マイクロリアクタ
【課題】短時間で十分な加熱効果及び冷却効果の得られるマイクロリアクタを提供すること。
【解決手段】コイル状に巻回され内部にマイクロ流路（５）が形成されたマイクロチューブ（３２）と、マイクロチューブ（３２）を加熱するシースヒータ（３１）と、マイクロチューブ（３２）及びシースヒータ（３１）に冷却用流体を作用させる冷却部（６）とを備えるマイクロリアクタ（１）において、長尺円柱状且つ細径の細長いシースヒータ（３１）をコイル状に巻回し且つマイクロチューブ（３２）に伝熱可能な位置に設けたことを特徴とする。
【解決手段】コイル状に巻回され内部にマイクロ流路（５）が形成されたマイクロチューブ（３２）と、マイクロチューブ（３２）を加熱するシースヒータ（３１）と、マイクロチューブ（３２）及びシースヒータ（３１）に冷却用流体を作用させる冷却部（６）とを備えるマイクロリアクタ（１）において、長尺円柱状且つ細径の細長いシースヒータ（３１）をコイル状に巻回し且つマイクロチューブ（３２）に伝熱可能な位置に設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路を用いて、流体の混合や反応を行うマイクロリアクタに関する。より詳しくは、コイル状に巻回され内部にマイクロ流路が形成されたマイクロチューブと、マイクロチューブを加熱するシースヒータと、マイクロチューブ及びシースヒータに冷却用流体を作用させる冷却部とを備えるマイクロリアクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のマイクロリアクタとして、本出願人は、以前に特許文献１を特許出願した。図７は従来のマイクロリアクタの基本構成を示す斜視図である。図７に示すように、従来のマイクロリアクタ１０Ａは、ケーシング２、リアクタ本体３Ａ、断熱材４及び冷却部６を備える。なお、後述の本発明に係るマイクロリアクタ１と同一の構成要素には、それらと同一の符号を付してある。
【０００３】
ケーシング２は、中空箱状体のケーシング本体２１と、このケーシング本体２１に対して開閉自在となるように取り付けられた蓋体２２とを備える。
【０００４】
リアクタ本体３Ａは、シースヒータ３１Ａとマイクロチューブ３２Ａとを備える。シースヒータ３１Ａは、長尺の略円柱形状をなし、内部に充填された発熱体３１２Ａを通電により発熱させることで、その表面温度を９００°Ｃまで昇温可能とされる。その太さは、直径３０ｍｍ程度の径太のものとされる。マイクロチューブ３２Ａは、内部にマイクロ流路が形成された長尺可撓性のチューブ体をシースヒータ３１Ａにコイル状に巻回した形態とされる。マイクロチューブ３２Ａは、被反応液が導入される被反応液入口ポート３２１Ａを一端に備え、マイクロ流路内で反応を済ませた反応済液を導出する反応済液出口ポート３２２Ａを他端に備える。
【０００５】
断熱材４は、リアクタ本体３Ａを収容するための溝空間４２Ｍを有し、リアクタ本体３Ａを取り囲むように設けられる。この溝空間４２Ｍは、リアクタ本体３Ａとの間に所定広さの空間が形成されるサイズとされる。
【０００６】
冷却部６は、冷却空気入口ポート６１、冷却空気出口ポート６２及び冷却空気貯留タンク（図示せず）などからなる。冷却空気入口ポート６１及び冷却空気出口ポート６２は溝空間４２Ｍに連通するように設けられる。冷却空気入口ポート６１は、バルブ及び加圧ポンプを介して冷却空気貯留タンクの空気供給側に配管接続される。冷却空気出口ポート６２は、冷却空気貯留タンクのリターン側に配管接続される。
【０００７】
マイクロリアクタ１０Ａは、蓋体２２を閉めた状態で、マイクロ化学プラントに組み込まれて、次のようにして使用される。即ち、被反応液入口ポート３２１Ａからは被反応液を導入する。一方、リード部材３１４Ａを介して発熱体３１２Ａに電力を供給する。これにより、シースヒータ３１Ａの表面温度を所望の温度まで昇温させる。シースヒータ３１Ａの昇温によりマイクロチューブ３２Ａが加熱される。マイクロチューブ３２Ａがシースヒータ３１Ａから得た熱は、マイクロチューブ３２Ａ内の被反応液に伝わり、これを昇温させる。このようにして、被反応液入口ポート３２１Ａから導入された被反応液は、マイクロ流路を通過中に、昇温されつつ反応を進行させ、反応済液出口ポート３２１Ａから反応済液として導出される。
【０００８】
ところで、マイクロリアクタ１０Ａにおいて、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合、被反応液の温度が目的温度よりも上昇することがある。このような反応の場合には、冷却空気入口ポート６１から冷却空気を加圧導入して溝空間４２Ｍを循環させる。これにより、マイクロチューブ３２Ａ及びシースヒータ３１Ａを冷却することができ、延いてはマイクロチューブ３２Ａ内を流れる被反応液を冷却することができる。このようにマイクロリアクタ１０Ａでは、マイクロチューブ３２Ａ及びシースヒータ３１Ａを強制的に冷却できるため、シースヒータ３１Ａをオフにしただけでは得られない冷却効果を奏する。つまり、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合でも、過加熱とすることなく、最適の温度を保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特願２００８−３３５６１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来のマイクロリアクタ１０Ａでは、シースヒータ３１Ａとして、直径３０ｍｍ程度の径太のものを使用し、これにマイクロチューブ３２Ａを巻回した構成としていた。このようなシースヒータ３１Ａは、それ自体の熱容量がかなり大きいため、冷却空気入口ポート６１から冷却用エアーを導入し、溝空間４２Ｍを循環させても、短時間では十分な冷却効果が得られず、シースヒータ３１Ａ及びマイクロチューブ３２Ａを冷却するのに長い時間を要した。その結果、発熱を伴う反応プロセスに要する時間が長くかかるといった問題があった。また、加熱する際にも、シースヒータ３１Ａの熱容量が大きいことから、目的の高温まで上昇させるのに長い時間を要した。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、短時間で十分な加熱効果及び冷却効果の得られるマイクロリアクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、下記の本発明により達成される。なお本欄（「課題を解決するための手段」）において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する第１実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
