JP5475988B2

JP5475988B2 - Microreactor

Info

Publication number: JP5475988B2
Application number: JP2008335619A
Authority: JP
Inventors: 猛岩本; 政計黒田
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2028-12-29
Also published as: JP2010094660A

Description

本発明は、マイクロ流路を用いて、流体の混合や反応を行うマイクロリアクタに関する。 The present invention relates to a microreactor that mixes and reacts fluids using a microchannel.

マイクロリアクタの一つに、熱媒体を用いて、被反応液を反応に応じた温度に昇温させつつ反応を進行させるものがある。このようなマイクロリアクタとして、特許文献１に開示されたものを挙げることができる。 One microreactor uses a heat medium to advance the reaction while raising the temperature of the reaction solution to a temperature corresponding to the reaction. Examples of such a microreactor include those disclosed in Patent Document 1.

図８は従来のマイクロリアクタ１００の分解斜視図である。図８に示すように、マイクロリアクタ１００は、外側シェル８０とその中に取り付けられた反応部９０とを備える。 FIG. 8 is an exploded perspective view of a conventional microreactor 100. As shown in FIG. 8, the microreactor 100 includes an outer shell 80 and a reaction unit 90 attached therein.

外側シェル８０は、枠状体８１、シール部材８２及び蓋部材８３などを備える。枠状体８１は、熱媒体室８５を形成するための中空部を備えると共に、熱媒体入口ポート８１ａ、熱媒体出口ポート８１ｂ、被反応液入口ポート８１ｃ及び反応済液出口ポート８１ｄを備える。このような枠状体８１は、シール部材８２を介して蓋部材８３を取り付けることで、その中空部が密閉状態とされ、これにより熱媒体室８５が形成される。熱媒体室８５は、熱媒体入口ポート８１ａ及び熱媒体出口ポート８１ｂに連通している。 The outer shell 80 includes a frame-shaped body 81, a seal member 82, a lid member 83, and the like. The frame-like body 81 includes a hollow portion for forming the heat medium chamber 85, and includes a heat medium inlet port 81a, a heat medium outlet port 81b, a reaction liquid inlet port 81c, and a reacted liquid outlet port 81d. Such a frame-shaped body 81 is attached with a lid member 83 via a seal member 82, so that the hollow portion is hermetically sealed, thereby forming a heat medium chamber 85. The heat medium chamber 85 communicates with the heat medium inlet port 81a and the heat medium outlet port 81b.

一方、反応部９０は、マイクロチューブ９１及びコア９２を備える。マイクロチューブ９１はコア９２に巻回された構成となっている。このマイクロチューブ９１は、内部にマイクロ流路を形成している。マイクロチューブ９１の一端は、枠状体８１の被反応液入口ポート８１ｃに連通し、他端は、枠状体８１の反応済液出口ポート８１ｄに連通している。 On the other hand, the reaction unit 90 includes a microtube 91 and a core 92. The microtube 91 is wound around the core 92. The microtube 91 forms a microchannel inside. One end of the microtube 91 communicates with the reaction liquid inlet port 81 c of the frame body 81, and the other end communicates with the reacted liquid outlet port 81 d of the frame body 81.

以上のように構成されるマイクロリアクタ１００は、マイクロ化学プラントに組み込まれて、次のようにして使用される。即ち、被反応液入口ポート８１ｃからは被反応液が導入される。一方、熱媒体入口ポート８１ａからは熱媒体が導入され、熱媒体室８５内で循環して、熱媒体出口ポート８１ｂから導出される。このとき熱媒体室８５内で循環する熱媒体により、マイクロチューブ９１が加熱される。マイクロチューブ９１が熱媒体から得た熱は、マイクロ流路内の被反応液に伝わり、これを昇温させる。このようにして、被反応液入口ポート８１ｃから導入された被反応液は、マイクロ流路を通過中に、熱媒体により昇温されつつ反応を進行させ、反応済液出口ポート８１ｄから反応済液として導出される。 The microreactor 100 configured as described above is incorporated into a microchemical plant and used as follows. That is, the reaction liquid is introduced from the reaction liquid inlet port 81c. On the other hand, a heat medium is introduced from the heat medium inlet port 81a, circulates in the heat medium chamber 85, and is led out from the heat medium outlet port 81b. At this time, the microtube 91 is heated by the heat medium circulating in the heat medium chamber 85. The heat obtained from the heat medium by the microtube 91 is transferred to the liquid to be reacted in the microchannel and raises the temperature. In this way, the reaction liquid introduced from the reaction liquid inlet port 81c advances the reaction while being heated by the heat medium while passing through the micro flow path, and is reacted from the reacted liquid outlet port 81d. As derived.

特開２００７−２９８８７号公報JP 2007-29887 A

ところで、上述のマイクロリアクタ１００のように、マイクロ流路を流れる被反応液を、熱媒体を用いて反応に応じた温度に昇温させる形態では、次に示す問題がある。１つ目の問題は、マイクロリアクタ１００を組み込むマイクロ化学プラントの大型化とコストアップを招くことである。即ち、熱媒体室８５内で熱媒体を循環させるために、多くの装置を設ける必要がある。例えば、熱媒体を貯留するためのタンク、熱媒体を加熱するためのヒーター、熱媒体を圧送するためのポンプ、及びこれら各機器をマイクロリアクタ１００に接続するための配管などである。２つ目の問題は、伝熱効率が良くないことである。即ち、熱媒体室８５内で循環する熱媒体のうち、マイクロチューブ９１に直接に接触するものは一部であり、ほとんどの熱媒体はマイクロチューブ９１に直接に接触することなく熱媒体出口ポート８１ｂから導出されてしまう。つまり、加熱された熱媒体が持つ熱のうち、マイクロ流路内の被反応液を昇温させるために使われる熱は数パーセントに過ぎず、ほとんどの熱は捨てられてしまい無駄になることになる。 By the way, there exists the following problem in the form which raises the to-be-reacted liquid which flows through a microchannel to the temperature according to reaction using a heat medium like the above-mentioned microreactor 100. FIG. The first problem is that the micro chemical plant incorporating the micro reactor 100 is increased in size and cost. That is, in order to circulate the heat medium in the heat medium chamber 85, it is necessary to provide many devices. For example, there are a tank for storing the heat medium, a heater for heating the heat medium, a pump for pumping the heat medium, and a pipe for connecting these devices to the microreactor 100. The second problem is that heat transfer efficiency is not good. That is, some of the heat medium circulating in the heat medium chamber 85 directly contacts the microtube 91, and most of the heat medium does not directly contact the microtube 91, and the heat medium outlet port 81b. Will be derived from In other words, only a few percent of the heat of the heated heat medium is used to raise the temperature of the reaction liquid in the microchannel, and most of the heat is discarded and wasted. Become.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、マイクロ化学プラントの小型化及び低コスト化を図ることができると共に伝熱効率に優れるマイクロリアクタを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the microreactor which can achieve size reduction and cost reduction of a microchemical plant, and is excellent in heat transfer efficiency.

