JP5712610B2 - Microreactor and mixed fluid manufacturing method - Google Patents

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本発明は、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が10倍程度高い流体を混合する場合でも均一に混合でき、また、多種類の流体の混合流体を得る事できるマイクロミキサーに関する。   The present invention enables uniform mixing even when mixing high-viscosity fluids, or when mixing low-viscosity fluids and fluids whose viscosity is about 10 times higher than that fluid, and obtains mixed fluids of many types of fluids. It relates to a micromixer that can

晶析等による微粒子製造工程や化学反応工程において、少なくとも二種類以上の流体の混合を目的として各種静止ミキサーが提案されている。なかでも混合する流体をマイクロ流路内に供給するマイクロミキサーが効率的な混合装置として注目されている。   Various stationary mixers have been proposed for the purpose of mixing at least two kinds of fluids in a fine particle production process or a chemical reaction process by crystallization or the like. Among these, a micromixer that supplies a fluid to be mixed into the microchannel has attracted attention as an efficient mixing device.

マイクロミキサーは、少なくとも二種類以上の流体を流路幅が10μmから1000μm程度のマイクロ流路で微小な流れに分割し、しかる後に混合するための機構を有している。マイクロミキサー内に供給された流体は、微小な流れに分割されたことで拡散距離が短くなり、その混合速度が速くなるため、従来の静止ミキサーに比べて短時間で効率的に混合される。   The micromixer has a mechanism for dividing at least two kinds of fluids into minute flows in a microchannel having a channel width of about 10 μm to 1000 μm and then mixing them. Since the fluid supplied into the micromixer is divided into fine flows, the diffusion distance is shortened and the mixing speed thereof is increased. Therefore, the fluid is efficiently mixed in a shorter time than a conventional static mixer.

マイクロミキサーの構造としては、例えばY字型の流路を有する構造のミキサー(Y字マイクロミキサー)が知られている。Y字型マイクロミキサーは一枚のプレートに第1流体を流す流路と第2流体を流す流路とが鋭角的、即ちY字型に交差し、1本の合流路となる構造を有している。このミキサーに供給された各流体は、流路の交差部において層流状態で合流し、相互拡散により混合される。   As a structure of the micromixer, for example, a mixer having a Y-shaped channel (Y-shaped micromixer) is known. The Y-shaped micromixer has a structure in which the flow path for flowing the first fluid and the flow path for flowing the second fluid on one plate are acute, that is, intersect with the Y shape to form one combined flow path. ing. The fluids supplied to the mixer merge in a laminar flow state at the intersection of the flow paths and are mixed by mutual diffusion.

上記Y字型マイクロミキサーに低粘度流体とその流体よりも粘度が10倍程度高い流体(異粘性流体)を同流量で流通した場合、二種類の流体の圧損が同じになろうとする。すなわち、粘度が低い流体は流速が速くなり、マイクロ流路の使用断面比率が小さくなる。高い粘度流体はその逆になることで圧損が同じになる。粘度差がある程度大きく場合、粘度が低い流体は極端に小さな断面の中を高速の流速で流れることになりになり、間欠送りなど不安定な流れの原因になる。このため安定した流体の流通ができず、流体を均一に混合できない問題がある。このようにマイクロ流路内での液体の相互拡散では低粘度同士の混合では問題はない場合が多いが、異粘性流体や高粘度流体では混合性を低下する問題が多く発生する可能性が高い。   When a low-viscosity fluid and a fluid whose viscosity is about 10 times higher than that fluid (heteroviscous fluid) are circulated through the Y-shaped micromixer at the same flow rate, the pressure loss of the two types of fluids tends to be the same. That is, a fluid having a low viscosity has a high flow rate, and a use cross-sectional ratio of the microchannel is reduced. A high viscosity fluid has the same pressure loss by the reverse. When the viscosity difference is large to some extent, a fluid having a low viscosity flows in an extremely small cross section at a high flow velocity, which causes unstable flow such as intermittent feeding. For this reason, there is a problem that the fluid cannot be stably distributed and the fluid cannot be mixed uniformly. As described above, in the case of mutual diffusion of liquids in a microchannel, there is often no problem in mixing low viscosity, but there is a high possibility that a problem of lowering the mixing property is often generated in a heteroviscous fluid or a high viscosity fluid. .

前記Y字型マイクロミキサー以外の他のマイクロミキサーとしては、例えば、混合対象である反応物Aが流れる微細チャンネルが形成されたプレートと、反応物Bが流れる微細チャンネルが形成されたプレートとが積層された構造を有する積層型マイクロミキサーが知られている(例えば、特許文献1参照)。該積層型マイクロミキサーが有する各微細チャンネルは、プレートの上面からみて鋭角をなす状態で配置され、各流体は各微細チャンネルの出口に設けられた合流室で合流し、混合される。   As other micromixers other than the Y-shaped micromixer, for example, a plate on which a fine channel through which the reactant A to be mixed flows is formed and a plate on which a fine channel through which the reactant B flows are stacked. A laminated micromixer having such a structure is known (for example, see Patent Document 1). The fine channels of the stacked micromixer are arranged at an acute angle when viewed from the upper surface of the plate, and the fluids are joined and mixed in a merging chamber provided at the outlet of each fine channel.

特許文献1に記載された積層された構造と、流体を合流させる合流室とを設けたマイクロミキサー(出口混合型マイクロミキサー)は、上下に積層配置した二枚のプレートの、それぞれのプレートにマイクロ流路を形成し、形成されたそれぞれのマイクロ流路は共通の出口である混合室に向かい交差している構造を有する。また、該流路幅及び深さは250μm以下であり、低粘度で瞬時に混合し易い流体を対象としており、高粘度流体同士や異粘性流体に対応したミキサーではない。その為、特許文献1に記載されたミキサーに高粘度流体や異粘性流体を流通した場合、圧損や詰まり等が発生し、流通が困難となり、十分に混合できなくなる恐れがある。   A micromixer (exit mixing type micromixer) provided with a stacked structure described in Patent Document 1 and a merging chamber for merging fluids is composed of two plates stacked one above the other. A flow path is formed, and each of the formed micro flow paths has a structure that crosses toward a mixing chamber that is a common outlet. In addition, the flow path width and depth are 250 μm or less, and are intended for fluids that are low in viscosity and easily mixed instantaneously, and are not mixers that are compatible with high viscosity fluids or heteroviscous fluids. For this reason, when a high-viscosity fluid or heteroviscous fluid is circulated through the mixer described in Patent Document 1, pressure loss, clogging, and the like occur, which makes it difficult to circulate and may prevent sufficient mixing.

特表平9−512742号公報(12頁、第3図)JP-T 9-512742 (page 12, FIG. 3)

本発明の課題は、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも10倍程度高い流体を混合する場合でも混合効率が良好で、均一に混合できるマイクロミキサーを提供する事にある。   An object of the present invention is to provide a micromixer that has a good mixing efficiency and can be mixed evenly when mixing high-viscosity fluids or when mixing a low-viscosity fluid and a fluid that is about 10 times higher than that fluid. It is in.

本発明者らは上記課題を解決する為に鋭意検討した結果、混合対象である反応物Aが流れる微細チャンネルが形成されたプレートと、反応物Bが流れる微細チャンネルが形成されたプレートとが積層された構造を有する積層型マイクロミキサーにおいて、それぞれのプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における1本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積である微小管状流路を有するプレートであるマイクロミキサーは、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が10倍以上高い流体を混合する場合でも混合効率が良好で、均一に混合できること等を見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have laminated a plate on which a fine channel through which the reactant A to be mixed flows is formed with a plate on which a fine channel through which the reactant B flows is formed. In the laminated micromixer having the above-described structure, each plate has an inlet portion of a microtubular channel that communicates with the fluid supply path, and an outlet portion of the microtubular channel that communicates with the mixing portion, and the outlet portion. A microtubular channel in which the fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel in the pipe is smaller than the fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in one microtubular channel in the inlet portion The micromixer, which is a plate, has good mixing efficiency even when mixing high-viscosity fluids or when mixing low-viscosity fluids and fluids whose viscosity is 10 times higher than that fluid. It found like can be admixed in one, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、第一の流体が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部と、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、且つ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部とを有するマイクロミキサーであり、第一のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、第二のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が1本の流路で、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における1本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであることを特徴とするマイクロミキサーを提供するものである。   That is, the present invention circulates the second fluid that communicates with the fluid supply path through which the second fluid circulates through the first plate having the first microtubular channel that communicates with the fluid supply path through which the first fluid circulates. And a first fluid that communicates with a laminated portion in which a second plate having a second microtubular channel is stacked, an outlet of the first microtubular channel, and an outlet of the second microtubular channel. A micromixer having a mixing portion in which the first fluid and the second fluid are mixed, wherein the first plate has an inlet portion of the microtubular channel that communicates with the fluid supply path, and an outlet portion of the microtubular channel that communicates with the mixing portion And the cross-sectional area of the fluid flowing in the liquid-tight state in the microtubular channel at the outlet is smaller than the cross-sectional area of the fluid flowing in the liquid-tight state in the microtubular channel in the inlet The second plate is a minute plate that communicates with the fluid supply path. And an outlet portion of the microtubular channel that leads to the mixing portion, and the microtubular channel of the inlet portion is a single channel, and the inside of the microtubular channel at the outlet portion A micromixer characterized in that the fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner is a plate having a smaller cross-sectional area than the fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in one microtubular channel at the inlet It is to provide.