請求項１の発明は、コイル状に巻回され内部にマイクロ流路（５）が形成されたマイクロチューブ（３２）と、マイクロチューブ（３２）を加熱するシースヒータ（３１）と、マイクロチューブ（３２）及びシースヒータ（３１）に冷却用流体を作用させる冷却部（６）とを備えるマイクロリアクタ（１）において、長尺円柱状且つ細径の細長いシースヒータ（３１）をコイル状に巻回し且つマイクロチューブ（３２）に伝熱可能な位置に設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によると、シースヒータ（３１）として、長尺円柱状且つ細径の細長いもの、即ちそれ自体の熱容量が小さいものを使用している。これにより、加熱されたシースヒータ（３１）を冷却部（６）により短時間で冷却することができる。つまり短時間で十分な冷却効果が得られる。また、加熱する際にも、シースヒータ（３１）の熱容量が小さいことから、短時間で目的の高温まで上昇させることが可能である。なお、細長いシースヒータ（３１）を使用することにより、単位長さあたりの放熱面積が小さくなるため、単位長さあたり発熱量が少なくなるが、この不都合はコイル状に巻回して長さを十分に確保することで補っている。これにより放熱面積を十分に確保することができ、十分な発熱量を得ることができるようにしている。
【００１５】
請求項２の発明は、前記シースヒータ（３１）及び前記マイクロチューブ（３２）を固定支持するための円筒状の伝熱性材からなる固定支持手段（３０）を備え、前記シースヒータ（３１）は固定支持手段（３０）の外周面または内周面のいずれか一方に外接または内接するように設けられ、前記マイクロチューブ（３２）は固定支持手段（３０）において前記シースヒータ（３１）が設けられない側の周面に内接または外接するように設けられ、前記冷却部（６）は、固定支持手段（３０）の中空部と外側とに冷却用流体を流すように構成される。
【００１６】
請求項２の発明によると、反応を開始させる段階において、シースヒータ（３１）が持つ熱は、まず固定支持手段（３０）の肉厚部を介してマイクロチューブ（３２）に伝わる。マイクロチューブ（３２）に伝わった熱は、マイクロ流路（５）を流れる被反応流体に伝わる。ここで、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合は、必要温度以上に被反応流体を昇温させないために、冷却部（６）により、固定支持手段（３０）の中空部と外側とに冷却用流体を流すことで、マイクロチューブ（３２）及びシースヒータ（３１）を冷却することができる。この冷却は、シースヒータ（３１）としてそれ自体の熱容量が小さいものを選択したために、短時間で実現される。また、シースヒータ（３１）及びマイクロチューブ（３２）は、固定支持手段（３０）への内接または外接により支持されるので、巻回部分が外力等によって歪んだり潰れたりすることがなくなり、安定したコイル形状を保持できる。
【００１７】
請求項３の発明は、前記固定支持手段（３０）の外周面に外接したシースヒータ（３１）またはマイクロチューブ（３２）のいずれか一方が、溶接または接着剤等の固着手段によって前記固定支持手段（３０）の外周面に固着してなる。
【００１８】
請求項３の発明によると、前記固定支持手段（３０）の外周面に外接したシースヒータ（３１）またはマイクロチューブ（３２）が当該外周面に確実に固定され、浮き上がったり、位置ズレを生じたりすることがない。
【００１９】
請求項４の発明は、前記シースヒータ（３１）は直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体とされる。なお「直径」とは、シースヒータ（３１）をその長手方向に垂直な平面で切ったときの断面の直径である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、短時間で十分な加熱効果及び冷却効果が得られるマイクロリアクタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１実施形態のマイクロリアクタの概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のリアクタ本体を示す外観斜視図である。
【図３】シースヒータの内部構造を示す正面一部断面図である。
【図４】第１実施形態のマイクロリアクタの側面一部断面図である。
【図５】第１実施形態のマイクロリアクタにおけるリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【図６】第２実施形態のリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【図７】従来のマイクロリアクタの基本構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明に係る第１実施形態のマイクロリアクタの概略を示す斜視図、図２は第１実施形態のリアクタ本体を示す外観斜視図、図３はシースヒータの内部構造を示す正面一部断面図、図４は第１実施形態のマイクロリアクタの側面一部断面図、図５は第１実施形態のマイクロリアクタにおけるリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【００２３】
図１に示すように、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１は、ケーシング２、リアクタ本体３及び断熱材４を備え、リアクタ本体３が、断熱材４により取り囲まれた状態でケーシング２内に収容された構成とされる。
【００２４】
ケーシング２は、ケーシング本体２１と蓋体２２とを備える。ケーシング本体２１は、上方が開放され且つ外形が直方体を呈する中空箱状体であり、ステンレス鋼等の金属を材質としている。蓋体２２は、ケーシング本体２１の上部に蝶番２３を介して開閉自在となるように取り付けられ、ケーシング本体２１と同様にステンレス鋼等の金属を材質としている。蓋体２２はフック部材２４を有しており、蓋体２２を閉めた状態でこのフック部材２４をケーシング本体２１の留め部材２５に留めることでロック状態とすることができる。
【００２５】
リアクタ本体３は、図２に示すように、コア体３０とシースヒータ３１とマイクロチューブ３２とを備える。
【００２６】
コア体３０は、ステンレス鋼等の金属を材質とした円筒体であり、その肉厚は１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましく、外径は３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。これらの諸元は、コア体３０の熱伝導性等の諸条件から考慮された値である。コア体３０の外周面は、コイル状に巻回されたシースヒータ３１が外接する被外接面とされ、また、その内周面は、コイル状に巻回されたマイクロチューブ３２が内接する被内接面とされる。コア体３０は、シースヒータ３１が発した熱をマイクロチューブ３２に伝熱する手段として機能する。また、シースヒータ３１及びマイクロチューブ３２を固定支持する手段として機能する。また、冷却空気Ｍ１，Ｍ２を流す流路を形成するための流路形成体としても機能する。
【００２７】
