专利名称：加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够紧凑化、并且能够高精度地控制蒸馏水及其他的对象流体的加热条件的加热装置。
背景技术：
专利文献1公开了具有第1、2、3、4加热部的微粒子制造装置(参照专利文献1的段落0034及0035)。该微粒子制造装置为了在超临界状态或亚临界状态下以较高的精度对高压水加热，首先用第1、2、3加热部阶段性地对蒸馏水加热，得到高温高压水。另外，该微粒子制造装置另外用第4加热部对金属盐水溶液及其他的原料流体加热。之所以用第4加热部对原料流体加热，是为了良好地进行与高温高压水的反应。专利文献1 日本特许第3663408号公报近来，正期望该紧凑化以能够简单地操作装置，在上述以往的技术中，需要4台加热部。在必须确保4台量的空间的情况下，使装置整体紧凑化是不容易的。如果减少加热部的数量或者单纯地缩小各个加热部，则不能够在超临界状态或亚临界状态下以较高的精度对高压水加热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够紧凑化、并且能够高精度地控制对象流体的加热条件的加热装置。参照附图来说明本发明的加热装置。另外，之所以在该栏中使用图中的附图标记， 是为了帮助理解发明内容，而不是将内容限定于图示的范围内的意思。为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是，加热装置10具有加热炉主体20、 管路沈、炉内加热部22。管路沈连通加热炉主体20的内外。在管路沈中流有对象流体。 炉内加热部22设置在加热炉主体20内。炉内加热部22对管路沈加热。加热装置10还具有被包围加热部对。被包围加热部M设置在加热炉主体20内。管路沈具有内侧区间 50和外侧区间52。内侧区间50包围被包围加热部M。内侧区间50由被包围加热部M加热。外侧区间52与内侧区间50相连通。外侧区间52包围内侧区间50。外侧区间52除了被炉内加热部22加热外还由被包围加热部M加热。从内侧区间50看，炉内加热部22配置在外侧区间52的更外侧。管路沈的内侧区间50包围被包围加热部对。管路沈的外侧区间52包围内侧区间50。管路沈的外侧区间52与内侧区间50成为包围被包围加热部M的层。S卩，在本发明的加热装置10中，包围被包围加热部M的层分为至少两层。被包围加热部对所放出的热量和炉内加热部22所放出的热量被处于这些层内的对象流体所吸收。由此，与包围被包围加热部M的层仅为1层的情况相比，由被包围加热部M放出的热量向这些层的外侧移动或由炉内加热部22放出的热量向这些层的内侧移动的情况减少。即，热量越过这些层地移动的情况减少。由于热量越过这些层地移动的情况减少，因此与包围被包围加热部M的层仅为1层的情况相比，能够在加热炉主体20的内部设置较大的温度梯度。当能够在加热炉主体20的内部设置较大的温度梯度时，在加热炉主体20的内部依次对对象流体加热，从而与用温度不同的多个加热部依次加热的情况一样，能够高精度地控制对象流体的加热条件。另外，不必在每个加热部中设置隔热材料，相应地能够使加热部所占的空间紧凑化。另外，优选上述被包围加热部M具有放出热量的柱形部分。同时，优选内侧区间 50具有包围被包围加热部M的柱形部分的内侧螺旋形部分。同时，优选外侧区间52具有包围内侧螺旋形部分的外侧螺旋形部分。采用本发明，能够紧凑化，并且能够高精度地控制对象流体的加热条件。
图1是本实施方式的加热装置的主视图。图2是图1的X-X向视图。图3是图1的Y-Y向视图。图4是本实施方式的加热装置的上侧俯视图。图5是表示本实施方式的被包围加热部与将其包围的管路的局部剖视图。图6表示应用本实施方式的加热装置的微粒子制造装置的简略结构图。
