(57)【要約】  反応体を有する反応流体に、反応体の反応を促進する触媒を作用させるリアクタを提供する。リアクタは、反応流体が流通する複数の反応用流路を並列状に区画するパーティションと、複数の反応用流路の各々に配設され、触媒を各々有する複数の触媒構造体とを有し、パーティションは、複数の反応用流路を相互に連通させる連通部を有する。
2015037597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応体を有する反応流体に、前記反応体の反応を促進する触媒を作用させるリアクタであって、
前記反応流体が流通する複数の反応用流路を並列状に区画するパーティションと、
前記複数の反応用流路の各々に配設され、前記触媒を各々有する複数の触媒構造体と
を有し、前記パーティションは、前記複数の反応用流路を相互に連通させる連通部を有するリアクタ。
【請求項２】
前記パーティションの連通部は、前記反応用流路の入口から出口までの範囲における前記入口側において前記複数の反応用流路が連通するように配置される請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記パーティションは、前記反応流体の流通方向に沿って延伸する１又は複数の隔壁を有し、前記隔壁は、間隙を有するように離間させて配置される少なくとも２つの部分隔壁によって構成され、前記パーティションの連通部は、前記隔壁の間隙を有する請求項１又は２に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記パーティションは、前記反応流体の流通方向に沿って延伸する１又は複数の隔壁を有し、前記パーティションの連通部は、前記隔壁に設けられる切り欠きを有する請求項１又は２に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記パーティションは、前記反応流体の流通方向に沿って延伸する１又は複数の隔壁を有し、前記パーティションの連通部は、前記隔壁に設けられる貫通孔を有する請求項１又は２に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記複数の触媒構造体の各々は、前記反応用流路を前記反応流体の流通方向に沿って区分して、複数の並列する部分流路に区画する本体部を有し、前記本体部は、前記パーティションの連通部に対応して、前記複数の部分流路を相互に連通させる連通部を有する請求項１〜５の何れか１項に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記本体部は、間隙を有するように離間させて配置される少なくとも２つの部分によって構成され、前記本体部の連通部は、前記本体部の間隙を有する請求項６に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記本体部の連通部は、前記本体部に設けられる切り欠きを有する請求項６に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記本体部の連通部は、前記本体部に設けられる貫通孔を有する請求項６に記載のリアクタ。
【請求項１０】
前記本体部は、１つ以上の平行な溝及び隆起を形成するように屈曲した薄板材で構成されて、前記複数の部分流路の各々を、前記反応流体の流通方向に垂直な断面が矩形になるように区画し、前記本体部の連通部は、前記薄板材の溝を形成する部分及び隆起を形成する部分の少なくとも一方に設けられる切り欠きを有する請求項６に記載のリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応体を含んだ流体である反応流体を用いて化学反応を遂行すると共に、反応流体に触媒構造体を作用させて反応を促進させるリアクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクタは、反応体を含んだガス状又は液状の流体を加熱又は冷却して反応体の反応を進行させる化学反応装置として知られている。流体の流路断面の１辺が数ｍｍ程度であるリアクタや、１辺が１ｍｍ未満のマイクロリアクタ等の微少な空間を反応場とするリアクタ（コンパクトリアクタ）は、単位体積あたりの比表面積が大きいため、伝熱効率が高く、反応速度や収率を向上させることができる。また、対流や拡散態様を任意に構成することで迅速混合や能動的に濃度分布をつける制御が可能であることから、反応を精密に制御することが可能となる。【０００３】
このようなリアクタでは、１つの入口流路が複数の反応用流路（反応場）に分岐され、分岐された複数の反応側流路が１つの出口流路に集合されるように構成されている。また、複数の反応用流路は並行して設けられており、各反応側流路内には触媒が配されている。従って、入口流路に導入された流体（反応流体）に含まれる反応体は、複数の反応用流路において反応が進行して反応生成物となり、出口流路を通じて外部に排出されることとなる。【０００４】
反応用流路内に触媒を配する技術として、平板形状の金属板に触媒を担持させて、この触媒を担持した金属板を反応用流路の全長に亘って設置することで、反応用流路全域に亘って触媒が均一に配されるようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４４９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような複数の反応用流路が並行して設置されるリアクタでは、入口流路から分配される流量分布（又は濃度分布）が反応用流路の各々において維持されて出口流路まで導かれることとなる。この場合、入口流路から分配される流量分布に偏りがあると、相対的に流量の大きい反応用流路における反応効率と、相対的に流量の小さい反応用流路における反応効率とに差が生じ、リアクタ全体の反応効率が低下してしまう。【０００７】
また、相対的に流量の大きい反応用流路において、触媒表面に炭素が析出（コーキングが発生）して、触媒活性が低下したり触媒が劣化するおそれがある。触媒の活性が低下した反応用流路では、反応効率が著しく低下して、この反応用流路の使用が困難となるため、リアクタ全体としての反応効率は低下してしまう。【０００８】
さらに、入口流路に導入された反応流体にダストが混入していると、ダストによって一部の反応用流路が閉塞されてしまう場合がある。この場合、閉塞された反応用流路には反応流体が流通されなくなるので、この反応用流路は使用不可能となり、リアクタ全体の反応効率が低下してしまう。【０００９】
本発明は、このような課題を解決し、リアクタ全体としての反応流体の反応効率が低下することを抑制可能なリアクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、リアクタは、反応体を有する反応流体に、前記反応体の反応を促進する触媒を作用させるリアクタであって、前記反応流体が流通する複数の反応用流路を並列状に区画するパーティションと、前記複数の反応用流路の各々に配設され、前記触媒を各々有する複数の触媒構造体とを有し、前記パーティションは、前記複数の反応用流路を相互に連通させる連通部を有する。【００１１】
