專利名稱：流路構造體、反應器以及使用反應器的反應方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種流路構造體、反應器以及使用反應器的反應方法。
背景技術：
在現有技術中，已知在內部具有將流體導入的微小的流路的流路構造體。例如，在下述的專利文獻1中，公開了具備那樣的流路構造體的反應器。在該專利文獻1所公開的反應器中，在其流路構造體內并列地設有多個微小的流路。向各流路從其端部將第1原料流體和第2原料流體導入。然后，使該第1原料流體和第2原料流體一邊向各流路的出口側流通一邊互相發(fā)生反應，由此制造期望的生成物。可是，在如上所述地在流路構造體中設有多個流路的情況下，期望使流動至各流路的流體的流量均勻。例如，在專利文獻2所公開的熱交換器中，通過使各流路的流路長度一致而使各流路的壓力損失相等從而使流動于各流路的流體的流量均勻。然而，在這樣使各流路的流路長度一致的情況下，存在著各流路的形狀受到顯著的制約且流路的自由的設計變得困難的問題點。專利文獻1 日本特表2005-525229號公報專利文獻2 日本特開昭64-3496號公報。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于使流動于各流路的流體的流量均勻，同時，提高各流路的形狀的自由度。依照本發(fā)明的一個方案，流路構造體是形成有導入流體的多個流路的流路構造體，其中，所述多個流路包含流路長度互相不同的流路，與該各流路的流路長度對應地設定所述各流路的各部分的等效直徑，使得所述各流路的整體的壓力損失分別相等。依照本發(fā)明的另一個方案，反應器是具備流路構造體的反應器，所述流路構造體形成有用于使第1原料流體和第2原料流體發(fā)生反應的多個反應流路，其中，所述各反應流路包含導入所述第1原料流體的第1導入路、導入所述第2原料流體的第2導入路、合流部以及反應路，該合流部與所述第1導入路和所述第2導入路的下游側相連，用于使所述第1 原料流體和所述第2原料流體合流，該反應路與該合流部的下游側相連，用于使所述第1原料流體和所述第2原料流體互相發(fā)生反應，由所述各反應流路的第1導入路構成的組和由所述各反應流路的第2導入路構成的組中的至少一方的組包含流路長度互相不同的導入路，與所述包含流路長度不同的導入路的組的各導入路的流路長度對應地設定該各導入路的各部分的等效直徑，使得該各導入路的整體的壓力損失分別相等。


圖1是構成本發(fā)明的一個實施方式的反應器的流路裝置的立體圖。圖2是構成圖1所示的流路裝置的第1流路構造體的分解立體圖。
圖3是概略地顯示第1流路構造體中的第1導入路的組、第2導入路的組、合流部的組以及反應路的組的位置關系的圖。圖4是構成圖1所示的流路裝置的第1流路構造體的沿著第1導入路和反應路的截面圖。圖5是構成第1流路構造體的流路板的表面?zhèn)鹊钠矫鎴D。圖6是圖5中的A部分的放大圖。圖7是構成第1流路構造體的流路板的背面?zhèn)鹊钠矫鎴D。圖8是圖7中的B部分的放大圖。圖9是流路板的沿著圖5中的IX-IX線的截面圖。圖10是本發(fā)明的一實施方式的第1變形例的流路板的表面?zhèn)鹊钠矫鎴D。圖11是圖10所示的第1變形例的流路板的背面?zhèn)鹊钠矫鎴D。圖12是本發(fā)明的一實施方式的第2實施例的流路構造體的立體圖。圖13是顯示圖12所示的第2變形例的流路構造體中的流路的構造的平面圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。首先，參照圖廣圖9，對本發(fā)明的一個實施方式的反應器和構成該反應器的第1流路構造體Ia的構造進行說明。本實施方式的反應器具備如圖1所示的流路裝置S。通過將形成有使原料流體流通的多個反應流路2的第1流路構造體la、和形成有使載熱體流通的多個載熱體流路30的第2流路構造體Ib交互地層疊而構成該流路裝置S。此外，第1流路構造體Ia包含于本發(fā)明的流路構造體的概念。而且，本實施方式的反應器為，一邊使第1原料流體和第2原料流體的兩個種類的原料流體流通于設于第1流路構造體Ia內的多個微小的反應流路2，一邊使該兩原料流體互相發(fā)生反應，由此制造既定的反應生成物。具體而言，如圖4所示，第1流路構造體Ia由流路板4和一對封閉板6、8構成。以前述流路板4被夾入該一對封閉板6、8之間的狀態(tài)使這些封閉板6、8和流路板4 一體化， 由此構成第1流路構造體la。而且，在第1流路構造體Ia內，前述多個反應流路2沿該第 1流路構造體Ia的寬度方向以等間隔配設。各反應流路2由導入第1原料流體的第1導入路10、導入第2原料流體導入的第2路12、合流路14以及反應路16構成，其中，該合流部14與第1導入路10和第2導入路12的下游側相連，使第1原料流體和第2原料流體合流，該反應路16與該合流部14的下游側相連，用于使第1原料流體和第2原料流體互相發(fā)生反應。