JP2009068782A

JP2009068782A - 気化冷却装置

Info

Publication number: JP2009068782A
Application number: JP2007238606A
Authority: JP
Inventors: Nobuhide Hara; 伸英原
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】電動モータを使用する必要が無く、電力を消費することのない気化冷却装置を得ること。
【解決手段】エゼクタ６と液体圧送ポンプ４と液体タンク８を、それぞれ通路で接続する。エゼクタ６の吸引口１２をジャケット部２と連通する。エゼクタ６の出口側にヘッダータンク９を介在して液体圧送ポンプ４を接続する。液体圧送ポンプ４の液体排出管３１を、エゼクタ６の上部に位置する液体タンク８と接続する。
液体圧送ポンプ４で液体タンク８へ液体が圧送される。液体タンク８に溜まった液体は、エゼクタ６との高さの差に相当する水頭圧によってエゼクタ６内を流下して、エゼクタ６部で所定の真空吸引力を発生する。
【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、被熱交換物を気化冷却する気化冷却装置に関する。

従来の気化冷却装置は、熱交換室をエゼクタと連通して、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプを接続すると共に、当該タンクへ冷却水を供給することによるタンク内水温の制御部を設けることによって、蒸気の急凝縮に起因するハンマー現象に伴う振動や衝撃を防止することができるものである。

上記従来の気化冷却装置では、ポンプを駆動するために電動モータを作動しなければならず、この電動モータの作動に伴って比較的多くの電力を消費してしまう問題があった。
特公平５−３４０５４号公報

解決しようとする課題は、電動モータの作動が不要で、電力を消費することのない気化冷却装置を得ることである。

本発明は、被熱交換物を冷却流体の蒸発潜熱によって気化冷却する熱交換室に吸引手段を接続すると共に、当該熱交換室に冷却用流体を供給するものにおいて、吸引手段としてのエゼクタの出口に液体圧送ポンプと液体タンクを順次に配置すると共に、液体タンクをエゼクタより所定距離だけ高い位置に配置して、液体タンクから水頭圧によってエゼクタに流下する液体を、エゼクタの駆動流体とするものである。

本発明は、液体タンクをエゼクタより所定距離だけ高い位置に配置したことにより、この距離に相当する水頭圧でもって液体タンク内の液体をエゼクタに供給することができ、電力を消費することがない。

本発明は、エゼクタの出口に液体圧送ポンプと液体タンクを順次に配置するものであるが、液体圧送ポンプは、電動モータを使用することなく、高圧の圧縮空気や蒸気を圧送源として液体を圧送することができるものが好適である。

本実施例においては、吸引手段としてのエゼクタ６と、熱交換室としての反応釜１を接続して、エゼクタ６の上方に液体タンク８を、エゼクタ６の下方に液体圧送ポンプ４を用いた例を示す。反応釜１の内部に収納した図示しない被熱交換物を、ジャケット部２及び多管式熱交換器３に供給する冷却用流体としての冷却水によって気化冷却するものである。

ジャケット部２の右側に冷却水供給管１４を接続する。本実施例においては、冷却のみならず、加熱もできるように、ジャケット部２の左側に蒸気供給管１５を接続し、それぞれの供給管１４，１５には、供給量を制御するためのバルブ１７，１８を取り付ける。

反応釜１の外周のほぼ全周にわたりジャケット部２を形成し、ジャケット部２の左下部に排出管１９を取り付けてエゼクタ６の吸引口１２と接続する。排出管１９には、開閉弁２０と、蒸気は排出することがなく復水だけを自動的に出口側へ排出することのできる蒸気トラップ２１を並行に配置して、エゼクタ６の吸引口１２と接続する。吸引口１２の内部には図示しないノズルを配置する。エゼクタ６のディフューザ部７をヘッダータンク９に接続する。ヘッダータンク９は、エゼクタ６から吐出される液体と一部蒸気との混合流体を、一時的に溜め置くものである。ヘッダータンク９の下方を通路１０で液体圧送ポンプ４と接続する。

液体圧送ポンプ４は、液体流入口２５と液体流出口２６、及び、高圧圧送流体導入口２７と高圧圧送流体排出口２８を有し、液体流入口２５を通路１０によってヘッダータンク９の底部と接続する。通路１０には、一方方向の流体の通過のみを許容する逆止弁２９を取り付ける。この逆止弁２９は、ヘッダータンク９から液体圧送ポンプ４への流体の通過を許容し、反対方向の通過は阻止するものである。

液体圧送ポンプ４の液体流出口２６にも逆止弁３０を介して液体排出管３１を接続すると共に、高圧圧送流体導入口２７には高圧蒸気管３２を接続する。一方、高圧圧送流体排出口２８は均圧管３３によってヘッダータンク９の側部と連通する。

液体圧送ポンプ４は、内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、高圧圧送流体導入口２７を閉口し、一方、高圧圧送流体排出口２８を開口して、ヘッダータンク９に溜まった液体を逆止弁２９と液体流入口２５を通して液体圧送ポンプ４内に流下させる。そして、液体圧送ポンプ４内に液体が溜まって図示しないフロートが所定上方部に位置すると、高圧圧送流体排出口２８を閉口し、一方、高圧圧送流体導入口２７を開口して、高圧蒸気管３２から高圧圧送用蒸気を内部に流入させることにより、内部に溜まった液体を液体流出口２６と逆止弁３０と液体排出管３１を通して上方の液体タンク８へ圧送する。

