JP2684288B2 - 減圧冷却装置 - 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
して被冷却物を冷却するものに関し、特に減圧状態に伴
う冷却水の蒸発潜熱による気化冷却と、冷却水による水
冷却とを行う冷却装置に関する。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
の冷却装置に関する。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】従来の減圧冷却装置の一例としての反応
釜の気化冷却装置として、例えば特開平１−３１５３３
６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、供給された冷却水としての吐出水は反応釜の
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。これは、被冷却物の温度を制御するためには冷却水
の蒸発量を制御する必要があり、また蒸発量を制御する
ためには流体室の減圧状態を精度良く制御しなければな
らないのであるが、減圧状態を制御するためにはエゼク
タを通過する流体の温度を制御しなければならず、実際
上はポンプや循環に伴うジュ―ル熱やあるいは放熱等に
より精度良く流体温度を制御することが困難なためであ
る。また、冷却水の蒸発潜熱による気化冷却ではなく、
単純な水冷却だけでは冷却熱量が少ないために、冷却水
を多量に必要としたり、冷却ムラを生じたりあるいは冷
却遅れを生じてしまう問題がある。

【０００４】従って本発明の技術的課題は、多量の冷却
水を必要とせず、また冷却ムラや遅れを生じることがな
いと共に、温度精度良く被冷却物を冷却できる減圧冷却
装置を得ることである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明の減圧冷却装置の構
成は次の通りである。被冷却物を冷却する減圧冷却室
と、該減圧冷却室に連通した冷却水供給通路と、該冷却
水供給通路に設けた流量調節弁と、上記減圧冷却室に連
通した減圧ポンプとから成り、被冷却物と冷却水の温度
を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段からの
検出信号により上記流量調節弁を開閉制御する制御部を
設けたものである。

【０００６】

【作用】減圧冷却室は連通した減圧ポンプにより減圧状
態となる。一方、減圧冷却室には冷却水供給通路から流
量調節弁を介して冷却水が供給される。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：被冷却物と冷却水との温度差 冷却伝熱面積（Ａ）は冷却室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、気化冷却に
おいては冷却水の蒸発潜熱が決れば確定する値である。
従って、上記の△Ｔすなわち被冷却物と冷却水の温度を
温度検出手段で検出して、これらの温度差が所定値とな
るように制御部を介して流量調節弁をコントロ―ルし冷
却水量を調節することにより、冷却熱量（Ｑ）を制御
し、ひいては被冷却物の温度を制御することができる。
冷却熱量が不足してさらに被冷却物を冷却する必要があ
る場合は、被冷却物の温度検出手段からの検出信号によ
り、流量調節弁の開度が大きくなりより多量の冷却水を
供給することによって被冷却物は気化冷却及び水冷却さ
れる。

【０００７】

【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、減圧冷却装置として反応釜を用いた例を示
す。減圧冷却室としてのジャケット部５を備えた反応釜
２１と、減圧ポンプとしての組合せポンプ２２と、冷却
水供給通路１２及び流量調節弁１３とで減圧冷却装置を
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を備え、ジャケッ
ト部５には冷却水供給口１と冷却液あるいは気化蒸気の
排出口２及び９を設ける。反応釜２１内には被冷却物の
温度を検出する温度検出手段としての温度センサ―１５
を取り付けると共に、ジャケット部５内にも冷却水の温
度を検出する温度センサ―１６を取り付ける。温度セン
サ―１５，１６は図示しない制御部を介して流量調節弁
１３と接続する。

【０００８】減圧ポンプとしての組合せポンプ２２はタ
ンク３１とポンプ３０とエゼクタ３２とで構成する。ポ
ンプ３０がタンク３１に吸込側を接続され吐出側をエゼ
クタ３２のノズル３３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の排出口２及び
９とが弁１０、１１を介して接続されている。タンク３
１は上部に大気と連通する連通孔３５を設けると共に、
タンク３１内に冷却水を追加する管３６を接続し、下部
には余剰水を排出する排出管３７を接続する。この組合
せポンプ２２は、ポンプ３０の作動によりタンク３１内
の冷却水をエゼクタ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。減圧ポンプとしては本
実施例のような組合せポンプ２２に限らずその他従来周
知の真空ポンプを用いることもできる。

【０００９】冷却水供給管１２には熱交換器２５を接続
する。熱交換器２５は内部に冷媒供給管２６を連通して
冷却水の温度を調節する。この熱交換器２５は冷却水の
温度を調節する必要が無い場合は不要である。

【００１０】流量調節弁１３と接続した図示しない制御
部には冷却熱量を演算する式 Ｑ＝Ａ・Ｕ・△Ｔを予め
記憶しておく記憶部や被冷却物温度の設定を行う設定部
や設定温度に基づいて流量調節弁１３の開度を演算する
演算部や検出温度を表示する表示部等を内蔵する。

【００１１】次に作用を説明する。ポンプ３０を駆動し
てエゼクタ３２に吸引作用をさせてジャケット部５内を
減圧状態とする。流量調節弁１３を介してジャケット部
５に供給された冷却水は、反応釜２１の熱と減圧状態で
あるが故にただちに蒸発して反応釜２１を気化冷却す
る。反応釜２１内の被冷却物の温度が温度センサ―１５
で検出され、ジャケット部５内の冷却水の温度が温度セ
ンサ―１６により検出されて、制御部において流量調節
弁１３の開度が大きくなり多量の冷却水が供給されるこ
とにより、反応釜２１は冷却水の気化冷却と水冷却によ
りさらに冷却される。

【００１２】ジャケット部５内の冷却水及び気化冷却に
より生じた気化蒸気はそれぞれの排出口２，９からエゼ
クタ３２に吸引され、タンク３１に至る。一部の冷却水
は連通孔３５から大気へ蒸発し、あるいは排出管３７か
ら系外に排出される。

【００１３】

【発明の効果】本発明は次のような効果を奏する。被冷
却物の温度により、気化冷却を行ったり、気化冷却と水
冷却を行うことにより、水冷却のみの場合のように多量
の冷却水を必要とせず、また、冷却ムラや冷却遅れ生じ
ることがないと共に、減圧冷却室に供給する冷却水は循
環等がなく一定温度とすることができるので被冷却物の
温度を高精度に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の減圧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 １２ 冷却水供給管 １３ 流量調節弁 １５，１６ 温度センサ― ２１ 反応釜 ２２ 組合せポンプ 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】 被冷却物を冷却する減圧冷却室と、該減
   圧冷却室に連通した冷却水供給通路と、該冷却水供給通
   路に設けた流量調節弁と、上記減圧冷却室に連通した減
   圧ポンプとから成り、被冷却物と冷却水の温度を検出す
   る温度検出手段を設け、該温度検出手段からの検出信号
   により上記流量調節弁を開閉制御する制御部を設けた減
   圧冷却装置。