JP4991102B2

JP4991102B2 - Microreactor

Info

Publication number: JP4991102B2
Application number: JP2004371480A
Authority: JP
Inventors: 知之中嶋; 平木　　久; 弘典片山; 恵昭友成
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP2006175361A

Description

本発明は、流体の反応性物質を触媒活性物質の存在下で反応させて所望の流体物質を得るためのマイクロリアクタに関するものである。 The present invention relates to a microreactor for reacting a reactive substance in a fluid in the presence of a catalytically active substance to obtain a desired fluid substance.

流体の反応性物質を触媒の存在下で反応させて所望の流体の物質を得るにあたっては、従来、触媒が設けられた流路内に反応性物質を流通させ、必要に応じて加熱することで反応を促進することが行われていた。このような化学反応を行うための化学反応装置（リアクタ）としては、例えば数十ｍｍ角以上のサイズを有するものが用いられて、このとき、反応に必要な触媒は、触媒自体をペレット状や微粒子状に成形して反応性物質の流路内に配置したり、セラミック製や金属製のハニカムなどの担持体に触媒を担持させたものを流路内に配置したりして用いられていた。 In order to obtain a desired fluid substance by reacting a reactive substance in a fluid in the presence of a catalyst, conventionally, the reactive substance is circulated in a flow path provided with a catalyst, and heated as necessary. Promoting the reaction was done. As a chemical reaction device (reactor) for performing such a chemical reaction, for example, a device having a size of several tens of mm square or more is used. It was used after being formed into fine particles and placed in the flow path of the reactive substance, or by placing a catalyst on a carrier such as a ceramic or metal honeycomb in the flow path. .

しかし、近年、実用化に向けて研究開発が進展している燃料改質型の小型燃料電池における改質反応装置などのように、リアクタの小型化が要請されており、このため、小型のリアクタ（マイクロリアクタ）に適したリアクタの構造が求められるようになってきている。 However, in recent years, there has been a demand for miniaturization of reactors, such as reforming reactors in fuel reforming type small fuel cells, for which research and development has been progressing toward practical use. A structure of a reactor suitable for (microreactor) has been demanded.

このようなマイクロリアクタでは、例えばガラスや半導体等で構成される一対の基体のうちの少なくとも一方に微小な溝を形成すると共に、この溝内にディップコーティングや超臨界乾燥法等を用いて触媒活性物質を設け、次いで一対の基体を接合することによりその接合界面に反応性物質を流通させるための流路を形成すると共にこの流路内に触媒活性物質を配置することが行われていた（特許文献１参照）。
特開２００３−２９０６５３号公報 In such a microreactor, for example, a minute groove is formed in at least one of a pair of substrates made of glass, semiconductor, or the like, and a catalytically active substance is used in the groove by dip coating, supercritical drying, or the like. And then, by joining a pair of substrates, a flow path for allowing a reactive substance to flow through the bonding interface is formed and a catalytically active substance is disposed in the flow path (Patent Document) 1).
JP 2003-290653 A

しかしながら、上記従来のマイクロリアクタでは、マイクロリアクタの流路中に触媒を強固に固定できるという利点はあるものの、触媒活性物質の表面積を十分に大きくすることが難しく、十分な触媒活性を得るためには大量の触媒活性物質を流路内に固定しなければならないという問題があった。 However, although the conventional microreactor has the advantage that the catalyst can be firmly fixed in the flow path of the microreactor, it is difficult to sufficiently increase the surface area of the catalytically active substance. There is a problem in that the catalytically active substance must be fixed in the flow path.

また、基体に触媒活性物質を設ける際には、基体同士の接合面に触媒活性物質が付着しないようにするために、フォトレジストを形成するなどのマスキングを施すことが必要となり、このためマイクロリアクタの製造工程が複雑化すると共に、歩留まりの悪化も招いていた。 In addition, when a catalytically active substance is provided on a substrate, it is necessary to perform masking such as forming a photoresist in order to prevent the catalytically active substance from adhering to the bonding surface between the substrates. The manufacturing process is complicated, and the yield is also deteriorated.

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、高い反応効率を確保することができ、且つ、製造時には触媒活性物質を設ける際にマスキングを施す必要がなく、製造工程の簡略化と歩留まりの向上を図ることができるマイクロリアクタを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, can ensure high reaction efficiency, and does not require masking when a catalytically active substance is provided during production, thus simplifying the production process and An object of the present invention is to provide a microreactor capable of improving the yield.

本発明に係るマイクロリアクタ１は、少なくとも半導体基板を加工して形成した筐体２内に、表面又は内部に反応性物質が流通する流路を有すると共に前記流路に触媒活性物質が設けられた、前記筐体２とは別体の触媒反応部３を内装することを特徴とするものである。このため、半導体基板等の表面に触媒活性物質を直接設ける必要がなくなって、触媒活性物質を設けるにあたっての反応条件や薬剤等の制約がなくなり、触媒活性物質の配置量を多くするための適宜の手法を採用することが可能となることから、触媒活性物質の表面積を十分に大きくすることが容易であり、また反応性物質の流路に触媒活性物質を設ける際には、マスキングを行うような必要がなく、マイクロリアクタ１の製造時における製造工程を簡略化すると共に歩留まりを向上することができるものである。 The microreactor 1 according to the present invention has at least a flow path through which a reactive substance circulates on the surface or inside thereof in a housing 2 formed by processing a semiconductor substrate, and a catalytically active substance is provided in the flow path. The catalyst reaction section 3 is provided separately from the casing 2. For this reason, there is no need to directly provide a catalytically active substance on the surface of a semiconductor substrate, etc., and there are no restrictions on reaction conditions or chemicals when providing the catalytically active substance. Since it is possible to adopt a technique, it is easy to sufficiently increase the surface area of the catalytically active substance, and masking is performed when the catalytically active substance is provided in the flow path of the reactive substance. This is not necessary, and can simplify the manufacturing process at the time of manufacturing the microreactor 1 and improve the yield.

また、上記マイクロリアクタ１においては、上記触媒反応部３が、反応性物質が流通可能な溝部６を有し、触媒活性物質の粉末を成形したものを焼結させることで得られる、多孔質の触媒活性物質の成形体７で形成されている。この場合、反応性物質をマイクロリアクタ１内に流通させる際の圧力損失を著しく低減することができ、また、触媒活性物質自体にて反応性物質の流路を形成することができて、マイクロリアクタ１の体積に比して高い反応効率を達成することができるものである。 In the above micro-reactor 1, the catalytic reaction section 3, the reactive material have a groove portion 6 can flow, obtained by sintering a material obtained by molding a powder of the catalytically active material, the porous catalyst It is formed of a molded body 7 of the active substance. In this case, the pressure loss when the reactive substance is circulated in the microreactor 1 can be remarkably reduced, and the flow path of the reactive substance can be formed by the catalytically active substance itself. High reaction efficiency can be achieved as compared with volume.

