混合器及び反応装置
【課題】
スタティックミキサとダイナミックミキサの欠点を補って、充分な生産速度を得ることができるととも、反応効率を向上させて高い歩留まりを得ることができるような混合器及び反応装置を提供する。
【解決手段】
この混合器は、連続処理を行う反応システムにおいて用いる混合器であり、少なくとも２つの微細流路２２ａ，２２ｂが合流する混合流路２４を有する第１の混合部８と、第１の混合部８の下流側に設けられた第２の混合部１０とを有する。そして、第２の混合部１０は、回転対称形状の混合空間２と、混合空間において混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子２６と、該撹拌子２６を駆動する駆動機構２８とを有する。
スタティックミキサとダイナミックミキサの欠点を補って、充分な生産速度を得ることができるととも、反応効率を向上させて高い歩留まりを得ることができるような混合器及び反応装置を提供する。
【解決手段】
この混合器は、連続処理を行う反応システムにおいて用いる混合器であり、少なくとも２つの微細流路２２ａ，２２ｂが合流する混合流路２４を有する第１の混合部８と、第１の混合部８の下流側に設けられた第２の混合部１０とを有する。そして、第２の混合部１０は、回転対称形状の混合空間２と、混合空間において混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子２６と、該撹拌子２６を駆動する駆動機構２８とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化学反応、特に有機化学合成を連続的に行うのに好適な混合器および反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機溶媒の溶解した原料と水溶性原料とを反応させて有機化学合成を行う場合、２つの原料が反応するのは２つの溶媒の界面である。従って、界面までの原料分子の移動が反応の律速段階となる、いわゆる拡散律速反応となる。このような反応を促進する手段として、界面までの距離を反応容器の寸法によって制約するのが、スタティックミキサあるいはマイクロチャンネルチップと呼ばれる反応装置である。このようなマイクロチャンネルチップは、温度制御も容易で、歩留まりは良いが、微量の処理をするので、量産手段としては適していない。
【０００３】
一方、ダイナミックミキサによって液を強制撹拌し、２つの液をエマルジョン化した状態を形成し、界面比の増大と拡散距離の低下によって反応を進行させる方法も知られている。例えば、容器に原料を投入し、撹拌翼によってこれを所定時間混合させるようにするバッチ式プロセスが有る。しかしながら、バッチ処理では所望の生成物を得るために比較的大きな容器を使用することになり、十分な撹拌混合を得られず、また詳細な温度条件の設定も難しいので、歩留まりが低下する。
【０００４】
そこで、連続して流体を流通させる比較的小型の容器中で撹拌子を回転させる連続式処理装置の採用が考えられる。特許文献１には、ブレードを有する撹拌子を用いる混合器が開示され、特許文献２には、棒状の撹拌子を用いる混合器が開示されている。しかしながら、これらの文献記載の技術では、強制対流混合効果による粒子微細化効果が、反応に必要なエマルジョン形成に必ずしも充分であるとは言えず、歩留まりが低下する可能性が有る。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２６２９３６号公報
【特許文献２】特開２００１−９２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、スタティックミキサとダイナミックミキサの欠点を補って、充分な生産速度を得ることができるととも、反応効率を向上させて高い歩留まりを得ることができるような混合器及び反応装置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】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の混合器は、連続処理を行う反応システムにおいて用いる混合器であって、少なくとも２つの微細流路が合流する混合流路を有する第１の混合部と、前記混合部の下流側に設けられた第２の混合部とを有し、前記第２の混合部は、回転対称形状の混合空間と、前記混合空間において混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子と、該撹拌子を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明においては、第１の混合部において、少なくとも２つの微細流路を流れる原料流体が混合流路において合流して拡散による混合を行い、さらに第２の混合部において、混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子による強制撹拌による対流混合が行われる。これにより、少なくとも部分的に拡散混合した状態の流体を対流混合させることで、効率的な混合作用を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の混合器は、請求項１に記載の発明において、前記第２の混合部に対して、前記前記第１の混合部が複数配置されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明においては、１つの第２の混合部に対して、第１の混合部が複数配置されているので、比較的に処理速度の小さい第１の混合部と比較的に処理速度の大きい第２の混合部の流量をバランスさせることができる。
【００１０】
請求項３に記載の混合器は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記混合流路は、前記混合空間の径方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明においては、混合流路が混合空間の径方向に対して傾斜して形成されているので、装置の径を変えずに所定の混合流路長さを確保することができる。
【００１１】
請求項４に記載の混合器は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第２の混合部は、前記混合空間の軸線上に開口する導出流路を有し、前記導出流路の開口部とこれに対向する前記撹拌子の表面の間に、未撹拌の流体が短絡的に流出するのを防止する狭隘部が形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明においては、第２の混合部において、導出流路の開口部とこれに対向する撹拌子の表面の間に形成された狭隘部により、未撹拌の流体が短絡的に流出するのが防止され、充分な撹拌作用を得ることができる。
【００１２】
