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公開番号2024136988
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023048316
出願日2023-03-24
発明の名称反応装置
出願人株式会社日本製鋼所
代理人個人
主分類B01J 19/20 20060101AFI20240927BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】反応容器が熱膨張もしくは熱収縮により変形しても、これに起因して正常に動作できなくなるのを防止することができる反応装置を提供する。
【解決手段】反応装置10Aにおいて、供給部と送出部との間の中間部A3を含む筒状の反応容器100と、前記中間部の温度を制御する温度制御部と、供給部と、前記送出部と、前記処理物を前記供給部側から前記中間部を通過して前記送出部側に搬送する搬送機構と、前記反応容器の一端側を固定した状態で支持する第1支持部103と、前記反応容器の他端側を当該反応容器の軸方向に移動可能な状態で支持する第2支持部104と、を備え、前記温度制御部は、前記反応容器の特定箇所(E)の実際の変位速度が前記反応容器の前記特定箇所の望ましい変位速度に追従するように前記中間部の昇温速度又は降温速度を制御する。
【選択図】図19
特許請求の範囲【請求項１】
供給部と送出部との間の中間部を含む筒状の反応容器と、
前記中間部の温度を制御する温度制御部と、
前記反応容器に処理物を供給する前記供給部と、前記反応容器から生成物を送出する前記送出部と、
前記処理物を前記反応容器の前記供給部側から前記中間部を通過して前記反応容器の前記送出部側に搬送する搬送機構と、
前記反応容器の一端側を固定した状態で支持する第１支持部と、
前記反応容器の他端側を当該反応容器の軸方向に移動可能な状態で支持する第２支持部と、を備え、
前記温度制御部は、前記反応容器の特定箇所の実際の変位速度が前記反応容器の前記特定箇所の望ましい変位速度に追従するように前記中間部の昇温速度又は降温速度を制御する反応装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記特定箇所の前記望ましい変位速度を記憶する変位速度記憶部と、
前記反応容器の前記特定箇所の実際の位置を測定する位置測定装置と、
前記位置測定装置により測定された前記特定箇所の前記実際の位置に基づいて、前記特定箇所の前記実際の変位速度を計算する変位速度計算部と、をさらに備える請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記温度制御部は、前記特定箇所の前記実際の変位速度と前記特定箇所の前記望ましい変位速度との乖離が正の乖離の場合、前記中間部の昇温速度又は降温速度を上げるように制御し、一方、前記特定箇所の前記実際の変位速度と前記特定箇所の前記望ましい変位速度との乖離が負の乖離の場合、前記中間部の昇温速度又は降温速度を下げるように制御する請求項１に記載の反応装置。
【請求項４】
前記温度制御部が実行した温度制御パターンを記憶する温度制御パターン記憶部をさらに備え、
前記温度制御部は、前記温度制御パターンに基づいて、前記中間部の昇温速度又は降温速度を制御する請求項２に記載の反応装置。
【請求項５】
前記特定箇所の変位速度ができる限り速くなるように前記温度制御パターンを補正する温度制御パターン補正部をさらに備える請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記温度制御パターン補正部は、機械学習の結果に基づき、前記温度制御パターンを補正する請求項５に記載の反応装置。
【請求項７】
前記反応装置が正常に動作できなくなる状況を回避する緊急時処理を実行する緊急時動作制御部をさらに備え、
前記温度制御部が前記中間部の昇温速度を制御しており、かつ、所定条件を満たす場合、前記緊急時動作制御部は、前記緊急時処理を実行する請求項１に記載の反応装置。
【請求項８】
前記所定条件を満たす場合は、前記反応容器の前記特定箇所の位置の時間変化が負に転じた場合である請求項７に記載の反応装置。
【請求項９】
前記所定条件を満たす場合は、前記望ましい変位速度と前記実際の変位速度との乖離が閾値を超えた場合である請求項７に記載の反応装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
粉粒体状の処理物に対して所定の雰囲気を与えることにより所望の製品を製造するための反応装置が存在する。例えば一般には、ロータリーキルンと称される反応装置は、中心軸周りに回転する中空の反応容器を加熱し、この反応容器に材料を転動させながら通過させることにより所望の製品を製造する。また例えばローラーハースキルンと称される反応装置は、トンネル型の反応容器に処理物やワークを通過させることにより所望の製品を製造する。またその他にも種々の反応装置が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１は、以下の反応装置について開示している。反応装置は、圧力反応容器となるスクリュフィーダ本体と、スクリュフィーダ本体内に触媒を導入する触媒供給部と、スクリュフィーダ本体内に低級炭化水素を導入する低級炭化水素供給部と、を有する。