マイクロミキサー及びそれを備えたマイクロリアクター
【課題】複数の流体を流路に供給する際の圧力損失を低減しつつ、複数の流体の混合効率などを維持、向上することが可能なマイクロミキサーおよびそれを備えたマイクロリアクターを提供すること。
【解決手段】本体部２に形成される軸方向に長い丸穴３に軸体４を挿着し、丸穴３の内周面５と軸体４の外表面６との隙間に複数種の流体を軸方向に流しながら混合させる流路を形成してなるマイクロミキサーであって、軸方向に沿って互いに平行に延びる複数の主流路７ａ、７ｂと、軸方向に対して斜め方向に延び、前記主流路間を連通させる複数の副流路８ａ〜８ｇとを設け、主流路７ａ、７ｂを流れる流体に前記副流路８ａ〜８ｇを通じて他の主流路７ｂ、７ａの流体を分岐／合流させることを繰り返して前記複数種の流体を混合することを特徴とするマイクロミキサー。
【解決手段】本体部２に形成される軸方向に長い丸穴３に軸体４を挿着し、丸穴３の内周面５と軸体４の外表面６との隙間に複数種の流体を軸方向に流しながら混合させる流路を形成してなるマイクロミキサーであって、軸方向に沿って互いに平行に延びる複数の主流路７ａ、７ｂと、軸方向に対して斜め方向に延び、前記主流路間を連通させる複数の副流路８ａ〜８ｇとを設け、主流路７ａ、７ｂを流れる流体に前記副流路８ａ〜８ｇを通じて他の主流路７ｂ、７ａの流体を分岐／合流させることを繰り返して前記複数種の流体を混合することを特徴とするマイクロミキサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミキサー及びそれを備えたマイクロリアクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のマイクロミキサーおよびそれを備えたマイクロリアクター（以下、「マイクロミキサーなど」という場合がある。）は、複数の流体などを混合などさせるための幅１ｍｍ以下の微小流路を備え、それにより、比表面積の大きさに基づく精密温度制御が可能、安定層流界面間の分子拡散に基づく精密混合制御が可能、微小流路内の滞留時間の精密制御により反応時間の制御が可能、などの特性を有するとされている。そして、これらの特性を利用して、近年、化学合成、新規物質の創製、各種試料の分析などを行うことを目的として、マイクロミキサーなどが用いられている。
【０００３】
上記のようにマイクロミキサーなどでは、一般に安定層流界面間の分子拡散に基づく混合制御が利用されている。これは、マクロな空間での界面間混合に比べれば、ミクロな空間での層流界面間の分子拡散混合は圧倒的に速いということに基づくものである。しかしながら、ミクロな空間であっても、分子拡散は濃度勾配などにより起こるものであるため、分子拡散混合に時間を要する場合がある。そのため、所望の混合状態や反応物を得るまでに時間を要する、より長い流路を設ける必要があるなどの問題があった。
【０００４】
この対策として、微小流路内に乱流を生じさせ、混合効率や反応効率を向上させるマイクロミキサーなどが提案されている（特許文献１〜３）。特許文献１では、流路内に変形および／または動作が可能な障害物を配する方法、特許文献２では、流路の内壁面に螺旋形の凹凸部などを形成する方法、特許文献３では、流路内に、じゃま板、羽根車、螺旋固定翼、プロペラなどを配する方法などが提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の障害物や、特許文献３の羽根車、プロペラなどは、構造が複雑であり、障害物などがない部分では、十分な混合効率が確保できない可能性がある。また、特許文献２の流路の内壁面に螺旋形の凹凸部や、特許文献３のじゃま板、螺旋固定翼は、流路全長に亘り、配され得るものではあるものの、混合効率を向上させるために流量を大きくすると、圧力損失が大きくなり、送液が困難になる場合があり、圧力損失を低減しようとすると、逆に、混合効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７００７号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２２１０号公報
【特許文献３】特開２００７−２５２９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点に鑑みて、本発明の目的とするところは、複数の流体を流路に供給する際の圧力損失を低減しつつ、複数の流体の混合効率などを維持、向上することが可能なマイクロミキサーおよびそれを備えたマイクロリアクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、本体部に形成される丸穴の内周面と、この丸穴に装着した軸体の外表面との隙間に形成した流路の構造を、特定の構造にした場合に、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
【０００９】
（１）本体部に形成される軸方向に長い丸穴に軸体を挿着し、前記丸穴の内周面と軸体の外表面との隙間に複数種の流体を軸方向に流しながら混合させる流路を形成してなるマイクロミキサーであって、
軸方向に沿って互いに平行に延びる複数の主流路と、
軸方向に対して斜め方向に延び、前記主流路間を連通させる複数の副流路とを設け、
主流路を流れる流体に前記副流路を通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して前記複数種の流体を混合することを特徴とするマイクロミキサー。
（２）前記複数の主流路が、前記軸体の外表面上に周方向に間隔をあけて形成される複数の平行な切欠溝よりなり、且つ前記副流路が、同じく前記軸体の外表面上に形成され、前記切欠溝と交差しながら螺旋状に延びる単又は複数本の凹条溝よりなる前記（１）記載のマイクロミキサー。
（３）前記本体部に、前記軸体を装着するための装着孔を前記丸穴の上流側軸方向に連通して設け、前記丸穴の各主流路の上流部に対応する位置に開口し、該主流路に流体を供給するための複数の供給路を設けてなる前記（１）又は（２）記載のマイクロミキサー。
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のマイクロミキサーを備えるマイクロリアクター。
【００１０】
一般にマイクロミキサーとは、複数の流体を混合するための装置を意味し、マイクロリアクターとは、複数の流体を拡散、混合等して化学反応を行うための装置を意味する。本発明におけるマイクロミキサーおよびマイクロリアクターも、これらの一般的な定義に従う。
【発明の効果】
【００１１】