上記パーティションの連通部は、前記反応用流路の入口から出口までの範囲における入口側において前記複数の反応用流路が連通するように配置されるとよい。【００１２】
上記パーティションは、前記反応流体の流通方向に沿って延伸する１又は複数の隔壁を有し、前記隔壁は、間隙を有するように離間させて配置される少なくとも２つの部分隔壁によって構成され、前記パーティションの連通部は、前記隔壁の間隙を有するように構成してもよい。【００１３】
或いは、前記パーティションの連通部は、前記隔壁に設けられる切り欠きを有するように構成してもよい。【００１４】
或いは、前記パーティションの連通部は、前記隔壁に設けられる貫通孔を有するように構成してもよい。【００１５】
上記複数の触媒構造体は、各々、前記反応用流路を前記反応流体の流通方向に沿って区分して、複数の並列する部分流路に区画する本体部を有し、前記本体部は、前記パーティションの連通部に対応して、前記複数の部分流路を相互に連通させる連通部を有するように構成するとよい。この構成において、前記本体部は、間隙を有するように離間させて配置される少なくとも２つの部分によって構成され、前記本体部の連通部は、前記本体部の間隙を有するようにしてもよい。【００１６】
或いは、前記本体部の連通部は、前記本体部に設けられる切り欠きを有するように構成してもよい。【００１７】
或いは、前記本体部の連通部は、前記本体部に設けられる貫通孔を有するように構成してもよい。【００１８】
又、前記本体部は、１つ以上の平行な溝及び隆起を形成するように屈曲した薄板材で構成されて、前記複数の部分流路の各々を、前記反応流体の流通方向に垂直な断面が矩形になるように区画し、前記本体部の連通部は、前記薄板材の溝を形成する部分及び隆起を形成する部分の少なくとも一方に設けられる切り欠きを有するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、触媒の局所的な活性低下や劣化に起因する反応流体の反応効率の低下を抑制し、触媒の使用率を可能な限り高く維持して触媒交換の頻度を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】リアクタの基本的な構成を説明するための図である。
【図２】本発明に係るリアクタの一実施形態における反応用流路群および熱媒体流路群を説明するための図である。
【図３】図２の実施形態における連通部の機能を説明するための図である。
【図４】本発明に係るリアクタの第１変形例における構成を説明する図である。
【図５】本発明に係るリアクタの第２変形例における構成を説明する図である。
【図６】本発明に係るリアクタの第３変形例における構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。尚、本願明細書及び図面において、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２２】
（リアクタ１００）
図１は、リアクタの基本的な構成を説明するための図であり、本発明のリアクタの一実施形態は、図１のリアクタ１００の構成に基づいて、図２に示すような改良を加えた構成を有する。図１において、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図示の通り、各々、反応流体の流通方向及びそれに垂直な水平方向、並びに、鉛直方向として規定している。
【００２３】
図１に示すように、リアクタ１００は、複数の長方形の伝熱壁１１０（図２及び４〜６では、１１０ａ，１１０ｂで示す）を水平に配置して、予め定められた間隔離隔して鉛直方向に積層した構造となっている。リアクタ１００は、天面１０２、側壁板１１４、反応流体導入部１２０及び反応流体排出部１２２を有し、これらの部材は、積層された伝熱壁１１０間の空間を内部に包み込むように、上面及び側面を囲む筺体様の構造を形成する。更に、リアクタ１００の側壁板１１４側の一側面には、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２が付設される。天面１０２、側壁板１１４、反応流体導入部１２０、反応流体排出部１２２、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２は、すべて金属材料（例えば、ステンレス綱（ＳＵＳ３１０、Ｈａｙｎｅｓ（登録商標）２３０）等の耐熱金属）で構成されている。
【００２４】
リアクタ１００は、複数の反応用流路群２１０と複数の熱媒体流路群２２０とが交互に配置された積層構造を有する。具体的には、離間して積み重ねられた伝熱壁１１０の間に区画される複数の並行した層状空間が形成され、これらに反応用流路群２１０と熱媒体流路群２２０とが交互に設けられる。図１（ａ）に示すように、１つの熱媒体流路群２２０は、複数の熱媒体流路２２２で構成される。又、図１（ｂ）に示すように、１つの反応用流路群２１０は、複数の反応用流路２１２で構成され、各々の反応用流路２１２には、後述する触媒構造体（図１においては図示を省略）が設けられている。尚、図１（ｂ）は、区分された反応用流路２１２が途中で連通することなく独立しているように記載されるが、本発明においては、この点について改良を加え、その具体的な構成については、図２〜図６を参照して後述する。
反応流体導入部１２０及び反応流体排出部１２２は、各々、円柱周面状に湾曲した側壁を有する部分円筒形状を有し、これらと積層された伝熱壁１１０との間に、反応流体の導入及び排出用の空間が各々形成される。積層された伝熱壁１１０の反応流体導入部１２０側末端及び反応流体排出部１２２側末端において、熱媒体流路群２２０が配される層状空間は、閉鎖板１１６によって閉止されるが、反応用流路群２１０が配される層状空間は解放されるように孔２１０ａが形成される。従って、反応用流路群２１０は、孔２１０ａを介して、反応流体導入部１２０及び反応流体排出部１２２の内側の空間と連通する。
また、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２は、側部に鉛直方向の開口を有する中空構造を有し、リアクタ１００への熱媒体の供給及び回収が、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２の中空部を介して行われる。このために、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２が設けられる側の側壁板１１４は、一層おきに両端において欠損するように短く設定されて、熱媒体流路群２２０の空間が解放される孔２２０ａが両端に形成される。従って、熱媒体流路群２２０は、孔２２０ａを介して熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２の中空部と連通する。
【００２５】
上述のようなリアクタ１００を製造するには、反応用流路群２１０及び熱媒体流路群２２０の一方を形成した伝熱壁１１０を交互に積層すると共に、各々を側壁板１１４及び閉鎖板１１６を介して接合し、天面１０２を積層した伝熱壁１１０の上部に接合する。そして、反応流体導入部１２０、反応流体排出部１２２、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２を、積層された伝熱壁１１０にそれぞれ接合することによってリアクタ１００が組み立てられる。リアクタ１００を製造する際に用いる接合方法に限定はないが、例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接や拡散接合が利用できる。