本発明のマイクロミキサーは微小管状流路の入り口部における流体断面積に比べて出口部における流体断面積が小さくなるように微小流路が形成されている。その為、本発明のマイクロミキサーの微小流路は、流体の圧力を損失させず、出口部において流体の速度を高めることができる。その結果、流体により強いせん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散と、安定した通液が可能となり、混合効率が向上する。その為、本発明のマイクロミキサーは混合するのが困難な高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が著しく高い流体を混合する場合などに得に有用である。さらに本発明のマイクロミキサーは、第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部を増やすことが容易な為、多種類の流体の混合流体を得る事も可能である。加えて、本発明のマイクロミキサーは、第一のプレートと第二のプレートを積層して得られるプレート積層型のマイクロミキサーである為、ナンバリングアップが容易である。しかも、本発明のマイクロミキサーは、第一のプレートと第二のプレートに加えて熱交換用の媒体を流通させる流路を有するプレートを積層することも可能で、第一のプレートと第二のプレートに設けられた微小流路に流通する流体の熱交換を行うことも可能である。そして、前記第一のプレートと第二のプレートはウエットエッチング等のコスト的に安価な手法を用いて製造することができ、低コストで本発明のマイクロミキサーを得る事ができる。   In the micromixer of the present invention, the microchannel is formed so that the fluid cross-sectional area at the outlet is smaller than the fluid cross-sectional area at the inlet of the microtubular channel. Therefore, the microchannel of the micromixer of the present invention can increase the fluid velocity at the outlet without losing the fluid pressure. As a result, a strong shearing force acts on the fluid, molecular diffusion in a state accompanied by a slight turbulent flow and stable liquid flow are possible, and mixing efficiency is improved. Therefore, the micromixer of the present invention is particularly useful when mixing high-viscosity fluids that are difficult to mix, or when mixing a low-viscosity fluid and a fluid having a significantly higher viscosity than that fluid. Furthermore, since the micromixer of the present invention can easily increase the number of inlets of the microtubular channel of the second plate, it is also possible to obtain a mixed fluid of many kinds of fluids. In addition, since the micromixer of the present invention is a plate lamination type micromixer obtained by laminating the first plate and the second plate, numbering up is easy. In addition to the first plate and the second plate, the micromixer of the present invention can also be laminated with a plate having a flow path for circulating a medium for heat exchange. It is also possible to perform heat exchange of the fluid flowing through the microchannel provided in the plate. The first plate and the second plate can be manufactured using a cost-effective technique such as wet etching, and the micromixer of the present invention can be obtained at a low cost.

一実施形態のマイクロミキサー1の概略図。1 is a schematic view of a micromixer 1 according to an embodiment. マイクロミキサー1が有する積層体の分解斜視図。The disassembled perspective view of the laminated body which the micro mixer 1 has. マイクロミキサー1の構成部材である第一のプレートの斜視図。The perspective view of the 1st plate which is a structural member of the micro mixer 1. FIG. マイクロミキサー1の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。The perspective view of the 1st plate of another example which is a structural member of the micro mixer 1. FIG. マイクロミキサー1の構成部材である第二のプレートの斜視図。The perspective view of the 2nd plate which is a structural member of the micro mixer 1. FIG. マイクロミキサー1の構成部材である別例の第二のプレートの斜視図。The perspective view of the 2nd plate of another example which is a structural member of the micro mixer 1. FIG. 熱交換媒体が流通する流路を設けたプレートを有する積層体の分解斜視図An exploded perspective view of a laminate having a plate provided with a flow path through which a heat exchange medium flows 別例のマイクロミキサーの概略図。The schematic of the micromixer of another example. 実施例で用いた装置を模式的に示す概略構成図Schematic configuration diagram schematically showing the device used in the examples 実施例で用いた反応用マイクロリアクターの概略図Schematic of the reaction microreactor used in the examples 実施例で用いた反応用マイクロリアクターが有する積層体の分解斜視図The exploded perspective view of the laminated body which the reaction microreactor used in the Example has

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図9に従って説明する。図1は、マイクロミキサー1の一例を示す概略図である。   Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a micromixer 1.

マイクロミキサー1は、中空状のケースCを有し、このケースCの中には第一の流体(F1)が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体(F2)が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部を有する積層体110が固定されている。   The micromixer 1 has a hollow case C. In the case C, a first plate having a first microtubular channel that leads to a fluid supply channel through which the first fluid (F1) flows is provided. A laminated body 110 having a laminated portion in which a second plate having a second microtubular channel that circulates the second fluid that communicates with the fluid supply path through which the second fluid (F2) circulates is laminated. .

本発明のマイクロミキサーは、第一のプレートと第二のプレートが積層した積層部に加え、例えば、マイクロミキサー1に例示するように熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層してあるミキサーが前記第1流路形成部と前記第1媒体流路とが積層方向において対応するとともに前記第2流路形成部と前記第2媒体流路とが積層方向において対応した位置となるように積層されていることが熱交換効率が良好となることから好ましい。   The micromixer of the present invention is a temperature control plate having a heat exchange medium flow path for circulating a heat exchange medium as exemplified in the micromixer 1 in addition to the laminated portion in which the first plate and the second plate are laminated. In which the first flow path forming part and the first medium flow path correspond in the stacking direction, and the second flow path forming part and the second medium flow path correspond in the stacking direction. It is preferable that the layers are laminated so that the heat exchange efficiency is good.

更に、流体F1と流体F2の熱交換を行う熱媒体H11が流れる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層体110に積層されている事が、流体F1及び流体F2の温度を均一化でき、流体F1と流体F2の温度の差による混合効率の低下を減少できることから好ましい。   Furthermore, the temperature control plate having the heat exchange medium flow path through which the heat medium H11 that exchanges heat between the fluid F1 and the fluid F2 is laminated on the laminated body 110 can equalize the temperatures of the fluid F1 and the fluid F2. It is preferable because a decrease in mixing efficiency due to a difference in temperature between the fluid F1 and the fluid F2 can be reduced.

前記マイクロミキサー1のケースCの左端C1には、第1の流体(F1)をケースC内に供給する第1流体供給部1Aが設けられ、ケースCの下部右端C2には、第2の流体(F2)をケースC内に供給する第2流体供給部2Aが設けられている。以下、これらの各流体供給部1A,2Bを区別しないで説明する場合には、単に流体供給部1として説明する。   The left end C1 of the case C of the micromixer 1 is provided with a first fluid supply unit 1A for supplying the first fluid (F1) into the case C. The lower right end C2 of the case C has a second fluid. A second fluid supply unit 2A for supplying (F2) into the case C is provided. Hereinafter, when the fluid supply units 1A and 2B are not distinguished from each other, the fluid supply unit 1 will be described.

流体供給部1Aは、ケースCの左端部に形成された開口部1Bと、開口部1Bに連結されたコネクタ1Cとを有している。コネクタ1Cは、第1の流体(F1)が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は第一のプレートの第一の微小管状流路に通じている。そして、この流体供給路は第1の流体(F1)を貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、第1の流体(F1)はその機構により加圧状態でコネクタ1C側に圧送されるようになっている。開口部1BとケースC内に固定された積層体11の側面11aには空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された第1の流体(F1)を一時貯留する貯留部S1として機能する。   1 A of fluid supply parts have the opening part 1B formed in the left end part of case C, and the connector 1C connected with the opening part 1B. The connector 1C communicates with a fluid supply path through which the first fluid (F1) flows. Therefore, the fluid supply path communicates with the first microtubular flow path of the first plate. The fluid supply path is connected to a tank for storing the first fluid (F1), a pressurizing pump, and a pressure feeding mechanism including a pipe line connected to the pump, and the first fluid (F1). Is fed to the connector 1C side in a pressurized state by the mechanism. A space is provided in the side surface 11a of the laminated body 11 fixed in the opening 1B and the case C, and the space functions as a storage portion S1 for temporarily storing the first fluid (F1) delivered from the pressure feeding mechanism. To do.

流体供給部2Aは、ケースCの下部右端に形成された開口部2Bと、開口部2Bに連結されたコネクタ2Cとを有している。コネクタ2Cは、第2の流体(F2)が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は第二のプレートの第二の微小管状流路に通じている。そして、この流体供給路は第2の流体(F2)を貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、第2の流体(F2)はその機構により加圧状態でコネクタ3B側に圧送されるようになっている。開口部1BとケースC内に固定された積層体11の側面11bには空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された第2の流体(F2)を一時貯留する貯留部S2として機能する。   2 A of fluid supply parts have the opening part 2B formed in the lower right end of case C, and the connector 2C connected with the opening part 2B. The connector 2C communicates with a fluid supply path through which the second fluid (F2) flows, and thus the fluid supply path communicates with the second microtubular channel of the second plate. The fluid supply path is connected to a tank for storing the second fluid (F2), a pressurizing pump, a pressure feeding mechanism including a pipe connected to the pump, and the like. The second fluid (F2) Is fed to the connector 3B side in a pressurized state by the mechanism. A space is provided in the side surface 11b of the laminate 11 fixed in the opening 1B and the case C, and the space functions as a storage portion S2 for temporarily storing the second fluid (F2) sent from the pressure feeding mechanism. To do.

また、ケースCの下部左端C3には、熱媒H1をケースC内に供給する熱媒供給部3Aが形成されている。熱媒供給部3Aは、上記流体供給部1A、2Aと同様に開口部3B、コネクタ3Cを有している。熱媒供給部3Aに供給された熱媒H1は、積層体11内に形成された流路を通過し、ケースCの上端C4に形成された熱媒送出部4AからケースC外部へ送出される。熱媒送出部4Aは、上記流体供給部1A、2Aと同様に開口部4B、コネクタ4Cをそれぞれ有している。   Further, a heat medium supply part 3A for supplying the heat medium H1 into the case C is formed at the lower left end C3 of the case C. The heat medium supply unit 3A has an opening 3B and a connector 3C, similar to the fluid supply units 1A and 2A. The heat medium H1 supplied to the heat medium supply part 3A passes through the flow path formed in the laminated body 11, and is sent out of the case C from the heat medium supply part 4A formed at the upper end C4 of the case C. . 4 A of heating medium delivery parts have the opening part 4B and the connector 4C similarly to the said fluid supply parts 1A and 2A, respectively.

