JP7145837B2 - 反応器及びこれを備えた反応システム - Google Patents
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流体は当該反応流路31の出口端31bから前記出口接続流路35及び前記出口15を通じて前記反応器10の外部に排出されることが可能である。
本発明に係る反応流路の入口端及び出口端の位置は限定されない。例えば、前記第1及び第2の実施の形態に係る反応流路31,34の入口端31a,34aはいずれも径方向外側の位置にあり、出口端31b,34bはいずれも径方向内側の位置にあるが、逆に複数の反応流路の入口端が全て径方向内側寄りの位置にあり、出口端が全て入口端よりも径方向外側の位置にあってもよい。あるいは、入口端及び出口端の双方が中心軸に近い位置にあってもよい。例えば、複数の反応流路のそれぞれが径方向に往復しながら軸方向に進行するように蛇行する形状を有する場合、当該反応流路の入口端及び出口端の双方が中心軸に近い位置にあっても、加熱ムラを抑え、かつ十分な反応流路長さを確保することが可能である。
本発明に係る流路形成部の具体的な構造は問わない。前記第1~第4の実施の形態では、流路形成部の母体である中間ブロック16,46,56,66がそれぞれ画定する空間(チャネル)によって複数の反応流路が構成されているが、本発明に係る複数の反応流路は、例えば、小径で大きな管長を有する微細管により構成されてもよい。
本発明に係る温度調節器は、前記誘導加熱器20のように流路形成部を誘導加熱するものに限定されない。例えば、当該温度調節器は、流路形成部の外周面を輻射または熱伝導によって加熱するヒータであってもよい。あるいは、当該温度調節器は、前記外周面を逆に冷却するクーラであってもよい。すなわち、本発明は、前記外周面の加熱又は冷却によって流路形成部の内部に径方向の温度勾配が発生する場合に有効に適用されることが可能である。ただし、前記のような誘導加熱は、前記流路形成部を構成する材料そのものに渦電流を生じさせて当該材料を直接昇温するものであるので、例えば燃料を燃焼させて生じる炎からの輻射熱を利用した加熱に比べ、加熱対象である反応器のサイズを著しく小さくすることを可能にする。そして、前記誘導加熱では、前記流路形成部における前記径方向の温度勾配が大きいため、本発明の適用により得られる効果は顕著である。
12,42 入口端板(入口形成部)
13,43 入口
14,44 出口端板(出口形成部)
15,45 出口
16,46 中間ブロック(流路形成部の母体)
18,48 外周面
20 誘導加熱器
31,34 反応流路
31a,34a 入口端
31b,34b 出口端
33 入口接続流路
35 出口接続流路
X 中心軸
Claims (8)
- 所定方向に延びる中心軸を囲むように配置された温度調節器の内側に配置され、化学反応する物質を含む反応流体を流すための複数の反応流路を形成する反応器であって、
前記反応流体の入口を形成する入口形成部と、
前記反応流体の出口を形成する出口形成部と、
前記温度調節器に対して前記中心軸と直交する径方向に対向することにより当該温度調節器により加熱又は冷却される外周面を有し、かつ、前記複数の反応流路が前記入口と前記出口とを結ぶように当該複数の反応流路を形成する流路形成部と、を備え、
前記流路形成部には、前記径方向と交差する流路配列方向に並ぶ複数の流路配設領域が設定され、前記複数の反応流路は前記複数の流路配設領域にそれぞれ分配されて当該流路配設領域内に形成され、前記複数の反応流路のそれぞれは、前記流路配列方向と交差する第1進行方向と当該流路配列方向と交差しかつ前記第1進行方向に対して交差する第2進行方向との双方に進行しながら前記入口から前記出口に向かって前記反応流体を導く形状を有し、
前記流路配列方向が前記中心軸回りの周方向であり、
前記第1進行方向及び前記第2進行方向は前記軸方向及び前記径方向のいずれか一方の方向であり、前記第2進行方向は他方の方向であり、