シースヒータ３１は、直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体からなるマイクロヒータを、図２，４，５に示すように、コア体３０の外周面にコイル状に巻回する（つまり外接させる）と共に、接着剤または溶接等の固着手段によりコア体３０の外周面に固定したものである。マイクロチューブ３２の巻回の中心軸は、コア体３０の中心軸に一致している。シースヒータ３１の巻回は、互いに隣合う外周面同士が互いに一定間隔ｄ（図５参照）をあける形態とされる。これにより、シースヒータ３１の発する熱をコア体３０に対してほぼ均一に伝熱可能としている。また、マイクロチューブ３２の巻回は、その外周面とコア体３０の内周面とが接触点Ｐ２で接触する形態とされる。
【００２８】
シースヒータ３１は、図３に示すように、シース３１１、発熱体３１２、絶縁材３１３及びリード部材３１４を備える。このようなシースヒータ３１は、リード部材３１４を介して発熱体３１２に電力を供給することで発熱体３１２を発熱させ、この発熱体３１２の熱をシース３１１に伝えることで、その表面温度を９００°Ｃまで昇温可能とされる。
【００２９】
上記シース３１１は、発熱体３１２の発熱により加熱可能な加熱表面を有する。発熱体３１２は、グラファイト、ニクロム、タンタル等の導電体粉末または粒体などを使用でき、シース３１１の内部における中心軸線まわりにほぼ均等となるように収納されている。絶縁材３１３は、マグネシア、アルミナ等の粉末からなり、発熱体３１２とシース３１１の内周面との間に充填されている。リード部材３１４は、シース３１１の一端部側において、発熱体３１２に接続された金属線等からなる。
【００３０】
また、シース３１１の途中には、熱電対式温度センサ３１５を備え、リード部材３１７を介してその温度信号をフィードバック信号として、図示しない制御装置に取り込むようになっている。なお、シースヒータ３１の表面温度は、この制御装置により、所望する任意の値に設定可能とされる。熱電対式温度センサ３１５は、感熱部としての熱電対を先端に備え、シース３１１の外周面上の一箇所または複数箇所に取り付けられる。熱電対３１６はリード部材３１７に電気接続されている。この位置で熱電対が検出した温度に基づいて、シース３１１が所望の設定温度に保たれるように、フィードバック制御されるようになっている。
【００３１】
マイクロチューブ３２は、内径が０．５ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下のマイクロ流路５を有した長尺可撓性の筒状体をコイル状に巻回してなる。このコイル状体は、コア体３０の内周面に内接するように挿設される。マイクロチューブ３２の巻回の中心軸は、コア体３０の中心軸に一致している。マイクロチューブ３２は、全体に亘ってコア体３０の内周面と接触部Ｐ１（図５参照）で接触するようになっており、コア体３０の内周面から離れることなく設けられる。これによりコア体３０を介して伝わったシースヒータ３１の熱を、接触部Ｐ１を介して直接にマイクロチューブ３２に伝熱可能としている。また、互いに隣り合うマイクロチューブ３２，３２の外周面同士が接触部Ｐ３を有するように巻回されている。これにより、コア体３０を介して伝わったシースヒータ３１の熱が、接触部Ｐ３を介して、当該マイクロチューブ３２に隣接するマイクロチューブ３２に伝わるようにし、伝熱効率を良くしている。
【００３２】
なお、マイクロチューブ３２の材質に金属を用いることにより、接触部Ｐ２におけるコア体３０からマイクロチューブ３２への熱伝導性、及び接触部Ｐ３で互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２間での熱伝導性を良くすることができる。これにより、マイクロ流路５を流れる被反応液への伝熱速度を高めることができる。このような金属としては例えば、ステンレス鋼やハステロイ（米国ヘインズ・インターナショナル社の登録商標）等を用いることができる。また、上記のように巻回することで、互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２とコア体３０とにより、微小な空間Ｓ１が形成される。このような微小な空間Ｓ１の中で存在する空気は熱容量が極めて小さいため、容易に加熱される。マイクロリアクタ１では、コア体３０を介して伝わるシースヒータ３１の熱を、この加熱空気からもマイクロチューブ３２に伝えることができるようにしている。
【００３３】
このようなマイクロチューブ３２は、コア体３０に対して密に巻回される。具体的には、コア体３０の表面のうち８０パーセント以上をマイクロチューブ３２で巻回することが好ましい。これにより、接触部Ｐ２はコア体３０における広範囲に亘って存在することになる。つまり、マイクロチューブ３２がコア体３０に直接に接触する箇所が、一つのコア体３０について多く確保できる。これにより、コア体３０を介して伝わるシースヒータ３１の熱をマイクロチューブ３２に損失少なく伝えるようにできる。
【００３４】
また、マイクロチューブ３２に形成されるマイクロ流路５は、上述したように、内径が０．５ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下という微小なものであるため、次に示す理由により、伝熱効率が良い。即ち、マイクロチューブ３２においてマイクロ流路５の単位容積Ｖと、その単位容積Ｖに対する周面の表面積Ｓとしたとき、Ｖが非常に小さい分、Ｓ／Ｖの値を大きくすることができ、マイクロ流路５を流れる単位容積あたりの流体に伝わる熱量を大きく確保できるからである。
【００３５】
断熱材４は、図１，４に示すように、リアクタ本体３を取り囲むように設けられる。断熱材４は、第１断熱材４１と第２断熱材４２とからなる。第１断熱材４１は、リアクタ本体３を収容するための溝空間４２Ｍを形成するように設けられる。この溝空間４２Ｍは、リアクタ本体３との間に所定広さの空間を形成するように設けられる。この所定広さの空間は、冷却空気が流れる部屋とされる。第２断熱材４２は、第１断熱材４１に密着してこれを取り囲むように設けられる。第１断熱材４１及び第２断熱材４２は、例えばファインフレックス（株式会社ニチアス社の登録商標）ハードボードからなる。断熱材４により、リアクタ本体３の保温性を確保し、シースヒータ３１から放射される熱の有効利用を図ると共に、ケーシング２が高温になることを防止している。
【００３６】
冷却部６は、冷却空気入口ポート６１、冷却空気出口ポート６２及び冷却空気ファン（図示せず）などからなる。冷却空気入口ポート６１及び冷却空気出口ポート６２は溝空間４２Ｍに連通するように設けられる。冷却空気入口ポート６１は、冷却空気ファンの空気供給側に配管接続される。冷却空気出口ポート６２は、外部空間に連通しており、冷却空気ファンから供給され溝空間４２Ｍを流れた冷却空気が系外排気として外部へ排気されるようになっている。
【００３７】
次に、本発明に係るマイクロリアクタ１の使用例について説明する。マイクロリアクタ１は、蓋体２２をロックした状態でマイクロプラントに組み込まれて使用される。具体的には、マイクロリアクタ１における入口ポート３２１は、図示しない被反応液供給部に配管接続される。この被反応液供給部は、被反応液を所定の圧力で圧送可能に構成される。ここでの被反応液は、反応に必要とされる温度がＴ１（常温以上且つ６００°Ｃ以下）の液体であるものとする。このような被反応液は、異なる複数種類の液体の混合液からなるものとする。また、出口ポート３２２は、図示しない反応済み液回収タンクに配管接続される。シースヒータ３１は、図示しない制御装置にリード部材３１４，３１７により電気接続される。この制御装置は、シース３１１の温度がＴ２となるように設定可能とされる。この温度Ｔ２は、具体的には、マイクロ流路５を流れる被反応液を、Ｔ１の温度に昇温できる設定温度であり、少なくともＴ１よりも高い値である。