上記目的は、下記の本発明により達成される。なお「特許請求の範囲」及びこの「課題を解決するための手段」の欄において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する実
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The above object is achieved by the present invention described below. The reference numerals in parentheses attached to each component in the “Claims” and “Means for Solving the Problems” column indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later. It is.

請求項１の発明は、内部にマイクロ流路（５）が形成されたマイクロチューブ（３２）と、マイクロチューブ（３２）を加熱する加熱手段（３１）とを備え、加熱手段（３１）によりマイクロチューブ（３２）を加熱することでマイクロ流路（５）内の被反応流体を加熱させつつ被反応流体の反応を進行させるマイクロリアクタ（１）において、加熱手段（３１）は、所定温度まで昇温可能なコア体とされ、マイクロチューブ（３２）は、加熱手段（３１）を巻芯として密に巻回されてなり、加熱手段（３１）は、３００℃を超える温度に昇温可能とされたことを特徴とする。 The invention of claim 1 comprises a microtube (32) having a microchannel (5) formed therein, and a heating means (31) for heating the microtube (32). In the microreactor (1) in which the reaction fluid is advanced while heating the reaction fluid in the microchannel (5) by heating the tube (32), the heating means (31) is heated to a predetermined temperature. The microtube (32) is densely wound with the heating means (31) as a core, and the heating means (31) can be heated to a temperature exceeding 300 ° C. It is characterized by that.

請求項１の発明によると、マイクロ化学プラントの小型化及び低コスト化を図ることができると共に伝熱効率に優れるマイクロリアクタが提供される。その理由は次のとおりである。即ち、請求項１のマイクロリアクタ（１）は、マイクロチューブ（３２）を加熱する加熱手段として、熱媒体でなく、所定温度まで昇温可能なコア体を用いるため、熱媒体を循環させるための各種装置が必要とならないからである。また、加熱手段（３１）の熱は、マイクロチューブ（３２）が加熱手段（３１）に巻回されることで生じる接触部（Ｐ１）を介して、直接にマイクロチューブ（３２）に伝わる。この接触部（Ｐ１）は、マイクロチューブ（３２）が加熱手段（３１）に密に巻回されていることにより、広範囲に亘って存在することになる。つまり、マイクロチューブ（３２）が加熱手段（３１）に直接に接触する箇所が、一つの加熱手段（３１）について多く確保できる。これにより、熱媒体を用いる場合と異なり、加熱手段（３１）の熱をマイクロチューブ（３２）に損失少なく伝えることができる。このため、マイクロ流路（５）を流れる被反応流体を、伝熱効率良く加熱することができる。被反応流体として、その反応に必要な温度が、例えば３００°Ｃを超えるような高温領域のものを対象とする場合でも、マイクロ化学プラントの小型化及び低コスト化を図ることができる。その理由は次のとおりである。即ち、従来のように熱媒体を用いて被反応液を上記高温領域の温度に昇温させる形態では、一般に、熱媒体に合成系有機物を用いることが多い。この合成系有機物には、高温領域の温度に加熱した際に、揮発や発火の虞を伴うものが多いため、それらを防止する構成が更に必要となる。例えば、揮発防止のための加圧装置や、漏洩防止のための密閉構造などである。請求項１の発明では、高温加熱を必要とする被反応流体に対応するにあたり、マイクロチューブ（３２）を加熱する手段として、熱媒体を高温加熱するのではなく、コア体を高温加熱するため、高温の熱媒体を扱う上で必須な加圧装置や密閉構造などを必要としないからである。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a microreactor that can reduce the size and cost of a microchemical plant and is excellent in heat transfer efficiency. The reason is as follows. That is, the microreactor (1) of claim 1 uses a core body that can be heated to a predetermined temperature, not a heat medium, as a heating means for heating the microtube (32). This is because no device is required. The heat of the heating means (31) is directly transmitted to the microtube (32) via the contact portion (P1) generated by winding the microtube (32) around the heating means (31). This contact portion (P1) exists over a wide range because the microtube (32) is tightly wound around the heating means (31). That is, many locations where the microtube (32) directly contacts the heating means (31) can be secured for one heating means (31). Thereby, unlike the case of using a heat medium, the heat of the heating means (31) can be transmitted to the microtube (32) with little loss. For this reason, the to-be-reacted fluid which flows through a microchannel (5) can be heated with high heat transfer efficiency. Even when the temperature required for the reaction is, for example, higher than 300 ° C. as the reaction fluid, the micro chemical plant can be reduced in size and cost. The reason is as follows. That is, in the conventional form in which the temperature of the reaction liquid is raised to the above high temperature range using a heat medium, generally, synthetic organic substances are often used for the heat medium. Since many of these synthetic organic substances are likely to volatilize or ignite when heated to a temperature in a high temperature region, a structure for preventing them is further required. For example, a pressurizing device for preventing volatilization or a sealed structure for preventing leakage. In the invention of claim 1, in order to heat the microtube (32) as a means of heating the microtube (32) in order to cope with the reaction fluid that requires high temperature heating, the core body is heated at a high temperature, not at a high temperature. This is because a pressurizing device and a sealing structure that are essential for handling a high-temperature heat medium are not required.

請求項２の発明では、加熱手段（３１）は円柱形状をなし、マイクロチューブ（３２）はこの加熱手段（３１）を巻芯としてコイル状に締結して巻回されてなる。 In the invention of claim 2 , the heating means (31) has a cylindrical shape, and the microtube (32) is wound around the heating means (31) in a coil shape.

請求項２の発明によると、マイクロチューブ（３２）は、円柱形状をなす加熱手段（３１）にコイル状に巻回され、巻回部に角部がないため、被反応流体は、マイクロ流路（５）内で滞留を起こすことなくスムーズに流れることができる。また、加熱手段（３１）が円柱形状をなすことにより、例えば角柱形状とした場合に比べて、マイクロチューブ（３２）を加熱手段（３１）に締結して巻回することができる。これにより、マイクロチューブ（３２）は加熱手段（３１）から浮き上がらずに確実に接触部（Ｐ１）を有するようにできる。その結果、加熱手段（３１）の熱をマイクロチューブ（３２）に損失少なく伝えることができるようになる。 According to the invention of claim 2 , since the microtube (32) is wound around the cylindrical heating means (31) in a coil shape and the winding portion has no corner, the reaction fluid is a microchannel. (5) It can flow smoothly without causing stagnation. Moreover, when the heating means (31) has a cylindrical shape, the microtube (32) can be fastened and wound around the heating means (31) as compared with, for example, a prismatic shape. Thereby, a microtube (32) can be made to have a contact part (P1) reliably, without rising from a heating means (31). As a result, the heat of the heating means (31) can be transmitted to the microtube (32) with little loss.

請求項３の発明では、マイクロチューブ（３２）は、互いに隣り合うマイクロチューブ（３２，３２）の外周面同士が接触して接触部（Ｐ２）を有するように巻回される。 In the invention of claim 3, the microtube (32) is wound so that the outer peripheral surfaces of the microtubes (32, 32) adjacent to each other are in contact with each other and have a contact portion (P2).