また、ケースCの右端C4は、ケースCの右端部に形成された開口部5Bと開口部5Bに連結されたコネクタ5Cからなる送出部5Aを有している。開口部5BとケースC内に固定された積層体11の側面11cには空間が設けられ、該空間は、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部S3として機能する。S3の体積としては、発生する圧力損失、高粘度流体及び異粘性流体の安定した通流、混合力、装置的強度を考慮する。各流体の粘性や目的とする混合度合等に応じて変更可能である。特に第一の流体と第二の流体との粘度差が大きい、例えば、10倍以上の場合、安定した流通を行うために混合部S3の断面積を大きくすることが、第一の流体と第二の流体との均一な混合体が得られることから好ましい。加えて、第一の流体と第二の流体との粘度差が大きく、高粘度流体の流量が低粘度流体の流量を比べて大きい場合は、さらに混合部の断面積を大きくする必要がある。   The right end C4 of the case C has an opening 5B formed at the right end of the case C and a delivery part 5A including a connector 5C connected to the opening 5B. A space is provided in the opening 5B and the side surface 11c of the laminate 11 fixed in the case C, and the space communicates with the outlet of the first microtubular channel and the outlet of the second microtubular channel. The first fluid and the second fluid function as a mixing unit S3. As the volume of S3, the generated pressure loss, stable flow of high-viscosity fluid and heteroviscous fluid, mixing force, and device strength are considered. It can be changed according to the viscosity of each fluid, the desired degree of mixing, and the like. In particular, when the difference in viscosity between the first fluid and the second fluid is large, for example, 10 times or more, it is necessary to increase the cross-sectional area of the mixing unit S3 in order to perform stable circulation. This is preferable because a uniform mixture with the two fluids can be obtained. In addition, when the viscosity difference between the first fluid and the second fluid is large and the flow rate of the high-viscosity fluid is larger than that of the low-viscosity fluid, it is necessary to further increase the cross-sectional area of the mixing portion.

前記混合部S3の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積は第一の流体と第二の流体との均一な混合体が得られることから1.0mm以上が好ましい。 The area of the cross section leading to the outlet of the first microtubular channel and the outlet of the second microtubular channel of the mixing part S3 is such that a uniform mixture of the first fluid and the second fluid is obtained. To 1.0 mm 2 or more.

また、前記混合部S3の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して2〜200倍であるマイクロミキサーが、流通が安定し、混合部S3部でも滞留がない良好な混合が達成できることから好ましく、4〜100倍がより好ましい。   In addition, the cross-sectional area leading to the outlet of the first microtubular channel and the outlet of the second microtubular channel of the mixing unit S3 is equal to the cross-sectional area of the outlet of the first microtubular channel and the second A micromixer that is 2 to 200 times the total cross-sectional area of the outlet of the microtubular channel is preferable because the flow is stable and good mixing without stagnating can be achieved even in the mixing part S3 part. Is more preferable.

第一の流体(F1)及び第二の流体(F2)は、各流体供給部1A、2AからケースC内部に供給され、積層体11に形成された第1の微小管状流路及び第2の微小管状流路にそれぞれ流通する。そして、第1の微小管状流路の出口に到達した第一の流体(F1)及び第2の微小管状流路の出口に到達した第二の流体(F2)は、これらの出口部に通ずる混合部S3へと排出され、混合される。得られた混合流体(F3)は、送出部5AからケースC外部へ送出される。尚、マイクロミキサー1のケースCや各流体供給部1A、2A、送出部5Aの位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。   The first fluid (F1) and the second fluid (F2) are supplied from the fluid supply portions 1A and 2A to the inside of the case C, and the first microtubular channel and the second fluid are formed in the laminate 11. Each flows through the microtubular channel. The first fluid (F1) that has reached the outlet of the first microtubular channel and the second fluid (F2) that has reached the outlet of the second microtubular channel are mixed to these outlets. It is discharged to the part S3 and mixed. The obtained mixed fluid (F3) is sent out of the case C from the sending part 5A. The positions of the case C of the micromixer 1, the fluid supply units 1 </ b> A, 2 </ b> A, and the delivery unit 5 </ b> A are not limited to the above configuration and can be changed as appropriate.

次に、上記積層体11について説明する。図2に示すように、積層体11は、長方形状の各カバープレートP1、P2との間に、流路が形成されたプレート群13を備えている。   Next, the laminate 11 will be described. As shown in FIG. 2, the laminate 11 includes a plate group 13 in which a flow path is formed between the rectangular cover plates P <b> 1 and P <b> 2.

プレート群13は、2枚の第一のプレート5と2枚の第二のプレート7とが積層されて構成されている。本実施形態では第一のプレートと第二のプレートとが交互に積層された積層体を形成している。   The plate group 13 is configured by laminating two first plates 5 and two second plates 7. In the present embodiment, a laminated body in which the first plate and the second plate are alternately laminated is formed.

カバープレートP1、P2、第一のプレート5及び第二のプレート7は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、カバープレートP1、P2、第一のプレート5及び第二のプレート7の材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレートを液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレートを同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレートをステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレートの加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。   The cover plates P1, P2, the first plate 5, and the second plate 7 are formed in the same rectangular shape. Further, the materials of the cover plates P1, P2, the first plate 5 and the second plate 7 are not particularly limited, and for example, metal material, resin, glass, ceramics and the like can be easily processed to form a flow path, Any material may be used as long as the plates can be fixed to each other in a close contact state in which liquid leakage is unlikely to occur. Moreover, each plate may be formed from the same material, and may be formed from a different material. For example, each plate may be formed from stainless steel and fixed in a tight contact state by diffusion bonding. As a processing method of each plate, a suitable method according to the material can be selected from various known methods such as injection molding, solvent casting method, melt replica method, cutting, etching, photolithography, laser application, and the like.

次に、第一のプレート5と第二のプレート7について詳述する。図3に示すように第一のプレート5には矩形且つ板状の第一の微小管状流路形成部6Aを有している。   Next, the first plate 5 and the second plate 7 will be described in detail. As shown in FIG. 3, the first plate 5 has a rectangular and plate-like first microtubular channel forming portion 6 </ b> A.

第一の微小管状流路形成部6Aは、その上面6aにおける短手方向(図中Y方向)の中央部に1本以上の第一の微小管状流路6を有している。第一の微小管状流路6は第一の微小管状流路形成部6Aの左側端6bから右側端6cに向かって溝状に形成されており、左側端6b、右側端6c及び上面6aにおいて開口している。左側端6bの開口は第一の微小管状流路6の入口6dであって、右側端6cの開口は第一の微小管状流路6の出口6eとなる。入口6dは、第1の流体F1が供給される上記第1流体供給部1Aに連通している。   The first microtubular channel forming portion 6A has one or more first microtubular channels 6 at the center of the upper surface 6a in the short direction (Y direction in the figure). The first microtubular channel 6 is formed in a groove shape from the left end 6b to the right end 6c of the first microtubular channel forming portion 6A, and is open at the left end 6b, the right end 6c, and the upper surface 6a. doing. The opening at the left end 6 b is the inlet 6 d of the first microtubular channel 6, and the opening at the right end 6 c is the outlet 6 e of the first microtubular channel 6. The inlet 6d communicates with the first fluid supply unit 1A to which the first fluid F1 is supplied.

また、第一の微小管状流路6は、流路径の大きい大径部6fと流路径の小さい小径部6gと、大径部6fから小径部6gへの径変化を穏やかにするテーパー部6hが設けられている。   The first microtubular channel 6 has a large-diameter portion 6f having a large channel diameter, a small-diameter portion 6g having a small channel diameter, and a tapered portion 6h that moderates the diameter change from the large-diameter portion 6f to the small-diameter portion 6g. Is provided.

大径部6fは、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端6bから右側端6cの手前まで延びている。大径部6fの幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅0.1mm以上100mm以下、深さ5mm以下の範囲にすると好ましく、幅0.1mm以上20mm以下、深さ2mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部16の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、生産性を向上させることができる流路形状であれば良い。   The large-diameter portion 6f is a flow path having a rectangular cross section in a direction orthogonal to the flow direction, and extends from the left end 6b to the right end 6c. The width and depth of the large-diameter portion 6f are preferably in the range of, for example, a width of 0.1 mm or more and 100 mm or less and a depth of 5 mm or less in order to ensure the uniformity of the temperature distribution of the fluid and the device strength. A range of 1 mm to 20 mm and a depth of 2 mm is more preferable. In other words, the shape of the large-diameter portion 16 is such that the pressure loss does not increase excessively, the flow path is not easily blocked, the flow path can be quickly controlled for heating and cooling, and the productivity can be improved. Any road shape may be used.

大径部6fは、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端6bから右側端6cの手前まで延びている。大径部6fの幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅0.1mm以上100mm以下、深さ0.1mm以上5mm以下の範囲にすると好ましく、幅0.1mm以上20mm以下、深さ0.1mm以上2mm以下の範囲がより好ましい。さらに幅0.1mm以上20mm以下、深さ0.1mm以上1mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部16の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。   The large-diameter portion 6f is a flow path having a rectangular cross section in a direction orthogonal to the flow direction, and extends from the left end 6b to the right end 6c. The width and depth of the large-diameter portion 6f are preferably set within a range of, for example, a width of 0.1 mm or more and 100 mm or less and a depth of 0.1 mm or more and 5 mm or less in order to ensure the uniformity of the temperature distribution of the fluid and the device strength. The range of 0.1 mm to 20 mm in width and 0.1 mm to 2 mm in depth is more preferable. Furthermore, the width of 0.1 mm or more and 20 mm or less and the depth of 0.1 mm or more and 1 mm or less are more preferable. That is, as the shape of the large-diameter portion 16, the pressure loss does not increase too much, the flow path is not easily blocked, the flow path can be quickly controlled for heating and cooling, and the flow rate of the fluid can be increased. Any flow channel shape may be used as long as the shearing force acts and molecular diffusion occurs in a state accompanied by a slight turbulent flow, thereby improving the mixing efficiency.

また、第一の微小管状流路6f内を液密状に流通する流体の断面積としては、0.01〜500mmが好ましく、0.01〜40mmがより好ましい。さらに0.01〜20mmがより好ましい。 Moreover, as a cross-sectional area of the fluid which distribute | circulates the inside of the 1st micro tubular flow path 6f in a liquid-tight state, 0.01-500 mm < 2 > is preferable and 0.01-40 mm < 2 > is more preferable. Furthermore, 0.01-20 mm < 2 > is more preferable.

