JP2011156524A - Simple cooling microwave chemical reactor - Google Patents
Simple cooling microwave chemical reactor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011156524A JP2011156524A JP2010034070A JP2010034070A JP2011156524A JP 2011156524 A JP2011156524 A JP 2011156524A JP 2010034070 A JP2010034070 A JP 2010034070A JP 2010034070 A JP2010034070 A JP 2010034070A JP 2011156524 A JP2011156524 A JP 2011156524A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- temperature
- refrigerant
- microwave
- reaction vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明はマイクロ波を利用した化学反応装置に関する。 The present invention relates to a chemical reaction apparatus using microwaves.
従来、マイクロ波はレーダや電子レンジを中心に用いられ、その中でも、マイクロ波を用いた加熱装置ではマイクロ波による加熱機構が外部からの熱伝導による加熱とは異なる特徴を持っており、水の加熱に例えるとマイクロ波のエネルギーが印加されると、水分子の電気双極子が回転運動を起こし、周囲の水分子どうしと摩擦することにより発熱が生じると言われている。マイクロ波による加熱方式は熱伝導による加熱方式に対して内部加熱と呼ばれ、反応速度が著しく早く、合成効率が高く、副産物が少なく、触媒を減らしたり触媒を用いない反応も可能で、通常の条件では起きない合成反応が生じることがある旨報告されている。この反応促進効果を化学反応装置に応用したのが、マイクロ波化学反応装置である。 Conventionally, microwaves are mainly used in radar and microwave ovens. Among them, heating devices using microwaves have characteristics that differ from heating by heat conduction from the outside. In the case of heating, it is said that when microwave energy is applied, the electric dipoles of water molecules cause rotational movement and generate heat due to friction with surrounding water molecules. The heating method using microwaves is called internal heating compared to the heating method using heat conduction. The reaction rate is remarkably fast, the synthesis efficiency is high, there are few by-products, the reaction can be reduced or the catalyst is not used. It has been reported that synthesis reactions may occur that do not occur under certain conditions. A microwave chemical reaction apparatus applies this reaction promoting effect to a chemical reaction apparatus.
マイクロ波化学反応装置において、化学合成反応の促進効果を最大限に得るには、被反応物の温度を、反応の課程で生じる不要な副産物の発生がより少ない温度を予め調べておき、マイクロ波を照射しながら、被反応物をその温度に維持するのが望ましい。加熱時の被反応物の設定温度が室温より十分高い場合は、マイクロ波の照射量を調整することで、被反応物を一定の温度に維持できる。さらに、マイクロ波の照射量を増やしたり、被反応物を室温より低い温度で加熱したい場合には被反応物を冷却する機能が必要となる。 In the microwave chemical reaction apparatus, in order to obtain the maximum effect of promoting the chemical synthesis reaction, the temperature of the reaction object is examined in advance so that the generation of unnecessary by-products generated during the reaction process is less. It is desirable to maintain the reactants at that temperature while irradiating. When the set temperature of the reactant during heating is sufficiently higher than room temperature, the reactant can be maintained at a constant temperature by adjusting the amount of microwave irradiation. Further, when it is desired to increase the amount of microwave irradiation or to heat the reaction product at a temperature lower than room temperature, a function for cooling the reaction product is required.
