專(zhuān)利名稱(chēng)：噴射器組件以及包括該噴射器組件的微反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微反應(yīng)器技術(shù)。
背景技術(shù)：
微反應(yīng)器通常稱(chēng)為微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、微通道反應(yīng)器或微流體裝置。不管所使用的特 定術(shù)語(yǔ)，微反應(yīng)器是一種試樣可限制在其中并經(jīng)受處理的裝置。雖然試樣通常是運(yùn)動(dòng)的試 樣，但試樣可運(yùn)動(dòng)或靜止。在一些情形中，該處理包括化學(xué)反應(yīng)的分析。在其它情形中，作為 制造工藝的一部分而使用兩種不同的反應(yīng)物來(lái)進(jìn)行處理。在另外一些情形中，當(dāng)在運(yùn)動(dòng)或 靜止的目標(biāo)試樣和相關(guān)聯(lián)的熱交換流體之間交換熱量時(shí)，該目標(biāo)試樣限制在微反應(yīng)器中。 在任何情形中，限制空間的尺寸在大約Imm的數(shù)量級(jí)上。微通道是此限制的最通常形式，而 微反應(yīng)器與間歇式反應(yīng)器相反通常是連續(xù)流反應(yīng)器。微通道的內(nèi)部尺寸的減小可顯著地改 進(jìn)質(zhì)量和熱傳導(dǎo)率。此外，微反應(yīng)器與常規(guī)規(guī)模的反應(yīng)器相比提供許多優(yōu)點(diǎn)，包括在很大程 度上改進(jìn)能量效率、反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)量、安全性、可靠性、可量測(cè)性等。微反應(yīng)器通常用在化學(xué)工藝中，在此反應(yīng)物包括液體和氣體，且微反應(yīng)器設(shè)計(jì)成 將氣相反應(yīng)物和液相反應(yīng)物混合以生成一種或多種特定反應(yīng)產(chǎn)物分子。為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量或高 選擇性的氣/液反應(yīng)，通常需要提供在反應(yīng)的氣相和液相之間的相對(duì)較高的界面表面積。 雖然氣相和液相可呈現(xiàn)各種互溶度，然而在許多情形中，在正常情況下反應(yīng)物是不互溶的。 因此，本發(fā)明者已認(rèn)識(shí)到對(duì)于微反應(yīng)器方案的需要，這些微反應(yīng)器方案可甚至是相對(duì)不互 溶的氣體反應(yīng)物和液體反應(yīng)物，尤其是為微反應(yīng)技術(shù)生產(chǎn)水平提高產(chǎn)量和改進(jìn)選擇性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供包括流體微結(jié)構(gòu)和噴射器組件的微反應(yīng)器組件。 噴射器組件包括液體進(jìn)口、氣體進(jìn)口、液體出口、氣體出口、液流部分、氣流部分，液流部分 從液體進(jìn)口延伸到液體出口，而氣流部分從氣體進(jìn)口延伸到氣體出口。此外，噴射器組件與 流體微結(jié)構(gòu)的微通道輸入端口一起限定密封噴射接口。噴射器組件構(gòu)造成氣流部分的氣 體出口設(shè)置成在液體出口的上游處將氣體噴入液流部分，在液體出口處將氣體噴入液流部 分，或者在液體出口的下游處將氣體噴入液流部分的延伸部分。此外，噴射器組件構(gòu)造成 氣體以一系列氣泡噴入液流部分或液流部分的延伸部分?？刹捎镁哂卸喾N微反應(yīng)器設(shè)計(jì)的 最終的微反應(yīng)器組件以及在其中使用的噴射器組件來(lái)有效地改進(jìn)在微結(jié)構(gòu)內(nèi)的界面面積， 而無(wú)需過(guò)分減小微通道尺寸。


在結(jié)合以下附圖閱讀以后就會(huì)很好地理解本發(fā)明的各具體實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)
