专利名称：流路构造体、反应器以及使用反应器的反应方法
技术领域：
本发明涉及一种流路构造体、反应器以及使用反应器的反应方法。
背景技术：
在现有技术中，已知在内部具有将流体导入的微小的流路的流路构造体。例如，在下述的专利文献1中，公开了具备那样的流路构造体的反应器。在该专利文献1所公开的反应器中，在其流路构造体内并列地设有多个微小的流路。向各流路从其端部将第1原料流体和第2原料流体导入。然后，使该第1原料流体和第2原料流体一边向各流路的出口侧流通一边互相发生反应，由此制造期望的生成物。可是，在如上所述地在流路构造体中设有多个流路的情况下，期望使流动至各流路的流体的流量均勻。例如，在专利文献2所公开的热交换器中，通过使各流路的流路长度一致而使各流路的压力损失相等从而使流动于各流路的流体的流量均勻。然而，在这样使各流路的流路长度一致的情况下，存在着各流路的形状受到显著的制约且流路的自由的设计变得困难的问题点。专利文献1 日本特表2005-525229号公报专利文献2 日本特开昭64-3496号公报。
发明内容
本发明的目的在于使流动于各流路的流体的流量均勻，同时，提高各流路的形状的自由度。依照本发明的一个方案，流路构造体是形成有导入流体的多个流路的流路构造体，其中，所述多个流路包含流路长度互相不同的流路，与该各流路的流路长度对应地设定所述各流路的各部分的等效直径，使得所述各流路的整体的压力损失分别相等。依照本发明的另一个方案，反应器是具备流路构造体的反应器，所述流路构造体形成有用于使第1原料流体和第2原料流体发生反应的多个反应流路，其中，所述各反应流路包含导入所述第1原料流体的第1导入路、导入所述第2原料流体的第2导入路、合流部以及反应路，该合流部与所述第1导入路和所述第2导入路的下游侧相连，用于使所述第1 原料流体和所述第2原料流体合流，该反应路与该合流部的下游侧相连，用于使所述第1原料流体和所述第2原料流体互相发生反应，由所述各反应流路的第1导入路构成的组和由所述各反应流路的第2导入路构成的组中的至少一方的组包含流路长度互相不同的导入路，与所述包含流路长度不同的导入路的组的各导入路的流路长度对应地设定该各导入路的各部分的等效直径，使得该各导入路的整体的压力损失分别相等。
图1是构成本发明的一个实施方式的反应器的流路装置的立体图。图2是构成图1所示的流路装置的第1流路构造体的分解立体图。
图3是概略地显示第1流路构造体中的第1导入路的组、第2导入路的组、合流部的组以及反应路的组的位置关系的图。图4是构成图1所示的流路装置的第1流路构造体的沿着第1导入路和反应路的截面图。图5是构成第1流路构造体的流路板的表面侧的平面图。图6是图5中的A部分的放大图。图7是构成第1流路构造体的流路板的背面侧的平面图。图8是图7中的B部分的放大图。图9是流路板的沿着图5中的IX-IX线的截面图。图10是本发明的一实施方式的第1变形例的流路板的表面侧的平面图。图11是图10所示的第1变形例的流路板的背面侧的平面图。图12是本发明的一实施方式的第2实施例的流路构造体的立体图。图13是显示图12所示的第2变形例的流路构造体中的流路的构造的平面图。
具体实施例方式以下，参照附图，说明本发明的实施方式。首先，参照图广图9，对本发明的一个实施方式的反应器和构成该反应器的第1流路构造体Ia的构造进行说明。本实施方式的反应器具备如图1所示的流路装置S。通过将形成有使原料流体流通的多个反应流路2的第1流路构造体la、和形成有使载热体流通的多个载热体流路30的第2流路构造体Ib交互地层叠而构成该流路装置S。此外，第1流路构造体Ia包含于本发明的流路构造体的概念。而且，本实施方式的反应器为，一边使第1原料流体和第2原料流体的两个种类的原料流体流通于设于第1流路构造体Ia内的多个微小的反应流路2，一边使该两原料流体互相发生反应，由此制造既定的反应生成物。具体而言，如图4所示，第1流路构造体Ia由流路板4和一对封闭板6、8构成。以前述流路板4被夹入该一对封闭板6、8之间的状态使这些封闭板6、8和流路板4 一体化， 由此构成第1流路构造体la。而且，在第1流路构造体Ia内，前述多个反应流路2沿该第 1流路构造体Ia的宽度方向以等间隔配设。各反应流路2由导入第1原料流体的第1导入路10、导入第2原料流体导入的第2路12、合流路14以及反应路16构成，其中，该合流部14与第1导入路10和第2导入路12的下游侧相连，使第1原料流体和第2原料流体合流，该反应路16与该合流部14的下游侧相连，用于使第1原料流体和第2原料流体互相发生反应。通过将形成于流路板4的槽部的开口封闭而形成前述各反应流路2。S卩，如图5 和图6所示，多个第1导入槽18形成为在流路板4的表面开口，另一方面，如图7和图8所示，多个第2导入槽20和多个反应槽22形成为在流路板4的背面开口。所述各第2导入槽20由小径槽20a和大径槽20b构成，该小径槽20a构成后述的小径部12e，该大径槽20b 具有比该小径槽20a更大的宽度，构成后述的大径部12f。