JP3606537B2 - 化学反応試験機における加熱器の温度調節システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学反応試験機における加熱器の温度制御技術に関し、詳しくは、反応容器内に収容されて反応試験される化学薬剤を、加熱器の温度制御を適正に制御することによって過反応を抑制し安全かつ正常に化学反応を進行させることができる機構簡素にして信頼性の高い化学反応試験機における加熱器の温度調節システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加熱槽に湛溜された熱媒液をヒーター（電熱器）によって加熱するとともに、当該熱媒液の現在温度を温度センサーによって測定し、その測定値が基準値よりも高くなったときに当該熱媒液中に浸漬された反応容器の浸漬表面積が減少するように加熱槽を下げるようにした「温度微調節式加放熱装置」については、既に本件発明者が提案している（実公平３−４３２７４号公報参照）。
【０００３】
ところが、このものにあっては、熱媒液が帯有する顕熱を利用して反応容器内の化学薬剤を加熱する方式を採用しているため熱媒液の加熱時間が余計に要し、しかも熱媒液自体の温度調節も敏感迅速に行えないという難点があったのに加えて、熱媒液を収容した加熱槽を全体的に昇降させねばならならないため、大きな昇降動力が必要となって装置全体が大型化してしまうという難点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、先に提案した実公平３−４３２７４号公報記載の加熱器の温度調節方式に前述のごとき問題があったのに鑑みて為されたもので、加熱に必要な温度調節を敏感迅速に行えると共に加熱器の昇降に必要な動力も小さくて小型化することができる化学反応試験機の加熱器の温度調節システムを提供することを技術的課題とする。
【０００５】
また、本発明の他の技術的課題は、加熱器の温度制御を適正に制御することによって化学薬剤の過反応を抑制し、安全かつ正常に化学反応を進行させることができる機構簡素にして信頼性の高い温度調節システムを提供するにある。
【０００６】
さらに、本発明の他の技術的課題は、設定に対する温度制御反応が敏感にして迅速で反応試験すべき化学薬剤の種類が変わったとしても複雑な段取り、面倒な機械調整を要することなく直ちに試験を実行することができる実用的なシステムを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するために採用した手段】
本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添附図面を参照して説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
即ち、本発明は、反応容器１を相対的に浮沈離合させて当該容器の放熱と加熱とを選択的に行わせるサーモコントロール釜部２を採用し、
このサーモコントロール釜部２は、反応容器１内の温度が安全反応域にあるときには発熱しながら当該反応容器１を包容して加熱せしめ、逆に反応容器１内の温度が安全反応域の限界に達したときには当該サーモコントロール釜部内部に冷気を噴射しながら、当該反応容器１を相対浮揚して強制放熱可能ならしめる昇降手段３を採用することによって、化学反応試験機における加熱器の温度調節システムを構成した点に特徴がある。そして、このような手段を採用したことによって、本発明は加熱に必要な温度調節を敏感かつ迅速に行えて、しかも加熱器の昇降に必要な動力も小さくて化学反応試験機のシステム全体をコンパクトに構成することが可能になったのである。
【０００９】
しかして、本件発明において採用するサーモコントロール釜部２の加熱機構としては、周知の誘電加熱方式、赤外線加熱方式、あるいは抵抗加熱方式を採用することができ、
他方、サーモコントロール釜部２の冷却機構としては、空気を吹き付ける噴射空冷方式、冷却気体を吹き付けることによる強制冷却方式などを採択することができる。
【００１０】
つぎに、反応容器１とサーモコントロール釜部２とを相対的に浮沈離合させる手段としては、中央部においてクロス状態に枢着させた等長リンク３１・３１・・・・の端部同士を上下方向に連接させて作製されたレージトング式パンダグラフ機構の昇降台を採用するのが好ましい。こうして作製されたパンダグラフ機構の昇降台３は、前記クロス状態に枢着された等長リンク３１と３１とのクロス（交叉）角度を調節することにより、無段階に自由かつ迅速に載置面３２のレベルを変更することができるからである。ちなみに、このパンダグラフ機構の昇降台３の載置面３２のレベル調節は、等長リンク３１と３１との端部が連接された対向せる屈曲部３３と３３との間にジャッキ３４を配設し、このジャッキ３４を手回しハンドル３４ａで操作することによって手動で操作することも可能であり、
