JP6131096B2

JP6131096B2 - マイクロチャネルリアクタ

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Publication number: JP6131096B2
Application number: JP2013100173A
Authority: JP
Inventors: 泰健三輪; 野一色　公二; 公二野一色
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: JP2014217823A

Description

本発明は、反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタに関するものである。

従来、反応流路に反応流体を流通させながら、その反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタが知られており、そのようなリアクタの一例が下記特許文献１に開示されている。

下記特許文献１に開示されたマイクロチャネルリアクタは、内部に反応流路が形成された光透過性の反応器と、その反応器に積層された光照射装置とを備えている。反応器には、その反応器の厚み方向と直交する長手方向に当該反応器を貫通するように延びる反応流路が形成されている。反応流路の内面には、光触媒を担持した膜が形成されている。光照射装置は、反応器の厚み方向の一方の端面上に設けられ、反応流路に沿って延びるように配置されている。光照射装置は、その反応器側の面から光を出射し、その出射された光は、反応器を透過しつつ反応流路内に入射するようになっている。反応流路に入射した光は、光触媒に吸収され、その光触媒が反応流路を流れる反応流体に触媒作用を及ぼして光化学反応を生じさせる。

特開２００７−３１３４２６号公報

反応流体の光化学反応では、発熱もしくは吸熱が生じ、それによって反応流体の温度変化が大きくなると、意図しない副反応等が生じる虞がある。このため、光化学反応時の反応流体の温度を制御することが望まれる。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタにおいて、光化学反応時の反応流体の温度制御を行えるようにすることである。

上記目的を達成するためには、マイクロチャネルリアクタから外部に離れて温度制御手段を設置し、その温度制御手段によってマイクロチャネルリアクタ内の反応流路を流れる反応流体の温度制御を行うことが一般的に考えられる。しかし、この場合には、温度制御手段から反応流体流路内の反応流体までの距離が大きくなり、その結果、温度制御手段による温度制御に対する反応流体の温度の応答性が悪くなる。このため、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができない。そこで、本願発明者は、このような問題点を解消するために以下のマイクロチャネルリアクタを発明した。

本発明によるマイクロチャネルリアクタは、反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタであって、反応流体を流通させるマイクロチャネルである複数の反応流体流路が形成され、その反応流体流路の内面の少なくとも一部に光触媒が担持された反応プレートと、前記反応プレートに積層され、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる複数の温調流路が形成された温調プレートと、ベースプレートと、を含む積層体と、反応流体に光化学反応を生じさせるための光を出射し、その出射する光が前記反応流体流路に入射するように前記積層体に対して積層された光源プレートとを備え、前記反応プレートは、金属材料によって形成され、前記反応流体流路は、前記光触媒が内面に担持されていて反応流体に光化学反応を生じさせる部分である反応流路を有し、この反応流路は、前記反応プレートのうち前記光源プレート側を向く面に形成されて前記光源プレートから出射された光を当該反応流路内に導入する導入部を有し、前記積層体は、前記光源プレートの厚み方向における両面上にそれぞれ設けられ、前記光源プレートの一方の面上に設けられた積層体は、前記光源プレートの一方の面に対して積層された前記反応プレートである第１反応プレートと、その第１反応プレートのうち前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された前記温調プレートである第１温調プレートと、その第１温調プレートに対し前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された第１ベースプレートと、を含み、前記光源プレートの前記一方の面と反対側の面上に設けられた積層体は、前記光源プレートの前記反対側の面に対して積層された前記反応プレートである第２反応プレートと、その第２反応プレートのうち前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された前記温調プレートである第２温調プレートと、その第２温調プレートに対し前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された第２ベースプレートと、を含み、前記光源プレートは、その両面から光を出射するように構成され、前記第１反応プレート及び前記第２反応プレートは、前記光源プレート側を向く第１の板面と、その反対側の第２の板面と、を有し、前記第１の板面に複数の溝が形成され、その第１の板面に形成された各溝の開口が前記光源プレートによって封止されることにより複数の前記反応流路が形成され、前記第２の板面に複数の溝が形成され、その第２の板面に形成された各溝の開口が前記第１温調プレート及び前記第２温調プレートによってそれぞれ封止されることにより複数の前記導入部が形成され、前記第１及び第２反応プレートには、前記第１の板面における前記溝と前記第２の板面における前記溝とを連通させるように当該第１及び第２反応プレートを厚み方向に貫通する複数の貫通穴が形成されており、前記第１温調プレート及び前記第２温調プレートは、前記第１反応プレート及び前記第２反応プレートの前記第２の板面を向く内側板面と、その反対側の外側板面と、を有し、当該外側板面に複数の溝が形成され、その外側板面に形成された各溝の開口が前記第１ベースプレート及び前記第２ベースプレートによって封止されることにより前記複数の温調流路が形成されている。

このマイクロチャネルリアクタでは、積層体の第１及び第２反応プレートに形成された反応流体流路の内面の少なくとも一部に光触媒が担持され、光源プレートが出射する光が反応流体流路に入射するようにその光源プレートが積層体に対して積層されているため、反応流体流路を流れる反応流体に光化学反応が生じる。そして、このマイクロチャネルリアクタでは、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路が形成された第１及び第２温調プレートが第１及び第２反応プレートにそれぞれ積層されているため、温調流路を流れる温調流体と第１及び第２反応プレートに形成された反応流体流路を流れる反応流体との熱交換により光化学反応時の反応流体の温度制御を行うことができる。しかも、第１及び第２温調プレートが第１及び第２反応プレートにそれぞれ積層されていることから、マイクロチャネルリアクタから外部に離れて設けられた温度制御手段によって反応流体流路を流れる反応流体の温度制御を行う場合に比べてダイレクトに反応流体の温度制御を行うことができ、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができる。また、このマイクロチャネルリアクタでは、熱伝導率の高い金属材料によって第１及び第２反応プレートが形成されているため、その第１及び第２反応プレートに形成された反応流体流路を流れる反応流体と第１及び第２温調プレートに形成された温調流路を流れる温調流体との間の熱交換を良好に行うことができる。このため、反応流体の温度制御を良好に行うことができる。また、このマイクロチャネルリアクタでは、反応プレートが金属材料によって形成されることにより光が第１及び第２反応プレートを透過不能となっていても、反応流体流路のうちの反応流路が、第１及び第２反応プレートの光源プレート側を向く面に形成された光の導入部を有するため、光源プレートから出射された光を反応流路内に導入できる。従って、当該マイクロチャネルリアクタでは、反応流路を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。また、このマイクロチャネルリアクタでは、光源プレートの両面から出射される光によってその両面上にそれぞれ設けられた積層体の各反応プレートの反応流路を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができるため、光化学反応による反応流体の処理量をより拡大させることができる。しかも、このマイクロチャネルリアクタでは、１つの光源プレートをその光源プレートの両面側の２つの積層体に設けられた各反応流路内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレートの設置数を削減することができ、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化することができる。従って、この構成では、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量をより拡大することができ、しかも、反応プレートが金属材料によって形成されていることに起因して光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