通過將形成于流路板4的槽部的開口封閉而形成前述各反應流路2。S卩，如圖5 和圖6所示，多個第1導入槽18形成為在流路板4的表面開口，另一方面，如圖7和圖8所示，多個第2導入槽20和多個反應槽22形成為在流路板4的背面開口。所述各第2導入槽20由小徑槽20a和大徑槽20b構成，該小徑槽20a構成后述的小徑部12e，該大徑槽20b 具有比該小徑槽20a更大的寬度，構成后述的大徑部12f。另外，在前述第1導入槽18的下游側端部及前述第2導入槽20的下游側端部與反應槽22的上游側端部相連的位置，形成有沿厚度方向貫通流路板4的貫通孔M。而且，如圖2所示，前述封閉板6重疊于流路板4的表面，將第1導入槽18的開口封閉，由此，形成前述第1導入槽10。另一方面，前述封閉板8重疊于流路板4的背面，將第 2導入槽20的開口封閉，由此，形成前述第2導入路12，并且，將反應槽22的開口封閉，由此，形成前述反應路16。另外，由前述封閉板6、8將前述貫通孔M的兩開口封閉，由此，形成前述合流部14。而且，在第1流路構造體Ia中，以如圖3所示的位置關系分別配置有由各反應流路2的第1導入路10構成的組、由各反應流路2的第2導入路12構成的組、由各反應流路 2的合流部14構成的組以及由各反應流路2的反應路16構成的組。各第1導入路10使第1原料流體從第1流路構造體Ia的長度方向的一方端部沿其長度方向流動并流入各合流部14。各第2導入路12使第2原料流體從第1流路構造體 Ia的寬度方向的一方端部沿其寬度方向流動，然后在途中使流通方向變更90°而使第2原料流體沿與前述第1原料流體相同的第1流路構造體Ia的長度方向流動，使該第2原料流體在各合流部14從相同方向與前述第1原料流體合流。而且，各反應路16使在各合流部 14合流的第1原料流體和第2原料流體一邊沿第1流路構造體Ia的長度方向直線地流動， 一邊互相發(fā)生反應。具體而言，前述各第1導入路10在第1流路構造體Ia的長度方向的一方端部具有導入口 10a。而且，各第1導入路10從其導入口 IOa沿第1流路構造體Ia的長度方向直線地延伸，與對應的各合流部14相連。省略圖示的原料供給部連接至各第1導入路10的導入口 10a，第1原料流體從該原料供給部分配并導入各第1導入路10。各第1導入路10 具有半圓狀的截面形狀，并且，在其全長范圍內具有恒定的等效直徑。而且，各第1導入路10沿第1流路構造體Ia的寬度方向以等間隔并列配置，這些各第1導入路10分別具有相等的流路長度和相等的等效直徑。由此，各第1導入路10的整體的壓力損失均等化。而且，由于各第1導入路10的整體的壓力損失均等化，從而從前述原料供給部分配至各第1導入路10而流動的第1原料流體的流量均勻化。前述各第2導入路12在第1流路構造體Ia的寬度方向的一方端部具有導入口 12a。與供給前述第1原料流體的原料供給部不同的另一省略圖示的原料供給部連接至各第2導入路12的導入口 12a，第2原料流體從該原料供給部分配并導入各第2導入路12。而且，如圖8所示，各第2導入路12具有第1直線部12b、第2直線部12c以及彎曲部12d，其中，第1直線部12b從前述導入口 1 沿第1流路構造體Ia的寬度方向即與前述各第1導入路10正交的方向直線地延伸，第2直線部12c沿第1流路構造體Ia的長度方向即沿著前述第1導入路10直線地延伸而與對應的前述各合流部14相連，彎曲部12d用于在這兩部分之間將導入路的方向從與前述各第1導入路10正交的方向變更為與前述各第1導入路10相同的方向。即，各第2導入路12在與前述各第1導入路10的導入口 IOa 不同的位置具有導入口 12a，從該導入口 1 沿與前述各第1導入路10不同的方向延伸，然后，由彎曲部12d變更方向，與前述各第1導入路10從相同的方向合流于對應的各合流部 14。另外，各第2導入路12分別流路長度不同。具體而言，各第2導入路12沿第1流路構造體Ia的寬度方向以等間隔并列配置，并且，由彎曲部12d向相同方向彎曲。在該各第2導入路12的彎曲部12d配置為靠外的第2導入路12與配置為靠內的第2導入路12 相比而具有較大的流路長度。即，越是在各第2導入路12的彎曲部12d處配置為靠外的第 2導入路12，流路長度就越增加。而且，在本實施方式中，流路長度不同的各第2導入路12的各部分的等效直徑與該各第2導入路12的流路長度對應而設定，使得各第2導入路12的整體的壓力損失分別相等。具體而言，各第2導入路12由具有既定的等效直徑的小徑部1 和具有比該小徑部1 更大的等效直徑的大徑部12f構成。前述小徑部1 具有半圓狀的截面形狀，前述第1直線部12b和前述彎曲部12d、以及前述第2直線部12c中從前述彎曲部12d側開始既定的長度的范圍的部分相當于該小徑部12e。前述大徑部12f具有半圓狀的截面形狀，相當于前述第2直線部12c中的除了前述小徑部12e以外的部分。而且，小徑部1 和大徑部 12f的連接部的位置配置為，隨著從在各第2導入路12的彎曲部12d配置為靠外的第2導入路12向配置為靠內的第2導入路12轉移，向前述合流部14側慢慢地移行。