特開 2024-153289 スラグ流の発生装置

(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】P2024153289

(43)【公開日】2024-10-29

(54)【発明の名称】スラグ流の発生装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/45 20220101AFI20241022BHJP

   B01F 25/40 20220101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

B01F23/45

B01F25/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067088

(22)【出願日】2023-04-17

(71)【出願人】

【識別番号】515358023

【氏名又は名称】マックエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003085

【氏名又は名称】弁理士法人森特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小谷 功

(72)【発明者】

【氏名】小谷 研太朗

【テーマコード（参考）】

4G035

【Ｆターム（参考）】

4G035AB37

4G035AC50

4G035AE13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数の混合流路を単一の装置として取り扱うことができ、かつ、スラグ流を利用した反応のスケールアップを可能にするスラグ流の発生装置を提供する。
【解決手段】互いに交じり合わない、第１の液体と第２の液体とを混合して、スラグ流を発生させる装置であり、第１の液体を流入させる第１流入口１１１と、第２の液体を流入させる第２流入口１１２と、第１流路１３１、第２流路１３２、及び第３流路１３３を含む複数の混合流路１３４と、前記第１流入口と複数の前記第１流路とを連通する第１分配流路と、前記第２流入口と複数の前記第２流路とを連通する第２分配流路と、前記複数の混合流路の第３流路と連通する排出口１４１とを備えており、前記複数の混合流路は、第１流路と第２流路と第３流路とが連通し、第１流路を搬送された第１の液体と、第２流路を搬送された第２の液体とが混合されて、第３流路に混合液体が排出される、スラグ流の発生装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに交じり合わない、第１の液体と第２の液体とを混合して、スラグ流を発生させる装置であり、
当該装置は、第１の液体を流入させる第１流入口と、
第２の液体を流入させる第２流入口と、
第１流路、第２流路、及び第３流路を含む複数の混合流路と、
前記第１流入口と複数の前記第１流路と連通する第１分配流路と、
前記第２流入口と複数の前記第２流路と連通する第２分配流路と、
前記混合流路の第３流路と連通する排出口とを備えており、
前記複数の混合流路は、第１流路と第２流路と第３流路とが連通し、第１流路を搬送された第１の液体と、第２流路を搬送された第２の液体とを混合し、混合された液体を第３流路へ排出する形状であり、
前記第１分配流路、前記第２分配流路、及び前記複数の混合流路は複数の基材に形成された流路であり、前記複数の基材は固定され一体化された形状であり、
前記第１分配流路により、第１流入口から供給された第１の液体が複数の前記第１流路へ分配され、
前記第２分配流路により、第２流入口から供給された第２の液体が複数の前記第２流路に分配されるスラグ流の発生装置。

【請求項2】

前記排出口は、複数個であり、
複数の排出口には、それぞれスラグ流を通過させる流路が着脱可能な状態で接続される請求項１に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項3】

前記第１分配流路及び前記第２分配流路は、円形状である請求項１又は２に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項4】

前記第１分配流路及び前記第２分配流路は、径が異なる円形状であり、前記第１分配流路及び前記第２分配流路のうちの一方が他方に内包されるように配置される請求項３に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項5】

複数の第１流路の端部は第１分配流路の円周上に配置され、
複数の第２流路の端部は第２分配流路の円周上に配置される請求項３に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項6】

前記第１流入口と前記第１分配流路とを連通させる第４流路と、
前記第２流入口と前記第２分配流路とを連通させる第５流路とをさらに備える請求項１又は２に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項7】

前記第４流路は、第１流入口から流入した液体を分岐させて、第１分配流路の対向する位置で、第１分配流路内に流入させる形状であり、
前記第５流路は、第２流入口から流入した液体を分岐させて、第２分配流路の対向する位置で、第２分配流路内に流入させる形状である、請求項６に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項8】

前記複数の基材の間に、前記混合流路、前記第１分配流路、又は前記第２分配流路が設けられた請求項１又は２に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項9】

前記複数の基材の間に、前記第４流路、前記第５流路が設けられた請求項６に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項10】

前記混合流路、前記第１分配流路、又は前記第２分配流路は、前記複数の基材の間に設けられた凹溝、又はスリット状の貫通孔である請求項１又は２に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項11】

前記第４流路、又は前記第５流路は、前記複数の基材の間に設けられた凹溝、又はスリット状の貫通孔である請求項６に記載のスラグ流の発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スラグ流の発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