以上にしてなる本願発明に係るマイクロミキサーは、複数の流体を流路に供給する際の圧力損失を低減しつつ、複数の流体の混合効率を維持、向上することが可能となる。また、その結果、本願発明に係るマイクロミキサーを備えるマイクロリアクターは、圧力損失を低減しつつ、複数の流体に含まれる物質の反応効率等を維持、向上することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマイクロミキサーの実施形態の一例を示す、軸方向に平行な水平面方向の部分断面図である。
【図２】（ａ）図１における流路の拡大図である。（ｂ）図２（ａ）におけるＡ−Ａ部分の軸方向に垂直な方向の部分断面図である。
【図３】マイクロミキサーの圧力損失を測定するための構成を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、本発明のマイクロミキサーの実施形態の一例を示す、軸方向に平行な水平面方向の部分断面図である。図２（ａ）は、図１における流路部分を拡大した拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ部分の軸方向に垂直な方向の部分断面図である。
【００１５】
本実施形態の例では、マイクロミキサー１は、図１に示すように、本体部２に軸方向に長い丸穴３を設け、丸穴３には軸体４が装着されている。
【００１６】
そして、複数種の流体を軸方向に流しながら混合させるための流路は、図２に示すように、丸穴３の内周面５と軸体４の外表面６との隙間に形成されている。この流路は、複数の主流路と、複数の副流路とから構成されている。また、丸穴３と軸体４とは摺動可能な状態で装着され、実質的にこの流路以外には流体は流れないように密接した状態にある。
【００１７】
複数の主流路は、丸穴３の軸方向に沿って互いに平行に延びており、本例では、符号７ａ、７ｂで示すように２本設けられている。もっとも、主流路の数は、本例のように２本に限られず、混合させる流体の数などに応じて３本以上設けても良い。また、本例では、主流路７ａおよび７ｂは、それぞれ軸体４の外表面上に周方向に間隔をあけて形成される平行な切欠溝９ａおよび９ｂよりなる。また、主流路を３本以上設ける場合は、切欠溝を３本以上設けるとよい。また、周方向の間隔は、特に限定はなく、切欠溝の周方向の中間部が等間隔になるように設けても良いし、等間隔とならないように設けても良い。また、切欠溝の断面形状は特に限定はなく、本例では、図２（ｂ）に示すように、軸方向に垂直方向の断面において、切欠部分が直線になるように構成しているが、弓状の曲線になるように構成してもよい。また、複数の切欠溝の構造を全て同じ形状になるようにしてもよいし、異なる形状になるようにしてもよい。切欠溝の大きさは、圧力損失の低減と混合効率の維持、向上が図れれば、特に限定はないが、各主流路（切欠溝）の断面積（軸体４の軸方向に垂直方向の断面、以下同じ）が、軸体４を装着するための丸穴３の断面積（丸穴３の軸方向に垂直方向の断面、以下同じ）の約６〜１５％となるように、軸体４における幅、深さを設定するのが好ましい。また、主流路が存在する１つの断面における主流路の合計断面積が、軸体４を装着するための丸穴３の断面積の約６〜３０％となるように、幅、深さを設定するのが好ましい。また、主流路の幅は、マイクロミキサーないしはマイクロリアクターとして機能する範囲で、かつ、上記の断面積を満たすように設定すれば良いが、例えば、０．３〜２ｍｍとすることができる。尚、幅とは、軸体４における切欠溝の最大幅であり、深さとは、軸体４の中心軸からの切欠しなかったときの最大距離と、軸体４の中心軸から切欠した部分の最短距離との差である。
【００１８】
複数の副流路は、主流路間を連通させるように、軸方向に対して斜め方向に延びている。本例では、副流路は、符号８ａ〜８ｇで示すように７本設けられている。そして、副流路８ａ〜ｄは、図２（ａ）の右上方向から左下方向へと斜め方向に伸びている。また、副流路８ａ〜ｄが設けられた外表面６とは反対側の外表面６には副流路８ｅ〜８ｇが、図２（ａ）の左上方向から右下方向へと斜め方向に伸びている。本例では、副流路８ａ〜８ｇは、軸体４の外表面６上に形成され、切欠溝９ａおよび９ｂと交差しながら螺旋状に伸びる単数の凹条溝１０よりなるように形成されている。即ち、本例では、副流路８ａから始まって、順次８ｅ、８ｂ、８ｆ、８ｃ、８ｇ、８ｄと連続する単一（単数）の螺旋状の副流路が形成されるように単数の螺旋状に伸びる凹条溝１０が形成されている。尚、本例では、軸体４には単一の凹条溝１０が形成される例を示したが、２重螺旋状になるように凹条溝を設けても良いし、３本以上の螺旋状の凹条溝を設けても良い。また、螺旋のピッチ間隔（副流路の数）は、圧力損失と混合効率を考慮して、適宜決定することができる。さらに、本例では、副流路が全体として螺旋状となる例を示したが、全体として螺旋状にならなくても良い。
【００１９】
また、凹条溝の断面形状は特に限定はなく、本例では、図２（ｂ）に示すように、軸方向に垂直方向の断面において、弓状の曲線になるように構成しているが、これに限定されるわけではない。また、複数の副流路を構成する凹条溝は、各副流路において形状が異なっていてもよいし、同じであってもよい。凹条溝の大きさは、圧力損失の低減と混合効率の維持、向上が図れれば、特に限定はないが、各副流路の断面積が軸体４を装着するための丸穴３の断面積の約０．６〜３．５％となるように軸体４における幅、深さを設定するのが好ましい。また、副流路が同一断面に２以上形成される場合は、それらの合計断面積が、軸体４を装着するための丸穴３の断面積の約０．６〜６．７％となるように、幅、深さを設定するのが好ましい。尚、幅とは、軸体４における凹条溝の最大幅であり、深さとは、軸体４の中心軸から凹条溝を設けなかったときの最大距離と、中心軸からの凹条溝までの最短距離との差である。
【００２０】
主流路と副流路とを上記のような構成にすることにより、主流路を流れる流体に副流路を通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して複数種の流体を効率的に混合することが可能になり、しかも、流体を供給する際の圧力損失の低減を図ることも可能となる。
【００２１】
丸穴３および軸体４の大きさは、流体の種類、混合特性に応じて、適宜決定すればよい。また、軸体４の材質としては、特に限定はなく、合成樹脂、セラミック、ガラス、金属などを用いることができるが、加工性や、腐蝕性の観点から、ステンレス鋼、ニッケル基合金などが好ましい。また、このようなステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼、また、ニッケル基合金としては、例えば、ハステロイ（登録商標）などが挙げられる。
【００２２】