【００２６】
上述のリアクタ１００の構成において、熱媒体導入部１３０から熱媒体が導入されると、図１（ａ）中に実線の矢印で示すように、熱媒体は、熱媒体流路群２２０を流通した後に、熱媒体排出部１３２から排出される。また、反応流体導入部１２０から反応流体（反応体を有する流体）が導入されると、図１（ｂ）に破線の矢印で示すように、反応流体は、反応用流路群２１０を流通し、反応流体排出部１２２から排出される。尚、図１に示すように、本実施形態において、反応用流路群２１０を流通する反応流体と熱媒体流路群２２０を流通する熱媒体とは、対向流の関係となっている。
【００２７】
このように、反応用流路群２１０と熱媒体流路群２２０とは、伝熱壁１１０によって区画されるので、熱媒体流路群２２０を流通する熱媒体は、伝熱壁１１０を介して、反応用流路群２１０を流通する反応流体と熱交換する。反応用流路群２１０において吸熱反応を行う場合は、熱媒体流路群２２０の熱媒体は、反応用流路群２１０を流通する反応流体に熱を供給（加熱）し、反応用流路群２１０において発熱反応を行う場合は、熱媒体流路群２２０の熱媒体は、反応用流路群２１０を流通する反応流体を除熱（冷却）するように、熱媒体の温度が調整される。
【００２８】
吸熱反応としては、例えば、下記化学式（１）に示すメタンの水蒸気改質反応や、化学式（２）に示すメタンのドライリフォーミング反応などが挙げられる。
ＣＨ4  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ３Ｈ2  ＋  ＣＯ    ----化学式（１）
ＣＨ4  ＋  ＣＯ2  →  ２Ｈ2  ＋  ２ＣＯ    ----化学式（２）
【００２９】
また、発熱反応としては、例えば、下記化学式（３）に示すシフト反応や、化学式（４）に示すメタネーション反応、化学式（５）に示すＦＴ（Fischer tropsch）合成反応などが挙げられる。
ＣＯ  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2  ＋  Ｈ2    ----化学式（３）
ＣＯ  ＋  ３Ｈ2  →  ＣＨ4  ＋  Ｈ2Ｏ    ----化学式（４）
（２ｎ＋１）Ｈ2  ＋  ｎＣＯ  →  ＣnＨ2n+2  ＋  ｎＨ2Ｏ  ----化学式（５）
【００３０】
リアクタの反応用流路群２１０へ供給される反応流体として、上記化学式で例示するようなリアクタで遂行する化学反応に参加する物質（つまり、反応体）によって組成される流体、又は、反応体と反応に関与しない気体キャリアとで組成される流体が好適に使用される。気体キャリアは、遂行する化学反応を考慮して、不活性ガスや低反応性の気体状物質（リアクタ内の温度において）から適正な物質を選択できる。
本発明においては、熱媒体流路群２２０に供給される熱媒体として、リアクタの構成素材を腐食させない気体物質が好適に使用できる。熱媒体として気体物質を使用する構成は、液体媒体を使用する場合と比較して、取り扱いが容易である。
【００３１】
このように、リアクタ１００は、反応場となる反応用流路群２１０（反応用流路２１２）と、熱媒体が流通する熱媒体流路群２２０（熱媒体流路２２２）とが、伝熱壁１１０を介して並行するように設けられ、反応用流路群２１０を流通する反応流体と熱媒体流路群２２０を流通する熱媒体とが熱交換を行うように構成される。これにより、反応用流路群２１０において反応流体の反応（吸熱反応、発熱反応）を効率良く行うことができる。
【００３２】
（反応用流路群２１０、熱媒体流路群２２０）
次に、本発明のリアクタにおける反応用流路群２１０及び熱媒体流路群２２０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、１つの熱媒体流路群２２０を示し、図２（ｂ）は、１つの反応用流路群２１０を示し、図２（ｃ）は触媒構造体３００が装填された反応用流路群２１０を示す。図２においては、熱媒体流路群２２０と反応用流路群２１０との区別を理解し易くするために、図１の伝熱壁１１０を伝熱壁１１０ａ及び伝熱壁１１０ｂに区別して記載する。又、図２（ｂ）においては、反応用流路群２１０への触媒構造体３００の装填を説明するために、１つの触媒構造体３００を記載する。図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の規定は、図１と同様であり、この規定は、以下に説明する図４〜図６においても同様である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、熱媒体流路群２２０は、各々、底面が伝熱壁１１０ａで区画され、熱媒体流路群２２０の上面は天面１０２もしくは伝熱壁１１０ｂで区画される。伝熱壁１１０ａの四方の端部には、リアクタ１００の側壁を構成する二つの側壁板１１４と、熱媒体流路群２２０の反応流体導入部１２０側及び反応流体排出部１２２側を遮断するための１対の閉鎖板１１６とが立設されている。従って、反応流体導入部１２０から導入される反応流体は、閉鎖板１１６によって、熱媒体流路群２２０への混入が防止される。リアクタ１００内において、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間の層状空間を複数の並行する空間に区分して熱媒体流路２２２を区画するためのパーティションが伝熱壁１１０ａ上に設けられる。具体的には、この実施形態では、パーティションは、層状空間の各々に設けられる６つの平行な隔壁１１２で構成され、６つの隔壁１１２は、伝熱壁１１０ａ上に立設されて、側壁板１１４間に７つの熱媒体流路２２２を区画すると共に、上面の伝熱壁１１ｂを支持して伝熱壁１１０ａ，１１ｂ間の間隔を保持している。
【００３４】
また、２つの側壁板１１４のうち、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２が接合される側の側壁板１１４は、両端に欠損１１４ａが生じるように伝熱壁１１０ａより短く設定され、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂが積層されたときに、欠損１１４ａが孔２２０ａを形成する。従って、熱媒体導入部１３０から導入される熱媒体は、孔２２０ａを介して熱媒体流路群２２０内へ流入し、熱媒体流路群２２０内から孔２２０ａを介して熱媒体排出部１３２へ流出する。熱媒体流路群２２０へ流入する熱媒体は、各熱媒体流路２２を流通する。つまり、隔壁１１２の一端で分岐して、隔壁１１２及び側壁板１１４の間を熱媒体導入部１３０側から熱媒体排出部１３２側へ平行に流通して、隔壁１１２の他端を経て合流し、この後、熱媒体流路群２２０から流出する。隔壁１１２（パーティション）は、側壁板１１４より短く、熱媒体流路群２２０を構成する熱媒体流路２２２は、両端のみにおいて統合される個々に独立した平行な流路となる。
上述の熱媒体流路群２２０の構成は、図１（ａ）に記載される構成と同様である。
【００３５】
