技术领域
[0001] 本公开涉及进行被处理流动体的处理的微反应器。
相关背景技术
[0002] 作为使用了微小的流路或微小的反应容器的流体处理装置,提供了微反应器或微混合器。由这样的装置提供的微小的反应场也有可能对以前在烧杯或烧瓶中进行的化学反应本身产生大的影响。
[0003] 但是,一般的微反应器由于反应产生的固体、析出物堵塞在流路内,有时会导致流路堵塞,另外,由于高的压力损失而需要大的泵、不能进一步扩大规模等原因,无法长时间采用的问题一直持续。即,只要解决这些问题,微反应器就会普及,能够为包括生化在内的化学工业、金属、食品、陶瓷、颜料和医药品行业做出贡献。
[0004] 在本申请人提出的专利文献1或专利文献2中记载那样的、在能够接近、分离的相对旋转的处理用部的处理用面之间进行反应、晶析、混合、溶解、分散等的流体处理装置及处理方法中,能够容易地形成微小的反应场,进而解决了上述微反应器所具有的问题。
[0005] 但是,专利文献1或专利文献2中记载那样的流体处理装置由于具有旋转轴,使陶瓷制盘旋转,因此成本高。另外,由于结构变得复杂,构成部件数量也多,因此,希望具有抑制部件数量的简单结构的制品。
[0006] 在专利文献3所记载的微反应器中,各被处理物从狭缝状流路被导入微流路。微流路是锥状流路,但间隙越靠近出口越大。另外,在该微反应器的导入口的结构中,被处理物的导入容易度因导入口形状而不同。例如,在第三狭缝状流路的被处理物的流动中,由于来自第一狭缝状流路的被处理物的流动,发挥很大的带动作用,但在来自第二狭缝状流路的被处理物的流动中,产生相反的压力,被处理物难以导入,因此条件设定变得困难。因此,在专利文献3所记载的微反应器中,记载了微流路的长度不需要那么长,能够缩短到反应完成之前所需的时间,但仍存在疑问。
[0007] 在先技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2004‑49957号公报
[0010] 专利文献2:国际公开第2009/008394号
[0011] 专利文献3:日本特开2007‑319813号公报
具体实施方式
[0035] 下面,基于附图说明本发明的一实施方式。另外,在各图中,UP表示上方。另外,CL表示外侧构件及内侧构件的中心轴。另外,在以下的说明中,轴向是指沿着外侧构件及内侧构件的中心轴CL的方向。另外,径向是指与中心轴CL正交的方向。另外,各图的空白箭头表示被处理流体的流通方向。另外,在以下的说明中,将轴向(规定方向)设为上下方向,将轴向的一侧设为下侧并将轴向的另一侧设为上侧进行说明。
[0036] 本公开的微反应器是能够使作为被处理物的流体(以下称为“被处理流体”)在微小的流路中流通并进行规定的处理(以下有时简称为“处理”)而得到处理物的装置。上述规定的处理包括含有生化反应的反应、晶析、混合、溶解及分散中的任一种处理。即,本公开的微反应器也能够作为将被处理流体在微小的流路中混合的微混合器来使用。
[0037] 图1是本发明的第一实施方式的微反应器的轴向剖视图。图2是图1的II‑II向视剖视图。图3是图1的III‑III向视剖视图。图4是图1的IV‑IV向视剖视图。
[0038] 如图1所示,本发明的第一实施方式的微反应器10具备:形成为沿规定方向(在本实施方式中为上下方向)延伸的筒状的外侧构件11;配置在外侧构件11的径向的内侧的内侧构件12;以及能够使外侧构件11和内侧构件12在上下方向上相对移动的间隙调整部13。间隙调整部13具有固定在外侧构件11上的固定构件14和安装在固定构件14及内侧构件12上的差动螺钉15。
[0039] 外侧构件11和内侧构件12以相互的中心轴CL重叠的方式同心配置。在外侧构件11的内周面16与内侧构件12的外周面17之间设有间隙(空间),该间隙作为被处理流体流通的流通路40发挥功能。流通路40允许被处理流体从下方(规定方向的一侧)向上方(规定方向的另一侧)的流通。另外,在以下的说明中,只要没有特别说明,就是对能够对被处理流体进行处理的状态(以下称为“使用状态”)的微反应器10的结构进行说明。
[0040] 外侧构件11形成为中心轴CL沿规定方向(在本实施方式中为上下方向)延伸的筒状(在本实施方式中为有底的筒状)。外侧构件11具有上端的上端开口11a、从上端开口11a向下方延伸的内周面16、和底面18。上端开口11a配置成与中心轴CL同心。外侧构件11的上端开口11a作为用于将内侧构件12向外侧构件11的内部插入的插入口发挥功能。
[0041] 外侧构件11的内周面16在内侧划分空间(以下称为“内部空间”)。在本实施方式中,外侧构件11的内周面16在上下不同的两个区域分别具有功能不同的内周面。两个不同功能的外侧构件11的内周面16从上起依次为流出部内周面16a、锥状内周面16b。即,外侧构件11在内周面16的至少一部分的区域具有锥状内周面16b。外侧构件11的流出部内周面16a及锥状内周面16b划分流通路40的径向的外侧。另外,在本实施方式中,将外侧构件11的内周面16设为具有流出部内周面16a和锥状内周面16b的内周面16,但并不限定于此,只要是在至少一部分的区域具有锥状内周面16b的内周面16即可。例如,外侧构件11的内周面16可以是仅由锥状内周面16b构成的内周面16,或者也可以是除了流出部内周面16a和锥状内周面16b之外还具有其它的区域的内周面16。
[0042] 外侧构件11的流出部内周面16a从上端开口11a向下方延伸。本实施方式的流出部内周面16a形成为圆筒状。在流出部内周面16a形成有用于使被处理流体从流通路40流出的流出口19。流出部内周面16a划分从流通路40流出前的被处理流体存在的空间(后述的流出区域40b)的径向的外侧。如图2所示,从流出口19延伸有用于使被处理流体等(包括处理后的处理物,以下相同)从流通路40流出的流通路20。流出路20优选沿着流通路40的截面的切线方向延伸,以使被处理流体等沿着在流通路40中流通的被处理流体等的流通方向(在本实施方式中为图2中的逆时针方向)顺方向流出。另外,优选以流出口19侧成为下方的方式使流出路20倾斜。另外,在本实施方式中,使流出路20沿流通路40的截面的切线方向延伸,但并不限定于此,能够沿任意方向延伸。另外,在本实施方式中,以流出口19侧成为下方的方式使流出路20倾斜,但并不限定于此,能够设定为任意的角度。另外,在本实施方式中,在流出部内周面16a设有流出口19,但在外侧构件11的内周面16仅由锥状内周面16b构成的情况下,也可以在锥状内周面16b的上端部设置流出口19。
[0043] 外侧构件11的锥状内周面16b是形成为锥状(圆锥状)的内周面,从流出部内周面16a的下端向下方延伸。本实施方式的锥状内周面16b形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。锥状内周面16b划分能够处理被处理流体的空间(后述的处理区域40a)的径向的外侧。锥状内周面16b的成为锥的顶部的位置位于中心轴CL上。锥状内周面16b的锥的顶角θ1设定为5度以上且120度以下。在本实施方式中,锥状内周面16b以恒定的角度(顶角θ1)沿上下延伸。另外,锥状内周面16b的锥的顶角θ1更优选为10度以上且90度以下,进一步优选为
15度以上且55度以下。