この冷却機能を持ったマイクロ波化学反応装置として、特許文献1,特許文献2がある。冷却機能を実現する構造としては、被反応物の入った反応容器を囲み中空の構造の冷却部を設け、冷却部には冷媒循環用の注入口と排出口を設けている。冷却方法としては、低温に冷却した冷媒を、前記、冷却部内に循環させることにより、反応容器を介し被反応物を冷却する方法を用いている。また、冷媒の冷却と循環は別に設けた冷却装置が行い、冷却装置は低温の冷却剤の入った液槽内に、冷媒を循環させて冷却する装置とポンプにより冷媒を環流させる装置より成る。 There exist
従来の冷却式マイクロ波化学反応装置として、図1は特許文献1の冷却式マイクロ波化学反応装置の構成図である。図1に示すとおり、特許文献1の冷却式マイクロ波化学反応装置はアプリケータ部84と、冷却装置94とそれらを接続するフッ素系樹脂チューブ95とから構成される。冷却装置94は、冷媒液が貯留される液槽92と冷媒液を送り出すためのポンプ93とから構成される。ポンプ93から送出された冷媒液の流量は、計測器88と連動する流速制御ボックス89が電磁弁87を制御することにより自動調整される。なお、冷媒液の流量は、流量調節用バルブ86により手動で調節することもできる。 As a conventional cooling type microwave chemical reaction apparatus, FIG. 1 is a block diagram of the cooling type microwave chemical reaction apparatus of
冷却部80は中空構造となっており、冷媒液を循環させるための冷媒液循環部82が設けられている。冷却部80は、マイクロ波透過性のガラス材で作られており、冷媒液はマイクロ波透過性の無極性油液を利用している。反応容器81内には、被反応物85が入れられており、被反応物85の温度は被反応物内に挿入された光ファイバ温度計91により測定され、計測器88に記憶される。 The
アプリケータ部84は電子レンジの筐体のようにマイクロ波を反射するチャンバーであり、マイクロ波透過性の反応容器81を透過することにより高い加熱効果を奏するものである。すなわち、アプリケータ部84の外部から照射されたマイクロ波はアプリケータ部84内で反射され、上下左右から反応容器81を透過しながら反応物を加熱するのである。 The applicator section 84 is a chamber that reflects microwaves like a casing of a microwave oven, and exhibits a high heating effect by passing through a microwave-permeable reaction vessel 81. That is, the microwave irradiated from the outside of the applicator unit 84 is reflected in the applicator unit 84 and heats the reactant while passing through the reaction vessel 81 from the top, bottom, left and right.
従来の冷却式マイクロ波化学反応装置として、図2は特許文献2のマイクロ波支援有機化学合成を低温(25℃以下の意)で実行するための器具10の部分概略断面図である。反応容器20は、マイクロ波透過材料で作られた反応容器壁21を有する試験管状の装置であり、マイクロ波支援反応のための内部反応チャンバー17を画定している。 FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view of an
冷却ジャケット22は、これも同様にマイクロ波透過材料で形成され容器壁21を概ね取り囲んでいる冷却ジャケット壁28内の空間で画定されている。冷却ジャケット22は、マイクロ波エネルギー25を内容物24へ印加している間、容器20と容器の内容物24(即ち、組成物)を冷却するために、反応容器20を直接取り囲んでいる。容器20は、流体冷却剤として用いられるマイクロ波透過媒体が冷却ジャケット22内にあるときに冷却される。この様にして、反応容器を取り囲んでいる冷却ジャケット22は、反応容器20とその内容物24に対し吸熱器として作用する。言い換えると、冷却ジャケット22は、内部反応チャンバー17内の低温を維持する役を果たす。 The
冷却ジャケット22は、冷却ジャケット22及び冷却剤リザーバ59と物理的に連通している供給管18として示されている、流体冷却剤を冷却ジャケット22に供給するための機構を含んでいる。供給管18は、冷却剤入口管23経由で冷却ジャケット22に供給する。冷却剤入口管23は、冷却剤が最初に冷却ジャケット22従って反応容器20の底部近くに送られるように、冷却ジャケット22の底部へとその近くに突き出ている。これによって、冷却剤は、最初に望ましい位置、即ち内部反応チャンバー17内の内容物24の近くに送り込まれる。 The
冷却剤は、冷却ジャケット22に流れ込んでその空間を占め、次いで排出機構経由で冷却ジャケット22を出る。排出機構は、概略的に19で示している排出管を含んでいる。排出管19は、冷却剤出口管27を介して冷却ジャケット22と、そして冷却剤リザーバー59と、物理的に連通している。リザーバー59は、更に、ポンプ61と物理的に連通している。ポンプ61は、流体冷却剤を、流体冷却剤リザーバー59から冷却ジャケット22を経由して、反応容器20の回りに循環させる。流体冷却剤の流れを促すためのこの他の代替策には、重力供給冷却剤リザーバー(図示せず)、又はポンプインゼクタ(図示せず)の様な容積移送式機構がある。 The coolant flows into the