5明，其中相同的結(jié)構(gòu)用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示，且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的微反應(yīng)器組件的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微反應(yīng)器組件的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的噴射器組件的一部分的剖視圖；圖4是圖3所示的噴射器組件的分解視圖；圖5是圖3和4的噴射器組件的氣/液流部分的視圖；圖6-8示出根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的噴射器組件；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的、包括裝配夾緊機(jī)構(gòu)的微反應(yīng)器組件的視圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的微反應(yīng)器組件100。通常，微反應(yīng)器組件100 包括流體微結(jié)構(gòu)10和噴射器組件20。流體微結(jié)構(gòu)10可由各種玻璃、陶瓷、玻璃/陶瓷或任 何其它合適的材料形成，并且該流體微結(jié)構(gòu)包括多個(gè)流體微通道12。設(shè)有一個(gè)或多個(gè)微通 道輸入端口 14以及一個(gè)或多個(gè)微通道輸出端口 16與流體微通道12流體連通。噴射器組 件20 (噴射器組件的一個(gè)實(shí)施例在圖3到5中詳細(xì)說(shuō)明)包括液體進(jìn)口 22、氣體進(jìn)口 24、 液體出口 26、氣體出口 28、液流部分30以及氣流部分40，液體進(jìn)口 22用于給定的液體反應(yīng) 物A，氣體進(jìn)口 24用于給定的氣體G，液流部分30從液體進(jìn)口 22延伸到液體出口 26，氣流 部分40從氣體進(jìn)口 24延伸到氣體出口 28。微反應(yīng)器產(chǎn)成物P在微通道輸出端口 16處離 開(kāi)組件。液體進(jìn)口 22構(gòu)造成與液體反應(yīng)物供源一起限定密封的、容易結(jié)合并分離的接口， 液體反應(yīng)物供源可包括另一流體微結(jié)構(gòu)或液體源。類(lèi)似地，氣體進(jìn)口 24構(gòu)造成與氣體反應(yīng) 物供源一起限定密封的、容易結(jié)合并分離的接口。在任一情形中，容易結(jié)合并分離的接口可 具有任何傳統(tǒng)的或仍待開(kāi)發(fā)的流體連接件的形式，并使用任何包括但不局限于0形圈、墊 圈等的合適的密封構(gòu)造。應(yīng)注意到的是，液體進(jìn)口或液體出口之類(lèi)的列舉并不排除噴射器 組件20的以下操作氣體和液體一起通過(guò)液體進(jìn)口或液體出口，這將是在圖3-5的實(shí)施例 中或任何實(shí)施例中將氣體/液體流引導(dǎo)通過(guò)液體進(jìn)口 22的情形。噴射器組件20與流體微結(jié)構(gòu)10的微通道輸入端口 14一起限定密封噴射接口。在 圖3-5所示的實(shí)施例中，噴射器組件20構(gòu)造成氣體出口 28設(shè)置成在液體出口 26上游處 將氣體注入液流部分30。例如，可設(shè)想液體出口 26可沿下游方向移離氣體出口 28不超過(guò) 大約2mm，即使設(shè)想該尺寸可工作地變化。噴射器組件20還可構(gòu)造成氣體出口 28設(shè)置成 在液體出口 26處將氣體噴入液流部分30或者在液體出口 26的下游處將氣體噴入液流部 分30的延伸部分(將參照附圖6-8在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述)。在任一情形中，噴射器組件 20都構(gòu)造成氣體以一系列氣泡噴入液流部分30或液流部分的延伸部分。雖然可設(shè)想的是，噴射氣泡的尺寸分布將相對(duì)寬泛，然而大部分噴入液流部分30 中的氣泡具有在約100 μ m到約400 μ m之間的直徑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，氣體出口 28的直徑限制于約60 μ m,且下游的流體微結(jié)構(gòu)10產(chǎn)生橫貫氣體出口的大約1. 5bar的背 壓，則最普遍的氣泡尺寸將下降到約250 μ m到約350 μ m之間。當(dāng)橫貫氣體出口的背壓達(dá) 到大約3. Obar時(shí)，最普遍的氣泡尺寸將趨于下降到約200 μ m到約300 μ m之間。可設(shè)想的 是，適合于產(chǎn)生此類(lèi)尺寸的氣泡的氣體出口直徑通常(但非必要)小于約100 μ m或更具體地說(shuō)在約30 μ m到約80 μ m之間。