流体混合装置
【課題】２種以上の流体を均一に混合できるマイクロミキサーを提供する。
【解決手段】混合流体を得る混合器（１）と混合器（１）の出口に接続され混合流体を更に混合する混合器（２）とを有する流体混合装置であり、混合器（１）は第一の流体が流通する微小管状流路１と、第二の流体が流通する微小管状流路２と、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部を有し、混合器（２）は混合流体が流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さく、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を流通する流体断面積と、微小管状流路２内を流通する流体断面積の断面積との合計面積に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を流通する流体断面積の比が１／２〜１／１００である。
【解決手段】混合流体を得る混合器（１）と混合器（１）の出口に接続され混合流体を更に混合する混合器（２）とを有する流体混合装置であり、混合器（１）は第一の流体が流通する微小管状流路１と、第二の流体が流通する微小管状流路２と、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部を有し、混合器（２）は混合流体が流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さく、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を流通する流体断面積と、微小管状流路２内を流通する流体断面積の断面積との合計面積に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を流通する流体断面積の比が１／２〜１／１００である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が１０倍程度高い流体を混合する場合でも均一に混合できる流体混合装置、好ましくは、微小管状流路を有するマイクロミキサーを有する流体混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
晶析等による微粒子製造工程や化学反応工程において、少なくとも二種類以上の流体の混合を目的として各種静止ミキサーが提案されている。なかでも混合する流体をマイクロ流路内に供給するマイクロミキサーが効率的な流体混合装置として注目されている。
【０００３】
マイクロミキサーは、少なくとも二種類以上の流体を流路幅が１０μｍから１０００μｍ程度のマイクロ流路で微小な流れに分割し、しかる後に混合するための機構を有している。マイクロミキサー内に供給された流体は、微小な流れに分割されたことで拡散距離が短くなり、その混合速度が速くなるため、従来の静止ミキサーに比べて短時間で効率的に混合される。
【０００４】
マイクロミキサーの構造としては、例えばＹ字型の流路を有する構造のミキサー（Ｙ字マイクロミキサー）が知られている。Ｙ字型マイクロミキサーは一枚のプレートに第１流体を流す流路と第２流体を流す流路とが鋭角的、即ちＹ字型に交差し、１本の合流路となる構造を有している。このミキサーに供給された各流体は、流路の交差部において層流状態で合流し、相互拡散により混合される。
【０００５】
上記Ｙ字型マイクロミキサーに低粘度流体とその流体よりも粘度が１０倍程度高い流体（異粘性流体）を同流量で流通した場合、二種類の流体の圧損が同じになろうとする。すなわち、粘度が低い流体は流速が速くなり、マイクロ流路の使用断面比率が小さくなる。高い粘度流体はその逆になることで圧損が同じになる。粘度差がある程度大きく場合、粘度が低い流体は極端に小さな断面の中を高速の流速で流れることになりになり、間欠送りなど不安定な流れの原因になる。このため安定した流体の流通ができず、流体を均一に混合できない問題がある。このようにマイクロ流路内での液体の相互拡散では低粘度同士の混合では問題はない場合が多いが、異粘性流体や高粘度流体では混合性を低下する問題が多く発生する可能性が高い。
【０００６】
前記Ｙ字型マイクロミキサー以外の他のマイクロミキサーとしては、例えば、混合対象である反応物Ａが流れる微細チャンネル（微小管状流路）が形成されたプレートと、反応物Ｂが流れる微細チャンネルが形成されたプレートとが積層された構造を有する積層型マイクロミキサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。該積層型マイクロミキサーが有する各微細チャンネルは、プレートの上面からみて鋭角をなす状態で配置され、各流体は各微細チャンネルの出口に設けられた合流室で合流し、混合される。
【０００７】
特許文献１に記載された積層された構造と、流体を合流させる合流室とを設けたマイクロミキサー（出口混合型マイクロミキサー）は、上下に積層配置した二枚のプレートの、それぞれのプレートにマイクロ流路を形成し、形成されたそれぞれのマイクロ流路は共通の出口である混合室に向かい交差している構造を有する。また、該流路幅及び深さは２５０μｍ以下であり、低粘度で瞬時に混合し易い流体を対象としており、高粘度流体同士や異粘性流体に対応したミキサーではない。その為、特許文献１に記載されたミキサーを用いた流体混合装置に高粘度流体や異粘性流体を流通した場合、圧損や詰まり等が発生し、流通が困難となり、十分に混合できなくなる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表平９−５１２７４２号公報（１２頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも１０倍程度高い流体を混合する場合でも混合効率が良好で、均一に混合できる流体混合装置を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一般的に、マイクロミキサーを連結することで、流体の混合は良くなる。この知見をもとに本発明者らは上記課題を解決する為に鋭意検討した結果、２種類の流体混合器（第一の混合器と第二の混合器）を直列に繋いだ流体混合装置であり、第一の混合器として第一の流体と第二の流体とをそれぞれ別個に流通する微小管状流路と、第一の流体と第二の流体とを混合する混合部を有する混合器を用い、第二の混合器として微小管状流路を有し、該微小管状流路の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積である混合器を用い、しかも、第一の混合器の混合部に接する微小管状流路を液蜜状に流通する流体断面積の合計面積（Ａ）と第二の混合器の微小管状流路内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比が特定の範囲、具体的には、〔（Ｂ）／（Ａ）〕で１／２〜１／１００の範囲にある流体混合装置を用いることにより、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が１０倍以上高い流体を混合する場合でも混合効率が良好で、均一に混合できること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明は、第一の流体と第二の流体との混合流体を得る混合器（１）と混合器（１）の出口に接続され混合器（１）から排出される混合流体を更に混合する混合器（２）とを有する流体混合装置であり、
混合器（１）は第一の流体が液密状に流通する微小管状流路１と、第二の流体が液密状に流通する微小管状流路２と、微小管状流路１から排出された第一の流体と微小管状流路２から排出された第二の流体とが混合する混合部を有し、
混合器（２）は混合流体が液密状に流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積であり、
しかも、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を液蜜状に流通する流体断面積と、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路２内を液蜜状に流通する流体断面積の断面積との合計面積（Ａ）に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比〔（Ｂ）／（Ａ）〕が１／２〜１／１００であることを特徴とする流体混合装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流体混合装置は２種類の異なる混合器を有し、各々の混合器における流体の出口部部分の流体断面積の比が特定の範囲を有する。第一の混合器では２種類以上の溶液の混合を行い、第一の混合器で混合された溶液は更に、第二混合器により、必要により設けられた第三の混合器にて混合することで混合を行う。本発明において、流体断面積の比をこの範囲にすることにより微小流路を流れる流体は圧力損失の影響を受けず、流体の流速を高めることができ、乱流となり混合効率を向上させることができる。その為、本発明の流体混合装置は高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が著しく高い流体を混合する場合などに特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の混合器（１）の概略図。
【図２】混合器（１）が有する積層体の分解斜視図。
【図３】混合器（１）の構成部材である第一のプレートの斜視図。
【図４】混合器（１）の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。
【図５】混合器（１）の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。
【図６】混合器（１）の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。
【図７】混合器（１）の構成部材である第二のプレートの斜視図。
【図８】混合器（１）の構成部材である別例の第二のプレートの斜視図。
【図９】混合器（１）の別例の概略図。
【図１０】熱交換媒体が流通する流路を設けたプレートを有する混合器（１）が有する積層体の分解斜視図
【図１１】一実施形態の別例の混合器（１）の概略図。
【図１２】別例の混合器（１）が有する積層体の分解斜視図。
【図１３】別例の混合器（１）の構成部材である混合プレートの斜視図。
【図１４】別例の混合器（１）の構成部材である混合プレートの平面図。
【図１５】別例の混合器（１）の構成部材である温調プレートの斜視図。
【図１６】別例の混合器（１）が有する積層体の斜視図。
【図１７】一実施形態の混合器（２）の概略図。
【図１８】混合器（２）が有する積層体の分解斜視図。
【図１９】熱交換媒体が流通する流路を設けたプレートを有する混合器（１）が有する積層体の分解斜視図
【図２０】実施例１及び実施例３で用いた製造装置を模式的に示す概略構想図
【図２１】実施例及び比較例で用いたマイクロリアクターが有する積層体の分解斜視図。
【図２２】実施例及び皮革例で用いたマイクロリアクターの概略図
【図２３】実施例２で用いた製造装置を模式的に示す概略構想図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の流体混合装置は混合器（１）と混合器（２）とを有する。混合器（１）は、は第一の流体が液密状に流通する微小管状流路１と、第二の流体が液密状に流通する微小管状流路２と、微小管状流路１から排出された第一の流体と微小管状流路２から排出された第二の流体とが混合する混合部を有する。
混合器（２）は混合流体が液密状に流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積である。
そして、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を液蜜状に流通する流体断面積と、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路２内を液蜜状に流通する流体断面積の断面積との合計面積（Ａ）に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比〔（Ｂ）／（Ａ）〕は１／２〜１／１００である。この範囲にする事により、圧損が大きくならず、スムーズな通液が可能となり、混合効率が良好になる。比〔（Ｂ）／（Ａ）〕が１／２より大きいと混合効率の低下をまねくことから好ましくない。比〔（Ｂ）／（Ａ）〕は１／４〜１／５０がより好ましい。
【００１５】
また、混合器（２）が有する微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積を、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積とすることにより圧力損失を小さくでき、しかも流体の流速を速くすることでより微乱流を発生させ混合効率を大幅に向上することができる。具体的には、微小管状流路３の入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜２０ｍｍ２とし、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜５ｍｍ２とし、しかも出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積よりも小さくすることが好ましい。
【００１６】
尚、本発明の流体混合装置の圧力損失としては、各混合器発生する圧力損失が１ＭＰａ以下が好ましく、さらに好ましくは０．５ＭＰａ以下が好ましい。さらに好ましくは０．２ＭＰａ以下が好ましい。
【００１７】
また、前記比〔（Ｂ）／（Ａ）〕は、特に第一混合液で流通させる粘度比により該流体の混合後の粘度に反比例した割合で小さくすることが好ましい。粘度比はまた、圧力損失、流体の詰まり、混合容易性等に応じて変更可能である。
【００１８】
混合器（１）は上記の通り、２つの微小管状流路と混合部とを有する。このような混合器の好ましい形態として、例えば、第一の流体が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部と、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部とを有するマイクロミキサーであり、第一のプレートと第二のプレートの少なくとも一方が、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路であり、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであるマイクロミキサー１を例示することができる。
【００１９】
以下、マイクロミキサー１の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。図１は、マイクロミキサー１の一例を示す概略図である。
【００２０】
マイクロミキサー１は、中空状のケースＣを有し、このケースＣの中には第一の流体（Ｆ１）が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体（Ｆ２）が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部を有する積層体１１０が固定されている。
【００２１】
マイクロミキサー１は、第一のプレートと第二のプレートが積層した積層部に加え、例えば、図１に示すように熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層してあるミキサーが好ましい。
【００２２】
更に、流体Ｆ１と流体Ｆ２の熱交換を行う熱媒体Ｈ１１が流れる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層体１１０に積層されている事が、流体Ｆ１及び流体Ｆ２の温度を均一化でき、流体Ｆ１と流体Ｆ２の温度の差による混合効率の低下を減少できることから好ましい。
【００２３】
前記マイクロミキサー１のケースＣの左端Ｃ１には、第１の流体（Ｆ１）をケースＣ内に供給する第１流体供給部１Ａが設けられ、ケースＣの下部右端Ｃ２には、第２の流体（Ｆ２）をケースＣ内に供給する第２流体供給部２Ａが設けられている。以下、これらの各流体供給部１Ａ，２Ａを区別しないで説明する場合には、単に流体供給部１として説明する。
【００２４】
流体供給部１Ａは、ケースＣの左端部に形成された開口部１Ｂと、開口部１Ｂに連結されたコネクタ１Ｃとを有している。コネクタ１Ｃは、第１の流体（Ｆ１）が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は第一のプレートの第一の微小管状流路に通じている。そして、この流体供給路は第１の流体（Ｆ１）を貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、第１の流体（Ｆ１）はその機構により加圧状態でコネクタ１Ｃ側に圧送されるようになっている。開口部１ＢとケースＣ内に固定された積層体１１の側面１１ａには空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された第１の流体（Ｆ１）を一時貯留する貯留部Ｓ１として機能する。
【００２５】
流体供給部２Ａは、ケースＣの下部右端に形成された開口部２Ｂと、開口部２Ｂに連結されたコネクタ２Ｃとを有している。コネクタ２Ｃは、第２の流体（Ｆ２）が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は第二のプレートの第二の微小管状流路に通じている。そして、この流体供給路は第２の流体（Ｆ２）を貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、第２の流体（Ｆ２）はその機構により加圧状態でコネクタ３Ｂ側に圧送されるようになっている。開口部１ＢとケースＣ内に固定された積層体１１の側面１１ｂには空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された第２の流体（Ｆ２）を一時貯留する貯留部Ｓ２として機能する。
【００２６】
また、ケースＣの下部左端Ｃ３には、熱媒Ｈ１をケースＣ内に供給する熱媒供給部３Ａが形成されている。熱媒供給部３Ａは、上記流体供給部１Ａ、２Ａと同様に開口部３Ｂ、コネクタ３Ｃを有している。熱媒供給部３Ａに供給された熱媒Ｈ１は、積層体１１内に形成された流路を通過し、ケースＣの上端Ｃ４に形成された熱媒送出部４ＡからケースＣ外部へ送出される。熱媒送出部４Ａは、上記流体供給部１Ａ、２Ａと同様に開口部４Ｂ、コネクタ４Ｃをそれぞれ有している。
【００２７】
また、ケースＣの右端Ｃ４は、ケースＣの右端部に形成された開口部５Ｂと開口部５Ｂに連結されたコネクタ５Ｃからなる送出部５Ａを有している。開口部５ＢとケースＣ内に固定された積層体１１の側面１１ｃには空間が設けられ、該空間は、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部Ｓ３として機能する。S３の体積としては、発生する圧力損失、高粘度流体及び異粘性流体の安定した通流、混合力、装置的強度を考慮する。各流体の粘性や目的とする混合度合等に応じて変更可能である。特に第一の流体と第二の流体との粘度差が大きい、例えば、１０倍以上の場合、安定した流通を行うために混合部Ｓ３の断面積を大きくすることが、第一の流体と第二の流体との均一な混合体が得られることから好ましい。加えて、第一の流体と第二の流体との粘度差が大きく、高粘度流体の流量が低粘度流体の流量を比べて大きい場合は、さらに混合部の断面積を大きくする必要がある。
【００２８】
前記混合部Ｓ３の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積は第一の流体と第二の流体との安定した流通を行うためから１．０ｍｍ２以上が好ましい。
【００２９】
また、前記混合部Ｓ３の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して２〜２００倍であるマイクロミキサーが、流通が安定し、混合部Ｓ３部でも滞留がない良好な混合が達成できることから好ましく、４〜１００倍がより好ましい。
【００３０】
第一の流体（Ｆ１）及び第二の流体（Ｆ２）は、各流体供給部１Ａ、２ＡからケースＣ内部に供給され、積層体１１に形成された第１の微小管状流路及び第２の微小管状流路にそれぞれ流通する。そして、第１の微小管状流路の出口に到達した第一の流体（Ｆ１）及び第２の微小管状流路の出口に到達した第二の流体（Ｆ２）は、これらの出口部に通ずる混合部Ｓ３へと排出され、混合される。得られた混合流体（Ｆ３）は、送出部５ＡからケースＣ外部へ送出される。尚、マイクロミキサー１のケースＣや各流体供給部１Ａ、２Ａ、送出部５Ａの位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。
【００３１】
次に、上記積層体１１について説明する。図２に示すように、積層体１１は、長方形状の各カバープレートＰ１、Ｐ２との間に、流路が形成されたプレート群１３を備えている。
【００３２】
プレート群１３は、２枚の第一のプレート５と２枚の第二のプレート７とが積層されて構成されている。本実施形態では第一のプレートと第二のプレートとが交互に積層された積層体を形成している。
【００３３】
カバープレートＰ１、Ｐ２、第一のプレート５及び第二のプレート７は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、カバープレートＰ１、Ｐ２、第一のプレート５及び第二のプレート７の材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレートを液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレートを同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレートをステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレートの加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。
【００３４】
次に、第一のプレート５と第二のプレート７について詳述する。図３に示すように第一のプレート５には矩形且つ板状の第一の微小管状流路形成部６Ａを有している。
【００３５】
第一の微小管状流路形成部６Ａは、その上面６ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に１本以上の第一の微小管状流路６を有している。第一の微小管状流路６は第一の微小管状流路形成部６Ａの左側端６ｂから右側端６ｃに向かって溝状に形成されており、左側端６ｂ、右側端６ｃ及び上面６ａにおいて開口している。左側端６ｂの開口は第一の微小管状流路６の入口６ｄであって、右側端５ｃの開口は第一の微小管状流路６の出口６ｅとなる。入口６ｄは、第１の流体Ｆ１が供給される上記第１流体供給部１Ａに連通している。
【００３６】
第一の微小管状流路６は、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端６ｂから右側端６ｃまで延びている。第一の微小管状流路６の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部１６の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００３７】
また、第一の微小管状流路６ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【００３８】
また、第一の微小管状流路６内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【００３９】
