(57)【要約】      （修正有）【課題】反応温度が急激に上昇した緊急時であっても、反応容器を迅速かつ的確に冷却することができる化学反応装置における緊急冷却機構を提供する。【解決手段】反応させるべき液剤Ａを収容する反応容器１と；反応容器１内の液剤Ａを加熱可能な加熱水槽２と；前記反応容器１の少なくとも液剤収容部外周を包囲して支持されるリング状パイプ部材であって、冷媒液を前記反応容器１の外周面に伝い流して前記反応容器１内の液剤Ａを冷却可能なシャワーリング３と；冷媒回収装置４と；前記反応容器１内に設置された温度センサー51からの液剤Ａの現在温度信号に基づいて、閾値を超えたときに冷却信号を出力して、加熱水槽２を下降退避させて、かつ、冷媒回収装置４を作動すると共に、シーケンサーにより電磁弁を操作することにより前記流入口32からシャワーリング３内に冷媒液を導通して噴出可能な制御コントローラとを含んで構成する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
反応させるべき液剤Ａを収容する反応容器１と；
この反応容器１の直下方において上下動自在に配設される水槽であって、槽内には熱媒液Ｈが収容され、この熱媒液Ｈに反応容器１を接触させて当該反応容器１内の液剤Ａを加熱可能な加熱水槽２と；
前記反応容器１の少なくとも液剤収容部外周を包囲して支持されるリング状パイプ部材であって、パイプ内に冷媒液Ｃを供給する流入口32を有すると共に、リング内側面には冷媒液Ｃを噴出可能な噴出孔31・31…が列設され、冷媒液Ｃを前記反応容器１の外周面に伝い流して前記反応容器１内の液剤Ａを冷却可能なシャワーリング３と；
前記加熱水槽２が可動範囲下限まで下降したときに、巻回収納されたシート体41が所要の傾斜勾配を有しつゝ略水平方向にカーテン状に引き出されてシャワーリング３の下方に展開可能であって、このシート体41上において前記シャワーリング３から噴出された冷媒液Ｃを受け止めると共に、前記シート体41の傾斜下側に配設した排出路42から排出可能に構成した冷媒回収装置４と；
前記反応容器１内に設置された温度センサー51からの液剤Ａの現在温度信号に基づいて、この現在温度と閾値とを比較して、閾値を超えたときに冷却信号を出力して、この冷却信号に基づいて、加熱水槽２を下降退避させて、かつ、冷媒回収装置４を作動すると共に、シーケンサーにより電磁弁を操作することによって前記流入口32からシャワーリング３内に冷媒液Ｃを導通して噴出可能な制御コントローラ５とを含んで構成したことを特徴とする化学反応装置における緊急冷却機構。
するという技術的手段を採用した。
【請求項２】
反応容器１の外周面を凹凸状に形成してその表面に接触する冷媒液Ｃとの熱交換面積を増加させることを特徴とする請求項１記載の化学反応装置における緊急冷却機構。
【請求項３】
熱媒液Ｈがヒーターにより加熱されて加熱水槽２の中に定温に保持されていることを特徴とする請求項１または２記載の化学反応装置における緊急冷却機構。
【請求項４】
冷媒回収装置４のシート体41の駆動機構43が、エアシリンダーを動力源として展開されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の化学反応装置における緊急冷却機構。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、化学反応装置の改良、更に詳しくは、簡素な構造であって、かつ、反応温度が急激に上昇した緊急時であっても、反応容器を迅速かつ的確に冷却することができる化学反応装置における緊急冷却機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、重合反応や縮合反応等の化学反応を伴う実験においては、温度、圧力、濃度およびその他の外部条件によって、化学反応の速度が大きく左右されるため、その化学反応の特性に応じてこれらの諸条件を的確かつ迅速に調節する必要がある。
【０００３】
特に、発熱を伴う化学反応では、反応速度が温度に対して敏感に変化する場合が多く、上記諸条件のうち反応系内の温度を適当な範囲に調節しなければ、反応速度は温度が上がるにつれて急激に進んで（オーバーシュートして）突然爆発することもあり非常に危険であるため、このような化学反応における緊急時の温度制御、特に、冷却動作は迅速に行う必要がある。
【０００４】
