特開 2023-162937 液体混合装置及び液体混合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023162937

(43)【公開日】2023-11-09

(54)【発明の名称】液体混合装置及び液体混合方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/40 20220101AFI20231101BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20231101BHJP

   B01F 33/30 20220101ALI20231101BHJP

   B01F 33/40 20220101ALI20231101BHJP

   B01F 35/214 20220101ALI20231101BHJP

   B01F 35/213 20220101ALI20231101BHJP

   B01F 35/22 20220101ALI20231101BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20231101BHJP

   B01F 35/83 20220101ALI20231101BHJP

【ＦＩ】

B01F23/40

B01J19/00 321

B01F33/30

B01F33/40

B01F35/214

B01F35/213

B01F35/22

B01F35/71

B01F35/83

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022073661

(22)【出願日】2022-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100113170

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 和久

(72)【発明者】

【氏名】中村 太一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 大哲

(72)【発明者】

【氏名】名木野 俊文

【テーマコード（参考）】

4G035

4G036

4G037

4G075

【Ｆターム（参考）】

4G035AB37

4G035AB54

4G035AE02

4G035AE13

4G036AC02

4G036AC70

4G037AA02

4G037AA18

4G037BA01

4G037BB01

4G037BC03

4G037BD04

4G037BD10

4G037EA01

4G075AA13

4G075BA10

4G075BB05

4G075BD13

4G075BD15

4G075BD27

4G075DA02

4G075DA04

4G075DA05

4G075EB50

4G075FB06

4G075FB12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】スラグ流を形成する混合流体の、スラグ流のセル体積比の変動を抑制可能な液体混合装置を提供する。
【解決手段】液体混合装置１００は、互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体と、第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体とを、混合流路４０に送入する流体送入部２００であって、第１の流体を、第１流体送入量で混合流路に送入し、第２の流体を、第１の流体の流れと交差する方向から送入して、合流後の混合流路内に、第１の流体のセルと第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させ、スラグ流に対して吸光度を検知する吸光度検知部６０と、検知された吸光度に基づき、スラグ流における第１の流体のセルと第２の流体のセルとのセル体積比を算出するセル体積比算出部と、算出されたセル体積比に基づいて流体送入部の流体送入を制御する流体送入制御部８０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の流体を混合流路に導入して混合させる液体混合装置であって、
互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体と、前記第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体とを、前記混合流路に送入する流体送入部であって、前記第１の流体を、第１流体送入量で前記混合流路に送入し、前記第２の流体を、前記混合流路に送入された前記第１の流体の流れと交差する方向から、前記第１流体送入量に対して第２流体送入量で前記混合流路に送入して、前記第２の流体が合流した後の前記混合流路内に、前記第１の流体のセルと前記第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させる、前記流体送入部と、
送入された前記第１の流体と前記第２の流体とを合流させて下流側に流れる混合流路と、
前記スラグ流に対して吸光度を検知する吸光度検知部と、
検知された前記吸光度に基づき、前記スラグ流における前記第１の流体のセルと前記第２の流体のセルとのセル体積比を算出するセル体積比算出部と、
算出された前記セル体積比に基づいて前記流体送入部の流体送入を制御する流体送入制御部と、
を備える、
液体混合装置。

【請求項2】

送入量調整判定部を更に備え、
前記送入量調整判定部は、
前記セル体積比算出部により算出された前記セル体積比と、所定のセル体積比の基準値とを比較することによって、前記第２流体送入量の調整を判定し、
前記流体送入制御部は、判定された前記第２流体送入量の調整に基づいて、前記第２流体送入量を制御する、
請求項１に記載の液体混合装置。

【請求項3】

前記吸光度検知部は、
第１の波長の光に対する前記スラグ流の吸光度と第２の波長の光に対する前記スラグ流の吸光度とを検知するように構成され、
前記第１の波長の光に対し、前記第１の流体が前記第２の流体よりも高い吸収率を有し、前記第２の波長の光に対し、前記第２の流体が前記第１の流体よりも高い吸収率を有する、
請求項１又は２に記載の液体混合装置。

【請求項4】

前記流体送入部は、流量調整手段を含み、
前記流体送入制御部は、前記流量調整手段を動作させることによって、前記第２流体送入量を制御する、
請求項１又は２に記載の液体混合装置。

【請求項5】

複数の流体を混合流路に導入して混合させるための液体混合方法であって、
流体送入ステップであって、互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体を、第１流体送入量で前記混合流路に送入し、前記第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体を、前記混合流路に送入された前記第１の流体の流れと交差する方向から、前記第１流体送入量に対して第２流体送入量で前記混合流路に送入して、前記第２の流体が合流した後の前記混合流路内に、前記第１の流体のセルと前記第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させる、前記流体送入ステップと、
前記スラグ流に対して吸光度を検知するステップと、
検知された前記吸光度に基づき、前記スラグ流における前記第１の流体のセルと前記第２の流体のセルとのセル体積比を算出するステップと、
算出された前記セル体積比に基づいて前記第２流体送入量を制御するステップと、
を含む、
液体混合方法。

【請求項6】

前記第２の流体が送入された後の前記混合流路で流れるスラグ流に対して吸光度を検知するステップは、
第１の波長の光に対する前記スラグ流の吸光度を検知することと、第２の波長の光に対する前記スラグ流の吸光度を検知することと、
を含み、
前記第１の波長の光に対し、前記第１の流体が前記第２の流体よりも高い吸収率を有し、前記第２の波長の光に対し、前記第２の流体が前記第１の流体よりも高い吸収率を有する、
請求項５に記載の液体混合方法。

【請求項7】

前記算出された前記セル体積比に基づいて前記第２流体送入量を制御するステップは、
算出された前記セル体積比と、所定のセル体積比の基準値とを比較することによって、前記第２流体送入量の調整を判定するステップと、
判定された前記第２流体送入量の調整に基づいて、前記第２流体送入量を制御するステップと、
を更に含む、
請求項５又は６に記載の液体混合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、互いに可溶性を有する液体同士を、微細流路内で混合するための装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、互いに可溶性を有する液体（反応剤）同士を、微細な流路の流れの中で混合し、反応を行わせることにより、所望の反応生成物を生産するための反応製造方法として、いわゆるマイクロチャネルリアクタと呼ばれる流路形成体を用いるものが知られている。マイクロチャネルリアクタは、表面に多数の微小溝が形成された基体を備え、これらの溝により構成された微細流路は、液体反応物の反応場として利用される。

【0003】

液体反応物を微細流路内に流すことにより、単位体積あたりにおける液体同士の接触表面積を飛躍的に増大させることができる。微細流路内の液体反応物の混合を促進することによって、液体反応物の混合が完了するまでに必要な微細流路の流路長を短縮することができる。これによりマイクロチャネルリアクタ全体の小型化を可能にするとともに、液体反応物の混合中に不要な副反応の発生を抑制することができる。

