(57)【要約】  【課題】  反応媒体を安定して反応させることができる反応装置を提供すること。  【解決手段】  高温部１ａと低温部１ｂとを有する基体２と、前記高温部１ａと前記低温部１ｂとを連通するとともに、前記低温部１ｂから前記高温部１ａへ反応媒体が流動する第１流路２ａと、前記高温部１ａと前記低温部１ｂとの間に設けられ、冷媒が流動する第２流路３ａと、を備えたものである。  また、好ましくは、前記反応媒体は、前記低温部１ｂで、複数の異なる媒体が合流することで構成されることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温部と低温部とを有する基体と、
前記高温部と前記低温部とを連通するとともに、前記低温部から前記高温部へ、又は前記高温部から前記低温部へ反応媒体が流動する第１流路と、
前記高温部と前記低温部との間に設けられ、冷媒が流動する第２流路と、
を備えた反応装置。
【請求項２】
前記反応媒体は、前記低温部で、複数の異なる媒体が合流することで構成されることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記基体は、前記高温部と前記低温部との間に切欠き部を設けてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反応装置。
【請求項４】
板状体の前記基体を、その厚み方向に複数積層してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反応装置。
【請求項５】
前記第２流路は、前記積層体の一主面から他主面方向へ連続して形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記第２流路は、蛇行して形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の反応装置。
【請求項７】
前記基体は、セラミックからなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流れる流路を内部に有する反応装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小な流路内で複数流体の混合を行なう微小混合デバイス（マイクロミキサ）や、化学、生化学、物理化学反応を行なう微小反応デバイス（マイクロリアクタ）等のマイクロデバイスにおいて、基体に流体を加熱するヒーターを内蔵するものがあった。
【０００３】
このようなヒーターが内蔵されたマイクロデバイスにおいて、内部で異なる温度が維持できるように、内部空洞を設けることによりヒーター付近の熱絶縁を行なうものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００２−５２７２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロデバイスに設けられた内部空洞では、一部では断熱が行なわれ易くなるものの、ヒーターで発生する熱が、内部空洞を迂回してマイクロデバイス内に伝熱するため、期待される反応結果を安定して得ることができないという問題があった。特に、長時間ヒーターを運転すれば、マイクロデバイス自体に熱が蓄積され、所望の温度で流体を反応させることが困難である。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、反応媒体を安定して反応させることができる反応装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１にかかる反応装置は、高温部と低温部とを有する基体と、前記高温部と前記低温部とを連通するとともに、前記低温部から前記高温部へ、又は前記高温部から前記低温部へ反応媒体が流動する第１流路と、前記高温部と前記低温部との間に設けられ、冷媒が流動する第２流路と、を備えたものである。