また、上記のように溝部６を有する触媒活性物質にて触媒反応部３を形成する場合には、この溝部６にて構成される反応性物質の流路径が５０μｍ〜１ｍｍの範囲となるようにすることが好ましい。この場合、反応性物質をマイクロリアクタ１内に流通させる際の低い圧力損失を維持しつつ、流路内を流通する反応性物質と触媒活性物質との接触を十分に確保して反応性物質の高い反応効率を達成することができるものである。 In the case of forming a catalytic reaction section 3 Te catalytic activity substance having a groove portion 6 as described above, so that the channel diameter of the reactive material comprised in the groove portion 6 is in the range of 50μm~1mm It is preferable to make it. In this case, while maintaining a low pressure loss when the reactive substance is circulated in the microreactor 1, a sufficient contact between the reactive substance and the catalytically active substance flowing in the flow path is ensured. The reaction efficiency can be achieved.

本発明によれば、触媒活性物質の表面積を十分に大きくすることが容易で高い反応効率を確保することができ、且つ、製造時には触媒活性物質を設ける際にマスキングを施す必要がなく、製造工程の簡略化と歩留まりの向上を図ることができるものである。 According to the present invention, it is easy to sufficiently increase the surface area of the catalytically active substance, and it is possible to ensure high reaction efficiency, and it is not necessary to perform masking when providing the catalytically active substance at the time of manufacturing. Can be simplified and the yield can be improved.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

本発明に係るマイクロリアクタ１は、図１〜３に示されるように、筐体２と、筐体２内に内装される前記筐体２とは別体の触媒反応部３とから構成することができる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the microreactor 1 according to the present invention may be composed of a housing 2 and a catalyst reaction section 3 that is separate from the housing 2 housed in the housing 2. it can.

上記筐体２は図示の例では平面視矩形状に形成され、内部に触媒反応部３が配置される空間９を有する。この筐体２は、一対の基体２ａ，２ｂにて構成することができる。このとき、一対の基体２ａ，２ｂのうち少なくとも一方には、凹所１０が設けられており、この凹所１０にて上記触媒反応部３が配置される空間９を形成することができる。すなわち、図示の例では、平面視矩形状の凹所１０が設けられた一方の板状の基体２ａに対して、他方の板状の基体２ｂを前記凹所１０を閉塞するように接合して筐体２が形成されるものであり、このとき閉塞された凹所１０にて空間９が形成される。 In the illustrated example, the casing 2 is formed in a rectangular shape in plan view, and has a space 9 in which the catalytic reaction unit 3 is disposed. The housing 2 can be composed of a pair of base bodies 2a and 2b. At this time, a recess 10 is provided in at least one of the pair of substrates 2a and 2b, and a space 9 in which the catalyst reaction part 3 is disposed can be formed in the recess 10. That is, in the illustrated example, the other plate-like base 2b is joined to one plate-like base 2a provided with the recess 10 having a rectangular shape in plan view so as to close the recess 10. The housing 2 is formed, and a space 9 is formed in the recess 10 closed at this time.

また、この筐体２の一端には上記空間９と筐体２の外部とを連通する流入口１１が設けられていると共に、この筐体２の他端には上記空間９と筐体２の外部とを連通する流出口１２が設けられており、図示の例ではこれらの流入口１１及び流出口１２は一方の基体２ａにおいて、凹所１０内の互いに対向する二つの内側面でそれぞれ開口するように設けられている。 In addition, an inlet 11 that communicates the space 9 with the outside of the housing 2 is provided at one end of the housing 2, and the space 9 and the housing 2 are disposed at the other end of the housing 2. Outflow ports 12 communicating with the outside are provided, and in the illustrated example, these inflow ports 11 and outflow ports 12 open on two inner surfaces facing each other in the recess 10 in one base body 2a. It is provided as follows.

このような筐体２の寸法は適宜設定することができるが、５〜１００ｍｍ×５〜１００ｍｍ×１〜２０ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、筐体２に設けられる上記空間９の寸法も適宜設定することができるが、前記筐体２の寸法に応じ、３〜９９ｍｍ〜３×９９ｍｍ×０．３〜１９ｍｍの範囲とすることが好ましい。 Although the dimension of such a housing | casing 2 can be set suitably, it is preferable to set it as the range of 5-100 mm x 5-100 mm x 1-20 mm. Moreover, although the dimension of the said space 9 provided in the housing | casing 2 can also be set suitably, according to the dimension of the said housing | casing 2, it is set as the range of 3-99mm-3x99mmx0.3-19mm. preferable.

また、この筐体２の材質も特に制限されるものではないが、少なくともシリコン等の半導体からなる基板を加工して形成することが好ましい。このとき筐体２は半導体基板を加工したもののみから形成しても良く、またガラス等の他の材質のものと組み合わせて形成しても良い。 The material of the housing 2 is not particularly limited, but it is preferable to process and form at least a substrate made of a semiconductor such as silicon. At this time, the housing 2 may be formed only from a processed semiconductor substrate, or may be formed in combination with another material such as glass.

このような筐体２内には、表面又は内部に反応性物質が流通する流路を有すると共にこの流路に触媒活性物質が設けられた、前記筐体２とは別体の触媒反応部３を内装する。このため、半導体基板等の表面に触媒活性物質を直接設ける必要がなくなって、触媒活性物質を設けるにあたっての反応条件や薬剤等の制約がなくなり、触媒活性物質を設ける際に後述するような多孔質の基体を用いたりスラリー法等のような触媒活性物質の配置量を多くするための適宜の手法を採用することが可能となることから、触媒活性物質の表面積を十分に大きくすることが容易となるものである。 In such a casing 2, there is a flow path through which a reactive substance circulates on the surface or inside, and a catalytically active substance is provided in this flow path. Decorate. For this reason, there is no need to directly provide a catalytically active material on the surface of a semiconductor substrate, etc., and there are no restrictions on reaction conditions or chemicals when providing the catalytically active material. Therefore, it is possible to employ an appropriate method for increasing the amount of the catalytically active material such as a slurry method or the like, and it is easy to sufficiently increase the surface area of the catalytically active material. It will be.

図１に示す参考例では、触媒反応部３は、反応性物質が流通可能な連続細孔を有する多孔質の触媒活性物質の成形体４にて形成することができる。このとき触媒活性物質としては、マイクロリアクタ１において、いかなる反応を生じさせるかに応じて、適宜選択されるものであるが、例えば反応性物質としてメタノールと水蒸気との混合物を用い、これから反応生成物として水素と二酸化炭素とを生じさせる反応を起こさせるマイクロリアクタ１を作製する場合には、触媒活性物質としてＣｕＯ、ＺｎＯ及びＡｌ₂Ｏ₃を含有する銅亜鉛系の触媒を用いることができる。そして、このような触媒活性物質の粉末を成形したものを焼結させることで、多孔質の触媒活性物質の成形体４を得ることができるものである。 In the reference example shown in FIG. 1, the catalytic reaction section 3 can be formed of a porous catalytically active material molded body 4 having continuous pores through which a reactive substance can flow. At this time, the catalytically active substance is appropriately selected according to what kind of reaction is caused in the microreactor 1. For example, a mixture of methanol and water vapor is used as the reactive substance, and the reaction product is used as the reaction product. When producing the microreactor 1 that causes a reaction that generates hydrogen and carbon dioxide, a copper-zinc-based catalyst containing CuO, ZnO, and Al ₂ O ₃ as a catalytically active substance can be used. Then, by sintering a powder obtained by molding such a powder of a catalytically active substance, a porous molded body 4 of the catalytically active substance can be obtained.