【0004】

微細流路内の液体の混合を促進するための手段として、微細流路内に、混合する液体に対して不溶性を有する流体を導入することによって強制的にスラグ流を形成する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

ここにいう「スラグ流」とは、気体と液体、又は水性液体と油性液体などの互いに親和性のない流体が同時に微細流路内で流れる場合に、一方の流体からなる第１流体相と他方の流体からなる第２流体相とが、微細流路の長手方向に沿って交互に並んで流れるものをいう。スラグ流内では、親和性のない流体が互いに相界面によって区切られて、交互に並ぶ第１流体相のセルと、第２流体相のセルとが形成される。このとき、流体相のセル内に循環流が発生し、局所的な攪拌作用が生じる。なお、ここにいう「セル」は、「スラグ」とも呼ばれ、微細流路内に交互に並んで流れる流体柱である。

【0006】

反応製造において、微細流路内にスラグ流を形成させ、流体相のセル内に発生した循環流の攪拌作用を利用することによって、液体反応物の混合を促進することができる。本明細書では、スラグ流の形成において、混合する液体を、「混合対象液体」を称し、混合する液体に対して不溶性を有する流体を、「不溶流体」を称す。

【0007】

スラグ流において、混合対象液体のセルが小さいほど、循環流による混合促進効果が高まる。スラグ流の混合促進効果を利用する反応製造において、スラグ流における混合対象液体のセルと不溶流体のセルとの体積の比を一定の範囲内に保つことが望ましい。具体的には、上記体積の比が小さいほど、循環流が混合促進に寄与する度合いが高いが、不溶流体のセルの割合の増加により生産効率が低下するとともに、混合流路内の圧力損失の増加や不溶流体の消費量の不必要な増加にもつながる。反対に、上記体積の比が大きいほど、生産効率が向上するが、循環流による混合促進効果の低下により反応生成物の品質低下が生じる場合がある。従来、スラグ流を利用する反応製造において、スラグ流における混合対象液体のセルの体積と不溶流体のセルの体積との比（以下、「セル体積比」を称す）は、混合対象液体の送入量に対する不溶流体の送入量（以下、「不溶流体の相対送入量」を称す）によって予め設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３－６１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

例えば、特許文献１に記載の液体混合装置では、スラグ流を形成するための不溶流体の相対送入量は、混合反応を開始する前の設定値で決定され、混合反応中に不溶流体の送入について調整手段が設けられていない。しかしながら、反応製造中に流体供給の安定性などの影響で、不溶流体の相対送入量の実績値のバラつきが発生し、セル体積比が変動する場合がある。不溶流体の送入について調整手段がないため、反応製造中にスラグ流のセル体積比の変動に対応できない。その結果、反応生成物の品質や生産性の変動が生じる課題を有している。したがって、スラグ流のセル体積比の変動による反応生成物の生産の不具合を一層抑えるという観点において、従来の液体混合装置の構成は未だ改善の余地がある。

【0010】

本開示は、上記従来の課題を解決するものであって、スラグ流が形成された混合流体において、スラグ流のセル体積比の変動を抑制することができる液体混合装置及び液体混合方法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】

【0011】

上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る液体混合装置は、複数の流体を混合流路に導入して混合させる液体混合装置であって、互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体と、第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体とを、混合流路に送入する流体送入部であって、第１の流体を、第１流体送入量で混合流路に送入し、第２の流体を、混合流路に送入された第１の流体の流れと交差する方向から、第１流体送入量に対して第２流体送入量で混合流路に送入して、第２の流体が合流した後の混合流路内に、第１の流体のセルと第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させる、前記流体送入部と、送入された第１の流体と第２の流体とを合流させて下流側に流れる混合流路と、スラグ流に対して吸光度を検知する吸光度検知部と、検知された吸光度に基づき、スラグ流における第１の流体のセルと第２の流体のセルとのセル体積比を算出するセル体積比算出部と、算出されたセル体積比に基づいて流体送入部の流体送入を制御する流体送入制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本開示の一態様に係る液体混合装置によれば、スラグ流が形成された混合流体において、スラグ流のセル体積比の変動を抑制することができ、安定な品質及び生産性を有する反応生産物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の実施の形態に係る液体混合装置の構成の一例を示す概略図である。

【図2A】図１の液体混合装置の混合流路に形成されたスラグ流の一例を示す図である。

【図2B】図１の液体混合装置の混合流路に形成されたスラグ流の他の一例を示す図である。

【図3】図１に示す流体送入制御機構の演算装置の一構成例を示すブロック図である。

【図4】図３の演算装置のプログラムのフローチャートである。

【図5】本開示の実施形態に係る液体混合装置の液体混合プロセスのフローチャートを示す図である。

【図6A】本開示の実施の形態に係る液体混合装置の液体混合プロセスの実施例１の一例による流体送入の制御を示す図である。

【図6B】本開示の実施の形態に係る液体混合装置の液体混合プロセスの実施例２の一例による流体送入の制御を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本開示の第１態様によれば、複数の流体を混合流路に導入して混合させる液体混合装置であって、互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体と、第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体とを、混合流路に送入する流体送入部であって、第１の流体を、第１流体送入量で混合流路に送入し、第２の流体を、混合流路に送入された第１の流体の流れと交差する方向から、第１流体送入量に対して第２流体送入量で混合流路に送入して、第２の流体が合流した後の混合流路内に、第１の流体のセルと第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させる、前記流体送入部と、送入された第１の流体と第２の流体とを合流させて下流側に流れる混合流路と、スラグ流に対して吸光度を検知する吸光度検知部と、検知された吸光度に基づき、スラグ流における第１の流体のセルと第２の流体のセルとのセル体積比を算出するセル体積比算出部と、算出されたセル体積比に基づいて流体送入部の流体送入を制御する流体送入制御部と、を備える、液体混合装置を提供する。

【0015】

この態様によれば、スラグ流が形成された混合流体において、スラグ流のセル体積比の変動を抑制することができ、安定な品質及び生産性を有する反応生産物を提供することができる。

【0016】

本開示の第２態様によれば、送入量調整判定部を更に備え、送入量調整判定部は、セル体積比算出部により算出されたセル体積比と、所定のセル体積比の基準値とを比較することによって、第２流体送入量の調整を判定し、流体送入制御部は、判定された第２流体送入量の調整に基づいて、第２流体送入量を制御する、第１態様に記載の液体混合装置を提供する。

【0017】

本開示の第３態様によれば、吸光度検知部は、第１の波長の光に対するスラグ流の吸光度と第２の波長の光に対するスラグ流の吸光度とを検知するように構成され、第１の波長の光に対し、第１の流体が第２の流体よりも高い吸収率を有し、第２の波長の光に対し、第２の流体が第１の流体よりも高い吸収率を有する、第１又は第２態様に記載の液体混合装置を提供する。

【0018】

本開示の第４態様によれば、流体送入部は、流量調整手段を含み、流体送入制御部は、流量調整手段を動作させることによって、第２流体送入量を制御する、第１から第３態様のいずれか１つに記載の液体混合装置を提供する。

