JP2008096061A

JP2008096061A - 気化冷却装置

Info

Publication number: JP2008096061A
Application number: JP2006280255A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Morii; 高之森井
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】被冷却物の全体を均一に且つ効率良く気化冷却することのできる気化冷却装置を提供する。
【解決手段】反応釜１の外周にジャケット部２を取り付ける。ジャケット部２内に冷却流体管路６を配置する。冷却流体管路６に、熱交換部としてのエゼクタ１８を介在して冷却流体供給管５を接続する。エゼクタ１８に加熱用の蒸気供給管１９を接続する。
反応釜１を冷却する場合は、冷却流体管路６からジャケット部２内へ所定温度に維持された冷却流体を噴射することによって、反応釜１の全体に所定温度の冷却流体が供給され、反応釜１をムラなく気化冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却流体の蒸発潜熱によって冷却室で被冷却物を冷却する気化冷却装置に関する。

気化冷却装置は、複数の冷却流体噴射口を有する冷却流体管路を接続して、冷却流体噴射口から冷却流体を噴射すると共に、冷却室を吸引手段と接続したもので、冷却物を気化冷却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、冷却を行う初期段階に、冷却流体供給管内の冷却流体の温度を精度良く所定値に維持することができないために、被冷却物の全体を均一に且つ効率良く気化冷却することができない問題があった。供給する冷却流体の温度が所定値よりも低い場合は、冷却流体が蒸発気化するまでに時間を要して時間遅れを生じてしまい、一方、冷却流体の温度が所定値よりも高い場合は十分な冷却が行えないためである。
特開２００６−２５８３１６号公報

解決しようとする課題は、被冷却物の全体を均一に且つ効率良く冷却することのできる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冷却室を形成して、当該冷却室に冷却流体を供給する冷却流体供給管を接続すると共に、冷却室を吸引手段と接続したものにおいて、冷却流体供給管の冷却室側近傍に、冷却流体を所定温度に維持する熱交換部を配置すると共に、冷却室内に冷却流体の流下する冷却流体管路を配置して、当該冷却流体管路に冷却流体を外部に噴射する冷却流体噴射口を複数個設けたものである。

本発明の気化冷却装置は、冷却流体供給管の冷却室側近傍に、冷却流体を所定温度に維持する熱交換部を配置したことによって、供給する冷却流体の温度を、冷却室の近傍で任意に調節することがき、被冷却物の全体をムラなく冷却することができる。

本発明は、冷却室の近傍に熱交換部を配置するものであるが、熱交換部としては、冷却流体の温度より高いあるいは低い熱交換流体と、冷却流体が直接に接触してあるいは間接的に接触して熱交換するものを用いることができる。

本実施例においては、冷却室として反応釜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冷却物を、ジャケット部２に供給する冷却源としての冷却流体によって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には、熱交換部としてのエゼクタ１８を介在して、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。

エゼクタ１８は、ジャケット部２に極力接近した位置に配置すると共に、エゼクタ１８の吸引口には加熱用の蒸気供給管１９を接続する。冷却流体供給管５から供給される冷却流体と、蒸気供給管１９から供給される加熱用の蒸気とが、エゼクタ１８内で混合され所定温度に制御されて、冷却流体管路６へと供給される。

エゼクタ１８をジャケット部２の近傍に配置したことによって、エゼクタ１８で所定温度に制御された冷却流体の温度が変化するまでに、冷却流体を冷却流体管路６へ供給することができ、ジャケット部２内へ温度精度良くコントロールされた冷却流体を供給することができる。

なお、本実施例においては、熱交換部としてエゼクタ１８を用いて冷却流体を所定温度へ昇温する例を示したが、直接式あるいは間接式熱交換器等を熱交換部として用いることによって、冷却流体を加熱のみならず、任意に冷却することもできる。

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。

本実施例においては、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、所定圧力すなわち所定温度の加熱用蒸気を、ジャケット部２へ供給することによって、反応釜１内の被加熱物を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、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内の加熱用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。

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内で発生した冷却流体の気化蒸気をエゼクタ１０へ吸引するためのものである。

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及びエゼクタ１８から所定温度に制御された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、熱交換部としてのエゼクタ１８で所定温度に維持された冷却流体を、反応釜１の外表面に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内で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及び気化しきれなかった冷却流体の一部は、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。

本発明の気化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
４吸引手段
５冷却流体供給管
６冷却流体管路
９排出管
１０エゼクタ
１３タンク
１４循環ポンプ
１５循環路
１８熱交換部
１９蒸気供給管

Claims

被冷却物を冷却する冷却室を形成して、当該冷却室に冷却流体を供給する冷却流体供給管を接続すると共に、冷却室を吸引手段と接続したものにおいて、冷却流体供給管の冷却室側近傍に、冷却流体を所定温度に維持する熱交換部を配置すると共に、冷却室内に冷却流体の流下する冷却流体管路を配置して、当該冷却流体管路に冷却流体を外部に噴射する冷却流体噴射口を複数個設けたことを特徴とする気化冷却装置。