另外，在前述第1导入槽18的下游侧端部及前述第2导入槽20的下游侧端部与反应槽22的上游侧端部相连的位置，形成有沿厚度方向贯通流路板4的贯通孔M。而且，如图2所示，前述封闭板6重叠于流路板4的表面，将第1导入槽18的开口封闭，由此，形成前述第1导入槽10。另一方面，前述封闭板8重叠于流路板4的背面，将第 2导入槽20的开口封闭，由此，形成前述第2导入路12，并且，将反应槽22的开口封闭，由此，形成前述反应路16。另外，由前述封闭板6、8将前述贯通孔M的两开口封闭，由此，形成前述合流部14。而且，在第1流路构造体Ia中，以如图3所示的位置关系分别配置有由各反应流路2的第1导入路10构成的组、由各反应流路2的第2导入路12构成的组、由各反应流路 2的合流部14构成的组以及由各反应流路2的反应路16构成的组。各第1导入路10使第1原料流体从第1流路构造体Ia的长度方向的一方端部沿其长度方向流动并流入各合流部14。各第2导入路12使第2原料流体从第1流路构造体 Ia的宽度方向的一方端部沿其宽度方向流动，然后在途中使流通方向变更90°而使第2原料流体沿与前述第1原料流体相同的第1流路构造体Ia的长度方向流动，使该第2原料流体在各合流部14从相同方向与前述第1原料流体合流。而且，各反应路16使在各合流部 14合流的第1原料流体和第2原料流体一边沿第1流路构造体Ia的长度方向直线地流动， 一边互相发生反应。具体而言，前述各第1导入路10在第1流路构造体Ia的长度方向的一方端部具有导入口 10a。而且，各第1导入路10从其导入口 IOa沿第1流路构造体Ia的长度方向直线地延伸，与对应的各合流部14相连。省略图示的原料供给部连接至各第1导入路10的导入口 10a，第1原料流体从该原料供给部分配并导入各第1导入路10。各第1导入路10 具有半圆状的截面形状，并且，在其全长范围内具有恒定的等效直径。而且，各第1导入路10沿第1流路构造体Ia的宽度方向以等间隔并列配置，这些各第1导入路10分别具有相等的流路长度和相等的等效直径。由此，各第1导入路10的整体的压力损失均等化。而且，由于各第1导入路10的整体的压力损失均等化，从而从前述原料供给部分配至各第1导入路10而流动的第1原料流体的流量均勻化。前述各第2导入路12在第1流路构造体Ia的宽度方向的一方端部具有导入口 12a。与供给前述第1原料流体的原料供给部不同的另一省略图示的原料供给部连接至各第2导入路12的导入口 12a，第2原料流体从该原料供给部分配并导入各第2导入路12。而且，如图8所示，各第2导入路12具有第1直线部12b、第2直线部12c以及弯曲部12d，其中，第1直线部12b从前述导入口 1 沿第1流路构造体Ia的宽度方向即与前述各第1导入路10正交的方向直线地延伸，第2直线部12c沿第1流路构造体Ia的长度方向即沿着前述第1导入路10直线地延伸而与对应的前述各合流部14相连，弯曲部12d用于在这两部分之间将导入路的方向从与前述各第1导入路10正交的方向变更为与前述各第1导入路10相同的方向。即，各第2导入路12在与前述各第1导入路10的导入口 IOa 不同的位置具有导入口 12a，从该导入口 1 沿与前述各第1导入路10不同的方向延伸，然后，由弯曲部12d变更方向，与前述各第1导入路10从相同的方向合流于对应的各合流部 14。另外，各第2导入路12分别流路长度不同。具体而言，各第2导入路12沿第1流路构造体Ia的宽度方向以等间隔并列配置，并且，由弯曲部12d向相同方向弯曲。在该各第2导入路12的弯曲部12d配置为靠外的第2导入路12与配置为靠内的第2导入路12 相比而具有较大的流路长度。即，越是在各第2导入路12的弯曲部12d处配置为靠外的第 2导入路12，流路长度就越增加。而且，在本实施方式中，流路长度不同的各第2导入路12的各部分的等效直径与该各第2导入路12的流路长度对应而设定，使得各第2导入路12的整体的压力损失分别相等。具体而言，各第2导入路12由具有既定的等效直径的小径部1 和具有比该小径部1 更大的等效直径的大径部12f构成。前述小径部1 具有半圆状的截面形状，前述第1直线部12b和前述弯曲部12d、以及前述第2直线部12c中从前述弯曲部12d侧开始既定的长度的范围的部分相当于该小径部12e。前述大径部12f具有半圆状的截面形状，相当于前述第2直线部12c中的除了前述小径部12e以外的部分。而且，小径部1 和大径部 12f的连接部的位置配置为，随着从在各第2导入路12的弯曲部12d配置为靠外的第2导入路12向配置为靠内的第2导入路12转移，向前述合流部14侧慢慢地移行。根据构成该第2导入路12的小径部12e的压力损失和大径部12f的压力损失的和而求出各第2导入路12的整体的压力损失。即，与小径部1 和大径部12f的长度的比率对应而各第2导入路12的整体的压力损失变化。