この触媒反応部３は、例えば上記筐体２の内部の空間９の寸法と一致する寸法、或いはこれよりも小さい寸法となるように形成される。そして、このような触媒反応部３を、筐体２を構成する一方の基体２ａの凹所１０内に配置し、この状態で他方の基体２ｂを、前記凹所１０を閉塞するように前記一方の基体２ａに接合することで、マイクロリアクタ１が形成される。 For example, the catalytic reaction unit 3 is formed to have a size that matches or is smaller than the size of the space 9 inside the housing 2. And such a catalyst reaction part 3 is arrange | positioned in the recessed part 10 of the one base | substrate 2a which comprises the housing | casing 2, and the said one base | substrate 2b is obstruct | occluded in the said state so that the said recessed part 10 may be obstruct | occluded in this state. The microreactor 1 is formed by bonding to the substrate 2a.

基体２ａ，２ｂ同士を接合するための手法としては、適宜のものを採用することができるが、例えば陽極接合にて行うことができる。 As a method for joining the substrates 2a and 2b, an appropriate method can be adopted, and for example, anodic bonding can be used.

このように形成されるマイクロリアクタ１では、流体の反応性物質に所望の化学反応を生じさせるにあたり、まず反応性物質を流入口１１から内部へ導入する。導入された反応性物質は、触媒反応部３に達し、この触媒反応部３を構成する成形体４内部の連続細孔を流通する。すなわち、前記連続細孔が、成形体４の内部における反応性物質の流路となる。そして、反応性物質は、前記流路を流通することにより触媒反応部３を構成する触媒活性物質によって化学反応が促進され、所望の反応生成物を得ることができる。このようにして生成された反応生成物は流出口１２からマイクロリアクタ１外へ導出されることとなる。 In the microreactor 1 formed as described above, in order to cause a desired chemical reaction to the reactive substance in the fluid, the reactive substance is first introduced into the inside from the inlet 11. The introduced reactive substance reaches the catalytic reaction part 3 and flows through the continuous pores in the molded body 4 constituting the catalytic reaction part 3. That is, the continuous pores become a flow path for the reactive substance inside the molded body 4. And a chemical reaction is accelerated | stimulated by the catalytically active substance which comprises the catalytic reaction part 3 by circulating a reactive substance through the said flow path, and a desired reaction product can be obtained. The reaction product generated in this manner is led out of the microreactor 1 from the outlet 12.

また、このように多孔質の触媒反応部３を形成する場合には、触媒活性物質以外の物質により反応性物質が流通可能な連続細孔を有する多孔質の基体５を作製し、この基体５に触媒活性物質を担持することで触媒反応部３を作製しても良い。 When the porous catalytic reaction part 3 is formed in this way, a porous substrate 5 having continuous pores through which a reactive substance can be circulated by a substance other than the catalytically active substance is produced. Alternatively, the catalytic reaction part 3 may be produced by supporting a catalytically active substance.

上記多孔質の基体５としては、適宜のものを用いることができるが、例えばアルミナ等のセラミックスの焼結体を用いることができる。 As the porous substrate 5, an appropriate one can be used. For example, a ceramic sintered body such as alumina can be used.

このような多孔質の基体５に触媒活性物質を担持させるためには、スラリー法等の適宜の手法が採り得る。例えば、触媒活性物質或いはその前駆体を水に分散させたスラリーを調製し、このスラリーを前記基体５に塗布したりこの基体５を前記スラリー中に浸漬したりすることでこのスラリーを前記基体５に含浸させ、次いでこの基体５を適宜の雰囲気・温度で焼成することで、基体５に触媒活性物質を担持させることができる。 In order to support the catalytically active substance on such a porous substrate 5, an appropriate method such as a slurry method can be employed. For example, a slurry in which a catalytically active substance or a precursor thereof is dispersed in water is prepared, and the slurry is applied to the substrate 5 or the substrate 5 is immersed in the slurry to thereby dispose the slurry in the substrate 5. The substrate 5 is then impregnated, and then the substrate 5 is fired at an appropriate atmosphere and temperature, whereby the substrate 5 can be loaded with the catalytically active substance.

具体的な一例を挙げると、反応性物質としてメタノールと水蒸気との混合物を用い、マイクロリアクタ１において水蒸気改質反応により反応生成物として水素リッチな改質ガスを得る場合（すなわち、マイクロリアクタを燃料電池等における改質反応器として形成する場合）には、例えばＣｕ、ＺｎＯ及びＡｌ₂Ｏ₃の粉末を蒸留水中に分散させてスラリーを調製し、このスラリーを基体５に含浸させた後乾燥する操作を複数回繰り返した後、この基体５を空気雰囲気中で１５０〜４００℃で３０〜３００分間焼成し、次いで水素雰囲気中で１５０〜４００℃で３０〜３００分間で還元することにより、多孔質の基体５に触媒活性物質が担持された触媒反応部３を得ることができるものである。 As a specific example, when a mixture of methanol and steam is used as a reactive substance and a hydrogen-rich reformed gas is obtained as a reaction product by a steam reforming reaction in the microreactor 1 (that is, the microreactor is a fuel cell or the like) In the case of forming as a reforming reactor, a slurry is prepared by dispersing, for example, powders of Cu, ZnO and Al ₂ O ₃ in distilled water, and the substrate 5 is impregnated with the slurry and then dried. After repeating a plurality of times, the substrate 5 is baked at 150 to 400 ° C. for 30 to 300 minutes in an air atmosphere, and then reduced in a hydrogen atmosphere at 150 to 400 ° C. for 30 to 300 minutes, whereby a porous substrate is obtained. Thus, the catalytic reaction part 3 on which the catalytically active substance is supported can be obtained.

