JP2023088770A - Flow path device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は流路装置に関する。 The present disclosure relates to flow path devices.
フローリアクタの反応流路の少なくとも一部を形成する流路継手と、流路継手の内部流路内に延びる温度センサと、を有する流路装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 A channel device is known that has a channel joint that forms at least a part of a reaction channel of a flow reactor, and a temperature sensor that extends inside the internal channel of the channel joint (see, for example, Patent Document 1).
上記のような流路装置は、反応流路を流れる流体の反応に影響する温度を温度センサで高精度に検出することが求められる。 The flow channel device as described above is required to detect with high accuracy the temperature that affects the reaction of the fluid flowing through the reaction flow channel with a temperature sensor.
そこで本開示の目的は、反応流路を流れる流体の温度の検出精度を高め易い流路装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a channel device that facilitates increasing the detection accuracy of the temperature of the fluid flowing through the reaction channel.
幾つかの実施形態において、流路装置は、フローリアクタの反応流路の少なくとも一部を形成する流路継手と、温度センサと、を有し、前記流路継手が、第1接続口と、第2接続口と、取り付け口と、前記第2接続口に連通する連通口を有し前記第1接続口から前記取り付け口まで延びる直線状流路と、を有し、前記温度センサが、前記取り付け口に取り付けられ、前記直線状流路内を長手方向側に前記連通口を超えて延びる、流路装置である。このような構成によれば、反応流路を流れる流体に流路継手の内部流路の太さを超える長さで温度センサを接触させることができるので、温度の検出精度を高め易くすることができる。 In some embodiments, the channel device includes a channel fitting that forms at least a portion of a reaction channel of the flow reactor, and a temperature sensor, the channel fitting comprising a first connection port; a second connection port; an attachment port; and a linear flow path having a communication port communicating with the second connection port and extending from the first connection port to the attachment port; The channel device is attached to the attachment port and extends in the longitudinal direction beyond the communication port in the straight channel. According to such a configuration, the temperature sensor can be brought into contact with the fluid flowing through the reaction channel over a length exceeding the thickness of the internal channel of the channel joint, so that the temperature detection accuracy can be easily improved. can.
一実施形態において、流路装置は、前記温度センサが、前記取り付け口に固定される固定部と、前記固定部から直線状流路内に延びる延設部と、を有し、前記固定部が前記延設部よりも太い、流路装置である。このような構成によれば、取り付け口への取り付けに伴って生じる応力による温度センサの損傷を抑制し易く、しかも温度センサによる温度の検出感度を高め易くすることができる。 In one embodiment, the flow channel device has a fixed portion in which the temperature sensor is fixed to the mounting port, and an extension portion extending from the fixed portion into the linear flow channel, and the fixed portion The flow path device is thicker than the extension portion. According to such a configuration, it is possible to easily suppress damage to the temperature sensor due to stress caused by attachment to the attachment port, and to increase the temperature detection sensitivity of the temperature sensor.
一実施形態において、流路装置は、前記温度センサを前記取り付け口に取り付ける取り付け部を有する、流路装置である。このような構成によれば、温度センサを取り付け部によって取り付けることができる。 In one embodiment, the flow path device is a flow path device having an attachment portion for attaching the temperature sensor to the attachment port. According to such a configuration, the temperature sensor can be attached by the attachment portion.
一実施形態において、流路装置は、前記連通口の中心から前記取り付け口までの前記直線状流路の長手方向の長さが、前記連通口の前記中心から前記第1接続口までの前記直線状流路の長手方向の長さよりも短い、流路装置である。このような構成によれば、温度センサの根本側に形成される流路のデッドボリュームを減少させることができるので、デッドボリュームでの流体の滞留による閉塞や流れの不安定化を抑制し易くすることができる。 In one embodiment, in the flow path device, the length in the longitudinal direction of the linear flow path from the center of the communication port to the attachment port is the length of the straight line from the center of the communication port to the first connection port. The channel device is shorter than the length of the channel in the longitudinal direction. With such a configuration, the dead volume of the flow path formed on the root side of the temperature sensor can be reduced, so blockage and destabilization of the flow due to retention of the fluid in the dead volume can be easily suppressed. be able to.