図３において第一の微小管状流路６は５本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路６の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、第一の微小管状流路６の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。第一プレートの更なる例示を図４に示す。
【００４０】
前記マイクロミキサーの中でも、前記第一のプレート（５）が、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、第二のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路で、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであるミキサーが、混合効率が良好なことから好ましい。このような第一のプレートとして、例えば、図５に示すプレート等を例示することができる。
【００４１】
図５に示す第一のプレート５には矩形且つ板状の第一の微小管状流路形成部６Ａを有している。第一の微小管状流路形成部６Ａは、その上面６ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に１本以上の第一の微小管状流路６を有している。第一の微小管状流路６は第一の微小管状流路形成部６Ａの左側端６ｂから右側端６ｃに向かって溝状に形成されており、左側端６ｂ、右側端６ｃ及び上面６ａにおいて開口している。左側端６ｂの開口は第一の微小管状流路６の入口６ｄであって、右側端６ｃの開口は第一の微小管状流路６の出口６ｅとなる。入口６ｄは、第１の流体Ｆ１が供給される上記第１流体供給部１Ａに連通している。
【００４２】
また、図５において、第一の微小管状流路６は、流路径の大きい大径部６ｆと流路径の小さい小径部６ｇと、大径部６ｆから小径部６ｇへの径変化を穏やかにするテーパー部６ｈが設けられている。
【００４３】
大径部６ｆは、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端６ｂから右側端６ｃの手前まで延びている。大径部６ｆの幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部１６の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００４４】
また、第一の微小管状流路６ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【００４５】
小径部６ｇも断面矩形状に形成された流路であって、右側端６ｆの手前から右側端６ｃに向かって延びている。小径部６ｇは、少なくとも大径部１６の断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部６ｇの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、特に流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００４６】
また、図５における第一の微小管状流路６ｇ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜１００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜１０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜５ｍｍ２がより好ましい。
【００４７】
図５における第一の微小管状流路６ｇを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから０．１ｍ／秒以上が好ましく、０．３m／秒以上がより好ましい。更に好ましくは１．０m／秒以上で３．０m／秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は１．０m／秒以上が好ましい。
【００４８】
図５において第一の微小管状流路６は３本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路６の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、第一の微小管状流路６の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。第一プレートの更なる例示を図６に示す。
【００４９】
第一の微小管状流路に流通させる流体の粘度は２０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。さらに好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００５０】
次に、第二のプレート７について詳述する。図７に示すように第二のプレート７には矩形且つ板状の第二の微小管状流路形成部７Ａを有している。
【００５１】
第二の微小管状流路形成部７Ａは、その上面７ａに１本の第二の微小管状流路８を有している。第二の微小管状流路８は、第二の微小管状流路形成部７Ａの下側端７ｂから短手方向（７ｃ方向、図中Ｙ方向）に向かって溝状に形成され、更に、Ｙ方向の中央付近で１回右端方向に直角に屈曲しており、下側端７ｂ、右側端７ｄ及び上面７ａにおいて開口している。下側端７ｂの開口は第二の微小管状流路８の入口８ａであって、右側端７ｄの開口は第一の微小管状流路６の出口８ｂとなる。入口８ａは、第２の流体Ｆ１が供給される上記第２流体供給部２Ａに連通している。
【００５２】
本発明で用いる第二のプレートが有する微小管状流路は、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積である。このような構造を有することにより、第二の流体Ｆ２は入り口部において大径部の入口８ａを流れ、小径部８ｂに流入する。小径部に流入した各流体第二の流体Ｆ２は、入口に流入したときの流速よりも大きな流速で出口８ｂに流入し、混合部（図１におけるＳ３）流入する。その結果、第一の流体Ｆ１と第二の流体Ｆ２との混合速度を高めることができる。特に、第一の流体Ｆ１、第二の流体Ｆ２のうち少なくとも一方が、流動性が低く混合しにくい流体である場合、即ち高粘度流体である場合や、互いに粘度が大きく異なる場合等に特に効果を発揮することができる。
【００５３】
前記大径部の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、混合性能を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００５４】
また、大径部を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。
【００５５】
前記小径部の断面積は、少なくとも大径部の断面積よりも小さい断面積となればよい。小径部の幅及び深さは例えば幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部６ｇの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、特に流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００５６】
また、小径部を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜１００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜１０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜５ｍｍ２がより好ましい。
【００５７】
第二の微小管状流路８ｂを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから０．１ｍ／秒以上が好ましく、０．３ｍ／秒以上がより好ましい。更に好ましくは１．０ｍ／秒以上で３．０ｍ／秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は１．０ｍ／秒以上が好ましい。
【００５８】
第二の微小管状流路に流通させる流体の粘度は２０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。さらに好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００５９】
また、第二のプレートは図７に示したように混合部に通ずる出口部が流体の進行方向に平行して設置された複数個の壁で分割され、複数本の流路が形成されているもの以外に、例えば、図８に例示するように１本の流路でもかまわない。ここで、壁の数は、例えば、０〜２５０個であり、１〜５０個がより好ましい。また、第二のプレート上に形成される第二の微小管状流路の数は図５に示すように１本でも良いし、図８に示すように複数本有っても良い。
【００６０】
マイクロミキサー１は第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部を増やすことが容易な為、多種類の流体の混合流体を得る事も可能である。マイクロミキサー１に多種類の流体を流通させる場合、例えば、少なくとも１枚の第一のプレートと少なくとも２枚の第二のプレートとが積層した積層部で、該積層部が第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された側面と別の側面に第一のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された積層部を有するマイクロミキサーを好ましく例示できる。このようなマイクロミキサーとしては、例えば、図９に示すマイクロミキサーを例示する事ができる。
【００６１】
マイクロミキサー１には熱交換用の媒体を流通させる温調プレートを積層しても良い。温調プレートと第一のプレートと第二のプレートとを積層したマイクロミキサーを例えば、図１０に示す。
【００６２】
温調プレート１２は、図１０に示すように、一方の面１２ａに温調プレート１２の長手方向に沿って複数本配列された主流路１３ａが所定の間隔だけ離れて設けられている。主流路１３ａの断面積は、反応流路に対して熱を伝えることができれば特に限定されるものではないが概ね０．１〜４．０（ｍｍ２）の範囲である。更に好ましくは０．３〜１．０（ｍｍ２）である。主流路１３ａの本数は、熱交換効率を考慮して適宜の本数を採用することができ、特に限定されるものではないが、プレート当たり、例えば１〜１０００本、好ましくは１０〜１００本である。
【００６３】
温調流路１２は、図１０に示す様に、温調プレート１２の長手方向に沿って複数本配列された主流路１３ａと、主流路１３ａの上流側及び下流側端部で主流路１３ａに連通する供給側流路１３ｂおよび排出側流路１３ｃとを備えていてもよい。
【００６４】
図１０では供給側流路１３ｂと排出側流路１３ｃは２回直角に屈曲して温調プレートの側面１２ｄ、１２ｅからそれぞれ外部に開口している。温調流路１２の各流路の本数は、温調流路１２の主流路１３ａ部分のみが複数本配列され、供給側流路１３ｂおよび排出側流路１３ｃはそれぞれ１本で構成されている。
【００６５】
以上のように構成された積層体１１において、第１流体供給部１ＡからケースＣ内へ加圧状態で供給された第１の流体（Ｆ１）は、貯留部Ｓ１に一時貯留された後、積層体１１０に複数設けられた第一の微小管状流路６へ分割される。また、第２流体供給部２ＡからケースＣ内へ加圧状態で供給された第２の流体（Ｆ２）貯留部Ｓ２に一時貯留された後、積層体１１に複数設けられてもよい第二の微小管状流路８へ分割される。
【００６６】
第一のプレート５の各第一の微小管状流路６に流入した第１の流体（Ｆ１）は、第一の微小管状流路６の出口６ｅへと通じ、混合部Ｓ３へと送出される。また、第二のプレート７の各第二の微小管状流路８に流入した第２の流体（Ｆ２）は、大径部から小径部にかけて流速を高めながら送出され、出口８ｂから混合部Ｓ３へ送出される。
【００６７】
流速を高めながら混合部Ｓ３へ送出された第２の流体（Ｆ２）は、混合部Ｓ３に送出された第２の流体（Ｆ２）と混合する。このとき第２の流体（Ｆ２）の速度が高まっているため混合部Ｓ３における混合効率は向上する。
【００６８】
第１の流体（Ｆ１）と第２の流体（Ｆ２）は、混合部Ｓ３において乱流を生じさせながら混じり合い、得られた混合流体（Ｆ３）は混合流体の送出部５Ａに向かって流れる。そして、送出部５ＡからケースＣ外へ向かって送出される。
【００６９】
また、好ましく用いることができる第二のマイクロミキサーとして、例えば、第１流体が流れる第１流路が形成された第１流路形成部と、第２流体が流れる第２流路が形成された第２流路形成部とを有する混合プレートを備え、前記第１流路の出口と前記第２流路の出口とが、前記第１流体及び前記第２流体が合流する合流路を介して対向し、前記合流路の中心軸方向における前記第１流路の出口の開口位置は、前記第２流路の前記合流路の中心軸方向における開口位置に含まれるか又は同一であることを特徴とするマイクロミキサー２を挙げることができる。
【００７０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１１〜図１６に従って説明する。図１１は、マイクロミキサー２の一例を示す概略図である。マイクロミキサー２は、中空状のケースＣを有し、このケースＣの中には各種微細流路が形成された積層体１１が固定されている。この積層体１１には、混合対象物又は反応対象物である第１流体Ｆ１及び第２流体Ｆ２と、これらの各流体Ｆ１，Ｆ２とそれぞれ熱交換を行う第１熱媒Ｈ１（第１媒体）及び第２熱媒Ｈ２（第２媒体）とが流れる流路が形成されている。
【００７１】
ケースＣの左端Ｃ１には、第１流体Ｆ１をケースＣ内に供給する第１流体供給部４Ａが設けられ、ケースＣの右端Ｃ２には、第２流体Ｆ２をケースＣ内に供給する第２流体供給部４Ｂが設けられている。以下、これらの各流体供給部４Ａ，４Ｂを区別しないで説明する場合には、単に流体供給部４として説明する。
【００７２】
流体供給部４は、ケースＣの端部に形成された開口部２と、開口部２に連結されたコネクタ３とを有している。コネクタ３は、各流体Ｆ１，Ｆ２をそれぞれ貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、各流体Ｆ１，Ｆ２はその機構により加圧状態でコネクタ３側に圧送されるようになっている。開口部２とケースＣ内に固定された積層体１１の各側面１１ａ，１１ｂとの間には空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された各流体Ｆ１，Ｆ２を一時貯留する貯留部Ｓ１，Ｓ２として機能する。
【００７３】
また、ケースＣの上端Ｃ３には、各熱媒Ｈ１，Ｈ２をケースＣ内に供給する各熱媒供給部７Ａ，７Ｂがそれぞれ形成されている。熱媒供給部７Ａ，７Ｂは、上記流体供給部４と同様に開口部５Ａ，５Ｂ、コネクタ６Ａ，６Ｂをそれぞれ有している。各熱媒供給部７Ａ，７Ｂに供給された熱媒Ｈ１，Ｈ２は、積層体１１に形成された流路を通過し、ケースＣの下端Ｃ４に形成された各熱媒送出部７Ｃ，７ＤからケースＣ外部へそれぞれ送出される。各熱媒送出部７Ｃ，７Ｄは、上記流体供給部４と同様に開口部５Ｃ，５Ｄ、コネクタ６Ｃ，６Ｄをそれぞれ有している。
【００７４】
また、ケースＣの下端Ｃ４には、積層体１１内で混合又は反応した各流体Ｆ１，Ｆ２の混合液Ｆ３（又は反応液）をケースＣ外へ送出する送出部１０が設けられている。送出部１０は、開口部８と、開口部８に連結されたコネクタ９とを有している。
【００７５】
即ち、各流体Ｆ１，Ｆ２は、各流体供給部４Ａ，４ＢからケースＣ内部に供給され、積層体１１に形成された微細流路において混合又は反応される。ここで各流体Ｆ１，Ｆ２は、微細流路で混合されることにより拡散距離が短くなり混合速度が大きくなるとともに、所望とする処理量だけが効率よく混合される。混合液Ｆ３（又は反応液）となって送出部１０からケースＣ外部へ送出される。尚、マイクロミキサー１のケースＣや各流体供給部４Ａ，４Ｂ、送出部１０の位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。
【００７６】
次に、上記積層体１１について説明する。図１２に示すように、積層体１１は、長方形状の各カバープレートＰ１，Ｐ２との間に、流路が形成されたプレート群１２を備えている。
【００７７】
プレート群１２は、３枚の温調プレート１３と２枚の混合プレート１４とが積層されて構成されている。本実施形態では、温調プレート１３が最上層及び最下層となって、混合プレート１４がいずれかの温調プレート１３に挟まれた状態で積層されている。
【００７８】
各カバープレートＰ１，Ｐ２、各温調プレート１３及び各混合プレート１４は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、各カバープレートＰ１，Ｐ２、温調プレート１３及び混合プレートの材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレート１３，１４，Ｐ１，Ｐ２を液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレート１３，１４，Ｐ１，Ｐ２を同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレート１３，１４，Ｐ２，Ｐ２をステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレート１３，１４，Ｐ２，Ｐ２の加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。
【００７９】
次に、混合プレート１４について図１３及び図１４に従って詳述する。図１３に示すように、本実施形態の混合プレート１４は、一対のプレートからなり、矩形且つ板状の第１流路形成部１４Ａと第２流路形成部１４Ｂとを有している。
【００８０】
第１流路形成部１４Ａは、その上面１４ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に３本の第１流路１５を有している。各第１流路１５は、等間隔で配置され、第１流路形成部１４Ａの左側端１４ｂから右側端１４ｃに向かって溝状に形成されており、左側端１４ｂ、右側端１４ｃ及び上面１４ａにおいて開口している。左側端１４ｂの各開口は第１流路１５の入口１５ａであって、右側端１４ｃの開口は第１流路１５の出口１５ｂとなる。入口１５ａは、第１流体Ｆ１が供給される上記第１流体供給部４Ａに連通している。
【００８１】
また、第１流路１５は、流路径の大きい大径部１６と流路径の小さい小径部１７と、大径部１６から小径部１７への径変化を緩やかにするためのテーパ部１８が設けられている。
【００８２】
大径部１６は、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端１４ｂから右側端１４ｃの手前まで延びている。大径部１６の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部１６の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、生産性を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００８３】
小径部１７も断面矩形状に形成された流路であって、右側端１４ｃの手前から右側端１４ｃに向かって延びている。小径部１７は、少なくとも大径部１６の断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部１７の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、特に流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００８４】
また、第１流路形成部１４Ａと第２流路形成部１４Ｂとの間には、所定幅の空間からなる合流路１９が設けられている。図１３では底面及び上面が開口するとともに、混合プレート１４の前面１４ｇ側の開口及び背面１４ｈ側の開口を有する。前面１４ｇ側の開口部１９ｃは、合流路１９の出口であって、上記した送出部１０に連通する。また背面１４ｈ側の開口部１９ｂは、ケースＣ又はその他の部材によって閉塞される。この合流路１９は、両側の各側面が第１流路形成部１４Ａ及び第２流路形成部１４Ｂによって構成された、平面視において長方形をなす長尺状の流路であって、その長手方向が混合プレート１４の短手方向と平行になっている。
【００８５】
また、第２流路形成部１４Ｂは、第２流体Ｆ２が流れる第２流路２０を有し、合流路１９に対して第１流路形成部１４Ａと対称的（線対称）に形成されている。即ち、第２流路形成部１４Ｂの上面１４ｄにおける短手方向の中央部に３本の第２流路２０が溝状に形成されて、等間隔で配置されている。また、各第２流路２０は、左側端１４ｅ、右側端１４ｆ及び上面１４ｄ及び底面において開口している。左側端１４ｅの各開口は、第２流路２０の出口２０ｂであって、右側端１４ｆの開口は第２流路２０の入口２０ａを構成する。これらの入口２０ａは、第２流体Ｆ２が供給される上記第２流体供給部４Ｂに連通している。
【００８６】
また、第２流路２０は、大径部２１及び小径部２２と、それらの間に設けられたテーパ部２３を有している。大径部２１は、第１流路形成部１４Ａの大径部１６と同じ形状及び同じ流路径であって、第２流路形成部１４Ｂの右側端１４ｆから左側端１４ｅ手前まで延びている。小径部２２も、第１流路形成部１４Ａの小径部１７と同じ形状及び同じ流路径であって、左側端１４ｅの手前から左側端１４ｅに向かって延びている。
【００８７】
図１４に示すように、このように形成された第１及び第２流路形成部１４Ａ，１４Ｂは、第１流路１５の出口１５ｂと第２流路２０の出口２０ｂとが、合流路１９を介して１対１で対向した位置となるように配置される。また、第１流路１５の出口１５ｂは、合流路１９の中心軸Ｘ１の方向における開口位置が、第２流路２０の出口２０ｂの上記中心軸Ｘ１における開口位置と同一となるように配置される。さらに、それらの出口１５ｂ，２０ｂの開口面は平行になっている。また、第１流路１５及び第２流路２０の出口１５ｂ，２０ｂの断面における中心軸は、同一の中心軸Ｘ２である。尚、第１流路１５は平面視において左側に設けられる必要はなく、右側でもよいし、第２流路２０は平面視において右側に設けられる必要はなく、左側でもよい。さらに、合流路１９の対向する各側面のうち一方の側面に３つの第１流路１５の出口１５ｂが合流路１９の長手方向に沿って並んで配置され、他方の側面に３つの第２流路２０の出口２０ｂが合流路１９の長手方向に沿って並んで配置されている。
【００８８】
このため、第１流路１５及び第２流路２０の入口１５ａ，２０ａから加圧状態で各流体Ｆ１，Ｆ２をそれぞれ供給すると、各流体Ｆ１，Ｆ２は各大径部１６，２１を流れ、各テーパ部１８，２３を介して各小径部１７，２２に流入する。小径部１７，２２に流入した各流体Ｆ１，Ｆ２は、入口１５ａ，２０ａに流入したときの流速よりも大きな流速で出口１５ｂ，２０ｂから合流路１９に流入する。このとき、上記したように出口１５ｂ，２０ｂが中心軸Ｘ１方向において同じ開口位置であり、１対１で対向しているため、出口１５ｂ，２０ｂから送出された各流体Ｆ１，Ｆ２の流れは合流路１９において正面から衝突した状態となる。このため、各流体Ｆ１，Ｆ２を層流状態で合流させた場合等に比べ、各流体Ｆ１，Ｆ２の接触面積を高めて効率よく混合することができる。また、正面から対向する各流体Ｆ１，Ｆ２の流れを衝突させることにより、各流体Ｆ１，Ｆ２内の流体要素は、第１流体Ｆ１の流れの方向と、この方向と反対方向である第２流体Ｆ２の流れの方向とからせん断力をうけるため、混合速度を高めることができる。特に、各流体Ｆ１，Ｆ２のうち少なくとも一方が流動性が低く混合しにくい流体である場合、即ち高粘度流体である場合や、互いに粘度が大きく異なる場合等に特に効果を発揮することができる。
