JP5564723B2 - Fluid distribution device and microplant - Google Patents
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Description
本発明は、流体分配装置及びマイクロプラントに関する。 The present invention relates to a fluid distribution apparatus and a microplant.
マイクロ化学プロセス技術は、等価直径が1mm以下のマイクロ流路を利用して化学反応を行う技術であり、例えば医薬品やファインケミカル等の高付加価値機能性材料を少量生産するのに適した技術である。マイクロプラントは、マイクロ化学プロセス技術を利用して化学反応を行うプロセス機器(マイクロ処理装置)から構成される生産プラントであり、ナンバリングアップと呼ばれる手法によりスループットの向上(単位時間における処理量の増大)が図られている。 The micro chemical process technology is a technology for performing a chemical reaction using a micro flow path having an equivalent diameter of 1 mm or less, and is a technology suitable for producing a small amount of high value-added functional materials such as pharmaceuticals and fine chemicals. . A micro plant is a production plant that consists of process equipment (micro processing equipment) that performs chemical reactions using micro chemical process technology. Through a technique called numbering up, throughput is improved (increase in throughput per unit time). Is planned.
ここで、上記のナンバリングアップと呼ばれる手法は、複数のマイクロ処理装置を並列に配置し、マイクロ処理装置の各々に接続された複数のマイクロ流路(並列流路)を介して処理対象となる流体を各マイクロ処理装置に供給するとともに、各マイクロ処理装置から並列流路を介して処理後の流体を回収する手法である。かかるナンバリングアップなる手法を用いると、マイクロ流路を介して供給される流体が複数のマイクロ処理装置で同時に処理されるため、スループットの向上を図ることができる。 Here, the technique called numbering up is a fluid to be processed through a plurality of micro-channels (parallel channels) connected to each of the micro-processing devices by arranging a plurality of micro-processors in parallel. Is supplied to each micro processing device, and the processed fluid is recovered from each micro processing device via a parallel flow path. When such a technique of numbering up is used, the fluid supplied through the micro flow path is processed simultaneously by a plurality of micro processing apparatuses, so that the throughput can be improved.
以下の非特許文献1には、上記のナンバリングアップと呼ばれる手法により並列化されたマイクロ処理装置間の一様な流量分布を実現するとともに、流路閉塞の早期検出・診断を可能にすることによって、マイクロプラントの安定した長期連続運転を可能とし得る技術が開示されている。具体的に、以下の非特許文献1では、マイクロ処理装置の上流側及び下流側の流路を分合流タイプの流体集配構造とすることによって、マイクロ処理装置間の一様な流量分布を実現している。また、マイクロ処理装置に接続される複数の並列流路のうちの任意の2つの並列流路に流量計を設け、これら2つの流量計の計測結果から流量変化量比を求めて閉塞箇所を特定し、流量変化量比に流量変化量を乗ずることによって閉塞箇所の閉塞度合いを推算している。
Non-Patent
ところで、上記の非特許文献1に開示された技術を用いれば、マイクロ処理装置の並列数が3以上であっても、2つの流量計の計測結果のみで閉塞したマイクロ処理装置を特定することは確かに可能である。しかしながら、並列流路に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失が何らかの原因で大きくなると、マイクロ処理装置の上流側及び下流側における流体の流れに変化が生じ、閉塞しているマイクロ処理装置を特定することが困難になるという問題がある。すると、閉塞したマイクロ処理装置を特定するのに時間を要し、マイクロプラントの安定した長期連続運転が難しくなるという問題がある。
By the way, if the technique disclosed in Non-Patent
また、上記の非特許文献1に開示された流体集配構造の流路は、マイクロ処理装置の特性や流体の物性を考慮して設計されており、マイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず使用できる汎用的なものではない。このため、例えばマイクロプラントを新設する度に、或いはマイクロプラントで生産する生産物の種類や生産量を変える度に新たな流路を設計し直す必要があり、コストの低減が困難であるという問題がある。
Further, the flow path of the fluid collection and distribution structure disclosed in Non-Patent
また、マイクロ処理装置の特性や流体の特性は、周囲温度の変化、或いは経時変化等によっても変化することがある。すると、上記のマイクロ処理装置の圧力損失が大きくなる場合と同様に、閉塞しているマイクロ処理装置を特定することが困難になり、その結果としてマイクロプラントの安定した長期連続運転が難しくなるという問題がある。 In addition, the characteristics of the micro processing apparatus and the characteristics of the fluid may change due to a change in ambient temperature or a change with time. Then, similarly to the case where the pressure loss of the above-mentioned micro processing apparatus becomes large, it becomes difficult to identify the closed micro processing apparatus, and as a result, the problem that stable long-term continuous operation of the micro plant becomes difficult. There is.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、マイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず閉塞箇所を高精度に検出することができる流体分配装置、及び当該装置を備えることによって安定した長期連続運転が可能なマイクロプラントを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is stable by including a fluid distribution device capable of detecting a closed position with high accuracy regardless of the characteristics of the micro processing device and the physical properties of the fluid, and the device. An object is to provide a microplant capable of long-term continuous operation.
上記課題を解決するために、本発明の流体分配装置は、入力流路(11)に供給される流体(W1)を3以上の出力流路(13)に分配する流体分配装置(1〜3)であって、複数の枝流路(Rc21〜Rc55,Rs11〜Rs60)を組み合わせてなり、前記入力流路に供給された流体を前記出力流路の数だけ分配する分配流路(12)と、前記分配流路をなす前記複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量を測定する流量計(14a、14b)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、入力流路に供給される流体を出力流路の数だけ分配する分配流路をなす複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量が流量計によって測定される。
また、本発明の流体分配装置は、前記分配流路が、流体を分配する分配部(B11〜B33)の数が前記入力流路から前記出力流路に向けて順次増加する構造であり、前記流量計は、前記分配部の数が前記出力流路の数の半分である部分よりも前記出力流路側に位置する枝流路の流量を測定することを特徴としている。
また、本発明の流体分配装置は、前記分配流路が、前記複数の枝流路を前記入力流路に対して線対称に組み合わせた構造であり、前記流量計は、前記複数の枝流路のうち、前記入力流路に対して線対称の関係にある2つの枝流路の流量を測定することを特徴としている。
また、本発明の流体分配装置は、前記流量計の測定結果に基づいて、前記出力流路のうちの閉塞した出力流路を特定する監視装置(15)を備えることを特徴としている。
また、本発明の流体分配装置は、前記監視装置が、前記出力流路の閉塞状態に応じた前記2つの枝流路における流量変化の関係を示す判定テーブル(T1)を記憶する記憶部(25)と、前記流量計の測定結果と前記記憶部に記憶された前記判定テーブルとを比較して閉塞した出力流路を判定する判定部(23)とを備えることを特徴としている。
本発明のマイクロプラントは、流体(W1)に所定の処理を施すマイクロプラント(30)であって、前記流体を分配する上記の何れかに記載の流体分配装置と、前記流体分配装置の出力流路に接続され、前記流体分配装置によって分配された流体を処理する複数のマイクロ処理装置(33a〜33d)とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the fluid distributor of the present invention distributes the fluid (W1) supplied to the input channel (11) to three or more output channels (13). And a distribution flow path (12) that combines a plurality of branch flow paths (Rc21 to Rc55, Rs11 to Rs60) and distributes the fluid supplied to the input flow path by the number of the output flow paths. And a flow meter (14a, 14b) for measuring the flow rate of two branch channels among the plurality of branch channels constituting the distribution channel.
According to the present invention, the flow rate of two branch channels out of a plurality of branch channels constituting a distribution channel that distributes the fluid supplied to the input channels by the number of output channels is measured by the flow meter.
Further, in the fluid distribution device of the present invention, the distribution channel has a structure in which the number of distribution units (B11 to B33) for distributing the fluid sequentially increases from the input channel toward the output channel, The flowmeter is characterized in that it measures the flow rate of the branch flow channel located on the output flow channel side with respect to the portion where the number of the distribution units is half the number of the output flow channels.