そこで、本件出願人は、嘗て、この種の発熱化学反応の温度制御を行う装置として、反応容器の周囲の上部に冷却ジャケットを設けて冷却すると共に、反応容器の下方に加熱槽を設け、その加熱槽を上下方向に移動させ、加熱槽内の温水と反応容器の下部外面との接触面積を変化させて加熱することにより温度制御を行う方式の化学反応装置を開発した（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、かかる装置では、反応容器内の温度が急激に変化したときに、加熱槽の上下移動によって反応容器を退避させた後に、冷却ジャケットにより冷凍化させているため、この冷却ジャケットの冷却化および吸熱作用のために不可避的にタイムラグが生じてしまい十分なレスポンスが得られず、緊急時に対応しきれないという問題があった。
【特許文献１】特開平３−８６２５１号公報（第４−５頁、第１−２図）
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案は、従来の化学反応装置に上記のような欠点があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡素な構造であって、かつ、反応温度が急激に上昇した緊急時であっても、反応容器を迅速かつ的確に冷却することができる化学反応装置における緊急冷却機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
即ち、本考案は、反応させるべき液剤Ａを収容する反応容器１と；
この反応容器１の直下方において上下動自在に配設される水槽であって、槽内には熱媒液Ｈが収容され、この熱媒液Ｈに反応容器１を接触させて当該反応容器１内の液剤Ａを加熱可能な加熱水槽２と；
前記反応容器１の少なくとも液剤収容部外周を包囲して支持されるリング状パイプ部材であって、パイプ内に冷媒液Ｃを供給する流入口32を有すると共に、リング内側面には冷媒液Ｃを噴出可能な噴出孔31・31…が列設され、冷媒液Ｃを前記反応容器１の外周面に伝い流して前記反応容器１内の液剤Ａを冷却可能なシャワーリング３と；
前記加熱水槽２が可動範囲下限まで下降したときに、巻回収納されたシート体41が所要の傾斜勾配を有しつゝ略水平方向にカーテン状に引き出されてシャワーリング３の下方に展開可能であって、このシート体41上において前記シャワーリング３から噴出された冷媒液Ｃを受け止めると共に、前記シート体41の傾斜下側に配設した排出路42から排出可能に構成した冷媒回収装置４と；
前記反応容器１内に設置された温度センサー51からの液剤Ａの現在温度信号に基づいて、この現在温度と閾値とを比較して、閾値を超えたときに冷却信号を出力して、この冷却信号に基づいて、加熱水槽２を下降退避させて、かつ、冷媒回収装置４を作動すると共に、シーケンサーにより電磁弁を操作することによって前記流入口32からシャワーリング３内に冷媒液Ｃを導通して噴出可能な制御コントローラ５とを含んで構成するという技術的手段を採用したことによって、化学反応装置における緊急冷却機構を完成させた。
【０００９】
また、本考案は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、反応容器１の外周面を凹凸状に形成してその表面に接触する冷媒液Ｃとの熱交換面積を増加させるという技術的手段を採用した。
【００１０】
更にまた、本考案は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、熱媒液Ｈをヒーターにより加熱して加熱水槽２の中に定温に保持するという技術的手段を採用した。
【００１１】
更にまた、本考案は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、冷媒回収装置４のシート体41の駆動機構43として、エアシリンダーを動力源として展開するという技術的手段を採用した。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、反応容器内の液剤の現在温度が閾値を超えたときに、反応容器の外面に冷媒液を伝い流すように噴出させるので、反応容器の外周面において冷媒液と素早く熱交換をすることができ、緊急時であっても、反応容器内の温度を迅速に冷却することができる。
【００１３】
また、カーテン状のシート体を迅速に展開することができるので、冷媒液が加熱水槽に入ることがない。したがって、本考案の冷却機構を用いることにより、急激な温度変化を伴う化学反応に対しても極めて優れたレスポンスを有するので、化学反応速度を安定に維持して過反応を抑制でき、安全性の向上を図ることができることから、実用的利用価値は頗る高いと云える。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
