流路构造体、流体的混合方法、提取方法以及反应方法

专利名称：流路构造体、流体的混合方法、提取方法以及反应方法
技术领域：
本发明涉及ー种流路构造体、流体的混合方法、提取方法以及反应方法。
背景技术：
以往，公知有作为令多个流体彼此合流而产生相互作用的机构的流路构造体。在下述专利文件I中，作为这样的流路构造体的一例公开了令两流体合流而从一方的流体向另一方的流体进行对象物的提取的提取操作用的流路构造体。
专利文件I所示的流路构造体在内部具有流通路，该流通路用于令两流体ー边流通ー边合流，该流通路构成为令两流体多阶段地合流。具体而言，该流路构造体将下表面形成有第一流路的上基板、和上表面形成有第二流路的下基板上下地重合而相互接合从而形成。第一流路在上基板的下表面内折线地延伸。第二流路具有在下基板的上表面内形成的単一的导入路和从该导入路分支的多个分支路。在上基板与下基板上下地重合的状态下，上述各分支路配置为与折线的第一流路的沿着延伸方向隔开间隔的各部分上下地重合。第一流路中没有与第二流路的各分支路重合的部分的朝下的开ロ被下基板的上表面封住，第二流路中没有与第一流路重合的部分的朝上的开ロ被上基板的下表面封住。这样ー来，在第一流路的沿着延伸方向而隔开间隔的各部分处，在流路构造体内形成该第一流路与第二流路的对应的分支路合流的流通路。第一流体在第一流路中流动，第二流体在第二流路中流动。而且，在第一流路与第二流路的分支路重合的各部分，两流体在相互之间形成界面并合流。专利文件I :日本特开2006-75680号公报
但是，在上述现有的流路构造体中，在流动于第一流路的第一流体与流动于第二流路的第二流体合流的部分处，两流体仅经由界面接触，这两种流体彼此的混合的促进比较困难，并且难以在第二流体相对于第一流体的各混合阶段中混合分别不同种类的第二流体、或在各混合阶段中分别地控制对于第一流体混合的第二流体的流量。其理由如下。在上述流路构造体中，在第一流路与第二流路的各分支路重合的各部分中，两流路相互平行地延伸。因此，当在两流路的该各部分处第一流体与第二流体合流时，两流体在相互之间形成界面而ー边平行地流动ー边合流。其结果，两流体即便合流也没有被搅拌，保持在相互间形成了界面的平行的状态而向下游侧流动，无法促进这两流体的混合。此外，在上述流路构造体中，从第二流路的单一的导入路分支的各分支路与第一流路的上述各部位重合而合流，所以通过第二流路的导入路而分配到各分支路的相同种类的第二流体从其各分支路与第一流路中的第一流体合流。因此，无法令分别不同种类的第二流体从各分支路与第一流路中的第一流体合流并混合。此外，从第二流路的导入路分配到各分支路的第二流体的流量比根据其流路形状而一定地确定，无法分别地对每个各分支路操作第二流体的流量。因此，在第二流体从各分支路向第一流路中的第一流体混合的各阶段中，无法分别地控制混合第二流体的流量。

发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供ー种流路构造体，能够多阶段地进行第一流体和第二流体的混合，并且促进这些流体彼此的混合，在各混合阶段中将不同种类的第二流体与第一流体混合以及/或者分别地控制各混合阶段中的第二流体向第一流体的混合流量。为了实现上述目的，本发明为ー种流路构造体，是用于令第一流体和第二流体流通以使第一流体和第二流体相互混合的流路构造体，其中，具有形成有用于令上述第一流体和上述第二流体流通的流通路的基板，上述流通路含有形成于上述基板的表面而用于令上述第一流体沿该基板的表面流动的主流路；形成于上述基板的朝向与上述表面相反方向的面即该基板的背面而用于令上述第二流体沿着上述基板的上述背面流动的多个副流 路；从上述基板的表面侧到背面侧在该基板的厚度方向上贯通所述基板而用于令在多个上述副流路中流动的上述第二流体向流动于上述主流路的上述第一流体合流的多个合流部，上述流通路的上述各副流路分别具有用于将上述第二流体导入该副流路的导入口，该各导入口相互独立地设置，上述各副流路的与上述导入口相反侧的端部从垂直于上述基板的上述表面的方向看，配置为在沿着上述主流路的延伸方向而隔开间隔的各位置处与上述主流路重合，上述各合流部形成在上述基板中上述主流路与上述各副流路的上述端部重合的位置而将该主流路与该副流路的端部连通，令在与该合流部相连的上述副流路中流动的上述第二流体的流通方向向上述基板的厚度方向变化而令该第二流体与流动于上述主流路中的上述第一流体合流。在该流路构造体中，主流路和多个副流路通过对应的合流部而在主流路的沿着延伸方向而隔着间隔的各位置处连通，所以能够对于在主流路中流动的第一流体在沿着其流通方向而隔开间隔的各位置处令第二流体分别合流。由此，能够令第二流体分别以既定的流量多阶段地与第一流体合流而进行混合。而且，在该流路构造体中，能够借助合流部令流通方向变化为沿着基板的厚度方向的第二流体与沿着基板的表面在主流路中流动的第一流体合流。在这样的合流方式下，与以往的流路构造体那样令两流体平行地流动而合流的情况不同，进行两流体的搅拌，所以能够促进两流体彼此的混合。进而，在该流路构造体中，由于各副流路的导入口相互独立地设置，所以能够通过该各导入口向各副流路分别导入不同种类的第二流体、或能够分别地控制导入各副流路中的第二流体的流量。其結果，能够在第二流体从各副流路以及与其相连的合流部向在主流路中流动的第一流体的各混合阶段中将不同种类的第二流体与第一流体混合、或者分别地控制该各混合阶段中第二流体向第一流体的混合流量。此时，上述各副流路的上述导入口也可以配置在上述基板的周缘部。根据该构成，容易安装用于向各副流路的导入口分别地供给第二流体的集管。其结果，能够容易地进行向各副流路分别导入不同种类的第二流体、分别地控制导入到各副流路中的第二流体的流量。在上述流路构造体中，优选在上述基板上形成多个上述流通路，且上述各流通路的上述主流路在上述基板的上述表面并列地配置，上述各流通路的多个上述副流路中从该流通路的上游侧朝向下游侧位于相同顺序的副流路在上述基板的上述背面相互并列地配置。
