JP2006329514A - 気化冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却流体ノズルを別途に取り付けることをなくすことにより、安価な気化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の外周に冷却流体室３を設ける。冷却流体室３に冷却流体供給管５を接続する。ジャケット部２の排出管９を介して下方の組み合わせ真空ポンプ４と接続する。ジャケット部２の外壁に、ジャケット部２内へ冷却流体を噴射する小径貫通孔２３を直接に設ける。
反応釜１を冷却する場合は、冷却流体室３に冷却流体を溜めて小径貫通孔２３からジャケット部２内へ冷却流体を噴射することによって、反応釜１は冷却流体の蒸発潜熱により気化冷却される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ジャケット部を大気圧程度又は大気圧以下の圧力状態として、供給する冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却する気化冷却装置に関する。

気化冷却装置は、ジャケット部の外周に冷却流体を溜め置く冷却部と、この冷却部からジャケット部内へ冷却流体を噴射する冷却流体ノズルを配置したもので、冷却流体ノズルから噴射する冷却流体で熱交換室の全体を均一に冷却することができると共に、ジャケット部の外周の冷却部で気化した蒸気を冷却して凝縮することにより、ジャケット部内での気化蒸気の対流を促進して気化冷却の効率を向上することができるものである。

この気化冷却装置においては、冷却流体ノズルを配置するために装置自体がコストアップしてしまう問題があった。特に、熱交換室が大きな場合は、たくさんの冷却流体ノズルを取り付けなければならず、更にコストアップとなる。
実開平４−７８４７５号公報

解決しようとする課題は、冷却流体ノズルを別途に取り付けることをなくすことにより、安価な気化冷却装置を提供することである。

本発明は、被冷却物を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冷却流体供給源と吸引手段を連通して、冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却するものにおいて、ジャケット部へ冷却流体供給源から冷却流体を供給する冷却流体供給部を、ジャケット部の外壁に直接に形成すると共に、当該冷却流体供給部を、ジャケット部内で互いの噴射冷却流体が衝突する複数の小径貫通孔で形成したものである。

本発明の気化冷却装置は、ジャケット部へ冷却流体供給源から冷却流体を供給する冷却流体供給部を、ジャケット部の外壁に直接に形成したことによって、高価な冷却流体ノズルを別途に取り付ける必要がなく、安価な気化冷却装置とすることができる。

本発明は、ジャケット部の外壁に直接に冷却流体供給部を形成するものであるが、この冷却流体供給部は、冷却を必要とする熱交換室に対応する箇所の１箇所又は複数箇所設けることができる。

本実施例においては、図１に示すように、熱交換室として冷却を行う反応釜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冷却物を、ジャケット部２に供給する冷却流体、例えば、冷却水によって気化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の外周に冷却流体室３を形成する。冷却流体室３の左上部に冷却流体供給管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。

本実施例においては、ジャケット部２の左上部に流量調節弁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内の被加熱物を冷却のみならず加熱することもできるものである。

ジャケット部２の右側下方に排出管９を接続して、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。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、冷却流体室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。

ジャケット部２の外壁２２に図２に示すような、冷却流体供給部としてのジャケット部２内で互いの噴射冷却流体が衝突する複数の小径貫通孔２３を直接に形成する。図２に示す貫通孔２３は、矢印２４で示すように互いの中心軸が水平方向に対して所定の角度だけ傾けて配置することによって、ジャケット部２内で貫通孔２３から供給される噴射冷却流体が所定位置で互いに衝突して、反応釜１の外表面の全体に噴射されるようにする。

小径貫通孔２３は、図２では上下に２個設けた例を示したが、例えば同心円上に３個あるいは４個など適宜の個数を設けることができる。このように小径貫通孔２３を、ジャケット部２の外壁２２に直接に形成することによって、高価な冷却流体噴射ノズルを別途取り付ける必要がなく、気化冷却装置を安価なものとすることができる。

反応釜１内の被冷却物を冷却する場合は、冷却流体供給管５から冷却流体を冷却流体室３内へ供給して、冷却流体室３内を冷却流体で満たすと同時に、小径貫通孔２３からジャケット部２内へ冷却流体を噴射する。更に、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、貫通孔２３からジャケット部２へ噴射された冷却流体が反応釜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貫通孔２３から噴射される冷却流体の一部で冷却して凝縮すると同時に、ジャケット部２外周の冷却流体室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。

一方、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。

本実施例においては、ジャケット部２の外周に冷却流体室３を設けて、この冷却流体室３から貫通孔２３を通って冷却流体がジャケット部２へ噴射される例を示したが、冷却流体供給管５を分岐して貫通孔２３へ直接接続することによって、冷却流体室３を省くこともできる。

本発明の気化冷却装置の実施例を示す構成図。 図１の外壁の部分拡大断面図。

符号の説明

１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 冷却流体室
４ 組み合わせ真空ポンプ
５ 冷却流体供給管
６ 流量調節弁
９ 排出管
１０ エゼクタ
１１ 蒸気トラップ
１３ タンク
１４ 循環ポンプ
２２ 外壁
２３ 小径貫通孔

Claims (1)

1. 被冷却物を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冷却流体供給源と吸引手段を連通して、冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却するものにおいて、ジャケット部へ冷却流体供給源から冷却流体を供給する冷却流体供給部を、ジャケット部の外壁に直接に形成すると共に、当該冷却流体供給部を、ジャケット部内で互いの噴射冷却流体が衝突する複数の小径貫通孔で形成したことを特徴とする気化冷却装置。
   

Images