また、本例では、軸体４は、本体部２への装着性を確保する観点から、軸体４よりも外径が大きいアダプター１２に嵌合固定され、アダプター１２を介して本体部２に固定されている。もっとも、軸体４の構成、大きさによっては、アダプター１２を使用しなくてもよい。また、本例では、図１に示すようにアダプター１２の外周部には、本体部２に固定するための雄ねじ部１３を設けている。
このような構成にすることにより、本体部２と軸体４とが着脱可能で、かつ、その操作が容易となる。そのため、反応終了後の軸体４や本体部２の丸穴３の洗浄が容易であり、軸体４が破損した場合には、軸体４を交換するだけで本体部３等をそのまま再利用が可能である。
【００２３】
本体部２には、図１、２に示すように、軸体４を装着するための丸穴３が設けられる。丸穴３の内径、軸方向長さは、軸体４に応じて適宜決定することができる。また、本例では、軸体４を装着するための装着孔１１を丸穴３の上流側軸方向に連通して設けている。装着孔１１は、実質的に流体が漏出しないように密接して軸体４を挿通可能な開口部１４を備えるとともに、アダプター１２を受け入れ、アダプター１２の雄ねじ部１３と螺合して固定するための雌ねじ部１５を、その内周面に備える。
【００２４】
また、本体部２には、丸穴３の各主流路７ａ、７ｂの上流部に対応する位置に開口し、主流路７ａおよび７ｂに、それぞれ流体を供給するための供給路１６ａおよび１６ｂが設けられている。本例では、供給路は２本の場合を示したが、主流路を３本以上設ける場合は、供給路は３本以上設けても良い。
尚、本例では、供給路１６ａ、１６ｂは、それぞれ主流路７ａ、７ｂに直接各流体を供給するように構成されているが、各供給路から供給された各流体を一旦合流させる図示しない合流部（空間）を設け、合流部から主流路と副流路に混合した流体を流すように構成してもよい。尚、合流部としては、例えば、供給路１６ａ、１６ｂに近接する部分の軸体４の外表面に、環状の切欠き部を設けることで、形成することができる。
【００２５】
また、本体部２には、供給孔１７ａ、１７ｂを設け、外部から所望の流体を供給する導入管（図示せず）を接続するためのコネクタ１８ａ、１８ｂを接続可能としている。本例では、供給孔１７ａ、１７ｂは、丸穴３に対してＴ字状に直交するように配されているが、Ｙ字状に配されてもよい。また、コネクタ１８ａ、１８ｂの外周部にはそれぞれ雄ねじ部１９ａ、１９ｂを設けるとともに、供給孔１７ａ、１７ｂの内周面には、それぞれ雌ねじ部２０ａ、２０ｂを設け、雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合して固定可能にしている。また、コネクタ１８ａ、１８ｂの内部にも、それぞれ供給路１６ａ、１６ｂを設け、本体部２の供給路１６ａ、１６ｂと導入管とが連通するようになっている。尚、図１には、コネクタ１８ａ、１８ｂの一部を示しており、導入管との接続構造は示していないが、本技術分野において一般的に用いられる構造を採用することが可能である。
【００２６】
更に、図２に示す例では、本体部２の丸穴３の下流側には排出路２１を設け、主流路７ａ、７ｂを流れる流体に副流路８ａ〜８ｋを通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して混合された流体を排出させる。
【００２７】
また、本体部２には、排出孔２２を設け、外部への混合流体を排出する排出管（図示せず）を接続するためのコネクタ２３を接続可能としている。また、コネクタ２３には雄ねじ部２４を設けるとともに、排出孔２２には、雌ねじ部２５を設け、雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合して固定可能にしている。また、コネクタ２３の内部にも、排出路２１を設け、本体部２の排出路２１と排出管とが連通するようになっている。尚、図１には、コネクタ２３の一部を示しており、排出管との接続構造は示していないが、本技術分野において一般的に用いられる構造を採用することが可能である。
【００２８】
本体部２の大きさ、形状、構造は特に限定はない。例えば、図１に示すような本体部２の断面で２分割可能な構造としてもよいし、分割不能な構造を有し、丸穴３、供給路１６ａ、１６ｂ、などを形成した構造でもよい。
【００２９】
本体部２、アダプタ１２、コネクタ１８ａ、１８ｂ、２３に使用可能な材質は、特に限定はなく、使用する流体の特性、反応を伴う場合は生成物などを考慮して、適宜選択することができる。例えば、合成樹脂、ガラス、セラミック、金属など各種の材質を用いることができる。加工性や、腐蝕性の観点から、ステンレス鋼、ニッケル基合金などが好ましい。また、このようなステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼、また、ニッケル基合金としては、例えば、ハステロイ（登録商標）などが挙げられる。また、本体部２の丸穴３内を外部から視認する場合は、流体の種類に応じて、ガラス、透明な合成樹脂などの透明材料を本体部２の全体または丸穴３が存在する部分に設けるとよい。
【００３０】
また、本発明に係るマイクロリアクターの実施形態は、上記の本発明に係るマイクロミキサーを備えたものである。マイクリアクターにおける、マイクロミキサー以外の構成は、特に限定はなく、マイクロリアクターの用途に応じて適宜選択することができる。例えば、各種の流体を供給するためのポンプやシリンジ等の流体供給手段、各種の流体を貯留する原料流体貯留槽、マイクロミキサーから排出される混合あるいは反応した流体を貯留するための混合液貯留槽、マイクロミキサーから排出される混合流体を反応させるためのリアクター、流体供給手段の流量や反応条件などを制御するためのコンピューターなどの制御手段などが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
以上のような本発明に係るマイクロミキサーは、圧力損失を低減しつつ、複数の流体を、効率よく混合することが可能である。また、本発明に係るマイクロミキサーを備えるマイクロリアクターは、マイクロミキサーにおいて、圧力損失を低減しつつ、複数の流体が効率よく混合されるため、同じく、反応効率等を維持、向上することができる。また、マイクロミキサーおよびマイクロリアクターにおいて用いる流体としては、気体でも液体でもよく、それらの種類も特に限定はない。さらに、複数の流体を用いる場合、気体のみでも、液体のみでも、気体と液体とを組合せて用いてもよい。
従って、本発明に係るマイクロミキサーおよびマイクロリアクターは、合成技術や薬品製造技術の開発、微量成分の検出や分析などに好適に使用することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に、実施例に基づき本発明のマイクロミキサーを詳細に説明する。