根據構成該第2導入路12的小徑部12e的壓力損失和大徑部12f的壓力損失的和而求出各第2導入路12的整體的壓力損失。即，與小徑部1 和大徑部12f的長度的比率對應而各第2導入路12的整體的壓力損失變化。而且，在本實施方式中，與各第2導入路12的流路長度對應而設定小徑部12e的長度和大徑部12f的長度的比率，使得各第2導入路12的整體的壓力損失均等化。具體而言，小徑部12e與大徑部12f相比等效直徑較小，因此，小徑部12e的壓力損失比大徑部12f的壓力損失更大。另外，如上所述，由于越是在各第2導入路12的彎曲部 12d處配置為靠外的第2導入路12，就越是具有大的流路長度，因而與該流路長度成比例， 越是前述配置為靠外的第2導入路12，壓力損失就越大。于是，在本實施方式中，越是在各第2導入路12的彎曲部12d處配置為靠外的第2導入路12，就越是減小壓力損失大的前述小徑部12e的長度的比率，由此，使各第2導入路12的整體的壓力損失均等化。而且，由于各第2導入路12的整體的壓力損失均等化，從而流動于各第2導入路12的第2原料流體的流量均勻化。而且，各第2導入路12的小徑部1 和大徑部12f的形狀基于以下的原理而設定。S卩，一般而言，流動于流路內的流體的壓力損失Δρ通過以下的范寧公式而求出。Δ p=4f ( P v2/2) (L/D)......(1)
其中，在該式(1)中，f表示流體摩擦系數，P表示流體的密度，V表示流體的流速，L 表示流路長度，D表示流路的等效直徑。另外，表示流體的紊亂的狀態(tài)的雷諾數Re由以下的式( 表示。Re= P vD/ μ......(2)
其中，在該式O)中，μ表示流體的粘性系數。而且，如后所述，使第2原料流體以處于層流區(qū)域的狀態(tài)流動于前述各第2導入路 12。流體的流動處于層流區(qū)域是雷諾數Re處于Re<2100的范圍的情況，在該情況下，流體摩擦系數f如下式(3)那樣表示。f=16/Re......(3)
通過使用該式C3)和上述式( 來對上述式(1)進行算式變形，從而流體的流動處于層流區(qū)域時的流動于流路內的流體的壓力損失Δρ如以下的式(4)那樣表示。Δρ=32μ (L/D2) ν......(4)
在此，使用流動于流路內的流體的流量F和流路的等效直徑D來使流體的流速ν如下式(5)那樣表示。v=F/D2......(5)
使用該式(5)來使上述式(4)如以下的式(6)那樣表示。Δ ρ=32 μ (L/D4) F......(6)
而且，如果前述第2導入路12的整體的壓力損失為ΔΡι，那么，由于該壓力損失八？1是構成該第2導入路12的小徑部1 的壓力損失ΔP2和大徑部12f的壓力損失ΔP3的和， 因而如果小徑部12e的流路長度為L2，等效直徑為D2,大徑部12f的流路長度為L3,等效直徑為D3，則第2導入路12的整體的壓力損失ΔP1如下式(7)那樣表示。 Δ P1= Δ ρ2+ Δ ρ3=32 μ F (L2/D24+L3/D34) ......(7)
在該式(7)中，由于流體的粘性系數μ是常數，因而如果L2/D24+L3/D34的值一定，那么， 第2導入路12的整體的壓力損失八？1成為與第2原料流體的流量F成正比例的值。艮口， 如果L2/D24+L3/D34的值一定，那么，在各第2導入路12的整體的壓力損失Δ P1相等時，流動于各第2導入路12的第2原料流體的流量F均等的關系成立。于是，在本實施方式中，在各第2導入路12的小徑部12e的等效直徑込相等且各第2導入路12的大徑部12f的等效直徑D3相等的條件下，在各第2導入路12中，設定小徑部12e的流路長度L2和大徑部12f的流路長度L3的比率，使得L2/D24+L3/D34的值一定。前述各合流部14與對應的前述第1導入路10和前述第2導入路12的下游側連續(xù)而設置，并且，沿與該第1導入路10和第2導入路12的第2直線部12c相同的方向直線地延伸。該合流部14使通過第1導入路10的第1原料流體和通過第2導入路12的第2 原料流體一邊沿第1流路構造體Ia的長度方向流動一邊合流。而且，如圖9所示，各合流部14具有兩個半圓在圓弧的頂點附近互相結合而成的截面形狀，并且，具有比前述第1導入路10的等效直徑和前述第2導入路12的等效直徑更大的等效直徑。前述各反應路16與對應的前述合流部14的下游側連續(xù)而設置，并且，沿與該合流部14相同的方向、即第1流路構造體Ia的長度方向直線地延伸。該各反應路16使在合流部14中合流的第1原料流體和第2原料流體一邊沿第1流路構造體Ia的長度方向流動一邊互相發(fā)生反應。而且，各反應路16具有相等的流路長度。另外，各反應路16具有半圓狀的截面形狀，并且，具有比前述第2導入路12的大徑部12f的等效直徑更大的等效直徑。如上所述，所述第2流路構造體Ib形成有使載熱體流通的多個載熱體流路30，該第2流路構造體Ib由載熱體用流路板沈和層疊于該載熱體用流路板沈的表面上的封閉板觀構成。