根据该构成，在基板的表面侧并列地配置各流通路的主流路，在基板的背面侧并列地配置各流通路的多个副流路中对应的流路彼此，所以与在基板的ー侧的表面一同设置各流通路的主流路与副流路的构成相比，能够在基板的面方向上更密地配置多个流通路。結果，即便是相同大小的流路构造体，也能够在其内部设置更多的流通路。从而，根据该构成，能够实现流路构造体的小型化，即便是相同的设备尺寸，也能够增加第一流体与第二流体的混合的处理量。本发明的流体的混合方法是使用上述流路构造体将第一流体与第二流体混合的流体的混合方法，其中，令上述第一流体沿着上述基板的上述表面在上述主流路中流动，并且令上述第二流体从上述各副流路以及与该各副流路相连的上述合流部分别在上述基板的厚度方向上向该第一流体合流并混合。在该流体的混合方法中，能够令第二流体通过各副流路以及对应的合流部分别以既定的流量多阶段地与流动于主流路中的第一流体合流并进行混合。在这样的多阶段的合流中，与一次性地令全部的第二流体与流动于主流路中的第一流体合流的一次性合流方式相比，在主流路整体中流动的流体的平均流量变小。因此，在该流体的混合方法中，能够降低主流路中的平均的压カ损失。而且，在该流体的混合方法中，能够令各第二流体在基板的厚度方向上与沿着基板的表面在主流路中流动的第一流体合流并混合。因此，与令第二流体平行地与第一流体合流的情况相比，能够促进第一流体与第二流体的混合。进而，在该混合方法中，能够通过流路构造体的各副流路的独立的导入口向各副流路分别导入不同种类的第二流体、分别地控制导入到各副流路中的第二流体的流量。其結果，能够在第二流体从各副流路以及与其相连的合流部向流动于主流路中的第一流体的各混合阶段中将不同种类的第二流体与第一流体混合、分别地控制该各混合阶段中的第二流体向第一流体的混合流量。本发明的提取方法是ー种使用上述流路构造体而将含有提取对象物的被提取流体和用于从该被提取流体中提取上述提取对象物的提取介质混合、从上述被提取流体将上述提取对象物提取到上述提取介质的提取方法，令作为上述被提取流体与上述提取介质中的一方的流体的ー种流体沿着上述基板的上述表面在上述主流路中流动，并且令作为上述被提取流体与上述提取介质中的另一方的流体的其他流体从上述各副流路及与该各副流路相连的上述合流部分别在上述基板的厚度方向上与流动于上述主流路的上述ー种流体合流并混合，上述两流体的混合流体在上述主流路中向下游侧流动，同时在该混合流体中从上述被提取流体将上述提取对象物提取到上述提取介质。在该提取方法中，能够令上述其他流体通过各副流路及与其相连的合流部多阶段地与流动于主流路中的上述ー种流体合流并混合。由此，能够与上述混合方法同样地降低主流路中的平均的压カ损失。而且，在该提取方法中，能够进行令上述其他流体多阶段地与上述ー种流体混合的多阶段的提取操作。在这样的提取方法中，与一次性地提取操作相比能够提高提取效率。具体而言，在一次性的提取操作中，只进行一次被提取流体与提取介质的合流、混合，所以该混合所实现的两流体的接触界面的更新稳定后，提取速度降低，提取无法进行。与之相対，在像本提取方法那样多阶段地进行提取操作的情况下，毎次被提取流体与提取介质合流时都进行两流体的接触界面的更新，毎次都能促进提取的进行。其結果，与一次性地进行提取操作时相比，能够整体地提高提取效率。进而，在该提取方法中，由于、上述其他流体在基板的厚度方向上与沿着基板的表面在主流路中流动的上述ー种流体合流，所以在该合流时两流体被搅拌而促进被提取流体与提取介质的混合，能够更加活跃地进行被提取流体与提取介质的接触界面的更新。因此，能够进ー步提高提取效率。进而，在该提取方法中，与上述流体的混合方法同样，能够通过流路构造体的各副流路的独立的导入口向各副流路分别导入不同种类的第二流体、分别地控制导入到各副流路中的第二流体的流量。其結果，能够在其他流体从各副流路以及与其相连的合流部向流动于主流路中的上述ー种流体的各混合阶段中将不同种类的上述其他流体与上述ー种流体混合、分别地控制该各混合阶段中的上述其他流体向上述ー种流体的混合流量。作为上述提取方法的具体构成，也可以上述ー种流体是上述被提取流体，上述其他流体是上述提取介质。在一般的提取操作中，有时根据被提取流体的种类而使用不同种类的介质作为提取介质。根据本发明，能够从各副流路将不同种类的提取介质多级地与流动于主流路中的 被提取流体合流，所以能够考虑提取介质的粘性及提取性能等而在各合流阶段中设定供给的提取介质的流量等，能够对应各种的提取操作。本发明的反应方法是使用上述流路构造体而令第一反应剂与第二反应剂混合而令这两种反应剂彼此发生化学反应的反应方法，其中，令上述第一反应剂沿着上述基板的上述表面在上述主流路中流动，并且令上述第二反应剂从上述各副流路及与该各副流路相连的上述合流部与在上述主流路中流动的上述第一反应剂分别在上述基板的厚度方向上合流并混合，ー边令上述两反应剂的混合流体在上述主流路中向下游侧流动ー边令该两反应剂发生化学反应。在该反应方法中，能够令第二反应剂通过各副流路及与其相连的合流部多阶段地与流动于主流路中的第一反应剂合流并混合。由此，能够与上述混合方法同样地降低主流路中的平均的压カ损失。而且，在该反应方法中，能够进行令第二反应剂多阶段地与第一反应剂混合的化学反应。在这样的反应方法中，与一次性地令全部的第二反应剂与第一反应剂合流、混合的反应方法相比能够提高反应效率。具体而言，若一次性地令全部的第二反应剂与第一反应剂合流、混合，则此时进行两反应剂的接触界面的更新而促进两反应剂彼此的反应，但是若该接触界面的更新稳定，则反应速度降低。与之相对，在像本反应方法那样多阶段地进行第二反应剂向第一反应剂的合流、混合的情况下，毎次第二反应剂与第一反应剂合流时都进行两流体的接触界面的更新，毎次都能促进两反应剂彼此的反应。其結果，能够整体地提高反应效率。进而，在该反应方法中，由于第二反应剂在基板的厚度方向上与沿着基板的表面在主流路中流动的上述第一反应剂合流，所以在该合流时两反应剂被搅拌而促进两反应剂的混合，能够更加活跃地进行两反应剂的接触界面的更新。因此，能够进ー步提高反应效率。进而，在该反应方法中，与上述流体的混合方法同样，能够在第二反应剂从各副流路以及与其相连的合流部向流动于主流路中的第一反应剂的各混合阶段中将不同种类的第二反应剂与第一流体混合、分别地控制该各混合阶段中的第二反应剂向第一反应剂的混合流量。如以上说明的那样，根据本发明，在流路构造体中，能够多阶段地进行第一流体与第二流体的混合，促进这些流体彼此的混合，能够在各混合阶段中将不同种类的第二流体与第一流体混合以及/或者分别地控制各混合阶段中的第二流体向第一流体的混合流量。