上記マイクロチャネルリアクタにおいて、前記第１及び第２温調プレートは、金属材料によって形成されていて、前記第１及び第２反応プレートのうち前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層されている。

この構成では、熱伝導率の高い金属材料によって第１及び第２温調プレートが形成されているため、その第１及び第２温調プレートに形成された温調流路を流れる温調流体と第１及び第２反応プレートに形成された反応流体流路を流れる反応流体との間の熱交換を良好に行うことができる。このため、反応流体の温度制御を良好に行うことができる。また、この構成では、第１及び第２温調プレートが金属材料によって形成されることにより光が第１及び第２温調プレートを透過不能となっていても、第１及び第２温調プレートが第１及び第２反応プレートのうち光源プレートと反対側を向く面に対して積層されているため、光源プレートから出射された光は、第１及び第２温調プレートによって遮られることなく第１及び第２反応プレートの反応流体流路に入射できる。従って、当該構成では、反応流体流路を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

また、本発明によるマイクロチャネルリアクタは、反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタであって、反応流体を流通させるマイクロチャネルである反応流体流路が形成され、その反応流体流路の内面の少なくとも一部に光触媒が担持された反応プレートと、前記反応プレートに積層され、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路が形成された温調プレートとを有する複数の流路ユニットが積層されることによって形成された積層体と、反応流体に光化学反応を生じさせるための光を出射し、その出射する光が前記反応流体流路に入射するように前記積層体に対して積層された光源プレートとを備え、前記各流路ユニットの前記反応プレート及び前記温調プレートは、透光性を有する材料によって形成されている。

このマイクロチャネルリアクタでは、積層体の反応プレートに形成された反応流体流路の内面の少なくとも一部に光触媒が担持され、光源プレートが出射する光が反応流体流路に入射するようにその光源プレートが積層体に対して積層されているため、反応流体流路を流れる反応流体に光化学反応が生じる。そして、このマイクロチャネルリアクタでは、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路が形成された温調プレートが反応プレートに積層されているため、温調流路を流れる温調流体と反応プレートに形成された反応流体流路を流れる反応流体との熱交換により光化学反応時の反応流体の温度制御を行うことができる。しかも、温調プレートが反応プレートに積層されていることから、マイクロチャネルリアクタから外部に離れて設けられた温度制御手段によって反応流体流路を流れる反応流体の温度制御を行う場合に比べてダイレクトに反応流体の温度制御を行うことができ、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができる。また、このマイクロチャネルリアクタでは、積層体が複数の反応プレートを備えることになるため、積層体に複数の反応流体流路が設けられ、その結果、マイクロチャネルリアクタにおける光化学反応による反応流体の処理量を拡大することができる。さらに、このマイクロチャネルリアクタでは、光源プレートから出射された光が積層体の各反応プレート及び各温調プレートを透過しつつ各反応プレートの反応流体流路に入射し、その各反応流体流路内を流れる反応流体に光化学反応が生じる。従って、このマイクロチャネルリアクタでは、光源プレートを積層体の複数層での反応流体流路内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレートの設置数を削減してマイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量を拡大することができる。

この場合において、前記光源プレートは、前記複数の流路ユニットの積層方向における前記積層体の一方の端面上に積層されていてもよい。

この構成によれば、光源プレートの加工の煩雑さを軽減しながら、光源プレートから反応流体流路への光の照射が阻害されるのを防ぐことができる。具体的には、仮に、流路ユニットの積層方向における積層体の中間部に光源プレートが設けられた場合には、その光源プレートの厚み方向の両面を互いに平行な平面に形成しなければ、その両面とそれらの面に対して積層される流路ユニットのプレートとの間に隙間が生じ、光源プレートから反応流体流路への光の照射が阻害される虞がある。これに対して、この構成では、光源プレートのうち積層体の一方の端面に対して積層される一方の面の平面度さえ確保すれば、その積層体の一方の端面に対して光源プレートを隙間なく接合でき、光源プレートから反応流体流路への光の照射が阻害されるのを防ぐことができる。このため、上記のように光源プレートの厚み方向の両面を互いに平行な平面に形成する必要がある場合に比べて、光源プレートの加工の煩雑さを軽減することができる。

上記反応プレート及び温調プレートが透光性を有する材料によって形成されている構成において、前記積層体は、前記光源プレートの厚み方向における両面上にそれぞれ設けられ、前記光源プレートは、その両面から光を出射するように構成されていてもよい。

この構成によれば、光源プレートの両面から出射される光によってその両面上にそれぞれ設けられた積層体の各反応プレートの反応流体流路を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができるため、光化学反応による反応流体の処理量をより拡大させることができる。しかも、この構成では、１つの光源プレートをその光源プレートの両面側の２つの積層体に設けられた各反応流体流路内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレートの設置数を削減することができ、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化することができる。従って、この構成では、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量をより拡大することができる。また、光源プレートから出射される光は、反応プレート及び温調プレートを透過するたびに減衰していくが、本構成のように光源プレートの両面上にそれぞれ積層体が設けられていて光源プレートがその両面から光を出射する場合には、仮に光源プレートの両面側の積層体を足し合わせた積層数の積層体の一端面上に光源プレートが設けられている場合に比べて、光源プレートから遠い側の積層体の端面近傍に達する光の減衰の程度は小さくなる。このため、本構成では、光源プレートから遠い側の積層体の端面近傍に位置する反応流体流路でも反応流体に良好な光化学反応を生じさせることができる。

以上説明したように、本発明によれば、反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタにおいて、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができる。

第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタの上面図である。第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の各ヘッダを取り外した状態を図１中の矢印ＩＩ方向から見た側面図である。第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタの積層体を構成する反応プレートの平面図である。図３に示した反応プレートを構成する反応プレート第１層の平面図である。図３に示した反応プレートを構成する反応プレート第２層の平面図である。図３に示した反応プレートを構成する反応プレート第３層の平面図である。第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタの積層体を構成する温調プレートの平面図である。第２実施形態によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の図２相当図である。第３実施形態によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の断面図である。第４実施形態によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の断面図である。第１変形例によるリアクタ本体の断面図である。第２変形例によるリアクタ本体の断面図である。第３変形例によるリアクタ本体の断面図である。第４変形例によるリアクタ本体の断面図である。第５変形例によるリアクタ本体の断面図である。第６変形例によるリアクタ本体の断面図である。

以下、各実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。

第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタは、光触媒が担持された内面を有するマイクロチャネルに反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるものである。

具体的に、この第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタは、図１に示すように、リアクタ本体２と、第１反応流体供給ヘッダ４と、第２反応流体供給ヘッダ６と、反応流体排出ヘッダ８と、温調流体供給ヘッダ１０と、温調流体排出ヘッダ１２とを備えている。