このように触媒活性物質を担持した多孔質の基体５にて触媒反応部３を形成すると、触媒反応部３の材料や製造法に関する制約が少なくなり、種々の多孔質の基体５を用いて触媒反応部３を形成することができる。すなわち、触媒活性物質として、それ自体では多孔質の成形体を形成することが困難なものを用いる場合でも、触媒活性物質自体を成形するのではなく、多孔質の基体５として高い表面積を有するものを選択して用い、この基体５に触媒活性物質を担持させることで、基体５に担持される触媒活性物質の表面積を大きくし、マイクロリアクタ１の体積に比して高い反応効率を達成することができるものである。 When the catalytic reaction part 3 is formed with the porous substrate 5 supporting the catalytically active substance in this way, restrictions on the material and manufacturing method of the catalytic reaction part 3 are reduced, and various porous substrates 5 are used for the catalyst reaction. The reaction part 3 can be formed. That is, even when a catalytically active substance which is difficult to form a porous molded body by itself is used, the catalytically active substance itself is not molded but has a high surface area as the porous substrate 5 By selecting and using the catalyst active material on the substrate 5, the surface area of the catalyst active material supported on the substrate 5 can be increased, and a high reaction efficiency can be achieved compared to the volume of the microreactor 1. It can be done.

このように形成されるマイクロリアクタ１でも、流体の反応性物質に所望の化学反応を生じさせるにあたり、まず反応性物質を流入口１１から内部へ導入する。導入された反応性物質は、触媒反応部３に達し、この触媒反応部３を構成する基体５内部の連続細孔を流通する。すなわち、前記連続細孔が、基体５の内部における反応性物質の流路となる。そして、反応性物質は、前記流路を流通することにより基体５に担持された触媒活性物質によって化学反応が促進され、所望の反応生成物を得ることができる。このようにして生成された反応生成物は流出口１２からマイクロリアクタ１外へ導出されることとなる。 Even in the microreactor 1 formed as described above, in order to generate a desired chemical reaction in the reactive substance of the fluid, the reactive substance is first introduced into the inside from the inlet 11. The introduced reactive substance reaches the catalytic reaction part 3 and flows through the continuous pores inside the substrate 5 constituting the catalytic reaction part 3. That is, the continuous pores become a flow path for the reactive substance inside the substrate 5. Then, the chemical reaction of the reactive substance is promoted by the catalytically active substance carried on the substrate 5 by flowing through the flow path, and a desired reaction product can be obtained. The reaction product generated in this manner is led out of the microreactor 1 from the outlet 12.

上記のように多孔質の成形体４や基体５にて構成される多孔質の触媒反応部３は、反応性物質の流路となる連続細孔の細孔径が０．１ｎｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましい。このような細孔径を有する触媒反応部３はその表面積が大きくなり、このため細孔を流通する反応性物質と触媒活性物質との接触面積が大きくなって、反応効率が増大する。このため、マイクロリアクタ１の体積に比して非常に高い反応効率で反応性物質を反応させることができる。また、このような高い反応効率を維持しつつ、同時に触媒反応部３の細孔における反応性物質の流通量を十分に確保することができるものである。 As described above, the porous catalytic reaction portion 3 composed of the porous molded body 4 and the base 5 has a pore diameter of 0.1 nm to 100 μm in continuous pores that serve as a flow path for the reactive substance. Preferably there is. The catalytic reaction part 3 having such a pore diameter has a large surface area. For this reason, the contact area between the reactive substance flowing through the pores and the catalytically active substance increases, and the reaction efficiency increases. For this reason, the reactive substance can be reacted with a very high reaction efficiency compared to the volume of the microreactor 1. In addition, while maintaining such high reaction efficiency, at the same time, it is possible to sufficiently ensure the flow rate of the reactive substance in the pores of the catalytic reaction unit 3.

また、図２，３に示す例では、触媒反応部３は、多孔質の触媒活性物質にて形成されているものであり、例えば多孔質の触媒活性物質の成形体７にて触媒反応部３を形成することができる。このとき触媒活性物質としては、図１に示す例と同様に、マイクロリアクタ１において、いかなる反応を生じさせるかに応じて、適宜選択されるものであり、また触媒活性物質の成形体７を作製するにあたっては、上記図１に示す場合において触媒活性物質の成形体４を作製する場合と同様に触媒活性物質の粉末を焼結させることにより得ることができる。 In the example shown in FIGS. 2 and 3, the catalytic reaction unit 3 is formed of a porous catalytically active material. For example, the catalytic reaction unit 3 is formed of a porous catalytically active material molded body 7. Can be formed. At this time, as in the example shown in FIG. 1, the catalytically active material is appropriately selected according to what reaction is caused in the microreactor 1, and a molded body 7 of the catalytically active material is produced. In this case, it can be obtained by sintering the powder of the catalytically active material in the same manner as in the case of forming the molded body 4 of the catalytically active material in the case shown in FIG.

また、この触媒反応部３を構成する成形体７には、反応性物質が流通可能な溝部６が設けられている。 In addition, the molded body 7 constituting the catalytic reaction section 3 is provided with a groove section 6 through which a reactive substance can flow.

図２に示す例では、溝部６は成形体７の一面に平行並列に複数設けられており、成形体７の両端面において各溝部６が開口している。 In the example shown in FIG. 2, a plurality of groove portions 6 are provided in parallel on one surface of the molded body 7, and each groove portion 6 is open on both end surfaces of the molded body 7.

この触媒反応部３を、前記各溝部６の一端が流入口１１側、他端が流出口１２側に配置されるように一方の基体２ａの凹所１０に配置し、この状態で他方の基体２ｂを凹所１０を閉塞するように一方の基体２ａに接合して、マイクロリアクタ１が形成される。基体２ａ，２ｂ同士の接合は図１に示す例と同様に陽極接合等の適宜の手法を採用できる。 The catalyst reaction part 3 is arranged in the recess 10 of one substrate 2a so that one end of each groove 6 is arranged on the inlet 11 side and the other end is arranged on the outlet 12 side. 2b is joined to one base | substrate 2a so that the recess 10 may be obstruct | occluded, and the microreactor 1 is formed. As in the example shown in FIG. 1, an appropriate technique such as anodic bonding can be used for bonding the substrates 2a and 2b.

このとき、触媒反応部３が筐体２の内部の空間９に内装されることから、触媒反応部３の一面における溝部６の上部開口は前記空間９の内面（図示の例では基体２ｂの下面）によって閉塞されて平行並列な複数の流路が形成され、また各溝部６の両端はそれぞれ流入口１１及び流出口１２と連通することとなる。このとき、例えば触媒反応部３の両端面における各溝部６の開口と、流入口１１及び流出口１２がそれぞれ形成されている前記空間９の内面（凹所１０の互いに開口する両側の内側面）との間に、若干の隙間が形成されるようにすることで、各溝部６の両端をそれぞれ流入口１１及び流出口１２に連通させることができる。 At this time, since the catalytic reaction unit 3 is housed in the space 9 inside the housing 2, the upper opening of the groove 6 on one surface of the catalytic reaction unit 3 is the inner surface of the space 9 (in the illustrated example, the lower surface of the base 2b). ) To form a plurality of parallel and parallel flow paths, and both ends of each groove 6 communicate with the inlet 11 and the outlet 12, respectively. At this time, for example, the opening of each groove 6 on both end faces of the catalytic reaction section 3 and the inner surface of the space 9 in which the inflow port 11 and the outflow port 12 are respectively formed (inner side surfaces on both sides of the recess 10 open to each other). By forming a slight gap between them, both ends of each groove 6 can be communicated with the inlet 11 and the outlet 12, respectively.