【００３８】
このような構成・設定の下で、リアクタ本体３における入口ポート３２１（図１参照）からは被反応液が導入される。導入された被反応液は、マイクロ流路５を流れて出口ポート３２２へと向かう。一方、シースヒータ３１は、シース３１１がＴ２の温度に昇温するように加熱される。これによりマイクロチューブ３２は、次のようにして昇温する。即ち、Ｔ２の温度に昇温したシース３１１が持つ熱は、図５に示す接触部Ｐ１を介してコア体３０に伝わる。シース３１１からコア体３０に伝わった熱は、接触部Ｐ２を介してマイクロチューブ３２に伝わる。また、接触部Ｐ２を介してマイクロチューブ３２に伝わった熱は、接触部Ｐ３を介して、当該マイクロチューブ３２に隣接するマイクロチューブ３２に伝わる。更に、コア体３０の熱は、微小空間Ｓ１に存在する空気を介してもマイクロチューブ３２に伝わる。このようにしてシースヒータ３１の熱がマイクロチューブ３２に伝わる。
【００３９】
以上のようにしてマイクロチューブ３２に伝わった熱は、マイクロ流路５を流れる被反応液に伝わる。被反応液は、マイクロチューブ３２におけるマイクロ流路５を通過中に、温度Ｔ１に昇温されつつ反応を進行させて、反応済み液が出口ポート３２２（図１参照）から導出される。このとき断熱材４により、シースヒータ３１の熱が外部に逃げることが防止される。これにより、シースヒータ３１から放出される熱の有効利用を図ることができる。それと共にケーシング２が高温になることを防止することができる。
【００４０】
マイクロリアクタ１において、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合、被反応液の温度が目的温度よりも上昇することがある。このような反応の場合には、冷却空気ファンにより加圧した冷却空気を冷却空気入口ポート６１から導入して溝空間４２Ｍを流す。この冷却空気は、コア体３０の中空部とコア体３０の外側部とをコア体３０の長手方向に沿って流れる。図５に示すように、コア体３０の中空部を流れる冷却空気Ｍ１は、マイクロチューブ３２を冷却し、コア体３０の外側部を流れる冷却空気Ｍ２は、シースヒータ３１を冷却する。マイクロリアクタ１では、シースヒータ３１として、直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体のもの、即ちそれ自体の熱容量が小さいものを使用している。これにより、加熱されたシースヒータ３１を冷却部６により短時間で冷却することができる。つまり、短時間で十分な冷却効果が得られる。また、加熱する際にも、シースヒータ３１の熱容量が小さいことから、短時間で目的の高温まで上昇させることが可能である。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態のリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【００４２】
第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａは、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１の変形例であり、基本的には、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１におけるリアクタ本体３に代えてリアクタ本体３′を有する。リアクタ本体３′は、マイクロチューブ３２′、コア体３０及びシースヒータ３１′を備える。マイクロチューブ３２′は、第１実施形態におけるマイクロチューブ３２と同様な巻回形態であるが、コア体３０の外周面に外接するように設けられる点で、第１実施形態とは異なる。マイクロチューブ３２′は、溶接または接着剤等の固着手段によって、コア体３０の外周面に固着される。
【００４３】
第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａにおいても、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１と同様にシースヒータ３１として、直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体のもの、即ちそれ自体の熱容量が小さいものを使用しているため、冷却空気Ｍ１，Ｍ２を作用させたときに、短時間で十分な冷却効果を得ることができる。また、加熱する際にも、短時間で目的の高温まで上昇させることが可能である。
【００４４】
以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明を行ったが、上に開示した２つの実施形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に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ことが意図される。即ち、マイクロリアクタ１，１Ａの全体または一部の構造、形状、サイズ、材質、個数などは、本発明の趣旨に沿って種々に変更することができる。また、上に開示した実施形態では、被反応流体は液体として例示したが、気体とすることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１ マイクロリアクタ
１Ａ マイクロリアクタ
５ マイクロ流路
６ 冷却部
３１ シースヒータ
３１′ シースヒータ
３２ マイクロチューブ
３２′ マイクロチューブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路を用いて、流体の混合や反応を行うマイクロリアクタに関する。より詳しくは、コイル状に巻回され内部にマイクロ流路が形成されたマイクロチューブと、マイクロチューブを加熱するシースヒータと、マイクロチューブ及びシースヒータに冷却用流体を作用させる冷却部とを備えるマイクロリアクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のマイクロリアクタとして、本出願人は、以前に特許文献１を特許出願した。図７は従来のマイクロリアクタの基本構成を示す斜視図である。図７に示すように、従来のマイクロリアクタ１０Ａは、ケーシング２、リアクタ本体３Ａ、断熱材４及び冷却部６を備える。なお、後述の本発明に係るマイクロリアクタ１と同一の構成要素には、それらと同一の符号を付してある。
【０００３】
ケーシング２は、中空箱状体のケーシング本体２１と、このケーシング本体２１に対して開閉自在となるように取り付けられた蓋体２２とを備える。
【０００４】
