JP3211000B2 - 減圧気化冷却装置 - Google Patents

減圧気化冷却装置

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JP3211000B2
JP3211000B2 JP05172895A JP5172895A JP3211000B2 JP 3211000 B2 JP3211000 B2 JP 3211000B2 JP 05172895 A JP05172895 A JP 05172895A JP 5172895 A JP5172895 A JP 5172895A JP 3211000 B2 JP3211000 B2 JP 3211000B2
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【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
して冷却流体の蒸発潜熱により被冷却物を気化冷却する
ものに関する。具体的には各種反応釜の冷却、食品や医
療品や紙・パルプや繊維類の冷却装置等である。これら
のものは少しの温度上昇によって熱損傷を来たす場合が
多く、従って、部分的に冷却が不十分な箇所すなわち冷
却ムラを防止することが品質上重要となる。
【0002】
【従来技術】従来の減圧気化冷却装置としては、例えば
特開平5−26552号公報に示されたものがある。こ
れは、気化冷却室に冷却水を供給する冷却水注入ノズル
のノズル穴を、ノズルの略上方に且つ扇状に冷却水が被
冷却物に対して注入されるように形成したもので、被冷
却物の広範な表面に冷却水を付着させることができ、冷
却ムラを防止して冷却効率を高めることができるもので
ある。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】上記従来の減圧気化
冷却装置では、未だ充分な冷却効率を得ることができな
い問題があった。すなわち、気化冷却室で気化した蒸気
は真空ポンプで吸引されることにより対流して減圧気化
冷却を連続的に行なうのであるが、気化冷却室の形状や
真空ポンプの接続箇所によっては、真空ポンプのみでは
充分な対流が得られず、その結果気化冷却の効率が低下
するためである。充分な冷却効率を得られないと冷却温
度の分布が不均一となり、部分的に冷却ムラを生じるこ
ととなる。
【0004】従って本発明の技術的課題は、気化冷却室
で気化した蒸気の対流を速くすることにより気化冷却の
冷却効率を高めて、冷却ムラを生じることのない減圧気
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。被冷却物に接して気化冷却室
を形成し、冷却流体を気化冷却室に流入させると共に気
化冷却室を吸引手段で減圧することにより、被冷却物を
気化冷却するものにおいて、冷却流体を気化冷却室へ注
入する冷却流体注入管にエゼクタを連設して、該エゼク
タの吸込み室を気化冷却室と連通したものである。
【0006】
【作用】冷却流体注入管とエゼクタを経て冷却流体が気
化冷却室へ注入されて被冷却物を冷却する。冷却により
気化した蒸気は気化冷却室に滞留する。気化冷却室とエ
ゼクタの吸込み室を連通したことにより、気化冷却室の
気化した蒸気はこのエゼクタの吸込み室に吸引される。
エゼクタに吸込まれた気化蒸気は注入される冷却流体と
混合し、凝縮することにより液体となり再度気化冷却室
へ供給される。従って、気化蒸気が吸引手段に吸引され
るだけの場合に比較して、エゼクタで吸込まれる割合だ
け気化蒸気の対流速度は速いものとなる。残った気化蒸
気と冷却流体は吸引手段に吸引され系外へ排除される。
【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、減圧気化冷却装置として各種プラスチックス
を成形する金型の気化冷却装置の例を示す。プラスチッ
ク成形の金型は、プラスチック原料の金型への注入から
成形、離型に至るサイクルの間に加熱されたりあるいは
冷却される。図1において、左右一対の金型1,2と、
金型1,2の内部に配置したエゼクタ38,39と、冷
却用流体管路3、及び、吸引手段4とで減圧気化冷却装
置を構成する。
【0008】金型1,2は内部に中空部6,7を形成
し、この中空部6,7を熱交換室としての気化冷却室と
する。金型1,2の中央部を成形部13として、図示し
ない成形用の原料を注入してこの成形部13内で成形す
るものである。気化冷却室6,7の上部にエゼクタ3
8,39を設け、上方に弁11,12を介して冷却流体
管路3と接続する。エゼクタ38,39は、内部に図示
しないノズルを内蔵する吸込み室9,10とディフュ―
ザ5,8とで構成し、吸込み室9,10内のノズルの端
部を冷却用流体管路3と接続すると共に、吸込み室9,
10の一部に図示はしていないが開口を設けて気化冷却
室6,7と連通する。ディフュ―ザ5,8の端部に管路
24,28を金型1,2の成形部13側に向けて取り付
ける。冷却用流体管路3と弁11,12を通過した冷却
流体は、吸込み室9,10内のノズルからディフュ―ザ
5,8を通過して管路24,28から金型1,2の内表
面に注入される。冷却流体が吸込み室9,10のノズル
を通過する時に吸込み作用を行って気化冷却室内6,7
の気化蒸気を吸引するものである。
【0009】本実施例においては、エゼクタ38,39
を気化冷却室6,7内に設けた例を示したが、気化冷却
室6,7の外部、例えば、弁11,12と金型1,2の
間の冷却用流体管路上に配置して、吸込み室9,10と
気化冷却室6,7を別途の管路で連通することもでき
る。また、エゼクタ38,39を弁11,12の上部す
なわち冷却用流体管路3上に1台だけ取り付け、その吸
込み室を複数の気化冷却室6,7と連通することもでき
る。