リアクタ本体２は、図２に示すように、積層された複数の流路ユニット１４からなる積層体１６と、１枚の光源プレート１８とを有する。

積層体１６を形成する各流路ユニット１４は、複数の反応流体流路２０が形成された反応プレート２２と、複数の温調流路２４が形成された温調プレート２６とによって形成されている。反応プレート２２及び温調プレート２６は、透光性を有する材料によって形成されており、例えばガラスやアクリル樹脂等によって形成されている。各プレート２２，２６は、長方形の略平板状の外形を有する。

反応プレート２２に形成された各反応流体流路２０は、反応流体が流通するマイクロチャネル（微細流路）である。各反応流体流路２０は、図３に示すように、第１反応流体が導入される第１導入路３２と、第２反応流体が導入される第２導入路３４と、第１導入路３２を流れる第１反応流体と第２導入路３４を流れる第２反応流体とを合流させる合流部３６と、合流後の反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせる反応流路３８とによって構成されている。第１導入路３２及び第２導入路３４は、反応プレート２２の厚み方向における一方の面側に形成されており、反応流路３８は、反応プレート２２の厚み方向における他方の面側に形成されている。合流部３６は、反応プレート２２を厚み方向に貫通し、第１導入路３２及び第２導入路３４の下流側の端部と反応流路３８の上流側の端部とを繋いでいる。反応プレート２２は、第１導入路３２及び第２導入路３４を形成する反応プレート第１層２２ａと、合流部３６を形成する反応プレート第２層２２ｂと、反応流路３８を形成する反応プレート第３層２２ｃとがこの順番で積層されて互いに接合されることによって形成されている。これら反応プレート第１〜第３層２２ａ〜２２ｃは、上記の透光性を有する材料によって薄板状に形成されている。

反応プレート第１層２２ａには、図４に示すように、その幅方向（短手方向）の一端から他端へその幅方向に延びる複数の溝４０が形成されている。各溝４０は、反応プレート第１層２２ａの厚み方向の両面においてそれぞれ開口している。図２に示すように、流路
ユニット１４の積層方向における積層体１６の一端には、反応プレート第１層２２ａが配置されている。この反応プレート第１層２２ａの厚み方向の両面のうち反応プレート第２層２２ｂと反対側の面に形成された各溝４０の開口は、当該面上に設けられた光源プレート１８によって封止されている。また、それ以外の反応プレート第１層２２ａでは、その第１層２２ａの反応プレート第２層２２ｂと反対側の面に形成された各溝４０の開口が、当該面に接合された隣り合う流路ユニット１４の温調プレート２６によって封止されている。また、各反応プレート第１層２２ａの反応プレート第２層２２ｂ側の面に形成された各溝４０の開口は、その面に接合された反応プレート第２層２２ｂによって封止されている。このように各反応プレート第１層２２ａの両面の各溝４０の開口が封止されることによって、各反応プレート第１層２２ａの第１導入路３２及び第２導入路３４が形成されている。また、各反応プレート第１層２２ａのうちその長手方向において各溝４０間に位置する部位は、図４に示すように、当該第１層２２ａの幅方向に延びる細長いバー状となっており、それら各部位は、当該第１層２２ａの厚みよりも小さい厚みを有する連結部４１によって連結されている。

また、図３に示すように、第１導入路３２は、反応プレート第１層２２ａの幅方向の一端から中央部まで延び、第２導入路３４は、反応プレート第１層２２ａの幅方向の他端から中央部まで延び、両導入路３２，３４の下流側の端部は互いに繋がっている。反応プレート第１層２２ａの幅方向の前記一端に形成された第１導入路３２の端部は、当該第１導入路３２に対する第１反応流体の入口である。反応プレート第２層２２ｂの幅方向の前記他端に形成された第２導入路３４の端部は、当該第２導入路３４に対する第２反応流体の入口である。

反応プレート第２層２２ｂには、当該第２層２２ｂが反応プレート第１層２２ａと積層された状態でその第１層２２ａの各溝４０と重なり且つ当該第２層２２ｂの幅方向の中央に位置する部位に複数の貫通穴４２（図５参照）が形成されている。各貫通穴４２は、当該第２層２２ｂを厚み方向に貫通している。これらの貫通穴４２によって、第１導入路３２及び第２導入路３４の下流側の端部と連通する複数の合流部３６（図３参照）が形成されている。

反応プレート第３層２２ｃ（図６参照）には、複数の溝４４が形成されている。各溝４４は、反応プレート第３層２２ｃが反応プレート第２層２２ｂと積層された状態でその第２層２２ｂの対応する貫通穴４２と重なる位置を始点とし、その始点から当該第３層２２ｃの幅方向に蛇行しながら当該第３層２２ｃの長手方向に延び、当該第３層２２ｃの長手方向において前記始点と反対側の領域で当該第３層２２ｃの幅方向の一方の端縁に終点を有する。各溝４４は、反応プレート第３層２２ｃの厚み方向の両面においてそれぞれ開口している。この第３層２２ｃの厚み方向の一方の面に形成された各溝４４の開口が当該一方の面に接合された反応プレート第２層２２ｂによって封止されるとともに第３層２２ｃの厚み方向の他方の面に形成された各溝４４の開口が当該他方の面に接合された温調プレート２６によって封止されることにより、各合流部３６と連通する蛇行した複数の反応流路３８（図３参照）が形成されている。各反応流路３８の内面には、光が照射されることにより反応流体に光化学反応を生じさせる触媒作用を示す光触媒が担持されている。各反応流路３８の内面に担持される光触媒としては、光触媒として機能し得る既知の様々な物質が適用され、その物質を含む薄い層が反応プレート第３層２２ｃの各溝４４の内面に形成されることによって各反応流路３８の内面に光触媒が担持されている。

温調プレート２６に形成された温調流路２４（図７参照）は、反応流体流路２０を流れる反応流体、特に反応流路３８を流れる反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させるマイクロチャネル（微細流路）である。温調プレート２６は、図２に示すように、温調プレート第１層２６ａと、温調プレート第２層２６ｂと、温調プレート第３層２６ｃ
とがこの順番で積層されて互いに接合されることによって形成されている。これら温調プレート第１〜第３層２６ａ〜２６ｃは、上記の透光性を有する材料によって薄板状に形成されている。

温調プレート第１層２６ａ及び温調プレート第３層２６ｃは、平板状の薄板である。温調プレート第２層２６ｂには、当該温調プレート第２層２６ｂの長手方向の一端から他端へその長手方向に沿って直線的に延びる複数の溝４６（図７参照）が形成されている。各溝４６は、温調プレート第２層２６ｂの厚み方向の両面においてそれぞれ開口している。温調プレート第２層２６ｂの厚み方向の一方の面に形成された各溝４６の開口がその一方の面に接合された温調プレート第１層２６ａによって封止されるとともに温調プレート第２層２６ｂの厚み方向の他方の面に形成された各溝４６の開口がその他方の面に接合された温調プレート第３層２６ｃによって封止されることにより、複数の温調流路２４が形成されている。複数の温調流路２４は、温調プレート２６が反応プレート２２と積層された状態でその反応プレート２２に形成された複数の反応流路３８と各プレート２２，２６の積層方向から見て重なる範囲に設けられている。