一実施形態において、流路装置は、前記流路継手が、前記第1接続口と前記取り付け口とが対向配置されるT字型の3方分岐継手として構成される、流路装置である。このような構成によれば、流路継手の第1接続口と第2接続口をそれぞれ管に接続して反応流路を形成する場合に、各々の管内で流れる流体への外部からの熱的影響と流路継手で流れる流体への外部からの熱的影響とを同等に近づけ易くし、その結果、流体の化学反応を安定化させ易くすることができる。 In one embodiment, the flow path device is a flow path device in which the flow path joint is configured as a T-shaped three-way branch joint in which the first connection port and the attachment port are arranged to face each other. According to such a configuration, when the reaction flow path is formed by connecting the first connection port and the second connection port of the flow path joint to the respective tubes, the fluid flowing in each tube is thermally affected from the outside. The effect and the thermal effect from the outside on the fluid flowing through the flow path joint can be easily approached equally, and as a result, the chemical reaction of the fluid can be easily stabilized.
一実施形態において、流路装置は、前記直線状流路の太さが1cm以下、又は前記直線状流路の断面積が1cm2以下である、流路装置である。このような構成によれば、細い反応流路を流れる流体の温度の検出精度を高め易くすることができる。 In one embodiment, the channel device is a channel device in which the thickness of the linear channel is 1 cm or less, or the cross-sectional area of the linear channel is 1 cm 2 or less. According to such a configuration, it is possible to easily improve the detection accuracy of the temperature of the fluid flowing through the narrow reaction channel.
一実施形態において、フローリアクタは、前記流路装置によって形成される前記反応流路を有する、フローリアクタである。このような構成によれば、反応流路を流れる流体の温度の検出精度を高め易いフローリアクタを提供することができる。 In one embodiment, the flow reactor is a flow reactor having said reaction channel formed by said channel device. According to such a configuration, it is possible to provide a flow reactor that can easily improve the detection accuracy of the temperature of the fluid flowing through the reaction channel.
一実施形態において、フローリアクタ装置は、前記フローリアクタと、前記温度センサによる検出結果に応じて前記反応流路内の流れの状態を制御する制御部と、を有するフローリアクタ装置である。このような構成によれば、反応流路を流れる流体の温度の検出精度を高め易いフローリアクタ装置を提供することができる。 In one embodiment, the flow reactor device is a flow reactor device having the flow reactor and a control section that controls the state of the flow in the reaction channel according to the detection result of the temperature sensor. According to such a configuration, it is possible to provide a flow reactor device that can easily improve the detection accuracy of the temperature of the fluid flowing through the reaction channel.
本開示によれば、反応流路を流れる流体の温度の検出精度を高め易い流路装置を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a channel device that facilitates increasing the detection accuracy of the temperature of the fluid flowing through the reaction channel.
