JP4313768B2 - 反応システム - Google Patents
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Description
(1)本発明は、流体を供給するための複数の微細な供給流路と、前記複数の供給流路が合流して形成される微細な合流路と、前記合流路内部の流体温度を測定するための手段とを有する反応部を複数備えた反応システムに関する。
D=4×(流路の断面積)/(流路断面における周囲の長さ)
実施形態1
本発明に係る反応システムの第一の実施形態を図1から図3を用いて説明する。
まず、本実施形態の反応システムの構成について説明する。
図1は、本実施形態の反応システム1の構成の概略図である。
反応部10に含まれる合流路11及び供給流路12の断面形状については、長方形、台形、円形、楕円形など、加工が可能であれば特に限定されない。
反応システム1において、化学物質Xと化学物質Yが反応して化学物質Zが生成する反応を行わせる場合を考える。
X + Y → Z 式(1)
本発明に係る反応システムの第二の実施形態を図4を用いて説明する。
まず、本実施形態の反応システムの構成について説明する。
図4は、本実施形態の反応システム2の構成の概略図である。
図4に示す反応システム2では、反応部10は3個で構成されているが、2個以上の複数個あれば良い。
微細流路に流体を流すと、流れは層流となる。層流の場合の圧力損失は、流路の断面が円形であれば、次式のようなハーゲン−ポアズイユの式で表される。
ΔP = kQL/D 式(2)
Q = Qa + Qb + Qc 式(3)
ΔP = kQaL0/D0 + kQaLa/D1
= kQbL0/D0 + kQbLb/D1
= kQcL0/D0 + kQcLc/D1 式(4)
Q = Q‘a + Q‘b 式(5)
ΔP‘ = kQ‘aL0/D0 + kQ‘aLa/D1
= kQ‘bL0/D0 + kQ‘bLb/D1 式(6)
ΔP‘/ΔP
={1/(L0/D0+La/D1)+1/(L0/D0+Lb/D1)
+1/(L0/D0+Lc/D1)}
/{1/(L0/D0+La/D1)+1/(L0/D0+Lb/D1)}
式(7)
ΔP‘/ΔP
={1/(L0/D0+La/D1)+1/(L0/D0+Lb/D1)
+1/(L0/D0+Lc/D1)}
/{1/(L0/D0+La/D1)+1/(L0/D0+Lc/D1)}
式(8)
ΔP‘/ΔP
={1/(L0/D0+La/D1)+1/(L0/D0+Lb/D1)
+1/(L0/D0+Lc/D1)}
/{1/(L0/D0+Lb/D1)+1/(L0/D0+Lc/D1)}
式(9)
Q = Qa + Qb + Qc 式(10)
ΔP = kQaL0/D0 + kQaL1/Da
= kQbL0/D0 + kQbL1/Db
= kQcL0/D0 + kQcL1/Dc 式(11)
Q = Q‘a + Q‘b 式(12)
ΔP‘ = kQ‘aL0/D0 + kQ‘aL1/Da
= kQ‘bL0/D0 + kQ‘bL1/Db 式(13)
ΔP‘/ΔP
={1/(L0/D0+L1/Da)+1/(L0/D0+L1/Db)
+1/(L0/D0+L1/Dc)}
/{1/(L0/D0+L1/Da)+1/(L0/D0+L1/Db)}
式(14)
ΔP‘/ΔP
={1/(L0/D0+L1/Da)+1/(L0/D0+L1/Db)
+1/(L0/D0+L1/Dc)}
/{1/(L0/D0+L1/Da)+1/(L0/D0+L1/Dc)}
式(15)
ΔP‘/ΔP
={1/(L0/D0+L1/Da)+1/(L0/D0+L1/Db)
+1/(L0/D0+L1/Dc)}
/{1/(L0/D0+L1/Db)+1/(L0/D0+L1/Dc)}
式(16)
本発明に係る反応システムの第三の実施形態を図5を用いて説明する。
まず、本実施形態の反応システムの構成について説明する。
流量計61、62で示される流量が一定となるように運転している場合に、3個ある反応部10a〜10cのうち、ある1個の反応部内の微細流路が閉塞した場合を考える。
Q = Qa + Qb + Qc 式(17)
ΔP = kQaLa/D0
= kQbLb/D0
= kQcLc/D0 式(18)
Q = Q‘a + Q‘b 式(19)
ΔP‘ = kQ‘aLa/D0
= kQ‘bLb/D0 式(20)
