JP6131099B2

JP6131099B2 - Microchannel reactor

Info

Publication number: JP6131099B2
Application number: JP2013104997A
Authority: JP
Inventors: 泰健三輪; 野一色　公二; 公二野一色
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP2014223598A

Description

本発明は、反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタに関するものである。 The present invention relates to a microchannel reactor that generates a photochemical reaction in a reaction fluid.

従来、反応流路に反応流体を流通させながら、その反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタが知られており、そのようなリアクタの一例が下記特許文献１に開示されている。 Conventionally, there has been known a microchannel reactor that causes a photochemical reaction to occur in a reaction fluid while allowing the reaction fluid to flow through the reaction channel. An example of such a reactor is disclosed in Patent Document 1 below.

下記特許文献１に開示されたマイクロチャネルリアクタは、内部に反応流路が形成された光透過性の反応器と、その反応器に積層された光照射装置とを備えている。反応器には、その反応器の厚み方向と直交する長手方向に当該反応器を貫通するように延びる反応流路が形成されている。反応流路の内面には、光触媒を担持した膜が形成されている。光照射装置は、反応器の厚み方向の一方の端面上に設けられ、反応流路に沿って延びるように配置されている。光照射装置は、その反応器側の面から光を出射し、その出射された光は、反応器を透過しつつ反応流路内に入射するようになっている。反応流路に入射した光は、光触媒に吸収され、その光触媒が反応流路を流れる反応流体に触媒作用を及ぼして光化学反応を生じさせる。 The microchannel reactor disclosed in the following Patent Document 1 includes a light-transmitting reactor having a reaction channel formed therein, and a light irradiation device stacked on the reactor. The reactor is formed with a reaction channel that extends through the reactor in a longitudinal direction perpendicular to the thickness direction of the reactor. A film carrying a photocatalyst is formed on the inner surface of the reaction channel. The light irradiation device is provided on one end face in the thickness direction of the reactor, and is disposed so as to extend along the reaction channel. The light irradiation device emits light from the surface on the reactor side, and the emitted light enters the reaction flow channel while passing through the reactor. The light incident on the reaction channel is absorbed by the photocatalyst, and the photocatalyst catalyzes the reaction fluid flowing through the reaction channel to cause a photochemical reaction.

特開２００７−３１３４２６号公報JP 2007-313426 A

上記従来のマイクロチャネルリアクタにおける反応流路は、微小な流路径を有するように形成されていることから、その反応流路を流通させて光化学反応を生じさせる反応流体の流量を増加させることが困難である。このため、上記マイクロチャネルリアクタでは、光化学反応による反応流体の処理量が小さくなる。 Since the reaction channel in the conventional microchannel reactor is formed to have a minute channel diameter, it is difficult to increase the flow rate of the reaction fluid that causes the photochemical reaction through the reaction channel. It is. For this reason, in the said microchannel reactor, the throughput of the reaction fluid by a photochemical reaction becomes small.

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタにおいて、光化学反応による反応流体の処理量を増加させることである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to increase the throughput of a reaction fluid by a photochemical reaction in a microchannel reactor that causes a photochemical reaction in the reaction fluid.

上記目的を達成するために、本発明によるマイクロチャネルリアクタは、反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタであって、反応流体を流通させるマイクロチャネルである反応流体流路がそれぞれ形成されるとともに透光性を有する材料からなる複数の反応プレートを含む積層体と、前記積層体に対して積層され、その積層体側の面から発光してその積層体内に光を入射させる光源プレートとを備え、前記各反応プレートに形成された前記反応流体流路の内面の少なくとも一部には、光を受けることで反応流体に光化学反応を生じさせる光触媒が担持され、前記積層体は、前記光源プレートの厚み方向における両面上にそれぞれ設けられ、前記光源プレートは、その両面から発光してその両面上に設けられた前記各積層体内に光をそれぞれ入射させるように構成されている。 In order to achieve the above object, a microchannel reactor according to the present invention is a microchannel reactor that generates a photochemical reaction in a reaction fluid while circulating the reaction fluid, and is a reaction fluid flow that is a microchannel that circulates the reaction fluid. A laminated body including a plurality of reaction plates made of a material having translucency, each of which is formed with a path, and laminated on the laminated body, emitting light from the surface on the laminated body side, and entering light into the laminated body A light source plate, and a photocatalyst that generates a photochemical reaction in the reaction fluid by receiving light is supported on at least a part of an inner surface of the reaction fluid channel formed in each reaction plate, and the laminate Are provided on both sides of the light source plate in the thickness direction, and the light source plate emits light from both sides thereof and It is configured to be respectively incident light to the respective stack provided on the surface.

このマイクロチャネルリアクタでは、積層体を形成する複数の反応プレートのそれぞれに反応流体流路が形成されているとともに各反応プレートが透光性を有する材料からなるため、光源プレートから積層体内に入射した光は、各反応プレートを透過しつつその各反応プレートに形成された反応流体流路に入射する。そして、各反応プレートに形成された反応流体流路の内面の少なくとも一部には、光を受けることで反応流体に光化学反応を生じさせる光触媒が担持されているため、各反応流体流路を流通する反応流体に光化学反応を生じさせることができる。このため、マイクロチャネルリアクタにおいて、光化学反応による反応流体の処理量を増加させることができる。また、このマイクロチャネルリアクタでは、光源プレートから積層体内に入射した光が各反応プレートを透過しつつその各反応プレートに形成された反応流体流路に入射して反応流体に光化学反応を生じさせるため、光源プレートを複数の反応プレートの積層方向に配列された複数の反応流体流路内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレートの設置数を削減してマイクロチャネルリアクタをコンパクト化できる。また、このマイクロチャネルリアクタでは、光源プレートの両面からその両面上にそれぞれ設けられた各積層体内に入射する光によって、その各積層体の各反応プレートの反応流体流路を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができる。このため、光化学反応による反応流体の処理量をより増加させることができる。しかも、このマイクロチャネルリアクタでは、１つの光源プレートをその光源プレートの両面側の２つの積層体に設けられた各反応流体流路内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレートの設置数を削減することができ、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化することができる。従って、マイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量をより増加させることができる。また、光源プレートから積層体に入射する光は、反応プレートを透過するたびに減衰していくが、本構成のように光源プレートの両面上にそれぞれ積層体が設けられていて光源プレートがその両面から発光する場合には、仮に光源プレートの両面側の積層体を足し合わせた積層数の積層体の一端面上に光源プレートが設けられている場合に比べて、光源プレートから遠い側の積層体の端面近傍に達する光の減衰の程度は小さくなる。このため、このマイクロチャネルリアクタでは、光源プレートから遠い側の積層体の端面近傍に位置する反応流体流路でも反応流体に良好な光化学反応を生じさせることができる。 In this microchannel reactor, a reaction fluid flow path is formed in each of a plurality of reaction plates forming the laminate and each reaction plate is made of a light-transmitting material. The light enters the reaction fluid flow path formed in each reaction plate while passing through each reaction plate. Since at least a part of the inner surface of the reaction fluid channel formed in each reaction plate carries a photocatalyst that generates a photochemical reaction in the reaction fluid by receiving light, it circulates through each reaction fluid channel. A photochemical reaction can be generated in the reaction fluid. For this reason, in the microchannel reactor, the throughput of the reaction fluid by the photochemical reaction can be increased. In this microchannel reactor, light incident from the light source plate into the laminate is incident on the reaction fluid flow path formed in each reaction plate while passing through each reaction plate to cause a photochemical reaction in the reaction fluid. The light source plate can be shared as a light source for causing a photochemical reaction in a plurality of reaction fluid flow paths arranged in the stacking direction of the plurality of reaction plates. For this reason, the number of light source plates can be reduced and the microchannel reactor can be made compact. Further, in this microchannel reactor, photochemical reaction is caused to the reaction fluid flowing through the reaction fluid flow path of each reaction plate of each laminate by light incident on each laminate provided on both sides of the light source plate. Can be generated. For this reason, the throughput of the reaction fluid by a photochemical reaction can be increased more. Moreover, in this microchannel reactor, one light source plate can be shared as a light source for causing a photochemical reaction in each reaction fluid flow path provided in the two stacked bodies on both sides of the light source plate. For this reason, the number of installed light source plates can be reduced, and the microchannel reactor can be made compact. Accordingly, it is possible to further increase the throughput of the reaction fluid by the photochemical reaction while downsizing the microchannel reactor. In addition, the light incident on the laminate from the light source plate attenuates every time it passes through the reaction plate. However, as in this configuration, the laminate is provided on both sides of the light source plate, and the light source plate If the light source plate emits light from the light source plate, the laminate on the side farther from the light source plate than the case where the light source plate is provided on one end surface of the laminate of the number of layers obtained by adding the laminates on both sides of the light source plate. The degree of attenuation of light reaching the vicinity of the end face of the light source becomes small. For this reason, in this microchannel reactor, a favorable photochemical reaction can be generated in the reaction fluid even in the reaction fluid flow channel located in the vicinity of the end face of the laminate on the side far from the light source plate.