【０００７】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記反応媒体は、前記低温部で、複数の異なる媒体が合流することで構成されることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１又は請求項２に記載の反応装置であって、前記基体は、前記高温部と前記低温部との間に切欠き部を設けてなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反応装置であって、板状体の前記基体を、その厚み方向に複数積層してなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の反応装置であって、前記第２流路は、前記積層体の一主面から他主面方向へ連続して形成されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の反応装置であって、請求項５に記載の反応装置であって、前記第２流路は、蛇行して形成されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項７にかかる発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の反応装置であって、前記基体は、セラミックからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の反応装置は、高温部と低温部とを有する基体と、前記高温部と前記低温部とを連通するとともに、前記低温部から前記高温部へ、又は前記高温部から前記低温部へ反応媒体が流動する第１流路と、前記高温部と前記低温部との間に設けられ、冷媒が流動する第２流路と、を備えている。上記構成によれば、低温部から高温部へ反応媒体が流動する場合は、高温部から低温部への伝熱を、第２流路を流動する冷媒によって抑制し、反応媒体が低温部で反応してしまう不具合を抑制できるとともに、高温部にて反応媒体の反応を促進させることができるため、従来よりも反応生成物の純度を高く、短時間で生成することができる。また、低温部の温度よりも低い温度の冷媒としたときには、低温部の温度を所望の温度で維持し易くなり、反応媒体が低温部で反応してしまう不具合をさらに抑制できる。逆に、高温部から低温部へ反応媒体が流動する場合も、高温部から低温部への伝熱を、第２流路を流動する冷媒によって抑制することから、低温部において安定した反応生成物を得ることができる。
【００１４】
また、前記反応媒体は、前記低温部で、複数の異なる媒体が合流することで構成されることが好ましく、媒体の混合が合流部位で瞬時に行なわれるため、一方の媒体が他方の過剰な媒体と混合するバッチ反応と比較して、より安定した反応媒体を提供することができる。また、複数の異なる媒体を使用しても、低温部で反応させずに維持することができるため、複雑な反応媒体を構成する場合でも有効である。
【００１５】
また、前記基体は、前記連通部の周囲に切欠き部を設けてなることが好ましく、高温部から低温部への伝熱により反応媒体が熱を受けることをより一層抑制することができる。
【００１６】
また、板状体の前記基体を、その厚み方向に複数積層してなることが好ましく、反応媒体を反応させて大量の反応生成物を生産することができる。
【００１７】
また、前記第２流路は、前記積層体の一主面から他主面方向へ連続して形成されてなることが好ましく、簡便な構成で一度に大量の基体に対して高温部から低温部への伝熱を抑制することができる。
【００１８】
また、前記第２流路は、蛇行して形成されてなることが好ましく、第２流路の距離が直線状のものよりも長いため、冷媒による熱遮断効果をより一層得ることができる。
【００１９】
また、前記基体は、セラミックからなることが好ましく、耐薬品性に優れ、長期使用に適した反応装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の反応装置について以下に詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の反応装置の実施の形態の一例を示す斜視図、図１（ｂ）は本発明の反応装置の実施の形態の他の例を示す斜視図、図１（ｃ）は本発明の反応装置の実施の形態の他の例を示す斜視図である。図２（ａ）は本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す斜視図、図２（ｂ）は本発明の反応装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。図３，図４，図５は本発明の反応装置の実施の形態のさらに別の例を示す平面図である。
【００２１】
これらの図において、１は反応装置、２は基体、２ａは第１流路、２ｂは第１流路の流入口、２ｃは第１流路の流出口、３ａは第２流路、３ｂは第２流路の流入口、３ｃは第２流路の流出口，４はヒーターを示す。
【００２２】
基体２に第１流路２ａ，第１流路の流入口２ｂ，第１流路の流出口２ｃ，第２流路３ａ，第２流路の流入口３ｂ，第２流路の流出口３ｃが形成されることによって反応装置１が構成される。