[0044] 在外侧构件11的锥状内周面16b上形成有用于使被处理流体向流通路40流入的多个流入口(多个被处理物流入口)21。即,微反应器10具有允许被处理流体向流通路40流入的多个(在本实施方式中为3个)流入口21。在本实施方式中,多个流入口21设置在流通路40的后述的处理区域40a的中途。在本实施方式中,多个流入口21包括形成在锥状内周面16b的下端部的第一流入口21a及第二流入口21b和形成在锥状内周面16b的中间部的第三流入口21c。另外,设置多个流入口(被处理物流入口)21的数量并不限定于3个。
[0045] 如图1及图3所示,在本实施方式中,第一流入口21a和第二流入口21b在锥状内周面16b的下端部配置在以中心轴CL为轴旋转180度时相互成为相同位置的旋转对称的位置。从第一流入口21a延伸有用于使被处理流体向流通路40流入的第一流通路22。第一流入路
22优选沿着流通路40的截面的切线方向延伸,以使被处理流体沿着在流通路40中流通的被处理流体等的流通方向(在本实施方式中为图3中的逆时针方向)顺方向流入。另外,从第二流入口21b延伸有用于使被处理流体向流通路40流入的第二流通路23。第二流入路23也与第一流入路22同样,优选沿着流通路40的截面的切线方向延伸,以使被处理流体沿着在流通路40中流通的被处理流体等的流通方向(在本实施方式中为图3中的逆时针方向)顺方向流入。另外,优选第一流入路22及第二流入路23以第一流入口21a或第二流入口21b侧成为上方的方式倾斜。由此,能够使来自第一流入口21a及第二流入口21b的被处理流体从下方向上方螺旋状地旋转而上升。另外,在本实施方式中,使第一流入路22及第二流入路23沿流通路40的截面的切线方向延伸,但并不限定于此,能够沿任意方向延伸。另外,在本实施方式中,使第一流入路22及第二流入路23以第一流入口21a或第二流入口21b侧成为上方的方式倾斜,但并不限定于此,能够设定为任意的角度。
[0046] 如图1及图4所示,在本实施方式中,第三流入口21c配置在锥状内周面16b中的比第一流入口21a及第二流入口21b靠上方的位置。从第三流入口21c延伸有用于使被处理流体向流通路40流入的第三流通路24。第三流入路24优选沿着流通路40的截面的切线方向延伸,以使被处理流体沿着在流通路40中流通的被处理流体等的流通方向(在本实施方式中为图4中的逆时针方向)顺方向流入。另外,第三流入路24优选以第三流入口21c侧成为上方的方式倾斜。由此,能够使来自第三流入口21c的被处理流体等沿着来自下方的被处理流体等的流动从下方向上方螺旋状地旋转而上升。另外,在本实施方式中,使第三流入路24沿流通路40的截面的切线方向延伸,但并不限定于此,能够沿任意方向延伸。另外,在本实施方式中,使第三流入路24以第三流入口21c侧成为上方的方式倾斜,但并不限定于此,能够设定为任意的角度。
[0047] 外侧构件11的底面18划分外侧构件11的内部空间的下方。在本实施方式中,底面18配置在与第一流入口21a及第二流入口21b的下缘大致相同的高度。另外,在图1中图示了平面状的底面18,但并不限定于此,也可以使底面18倾斜,以使底面18上的流体朝向第一流入口21a及第二流入口21b的至少一方流动。
[0048] 如图1所示,也可以在外侧构件11上设置能够供用于调节流通路40内的被处理流体的温度的其它的流体流通的套管25(空间)。例如,套管25设置在比流通路40靠径向的外侧。在套管25的下端部设有用于使上述其它的流体流入套管25内的套管流入口26。在套管25的上端部设有用于使上述其它的流体从套管25内流出的套管流出口27。作为上述其它的流体,例如可举出水蒸气、温水、冷水、气体(氮气等)等热介质。另外,也可以不在外侧构件
11上设置套管25。
[0049] 如图1所示,间隙调整部13的固定构件14形成得比外侧构件11的上端开口11a大,配置在外侧构件11的上方,相对于外侧构件11固定(例如紧固固定)。固定构件14在固定于外侧构件11的状态下堵塞外侧构件11的上端开口11a。在固定构件14的下表面形成有向上方凹陷的支承凹部28。固定构件14的比支承凹部28靠径向的外侧的下表面与外侧构件11的比上端开口11a靠径向的外侧的上表面相向。在固定构件14的下表面与外侧构件11的上表面之间,以包围固定构件14的支承凹部28及外侧构件11的上端开口11a的方式设有第一密封构件29(例如O形圈)。即,固定构件14的下表面与外侧构件11的上表面之间由第一密封构件29密封。
[0050] 固定构件14的支承凹部28配置在以中心轴CL为中心的位置,后述的内侧构件12的上端部从下方插入支承凹部28。支承凹部28将插入的内侧构件12的上端部支承为能够沿上下方向滑动移动。即,固定构件14将内侧构件12支承为能够沿上下方向滑动移动,并且固定于外侧构件11。在支承凹部28的内周面与插入支承凹部28的内侧构件12的上端部的外周面17之间,遍及整周区域设有第二密封构件33(例如O形圈)。
[0051] 在固定构件14的规定的位置(在本实施方式中,以中心轴CL为中心的位置)形成有贯通孔,该贯通孔沿上下方向(轴向)贯通而连通支承凹部28内的空间和固定构件14的上方的空间,在该贯通孔的内周面形成有内螺纹部30。在固定构件14的支承凹部28内的下表面(支承凹部28的底面)的与内螺纹部30的贯通孔不同的位置,固定有沿着轴向延伸的止转用的销31。销31能够相对于固定构件14装卸,在固定于固定构件14的状态下,从固定构件14的支承凹部28内的下表面沿着轴向向下方延伸。在固定构件14的支承凹部28内的下表面的与内螺纹部30的贯通孔及销31不同的位置,固定有限制由于后述的差动螺钉15的间隙引起的内侧构件12的移动的弹簧32。弹簧32是沿上下方向延伸的螺旋状的弹簧,能够在上下方向上弹性变形。另外,弹簧32在与上下方向交叉的方向上的变形被限制。例如,在弹簧32的径向的内侧插通有作为引导件的引导轴g,通过该引导轴g,弹簧32向与上下方向交叉的方向的变形被限制。另外,在图1中图示了一个销31,但是设置销31的数量并不限定于一个,也可以设置多个销31。另外,在图1中图示了一个弹簧32,但是设置弹簧32的数量并不限定于一个,也可以设置多个弹簧32。
[0052] 如图1~图4所示,内侧构件12配置在外侧构件11的径向的内侧(外侧构件11的内部空间),能够滑动移动地支承于固定构件14。即,内侧构件12能够经由固定构件14相对于外侧构件11在上下方向(轴向)上相对移动。在本实施方式中,内侧构件12在支承于固定构件14的状态下,从外侧构件11的上端开口11a插入外侧构件11的内部空间。内侧构件12具有在与外侧构件11的内周面16之间划分流通路40的外周面17。
[0053] 本实施方式的内侧构件12形成为向上方开口的有底筒状。在内侧构件12的内部空间设有支承于差动螺钉15的被支承部34。在被支承部34形成有与固定构件14的内螺纹部30同轴的贯通孔,在该贯通孔的内周面形成有内螺纹部35。本实施方式的内螺纹部35的贯通孔的直径比固定构件14的内螺纹部30的贯通孔的直径小。被支承部34的内螺纹部35的螺纹牙的螺距被设定得比固定构件14的内螺纹部30的螺纹牙的螺距短。例如,被支承部34的内螺纹部35的螺纹牙的螺距设定为1.8mm,固定构件14的内螺纹部30的螺纹牙的螺距设定为2.0mm。另外,在被支承部34形成有供固定构件14的销31插通的销插通孔36。插通销插通孔
36的销31允许内侧构件12相对于固定构件14的轴向的移动,并且限制内侧构件12相对于固定构件14的旋转。即,在本实施方式中,通过插通固定构件14的销插通孔36的销31,外侧构件11与内侧构件12的相对旋转被限制。另外,被支承部34具有支承弹簧32的末端(下端)的弹簧支承部37。支承于弹簧支承部37的状态的弹簧32在上下方向上收缩变形,从固定构件
