JP2019100983A - Simulation device, photoreaction device, method of controlling simulation device, program, and method of producing photoreaction products - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は反応容器内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して進行させる光反応の反応速度を示す指標値を算出するシミュレーション装置に関する。 The present invention relates to a simulation apparatus that calculates an index value indicating the reaction rate of a photoreaction that is caused to project light onto the photoreaction material and is caused to flow while flowing the photoreaction material in the reaction vessel.
光反応による生成物質を得るプロセスにおいて、光照射装置（光源）は重要なポイントである。一般的な光反応装置では槽型の撹拌装置内に光照射装置を内在していることが多い。光照射装置は反応物の反応促進に深く関係する。そのため、光照射装置の選定、形状、設置箇所等の条件の最適化は重要である。 A light irradiator (light source) is an important point in the process of obtaining a product by photoreaction. In a general light reaction apparatus, a light irradiation apparatus is often included in a tank-type stirring apparatus. The light irradiation device is closely related to the reaction promotion of the reactant. Therefore, it is important to optimize the conditions such as the selection and shape of the light irradiation device and the installation location.
通常、光照射装置の好ましい条件を決めるには、実験による評価手法が用いられる。例えば、小型および中型の光反応装置の試作機を作成し、経時的に反応量を測定する。次に、反応量から反応速度を算出し、光照射装置の条件を決める。しかし、この評価手法は時間とコストとがかかる。 Usually, an experimental evaluation method is used to determine the preferable conditions of the light irradiation apparatus. For example, prototypes of small and medium-sized light reaction devices are prepared, and the reaction amount is measured over time. Next, the reaction rate is calculated from the reaction amount, and the conditions of the light irradiation apparatus are determined. However, this evaluation method is time-consuming and costly.
また、近年では、反応装置の設計において、コンピュータによる流体解析技術が用いられている。例えば、撹拌装置の撹拌性能を評価し、反応装置における撹拌装置の選定を行う方法が知られている。特許文献１には撹拌装置内の流体の流体解析を行い、該解析から求められた速度データに応じて重合反応の進行度を予測する流体解析方法が開示されている。 In recent years, computer-based fluid analysis technology has been used in reactor design. For example, there is known a method of evaluating the stirring performance of a stirring device and selecting the stirring device in a reactor. Patent Document 1 discloses a fluid analysis method of conducting fluid analysis of fluid in a stirring apparatus and predicting the progress of polymerization reaction according to velocity data obtained from the analysis.
しかしながら、上述のような従来技術は光反応を前提とした技術ではないため、光反応の反応速度を予測できない。このため、上述の従来技術を用いても光反応の反応装置における光源の最適な位置を決めることはできない。また、既存の反応装置には、複数の光源を備えているものもあるが、上記のように従来技術では光反応の反応速度を予測できないため、光反応の進行への寄与度が低い光源を特定できなかった。つまり、既存の反応装置については、使用する光源を最適化することが困難であった。 However, since the prior art as described above is not a technique based on light reaction, the reaction rate of light reaction can not be predicted. For this reason, it is not possible to determine the optimum position of the light source in the photoreaction reactor even using the above-mentioned prior art. In addition, some existing reactors are equipped with a plurality of light sources, but as described above, since the reaction speed of the photoreaction can not be predicted by the prior art, a light source with a low degree of contribution to the progress of the photoreaction It could not be identified. In other words, for existing reactors, it was difficult to optimize the light source used.
本発明の一態様は、光反応を行う反応装置における光源の配置の最適化、または光反応を行う反応装置において使用する光源の最適化を可能にするシミュレーション装置等を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a simulation device or the like that enables optimization of the arrangement of light sources in a reaction device that performs photoreaction, or optimization of a light source used in a reaction device that performs photoreactions. .
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るシミュレーション装置は、反応容器内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して進行させる光反応の反応速度を示す指標値を算出するシミュレーション装置であって、上記光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する流動予想部と、上記予想に基づき、上記反応容器内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する上記仮想粒子の数を、当該単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する指標算出部と、を備えている。 In order to solve the above-mentioned subject, the simulation device concerning one mode of the present invention is an index which shows the reaction rate of the photoreaction which light-projects and advances on the photoreaction substance while making the photoreaction substance flow in the reaction vessel. A simulation device for calculating a value, wherein the light reactive substance is regarded as virtual particles, and a flow prediction unit which predicts the position of the virtual particles in flow per unit time, and, based on the prediction, in the reaction container And an index calculation unit configured to calculate, for each of the plurality of defined unit areas, the number of virtual particles passing the unit area in unit time as an index value indicating the photoreaction speed in the unit area.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るシミュレーション装置の制御方法は、反応容器内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して進行させる光反応の反応速度を示す指標値を算出するシミュレーション装置の制御方法であって、上記光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する流動予想ステップと、上記予想に基づき、上記反応容器内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する上記仮想粒子の数を、当該単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する指標算出ステップと、を含む。 In order to solve the above-mentioned subject, the control method of the simulation device concerning one mode of the present invention is the reaction rate of the photoreaction which makes a light reaction substance flood and advances while making the photoreaction substance flow in the reaction vessel. A control method of a simulation apparatus for calculating an index value indicating a flow rate, wherein the light reactive substance is regarded as virtual particles, and a flow prediction step of predicting the position of the virtual particles in flow per unit time, and An index calculating step of calculating, for each of a plurality of unit areas defined in the reaction vessel, the number of virtual particles passing through the unit area in unit time as an index value indicating the photoreaction speed in the unit area; ,including.
本発明の一態様によれば、光反応を行う反応容器内における光源の配置の最適化、または光反応を行う反応容器内において使用する光源の最適化ができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is possible to optimize the arrangement of light sources in a reaction vessel in which photoreaction is performed, or to optimize the light source used in a reaction vessel in which photoreactions are performed.
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１から図６を参照して詳細に説明する。
Embodiment 1
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
（シミュレーション装置１の概要）
本実施形態に係るシミュレーション装置１は、光反応装置２の撹拌槽（反応容器）２１内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して進行させる光反応の反応速度を示す指標値を算出するシミュレーション装置である。
(Outline of simulation apparatus 1)
The simulation apparatus 1 according to the present embodiment is an index indicating the reaction rate of the photoreaction to be caused to project light onto the photoreaction substance while flowing the photoreaction substance in the stirring tank (reaction vessel) 21 of the light reaction apparatus 2. It is a simulation device which calculates a value.
シミュレーション装置１は、光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する。また、シミュレーション装置１は、仮想粒子の単位時間毎の位置の予想に基づき、撹拌槽２１内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、単位時間に通過する仮想粒子の数を算出する。詳細については後述するが、仮想粒子の数と光反応速度とには相関関係がある。そのため、該仮想粒子の数は光反応速度を示す指標値とすることができる。 The simulation apparatus 1 regards the photoreactive substance as virtual particles, and predicts the position of the virtual particles in the flow per unit time. In addition, the simulation apparatus 1 calculates the number of virtual particles passing in unit time for each of a plurality of unit regions defined in the stirring tank 21 based on the prediction of the position of the virtual particles per unit time. Although the details will be described later, there is a correlation between the number of virtual particles and the photoreaction speed. Therefore, the number of virtual particles can be an index value indicating the photoreaction speed.
よって、該指標値から撹拌槽２１内において速い反応速度を示す単位領域が分かる。そのため、速い反応速度を示す単位領域に光を照射することによって効率的に光反応を促進することができる。したがって、ユーザは指標値を参照して、光反応装置２における光源の位置を設計することができる。また逆に、指標値から撹拌槽２１内において反応速度が遅い単位領域も分かる。したがって、ユーザは、指標値を参照して、光反応装置２において光反応の促進に対する寄与度の低い光源を特定することもできる。本実施形態においては、既存の複数の光源から光反応に不要である光源を特定する例を説明する。 Therefore, the unit area which shows a quick reaction rate in the stirring tank 21 is known from this index value. Therefore, the light reaction can be efficiently promoted by irradiating light to a unit area exhibiting a fast reaction rate. Therefore, the user can design the position of the light source in the light reaction device 2 with reference to the index value. Also, conversely, the unit area in which the reaction speed is slow in the stirring tank 21 can also be known from the index value. Therefore, the user can also specify a light source with a low contribution to the promotion of the light response in the light reaction device 2 with reference to the index value. In the present embodiment, an example will be described in which a plurality of existing light sources is used to specify a light source which is unnecessary for the light response.
（光反応装置２の構成）
はじめに、シミュレーション装置１がシミュレーションする光反応を行う光反応装置２の構成について説明する。図２は、光反応装置２の構成を示す図である。図２に示すように光反応装置２は、撹拌槽２１、撹拌翼２２、撹拌軸２３および光照射装置２５を備えている。
(Configuration of photoreaction device 2)
First, the configuration of the photoreaction device 2 that performs the photoreaction simulated by the simulation device 1 will be described. FIG. 2 is a view showing the configuration of the photoreaction device 2. As shown in FIG. 2, the light reaction device 2 includes a stirring vessel 21, a stirring blade 22, a stirring shaft 23 and a light irradiation device 25.
本実施形態では、光反応装置２が、塩化ビニル（‐(CH2‐CHCl) m‐：PVC）と塩素（Cl２）とを反応させて塩素化塩化ビニル（‐(CHCl‐CHCl)m‐：CPVC）を生成する例について説明する。なお、光反応装置２は、塩素化塩化ビニルだけではなく、塩素化塩化ビニルに類する化合物、例えば塩素化塩化ビニルの基本骨格構造を有し、塩素化塩化ビニルの一部の官能基が他の置換基と置換されたものや、共重合体等についても同様に生成可能である。 In this embodiment, the photoreactor 2 reacts vinyl chloride (-(CH 2 -CHCl) m-: PVC) with chlorine (Cl 2 ) to form chlorinated vinyl chloride (-(CHCl-CHCl) m- An example of generating CPVC will be described. The photoreactor 2 has a basic skeleton structure of not only chlorinated vinyl chloride but also compounds similar to chlorinated vinyl chloride, such as chlorinated vinyl chloride, and some functional groups of chlorinated vinyl chloride are other It is possible to produce similarly for those substituted with a substituent, copolymers and the like.
また、光反応装置２が行う光反応は塩素化塩化ビニルを生成物とする光反応に限定されず、流体（液体、気体）の光反応であればよい。液体としては例えば水等が挙げられる。また、気体としては、例えば窒素、空気等が挙げられる。光反応としては、例えば、ベンゼンヘキサクロリド、アクリル系ポリマー等を生成する光反応にも適用することができる。また、反応に用いる光の種類も特に限定されない。また、光反応装置２が行う光反応が固体原料と原料ガスとを光反応させるものであってもよい。 Moreover, the photoreaction which the photoreaction device 2 performs is not limited to the photoreaction which makes chlorinated vinyl chloride a product, What is necessary is just the photoreaction of a fluid (liquid, gas). Examples of the liquid include water and the like. Moreover, as gas, nitrogen, air, etc. are mentioned, for example. As a photoreaction, it is applicable also to the photoreaction which produces benzene hexa chloride, an acrylic polymer, etc., for example. Further, the type of light used for the reaction is not particularly limited. Moreover, the photoreaction which the photoreaction device 2 performs may photoreact a solid raw material and source gas.
また、塩素の供給手段は特に限定されない。例えば、光反応装置２が塩素供給管を備えていてもよい。塩素供給管は、撹拌槽２１に塩素を供給する管であり、例えば塩素供給管の先端部分（塩素を放出する部分）が光反応装置２内の流体に浸漬するように配置されるものであってもよい。この場合、塩素供給管によって光反応装置２内の流体の流動状態が変わるので、後述のように、塩素供給管の位置および大きさを考慮してシミュレーションを行う。なお、塩素供給管に限られず、光反応装置２内に流体の流動状態に影響を与える物が存在する場合には、その物を考慮してシミュレーションを行うことが望ましい。 Also, the means for supplying chlorine is not particularly limited. For example, the light reaction device 2 may include a chlorine supply pipe. The chlorine supply pipe is a pipe that supplies chlorine to the stirring tank 21, and for example, the tip portion of the chlorine supply pipe (a part that discharges chlorine) is disposed so as to be immersed in the fluid in the photoreactor 2 May be In this case, since the flow state of the fluid in the light reaction device 2 changes depending on the chlorine supply pipe, simulation is performed in consideration of the position and size of the chlorine supply pipe as described later. In addition, when the thing which affects the flow state of the fluid not only in a chlorine supply pipe but in the photoreaction device 2 exists, it is desirable to perform simulation in consideration of the thing.
（撹拌槽２１、撹拌翼２２、撹拌軸２３）
撹拌槽２１には、光反応物質（PVC）を含む流体が充填される。光反応は撹拌槽２１にて行われる。撹拌翼２２は撹拌槽２１に充填された流体を撹拌する。本実施形態では撹拌翼２２がプロペラ形状に形成されている例を示している。なお、撹拌翼２２は、流体を撹拌できるものであればよく、その形状や種類は特に限定されない。また、複数の撹拌翼２２を設けてもよい。撹拌軸２３は撹拌翼２２と接続しており、撹拌軸２３が回転することによって撹拌翼２２も回転する。また、光反応装置２は撹拌槽２１内の流体の流れを乱し、流体の混合を助長させる邪魔板を備えていてもよい。
(Stirring tank 21, stirring blade 22, stirring shaft 23)
The stirring tank 21 is filled with a fluid containing a photoreactant (PVC). The photoreaction is carried out in a stirring tank 21. The stirring blade 22 stirs the fluid filled in the stirring tank 21. In the present embodiment, an example in which the stirring blade 22 is formed in a propeller shape is shown. The shape of the stirring blade 22 is not particularly limited as long as it can stir the fluid. Further, a plurality of stirring blades 22 may be provided. The stirring shaft 23 is connected to the stirring blade 22, and the stirring blade 22 also rotates as the stirring shaft 23 rotates. Further, the light reaction device 2 may be provided with a baffle which disturbs the flow of the fluid in the stirring tank 21 and promotes the mixing of the fluid.