マイクロ波透過媒体は、冷却剤リザーバー59から、供給管18と冷却剤入口管23を通って、反応容器20を取り囲んでいる冷却ジャケット22へと流れる。その後、冷却剤は、冷却ジャケット22を、冷却剤出口管27と排出管19を通って出る。 The microwave transmission medium flows from the coolant reservoir 59 through the supply tube 18 and the
従来の装置の特許文献1,特許文献2は、冷却機能を実現するため、主要な構成として、被反応物の入った反応容器を囲み中空の構造で冷媒を循環して用いる冷却部、液槽により冷媒を冷却する機能とポンプにより冷媒を強制循環させる機能を持つ冷却装置、より成る。特に、冷媒の温度を低く維持し、冷却効果を高める必要があることから、冷却剤を溜めておく液槽、冷媒を循環するポンプ、冷媒を循環するパイプは低温に耐え、ポンプの圧力にも耐えうる構造とする必要がある。また、冷却剤は極低温の材料とする必要があることから、ランニングコストも高くなる。また、メンテナンスの上では、液層の冷却剤及び冷媒は絶えず補充(場合によっては交換)が必要である。このようなことから、従来の冷却式マイクロ波化学反応装置は複雑でメンテナンスに手間がかかり、且つ、冷却剤等の維持費用が必要なため、装置全体では高価となっていた。 In order to realize a cooling function,
上記課題を解決するために、本発明に係る簡易形冷却式マイクロ波化学反応装置は、被反応物の入った反応容器の周りを囲む様に中空の構造を持つ冷却部内に、冷媒として人体に無害な気体を用い、また、冷媒は被反応物の冷却に使用の後、循環せず、そのまま、排気とする方式とした。上記条件に適合する冷媒として、低温の炭酸ガス(液化炭酸ガスが大気中に放出時に気化し生成する低温の炭酸ガス)や低温の圧縮空気(ボルテックスチューブを用いて圧縮空気より生成する低温の空気)を使用する。また、冷媒に用いている炭酸ガスや空気(気体)及び炭酸ガス生成時に希に発生するドライアイス(固体)もマイクロ波を吸収しないため、マイクロ波加熱に影響を及ぼさない。また、冷媒の冷却と循環を行う冷却装置を設ける必要が無いことによりその費用が不要となるほか、冷却剤のメンテナンスは液化炭酸ガスボンベの交換のみとなり、より簡単になる。ゆえに、システム全体の構成要素が減って、メンテナンスや操作が簡単で安価で扱いやすいシステムが実現できる。更に、冷媒の流れを工夫することにより冷却効果を上げることが期待できる。 In order to solve the above-described problems, a simplified cooling type microwave chemical reaction device according to the present invention is provided as a refrigerant in a cooling unit having a hollow structure so as to surround a reaction vessel containing a reactant. A harmless gas was used, and the refrigerant was used as it was without being circulated and exhausted as it was after cooling the reactants. Low-temperature carbon dioxide gas (low-temperature carbon dioxide gas generated when liquefied carbon dioxide is released into the atmosphere) and low-temperature compressed air (low-temperature air generated from compressed air using a vortex tube) as refrigerants that meet the above conditions ). In addition, carbon dioxide used in the refrigerant, air (gas), and dry ice (solid) that is rarely generated when carbon dioxide is generated do not absorb microwaves and thus do not affect microwave heating. In addition, since there is no need to provide a cooling device for cooling and circulating the refrigerant, the cost is not required, and maintenance of the coolant is simplified by only replacing the liquefied carbon dioxide cylinder. Therefore, the components of the entire system are reduced, and a system that is easy to maintain and operate, inexpensive, and easy to handle can be realized. Furthermore, the cooling effect can be expected to be improved by devising the flow of the refrigerant.
