JP2008104930A

JP2008104930A - マイクロ波反応装置

Info

Publication number: JP2008104930A
Application number: JP2006289088A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ota; 浩一太田; Masatoshi Terajima; 雅俊寺島
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】
危険が少なく、またバッチ処理であっても短時間で処理できる、マイクロ波で加熱して化学反応を促進させる装置を提供する。
【解決手段】
マイクロ波反応装置は、マイクロ波発振器２が付された筐体１内に、マイクロ波が照射される反応物質の入るべき封鎖空間の反応容器３が配置され、反応容器３に付随する温度センサー５の挿入口、不活性ガスまたは反応原料の流入パイプの挿入口、あるいは反応生成物または反応余剰物の排出パイプの挿入口が筐体１内に位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波を反応物質または媒体物質に照射し、その反応物質または媒体物質を活性化させ化学反応を促進させる装置に関するものである。

マイクロ波は極超短波とも呼ばれ、極性基を持つ物質に照射すると、その物質が加熱等、活性化する。かかるマイクロ波による加熱は、内部加熱とも呼ばれ、応用製品として家庭用の電子レンジがある。

マイクロ波による加熱作用を化粧品・薬品の製造装置における液体等の加熱や、化学反応促進の試みが行われている。例えば特許文献１には、マイクロ波を用いた反応装置が記載されている。この反応装置は、筐体天井に穴を明けて、フラスコの各口端を突出させ、該先端に窒素ガスの流出入管、冷却器または滴下ロートを接続していた。また特許文献２には、マイクロ波による化学反応装置が示されている。これら特許文献１、特許文献２の反応装置で、フラスコ等の反応容器は筐体の内部に配置されているが、反応原料の供給口等は筐体の外部に位置している。

特開２００３−４５４４号公報特表平９−５１０９０７号公報

特許文献１や特許文献２の反応装置のように、反応容器であるフラスコへの供給口等が筐体から突出していると、ガラス製フラスコの場合、破損しやすいという問題がある。また、反応物質のロット変え、あるいは物質変え等のバッチ処理にあたり、反応装置から反応容器を取り出し、取り付けに手間がかかるという問題がある。また反応装置からマイクロ波が遺漏するという問題がある。

そこで、本発明は前記の問題点を解消するためになされたもので、危険が少なく、またバッチ処理であっても短時間で処理できる、マイクロ波で化学反応を促進させる装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載されたマイクロ波反応装置は、マイクロ波発振器が付された筐体内に、マイクロ波が照射される反応物質の入る反応容器が配置され、該反応容器は封鎖系であって、付随する温度センサーの挿入口、不活性ガスまたは反応原料の流入パイプの挿入口、あるいは反応生成物または反応余剰物の排出パイプの挿入口が該筐体内に位置していることを特徴とする。

同じく請求項２に記載されたマイクロ波反応装置は、請求項１に記載のマイクロ波反応装置であって、該挿入口と、挿入される温度センサーまたは各パイプとの隙間が、非導電物質で封鎖されていることを特徴とする。

請求項３に記載されたマイクロ波反応装置は、請求項１に記載のマイクロ波反応装置であって、該挿入口と、挿入される温度センサーまたは各パイプとの隙間が、アース電位に導通する導電物質で封鎖されていることを特徴とする。

請求項４に記載されたマイクロ波反応装置は、請求項１に記載のマイクロ波反応装置であって、該流入パイプおよび／または排出パイプに、アース電位に導通する導電物質のフィルターが付されていることを特徴とする。

請求項５に記載されたマイクロ波反応装置は、前記導電物質が金属であることを特徴とする。

請求項６に記載されたマイクロ波反応装置は、請求項１に記載のマイクロ波反応装置であって、前記した不活性ガスまたは反応原料の流入パイプ、あるいは反応生成物または反応余剰物の排出パイプが変心継ぎ手で連結されていることを特徴とする。

請求項７に記載されたマイクロ波反応装置は、請求項１に記載のマイクロ波反応装置であって、該変心継ぎ手の断面が多角形状であることを特徴とする。

本発明のマイクロ波反応装置は、反応容器内の反応物質または媒体物質にマイクロ波が照射され、その反応物質または媒体物質が活性化して化学反応が促進する。このマイクロ波反応装置は、筐体によるシールド効果と開口部に設置された導電性物質、例えば金属によるシールド効果が大きく、外部に電磁波の遺漏がないため、安全である。反応容器の付属するパイプ類の挿入口等が筐体の内部にあるから、破損することがない。また、反応物質のロット変え、あるいは物質変え等のバッチ処理にあたり、反応装置から反応容器の取り出しや、取り付けがやりやすく、短時間で処理できる。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明を実施するための好ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明のマイクロ波反応装置の一実施例を示す外観正面図である。このマイクロ波反応装置は、筐体１と、マイクロ波発振器２と、装置の制御ボックス２０とを備えている。

筐体１は、多くの孔があいている金属板でつくられた前扉２６で開閉でき、前扉２６を閉じていても、内部を透視できるようになっている。マイクロ波発振器２に繋がる導波管４が筐体１に向かって取り付けられている。筐体１内には、反応容器である三口フラスコ３が台座２１に戴置されている。フラスコ３内にマグネットスターラー１２が配置される。台座２１にはマグネットスターラー１２のためのモーターが内蔵されている。