リアクタ本体３Ａは、シースヒータ３１Ａとマイクロチューブ３２Ａとを備える。シースヒータ３１Ａは、長尺の略円柱形状をなし、内部に充填された発熱体３１２Ａを通電により発熱させることで、その表面温度を９００°Ｃまで昇温可能とされる。その太さは、直径３０ｍｍ程度の径太のものとされる。マイクロチューブ３２Ａは、内部にマイクロ流路が形成された長尺可撓性のチューブ体をシースヒータ３１Ａにコイル状に巻回した形態とされる。マイクロチューブ３２Ａは、被反応液が導入される被反応液入口ポート３２１Ａを一端に備え、マイクロ流路内で反応を済ませた反応済液を導出する反応済液出口ポート３２２Ａを他端に備える。
【０００５】
断熱材４は、リアクタ本体３Ａを収容するための溝空間４２Ｍを有し、リアクタ本体３Ａを取り囲むように設けられる。この溝空間４２Ｍは、リアクタ本体３Ａとの間に所定広さの空間が形成されるサイズとされる。
【０００６】
冷却部６は、冷却空気入口ポート６１、冷却空気出口ポート６２及び冷却空気貯留タンク（図示せず）などからなる。冷却空気入口ポート６１及び冷却空気出口ポート６２は溝空間４２Ｍに連通するように設けられる。冷却空気入口ポート６１は、バルブ及び加圧ポンプを介して冷却空気貯留タンクの空気供給側に配管接続される。冷却空気出口ポート６２は、冷却空気貯留タンクのリターン側に配管接続される。
【０００７】
マイクロリアクタ１０Ａは、蓋体２２を閉めた状態で、マイクロ化学プラントに組み込まれて、次のようにして使用される。即ち、被反応液入口ポート３２１Ａからは被反応液を導入する。一方、リード部材３１４Ａを介して発熱体３１２Ａに電力を供給する。これにより、シースヒータ３１Ａの表面温度を所望の温度まで昇温させる。シースヒータ３１Ａの昇温によりマイクロチューブ３２Ａが加熱される。マイクロチューブ３２Ａがシースヒータ３１Ａから得た熱は、マイクロチューブ３２Ａ内の被反応液に伝わり、これを昇温させる。このようにして、被反応液入口ポート３２１Ａから導入された被反応液は、マイクロ流路を通過中に、昇温されつつ反応を進行させ、反応済液出口ポート３２１Ａから反応済液として導出される。
【０００８】
ところで、マイクロリアクタ１０Ａにおいて、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合、被反応液の温度が目的温度よりも上昇することがある。このような反応の場合には、冷却空気入口ポート６１から冷却空気を加圧導入して溝空間４２Ｍを循環させる。これにより、マイクロチューブ３２Ａ及びシースヒータ３１Ａを冷却することができ、延いてはマイクロチューブ３２Ａ内を流れる被反応液を冷却することができる。このようにマイクロリアクタ１０Ａでは、マイクロチューブ３２Ａ及びシースヒータ３１Ａを強制的に冷却できるため、シースヒータ３１Ａをオフにしただけでは得られない冷却効果を奏する。つまり、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合でも、過加熱とすることなく、最適の温度を保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特願２００８−３３５６１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来のマイクロリアクタ１０Ａでは、シースヒータ３１Ａとして、直径３０ｍｍ程度の径太のものを使用し、これにマイクロチューブ３２Ａを巻回した構成としていた。このようなシースヒータ３１Ａは、それ自体の熱容量がかなり大きいため、冷却空気入口ポート６１から冷却用エアーを導入し、溝空間４２Ｍを循環させても、短時間では十分な冷却効果が得られず、シースヒータ３１Ａ及びマイクロチューブ３２Ａを冷却するのに長い時間を要した。その結果、発熱を伴う反応プロセスに要する時間が長くかかるといった問題があった。また、加熱する際にも、シースヒータ３１Ａの熱容量が大きいことから、目的の高温まで上昇させるのに長い時間を要した。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、短時間で十分な加熱効果及び冷却効果の得られるマイクロリアクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、下記の本発明により達成される。なお本欄（「課題を解決するための手段」）において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する第１実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
請求項１の発明は、コイル状に巻回され内部にマイクロ流路（５）が形成されたマイクロチューブ（３２）と、マイクロチューブ（３２）を加熱するシースヒータ（３１）と、マイクロチューブ（３２）及びシースヒータ（３１）に冷却用流体を作用させる冷却部（６）とを備えるマイクロリアクタ（１）において、長尺円柱状且つ細径の細長いシースヒータ（３１）をコイル状に巻回し且つマイクロチューブ（３２）に伝熱可能な位置に設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によると、シースヒータ（３１）として、長尺円柱状且つ細径の細長いもの、即ちそれ自体の熱容量が小さいものを使用している。これにより、加熱されたシースヒータ（３１）を冷却部（６）により短時間で冷却することができる。つまり短時間で十分な冷却効果が得られる。また、加熱する際にも、シースヒータ（３１）の熱容量が小さいことから、短時間で目的の高温まで上昇させることが可能である。なお、細長いシースヒータ（３１）を使用することにより、単位長さあたりの放熱面積が小さくなるため、単位長さあたり発熱量が少なくなるが、この不都合はコイル状に巻回して長さを十分に確保することで補っている。これにより放熱面積を十分に確保することができ、十分な発熱量を得ることができるようにしている。
【００１５】
請求項２の発明は、前記シースヒータ（３１）及び前記マイクロチューブ（３２）を固定支持するための円筒状の伝熱性材からなる固定支持手段（３０）を備え、前記シースヒータ（３１）は固定支持手段（３０）の外周面または内周面のいずれか一方に外接または内接するように設けられ、前記マイクロチューブ（３２）は固定支持手段（３０）において前記シースヒータ（３１）が設けられない側の周面に内接または外接するように設けられ、前記冷却部（６）は、固定支持手段（３０）の中空部と外側とに冷却用流体を流すように構成される。
【００１６】
請求項２の発明によると、反応を開始させる段階において、シースヒータ（３１）が持つ熱は、まず固定支持手段（３０）の肉厚部を介してマイクロチューブ（３２）に伝わる。マイクロチューブ（３２）に伝わった熱は、マイクロ流路（５）を流れる被反応流体に伝わる。ここで、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合は、必要温度以上に被反応流体を昇温させないために、冷却部（６）により、固定支持手段（３０）の中空部と外側とに冷却用流体を流すことで、マイクロチューブ（３２）及びシースヒータ（３１）を冷却することができる。この冷却は、シースヒータ（３１）としてそれ自体の熱容量が小さいものを選択したために、短時間で実現される。また、シースヒータ（３１）及びマイクロチューブ（３２）は、固定支持手段（３０）への内接または外接により支持されるので、巻回部分が外力等によって歪んだり潰れたりすることがなくなり、安定したコイル形状を保持できる。