また、前記屈曲部３３と３３との間にボールネジ機構３５を配設して、このボールネジ機構３５を上記反応容器１内の温度に連動させて自動制御により昇降させることも良い。この場合において、昇降台３と前記反応容器１内の温度とを連動せしめる手段としては、反応容器内の温度を検出して電気信号として出力する周知の温度センサ４（サーモカップル、抵抗温度計など）が採用される。また、このような温度センサ４を採用する場合には、反応容器１内の温度が所定以上に過熱したときに過熱信号を出力させ、警報器５を配設して、前記過熱信号に連動させて警報を発するように構成しても良い。
【００１１】
さらに、本発明のシステムにあっては、反応容器１内に攪拌翼６を配設して、当該反応容器１内の化学薬剤の反応が進み当該反応物の粘度が上って前記攪拌翼６を回転させる制御モータ61に対する負荷が一定値に達したときに制御モータ61が終了信号を発して反応終了を報知する報知器７を配設することも可能である。この場合において、終了信号を発した制御モータ61は停止させるものとする。
【００１２】
上記のような自動制御を可能にする各機構３５・４・５・６・６１・７を採用することにより、化学薬剤の過反応は的確に抑制されて安全かつ正常な化学反応試験を行うことが可能になり、更に設定に対する温度制御反応も敏感迅速で反応試験すべき化学薬剤の種類が変わっても複雑な段取りや面倒な機械調整を要せずして直ちに試験を実行することが可能となるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、具体的な図示の実施形態例を挙げて、更に詳しく説明してゆきたい。なお、図１は本発明システムの第１実施形態を示す機構説明図、図２は本発明システムの第２実施形態を示す機構説明図である。
【００１４】
〔第１実施形態について〕
図１において、符号１で指示するものは反応試験をすべき化学薬剤を収容する三つ口タイプの耐熱ガラス製の反応容器であり、従来周知である。この反応容器１は、図示しないスタンドによって支持されて、その底部を所定の高さに維持させてある。
【００１５】
符号２で指示するものはサーモコントロール釜部であり、本実施形態例においては反応容器１に収容されている化学薬剤を加熱して反応を促進せしめる周知の誘導加熱方式の加熱部２１と、送風ポンプ２２によって釜部内部に空気を噴射し反応容器１内の化学薬剤の帯熱を放熱させる空冷ノズル２３・２３・・・が配設されている。サーモコントロール釜部２は、後述する昇降台上に昇降可能に載置されており、当該釜部２の内部に包容されるようにスタンド（図示せず）によって支持された上記反応容器１は昇降台の昇降動作に応じて相対的に浮沈離合することになる。図１における反応容器１の状態は昇降台の沈降によって釜部内面から反応容器１の底面が離れていることを示している。
【００１６】
符号３で指示するものは、等長リンク３１・３１・・・・を中央部において交叉させて枢着し、こうして交叉枢着された等長リンク３１の端部同士を連接することによって伸縮自在に構成されたレージトング（ｌａｚｙ ｔｏｎｇｓ）機構の昇降台であって、その上部は載置面３２として上記サーモコントロール釜部２が搭載してある。そして、この第１実施形態例の昇降台３にあっては、中間部に位置する等長リンク３１と３１との連接部が構成するリンク屈曲部３３と３３との間にジャッキ３４が配設してあり、このジャッキ３４の手回しハンドル３４ａを正逆方向に回転させることにより、当該昇降台の載置面３２の高さレベルを自由に手動調節することが可能になっている。
【００１７】
符号４で指示するものは、サーモカップルを用いた従来周知の温度センサで、反応容器１における脇口から化学薬剤の中に挿入してある。この温度センサ４は反応容器１内の反応中の化学薬剤の温度が所定の安全反応域を超えて過熱したときに過熱信号を出力する。この温度センサ４が出力する過熱信号は、マイクロコンピュータから成る制御器Ｃに入力されて判断処理され危険値と判断されたときに警報器５に指令信号を発して警告音を発信する。
【００１８】
この警告音は、試験担当員（図示せず）の注意を喚起して当該化学反応試験機に呼び寄せることになり、担当者は昇降台３の手回しハンドル３４ａを操作して、反応容器１をサーモコントロール釜部２から離間せしめる。