上記マイクロチャネルリアクタにおいて、前記積層体は、前記各反応プレートに対して積層され、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路が形成された温調プレートを含み、前記温調プレートは、透光性を有する材料によって形成されている。 In the microchannel reactor, the stacked body includes a temperature control plate that is stacked on each of the reaction plates, and in which a temperature control flow path for circulating a temperature control fluid for controlling the temperature of the reaction fluid is formed, the temperature control plate, that is formed of material having translucency.

この構成によれば、各反応プレートに形成された反応流体流路を流れる反応流体とその反応プレートに対して積層された温調プレートに形成された温調流路を流れる温調流体との熱交換により光化学反応時の反応流体の温度制御を行うことができる。しかも、温調プレートが反応プレートに積層されていることから、マイクロチャネルリアクタの外側に設けられた温度制御手段によって反応流体流路を流れる反応流体の温度制御を行う場合に比べて、よりダイレクトに反応流体の温度制御を行うことができ、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができる。また、この構成では、温調プレートが透光性を有する材料によって形成されているので、光源プレートから積層体内に入射した光が温調プレートを透過して各反応プレートの反応流体流路に入射する。このため、温調プレートによって反応流体流路での反応流体の光化学反応が阻害されるのを回避できる。 According to this configuration, the heat of the reaction fluid flowing through the reaction fluid channel formed in each reaction plate and the temperature control fluid flowing through the temperature control channel formed in the temperature control plate stacked on the reaction plate. By exchanging, the temperature of the reaction fluid during the photochemical reaction can be controlled. Moreover, since the temperature control plate is stacked on the reaction plate, the temperature control means provided outside the microchannel reactor is used to control the temperature of the reaction fluid flowing through the reaction fluid flow path more directly. The temperature of the reaction fluid can be controlled, and the temperature of the reaction fluid during the photochemical reaction can be precisely controlled. Further, in this configuration, since the temperature control plate is made of a light-transmitting material, light incident from the light source plate into the laminated body passes through the temperature control plate and enters the reaction fluid flow path of each reaction plate. To do. For this reason, it can avoid that the photochemical reaction of the reaction fluid in a reaction fluid flow path is inhibited by the temperature control plate.

以上説明したように、本発明によれば、反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタにおいて、光化学反応による反応流体の処理量を増加させることができる。 As described above, according to the present invention, in the microchannel reactor that generates a photochemical reaction in the reaction fluid, the throughput of the reaction fluid by the photochemical reaction can be increased.

第１参考例によるマイクロチャネルリアクタの上面図である。It is a top view of the microchannel reactor by the 1st reference example. 第１参考例によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の各ヘッダを取り外した状態を図１中の矢印ＩＩ方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the state which removed each header of the reactor main body of the microchannel reactor by a 1st reference example from the arrow II direction in FIG. 第１参考例によるマイクロチャネルリアクタの積層体を構成する反応プレートの平面図である。It is a top view of the reaction plate which comprises the laminated body of the microchannel reactor by a 1st reference example. 図３に示した反応プレートを構成する反応プレート第１層の平面図である。It is a top view of the reaction plate 1st layer which comprises the reaction plate shown in FIG. 図３に示した反応プレートを構成する反応プレート第２層の平面図である。It is a top view of the reaction plate 2nd layer which comprises the reaction plate shown in FIG. 図３に示した反応プレートを構成する反応プレート第３層の平面図である。It is a top view of the reaction plate 3rd layer which comprises the reaction plate shown in FIG. 第２参考例によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の図２相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 of a reactor body of a microchannel reactor according to a second reference example. 第３参考例によるマイクロチャネルリアクタの上面図である。It is a top view of the microchannel reactor by the 3rd reference example. 第３参考例によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の各ヘッダを取り外した状態を図８中の矢印ＩＸ方向から見た側面図である。It is the side view which looked at the state which removed each header of the reactor main body of the microchannel reactor by a 3rd reference example from the arrow IX direction in FIG. 第３参考例によるマイクロチャネルリアクタの積層体を構成する温調プレートの平面図である。It is a top view of the temperature control plate which comprises the laminated body of the microchannel reactor by a 3rd reference example. 本発明の実施形態によるマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体の図７相当図である。FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7 of the reactor main body of the microchannel reactor according to the embodiment of the present invention . 本発明の変形例によるリアクタ本体の断面図である。It is sectional drawing of the reactor main body by the modification of this invention. 本発明の別の変形例によるリアクタ本体の断面図である。It is sectional drawing of the reactor main body by another modification of this invention.

以下、本発明の実施形態及び各参考例を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the embodiments and reference examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１参考例）
まず、図１〜図６を参照して、第１参考例によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。 (First Reference Example)
First, the configuration of the microchannel reactor according to the first reference example will be described with reference to FIGS.

第１参考例によるマイクロチャネルリアクタは、光触媒が担持された内面を有するマイクロチャネルに反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるものである。 The microchannel reactor according to the first reference example generates a photochemical reaction in the reaction fluid while circulating the reaction fluid through the microchannel having the inner surface on which the photocatalyst is supported.

具体的に、この第１参考例によるマイクロチャネルリアクタは、図１に示すように、リアクタ本体２と、第１反応流体供給ヘッダ４と、第２反応流体供給ヘッダ６と、反応流体排出ヘッダ８とを備えている。 Specifically, as shown in FIG. 1, the microchannel reactor according to the first reference example includes a reactor body 2, a first reaction fluid supply header 4, a second reaction fluid supply header 6, and a reaction fluid discharge header 8. And.

リアクタ本体２は、図２に示すように、積層された複数の反応プレート１４と複数の仕切プレート１５からなる積層体１６と、１枚の光源プレート１８とを有する。 As shown in FIG. 2, the reactor body 2 includes a stacked body 16 including a plurality of stacked reaction plates 14 and a plurality of partition plates 15, and a single light source plate 18.

積層体１６は、反応プレート１４と仕切プレート１５がそれらの厚み方向において交互に積層されることによって形成されている。各反応プレート１４及び各仕切プレート１５は、透光性を有する材料、例えばガラスやアクリル樹脂等によって形成されている。各反応プレート１４及び各仕切プレート１５は、長方形の略平板状の外形を有する。 The stacked body 16 is formed by alternately stacking the reaction plate 14 and the partition plate 15 in the thickness direction thereof. Each reaction plate 14 and each partition plate 15 are formed of a light-transmitting material such as glass or acrylic resin. Each reaction plate 14 and each partition plate 15 have a substantially rectangular outer shape.

各反応プレート１４には、反応流体を流通させるマイクロチャネル（微細流路）である複数の反応流体流路２０が形成されている。各反応流体流路２０は、図３に示すように、第１反応流体が導入される第１導入路２２と、第２反応流体が導入される第２導入路２４と、第１導入路２２を流れる第１反応流体と第２導入路２４を流れる第２反応流体とを合流させる合流部２６と、合流後の反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせる反応流路２８とによって構成されている。第１導入路２２及び第２導入路２４は、反応プレート１４の厚み方向における一方の面側に形成されており、反応流路２８は、反応プレート１４の厚み方向における他方の面側に形成されている。合流部２６は、反応プレート１４を厚み方向に貫通し、第１導入路２２及び第２導入路２４の下流側の端部と反応流路２８の上流側の端部とを繋いでいる。反応プレート１４は、図２に示すように、第１導入路２２及び第２導入路２４を形成する反応プレート第１層１４ａと、合流部２６を形成する反応プレート第２層１４ｂと、反応流路２８を形成する反応プレート第３層１４ｃとがこの順番で積層されて互いに接合されることによって形成されている。これら反応プレート第１〜第３層１４ａ〜１４ｃは、上記の透光性を有する材料によって薄板状に形成されている。 Each reaction plate 14 is formed with a plurality of reaction fluid flow paths 20 which are microchannels (fine flow paths) through which the reaction fluid flows. As shown in FIG. 3, each reaction fluid flow path 20 includes a first introduction path 22 through which the first reaction fluid is introduced, a second introduction path 24 through which the second reaction fluid is introduced, and a first introduction path 22. A merging portion 26 for merging the first reaction fluid flowing through the second introduction fluid 24 and the second reaction fluid flowing through the second introduction path 24; and a reaction channel 28 for causing a photochemical reaction in the reaction fluid while circulating the merging reaction fluid; It is constituted by. The first introduction path 22 and the second introduction path 24 are formed on one surface side in the thickness direction of the reaction plate 14, and the reaction channel 28 is formed on the other surface side in the thickness direction of the reaction plate 14. ing. The junction 26 penetrates the reaction plate 14 in the thickness direction, and connects the downstream end of the first introduction path 22 and the second introduction path 24 and the upstream end of the reaction path 28. As shown in FIG. 2, the reaction plate 14 includes a reaction plate first layer 14a that forms a first introduction path 22 and a second introduction path 24, a reaction plate second layer 14b that forms a junction 26, and a reaction flow. The reaction plate third layer 14c forming the path 28 is stacked in this order and joined together. These reaction plate 1st-3rd layers 14a-14c are formed in thin plate shape with said transparent material.