請求項３の発明によると、加熱手段（３１）の熱は、接触部（Ｐ１）を介してマイクロチューブ（３２）に伝わるのに加えて、接触部（Ｐ２）を介して隣のマイクロチューブ（３２）に伝わる。また、マイクロチューブ（３２）は、細いチューブ体であるため、互いに隣接するマイクロチューブ（３２，３２）と加熱手段（３１）とにより形成される空間（Ｓ１）は微小空間となる。このような微小空間の中で存在する空気は熱容量が極めて小さいため、容易に加熱される。マイクロチューブ（３２）はこの加熱空気からも加熱されるため、マイクロ流路（５）を流れる被反応流体への伝熱効率が更に良くなる。 According to the invention of claim 3 , the heat of the heating means (31) is transmitted to the microtube (32) via the contact portion (P1), and in addition to the adjacent microtube ( 32). Moreover, since the microtube (32) is a thin tube body, the space (S1) formed by the microtubes (32, 32) and the heating means (31) adjacent to each other is a minute space. Since air existing in such a minute space has an extremely small heat capacity, it is easily heated. Since the microtube (32) is also heated from the heated air, the heat transfer efficiency to the reaction fluid flowing through the microchannel (5) is further improved.

請求項４の発明は、マイクロチューブ（３２）のうち少なくとも加熱手段（３１）に巻回されている領域を取り囲むように断熱材（４）を設けてある。 According to a fourth aspect of the present invention, a heat insulating material (4) is provided so as to surround at least a region of the microtube (32) wound around the heating means (31).

請求項４の発明によると、断熱材（４）により、加熱手段（３１）の熱がマイクロチューブ（３２）の外部に逃げることを防止できるため、マイクロ流路を流れる被反応流体への伝熱効率が更に良くなる。特に、マイクロチューブ（３２）のうち加熱に係る領域の保温性を確保できるため、加熱手段（３１）から放出される熱の有効利用を図ることができる。また、マイクロチューブ（３２）を収容するためのケーシング（２）等が高温になることを防止できる。 According to the invention of claim 4 , since the heat of the heating means (31) can be prevented from escaping to the outside of the microtube (32) by the heat insulating material (4), the heat transfer efficiency to the reaction fluid flowing through the microchannel Is even better. In particular, since the heat retaining property of the heating area in the microtube (32) can be ensured, the heat released from the heating means (31) can be effectively used. Moreover, it can prevent that the casing (2) etc. for accommodating a microtube (32) become high temperature.

請求項５の発明は、加熱手段（３１）がシースヒータである。 In the invention of claim 5 , the heating means (31) is a sheath heater.

請求項５の発明によると、被反応流体として、その反応に必要な温度が、例えば３００°Ｃを超えるような高温領域のものを対象とする場合に特に好適である。その理由は次のとおりである。即ち、一般にシースヒータは、例えば３００°Ｃを超える高温になっても熱変形を起こしたり、動作の安定性を欠いたりすることがないからである。 According to the fifth aspect of the present invention, the reaction fluid is particularly suitable when the temperature required for the reaction is, for example, in a high temperature region exceeding 300 ° C. The reason is as follows. That is, the sheath heater generally does not cause thermal deformation or lack of operational stability even when the temperature exceeds 300 ° C., for example.

請求項６の発明は、マイクロチューブ（３２）が金属を材質としている。 In the invention of claim 6, the microtube (32) is made of metal.

請求項６の発明によると、マイクロチューブ（３２）が金属を材質とすることにより、接触部（Ｐ１）における加熱手段（３１）からマイクロチューブ（３２）への熱伝導性、及び接触部（Ｐ２）で互いに隣接するマイクロチューブ（３２，３２）間での熱伝導性を良くすることができるため、マイクロ流路（５）を流れる被反応流体への伝熱速度を高めることができる。 According to the invention of claim 6 , since the microtube (32) is made of metal, the thermal conductivity from the heating means (31) to the microtube (32) in the contact portion (P1) and the contact portion (P2). ) Can improve the thermal conductivity between the microtubes (32, 32) adjacent to each other, so that the heat transfer rate to the reaction fluid flowing through the microchannel (5) can be increased.

請求項７の発明は、マイクロチューブ（３２）を冷却するための冷却手段（６）を備える。 The invention of claim 7 comprises a cooling means (6) for cooling the microtube (32).

請求項７の発明によると、マイクロチューブ（３２）を流れる被反応流体が発熱反応を伴う場合でも、マイクロチューブ（３２）を冷却することができるため、被反応流体を過加熱とすることなく、最適の温度に保つことができる。 According to the invention of claim 7 , since the microtube (32) can be cooled even when the reaction fluid flowing through the microtube (32) is accompanied by an exothermic reaction, the reaction fluid is not overheated. The optimum temperature can be maintained.

請求項８の発明は、マイクロチューブ（３２）のうち少なくとも加熱手段（３１）に巻回されている領域を取り囲むように断熱材（４）を設け、マイクロチューブ（３２）と断熱材（４）との間に冷媒体を流通させるための冷媒空間（４２Ｍ′）を設け、更にこの冷媒空間（４２Ｍ′）に連通して冷媒体の入口となる冷媒体入口ポート（６１）と、この冷媒空間（４２Ｍ′）に連通して冷媒体の出口となる冷媒体出口ポート（６２）とを設け、冷媒体入口ポート（６１）から供給した冷媒体を冷媒体出口ポート（６２）から排出させることで冷媒空間（４２Ｍ′）で冷媒体を流通させることにより、マイクロチューブ（３２）を冷却するように構成される。
The invention of claim 8 is provided with a heat insulating material (4) so as to surround at least a region of the microtube (32) wound around the heating means (31), and the microtube (32) and the heat insulating material (4). A refrigerant space (42M ′) for circulating the refrigerant body is provided between the refrigerant body, a refrigerant body inlet port (61) that communicates with the refrigerant space (42M ′) and serves as an inlet of the refrigerant body, and the refrigerant space. (42M ') is provided with a refrigerant outlet port (62) serving as a refrigerant outlet, and the refrigerant supplied from the refrigerant inlet port (61) is discharged from the refrigerant outlet port (62). The microtube (32) is configured to be cooled by circulating the refrigerant body in the refrigerant space (42M ′).

請求項８の発明によると、マイクロチューブ（３２）を流れる被反応流体が発熱反応を伴うものである場合でも、冷媒体入口ポート（６１）から供給した冷媒体を冷媒体出口ポート（６２）から排出させることで冷媒空間（４２Ｍ′）に冷媒体を流通させることにより、マイクロチューブ（３２）を冷却することができ、延いてはマイクロチューブ（３２）を流れる被反応流体を冷却することができる。このようにマイクロチューブ（３２）を強制的に冷却できるため、シースヒータ（３１）をオフにしただけでは得られない冷却効果を備える。つまり、被反応流体が発熱反応を伴う場合でも、過加熱とすることなく、速やかに最適の温度に保つことができる。 According to the invention of claim 8 , even when the reaction fluid flowing through the microtube (32) is accompanied by an exothermic reaction, the refrigerant supplied from the refrigerant inlet port (61) is supplied from the refrigerant outlet port (62). By discharging the refrigerant body through the refrigerant space (42M ′), the microtube (32) can be cooled, and the reaction fluid flowing through the microtube (32) can be cooled. . Since the microtube (32) can be forcibly cooled in this way, a cooling effect that cannot be obtained by simply turning off the sheath heater (31) is provided. That is, even when the reaction fluid has an exothermic reaction, it can be quickly maintained at an optimum temperature without overheating.