このように形成されるマイクロリアクタ１では、流体の反応性物質に所望の化学反応を生じさせるにあたり、まず反応性物質を流入口１１から内部へ導入する。導入された反応性物質は、触媒反応部３に達し、この触媒反応部３を構成する触媒活性物の成形体７の各溝部６に分岐して流入し、この溝部６内を流通する。すなわち、前記溝部６が、成形体７の内部における反応性物質の流路となる。そして、反応性物質は、前記流路を流通することにより成形体７を構成する触媒活性物質によって化学反応が促進され、所望の反応生成物を得ることができる。このようにして生成された反応生成物は流出口１２からマイクロリアクタ１外へ導出されることとなる。 In the microreactor 1 formed as described above, in order to cause a desired chemical reaction to the reactive substance in the fluid, the reactive substance is first introduced into the inside from the inlet 11. The introduced reactive substance reaches the catalytic reaction part 3, branches into the respective groove parts 6 of the molded body 7 of the catalyst active material constituting the catalytic reaction part 3, and flows through the groove part 6. That is, the groove 6 serves as a flow path for the reactive substance inside the molded body 7. And a chemical reaction is accelerated | stimulated by the catalytically active substance which comprises the molded object 7, and a reactive substance can obtain a desired reaction product by distribute | circulating the said flow path. The reaction product generated in this manner is led out of the microreactor 1 from the outlet 12.

このように溝部６を有する触媒活性物質の成形体７にて触媒反応部３を形成すると、この溝部６によって、反応性物質が流通可能な流路として所望の流路径を有するものを形成することができ、このため、反応性物質をマイクロリアクタ１内に流通させる際の圧力損失を著しく低減することができる。また、触媒活性物質自体にて反応性物質の流路を形成することができて、マイクロリアクタ１の体積に比して高い反応効率を達成することができるものである。 When the catalytic reaction portion 3 is formed by the catalytically active material molded body 7 having the groove 6 as described above, the groove 6 forms a channel having a desired flow path diameter through which the reactive substance can flow. Therefore, the pressure loss when the reactive substance is circulated in the microreactor 1 can be remarkably reduced. Further, the flow path of the reactive substance can be formed by the catalytically active substance itself, and a high reaction efficiency can be achieved as compared with the volume of the microreactor 1.

また、図３に示す例では、溝部６は成形体７の一面に平行並列に複数設けられており、成形体７の両端面において各溝部６が開口している。この触媒反応部３の溝部６は、流入口１１と流出口１２とを結ぶ線と直交するように、平行並列に設けられる。また、隣接する各溝部６同士は、その一端同士の間と他端同士の間とを順次交互に切欠いた形状の連通部１３を設けて連通されている。 In the example shown in FIG. 3, a plurality of groove portions 6 are provided in parallel on one surface of the molded body 7, and each groove portion 6 is open on both end surfaces of the molded body 7. The groove 6 of the catalytic reaction unit 3 is provided in parallel and parallel so as to be orthogonal to a line connecting the inlet 11 and the outlet 12. In addition, the adjacent groove portions 6 are communicated with each other by providing communication portions 13 having a shape in which one end and the other end are notched alternately.

この触媒反応部３を、一方の端部に設けられている溝部６が流入口１１側に、他方の端部に設けられている溝部６が流出口１２側にそれぞれ配置されるようにして一方の基体２ａの凹所１０に配置し、この状態で他方の基体２ｂを凹所１０を閉塞するように一方の基体２ａに接合して、マイクロリアクタ１が形成される。このとき、触媒反応部３が筐体２の内部の空間９に内装されることから、触媒反応部３の一面における溝部６の開口と、この溝部６の両端の開口とが、前記空間９の内面によって閉塞されて、この空間９の内側に蛇行状の流路が形成され、この流路は一端側が流入口１１に、他端側が流出口１２にそれぞれ連通することとなる。このとき、例えば触媒反応部３の両端面と、流入口１１及び流出口１２がそれぞれ形成されている前記空間９の内面（凹所１０の互いに開口する両側の内側面）との間には、若干の隙間が形成されるようにし、触媒反応部３の両端の各溝部６には、この各溝部６と前記隙間とを連通する切欠き状の連通部１３を設けるなどして、流路を流入口１１と流出口１２とに連通させることができる。 The catalyst reaction section 3 is arranged such that the groove 6 provided at one end is arranged on the inlet 11 side and the groove 6 provided on the other end is arranged on the outlet 12 side. The microreactor 1 is formed by disposing the other base 2b in this state and joining the other base 2b to the one base 2a so as to close the recess 10 in this state. At this time, since the catalytic reaction unit 3 is housed in the space 9 inside the housing 2, the opening of the groove 6 on one surface of the catalytic reaction unit 3 and the openings at both ends of the groove 6 are formed in the space 9. The meandering flow path is formed inside the space 9 by being blocked by the inner surface, and one end side of the flow path communicates with the inflow port 11 and the other end side communicates with the outflow port 12. At this time, for example, between the both end surfaces of the catalytic reaction unit 3 and the inner surface of the space 9 in which the inflow port 11 and the outflow port 12 are formed (inner side surfaces on both sides of the recess 10), A slight gap is formed, and each groove part 6 at both ends of the catalyst reaction part 3 is provided with a notch-like communication part 13 that communicates each groove part 6 with the gap. The inlet 11 and the outlet 12 can communicate with each other.

このように形成されるマイクロリアクタ１では、流体の反応性物質に所望の化学反応を生じさせるにあたり、まず反応性物質を流入口１１から内部へ導入する。導入された反応性物質は、触媒反応部３に達し、この触媒反応部３を構成する触媒活性物の成形体７の各溝部６で構成される蛇行状の流路に流入し、この流路内を流通する。そして、反応性物質は、前記流路を流通することにより成形体７を構成する触媒活性物質によって化学反応が促進され、所望の反応生成物を得ることができる。このようにして生成された反応生成物は流出口１２からマイクロリアクタ１外へ導出されることとなる。 In the microreactor 1 formed as described above, in order to cause a desired chemical reaction to the reactive substance in the fluid, the reactive substance is first introduced into the inside from the inlet 11. The introduced reactive substance reaches the catalytic reaction section 3 and flows into the meandering flow path formed by the grooves 6 of the molded body 7 of the catalytic active material constituting the catalytic reaction section 3. Circulate inside. And a chemical reaction is accelerated | stimulated by the catalytically active substance which comprises the molded object 7, and a reactive substance can obtain a desired reaction product by distribute | circulating the said flow path. The reaction product generated in this manner is led out of the microreactor 1 from the outlet 12.