图I是表示具有本发明的ー实施方式的流路构造体的流路装置的立体图。图2是图I所示的流路装置的俯视图。图3是表示构成流路构造体的基板的表面的图。图4是表示图3所示的基板的背面的图。图5是表示构成流路构造体的表面侧密封板的表面的图。

图6是表示构成流路构造体的表面侧密封板、基板以及背面侧密封板的层叠构造中对于既定的流通路的主流路的第一副流路与第二副流路的合流部分附近的沿着主流路的剖视图。图7是图6所示的层叠构造的沿VII-VII线的剖视图。图8是图6所示的层叠构造的沿VIII-VIII线的剖视图。图9是图6所示的层叠构造的沿IX-IX线的剖视图。图10是用于说明基于使用本发明的ー实施方式的流路构造体的提取方法的提取效率的提闻效果的不意图。
具体实施例方式以下參照

本发明的实施方式。首先參照图f图9说明本发明的ー实施方式的流路构造体以及具有其的流路装置的构成。本实施方式的流路装置S具有用于令第一流体与第二流体流通以令这些流体相互混合的流路构造体I、多个集管102、104、106、108、110、114。流路构造体I在内部具有用于令第一流体和第二流体流通的多个微小的流通路2(微槽)、和用于令热介质流通的多个热介质流路30。流路构造体I如图I所示具有基板4、表面侧密封板6、背面侧密封板8、热介质流路密封板9。这些各板4、6、8、9分别由矩形的平板形成。在基板4上形成上述多个流通路2。各流通路2具有主流路12、第一副流路14、第一合流部16、第二副流路18、第二合流部20、第三副流路22、第三合流部24。主流路12用于令第一流体沿基板4中朝向其厚度方向一方侧的表面4a (參照图3)流动，形成于该基板4的表面4a。详细而言，在基板4的表面4a上借助蚀刻而形成多个主槽部12a，以密封这些各主槽部12a的表面4a侧的开ロ的方式将表面侧密封板6以覆盖基板4的表面4a的状态与该表面4a接合。通过利用表面侧密封板6密封该主槽部12a的表面4a侧的开ロ而形成主流路12。各主流路12在基板4的表面4a内以折线的方式延伸。此外，各主流路12在基板4的表面4a内并列地配置。各主流路12的一端部设置在构成矩形的基板4的周缘部的四边中的既定的ー边，配设在该边的端部附近。该一端部成为用于将第一流体导入主流路12的第一主流路导入口 12b。各主流路12从设置该主流路12的一端部的基板4的既定的边开始向对面侧的边直线地延伸后90度弯曲而延伸，之后以朝向上述既定的边侧的方式再弯曲90度并延伸，反复进行这样的弯曲而以折线的方式延伸。而且，各主流路12的相对于一端部为相反侧的端部的另一端部配设在基板4的上述既定的边的对面侧的边中远离上述一端部侧的端部附近。该另一端部成为将流体从主流路12导出的第一主流路导出口 12c。各主流路12的垂直于延伸方向的截面如图7所示，呈朝向基板4的背面4b侧凸出地配置的大致半圆状。第一副流路14用于令第二流体沿基板4中朝向与表面4a相反侧的背面4b(參照图4)流动，形成于该基板4的背面4b。详细而言，在基板4的背面4b上，借助蚀刻而形成与上述主槽部12a相同个数的第一副槽部14a，以密封这些各第一副槽部14a的背面4b侧的开ロ的方式将背面侧密封板8以覆盖基板4的背面4b的状态与该背面4b接合。通过利用背面侧密封板8密封该第一副槽部14a的背面4b侧的开ロ而形成第一副流路14。各第一副流路14在与设置有主流路12的端部的基板4的各边垂直的两边中的一方的边上具有一端部。该一端部成为用于将第二流体导入第一副流路 14的第一副流路导入口 14b。该第一副流路导入口 14b包含于本发明的导入口的概念。各第一副流路14从设置该第一副流路导入ロ 14b的基板4的边朝向对面侧的边直线地相对于主流路12垂直地延伸，在对应的主流路12的背面4b侧的位置处弯曲90度而沿该主流路12向下游侧延伸。即，各第一副流路14的另一端部(与第一副流路导入口 14b相反侧的端部)从垂直于基板4的表面4a的方向看，配置为与对应的主流路12重合。各第一副流路14的垂直于延伸方向的截面如图7所示，呈朝向基板4的表面4a侧凸出地配置的大致半圆状。第一合流部16用于令在第一副流路14中流动的第二流体向在主流路12中流动的第一流体合流，形成为将基板4从其表面4a侧向背面4b侧沿该基板4的厚度方向贯通。具体而言，各第一合流部16形成在基板4中各主流路12与各第一副流路14的上述另一端部重合的位置。该第一合流部16如图8所示，形成为通过将形成于基板4的表面4a的大致半圆状截面的第一合流部表面侧槽部16a的顶部和形成于基板4的背面4b的大致半圆状截面的第一合流部背面侧槽部16b的顶部相连而贯通基板4。第一合流部表面侧槽部16a形成为与主槽部12a重合且宽度方向的中心一致，第一合流部背面侧槽部16b形成为与第一副槽部14a的下游侧的端部重合且宽度方向的中心一致。此外，第一合流部16具有壁面16d，该壁面16d位于第一副流路14中第二流体的流通方向的下游侧、且配置为与从该第一副流路14流入该第一合流部16的第二流体的流动对置。该壁面16d沿基板4的厚度方向(相对于基板4的表面4a以及背面4b垂直的方向)延伸。从第一副流路14向第一合流部16流入的第二流体碰到该壁面16d而从基板4的背面4b侧朝向表面4a侧改变其流通方向。第二副流路18与第一副流路14同样地用于令第二流体沿基板4的背面4b流动。另外，在该第二副流路18中流动的第二流体无需一定与在第一副流路14中流动的第二流体为相同种类的流体，也可以与在第一副流路14中流动的第二流体为不同种类的流体。