JP2684271B2 - 減圧気化冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却室内を減圧状態に
して被冷却物を気化冷却するものに関し、特に予め被冷
却物の総冷却熱量がわかっている場合の冷却装置に関す
る。具体的には、各種反応を行う反応釜の冷却装置、食
品、フィルム、合成繊維等の気化冷却装置等に関する。
これらのものは少しの温度変化により、変質したり異常
反応を起こす場合があり、冷却温度制御精度の向上が製
品品質や生産性に大きな影響を及ぼすこととなる。

【０００２】

【従来の技術】従来の反応釜の冷却装置として、例えば
特開平１−３１５３３６号公報に示されたものがある。
これは、エゼクタとタンクとポンプを組合せた組合せポ
ンプと、反応釜の流体室に組合せポンプの吐出水の一部
を供給できる切替え弁手段と、エゼクタ内を通過する流
体の温度を制御する温度制御部とから成り、反応釜の流
体室に、冷却用の組合せポンプからの吐出水を供給し
て、反応釜を気化冷却するものである。流体室はエゼク
タの吸引作用により減圧状態となり、供給された吐出水
は反応釜の熱を奪ってただちに気化し、蒸発潜熱の大き
な熱量でもって効率的に冷却するものである。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】上記従来のもので
は、高精度に被冷却物の温度を制御できない問題があっ
た。実際の冷却操作においては、被冷却物の温度変化を
温度センサ―で検出し、冷却液の温度や量へフィ―ドバ
ックしてバルブの開度を調節するため、制御遅れが生じ
てしまうためである。また、温度センサ―やバルブ自身
の精度限界やあるいは経年変化による精度低下等によっ
て所望の冷却温度精度が得られないためである。

【０００４】従って本発明の技術的課題は、制御遅れを
生じることなく、長期間にわたり高精度に被冷却物の温
度制御ができる減圧気化冷却装置を得ることである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明の減圧気化冷却装置
の構成は次の通りである。エゼクタとタンクとポンプを
組合せた組合せポンプと、該エゼクタと連通した気化冷
却室と、組合せポンプ内を循環する循環液を上記気化冷
却室に供給する冷却液供給通路とから成り被冷却物を気
化冷却するものにおいて、冷却液の温度を制御する冷却
液温度制御部と、冷却液の温度から気化冷却室の総熱伝
達量を演算する演算部を設けたものである。

【０００６】

【作用】冷却室を減圧状態として、冷却液が蒸発する場
合の蒸発潜熱でもって被冷却物を冷却する場合の冷却熱
量すなわち総熱伝達量：Ｑは下記の一般式により算出す
ることができる。 Ｑ＝Ａ・Ｕ・△Ｔ ここで、Ａ：冷却伝熱面積 Ｕ：総括熱伝達係数 △Ｔ：被冷却物と冷却液との温度差 冷却伝熱面積（Ａ）は、冷却装置の形状や大きさが決れ
ば確定する値であり、総括熱伝達係数（Ｕ）は、冷却液
の蒸発潜熱が決れば確定する値である。従って、減圧気
化冷却においては、上記の△Ｔすなわち被冷却物と冷却
液の温度差をコントロ―ルすることにより、冷却熱量
（Ｑ）を制御することができる。

【０００７】冷却すべく被冷却物の温度と冷却熱量が予
めわかっている場合、上記関係式から被冷却物と冷却液
の温度差が演算部で演算され、この温度差となるように
冷却液温度制御部により冷却液の温度を制御することに
よって、被冷却物を冷却することができる。すなわち、
予め必要とする冷却熱量を、冷却液の液温を制御するだ
けで奪うことができる、フィ―ドフォワ―ド制御を行う
ことができる。

【０００８】実際の反応釜や繊維等の冷却工程において
は、被冷却物の温度や冷却熱量が予めわかっている場合
が多く、特に、反応釜における反応工程においては反応
により生じる反応熱の吸収が熱損傷を防止する上で重要
となり、反応過程での発生熱量と冷却熱量は前もって充
分にシュミレ―ションされ、把握されている。従って、
フィ―ドフォワ―ド制御を行うことにより、特に反応釜
の冷却に関しては制御遅れのない高精度の温度制御を行
うことができる。