本発明によると、マイクロ化学プラントの小型化及び低コスト化を図ることができると共に伝熱効率に優れるマイクロリアクタが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microreactor which can achieve size reduction and cost reduction of a microchemical plant, and is excellent in heat transfer efficiency is provided.

〔第１実施形態〕
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態マイクロリアクタ１の外観斜視図、図２はリアクタ本体３を示す外観斜視図、図３はシースヒータ３１の内部構造を示す正面一部断面図、図４は本発明の要部を示す正面一部断面図、図５は本発明の第１実施形態に係るマイクロリアクタ１の側面一部断面図である。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is an external perspective view of a microreactor 1 according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of a reactor main body 3, FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional side view of the microreactor 1 according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１は、ケーシング２、リアクタ本体３及び断熱材４を備え、互いに直列接続され且つ並設された２本のリアクタ本体３が、断熱材４により取り囲まれた状態でケーシング２内に収容された構成とされる。 As shown in FIG. 1, the microreactor 1 according to the first embodiment includes a casing 2, a reactor main body 3, and a heat insulating material 4, and the two reactor main bodies 3 connected in series with each other are arranged in parallel. It is set as the structure accommodated in the casing 2 in the state surrounded by.

ケーシング２は、ケーシング本体２１と蓋体２２とを備える。ケーシング本体２１は、上方が開放され且つ外形が直方体を呈する中空箱状体であり、ステンレス鋼等の金属を材質としている。蓋体２２は、ケーシング本体２１の上部に蝶番２３を介して開閉自在となるように取り付けられ、ケーシング本体２１と同様にステンレス鋼等の金属を材質としている。蓋体２２はフック部材２４を有しており、蓋体２２を閉めた状態でこのフック部材２４をケーシング本体２１の留め部材２５に留めることでロック状態とすることができる。 The casing 2 includes a casing body 21 and a lid body 22. The casing body 21 is a hollow box-like body that is open at the top and has a rectangular parallelepiped shape, and is made of a metal such as stainless steel. The lid body 22 is attached to the upper part of the casing body 21 through a hinge 23 so as to be freely opened and closed, and is made of a metal such as stainless steel like the casing body 21. The lid 22 has a hook member 24, and can be brought into a locked state by fastening the hook member 24 to the fastening member 25 of the casing body 21 with the lid 22 closed.

リアクタ本体３は、図２に示すように、シースヒータ３１とマイクロチューブ３２とを備える。 As shown in FIG. 2, the reactor body 3 includes a sheath heater 31 and a microtube 32.

シースヒータ３１は、図３に示すように、円柱形状をなし、シース３１１、発熱体３１２、絶縁材３１３、リード部材３１４，３１７及び熱電対式温度センサ３１５を備える。このようなシースヒータ３１は、リード部材３１４を介して発熱体３１２に電力を供給することで発熱体３１２を発熱させ、この発熱体３１２の熱をシース３１１に伝えることで、その表面温度を９００°Ｃまで昇温可能とされる。なお、この表面温度は、図示しない制御装置により、所望する任意の値に設定可能とされる。 As shown in FIG. 3, the sheath heater 31 has a cylindrical shape, and includes a sheath 311, a heating element 312, an insulating material 313, lead members 314 and 317, and a thermocouple temperature sensor 315. Such a sheath heater 31 heats the heating element 312 by supplying electric power to the heating element 312 via the lead member 314, and transfers the heat of the heating element 312 to the sheath 311 so that the surface temperature is 900 °. The temperature can be increased to C. The surface temperature can be set to any desired value by a control device (not shown).

シースヒータ３１の各構成要素の詳細について記す。シース３１１は、ステンレス鋼等の金属からなる細長い有底円筒体からなる。このシース３１１は、マイクロチューブ３２をコイル状に巻回可能なコア体とされると共に、発熱体３１２の発熱により加熱可能な加熱表面を有する。発熱体３１２は、グラファイト、ニクロム、タンタル等の導電体粉末または粒体などを使用でき、シース３１１の内部における中心軸線まわりにほぼ均等となるように収納されている。絶縁材３１３は、マグネシア、アルミナ等の粉末からなり、発熱体３１２とシース３１１の内周面との間に充填されている。リード部材３１４は、シース３１１の一端部側において、発熱体３１２に接続された金属線等からなる。熱電対式温度センサ３１５は、感熱部としての熱電対３１６を先端に備えた細長体からなり、有底円筒形のシース３１１のほぼ中心軸上に挿設される。熱電対３１６はリード部材３１７に電気接続されている。この熱電対式温度センサ３１５は、熱電対３１６がシース３１１における長手方向中央付近に位置するように設けられる。この位置で熱電対３１６が検出した温度に基づいて、シース３１１が所望の設定温度に保たれるように、フィードバック制御されるようになっている。 Details of each component of the sheath heater 31 will be described. The sheath 311 is an elongated bottomed cylindrical body made of a metal such as stainless steel. The sheath 311 is a core body that can wind the microtube 32 in a coil shape, and has a heating surface that can be heated by the heat generated by the heating element 312. The heating element 312 can be made of conductive powder such as graphite, nichrome, tantalum or the like, and is stored so as to be substantially uniform around the central axis inside the sheath 311. The insulating material 313 is made of powder such as magnesia or alumina, and is filled between the heating element 312 and the inner peripheral surface of the sheath 311. The lead member 314 is made of a metal wire or the like connected to the heating element 312 on one end side of the sheath 311. The thermocouple temperature sensor 315 is an elongated body provided with a thermocouple 316 at the tip as a thermosensitive part, and is inserted on a substantially central axis of a bottomed cylindrical sheath 311. The thermocouple 316 is electrically connected to the lead member 317. The thermocouple temperature sensor 315 is provided so that the thermocouple 316 is positioned near the longitudinal center of the sheath 311. Based on the temperature detected by the thermocouple 316 at this position, feedback control is performed so that the sheath 311 is maintained at a desired set temperature.