如圖1所示，前述多個載熱體流路30在第2流路構造體Ib內沿該第2流路構造體Ib的寬度方向以等間隔配設。各載熱體流路30設置成，在與前述第1流路構造體Ia 的各第1導入路10、各第2導入路12的第2直線部12c、各合流部14以及各反應路16相對應的位置沿與那些各部分相同的方向直線地延伸。而且，以在載熱體用流路板沈的表面開口的方式形成有多個槽部32，該槽部32的開口由封閉板觀封閉，由此，形成前述載熱體流路30。此外，前述封閉板觀兼作構成第1流路構造體Ia的封閉板8。而且，使載熱體從省略圖示的載熱體供給部流動至第2流路構造體Ib的載熱體流路30，由此，進行該載熱體以及流動于前述第1流路構造體Ia的反應路16的第1原料流體和第2原料流體的熱交換，促進反應路16中的第1原料流體和第2原料流體的反應。接著，對使用本實施方式的反應器的反應方法進行說明。在使用本實施方式的反應器的反應方法中，首先，將第1原料流體從原料供給部導入各反應流路2的第1導入路10，并且，將第2原料流體從與前述原料供給部不同的另一原料供給部導入各反應流路2的第2導入路12。此時，使第1原料流體在成為層流的條件下流動至第1導入路10，并且，使第2原料流體在成為層流的條件下流動至第2導入路12。 因為各第1導入路10的整體的壓力損失均等化，第1原料流體以均勻的流量分配至各第1 導入路10而流動。另外，因為各第2導入路12的整體的壓力損失均等化，第2原料流體以均勻的流量分配至各第2導入路12而流動。然后，通過第1導入路10的第1原料流體和通過第2導入路12的第2原料流體在合流部14合流，該合流后的第1原料流體和第2原料流體從合流部14向反應路16流動并互相發(fā)生反應，由此，制造既定的反應生成物。如以上所說明的，在本實施方式中，在各反應流路2的第2導入路12的流量長度分別不同的情況下，與該各第2導入路12的流路長度對應而設定各第2導入路12的各部分的等效直徑，使得該各第2導入路12的整體的壓力損失分別相等，由此，能夠使流動于具有不同的流路長度的各第2導入路12的第2原料流體的流量均勻。而且，在本實施方式中，由于與流路長度不同的各第2導入路12的流路長度對應而設定各第2導入路12的各部分的等效直徑，因而能夠分別恰當地設定各第2導入路12的流路長度和各第2導入路12的各部分的等效直徑的兩方，能夠使各第2導入路12的整體的壓力損失均等化，能夠使流動于各第2導入路12的第2原料流體的流量均勻。因此，與像現有技術那樣通過使各導入路的流路長度一致而使流動于各導入路的原料流體的流量均勻的情況相比，在本實施方式中，能夠提高各第2導入路12的形狀的自由度。所以，在本實施方式中，能夠使流動于流路長度不同的各第2導入路12的第2原料流體的流量均勻， 同時，能夠提高該各第2導入路12的形狀的自由度。另外，在本實施方式中，通過與各第2導入路12的流路長度對應而改變小徑部1 和大徑部12f的長度的比率，從而使各第2導入路12的整體的壓力損失均等化，因而與通過一點一點地改變各第2導入路12的整體的等效直徑而使各第2導入路12的整體的壓力損失均等化的情況相比，各第2導入路12的形狀的調整變得容易。因此，能夠容易地使流路長度不同的各第2導入路12形成為整體的壓力損失分別相等的形狀。另外，在本實施方式中，各第2導入路12在彎曲部12d向相同方向彎曲，并且，設定為在該彎曲部12d處，越是各第2導入路12中配置為靠外的第2導入路12，小徑部1 的長度的比率就越小。因此，雖然各第2導入路12向相同方向彎曲，流路長度分別不同，但能夠使該各第2導入路12的整體的壓力損失均等化，能夠使流動于各第2導入路12的第 2原料流體的流量均勻，并且，能夠提高各第2導入路12的形狀的自由度。另外，在本實施方式中，由于各第1導入路10和各第2導入路12從設于互相不同的位置的導入口 IOa和導入口 12a向互相不同的方向延伸，并且，各第2導入路12的彎曲部12d將第2導入路12的延伸方向變更為與對應的第1導入路10相同的方向，因而即使在各第1導入路10和各第2導入路12在互相不同的位置具有導入口 10a(12a)的情況下，
9也能夠使這些各第1導入路10和各第2導入路12從相同方向合流于合流部14。由此，能夠一邊使第1原料流體和第2原料流體從互相不同的位置向互相不同的方向流動，一邊使這兩原料流體沿互相相同的方向合流。另外，由于本實施方式的反應器具備互相層疊的多個第1流路構造體la，因而能夠進一步使反應器整體中的流路數增加，能夠進一步大量生產反應生成物。另外，在本實施方式中，由于使第2原料流體在成為層流的條件下流動于各第2導入路12，因而若在各第2導入路12的小徑部1 的流路長度和等效直徑與大徑部12f的流路長度和等效直徑滿足既定的關系的條件下，各第2導入路12的整體的壓力損失均等，那么，能夠使流動于各導入路12的第2原料流體的流量均勻的關系成立。此外，應該認為此次公開的實施方式所有的點僅是舉例說明而并非用于限制。