ΔP‘/ΔP
={1/(La/D0)+1/(Lb/D0)+1/(Lc/D0)}
/{1/(La/D0)+1/(Lb/D0)}
式(21)
ΔP‘/ΔP
={1/(La/D0)+1/(Lb/D0)+1/(Lc/D0)}
/{1/(La/D0)+1/(Lc/D0)}
式(22)
ΔP‘/ΔP
={1/(La/D0)+1/(Lb/D0)+1/(Lc/D0)}
/{1/(Lb/D0)+1/(Lc/D0)}
式(23)
10…反応部
11…微細な合流路
12…微細な供給流路
13…温度計測部
21、22…上流側流路
23…排出用流路
24…検査用流路
31、32…原料流体貯留用タンク
33…反応流体貯留用タンク
41、42…ポンプ
51、52…バルブ
53…切り替えバルブ
61、62…流量計
71…差圧計
Claims (6)
- 流体を供給するための複数の微細な供給流路と、前記複数の供給流路が合流して形成される微細な合流路とを有する複数の反応部と、
供給される流体の種類ごとに設けられた流体貯留部と、
前記各流体貯留部から分岐部を経て前記各反応部の供給流路入口に連結された上流側流路系と、
前記各反応部の合流路出口に接続された排出用流路と、前記排出用流路が合流して形成される流路と、前記各排出用流路から分岐した又は前記各反応部の合流路出口に接続された、少なくとも一部分が微細な流路からなる検査用流路と、前記各反応部から排出される反応流体の流路を前記排出用流路と前記検査用流路との間で切り替えることができる流路切り替え手段とを有する下流側流路系であって、前記検査用流路に流れた反応流体が前記下流側流路系のいずれかの場所に再合流できるように構成された前記下流側流路系と、
前記上流側流路系の圧力と前記下流側流路系の圧力との差を測定するための手段とを備え、
前記反応部又は前記検査用流路に含まれる微細な流路の断面形状、断面の代表長さ又は流路長さが、前記複数の反応部のうちどの反応部内の流路が閉塞したかに応じて前記検査用流路に流路を設定した際の前記圧力差が異なる値となるように設定されている反応システム。 - 前記検査用流路に含まれる微細な流路が、断面形状が同一であり流路断面の代表長さ又は流路長さの一方のみが検査用流路ごとに異なるものである、請求項1に記載の反応システム。
- 流体を供給するための複数の微細な供給流路と、前記複数の供給流路が合流して形成される微細な合流路とを有する複数の反応部と、
供給される流体の種類ごとに設けられた流体貯留部と、
前記各流体貯留部から分岐部を経て前記各反応部の供給流路入口に連結された上流側流路系と、
前記各反応部の合流路出口に接続された排出用流路と、前記排出用流路が合流して形成される流路とを有する下流側流路系と、
前記上流側流路系の圧力と前記下流側流路系の圧力との差を測定するための手段とを備え、
前記反応部に含まれる微細な流路の断面形状、断面の代表長さ又は流路長さが、前記複数の反応部のうちどの反応部内の流路が閉塞したかに応じて前記圧力差が異なる値となるように設定されている反応システム。 - 前記合流路を構成する微細な流路が、断面形状が同一であり流路断面の代表長さ又は流路長さの一方のみが反応部ごとに異なるものである、請求項3に記載の反応システム。
- 流体を供給するための複数の微細な供給流路と、前記複数の供給流路が合流して形成される微細な合流路とを有する複数の反応部と、
供給される流体の種類ごとに設けられた流体貯留部と、
前記各流体貯留部から分岐部を経て前記各反応部の供給流路入口に連結された上流側流路系と、
前記各反応部の合流路出口に接続された、少なくとも一部分が微細な流路からなる排出用流路と、前記排出用流路が合流して形成される流路とを有する下流側流路系と、
前記上流側流路系の圧力と前記下流側流路系の圧力との差を測定するための手段とを備え、
前記反応部又は前記排出用流路に含まれる微細な流路の断面形状、断面の代表長さ又は流路長さが、前記複数の反応部のうちどの反応部内の流路が閉塞したかに応じて前記圧力差が異なる値となるように設定されている反応システム。 - 微細流路の流路断面の代表長さが1cm以下であることを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の反応システム。
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