互いに溶けあわない液体を混合して、スラグ流を発生させる技術が知られている。スラグ流では、互いに交じり合わない一方の液体と、他方の液体との間に界面が形成される。特許文献１においては、一方の液体、及び他方の液体の内部に循環流が形成され、前記循環流によって、前記界面における一方の液体と他方の液体とが連続的に更新されるとされている。これにより、一方の液体に含まれる対象成分が、他方の液体へ移行しやすくなるとされている。また、特許文献２には、スラグ流を利用して、固形の合成樹脂を合成する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－３２３４６号公報

【特許文献2】特開２０２１－１５５４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スラグ流を利用すれば、一方の液体と他方の液体とが接触する効率が上昇するため、所望の化学反応を効率的に生じさせることができる。

【0005】

スラグ流は内径が小さい管内で生じる。このため、化学反応をラージスケール化する目的でスラグ流を発生させる流路の内径を拡大して流量を稼ごうとした場合、かえってスラグ流が形成されにくくなることがある。

【0006】

ラージスケール化を行う場合、例えば、特許文献１に記載されているような、第１液体を搬送する第１流路と、第２液体を搬送する第２流路と、第１流路と第２流路とを接続するＴ字状の合流部と、当該合流部から排出される混合液を排出する第３流路とを備える装置を、複数用意して、所望の化学反応を実施する方法もあり得る。しかしながら、第１流路、第２流路、合流部、及び第３流路を一つの装置とした場合、当該装置が複数必要となり煩雑である。例えば、化学反応に先立って複数の装置を組み上げる際に、装置の数が多いと煩雑である。また、例えば、使用後には装置を洗浄する。このとき装置の数が多いと煩雑である。

【0007】

本発明は、複数の基材を固定して一体化した装置に複数の混合流路を設けることにより、複数の混合流路を単一の装置として取り扱うことができるスラグ流の発生装置であり、かつ、スラグ流を利用した反応のスケールアップを可能にするスラグ流の発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

互いに交じり合わない、第１の液体と第２の液体とを混合して、スラグ流を発生させる装置であり、当該装置は、第１の液体を流入させる第１流入口と、第２の液体を流入させる第２流入口と、第１流路、第２流路、及び第３流路を含む複数の混合流路と、前記第１流入口と複数の前記第１流路と連通する第１分配流路と、前記第２流入口と複数の前記第２流路と連通する第２分配流路と、前記混合流路の第３流路と連通する排出口とを備えており、前記複数の混合流路は、第１流路と第２流路と第３流路とが連通し、第１流路を搬送された第１の液体と、第２流路を搬送された第２の液体とを混合し、混合された液体を第３流路へ排出する形状であり、前記第１分配流路、前記第２分配流路、及び前記複数の混合流路は複数の基材に形成された流路であり、前記複数の基材は固定され一体化された形状であり、前記第１分配流路により、第１流入口から供給された第１の液体が複数の前記第１流路へ分配され、前記第２分配流路により、第２流入口から供給された第２の液体が複数の前記第２流路に分配されるスラグ流の発生装置により、上記の課題を解決する。前記装置は、複数の基材を固定して一体化した装置に複数の混合流路を設けているため、第１分配流路、第２分配流路、及び複数の混合流路を一つの塊として取り扱うことができる。装置で反応を行うに先立って、装置を準備するのが容易であるし、反応を行った後の始末も容易である。また、複数の混合流路によってスラグ流を発生させることができるので、スラグ流の流量を増大させてラージスケール化を図ることが可能である。

【0009】

前記装置において、前記排出口は、複数個であり、複数の排出口には、それぞれスラグ流を通過させる流路が着脱可能な状態で接続される構成とすることができる。この構成によれば、例えば、長さの短い第４流路から長さの長い第４流路に付け替えることにより、混合液が第４流路中でスラグ流として存在する時間の長さを調節することができる。

【0010】

前記装置において、前記第１分配流路及び前記第２分配流路は円形状にすることができる。第１分配流路、及び第２分配流路を円形にすることにより、角部がなくなり、第１の液体、及び第２の液体を搬送する際に乱流が生じにくくなり、乱流の発生による圧力損失を低減することができる。これにより、流量の制御、流速の制御が容易になる。

