JPH10128131A - 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、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で信頼性
の高い化学反応試験機の温度調節システムを提供するこ
と。 【解決手段】 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
ール釜部を採用し、このサーモコントロール釜部に、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し、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反応容器を相対
浮揚させて放熱せしめる機能を付与した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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反応容器１を相対浮揚させること
により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、周知の誘導加
熱方式、誘電加熱方式、赤外線加熱方式、あるいは抵抗
加熱方式を採択することができ、他方、サーモコントロ
ール釜部２の冷却機構としては、発熱部位から離すこと
による単なる放冷方式、空気を吹き付けることによる噴
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に対する付加が一定値
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
的に加わる付加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、それ以上の付加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。 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。 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。 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。 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付加が一定値に達した
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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   反応容器を相対浮揚させることによって放熱せしめるこ
   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. 【請求項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. 【請求項３】 サーモコントロール釜部が、反応容器内
   の温度が安全反応域の限界に達したときに冷気を噴射し
   ながら、この反応容器を相対的に浮揚させて強制放熱せ
   しめることを特徴とした請求項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. 【請求項４】 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１〜３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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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付加が一定値に達した
   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１〜５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。