【0019】

本開示の第５態様によれば、複数の流体を混合流路に導入して混合させるための液体混合方法であって、流体送入ステップであって、互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体を、第１流体送入量で混合流路に送入し、第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体を、混合流路に送入された第１の流体の流れと交差する方向から、第１流体送入量に対して第２流体送入量で混合流路に送入して、第２の流体が合流した後の混合流路内に、第１の流体のセルと第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させる、流体送入ステップと、スラグ流に対して吸光度を検知するステップと、検知された吸光度に基づき、スラグ流における第１の流体のセルと第２の流体のセルとのセル体積比を算出するステップと、算出されたセル体積比に基づいて第２流体送入量を制御するステップと、を含む、液体混合方法を提供する。

【0020】

本開示の第６態様によれば、第２の流体が送入された後の混合流路で流れるスラグ流に対して吸光度を検知するステップは、第１の波長の光に対するスラグ流の吸光度を検知することと、第２の波長の光に対するスラグ流の吸光度を検知することと、を含み、第１の波長の光に対し、第１の流体が第２の流体よりも高い吸収率を有し、第２の波長の光に対し、第２の流体が第１の流体よりも高い吸収率を有する、第５態様に記載の液体混合方法を提供する。

【0021】

本開示の第７態様によれば、算出されたセル体積比に基づいて第２流体送入量を制御するステップは、算出されたセル体積比と、所定のセル体積比の基準値とを比較することによって、第２流体送入量の調整を判定するステップと、判定された第２流体送入量の調整に基づいて、第２流体送入量を制御するステップと、を更に含む、第５又は第６態様に記載の液体混合方法を提供する。

【0022】

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

【0023】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

【0024】

本開示の実施の形態に係る液体混合装置及び液体混合方法について、図１乃至図５Ｂを参照しながら説明する。添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。なお、図面において実質的に同一の部材については、同一の符号を付している。

【0025】

（実施の形態）
《液体混合装置》
図１は、本開示の実施の形態１に係る液体混合装置１００の構成の一例を示す概略図である。図１に示す液体混合装置１００は、流体送入部２００と、混合流路４０と、回収容器５０と、流体送入制御機構３００とを備えている。

【0026】

液体混合装置１００は、複数の流体を混合流路に導入して混合させるために利用することができる。図１に示す液体混合装置１００において、互いに可溶性を有する複数の混合対象液体と、複数の混合対象液体に対して不溶性を有する不溶流体とが、流体送入部２００から順に混合流路４０に送入される。混合流路４０において、送入された複数の流体が合流して回収容器５０に向かって流れる。流体送入制御機構３００は、不溶流体が合流した後の混合流路において形成されたスラグ流に対して吸光度を検知して、流体送入部２００の流体送入を制御する。また、図１の矢印Ａ１，Ａ２、Ｂ１，Ｂ２、及びＣは、流体の流れ方向を示し、矢印Ｄ、Ｅ、及びＦは、流体送入の制御にかかるデータ又は信号の伝送方向を示している。なお、液体混合装置１００におけるデータ又は信号の伝送は、有線接続によって実現されてもよく、無線接続によって実現されてもよい。以下、液体混合装置１００の構成要素及び動作について、詳細に説明する。

【0027】

＜流体送入部＞
流体送入部２００は、第１液体供給部１０と、第２液体供給部２０と、不溶流体導入部３０とを含む。第１液体供給部１０と第２液体供給部２０とは、それぞれ互いに可溶性を有する第１液体と第２液体とを混合流路４０に供給し、不溶流体導入部３０は、第１液体及び第２液体に対して不溶性を有する不溶流体を混合流路４０に送入する。

【0028】

本実施の形態では、第１液体供給部１０と、第２液体供給部２０と、不溶流体導入部３０とは、それぞれ、流体容器１２，２２，３２と、これらの流体容器と混合流路４０とをそれぞれ接続する配管１４，２４，３４とを含む。更に、第１液体それぞれの流体容器１２，２２，３２内の流体を、それぞれ配管１４，２４，３４を通して混合流路４０に送入するポンプ１６，２６，３６を含むことができる。

【0029】

第１液体供給部１０と第２液体供給部２０とにより供給される第１液体と第２液体とは、それぞれ図示方向Ａ１，Ａ２に沿って、混合流路４０に送入され、合流点Ｐ１で合流し、合流した混合対象液体は、混合流路４０に沿って図示下流方向Ｃへ流れる。本実施の形態では、２種の液体を接触させ、混合させる例を示しているが、３種以上の液体を混合させる場合、流体送入部２００において、第１液体供給部１０と第２液体供給部２０と同様の構成を更に並列に配置してもよい。

【0030】

不溶流体導入部３０により送入される不溶流体は、図示方向Ｂ１，Ｂ２に沿って、混合流路４０に送入された混合対象液体の流れと交差する方向から混合流路４０に導入され、合流点Ｐ２において混合対象液体と合流する。本実施の形態では、不溶流体は、混合対象液体が混合流路４０に送入された合流点Ｐ１の位置よりも下流側の合流点Ｐ２の位置で混合流路４０に導入されたが、本開示はこれに限定されない。例えば、合流点Ｐ１の位置において、混合対象液体と不溶流体とを同時に混合流路４０に導入してもよい。このように導入された混合対象液体と不溶流体とは、合流した後の混合流路４０内において、混合対象液体からなるセルと不溶流体からなるセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成することができる。形成されたスラグ流は、混合流路４０に沿って、更に図示下流方向Ｃへ流れ、混合流路４０の終端Ｐ３において回収容器５０に流入する。混合流路４０内で形成されたスラグ流について後段で詳述する。

【0031】

本実施の形態では、第１液体及び第２液体は水溶液であるが、本開示はこれに限定されない。第１液体及び第２液体は、互いに可溶性を有するものであればよく、水溶性、非水溶性を問わない。例えば、第１液体及び第２液体は水性液体であってもよく、油性液体であってもよい。また、第１液体と第２液体との混合比は自由に設定することができる。

【0032】

本開示に係る不溶流体は、本実施の形態では主成分がシクロヘキサンであるが、本開示はこれに限定されない。不溶流体は、混合対象液体に対して不溶性を有するものであればよい。また、不溶流体は、液体であってもよく、気体であってもよい。例えば、混合対象液体が水又は水溶液である場合には、不溶流体は、例えば、非水溶性の油性液体、又はガスを使用することができる。また、混合対象液体が油性液体である場合には、不溶流体は、例えば、水を用いることができる。なお、不溶流体としてガスが用いられる場合、流体容器３２に代えて、ガスボンベを設けることができ、ガスボンベの圧力によって配管３４を通して所定量のガスを混合流路４０に圧送することができる。

