JPS62286536A - ガス状媒体の温度制御配列および方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 本発明は、流動ダクト内に配置される多重領域ヒータを
通過する空気のようなガス状媒体の温度を制御する多重
領域ヒータ配列に関し、特にヒータの各領域を通して運
ばれるガス状媒体の温度偏差を補償するガス状媒体の温
度制御配列に関する。

更に、本発明は、ガス状媒体の温度差を補償するために
、多重領域ヒータを通して運ばれる時のガス状媒体の温
度制御方法に関する。

「従来技術」 多くの企業、実験的および研究所の応用においガス状媒
体の温度を正確に調整することによって液体の光学的特
性に悪影響を与えることを避け、液体を囲む空気バスを
通して、化学反応に用いられる液体で正確な制御を維持
することが頻繁に必要になってきている。これを達成す
る時に、１度Ｃの１度変化のような液体の温度の変動が
液体の化学反応の１０％の偏差を生成し、その光学的特
性に悪影響する限り、化学反応に用いられる液体の益度
を極端に狭い範囲、例えば±０．２度Ｃを維持すること
が要求される。この結果、化学反応に用いられる液体を
囲む空気のようなガス状媒体流が媒体の流路に交差する
全位置で正確な温度範囲に維持された空気バスを形成す
ることが重要である。

反応の液体温Ｋを一定に維持あるいは制御の正確性ある
いは精度の必要なレベルは、空気ヒータにおける媒体温
度の調整に用いられた現在公知の媒介装置を通して達成
できなかった。従って、ヒータを通して運ばれるガス状
媒体あるいは空気の流れの温度の偏差を最も正確′に補
償あるいは制御する方法を形成するためには、化学反応
の液体温度を一定に維持あるいは調整する空気バスの生
成にヒータが用いられる。

「発明が解決しようとする問題点」 種々のシステム、装置および方法が現在個別あるいは多
重領域で運ばれる空気流の温度を調整あるいは制御する
ために種々の技術で用いられているが、ヒータの循環室
あるいはダクトの断面領域の全位置で測定された空気の
ような空気バス用のガス状媒体流上で正確で均一な温度
制御を容易に得たものはない。

フィツガルド氏の米国特許第２．６０．９，１８３号は
、複数の領域が所定の温度レベルで空気供給を受けた空
調システムの複数の空気流のダクトで温度調整する制御
装置を開示している。好適なセンサ温度を温度調整器が
各多重領域に配置されて、相互に温度レベルを相対調整
できるようにしている。しかし、この公報で開示された
システムは、複数の即ち多重領域での空気の温度制御を
形成しているが、排気された空気が液体の化学反応に用
いられる温度制御空気バス用に必要な度合いに調整され
るよう＋、ｌ空気流の温度を高度に精緻に調整し、補償
することを容易に得ることができなかった。

ホール　ジュニア氏の米国特許第３．６６９，３４９号
は、空気の流動条件の変化によって各流動ダクトにおい
て温度制御ができるように、分離した空気流のダクトの
流動穴の直径を調整して流動ダクトにおける多重領域の
温度を制御する空気流の制御システムを開示している。

この開示は、液体等の化学反応に用いられる空気流で形
成される空気バスの空気温度の均一性および正確な制御
が可能となる精度の十分な度合を待って、ヒータの排気
端で温度の精密制御を許容するように、ヒータの複数の
分離領域を通して導かれた空気流の温度を制御するため
に形成されなかった。

ブランド氏の米国特許第４，４９１，２７０号は、種々
の位置に配置されたセンサの使用を通して、熱的に作動
する拡散器における複数の領域の温度を調整し、センサ
によって決定される温度差が空気の流量を変化させて温
度変化を形成する温度制御システムを開示している。こ
のシステムは、熱的に作動の拡散器を用い、液体の化学
反応に用いられる空気バスのための精緻に制御された温
度条件下で空気流の排気を許容するような多重ヒータを
通って空気流の正確な加熱ができない。

ダース氏の米国特許第４．３９３，６６２号は、検知さ
れた温度条件に応答して多重領域を通過する冷却流が制
御された空調あるいは冷却システムを開示している。こ
れには、各領域の空気流の温度差を補償するために各領
域を通って空気流の温度制御を許容するように介装され
た多重領域ヒータを持つ単一流ダクトを通って導入され
る空気流が開示されていない。

マノー氏の米国特許第４．０１７，０２８号は、絞弁お
よびスイッチの作動でダクト間に存在する温度差を感知
することによって、多重導管を通る空気流が調整される
温度差感知および制御装置を開示している。これには、
空気ダクトの流路断面を交差する熱偏差を除去するため
に補償された温度差および空気流の温度を調整できる化
学反応用の空気バスとして使用される流動ダクトに介装
された多重ヒータが開示されていない。