（光照射装置２５）
光照射装置２５は、撹拌槽２１内の光反応物質に投光して光反応を進行させる。図２に示すように、光照射装置２５はＬＥＤ保護容器２５１およびＬＥＤ光源装置２５２を備えている。ＬＥＤ保護容器２５１はＬＥＤ光源装置２５２を保護する。ＬＥＤ保護容器２５１は透光性の材質から成り、円筒状に形成された筒状の容器である。ＬＥＤ保護容器２５１の内部にはＬＥＤ光源装置２５２が設置されている。
(Light irradiation device 25)
The light irradiation device 25 projects light onto the photoreactive substance in the stirring tank 21 to advance the photoreaction. As shown in FIG. 2, the light irradiation device 25 includes an LED protective container 251 and an LED light source device 252. The LED protective case 251 protects the LED light source device 252. The LED protective container 251 is made of a translucent material, and is a cylindrical container formed in a cylindrical shape. An LED light source device 252 is installed inside the LED protective container 251.
ＬＥＤ光源装置２５２は、例えば図３に示すような構成であってもよい。図３は、ＬＥＤ光源装置２５２の構成を説明する図である。図３の（ａ）には、ＬＥＤ光源装置２５２の側面図を示している。また、図３の（ｃ）には、ＬＥＤ光源装置２５２を上方から見たときの投光範囲を示している。 The LED light source device 252 may have a configuration as shown in FIG. 3, for example. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the LED light source device 252. As shown in FIG. FIG. 3A shows a side view of the LED light source device 252. Further, (c) of FIG. 3 shows a projection range when the LED light source device 252 is viewed from above.
図３の（ａ）および（ｃ）に示すように、ＬＥＤ光源装置２５２は、円筒状の基板２５２２の周囲に９０°の間隔にて４方向にＬＥＤ素子ユニット２５２１を配置した構成である。なお、ＬＥＤ素子ユニット２５２１を何方向に配置するか、およびＬＥＤ素子ユニット２５２１の間隔は特に限定されない。また、ＬＥＤ素子ユニット２５２１は、円筒形状の基板２５２２の高さ方向に複数段（図示の例では４段）配置している。例えば、各ＬＥＤ素子ユニット２５２１は、基板２５２２の高さ方向に所定の間隔（例えば、３ｍｍ間隔）にて配置してもよい。 As shown in (a) and (c) of FIG. 3, the LED light source device 252 has a configuration in which the LED element units 2521 are arranged in four directions at intervals of 90 ° around the cylindrical substrate 2522. The direction in which the LED element units 2521 are arranged and the distance between the LED element units 2521 are not particularly limited. Further, the LED element units 2521 are arranged in a plurality of stages (four stages in the illustrated example) in the height direction of the cylindrical substrate 2522. For example, the LED element units 2521 may be arranged at predetermined intervals (for example, intervals of 3 mm) in the height direction of the substrate 2522.
図３の（ｂ）には、ＬＥＤ光源装置２５２が備えるＬＥＤ素子ユニット２５２１の構成を示している。図示のように、ＬＥＤ素子ユニット２５２１は、発光素子である複数のＬＥＤ素子２５２１１を一列に備えている。 FIG. 3B shows the configuration of the LED element unit 2521 provided in the LED light source device 252. As illustrated, the LED element unit 2521 includes a plurality of LED elements 25211 which are light emitting elements in a row.
なお、光照射装置２５に含まれるＬＥＤ素子ユニット２５２１の数および配置は任意であり、特に限定されない。また、ＬＥＤ以外の発光素子を用いてもよい。例えば、水銀灯、有機ＥＬ（Electro Luminescence）の発光素子などを適用することもできる。 The number and arrangement of the LED element units 2521 included in the light irradiation device 25 are arbitrary and not particularly limited. In addition, light emitting elements other than LEDs may be used. For example, a mercury lamp, a light emitting element of organic EL (Electro Luminescence), or the like can be applied.
（シミュレーション装置１の構成）
次に、シミュレーション装置１の構成について説明する。図１は、シミュレーション装置１の要部構成を示すブロック図である。図１に示すように、シミュレーション装置１は、操作部１１、出力部１２および制御部１３を備えている。
(Configuration of simulation apparatus 1)
Next, the configuration of the simulation apparatus 1 will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the simulation apparatus 1. As shown in FIG. 1, the simulation apparatus 1 includes an operation unit 11, an output unit 12, and a control unit 13.
（操作部１１、出力部１２）
操作部１１は、ユーザからの操作を受け付ける。操作部１１はユーザ操作により入力された設定（値）等を流体解析部１３１に送信する。例えば、操作部１１は、シミュレーション装置１がシミュレーションを行う計算領域に関する設定の操作を受け付ける。例えば、ユーザは、撹拌槽２１の形状およびサイズの他、撹拌翼２２、撹拌軸２３、光照射装置２５、塩素供給管および邪魔板等の撹拌槽２１の内部に配置された各種構造体の形状、サイズ、および位置を操作部１１から設定する。
(Operation unit 11, output unit 12)
The operation unit 11 receives an operation from a user. The operation unit 11 transmits the setting (value) or the like input by the user operation to the fluid analysis unit 131. For example, the operation unit 11 receives an operation of setting regarding a calculation area in which the simulation apparatus 1 performs a simulation. For example, in addition to the shape and size of the agitating tank 21, the user is not limited to the shapes of various structures disposed inside the agitating tank 21 such as the agitating blades 22, the agitating shaft 23, the light irradiation device 25, the chlorine supply pipe and the baffle plate. , Size, and position from the operation unit 11.
また、操作部１１は境界条件の設定を受け付ける。例えば、撹拌槽２１の上部の流体表面をすべり壁境界とし、撹拌槽２１の側壁、撹拌翼２２の表面壁、撹拌軸２３の表面壁等をすべりなし壁境界としてもよい。ここで、すべり壁境界とは物質間の界面で摩擦を考慮しないことを意味する。また、すべりなし壁境界とは物質間の界面で摩擦を考慮することを意味している。 Further, the operation unit 11 receives the setting of the boundary condition. For example, the fluid surface in the upper part of the stirring tank 21 may be a sliding wall boundary, and the side wall of the stirring tank 21, the surface wall of the stirring blade 22, the surface wall of the stirring shaft 23 or the like may be a non-slip wall boundary. Here, the sliding wall boundary means that friction is not considered at the interface between materials. Also, the non-slip wall boundary means to consider friction at the interface between materials.
また、操作部１１は流体解析における計算に必要な流体の物性値、撹拌軸２３の回転数の設定を受け付ける。ここでいう流体の物性値は密度や粘度などである。 In addition, the operation unit 11 receives the setting of the physical property value of the fluid necessary for the calculation in the fluid analysis and the rotation speed of the stirring shaft 23. The physical property values of the fluid referred to here are density, viscosity and the like.
出力部１２は、シミュレーション装置１のシミュレーション結果などを出力する。例えば、出力部１２はシミュレーション結果を示す画像を表示する表示装置等であってもよい。 The output unit 12 outputs a simulation result of the simulation apparatus 1 and the like. For example, the output unit 12 may be a display device or the like that displays an image indicating a simulation result.
（制御部１３）
制御部１３は、シミュレーション装置１の各部を統括して制御するものである。制御部１３は、流体解析部１３１、流動予想部１３２、仮想粒子数算出部（指標算出部）１３３、仮想粒子数補正部（補正部）１３４および不要光源特定部（運転条件決定部）１３５を備えている。
(Control unit 13)
The control unit 13 integrally controls each part of the simulation apparatus 1. The control unit 13 includes a fluid analysis unit 131, a flow prediction unit 132, a virtual particle number calculation unit (index calculation unit) 133, a virtual particle number correction unit (correction unit) 134, and an unnecessary light source specification unit (operating condition determination unit) 135. Have.
（流体解析部１３１）
流体解析部１３１は受信した光反応装置２の構造体の設定および撹拌槽２１に充填される流体の設定に応じて、シミュレーションを行う計算領域である仮想空間を直方体の微小要素に分割する。また、流体の物性値を、各微小要素に設定する。
(Fluid analysis unit 131)
The fluid analysis unit 131 divides the virtual space, which is a calculation area to be simulated, into minute elements of a rectangular parallelepiped according to the setting of the structure of the light reaction device 2 and the setting of the fluid to be filled in the stirring tank 21. In addition, the physical property value of the fluid is set to each minute element.
そして、流体解析部１３１は、微小要素毎の流動状態を算出する。流動状態の算出には、例えば流体解析ソフトウェアであるＲＦＬＯＷ（株式会社アールフロー）等を用いた定常計算を適用することができる。ここでいう定常計算とは、撹拌翼２２、撹拌軸２３等の回転体は回転させずに、ある時点の流動状態の算出値とその直前の時点における流動状態の算出値との誤差が規定値に収まるまで流動状態の計算を繰り返すというものである。また、ここでいう流体の流動状態とは、流体のパラメータ（以下、流体パラメータと呼ぶ）である流体速度、圧力等である。流体解析部１３１は流体パラメータを流動予想部１３２に送信する。 Then, the fluid analysis unit 131 calculates the flow state for each minute element. For calculation of the flow state, steady-state calculation using, for example, RFLOW (R Flow, Inc.) or the like that is fluid analysis software can be applied. The steady-state calculation here means that the difference between the calculated value of the fluid state at a certain point in time and the calculated value of the fluid state at the point just before that does not rotate the rotating bodies such as the stirring blades 22 and the stirring shaft 23 etc. The calculation of the fluid state is repeated until it falls within. Further, the fluid flow state referred to herein is fluid velocity, pressure or the like which is a parameter of the fluid (hereinafter referred to as a fluid parameter). The fluid analysis unit 131 transmits fluid parameters to the flow prediction unit 132.
（流動予想部１３２）
流動予想部１３２は、光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する。詳細には、流動予想部１３２は流体解析部１３１から受信した流体パラメータである流体速度、圧力等（各微小要素内の流体速度、圧力等）に応じて、該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する。例えば、流動予想部１３２は仮想粒子を質量０、粒子径０の値とし、撹拌槽２１に充填された流体に配置する。
(Flow forecasting unit 132)
The flow prediction unit 132 regards the photoreactive substance as virtual particles, and predicts the position of the virtual particles in the flow per unit time. In detail, the flow prediction unit 132 determines the position of the virtual particle per unit time according to the fluid speed, pressure, etc. (fluid speed, pressure etc. in each microelement) which are fluid parameters received from the fluid analysis unit 131 Anticipate. For example, the flow prediction unit 132 sets virtual particles to a mass of 0 and a particle diameter of 0, and arranges them in the fluid filled in the stirring tank 21.
また、流動予想部１３２は、撹拌軸２３が所定の回数（例えば、３０回）回転するまでの期間における仮想粒子の動きを予想する。この予測には、例えば流体解析ソフトウェアを利用してもよい。具体的には、流動予想部１３２は、流体解析部１３１から受信した流体パラメータに基づき、流体の流れに沿って仮想粒子を移動させ、単位時間ごとの仮想粒子の位置を非定常計算にて予想する。非定常計算とは、撹拌軸２３および撹拌翼２２の回転を伴う、一定時間における仮想粒子の流動状態を計算するというものである。流動予想部１３２は予想した単位時間毎の位置を仮想粒子数算出部１３３に送信する。なお、流動予想部１３２は仮想粒子が均一になるまで混合した後、規定の時間の間の仮想粒子の流動を計算してもよい。 Further, the flow prediction unit 132 predicts the movement of virtual particles in a period until the stirring shaft 23 rotates a predetermined number of times (for example, 30 times). For this prediction, for example, fluid analysis software may be used. Specifically, the flow prediction unit 132 moves virtual particles along the flow of the fluid based on the fluid parameters received from the fluid analysis unit 131, and predicts the positions of the virtual particles for each unit time by unsteady calculation Do. The non-stationary calculation is to calculate the flow state of virtual particles in a fixed time with the rotation of the stirring shaft 23 and the stirring blade 22. The flow prediction unit 132 transmits the predicted position for each unit time to the virtual particle number calculation unit 133. The flow prediction unit 132 may calculate the flow of virtual particles during a specified time after mixing until the virtual particles become uniform.
図４は、流動予想部１３２が予想した流体の流れの一例を示す図である。図４においては、撹拌軸２３および１つの光照射装置２５を備えている撹拌槽２１における、流体の流れの予想結果を示している。図４における各矢印が、流体の流れの方向および速さを示している。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）にて丸で囲んだ領域の拡大図である。この予想結果から、撹拌軸２３を中心とした渦状の流動が生じること、渦の中心に近いほど流速が速いこと、光照射装置２５の周囲では流速が低下すると共に、光照射装置２５を巻き込むような流れが生じること等が分かる。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the flow of fluid predicted by the flow prediction unit 132. In FIG. 4, the predicted result of the fluid flow in the stirring tank 21 provided with the stirring shaft 23 and one light irradiation apparatus 25 is shown. Arrows in FIG. 4 indicate the direction and speed of fluid flow. (B) of FIG. 4 is an enlarged view of the circled area in (a) of FIG. From this predicted result, a vortex flow around the stirring shaft 23 is generated, the flow velocity is higher as it is closer to the center of the vortex, the flow velocity is reduced around the light irradiation device 25, and the light irradiation device 25 is involved. It can be seen that the
（仮想粒子数算出部１３３）
仮想粒子数算出部１３３は、流動予想部１３２の仮想粒子の単位時間毎の位置の予測に基づき、撹拌槽２１内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する仮想粒子の数を、単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する。例えば、仮想粒子数算出部１３３は、単位時間における撹拌槽２１の単位領域（光照射装置２５の周辺領域等）を通過する仮想粒子の総数（仮想粒子頻度）を算出する。そして、仮想粒子数算出部１３３は、算出した仮想粒子頻度を仮想粒子数補正部１３４に送信する。
(Virtual particle number calculation unit 133)
The virtual particle number calculation unit 133 passes the unit area in unit time for each of a plurality of unit areas defined in the stirring tank 21 based on the prediction of the position of the virtual particle in unit time of the flow prediction unit 132. The number of virtual particles is calculated as an index value indicating the photoreaction speed in a unit area. For example, the virtual particle number calculation unit 133 calculates the total number (virtual particle frequency) of virtual particles passing through a unit area (such as the peripheral area of the light irradiation device 25) of the stirring tank 21 in unit time. Then, the virtual particle number calculation unit 133 transmits the calculated virtual particle frequency to the virtual particle number correction unit 134.
