微型反应器制造技术

本发明专利技术提供一种微型反应器，令多个流体（Ｌ１、Ｌ２）流过各个流体供应通路、汇流到一个反应流路内，一面使这些流体流过一面使之进行反应，通过在圆棒状的中心构件的外周面和具有截面为圆形的内周面的外筒构件的前述内周面中之一上切削出螺纹，将中心构件的外周面和外筒构件的内周面紧密配合，作为螺旋状的流路，形成反应流路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微型反应器，特别是，涉及在化学工业及医药工业领域中，通过流体的反应制造材料和制品的装置，更详细地说，涉及通过令多个流体流过各自的流体供应通路汇流在一个反应流路中，一面使这些流体流动一面进行反应的微型反应器。
技术介绍
近年来，在化学工业或者有关医药、试剂等的制造的医药工业中，正在进行利用称之为微型混合器或者微型反应器的微小容器的新制造工艺的开发。在微型混合器或微型反应器上，设置与多个微细的流体供应通路连接的、在将其截面换算成圆形时的等价直径(相当于圆的直径)为几个μm～几百μm左右的微小空间(混合反应流路)，通过令流过多个流体供应通路的多个流体在微型的空间内汇流，将多个流体混合，或者在混合的同时使之发生化学反应。微型混合器和微型反应器，其基本结构是相同的，但是，特别是，将混合多个流体的装置称之为微型混合器，而在将多个流体混合时伴随着化学反应的装置称之为微型反应器。从而，本专利技术的微型反应器，也包括微型混合器。作为这种微型反应器，例如，在PCT国际公开公报WO00/62913号，特表2003-502144号公报，特开2002-282682号公报中进行过描述。这些微型反应器都是令两种流体分别通过微细的流体供应通路，作为极薄的片状层流导入到微小空间内，在该微小空间内使两种流体彼此混合并使之发生反应。下面，说明利用上述这种微型反应器进行的反应与利用搅拌槽等的间歇式的混合及反应的不同之处。即，由于化学反应，一般地是通过在反应流体的界面上分子彼此相遇引起的，所以，当在微小的空间内进行反应时，相对地界面的面积增大，反应效率显著增加。此外，分子扩散本身，其扩散时间与距离的平方成正比。这意味着，随着微小空间的尺寸的缩小，即使反应流体不主动地混合，也会由于分子的扩散进行混合，容易引起反应。此外，在微小空间内，由于尺寸小，所以变成以层流为主的流动，流体彼此之间变成层流状态，一面流动一面向流体流垂直的方向扩散，进行反应。如果采用这种微型器件，例如，与作为反应的场所利用大容积的槽等的现有技术的间歇式方式相比，能够高精度地控制流体彼此之间的及反应时间及反应温度。此外，在间歇式的情况下，特别是，在反应时间快的流体彼此之间，在混合初期的反应接触面上进行反应，进而，由于通过流体间的反应生成的初级生成物会在槽内进行继续反应，所以，有生成不均匀的反应生成物的危险。与此相对，在微型反应器的情况下，由于流体几乎不滞留在微小空间内，连续地流动，所以，由流体间的反应生成的初级生成物不会在微小空间内继续进行反应。从而，可以提取出在现有技术中很难提取的纯的初级生成物。此外，在将利用实验制造设备制造的少量的化学物质利用大规模的制造设备按比例放大，进行大量地制造时，在现有技术中，为了相对于实验设备而言、获得利用间歇式的大规模制造设备的再现性，需要花费大量的人力和时间。但是，通过采用根据制造量并列地增加采用微型反应器的制造生产线的数目，有可能大幅度地减少为了获得这种再现性所花费的人力和时间。不过，用微型反应器处理的反应是多种多样的，有的反应，其反应速度很慢，到反应结束需要几十秒到几分钟，其中有些需要几个小时的长时间。此外，在反应过程中，有的由多个阶段进行，在这种情况下，反应时间加长。为了用微型反应器处理这些反应时间长的反应，从反应控制的观点出发，有必要使进行反应的流体在微型反应器内流动，直到反应结束。从而，需要增大作为微型反应器的微小空间的反应流路的容积，使流体长时间滞留。设计这种长时间滞留型的微型反应器的方案，有两种，第一，通过加大反应流路的截面面积，确保容积，第二，通过延长反应流路确保容积。前者有损害反应流路必须是微小空间的所谓微型反应器的特征之虑，后一种方案是设计时所希望的。