JPH01145536A - 温度計用鞘管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、新規な温度計用鞘管に係り、更に詳しくは内
面がグラスライニングされた大型の反応容器に用いる温
度計用鞘管に関する。

（従来技術） 油脂製品や界面活性剤２合成洗剤、可塑剤その他化学製
品の製造に当たっては、時間管理とともに温度管理が極
めて重要である。即ち、化学反応操作では反応熱、希釈
熱、気化熱、晶出熱など熱収支上の熱の出入りがあるこ
とが多く、特に反応容器等の回分ないし半回分装置を用
いる場合は、所定の温度で反応させるための予熱・予冷
や反応生成物の冷却等の操作が必要となる。

従って、反応容器内に温度針或いはそのセンサ一部分を
挿入し、反応液の温度を常時監視ないし記録し、更には
温度針からの信号で加熱・冷却や薬品添加等のタイミン
グを自動制御している。

反応容器内への温度針やセンサーの挿入の仕方は様々で
あるが、通常は熱電対温度計や電気抵抗温度計（サーミ
スタ温度計）等のセンサ一部分を内壁面に固定し導線を
外部へ取り出すとか、壁面に穿孔しセンサ一部分を外部
から密封状態で挿入固定する構成を採る。

ところが、反応系に塩酸その他酸性薬品を含む場合には
、温度針の装着がままならない。即ち、酸性薬品を含む
反応系には腐蝕防止のため内面をグラスライニングした
反応容器が用いられるが、グラスライニングは窪みや突
出部、角部等曲率半径が小さい箇所には施せないため、
反応容器の内壁面に取付は箇所を設けたり壁面に穿孔し
て外部からセンサーを挿入するような構成は採り難い。

また、温度針のセンサー自体耐酸性がなく直接の挿入は
無理である。

（発明が解決しようとする問題点） そこで従来は、例えば第９図（ａ）に示すような保護管
（イ）を反応容器上部の開口部（ノズル）から挿入して
固定し、この中に温度針センサー（ロ）を収納する構成
が採られている。尚、この保護管（イ）は下端を閉じた
パイプ（ハ）の外面にグラスライニングＮ（ニ）を施し
たもので、前記開口部はシール部材等で気密に封止され
ている。

ところでこの種保護管（イ）は、反応液内部に到達する
ためにどうしても長尺となりまた攪拌される反応液から
大きな流体抵抗を受けるので、反応容器の容量や反応液
の粘度にもよるがかなり大径（通常５０〜１５０ｍｍφ
前後）のパイプを用いる必要がある。従って、センサー
が厚い管壁と空気層で遮られるため反応液の液温変化に
追随し難い欠点がある。この欠点は、保護管（イ）の底
部にセンサーを浸漬するための液体（熱媒体）を容れる
ことにより幾分解消されるが、なお熱媒液（ホ）の温度
が反応液温度と平衡になるまではかなりのラグタイムを
生じる。

そこで、実際の装置について、ある条件下での反応液の
温度変化と温度計による測定結果との遅れや感度の違い
を、実験や現場での作業を通して推測し、これに基づい
て反応操作を行なっているのが実情である。従って、感
や経験に頼る面が大きくて正確な温度管理は困難であり
、製造品の品質や収量がバラつくとか反応温度がシビア
な製品にあっては大量生産がなしにくい等の欠点がある
。

更に、急激な昇温等異常反応が生じても、その検知が遅
れるため爆発事故を起こし易い等の問題もある。尚、第
９図（′ｂ）のように保護管（イ）の下端を細くすると
ラグタイムは少なくなるが、アール部分（へ）のグラス
ライニングが難しく、ここから破損する虞がある。また
これらとは別にライニングされた管の先端に白金電極を
埋め込んだものもあるが、製造しにくい上コストが嵩む
欠点がある。

（目的） そこで本発明は、グラスライニングされた反応容器に用
いる丈夫でラグタイムが極めて小さく且つ安価で製造し
やすい温度社用の鞘管を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的は、温度針のセンサーを挿入する小径の保護パ
イプを、下端を閉じた状態で支持パイプ側面のほぼ全長
にわたって設けた細長溝或いは細長溝孔に嵌め込んで熔
着することにより達成される。即ちこの２本のパイプを
用いることにより、温度針センサーと反応液との隔たり
を少なくしてラグタイムを減少させることと強度を持た
せると云う相反する要件をみごとに解決したものである
。