Further, in the fluid distribution device of the present invention, the distribution channel has a structure in which the plurality of branch channels are combined symmetrically with respect to the input channel, and the flowmeter includes the plurality of branch channels. Among them, the flow rate of two branch channels that are line-symmetric with respect to the input channel is measured.
In addition, the fluid distribution device of the present invention includes a monitoring device (15) that identifies a blocked output flow channel among the output flow channels based on a measurement result of the flow meter.
In the fluid distribution device of the present invention, the monitoring device stores a determination table (T1) indicating a relationship between flow rate changes in the two branch flow paths according to the closed state of the output flow path. ) And a determination unit (23) for comparing the measurement result of the flowmeter and the determination table stored in the storage unit to determine the blocked output flow path.
The microplant of the present invention is a microplant (30) that performs a predetermined process on the fluid (W1), the fluid distribution device according to any one of the above that distributes the fluid, and the output flow of the fluid distribution device. And a plurality of micro-processing devices (33a to 33d) connected to the channel and processing the fluid distributed by the fluid distribution device.
本発明によれば、入力流路に供給される流体を出力流路の数だけ分配する分配流路をなす複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量を流量計によって測定しているため、例えばマイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず閉塞箇所を高精度に検出することができるという効果がある。これにより、周囲温度の変化、或いは経時変化等によってマイクロ処理装置の特性や流体の特性が変化したとしても出力流路の閉塞箇所を特定できることから、マイクロプラントの安定した長期連続運転が可能になるという効果がある。 According to the present invention, the flow rate of two branch channels among a plurality of branch channels constituting a distribution channel that distributes the fluid supplied to the input channels by the number of output channels is measured by a flow meter. Therefore, for example, there is an effect that the closed portion can be detected with high accuracy regardless of the characteristics of the micro processing apparatus and the physical properties of the fluid. As a result, even if the characteristics of the micro-processing device or the characteristics of the fluid change due to changes in ambient temperature or changes over time, the blockage location of the output flow path can be specified, which enables stable and long-term continuous operation of the microplant. There is an effect.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による流体分配装置及びマイクロプラントについて詳細に説明する。 Hereinafter, a fluid distribution device and a microplant according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。図1に示す通り、本実施形態の流体分配装置1は、入力流路11、分配流路12、出力流路13、マイクロ流量計14a,14b(流量計)、及び監視装置15を備えており、入力流路11から供給される処理対象流体W1(流体)を処理対象流体W11〜W14に4分配するとともに、出力流路13の閉塞箇所を特定することが可能である。入力流路11は入力マイクロ流路Rc11から構成されており、分配流路12は枝マイクロ流路Rc21〜Rc33,Rs11〜Rs36(枝流路)から構成されており、出力流路13は出力マイクロ流路Rc41〜Rc44から構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a fluid distributor according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
尚、これら各マイクロ流路における下付き添え字「c」は、図中に示すXY直交座標系のX方向に延在するマイクロ流路であることを示し、下付き添え字「s」は、XY直交座標系におけるY方向に延在するマイクロ流路であることを示している。また、分配流路12を構成する枝マイクロ流路Rc21〜Rc33,Rs11〜Rs36のうち、X方向に延在するマイクロ流路Rc21〜Rc33の流路長Lcは全て等しく、またY方向に延在するマイクロ流路Rs11〜Rs36の流路長Lsは全て等しい。
The subscript “c” in each of the microchannels indicates that the microchannel extends in the X direction of the XY orthogonal coordinate system shown in the figure, and the subscript “s” It shows that the micro flow path extends in the Y direction in the XY orthogonal coordinate system. In addition, among the branch microchannels Rc21 to Rc33 and Rs11 to Rs36 constituting the
入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11は、所定長さLc11、所定断面積Ac11、水力相当直径Dc11を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体W1を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs11,Rs12に出力する。尚、入力マイクロ流路Rc11の一端(左端)には、所定流量q11の処理対象流体W1が外部から供給される。
The input microchannel Rc11 constituting the
分配流路12を構成する一対の枝マイクロ流路Rs11,Rs12のうち、一方の枝マイクロ流路Rs11は、所定長さLs11、所定断面積As11、水力相当直径Ds11を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から枝マイクロ流路Rc21に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs12は、所定長さLs12、所定断面積As12、水力相当直径Ds12を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から枝マイクロ流路Rc22に出力する。
Of the pair of branch microchannels Rs11 and Rs12 constituting the
上記枝マイクロ流路Rc21は、所定長さLc21、所定断面積Ac21、水力相当直径Dc21を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs21,Rs22に出力する。また、上記枝マイクロ流路Rc22は、所定長さLc22、所定断面積Ac22、水力相当直径Dc22を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs23,Rs24に出力する。 The branch microchannel Rc21 is a microchannel having a predetermined length Lc21, a predetermined cross-sectional area Ac21, and a hydraulic equivalent diameter Dc21 and extending in the X direction, and a fluid to be processed input from one end (left end). It outputs to a pair of branch microchannel Rs21, Rs22 connected to the other end (right end). The branch microchannel Rc22 is a microchannel extending in the X direction having a predetermined length Lc22, a predetermined cross-sectional area Ac22, and a hydraulic equivalent diameter Dc22, and is a processing target input from one end (left end). The fluid is output to a pair of branch microchannels Rs23 and Rs24 connected to the other end (right end).
枝マイクロ流路Rc21の他端(右端)に接続される一対の枝マイクロ流路Rs21,Rs22のうち、一方の枝マイクロ流路Rs21は、所定長さLs21、所定断面積As21、水力相当直径Ds21を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から枝マイクロ流路Rc31に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs22は、所定長さLs22、所定断面積As22、水力相当直径Ds22を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から枝マイクロ流路Rc32に出力する。 Of the pair of branch microchannels Rs21 and Rs22 connected to the other end (right end) of the branch microchannel Rc21, one branch microchannel Rs21 has a predetermined length Ls21, a predetermined cross-sectional area As21, and a hydraulic equivalent diameter Ds21. And the process target fluid input from one end (lower end) is output to the branch microchannel Rc31 from the other end (upper end). The other branch microchannel Rs22 is a microchannel that has a predetermined length Ls22, a predetermined cross-sectional area As22, and a hydraulic equivalent diameter Ds22 and extends in the Y direction, and is input from one end (upper end). The target fluid is output from the other end (lower end) to the branch microchannel Rc32.
枝マイクロ流路Rc22の他端(右端)に接続される一対の枝マイクロ流路Rs23,Rs24のうち、一方の枝マイクロ流路Rs23は、所定長さLs23、所定断面積As23、水力相当直径Ds23を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から枝マイクロ流路Rc32に出力する。他方の枝マイクロ流路Rs24は、所定長さLs24、所定断面積As24、水力相当直径Ds24を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から枝マイクロ流路Rc33に出力する。 Of the pair of branch microchannels Rs23 and Rs24 connected to the other end (right end) of the branch microchannel Rc22, one branch microchannel Rs23 has a predetermined length Ls23, a predetermined cross-sectional area As23, and a hydraulic equivalent diameter Ds23. And the process target fluid input from one end (lower end) is output to the branch microchannel Rc32 from the other end (upper end). The other branch microchannel Rs24 is a microchannel that has a predetermined length Ls24, a predetermined cross-sectional area As24, and a hydraulic equivalent diameter Ds24 and extends in the Y direction, and is a processing target fluid input from one end (upper end). Is output from the other end (lower end) to the branch microchannel Rc33.
上記枝マイクロ流路Rc31は、所定長さLc31、所定断面積Ac31、水力相当直径Dc31を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs31,Rs32に出力する。上記枝マイクロ流路Rc32は、所定長さLc32、所定断面積Ac32、水力相当直径Dc32を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs33,Rs34に出力する。上記枝マイクロ流路Rc33は、所定長さLc33、所定断面積Ac33、水力相当直径Dc33を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs35,Rs36に出力する。 The branch microchannel Rc31 is a microchannel having a predetermined length Lc31, a predetermined cross-sectional area Ac31, and a hydraulic equivalent diameter Dc31 and extending in the X direction. It outputs to a pair of branch microchannel Rs31, Rs32 connected to the other end (right end). The branch microchannel Rc32 is a microchannel that has a predetermined length Lc32, a predetermined cross-sectional area Ac32, and a hydraulic equivalent diameter Dc32 and extends in the X direction, and receives a processing target fluid input from one end (left end). It outputs to a pair of branch microchannel Rs33, Rs34 connected to the other end (right end). The branch microchannel Rc33 is a microchannel that has a predetermined length Lc33, a predetermined cross-sectional area Ac33, and a hydraulic equivalent diameter Dc33 and extends in the X direction. It outputs to a pair of branch microchannel Rs35, Rs36 connected to the other end (right end).