他方、反応用流路群２１０は、図２（ｂ）に示すように、底面が伝熱壁１１０ｂで区画され、反応用流路群２１０の上面は、伝熱壁１１０ａで区画される。リアクタ１００内において、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間の層状空間を複数の並行な空間に区分して反応用流路２１２を並列状に区画するためのパーティションが伝熱壁１１０ｂ上に設けられる。反応用流路群２１０のパーティションは、伝熱壁１１０ｂ上に立設される６つの平行な隔壁１１２で構成され、側壁板１１４間を区分して７つの反応用流路２１２を区画すると共に、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間の間隙を保持するように伝熱壁１１０ａを支持する。パーティションを構成する隔壁１１２の数は、（反応用流路２１２の数−１）であり、複数の反応用流路２１２を区画する隔壁１１２の数は、１又は複数となる（この点は、熱媒体流路群２２０のパーティションでも同様である）。図２の実施形態において、反応用流路群２１０のパーティションを構成する各々の隔壁１１２は、途中に少なくとも１つの間隙を有するように、分割して離隔配置された少なくとも２つの部分隔壁によって構成される。これに関しては後に詳細に説明する。
【００３６】
熱媒体流路群２２０が設けられる伝熱壁１１０ａと異なり、反応用流路群２１０が設けられる伝熱壁１１０ｂ上には閉鎖板１１６が設けられないので、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂが積層された状態において、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間の間隙１１４ｂは、孔２１０ａを形成する。つまり、側壁板１１４間の空間の両端は解放され、反応用流路群２１０は、反応流体導入部１２０の内側の空間及び反応流体排出部１２２の内側の空間と連通する。故に、反応流体導入部１２０から供給される反応流体は、孔２１０ａ（入口２１４）を介して反応用流路群２１０内へ導入されて反応が進行し、反応生成物が生成した反応流体は、反応用流路群２１０から孔２１０ａ（出口２１６）を介して反応流体排出部１２２の外へ排出される。反応用流路群２１０に流入する反応流体は、各反応用流路２１２を流通する。つまり、隔壁１１２の一端で分岐して、隔壁１１２及び側壁板１１４の間を反応流体導入部１２０側から反応流体排出部１２２側へ平行に流通して、隔壁１１２の他端を経て合流し、この後、反応用流路群２１０から流出する。隔壁１１２（パーティション）は、側壁板１１４より短く、反応用流路群２１０を構成する反応用流路２１２は、隔壁１１２によって個々に独立すると共に両端において統合される平行な流路となる。但し、これらの反応用流路２１２を途中で局所的に相互に連通させる連通部３５０がパーティションに設けられる。これについて、以下に説明する。
【００３７】
図２（ｂ）の実施形態においては、反応用流路２１２を区画する各々の隔壁１１２は、複数（ここでは、２つ）に分割された部分隔壁によって構成され、これらは、反応流体の流通方向（図２（ｂ）、（ｃ）中のＸ軸方向）に沿って連設されると共に、これらの間に間隙２３０が形成されるように離隔して配置される。従って、隣接する反応用流路２１２同士が、隔壁１１２の間隙２３０において連通する。６つの隔壁１１２における間隙２３０の位置は、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に一列に連なる。これらの間隙２３０によってパーティションの連通部３５０が構成され、連通部３５０において、反応用流路２１２は互いに連通する。このように反応用流路群２１０に連通部３５０を設けることによって、反応用流路２１２間の相互の流通が局所的に生じるが、連通部３５０以外の部分において、隔壁１１２による各反応用流路２１２の分離独立は維持される。連通部３５０の位置は、反応用流路２１２の入口２１４から出口２１６までの範囲における入口２１４側において反応用流路２１２が相互に連通するように設定される。より具体的には、反応流体が分岐して流通する範囲において、反応用流路２１２の出口側分岐点より入口側分岐点の方が近くなる位置に間隙２３０が設けられる。連通部３５０の機能については後述する。
【００３８】
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、反応用流路２１２内には、各々、反応流体の反応を促進させるための触媒を有する触媒構造体３００が配設されている。触媒構造体３００において、触媒は、本体部３１０の表面に担持され、反応流体が触媒構造体３００と接触することにより、本体部３１０表面の触媒によって反応体の化学反応が促進される。本体部３１０は、１つ以上の平行な溝及び隆起を形成するようにコルゲート形状に屈曲した金属製の薄板材で構成され、触媒構造体３００を反応用流路２１２へ装填した状態において、本体部３１０は、反応用流路２１２を反応流体の流通方向に沿って区分して、並列する複数の部分流路を区画する。具体的には、本体部３１０は、伝熱壁１１０ａに沿った頂部３２２（隆起した上面部）と、伝熱壁１１０ｂに沿った底部３２４（陥没した底面部）と、隔壁１１２に沿った側壁部３２６と、頂部３２２及び底部３２４を交互に接続する、隔壁１１２に平行な区画壁部３２８とを有し、それらの両端に側壁部３２６が位置する。これらの各部は、反応流体の流通方向に沿って延伸し、隔壁１１２と同じ長さに設けられる。反応用流路２１２へ触媒構造体３００を装填した状態において、本体部３１０の区画壁部３２８は、反応用流路２１２を、反応流体の流通方向に垂直な断面が矩形（この実施形態では長方形）の複数の並列する部分流路に区分し、部分流路の幅（Ｙ軸方向）は、頂部３２２及び底部３２４の幅に相当する。
このような本体部３１０は、隔壁１１２と同じ長さの薄板材に対して、垂直に屈曲する曲げ加工を行うことによって得られ、例えば、薄板材の一側から曲げ加工を繰り返して上記各部を順次形成することによって、図２（ｂ）のように折り畳まれたコルゲート形状に成形される。この際、頂部３２２及び底部３２４の幅の合計が反応用流路２１２の幅に実質的に等しくなるように、頂部３２２及び底部３２４の数及び幅（Ｙ軸方向）を設定し、側壁部３２６及び区画壁部３２８の幅が反応用流路２１２の高さ（Ｚ軸方向）に実質的に等しくなるように構成することによって、装填された触媒構造体３００が反応用流路２１２内に密接固定される。
【００３９】
本体部３１０を構成する薄板材は、入手可能な耐熱金属製のものから本発明に適したものを適宜選択して利用することができ、上述のような成形加工が可能で、触媒の担持が可能なものが選択される。耐熱金属としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）等の金属の１種又は複数種を主成分とする耐熱合金があり、例えば、Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）等の耐熱合金製の薄板材で本体部３１０を構成すると好ましい。
【００４０】