作为长时间滞留型的微型反应器，例如，如PCT国际公开公报WO99/44736号公报，PCT国际公开公报WO02/089965号公报，所述，提出了将反应流路形成涡旋状的方案。但是，在加长反应流路的长时间滞留型微型反应器的开发过程中，还从未开发出能够容易且坚固地制作作为微小空间的反应流路、而且能够缩短制作时间并降低制作费用的微型反应器。其原因缘自于制作微型反应器的技术，微型反应器需要光刻，放电加工技术，光造型法等特殊的精密微细加工技术，不仅制作周期长，而且制作费用也高。从而，不仅存在着越是加长反应流路，制作周期越长和制作费用越大的问题，而且用特殊的精密微型加工技术处理的构件及加工尺寸的大小有一定的限制。另一方面，当不采用特殊的精密微型加工技术制作微型反应器时，由于能够制作的反应流路的开口宽度有限，所以，存在着不能制作满意的微小空间的问题。此外，将内径极细的管卷绕成涡旋状，延长反应流路的长时间滞留型的微型反应器也是可能的，但由于当将管加长，容易弯折，或者反应流路发生闭塞，或者反应流路的开口宽度发生变化，不能制作牢固的装置，在装置的精度方面也存在问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况，其目的是，提供一种无需特殊的精密微细加工技术，能够容易且牢固地制作路径长的反应流路，而且可以缩短制作周期降低制作费用的微型反应器。为了达到前述目的，本专利技术的第一个方面，在多个流体流过各个流体供应通路、汇流到一个反应流路内，一面使这些流体流过一面使之进行反应的微型反应器中，其特征在于，通过在圆棒状的中心构件的外周面和具有截面为圆形的内周面的外筒构件的前述内周面之一上切削出螺纹，将前述中心构件的外周面和前述外筒构件的内周面紧密配合，作为螺旋状的流路，形成前述反应流路。这里，在本专利技术中，在提到“反应”时，也包括伴随着混合的反应。作为反应的种类，包括以无机物质或有机物质等为对象的离子反应，氧化还原反应，热反应，催化反应，自由基反应，聚合反应等各种反应形式。此外，所谓流体，包括液体，气体，在液体中分散金属微粒子等的固体液体混合物，在气体中分散金属微粒子等的固体气体混合物，在液体中不溶解气体而是分散气体的气体液体混合物等。所谓多个流体，不仅包括流体的种类不同或者化学组成不同时情况，也包括例如温度，固体液体的比例等的状态不同的情况。本专利技术，利用螺纹结构形成反应流路，通过将具有截面为圆形的内周面的外筒构件紧密地配合到在外周面上切削出螺纹的圆棒状的中心构件的外侧，或者将圆棒状的中心构件精紧密地配合到内周面上切削出螺纹的外筒构件的内侧，可以形成螺旋状的流路。而且，由于在为了形成反应流路这样的微小空间切削螺纹时，用车床等通用的机械加工技术进行，所以，无需光刻，放电加工技术光造型法等特殊的精密微细加工技术。从而，不必特殊的精密微细加工技术，可以容易且牢固地制作长流路的反应流路，而且可以缩短制作周期并降低制作费用。不言而喻，使用光刻，放电加工技术，光造型法等特殊的精密微细加工技术，也能够制作本专利技术的微型器件，也可以将机械加工技术和精密微细加工技术组合起来。本专利技术的第二个方面，在第一个方面中，其特征在于，将前述螺旋状的反应流路制成多重结构，形成多个反应流路，将这些反应流路串连连通。借此，即使由于反应速度慢反应时间长，需要极长的反应流路时，即使不将微型反应器本身大型化也能够适应。本专利技术的第三个方面，在第一或第二个方面中，其特征在于，前述反应流路的径向方向的平均截面面积上的等效圆直径(Wa)在1μm以上，1000μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型反应器，使多个流体流过各个流体供应通路、汇流到一个反应流路内，一面使这些流体流过一面使之进行反应，其特征在于，通过在圆棒状的中心构件的外周面和具有截面为圆形的内周面的外筒构件的前述内周面之一上切削出螺纹，将前述中心构件的外周 面和前述外筒构件的内周面紧密配合，作为螺旋状的流路，形成前述反应流路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：前一广，长泽英治，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]