このように溝部６を有する触媒活性物質の成形体７にて触媒反応部３を形成すると、この溝部６によって、反応性物質が流通可能な流路として所望の流路径を有するものを形成することができ、このため、反応性物質をマイクロリアクタ１内に流通させる際の圧力損失を著しく低減することができる。また、触媒活性物質自体にて反応性物質の流路を形成することができて、マイクロリアクタ１の体積に比して高い反応効率を達成することができる。更に、上記反応性物質が流通する流路は蛇行状に形成されていることから流路長を長くすることができ、このため更に反応効率を向上することができるものである。 When the catalytic reaction portion 3 is formed by the catalytically active material molded body 7 having the groove 6 as described above, the groove 6 forms a channel having a desired flow path diameter through which the reactive substance can flow. Therefore, the pressure loss when the reactive substance is circulated in the microreactor 1 can be remarkably reduced. Further, the flow path of the reactive substance can be formed by the catalytically active substance itself, and a high reaction efficiency can be achieved as compared with the volume of the microreactor 1. Furthermore, since the flow path through which the reactive substance flows is formed in a meandering shape, the length of the flow path can be increased, and therefore the reaction efficiency can be further improved.

また、上記図２，３に示す様な構成において、触媒活性物質以外の物質により反応性物質が流通可能な溝部６を有する基体８を作製し、この基体８に触媒活性物質を担持することで触媒反応部３を作製しても良い。 2 and 3, a substrate 8 having a groove 6 through which a reactive substance can be circulated by a substance other than the catalytically active substance is produced, and the catalytically active substance is supported on the substrate 8. You may produce the catalyst reaction part 3. FIG.

上記基体８としては、適宜のものを用いることができるが、例えばアルミナ等のセラミックスの焼結体を用いることができる。 As the substrate 8, an appropriate one can be used. For example, a ceramic sintered body such as alumina can be used.

このような基体８に触媒活性物質を担持させるためには、スラリー法等のように図１に示す場合における基体５に触媒を担持する場合と同様の適宜の手法を採用することができる。 In order to support the catalytically active substance on such a substrate 8, an appropriate method similar to the case of supporting the catalyst on the substrate 5 in the case shown in FIG.

このように触媒活性物質を担持した溝部６を有する基体８にて触媒反応部３を形成すると、触媒反応部３の材料や製造法に関する制約が少なくなり、種々の基体８を用いて触媒反応部３を形成することができる。すなわち、触媒活性物質として、それ自体では成形体を形成することが困難なものを用いる場合でも、触媒活性物質自体を成形するのではなく、適宜の基体８を形成し、この基体８に触媒活性物質を担持させることで、基体８の溝部６によって、反応性物質が流通可能な流路として所望の流路径を有するものを形成して反応性物質をマイクロリアクタ１内に流通させる際の圧力損失を著しく低減すると共に、基体８に担持された触媒活性物質によって反応性物質の反応を促進することができるものである。 When the catalytic reaction part 3 is formed by the base body 8 having the groove part 6 supporting the catalytically active substance in this way, restrictions on the material and manufacturing method of the catalytic reaction part 3 are reduced, and the catalytic reaction part is formed using various base bodies 8. 3 can be formed. That is, even when it is difficult to form a molded body by itself as the catalytically active substance, an appropriate base 8 is formed instead of forming the catalytically active substance itself, and the catalytic activity is formed on the base 8. By supporting the substance, the groove 6 of the substrate 8 forms a channel having a desired channel diameter as a channel through which the reactive substance can flow, and the pressure loss when the reactive substance flows through the microreactor 1 is reduced. In addition to being significantly reduced, the reaction of the reactive substance can be promoted by the catalytically active substance supported on the substrate 8.

上記のように溝部６を有する成形体７や基体８にて触媒反応部３を形成する場合には、この溝部６にて形成される流路径、すなわちこの流路における反応性物質の流通方向と直交する断面形状に外接する仮想的な円の径が、５０μｍ〜１ｍｍの範囲となるようにすることが好ましい。このようにすると、反応性物質をマイクロリアクタ１内に流通させる際の低い圧力損失を維持しつつ、流路内を流通する反応性物質と触媒活性物質との接触を十分に確保して反応性物質の反応効率を更に向上することができるものである。 When the catalyst reaction part 3 is formed by the molded body 7 or the substrate 8 having the groove part 6 as described above, the flow path diameter formed by the groove part 6, that is, the flow direction of the reactive substance in the flow path, It is preferable that the diameter of a virtual circle circumscribing the orthogonal cross-sectional shape be in the range of 50 μm to 1 mm. In this way, while maintaining a low pressure loss when the reactive substance is circulated in the microreactor 1, the reactive substance is sufficiently secured to ensure contact between the reactive substance and the catalytically active substance flowing in the flow path. The reaction efficiency can be further improved.

以上のような本発明に係るマイクロリアクタ１では、触媒活性物質を有する流路が形成された触媒反応部３が、マイクロリアクタ１の外装を構成する筐体２とは別体に設けられているために、筐体２を構成する部材、例えば上記各実施形態のように基体２ａ，２ｂに、反応性物質の流路や触媒活性物質を直接設ける必要がなくなる。このため、このような筐体２を構成する部材に反応性物質の流路や触媒活性物質を設ける場合に部材同士の接合面を保護するために必要とされるフォトレジスト形成等のようなマスキング処理が必要なくなり、製造工程を簡略化することができると共にそれに伴って歩留まりを向上することができるものである。 In the microreactor 1 according to the present invention as described above, the catalytic reaction section 3 in which the flow path having the catalytically active substance is formed is provided separately from the casing 2 that constitutes the exterior of the microreactor 1. In addition, it is not necessary to directly provide the flow path of the reactive substance and the catalytically active substance on the members constituting the casing 2, for example, the bases 2a and 2b as in the above embodiments. For this reason, masking such as photoresist formation required for protecting the joint surface between the members when a flow path of a reactive substance or a catalytically active substance is provided on the member constituting such a housing 2 This eliminates the need for processing, simplifies the manufacturing process, and improves the yield accordingly.

以下、本発明を実施例により詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

（参考例１）
Ａｌ₂Ｏ₃からなる三次元網目構造の連続通孔を有する多孔質セラミックスを８ｍｍ×８ｍｍ×１ｍｍの寸法に裁断して多孔質の基体５を形成した。この基体５の平均細孔径は、５０μｍであった。 ( Reference Example 1)
A porous substrate 5 was formed by cutting a porous ceramic made of Al ₂ O ₃ having a continuous through hole having a three-dimensional network structure into a size of 8 mm × 8 mm × 1 mm. The average pore diameter of the substrate 5 was 50 μm.

