JP2007330896A - 加熱冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換部の温度応答性を高めて、短時間ですばやく加熱・冷却す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に蒸気供給管８と冷却流体管路６を設ける。冷却流体管路６には図示しない複数の冷却流体噴射口を設けると共に、冷却流体供給管５の一端を接続する。冷却流体供給管５の他端は、組み合わせ真空ポンプ４の循環路１５の一部と接続する。反応釜１内を管路２７，２９によって外部熱交換器２６と接続する。
反応釜１内の被熱交換物は、ジャケット部２及び外部熱交換器２６の双方で熱交換されることにより、熱応答性を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被熱交換物の加熱と冷却を連続して行うことのできる加熱冷却装置に関する。

加熱冷却装置は、ジャケット式熱交換室に加熱・冷却流体供給管と吸引手段を接続して、冷却流体供給管の下部に集液板を取り付けると共に、冷却流体供給管と集液板に圧縮空気を吹き付ける圧縮空気供給管を接続したもので、冷却流体供給管の外周で蒸気を凝縮して冷却流体とし、この冷却流体を集液板に集液して圧縮空気によって被冷却物の全体に且つ均一に供給することにより、被冷却物の全体をムラなく冷却することができるものである。

この加熱冷却装置においては、ジャケット式熱交換室の温度応答性が悪いために、被熱交換物を短時間ですばやく加熱・冷却することができない問題があった。ジャケット式熱交換室は、被熱交換物の容積に対して、熱交換面積が比較的狭いために、一般的に温度応答性が悪く、短時間ですばやく加熱・冷却することができないのである。
特許第３１７０６６９号公報

解決しようとする課題は、熱交換部の温度応答性を高めて、短時間ですばやく加熱・冷却す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、被熱交換物を熱交換するジャケット式熱交換室を形成して、当該ジャケット式熱交換室に熱交換流体を供給すると共に、ジャケット式熱交換室を吸引手段と接続して熱交換するものにおいて、ジャケット式熱交換室と直列に外部熱交換器を配置して、当該外部熱交換器とジャケット式熱交換室とで被熱交換物を熱交換するものである。

本発明の加熱冷却装置は、ジャケット式熱交換室と直列に外部熱交換器を配置したことによって、この外部熱交換器とジャケット式熱交換室との双方で熱交換することで、ジャケット式熱交換室の温度応答性の低さを外部熱交換器で補うことにより、被熱交換物を短時間ですばやく熱交換することができる。

本発明は、ジャケット式熱交換室と直列に外部熱交換器を配置したものであるが、外部熱交換器としては、シェル＆チューブ式やプレート式等従来公知の温度応答性の高い熱交換器を使用することができる。

本実施例においては、ジャケット式熱交換室として反応釜１のジャケット部２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加熱用蒸気によって加熱し、あるいは、冷却源としての冷却水によって冷却して、更に、外部熱交換器２６で加熱・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を形成して、このジャケット部２に吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ４と冷却流体供給管５を接続する。冷却流体供給管５は、ジャケット部２内に配置した冷却流体管路６と接続する。

冷却流体供給管５の下方部は、組み合わせ真空ポンプ４の循環路１５の一部と接続すると共に、上方部を冷却流体管路６の一端部と接続する。冷却流体管路６は、ジャケット部２内に螺旋状に配置して、図示はしないが冷却流体管路６の反応釜１側に複数の冷却流体噴射口を設ける。

ジャケット部２の左側上部には、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内の被熱交換物を加熱することができるものである。

ジャケット部２の右側下方に排出管９を接続して、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、開閉弁１１と気液分離器１２をそれぞれ取り付ける。気液分離器１２は、排出管９から流下してくる蒸気と液体をそれぞれ分離することができるものであり、分離された蒸気は蒸気エゼクタ３へ吸引され、一方、分離された液体は管路２０を通って下方のエゼクタ１０へ吸引される。

蒸気エゼクタ３は、蒸気供給管８を分岐した分岐管２１に入口側を接続し、出口側を管路２２によって再度、蒸気供給管８の流量調節弁７の手前側に接続したもので、排出管９から流下してくるジャケット部２内の一部の蒸気を、蒸気エゼクタ３で吸引して再度、蒸気供給管８からジャケット部２へ供給することによって、ジャケット部２内の蒸気を強制的に循環させることができるものである。

組み合わせ真空ポンプ４を、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、上述した冷却流体供給管５をそれぞれ接続する。冷却流体供給管５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、ジャケット部２の冷却流体管路６へ供給することによって、反応釜１を気化冷却することができるものである。

反応釜１の上方に外部熱交換器２６を配置して反応釜１内と管路２７によって接続する。外部熱交換器２６は、いわゆるシェル＆チューブ・タイプの熱交換器であり、出口チューブ２８に管路２７を接続し、入口チューブ３２に管路２９を接続して、反応釜１内の被熱交換物を循環ポンプ３３によって入口チューブ３２内に流入させ、管路３１を介して外部熱交換器２６のシェル内へ供給される加熱・冷却流体によって、流入した被加熱物を加熱・冷却して、出口チューブ２８と出口管路２７から再度反応釜１内へ供給するものである。

外部熱交換器２６のシェル内へ供給された加熱・冷却流体は、被熱交換物と熱交換した後、管路３０から系外へ排除される。

ジャケット部２の左側面に、管路２３と開閉弁２４を介在して組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ１０と接続する。この管路２３は、ジャケット部２内で発生した気化蒸気の一部をエゼクタ１０へ吸引することができるものである。

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管路６内へ供給して、冷却流体管路６内を冷却流体で満たすと同時に、図示しない冷却流体管路６の反応釜１側に設けた複数の冷却流体噴射口から反応釜１の外表面全体へ冷却流体を噴射する。

一方、組み合わせ真空ポンプ４の循環ポンプ１４を駆動して、エゼクタ１０の発生する吸引力で排出管９または管路２３を介してジャケット部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、反応釜１の外表面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。

このように反応釜１を冷却する場合に、冷却流体管路６の複数の冷却流体噴射口から反応釜１の外表面の全体に且つ均一に冷却流体を供給することができ、反応釜１の全体をムラなく気化冷却することができると共に、ジャケット部２内に発生した気化蒸気の一部を噴射する冷却流体の一部で冷却して凝縮すると同時に、冷却流体管路６の外表面でも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の一部及び気化しきれなかった冷却流体は、排出管９または管路２３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内の被加熱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と一部の蒸気は、排出管９と気液分離器１２を通って、蒸気の分離された復水だけが管路２０からエゼクタ１０に吸引されタンク１３に至ると共に、復水の分離された蒸気は、蒸気エゼクタ３に吸引され、管路２２と蒸気供給管８から再度ジャケット部２へ供給される。

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 蒸気エゼクタ
４ 組み合わせ真空ポンプ
５ 冷却流体供給管
６ 冷却流体管路
８ 蒸気供給管
９ 排出管
１０ エゼクタ
１２ 気液分離器
１３ タンク
１４ 循環ポンプ
１５ 循環路
２６ 外部熱交換器
２９ ジャケット
３３ 循環ポンプ

Claims (1)

1. 被熱交換物を熱交換するジャケット式熱交換室を形成して、当該ジャケット式熱交換室に熱交換流体を供給すると共に、ジャケット式熱交換室を吸引手段と接続して熱交換するものにおいて、ジャケット式熱交換室と直列に外部熱交換器を配置して、当該外部熱交換器とジャケット式熱交換室とで被熱交換物を熱交換することを特徴とする加熱冷却装置。
   

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