【0011】

前記装置において、前記第１分配流路及び前記第２分配流路は、互いに径が異なる円形状であり、一方が他方に内包されるように配置されるようにすることが好ましい。この構成によれば、前記複数の基材に第１分配流路及び第２分配流路を省スペースに配置し、装置を小型化することができる。

【0012】

前記装置において、複数の第１流路の端部は第１分配流路の円周上に配置され、複数の第２流路の端部は第２分配流路の円周上に配置されるようにすることが好ましい。これにより、第１分配流路から第１流路へ効率的に第１の液体を流し、第２分配流路から第２流路へ効率的に第２の液体を流すことができる。

【0013】

前記装置において、前記第１流入口と前記第１分配流路とを連通させる第４流路と、前記第２流入口と前記第２分配流路とを連通させる第５流路とをさらに備えるようにすることが好ましい。第４流路、及び第５流路は、バッファータンクの機能を発揮し、例えば、ポンプによって生じる第１の液体及び第２の液体の脈動が、混合流路における液体の流れに及ぼす影響を軽減する。

【0014】

前記装置において、前記第４流路は、第１流入口から流入した液体を分岐させて、第１分配流路の対向する位置で、第１分配流路内に流入させる形状であり、前記第５流路は、第２流入口から流入した液体を分岐させて、第２分配流路の対向する位置で、第２分配流路内に流入させる形状とすることができる。

【0015】

前記装置において、前記複数の基材の間に、前記混合流路、前記第１分配流路、又は前記第２分配流路を設けることができる。この構成によれば、前記混合流路、前記第１分配流路、又は前記第２分配流路、それぞれの開口部を、複数の基材で塞ぐことができる。同様に、前記装置において、前記複数の基材の間に、前記第４流路、前記第５流路を設けることができる。

【0016】

前記装置において、前記混合流路、前記第１分配流路、又は前記第２分配流路は、前記複数の基材の間に設けられた凹溝、又はスリット状の貫通孔にすることができる。この構成よれば、前記混合流路、前記第１分配流路、又は前記第２分配流路を、例えば、切削などの手法により精度よく形成することができる。同様に、前記装置において、前記第４流路、又は前記第５流路は、前記複数の基材の間に設けられた凹溝、又はスリット状の貫通孔にすることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、複数の基材を固定して一体化した装置に複数の混合流路を設けることにより、複数の混合流路を単一の装置として取り扱うことができるスラグ流の発生装置であり、かつ、スラグ流を利用した反応のスケールアップを可能にするスラグ流の発生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】スラグ流の発生装置の一例の側面図である。

【図2】図１のスラグ流の発生装置の上方視点における分解斜視図である。

【図3】図１のスラグ流の発生装置の下方視点における分解斜視図である。

【図4】図１のスラグ流の発生装置の平面図である。

【図5】図４のＡＡ´部における断面図である。

【図6】図１のスラグ流の発生装置において、第４基材を省略し、内部構造を破線で示した平面図である。

【図7】第１基材の一方の面を示す平面図である。

【図8】第３基材の他方の面を示す底面図である。

【図9】第３基材の一方の面を示す平面図である。

【図10】図１のスラグ流の発生装置の使用例を示す説明図である。

【図11】混合流路の他の例を示す説明図である。

【図12】混合流路の他の例を示す説明図である。

【図13】混合流路の他の例を示す説明図である。

【図14】スラグ流の発生装置の他の例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明のスラグ流の発生装置の一実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の限られた例に過ぎず、本発明の技術的範囲は例示した実施形態に限定されるものではない。

【0020】

図１ないし図９にスラグ流の発生装置（以下単に装置と称することがある。）の一実施形態を示す。

【0021】

本実施形態のスラグ流の発生装置１は、互いに交じり合わない、第１の液体と第２の液体とを混合して、スラグ流を発生させる装置である。図２及び図３等に示したように、装置１は、第１の液体を流入させる第１流入口１１１と、第２の液体を流入させる第２流入口１１２と、第１流路１３１、第２流路１３２、及び第３流路１３３を含む複数の混合流路１３４と、前記第１流入口１１１と複数の前記第１流路１３１と連通する第１分配流路５１と、前記第２流入口１１２と複数の前記第２流路１３２と連通する第２分配流路５２と、前記混合流路１３４の第３流路１３３と連通する排出口１４１とを備える。