【００２３】
＜反応装置の構成＞
本発明の反応装置１は、図１（ａ）に示すように、高温部１ａと低温部１ｂとを有する基体２に、高温部１ａと低温部１ｂとを連通するとともに、低温部１ｂから高温部１ａへ、又は高温部１ａから低温部１ｂへ反応媒体が流動する第１流路２ａが設けられている。また、高温部１ａと低温部１ｂとの間に、冷媒が流動する第２流路３ａが設けられている。
【００２４】
この構成によれば、高温部１ａと低温部１ｂとの間に設けられた第２流路３ａを流動する冷媒により、基体２での熱移動を継続して抑制し、第１流路２ａを流動する反応媒体を安定して反応させることができる。すなわち、第１流路２ａで低温部１ｂから高温部１ａへ反応媒体が流動する場合は、高温部１ａから低温部１ｂへの伝熱を、第２流路３ａを流動する冷媒によって抑制し、反応媒体が低温部１ｂで反応してしまう不具合を抑制できるとともに、高温部１ａにて反応媒体の反応を促進させることができるため、従来よりも反応生成物の純度を高く、短時間で生成することができる。また、低温部１ｂの温度よりも低い温度の冷媒としたときには、低温部１ｂの温度を所望の温度で維持し易くなり、反応媒体が低温部１ｂで反応してしまう不具合をさらに抑制できる。逆に、第１流路２ａで高温部１ａから低温部１ｂへ反応媒体が流動する場合も、高温部１ａから低温部１ｂへの伝熱を、第２流路３ａを流動する冷媒によって抑制することから、低温部１ｂにおいて安定した反応生成物を得ることができる。
【００２５】
（基体）
基体２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスや、ガラス、石英、Ｓｉ、あるいは金属、樹脂等から成り、基体２の内部にエッチング法や切削法および金型を用いた成形法などにより、反応媒体が流動できるだけの微小な幅が形成された第１流路２ａが設けられている。また、この第１流路２ａには、反応媒体を流入させるための第１流路２ａの流入口２ｂと、反応媒体が反応した後、この反応生成物を流出させるための第１流路２ａの流出口２ｃとが設けられている。
【００２６】
また、基体２の内部には、第１流路２ａと同様にエッチング法や切削法および金型を用いた成形法などにより、冷媒が流動できるだけの微小な幅が形成された第２流路３ａが設けられている。また、この第２流路３ａには、冷媒を流入させるための第２流路３ａの流入口３ｂと、反応媒体が反応した後、この反応生成物を流出させるための第２流路３ａの流出口３ｃとが設けられている。
【００２７】
また、基体２は、連通部の周囲に切欠き部５を設けてなることが好ましく、高温部１ａと低温部１ｂとの間に位置する連通部で反応媒体が温度変化を受けることを抑制し、反応媒体を低温状態に維持した状態で高温部１ａに導入することで、その温度差により反応媒体の反応速度を促進させることができる。なお、切欠き部５は、図７（ａ）に示すように、基体２の外周から入り組むように形成されていてもよいし、図７（ｂ）に示すように貫通孔が設けられていてもよい。
【００２８】
（第１流路）
第１流路２ａの形状は、その短手方向断面において、５〜５００μｍの微小な幅で、高さが５〜５００μｍの矩形状である。また第１流路２ａの短手方向断面は、矩形状に限られず、円形や扇形であっても良いし、三角形やその他の多角形であっても良い。
【００２９】
第１流路２ａの配置部位は、基体２の同一平面上でもよいし、複数層に渡って段階的に設けられてもよい。図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）に示すように同一平面上に形成されていれば、単純な構成の反応装置１とすることができるし、図２（ａ），図２（ｂ）に示すように基体２の複数層にそれぞれ平行に（平行な面内に）形成すれば、有効に高温部からの低温部へ熱が伝わることを抑制できる。
【００３０】
また、第１流路２ａの平面形状は、曲線状であることが好ましく、特に角部においてスムーズに反応媒体が流動できるため、第１流路２ａ中、特定箇所に反応媒体中の物質が留まることを抑制できるため好ましい。
【００３１】
さらに、図２（ａ）には、第１流路２ａを基体２内で折り返すようにして１本の流路として引き回す例を示している。すなわち、複数層にそれぞれ平行に形成されたそれぞれの第１流路２ａは、端部で上層または下層に形成された第１流路２ａに接続され、１本の流路として形成されている例である。この場合、省スペースで第１流路２ａを長く引き回すことができ、第１流路２ａを長く引き回す必要がある場合においても、基体２の小型化が可能となる。