【００３３】
（実施例１）
図１に示すように、ニッケル基合金（ハステロイ（登録商標））（以下、単に「ニッケル基合金」と称す。）製の本体部（２）に約φ０．５ｍｍ×長さ９ｍｍの丸穴（３）と、約φ０．５ｍｍの２つの供給路（１６ａ、１６ｂ）とをＴ字状に設けた。尚、丸穴（３）の下流側には、軸体（４）が配されない部分を約１．８ｍｍ残存させ、排出路（２１）とした。また、軸体（４）を装着するための約φ０．５ｍｍの開口部（１４）を有する装着孔（１１）を、丸穴（３）の上流側軸方向に設けた。また、ニッケル基合金製のコネクタ（１８ａ、１８ｂ）の内部には本体部（２）の供給路（１６ａ、１６ｂ）に連通する約φ０．４ｍｍの供給路を設け、本体部（２）の供給孔（７）に螺合させた。また、ニッケル基合金製のコネクタ（２３）には丸穴（３）と連通する約φ０．５ｍｍの排出路（２１）を設け、本体部（２）の排出孔（２２）に螺合させた。
軸体（４）は、丸穴（３）に配される部分の長さを７ｍｍとし、最大幅が約０．５ｍｍ、主流路を構成する切欠溝の深さが約０．０８ｍｍ（丸穴の軸方向に対して垂直方向断面では直線状の切欠溝）（主流路の各断面積は丸穴の断面積の約１０．３％、合計約２０．６％）、副流路を構成する凹条溝を、深さが約０．１３ｍｍ、幅が約０．３ｍｍ、ピッチ間隔０．５ｍｍの２重螺旋状に形成した（副流路の各断面積は丸穴の断面積の約１．２％、合計約２．４％）。（尚、本実施例では、軸体（４）において２重螺旋状の凹条溝を形成している点で、図１、２に示した実施形態とは異なる。）
軸体（４）をアダプター（１２）に嵌合固定した後、本体部（２）の装着孔（１４）、開口部（１１）から軸体（４）を挿入して、丸穴（３）内に軸体（４）を装着し、アダプタ（１２）を装着孔（１１）に螺合させて、マイクロミキサーを作製した。
【００３４】
（比較例１）
軸体として、切欠溝を形成していないものを用いた以外は、実施例１と同様にして、マイクロミキサーを作製した。
【００３５】
（評価１）混合性能評価
実施例１および比較例１で作製したマイクロミキサーを用いて、２液の混合性能評価を行った。評価は、二つの混合可能な流体（Ａ液、Ｂ液）のＶｉｌｌｅｒｍａｕｘ／Ｄｕｓｈｍａｎ 反応に基づいて、Ｅｈｒｆｅｌｄ法で行い、１５秒以内に、３５２ｎｍ（Ｉ3-）でＵＶスペクトロメトリーの吸収を測定した。具体的には、Ａ液としてＨＣｌ水溶液（１３７．４ｍｍｏｌ／ｌ）を、Ｂ液として、ＫＩが１６ｍｍｏｌ／ｌ、ＫＩＯ3が３．１８ｍｍｏｌ／ｌ、ＣＨ3ＣＯＯＮａが１．３３０ｍｏｌ／ｌの混合液を、流量比（Ａ：Ｂ）１：１となるように表１に示す合成流量にてマイクロミキサーに供給した。Ｉ3-のＵＶ吸光度（λ＝３５２ｎｍ）を測定し、マイクロミキサーの混合性能評価を行った。原理は以下の通りである。
【００３６】
ＣＨ3ＣＯＯ- ＋ Ｈ+ → ＣＨ3ＣＯＯＨ （１）
５Ｉ- ＋ ＩＯ3- ＋ ６Ｈ+ → ３Ｉ2 ＋ ３Ｈ2Ｏ （２）
Ｉ2 ＋ Ｉ- → Ｉ3- （３）
上記（１）、（２）式の反応は共に迅速であるが、反応（１）が最も迅速である。混合が迅速である程、Ｉ2及びＩ3-の生成量が減少する。従って、Ｉ3-のＵＶ吸光度が低いほど混合が良好と評価される。評価結果を表１に示す。
【００３７】
（評価２）圧力損失の測定
評価１の場合と同様にＡ液とＢ液を用い、同様の条件にてＡ液とＢ液を送液し、図３に示す測定系を用いて、Ａ液側の上流側とＡ液とＢ液の混合液が排出される下流側での差圧を測定することで、圧力損失を測定した。評価結果を表１に示す。
図３に示した測定系３３を簡単に説明する。測定系３３は、実施例および比較例において作製したマイクロミキサー３２、Ａ液貯留槽２６、Ｂ液貯留槽２７、Ａ液とＢ液の混合液の貯留槽３１、Ａ液およびＢ液をそれぞれマイクロミキサー３２に送液するためのポンプ２８、マイクロミキサー３２の上流側および下流側の圧力を検出するためのオリフィス２９、上流側と下流側のオリフィス２９で検出された圧力の差圧を計測するマノメーター（圧力計）３０、および配管から構成される。
Ａ液貯留槽２６からの配管はマイクロミキサー３２の図示しないコネクター（１８ｂ）に接続され、図示しない供給路（１６ｂ）にＡ液が送液される。同様に、Ｂ液貯留槽２７からの配管はマイクロミキサー３２の図示しないコネクター（１８ａ）に接続され、図示しない供給路（１６ａ）にＢ液が送液される。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１に示すように、所定の主流路と副流路とを有する実施例１は、主流路（切欠溝）のない比較例１に比して、合成流量が大きくなった場合にも、圧力損失を低減しつつ、混合効率が維持、向上していることが分かる。尚、比較例１における吸光度の測定結果は、上記の丸穴（３）の下流側に設けた排出路（２１）内まで、両液が接触することはないため、排出路（２１）内での混合が影響したものと考えられる。
【符号の説明】
【００４０】
１ マイクロミキサー
２ 本体部
３ 丸穴
４ 軸体
５ 内周面
６ 外表面
７ａ、７ｂ 主流路
８ａ〜ｇ 副流路
９ａ、９ｂ 切欠溝
１０ 凹条溝
１１ 装着孔
１２ アダプター
１３ 雄ねじ部
１４ 開口部
１５ 雌ねじ部
１６ａ、１６ｂ 供給路
１７ａ、１７ｂ 供給孔
１８ａ、１８ｂ コネクタ
１９ａ、１９ｂ 雄ねじ部
２０ａ、２０ｂ 雌ねじ部
２１ 排出路
２２ 排出孔
２３ コネクタ
２４ 雄ねじ部
２５ 雌ねじ部
２６ Ａ液貯留槽
２７ Ｂ液貯留槽
２８ ポンプ
２９ オリフィス
３０ マノメーター（圧力計）
３１ Ａ液とＢ液の混合液の貯留槽
３２ マイクロミキサー
３３ 測定系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミキサー及びそれを備えたマイクロリアクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のマイクロミキサーおよびそれを備えたマイクロリアクター（以下、「マイクロミキサーなど」という場合がある。）は、複数の流体などを混合などさせるための幅１ｍｍ以下の微小流路を備え、それにより、比表面積の大きさに基づく精密温度制御が可能、安定層流界面間の分子拡散に基づく精密混合制御が可能、微小流路内の滞留時間の精密制御により反応時間の制御が可能、などの特性を有するとされている。そして、これらの特性を利用して、近年、化学合成、新規物質の創製、各種試料の分析などを行うことを目的として、マイクロミキサーなどが用いられている。
【０００３】