【0010】成形部13と気化冷却室6,7の間に複数
の細孔30を貫通して設ける。細孔30は図2に部分拡
大断面図を示すように、中央に鋼球31をコイルバネ3
3により弁座32側へ付勢して配置し、成形部13から
気化冷却室7への流体の通過のみを許容する逆止弁とす
る。細孔30の径は、後述するように気化冷却室6,7
を吸引手段4で吸引するために小さなもので良く、例え
ば0.05ミリから0.1ミリ程度とすることができ
る。この逆止弁は、後述する加熱用流体管路25から高
圧の流体を供給した場合に、この加熱用高圧流体が成形
部13側へ逃げてしまうことを防止するためのものであ
る。
【0011】気化冷却室6,7はヘッダ―35,36を
介して加熱用流体管路25とも接続して気化冷却のみな
らず加熱もできるようにする。流体管路25から供給さ
れた流体はヘッダ―35,36から気化冷却室6,7に
供給されるものである。加熱用流体管路25には供給蒸
気圧力を制御する圧力制御弁26と開閉弁27を取り付
ける。
【0012】ヘッダ―35,36の下部に吸引手段4を
接続する。吸引手段4は、別個のエゼクタ14とタンク
15と循環ポンプ16とで構成する。このエゼクタ14
もノズルを内蔵した吸引部17とディフュ―ザ18とで
構成する。吸引部17とヘッダ―35,36を管路19
で接続する。ディフュ―ザ18をタンク15と接続し、
タンク15の下部と循環ポンプ16の吸込み口を接続す
ると共に、吐出口をエゼクタ14の吸引部17に接続す
る。このエゼクタ14もタンク15内の流体を循環ポン
プ16で循環して吸引部17へ通過させることにより内
蔵したノズル部で吸引力を生じるものである。
【0013】タンク15には、図示はしないが内部の液
位を検出するための液位センサ―や、液温を検出する温
度センサ―21を取り付けると共に、上部には冷却流体
補給管20を制御弁22を介して接続する。
【0014】次に作用を説明する。プラスチック成形用
の金型の場合、まず加熱を行い引続いて冷却を行う場合
が多い。そこでまず、金型1,2を加熱する場合は、圧
力制御弁26の設定圧力値を所定値に設定して開閉弁2
7を開弁し、加熱用流体管路25から加熱用の蒸気をヘ
ッダ―35,36を介して熱交換室としての気化冷却室
6,7へ供給する。供給された蒸気は金型1,2を加熱
し、熱を奪われた蒸気は凝縮して復水となる。復水は吸
引手段4のエゼクタ14に弁37とスチ―ムトラップ2
3を介して吸引され、タンク15に至りタンク15内の
液位が高くなると随時系外に排出される。
【0015】加熱温度は、圧力制御弁26の設定圧力
と、吸引手段4の吸引力を通過する水温により調節して
適宜設定することができる。例えば、加熱温度を100
度C以上の比較的高温としたい場合は、圧力制御弁26
の設定圧力を大気圧以上の圧力とし、吸引手段4の吸引
力をその圧力よりも僅かに低いものとすることによりで
きる。100度C以下の比較的低温蒸気で金型1,2を
加熱する場合は、圧力制御弁26の設定圧力を大気圧以
下の真空圧力に設定し、吸引手段4の吸引力を、タンク
15へ冷却水補給管20から冷却水を補給して循環水の
温度を下げることにより高めて、圧力制御弁26の設定
圧力よりも僅かに低くすることにより行うことができ
る。
【0016】次に気化冷却する場合は、蒸気の供給に替
えて冷却用流体管路3と弁11,12とエゼクタ38,
39と管路24,28から冷却流体を気化冷却室6,7
内へ供給すると共に、吸引手段4を駆動して気化冷却室
6,7内を減圧状態とすることにより、管路38,39
から供給された冷却流体が金型1,2の熱を奪って気化
することによって金型1,2を冷却する。この場合、気
化した蒸気は気化冷却室6,7内に滞留するが、エゼク
タ38,39の吸込み室9,10に吸込まれて冷却流体
と混合して凝縮し再度液体となって管路24,28から
気化冷却室6,7へ供給される。このように気化蒸気が
エゼクタ38,39に吸込まれて再度凝縮することによ
り気化蒸気の対流が促進され冷却効率を高めることがで
きる。
【0017】エゼクタ38,39に吸込まれることなく
残った気化蒸気、及び、気化せずに残った冷却流体の一
部は吸引手段4の吸引部17に吸引されタンク15に至
る。また、成形部13で発生したガスは、任意の箇所に
設置した細孔30とその内部の逆止弁から吸引手段4で
吸引することにより、適宜排除することができる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、エゼクタの吸込み室と
気化冷却室とを連通したことにより、気化冷却室内での
気化蒸気の対流を速めることができ、減圧気化冷却の冷
却効率を高めて冷却ムラを防止することができる。
【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。
【図2】図1における細孔の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
1,2 金型 3 冷却用流体管路 4 吸引手段 5,8 ディフュ―ザ 9,10 吸込み室 13 成形部 15 タンク 16 循環ポンプ 17 吸引部 24,28 管路 25 加熱用流体管路 38,39 エゼクタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被冷却物に接して気化冷却室を形成し、
    冷却流体を気化冷却室に流入させると共に気化冷却室を
    吸引手段で減圧することにより、被冷却物を気化冷却す
    るものにおいて、冷却流体を気化冷却室へ注入する冷却
    流体注入管にエゼクタを連設して、該エゼクタの吸込み
    室を気化冷却室内と連通したことを特徴とする減圧気化
    冷却装置。
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