【0033】

本実施の形態では、ポンプ１６，２６，３６は、それぞれ第１液体、第２液体、不溶流体を、流体容器から混合流路へ送入するときの流量調整手段として用いることができる。また、本開示はこれに限定されることなく、別途の流量調整手段、例えば、流量計、比例制御供給弁等（図示せず）を設けてもよい。なお、不溶流体としてガスが用いられる場合には、不溶流体の流量調整手段として、例えば、ガス流量調整器（図示せず）を設けることができる。本実施の形態では、不溶流体導入部３０のポンプ３６が流体送入制御機構３００の流体送入制御部８０に電気的に接続され、混合反応中に流体送入制御部８０の制御によって動作することによって、不溶流体の送入量を制御することができる。これについて、後段で詳述する。

【0034】

また、第１液体供給部１０と第２液体供給部２０とは、用途により恒温槽等を設けて、混合流路４０に供給される第１液体及び第２液体の温度を一定に保ってもよい。本実施の形態では恒温槽等を省略し、図示していない。

【0035】

＜混合流路＞
流体送入部２００により送入されたそれぞれの流体が混合流路４０で合流する。混合流路４０は、微小溝により構成されてもよく、本実施の形態では、第１流路部４１と第２流路部４２とを含む。第１流路部４１は、上流側の合流点Ｐ１から、下流側の合流点Ｐ２までの流路であって、内部に第１液体と第２液体とが合流した混合対象液体が流れている。第２流路部４２は、下流側の合流点Ｐ２から、終端Ｐ３までの流路であって、内部に混合対象液体と不溶流体とが合流して形成されたスラグ流が流れている。なお、図１において、混合流路４０が直線状に示しているが、本開示はこれに限定されない。混合流路４０は、例えば、湾曲の流路部を含んでもよく、用途に応じて任意の長さで構成されてもよい。

【0036】

本実施の形態では、第２流路部４２の付近には、吸光度測定器６１が配置され、第２流路部４２内で流れるスラグ流に対して吸光度を検出する。吸光度測定器６１は、スラグ流に接触することなく、第２流路部４２の外部から吸光度を検出することができ、混合反応に影響を与えない利点がある。吸光度測定器６１については、後段で詳述する。内部で流れるスラグ流の吸光度を検出するため、第２流路部４２は、透明又は半透明素材で構成されることが望ましい。具体的には、例えば、スラグ流が流路の外部から視認できるように、第２流路部４２は、透明なガラス製流路であってもよく、半透明なＰＦＡ又はＰＴＦＥ製のチューブを用いて構成されてもよい。

【0037】

図１に示すように、混合流路４０の第２流路部４２内に、混合対象液体と不溶流体とが合流してスラグ流が形成される。第２流路部４２内で流れているスラグ流の様子について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。図２Ａは、図１の液体混合装置の混合流路に形成されたスラグ流の一例１１０を示す図である。図２Ｂは、図１の液体混合装置の混合流路に形成されたスラグ流の他の一例２１０を示す図である。なお、以下の説明において、説明の便利のために、混合流路に送入された複数の混合対象液体を含む流体を、「第１の流体」と称し、混合対象液体に対して不溶性を有する不溶流体を、「第２の流体」と称す。

【0038】

＜スラグ流＞
図２Ａに示すように、本実施の形態では、第２流路部４２ａ内に流れているスラグ流１１０は、第１液体及び第２液体を含む第１の流体のセル１１ａ，１２ａと、不溶流体からなる第２の流体のセル１１ｂ，１２ｂ，１３ｂと、を含む。第１の流体のセル１１ａ，１２ａと第２の流体のセル１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとは、第２流路部４２ａに沿って交互に並んで下流方向Ｃに流れる。

【0039】

スラグ流１１０において、第１の流体のセル１１ａ，１２ａ内に、循環流Ｃ１１が発生し、局所的な攪拌作用が生じる。これによって、第１の流体のセル１１ａ，１２ａ内の液体混合が促進される。また、図２Ａに示すように、第１の流体のセル１１ａ，１２ａは、セル長Ｌ１１ａを有し、第２の流体のセル１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、セル長Ｌ１１ｂを有する。

【0040】

以下の説明において、セル長は、対象となるスラグ流における複数の第１の流体のセル又は複数の第２の流体のセルの平均長さを示す。また、本明細書において、スラグ流における第１の流体のセルと第２の流体のセルとは、均一の断面積を有する液柱の形状とする。この場合、当該スラグ流における第１の流体のセルと第２の流体のセルのセル体積比は、第１の流体のセルと第２の流体のセルとのセル長の比で表すことができる。すなわち、スラグ流１１０のセル体積比は、Ｌ１１ａ／Ｌ１１ｂである。当該セル体積比は、第２の流体の相対送入量の変化、すなわち、第１の流体の送入量（以下、「第１流体送入量」を称す）に対する第２の流体の送入量（以下、「第２流体送入量」を称す）の変化によって変動する。

【0041】

例えば、図２Ｂに示すスラグ流２１０は、図２Ａに示すスラグ流１１０に対し、第２流体送入量を増加して形成されたスラグ流である。図示のように、第２流路部４２ｂ内に流れているスラグ流２１０は、第１の流体のセル２１ａ，２２ａ，２３ａと、第２の流体のセル２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂと、を含む。第１の流体のセル２１ａ，２２ａ，２３ａと、第２の流体のセル２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂとは、第２流路部４２ｂに沿って交互に並んで下流方向Ｃに流れる。

【0042】

図示のように、スラグ流２１０において、第２流体送入量の増加につれ、第２の流体のセルの占有率が増加し、より小さく分断された第１の流体のセルが形成されている。より小さい第１の流体のセル２１ａ，２２ａ，２３ａのそれぞれには、スラグ流１１０内の循環流Ｃ１１よりも更に細かな循環流Ｃ２１が形成されている。スラグ流２１０のセル体積比Ｌ２１ａ／Ｌ２１ｂは、スラグ流１１０のセル体積比Ｌ１１ａ／Ｌ１１ｂよりも小さい値を有する。

【0043】

前述したように、反応製造において、安定な品質及び生産性を有する反応生産物を提供するためには、スラグ流のセル体積比を所定の範囲内に維持することが望ましい。スラグ流のセル体積比は、混合反応を開始する前に第１流体送入量と第２流体送入量との設定により予め設定することができる。しかしながら、混合反応中に、第２流体送入量の実績値のバラつきによって、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、混合流路内のスラグ流のセル体積比が変動する場合がある。本実施の形態では、流体送入制御機構３００によって、混合流路内のスラグ流のセル体積比の変動を把握し、それに基づいて流体送入部の流体送入を制御することによって、スラグ流のセル体積比の変動を抑制することができる。以下、流体送入制御機構３００の構成について、図１及び図３を参照して詳細に説明する。

【0044】

＜流体送入制御機構＞
図１に戻って、本実施の形態に係る流体送入制御機構３００は、吸光度検知部６０と、演算装置７０と、流体送入制御部８０とを含む。演算装置７０は、吸光度検知部６０及び流体送入制御部８０にそれぞれ接続され、流体送入制御部８０は、流体送入部２００に設けられた流量調整手段、本実施の形態では、ポンプ３６に接続されている。