小径部6gも断面矩形状に形成された流路であって、右側端6fの手前から右側端6cに向かって延びている。小径部6gは、少なくとも大径部16の断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅0.1mm以上20mm以下、深さ0.1mm以上5mm以下の範囲、幅0.1mm以上5mm以下、深さ0.1mm以上2mm以下の範囲がより好ましい。さらに幅0.1mm以上5mm以下、深さ0.1mm以上1mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部17の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。   The small diameter portion 6g is also a channel formed in a rectangular cross section, and extends from the front of the right end 6f toward the right end 6c. The small-diameter portion 6g only needs to have a cross-sectional area smaller than at least the cross-sectional area of the large-diameter portion 16. For example, the width is 0.1 mm to 20 mm, the depth is 0.1 mm to 5 mm, and the width is 0.1 mm to 5 mm. Hereinafter, a depth range of 0.1 mm to 2 mm is more preferable. Furthermore, the width of 0.1 mm or more and 5 mm or less and the depth of 0.1 mm or more and 1 mm or less are more preferable. That is, as the shape of the small-diameter portion 17, the pressure loss does not increase excessively, the flow path is not easily blocked, the flow path can be quickly controlled for heating and cooling, the fluid flow rate can be increased, Any channel shape that can act as a force and molecular diffusion in a state accompanied by a slight turbulent flow can improve mixing efficiency.

また、第一の微小管状流路6g内を液密状に流通する流体の断面積としては、0.01〜100mmが好ましく、0.01〜10mmがより好ましい。さらに0.01〜5mm2がより好ましい。 As the cross-sectional area of the fluid flowing through the first micro-tubular flow channel 6g in a liquid-tight manner, preferably 0.01~100mm 2, 0.01~10mm 2 is more preferable. Furthermore, 0.01-5 mm <2> is more preferable.

第一の微小管状流路6gを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから0.1m/秒以上が好ましく、0.3m/秒以上がより好ましい。更に好ましくは1.0m/秒以上で3.0m/秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は1.0m/秒以上が好ましい。   The speed of the fluid when flowing through the first microtubular channel 6g is preferably 0.1 m / second or more, more preferably 0.3 m / second or more because shearing force acting on the fluid increases. More preferably, it is 1.0 m / second or more and 3.0 m / second or more is particularly preferable. In particular, when mixing fluids having high viscosities or when mixing fluids having viscosities greatly different from each other, the flow rate is preferably 1.0 m / second or more.

第一の微小管状流路6は、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端6bから右側端6cまで延びている。第一の微小管状流路6の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅0.1mm以上100mm以下、深さ0.1mm以上5mm以下の範囲にすると好ましく、さらに幅0.1mm以上10mm以下、深さ0.1mm以上1mm以下の範囲がより好ましい。幅0.1mm以上20mm以下、深さ0.1mm以上2mm以下の範囲がより好ましい。さらに幅0.1mm以上2mm以下、深さ0.1mm以上0.5mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部16の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。   The first microtubular channel 6 is a channel whose cross section in a direction orthogonal to the flow direction is rectangular, and extends from the left end 6b to the right end 6c. The width and depth of the first microtubular channel 6 are, for example, from 0.1 mm to 100 mm in width and from 0.1 mm to 5 mm in depth in order to ensure the uniformity of the temperature distribution of the fluid and the device strength. Preferably, the width is 0.1 mm to 10 mm, and the depth is 0.1 mm to 1 mm. A width of 0.1 mm to 20 mm and a depth of 0.1 mm to 2 mm are more preferable. Furthermore, the width of 0.1 mm or more and 2 mm or less and the depth of 0.1 mm or more and 0.5 mm or less are more preferable. That is, as the shape of the large-diameter portion 16, the pressure loss does not increase too much, the flow path is not easily blocked, the flow path can be quickly controlled for heating and cooling, and the flow rate of the fluid can be increased. Any flow channel shape may be used as long as the shearing force acts and molecular diffusion occurs in a state accompanied by a slight turbulent flow, thereby improving the mixing efficiency.

図3において第一の微小管状流路6は3本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路6の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、第一の微小管状流路6の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。第一プレートの更なる例示を図4に示す。   In FIG. 3, three first microtubular channels 6 are arranged, but the number is not particularly limited. When arranging a plurality, the width and depth of each microtubular channel 6 may be the same or different. In addition, the inlet and outlet channel widths of the first microtubular channel 6 may be the same or different. A further illustration of the first plate is shown in FIG.

第一の微小管状流路に流通させる流体の粘度は2000mPa・s以下が好ましく、1000mPa・s以下がより好ましい。さらに好ましくは500mPa・s以下である。   The viscosity of the fluid flowing through the first microtubular channel is preferably 2000 mPa · s or less, and more preferably 1000 mPa · s or less. More preferably, it is 500 mPa · s or less.

次に、第二のプレート7について詳述する。図5に示すように第二のプレート7には矩形且つ板状の第二の微小管状流路形成部7Aを有している。   Next, the second plate 7 will be described in detail. As shown in FIG. 5, the second plate 7 has a rectangular and plate-like second microtubular flow path forming portion 7A.

第二の微小管状流路形成部7Aは、その上面7aに1本の第二の微小管状流路8を有している。第二の微小管状流路8は、第二の微小管状流路形成部7Aの下側端7bから短手方向(7c方向、図中Y方向)に向かって溝状に形成され、更に、Y方向の中央付近で1回右端方向に直角に屈曲しており、下側端7b、右側端7d及び上面7aにおいて開口している。下側端7bの開口は第二の微小管状流路8の入口8aであって、右側端7dの開口は第一の微小管状流路6の出口8bとなる。入口8aは、第2の流体F1が供給される上記第2流体供給部2Aに連通している。   The second microtubular channel forming portion 7A has one second microtubular channel 8 on the upper surface 7a. The second microtubular channel 8 is formed in a groove shape from the lower end 7b of the second microtubular channel forming portion 7A toward the short direction (7c direction, Y direction in the figure). It is bent at right angles to the right end direction once near the center of the direction, and is open at the lower end 7b, the right end 7d, and the upper surface 7a. The opening at the lower end 7 b is the inlet 8 a of the second microtubular channel 8, and the opening at the right end 7 d is the outlet 8 b of the first microtubular channel 6. The inlet 8a communicates with the second fluid supply unit 2A to which the second fluid F1 is supplied.

本発明で用いる第二のプレートが有する微小管状流路は、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における1本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積である。このような構造を有することにより、第二の流体F2は入り口部において大径部の入口8aを流れ、小径部8bに流入する。小径部に流入した各流体第二の流体F2は、入口に流入したときの流速よりも大きな流速で出口8bに流入し、混合部(図1におけるS3)流入する。その結果、第一の流体F1と第二の流体F2との混合速度を高めることができる。特に、第一の流体F1、第二の流体F2のうち少なくとも一方が流動性が低く混合しにくい流体である場合、即ち高粘度流体である場合や、互いに粘度が大きく異なる場合等に特に効果を発揮することができる。   In the microtubular channel of the second plate used in the present invention, the fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel at the outlet is liquid-tight in the one microtubular channel in the inlet. The cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the fluid flowing in a shape. By having such a structure, the second fluid F2 flows through the large-diameter inlet 8a at the inlet and flows into the small-diameter 8b. Each fluid second fluid F2 that has flowed into the small-diameter portion flows into the outlet 8b at a flow velocity larger than the flow velocity when flowing into the inlet, and flows into the mixing portion (S3 in FIG. 1). As a result, the mixing speed of the first fluid F1 and the second fluid F2 can be increased. In particular, it is particularly effective when at least one of the first fluid F1 and the second fluid F2 is a fluid that has low fluidity and is difficult to mix, that is, a high-viscosity fluid or a viscosity that differs greatly from each other. It can be demonstrated.

前記大径部の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅0.1mm以上100mm以下、深さ0.1mm以上5mm以下の範囲にすると好ましく、幅0.1mm以上20mm以下、深さ0.1mm以上2mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、混合性能を向上させることができる流路形状であれば良い。   The width and depth of the large-diameter portion are preferably in the range of, for example, a width of 0.1 mm or more and 100 mm or less and a depth of 0.1 mm or more and 5 mm or less in order to ensure uniformity of temperature distribution of the fluid and device strength. The range of 0.1 mm to 20 mm in width and 0.1 mm to 2 mm in depth is more preferable. That is, as the shape of the large diameter portion, the pressure loss does not become excessive, the flow path is not easily blocked, the flow path can be quickly controlled for heating / cooling, and the mixing performance can be improved. Any shape is acceptable.

また、大径部を液密状に流通する流体の断面積としては、0.01〜500mmが好ましく、0.01〜40mmがより好ましい。 Moreover, as a cross-sectional area of the fluid which distribute | circulates a large diameter part liquid-tightly, 0.01-500 mm < 2 > is preferable and 0.01-40 mm < 2 > is more preferable.

前記小径部の断面積は、少なくとも大径部の断面積よりも小さい断面積となればよい。小径部の幅及び深さは例えば幅0.1mm以上20mm以下、深さ5mm以下の範囲、幅0.1mm以上5mm以下、深さ0.1mm以上2mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、生産性を向上させることができる流路形状が好ましい。   The cross-sectional area of the small-diameter portion may be a cross-sectional area that is at least smaller than the cross-sectional area of the large-diameter portion. For example, the width and depth of the small-diameter portion are preferably in the range of 0.1 mm to 20 mm in width and 5 mm in depth, in the range of 0.1 mm to 5 mm in width, and 0.1 mm to 2 mm in depth. That is, as the shape of the small diameter portion, the pressure loss does not become too large, the flow path is not easily blocked, the flow path heating and cooling can be quickly controlled, and the productivity can be improved. Is preferred.

また、小径部を液密状に流通する流体の断面積としては、0.01〜100mm2が好ましく、0.01〜10mm2がより好ましい。   Moreover, as a cross-sectional area of the fluid which distribute | circulates a small diameter part liquid-tightly, 0.01-100 mm2 is preferable and 0.01-10 mm2 is more preferable.

第二の微小管状流路8bを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから0.1m/秒以上が好ましく、0.3m/秒以上がより好ましい。更に好ましくは1.0m/秒以上で3.0m/秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は1.0m/秒以上が好ましい。   The speed of the fluid when flowing through the second microtubular channel 8b is preferably 0.1 m / second or more, more preferably 0.3 m / second or more because shearing force acting on the fluid increases. More preferably, it is 1.0 m / second or more and 3.0 m / second or more is particularly preferable. In particular, when mixing fluids having high viscosities or when mixing fluids having viscosities greatly different from each other, the flow rate is preferably 1.0 m / second or more.