【００１７】
請求項３の発明は、前記固定支持手段（３０）の外周面に外接したシースヒータ（３１）またはマイクロチューブ（３２）のいずれか一方が、溶接または接着剤等の固着手段によって前記固定支持手段（３０）の外周面に固着してなる。
【００１８】
請求項３の発明によると、前記固定支持手段（３０）の外周面に外接したシースヒータ（３１）またはマイクロチューブ（３２）が当該外周面に確実に固定され、浮き上がったり、位置ズレを生じたりすることがない。
【００１９】
請求項４の発明は、前記シースヒータ（３１）は直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体とされる。なお「直径」とは、シースヒータ（３１）をその長手方向に垂直な平面で切ったときの断面の直径である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、短時間で十分な加熱効果及び冷却効果が得られるマイクロリアクタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１実施形態のマイクロリアクタの概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のリアクタ本体を示す外観斜視図である。
【図３】シースヒータの内部構造を示す正面一部断面図である。
【図４】第１実施形態のマイクロリアクタの側面一部断面図である。
【図５】第１実施形態のマイクロリアクタにおけるリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【図６】第２実施形態のリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【図７】従来のマイクロリアクタの基本構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明に係る第１実施形態のマイクロリアクタの概略を示す斜視図、図２は第１実施形態のリアクタ本体を示す外観斜視図、図３はシースヒータの内部構造を示す正面一部断面図、図４は第１実施形態のマイクロリアクタの側面一部断面図、図５は第１実施形態のマイクロリアクタにおけるリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【００２３】
図１に示すように、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１は、ケーシング２、リアクタ本体３及び断熱材４を備え、リアクタ本体３が、断熱材４により取り囲まれた状態でケーシング２内に収容された構成とされる。
【００２４】
ケーシング２は、ケーシング本体２１と蓋体２２とを備える。ケーシング本体２１は、上方が開放され且つ外形が直方体を呈する中空箱状体であり、ステンレス鋼等の金属を材質としている。蓋体２２は、ケーシング本体２１の上部に蝶番２３を介して開閉自在となるように取り付けられ、ケーシング本体２１と同様にステンレス鋼等の金属を材質としている。蓋体２２はフック部材２４を有しており、蓋体２２を閉めた状態でこのフック部材２４をケーシング本体２１の留め部材２５に留めることでロック状態とすることができる。
【００２５】
リアクタ本体３は、図２に示すように、コア体３０とシースヒータ３１とマイクロチューブ３２とを備える。
【００２６】
コア体３０は、ステンレス鋼等の金属を材質とした円筒体であり、その肉厚は１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましく、外径は３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。これらの諸元は、コア体３０の熱伝導性等の諸条件から考慮された値である。コア体３０の外周面は、コイル状に巻回されたシースヒータ３１が外接する被外接面とされ、また、その内周面は、コイル状に巻回されたマイクロチューブ３２が内接する被内接面とされる。コア体３０は、シースヒータ３１が発した熱をマイクロチューブ３２に伝熱する手段として機能する。また、シースヒータ３１及びマイクロチューブ３２を固定支持する手段として機能する。また、冷却空気Ｍ１，Ｍ２を流す流路を形成するための流路形成体としても機能する。
【００２７】
シースヒータ３１は、直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体からなるマイクロヒータを、図２，４，５に示すように、コア体３０の外周面にコイル状に巻回する（つまり外接させる）と共に、接着剤または溶接等の固着手段によりコア体３０の外周面に固定したものである。マイクロチューブ３２の巻回の中心軸は、コア体３０の中心軸に一致している。シースヒータ３１の巻回は、互いに隣合う外周面同士が互いに一定間隔ｄ（図５参照）をあける形態とされる。これにより、シースヒータ３１の発する熱をコア体３０に対してほぼ均一に伝熱可能としている。また、マイクロチューブ３２の巻回は、その外周面とコア体３０の内周面とが接触点Ｐ２で接触する形態とされる。
【００２８】
シースヒータ３１は、図３に示すように、シース３１１、発熱体３１２、絶縁材３１３及びリード部材３１４を備える。このようなシースヒータ３１は、リード部材３１４を介して発熱体３１２に電力を供給することで発熱体３１２を発熱させ、この発熱体３１２の熱をシース３１１に伝えることで、その表面温度を９００°Ｃまで昇温可能とされる。
【００２９】
上記シース３１１は、発熱体３１２の発熱により加熱可能な加熱表面を有する。発熱体３１２は、グラファイト、ニクロム、タンタル等の導電体粉末または粒体などを使用でき、シース３１１の内部における中心軸線まわりにほぼ均等となるように収納されている。絶縁材３１３は、マグネシア、アルミナ等の粉末からなり、発熱体３１２とシース３１１の内周面との間に充填されている。リード部材３１４は、シース３１１の一端部側において、発熱体３１２に接続された金属線等からなる。
【００３０】
また、シース３１１の途中には、熱電対式温度センサ３１５を備え、リード部材３１７を介してその温度信号をフィードバック信号として、図示しない制御装置に取り込むようになっている。なお、シースヒータ３１の表面温度は、この制御装置により、所望する任意の値に設定可能とされる。熱電対式温度センサ３１５は、感熱部としての熱電対を先端に備え、シース３１１の外周面上の一箇所または複数箇所に取り付けられる。熱電対３１６はリード部材３１７に電気接続されている。この位置で熱電対が検出した温度に基づいて、シース３１１が所望の設定温度に保たれるように、フィードバック制御されるようになっている。
【００３１】
