TWI725854B - 群組式反應系統 - Google Patents

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Abstract

一種群組式反應系統，包含多個可用於進行反應的反應裝置、一冷卻裝置，及一供氣裝置，其中，該等反應裝置彼此成一間距間隔設置，該冷卻裝置用於供應冷卻液體至該等反應裝置的熱交換通道，該供氣裝置用於供應氣體至該等反應裝置。透過將用於反應的多個反應裝置並聯並令其等共用冷卻裝置及供氣裝置，而可更有效的管控該等反應裝置，以更有效率地製備量子點。

Description

群組式反應系統
本發明是有關於一種反應系統，特別是指一種用於製備量子點的群組式反應系統。
量子點(Quantum dot)，由於其特有的尺寸性質，因此近年來已被廣泛的研究並應用光電、電子、光學等不同領域。
然而，也因為量子點尺寸特性的因素，因此，量子點的合成過程除了容易受到雜質影響之外，溫度、濃度等因素也會影響量子點的合成，而量子點合成的效率也是影響量子點商業應用的主要因素之一，因此，如何穩定且有效率的製備量子點，是量子點合成過程的一大考驗，也是相關技術領域者亟欲改善的目標之一。
因此，本發明的目的，即在提供一種可用於合成量子點的群組式反應系統。
於是，本發明的群組式反應系統，包含多個反應裝置、一冷卻裝置，及一供氣裝置。
該等反應裝置設置於該第一空間且彼此成一間距間隔設置，其中，每一個反應裝置包含一界定出可供容設反應溶液的反應空間的反應槽單元、多個貫通該反應槽單元與該反應空間連通的通孔、一熱交換模組，及一注射模組，該熱交換模組具有一與該反應槽單元連接並供冷卻液體流通的熱交換通道，且該熱交換通道具有一入液口及一出液口，該注射模組用於自部分的通孔供應反應原料至該反應空間。
該冷卻裝置用於供應冷卻液體至該等反應裝置的熱交換通道，具有一供液主管路、多組與該等反應裝置對應並分別與該供液主管路連通的供液側管路，且每一組供液側管路具有分別與相應的反應裝置的熱交換通道的入液口及出液口連通的入液管及出液管。
該供氣裝置用於供應氣體至該等反應裝置，具有一供氣主管路及多條與該供氣主管路連通的供氣側管路，且該等供氣側管路與該等反應裝置的通孔連通。
本發明的功效在於：透過將用於反應的多個反應裝置並聯，並令其等共用冷卻裝置及供氣裝置，而可更有效的管控該等反應裝置，以更有效率地製備量子點。
本發明群組式反應系統可用於一般量產、小量產的合成反應，例如量子點合成反應。此外，要說明的是，本發明圖式僅為表示元件間的結構及/或位置相對關係，與各元件的實際尺寸並不相關。
參閱圖1~3，本發明群組式反應系統的一實施例，是分別容設於彼此相隔離的一操作區域200，及一控制區域300。
該群組式反應系統包括：容設於該操作區域200的多個反應裝置2、一冷卻裝置3、一供氣裝置4、一溫度回饋裝置5、一實時控制裝置6，及容設於該控制區域300的一冰水循環主機7，及一供氣站8。
參閱圖2，該等反應裝置2彼此成一間距間隔設置，其中，每一個反應裝置2包含一支撐台21、一反應槽單元22、多個貫通該反應槽單元22的通孔23、一升降架24、一攪拌模組25、一熱交換模組26，及一注射模組27。
具體的說，該反應槽單元22具有一個反應槽體221，該反應槽體221界定出一反應空間222並具有一開口223、一供用於封閉該開口223的槽蓋224，及兩片與該反應槽體221的相對兩外側邊連接的支撐片225。該槽蓋224被支撐固定於該支撐台21，具有一封閉部226及環圍該封閉部226的支撐部227，該支撐部227撐靠固定於該支撐台21表面，該封閉部226貫穿該支撐台21，供與該反應槽體221接觸並封閉該開口223。該等通孔23貫通該槽蓋224並與該反應空間222連通。該升降架24位於該支撐台21下方，該等支撐片225撐靠於該升降架24表面，並可藉由該升降架24的升/降改變該反應槽體221的高度位置，令該反應槽體221與該槽蓋224接觸或分離，以封閉或開啟該開口223。