第二の微小管状流路に流通させる流体の粘度は2000mPa・s以下が好ましく、1000mPa・s以下がより好ましい。さらに好ましくは500mPa・s以下である。   The viscosity of the fluid flowing through the second microtubular channel is preferably 2000 mPa · s or less, and more preferably 1000 mPa · s or less. More preferably, it is 500 mPa · s or less.

また、第二のプレートは図5に示したように混合部に通ずる出口部が流体の進行方向に平行して設置された複数個の壁で分割され、複数本の流路が形成されているもの意外に、例えば、図6に例示するように1本の流路でもかまわない。ここで、壁の数は、例えば、0〜250個であり、1〜50個がより好ましい。また、第二のプレート上に形成される第二の微小管状流路の数は図5に示すように1本でも良いし、図6に示すように複数本有っても良い。   Further, as shown in FIG. 5, the second plate is divided by a plurality of walls in which the outlet portion communicating with the mixing portion is installed in parallel with the fluid traveling direction, and a plurality of flow paths are formed. Surprisingly, for example, one channel may be used as illustrated in FIG. Here, the number of walls is, for example, 0 to 250, and more preferably 1 to 50. Further, the number of the second microtubular channels formed on the second plate may be one as shown in FIG. 5, or may be plural as shown in FIG.

本発明のマイクロミキサーは第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部を増やすことが容易な為、多種類の流体の混合流体を得る事も可能である。本発明のマイクロミキサーに多種類の流体を流通させる場合、例えば、少なくとも1枚の第一のプレートと少なくとも2枚の第二のプレートとが積層した積層部で、該積層部が第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された側面と別の側面に第一のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された積層部を有するマイクロミキサーを好ましく例示できる。このようなマイクロミキサーとしては、例えば、図8に示すマイクロミキサーを例示する事ができる。   Since the micromixer of the present invention can easily increase the number of inlets of the microtubular channel of the second plate, it is also possible to obtain a mixed fluid of many kinds of fluids. When various kinds of fluids are allowed to flow through the micromixer of the present invention, for example, at least one first plate and at least two second plates are stacked, and the stacked portion is the second plate. A micromixer having a laminated part in which the inlet part of the microtubular channel included in the first plate is installed on a side surface different from the side where the inlet part of the microtubular channel included in is installed can be preferably exemplified. An example of such a micromixer is the micromixer shown in FIG.

本発明のマイクロミキサーには熱交換用の媒体を流通させる温調プレートを積層しても良い。温調プレートと第一のプレートと第二のプレートとを積層したマイクロミキサーを例えば、図7に示す。   You may laminate | stack the temperature control plate which distribute | circulates the medium for heat exchange with the micro mixer of this invention. For example, FIG. 7 shows a micromixer in which a temperature control plate, a first plate, and a second plate are stacked.

温調プレート12は、図7に示すように、一方の面12aに断面凹溝形状の温調流路13が所定の間隔だけ離れて設けられている。温調流路12の断面積は、反応流路に対して熱を伝えることができれば特に限定されるものではないが概ね0.02〜500.0(mm)の範囲である。更に好ましくは0.05〜40.0(mm)である。温調流路6の本数は、熱交換効率を考慮して適宜の本数を採用することができ、特に限定されるものではないが、プレート当たり、例えば1〜1000本、好ましくは10〜100本である。流路の幅は、例えば幅0.2mm以上100mm以下、深さ0.1mm以上5mm以下の範囲にすると好ましく、幅0.5mm以上20mm以下、深さ0.1mm以上2mm以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部16の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、生産性を向上させることができる流路形状であれば良い。 As shown in FIG. 7, the temperature control plate 12 is provided with a temperature control flow path 13 having a concave groove shape on one surface 12 a at a predetermined interval. The cross-sectional area of the temperature control flow path 12 is not particularly limited as long as heat can be transferred to the reaction flow path, but is generally in the range of 0.02 to 500.0 (mm 2 ). More preferably, it is 0.05-40.0 (mm < 2 >). The number of the temperature control flow paths 6 can adopt an appropriate number in consideration of heat exchange efficiency, and is not particularly limited, but is, for example, 1 to 1000, preferably 10 to 100 per plate. It is. The width of the flow path is preferably in the range of, for example, 0.2 mm to 100 mm in width and 0.1 mm to 5 mm in depth, and more preferably in the range of 0.5 mm to 20 mm in width and 0.1 mm to 2 mm in depth. . In other words, the shape of the large-diameter portion 16 is such that the pressure loss does not increase excessively, the flow path is not easily blocked, the flow path can be quickly controlled for heating and cooling, and the productivity can be improved. Any road shape may be used.

温調流路12は、図7に示す様に、温調プレート12の長手方向に沿って複数本配列された主流路13aと、主流路13aの上流側及び下流側端部で主流路13aに連通する供給側流路13bおよび排出側流路13cとを備えていてもよい。   As shown in FIG. 7, the temperature control flow path 12 includes a plurality of main flow paths 13a arranged along the longitudinal direction of the temperature control plate 12, and upstream and downstream end portions of the main flow path 13a. You may provide the supply side flow path 13b and the discharge side flow path 13c which are connected.

図7では供給側流路13bと排出側流路13cは2回直角に屈曲して温調プレートの側面12d、12eからそれぞれ外部に開口している。温調流路12の各流路の本数は、温調流路12の主流路13a部分のみが複数本配列され、供給側流路13bおよび排出側流路13cはそれぞれ1本で構成されている。   In FIG. 7, the supply-side flow path 13b and the discharge-side flow path 13c are bent twice at right angles and open to the outside from the side surfaces 12d and 12e of the temperature control plate. As for the number of each temperature control channel 12, only the main channel 13a portion of the temperature control channel 12 is arranged, and the supply side channel 13b and the discharge side channel 13c are each composed of one. .

以上のように構成された積層体11において、第1流体供給部1AからケースC内へ加圧状態で供給された第1の流体(F1)は、貯留部S1に一時貯留された後、積層体110に複数設けられた第一の微小管状流路6へ分割される。また、第2流体供給部2AからケースC内へ加圧状態で供給された第2の流体(F2)貯留部S2に一時貯留された後、積層体11に複数設けられた第二の微小管状流路8へ分割される。   In the laminate 11 configured as described above, the first fluid (F1) supplied in a pressurized state from the first fluid supply unit 1A into the case C is temporarily stored in the storage unit S1, and then stacked. The body 110 is divided into a plurality of first microtubular channels 6 provided in the body 110. Also, a plurality of second microtubules provided in the multilayer body 11 after being temporarily stored in the second fluid (F2) storage section S2 supplied in a pressurized state from the second fluid supply section 2A into the case C. Divided into flow paths 8.

第一のプレート5の各第一の微小管状流路6に流入した第1の流体(F1)は、第一の微小管状流路6の出口6eへと通じ、混合部S3へと送出される。また、第二のプレート7の各第二の微小管状流路8に流入した第2の流体(F2)は、大径部9から小径部10にかけて流速を高めながら送出され、出口8bから混合部S3へ送出される。   The 1st fluid (F1) which flowed into each 1st microtubular channel 6 of the 1st plate 5 leads to outlet 6e of the 1st microtubular channel 6, and is sent to mixing part S3. . In addition, the second fluid (F2) that has flowed into each second microtubular channel 8 of the second plate 7 is sent from the large diameter portion 9 to the small diameter portion 10 while increasing the flow velocity, and from the outlet 8b to the mixing portion. Sent to S3.

流速を高めながら混合部S3へ送出された第2の流体(F2)は、混合部S3に送出された第2の流体(F2)と混合する。このとき第2の流体(F2)の速度が高まっているため混合部S3における混合効率は向上する。   The second fluid (F2) sent to the mixing unit S3 while increasing the flow rate is mixed with the second fluid (F2) sent to the mixing unit S3. At this time, since the speed of the second fluid (F2) is increased, the mixing efficiency in the mixing unit S3 is improved.

第1の流体(F1)と第2の流体(F2)は、混合部S3において乱流を生じさせながら混じり合い、得られた混合流体(F3)は混合流体の送出部5Aに向かって流れる。そして、送出部5AからケースC外へ向かって送出される。   The first fluid (F1) and the second fluid (F2) are mixed while generating turbulent flow in the mixing unit S3, and the obtained mixed fluid (F3) flows toward the mixed fluid delivery unit 5A. And it sends out from case C from sending part 5A.

本発明のマイクロミキサーは、上記の一例以外に、図8に示すようにE液を流通させる1枚の第一プレート1枚とA液、B液、C液及びD液をそれぞれ流通させる第二のプレート4枚を積層し、5種類の溶液を混合するマイクロミキサーとすることができる。   In the micromixer of the present invention, in addition to the above example, as shown in FIG. 8, one first plate for circulating E liquid and second liquid for circulating A liquid, B liquid, C liquid and D liquid respectively. 4 plates can be stacked to form a micromixer that mixes five types of solutions.

上記実施形態によれば、本発明のマイクロミキサーは以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、マイクロミキサー1は、第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二のプレートが積層した積層部と混合部とを有し、更に、第一のプレートと第二のプレートの少なくとも一方が、該入り口部の微小管状流路が1本の流路であり、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における1本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積である。このような構成とすることにより、第一の流体と第二の流体との混合効率を高めることができ、各高粘度流体又は互いに粘度が異なる異粘度流体であっても効率よく混合することができる。
According to the above embodiment, the micromixer of the present invention can obtain the following effects.
(1) In the above-described embodiment, the micromixer 1 has a laminated portion in which the second plate is laminated on the first plate having the first microtubular channel, and the mixing portion. At least one of the second plate and the second plate has a single microtubular channel at the inlet, and a fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel at the outlet is The cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of fluid flowing in a liquid-tight manner in one microtubular channel in the section. By adopting such a configuration, the mixing efficiency of the first fluid and the second fluid can be increased, and even high viscosity fluids or different viscosity fluids having different viscosities can be mixed efficiently. it can.