【0045】

（吸光度検知部）
吸光度検知部６０は、第２の流体が合流した後の混合流路４０の第２流路部４２内に形成されたスラグ流に対して、吸光度を検知するために用いられる。本実施の形態では、吸光度検知部６０は、吸光度測定器６１とデータ転送部６２とを有する。

【0046】

図１に示すように、吸光度測定器６１は、混合流路４０の第２流路部４２付近に配置され、光源部と受光部と（図示せず）を備える。本実施の形態では、吸光度測定器６１の光源部は、第２流路部４２内のスラグ流に対して、所定の時間において、第１の波長を有する第１検知光に対するスラグ流の吸光度と、第２の波長を有する第２検知光に対するスラグ流の吸光度とを検知するように構成されている。ここで、例えば、第１検知光に対して、第１の流体が第２の流体よりも高い吸収率を有し、第２検知光に対して、第２の流体が第１の流体よりも高い吸収率を有するように構成される。これによって、所定の時間において、スラグ流における第１の流体と第２の流体とのそれぞれが対応する吸光度が検出される時間の長さを得ることができる。また、所定の時間に、第１検知光と第２検知光とのそれぞれに対して、第１の流体と第２の流体とが対応する吸光度が検出される時間を識別するためには、望ましくは、第１の流体と第２の流体とは、第１検知光と第２検知光とに対して、一定の吸収率差を有する。例えば、第１検知光に対して、第１の流体が０．７以上の吸収率を有するに対し、第２の流体が０．２以下の吸収率を有することができる。第２検知光に対して、第１の流体が０．２以下の吸収率を有するに対し、第２の流体が０．７以上の吸収率を有することができる。

【0047】

また、用途に応じて、例えば、入射光の反射、散乱等によって、測定された吸光度の値に有意差が無い場合等には、吸光度測定器６１は、第３の波長を有する参照光を更にスラグ流に入射して、吸光度を測定するように構成されてもよい。なお、吸光度測定器６１の光源部には、回折格子、ビームスプリッタ等の光学素子を設けることができる。本実施の形態ではこれらの光学素子を省略し、図示していない。

【0048】

吸光度測定器６１の受光部（図示せず）は、用途によって、例えば、可視光域の光を検出するＣＣＤやＣＭＯＳを用いてもよく、更に広い波長範囲の光検出に対応するダイオードアレイ検出器（ＤＡＤ）を利用してもよい。本実施の形態では、吸光度測定器６１の受光部は、第２流路部４２内のスラグ流に入射される前、及びスラグ流を透過した後の２つ以上の異なる波長を有する光を検出し、電気信号に変換して吸光度のデータを取得するように構成されている。

【0049】

吸光度測定器６１により検出された２つ以上の異なる波長の光に対するスラグ流の吸光度のデータは、データ転送部６２に記録され、演算装置７０に送信される。なお、データ転送部６２には、信号増幅器等を設けてもよい。吸光度検知部６０の吸光度検出機構は、従来知られている吸光度検出装置の構成を採用することができ、本明細書では更なる詳細な説明を省略する。

【0050】

（演算装置）
演算装置７０は、吸光度検知部６０からスラグ流の吸光度のデータを受信し、２つ以上の異なる波長の光に対するスラグ流の吸光度の測定結果に基づいて、当該スラグ流のセル体積比を算出することができる。以下、図３を参照して演算装置７０の構成について説明する。図３は、図１に示す流体送入制御機構３００の演算装置７０の一構成例を示すブロック図である。演算装置７０は、例えば、コンピュータ装置である。このコンピュータ装置として、汎用的なコンピュータ装置を用いることができ、例えば、図３に示すように、処理部７１、記憶部７２、表示部７３を含むことができる。なお、演算装置７０は、更に入力装置、記憶装置、インタフェース等を含んでもよい。演算装置７０は、吸光度検知部６０からスラグ流の吸光度の測定データを受信し、演算処理を行うことができる。

【0051】

≪処理部７１≫
処理部７１は、例えば、中央処理演算子（ＣＰＵ）、マイクロコンピュータ、又は、コンピュータで実行可能な命令を実行できる処理装置であればよい。

【0052】

≪記憶部７２≫
記憶部７２は、例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュＳＳＤ、ハードディスク、ＵＳＢメモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の少なくとも一つであってもよい。

【0053】

記憶部７２には、プログラム７５を含む。なお、演算装置７０がネットワークに接続されている場合には、必要に応じてプログラム７５をネットワークからダウンロードしてもよい。

【0054】

≪プログラム７５≫
プログラム７５は、セル体積比算出部７５ａと、送入量調整判定部７５ｂとを含むことができる。セル体積比算出部７５ａと、送入量調整判定部７５ｂとは、実行時には、記憶部７２から読み出されて処理部７１にて実行される。

【0055】

セル体積比算出部７５ａは、吸光度検知部６０によって検知された２つ以上の異なる波長の光に対するスラグ流の吸光度に基づいて、例えば、所定時間内に、当該スラグ流の第１の流体と第２の流体とが対応する吸光度が検知された時間の長さを得ることができる。更に混合流路内の第１の流体と第２の流体の流速を用いて、当該スラグ流のセル体積比を算出することができる。

【0056】

送入量調整判定部７５ｂは、セル体積比算出部７５ａにより算出されたセル体積比と、所定のセル体積比の基準値とを比較することによって、第２流体送入量の調整を判定することができる。ここで、所定のセル体積比の基準値は、用途に応じて定められてもよく、例えば、所望の反応生成物の品質及び生産性を担保することができる一定の基準範囲であってもよい。送入量調整判定部７５ｂは、例えば、セル体積比算出部７５ａにより算出されたスラグ流のセル体積比と、所定のセル体積比の基準値とを比較することで、算出されたスラグ流のセル体積比が所定のセル体積比の基準範囲内にあるか否かを判定することができる。更に、例えば、算出されたスラグ流のセル体積比が所定のセル体積比の基準範囲を超えたと判定した場合に、算出されたスラグ流のセル体積比と所定のセル体積比の基準値との差分を減少させるように、第２流体送入量の調整について判定することができる。送入量調整判定部７５ｂによる第２流体送入量の調整についての判定は、後段の液体混合プロセスの説明において更に具体的に説明する。

【0057】

図４を参照して、演算装置７０において実行されるプログラム７５の流れについて説明する。図４は、図３の演算装置７０のプログラム７５のフローチャートである。図４に示すように、プログラム７５は、以下３つのステップからなる。セル体積比算出部７５ａは、ステップＳ７０１に対応し、送入量調整判定部７５ｂは、ステップＳ７０２及びＳ７０３に対応する。
（１）吸光度検知部６０によって検知されたスラグ流の吸光度に基づいて、スラグ流のセル体積比を算出する（Ｓ７０１）。
（２）次に、算出されたスラグ流のセル体積比を、所定のセル体積比の基準値と比較することによって、第２流体送入量の調整を判定する（Ｓ７０２）。
（３）次いで、判定された第２流体送入量の調整を、流体送入制御部８０に送信する（Ｓ７０３）。

