濃度を調整してもよい。

（その他の粒子の分散体の製造）
反応生成物が繊維粒子、樹脂粒子、有機結晶、半導体粒子、オリゴマー粒子、ポリマー粒子、繊維ナノ粒子、樹脂ナノ粒子、有機ナノ結晶、半導体ナノ粒子、オリゴマーナノ粒子、ポリマーナノ粒子等のその他の粒子の分散体である場合について説明する。

ラジカル重合にて得られる重合体の分散体を製造する場合、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２のうち一方をモノマーとし、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２のうち他方を重合開始剤としてもよい。すなわち、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２のうち一方を重合体の原料とする。ここで、第２の物質Ｒ２は、モノマーでも重合開始剤でもよいが、低誘電率液体ＬＬに溶解可能なものを選択する。
モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸及びそのエステル類、スチレン類等が例示される。そして、重合開始剤は、２，２’‐アゾビスイソブチロニトリル、１，１’‐アゾビス(シクロヘキサン‐１‐カルボニトリル)等のアゾ系開始剤、ジメチル‐２，２’‐アゾビスイソブチレート等のノンシアン系開始剤等が例示される。
酸化重合にて得られる重合体の分散体を製造する場合、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２のうち一方をモノマーとし、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２のうち他方を酸化剤とする。この場合、モノマーの具体例としては、ピロール類、チオフェン類等が例示される。そして、酸化剤の具体例としては、過酸化水素、過硫酸等が例示される。

その他の粒子の分散体を製造する場合、第１の物質Ｒ１及び第２の物質Ｒ２の含有量は、２〜３０質量％以下の範囲とするとよい。さらに、かかる含有量は、５〜２０質量％以下の範囲とすると好ましい。

（中和反応又はイオン交換反応を利用する析出物の分散体の製造）
第１の物質Ｒ１と第２の物質Ｒ２とを中和反応又はイオン交換反応させる場合、反応生成物を析出させて、析出物の分散体を製造できる。この場合、第２の物質Ｒ２は、第２の溶液Ｌ２に含まれても、低誘電率液体ＬＬに含まれてもよい。ただし、第２の物質Ｒ２は第２の溶液Ｌ２に含まれていることが好ましい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。

１Ａ〜１Ｄ，２Ａ，２Ｂ 反応生成物製造装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ノズル
２０，２５ 反応槽
２１ 電源
２２ 電極
３１，３２ 電気ケーブル
４０，４１，４２ 接地ケーブル
５０，５１，５２ 接地点
Ｂ 界面
Ｄ 微小液滴
ＬＬ 低誘電率液体
Ｌ１ 第１の溶液
Ｌ２ 第２の溶液
Ｐ２ 第２の溶液からなる液相
ＰＬ 低誘電率液体からなる液相
Ｒ１ 第１の物質
Ｒ２ 第２の物質

Claims (4)

1. 第１の物質を含む第１の溶液を噴出させるノズルと、
   前記ノズルに対向して配置され、第２の物質を含む第２の溶液からなる液相Ｐ２と、
   前記液相Ｐ２の界面と前記ノズルとの間に電場を形成するための電源とを備え、
   前記ノズルと前記液相Ｐ２との間に電位差を与えることで前記ノズルから静電噴霧された前記第１の溶液を含む微小液滴を、前記液相Ｐ２の界面に到達させて、前記第１の物質と前記第２の物質とを混合せしめて、前記第１の物質と前記第２の物質とを反応させる反応生成物製造装置において、
   前記液相Ｐ２及び前記ノズルのいずれか一方が、電気的に接地されている、反応生成物製造装置。
2. 前記ノズルの噴出口と前記液相Ｐ２の間に低誘電率液体からなる液相ＰＬをさらに備える、請求項１に記載の反応生成物製造装置。
3. 前記ノズルの噴出口が、前記液相ＰＬに接するか又は前記液相ＰＬ中に配置される、請求項２に記載の反応生成物製造装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応生成物製造装置を用いることを特徴とする、反応生成物製造方法。

Images