この基体５を、触媒活性粉末（ズードケミー触媒株式会社製「ＭＤＣ−３」、Ｃｕ：ＺｎＯ：Ａｌ₂Ｏ₃の質量比４２：４７：１０）を蒸留水と混合したスラリー中に浸漬した後、ヒートガンにて余剰のスラリーを除去することにより乾燥した。この浸漬及び乾燥操作を５回繰り返した後、空気雰囲気下で３００℃で１８０分間焼成し、次いで水素雰囲気下で２５０℃で１８０分間還元処理を施すことで、触媒反応部３を形成した。 After immersing this substrate 5 in a slurry obtained by mixing catalytically active powder (“MDC-3” manufactured by Sued Chemie Catalyst Co., Ltd., mass ratio 42:47:10 of Cu: ZnO: Al ₂ O ₃ ) with distilled water, It was dried by removing excess slurry with a heat gun. This immersion and drying operation was repeated 5 times, followed by firing at 300 ° C. for 180 minutes in an air atmosphere, and then performing a reduction treatment at 250 ° C. for 180 minutes in a hydrogen atmosphere, thereby forming the catalyst reaction part 3.

一方、基体２ａしては１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．５ｍｍの寸法を有すると共にこの基体２ａには８ｍｍ×８ｍｍ×１ｍｍの寸法の凹所１０を形成し、且つこの凹所１０と連通する流入口１１及び流出口１２を設けた。また基体２ｂとしては１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの寸法を有するものを用いた。このとき基体２ａはガラス基板にサンドブラスト加工にて凹所１０を形成することにより作製し、また基体２ｂはシリコン基板を切断加工することで作製した。 On the other hand, the base body 2a has a size of 10 mm × 10 mm × 1.5 mm, and a concave portion 10 having a size of 8 mm × 8 mm × 1 mm is formed in the base body 2a, and an inflow port 11 communicating with the concave portion 10 is formed. And an outlet 12 was provided. In addition, a substrate having a size of 10 mm × 10 mm × 0.5 mm was used as the substrate 2b. At this time, the base 2a was prepared by forming the recess 10 in the glass substrate by sandblasting, and the base 2b was prepared by cutting the silicon substrate.

そして、基体２ａの凹所１０に触媒反応部３を配置し、この状態で基体２ａと基体２ｂとを陽極接合にて接合した。これにより、基体２ａ，２ｂで構成される筐体２の内部の空間９に触媒反応部３を内装し、図１に示す様な構成のマイクロリアクタ１を形成した。 And the catalyst reaction part 3 was arrange | positioned in the recess 10 of the base | substrate 2a, and the base | substrate 2a and the base | substrate 2b were joined by anodic bonding in this state. As a result, the catalytic reaction unit 3 was built in the space 9 inside the housing 2 constituted by the substrates 2a and 2b, and the microreactor 1 having the configuration as shown in FIG. 1 was formed.

（参考例２）
Ａｌ₂Ｏ₃からなる三次元網目構造の連続通孔を有する多孔質セラミックスを８ｍｍ×８ｍｍ×１ｍｍの寸法に裁断し、更にフライス加工により開口幅０．１ｍｍ、長さ８ｍｍ、深さ０．７ｍｍの複数の溝部６を０．１５ｍｍの間隔をあけて平行並列に形成して、図２に示すような基体８を形成した。 ( Reference Example 2)
A porous ceramics having a continuous through-hole with a three-dimensional network structure made of Al ₂ O ₃ is cut into dimensions of 8 mm × 8 mm × 1 mm, and further milled to have an opening width of 0.1 mm, a length of 8 mm, and a depth of 0.7 mm. A plurality of groove portions 6 were formed in parallel and parallel with an interval of 0.15 mm to form a substrate 8 as shown in FIG.

この基体８に対し、参考例１と同様のスラリー法により触媒活性粉末を担持させて、触媒反応部３を形成した。 The against the base 8, by supporting the catalytically active powder in the same slurry method as in Reference Example 1 to form a catalytic reaction unit 3.

一方、基体２ａ，２ｂとしては参考例１と同様のものを用い、基体２ａの凹所１０に触媒反応部３を配置し、この状態で基体２ａと基体２ｂとを陽極接合することで接合した。 On the other hand, the same bases 2a and 2b as those in Reference Example 1 were used, and the catalyst reaction part 3 was disposed in the recess 10 of the base 2a. In this state, the bases 2a and 2b were joined by anodic bonding. .

これにより、基体２ａ，２ｂで構成される筐体２の内部の空間９に触媒反応部３を内装し、図２に示すような構成のマイクロリアクタ１を形成した。 As a result, the catalytic reaction unit 3 was built in the space 9 inside the housing 2 constituted by the substrates 2a and 2b, and the microreactor 1 having the configuration as shown in FIG. 2 was formed.

（参考例３）
Ａｌ₂Ｏ₃からなる三次元網目構造の連続通孔を有する多孔質セラミックスを８ｍｍ×８ｍｍ×１ｍｍの寸法に裁断し、更にフライス加工により開口幅０．１ｍｍ、長さ８ｍｍ、深さ０．７ｍｍの寸法を有する複数の溝部６を０．１５ｍｍの間隔をあけて平行並列に形成すると共に、各溝部６同士を、その一端同士の間と他端同士の間とを順次交互に切欠いて連通部１３にて連通させて、図３に示すような基体８を形成した。 ( Reference Example 3)
A porous ceramics having a continuous through-hole with a three-dimensional network structure made of Al ₂ O ₃ is cut into dimensions of 8 mm × 8 mm × 1 mm, and further milled to have an opening width of 0.1 mm, a length of 8 mm, and a depth of 0.7 mm. Are formed in parallel and parallel with an interval of 0.15 mm, and the groove portions 6 are alternately cut out between one end and the other end in order. 13, the base 8 as shown in FIG. 3 was formed.

この基体８に対して、参考例１と同様のスラリー法により触媒活性粉末を担持させて、触媒反応部３を形成した。 The catalytically active powder was supported on the substrate 8 by the same slurry method as in Reference Example 1 to form the catalytic reaction section 3.

一方、基体２ａ，２ｂとしては参考例１と同様のものを用い、基体２ａの凹所１０に触媒反応部３を配置し、この状態で基体２ａと基体２ｂとを陽極接合にて接合した。 On the other hand, as the bases 2a and 2b, the same ones as in Reference Example 1 were used, the catalyst reaction part 3 was disposed in the recess 10 of the base 2a, and the bases 2a and 2b were joined by anodic bonding in this state.

これにより、基体２ａ，２ｂで構成される筐体２の内部の空間９に触媒反応部３を内装し、図３に示すような構成のマイクロリアクタ１を形成した。 As a result, the catalytic reaction unit 3 was housed in the space 9 inside the housing 2 constituted by the substrates 2a and 2b, and the microreactor 1 having the configuration as shown in FIG. 3 was formed.