進(jìn)一步參照?qǐng)D3-5所示的實(shí)施例，噴射器組件20可構(gòu)造成液流部分30限定部分 收縮橫截面，且氣體從氣流部分40中基本直接噴入液流部分30的非收縮橫截面中，液流部 分30的非收縮橫截面在液流部分30的部分收縮橫截面的正下游。此外，可將噴射器組件 20描述成包括氣體/液體出口 50，液流部分30和氣流部分40在氣體/液體出口 50處相 遇(參見(jiàn)圖5)。該氣體/液體出口 50可限定在噴射器組件20的相對(duì)受限的噴嘴部分中， 以促使充足的氣泡噴射并減少?lài)娚錃馀莸某叽绶植?。為進(jìn)一步促使充足的氣泡噴射并最優(yōu)化尺寸分布，噴射器組件20可構(gòu)造成液流 部分30和氣流部分40限定基本共軸的流道，該共軸的流道相對(duì)靠近氣體噴入液流部分30 的位置處，即靠近氣體出口 28。此外，可設(shè)想的是，氣流部分40可設(shè)置成并構(gòu)造成沿氣體 噴射向量\將氣體噴入液流部分30，氣體噴射向量Ve基本平行于液體噴射向量\，液體噴 射向量由在液體出口 26處的液流部分30限定。雖然較佳的噴射組件材料是特氟綸、PFA、 鈦、不銹鋼、哈司特鎳合金以及藍(lán)寶石，然而可設(shè)想的是，根據(jù)本發(fā)明的噴射器組件可由玻 璃、陶瓷、玻璃/陶瓷復(fù)合物或任何其它的合適的傳統(tǒng)材料或待開(kāi)發(fā)的材料構(gòu)成。本發(fā)明者已認(rèn)識(shí)到，在設(shè)置并安裝噴射器組件20以及待聯(lián)接于氣體進(jìn)口 24的相 關(guān)聯(lián)的流體管道時(shí)，通常有益的是，使噴射器組件20的氣體進(jìn)口 24能以各種位置定向。為 此，根據(jù)本發(fā)明的噴射器組件可構(gòu)造成允許氣體進(jìn)口 24相對(duì)于噴射器組件20的剩余部分 主動(dòng)定向，而不會(huì)損壞密封噴射接口。例如，參照?qǐng)D3，噴射器組件20包括旋轉(zhuǎn)本體部分21 和靜止本體部分23。密封噴射接口在在液體出口 26處限定在靜止本體部分23中，并包括 座落在噴射器組件20的0形圈凹槽32中的0形圈。旋轉(zhuǎn)本體部分21和靜止本體部分23 構(gòu)造成允許旋轉(zhuǎn)本體部分21如方向箭頭R所指示進(jìn)行主動(dòng)定向。一對(duì)0形圈凹槽34、36 沿旋轉(zhuǎn)本體部分21和靜止本體部分23的分界部分設(shè)置，且0形圈座落在這些凹槽中以在 主動(dòng)定向過(guò)程中保持流體-緊密密封。參照?qǐng)D6-8，類(lèi)似的結(jié)構(gòu)可設(shè)置在下文所述的噴射器 組件20中。圖3-5還說(shuō)明噴射器組件20的可互換流調(diào)整單元60?？苫Q流調(diào)節(jié)單元60能方 便地互換有助于限定液流部分和氣流部分30、40的部件，因此提供更多功能的組件_尤其 是在需要改變氣泡的尺寸、分布或噴射性能時(shí)。通常，可互換流調(diào)節(jié)單元60包括氣體出口 28和液流限流器62。液流限流器62設(shè)置在氣體出口 28的上游并用以調(diào)節(jié)流體沿液流部 分30的流動(dòng)。參照?qǐng)D2，可設(shè)想的是，根據(jù)本發(fā)明的微反應(yīng)器組件100包括多個(gè)流體微結(jié)構(gòu)10和 一個(gè)或多個(gè)與流體微結(jié)構(gòu)連通的噴射器組件20。在這些實(shí)施例中，噴射器組件可具有相同 或不同的噴嘴尺寸。此外，各個(gè)噴射器組件20將與附加流體微結(jié)構(gòu)10的微通道輸出端口 16 一起限定附加密封接口。這樣，液流部分30將從一個(gè)流體微結(jié)構(gòu)10的微通道輸出端口 16延伸到另一個(gè)流體微結(jié)構(gòu)10的微通道輸入端口 14。此類(lèi)型的構(gòu)造允許引入具有不同功 能性的附加反應(yīng)物A、B、C以及附加流體微結(jié)構(gòu)10。在本文中，應(yīng)注意到的是，本發(fā)明不局 限于使用特定微反應(yīng)器構(gòu)造或使用特定微結(jié)構(gòu)。例如但非作為限制，流體微結(jié)構(gòu)10可構(gòu)造 成分配單種反應(yīng)物、混合兩種反應(yīng)物、提供一種或多種反應(yīng)物和熱流體之間的熱交換、或者 提供淬火流、水解作用、停滯時(shí)間或其它類(lèi)似的功能。流體聯(lián)接件15以圖2所示的方式在 相應(yīng)的微通道輸入端口 14和輸出端口 16之間延伸。