【００３２】
なお、図示しないが、複数層にそれぞれ平行に形成されたそれぞれの第１流路２ａは、それぞれの第１流路２ａの両端で１本の管に接続されていて、反応装置１で複数の第１流路２ａに分岐されている形態であっても良い。この場合、反応装置１に流入する媒体の量を従来よりも増加させることができ、反応装置１における反応媒体の処理能力を向上させることができる。
【００３３】
第１流路２ａの流入口２ｂと第１流路２ａの流出口２ｃとは第１流路２ａを外部に接続可能なように外部と第１流路２ａとの間に貫通孔状に設けられたもので、例えば、図１（ａ）に示すように基体２の表面に貫通孔が設けられていたり、図１（ｂ）に示すように基体２と一体で基体２の表面から突出する筒状部２ｄの内側に設けられたりしている。図１（ｂ）において、筒状部２ｄの表面には、外部から媒体が流入または流出可能なように第１流路２ａの流入口２ｂまたは第１流路２ａの流出口２ｃの開口が形成され、第１流路２ａの流入口２ｂまたは第１流路２ａの流出口２ｃの他端は第１流路２ａに接続されている。また、筒状部２ｄは、外周面に外部接続用チューブを差し込めるように円柱状や外部接続用チューブの回転防止等の目的で全体または一部が多角形筒状とされている。基体２および筒状部２ｄは反応媒体によって侵されない材質を適宜選択すれば良い。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、第１流路２ａに反応媒体を導入するための第１流路２ａの流入口２ｂまたは流出させる第１流路２ａの流出口２ｃが基体２と一体の基体２の表面から突出する筒状部２ｄとされている場合、第１流路２ａの流入口２ｂおよび第１流路２ａの流出口２ｃを第１流路２ａに対して所定位置に接続することができる。また、筒状部２ｄの外周部に外部接続用チューブの内周面を必要長さ嵌め込むことが可能となり、外部接続用チューブを反応装置１の所定の位置に確実に固定することができる。これによって、媒体を流す際に第１流路２ａの流入口２ｂおよび第１流路２ａの流出口２ｃで生ずる圧力損失を小さなものにすることができる。また、反応装置１の厚みが薄いものであっても、外部接続用チューブをしっかりと固定することができる。その結果、第１流路２ａ内で化学反応等を行なった場合においても、第１流路２ａの流入口２ｂおよび第１流路２ａの流出口２ｃが圧力損失の特異点となってしまうことがなく、期待される反応結果を安定して得ることができる。
【００３５】
第１流路２ａの配置としては、例えば、図１〜４に示すように第１流路２ａの流入口２ｂと第１流路２ａの流出口２ｃが１箇所ずつ設けられ、第１流路２ａの流入口２ｂと第１流路２ａの流出口２ｃとを結ぶように第１流路２ａが形成されている形態であったり、図５に示すように第１流路２ａの流入口２ｂと第１流路２ａの流出口２ｃとが２箇所あるいはそれ以上の複数箇所に設けられ、複数箇所の第１流路２ａの流入口２ｂに接続された複数本の第１流路２ａを所定順序で合流させ、さらに第１流路２ａから第１流路２ａの流出口２ｃに向け複数本の第１流路２ａに分岐する形態であったりする。第１流路２ａは直線状に配置されていても良いし、曲線状に配置されていても良い。また、ヒーター４のように蛇行していても良い。第１流路２ａの配置は、図１〜５に示す形態に限定されることはなく、目的に合わせて種々の形態とし得る。
【００３６】
また、後述する第２流路３ａの場合も、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第２流路３ａは基体２に第１流路２ａを設ける場合と同様な形成方法によって、第２流路３ａ，第２流路３ａの流入口３ｂ，第２流路３ａの流出口３ｃが形成される。図示しないが、第２流路３ａの流入口３ｂ，第２流路３ａの流出口３ｃに筒状部が設けられていてもよく、この場合、第２流路３ａの流入口３ｂ，第２流路３ａの流出口３ｃに外部接続用チューブをしっかりと固定することができるため好ましい。
【００３７】
（第２流路）
第２流路３ａの形状は、その短手方向断面において、５μｍ〜５０ｍｍ程度の幅で、高さが５〜５０ｍｍ程度の矩形状である。また第１流路２ａの短手方向断面は、矩形状に限られず、円形や扇形であっても良いし、三角形やその他の多角形であっても良い。
【００３８】