該攪拌模組25具有一穿過該槽蓋224並深入該反應槽體221的攪拌棒251，及自該攪拌棒251延伸出的攪拌葉片252。由於該攪拌葉片252的延伸位置及形狀為本技術領域者所習知，且可視實際需求改變調整，因此於此不再贅述。該熱交換模組26具有一與該反應槽體221的外壁面連接並供冷卻液體101流通的熱交換通道261，且該熱交換通道261具有供該冷卻液體101進出的一入液口及一出液口。該注射模組27位於該支撐台21上，用於自部分的通孔23供應至少一種反應原料至該反應空間222。
該注射模組27具有至少一個注射單元，每一個注射單元具有一液槽271、一與該液槽271連通並經由該通孔23延伸進入於該反應空間222的噴嘴272，且該噴嘴272並會位於反應時的反應溶液(圖未示)的液面上方，及一電控閘閥(圖未示)。該注射模組27可利用該電控閘閥控制該液槽271中的反應原料，以一預定壓力經由該噴嘴272以非接觸該反應溶液的方式注入該反應空間222。於圖2中該注射模組27是以一個注射單元為例說明，然實際實施時，該注射模組27也可以示具有多個注射單元，以供應不同的反應原料。
再請參閱圖1，該冷卻裝置3用於供應該冷卻液體101至該等反應裝置2的熱交換通道261，具有一供液主管路31、多組分別與該等反應裝置2對應並與該供液主管路31連通的供液側管路32，且每一組供液側管路32具有分別與相應的反應裝置2的熱交換通道261的入液口及出液口連通的入液管321及出液管322。於本實施例中，該供液主管路31是以具有可較節省空間的U形且水平設置並具有位於相對兩側的一第一管道311及一第二管道312，且該等反應裝置2是以6個，彼此間隔並分別設置於該第一管道311及第二管道312為例。然而，實際實施時，該供液主管路31也可以為一字型延伸，其形狀並無特別限制，且該等反應裝置2的數量也無特別限制，只要是該供液主管路31可供該等反應裝置2連通共用即可。
於一些實施例中，為了可更有效控制每一個反應裝置2的溫度，該供液主管路31的管徑至少為該供液側管路32的管徑的2~10倍。利用供液主管路31與供液側管路32的管徑控制讓通過熱交換通道261出來的冷卻液體101可迅速被位於該供液主管路31的冷卻液體101冷卻，而可更易於對下一個反應槽體221的溫度控制。
於一些實施例中，任兩個以水平方向相鄰的反應槽體221的最小距離介於30~500公分，以讓進出相鄰的熱交換通道261的冷卻液體101有足夠的冷卻時間(距離)。
配合參閱圖2，該供氣裝置4用於供應氣體102至該等反應裝置2，具有一供氣主管路41、多條與該供氣主管路41連通的供氣側管路42，及對應每一個供氣側管路42設置的流量控制閥43。每一個供氣側管路42與相應的反應裝置2的通孔23連通，並可通過該流量控制閥43控制進入該反應槽體211的氣體流量。要說明的是，本實施例中該供氣裝置4是以一條供氣主管路41為例說明，然實際實施時，該供氣裝置4也可以具有多條供氣主管路41，而可以利用不同的供氣主管路41供應不同的氣體。
該溫度回饋裝置5具有多個流體溫度感測計51、反應槽溫度感測計52、多個控制閥53，及一控制單元(圖未示)，該等流體溫度感測計51分設於任兩相鄰的反應槽體221之間，用於感測任兩相鄰的反應槽體221之間的供液主管路31內的冷卻液體101溫度，該等反應槽溫度感測計52分別對應每一個反應槽體221設置，用於感測相應的反應槽體221內的反應溶液溫度，該等控制閥53分別對應設置於每一個入液管321，並可被控制以用於調整進入熱交換通道261的冷卻液體101流量，該控制單元分別與該等流體溫度感測計51、反應槽溫度感測計52及控制閥53訊號連接，可接收該等流體溫度感測計51及反應槽溫度感測計52的感測結果並據以控制相應的控制閥53以調整調整進入相應的熱交換通道261的冷卻液體101的流量。具體的說，該控制單元是透過接收每一個流體溫度感測計51及設置於其下游且相鄰的反應槽體211的反應槽溫度感測計52的溫度感測結果，控制相應該反應槽體211的控制閥53以調整進入該反應槽體211的熱交換通道261的冷卻液體101流量。利用流量控制進入相應的熱交換通道261內的冷卻液體101，以更準確的達成對每一個反應槽體221的溫度控制。
