アクティブスラグリアクター
【課題】マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることにある。
【解決手段】アクティブスラグリアクター１は、入口２，３と出口４との間を繋ぐ流路５を具え、前記流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂがそれぞれ、その流路５に沿って並んだ凹凸を有し、前記互いに対向する内面５ａ，５ｂ間の最小距離が、前記流路５内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であり、前記互いに対向する内面５ａ，５ｂが前記スラグを変形させながらその流路に沿って案内する。
【解決手段】アクティブスラグリアクター１は、入口２，３と出口４との間を繋ぐ流路５を具え、前記流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂがそれぞれ、その流路５に沿って並んだ凹凸を有し、前記互いに対向する内面５ａ，５ｂ間の最小距離が、前記流路５内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であり、前記互いに対向する内面５ａ，５ｂが前記スラグを変形させながらその流路に沿って案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ化学プロセスに必要な微量流体の混合および反応を実現するマイクロリアクターに関し、特には高効率のリアクター機能を達成するためにスラグの様相の変化を積極的に利用するアクティブスラグリアクターに関するものである。
この発明は、有機合成化学、分析化学、化学工学、機械工学、生化学などと密接に関わっており、各種の工業化学プロセスへ即座に適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ化学プロセス用デバイスに必要とされる重要な機能として「混合」があり、公知のマイクロ化学プロセス用の混合装置としては、例えば以下に挙げるものが提案され、または既に使用されている。
(1) 機械的な撹拌による混合方式（例えばドイツIMM社製マイクロミキサー）。
(2) 交互流れ流による混合方式（例えば非特許文献１参照）。
(3) Ｔ字路による混合方式（例えば非特許文献２参照）。
(4) Ｙ字路による混合方式（例えば非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Donata et al., Chem. Eng. J. 135S (2008) S37-S45.
【非特許文献２】Soleymani et al., Chem. Eng. J. 135S (2008) S219-S228.
【非特許文献３】Batoul et al., Chem. Eng. J. 135S (2008) S280-S283.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記(1)および(2)の方式は何れも、装置が大掛かりになり、かつ構造も複雑になるため、その大きさ、重量、そして価格がマイクロ化学プロセスには適していない。例えば、ドイツIMM社の液々マイクロミキサーは、単純なパターンの流路で構成され、これを連結するものであるが、混合部位以外の不必要な部分（ジョイント部など）を含むため、装置が大型化してしまい、マイクロリアクターの一つの特徴である小型化を困難にする原因の一つとなっている。
【０００４】
また上記(3)および(4)の方式は、(1)および(2)の方式の欠点を解決するための簡易的かつ一般的な方法として、「チューブで連結されたＴ字管（Ｔ字路）やＹ字管（Ｙ字路）内で流体を衝突させる際に生じる乱れを利用する方法」や「吐出噴出流による衝突乱流を利用する方法」等として提案されているが、これらの方法は、乱れの発生が一カ所だけであり、特に乱れの継続性を実現できないことに最大の欠点がある。
【０００５】
そこで本発明者等は、乱れを継続的に発生させる方法の一つとして、衝突の回数を増やす方式を考え、特許出願している。しかしながら、衝突回数を増やすことで乱れを継続的に持続させる方式として、合流と分離を繰りかえす方法を用いているため、結果として流路長が長くなること、さらには流路の加工が複雑であり、コスト高になる等の改良すべき点がある。
【０００６】
そして、これら管やチューブを連結した方法や噴出流衝突方法では、流路の姿勢、位置関係、長さ等の寸法的条件の他、対象流体の流れ特性の変化等、流れ状態を正確に設定することの困難を伴い、乱れた状態の確実性や継続性を維持することが非常に難しく、流れ特性の不安定を招き、混合特性にばらつきを生ずることがある。
【０００７】
それゆえこの発明は、マイクロチャンネル内部で混合対象の複数流体により発生するスラグの様相の変化を混合および反応に積極的に利用し、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にするための構造を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記課題を有利に解決するために、２相以上の流体によるスラグ流に関し、変形するスラグを発現させるための凹凸形状の流路内面構造を備えたマイクロ化学プロセス用デバイスを提案し、単純かつ独創的な流路構造により、継続的な乱れを可能とする高効率な混合機能を与えるものであり、より具体的には、流路幅が数十μｍ〜数ｍｍ微小な流路の内部をスラグ流という様相で流れる流体に、乱れを確実かつ継続的に発生させて、高効率な混合を得るための効果的な方策として、流路内面の対称凹凸形状効果（直線、多角形あるいは円弧等による凹凸を軸線に関し対称に有するもの）、流路内面の非対称凹凸形状効果、流路内面形状による断面積変化効果等を独立に、あるいは幾つか組み合わせた構造を提案するものである。
【０００９】
すなわち、この発明のアクティブスラグリアクターは、入口と出口との間を繋ぐ流路を具え、前記流路の互いに対向する内面がそれぞれ、その流路に沿って並んだ凹凸を有し、前記互いに対向する内面間の最小距離が、前記流路内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であり、前記互いに対向する内面が、前記スラグを変形させながらその流路に沿って案内するものであるということを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
かかる構成を具えるこの発明のアクティブスラグリアクターにあっては、入口と出口との間を繋ぐ流路の互いに対向する内面が、それぞれその流路に沿って並んだ凹凸を有し、互いに対向する内面間の最小距離が、その流路内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であることから、入口から出口へと流路内を流れるスラグ流のスラグが、流路の互いに対向する内面の両方に同時に（但し、必ずしも内面の凹部の奥までは接触しない場合も含めて）接触しながら移動し、それらの内面が有する凹凸が、スラグをその凹凸に概ね添わせて変形させながらその流路に沿って案内するので、流路内でのスラグの移動中に、スラグ内およびスラグの近傍の流体内で乱れが確実かつ継続的に発生する。
