專利名稱：加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠緊湊化、并且能夠高精度地控制蒸餾水及其他的對(duì)象流體的加熱條件的加熱裝置。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1公開了具有第1、2、3、4加熱部的微粒子制造裝置(參照專利文獻(xiàn)1的段落0034及0035)。該微粒子制造裝置為了在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下以較高的精度對(duì)高壓水加熱，首先用第1、2、3加熱部階段性地對(duì)蒸餾水加熱，得到高溫高壓水。另外，該微粒子制造裝置另外用第4加熱部對(duì)金屬鹽水溶液及其他的原料流體加熱。之所以用第4加熱部對(duì)原料流體加熱，是為了良好地進(jìn)行與高溫高壓水的反應(yīng)。專利文獻(xiàn)1 日本特許第3663408號(hào)公報(bào)近來，正期望該緊湊化以能夠簡單地操作裝置，在上述以往的技術(shù)中，需要4臺(tái)加熱部。在必須確保4臺(tái)量的空間的情況下，使裝置整體緊湊化是不容易的。如果減少加熱部的數(shù)量或者單純地縮小各個(gè)加熱部，則不能夠在超臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)下以較高的精度對(duì)高壓水加熱。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠緊湊化、并且能夠高精度地控制對(duì)象流體的加熱條件的加熱裝置。參照附圖來說明本發(fā)明的加熱裝置。另外，之所以在該欄中使用圖中的附圖標(biāo)記， 是為了幫助理解發(fā)明內(nèi)容，而不是將內(nèi)容限定于圖示的范圍內(nèi)的意思。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是，加熱裝置10具有加熱爐主體20、 管路沈、爐內(nèi)加熱部22。管路沈連通加熱爐主體20的內(nèi)外。在管路沈中流有對(duì)象流體。 爐內(nèi)加熱部22設(shè)置在加熱爐主體20內(nèi)。爐內(nèi)加熱部22對(duì)管路沈加熱。加熱裝置10還具有被包圍加熱部對(duì)。被包圍加熱部M設(shè)置在加熱爐主體20內(nèi)。管路沈具有內(nèi)側(cè)區(qū)間 50和外側(cè)區(qū)間52。內(nèi)側(cè)區(qū)間50包圍被包圍加熱部M。內(nèi)側(cè)區(qū)間50由被包圍加熱部M加熱。外側(cè)區(qū)間52與內(nèi)側(cè)區(qū)間50相連通。外側(cè)區(qū)間52包圍內(nèi)側(cè)區(qū)間50。外側(cè)區(qū)間52除了被爐內(nèi)加熱部22加熱外還由被包圍加熱部M加熱。從內(nèi)側(cè)區(qū)間50看，爐內(nèi)加熱部22配置在外側(cè)區(qū)間52的更外側(cè)。管路沈的內(nèi)側(cè)區(qū)間50包圍被包圍加熱部對(duì)。管路沈的外側(cè)區(qū)間52包圍內(nèi)側(cè)區(qū)間50。管路沈的外側(cè)區(qū)間52與內(nèi)側(cè)區(qū)間50成為包圍被包圍加熱部M的層。S卩，在本發(fā)明的加熱裝置10中，包圍被包圍加熱部M的層分為至少兩層。被包圍加熱部對(duì)所放出的熱量和爐內(nèi)加熱部22所放出的熱量被處于這些層內(nèi)的對(duì)象流體所吸收。由此，與包圍被包圍加熱部M的層僅為1層的情況相比，由被包圍加熱部M放出的熱量向這些層的外側(cè)移動(dòng)或由爐內(nèi)加熱部22放出的熱量向這些層的內(nèi)側(cè)移動(dòng)的情況減少。即，熱量越過這些層地移動(dòng)的情況減少。由于熱量越過這些層地移動(dòng)的情況減少，因此與包圍被包圍加熱部M的層僅為1層的情況相比，能夠在加熱爐主體20的內(nèi)部設(shè)置較大的溫度梯度。當(dāng)能夠在加熱爐主體20的內(nèi)部設(shè)置較大的溫度梯度時(shí)，在加熱爐主體20的內(nèi)部依次對(duì)對(duì)象流體加熱，從而與用溫度不同的多個(gè)加熱部依次加熱的情況一樣，能夠高精度地控制對(duì)象流體的加熱條件。另外，不必在每個(gè)加熱部中設(shè)置隔熱材料，相應(yīng)地能夠使加熱部所占的空間緊湊化。另外，優(yōu)選上述被包圍加熱部M具有放出熱量的柱形部分。同時(shí)，優(yōu)選內(nèi)側(cè)區(qū)間 50具有包圍被包圍加熱部M的柱形部分的內(nèi)側(cè)螺旋形部分。同時(shí)，優(yōu)選外側(cè)區(qū)間52具有包圍內(nèi)側(cè)螺旋形部分的外側(cè)螺旋形部分。采用本發(fā)明，能夠緊湊化，并且能夠高精度地控制對(duì)象流體的加熱條件。