本発明によれば、内部を反応媒体が流動する第１流路２ａに加えて、第２流路３ａを設けることにより、第２流路３ａを流動する冷媒により基体２での熱流動を継続して抑制し、第１流路２ａを流動する反応媒体を安定して反応させることができる。すなわち、高温部１ａに第２流路３ａを設けた場合は、冷媒を高温にすることで高温部１ａの放熱により、所定温度に保つことが困難な場合であっても、反応媒体を継続して所定温度で安定して反応させることができる。また、低温部１ｂに第２流路３ａを設けた場合は、冷媒を低温にすることで低温部１ｂの温度を所定温度で維持するとともに、連通部を介して高温部１ａから低温部１ｂへ伝熱することを抑制することができる。
【００３９】
第２流路３ａの配置部位は、基体２の同一平面上でもよいし、複数層に渡って段階的に設けられてもよい。図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）に示すように同一平面上に形成されていれば、単純な構成の反応装置１とすることができるし、図２（ａ），図２（ｂ）に示すように基体２の複数層にそれぞれ平行に（平行な面内に）形成すれば、有効に高温部からの低温部へ熱が伝わることを抑制できる。
【００４０】
また、第２流路３ａは、例えば図２（ａ）のように、基体２を平面視したときに連通部と交差して配されることが好ましく、高温部１ａから連通部に伝熱した場合であっても第２流路３ａで伝熱を遮断し易くなるため、低温部１ｂに高温部１ａから伝熱しにくいため、当該反応媒体をより一層安定して反応させることができる。
【００４１】
さらに、図１（ｂ）に示すように、第２流路３ａは、蛇行して形成されてなることが好ましく、第２流路３ａの距離が直線状のものよりも長いため、第２流路３ａの距離が直線状のものよりも長いため、冷媒による熱遮断効果をより一層得ることができる。
【００４２】
またさらに、板状の基体２を、その厚み方向に基体２が複数積層した積層体であることが好ましく、反応媒体を反応させて大量の反応生成物を生産する場合に特に有効である。
【００４３】
さらにまた、図２（ａ）に示すように第１流路２ａが基体２の複数層にそれぞれ平行に形成されている場合に、第２流路３ａを第１流路２ａに対し垂直に配置することで、複数層に形成された第１流路２ａを１本の第２流路３ａによって、効率よく複数の異なる温度領域（高温部１ａ，第２の温度領域１ｂ）間を断熱することができる。すなわち、第２流路３ａは、上記積層体の一主面から他主面方向へ連続して形成されてなることが好ましく、簡便な構成で一度に大量の基体２に対して高温部１ａから低温部１ｂへの伝熱を抑制することができる。
【００４４】
また、図１（ｃ），図２（ａ），図２（ｂ）においては、第２流路３ａの断面が幅広な形状で設けられる例を示し、この場合、第２流路３ａに冷媒を多く流すことのでき、効率よく断熱することが可能となる。冷媒を多く流す場合の第２流路３ａの形態としては、上記の他、小径の断面の第２流路３ａを複数本並列に配置する形態であっても良い。なお、第２流路３ａは冷媒を流すためのものであり、内部で流体の混合や反応を行なう第１流路２ａに比べて断面形状の設計の自由度が高く、断面を大きくとることが可能である。
【００４５】
さらに、図３に示すように、第２流路３ａは、第１流路２ａの配置面と平行な面内に形成され、一部は異なる温度領域に区分する箇所（高温部１ａと低温部１ｂの境界部）の直下に配置され異なる温度領域間を断熱する機能を有するとともに、一部は第１流路２ａの直下に配置され第１流路２ａを冷却する機能を有するのが良い。この構成により、断熱用と冷却用にそれぞれ流路を配置することなく、第２流路３ａを１本配置するだけで断熱と冷却を行なうことができるようになり、効率よく断熱と冷却を行なうことができるようになる。
【００４６】
またさらに、第２流路３ａの配置は上記形態に限定されることなく、種々の配置形状とすることができる。例えば、図４に示すように、第２流路３ａの流入口３ｂは基体２の中央部に１箇所設けられるとともに、第２流路３ａの流出口３ｃは基体２の外周部付近に複数箇所設けられ、第２流路３ａの流入口３ｂと第２流路３ａの流出口３ｃとを結ぶように複数本の第２流路３ａが設けられていてもよい。この場合、第２流路３ａの流入口３ｃは複数本の第２流路３ａの共通の流入口とすることができるとともに、３箇所以上の異なる温度領域を形成することができる。図４においては、第２流路３ａの流出口３ｃが４箇所設けられ、第２流路３ａが４本設けられている形態を示し、基体２の第１流路２ａの形成領域が高温部（第１温度領域）１ａ，低温部（第２温度領域）１ｂ，第３の温度領域１ｃ，第４の温度領域１ｄに区分されている場合を示している。
【００４７】
（ヒーター）