液体が高圧蒸気で圧送されて液体圧送ポンプ４内の液位が低下すると、再度、高圧圧送流体導入口２７を閉口し、高圧圧送流体排出口２８を開口することにより、液体流入口２５から液体を内部へ流下させる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、液体圧送ポンプ４はヘッダータンク９からの液体を液体タンク８へ圧送する。

液体タンク８の上部に液体補給管１３を接続すると共に、液体タンク８の下部に管路１１を接続してエゼクタ６の吸引口１２内部のノズルと接続する。液体タンク８に溜まった液体が、エゼクタ６までの高さに相当する水頭圧によってエゼクタ６のノズル内を流下して、その速度エネルギーに応じた真空吸引力を発生し、吸引口１２からジャケット部２内の所定の流体を吸引するものである。

反応釜１の内部に熱交換部材としての直管状の多管式熱交換器３を配置する。多管式熱交換器３の上端は蒸気供給管１５及び冷却水供給管１４と接続し、一方、下端はジャケット部２内に開口する。この多管式熱交換器３は、銅パイプ等のように、伝熱効率に優れた材料で製作する。

反応釜１内側端部で、多管式熱交換器３に対向する位置の上下方向に、下方に向かうにつれて高さが低くなる凸状の抵抗板５を取り付ける。また、反応釜１内の中心部に、反応釜１内の被熱交換物を攪拌する攪拌翼１６を取り付ける。攪拌翼１６は、下方の攪拌翼２２ほど直径を大きくして吐出力も大きくし、上方の攪拌翼２３ほど直径を小さくして吐出力も小さくなるように配置する。

反応釜１内の被熱交換物を加熱又は冷却する場合は、攪拌翼１６を回転駆動して、被熱交換物を攪拌するのであるが、被熱交換物は反応釜１内部を水平方向に旋回されると共に、下方の攪拌翼２２を大きくし上方の攪拌翼２３を小さくしたことによって反応釜１内部を垂直方向にも旋回される。このように、攪拌翼１６，２２，２３により、被熱交換物を水平方向と垂直方向に旋回することで、被熱交換物は効率良く確実に旋回される。

攪拌翼１６，２２，２３で旋回される被熱交換物は、抵抗板５に衝突して乱流状態となることによって、多管式熱交換器３外表面、及び、ジャケット部２側との接触機会が増加して熱交換効率を向上することができる。

下方の攪拌翼２２を大きくし上方の攪拌翼２３を小さくすると共に、下方に向かうにつれて高さが低くなる凸状の抵抗板５を取り付けたことにより、被熱交換物が抵抗板５に衝突して発生する乱流の発生量を、反応釜１内の上下方向で均一化することができ、被熱交換物への伝熱ムラを防止することができる。

反応釜１内の被熱交換物を冷却する場合は、冷却水供給管１４から冷却に適した温度の冷却水をジャケット部２、並びに、多管式熱交換器３へ供給すると共に、液体タンク８からエゼクタ６へ液体を流下させてエゼクタ６で吸引力を発生させることにより、ジャケット部２内並びに多管式熱交換器３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、冷却水が反応釜１内の被熱交換物の熱を奪って蒸発することにより、その蒸発潜熱によって被熱交換物を気化冷却することができる。

ジャケット部２並びに多管式熱交換器３で被冷却物の熱を奪って蒸発気化した気化蒸気及び冷却水の残りは、開閉弁２０並びに蒸気トラップ２１からエゼクタ６に吸引されヘッダータンク９に至る。

一方、反応釜1内の被熱交換物を加熱する場合は、蒸気供給管１５から加熱に適した温度の蒸気をジャケット部２、並びに、多管式熱交換器３へ供給することによって、蒸気が反応釜1内の被熱交換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及び凝縮しなかった蒸気の一部は、排出管１９と蒸気トラップ２１あるいは開閉弁２０を通ってエゼクタ６の吸引口１２に吸引されヘッダータンク９に至る。

反応釜１の外周並びに内部の双方に、熱交換部材としてのジャケット部２並びに多管式熱交換器３を配置したことにより、熱交換するための面積を増大することができ、単位時間当りの熱交換量を十分に確保して、熱交換効率を向上させることができる。

液体タンク８内の液体を水頭圧によってエゼクタ６内を流下させることにより、電動モータを駆動する必要がなく、従って、電力を消費することがない。

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
３多管式熱交換器
４液体圧送ポンプ
５抵抗板
６エゼクタ
８液体タンク
９ヘッダータンク
１２吸引口
１４冷却水供給管
１５蒸気供給管
１６，２２，２３攪拌翼
３１液体排出管

Claims

被熱交換物を冷却流体の蒸発潜熱によって気化冷却する熱交換室に吸引手段を接続すると共に、当該熱交換室に冷却用流体を供給するものにおいて、吸引手段としてのエゼクタの出口に液体圧送ポンプと液体タンクを順次に配置すると共に、液体タンクをエゼクタより所定距離だけ高い位置に配置して、液体タンクから水頭圧によってエゼクタに流下する液体を、エゼクタの駆動流体とすることを特徴とする気化冷却装置。