而且，在本实施方式中，与各第2导入路12的流路长度对应而设定小径部12e的长度和大径部12f的长度的比率，使得各第2导入路12的整体的压力损失均等化。具体而言，小径部12e与大径部12f相比等效直径较小，因此，小径部12e的压力损失比大径部12f的压力损失更大。另外，如上所述，由于越是在各第2导入路12的弯曲部 12d处配置为靠外的第2导入路12，就越是具有大的流路长度，因而与该流路长度成比例， 越是前述配置为靠外的第2导入路12，压力损失就越大。于是，在本实施方式中，越是在各第2导入路12的弯曲部12d处配置为靠外的第2导入路12，就越是减小压力损失大的前述小径部12e的长度的比率，由此，使各第2导入路12的整体的压力损失均等化。而且，由于各第2导入路12的整体的压力损失均等化，从而流动于各第2导入路12的第2原料流体的流量均勻化。而且，各第2导入路12的小径部1 和大径部12f的形状基于以下的原理而设定。S卩，一般而言，流动于流路内的流体的压力损失Δρ通过以下的范宁公式而求出。Δ p=4f ( P v2/2) (L/D)......(1)
其中，在该式(1)中，f表示流体摩擦系数，P表示流体的密度，V表示流体的流速，L 表示流路长度，D表示流路的等效直径。另外，表示流体的紊乱的状态的雷诺数Re由以下的式( 表示。Re= P vD/ μ......(2)
其中，在该式O)中，μ表示流体的粘性系数。而且，如后所述，使第2原料流体以处于层流区域的状态流动于前述各第2导入路 12。流体的流动处于层流区域是雷诺数Re处于Re<2100的范围的情况，在该情况下，流体摩擦系数f如下式(3)那样表示。f=16/Re......(3)
通过使用该式C3)和上述式( 来对上述式(1)进行算式变形，从而流体的流动处于层流区域时的流动于流路内的流体的压力损失Δρ如以下的式(4)那样表示。Δρ=32μ (L/D2) ν......(4)
在此，使用流动于流路内的流体的流量F和流路的等效直径D来使流体的流速ν如下式(5)那样表示。v=F/D2......(5)
使用该式(5)来使上述式(4)如以下的式(6)那样表示。Δ ρ=32 μ (L/D4) F......(6)
而且，如果前述第2导入路12的整体的压力损失为ΔΡι，那么，由于该压力损失八？1是构成该第2导入路12的小径部1 的压力损失ΔP2和大径部12f的压力损失ΔP3的和， 因而如果小径部12e的流路长度为L2，等效直径为D2,大径部12f的流路长度为L3,等效直径为D3，则第2导入路12的整体的压力损失ΔP1如下式(7)那样表示。 Δ P1= Δ ρ2+ Δ ρ3=32 μ F (L2/D24+L3/D34) ......(7)
在该式(7)中，由于流体的粘性系数μ是常数，因而如果L2/D24+L3/D34的值一定，那么， 第2导入路12的整体的压力损失八？1成为与第2原料流体的流量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导入路12的整体的压力损失Δ P1相等时，流动于各第2导入路12的第2原料流体的流量F均等的关系成立。于是，在本实施方式中，在各第2导入路12的小径部12e的等效直径込相等且各第2导入路12的大径部12f的等效直径D3相等的条件下，在各第2导入路12中，设定小径部12e的流路长度L2和大径部12f的流路长度L3的比率，使得L2/D24+L3/D34的值一定。前述各合流部14与对应的前述第1导入路10和前述第2导入路12的下游侧连续而设置，并且，沿与该第1导入路10和第2导入路12的第2直线部12c相同的方向直线地延伸。该合流部14使通过第1导入路10的第1原料流体和通过第2导入路12的第2 原料流体一边沿第1流路构造体Ia的长度方向流动一边合流。而且，如图9所示，各合流部14具有两个半圆在圆弧的顶点附近互相结合而成的截面形状，并且，具有比前述第1导入路10的等效直径和前述第2导入路12的等效直径更大的等效直径。前述各反应路16与对应的前述合流部14的下游侧连续而设置，并且，沿与该合流部14相同的方向、即第1流路构造体Ia的长度方向直线地延伸。该各反应路16使在合流部14中合流的第1原料流体和第2原料流体一边沿第1流路构造体Ia的长度方向流动一边互相发生反应。而且，各反应路16具有相等的流路长度。另外，各反应路16具有半圆状的截面形状，并且，具有比前述第2导入路12的大径部12f的等效直径更大的等效直径。如上所述，所述第2流路构造体Ib形成有使载热体流通的多个载热体流路30，该第2流路构造体Ib由载热体用流路板沈和层叠于该载热体用流路板沈的表面上的封闭板观构成。如图1所示，前述多个载热体流路30在第2流路构造体Ib内沿该第2流路构造体Ib的宽度方向以等间隔配设。各载热体流路30设置成，在与前述第1流路构造体Ia 的各第1导入路10、各第2导入路12的第2直线部12c、各合流部14以及各反应路16相对应的位置沿与那些各部分相同的方向直线地延伸。