図１（ｂ）に示すように、複数の異なる温度領域はヒーター４によって加熱される加熱領域（図１（ｂ）においては高温部１ａ）を含むのが良い。この構成により、加熱領域内において第１流路２ａ内を流動する反応媒体を所定の温度に加熱して反応を促進させることができる。
【００４８】
図１（ｂ）はヒーター４によって加熱される加熱領域を含む反応装置１の一例であり、ヒーター４が導電性部材によって形成され、ヒーター４のそれぞれの両端が基体２の表面に引き出されるとともに、この両端をそれぞれ外部電気回路に接続して電流を流すことによって、ヒーター４が発熱し、ヒーター４として機能するものである。ヒーター４となる導電性部材としては、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）等から成る金属線や金属箔により形成されたものであったり、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成るメタライズ層によって形成されたものを用いることができる。
【００４９】
好ましくは、図１（ｂ），図５に示すように、ヒーター４は導電性部材がＳ字を連ねた形状で折り返すように蛇行した形状に配置されるのが良い。この構成により、蛇行する部分で熱が発生し易くなりヒーター４の加熱性能を高いものとすることができる。
【００５０】
特に好ましくは、図１（ｂ），図５に示すように、ヒーター４は第１流路２ａの延設方向に交差するように、導電性部材が蛇行した形状に配置されるのがよい。この構成により、第１流路２ａの周囲の一定範囲を加熱することができ、第１流路２ａ内を流動する反応媒体を均一に加熱し易くできる。また、蛇行数を多くすることにより、第１流路２ａ内を流動する反応媒体を加熱し易くすることができる。
【００５１】
また、図示しないが、ヒーター４は金属箔やメタライズ層によって形成される場合、平板状に形成されても良いし、ヒーター４が金属線から成る場合、コイル状の形状とされてもよく、ヒーター４は種々の形状とし得る。ヒーター４の実施の形態の他の例としては、ヒーターブロック等の他の発熱体であっても構わない。この場合、ヒーター４は基体２とは別体とされ、基体２の加熱領域にヒーターブロック等を外側から貼り付けることによって、基体２にヒーター４を設ける。
【００５２】
さらに好ましくは、図５に示すように、ヒーター４の外部電気回路との接続部周辺が幅広に形成されているのが良い。この構成により、ヒーター４として機能させる必要のない接続部周辺は幅広として抵抗値を小さくして発熱しないようにし、接続部周辺で電力が消費されないようにすることができる。そして、ヒーター４の接続部周辺を除く残部のみで効率良く発熱できるようになる。また、接続部において外部電気回路基板との接続が容易なものとすることができる。
【００５３】
（反応装置）
このようにして得られた反応装置１は、例えば、第１流路２ａで反応媒体を加熱したり冷却したり、さらには、流体同士を混合させて反応させる化学、生化学、物理化学反応を行なわせるマイクロ化学チップ、アルコールを水素に改質する改質器等に好適に用いることができる。
【００５４】
図５は、第１流路２ａの流入口２ｂから複数の異なる媒体を導入し、その後、反応生成物を第１流路２ａの流出口２ｃから取り出す反応装置１を示す図である。第１流路２ａを流動する反応媒体は、第１流路２ａのうち低温部１ｂ又は高温部１ａで、複数の異なる媒体が合流することで構成されることが好ましく、混合が合流部位で瞬時に行なわれるため、一方の媒体が他方の過剰な媒体と混合するバッチ反応と比較して、より安定した反応媒体を提供することができる。また、複数の異なる媒体を使用しても、低温部１ｂで反応させずに維持することができるため、複雑な反応媒体を構成する場合でも有効である。
【００５５】
特に、複数の異なる媒体が合流するまでの間、及び媒体が合流して反応媒体が連通部を通過する間は、反応媒体は、加熱されないことがよく、熱により反応媒体の変質、及び、所望の反応を得られなくなることを抑制することができる。それゆえ、流入口２ｂから媒体を反応装置１へ導入して、合流するまでは常温の低温部１ｂとし、高温部１ａで反応媒体の反応を促進させて、流出口２ｃから取り出すことが好ましい。
【００５６】
好ましくは、基体２は、セラミックスから成るのが良い。具体的に基体２を形成するセラミックスとしては、Ａｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体，ガラスセラミックス等が挙げられる。この構成により、機械的強度や耐熱性や耐圧性および耐薬品性に優れた反応装置１とすることができる。
【００５７】