以下、図面を参照して本開示の実施形態を詳細に例示説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be illustrated in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、第1実施形態に係る流路装置1は、流路継手2、温度センサ3、及び取り付け部としての取り付けねじ4を有する。流路継手2はフローリアクタ5の反応流路の少なくとも一部を形成する。フローリアクタ5と制御部6でフローリアクタ装置7が構成される。
As shown in FIG. 1, the
フローリアクタ5は、バッチ式でなくフロー式で化学反応を生じさせる反応流路を形成する部材である。流路継手2はフローリアクタ5の反応流路の少なくとも一部を形成する。つまりフローリアクタ5は、流路装置1によって形成される反応流路を有する。反応流路の太さは例えば1cm以下であり、1mm以下であってもよい。
The
温度センサ3は、反応流路内を流れる流体に接触して温度を検出するインライン式であり、例えば熱電対、測温抵抗体又はサーミスタなどで構成される。
The
制御部6は、温度センサ3に有線又は無線で通信可能に接続するコンピュータで構成される処理装置6aを有し、温度センサ3による検出結果に応じて反応流路内の流れの状態を制御する。例えば、制御部6は、反応流体と反応物の少なくとも一方の、流量(流速)と温度の少なくとも一方を制御する。このために、制御部6は、例えば反応流路に設けられるポンプ又は開閉弁等で構成される、流量調節部6bを有してもよい。制御部6は、処理装置6aによって流量調節部6bの動作を制御することで、反応流路内の反応流体と反応物の少なくとも一方の流量を制御してもよい。また、制御部6は、例えば反応流路の少なくとも一部を収容する恒温槽又は反応流路に設けられる電熱器等で構成される、温度調節部6cを有してもよい。制御部6は、処理装置6aによって温度調節部6cの動作を制御することで、反応流路内の反応流体と反応物の少なくとも一方の温度を制御してもよい。上記のような制御により、フローリアクタ装置7は、フローリアクタ5の反応流路内を流れる流体の温度に応じて、化学反応による目的物質を効率的に生産することができる。
The
なお、温度センサ3は上記のような制御部6での利用に限らず、例えば、フローリアクタ5内の温度分布を解析する装置に接続して利用してもよいし、フローリアクタ5の温度を監視するだけの目的で利用してもよい。
The
流路継手2は、第1接続口8aを内周面に形成する第1接続筒部8と、第2接続口9aを内周面に形成する第2接続筒部9と、取り付け口10aを内周面に形成する取り付け筒部10と、第2接続口9aに連通する連通口11aを有し第1接続口8aから取り付け口10aまで延びる直線状流路11と、を有する。流路継手2において、第1接続口8aと取り付け口10aとが直線状に配置され、第1接続口8aから取り付け口10aまで延びる直線状流路11が形成される。流路継手2には第2接続口9aが設けられ、この第2接続口9aは、直線状流路11から(直線状流路11の長手方向と異なる方向に、より具体的には、長手方向と交差する方向に)所定距離だけ離れた位置に配置され、直線状流路11に臨んで形成される連通口11aから第2接続口9aまで延びる第2流路15が形成される。
The
直線状流路11は第1中心軸線O1に沿って直線状に延びる。直線状流路11の横断面形状は特に限定されず、例えば円形、楕円形、三角形、正方形、長方形又はその他の多角形などである。直線状とは、第1中心軸線O1に沿う方向である長手方向に太さ(横断面形状が円形の場合は直径)が一定である場合に限らず、長手方向に太さが変化する場合も含む。すなわち、直線状流路11は、第1中心軸線O1が直線状であればよく、長手方向に太さが変化してもよい。直線状流路11の太さは例えば1cm以下であってよい。また、直線状流路11の断面積は例えば1cm2以下であってよい。
The
第1接続筒部8は第1中心軸線O1を中心とする筒状をなす。第1接続筒部8は円筒状であってもよいし、楕円筒状や角筒状など、円筒以外の筒状であってもよい。第1接続筒部8は例えば、図示するように、反応流路の一部を形成する管などの第1流路部材12に接続される。その接続方法は特に限定されず、例えば、図示するように取り付けねじ4と同様の構造を有する第1ねじ部材12aを介して接続してもよいし、溶接、溶着、接着などの固着によって接続してもよい。第1流路部材12を、図示するように第1接続筒部8の内周面に接続してもよいし、或いは第1接続筒部8の外周面に接続してもよいし、第1接続筒部8の端面に接続してもよい。
The first connecting
第2接続筒部9は第2中心軸線O2を中心とする筒状をなす。第2接続筒部9は例えば、図示するように、反応流路の一部を形成する管などの第2流路部材13に接続される。その接続方法は特に限定されず、例えば、図示するように取り付けねじ4と同様の構造を有する第2ねじ部材13aを介して接続してもよいし、溶接、溶着、接着などの固着によって接続してもよい。第2流路部材13を、図示するように第2接続筒部9の内周面に接続してもよいし、或いは第2接続筒部9の外周面に接続してもよいし、第2接続筒部9の端面に接続してもよい。
The second connecting tubular portion 9 has a tubular shape centered on the second central axis O2. The second connecting cylinder part 9 is connected to a
フローリアクタ5は、直線状の第1中心軸線O1を中心とする第1流路14(直線状流路11を含む)と、直線状の第2中心軸線O2を中心とする第2流路15と、を有する。連通口11aは第1流路14と第2流路15の境界に位置し、連通口11aの中心Cは第2中心軸線O2に一致する。
The
温度センサ3は、取り付けねじ4を取り付け筒部10に取り付けることによって、取り付け口10aに取り付けられ、直線状流路11内を長手方向側に連通口11aを超えて延びる。また、温度センサ3は、図示のように、長手方向に平行に設置されることが好ましい。ただし、温度センサ3は長手方向に平行に設置されるものに限定されず、長手方向に対してある程度の傾斜をもって設置されてもよい。例えば、温度センサ3は直線状流路11内の流体の流れに影響しない程度の傾斜角度、温度センサ3が変形等することなく正常に機能することができる傾斜角度、又は、長手方向に対して0°以上45°未満の傾斜角度を有して設置されてもよい。なお、本明細書における長手方向側とは、長手方向に対して0°以上45°未満の傾斜角度を有する方向を意味する。このような構成によれば、反応流路を流れる流体に流路継手2の内部流路の太さを超える長さで温度センサ3を接触させることができるので、温度の検出精度を高め易くすることができる。