下記に、本発明の簡易型冷却式マイクロ波化学反応装置を実現するための一例としてその内容を示す。
(1) キャビティー内にアンテナを設け被反応物に照射する構造であって、少なくとも、冷媒として気体を用い、マイクロ波信号源、キャビティー、温度センサ、温度制御装置、反応容器で構成する簡易型冷却式マイクロ波化学反応装置のキャビティー内に、反応容器を取り囲む空洞の冷却部を持ち、冷却部はマイクロ波透過性の材料より成る。本発明では冷媒として、液化炭酸ガスを大気中に放出した際に生成される低温で高圧の炭酸ガスを用い、冷却に用いた冷媒の気体は人体に無害なので、そのまま空気中に排出する構造とする。冷却部において、冷媒を注入して効果的に反応容器(被反応物)の温度を下げる方法として、冷媒を注入するノズルを設ける。その向きは、冷媒の噴射速度が落ちない様に反応容器と冷却部パイプの間に向け、且つ、ノズルの角度は冷媒が反応容器の表面全体をできるだけ広く、かつ最大限の速度で通る角度に設定する。この冷却部内の冷媒の流れを図4に示す。冷媒は反応容器と冷却部パイプの間の空間を渦を巻くように螺旋状に回りながら、冷却部の排出口に至る。
(2) 冷媒として、炭酸ガスを用いる場合、冷媒の温度が極低温(−70℃以下)のため、条件によっては、反応容器内の被反応物に対して冷却能力が過剰すぎ勿体ない場合がある。この問題を解決するため、適温に設定できる冷媒として、ボルテックスチューブにより生成される冷却した空気も使用可能である。ボルテックスチューブは圧縮空気によるボルテックス効果により、高温と低温の空気に分離する機能を持つ。生成される冷却した空気の温度はボルテックスチューブの調整(調整ネジ等)でも可変できるので、任意の温度に設定できる。また、ボルテックスチューブに入力する圧縮空気はコンプレッサー等を用いる。冷却に用いた冷却空気はそのまま空気中に排出する構造とする。
(3) 冷媒はキャビティー上部(冷却部上ブロック)又は下部(冷却部下ブロック)よりノズルを介して注入するいずれの構造でもよい。The contents are shown below as an example for realizing the simplified cooling type microwave chemical reaction device of the present invention.
(1) A structure in which an antenna is provided in a cavity to irradiate an object to be reacted. At least, a gas is used as a refrigerant, and a simple structure including a microwave signal source, a cavity, a temperature sensor, a temperature control device, and a reaction vessel is used. The cavity of the mold-cooled microwave chemical reaction apparatus has a cavity cooling part surrounding the reaction vessel, and the cooling part is made of a microwave permeable material. In the present invention, the refrigerant is a low-temperature and high-pressure carbon dioxide gas generated when liquefied carbon dioxide gas is released into the atmosphere, and the refrigerant gas used for cooling is harmless to the human body. To do. In the cooling unit, a nozzle for injecting the refrigerant is provided as a method for effectively injecting the refrigerant to effectively lower the temperature of the reaction vessel (reactant). The direction is directed between the reaction vessel and the cooling pipe so that the injection speed of the refrigerant does not decrease, and the nozzle angle is such that the refrigerant passes through the entire surface of the reaction vessel as wide as possible and at the maximum speed. Set. The flow of the refrigerant in the cooling unit is shown in FIG. The refrigerant reaches the discharge port of the cooling unit while spirally winding around the space between the reaction vessel and the cooling unit pipe.
(2) When carbon dioxide gas is used as the refrigerant, the refrigerant temperature is extremely low (−70 ° C. or lower), and depending on the conditions, the cooling capacity may be excessively excessive with respect to the reactant in the reaction vessel. . In order to solve this problem, cooled air generated by a vortex tube can be used as a refrigerant that can be set to an appropriate temperature. The vortex tube has the function of separating into high and low temperature air by the vortex effect by compressed air. Since the temperature of the generated cooled air can be varied by adjusting the vortex tube (adjustment screw, etc.), it can be set to any temperature. Moreover, a compressor etc. are used for the compressed air input into a vortex tube. The cooling air used for cooling is discharged directly into the air.
(3) Any structure may be used in which the coolant is injected from the upper part of the cavity (the upper block of the cooling unit) or the lower part (the lower block of the cooling unit) through the nozzle.