第ニ副流路18在基板4的背面4b中形成在相对于第一副流路14在主流路12的下游侧的位置。具体而言，在基板4的背面4b上，形成与上述主槽部12a相同个数的第二副槽部18a。该各第二副槽部18a的背面4b侧的开ロ通过与该背面4b接合的背面侧密封板8密封，从而形成第二副流路18。各第二副流路18在设置有第一副流路导入口 14b的基板4的边中相对于第一副流路导入口 14b在与设置有上述主流路导入口 12b的边相反侧的位置具有一端部。该一端部成为用于将第二流体导入第二副流路18的第二副流路导入口 18b。该第二副流路导入口 18b包含于本发明的导入口的概念。第二副流路18的上述以外的构成与上述第一副流路14的构成相同。另外，各第二副流路18的另一端部在主流路12中从与第一副流路14的上述另一端部重合的位置沿着该主流路12在下游侧隔开间隔的位置，从基板4的垂直于表面4a的方向看配置为与主流路12重合。第二合流部20用于令在第二副流路18中流动的第二流体与在主流路12中流动的第一流体合流，形成为从表面4a侧朝向背面4b侧在该基板4的厚度方向上贯通该基板4。该第二合流部20的构造与第一合流部16的构造相同，形成在基板4中各主流路12与各第二副流路18的上述另一端部重合的位置。即，各第二合流部20配置在含有该第二合流部20的流通路2的从第一合流部16沿着该流通路2的主流路12而向下游侧隔开间隔的位置。第三副流路22与上述副流路14、18同样地用于令第二流体沿着基板4的背面4b流动。在该第三副流路22中流动的第二流体也可以与上述副流路14、18中分别流动的第二流体中的某一方为相同种类的流体，也可以是与这些两副流路14、18中流动的第二流体都不相同的流体。在基板4的背面4b上，形成与上述主槽部12a相同个数的第三副槽部22a，该各第三副槽部22a的背面4b侧的开ロ被与该背面4b接合的背面侧密封板8密封，从而形成第三副流路22。各第三副流路22在与设置有主流路导入口 12b的基板4的边相同的边的中央部附近具有一端部。该一端部成为用于将第二流体导入第三副流路22的第三副·流路导入口 22b。该第三副流路导入口 22b包含于本发明的导入口的概念。第三副流路导入口 22b、第一副流路导入口 14b、和第二副流路导入口 18b相互独立地设置。各第三副流路22从基板4的设置有该第三副流路导入口 22b的边朝向对面侧的边直线地延伸。各第三副流路22配置于对应的主流路12的背面4b侧。即，各第三副流路22沿着对应的主流路12中位于该第三副流路22的表面4a侧的部位向相同方向延伸。此外的第三副流路22的构成与上述第一副流路14为相同构成。另外，各第三副流路22的另一端部在主流路12中从与第二副流路18的上述另一端部重合的位置沿着该主流路12向下游侧隔开间隔的位置处，从垂直于基板4的表面4a的方向看，配置为与主流路12重合。第三合流部24用于令在第三副流路22中流动的第二流体与在主流路12中流动的第一流体合流，形成为从基板4的表面4a侧向背面4b侧沿该基板4的厚度方向贯通该基板4。该第三合流部24的构造与第一合流部16以及第二合流部20的构造相同，形成在基板4中各主流路12与各第三副流路22的上述另一端部重合的位置。即，各第三合流部24配置在包含该第三合流部24的流通路2的从第二合流部20沿着该流通路2的主流路12向下游侧隔开间隔的位置。表面侧密封板6是具有朝向其厚度方向中一方侧的表面6a (參照图5)、和朝向该表面6a的相反方向的背面6b的平板。表面侧密封板6的背面6b与基板4的表面4a接合。在表面侧密封板6的表面6a上形成有用于令热介质流通的多个热介质流路30。详细而言，在表面侧密封板6的表面6a上,通过蚀刻而形成有多个热介质槽部30a,以密封这些各热介质槽部30a的表面6a侧的开ロ的方式将热介质流路密封板9与表面侧密封板6的表面6a接合。该热介质槽部30a的表面6a侧的开ロ被热介质流路密封板9密封，从而形成热介质流路30。热介质流路30与流通路2设置相同个数。各热介质流路30以将上述各主流路12左右地反转的形状在表面侧密封板6的表面6a内折线地延伸。各热介质流路30的一端部设置在构成矩形的表面侧密封板6的周缘部的四边中的ー边，在表面侧密封板6与基板4的表面4a接合的状态下，配置在上述主流路导入口 12b的面向侧的位置。该ー端部成为用于向热介质流路30导入热介质的热介质导入口 30b。此外,各热介质流路30的另一端部设置在表面侧密封板6中设置该热介质流路30的一端部的边的对面侧的边上，在表面侧密封板6与基板4的表面4a接合的状态下配置在上述主流路导出ロ 12c的对面侧的位置。该另一端部成为从热介质流路30导出热介质的热介质导出口 30c。各热介质流路30中从设置热介质导入口 30b的表面侧密封板6的边朝向对面侧的边直线地延伸的各部分配置为在表面侧密封板6与基板4的表面4a接合的状态下与主流路12的对应的各部位重合而向相同方向延伸。各热介质流路30中流通有热介质，从而进行该热介质与流动于主流路12中的流体的热交换，加热在该主流路12中流动的流体。背面侧密封板8是具有朝向其厚度方向中一方侧的表面8a、和朝向该表面8a的相反方向的背面8b的平板。该背面侧密封板8的表面8a与基板4的背面4b接合。主供给集管102用于向各主流路12供给第一流体。该主供给集管102以与全部的主流路导入口 12b连接的方式安装在流路构造体I中设置有主流路导入口 12b的端面。 从图示省略的流体供给装置向主供给集管102供给第一流体，该主供给集管102将供给来的第一流体分别以既定流量导入而分配到各主流路导入口 12b。第一副供给集管104用于向各第一副流路14供给第二流体。该第一副供给集管104以与全部的第一幅流路导入口 14b连接的方式安装在流路构造体I中设置有第一副流路导入口 14b的端面。从图示省略的流体供给装置向第一幅供给集管104供给第二流体，该第一幅供给集管104将供给来的第二流体分别以既定流量导入而分配到各第一幅流路导入口 14b。