14侧向下方对内侧构件12施力。另外,也可以使内侧构件12的内部空间作为能够供用于调节流通路40内的被处理流体的温度的上述其它的流体流通的套管发挥功能。在这种情况下,在内侧构件12的套管(内部空间)中流通的上述其它的流体可以是与在外侧构件11的套管25中流通的上述其它的流体相同的流体,也可以是不同的流体。
[0054] 内侧构件12的外周面17是划分流通路40的径向的内侧的外周面,在本实施方式中,在上下不同的3个区域分别具有功能不同的外周面。3个不同功能的内侧构件12的外周面17从上依次为密封部外周面17a、流出部外周面17b、锥状外周面17c。即,内侧构件12在外周面17的至少一部分的区域具有锥状外周面17c。内侧构件12的流出部外周面17b及锥状外周面17c划分流通路40的径向的内侧。另外,在本实施方式中,将内侧构件12的外周面17设为具有密封部外周面17a、流出部外周面17b和锥状外周面17c的外周面17,但并不限定于此,只要是在至少一部分的区域具有锥状外周面17c的外周面17即可。例如,内侧构件12的外周面17可以是仅由锥状外周面17c构成的外周面17,或者也可以是除了密封部外周面17a、流出部外周面17b以及锥状外周面17c之外还具有其它的区域的外周面17。
[0055] 内侧构件12的密封部外周面17a是位于比流通路40靠上方的位置的外周面,设置在内侧构件12的上端部。本实施方式的密封部外周面17a形成为沿上下方向延伸的圆筒状。密封部外周面17a形成为比固定构件14的支承凹部28的内周面稍小的直径,与支承凹部28的内周面相向。即,密封部外周面17a不划分流通路40。密封部外周面17a与支承凹部28的内周面之间由第二密封构件33密封。
[0056] 内侧构件12的流出部外周面17b从密封部外周面17a的下端向下方延伸。本实施方式的流出部外周面17b形成为从上方向下方扩径的锥状。流出部外周面17b配置在从外侧构件11的流出部内周面16a向径向的内侧离开的位置,与流出部内周面16a相向,在与流出部内周面16a之间划分空间(后述的流出区域40b)。内侧构件12的流出部外周面17b与外侧构件11的流出部内周面16a的分离距离被设定得比内侧构件12的锥状外周面17c与外侧构件11的锥状内周面16b的分离距离L(以下,有时简称为“间隙距离L”)长。
[0057] 内侧构件12的锥状外周面17c是形成为锥状(圆锥状)的外周面,从流出部外周面17b的下端向下方延伸。锥状外周面17c以从外侧构件11的锥状内周面16b向径向的内侧离开的状态与锥状内周面16b相向。在本实施方式中,锥状外周面17c形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。在锥状外周面17c与锥状内周面16b之间划分出能够处理被处理流体的空间(后述的处理区域40a)。即,锥状内周面16b划分能够处理被处理流体的处理区域40a的径向的外侧。本实施方式的内侧构件12形成为,锥状外周面17c的锥角的顶部侧(末端侧)成为内侧构件12的下端。成为锥状外周面17c的锥角的顶部的位置(省略图示)位于中心轴CL上。锥状外周面17c的锥的顶角θ2与锥状内周面16b的锥的顶角θ1相同,设定为5度以上且
120度以下。在本实施方式中,锥状外周面17c以恒定的角度(顶角θ2)沿上下延伸。这样,锥状内周面16b及锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2设定为5度以上且120度以下的相互相同的角度。另外,锥状外周面17c的锥的顶角θ2与锥状内周面16b的锥的顶角θ1同样,更优选为10度以上且90度以下,进一步优选为15度以上且55度以下。
[0058] 如图1所示,间隙调整部13的差动螺钉15是通过使内侧构件12相对于固定构件14沿上下方向滑动移动,能够调整锥状内周面16b与锥状外周面17c之间的间隙距离L的构件。即,具有固定构件14和差动螺钉15的间隙调整部13通过使外侧构件11和内侧构件12在上下方向上相对移动,能够调整锥状内周面16b和锥状外周面17c之间的间隙距离L。差动螺钉15一体地具有轴部15a和手柄部15b。
[0059] 差动螺钉15的轴部15a沿轴向直线状地延伸,插通形成有固定构件14的内螺纹部30的贯通孔、以及形成有内侧构件12的内螺纹部35的贯通孔。轴部15a的上端从固定构件14向上方突出。轴部15a具有与固定构件14的内螺纹部30螺合的第一外螺纹部38和与内侧构件12的内螺纹部35螺合的第二外螺纹部39。在本实施方式中,第一外螺纹部38形成为比第二外螺纹部39直径大。第一外螺纹部38的螺纹牙的螺距设定得比第二外螺纹部39的螺纹牙的螺距长。例如,第一外螺纹部38的螺纹牙的螺距设定为2.0mm,第二外螺纹部39的螺纹牙的螺距设定为1.8mm。即,若使差动螺钉15旋转一周,则内侧构件12相对于外侧构件11沿轴向滑动移动0.2mm。另外,在本实施方式中,在内侧构件12的被支承部34设置内螺纹部35,在差动螺钉15设置第二外螺纹部39,但并不限定于此。例如,也可以在内侧构件12的被支承部
34,代替内螺纹部35而设置外螺纹部,将与该外螺纹部螺合的内螺纹部取代第二外螺纹部
39而设置于差动螺钉15。
[0060] 差动螺钉15的手柄部15b是差动螺钉15的操作部,从轴部15a的上端部向径向的外侧延伸。使用者通过把持手柄部15b使轴部15a旋转,能够使内侧构件12相对于外侧构件11沿轴向滑动移动。
[0061] 在组装本实施方式的微反应器10的情况下,首先,将差动螺钉15及内侧构件12相对于固定构件14组装。接着,将组装在固定构件14上的内侧构件12从外侧构件11的上端开口11a插入外侧构件11的内部空间,将固定构件14固定于外侧构件11。由此,能够将外侧构件11、固定构件14、内侧构件12和差动螺钉15相互组装,组装微反应器10。另外,在组装微反应器10时,能够调整锥状外周面17c与锥状内周面16b之间的间隙距离L。间隙距离L的调整将在后面叙述。另外,微反应器10的组装方法不限定于上述。
[0062] 接着,对划分在外侧构件11的内周面16与内侧构件12的外周面17之间的流通路40进行说明。
[0063] 如图1所示,在组装了微反应器10的状态下,在外侧构件11的内周面16与内侧构件12的外周面17之间划分出允许被处理流体从下方向上方流通的流通路40。本实施方式的流通路40具有两个区域。流通路40的两个区域从下开始依次为处理区域40a和流出区域40b。
[0064] 流通路40的处理区域40a是间隙距离L微小,能够处理被处理流体的微流路,被划分在内侧构件12的锥状外周面17c和外侧构件11的锥状内周面16b之间。与本实施方式的处理区域40a的轴向正交的截面中的直径越从下侧朝向上侧而越大(参照图3及图4)。另外,本实施方式的处理区域40a的间隙距离L从下侧到上侧是恒定的。在处理区域40a的下端部连通有外侧构件11的第一流入口21a及第二流入口21b,由后述的压送系统S1、S2压送的被处理流体流入处理区域40a的下端部。另外,在处理区域40a的上端与下端之间的中间部连通有外侧构件11的第三流入口21c,由后述的压送系统S3压送的被处理流体流入处理区域40a的上端与下端之间的中间部。
[0065] 微反应器10的使用状态下的处理区域40a的间隙距离L优选为0.1μm以上且3mm以下。通过将间隙距离L设定在上述范围,能够有效地处理被处理流体。