【００１１】
従って、この発明のアクティブスラグリアクターによれば、スラグ内の流体の混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等を効率良く発生させることができ、しかも、従来問題となっていた流路構造と作成過程とが複雑であるという問題を解決するので、流路長を短くし、かつ容易に作成することが可能で、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることができ、並列処理をも容易に実現することができる。
【００１２】
なお、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記流路は、二つの部材間に挟まれたプレートに形成されたスリットまたは、部材もしくはプレートの表面に形成されて他の部材で蓋をされた溝により構成され、前記互いに対向する内面は、前記スリットまたは前記溝の壁面であっても良く、このようにすれば、プレートが充分に薄い場合はスリットが微小流路を形成し、部材もしくはプレートの表面に形成された溝もその深さや幅が充分に小さい場合は数十μｍ〜数ｍｍの幅や深さの微小流路を形成するので、マイクロリアクターの小型化、集積化を容易に可能にすることができる。
【００１３】
また、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面間の最小距離は、前記内面の濡れ性が低いほど大きくされても良く、このようにすれば、例えば商品名テフロン（登録商標）等の濡れ性の低い材料で流路内面を形成することで、互いに対向する内面間の最小距離を大きくして流量をより多くすることができる。
【００１４】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し対称な断面形状を有していても良く、このようにすれば容易に流路に沿って流路断面積を変化させることができるので、より確実にスラグを変形させることができる。
【００１５】
一方、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し非対称な断面形状を有していても良く、このようにすればスラグの変形も非対称になるので、スラグ内の流体の混合・反応をより多く生じさせることができる。
【００１６】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、鋸刃状をなしていても良く、このようにすれば、スラグを滑らかに変形させて流路抵抗を小さくすることができる。
【００１７】
一方、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧を組み合わせた形状をなしていても良く、このようにすれば、スラグを急激に変形させてスラグ内の流体の混合・反応をより多く生じさせることができる。
【００１８】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧と直線とを組み合わせた形状をなしていても良く、その場合には流路抵抗を小さくするとともにスラグ内の流体の混合・反応を多く生じさせることができる。
【００１９】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記流路は湾曲して延在していても良く、このようにすれば、限れられた広さの領域内により長い流路を形成し得て、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【００２０】
そして、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記流路は、複数並列に組み合わされていても、また、複数直列に組み合わされていても良く、このようにすれば、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図であり、図中符号１はこの実施例のアクティブスラグリアクター、２は第1の入口、３は第２の入口、４は出口、そして５はそれら入口２，３と出口４とを繋ぐ流路をそれぞれ示す。なお、以下の各実施例における寸法はあくまで例示であり、この発明のアクティブスラグリアクターは、これらの寸法のものには限定されない。
【００２２】
図１に示す実施例では、厚さｔが０．３ｍｍのステンレス鋼（SUS 304）製のプレート６に、上下に貫通する幅０．５ｍｍから１．３ｍｍのスリットを形成することで、入口２，３と出口４とを繋ぐ流路５を具えるアクティブスラグリアクター１を構成しており、入口２，３からの流路５は合流点Ｉで合流し、その合流点Ｉから出口４までの流路５は、上記スリットの壁面で形成される互いに対向する内面５ａ，５ｂを有し、それらの内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状は、図１（ｄ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して対称な鋸刃状をなしている。
【００２３】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに関して対称にその中心軸線Ｃに対し３０°の角度で交差して最大で互いに１ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対しそれぞれ外側に０．１５ｍｍ距離をおいてそれらの基準線５ｃに平行に延在するように定められており、これによりこの実施例では、内面５ａ，５ｂの鋸刃状の凹凸の各先端部のなす角度を１２０°とするとともに、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を約０．３５ｍｍ、最大距離を約１．３５ｍｍとしている。なお、この鋸刃状の凹凸の各先端部のなす角度は、図１（ｅ）の変形例に示すように９０°としても良いが、１２０°の方が、凹形状内でスラグが表面張力の影響を受けにくいため、凹形状の奥までスラグが接触してスラグが十分変形されるので好ましい。
【００２４】
このプレート６は、それと略同一の大きさの、スラグ流の観察を可能にする場合には例えば石英ガラス製の、また反応等のみを目的とする場合は例えばステンレス鋼製の、図示しない二枚の厚板で密に挟持され、それらの厚板の一方には、または双方に分配されて、第１の入口２と第２の入口３とにそれぞれ繋がる二つの入口流路と、出口４に繋がる出口流路とが形成されている。これにより、二つの入口流路から第１の入口２と第２の入口３とに交互に流入した流体が合流点Ｉで合流してスラグ流（いわゆる各々の流体が交互に流れる様相）を形成し、そのプラグ流が合流点Ｉから出口4へ向かって流路５内を流動した後出口４を通って出口流路から流出する。