第二副供给集管106用于向各第二副流路18供给第二流体。该第二副供给集管106以与全部的第二幅流路导入口 18b连接的方式安装在流路构造体I中设置有第二副流路导入口 18b的端面。第二副供给集管106的此外的构成与上述第一副供给集管104的构成相同。第三副供给集管108用于向各第三副流路22供给第二流体。该第三副供给集管108以与全部的第三幅流路导入口 22b连接的方式安装在流路构造体I中设置有第三副流路导入口 22b的端面。第三副供给集管108的此外的构成与上述第一副供给集管104的构成相同。流体回收集管110用于回收从各主流路12的主流路导出ロ 12c排出的流体。该流体回收集管110以与全部的主流路导出ロ 14c连接的方式安装在流路构造体I中设置有主流路导出口 14c的端面。流体回收集管110与省略图示的储存部或者省略图示的下游侧设备连接，利用该流体回收集管110回收的流体被送入这些储存部或者下游侧设备。热介质供给集管112用于向各热介质流路30供给热介质。该热介质供给集管112以与全部的热介质导入口 30b连接的方式安装在流路构造体I中设置有热介质导入口 30b的端面。从省略图示的热介质供给装置将升温后的热介质向热介质供给集管112供给，该热介质供给集管112将供给来的热介质向各热介质导入口 30b分别以既定的流量导入而分配。热介质回收集管114用于回收从各热介质流路30的热介质导出口 30c排出的热介质。该热介质回收集管114以与全部的热介质导出口 30c连接的方式安装在流路构造体I中设置有热介质导出ロ 30C的端面。该热介质回收集管114与省略图示的热介质供给装置连接，利用该热介质回收集管114回收的热介质被向热介质供给装置送回。如以上说明的那样，在本实施方式的流路构造体I中，在流通路2中，主流路12与各副流路14、18、22通过对应的合流部16、20、24在沿着主流路12的延伸方向隔开间隔的位置连通，所以能够在沿着第一流体的流通方向隔开间隔的各位置令第二流体分别与流动于主流路12中的第一流体合流。由此，能够令第二流体多阶段地与第一流体合流而混合。而且，在本实施方式中，能够利用各合流部16、20、24令第二流体在基板4的厚度方向上与沿着基板4的表面4a在主流路12中流动的第一流体合流。在这样的合流方式中，与以往的流路构造体那样令两流体平行地流动并合流的情况不同，在两流体合流时进行这两流体的搅拌，所以能够促进两流体彼此的混合。 此外，在本实施方式中，第一副流路导入口 14b、第二副流路导入口 18b、第三副流路导入口 22b相互独立地设置，所以通过这些各副流路导入口 14b、18b、22b能够向各副流路14、18、22导入不同种类的第二流体、能够向各副流路14、18、22导入不同流量的第二流体。其结果，能够从各副流路14、18、22及与其相连的合流部16、20、24令不同种类的第二流体分别与流动于主流路12中的第一流体合流并混合，能够分别地控制从各副流路14、18、22及与其相连的合流部16、20、24向流动于主流路12中的第一流体合流、混合的第二流体的流量。此外，本实施方式的流路构造体I能够用于各种化学操作方法(混合、提取、或者反应等)，能够根据作为目的的化学操作方法的种类而改变分别在主流路12及各副流路14、18、22中流动的流体的流速及各合流部16、20、24的开ロ部的形状，从而能够控制流体的合流后的流动状态。具体而言，能够在合流后变为两相流时控制该两相流的流动状态，能够在合流后变为团状流时控制该团状流的团间隔。通过这样的合流后的流体的流动状态的控制，能够控制流体彼此的接触界面的面积。此外，在本实施方式中，主流路导入口 12b以及各副流路导入口 14b、18b、22b配置在基板4的周缘部，所以容易将主供给集管102与主流路导入ロ 12b连接，容易将各副流路导入口 14b、18b、22b与对应的供给集管104、106、108连接。此外，在本实施方式中，在基板4的表面4a上各流通路2的主流路12并列地配置。此外，在基板4的背面4b上，各流通路2的第一副流路14彼此并列地配置，并且各流通路2的第二副流路18彼此并列地配置，进而，各流通路2的第三副流路22彼此并列地配置。因此，与在基板的一侧的面上同时设置各流通路的主流路和副流路的构成相比，能够在基板4的表面4a以及背面4b上在平行的方向上更密地配置多个流通路2。其結果，即便是相同大小的流路构造体1，也能够在其内部设置更多的流通路2。从而，根据本实施方式，能够抑制流路构造体I的大型化，并且能够借助多个流通路2増加第一流体与第二流体的混合的处理量。(第一实施例)
接着，作为本发明的第一实施例，说明使用了上述流路构造体I的提取方法。在该提取方法中，将含有提取对象物的被提取流体导入上述流路构造体I的主流路12。该被提取流体是液体。被导入主流路12的被提取流体在主流路12内向下游侧流动。
另ー方面，分别向流路构造体I的各副流路14、18、22导入作为用于从被提取流体提取出提取对象物的流体的提取介质。此时，向各副流路14、18、22导入相同种类的提取介质。向第一副流路14和第二副流路18中分别导入从被提取流体提取全部的提取对象物所需要的提取介质的必要量的30%的量的提取介质，向第三副流路22导入上述必要量的40%的量的提取介质。从第一副流路导入口 14b导入到第一副流路14的提取介质朝向主流路12侧流动，之后沿着主流路12向下游侧流动，流入第一合流部16。流入到第一合流部16的提取介质向基板4的厚度方向(从基板4的背面4b侧朝向表面4a侧的方向)改变其流通方向，在该方向中，与在主流路12中流动的被提取流体合流。即，提取介质在垂直于被提取流体的流通方向的方向上与该被提取流体合流。由此，提取介质与被提取流体以搅拌的方式混合，活跃地进行提取介质与被提取流体的接触界面的更新。被提取流体与提取介质的混合流体在主流路12内向下游侧流动，在该过程中，被提取流体中的提取对象物通过被提取流体与提取介质的接触界面而被提取到提取介质。