仮想粒子頻度を算出する単位領域について図５を用いて説明する。図５は、仮想粒子頻度を算出する対象となる単位領域の設定例を示す図である。図５の（ａ）は光照射装置２５の照射領域を示し、図５の（ｂ）は、単位領域の設定例を示している。図５では、仮想粒子をＰで示している。図５の（ｂ）に示すように、単位領域は、光照射装置２５の表面からの距離が所定範囲である近接領域（実線）を、光照射装置２５の位置を中心として放射状に等間隔（本例では４５°間隔）で区切った領域である。つまり、図示の例では、実線と破線とで囲まれる８つの領域がそれぞれ単位領域である。なお、同図では、各破線の延伸方向を、光照射装置２５の中心から撹拌軸２３（図示せず）に向かう方向を０°として示している。また、図示していないが、単位領域は、同図の奥行き方向にも延在している。 A unit area for calculating the virtual particle frequency will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a setting example of a unit area which is a target for calculating the virtual particle frequency. (A) of FIG. 5 shows the irradiation area | region of the light irradiation apparatus 25, (b) of FIG. 5 has shown the example of a setting of a unit area | region. In FIG. 5, virtual particles are indicated by P. As shown in (b) of FIG. 5, in the unit areas, an adjacent area (solid line) whose distance from the surface of the light irradiation device 25 is within a predetermined range is equally spaced radially about the position of the light irradiation device 25 ( In this example, it is an area divided by 45 °). That is, in the illustrated example, eight regions surrounded by a solid line and a broken line are unit regions. In the drawing, the direction of extension of the broken lines is shown with the direction from the center of the light irradiation device 25 toward the stirring shaft 23 (not shown) as 0 °. Further, although not shown, the unit area also extends in the depth direction in the figure.
単位領域は、光照射装置２５の備える複数のＬＥＤ素子ユニット２５２１について、その投光範囲に対応するように設定することが好ましい。例えば、光照射装置２５が４方向にＬＥＤ素子ユニット２５２１を備えている場合に、図５の（ｂ）のような８方向の単位領域を設定する場合を考える。この場合、単位領域は、各方向のＬＥＤ素子ユニット２５２１の投光範囲が２つの単位領域でカバーされるように設定することが好ましい。 The unit area is preferably set to correspond to the light projection range of the plurality of LED element units 2521 provided in the light irradiation device 25. For example, in the case where the light irradiation device 25 includes the LED element unit 2521 in four directions, consider a case where unit areas in eight directions as shown in FIG. 5B are set. In this case, the unit area is preferably set such that the light projection range of the LED element unit 2521 in each direction is covered by two unit areas.
本実施形態では、仮想粒子数算出部１３３は、近接領域外から単位領域に入ってくる仮想粒子については通過する仮想粒子としてカウントする。一方で、仮想粒子数算出部１３３は近接領域内での仮想粒子の移動についてはカウントしない。すなわち、仮想粒子数算出部１３３は、単位領域に入った仮想粒子については、一旦、近接領域外に移動しなければ、再びカウントしない。例えば、図５の（ｂ）の仮想粒子Ｐ１は、あるタイミングでは何れの単位領域にも含まれていなかったが、その単位時間後に０°方向の破線と４５°方向の破線とで囲まれる単位領域に移動している。よって、この単位領域を通過した仮想粒子としてカウントする。仮想粒子Ｐ１は、この後さらに単位時間が経過すると、再び何れの単位領域にも含まれない位置に移動している。 In the present embodiment, the virtual particle number calculation unit 133 counts virtual particles entering the unit region from outside the proximity region as passing virtual particles. On the other hand, the virtual particle number calculation unit 133 does not count movement of virtual particles in the near region. That is, the virtual particle number calculation unit 133 does not count virtual particles that have entered the unit region again, unless the virtual particles once move outside the proximity region. For example, the virtual particle P1 in (b) of FIG. 5 is not included in any unit area at a certain timing, but a unit enclosed by a broken line in the 0 ° direction and a broken line in the 45 ° direction after that unit time. You are moving to an area. Therefore, it counts as a virtual particle which passed this unit field. The virtual particle P1 moves to a position not included in any unit area again when a unit time passes after this.
一方、図５の（ｂ）の仮想粒子Ｐ２は、９０°方向の破線と１３５°方向の破線とで囲まれる単位領域の外側（光照射装置２５から遠い側）から該単位領域に移動しているので、この単位領域を通過した仮想粒子としてカウントする。また、この仮想粒子Ｐ２は、この単位領域内に移動した単位時間経過後に、１８０°方向の破線と２２５°方向の破線とで囲まれる単位領域内に移動しているが、この移動先の単位領域ではカウントしない。仮想粒子Ｐ２は、この後さらに単位時間が経過すると、何れの単位領域にも含まれない位置に移動している。 On the other hand, the virtual particles P2 in FIG. 5B move from the outside of the unit area surrounded by the broken lines in the 90.degree. Direction and the broken line in the 135.degree. Therefore, they are counted as virtual particles that have passed this unit area. The virtual particles P2 move into the unit area surrounded by the broken line in the direction of 180 ° and the broken line in the direction of 225 ° after an elapse of a unit time of movement into the unit area. Do not count in the area. The virtual particle P2 moves to a position not included in any unit area when a unit time further passes after this.
以上のように近接領域内で移動した仮想粒子をカウントしないようにする理由は、本実施形態で想定している反応系では、光反応物質が光源付近に留まり続けても反応が進行しないからである。光反応物質が光源付近に留まり続けても反応が進行する反応系のシミュレーションを行う場合には、１つの単位領域内に留まっている仮想粒子を、留まっている単位時間に応じた反応の進行程度に相当する回数だけカウントすればよい。 As described above, the reason for not counting the virtual particles moved in the proximity region is that, in the reaction system assumed in this embodiment, the reaction does not progress even if the photoreactive substance continues to stay near the light source. is there. When simulating a reaction system in which the reaction proceeds even if the photoreactive substance continues to stay near the light source, the degree of progress of the reaction according to the unit time in which the virtual particles remain in one unit area It is sufficient to count the number of times corresponding to.
（仮想粒子数補正部１３４）
仮想粒子数補正部１３４は、単位領域における光照射強度に応じて、該単位領域における仮想粒子の数（仮想粒子頻度）を補正する。
(Virtual Particle Number Correction Unit 134)
The virtual particle number correction unit 134 corrects the number of virtual particles (virtual particle frequency) in the unit area according to the light irradiation intensity in the unit area.
ここで、光照射装置２５を中心とする円周方向における照射強度について説明する。図６は、光照射装置２５を中心とする円周方向における照射強度の一例を示す図である。照射強度の値が最も高い箇所の値を１００として、光照射装置２５の周囲３６０°における照射強度の値を示している。 Here, the irradiation intensity in the circumferential direction centering on the light irradiation device 25 will be described. FIG. 6 is a view showing an example of the irradiation intensity in the circumferential direction centering on the light irradiation device 25. As shown in FIG. The value of the irradiation intensity at 360 ° around the light irradiation device 25 is shown, where the value of the location where the value of the irradiation intensity is the highest is 100.
図６に示すように、４方向照射のＬＥＤ光源装置２５２を備えている光照射装置２５は、照射方向に指向性を有する。このため、図５の（ｂ）のように単位領域を設定した場合、照射強度が高く光反応が進行しやすい単位領域と、照射強度が低く光反応が進行しにくい単位領域が生じる。 As shown in FIG. 6, the light irradiation apparatus 25 provided with the LED light source apparatus 252 of four-direction irradiation has directivity in the irradiation direction. Therefore, when a unit area is set as shown in FIG. 5B, a unit area in which the irradiation intensity is high and in which the photoreaction easily proceeds and a unit area in which the irradiation intensity is low and in which the photoreaction does not progress easily occur.
そこで、仮想粒子数補正部１３４は各単位領域における光照射強度に応じて仮想粒子頻度を補正する。詳細は省略するが、本願発明者らによる別の実験により、光照射強度と反応速度には相関関係があり、また、仮想粒子頻度と反応速度にも相関関係があることが確認されている。よって、光照射強度と仮想粒子頻度にも相関関係があるから、この相関関係に基づいて仮想粒子頻度を補正することができる。簡単に言えば、光照射強度が高いほど仮想粒子頻度が大きくなるように補正する。 Therefore, the virtual particle number correction unit 134 corrects the virtual particle frequency according to the light irradiation intensity in each unit region. Although details are omitted, it has been confirmed by another experiment by the present inventors that there is a correlation between the light irradiation intensity and the reaction rate, and that there is also a correlation between the virtual particle frequency and the reaction rate. Accordingly, since the light irradiation intensity and the virtual particle frequency also have a correlation, the virtual particle frequency can be corrected based on this correlation. Simply speaking, the virtual particle frequency is corrected to be higher as the light irradiation intensity is higher.
仮想粒子数補正部１３４は補正した仮想粒子頻度を用いて仮想粒子頻度分布を算出する。そして、仮想粒子数補正部１３４は算出した仮想粒子頻度分布を不要光源特定部１３５に送信する。また、仮想粒子数補正部１３４は算出した仮想粒子頻度分布を出力部１２に送信してよい。出力される仮想粒子頻度分布は数値データであってもよいし、例えば数値データから生成した分布図等の画像データであってもよい。 The virtual particle number correction unit 134 calculates a virtual particle frequency distribution using the corrected virtual particle frequency. Then, the virtual particle number correction unit 134 transmits the calculated virtual particle frequency distribution to the unnecessary light source identification unit 135. In addition, the virtual particle number correction unit 134 may transmit the calculated virtual particle frequency distribution to the output unit 12. The virtual particle frequency distribution to be output may be numerical data or, for example, image data such as a distribution chart generated from the numerical data.
なお、仮想粒子数補正部１３４を設ける代わりに、仮想粒子数算出部１３３が、光反応が進行するのに足りる程度の光照射強度の単位領域を通過した仮想粒子をカウントする構成としてもよい。言い換えれば、仮想粒子数算出部１３３は、光反応の進行に足りない程度の光照射強度の単位領域（光照射強度が閾値未満の単位領域）を通過した仮想粒子はカウントしない構成としてもよい。このような構成であっても、光照射強度の強弱を考慮したシミュレーションが可能である。 Instead of providing the virtual particle number correction unit 134, the virtual particle number calculation unit 133 may count virtual particles that have passed through the unit area of the light irradiation intensity that is sufficient for the progress of the photoreaction. In other words, the virtual particle number calculation unit 133 may be configured not to count virtual particles that have passed a unit area of light irradiation intensity (a unit area whose light irradiation intensity is less than the threshold) which is insufficient for the progress of photoreaction. Even with such a configuration, it is possible to perform simulation in consideration of the intensity of light irradiation intensity.
（不要光源特定部１３５）
不要光源特定部１３５は、複数の単位領域における仮想粒子数（仮想粒子頻度）の合計を所定の閾値以上とするのに使用不要なＬＥＤ素子ユニット２５２１を特定する。言い換えれば、不要光源特定部１３５は、使用不要なＬＥＤ素子ユニット２５２１を消灯状態とする運転条件を決定する。本実施形態においては、単位領域のそれぞれは、複数のＬＥＤ素子ユニット２５２１のうちの何れかに対応付けられている。例えば、単位領域とＬＥＤ素子ユニット２５２１との対応付けは、ユーザが操作部１１を介して設定する構成としてもよい。不要光源特定部１３５は使用不要と特定したＬＥＤ素子ユニット２５２１を出力部１２に送信する。
(Unnecessary light source identification unit 135)
The unnecessary light source identification unit 135 identifies the LED element unit 2521 that is unnecessary to make the total of the number of virtual particles (virtual particle frequency) in a plurality of unit areas equal to or more than a predetermined threshold. In other words, the unnecessary light source identification unit 135 determines operating conditions under which the unnecessary LED element unit 2521 is turned off. In the present embodiment, each of the unit regions is associated with any one of the plurality of LED element units 2521. For example, the association between the unit area and the LED element unit 2521 may be set by the user via the operation unit 11. The unnecessary light source identification unit 135 transmits the LED element unit 2521 identified as unnecessary for use to the output unit 12.
（シミュレーション装置１の処理の流れ）
次に図７を参照して、シミュレーション装置１の処理について説明する。図７は、シミュレーション装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。操作部１１を介して流体解析部１３１は、計算領域、境界条件に関する設定を受け付ける（Ｓ１）。また、流体解析部１３１は流体の物性値、撹拌の回転数に関する設定を受け付ける（Ｓ２）。
(Flow of processing of simulation apparatus 1)
Next, processing of the simulation apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the simulation apparatus 1. The fluid analysis unit 131 receives settings regarding the calculation area and the boundary conditions via the operation unit 11 (S1). Further, the fluid analysis unit 131 receives settings regarding the physical property value of the fluid and the rotation speed of the stirring (S2).