本発明の簡易型冷却式マイクロ波化学反応装置においては下記特徴と効果がある。
・ 冷媒の気体は人体に無害なものを使用。
・ 冷媒の気体はマイクロ波を吸収せず、マイクロ波加熱に影響を及ぼさない。
・ 冷媒の冷却及び冷媒循環装置が不要で費用がかからない。
・ 冷媒を注入するノズルの向きと角度は冷却効果の高い向きと角度に設定し、冷却効率を上げている。
・ 冷媒はキャビティーの上部又はキャビティー下部よりノズルを介して冷却部に注入。
・ 冷媒は、高い冷却効果が必要な場合は炭酸ガス、冷却効果が低くて良い場合は冷却空気と選択可能。
・ 冷媒の気体のランニングコストが安い。
・ キャビティー内のアンテナより被反応物を加熱。
これらの事から、本発明の簡易形冷却式マイクロ波化学反応装置は冷媒を気体とすることで、冷却装置及び冷媒の循環を無くせるため、従来より簡単なシステム構成で従来と同等の機能を実現でき、初期費用やランニングコストを共に安価にでき、操作やメンテナンスが容易で冷却効率の良いシステムとすることができる。The simplified cooling type microwave chemical reaction device of the present invention has the following features and effects.
・ Use refrigerant gas that is harmless to human body.
• The refrigerant gas does not absorb microwaves and does not affect microwave heating.
・ There is no need for refrigerant cooling and refrigerant circulation equipment, so there is no cost.
・ The direction and angle of the nozzle for injecting the refrigerant are set to the direction and angle with high cooling effect to increase the cooling efficiency.
・ Refrigerant is injected from the upper part of the cavity or the lower part of the cavity through the nozzle into the cooling part.
・ Refrigerant can be selected as carbon dioxide when high cooling effect is required, and cooling air when cooling effect is low.
・ The running cost of refrigerant gas is low.
・ The reaction object is heated from the antenna in the cavity.
For these reasons, the simplified cooling type microwave chemical reaction device of the present invention eliminates the circulation of the cooling device and the refrigerant by using the gas as a refrigerant, and therefore has the same function as the conventional one with a simpler system configuration. It can be realized, and both the initial cost and running cost can be reduced, and the system can be easily operated and maintained and has good cooling efficiency.
図3は本発明の実施例1に係る簡易形冷却式マイクロ波化学反応装置の構成図である。冷却剤として液化炭酸ガスを用いた例である。マイクロ波化学反応装置はマイクロ波を反射する材料でできたキャビティー101、液化炭酸ガスボンベ(サイホン管付き容器)113と流量を制御する電磁弁114、被反応物104の温度を測定する温度計112、電磁弁114の開閉制御を行う温度制御装置115、他、この図には記載していないがマイクロ波信号源より成る。被反応物の加熱は、マイクロ波信号源から入力したマイクロ波をキャビティー101内のアンテナ121より、マイクロ波透過性の材料でできた冷却部パイプ108と反応容器103を透過して、被反応物104に照射することによる。 FIG. 3 is a configuration diagram of the simplified cooling type microwave chemical reaction device according to the first embodiment of the present invention. This is an example in which liquefied carbon dioxide gas is used as a coolant. The microwave chemical reaction apparatus includes a
一方、被反応物の冷却は、冷却剤の入った液化炭酸ガスボンベ(サイホン管付き容器)113より液化炭酸ガスを流量を調節する働きの電磁弁114を経由して冷却部上ブロック106のノズル110より冷却部内に液体の形で注入する。注入した際、液化炭酸ガスは液体から気化し、膨張して、5〜6気圧の極低温の炭酸ガスとなる。この気体を反応容器103に当てることにより、被反応物104からの熱を吸収し、その結果、被反応物104が冷却される。上記冷媒の炭酸ガスはノズル110より反応容器103と冷却部パイプ108との間に向けて、最適の角度で高圧で注入されるので、冷媒は図4に示すように、反応容器103と冷却部パイプ108の隙間を渦を巻くようにして、反応容器103の外面全体にわたって高速に流れるので効果的に冷却し、その後排気口109から流出する。被反応物104の冷却温度を一定に保つには電磁弁114を開閉し炭酸ガスの流量を制御する。また、ノズルの角度は冷却部の大きさ(主として高さと内径)により異なるが、冷却部の高さ50mm、内径φ22mm程度の場合、図10に示す様に、ノズル110の最適な角度としては30°〜45°の時が良い冷却効率が得られた。 On the other hand, the reaction object is cooled by a liquefied carbon dioxide cylinder (container with siphon tube) 113 containing a coolant through a solenoid valve 114 that adjusts the flow rate of the liquefied carbon dioxide gas through a
また、反応容器内の温度のむらを無くすため、図示しないが、キャビティーの下側にスターラを設け、反応容器内に撹拌子を挿入して、被反応物の撹拌を行ってもかまわない。 In order to eliminate unevenness of the temperature in the reaction vessel, although not shown, a stirrer may be provided below the cavity and a stirring bar may be inserted into the reaction vessel to stir the reaction object.
