JP2009274018A

JP2009274018A - 加熱冷却装置

Info

Publication number: JP2009274018A
Application number: JP2008128162A
Authority: JP
Inventors: Nobuhide Hara; 伸英原
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-26

Abstract

【課題】凝縮のための冷却能力を十分に確保できる加熱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、内部に多管式熱交換器３を配置する。ジャケット部２と多管式熱交換器３に蒸気供給管１５並びに冷却水供給管１４を接続する。反応釜１の外部にコンデンサ２６を接続する。反応釜１内側端部に、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。反応釜１内の中心部に攪拌翼１６を取り付ける。攪拌翼１６は、下方の攪拌翼２２ほど大きくし、上方の攪拌翼２３ほど小さくする。
反応釜１内で発生した蒸発流体を、コンデンサ２６で潜熱冷却することにより、大きな冷却能力で凝縮させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換室内で被熱交換物を間接的に熱交換して、被熱交換物を加熱又は冷却する加熱冷却装置に関する。

加熱冷却装置は、熱交換室としての流体室にコンデンサを介在して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と接続すると共に、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。

この加熱冷却装置においては、流体室で発生した蒸発流体を凝縮させるコンデンサに冷却媒体として冷却水を供給して冷却水の顕熱により凝縮させるために、凝縮のための冷却能力が小さく、凝縮物に温度ムラ、あるいは、品質ムラを生じてしまう問題があった。
特公平５−８１２９７号公報

解決しようとする課題は、凝縮のための冷却能力を十分に確保できるようにして、凝縮物の温度ムラ、あるいは、品質ムラを防止することである。

本発明は、被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換室に吸引手段を接続すると共に、当該熱交換室に加熱用流体あるいは冷却用流体を供給するものにおいて、熱交換室の内部で発生した蒸発流体を凝縮させるコンデンサを、熱交換室の外部に接続して、当該コンデンサに冷却流体供給管と吸引手段を接続すると共に、熱交換室の外周並びに熱交換室の内部に熱交換部材を配置したものである。

本発明の加熱冷却装置は、コンデンサに冷却流体供給管と吸引手段を接続したことにより、吸引手段の吸引力でもってコンデンサの内部を低圧状態、例えば、大気圧以下の真空状態、に維持して、冷却流体が蒸発気化する潜熱冷却を行うことができ、顕熱冷却と比較して大きな冷却能力を有する潜熱冷却によって、凝縮のための冷却能力を十分に確保することができる。

本発明は、熱交換室とコンデンサをそれぞれ吸引手段に接続するものであるが、この吸引手段は、１台で共用することも、あるいは、それぞれ別個の吸引手段を使用することもできる。

本実施例においては、円筒状熱交換室として加熱や冷却を行う反応釜１を用いた例を示す。反応釜１の内部に収納した図示しない被熱交換物を、熱交換部材としてのジャケット部２及び多管式熱交換器３に供給する加熱源としての蒸気や、冷却源としての冷却水によって加熱あるいは冷却するものである。

ジャケット部２の左側に蒸気供給管１５を接続し、ジャケット部２の右側に冷却水供給管１４を接続する。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熱交換部材としてのジャケット部２を形成し、ジャケット部２の右下部に排出管１９を取り付けて組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ６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のノズル部１２の吸引部と接続する。エゼクタ６のディフューザ部７をタンク８に接続する。タンク８の側方を循環通路９で循環ポンプ１０と接続し、更に管路１１でエゼクタ６のノズル部１２と連通する。

反応釜１の外部に配置したコンデンサ２６と、反応釜１内の上端部とを、管路２７で接続する。管路２７は、コンデンサ２６内を通過して、凝縮流体溜部２８と接続する。コンデンサ２６の上部には、冷却水供給管１４を分岐した冷却流体供給管２９を接続すると共に、コンデンサ２６の下部は、管路３０によってエゼクタ６と接続する。

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。

組み合わせ真空ポンプ４のタンク８内の冷却水が循環ポンプ１０で循環され、管路１１からエゼクタ６のノズル部１２を通ってタンク８内へと循環する。タンク８の左側上部には、冷却水補給管１３を接続する。循環ポンプ１０の吐出側には、余剰水排出管２５を接続して、タンク８内の液位を所定範囲に維持することができるようにする。

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。加熱により加熱用蒸気の凝縮した復水及び凝縮しなかった加熱用蒸気の一部は、排出管１９と蒸気トラップ２１あるいは開閉弁２０を通って組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ６に吸引されタンク８に至る。

反応釜１内の被熱交換物が加熱されることにより発生した蒸発流体は、管路２７からコンデンサ２６内へと至る。コンデン２６内は、吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ６の吸引力によって、大気圧以下の真空状態に維持されているために、冷却流体供給管２９からコンデンサ２６内へ供給された冷却水が蒸発気化することで、管路２７を流下する蒸発流体を潜熱冷却することができる。潜熱冷却により発生した気化蒸気、及び、気化し切れなかった冷却水は、エゼクタ６に吸引される。また、コンデンサ２６内で潜熱冷却された蒸発流体は、下方の凝縮流体溜部２８へと流下する。

一方、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、組み合わせ真空ポンプ４を駆動してエゼクタ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ものである。

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から組み合わせ真空ポンプ４のエゼクタ６に吸引されタンク８に至る。

熱交換室としての反応釜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。

反応釜１内で発生した蒸発流体も、コンデンサ２６で潜熱冷却することで、凝縮のための冷却能力を十分に確保でき、凝縮物の温度ムラ、あるいは、品質ムラを防止することができる。

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多管式熱交換器
４組み合わせ真空ポンプ
５抵抗板
６エゼクタ
８タンク
１０循環ポンプ
１２ノズル部
１４冷却水供給管
１５蒸気供給管
１６攪拌翼
１９排出管
２０開閉弁
２１蒸気トラップ
２２，２３攪拌翼
２６コンデンサ

Claims

被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換室に吸引手段を接続すると共に、当該熱交換室に加熱用流体あるいは冷却用流体を供給するものにおいて、熱交換室の内部で発生した蒸発流体を凝縮させるコンデンサを、熱交換室の外部に接続して、当該コンデンサに冷却流体供給管と吸引手段を接続すると共に、熱交換室の外周並びに熱交換室の内部に熱交換部材を配置したことを特徴とする加熱冷却装置。