[0066] 流通路40的流出区域40b是通过处理区域40a的被处理流体等流入的空间,被划分在外侧构件11的流出部内周面16a与内侧构件12的流出部外周面17b之间。流出区域40b位于处理区域40a的上方,与处理区域40a连通,上方被划分为固定构件14的下表面。流出区域40b的流出部内周面16a与流出部外周面17b之间的分离距离被设定得比处理区域40a的间隙距离L宽。在流出区域40b连通有外侧构件11的流出口19,由微反应器10处理后的处理物从流出区域40b经由流出口19及流出路20向外部流出。
[0067] 划分流通路40的外侧构件11的内周面16及内侧构件12的外周面17在轴向为上下方向的状态下,不具有在流通路40中流通的被处理流体等有可能积存的水平部。具体而言,外侧构件11的流出部内周面16a、锥状内周面16b、内侧构件12的流出部外周面17b及锥状外周面17c在轴向为上下方向的状态下,不具有成为水平的上表面。
[0068] 外侧构件11的内周面16及内侧构件12的外周面17的原材料能够根据被处理流体的种类适当选择金属等。例如,也可以在SUS316L上实施抛光研磨后实施电解研磨。另外,外侧构件11的内周面16及内侧构件12的外周面17中的划分流通路40的处理区域40a的区域,为了防止烧熔等,优选碳化硅、碳化钨、氧化铝等陶瓷制,但也可以用碳化金刚石等代替。另外,划分流通路40的外侧构件11的内周面16及内侧构件12的外周面17优选由耐腐蚀材料涂敷。作为基于耐腐蚀材料的涂层,能够例示玻璃衬里或氟树脂涂层、陶瓷涂层,更优选氟树脂涂层。
[0069] 接着,对用微反应器10进行处理时的被处理流体的流动进行说明。图5是表示用于使用微反应器10的结构的说明图。
[0070] 如图5所示,微反应器10与用于向流通路40压送被处理流体的多个压送系统连接。例如,在本实施方式中,多个压送系统包括:与外侧构件11的第一流入口21a连接的第一压送系统S1;与第二流入口21b连接的第二压送系统S2;以及与第三流入口21c连接的第三压送系统S3。即,本实施方式的多个流入口21分别与不同的压送系统连接。各压送系统S1、S2、S3例如分别具有储存被处理流体的储存槽r1、r2、r3和将被处理流体向流通路40压送的泵p1、p2、p3。另外,在外侧构件11的流出口19连接有储存处理物的储存槽r4。另外,压送系统S1、S2、S3的结构并不限定于此,例如也可以具备流量计等其它的装置。
[0071] 如图1及图5中的空心箭头f1、f2所示,被处理流体首先从压送系统S1、S2压送,从微反应器10的外侧构件11的下部的第一流入口21a及第二流入口21b沿着规定的旋转方向(在本实施方式中为俯视图中的逆时针方向)流入流通路40。从第一流入口21a和第二流入口21b流入到流通路40的被处理流体相互合流,成为一边在内侧构件12的周围沿上述规定的旋转方向旋转,一边沿着锥状内周面16b和锥状外周面17c在处理区域40a上升的螺旋流。这样,从第一流入口21a及第二流入口21b流入到流通路40的被处理流体相互合流,在作为微小的流路的处理区域40a一边旋转一边上升一边的同时被处理。
[0072] 另外,如图1及图5中的空心箭头f3所示,被处理流体从压送系统S3压送,从微反应器10的外侧构件11的中间部的第三流入口21c沿着上述规定的旋转方向流入流通路40。从第三流入口21c流入到流通路40的被处理流体与从下方的第一流入口21a及第二流入口21b侧上升来的螺旋流的被处理流体等合流,一边在内侧构件12的周围沿上述规定的旋转方向旋转,一边沿锥状内周面16b及锥状外周面17c在处理区域40a上升。这样,从第三流入口21c流入到流通路40的被处理流体与来自第一流入口21a及第二流入口21b的被处理流体等合流,在处理区域40a一边旋转一边上升的同时被处理。在处理区域40a中被进行了处理的被处理流体等从处理区域40a流入上方的流出区域40b。如图1及图5中的空白箭头f4所示,流入到流出区域40b的被处理流体等作为处理物从流出区域40b的流出口19向微反应器10的外部流出,例如储存于储存槽r4。
[0073] 接着,对使用微反应器10时的使用方法进行说明。图6是微反应器的各状态的说明图,(a)表示接触状态,(b)表示使用状态,(c)表示分离状态。另外,微反应器10的使用方法不限定于以下。
[0074] 首先,对调整流通路40的处理区域40a的间隙距离L、使微反应器10成为使用状态的情况下的使用方法进行说明,接着,对清洗或灭菌时的使用方法进行说明。
[0075] 在将流通路40的处理区域40a的间隙距离L向使用状态调整时,首先使差动螺钉15旋转,使内侧构件12相对于外侧构件11沿着轴向向下方滑动移动,成为使内侧构件12的锥状外周面17c与外侧构件11的锥状内周面16b接触的接触状态(间隙距离L=0)(参照图6(a))。接着,使差动螺钉15向与成为上述接触状态的情况相反的方向旋转,使内侧构件12的锥状外周面17c与外侧构件11的锥状内周面16b分离而成为使用状态,以达到所希望的间隙距离L(参照图6(b))。这样,在成为使用状态时,由于使锥状外周面17c与锥状内周面16b从接触的状态分离,因此与将锥状外周面17c和锥状内周面16b向接近的方向调整的情况不同,能够容易地微调间隙距离L,能够将微反应器10设定为所希望的间隙距离L而成为使用状态。此时的差动螺钉15的旋转量(旋转角度)能够根据所希望的间隙距离L、差动螺钉15的第一外螺纹部38(固定构件14的内螺纹部30)的螺纹牙的螺距、和第二外螺纹部39(内侧构件12的内螺纹部35)的螺纹牙的螺距来计算。具体地说,差动螺钉15的第一外螺纹部38的螺纹牙的螺距与第二外螺纹部39的螺纹牙的螺距之差成为使差动螺钉15旋转一周(360度旋转)时的内侧构件12相对于外侧构件11的移动距离,因此,能够根据该旋转一周时的移动距离和所希望的间隙距离L计算差动螺钉15的旋转量(旋转角度)。
[0076] 在使用状态下,内侧构件12相对于外侧构件11的旋转由插通销插通孔36的销31限制,另外,还记载了内侧构件12相对于外侧构件11的轴向的移动。
[0077] 在对微反应器10进行清洗或灭菌时,通过使差动螺钉15从使用状态进一步旋转,使间隙距离L成为比使用状态进一步分离的分离状态(参照图6(c))。由此,能够使锥状内周面16b和锥状外周面17c成为与使用状态相比能够分离地进行清洗或灭菌的流路(成为紊流的流路),因此能够不分解微反应器10而进行安置清洗及安置灭菌。
[0078] 这样,在微反应器10中,通过使差动螺钉15旋转,能够成为使锥状外周面17c与锥状内周面16b接触的接触状态(参照图6(a))。另外,通过使差动螺钉15旋转,能够成为使用微反应器10时的间隙距离L短的使用状态(参照图6(b))。另外,通过使差动螺钉15从使用状态进一步旋转,能够使间隙距离L成为比使用状态进一步分离的分离状态(参照图6(c))。即,本实施方式的微反应器10能够不分解外侧构件11和内侧构件12地选择性地使其处于接触状态、使用状态及分离状态中的任一种状态。
[0079] 在如上所述构成的微反应器10中,外侧构件11和内侧构件12的相对旋转被限制,通过使被处理流体在处理区域40a内沿上述规定的旋转方向旋转而上升,从而对被处理流体进行上述规定的处理。即,不使外侧构件11和内侧构件12相对旋转地处理被处理流体。因此,由于不需要设置用于使外侧构件11和内侧构件12相对旋转的结构,因此能够抑制微反应器10的部件数量而形成简单的结构,能够抑制制作成本。