尚、熔着面はグラスライニングに差し支える窪みや鋭い
角部等の凹凸が無いように滑らかに仕上げた後、外面全
体をグラスライニング仕上げする。

また、本発明の温度計用鞘管は強度が大きいので、これ
をバッフルホルダーと兼用させることもできる。

保護パイプは、温度針のセンサーを収納・保護するもの
で、その内径は使用するセンサーの直径より幾分（０，
５〜１ｍｍ程度）大きくする。現在、センサーの外径は
１．５■程度から数ｃｍ程度のものがあるが、一般に細
い程感度が良いので本発明の場合１．５〜６ＩＩＩ１１
程度のものが好適に用いられる。

従って、保護パイプの内径は２〜７ｍｍφ程度となる。

また、その肉厚は薄い程感度が良くなるが、溶接やグラ
スライニング加工に耐える必要があるので、１．５〜５
ｍｍ程度のものを用いるとよい。従って、外径は５〜１
７ｍｍφ程度である。尚保護パイブの下端は、閉じたも
のを用いるか或いは開いたものを支持パイプに埋め込む
時に完全に封じ込んで、反応液の侵入を防止する。保護
パイプは、通常シームレスの鉄パイプ（例えば５Ｓ−４
１）を用いるが、熔接タイプのものでもよい。

支持パイプは、その側面のほぼ全長にわたって細長溝或
いは細長溝孔を設け、この溝或いは溝孔に保護パイプを
嵌め込む。支持パイプの外径は、長さや使用する反応液
の粘度等にもよるが５０〜１５０ｍｍφ程度、肉厚は５
〜１５ｍｍ程度のものを用いる。このパイプも、保護パ
イプと同様シームレスの鉄パイプが好ましく用いられる
が、熔接したものでもよい。更に、後述する溝孔分だけ
間を開けて板材を丸めたものでもよい。下端部は、反応
液が入らないようにキャンプを熔接するなどして丸く閉
じる。

尚、溝や溝孔の巾は保護パイプがあまり突出しないよう
に保護パイプの外径とほぼ等しいか幾分広くし、保護パ
イプを埋め込んで熔接等により堅固に固定する。もっと
も、溝孔の場合であって両者（保護パイプと支持パイプ
）の外径の差が少ない場合には、第４図の如く支持パイ
プは幾分突出する。また両パイプの間隙は、内部に空隙
が無いように熔接により埋める。

両パイプを一体化した後、溶接部を含めて全面をサンド
ブラストし、次いで常法によりグラスライニングする。

（作用） 本発明の温度計用鞘管は、反応容器上部に設けたノズル
等の開口部から挿入し、耐酸性シートパツキン等で気密
状態に保って固定する。そし、て、この保護パイプの出
来るだけ底（下端）の方に温度針のセンサーを挿入し、
センサーに連結した導線を保護パイプの上端開口部から
外部へ導出して計器等に連結する。

本発明の温度計用鞘管を用いると、温度針センサーは反
応液やガス体と全く接触しないので、センサーの保護管
を省略したり簡素化できてその分だけ感度が向上する。

もっとも、センサーとじて丈夫な保護管で包まれた太い
タイプのものでも、空間や管壁が薄いので反応液の液温
変化に十分な速度で追随できる。尚、熱媒体を使用して
もかまわない。

ところで、本発明の温度計用鞘管は単体で使用してもよ
いが、バッフルホルダーと兼用することもできる。即ち
、グラスライニングされた反応容器の場合はバッフルも
壁面等に取りつけることが出来ないので、通常は支持体
となるパイプにバッフルとなるパイプを熔接し、全体を
グラスライニングしたものを用いる。そこで、本発明の
温度計用鞘管の支持パイプにバフフル用のパイプを熔接
すれば、バッフルホルダーとして使用できる。

バッフルホルダーと兼用する場合は、その上部にバッフ
ルの角度を変えるためにハンドルを設ける。この場合の
シールは、グランドシールが好ましい。

（実施例） 次に、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図乃至第３図は、本発明に係る温度計用鞘管の一例
で単独使用のものの例を示し、第１図は全体の正面図、
第２図は第１図に於けるＸ−Ｘ線拡大横切断端面図、第
３図は第１図のＹ−Ｙ線部分より下方の部分で第２図の
Ｚ−Ｚ線により断面した拡大縦断面図を示す。

この温度計鞘管（１）は、外径１０ｍｍφ、内径３．６
ｍｍφ、長さ２１５ｃｍ程度の細い長尺の保護パイプ（
２）と、外径７６ｍｍφ、内径６０ｍｍφ、長さ２２０
ｃｍ程度の太い長尺の支持パイプ（３）を用いている（
素材はいずれも５Ｓ−４１）。そして、該支持パイプ（
３）側面の上端から下端部に到る中１２ｍｍ程度の細長
溝孔（４）に、上記保護パイプ（２）を嵌めて熔着し、
窪みや角部がないように研磨等で表面を滑らかに仕上げ
た後、外面全体を常法により１ｍｍ厚程度にグラスライ
ニングしたものである。尚、支持パイプ（３）の下端部
はキャップ（３）′を熔接して閉じである。図中符号（
５）は溶接材、（６）はグラスライニング層（６）であ
る。尚、本例の場合細長溝孔（４）の外側は熔接しすい
ように面取りしてあり、また温度計用鞘管（１１の上端
にはフランジ（７）を設けである。