本發(fā)明的范圍不是由上述的實施方式的說明表示，而是由權利要求書表示，還包括與權利要求書均等的意義和范圍內的所有變更。S卩，第1導入路、第2導入路、合流部以及反應路的形狀和配置不限于在上述實施方式中所示的方式，也可以以上述以外的各種構成形成并配置第1導入路、第2導入路、合流部以及反應路。例如，也可以如圖10和圖11所示的上述實施方式的第1變形例那樣，將第1導入路36和第2導入路38兩方都設在流路板34的表面?zhèn)?，并且，將反應?0設在流路板34 的背面?zhèn)?，以連接前述第1導入路36的下游側端部、前述第2導入路38的下游側端部以及前述反應路40的上游側端部的方式設置合流部42。具體而言，在圖10中顯示該第1變形例的流路板34的表面的構造，在圖11中顯示該流路板34的背面的構造。在該第1變形例中，在流路板34的表面形成有構成多個第1導入路36的多個第 1導入槽44和構成多個第2導入路38的多個第2導入槽46。另外，在流路板34的背面， 形成有構成多個反應路40的多個反應槽48。而且，以將各第1導入槽44的下游側端部及各第2導入槽46的下游側端部與各反應槽48的上游側端部相連的方式設有構成合流部42 的貫通孔50。該貫通孔50以沿厚度方向貫通流路板34的方式形成。而且，流路板34的表面由省略圖示的封閉板覆蓋，由此，將第1導入槽44的開口和第2導入槽46的開口封閉，形成第1導入路36和第2導入路38。另一方面，流路板34 的背面由省略圖示的封閉板覆蓋，由此，將反應槽48的開口封閉，形成反應路40。另外，前述貫通孔50的兩開口由前述兩封閉板封閉，由此，形成合流部42。各第1導入路36的導入口 36a和各第2導入路38的導入口 38a都設在第1流路構造體la(參照圖1)的長度方向的一方端部。而且，各第1導入路36具有第1直線部 36b、第2直線部36c以及彎曲部36d，其中，第1直線部36b從該導入口 36a沿第1流路構造體Ia的長度方向直線地延伸，第2直線部36沿第1流路構造體Ia的寬度方向直線地延伸而與對應的合流部42相連，彎曲部36d用于在這些兩直線部36b、36c之間將導入路的方向從第1流路構造體Ia的長度方向變更成寬度方向。另外，各第1導入路36由具有既定的等效直徑的小徑部36e和具有比該小徑部36e更大的等效直徑的大徑部36f構成。小徑部36e構成前述第1直線部36b和前述彎曲部36b、以及前述第2直線部36c中從前述彎曲部36d側開始既定的長度的范圍的部分，大徑部36f構成前述第2直線部36c中除了前述小徑部36e以外的部分。而且，各第1導入路36與上述實施方式的第2導入路12同樣地構成為，越是在該彎曲部36d處配置為靠外的第1導入路36，小徑部36e的長度的比率就越小。由此，使流路長度不同的各第1導入路36的整體的壓力損失均等化，并且，使流動于各第1導入路36的第1原料流體的流量均勻化。而且，各第2導入路38具有使前述各第1導入路36相對于流路板36的寬度方向的中心線而反轉的構造。即，各第2導入路38具有與前述第1直線部36b、前述第2直線部36c以及前述彎曲部36d相對應的第1直線部38b、第2直線部38c以及彎曲部38d。另外，各第2導入路38由具有既定的等效直徑的小徑部38e和具有比該小徑部38e更大的等效直徑的大徑部38f構成，構成為，越是在前述彎曲部38d處配置為靠外的第2導入路38， 小徑部38e的長度的比率就越小。由此，使流路長度不同的各第2導入路38的整體的壓力損失均等化，并且，使流動于各第2導入路38的第2原料流體的流量均勻化。而且，各第1導入路36和各第2導入路38互相從相反側合流于對應的合流部42。 各合流部42設在第1流路構造體Ia的寬度方向的中心位置。即，在該第1變形例中，從第 1流路構造體Ia的長度方向的一方端部的導入口 36a導入各第1導入路36的第1原料流體和從第1流路構造體Ia的相同端部的導入口 38a導入各第2導入口 38的第2原料流體都沿第1流路構造體Ia的長度方向流動，然后，向第1流路構造體Ia的寬度方向內側互相接近地流動，在位于第1流路構造體Ia的寬度方向的中心位置的合流部42合流。而且，在流路板34的背面?zhèn)?，以與各合流部42相連的方式設有各反應路40。所以，在前述各合流部42合流后的第1原料流體和第2原料流體通過該合流部42而向流路板34的背面?zhèn)鹊母鞣磻?0抽出，并且，一邊流通于該各反應路40，一邊互相發(fā)生反應。 而且，各反應路40 —邊彎曲多次一邊延伸，其導出口 40a設在第1流路構造體Ia的寬度方向的側面。各反應路40構成為其流路長度相等。由此，使各反應路40的壓力損失均等化， 并且，使各反應路40的流量均勻化。