【0058】

≪表示部７３≫
表示部７３は、例えば、処理部７１によりプログラム７５が実行されて、得られたスラグ流のセル体積比、及び／又は第２流体送入量の調整の判定結果等を、例えば、ディスプレイ等に表示することができる。なお、表示部７３は、用途によって省略することもできる。

【0059】

（流体送入制御部）
流体送入制御部８０は、演算装置７０により判定された第２流体送入量の調整に基づいて、流体送入部２００の流量調整手段を動作させることによって、流体送入部２００の流体送入を制御することができる。本実施の形態では、流体送入制御部８０は、流体送入部２００の不溶流体の流量調整手段であるポンプ３６に接続されている（図１）。流体送入制御部８０は、例えば、判定された第２流体送入量の調整に基づいて、算出されたスラグ流のセル体積比と所定のセル体積比の基準値との差分を減少させるように、ポンプ３６を動作させて第２の流体である不溶流体の相対送入量を調整することができる。

【0060】

このように、本開示の液体混合装置１００は、流体送入制御機構３００により、流体送入部２００の流体送入を制御することによって、反応製造中にスラグ流のセル体積比の変動を抑制することで、所望の品質及び生産性を有する反応生産物を提供することができる。

【0061】

本開示の実施の形態に係る液体混合装置１００の液体混合プロセスについて、以下、図５乃至図６Ｂを参照して説明する。図５は、本開示の実施形態に係る液体混合装置１００の液体混合プロセスのフローチャートを示す図である。図６Ａは、本開示の実施の形態に係る液体混合装置１００の液体混合プロセスの実施例１の一例による流体送入の制御を示す図である。図６Ｂは、本開示の実施の形態に係る液体混合装置１００の液体混合プロセスの実施例２の一例による流体送入の制御を示す図である。図６Ａ及び６Ｂにおいて、下段には、所定の時間に吸光度検知部６０によって検知された混合流路内のスラグ流が２つの異なる波長の光に対する吸光度を示し、上段には、下段に示される吸光度の測定結果に対応するスラグ流の構成状態のイメージ図を示している。なお、図６Ａの実施例１と図６Ｂの実施例２とは、流体送入制御部８０による流体送入の制御方法のみにおいて異なる。図６Ａと図６Ｂとにおいて、同様な要素について、同じ符号を付し、重複した内容について説明を省略する。

【0062】

《液体混合装置の液体混合プロセス》
図５を用いて、併せて図１を参照しながら液体混合装置１００による液体混合プロセスを説明する。

【0063】

（１）まず、Ｓ８０１では、第１の流体と第２の流体とを混合流路４０に送入する。本開示の実施の形態において、互いに可溶性を有する複数の液体を含む第１の流体の主成分は水であって、第１の流体に対して不溶性を有する第２の流体の主成分はシクロヘキサンである。また、第２の流体は、混合流路４０に送入された第１の流体の流れと交差する方向Ｂ２から混合流路４０に導入される（図１参照）。これによって、第２の流体が合流した後の混合流路４０の第２流路部４２内に、第１の流体のセルと第２の流体のセルとが交互に並んで流れるスラグ流を形成させる。

【0064】

（２）次に、Ｓ８０１では、第１の流体の送入量である第１流体送入量と、第１流体送入量に対する第２の流体の送入量である第２流体送入量とを設定する。このとき、流体送入部２００に設けられた流量調整手段であるポンプ１６，２６，３６によって、第１の流体と第２の流体とは、それぞれ予め設定された第１流体送入量と第２流体送入量とで送入される。また、第２の流体の送入は、ポンプ３６の弁の所定の開放周波数及び開放時の送入流量によって、第２流体送入量を設定することができる。

【0065】

液体混合開始時の第１流体送入量と第２流体送入量との初期設定には、本開示は限定されない。例えば、手動で初期設定してもよく、流体送入制御部８０が流体送入部２００の流量調整手段を動作させて行ってもよい。なお、Ｓ８０１とＳ８０２とは、逆の順番で実行されてもよい。

【0066】

（３）Ｓ８０３では、吸光度検知部６０によって、第２流路部４２内のスラグ流に対して吸光度を検知する。このとき、吸光度検知部６０の吸光度測定器６１は、２つ以上の異なる波長を有する光を第２流路部４２内のスラグ流を照射し、所定時間において、スラグ流がそれぞれの光に対する吸光度を測定し、得られた吸光度のデータを演算装置７０に送信する。

【0067】

具体的には、本実施の形態では、吸光度検知部６０は、第２流路部４２内のスラグ流に対して、第１波長９５０ｎｍの検知光と第２波長３６０ｎｍの検知光を用いて、時間ｔ３１，ｔ３２，ｔ３３のそれぞれにおいて、スラグ流の吸光度を検出した。図６Ａ及び図６Ｂの下段において、波長９５０ｎｍの検知光を用いた測定結果を「〇」で示し、波長３６０ｎｍの検知光を用いた測定結果を「×」で示している。本実施の形態では、第１波長９５０ｎｍは、第１の流体の主成分である水がより高い吸収率を有する波長であり、第２波長３６０ｎｍは、第２の流体の主成分であるシクロヘキサンがより高い吸収率を有する波長である。したがって、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１波長９５０ｎｍの検知光をスラグ流に入射することで、第１の流体に対応する第１吸光度Ａａ１が検知され、第２波長３６０ｎｍの検知光をスラグ流に入射することで、第２の流体に対応する第２吸光度Ａｂ１が検知された。なお、第１吸光度Ａａ１及び第２吸光度Ａｂ１の値は、単位時間当たりの吸光度測定値の平均値を用いてもよく、代表値を用いてもよい。一定の測定誤差を含む場合は平均値を用いたほうが望ましい。

【0068】

図６Ａ及び図６Ｂの下段では、時間ｔ３１，ｔ３２，ｔ３３のそれぞれにおいて、単一の第１の流体のセルに対応する第１吸光度Ａａ１が検出された時間の長さと、単一の第２の流体のセルに対応する第２吸光度Ａｂ１が検出された時間の長さとを概念的に示している。図示のように、図６Ａのスラグ流３１０では、単一の第１の流体のセルに対応する第１吸光度Ａａ１は、Δｔａ３１，Δｔａ３２，Δｔａ３３に検出され、単一の第２の流体のセルに対応する第２吸光度Ａｂ１は、Δｔｂ３１，Δｔｂ３２，Δｔｂ３３に検出された。図６Ｂのスラグ流４１０では、単一の第１の流体のセルに対応する第１吸光度Ａａ１は、Δｔａ４１，Δｔａ４２，Δｔａ４３に検出され、単一の第２の流体のセルに対応する第２吸光度Ａｂ１は、Δｔｂ４１，Δｔｂ４２，Δｔｂ４３に検出された。