しかして、導線（８）の先端に取りつけた温度計センサ
ー（９）を、この温度計用鞘管（１）の保護パイプ（２
）の最下部まで挿入しく第１図、第３図）、導線（８）
を保護パイプ（２）の上端開口部から引き出しておく。

この状態で、温度計用鞘管（１）を反応容器に取りつけ
る。取付けは、例えば第１図鎖線で示すように反応容器
（１０）上面に設けたノズル（１１）に、耐酸シートパ
ツキン（１２）を介してポル１−（１３）で緊締して行
なう。尚、センサー（９）の保護パイプ（２）への挿入
や交換は、温度計用鞘管（１）を反応容器（１０）に固
定した後でも当然行える。

センサー（９）は、保護パイプ（２）の薄い管壁を隔て
て直接反応液に接するため、反応液の温度変化を殆どリ
アルタイムで観測することができる。

第４図は、支持パイプ（３）が相対的に細い例を示す。

支持パイプ（３）に細長溝孔（４）を設ける代わりに、
第５図に示すような細長溝（１４）を設け、保護パイプ
（２）をこの溝（Ｉ◇に嵌入して熔接してもよい。

次に第６図は、温度計用鞘管の他の例を示す。

この温度計用鞘管（１５）はバッフルホルダー兼用のも
ので、例示のものは、前記実施例鞘管（１）の支持パイ
プ（３）に、その支持パイプ（３）と同径で縦に幾分偏
平にした長さ３７０ｍｍ程度の２本のパフフル用パイプ
（１６）を、保護パイプ埋め込み面の反対側下方寄りに
３０度程度の角度をもって熔接し、外面全体にグラスラ
イニングしたものである。パイプ（１６）の取付は箇所
は大きなアールになるように熔接して滑らかに研摩仕上
げすることは保護パイプ（２）の場合と同様である。ま
た、支持パイプ（３）の上端部分には、温度計用鞘管（
１）を回転させやすいようにハンドル（１７）を固定す
る。尚、バフフル用パイプ（１Ｇ）の取付は位置は図示
のものに限らないし、その形状や寸法も反応物の性状、
量に応じて様々である。

この温度計用鞘管（１５）の使用の一例を第７図に示す
。この場合も温度計用鞘管（１５）は反応容器上面のノ
ズル（１１）に耐酸グランドパツキン（１２）’で気密
に支持取り付けされるが、攪拌翼（１８）の角度調節の
ために回転は自在に行えるようにしておく。

本例の温度計用鞘管は、余分にバッフルホルダーを必要
としないので装置の簡略化ができるとともに、攪拌翼（
１８）の回転により攪拌されている反応液（１９）が、
バッフルの撹乱作用によって効果的に保護パイプ（２）
に接触し、より正確な測温をなさしめることができる。

尚、上記各実施例において示した各部の寸法は、容量３
ｎ？程度の反応容器（１０）に用いるものの一例である
。保護パイプ（２）の内径は用いるセンサー（９）の外
径寸法により決定されるし、保護パイプ（２）。

支持パイプ（３）の長さは反応容器（１のの大きさによ
り、また支持パイプ（３）の太さは保護パイプ（２）の
外径や反応液（！９）の粘度等により夫々決定される。

ところで、本発明の温度計用鞘管は従来の熱媒体を用い
るものに比して温度応答性が極めて良くて制御がやりや
すいばかりでなく、温度の自動制御や所定温度での自動
的な薬品注入を行なう場合には、反応に要する時間を大
幅に短縮できる効果がある。

例えば、第８図（８１は前記第２の実施例に示す温度計
用鞘管を用い、アミン系化合物に塩化ベンジルを滴下反
応させてカチオン系界面活性剤を製造する場合（反応容
器の容量３ｋＡ　：設定温度８２℃）の時間−温度曲線
である。また同図（ｂ）は、同じ反応を従来型保護管（
第９図：外寸は実施例２と同じ）を用いて得た時間−温
度曲線である。