配合參閱圖3，該實時控制裝置6與該等反應裝置2、冷卻裝置3、供氣裝置4及溫度回饋裝置5訊號連接，可用於接收該等裝置的感測訊號，例如該等反應裝置2的溫度、冷卻液體的溫度、流速、壓力等，並可獨立控制每一個反應裝置2及相關的操作及反應參數，例如可控制該升降架24的升降、該攪拌模組25的轉速、該注射模組27的反應物的注入流量、壓力，冷卻液體101的流量、以及該供氣裝置4供應的氣體102流量等。此外，該溫度回饋裝置5的控制單元也可整合於該實時控制裝置6，而可透過該實時控制裝置6監控並調整該等反應裝置2所需的各種反應參數，以可有效管理該等反應裝置2整體的各個反應程序。
於一些實施例中，該等反應裝置2也可區分成不同的群組，並令該實時控制裝置6對應不同的群組區分成不同的控制單元，如此，可透過該等控制單元對各群組的反應裝置2進行監控。
該冰水循環主機7及該供氣站8設置於該控制區域300。該冰水循環主機7與該供液主管路31的入液口及出液口連通，用以循環冷卻並提供位於該供液主管路31內的冷卻液體101。該供氣站8與供氣主管路41連通，用以提供所需氣體102，例如反應過程所需的惰性氣體，或是其它不同的反應氣體等。要說明的是，本實施例中該供氣站8是以供應一條供氣主管路41的氣體102為例說明，然，實際實施時，該供氣站8可視該供氣主管路41的數量，對應提供所需的不同氣體。
本發明該群組式反應系統利用將用於反應的多個反應裝置2並聯，並令該等反應裝置2共用冷卻裝置3及供氣裝置4，無須針對個別的反應裝置2提供冷卻液體及供氣，因此，於反應過程可無須讓每個反應裝置2均設置人員監控，僅需於由多個反應裝置2構成的群組設置一個人員，即可透過控制裝置6對群組內的反應裝置2進行監控，而可減少習知利用單獨的反應裝置進行反應時，由於每個反應裝置的冷卻、供氣、入料等均須獨立操作，因此，當需要多個反應裝置同時反應時，需要耗費較多的人力才有辦法有效監控管理每個反應裝置的缺點，而可簡化操作並節省人力。此外，本發明進一步配合溫度回饋裝置5，可更準確的管控該等反應裝置2的反應溫度，而可有利於量子點的反應控制。
綜上所述，本發明群組式反應系統透過將用於反應的多個反應裝置2並聯，並令其等共用冷卻裝置3及供氣裝置4，而可更有效的管控該等反應裝置2，以更有效率地製備量子點，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
200:操作區域 271:液槽 300:控制區域 272:噴嘴 2:反應裝置 3:冷卻裝置 21:支撐台 31:供液主管路 22:反應槽單元 311:第一管道 221:反應槽體 312:第二管道 222:反應空間 32:供液側管路 223:開口 321:入液管 224:槽蓋 322:出液管 225:支撐片 4:供氣裝置 226:封閉部 41:供氣主管路 227:支撐部 42:供氣側管路 23:通孔 43:流量控制閥 24:升降架 5:溫度回饋裝置 25:攪拌模組 51:流體溫度感測計 251:攪拌棒 52:反應槽溫度感測計 252:攪拌葉片 53:控制閥 26:熱交換模組 6:實時控制裝置 261:熱交換通道 7:冰水循環主機 27:注射模組 8:供氣站 101:冷卻液體 102:氣體
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一俯視示意圖，說明本發明群組式反應系統的實施例； 圖2是一側剖示意圖，說明本發明該實施例的反應裝置2的側剖示意圖；及 圖3是一示意圖，說明本發明該實施例的電訊號連接關係圖。
200:操作區域
300:控制區域
2:反應裝置