【００８９】
合流路１９は、背面側の開口部１９ｂが閉塞されているため、衝突した各流体Ｆ１，Ｆ２は、上記主液圧送機構の圧力により開口部１９ｃへ向かって流れる。
合流路１９において発生する圧力損失、高粘度流体及び異粘度流体の安定した通流、混合力、装置的強度を考慮すると、合流路１９の幅、即ち各出口１５ｂ，２０ｂの間の距離は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、その深さは０．３ｍｍ以上が好ましい。この幅は、各流体Ｆ１，Ｆ２の粘性（流れやすさ）と、目的とする混合度合等に応じて変更可能である。幅を短くすれば、圧力損失が比較的大きくなるが各流体同士の衝突力を増大させ、流体内のせん断力を高めることができる。幅を長くすれば、衝突力は比較的弱くなるが、圧力損失を低減することができる。
【００９０】
次に、温調プレート１３について図１５に従って説明する。温調プレート１３は、長方形状且つ板状に形成され、混合プレート１４とほぼ同じ大きさとなっている。温調プレート１３は、その長手方向の中央であって、混合プレート１４が積層された際に合流路１９と重なる位置に断熱部３０を有している。断熱部３０は、温調プレート１３の前面１３ｃから奥行方向（図中Ｙ方向）に長尺状に切り欠くことで形成されており、その厚み方向（図中Ｚ方向）に貫通し、前面１３ｃ側に開口部３０ａを有している。この断熱部３０の幅は、上記混合プレート１４の合流路１９の幅とほぼ同一となっている。
【００９１】
断熱部３０に対して左側及び右側には、略長方形状の凹部２４が形成されている。この凹部２４には、温調プレート１３の上面１３ａに溝状にそれぞれ形成された流入路２６及び流出路２７が連通している。
【００９２】
また、凹部２４の前面側及び背面側には、長尺状の壁部２４ａ，２４ｂが凹部２４の底面から突出形成されている。壁部２４ａ，２４ｂは、温調プレート１３の長手方向（図中Ｘ方向）に延びるように設けられ、その先端と凹部２４の内壁面との間には流路の一部を構成するための空間が設けられている。また、凹部２４の底面であって、各壁部２４ａ，２４ｂの間には、同じく長尺状の壁部２５が４本突出形成されている。壁部２５は、凹部２４の幅（図中Ｘ方向の長さ）よりも短く、その両端と凹部２４の内壁面との間には流路の一部を構成するための空間が設けられている。これらの各壁部２４ａ，２４ｂ，２５により、凹部２４内の空間が区画されて熱媒Ｈ１，Ｈ２が流れる流路が構成され、流入路２６及び流出路２７を含めて熱媒Ｈ１，Ｈ２が流れる媒体流路としての熱媒流路３１が構成される。熱媒流路３１は、背面側の流入路２６を入口とし、温調プレート１３の中央側から凹部２４の左側面２４ｃに向かって延び、左側面２４ｃ手前で屈曲して右側面２４ｄに向かって延びる。さらに右側面２４ｄ手前で屈曲して再び左側面２４ｃに向かって延びる。このように、熱媒流路３１は、凹部２４内で複数回屈曲する曲折形状をなし、前面側に設けられた流出路２７を出口とする。
【００９３】
温調プレート１３の左側の凹部２４に形成された熱媒流路３１Ａには熱媒Ｈ１が供給され、右側の凹部２４に形成された熱媒流路３１Ｂには熱媒Ｈ２が供給される。この温調プレート１３の上方又は下方に混合プレート１４が積層されると、図１５に示すように、第１流体Ｆ１が流れる第１流路１５の上方又は下方に熱媒Ｈ１が流れる第１熱媒流路３１Ａが重なり、第２流体Ｆ２が流れる第２流路２０の上方又は下方に熱媒Ｈ２が流れる第２熱媒流路３１Ｂが重なる。このため、第１熱媒Ｈ１と第１流体との間で熱交換が行われ、第２熱媒Ｈ２と第２流体との間で熱交換が行われる。
【００９４】
これらの熱媒流路３１Ａ，３１Ｂは、断熱部３０が介在することによって各熱媒流路３１Ａ，３１Ｂ周辺部の間の熱移動が抑制されるので、温度差が大きい熱媒Ｈ１，Ｈ２を各熱媒流路３１Ａ，３１Ｂに供給しても、熱媒Ｈ１，Ｈ２の温度が所望の温度より著しく低下又は上昇することがない。このため、流路内の各流体Ｆ１，Ｆ２が温度変化しやすいマイクロミキサー１においても、第１流体及び第２流体Ｆ１，Ｆ２の精密な温度調整を行うことができる。従って、流体Ｆ１，Ｆ２が所望の温度より範囲より低下するのを抑制することができるので、各流路１５，２０や合流路１９が析出物によって閉塞されず、晶析等による微粒子製造においても生産性の低下を防止することができる。
【００９５】
図１６に示すように、３層の温調プレート１３及び２層の混合プレート１４を交互に積層すると、温調プレート１３の断熱部３０と混合プレート１４の合流路１９とが重なって積層体１１の積層方向の長さと同じ深さの合流路３２が構成される。合流路３２の左側面には、６つの第１流路１５の出口１５ｂが開口し、右側面には、第１流路１５の出口１５ｂのそれぞれに対応した位置に６つの第２流路２０の出口２０ｂが開口する。各温調プレート１３及び各混合プレート１４が密着状態で互いに結合されることにより、混合プレート１４の第１流路１５及び第２流路２０は、温調プレート１３の底面によってその上面側の開口を閉塞される。また温調プレート１３の各熱媒流路３１Ａ，３１Ｂは、混合プレート１４の底面か、若しくはカバープレートＰ１の底面によってその上面側の開口を閉塞される。
【００９６】
以上のように構成された積層体１１において、第１流体供給部４ＡからケースＣ内へ加圧状態で供給された第１流体Ｆ１は、貯留部Ｓ１に一時貯留された後、積層体１１に設けられた６つの第１流路１５へ分割される。また、第２流体供給部４ＢからケースＣ内へ加圧状態で供給された第２流体Ｆ２は、貯留部Ｓ２に一時貯留された後、積層体１１に設けられた６つの第２流路２０に分割される。
【００９７】
混合プレート１４の各第１流路１５にそれぞれ流入した第１流体Ｆ１は、大径部１６から小径部１７にかけて流速を高めながら送出され、出口１５ｂから合流路１９へ送出される。また、各第２流路２０にそれぞれ流入した第２流体Ｆ２は、大径部２１から小径部２２にかけて流速を高めながら送出され、出口２０ｂから合流路１９へ送出される。
【００９８】
各第１流路１５の出口１５ｂからそれぞれ送出された第１流体Ｆ１の微小な流れは、各第２流路２０の出口２０ｂからそれぞれ送出された第２流体Ｆ２の微小な流れと１対１で正面から衝突する。このため、各流体Ｆ１，Ｆ２の微小な流れは、その衝突位置付近でそれぞれ混合されるため、全体としての混合速度をより高めることができる。
【００９９】
６対の出口１５ｂ，２０ｂからそれぞれ送出された各流体Ｆ１，Ｆ２は、合流路１９内で乱流を生じさせながら混じり合い、合流路３２の出口３２ａに向かって流れる。出口から３２ａから送出された混合液Ｆ３は送出部１０に送られ、この送出部１０からケースＣ外へ向かって送出される。
【０１００】
このマイクロミキサー２において、混合対象の流体Ｆ１，Ｆ２の処理量を増加させる場合には、合流路３２の幅、即ち出口１５ｂ，２０ｂ間の距離を変えずに、合流路３２の長さを延長すればよい。或いは、合流路３２の幅を変えずに、合流路１９の側面に開口する流路１５，２０の本数を増加させるか、混合プレート１４の積層数を増加させればよい。従って、合流路３２における混合効率を低下させずに、処理量を増大することができる。また、流路幅が小さく圧力損失が高まりやすいマイクロミキサーにおいて、上記マイクロミキサー１は合流路３２の容積が比較的大きく、圧力損失の増大による流路の閉塞を防ぐことができる。さらに混合対象の流体の粘性等に応じて合流路３２の幅も適宜変更できる構成であるため、装置の自由度を向上することができる。
【０１０１】
混合器（２）は上記の通り、混合器（１）で得られた混合流体が流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい。このような混合器の好ましい形態として、例えば、微小管状流路３が設けられたプレートを有するマイクロミキサー３を例示することができる。
【０１０２】
以下、マイクロミキサー３の一実施形態を図１７〜図１９に従って説明する。図１７は、マイクロミキサー３の一例を示す概略図である。
【０１０３】
マイクロミキサー３は、中空状のケースＣを有し、このケースＣの中には混合流体（Ｍ１）が流通する微小管状流路３を有するプレートが１枚以上積層した積層部を有する積層体１１０が固定されている。
【０１０４】
マイクロミキサー３は、微小管状流路３を有するプレートに加え、例えば、図１に示すように熱交換媒体（Ｈ１）を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層した積層体を有するミキサーが混合流体の温度を精密に制御できることから好ましい。
【０１０５】
前記マイクロミキサー３のケースＣの左端Ｃ１には、混合流体（Ｍ１）をケースＣ内に供給する混合流体供給部１Ａが設けられている
【０１０６】
混合流体供給部１Ａは、ケースＣの左端部に形成された開口部１Ｂと、開口部１Ｂに連結されたコネクタ１Ｃとを有している。コネクタ１Ｃは、混合流体（Ｍ１）が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は混合器（１）の混合流体の排出口に通じている。開口部１ＢとケースＣ内に固定された積層体１１０の側面１１ａには空間が設けられ、該空間は混合器（１）から流入した混合流体（Ｍ１）を一時貯留する貯留部Ｓ１として機能する。ここで、Ｍは、各図記載の該混合流体Ｆ１、該混合液Ｆ３、該Ａ〜Ｅの混合液をいう。
【０１０７】
また、ケースＣの下部左端Ｃ３には、熱媒Ｈ１をケースＣ内に供給する熱媒供給部３Ａが形成されている。熱媒供給部３Ａは、上記混合流体供給部１Ａと同様に開口部３Ｂ、コネクタ３Ｃを有している。熱媒供給部３Ａに供給された熱媒Ｈ１は、積層体１１０内に形成された流路を通過し、ケースＣの上端Ｃ４に形成された熱媒送出部４ＡからケースＣ外部へ送出される。熱媒送出部４Ａは、上記流体供給部１Ａ、２Ａと同様に開口部４Ｂ、コネクタ４Ｃをそれぞれ有している。
【０１０８】
また、ケースＣの右端Ｃ５は、ケースＣの右端部に形成された開口部５Ｂと開口部５Ｂに連結されたコネクタ５Ｃからなる送出部５Ａを有している。開口部５ＢとケースＣ内に固定された積層体１１０の側面１１ｃには空間が設けられ、該空間は、微小管状流路４０の出口に通じ、積層体１１０から排出した混合流体（Ｍ１）を一時貯留する貯留部Ｓ２として機能する。
【０１０９】
混合流体（Ｍ１）は、混合流体供給部１ＡからケースＣ内部に供給され、積層体１１０に形成された微小管状流路４０内を流通する。そして、微小管状流路４０の入り口部のおける混合流体の断面積に比べて出口部の混合流体の断面積が狭い為、混合流体が出口部から排出される際に、入り口部への流入時の流体速度に比べて出口部での排出時の排出速度が大きくなる。流出時に速度が大きくなる為に、混合流体の排出時に効率よい混合が成される。そして、混合された混合流体は貯留部Ｓ２へと排出され、貯留部Ｓ２から混合器（２）の外部へと排出される。尚、マイクロミキサー３のケースＣや各流体供給部１Ａ、送出部５Ａの位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。
【０１１０】
次に、上記積層体１１０について説明する。図１８に示すように、積層体１１０は、長方形状の各カバープレートＰ１、Ｐ２との間に、流路が形成されたプレート４０を備えている。
【０１１１】
カバープレートＰ１、Ｐ２、プレート４０は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、カバープレートＰ１、Ｐ２、プレート４０の材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレートを液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレートを同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレートをステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレートの加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。
【０１１２】
次に、プレート４０について詳述する。図１８に示すようにプレート４０は矩形且つ板状の微小管状流路形成部４０Ａを有している。微小管状流路形成部４０Ａは、その上面４０ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に１本以上の微小管状流路４０（混合器（２）が有する微小管状流路４０）を有している。微小管状流路４０は第一の微小管状流路形成部４０Ａの左側端４０ｂから右側端４０ｃに向かって溝状に形成されており、左側端４０ｂ、右側端４０ｃ及び上面４０ａにおいて開口している。左側端４０ｂの開口は第一の微小管状流路４０の入口４０ｄであって、右側端４０ｃの開口はの微小管状流路４０の出口４０ｅとなる。入口４０ｄは、混合流体が供給される混合器（１）の出口に連通している。
【０１１３】
また、図１８において、微小管状流路４０は、流路径の大きい大径部４０ｆと流路径の小さい小径部４０ｇと、大径部４０ｆから小径部４０ｇへの径変化を穏やかにするテーパー部４０ｈが設けられている。
【０１１４】
大径部４０ｆは、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端４０ｂから右側端４０ｃの手前まで延びている。大径部４０ｆの幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部４０ｆの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【０１１５】
また、第一の微小管状流路６ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【０１１６】
また、大径部４０ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【０１１７】
小径部４０ｇも断面矩形状に形成された流路であって、右側端４０ｆの手前から右側端４０ｃに向かって延びている。小径部４０ｇは、少なくとも大径部４０ｆの断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部４０ｇの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【０１１８】
また、図５における第一の微小管状流路６ｇ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜２５ｍｍ２が好ましく、０．０１〜５ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜１ｍｍ２がより好ましい。
【０１１９】
図１８における小径部４０ｇを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから０．５ｍ／秒以上が好ましく、１．０m／秒以上がより好ましい。更に好ましくは２．０m／秒以上で５．０m／秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は２．０m／秒以上が好ましい。
【０１２０】
図１８において微小管状流路４０は１本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路４０の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、微小管状流路４０の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。
【０１２１】
前記混合部Ｓ２の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積は第一の流体と第二の流体と安定した流通を行うためから１．０ｍｍ２以上が好ましい。
【０１２２】
また、前記混合部Ｓ２の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して２〜２００倍であるマイクロミキサーが、流通が安定し、混合部Ｓ３部でも滞留がない良好な混合が達成できることから好ましく、４〜１００倍がより好ましい。
【０１２３】
また、マイクロミキサー３には熱交換用の媒体を流通させる温調プレートを積層しても良い。温調プレートと第一のプレートと第二のプレートとを積層したマイクロミキサーを例えば、図１９に示す。
【０１２４】
本発明で用いる混合器（２）は、例えば、図１７に示すように、微小管状流路３から排出された混合流体の溜まり部（混合部）を有している構造が、より均一な混合流体をえることができることから好ましい。
【０１２５】
更に、本発明では、混合溶液の混合度合いに応じて、第三混合器を混合器（２）の下流に直列に繋ぐことが可能である。
【０１２６】
上記実施形態によれば、本発明の流体混合装置は以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、混合部（１）と混合部（２）とを有し、第一の混合器として第一の流体と第二の流体とをそれぞれ別個に流通する微小管状流路と、第一の流体と第二の流体とを混合する混合部を有する混合器を用い、第二の混合器として微小管状流路を有し、該微小管状流路の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積である混合器を用い、しかも、第一の混合器の混合部に接する微小管状流路を液蜜状に流通する流体断面積の合計面積（Ａ）と第二の混合器の微小管状流路内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比が特定の範囲を有する。
【実施例】
【０１２７】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に述べる。例中、％は特に断りがない限り重量基準である。
【０１２８】
実施例１
図２０に示す反応デバイスにてウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。図２０において、第一の流体を入れるタンク６１の流出口とプランジャーポンプ６３の流入口とが、第一の流体が通る配管を介して接続されており、また、第二の流体を入れるタンク６２の流出口とプランジャーポンプ６４の流入口とが、第二の流体が通る配管を介して接続されている。プランジャーポンプ６３の流出口及びプランジャーポンプ６４の流出口からは、それぞれプランジャーポンプ６３またはプランジャーポンプ６４を通して第一の流体又は第二の流体が通る配管が伸びており、これらの配管は混合器（１）であるマイクロミキサー１の流入口に接続されている。
【０１２９】
このマイクロミキサー１で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体はマイクロミキサー１に接続された配管を通して、コネクタを介して接続されている混合器（２）の微小管状流路内を流通し更に混合され、排出される。また、混合器（２）はコネクタ６７を介して並列に接続された化学反応用マイクロリアクター６５または６６に接続されている。マイクロミキサー１の流出口に接続された配管は、コネクタ６７を介して化学反応用マイクロリアクター６５、６６及び受け容器６８からなる反応ライン１と、化学反応用マイクロリアクター６５、６６及び受け容器６９からなる反応ライン２に接続されている。マイクロミキサー１及び混合器（２）で混合された混合流体は混合流体ができた時間に応じて化学反応用マイクロリアクター６５または６６にそれぞれ分配される。分配された混合溶液はマイクロリアクター内で反応し、得られた反応物は流出口に接続された配管を通して受け容器６８または６９へと排出される。
【０１３０】
マイクロミキサー１で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体は混合流体ができた時間に応じて反応ライン１及び反応ライン２にそれぞれ分配される。
【０１３１】
分配された混合溶液は反応ライン１または反応ライン２を流通中に反応し、冷却される。反応はマイクロリアクター６５で行われ、冷却はマイクロリアクター６６で行われる。
【０１３２】
マイクロミキサー１は図１に示すマイクロミキサーで、図１０に示す積層部を有する。
【０１３３】
マイクロミキサー１はドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート５が１枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート７が１枚と、温調プレート１２が２枚とを、プレート５、プレート７、温調プレート１２が図７のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート５、プレート７が０．４ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１３４】
第一の微小管状流路６は、大径部６ｆを幅４．０ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部６ｇを幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍとした。第一のプレート５上の微小管状流路本数は１０本である。
【０１３５】
第二のプレート７は微小管状流路の大径部８ａの断面寸法は幅４．０ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２０ｍｍである。小管状流路の小径部８ｂは幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍであり、微小管状流路本数は１０本である。温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１３６】
混合器（２）であるマイクロミキサー３はドライエッチング加工により微小管状流路４０が形成された第一のプレート４０が１枚と、温調プレート１２が２枚とを、プレート４０、温調プレート１２が図１９のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート４０が０．４ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１３７】
微小管状流路４０は、大径部４０ｆを幅４．８ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部４０ｇを幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍとした。プレート４０上の微小管状流路本数は２本である。
【０１３８】
温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１３９】
化学反応用マイクロリアクター６５または６６は図２１に示すマイクロリアクターであり、反応を行う積層部は図２２に示す構造を有する。図２１においてαは第一の流体と第２の流体の混合流体である。βは混合流体の反応物である。γは熱交換用媒体である。
【０１４０】
第１流体として６０℃における粘度を２ｍＰａ・ｓに調整したイソシアネート化合物と第２流体として６０℃における粘度を３００ｍＰａ・ｓに調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。調整としては温調プレート１２に熱媒を送液し、各流体の温度を６０℃とした。
【０１４１】