枝マイクロ流路Rc31の他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs31,Rs32のうち、一方の枝マイクロ流路Rs31は、所定長さLs31、所定断面積As31、水力相当直径Ds31を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から出力マイクロ流路Rc41に出力する。また。他方の枝マイクロ流路Rs32は、所定長さLs32、所定断面積As32、水力相当直径Ds32を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から出力マイクロ流路Rc42に出力する。 Of the pair of branch microchannels Rs31 and Rs32 connected to the other end (right end) of the branch microchannel Rc31, one branch microchannel Rs31 has a predetermined length Ls31, a predetermined cross-sectional area As31, and a hydraulic equivalent diameter Ds31. The fluid to be processed that is input from one end (lower end) is output to the output microchannel Rc41 from the other end (upper end). Also. The other branch microchannel Rs32 is a microchannel having a predetermined length Ls32, a predetermined cross-sectional area As32, and a hydraulic equivalent diameter Ds32 and extending in the Y direction, and is a processing target fluid input from one end (upper end). From the other end (lower end) to the output microchannel Rc42.
枝マイクロ流路Rc32の他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs33,Rs34のうち、一方の枝マイクロ流路Rs33は、所定長さLs33、所定断面積As33、水力相当直径Ds33を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から出力マイクロ流路Rc42に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs34は、所定長さLs34、所定断面積As34、水力相当直径Ds34を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から出力マイクロ流路Rc43に出力する。 Of the pair of branch microchannels Rs33 and Rs34 connected to the other end (right end) of the branch microchannel Rc32, one branch microchannel Rs33 has a predetermined length Ls33, a predetermined cross-sectional area As33, and a hydraulic equivalent diameter Ds33. The fluid to be processed that is input from one end (lower end) is output to the output microchannel Rc42 from the other end (upper end). The other branch microchannel Rs34 is a microchannel having a predetermined length Ls34, a predetermined cross-sectional area As34, and a hydraulic equivalent diameter Ds34 and extending in the Y direction, and is input from one end (upper end). The target fluid is output from the other end (lower end) to the output microchannel Rc43.
枝マイクロ流路Rc33の他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs35,Rs36のうち、一方の枝マイクロ流路Rs35は、所定長さLs35、所定断面積As35、水力相当直径Ds35を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から出力マイクロ流路Rc43に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs36は、所定長さLs36、所定断面積As36、水力相当直径Ds36を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から出力マイクロ流路Rc44に出力する。 Of the pair of branch microchannels Rs35 and Rs36 connected to the other end (right end) of the branch microchannel Rc33, one branch microchannel Rs35 has a predetermined length Ls35, a predetermined cross-sectional area As35, and a hydraulic equivalent diameter Ds35. The fluid to be processed that is input from one end (lower end) is output to the output microchannel Rc43 from the other end (upper end). The other branch microchannel Rs36 is a microchannel that has a predetermined length Ls36, a predetermined cross-sectional area As36, and a hydraulic equivalent diameter Ds36 and extends in the Y direction, and is input from one end (upper end). The target fluid is output from the other end (lower end) to the output microchannel Rc44.
出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41は、所定長さLc41、所定断面積Ac41、水力相当直径Dc41を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)から処理対象流体W11として出力する。また、出力マイクロ流路Rc42は、所定長さLc42、所定断面積Ac42、水力相当直径Dc42を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)から処理対象流体W12として出力する。
The output micro-channel Rc41 constituting the
また、出力マイクロ流路Rc43は、所定長さLc43、所定断面積Ac43、水力相当直径Dc43を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を処理対象流体W13として他端(右端)から出力する。また、出力マイクロ流路Rc44は、所定長さLc44、所定断面積Ac44、水力相当直径Dc44を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)から処理対象流体W14として出力する。 The output microchannel Rc43 is a microchannel that has a predetermined length Lc43, a predetermined cross-sectional area Ac43, and a hydraulic equivalent diameter Dc43 and extends in the X direction, and is a processing target fluid that is input from one end (left end). Is output from the other end (right end) as the processing target fluid W13. The output microchannel Rc44 is a microchannel that has a predetermined length Lc44, a predetermined cross-sectional area Ac44, and a hydraulic equivalent diameter Dc44 and extends in the X direction, and is a fluid to be processed that is input from one end (left end). Is output from the other end (right end) as the processing target fluid W14.
尚、出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41の長さLc41と出力マイクロ流路Rc44の長さLc44とは等しくされており、出力マイクロ流路Rc42の長さLc42と出力マイクロ流路Rc43の長さLc43とは等しくされている。また、出力マイクロ流路Rc41,Rc44よりも出力マイクロ流路Rc42,Rc42の方が長く設定されている。これは、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44から出力される処理対象流体W11〜W14の流量を均等にするためである。
Note that the length Lc41 of the output microchannel Rc41 and the length Lc44 of the output microchannel Rc44 constituting the
以上の通り、流体分配装置1は、処理対象流体を分流させる6個の分流部B11〜B33(分配部)と処理対象流体を合流させる3個の合流部G21〜G32とを備え、1つの入力マイクロ流路Rc11に供給された処理対象流体W1を各分流部B11〜B33及び各合流部G21〜G32で分流/合流させて最終的に4つの出力マイクロ流路Rc41〜Rc44から処理対象流体W11〜W14として外部に出力する。このように、流体分配装置1は、入力流路11側から出力流路13側に向けて、処理対象流体を分配する分流部の数が順次増加する構造であるとともに、入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な構造である。
As described above, the
尚、流体分配装置1は、全てのマイクロ流路、つまり入力マイクロ流路Rc11、枝マイクロ流路Rc21〜Rc33,Rs11〜Rs36、及び出力マイクロ流路Rc41〜Rc44について、断面積Ac11〜Ac44,As11〜As36が全て等しく、また水力相当直径Dc11〜Dc44,Ds11〜Ds36も全て等しく設定されている。また、流体分配装置1は、外部に出力される処理対象流体W11〜W14の流量が全て等しくなるように圧力損失コンパートメントモデルに基づいて設計されている。
Note that the
マイクロ流量計14aは、図1に示す枝マイクロ流路Rc31に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc31を流れる処理対象流体の流量を測定する。また、マイクロ流量計14bは、図1に示す枝マイクロ流路Rc33に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc33を流れる処理対象流体の流量を測定する。このように、マイクロ流量計14a,14bは、分流部の数が出力流路13を構成する出力マイクロ流路の数の半分である部分(4つの枝マイクロ流路Rs21〜Rs24から構成される部分)よりも出力流路13側に位置し、入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路Rc31,Rc33を流れる処理対象流体の流量を測定するように配置される。これは、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の閉塞等によって処理対象流体W11〜W14の流れが滞ったときに、大きな流量変化が見込まれるからである。
The
監視装置15は、マイクロ流量計14a,14bの測定結果に基づいて、出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の閉塞の有無を監視し、その監視結果を報知する。尚、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の閉塞は、例えば出力マイクロ流路Rc41〜Rc44における異物等の詰まり、或いは出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に接続される機器(例えば、マイクロ処理装置)の異常等が原因で生ずる。
The
図2は、第1実施形態における監視装置15の要部構成を示す図である。図2に示す通り、監視装置15は、A/Dコンバータ21a,21b、比較器22a,22b、判定部23、表示部24、及び記憶部25を備えている。A/Dコンバータ21aは、マイクロ流量計14aから出力される流量の測定結果を示す信号(測定信号)をディジタル信号に変換する。同様に、A/Dコンバータ21bは、マイクロ流量計14bから出力される測定信号をディジタル信号に変換する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a main configuration of the
比較器22a,22bは、A/Dコンバータ21a,21bから出力されるディジタル信号と、記憶部25に記憶されている基準流量Q1とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する。ここで、記憶部25に記憶されている基準流量Q1は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に閉塞が生じていない正常時に、枝マイクロ流路Rc31,Rc33の各々を流れる処理対象流体の流量である。つまり、比較器22a,22bは、マイクロ流量計14a,14bから出力される測定信号で示される流量と、正常時における枝マイクロ流路Rc31,Rc33の流量との差分(流量の変化量)を示す信号を出力する。
The
判定部23は、比較器22a,22bから出力される信号と、記憶部25に記憶された判定テーブルT1と比較して、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に閉塞が生じているか否かを判定する。ここで、記憶部25に記憶されている判定テーブルT1は、出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の閉塞状態に応じた、枝マイクロ流路Rc31,Rc33における流量変化の関係を示したものである。この判定テーブルT1は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44が閉塞した状態を擬似的に作り出し、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の各々を閉塞させたときに得られるマイクロ流量計14a,14bの測定結果を用いて作成される。
The
図3は、第1実施形態において、枝マイクロ流路Rc31,Rc33における流速変化の関係を示すグラフである。図3に示すグラフは、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1を横軸にとり、枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2を縦軸にとっている。尚、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1は、枝マイクロ流路Rc31の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2は、枝マイクロ流路Rc33の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship of flow velocity changes in the branch microchannels Rc31 and Rc33 in the first embodiment. In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis indicates the flow rate variation ΔV1 of the branch microchannel Rc31, and the vertical axis indicates the flow rate variation ΔV2 of the branch microchannel Rc33. Note that the flow rate change amount ΔV1 of the branch microchannel Rc31 is synonymous with the flow rate change amount of the branch microchannel Rc31 or the change amount of the measurement result of the
図3において、白抜きの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、白抜きの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。 In FIG. 3, the points indicated by white squares indicate that the output microchannel Rc41 (Ch.1) is closed while the output ends (right ends) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are open. This is a point indicating the relationship between the flow rate variations ΔV1 and ΔV2 when they are artificially created. The point indicated by the white diamond mark is a pseudo state in which the output microchannel Rc42 (Ch.2) is closed while the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV1 and ΔV2 when they are created.