次に、流体解析部１３１は、Ｓ１およびＳ２で受け付けた各種設定に従って流体パラメータを算出する（Ｓ３）。続いて、流動予想部１３２は、Ｓ３で算出された流体パラメータに基づいて、仮想粒子の移動を予測する（Ｓ４：流動予想ステップ）。より詳細には、流動予想部１３２は、仮想粒子の単位時間毎の位置を予測する。続いて、仮想粒子数算出部１３３は、Ｓ４で予測された仮想粒子の単位時間毎の位置に基づき、単位領域ごとに単位時間に通過する仮想粒子の数、すなわち単位領域ごとの仮想粒子頻度を算出する（Ｓ５：指標算出ステップ）。続いて、仮想粒子数補正部１３４は、Ｓ５で算出された単位領域ごとの仮想粒子頻度を、その単位領域における光照射強度に応じて補正する（Ｓ６）。 Next, the fluid analysis unit 131 calculates fluid parameters according to the various settings received in S1 and S2 (S3). Subsequently, the flow prediction unit 132 predicts movement of virtual particles based on the fluid parameter calculated in S3 (S4: flow prediction step). More specifically, the flow prediction unit 132 predicts the position of virtual particles per unit time. Subsequently, the virtual particle number calculation unit 133 calculates the number of virtual particles passing in unit time per unit area, that is, the virtual particle frequency per unit area, based on the position of the virtual particle predicted in S4 per unit time. Calculate (S5: index calculation step). Subsequently, the virtual particle number correction unit 134 corrects the virtual particle frequency for each unit area calculated in S5 according to the light irradiation intensity in the unit area (S6).
次に、Ｓ６の補正後の仮想粒子の数すなわち仮想粒子頻度に応じて、点灯が不要であるＬＥＤ素子ユニット２５２１を特定する（Ｓ７）。なお、特定の方法については後述する。そして、出力部１２は点灯が不要であるＬＥＤ素子ユニット２５２１を示す情報を出力する（Ｓ８）。 Next, according to the number of virtual particles after the correction of S6, that is, the virtual particle frequency, the LED element unit 2521 which does not require lighting is specified (S7). The specific method will be described later. And the output part 12 outputs the information which shows the LED element unit 2521 which lighting is unnecessary (S8).
（仮想粒子数と反応速度との相関性）
ここで、仮想粒子頻度と反応速度との相関性について、図８〜図１２を用いて説明する。図８は、光反応装置２にて実際に光反応を行い算出した反応速度定数と、シミュレーション装置１にて算出した光反応装置２における仮想粒子頻度との関係を示す図である。図８に示すように、光反応装置２における光反応の反応速度定数とシミュレーション装置１が算出した仮想粒子頻度とには相関関係があった。
(Correlation between virtual particle number and reaction rate)
Here, the correlation between the virtual particle frequency and the reaction rate will be described using FIGS. 8 to 12. FIG. 8 is a view showing the relationship between the reaction rate constant calculated by actually performing the photoreaction in the photoreaction device 2 and the virtual particle frequency in the photoreaction device 2 calculated by the simulation device 1. As shown in FIG. 8, there is a correlation between the reaction rate constant of the photoreaction in the photoreaction device 2 and the virtual particle frequency calculated by the simulation device 1.
相関関係の検討には、光反応装置２を用いた。つまり、光反応装置２について、複数の異なる光照射条件で実際に光反応を行って反応速度定数を算出した。そして、各光照射条件下における仮想粒子頻度をシミュレーション装置１で算出した。これらの結果をプロットしたグラフが図８である。図８に示す〇は光反応装置２における結果を示している。以下に検討の詳細について記載する。 The light reaction device 2 was used to study the correlation. That is, for the photoreaction device 2, the photoreaction was actually performed under a plurality of different light irradiation conditions to calculate the reaction rate constant. Then, the virtual particle frequency under each light irradiation condition was calculated by the simulation apparatus 1. The graph which plotted these results is FIG. Circles shown in FIG. 8 indicate the results in the photoreaction device 2. The details of the study are described below.
（検討に用いた光反応装置２の構造）
上記相関関係を検討するために用いた光反応装置２の構造について説明する。図９は、当該検討に用いた光反応装置２の構造を示す図である。図９の光反応装置２は、３枚の撹拌翼２２および１つの光照射装置２５を備えている。光反応装置２が備えている１つの光照射装置２５は４方向照射のＬＥＤ光源装置２５２を備えている。光反応装置２の撹拌槽２１の半径は４００ｍｍである。なお、光反応を行うための撹拌槽２１の大きさ、撹拌翼２２の枚数等は特に限定されず任意である。
(Structure of photoreactor 2 used in the study)
The structure of the photoreaction device 2 used to study the above correlation will be described. FIG. 9 is a view showing the structure of the photoreaction device 2 used in the examination. The light reaction device 2 of FIG. 9 includes three stirring blades 22 and one light irradiation device 25. One light irradiation device 25 included in the light reaction device 2 includes an LED light source device 252 that emits four-direction light. The radius of the stirring tank 21 of the photoreaction device 2 is 400 mm. The size of the stirring tank 21 for performing the photoreaction, the number of the stirring blades 22, and the like are not particularly limited, and are arbitrary.
（仮想粒子頻度分布の算出）
次に、光反応装置２について、光照射装置２５の周囲に設定した各単位領域における仮想粒子頻度分布を算出し、各単位領域における光照射強度に応じて補正した。仮想粒子頻度分布は、８つの光照射条件で算出した。光照射条件の詳細は図１２に基づいて後述する。
(Calculation of virtual particle frequency distribution)
Next, with respect to the photoreaction device 2, virtual particle frequency distribution in each unit region set around the light irradiation device 25 was calculated and corrected according to the light irradiation intensity in each unit region. The virtual particle frequency distribution was calculated under eight light irradiation conditions. The details of the light irradiation conditions will be described later based on FIG.
図１０は光反応装置２について算出された仮想粒子頻度分布を示す分布図である。また、光照射装置２５の円周方向については、撹拌軸２３と対向する方向（光照射装置２５の中心から撹拌軸２３に向かう方向）を０°とした。また、図示のように円周方向を時計回りに定義した。 FIG. 10 is a distribution chart showing the virtual particle frequency distribution calculated for the photoreaction device 2. Further, in the circumferential direction of the light irradiation device 25, the direction facing the stirring shaft 23 (the direction from the center of the light irradiation device 25 toward the stirring shaft 23) is set to 0 °. Further, as shown in the drawing, the circumferential direction is defined clockwise.
図１０の（ｃ）は、光照射装置２５の周囲の仮想粒子頻度分布を示す分布図である。縦軸は光反応装置２の高さの位置を示し、横軸は光反応装置２の円周方向の位置を示している。つまり、これらの分布図では、光照射装置２５の外面全周における仮想粒子頻度分布を示している。 (C) of FIG. 10 is a distribution chart showing a virtual particle frequency distribution around the light irradiation device 25. As shown in FIG. The vertical axis indicates the position of the height of the light reaction device 2, and the horizontal axis indicates the position of the light reaction device 2 in the circumferential direction. That is, in these distribution maps, virtual particle frequency distribution on the entire outer surface of the light irradiation device 25 is shown.
図１０の（ｃ）において、円周方向の０°（３６０°）、９０°、１８０°、および２７０°の各位置で仮想粒子頻度が高いことが示されている。つまり、これらの位置では光反応が速やかに進行しているとのシミュレーション結果となっている。これは、図１０の（ｂ）に示したＬＥＤ素子ユニットの配置と整合している。 In (c) of FIG. 10, it is shown that the virtual particle frequency is high at 0 ° (360 °), 90 °, 180 °, and 270 ° in the circumferential direction. That is, it is a simulation result that the photoreaction is rapidly advancing at these positions. This is consistent with the arrangement of the LED element unit shown in FIG. 10 (b).
また、分布図では、円周方向が同一であっても高さ方向の位置が異なれば仮想粒子頻度も異なっている。これにより、光照射装置２５の高さ方向の何れの位置で光反応の進行度合いが相対的に低いかを特定することができる。そして、そのような位置のＬＥＤ素子ユニットを、光反応の進行への寄与の低いものと特定することができる。 Further, in the distribution map, even if the circumferential direction is the same, the virtual particle frequency also differs if the position in the height direction is different. This makes it possible to specify at which position in the height direction of the light irradiation device 25 the degree of progress of the photoreaction is relatively low. And the LED element unit of such a position can be specified as what has a low contribution to advancing of a photoreaction.
（光反応装置２における反応速度定数）
図１１は、光反応装置２について算出した反応速度定数を示す図である。また、図１１では、ＬＥＤ素子ユニット２５２１に供給した電流値についても併せて示している。
(Reaction rate constant in photoreactor 2)
FIG. 11 is a view showing the reaction rate constant calculated for the photoreaction device 2. Further, FIG. 11 also shows the current value supplied to the LED element unit 2521.
光反応装置２の反応速度定数は、８つの光照射条件のそれぞれについて算出したものである。これらの光照射条件は、「照射番号」欄で示している。 The reaction rate constant of the photoreaction device 2 is calculated for each of the eight light irradiation conditions. These light irradiation conditions are shown in the "irradiation number" column.
なお、詳細は省略するが、本願発明者らによる別の実験により、反応時間と反応率との関係が線形となる（光反応が一次反応である）ことが確認されている。このことから、少なくともＰＶＣと塩素とを光反応させる反応系については、一次反応によるモデル化が妥当であると言える。 Although details are omitted, it has been confirmed by another experiment conducted by the present inventors that the relationship between the reaction time and the reaction rate becomes linear (the photoreaction is a primary reaction). From this, it can be said that modeling by primary reaction is appropriate for at least a reaction system in which PVC and chlorine are photoreacted.
また、図１１に示すように、光反応を行ったときのＬＥＤ素子ユニット２５２１に供給した電流値は、０．６２と０．５の２通りである。この電流値の差異は、ＬＥＤ素子ユニット２５２１の発する光強度に影響を及ぼし、またこれにより反応速度定数の値にも影響を及ぼす。このため、図１１の例では、電流値の差異による影響がキャンセルされるように反応速度定数を補正している。詳細は省略するが、本願発明者らによる別の実験により、ＬＥＤ素子ユニット２５２１に供給される電流値と反応速度定数とが相関していることが確認されているので、この相関関係に応じた補正により電流値の差異による影響をキャンセルすることができる。 Further, as shown in FIG. 11, the current value supplied to the LED element unit 2521 when the photoreaction is performed is 0.62 and 0.5. The difference in current value affects the light intensity emitted by the LED element unit 2521, and also affects the value of the reaction rate constant. Therefore, in the example of FIG. 11, the reaction rate constant is corrected so that the influence of the difference in current value is cancelled. Although details are omitted, it has been confirmed by another experiment by the present inventors that the current value supplied to the LED element unit 2521 is correlated with the reaction rate constant, so this reaction was responded to. The correction can cancel the influence of the difference in current value.
図８のグラフは、以上のようにして算出した反応速度定数と、光反応装置２について各光照射条件下における仮想粒子頻度をシミュレーション装置１で算出した結果とを用いて作成したものである。 The graph of FIG. 8 is created using the reaction rate constant calculated as described above and the result of calculating the virtual particle frequency under each light irradiation condition for the photoreaction device 2 by the simulation device 1.
図１２の（ａ）および（ｂ）は、光照射条件を説明する図である。図１２の（ａ）に示すように、光反応装置２の光照射装置２５が４方向に備えるＬＥＤ素子ユニットのうち、撹拌軸２３と対向する方向（光照射装置２５の中心から撹拌軸２３に向かう方向）に向いたＬＥＤ素子ユニットによる照射を照射番号（２）で示し、その反対に向いたＬＥＤ素子ユニットによる照射を照射番号（４）で示している。また、残り２つのＬＥＤ素子ユニットによる照射をそれぞれ照射番号（１）（３）で示している。光照射装置２５の円周方向のうち、撹拌軸２３と対向する照射方向を０°とすれば、照射番号（２）、（１）、（４）、（３）のＬＥＤ素子ユニットはそれぞれ０°、９０°、１８０°、２７０°の方向に向いていると言える。さらに、図１２の（ｂ）は、照射番号（４）’を示している。例えば光照射装置２５を周方向に回転させる等により、照射番号（４）に対応するＬＥＤ素子ユニットの位置を変更することにより、照射番号（４）’の位置から光照射することができる。照射番号（４）’のＬＥＤ素子ユニットは、概ね２２０°の方向に向いている。 (A) and (b) of FIG. 12 is a figure explaining light irradiation conditions. As shown in (a) of FIG. 12, among the LED element units provided with the light irradiation device 25 of the light reaction device 2 in four directions, the direction facing the stirring shaft 23 (from the center of the light irradiation device 25 to the stirring shaft 23 The irradiation by the LED element unit directed to the direction (heading direction) is indicated by the irradiation number (2), and the irradiation by the LED element unit facing the opposite is indicated by the irradiation number (4). Moreover, the irradiation by the remaining two LED element units is shown by irradiation numbers (1) and (3), respectively. In the circumferential direction of the light irradiation device 25, assuming that the irradiation direction facing the stirring shaft 23 is 0 °, the LED element units of the irradiation numbers (2), (1), (4) and (3) are each 0 It can be said that it is oriented in the direction of °, 90 °, 180 °, 270 °. Furthermore, (b) of FIG. 12 has shown irradiation number (4) '. For example, light can be emitted from the position of the irradiation number (4) 'by changing the position of the LED element unit corresponding to the irradiation number (4) by rotating the light irradiation device 25 in the circumferential direction or the like. The LED element unit of the irradiation number (4) 'is directed in the direction of approximately 220 °.