圖1是本實(shí)施方式的加熱裝置的主視圖。圖2是圖1的X-X向視圖。圖3是圖1的Y-Y向視圖。圖4是本實(shí)施方式的加熱裝置的上側(cè)俯視圖。圖5是表示本實(shí)施方式的被包圍加熱部與將其包圍的管路的局部剖視圖。圖6表示應(yīng)用本實(shí)施方式的加熱裝置的微粒子制造裝置的簡略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于
本發(fā)明的加熱裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。在以下的說明中，對(duì)相同的部件標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記。這些部件的名稱及功能也相同。因而，不再重復(fù)關(guān)于這些部件的詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)施方式的加熱裝置的主視圖。圖2是圖1的X-X向視圖。圖3是圖1 的Y-Y向視圖。圖4是圖1的加熱裝置的上側(cè)俯視圖。本發(fā)明的一實(shí)施方式的加熱裝置10是為了使對(duì)象流體與原料流體相匯合并使其在反應(yīng)器觀中發(fā)生反應(yīng)而在其匯合前對(duì)對(duì)象流體加熱的裝置。加熱裝置10具有加熱爐主體20、爐內(nèi)加熱部22、被包圍加熱部對(duì)、管路26、反應(yīng)器28 (在圖1至圖3中未圖示反應(yīng)器觀)、爐外加熱部30、匯合部32。爐內(nèi)加熱部22設(shè)置在加熱爐主體20內(nèi)。爐內(nèi)加熱部22 對(duì)管路26與反應(yīng)器觀加熱。被包圍加熱部M也設(shè)置在加熱爐主體20內(nèi)。被包圍加熱部 M對(duì)管路沈加熱。被包圍加熱部M主要加熱的是管路沈中的后述的內(nèi)側(cè)區(qū)間50。管路 26連通加熱爐主體20的內(nèi)外。管路沈是用于供對(duì)象流體移動(dòng)通過的管。爐外加熱部30 設(shè)置在加熱爐主體20的外部。匯合部32設(shè)置在管路沈的中途的、加熱爐主體20的外部的部位。本實(shí)施方式中的加熱爐主體20是隔熱材料制的容器。在加熱爐主體20的前表面上能夠開閉地設(shè)有門部42。當(dāng)從設(shè)有門部42的一側(cè)觀察加熱爐主體20內(nèi)時(shí)，在跟前并排設(shè)有被包圍加熱部M與反應(yīng)器觀。在其深處設(shè)有爐內(nèi)加熱部22。爐內(nèi)加熱部22是環(huán)狀的加熱器。爐內(nèi)加熱部22被板狀支承部34支承在加熱爐主體20內(nèi)。在板狀支承部34的中央形成有熱量輸送用開口部36。爐內(nèi)加熱部22安裝為包圍該熱量輸送用開口部36。如圖2明確所示，板狀支承部34的安裝有爐內(nèi)加熱部22的面是與被包圍加熱部M及反應(yīng)器28相對(duì)的面的相反側(cè)的面。板狀支承部34具有用于調(diào)節(jié)熱量輸送用開口部36的開口面積的調(diào)節(jié)閘門38。由于用于利用調(diào)節(jié)閘門38來調(diào)節(jié)熱量輸送用開口部36的開口面積的具體方法與本發(fā)明沒有直接的關(guān)系，因此在此不進(jìn)行其詳細(xì)說明。熱量輸送用風(fēng)扇40與板狀支承部34的熱量輸送用開口部36相對(duì)配置。如圖2 明確所示，爐內(nèi)加熱部22包圍該熱量輸送用開口部36。熱量輸送用風(fēng)扇40的外徑比爐內(nèi)加熱部22的外徑小。使該熱量輸送用風(fēng)扇40工作而使得來自爐內(nèi)加熱部22的熱量高效地在加熱爐主體20內(nèi)循環(huán)。爐外加熱部30設(shè)置在未圖示的預(yù)備爐內(nèi)。