JP2006226540A - 加熱冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱時の放熱を減少させると共に、冷却時の冷却効率を向上させることのできる加熱冷却装置を提供する。
【解決手段】 反応釜１のジャケット部２の外周に空間室３を設ける。空間室３に冷却流体供給管５と空気抜き弁２１とを接続する。空間室３の右側下方に真空連通管２０を取り付けてエゼクタ１０と連通する。
反応釜１を加熱する場合は、ジャケット部２へ加熱用の蒸気を供給すると共に、空間室３をエゼクタ１０と連通して所定の真空状態にすることによって、ジャケット部２からの放熱を防止する。冷却時は、空間室３に冷却流体を溜めてノズルからジャケット部２内へ冷却流体を噴射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換室内で被熱交換物を熱交換して、被熱交換物を加熱又は冷却する加熱冷却装置に関する。

加熱冷却装置は、熱交換室を加熱用エゼクタ又は冷却用エゼクタと連通して、当該エゼクタに共通タンクを介して循環ポンプと接続することによって、加熱と冷却の切り換えを短時間で行うことができるものである。

この加熱冷却装置においては、加熱時における熱交換室からの放熱に伴う熱エネルギー損失の問題、及び、冷却時における冷却効率の向上に限界がある問題があった。
特開２００２−３１４５０号公報

解決しようとする課題は、加熱時の熱交換室からの放熱を減少させると共に、冷却時の冷却効率を向上させることのできる加熱冷却装置を提供することである。

本発明は、被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換室の外周にジャケット部を形成し、当該ジャケット部にエゼクタを連通して、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続したものにおいて、ジャケット部の外周に空間室を形成して、当該空間室に真空吸引手段及び冷却流体供給手段を接続すると共に、当該空間室に空気抜き弁を取り付けたことを特徴とする。

本発明の加熱冷却装置は、ジャケット部の外周に空間室を形成して、当該空間室に真空吸引手段及び冷却流体供給手段を接続したことによって、加熱時には真空吸引手段で空間室を真空状態にすることによりジャケット部から大気中への放熱を防止することができ、一方、冷却時には空間室へ冷却流体供給手段から冷却流体を供給することにより、ジャケット部内で被冷却物の熱を奪って蒸発気化した冷却水の気化蒸気を、空間室の冷却流体で冷却して凝縮させることで、気化蒸気のジャケット部内での対流を促進して冷却効率を向上させることができる。

本発明は、ジャケット部の外周の空間室に真空吸引手段及び冷却流体供給手段を接続するものであるが、真空吸引手段としては、ジャケット部と接続したエゼクタとタンクと循環ポンプからなる組み合わせ真空ポンプを共用することもできる。

本実施例においては、熱交換室として加熱や冷却を行う反応釜１を用いた例を示す。反応釜１の内部に入れた図示しない被熱交換物を、ジャケット部２に供給する加熱源としての蒸気や冷却源としての冷却水によって加熱あるいは冷却するものである。

反応釜１のほぼ全周にわたりジャケット部２を形成し、更に、ジャケット部２の外周に空間室３を形成して、この空間室３に真空吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ４、及び、冷却流体供給手段としての冷却流体供給管５を接続する。冷却流体供給管５には流体量を制御するための流量調節弁６を取り付ける。更に、空間室３の上部に空気抜き弁２１を接続する。

ジャケット部２の左側上部に流量調節弁７を介在した蒸気供給管８を接続する。この蒸気供給管８から、所定圧力すなわち温度の加熱用蒸気が、ジャケット部２へ供給されることによって、反応釜１内の被加熱物を加熱する。

ジャケット部２の右側下方に排出管９を接続して、組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ１０と接続する。排出管９には、蒸気トラップ１１とバイパス・バルブ１２を並列に取り付ける。蒸気トラップ１１は、ジャケット部２内で蒸気が凝縮してできた復水だけをエゼクタ１０へ流下させるものである。

エゼクタ１０とタンク１３と循環ポンプ１４を順次に循環路１５で連通して組み合わせ真空ポンプ４を形成する。タンク１３の上部には、冷却流体としての冷却水を補給する冷却水補給管１６を接続する。循環路１５の一部を分岐して余剰水排出管１７と循環流体供給管１８をそれぞれ接続する。循環流体供給管１８は、組み合わせ真空ポンプ４を循環する循環流体の一部を、空間室３へ供給することによって、循環流体を冷却流体としても用いることができるものである。