反応プレート第１層１４ａには、図４に示すように、その幅方向（短手方向）の一端から他端へその幅方向に延びる複数の溝４０が形成されている。各溝４０は、反応プレート第１層１４ａの厚み方向の両面においてそれぞれ開口している。図２に示すように、反応プレート１４及び仕切プレート１５の積層方向における積層体１６の一端には、反応プレート第１層１４ａが配置されている。この反応プレート第１層１４ａの厚み方向の両面のうち反応プレート第２層１４ｂと反対側の面に形成された各溝４０の開口は、当該面上に積層された光源プレート１８によって封止されている。また、それ以外の反応プレート１４の第１層１４ａでは、その第１層１４ａに積層された反応プレート第２層１４ｂと反対側の面の各溝４０の開口が、当該面に接合された仕切プレート１５によって封止されている。また、各反応プレート第１層１４ａの反応プレート第２層１４ｂ側の面に形成された各溝４０の開口は、その面に接合された反応プレート第２層１４ｂによって封止されている。以上のように各反応プレート第１層１４ａの各溝４０の開口が封止されることによっ
て、各反応プレート第１層１４ａに第１導入路２２及び第２導入路２４が形成されている。また、各反応プレート第１層１４ａのうちその長手方向において各溝４０間に位置する部位は、図４に示すように、当該第１層１４ａの幅方向に延びる細長いバー状となっており、それら各部位は、当該第１層１４ａの厚みよりも小さい厚みを有する連結部４１によって連結されている。 As shown in FIG. 4, the reaction plate first layer 14 a is formed with a plurality of grooves 40 extending in the width direction from one end in the width direction (short direction) to the other end. Each groove 40 is opened on both surfaces in the thickness direction of the reaction plate first layer 14a. As shown in FIG. 2, the reaction plate first layer 14 a is disposed at one end of the stacked body 16 in the stacking direction of the reaction plate 14 and the partition plate 15. The openings of the grooves 40 formed on the opposite surface of the reaction plate first layer 14a on the opposite side to the reaction plate second layer 14b are sealed by the light source plate 18 stacked on the surface. ing. In addition, in the first layer 14a of the other reaction plate 14, the opening of each groove 40 on the surface opposite to the reaction plate second layer 14b laminated on the first layer 14a is a partition joined to the surface. Sealed by a plate 15. Moreover, the opening of each groove 40 formed on the surface of each reaction plate first layer 14a on the reaction plate second layer 14b side is sealed by the reaction plate second layer 14b bonded to that surface. As described above, the opening of each groove 40 of each reaction plate first layer 14a is sealed, whereby the first introduction path 22 and the second introduction path 24 are formed in each reaction plate first layer 14a. In addition, the portion of each reaction plate first layer 14a located between the grooves 40 in the longitudinal direction has an elongated bar shape extending in the width direction of the first layer 14a, as shown in FIG. These parts are connected by a connecting part 41 having a thickness smaller than the thickness of the first layer 14a.

また、図３に示すように、第１導入路２２は、反応プレート第１層１４ａの幅方向の一端から中央部まで延び、第２導入路２４は、反応プレート第１層１４ａの幅方向の他端から中央部まで延び、両導入路２２，２４の下流側の端部は互いに繋がっている。反応プレート第１層１４ａの幅方向の前記一端に形成された第１導入路２２の端部は、当該第１導入路２２に対する第１反応流体の入口となっている。反応プレート第２層１４ｂの幅方向の前記他端に形成された第２導入路２４の端部は、当該第２導入路２４に対する第２反応流体の入口となっている。 Further, as shown in FIG. 3, the first introduction path 22 extends from one end in the width direction of the reaction plate first layer 14a to the center portion, and the second introduction path 24 extends in the width direction of the reaction plate first layer 14a. The other end extends from the other end to the central portion, and the downstream ends of both introduction paths 22 and 24 are connected to each other. An end portion of the first introduction path 22 formed at the one end in the width direction of the reaction plate first layer 14 a serves as an inlet for the first reaction fluid to the first introduction path 22. An end portion of the second introduction path 24 formed at the other end in the width direction of the reaction plate second layer 14 b serves as an inlet for the second reaction fluid to the second introduction path 24.

反応プレート第２層１４ｂには、当該第２層１４ｂが反応プレート第１層１４ａと積層された状態でその第１層１４ａの各溝４０と重なり且つ当該第２層１４ｂの幅方向の中央に位置する部位に複数の貫通穴４２（図５参照）が形成されている。各貫通穴４２は、当該第２層１４ｂを厚み方向に貫通している。これらの貫通穴４２によって、第１導入路２２及び第２導入路２４の下流側の端部と連通する複数の合流部２６（図３参照）が形成されている。 In the reaction plate second layer 14b, the second layer 14b is stacked with the reaction plate first layer 14a so as to overlap each groove 40 of the first layer 14a and at the center in the width direction of the second layer 14b. A plurality of through-holes 42 (see FIG. 5) are formed at the position. Each through hole 42 penetrates the second layer 14b in the thickness direction. These through holes 42 form a plurality of junctions 26 (see FIG. 3) that communicate with the downstream ends of the first introduction path 22 and the second introduction path 24.

反応プレート第３層１４ｃ（図６参照）には、複数の溝４４が形成されている。各溝４４は、反応プレート第３層１４ｃが反応プレート第２層１４ｂと積層された状態でその第２層１４ｂの対応する貫通穴４２と重なる位置を始点とし、その始点から当該第３層１４ｃの幅方向に蛇行しながら当該第３層１４ｃの長手方向に延び、当該第３層１４ｃの長手方向において前記始点と反対側の領域で当該第３層１４ｃの幅方向の一方の端縁に終点を有する。各溝４４は、反応プレート第３層１４ｃの厚み方向の両面においてそれぞれ開口している。この第３層１４ｃの厚み方向の一方の面に形成された各溝４４の開口が当該一方の面に接合された反応プレート第２層１４ｂによって封止されるとともに第３層１４ｃの厚み方向の他方の面に形成された各溝４４の開口が当該他方の面に接合された仕切プレート１５によって封止されることにより、各合流部２６と連通する蛇行した複数の反応流路２８（図３参照）が形成されている。各反応流路２８の内面には、光を受けることにより反応流体に光化学反応を生じさせる触媒作用を示す光触媒が担持されている。各反応流路２８の内面に担持される光触媒としては、光触媒として機能し得る既知の様々な物質が適用され、その物質を含む薄い層が反応プレート第３層１４ｃの各溝４４の内面に形成されることによって各反応流路２８の内面に光触媒が担持されている。 A plurality of grooves 44 are formed in the reaction plate third layer 14c (see FIG. 6). Each groove 44 starts from a position where the reaction plate third layer 14c is stacked with the corresponding through hole 42 of the second layer 14b in a state where the reaction plate third layer 14c is laminated with the reaction plate second layer 14b, and the third layer 14c from the start point. Extending in the longitudinal direction of the third layer 14c while meandering in the width direction, and ending at one edge in the width direction of the third layer 14c in a region opposite to the starting point in the longitudinal direction of the third layer 14c. Have Each groove 44 is opened on both surfaces in the thickness direction of the reaction plate third layer 14c. The opening of each groove 44 formed on one surface in the thickness direction of the third layer 14c is sealed by the reaction plate second layer 14b bonded to the one surface, and in the thickness direction of the third layer 14c. The openings of the grooves 44 formed on the other surface are sealed by the partition plate 15 bonded to the other surface, whereby a plurality of meandering reaction flow paths 28 (FIG. 3) communicating with the merging portions 26 are obtained. Reference) is formed. On the inner surface of each reaction channel 28, a photocatalyst exhibiting a catalytic action that generates a photochemical reaction in the reaction fluid by receiving light is supported. As the photocatalyst carried on the inner surface of each reaction channel 28, various known substances that can function as a photocatalyst are applied, and a thin layer containing the substance is formed on the inner surface of each groove 44 of the reaction plate third layer 14c. As a result, the photocatalyst is supported on the inner surface of each reaction channel 28.