プランジャーポンプ６３及び６４にて上記化合物を流速１００ｇ／ｍｉｎにて流通させ、マイクロミキサー１に流通し混合流体を得た。得られた混合流体を初期、後期の２つにわけ、コネクタを操作してマイクロリアクター６５及び６６にそれぞれ送り込んだ。各マイクロリアクターでは１６０℃で滞留時間５０秒の条件下で反応を進行させた。マイクロリアクター６５及び６６を用いて得られたウレタンアクリレートをそれぞれウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）と略記する。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の結果、ウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕と残量アクリレートの面積比〔％〕はそれぞれ９５．６〔％〕、１．２〔％〕と同じ値となった。このことから、本発明の流体混合装置で均一な混合ができているものと考えられる。
【０１４２】
実施例２
図２３に示す反応デバイスにて第一の流体と第二の流体との混合溶液を得る過程を観察することにより本発明の混合装置の性能を評価した。図２３おいて、第一の流体を入れるタンク６１の流出口とプランジャーポンプ６３の流入口とが、第一の流体が通る配管を介して接続されており、また、第二の流体を入れるタンク６２の流出口とプランジャーポンプ６４の流入口とが、第二の流体が通る配管を介して接続されている。プランジャーポンプ６３の流出口及びプランジャーポンプ６４の流出口からは、それぞれプランジャーポンプ６３またはプランジャーポンプ６４を通して第一の流体又は第二の流体が通る配管が伸びており、これらの配管はマイクロミキサー２の流入口に接続されている。
【０１４３】
このマイクロミキサー１で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体はマイクロミキサー１に接続された配管を通して、コネクタを介して接続されている混合器（２）の微小管状流路内を流通し更に混合され、排出される。排出された混合流体は受け容器６８へ回収される。
【０１４４】
マイクロミキサー２は図１０において温調プレート１２を省いた構造を有する。具体的には、ドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート５が１枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート７が１枚と、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート５、プレート７が０．４ｍｍである。
【０１４５】
第一のプレート５の第一の微小管状流路６の大径部６ｆは、幅１．２ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部６ｇを幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍとした。第一のプレート５上の微小管状流路本数は１本である。第二のプレート７は微小管状流路の大径部８ａの断面寸法は幅１．２ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２０ｍｍである。小管状流路の小径部８ｂは幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍであり、微小管状流路本数は１本である。
【０１４６】
第１流体である２０℃における粘度が１ｍＰａ・ｓの水と第２流体である２０℃における粘度が３０ｍＰａ・ｓに調整した水飴との混合流体を得る実験を行った。熱交換器は流通後の水飴の温度が６０℃となるように熱媒体の温度を調整した。水と水飴をプランジャーポンプにて流速１０ｇ／ｍｉｎの条件でそれぞれ流通させた。その結果、脈動なく混合できることを確認した。
【０１４７】
実施例３
混合器（１）としてマイクロミキサー１を用いるかわりにマイクロミキサー３を用いた以外は実施例１と同様にして、ウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。
【０１４８】
マイクロミキサー３は図１１に示すマイクロミキサーで、図１２に示す積層部を有する。
【０１４９】
マイクロミキサー３の第１流路１５と第２流路２０は、大径部１６，２１を幅８ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３０ｍｍとし、小径部１７，２２を幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ１ｍｍとした。第１流路１５と第２流路２０の流路本数はそれぞれ１本形成されている。混合プレート１４と温調プレート１３は交互に積層されており、各枚数は５枚と６枚である。また、合流路１９及び断熱部３０を幅２．０ｍｍ×深さ１１ｍｍ×長さ１５ｍｍとした。この混合プレート１４と温調プレート１３との積層体をカバープレートＰ１，Ｐ２で固定し、ケースＣ内に収容した。
【０１５０】
実施例１と同様にして第１流体として６０℃における粘度が２ｍＰａ・ｓに調整したイソシアネート化合物と第２流体として６０℃における粘度が３００ｍＰａ・ｓに調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の結果、ウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕と残量アクリレートの面積比〔％〕はそれぞれ９５．６〔％〕、１．２〔％〕と同じ値となった。このことから、本発明の流体混合装置で均一な混合ができているものと考えられる。
【０１５１】
実施例４
実施例１と同様の反応デバイスにて、ウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。
【０１５２】
本実施例で用いたマイクロミキサー１は図１に示すマイクロミキサーで、図１０に示す積層部を有する。
【０１５３】
マイクロミキサー１はドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート５が１２枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート７が１２枚と、温調プレート１２が１３枚とを、プレート５、プレート７、温調プレート１２が図７のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート５、プレート７が１．０ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１５４】
第一の微小管状流路６は、大径部６ｆを幅１．２ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部６ｇを幅０．６ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２ｍｍとした。第一のプレート５上の微小管状流路本数は１０本である。トータル本数は１２０本である。
【０１５５】
第二のプレート７は微小管状流路の大径部８ａの断面寸法は幅１．２ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２０ｍｍである。小管状流路の小径部８ｂは幅０．６ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２ｍｍであり、微小管状流路本数は１０本である。トータル本数は１２０本である。温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１５６】
混合器（２）であるマイクロミキサー３はドライエッチング加工により微小管状流路４０が形成された第一のプレート４０が１枚と、温調プレート１２が２枚とを、プレート４０、温調プレート１２が図１９のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート４０が１．０ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１５７】
微小管状流路４０は、大径部４０ｆを幅４．８ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部４０ｇを幅０．６ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２ｍｍとした。プレート４０上の微小管状流路本数は３本である。
【０１５８】
温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１５９】
第１流体として６０℃における粘度を２ｍＰａ・ｓに調整したイソシアネート化合物と第２流体として６０℃における粘度を１００に調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。調整としては温調プレート１２に熱媒を送液し、各流体の温度を６０℃とした。
【０１６０】
プランジャーポンプ６３及び６４にて上記化合物を流速１２００ｇ／ｍｉｎにて流通させ、マイクロミキサー１に流通し混合流体を得た。得られた混合流体を初期、後期の２つにわけ、コネクタを操作してマイクロリアクター６５及び６６にそれぞれ送り込んだ。各マイクロリアクターでは１６０℃で滞留時間５０秒の条件下で反応を進行させた。マイクロリアクター６５及び６６を用いて得られたウレタンアクリレートをそれぞれウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）と略記する。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の結果、ウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕と残量アクリレートの面積比〔％〕はそれぞれ〔％〕９５．６〔％〕、１．２〔％〕となり、このことから、本発明の流体混合装置で均一な混合ができているものと考えられる。
【０１６１】
比較例１
マイクロミキサー２の代わりにＹ字型マイクロミキサーを用いた以外は実施例２と同様にして異粘性流体の混合実験を行った。該Ｙ字型マイクロミキサーに設けられた第１流体が流れる流路は、幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ１５ｍｍである。第２流体が流れる流路は同じく幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ１５ｍｍである。また混合液が流れる流路は幅０．８ｍｍ×深さ０．２×長さ１５ｍｍである。流路を形成したプレートはマイクロミキサー１と同じ材質であるため、流路壁面の粗さはマイクロミキサー１と同様である。
【０１６２】
実験の結果、低粘度である水に間欠流通がみられ、安定流通が困難であることが確認できた。即ち、Ｙ字型ミキサーは各流路が交差して各流体が合流する設計であるため、粘度が異なる２種類の流体を各流路に流したとき、低粘度の流体は流速が大きくなり、高粘度の流体は流速が小さくなるため、間欠送りが発生してしまうと推測できる。
【０１６３】
比較例２
マイクロミキサー１の代わりに特表平９−５１２７４２の実施例で用いられているマイクロミキサーを用い、且つ、流通させる際の流量を１２．５ｇ／ｍｉｎになるようにプランジャーポンプでそれぞれ流通した以外は実施例１と同様にしてウレタンアクリレート（２´−１）、ウレタンアクリレート（２´−２）を得た。特表平９−５１２７４２の実施例で用いられているマイクロミキサーが有する第一・第２のプレートの微小管状流路の断面寸法は幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍであり、微小管状流路本数は１０本である。積層枚数が各１枚である。
【０１６４】
得られたウレタンアクリレート（２´−１）、ウレタンアクリレート（２´−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕はそれぞれ９２〔％〕と７７〔％〕であり、また、残量アクリレートの面積比〔％〕がそれぞれ２．７〔％〕、１８．８〔％〕となり、面積比が異なっていた。この結果から、異なる物性値のウレタンアクリレートが生成されており、均一な混合が行われていなかったと結論付けた。また、１００ｇ／ｍｉｎで流通させようとしたが、圧損が１０ＭＰａ以上となり、流通が困難でウレタンアクリレートが得られなかった。
【符号の説明】
【０１６５】
以下はマイクロミキサー１に関する符号
Ｃ：マイクロミキサー１のケース
Ｃ１：ケースＣの左端
Ｃ２：ケースＣの下部右端
Ｃ３：ケースＣの下部左端
Ｃ４：ケースＣの上端
Ｆ１：第一の流体
Ｆ２：第二の流体
Ｆ３：第一の流体と第二の流体の混合流体
Ｈ１：熱媒
Ｓ１：第１の流体（Ｆ１）を一時貯留する貯留部
Ｓ２：第２の流体（Ｆ２）を一時貯留する貯留部
Ｓ３：混合部
１Ａ：第１流体供給部
１Ｂ：ケースＣの左端部に形成された開口部
１Ｃ：開口部２Ｂに連結されたコネクタ
２Ａ：第２流体供給部
２Ｂ：ケースＣの下部右端に形成された開口部
２Ｃ：開口部２Ｂに連結されたコネクタ
３Ａ：熱媒Ｈ１をケースＣ内に供給する熱媒供給部
３Ｂ：ケースＣの下部左端に形成された開口部
３Ｃ：開口部３Ｂに連結されたコネクタ
４Ａ：熱媒送出部
４Ｂ：ケースＣの上部右端に形成された開口部
４Ｃ：開口部４Ｂに連結されたコネクタ
５ ：第一のプレート
５Ａ：開口部５Ｂとコネクタ５Ｃからなる送出部
５Ｂ：ケースＣの右端部に形成された開口部
５Ｃ：開口部５Ｂに連結されたコネクタ
６ ：第一の微小管状流路
６Ａ：第一の微小管状流路形成部
６ａ：第一の微小管状流路形成部６Ａの上面
６ｂ：第一の微小管状流路形成部６Ａの左側端
６ｃ：第一の微小管状流路形成部６Ａの右側端
６ｄ：第一の微小管状流路６の入口
６ｅ：第一の微小管状流路６の出口
６ｆ：第一の微小管状流路６の大径部
６ｇ：第一の微小管状流路６の小径部
６ｈ：第一の微小管状流路６のテーパ部
７ ：第二のプレート
７Ａ：第二の微小管状流路形成部
７ａ：第二の微小管状流路形成部７Ａの上面
７ｂ：第二の微小管状流路形成部７Ａの下側端
７ｃ：第二の微小管状流路形成部７Ａの下側端７ｂから短手方向にある端
７ｄ：第二の微小管状流路形成部７Ａの右側端
８ ：第二の微小管状流路
８ａ：第二の微小管状流路８の入口
８ｂ：第一の微小管状流路６の出口
１１：流体混合構造体としての積層体、
１２：温調プレート
１２ａ：温調プレート１２の面
１３ａ：温調プレート１２の長手方向に沿って複数本配列された主流路
１３ｂ：主流路１３ａに連通する供給側流路
１３ｃ：主流路１３ａに連通する排出側流路
以下はマイクロミキサー２に関する符号
Ｃ：マイクロミキサー１のケース
Ｆ１：第一の流体
Ｆ２：第二の流体
Ｆ３：第一の流体と第二の流体の混合流体
Ｈ１：第一熱倍
Ｈ２：第二熱倍
Ｃ１：ケースＣの左端
Ｃ２：ケースＣの下部右端
Ｃ３：ケースＣの上端
Ｃ４：ケースＣの下端
２：ケースＣの端部に形成された開口部
３：開口部２に連結されたコネクタ
４：流体供給部
５Ａ：開口部
５Ｂ：開口部
５Ｃ：開口部
５Ｄ：開口部
６Ａ：開口部に連結されたコネクタ
６Ｂ：開口部に連結されたコネクタ
６Ｃ：開口部に連結されたコネクタ
６Ｄ：開口部に連結されたコネクタ
７Ａ：熱媒供給部
７Ｂ：熱媒供給部
７Ｃ：媒体送出部
７Ｄ：媒体送出部
８：開口部
９：コネクタ
１０：送出部
１１：流体混合構造体としての積層体、
１１ａ：積層体１１の各側面
１１ｂ：積層体１１の各側面
Ｓ１：第１の流体（Ｆ１）を一時貯留する貯留部
Ｓ２：第２の流体（Ｆ２）を一時貯留する貯留部
１３：温度調節プレートとしての温調プレート、
１４：混合プレート、
１４Ａ：第１流路形成部、
１４Ｂ：第２流路形成部、
１５：第１流路
１６：第２流路、
１５ｂ，２０ｂ：出口、
１９：合流路、
３０：断熱部、
３１Ａ：第１媒体流路としての第１熱媒流路、
３１Ｂ：第２媒体流路としての第２熱媒流路、
４６：熱媒流路、
Ｆ１：第１流体、
Ｆ２：第２流体、
Ｈ１：第１媒体としての第１熱媒、
Ｈ２：第２媒体としての第２熱媒、
Ｘ１，Ｘ２：中心軸。
以下はマイクロミキサー３に関する符号
１Ａ：混合流体供給部
１Ｂ：開口部
１Ｃ：コネクタ
３Ａ：熱媒供給部
３Ｂ：開口部
３Ｃ：コネクタ
４Ａ：熱媒送出部
４Ｂ：開口部
４Ｃ：コネクタ
５Ａ：混合流体送出部
５Ｂ：開口部
５Ｃ：コネクタ
１１ａ：積層体１１０の側面
１１ｃ：積層体１１０の側面
４０：微小管状流路が形成されたプレート
４０：混合器（２）が有する微小管状流路３
１１０：積層体
４０Ａ：微小管状流路形成部
４０ａ：微小管状流路形成部４０Ａの上面
４０ｂ：第一の微小管状流路形成部４０Ａの左側端
４０ｃ：第一の微小管状流路形成部４０Ａの右側端
４０ｄ：微小管状流路４０の入口
４０ｅ：微小管状流路４０の出口
４０ｆ：微小管状流路４０の大径部
４０ｇ：微小管状流路４０の小径部
４０ｈ：微小管状流路４０のテーパー部
Ｃ：中空状のケース
Ｃ１：ケースＣの左端
Ｃ３：ケースＣの下部左端
Ｃ４：ケースＣの上端
Ｃ５：ケースＣの右端
Ｐ１：カバープレート
Ｐ２：カバープレート
Ｈ１：熱媒体
Ｍ１：混合流体
Ｓ１：貯留部
Ｓ３：貯留部
以下は化学反応用マイクロリアクタに関する符号
α・・・・・混合流体（Ａ）を含有する流体
β・・・・・混合流体（Ａ）を含有する流体
γ・・・・・温調流体
１・・・・・マイクロ熱交換器
１ｂ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の端面
１ｃ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の端面
１ｄ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の側面
１ｅ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の側面
２・・・・・第１プレート（プロセスプレート）
２ａ・・・・第１プレートの面
２ｂ・・・・第１プレートの端面
２ｃ・・・・第１プレートの端面
２ｄ・・・・第１プレートの側面
２ｅ・・・・第１プレートの側面
３・・・・・第２プレート（温調プレート）
３ａ・・・・第２プレートの面
３ｂ・・・・第２プレートの端面
３ｃ・・・・第２プレートの端面
３ｄ・・・・第２プレートの側面
３ｅ・・・・第２プレートの側面
４・・・・・断面凹溝形状の流路
６・・・・・断面凹溝形状の温調流路
６ａ・・・・断面凹溝形状の主流路
６ｂ・・・・断面凹溝形状の供給側流路
６ｃ・・・・断面凹溝形状の排出側流路
ｐ０・・・・所定間隔
ｗ０・・・・・幅
ｄ０・・・・・深さ
Ｌ・・・・・・流路長さ
６１：第一の流体を入れるタンク
６２：第二の流体を入れるタンク
６３：プランジャーポンプ
６４：プランジャーポンプ
６５：マイクロリアクター
６６：マイクロリアクター
６７：コネクタ
６８：受け容器
６９：受け容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が１０倍程度高い流体を混合する場合でも均一に混合できる流体混合装置、好ましくは、微小管状流路を有するマイクロミキサーを有する流体混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
晶析等による微粒子製造工程や化学反応工程において、少なくとも二種類以上の流体の混合を目的として各種静止ミキサーが提案されている。なかでも混合する流体をマイクロ流路内に供給するマイクロミキサーが効率的な流体混合装置として注目されている。
【０００３】
マイクロミキサーは、少なくとも二種類以上の流体を流路幅が１０μｍから１０００μｍ程度のマイクロ流路で微小な流れに分割し、しかる後に混合するための機構を有している。マイクロミキサー内に供給された流体は、微小な流れに分割されたことで拡散距離が短くなり、その混合速度が速くなるため、従来の静止ミキサーに比べて短時間で効率的に混合される。
【０００４】
マイクロミキサーの構造としては、例えばＹ字型の流路を有する構造のミキサー（Ｙ字マイクロミキサー）が知られている。Ｙ字型マイクロミキサーは一枚のプレートに第１流体を流す流路と第２流体を流す流路とが鋭角的、即ちＹ字型に交差し、１本の合流路となる構造を有している。このミキサーに供給された各流体は、流路の交差部において層流状態で合流し、相互拡散により混合される。
【０００５】
上記Ｙ字型マイクロミキサーに低粘度流体とその流体よりも粘度が１０倍程度高い流体（異粘性流体）を同流量で流通した場合、二種類の流体の圧損が同じになろうとする。すなわち、粘度が低い流体は流速が速くなり、マイクロ流路の使用断面比率が小さくなる。高い粘度流体はその逆になることで圧損が同じになる。粘度差がある程度大きく場合、粘度が低い流体は極端に小さな断面の中を高速の流速で流れることになりになり、間欠送りなど不安定な流れの原因になる。このため安定した流体の流通ができず、流体を均一に混合できない問題がある。このようにマイクロ流路内での液体の相互拡散では低粘度同士の混合では問題はない場合が多いが、異粘性流体や高粘度流体では混合性を低下する問題が多く発生する可能性が高い。
【０００６】
前記Ｙ字型マイクロミキサー以外の他のマイクロミキサーとしては、例えば、混合対象である反応物Ａが流れる微細チャンネル（微小管状流路）が形成されたプレートと、反応物Ｂが流れる微細チャンネルが形成されたプレートとが積層された構造を有する積層型マイクロミキサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。該積層型マイクロミキサーが有する各微細チャンネルは、プレートの上面からみて鋭角をなす状態で配置され、各流体は各微細チャンネルの出口に設けられた合流室で合流し、混合される。
【０００７】
特許文献１に記載された積層された構造と、流体を合流させる合流室とを設けたマイクロミキサー（出口混合型マイクロミキサー）は、上下に積層配置した二枚のプレートの、それぞれのプレートにマイクロ流路を形成し、形成されたそれぞれのマイクロ流路は共通の出口である混合室に向かい交差している構造を有する。また、該流路幅及び深さは２５０μｍ以下であり、低粘度で瞬時に混合し易い流体を対象としており、高粘度流体同士や異粘性流体に対応したミキサーではない。その為、特許文献１に記載されたミキサーを用いた流体混合装置に高粘度流体や異粘性流体を流通した場合、圧損や詰まり等が発生し、流通が困難となり、十分に混合できなくなる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表平９−５１２７４２号公報（１２頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも１０倍程度高い流体を混合する場合でも混合効率が良好で、均一に混合できる流体混合装置を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一般的に、マイクロミキサーを連結することで、流体の混合は良くなる。この知見をもとに本発明者らは上記課題を解決する為に鋭意検討した結果、２種類の流体混合器（第一の混合器と第二の混合器）を直列に繋いだ流体混合装置であり、第一の混合器として第一の流体と第二の流体とをそれぞれ別個に流通する微小管状流路と、第一の流体と第二の流体とを混合する混合部を有する混合器を用い、第二の混合器として微小管状流路を有し、該微小管状流路の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積である混合器を用い、しかも、第一の混合器の混合部に接する微小管状流路を液蜜状に流通する流体断面積の合計面積（Ａ）と第二の混合器の微小管状流路内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比が特定の範囲、具体的には、〔（Ｂ）／（Ａ）〕で１／２〜１／１００の範囲にある流体混合装置を用いることにより、高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が１０倍以上高い流体を混合する場合でも混合効率が良好で、均一に混合できること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明は、第一の流体と第二の流体との混合流体を得る混合器（１）と混合器（１）の出口に接続され混合器（１）から排出される混合流体を更に混合する混合器（２）とを有する流体混合装置であり、