図１１の「照射番号」は、上記の照射番号（１）〜（４）および（４）’に対応している。例えば、図１１において「照射番号」が「（１）」である反応速度定数は、光反応装置２において、照射番号（１）に対応するＬＥＤ素子ユニットを点灯させ、他のＬＥＤ素子ユニットは消灯するという光照射条件で行った光反応の結果に基づいている。 The “irradiation numbers” in FIG. 11 correspond to the above-described irradiation numbers (1) to (4) and (4) ′. For example, in FIG. 11, the reaction rate constant whose “irradiation number” is “(1)” turns on the LED element unit corresponding to the irradiation number (1) in the photoreaction device 2 and turns off the other LED element units. Based on the result of the photoreaction performed under the light irradiation condition.
（不要光源特定部１３５の処理例１）
次に、不要光源特定部１３５による不要光源を特定する処理の詳細について、図１３を参照して説明する。なお、図１３の（ａ）に示すグラフは、図８のグラフと同じである。反応速度定数と仮想粒子頻度との間には相関があるので、不要光源特定部１３５は、この相関関係に基づいて、要求される反応速度定数に対応する仮想粒子頻度を算出する。
(Process Example 1 of Unnecessary Light Source Identification Unit 135)
Next, details of the process of identifying the unnecessary light source by the unnecessary light source identification unit 135 will be described with reference to FIG. The graph shown in (a) of FIG. 13 is the same as the graph of FIG. Since there is a correlation between the reaction rate constant and the virtual particle frequency, the unnecessary light source identification unit 135 calculates the virtual particle frequency corresponding to the required reaction rate constant based on this correlation.
例えば、要求される反応速度定数が７．００×１０-５［ｓ-１］であれば、不要光源特定部１３５は、図１３の（ａ）に点線で示すように、この反応速度定数に対応する仮想粒子頻度を算出する。反応速度定数と仮想粒子頻度の相関関係を数式化しておけば、このような算出が可能である。 For example, if the required reaction rate constant is 7.00 × 10 −5 [s −1 ], the unnecessary light source specification unit 135 sets this reaction rate constant to the reaction rate constant as shown by the dotted line in FIG. Calculate the corresponding virtual particle frequency. Such a calculation can be made by formulating the correlation between the reaction rate constant and the virtual particle frequency.
続いて、不要光源特定部１３５は、仮想粒子頻度分布を参照して、仮想粒子頻度の合計を所定の閾値以上とするのに使用不要な複数のＬＥＤ素子ユニット２５２１を特定する。例えば、不要光源特定部１３５は、複数のＬＥＤ素子ユニット２５２１のそれぞれについて、その投光範囲に含まれる単位領域を特定する。そして、各ＬＥＤ素子ユニット２５２１の投光範囲に含まれる単位領域の仮想粒子頻度を合計して、ＬＥＤ素子ユニット２５２１毎の仮想粒子頻度を算出する。次に、不要光源特定部１３５は、算出した各合計値を、その値が大きい順に、反応速度定数に対応する仮想粒子頻度の値を超えるまで加算する。そして、加算の対象とならなかった合計値に対応するＬＥＤ素子ユニット２５２１を、不要光源であると特定する。なお、相対的に仮想粒子頻度が低い領域に投光するＬＥＤ素子ユニット２５２１を不要光源として特定すればよく、その特定方法は上記の例に限られない。 Subsequently, the unnecessary light source specifying unit 135 specifies a plurality of LED element units 2521 which are unnecessary to set the total of the virtual particle frequency to a predetermined threshold value or more with reference to the virtual particle frequency distribution. For example, the unnecessary light source identification unit 135 identifies, for each of the plurality of LED element units 2521, a unit area included in the light projection range. Then, the virtual particle frequency of each of the LED element units 2521 is calculated by adding up the virtual particle frequencies of the unit areas included in the light projection range of each LED element unit 2521. Next, the unnecessary light source identification unit 135 adds the calculated total values in the descending order of the value until it exceeds the value of the virtual particle frequency corresponding to the reaction rate constant. Then, the LED element unit 2521 corresponding to the total value not to be added is specified as an unnecessary light source. In addition, what is necessary is just to specify as a unnecessary light source the LED element unit 2521 which projects light to the area | region where virtual particle frequency is relatively low, The identification method is not restricted to said example.
図１３の（ｂ）は、仮想粒子頻度分布において、ＬＥＤ素子ユニット２５２１の配置が不要であると特定された領域の一例を示す図である。図１３の（ｂ）において、白枠（点線）で示している領域は仮想粒子頻度が相対的に低く、ＬＥＤ素子ユニット２５２１の配置が不要である領域（削減光源箇所）を示している。すなわち、不要光源特定部１３５は、当該領域に光を照射するＬＥＤ素子ユニット２５２１を不要光源と特定している。 (B) of FIG. 13 is a diagram showing an example of a region in the virtual particle frequency distribution in which it is specified that the arrangement of the LED element unit 2521 is unnecessary. In (b) of FIG. 13, an area indicated by a white frame (dotted line) indicates an area (reduction light source location) where the virtual particle frequency is relatively low and the arrangement of the LED element unit 2521 is unnecessary. That is, the unnecessary light source identification unit 135 identifies the LED element unit 2521 that emits light to the area as an unnecessary light source.
（不要光源特定部１３５の処理例２）
次に、不要光源特定部１３５の他の処理例について、図１４を参照して説明する。図１４の（ａ）は本処理例において用いた光反応装置２ｂの構造を示している。図１４の（ａ）に示すように、光反応装置２ｂは、撹拌翼２２および２つの光照射装置２５を備えている。なお、図１４の（ａ）に示すように、２つの光照射装置２５を区別するためにＡ、Ｂの符号を付している。また、図１４の（ａ）に示すように、光照射装置２５は、４方向および４段階（Ｉ〜ＩＶ）の高さにＬＥＤ素子ユニット２５２１を備えている。Ａ、Ｂ何れの光照射装置２５についても、円周方向は、撹拌軸２３と対向する方向（光照射装置２５の中心から撹拌軸２３に向かう方向）を０°として規定している。
(Processing example 2 of the unnecessary light source identification unit 135)
Next, another processing example of the unnecessary light source identification unit 135 will be described with reference to FIG. (A) of FIG. 14 shows the structure of the photoreaction device 2b used in this processing example. As shown to (a) of FIG. 14, the light reaction apparatus 2b is equipped with the stirring blade 22 and the two light irradiation apparatuses 25. As shown in FIG. In addition, as shown to (a) of FIG. 14, in order to distinguish two light irradiation apparatuses 25, the code | symbol of A and B is attached | subjected. Moreover, as shown to (a) of FIG. 14, the light irradiation apparatus 25 is equipped with the LED element unit 2521 in the height of four directions and four steps (I-IV). The circumferential direction of each of the light irradiation devices 25 for A and B is defined as 0 ° (direction from the center of the light irradiation device 25 toward the stirring shaft 23) facing the stirring shaft 23.
図１４の（ｂ）、（ｃ）は、Ａ、Ｂの光照射装置２５のそれぞれについて、その周囲の単位領域における仮想粒子頻度分布を示した図である。図示のように、０°付近、９０°付近、１８０°付近、２７０°付近、および３６０°付近を中心として縦長の帯状に仮想粒子頻度分布が高い領域が見られる。これは、同図の（ａ）に示されるＬＥＤ素子ユニット２５２１の配置と整合している。 (B) and (c) of FIG. 14 are diagrams showing virtual particle frequency distributions in unit areas around the light irradiation devices 25 of A and B, respectively. As shown in the figure, a region where the virtual particle frequency distribution is high is seen in the form of a vertically long band centered around 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and 360 °. This is consistent with the arrangement of the LED element unit 2521 shown in FIG.
また、（ｄ）において白枠（点線）で示している領域は、不要光源特定部１３５が特定した、（ｃ）で示す仮想粒子頻度分布における配置不要なＬＥＤ素子ユニット２５２１の投光領域を示している。なお、（ｄ）において、破線領域は左端と右端の２つに分かれているが、これら２つの破線領域は、高さ方向に一列に並んだＬＥＤ素子ユニット２５２１に対応している（同図において左端（３６０°）と右端（０°）の位置は同じ位置であるため）。 Further, a region indicated by a white frame (dotted line) in (d) indicates a light projection region of the LED element unit 2521 which is unnecessary for arrangement in the virtual particle frequency distribution shown in (c). ing. In (d), although the broken line area is divided into two, the left end and the right end, these two broken line areas correspond to the LED element units 2521 arranged in a line in the height direction (in FIG. Because the left end (360 °) and the right end (0 °) are at the same position).
このような領域を特定する場合、不要光源特定部１３５は、まず、高さ方向に一列に並んだＬＥＤ素子ユニット２５２１に対応した領域を特定する。本例では、１つの光照射装置２５にＬＥＤ素子ユニット２５２１は４列配されているから、不要光源特定部１３５は、Ａ、Ｂの光照射装置２５のそれぞれについて４列の領域を特定する。次に、不要光源特定部１３５は、特定した領域（全８領域）のうち、仮想粒子頻度の合計値が最も少ない領域を特定する。そして、不要光源特定部１３５は、全領域の仮想粒子頻度の合計から、当該領域の仮想粒子頻度の合計値を引いた値が、所定の閾値以上であれば、当該領域のＬＥＤ素子ユニット２５２１を不要光源であると特定する。なお、所定の閾値未満であれば、不要光源特定部１３５は、不要光源はないと判定する。また、不要光源特定部１３５は、不要光源を特定した後、上記と同様の処理により、さらなる不要光源を特定してもよい。 When specifying such a region, the unnecessary light source identification unit 135 first identifies the region corresponding to the LED element units 2521 arranged in a line in the height direction. In this example, since the LED element units 2521 are arranged in four rows in one light irradiation device 25, the unnecessary light source identification unit 135 identifies four rows of regions for each of the A and B light radiation devices 25. Next, the unnecessary light source identification unit 135 identifies, among the identified regions (all eight regions), the region having the smallest total value of the virtual particle frequency. Then, if the value obtained by subtracting the total value of the virtual particle frequencies of the area from the total of the virtual particle frequencies of the entire area is equal to or greater than a predetermined threshold, the unnecessary light source identification unit 135 selects the LED element unit 2521 of the area. Identify as an unnecessary light source. In addition, if it is less than a predetermined threshold value, the unnecessary light source identification unit 135 determines that there is no unnecessary light source. Also, after the unnecessary light source specification unit 135 specifies the unnecessary light source, the unnecessary light source may be specified by the same processing as described above.
本例では、上記領域のＬＥＤ素子ユニット２５２１の数は４であった。該４ユニットのＬＥＤ素子ユニット２５２１を含めないことにより、光照射装置２５の製造コストを低減することができる。本例では、上記４ユニットのＬＥＤ素子ユニット２５２１を含める場合と比べて１２．５％のコストダウンとなった。 In this example, the number of LED element units 2521 in the above area is four. By not including the four-unit LED element unit 2521, the manufacturing cost of the light irradiation device 25 can be reduced. In this example, the cost is reduced by 12.5% as compared to the case where the four LED unit 2521 is included.
本例のように、まとまった領域の光源について要否を判定することにより、その判定結果に基づく光照射装置２５の点灯制御が容易になる。なお、領域をどのように設定するかは、光照射装置２５の点灯制御の方式や、各ＬＥＤ素子ユニット２５２１の接続態様に応じて決めておけばよい。例えば、横一列に並んだＬＥＤ素子ユニット２５２１について、まとめて点灯／消灯を切り替える構成であれば、横一列に並んだＬＥＤ素子ユニット２５２１に対応する各領域を予め設定しておき、それらの領域の光源について要否を判定すればよい。 As in the present example, by determining the necessity of the light source in the integrated region, the lighting control of the light irradiation device 25 based on the determination result becomes easy. Note that how to set the area may be determined according to the lighting control method of the light irradiation device 25 and the connection mode of each LED element unit 2521. For example, if the LED element units 2521 aligned in a single horizontal row are configured to switch on / off together, each region corresponding to the LED device units 2521 aligned in a single horizontal row is set in advance, and The necessity of the light source may be determined.
なお、シミュレーション装置１は、光反応装置の設計、製造、運用等に利用することができる。シミュレーション装置１が算出した仮想粒子頻度分布に従い、仮想粒子頻度が相対的に低い領域を避けて決定した位置に光源を備えた光反応装置も本発明の範疇に含まれる。また、シミュレーション装置１が算出した仮想粒子頻度分布に従い、仮想粒子頻度が相対的に低い領域の光源を消灯する制御を行う光反応装置も本発明の範疇に含まれる。 The simulation apparatus 1 can be used for design, manufacture, operation, etc. of a photoreaction device. According to the virtual particle frequency distribution calculated by the simulation device 1, a photoreaction device having a light source at a position determined by avoiding a region where the virtual particle frequency is relatively low is also included in the scope of the present invention. Further, a photoreaction device that performs control to turn off the light source in a region where the virtual particle frequency is relatively low according to the virtual particle frequency distribution calculated by the simulation device 1 is also included in the scope of the present invention.
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１５および図１６を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
Second Embodiment
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15 and FIG. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted.
実施形態１に係るシミュレーション装置１においては、既定の複数の設置位置のＬＥＤ素子ユニット２５２１のうち使用不要であるものを特定する構成について例示した。一方で、本実施形態に係るシミュレーション装置１ａは、ＬＥＤ素子ユニット２５２１の好ましい設置位置を特定する。シミュレーション装置１ａは、光反応装置の設計あるいは製造に好適に利用できる。 The simulation apparatus 1 according to the first embodiment exemplifies the configuration for identifying one of the LED element units 2521 at a plurality of predetermined installation positions that is unnecessary to use. On the other hand, the simulation apparatus 1a according to the present embodiment specifies a preferred installation position of the LED element unit 2521. The simulation apparatus 1a can be suitably used for design or manufacture of a photoreaction device.