【００２５】
図２は、この実施例のアクティブスラグリアクター１の流路内にプラグ流を流す実験を行った結果を示す説明図であり、石英ガラス製の二枚の厚板でプレート６を挟持して、青色の水Ａを第１の入口２から、また橙色のシクロヘキサン（cyclohexane）Ｂを第２の入口３から交互に流入させて合流点でスラグ流を形成すると、そのスラグ流のスラグ（流体要素：符号は流体と同じものを用いる）Ａ，Ｂのうち、それ自身の表面張力で丸まった水のスラグＡが、内面５ａ，５ｂの鋸刃状の凹凸で押されて雲のように括れた形状に変形されて、その括れ部位を連続的に流れの後方へ移動させつつ出口４へ向かって移動する。
【００２６】
従って、この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、二種類の液体あるいは液体と気体、もしくは液体と粉体等からなるプラグ流におけるスラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等を効率良く発生させることができ、しかも流路構造および作成過程が何れも単純なため、流路長を短くし、かつ容易に作成することが可能であるので、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることができる。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この実施例のアクティブスラグリアクター１は、流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状が、図３（ｄ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して対称をなすように流路５に沿って並んだ多数の略半円形状からなっている点のみ、先の実施例と異なっており、他の点では先の実施例と同様に構成されている。
【００２８】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに平行に延在するとともに互いに０．３ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対しそれぞれ外側にその基準線５ｃ上の点を中心とした半径０．１５ｍｍの円弧を０．３５５ｍｍピッチで中心軸線Ｃに関して対称に多数描き、それらの円弧を半径０．０３ｍｍの円弧で繋いだ形状とされており、これによりこの実施例では、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を０．３ｍｍ、最大距離を約０．６ｍｍとしている。
【００２９】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、内面５ａ，５ｂの凸形状が急峻ゆえスラグの変形度合いを著しくできるので、スラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等をより効率良く発生させることができる。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この実施例のアクティブスラグリアクター１は、流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状が、図４（ｃ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して非対称をなすように流路５に沿って並んだ多数の略半円形状からなっている点のみ、図１，図３に示す実施例と異なっており、他の点ではそれらの実施例と同様に構成されている。
【００３１】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに平行に延在するとともに互いに０．３ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対し内面５ａでは外側、内面５ｂでは内側にその基準線５ｃ上の、中心軸線Ｃに関し対称に位置する点を中心とした半径０．１５ｍｍの円弧を多数並べて描き、それらの円弧を、加工可能な最小半径の円弧で繋いだ形状とされており、これによりこの実施例では、内面５ａの形状を中心軸線Ｃと直交する方向へ０．３ｍｍ平行移動させたものを内面５ｂの形状とし、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を内面５ａの凸部と内面５ｂの凸部との間で０．３ｍｍよりも小さくしている。
【００３２】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、内面５ａ，５ｂの凹凸形状が中心軸線Ｃに関して非対称をなしているゆえ、スラグの変形を中心軸線Ｃに関して非対称にできるので、スラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等をより効率良く発生させることができる。
【００３３】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この実施例のアクティブスラグリアクター１は、流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状が、図５（ｃ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して非対称をなすように流路５に沿って並んだ多数の略半円形状からなっている点のみ、図１，図３に示す実施例と異なっており、他の点ではそれらの実施例と同様に構成されている。
【００３４】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに平行に延在するとともに互いに０．３ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対し内面５ａでは外側、内側の順、内面５ｂでは内側、外側の順にその基準線５ｃ上の、中心軸線Ｃに関し対称に位置する点を中心とした半径０．１５ｍｍの円弧を多数並べて描き、それらの円弧を繋いだ形状とされており、これによりこの実施例では、内面５ａの形状を中心軸線Ｃと直交する方向へ０．３ｍｍ平行移動させたものを内面５ｂの形状とし、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を内面５ａの凸部と内面５ｂの凸部との間で０．３ｍｍよりも小さくしている。