上記のようにマイクロミキサーなどでは、一般に安定層流界面間の分子拡散に基づく混合制御が利用されている。これは、マクロな空間での界面間混合に比べれば、ミクロな空間での層流界面間の分子拡散混合は圧倒的に速いということに基づくものである。しかしながら、ミクロな空間であっても、分子拡散は濃度勾配などにより起こるものであるため、分子拡散混合に時間を要する場合がある。そのため、所望の混合状態や反応物を得るまでに時間を要する、より長い流路を設ける必要があるなどの問題があった。
【０００４】
この対策として、微小流路内に乱流を生じさせ、混合効率や反応効率を向上させるマイクロミキサーなどが提案されている（特許文献１〜３）。特許文献１では、流路内に変形および／または動作が可能な障害物を配する方法、特許文献２では、流路の内壁面に螺旋形の凹凸部などを形成する方法、特許文献３では、流路内に、じゃま板、羽根車、螺旋固定翼、プロペラなどを配する方法などが提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の障害物や、特許文献３の羽根車、プロペラなどは、構造が複雑であり、障害物などがない部分では、十分な混合効率が確保できない可能性がある。また、特許文献２の流路の内壁面に螺旋形の凹凸部や、特許文献３のじゃま板、螺旋固定翼は、流路全長に亘り、配され得るものではあるものの、混合効率を向上させるために流量を大きくすると、圧力損失が大きくなり、送液が困難になる場合があり、圧力損失を低減しようとすると、逆に、混合効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７００７号公報
【特許文献２】特開２００６−１４２２１０号公報
【特許文献３】特開２００７−２５２９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点に鑑みて、本発明の目的とするところは、複数の流体を流路に供給する際の圧力損失を低減しつつ、複数の流体の混合効率などを維持、向上することが可能なマイクロミキサーおよびそれを備えたマイクロリアクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、本体部に形成される丸穴の内周面と、この丸穴に装着した軸体の外表面との隙間に形成した流路の構造を、特定の構造にした場合に、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
【０００９】
（１）本体部に形成される軸方向に長い丸穴に軸体を挿着し、前記丸穴の内周面と軸体の外表面との隙間に複数種の流体を軸方向に流しながら混合させる流路を形成してなるマイクロミキサーであって、
軸方向に沿って互いに平行に延びる複数の主流路と、
軸方向に対して斜め方向に延び、前記主流路間を連通させる複数の副流路とを設け、
主流路を流れる流体に前記副流路を通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して前記複数種の流体を混合することを特徴とするマイクロミキサー。
（２）前記複数の主流路が、前記軸体の外表面上に周方向に間隔をあけて形成される複数の平行な切欠溝よりなり、且つ前記副流路が、同じく前記軸体の外表面上に形成され、前記切欠溝と交差しながら螺旋状に延びる単又は複数本の凹条溝よりなる前記（１）記載のマイクロミキサー。
（３）前記本体部に、前記軸体を装着するための装着孔を前記丸穴の上流側軸方向に連通して設け、前記丸穴の各主流路の上流部に対応する位置に開口し、該主流路に流体を供給するための複数の供給路を設けてなる前記（１）又は（２）記載のマイクロミキサー。
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のマイクロミキサーを備えるマイクロリアクター。
【００１０】
一般にマイクロミキサーとは、複数の流体を混合するための装置を意味し、マイクロリアクターとは、複数の流体を拡散、混合等して化学反応を行うための装置を意味する。本発明におけるマイクロミキサーおよびマイクロリアクターも、これらの一般的な定義に従う。
【発明の効果】
【００１１】
以上にしてなる本願発明に係るマイクロミキサーは、複数の流体を流路に供給する際の圧力損失を低減しつつ、複数の流体の混合効率を維持、向上することが可能となる。また、その結果、本願発明に係るマイクロミキサーを備えるマイクロリアクターは、圧力損失を低減しつつ、複数の流体に含まれる物質の反応効率等を維持、向上することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマイクロミキサーの実施形態の一例を示す、軸方向に平行な水平面方向の部分断面図である。
【図２】（ａ）図１における流路の拡大図である。（ｂ）図２（ａ）におけるＡ−Ａ部分の軸方向に垂直な方向の部分断面図である。
【図３】マイクロミキサーの圧力損失を測定するための構成を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、本発明のマイクロミキサーの実施形態の一例を示す、軸方向に平行な水平面方向の部分断面図である。図２（ａ）は、図１における流路部分を拡大した拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ部分の軸方向に垂直な方向の部分断面図である。
【００１５】
本実施形態の例では、マイクロミキサー１は、図１に示すように、本体部２に軸方向に長い丸穴３を設け、丸穴３には軸体４が装着されている。
【００１６】
そして、複数種の流体を軸方向に流しながら混合させるための流路は、図２に示すように、丸穴３の内周面５と軸体４の外表面６との隙間に形成されている。この流路は、複数の主流路と、複数の副流路とから構成されている。また、丸穴３と軸体４とは摺動可能な状態で装着され、実質的にこの流路以外には流体は流れないように密接した状態にある。
【００１７】