同様に、白抜きの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、白抜きの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。 Similarly, a point indicated by a white triangle mark represents a state in which the output microchannel Rc43 (Ch.3) is closed while the output ends (right ends) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are opened. It is a point which shows the relationship of the flow-velocity variation | change_quantity (DELTA) V1 and (DELTA) V2 when it produces automatically. The point indicated by the white circle is a pseudo state in which the output microchannel Rc44 (Ch.4) is closed while the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV1 and ΔV2 when they are created.
白抜きの四角印についての近似曲線L11及び白抜きの菱形印についての近似曲線L12は、図3に示すグラフの第2象限に現れ、傾きの大きさ(絶対値)は近似曲線L11よりも近似曲線L12の方が大きい。これに対し、白抜きの三角印についての近似曲線L13及び白抜きの丸印についての近似曲線L14は、図3に示すグラフの第4象限に現れ、傾きの大きさ(絶対値)は近似曲線L13よりも近似曲線L14の方が大きい。 An approximate curve L11 for a white square mark and an approximate curve L12 for a white diamond mark appear in the second quadrant of the graph shown in FIG. 3, and the magnitude (absolute value) of the slope is closer to that of the approximate curve L11. The curve L12 is larger. On the other hand, the approximate curve L13 for the white triangle mark and the approximate curve L14 for the white circle mark appear in the fourth quadrant of the graph shown in FIG. 3, and the magnitude (absolute value) of the slope is the approximate curve. The approximate curve L14 is larger than L13.
また、図3において、黒塗りの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失を模擬するために出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、黒塗りの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。 In FIG. 3, the points indicated by black squares are the output ends of the output microchannels Rc41 to Rc44 in order to simulate the pressure loss of the micro processing apparatus connected to the output microchannels Rc41 to Rc44. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV1 and ΔV2 when a state in which the output microchannel Rc41 (Ch.1) is closed in a state where a restriction is attached to the right end) is simulated. Also, the points indicated by the black rhombus marks simulate the state in which the output microchannel Rc42 (Ch.2) is closed while the aperture is attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44. It is a point which shows the relationship of the flow-velocity variation | change_quantity (DELTA) V1 and (DELTA) V2 when it produces automatically.
同様に、黒塗りの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、黒塗りの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。 Similarly, the points indicated by black triangles indicate that the output microchannel Rc43 (Ch.3) is closed with the aperture attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44. This is a point indicating the relationship between the flow rate variations ΔV1 and ΔV2 when they are artificially created. Further, the point indicated by the black circle represents a state in which the output microchannel Rc44 (Ch. 4) is closed while the aperture is attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44. It is a point which shows the relationship of the flow-velocity variation | change_quantity (DELTA) V1 and (DELTA) V2 when it produces automatically.
黒塗りの四角印についての近似曲線L21及び黒塗りの菱形印についての近似曲線L22は、図3に示すグラフの第2象限に現れ、近似曲線L21の傾きは近似曲線L11の傾きとほぼ同じであり、近似曲線L22の傾きは近似曲線L12の傾きとほぼ同じである。また、黒塗りの三角印についての近似曲線L23及び黒塗りの丸印についての近似曲線L24は、図3に示すグラフの第4象限に現れ、近似曲線L23の傾きは近似曲線L13の傾きとほぼ同じであり、近似曲線L24の傾きは近似曲線L14の傾きとほぼ同じである。 The approximate curve L21 for the black square mark and the approximate curve L22 for the black diamond mark appear in the second quadrant of the graph shown in FIG. 3, and the slope of the approximate curve L21 is substantially the same as the slope of the approximate curve L11. Yes, the slope of the approximate curve L22 is substantially the same as the slope of the approximate curve L12. Further, the approximate curve L23 for the black triangle and the approximate curve L24 for the black circle appear in the fourth quadrant of the graph shown in FIG. 3, and the slope of the approximate curve L23 is substantially the same as the slope of the approximate curve L13. The slope of the approximate curve L24 is substantially the same as the slope of the approximate curve L14.
このように、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1と枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2との関係は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV1,ΔV2の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。これは、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に接続されるマイクロ処理装置の特性や処理対象流体の物性が変化しても、流速変化量ΔV1,ΔV2の関係は殆ど変化しないことを意味する。従って、枝マイクロ流路Rc31,Rc32で生ずる流速変化量ΔV1,ΔV2が求められれば、図3に示すグラフを用いて閉塞箇所を特定することができる。 As described above, the relationship between the flow rate change amount ΔV1 of the branch microchannel Rc31 and the flow rate change amount ΔV2 of the branch microchannel Rc33 varies greatly depending on which of the output microchannels Rc41 to Rc44 is blocked. . Moreover, even if a micro processing device is connected to the output micro flow paths Rc41 to Rc44 and pressure loss occurs, the relationship between the flow rate variations ΔV1 and ΔV2 is almost the same as the relationship when no pressure loss occurs. This means that even if the characteristics of the micro processing apparatus connected to the output micro flow paths Rc41 to Rc44 and the physical properties of the fluid to be processed change, the relationship between the flow rate variation amounts ΔV1 and ΔV2 hardly changes. Therefore, if the flow velocity changes ΔV1 and ΔV2 generated in the branch microchannels Rc31 and Rc32 are obtained, the blockage location can be specified using the graph shown in FIG.