好ましくは、基体２は、９０質量％以上のアルミナを含んでいるのが良い。この構成により、機械的強度が高く、酸，アルカリ等の薬品の腐食にも耐える耐薬品性に非常に優れたセラミック製の反応装置１とすることができる。
【００５８】
好ましくは、基体２は、セラミックグリーンシート積層法によって形成される。例えば、基体２がＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合であれば、Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を混合添加して泥漿状となすとともに、これからドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる後に、このセラミックグリーンシートに第１流路２ａ等と成る適当な打ち抜き加工を施した後に、このグリーンシートを複数枚積層し、約１６００℃の温度で焼成することによって作製される。
【００５９】
セラミックグリーンシートを第１流路２ａの形状で打ち抜くことによって、容易に所定形状の第１流路２ａを形成することができ、製造効率の良い反応装置１を提供することができる。
【００６０】
特に、金型による打ち抜き部（開口２２ａ，貫通孔２１ａ）同士の位置ずれは数１０μｍ以下に抑えることができ、寸法精度の高い反応装置１とすることができる。
【００６１】
＜反応装置の製造方法＞
次に、本発明の反応装置１の製造方法の一例を、図６を用いて詳細に説明する。
【００６２】
まず、基体２の最上層と成る第１のセラミックグリーンシート２１を準備する。この第１のセラミックグリーンシート２１には、金型を用いた打ち抜き加工によって、第１の貫通孔２１ａを第１流路２ａの流入口２ｂと第１流路２ａの流出口２ｃと成る箇所に形成し、第２の貫通孔２１ｂを第２流路３ａの流入口３ｂと第２流路３ａの流出口３ｃと成る箇所に形成する。
【００６３】
次に、第１のセラミックグリーンシート２１の下側に位置する第２のセラミックグリーンシート２２を準備する。この第２のセラミックグリーンシート２２には、金型を用いた打ち抜き加工や押し型によって、第１流路２ａとなる溝（打ち抜き孔）２２ａを形成する。溝（打ち抜き孔）２２ａは、第１流路２ａの流入口２ｂまたは第１流路２ａの流出口２ｃと繋がる第１の貫通孔２１ａの部分を除き、第１のセラミックグリーンシート２１の下面で覆われる。また、第２のセラミックシート２２には、金型を用いた打ち抜き加工や押し型によって、第１のセラミックグリーンシート２１に設けられた第２の貫通孔２１ｂの直下の部位に、第２の貫通孔２２ｂが形成される。
【００６４】
次に、第２のセラミックグリーンシート２２の下側に位置する第３のセラミックグリーンシート２３を準備する。この第３のセラミックグリーンシート２３は、第１流路２ａの下側開口を下側から蓋をする役割を果たす。また、この第３のセラミックグリーンシート２３には、金型を用いた打ち抜き加工や押し型によって、第２のセラミックグリーンシート２２に設けられた第２の貫通孔２２ｂの直下の部位に、第２の貫通孔２３ｂが形成される。この第２の貫通孔２３ｂは、第２流路３ａの流入口３ｂと第２流路３ａの流出口３ｃの役割を果たす。
【００６５】
次に、第３のセラミックグリーンシート２３の下側に位置する第４のセラミックグリーンシート２４を準備する。この第４のセラミックグリーンシート２４には、金型を用いた打ち抜き加工や押し型によって、第２流路３ａとなる溝２４ｂを形成する。溝（打ち抜き孔）２４ｂの開口は、第２流路３ａの流入口２ｂまたは第１流路２ａの流出口２ｃと繋がる第２の貫通孔２３ｂの部分を除き、第３のセラミックグリーンシート２３の下面によって覆われるようにして塞がれる。
【００６６】
最後に、第４のセラミックグリーンシート２４の下側に位置し、最下層と成る第５のセラミックグリーンシート２５を準備する。この第５のセラミックグリーンシート２５は、第４のセラミックグリーンシート２４に形成された溝２４ｂを覆い、第２流路３ａの下側開口を下側から蓋をする役割を果たす。
【００６７】
以上、これらの第１から第５のセラミックグリーンシート２１〜２５を所定の順序で積層し、約１６００℃の温度で焼成することによって基体２が作製される。上述したセラミックグリーンシート積層法によれば、セラミックから成る反応装置１を効率良く製造することができる。
【００６８】
なお、上記の例で第２流路３ａとなる打ち抜き孔または溝の開口は、第１流路２ａとなる打ち抜き孔または溝の開口が形成されるセラミックグリーンシートよりも下側に位置するセラミックグリーンシートに形成されている例を示したが、第２流路３ａとなる打ち抜き孔または溝の開口が形成されるセラミックグリーンシートよりも上側に位置するセラミックグリーンシートに形成されるようにしても構わない。
