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KR-20260061071-A - 플로우식 반응 장치의 제어 방법 및 제어 장치

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Abstract

원료가 되는 2종 이상의 화학 물질을 각각 연속적으로 공급하여 혼합 및 화학 반응을 진행시키는 복수의 반응장을 구비하고, 가동 반응장과 예비 반응장을 전환하는 것을 특징으로 하는 플로우식 반응 장치의 제어 방법으로서, 각 반응장에 각각 대응하여 부여된 우선도를 취득하는 것과, 상기 우선도에 따라 가동시킬 반응장을 결정하는 것을 포함하고, 상기 우선도는 각 반응장의 사용 실적 데이터에 기초하여 정해진다.

Inventors

  • 나카야마 요시키
  • 미키 유스케
  • 나가토미 신지
  • 코기 효
  • 미야자와 유즈루
  • 푸쿠다 켄지

Assignees

  • 타이요 닛폰 산소 가부시키가이샤

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240722
Priority Date
20230822

Claims (7)

  1. 원료가 되는 2종 이상의 화학 물질을 각각 연속적으로 공급하여 혼합 및 화학 반응을 진행시키는 복수의 반응장을 구비하고, 가동 반응장과 예비 반응장을 전환하는 것을 특징으로 하는 플로우식 반응 장치의 제어 방법으로서, 각 반응장에 각각 대응하여 부여된 우선도를 취득하는 것과, 상기 우선도에 따라 가동시킬 반응장을 결정하는 것을 포함하고, 상기 우선도는 각 반응장의 사용 실적 데이터에 기초하여 정해지는, 제어 방법.
  2. 제1항에 기재된 제어 방법으로서, 상기 사용 실적 데이터는 각 반응장의 누적 사용 시간 및 누적 사용 횟수 중 적어도 하나를 포함하는, 제어 방법.
  3. 제2항에 기재된 제어 방법으로서 추가로, 가동 중인 반응장의 가동 상황에 따라 상기 누적 사용 시간 및 누적 사용 횟수 중 적어도 하나를 갱신하고, 상기 우선도를 갱신하는 것을 포함하는, 제어 방법.
  4. 제1항에 기재된 제어 방법으로서, 상기 우선도는 추가로 각 반응장의 특성 데이터에도 기초하여 정해지는, 제어 방법.
  5. 제1항에 기재된 제어 방법으로서 추가로, 가동 중인 반응장에서 이상이 검지된 경우, 상기 이상이 검지된 반응장의 가동을 정지하고, 이상이 검지되지 않은 반응장의 우선도를 상향시키는 것을 포함하는, 제어 방법.
  6. 제1항에 기재된 제어 방법으로서 추가로, 상기 제어 방법을 실행하는 제어 프로그램이 서브 루틴 프로그램을 포함하는, 제어 방법.
  7. 제어부를 구비하고, 원료가 되는 2종 이상의 화학 물질을 각각 연속적으로 공급하여 혼합 및 화학 반응을 진행시키는 복수의 반응장을 포함하며, 가동 반응장과 예비 반응장을 전환하는 것을 특징으로 하는 플로우식 반응 장치를 제어하는 제어 장치로서, 상기 제어부는, 각 반응장에 각각 대응하여 부여된 우선도를 취득하고, 상기 우선도에 따라 가동시킬 반응장을 결정하는 제어 장치이며, 상기 우선도는 각 반응장의 사용 실적 데이터에 기초하여 정해지는, 제어 장치.