「問題点を解決するための手段」 従って、本発明の目的は、ガス状媒体流がヒータの各領
域からの媒体流を再構成した時にヒータ配列の排気点で
流れを交差して正確に調整された均一温度が得られるよ
うに各ヒータ領域で調整された温度を持つ多重領域ヒー
タ配列を提供することである。

本発明の他の特別の目的は、空気のようなガス状媒体用
の流動ダクトを交差して延長し介装された記述の型の多
重領域ヒータ配列の形成に与えられ、各領域の温度差が
好適な温度センサを通して個別に検知され、各領域を通
過する空気流が検知した温度偏差に応答して個別に加熱
されて、正確に調整された各ヒータから出る空気流に温
度を加えて配列から排気された空気流の断面で均一な温
度を形成することである。

また、本発明の他の目的よ、調整均一加熱空気流か液体
の化学反応用の空気バスとして使用された記述の型の多
重領域ヒータ配列を提供することである。

更に、本発明の目的は、発明的多重領域ヒータ配列の使
用を通して、液体の化学反応に使用される空気バスの温
度に正確に均一に制御する方法の形成を意図することで
ある。

上記の目的は、液体の化学反応用の空気バスとして使用
される空気のようなガス状媒体用の円筒流動ダクトを交
差して延長し介装され、空気流が複数の流れに分割され
て、６流れが多重領域ヒータの各領域に導入され、ヒー
タの各領域から出る空気の温度を検知し、各領域から出
る各空気流の温度偏差が各ヒータ領域を所定の範囲に個
別に加熱して補償して、空気流がヒータ配列から出た時
に、再構成した空気流の断面に均一な温度を加える多重
領域ヒータの使用を通して発明的に達成される。この目
的のために、多重領域ヒータの各領域は、温度が多重領
域ヒータの下流の検知した空気流温度に応答して制御さ
れる好適な加熱要素を持って、各領域で空気流に個別の
温度補償を加えることができ、全空気流の断面を通して
略均−な温度を保有した空気流を発生できる。

「実施例」 本発明による多重領域ヒータの好ましい実施例は、以下
に添付図面を参照して詳述される。

図面を参照すると、空気のようなガス状媒体の温度偏差
を補償し、温度を制御する配列１０は、空気のようなガ
ス状媒体が矢印Ａに示すように流路に沿って導入される
中央の流路を有する円筒ダクト１４を持つ必須的に円筒
隔離壁構造からなる密封循環室１２を含んでいる。これ
ら円筒ダクト１４および隔離密封循環室１２間には、空
気循環に必要で、内部に種々の電気部品か配列された囲
み空間１６が形成される。この空間１６には、らし望む
ならば、後述する目的で冷却媒体を循環させる複数の冷
却コイル１８を含んでもよい。円筒ダクト１４を通過す
るガス状媒体の吸引を補助するためには、循環ファン２
０が内部に配置されて、″　爪　フ　−ノ　も４　為市
　立１１（ｉオ　リ　９　ａ）シラ　餓　Ｌ−１１ζ　
（リ　六　刺　ｔ−に乙　５モしないモータあるいは好
適な駆動ユニットの手段によって回転される。

円筒ダクト１４の流路には格子状の円盤２４が交差して
延長している。この円盤２４は、円筒ダク）１４の下部
即ち入口端方向に再循環させるために、上向き矢印Ａで
識別される流路に沿って均一分配方法で空気流を空間１
６の上端方向および参照番号１４Ａおよび１４Ｂで定義
される環状のダクト領域に指向させる好適な案内羽根即
ち整流器を備えている。

円筒ダクト１４の通過時に、ガス状媒体即ち空気流を全
断面に亙って均一に加熱させるために、循環ファン２０
および整流器２４間の円筒ダクト１４に介装され、円筒
ダクト１４で形成されるガス状媒体の流路を横断交差し
て延長しているのは、本発明の多重領域ヒータ２６であ
る。

この多重領域ヒータ２６は、円筒ダクト１４の内壁直径
に相当する内径を持って円筒ダクト１４に取付られるネ
オブレンあるいはゴムのような断熱および絶縁材料の環
状の平坦円盤２８を基本的に含んでいる。この環状平坦
円盤２８と同じ材料で作られた複数の放射状に内側に延
長して、等間隔に配置されたクモの果物即ちスポーク３
０が平坦円盤と一体に形成される。このスポーク３０は
、中央部が円盤状部材３２で結合あるいは一体に形成さ
れる。この結果、複数の分離即ち個々の略楔形状の流路
３４は、ガス状媒体用に環状円盤２８および部材３２間
の各スポーク３０間に形成されて、円筒ダクト１４内で
空気流を個々の区分流に分割する。