【０００９】

【実施例】図示の実施例を詳細に説明する。本実施例に
おいては、気化冷却装置として反応釜を用いた例を示
す。気化冷却室としてのジャケット部５を備えた反応釜
２１と、組合せポンプ２２と、冷却液温度制御部２８と
で減圧気化冷却装置を構成する。反応釜２１は、ほぼ全
周にわたりジャケット部５を形成すると共に、原料入口
３、原料供給弁７を介した供給管８、製品出口４、撹拌
器６、被冷却物の温度を検出する温度センサ―２０を備
え、ジャケット部５には冷却液供給口１と冷却液排出口
２及び９を設けてある。温度センサ―２０は本来不要で
あるが、異常検出等のために設ける。

【００１０】組合せポンプ２２はタンク３１とポンプ３
０とエゼクタ３２とで構成する。ポンプ３０がタンク３
１に吸込側を接続され吐出側をエゼクタ３２のノズル３
３に接続し、エゼクタ３２のディフュ―ザ３４がタンク
３１の上部空間に接続された構成のものであり、エゼク
タ３２と反応釜２１の冷却液排出口２及び９とが弁１
０、１１を介して接続されている。この組合せポンプ２
２は、ポンプ３０の作動によりタンク３１内の冷却液を
エゼクタ３２に供給して吸引作用させ、タンク３１に戻
すようになっている。冷却液の一部は冷却液供給通路３
６から弁３７を介して、ジャケット部５の冷却液供給口
１へ供給される。

【００１１】冷却液温度制御部２８は、タンク３１内に
設けた冷却液温検出センサ―５３と、タンク３１に弁５
１を介して冷却水を供給する冷却水供給管５０、及び、
タンク３１内の冷却液を一部排出する排出管６１とで構
成する。また、タンク３１内の冷却液の温度を更に上昇
させたり低下させたりするための、熱交換器６２を設け
る。熱交換器６２には、別途冷却液を供給する管５５を
弁５６を介して接続し、加熱あるいは冷却用の流体を弁
１２を介して供給する。

【００１２】冷却液温検出センサ―５３と弁１２、５
１、５６を図示しないコントロ―ラと接続し、コントロ
―ラ内の演算部（図示せず）とも接続する。演算部には
冷却熱量を演算する式 Ｑ＝Ａ・Ｕ・△Ｔを予め記憶し
ておく。

【００１３】予め温度と冷却熱量の判明している被冷却
物を冷却する場合、即ちジャケット部５で気化冷却を行
う場合、演算部で被冷却物の温度と必要とする冷却液の
温度との差を算出し、この温度差となるように冷却液温
度制御部２８の弁を操作する。ポンプ３０を駆動してタ
ンク３１内の冷却液をエゼクタ３２に供給する。エゼク
タ３２部で生じる吸引力により、ジャケット部５内も減
圧状態となり、冷却液は被冷却物の熱により気化し、被
冷却物を冷却する。気化した蒸気及び気化しきれなかっ
た冷却液は弁１１、１０を通り、エゼクタ３２に吸引さ
れる。

【００１４】エゼクタ３２を経てタンク３１に至った冷
却液は、再度温度制御されてポンプ３０に吸引される。

【００１５】

【発明の効果】本発明は次のような効果を奏する。冷却
液の液温を制御するだけで、被冷却物をフィ―ドフォワ
―ド制御により冷却することができ、温度センサ―やバ
ルブを用いたフィ―ドバック制御を不要として制御遅れ
をなくし、高い精度で被冷却物の温度制御を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の減圧気化冷却装置の実施例の構成図で
ある。

【符号の説明】

５ ジャケット部 ２１ 反応釜 ２２ 組合せポンプ ２８ 冷却液温度制御部 ３０ ポンプ ３１ タンク ３２ エゼクタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エゼクタとタンクとポンプを組合せた組
   合せポンプと、該エゼクタと連通した気化冷却室と、組
   合せポンプ内を循環する循環液を上記気化冷却室に供給
   する冷却液供給通路とから成り被冷却物を気化冷却する
   ものにおいて、冷却液の温度を制御する冷却液温度制御
   部と、冷却液の温度から気化冷却室の総熱伝達量を演算
   する演算部を設けた減圧気化冷却装置。