マイクロチューブ３２は、長尺可撓性のチューブ体からなり、図２に示すように、シースヒータ３１にコイル状に巻回されている。マイクロチューブ３２は、図４に示すように、内径が０．５ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下の中空部を有し、この中空部がチューブ体の長手方向に連続することでマイクロ流路５を形成している。このマイクロ流路５は、被反応液が反応を進行させるためのマイクロ空間であるため、マイクロチューブ３２の材質は、マイクロ流路５を流れる被反応液、反応途中液及び反応済液により浸食または腐食されないものが適宜選択される。マイクロチューブ３２の一端は、図２に示すように入口ポート３２１とされ、他端は出口ポート３２２とされる。 The microtube 32 is formed of a long flexible tube body, and is wound around the sheath heater 31 in a coil shape as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the microtube 32 has a hollow portion having an inner diameter of 0.5 mm or more and 3 mm or less, and the hollow portion is continuous in the longitudinal direction of the tube body to form the microchannel 5. Yes. Since the microchannel 5 is a micro space for the reaction liquid to advance the reaction, the material of the microtube 32 is eroded by the reaction liquid, the reaction intermediate liquid and the reacted liquid flowing through the microchannel 5. Those that are not corroded are appropriately selected. As shown in FIG. 2, one end of the microtube 32 is an inlet port 321, and the other end is an outlet port 322.

上記巻回は、マイクロチューブ３２がシース３１１に締結するようになされている。これにより、巻回されたマイクロチューブ３２は、シース３１１から浮き上がることなく、全体に亘ってシース３１１の外周面と接触部Ｐ１で接触するようになっている。これによりシース３１１の熱を、接触部Ｐ１を介して直接にマイクロチューブ３２に伝えるようにしている。また、互いに隣り合うマイクロチューブ３２，３２の外周面同士が接触部Ｐ２を有するように巻回されている。これにより、接触部Ｐ１を介してマイクロチューブ３２に伝わった熱が、接触部Ｐ２を介して、当該マイクロチューブ３２に隣接するマイクロチューブ３２に伝わるようにし、伝熱効率を良くしている。 The winding is performed so that the microtube 32 is fastened to the sheath 311. As a result, the wound microtube 32 does not lift from the sheath 311, and comes into contact with the outer peripheral surface of the sheath 311 at the contact portion P 1 throughout. Thereby, the heat of the sheath 311 is directly transmitted to the microtube 32 through the contact portion P1. Moreover, the outer peripheral surfaces of the micro tubes 32 and 32 adjacent to each other are wound so as to have a contact portion P2. Thereby, the heat transmitted to the microtube 32 via the contact portion P1 is transmitted to the microtube 32 adjacent to the microtube 32 via the contact portion P2, thereby improving the heat transfer efficiency.

なお、マイクロチューブ３２の材質に金属を用いることにより、接触部Ｐ１におけるシースヒータ３１からマイクロチューブ３２への熱伝導性、及び接触部Ｐ２で互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２間での熱伝導性を良くすることができるため、マイクロ流路５を流れる被反応液への伝熱速度を高めることができる。このような金属としては例えば、ステンレス鋼やハステロイ（米国ヘインズ・インターナショナル社の登録商標）等を用いることができる。また、上記のように巻回することで、互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２とシース３１１とにより、微小な空間Ｓ１が形成される。このような微小な空間Ｓ１の中で存在する空気は熱容量が極めて小さいため、容易に加熱される。本マイクロリアクタ１では、シースヒータ３１の熱を、この加熱空気からもマイクロチューブ３２に伝えることができるようにしている。 In addition, by using a metal for the material of the microtube 32, the thermal conductivity from the sheath heater 31 to the microtube 32 in the contact portion P1, and the thermal conductivity between the microtubes 32 and 32 adjacent to each other in the contact portion P2. Since it can improve, the heat transfer rate to the to-be-reacted liquid which flows through the microchannel 5 can be raised. As such a metal, for example, stainless steel or Hastelloy (registered trademark of US Haynes International) can be used. Further, by winding as described above, a minute space S1 is formed by the microtubes 32 and 32 and the sheath 311 adjacent to each other. Since air existing in such a small space S1 has a very small heat capacity, it is easily heated. In the present microreactor 1, the heat of the sheath heater 31 can be transmitted to the microtube 32 from this heated air.

このようなマイクロチューブ３２は、シース３１１に対して密に巻回される。具体的には、シース３１１の表面のうち８０パーセント以上をマイクロチューブ３２で巻回することが好ましい。これにより、接触部Ｐ１はシース３１１における広範囲に亘って存在することになる。つまり、マイクロチューブ３２がシース３１１に直接に接触する箇所が、一つのシースヒータ３１について多く確保できる。これにより、シースヒータ３１の熱をマイクロチューブ３２に損失少なく伝えるようにしている。また、上記のように密に巻回することで、全長の長いチューブ体を省スペース内に収納するようにしている。 Such a microtube 32 is tightly wound around the sheath 311. Specifically, it is preferable that 80% or more of the surface of the sheath 311 is wound around the microtube 32. As a result, the contact portion P1 exists over a wide range in the sheath 311. That is, many locations where the microtube 32 directly contacts the sheath 311 can be secured for one sheath heater 31. Thereby, the heat of the sheath heater 31 is transmitted to the microtube 32 with little loss. Further, the tube body having a long overall length is stored in a space-saving manner by winding it closely as described above.

また、マイクロチューブ３２に形成されるマイクロ流路５は、上述したように、内径が０．５ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下という微小なものであるため、次に示す理由により、伝熱効率が良い。即ち、マイクロチューブ３２においてマイクロ流路５内の単位容積Ｖと、その単位容積Ｖに対する周面の表面積Ｓとしたとき、Ｖが非常に小さい分、Ｓ／Ｖの値を大きくすることができ、マイクロ流路５を流れる単位容積あたりの流体に伝わる熱量を大きく確保できるからである。 Moreover, since the micro flow path 5 formed in the micro tube 32 is a minute one having an inner diameter of 0.5 mm or more and 3 mm or less as described above, the heat transfer efficiency is good for the following reason. That is, when the unit volume V in the microchannel 5 in the microtube 32 and the surface area S of the peripheral surface with respect to the unit volume V are taken, the value of S / V can be increased because V is very small. This is because a large amount of heat transmitted to the fluid per unit volume flowing through the microchannel 5 can be secured.

以上のように構成されたリアクタ本体３は、本実施形態では、２本並設されており、一方のマイクロチューブ３２における出口ポート３２２と他方のマイクロチューブ３２における入口ポート３２１とはジョイント部材３２３（図１，５参照）により直列接続されている。このように複数本のマイクロチューブ３２を直列接続することにより、マイクロ流路の長さを長く確保できるようにしている。また、リアクタ本体３を並設することにより、ケーシング２がリアクタ本体３の長手方向に必要以上に長くなるのを避けるようにしている。 In the present embodiment, two reactor main bodies 3 configured as described above are arranged side by side, and the outlet port 322 in one microtube 32 and the inlet port 321 in the other microtube 32 are connected to a joint member 323 ( 1 and 5). In this way, by connecting a plurality of microtubes 32 in series, the length of the microchannel can be ensured to be long. Further, by arranging the reactor main bodies 3 side by side, the casing 2 is prevented from becoming unnecessarily long in the longitudinal direction of the reactor main body 3.