具体实施例方式以下，基于
本发明的加热装置的优选实施方式。在以下的说明中，对相同的部件标记相同的附图标记。这些部件的名称及功能也相同。因而，不再重复关于这些部件的详细说明。图1是本实施方式的加热装置的主视图。图2是图1的X-X向视图。图3是图1 的Y-Y向视图。图4是图1的加热装置的上侧俯视图。本发明的一实施方式的加热装置10是为了使对象流体与原料流体相汇合并使其在反应器观中发生反应而在其汇合前对对象流体加热的装置。加热装置10具有加热炉主体20、炉内加热部22、被包围加热部对、管路26、反应器28 (在图1至图3中未图示反应器观)、炉外加热部30、汇合部32。炉内加热部22设置在加热炉主体20内。炉内加热部22 对管路26与反应器观加热。被包围加热部M也设置在加热炉主体20内。被包围加热部 M对管路沈加热。被包围加热部M主要加热的是管路沈中的后述的内侧区间50。管路 26连通加热炉主体20的内外。管路沈是用于供对象流体移动通过的管。炉外加热部30 设置在加热炉主体20的外部。汇合部32设置在管路沈的中途的、加热炉主体20的外部的部位。本实施方式中的加热炉主体20是隔热材料制的容器。在加热炉主体20的前表面上能够开闭地设有门部42。当从设有门部42的一侧观察加热炉主体20内时，在跟前并排设有被包围加热部M与反应器观。在其深处设有炉内加热部22。炉内加热部22是环状的加热器。炉内加热部22被板状支承部34支承在加热炉主体20内。在板状支承部34的中央形成有热量输送用开口部36。炉内加热部22安装为包围该热量输送用开口部36。如图2明确所示，板状支承部34的安装有炉内加热部22的面是与被包围加热部M及反应器28相对的面的相反侧的面。板状支承部34具有用于调节热量输送用开口部36的开口面积的调节闸门38。由于用于利用调节闸门38来调节热量输送用开口部36的开口面积的具体方法与本发明没有直接的关系，因此在此不进行其详细说明。热量输送用风扇40与板状支承部34的热量输送用开口部36相对配置。如图2 明确所示，炉内加热部22包围该热量输送用开口部36。热量输送用风扇40的外径比炉内加热部22的外径小。使该热量输送用风扇40工作而使得来自炉内加热部22的热量高效地在加热炉主体20内循环。炉外加热部30设置在未图示的预备炉内。该预备炉设置在加热炉主体20的外部的位于加热炉主体20的上部的场所。管路沈构成为由被包围加热部M加热了的对象流体在该预备炉内被炉外加热部30进一步加热。S卩，管路沈通过被包围加热部M的上部及加热炉主体20的上部与预备炉内相连通。在该管路沈中，在炉外加热部30的下游设有汇合部32。汇合部32使原料流体与被炉外加热部30加热了的对象流体汇合。在汇合部32的下游，管路沈再次返回加热炉主体20内。在汇合部32中所汇合(混合)的对象流体与原料流体供给到反应器观内。该反应器观被炉内加热部22加热并设定为期望的温度。反应器观使对象流体与原料流体发生规定的反应。发生了反应的对象流体及原料流体经由管路26向加热装置10的外部送出。另外，也可以在预备炉与加热炉主体20之间设置导热部。导热部例如为隔断加热炉主体20与预备炉之间的导热材料制的隔板部或连通两炉内的连通路。图5是表示本实施方式的被包围加热部M与将其包围的管路沈的局部剖视图。 被包围加热部M是呈螺旋状卷绕电热丝等而形成的柱形的加热器。管路26具有内侧区间 50和外侧区间52。内侧区间50包围被包围加热部对。内侧区间50中的与被包围加热部M紧密接触的部分的形状为螺旋形。该部分的形状之所以做成螺旋形，是为了尽可能地延长对象流体经由内侧区间50被加热的时间而提高加热性能。内侧区间50由被包围加热部M加热。外侧区间52包围金属筒M。在金属筒M的内侧配置内侧区间50和被包围加热部对。外侧区间52被炉内加热部22加热。