マイクロチューブ３２は、内径が０．５ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下のマイクロ流路５を有した長尺可撓性の筒状体をコイル状に巻回してなる。このコイル状体は、コア体３０の内周面に内接するように挿設される。マイクロチューブ３２の巻回の中心軸は、コア体３０の中心軸に一致している。マイクロチューブ３２は、全体に亘ってコア体３０の内周面と接触部Ｐ１（図５参照）で接触するようになっており、コア体３０の内周面から離れることなく設けられる。これによりコア体３０を介して伝わったシースヒータ３１の熱を、接触部Ｐ１を介して直接にマイクロチューブ３２に伝熱可能としている。また、互いに隣り合うマイクロチューブ３２，３２の外周面同士が接触部Ｐ３を有するように巻回されている。これにより、コア体３０を介して伝わったシースヒータ３１の熱が、接触部Ｐ３を介して、当該マイクロチューブ３２に隣接するマイクロチューブ３２に伝わるようにし、伝熱効率を良くしている。
【００３２】
なお、マイクロチューブ３２の材質に金属を用いることにより、接触部Ｐ２におけるコア体３０からマイクロチューブ３２への熱伝導性、及び接触部Ｐ３で互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２間での熱伝導性を良くすることができる。これにより、マイクロ流路５を流れる被反応液への伝熱速度を高めることができる。このような金属としては例えば、ステンレス鋼やハステロイ（米国ヘインズ・インターナショナル社の登録商標）等を用いることができる。また、上記のように巻回することで、互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２とコア体３０とにより、微小な空間Ｓ１が形成される。このような微小な空間Ｓ１の中で存在する空気は熱容量が極めて小さいため、容易に加熱される。マイクロリアクタ１では、コア体３０を介して伝わるシースヒータ３１の熱を、この加熱空気からもマイクロチューブ３２に伝えることができるようにしている。
【００３３】
このようなマイクロチューブ３２は、コア体３０に対して密に巻回される。具体的には、コア体３０の表面のうち８０パーセント以上をマイクロチューブ３２で巻回することが好ましい。これにより、接触部Ｐ２はコア体３０における広範囲に亘って存在することになる。つまり、マイクロチューブ３２がコア体３０に直接に接触する箇所が、一つのコア体３０について多く確保できる。これにより、コア体３０を介して伝わるシースヒータ３１の熱をマイクロチューブ３２に損失少なく伝えるようにできる。
【００３４】
また、マイクロチューブ３２に形成されるマイクロ流路５は、上述したように、内径が０．５ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下という微小なものであるため、次に示す理由により、伝熱効率が良い。即ち、マイクロチューブ３２においてマイクロ流路５の単位容積Ｖと、その単位容積Ｖに対する周面の表面積Ｓとしたとき、Ｖが非常に小さい分、Ｓ／Ｖの値を大きくすることができ、マイクロ流路５を流れる単位容積あたりの流体に伝わる熱量を大きく確保できるからである。
【００３５】
断熱材４は、図１，４に示すように、リアクタ本体３を取り囲むように設けられる。断熱材４は、第１断熱材４１と第２断熱材４２とからなる。第１断熱材４１は、リアクタ本体３を収容するための溝空間４２Ｍを形成するように設けられる。この溝空間４２Ｍは、リアクタ本体３との間に所定広さの空間を形成するように設けられる。この所定広さの空間は、冷却空気が流れる部屋とされる。第２断熱材４２は、第１断熱材４１に密着してこれを取り囲むように設けられる。第１断熱材４１及び第２断熱材４２は、例えばファインフレックス（株式会社ニチアス社の登録商標）ハードボードからなる。断熱材４により、リアクタ本体３の保温性を確保し、シースヒータ３１から放射される熱の有効利用を図ると共に、ケーシング２が高温になることを防止している。
【００３６】
冷却部６は、冷却空気入口ポート６１、冷却空気出口ポート６２及び冷却空気ファン（図示せず）などからなる。冷却空気入口ポート６１及び冷却空気出口ポート６２は溝空間４２Ｍに連通するように設けられる。冷却空気入口ポート６１は、冷却空気ファンの空気供給側に配管接続される。冷却空気出口ポート６２は、外部空間に連通しており、冷却空気ファンから供給され溝空間４２Ｍを流れた冷却空気が系外排気として外部へ排気されるようになっている。
【００３７】
次に、本発明に係るマイクロリアクタ１の使用例について説明する。マイクロリアクタ１は、蓋体２２をロックした状態でマイクロプラントに組み込まれて使用される。具体的には、マイクロリアクタ１における入口ポート３２１は、図示しない被反応液供給部に配管接続される。この被反応液供給部は、被反応液を所定の圧力で圧送可能に構成される。ここでの被反応液は、反応に必要とされる温度がＴ１（常温以上且つ６００°Ｃ以下）の液体であるものとする。このような被反応液は、異なる複数種類の液体の混合液からなるものとする。また、出口ポート３２２は、図示しない反応済み液回収タンクに配管接続される。シースヒータ３１は、図示しない制御装置にリード部材３１４，３１７により電気接続される。この制御装置は、シース３１１の温度がＴ２となるように設定可能とされる。この温度Ｔ２は、具体的には、マイクロ流路５を流れる被反応液を、Ｔ１の温度に昇温できる設定温度であり、少なくともＴ１よりも高い値である。
【００３８】
このような構成・設定の下で、リアクタ本体３における入口ポート３２１（図１参照）からは被反応液が導入される。導入された被反応液は、マイクロ流路５を流れて出口ポート３２２へと向かう。一方、シースヒータ３１は、シース３１１がＴ２の温度に昇温するように加熱される。これによりマイクロチューブ３２は、次のようにして昇温する。即ち、Ｔ２の温度に昇温したシース３１１が持つ熱は、図５に示す接触部Ｐ１を介してコア体３０に伝わる。シース３１１からコア体３０に伝わった熱は、接触部Ｐ２を介してマイクロチューブ３２に伝わる。また、接触部Ｐ２を介してマイクロチューブ３２に伝わった熱は、接触部Ｐ３を介して、当該マイクロチューブ３２に隣接するマイクロチューブ３２に伝わる。更に、コア体３０の熱は、微小空間Ｓ１に存在する空気を介してもマイクロチューブ３２に伝わる。このようにしてシースヒータ３１の熱がマイクロチューブ３２に伝わる。
【００３９】
以上のようにしてマイクロチューブ３２に伝わった熱は、マイクロ流路５を流れる被反応液に伝わる。被反応液は、マイクロチューブ３２におけるマイクロ流路５を通過中に、温度Ｔ１に昇温されつつ反応を進行させて、反応済み液が出口ポート３２２（図１参照）から導出される。このとき断熱材４により、シースヒータ３１の熱が外部に逃げることが防止される。これにより、シースヒータ３１から放出される熱の有効利用を図ることができる。それと共にケーシング２が高温になることを防止することができる。
【００４０】