触媒は、主成分として活性金属を有し、本体部３１０の表面に担持される。触媒を構成する活性金属は、リアクタ１００で遂行する反応に基づいて、反応促進に適したものが適宜選択される。活性金属としては、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）等が挙げられ、このような金属から１種、又は、反応促進に有効である限り、複数種を組み合わせて使用してもよい。触媒を本体部３１０に良好に担持するために、必要に応じて、本体部３１０の表面に担体を層状に設ける処理を施すことができる。触媒の担持方法については、既存の技術を利用して行うことができ、使用する触媒に応じて適切な方法を周知の手法から適宜選択すればよい。担体は、リアクタ１００で遂行する反応を考慮して、反応の遂行を阻害せず耐久性を有するものが適宜選択される。担体としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）、ＴｉＯ2（チタニア）、ＺｒＯ2（ジルコニア）、ＣｅＯ2（セリア）、ＳｉＯ2（シリカ）等の金属酸化物が挙げられ、１種又は複数種を選択して使用することができる。
【００４１】
図２（ｂ）、（ｃ）に示す実施形態において、各々の触媒構造体３００の本体部３１０は、反応流体の流通方向（図２（ｂ）、（ｃ）中のＸ軸方向）に沿って連設される複数（ここでは、２つ）に分割された部分体によって構成されている。これらの部分体は、間に間隙３３０が形成されるように離隔して配置され、本体部３１０の区画壁部３２８、側壁部３２６によって区画される反応用流路２１２の部分流路が、部分体間の間隙３３０において互いに連通するように構成される。７つの触媒構造体３００に設けられる７つの間隙３３０は、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に一列に連なり、これらの間隙３３０によって本体部３１０の連通部が構成される。
このように触媒構造体３００の本体部３１０に連通部を設けることによって、各反応用流路２１２における部分流路間の相互流通及び反応用流路２１２と外部との流通が局所的に生じるが、連通部以外の部分においては、部分流路は各々独立する。本体部３１０の間隙３３０の位置及び流通方向（Ｘ軸方向）の長さは、隔壁１１２の間隙２３０と実質的に一致するように設けられる。つまり、本体部３１０の連通部は、パーティションの連通部３５０に対応して、部分流路及び間隙２３０（パーティションの連通部）を相互に連通させるように配置されるので、本体部３１０の連通部とパーティションの連通部３５０とが反応用流路群２１０を真っ直ぐに貫くように配される。
【００４２】
このように、隔壁１１２における間隙２３０及び本体部３１０における間隙３３０の位置を、間隙２３０と間隙３３０とが連なるように設定することによって、触媒構造体３００の本体部３１０の連通部は、パーティションの連通部３５０に統合され、パーティションの連通部３５０における反応用流路２１２間の連通は、触媒構造体３００によって阻害されず、本体部３１０の連通部を通じて十分な相互連通が達成される。従って、複数の反応用流路２１２及び各反応用流路２１２の部分流路が、相互に良好に連通する。
【００４３】
図３は、連通部３５０の機能を説明するための、反応用流路群２１０の上面図であり、図３（ａ）は、連通部３５０を有する反応用流路群２１０を示し、図３（ｂ）は、比較のために、連通部３５０がない反応用流路群１０を示す。尚、理解を容易にするために、図３においては触媒構造体３００の記載を省略する。
【００４４】
上述したように、隔壁１１２は、伝熱壁１１０ｂ上に立設されて伝熱壁１１０ａを支持し、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間を遮断するように形成される（図１、図２参照）。このため、連通部３５０がない図３（ｂ）の反応用流路群１０においては、反応用流路１２ａ〜１２ｇの１つに導入された反応流体は、導入された反応用流路のみを流通し、他の反応用流路を流通する反応流体とは混合されない。例えば、反応用流路１２ａに導入された反応流体は、反応用流路１２ａのみを流通し、他の反応用流路１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇの反応流体との混合は生じない。
【００４５】
このため、例えば、図３（ｂ）における反応用流路群１０に導入される反応流体が反応用流路１２ａ〜１２ｇの各々に分岐される際に、流路毎の流量分布（又は濃度分布）に偏りがある場合、反応体と触媒との接触効率等の差に起因して、相対的に流量（濃度）の大きい反応用流路１２の反応効率と、相対的に流量（濃度）が小さい反応用流路１２の反応効率とに差が生じ、リアクタ全体の反応効率は低下し易くなる。
【００４６】
また、反応用流路群１０に導入される反応流体の流路毎の流量分布（又は濃度分布）に偏りがある場合、例えば図３（ｂ）に示すように、反応用流路１２ｄに他の反応用流路１２と比べて相対的に多くの量の反応体が導入されることにより、反応用流路１２ｄの触媒構造体３００の表面に炭素が析出（コーキングが発生）し易くなる可能性がある。触媒構造体３００に炭素が析出すると、触媒は、活性低下や劣化を引き起こし易いので、反応用流路１２ｄにおいて、反応の進行具合が著しく低下したり、実質的に使用不可能となり、結果としてリアクタ全体の反応効率が低下する可能性がある。
【００４７】
或いは、図３（ｂ）の構成において反応流体にダストが混入した場合、例えば、反応用流路１２ｄがダストによって閉塞されると、反応用流路１２ｄには反応流体が流通されず、使用不可能となるため、リアクタ全体の反応効率が低下する。
【００４８】
これに対し、図３（ａ）に示すような本発明に係る反応用流路群２１０は、連通部３５０を有するので、反応用流路群２１０に導入される反応流体において、流路毎の流量分布（濃度分布）に偏りがあっても、連通部３５０を通じて、相対的に流量の大きい反応用流路２１２から相対的に流量の小さい反応用流路２１２へ反応流体が移行することによって流量が均等化したり、隣接する反応用流路間で反応流体が混合されることで反応体が拡散して濃度が均一化することが可能である。つまり、連通部３５０より下流側においては、複数の反応用流路２１２の流量（濃度）を均等（均一）にすることが可能である。従って、反応用流路群２１０内での反応体と触媒との接触効率等のバラツキや、それに伴うコーキングの発生し易さに起因する反応効率の低下が抑制され、ダスト等による閉塞に起因して生じる触媒構造体３００の不使用領域を最小限に抑えられるので、リアクタ１００全体の反応効率の低下を抑制することができる。
【００４９】
更に、連通部３５０を通じて、反応用流路２１２間で反応流体が混合されることによって、反応用流路２１２を流通する反応流体の流れに乱流を生じることができる。
【００５０】
これにより、反応用流路２１２を流通する反応流体のバルク（反応流体のうち、界面から離れて、触媒構造体３００と触れていない部分）から触媒表面への物質移動係数を大きくすることができ、触媒表面での拡散抵抗を小さくすることが可能となる。従って、反応流体と触媒との接触効率を向上させることができ、反応効率を向上させることが可能となる。
【００５１】
複数の反応用流路２１２において、流量が均等化される、すなわち、流量の偏りがなくなると、触媒構造体３００への炭素の析出し易さを低く抑えることが可能である。これにより、触媒の活性低下及び触媒構造体３００の劣化を抑制することが可能である。
【００５２】