【0022】

本実施形態の装置１は、複数の基材１０を含む。前記複数の基材１０は固定され一体化された形状である。図１等に示したように、装置１は、第１基材１1、第２基材１２、第３基材１３、及び第４基材１４を含む。第１基材１1、第２基材１２、第３基材１３、及び第４基材１４は、それぞれ円形の板状であり、それぞれを積層して螺子留めすることにより固定され、個々の基材に比して、厚みのある円柱状の装置となる。装置１では、装置の下方から上方に向けて、第１基材１１、第２基材１２、第３基材１３、及び第４基材１４の順に積層される。

【0023】

前記複数の混合流路１３４は、第１流路１３１と第２流路１３２と第３流路１３３とが連通し、第１流路１３１を搬送された液体と、第２流路１３２を搬送された液体とを混合し、混合された液体を第３流路１３３へ排出する形状である。図２及び図３に示したように、装置１では、複数の混合流路１３４は、後述する第１分配流路５１及び第２分配流路５２の下流側となる、第３基材１３の一方の面に設けられる。

【0024】

装置１においては、複数の混合流路１３４は第３基材１３に設けられる凹溝で構成される。個々の混合流路は、凹溝で構成される第１流路１３１と、凹溝で構成される第２流路１３２と、第１流路１３１と第２流路１３２との接続部分に接続される凹溝で構成される第３流路１３３とを有する形状である。第１流路１３１の上流側の端部は仮想円の上に等間隔で配置される。第２流路１３２の上流側の端部は、前記仮想円とは径の異なる別の仮想円の上に等間隔で配置される。第３流路１３３の端部は、前記仮想円のいずれとも径の異なるさらに別の仮想円の上に等間隔で配置される。

【0025】

第１流路１３１の長さは第２流路１３２の長さよりも大きく、第１流路１３１の上流部は、第１流路１３１の下流部に比して、流路の幅が大きく構成されている。第１流路１３１の下流部と第２流路１３２とは、加工上の寸法誤差を除けば、長さが同一であり、流路の幅も同一となるようにされている。

【0026】

図９に示したように、第１流路１３１と第２流路１３２との接続角度Ｂは、４４°である。第１流路と第２流路のなす角度は、この例に限定されず、例えば、３０～２７０°の範囲にすることができる。

【0027】

装置１では、複数の混合流路１３４は、第３基材１３の一方の面に設けられる凹溝である。第３基材１３の一方の面と第４基材１４の他方の面とが接面して、混合流路１３４を構成する凹溝の開口部が閉じられる。

【0028】

装置１では、前記第１分配流路５１により、第１流入口１１１から供給された第１の液体が複数の前記第１流路１３１へ分配される。前記第２分配流路５２により、第２流入口１１２から供給された第２の液体が複数の前記第２流路１３２に分配される。図２及び図３に示したように、装置１では、第１分配流路５１及び第２分配流路５２は、前記混合流路１３４の上流側となる、第３基材１３の他方の面に設けられる。

【0029】

第１分配流路５１、及び第２分配流路５２は、互いに径が異なる円形状の凹溝で構成される。装置１では、第１分配流路５１の方が、第２分配流路５２に比して、径が大きい。第２分配流路５２は、第１分配流路５１に内包される形状である。第１分配流路５１は、第１流路１３１の上流側の端部を接続する仮想円の円周上に配置される。また、第２分配流路５２は、第２流路１３２の上流側の端部を接続する仮想円の円周上に配置される。

【0030】

装置１では、第１分配流路５１、及び第２分配流路５２は、第３基材１３の他方の面に設けられる凹溝である。第３基材１３の他方の面と第２基材１２の一方の面とが接面して、第１分配流路５１を構成する凹溝の開口部と、及び第２分配流路５２を構成する凹溝の開口部とが閉じられる。

【0031】

第１分配流路５１は、図８及び図９に示したように、混合流路１３４の第１流路１３１における上流側の端部に設けられた貫通孔１３５により、第１流路１３１と連通する。第２分配流路５２は、混合流路１３４の第２流路１３２における上流側の端部に設けられた貫通孔１３６により、第２流路１３２と連通する。

【0032】

本実施形態の装置１は、前記第１流入口１１１と前記第１分配流路５１とを連通させる第４流路５３と、前記第２流入口１１２と前記第２分配流路５２とを連通させる第５流路５４とをさらに備える。図２及び図３に示したように、装置１では、第４流路５３及び第５流路５４は、前記第１分配流路５１及び第２分配流路５２の上流側となる、第１基材１１の一方の面に設けられる。第１基材１１の他方の面には、第４流路５３と連通する第１流入口１１１と、第５流路５４と連通する第２流入口１１２とが設けられる。第１流入口１１１から第１の液体が装置１内に流入する。第１流入口１１２から第２の液体が装置１内に流入する。

