JP2009168308A

JP2009168308A - 気化冷却装置

Info

Publication number: JP2009168308A
Application number: JP2008005369A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hayashi; 数郎林
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】冷却温度を１０℃以下程度の低温まで低下させ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のジャケット部２に、冷却流体供給管５と蒸気供給管８を接続する。ジャケット部２の下部に、エゼクタ１０を介在して、組み合わせ真空ポンプ４を接続する。組み合わせ真空ポンプ４の冷水タンク１３にロータリーフィーダー１８を介在して製氷機１９を接続する。
反応釜１を冷却する場合は、冷却流体供給管５からジャケット部２内へ冷却流体を供給することによって、冷却流体が蒸発気化して反応釜１の熱を奪うことによって、反応釜１を気化冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気化冷却室で冷却流体の蒸発潜熱によって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、熱交換室に熱交換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。

この気化冷却装置においては、冷却流体として通常は冷却水、更に具体的には水道水や工業用水、を使用するために、冷却の温度を２０℃〜３０℃程度の常温までしか低下させることができない問題があった。
被冷却物の種類によっては、冷却温度を１０℃以下程度の低温まで低下させなければならないケースがある。
また、冷却温度を低下させるために、冷却水に替えて冷媒やチラー水を用いることもできるが、これらを用いる場合は、専用のタンクやポンプが必要となって、装置そのものが複雑化してしまう問題があった。
特許第３１７０６６９号公報

解決しようとする課題は、冷却温度を１０℃以下程度の低温まで低下させることのできる構造が単純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気化冷却室を形成して、当該気化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、気化冷却室を吸引手段と接続して被冷却物を気化冷却するものにおいて、吸引手段をエゼクタとタンクと循環ポンプとで構成して、当該タンクに製氷機を接続し、当該製氷機で製造された氷をタンクに供給する氷供給手段を取り付けたものである。

本発明の気化冷却装置は、吸引手段のタンクに製氷機を接続したことにより、製氷機で製造した氷をタンクへ供給して、タンク内の冷却水を１０℃以下程度の低温まで低下させることができ、冷却水を用いても気化冷却の温度を同様に１０℃以下程度まで低下させることができる。

本発明は、製氷機で製造された氷をタンクに氷供給手段から供給するものであるが、氷供給手段としてロータリーフィーダーを用いて、製氷機で製造されたアイスキューブを、このロータリーフィーダーでタンク内へ供給することができる。

本実施例においては、気化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水によって熱交換するものである。

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、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加熱流体としての蒸気供給管８、及び、冷却流体供給管５を接続する。

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、上方部をジャケット部２と接続する。

ジャケット部２の右側上部には、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内の被加熱物を加熱することもできるものである。

蒸気供給管８と並行してバイパス管路１１を設けて、スチームエゼクタ１２を取り付ける。スチームエゼクタ１２の吸引口に後述するフラッシュ蒸気管９の一端を接続する。

ジャケット部２の下方に排出管２０，２１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２０には蒸気トラップ２２を取り付け、また、排出管２１には制御弁２３を取り付ける。

組み合わせ真空ポンプ４を、エゼクタ１０と、循環ポンプ１４と冷水タンク１３とヒートポンプ３を順次に循環路１５で連通して形成すると共に、循環ポンプ２４と温水タンク２５とヒートポンプ３を循環路２６で連通して形成する。冷水タンク１３の底部には、ヒートポンプ３の冷却部２７を配置する。また、温水タンク２５の底部にはヒートポンプ３の加熱部２８を配置する。

冷水タンク１３の上部に氷供給管１７と、氷供給手段としてのロータリーフィーダー１８と、製氷機１９、並びに、水供給管３５を順次に接続する。水供給管３５から製氷機１９へ供給された水が、製氷機１９で氷となり、ロータリーフィーダー１８から冷水タンク１３内へ供給されるものである。

冷水タンク１３内へ供給する氷の量は、ジャケット部２の右側上部に取り付けた温度センサ１６で検出したジャケット部２内の温度に応じて適宜調節することができる。また、別個の温度センサを冷水タンク１３に取り付けて、この冷水タンク１３内の冷水の温度に応じて、供給する氷の量を調節することもできる。