本考案を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００１５】
本考案の実施形態を図１から図５に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは反応容器であり、この反応容器１は、反応させるべき液剤Ａを収容する容器であり、本実施形態では、丸底形のガラス製容器を採用する。
【００１６】
また、符号２で指示するものは加熱水槽であり、この加熱水槽２は、前記反応容器１の直下方において上下動自在に配設される水槽であって、槽内には熱媒液Ｈが収容され、この熱媒液Ｈに反応容器１を接触させて当該反応容器１内の液剤Ａを加熱できるように構成されている。本実施形態では、熱媒液Ｈとして温水を使用する。また、加熱水槽２の上下の可動範囲はリミットスイッチにより検知し、モータドライバにより駆動する。
【００１７】
なお、この加熱水槽２については、熱媒液Ｈをヒーターにより加熱して加熱水槽２の中に定温に保持できるようにすることができる。こうすることにより、反応容器１内の液剤Ａに対して一定の熱量を与えるようにすることができる。
【００１８】
次に、符号３で指示するものはシャワーリングであり、このシャワーリング３は、前記反応容器１の少なくとも液剤収容部外周を包囲して支持されるリング状パイプ部材であって、パイプ内に冷媒液Ｃを供給する流入口32を有すると共に、リング内側面には冷媒液Ｃを噴出可能な噴出孔31・31…が列設されている。
【００１９】
そして、この噴出孔31・31…から冷媒液Ｃを噴出することにより、冷媒液Ｃを前記反応容器１の外周面に伝い流して、前記反応容器１内の液剤Ａを冷却可能である。本実施形態では、冷媒液Ｃとして、定温の水道水等の冷水を使用するとともに、電磁バルブを開けることにより、ほぼ一定温度の冷水を流入口31からリング３内に供給し、噴出孔31へ導通させることができる。
【００２０】
符号４で指示するものは冷媒回収装置であり、この冷媒回収装置４は、前記加熱水槽２が可動範囲下限まで下降したときに、巻回収納されたシート体41が所要の傾斜勾配を有しつゝ略水平方向にカーテン状に引き出されてシャワーリング３の下方に展開させることができる。したがって、このシート体41上において前記シャワーリング３から噴出された冷媒液Ｃを受け止めることができると共に、前記シート体41は、傾斜して設けられているので、下側に配設した排出路42から冷媒液Ｃを排出することができる。
【００２１】
また、符号５で指示するものは制御コントローラであり、この制御コントローラ５は、前記反応容器１内に設置された温度センサー51からの液剤Ａの現在温度信号に基づいて、この現在温度と閾値とを比較し、閾値を超えたときに冷却信号を出力することができる。
【００２２】
しかして、本実施形態の冷却機構の作動工程について、以下に説明する。まず、反応容器１内の液剤Ａの化学反応を開始させる。通常時は、加熱水槽２を上下させることによって、熱媒液Ｈを反応容器１の外周面に接触させて、液剤Ａの温度を一定の範囲内に制御する（図１参照）。この際、液剤Ａに反応熱が発生して、当該反応容器１内の温度が異常に上昇する場合が冷却対象となる。
【００２３】
反応容器１内の液剤Ａの温度は、温度センサー51によりリアルタイムで計測され、現在温度信号として制御コントローラ５に送信される。そして、現在温度信号により現在温度と閾値とを比較して、閾値を超えたときには、制御コントローラ５からの冷却信号が出力され、この冷却信号に基づいて、初めに加熱水槽２のテーブルを下降させる。これによって、初期段階の処置として、反応容器１の外面と熱媒液Ｈとの接触面積を減少させると共に、完全に退避させて（図２参照）、液剤Ａの反応熱を抑制することができる。
【００２４】
次に、前記加熱水槽２が可動範囲下限まで下降したときに、冷媒回収装置４のシート体41が略水平方向にカーテン状に引き出される（図３参照）。このシート体41は、加熱水槽２およびシャワーリング３の側傍に巻回収納されており、所要の傾斜勾配を有して設けられている（図４参照）。
【００２５】
本実施形態では、冷媒回収装置４のシート体41を駆動するための駆動機構43として、エアシリンダーを動力源として用いることによって、瞬時に展開させることができ、冷媒液Ｃを熱媒液水槽２内に入るのを防ぐことができる。また、駆動機構43の両端にリミットスイッチを設けて可動範囲を検知することができる。なお、駆動機構43としては、エアシリンダーや油圧シリンダーなどの流体圧シリンダーやモータ等を採用することができる。