另外，外侧区间52经由金属筒M也由被包围加热部M加热。外侧区间52的包围金属筒M的部分的形状、即外侧区间52的包围内侧区间50的部分的形状为螺旋形。该部分的形状之所以成为螺旋形，也是为了尽可能地延长对象流体经由外侧区间52被加热的时间而提高加热性能。外侧区间52的一端与加热炉主体20的外部相连通。外侧区间52的另一端从设置在金属筒M的下端的未图示的孔进入金属筒讨中，成为内侧区间50。由此，外侧区间52与内侧区间50相连通。如上述说明明确所述，管路沈包围被包围加热部24，因此从内侧区间50观察，炉内加热部22配置在外侧区间52的更远的外侧。而且，在本实施方式中，进入加热炉主体20 的对象流体首先通过外侧区间52。通过了外侧区间52的对象流体通过内侧区间50。通过了内侧区间50的对象流体通过被包围加热部M的上部及加热炉主体20的上部进入预备炉内。因此，在本实施方式中，管路沈配置为对象流体被炉内加热部22、被包围加热部M 和炉外加热部30依次加热。而且，该被加热了的对象流体在汇合部32中与原料流体相汇合而供给到反应器28内。以下，作为本实施方式的加热装置10的应用例，说明在微粒子制造装置中所应用的本实施方式的加热装置。图6表示应用本实施方式的加热装置10的微粒子制造装置60的简略结构图。该微粒子制造装置60除了本实施方式的加热装置10以外还具有对象流体用罐70、对象流体用泵72、第1原料流体用的第1罐74、第1泵76、第2原料流体用的第2罐78、第2泵80、 冷却部82、回收容器84。对象流体用泵72对对象流体加压。第1泵76对第1原料流体加压。第1原料流体是与对象流体汇合 混合并发生反应的流体。第1原料流体的具体成分并不特别地限定，但是在第1原料流体的例子中存在有金属盐水溶液。第2泵80对第2原料流体加压。第2原料流体也是与对象流体汇合 混合并发生反应的流体。与第1原料流体一样，第2原料流体的具体成分并不特别地限定，但是在第2原料流体的例子中存在有与第1原料流体不同种类的金属盐水溶液。冷却部82对反应后的混合溶液进行冷却。回收容器84容纳所制造的微粒子。微粒子制造装置60用对象流体用泵72对从对象流体用罐70流出的对象流体加压并向加热装置10供给。加热装置10对所供给的对象流体(此时，成为高压的蒸馏水) 加热，得到规定的物理状态(亚临界状态或超临界状态)的高温高压水。上述亚临界状态或超临界状态(或者与其接近的高温高压状态)的流体，其物体特性的变化与其他状态(常温常压状态等)相比显著增大，因此在上述对象流体的控制中要求有极其高的精度。因此，加热装置10的炉内加热部22预先将加热炉主体20的环境温度设为Tl (例如200°C左右)，从而，首先将管路沈的外侧区间52内的对象流体(此时为高压的蒸馏水)加热至该环境温度。顺便提一下，此时，反应器观也被加热至该环境温度。 接着，被包围加热部M利用被包围加热部M将通过外侧区间52进入内侧区间50的对象流体(即，被炉内加热部22加热至环境温度Tl的对象流体)加热至临界温度(374°C )以上(例如405°C )。之后，通过炉外加热部30的加热进一步进行细微的温度控制(微调)， 实现具有期望的物理特性的亚临界状态或超临界状态。由于该炉外加热部30用于上述微调，因此与其他的加热部相比，虽然加热温度增高，但是热容量及发热量却较小。在反应器观内混合该亚临界状态或超临界状态的蒸馏水与用第1泵76、第2泵 80从第1罐74、第2罐78分别供给来的原料流体并进行水解反应及脱水分解反应。将用冷却部82冷却该反应后的溶液而析出的氧化金属等的纳米级别的微粒子回收到回收容器 84内。〈变形例的说明〉上述加热装置10是用于具体呈现本发明的技术思想而例示的装置。上述加热装置10在本发明的技术思想范围内能够施加各种变形。