請求項５に記載の反応装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の混合器と、これに原料流体を供給する供給源と、前記混合器における反応生成物を回収する回収容器とを有することを特徴とする。
請求項５に記載の反応装置においては、第１の混合部と第２の混合部を有する混合器による混合作用により、効率良く反応生成物を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項４に記載の混合器によれば、スタティックミキサとダイナミックミキサの欠点を補って、充分な生産速度と高い歩留まりを得ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の反応装置によれば、混合器の高い混合作用により、品質の良い反応生成物を生産性良く得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態では、混合によって反応を起こさせて、生成物を得ることを目的とするので、混合器は同時に反応器であり、混合システムは反応システムである。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、この発明の第１の実施の形態の混合器であって、円盤状部材の中央に混合空間２が形成された本体部４と、これを下側から覆うベース部６とにより、２つの微細流路が合流する混合流路を有する第１の混合部（スタティックミキサ部）８と、中央の円筒状混合空間２内で回転する撹拌子を有する第２の混合部（ダイナミックミキサ部）１０が構成されている。ベース部６の下方には、ヒータ１２ａ等の温度調節装置が設けられ、混合器は温度センサ１２ｂ及びコントローラ１２ｃにより所定温度に調整されている。本体部４の上部には導出孔１４を有するカバー１６が設けられている。
【００１７】
本体部４の上縁部の２ヶ所にはそれぞれ第１及び第２の原料流体導入口（継手）１８ａ，１８ｂが設けられ、これは本体部４を貫通して下面に開口する縦導入流路２０ａ，２０ｂに連通し、本体部４の下面に形成された水平導入流路２２ａ，２２ｂにつながる。図２（ａ）に示すように、各水平導入流路２２ａ，２２ｂは、それぞれ径方向に中心に向かって延びた後、周方向に２つに分岐して中間部において他側から同様に延びてきた水平導入流路２２ａ，２２ｂと合流し、径方向中心側に延びる２本の混合流路２４を形成する。これらの２つの混合流路２４が、第１の混合部８を構成する。
【００１８】
これらの流路の断面積は1mm２以下、好ましくは0.25mm２以下、より好ましくは0.01mm２以下である。また、導入流路２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂの断面寸法は、図２（ｂ），（ｃ）に記載のとおり、幅をW、深さをHとした場合、W≦Hの条件であることが望ましい。また、導入流路２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂの断面形状は、これらの他に、矩形型や半円型など対象とする化学反応に応じて都度選択する。
【００１９】
混合空間２は、代表寸法（内径）Ｄが、200ｍｍ以下程度の円筒状空間であり、ここに、これより外径が小さい撹拌子２６が挿入されている。混合空間２の大きさを小さくすれば、混合空間２内の流体の容積に対する表面積の比率が大きくなるため、容器内流体の温度制御や流体混合が促進される効果が得られる。混合空間２の代表寸法（内径）Ｄは、200ｍｍ以下、より好ましくは100mm以下、さらに好ましくは10mm以下であることが望ましい。
【００２０】
撹拌子２６は、この実施の形態では、混合空間２の軸線に直交する方向に延びるカプセル状の部材であり、駆動機構２８によって、混合空間２の軸線回りに強制回転駆動される。撹拌子２６の材質は、磁性体もしくは金属にテトラフルオロエチレン重合体やセラミック、ガラスをはじめとする耐有機系流体の特性を有する材料をコーティングしたものを使用する。駆動機構２８は、ベース部６および本体部４には、コイル３０が同一円周上に等配置されており、励磁電流をコントローラ３２より入力し、コイル３０に順次極性を持たせて磁化し、それにより撹拌子２６を回転させるものである。
【００２１】
撹拌子２６の形状及び寸法は、回転によって乱流を形成する作用が発揮できるように選択する。例えば、混合空間２の内径に対する撹拌子２６の外径の差、すなわち径方向の隙間は、各導入流体に対し、撹拌子２６の回転によりせん断力を効果的に効かせ、混合の促進を図るために1.0mm以下であることが望ましく、より望ましくは0.5mm以下、さらに望ましくは0.2mm以下である。
【００２２】
この実施の形態では、混合空間２から流体を排出するための導出流路３４が、混合空間２の上部にその軸線に沿って形成されている。それにより、図３に示すように、導出流路３４の開口部と撹拌子２６の間に、混合空間２内の流路において一番狭い部分である狭隘部Ｇが形成されている。
【００２３】
このように、周方向に不均一な形状の撹拌子２６と導出流路３４の開口部との間に狭隘部Ｇを設定することにより、混合空間２が準密閉空間となり、撹拌子２６により強い対流が起きても、混合流路２４から導入された未混合の流体が短絡的に導出流路３４へ流れてしまうような事態が回避され、結果として充分な撹拌を経た流体が流出する。このような効果を得るために、狭隘部Ｇは狭い程良いと思われるが、狭すぎると、流路抵抗が過大となって、ポンプや回転駆動装置に負荷が掛かったり、摩擦による品質不良等が起きたりする。これらを回避しつつ充分な撹拌効果を得るには、撹拌子２６の高さＨと混合空間２の高さｈとの差は、2.0ｍｍ以下が良く、より好ましくは、0.2mm以下、さらに好ましくは0.05ｍｍ以下である。
【００２４】
以下、上記のように構成された混合器を用いて、２つの相互に簡単に溶解しない流体の混合を行う場合の作用を説明する。２つの流体は、ポンプ等の作用によって、それぞれの導入口より導入され、導入流路を経て、微細断面の混合流路２４に流入する。ここで、混合流路２４内の２つの流体の界面における拡散混合によって、混合流路２４を出るまでに、一部又は全部の原料流体が混合する。この過程で、流体はヒータ１２ａ等の温度調節手段１２によって所定の温度に調節される。
【００２５】
少なくとも一部が拡散混合した流体は、さらに混合空間２に導入される。混合空間２では、流体は撹拌子２６による強制対流により、撹拌され、剪断される。これにより、未混合であった流体は微細化してエマルジョン状態となり、さらに拡散混合の作用によって均一に混合される。
【００２６】
このように、この発明においては、微細断面の混合流路２４を有する第１の混合部８において、一部又は全部の原料流体を混合状態とした後、撹拌子２６による強制対流混合を行う第２の混合部に送ることにより、スタティックミキサとダイナミックミキサの双方の利点を活かした効率のよい混合器が構成される。
【００２７】
なお、供給流体は液体に限定されるものではなく、例えば流体の一方が気体である場合には、強い剪断力で引きちぎられた気泡はマイクロバブル化（微細気泡化）し、混合空間２内に均一に分散される。マイクロバブルでは、気体容積に対するバブル表面積が飛躍的に増大するため、反応効率が向上する。