複数の流路ユニット１４は、それらの厚み方向（各プレート２２，２６の積層方向）において積層されている。隣り合う流路ユニット１４は、一方の流路ユニット１４の反応プレート２２上に他方の流路ユニット１４の温調プレート２６が接合されることによって一体化されている。すなわち、積層体１６全体として見れば、反応プレート２２と温調プレート２６とが交互に繰り返し積層されることによってその積層体１６が形成されている。

光源プレート１８は、積層体１６の各反応プレート２２に形成された各反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせるための光を出射するものである。この光源プレート１８は、出射する光が各反応流体流路２０の反応流路３８に入射するように積層体１６に対して積層されている。具体的に、光源プレート１８は、平板状に形成されており、流路ユニット１４の積層方向における積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート２２の第１層２２ａ上に積層されている。この光源プレート１８の厚み方向における一方の面は、積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート第１層２２ａの反応プレート第２層２２ｂと反対側の面に接合されており、当該光源プレート１８は、この一方の面全体から略均一に光を出射する。光源プレート１８としては、例えば、発光部が端部に設けられており、その発光部から出射されて端部に入射した光を面照射する導光板や、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられるプレート状の発光装置、また、透光性を有する樹脂製（例えばアクリル樹脂製）のプレート中に発光素子が埋め込まれて形成された発光装置や、発光素子が透光性を有する樹脂プレートによって挟み込まれて形成された発光装置などが用いられる。

第１反応流体供給ヘッダ４は、各流路ユニット１４の反応プレート２２の幅方向の一方の端部に形成された各第１導入路３２の入口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の幅方向の一方の側面に取り付けられている。この第１反応流体供給ヘッダ４には、第１反応流体の供給配管４ａが接続されており、その供給配管４ａ及び第１反応流体供給ヘッダ４を通じて各第１導入路３２へ第１反応流体が供給される。

第２反応流体供給ヘッダ６は、各流路ユニット１４の反応プレート２２の幅方向の他方の端部に形成された各第２導入路３４の入口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の前記第１反応流体供給ヘッダ４と反対側の側面に取り付けられている。この第２反応流体供給ヘッダ６には、第２反応流体の供給配管６ａが接続されており、その供給配管６ａ及び第２反応流体供給ヘッダ６を通じて各第２導入路３４へ第２反応流体が供給される。

反応流体排出ヘッダ８は、各流路ユニット１４の反応プレート２２の前記第２導入路３４の入口と同じ側の端部に形成された反応流路３８の出口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の前記第２反応流体供給ヘッダ６と同じ側の側面に取り付けられている。この反応流体排出ヘッダ８には、排出配管８ａが接続されており、各反応流路３８を流れながら光化学反応を生じた反応流体及びその光化学反応によって生成された反応生成物が各反応流路３８の出口から反応流体排出ヘッダ８内に排出されるとともにその反応流体排出ヘッダ８から排出配管８ａを通じて排出される。

温調流体供給ヘッダ１０は、各流路ユニット１４の温調プレート２６の長手方向の一方の端部に形成された各温調流路２４の入口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の長手方向の一方の端面に取り付けられている。この温調流体供給ヘッダ１０には、温調流体の供給配管１０ａが接続されており、その供給配管１０ａの上流側の端部は、温調流体の供給装置（図示せず）に接続されている。供給装置は、供給配管１０ａ及び温調流体供給ヘッダ１０を通じて各温調流路２４へ温調流体を供給するとともに、その供給する温調流体の温度制御を行う。

温調流体排出ヘッダ１２は、各流路ユニット１４の温調プレート２６の長手方向の他方の端部に形成された各温調流路２４の出口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の前記温調流体供給ヘッダ１０と反対側の端面に取り付けられている。この温調流体排出ヘッダ１２には、温調流体の排出配管１２ａが接続されており、各温調流路２４から温調流体排出ヘッダ１２内へ温調流体が排出されるとともにその温調流体が温調流体排出ヘッダ１２から排出配管１２ａを通じて排出される。

以上のような構成を有する第１実施形態のマイクロチャネルリアクタでは、各第１導入路３２に導入された第１反応流体と対応する第２導入路３４に導入された第２反応流体とが対応する合流部３６において合流し、その合流した反応流体が反応プレート２２の導入路３２，３４が形成された面から反応流路３８が形成された面側へ向かって合流部３６を流れ、その合流部３６から対応する反応流路３８へ流入する。光源プレート１８からは光が出射され、その出射された光は、積層された各プレート２２，２６を透過しつつ、各反応プレート２２に設けられた各反応流路３８に入射する。各反応流路３８に入射した光は、その反応流路３８の内面に担持された光触媒を光励起させてその光触媒に触媒作用を生じさせ、それによってその反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせる。これにより、各反応流路３８内において、反応流体は下流側へ流れつつ光化学反応を生じる。この光化学反応の際、発熱もしくは吸熱が生じるが、各反応流路３８を流れる反応流体とその反応流路３８に隣接する温調流路２４を流れる温調流体との熱交換により反応流体の温度制御がなされ、光化学反応を生じる反応流体の温度は、予め設定された温度範囲内で推移する。その結果、意図しない副反応等が生じるのが抑制される。

この第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタでは、温調流路２４が形成された温調プレート２６が反応プレート２２に積層されているため、温調流路２４を流れる温調流体と反応プレート２２に形成された反応流路３８を流れる反応流体との熱交換により光化学反応時の反応流体の温度制御を行うことができる。しかも、温調プレート２６が反応プレート２２に積層されていることから、仮にマイクロチャネルリアクタから外部に離れた位置に温度制御手段を設けてその温度制御手段によって反応流路３８を流れる反応流体の温度制御を行うような場合に比べてダイレクトに反応流体の温度制御を行うことができ、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができる。

また、第１実施形態では、マイクロチャネルリアクタの積層体１６が複数の反応プレート２２を備えるため、多数の反応流体流路２０が積層体１６に設けられ、その結果、マイクロチャネルリアクタにおける光化学反応による反応流体の処理量を拡大することができ
る。さらに、第１実施形態では、光源プレート１８から出射された光が積層体１６の各反応プレート２２及び各温調プレート２６を透過しつつ各反応プレート２２の各反応流路３８に入射し、その各反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応が生じるため、光源プレート１８を積層体１６の全ての反応プレート２２の反応流路３８において光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレート１８の設置数を削減してマイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量を拡大することができる。