混合器（１）は第一の流体が液密状に流通する微小管状流路１と、第二の流体が液密状に流通する微小管状流路２と、微小管状流路１から排出された第一の流体と微小管状流路２から排出された第二の流体とが混合する混合部を有し、
混合器（２）は混合流体が液密状に流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積であり、
しかも、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を液蜜状に流通する流体断面積と、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路２内を液蜜状に流通する流体断面積の断面積との合計面積（Ａ）に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比〔（Ｂ）／（Ａ）〕が１／２〜１／１００であることを特徴とする流体混合装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流体混合装置は２種類の異なる混合器を有し、各々の混合器における流体の出口部部分の流体断面積の比が特定の範囲を有する。第一の混合器では２種類以上の溶液の混合を行い、第一の混合器で混合された溶液は更に、第二混合器により、必要により設けられた第三の混合器にて混合することで混合を行う。本発明において、流体断面積の比をこの範囲にすることにより微小流路を流れる流体は圧力損失の影響を受けず、流体の流速を高めることができ、乱流となり混合効率を向上させることができる。その為、本発明の流体混合装置は高粘度流体どうしを混合する場合や、低粘度流体とその流体よりも粘度が著しく高い流体を混合する場合などに特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の混合器（１）の概略図。
【図２】混合器（１）が有する積層体の分解斜視図。
【図３】混合器（１）の構成部材である第一のプレートの斜視図。
【図４】混合器（１）の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。
【図５】混合器（１）の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。
【図６】混合器（１）の構成部材である別例の第一のプレートの斜視図。
【図７】混合器（１）の構成部材である第二のプレートの斜視図。
【図８】混合器（１）の構成部材である別例の第二のプレートの斜視図。
【図９】混合器（１）の別例の概略図。
【図１０】熱交換媒体が流通する流路を設けたプレートを有する混合器（１）が有する積層体の分解斜視図
【図１１】一実施形態の別例の混合器（１）の概略図。
【図１２】別例の混合器（１）が有する積層体の分解斜視図。
【図１３】別例の混合器（１）の構成部材である混合プレートの斜視図。
【図１４】別例の混合器（１）の構成部材である混合プレートの平面図。
【図１５】別例の混合器（１）の構成部材である温調プレートの斜視図。
【図１６】別例の混合器（１）が有する積層体の斜視図。
【図１７】一実施形態の混合器（２）の概略図。
【図１８】混合器（２）が有する積層体の分解斜視図。
【図１９】熱交換媒体が流通する流路を設けたプレートを有する混合器（１）が有する積層体の分解斜視図
【図２０】実施例１及び実施例３で用いた製造装置を模式的に示す概略構想図
【図２１】実施例及び比較例で用いたマイクロリアクターが有する積層体の分解斜視図。
【図２２】実施例及び皮革例で用いたマイクロリアクターの概略図
【図２３】実施例２で用いた製造装置を模式的に示す概略構想図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の流体混合装置は混合器（１）と混合器（２）とを有する。混合器（１）は、は第一の流体が液密状に流通する微小管状流路１と、第二の流体が液密状に流通する微小管状流路２と、微小管状流路１から排出された第一の流体と微小管状流路２から排出された第二の流体とが混合する混合部を有する。
混合器（２）は混合流体が液密状に流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積である。
そして、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を液蜜状に流通する流体断面積と、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路２内を液蜜状に流通する流体断面積の断面積との合計面積（Ａ）に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比〔（Ｂ）／（Ａ）〕は１／２〜１／１００である。この範囲にする事により、圧損が大きくならず、スムーズな通液が可能となり、混合効率が良好になる。比〔（Ｂ）／（Ａ）〕が１／２より大きいと混合効率の低下をまねくことから好ましくない。比〔（Ｂ）／（Ａ）〕は１／４〜１／５０がより好ましい。
【００１５】
また、混合器（２）が有する微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積を、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積とすることにより圧力損失を小さくでき、しかも流体の流速を速くすることでより微乱流を発生させ混合効率を大幅に向上することができる。具体的には、微小管状流路３の入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜２０ｍｍ２とし、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜５ｍｍ２とし、しかも出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積よりも小さくすることが好ましい。
【００１６】
尚、本発明の流体混合装置の圧力損失としては、各混合器発生する圧力損失が１ＭＰａ以下が好ましく、さらに好ましくは０．５ＭＰａ以下が好ましい。さらに好ましくは０．２ＭＰａ以下が好ましい。
【００１７】
また、前記比〔（Ｂ）／（Ａ）〕は、特に第一混合液で流通させる粘度比により該流体の混合後の粘度に反比例した割合で小さくすることが好ましい。粘度比はまた、圧力損失、流体の詰まり、混合容易性等に応じて変更可能である。
【００１８】
混合器（１）は上記の通り、２つの微小管状流路と混合部とを有する。このような混合器の好ましい形態として、例えば、第一の流体が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部と、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部とを有するマイクロミキサーであり、第一のプレートと第二のプレートの少なくとも一方が、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路であり、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであるマイクロミキサー１を例示することができる。
【００１９】
以下、マイクロミキサー１の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。図１は、マイクロミキサー１の一例を示す概略図である。
【００２０】
マイクロミキサー１は、中空状のケースＣを有し、このケースＣの中には第一の流体（Ｆ１）が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体（Ｆ２）が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部を有する積層体１１０が固定されている。
【００２１】
マイクロミキサー１は、第一のプレートと第二のプレートが積層した積層部に加え、例えば、図１に示すように熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層してあるミキサーが好ましい。
【００２２】
更に、流体Ｆ１と流体Ｆ２の熱交換を行う熱媒体Ｈ１１が流れる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層体１１０に積層されている事が、流体Ｆ１及び流体Ｆ２の温度を均一化でき、流体Ｆ１と流体Ｆ２の温度の差による混合効率の低下を減少できることから好ましい。
【００２３】
前記マイクロミキサー１のケースＣの左端Ｃ１には、第１の流体（Ｆ１）をケースＣ内に供給する第１流体供給部１Ａが設けられ、ケースＣの下部右端Ｃ２には、第２の流体（Ｆ２）をケースＣ内に供給する第２流体供給部２Ａが設けられている。以下、これらの各流体供給部１Ａ，２Ａを区別しないで説明する場合には、単に流体供給部１として説明する。
【００２４】
流体供給部１Ａは、ケースＣの左端部に形成された開口部１Ｂと、開口部１Ｂに連結されたコネクタ１Ｃとを有している。コネクタ１Ｃは、第１の流体（Ｆ１）が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は第一のプレートの第一の微小管状流路に通じている。そして、この流体供給路は第１の流体（Ｆ１）を貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、第１の流体（Ｆ１）はその機構により加圧状態でコネクタ１Ｃ側に圧送されるようになっている。開口部１ＢとケースＣ内に固定された積層体１１の側面１１ａには空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された第１の流体（Ｆ１）を一時貯留する貯留部Ｓ１として機能する。
【００２５】
流体供給部２Ａは、ケースＣの下部右端に形成された開口部２Ｂと、開口部２Ｂに連結されたコネクタ２Ｃとを有している。コネクタ２Ｃは、第２の流体（Ｆ２）が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は第二のプレートの第二の微小管状流路に通じている。そして、この流体供給路は第２の流体（Ｆ２）を貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、第２の流体（Ｆ２）はその機構により加圧状態でコネクタ３Ｂ側に圧送されるようになっている。開口部１ＢとケースＣ内に固定された積層体１１の側面１１ｂには空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された第２の流体（Ｆ２）を一時貯留する貯留部Ｓ２として機能する。
【００２６】
また、ケースＣの下部左端Ｃ３には、熱媒Ｈ１をケースＣ内に供給する熱媒供給部３Ａが形成されている。熱媒供給部３Ａは、上記流体供給部１Ａ、２Ａと同様に開口部３Ｂ、コネクタ３Ｃを有している。熱媒供給部３Ａに供給された熱媒Ｈ１は、積層体１１内に形成された流路を通過し、ケースＣの上端Ｃ４に形成された熱媒送出部４ＡからケースＣ外部へ送出される。熱媒送出部４Ａは、上記流体供給部１Ａ、２Ａと同様に開口部４Ｂ、コネクタ４Ｃをそれぞれ有している。
【００２７】
また、ケースＣの右端Ｃ４は、ケースＣの右端部に形成された開口部５Ｂと開口部５Ｂに連結されたコネクタ５Ｃからなる送出部５Ａを有している。開口部５ＢとケースＣ内に固定された積層体１１の側面１１ｃには空間が設けられ、該空間は、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部Ｓ３として機能する。S３の体積としては、発生する圧力損失、高粘度流体及び異粘性流体の安定した通流、混合力、装置的強度を考慮する。各流体の粘性や目的とする混合度合等に応じて変更可能である。特に第一の流体と第二の流体との粘度差が大きい、例えば、１０倍以上の場合、安定した流通を行うために混合部Ｓ３の断面積を大きくすることが、第一の流体と第二の流体との均一な混合体が得られることから好ましい。加えて、第一の流体と第二の流体との粘度差が大きく、高粘度流体の流量が低粘度流体の流量を比べて大きい場合は、さらに混合部の断面積を大きくする必要がある。
【００２８】
前記混合部Ｓ３の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積は第一の流体と第二の流体との安定した流通を行うためから１．０ｍｍ２以上が好ましい。
【００２９】
また、前記混合部Ｓ３の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して２〜２００倍であるマイクロミキサーが、流通が安定し、混合部Ｓ３部でも滞留がない良好な混合が達成できることから好ましく、４〜１００倍がより好ましい。
【００３０】
第一の流体（Ｆ１）及び第二の流体（Ｆ２）は、各流体供給部１Ａ、２ＡからケースＣ内部に供給され、積層体１１に形成された第１の微小管状流路及び第２の微小管状流路にそれぞれ流通する。そして、第１の微小管状流路の出口に到達した第一の流体（Ｆ１）及び第２の微小管状流路の出口に到達した第二の流体（Ｆ２）は、これらの出口部に通ずる混合部Ｓ３へと排出され、混合される。得られた混合流体（Ｆ３）は、送出部５ＡからケースＣ外部へ送出される。尚、マイクロミキサー１のケースＣや各流体供給部１Ａ、２Ａ、送出部５Ａの位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。
【００３１】
次に、上記積層体１１について説明する。図２に示すように、積層体１１は、長方形状の各カバープレートＰ１、Ｐ２との間に、流路が形成されたプレート群１３を備えている。
【００３２】
プレート群１３は、２枚の第一のプレート５と２枚の第二のプレート７とが積層されて構成されている。本実施形態では第一のプレートと第二のプレートとが交互に積層された積層体を形成している。
【００３３】
カバープレートＰ１、Ｐ２、第一のプレート５及び第二のプレート７は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、カバープレートＰ１、Ｐ２、第一のプレート５及び第二のプレート７の材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレートを液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレートを同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレートをステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレートの加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。
【００３４】
次に、第一のプレート５と第二のプレート７について詳述する。図３に示すように第一のプレート５には矩形且つ板状の第一の微小管状流路形成部６Ａを有している。
【００３５】
第一の微小管状流路形成部６Ａは、その上面６ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に１本以上の第一の微小管状流路６を有している。第一の微小管状流路６は第一の微小管状流路形成部６Ａの左側端６ｂから右側端６ｃに向かって溝状に形成されており、左側端６ｂ、右側端６ｃ及び上面６ａにおいて開口している。左側端６ｂの開口は第一の微小管状流路６の入口６ｄであって、右側端５ｃの開口は第一の微小管状流路６の出口６ｅとなる。入口６ｄは、第１の流体Ｆ１が供給される上記第１流体供給部１Ａに連通している。
【００３６】
第一の微小管状流路６は、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端６ｂから右側端６ｃまで延びている。第一の微小管状流路６の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部１６の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００３７】
また、第一の微小管状流路６ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【００３８】
また、第一の微小管状流路６内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【００３９】
図３において第一の微小管状流路６は５本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路６の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、第一の微小管状流路６の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。第一プレートの更なる例示を図４に示す。
【００４０】
前記マイクロミキサーの中でも、前記第一のプレート（５）が、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、第二のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路で、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであるミキサーが、混合効率が良好なことから好ましい。このような第一のプレートとして、例えば、図５に示すプレート等を例示することができる。
【００４１】
図５に示す第一のプレート５には矩形且つ板状の第一の微小管状流路形成部６Ａを有している。第一の微小管状流路形成部６Ａは、その上面６ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に１本以上の第一の微小管状流路６を有している。第一の微小管状流路６は第一の微小管状流路形成部６Ａの左側端６ｂから右側端６ｃに向かって溝状に形成されており、左側端６ｂ、右側端６ｃ及び上面６ａにおいて開口している。左側端６ｂの開口は第一の微小管状流路６の入口６ｄであって、右側端６ｃの開口は第一の微小管状流路６の出口６ｅとなる。入口６ｄは、第１の流体Ｆ１が供給される上記第１流体供給部１Ａに連通している。
【００４２】
また、図５において、第一の微小管状流路６は、流路径の大きい大径部６ｆと流路径の小さい小径部６ｇと、大径部６ｆから小径部６ｇへの径変化を穏やかにするテーパー部６ｈが設けられている。
【００４３】
大径部６ｆは、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端６ｂから右側端６ｃの手前まで延びている。大径部６ｆの幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部１６の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００４４】
また、第一の微小管状流路６ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【００４５】
小径部６ｇも断面矩形状に形成された流路であって、右側端６ｆの手前から右側端６ｃに向かって延びている。小径部６ｇは、少なくとも大径部１６の断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部６ｇの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、特に流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００４６】
また、図５における第一の微小管状流路６ｇ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜１００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜１０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜５ｍｍ２がより好ましい。
【００４７】
図５における第一の微小管状流路６ｇを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから０．１ｍ／秒以上が好ましく、０．３m／秒以上がより好ましい。更に好ましくは１．０m／秒以上で３．０m／秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は１．０m／秒以上が好ましい。
【００４８】
図５において第一の微小管状流路６は３本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路６の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、第一の微小管状流路６の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。第一プレートの更なる例示を図６に示す。
【００４９】
第一の微小管状流路に流通させる流体の粘度は２０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。さらに好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００５０】
次に、第二のプレート７について詳述する。図７に示すように第二のプレート７には矩形且つ板状の第二の微小管状流路形成部７Ａを有している。
【００５１】
第二の微小管状流路形成部７Ａは、その上面７ａに１本の第二の微小管状流路８を有している。第二の微小管状流路８は、第二の微小管状流路形成部７Ａの下側端７ｂから短手方向（７ｃ方向、図中Ｙ方向）に向かって溝状に形成され、更に、Ｙ方向の中央付近で１回右端方向に直角に屈曲しており、下側端７ｂ、右側端７ｄ及び上面７ａにおいて開口している。下側端７ｂの開口は第二の微小管状流路８の入口８ａであって、右側端７ｄの開口は第一の微小管状流路６の出口８ｂとなる。入口８ａは、第２の流体Ｆ１が供給される上記第２流体供給部２Ａに連通している。
【００５２】
本発明で用いる第二のプレートが有する微小管状流路は、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積である。このような構造を有することにより、第二の流体Ｆ２は入り口部において大径部の入口８ａを流れ、小径部８ｂに流入する。小径部に流入した各流体第二の流体Ｆ２は、入口に流入したときの流速よりも大きな流速で出口８ｂに流入し、混合部（図１におけるＳ３）流入する。その結果、第一の流体Ｆ１と第二の流体Ｆ２との混合速度を高めることができる。特に、第一の流体Ｆ１、第二の流体Ｆ２のうち少なくとも一方が、流動性が低く混合しにくい流体である場合、即ち高粘度流体である場合や、互いに粘度が大きく異なる場合等に特に効果を発揮することができる。
【００５３】
前記大径部の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、混合性能を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００５４】
また、大径部を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。
【００５５】
前記小径部の断面積は、少なくとも大径部の断面積よりも小さい断面積となればよい。小径部の幅及び深さは例えば幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部６ｇの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、特に流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００５６】