また、図５に示すように、断熱材４が、上記２本のリアクタ本体３を取り囲むように設けられる。断熱材４は、第１断熱材４１と第２断熱材４２と第３断熱材４３とからなる。第１断熱材４１は、リアクタ本体３に密着すると共にこれを被覆するように設けられる。第２断熱材４２は、各リアクタ本体３を収容するための２本の収容溝空間４２Ｍを形成し且つ第１断熱材４１に密着してこれを取り囲むように設けられる。第３断熱材４３は、第２断熱材４２に密着してこれを取り囲むように設けられる。第１断熱材４１は例えばファインフレックス（株式会社ニチアス社の登録商標）ブランケットを材質とし、第２断熱材４２及び第３断熱材４３は、ファインフレックスハードボードからなる。なお、第１断熱材４１は、ファインフレックスブランケットに代えて、これよりも耐熱温度が高い、ロックウール製の保温筒であるマイティーカバーを使用してもよい。 Moreover, as shown in FIG. 5, the heat insulating material 4 is provided so that the said two reactor main bodies 3 may be surrounded. The heat insulating material 4 includes a first heat insulating material 41, a second heat insulating material 42, and a third heat insulating material 43. The first heat insulating material 41 is provided so as to be in close contact with and coat the reactor main body 3. The second heat insulating material 42 is provided so as to form two housing groove spaces 42 M for housing each reactor body 3 and to be in close contact with and surround the first heat insulating material 41. The third heat insulating material 43 is provided so as to be in close contact with and surround the second heat insulating material 42. The first heat insulating material 41 is made of, for example, a fine flex (registered trademark of Nichias Co., Ltd.) blanket, and the second heat insulating material 42 and the third heat insulating material 43 are made of a fine flex hard board. In addition, the 1st heat insulating material 41 may replace with a fine flex blanket and may use the mighty cover which is a heat insulation cylinder made from rock wool with a higher heat-resistant temperature than this.

上記断熱材４により、リアクタ本体３の保温性を確保し、シースヒータ３１から放射される熱の有効利用を図ると共に、ケーシング２が高温になることを防止している。なお、この断熱材４は、第１断熱材４１、第２断熱材４２、第３断熱材４３の順で、シースから遠ざかるに従って堅さが堅くなっている。このため、蓋体２２を閉状態とし且つロック状態としたときに、最も柔らかい第１断熱材４１が強く圧縮されることにより、リアクタ本体３と第１断熱材４１との間の空気層を極めて小さくすることができる。それと共に、隙間が殆ど無い状態でこれら各断熱材をケーシング２内に充填できる。これによりシースヒータ３１の熱をマイクロチューブ３２の巻回された領域に封じ込めることで、断熱効率を一層良くしている。なお、第１断熱材４１を設けずに、第２断熱材４２と第３断熱材４３とだけを設けるようにしても、適度な断熱効果を得ることができる。 The heat insulating material 4 ensures the heat retaining property of the reactor main body 3, makes effective use of heat radiated from the sheath heater 31, and prevents the casing 2 from becoming high temperature. The heat insulating material 4 becomes harder as it gets away from the sheath in the order of the first heat insulating material 41, the second heat insulating material 42, and the third heat insulating material 43. For this reason, when the lid 22 is closed and locked, the softest first heat insulating material 41 is strongly compressed, so that the air layer between the reactor main body 3 and the first heat insulating material 41 is extremely reduced. Can be small. At the same time, each of the heat insulating materials can be filled in the casing 2 with almost no gap. Thereby, the heat of the sheath heater 31 is confined in the region where the microtube 32 is wound, so that the heat insulation efficiency is further improved. In addition, even if it provides only the 2nd heat insulating material 42 and the 3rd heat insulating material 43, without providing the 1st heat insulating material 41, a moderate heat insulation effect can be acquired.

次に、本発明に係るマイクロリアクタ１の使用例について説明する。マイクロリアクタ１は、蓋体２２をロックした状態でマイクロプラントに組み込まれて使用される。具体的には、マイクロリアクタ１における入口ポート３２１は、図示しない被反応液供給部に配管接続される。この被反応液供給部は、被反応液を所定の圧力で圧送可能に構成される。ここでの被反応液は、反応に必要とされる温度がＴ１（Ｔ１＞３００°Ｃ）の液体であるものとする。このような被反応液は、異なる複数種類の液体の混合液からなるものとする。また、出口ポート３２２は、図示しない反応済み液回収タンクに配管接続される。シースヒータ３１は、図示しない制御装置にリード部材３１４，３１７により電気接続され、シース３１１の温度がＴ２となるように設定される。この温度Ｔ２は、具体的には、マイクロ流路を流れる被反応液を、Ｔ１の温度に昇温できる温度であり、少なくともＴ１よりも高い値である。 Next, a usage example of the microreactor 1 according to the present invention will be described. The microreactor 1 is used by being incorporated into a microplant with the lid 22 locked. Specifically, the inlet port 321 in the microreactor 1 is piped to a not-shown reaction liquid supply unit. The reaction liquid supply unit is configured to be able to pump the reaction liquid at a predetermined pressure. The liquid to be reacted here is a liquid whose temperature required for the reaction is T1 (T1> 300 ° C.). Such a reaction liquid is composed of a mixed liquid of a plurality of different types of liquids. Further, the outlet port 322 is connected by piping to a reacted liquid recovery tank (not shown). The sheath heater 31 is electrically connected to a control device (not shown) by lead members 314 and 317, and the temperature of the sheath 311 is set to be T2. Specifically, the temperature T2 is a temperature at which the reaction liquid flowing in the microchannel can be raised to the temperature of T1, and is at least higher than T1.

このような構成・設定の下で、リアクタ本体３における入口ポート３２１（図１参照）からは被反応液が導入される。導入された被反応液は、一方のリアクタ本体３のマイクロチューブ３２から他方のリアクタ本体３のマイクロチューブ３２へと向かう。一方、シース３１１がＴ２の温度に昇温するようにシースヒータ３１を加熱する。これにより、次のようにして、マイクロチューブ３２が昇温する。即ち、Ｔ２の温度に昇温したシース３１１が持つ熱は、接触部Ｐ１を介してマイクロチューブ３２に伝わる。また、接触部Ｐ１を介してマイクロチューブ３２に伝わった熱は、接触部Ｐ２を介して、当該マイクロチューブ３２に隣接するマイクロチューブ３２に伝わる。また、シース３１１の熱は、微小空間Ｓ１に存在する空気を介してもマイクロチューブ３２に伝わる（図４参照）。このようにしてシースヒータ３１の熱がマイクロチューブ３２に伝わる。 Under such a configuration and setting, the reaction liquid is introduced from the inlet port 321 (see FIG. 1) in the reactor main body 3. The introduced reaction liquid travels from the microtube 32 of one reactor body 3 to the microtube 32 of the other reactor body 3. On the other hand, the sheath heater 31 is heated so that the sheath 311 is heated to the temperature T2. Thereby, the temperature of the microtube 32 is raised as follows. That is, the heat of the sheath 311 raised to the temperature T2 is transmitted to the microtube 32 through the contact portion P1. Further, the heat transmitted to the microtube 32 through the contact portion P1 is transmitted to the microtube 32 adjacent to the microtube 32 through the contact portion P2. Further, the heat of the sheath 311 is also transmitted to the microtube 32 through the air existing in the minute space S1 (see FIG. 4). In this way, the heat of the sheath heater 31 is transmitted to the microtube 32.