在該第1變形例中，由于與各第1導入路36的流路長度對應而設定小徑部36e和大徑部36f的長度的比率而使得流路長度不同的各第1導入路36的整體的壓力損失分別相等，并且，與各第2導入路38的流路長度對應而設定小徑部38e和大徑部38f的長度的比率而使得流路長度不同的各第2導入路38的整體的壓力損失分別相等，因而根據與上述實施方式同樣的原理，能夠使流動于各第1導入路36的第1原料流體的流量均勻，同時，能夠提高該各第1導入路36的形狀的自由度，并且能夠使流動于各第2導入路38的第1原料流體的流量均勻，同時能夠提高該各第2導入路38的形狀的自由度。關于該第1變形例中的各第1導入路36和各第2導入路38的上述以外的效果， 與上述實施方式中的第2導入路12的效果同樣。另外，不限于該第1變形例的構成，也可以構成為各第1導入路36和各第2導入路38中的任一方的各導入路從第1流路構造體Ia的側端部沿寬度方向直線地延伸，與彎曲而延伸的另一方的各導入路在合流部42合流。在這種情況下，從第1流路構造體Ia的寬度方向的側端部直線地延伸的各導入路形成為在全長范圍內等效直徑均一。另外，在上述實施方式中，設于流路板4的表面?zhèn)鹊母鞯?導入路10形成為沿第 1流路構造體Ia的長度方向直線地延伸，并且，設于流路板4的背面?zhèn)鹊母鞯?導入路12形成為彎曲的形狀，但不限于該構成，也可以是，前述各第1導入路10形成為與前述各第2 導入路12同樣地彎曲的形狀，并且，由小徑部和大徑部構成。另外，在上述實施方式中，以使第1導入路10和第2導入路12在合流部14合流的方式的第1流路構造體Ia為例而進行說明，但本發(fā)明不限于該構成。即，本發(fā)明還能夠適用于形成不從一個導入路與另一導入路合流地延伸的流路的流路構造體。例如，作為該方式的一個示例，在圖12中顯示上述實施方式的第2變形例的流路構造體61。該第2變形例的流路構造體61由流路板64和封閉板66構成，僅在流路板64的背面?zhèn)仍O有多個流路68。各流路68的導入口 68a設在流路構造體61的寬度方向的一方端部。而且，如圖13所示，各流路68具有第1直線部68b、第2直線部68c以及彎曲部68d。 第1直線部68b是從導入口 68a沿流路構造體61的寬度方向直線地延伸的部分，第2直線部68c是沿流路構造體61的長度方向直線地延伸的部分。而且，彎曲部68d是用于在第1 直線部68b和第2直線部68c之間將流路68的方向從流路構造體61的寬度方向變更為長度方向的部分。另外，各流路68由具有既定的等效直徑的小徑部68e和具有比該小徑部68e更大的等效直徑的大徑部68f構成。小徑部68e構成前述第1直線部68b和前述彎曲部68d、 以及前述第2直線部68c中的從前述彎曲部68d側開始既定的長度的范圍的部分，大徑部 68f構成前述第2直線部68c中的前述小徑部68e以外的部分。各流路68的小徑部68e具有與上述實施方式的各第2導入路12的小徑部12e同樣的構造。各流路68的大徑部68f具有使上述實施方式的各第2導入路12的大徑部12f 保持原樣地向下游側直線地延伸至流路構造體61的端部的構造。而且，在該第2變形例中，與上述實施方式同樣，越是在各流路68的彎曲部68d處配置在靠外方的流路68，小徑部 68e的長度的比率越小，由此，使流路長度不同的各流路68的整體的壓力損失均等化。在該第2變形例中，與各流路68的流路長度對應而設定小徑部68e和大徑部68f 的長度的比率，使得流路長度不同的各流路68的整體的壓力損失相等，根據與上述實施方式同樣的原理，能夠使流動于各流路68的流體的流量均勻，同時，能夠提高該各流路68的形狀的自由度。關于該第2變形例中的各流路68的上述以外的效果，與上述實施方式中的第2導入路12的效果同樣。另外，在上述實施方式中，對本發(fā)明適用于反應器的示例進行了說明，但本發(fā)明不限于該構成。即，也可以將本發(fā)明的流路構造體用于反應器以外的處理流體的各種裝置，例如熱交換器等。在該熱交換器的情況下，使用上述第2變形例的流路構造體61即可。(本實施方式的概要)
如果總結本實施方式，則如以下那樣。S卩，本實施方式的流路構造體是形成有導入流體的多個流路的流路構造體，其中， 所述多個流路包括流路長度互相不同的流路，與該各流路的流路長度對應而設定該各流路的各部分的等效直徑，使得所述各流路的整體的壓力損失分別相等。在該流路構造體中，由于與各流路的流路長度對應而設定各流路的各部分的等效直徑而使得各流路的整體的壓力損失相等，因而即使在各流路分別具有不同的流路長度的情況下，也能夠使流動于各流路的流體的流量均勻。而且，在該流路構造體中，由于與各流路的流路長度對應而設定各流路的各部分的等效直徑，因而能夠分別恰當地設定各流路的流路長度和各流路的各部分的等效直徑的兩方而使各流路的整體的壓力損失均等化，能夠使流動于各流路的流體的流量均勻。因此，與像現有技術那樣通過使各流路的流路長度一致而使流動于各流路的流體的流量均勻的情況相比，能夠提高各流路的形狀的自由度。所以，在該流路構造體中，能夠使流動于各流路的流體的流量均勻，同時，能夠提高各流路的形狀的自由度。