該預(yù)備爐設(shè)置在加熱爐主體20的外部的位于加熱爐主體20的上部的場(chǎng)所。管路沈構(gòu)成為由被包圍加熱部M加熱了的對(duì)象流體在該預(yù)備爐內(nèi)被爐外加熱部30進(jìn)一步加熱。S卩，管路沈通過被包圍加熱部M的上部及加熱爐主體20的上部與預(yù)備爐內(nèi)相連通。在該管路沈中，在爐外加熱部30的下游設(shè)有匯合部32。匯合部32使原料流體與被爐外加熱部30加熱了的對(duì)象流體匯合。在匯合部32的下游，管路沈再次返回加熱爐主體20內(nèi)。在匯合部32中所匯合(混合)的對(duì)象流體與原料流體供給到反應(yīng)器觀內(nèi)。該反應(yīng)器觀被爐內(nèi)加熱部22加熱并設(shè)定為期望的溫度。反應(yīng)器觀使對(duì)象流體與原料流體發(fā)生規(guī)定的反應(yīng)。發(fā)生了反應(yīng)的對(duì)象流體及原料流體經(jīng)由管路26向加熱裝置10的外部送出。另外，也可以在預(yù)備爐與加熱爐主體20之間設(shè)置導(dǎo)熱部。導(dǎo)熱部例如為隔斷加熱爐主體20與預(yù)備爐之間的導(dǎo)熱材料制的隔板部或連通兩爐內(nèi)的連通路。圖5是表示本實(shí)施方式的被包圍加熱部M與將其包圍的管路沈的局部剖視圖。 被包圍加熱部M是呈螺旋狀卷繞電熱絲等而形成的柱形的加熱器。管路26具有內(nèi)側(cè)區(qū)間 50和外側(cè)區(qū)間52。內(nèi)側(cè)區(qū)間50包圍被包圍加熱部對(duì)。內(nèi)側(cè)區(qū)間50中的與被包圍加熱部M緊密接觸的部分的形狀為螺旋形。該部分的形狀之所以做成螺旋形，是為了盡可能地延長對(duì)象流體經(jīng)由內(nèi)側(cè)區(qū)間50被加熱的時(shí)間而提高加熱性能。內(nèi)側(cè)區(qū)間50由被包圍加熱部M加熱。外側(cè)區(qū)間52包圍金屬筒M。在金屬筒M的內(nèi)側(cè)配置內(nèi)側(cè)區(qū)間50和被包圍加熱部對(duì)。外側(cè)區(qū)間52被爐內(nèi)加熱部22加熱。另外，外側(cè)區(qū)間52經(jīng)由金屬筒M也由被包圍加熱部M加熱。外側(cè)區(qū)間52的包圍金屬筒M的部分的形狀、即外側(cè)區(qū)間52的包圍內(nèi)側(cè)區(qū)間50的部分的形狀為螺旋形。該部分的形狀之所以成為螺旋形，也是為了盡可能地延長對(duì)象流體經(jīng)由外側(cè)區(qū)間52被加熱的時(shí)間而提高加熱性能。外側(cè)區(qū)間52的一端與加熱爐主體20的外部相連通。外側(cè)區(qū)間52的另一端從設(shè)置在金屬筒M的下端的未圖示的孔進(jìn)入金屬筒討中，成為內(nèi)側(cè)區(qū)間50。由此，外側(cè)區(qū)間52與內(nèi)側(cè)區(qū)間50相連通。如上述說明明確所述，管路沈包圍被包圍加熱部24，因此從內(nèi)側(cè)區(qū)間50觀察，爐內(nèi)加熱部22配置在外側(cè)區(qū)間52的更遠(yuǎn)的外側(cè)。而且，在本實(shí)施方式中，進(jìn)入加熱爐主體20 的對(duì)象流體首先通過外側(cè)區(qū)間52。通過了外側(cè)區(qū)間52的對(duì)象流體通過內(nèi)側(cè)區(qū)間50。通過了內(nèi)側(cè)區(qū)間50的對(duì)象流體通過被包圍加熱部M的上部及加熱爐主體20的上部進(jìn)入預(yù)備爐內(nèi)。因此，在本實(shí)施方式中，管路沈配置為對(duì)象流體被爐內(nèi)加熱部22、被包圍加熱部M 和爐外加熱部30依次加熱。而且，該被加熱了的對(duì)象流體在匯合部32中與原料流體相匯合而供給到反應(yīng)器28內(nèi)。以下，作為本實(shí)施方式的加熱裝置10的應(yīng)用例，說明在微粒子制造裝置中所應(yīng)用的本實(shí)施方式的加熱裝置。圖6表示應(yīng)用本實(shí)施方式的加熱裝置10的微粒子制造裝置60的簡略結(jié)構(gòu)圖。該微粒子制造裝置60除了本實(shí)施方式的加熱裝置10以外還具有對(duì)象流體用罐70、對(duì)象流體用泵72、第1原料流體用的第1罐74、第1泵76、第2原料流體用的第2罐78、第2泵80、 冷卻部82、回收容器84。對(duì)象流體用泵72對(duì)對(duì)象流體加壓。