また、この第１実施形態では、光源プレート１８が積層体１６の一方の端面上に積層されているので、光源プレート１８の加工の煩雑さを軽減しながら、光源プレート１８から各反応流路３８への光の照射が阻害されるのを防ぐことができる。具体的には、仮に、流路ユニット１４の積層方向における積層体１６の中間部に光源プレート１８が設けられた場合には、その光源プレート１８の厚み方向の両面を互いに平行な平面に形成しなければ、その両面とそれらの面に対して積層される流路ユニット１４のプレート２２（２６）との間に隙間が生じ、光源プレート１８から反応流路３８への光の照射が阻害される虞がある。これに対して、この第１実施形態では、光源プレート１８のうち積層体１６の一方の端面に対して積層される一方の面の平面度さえ確保すれば、その積層体１６の一方の端面に対して光源プレート１８を隙間なく接合でき、光源プレート１８から各反応流路３８への光の照射が阻害されるのを防ぐことができる。このため、この第１実施形態では、光源プレート１８の厚み方向の両面を互いに平行な平面に形成する必要がある場合に比べて、光源プレート１８の加工の煩雑さを軽減することができる。

また、この第１実施形態では、積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート２２の外端面に形成された溝４０の開口がその外端面上に積層された光源プレート１８により封止されることによって、その反応プレート２２の反応流体流路２０の第１導入路３２と第２導入路３４とが形成されている。すなわち、光源プレート１８が、溝４０の開口を封止して反応流体流路２０の第１導入路３２及び第２導入路３４を形成するために利用されている。このため、溝４０の開口を封止するための仕切板を別途設ける場合に比べて、マイクロチャネルリアクタの小型化及び製造コストの削減を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、図８を参照して、第２実施形態によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。

この第２実施形態によるマイクロチャネルリアクタでは、図８に示すように、光源プレート１８の厚み方向の両面上にそれぞれ積層体１６ａ，１６ｂが設けられており、光源プレート１８がその両面から光を出射するように構成されている。

具体的に、この第２実施形態では、光源プレート１８の厚み方向の一方側に設けられた一方の積層体１６ａと、光源プレート１８の厚み方向の他方側に設けられた他方の積層体１６ｂとは、それぞれ同数の流路ユニット１４が積層されることによって形成されている。すなわち、光源プレート１８は、一方の積層体１６ａと他方の積層体１６ｂとを足し合わせた積層体１６において流路ユニット１４の積層方向における中間部に配置されている。

光源プレート１８の厚み方向の一方の面とその面上に設けられた一方の積層体１６ａとは互いに接合されており、光源プレート１８の厚み方向の他方の面とその面上に設けられた他方の積層体１６ａとは互いに接合されている。光源プレート１８は、その厚み方向の一方の面と他方の面とから略等しい強度で光を略均一に面照射する。光源プレート１８の前記一方の面から出射された光は、一方の積層体１６ａの各反応プレート２２及び各温調
プレート２６を透過しつつその各反応プレート２２に設けられた各反応流路３８に入射して反応流体に光化学反応を生じさせ、光源プレート１８の前記他方の面から出射された光は、他方の積層体１６ｂの各反応プレート２２及び各温調プレート２６を透過しつつその各反応プレート２２に設けられた各反応流路３８に入射して反応流体に光化学反応を生じさせる。

この第２実施形態によるマイクロチャネルリアクタの上記以外の構成は、上記第１実施形態によるマイクロチャネルリアクタの構成と同様である。

この第２実施形態では、上述のように光源プレート１８の両面から出射される光によってその両面上にそれぞれ設けられた積層体１６ａ，１６ｂの各反応プレート２２の反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができるため、光化学反応による反応流体の処理量を拡大させることができる。しかも、この第２実施形態では、１つの光源プレート１８が、その光源プレート１８の厚み方向の両面側の２つの積層体１６ａ，１６ｂの各反応流路３８で光化学反応を生じさせるための光源として共用されている。このため、第２実施形態では、光源プレート１８の設置数を削減してマイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量を拡大することができる。

また、光源プレート１８から出射される光は、反応プレート２２及び温調プレート２６を透過するたびに減衰していくが、当該第２実施形態のように光源プレート１８の両面上にそれぞれ積層体１６ａ，１６ｂが設けられていて光源プレート１８がその両面から光を出射する場合には、各積層体１６ａ，１６ｂのうち光源プレート１８から遠い側の端面近傍に達する光の減衰の程度は、仮に両積層体１６ａ，１６ｂを足し合わせた積層数の積層体の一端面上に光源プレートが設けられていてその光源プレートから出射された光がその積層体のうち光源プレートから遠い側の端面近傍に達する光の減衰の程度に比べて、小さくなる。このため、この第２実施形態では、各積層体１６ａ，１６ｂの光源プレート１８から遠い側の端面近傍に位置する反応流路３８でも反応流体に良好な光化学反応を生じさせることができる。

この第２実施形態のマイクロチャネルリアクタによって得られる上記以外の効果は、上記第１実施形態のマイクロチャネルリアクタによる効果を同様である。

（第３実施形態）
次に、図９を参照して、第３実施形態によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。

この第３実施形態によるマイクロチャネルリアクタでは、金属材料によって形成された第１反応プレート２２ａ及び第１温調プレート２６ａからなる第１積層体１６ａと、金属材料によって形成された第２反応プレート２２ｂ及び第２温調プレート２６ｂからなる第２積層体１６ｂとが、光源プレート１８の厚み方向の両側に分かれてその光源プレート１８の対応する各面上にそれぞれ積層されている。また、この第３実施形態では、光源プレート１８は、上記第２実施形態と同様、その厚み方向の両面から光を出射するように構成されている。

第１積層体１６ａの第１反応プレート２２ａは、光源プレート１８の厚み方向の一方の面に対して積層されて固定されており、第１温調プレート２６ａは、第１反応プレート２２ａのうち光源プレート１８と反対側を向く板面に対して積層されて接合されている。

第１反応プレート２２ａのうち光源プレート１８側の板面には、エッチングにより複数
の溝７０が形成され、その板面に形成された各溝７０の開口が光源プレート１８の前記一方の面によって封止されることにより複数の反応流体流路２０が形成されている。各反応流体流路２０の反応流路３８の内面、具体的には各溝７０のうち反応流路３８を形成する部分の内面には、光触媒が担持されている。光源プレート１８の前記一方の面から出射された光は、第１反応プレート２２ａの光源プレート１８側を向く板面に形成された各溝７０の開口を通じて各反応流体流路２０の反応流路３８内に導入される。すなわち、第１反応プレート２２ａの光源プレート１８側を向く板面に形成された各溝７０の開口が、各反応流路３８の光の導入部３８ａとなっている。各反応流路３８内に光が入射することによってその反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応が生じる。

第１温調プレート２６ａのうち第１反応プレート２２ａ側の板面には、エッチングにより複数の溝４８が形成され、その板面に形成された各溝４８の開口が第１反応プレート２２によって封止されることにより複数の温調流路２４が形成されている。

第２積層体１６ｂの構成は、光源プレート１８に対して第１積層体１６ａと対称な構成となっている。すなわち、第２積層体１６ｂを構成する第２反応プレート２２ｂは、光源プレート１８の前記一方の面と反対側の面に対して積層されて固定されており、第２温調プレート２６ｂは、第２反応プレート２２ｂのうち光源プレート１８と反対側を向く板面に対して積層されて接合されている。第２反応プレート２２ｂ及び第２温調プレート２６ｂの構成は、第１反応プレート２２ａ及び第１温調プレート２６ａの構成と対称な構成となっている。