【0033】

第４流路５３は、第１流入口１１１から流入した第１の液体を分岐させて、第１分配流路５１の対向する位置で、第１分配流路内に流入させる形状である。第５流路５４は、第２流入口１１２から流入した第２の液体を分岐させて、第２分配流路５２の対向する位置で、第２分配流路内に流入させる形状である。

【0034】

第４流路５３、及び第５流路５４は、第１基材１1の一方の面に設けられる凹溝で構成される。第１基材１1の一方の面と第２基材１２の他方の面とが接面して、第４流路５３を構成する凹溝の開口部と第５流路５４を構成する凹溝の開口部とが閉じられる。

【0035】

図２及び図６に示したように、第４流路５３は、一方の流路５３１と他方の流路５３２とが曲部５３３で接続された形状である。曲部５３には、基材（第１基材１1）を貫通する第１流入口１１１が設けられる。一方の流路５３１の端部と他の流路５３２の端部とは、第２基材１２に設けられた第１連通孔１２１を介して、第１分配流路５１と連通する。

【0036】

図２及び図６に示したように、第５流路５４は、一方の流路５４１と他方の流路５４２とが曲部５４３で接続された形状である。曲部５４３は、基材（第１基材１1）を貫通する第２流入口１１２が設けられる。一方の流路５４１の端部と他方の流路５４２の端部とは、第２基材１２に設けられた第２連通孔１２２を介して、第２分配流路５２と連通する。

【0037】

図７に示したように、第４流路５３における一の流路５３１の端部と他の流路５３２の端部とを結ぶ直線距離Ｃは、第５流路５４における一の流路５４１の端部と他の流路５４２の端部とを結ぶ直線距離Ｄに比して、大である。第４流路５３の直線距離と第５流路５４の直線距離は、第１分配流路５１及び第２流路５２の径にあわせて、いずれか一方が他方よりも大とする。前記曲部５３３は、内側及び外側が共に、円弧状にされており、液体が円滑に流れるように構成されている。第４流路５３、及び第５流路５４は、端部における流路の幅に比して、曲部５４３における流路の幅が大きく構成されており、液体が円滑に流れるように構成されている。

【0038】

前記第１基材１１と、図２及び図３に示したように、前記第３基材１３との間には、複数の第１連通孔１２１と、複数の第２連通孔１２２とを設けた第２基材１２が配される。第１基材１1、第２基材１２、及び第３基材１３を組付けると、第１連通孔１２１により第４流路５３の端部と第１分配流路５１とが連通し、第２連通孔１２２により第５流路５４の端部と第２分配流路５２とが連通する。第２基材１２の一方の面は、第３基材１３の他方の面に接し、前記第１分配流路５１の開口部と前記第２分配流路５２の開口部とを閉じる。第２基材１２の他方の面は、第１基材１1の一方の面に接し、前記第４流路５３の開口部と前記第５流路５４の開口部とを閉じる。

【0039】

前記第３基材１３の上には、前記第３流路１３３と連通する排出口１４１を設けた第４基材１４が配される。第３基材１３、及び第４基材１４を組付けると、排出口１４１と前記第３流路の端部とが連通する。第４基材１４の他方の面は、第３基材１３の一方の面に接し、前記第３流路１３３の開口部を閉じる。第４基材１４には、複数の第３流路１３３の数に対応する数の排出口１４１が設けられる。排出口１４１は、第３流路の端部を結ぶ仮想円上に配置される。

【0040】

図１に示したように、複数の排出口１４１には、それぞれ、スラグ流を通過させる流路１４２が着脱可能に接続される。装置１では、複数の排出口１４１の端部の内周面は雌螺子が切られている。流路１４２の端部には、前記雌螺子に対応する雄螺子が外周面に設けられたフェルールと呼ばれる部材が配される。前記雄螺子を前記雌螺子に螺合させることにより、第３流路１３３と前記スラグ流を通過させる流路１４２とが連通する。