【００２８】
この混合器では、混合空間２の直径Ｄと撹拌子２６の長さｄsの比（ｄs／Ｄ）が1に近いほど、撹拌子２６の回転により、各混合供給流体の掻きとりが効果的になされ、それにより、混合空間２内での供給流体の薄層が効果的に形成される。これにより、供給流体同士の分子間距離も小さくなるので、分子拡散による混合が促進される。一方、この比が小さすぎると、撹拌子２６の先端部の速度が小さくなって、あるいは、流体の流れが円滑でなくなって逆効果になるので注意を要する。
【００２９】
撹拌子２６の回転速度について説明すると、この混合器では、供給流体の導入流速Ｖは、
Ｖ=（４・Ｑ）／（π・ｄi2） ・・・式１
で求められ（Ｑは供給流体の供給量ＱAまたはＱB、ｄiは混合流路２４の内径）、撹拌子２６の周速度Ｖcは、
Ｖc = π・ｄs・ω ・・・式２
で求められる（ｄsは撹拌子２６の長さ）。ここで、流速と撹拌子２６の周速度との差である、相対（周）速度が大きくなれば、すなわち、導入流速／撹拌子２６周速の比が小さくなれば、混合空間２内に導入された各供給流体の流体層は微細化され、各供給流体間の流体層は薄くなり、混合空間２内での供給流体の積層数が多くなる。それにより、供給流体同士の分子間距離も小さくなるので、分子拡散による混合が促進される。供給流体の導入速度／撹拌子２６の周速の比が１／３以下、より好ましくは１／５以下、さらに好ましくは１／８以下であることが望ましい。
【００３０】
図示する例では、撹拌子２６を滑らかな曲面で形成することによって、寸法差を小さくしても円滑な回転や流れを確保することができる。同じ効果を得るために、混合空間２の容積と撹拌子２６の体積の体積比（撹拌子２６体積／混合空間２容積）を小さくしてもよいが、寸法差が大きくなるとよどみ領域ができてしまう。寸法差を小さくしてかつ体積比を小さくするには、撹拌子２６の扁平比（＝ｈ／ｗ）を１より大きくしてやればよいが、この実施の形態のような遠隔的に駆動される撹拌子２６で、かつ単純な棒状では姿勢が不安定になるので難しい。後述するような３方向以上に延びる放射状の撹拌子２６や、駆動軸で直接駆動される方式の場合には採用可能である。
【００３１】
また、混合空間２の容積と撹拌子２６の体積の体積比は対象とする反応に対し、最適なものを選択することが必要である。例えば、析出系の反応では体積比（回転体体積／混合室容積）を小さくすれば、析出物の混合空間２への滞留による、撹拌子２６の停止を抑制することが可能となる。体積比としては、5％〜80％、より好ましくは15％〜60％、さらに好ましくは20％〜40％が良いが、適時、対象とする化学反応により最適値を選択することは言うまでも無い。
【００３２】
混合状態を制御する上で重要となる他の因子としては、混合空間２における流体の全体としての通過時間が挙げられる。これは、流体の供給圧力や導入流路２０、導出流路３４での絞り度等によって調整することができる。従って、充分な混合あるいはそれに伴う反応時間を得ることができるように混合流路２４、導出流路３４の内径ｄi、ｄeを設定しなければならない。
【００３３】
この通過時間をＴとすると、混合空間２内の供給流体の層数は、撹拌子２６の単位時間当たりの回転数ωと時間Ｔの積（ω・Ｔ）に関係する。またここで、一つの層の厚みは、混合空間２直径Ｄを前記層数で割った値の関数となる。これにより、この発明による混合器では、混合空間２直径Ｄが小さく、撹拌子２６の回転数ωが大きいほど、混合空間２内の供給流体の流体層が微細化し、よりＤが小さくなれば、混合空間２内の供給流体の滞留時間が減少して、短時間で効果的な混合が達成される作用が生じる。なお、本体部４及びベース部６に形成する供給流体の導入用流路および混合（反応）生成物の導出流路３４の内径は、φ8.0mm以下、より望ましくはφ1.0mm以下であることが望ましい。
【００３４】
上述したように、この発明による混合器における混合の作用は、複雑な因子の組合せによって支配される。これらの中には、流体の供給、排出速度、流体の粘性、供給流体の混合比、混合の結果起こる反応や生成物の種類等が挙げられる。特に、この実施の形態のような遠隔駆動の撹拌子２６では、駆動機構２８による流体の汚染を防止することができる利点があるが、撹拌子２６の回転速度を完全に制御することも難しい。そこで、混合あるいは反応処理の態様毎に、装置の各部の形状、寸法、その他の条件を試行して、最適のものを採用することが望ましい。以下に、この装置の種々のバリエーションを説明する。
【００３５】
図４は、撹拌子２６の形状の変形例であり、（ａ）は、両端が半球で中央が筒状のカプセルタイプ、（ｂ）は円柱状、（ｃ）は角柱状のものである。また、（ｄ）はカプセルタイプを、（ｅ）は円柱状を、（ｆ）は角柱状をそれぞれを十字状にしたものである。これらは、いずれも回転軸線（混合空間２の軸線）に直交する方向に延びる軸線を持つ放射状部４０を有している。このような放射状部４０の断面形状は、上記例に限られるものではなく、任意の曲線的、直線的形状が採用可能である。例えば、曲線形状としては、円、楕円、あるいは適宜の２次、３次の閉曲線が挙げられ、直線形状としては、三角形をはじめとする任意の多角形が挙げられる。勿論、曲線形状と直線形状の混合形状でもよい。例えば、上述したように、縦に扁平な楕円は（ａ）や（ｂ）のタイプでは倒れてしまうので採用しにくいが、（ｄ）、（ｅ）のタイプでは採用可能であろう。
【００３６】
また、放射状部４０の数は、上で示した２、４の場合に限られず、適宜の数を採用することができる。放射状部４０のそれぞれの形状、長さその他の寸法を同じにする必要は無い。例えば、（ｅ）において交差する１つの方向を短くしてもよい。それによって姿勢の安定を確保する等の作用を得ることができるからである。また、（ａ）、（ｄ）の放射状部４０は、その軸線に沿って等断面ではないが、他は軸線に沿って等方的であり、いずれでもよいことは明らかである。角部は適宜に面取りする（丸める）ことが望ましい。
【００３７】
図５は、狭隘部Ｇの構造を工夫した他の実施の形態の混合器を示すものである。この実施の形態では、導出流路３４の基部に、拡径部６４を形成し、撹拌子２６にこれに対応する形状の突起部６２を形成した。これにより、狭隘部Ｇを的確に形成でき、かつ撹拌子２６の回転中心を維持する芯出し機能を持たせることができる。
【００３８】
図６（ａ）の例では、合流点の形状をT字路ではなく、Y字路としたもので、これにより、混合流路２４を短く設定している。斜めの流路の角度を変えることにより、混合流路２４の長さを変えることができる。長さの設定は、反応に応じて適宜に行えばよい。
【００３９】
また、図６（ｂ）の例では、混合流路２４に至る傾斜流路６０を分岐させて、合流を多段で行うようにしたものである。これにより、混合空間２内に導入される試薬が多層化し、各流体層は薄くなる。従って、原料流体同士の距離も小さくなるので、分子拡散による混合効率向上の効果により混合が促進される。