また、小径部を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜１００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜１０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜５ｍｍ２がより好ましい。
【００５７】
第二の微小管状流路８ｂを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから０．１ｍ／秒以上が好ましく、０．３ｍ／秒以上がより好ましい。更に好ましくは１．０ｍ／秒以上で３．０ｍ／秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は１．０ｍ／秒以上が好ましい。
【００５８】
第二の微小管状流路に流通させる流体の粘度は２０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。さらに好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００５９】
また、第二のプレートは図７に示したように混合部に通ずる出口部が流体の進行方向に平行して設置された複数個の壁で分割され、複数本の流路が形成されているもの以外に、例えば、図８に例示するように１本の流路でもかまわない。ここで、壁の数は、例えば、０〜２５０個であり、１〜５０個がより好ましい。また、第二のプレート上に形成される第二の微小管状流路の数は図５に示すように１本でも良いし、図８に示すように複数本有っても良い。
【００６０】
マイクロミキサー１は第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部を増やすことが容易な為、多種類の流体の混合流体を得る事も可能である。マイクロミキサー１に多種類の流体を流通させる場合、例えば、少なくとも１枚の第一のプレートと少なくとも２枚の第二のプレートとが積層した積層部で、該積層部が第二のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された側面と別の側面に第一のプレートが有する微小管状流路の入り口部が設置された積層部を有するマイクロミキサーを好ましく例示できる。このようなマイクロミキサーとしては、例えば、図９に示すマイクロミキサーを例示する事ができる。
【００６１】
マイクロミキサー１には熱交換用の媒体を流通させる温調プレートを積層しても良い。温調プレートと第一のプレートと第二のプレートとを積層したマイクロミキサーを例えば、図１０に示す。
【００６２】
温調プレート１２は、図１０に示すように、一方の面１２ａに温調プレート１２の長手方向に沿って複数本配列された主流路１３ａが所定の間隔だけ離れて設けられている。主流路１３ａの断面積は、反応流路に対して熱を伝えることができれば特に限定されるものではないが概ね０．１〜４．０（ｍｍ２）の範囲である。更に好ましくは０．３〜１．０（ｍｍ２）である。主流路１３ａの本数は、熱交換効率を考慮して適宜の本数を採用することができ、特に限定されるものではないが、プレート当たり、例えば１〜１０００本、好ましくは１０〜１００本である。
【００６３】
温調流路１２は、図１０に示す様に、温調プレート１２の長手方向に沿って複数本配列された主流路１３ａと、主流路１３ａの上流側及び下流側端部で主流路１３ａに連通する供給側流路１３ｂおよび排出側流路１３ｃとを備えていてもよい。
【００６４】
図１０では供給側流路１３ｂと排出側流路１３ｃは２回直角に屈曲して温調プレートの側面１２ｄ、１２ｅからそれぞれ外部に開口している。温調流路１２の各流路の本数は、温調流路１２の主流路１３ａ部分のみが複数本配列され、供給側流路１３ｂおよび排出側流路１３ｃはそれぞれ１本で構成されている。
【００６５】
以上のように構成された積層体１１において、第１流体供給部１ＡからケースＣ内へ加圧状態で供給された第１の流体（Ｆ１）は、貯留部Ｓ１に一時貯留された後、積層体１１０に複数設けられた第一の微小管状流路６へ分割される。また、第２流体供給部２ＡからケースＣ内へ加圧状態で供給された第２の流体（Ｆ２）貯留部Ｓ２に一時貯留された後、積層体１１に複数設けられてもよい第二の微小管状流路８へ分割される。
【００６６】
第一のプレート５の各第一の微小管状流路６に流入した第１の流体（Ｆ１）は、第一の微小管状流路６の出口６ｅへと通じ、混合部Ｓ３へと送出される。また、第二のプレート７の各第二の微小管状流路８に流入した第２の流体（Ｆ２）は、大径部から小径部にかけて流速を高めながら送出され、出口８ｂから混合部Ｓ３へ送出される。
【００６７】
流速を高めながら混合部Ｓ３へ送出された第２の流体（Ｆ２）は、混合部Ｓ３に送出された第２の流体（Ｆ２）と混合する。このとき第２の流体（Ｆ２）の速度が高まっているため混合部Ｓ３における混合効率は向上する。
【００６８】
第１の流体（Ｆ１）と第２の流体（Ｆ２）は、混合部Ｓ３において乱流を生じさせながら混じり合い、得られた混合流体（Ｆ３）は混合流体の送出部５Ａに向かって流れる。そして、送出部５ＡからケースＣ外へ向かって送出される。
【００６９】
また、好ましく用いることができる第二のマイクロミキサーとして、例えば、第１流体が流れる第１流路が形成された第１流路形成部と、第２流体が流れる第２流路が形成された第２流路形成部とを有する混合プレートを備え、前記第１流路の出口と前記第２流路の出口とが、前記第１流体及び前記第２流体が合流する合流路を介して対向し、前記合流路の中心軸方向における前記第１流路の出口の開口位置は、前記第２流路の前記合流路の中心軸方向における開口位置に含まれるか又は同一であることを特徴とするマイクロミキサー２を挙げることができる。
【００７０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１１〜図１６に従って説明する。図１１は、マイクロミキサー２の一例を示す概略図である。マイクロミキサー２は、中空状のケースＣを有し、このケースＣの中には各種微細流路が形成された積層体１１が固定されている。この積層体１１には、混合対象物又は反応対象物である第１流体Ｆ１及び第２流体Ｆ２と、これらの各流体Ｆ１，Ｆ２とそれぞれ熱交換を行う第１熱媒Ｈ１（第１媒体）及び第２熱媒Ｈ２（第２媒体）とが流れる流路が形成されている。
【００７１】
ケースＣの左端Ｃ１には、第１流体Ｆ１をケースＣ内に供給する第１流体供給部４Ａが設けられ、ケースＣの右端Ｃ２には、第２流体Ｆ２をケースＣ内に供給する第２流体供給部４Ｂが設けられている。以下、これらの各流体供給部４Ａ，４Ｂを区別しないで説明する場合には、単に流体供給部４として説明する。
【００７２】
流体供給部４は、ケースＣの端部に形成された開口部２と、開口部２に連結されたコネクタ３とを有している。コネクタ３は、各流体Ｆ１，Ｆ２をそれぞれ貯留するタンクや、加圧ポンプ、このポンプに連結された管路等を含む圧送機構と接続されており、各流体Ｆ１，Ｆ２はその機構により加圧状態でコネクタ３側に圧送されるようになっている。開口部２とケースＣ内に固定された積層体１１の各側面１１ａ，１１ｂとの間には空間が設けられ、該空間は上記圧送機構から送出された各流体Ｆ１，Ｆ２を一時貯留する貯留部Ｓ１，Ｓ２として機能する。
【００７３】
また、ケースＣの上端Ｃ３には、各熱媒Ｈ１，Ｈ２をケースＣ内に供給する各熱媒供給部７Ａ，７Ｂがそれぞれ形成されている。熱媒供給部７Ａ，７Ｂは、上記流体供給部４と同様に開口部５Ａ，５Ｂ、コネクタ６Ａ，６Ｂをそれぞれ有している。各熱媒供給部７Ａ，７Ｂに供給された熱媒Ｈ１，Ｈ２は、積層体１１に形成された流路を通過し、ケースＣの下端Ｃ４に形成された各熱媒送出部７Ｃ，７ＤからケースＣ外部へそれぞれ送出される。各熱媒送出部７Ｃ，７Ｄは、上記流体供給部４と同様に開口部５Ｃ，５Ｄ、コネクタ６Ｃ，６Ｄをそれぞれ有している。
【００７４】
また、ケースＣの下端Ｃ４には、積層体１１内で混合又は反応した各流体Ｆ１，Ｆ２の混合液Ｆ３（又は反応液）をケースＣ外へ送出する送出部１０が設けられている。送出部１０は、開口部８と、開口部８に連結されたコネクタ９とを有している。
【００７５】
即ち、各流体Ｆ１，Ｆ２は、各流体供給部４Ａ，４ＢからケースＣ内部に供給され、積層体１１に形成された微細流路において混合又は反応される。ここで各流体Ｆ１，Ｆ２は、微細流路で混合されることにより拡散距離が短くなり混合速度が大きくなるとともに、所望とする処理量だけが効率よく混合される。混合液Ｆ３（又は反応液）となって送出部１０からケースＣ外部へ送出される。尚、マイクロミキサー１のケースＣや各流体供給部４Ａ，４Ｂ、送出部１０の位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。
【００７６】
次に、上記積層体１１について説明する。図１２に示すように、積層体１１は、長方形状の各カバープレートＰ１，Ｐ２との間に、流路が形成されたプレート群１２を備えている。
【００７７】
プレート群１２は、３枚の温調プレート１３と２枚の混合プレート１４とが積層されて構成されている。本実施形態では、温調プレート１３が最上層及び最下層となって、混合プレート１４がいずれかの温調プレート１３に挟まれた状態で積層されている。
【００７８】
各カバープレートＰ１，Ｐ２、各温調プレート１３及び各混合プレート１４は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、各カバープレートＰ１，Ｐ２、温調プレート１３及び混合プレートの材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレート１３，１４，Ｐ１，Ｐ２を液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレート１３，１４，Ｐ１，Ｐ２を同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレート１３，１４，Ｐ２，Ｐ２をステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレート１３，１４，Ｐ２，Ｐ２の加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。
【００７９】
次に、混合プレート１４について図１３及び図１４に従って詳述する。図１３に示すように、本実施形態の混合プレート１４は、一対のプレートからなり、矩形且つ板状の第１流路形成部１４Ａと第２流路形成部１４Ｂとを有している。
【００８０】
第１流路形成部１４Ａは、その上面１４ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に３本の第１流路１５を有している。各第１流路１５は、等間隔で配置され、第１流路形成部１４Ａの左側端１４ｂから右側端１４ｃに向かって溝状に形成されており、左側端１４ｂ、右側端１４ｃ及び上面１４ａにおいて開口している。左側端１４ｂの各開口は第１流路１５の入口１５ａであって、右側端１４ｃの開口は第１流路１５の出口１５ｂとなる。入口１５ａは、第１流体Ｆ１が供給される上記第１流体供給部４Ａに連通している。
【００８１】
また、第１流路１５は、流路径の大きい大径部１６と流路径の小さい小径部１７と、大径部１６から小径部１７への径変化を緩やかにするためのテーパ部１８が設けられている。
【００８２】
大径部１６は、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端１４ｂから右側端１４ｃの手前まで延びている。大径部１６の幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部１６の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、生産性を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００８３】
小径部１７も断面矩形状に形成された流路であって、右側端１４ｃの手前から右側端１４ｃに向かって延びている。小径部１７は、少なくとも大径部１６の断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部１７の形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、特に流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【００８４】
また、第１流路形成部１４Ａと第２流路形成部１４Ｂとの間には、所定幅の空間からなる合流路１９が設けられている。図１３では底面及び上面が開口するとともに、混合プレート１４の前面１４ｇ側の開口及び背面１４ｈ側の開口を有する。前面１４ｇ側の開口部１９ｃは、合流路１９の出口であって、上記した送出部１０に連通する。また背面１４ｈ側の開口部１９ｂは、ケースＣ又はその他の部材によって閉塞される。この合流路１９は、両側の各側面が第１流路形成部１４Ａ及び第２流路形成部１４Ｂによって構成された、平面視において長方形をなす長尺状の流路であって、その長手方向が混合プレート１４の短手方向と平行になっている。
【００８５】
また、第２流路形成部１４Ｂは、第２流体Ｆ２が流れる第２流路２０を有し、合流路１９に対して第１流路形成部１４Ａと対称的（線対称）に形成されている。即ち、第２流路形成部１４Ｂの上面１４ｄにおける短手方向の中央部に３本の第２流路２０が溝状に形成されて、等間隔で配置されている。また、各第２流路２０は、左側端１４ｅ、右側端１４ｆ及び上面１４ｄ及び底面において開口している。左側端１４ｅの各開口は、第２流路２０の出口２０ｂであって、右側端１４ｆの開口は第２流路２０の入口２０ａを構成する。これらの入口２０ａは、第２流体Ｆ２が供給される上記第２流体供給部４Ｂに連通している。
【００８６】
また、第２流路２０は、大径部２１及び小径部２２と、それらの間に設けられたテーパ部２３を有している。大径部２１は、第１流路形成部１４Ａの大径部１６と同じ形状及び同じ流路径であって、第２流路形成部１４Ｂの右側端１４ｆから左側端１４ｅ手前まで延びている。小径部２２も、第１流路形成部１４Ａの小径部１７と同じ形状及び同じ流路径であって、左側端１４ｅの手前から左側端１４ｅに向かって延びている。
【００８７】
図１４に示すように、このように形成された第１及び第２流路形成部１４Ａ，１４Ｂは、第１流路１５の出口１５ｂと第２流路２０の出口２０ｂとが、合流路１９を介して１対１で対向した位置となるように配置される。また、第１流路１５の出口１５ｂは、合流路１９の中心軸Ｘ１の方向における開口位置が、第２流路２０の出口２０ｂの上記中心軸Ｘ１における開口位置と同一となるように配置される。さらに、それらの出口１５ｂ，２０ｂの開口面は平行になっている。また、第１流路１５及び第２流路２０の出口１５ｂ，２０ｂの断面における中心軸は、同一の中心軸Ｘ２である。尚、第１流路１５は平面視において左側に設けられる必要はなく、右側でもよいし、第２流路２０は平面視において右側に設けられる必要はなく、左側でもよい。さらに、合流路１９の対向する各側面のうち一方の側面に３つの第１流路１５の出口１５ｂが合流路１９の長手方向に沿って並んで配置され、他方の側面に３つの第２流路２０の出口２０ｂが合流路１９の長手方向に沿って並んで配置されている。
【００８８】
このため、第１流路１５及び第２流路２０の入口１５ａ，２０ａから加圧状態で各流体Ｆ１，Ｆ２をそれぞれ供給すると、各流体Ｆ１，Ｆ２は各大径部１６，２１を流れ、各テーパ部１８，２３を介して各小径部１７，２２に流入する。小径部１７，２２に流入した各流体Ｆ１，Ｆ２は、入口１５ａ，２０ａに流入したときの流速よりも大きな流速で出口１５ｂ，２０ｂから合流路１９に流入する。このとき、上記したように出口１５ｂ，２０ｂが中心軸Ｘ１方向において同じ開口位置であり、１対１で対向しているため、出口１５ｂ，２０ｂから送出された各流体Ｆ１，Ｆ２の流れは合流路１９において正面から衝突した状態となる。このため、各流体Ｆ１，Ｆ２を層流状態で合流させた場合等に比べ、各流体Ｆ１，Ｆ２の接触面積を高めて効率よく混合することができる。また、正面から対向する各流体Ｆ１，Ｆ２の流れを衝突させることにより、各流体Ｆ１，Ｆ２内の流体要素は、第１流体Ｆ１の流れの方向と、この方向と反対方向である第２流体Ｆ２の流れの方向とからせん断力をうけるため、混合速度を高めることができる。特に、各流体Ｆ１，Ｆ２のうち少なくとも一方が流動性が低く混合しにくい流体である場合、即ち高粘度流体である場合や、互いに粘度が大きく異なる場合等に特に効果を発揮することができる。
【００８９】
合流路１９は、背面側の開口部１９ｂが閉塞されているため、衝突した各流体Ｆ１，Ｆ２は、上記主液圧送機構の圧力により開口部１９ｃへ向かって流れる。
合流路１９において発生する圧力損失、高粘度流体及び異粘度流体の安定した通流、混合力、装置的強度を考慮すると、合流路１９の幅、即ち各出口１５ｂ，２０ｂの間の距離は、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、その深さは０．３ｍｍ以上が好ましい。この幅は、各流体Ｆ１，Ｆ２の粘性（流れやすさ）と、目的とする混合度合等に応じて変更可能である。幅を短くすれば、圧力損失が比較的大きくなるが各流体同士の衝突力を増大させ、流体内のせん断力を高めることができる。幅を長くすれば、衝突力は比較的弱くなるが、圧力損失を低減することができる。
【００９０】
次に、温調プレート１３について図１５に従って説明する。温調プレート１３は、長方形状且つ板状に形成され、混合プレート１４とほぼ同じ大きさとなっている。温調プレート１３は、その長手方向の中央であって、混合プレート１４が積層された際に合流路１９と重なる位置に断熱部３０を有している。断熱部３０は、温調プレート１３の前面１３ｃから奥行方向（図中Ｙ方向）に長尺状に切り欠くことで形成されており、その厚み方向（図中Ｚ方向）に貫通し、前面１３ｃ側に開口部３０ａを有している。この断熱部３０の幅は、上記混合プレート１４の合流路１９の幅とほぼ同一となっている。
【００９１】
断熱部３０に対して左側及び右側には、略長方形状の凹部２４が形成されている。この凹部２４には、温調プレート１３の上面１３ａに溝状にそれぞれ形成された流入路２６及び流出路２７が連通している。
【００９２】
また、凹部２４の前面側及び背面側には、長尺状の壁部２４ａ，２４ｂが凹部２４の底面から突出形成されている。壁部２４ａ，２４ｂは、温調プレート１３の長手方向（図中Ｘ方向）に延びるように設けられ、その先端と凹部２４の内壁面との間には流路の一部を構成するための空間が設けられている。また、凹部２４の底面であって、各壁部２４ａ，２４ｂの間には、同じく長尺状の壁部２５が４本突出形成されている。壁部２５は、凹部２４の幅（図中Ｘ方向の長さ）よりも短く、その両端と凹部２４の内壁面との間には流路の一部を構成するための空間が設けられている。これらの各壁部２４ａ，２４ｂ，２５により、凹部２４内の空間が区画されて熱媒Ｈ１，Ｈ２が流れる流路が構成され、流入路２６及び流出路２７を含めて熱媒Ｈ１，Ｈ２が流れる媒体流路としての熱媒流路３１が構成される。熱媒流路３１は、背面側の流入路２６を入口とし、温調プレート１３の中央側から凹部２４の左側面２４ｃに向かって延び、左側面２４ｃ手前で屈曲して右側面２４ｄに向かって延びる。さらに右側面２４ｄ手前で屈曲して再び左側面２４ｃに向かって延びる。このように、熱媒流路３１は、凹部２４内で複数回屈曲する曲折形状をなし、前面側に設けられた流出路２７を出口とする。
【００９３】
温調プレート１３の左側の凹部２４に形成された熱媒流路３１Ａには熱媒Ｈ１が供給され、右側の凹部２４に形成された熱媒流路３１Ｂには熱媒Ｈ２が供給される。この温調プレート１３の上方又は下方に混合プレート１４が積層されると、図１５に示すように、第１流体Ｆ１が流れる第１流路１５の上方又は下方に熱媒Ｈ１が流れる第１熱媒流路３１Ａが重なり、第２流体Ｆ２が流れる第２流路２０の上方又は下方に熱媒Ｈ２が流れる第２熱媒流路３１Ｂが重なる。このため、第１熱媒Ｈ１と第１流体との間で熱交換が行われ、第２熱媒Ｈ２と第２流体との間で熱交換が行われる。
【００９４】
これらの熱媒流路３１Ａ，３１Ｂは、断熱部３０が介在することによって各熱媒流路３１Ａ，３１Ｂ周辺部の間の熱移動が抑制されるので、温度差が大きい熱媒Ｈ１，Ｈ２を各熱媒流路３１Ａ，３１Ｂに供給しても、熱媒Ｈ１，Ｈ２の温度が所望の温度より著しく低下又は上昇することがない。このため、流路内の各流体Ｆ１，Ｆ２が温度変化しやすいマイクロミキサー１においても、第１流体及び第２流体Ｆ１，Ｆ２の精密な温度調整を行うことができる。従って、流体Ｆ１，Ｆ２が所望の温度より範囲より低下するのを抑制することができるので、各流路１５，２０や合流路１９が析出物によって閉塞されず、晶析等による微粒子製造においても生産性の低下を防止することができる。
【００９５】
図１６に示すように、３層の温調プレート１３及び２層の混合プレート１４を交互に積層すると、温調プレート１３の断熱部３０と混合プレート１４の合流路１９とが重なって積層体１１の積層方向の長さと同じ深さの合流路３２が構成される。合流路３２の左側面には、６つの第１流路１５の出口１５ｂが開口し、右側面には、第１流路１５の出口１５ｂのそれぞれに対応した位置に６つの第２流路２０の出口２０ｂが開口する。各温調プレート１３及び各混合プレート１４が密着状態で互いに結合されることにより、混合プレート１４の第１流路１５及び第２流路２０は、温調プレート１３の底面によってその上面側の開口を閉塞される。また温調プレート１３の各熱媒流路３１Ａ，３１Ｂは、混合プレート１４の底面か、若しくはカバープレートＰ１の底面によってその上面側の開口を閉塞される。
【００９６】
以上のように構成された積層体１１において、第１流体供給部４ＡからケースＣ内へ加圧状態で供給された第１流体Ｆ１は、貯留部Ｓ１に一時貯留された後、積層体１１に設けられた６つの第１流路１５へ分割される。また、第２流体供給部４ＢからケースＣ内へ加圧状態で供給された第２流体Ｆ２は、貯留部Ｓ２に一時貯留された後、積層体１１に設けられた６つの第２流路２０に分割される。
【００９７】
混合プレート１４の各第１流路１５にそれぞれ流入した第１流体Ｆ１は、大径部１６から小径部１７にかけて流速を高めながら送出され、出口１５ｂから合流路１９へ送出される。また、各第２流路２０にそれぞれ流入した第２流体Ｆ２は、大径部２１から小径部２２にかけて流速を高めながら送出され、出口２０ｂから合流路１９へ送出される。
【００９８】
各第１流路１５の出口１５ｂからそれぞれ送出された第１流体Ｆ１の微小な流れは、各第２流路２０の出口２０ｂからそれぞれ送出された第２流体Ｆ２の微小な流れと１対１で正面から衝突する。このため、各流体Ｆ１，Ｆ２の微小な流れは、その衝突位置付近でそれぞれ混合されるため、全体としての混合速度をより高めることができる。
【００９９】
６対の出口１５ｂ，２０ｂからそれぞれ送出された各流体Ｆ１，Ｆ２は、合流路１９内で乱流を生じさせながら混じり合い、合流路３２の出口３２ａに向かって流れる。出口から３２ａから送出された混合液Ｆ３は送出部１０に送られ、この送出部１０からケースＣ外へ向かって送出される。
【０１００】
このマイクロミキサー２において、混合対象の流体Ｆ１，Ｆ２の処理量を増加させる場合には、合流路３２の幅、即ち出口１５ｂ，２０ｂ間の距離を変えずに、合流路３２の長さを延長すればよい。或いは、合流路３２の幅を変えずに、合流路１９の側面に開口する流路１５，２０の本数を増加させるか、混合プレート１４の積層数を増加させればよい。従って、合流路３２における混合効率を低下させずに、処理量を増大することができる。また、流路幅が小さく圧力損失が高まりやすいマイクロミキサーにおいて、上記マイクロミキサー１は合流路３２の容積が比較的大きく、圧力損失の増大による流路の閉塞を防ぐことができる。さらに混合対象の流体の粘性等に応じて合流路３２の幅も適宜変更できる構成であるため、装置の自由度を向上することができる。
【０１０１】