この両者を比較するとミ図（ａ）では８０℃（点Ａ）ま
で加熱昇温するとその後８２℃前後で安定し、塩化ベン
ジル滴下（反応開始点二Ｂ）により一旦降温（点Ｃ）し
、その後反応熱で昇温する。Ａ−８間は待機時間である
。その後、冷却（点Ｄ）と反応熱のバランスによりほぼ
８２℃を保ち、反応終了（点Ｅ）に到る。この場合、チ
ャートが角張フており、温度変化に対する温度計の反応
が鋭敏であることがわかる。また、反応に要する時間は
約９０分で、この間の温度変化は約５℃（７９℃〜８４
℃）である。

一方図（ｂ）では、８０℃（点Ａ）で加熱を止めても８
５℃まで昇温を続ける。また、塩化ペンジル滴下（反応
開始点：Ｂ）により一旦降温（点Ｃ）後反応熱で昇温し
、その後８０℃まで冷却（点Ｄ）するも７２℃（点Ｆ）
まで低下する。その後反応熱で昇温し、８０℃で冷却開
始するも８６℃（点Ｇ）まで昇温する等大きなバラツキ
を示し、その後幾分安定して点Ｅで反応を終了する。こ
のように、従来品では温度計の反応が鈍くチャートが全
体に丸みを帯び、温度変化も約１４℃（７２℃〜８６℃
）ある。そして、反応終了まで１７０分を要し、本発明
品に比べて約２倍もかかつている。

これは、液温か実際には！温（８２℃）になっているに
もかかわらず、検知がおくれるため余分に加熱したり冷
却したりして、塩化ベンジルの滴下や反応開始が遅れた
り、余分な時間反応させていることによる。

（効果） 以上詳述したように、本発明の温度計用鞘管は温度計の
センサーを挿入する小径の保護パイプを、支持パイプ側
面のほぼ全長にわたって設けた細長溝或いは細長溝孔に
嵌め込んで爆着したものにグラスライニングを施したも
のである。

従って、従来の温度計用保護管では不可能であった温度
計センサーと反応液との隔たりを少なくしてラグタイム
を減少させることと、流体抵抗に対する十分な強度を持
たせると云う相反する目的を、容易に達成することがで
きた。

そのため、塩酸等の腐蝕性物質を用いる回分。

半回分式の反応工程に於けるシビアな温度管理が可能と
なり、反応生成物の品質・収率の向上や反応時間の短縮
、その他異常昇温による危険状態の迅速な察知等に大き
な威力を発揮する。しかも、本発明の温度計用鞘管は２
本のパイプを単に爆接するだけであるからグラスライニ
ング加工も容易・確実に行え、安価で大量生産が可能で
ある等、多くの特徴を有する。

一方、バッフルホルダー兼用のものにあっては、別個の
温度計用保護具を必要としないので装置の簡略化ができ
るとともに、攪拌されている反応液がバッフルの撹乱作
用によってより効果的に測温部近傍に接触するので、応
答がより迅速に行える特徴がある。尚、グラスライニン
グされた反応容器にあってはバッフルホルダーは必須で
あるが、本発明の温度計用鞘管は従来のパフフルホルダ
ーより幾分コストがかかる程度で得られ、極めて経済的
である。

尚、単独の温度計用鞘管は従来のパンフルホルダーと組
み合わしても使用できるし、バッフルホルダー兼用のも
のと組合せて使用し、反応液各部の温度分布を測定して
よりキメ細かい反応制御をなさしめることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体の正面図、第２図は第１図に於けるＸ−Ｘ
線拡大横切断端面図、第３図は第１図のＹ−Ｙ線部分に
おいて第２図の２−２線部分で断面した拡大縦断面図、
第４図及び第５図はそれぞれ異なる爆着の他の例を示す
拡大横断面図、第６図は他の実施例を示す正面図、第７
図は第６図の温度計用鞘管を反応容器に組み込んだ状態
の縦断面図、第８図は反応液の時間−温度曲線図で（ａ
ｌは本発明品、　（ｂ）は従来品の場合を示す。第９図
（ａ）。 （ｂ）は夫々異なる従来例の部分拡大縦断面図である。 １・１５・・・・・・温度計用鞘管 ２・・・・・・保護パイプ ３・・・・・・支持パイプ ４・・・・・・細長溝孔 ６・・・・・・グラスライニング層 ９・・・・・・温度計センサー １０・・・・・・反応容器 １４・・・・・・細長溝 １６・・・・・・バッフル用パイプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温度計のセンサーを挿入する小径の保護パイプを、
   支持パイプ側面のほぼ全長にわたって設けた細長溝或い
   は細長溝孔に嵌め込んで熔着し表面を滑らかに仕上げた
   後グラスライニングしたことを特徴とする温度計用鞘管
   。 ２、支持パイプが、バッフルホルダーの主要部を構成す
   るものである特許請求の範囲第１項記載の温度計用鞘管
   。