Description

플로우식 반응 장치의 제어 방법 및 제어 장치 관련 출원의 상호 참조 본 출원은 2023년 8월 22일에 일본국에 특허 출원된 일본 특허 출원 2023-135030의 우선권을 주장하는 것이며, 상기 출원의 개시 전체를 본원에 참조로 포함한다. 본 개시는 플로우식 반응 장치의 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다. 종래, 화학 물질을 제조하는 방법으로는 배치식이 일반적이었으나, 분자 확산에 이를 때까지 적극적인 교반(체류 소용돌이 확산)이 필요하게 되어, 화학 반응을 진행시키는 데 시간이 걸린다는 과제가 있었다. 또한, 생산량을 늘리는, 즉 반응 가마를 대형화할수록 화학 반응의 제어가 어려워진다는 과제도 있었다. 이러한 배경 속에서, 배치식과 비교하여 고수율화, 저비용화 및 높은 안전성을 특징으로 하는 제조 장치인 플로우식 반응 장치가 주목되고 있다. 또한, 플로우식 반응 장치는 반응장(reaction field)을 복수 탑재(넘버링 업)함으로써 스케일업 및 장치의 용장성을 용이하게 향상시킬 수 있다는 점을 이점으로 들 수 있다. 특허문헌 1에는 반응장인 마이크로 화학 칩을 복수 설치한 마이크로 화학 반응 시스템이 보고되어 있다. 이 시스템에서는 하나의 반응장이 이상 상태가 되었을 때, 그 반응장에 대한 원료 공급을 정지하고, 예비 반응장에 원료를 공급함으로써 단위 시간당 생산량을 변화시키지 않고 제조를 계속할 수 있다. [선행기술문헌] [특허문헌] (특허문헌 1) 일본 공개특허공보 2007-222849호 도 1A는 전환 패턴의 개념도이다. 도 1B는 전환 패턴의 개념도이다. 도 2는 본 개시의 실시형태에 따른 시스템의 구성을 도시한 도이다. 도 3은 본 개시의 실시형태에 따른 시스템에 포함되는 제어 장치의 구성을 도시한 도이다. 도 4는 본 개시의 실시형태에 따른 제어 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 5는 메인 프로그램의 플로우차트의 일례를 도시한 도이다. 도 6은 서브 루틴 프로그램의 플로우차트의 일례를 도시한 도이다. 도 7은 우선도에 관한 사용자 인터페이스의 일례이다. 도 8은 서브 루틴 프로그램이 참조하는 테이블의 일례를 도시한 도이다. 도 9는 사용 실적 데이터의 내용을 나타내는 일례이다. 도 10은 본 개시의 실시형태에 따른 시스템 상태의 일례를 도시한 도이다. 도 11은 본 개시의 실시형태에 따른 시스템 상태의 일례를 도시한 도이다. 도 12는 본 개시의 실시형태에 따른 시스템 상태의 일례를 도시한 도이다. 이하, 본 개시의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에서 동일하거나 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하였다. 본 실시형태의 설명에 있어서 동일하거나 상당하는 부분에 대해서는 설명을 적절히 생략하거나 간략화한다. 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 따른 시스템(1)의 구성을 설명한다. 시스템(1)은 플로우식 반응 장치(100)와 제어 장치(200)를 구비한다. 플로우식 반응 장치(100)와 제어 장치(200)는 네트워크 등을 통해 통신 가능하게 접속된다. 플로우식 반응 장치(100)는 원료가 되는 2종 이상의 화학 물질을 각각 연속적으로 공급하여 혼합 및 화학 반응을 진행시키는 복수의 반응장을 구비하고, 가동 반응장과 예비 반응장을 전환하는 것을 특징으로 한다. 제어 장치(200)는 예를 들어 범용 전자 기기 또는 전용 전자 기기 등의 컴퓨터이다. 제어 장치(200)는 네트워크를 통해 플로우식 반응 장치(100)와 통신 가능하다. 제어 장치(200)는 플로우식 반응 장치(100)에 관한 제어, 즉 플로우식 반응 장치(100)에 있어서의 가동 반응장과 예비 반응장의 전환 제어를 실행한다. 먼저, 본 실시형태의 개요에 대하여 설명하고, 상세에 대해서는 후술한다. 제어 장치(200)는 각 반응장에 각각 대응하여 부여된 우선도를 취득한다. 제어 장치(200)는 우선도에 따라 가동시킬 반응장을 결정한다. 여기서 우선도는 각 반응장의 사용 실적 데이터에 기초하여 정해진다. 이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 각 반응장의 사용 실적 데이터에 기초하여 정해지는 우선도에 따라 가동시킬 반응장이 결정된다. 따라서 각 반응장의 사용 실적 데이터를 고려하여 가동 반응장과 예비 반응장을 적절하게 전환할 수 있다는 점에서, 반응장을 구비하는 플로우식 반응 장치의 제어 기술이 개선된다. (플로우식 반응 장치(100)의 구성) 도 2에 나타낸 바와 같이, 플로우식 반응 장치(100)는 가스 봄베(101), 감압 밸브(102), 탱크(103), 송액용 펌프(104), 반응장(120), 반응장(130), 반응장(140), 반응장(150) 및 반응 후 유체 합류부(160)를 구비한다. 반응장(120), 반응장(130), 반응장(140) 및 반응장(150)은 본 명세서에서 각각 반응장 a, 반응장 b, 반응장 c, 반응장 d라고도 한다. 여기서는 플로우식 반응 장치(100)가 4개의 반응장을 구비하는 예를 나타내지만, 반응장의 수는 이에 한정되지 않는다. 반응장의 수는 4 미만일 수도 있고 5 이상일 수도 있다. 가스 봄베(101)는 제1 원료를 격납한다. 여기서 제1 원료는 가스이며, 이하 제1 원료가 가스인 것으로 하여 설명한다. 감압 밸브(102)는 가스 봄베(101) 내의 제1 원료를 임의의 압력 및 유량으로 반응장에 공급하는 밸브이다. 