混合器（２）は上記の通り、混合器（１）で得られた混合流体が流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい。このような混合器の好ましい形態として、例えば、微小管状流路３が設けられたプレートを有するマイクロミキサー３を例示することができる。
【０１０２】
以下、マイクロミキサー３の一実施形態を図１７〜図１９に従って説明する。図１７は、マイクロミキサー３の一例を示す概略図である。
【０１０３】
マイクロミキサー３は、中空状のケースＣを有し、このケースＣの中には混合流体（Ｍ１）が流通する微小管状流路３を有するプレートが１枚以上積層した積層部を有する積層体１１０が固定されている。
【０１０４】
マイクロミキサー３は、微小管状流路３を有するプレートに加え、例えば、図１に示すように熱交換媒体（Ｈ１）を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層した積層体を有するミキサーが混合流体の温度を精密に制御できることから好ましい。
【０１０５】
前記マイクロミキサー３のケースＣの左端Ｃ１には、混合流体（Ｍ１）をケースＣ内に供給する混合流体供給部１Ａが設けられている
【０１０６】
混合流体供給部１Ａは、ケースＣの左端部に形成された開口部１Ｂと、開口部１Ｂに連結されたコネクタ１Ｃとを有している。コネクタ１Ｃは、混合流体（Ｍ１）が流通する流体供給路に通じており、従って、この流体供給路は混合器（１）の混合流体の排出口に通じている。開口部１ＢとケースＣ内に固定された積層体１１０の側面１１ａには空間が設けられ、該空間は混合器（１）から流入した混合流体（Ｍ１）を一時貯留する貯留部Ｓ１として機能する。ここで、Ｍは、各図記載の該混合流体Ｆ１、該混合液Ｆ３、該Ａ〜Ｅの混合液をいう。
【０１０７】
また、ケースＣの下部左端Ｃ３には、熱媒Ｈ１をケースＣ内に供給する熱媒供給部３Ａが形成されている。熱媒供給部３Ａは、上記混合流体供給部１Ａと同様に開口部３Ｂ、コネクタ３Ｃを有している。熱媒供給部３Ａに供給された熱媒Ｈ１は、積層体１１０内に形成された流路を通過し、ケースＣの上端Ｃ４に形成された熱媒送出部４ＡからケースＣ外部へ送出される。熱媒送出部４Ａは、上記流体供給部１Ａ、２Ａと同様に開口部４Ｂ、コネクタ４Ｃをそれぞれ有している。
【０１０８】
また、ケースＣの右端Ｃ５は、ケースＣの右端部に形成された開口部５Ｂと開口部５Ｂに連結されたコネクタ５Ｃからなる送出部５Ａを有している。開口部５ＢとケースＣ内に固定された積層体１１０の側面１１ｃには空間が設けられ、該空間は、微小管状流路４０の出口に通じ、積層体１１０から排出した混合流体（Ｍ１）を一時貯留する貯留部Ｓ２として機能する。
【０１０９】
混合流体（Ｍ１）は、混合流体供給部１ＡからケースＣ内部に供給され、積層体１１０に形成された微小管状流路４０内を流通する。そして、微小管状流路４０の入り口部のおける混合流体の断面積に比べて出口部の混合流体の断面積が狭い為、混合流体が出口部から排出される際に、入り口部への流入時の流体速度に比べて出口部での排出時の排出速度が大きくなる。流出時に速度が大きくなる為に、混合流体の排出時に効率よい混合が成される。そして、混合された混合流体は貯留部Ｓ２へと排出され、貯留部Ｓ２から混合器（２）の外部へと排出される。尚、マイクロミキサー３のケースＣや各流体供給部１Ａ、送出部５Ａの位置等は上記構成に限定されず、適宜変更可能である。
【０１１０】
次に、上記積層体１１０について説明する。図１８に示すように、積層体１１０は、長方形状の各カバープレートＰ１、Ｐ２との間に、流路が形成されたプレート４０を備えている。
【０１１１】
カバープレートＰ１、Ｐ２、プレート４０は、その外形が同じ長方形状に形成されている。また、カバープレートＰ１、Ｐ２、プレート４０の材質は特に限定されず、例えば金属材、樹脂、ガラス、セラミックス等、流路を形成するための加工が容易で、各プレートを液漏れ等が生じ難い密着状態で互いに固定できる材質であればよい。また、各プレートを同じ材質から形成しても良いし、異なる材質で形成してもよい。例えば、各プレートをステンレス鋼から形成し、拡散結合により密着状態で固定してもよい。各プレートの加工方法は、例えば射出成型、溶剤キャスト法、溶融レプリカ法、切削、エッチング、フォトリソグラフィー、レーザーアプレーション等の公知の各種方法のうち、その材質に応じた好適な方法を選択できる。
【０１１２】
次に、プレート４０について詳述する。図１８に示すようにプレート４０は矩形且つ板状の微小管状流路形成部４０Ａを有している。微小管状流路形成部４０Ａは、その上面４０ａにおける短手方向（図中Ｙ方向）の中央部に１本以上の微小管状流路４０（混合器（２）が有する微小管状流路４０）を有している。微小管状流路４０は第一の微小管状流路形成部４０Ａの左側端４０ｂから右側端４０ｃに向かって溝状に形成されており、左側端４０ｂ、右側端４０ｃ及び上面４０ａにおいて開口している。左側端４０ｂの開口は第一の微小管状流路４０の入口４０ｄであって、右側端４０ｃの開口はの微小管状流路４０の出口４０ｅとなる。入口４０ｄは、混合流体が供給される混合器（１）の出口に連通している。
【０１１３】
また、図１８において、微小管状流路４０は、流路径の大きい大径部４０ｆと流路径の小さい小径部４０ｇと、大径部４０ｆから小径部４０ｇへの径変化を穏やかにするテーパー部４０ｈが設けられている。
【０１１４】
大径部４０ｆは、通流方向に直交する方向における断面が矩形状をなす流路であって、左側端４０ｂから右側端４０ｃの手前まで延びている。大径部４０ｆの幅及び深さは、流体の温度分布の均一性や装置的強度を確保するために、例えば幅０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲にすると好ましく、幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、大径部４０ｆの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【０１１５】
また、第一の微小管状流路６ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【０１１６】
また、大径部４０ｆ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜５００ｍｍ２が好ましく、０．０１〜４０ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜２０ｍｍ２がより好ましい。
【０１１７】
小径部４０ｇも断面矩形状に形成された流路であって、右側端４０ｆの手前から右側端４０ｃに向かって延びている。小径部４０ｇは、少なくとも大径部４０ｆの断面積よりも小さい断面積となればよいが、例えば幅０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲、幅０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲がより好ましい。さらに幅０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下、深さ０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲がより好ましい。すなわち、小径部４０ｇの形状としては、圧損が大きくなりすぎず、流路閉塞が生じにくく、流路の加熱・冷却の迅速な制御が可能であって、流体の流速を高めることができ、せん断力が作用し、微乱流を伴う状態での分子拡散となり混合効率を向上させることができる流路形状であれば良い。
【０１１８】
また、図５における第一の微小管状流路６ｇ内を液密状に流通する流体の断面積としては、０．０１〜２５ｍｍ２が好ましく、０．０１〜５ｍｍ２がより好ましい。さらに０．０１〜１ｍｍ２がより好ましい。
【０１１９】
図１８における小径部４０ｇを流通する際の流体の速度は流体に作用するせん断力が高まることから０．５ｍ／秒以上が好ましく、１．０m／秒以上がより好ましい。更に好ましくは２．０m／秒以上で５．０m／秒以上が特に好ましい。特に、高粘度同士の流体を混合する場合や粘度の大きく異なる粘度の流体を混合する場合の流速は２．０m／秒以上が好ましい。
【０１２０】
図１８において微小管状流路４０は１本配置されているが、本数には特に制限はない。複数本配置する場合、各々の微小管状流路４０の幅及び深さは同一でも良いし異なっていても良い。また、微小管状流路４０の入口と出口の流路幅は同一であっても良いし、異なっていても良い。
【０１２１】
前記混合部Ｓ２の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積は第一の流体と第二の流体と安定した流通を行うためから１．０ｍｍ２以上が好ましい。
【０１２２】
また、前記混合部Ｓ２の第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して２〜２００倍であるマイクロミキサーが、流通が安定し、混合部Ｓ３部でも滞留がない良好な混合が達成できることから好ましく、４〜１００倍がより好ましい。
【０１２３】
また、マイクロミキサー３には熱交換用の媒体を流通させる温調プレートを積層しても良い。温調プレートと第一のプレートと第二のプレートとを積層したマイクロミキサーを例えば、図１９に示す。
【０１２４】
本発明で用いる混合器（２）は、例えば、図１７に示すように、微小管状流路３から排出された混合流体の溜まり部（混合部）を有している構造が、より均一な混合流体をえることができることから好ましい。
【０１２５】
更に、本発明では、混合溶液の混合度合いに応じて、第三混合器を混合器（２）の下流に直列に繋ぐことが可能である。
【０１２６】
上記実施形態によれば、本発明の流体混合装置は以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、混合部（１）と混合部（２）とを有し、第一の混合器として第一の流体と第二の流体とをそれぞれ別個に流通する微小管状流路と、第一の流体と第二の流体とを混合する混合部を有する混合器を用い、第二の混合器として微小管状流路を有し、該微小管状流路の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積である混合器を用い、しかも、第一の混合器の混合部に接する微小管状流路を液蜜状に流通する流体断面積の合計面積（Ａ）と第二の混合器の微小管状流路内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比が特定の範囲を有する。
【実施例】
【０１２７】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に述べる。例中、％は特に断りがない限り重量基準である。
【０１２８】
実施例１
図２０に示す反応デバイスにてウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。図２０において、第一の流体を入れるタンク６１の流出口とプランジャーポンプ６３の流入口とが、第一の流体が通る配管を介して接続されており、また、第二の流体を入れるタンク６２の流出口とプランジャーポンプ６４の流入口とが、第二の流体が通る配管を介して接続されている。プランジャーポンプ６３の流出口及びプランジャーポンプ６４の流出口からは、それぞれプランジャーポンプ６３またはプランジャーポンプ６４を通して第一の流体又は第二の流体が通る配管が伸びており、これらの配管は混合器（１）であるマイクロミキサー１の流入口に接続されている。
【０１２９】
このマイクロミキサー１で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体はマイクロミキサー１に接続された配管を通して、コネクタを介して接続されている混合器（２）の微小管状流路内を流通し更に混合され、排出される。また、混合器（２）はコネクタ６７を介して並列に接続された化学反応用マイクロリアクター６５または６６に接続されている。マイクロミキサー１の流出口に接続された配管は、コネクタ６７を介して化学反応用マイクロリアクター６５、６６及び受け容器６８からなる反応ライン１と、化学反応用マイクロリアクター６５、６６及び受け容器６９からなる反応ライン２に接続されている。マイクロミキサー１及び混合器（２）で混合された混合流体は混合流体ができた時間に応じて化学反応用マイクロリアクター６５または６６にそれぞれ分配される。分配された混合溶液はマイクロリアクター内で反応し、得られた反応物は流出口に接続された配管を通して受け容器６８または６９へと排出される。
【０１３０】
マイクロミキサー１で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体は混合流体ができた時間に応じて反応ライン１及び反応ライン２にそれぞれ分配される。
【０１３１】
分配された混合溶液は反応ライン１または反応ライン２を流通中に反応し、冷却される。反応はマイクロリアクター６５で行われ、冷却はマイクロリアクター６６で行われる。
【０１３２】
マイクロミキサー１は図１に示すマイクロミキサーで、図１０に示す積層部を有する。
【０１３３】
マイクロミキサー１はドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート５が１枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート７が１枚と、温調プレート１２が２枚とを、プレート５、プレート７、温調プレート１２が図７のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート５、プレート７が０．４ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１３４】
第一の微小管状流路６は、大径部６ｆを幅４．０ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部６ｇを幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍとした。第一のプレート５上の微小管状流路本数は１０本である。
【０１３５】
第二のプレート７は微小管状流路の大径部８ａの断面寸法は幅４．０ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２０ｍｍである。小管状流路の小径部８ｂは幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍであり、微小管状流路本数は１０本である。温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１３６】
混合器（２）であるマイクロミキサー３はドライエッチング加工により微小管状流路４０が形成された第一のプレート４０が１枚と、温調プレート１２が２枚とを、プレート４０、温調プレート１２が図１９のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート４０が０．４ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１３７】
微小管状流路４０は、大径部４０ｆを幅４．８ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部４０ｇを幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍとした。プレート４０上の微小管状流路本数は２本である。
【０１３８】
温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１３９】
化学反応用マイクロリアクター６５または６６は図２１に示すマイクロリアクターであり、反応を行う積層部は図２２に示す構造を有する。図２１においてαは第一の流体と第２の流体の混合流体である。βは混合流体の反応物である。γは熱交換用媒体である。
【０１４０】
第１流体として６０℃における粘度を２ｍＰａ・ｓに調整したイソシアネート化合物と第２流体として６０℃における粘度を３００ｍＰａ・ｓに調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。調整としては温調プレート１２に熱媒を送液し、各流体の温度を６０℃とした。
【０１４１】
プランジャーポンプ６３及び６４にて上記化合物を流速１００ｇ／ｍｉｎにて流通させ、マイクロミキサー１に流通し混合流体を得た。得られた混合流体を初期、後期の２つにわけ、コネクタを操作してマイクロリアクター６５及び６６にそれぞれ送り込んだ。各マイクロリアクターでは１６０℃で滞留時間５０秒の条件下で反応を進行させた。マイクロリアクター６５及び６６を用いて得られたウレタンアクリレートをそれぞれウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）と略記する。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の結果、ウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕と残量アクリレートの面積比〔％〕はそれぞれ９５．６〔％〕、１．２〔％〕と同じ値となった。このことから、本発明の流体混合装置で均一な混合ができているものと考えられる。
【０１４２】
実施例２
図２３に示す反応デバイスにて第一の流体と第二の流体との混合溶液を得る過程を観察することにより本発明の混合装置の性能を評価した。図２３おいて、第一の流体を入れるタンク６１の流出口とプランジャーポンプ６３の流入口とが、第一の流体が通る配管を介して接続されており、また、第二の流体を入れるタンク６２の流出口とプランジャーポンプ６４の流入口とが、第二の流体が通る配管を介して接続されている。プランジャーポンプ６３の流出口及びプランジャーポンプ６４の流出口からは、それぞれプランジャーポンプ６３またはプランジャーポンプ６４を通して第一の流体又は第二の流体が通る配管が伸びており、これらの配管はマイクロミキサー２の流入口に接続されている。
【０１４３】
このマイクロミキサー１で第一の流体と第二の流体とが混合され、混合流体が形成される。混合流体はマイクロミキサー１に接続された配管を通して、コネクタを介して接続されている混合器（２）の微小管状流路内を流通し更に混合され、排出される。排出された混合流体は受け容器６８へ回収される。
【０１４４】
マイクロミキサー２は図１０において温調プレート１２を省いた構造を有する。具体的には、ドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート５が１枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート７が１枚と、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート５、プレート７が０．４ｍｍである。
【０１４５】
第一のプレート５の第一の微小管状流路６の大径部６ｆは、幅１．２ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部６ｇを幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍとした。第一のプレート５上の微小管状流路本数は１本である。第二のプレート７は微小管状流路の大径部８ａの断面寸法は幅１．２ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２０ｍｍである。小管状流路の小径部８ｂは幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ２ｍｍであり、微小管状流路本数は１本である。
【０１４６】
第１流体である２０℃における粘度が１ｍＰａ・ｓの水と第２流体である２０℃における粘度が３０ｍＰａ・ｓに調整した水飴との混合流体を得る実験を行った。熱交換器は流通後の水飴の温度が６０℃となるように熱媒体の温度を調整した。水と水飴をプランジャーポンプにて流速１０ｇ／ｍｉｎの条件でそれぞれ流通させた。その結果、脈動なく混合できることを確認した。
【０１４７】
実施例３
混合器（１）としてマイクロミキサー１を用いるかわりにマイクロミキサー３を用いた以外は実施例１と同様にして、ウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。
【０１４８】
マイクロミキサー３は図１１に示すマイクロミキサーで、図１２に示す積層部を有する。
【０１４９】
マイクロミキサー３の第１流路１５と第２流路２０は、大径部１６，２１を幅８ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３０ｍｍとし、小径部１７，２２を幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ１ｍｍとした。第１流路１５と第２流路２０の流路本数はそれぞれ１本形成されている。混合プレート１４と温調プレート１３は交互に積層されており、各枚数は５枚と６枚である。また、合流路１９及び断熱部３０を幅２．０ｍｍ×深さ１１ｍｍ×長さ１５ｍｍとした。この混合プレート１４と温調プレート１３との積層体をカバープレートＰ１，Ｐ２で固定し、ケースＣ内に収容した。
【０１５０】
実施例１と同様にして第１流体として６０℃における粘度が２ｍＰａ・ｓに調整したイソシアネート化合物と第２流体として６０℃における粘度が３００ｍＰａ・ｓに調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の結果、ウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕と残量アクリレートの面積比〔％〕はそれぞれ９５．６〔％〕、１．２〔％〕と同じ値となった。このことから、本発明の流体混合装置で均一な混合ができているものと考えられる。
【０１５１】
実施例４
実施例１と同様の反応デバイスにて、ウレタンアクリレートを合成する事により、第一の流体と第二の流体の混合効率を評価した。
【０１５２】
本実施例で用いたマイクロミキサー１は図１に示すマイクロミキサーで、図１０に示す積層部を有する。
【０１５３】
マイクロミキサー１はドライエッチング加工により第一の微小管状流路が形成された第一のプレート５が１２枚と、同じくエッチング加工により第二の微小管状流路が形成された第二のプレート７が１２枚と、温調プレート１２が１３枚とを、プレート５、プレート７、温調プレート１２が図７のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート５、プレート７が１．０ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１５４】
第一の微小管状流路６は、大径部６ｆを幅１．２ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部６ｇを幅０．６ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２ｍｍとした。第一のプレート５上の微小管状流路本数は１０本である。トータル本数は１２０本である。
【０１５５】
第二のプレート７は微小管状流路の大径部８ａの断面寸法は幅１．２ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２０ｍｍである。小管状流路の小径部８ｂは幅０．６ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２ｍｍであり、微小管状流路本数は１０本である。トータル本数は１２０本である。温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１５６】