接着，从第二副流路导入ロ 18b导入到第二副流路18的提取介质从第二副流路18通过第二合流部20而与在主流路12中流动的被提取流体与提取介质的混合流体合流。此时的第二副流路18中的提取介质的流通方式以及通过第二合流部20的向上述混合流体的提取介质的合流方式与上述第一副流路14中的提取介质的流通方式及通过第一合流部16的向被提取流体的提取介质的合流方式相同。利用该合流，与上述第一合流部16中的合流同样，进行被提取流体与提取介质的混合，活跃地进行提取介质与被提取流体的接触界面的更新。被提取流体与提取介质的混合流体在主流路12内进ー步向下游侧流动，在该过程中，被提取流体中的提取对象物通过被提取流体与提取介质的接触界面而进ー步被提取到提取介质。接着，从第三副流路导入ロ 22b导入到第三副流路22的提取介质从第三副流路22通过第三合流部24而与在主流路12中流动的被提取流体与提取介质的混合流体合流。此时，提取介质在第三副流路22内直线地向下游侧流动，以与上述提取介质A通过第一合流部16而与被提取流体合流的方式相同的合流方式，通过第三合流部24而与在主流路12中流动的被提取流体以及提取介质的混合流体合流。由此，与上述的各合流相同，进行被提取流体与提取介质的混合，活跃地进行提取介质与被提取流体的接触界面的更新。被提取流体与提取介质的混合流体在主流路12内进ー步向下游侧流动，在该过程中，被提取流体中的提取对象物通过被提取流体与提取介质的接触界面而向提取介质进ー步被提取。最后，从各主流路导出口 12d将实现了目标提取率的流体排出并回收。如以上说明的那样，在该提取方法中，能够通过在各副流路14、18、22以及与其相连的各合流部16、20、24而令提取介质向在主流路12中流动的被提取流体多阶段地合流并混合，所以能够多阶段地进行提取操作。在这样的提取操作中，与一次性地进行提取操作的情况相比，能够提闻提取效率。具体而言，如图10所示，在一次性地进行提取操作(參考图10中的虚线)时，如果在图中的Ml的时刻进行提取介质与被提取流体的合流以及混合，则由于该混合导致的两流体的接触界面的更新而提取率快速地上升到α (%)，但其后经过混合状态的稳定期间t
(S)后，ー边进行提取其提取速度ー边下降，在超过目标提取率β (%)后，提取速度变得非常慢。上述稳定期间t (S)之后的提取速度变得比由于上述混合而提取率上升到a (%)时的提取速度慢。这是因为两流体的混合状态稳定而两流体的接触界面的更新迟滞。另ー方面，在多阶段地进行提取操作(參照图10中的实线)时，在上述Ml时刻进行提取介质相对于被提取流体的合流及混合而提取率快速地上升到a (%)，在经过稳定期间t (s)而稍微进行了提取后，在图中的M2时刻再次进行提取介质的合流以及混合。由此，再度催活被提取流体与提取介质的接触界面的更新而促进提取，提取率快速地上升。其結果，与一次性地进行提取操作的情况相比，提取率能够在短时间内到达目标提取率β (%)。从而，在本实施例的提取方法中，基于这样的原理，能够缩短提取操作的时间，能够整体地提高提取效率。进而，在该提取方法中，提取介质相对于沿着基板4的表面4a而在主流 路12中流动的被提取流体在基板4的厚度方向上合流，所以该合流时流体被搅拌而促进被提取流体与提取介质的混合，更活跃地进行被提取流体与提取介质的接触界面的更新。因此，能够进一步提闻提取效率。而且，在该提取方法中，提取介质通过各副流路14、18、22以及与其相连的合流部16、20、24而分别以既定流量多阶段地相对于在主流路12中流动的被提取流体合流并混合，因此，与一次性地令全部的提取介质与在主流路中流动的被提取流体合流的情况相比，能够降低在主流路12中流动的流体的平均流量。因此，能够降低主流路12中的平均的压カ损失。(第二实施例)
接着，作为本发明的第二实施例，说明使用上述流路构造体I的反应方法。在该反应方法中，向上述流路构造体I的主流路12从其主流路导入口 12b导入第一反应剂的流体。导入到主流路12中的第一反应剂在主流路12内向下游侧流动。另ー方面，向上述流路构造体I的各副流路14、18、22分别导入用干与第一反应剂发生化学反应的第二反应剂。此时，也可以向各副流路14、18、22中导入分别不同种类的第ニ反应剂。此外，也可以向各副流路14、18、22中分别分配既定流量地导入相同种类的第二反应剂。此外，也可以向副流路14、18、22中的两个副流路中分别分配既定流量地导入相同种类的第二反应剂，井向剩下的副流路导入不同种类的第二反应剂。另外，导入到主流路12中的第一反应剂与导入各副流路14、18、22的第二反应剂也可以全部是液体或者全部是气体。此外，也可以导入主流路12的第一反应剂与分别导入各副流路14、18、22的第二反应剂中某些是液体其余是气体。导入到第一副流路14中的第二反应剂通过第一合流部16而与在主流路12中流动的第一反应剂合流并混合。此时第一副流路14中的第二反应剂的流通方式以及通过第一合流部16而向第一反应剂的第二反应剂的合流方式与上述第一实施例的提取方法中的提取介质A的流通方式及通过第一合流部16的向被提取流体的合流方式相同。从第一合流部16与在主流路12中流动的第一反应剂合流的第二反应剂与该第一反应剂以被搅拌的方式混合，活跃地进行两反应剂彼此的接触界面的更新。两反应剂的混合流体在主流路12内向下游侧流动，在其过程中，两反应剂彼此发生化学反应。接着，导入到第二副流路18中的第二反应剂通过第二合流部20而与在主流路12中流动的第一反应剂和从第一合流部16合流了的第二反应剂的混合流体合流、混合。此时的第二反应剂的流通方式以及合流方式与上述第一副流路14以及上述第一合流部16的第ニ反应剂的流通方式以及合流方式相同。借助第二反应剂从第二合流部20向在主流路12中流动的混合流体的合流，该第二反应剂与在主流路12中流动的混合流体以被搅拌的方式混合，再次活跃地进行第一反应剂与第二反应剂的接触界面的更新。这些反应剂的混合流体在主流路12内向下游侧流动，在该过程中第一反应剂与第二反应剂发生化学反应。