記憶部25に記憶される判定テーブルT1は図3に示す流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示すグラフを用いて予め作成される。尚、判定テーブルT1は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に接続されるマイクロ処理装置の特性や処理対象流体の物性が変化する毎に新たに作成する必要は必ずしも無いが、閉塞箇所の検出精度を高める観点から、マイクロ処理装置の特性や処理対象流体の物性が変化する毎に新たに作成しても良い。表示部24は、液晶表示装置等の表示装置を備えており、判定部23の判定結果(閉塞箇所)を表示する。
The determination table T1 stored in the
次に、本発明の第1実施形態によるマイクロプラントについて説明する。図4は、本発明の第1実施形態によるマイクロプラントの要部構成を示す図である。図4に示す通り、マイクロプラント30は、マイクロ供給タンク31、マイクロポンプ32、上述した流体分配装置1、マイクロ処理装置33a〜33d、流体収集装置34、及びマイクロ回収タンク35を備えており、マイクロ供給タンク31から供給される処理対象流体に対して処理を施す。
Next, the microplant according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of the microplant according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the
マイクロ供給タンク31は、プロセス原料である処理対象流体を貯留するタンクである。マイクロポンプ32は、マイクロ供給タンク31から処理対象流体を払い出して流体分配装置1の入力マイクロ流路Rc11に供給する。流体分配装置1は、マイクロポンプ32から供給される処理対象流体W1を4つに分配して出力マイクロ流路Rc41〜Rc44からマイクロ処理装置33a〜33dにそれぞれ供給する。
The
マイクロ処理装置33a〜33dは、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44を介して供給される処理対象流体W11〜W14に所定のプロセス処理を施し、処理済流体W21〜W24として流体収集装置34の入力マイクロ流路R1〜R4にそれぞれ出力する。流体収集装置34は、図示の通り、本流体分配装置1を左右反転させた流路を備えており、各マイクロ処理装置33a〜33dからそれぞれ入力された処理済流体W21〜W24を収集して1つの出力マイクロ流路R5からマイクロ回収タンク35に出力する。マイクロ回収タンク35は、流体収集装置34で収集された処理済流体を回収・貯留する。
The
次に、上記構成におけるマイクロプラント30の動作について説明する。尚、マイクロプラント30の一部をなす流体分配装置1に設けられる監視装置15の記憶部25に記憶される判定テーブルT1は、流体分配装置1の出力マイクロ流路Rc41〜Rc44が閉塞した状態を擬似的に作り出したときのマイクロ流量計14a,14bの測定結果を用いて予め作成されているものとする。
Next, operation | movement of the
図5は、本発明の第1実施形態によるマイクロプラントの動作を示すフローチャートである。マイクロプラント30の運転が開始されると、マイクロポンプ32によってマイクロ供給タンク31から払い出された処理対象流体W1が、流体分配装置1の入力マイクロ流路Rc11に供給される。マイクロ流路Rc11に供給された処理対象流体W1は、流体分配装置1内で分流/合流されて4つの出力マイクロ流路Rc41〜Rc44から処理対象流体W11〜W14として出力される。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the microplant according to the first embodiment of the present invention. When the operation of the
これら処理対象流体W11〜W14は、マイクロ処理装置33a〜33dにおいてプロセス処理が施されて、処理済流体W21〜W24として流体収集装置34の入力マイクロ流路R1〜R4にそれぞれ出力される。マイクロ処理装置33a〜33dから出力された処理済流体W21〜W24は、流体収集装置34で収集されて1つの出力マイクロ流路R5からマイクロ回収タンク35に出力される。
These processing target fluids W11 to W14 are processed in the
以上の動作が開始されると、監視装置15は、マイクロ流量計14a,14bの測定結果を取得し、その測定結果を基準流量Q1として記憶部25に記憶する(ステップS11)。基準流量Q1の取得が終了して所定時間が経過すると、監視装置15は、マイクロ流量計14a,14bの測定結果を評価流量として取り込む(ステップS12)。そして、評価装置15の判定部23が、比較器22a,22bから出力される信号に基づいて、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に閉塞が生じているか否かを判定する(ステップS13)。具体的には、比較器22a,22bから出力される信号の値が予め設定された閾値(例えば、値が「0」である閾値)を超えているか否か(即ち、枝マイクロ流路Rc31,Rc32の流量が基準流量Q1から変化していないか否か)によって、閉塞が生じているか否かを判定する。
When the above operation is started, the
閉塞が生じていると判定した場合(ステップS13の判定結果が「YES」の場合)には、判定部23は、比較器22a,22bから出力される信号と記憶部25に記憶された判定テーブルT1と比較して、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44のうちから閉塞した出力マイクロ流路を特定する処理を行う(ステップS14)。具体的には、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1及び枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2の変化に基づいて閉塞した出力マイクロ流路を特定する。
When it is determined that the blockage has occurred (when the determination result of step S13 is “YES”), the
例えば、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1の変化の方向が図3に示す負の方向であって、枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2の変化の方向が図3に示す正の方向である場合には、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)又は出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞している可能性がある。判定部23は、流速変化量ΔV1及び流速変化量ΔV2から傾きを求め、その傾きが近似曲線L11の傾きに近ければ出力マイクロ流路Rc41が閉塞したと判定し、近似曲線L12の傾きに近ければ出力マイクロ流路Rc42が閉塞したと判定する。閉塞した流路の判定が終了すると、その判定結果が表示部24に表示される(ステップS15)。
For example, the change direction of the flow rate change amount ΔV1 of the branch microchannel Rc31 is the negative direction shown in FIG. 3, and the change direction of the flow rate change amount ΔV2 of the branch microchannel Rc33 is the positive direction shown in FIG. In this case, there is a possibility that the output microchannel Rc41 (Ch.1) or the output microchannel Rc42 (Ch.2) is blocked. The
ここで、閉塞流路の判定結果を表示部24に表示するだけではなく、マイクロプラント30の運転を継続したまま、閉塞したと判定された流路に接続されているマイクロ処理装置の洗浄又は交換を可能としても良い。具体的には、マイクロ処理装置の上流側及び下流側に手動又は自動で開閉するバルブを設け、閉塞したと判定された流路に接続されているマイクロ処理装置の上流側及び下流側のバルブを手動又は自動で閉状態し、閉塞したマイクロ処理装置を取り外して洗浄又は交換を実施する。そして、マイクロ処理装置の洗浄又は交換が終了したら、そのマイクロ処理装置の上流側及び下流側のバルブを手動又は自動で開状態にする。これにより、マイクロプラント30の運転を中断することなく、閉塞したマイクロ処理装置のみを洗浄又は交換することができるため、スループットの低下を極力防止することができる。
Here, not only the determination result of the closed channel is displayed on the
以上の処理が終了した場合、或いはステップS13の判断結果が「NO」である場合には、監視装置15は、マイクロプラント30の運転が継続されているか否かを判断する(ステップS16)。運転が継続されている場合(ステップS16の判断結果が「YES」の場合)は、上述したステップS12〜S16の処理が繰り返し実施されることにより、閉塞流路の定期的な監視が行われる。これに対し、運転が終了した場合(ステップS16の判断結果が「NO」の場合)には監視装置15による監視処理が終了する。
When the above process is completed or when the determination result in step S13 is “NO”, the
尚、上述した例では、説明を簡単にするために、監視装置15は、閉塞した出力マイクロ流路の特定のみを行っているが、閉塞した出力マイクロ流路を特定するとともに、その出力マイクロ流路の閉塞度を求めても良い。また、出力マイクロ流路の閉塞が判定された場合のみに閉塞度の算出を行うのではなく、閉塞度の算出を判定結果に拘わらず定期的に実施しても良い。定期的に閉塞度を算出することで、出力マイクロ流路の何れかが完全閉塞になる前段階で閉塞の兆候を検知することができるので、マイクロプラント30の安定運転上好ましい。
In the above-described example, for the sake of simplicity, the
〔第2実施形態〕
図6は、本発明の第2実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。図6に示す本実施形態の流体分配装置2と図1に示す第1実施形態による流体分配装置1とは、マイクロ流量計14a,14bの取り付け位置が相違する。本実施形態の流体分配装置2において、マイクロ流量計14aは、枝マイクロ流路Rs32に取り付けられており、枝マイクロ流路Rs32を流れる処理対象流体の流量を測定する。また、マイクロ流量計14bは、枝マイクロ流路Rs35に取り付けられており、枝マイクロ流路Rs35を流れる処理対象流体の流量を測定する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a fluid distributor according to the second embodiment of the present invention. The
但し、マイクロ流量計14a,14bは、第1実施形態と同様に、分流部の数が出力流路13を構成する出力マイクロ流路の数の半分である部分(4つの枝マイクロ流路Rs21〜Rs24から構成される部分)よりも出力流路13側に位置している。また、マイクロ流量計14a,14bは、第1実施形態と同様に、入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路Rs32,Rs35を流れる処理対象流体の流量を測定するように配置されている。
However, in the
図7は、第2実施形態において、枝マイクロ流路Rs32,Rs35における流速変化の関係を示すグラフである。図7に示すグラフは、枝マイクロ流路Rs32の流速変化量ΔV3を横軸にとり、枝マイクロ流路Rs35の流速変化量ΔV4を縦軸にとっている。尚、枝マイクロ流路Rs32の流速変化量ΔV3は、枝マイクロ流路Rs32の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rs35の流速変化量ΔV4は、枝マイクロ流路Rs35の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between flow velocity changes in the branch microchannels Rs32 and Rs35 in the second embodiment. In the graph shown in FIG. 7, the horizontal axis represents the flow rate variation ΔV3 of the branch microchannel Rs32, and the vertical axis represents the flow rate variation ΔV4 of the branch microchannel Rs35. The flow rate change amount ΔV3 of the branch microchannel Rs32 is synonymous with the flow rate change amount of the branch microchannel Rs32 or the change amount of the measurement result of the
図7において、白抜きの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、白抜きの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。 In FIG. 7, the points indicated by white squares indicate that the output microchannel Rc41 (Ch.1) is closed while the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV3 and ΔV4 when they are artificially created. The point indicated by the white diamond mark is a pseudo state in which the output microchannel Rc42 (Ch.2) is closed while the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV3 and ΔV4 when they are created.