光源プレート１８（図２参照）は、積層体１６の各反応プレート１４に形成された各反応流路２８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせるための光を出射するものである。この光源プレート１８は、積層体１６に対して積層され、その積層体１６側の面から発光して積層体１６内に光を入射させる。具体的に、光源プレート１８は、平板状に形成されており、反応プレート１４及び仕切プレート１５の積層方向における積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート１４の第１層１４ａ上に積層されている。光源プレート１８の厚み方向における一方の面は、積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート第１層１４ａの反応プレート第２層１４ｂと反対側の面に接合されており、当該光源プレート１８は、この一方の面全体から略均一に発光する。光源プレート１８としては、例えば、発光部が端部に設けられており、その発光部から出射されて端部に入射した光を面照射する導光板や、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられるプレート状の発光装置、また、透光性を有する樹脂製（例えばアクリル樹脂製）のプレート中に発光素子が埋め込まれて形成された発光装置や、発光素子が透光性を有する樹脂プレートによって挟み込まれ
て形成された発光装置などが用いられる。 The light source plate 18 (see FIG. 2) emits light for causing a photochemical reaction in a reaction fluid flowing through each reaction channel 28 formed in each reaction plate 14 of the stacked body 16. The light source plate 18 is stacked on the stacked body 16, emits light from the surface on the stacked body 16 side, and makes light enter the stacked body 16. Specifically, the light source plate 18 is formed in a flat plate shape and is stacked on the first layer 14 a of the reaction plate 14 constituting one end surface of the stacked body 16 in the stacking direction of the reaction plate 14 and the partition plate 15. ing. One surface in the thickness direction of the light source plate 18 is joined to the surface opposite to the reaction plate second layer 14b of the reaction plate first layer 14a constituting one end surface of the laminate 16, and the light source plate 18 Emits light substantially uniformly from the entire surface. As the light source plate 18, for example, a light emitting unit is provided at an end, and a light guide plate that irradiates the light emitted from the light emitting unit and incident on the end, or a plate shape used as a backlight of a liquid crystal display. The light-emitting device, a light-emitting device in which a light-emitting element is embedded in a light-transmitting resin (for example, acrylic resin) plate, or a light-emitting element sandwiched between light-transmitting resin plates The formed light emitting device or the like is used.

第１反応流体供給ヘッダ４（図１参照）は、各反応プレート１４の幅方向の一方の端部に形成された各第１導入路２２の入口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の幅方向の一方の側面に取り付けられている。この第１反応流体供給ヘッダ４には、第１反応流体の供給配管４ａが接続されており、その供給配管４ａ及び第１反応流体供給ヘッダ４を通じて各第１導入路２２へ第１反応流体が供給される。 The first reaction fluid supply header 4 (see FIG. 1) is configured so that the reactor main body 2 (laminated body 16) covers the inlet of each first introduction path 22 formed at one end in the width direction of each reaction plate. ) Is attached to one side surface in the width direction. A first reaction fluid supply pipe 4 a is connected to the first reaction fluid supply header 4, and the first reaction fluid is supplied to each first introduction path 22 through the supply pipe 4 a and the first reaction fluid supply header 4. Supplied.

第２反応流体供給ヘッダ６は、各反応プレート１４の幅方向の他方の端部に形成された各第２導入路２４の入口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の前記第１反応流体供給ヘッダ４と反対側の側面に取り付けられている。この第２反応流体供給ヘッダ６には、第２反応流体の供給配管６ａが接続されており、その供給配管６ａ及び第２反応流体供給ヘッダ６を通じて各第２導入路２４へ第２反応流体が供給される。 The second reaction fluid supply header 6 covers the first main body of the reactor body 2 (laminated body 16) so as to cover the inlet of each second introduction path 24 formed at the other end in the width direction of each reaction plate. It is attached to the side surface opposite to the reaction fluid supply header 4. A second reaction fluid supply pipe 6 a is connected to the second reaction fluid supply header 6, and the second reaction fluid is supplied to each second introduction path 24 through the supply pipe 6 a and the second reaction fluid supply header 6. Supplied.

反応流体排出ヘッダ８は、各反応プレート１４の前記第２導入路２４の入口と同じ側の端部に形成された各反応流路２８の出口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の前記第２反応流体供給ヘッダ６と同じ側の側面に取り付けられている。この反応流体排出ヘッダ８には、排出配管８ａが接続されており、各反応流路２８を流れながら光化学反応を生じた反応流体及びその光化学反応によって生成された反応生成物が各反応流路２８の出口から反応流体排出ヘッダ８内に排出されるとともにその反応流体排出ヘッダ８から排出配管８ａを通じて排出される。 The reaction fluid discharge header 8 covers the reactor body 2 (laminated body 16) so as to cover the outlet of each reaction channel 28 formed at the end of each reaction plate 14 on the same side as the inlet of the second introduction channel 24. Are attached to the same side as the second reaction fluid supply header 6. A discharge pipe 8 a is connected to the reaction fluid discharge header 8, and a reaction fluid that has undergone a photochemical reaction while flowing through each reaction channel 28 and a reaction product generated by the photochemical reaction are each reaction channel 28. Is discharged into the reaction fluid discharge header 8 and is discharged from the reaction fluid discharge header 8 through the discharge pipe 8a.

以上のような構成を有する第１参考例のマイクロチャネルリアクタでは、各第１導入路２２に導入された第１反応流体と対応する第２導入路２４に導入された第２反応流体とが対応する合流部２６において合流し、その合流した反応流体が反応プレート１４の導入路２２，２４が形成された面から反応流路２８が形成された面側へ向かって合流部２６を流れ、その合流部２６から対応する反応流路２８へ流入する。光源プレート１８が発光して積層体１６内に入射した光は、積層された各反応プレート１４及び各仕切プレート１５を透過しつつ、各反応プレート１４に形成された各反応流路２８に入射する。各反応流路２８に入射した光は、その反応流路２８の内面に担持された光触媒を光励起させてその光触媒に触媒作用を生じさせ、それによってその反応流路２８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせる。これにより、各反応流路２８内において、反応流体は下流側へ流れつつ光化学反応を生じる。 In the microchannel reactor of the first reference example having the above configuration, the first reaction fluid introduced into each first introduction path 22 corresponds to the second reaction fluid introduced into the corresponding second introduction path 24. The combined reaction fluid flows from the surface where the introduction paths 22 and 24 of the reaction plate 14 are formed toward the surface where the reaction flow path 28 is formed. It flows from the part 26 into the corresponding reaction channel 28. The light that is emitted from the light source plate 18 and enters the stacked body 16 is incident on each reaction channel 28 formed on each reaction plate 14 while passing through each stacked reaction plate 14 and each partition plate 15. . The light incident on each reaction channel 28 photoexcites the photocatalyst carried on the inner surface of the reaction channel 28 to cause a catalytic action on the photocatalyst, thereby causing a photochemical reaction to the reaction fluid flowing through the reaction channel 28. Give rise to Thereby, in each reaction flow path 28, a reaction fluid produces a photochemical reaction, flowing downstream.

この第１参考例によるマイクロチャネルリアクタでは、積層体１６を形成する複数の反応プレート１４のそれぞれに反応流路２８が形成されているとともに各反応プレート１４及び各仕切プレート１５が透光性を有する材料によって形成されているため、光源プレート１８から積層体１６内に入射した光は、各反応プレート１４及び各仕切プレート１５を透過しつつ各反応プレート１４に形成された各反応流路２８に入射する。そして、各反応プレート１４に形成された各反応流路２８の内面には、光を受けることで反応流体に光化学反応を生じさせる光触媒が担持されているため、各反応流路２８を流通する反応流体に光化学反応を生じさせることができる。このため、この第１参考例では、光化学反応による反応流体の処理量を増加させることができる。 In the microchannel reactor according to the first reference example, the reaction flow path 28 is formed in each of the plurality of reaction plates 14 forming the stacked body 16, and each reaction plate 14 and each partition plate 15 have translucency. Since it is made of a material, the light that has entered the laminate 16 from the light source plate 18 enters each reaction channel 28 formed in each reaction plate 14 while passing through each reaction plate 14 and each partition plate 15. To do. Since the inner surface of each reaction channel 28 formed on each reaction plate 14 carries a photocatalyst that generates a photochemical reaction in the reaction fluid by receiving light, the reaction flowing through each reaction channel 28 is carried out. A photochemical reaction can occur in the fluid. For this reason, in this first reference example, the throughput of the reaction fluid by the photochemical reaction can be increased.

また、この第１参考例によるマイクロチャネルリアクタでは、光源プレート１８から積層体１６内に入射した光が各反応プレート１４及び各仕切プレート１５を透過しつつ各反応プレート１４に形成された各反応流路２８に入射して反応流体に光化学反応を生じさせるため、光源プレート１８を反応プレート１４及び仕切プレート１５の積層方向に配列された複数の反応流路２８内で光化学反応を生じさせるための光源として共用することができる。このため、光源プレート１８の設置数を削減してマイクロチャネルリアクタをコンパクト化できる。 Further, in the microchannel reactor according to the first reference example, each reaction flow formed on each reaction plate 14 while light incident on the laminate 16 from the light source plate 18 passes through each reaction plate 14 and each partition plate 15. A light source for causing the photochemical reaction in the plurality of reaction flow paths 28 arranged in the stacking direction of the reaction plate 14 and the partition plate 15 in order to enter the path 28 and cause a photochemical reaction in the reaction fluid. Can be shared as. For this reason, the number of light source plates 18 can be reduced and the microchannel reactor can be made compact.