【００４０】
さらに、図６（ｃ）及び（ｄ）は、混合流路２４の長さを確保するための変形例である。このように混合流路２４を混合空間２の径方向に対して傾斜させ、あるいは曲線状とすることにより、円盤状の本体の寸法を大きくすることなく、混合流路２４の長さを増やすことができる。
【００４１】
図７は、この発明のさらに他の実施の形態を示すもので、１つの混合空間２に対してより多くの混合流路２４を合流させるようにしたものである。この実施の形態では、多くの混合流路２４を形成するために、一方の原料流体を分配するための分配流路を混合流路２４とは異なる平面上に形成している。
【００４２】
すなわち、図８（ａ）に示すように、本体部４の下面に混合流路２４が形成されており、ベース部６の上面には、図８（ｂ）に示すように、環状の第１の分配流路６６ａが形成されている。そして、このベース部の下方に、別の第２のベース部６８を設け、図８（ｃ）に示すように、この第２のベース部の上面に環状の第２の分配流路６６ｂを形成し、その所定箇所に形成した貫通孔７０を介して混合流路２４と同一面にある水平導入流路に原料流体を供給するようにしている。
【００４３】
これにより、分配流路６６ａ，６６ｂと混合流路２４とが異なる面に有るために、これらの流路が干渉することがなく、３以上の混合流路２４に原料流体を供給することができる。このように、１つの混合空間２に対して多くの混合流路２４を合流させることにより、第１の混合部８と第２の混合部１０の混合速度、すなわち反応量をバランスさせることができる。
【００４４】
図９は、混合流路２４の長さをより長くするための変形例を示すもので、図９（ａ）は混合流路２４を径方向に対して傾斜させたもので、図９（ｂ）は、混合流路２４をさらに曲線（螺旋）状に形成したものである。このようにすることで、同じ大きさの本体部４により長い混合流路２４を形成することができる。
【００４５】
なお、温度制御手段としては、ヒータ１２ａの代わりにベース部６に加熱もしくは冷却用の媒体Ｍを流す熱媒体流路を形成し、かつ温度センサ１２ｂを混合空間２の温度を検出する位置に設置してもよい。加熱もしくは冷却媒体の流量を調節する流量調整弁を設け、温度センサの指示値に基づきコントローラにより制御することで、化学反応に最適な温度制御を達成し、化学反応を高効率に行うことが可能となる。
【００４６】
本発明では、供給流体を圧送するポンプにおけるライン圧力を増大することにより、温度に加え、容器全体の内圧を増大させることができる。各流路中、もしくは混合室内の圧力を検出可能な適切な位置に圧力センサを配置することにより、その信号に基づく圧力制御を施すことにより、対象とする反応プロセスに応じた最適な圧力条件を設定することができる。
【００４７】
また、混合器やその下流の流路に分析装置を設置してもよい。分析装置は、混合(反応)生成物の成分を分析する装置であり、クロマトグラフィ装置のように混合(反応)生成物の成分を分析する装置などである。これにより、混合（反応）後の生成物の成分を逐次分析し、分析結果（収率など）をリアルタイムでコントローラに出力する。コントローラは、この分析結果に基づいて所定の判断基準により判断を行い、電動機回転数とヒータ５２の温度の制御信号を電動機およびヒータ５２に出力し、目的生成物の成分（収率）が最大値もしくは目標値となるようにこれらを制御することができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態における混合器では、混合空間２をメンテナンスする場合、円盤状部材を順次分解・取り外しすれば、流路の寸法や形状の変更、あるいは混合空間２の洗浄などのメンテナンスが可能である。また、同様にメンテナンス後の組立も非常に簡便であり、円盤状部材を結合するのみである。従って、混合器は、既存のマイクロリアクタと比較して、保守、管理が簡便である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態の混合器を示す、（ａ）外観斜視図、（ｂ）断面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ｂ）のＡ線に沿った矢視図、（ｂ）及び（ｃ）は、流路の断面形状を示す図である。
【図３】図１（ｂ）の混合空間の部分を拡大して示す図である。
【図４】（ａ）ないし（ｆ）は、撹拌子の各種変形例を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図１の実施の形態の狭隘部の変形例を示す図である。
【図６】（ａ）ないし（ｄ）は、混合流路の各種変形例を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、他の実施の形態の混合器を示す図である。
【図８】（ａ）ないし（ｃ）は、図７の実施の形態のそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ線に沿った矢視図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、図７の実施の形態の混合流路に関する変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
２ 混合空間
４ 本体部
６ ベース部
８ 第１の混合部
１０ 第２の混合部
１２ 温度調節手段
１２ａ ヒータ
１２ｂ 温度センサ
１２ｃ コントローラ
１４ 導出孔
１６ カバー
１８ａ，１８ｂ 導入口
２０ａ，２０ｂ 縦導入流路
２２ａ，２２ｂ 水平導入流路
２４ 混合流路
２６ 撹拌子
２８ 駆動機構
３０ コイル
３２ コントローラ
３４ 導出流路
３８ コントローラ
４０ 放射状部
６０ 傾斜流路
６２ 突起部
６４ 拡径部
６６ａ，６６ｂ 分配流路
６８ 第２のベース部
７０ 貫通孔
Ｇ 狭隘部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化学反応、特に有機化学合成を連続的に行うのに好適な混合器および反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機溶媒の溶解した原料と水溶性原料とを反応させて有機化学合成を行う場合、２つの原料が反応するのは２つの溶媒の界面である。従って、界面までの原料分子の移動が反応の律速段階となる、いわゆる拡散律速反応となる。このような反応を促進する手段として、界面までの距離を反応容器の寸法によって制約するのが、スタティックミキサあるいはマイクロチャンネルチップと呼ばれる反応装置である。このようなマイクロチャンネルチップは、温度制御も容易で、歩留まりは良いが、微量の処理をするので、量産手段としては適していない。
【０００３】
一方、ダイナミックミキサによって液を強制撹拌し、２つの液をエマルジョン化した状態を形成し、界面比の増大と拡散距離の低下によって反応を進行させる方法も知られている。例えば、容器に原料を投入し、撹拌翼によってこれを所定時間混合させるようにするバッチ式プロセスが有る。しかしながら、バッチ処理では所望の生成物を得るために比較的大きな容器を使用することになり、十分な撹拌混合を得られず、また詳細な温度条件の設定も難しいので、歩留まりが低下する。