複数の主流路は、丸穴３の軸方向に沿って互いに平行に延びており、本例では、符号７ａ、７ｂで示すように２本設けられている。もっとも、主流路の数は、本例のように２本に限られず、混合させる流体の数などに応じて３本以上設けても良い。また、本例では、主流路７ａおよび７ｂは、それぞれ軸体４の外表面上に周方向に間隔をあけて形成される平行な切欠溝９ａおよび９ｂよりなる。また、主流路を３本以上設ける場合は、切欠溝を３本以上設けるとよい。また、周方向の間隔は、特に限定はなく、切欠溝の周方向の中間部が等間隔になるように設けても良いし、等間隔とならないように設けても良い。また、切欠溝の断面形状は特に限定はなく、本例では、図２（ｂ）に示すように、軸方向に垂直方向の断面において、切欠部分が直線になるように構成しているが、弓状の曲線になるように構成してもよい。また、複数の切欠溝の構造を全て同じ形状になるようにしてもよいし、異なる形状になるようにしてもよい。切欠溝の大きさは、圧力損失の低減と混合効率の維持、向上が図れれば、特に限定はないが、各主流路（切欠溝）の断面積（軸体４の軸方向に垂直方向の断面、以下同じ）が、軸体４を装着するための丸穴３の断面積（丸穴３の軸方向に垂直方向の断面、以下同じ）の約６〜１５％となるように、軸体４における幅、深さを設定するのが好ましい。また、主流路が存在する１つの断面における主流路の合計断面積が、軸体４を装着するための丸穴３の断面積の約６〜３０％となるように、幅、深さを設定するのが好ましい。また、主流路の幅は、マイクロミキサーないしはマイクロリアクターとして機能する範囲で、かつ、上記の断面積を満たすように設定すれば良いが、例えば、０．３〜２ｍｍとすることができる。尚、幅とは、軸体４における切欠溝の最大幅であり、深さとは、軸体４の中心軸からの切欠しなかったときの最大距離と、軸体４の中心軸から切欠した部分の最短距離との差である。
【００１８】
複数の副流路は、主流路間を連通させるように、軸方向に対して斜め方向に延びている。本例では、副流路は、符号８ａ〜８ｇで示すように７本設けられている。そして、副流路８ａ〜ｄは、図２（ａ）の右上方向から左下方向へと斜め方向に伸びている。また、副流路８ａ〜ｄが設けられた外表面６とは反対側の外表面６には副流路８ｅ〜８ｇが、図２（ａ）の左上方向から右下方向へと斜め方向に伸びている。本例では、副流路８ａ〜８ｇは、軸体４の外表面６上に形成され、切欠溝９ａおよび９ｂと交差しながら螺旋状に伸びる単数の凹条溝１０よりなるように形成されている。即ち、本例では、副流路８ａから始まって、順次８ｅ、８ｂ、８ｆ、８ｃ、８ｇ、８ｄと連続する単一（単数）の螺旋状の副流路が形成されるように単数の螺旋状に伸びる凹条溝１０が形成されている。尚、本例では、軸体４には単一の凹条溝１０が形成される例を示したが、２重螺旋状になるように凹条溝を設けても良いし、３本以上の螺旋状の凹条溝を設けても良い。また、螺旋のピッチ間隔（副流路の数）は、圧力損失と混合効率を考慮して、適宜決定することができる。さらに、本例では、副流路が全体として螺旋状となる例を示したが、全体として螺旋状にならなくても良い。
【００１９】
また、凹条溝の断面形状は特に限定はなく、本例では、図２（ｂ）に示すように、軸方向に垂直方向の断面において、弓状の曲線になるように構成しているが、これに限定されるわけではない。また、複数の副流路を構成する凹条溝は、各副流路において形状が異なっていてもよいし、同じであってもよい。凹条溝の大きさは、圧力損失の低減と混合効率の維持、向上が図れれば、特に限定はないが、各副流路の断面積が軸体４を装着するための丸穴３の断面積の約０．６〜３．５％となるように軸体４における幅、深さを設定するのが好ましい。また、副流路が同一断面に２以上形成される場合は、それらの合計断面積が、軸体４を装着するための丸穴３の断面積の約０．６〜６．７％となるように、幅、深さを設定するのが好ましい。尚、幅とは、軸体４における凹条溝の最大幅であり、深さとは、軸体４の中心軸から凹条溝を設けなかったときの最大距離と、中心軸からの凹条溝までの最短距離との差である。
【００２０】
主流路と副流路とを上記のような構成にすることにより、主流路を流れる流体に副流路を通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して複数種の流体を効率的に混合することが可能になり、しかも、流体を供給する際の圧力損失の低減を図ることも可能となる。
【００２１】
丸穴３および軸体４の大きさは、流体の種類、混合特性に応じて、適宜決定すればよい。また、軸体４の材質としては、特に限定はなく、合成樹脂、セラミック、ガラス、金属などを用いることができるが、加工性や、腐蝕性の観点から、ステンレス鋼、ニッケル基合金などが好ましい。また、このようなステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼、また、ニッケル基合金としては、例えば、ハステロイ（登録商標）などが挙げられる。
【００２２】
また、本例では、軸体４は、本体部２への装着性を確保する観点から、軸体４よりも外径が大きいアダプター１２に嵌合固定され、アダプター１２を介して本体部２に固定されている。もっとも、軸体４の構成、大きさによっては、アダプター１２を使用しなくてもよい。また、本例では、図１に示すようにアダプター１２の外周部には、本体部２に固定するための雄ねじ部１３を設けている。
このような構成にすることにより、本体部２と軸体４とが着脱可能で、かつ、その操作が容易となる。そのため、反応終了後の軸体４や本体部２の丸穴３の洗浄が容易であり、軸体４が破損した場合には、軸体４を交換するだけで本体部３等をそのまま再利用が可能である。
【００２３】
本体部２には、図１、２に示すように、軸体４を装着するための丸穴３が設けられる。丸穴３の内径、軸方向長さは、軸体４に応じて適宜決定することができる。また、本例では、軸体４を装着するための装着孔１１を丸穴３の上流側軸方向に連通して設けている。装着孔１１は、実質的に流体が漏出しないように密接して軸体４を挿通可能な開口部１４を備えるとともに、アダプター１２を受け入れ、アダプター１２の雄ねじ部１３と螺合して固定するための雌ねじ部１５を、その内周面に備える。
【００２４】
また、本体部２には、丸穴３の各主流路７ａ、７ｂの上流部に対応する位置に開口し、主流路７ａおよび７ｂに、それぞれ流体を供給するための供給路１６ａおよび１６ｂが設けられている。本例では、供給路は２本の場合を示したが、主流路を３本以上設ける場合は、供給路は３本以上設けても良い。
尚、本例では、供給路１６ａ、１６ｂは、それぞれ主流路７ａ、７ｂに直接各流体を供給するように構成されているが、各供給路から供給された各流体を一旦合流させる図示しない合流部（空間）を設け、合流部から主流路と副流路に混合した流体を流すように構成してもよい。尚、合流部としては、例えば、供給路１６ａ、１６ｂに近接する部分の軸体４の外表面に、環状の切欠き部を設けることで、形成することができる。
【００２５】
また、本体部２には、供給孔１７ａ、１７ｂを設け、外部から所望の流体を供給する導入管（図示せず）を接続するためのコネクタ１８ａ、１８ｂを接続可能としている。本例では、供給孔１７ａ、１７ｂは、丸穴３に対してＴ字状に直交するように配されているが、Ｙ字状に配されてもよい。また、コネクタ１８ａ、１８ｂの外周部にはそれぞれ雄ねじ部１９ａ、１９ｂを設けるとともに、供給孔１７ａ、１７ｂの内周面には、それぞれ雌ねじ部２０ａ、２０ｂを設け、雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合して固定可能にしている。また、コネクタ１８ａ、１８ｂの内部にも、それぞれ供給路１６ａ、１６ｂを設け、本体部２の供給路１６ａ、１６ｂと導入管とが連通するようになっている。尚、図１には、コネクタ１８ａ、１８ｂの一部を示しており、導入管との接続構造は示していないが、本技術分野において一般的に用いられる構造を採用することが可能である。