また、この第１参考例によるマイクロチャネルリアクタでは、光源プレート１８が積層体１６の一方の端面上に積層されているので、光源プレート１８の加工の煩雑さを軽減しながら、光源プレート１８から各反応流路２８への光の照射が阻害されるのを防ぐことができる。具体的には、仮に、反応プレート１４及び仕切プレート１５の積層方向における積層体１６の中間部に光源プレート１８が設けられた場合には、その光源プレート１８の厚み方向の両面を互いに平行な平面に形成しなければ、その両面とそれらの面に対してそれぞれ積層される反応プレート１４又は仕切プレート１５との間に隙間が生じ、その隙間によって光源プレート１８から反応流路２８への光の照射が阻害される虞がある。これに対して、この第１参考例では、光源プレート１８のうち積層体１６の一方の端面に対して積層される一方の面の平面度さえ確保すれば、その積層体１６の一方の端面に対して光源プレート１８を隙間なく接合でき、光源プレート１８から各反応流路２８への光の照射が阻害されるのを防ぐことができる。このため、光源プレート１８の厚み方向の両面を互いに平行な平面に形成する必要がある場合に比べて、光源プレート１８の加工の煩雑さを軽減することができる。 Further, in the microchannel reactor according to the first reference example, since the light source plate 18 is laminated on one end face of the laminate 16, each processing from the light source plate 18 is reduced while reducing the complexity of processing the light source plate 18. It can prevent that irradiation of the light to the reaction flow path 28 is inhibited. Specifically, if the light source plate 18 is provided in the intermediate portion of the stacked body 16 in the stacking direction of the reaction plate 14 and the partition plate 15, both surfaces in the thickness direction of the light source plate 18 are parallel to each other. Otherwise, a gap is formed between the both surfaces and the reaction plate 14 or the partition plate 15 stacked on each of the surfaces, and light irradiation from the light source plate 18 to the reaction channel 28 is caused by the gap. May be disturbed. On the other hand, in the first reference example, as long as the flatness of one surface of the light source plate 18 that is laminated with respect to one end surface of the laminate 16 is ensured, the one end surface of the laminate 16 is provided. On the other hand, the light source plate 18 can be joined without any gap, and the light irradiation from the light source plate 18 to each reaction channel 28 can be prevented from being hindered. For this reason, compared with the case where it is necessary to form both surfaces of the light source plate 18 in the thickness direction on planes parallel to each other, the complexity of processing the light source plate 18 can be reduced.

また、この第１参考例によるマイクロチャネルリアクタでは、積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート１４の外端面に形成された溝４０の開口がその外端面上に積層された光源プレート１８により封止されることによって、その反応プレート１４の反応流体流路２０の第１導入路２２と第２導入路２４とが形成されている。すなわち、光源プレート１８が、溝４０の開口を封止して反応流体流路２０の第１導入路２２及び第２導入路２４を形成するために利用されている。このため、積層体１６の一方の端面を構成する反応プレート１４の溝４０の開口を封止するためのプレートを別途設ける場合に比べて、マイクロチャネルリアクタのコンパクト化及び製造コストの削減を図ることができる。 In the microchannel reactor according to the first reference example, the opening of the groove 40 formed on the outer end surface of the reaction plate 14 constituting one end surface of the stacked body 16 is formed by the light source plate 18 stacked on the outer end surface. By sealing, a first introduction path 22 and a second introduction path 24 of the reaction fluid flow path 20 of the reaction plate 14 are formed. That is, the light source plate 18 is used to seal the opening of the groove 40 to form the first introduction path 22 and the second introduction path 24 of the reaction fluid flow path 20. For this reason, compared with the case where the plate for sealing the opening of the groove | channel 40 of the reaction plate 14 which comprises one end surface of the laminated body 16 is provided separately, the compactness of a microchannel reactor and reduction of manufacturing cost are aimed at. Can do.

（第２参考例）
次に、図７を参照して、第２参考例によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。 ( Second reference example )
Next, the configuration of the microchannel reactor according to the second reference example will be described with reference to FIG.

本例によるマイクロチャネルリアクタでは、図７に示すように、光源プレート１８の厚み方向の両面上にそれぞれ積層体１６ａ，１６ｂが設けられており、光源プレート１８がその両面から発光してその両面上に設けられた各積層体１６ａ，１６ｂ内に光をそれぞれ入射させるように構成されている。 In the microchannel reactor according to the present example , as shown in FIG. 7, laminated bodies 16a and 16b are provided on both surfaces in the thickness direction of the light source plate 18, respectively, and the light source plate 18 emits light from both surfaces and is on both surfaces. The light is made incident in each of the stacked bodies 16a and 16b provided in the above.

具体的に、本例では、光源プレート１８の厚み方向の一方側に設けられた一方の積層体１６ａと、光源プレート１８の厚み方向の他方側に設けられた他方の積層体１６ｂとは、それぞれ、反応プレート１４と仕切プレート１５がそれらの厚み方向において交互に積層されることによって形成されている。また、両積層体１６ａ，１６ｂは、互いに同数の反応プレート１４及び仕切プレート１５によって形成されている。すなわち、光源プレート１８は、一方の積層体１６ａと他方の積層体１６ｂとを足し合わせた積層体１６において反応プレート１４及び仕切プレート１５の積層方向における中間部に配置されている。 Specifically, in this example , one laminated body 16a provided on one side in the thickness direction of the light source plate 18 and the other laminated body 16b provided on the other side in the thickness direction of the light source plate 18 are respectively The reaction plate 14 and the partition plate 15 are formed by alternately stacking them in the thickness direction. Further, both the stacked bodies 16a and 16b are formed by the same number of reaction plates 14 and partition plates 15. In other words, the light source plate 18 is disposed at an intermediate portion in the stacking direction of the reaction plate 14 and the partition plate 15 in the stack 16 obtained by adding the one stack 16a and the other stack 16b.

光源プレート１８の厚み方向の一方の面とその面上に設けられた一方の積層体１６ａとは互いに接合されており、光源プレート１８の厚み方向の他方の面とその面上に設けられた他方の積層体１６ａとは互いに接合されている。光源プレート１８は、その厚み方向の一方の面と他方の面とから略等しい強度で光を略均一に面照射する。光源プレート１８の前記一方の面から発光されて一方の積層体１６ａ内に入射した光は、その一方の積層体１６ａの各反応プレート１４及び各仕切プレート１５を透過しつつ各反応プレート１４に形
成された各反応流路２８に入射して反応流体に光化学反応を生じさせる。また、光源プレート１８の前記他方の面から発光されて他方の積層体１６ｂ内に入射した光は、その他方の積層体１６ｂの各反応プレート１４及び各仕切プレート１５を透過しつつ各反応プレート１４に形成された各反応流路２８に入射して反応流体に光化学反応を生じさせる。 One surface in the thickness direction of the light source plate 18 and one laminated body 16a provided on the surface are joined to each other, the other surface in the thickness direction of the light source plate 18 and the other surface provided on the surface. The laminated body 16a is joined to each other. The light source plate 18 irradiates light substantially uniformly with substantially equal intensity from one surface in the thickness direction and the other surface. Light emitted from the one surface of the light source plate 18 and incident on the one laminate 16a is formed on each reaction plate 14 while passing through each reaction plate 14 and each partition plate 15 of the one laminate 16a. The incident light enters each reaction channel 28 to cause a photochemical reaction in the reaction fluid. Further, the light emitted from the other surface of the light source plate 18 and incident on the other stacked body 16b is transmitted through the reaction plates 14 and the partition plates 15 of the other stacked body 16b, and the reaction plates 14 are transmitted. The reaction fluid is incident on each reaction flow path 28 to cause a photochemical reaction in the reaction fluid.

本例によるマイクロチャネルリアクタの上記以外の構成は、上記第１参考例によるマイクロチャネルリアクタの構成と同様である。 The other configuration of the microchannel reactor according to the present example is the same as the configuration of the microchannel reactor according to the first reference example.

本例では、上述のように光源プレート１８の両面から発光されてその両面上にそれぞれ設けられた各積層体１６ａ，１６ｂ内に入射する光によって各積層体１６ａ，１６ｂの各反応プレート１４の反応流路２８を流れる反応流体に光化学反応を生じさせることができるため、光化学反応による反応流体の処理量を増加させることができる。しかも、本例では、１つの光源プレート１８が、その光源プレート１８の両面側の２つの積層体１６ａ，１６ｂの各反応流路２８で光化学反応を生じさせるための光源として共用されている。このため、光源プレート１８の設置数を削減してマイクロチャネルリアクタをコンパクト化しながら、光化学反応による反応流体の処理量を増加させることができる。 In this example , as described above, the reaction of each reaction plate 14 of each laminate 16a, 16b is caused by light emitted from both sides of the light source plate 18 and incident on each laminate 16a, 16b provided on each of the surfaces. Since a photochemical reaction can be caused in the reaction fluid flowing through the flow path 28, the amount of reaction fluid processed by the photochemical reaction can be increased. In addition, in this example , one light source plate 18 is shared as a light source for causing a photochemical reaction in each reaction channel 28 of the two stacked bodies 16a and 16b on both sides of the light source plate 18. For this reason, the throughput of the reaction fluid by the photochemical reaction can be increased while reducing the number of the light source plates 18 to make the microchannel reactor compact.