【０００４】
そこで、連続して流体を流通させる比較的小型の容器中で撹拌子を回転させる連続式処理装置の採用が考えられる。特許文献１には、ブレードを有する撹拌子を用いる混合器が開示され、特許文献２には、棒状の撹拌子を用いる混合器が開示されている。しかしながら、これらの文献記載の技術では、強制対流混合効果による粒子微細化効果が、反応に必要なエマルジョン形成に必ずしも充分であるとは言えず、歩留まりが低下する可能性が有る。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２６２９３６号公報
【特許文献２】特開２００１−９２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、スタティックミキサとダイナミックミキサの欠点を補って、充分な生産速度を得ることができるととも、反応効率を向上させて高い歩留まりを得ることができるような混合器及び反応装置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】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の混合器は、連続処理を行う反応システムにおいて用いる混合器であって、少なくとも２つの微細流路が合流する混合流路を有する第１の混合部と、前記混合部の下流側に設けられた第２の混合部とを有し、前記第２の混合部は、回転対称形状の混合空間と、前記混合空間において混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子と、該撹拌子を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明においては、第１の混合部において、少なくとも２つの微細流路を流れる原料流体が混合流路において合流して拡散による混合を行い、さらに第２の混合部において、混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子による強制撹拌による対流混合が行われる。これにより、少なくとも部分的に拡散混合した状態の流体を対流混合させることで、効率的な混合作用を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の混合器は、請求項１に記載の発明において、前記第２の混合部に対して、前記前記第１の混合部が複数配置されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明においては、１つの第２の混合部に対して、第１の混合部が複数配置されているので、比較的に処理速度の小さい第１の混合部と比較的に処理速度の大きい第２の混合部の流量をバランスさせることができる。
【００１０】
請求項３に記載の混合器は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記混合流路は、前記混合空間の径方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明においては、混合流路が混合空間の径方向に対して傾斜して形成されているので、装置の径を変えずに所定の混合流路長さを確保することができる。
【００１１】
請求項４に記載の混合器は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第２の混合部は、前記混合空間の軸線上に開口する導出流路を有し、前記導出流路の開口部とこれに対向する前記撹拌子の表面の間に、未撹拌の流体が短絡的に流出するのを防止する狭隘部が形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明においては、第２の混合部において、導出流路の開口部とこれに対向する撹拌子の表面の間に形成された狭隘部により、未撹拌の流体が短絡的に流出するのが防止され、充分な撹拌作用を得ることができる。
【００１２】
請求項５に記載の反応装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の混合器と、これに原料流体を供給する供給源と、前記混合器における反応生成物を回収する回収容器とを有することを特徴とする。
請求項５に記載の反応装置においては、第１の混合部と第２の混合部を有する混合器による混合作用により、効率良く反応生成物を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項４に記載の混合器によれば、スタティックミキサとダイナミックミキサの欠点を補って、充分な生産速度と高い歩留まりを得ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の反応装置によれば、混合器の高い混合作用により、品質の良い反応生成物を生産性良く得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態では、混合によって反応を起こさせて、生成物を得ることを目的とするので、混合器は同時に反応器であり、混合システムは反応システムである。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、この発明の第１の実施の形態の混合器であって、円盤状部材の中央に混合空間２が形成された本体部４と、これを下側から覆うベース部６とにより、２つの微細流路が合流する混合流路を有する第１の混合部（スタティックミキサ部）８と、中央の円筒状混合空間２内で回転する撹拌子を有する第２の混合部（ダイナミックミキサ部）１０が構成されている。ベース部６の下方には、ヒータ１２ａ等の温度調節装置が設けられ、混合器は温度センサ１２ｂ及びコントローラ１２ｃにより所定温度に調整されている。本体部４の上部には導出孔１４を有するカバー１６が設けられている。
【００１７】
本体部４の上縁部の２ヶ所にはそれぞれ第１及び第２の原料流体導入口（継手）１８ａ，１８ｂが設けられ、これは本体部４を貫通して下面に開口する縦導入流路２０ａ，２０ｂに連通し、本体部４の下面に形成された水平導入流路２２ａ，２２ｂにつながる。図２（ａ）に示すように、各水平導入流路２２ａ，２２ｂは、それぞれ径方向に中心に向かって延びた後、周方向に２つに分岐して中間部において他側から同様に延びてきた水平導入流路２２ａ，２２ｂと合流し、径方向中心側に延びる２本の混合流路２４を形成する。これらの２つの混合流路２４が、第１の混合部８を構成する。
【００１８】