而且，以在载热体用流路板沈的表面开口的方式形成有多个槽部32，该槽部32的开口由封闭板观封闭，由此，形成前述载热体流路30。此外，前述封闭板观兼作构成第1流路构造体Ia的封闭板8。而且，使载热体从省略图示的载热体供给部流动至第2流路构造体Ib的载热体流路30，由此，进行该载热体以及流动于前述第1流路构造体Ia的反应路16的第1原料流体和第2原料流体的热交换，促进反应路16中的第1原料流体和第2原料流体的反应。接着，对使用本实施方式的反应器的反应方法进行说明。在使用本实施方式的反应器的反应方法中，首先，将第1原料流体从原料供给部导入各反应流路2的第1导入路10，并且，将第2原料流体从与前述原料供给部不同的另一原料供给部导入各反应流路2的第2导入路12。此时，使第1原料流体在成为层流的条件下流动至第1导入路10，并且，使第2原料流体在成为层流的条件下流动至第2导入路12。 因为各第1导入路10的整体的压力损失均等化，第1原料流体以均勻的流量分配至各第1 导入路10而流动。另外，因为各第2导入路12的整体的压力损失均等化，第2原料流体以均勻的流量分配至各第2导入路12而流动。然后，通过第1导入路10的第1原料流体和通过第2导入路12的第2原料流体在合流部14合流，该合流后的第1原料流体和第2原料流体从合流部14向反应路16流动并互相发生反应，由此，制造既定的反应生成物。如以上所说明的，在本实施方式中，在各反应流路2的第2导入路12的流量长度分别不同的情况下，与该各第2导入路12的流路长度对应而设定各第2导入路12的各部分的等效直径，使得该各第2导入路12的整体的压力损失分别相等，由此，能够使流动于具有不同的流路长度的各第2导入路12的第2原料流体的流量均勻。而且，在本实施方式中，由于与流路长度不同的各第2导入路12的流路长度对应而设定各第2导入路12的各部分的等效直径，因而能够分别恰当地设定各第2导入路12的流路长度和各第2导入路12的各部分的等效直径的两方，能够使各第2导入路12的整体的压力损失均等化，能够使流动于各第2导入路12的第2原料流体的流量均勻。因此，与像现有技术那样通过使各导入路的流路长度一致而使流动于各导入路的原料流体的流量均勻的情况相比，在本实施方式中，能够提高各第2导入路12的形状的自由度。所以，在本实施方式中，能够使流动于流路长度不同的各第2导入路12的第2原料流体的流量均勻， 同时，能够提高该各第2导入路12的形状的自由度。另外，在本实施方式中，通过与各第2导入路12的流路长度对应而改变小径部1 和大径部12f的长度的比率，从而使各第2导入路12的整体的压力损失均等化，因而与通过一点一点地改变各第2导入路12的整体的等效直径而使各第2导入路12的整体的压力损失均等化的情况相比，各第2导入路12的形状的调整变得容易。因此，能够容易地使流路长度不同的各第2导入路12形成为整体的压力损失分别相等的形状。另外，在本实施方式中，各第2导入路12在弯曲部12d向相同方向弯曲，并且，设定为在该弯曲部12d处，越是各第2导入路12中配置为靠外的第2导入路12，小径部1 的长度的比率就越小。因此，虽然各第2导入路12向相同方向弯曲，流路长度分别不同，但能够使该各第2导入路12的整体的压力损失均等化，能够使流动于各第2导入路12的第 2原料流体的流量均勻，并且，能够提高各第2导入路12的形状的自由度。另外，在本实施方式中，由于各第1导入路10和各第2导入路12从设于互相不同的位置的导入口 IOa和导入口 12a向互相不同的方向延伸，并且，各第2导入路12的弯曲部12d将第2导入路12的延伸方向变更为与对应的第1导入路10相同的方向，因而即使在各第1导入路10和各第2导入路12在互相不同的位置具有导入口 10a(12a)的情况下，
9也能够使这些各第1导入路10和各第2导入路12从相同方向合流于合流部14。由此，能够一边使第1原料流体和第2原料流体从互相不同的位置向互相不同的方向流动，一边使这两原料流体沿互相相同的方向合流。另外，由于本实施方式的反应器具备互相层叠的多个第1流路构造体la，因而能够进一步使反应器整体中的流路数增加，能够进一步大量生产反应生成物。另外，在本实施方式中，由于使第2原料流体在成为层流的条件下流动于各第2导入路12，因而若在各第2导入路12的小径部1 的流路长度和等效直径与大径部12f的流路长度和等效直径满足既定的关系的条件下，各第2导入路12的整体的压力损失均等，那么，能够使流动于各导入路12的第2原料流体的流量均勻的关系成立。此外，应该认为此次公开的实施方式所有的点仅是举例说明而并非用于限制。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明表示，而是由权利要求书表示，还包括与权利要求书均等的意义和范围内的所有变更。