また、光源プレート１８から各積層体１６ａ，１６ｂ内に入射する光は、その各積層体１６ａ，１６ｂの反応プレート１４及び仕切プレート１５を透過するたびに減衰していくが、本実施形態のように光源プレート１８の両面上にそれぞれ積層体１６ａ，１６ｂが設けられていて光源プレート１８がその両面から光を出射する場合には、各積層体１６ａ，１６ｂのうち光源プレート１８から遠い側の端面近傍に達する光の減衰の程度は、仮に両積層体１６ａ，１６ｂを足し合わせた積層数の積層体の一端面上に光源プレートが設けられていてその光源プレートから出射された光がその積層体のうち光源プレートから遠い側の端面近傍に達する光の減衰の程度に比べて、小さくなる。このため、本例では、各積層体１６ａ，１６ｂの光源プレート１８から遠い側の端面近傍に位置する反応流路２８でも反応流体に良好な光化学反応を生じさせることができる。 In addition, the light incident on the stacked bodies 16a and 16b from the light source plate 18 is attenuated every time it passes through the reaction plate 14 and the partition plate 15 of the stacked bodies 16a and 16b, but as in the present embodiment. In the case where the laminates 16a and 16b are respectively provided on both surfaces of the light source plate 18 and the light source plate 18 emits light from both sides, the end surfaces of the laminates 16a and 16b on the side far from the light source plate 18 are provided. The degree of attenuation of light reaching the vicinity is such that a light source plate is provided on one end surface of a laminate having the number of laminates 16a and 16b added together, and light emitted from the light source plate is the laminate. Among them, the degree of attenuation of light reaching the vicinity of the end face far from the light source plate is small. For this reason, in this example , a favorable photochemical reaction can be generated in the reaction fluid even in the reaction channel 28 located in the vicinity of the end surface of each of the stacked bodies 16a and 16b on the side far from the light source plate 18.

本例のマイクロチャネルリアクタによって得られる上記以外の効果は、上記第１参考例のマイクロチャネルリアクタによる効果と同様である。 The other effects obtained by the microchannel reactor of this example are the same as the effects of the microchannel reactor of the first reference example.

（第３参考例）
次に、図８〜図１０を参照して、第３参考例によるマイクロチャネルリアクタの構成について説明する。 ( Third reference example)
Next, the configuration of the microchannel reactor according to the third reference example will be described with reference to FIGS.

この第３参考例によるマイクロチャネルリアクタでは、積層体１６が、複数の反応プレート１４と、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路３４が形成された複数の温調プレート３２とによって形成されている。具体的には、反応プレート１４と温調プレート３２とがそれらの厚み方向において交互に積層されることによって、積層体１６が形成されている。 In the microchannel reactor according to the third reference example, the stacked body 16 has a plurality of temperature plates formed with a plurality of reaction plates 14 and temperature control channels 34 through which a temperature control fluid for controlling the temperature of the reaction fluid is circulated. The adjustment plate 32 is formed. Specifically, the stacked body 16 is formed by alternately stacking the reaction plate 14 and the temperature control plate 32 in the thickness direction thereof.

各温調プレート３２は、反応プレート１４と同様の透光性を有する材料によって形成されている。また、各温調プレート３２は、反応プレート１４と同様、長方形の略平板状の外形を有する。各温調プレート３２には、複数の温調流路３４（図１０参照）が形成されている。温調流路３４は、反応流体流路２０を流れる反応流体、特に反応流路２８を流れる反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させるマイクロチャネル（微細流路）である。温調プレート３２は、図９に示すように、温調プレート第１層３２ａと、温調プレート第２層３２ｂと、温調プレート第３層３２ｃとがこの順番で積層されて互いに接合されることによって形成されている。これら温調プレート第１〜第３層３２ａ〜３２ｃは、上記の透光性を有する材料によって薄板状に形成されている。 Each temperature control plate 32 is formed of a light-transmitting material similar to that of the reaction plate 14. Moreover, each temperature control plate 32 has a rectangular substantially flat plate-like outer shape like the reaction plate 14. Each temperature control plate 32 is formed with a plurality of temperature control channels 34 (see FIG. 10). The temperature control flow path 34 is a microchannel (fine flow path) through which a temperature control fluid for controlling the temperature of the reaction fluid flowing through the reaction fluid flow path 20, particularly the temperature of the reaction fluid flowing through the reaction flow path 28, is circulated. As shown in FIG. 9, the temperature control plate 32 includes a temperature control plate first layer 32 a, a temperature control plate second layer 32 b, and a temperature control plate third layer 32 c which are stacked in this order and joined to each other. It is formed by. These temperature control plate 1st-3rd layers 32a-32c are formed in the thin-plate shape with said material which has translucency.

温調プレート第１層３２ａ及び温調プレート第３層３２ｃは、平板状の薄板である。温調プレート第２層３２ｂには、当該温調プレート第２層３２ｂの長手方向の一端から他端へその長手方向に沿って直線的に延びる複数の溝４６（図１０参照）が形成されている。各溝４６は、温調プレート第２層３２ｂの厚み方向の両面においてそれぞれ開口している。温調プレート第２層３２ｂの厚み方向の一方の面に形成された各溝４６の開口がその一方の面に接合された温調プレート第１層３２ａによって封止されるとともに温調プレート第２層３２ｂの厚み方向の他方の面に形成された各溝４６の開口がその他方の面に接合された温調プレート第３層３２ｃによって封止されることにより、複数の温調流路３４が形成されている。複数の温調流路３４は、温調プレート３２が反応プレート１４と積層された状態でその反応プレート１４に形成された複数の反応流路２８と各プレート１４，３２の積層方向から見て重なる範囲に設けられている。 The temperature control plate first layer 32a and the temperature control plate third layer 32c are flat thin plates. The temperature control plate second layer 32b is formed with a plurality of grooves 46 (see FIG. 10) extending linearly along the longitudinal direction from one end to the other end in the longitudinal direction of the temperature control plate second layer 32b. Yes. Each groove 46 is opened on both surfaces in the thickness direction of the temperature control plate second layer 32b. The opening of each groove 46 formed on one surface in the thickness direction of the temperature control plate second layer 32b is sealed by the temperature control plate first layer 32a bonded to the one surface, and the temperature control plate second The openings of the grooves 46 formed on the other surface in the thickness direction of the layer 32b are sealed by the temperature control plate third layer 32c bonded to the other surface, whereby the plurality of temperature control channels 34 are formed. Is formed. The plurality of temperature control channels 34 overlap with the plurality of reaction channels 28 formed in the reaction plate 14 in a state where the temperature control plate 32 is stacked with the reaction plate 14 when viewed from the stacking direction of the plates 14 and 32. It is provided in the range.

また、リアクタ本体２（積層体１６）には、図８に示すように、第１反応流体供給ヘッダ４、第２反応流体供給ヘッダ６及び反応流体排出ヘッダ８に加えて、温調流体供給ヘッダ４８及び温調流体排出ヘッダ５０が取り付けられている。 In addition to the first reaction fluid supply header 4, the second reaction fluid supply header 6, and the reaction fluid discharge header 8, the reactor main body 2 (laminated body 16) has a temperature control fluid supply header as shown in FIG. 8. 48 and a temperature control fluid discharge header 50 are attached.

温調流体供給ヘッダ４８は、各温調プレート３２の長手方向の一方の端部に形成された各温調流路３４の入口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の長手方向の一方の端面に取り付けられている。この温調流体供給ヘッダ４８には、温調流体の供給配管４８ａが接続されており、その供給配管４８ａの上流側の端部は、温調流体の供給装置（図示せず）に接続されている。供給装置は、供給配管４８ａ及び温調流体供給ヘッダ４８を通じて各温調流路３４へ温調流体を供給するとともに、その供給する温調流体の温度制御を行う。 The temperature control fluid supply header 48 is arranged in the longitudinal direction of the reactor main body 2 (laminated body 16) so as to cover the inlet of each temperature control channel 34 formed at one end of the temperature control plate 32 in the longitudinal direction. It is attached to one end face. A temperature control fluid supply pipe 48a is connected to the temperature control fluid supply header 48, and an upstream end of the supply pipe 48a is connected to a temperature control fluid supply device (not shown). Yes. The supply device supplies the temperature adjustment fluid to each temperature adjustment flow path 34 through the supply pipe 48 a and the temperature adjustment fluid supply header 48 and controls the temperature of the supplied temperature adjustment fluid.