反応流体にダストが混入した場合、複数の反応用流路の何れか（詳細には、触媒構造体３００の本体部３１０によって区画される複数の部分流路の何れか）がダストによって閉塞されると、図３（ａ）の構成においては、閉塞した反応用流路の下流側において反応場として利用不能になる領域は最小限に抑えられる。例えば、反応用流路２１２Ｄがダストによって閉塞されても、反応用流路２１２Ｄ以外の反応用流路２１２（例えば、反応用流路２１２Ｃ、２１２Ｅ）を流通する反応流体は、連通部３５０を通じて、反応用流路２１２Ｄの下流側を流通することが可能である。つまり、連通部３５０より上流側において、反応用流路２１２Ａ〜２１２Ｇの何れが閉塞しても、連通部３５０の下流側においては反応用流路２１２Ａ〜２１２Ｇを全て反応場として利用することが可能であり、図３（ｂ）の構成のように閉塞された反応用流路１２が全長に亘って使用不可能となってしまう事態を回避することができる。
【００５３】
反応流体に混入したダストが反応用流路２１２に流入する場合、ダストによる閉塞は、反応用流路２１２の上流側（図３（ａ）中、左側）、特に入口側分岐点付近において生じ易いと考えられる。従って、上述のような本発明の利点を活用する上で、連通部３５０を、反応用流路２１２の入口２１４から出口２１６までの間における入口２１４側（上流側）に配することが有効である。
【００５４】
連通部３５０において、反応流体が再分配されて下流側における流量の均等化を図ることができ、又、反応体の拡散を促進することができるので、連通部３５０を入口２１４側に配して反応用流路２１２の上流側で反応流体を再分配する構成においては、均等に反応を遂行可能な領域が多くなる（つまり、閉塞が生じた反応用流路２１２において、再分配によって反応を遂行可能な距離が長くなる）。閉塞によって使用不可能となる領域を可能な限り減少させるには、予め、閉塞が生じる頻度の高い範囲を調査し、この範囲の直ぐ下流側に連通部３５０を設けて、連通部３５０が閉塞箇所に近くなるようにすると良い。
【００５５】
また、上述の実施形態では、反応用流路２１２に装填される触媒構造体３００は、２つの部分体に分割された本体部３１０を用いて構成されているため、触媒構造体３００の一部がダストで閉塞されたり、触媒構造体３００の一部がコーキングによって劣化したりした場合に、閉塞された部分のみ、又は、劣化した部分のみを交換することで、触媒構造体３００全体の交換を回避できる。従って、触媒構造体３００を交換する量を最小限に抑えることができ、リアクタの性能調整やメンテナンスに要するコストを低減することが可能となる。
【００５６】
上記の実施形態では、隔壁１１２を複数の部分隔壁に分割して、これらを離隔して配置することによって形成される間隙２３０によって連通部３５０が構成され、触媒構造体３００の本体部３１０についても同様に間隙３３０を形成することによって、反応用流路２１２の部分流路間を連通させる連通部が構成されている。このような構成によって、連通部３５０において、全ての反応用流路２１２の部分流路が、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に真っ直ぐに連通される。つまり、連通部３５０は、反応用流路群２１０を貫通するように直線的に連通させる連通路として構成されて、反応用流路２１２間の完全な相互流通が達成される。しかし、このように作用するパーティションの連通部３５０及び本体部３１０の連通部は、上記の構成には限定されず、様々な変形が可能である。つまり、隔壁１１２及び触媒構造体３００は、複数の部分に分割される必要はない。以下に、図４〜６を参照して、そのような変形例について説明する。
【００５７】
（第１変形例）
図４は、本発明に係るリアクタの連通部に関する第１変形例を説明するための図である。図４（ａ）は、１つの反応用流路群２１０を示し、図４（ｂ）は、触媒構造体４００が装填された反応用流路群２１０を示す。図４（ａ）においては、反応用流路群２１０へ装填される触媒構造体４００を説明するために、１つの触媒構造体４００を記載する。
図４に示すように、第１変形例において、パーティションを構成する隔壁１１２は、各々、図２の実施形態と同様に、複数（ここでは、２つ）に分割された部分隔壁で構成され、隔壁１１２によって、図２と同様に、反応用流路群２１０を構成する反応用流路２１２が区画される。従って、図２と同様に、隔壁１１２の間隙２３０によって、パーティションの連通部４５０が構成される。しかし、触媒構造体４００は分割されず、図２の間隙３３０に代えて、本体部４１０に形成される切り欠き４３０を有する。具体的には、本体部４１０は、図２の本体部３１０と同様に、コルゲート形状に屈曲した薄板材で構成されるが、本体部４１０の上側及び下側に、一定の深さ（Ｚ軸方向）の切り欠き４３０が形成されて、頂部４２２（隆起した上面部）及び底部４２４（陥没した底面部）が局所的に欠損する。これらの切り欠き４３０によって、断面形状が長方形の連通路が、本体部３１０の上側及び下側に、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に真っ直ぐ貫くように構成されて、本体部３１０によって区画された反応用流路２１２の部分流路及び外部が局所的に相互に連通される。触媒構造体４００を反応用流路２１２に装填した状態における切り欠き４３０の位置は、隔壁１１２の間隙２３０と一致し、切り欠き４３０の流通方向（Ｘ軸方向）の長さは、隔壁１１２の間隙２３０と実質的に同じである。従って、切り欠き４３０によって形成される連通路を通じて、反応用流路２１２の部分流路と隔壁１１２の間隙２３０とが相互に連通し、連通部４５０において、全ての反応用流路２１２の部分流路が、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に真っ直ぐに連通される。
【００５８】
（第２変形例）
図５は、本発明に係るリアクタの連通部に関する第２変形例を説明するための図である。図５（ａ）は、１つの反応用流路群２１０を示し、図５（ｂ）は、触媒構造体５２０が装填された反応用流路群２１０を示す。図５（ａ）においては、反応用流路群２１０へ装填される触媒構造体５２０を説明するために、１つの触媒構造体５２０を記載する。
図５に示すように、第２変形例においては、図４の切り欠き４３０と同様の切り欠き５４０が、触媒構造体５２０を構成する本体部５３０の上側のみに形成されると共に、反応用流路２１２を区画する各々の隔壁５１２は分割されずに、切り欠き５１４が各隔壁５１２に形成されている。つまり、パーティションの連通部５５０は、間隙２３０に代えて、隔壁５１２に形成される切り欠き５１４によって構成され、本体部５３０の連通部は、本体部５３０に設けられる切り欠き５４０によって構成される。具体的には、隔壁５１２の上側に、長方形の切り欠き５１４が形成され、触媒構造体５２０の本体部５３０は、図２と同様にコルゲート形状に屈曲した薄板材で構成されるが、頂部５３２（隆起した上面部）が部分的に欠損するように、本体部５３０の上側に一定の深さの切り欠き５４０が設けられる。本体部５３０の切り欠き５４０によって、断面形状が長方形の連通路が、本体部５３０の上側に、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に真っ直ぐ貫くように構成されて、本体部５３０によって区画される反応用流路２１２の部分流路及び外部が局所的に相互に連通される。触媒構造体５２０を反応用流路２１２へ装填した状態において、切り欠き５４０の位置は、隔壁５１２の切り欠き５１４と一致し、切り欠き５４０の流通方向（Ｘ軸方向）の長さ及び深さ（Ｚ軸方向）も、隔壁５１２の切り欠き５１４と実質的に同じである。従って、本体部５３０の切り欠き５４０によって形成される連通路を通じて、反応用流路２１２の部分流路及び切り欠き５１４が相互に連通する。