（シミュレーション装置１ａの構成）
はじめに、シミュレーション装置１ａの構成について説明する。図１５は、シミュレーション装置１ａの要部構成を示すブロック図である。図１５に示すように、シミュレーション装置１ａは、操作部１１、出力部１２および制御部１３ａを備えている。制御部１３ａは、シミュレーション装置１ａの各部を統括して制御するものである。制御部１３ａは、仮想粒子数補正部１３４と不要光源特定部１３５の代わりに、光源設置部（設備要素特定部）１３４ａを含む点が図１の制御部１３との相違点である。
(Configuration of simulation apparatus 1a)
First, the configuration of the simulation apparatus 1a will be described. FIG. 15 is a block diagram showing the main configuration of the simulation apparatus 1a. As shown in FIG. 15, the simulation apparatus 1a includes an operation unit 11, an output unit 12, and a control unit 13a. The control unit 13a integrally controls each part of the simulation apparatus 1a. The control unit 13a is different from the control unit 13 of FIG. 1 in that the control unit 13a includes a light source installation unit (equipment element identification unit) 134a instead of the virtual particle number correction unit 134 and the unnecessary light source identification unit 135.
光源設置部１３６ａは、仮想粒子の数が相対的に多い単位領域に対応する位置を、光源（光源装置、所定の設備要素）の設置位置として決定する。詳細には、光源設置部１３６ａは、仮想粒子数算出部１３３が算出した各単位領域の仮想粒子頻度すなわち仮想粒子頻度分布から、仮想粒子の数が相対的に多い領域を特定し、その領域を光源の設置位置として決定する。そして、光源設置部１３６ａは、決定した設置位置を示す情報を出力部に出力させる。 The light source installation unit 136a determines the position corresponding to the unit area in which the number of virtual particles is relatively large as the installation position of the light source (light source device, predetermined facility element). In detail, the light source setting unit 136a specifies a region having a relatively large number of virtual particles from the virtual particle frequency, that is, the virtual particle frequency distribution of each unit region calculated by the virtual particle number calculation unit 133, and Determined as the installation position of the light source. Then, the light source installation unit 136a causes the output unit to output information indicating the determined installation position.
例えば、ＬＥＤ素子ユニット２５２１を光源として用いることが決まっている場合、そのＬＥＤ素子ユニット２５２１の投光範囲に相当する形状および広さの領域を規定する。そして、その領域に含まれる各単位領域の仮想粒子頻度の合計値が最大化されるように、反応槽内における当該領域の位置を特定してもよい。 For example, when it is decided to use the LED element unit 2521 as a light source, an area having a shape and a size corresponding to the light projection range of the LED element unit 2521 is defined. Then, the position of the area in the reaction vessel may be specified so that the total value of the virtual particle frequency of each unit area included in the area is maximized.
（シミュレーション装置１ａの処理の流れ）
次に、図１６を用いて、シミュレーション装置１ａが行う処理の流れについて説明する。Ｓ１からＳ５については、実施形態１にて説明した処理と同様である。なお、ＬＥＤ光源装置２５２の位置が全く決まっていなければ、Ｓ５では反応槽の内部領域を均等に区切るなどして設定した単位領域について仮想粒子数を算出すればよい。一方、ＬＥＤ光源装置２５２の位置（図２に基づいて説明したＬＥＤ保護容器２５１の位置）が決まっている場合には、実施形態１と同様にＬＥＤ光源装置２５２の周囲に設定した単位領域について仮想粒子数を算出すればよい。
(Flow of processing of simulation apparatus 1a)
Next, the flow of processing performed by the simulation apparatus 1a will be described with reference to FIG. Steps S1 to S5 are similar to the processing described in the first embodiment. If the position of the LED light source device 252 is not determined at all, the number of virtual particles may be calculated for a unit area set by equally dividing the inner area of the reaction vessel in S5. On the other hand, when the position of the LED light source device 252 (the position of the LED protective container 251 described based on FIG. 2) is determined, the unit area set around the LED light source device 252 is virtual as in the first embodiment. The number of particles may be calculated.
Ｓ５に続き、光源設置部１３６ａは仮想粒子数の数に応じて、ＬＥＤ素子ユニット２５２１（光源）の設置位置を決定する（Ｓ１１）。続いて、出力部１２はＬＥＤ素子ユニット２５２１の設置位置を出力する（Ｓ８）。 Subsequent to S5, the light source installation unit 136a determines the installation position of the LED element unit 2521 (light source) according to the number of virtual particles (S11). Subsequently, the output unit 12 outputs the installation position of the LED element unit 2521 (S8).
シミュレーション装置１ａは、光反応装置の設計あるいは製造に利用することができ、シミュレーション装置１ａが決定した位置に光源を備えた光反応装置も本発明の範疇に含まれる。 The simulation apparatus 1a can be used for design or manufacture of a photoreaction apparatus, and a photoreaction apparatus provided with a light source at a position determined by the simulation apparatus 1a is also included in the scope of the present invention.
〔実施形態３〕
本実施形態に係るシミュレーション装置１は、算出された仮想粒子頻度に基づいて、光反応が行われる設備に含まれる所定の設備要素について、所定の条件を充足する配置および構成の少なくとも何れかを特定する設備要素特定部を備えている。これにより、シミュレーション装置１を、光反応が行われる設備の設計の最適化に利用することができる。なお、設備要素特定部は、制御部１３（図１参照）に含まれる。
Third Embodiment
The simulation apparatus 1 according to the present embodiment specifies, based on the calculated virtual particle frequency, at least one of the arrangement and the configuration that satisfies the predetermined condition for the predetermined facility element included in the facility where the photoreaction is performed. The equipment component identification unit is provided. As a result, the simulation apparatus 1 can be used to optimize the design of the facility in which the photoreaction is performed. The equipment element identification unit is included in the control unit 13 (see FIG. 1).
上記所定の設備要素は、その配置および構成の少なくとも何れかが反応の進行に関与するものであればよく、特に限定されない。例えば、上記実施形態で説明した光源装置の他、撹拌槽（反応容器）２１、撹拌翼２２、撹拌軸２３、塩素供給管等の反応を進行させるために必要な化合物の供給部、邪魔板等の撹拌槽２１の内部に配置された各種構造体を上記所定の設備要素としてもよい。また、例えば、所定の温度条件下で進行させる反応を行う設備であれば、ヒーター等の調温装置を上記所定の設備要素としてもよい。 The predetermined equipment element is not particularly limited as long as at least one of the arrangement and configuration thereof is involved in the progress of the reaction. For example, in addition to the light source device described in the above embodiment, the stirring tank (reaction vessel) 21, the stirring blade 22, the stirring shaft 23, the supply part of the compound necessary for advancing the reaction of the chlorine supply pipe, etc. The various structures disposed inside the stirring tank 21 may be used as the predetermined equipment element. Further, for example, in the case of a facility that performs a reaction to be performed under a predetermined temperature condition, a temperature control device such as a heater may be used as the predetermined facility element.
また、上記所定の条件は、反応の効率的な進行、設計する設備に求められる性能、またはコスト等の観点に基づいて予め設定すればよい。例えば、反応の効率的な進行という観点から、撹拌槽２１における仮想粒子頻度が相対的に高いという条件を設定してもよい。この場合、設備要素特定部は、反応の進行に必要な要素を供給する設備要素の配置を特定することができる。例えば、上記実施形態で説明した光源装置の配置を特定できる他、塩素供給管の配置を特定することができる。また、撹拌槽２１における仮想粒子頻度が相対的に低いという条件を設定してもよい。この場合、設備要素特定部は、撹拌槽２１における仮想粒子頻度が相対的に低い領域を、例えば追加の撹拌翼２２の配置として特定することができる。 Further, the predetermined conditions may be set in advance based on the efficient progress of the reaction, the performance required for the facility to be designed, or the cost and the like. For example, from the viewpoint of efficient progress of the reaction, conditions may be set that the virtual particle frequency in the stirring tank 21 is relatively high. In this case, the equipment element identification unit can specify the arrangement of equipment elements that supply the elements necessary for the progress of the reaction. For example, in addition to being able to specify the arrangement of the light source devices described in the above embodiment, the arrangement of the chlorine supply pipe can be specified. Moreover, you may set the conditions that the virtual particle frequency in the stirring tank 21 is relatively low. In this case, the facility element specifying unit can specify a region where the virtual particle frequency in the stirring tank 21 is relatively low, for example, as the arrangement of the additional stirring blades 22.
一方、性能やコスト等については、複数の異なる条件で仮想粒子頻度を算出することにより、好適な配置および構成を特定可能である。以下では、シミュレーション装置１が撹拌翼２２の好適な種類を出力する例について説明する。つまり、本例における「複数の異なる条件」は、撹拌翼２２の種類が異なるという条件である。 On the other hand, regarding the performance, cost and the like, it is possible to specify a suitable arrangement and configuration by calculating the virtual particle frequency under a plurality of different conditions. Below, the example which the simulation apparatus 1 outputs the suitable kind of stirring blade 22 is demonstrated. That is, “a plurality of different conditions” in the present example is a condition that the types of the stirring blades 22 are different.
（本実施形態における処理の流れ）
本実施形態に係るシミュレーション装置１には、複数種類の撹拌翼２２について、その種類（構成）を特定するためのデータが操作部１１を介してそれぞれ入力される。撹拌翼２２の種類を特定するためのデータとしては、例えば、撹拌翼の型（４枚羽のプロペラ型など）やサイズ、メーカー等が挙げられる。
(Flow of processing in this embodiment)
In the simulation apparatus 1 according to the present embodiment, data for specifying the types (configurations) of a plurality of types of stirring blades 22 are respectively input through the operation unit 11. Examples of data for identifying the type of the stirring blade 22 include a type (for example, a four-blade propeller type), a size, and a manufacturer of the stirring blade.
次に、シミュレーション装置１は、各種類の撹拌翼２２を用いた場合について、実施形態１にて説明したＳ１〜Ｓ６（図７）の処理を行うことによって、撹拌翼２２の種類ごとの仮想粒子頻度を算出する。なお、算出する仮想粒子頻度は、全ての単位領域における仮想粒子頻度の合計値であり、この合計値は、シミュレーション対象である光反応装置２の全体における反応速度を示す指標となる。 Next, the simulation apparatus 1 performs the processing of S1 to S6 (FIG. 7) described in the first embodiment for the case where each type of stirring blade 22 is used, whereby virtual particles for each type of stirring blade 22 are obtained. Calculate the frequency. The virtual particle frequency to be calculated is a total value of the virtual particle frequency in all unit regions, and this total value is an index indicating the reaction speed in the entire photoreaction device 2 to be simulated.
続いて、設備要素特定部は、算出された仮想粒子頻度のうち最も値が大きかった仮想粒子頻度に対応する撹拌翼２２の種類を特定する。そして、設備要素特定部は、特定した種類を出力部１２に送信し、出力部１２は当該種類を示す情報を出力する。これにより、何れの種類の撹拌翼２２を使用することが望ましいかをユーザに認識させることができる。また、同様にして撹拌翼２２の最適なサイズや配置を特定することもできる。 Subsequently, the facility element specifying unit specifies the type of the stirring blade 22 corresponding to the virtual particle frequency at which the value is the largest among the calculated virtual particle frequencies. Then, the facility element specifying unit transmits the specified type to the output unit 12, and the output unit 12 outputs information indicating the type. This allows the user to recognize which type of stirring blade 22 is desired to use. Similarly, the optimum size and arrangement of the stirring blades 22 can be identified.
なお、設備要素特定部は、算出された各仮想粒子頻度と所定の閾値とをそれぞれ比較し、仮想粒子頻度が閾値以上であった種類を特定してもよい。この場合、光反応装置２の全体において反応速度が所定値以上となる撹拌翼２２の種類をユーザに認識させることができる。また、仮想粒子頻度が閾値以上である種類が複数特定された場合、設備要素特定部は、例えば価格が安いあるいは消費電力が低いなどの所定の評価基準に従って最適な種類を特定してもよい。 The facility element identifying unit may compare each of the calculated virtual particle frequencies with a predetermined threshold to specify the type of virtual particle frequency equal to or higher than the threshold. In this case, it is possible to allow the user to recognize the type of the stirring blade 22 whose reaction speed is equal to or higher than a predetermined value in the entire light reaction device 2. In addition, when a plurality of types in which the virtual particle frequency is equal to or higher than the threshold is specified, the facility element specifying unit may specify the optimum type according to a predetermined evaluation standard such as low price or low power consumption.
なお、「複数の異なる条件」は、各条件において仮想粒子頻度が異なるものとなり得る条件であればよい。例えば、撹拌槽２１の形状が異なる各条件について、シミュレーションを行い、最適な形状を特定することもできる。同様に、撹拌槽２１のサイズが異なる各条件についてシミュレーションを行い、最適なサイズを特定することもできる。また、同様にして、邪魔板等の撹拌槽２１の内部に配置された各種構造体の最適な形状、サイズ、配置等を特定することもできる。 Note that “a plurality of different conditions” may be any conditions that allow the virtual particle frequency to be different under each condition. For example, simulation may be performed for each condition of the stirring tank 21 having a different shape, and an optimal shape may be specified. Similarly, simulation can be performed for each condition in which the size of the stirring tank 21 is different, and the optimum size can also be identified. Further, in the same manner, it is possible to specify the optimum shape, size, arrangement and the like of various structures disposed inside the stirring tank 21 such as a baffle plate.