この第３実施形態では、熱伝導率の高い金属材料によって第１及び第２反応プレート２２ａ，２２ｂが形成されているため、それらの反応プレート２２ａ，２２ｂに形成された反応流体流路２０を流れる反応流体と温調プレート２６ａ，２６ｂに形成された温調流路２４を流れる温調流体との間の熱交換を良好に行うことができる。このため、反応流体の温度制御を良好に行うことができる。また、この第３実施形態では、反応プレート２２ａ，２２ｂが金属材料によって形成されることにより光が反応プレート２２ａ，２２ｂを透過不能となっていても、反応流路３８が、反応プレート２２ａ，２２ｂの光源プレート１８側を向く板面に形成された光の導入部３８ａを有するため、光源プレート１８から出射された光を反応流路３８内に導入できる。従って、この第３実施形態では、反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

また、この第３実施形態では、光源プレート１８の両面から出射される光によってその両面上にそれぞれ設けられた積層体１６ａ，１６ｂの各反応プレート２２ａ，２２ｂの反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができるため、光化学反応による反応流体の処理量をより拡大させることができる。しかも、この第３実施形態では、１つの光源プレート１８を第１積層体１６ａと第２積層体１６ｂに設けられた各反応流路３８内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレート１８の設置数を削減することができ、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化することができる。従って、この第３実施形態では、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量をより拡大することができ、しかも、反応プレート２２ａ，２２ｂが金属材料によって形成されていることに起因して光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

（第４実施形態）
次に、図１０を参照して、第４実施形態によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。

この第４実施形態によるマイクロチャネルリアクタでは、上記第３実施形態と同様、光源プレート１８の厚み方向の両側に第１積層体１６ａと第２積層体１６ｂが分かれて設けられており、光源プレート１８がその厚み方向の両面から光を出射するように構成されている。また、第１積層体１６ａの第１反応プレート２２ａ及び第１温調プレート２６ａと第２積層体１６ｂの第２反応プレート２２ｂ及び第２温調プレート２６ｂは、金属材料によって形成されている。

第１反応プレート２２ａは、光源プレート１８の厚み方向の一方の面上に積層されている。この第１反応プレート２２ａのうち光源プレート１８と反対側を向く板面には、エッチングにより複数の溝５２が形成され、その板面に形成された各溝５２の開口が第１温調プレート２６ａによって封止されることにより複数の第１導入路３２及び複数の第２導入路３４が形成されている。また、第１反応プレート２２のうち光源プレート１８側の板面には、エッチングにより複数の溝５４が形成され、その板面に形成された各溝５４の開口が光源プレート１８によって封止されることにより複数の反応流路３８が形成されている。各反応流路３８の内面、具体的には各溝５４の内面には、光触媒が担持されている。また、第１反応プレート２２ａには、各溝５２と対応する溝５４とを連通させるように当該第１反応プレート２２ａを厚み方向に貫通する図略の複数の貫通穴が形成されており、それらの貫通穴によって図略の複数の合流部が形成されている。各第１導入路３２と、対応する第２導入路３４と、対応する合流部と、対応する反応流路３８とによって、反応流体流路２０が形成されている。光源プレート１８から出射された光は、第１反応プレート２２ａの光源プレート１８側の板面に形成された各溝５４の開口を通じて各反応流路３８内に導入される。すなわち、第１反応プレート２２ａの光源プレート１８側の板面に形成された各溝５４の開口が、各反応流路３８の光の導入部３８ａとなっている。

第１温調プレート２６ａのうち第１反応プレート２２ａと反対側の板面には、エッチングにより複数の溝４８が形成され、この板面に形成された各溝４８の開口がこの板面に対して積層されたベースプレート５０によって封止されることにより複数の温調流路２４が形成されている。

第２積層体１６ｂの構成は、光源プレート１８に対して第１積層体１６ａと対称な構成となっている。すなわち、第２積層体１６ｂを構成する第２反応プレート２２ｂ、第２温調プレート２６ｂ及びベースプレート５０の構成は、第１積層体１６ａを構成する第１反応プレート２２ａ、第１温調プレート２６ａ及びベースプレート５０の構成と対称な構成となっている。

この第４実施形態では、上記第３実施形態によるマイクロチャネルリアクタと同様の効果を得ることができる。

また、この第４実施形態では、熱伝導率の高い金属材料によって第１及び第２温調プレート２６ａ，２６ｂが形成されているため、それらの温調プレート２６ａ，２６ｂに形成された温調流路２４を流れる温調流体と対応する反応プレート２２ａ，２２ｂに形成された反応流体流路２０を流れる反応流体との間の熱交換を良好に行うことができる。このため、反応流体の温度制御を良好に行うことができる。また、この第４実施形態では、温調プレート２６ａ，２６ｂが金属材料によって形成されることにより光が温調プレート２６ａ，２６ｂを透過不能となっていても、温調プレート２６ａ，２６ｂが反応プレート２２ａ，２２ｂのうち光源プレート１８と反対側を向く面に対して積層されているため、光源プレート１８から出射された光は、温調プレート２６ａ，２６ｂによって遮られることなく反応プレート２２ａ，２２ｂの反応流路３８に入射できる。従って、この第４実施形態では、反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御をより良好に行うことができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

例えば、光源プレートは、流路ユニットの積層方向における積層体の両端面上にそれぞれ積層されていてもよく、また、その積層体の両端面上に加えて流路ユニットの積層方向における積層体の中間部にも設けられていてもよい。また、複数の流路ユニットが積層される毎に１つの光源プレートが設けられていてもよい。

また、積層体を構成する複数の流路ユニットの１つずつに対して１つの光源プレートが設けられていてもよく、積層体が単一の流路ユニットによって形成されていてその積層体に対して１つの光源プレートが設けられていてもよい。これらの場合には、流路ユニットを構成する反応プレートと温調プレートのうち少なくとも一方が非透光性の材料、例えば金属材料によって形成されていてもよい。このような変形例が、図１１〜図１３に示されている。なお、図１１〜図１３では、単一の流路ユニット１４に対して１つの光源プレート１８が設けられた例が示されているが、積層体が複数の流路ユニット１４を備えていてその複数の流路ユニット１４の１つずつに対してそれぞれ１つの光源プレート１８を設ける場合には、図１１〜図１３に示された積層構造を繰り返し積層すればよい。

図１１に示されている第１変形例では、温調プレート２６が金属材料によって形成されており、反応プレート２２は上記第１及び第２実施形態と同様に透光性を有する材料によって形成されている。温調プレート２６のうち反応プレート２２と反対側の板面には、エッチングにより複数の溝４８が形成され、その板面に形成された各溝４８の開口がその板面に対して積層されたベースプレート５０によって封止されることにより複数の温調流路２４が形成されている。