同様に、白抜きの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、白抜きの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。 Similarly, a point indicated by a white triangle mark represents a state in which the output microchannel Rc43 (Ch.3) is closed while the output ends (right ends) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are opened. It is a point which shows the relationship between the flow-velocity variation | change_quantity (DELTA) V3 and (DELTA) V4 when producing automatically. The point indicated by the white circle is a pseudo state in which the output microchannel Rc44 (Ch.4) is closed while the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV3 and ΔV4 when they are created.
白抜きの四角印についての近似曲線L31は、図7に示すグラフの第4象限に小さな傾きをもって横軸に略沿うように現れる。また、白抜きの菱形印についての近似曲線L32及び白抜きの三角印についての近似曲線L33は図7に示すグラフの第3象限に現れ、傾きの大きさ(絶対値)は近似曲線L32よりも近似曲線L33の方が大きい。また、白抜きの丸印についての近似曲線L34は、図7に示すグラフの第2象限に大きな傾きをもって縦軸に略沿うように現れる。 The approximate curve L31 for the white square mark appears in the fourth quadrant of the graph shown in FIG. Further, the approximate curve L32 for the white diamond mark and the approximate curve L33 for the white triangle mark appear in the third quadrant of the graph shown in FIG. 7, and the magnitude of the inclination (absolute value) is larger than that of the approximate curve L32. The approximate curve L33 is larger. Further, the approximate curve L34 for the white circle appears with a large slope in the second quadrant of the graph shown in FIG.
また、図7において、黒塗りの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失を模擬するために出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、黒塗りの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。 In FIG. 7, the points indicated by black squares indicate the output ends of the output microchannels Rc41 to Rc44 in order to simulate the pressure loss of the micro processing apparatus connected to the output microchannels Rc41 to Rc44. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV3 and ΔV4 when a state in which the output microchannel Rc41 (Ch.1) is closed in a state in which a restriction is attached to the right end) is simulated. Also, the points indicated by the black rhombus marks simulate the state in which the output microchannel Rc42 (Ch.2) is closed while the aperture is attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44. It is a point which shows the relationship between the flow-velocity variation | change_quantity (DELTA) V3 and (DELTA) V4 when producing automatically.
同様に、黒塗りの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、黒塗りの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。 Similarly, the points indicated by black triangles indicate that the output microchannel Rc43 (Ch.3) is closed with the aperture attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV3 and ΔV4 when they are artificially created. Further, the point indicated by the black circle represents a state in which the output microchannel Rc44 (Ch. 4) is closed while the aperture is attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc41 to Rc44. It is a point which shows the relationship between the flow-velocity variation | change_quantity (DELTA) V3 and (DELTA) V4 when producing automatically.
黒塗りの四角印についての近似曲線L41は、図7に示すグラフの第4象限に現れ、近似曲線L41の傾きは近似曲線L31の傾きとほぼ同じである。また、黒塗りの菱形印についての近似曲線L42及び黒塗りの三角印についての近似曲線L43は、図7に示すグラフの第3象限に現れ、近似曲線L42の傾きは近似曲線L32の傾きとほぼ同じであり、近似曲線L43の傾きは近似曲線L33の傾きとほぼ同じである。また、黒塗りの丸印についての近似曲線L44は、図7に示すグラフの第2象限に現れ、近似曲線L44の傾きは近似曲線L34の傾きとほぼ同じである。 The approximate curve L41 for the black square appears in the fourth quadrant of the graph shown in FIG. 7, and the slope of the approximate curve L41 is substantially the same as the slope of the approximate curve L31. Further, the approximate curve L42 for the black diamond mark and the approximate curve L43 for the black triangle mark appear in the third quadrant of the graph shown in FIG. 7, and the slope of the approximate curve L42 is substantially the same as the slope of the approximate curve L32. The slope of the approximate curve L43 is substantially the same as the slope of the approximate curve L33. Further, the approximate curve L44 for the black circle appears in the second quadrant of the graph shown in FIG. 7, and the slope of the approximate curve L44 is substantially the same as the slope of the approximate curve L34.
このように、枝マイクロ流路Rs32の流速変化量ΔV3と枝マイクロ流路Rs35の流速変化量ΔV4との関係は、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc41〜Rc44にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV3,ΔV4の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。更に、図7に示すグラフと図3に示すグラフとを比較すると、図3に示す近似曲線L11〜L14(近似曲線L21〜L24)がなす最小の角度よりも、図7に示す近似曲線L31〜L34(近似曲線L41〜L44)がなす最小の角度の方が大きく、いわば近似曲線の分離度が高いため、より高い精度で閉塞箇所を特定することができる。 Thus, the relationship between the flow rate change amount ΔV3 of the branch microchannel Rs32 and the flow rate change amount ΔV4 of the branch microchannel Rs35 varies greatly depending on which of the output microchannels Rc41 to Rc44 is blocked. . In addition, even if a micro processing device is connected to the output micro flow paths Rc41 to Rc44 and pressure loss occurs, the relationship between the flow rate variation amounts ΔV3 and ΔV4 is almost the same as that when no pressure loss occurs. Further, when the graph shown in FIG. 7 is compared with the graph shown in FIG. 3, the approximate curves L31 to L14 shown in FIG. 7 are smaller than the minimum angle formed by the approximate curves L11 to L14 (approximate curves L21 to L24) shown in FIG. Since the minimum angle formed by L34 (approximate curves L41 to L44) is larger, that is, the degree of separation of the approximate curve is higher, the closed portion can be identified with higher accuracy.