[0080] 另外,由于具备能够通过使外侧构件11和内侧构件12在上下方向上相对移动来调整间隙距离L的间隙调整部13,因此,能够使流通路40的处理区域40a成为能够对被处理流体高效地进行处理的微小的流路(成为层流的流路)。
[0081] 另外,由于具备能够调整间隙距离L的间隙调整部13,因此,通过调整间隙距离L,能够控制在流通路40内流通的被处理流体的路径的圆周方向与轴向的平衡,能够改变被处理流体的路径的长度(反应场的距离)。例如,在间隙距离L大的情况下,难以产生螺旋流,容易成为向上方的流动,当间隙距离L变小时,产生螺旋流。该螺旋流的间隙距离L越小,被处理流体旋转一周时向上方的移动量也越短。因此,通过由间隙调整部13调整间隙距离L,作为结果,能够抑制流通路40的长度及被处理流体的处理时间,能够以简单的结构抑制成本而得到处理物。
[0082] 另外,锥状内周面16b及锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2设定为相互相同的角度。这样,由于锥状内周面16b和锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2相互相同,因此,处理区域40a的间隙距离L从处理区域40a的上端到下端成为恒定。因此,通过适当地设定间隙距离L,能够对被处理流体高效地施加力来进行处理。
[0083] 另外,锥状内周面16b和锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2双方设定为5度以上且120度以下的相互相同的角度。如果使锥状内周面16b及锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2双方都小于5度,则螺旋流非常难以控制,难以确保处理量。另一方面,如果使锥状内周面16b和锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2双方都大于120度,则流通路40(处理区域40a)的扩大过于急剧,产生空洞化的可能性高。另外,如果使锥状内周面16b及锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2双方都为10以上且90度以下,则上述处理量的降低及空洞化的发生这样的问题得到缓和,但能够对应的被处理流体(被处理物)会受到限制。另外,如果使锥状内周面16b及锥状外周面17c的锥的顶角θ1、θ2双方都为15以上且55度以下,则能够解决处理量的降低、空洞化的发生及能够对应的被处理物等问题。
[0084] 这样,根据本实施方式,能够提供能够抑制被处理流体(被处理物)的流通路40的长度及处理时间,且部件数量少,能够以简单的结构抑制制作成本的微反应器10。
[0085] 另外,在流通路40的处理区域40a,进行包含生化反应的反应、晶析、混合、溶解及分散中的任一种处理。因此,能够通过微反应器10进行各种处理。
[0086] 另外,由于锥状内周面16b及锥状外周面17c是从上方向下方末端变细的锥状,因此,流通路40的处理区域40a的直径从上游侧(下方侧)朝向下游侧(上方侧)扩径。这样,流通路40的处理区域40a的直径越朝向上方越扩大,流路逐渐在周向上变长,因此在处理区域40a流通的被处理流体的流动容易成为周向的流动。另外,通过使使用状态的间隙距离L为
0.1μm以上且3mm以下,能够使间隙距离L变窄,因此在处理区域40a流通的被处理流体的流动更容易成为周向的流动。
[0087] 另外,通过使使用状态的间隙距离L为0.1μm以上且3mm以下,能够形成为能够对被处理流体高效地进行处理的微小的流路。
[0088] 另外,多个流入口21中的第一流入口21a及第二流入口21b配置在流通路40的处理区域40a的下端部,第三流入口21c配置在比第一流入口21a及第二流入口21b靠上方的处理区域40a的中间部。这样,由于将第三流入口21c配置在从第一流入口21a及第二流入口21b向上方离开的位置,因此在被处理流体从第一流入口21a及第二流入口21b流入时,能够抑制从第三流入口21c流入的被处理流体的影响。
[0089] 另外,通过使第一流入路22、第二流入路23以及第三流入路24沿流通路40的截面的切线方向延伸,能够使被处理流体从第一流入口21a、第二流入口21b以及第三流入口21c沿着流通路40内的流动方向容易地向流通路40流入。
[0090] 另外,通过使流出路20沿流通路40的截面的切线方向延伸,能够容易地使处理物从流出口19沿着流通路40内的流动方向流出。
[0091] 另外,由于多个流入口21分别与不同的压送系统连接,因此能够适当地设定各个压送系统的压力等,适当地调整流通路40内的被处理流体的流动。由此,能够对被处理流体高效地进行处理而得到处理物。
[0092] 另外,由于利用锥状内周面16b和锥状外周面17c划分流通路40的处理区域40a,因此与一方为不是锥状的面(例如沿着轴向延伸的圆筒状的面)的情况不同,通过使外侧构件11和内侧构件12沿轴向相对移动,能够调整间隙距离L。
[0093] 另外,由于利用差动螺钉15调整间隙距离L,因此能够容易地进行间隙距离L的微调。由此,由于能够适当地设定间隙距离L,因此能够形成为能够对被处理流体高效地进行处理的微小的流路。
[0094] 另外,由于设有限制由于差动螺钉15的间隙引起的内侧构件12的移动的弹簧32,因此能够稳定地保持内侧构件12相对于外侧构件11的轴向的位置。
[0095] 另外,划分流通路40的外侧构件11的内周面16和内侧构件12的外周面17在轴向(规定方向)为上下方向的状态下,不具有在流通路40中流通的被处理流体等有可能停留的水平部。因此,例如能够防止清洗外侧构件11的内周面16及内侧构件12的外周面17时的清洗剂(纯蒸汽的冷凝水等)或者处理被处理流体时的析出物等向流通路40残留。
[0096] 另外,在外侧构件11及内侧构件12的至少一方设有能够供用于调整在流通路40中流通的被处理流体的温度的其它的流体流通的套管(在本实施方式中为套管25)的情况下,能够适当地调整在流通路40中流通的被处理流体的温度。由此,能够对被处理流体高效地进行处理而得到处理物。
[0097] 另外,固定构件14的下表面与外侧构件11的上表面之间由第一密封构件29密封。因此,能够防止粉尘等从固定构件14的下表面与外侧构件11的上表面之间向流通路40内的混入。
[0098] 另外,在固定构件14的支承凹部28的内周面与插入支承凹部28的内侧构件12的上端部的外周面17之间,遍及整周区域设有第二密封构件33。因此,能够抑制粉尘等从配置有差动螺钉15等的内侧构件12的内部空间向流通路40内的混入。
[0099] 另外,在本实施方式中,在外侧构件11上设有套管25,但并不限定于此,也可以在外侧构件11及内侧构件12的至少一方上设置套管。或者,也可以在外侧构件11及内侧构件12双方不设置套管。
[0100] 另外,在本实施方式中,在划分流通路40的外侧构件11的内周面16及内侧构件12的外周面17上,未设有在流通路40中流通的被处理流体等有可能停留的水平部,但并不限定于此。
[0101] 另外,在本实施方式中,间隙调整部13由固定在外侧构件11上的固定构件14和安装在固定构件14及内侧构件12上的差动螺钉15构成,但并不限定于此,能够将使外侧构件11和内侧构件12在上下方向相对移动而能够调节间隙距离L的各种结构作为间隙调整部13来应用。