組み合わせ真空ポンプ４の循環路１５と２６の接続部には三方切換弁２９を接続する。三方切換弁２９の上部弁をエゼクタ１０と接続する。温水タンク２５の上部には、フラッシュ蒸気管９を接続すると共に、余ったフラッシュ蒸気を排出するフラッシュ蒸気排出管３０を接続する。なお、フラッシュ蒸気管９には、温水タンク２５からスチームエゼクタ１２へのフラッシュ蒸気の通過だけを許容する逆止弁６を取り付ける。

エゼクタ１０と冷水タンク１３の上部を管路３１で接続すると共に、エゼクタ１０と温水タンク２５の上部を管路３２で接続する。

反応釜１内の被冷却物を冷却する場合は、三方切換弁２９を切り換えて、循環路１５とエゼクタ１０だけが連通して、循環路２６とエゼクタ１０は遮断しておく。循環ポンプ１４を駆動して冷水タンク１３内の冷却水を、エゼクタ１０と冷却流体供給管５からジャケット部２へ供給する。なお、一部の冷水は管路３１を通って冷水タンク１３へと循環する。

冷水タンク１３内の冷水は、製氷機１９から供給される氷によって、また、ヒートポンプ３の冷却部２７によって所定の温度まで冷却されており、この冷水がエゼクタ１０を通過することにより、エゼクタ１０で所定の吸引力を発生して、排出管２０または２１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、ジャケット部２内へ噴射される冷却水が反応釜１内の図示しない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。

ジャケット部２で被冷却物を冷却した冷却水の気化蒸気及び気化しきれなかった冷却水の一部は、排出管２０または２１を通ってエゼクタ１０に吸引され冷水タンク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、製氷機１９から供給する氷の量、及び、ヒートポンプ３の冷却部２７の温度を適宜調節することによって、エゼクタ１０を流下する冷却水温度を調節して、エゼクタ１０の吸引力をコントロールすることができる。

冷水タンク１３内へ冷却水を補給するだけでは、気化冷却の温度を２０℃〜３０℃程度までしか低下させることができないが、製氷機１９から氷を冷水タンク１３内へ供給することによって、気化冷却の温度を１０℃以下程度まで低下させることができる。

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内の図示しない被加熱物に熱を与えて加熱する。この場合、組み合わせ真空ポンプ４の三方切換弁２９を切り換えて、循環路２６とエゼクタ１０だけを連通し、循環路１５とエゼクタ１０間は遮断すると共に、エゼクタ１０と冷却流体供給管５の間のバルブ３３も閉弁しておく。従って、循環ポンプ２４を駆動することにより、温水タンク２５内の温水は、三方切換弁２９とエゼクタ１０と管路３２を通って循環する。

ジャケット部２内で加熱により蒸気の凝縮した復水と一部の蒸気は、排出管２０と２１を通って、エゼクタ１０に吸引され温水タンク２５に至る。

温水タンク２５内の温水は、ヒートポンプ３の加熱部２８で所定温度まで加熱されることにより、タンク２５内で再蒸発してフラッシュ蒸気となり、フラッシュ蒸気管９からスチームエゼクタ１２に吸引され、蒸気供給管８からの蒸気と混合されてジャケット部２へ供給される。

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
３ヒートポンプ
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
９フラッシュ蒸気管
１０エゼクタ
１２スチームエゼクタ
１３冷水タンク
１４循環ポンプ
１５循環路
１６温度センサ
１８氷供給手段
１９製氷機
２０排出管
２１排出管
２４循環ポンプ
２５温水タンク
２６循環路
２７冷却部
２８加熱部
２９三方切換弁

Claims

被冷却物を冷却する気化冷却室を形成して、当該気化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、気化冷却室を吸引手段と接続して被冷却物を気化冷却するものにおいて、吸引手段をエゼクタとタンクと循環ポンプとで構成して、当該タンクに製氷機を接続し、当該製氷機で製造された氷をタンクに供給する氷供給手段を取り付けたことを特徴とする気化冷却装置。