The
取り付けねじ4は取り付け筒部10の内周面に螺合可能である。つまり、取り付けねじ4を、取り付け口10aを形成する内周面に螺合することで、取り付けねじ4を取り付け口10aに取り付けることができる。なお、取り付けねじ4はこれに限らず、例えば、取り付け筒部10の外周面に螺合可能に構成してもよい。
The mounting
温度センサ3は、取り付けねじ4の内部に固定される固定部3aと、固定部3aから直線状流路11内に延び、流体に接触する延設部3bと、を有する。本実施形態では固定部3aは延設部3bよりも太い。このような構成によれば、取り付け口10aへの取り付けねじ4の取り付けに伴って生じる応力による温度センサ3の損傷を抑制し易く、しかも温度センサ3による温度の検出感度を高め易くすることができる。またこのような構成は、上記のように取り付けねじ4が取り付け筒部10の内周面に螺合可能な構成である場合に特に有効である。
The
取り付け筒部10は第1中心軸線O1を中心とする筒状をなす。また温度センサ3は直線状をなし、固定部3aにおいて取り付けねじ4の中心に固定される。したがって、温度センサ3は第1中心軸線O1と同軸に延びる。
The mounting
連通口11aの中心Cから取り付け口10a(中心C側の端部)までの直線状流路11の長手方向の長さL1(以下、第1長さL1ともいう)は例えば、図示するように、連通口11aの中心Cから第1接続口8a(中心C側の端部)までの直線状流路11の長手方向の長さL2(以下、第2長さL2ともいう)よりも短い。このような構成によれば、連通口11aよりも取り付け口10aの側に形成される流路のデッドボリュームを減少させることができるので、デッドボリュームでの流体の滞留による閉塞や流れの不安定化を抑制し易くすることができる。例えば、固・液混相流の場合、滞留は固体の析出、詰まりによる閉塞や流れの不安定化を招く虞があり、気・液混相流の場合、気体が捕捉されることで閉塞や流れの不安定化を招く虞がある。
The longitudinal length L1 (hereinafter also referred to as the first length L1) of the
なお、流路継手2、取り付けねじ4、第1流路部材12及び第2流路部材13の材質は樹脂製や金属製であってもよく、例えばフッ素樹脂、PEEK(Poly Ether Ether Ketone)やステンレス鋼などからそれぞれ適宜選択されうる。また、温度センサ3の表面材質と取り付けねじ4の材質はそろっていることが好ましい。
The material of the
流路の有効断面積(流体が通過する部分の断面積)は流れ方向にできるだけ一定であることが好ましい。流路の有効断面積を流れ方向に略一定とすることにより、滞留時間を制御することができる。このため、第1流路14は、温度センサ3の延設部3bの横断面積を考慮し、第1流路14の有効断面積が長手方向にできるだけ一定となるように設計することが好ましい。つまり、直線状流路11の横断面積から温度センサ3の延設部3bの横断面積を減算した値が流路部材12の中空部分の横断面積とほぼ同一となるように、流路継手2と温度センサ3とを設計することが好ましい。このとき、温度センサ3の延設部3bが直線状流路11内に収容されるように、直線状流路11は、取り付け口10aの一端(中心C側の端部)であって温度センサの延設部3bの基端部(固定部3a側の端部)近傍から、第1流路部材12又は第1接続口8aの一端(中心C側の端部)であって温度センサ3の延設部3bの先端部(固定部3aと反対側の端部)近傍まで延びる流路と定義される。
It is preferable that the effective cross-sectional area of the channel (the cross-sectional area of the portion through which the fluid passes) is as constant as possible in the direction of flow. The retention time can be controlled by making the effective cross-sectional area of the channel substantially constant in the direction of flow. Therefore, it is preferable to design the
また流体の化学反応を安定化させるためには、第1流路部材12及び第2流路部材13内で流れる流体への外部からの熱的影響と流路継手2内で流れる流体への外部からの熱的影響とができるだけ等しいことが好ましい。このため、流路継手2は、熱抵抗が第1流路部材12及び第2流路部材13とできるだけ等しくなるように材質と肉厚を設定することが好ましい。したがって、第1流路部材12及び第2流路部材13が管状である場合、流路継手2は、図示するように、第1接続口8aと取り付け口10aとが対向配置されるT字型の3方分岐継手として構成するのが好ましい。
Further, in order to stabilize the chemical reaction of the fluid, it is necessary to prevent the fluid flowing in the first
温度センサ3は固定部3aが延設部3bよりも太い構成に限らず、例えば、図2に示す第2実施形態のように、固定部3aが延設部3bと等しい太さである構成としてもよい。また、取り付けねじ4と固定部3aとの間に筒部材16を介装する構成としてもよい。筒部材16の材質は温度センサ3の表面材質、取り付けねじ4とそろえてあることが好ましい。
The
本開示は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.