これらの流路の断面積は1mm２以下、好ましくは0.25mm２以下、より好ましくは0.01mm２以下である。また、導入流路２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂの断面寸法は、図２（ｂ），（ｃ）に記載のとおり、幅をW、深さをHとした場合、W≦Hの条件であることが望ましい。また、導入流路２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂの断面形状は、これらの他に、矩形型や半円型など対象とする化学反応に応じて都度選択する。
【００１９】
混合空間２は、代表寸法（内径）Ｄが、200ｍｍ以下程度の円筒状空間であり、ここに、これより外径が小さい撹拌子２６が挿入されている。混合空間２の大きさを小さくすれば、混合空間２内の流体の容積に対する表面積の比率が大きくなるため、容器内流体の温度制御や流体混合が促進される効果が得られる。混合空間２の代表寸法（内径）Ｄは、200ｍｍ以下、より好ましくは100mm以下、さらに好ましくは10mm以下であることが望ましい。
【００２０】
撹拌子２６は、この実施の形態では、混合空間２の軸線に直交する方向に延びるカプセル状の部材であり、駆動機構２８によって、混合空間２の軸線回りに強制回転駆動される。撹拌子２６の材質は、磁性体もしくは金属にテトラフルオロエチレン重合体やセラミック、ガラスをはじめとする耐有機系流体の特性を有する材料をコーティングしたものを使用する。駆動機構２８は、ベース部６および本体部４には、コイル３０が同一円周上に等配置されており、励磁電流をコントローラ３２より入力し、コイル３０に順次極性を持たせて磁化し、それにより撹拌子２６を回転させるものである。
【００２１】
撹拌子２６の形状及び寸法は、回転によって乱流を形成する作用が発揮できるように選択する。例えば、混合空間２の内径に対する撹拌子２６の外径の差、すなわち径方向の隙間は、各導入流体に対し、撹拌子２６の回転によりせん断力を効果的に効かせ、混合の促進を図るために1.0mm以下であることが望ましく、より望ましくは0.5mm以下、さらに望ましくは0.2mm以下である。
【００２２】
この実施の形態では、混合空間２から流体を排出するための導出流路３４が、混合空間２の上部にその軸線に沿って形成されている。それにより、図３に示すように、導出流路３４の開口部と撹拌子２６の間に、混合空間２内の流路において一番狭い部分である狭隘部Ｇが形成されている。
【００２３】
このように、周方向に不均一な形状の撹拌子２６と導出流路３４の開口部との間に狭隘部Ｇを設定することにより、混合空間２が準密閉空間となり、撹拌子２６により強い対流が起きても、混合流路２４から導入された未混合の流体が短絡的に導出流路３４へ流れてしまうような事態が回避され、結果として充分な撹拌を経た流体が流出する。このような効果を得るために、狭隘部Ｇは狭い程良いと思われるが、狭すぎると、流路抵抗が過大となって、ポンプや回転駆動装置に負荷が掛かったり、摩擦による品質不良等が起きたりする。これらを回避しつつ充分な撹拌効果を得るには、撹拌子２６の高さＨと混合空間２の高さｈとの差は、2.0ｍｍ以下が良く、より好ましくは、0.2mm以下、さらに好ましくは0.05ｍｍ以下である。
【００２４】
以下、上記のように構成された混合器を用いて、２つの相互に簡単に溶解しない流体の混合を行う場合の作用を説明する。２つの流体は、ポンプ等の作用によって、それぞれの導入口より導入され、導入流路を経て、微細断面の混合流路２４に流入する。ここで、混合流路２４内の２つの流体の界面における拡散混合によって、混合流路２４を出るまでに、一部又は全部の原料流体が混合する。この過程で、流体はヒータ１２ａ等の温度調節手段１２によって所定の温度に調節される。
【００２５】
少なくとも一部が拡散混合した流体は、さらに混合空間２に導入される。混合空間２では、流体は撹拌子２６による強制対流により、撹拌され、剪断される。これにより、未混合であった流体は微細化してエマルジョン状態となり、さらに拡散混合の作用によって均一に混合される。
【００２６】
このように、この発明においては、微細断面の混合流路２４を有する第１の混合部８において、一部又は全部の原料流体を混合状態とした後、撹拌子２６による強制対流混合を行う第２の混合部に送ることにより、スタティックミキサとダイナミックミキサの双方の利点を活かした効率のよい混合器が構成される。
【００２７】
なお、供給流体は液体に限定されるものではなく、例えば流体の一方が気体である場合には、強い剪断力で引きちぎられた気泡はマイクロバブル化（微細気泡化）し、混合空間２内に均一に分散される。マイクロバブルでは、気体容積に対するバブル表面積が飛躍的に増大するため、反応効率が向上する。
【００２８】
この混合器では、混合空間２の直径Ｄと撹拌子２６の長さｄsの比（ｄs／Ｄ）が1に近いほど、撹拌子２６の回転により、各混合供給流体の掻きとりが効果的になされ、それにより、混合空間２内での供給流体の薄層が効果的に形成される。これにより、供給流体同士の分子間距離も小さくなるので、分子拡散による混合が促進される。一方、この比が小さすぎると、撹拌子２６の先端部の速度が小さくなって、あるいは、流体の流れが円滑でなくなって逆効果になるので注意を要する。
【００２９】
撹拌子２６の回転速度について説明すると、この混合器では、供給流体の導入流速Ｖは、
Ｖ=（４・Ｑ）／（π・ｄi2） ・・・式１
で求められ（Ｑは供給流体の供給量ＱAまたはＱB、ｄiは混合流路２４の内径）、撹拌子２６の周速度Ｖcは、
Ｖc = π・ｄs・ω ・・・式２
で求められる（ｄsは撹拌子２６の長さ）。ここで、流速と撹拌子２６の周速度との差である、相対（周）速度が大きくなれば、すなわち、導入流速／撹拌子２６周速の比が小さくなれば、混合空間２内に導入された各供給流体の流体層は微細化され、各供給流体間の流体層は薄くなり、混合空間２内での供給流体の積層数が多くなる。それにより、供給流体同士の分子間距離も小さくなるので、分子拡散による混合が促進される。供給流体の導入速度／撹拌子２６の周速の比が１／３以下、より好ましくは１／５以下、さらに好ましくは１／８以下であることが望ましい。
【００３０】
図示する例では、撹拌子２６を滑らかな曲面で形成することによって、寸法差を小さくしても円滑な回転や流れを確保することができる。同じ効果を得るために、混合空間２の容積と撹拌子２６の体積の体積比（撹拌子２６体積／混合空間２容積）を小さくしてもよいが、寸法差が大きくなるとよどみ領域ができてしまう。寸法差を小さくしてかつ体積比を小さくするには、撹拌子２６の扁平比（＝ｈ／ｗ）を１より大きくしてやればよいが、この実施の形態のような遠隔的に駆動される撹拌子２６で、かつ単純な棒状では姿勢が不安定になるので難しい。後述するような３方向以上に延びる放射状の撹拌子２６や、駆動軸で直接駆動される方式の場合には採用可能である。
【００３１】
また、混合空間２の容積と撹拌子２６の体積の体積比は対象とする反応に対し、最適なものを選択することが必要である。例えば、析出系の反応では体積比（回転体体積／混合室容積）を小さくすれば、析出物の混合空間２への滞留による、撹拌子２６の停止を抑制することが可能となる。体積比としては、5％〜80％、より好ましくは15％〜60％、さらに好ましくは20％〜40％が良いが、適時、対象とする化学反応により最適値を選択することは言うまでも無い。