またこの反応装置は、生成したナノ炭素を搬送するスクリュと、スクリュによって搬送される触媒とナノ炭素を送出する固体送出部と、生成した水素をフィーダ本体外に送出する気体送出部と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－２９０６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような反応装置においては、反応容器の温度を変化させると、反応容器や搬送機構等が熱膨張もしくは熱収縮により変形し、反応装置の正常な動作を妨げるという課題がある。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態に係る反応装置は、供給部と送出部との間の中間部を含む筒状の反応容器と、前記中間部の温度を制御する温度制御部と、前記反応容器に処理物を供給する前記供給部と、前記反応容器から生成物を送出する前記送出部と、前記処理物を前記反応容器の前記供給部側から前記中間部を通過して前記反応容器の前記送出部側に搬送する搬送機構と、前記反応容器の一端側を固定した状態で支持する第１支持部と、前記反応容器の他端側を当該反応容器の軸方向に移動可能な状態で支持する第２支持部と、を備え、前記温度制御部は、前記反応容器の特定箇所の実際の変位速度が前記反応容器の前記特定箇所の望ましい変位速度に追従するように、前記中間部の温度が目標温度に到達するまで前記中間部の昇温速度又は降温速度を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、反応容器や搬送機構等が熱膨張もしくは熱収縮により変形しても、これに起因して正常に動作できなくなるのを防止することができる反応装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１にかかる反応装置の側面図である。
実施の形態１にかかる反応装置のブロック図である。
反応装置が実行する処理のフローチャートである。
実施の形態２にかかる反応装置の側面図である。
（ａ）反応容器１００の他端側Ａ２を、反応容器１００の長軸ＡＸ
１００
方向に移動可能な状態で支持する具体例１を表す図、（ｂ）反応容器１００の他端側Ａ２を、反応容器１００の長軸ＡＸ
１００
方向に移動可能な状態で支持する具体例２を表す図、（ｃ）反応容器１００の他端側Ａ２を、反応容器１００の長軸ＡＸ
１００
方向に移動可能な状態で支持する具体例３を表す図である。
反応容器１００を回転可能に支持する構成例である。
図５（ａ）中の矢印ＡＲ２方向から見た矢視図である。
反応容器１００の他端側Ａ２を、反応容器１００の長軸ＡＸ
１００
方向に加え、回転軸ＡＸ
Ｖ
（鉛直軸）を中心に回転可能な状態で支持する具体例４の概略図である。
二軸型の反応容器１００Ａの例である。
反応容器１００の他端側Ａ２を、反応容器１００の長軸ＡＸ
１００
方向に加え、回転軸ＡＸ
Ｖ
（鉛直軸）を中心に回転可能かつ短軸方向（図１０中矢印ＡＲ６参照）に移動可能な状態で支持する具体例５の概略図である。
（ａ）反応容器１００が捻れている状態を表す図、（ｂ）反応容器１００が傾いている状態を表す図、（ｃ）反応容器１００の捻れが抑制されている状態を表す図、（ｄ）反応容器１００の傾きが抑制されている状態を表す図である。
温度制御領域１１０の斜視図である。
加熱部Ｈ１～Ｈ４と温度制御部２０２との電気的な接続関係を表すブロック図である。
反応容器１００の変形パターン例である。
第１の課題（反応容器１００を降温制御（冷却制御）する際の課題）について説明するための図である。
（ａ）段階的な降温の一例、（ｂ）段階的な昇温の一例である。
参考例２の反応装置１０において反応容器１００の温度をある降温速度で目標温度まで降温制御（冷却制御）する場合の、降温の温度変化Ｃ１と反応容器１００の実際の温度変化Ｃ２との関係を表すグラフである。
参考例２の反応装置１０において段階的な降温を行う降温処理のフローチャート例である。
実施形態１の反応装置１０Ａの概略構成図である。
実施形態１にかかる反応装置１０Ａのブロック図である。
反応容器１００を降温制御（冷却制御）する場合の、点Ｅの望ましい変位速度Ｃ３と点Ｅの実際の変位速度Ｃ４との関係を表すグラフである。
反応装置１０Ａの動作例１のフローチャートである。
降温速度制御処理のフローチャートである。
反応装置１０Ａの動作例２のフローチャートである。
反応容器１００を昇温制御（加熱制御）する場合の、点Ｅの望ましい変位速度Ｖ１と点Ｅの実際の変位速度Ｖ２との関係を表すグラフである。
昇温速度制御処理のフローチャートである。
実施形態２にかかる反応装置１０Ｂのブロック図である。
緊急時処理例１のフローチャートである。
緊急時処理例２のフローチャートである。
緊急時動作例３のフローチャートである。
実施形態３にかかる反応装置１０Ｃのブロック図である。
記憶部２０７に記憶されている温度制御テーブルの一例である。
反応装置１０Ｃの動作例１のフローチャートである。
反応装置１０Ｃの動作例２のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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