したがって、前述した実施形態に係る流路装置1は、フローリアクタ5の反応流路の少なくとも一部を形成する流路継手2と、温度センサ3と、を有し、流路継手2が、第1接続口8aと、第2接続口9aと、取り付け口10aと、第2接続口9aに連通する連通口11aを有し第1接続口8aから取り付け口10aまで延びる直線状流路11と、を有し、温度センサ3が、取り付け口10aに取り付けられ、直線状流路11内を長手方向側に連通口11aを超えて延びる、流路装置1である限り、種々変更可能である。また、前述した実施形態に係るフローリアクタ5は、流路装置1によって形成される反応流路を有する、フローリアクタ5である限り、種々変更可能である。また、前述した実施形態に係るフローリアクタ装置7は、フローリアクタ5と、温度センサ3による検出結果に応じて反応流路内の流れの状態を制御する制御部6と、を有するフローリアクタ装置7である限り、種々変更可能である。
Therefore, the
例えば、温度センサ3は第1中心軸線O1と同軸に延びる構成に限らず、例えば、第1中心軸線O1に対して平行に延びる構成としてもよい。温度センサ3を取り付け口10aに取り付ける取り付け部として取り付けねじ4を用いる構成に限らず、例えば、取り付け部として、ねじ以外の締結具や、クリップ、接着剤、溶着、溶接などを用いる構成としてもよい。また、取り付け部は必要に応じて、止水(封止)用のシール部材を有してもよい。
For example, the
なお、前述した実施形態に係る流路装置1は、温度センサ3が、取り付け口10aに固定される固定部3aと、固定部3aから直線状流路11内に延びる延設部3bと、を有し、固定部3aが延設部3bよりも太い、流路装置1であることが好ましい。
In the
前述した実施形態に係る流路装置1は、温度センサ3を取り付け口10aに取り付ける取り付け部を有する、流路装置1であることが好ましい。
The
前述した実施形態に係る流路装置1は、連通口11aの中心Cから取り付け口10aまでの直線状流路11の長手方向の長さL1が、連通口11aの中心Cから第1接続口8aまでの直線状流路11の長手方向の長さL2よりも短い、流路装置1であることが好ましい。
In the
前述した実施形態に係る流路装置1は、流路継手2が、第1接続口8aと取り付け口10aとが対向配置されるT字型の3方分岐継手として構成される、流路装置1であることが好ましい。
In the
前述した実施形態に係る流路装置1は、直線状流路11の太さが1cm以下、又は直線状流路11の断面積が1cm2以下である、流路装置1であることが好ましい。
The
1 流路装置
2 流路継手
3 温度センサ
3a 固定部
3b 延設部
4 取り付けねじ(取り付け部)
5 フローリアクタ
6 制御部
6a 処理装置
6b 流量調節部
6c 温度調節部
7 フローリアクタ装置
8 第1接続筒部
8a 第1接続口
9 第2接続筒部
9a 第2接続口
10 取り付け筒部
10a 取り付け口
11 直線状流路
11a 連通口
12 第1流路部材
12a 第1ねじ部材
13 第2流路部材
13a 第2ねじ部材
14 第1流路
15 第2流路
16 筒部材
C 連通口の中心
L1 第1長さ
L2 第2長さ
O1 第1中心軸線
O2 第2中心軸線
REFERENCE SIGNS
5 flow
Claims (7)
前記流路継手が、第1接続口と、第2接続口と、取り付け口と、前記第2接続口に連通する連通口を有し前記第1接続口から前記取り付け口まで延びる直線状流路と、を有し、
前記温度センサが、前記取り付け口に取り付けられ、前記直線状流路内を長手方向側に前記連通口を超えて延びる、流路装置。 a channel fitting that forms at least part of a reaction channel of the flow reactor; and a temperature sensor;
The flow path joint has a first connection port, a second connection port, an attachment port, and a communication port that communicates with the second connection port, and has a linear flow path that extends from the first connection port to the attachment port. and
The flow path device, wherein the temperature sensor is attached to the attachment port and extends in the linear flow path in the longitudinal direction beyond the communication port.
前記固定部が前記延設部よりも太い、請求項1に記載の流路装置。 The temperature sensor has a fixed portion fixed to the mounting port and an extension portion extending from the fixed portion into the linear flow path,
2. The flow path device according to claim 1, wherein said fixed portion is thicker than said extended portion.
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