S卩，第1导入路、第2导入路、合流部以及反应路的形状和配置不限于在上述实施方式中所示的方式，也可以以上述以外的各种构成形成并配置第1导入路、第2导入路、合流部以及反应路。例如，也可以如图10和图11所示的上述实施方式的第1变形例那样，将第1导入路36和第2导入路38两方都设在流路板34的表面侧，并且，将反应路40设在流路板34 的背面侧，以连接前述第1导入路36的下游侧端部、前述第2导入路38的下游侧端部以及前述反应路40的上游侧端部的方式设置合流部42。具体而言，在图10中显示该第1变形例的流路板34的表面的构造，在图11中显示该流路板34的背面的构造。在该第1变形例中，在流路板34的表面形成有构成多个第1导入路36的多个第 1导入槽44和构成多个第2导入路38的多个第2导入槽46。另外，在流路板34的背面， 形成有构成多个反应路40的多个反应槽48。而且，以将各第1导入槽44的下游侧端部及各第2导入槽46的下游侧端部与各反应槽48的上游侧端部相连的方式设有构成合流部42 的贯通孔50。该贯通孔50以沿厚度方向贯通流路板34的方式形成。而且，流路板34的表面由省略图示的封闭板覆盖，由此，将第1导入槽44的开口和第2导入槽46的开口封闭，形成第1导入路36和第2导入路38。另一方面，流路板34 的背面由省略图示的封闭板覆盖，由此，将反应槽48的开口封闭，形成反应路40。另外，前述贯通孔50的两开口由前述两封闭板封闭，由此，形成合流部42。各第1导入路36的导入口 36a和各第2导入路38的导入口 38a都设在第1流路构造体la(参照图1)的长度方向的一方端部。而且，各第1导入路36具有第1直线部 36b、第2直线部36c以及弯曲部36d，其中，第1直线部36b从该导入口 36a沿第1流路构造体Ia的长度方向直线地延伸，第2直线部36沿第1流路构造体Ia的宽度方向直线地延伸而与对应的合流部42相连，弯曲部36d用于在这些两直线部36b、36c之间将导入路的方向从第1流路构造体Ia的长度方向变更成宽度方向。另外，各第1导入路36由具有既定的等效直径的小径部36e和具有比该小径部36e更大的等效直径的大径部36f构成。小径部36e构成前述第1直线部36b和前述弯曲部36b、以及前述第2直线部36c中从前述弯曲部36d侧开始既定的长度的范围的部分，大径部36f构成前述第2直线部36c中除了前述小径部36e以外的部分。而且，各第1导入路36与上述实施方式的第2导入路12同样地构成为，越是在该弯曲部36d处配置为靠外的第1导入路36，小径部36e的长度的比率就越小。由此，使流路长度不同的各第1导入路36的整体的压力损失均等化，并且，使流动于各第1导入路36的第1原料流体的流量均勻化。而且，各第2导入路38具有使前述各第1导入路36相对于流路板36的宽度方向的中心线而反转的构造。即，各第2导入路38具有与前述第1直线部36b、前述第2直线部36c以及前述弯曲部36d相对应的第1直线部38b、第2直线部38c以及弯曲部38d。另外，各第2导入路38由具有既定的等效直径的小径部38e和具有比该小径部38e更大的等效直径的大径部38f构成，构成为，越是在前述弯曲部38d处配置为靠外的第2导入路38， 小径部38e的长度的比率就越小。由此，使流路长度不同的各第2导入路38的整体的压力损失均等化，并且，使流动于各第2导入路38的第2原料流体的流量均勻化。而且，各第1导入路36和各第2导入路38互相从相反侧合流于对应的合流部42。 各合流部42设在第1流路构造体Ia的宽度方向的中心位置。即，在该第1变形例中，从第 1流路构造体Ia的长度方向的一方端部的导入口 36a导入各第1导入路36的第1原料流体和从第1流路构造体Ia的相同端部的导入口 38a导入各第2导入口 38的第2原料流体都沿第1流路构造体Ia的长度方向流动，然后，向第1流路构造体Ia的宽度方向内侧互相接近地流动，在位于第1流路构造体Ia的宽度方向的中心位置的合流部42合流。而且，在流路板34的背面侧，以与各合流部42相连的方式设有各反应路40。所以，在前述各合流部42合流后的第1原料流体和第2原料流体通过该合流部42而向流路板34的背面侧的各反应路40抽出，并且，一边流通于该各反应路40，一边互相发生反应。 而且，各反应路40 —边弯曲多次一边延伸，其导出口 40a设在第1流路构造体Ia的宽度方向的侧面。各反应路40构成为其流路长度相等。由此，使各反应路40的压力损失均等化， 并且，使各反应路40的流量均勻化。在该第1变形例中，由于与各第1导入路36的流路长度对应而设定小径部36e和大径部36f的长度的比率而使得流路长度不同的各第1导入路36的整体的压力损失分别相等，并且，与各第2导入路38的流路长度对应而设定小径部38e和大径部38f的长度的比率而使得流路长度不同的各第2导入路38的整体的压力损失分别相等，因而根据与上述实施方式同样的原理，能够使流动于各第1导入路36的第1原料流体的流量均勻，同时，能够提高该各第1导入路36的形状的自由度，并且能够使流动于各第2导入路38的第1原料流体的流量均勻，同时能够提高该各第2导入路38的形状的自由度。