本実施形態では、記憶部25に記憶される判定テーブルT1が図7に示す流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示すグラフを用いて予め作成される。以上の通り、本実施形態の流体分配装置2は、マイクロ流量計14a,14bの配置及び判定テーブルT1の内容が相違するだけであるため、マイクロプラントに組み込まれた態様及び動作の詳細な説明は省略する。
In the present embodiment, the determination table T1 stored in the
〔第3実施形態〕
図8は、本発明の第3実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。図8に示す通り、本実施形態の流体分配装置3は、入力流路11、分配流路12、出力流路13、マイクロ流量計14a,14b、及び監視装置15(図8においては図示省略)を備えており、入力流路11から供給される処理対象流体W1を6分配する。入力流路11は入力マイクロ流路Rc11から構成されており、分配流路12は枝マイクロ流路Rc21〜Rc55,Rs11〜Rs60から構成されており、出力流路13は出力マイクロ流路Rc61〜Rc66から構成されている。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the fluid distribution apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the fluid distributor 3 of this embodiment includes an
尚、分配流路12を構成する枝マイクロ流路Rc21〜Rc55,Rs11〜Rs60のうち、X方向に延在するマイクロ流路Rc21〜Rc55の流路長Lcは全て等しく、またY方向に延在するマイクロ流路Rs11〜Rs60の流路長Lsは全て等しい。また、本実施形態の流体分配装置3も、全てのマイクロ流路、つまり入力マイクロ流路Rc11、枝マイクロ流路Rc21〜Rc55,Rs11〜Rs60、及び出力マイクロ流路Rc61〜Rc66について、断面積及び水力相当直径が全て等しく設定されている。
Of the branch microchannels Rc21 to Rc55 and Rs11 to Rs60 constituting the
本実施形態の流体分配装置3において、マイクロ流量計14aは、枝マイクロ流路Rc51に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc51を流れる処理対象流体の流量を測定する。また、マイクロ流量計14bは、枝マイクロ流路Rc55に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc55を流れる処理対象流体の流量を測定する。ここで、図中符号P1を付して示す枝マイクロ流路Rs42にマイクロ流量計14aを取り付けるとともに、図中符号P2を付して示す枝マイクロ流路Rs47にマイクロ流量計14bを取り付けることも可能である。
In the fluid distribution device 3 of the present embodiment, the
つまり、マイクロ流量計14a,14bは、前述した第1,第2実施形態と同様に、分流部の数が出力流路13を構成する出力マイクロ流路の数の半分である部分(6つの枝マイクロ流路Rs31〜Rs36から構成される部分)よりも出力流路13側に位置している。また、マイクロ流量計14a,14bは、第1,第2実施形態と同様に、入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路Rc51,Rc55を流れる処理対象流体、或いは、枝マイクロ流路Rs42,Rs47を流れる処理対象流体の流量を測定するように配置されている。
That is, the
図9は、第3実施形態において、枝マイクロ流路Rc51,Rc55における流速変化の関係を示すグラフである。また、図10は、第3実施形態において、枝マイクロ流路Rs42,Rs47における流速変化の関係を示すグラフである。図9に示すグラフは、枝マイクロ流路Rc51の流速変化量ΔV5を横軸にとり、枝マイクロ流路Rc55の流速変化量ΔV6を縦軸にとっている。図10に示すグラフは、枝マイクロ流路Rs42の流速変化量ΔV7を横軸にとり、枝マイクロ流路Rs47の流速変化量ΔV8を縦軸にとっている。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between flow velocity changes in the branch microchannels Rc51 and Rc55 in the third embodiment. FIG. 10 is a graph showing the relationship between flow velocity changes in the branch microchannels Rs42 and Rs47 in the third embodiment. In the graph shown in FIG. 9, the horizontal axis indicates the flow rate variation ΔV5 of the branch microchannel Rc51, and the vertical axis indicates the flow rate variation ΔV6 of the branch microchannel Rc55. In the graph shown in FIG. 10, the horizontal axis indicates the flow rate variation ΔV7 of the branch microchannel Rs42, and the vertical axis indicates the flow rate variation ΔV8 of the branch microchannel Rs47.
尚、枝マイクロ流路Rc51の流速変化量ΔV5は、枝マイクロ流路Rc51の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rc55の流速変化量ΔV6は、枝マイクロ流路Rc55の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。また、枝マイクロ流路Rs42の流速変化量ΔV7は、枝マイクロ流路Rs42の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rs47の流速変化量ΔV8は、枝マイクロ流路Rs47の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。
The flow rate change amount ΔV5 of the branch microchannel Rc51 is synonymous with the flow rate change amount of the branch microchannel Rc51 or the change amount of the measurement result of the
図9,図10において、白抜きの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc64(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。白抜きの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc65(Ch.5)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。 9 and 10, the points indicated by the white diamonds indicate that the output microchannel Rc64 (Ch.4) is blocked while the output ends (right ends) of the output microchannels Rc61 to Rc66 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 and the relationship between the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8 when the state is simulated. The point indicated by the white triangle mark artificially creates a state in which the output microchannel Rc65 (Ch.5) is closed while the output ends (right end) of the output microchannels Rc61 to Rc66 are open. The relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 and the relationship between the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8 is shown.
また、白抜きの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc66(Ch.6)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。尚、図9においては、出力マイクロ流路Rc61(Ch.1)〜Rc63(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの結果は図示を省略している。 The point indicated by the white square mark is a pseudo state in which the output microchannel Rc66 (Ch. 6) is closed while the output ends (right ends) of the output microchannels Rc61 to Rc66 are open. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 and the relationship between the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8. In FIG. 9, the results when the output microchannels Rc61 (Ch.1) to Rc63 (Ch.3) are artificially closed are not shown.
また、図9,図10において、黒塗りの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失を模擬するために出力マイクロ流路Rc61〜Rc66の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc64(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。黒塗りの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc65(Ch.5)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。 In FIGS. 9 and 10, the points indicated by the black diamonds are the points of the output microchannels Rc61 to Rc66 in order to simulate the pressure loss of the micro processing device connected to the output microchannels Rc61 to Rc66. The relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 and the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8 when the output microchannel Rc64 (Ch.4) is closed in a pseudo manner with the throttle attached to the output end (right end). This is a point indicating the relationship. The points indicated by the black triangles indicate the state in which the output micro-channel Rc65 (Ch. 5) is closed in a state in which a restriction is attached to the output ends (right ends) of the output micro-channels Rc61 to Rc66. This is a point showing the relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 and the relationship between the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8 when created.
また、黒塗りの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc66(Ch.6)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。尚、図10においても、出力マイクロ流路Rc61(Ch.1)〜Rc63(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの結果は図示を省略している。 Also, the points indicated by the black squares indicate the state in which the output microchannel Rc66 (Ch. 6) is closed with the aperture attached to the output ends (right end) of the output microchannels Rc61 to Rc66. This is a point indicating the relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 and the relationship between the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8. In FIG. 10 as well, the results when the output microchannels Rc61 (Ch.1) to Rc63 (Ch.3) are pseudo-created are not shown.
まず、図9を参照すると、白抜きの菱形印についての近似曲線L51及び黒塗りの菱形印についての近似曲線L61は、図9に示すグラフの第1象限に現れ、傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。また、白抜きの三角印についての近似曲線L52及び黒塗りの三角印についての近似曲線L62、並びに白抜きの四角印についての近似曲線L53及び黒塗りの四角印についての近似曲線L63は、図9に示すグラフの第4象限に現れ、近似曲線L52,L62の傾きがほぼ同じであって、近似曲線L53,L63の傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。 First, referring to FIG. 9, an approximate curve L51 for a white diamond mark and an approximate curve L61 for a black diamond mark appear in the first quadrant of the graph shown in FIG. It can be said. FIG. 9 shows an approximate curve L52 for a white triangle mark, an approximate curve L62 for a black triangle mark, an approximate curve L53 for a white square mark, and an approximate curve L63 for a black square mark. The approximate curves L52 and L62 have substantially the same slope, and the approximate curves L53 and L63 have substantially the same slope.
このように、枝マイクロ流路Rc51の流速変化量ΔV5と枝マイクロ流路Rc55の流速変化量ΔV6との関係は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV5,ΔV6の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。従って、マイクロ流量計14a,14bが枝マイクロ流路Rc51,Rc55に取り付けられている場合には、図9に示す流速変化量ΔV5,ΔV6の関係を示すグラフを用いて判定テーブルT1を作成すれば、閉塞箇所の特定が可能になる。
As described above, the relationship between the flow rate change amount ΔV5 of the branch microchannel Rc51 and the flow rate change amount ΔV6 of the branch microchannel Rc55 varies greatly depending on which of the output microchannels Rc61 to Rc66 is blocked. . Moreover, even if a micro processing device is connected to the output micro flow paths Rc61 to Rc66 and pressure loss occurs, the relationship between the flow rate variation amounts ΔV5 and ΔV6 is almost the same as that when no pressure loss occurs. Therefore, when the
次に、図10を参照すると、白抜きの菱形印についての近似曲線L71及び黒塗りの菱形印についての近似曲線L81は、図10に示すグラフの第3象限に現れ、傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。また、白抜きの三角印についての近似曲線L72及び黒塗りの三角印についての近似曲線L82、並びに白抜きの四角印についての近似曲線L73及び黒塗りの四角印についての近似曲線L83は、図10に示すグラフの第2象限に現れ、近似曲線L72,L82の傾きがほぼ同じであって、近似曲線L73,L83の傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。 Next, referring to FIG. 10, the approximate curve L71 for the white diamond mark and the approximate curve L81 for the black diamond mark appear in the third quadrant of the graph shown in FIG. 10 and have substantially the same slope. This is the range. Also, an approximate curve L72 for a white triangle mark, an approximate curve L82 for a black triangle mark, an approximate curve L73 for a white square mark, and an approximate curve L83 for a black square mark are shown in FIG. The approximate curves L72 and L82 have substantially the same slope, and the approximate curves L73 and L83 have substantially the same slope.