【0069】

（４）続いて、Ｓ８０４では、演算装置７０のセル体積比算出部７５ａによってスラグ流のセル体積比を算出する。このとき、吸光度検知部６０によって検知された２つ以上の異なる波長の光に対するスラグ流の吸光度に基づいて、例えば、所定時間内に、当該スラグ流に含まれる第１の流体と第２の流体とのそれぞれが対応する吸光度が検知された時間の長さを得ることができる。更に混合流路内の第１の流体と第２の流体との流速を用いて、当該スラグ流のセル体積比を算出することができる。

【0070】

具体的には、本実施の形態では、セル体積比算出部７６Ａでは、例えば、時間ｔ３１において、第１吸光度Ａａ１が検出された時間の長さ、及び第２吸光度Ａｂ１が検出された時間の長さと、第２流路部４２内の流体の流速とに基づいて、セル体積比を算出することができる。このとき、例えば、時間ｔ３１において、第１吸光度Ａａ１が検出された時間の長さをΔｔａ３１の合計とし、第２吸光度Ａｂ１が検出された時間の長さをΔｔｂ３１の合計とすることができる。図６Ａ及び図６Ｂの上段において、時間ｔ３１，ｔ３２，ｔ３３のそれぞれのスラグ流における複数の第１の流体のセルと複数の第２の流体のセルとの平均長さを示している。なお、第１の流体のセルと第２の流体のセルとが均一の断面積を有する液柱の形状とし、セル体積をセルの長さとして表すことができる。このように、時間ｔ３１のスラグ流３１０，４１０における第１の流体のセルと第２の流体のセルとのセル体積比Ｌ３１ａ／Ｌ３１ｂ（図６Ａ），Ｌ４１ａ／Ｌ４１ｂ（図６Ｂ）を算出した。

【0071】

なお、本実施の形態では、第１波長９５０ｎｍで測定した第１吸光度の値Ａａ１と、第２波長３６０ｎｍで測定した第２吸光度の値Ａｂ１とは、有意差があったため、２つの波長で測定した吸光度の値に基づいてスラグ流のセル体積比を算出することができた。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、２つの波長で測定された吸光度の値に有意差が無い場合等には、参照光としての第３波長の光を用いて測定した吸光度の値を更に利用してスラグ流のセル体積比を算出することができる。第３波長は、例えば、第１の流体と第２の流体とのいずれにも吸収されない波長、本実施の形態の場合、水とシクロヘキサンとが共に吸収しない波長である６００ｎｍを用いてもよい。

【0072】

更に第３波長の光を用いて測定した吸光度の値を利用してセル体積比を算出するときには、第１波長９５０ｎｍでの吸光度の値から第３波長６００ｎｍでの吸光度の値を減じる値を第１吸光度の値とすることができる。同様に、第２波長３６０ｎｍでの吸光度の値から第３波長６００ｎｍでの吸光度の値を減じる値を第２吸光度の値とすることができる。

【0073】

（５）続いて、Ｓ８０５では、演算装置７０の送入量調整判定部７５ｂによって第２流体送入量の調整を判定する。このとき、セル体積比算出部７５ａによって算出されたスラグ流のセル体積比と所定のセル体積比の基準値とを比較することによって第２流体送入量の調整を判定することができる。

【0074】

例えば、判定１において、算出されたスラグ流のセル体積比が所定のセル体積比の基準値よりも大きい場合には、第２流体送入量を減少するように、第２流体送入量の調整を判定することができる（Ｓ８０６）。反対に、判定２において、算出されたスラグ流のセル体積比が所定のセル体積比の基準値よりも小さい場合には、第２流体送入量を増加するように、第２流体送入量の調整を判定することができる（Ｓ８０７）。また、判定３において、算出されたスラグ流のセル体積比が所定のセル体積比の基準範囲内である場合には、第２流体送入量を維持するように、第２流体送入量の調整を判定することができる（Ｓ８０８）。

【0075】

具体的には、本実施の形態では、送入量調整判定部７５ｂでは、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、算出された時間ｔ３１のスラグ流３１０，４１０のセル体積比Ｌ３１ａ／Ｌ３１ｂ，Ｌ４１ａ／Ｌ４１ｂと、所定のセル体積比の基準値とを比較する。本実施の形態では、例えば、第１の流体のセルの体積対第２の流体のセルの体積の比をスラグ流のセル体積比とし、当該セル体積比の基準値を１／５～４の範囲とすることができる。この場合、例えば、送入量調整判定部７５ｂによる比較した結果、ｔ３１のセル体積比Ｌ３１ａ／Ｌ３１ｂ，Ｌ４１ａ／Ｌ４１ｂがセル体積比の基準値１／５未満であるときは、図５に示す判定１となる。すなわち、ｔ３１のスラグ流３１０，４１０において、第１の流体のセル３１１ａ，４１１ａが小さく、第２の流体のセル３１１ｂ，３１２ｂ、及び４１１ｂ，４１２ｂの割合が大きすぎるため、所望の反応生産性の確保が影響される状態であると推定される。この場合、送入量調整判定部７５ｂは、第２流体送入量を減少するように、第２流体送入量の調整を判定することができる（図５に示すＳ８０６）。

【0076】

反対に、例えば、送入量調整判定部７５ｂによる比較した結果、算出された時間ｔ３１のスラグ流３１０，４１０のセル体積比Ｌ３１ａ／Ｌ３１ｂ，Ｌ４１ａ／Ｌ４１ｂがセル体積比の基準値４を超えたときは、図５に示す判定２となる。すなわち、ｔ３１のスラグ流３１０，４１０において、第１の流体のセル３１１ａ，４１１ａが大きく、第２の流体のセル３１１ｂ，３１２ｂ、及び４１１ｂ，４１２ｂの割合が小さすぎるため、所望の反応生成物の品質確保が影響される状態であると推定される。この場合、送入量調整判定部７５ｂは、第２流体送入量を増加するように、第２流体送入量の調整を判定することができる（図５に示すＳ８０７）。

【0077】

また、送入量調整判定部７５ｂによる比較した結果、算出された時間ｔ３１のスラグ流３１０，４１０のセル体積比Ｌ３１ａ／Ｌ３１ｂ，Ｌ４１ａ／Ｌ４１ｂがセル体積比の基準範囲１／５～４内であるときは、図５に示す判定３となる。すなわち、ｔ３１のスラグ流３１０，４１０において、所望の反応生産性及び所望の反応生成物の品質が確保可能な状態であると推定される。この場合、送入量調整判定部７５ｂは、第２流体送入量を維持するように、第２流体送入量の調整を判定することができる（図５に示すＳ８０８）。