[0102] 另外,在本实施方式中,将多个流入口21分别与不同的压送系统连接,但并不限定于此,例如也可以将第一流入口21a及第二流入口21b双方与同一压送系统连接。
[0103] 另外,在本实施方式中,通过将多个流入口21设置在锥状内周面16b,而设置在处理区域40a的中途,但并不限定于此,也可以将多个流入口21配置在比处理区域40a靠上游侧的位置。例如,在外侧构件11的内周面16设有位于比锥状内周面16b靠上游侧的上游区域的情况下,可以在该上游区域设置多个流入口21,或者也可以在上述上游区域及处理区域40a的中途双方设置多个流入口21。
[0104] 接着,基于附图说明本发明的第二实施方式。本实施方式的微反应器50在流通路70的处理区域70c的跟前设置缩小区域70b这一点上与第一实施方式不同。另外,对于与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
[0105] 图7是本发明的第二实施方式的微反应器的轴向剖视图。
[0106] 如图7所示,本发明的第二实施方式的微反应器50具备:形成为沿规定方向(在本实施方式中为上下方向)延伸的筒状的外侧构件51;配置在外侧构件51的径向的内侧的内侧构件52;以及能够使外侧构件51和内侧构件52在上下方向上相对移动的间隙调整部53。间隙调整部53具有固定在外侧构件51上的固定构件54和安装在固定构件54及内侧构件52上的差动螺钉55。
[0107] 外侧构件51和内侧构件52以相互的中心轴CL重叠的方式同心配置。在外侧构件51的内周面56与内侧构件52的外周面57之间设有间隙(空间),该间隙作为被处理流体流通的流通路70发挥功能。流通路70允许被处理流体从下方(规定方向的一侧)向上方(规定方向的另一侧)的流通。另外,在以下的说明中,只要没有特别说明,就是对使用状态的微反应器50的结构进行说明。
[0108] 外侧构件51形成为中心轴CL沿上下方向延伸的筒状。外侧构件51具有上端的上端开口51a、下端的下端开口51b、和从上端开口51a连续延伸到下端开口51b的内周面56。上端开口51a及下端开口51b以与中心轴CL同心的方式配置。外侧构件51的上端开口51a作为用于将内侧构件52向外侧构件51的内部插入的插入口发挥功能。外侧构件51的下端开口51b作为被处理流体向流通路70的流入口发挥功能。即,本实施方式的微反应器50具有一个被处理流体的流入口(下端开口51b)。
[0109] 外侧构件51的内周面56在内侧划分内部空间。在本实施方式中,外侧构件51的内周面56在上下不同的区域具有4个内周面。4个内周面从上开始依次为第一筒状内周面56a、第一锥状内周面(锥状内周面)56b、第二锥状内周面56c、第二筒状内周面56d。外侧构件51的第一筒状内周面56a的下部的区域、第一锥状内周面56b、第二锥状内周面56c及第二筒状内周面56d划分流通路70的径向的外侧。另外,在本实施方式中,将外侧构件51的内周面56设为具有第一筒状内周面56a、第一锥状内周面56b、第二锥状内周面56c和第二筒状内周面56d的内周面56,但并不限定于此,只要是在至少一部分的区域具有第一锥状内周面(锥状内周面)56b的内周面56即可。
[0110] 外侧构件51的第一筒状内周面56a形成为圆筒状,从上端开口51a向下方延伸。第一筒状内周面56a的上部的区域与固定构件54的后述的插入部61的外周面61a相向。第一筒状内周面56a的下部的区域划分从流通路70流出前的存在被处理流体等的空间(后述的流出区域70d)的径向的外侧。在第一筒状内周面56a的下部的区域形成有用于使被处理流体等从流通路70流出的流出口58。从流出口58延伸有用于使被处理流体等从流通路70流出的流通路59。
[0111] 外侧构件51的第一锥状内周面56b是形成为锥状(圆锥状)的内周面,从第一筒状内周面56a的下端向下方延伸。第一锥状内周面56b形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。第一锥状内周面56b划分能够处理被处理流体的空间(后述的处理区域70c)的径向的外侧。如图7所示,第一锥状内周面56b的成为锥的顶部的位置位于中心轴CL上。第一锥状内周面56b的锥的顶角θ1设定为5度以上且120度以下。另外,第一锥状内周面56b的锥的顶角θ1更优选为10度以上且90度以下,进一步优选为15度以上且55度以下。
[0112] 外侧构件51的第二锥状内周面56c是形成为锥状(圆锥状)的内周面,从第一锥状内周面56b的下端向下方延伸。第二锥状内周面56c形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。如图7所示,第二锥状内周面56c在轴向的截面上划分越朝向上方流通路70的宽度越窄的空间(后述的缩小区域70b)的径向的外侧。成为第二锥状内周面56c的锥的顶部的位置(省略图示)位于中心轴CL上。第二锥状内周面56c的锥的顶角θ3被设定得比第一锥状内周面56b的锥的顶角θ1大(θ3>θ1)。
[0113] 外侧构件51的第二筒状内周面56d形成为圆筒状,从第二锥状内周面56c的下端连续延伸至下方的下端开口51b。第二筒状内周面56d划分流通路70的被处理流体最初流入的区域(后述的流入区域70a)的径向的外侧。
[0114] 另外,与上述第一实施方式同样,也可以在外侧构件51设置能够供用于调节流通路70内的被处理流体的温度的其它的流体流通的套管(空间)。
[0115] 间隙调整部53的固定构件54固定(例如紧固固定)于外侧构件51上,具有堵塞外侧构件51的上端开口51a的盖部60和从上方插入外侧构件51的上端开口51a的圆筒状的插入部61。
[0116] 固定构件54的盖部60形成为直径比外侧构件51的上端开口51a大。在盖部60中的后述的圆筒状的插入部61的径向的内侧的规定的位置(在本实施方式中,以中心轴CL为中心的盖部60的中央部),形成有沿上下方向(轴向)贯通的贯通孔,在该贯通孔的内周面形成有内螺纹部30。在盖部60中的与圆筒状的插入部61的径向的内侧的内螺纹部30不同的位置,固定有沿着轴向延伸的止转用的销31。在盖部60中的与圆筒状的插入部61内的内螺纹部30的贯通孔及销31不同的位置,固定有限制由于后述的差动螺钉55的间隙引起的内侧构件52的移动的弹簧32。在弹簧32的径向的内侧插通有作为引导件的引导轴g,通过该引导轴g限制弹簧32向与上下方向交叉的方向的变形。
[0117] 固定构件54的圆筒状的插入部61具有:外周面61a,与外侧构件51的第一筒状内周面56a的上部的区域相向地接近或接触;内周面61b,将内侧构件52支承为能够滑动移动;以及下表面61c,划分流通路70的上方。
[0118] 插入部61的外周面61a形成为比外侧构件51的第一筒状内周面56a稍小的截面圆形,从径向的内侧与第一筒状内周面56a相向。在插入部61的外周面61a与外侧构件51的第一筒状内周面56a之间设有密封构件62(例如O形圈)。密封构件62沿着插入部61的外周面61a与外侧构件51的第一筒状内周面56a之间的整周区域设置,对插入部61的外周面61a与外侧构件51的第一筒状内周面56a之间进行密封,限制被处理流体从流通路70向上方的流出。
[0119] 插入部61的内周面61b形成为截面圆形,从径向的外侧与内侧构件52的上端部的外周面57相向。在插入部61的内周面61b与内侧构件52的外周面57之间设有密封构件63(例如O形圈)。密封构件63沿着插入部61的内周面61b与内侧构件52的外周面57之间的整周区域设置,密封插入部61的内周面61b与内侧构件52的外周面57之间,限制被处理流体从流通路70向上方的流出。