この第１変形例では、熱伝導率の高い金属材料によって温調プレート２６が形成されているため、その温調プレート２６に形成された温調流路２４を流れる温調流体と反応プレート２２に形成された反応流路３８を流れる反応流体との間の熱交換を良好に行うことができる。このため、光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。また、この第１変形例では、温調プレート２６が金属材料によって形成されているため、光が温調プレート２６を透過不能となっているが、温調プレート２６が反応プレート２２のうち光源プレート１８と反対側を向く面に対して積層されているため、光源プレート１８から出射された光は、温調プレート２６によって遮られることなく反応プレート２２に形成された各反応流路３８に入射できる。従って、当該第１変形例では、各反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

また、図１２に示されている第２変形例では、反応プレート２２が金属材料によって形成されており、温調プレート２６は上記第１及び第２実施形態と同様に透光性を有する材料によって形成されている。反応プレート２２のうち温調プレート２６と反対側の板面には、エッチングにより複数の溝５２が形成され、その板面に形成された各溝５２の開口がその板面に対して積層されたベースプレート５０によって封止されることにより第１導入路３２及び第２導入路３４が形成されている。また、反応プレート２２のうち温調プレート２６側の板面には、エッチングにより複数の溝５４が形成され、その板面に形成された各溝５４の開口が温調プレート２６によって封止されることにより複数の反応流路３８が形成されている。各反応流路３８の内面、具体的には各溝５４の内面には、光触媒が担持されている。また、反応プレート２２には、各溝５２と対応する溝５４とを連通させるよ
うに当該プレート２２を厚み方向に貫通する図略の複数の貫通穴が形成されており、それらの貫通穴によって図略の複数の合流部が形成されている。

また、この第２変形例では、光源プレート１８が、温調プレート２６のうち反応プレート２２と反対側の板面に対して積層されている。すなわち、反応プレート２２の反応流路３８が形成された側に光源プレート１８が配置され、その光源プレート１８が、反応流路３８側へ向かって光を面照射するようになっている。この光源プレート１８から出射された光は、温調プレート２６を透過し、反応プレート２２の温調プレート２６側の板面に形成された各溝５４の開口を通じて各反応流路３８内に導入される。すなわち、反応プレート２２の温調プレート２６側の板面（光源プレート１８側を向く板面）に形成された各溝５４の開口が、各反応流路３８の光の導入部３８ａとなっている。

この第２変形例では、反応プレート２２が金属材料によって形成されているため、光が反応プレート２２を透過不能となっているが、反応流路３８が、反応プレート２２の光源プレート１８側を向く面に形成された光の導入部３８ａを有するため、光源プレート１８から出射された光を反応流路３８内に導入できる。従って、当該第２変形例では、各反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができる。

また、反応流体流路は、その全ての部分が反応プレートの厚み方向の一方側の板面に沿って形成されていてもよい。このような変形例が、図１３〜図１６に示されている。

図１３に示されている第３変形例では、反応プレート２２は、透光性を有する材料からなる反応プレート第１層６２ａと反応プレート第２層６２ｂとによって形成されている。反応プレート第１層６２ａには、各反応流体流路２０の流路形状に対応した形状を有する複数の溝６４が形成されている。各溝６４は、反応プレート第１層６２ａを厚み方向に貫通している。反応プレート第１層６２ａの厚み方向の一方の面に形成された各溝６４の開口がその一方の面に積層された光源プレート１８によって封止され、反応プレート第１層６２ａの厚み方向の他方の面に形成された各溝６４の開口がその他方の面に積層された反応プレート第２層６２ｂによって封止されることにより、複数の反応流体流路２０が形成されている。この各反応流体流路２０は、光源プレート１８が積層された反応プレート２２の一方の板面に沿って形成されている。また、この第３変形例では、温調プレート２６が金属材料によって形成されている。温調プレート２６のうち反応プレート２２側の板面には、複数の溝６６が形成され、その板面に形成された各溝５２の開口が反応プレート２２によって封止されることにより複数の温調流路２４が形成されている。

図１４に示されている第４変形例では、反応プレート２２は、上記第３変形例と同様に構成されている。一方、この第４変形例では、温調プレート２６が、透光性を有する材料からなる温調プレート第１層６６ａと温調プレート第２層６６ｂとによって形成されている。温調プレート第１層６６ａには、各温調流路２４の流路形状に対応した形状を有する複数の溝６８が形成されている。各溝６８は、温調プレート第１層６６ａを厚み方向に貫通している。温調プレート第１層６６ａの厚み方向の一方の面に形成された各溝６８の開口がその一方の面に積層された反応プレート２２によって封止され、温調プレート第１層６６ａの厚み方向の他方の面に形成された各溝６８の開口がその他方の面に積層された温調プレート第２層６６ｂによって封止されることにより、複数の温調流路２４が形成されている。

図１５に示されている第５変形例では、反応プレート２２が金属材料によって形成されており、この反応プレート２２のうち温調プレート２６と反対側の板面には、エッチングにより複数の溝７０が形成されている。各溝７０は、反応流体流路２０の流路形状に対応した形状に形成されている。そして、反応プレート２２の温調プレート２６と反対側の板
面に形成された各溝７０の開口がその板面に対して積層された光源プレート１８によって封止されることにより、複数の反応流体流路２０が形成されている。この各反応流体流路２０は、光源プレート１８が積層された反応プレート２２の一方の板面に沿って形成されている。各反応流体流路２０は、反応流体に光化学反応を生じさせる部分である反応流路３８を有しており、その反応流路３８を構成する溝７０の内面には光触媒が担持されている。光源プレート１８から出射された光は、反応プレート２２の光源プレート１８側を向く板面に形成された各溝７０の開口を通じて各反応流体流路２０に入射し、それによって、各反応流体流路２０の反応流路３８を流れる反応流体が光化学反応を生じる。すなわち、反応プレート２２の光源プレート１８側を向く板面に形成された各溝７０の開口が、各反応流体流路２０の反応流路３８に光を導入する導入部３８ａとなっている。また、この第５変形例では、温調プレート２６は、上記第４変形例と同様に構成されている。

図１６に示されている第６変形例では、反応プレート２２は、上記第５変形例と同様に構成されており、温調プレート２６は、上記第３変形例と同様に構成されている。すなわち、この第６変形例では、反応プレート２２と温調プレート２６の両方が金属材料によって形成されている。また、温調プレート２６は、反応プレート２２のうち光源プレート１８と反対側を向く面に対して積層されて接合されている。

上記第５変形例及び第６変形例では、反応プレート２２が金属材料によって形成されていることから、反応流体流路２０を流れる反応流体と温調流路２４を流れる温調流体との間での熱交換を良好に行うことができ、その結果、反応流体流路２０を流れる反応流体の温度制御を精密に行うことができる。また、第６変形例では、反応プレート２２に加えて温調プレート２６も金属材料によって形成されていることから、反応流体流路２０を流れる反応流体の温度制御をより精密に行うことができる。