（比較例１）
基体２ａ’として参考例１と同様の材質及び手法にて１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．５ｍｍの寸法を有するものを形成し、この基体２ａ’の一面の８ｍｍ×８ｍｍの寸法の領域に、フライス加工により開口幅０．１ｍｍ、長さ８ｍｍ、深さ０．７ｍｍの寸法を有する複数の溝部６’を平行並列に形成すると共に、その両端に各溝部６’の端部を連通する空間を形成し、更に各空間を外部と連通するように基体２ａ’の両端に流入口１１と流出口１２とを形成した。 (Comparative Example 1)
A substrate 2a ′ having a size of 10 mm × 10 mm × 1.5 mm is formed by the same material and method as in Reference Example 1, and an area of 8 mm × 8 mm on one surface of the substrate 2a ′ is milled. A plurality of groove portions 6 ′ having dimensions of an opening width of 0.1 mm, a length of 8 mm, and a depth of 0.7 mm are formed in parallel and parallel, and spaces that communicate the ends of the groove portions 6 ′ are formed at both ends thereof. Further, an inlet 11 and an outlet 12 are formed at both ends of the base 2a ′ so as to communicate each space with the outside.

この基体２ａ’に対して上記溝部６’の内面以外の部位にフォトレジストによるマスキングを施し、この状態で溝部６’の内面に参考例１と同一の触媒活性粉末を１．５０質量部、テトラエトキシシランを１．８０質量部、硝酸を０．０２質量部、エタノールを３．９８質量部、蒸留水を７．７８質量部の割合で混合したものを注入し、１１０℃で２時間乾燥した後、空気雰囲気下で３００℃で１８０分間焼成し、次いで水素雰囲気下で２５０℃で１８０分間還元することで、触媒活性物質を担持させた。次いで、前記フォトレジストを除去した。 The base 2a ′ is subjected to masking with a photoresist at portions other than the inner surface of the groove 6 ′. In this state, 1.50 parts by mass of the same catalytically active powder as in Reference Example 1 is added to the inner surface of the groove 6 ′. A mixture of 1.80 parts by mass of ethoxysilane, 0.02 parts by mass of nitric acid, 3.98 parts by mass of ethanol, and 7.78 parts by mass of distilled water was injected and dried at 110 ° C. for 2 hours. Thereafter, the catalyst active material was supported by calcining at 300 ° C. for 180 minutes in an air atmosphere and then reducing at 250 ° C. for 180 minutes in a hydrogen atmosphere. Next, the photoresist was removed.

一方、基体２ｂ’としては、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの寸法を有するものを形成し、この基体２ｂ’を上記基体２ａ’に陽極接合にて接合して、基体２ｂにて上記溝部６’を閉塞した。これにより図４に示すようなマイクロリアクタ１’を形成した。 On the other hand, a base 2b ′ having a size of 10 mm × 10 mm × 0.5 mm is formed, and the base 2b ′ is joined to the base 2a ′ by anodic bonding, and the groove 6 ′ is formed by the base 2b. Occluded. As a result, a microreactor 1 ′ as shown in FIG. 4 was formed.

（試験）
上記各参考例及び比較例におけるマイクロリアクタ１に、流入口１１からメタノールと水蒸気との混合ガス（反応性物質）を導入すると共にこのマイクロリアクタ１を加熱し、水蒸気改質反応により水素リッチな改質ガス（反応生成物）を生成させて流出口１２から導出させた。 (test)
A mixed gas (reactive substance) of methanol and water vapor is introduced from the inlet 11 into the microreactor 1 in each of the above reference examples and comparative examples, and the microreactor 1 is heated and reformed with hydrogen rich by a steam reforming reaction. (Reaction product) was generated and led out from the outlet 12.

このとき、混合ガスとしてはメタノール：水蒸気のモル比が１：２となる組成を有するものを用い、混合ガスのマイクロリアクタ１への流入量は２μＬ／ｍｉｎとし、またマイクロリアクタ１の加熱温度は２５０℃とした。 At this time, a mixed gas having a composition in which the molar ratio of methanol: water vapor is 1: 2 is used, the flow rate of the mixed gas into the microreactor 1 is 2 μL / min, and the heating temperature of the microreactor 1 is 250 ° C. It was.

そして、各参考例及び比較例につき、得られた改質ガス中の成分をガスクロマトグラフィーにより分析し、その結果に基づいてＣＨ₃ＯＨ転化率と水素収率とを導出した。ここでＣＨ₃ＯＨ転化率は、マイクロリアクタ１へ導入したメタノールの流量から、マイクロリアクタ１から導出されるメタノールの流量を減じた値を、マイクロリアクタ１へ導入したメタノールの流量で除した値、即ち｛（入口メタノール流量）−（出口メタノール流量）｝／（入口メタノール流量）の値である。また水素収率は、マイクロリアクタ１から導出された水素流量を、理論的に算出される水素流量で除した値、すなわち、（出口水素流量）／（理論水素流量）の値である。 For each reference example and comparative example, the components in the resulting reformed gas were analyzed by gas chromatography, and the CH ₃ OH conversion rate and hydrogen yield were derived based on the results. Here, the CH ₃ OH conversion rate is a value obtained by dividing a value obtained by subtracting the flow rate of methanol derived from the microreactor 1 from the flow rate of methanol introduced into the microreactor 1 by the flow rate of methanol introduced into the microreactor 1, that is, {( It is a value of (inlet methanol flow rate) − (outlet methanol flow rate)} / (inlet methanol flow rate). The hydrogen yield is a value obtained by dividing the hydrogen flow rate derived from the microreactor 1 by a theoretically calculated hydrogen flow rate, that is, a value of (exit hydrogen flow rate) / (theoretical hydrogen flow rate).

この結果を下記表１に示す。 The results are shown in Table 1 below.

この結果から分かるように、参考例１〜３の各マイクロリアクタ１では、マスキング工程を経ずに製造され、且つ高い反応効率を有するものであった。また、従来方法にて形成される比較例１と較べても高い反応効率を有するものであった。 As can be seen from this result, each of the microreactors 1 of Reference Examples 1 to 3 was manufactured without going through a masking step and had high reaction efficiency. Moreover, it had high reaction efficiency compared with the comparative example 1 formed by the conventional method.

本発明の参考例の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the reference example of this invention. 本発明の実施の形態の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の更に他例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the other example of embodiment of this invention. 比較例１におけるマイクロリアクタの構成を示す分解斜視図である。5 is an exploded perspective view showing a configuration of a microreactor in Comparative Example 1. FIG.

Explanation of symbols

１マイクロリアクタ
２筐体
３触媒活性物質
４成形体
５基体
６溝部
８基体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microreactor 2 Case 3 Catalytic active substance 4 Molded body 5 Base body 6 Groove part 8 Base

Claims

At least in a housing formed by processing a semiconductor substrate, a catalytic reaction separate from the housing has a flow path through which a reactive substance circulates on the surface or inside, and a catalytically active substance is provided in the flow path. part and interior of the catalytic reaction section, the reactive material have a groove can flow, obtained by sintering a material obtained by molding a powder of the catalytically active material, a porous shaped body of the catalytic active substance A microreactor characterized by being formed of.

The microreactor according to claim 1, wherein the flow path diameter of the reactive substance configured by the groove is in the range of 50 μm to 1 mm.