温調流体排出ヘッダ５０は、各温調プレート３２の長手方向の他方の端部に形成された各温調流路３４の出口を覆うように、リアクタ本体２（積層体１６）の温調流体供給ヘッダ４８と反対側の端面に取り付けられている。この温調流体排出ヘッダ５０には、温調流体の排出配管５０ａが接続されており、各温調流路３４から温調流体排出ヘッダ５０内へ温調流体が排出されるとともにその温調流体が温調流体排出ヘッダ５０から排出配管５０ａを通じて排出される。 The temperature adjustment fluid discharge header 50 covers the outlet of each temperature adjustment flow path 34 formed at the other end in the longitudinal direction of each temperature adjustment plate 32, and the temperature adjustment fluid of the reactor main body 2 (laminated body 16). It is attached to the end surface opposite to the supply header 48. A temperature control fluid discharge pipe 50a is connected to the temperature control fluid discharge header 50, and the temperature control fluid is discharged from each temperature control flow path 34 into the temperature control fluid discharge header 50 and the temperature control fluid. Is discharged from the temperature control fluid discharge header 50 through the discharge pipe 50a.

この第３参考例では、各反応流路２８を流れる反応流体とその反応流路２８に隣接する温調流路３４を流れる温調流体との熱交換により、反応流体の光化学反応の際に生じる発熱又は吸熱によって大きな温度変化が反応流体に生じるのを抑制するように反応流体の温度制御が行われる。これにより、光化学反応を生じる反応流体の温度は、予め設定された温度範囲内で推移し、その結果、意図しない副反応等が生じるのが抑制される。 In the third reference example, heat exchange occurs between the reaction fluid flowing through each reaction flow channel 28 and the temperature control fluid flowing through the temperature control flow channel 34 adjacent to the reaction flow channel 28, which occurs during the photochemical reaction of the reaction fluid. Temperature control of the reaction fluid is performed so as to suppress a large temperature change from occurring in the reaction fluid due to heat generation or heat absorption. As a result, the temperature of the reaction fluid that causes the photochemical reaction changes within a preset temperature range, and as a result, the occurrence of unintended side reactions and the like is suppressed.

また、この第３参考例では、温調プレート３２が反応プレート１４に積層されていることから、仮にマイクロチャネルリアクタの外側に温度制御手段を設けてその温度制御手段によって反応流路を流れる反応流体の温度制御を行うような場合に比べて、よりダイレクトに反応流体の温度制御を行うことができ、光化学反応時の反応流体の温度制御を精密に行うことができる。 Further, in this third reference example, since the temperature control plate 32 is laminated on the reaction plate 14, a temperature control means is provided outside the microchannel reactor, and the reaction fluid that flows through the reaction flow path by the temperature control means. Compared with the case where the temperature control is performed, the temperature control of the reaction fluid can be performed more directly, and the temperature control of the reaction fluid during the photochemical reaction can be precisely performed.

また、この第３参考例では、温調プレート３２が透光性を有する材料によって形成されているので、光源プレート１８から積層体１６内に入射した光が温調プレート３２を透過して各反応プレート１４の反応流路２８に入射する。このため、温調プレート３２によって反応流路２８での反応流体の光化学反応が阻害されるのを回避できる。 In the third reference example, since the temperature control plate 32 is formed of a light-transmitting material, light incident on the laminated body 16 from the light source plate 18 passes through the temperature control plate 32 and each reaction. The light enters the reaction flow path 28 of the plate 14. For this reason, it can be avoided that the photochemical reaction of the reaction fluid in the reaction flow path 28 is inhibited by the temperature control plate 32.

この第３参考例によるマイクロチャネルリアクタの上記以外の構成及び効果は、上記第１参考例によるマイクロチャネルリアクタの構成及び効果と同様である。 Other configurations and effects of the microchannel reactor according to the third reference example are the same as those of the microchannel reactor according to the first reference example.

本発明の実施形態のマイクロチャネルリアクタでは、光源プレート１８の厚み方向両側に設けられた積層体１６ａ，１６ｂを、上記第２参考例における積層体１６のように反応プレート１４と温調プレート３２とを交互に積層することによって形成する。このマイクロチャネルリアクタのリアクタ本体２の構成が図１１に示されている。この構成によれば、上記第２及び第３参考例による効果の両方が得られる。 In the microchannel reactor according to the embodiment of the present invention, the stacked bodies 16a and 16b provided on both sides in the thickness direction of the light source plate 18 are replaced with the reaction plate 14 and the temperature control plate 32 like the stacked body 16 in the second reference example. the formed by laminating alternately. Configuration of the reactor main body 2 of this microchannel reactor are shown in Figure 11. According to configuration of this, both the effect of the second and third reference example is obtained.

光源プレートは、反応プレートの積層方向における積層体の両端面上にそれぞれ積層されていてもよく、また、積層体の両端面上に加えて反応プレートの積層方向における積層体の中間部にも設けられていてもよい。また、所定数の反応プレートが積層される毎に１つの光源プレートが設けられてもよい。 The light source plates may be respectively laminated on both end faces of the laminate in the reaction plate lamination direction, and are also provided in the intermediate portion of the laminate in the reaction plate lamination direction in addition to the both end faces of the laminate. It may be done. One light source plate may be provided every time a predetermined number of reaction plates are stacked.

反応流体流路は、その全ての部分が反応プレートの厚み方向の一方側の板面に沿って形成されていてもよい。このような変形例が図１２に示されている。 All portions of the reaction fluid channel may be formed along a plate surface on one side in the thickness direction of the reaction plate. Such a modification is shown in FIG.

図１２に示す変形例では、反応プレート１４は、透光性を有する材料からなる反応プレート第１層３６ａと反応プレート第２層３６ｂとによって形成されている。反応プレート第１層３６ａには、各反応流体流路２０の流路形状に対応した形状を有する複数の溝５４が形成されている。各溝５４は、反応プレート第１層３６ａを厚み方向に貫通している。積層体１６の積層方向の一端面を構成する反応プレート第１層３６ａの一方の面に形成された各溝５４の開口は、その一方の面に積層された光源プレート１８によって封止され、その反応プレート第１層３６ａの他方の面に形成された各溝５４の開口は、その他方の面に積層された反応プレート第２層３６ｂによって封止されている。また、この変形例では、仕切プレートが省略されており、積層体１６は、複数の反応プレート１４のみによって形成されている。これにより、積層体１６の前記一端面を構成する反応プレート第１層３６ａ以外の反応プレート第１層３６では、その厚み方向の一方の面に形成された各溝５４の開口が隣り合う反応プレート１４の第２層３６ｂによって封止されている。以上のように各反応プレート１４の第１層３６ａに形成された各溝５４の開口が封止されることによって、各反応プレート１４に複数の反応流体流路２０が形成されている。 In the modification shown in FIG. 12, the reaction plate 14 is formed of a reaction plate first layer 36a and a reaction plate second layer 36b made of a light-transmitting material. A plurality of grooves 54 having a shape corresponding to the flow channel shape of each reaction fluid flow channel 20 are formed in the reaction plate first layer 36a. Each groove 54 penetrates the reaction plate first layer 36a in the thickness direction. The opening of each groove 54 formed on one surface of the reaction plate first layer 36a constituting one end surface in the stacking direction of the stacked body 16 is sealed by the light source plate 18 stacked on one surface thereof, The opening of each groove 54 formed on the other surface of the reaction plate first layer 36a is sealed by a reaction plate second layer 36b stacked on the other surface. Further, in this modification, the partition plate is omitted, and the stacked body 16 is formed by only the plurality of reaction plates 14. Thereby, in reaction plate 1st layer 36 other than reaction plate 1st layer 36a which constitutes the above-mentioned end face of layered product 16, reaction plate with which the opening of each slot 54 formed in one surface of the thickness direction is adjacent. 14 second layers 36b. As described above, the plurality of reaction fluid flow paths 20 are formed in each reaction plate 14 by sealing the openings of the respective grooves 54 formed in the first layer 36a of each reaction plate 14.

この変形例によれば、仕切プレートが不要であるとともに、各反応プレート１４の厚みを小さくすることができるので、マイクロチャネルリアクタをよりコンパクト化することができる。 According to this modification, a partition plate is not necessary, and the thickness of each reaction plate 14 can be reduced, so that the microchannel reactor can be made more compact.

なお、この変形例の各反応プレート１４の構成を、上記実施形態の積層体１６ａ，１６ｂに適用してもよい。 In addition, you may apply the structure of each reaction plate 14 of this modification to the laminated bodies 16a and 16b of the said embodiment.