三口フラスコ３の中央の開口は、温度シーズカップル線５が挿入され、ゴム栓１０で気密が保たれている。三口フラスコ３の右側の開口は、図２に示すとおり、変心継ぎ手８がゴム栓６で気密を保って挿入される。変心継ぎ手８は、不活性ガス用ホース１４に挿入され、不活性ガス、例えば窒素やアルゴンガスのボンベに繋がっている。同じく左側の開口は変心継ぎ手９がゴム栓７で気密を保って挿入される。変心継ぎ手９は、排気ホース１５に繋がっている。

金属シーズの温度シーズカップル線５は、金属ねじ込み継ぎ手２１で筐体１に取り付けられる。不活性ガス用金属ホース１４、および排気用金属ホース１５は、図３に示す構造の金属ねじ込み継ぎ手２２・２３で筐体１に取り付けられる。金属ねじ込み継ぎ手２２・２３は、金属のフィルター２５が付されている。筐体１は金属製のジャケット構造である。また金属ねじ込み継ぎ手２１、２２、２３が筐体１に取り付けらた穴の内周は金属の内張り１３が付される。

マイクロ波反応装置の制御ボックス２０には、温度シーズカップル５を入力とする温度制御回路、マイクロ波発振器２に繋がる発振出力回路、タイマー、電源回路等が組み込まれている。この実施例では、制御ボックス２０の外観として、温度設定スイッチボックス１７、出力メーター１８、タイマー設定つまみ１９、デジタル温度表示器２７を示している。

このマイクロ波反応装置を用いて、化学物質の合成等の反応を行うときには、三口フラスコ３に反応原料を入れてから上記のとおりセットし、制御ボックス２０から温度設定、タイマー設定をして、電源を入れる。するとマイクロ波発振器２から発振したマイクロ波が導波管４を通じて筐体１内の三口フラスコ３に入っている反応原料を照射する。マイクロ波を照射された反応原料は、昇温等の活性化がされ、化学反応が促進する。その間、不活性ガスがボンベからホース１４、変心継ぎ手８を経て三口フラスコ３内に導入される。反応原料または反応副生物のアウトガス、あるいは導入されてきた不活性ガスが、変心継ぎ手９、排気ホース１５を経て排出される。

このような一連の反応操作中、このマイクロ波反応装置は筐体１が金属で覆われているので、外部にマイクロ波の遺漏がない。特に筐体１に設置されるねじ込み継ぎ手２１・２２・２３は金属、フィルター２５も金属であるから、マイクロ波のシールドが完全になる。

尚、不活性ガス用ホース１４、排気用ホース１５、および継ぎ手エルボ１６はプラスチック等の非導電性物質であってもよい。

図４には、変心継ぎ手の別の実施例の正面図が示してある。４角形の耐熱ゴム３０に変心して２個の有低孔があけられ、これらの有低孔は内部で通じている。そこにガラスパイプ、または耐熱プラスチックのパイプを差し込むことで変心継ぎ手とすることができる。これは、耐熱プラスチックまたは耐熱ガラスによる一体型でも良い。図５、図６はこの変心継ぎ手の平面図である。

また、継ぎ手が図２、図４（図５又は図６）に示すように偏平であることによって、ゴム栓に抜き挿しするときには、回しやすい構造となっている。特に図４、図５に示すように多角形であると、工具が掛かりやすく滑らないので、ゴム栓への抜き挿しの作業性はさらに良くなる。

本発明を適用するマイクロ波反応装置の一実施例の正面図である。

本発明を適用するマイクロ波反応装置に使用される変心継ぎ手の一実施例の断面図である。

本発明を適用するマイクロ波反応装置に使用される金属継ぎ手の一実施例の外観図である。

本発明を適用するマイクロ波反応装置に使用される変心継ぎ手の別な実施例の正面図である。

図４に示した変心継ぎ手の一実施例の平面図である。

図４に示した変心継ぎ手の別な実施例の平面図である。

符号の説明

１は筐体、２はマイクロ波発振器、３は反応容器、４は導波管、５は温度シーズカップル線、６・７・１０はゴム栓、８・９は変心継ぎ手、１２はマグネットスターラ、１３は金属の内張り、１４は不活性ガス用ホース、１５は排気用ホース、１６は継ぎ手エルボ、１７はスイッチボックス、１８は出力メーター、１９は時間設定タイマー、２０は制御ボックス、２１・２２・２３は金属継ぎ手、２５は金属フィルター、２６は前扉、２７はデジタル温度表示器、３０は変心継ぎ手用耐熱ゴムまたは一体成形プラスチックである。

Claims

マイクロ波発振器が付された筐体内に、マイクロ波が照射される反応物質の入る反応容器が配置され、該反応容器は封鎖系であって、付随する温度センサーの挿入口、不活性ガスまたは反応原料の流入パイプの挿入口、あるいは反応生成物または反応余剰物の排出パイプの挿入口が該筐体内に位置していることを特徴とするマイクロ波反応装置。
該挿入口と、挿入される温度センサーまたは各パイプとの隙間が、非導電物質で封鎖されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波反応装置。
該挿入口と、挿入される温度センサーまたは各パイプとの隙間が、アース電位に導通する導電物質で封鎖されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波反応装置。
該流入パイプおよび／または排出パイプに、アース電位に導通する導電物質のフィルターが付されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波反応装置。
請求項３または４に記載された導電物質が金属であることを特徴とするマイクロ波反応装置。
前記した反応不活性ガスまたは反応原料の流入パイプ、あるいは反応生成物または反応余剰物の排出パイプが変心継ぎ手で連結されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波反応装置。
該変心継ぎ手の断面が多角形状であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波反応装置。