混合器（２）であるマイクロミキサー３はドライエッチング加工により微小管状流路４０が形成された第一のプレート４０が１枚と、温調プレート１２が２枚とを、プレート４０、温調プレート１２が図１９のように交互に積層されており、更にこの積層体を２枚のカバープレートで挟み込んでいる。プレートの材質はＳＵＳ３０４である。板厚はプレート４０が１．０ｍｍである。温調プレート１２が１．０ｍｍである。
【０１５７】
微小管状流路４０は、大径部４０ｆを幅４．８ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ３８ｍｍとし、小径部４０ｇを幅０．６ｍｍ×深さ０．５ｍｍ×長さ２ｍｍとした。プレート４０上の微小管状流路本数は３本である。
【０１５８】
温調プレート１２の流路の断面寸法は幅１．２×深さ０．５×長さ（Ｌ１）４０ｍｍである。
【０１５９】
第１流体として６０℃における粘度を２ｍＰａ・ｓに調整したイソシアネート化合物と第２流体として６０℃における粘度を１００に調整した多官能アクリレートを用いたウレタンアクリレートの合成を行った。調整としては温調プレート１２に熱媒を送液し、各流体の温度を６０℃とした。
【０１６０】
プランジャーポンプ６３及び６４にて上記化合物を流速１２００ｇ／ｍｉｎにて流通させ、マイクロミキサー１に流通し混合流体を得た。得られた混合流体を初期、後期の２つにわけ、コネクタを操作してマイクロリアクター６５及び６６にそれぞれ送り込んだ。各マイクロリアクターでは１６０℃で滞留時間５０秒の条件下で反応を進行させた。マイクロリアクター６５及び６６を用いて得られたウレタンアクリレートをそれぞれウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）と略記する。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の結果、ウレタンアクリレート（１−１）、ウレタンアクリレート（１−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕と残量アクリレートの面積比〔％〕はそれぞれ〔％〕９５．６〔％〕、１．２〔％〕となり、このことから、本発明の流体混合装置で均一な混合ができているものと考えられる。
【０１６１】
比較例１
マイクロミキサー２の代わりにＹ字型マイクロミキサーを用いた以外は実施例２と同様にして異粘性流体の混合実験を行った。該Ｙ字型マイクロミキサーに設けられた第１流体が流れる流路は、幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ１５ｍｍである。第２流体が流れる流路は同じく幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ１５ｍｍである。また混合液が流れる流路は幅０．８ｍｍ×深さ０．２×長さ１５ｍｍである。流路を形成したプレートはマイクロミキサー１と同じ材質であるため、流路壁面の粗さはマイクロミキサー１と同様である。
【０１６２】
実験の結果、低粘度である水に間欠流通がみられ、安定流通が困難であることが確認できた。即ち、Ｙ字型ミキサーは各流路が交差して各流体が合流する設計であるため、粘度が異なる２種類の流体を各流路に流したとき、低粘度の流体は流速が大きくなり、高粘度の流体は流速が小さくなるため、間欠送りが発生してしまうと推測できる。
【０１６３】
比較例２
マイクロミキサー１の代わりに特表平９−５１２７４２の実施例で用いられているマイクロミキサーを用い、且つ、流通させる際の流量を１２．５ｇ／ｍｉｎになるようにプランジャーポンプでそれぞれ流通した以外は実施例１と同様にしてウレタンアクリレート（２´−１）、ウレタンアクリレート（２´−２）を得た。特表平９−５１２７４２の実施例で用いられているマイクロミキサーが有する第一・第２のプレートの微小管状流路の断面寸法は幅０．４ｍｍ×深さ０．２ｍｍ×長さ３８ｍｍであり、微小管状流路本数は１０本である。積層枚数が各１枚である。
【０１６４】
得られたウレタンアクリレート（２´−１）、ウレタンアクリレート（２´−２）中のウレタンアクリレート面積比〔％〕はそれぞれ９２〔％〕と７７〔％〕であり、また、残量アクリレートの面積比〔％〕がそれぞれ２．７〔％〕、１８．８〔％〕となり、面積比が異なっていた。この結果から、異なる物性値のウレタンアクリレートが生成されており、均一な混合が行われていなかったと結論付けた。また、１００ｇ／ｍｉｎで流通させようとしたが、圧損が１０ＭＰａ以上となり、流通が困難でウレタンアクリレートが得られなかった。
【符号の説明】
【０１６５】
以下はマイクロミキサー１に関する符号
Ｃ：マイクロミキサー１のケース
Ｃ１：ケースＣの左端
Ｃ２：ケースＣの下部右端
Ｃ３：ケースＣの下部左端
Ｃ４：ケースＣの上端
Ｆ１：第一の流体
Ｆ２：第二の流体
Ｆ３：第一の流体と第二の流体の混合流体
Ｈ１：熱媒
Ｓ１：第１の流体（Ｆ１）を一時貯留する貯留部
Ｓ２：第２の流体（Ｆ２）を一時貯留する貯留部
Ｓ３：混合部
１Ａ：第１流体供給部
１Ｂ：ケースＣの左端部に形成された開口部
１Ｃ：開口部２Ｂに連結されたコネクタ
２Ａ：第２流体供給部
２Ｂ：ケースＣの下部右端に形成された開口部
２Ｃ：開口部２Ｂに連結されたコネクタ
３Ａ：熱媒Ｈ１をケースＣ内に供給する熱媒供給部
３Ｂ：ケースＣの下部左端に形成された開口部
３Ｃ：開口部３Ｂに連結されたコネクタ
４Ａ：熱媒送出部
４Ｂ：ケースＣの上部右端に形成された開口部
４Ｃ：開口部４Ｂに連結されたコネクタ
５ ：第一のプレート
５Ａ：開口部５Ｂとコネクタ５Ｃからなる送出部
５Ｂ：ケースＣの右端部に形成された開口部
５Ｃ：開口部５Ｂに連結されたコネクタ
６ ：第一の微小管状流路
６Ａ：第一の微小管状流路形成部
６ａ：第一の微小管状流路形成部６Ａの上面
６ｂ：第一の微小管状流路形成部６Ａの左側端
６ｃ：第一の微小管状流路形成部６Ａの右側端
６ｄ：第一の微小管状流路６の入口
６ｅ：第一の微小管状流路６の出口
６ｆ：第一の微小管状流路６の大径部
６ｇ：第一の微小管状流路６の小径部
６ｈ：第一の微小管状流路６のテーパ部
７ ：第二のプレート
７Ａ：第二の微小管状流路形成部
７ａ：第二の微小管状流路形成部７Ａの上面
７ｂ：第二の微小管状流路形成部７Ａの下側端
７ｃ：第二の微小管状流路形成部７Ａの下側端７ｂから短手方向にある端
７ｄ：第二の微小管状流路形成部７Ａの右側端
８ ：第二の微小管状流路
８ａ：第二の微小管状流路８の入口
８ｂ：第一の微小管状流路６の出口
１１：流体混合構造体としての積層体、
１２：温調プレート
１２ａ：温調プレート１２の面
１３ａ：温調プレート１２の長手方向に沿って複数本配列された主流路
１３ｂ：主流路１３ａに連通する供給側流路
１３ｃ：主流路１３ａに連通する排出側流路
以下はマイクロミキサー２に関する符号
Ｃ：マイクロミキサー１のケース
Ｆ１：第一の流体
Ｆ２：第二の流体
Ｆ３：第一の流体と第二の流体の混合流体
Ｈ１：第一熱倍
Ｈ２：第二熱倍
Ｃ１：ケースＣの左端
Ｃ２：ケースＣの下部右端
Ｃ３：ケースＣの上端
Ｃ４：ケースＣの下端
２：ケースＣの端部に形成された開口部
３：開口部２に連結されたコネクタ
４：流体供給部
５Ａ：開口部
５Ｂ：開口部
５Ｃ：開口部
５Ｄ：開口部
６Ａ：開口部に連結されたコネクタ
６Ｂ：開口部に連結されたコネクタ
６Ｃ：開口部に連結されたコネクタ
６Ｄ：開口部に連結されたコネクタ
７Ａ：熱媒供給部
７Ｂ：熱媒供給部
７Ｃ：媒体送出部
７Ｄ：媒体送出部
８：開口部
９：コネクタ
１０：送出部
１１：流体混合構造体としての積層体、
１１ａ：積層体１１の各側面
１１ｂ：積層体１１の各側面
Ｓ１：第１の流体（Ｆ１）を一時貯留する貯留部
Ｓ２：第２の流体（Ｆ２）を一時貯留する貯留部
１３：温度調節プレートとしての温調プレート、
１４：混合プレート、
１４Ａ：第１流路形成部、
１４Ｂ：第２流路形成部、
１５：第１流路
１６：第２流路、
１５ｂ，２０ｂ：出口、
１９：合流路、
３０：断熱部、
３１Ａ：第１媒体流路としての第１熱媒流路、
３１Ｂ：第２媒体流路としての第２熱媒流路、
４６：熱媒流路、
Ｆ１：第１流体、
Ｆ２：第２流体、
Ｈ１：第１媒体としての第１熱媒、
Ｈ２：第２媒体としての第２熱媒、
Ｘ１，Ｘ２：中心軸。
以下はマイクロミキサー３に関する符号
１Ａ：混合流体供給部
１Ｂ：開口部
１Ｃ：コネクタ
３Ａ：熱媒供給部
３Ｂ：開口部
３Ｃ：コネクタ
４Ａ：熱媒送出部
４Ｂ：開口部
４Ｃ：コネクタ
５Ａ：混合流体送出部
５Ｂ：開口部
５Ｃ：コネクタ
１１ａ：積層体１１０の側面
１１ｃ：積層体１１０の側面
４０：微小管状流路が形成されたプレート
４０：混合器（２）が有する微小管状流路３
１１０：積層体
４０Ａ：微小管状流路形成部
４０ａ：微小管状流路形成部４０Ａの上面
４０ｂ：第一の微小管状流路形成部４０Ａの左側端
４０ｃ：第一の微小管状流路形成部４０Ａの右側端
４０ｄ：微小管状流路４０の入口
４０ｅ：微小管状流路４０の出口
４０ｆ：微小管状流路４０の大径部
４０ｇ：微小管状流路４０の小径部
４０ｈ：微小管状流路４０のテーパー部
Ｃ：中空状のケース
Ｃ１：ケースＣの左端
Ｃ３：ケースＣの下部左端
Ｃ４：ケースＣの上端
Ｃ５：ケースＣの右端
Ｐ１：カバープレート
Ｐ２：カバープレート
Ｈ１：熱媒体
Ｍ１：混合流体
Ｓ１：貯留部
Ｓ３：貯留部
以下は化学反応用マイクロリアクタに関する符号
α・・・・・混合流体（Ａ）を含有する流体
β・・・・・混合流体（Ａ）を含有する流体
γ・・・・・温調流体
１・・・・・マイクロ熱交換器
１ｂ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の端面
１ｃ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の端面
１ｄ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の側面
１ｅ・・・・マイクロ熱交換器が有する積層体の側面
２・・・・・第１プレート（プロセスプレート）
２ａ・・・・第１プレートの面
２ｂ・・・・第１プレートの端面
２ｃ・・・・第１プレートの端面
２ｄ・・・・第１プレートの側面
２ｅ・・・・第１プレートの側面
３・・・・・第２プレート（温調プレート）
３ａ・・・・第２プレートの面
３ｂ・・・・第２プレートの端面
３ｃ・・・・第２プレートの端面
３ｄ・・・・第２プレートの側面
３ｅ・・・・第２プレートの側面
４・・・・・断面凹溝形状の流路
６・・・・・断面凹溝形状の温調流路
６ａ・・・・断面凹溝形状の主流路
６ｂ・・・・断面凹溝形状の供給側流路
６ｃ・・・・断面凹溝形状の排出側流路
ｐ０・・・・所定間隔
ｗ０・・・・・幅
ｄ０・・・・・深さ
Ｌ・・・・・・流路長さ
６１：第一の流体を入れるタンク
６２：第二の流体を入れるタンク
６３：プランジャーポンプ
６４：プランジャーポンプ
６５：マイクロリアクター
６６：マイクロリアクター
６７：コネクタ
６８：受け容器
６９：受け容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の流体と第二の流体との混合流体を得る混合器（１）と混合器（１）の出口に接続され混合器（１）から排出される混合流体を更に混合する混合器（２）とを有する流体混合装置であり、
混合器（１）は第一の流体が液密状に流通する微小管状流路１と、第二の流体が液密状に流通する微小管状流路２と、微小管状流路１から排出された第一の流体と微小管状流路２から排出された第二の流体とが混合する混合部を有し、
混合器（２）は混合流体が液密状に流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積であり、
しかも、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を液蜜状に流通する流体断面積と、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路２内を液蜜状に流通する流体断面積の断面積との合計面積（Ａ）に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比〔（Ｂ）／（Ａ）〕が１／２〜１／１００であることを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
前記混合器（１）が有する混合部における第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して４〜１００倍である請求項１項記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記混合器（１）が、第一の流体が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部と、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部とを有するマイクロミキサーであり、第一のプレートと第二のプレートの少なくとも一方が、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路であり、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートである請求項１記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記第一のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、第二のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路で、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートである請求項３記載の流体混合装置。
【請求項５】
前記第一のプレートの入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積は０．０１〜４０ｍｍ２であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜１０ｍｍ２で、前記第二のプレートの入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜４０ｍｍ２であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜１０ｍｍ２である請求項４記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記積層部に、更に、熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層されている請求項３〜５のいずれか１項記載の流体混合装置。
【請求項７】
前記混合器（１）が、第１の流体が流通する第１の流路が形成された第１流路形成部と、第２の流体が流通する第２の流路が形成された第２流路形成部とを有する混合プレートを備え、
前記第１の流路の出口と前記第２の流路の出口とが、前記第１の流体及び前記第２の流体が合流する合流路を介して対向し、前記合流路の中心軸方向における前記第１の流路の出口の開口位置は、前記第２の流路の前記合流路の中心軸方向における開口位置に含まれるか又は同一である請求項７記載の流体混合装置。
【請求項８】
前記混合プレートは、前記第１の流路の出口の断面に対する中心軸と前記第２の流路の出口の断面に対する中心軸とが同一である請求項７記載の流体混合装置。
【請求項９】
前記第１の流路の出口の開口面及び前記第２の流路の出口の開口面は平行である請求項７記載の流体混合装置。
【請求項１０】
前記第１の流路の出口及び前記第２の流路の出口はそれぞれ複数形成され、前記第１の流路の出口と前記第２の流路の出口とが１対１で対向している請求項７記載の流体混合装置。
【請求項１１】
前記合流路は長尺状に形成され、該合流路の対向する各側面のうち、一方の側面に複数の前記第１の流路の出口が前記合流路の長手方向に沿って並んで配置され、他方の側面に複数の前記第２の流路の出口が前記合流路の長手方向に沿って並んで配置されている請求項７記載の流体混合装置。
【請求項１２】
前記混合プレートと積層される温度調節プレートを備え、
該温度調節プレートは、第１媒体が流れる第１媒体流路と、第２媒体が流れる第２媒体流路と、前記第１媒体流路及び前記第２媒体流路との間に設けられた断熱部を有し、
前記混合プレート及び前記温度調節プレートは、前記第１流路形成部と前記第１媒体流路とが積層方向において対応するとともに前記第２流路形成部と前記第２媒体流路とが積層方向において対応した位置となるように積層されていることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項記載の流体混合装置。
【請求項１３】
前記混合器（２）が有する微小管状流路３の入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜２０ｍｍ２であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜５ｍｍ２である請求項１〜１２のいずれか１項記載の流体混合装置。
【請求項１】
第一の流体と第二の流体との混合流体を得る混合器（１）と混合器（１）の出口に接続され混合器（１）から排出される混合流体を更に混合する混合器（２）とを有する流体混合装置であり、
混合器（１）は第一の流体が液密状に流通する微小管状流路１と、第二の流体が液密状に流通する微小管状流路２と、微小管状流路１から排出された第一の流体と微小管状流路２から排出された第二の流体とが混合する混合部を有し、
混合器（２）は混合流体が液密状に流通する微小管状流路３を有し、微小管状流路３の出口部における混合流体の断面積は、入り口部における混合流体の断面積よりも小さい断面積であり、
しかも、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路１内を液蜜状に流通する流体断面積と、混合器（１）の混合部に接し、微小管状流路２内を液蜜状に流通する流体断面積の断面積との合計面積（Ａ）に対する混合器（２）の出口部に接し、微小管状流路３内を液蜜状に流通する流体断面積（Ｂ）の比〔（Ｂ）／（Ａ）〕が１／２〜１／１００であることを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
前記混合器（１）が有する混合部における第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じる断面の面積が、第一の微小管状流路の出口の断面積と第二の微小管状流路の出口の断面積の合計に対して４〜１００倍である請求項１項記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記混合器（１）が、第一の流体が流通する流体供給路に通ずる第一の微小管状流路を有する第一のプレートに第二の流体が流通する流体供給路に通ずる第二の流体を流通する第二の微小管状流路を有する第二のプレートが積層した積層部と、第一の微小管状流路の出口と第二の微小管状流路の出口とに通じ、第一の流体と第二の流体とが混合する混合部とを有するマイクロミキサーであり、第一のプレートと第二のプレートの少なくとも一方が、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路であり、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートである請求項１記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記第一のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートであり、第二のプレートが、流体供給路に通ずる微小管状流路の入り口部と、混合部に通ずる微小管状流路の出口部とを有し、該入り口部の微小管状流路が１本の流路で、しかも、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が、入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積より小さい断面積を有するプレートである請求項３記載の流体混合装置。
【請求項５】
前記第一のプレートの入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積は０．０１〜４０ｍｍ２であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜１０ｍｍ２で、前記第二のプレートの入り口部における１本の微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜４０ｍｍ２であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜１０ｍｍ２である請求項４記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記積層部に、更に、熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を有する温調プレートが積層されている請求項３〜５のいずれか１項記載の流体混合装置。
【請求項７】
前記混合器（１）が、第１の流体が流通する第１の流路が形成された第１流路形成部と、第２の流体が流通する第２の流路が形成された第２流路形成部とを有する混合プレートを備え、
前記第１の流路の出口と前記第２の流路の出口とが、前記第１の流体及び前記第２の流体が合流する合流路を介して対向し、前記合流路の中心軸方向における前記第１の流路の出口の開口位置は、前記第２の流路の前記合流路の中心軸方向における開口位置に含まれるか又は同一である請求項７記載の流体混合装置。
【請求項８】
前記混合プレートは、前記第１の流路の出口の断面に対する中心軸と前記第２の流路の出口の断面に対する中心軸とが同一である請求項７記載の流体混合装置。
【請求項９】
前記第１の流路の出口の開口面及び前記第２の流路の出口の開口面は平行である請求項７記載の流体混合装置。
【請求項１０】
前記第１の流路の出口及び前記第２の流路の出口はそれぞれ複数形成され、前記第１の流路の出口と前記第２の流路の出口とが１対１で対向している請求項７記載の流体混合装置。
【請求項１１】
前記合流路は長尺状に形成され、該合流路の対向する各側面のうち、一方の側面に複数の前記第１の流路の出口が前記合流路の長手方向に沿って並んで配置され、他方の側面に複数の前記第２の流路の出口が前記合流路の長手方向に沿って並んで配置されている請求項７記載の流体混合装置。
【請求項１２】
前記混合プレートと積層される温度調節プレートを備え、
該温度調節プレートは、第１媒体が流れる第１媒体流路と、第２媒体が流れる第２媒体流路と、前記第１媒体流路及び前記第２媒体流路との間に設けられた断熱部を有し、
前記混合プレート及び前記温度調節プレートは、前記第１流路形成部と前記第１媒体流路とが積層方向において対応するとともに前記第２流路形成部と前記第２媒体流路とが積層方向において対応した位置となるように積層されていることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項記載の流体混合装置。
【請求項１３】
前記混合器（２）が有する微小管状流路３の入り口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜２０ｍｍ２であり、出口部における微小管状流路内を液密状に流通する流体断面積が０．０１〜５ｍｍ２である請求項１〜１２のいずれか１項記載の流体混合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１６６１７２（Ｐ２０１２−１６６１７２Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０７９２（Ｐ２０１１−３０７９２）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
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