このように、本実施形態のシミュレーション装置１によれば、光反応装置２が備える各構成要素を最適に設計することが可能になる。なお、本実施形態のシミュレーション装置１が特定した配置に所定の設備要素を備えているか、または当該シミュレーション装置１が特定した構成の所定の設備要素を備えている光反応装置２も本発明の範疇に含まれる。 As described above, according to the simulation device 1 of the present embodiment, it is possible to optimally design each component provided in the light reaction device 2. In addition, the photoreaction device 2 having a predetermined facility element in the arrangement specified by the simulation apparatus 1 of the present embodiment or a predetermined facility element having a structure specified by the simulation apparatus 1 is also within the scope of the present invention. include.
また、シミュレーション装置１は、光反応装置２を稼働させる際の運転条件の決定にも利用することができる。この場合、シミュレーション装置１は、算出された仮想粒子頻度に基づいて、所定の条件を充足するように、光反応が行われる設備における運転条件を決定する運転条件決定部を備えている。なお、運転条件決定部は、制御部１３（図１参照）に含まれる。 The simulation apparatus 1 can also be used to determine operating conditions when operating the photoreaction device 2. In this case, the simulation apparatus 1 includes an operating condition determination unit that determines the operating condition in the facility where the photoreaction is performed so as to satisfy the predetermined condition based on the calculated virtual particle frequency. The operating condition determination unit is included in the control unit 13 (see FIG. 1).
上記運転条件は、反応の進行に関与するものであればよく、特に限定されない。例えば、上記実施形態で説明した、何れの光源装置を点灯または消灯とするか、の他、撹拌槽（反応容器）２１内の液量、撹拌翼２２の回転速度、塩素ガスの導入速度、塩素ガスの流量、光源装置からの光の照射タイミング、照射箇所（照射方向）等が挙げられる。また、例えば、所定の温度条件下で進行させる反応を行う設備であれば、設定温度や温度制御のタイミング等を上記運転条件としてもよい。 The above operating conditions are not particularly limited as long as they are involved in the progress of the reaction. For example, in addition to which light source device described in the above embodiment is turned on or off, the amount of liquid in the stirring tank (reaction vessel) 21, the rotational speed of the stirring blade 22, the introduction speed of chlorine gas, chlorine The flow rate of gas, the irradiation timing of the light from the light source device, the irradiation location (irradiation direction), etc. may be mentioned. Further, for example, in the case of a facility that performs a reaction that is allowed to proceed under a predetermined temperature condition, the setting temperature, the timing of temperature control, or the like may be set as the above operation condition.
また、上記所定の条件は、反応速度を重視するか、ランニングコストを重視するか等の観点に基づいて予め設定すればよい。例えば、ランニングコストを重視するという観点から、上記実施形態で説明したように、撹拌槽２１における仮想粒子頻度の合計が所定の閾値以上となる範囲で、できるだけ多数の光源装置を消灯するという条件を設定してもよい。 Further, the predetermined condition may be set in advance based on the viewpoint of whether to emphasize the reaction speed or the running cost. For example, from the viewpoint of emphasizing the running cost, as described in the above embodiment, the condition that the number of light source devices is turned off as much as possible is within the range where the total of the virtual particle frequency in the stirring tank 21 is equal to or more than the predetermined threshold. It may be set.
また、運転条件決定部は、複数の異なる条件で算出された仮想粒子頻度に基づいて運転条件を決定してもよい。この場合、「複数の異なる条件」は、光反応装置２を稼働させる際の初期設定（例えば撹拌槽２１内の液量等）や、運転内容（例えば運転時における撹拌翼２２の回転速度）等とすればよい。例えば、「複数の異なる条件」を撹拌翼２２の回転数がそれぞれ異なるという条件とすることにより、所望の反応速度を担保するために必要な回転数を運転条件決定部に決定させることができる。また、例えば、「複数の異なる条件」を、撹拌槽２１内の反応液の液量がそれぞれ異なるという条件とすることにより、どの程度の液量であれば所望の反応速度が担保されるかを運転条件決定部に決定させることができる。また、運転条件決定部は、同様にして、所望の反応速度が担保される範囲で、光源装置からの光の照射タイミングや、光源装置の照射箇所（照射方向）を決定することもできる。 In addition, the operating condition determination unit may determine the operating condition based on the virtual particle frequency calculated under a plurality of different conditions. In this case, “a plurality of different conditions” are initial settings (for example, the amount of liquid in the stirring tank 21) at the time of operating the photoreaction device 2, operation contents (for example, rotational speed of the stirring blade 22 at the time of operation), etc. And it is sufficient. For example, by setting “a plurality of different conditions” on the condition that the rotational speeds of the stirring blades 22 are different from each other, it is possible to make the operating condition determination unit determine the rotational speed necessary to secure a desired reaction speed. Further, for example, by setting “a plurality of different conditions” to the condition that the liquid volumes of the reaction liquid in the stirring tank 21 are different from each other, it is possible to determine the liquid volume with which a desired reaction rate is secured. It can be determined by the operating condition determination unit. Further, the operating condition determination unit can also determine the irradiation timing of light from the light source device and the irradiation location (irradiation direction) of the light source device within the range in which a desired reaction speed is secured.
また、シミュレーション装置１は、運転開始して所定時間が経過した時点における仮想粒子頻度を算出することも可能である。このため、シミュレーション装置１は、仮想粒子頻度の算出結果が、反応速度が低下することを示している場合に、反応速度を上げるための所定の制御を行う光反応装置制御部を備えていてもよい。 The simulation apparatus 1 can also calculate the virtual particle frequency at the time when a predetermined time has elapsed since the start of operation. For this reason, even if the simulation device 1 includes the photoreaction device control unit that performs predetermined control for increasing the reaction rate when the calculation result of the virtual particle frequency indicates that the reaction rate decreases. Good.
例えば、光反応装置制御部は、運転開始からＴ２時間後の反応速度が、運転開始からＴ１（Ｔ１＜Ｔ２）時間後の反応速度よりも有意に低下するか否かを判定してもよい。この場合、例えば、光反応装置制御部は、運転開始からＴ２時間後の運転条件から算出した仮想粒子頻度と、運転開始からＴ１時間後の運転条件から算出した仮想粒子頻度の差を算出し、その差が有意差であるか否かを判定してもよい。そして、光反応装置制御部は、有意に低下すると判定した場合、運転開始からＴ１時間からＴ２時間までの間に、撹拌翼２２の回転速度を上げる等の所定の制御を行ってもよい。なお、回転速度をどの程度上げるかは、上記算出した仮想粒子頻度の差に基づいて決めてもよい。以上の制御により、反応速度を低下させることなく、光反応装置２を稼働させることが可能になる。 For example, the light reaction device control unit may determine whether the reaction rate after T2 time from the start of operation is significantly lower than the reaction rate after T1 (T1 <T2) time from the start of operation. In this case, for example, the photoreaction device control unit calculates the difference between the virtual particle frequency calculated from the operating condition T2 hours after the start of operation and the virtual particle frequency calculated from the operating condition T1 hour after the operation start, It may be determined whether the difference is a significant difference. Then, when it is determined that the light reaction apparatus control unit significantly decreases, the light reaction apparatus control unit may perform predetermined control such as increasing the rotational speed of the stirring blade 22 from T1 time to T2 time from the start of operation. Note that how much the rotational speed is to be increased may be determined based on the calculated difference in virtual particle frequency. The above control makes it possible to operate the photoreaction device 2 without reducing the reaction rate.
この他、光反応装置２に対する塩素ガスの供給量、供給速度、供給位置等も考慮してシミュレーションを行うことも可能である。これにより、塩素ガスの供給量、供給速度、供給位置も最適化することが可能になる。 In addition to this, it is also possible to carry out simulation in consideration of the supply amount, supply rate, supply position, and the like of chlorine gas to the light reaction device 2. This makes it possible to optimize the supply amount, supply rate, and supply position of chlorine gas.
〔光反応装置の他の例〕
光反応装置は、反応容器内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して光反応を進行させるものであればよい。例えば、反応容器内の固体原料に原料ガスを噴射することによって固体原料を撹拌して流動させ、流動する固体原料に投光して、固体原料と原料ガスとを光反応させるものであってもよい。このような光反応装置（設備）には、例えば、上記実施形態で説明したような光照射装置の他、原料ガスの噴出部、反応容器内の温度を調節するための調温装置等の設備要素が含まれていてもよい。
[Another example of light reaction device]
The light reaction device may be any device as long as it causes the light reaction substance to emit light while advancing the light reaction while flowing the light reaction substance in the reaction container. For example, the raw material gas is injected to the solid raw material in the reaction vessel to stir and flow the solid raw material, and the light is projected to the flowing solid raw material to cause the solid raw material and the raw material gas to photoreact. Good. Such a light reaction apparatus (equipment) includes, for example, a light irradiation apparatus as described in the above embodiment, an injection unit of a raw material gas, and an equipment such as a temperature control apparatus for adjusting the temperature in the reaction vessel. Elements may be included.
このような光反応装置（設備）についても、上記各実施形態で説明したようなシミュレーションにより、設備要素の配置や構成、運転条件等を決定することが可能である。例えば、所望の反応速度で反応が行われるようにするために、原料ガスの噴出部におけるガス噴出孔の形状、数、噴出方向等をどのようにすべきか等を決定することも可能である。また、調温に用いる伝熱管の形状や反応容器内における配置等を決定することも可能である。 With regard to such a light reaction apparatus (equipment), it is possible to determine the arrangement and configuration of the equipment element, the operating condition, and the like by the simulation as described in each of the above embodiments. For example, it is also possible to determine how to shape, the number, the ejection direction, etc. of the gas ejection holes in the ejection portion of the source gas so that the reaction is performed at a desired reaction rate. Moreover, it is also possible to determine the shape of the heat transfer tube used for temperature control, the arrangement in the reaction container, and the like.
〔製造方法〕
シミュレーション装置１が実施形態３に示した処理によって決定した運転条件を適用して、光反応が行われる設備を稼働させ、光反応物質を光反応させることにより、光反応生成物を生成するステップを含むことを特徴とする光反応生成物の製造方法も本発明の範疇に含まれる。
〔Production method〕
A step of generating a photoreaction product by operating the equipment in which the photoreaction is carried out by applying the operation conditions determined by the process shown in the third embodiment by the simulation apparatus 1 and causing the photoreaction substance to photoreact. Also included within the scope of the present invention is a method of producing a photoreaction product characterized by comprising.
また、シミュレーション装置１が決定した運転条件で上記設備を稼働させ、光反応物質を光反応させることにより、光反応生成物を生成するステップを含む光反応生成物の製造方法も本発明の範疇に含まれる。 In addition, a method of producing a photoreaction product including the step of generating a photoreaction product by operating the above-described equipment under the operating conditions determined by the simulation apparatus 1 and causing the photoreaction substance to photoreact is also within the scope of the present invention. included.
これらの製造方法によって製造される光反応生成物は特に限定されず、例えば上記実施形態で説明した塩素化塩化ビニルや、それに類する化合物等であってもよい。 The photoreaction product produced by these production methods is not particularly limited, and may be, for example, chlorinated vinyl chloride described in the above embodiment or a compound similar thereto.
〔ソフトウェアによる実現例〕
シミュレーション装置１、１ａの制御ブロック（特に制御部１３および１３ａ）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of software implementation]
The control blocks (in particular, the control units 13 and 13a) of the simulation apparatuses 1 and 1a may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or a CPU (Central Processing Unit). It may be realized by software.
後者の場合、シミュレーション装置１、１ａは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 In the latter case, the simulation apparatus 1 or 1a is a CPU that executes instructions of a program that is software that realizes each function, a ROM (Read Only Memory) in which the program and various data are readably recorded by a computer (or CPU). Or a storage device (these are referred to as "recording media"), a RAM (Random Access Memory) for developing the program, and the like. The object of the present invention is achieved by the computer (or CPU) reading the program from the recording medium and executing the program. As the recording medium, a “non-transitory tangible medium”, for example, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit or the like can be used. The program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. Note that one aspect of the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
〔付記事項〕
本発明に係るシミュレーション装置１、１ａは、反応容器（撹拌槽２１）内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して進行させる光反応の反応速度を示す指標値を算出するシミュレーション装置であって、上記光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する流動予想部１３２と、上記予想に基づき、上記反応容器内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する上記仮想粒子の数を、当該単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する指標算出部（仮想粒子数算出部１３３）と、を備えている。
[Items to be added]
The simulation apparatus 1, 1 a according to the present invention calculates an index value indicating the reaction rate of the photoreaction to be made to project light onto the photoreaction substance and make it progress while flowing the photoreaction substance in the reaction vessel (stirred tank 21) A flow prediction unit 132, which is a simulation device, regards the photoreactive substance as virtual particles, and predicts the position of the virtual particles in flow per unit time, and a plurality of flow regulators configured in the reaction container based on the prediction An index calculation unit (virtual particle number calculation unit 133) that calculates, for each of the unit regions, the number of virtual particles passing through the unit region in unit time as the index value indicating the photoreaction speed in the unit region; Is equipped.
上記仮想粒子の数と光反応速度との対応関係を検討した結果、相関関係があることが分かった。よって、上記の構成によれば、指標値から反応容器内において速い反応速度を示す単位領域が分かる。速い反応速度を示す単位領域に光を照射することによって光反応を促進することができる。そのため、上記指標値を用いることにより、反応容器の最適な位置に光源を配置することができる。また、上記指標値を用いることにより、複数の光源が配置済みの反応容器について、反応速度への寄与度の低い光源を特定して、使用する光源を最適化することができる。 As a result of examining the correspondence between the number of virtual particles and the photoreaction speed, it was found that there is a correlation. Therefore, according to said structure, the unit area | region which shows a rapid reaction rate in a reaction container is known from an index value. The light reaction can be promoted by irradiating light to a unit area exhibiting a fast reaction rate. Therefore, the light source can be disposed at the optimum position of the reaction container by using the above index value. Further, by using the above-mentioned index value, it is possible to optimize the light source to be used by specifying the light source having a low contribution to the reaction speed for the reaction container in which a plurality of light sources are arranged.