【００２６】
そして、シーケンサーにより電磁弁を操作することによって前記流入口32からシャワーリング３内に冷媒液Ｃを導通して噴出させる。これにより、反応容器１の外面に冷媒液Ｃを伝い流しながら接触させることができるので、液剤Ａの反応熱を抑制して迅速に冷却することができる。
【００２７】
そして、前記シャワーリング３から噴出されて、反応容器１の外周面を伝い流れて熱交換した冷媒液Ｃは、シート体41上にこぼれ落ちて受け止められる。シート体41は傾斜勾配を有しているので、前記シート体41の傾斜下側に配設した排出路42から排出される。この際、シート体41の表面に撥水加工を施すこともできる。
【００２８】
以上の制御動作は、図５に示す制御系統図に示すとおりである。
【００２９】
本考案は、概ね上記のように構成されるが、本考案は図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「実用新案登録請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、反応容器１の外周面を凹凸状に形成してその表面に接触する冷媒液Ｃとの熱交換面積を増加させることができる。
【００３０】
また、熱媒液Ｈが熱媒液供給器から流路を通って加熱水槽２の中を定速度で循環するようにすることもでき、これら何れのものも本考案の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案の実施形態の冷却機構を表わす説明正面図である。
【図２】本考案の実施形態の冷却機構を表わす説明正面図である。
【図３】本考案の実施形態の冷却機構を表わす説明正面図である。
【図４】本考案の実施形態の冷却機構を表わす説明側面図である。
【図５】本考案の実施形態の冷却機構の制御系統を表わす説明概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    反応容器
Ａ    液剤
２    加熱水槽
Ｈ    熱媒液
３    シャワーリング
31    噴出孔
32    流入口
Ｃ    冷媒液
４    冷媒回収装置
41    シート体
42    排出路
43    駆動機構
５    制御コントローラ
51    温度センサー
【図１】
0003136497.tif 000003
【図２】
0003136497.tif 000004
【図３】
0003136497.tif 000005
【図４】
0003136497.tif 000006
【図５】
0003136497.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月17日(2007.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
反応させるべき液剤Ａを収容する反応容器１と；
この反応容器１の直下方において上下動自在に配設される水槽であって、槽内には熱媒液Ｈが収容され、この熱媒液Ｈに反応容器１を接触させて当該反応容器１内の液剤Ａを加熱可能な加熱水槽２と；
前記反応容器１の少なくとも液剤収容部外周を包囲して支持されるリング状パイプ部材であって、パイプ内に冷媒液Ｃを供給する流入口32を有すると共に、リング内側面には冷媒液Ｃを噴出可能な噴出孔31・31…が列設され、冷媒液Ｃを前記反応容器１の外周面に伝い流して前記反応容器１内の液剤Ａを冷却可能なシャワーリング３と；
前記加熱水槽２が可動範囲下限まで下降したときに、巻回収納されたシート体41が所要の傾斜勾配を有しつゝ略水平方向にカーテン状に引き出されてシャワーリング３の下方に展開可能であって、このシート体41上において前記シャワーリング３から噴出された冷媒液Ｃを受け止めると共に、前記シート体41の傾斜下側に配設した排出路42から排出可能に構成した冷媒回収装置４と；
前記反応容器１内に設置された温度センサー51からの液剤Ａの現在温度信号に基づいて、この現在温度と閾値とを比較して、閾値を超えたときに冷却信号を出力して、この冷却信号に基づいて、加熱水槽２を下降退避させて、かつ、冷媒回収装置４を作動すると共に、シーケンサーにより電磁弁を操作することによって前記流入口32からシャワーリング３内に冷媒液Ｃを導通して噴出可能な制御コントローラ５とを含んで構成したことを特徴とする化学反応装置における緊急冷却機構。