如果流體微結(jié)構(gòu)10構(gòu)造成混合兩種反應(yīng)物A、G，則通常該流體微結(jié)構(gòu)將包括這樣 的流體微通道這些流體微通道構(gòu)造成經(jīng)過(guò)多個(gè)反應(yīng)物流道分配反應(yīng)物。然后，這些反應(yīng)物 流道中的各個(gè)反應(yīng)物流道將基本引向在微結(jié)構(gòu)10內(nèi)的混合區(qū)域，反應(yīng)物在該混合區(qū)域中 混合并反應(yīng)。流體微結(jié)構(gòu)10還可包括熱流微通道，該熱流微通道構(gòu)造成用于在流體微通道 中的反應(yīng)物流體和熱流微通道中的熱流之間的熱交換，該熱流微通道限定在流體微結(jié)構(gòu)10 中?；蛘撸黧w微結(jié)構(gòu)10可僅僅構(gòu)造成單功能微結(jié)構(gòu)，即作為流體分配微結(jié)構(gòu)、熱交換微結(jié) 構(gòu)、反應(yīng)物混合微結(jié)構(gòu)或多通道淬火流或水解作用微結(jié)構(gòu)。對(duì)于具有這些功能的任何組合 功能的流體微結(jié)構(gòu)特定設(shè)計(jì)可從各種現(xiàn)有技術(shù)所教授的內(nèi)容中找到，包括那些存在于康寧 公司的歐洲專(zhuān)利文獻(xiàn) EP1679115A1、EP1854536A1、EP1604733A1、EP1720650A0 以及其他類(lèi) 似分類(lèi)的歐洲專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)中的內(nèi)容。圖6-8示出本發(fā)明的實(shí)施例，在此噴射器組件20構(gòu)造成將氣體出口 28設(shè)置在流 體微結(jié)構(gòu)10的流體微通道12中、在密封噴射接口的下游。更具體地說(shuō)，噴射器組件20構(gòu) 造成液流部分30的延伸部分35至少部分存在于流體微結(jié)構(gòu)10中，且氣流部分40的氣體 出口 28設(shè)置成在流體微結(jié)構(gòu)10內(nèi)將氣泡噴入液流部分30的延伸部分35。通常，噴射器組 件20構(gòu)造成氣體出口沿下游方向移離密封噴射接口不超過(guò)2mm，即使應(yīng)理解的是，該移置 值的范圍很大程度上取決于流體微結(jié)構(gòu)的通道構(gòu)造。圖6-8還說(shuō)明這樣的事實(shí)，本發(fā)明的范圍不局限于氣流部分和液流部分30、40呈 現(xiàn)在噴射器組件20中的特定方式。更具體地說(shuō)，在圖3-5中，氣流部分40的氣體進(jìn)口 24 側(cè)向設(shè)置在噴射器組件20的旋轉(zhuǎn)本體部分21上，而液流部分30的液體進(jìn)口 22軸向設(shè)置 在旋轉(zhuǎn)本體部分21上。相比之下，在圖6-8中，液流部分30的液體進(jìn)口 22側(cè)向設(shè)置在噴 射器組件20的旋轉(zhuǎn)本體部分21上，而氣體進(jìn)口 24在旋轉(zhuǎn)本體部分21上軸線延伸。還應(yīng) 注意到的是，噴射器組件的一般定向(即，噴射器組件設(shè)置在流體微結(jié)構(gòu)10之上或之下) 可根據(jù)其用于的具體情況的需要而改變。換言之，在本發(fā)明的任何實(shí)施例中，氣泡可從上方 或從下方噴入流體微結(jié)構(gòu)10。類(lèi)似地，預(yù)期的是，流體微結(jié)構(gòu)10可水平定向、垂直定向，在 圖3-8說(shuō)明水平定向，在垂直定向的情形中，噴射器組件20通常(即使不是必要的)采取 一般的水平構(gòu)造或任何非垂直或非水平的構(gòu)造。還可預(yù)期，本發(fā)明的各種實(shí)施例的液體進(jìn)口和氣體進(jìn)口 22、24可構(gòu)造成液體進(jìn) 口 24僅用作將吹掃氣體或液體引入噴射器組件20和流體微結(jié)構(gòu)10以掃除靠近噴射器組 件20的噴嘴部分的殘存空氣。在這種情形中，在操作過(guò)程中噴射器組件20會(huì)僅僅將氣體 送入流體微結(jié)構(gòu)10，且在從工藝觀點(diǎn)來(lái)看死容積是不可接受的情形中，可設(shè)想噴射器設(shè)計(jì) 成將液流部分30去除。在這樣的情形中，由于去除旋轉(zhuǎn)本體部分21，因而噴射器組件20可 類(lèi)似于整體設(shè)計(jì)的單部體針。