マイクロチューブ３２に伝わった熱は、マイクロ流路５を流れる被反応液に伝わり、被反応液は、マイクロチューブ３２におけるマイクロ流路５を通過中に、温度Ｔ１に昇温されつつ反応を進行させて、反応済み液が出口ポート３２２（図１参照）から導出される。このような反応の進行中に、断熱材４により、シースヒータ３１の熱が外部に逃げることが防止される。これにより、特に、マイクロチューブ３２のうち加熱に係る領域の保温性を確保できるため、シースヒータ３１から放出される熱の有効利用を図ることができる。それと共にケーシング２が高温になることを防止することができる。 The heat transmitted to the microtube 32 is transferred to the reaction liquid flowing through the microchannel 5, and the reaction liquid advances the reaction while being heated to the temperature T1 while passing through the microchannel 5 in the microtube 32. Thus, the reacted liquid is led out from the outlet port 322 (see FIG. 1). During the progress of such a reaction, the heat insulating material 4 prevents the heat of the sheath heater 31 from escaping to the outside. Thereby, in particular, since the heat retaining property of the region related to heating in the microtube 32 can be ensured, effective use of heat released from the sheath heater 31 can be achieved. At the same time, the casing 2 can be prevented from becoming hot.

このようなマイクロリアクタ１によると、当該マイクロリアクタ１を組み込んだマイクロ化学プラントの小型化及び低コスト化を図ることができる。その理由は次のとおりである。即ち、マイクロリアクタ１は、マイクロチューブ３２を加熱する加熱手段として、熱媒体でなく、シースヒータ３１というコア体を用いるため、熱媒体を循環させるための各種装置が必要とならないからである。また、被反応流体として、その反応に必要な温度が、３００°Ｃを超えるような高温領域のものを対象としているが、上記高温加熱を必要とする被反応流体に対応するにあたり、マイクロチューブ３２を加熱する手段として、熱媒体を高温加熱するのではなく、コア体であるシースヒータ３１を高温加熱するため、高温の熱媒体を扱う上で必須な加圧装置や密閉構造などを必要としないからである。 According to such a microreactor 1, it is possible to reduce the size and cost of a microchemical plant in which the microreactor 1 is incorporated. The reason is as follows. That is, because the microreactor 1 uses a core body called a sheath heater 31 instead of a heat medium as a heating means for heating the microtube 32, various devices for circulating the heat medium are not necessary. In addition, as a reaction fluid, a target fluid having a high temperature range in which the temperature required for the reaction exceeds 300 ° C. is used. As a means for heating the heating medium, the heating medium is not heated at a high temperature, but the sheath heater 31 that is a core body is heated at a high temperature, so that a pressing device or a sealing structure that is essential for handling a high-temperature heating medium is not required. It is.

更に、マイクロリアクタ１は、伝熱効率にも優れる。その理由は次のとおりである。即ち、シースヒータ３１の熱は、マイクロチューブ３２がシースヒータ３１に巻回されることで生じる接触部Ｐ１を介して、直接にマイクロチューブ３２に伝わる。しかもマイクロチューブ３２がシースヒータ３１に密に巻回されていることにより、この接触部Ｐ１は、シース３１１における広範囲に亘って存在することになる。つまり、マイクロチューブ３２がシースヒータ３１に直接に接触する箇所が、一つのシースヒータ３１について多く確保できる。これにより、熱媒体を用いる場合と異なり、シースヒータ３１の熱をマイクロチューブ３２に損失少なく伝えるようにできる。このため、マイクロ流路を流れる被反応流体を、伝熱効率良く加熱することができる。 Furthermore, the microreactor 1 is also excellent in heat transfer efficiency. The reason is as follows. That is, the heat of the sheath heater 31 is directly transmitted to the microtube 32 via the contact portion P 1 generated when the microtube 32 is wound around the sheath heater 31. In addition, since the microtube 32 is tightly wound around the sheath heater 31, the contact portion P 1 exists over a wide range in the sheath 311. That is, many locations where the microtube 32 directly contacts the sheath heater 31 can be secured for one sheath heater 31. Thereby, unlike the case of using a heat medium, the heat of the sheath heater 31 can be transmitted to the microtube 32 with little loss. For this reason, the to-be-reacted fluid which flows through a microchannel can be heated with high heat transfer efficiency.

また、シースヒータ３１の熱は、接触部Ｐ１を介してマイクロチューブ３２に伝わるのに、接触部Ｐ２を介して隣のマイクロチューブ３２に伝わる。また、マイクロチューブ３２は、細いチューブ体であるため、互いに隣接するマイクロチューブ３２，３２とシースヒータ３１とにより形成される空間Ｓ１は微小空間となる。このような微小空間の中で存在する空気は熱容量が極めて小さく、容易に加熱される。マイクロチューブ３２はこの加熱空気からも加熱されるため、マイクロ流路を流れる被反応流体への伝熱効率が更に良くなる。 Further, the heat of the sheath heater 31 is transmitted to the micro tube 32 through the contact portion P1, but is transmitted to the adjacent micro tube 32 through the contact portion P2. Moreover, since the microtube 32 is a thin tube body, the space S1 formed by the microtubes 32 and 32 and the sheath heater 31 adjacent to each other is a minute space. The air present in such a minute space has an extremely small heat capacity and is easily heated. Since the microtube 32 is also heated from the heated air, the heat transfer efficiency to the reaction fluid flowing through the microchannel is further improved.

また、円柱形状をなすシースヒータ３１において、シース３１１が細長い有底円筒体とされ、発熱体３１２は、シース３１１の内部における中心軸線まわりにほぼ均等となるように収納されていることにより、発熱体３１２とシース３１１との距離がシース３１１全体について一定となるため、シース３１１の温度ムラが少ない。 Further, in the sheath heater 31 having a columnar shape, the sheath 311 is an elongated bottomed cylindrical body, and the heating element 312 is housed so as to be substantially uniform around the central axis inside the sheath 311, thereby generating the heating element. Since the distance between 312 and the sheath 311 is constant for the entire sheath 311, the temperature unevenness of the sheath 311 is small.