【００６９】
また、第１流路２ａが溝として加工され、下側開口を有さない場合は、第１流路２ａの下側開口を下側から蓋をする役割を果たし平板状に形成される第３のセラミックグリーンシート２３は省略しても良い。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００７１】
例えば、第１流路２ａの形成領域よりも外側の基体２の外周部の全周にわたって第２流路３ａが設けられてることが好ましく、この構成により、外部の温度変化が基体２外周部より第１流路２ａの形成領域に伝わるのを抑制することができ、第２流路３ａの形成領域を所定温度に保持することができる。
【００７２】
また、上記実施形態例において、第１流路２ａの流入口２ｂと第１流路２ａの流出口２ｃ、および第２流路３ａの流入口３ｂと第２流路３ａの流出口３ｃは基体２の上側主面に設けられているものとしたが、基体２の第１流路２ａおよび第２流路３ａが延びる方向と平行な側面または第１流路２ａおよび第２流路３ａが延びる方向と交わり該方向を横切る側面に設けても良い。この場合、第１流路２ａが延びる方向と第１流路２ａの流入口２ｂまたは第１流路２ａの流出口２ｃとを平行に配置することができ、第２流路３ａが延びる方向と第２流路３ａの流入口３ｂまたは第２流路３ａの流出口３ｃとを平行に配置することができ、第１流路２ａの流入口２ｂから第１流路２ａの流出口２ｃにかけての圧力損失および第２流路３ａの流入口３ｂから第２流路３ａの流出口３ｃにかけての圧力損失を低いものとすることができる。
【００７３】
また、第１流路２ａの上側または下側の少なくとも一方が透光性材料から成っていても良い。この構成により、第１流路２ａ内の反応媒体の流動を視覚的に確認できる。また、第１流路２ａ内に光を照射させることで、第１流路２ａ内の反応媒体を化学的に反応させることもできる。
【００７４】
また、第１流路２ａが形成される部分を金属製とし、ヒーター４形成領域をセラミック，樹脂等の絶縁材料で形成する等、基体２は異なる材料から成るものが組み合わされて形成されていても良い。
【００７５】
また、ヒーター４の外部電気回路との接続部には金属製のリード端子が接合されていてもよく、外部電気回路との接続がし易いものとなる。
【００７６】
また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（ａ）は本発明の反応装置の実施の形態の一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明の反応装置の実施の形態の他の例を示す斜視図、（ｃ）は本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す斜視図，（ｂ）はそれぞれ本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【図４】本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【図５】本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の反応装置の例を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の反応装置の実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１：反応装置
１ａ：高温部（第１温度領域）
１ｂ：低温部（第２温度領域）
１ｃ：第３温度領域
１ｄ：第４温度領域
２：基体
２ａ：第１流路
２ｂ：第１流路の流入口
２ｃ：第１流路の流出口
３ａ：第２流路
３ｂ：第２流路の流入口
３ｃ：第２流路の流出口
４：ヒーター
５：切欠き部
２１：第１のセラミックグリーンシート
２１ａ：第１の貫通孔
２１ｂ：第２の貫通孔
２２：第２のセラミックグリーンシート
２２ａ：第１流路となる溝
２２ｂ：第２の貫通孔
２３：第３のセラミックグリーンシート
２３ｂ：第２の貫通孔
２４：第４のセラミックグリーンシート
２４ｂ：第２流路となる溝
２５：第５のセラミックグリーンシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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