【００３５】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、図１，３に示す実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、図４に示す実施例と同様、内面５ａ，５ｂの凹凸形状が中心軸線Ｃに関して非対称をなしているゆえ、スラグの変形を中心軸線Ｃに関して非対称にできるので、スラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等をより効率良く発生させることができる。
【００３６】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路５の内面５ａ，５ｂの断面形状をそれぞれ示す略線図であり、図６（ａ）に示す実施例では、円弧同士を繋いだ形状を内面５ａ，５ｂで中心軸線に関して対称に形成した後、内面５ａ，５ｂの一方を半ピッチずらしており、図６（ｂ）に示す実施例では、円弧同士を繋いだ形状を内面５ａで形成した後、中心軸線と直交する方向へ平行移動させて内面５ｂを中心軸線Ｃに関し内面５ａと非対称に形成しており、図６（ｃ）に示す実施例では、内面５ａ，５ｂを、それぞれ円弧の間を直線で繋いで中心軸線に関して対称に形成している。これらの実施例によっても、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができる。
【００３７】
図７は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路５の形状を示す略線図であり、この実施例では、流路５を湾曲させて延在させ、特に図示例では渦巻状に延在させるとともに、内面５ａ，５ｂの断面形状を図１に示す実施例と同様の鋸刃状にしている。なお、湾曲の形態は図示例の如き渦巻状だけでなく蛇腹状でも良く、それらを組み合わせても良い。
【００３８】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、限れられた広さの領域内により長い流路５を形成し得て、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【００３９】
図８は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例における流路５の構成を示す略線図であり、この実施例では、鋸刃状の内面を持つ流路５を複数列（図示例では３列）並列に組み合わせ、それらの流路５の出口同士を合流させてアクティブスラグリアクターを構成しており、この発明のアクティブスラグリアクターでは、この実施例のように同一または異なる種類の複数の流路を並列に組み合わせるだけでなく、同一または異なる種類の複数数の流路を複数直列に組み合わせても良く、あるいは並列と直列とに組み合わせても良い。このようにすれば、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【００４０】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えばプレート６を、商品名テフロン（登録商標）等の濡れ性の低い材料で形成するか、あるいは上述したステンレス鋼の如き金属製のプレート６の流路５を形成するスリットの壁面を濡れ性の低い材料で覆って内面を形成するようにしても良く、このようにして流路内面の濡れ性を低くすれば、流路の内面間の最小距離を大きくしても流路内の二種類の流体を並行流になりにくくし得て、流路の流通抵抗をより小さくすることができる。また、上記例ではスリットで流路を構成したが、部材表面に形成した溝で流路を構成しても良い。
【００４１】
さらに、上記実施例では流路の壁面に相当する内面の形状を二次元的に変化させたが、流路の上下面に相当する内面の形状を二次元的に変化させても良く、あるいは流路の全周（上下左右）面を三次元的に凸凹に変化させても良い。
また、図６，図８以外の各実施例では二つの入口２，３を具えているが、別途スラグ流を形成していれば、図６，図８に示す各実施例のように流路の入口が一つでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
かくしてこの発明のアクティブスラグリアクターによれば、スラグ内の流体の混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等を効率良く発生させることができ、しかも、流路長を短くし、かつ容易に作成することが可能で、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることができ、並列処理をも容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図である。
【図２】上記実施例のアクティブスラグリアクター１の流路内にプラグ流を流す実験を行った結果を示す説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路の内面の断面形状をそれぞれ示す略線図である。
【図７】この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路の形状を示す略線図である。
【図８】この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例における流路の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ アクティブスラグリアクター
２ 第１の入口
３ 第２の入口
４ 出口
５ 流路
５ａ，５ｂ 内面
５ｃ 基準線
６ プレート
Ａ 青色の水
Ｂ 橙色のシクロヘキサン
Ｃ 中心軸線
Ｉ 合流点
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ化学プロセスに必要な微量流体の混合および反応を実現するマイクロリアクターに関し、特には高効率のリアクター機能を達成するためにスラグの様相の変化を積極的に利用するアクティブスラグリアクターに関するものである。
この発明は、有機合成化学、分析化学、化学工学、機械工学、生化学などと密接に関わっており、各種の工業化学プロセスへ即座に適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ化学プロセス用デバイスに必要とされる重要な機能として「混合」があり、公知のマイクロ化学プロセス用の混合装置としては、例えば以下に挙げるものが提案され、または既に使用されている。
(1) 機械的な撹拌による混合方式（例えばドイツIMM社製マイクロミキサー）。
(2) 交互流れ流による混合方式（例えば非特許文献１参照）。
(3) Ｔ字路による混合方式（例えば非特許文献２参照）。
(4) Ｙ字路による混合方式（例えば非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Donata et al., Chem. Eng. J. 135S (2008) S37-S45.
【非特許文献２】Soleymani et al., Chem. Eng. J. 135S (2008) S219-S228.