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は本発明の第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａの外観斜視図、図７は本発明の第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａの側面一部断面図である。図６，７に示す第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａにおいて、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａと同一の構成要素には、それらと同一符号を付してある。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an external perspective view of a microreactor 1A according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a partial side sectional view of the microreactor 1A according to the second embodiment of the present invention. In the microreactor 1A according to the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the same components as those of the microreactor 1A according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

第２実施形態に係るマイクロリアクタ１Ａは、基本的には、第１実施形態に係るマイクロリアクタ１に、マイクロチューブ３２を冷却する冷却手段６を設けたことを特徴としている。この冷却手段６は、具体的には、次のようにして設けられる。即ち、マイクロリアクタ１Ａは、図６，７に示すように、マイクロリアクタ１における第２断熱材４２に代えて第２断熱材４２′を有し、且つマイクロチューブ３２の周りに第１断熱材４１を設けずに、リアクタ本体３と第２断熱材４１′とにより形成される空間を収容溝空間４２Ｍ′として中空状態のまま残しておく。そして、この収容溝空間４２Ｍ′に連通する冷却空気入口ポート６１及び冷却空気出口ポート６２を設けている。このような構成は、並設される２つのリアクタ本体３について適用される。これら冷却空気入口ポート６１は、バルブ及び加圧ポンプを介して冷却空気貯留タンクの供給側に配管接続される。また、冷却空気出口ポート６２は、冷却空気貯留タンクのリターン側に配管接続される。 The microreactor 1A according to the second embodiment is basically characterized in that the microreactor 1 according to the first embodiment is provided with a cooling means 6 for cooling the microtube 32. Specifically, the cooling means 6 is provided as follows. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the microreactor 1 A has a second heat insulating material 42 ′ instead of the second heat insulating material 42 in the microreactor 1, and a first heat insulating material 41 is provided around the microtube 32. Instead, the space formed by the reactor main body 3 and the second heat insulating material 41 ′ is left as a housing groove space 42M ′ in a hollow state. A cooling air inlet port 61 and a cooling air outlet port 62 communicating with the accommodation groove space 42M ′ are provided. Such a configuration is applied to two reactor bodies 3 arranged in parallel. These cooling air inlet ports 61 are connected by piping to the supply side of the cooling air storage tank via a valve and a pressure pump. The cooling air outlet port 62 is connected to the return side of the cooling air storage tank by piping.

マイクロリアクタ１Ａが奏する作用効果について説明する。マイクロチューブ３２を流れる被反応液が発熱反応を伴う場合、被反応液の温度が目的温度よりも上昇することがある。このような反応の場合には、冷却空気入口ポート６１から冷却空気を加圧導入して収容溝空間４２Ｍ’を循環させることにより、マイクロチューブ３２を冷却することができ、延いてはマイクロチューブ３２を流れる被反応液を冷却することができる。このようにマイクロチューブ３２を強制的に冷却できるため、シースヒータ３１をオフにしただけでは得られない冷却効果を備える。つまり、被反応液が発熱反応を伴う場合でも、過加熱とすることなく、速やかに最適の温度に保つことができる。

The operational effects produced by the microreactor 1A will be described. When the reaction liquid flowing through the microtube 32 is accompanied by an exothermic reaction, the temperature of the reaction liquid may rise above the target temperature. In the case of such a reaction, the microtube 32 can be cooled by pressurizing and introducing the cooling air from the cooling air inlet port 61 and circulating through the accommodation groove space 42M ′. The to-be-reacted liquid which flows can be cooled. Since the microtube 32 can be forcibly cooled in this way, a cooling effect that cannot be obtained simply by turning off the sheath heater 31 is provided. That is, even when the reaction liquid is accompanied by an exothermic reaction, it can be quickly maintained at an optimum temperature without being overheated.

以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明を行ったが、上に開示した２つの実施形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。即ち、マイクロリアクタ１の全体または一部の構造、形状、サイズ、材質、個数などは、本発明の趣旨に沿って種々に変更することができる。また、上に開示した実施形態では、被反応流体は液体として例示したが、気体とすることもできる。 As mentioned above, although 1st and 2nd embodiment of this invention was described, two embodiment disclosed above is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to this embodiment. Absent. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. That is, the structure, shape, size, material, number, etc. of the whole or part of the microreactor 1 can be variously changed in accordance with the spirit of the present invention. In the embodiment disclosed above, the reaction fluid is exemplified as a liquid, but may be a gas.

本発明の第１実施形態に係るマイクロリアクタの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a microreactor according to a first embodiment of the present invention. リアクタ本体を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows a reactor main body. シースヒータの内部構造を示す正面一部断面図である。It is a front fragmentary sectional view which shows the internal structure of a sheath heater. 本発明の要部を示す正面一部断面図である。It is a front fragmentary sectional view which shows the principal part of this invention. 本発明に係るマイクロリアクタの側面一部断面図である。It is side surface partial sectional drawing of the microreactor which concerns on this invention. 本発明の第２実施形態に係るマイクロリアクタの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the microreactor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るマイクロリアクタの側面一部断面図である。It is side surface partial sectional drawing of the microreactor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 従来のマイクロリアクタの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the conventional microreactor.

Explanation of symbols

１マイクロリアクタ
４断熱材
５マイクロ流路
６冷却手段
３２マイクロチューブ
３１シースヒータ（加熱手段）
６１冷却空気入口ポート（冷媒体入口ポート）
６２冷却空気出口ポート（冷媒体出口ポート）
Ｐ１接触部
Ｐ２接触部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro reactor 4 Thermal insulation material 5 Micro flow path 6 Cooling means 32 Micro tube 31 Sheath heater (heating means)
61 Cooling air inlet port (refrigerant inlet port)
62 Cooling air outlet port (refrigerant outlet port)
P1 contact area P2 contact area

Claims

A microtube (32) having a microchannel (5) formed therein and a heating means (31) for heating the microtube (32) are provided, and the microtube (32) is heated by the heating means (31). Thus, in the microreactor (1) that advances the reaction of the reaction fluid while heating the reaction fluid in the microchannel (5), the heating means (31) is a core body that can be heated to a predetermined temperature, A microreactor characterized in that the microtube (32) is densely wound with the heating means (31) as a core, and the heating means (31) can be heated to a temperature exceeding 300 ° C.

Heating means (31) forms a cylindrical shape, a microtube (32) is microreactor according to the heating means (31) to 請 Motomeko 1 ing wound concluded coiled as core.

The microtube (32) is wound so that the outer peripheral surfaces of the microtubes (32, 32) adjacent to each other are in contact with each other and have a contact portion (P2). Microreactor.

The microreactor according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat insulating material (4) is provided so as to surround at least a region of the microtube (32) wound around the heating means (31).

The microreactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating means (31) is a sheath heater.

The microreactor according to any one of claims 1 to 5, wherein the microtube (32) is made of metal.

The microreactor according to any one of claims 1 to 6, further comprising a cooling means (6) for cooling the microtube (32).

A heat insulating material (4) is provided so as to surround at least a region of the microtube (32) wound around the heating means (31), and a refrigerant body is provided between the microtube (32) and the heat insulating material (4). A refrigerant space (42M ') for circulation is provided, and further, a refrigerant body inlet port (61) that communicates with the refrigerant space (42M') and serves as an inlet of the refrigerant body, and communicates with the refrigerant space (42M '). The refrigerant body outlet port (62) serving as the outlet of the refrigerant body is provided, and the refrigerant body supplied from the refrigerant body inlet port (61) is discharged from the refrigerant body outlet port (62) so that the refrigerant space (42M ′) The microreactor according to claim 7, wherein the microreactor (32) is cooled by circulating the refrigerant body.