【0041】

前記第１流入口１１１及び前記第２流入口１１２は、前記排出口１４１と同様に構成される。すなわち、第１流入口１１１の内周面に設けられた雌螺子には、第１流入口１１１に第１の液体を流入させる流路１１３の端部に設けられたフェルールと呼ばれる部材の外周面に雄螺子を螺合する。第２流入口１１２の内周面に設けられた雌螺子には、第２流入口１１２に第２の液体を流入させる流路１１４の端部に設けられたフェルールと呼ばれる部材の外周面に雄螺子を螺合する。これにより、第１流入口１１１又は第２流入口１１２に対して、流路１１３又は１１４を着脱可能に接続される。

【0042】

上述の通り、スラグ流を通過させる流路１４２は、基材１０に対して着脱可能である。流路１４２を長さが大きいものに変更することにより、スラグ流が流路中を搬送される時間を長くし、所望の反応を行う時間も長くすることができる。逆に流路の長さが小さいものに変更することにより、スラグ流が流路中を搬送される時間を短くし、所望の反応を行う時間も短くすることができる。なお、排出口１４１を複数個設けることにより、混合流路から排出されたスラグ流を混合することなく、流路１４２の中を流すことができる。これによって、スラグ流の状態を維持することができる。

【0043】

図１ないし図３等に示したように、複数の基材１０は、複数の雄螺子７１によって固定され、一体化される。図１の装置１では、最下部に配される基材（第１基材１1）に設けられた貫通孔の内周面に雌螺子が切られており、上部に配される基材（第１基材１1、第２基材１２、及び第３基材１３）に雄螺子を挿通する貫通孔７２が設けられている。当該貫通孔７２に雄螺子７１を挿通し、前記雌螺子と前記雄螺子７１を螺合することで、第１基材１1、第２基材１２、第３基材、及び第４基材が固定され一体化される。なお、第１基材１1、第２基材１２、第３基材、及び第４基材１４には、位置合わせ用の貫通孔６１が設けられている。当該貫通孔６１に対して、位置合わせ用の棒６２を挿入することで、複数の基材１０の位置が適切な位置に調節される。

【0044】

上記の装置１では、第１流入口１１１から第１の液体を装置内に供給し、第２流入口から第２の液体を装置内に供給する。第１の液体と第２の液体は、互いに混じりあわないものであればよい。第１の液体及び第２の液体としては、例えば、水と油又は水に溶けない有機溶媒など、互いに極性の異なる液体が挙げられる。

【0045】

第１流入口１１１から供給した第１の液体は、前記第４流路５３、前記第１連通孔１２１、前記第１分配流路５１、及び前記第１流路１３１の順に各流路を搬送される。第２流入口１１２から供給した第２の液体は、前記第５流路５４、前記第２連通孔１２２、前記第２分配流路５２、及び前記第２流路１３２の順に各流路を搬送される。そして、第１の液体と第２の液体とは、混合流路１３４において、第１流路１３１と第２流路１３２とが接合する部分において混合される。混合液は、スラグ流となる。当該スラグ流は、第３流路１３３及び排出口１４１を経て、スラグ流を通過させる流路１４２を搬送される。第３流路１３３、排出口１４１、及び流路１４２において、スラグ流を利用した所望の反応が進行する。

【0046】

上記装置１は、第４流路５３と第５流路５４を備える。第４流路５３及び第５流路５４により、第１の液体及び第２の液体を装置１にポンプで供給する際に、ポンプで生じる液体の脈動を緩和することができる。

【0047】

上記の装置１では、前記第４流路５３は、第１流入口１１１から流入した液体を分岐させて、第１分配流路５１の対向する位置で、第１分配流路内に流入させる。前記第５流路５４は、第２流入口１１２から流入した液体を分岐させて、第２分配流路５２の対向する位置で、第２分配流路５２内に流入させる。対向する複数の位置から液体を流入させることで、複数の混合流路１３４の間で液体の流量、及び液体の圧力等の条件が同程度になりやすくなる。対向する位置は、一方の第１連通孔１２１を０°の位置に設けた場合、他方の第１連通孔１２１を１８０°の位置に設けるなど、加工誤差を除けば、１８０°の角度が形成されるようにするのが最善である。前記角度は、１６０～２００°の範囲としてもよい。