前記複数の反応流路のそれぞれが、前記第1進行方向に往復しながら少なくとも前記第2進行方向に進行するように蛇行する形状を有する、反応器。 - 所定方向に延びる中心軸を囲むように配置された温度調節器の内側に配置され、化学反応する物質を含む反応流体を流すための複数の反応流路を形成する反応器であって、
前記反応流体の入口を形成する入口形成部と、
前記反応流体の出口を形成する出口形成部と、
前記温度調節器に対して前記中心軸と直交する径方向に対向することにより当該温度調節器により加熱又は冷却される外周面を有し、かつ、前記複数の反応流路が前記入口と前記出口とを結ぶように当該複数の反応流路を形成する流路形成部と、を備え、
前記流路形成部には、前記径方向と交差する流路配列方向に並ぶ複数の流路配設領域が設定され、前記複数の反応流路は前記複数の流路配設領域にそれぞれ分配されて当該流路配設領域内に形成され、前記複数の反応流路のそれぞれは、前記流路配列方向と交差する第1進行方向と当該流路配列方向と交差しかつ前記第1進行方向に対して交差する第2進行方向との双方に進行しながら前記入口から前記出口に向かって前記反応流体を導く形状を有し、
前記流路配列方向が前記中心軸回りの周方向であり、
前記複数の反応流路は、前記複数の流路配設領域内にそれぞれ設定された流路配設面に沿うように形成され、前記流路配設面は、互いに前記周方向に並び、かつ、前記中心軸を通る平面である、反応器。 - 請求項1に記載の反応器であって、前記複数の反応流路のそれぞれが、前記第1進行方向に往復しながら前記第2進行方向及び第3進行方向の双方に進行するように3次元的に蛇行する形状を有し、前記第3進行方向は、前記第1進行方向と交差しかつ前記第2進行方向と交差する方向である、反応器。
- 所定方向に延びる中心軸を囲むように配置された温度調節器の内側に配置され、化学反応する物質を含む反応流体を流すための複数の反応流路を形成する反応器であって、
前記反応流体の入口を形成する入口形成部と、
前記反応流体の出口を形成する出口形成部と、
前記温度調節器に対して前記中心軸と直交する径方向に対向することにより当該温度調節器により加熱又は冷却される外周面を有し、かつ、前記複数の反応流路が前記入口と前記出口とを結ぶように当該複数の反応流路を形成する流路形成部と、を備え、
前記流路形成部には、前記径方向と交差する流路配列方向に並ぶ複数の流路配設領域が設定され、前記複数の反応流路は前記複数の流路配設領域にそれぞれ分配されて当該流路配設領域内に形成され、前記複数の反応流路のそれぞれは、前記流路配列方向と交差する第1進行方向と当該流路配列方向と交差しかつ前記第1進行方向に対して交差する第2進行方向との双方に進行しながら前記入口から前記出口に向かって前記反応流体を導く形状を有し、
前記流路配列方向が前記中心軸回りの周方向であり、
前記複数の反応流路のそれぞれが前記入口に接続される入口端と前記出口に接続される出口端とを有し、前記入口は前記複数の反応流路の前記入口端のいずれにも連通する形状を有し、前記出口は、前記複数の反応流路の前記出口端のいずれにも連通する形状を有する、反応器。 - 請求項1~4のいずれかに記載の反応器であって、前記複数の流路配設領域のうちの少なくとも一つの流路配設領域には前記複数の反応流路のうちの一部の複数の反応流路が互いに並行する状態で形成されている、反応器。
- 請求項1~5のいずれかに記載の反応器であって、前記流路形成部を構成する母体の体積が当該流路形成部全体の体積の50%以上である、反応器。
- 請求項1~6のいずれかに記載の反応器と、温度調節器と、を備え、前記温度調節器が所定方向に延びる中心軸を囲むように配置され、前記流路形成部の外周面が前記中心軸に対して直交する径方向に前記温度調節器と対向して当該温度調節器により加熱又は冷却されるように当該温度調節器の内側に前記反応器が配置される、反応システム。
- 請求項7に記載の反応システムであって、前記温度調節器は前記流路形成部の前記外周面に渦電流を生じさせて誘導加熱を行う誘導加熱器である、反応システム。
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