【００１９】
反応容器１がサーモコントロール釜部２から離間すると、当該釜部２の所定位置に配設された位置センサ２４が離間信号を発して上記制御器Ｃに送致することになる。すると、制御器Ｃは、制御信号を発して加熱部２１の発熱を停止させると共に、送風ポンプ２２を駆動させて空冷ノズル２３・２３・・・から空気を釜部内部に噴射し反応容器１の外面に吹き付け高温化した化学薬剤の熱を速やかに放熱せしめることになる。こうして、反応容器１内の薬剤温度が正常値に戻ったならば、上記温度センサ４の過熱信号が停止され、警報器５は警戒解除の信号音を発信することになり、これに応じて担当員が昇降台３の手回しハンドル３４ａを操作して、反応容器１をサーモコントロール釜部２の包容位置に戻すと、再び、加熱部２１が発熱する一方、送風ポンプ２２は停止される。このような本実施形態例の動作は、反応容器１内の化学反応が終了するまで的確に行われる。
【００２０】
なお、図１における反応容器１のセンター筒口からは当該反応容器内に攪拌翼６が挿入されており、制御モータ61によって容器内の薬剤を攪拌するように構成してある。反応容器１内の薬剤の反応が進むと、殆んどの場合に粘度が高まるので、制御モータ61に逓増的に加わる負荷の値を測定しておき、その値を経験値として設定しておき、それ以上の負荷が掛かったときに反応が終了したとして試験完了を報知させ、かつ、制御モータ61を停止するようにすることも可能である。
【００２１】
〔第２実施形態について〕
図２に示す本発明の第２実施形態例が前述の第１実施形態例と相違する点は、次のとおりである。
(1) 第１実施形態例にあっては昇降台３がジャッキ34と手回しハンドル34ａとによって
手動で昇降操作するようにしてあるのに対して、
第２実施形態例にあっては中間部に位置する等長リンク31と31との連接部が構成する リンク屈曲部33と33との間にはボールネジ機構35を介設してあり、このボールネジ機 構35が昇降制御モータ36の正逆回転によって昇降動作するようになっている点。
(2) 第１実施形態例にあっては、温度センサ４が出力する過熱信号は、マイクロコンピュ ータから成る制御器Ｃに入力されて判断処理され危険値と判断されたときに警報器５ に指令信号を発して警告音を発信するように構成してあるのに対して、
第２実施形態例にあっては警報器５はなく、温度センサ４が出力する過熱信号は、マ イクロコンピュータから成る制御器Ｃに入力されて判断処理され危険値と判断された ときには、上記昇降制御モータ36に制御信号を送致して当該モータを駆動させること によりボールネジ機構35にて等長リンク31・31…の交叉角度を変更して昇降台３の載 置面32のレベルを連動的にダウンさせ、反応容器内の温度が安全反応域に戻ったとき に昇降台３の載置面32のレベルを連動的にアップさせることにより、反応容器１とサ ーモコントロール釜部２とを自動制御によって浮沈離間できるようになっている点。 サーモコントロール釜部２に配設された位置センサ24の働きは、第１実施形態例の場 合と基本的に同じである。
(3) 第１実施形態例にあっては、サーモコントロール釜部２の放熱機構として、送風ポン プ22にて釜部内部に空気を噴射して反応容器１内の化学薬剤の熱を放散させる噴射空 冷システムを採用しているのに対して、
第２実施形態例にあっては、位置センサ24が離間信号を発して上記制御器Ｃに送致す ると、制御器Ｃが制御信号を発して加熱部21の発熱を停止させると同時に、冷気噴射 指令信号を発して液体窒素ボンベＮのソレノイドバルブ25を開放させ、冷気ノズル23 ・23…から冷たい窒素ガスを釜部内部に噴射して反応容器１の外面に吹き付け高温化 した化学薬剤の熱を急速に冷却せしめるように構成してある点。なお、第２実施形態 例における反応容器１としては耐薬品性のステンレス器体が採用されている。
(4) 第１実施形態例にあっては反応容器１のセンター筒口からは当該反応容器内に攪拌翼 ６が挿入して制御モータ61によって容器内の薬剤を攪拌するようにしてあるだけであ るのに対して、
第２実施形態例にあっては、制御モータによって回転駆動される攪拌翼６がセンター 筒口から反応容器１内に挿入してあり、容器１内の反応物の粘度が上って制御モータ に対する負荷が一定値に達したとき制御モータが停止すると同時に、反応終了信号を 発してパイロットランプ７が点滅して反応完了を報知する報知機構が採用されている 点。
【００２２】
この第２実施形態のシステムによれば、化学反応試験は自動的に安全かつ的確に遂行することが可能となり、大幅な人員削減を図ることが可能となる。
【００２３】