【非特許文献３】Batoul et al., Chem. Eng. J. 135S (2008) S280-S283.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記(1)および(2)の方式は何れも、装置が大掛かりになり、かつ構造も複雑になるため、その大きさ、重量、そして価格がマイクロ化学プロセスには適していない。例えば、ドイツIMM社の液々マイクロミキサーは、単純なパターンの流路で構成され、これを連結するものであるが、混合部位以外の不必要な部分（ジョイント部など）を含むため、装置が大型化してしまい、マイクロリアクターの一つの特徴である小型化を困難にする原因の一つとなっている。
【０００４】
また上記(3)および(4)の方式は、(1)および(2)の方式の欠点を解決するための簡易的かつ一般的な方法として、「チューブで連結されたＴ字管（Ｔ字路）やＹ字管（Ｙ字路）内で流体を衝突させる際に生じる乱れを利用する方法」や「吐出噴出流による衝突乱流を利用する方法」等として提案されているが、これらの方法は、乱れの発生が一カ所だけであり、特に乱れの継続性を実現できないことに最大の欠点がある。
【０００５】
そこで本発明者等は、乱れを継続的に発生させる方法の一つとして、衝突の回数を増やす方式を考え、特許出願している。しかしながら、衝突回数を増やすことで乱れを継続的に持続させる方式として、合流と分離を繰りかえす方法を用いているため、結果として流路長が長くなること、さらには流路の加工が複雑であり、コスト高になる等の改良すべき点がある。
【０００６】
そして、これら管やチューブを連結した方法や噴出流衝突方法では、流路の姿勢、位置関係、長さ等の寸法的条件の他、対象流体の流れ特性の変化等、流れ状態を正確に設定することの困難を伴い、乱れた状態の確実性や継続性を維持することが非常に難しく、流れ特性の不安定を招き、混合特性にばらつきを生ずることがある。
【０００７】
それゆえこの発明は、マイクロチャンネル内部で混合対象の複数流体により発生するスラグの様相の変化を混合および反応に積極的に利用し、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にするための構造を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記課題を有利に解決するために、２相以上の流体によるスラグ流に関し、変形するスラグを発現させるための凹凸形状の流路内面構造を備えたマイクロ化学プロセス用デバイスを提案し、単純かつ独創的な流路構造により、継続的な乱れを可能とする高効率な混合機能を与えるものであり、より具体的には、流路幅が数十μｍ〜数ｍｍ微小な流路の内部をスラグ流という様相で流れる流体に、乱れを確実かつ継続的に発生させて、高効率な混合を得るための効果的な方策として、流路内面の対称凹凸形状効果（直線、多角形あるいは円弧等による凹凸を軸線に関し対称に有するもの）、流路内面の非対称凹凸形状効果、流路内面形状による断面積変化効果等を独立に、あるいは幾つか組み合わせた構造を提案するものである。
【０００９】
すなわち、この発明のアクティブスラグリアクターは、入口と出口との間を繋ぐ流路を具え、前記流路の互いに対向する内面がそれぞれ、その流路に沿って並んだ凹凸を有し、前記互いに対向する内面間の最小距離が、前記流路内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であり、前記互いに対向する内面が、前記スラグを変形させながらその流路に沿って案内するものであるということを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
かかる構成を具えるこの発明のアクティブスラグリアクターにあっては、入口と出口との間を繋ぐ流路の互いに対向する内面が、それぞれその流路に沿って並んだ凹凸を有し、互いに対向する内面間の最小距離が、その流路内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であることから、入口から出口へと流路内を流れるスラグ流のスラグが、流路の互いに対向する内面の両方に同時に（但し、必ずしも内面の凹部の奥までは接触しない場合も含めて）接触しながら移動し、それらの内面が有する凹凸が、スラグをその凹凸に概ね添わせて変形させながらその流路に沿って案内するので、流路内でのスラグの移動中に、スラグ内およびスラグの近傍の流体内で乱れが確実かつ継続的に発生する。
【００１１】
従って、この発明のアクティブスラグリアクターによれば、スラグ内の流体の混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等を効率良く発生させることができ、しかも、従来問題となっていた流路構造と作成過程とが複雑であるという問題を解決するので、流路長を短くし、かつ容易に作成することが可能で、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることができ、並列処理をも容易に実現することができる。
【００１２】
なお、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記流路は、二つの部材間に挟まれたプレートに形成されたスリットまたは、部材もしくはプレートの表面に形成されて他の部材で蓋をされた溝により構成され、前記互いに対向する内面は、前記スリットまたは前記溝の壁面であっても良く、このようにすれば、プレートが充分に薄い場合はスリットが微小流路を形成し、部材もしくはプレートの表面に形成された溝もその深さや幅が充分に小さい場合は数十μｍ〜数ｍｍの幅や深さの微小流路を形成するので、マイクロリアクターの小型化、集積化を容易に可能にすることができる。
【００１３】
また、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面間の最小距離は、前記内面の濡れ性が低いほど大きくされても良く、このようにすれば、例えば商品名テフロン（登録商標）等の濡れ性の低い材料で流路内面を形成することで、互いに対向する内面間の最小距離を大きくして流量をより多くすることができる。
【００１４】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し対称な断面形状を有していても良く、このようにすれば容易に流路に沿って流路断面積を変化させることができるので、より確実にスラグを変形させることができる。
【００１５】
一方、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し非対称な断面形状を有していても良く、このようにすればスラグの変形も非対称になるので、スラグ内の流体の混合・反応をより多く生じさせることができる。
【００１６】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、鋸刃状をなしていても良く、このようにすれば、スラグを滑らかに変形させて流路抵抗を小さくすることができる。
【００１７】
一方、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧を組み合わせた形状をなしていても良く、このようにすれば、スラグを急激に変形させてスラグ内の流体の混合・反応をより多く生じさせることができる。
【００１８】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧と直線とを組み合わせた形状をなしていても良く、その場合には流路抵抗を小さくするとともにスラグ内の流体の混合・反応を多く生じさせることができる。