以下、実施例によって本発明を更に詳細に述べる。例中、%は特に断りがない限り重量基準である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. In the examples,% is based on weight unless otherwise specified.

<実施例1で使用した反応デバイス>
実施例1では、図9に示す反応デバイスを用いた。このデバイスにおいて、用いたマイクロミキサーは図1に示すマイクロミキサーで、積層部が図7に示す積層部を有するマイクロミキサー1を用いた。
<Reaction device used in Example 1>
In Example 1, the reaction device shown in FIG. 9 was used. In this device, the micromixer used was the micromixer shown in FIG. 1, and the micromixer 1 in which the lamination part had the lamination part shown in FIG. 7 was used.

マイクロミキサー1はドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート5が1枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート7が1枚と、温調プレート12が2枚とを、プレート5、プレート7、温調プレート12が図7のように交互に積層されており、更にこの積層体を2枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はSUS304である。板厚はプレート5、プレート7が0.4mmである。温調プレート12が1.0mmである。   The micromixer 1 has one first plate 5 in which a first microtubular channel is formed by dry etching and a second plate 7 in which a second microtubular channel is also formed by etching. One plate, two temperature control plates 12 and plates 5, 7 and temperature control plates 12 are alternately stacked as shown in FIG. 7, and this stacked body is sandwiched between two cover plates. Yes. The material of the plate is SUS304. The plate thickness of the plates 5 and 7 is 0.4 mm. The temperature control plate 12 is 1.0 mm.

第一の微小管状流路6は、大径部6fを幅1.2mm×深さ0.2mm×長さ38mmとし、小径部6gを幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ2mmとした。第一のプレート5上の微小管状流路本数は10本である。   The first microtubular channel 6 has a large diameter portion 6f of width 1.2 mm × depth 0.2 mm × length 38 mm, and a small diameter portion 6 g of width 0.4 mm × depth 0.2 mm × length 2 mm. did. The number of microtubular channels on the first plate 5 is ten.

第二のプレート7は微小管状流路の大径部8aの断面寸法は幅1.2mm×深さ0.2mm×長さ20mmである。小管状流路の小径部8bは幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ2mmであり、微小管状流路本数は10本である。温調プレート12の流路の断面寸法は幅1.2×深さ0.5×長さ(L1)40mmである。   In the second plate 7, the cross-sectional dimension of the large-diameter portion 8a of the microtubular channel is 1.2 mm wide × 0.2 mm deep × 20 mm long. The small diameter portion 8b of the small tubular channel has a width of 0.4 mm, a depth of 0.2 mm, and a length of 2 mm, and the number of microtubular channels is ten. The cross-sectional dimension of the flow path of the temperature control plate 12 is width 1.2 × depth 0.5 × length (L1) 40 mm.

実施例1は図9に示す反応デバイスにてウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。図9において、第一の流体を入れるタンク61の流出口とプランジャーポンプ63の流入口とが、第一の流体が通る配管を介して接続されており、また、第二の流体を入れるタンク62の流出口とプランジャーポンプ64の流入口とが、第二の流体が通る配管を介して接続されている。プランジャーポンプ63の流出口及びプランジャーポンプ64の流出口からは、それぞれプランジャーポンプ63またはプランジャーポンプ64を通して第一の流体又は第二の流体が通る配管が伸びており、これらの配管はマイクロミキサー1の流入口に接続されている。   In Example 1, the mixing efficiency of the first fluid and the second fluid was evaluated by synthesizing urethane acrylate using the reaction device shown in FIG. In FIG. 9, the outlet of the tank 61 for containing the first fluid and the inlet of the plunger pump 63 are connected via a pipe through which the first fluid passes, and the tank for containing the second fluid. The outlet of 62 and the inlet of the plunger pump 64 are connected via a pipe through which the second fluid passes. From the outlet of the plunger pump 63 and the outlet of the plunger pump 64, piping through which the first fluid or the second fluid passes through the plunger pump 63 or the plunger pump 64, respectively, extends. It is connected to the inlet of the micromixer 1.

更に、マイクロミキサー1の流出口に接続された配管は、コネクタ67を介して化学反応用マイクロリアクター65または66及び受け容器68からなる反応ライン1と、化学反応用マイクロリアクター65または66及び受け容器69からなる反応ライン2に接続されている。   Further, the pipe connected to the outlet of the micromixer 1 is connected to the reaction line 1 including the chemical reaction microreactor 65 or 66 and the receiving container 68 via the connector 67, and the chemical reaction microreactor 65 or 66 and the receiving container. 69 is connected to reaction line 2 comprising 69.

マイクロミキサー1で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。
混合流体は混合流体ができた時間に応じて反応ライン1及び反応ライン2にそれぞれ分配される。
The first fluid and the second fluid are mixed in the micromixer 1 to form a mixed fluid.
The mixed fluid is distributed to the reaction line 1 and the reaction line 2 according to the time when the mixed fluid is formed.

分配された混合溶液は反応ライン1または反応ライン2を流通中に反応し、冷却される。反応はマイクロリアクター65で行われ、冷却はマイクロリアクター66で行われる。   The distributed mixed solution reacts while flowing through the reaction line 1 or the reaction line 2 and is cooled. The reaction is performed in the microreactor 65 and the cooling is performed in the microreactor 66.

マイクロリアクター65または66は図10に示すマイクロリアクターであり、反応を行う積層部は図11に示す構造を有する。   The microreactor 65 or 66 is the microreactor shown in FIG. 10, and the stacked portion for performing the reaction has the structure shown in FIG.

図10においてマイクロリアクター65を説明する。αは第一の流体と第2の流体の混合流体である。βは混合流体の反応物である。γは熱交換用媒体である。マイクロリアクター65は、ドライエッチング加工により反応流路4が5本形成されたプロセスプレート2枚と同じくエッチング加工により温調流路6が5本形成された温調プレート3枚が交互に積層されている。プロセスプレート2と温調プレート3の材質はSUS304であり、板厚は1mmである。反応流路4と温調流路6の断面寸法はともに幅1.2mm×深さ0.5mmである。反応流路4の長さは40mmである。温調流路6の長さ(L1)は40mmである。尚、マイクロリアクター65は混合流体及び混合流体の反応物の温度が160℃になるよう加温される。   The microreactor 65 will be described with reference to FIG. α is a fluid mixture of the first fluid and the second fluid. β is a reactant of the mixed fluid. γ is a heat exchange medium. The microreactor 65 is formed by alternately laminating three temperature control plates having five temperature control channels 6 formed by etching as well as two process plates having five reaction channels 4 formed by dry etching. Yes. The material of the process plate 2 and the temperature control plate 3 is SUS304, and the plate thickness is 1 mm. The cross-sectional dimensions of the reaction channel 4 and the temperature control channel 6 are both width 1.2 mm × depth 0.5 mm. The length of the reaction channel 4 is 40 mm. The length (L1) of the temperature control flow path 6 is 40 mm. The microreactor 65 is heated so that the temperature of the mixed fluid and the reaction product of the mixed fluid is 160 ° C.

図10においてマイクロリアクター66を説明する。αは第一の流体と第2の流体の混合流体である。βは混合流体の反応物である。γは熱交換用媒体である。マイクロリアクター65は、ドライエッチング加工により反応流路4が5本形成されたプロセスプレート2枚と同じくエッチング加工により温調流路6が5本形成された温調プレート3枚が交互に積層されている。プロセスプレート2と温調プレート3の材質はSUS304であり、板厚は1mmである。反応流路4と温調流路6の断面寸法はともに幅1.2mm×深さ0.5mmである。反応流路4の長さは40mmである。温調流路6の長さ(L1)は40mmである。尚、マイクロリアクター65は混合流体及び混合流体の反応物の温度が70℃になるよう冷却される。   The microreactor 66 will be described with reference to FIG. α is a fluid mixture of the first fluid and the second fluid. β is a reactant of the mixed fluid. γ is a heat exchange medium. The microreactor 65 is formed by alternately laminating three temperature control plates having five temperature control channels 6 formed by etching as well as two process plates having five reaction channels 4 formed by dry etching. Yes. The material of the process plate 2 and the temperature control plate 3 is SUS304, and the plate thickness is 1 mm. The cross-sectional dimensions of the reaction channel 4 and the temperature control channel 6 are both width 1.2 mm × depth 0.5 mm. The length of the reaction channel 4 is 40 mm. The length (L1) of the temperature control flow path 6 is 40 mm. The microreactor 65 is cooled so that the temperature of the mixed fluid and the reaction product of the mixed fluid becomes 70 ° C.

ライン1、ライン2を流通し、得られる反応物は流出口に接続された配管を通して受け容器68または69へと排出される。   The reaction product obtained through the lines 1 and 2 is discharged to a receiving container 68 or 69 through a pipe connected to the outlet.

<実施例2で使用したデバイス>
実施例2では、第一の流体を入れるタンク61、第二の流体を入れるタンク62、プランジャーポンプ及びマイクロミキサー2が接続されたデバイスを用いた。具体的には、第一の流体を入れるタンク61の流出口とプランジャーポンプ63の流入口とが、第一の流体が通る配管を介して接続されており、また、第二の流体を入れるタンク62の流出口とプランジャーポンプ64の流入口とが、第二の流体が通る配管を介して接続されている。プランジャーポンプ63の流出口及びプランジャーポンプ64の流出口からは、それぞれプランジャーポンプ63またはプランジャーポンプ64を通して第一の流体又は第二の流体が通る配管が伸びており、これらの配管はマイクロミキサー2の流入口に接続されている。
<Device used in Example 2>
In Example 2, a device to which the tank 61 for storing the first fluid, the tank 62 for storing the second fluid, the plunger pump, and the micromixer 2 was used was used. Specifically, the outlet of the tank 61 into which the first fluid is placed and the inlet of the plunger pump 63 are connected via a pipe through which the first fluid passes, and the second fluid is put in. The outlet of the tank 62 and the inlet of the plunger pump 64 are connected via a pipe through which the second fluid passes. From the outlet of the plunger pump 63 and the outlet of the plunger pump 64, piping through which the first fluid or the second fluid passes through the plunger pump 63 or the plunger pump 64, respectively, extends. It is connected to the inlet of the micromixer 2.