감압 밸브(102) 대신 오리피스·니들 밸브·벨로즈 밸브, 압력계와 자동 밸브를 조합한 압력 조정 시스템, 실린더 캐비닛 등을 사용할 수도 있다. 탱크(103)는 제2 원료를 격납한다. 여기서 제2 원료는 액체이며, 이하 제2 원료가 액체인 것으로 하여 설명한다. 송액용 펌프(104)는 탱크(103) 내의 제2 원료를 임의의 압력 및 유량으로 반응장에 공급하는 펌프이다. 송액용 펌프(104)는 예를 들어 다이어프램 펌프, 플런저 펌프, 피스톤 펌프와 같은 왕복동 펌프, 회전식 펌프 또는 비용적식 펌프일 수 있다. 반응장(120)(반응장 a)은 유량계(121), 유량계(122), 혼합부(123), 반응부(124) 및 차단 밸브(125)를 구비한다. 유량계(121)는 제1 원료의 유량을 제어할 수 있다. 유량계(121)는 가스 유량을 제어할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 질량 유량계(매스 플로우 컨트롤러, MFC)일 수 있다. 유량계(122)는 제2 원료의 유량을 제어할 수 있다. 유량계(122)는 액체 유량을 제어할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 유량 측정기(코리올리 유량계, 초음파식 유량계)와 유량 조절 밸브(니들 밸브, 벨로즈 밸브, 볼 밸브)를 조합한 구성일 수 있다. 혼합부(123)는 제1 원료와 제2 원료를 혼합하는 믹서이다. 혼합부(123)는 복수의 원료를 혼합할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 T자형 믹서, Y자형 믹서일 수 있다. 반응부(124)는 혼합부(123)에서 혼합된 원료를 반응시키는 리액터이다. 반응부(124)는 반응의 종류에 따라 직경 및 길이를 임의로 변경할 수 있다. 예를 들어 발열 반응의 경우에는 직경을 작게 함으로써 외부로의 방열을 촉진할 수 있다. 반응 시간이 극단적으로 짧은 반응계에서는 리액터의 길이를 짧게 하거나, 리액터를 생략하는 것도 가능하다. 차단 밸브(125)는 반응부(124)와 반응 후 유체 합류부(160)를 차단하는 밸브이다. 차단 밸브(125)는 유체를 차단할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 다이어프램 밸브, 벨로즈 밸브 등을 사용할 수 있다. 볼 밸브는 다이어프램 밸브 등에 비해 차단 성능은 낮지만, 고체가 생성되는 반응에서는 리크 방지를 위해 사용할 수 있다. 반응장(130)(반응장 b)은 유량계(131), 유량계(132), 혼합부(133), 반응부(134) 및 차단 밸브(135)를 구비한다. 유량계(131)는 제1 원료의 유량을 제어할 수 있다. 유량계(131)는 가스 유량을 제어할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 질량 유량계(매스 플로우 컨트롤러, MFC)일 수 있다. 유량계(132)는 제2 원료의 유량을 제어할 수 있다. 유량계(132)는 액체 유량을 제어할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 유량 측정기(코리올리 유량계, 초음파식 유량계)와 유량 조절 밸브(니들 밸브, 벨로즈 밸브, 볼 밸브)를 조합한 구성일 수 있다. 혼합부(133)는 제1 원료와 제2 원료를 혼합하는 믹서이다. 혼합부(133)는 복수의 원료를 혼합할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 T자형 믹서, Y자형 믹서일 수 있다. 반응부(134)는 혼합부(133)에서 혼합된 원료를 반응시키는 리액터이다. 반응부(134)는 반응의 종류에 따라 직경 및 길이를 임의로 변경할 수 있다. 예를 들어 발열 반응의 경우에는 직경을 작게 함으로써 외부로의 방열을 촉진할 수 있다. 반응 시간이 극단적으로 짧은 반응계에서는 리액터의 길이를 짧게 하거나, 리액터를 생략하는 것도 가능하다. 차단 밸브(135)는 반응부(134)와 반응 후 유체 합류부(160)를 차단하는 밸브이다. 차단 밸브(135)는 유체를 차단할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 다이어프램 밸브, 벨로즈 밸브 등을 사용할 수 있다. 볼 밸브 등은 다이어프램 밸브 등과 비교하여 차단 성능은 낮지만, 고체가 생성되는 반응 등에서는 누설을 방지하기 위하여 사용할 수 있다. 반응장(140)(반응장 c)은, 유량계(141), 유량계(142), 혼합부(143), 반응부(144) 및 차단 밸브(145)를 구비한다. 유량계(141)는 제1 원료의 유량을 제어할 수 있다. 유량계(141)는 가스 유량을 제어할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면 질량 유량계(매스 플로우 컨트롤러, MFC)일 수 있다. 유량계(142)는 제2 원료의 유량을 제어할 수 있다. 유량계(142)는 액체 유량을 제어할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면 유량 측정기(코리올리 유량계, 초음파식 유량계) 및 유량 조절 밸브(니들 밸브, 벨로즈 밸브, 볼 밸브)를 조합한 것일 수 있다. 혼합부(143)는 제1 원료와 제2 원료를 혼합하는 믹서이다. 혼합부(143)는 복수의 원료를 혼합할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면 T자형 믹서, Y자형 믹서일 수 있다. 반응부(144)는 믹서(143)로 혼합된 원료를 반응시키는 리액터이다