[0120] 内侧构件52配置在外侧构件51的径向的内侧(外侧构件51的内部空间),在上下方向上能够滑动移动地支承于固定构件54。即,内侧构件52能够经由固定构件54相对于外侧构件51在上下方向(轴向)上相对移动。在本实施方式中,内侧构件52在支承于固定构件54的状态下,从外侧构件51的上端开口51a插入外侧构件51的内部空间。内侧构件52具有在与外侧构件51的内周面56之间划分流通路70的外周面57。
[0121] 本实施方式的内侧构件52形成为向上方开口的有底筒状。在内侧构件52的内部空间设有支承于差动螺钉55的被支承部34。在被支承部34,与上述第一实施方式同样地形成有内螺纹部35、销插通孔36和弹簧支承部37。外侧构件51和内侧构件52的相对旋转由插通固定构件54的销插通孔36的销31限制。
[0122] 在本实施方式中,弹簧64配置在内侧构件52的被支承部34的内螺纹部35的周围的上表面与固定构件54的盖部60的内螺纹部30的周围的下表面之间。弹簧64是沿上下方向延伸的螺旋状的弹簧,能够在上下方向上弹性变形。差动螺钉55的后述轴部55a插通于弹簧64的内径部。弹簧64通过差动螺钉55的轴部55a限制向与上下方向交叉的方向的变形。使用状态下的弹簧64在收缩方向上弹性变形的状态下,配置在内侧构件52的被支承部34与固定构件54的盖部60之间,对内侧构件52向下方施力。由此,限制由于差动螺钉55的间隙引起的内侧构件52相对于固定构件54及外侧构件51的上下方向的移动。另外,也可以使内侧构件52的内部空间作为能够供流通路70内的用于调节被处理流体的温度的上述其它的流体流通的套管发挥功能。
[0123] 内侧构件52的外周面57是划分流通路70的径向的内侧的外周面,在本实施方式中,在上下不同的区域具有6个外周面。6个外周面从上开始依次为第一筒状外周面57a、第一锥状外周面57b、第二筒状外周面57c、第二锥状外周面(锥状外周面)57d、第三锥状外周面57e、第四锥状外周面57f。即,内侧构件52在外周面57的至少一部分的区域具有第二锥状外周面(锥状外周面)57d。内侧构件52的第一筒状外周面57a的下部的区域、第一锥状外周面57b、第二筒状外周面57c、第二锥状外周面57d、第三锥状外周面57e及第四锥状外周面57f划分流通路70的径向的内侧。另外,在本实施方式中,将内侧构件52的外周面57设为具有第一筒状外周面57a、第一锥状外周面57b、第二筒状外周面57c、第二锥状外周面57d、第三锥状外周面57e和第四锥状外周面57f的外周面57,但并不限定于此,只要是在至少一部分的区域具有第二锥状外周面(锥状外周面)57d的外周面57即可。
[0124] 内侧构件52的第一筒状外周面57a形成为沿上下方向延伸的圆筒状,设置在内侧构件52的上端部。第一筒状外周面57a的上部的区域以与固定构件54的插入部61的内周面61b相向的状态接近或接触。第一筒状外周面57a的上部的区域与固定构件54的插入部61的内周面61b之间由密封构件63密封。第一筒状外周面57a的下部的区域配置在从外侧构件51的第一筒状内周面56a的下部的区域向径向的内侧离开的位置,从径向的内侧与外侧构件
51的第一筒状内周面56a相向。第一筒状外周面57a的下部的区域划分从流通路70流出前的存在被处理流体等的空间(后述的流出区域70d)的径向的内侧。
[0125] 内侧构件52的第一锥状外周面57b是形成为锥状(圆锥状)的外周面,从第一筒状外周面57a的下端向下方延伸。第一锥状外周面57b形成为越从下方朝向上方末端越细的锥状。即,第一锥状外周面57b以从第一筒状外周面57a的下端扩径的方式向下方延伸。第一锥状外周面57b的成为锥的顶部的位置(省略图示)位于中心轴CL上。第一锥状外周面57b划分从流通路70流出前的存在被处理流体等的空间(后述的流出区域70d)的径向的内侧。
[0126] 内侧构件52的第二筒状外周面57c形成为沿上下方向延伸的圆筒状,从第一锥状外周面57b的下端向下方延伸。即,第二筒状外周面57c形成为直径比第一筒状外周面57a大。第二筒状外周面57c配置在从外侧构件51的第一筒状内周面56a的下部的区域和第一锥状内周面56b的上端部的区域向径向的内侧离开的位置,相对于双方的区域从径向的内侧相向。第二筒状外周面57c划分从流通路70流出前的存在被处理流体等的空间(后述的流出区域70d)的径向的内侧。
[0127] 内侧构件52的第二锥状外周面57d是形成为锥状(圆锥状)的外周面,从第二筒状外周面57c的下端向下方延伸。第二锥状外周面57d以从外侧构件51的第一锥状内周面56b向径向的内侧离开的状态与第一锥状内周面56b相向。在本实施方式中,第二锥状外周面57d形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。在第二锥状外周面57d与第一锥状内周面
56b之间划分出能够处理被处理流体的空间(后述的处理区域70c)。即,第二锥状外周面57d划分能够处理被处理流体的处理区域70c的径向的外侧。如图7所示,成为第二锥状外周面
57d的锥角的顶部的位置(省略图示)位于中心轴CL上。第二锥状外周面57d的锥的顶角θ2与第一锥状内周面56b的锥的顶角θ1相同,设定为5度以上且120度以下。这样,第一锥状内周面56b及第二锥状外周面57d的锥的顶角θ1、θ2设定为5度以上且120度以下的相互相同的角度。另外,第二锥状外周面57d的锥的顶角θ2与第一锥状内周面56b的锥的顶角θ1同样,更优选为10度以上且90度以下,进一步优选为15度以上且55度以下。
[0128] 内侧构件52的第三锥状外周面57e是形成为锥状(圆锥状)的外周面,从第二锥状外周面57d的下端向下方延伸。第三锥状外周面57e形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。如图7所示,第三锥状外周面57e在轴向的截面上划分越朝向上方流通路径70的宽度越窄的空间(后述的缩小区域70b)的径向的内侧。成为第三锥状外周面57e的锥的顶部的位置(省略图示)位于中心轴CL上。第三锥状外周面57e的锥的顶角被设定得比第二锥状外周面57d的锥的顶角θ2大。
[0129] 内侧构件52的第四锥状外周面57f是形成为锥状(圆锥状)的外周面,从第三锥状外周面57e的下端延伸到内侧构件52的下端。第四锥状外周面57f形成为越从上方朝向下方末端越细的锥状。如图7所示,第四锥状外周面57f在轴向的截面上划分越朝向上方流通路径70的宽度越窄的空间(后述的缩小区域70b)的径向的内侧。成为第四锥状外周面57f的锥的顶部的位置(与内侧构件52的下端大致相同的位置)位于中心轴CL上。第四锥状外周面57f的锥的顶角θ4被设定得比第三锥状外周面57e的锥的顶角大。另外,第四锥状外周面57f的锥的顶角θ4被设定得比外侧构件51的第二锥状内周面56c的锥的顶角θ3小(θ4<θ3)。
[0130] 间隙调整部53的差动螺钉55是通过使内侧构件52相对于固定构件54沿上下方向滑动移动,能够调整第一锥状内周面56b与第二锥状外周面57d之间的分离距离L(以下,有时简称为“间隙距离L”)的构件。即,具有固定构件54和差动螺钉55的间隙调整部53通过使外侧构件51和内侧构件52沿上下方向相对移动,能够调整第一锥状内周面56b和第二锥状外周面57d之间的间隙距离L。差动螺钉55一体地具有轴部55a和手柄部55b。