また、温調流路は、温調プレートの厚み方向の一方の面に開口する溝を反応プレートで封止することによって形成してもよい。このような変形例が図１３に示されている。 In addition, the temperature control channel may be formed by sealing a groove that opens on one surface in the thickness direction of the temperature control plate with a reaction plate. Such a modification is shown in FIG.

この変形例では、温調プレート３２が、透光性を有する材料からなる温調プレート第１層３８ａと温調プレート第２層３８ｂとによって形成されている。温調プレート第１層３８ａには、各温調流路３４の流路形状に対応した形状を有する複数の溝５６が形成されている。各溝５６は、温調プレート第１層３８ａを厚み方向に貫通している。温調プレート第１層３８ａの厚み方向の一方の面に形成された各溝５６の開口がその一方の面に積層された反応プレート１４の第２層３６ｂによって封止され、温調プレート第１層３８ａの厚み方向の他方の面に形成された各溝５６の開口がその他方の面に積層された温調プレート第２層３８ｂによって封止されることにより、複数の温調流路３４が形成されている。この変形例における各反応プレート１４の構成は、図１２に示した積層体１６の各反応プレート１４の構成と同様である。 In this modification, the temperature control plate 32 is formed of a temperature control plate first layer 38a and a temperature control plate second layer 38b made of a light-transmitting material. A plurality of grooves 56 having a shape corresponding to the flow path shape of each temperature control flow path 34 are formed in the temperature control plate first layer 38a. Each groove 56 penetrates the temperature control plate first layer 38a in the thickness direction. The opening of each groove 56 formed on one surface in the thickness direction of the temperature control plate first layer 38a is sealed by the second layer 36b of the reaction plate 14 laminated on the one surface, and the temperature control plate first The openings of the grooves 56 formed on the other surface in the thickness direction of the layer 38a are sealed by the temperature control plate second layer 38b stacked on the other surface, whereby the plurality of temperature control channels 34 are formed. Is formed. The structure of each reaction plate 14 in this modification is the same as the structure of each reaction plate 14 of the laminate 16 shown in FIG.

この変形例によれば、各温調プレート３２の厚みを小さくすることができるので、温調プレート３２を備えるマイクロチャネルリアクタをコンパクト化することができる。 According to this modification, since the thickness of each temperature control plate 32 can be reduced, the microchannel reactor including the temperature control plate 32 can be made compact.

なお、この変形例の反応プレート１４と温調プレート３２の構成を、図１１に示した積層体１６ａ，１６ｂに適用してもよい。 In addition, you may apply the structure of the reaction plate 14 and the temperature control plate 32 of this modification to the laminated bodies 16a and 16b shown in FIG.

反応プレートに設けられる反応流体流路の構成、すなわち、第１導入路、第２導入路、合流部及び反応流路の形状、位置及び数は、上記した参考例、実施形態及び変形例で示した構成に限定されず、上記以外の様々な構成を採用することができる。例えば、１つの反応プレートに形成されている反応流路の数は、１つのみであってもよい。 The configuration of the reaction fluid channel provided in the reaction plate, that is, the shape, position, and number of the first introduction channel, the second introduction channel, the merging portion, and the reaction channel are shown in the reference example, the embodiment, and the modification example described above. Various configurations other than the above can be adopted without being limited to the above configurations. For example, the number of reaction channels formed in one reaction plate may be only one.

また、温調プレートに設けられる温調流路の構成、すなわち温調流路の形状、位置及び数は、上記実施形態及び変形例で示した構成に限定されず、上記以外の様々な構成を採用することができる。例えば、温調流路は、温調プレートの幅方向に蛇行しながら温調プレートの長手方向の一端から他端へ延びるような形状に形成されていてもよい。 In addition, the configuration of the temperature control flow path provided in the temperature control plate, that is, the shape, position, and number of the temperature control flow path are not limited to the configuration shown in the embodiment and the modified examples, and various configurations other than the above are possible. Can be adopted. For example, the temperature control channel may be formed in a shape extending from one end to the other end in the longitudinal direction of the temperature control plate while meandering in the width direction of the temperature control plate.

また、積層体の一端に位置する反応プレート第１層に形成された溝の開口を光源プレートで封止することによって反応流体流路を形成するものに限定されない。すなわち、積層体の一端に位置する反応プレート第１層と光源プレートとの間に、その反応プレート第１層に形成された溝の開口を封止するための透光性の仕切プレートを介在させてもよい。 Further, not limited to those of forming a reaction fluid flow path by sealing the opening of the groove formed in the reaction plate first layer located at one end of the product layer body by the light source plate. That is, a translucent partition plate for sealing the opening of the groove formed in the first layer of the reaction plate is interposed between the first layer of the reaction plate located at one end of the laminate and the light source plate. May be.

また、積層体と光源プレートとは、接着や溶着等によって互いに接合されているものに限定されず、それらの接触面が互いに接触した状態でクランプ部材やねじ止め等によって両者が互いに固定されていてもよい。 Further, the laminate and the light source plate are not limited to those bonded to each other by adhesion, welding, or the like. Also good.

また、リアクタ本体２（積層体１６）に取り付けられる上記各ヘッダ４，６，８，４８，５０に関する構造、配置及び個数等は、あくまで一例であり、図示及び上記したものに限定されない。この各ヘッダの構造、配置及び個数等に関しては、熱交換器の分野において従来用いられている既知の様々なヘッダの構造、配置及び個数等を適用可能である。 Further, the structure, arrangement, number, and the like related to each of the headers 4, 6, 8, 48, 50 attached to the reactor main body 2 (laminated body 16) are merely examples, and are not limited to those illustrated and described above. With regard to the structure, arrangement, number, etc. of each header, various known structures, arrangements, numbers, etc., conventionally used in the field of heat exchangers can be applied.

また、反応プレート第３層１４ｃにおいて各溝４４の両側に位置する部分同士を繋ぐ連結部を各溝４４を横断するように設けてもよい。この連結部は、各溝４４に沿って間隔をおいた所定数の箇所に部分的に設ければよい。また、この連結部は、反応プレート第１層１４ａにおいて各溝４０の両側に位置する部分同士を繋ぐ連結部４１と同様、反応プレート第３層１４ｃの厚みよりも小さい厚みを有するように形成する。 Moreover, you may provide the connection part which connects the part located in the both sides of each groove | channel 44 in the reaction plate 3rd layer 14c so that each groove | channel 44 may be crossed. This connecting portion may be provided partially at a predetermined number of locations spaced along each groove 44. Further, the connecting portion is formed to have a thickness smaller than the thickness of the reaction plate third layer 14c, similarly to the connecting portion 41 that connects the portions located on both sides of each groove 40 in the reaction plate first layer 14a. .

１４反応プレート
１６、１６ａ、１６ｂ積層体
１８光源プレート
２０反応流体流路
３２温調プレート
３４温調流路
４０、５４溝 14 Reaction plates 16, 16a, 16b Laminate 18 Light source plate 20 Reaction fluid channel 32 Temperature control plate 34 Temperature control channel 40, 54 Groove

Claims

反応流体を流通させながらその反応流体に光化学反応を生じさせるマイクロチャネルリアクタであって、
反応流体を流通させるマイクロチャネルである反応流体流路がそれぞれ形成されるとともに透光性を有する材料からなる複数の反応プレートを含む積層体と、
前記積層体に対して積層され、その積層体側の面から発光してその積層体内に光を入射させる光源プレートとを備え、
前記各反応プレートに形成された前記反応流体流路の内面の少なくとも一部には、光を受けることで反応流体に光化学反応を生じさせる光触媒が担持され、
前記積層体は、前記光源プレートの厚み方向における両面上にそれぞれ設けられ、
前記光源プレートは、その両面から発光してその両面上に設けられた前記各積層体内に光をそれぞれ入射させるように構成されており、
前記積層体は、前記各反応プレートに対して積層され、反応流体の温度を制御するための温調流体を流通させる温調流路が形成された温調プレートを含み、
前記温調プレートは、透光性を有する材料によって形成されている、マイクロチャネルリアクタ。 A microchannel reactor that causes a photochemical reaction in the reaction fluid while circulating the reaction fluid,
A laminate including a plurality of reaction plates each formed with a reaction fluid flow path, which is a microchannel through which the reaction fluid flows, and made of a light-transmitting material;
A light source plate that is laminated with respect to the laminate, emits light from a surface on the laminate side, and makes light enter the laminate,
At least a part of the inner surface of the reaction fluid flow path formed in each reaction plate carries a photocatalyst that generates a photochemical reaction in the reaction fluid by receiving light,
The laminates are respectively provided on both surfaces in the thickness direction of the light source plate,
The light source plate is configured to emit light from both sides thereof and to make light incident on each of the laminated bodies provided on both sides ,
The laminated body includes a temperature control plate that is stacked on each reaction plate, and in which a temperature control flow path for circulating a temperature control fluid for controlling the temperature of the reaction fluid is formed,
The temperature control plate is a microchannel reactor formed of a light-transmitting material .