空間室３の右側下方に、バルブ１９を介在した真空連通管２０を取り付けて、真空吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ１０と接続する。組み合わせ真空ポンプ４が駆動している場合に、バルブ１９を開弁することによって、空間室３内を大気圧以下の真空状態とすることができる。

真空吸引手段としては、本実施例のような組み合わせ真空ポンプ４に限ることなく、水封式真空ポンプ等の従来公知の真空ポンプを用いることができる。

反応釜1内の図示しない被熱交換物を加熱する場合は、蒸気供給管８から加熱に適した温度の蒸気をジャケット部２へ供給することによって、蒸気が反応釜1内の被加熱物に熱を与えて加熱する。加熱により蒸気の凝縮した復水は、排出管９と蒸気トラップ１１を通ってエゼクタ１０に吸引されタンク１３に至る。

このように反応釜１を加熱する前に、空気抜き弁２１を開弁すると共に、冷却流体供給管５から空間室３内へ冷却流体を供給することによって、空間室３内に残留していた空気を空気抜き弁２１から系外へ排除することができる。残留空気が排除されると空気抜き弁２１を閉弁すると共に、真空連通管２０のバルブ１９を開弁して空間室３とエゼクタ１０を連通することによって、空間室３内の冷却流体はエゼクタ１０に吸引され、同時に、空間室３内を所定の真空状態とすることにより、ジャケット部２から大気中への放熱を大幅に減少させることができる。

一方、反応釜１内の被熱交換物を冷却する場合は、冷却流体供給管５から冷却流体を空間室３内へ供給して、空間室３内を冷却流体で満たす。空間室３とジャケット部２の間には、図示はしていないが連通路を設けて、この連通路に逆止弁とノズルを直列に配置する。逆止弁は、空間室３からジャケット部２方向への流体の流下だけを許容して、反対側の流体の流下を阻止する機能を有するものである。従って、空間室３内の冷却流体は、この逆止弁を流下してノズルからジャケット部２内へ噴射される。

一方、循環ポンプ１４を駆動してエゼクタ１０の発生する吸引力でジャケット部２内を所定の圧力状態、例えば、大気圧以下の真空状態、とすることにより、空間室３からジャケット部２へ噴射される冷却流体が反応釜１内の被冷却物の熱を奪って蒸発気化することにより、その蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却することができるものである。

このように反応釜１を冷却する場合に、ジャケット部２で気化冷却によって発生した気化蒸気の一部をノズルから噴射された冷却流体の一部で冷却して凝縮すると共に、ジャケット部２外周の空間室３に溜まっている冷却流体でも、ジャケット部２内の気化蒸気の一部を冷却して凝縮することによって、ジャケット部２内での気化蒸気の対流が促進され、被冷却物の冷却効率を向上させることができる。

ジャケット部２で被冷却物を冷却した冷却流体の気化蒸気及び気化しきれなかった冷却流体の一部は、バルブ１２と蒸気トラップ１１を通ってエゼクタ１０に吸引されタンク１３に至る。

エゼクタ１０で発生することのできる吸引力は、エゼクタ１０を流下する流体の温度によって決まるために、冷却水補給管１６から適宜所定温度の冷却水をタンク１３へ補給することによって、エゼクタ１０を流下する流体温度を調節して、エゼクタ１０の吸引力をコントロールすることができる。

本発明の加熱冷却装置の実施例を示す構成図。

符号の説明

１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 空間室
４ 組み合わせ真空ポンプ
５ 冷却流体供給管
８ 蒸気供給管
１０ エゼクタ
１１ 蒸気トラップ
１３ タンク
１４ 循環ポンプ
１９ バルブ
２０ 真空連通管
２１ 空気抜き弁

Claims (1)

1. 被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換室の外周にジャケット部を形成し、当該ジャケット部にエゼクタを連通して、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続したものにおいて、ジャケット部の外周に空間室を形成して、当該空間室に真空吸引手段及び冷却流体供給手段を接続すると共に、当該空間室に空気抜き弁を取り付けたことを特徴とする加熱冷却装置。
   

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