【0048】

上記装置１では、上述の通り、前記複数の基材１０の内部、より具体的には、前記複数の基材１０の間に、前記複数の混合流路１３４、前記第１分配流路５１、又は前記第２分配流路５２が設けられる。この構成によれば、前記複数の混合流路１３４、前記第１分配流路５１、又は前記第２分配流路５２を基材に形成する際の効率が向上する。同様に、上記装置１では、前記複数の基材の間に、前記第４流路５３、前記第５流路５４が設けられる。この構成によれば、前記第４流路５３、又は前記第５流路５４を基材に形成する際の効率が向上する。例えば、基材を射出成型、又は切削加工のいずれで成形するにしても、基材の表面に各流路の凹みや貫通孔等が現れていれば、構造の成形が容易かつ正確になる。また、加工の効率だけではなく、各基材に設けられた流路の清掃の点でも効率がよい。

【0049】

例えば、前記混合流路１３４、前記第１分配流路５１、前記第２分配流路５２、前記第４流路５３、又は前記第５流路５４は、前記複数の基材１０の間に設けられた凹溝、又はスリット状の貫通孔として形成される。これらの形状は、上述の通り、射出成型、又は切削加工によって、実現することができる。切削加工、又は射出成型と切削加工の併用によれば、加工精度を向上させることができる。

【0050】

上記装置１においては、複数の混合流路１３４を利用し、各混合流路１３４においてスラグ流を発生されることができる。各混合流路の内径は小さくても、複数の混合流路１３４を用いることで、単位時間内に流れるスラグ流の量、すなわち流量を大きくして、化学反応の規模を大きくすることができる。前記混合流路１３４は、複数の基材を固定することで、単一の装置にまとめられているため、化学反応を実施する前の装置の準備、化学反応を実施した後の装置の片付けが容易であるし、装置の移動も容易である。化学反応を実施した後には、複数の基材を分解して洗浄することにより、基材を簡単に洗浄することが可能であり、流路の閉塞や、コンタミネーションを防ぐことができる。

【0051】

装置１は、研究室のデスク上に設置可能な大きさであり、上記の特性と相まって研究室内における扱いやすさにおいて優れる。装置のサイズは、特に限定されないが、例えば、高さが５０～２００ｍｍ、幅が６０～３００ｍｍ、奥行きが６０～３００ｍｍ、外径６０～３００ｍｍである。

【0052】

複数の基材は、装置内に流入させる液体の種類に応じて、適宜変更することができる。基材を構成する素材としては、耐食性に優れる金属又は合成樹脂素材が挙げられる。前記金属としては、例えば、ステンレス鋼、ハステロイが挙げられる。前記合成樹脂素材としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）などが挙げられる。

【0053】

前記流路１１３、１１４、１４２は、前記金属又は前記合成樹脂素材で構成することができる。流路１１３、１１４、１４２の内径、及び長さは、所望の化学反応により、適宜変更することができる。流路の内径は、例えば、０．３～２.２ｍｍ、又は０．３～１．５ｍｍにすることができる。流路の長さは、所望の化学反応時間により決定すればよく、特に限定されないが、例えば、３００～２０，０００ｍｍにすることができる。

【0054】

上記装置１は、例えば、図１０に示す反応系に利用することができる。図１０の反応系は、第１の液体を貯留する第１容器８１と、第２の液体を貯留する第２容器８２と、第１の液体を第１ポンプ９１の駆動力により装置内に供給する前記流路１１３と、第２の液体を第２ポンプ９２の駆動力により装置内に供給する前記流路１１４と、前記装置１と、当該装置１に接続されスラグ流を通過させる複数の前記流路１４２と、当該流路１４２に接続され、当該流路１４２の中を搬送されるスラグ流を収束させる集束部３２と、当該収束部３２から排出され、まとめられた混合液を貯留するセトラー槽３１と、セトラー槽３１で分離した下層部の液体を第１背圧弁９３を介して第３容器８３へ排出する流路と、セトラー槽３１で分離した上層部の液体を第２背圧弁９４を介して第４容器８４へ排出する流路とを有する。

【0055】

図１０に示した反応系は、前記装置１でスラグ流を発生させて、スラグ流を利用して、第１の液体と第２の液体とを効率的に接触させて、セトラー槽３１で再び第１の液体と第２の液体とを分離する。セトラー槽３１では、第１の液体と第２の液体を静置することにより、互いに溶解しない液体が分離する。第１の液体と第２の液体のうち比重の高い液体が上層となる。この反応系を利用すれば、例えば、第１の液体に対する溶解度と第２の液体に対する溶解度の異なる任意の物質について、前記溶解度の差を利用して、前記物質の抽出反応を行うことができる。