第1泵76對(duì)第1原料流體加壓。第1原料流體是與對(duì)象流體匯合 混合并發(fā)生反應(yīng)的流體。第1原料流體的具體成分并不特別地限定，但是在第1原料流體的例子中存在有金屬鹽水溶液。第2泵80對(duì)第2原料流體加壓。第2原料流體也是與對(duì)象流體匯合 混合并發(fā)生反應(yīng)的流體。與第1原料流體一樣，第2原料流體的具體成分并不特別地限定，但是在第2原料流體的例子中存在有與第1原料流體不同種類的金屬鹽水溶液。冷卻部82對(duì)反應(yīng)后的混合溶液進(jìn)行冷卻?；厥杖萜?4容納所制造的微粒子。微粒子制造裝置60用對(duì)象流體用泵72對(duì)從對(duì)象流體用罐70流出的對(duì)象流體加壓并向加熱裝置10供給。加熱裝置10對(duì)所供給的對(duì)象流體(此時(shí)，成為高壓的蒸餾水) 加熱，得到規(guī)定的物理狀態(tài)(亞臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài))的高溫高壓水。上述亞臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)(或者與其接近的高溫高壓狀態(tài))的流體，其物體特性的變化與其他狀態(tài)(常溫常壓狀態(tài)等)相比顯著增大，因此在上述對(duì)象流體的控制中要求有極其高的精度。因此，加熱裝置10的爐內(nèi)加熱部22預(yù)先將加熱爐主體20的環(huán)境溫度設(shè)為Tl (例如200°C左右)，從而，首先將管路沈的外側(cè)區(qū)間52內(nèi)的對(duì)象流體(此時(shí)為高壓的蒸餾水)加熱至該環(huán)境溫度。順便提一下，此時(shí)，反應(yīng)器觀也被加熱至該環(huán)境溫度。 接著，被包圍加熱部M利用被包圍加熱部M將通過外側(cè)區(qū)間52進(jìn)入內(nèi)側(cè)區(qū)間50的對(duì)象流體(即，被爐內(nèi)加熱部22加熱至環(huán)境溫度Tl的對(duì)象流體)加熱至臨界溫度(374°C )以上(例如405°C )。之后，通過爐外加熱部30的加熱進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)微的溫度控制(微調(diào))， 實(shí)現(xiàn)具有期望的物理特性的亞臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)。由于該爐外加熱部30用于上述微調(diào)，因此與其他的加熱部相比，雖然加熱溫度增高，但是熱容量及發(fā)熱量卻較小。在反應(yīng)器觀內(nèi)混合該亞臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)的蒸餾水與用第1泵76、第2泵 80從第1罐74、第2罐78分別供給來的原料流體并進(jìn)行水解反應(yīng)及脫水分解反應(yīng)。將用冷卻部82冷卻該反應(yīng)后的溶液而析出的氧化金屬等的納米級(jí)別的微粒子回收到回收容器 84內(nèi)?！醋冃卫恼f明〉上述加熱裝置10是用于具體呈現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思想而例示的裝置。上述加熱裝置10在本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)能夠施加各種變形。例如，作為為了連續(xù)且高速地制造納米級(jí)別的氧化金屬微粒子而使高壓的蒸餾水成為亞臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)并將該蒸餾水與規(guī)定的原料流體匯合(混合)且使其發(fā)生反應(yīng)的裝置，說明了上述加熱裝置10。但是，本發(fā)明并不限定于此。本發(fā)明通過適當(dāng)改變對(duì)象流體、其加熱條件、原料流體而能夠用于制造各種性狀的微粒子。特別是對(duì)于有機(jī)合成， 由于加熱裝置較緊湊同時(shí)沒有熱量損耗并能夠連續(xù)高精度地改變對(duì)象流體的加熱條件，因此在作為有機(jī)合成的一個(gè)領(lǐng)域的組合化學(xué)中能夠有效地利用。另外，作為對(duì)象流體的例子 (除了高壓的蒸餾水外)，存在有具體用于提取、精制(日文精製)及化學(xué)合成的二氧化碳、乙醇、丙烷、丁烷等。