【００２６】
更に、図２に示す例では、本体部２の丸穴３の下流側には排出路２１を設け、主流路７ａ、７ｂを流れる流体に副流路８ａ〜８ｋを通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して混合された流体を排出させる。
【００２７】
また、本体部２には、排出孔２２を設け、外部への混合流体を排出する排出管（図示せず）を接続するためのコネクタ２３を接続可能としている。また、コネクタ２３には雄ねじ部２４を設けるとともに、排出孔２２には、雌ねじ部２５を設け、雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合して固定可能にしている。また、コネクタ２３の内部にも、排出路２１を設け、本体部２の排出路２１と排出管とが連通するようになっている。尚、図１には、コネクタ２３の一部を示しており、排出管との接続構造は示していないが、本技術分野において一般的に用いられる構造を採用することが可能である。
【００２８】
本体部２の大きさ、形状、構造は特に限定はない。例えば、図１に示すような本体部２の断面で２分割可能な構造としてもよいし、分割不能な構造を有し、丸穴３、供給路１６ａ、１６ｂ、などを形成した構造でもよい。
【００２９】
本体部２、アダプタ１２、コネクタ１８ａ、１８ｂ、２３に使用可能な材質は、特に限定はなく、使用する流体の特性、反応を伴う場合は生成物などを考慮して、適宜選択することができる。例えば、合成樹脂、ガラス、セラミック、金属など各種の材質を用いることができる。加工性や、腐蝕性の観点から、ステンレス鋼、ニッケル基合金などが好ましい。また、このようなステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼、また、ニッケル基合金としては、例えば、ハステロイ（登録商標）などが挙げられる。また、本体部２の丸穴３内を外部から視認する場合は、流体の種類に応じて、ガラス、透明な合成樹脂などの透明材料を本体部２の全体または丸穴３が存在する部分に設けるとよい。
【００３０】
また、本発明に係るマイクロリアクターの実施形態は、上記の本発明に係るマイクロミキサーを備えたものである。マイクリアクターにおける、マイクロミキサー以外の構成は、特に限定はなく、マイクロリアクターの用途に応じて適宜選択することができる。例えば、各種の流体を供給するためのポンプやシリンジ等の流体供給手段、各種の流体を貯留する原料流体貯留槽、マイクロミキサーから排出される混合あるいは反応した流体を貯留するための混合液貯留槽、マイクロミキサーから排出される混合流体を反応させるためのリアクター、流体供給手段の流量や反応条件などを制御するためのコンピューターなどの制御手段などが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
以上のような本発明に係るマイクロミキサーは、圧力損失を低減しつつ、複数の流体を、効率よく混合することが可能である。また、本発明に係るマイクロミキサーを備えるマイクロリアクターは、マイクロミキサーにおいて、圧力損失を低減しつつ、複数の流体が効率よく混合されるため、同じく、反応効率等を維持、向上することができる。また、マイクロミキサーおよびマイクロリアクターにおいて用いる流体としては、気体でも液体でもよく、それらの種類も特に限定はない。さらに、複数の流体を用いる場合、気体のみでも、液体のみでも、気体と液体とを組合せて用いてもよい。
従って、本発明に係るマイクロミキサーおよびマイクロリアクターは、合成技術や薬品製造技術の開発、微量成分の検出や分析などに好適に使用することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に、実施例に基づき本発明のマイクロミキサーを詳細に説明する。
【００３３】
（実施例１）
図１に示すように、ニッケル基合金（ハステロイ（登録商標））（以下、単に「ニッケル基合金」と称す。）製の本体部（２）に約φ０．５ｍｍ×長さ９ｍｍの丸穴（３）と、約φ０．５ｍｍの２つの供給路（１６ａ、１６ｂ）とをＴ字状に設けた。尚、丸穴（３）の下流側には、軸体（４）が配されない部分を約１．８ｍｍ残存させ、排出路（２１）とした。また、軸体（４）を装着するための約φ０．５ｍｍの開口部（１４）を有する装着孔（１１）を、丸穴（３）の上流側軸方向に設けた。また、ニッケル基合金製のコネクタ（１８ａ、１８ｂ）の内部には本体部（２）の供給路（１６ａ、１６ｂ）に連通する約φ０．４ｍｍの供給路を設け、本体部（２）の供給孔（７）に螺合させた。また、ニッケル基合金製のコネクタ（２３）には丸穴（３）と連通する約φ０．５ｍｍの排出路（２１）を設け、本体部（２）の排出孔（２２）に螺合させた。
軸体（４）は、丸穴（３）に配される部分の長さを７ｍｍとし、最大幅が約０．５ｍｍ、主流路を構成する切欠溝の深さが約０．０８ｍｍ（丸穴の軸方向に対して垂直方向断面では直線状の切欠溝）（主流路の各断面積は丸穴の断面積の約１０．３％、合計約２０．６％）、副流路を構成する凹条溝を、深さが約０．１３ｍｍ、幅が約０．３ｍｍ、ピッチ間隔０．５ｍｍの２重螺旋状に形成した（副流路の各断面積は丸穴の断面積の約１．２％、合計約２．４％）。（尚、本実施例では、軸体（４）において２重螺旋状の凹条溝を形成している点で、図１、２に示した実施形態とは異なる。）
軸体（４）をアダプター（１２）に嵌合固定した後、本体部（２）の装着孔（１４）、開口部（１１）から軸体（４）を挿入して、丸穴（３）内に軸体（４）を装着し、アダプタ（１２）を装着孔（１１）に螺合させて、マイクロミキサーを作製した。
【００３４】
（比較例１）
軸体として、切欠溝を形成していないものを用いた以外は、実施例１と同様にして、マイクロミキサーを作製した。
【００３５】
（評価１）混合性能評価
実施例１および比較例１で作製したマイクロミキサーを用いて、２液の混合性能評価を行った。評価は、二つの混合可能な流体（Ａ液、Ｂ液）のＶｉｌｌｅｒｍａｕｘ／Ｄｕｓｈｍａｎ 反応に基づいて、Ｅｈｒｆｅｌｄ法で行い、１５秒以内に、３５２ｎｍ（Ｉ3-）でＵＶスペクトロメトリーの吸収を測定した。具体的には、Ａ液としてＨＣｌ水溶液（１３７．４ｍｍｏｌ／ｌ）を、Ｂ液として、ＫＩが１６ｍｍｏｌ／ｌ、ＫＩＯ3が３．１８ｍｍｏｌ／ｌ、ＣＨ3ＣＯＯＮａが１．３３０ｍｏｌ／ｌの混合液を、流量比（Ａ：Ｂ）１：１となるように表１に示す合成流量にてマイクロミキサーに供給した。Ｉ3-のＵＶ吸光度（λ＝３５２ｎｍ）を測定し、マイクロミキサーの混合性能評価を行った。原理は以下の通りである。