図3ではノズル110は冷却部上ブロック側に設けているが、図5に示すように、冷却部下ブロック側にノズル110を設け、冷却部上ブロック側に排気しても構わない。 In FIG. 3, the
図3で、被反応物に挿入した温度センサ111により温度計112は被反応物104の温度を測定し、測定した値を温度制御装置115に送る。温度制御装置115は、測定した温度を記憶し、設定された被反応物の温度となる様に、マイクロ波加熱(図示していないマイクロ波信号源からのマイクロ波出力を制御)と上述の冷却(電磁弁114による冷媒流量の制御)のいずれか一方を一定量として他方を制御、または同時に加熱と冷却の双方の制御を行う。 In FIG. 3, the thermometer 112 measures the temperature of the
なお、本発明は、上述した実施の形態に示した構成に限定されない。例えばマイクロ波は高周波と置き換えることができる。また、用途を化学反応として説明したが、加熱と冷却を行う装置であれば化学反応以外にも適用できる。 Note that the present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment. For example, microwaves can be replaced with high frequencies. Moreover, although the use was demonstrated as a chemical reaction, if it is an apparatus which heats and cools, it can apply other than a chemical reaction.
図7のグラフは水12ccを80℃に加熱した後、加熱を止めて、冷却のみで電磁弁114の開閉時間を変えて20℃まで下がる時間を比較した特性を示す。電磁弁114の開閉時間の比率と温度の降下時間とは相関関係にあり、電磁弁114の開閉時間により冷却制御が可能と分かる。 The graph of FIG. 7 shows the characteristics of comparing the time when the water 12 cc is heated to 80 ° C., then the heating is stopped, and the opening / closing time of the solenoid valve 114 is changed only by cooling to lower the temperature to 20 ° C. It can be seen that the ratio of the opening / closing time of the electromagnetic valve 114 and the temperature drop time have a correlation, and cooling control is possible by the opening / closing time of the electromagnetic valve 114.
図8のグラフは室温25〜27℃の時、水12ccを設定温度20℃とし、マイクロ波出力を20、30、40W一定にそれぞれ設定して加熱しつつ炭酸ガスによる冷却を制御したときの温度制御特性を示す。いずれの場合も設定温度に到達後は±1℃以内に制御できた。 The graph of FIG. 8 shows the temperature when the cooling by carbon dioxide gas is controlled while heating by setting the microwave output to be constant at 20, 30 and 40 W with the water temperature set to 20 ° C. when the room temperature is 25 to 27 ° C. Control characteristics are shown. In either case, the temperature could be controlled within ± 1 ° C after reaching the set temperature.