例如，作为为了连续且高速地制造纳米级别的氧化金属微粒子而使高压的蒸馏水成为亚临界状态或超临界状态并将该蒸馏水与规定的原料流体汇合(混合)且使其发生反应的装置，说明了上述加热装置10。但是，本发明并不限定于此。本发明通过适当改变对象流体、其加热条件、原料流体而能够用于制造各种性状的微粒子。特别是对于有机合成， 由于加热装置较紧凑同时没有热量损耗并能够连续高精度地改变对象流体的加热条件，因此在作为有机合成的一个领域的组合化学中能够有效地利用。另外，作为对象流体的例子 (除了高压的蒸馏水外)，存在有具体用于提取、精制(日文精製)及化学合成的二氧化碳、乙醇、丙烷、丁烷等。
另外，在上述实施方式中，说明了被包围加热部M被内侧区间50的螺旋形部分和外侧区间52的螺旋形部分这两层包围的情况。但是，包围被包围加热部M的管路沈的层也可以是3层以上。即，也可以使管路沈的、既不是内侧区间50也不是外侧区间52的区间包围外侧区间52。另外，内侧区间50的包围被包围加热部M的部分的形状并不限定于螺旋形。外侧区间52的包围内侧区间50的部分的形状也一样。另外，在上述实施方式中，说明了在内侧区间50的螺旋形部分与外侧区间52的螺旋形部分之间配置有金属筒M的情况。但是，金属筒M不是必须设置的。例如，也可以取代金属筒M而设置金属丝网(日文金綱)。或者，内侧区间50的螺旋形部分与外侧区间 52的螺旋形部分之间也可以是空心的。附图标记说明10、加热装置；20、加热炉主体；22、炉内加热部；24、被包围加热部；26、管路；28、 反应器；30、炉外加热部；32、汇合部；34、板状支承部；36、热量输送用开口部；38、调节闸门；40、热量输送用风扇；42、门部；50、内侧区间；52、外侧区间；54、金属筒；60、微粒子制造装置；70、对象流体用罐；72、对象流体用泵；74、第1罐；76、第1泵；78、第2罐；80、第2 泵；82、冷却部；84、回收容器。
权利要求
1.一种加热装置，其具有加热炉主体；管路，其与上述加热炉主体的内外连通，并且， 对象流体在该管路中流通；炉内加热部，其设置在上述加热炉主体内，对上述管路加热；其特征在于，上述加热装置还具有设置在上述加热炉主体内的被包围加热部， 上述管路具有内侧区间，其包围上述被包围加热部，被上述被包围加热部加热；外侧区间，其与上述内侧区间相连通，包围上述内侧区间，并且，除了被上述炉内加热部加热外还被上述被包围加热部加热；从上述内侧区间看，上述炉内加热部配置在上述外侧区间的更外侧。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于， 上述被包围加热部具有放出热量的柱形部分，上述内侧区间具有包围上述被包围加热部的柱形部分的内侧螺旋形部分， 上述外侧区间具有包围上述内侧螺旋形部分的外侧螺旋形部分。
全文摘要
本发明提供一种能够紧凑化、并且能够高精度地控制对象流体的加热条件的加热装置。加热装置(10)具有加热炉主体(20)、管路(26)、炉内加热部(22)。管路连通加热炉主体的内外。在管路中流有对象流体。炉内加热部设置在加热炉主体内。炉内加热部对管路加热。加热装置还具有被包围加热部(24)。被包围加热部设置在加热炉主体内。管路具有内侧区间和外侧区间。内侧区间包围被包围加热部。内侧区间由被包围加热部加热。外侧区间与内侧区间相连通。外侧区间包围内侧区间。外侧区间除了被炉内加热部加热外还由被包围加热部加热。从内侧区间看，炉内加热部配置在外侧区间的更外侧。
文档编号F24H9/18GK102313356SQ201110119069
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月10日 优先权日2010年7月2日
发明者入江牧夫, 松下馨, 饭田胜康 申请人:株式会社Itec