このように、枝マイクロ流路Rs42の流速変化量ΔV7と枝マイクロ流路Rs47の流速変化量ΔV8との関係は、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc61〜Rc66にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV7,ΔV8の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。従って、マイクロ流量計14a,14bが枝マイクロ流路Rs42,Rs47に取り付けられている場合には、図10に示す流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示すグラフを用いて判定テーブルT1を作成すれば、閉塞箇所の特定が可能になる。
Thus, the relationship between the flow rate change amount ΔV7 of the branch microchannel Rs42 and the flow rate change amount ΔV8 of the branch microchannel Rs47 varies greatly depending on which of the output microchannels Rc61 to Rc66 is blocked. . Moreover, even if a micro processing device is connected to the output micro flow paths Rc61 to Rc66 and pressure loss occurs, the relationship between the flow rate variation amounts ΔV7 and ΔV8 is almost the same as that when no pressure loss occurs. Therefore, when the
以上の通り、本実施形態の流体分配装置1〜3は、入力流路11に供給された処置対象流体W1を出力流路13の数だけ分配する分配流路12をなす複数の枝マイクロ流路のうちの2つの枝マイクロ流路の流量をマイクロ流量計14a,14bで測定し、そのマイクロ流量計14a,14bの測定結果の変化量に基づいて出力流路13の閉塞箇所を特定している。このため、仮にマイクロ処理装置の特性や流体の物性が変化したとしても閉塞箇所の特定が可能である(マイクロ処理装置の特性変化や処理対象流体の物性変化に対してロバストである)ことから、マイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず閉塞箇所を高精度に検出することができる。また、流体分配装置1〜3をマイクロプラントに組み込むことで、周囲温度の変化、或いは経時変化等によってマイクロ処理装置の特性や流体の特性が変化したとしても出力流路13の閉塞箇所を特定できることから、マイクロプラントの安定した長期連続運転が可能になる。
As described above, the
以上、本発明の実施形態による流体分配装置及びマイクロプラントについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、入力流路11に供給された処理対象流体W1を4分配する流体分配装置1,2、及び6分配する流体分配装置3を例に挙げて説明したが、本発明は分配数が3以上である流体分配装置に適用可能である。
The fluid distribution device and the microplant according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
また、マイクロ流量計14a,14bの取り付け位置は、図1に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rc31,Rc33、図6に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rs32,Rs35、図8に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rc51,Rc55、及び図8に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rs42,Rs47に限られず、分配流路12をなす複数の枝マイクロ流路のうちの2つの枝マイクロ流路であれば良い。
Further, the attachment positions of the
但し、マイクロ流量計14a,14bは、分配流路12内における分流部(分配部)の数が出力流路12の数の半分である部分よりも出力流路12側に位置する枝マイクロ流路に取り付けられるのが望ましい。更には、入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路に取り付けられるのが望ましい。
However, the
また、上記実施形態では、図3,図7,図9,図10において、流速変化量ΔV1,ΔV2の関係、流速変化量ΔV3,ΔV4の関係、流速変化量ΔV5,ΔV6の関係、及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係がそれぞれ曲線近似されている例について説明したが、これらの関係が直線近似されていても良い。直線近似されたグラフを用いて判定テーブルT1を作成すれば判定テーブルT1を簡単化することができ、判定部23の処理を軽減することができる。
In the above embodiment, in FIGS. 3, 7, 9, and 10, the relationship between the flow rate change amounts
また、上述した実施形態で説明したマイクロプラント30は、流体分配装置1、マイクロ処理装置33a〜33d、及び流体収集装置34を備える構成であった。しかしながら、流体収集装置34は必ずしも必要という訳ではなく適宜省略が可能である。また、マイクロプラント30は、第1実施形態で説明した流体分配装置1を備えていたが、この流体分配装置1に代えて第2,第3実施形態で説明した流体分配装置2,3等を備えた構成であっても良い。
The
1〜3 流体分配装置
11 入力流路
12 分配流路
13 出力流路
14a,14b マイクロ流量計
15 監視装置
23 判定部
25 記憶部
30 マイクロプラント
33a〜33d マイクロ処理装置
34 流体収集装置
B11〜B33 分流部
Rc21〜Rc55 枝マイクロ流路
Rs11〜Rs60 枝マイクロ流路
T1 判定テーブル
W1 処理対象流体
1 to 3
Claims (4)
複数の枝流路を組み合わせてなり、前記入力流路に供給された流体を前記出力流路の数だけ分配する分配流路と、
前記分配流路をなす前記複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量を測定する流量計と
前記流量計の測定結果に基づいて、前記出力流路のうちの閉塞した出力流路を特定する監視装置とを備えており、
前記監視装置は、前記出力流路の閉塞状態に応じた前記2つの枝流路における流量変化の関係を示す判定テーブルを記憶する記憶部と、
前記流量計の測定結果と前記記憶部に記憶された前記判定テーブルとを比較して閉塞した出力流路を判定する判定部と
を備えることを特徴とする流体分配装置。 A fluid distribution device that distributes a fluid supplied to an input flow path to three or more output flow paths,
A distribution channel that combines a plurality of branch channels, and distributes the fluid supplied to the input channel by the number of the output channels;
A flow meter for measuring a flow rate of two branch channels of the plurality of branch channels forming the distribution channel;
A monitoring device for identifying a blocked output flow path among the output flow paths based on the measurement result of the flow meter,
The monitoring device stores a determination table indicating a relationship between flow rate changes in the two branch flow paths according to the closed state of the output flow path,
A determination unit that determines a blocked output flow path by comparing the measurement result of the flow meter with the determination table stored in the storage unit;
Fluid dispensing device, characterized in that it comprises a.
前記流量計は、前記分配部の数が前記出力流路の数の半分である部分よりも前記出力流路側に位置する枝流路の流量を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の流体分配装置。 The distribution channel has a structure in which the number of distribution units that distribute fluid sequentially increases from the input channel toward the output channel,
2. The fluid according to claim 1, wherein the flow meter measures a flow rate of a branch flow channel located on the output flow channel side with respect to a portion where the number of the distribution units is half of the number of the output flow channels. Dispensing device.
前記流量計は、前記複数の枝流路のうち、前記入力流路に対して線対称の関係にある2つの枝流路の流量を測定する
ことを特徴とする請求項2記載の流体分配装置。 The distribution channel is a structure in which the plurality of branch channels are combined in line symmetry with respect to the input channel,
3. The fluid distributor according to claim 2, wherein the flow meter measures a flow rate of two branch channels that are line-symmetric with respect to the input channel among the plurality of branch channels. .
前記流体を分配する請求項1から請求項3の何れか一項に記載の流体分配装置と、
前記流体分配装置の出力流路に接続され、前記流体分配装置によって分配された流体を処理する複数のマイクロ処理装置と
を備えることを特徴とするマイクロプラント。 A microplant that performs a predetermined treatment on a fluid,
The fluid distribution device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fluid is distributed.
A microplant comprising: a plurality of microprocessing devices that are connected to an output flow path of the fluid distribution device and that process fluid distributed by the fluid distribution device.
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EP2273180A1 (en) * | 2008-03-31 | 2011-01-12 | Kyoto University | Fluid distribution device, micro plant, method of designing fluid distribution device, and method of detecting clogging of flow passage |
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