【００３２】
混合状態を制御する上で重要となる他の因子としては、混合空間２における流体の全体としての通過時間が挙げられる。これは、流体の供給圧力や導入流路２０、導出流路３４での絞り度等によって調整することができる。従って、充分な混合あるいはそれに伴う反応時間を得ることができるように混合流路２４、導出流路３４の内径ｄi、ｄeを設定しなければならない。
【００３３】
この通過時間をＴとすると、混合空間２内の供給流体の層数は、撹拌子２６の単位時間当たりの回転数ωと時間Ｔの積（ω・Ｔ）に関係する。またここで、一つの層の厚みは、混合空間２直径Ｄを前記層数で割った値の関数となる。これにより、この発明による混合器では、混合空間２直径Ｄが小さく、撹拌子２６の回転数ωが大きいほど、混合空間２内の供給流体の流体層が微細化し、よりＤが小さくなれば、混合空間２内の供給流体の滞留時間が減少して、短時間で効果的な混合が達成される作用が生じる。なお、本体部４及びベース部６に形成する供給流体の導入用流路および混合（反応）生成物の導出流路３４の内径は、φ8.0mm以下、より望ましくはφ1.0mm以下であることが望ましい。
【００３４】
上述したように、この発明による混合器における混合の作用は、複雑な因子の組合せによって支配される。これらの中には、流体の供給、排出速度、流体の粘性、供給流体の混合比、混合の結果起こる反応や生成物の種類等が挙げられる。特に、この実施の形態のような遠隔駆動の撹拌子２６では、駆動機構２８による流体の汚染を防止することができる利点があるが、撹拌子２６の回転速度を完全に制御することも難しい。そこで、混合あるいは反応処理の態様毎に、装置の各部の形状、寸法、その他の条件を試行して、最適のものを採用することが望ましい。以下に、この装置の種々のバリエーションを説明する。
【００３５】
図４は、撹拌子２６の形状の変形例であり、（ａ）は、両端が半球で中央が筒状のカプセルタイプ、（ｂ）は円柱状、（ｃ）は角柱状のものである。また、（ｄ）はカプセルタイプを、（ｅ）は円柱状を、（ｆ）は角柱状をそれぞれを十字状にしたものである。これらは、いずれも回転軸線（混合空間２の軸線）に直交する方向に延びる軸線を持つ放射状部４０を有している。このような放射状部４０の断面形状は、上記例に限られるものではなく、任意の曲線的、直線的形状が採用可能である。例えば、曲線形状としては、円、楕円、あるいは適宜の２次、３次の閉曲線が挙げられ、直線形状としては、三角形をはじめとする任意の多角形が挙げられる。勿論、曲線形状と直線形状の混合形状でもよい。例えば、上述したように、縦に扁平な楕円は（ａ）や（ｂ）のタイプでは倒れてしまうので採用しにくいが、（ｄ）、（ｅ）のタイプでは採用可能であろう。
【００３６】
また、放射状部４０の数は、上で示した２、４の場合に限られず、適宜の数を採用することができる。放射状部４０のそれぞれの形状、長さその他の寸法を同じにする必要は無い。例えば、（ｅ）において交差する１つの方向を短くしてもよい。それによって姿勢の安定を確保する等の作用を得ることができるからである。また、（ａ）、（ｄ）の放射状部４０は、その軸線に沿って等断面ではないが、他は軸線に沿って等方的であり、いずれでもよいことは明らかである。角部は適宜に面取りする（丸める）ことが望ましい。
【００３７】
図５は、狭隘部Ｇの構造を工夫した他の実施の形態の混合器を示すものである。この実施の形態では、導出流路３４の基部に、拡径部６４を形成し、撹拌子２６にこれに対応する形状の突起部６２を形成した。これにより、狭隘部Ｇを的確に形成でき、かつ撹拌子２６の回転中心を維持する芯出し機能を持たせることができる。
【００３８】
図６（ａ）の例では、合流点の形状をT字路ではなく、Y字路としたもので、これにより、混合流路２４を短く設定している。斜めの流路の角度を変えることにより、混合流路２４の長さを変えることができる。長さの設定は、反応に応じて適宜に行えばよい。
【００３９】
また、図６（ｂ）の例では、混合流路２４に至る傾斜流路６０を分岐させて、合流を多段で行うようにしたものである。これにより、混合空間２内に導入される試薬が多層化し、各流体層は薄くなる。従って、原料流体同士の距離も小さくなるので、分子拡散による混合効率向上の効果により混合が促進される。
【００４０】
さらに、図６（ｃ）及び（ｄ）は、混合流路２４の長さを確保するための変形例である。このように混合流路２４を混合空間２の径方向に対して傾斜させ、あるいは曲線状とすることにより、円盤状の本体の寸法を大きくすることなく、混合流路２４の長さを増やすことができる。
【００４１】
図７は、この発明のさらに他の実施の形態を示すもので、１つの混合空間２に対してより多くの混合流路２４を合流させるようにしたものである。この実施の形態では、多くの混合流路２４を形成するために、一方の原料流体を分配するための分配流路を混合流路２４とは異なる平面上に形成している。
【００４２】
すなわち、図８（ａ）に示すように、本体部４の下面に混合流路２４が形成されており、ベース部６の上面には、図８（ｂ）に示すように、環状の第１の分配流路６６ａが形成されている。そして、このベース部の下方に、別の第２のベース部６８を設け、図８（ｃ）に示すように、この第２のベース部の上面に環状の第２の分配流路６６ｂを形成し、その所定箇所に形成した貫通孔７０を介して混合流路２４と同一面にある水平導入流路に原料流体を供給するようにしている。
【００４３】
これにより、分配流路６６ａ，６６ｂと混合流路２４とが異なる面に有るために、これらの流路が干渉することがなく、３以上の混合流路２４に原料流体を供給することができる。このように、１つの混合空間２に対して多くの混合流路２４を合流させることにより、第１の混合部８と第２の混合部１０の混合速度、すなわち反応量をバランスさせることができる。
【００４４】
図９は、混合流路２４の長さをより長くするための変形例を示すもので、図９（ａ）は混合流路２４を径方向に対して傾斜させたもので、図９（ｂ）は、混合流路２４をさらに曲線（螺旋）状に形成したものである。このようにすることで、同じ大きさの本体部４により長い混合流路２４を形成することができる。
【００４５】
なお、温度制御手段としては、ヒータ１２ａの代わりにベース部６に加熱もしくは冷却用の媒体Ｍを流す熱媒体流路を形成し、かつ温度センサ１２ｂを混合空間２の温度を検出する位置に設置してもよい。加熱もしくは冷却媒体の流量を調節する流量調整弁を設け、温度センサの指示値に基づきコントローラにより制御することで、化学反応に最適な温度制御を達成し、化学反応を高効率に行うことが可能となる。
【００４６】
本発明では、供給流体を圧送するポンプにおけるライン圧力を増大することにより、温度に加え、容器全体の内圧を増大させることができる。各流路中、もしくは混合室内の圧力を検出可能な適切な位置に圧力センサを配置することにより、その信号に基づく圧力制御を施すことにより、対象とする反応プロセスに応じた最適な圧力条件を設定することができる。