このように、パーティションの連通部５５０及び本体部３１０の連通部を、切り欠き５１４，５４０で構成することもできる。
【００５９】
（第３変形例）
図６は、本発明に係るリアクタの連通部に関する第３変形例を説明するための図である。図６（ａ）は、１つの反応用流路群２１０を示し、図６（ｂ）は、触媒構造体６２０が装填された反応用流路群２１０を示す。図６（ａ）においては、反応用流路群２１０へ装填される触媒構造体６２０を説明するために、１つの触媒構造体６２０を記載する。
図６に示すように、第３変形例においては、反応用流路群２１０において、反応用流路２１２を区画する隔壁６１２には貫通孔６１４が設けられ、パーティションの連通部６５０は、隔壁６１２の貫通孔６１４によって構成される。又、触媒構造体６２０の本体部６３０にも、隔壁６１２の貫通孔６１４に対応した貫通孔６４０が設けられ、本体部６３０の連通部は貫通孔６４０によって構成される。具体的には、各々の隔壁６１２の上流側（入口２１４側）において、中心軸に沿った長方形の貫通孔６４０が形成され、触媒構造体６２０の本体部６３０は、図２と同様にコルゲート形状に屈曲した薄板材で構成されるが、反応用流路２１２を部分流路に区分する隔壁部に長方形の貫通孔６４０が形成される。本体部６３０の貫通孔６４０によって、断面が長方形の連通路が、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に真っ直ぐ貫くように構成されて、反応用流路２１２の部分流路及び外部が局所的に相互に連通される。触媒構造体６２０を反応用流路２１２へ装填した状態において、貫通孔６４０の位置は、隔壁６１２の貫通孔６１４と一致し、貫通孔６４０の流通方向（Ｘ軸方向）の長さ及び高さ（Ｚ軸方向）も、隔壁６１２の貫通孔６１４と実質的に同じである。従って、本体部６３０の切り欠き６４０によって形成される連通路を通じて、反応用流路２１２の部分流路及び貫通孔６１４が相互に連通する。
このように、パーティションの連通部６５０及び本体部６３０の連通部を、貫通孔６１４，６４０で構成することもできる。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことはいうまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば、上記実施形態及び変形例では、パーティションの連通部３５０，４５０，５５０，６５０が、１箇所に形成される構成について説明したが、連通部３５０、４５０、５５０、６５０を設ける箇所の数に限定はなく、２箇所以上であってもよい。換言すれば、１つの隔壁１１２，５１２，６１２に複数の間隙２３０、切り欠き５１４，５４０、貫通孔６１４があってもよい。
【００６２】
また、図２の実施形態において、連通部３５０を構成する隔壁１１２の間隙２３０と、本体部３１０の間隙３３０とは、大きさ及び流通方向（Ｘ軸方向）の位置が実質的に等しくなるように形成しているが、反応用流路２１２の部分流路と間隙２３０とが互いに連通すれば、間隙２３０，３３０の大きさや位置が異なってもよい。換言すれば、隔壁１１２の間隙２３０と本体部３１０の間隙３３０とが、少なくとも部分的に重なるように形成されればよい。この点は、図４〜図６の変形例においても同様であり、隔壁１１２，５１２，６１２の間隙２３０、切り欠き５１２又は貫通孔６４０と、本体部４１０，５３０，６３０の切り欠き４３０，５４０又は貫通孔６４０とが、大きさ又は流通方向の位置が異なるように形成することも可能である。
【００６３】
また、上記実施形態及び変形例において、パーティションの連通部３５０，４５０，５５０，６５０、及び、触媒構造体３００の本体部３１０における連通部は、間隙、切り欠き及び貫通孔の何れかの形態によって構成されているが、連通部を構成する形態の組み合わせは、図２，図４〜図６に記載される組み合わせに限定されず、適宜組み合わせを変更することができる。例えば、図４において、触媒構造体４００の本体部４１０に、切り欠き４３０の代わりに図６の貫通孔６４０を形成したり、図５又は図６の触媒構造体５２０，６２０を図２の触媒構造体３００に変更して、少なくとも一方の連通部を間隙で構成するようにしてもよい。あるいは、隔壁及び触媒構造体の本体部の何れか一方に切り欠きを形成して、他方に貫通孔を形成することによって連通部を構成しても良い。
【００６４】
また、上記実施形態及び変形例においては、反応用流路群２１０のパーティションに連通部３５０、４５０、５５０、６５０を設けるように構成しているが、このような連通部を熱媒体流路群２２０のパーティションにも設けるように変更してもよい。この変更は、例えば、反応用流路２１２における閉塞やコーキングの発生等に起因して熱媒体流路２２２間での温度差が生じるような場合に、温度差の緩和に有効に作用する。
【００６５】
また、上記実施形態は、反応用流路２１２を流通する反応流体と熱媒体流路２２２を流通する熱媒体とが対向流の関係にある例として説明したが、反応流体と熱媒体とが平行流の関係にあってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態は、熱媒体流路群２２０を流通する熱媒体が気体であるリアクタとして説明したが、本発明は、熱媒体が液体であるリアクタにも適用可能である。
【００６７】
また、上記実施形態は、熱媒体流路群２２０を備えるリアクタ１００として説明したが、本発明は、反応用流路群２１０に設けられる連通部の構成に関するので、熱媒体流路群２２０が構成されないリアクタに本発明を適用可能である。従って、本発明に係るリアクタは、熱媒体流路群２２０の構成がなくてもよい。つまり、熱媒体流路群２２０の構成の代わりに、反応流体を加熱するためのヒータや冷却するためのクーラを伝熱板上に設けて、これらを用いて反応用流路２１２外から反応流体を加熱又は冷却するように変更してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態は、反応用流路群２１０と熱媒体流路群２２０とが交互に積層された積層構造のリアクタとして説明したが、反応用流路群２１０を構成する一層のみを有する単層構造のリアクタであってもよく、積層構造である必要はない。
【産業状の利用可能性】
【００６９】
本発明は、反応体を有する反応流体に触媒を作用させて反応を促進するリアクタに適用して、触媒の交換頻度やメンテナンスの費用が削減可能なリアクタを提供することができる。
【図１】
2015037597.tif 000003
【図２】
2015037597.tif 000004
【図３】
2015037597.tif 000005
【図４】
2015037597.tif 000006
【図５】
2015037597.tif 000007
【図６】