マイクロリアクタ１において、被反応液の反応が発熱を伴う反応である場合、被反応液の温度が目的温度よりも上昇することがある。このような反応の場合には、冷却空気ファンにより加圧した冷却空気を冷却空気入口ポート６１から導入して溝空間４２Ｍを流す。この冷却空気は、コア体３０の中空部とコア体３０の外側部とをコア体３０の長手方向に沿って流れる。図５に示すように、コア体３０の中空部を流れる冷却空気Ｍ１は、マイクロチューブ３２を冷却し、コア体３０の外側部を流れる冷却空気Ｍ２は、シースヒータ３１を冷却する。マイクロリアクタ１では、シースヒータ３１として、直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体のもの、即ちそれ自体の熱容量が小さいものを使用している。これにより、加熱されたシースヒータ３１を冷却部６により短時間で冷却することができる。つまり、短時間で十分な冷却効果が得られる。また、加熱する際にも、シースヒータ３１の熱容量が小さいことから、短時間で目的の高温まで上昇させることが可能である。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態のリアクタ本体の要部を示す正面一部断面図である。
【００４２】
第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａは、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１の変形例であり、基本的には、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１におけるリアクタ本体３に代えてリアクタ本体３′を有する。リアクタ本体３′は、マイクロチューブ３２′、コア体３０及びシースヒータ３１′を備える。マイクロチューブ３２′は、第１実施形態におけるマイクロチューブ３２と同様な巻回形態であるが、コア体３０の外周面に外接するように設けられる点で、第１実施形態とは異なる。マイクロチューブ３２′は、溶接または接着剤等の固着手段によって、コア体３０の外周面に固着される。
【００４３】
第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａにおいても、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１と同様にシースヒータ３１として、直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体のもの、即ちそれ自体の熱容量が小さいものを使用しているため、冷却空気Ｍ１，Ｍ２を作用させたときに、短時間で十分な冷却効果を得ることができる。また、加熱する際にも、短時間で目的の高温まで上昇させることが可能である。
【００４４】
以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明を行ったが、上に開示した２つの実施形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に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ことが意図される。即ち、マイクロリアクタ１，１Ａの全体または一部の構造、形状、サイズ、材質、個数などは、本発明の趣旨に沿って種々に変更することができる。また、上に開示した実施形態では、被反応流体は液体として例示したが、気体とすることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１ マイクロリアクタ
１Ａ マイクロリアクタ
５ マイクロ流路
６ 冷却部
３１ シースヒータ
３１′ シースヒータ
３２ マイクロチューブ
３２′ マイクロチューブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に巻回され内部にマイクロ流路が形成されたマイクロチューブと、マイクロチューブを加熱するシースヒータと、マイクロチューブ及びシースヒータに冷却用流体を作用させる冷却部とを備えるマイクロリアクタにおいて、長尺円柱状且つ細径の細長いシースヒータをコイル状に巻回し且つマイクロチューブに伝熱可能な位置に設けたことを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項２】
前記シースヒータ及び前記マイクロチューブを固定支持するための円筒状の伝熱性材からなる固定支持手段を備え、
前記シースヒータは固定支持手段の外周面または内周面のいずれか一方に外接または内接するように設けられ、
前記マイクロチューブは固定支持手段において前記シースヒータが設けられない側の周面に内接または外接するように設けられ、
前記冷却部は、固定支持手段の中空部と外側とに冷却用流体を流すように構成された請求項１に記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
前記固定支持手段の外周面に外接したシースヒータまたはマイクロチューブのいずれか一方が、溶接または接着剤等の固着手段によって前記固定支持手段の外周面に固着してなる請求項２に記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
前記シースヒータは直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体とされた請求項１から請求項３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項１】
コイル状に巻回され内部にマイクロ流路が形成されたマイクロチューブと、マイクロチューブを加熱するシースヒータと、マイクロチューブ及びシースヒータに冷却用流体を作用させる冷却部とを備えるマイクロリアクタにおいて、長尺円柱状且つ細径の細長いシースヒータをコイル状に巻回し且つマイクロチューブに伝熱可能な位置に設けたことを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項２】
前記シースヒータ及び前記マイクロチューブを固定支持するための円筒状の伝熱性材からなる固定支持手段を備え、
前記シースヒータは固定支持手段の外周面または内周面のいずれか一方に外接または内接するように設けられ、
前記マイクロチューブは固定支持手段において前記シースヒータが設けられない側の周面に内接または外接するように設けられ、
前記冷却部は、固定支持手段の中空部と外側とに冷却用流体を流すように構成された請求項１に記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
前記固定支持手段の外周面に外接したシースヒータまたはマイクロチューブのいずれか一方が、溶接または接着剤等の固着手段によって前記固定支持手段の外周面に固着してなる請求項２に記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
前記シースヒータは直径４．８ｍｍ以下の細長い長尺円柱状体とされた請求項１から請求項３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２２７９０１（Ｐ２０１０−２２７９０１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１２２３（Ｐ２００９−８１２２３）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]