【００１９】
さらに、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記流路は湾曲して延在していても良く、このようにすれば、限れられた広さの領域内により長い流路を形成し得て、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【００２０】
そして、この発明のアクティブスラグリアクターにおいては、前記流路は、複数並列に組み合わされていても、また、複数直列に組み合わされていても良く、このようにすれば、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図であり、図中符号１はこの実施例のアクティブスラグリアクター、２は第1の入口、３は第２の入口、４は出口、そして５はそれら入口２，３と出口４とを繋ぐ流路をそれぞれ示す。なお、以下の各実施例における寸法はあくまで例示であり、この発明のアクティブスラグリアクターは、これらの寸法のものには限定されない。
【００２２】
図１に示す実施例では、厚さｔが０．３ｍｍのステンレス鋼（SUS 304）製のプレート６に、上下に貫通する幅０．５ｍｍから１．３ｍｍのスリットを形成することで、入口２，３と出口４とを繋ぐ流路５を具えるアクティブスラグリアクター１を構成しており、入口２，３からの流路５は合流点Ｉで合流し、その合流点Ｉから出口４までの流路５は、上記スリットの壁面で形成される互いに対向する内面５ａ，５ｂを有し、それらの内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状は、図１（ｄ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して対称な鋸刃状をなしている。
【００２３】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに関して対称にその中心軸線Ｃに対し３０°の角度で交差して最大で互いに１ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対しそれぞれ外側に０．１５ｍｍ距離をおいてそれらの基準線５ｃに平行に延在するように定められており、これによりこの実施例では、内面５ａ，５ｂの鋸刃状の凹凸の各先端部のなす角度を１２０°とするとともに、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を約０．３５ｍｍ、最大距離を約１．３５ｍｍとしている。なお、この鋸刃状の凹凸の各先端部のなす角度は、図１（ｅ）の変形例に示すように９０°としても良いが、１２０°の方が、凹形状内でスラグが表面張力の影響を受けにくいため、凹形状の奥までスラグが接触してスラグが十分変形されるので好ましい。
【００２４】
このプレート６は、それと略同一の大きさの、スラグ流の観察を可能にする場合には例えば石英ガラス製の、また反応等のみを目的とする場合は例えばステンレス鋼製の、図示しない二枚の厚板で密に挟持され、それらの厚板の一方には、または双方に分配されて、第１の入口２と第２の入口３とにそれぞれ繋がる二つの入口流路と、出口４に繋がる出口流路とが形成されている。これにより、二つの入口流路から第１の入口２と第２の入口３とに交互に流入した流体が合流点Ｉで合流してスラグ流（いわゆる各々の流体が交互に流れる様相）を形成し、そのプラグ流が合流点Ｉから出口4へ向かって流路５内を流動した後出口４を通って出口流路から流出する。
【００２５】
図２は、この実施例のアクティブスラグリアクター１の流路内にプラグ流を流す実験を行った結果を示す説明図であり、石英ガラス製の二枚の厚板でプレート６を挟持して、青色の水Ａを第１の入口２から、また橙色のシクロヘキサン（cyclohexane）Ｂを第２の入口３から交互に流入させて合流点でスラグ流を形成すると、そのスラグ流のスラグ（流体要素：符号は流体と同じものを用いる）Ａ，Ｂのうち、それ自身の表面張力で丸まった水のスラグＡが、内面５ａ，５ｂの鋸刃状の凹凸で押されて雲のように括れた形状に変形されて、その括れ部位を連続的に流れの後方へ移動させつつ出口４へ向かって移動する。
【００２６】
従って、この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、二種類の液体あるいは液体と気体、もしくは液体と粉体等からなるプラグ流におけるスラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等を効率良く発生させることができ、しかも流路構造および作成過程が何れも単純なため、流路長を短くし、かつ容易に作成することが可能であるので、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることができる。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この実施例のアクティブスラグリアクター１は、流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状が、図３（ｄ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して対称をなすように流路５に沿って並んだ多数の略半円形状からなっている点のみ、先の実施例と異なっており、他の点では先の実施例と同様に構成されている。
【００２８】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに平行に延在するとともに互いに０．３ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対しそれぞれ外側にその基準線５ｃ上の点を中心とした半径０．１５ｍｍの円弧を０．３５５ｍｍピッチで中心軸線Ｃに関して対称に多数描き、それらの円弧を半径０．０３ｍｍの円弧で繋いだ形状とされており、これによりこの実施例では、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を０．３ｍｍ、最大距離を約０．６ｍｍとしている。
【００２９】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、内面５ａ，５ｂの凸形状が急峻ゆえスラグの変形度合いを著しくできるので、スラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等をより効率良く発生させることができる。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この実施例のアクティブスラグリアクター１は、流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状が、図４（ｃ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して非対称をなすように流路５に沿って並んだ多数の略半円形状からなっている点のみ、図１，図３に示す実施例と異なっており、他の点ではそれらの実施例と同様に構成されている。
【００３１】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに平行に延在するとともに互いに０．３ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対し内面５ａでは外側、内面５ｂでは内側にその基準線５ｃ上の、中心軸線Ｃに関し対称に位置する点を中心とした半径０．１５ｍｍの円弧を多数並べて描き、それらの円弧を、加工可能な最小半径の円弧で繋いだ形状とされており、これによりこの実施例では、内面５ａの形状を中心軸線Ｃと直交する方向へ０．３ｍｍ平行移動させたものを内面５ｂの形状とし、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を内面５ａの凸部と内面５ｂの凸部との間で０．３ｍｍよりも小さくしている。