このマイクロミキサー2で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体はマイクロミキサー1又は2に接続された配管を通して受け容器へと排出される。   In the micromixer 2, the first fluid and the second fluid are mixed to form a mixed fluid. The mixed fluid is discharged to a receiving container through a pipe connected to the micromixer 1 or 2.

マイクロミキサー2は図7において温調プレート12を省いた構造を有する。具体的には、ドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート5が1枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート7が1枚と、更にこの積層体を2枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はSUS304である。板厚はプレート5、プレート7が0.4mmである。   The micromixer 2 has a structure in which the temperature control plate 12 is omitted in FIG. Specifically, one first plate 5 on which the first microtubular channel is formed by dry etching and one second plate 7 on which the second microtubular channel is also formed by etching are used. Is sandwiched between two cover plates. The material of the plate is SUS304. The plate thickness of the plates 5 and 7 is 0.4 mm.

第一のプレート5の第一の微小管状流路6の大径部6fは、幅1.2mm×深さ0.2mm×長さ38mmとし、小径部6gを幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ2mmとした。第一のプレート5上の微小管状流路本数は10本である。第二のプレート7は微小管状流路の大径部8aの断面寸法は幅1.2mm×深さ0.2mm×長さ20mmである。小管状流路の小径部8bは幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ2mmであり、微小管状流路本数は1本である。   The large diameter portion 6f of the first microtubular channel 6 of the first plate 5 has a width of 1.2 mm × a depth of 0.2 mm × a length of 38 mm, and the small diameter portion 6g has a width of 0.4 mm × depth of 0.1 mm. It was 2 mm × length 2 mm. The number of microtubular channels on the first plate 5 is ten. In the second plate 7, the cross-sectional dimension of the large-diameter portion 8a of the microtubular channel is 1.2 mm wide × 0.2 mm deep × 20 mm long. The small diameter portion 8b of the small tubular channel has a width of 0.4 mm, a depth of 0.2 mm, and a length of 2 mm, and the number of microtubular channels is one.

実施例1
第1流体として粘度2mPa・sに調整したイソシアネート化合物と第2流体として粘度300mPa・sに調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。調整としては温調プレート12に熱媒を送液し、各流体の温度を60℃とした。
Example 1
A urethane acrylate was synthesized using an isocyanate compound adjusted to a viscosity of 2 mPa · s as the first fluid and a polyfunctional acrylate adjusted to a viscosity of 300 mPa · s as the second fluid. As the adjustment, a heating medium was sent to the temperature control plate 12, and the temperature of each fluid was set to 60 ° C.

プランジャーポンプ63及び64にて上記化合物を流速100g/minにて流通させ、マイクロミキサー1に流通し混合流体を得た。得られた混合流体を初期、後期の2つにわけ、コネクタを操作してマイクロリアクター65及び66にそれぞれ送り込んだ。各マイクロリアクターでは160℃で滞留時間50秒の条件下で反応を進行させた。マイクロリアクター65及び66を用いて得られたウレタンアクリレートをそれぞれウレタンアクリレート(1−1)、ウレタンアクリレート(1−2)と略記する。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析の結果、ウレタンアクリレート(1−1)、ウレタンアクリレート(1−2)中のウレタンアクリレート面積比〔%〕と残量アクリレートの面積比〔%〕はそれぞれ95.5〔%〕、1.3〔%〕と同じ値となった。このことから、マイクロミキサー1で均一な混合ができているものと考えられる。   The above compound was circulated at a flow rate of 100 g / min with the plunger pumps 63 and 64 and circulated through the micromixer 1 to obtain a mixed fluid. The obtained mixed fluid was divided into an early stage and a late stage, and the connectors were operated to send them to the microreactors 65 and 66, respectively. In each microreactor, the reaction was allowed to proceed at 160 ° C. under a residence time of 50 seconds. Urethane acrylates obtained using the microreactors 65 and 66 are abbreviated as urethane acrylate (1-1) and urethane acrylate (1-2), respectively. As a result of gel permeation chromatography (GPC) analysis, the area ratio [%] of urethane acrylate in urethane acrylate (1-1) and urethane acrylate (1-2) and the area ratio [%] of residual acrylate were 95. The values were the same as 5 [%] and 1.3 [%]. From this, it can be considered that the micromixer 1 is uniformly mixed.

実施例1において、本発明のマイクロミキサーの混合部における微小管状流路の出口部における第一の流体の流速は0.42m/sであり、第二流体の速度は1.66m/sであった。   In Example 1, the flow rate of the first fluid at the outlet of the microtubular channel in the mixing part of the micromixer of the present invention was 0.42 m / s, and the velocity of the second fluid was 1.66 m / s. It was.

実施例2
マイクロミキサーを有するデバイスに粘度1mPa・sの水と、粘度30mPa・sの水飴をプランジャーポンプにて流速10g/minの条件でそれぞれ流通させた。その結果、脈動なく混合できることを確認した。
Example 2
Water having a viscosity of 1 mPa · s and a water tank having a viscosity of 30 mPa · s were passed through a device having a micromixer by a plunger pump at a flow rate of 10 g / min. As a result, it was confirmed that mixing was possible without pulsation.

実施例2において、本発明のマイクロミキサーの混合部における微小管状流路の出口部における第一の流体の流速と第二流体の速度は共に1.04m/sであった。   In Example 2, both the flow velocity of the first fluid and the velocity of the second fluid at the outlet of the microtubular channel in the mixing portion of the micromixer of the present invention were 1.04 m / s.

比較例1
マイクロミキサー2の代わりにY字型マイクロミキサーを用いた以外は実施例2と同様にして異粘性流体の混合実験を行った。該Y字型マイクロミキサーに設けられた第1流体が流れる流路は、幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ15mmである。第2流体が流れる流路は同じく幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ15mmである。また混合液が流れる流路は幅0.8mm×深さ0.2×長さ15mmである。流路を形成したプレートはマイクロミキサー1と同じ材質であるため、流路壁面の粗さはマイクロミキサー1と同様である。
Comparative Example 1
A heterogeneous fluid mixing experiment was conducted in the same manner as in Example 2 except that a Y-shaped micromixer was used instead of the micromixer 2. The flow path through which the first fluid provided in the Y-shaped micromixer is 0.4 mm wide × 0.2 mm deep × 15 mm long. The flow path through which the second fluid flows is similarly 0.4 mm wide × 0.2 mm deep × 15 mm long. The flow path through which the mixed solution flows is 0.8 mm wide × 0.2 depth × 15 mm long. Since the plate forming the flow path is made of the same material as the micromixer 1, the roughness of the flow path wall surface is the same as that of the micromixer 1.

実験の結果、低粘度である水に間欠流通がみられ、安定流通が困難であることが確認できた。即ち、Y字型ミキサーは各流路が交差して各流体が合流する設計であるため、粘度が異なる2種類の流体を各流路に流したとき、低粘度の流体は流速が大きくなり、高粘度の流体は流速が小さくなるため、間欠送りが発生してしまうと推測できる。   As a result of the experiment, it was confirmed that intermittent flow was observed in water having a low viscosity, and stable flow was difficult. In other words, the Y-shaped mixer is designed so that the fluids intersect with each other, so when two types of fluids with different viscosities are passed through the fluidic channels, the low-viscosity fluid has a higher flow rate, It can be presumed that intermittent feeding occurs because the fluid with high viscosity has a low flow velocity.

比較例2
マイクロミキサー1の代わりに特表平9−512742の実施例で用いられているマイクロミキサーを用い、且つ、流通させる際の流量を12.5g/minになるようにプランジャーポンプでそれぞれ流通した以外は実施例1と同様にしてウレタンアクリレート(2´−1)、ウレタンアクリレート(2´−2)を得た。特表平9−512742の実施例で用いられているマイクロミキサーが有する第一・第2のプレートの微小管状流路の断面寸法は幅0.4mm×深さ0.2mm×長さ38mmであり、微小管状流路本数は10本である。積層枚数が各1枚である。
Comparative Example 2
Other than using the micromixer used in the example of JP-T 9-512742 instead of the micromixer 1 and circulating each with a plunger pump so that the flow rate when flowing is 12.5 g / min. Produced urethane acrylate (2′-1) and urethane acrylate (2′-2) in the same manner as in Example 1. The cross-sectional dimensions of the microtubular channels of the first and second plates of the micromixer used in the embodiment of JP-T 9-512742 are width 0.4 mm × depth 0.2 mm × length 38 mm. The number of microtubular channels is ten. The number of stacked layers is one each.

得られたウレタンアクリレート(2´−1)、ウレタンアクリレート(2´−2)中のウレタンアクリレート面積比〔%〕はそれぞれ92〔%〕と77〔%〕であり、また、残量アクリレートの面積比〔%〕がそれぞれ2.7〔%〕、18.8〔%〕となり、面積比が異なっていた。この結果から、異なる物性値のウレタンアクリレートが生成されており、均一な混合が行われていなかったと結論付けた。また、100g/minで流通させようとしたが、圧損が10MPa以上となり、流通が困難でウレタンアクリレートが得られなかった。   The urethane acrylate area ratio [%] in the obtained urethane acrylate (2′-1) and urethane acrylate (2′-2) is 92 [%] and 77 [%], respectively, and the area of the remaining acrylate. The ratio [%] was 2.7 [%] and 18.8 [%], respectively, and the area ratios were different. From this result, it was concluded that urethane acrylates having different physical properties were produced and uniform mixing was not performed. Moreover, although it tried to distribute | circulate at 100 g / min, pressure loss became 10 Mpa or more, distribution was difficult and urethane acrylate was not obtained.

比較例2において、微小管状流路の出口部における第一の流体の流速は0.05m/sであり、第二流体の速度は0.21m/sであった。   In Comparative Example 2, the flow rate of the first fluid at the outlet of the microtubular channel was 0.05 m / s, and the velocity of the second fluid was 0.21 m / s.

