[发明专利]低温气体供给装置、载热体冷却装置及低温反应控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温气体供给装置、载热体冷却装置及低温反应控制装置。

本申请基于2011年10月11日在日本提出的特愿2011-223716号要求优先权，并在此援引其内容。

背景技术

在有机合成和结晶等化学反应过程中，要求在低温区下的精度高的温度控制。因此，如后述的专利文献所示，有时使用低温反应装置。在所述的低温反应装置中，使用在反应槽的外侧设置有能够使载热体流通的独立的槽（套管）的双层结构的容器，向该套管部供给温度被控制为低温的载热体，从而将反应槽内部的反应液冷却调整为规定的温度。

向反应槽供给的载热体，在换热器中与低于热载体的凝固点的温度的低温液化气体（如液化氮）等进行热交换，从而以冷却至规定的温度以下的方式温度受控后，被供给到反应槽的套管中。

在这种冷却装置中，需要防止换热器内的载热体的冻结。即，这是因为当换热器内的载热体冻结时，会闭塞流道，因此具有载热体循环无法进行的情况。另外，当由于载热体冻结而流道闭塞时，换热器的压力损失变大，从而在设计方面需要技术要求苛刻的泵，并且增加泵的热侵入，因此增加冷却用低温液化气体的使用量。

以往，为了防止载热体冻结的进行，必须将热载体的冷却温度设定为足够高于载热体凝固点的温度。即，无法充分发挥载热体本应所具有的低温特性。

已公开有若干个用于避免如上述的载热体冻结的技术。例如，专利文献1通过设置根据换热器的载热体出入口部的载热体的差压或者换热器的低温液化气体出口部的蒸发气体温度来阻断低温气体的供给的机构而实现。另外，专利文献2通过检测换热器传热面的温度以控制低温液化气体供给量而实现。

根据上述专利文献中公开的技术，虽然能够防止因低温液化气体的过多供给引起的换热器内部的载热体凝固的进行，但会产生程度不轻的载热体的凝固。

另一方面，作为进一步确实地抑制换热器内部的载热体凝固的方法，可以考虑调整向换热器供给的低温液化气体的温度的方法，具体来讲将低温液化气体在升温的状态下向换热器供给的方法。

在使低温液化气体升温的一个方法为将低温液化气体和与其相比温度高的气体例如同一种类的常温气体混合的方法。然而，当使用简单的混合器时，具有混合后的低温气体中产生温度不稳定和脉动的问题。例如，由于液化氮与常温氮气之间的温度差较大，并且液化氮以较少的流量具有较大的低温热量，因此具有难以控制微小流量，并且产生因混合后的低温氮气的流量的脉动或混合不良引起的温度不稳定的问题。为了解决上述问题，需要例如在专利文献3中所公开的效率优良或较大的混合器，并且引起设备的成本提高。

专利文献1：特开平11-037623号公报

专利文献2：特开2009-287822号公报

专利文献3：特开平09-287883号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，提供一种低温气体供给装置、载热体冷却装置及低温反应控制装置，所述低温气体供给装置能够供给被准确地且稳定地控制的低温气体制冷剂，所述载热体冷却装置导入该低温气体制冷剂，并能排出通过与该低温气体制冷剂之间的热交换，被准确地且稳定地控制且不凝固的载热体，所述低温反应控制装置能够利用该载热体，在宽范围的温度区下实现稳定的控制。

本发明为了解决上述问题，采用以下的技术方案。

（1）一种低温气体供给装置，具备：

第一换热器，通过导入混合有低温液化气体气化后的气化气体及与所述低温液化气体相比温度高的气体的混合气体和所述低温液化气体，且使所述混合气体和所述低温液化气体彼此进行热交换，从而将所述混合气体作为低温气体制冷剂排出，并且将所述低温液化气体作为所述气化气体排出；

混合机构，混合所述气体和从所述第一换热器排出的所述气化气体，并且作为所述混合气体排出；和

第一控制机构，基于对所述低温气体制冷剂检测出的温度与所述低温气体制冷剂的目标温度间的差异，调整导入到所述混合机构的所述气体及所述气化气体各自的量，从而将所述低温气体制冷剂的温度控制为所述目标温度。

（2）一种低温气体供给装置，具备：

第一换热器，通过导入低温液化气体及与所述低温液化气体相比温度高的气体，且使所述低温液化气体和所述气体彼此进行热交换，从而分别作为所述低温液化气体气化后的气化气体及热交换后气体排出，其中，所述热交换后气体为热交换后的所述气体；

混合机构，混合从所述第一换热器排出的所述热交换后气体和所述气化气体，并且作为低温气体制冷剂排出；和