26:熱交換模組
261:熱交換通道
3:冷卻裝置
31:供液主管路
311:第一管道
312:第二管道
32:供液側管路
321:入液管
322:出液管
4:供氣裝置
41:供氣主管路
5:溫度回饋裝置
51:流體溫度感測計
52:反應槽溫度感測計
53:控制閥
7:冰水循環主機
8:供氣站
101:冷卻液體
102:氣體

Claims (11)

  1. 一種群組式反應系統，包含： 多個反應裝置，彼此成一間距間隔設置，其中，每一個反應裝置包含一界定出可供容設反應溶液的反應空間的反應槽單元、多個貫通該反應槽單元與該反應空間連通的通孔、一熱交換模組，及一注射模組，該熱交換模組具有一與該反應槽單元連接並供冷卻液體流通的熱交換通道，且該熱交換通道具有一入液口及一出液口，該注射模組用於自部分的通孔供應至少一種反應原料至該反應空間； 一冷卻裝置，用於供應冷卻液體至該等反應裝置的熱交換通道，具有一供液主管路、多組與該等反應裝置對應並分別與該供液主管路連通的供液側管路，且每一組供液側管路具有分別與相應的反應裝置的熱交換通道的入液口及出液口連通的入液管及出液管；及 一供氣裝置，用於供應氣體至該等反應裝置，具有一供氣主管路及多條與該供氣主管路連通的供氣側管路，且該等供氣側管路與該等反應裝置的通孔連通。
  2. 如請求項1所述的群組式反應系統，還包含一溫度回饋裝置，具有多個可感測任兩相鄰的反應槽體之間的冷卻液體溫度的流體溫度感測計、多個感測相應的反應槽體內的反應溶液溫度的反應槽溫度感測計，及多個分別對應該等入液管設置的控制閥，該控制閥可依據該流體溫度感測計及反應槽溫度感測計的溫度量測結果，調整進入相應的熱交換通道的冷卻液體的流量。
  3. 如請求項2所述的群組式反應系統，其中，該溫度回饋裝置還具有分別與該等流體溫度感測計、反應槽溫度感測計及控制閥訊號連接的控制單元，該控制單元可依據溫度感測結果控制相應的該控制閥以調整冷卻液體的流量。
  4. 如請求項1所述的群組式反應系統，其中，該供液主管路成U形且水平設置，並具有位於相對兩側的一第一管道及一第二管道，該等反應槽體分別設置於該第一管道及第二管道。
  5. 如請求項1所述的群組式反應系統，其中，任兩個以水平方向相鄰的反應槽體的最小距離介於30~500公分。
  6. 如請求項1所述的群組式反應系統，還包含一分別與該供液主管路的入液口及出液口連通，用以冷卻該冷卻液體的冰水循環主機、以及一與供氣主管路連通，用以提供氣體的供氣站。
  7. 如請求項1所述的群組式反應系統，其中，該每一個反應裝置還包含一攪拌模組，該攪拌模組具有至少一容設於該反應空間的攪拌葉片。
  8. 如請求項1所述的群組式反應系統，其中，該注射模組具有至少一組注射單元，每一組注射單元具有一液槽及一與該液槽連通並經由相應的通孔延伸進入該反應空間的噴嘴，該注射模組可控制該液槽內的液體，以一預定壓力經由該噴嘴以非接觸該反應溶液的方式將該反應原料注入該反應空間。
  9. 如請求項1所述的群組式反應系統，其中，該每一個反應裝置還包含一支撐台、及一位於該支撐台下方的升降架，該反應槽單元具有一個界定該反應空間並具有一開口的反應槽體、一供用於封閉該開口的槽蓋，及與該反應槽體相對兩外側邊連接的支撐片，該槽蓋被支撐固定於該支撐台，該等通孔是貫通該槽蓋與該反應空間連通，該支撐片撐靠於該升降架，並可藉由該升降架改變該反應槽體的高度位置，令該反應槽體與該槽蓋接觸或分離，以封避或開啟該開口。
  10. 如請求項9所述的群組式反應系統，其中，該槽蓋具有一封閉部及環圍該封閉部的支撐部，該支撐部撐靠於該支撐台表面，該封閉部貫穿該支撐台並用於供與該反應槽體接觸並封閉該開口。
  11. 如請求項1所述的群組式反應系統，還包含一與該等反應裝置、冷卻裝置、供氣裝置及溫度回饋裝置訊號連接的實時控制裝置。
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