关于该第1变形例中的各第1导入路36和各第2导入路38的上述以外的效果， 与上述实施方式中的第2导入路12的效果同样。另外，不限于该第1变形例的构成，也可以构成为各第1导入路36和各第2导入路38中的任一方的各导入路从第1流路构造体Ia的侧端部沿宽度方向直线地延伸，与弯曲而延伸的另一方的各导入路在合流部42合流。在这种情况下，从第1流路构造体Ia的宽度方向的侧端部直线地延伸的各导入路形成为在全长范围内等效直径均一。另外，在上述实施方式中，设于流路板4的表面侧的各第1导入路10形成为沿第 1流路构造体Ia的长度方向直线地延伸，并且，设于流路板4的背面侧的各第2导入路12形成为弯曲的形状，但不限于该构成，也可以是，前述各第1导入路10形成为与前述各第2 导入路12同样地弯曲的形状，并且，由小径部和大径部构成。另外，在上述实施方式中，以使第1导入路10和第2导入路12在合流部14合流的方式的第1流路构造体Ia为例而进行说明，但本发明不限于该构成。即，本发明还能够适用于形成不从一个导入路与另一导入路合流地延伸的流路的流路构造体。例如，作为该方式的一个示例，在图12中显示上述实施方式的第2变形例的流路构造体61。该第2变形例的流路构造体61由流路板64和封闭板66构成，仅在流路板64的背面侧设有多个流路68。各流路68的导入口 68a设在流路构造体61的宽度方向的一方端部。而且，如图13所示，各流路68具有第1直线部68b、第2直线部68c以及弯曲部68d。 第1直线部68b是从导入口 68a沿流路构造体61的宽度方向直线地延伸的部分，第2直线部68c是沿流路构造体61的长度方向直线地延伸的部分。而且，弯曲部68d是用于在第1 直线部68b和第2直线部68c之间将流路68的方向从流路构造体61的宽度方向变更为长度方向的部分。另外，各流路68由具有既定的等效直径的小径部68e和具有比该小径部68e更大的等效直径的大径部68f构成。小径部68e构成前述第1直线部68b和前述弯曲部68d、 以及前述第2直线部68c中的从前述弯曲部68d侧开始既定的长度的范围的部分，大径部 68f构成前述第2直线部68c中的前述小径部68e以外的部分。各流路68的小径部68e具有与上述实施方式的各第2导入路12的小径部12e同样的构造。各流路68的大径部68f具有使上述实施方式的各第2导入路12的大径部12f 保持原样地向下游侧直线地延伸至流路构造体61的端部的构造。而且，在该第2变形例中，与上述实施方式同样，越是在各流路68的弯曲部68d处配置在靠外方的流路68，小径部 68e的长度的比率越小，由此，使流路长度不同的各流路68的整体的压力损失均等化。在该第2变形例中，与各流路68的流路长度对应而设定小径部68e和大径部68f 的长度的比率，使得流路长度不同的各流路68的整体的压力损失相等，根据与上述实施方式同样的原理，能够使流动于各流路68的流体的流量均勻，同时，能够提高该各流路68的形状的自由度。关于该第2变形例中的各流路68的上述以外的效果，与上述实施方式中的第2导入路12的效果同样。另外，在上述实施方式中，对本发明适用于反应器的示例进行了说明，但本发明不限于该构成。即，也可以将本发明的流路构造体用于反应器以外的处理流体的各种装置，例如热交换器等。在该热交换器的情况下，使用上述第2变形例的流路构造体61即可。(本实施方式的概要)
如果总结本实施方式，则如以下那样。S卩，本实施方式的流路构造体是形成有导入流体的多个流路的流路构造体，其中， 所述多个流路包括流路长度互相不同的流路，与该各流路的流路长度对应而设定该各流路的各部分的等效直径，使得所述各流路的整体的压力损失分别相等。在该流路构造体中，由于与各流路的流路长度对应而设定各流路的各部分的等效直径而使得各流路的整体的压力损失相等，因而即使在各流路分别具有不同的流路长度的情况下，也能够使流动于各流路的流体的流量均勻。而且，在该流路构造体中，由于与各流路的流路长度对应而设定各流路的各部分的等效直径，因而能够分别恰当地设定各流路的流路长度和各流路的各部分的等效直径的两方而使各流路的整体的压力损失均等化，能够使流动于各流路的流体的流量均勻。因此，与像现有技术那样通过使各流路的流路长度一致而使流动于各流路的流体的流量均勻的情况相比，能够提高各流路的形状的自由度。所以，在该流路构造体中，能够使流动于各流路的流体的流量均勻，同时，能够提高各流路的形状的自由度。在上述流路构造体中，优选所述各流路包括具有既定的等效直径的小径部和具有比该小径部的等效直径更大的等效直径的大径部，与所述各流路的流路长度而设定所述小径部的长度和所述大径部的长度的比率，从而使所述各流路的整体的压力损失均等化。