また、第５変形例では、反応プレート２２が金属材料によって形成されているため、光が反応プレート２２を透過不能となっているが、反応流路３８が、反応プレート２２の光源プレート１８側を向く板面に形成された光の導入部３８ａを有するため、光源プレート１８から出射された光を反応流路３８内に導入できる。従って、第５変形例では、各反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

また、第６変形例では、温調プレート２６が金属材料によって形成されているため、光が温調プレート２６を透過不能となっているが、温調プレート２６が反応プレート２２のうち光源プレート１８と反対側を向く面に対して積層されているため、光源プレート１８から出射された光は、温調プレート２６によって遮られることなく反応プレート２２に形成された各反応流路３８に入射できる。従って、第６変形例では、各反応流路３８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせつつ、その光化学反応時の反応流体の温度制御を良好に行うことができる。

また、反応プレートに設けられる反応流体流路の構成、すなわち、第１導入路、第２導入路、合流部及び反応流路の形状、位置及び数は、上記実施形態及び変形例で示した構成に限定されず、上記以外の様々な構成を採用することができる。例えば、１つの反応プレートに形成されている反応流路の数は、１つのみであってもよい。

また、温調プレートに設けられる温調流路の構成、すなわち温調流路の形状、位置及び数は、上記実施形態及び変形例で示した構成に限定されず、上記以外の様々な構成を採用することができる。例えば、温調流路は、温調プレートの幅方向に蛇行しながら温調プレートの長手方向の一端から他端へ延びるような形状に形成されていてもよい。

また、流路ユニットの積層方向における積層体の一端に位置する反応プレート第１層に形成された溝の開口を光源プレートで封止することによって反応流体流路を形成するものに限定されない。すなわち、流路ユニットの積層方向における積層体の一端に位置する反応プレート第１層と光源プレートとの間に、その反応プレート第１層に形成された溝の開口を封止するための透光性の仕切りプレートを介在させてもよい。

また、積層体と光源プレートとは、接着や溶着等によって互いに接合されているものに限定されず、それらの接触面が互いに接触した状態でクランプ部材やねじ止め等によって両者が互いに固定されていてもよい。

また、図１のリアクタ本体２（積層体１６）に取り付けられる上記各ヘッダ４，６，８，１０，１２に関する構造、配置及び個数等は、あくまで一例であり、図示及び上記したものに限定されない。この各ヘッダの構造、配置及び個数等に関しては、熱交換器の分野において従来用いられている既知の様々なヘッダの構造、配置及び個数等を適用可能である。

また、反応プレート第３層２２ｃにおいて各溝４４の両側に位置する部分同士を繋ぐ連結部を各溝４４を横断するように設けてもよい。この連結部は、各溝４４に沿う方向において所定数の箇所に部分的に設ければよい。また、この連結部は、反応プレート第１層２２ａにおいて各溝４０の両側に位置する部分同士を繋ぐ連結部４１と同様、反応プレート第３層２２ｃの厚みよりも小さい厚みを有するように形成する。

１６積層体
１６ａ第１積層体
１６ｂ第２積層体
１８光源プレート
２０反応流体流路
２２反応プレート
２２ａ第１反応プレート
２２ｂ第２反応プレート
２４温調流路
２６温調プレート
２６ａ第１温調プレート
２６ｂ第２温調プレート
３８反応流路
３８ａ導入部

Claims

反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタであって、
反応流体を流通させるマイクロチャネルである複数の反応流体流路が形成され、その反応流体流路の内面の少なくとも一部に光触媒が担持された反応プレートと、前記反応プレートに積層され、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる複数の温調流路が形成された温調プレートと、ベースプレートと、を含む積層体と、
反応流体に光化学反応を生じさせるための光を出射し、その出射する光が前記反応流体流路に入射するように前記積層体に対して積層された光源プレートとを備え、
前記反応プレートは、金属材料によって形成され、
前記反応流体流路は、前記光触媒が内面に担持されていて反応流体に光化学反応を生じさせる部分である反応流路を有し、この反応流路は、前記反応プレートのうち前記光源プレート側を向く面に形成されて前記光源プレートから出射された光を当該反応流路内に導入する導入部を有し、
前記積層体は、前記光源プレートの厚み方向における両面上にそれぞれ設けられ、
前記光源プレートの一方の面上に設けられた積層体は、前記光源プレートの一方の面に対して積層された前記反応プレートである第１反応プレートと、その第１反応プレートのうち前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された前記温調プレートである第１温調プレートと、その第１温調プレートに対し前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された第１ベースプレートと、を含み、
前記光源プレートの前記一方の面と反対側の面上に設けられた積層体は、前記光源プレートの前記反対側の面に対して積層された前記反応プレートである第２反応プレートと、その第２反応プレートのうち前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された前記温調プレートである第２温調プレートと、その第２温調プレートに対し前記光源プレートと反対側を向く面に対して積層された第２ベースプレートと、を含み、
前記光源プレートは、その両面から光を出射するように構成され、
前記第１反応プレート及び前記第２反応プレートは、前記光源プレート側を向く第１の板面と、その反対側の第２の板面と、を有し、前記第１の板面に複数の溝が形成され、その第１の板面に形成された各溝の開口が前記光源プレートによって封止されることにより複数の前記反応流路が形成され、前記第２の板面に複数の溝が形成され、その第２の板面に形成された各溝の開口が前記第１温調プレート及び前記第２温調プレートによってそれぞれ封止されることにより複数の前記導入部が形成され、前記第１及び第２反応プレートには、前記第１の板面における前記溝と前記第２の板面における前記溝とを連通させるように当該第１及び第２反応プレートを厚み方向に貫通する複数の貫通穴が形成されており、
前記第１温調プレート及び前記第２温調プレートは、前記第１反応プレート及び前記第２反応プレートの前記第２の板面を向く内側板面と、その反対側の外側板面と、を有し、当該外側板面に複数の溝が形成され、その外側板面に形成された各溝の開口が前記第１ベースプレート及び前記第２ベースプレートによって封止されることにより前記複数の温調流路が形成されている、マイクロチャネルリアクタ。
反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタであって、
反応流体を流通させるマイクロチャネルである反応流体流路が形成され、その反応流体流路の内面の少なくとも一部に光触媒が担持された反応プレートと、前記反応プレートに積層され、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路が形成された温調プレートとを有する複数の流路ユニットが積層されることによって形成された積層体と、
反応流体に光化学反応を生じさせるための光を出射し、その出射する光が前記反応流体流路に入射するように前記積層体に対して積層された光源プレートとを備え、
前記各流路ユニットの前記反応プレート及び前記温調プレートは、透光性を有する材料によって形成されている、マイクロチャネルリアクタ。
前記光源プレートは、前記複数の流路ユニットの積層方向における前記積層体の一方の端面上に積層されている、請求項２に記載のマイクロチャネルリアクタ。
前記積層体は、前記光源プレートの厚み方向における両面上にそれぞれ設けられ、
前記光源プレートは、その両面から光を出射するように構成されている、請求項２に記載のマイクロチャネルリアクタ。