【００３２】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、内面５ａ，５ｂの凹凸形状が中心軸線Ｃに関して非対称をなしているゆえ、スラグの変形を中心軸線Ｃに関して非対称にできるので、スラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等をより効率良く発生させることができる。
【００３３】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この実施例のアクティブスラグリアクター１は、流路５の互いに対向する内面５ａ，５ｂの、プレート６の表面に平行な平面で切った断面形状が、図５（ｃ）に示すように、流路５の中心軸線Ｃに関して非対称をなすように流路５に沿って並んだ多数の略半円形状からなっている点のみ、図１，図３に示す実施例と異なっており、他の点ではそれらの実施例と同様に構成されている。
【００３４】
この互いに対向する内面５ａ，５ｂの断面形状は、より具体的には、中心軸線Ｃに平行に延在するとともに互いに０．３ｍｍ離間する二本の基準線５ｃに対し内面５ａでは外側、内側の順、内面５ｂでは内側、外側の順にその基準線５ｃ上の、中心軸線Ｃに関し対称に位置する点を中心とした半径０．１５ｍｍの円弧を多数並べて描き、それらの円弧を繋いだ形状とされており、これによりこの実施例では、内面５ａの形状を中心軸線Ｃと直交する方向へ０．３ｍｍ平行移動させたものを内面５ｂの形状とし、内面５ａ，５ｂの間の最小距離を内面５ａの凸部と内面５ｂの凸部との間で０．３ｍｍよりも小さくしている。
【００３５】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、図１，３に示す実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、図４に示す実施例と同様、内面５ａ，５ｂの凹凸形状が中心軸線Ｃに関して非対称をなしているゆえ、スラグの変形を中心軸線Ｃに関して非対称にできるので、スラグ内での混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等をより効率良く発生させることができる。
【００３６】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路５の内面５ａ，５ｂの断面形状をそれぞれ示す略線図であり、図６（ａ）に示す実施例では、円弧同士を繋いだ形状を内面５ａ，５ｂで中心軸線に関して対称に形成した後、内面５ａ，５ｂの一方を半ピッチずらしており、図６（ｂ）に示す実施例では、円弧同士を繋いだ形状を内面５ａで形成した後、中心軸線と直交する方向へ平行移動させて内面５ｂを中心軸線Ｃに関し内面５ａと非対称に形成しており、図６（ｃ）に示す実施例では、内面５ａ，５ｂを、それぞれ円弧の間を直線で繋いで中心軸線に関して対称に形成している。これらの実施例によっても、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができる。
【００３７】
図７は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路５の形状を示す略線図であり、この実施例では、流路５を湾曲させて延在させ、特に図示例では渦巻状に延在させるとともに、内面５ａ，５ｂの断面形状を図１に示す実施例と同様の鋸刃状にしている。なお、湾曲の形態は図示例の如き渦巻状だけでなく蛇腹状でも良く、それらを組み合わせても良い。
【００３８】
この実施例のアクティブスラグリアクター１によれば、先の実施例と同様の作用効果をもたらすことができるのに加えて、特に、限れられた広さの領域内により長い流路５を形成し得て、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【００３９】
図８は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例における流路５の構成を示す略線図であり、この実施例では、鋸刃状の内面を持つ流路５を複数列（図示例では３列）並列に組み合わせ、それらの流路５の出口同士を合流させてアクティブスラグリアクターを構成しており、この発明のアクティブスラグリアクターでは、この実施例のように同一または異なる種類の複数の流路を並列に組み合わせるだけでなく、同一または異なる種類の複数数の流路を複数直列に組み合わせても良く、あるいは並列と直列とに組み合わせても良い。このようにすれば、マイクロリアクターの小型化、集積化をより容易に可能にすることができる。
【００４０】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えばプレート６を、商品名テフロン（登録商標）等の濡れ性の低い材料で形成するか、あるいは上述したステンレス鋼の如き金属製のプレート６の流路５を形成するスリットの壁面を濡れ性の低い材料で覆って内面を形成するようにしても良く、このようにして流路内面の濡れ性を低くすれば、流路の内面間の最小距離を大きくしても流路内の二種類の流体を並行流になりにくくし得て、流路の流通抵抗をより小さくすることができる。また、上記例ではスリットで流路を構成したが、部材表面に形成した溝で流路を構成しても良い。
【００４１】
さらに、上記実施例では流路の壁面に相当する内面の形状を二次元的に変化させたが、流路の上下面に相当する内面の形状を二次元的に変化させても良く、あるいは流路の全周（上下左右）面を三次元的に凸凹に変化させても良い。
また、図６，図８以外の各実施例では二つの入口２，３を具えているが、別途スラグ流を形成していれば、図６，図８に示す各実施例のように流路の入口が一つでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
かくしてこの発明のアクティブスラグリアクターによれば、スラグ内の流体の混合・反応や、スラグとその近傍の流体との間の界面を介した抽出・混合・反応等を効率良く発生させることができ、しかも、流路長を短くし、かつ容易に作成することが可能で、マイクロリアクターの小型化、集積化を可能にすることができ、並列処理をも容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図である。
【図２】上記実施例のアクティブスラグリアクター１の流路内にプラグ流を流す実験を行った結果を示す説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図、流路詳細図およびそのＡ部詳細図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターの他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例を示す平面図、側面図および流路詳細図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路の内面の断面形状をそれぞれ示す略線図である。
【図７】この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の実施例における流路の形状を示す略線図である。