在使流路长度不同的各流路的压力损失均等化的情况下，还考虑通过根据各流路的流路长度而恰当地设定各流路的整体的等效直径来谋求各流路的压力损失的均等化。然而，在这种情况下，有必要与各流路的流路长度对应而在微小的范围慢慢地改变各流路的整体的等效直径，这样，精度良好地形成各流路以使得整体的等效直径微小地不同是非常困难的。与此相对，在像上述构成那样通过与各流路的流路长度对应来改变小径部和大径部的长度的比率而使各流路的压力损失均等化的情况下，与微小地改变各流路的整体的等效直径的情况相比，各流路的形状的调整变得容易。因此，依照上述构成，能够容易地将各流路形成为整体的压力损失分别相等的形状。在这种情况下，优选所述各流路并列地配置，并且向相同方向弯曲，在该弯曲的部分处所述各流路中的配置在靠外方的流路与配置在靠内方的流路相比而具有较大的流路长度，在所述弯曲的部分处越是所述各流路中的配置在靠外方的流路，所述小径部的长度的比率就越小。如果这样构成，那么虽然各流路向相同方向弯曲而流路长度分别不同，但能够使各流路的整体的压力损失均等化，能够使流动至各流路的流体的流量均勻，并且能够提高流路形状的自由度。另外，本实施方式的反应器是具备流路构造体的反应器，所述流路构造体形成有用于使第1原料流体和第2原料流体发生反应的多个反应流路，其中，所述各反应流路包括导入所述第1原料流体的第1导入路、导入所述第2原料流体的第2导入路、合流部以及反应路，该合流部与所述第1导入路和所述第2导入路的下游侧相连而用于使所述第1原料流体和所述第2原料流体合流，该反应路与该合流部的下游侧相连而用于使所述第1原料流体和所述第2原料流体互相发生反应，由所述各反应流路的第1导入路构成的组和由所述各反应流路的第2导入路构成的组中的至少一方的组包括流路长度互相不同的导入路， 与包括所述流路长度不同的导入路的组的各导入路的流路长度对应而设定该各导入路的各部分的等效直径，使得该各导入路的整体的压力损失分别相等。在该反应器中，在由各反应流路的第1导入路构成的组和由各反应流路的第2导入路构成的组中的至少一方的组包括流路长度互相不同的导入路的情况下，与包括该流路长度不同的导入路的组的各导入路的流路长度对应而设定各导入路的各部分的等效直径， 使得该各导入路的整体的压力损失分别相等，因而能够使流动于包括所述流路长度不同的导入路的组的各导入路的原料流体的流量均勻。而且，在该反应器中，由于与包括所述流路长度不同的导入路的组的各导入路的流路长度对应而设定该各导入路的各部分的等效直径，因而能够分别恰当地设定所述各导入路的流路长度和各部分的等效直径的两方，能够使所述各导入路的整体的压力损失均等化，能够使流动于所述各导入路的原料流体的流量均勻。因此，与通过使各导入路的流路长度一致而使各导入路的流量均勻的情况相比，能够提高包括流路长度不同的导入路的组的各导入路的形状的自由度。所以，在该反应器中，能够使流动于包括流路长度不同的导入路的组的各导入路的原料流体的流量均勻，同时能够提高该各导入路的形状的自由度。在这种情况下，优选包括所述流路长度不同的导入路的组的各导入路包括具有既定的等效直径的小径部和具有比该小径部的等效直径更大的等效直径的大径部，与该各导入路的流路长度对应而设定所述小径部的长度和所述大径部的比率，从而使该各导入路的整体的压力损失均等化。在使流路长度不同的导入路的压力损失均等化的情况下，还考虑通过根据各导入路的流路长度而恰当地设定各导入路的整体的等效直径从而谋求各导入路的压力损失的均等化。然而，在这种情况下，有必要根据各导入路的流路长度而在微小的范围慢慢地改变各导入路的整体的等效直径，这样地精度良好地形成各导入路以使得整体的等效直径微小地不同是非常困难的。与此相对，在像上述构成那样通过与各导入路的流路长度对应来改变小径部和大径部的长度的比率从而使各导入路的压力损失均等化的情况下，与微小地改变各导入路的整体的等效直径的情况相比，各导入路的形状的调整变得容易。因此，依照上述构成，能够容易地将包括流路长度不同的导入路的组的各导入路形成为整体的压力损失分别相等的形状。而且，在这种情况下，优选包括所述流路长度不同的导入路的组的各导入路并列地配置，并且向相同方向弯曲，在该弯曲的部分处所述各导入路中的配置为靠外的导入路与配置为靠内的导入路相比而具有较大的流路长度，在所述弯曲的部分处越是所述各导入路中的配置为靠外的导入路所述小径部的长度的比率就越小。如果这样构成，那么，虽然包括流路长度不同的导入路的组的各导入路向相同方向弯曲，但能够使该各导入路的整体的压力损失均等化，能够使流动于各导入路的原料流体的流量均勻，并且能够提高各导入路的形状的自由度。在这种情况下，也可以是所述各第1导入路和所述各第2导入路在互相不同的位置具有导入口，从该导入口向互相不同的方向延伸，并且，从相同方向合流于所述合流部， 所述各第1导入路和所述各第2导入路中的至少一方的各导入路具有用于将其延伸方向变更为与另一方的各导入路相同的方向的弯曲部。