參照?qǐng)D9，為便于在根據(jù)本發(fā)明的微反應(yīng)器組件100內(nèi)固定安裝噴射器組件20，可 設(shè)想的是，微反應(yīng)器組件100設(shè)有多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)裝配的夾緊機(jī)構(gòu)70，該夾緊機(jī)構(gòu)構(gòu)造成 與相應(yīng)的流體微結(jié)構(gòu)10和噴射器組件20協(xié)作，從而使噴射器組件20和流體微結(jié)構(gòu)10在 相應(yīng)的密封噴射接口處配合。圖9是包括被動(dòng)裝配的夾緊機(jī)構(gòu)的微反應(yīng)器組件100的說(shuō) 明，在此，流體聯(lián)接件72螺旋到夾緊機(jī)構(gòu)70，以將微流體結(jié)構(gòu)10推壓抵靠于設(shè)在微流體結(jié) 構(gòu)10和噴射器組件20之間的密封件，從而形成密封噴射接口。或者，可設(shè)想的是，夾緊機(jī) 構(gòu)70可構(gòu)造成作為主動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，在此，夾緊機(jī)構(gòu)70的相應(yīng)的臂74、76彼此接近以產(chǎn)生擠
8壓力，該擠壓力可產(chǎn)生用于使密封件配合在微流體結(jié)構(gòu)10和噴射器組件20之間的推力。應(yīng)注意到的是，在此對(duì)于以特定方式“構(gòu)造”的本發(fā)明的部件的列舉與預(yù)定使用的 列舉相反是結(jié)構(gòu)性列舉，以特定方式“構(gòu)造”是為了以特定方式體現(xiàn)特定性能或功能。更具 體地說(shuō)，在此對(duì)于“構(gòu)造”部件的方式的列舉代表部件的現(xiàn)有的物理?xiàng)l件，且同樣視作對(duì)于 部件的結(jié)構(gòu)特征的有限列舉。為描述并限定本發(fā)明，應(yīng)注意到的是在此使用的術(shù)語(yǔ)“大約”和“基本”代表不確 定度的固有程度，該不確定度可屬于任何定量比較、數(shù)值、測(cè)量值或其它表述。由于已詳細(xì)描述本發(fā)明并參照其具體實(shí)施例，因而將顯而易見(jiàn)的是，這些修改和 變型是可能的且不會(huì)超出本發(fā)明限定在所附權(quán)利要求中的范圍。更具體地說(shuō)，雖然在此將 本發(fā)明的一些方面認(rèn)定為較佳的或尤其有利的，但可設(shè)想的是，本發(fā)明不需要局限于本發(fā) 明的這些較佳方面。
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權(quán)利要求
一種微反應(yīng)器組件(100)，所述微反應(yīng)器組件包括流體微結(jié)構(gòu)(10)和噴射器組件(20)，其中所述流體微結(jié)構(gòu)(10)包括多個(gè)流體微通道(12)、至少一個(gè)微通道輸入端口(14)和至少一個(gè)微通道輸出端口(16)，各個(gè)端口與所述流體微通道(12)流體連通；所述噴射器組件(20)包括液體進(jìn)口(22)、氣體進(jìn)口(24)、液體出口(26)、氣體出口(28)、液流部分(30)和氣流部分(40)，所述液流部分從所述液體進(jìn)口(22)延伸到所述液體出口(26)，所述氣流部分從所述氣體進(jìn)口(24)延伸到所述氣體出口(28)；所述噴射器組件(20)與所述流體微結(jié)構(gòu)(10)的所述微通道輸入端口(14)一起限定噴射接口；所述噴射器組件(20)構(gòu)造成所述氣流部分(40)的所述氣體出口(28)設(shè)置成在所述液體出口(26)的上游處將氣體噴入所述液流部分(30)，在所述液體出口(26)處將氣體噴入所述液流部分(30)，或者在所述液體出口(26)的下游處將氣體噴入所述液流部分(30)的延伸部分(35)；以及所述噴射器組件(20)構(gòu)造成氣體以一系列氣泡噴入所述液流部分(30)或所述液流部分的所述延伸部分。
2.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述微 反應(yīng)器組件(100)包括多個(gè)所述流體微結(jié)構(gòu)(10)，所述噴射器組件(20)與附加流體微結(jié)構(gòu) (10)的微通道輸出端口(16) —起限定附加接口，以使所述液流部分(30)從所述微通道輸 出端口(16)延伸至所述微通道輸入端口(14)。