【図８】この発明のアクティブスラグリアクターのさらに他の一実施例における流路の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ アクティブスラグリアクター
２ 第１の入口
３ 第２の入口
４ 出口
５ 流路
５ａ，５ｂ 内面
５ｃ 基準線
６ プレート
Ａ 青色の水
Ｂ 橙色のシクロヘキサン
Ｃ 中心軸線
Ｉ 合流点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口との間を繋ぐ流路を具え、
前記流路の互いに対向する内面がそれぞれ、その流路に沿って並んだ凹凸を有し、
前記互いに対向する内面間の最小距離が、前記流路内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であり、
前記互いに対向する内面が、前記スラグを変形させながらその流路に沿って案内するものである、アクティブスラグリアクター。
【請求項２】
前記流路は、二つの部材間に挟まれたプレートに形成されたスリットまたは、部材もしくはプレートの表面に形成されて他の部材で蓋をされた溝により構成され、
前記互いに対向する内面は、前記スリットまたは前記溝の壁面であることを特徴とする、請求項１記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項３】
前記互いに対向する内面間の最小距離は、前記内面の濡れ性が低いほど大きくされることを特徴とする、請求項１または２記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項４】
前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し対称な断面形状を有することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項５】
前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し非対称な断面形状を有することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項６】
前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、鋸刃状をなしていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項７】
前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧を組み合わせた形状をなしていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項８】
前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧と直線とを組み合わせた形状をなしていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項９】
前記流路は湾曲して延在していることを特徴とする、請求項１から８までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項１０】
前記流路は、複数並列に組み合わされていることを特徴とする、請求項１から９までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項１１】
前記流路は、複数直列に組み合わされていることを特徴とする、請求項１から１０までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項１】
入口と出口との間を繋ぐ流路を具え、
前記流路の互いに対向する内面がそれぞれ、その流路に沿って並んだ凹凸を有し、
前記互いに対向する内面間の最小距離が、前記流路内を流れるスラグ流のスラグがその表面張力下でそれら互いに対向する内面の両方に同時に接触しつつ移動する距離であり、
前記互いに対向する内面が、前記スラグを変形させながらその流路に沿って案内するものである、アクティブスラグリアクター。
【請求項２】
前記流路は、二つの部材間に挟まれたプレートに形成されたスリットまたは、部材もしくはプレートの表面に形成されて他の部材で蓋をされた溝により構成され、
前記互いに対向する内面は、前記スリットまたは前記溝の壁面であることを特徴とする、請求項１記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項３】
前記互いに対向する内面間の最小距離は、前記内面の濡れ性が低いほど大きくされることを特徴とする、請求項１または２記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項４】
前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し対称な断面形状を有することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項５】
前記互いに対向する内面の凹凸は、前記流路の軸線に関し非対称な断面形状を有することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項６】
前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、鋸刃状をなしていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項７】
前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧を組み合わせた形状をなしていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項８】
前記互いに対向する内面の凹凸の断面形状は、円弧と直線とを組み合わせた形状をなしていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項９】
前記流路は湾曲して延在していることを特徴とする、請求項１から８までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項１０】
前記流路は、複数並列に組み合わされていることを特徴とする、請求項１から９までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【請求項１１】
前記流路は、複数直列に組み合わされていることを特徴とする、請求項１から１０までの何れか１項記載のアクティブスラグリアクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３３４８３（Ｐ２００９−２３３４８３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８９２４（Ｐ２００８−７８９２４）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（５９９０３５６２７）学校法人加計学園 (43)
【出願人】（５０２０８９６９３）財団法人 岡山県産業振興財団 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（５９９０３５６２７）学校法人加計学園 (43)
【出願人】（５０２０８９６９３）財団法人 岡山県産業振興財団 (14)
【Ｆターム（参考）】
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