多重領域ヒータ２６は、楔形状の流路３４に亙って放射
状に延長した露出即ち剥き出し部分を有する好ましくは
金属線からなる）夏数の加熱要素３６を持っている。こ
の金属線は、ニクロム線等でよく、内外端が各々要素３
２および２８に埋設されている。各流路３４毎の加熱要
素３６は、図示しない電流源に接続されて、各流路毎の
要素３６が種々の温度に個別に加熱される。

整流器２４の下流の円筒ダクト１４で形成される流路の
排気端には、使用目的例えば液体の化学反応用の空気バ
スとして、環状の空間１６にガス状媒体流を運ぶために
、円筒ダクト１４が環状の部分１４Ａおよび１４Ｂに分
割される。円筒ダクトの部分１４Ａおよび１４Ｂ内に等
間隔に配置されるのは、各々が多重領域ヒータ２６の各
領域３４に協働し、連動し、特定のヒータ領域から現れ
るガス状媒体の温度を正確に検知するサーミスタ４０で
ある。

各サーミスタ４０は、当該技術で公知の好適な温度プロ
ーブでよく、図示しない好適な制御器で接続される。こ
の制御器は、各領域３４の加熱要素３６にも接続されて
、各加熱領域３４から出る空気流間の温度差を実務的に
瞬間的に検知するようになっており、これに応答して、
制御器が加熱領域３４の１個以上の加熱線に最適な電流
を選択的に印加させて、従って加熱要素３６で放射され
る温度を調整する。この結果、特定の加熱領域を通過す
るガス状媒体流が他の加熱領域３４を通過するガス状媒
体流に対して異なって加熱され、従って個別の加熱領域
３４を通過する空気流間の温度偏差を補償する。この結
果、前述の動作を考慮して、サーミスタ４０は、各加熱
領域３４から出るガス状媒体即ち空気流の温度がどの時
間帯においても円筒ダクト１４から環状のダクト流れ部
分１４Ａおよび１４Ｂへの排嶽に交差して均一化するこ
とを確保している。

本発明の配列および方法は、ヒータの各領域３４から出
る各ガス状媒体即ち空気流の温度の均一性を±０．１度
Ｃに維持し、この範囲が現在公知の空気混合加熱装置で
達成できなかった。この結果、化学処理されると共に、
空気流で形成される空気バスの温度における過剰の変化
あるいは偏差で悪影響され、例えば空気温度の１％の変
化が化学反応の１０％の偏差に起因する液体の光学特性
が最適レベルに維持される。

本発明の手段によっては、多重領域ヒータ２６の各領域
３４を通過するガス状媒体の温度の均一性を所望の度合
いに維持しながら、２５０度Ｆまでの温度を形成するこ
とが可能となる。全配列ＩＯの動作温度範囲を増加させ
るためには、冷凍剤あるいは冷却剤、効果的なフレオン
のような好適な冷却媒体が円筒ダクト１４あるいは流路
を囲む空間１６に配置された冷却コイル１８内を循環さ
せてもよい。

本発明の多重領域ヒータ２６の実施例では、３個の流路
領域３４を保有しているが、需要および物理特性に依存
して、２ｇＵあるいは４ｇ以上の領域を持ってもよいこ
とが容易に明白である。

「発明の効果」 以上のことから、本発明は、液体が極端に正確に制御さ
れた熱環境操作条件下で推持されなければならない化学
反応性の液体の温度制御の使用に極端に有利であること
が明白である。

これら好ましい実施例に対する変更および改良は、本発
明の範囲を逸脱しないで当業者が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多重領域ヒータと協働し、ガス状
媒体の温度を制御する配列を通ずる通常概略横断長手断
面図、第２図は第１図の■−■線断面図である。 ｌＯ・・・配列、１２・・・密封循環室、１４・・・円
筒ダクト、１６・・・空間、１８・・・冷却コイル、２
０・・・ファン、２４・・・整流器、２６・・・多重領
域ヒータ、４０・・・サーミスタ。 出願人　　テクニコン　インストルメンツＦＩＧ、２ ＦＩＧ、１