3.如權(quán)利要求2所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述微反應(yīng)器組件(100)包 括多個(gè)所述流體微結(jié)構(gòu)(10)和多個(gè)具有相同或不同尺寸的噴射器組件，所述噴射器組件 包括液流部分(30)，所述液流部分從相應(yīng)的微通道輸出端口延伸至對(duì)應(yīng)的微通道輸入端口 (14)。
4.如權(quán)利要求2所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述微反應(yīng)器組件(100)包 括多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)裝配的夾緊機(jī)構(gòu)(70)，所述夾緊機(jī)構(gòu)構(gòu)造成與相應(yīng)的流體微結(jié)構(gòu)(10) 以及噴射組件協(xié)作，從而使所述噴射器組件和所述流體微結(jié)構(gòu)在相應(yīng)的噴射接口處配合。
5.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述噴 射器組件(20)包括旋轉(zhuǎn)本體部分(21)和靜止本體部分(23)，并且構(gòu)造成允許所述氣體進(jìn) 口(24)相對(duì)于所述噴射器組件(20)的其余部分主動(dòng)定向，而不會(huì)損壞所述噴射接口。
6.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述噴 射器組件(20)構(gòu)造成所述噴射接口限定在所述液體出口(26)處。
7.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述噴 射器組件(20)構(gòu)造成所述液流部分(30)和所述氣流部分(40)限定基本同軸流道，所述 同軸流道靠近氣體噴入所述液流部分(30)的位置處。
8.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述氣 流部分(40)設(shè)置成并構(gòu)造成沿氣體噴射向量將氣體噴入所述液流部分(30)，所述氣體噴 射向量基本平行于液體噴射向量，所述液體噴射向量由在所述液體出口(26)處的所述液 流部分(30)限定。
9.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述噴射器組件(20)構(gòu)造成所述氣體出口(28)具有小于約100 μ m的出口直徑。
10.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)構(gòu)造成所述氣體出口(28)具有約30 μ m到約80 μ m之間的出口直徑。
11.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)構(gòu)造成大部分噴入所述液流部分(30)中的所述氣泡具有約100 μ m到約 400 μ m之間的直徑。
12.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)構(gòu)造成使噴射的氣泡限定一定的氣泡尺寸分布最普遍的氣泡尺寸下降 到約200 μ m到約300 μ m之間。
13.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)構(gòu)造成所述氣流部分(40)的所述氣體出口(28)設(shè)置成在所述液體出口 (26)的上游處將氣體噴入所述液流部分(30)。
14.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)構(gòu)造成氣體從所述氣流部分(40)中基本直接噴入所述液流部分(30)的 非收縮橫截面。
15.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)構(gòu)造成所述液流部分(30)限定部分收縮橫截面，且氣體基本直接噴入所 述液流部分(30)的非收縮橫截面，所述非收縮橫截面在所述液流部分(30)的所述部分收 縮橫截面的基本正下游。
16.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于所述噴射器組件(20)還包括氣體/液體出口(26)，所述液流部分(30)和所述氣流部 分(40)在所述氣體/液體出口(26)處相遇；以及所述氣體/液體出口(26)限定在所述噴射器組件(20)的相對(duì)限制噴嘴部分中。