【0078】

続いて、送入量調整判定部７５ｂによる第２流体送入量の調整についての判定結果は、流体送入制御部８０に送信される。流体送入制御部８０は、当該判定結果に基づいて、流体送入部２００に設けられた流量調整手段を動作させることによって、第２流体送入量を調整した値で再設定するように制御する（Ｓ８０２に戻る）か、又は設定された第２流体送入量を維持して液体混合を進める。流体送入制御部８０による第２流体送入量の制御について、以下、図６Ａ及び６Ｂを参照しながら、本開示の実施の形態に係る液体混合プロセスの実施例１及び実施例２について説明する。

【0079】

図６Ａに示す実施例１及び図６Ｂに示す実施例２において、時間ｔ３１で検知された吸光度に基づいて算出されたスラグ流３１０，４１０のセル体積比が、セル体積比の基準値４を超えた状態（図５に示すＳ８０７）であった例を示している。この場合、送入量調整判定部７５ｂによる「第２流体送入量を増加する」との判定に基づいて、流体送入制御部８０は、Ｓ８０２に戻って第２流体送入量を、増加させるように再設定する。

【0080】

図６Ａに示す実施例１において、流体送入制御部８０は、時間ｔ２からｔ３にかけて、第２の流体の流量調整手段であるポンプ３６の弁の開放周波数を増加させることによって、第２流体送入量を増加させた。時間ｔ３２，ｔ３３において、第１の流体に対応する第１吸光度Ａａ１と第２の流体に対応する第２吸光度Ａｂ１とのそれぞれが検出された時間の長さと、第２流路部４２内の流体の流速とに基づいてスラグ流のセル体積比を算出した。その結果、図６Ａの上段に示すように、時間ｔ３２，ｔ３３にかけて、算出されたスラグ流３２０，３３０のセル体積比は、Ｌ３２ａ／Ｌ３２ｂ、Ｌ３３ａ／Ｌ３３ｂとなるように減少した。このとき、時間ｔ２，ｔ３のスラグ流３２０及び３３０において、第２の流体のセルの数が３２１ｂ，３２２ｂ，３２３ｂ、及び３３１ｂ，３３２ｂ，３３３ｂ，３３４ｂとなるように増加したと考えられる。従って、時間ｔ２からｔ３にかけて、より小さい第１の流体のセル３２１ａ，３２２ａ、及び３３１ａ，３３２ａ，３３３ａが形成され、その内部には、より細かな循環流Ｃ３２，Ｃ３３の形成によって、混合促進に寄与する度合いが高まったと推察される。

【0081】

図６Ｂに示す実施例２において、流体送入制御部８０は、時間ｔ２からｔ３にかけて、第２の流体の流量調整手段であるポンプ３６の弁の開放周波数を維持し、ポンプ３６の弁の開放時の送出流量を増加させることによって、第２流体送入量を増加させた。実施例１と同様に、時間ｔ３２，ｔ３３のそれぞれにおいて、第１の流体に対応する第１吸光度Ａａ１と第２の流体に対応する第２吸光度Ａｂ１とのそれぞれが検出された時間の長さと、第２流路部４２内の流体の流速とに基づいてスラグ流のセル体積比を算出した。その結果、図６Ｂの上段に示すように、時間ｔ３２，ｔ３３にかけて、吸光度検知部６０により検出された吸光度に基づいて算出されたスラグ流４２０，４３０のセル体積比は、Ｌ４２ａ／Ｌ４２ｂ、Ｌ４３ａ／Ｌ４３ｂとなるように減少した。このとき、時間ｔ２，ｔ３のスラグ流４２０及び４３０において、第２の流体のセルの長さがＬ４２ｂ、及びＬ４３ｂとなるように増加し、反対に第１の流体のセルの長さがＬ４２ａ、及びＬ４３ａとなるように短縮したと考えられる。従って、時間ｔ２からｔ３にかけて、より小さい第１の流体のセル４２１ａ，４２２ａ、及び４３１ａ，４３２ａが形成され、その内部には、より細かな循環流Ｃ４２，Ｃ４３の形成によって、混合促進に寄与する度合いが高まったと推察される。

【0082】

このように、実施例１と実施例２のいずれにおいても、時間ｔ３１においてセル体積比が基準値を超えたスラグ流は、時間ｔ２からｔ３にかけてセル体積比が減少するように制御され、反応生成物の品質確保が影響される状態が改善された。なお、流量調整手段としてポンプを使用する場合は、例えば、ポンプの特性上、一の設定条件で一定の流量を保持し続けることが難しい場合には、図６Ｂに示す、ポンプの弁の開放時の送出流量の調整による制御方法が望ましい。また、ここでは示していないが、反対に、セル体積比が基準値未満のスラグ流（図５に示す判定２）についても、同様な制御方法により、所望の反応生産性の確保が影響される状態を改善することができる。反応製造において、Ｓ８０２乃至８０５、そして、８０６又は８０７又は８０８の操作を繰り返すことによって、スラグ流のセル体積比の変動を抑制することができ、安定な品質及び生産性を有する反応生産物を提供することができる。

【0083】

なお、上記実施の形態において、第２流体送入量、すなわち、第１の流体の送入量に対する第２の流体の相対送入量の制御において、流体送入部による第２の流体の送入量を調整することによって行うように説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、用途に応じて、代えて又は合わせて第１の流体の送入量を調整してもよい。

【0084】

また、上記実施の形態において、算出されたセル体積比と、所定のセル体積比の基準値との比較に基づいて、流体の送入を制御するように説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、連続的に測定したスラグ流の吸光度に基づいて算出したスラグ流のセル体積比の変動と所定の基準値との比較に基づいて、流体の送入を制御することもできる。

【0085】

以上のように、本開示における技術の例示としての実施の形態を説明するために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0086】

本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。そのような変更、及び異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本開示は、互いに可溶性を有する流体を混合する装置に適用可能である。本開示は、例えば、水熱合成反応等を用いた反応製造等に適用可能である。

【符号の説明】

【0088】

１０，２０ 液体供給部
３０ 不溶流体導入部
４０ 混合流路
１２，２２，３２ 流体容器
１４，２４，３４ 配管
１６，２６，３６ ポンプ
４１，４２，４２ａ，４２ｂ 流路部
５０ 回収容器
６０ 吸光度検知部
６１ 吸光度測定器
６２ データ転送部
７０ 演算装置
７１ 処理部
７２ 記憶部
７３ 表示部
７５ プログラム
７５ａ セル体積比算出部
７５ｂ 送入量調整判定部
８０ 流体送入制御部
１００ 液体混合装置
２００ 流体送入部
３００ 流体送入制御機構
１１０，２１０ スラグ流
３１０，３２０，３３０ スラグ流
４１０，４２０，４３０ スラグ流
Ｃ１１，Ｃ２１ 循環流
Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３ 循環流
Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３ 循環流
Ｌ１１ａ，Ｌ２１ａ，Ｌ３１ａ，Ｌ４１ａ セル長
Ｌ１１ｂ，Ｌ２１ｂ，Ｌ３１ｂ，Ｌ４１ｂ セル長

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】