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）密封循環室内に空気等のようなガス状媒体の通路
   を形成して該ガス状媒体を循環させるダクト手段１４と
   、 前記通路に介装されて、前記ガス状媒体流を複数の区分
   流に分割して、各流れが各領域３４を通過する多重領域
   ヒータ２６と、 この多重領域ヒータの各領域３４から出る前記ガス状媒
   体の各区分流の温度を検知する該ヒータ２６の下流の通
   路１４Ａ、１４Ｂに配置された温度検知手段４０と、 前記領域を循環するガス状媒体内の検知した温度差を補
   償し、前記配列１０を通して循環する該ガス状媒体流の
   断面に均一な温度を加えるために、前記各領域を通過す
   るガス状媒体流を選択的に加熱する各領域の温度を個別
   に調整する手段３６とを備えたことを特徴とするガス状
   媒体の温度制御配列。
2. （２）前記多重領域ヒータ２６は、前記ダクト手段を通
   過する前記ガス状媒体の流路を横断的に交差して延長し
   て、前記ダクト手段内の中央で支持され、前記ダクト手
   段が円筒ダクトであり、前記多重領域ヒータが前記円筒
   ダクトを交差延長して、前記ヒータを通過する前記ガス
   状媒体の複数の区分流を形成する区分手段３０を備え、
   前記温度検知手段４０の少なくとも１つが前記ヒータの
   流路各１個に関連して前記領域から出る前記ガス状媒体
   の温度を計測する特許請求の範囲第１項記載の配列。
3. （３）前記温度調整手段３６は、前記領域を通過する前
   記ガス状媒体の流路の方向と横断する前記各ヒータ領域
   ３４を交差延長した複数の温度制御可能のヒータ要素を
   備えた特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の配列
   。
4. （４）前記区分手段３０は、前記ダクト手段１４の内部
   円筒壁に沿って支持される絶縁及び断熱性の環状部材２
   ８を備え、この環状部材が前記円筒ダクト壁の内径に対
   応する内径を有し、前記区分手段が前記環状部材から内
   方に放射状に延長し各内端部で結合して、間に前記ヒー
   タ領域１４を形成する特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいづれかに記載の配列。
5. （５）前記ヒータ要素３６は、各々が前記ヒータ領域を
   交差延長した露出加熱ワイヤから構成され、前記加熱ワ
   イヤの対抗端が前記環状部材２８および前記ワイヤの中
   央接続部３２に埋設される特許請求の範囲第４項に記載
   の配列。
6. （６）前記温度調整手段３６がニクロム線から構成され
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいづれかに記
   載の配列。
7. （７）前記循環室１２と前記ダクト手段１４との中間の
   空間１６にはコイル１８が配列される特許請求の範囲第
   １項から第６項までのいづれかに記載の配列。
8. （８）前記温度調整手段３６がニクロム線から構成され
   る特許請求の範囲第１項から第７項までのいづれかに記
   載の配列。
9. （９）前記ダクト手段１４には、前記多重領域ヒータ２
   ６の上流において、前記各ヒータ領域３４の前記ガス状
   媒体流を均一に分配する空気循環ファン２０が取付られ
   る特許請求の範囲第１項から第８項までのいづれかに記
   載の配列。
10. （１０）前記ダクト手段１４には、前記多重領域ヒータ
    ２６の下流において、前記各ヒータ領域３４からの温度
    調整した前記ガス状媒体の均一分配流を形成する整流手
    段２４が取付られる特許請求の範囲第１項から第９項ま
    でのいづれかに記載の配列。
11. （１１）前記温度検知手段４０がサーミスタを備えた特
    許請求の範囲第１項から第１０項までのいづれかに記載
    の配列。
12. （１２）前記温度調整手段３６は、前記温度検知手段４
    ０で検知される前記ガス状媒体の温度条件に応答して、
    前記多重領域ヒータ２６の各領域３４の温度調整手段を
    個別に加熱する電流源に接続される特許請求の範囲第１
    項から第１１項までのいづれかに記載の配列。
13. （１３）密封循環室内を空気等のようなガス状媒体が循
    環させ、この循環室内に介装されると共にガス状媒体通
    路を形成するダクト手段を通って前記ガス状媒体が運ば
    れ、該ガス状媒体を前記循環室内の多重領域に導入して
    、前記ガス状媒体流を複数の区分流に分割し、各流れが
    多重領域ヒータの１領域を通過させ、前記ヒータの各領
    域から出る前記ガス状媒体の区分流の温度を各々検知し
    、前記通路を通過する該ガス状媒体流を選択的に加熱し
    前記各領域の温度を個別に調整して、前記密封循環室を
    循環するガス状媒体流に均一温度を与えて、該領域おけ
    るガス状媒体の検知した温度差を補償するガス状媒体の
    温度制御方法。
14. （１４）前記多重領域ヒータを前記ダクト手段内の前記
    ガス状媒体の流路を交差して横断的に延長して、前記ダ
    クト手段内の中央で支持し、前記多重領域ヒータを通過
    する前記ガス状媒体の複数の区分流を形成し、前記領域
    から出るガス状媒体の温度に応答して、前記各ヒータに
    よって各媒体流の温度を個別に調整する特許請求の範囲
    第１３項記載の方法。
15. （１５）前記ヒータに電流源を接続して、前記ヒータの
    下流の前記ガス状媒体の検知された温度条件に応答して
    、前記多重領域ヒータの各領域を個別に加熱する特許請
    求の範囲第１３項あるいは第１４項記載の方法。