17.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于 所述液流部分(30)的所述延伸部分(35)至少部分存在于所述流體微結(jié)構(gòu)(10)中；以及所述氣流部分(40)的所述氣體出口(28)設(shè)置成在流體微結(jié)構(gòu)(10)中、在所述液體出 口(26)的下游處將氣體噴入所述液流部分(30)的所述延伸部分(35)。
18.如權(quán)利要求1或任何前述權(quán)利要求所述的微反應(yīng)器組件(100)，其特征在于，所述 噴射器組件(20)包括可互換流調(diào)節(jié)單元(60)，所述可互換流調(diào)節(jié)單元(60)包括所述氣體 出口(28)并形成所述液流部分(30)和所述氣流部分(40)中的至少一部分。
19.一種噴射器組件(20)，所述噴射器組件包括液體進(jìn)口(22)、氣體進(jìn)口(24)、液體 出口(26)、氣體出口(28)、液流部分(30)和氣流部分(40)，所述液流部分從所述液體進(jìn)口 (22)延伸到所述液體出口(26)，所述氣流部分從所述氣體進(jìn)口(24)延伸到所述氣體出口 (28)；其中所述液體進(jìn)口(22)構(gòu)造成與液體反應(yīng)物供源一起限定密封的、容易結(jié)合并分離的接Π ；所述氣體進(jìn)口(24)構(gòu)造成與氣體反應(yīng)物供源一起限定密封的、容易結(jié)合并分離的接Π ；所述噴射器組件(20)構(gòu)造成所述氣流部分(40)的所述氣體出口(28)設(shè)置成在所述 液體出口(26)的上游處將氣體噴入所述液流部分(30)，在所述液體出口(26)處將氣體噴 入所述液流部分(30)，或者在所述液體出口(26)的下游處將氣體噴入所述液流部分(30) 的延伸部分(35)；所述噴射器組件(20)構(gòu)造成氣體以一系列氣泡噴入所述液流部分(30)或所述液流 部分的所述延伸部分；以及所述噴射器組件(20)在所述液體出口(26)處限定噴射接口，所述噴射接口構(gòu)造成與 流體微結(jié)構(gòu)(10)的輸入端口一起形成接口。
20. 一種微反應(yīng)器組件(100)，所述微反應(yīng)器組件包括流體微結(jié)構(gòu)(10)和噴射器組件 (20)，其中所述流體微結(jié)構(gòu)(10)包括多個(gè)流體微通道(12)、至少一個(gè)微通道輸入端口(14)以及 至少一個(gè)微通道輸出端口(16)，各個(gè)端口與所述流體微通道(12)流體連通；所述噴射器組件包括氣體進(jìn)口(24)、氣體出口(28)和氣流部分(40)，所述氣流部分 (40)從所述氣體進(jìn)口 (24)延伸到所述氣體出口 (28)；所述噴射器組件(20)與所述流體微結(jié)構(gòu)(10)的所述微通道輸入端口(14) 一起限定 噴射接口 ；以及所述噴射器組件(20)構(gòu)造成所述氣流部分(40)的所述氣體出口(28)設(shè)置成在所述 噴射接口的下游處使氣體以一系列氣泡噴入所述流體微結(jié)構(gòu)(10)中。
全文摘要
提供一種微反應(yīng)器組件(100)，該微反應(yīng)器組件包括流體微結(jié)構(gòu)(10)和噴射器組件(20)。噴射器組件(20)包括液體進(jìn)口(22)、氣體進(jìn)口(24)、液體出口(26)、氣體出口(28)、液流部分(30)和氣流部分(40)，液流部分從液體進(jìn)口(22)延伸到液體出口(26)，氣流部分從氣體進(jìn)口(24)延伸到氣體出口(28)。此外，噴射器組件(20)與流體微結(jié)構(gòu)(10)的微通道輸入端口(14)一起限定噴射接口。噴射器組件(20)構(gòu)造成氣流部分(40)的氣體出口(28)設(shè)置成在液體出口(26)的上游處將氣體噴入液流部分(30)，在液體出口(26)處將氣體噴入液流部分(30)，或者在液體出口(26)的下游處將氣體噴入液流部分(30)的延伸部分(35)。此外，噴射器組件(20)構(gòu)造成氣體以一系列氣泡噴入液流部分(30)或液流部分的延伸部分。可采用具有多種微反應(yīng)器設(shè)計(jì)的最終的微反應(yīng)器組件(100)以及在其中使用的噴射器組件可有效地改進(jìn)在微結(jié)構(gòu)內(nèi)的界面面積，而無(wú)需過(guò)分減小微通道尺寸。
文檔編號(hào)B01F13/02GK101980771SQ200980112406
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者O·洛貝特, P·沃爾, S·波希 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司