在上述流路構造體中，優(yōu)選所述各流路包括具有既定的等效直徑的小徑部和具有比該小徑部的等效直徑更大的等效直徑的大徑部，與所述各流路的流路長度而設定所述小徑部的長度和所述大徑部的長度的比率，從而使所述各流路的整體的壓力損失均等化。在使流路長度不同的各流路的壓力損失均等化的情況下，還考慮通過根據各流路的流路長度而恰當地設定各流路的整體的等效直徑來謀求各流路的壓力損失的均等化。然而，在這種情況下，有必要與各流路的流路長度對應而在微小的范圍慢慢地改變各流路的整體的等效直徑，這樣，精度良好地形成各流路以使得整體的等效直徑微小地不同是非常困難的。與此相對，在像上述構成那樣通過與各流路的流路長度對應來改變小徑部和大徑部的長度的比率而使各流路的壓力損失均等化的情況下，與微小地改變各流路的整體的等效直徑的情況相比，各流路的形狀的調整變得容易。因此，依照上述構成，能夠容易地將各流路形成為整體的壓力損失分別相等的形狀。在這種情況下，優(yōu)選所述各流路并列地配置，并且向相同方向彎曲，在該彎曲的部分處所述各流路中的配置在靠外方的流路與配置在靠內方的流路相比而具有較大的流路長度，在所述彎曲的部分處越是所述各流路中的配置在靠外方的流路，所述小徑部的長度的比率就越小。如果這樣構成，那么雖然各流路向相同方向彎曲而流路長度分別不同，但能夠使各流路的整體的壓力損失均等化，能夠使流動至各流路的流體的流量均勻，并且能夠提高流路形狀的自由度。另外，本實施方式的反應器是具備流路構造體的反應器，所述流路構造體形成有用于使第1原料流體和第2原料流體發(fā)生反應的多個反應流路，其中，所述各反應流路包括導入所述第1原料流體的第1導入路、導入所述第2原料流體的第2導入路、合流部以及反應路，該合流部與所述第1導入路和所述第2導入路的下游側相連而用于使所述第1原料流體和所述第2原料流體合流，該反應路與該合流部的下游側相連而用于使所述第1原料流體和所述第2原料流體互相發(fā)生反應，由所述各反應流路的第1導入路構成的組和由所述各反應流路的第2導入路構成的組中的至少一方的組包括流路長度互相不同的導入路， 與包括所述流路長度不同的導入路的組的各導入路的流路長度對應而設定該各導入路的各部分的等效直徑，使得該各導入路的整體的壓力損失分別相等。在該反應器中，在由各反應流路的第1導入路構成的組和由各反應流路的第2導入路構成的組中的至少一方的組包括流路長度互相不同的導入路的情況下，與包括該流路長度不同的導入路的組的各導入路的流路長度對應而設定各導入路的各部分的等效直徑， 使得該各導入路的整體的壓力損失分別相等，因而能夠使流動于包括所述流路長度不同的導入路的組的各導入路的原料流體的流量均勻。而且，在該反應器中，由于與包括所述流路長度不同的導入路的組的各導入路的流路長度對應而設定該各導入路的各部分的等效直徑，因而能夠分別恰當地設定所述各導入路的流路長度和各部分的等效直徑的兩方，能夠使所述各導入路的整體的壓力損失均等化，能夠使流動于所述各導入路的原料流體的流量均勻。因此，與通過使各導入路的流路長度一致而使各導入路的流量均勻的情況相比，能夠提高包括流路長度不同的導入路的組的各導入路的形狀的自由度。所以，在該反應器中，能夠使流動于包括流路長度不同的導入路的組的各導入路的原料流體的流量均勻，同時能夠提高該各導入路的形狀的自由度。在這種情況下，優(yōu)選包括所述流路長度不同的導入路的組的各導入路包括具有既定的等效直徑的小徑部和具有比該小徑部的等效直徑更大的等效直徑的大徑部，與該各導入路的流路長度對應而設定所述小徑部的長度和所述大徑部的比率，從而使該各導入路的整體的壓力損失均等化。在使流路長度不同的導入路的壓力損失均等化的情況下，還考慮通過根據各導入路的流路長度而恰當地設定各導入路的整體的等效直徑從而謀求各導入路的壓力損失的均等化。然而，在這種情況下，有必要根據各導入路的流路長度而在微小的范圍慢慢地改變各導入路的整體的等效直徑，這樣地精度良好地形成各導入路以使得整體的等效直徑微小地不同是非常困難的。與此相對，在像上述構成那樣通過與各導入路的流路長度對應來改變小徑部和大徑部的長度的比率從而使各導入路的壓力損失均等化的情況下，與微小地改變各導入路的整體的等效直徑的情況相比，各導入路的形狀的調整變得容易。因此，依照上述構成，能夠容易地將包括流路長度不同的導入路的組的各導入路形成為整體的壓力損失分別相等的形狀。而且，在這種情況下，優(yōu)選包括所述流路長度不同的導入路的組的各導入路并列地配置，并且向相同方向彎曲，在該彎曲的部分處所述各導入路中的配置為靠外的導入路與配置為靠內的導入路相比而具有較大的流路長度，在所述彎曲的部分處越是所述各導入路中的配置為靠外的導入路所述小徑部的長度的比率就越小。如果這樣構成，那么，雖然包括流路長度不同的導入路的組的各導入路向相同方向彎曲，但能夠使該各導入路的整體的壓力損失均等化，能夠使流動于各導入路的原料流體的流量均勻，并且能夠提高各導入路的形狀的自由度。