[0131] 差动螺钉55的轴部55a沿轴向直线状地延伸,插通形成有固定构件54的内螺纹部30的贯通孔、形成有内侧构件52的内螺纹部35的贯通孔以及弹簧64的内径部。轴部55a的上端从固定构件54向上方突出。轴部55a具有与固定构件54的内螺纹部30螺合的第一外螺纹部38和与内侧构件52的内螺纹部35螺合的第二外螺纹部39。另外,在本实施方式中,在内侧构件52的被支承部34设有内螺纹部35,在差动螺钉55设有第二外螺纹部39,但并不限定于此。例如,也可以在内侧构件52的被支承部34,代替内螺纹部35而设置外螺纹部,将与该外螺纹部螺合的内螺纹部取代第二外螺纹部39而设置在差动螺钉55上。
[0132] 差动螺钉55的手柄部55b是差动螺钉55的操作部,从轴部55a的上端部向径向的外侧延伸。使用者通过把持手柄部55b使轴部55a旋转,能够使内侧构件52相对于外侧构件51沿轴向滑动移动。
[0133] 接着,对划分在外侧构件51的内周面56与内侧构件52的外周面57之间的流通路70进行说明。
[0134] 在组装了微反应器50的状态下,供被处理流体从下侧向上侧流通的流通路70被划分在外侧构件51的内周面56与内侧构件52的外周面57之间。本实施方式的流通路70具有4个区域。流通路70的4个区域从下开始依次为流入区域70a、缩小区域70b、处理区域70c、流出区域70d。
[0135] 流通路70的流入区域70a是流入流通路70的被处理流体最初流通的空间,以中心轴CL为中心从外侧构件51的下端开口51b向上方延伸。在流入区域70a中,由与上述第一实施方式相同的压送系统压送的被处理流体从下端开口51b向上方流入。
[0136] 流通路70的缩小区域70b是从流入区域70a的上端向上方扩径的区域。缩小区域70b的宽度(轴向的截面的内侧构件52的外周面57与外侧构件51的内周面56之间的分离距离)越朝向上方越窄。
[0137] 流通路70的处理区域70c是间隙距离L微小且能够处理被处理流体的微流路,被划分在内侧构件52的第二锥状外周面57d与外侧构件51的第一锥状内周面56b之间。与本实施方式的处理区域70c的轴向正交的截面中的直径越从下侧朝向上侧越大。另外,本实施方式的处理区域70c的间隙距离L从下侧到上侧是恒定的。
[0138] 微反应器50的使用状态下的处理区域70c的间隙距离L优选为0.1μm以上且3mm以下。通过将间隙距离L设定在上述范围,能够形成为能够对被处理流体高效地进行处理的微小的流路。
[0139] 流通路70的流出区域70d是通过处理区域70c的被处理流体等流入的空间。流出区域70d位于处理区域70c的上方,与处理区域70c连通,上方被划分为固定构件54的下表面61c。流出区域70d的内侧构件52的外周面57与外侧构件51的内周面56之间的分离距离被设定得比处理区域70c的间隙距离L宽。在流出区域70d连通有外侧构件51的流出口58,由微反应器50处理后的处理物从流出区域70d经由流出口58及流出路59向外部流出。
[0140] 划分流通路70的内侧构件52的外周面57及外侧构件51的内周面56在轴向为上下方向的状态下,不具有在流通路70中流通的被处理流体等有可能积存的水平部。
[0141] 内侧构件52的外周面57及外侧构件51的内周面56的原材料与上述第一实施方式同样,能够根据被处理流体的种类适当选择金属等。另外,划分流通路70的内侧构件52的外周面57及外侧构件51的内周面56与上述第一实施方式同样,优选由耐腐蚀材料涂敷。
[0142] 接着,对用微反应器50进行处理时的被处理流体的流动进行说明。
[0143] 如图7中的空心箭头f1所示,被处理流体首先从压送系统压送,从微反应器50的外侧构件51的下端开口51b沿着轴向向上方流入流通路70的流入区域70a。流入到流入区域70a的被处理流体向上方的缩小区域70b流入,在缩小区域70b沿着内侧构件52的第四锥状外周面57f一边向径向的外侧扩展一边上升。在缩小区域70b中,缩小区域70b的宽度越朝向上方越窄,且缩小区域70b的直径越朝向上方越大,因此,被处理流体一边慢慢地从轴向沿圆周方向改变流动一边向上方的处理区域70c流入。流入到处理区域70c的被处理流体通过适当设定的间隙距离L一边维持圆周方向的流动一边在微小的流路中被高效地施加力而被处理。在被处理区域70c处理过的被处理流体等向上方的流出区域70d流入。如图7中的空白箭头f2所示,流入到流出区域70d的被处理流体等作为处理物从流出区域70d的流出口58向微反应器50的外部流出,例如储存在储存槽中。
[0144] 另外,将微反应器50设为使用状态时的使用方法及清洗或灭菌时的使用方法与上述第一实施方式相同,因此省略其说明。
[0145] 在如上所述构成的微反应器50中,外侧构件51和内侧构件52的相对旋转被限制,另外,由于具备能够调整间隙距离L的间隙调整部53,因此与上述第一实施方式同样,能够提供能够抑制被处理流体(被处理物)的流通路70的长度和处理时间,且部件数量少,能够以简单的结构抑制制作成本的微反应器50。
[0146] 另外,由于被处理流体向流通路70的流入口是外侧构件51的下端开口51b的一个部位,因此,能够形成为更简单的结构。
[0147] 另外,由于在流通路70的处理区域70c的跟前设有缩小区域70b,因此缩小区域70b作为用于向处理区域70c供给被处理流体的集管发挥功能,能够利用缩小区域70b保持(例如均匀地保持)处理区域70c的压力。由此,能够抑制处理区域70c内的空洞的产生和气蚀的产生。
[0148] 另外,在内侧构件52的被支承部34与固定构件54的盖部60之间配置弹簧64,在弹簧64的内径部插通有差动螺钉55的轴部55a。因此,通过包围差动螺钉55的轴部55a的弹簧64,也能够有效地抑制由差动螺钉55的间隙引起的内侧构件52的移动。
[0149] 另外,在本实施方式中,设置了作为被处理流体的流入口发挥功能的一个下端开口51b,但并不限定于此,与上述第一实施方式同样,也可以在多处设置被处理流体的流入口。
[0150] 另外,在本实施方式中,在划分流通路70的内侧构件52的外周面57及外侧构件51的内周面56上,未设有在流通路70中流通的被处理流体等有可能停留的水平部,但并不限定于此。
[0151] 另外,在本实施方式中,间隙调整部53由固定在外侧构件51上的固定构件54和安装在固定构件54及内侧构件52上的差动螺钉55构成,但并不限定于此,能够将使外侧构件51和内侧构件52在上下方向上相对移动而能够调节间隙距离L的各种结构作为间隙调整部
53来应用。
[0152] 附图标记的说明
[0153] 10、50:微反应器
[0154] 11、51:外侧构件
[0155] 12、52:内侧构件
[0156] 13、53:间隙调整部
[0157] 14、54:固定构件
[0158] 15、55:差动螺钉
[0159] 16、56:内周面
[0160] 16b:锥状内周面
[0161] 17、57:外周面
[0162] 17c:锥状外周面
[0163] 21:多个流入口(多个被处理物流入口)
[0164] 25:套管
[0165] 40、70:流通路
[0166] 40a、70c:处理区域
[0167] 56b:第一锥状内周面(锥状内周面)
[0168] 57d:第二锥状外周面(锥状外周面)
[0169] L:间隙距离
[0170] S1、S2、S3:压送系统