【００３６】
ＣＨ3ＣＯＯ- ＋ Ｈ+ → ＣＨ3ＣＯＯＨ （１）
５Ｉ- ＋ ＩＯ3- ＋ ６Ｈ+ → ３Ｉ2 ＋ ３Ｈ2Ｏ （２）
Ｉ2 ＋ Ｉ- → Ｉ3- （３）
上記（１）、（２）式の反応は共に迅速であるが、反応（１）が最も迅速である。混合が迅速である程、Ｉ2及びＩ3-の生成量が減少する。従って、Ｉ3-のＵＶ吸光度が低いほど混合が良好と評価される。評価結果を表１に示す。
【００３７】
（評価２）圧力損失の測定
評価１の場合と同様にＡ液とＢ液を用い、同様の条件にてＡ液とＢ液を送液し、図３に示す測定系を用いて、Ａ液側の上流側とＡ液とＢ液の混合液が排出される下流側での差圧を測定することで、圧力損失を測定した。評価結果を表１に示す。
図３に示した測定系３３を簡単に説明する。測定系３３は、実施例および比較例において作製したマイクロミキサー３２、Ａ液貯留槽２６、Ｂ液貯留槽２７、Ａ液とＢ液の混合液の貯留槽３１、Ａ液およびＢ液をそれぞれマイクロミキサー３２に送液するためのポンプ２８、マイクロミキサー３２の上流側および下流側の圧力を検出するためのオリフィス２９、上流側と下流側のオリフィス２９で検出された圧力の差圧を計測するマノメーター（圧力計）３０、および配管から構成される。
Ａ液貯留槽２６からの配管はマイクロミキサー３２の図示しないコネクター（１８ｂ）に接続され、図示しない供給路（１６ｂ）にＡ液が送液される。同様に、Ｂ液貯留槽２７からの配管はマイクロミキサー３２の図示しないコネクター（１８ａ）に接続され、図示しない供給路（１６ａ）にＢ液が送液される。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１に示すように、所定の主流路と副流路とを有する実施例１は、主流路（切欠溝）のない比較例１に比して、合成流量が大きくなった場合にも、圧力損失を低減しつつ、混合効率が維持、向上していることが分かる。尚、比較例１における吸光度の測定結果は、上記の丸穴（３）の下流側に設けた排出路（２１）内まで、両液が接触することはないため、排出路（２１）内での混合が影響したものと考えられる。
【符号の説明】
【００４０】
１ マイクロミキサー
２ 本体部
３ 丸穴
４ 軸体
５ 内周面
６ 外表面
７ａ、７ｂ 主流路
８ａ〜ｇ 副流路
９ａ、９ｂ 切欠溝
１０ 凹条溝
１１ 装着孔
１２ アダプター
１３ 雄ねじ部
１４ 開口部
１５ 雌ねじ部
１６ａ、１６ｂ 供給路
１７ａ、１７ｂ 供給孔
１８ａ、１８ｂ コネクタ
１９ａ、１９ｂ 雄ねじ部
２０ａ、２０ｂ 雌ねじ部
２１ 排出路
２２ 排出孔
２３ コネクタ
２４ 雄ねじ部
２５ 雌ねじ部
２６ Ａ液貯留槽
２７ Ｂ液貯留槽
２８ ポンプ
２９ オリフィス
３０ マノメーター（圧力計）
３１ Ａ液とＢ液の混合液の貯留槽
３２ マイクロミキサー
３３ 測定系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部に形成される軸方向に長い丸穴に軸体を挿着し、前記丸穴の内周面と軸体の外表面との隙間に複数種の流体を軸方向に流しながら混合させる流路を形成してなるマイクロミキサーであって、
軸方向に沿って互いに平行に延びる複数の主流路と、
軸方向に対して斜め方向に延び、前記主流路間を連通させる複数の副流路とを設け、
主流路を流れる流体に前記副流路を通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して前記複数種の流体を混合することを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項２】
前記複数の主流路が、前記軸体の外表面上に周方向に間隔をあけて形成される複数の平行な切欠溝よりなり、且つ前記副流路が、同じく前記軸体の外表面上に形成され、前記切欠溝と交差しながら螺旋状に延びる単又は複数本の凹条溝よりなる請求項１記載のマイクロミキサー。
【請求項３】
前記本体部に、前記軸体を装着するための装着孔を前記丸穴の上流側軸方向に連通して設け、前記丸穴の各主流路の上流部に対応する位置に開口し、該主流路に流体を供給するための複数の供給路を設けてなる請求項１又は２記載のマイクロミキサー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロミキサーを備えるマイクロリアクター。
【請求項１】
本体部に形成される軸方向に長い丸穴に軸体を挿着し、前記丸穴の内周面と軸体の外表面との隙間に複数種の流体を軸方向に流しながら混合させる流路を形成してなるマイクロミキサーであって、
軸方向に沿って互いに平行に延びる複数の主流路と、
軸方向に対して斜め方向に延び、前記主流路間を連通させる複数の副流路とを設け、
主流路を流れる流体に前記副流路を通じて他の主流路の流体を分岐／合流させることを繰り返して前記複数種の流体を混合することを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項２】
前記複数の主流路が、前記軸体の外表面上に周方向に間隔をあけて形成される複数の平行な切欠溝よりなり、且つ前記副流路が、同じく前記軸体の外表面上に形成され、前記切欠溝と交差しながら螺旋状に延びる単又は複数本の凹条溝よりなる請求項１記載のマイクロミキサー。
【請求項３】
前記本体部に、前記軸体を装着するための装着孔を前記丸穴の上流側軸方向に連通して設け、前記丸穴の各主流路の上流部に対応する位置に開口し、該主流路に流体を供給するための複数の供給路を設けてなる請求項１又は２記載のマイクロミキサー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロミキサーを備えるマイクロリアクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６６８６３（Ｐ２０１３−６６８６３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８４０１（Ｐ２０１１−２０８４０１）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（３０２０１８０５３）株式会社中村超硬 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（３０２０１８０５３）株式会社中村超硬 (16)
【Ｆターム（参考）】
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