図9のグラフは室温27〜28℃の時、アルコール12ccを設定温度0℃と10℃としてマイクロ波出力を15W一定で加熱しつつ炭酸ガスによる冷却を制御したときの温度制御特性を示す。10℃設定時は設定温度に対し±1℃以内、0℃設定時は設定温度に対し+1/−2℃以内に制御できている。 The graph of FIG. 9 shows the temperature control characteristic when cooling with carbon dioxide gas is controlled while heating the microwave output at a constant 15 W with the alcohol 12 cc set at the
図6は実施例2に係る簡易形冷却式マイクロ波化学反応装置の構成図である。冷媒として圧縮空気より冷却した空気が生成できるボルテックスチューブを用いた例である。マイクロ波化学反応装置はマイクロ波を反射する材料でできたキャビティー101、圧縮空気を生成するコンプレッサ−116、圧縮空気の流量を制御する圧力制御弁又は電磁弁119、圧縮空気から、冷却した空気を生成するボルテックスチューブ118、被反応物104の温度を測定する温度計112、圧力制御弁又は電磁弁119の制御を行う温度制御装置115、他、この図には記載していないがマイクロ波信号源より成る。被反応物の加熱に関しては、本発明の実施例1と同様にキャビティー101内のアンテナ121からのマイクロ波をマイクロ波透過性の材料でできた冷却部パイプ108と反応容器103を透過して、被反応物104に照射することによる。 FIG. 6 is a configuration diagram of a simplified cooling type microwave chemical reaction device according to the second embodiment. This is an example using a vortex tube that can generate air cooled from compressed air as a refrigerant. The microwave chemical reaction apparatus includes a
被反応物104の冷却に関しては、コンプレッサー116で生成した圧縮空気を圧力制御弁又は電磁弁119により、圧力又は流量を制御した後、ボルテックスチューブ118に送り、そこで、高圧の冷却した空気が生成される。この冷却した空気を冷却部上ブロック106の冷却部内にノズル117を介して冷却部へ注入し、反応容器103に当てることにより、被反応物からの熱を吸収し、その結果、被反応物が冷却される。上記冷媒の冷却空気はノズル117より反応容器103と冷却部パイプ108との間に向けて、最適の角度で高圧で注入されるので、本発明の実施例1と同様に冷媒は図4に示すように、反応容器103と冷却部パイプ108の隙間を渦を巻くように流れ、反応容器103が効果的に冷却できる。 Regarding the cooling of the
また、反応容器内の温度のむらを無くすため、キャビティーの下側にスターラを設け、反応容器内に撹拌子を挿入して、被反応物の撹拌を行っても構わない。 In addition, in order to eliminate the uneven temperature in the reaction vessel, a stirrer may be provided under the cavity, and a stirring bar may be inserted into the reaction vessel to stir the reaction object.
図6ではノズル117は冷却部上ブロック106側に設けているが、本発明実施例1同様に冷却部下ブロック107側にノズルを設け、冷却部上ブロック106側に排気しても構わない。 In FIG. 6, the nozzle 117 is provided on the cooling unit
被反応物に挿入した温度センサ111により温度計112は被反応物104の温度を測定し、測定した値を温度制御装置115に送る。温度制御装置115は、測定した温度を記憶し、設定された被反応物の温度となる様に、加熱(マイクロ波出力制御)と冷却(圧力制御弁又は電磁弁制御)のいずれか一方を一定とし他方を制御、または双方の制御を行う。 The thermometer 112 measures the temperature of the
なお、本発明は、上述した実施の形態に示した構成に限定されない。例えばマイクロ波は高周波と置き換えることができる。また、化学反応装置以外にも適用できる。 Note that the present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment. For example, microwaves can be replaced with high frequencies. Also, the present invention can be applied to other than chemical reaction apparatus.
本発明はマイクロ波加熱を利用した反応装置に冷媒としての気体を利用して安価で取り扱いやすい冷却も可能としたもので、被反応物の加熱と冷却の一方または両方を行うことの出来る簡易型冷却式マイクロ波化学反応装置であり、例えば化学反応やバイオなどの簡便な実験装置や小規模なシステムに適用ができる。 The present invention uses gas as a refrigerant in a reaction apparatus using microwave heating, and enables cooling that is inexpensive and easy to handle, and is a simple type that can perform one or both of heating and cooling of an object to be reacted. This is a cooling type microwave chemical reaction device, and can be applied to a simple experimental device such as a chemical reaction or biotechnology or a small-scale system.