接着，导入到第三副流路22中的第二反应剂通过第三合流部24而与在主流路12中流动的混合流体合流、混合。此时的第三副流路22以及通过第三合流部24的第二反应剂的流通方式以及合流方式与上述第一实施例的提取方法中的第三副流路22及通过第三合流部24的提取介质C的流通方式以及合流方式相同。通过第二反应剂从第三合流部24向在主流路12中流动的混合流体的合流，该第二反应剂与在主流路12中流动的混合流体以被搅拌的方式混合，进ー步活跃地进行第一反应剂与第二反应剂的接触界面的更新。这些反应剂的混合流体在主流路12内向下游侧流动，在该过程中，第一反应剂与第二反应剂发生化学反应。 最后，从各主流路导出口 12d将含有反应生成物的流体排出并回收，从该流体取出反应生成物。如以上说明的那样，在该反应方法中，第二反应剂能够通过各副流路14、18、22以及与其相连的各合流部16、20、24而分别以既定流量多阶段地与在主流路12中流动的第一反应剂合流并混合。由此，毎次从各合流部16、20、24向主流路12进行第二反应剂的合流都进行第一反应剂与第二反应剂的接触界面的更新，毎次都能促进两反应剂彼此的化学反应。其结果，能够整体地提高反应效率。进而，在该反应方法中，第二反应剂在基板4的厚度方向上与沿着基板4的表面4a在主流路12中流动的第一反应剂合流，所以在该合流吋，两反应剂被搅拌而两反应剂的混合被促进，更加活跃地进行两反应剂彼此的接触界面的更新。因此，能够进ー步提高反应效率。此外，在该反应方法中，能够通过流通路2的相互独立的各副流路导入口 14b、18b,22b而向各副流路14、18、22导入不同种类的第二反应剂。此时，能够相对于在主流路12中流动的第一反应剂从各副流路14、18、22以及与其相连的合流部16、20、24混合分别不同种类的第二反应剂。由此，能够阶段性地产生多个不同的化学反应。另外，能够分别地控制从各副流路14、18、22以及与其相连的合流部16、20、24对在主流路12中流动的第一反应剂混合的第二反应剂的各流量。而且，在该反应方法中，能够通过各副流路14、18、22以及与其相连的合流部16、20、24分别以既定的流量多阶段地令第二反应剂与在主流路12中流动的第一反应剂合流，因此能够与上述第一实施例的提取方法同样地，降低主流路12中的平均的压カ损失。另外，在本次公开的实施方式中，所有的点均为例示而并不用于进行限定。本发明的范围由权利要求书表示而并非由上述实施方式的说明限定，进而本发明能够包含与权利要求书均等的意思以及范围内的全部的变更。例如，上述流路构造体I也可以仅用于第一流体与第二流体的混合的目的。在这样的流体的混合方法中，将第一流体导入各主流路12，将第二流体导入各副流路14、18、22。导入到各副流路14、18、22的第二流体以与上述第一实施例的提取方法中的提取介质向被提取流体的合流方式相同的合流方式与在主流路12中流动的第一流体合流，进行两流体的混合。在该流体的混合方法中，能够通过各副流路14、18、22以及与其相连的合流部16、20、24而分别以既定流量多阶段地令第二流体与在主流路12中流动的第一流体合流，从而令这些流体混合。在该混合方法中，与令全部的第二流体一次性地与在主流路中流动的第一流体合流的混合方法相比，主流路12整体的流体的平均流量变小。因此,能够降低主流路12中的平均的压カ损失。而且，在该流体的混合方法中，令各第二流体在基板4的厚度方向上与沿着基板4的表面4a在主流路12中流动的第一流体合流，所以能够在相对于第一流体的流通方向垂直的方向上令第二流体向该第一流体合流。因此，与相对于第一流体令第二流体平行地合流的情况相比，能够在第一流体与第二流体的合流时促进两流体的混合。此外,在该流体的混合方法中，能够通过相互独立的各副流路导入口 14b、18b、22b而将不同种类的第二流体分别导入流通路2的各副流路14、18、22，分别地控制导入到各副流路的第二流体的流量。其结果，能够在从各副流路14、18、22及与其相连的合流部16、20、24的第二流体对于流动于主流路12的第一流体的各混合阶段中令不同种类的第二流体与第一流体混合，能够分别地控制该各混合阶段中的第二流体向第一流体的混合流量。这样的流体的混合方法例如能够用于将作为上述第二流体的分散质的液体与作为上述第一流体的分散介质的液体混合从而得到乳化液的乳化等。另外，在上述流体的混合方法中，向各副流路14、18、22也可以分别导入不同种类的第二流体，也可以分别分配为既定流量而导入相同种类的第二流体。此外，基板4的表面4a内的主流路12的形状、基板4的背面4b内的副流路14、18,22的形状也可以是上述形状之外的各种形状。此外，具有流通路的副流路的数量不限定为三个。即，流通路也可以具有两个或者四个以上的副流路。此外，各副流路通过合流部与主流路合流的位置不限定为上述实施方式中表示的位置，其合流位置也可以是上述以外的位置。此外，主流路、各副流路以及各合流部的截面形状也可以是上述以外的各种截面形状。此外，流路构造体也可以不具有热介质流路。即，在上述流路构造体I中，也可以省略热介质流路密封板9，并取代表面侧密封板6而将没有形成热介质流路30的平板所构成的表面侧密封板与基板4的表面4a接合。此外，在流路装置中，也可以层叠多个上述流路构造体I。根据该构成，能够进一歩提高提取、化学反应、流体的混合等的处理效率。此外，流路构造体内设置的流通路的个数不限定于上述实施方式所示的个数。具体而言，也可以在流路构造体内设置比上述实施方式所示的流通路的个数少(例如ー个)的个数的流通路，或者比上述实施方式所示的流通路的个数多的流通路。此外，主流路导入口、主流路导出口、各副流路的导入口也可以不设置在基板的周缘。例如，也可以将这些导入口以及导出口设置在基板的面内。该情况下，可以在基板上形成与各流通路的导入口相连的贯通孔，并且在密封板上形成与该贯通孔连通的贯通孔，并从密封板的表面侧或者背面侧通过该贯通孔而向导入口导入对应的流体。