在這種情況下，也可以是所述各第1導入路和所述各第2導入路在互相不同的位置具有導入口，從該導入口向互相不同的方向延伸，并且，從相同方向合流于所述合流部， 所述各第1導入路和所述各第2導入路中的至少一方的各導入路具有用于將其延伸方向變更為與另一方的各導入路相同的方向的彎曲部。如果這樣構成，那么，在各第1導入路和各第2導入路在互相不同的位置具有導入口的情況下，由彎曲部使各第1導入路和各第2導入路中的至少一方的延伸方向變更，由此，能夠使這些各第1導入路和各第2導入路從相同方向合流于合流部。由此，能夠構成能夠一邊使第1原料流體和第2原料流體從互相不同的位置向互相不同的方向流動一邊使這兩原料流體沿互相相同的方向合流的反應器。在上述反應器中，優(yōu)選具備互相層疊的多個所述流路構造體。如果這樣構成，那么由于能夠進一步使反應器整體中的流路數增加，因而能夠進一步大量生產反應生成物。另外，使用本實施方式的反應器的方法是使用上述任一個反應器的反應方法，其中，使原料流體在成為層流的條件下流動于所述包含流路長度不同的導入路的組的各導入
如果像該反應方法那樣使原料流體在成為層流的條件下流動于具有不同的流路長度的各導入路，則在各導入路的流路長度和各導入路的各部分的等效直徑滿足既定的關系的條件下，就能夠使只要各導入路的整體的壓力損失均等則流動于各導入路的原料流體的流量變得均勻的關系成立。
權利要求
1.一種流路構造體，形成有導入流體的多個流路，其中， 所述多個流路包括流路長度互相不同的流路，與所述各流路的流路長度對應地設定該各流路的各部分的等效直徑，使得該各流路的整體的壓力損失分別相等。
2.根據權利要求1所述的流路構造體，其特征在于，所述各流路包含具有既定的等效直徑的小徑部、和具有比該小徑部的等效直徑更大的等效直徑的大徑部，與所述各流路的流路長度對應地設定所述小徑部的長度和所述大徑部的長度的比率， 從而使所述各流路的整體的壓力損失均等化。
3.根據權利要求2所述的流路構造體，其特征在于， 所述各流路并列地配置，并且向相同方向彎曲，在該彎曲的部分處所述各流路中的配置在外側的流路與配置在內側的流路相比具有較大的流路長度，在位于所述彎曲的部分處的所述各流路中，越是靠外側配置的流路，所述小徑部的長度的比率就越小。
4.一種反應器，具備流路構造體，所述構造體形成有用于使第1原料流體和第2原料流體發(fā)生反應的多個反應流路，其中，所述各反應流路包括導入所述第1原料流體的第1導入路；導入所述第2原料流體的第2導入路；與所述第1導入路和所述第2導入路的下游側相連而用于使所述第1原料流體和所述第2原料流體合流的合流部；與該合流部的下游側相連而用于使所述第1原料流體和所述第2原料流體互相發(fā)生反應的反應路，由所述各反應流路的第1導入路構成的組和由所述各反應流路的第2導入路構成的組中，至少一方的組包含流路長度互相不同的導入路，與所述包含流路長度不同的導入路的組的各導入路的流路長度對應地設定該各導入路的各部分的等效直徑，使得該各導入路的整體的壓力損失分別相等。
5.根據權利要求4所述的反應器，其特征在于，所述包含流路長度不同的導入路的組的各導入路包含具有既定的等效直徑的小徑部、 和具有比該小徑部的等效直徑更大的等效直徑的大徑部，與該各導入路的流路長度對應地設定所述小徑部的長度和所述大徑部的長度的比率， 從而使該各導入路的整體的壓力損失均等化。
6.根據權利要求5所述的反應器，其特征在于，所述包含流路長度不同的導入路的組的各導入路并列地配置，并且向相同方向彎曲， 在該彎曲的部分處所述各導入路中配置在外側的導入路與配置在內側的導入路相比具有較大的流路長度，在位于所述彎曲的部分的所述各導入路中，越是靠外側配置的導入路，所述小徑部的長度的比率就越小。
7.根據權利要求6所述的反應器，其特征在于，所述各第1導入路和所述各第2導入路在互相不同的位置具有導入口，從該導入口向互相不同的方向延伸，并且從相同方向合流于所述合流部，所述各第1導入路和所述各第2導入路中的至少一方的各導入路具有用于將其延伸方向變更為與另一方的各導入路相同的方向的彎曲部。
8.根據權利要求Γ7中的任一項所述的反應器，其特征在于，具備互相層疊的多個所述流路構造體。
9.一種使用反應器的反應方法，使用根據權利要求4、中的任一項所述的反應器，其中，使原料流體在形成層流的條件下流動于所述包含流路長度不同的導入路的組的各導入路。
全文摘要
本發(fā)明使流動至各流路的流體的流量均勻，同時提高各流路的形狀的自由度。流路構造體是形成有導入流體的多個流路的流路構造體，所述多個流路包括流路長度互相不同的流路，根據該各流路的流路長度而設定該各流路的各部分的等效直徑，使得所述各流路的整體的壓力損失分別相等。
文檔編號F28D9/00GK102271799SQ20098015437
公開日2011年12月7日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權日2009年1月13日
發(fā)明者岡田和人, 吉田龍生, 山本誠一, 野一色公二 申請人:株式會社神戶制鋼所