【００４７】
また、混合器やその下流の流路に分析装置を設置してもよい。分析装置は、混合(反応)生成物の成分を分析する装置であり、クロマトグラフィ装置のように混合(反応)生成物の成分を分析する装置などである。これにより、混合（反応）後の生成物の成分を逐次分析し、分析結果（収率など）をリアルタイムでコントローラに出力する。コントローラは、この分析結果に基づいて所定の判断基準により判断を行い、電動機回転数とヒータ５２の温度の制御信号を電動機およびヒータ５２に出力し、目的生成物の成分（収率）が最大値もしくは目標値となるようにこれらを制御することができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態における混合器では、混合空間２をメンテナンスする場合、円盤状部材を順次分解・取り外しすれば、流路の寸法や形状の変更、あるいは混合空間２の洗浄などのメンテナンスが可能である。また、同様にメンテナンス後の組立も非常に簡便であり、円盤状部材を結合するのみである。従って、混合器は、既存のマイクロリアクタと比較して、保守、管理が簡便である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態の混合器を示す、（ａ）外観斜視図、（ｂ）断面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ｂ）のＡ線に沿った矢視図、（ｂ）及び（ｃ）は、流路の断面形状を示す図である。
【図３】図１（ｂ）の混合空間の部分を拡大して示す図である。
【図４】（ａ）ないし（ｆ）は、撹拌子の各種変形例を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図１の実施の形態の狭隘部の変形例を示す図である。
【図６】（ａ）ないし（ｄ）は、混合流路の各種変形例を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、他の実施の形態の混合器を示す図である。
【図８】（ａ）ないし（ｃ）は、図７の実施の形態のそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ線に沿った矢視図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、図７の実施の形態の混合流路に関する変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
２ 混合空間
４ 本体部
６ ベース部
８ 第１の混合部
１０ 第２の混合部
１２ 温度調節手段
１２ａ ヒータ
１２ｂ 温度センサ
１２ｃ コントローラ
１４ 導出孔
１６ カバー
１８ａ，１８ｂ 導入口
２０ａ，２０ｂ 縦導入流路
２２ａ，２２ｂ 水平導入流路
２４ 混合流路
２６ 撹拌子
２８ 駆動機構
３０ コイル
３２ コントローラ
３４ 導出流路
３８ コントローラ
４０ 放射状部
６０ 傾斜流路
６２ 突起部
６４ 拡径部
６６ａ，６６ｂ 分配流路
６８ 第２のベース部
７０ 貫通孔
Ｇ 狭隘部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続処理を行う反応システムにおいて用いる混合器であって、
少なくとも２つの微細流路が合流する混合流路を有する第１の混合部と、
前記混合部の下流側に設けられた第２の混合部とを有し、
前記第２の混合部は、回転対称形状の混合空間と、前記混合空間において混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子と、該撹拌子を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする混合器。
【請求項２】
前記第２の混合部に対して、前記前記第１の混合部が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の混合器。
【請求項３】
前記混合流路は、前記混合空間の径方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の混合器。
【請求項４】
前記第２の混合部は、前記混合空間の軸線上に開口する導出流路を有し、前記導出流路の開口部とこれに対向する前記撹拌子の表面の間に、未撹拌の流体が短絡的に流出するのを防止する狭隘部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の混合器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の混合器と、これに原料流体を供給する供給源と、前記混合器における反応生成物を回収する回収容器とを有することを特徴とする反応装置。
【請求項１】
連続処理を行う反応システムにおいて用いる混合器であって、
少なくとも２つの微細流路が合流する混合流路を有する第１の混合部と、
前記混合部の下流側に設けられた第２の混合部とを有し、
前記第２の混合部は、回転対称形状の混合空間と、前記混合空間において混合空間の回転対称軸まわりに回転する撹拌子と、該撹拌子を駆動する駆動機構とを有することを特徴とする混合器。
【請求項２】
前記第２の混合部に対して、前記前記第１の混合部が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の混合器。
【請求項３】
前記混合流路は、前記混合空間の径方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の混合器。
【請求項４】
前記第２の混合部は、前記混合空間の軸線上に開口する導出流路を有し、前記導出流路の開口部とこれに対向する前記撹拌子の表面の間に、未撹拌の流体が短絡的に流出するのを防止する狭隘部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の混合器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の混合器と、これに原料流体を供給する供給源と、前記混合器における反応生成物を回収する回収容器とを有することを特徴とする反応装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−４３８９２（Ｐ２００８−４３８９２Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２２８３７（Ｐ２００６−２２２８３７）
【出願日】平成１８年８月１８日（２００６．８．１８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１８日（２００６．８．１８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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