如果这样构成，那么，在各第1导入路和各第2导入路在互相不同的位置具有导入口的情况下，由弯曲部使各第1导入路和各第2导入路中的至少一方的延伸方向变更，由此，能够使这些各第1导入路和各第2导入路从相同方向合流于合流部。由此，能够构成能够一边使第1原料流体和第2原料流体从互相不同的位置向互相不同的方向流动一边使这两原料流体沿互相相同的方向合流的反应器。在上述反应器中，优选具备互相层叠的多个所述流路构造体。如果这样构成，那么由于能够进一步使反应器整体中的流路数增加，因而能够进一步大量生产反应生成物。另外，使用本实施方式的反应器的方法是使用上述任一个反应器的反应方法，其中，使原料流体在成为层流的条件下流动于所述包含流路长度不同的导入路的组的各导入
如果像该反应方法那样使原料流体在成为层流的条件下流动于具有不同的流路长度的各导入路，则在各导入路的流路长度和各导入路的各部分的等效直径满足既定的关系的条件下，就能够使只要各导入路的整体的压力损失均等则流动于各导入路的原料流体的流量变得均勻的关系成立。
权利要求
1.一种流路构造体，形成有导入流体的多个流路，其中， 所述多个流路包括流路长度互相不同的流路，与所述各流路的流路长度对应地设定该各流路的各部分的等效直径，使得该各流路的整体的压力损失分别相等。
2.根据权利要求1所述的流路构造体，其特征在于，所述各流路包含具有既定的等效直径的小径部、和具有比该小径部的等效直径更大的等效直径的大径部，与所述各流路的流路长度对应地设定所述小径部的长度和所述大径部的长度的比率， 从而使所述各流路的整体的压力损失均等化。
3.根据权利要求2所述的流路构造体，其特征在于， 所述各流路并列地配置，并且向相同方向弯曲，在该弯曲的部分处所述各流路中的配置在外侧的流路与配置在内侧的流路相比具有较大的流路长度，在位于所述弯曲的部分处的所述各流路中，越是靠外侧配置的流路，所述小径部的长度的比率就越小。
4.一种反应器，具备流路构造体，所述构造体形成有用于使第1原料流体和第2原料流体发生反应的多个反应流路，其中，所述各反应流路包括导入所述第1原料流体的第1导入路；导入所述第2原料流体的第2导入路；与所述第1导入路和所述第2导入路的下游侧相连而用于使所述第1原料流体和所述第2原料流体合流的合流部；与该合流部的下游侧相连而用于使所述第1原料流体和所述第2原料流体互相发生反应的反应路，由所述各反应流路的第1导入路构成的组和由所述各反应流路的第2导入路构成的组中，至少一方的组包含流路长度互相不同的导入路，与所述包含流路长度不同的导入路的组的各导入路的流路长度对应地设定该各导入路的各部分的等效直径，使得该各导入路的整体的压力损失分别相等。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述包含流路长度不同的导入路的组的各导入路包含具有既定的等效直径的小径部、 和具有比该小径部的等效直径更大的等效直径的大径部，与该各导入路的流路长度对应地设定所述小径部的长度和所述大径部的长度的比率， 从而使该各导入路的整体的压力损失均等化。
6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述包含流路长度不同的导入路的组的各导入路并列地配置，并且向相同方向弯曲， 在该弯曲的部分处所述各导入路中配置在外侧的导入路与配置在内侧的导入路相比具有较大的流路长度，在位于所述弯曲的部分的所述各导入路中，越是靠外侧配置的导入路，所述小径部的长度的比率就越小。
7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述各第1导入路和所述各第2导入路在互相不同的位置具有导入口，从该导入口向互相不同的方向延伸，并且从相同方向合流于所述合流部，所述各第1导入路和所述各第2导入路中的至少一方的各导入路具有用于将其延伸方向变更为与另一方的各导入路相同的方向的弯曲部。
8.根据权利要求Γ7中的任一项所述的反应器，其特征在于，具备互相层叠的多个所述流路构造体。
9.一种使用反应器的反应方法，使用根据权利要求4、中的任一项所述的反应器，其中，使原料流体在形成层流的条件下流动于所述包含流路长度不同的导入路的组的各导入路。
全文摘要
本发明使流动至各流路的流体的流量均匀，同时提高各流路的形状的自由度。流路构造体是形成有导入流体的多个流路的流路构造体，所述多个流路包括流路长度互相不同的流路，根据该各流路的流路长度而设定该各流路的各部分的等效直径，使得所述各流路的整体的压力损失分别相等。
文档编号F28D9/00GK102271799SQ20098015437
公开日2011年12月7日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者冈田和人, 吉田龙生, 山本诚一, 野一色公二 申请人:株式会社神户制钢所