C:マイクロミキサー1のケース
C1:ケースCの左端
C2:ケースCの下部右端
C3:ケースCの下部左端
C4:ケースCの上端
F1:第一の流体
F2:第二の流体
F3:第一の流体と第二の流体の混合流体
H1:熱媒
S1:第1の流体(F1)を一時貯留する貯留部
S2:第2の流体(F2)を一時貯留する貯留部
S3:混合部
1A:第1流体供給部
1B:ケースCの左端部に形成された開口部
1C:開口部2Bに連結されたコネクタ
2A:第2流体供給部
2B:ケースCの下部右端に形成された開口部
2C:開口部2Bに連結されたコネクタ
3A:熱媒H1をケースC内に供給する熱媒供給部
3B:ケースCの下部左端に形成された開口部
3C:開口部3Bに連結されたコネクタ
4A:熱媒送出部
4B:ケースCの上部右端に形成された開口部
4C:開口部4Bに連結されたコネクタ
5 :第一のプレート
5A:開口部5Bとコネクタ5Cからなる送出部
5B:ケースCの右端部に形成された開口部
5C:開口部5Bに連結されたコネクタ
6 :第一の微小管状流路
6A:第一の微小管状流路形成部
6a:第一の微小管状流路形成部6Aの上面
6b:第一の微小管状流路形成部6Aの左側端
6c:第一の微小管状流路形成部6Aの右側端
6d:第一の微小管状流路6の入口
6e:第一の微小管状流路6の出口
6f:第一の微小管状流路6の大径部
6g:第一の微小管状流路6の小径部
6h:第一の微小管状流路6のテーパ部
7 :第二のプレート
7A:第二の微小管状流路形成部
7a:第二の微小管状流路形成部7Aの上面
7b:第二の微小管状流路形成部7Aの下側端
7c:第二の微小管状流路形成部7Aの下側端7bから短手方向にある端
7d:第二の微小管状流路形成部7Aの右側端
8 :第二の微小管状流路
8a:第二の微小管状流路8の入口
8b:第一の微小管状流路6の出口
12:温調プレート
12a:温調プレート12の面
13:温調プレート12の面12aに設けられた断面凹溝形状の温調流路
13a:温調プレート12の長手方向に沿って複数本配列された主流路
13b:主流路13aに連通する供給側流路
13c:主流路13aに連通する排出側流路
61:第一の流体を入れるタンク
62:第二の流体を入れるタンク
63:プランジャーポンプ
64:プランジャーポンプ
65:チューブリアクター
66:チューブリアクター
67:コネクタ
68:受け容器
69:受け容器
110:積層体
C: Case of the micromixer C1: Left end of the case C C2: Lower right end of the case C C3: Lower left end of the case C C4: Upper end of the case C F1: First fluid F2: Second fluid F3: First Mixed fluid of fluid and second fluid H1: Heat medium S1: Reservoir for temporarily storing first fluid (F1) S2: Reservoir for temporarily storing second fluid (F2) S3: Mixer 1A: First 1 fluid supply section 1B: opening formed at the left end of case C 1C: connector connected to opening 2B 2A: second fluid supply section 2B: opening formed at the lower right end of case C 2C: opening Connector 3A connected to section 2B: Heat medium supply section for supplying heating medium H1 into case C 3B: Opening formed at lower left end of case C 3C: Connector connected to opening 3B 4A: Heat medium Sending part 4B: Upper part of case C Opening portion formed at the right end 4C: Connector connected to the opening portion 4B 5: First plate 5A: Delivery portion including the opening portion 5B and the connector 5C 5B: Opening portion formed at the right end portion of the case C 5C: Connector connected to the opening 5B 6: First microtubular channel 6A: First microtubular channel forming part 6a: Upper surface of the first microtubular channel forming part 6A 6b: First microtubular flow Left end 6c: Right end of first microtubular flow path forming portion 6A 6d: Inlet of first microtubular flow path 6e: Outlet of first microtubular flow path 6f: First 6g: Small diameter portion of the first microtubular flow path 6h: Tapered portion of the first microtubular flow path 7: Second plate 7A: Second microtubular flow Path forming part 7a: Upper surface of second microtubular channel forming part 7A 7b: Second microtubular channel Lower end 7c of forming part 7c: End in the short direction from lower end 7b of second microtubular flow path forming part 7A 7d: Right end of second microtubular flow path forming part 7A 8: Second 8a: inlet of the second microtubular channel 8b: outlet of the first microtubular channel 6 12: temperature control plate 12a: surface of the temperature control plate 12 13: surface of the temperature control plate 12 Temperature control flow channel 13a having a concave groove shape provided in 12a: Main flow channel 13b arranged along the longitudinal direction of temperature control plate 12 13b: Supply flow channel 13c communicating with main flow channel 13a 13c: Main flow channel 13a 61: Tank for storing the first fluid 62: Tank for storing the second fluid 63: Plunger pump 64: Plunger pump 65: Tube reactor 66: Tube reactor 67: Connector 68: Receiving container 9: receiving vessel 110: laminate

Claims (6)

第一の流体が流通する流体供給路に通じる溝状に形成された第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体が流通する流体供給路に通じる溝状に形成された第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部と、
第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、且つ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部と
を有するマイクロミキサーであり、
第一のプレートが、流体供給路に通じる微小管状流路の入り口部と、混合部に通じる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部と該出口部は第一プレートの側面部に設けられており、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、
第一の微小管状流路は、入り口部の流路径が大きい大径部と、出口部の流路径が小さい小径部と、大径部から小径部への径変化を緩やかにするテーパー部を有しており、
第一のプレートの入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積は0.01〜40mm であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.01〜10mm であり、
第二のプレートが、流体供給路に通じる微小管状流路の入り口部と、混合部に通じる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部と該出口部は第二プレートの側面部に設けられており、該入り口部の微小管状流路が1本の流路で、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における1本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、
第二の微小管状流路は、入り口部の流路径が大きい大径部と、出口部の流路径が小さい小径部と、大径部から小径部へ至る流路の途中に第二プレート面上直角に屈曲する屈曲部を有しており、
第二のプレートの入り口部における1本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.01〜40mm であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が0.01〜10mm であり、
混合部の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して4〜100倍である
ことを特徴とするマイクロミキサー。
A first plate having a first micro-tubular flow channel which first fluid is formed in a groove shape that leads to the fluid supply channel flows, is formed in a groove shape that leads to the fluid supply path in which the second fluid flows A laminated portion in which a second plate having a second microtubular channel is laminated;
A mixing section that communicates with the outlet of the first microtubular channel and the outlet of the second microtubular channel and that mixes the first fluid and the second fluid;
A micromixer having
The first plate has an inlet portion of a microtubular channel that leads to a fluid supply path and an outlet portion of the microtubular channel that leads to a mixing portion, and the inlet portion and the outlet portion are side portions of the first plate. In addition, the cross-sectional area of the fluid that flows in a liquid-tight manner in the microtubular channel at the outlet portion is smaller than the cross-sectional area of the fluid that flows in a liquid-tight manner in the microtubular channel at the inlet portion. A plate having
The first microtubular channel has a large-diameter portion with a large channel diameter at the inlet, a small-diameter portion with a small channel diameter at the outlet, and a tapered portion that moderates the diameter change from the large-diameter portion to the small-diameter portion. And
The cross-sectional area of the fluid that flows in a liquid-tight manner in the microtubular channel at the inlet of the first plate is 0.01 to 40 mm 2 , and the fluid break that flows in the liquid-tight manner in the microtubular channel at the outlet is The area is 0.01 to 10 mm 2 ;
The second plate has an inlet part of the microtubular channel that leads to the fluid supply path and an outlet part of the microtubular channel that leads to the mixing part, and the inlet part and the outlet part are side parts of the second plate. The microtubular channel at the inlet is a single channel, and the fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in the microtubular channel at the outlet is a single channel at the inlet. A plate having a cross-sectional area smaller than a fluid cross-sectional area flowing in a liquid-tight manner in a microtubular channel,
The second microtubular channel is formed on the second plate surface in the middle of the large diameter portion having a large flow channel diameter at the inlet portion, the small diameter portion having a small flow channel diameter at the outlet portion, and the small diameter portion from the large diameter portion to the small diameter portion. It has a bent part that bends at right angles,
The fluid cross-sectional area that flows in a liquid-tight manner in one microtubular channel at the entrance of the second plate is 0.01 to 40 mm 2 , and the fluid cross-sectional area in the microtubule in the outlet is fluid-tight. The fluid cross-sectional area is 0.01 to 10 mm 2 ,
The area of the cross section leading to the outlet of the first microtubular channel and the outlet of the second microtubular channel of the mixing section is equal to the cross-sectional area of the outlet of the first microtubular channel and the second microtubular channel. A micromixer characterized by being 4 to 100 times the total cross-sectional area of the outlet .
少なくとも1枚の第一のプレートと少なくとも2枚の第二のプレートとが積層した積層部で、該積層部が第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された側面と別の側面に第一のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された積層部を有する請求項1記載のマイクロミキサー。   A laminated portion in which at least one first plate and at least two second plates are laminated, wherein the laminated portion is different from a side surface on which an inlet portion of a microtubular channel included in the second plate is installed; The micromixer according to claim 1, further comprising a laminated portion in which an inlet portion of a microtubular channel included in the first plate is provided on a side surface. 前記積層部に、更に、熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層されている請求項1又は2に記載のマイクロミキサー。   The micromixer according to claim 1 or 2, wherein a temperature control plate having a heat exchange medium flow path through which the heat exchange medium flows is further laminated in the laminated portion. 請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロミキサーを用いて二種以上の流体を混合して混合流体を製造することを特徴とする混合流体の製造方法。A method for producing a mixed fluid, wherein a mixed fluid is produced by mixing two or more kinds of fluids using the micromixer according to claim 1. 前記二種以上の流体が異なる粘度を有する流体であって、第一の流体が低粘度流体であり、第二の流体が高粘度流体である請求項4に記載の混合流体の製造方法。The method for producing a mixed fluid according to claim 4, wherein the two or more fluids have different viscosities, the first fluid is a low-viscosity fluid, and the second fluid is a high-viscosity fluid. 前記二種以上の流体の粘度の差が10倍以上である請求項5に記載の混合流体の製造方法。The method for producing a mixed fluid according to claim 5, wherein the difference in viscosity between the two or more fluids is 10 times or more.
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