此外，同样地，也可以在基板上形成与各主流路的主流路导出口相连的贯通孔，并且在密封板上形成与该贯通孔连通的贯通孔，通过该贯通孔在密封板的表面侧或者背面侧回收流体。此外，在提取方法中，也可以通过流通路2的相互独立的各副流路导入口 14b、18b,22b而向各副流路14、18、22导入不同种类的提取介质。此时，能够对流动于主流路12中的被提取流体从各副流路14、18、22及与其相连的合流部16、20、24混合分别不同种类的提取介质而进行提取。这样的提取方法能够应用于例如在被提取流体中含有多个不同种类的提取对象物的情况。具体而言，令适于被提取流体中包含的多种提取对象物的各自的提取介质分别地流入各副流路14、18、22，从各合流路16、20、24令这些各提取介质与流动于主流路12的被提取流体合流，从而能够令该各提取介质提取适合的提取介质。另外，能够分别地控制从各副流路14、18、22及与其相连的合流部16、20、24向流动于主流路12的被提取流体合流的提取介质的各流量。此外，在上述提取方法中，也可以提取介质在主流路12中流动，被提取流体在各副流路14、18、22中分别以既定流量流动。此外，在上述提取方法中，被提取流体中包含的提取对象物不限定于ー种。即也可以在被提取流体中含有多种类的提取对象物。附图标记说明
I流路构造体；2流通路；4基板；4a表面；4b背面；12主流路；14第一副流路(副流路)；14b第一副流路导入口(导入口)；16第一合流部(合流部)；18第二副流路(副流路)；18b第二副流路导入口(导入口)；20第二合流部(合流部)；22第三副流路(副流路)； 22b第三副流路导入口(导入口)；24第三合流部(合流部)。
权利要求
1.一种流路构造体，是用于令第一流体和第二流体流通以使第一流体和第二流体相互混合的流路构造体，其中， 具有形成有用于令上述第一流体和上述第二流体流通的流通路的基板， 上述流通路含有形成于上述基板的表面而用于令上述第一流体沿该基板的表面流动的主流路；形成于上述基板的朝向与上述表面相反方向的面即该基板的背面而用于令上述第二流体沿着上述基板的上述背面流动的多个副流路；从上述基板的表面侧到背面侧在该基板的厚度方向上贯通所述基板而用于令在多个上述副流路中流动的上述第二流体向流动于上述主流路的上述第一流体合流的多个合流部， 上述流通路的上述各副流路分别具有用于将上述第二流体导入该副流路的导入口，该各导入口相互独立地设置， 上述各副流路的与上述导入口相反侧的端部从垂直于上述基板的上述表面的方向看，配置为在沿着上述主流路的延伸方向而隔开间隔的各位置处与上述主流路重合， 上述各合流部形成在上述基板中上述主流路与上述各副流路的上述端部重合的位置而将该主流路与该副流路的端部连通，令在与该合流部相连的上述副流路中流动的上述第二流体的流通方向向上述基板的厚度方向变化而令该第二流体与流动于上述主流路中的上述第一流体合流。
2.根据权利要求I所述的流路构造体，其特征在于， 上述各副流路的上述导入口配置在上述基板的周缘部。
3.根据权利要求I或2所述的流路构造体，其特征在于， 在上述基板上形成多个上述流通路， 上述各流通路的上述主流路在上述基板的上述表面并列地配置， 上述各流通路的多个上述副流路中从该流通路的上游侧朝向下游侧位于相同顺序的副流路在上述基板的上述背面相互并列地配置。
4.一种流体的混合方法，是使用权利要求I至3的任意一项所述的流路构造体将第一流体与第二流体混合的流体的混合方法，其中， 令上述第一流体沿着上述基板的上述表面在上述主流路中流动，并且令上述第二流体从上述各副流路以及与该各副流路相连的上述合流部分别在上述基板的厚度方向上向该第一流体合流并混合。
5.一种提取方法，是使用权利要求I至3的任意一项所述的流路构造体而将含有提取对象物的被提取流体和用于从该被提取流体中提取上述提取对象物的提取介质混合、从上述被提取流体将上述提取对象物提取到上述提取介质的提取方法，其中， 令作为上述被提取流体与上述提取介质中的一方的流体的一种流体沿着上述基板的上述表面在上述主流路中流动，并且令作为上述被提取流体与上述提取介质中的另一方的流体的其他流体从上述各副流路及与该各副流路相连的上述合流部分别在上述基板的厚度方向上与流动于上述主流路的上述一种流体合流并混合， 上述两流体的混合流体在上述主流路中向下游侧流动，同时在该混合流体中从上述被提取流体将上述提取对象物提取到上述提取介质。
6.根据权利要求5所述的提取方法，其特征在于， 上述一种流体是上述被提取流体，上述其他流体是上述提取介质。
7.一种反应方法，是使用权利要求I至3的任意一项所述的流路构造体而令第一反应剂与第二反应剂混合而令这两种反应剂彼此发生化学反应的反应方法，其中， 令上述第一反应剂沿着上述基板的上述表面在上述主流路中流动，并且令上述第二反应剂从上述各副流路及与该各副流路相连的上述合流部分别在上述基板的厚度方向上向在上述主流路中流动的上述第一反应剂合流并混合， 一边令上述两反应剂的混合流体在上述主流路中向下游侧流动一边令该两反应剂相互发生化学反应。
全文摘要
能够多阶段地进行第一流体与第二流体的混合并促进流体彼此的混合，在各混合阶段中令不同种类的第二流体与第一流体混合及/或分别地控制在各混合阶段中的第二流体向第一流体的混合流量。在流路构造体(1)中，流通路(2)含有从基板(4)的表面侧向背面侧沿其厚度方向贯通而用于令流动于副流路(14、18、22)的第二流体与流动于主流路(12)的第一流体合流的多个合流部(16、20、24)，各副流路的端部以在沿着主流路的延伸方向而隔开间隔的各位置与主流路重合的方式配置，各合流部将主流路与副流路的端部连通，令在副流路中流动的第二流体的流通方向变化为基板的厚度方向，令该第二流体与流动于主流路中的第一流体合流。
文档编号B01F5/00GK102671592SQ201210069949
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年3月18日
发明者山下岳史, 西川大介, 西村真, 野一色公二 申请人:株式会社神户制钢所