101 キャビティー
102 マイクロ波
103 反応容器
104 被反応物
105 冷却部内部空間
106 冷却部上ブロック
107 冷却部下ブロック
108 冷却部パイプ
109 排気口
110 ノズル
111 温度センサ
112 温度計
113 液化炭酸ガスボンベ(サイホン管付き容器)
114 電磁弁
115 温度制御装置
116 コンプレッサー
117 ノズル
118 ボルテックスチューブ
119 圧力制御弁又は電磁弁
120 冷媒の流れ
121 アンテナ
15 感知器
29 冷却ジャケットの上部
39 空洞
50 反応容器の上部
54 冷却ジャケットすりガラス接合部
55 環状キャップ
62 反応容器すりガラス接合部
なお、図中の同一の番号は、同一または相当する部分を示す。DESCRIPTION OF
114 Solenoid valve 115 Temperature control device 116 Compressor 117 Nozzle 118
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010034070A JP2011156524A (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Simple cooling microwave chemical reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010034070A JP2011156524A (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Simple cooling microwave chemical reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011156524A true JP2011156524A (en) | 2011-08-18 |
Family
ID=44588977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010034070A Pending JP2011156524A (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Simple cooling microwave chemical reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011156524A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015137248A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 日本メジフィジックス株式会社 | Synthesizer and reaction module |
US20210307367A1 (en) * | 2018-05-25 | 2021-10-07 | Gea Food Solutions Bakel B.V. | Combination of solid-state RF technology with another heat treatment for food |
CN114797682A (en) * | 2022-04-27 | 2022-07-29 | 上海化工院检测有限公司 | Rapid cooling safe melting kettle |
-
2010
- 2010-01-28 JP JP2010034070A patent/JP2011156524A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015137248A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 日本メジフィジックス株式会社 | Synthesizer and reaction module |
US20210307367A1 (en) * | 2018-05-25 | 2021-10-07 | Gea Food Solutions Bakel B.V. | Combination of solid-state RF technology with another heat treatment for food |
CN114797682A (en) * | 2022-04-27 | 2022-07-29 | 上海化工院检测有限公司 | Rapid cooling safe melting kettle |
CN114797682B (en) * | 2022-04-27 | 2024-01-23 | 上海化工院检测有限公司 | Quick cooling safety melting kettle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5342097B2 (en) | Methods and apparatus for low temperature microwave assisted organic chemical synthesis | |
JP5016984B2 (en) | Microwave chemical reaction apparatus and method | |
KR101814390B1 (en) | Evaporation and sublimation method of vapor deposition materials in a vacuum vapor deposition apparatus, and crucible device for vacuum vaport deposition | |
JP4145335B2 (en) | Chemical reaction equipment using microwaves | |
CN201625531U (en) | Multifunction ultrasound-microwave collaboration chemical reactor | |
CN102172105B (en) | Plasma temperature control apparatus and plasma temperature control method | |
JP5542342B2 (en) | Heat exchange apparatus and NMR equipment equipped with such apparatus | |
RU2004112782A (en) | WATER HEATER | |
US20060286234A1 (en) | Dehydrating and sterilizing system for processing food products and method therefor | |
JP2011156524A (en) | Simple cooling microwave chemical reactor | |
US20110189056A1 (en) | Microwave reactor | |
US20070235448A1 (en) | Apparatus for microwave-assisted specimen preparation | |
JP5461758B2 (en) | Microwave chemical reaction vessel and equipment | |
US20060107769A1 (en) | Sample temperature adjusting system | |
KR20210148260A (en) | Internally cooled impedance tuner for microwave pyrolysis systems | |
JP2011104526A (en) | Microwave reactor | |
KR101496928B1 (en) | apparatus for manufacturing quantum dot | |
US11612177B2 (en) | Application of radio frequency energy to packaged articles | |
US20140117008A1 (en) | Pressure Vessel | |
US20220314191A1 (en) | Microwave reactor | |
CN101342475B (en) | Refrigeration and microwave irradiation integrated microwave chemical reaction apparatus | |
KR101506315B1 (en) | Using magnetron for salt production methods and power system | |
JP5259956B2 (en) | Cooling microwave chemical reactor | |
JP5885966B2 (en) | Actuator device and power generation system | |
TW201742946A (en) | System and method of forming carbon nanotubes |