另外，在上述實(shí)施方式中，說明了被包圍加熱部M被內(nèi)側(cè)區(qū)間50的螺旋形部分和外側(cè)區(qū)間52的螺旋形部分這兩層包圍的情況。但是，包圍被包圍加熱部M的管路沈的層也可以是3層以上。即，也可以使管路沈的、既不是內(nèi)側(cè)區(qū)間50也不是外側(cè)區(qū)間52的區(qū)間包圍外側(cè)區(qū)間52。另外，內(nèi)側(cè)區(qū)間50的包圍被包圍加熱部M的部分的形狀并不限定于螺旋形。外側(cè)區(qū)間52的包圍內(nèi)側(cè)區(qū)間50的部分的形狀也一樣。另外，在上述實(shí)施方式中，說明了在內(nèi)側(cè)區(qū)間50的螺旋形部分與外側(cè)區(qū)間52的螺旋形部分之間配置有金屬筒M的情況。但是，金屬筒M不是必須設(shè)置的。例如，也可以取代金屬筒M而設(shè)置金屬絲網(wǎng)(日文金綱)?；蛘?，內(nèi)側(cè)區(qū)間50的螺旋形部分與外側(cè)區(qū)間 52的螺旋形部分之間也可以是空心的。附圖標(biāo)記說明10、加熱裝置；20、加熱爐主體；22、爐內(nèi)加熱部；24、被包圍加熱部；26、管路；28、 反應(yīng)器；30、爐外加熱部；32、匯合部；34、板狀支承部；36、熱量輸送用開口部；38、調(diào)節(jié)閘門；40、熱量輸送用風(fēng)扇；42、門部；50、內(nèi)側(cè)區(qū)間；52、外側(cè)區(qū)間；54、金屬筒；60、微粒子制造裝置；70、對(duì)象流體用罐；72、對(duì)象流體用泵；74、第1罐；76、第1泵；78、第2罐；80、第2 泵；82、冷卻部；84、回收容器。
權(quán)利要求
1.一種加熱裝置，其具有加熱爐主體；管路，其與上述加熱爐主體的內(nèi)外連通，并且， 對(duì)象流體在該管路中流通；爐內(nèi)加熱部，其設(shè)置在上述加熱爐主體內(nèi)，對(duì)上述管路加熱；其特征在于，上述加熱裝置還具有設(shè)置在上述加熱爐主體內(nèi)的被包圍加熱部， 上述管路具有內(nèi)側(cè)區(qū)間，其包圍上述被包圍加熱部，被上述被包圍加熱部加熱；外側(cè)區(qū)間，其與上述內(nèi)側(cè)區(qū)間相連通，包圍上述內(nèi)側(cè)區(qū)間，并且，除了被上述爐內(nèi)加熱部加熱外還被上述被包圍加熱部加熱；從上述內(nèi)側(cè)區(qū)間看，上述爐內(nèi)加熱部配置在上述外側(cè)區(qū)間的更外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于， 上述被包圍加熱部具有放出熱量的柱形部分，上述內(nèi)側(cè)區(qū)間具有包圍上述被包圍加熱部的柱形部分的內(nèi)側(cè)螺旋形部分， 上述外側(cè)區(qū)間具有包圍上述內(nèi)側(cè)螺旋形部分的外側(cè)螺旋形部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠緊湊化、并且能夠高精度地控制對(duì)象流體的加熱條件的加熱裝置。加熱裝置(10)具有加熱爐主體(20)、管路(26)、爐內(nèi)加熱部(22)。管路連通加熱爐主體的內(nèi)外。在管路中流有對(duì)象流體。爐內(nèi)加熱部設(shè)置在加熱爐主體內(nèi)。爐內(nèi)加熱部對(duì)管路加熱。加熱裝置還具有被包圍加熱部(24)。被包圍加熱部設(shè)置在加熱爐主體內(nèi)。管路具有內(nèi)側(cè)區(qū)間和外側(cè)區(qū)間。內(nèi)側(cè)區(qū)間包圍被包圍加熱部。內(nèi)側(cè)區(qū)間由被包圍加熱部加熱。外側(cè)區(qū)間與內(nèi)側(cè)區(qū)間相連通。外側(cè)區(qū)間包圍內(nèi)側(cè)區(qū)間。外側(cè)區(qū)間除了被爐內(nèi)加熱部加熱外還由被包圍加熱部加熱。從內(nèi)側(cè)區(qū)間看，爐內(nèi)加熱部配置在外側(cè)區(qū)間的更外側(cè)。
文檔編號(hào)F24H9/18GK102313356SQ201110119069
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者入江牧夫, 松下馨, 飯?zhí)飫倏?申請(qǐng)人:株式會(huì)社Itec