【0056】

前記装置１は、抽出の他にも、第１の液体と、第２の液体との混合にも使用することができる。例えば、乳化剤を配合しておけば、スラグ流を利用して、効率的に第１の液体と第２の液体とを乳化させることができる。前記装置は、その他、第１の液体と第２の液体とを接触させることにより、合成樹脂を合成する反応にも利用することができる。

【0057】

［変形例］
スラグ流の発生装置の構成は、上記実施形態に係るものに限定されるものではない。

【0058】

例えば、上記装置１においては、基材の数は４である。基材の数は、これに限定されず適宜変更することができる。例えば、前記第４流路５３及び第５流路５４を設けた第１基材１1を省略し、第２基材に第１流入口１１１及び第２流入口１１２を設けてもよい。また、例えば、前記第３基材１３の一方の面に設けられた前記複数の混合流路を５個目の新たな基材に移設してもよい。その場合、混合流路は前記新たな基材を貫通するスリット孔で構成してもよい。また、前記第３基材１３の他方の面から前記第１分配流路５１及び前記第２分配流路５２を省略し、前記第２基材の一方の面に前記第１分配流路５１及び前記第２分配流路５２を設けてもよい。

【0059】

例えば、図１４に示したように、第４基材１４の他方の面に接面するように、第５基材１５を設けてもよい。図１４に示したスラグ流の発生装置１ｂでは、第１基材１１ｂ、第２基材１２ｂ、第３基材１３ｂ、及び第４基材１４ｂの形状は、上記の装置１と同様である。ただし、第１流入口１１１と第２流入口１１２は、第４基材１４ｂに設けられており、第３基材１３ｂと第２基材１２ｂとには、第１流入口１１１又は第２流入口１１２と連通する貫通孔が設けられる点で相違する。第１流入口１１１から流入した第１の液体は、第３基材１３ｂと第２基材１２ｂとに設けられた貫通孔を経て第１基材１１ｂに設けられた第４流路５３に流入する。第２流入口１１２から流入した第２の液体は、第３基材１３ｂと第２基材１２ｂとに設けられた貫通孔を経て第１基材１１ｂに設けられた第５流路５４に流入する。

【0060】

第１基材１１ｂ、第２基材１２ｂ、第３基材１３ｂ、及び第４基材１４ｂは、ＰＥＥＫ及び/又はＰＦＡで構成される。ＰＥＥＫ及び/又はＰＦＡで構成される基材に雌螺子を設けて、雄螺子を螺合させると、基材が損傷することがある。このため、装置１ｂでは、金属であるステンレス鋼で構成される第５基材１５に雌螺子を設けて、第４基材１４ｂと雄螺子７１の頭部との間に金属製の座金７３を配置している。

【0061】

例えば、第１分配流路、又は第２分配流路は、上流側の基材と下流側の基材との間に設けられる構成にすることができる。また、混合流路は、前記下流側の基材とさらに下流側の基材との間に設けられる構成にすることができる。また、例えば、第４流路、又は第５流路は、前記上流側の基材と、さらに上流側の基材との間に設けられる構成とすることができる。

【0062】

混合流路などの任意の流路をスリット状の貫通孔で構成する場合は、混合流路を設けた基材の両面を別の基材で挟むことにより、スリット状の貫通孔の開口部を閉じることができる。

【0063】

混合流路の形状は、装置１の例に限定されない。例えば、図１１に示したように、第２流路１３２ｂと第３流路１３３ｂとが直線状に配置され、第２流路１３２ｂ及び第３流路１３３ｂに対して、第１流路１３１ｂが接続する形状にしてもよい。また、図１２に示したように、第２流路１３２ｃと第３流路１３３ｃとが折れ曲がった角度で接続され、第２流路１３１ｃのみに、第１流路１３１ｃが接続される形状にしてもよい。また、図１３に示したように、第１流路１３１ｄと第２流路１３２ｄとが為す角度が鈍角になり、第１流路１３１ｄ及び第２流路が第３流路１３３ｄに連通するようにしてもよい。このように、第１流路と第２流路との接続角度は、特に限定されない。例えば、３０～２７０°の範囲で変更することができる。

【符号の説明】

【0064】

１ スラグ流の発生装置
１１１ 第１流入口
１１２ 第２流入口
１３１ 第１流路
１３２ 第２流路
１３３ 第３流路
１３４ 混合流路
５１ 第１分配流路
５２ 第２分配流路
１４１ 排出口
１０ 複数の基材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】