2015037597.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月15日(2016.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
このようなリアクタでは、１つの入口流路が複数の反応用流路（反応場）に分岐され、分岐された複数の反応用流路が１つの出口流路に集合されるように構成されている。また、複数の反応用流路は並行して設けられており、各反応用流路内には触媒が配されている。従って、入口流路に導入された流体（反応流体）に含まれる反応体は、複数の反応用流路において反応が進行して反応生成物となり、出口流路を通じて外部に排出されることとなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図２（ａ）に示すように、熱媒体流路群２２０は、各々、底面が伝熱壁１１０ａで区画され、熱媒体流路群２２０の上面は天面１０２もしくは伝熱壁１１０ｂで区画される。伝熱壁１１０ａの四方の端部には、リアクタ１００の側壁を構成する二つの側壁板１１４と、熱媒体流路群２２０の反応流体導入部１２０側及び反応流体排出部１２２側を遮断するための１対の閉鎖板１１６とが立設されている。従って、反応流体導入部１２０から導入される反応流体は、閉鎖板１１６によって、熱媒体流路群２２０への混入が防止される。リアクタ１００内において、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間の層状空間を複数の並行する空間に区分して熱媒体流路２２２を区画するためのパーティションが伝熱壁１１０ａ上に設けられる。具体的には、この実施形態では、パーティションは、層状空間の各々に設けられる６つの平行な隔壁１１２で構成され、６つの隔壁１１２は、伝熱壁１１０ａ上に立設されて、側壁板１１４間に７つの熱媒体流路２２２を区画すると共に、上面の伝熱壁１１０ｂを支持して伝熱壁１１０ａ，１１０ｂ間の間隔を保持している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、２つの側壁板１１４のうち、熱媒体導入部１３０及び熱媒体排出部１３２が接合される側の側壁板１１４は、両端に欠損１１４ａが生じるように伝熱壁１１０ａより短く設定され、伝熱壁１１０ａ，１１０ｂが積層されたときに、欠損１１４ａが孔２２０ａを形成する。従って、熱媒体導入部１３０から導入される熱媒体は、孔２２０ａを介して熱媒体流路群２２０内へ流入し、熱媒体流路群２２０内から孔２２０ａを介して熱媒体排出部１３２へ流出する。熱媒体流路群２２０へ流入する熱媒体は、各熱媒体流路２２２を流通する。つまり、隔壁１１２の一端で分岐して、隔壁１１２及び側壁板１１４の間を熱媒体導入部１３０側から熱媒体排出部１３２側へ平行に流通して、隔壁１１２の他端を経て合流し、この後、熱媒体流路群２２０から流出する。隔壁１１２（パーティション）は、側壁板１１４より短く、熱媒体流路群２２０を構成する熱媒体流路２２２は、両端のみにおいて統合される個々に独立した平行な流路となる。
上述の熱媒体流路群２２０の構成は、図１（ａ）に記載される構成と同様である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
（第３変形例）
図６は、本発明に係るリアクタの連通部に関する第３変形例を説明するための図である。図６（ａ）は、１つの反応用流路群２１０を示し、図６（ｂ）は、触媒構造体６２０が装填された反応用流路群２１０を示す。図６（ａ）においては、反応用流路群２１０へ装填される触媒構造体６２０を説明するために、１つの触媒構造体６２０を記載する。
図６に示すように、第３変形例においては、反応用流路群２１０において、反応用流路２１２を区画する隔壁６１２には貫通孔６１４が設けられ、パーティションの連通部６５０は、隔壁６１２の貫通孔６１４によって構成される。又、触媒構造体６２０の本体部６３０にも、隔壁６１２の貫通孔６１４に対応した貫通孔６４０が設けられ、本体部６３０の連通部は貫通孔６４０によって構成される。具体的には、各々の隔壁６１２の上流側（入口２１４側）において、中心軸に沿った長方形の貫通孔６４０が形成され、触媒構造体６２０の本体部６３０は、図２と同様にコルゲート形状に屈曲した薄板材で構成されるが、反応用流路２１２を部分流路に区分する隔壁部に長方形の貫通孔６４０が形成される。本体部６３０の貫通孔６４０によって、断面が長方形の連通路が、反応流体の流通方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に真っ直ぐ貫くように構成されて、反応用流路２１２の部分流路及び外部が局所的に相互に連通される。触媒構造体６２０を反応用流路２１２へ装填した状態において、貫通孔６４０の位置は、隔壁６１２の貫通孔６１４と一致し、貫通孔６４０の流通方向（Ｘ軸方向）の長さ及び高さ（Ｚ軸方向）も、隔壁６１２の貫通孔６１４と実質的に同じである。従って、本体部６３０の貫通孔６４０によって形成される連通路を通じて、反応用流路２１２の部分流路及び貫通孔６１４が相互に連通する。
このように、パーティションの連通部６５０及び本体部６３０の連通部を、貫通孔６１４，６４０で構成することもできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、図２の実施形態において、連通部３５０を構成する隔壁１１２の間隙２３０と、本体部３１０の間隙３３０とは、大きさ及び流通方向（Ｘ軸方向）の位置が実質的に等しくなるように形成しているが、反応用流路２１２の部分流路と間隙２３０とが互いに連通すれば、間隙２３０，３３０の大きさや位置が異なってもよい。換言すれば、隔壁１１２の間隙２３０と本体部３１０の間隙３３０とが、少なくとも部分的に重なるように形成されればよい。この点は、図４〜図６の変形例においても同様であり、隔壁１１２，５１２，６１２の間隙２３０、切り欠き５１４又は貫通孔６４０と、本体部４１０，５３０，６３０の切り欠き４３０，５４０又は貫通孔６４０とが、大きさ又は流通方向の位置が異なるように形成することも可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、上記実施形態及び変形例において、パーティションの連通部３５０，４５０，５５０，６５０、及び、触媒構造体３００，４００，５２０又は６２０の本体部３１０，４１０，５３０又は６３０における連通部は、間隙、切り欠き及び貫通孔の何れかの形態によって構成されているが、連通部を構成する形態の組み合わせは、図２，図４〜図６に記載される組み合わせに限定されず、適宜組み合わせを変更することができる。例えば、図４において、触媒構造体４００の本体部４１０に、切り欠き４３０の代わりに図６の貫通孔６４０を形成したり、図５又は図６の触媒構造体５２０，６２０を図２の触媒構造体３００に変更して、少なくとも一方の連通部を間隙で構成するようにしてもよい。あるいは、隔壁及び触媒構造体の本体部の何れか一方に切り欠きを形成して、他方に貫通孔を形成することによって連通部を構成しても良い。
【国際調査報告】
2015037597.tif 000009
2015037597.tif 000010
2015037597.tif 000011
2015037597.tif 000012