上記シミュレーション装置１は、上記単位領域における光照射強度に応じて、該単位領域における上記仮想粒子の数を補正する補正部（仮想粒子数補正部１３４）を備えていてもよい。上記の構成によれば、照射強度を加味した反応速度を予測できる。 The simulation apparatus 1 may include a correction unit (virtual particle number correction unit 134) that corrects the number of virtual particles in the unit region according to the light irradiation intensity in the unit region. According to the above configuration, it is possible to predict the reaction speed in consideration of the irradiation intensity.
上記シミュレーション装置１は、算出された上記指標値に基づいて、上記光反応が行われる設備に含まれる所定の設備要素について、所定の条件を充足する配置および構成の少なくとも何れかを特定する設備要素特定部を備えていてもよい。この構成によれば、反応容器内においてどのような反応速度で反応が進行するかを示す指標値に基づいて、設備要素の配置や構成を最適化することが可能になる。 The simulation apparatus 1 is a facility element for specifying at least one of an arrangement and a configuration that satisfies a predetermined condition for a predetermined facility element included in the facility in which the photoreaction is performed, based on the calculated index value. A specific unit may be provided. According to this configuration, it is possible to optimize the arrangement and configuration of the facility elements based on the index value indicating the reaction rate at which the reaction proceeds in the reaction vessel.
上記所定の設備要素は、上記光反応物質に投光する光源装置であってもよく、上記設備要素特定部は、上記仮想粒子の数が相対的に多い上記単位領域に対応する位置を、上記光源装置の配置として特定してもよい。この構成によれば、特定された配置に従って、光源装置の設置位置を設計することができる。 The predetermined equipment element may be a light source device for projecting light onto the photoreactive substance, and the equipment element identification unit may be arranged at a position corresponding to the unit area where the number of virtual particles is relatively large. You may specify as arrangement | positioning of a light source device. According to this configuration, the installation position of the light source device can be designed according to the specified arrangement.
上記シミュレーション装置１は、算出された上記指標値に基づいて、所定の条件を充足するように、上記光反応が行われる設備における運転条件を決定する運転条件決定部を備えていてもよい。この構成によれば、反応容器内においてどのような反応速度で反応が進行するかを示す指標値に基づいて、所定の条件を充足する運転条件を決定することができる。 The simulation apparatus 1 may include an operating condition determination unit that determines an operating condition in the facility in which the photoreaction is performed so as to satisfy a predetermined condition based on the calculated index value. According to this configuration, it is possible to determine the operating condition that satisfies the predetermined condition based on the index value indicating what reaction rate the reaction proceeds in the reaction container.
上記複数の単位領域は、複数の光源装置の何れかに対応付けられていてもよく、上記運転条件決定部は、上記複数の単位領域における上記指標値の合計を所定の閾値以上とするのに使用不要な上記光源装置を消灯状態とする運転条件を決定してもよい。上記の構成によれば、必要な反応速度を実現しつつ、不要な光源装置を消灯状態として、省電力化を実現することができる。 The plurality of unit areas may be associated with any of the plurality of light source devices, and the operating condition determination unit sets the sum of the index values in the plurality of unit areas to a predetermined threshold or more. An operating condition may be determined to turn off the unnecessary light source device. According to the above configuration, power saving can be realized with the unnecessary light source device in the extinguished state while realizing the necessary reaction speed.
本発明の一態様に係る光反応装置は、上記シミュレーション装置が特定した配置に所定の設備要素を備えているか、または当該シミュレーション装置が特定した構成の所定の設備要素を備えている構成であってもよい。この構成によれば、反応容器内においてどのような反応速度で反応が進行するかを示す指標値に基づいて特定された配置や構成の設備要素を備えているため、例えば必要な反応速度で光反応を進行させることができる等の効果を奏する。 The light reaction device according to one aspect of the present invention is configured to include a predetermined facility element in the arrangement specified by the simulation device or a predetermined facility element having a configuration specified by the simulation device. It is also good. According to this configuration, since the facility elements of the arrangement and configuration specified based on the index value indicating the reaction rate at which the reaction proceeds in the reaction vessel are provided, for example, light at a necessary reaction rate The effects such as the ability to advance the reaction are exhibited.
本発明に係るシミュレーション装置の制御方法は、反応容器内で光反応物質を流動させながら該光反応物質に投光して進行させる光反応の反応速度を示す指標値を算出するシミュレーション装置の制御方法であって、上記光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する流動予想ステップ（Ｓ４）と、上記予想に基づき、上記反応容器内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する上記仮想粒子の数を、当該単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する指標算出ステップ（Ｓ５）と、を含む。 A control method of a simulation apparatus according to the present invention is a control method of a simulation apparatus for calculating an index value indicating a reaction rate of a photoreaction to be made to project light by advancing the photoreaction substance while flowing the photoreaction substance in a reaction vessel. And a flow predicting step (S4) for considering the photoreactive substance as virtual particles and predicting the position of the virtual particles in a unit time in the flow, and a plurality of elements specified in the reaction container based on the above prediction And S for calculating an index value indicating the photoreaction speed in the unit area, for each of the unit areas, the number of the virtual particles passing through the unit area in unit time.
上記仮想粒子の数と光反応速度との対応関係を検討した結果、相関関係があることが分かった。よって、上記の構成によれば、指標値から反応容器内において速い反応速度を示す単位領域が分かる。速い反応速度を示す単位領域に光を照射することによって光反応を促進することができる。そのため、上記指標値を用いることにより、反応容器の最適な位置に光源を配置することができる。また、上記指標値を用いることにより、複数の光源が配置済みの反応容器について、反応速度への寄与度の低い光源を特定して、使用する光源を最適化することができる。 As a result of examining the correspondence between the number of virtual particles and the photoreaction speed, it was found that there is a correlation. Therefore, according to said structure, the unit area | region which shows a rapid reaction rate in a reaction container is known from an index value. The light reaction can be promoted by irradiating light to a unit area exhibiting a fast reaction rate. Therefore, the light source can be disposed at the optimum position of the reaction container by using the above index value. Further, by using the above-mentioned index value, it is possible to optimize the light source to be used by specifying the light source having a low contribution to the reaction speed for the reaction container in which a plurality of light sources are arranged.
本発明に係るシミュレーション装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記シミュレーション装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記シミュレーション装置をコンピュータにて実現させるシミュレーション装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The simulation apparatus according to the present invention may be realized by a computer. In this case, the simulation apparatus is realized by causing the computer to operate as each unit (software element) included in the simulation apparatus. A control program and a computer readable recording medium recording the same also fall within the scope of the present invention.
本発明の一態様に係る光反応生成物の製造方法は、光反応が行われる設備に含まれる所定の設備要素について、その配置および構成の少なくとも何れかが、上記シミュレーション装置が決定したものとなっている上記設備を稼働させ、光反応物質を光反応させることにより、上記光反応生成物を生成するステップを含む。 In the method for producing a photoreaction product according to one aspect of the present invention, the simulation apparatus determines at least one of the arrangement and the configuration of a predetermined facility element included in the facility where the photoreaction is performed. Operating the above-mentioned equipment and photoreacting the photoreactive substance to produce the photoreaction product.
上記シミュレーション装置によれば、設備要素の配置や構成を最適化することが可能であるから、上記の構成によれば、配置や構成が最適化された設備要素を含む設備によって、光反応生成物を生成することが可能になる。 According to the above configuration, it is possible to optimize the arrangement and configuration of the facility elements according to the above simulation apparatus, and according to the above configuration, the light reaction product is obtained by the facility including the facility elements whose arrangement and configuration are optimized. It is possible to generate
本発明の一態様に係る光反応生成物の製造方法は、上記シミュレーション装置が決定した運転条件で上記設備を稼働させ、光反応物質を光反応させることにより、上記光反応生成物を生成するステップを含む。 The method for producing a photoreaction product according to one aspect of the present invention operates the above-mentioned equipment under the operating conditions determined by the above-mentioned simulation apparatus, and produces a photoreaction product by causing a photoreaction substance to photoreact. including.
上記シミュレーション装置によれば、所定の条件を充足する運転条件を決定することが可能であるから、上記の構成によれば、所定の条件を充足する運転条件で光反応生成物を生成することが可能になる。 According to the above-described configuration, it is possible to generate a photoreaction product under an operating condition that satisfies a predetermined condition because it is possible to determine an operating condition that satisfies a predetermined condition. It will be possible.
上記光反応生成物の製造方法では、上記光反応生成物は、塩素化塩化ビニルであってもよい。これにより、配置や構成が最適化された設備要素を含む設備によって塩素化塩化ビニルを生成することや、所定の条件を充足する運転条件で塩素化塩化ビニルを生成することが可能になる。 In the method for producing a photoreaction product, the photoreaction product may be chlorinated vinyl chloride. As a result, it is possible to produce chlorinated vinyl chloride with equipment including equipment elements whose arrangement and configuration are optimized, and to produce chlorinated vinyl chloride under operating conditions that satisfy predetermined conditions.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
１、１ａ シミュレーション装置
２１ 撹拌槽（反応容器）
１３２ 流動予想部
１３３ 仮想粒子数算出部（指標算出部）
１３４ 仮想粒子数補正部（補正部）
１３５ 不要光源特定部
１３６ａ 光源設置部
Ｓ４ 流動予想ステップ
Ｓ５ 指標算出ステップ
1, 1a Simulation device 21 Stirring tank (reaction vessel)
132 Flow Prediction Unit 133 Virtual Particle Number Calculation Unit (Index Calculation Unit)
134 Virtual Particle Number Correction Unit (correction unit)
135 Unnecessary light source identification unit 136a Light source installation unit S4 Flow prediction step S5 Index calculation step
Claims (12)
上記光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する流動予想部と、
上記予想に基づき、上記反応容器内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する上記仮想粒子の数を、当該単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する指標算出部と、
を備えていることを特徴とするシミュレーション装置。 A simulation apparatus for calculating an index value indicating a reaction rate of a light reaction to be advanced by projecting light onto the photoreactive substance while flowing the photoreactive substance in a reaction container,
A flow prediction unit that regards the photoreactive substance as virtual particles and predicts the position of the virtual particles in flow per unit time;
Based on the above prediction, for each of a plurality of unit areas defined in the reaction vessel, the number of the virtual particles passing through the unit area in unit time is calculated as an index value indicating the photoreaction speed in the unit area Index calculation unit,
The simulation apparatus characterized by having.
上記設備要素特定部は、上記仮想粒子の数が相対的に多い上記単位領域に対応する位置を、上記光源装置の配置として特定することを特徴とする請求項３に記載のシミュレーション装置。 The predetermined equipment element is a light source device that emits light to the photoreactive substance,
The simulation apparatus according to claim 3, wherein the facility element specifying unit specifies a position corresponding to the unit area having a relatively large number of virtual particles as the arrangement of the light source device.
上記運転条件決定部は、上記複数の単位領域における上記指標値の合計を所定の閾値以上とするのに使用不要な上記光源装置を消灯状態とする運転条件を決定することを特徴とする請求項５に記載のシミュレーション装置。 The plurality of unit areas are associated with any of the plurality of light source devices,
The operating condition determining unit determines operating conditions under which the light source device, which is unnecessary to use to set the sum of the index values in the plurality of unit regions to a predetermined threshold value or more, is turned off. The simulation apparatus according to 5.
上記光反応物質を仮想粒子とみなし、流動中の該仮想粒子の単位時間毎の位置を予想する流動予想ステップと、
上記予想に基づき、上記反応容器内に規定した複数の単位領域のそれぞれについて、当該単位領域を単位時間に通過する上記仮想粒子の数を、当該単位領域における光反応速度を示す指標値として算出する指標算出ステップと、
を含むことを特徴とするシミュレーション装置の制御方法。 A control method of a simulation apparatus for calculating an index value indicating a reaction rate of a light reaction to be advanced by projecting light onto the photoreactive substance while flowing the photoreactive substance in a reaction container,
A flow prediction step of considering the photoreactive substance as virtual particles and predicting the position of the virtual particles in flow per unit time;
Based on the above prediction, for each of a plurality of unit areas defined in the reaction vessel, the number of the virtual particles passing through the unit area in unit time is calculated as an index value indicating the photoreaction speed in the unit area Index calculation step,
And controlling the simulation apparatus.
光反応が行われる設備に含まれる所定の設備要素について、その配置および構成の少なくとも何れかが、請求項３または４に記載のシミュレーション装置が決定したものとなっている上記設備を稼働させ、光反応物質を光反応させることにより、上記光反応生成物を生成するステップを含むことを特徴とする光反応生成物の製造方法。 A method of producing a photoreaction product, comprising
For the predetermined facility element included in the facility where the photoreaction is performed, the above facility whose operation and / or configuration is determined by the simulation device according to claim 3 or 4 is operated, A method for producing a photoreaction product, comprising the step of producing the photoreaction product by photoreacting a reactant.
請求項５または６に記載のシミュレーション装置が決定した運転条件で上記設備を稼働させ、光反応物質を光反応させることにより、上記光反応生成物を生成するステップを含むことを特徴とする光反応生成物の製造方法。 A method of producing a photoreaction product, comprising
A photoreaction including the step of operating the equipment under the operating conditions determined by the simulation apparatus according to claim 5 or 6, and causing a photoreaction substance to photoreact, thereby generating the photoreaction product. Method of production of the product.
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