本願明細書に具体的に掲げる本発明の実施形態は概ね上記のとおりであるが、本発明は前述の実施形態例に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載囲内において種々の設計変更が可能であることは云うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上、実施形態例を挙げて具体的に説明したとおり、本発明を適用して構成されるシステムは、サーモコントロール釜部が直接的に反応容器を加熱する機構を採用しているので、先に提案した実公平３−４３２７４号公報記載のシステムに比較して、軽量化できて昇降動力も大幅に小さくすることができるので装置全体としてコンパクトに作製することが可能である。
【００２５】
また、本発明にあっては、加熱や放熱を行う場合の温度調節も敏感かつ迅速に行えるので、化学薬剤の過反応も効果的に抑制できて安全であるうえに、設定に対する温度制御反応が敏感かつ迅速であるため反応試験すべき化学薬剤の種類が変わったとしても複雑な段取り、面倒な機械調整を要することなく直ちに試験を実行することができるといった秀れた実用的効果が得られる。
【００２６】
このように本発明は、従来この種のシステムには期待することのできない抜群の実用的効果を実現できるにも拘わらず、その構成は簡素で製作コストも安価になるなど、その産業上の利用価値は頗る大きいものと云える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明システムの第１実施形態を示す機構説明図である。
【図２】本発明システムの第２実施形態を示す機構説明図である。
【符号の説明】
１ 反応容器
２ サーモコントロール釜部
２１ 加熱部
２２ 送風ポンプ
２３ 空冷または冷気ノズル
２４ 位置センサ
２５ ソレノイドバルブ
３ 昇降台
３１ 等長リンク
３２ 載置面
３３ リンク屈曲部
３４ ジャッキ
３４ａ 手回しハンドル
３５ ボールネジ機構
３６ 昇降制御モータ
４ 温度センサ
５ 警報器
６ 攪拌翼
６１ 制御モータ
Ｃ 制御器
Ｎ 液体窒素ボンベ

Claims (5)

1. 反応容器を相対的に浮沈離合させて当該容器の放熱と加熱とを選択的に行わせるサーモコントロール釜部を含んで成り、
   このサーモコントロール釜部は、反応容器内の温度が安全反応域にあるときには発熱しながら当該反応容器を包容して加熱せしめ、逆に反応容器内の温度が安全反応域の限界に達したときには当該サーモコントロール釜部内部に冷気を噴射しながら、反応容器を相対浮揚させることによって強制放熱せしめることを特徴とした化学反応試験機における加熱器の温度調節システム。
2. サーモコントロール釜部が昇降台上に設置されて、定位置に保持された反応容器に対して相対レベルを変更することによって放熱と加熱とを選択せしめる昇降機構部を含んで成り、
   前記反応容器内に内挿された温度センサの出力する制御信号に応じて前記昇降台が反応容器とサーモコントロール釜部との相対レベルを調節することによって、反応容器内の温度が安全反応域にあるときには、当該釜部のレベルは反応容器に合致し包容状態で発熱して加熱し、逆に反応容器内の温度が安全反応域の限界に達したときには、当該釜部はレベルダウンし反応容器を相対的に浮揚させて放熱する請求項１記載の、化学反応試験機における加熱器の温度調節システム。
3. 昇降台が、等長リンクをクロスさせたレージトング式パンダグラフ機構を含んでおり、前記リンクにおけるクロス角度を反応容器内に内挿された温度センサの出力する制御信号によって変更させてサーモコントロール釜部の支承レベルを調節する請求項１または２記載の、化学反応試験機における加熱器の温度調節システム。
4. サーモコントロール釜部が手動式昇降台上に設置されている一方、反応容器内に内挿された温度センサが過熱信号を出力して警報器を作動させ、この警報器の警報に応じて前記手動式昇降台を手動で下降させることにより反応容器からサーモコントロール釜部が離れて放熱するようにした請求項１記載の、化学反応試験機における加熱器の温度調節システム。
5. 反応容器内に制御モーターによって回転駆動される攪拌翼が挿入されており、容器内の反応物の粘度が上って制御モータに対する負荷が一定値に達したとき制御モーターが反応終了信号を発して報知機構を作動させることを特徴とした請求項１〜４の何れか一つに記載の、化学反応試験機における加熱器の温度調節システム。

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