JP4087013B2 - 気化冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却室内を吸引手段で吸引しながら被冷却物を冷却流体の蒸発潜熱によって気化冷却するものに関し、具体的には、重合や縮合等の各種反応を行う反応釜の冷却装置、食品や医療品等の気化冷却装置に関する。これらの被冷却物は、少しの温度変化によって変質してしまう場合があり、高精度の温度制御が必要とされる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気化冷却装置としては、例えば特開平１−３１５３３６号公報に示されたものがある。これは、エゼクタとポンプを組み合わせた組み合わせポンプと、反応釜の流体室に組み合わ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、冷却用の組み合わ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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、エゼクタ内を通過する流体の温度を制御して気化冷却のための減圧度を調整することはできるが、気化冷却流体温度を被冷却物の冷却温度とほぼ等しい温度とすることができずに、過冷却や冷却遅れあるいは冷却ムラを生じる問題があった。即ち、減圧度を高めるために冷却流体の温度を低くすると、被冷却物が部分的に冷却され過ぎたり、あるいは、減圧度を低くするために冷却流体の温度を高くすると部分的に冷却されない箇所が発生してしまうのである。
【０００４】
従って本発明の課題は、気化冷却を行うために供給する流体温度を、気化冷却を行なって排出される流体と熱交換して、両流体温度をほぼ等しい温度に維持することにより、過冷却や冷却遅れ、あるいは、冷却ムラを生じることのない気化冷却装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段は、流体を吸引する吸引手段と、該吸引手段に連通した気化冷却室と、該気化冷却室に冷却流体を供給する冷却流体供給通路及び気化冷却室から冷却流体を排出する冷却流体排出通路を設けて、気化冷却室で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おいて、冷却流体供給通路と排出通路を熱交換器に接続して、当該熱交換器により供給する冷却流体を、排出する冷却流体によって熱交換するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
熱交換器により供給する冷却流体を、排出する温度上昇した冷却流体によって熱交換して、供給する冷却流体温度を排出される流体温度とほぼ等しい温度とすることにより、供給する冷却流体温度が過度に高すぎたりあるいは低すぎることがなく、過冷却や冷却遅れあるいは冷却ムラを防止することができる。
【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、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。気化冷却室としてのジャケット部２を備えた反応釜１と、吸引手段としての真空ポンプ４と、ジャケット部２に冷却流体を供給する冷却流体供給通路７と、ジャケット部２から冷却流体を排出する冷却流体排出通路１１、及び、熱交換器３で気化冷却装置を構成する。
【０００８】
反応釜１は、ほぼ全周にわたりジャケット部２を形成し、内部に図示しない被冷却物を収容すると共に、被冷却物の温度を検出する温度センサ１０を備える。ジャケット部２にジャット部２内の圧力を検出する圧力センサ１２と、同様に温度を検出する温度センサ１３を取り付ける。ジャケット部２の下部には、冷却流体排出通路１１に制御弁８を取り付けて後述する熱交換器３と接続する。
【０００９】
熱交換器３は、内部に冷却流体排出通路１１と連通した排出流体コイル６を設けたもので、下端部に冷却流体管５をポンプ９を介して接続すると共に、上端部に冷却流体供給通路７と連通した管路２６を接続する。冷却流体管５から供給される冷却流体が、熱交換器３内の排出流体コイル６で熱交換されて、管路２６と冷却流体供給通路７からジャケット部２に供給されて、反応釜１内の被冷却物を気化冷却するものである。
【００１０】
排出流体コイル６の二次側には、吸引手段としての真空ポンプ６を接続する。また、熱交換器３上部の管路２６と冷却流体供給通路７の間に、エゼクタ式のインラインヒータ２１と温度センサ２７を配置する。このインラインヒータ２１にはコントロールバルブ２２と逆止弁２３を介して熱交換流体供給管２４を接続する。このインラインヒータ２１は、ジャケット部２に冷却流体を供給する冷却流体供給通路７の流体温度を、例えば加熱用の蒸気又は冷却用の冷却水をコントロールバルブ２２の弁開度をコントロールして供給することにより任意に且つ補助的に温度制御できるものである。
【００１１】
本実施例においては、ジャケット部２で冷却流体による気化冷却のみならず、加熱用の蒸気を供給して蒸気加熱を行うこともできるものである。即ち、ジャケット部２に、加熱用蒸気供給管３０を、減圧弁３１とコントロールバルブ３２と気液分離器４５と圧力センサ３３をそれぞれ介して接続する。ジャケット部２の下端部に加熱用蒸気が凝縮したドレンを排出するドレン排出管３４を接続する。ドレン排出管３４は、開閉弁３５とスチームトラップ３６を並行に配置して、加熱用の吸引手段３７と接続する。加熱用の吸引手段３７は、エゼクタ３８とタンク３９と循環ポンプ４０で構成して、エゼクタ３８でジャケット部２内のドレン及び凝縮しきれなかった一部の蒸気を吸引するものである。
【００１２】
加熱用の吸引手段３７の循管路を分岐して管路４１により加熱用蒸気供給管３０と接続する。管路４１には、ストレーナ４２と開度調整弁４３を取り付ける。管路４１から加熱用蒸気供給管３０に、吸引手段３７を循環する循環流体の一部を供給することによって、加熱用蒸気供給管３０内の蒸気の温度を適宜低下させることができるものである。特に、加熱用蒸気が過熱蒸気となった場合に、循環流体を供給することにより、飽和温度蒸気とするのに適したものである。
【００１３】
図示はしていないが、各センサやコントロールバルブや制御弁やその他の弁、あるいは、ポンプ等はコントローラや制御部と接続して集中制御できるようにする。
【００１４】
反応釜１内の図示しない被冷却物を冷却する場合は、冷却流体供給通路７から所定温度の冷却流体をジャケット部２へ供給することにより、冷却流体が反応釜１内の被冷却物の熱を奪って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。
【００１５】
例えば、反応釜１内の被冷却物の実際の温度が６１乃至６２℃程度であり、この被冷却物の温度を６０℃に冷却する場合は、ジェケット部２内の冷却流体温度が５８乃至５９℃程度となるように、熱交換器３で熱交換し、あるいは、インラインヒータ２１で温度制御することにより、被冷却物の温度のバラツキ、オーバーシュートを防止して精度良く所定値に維持することができる。
【００１６】
また本実施例においては、制御弁８の弁開度を調節してジャケット部２内の温度、あるいは、圧力を更に精度良く制御することにより、被冷却物の温度精度を向上することができる。
【００１７】
ジャケット部２で被冷却物の熱を奪って気化した気化蒸気と、気化せずに残った冷却流体は、ジャケット部２下部の冷却流体排出通路１１と制御弁８を通って熱交換器３に至り、供給される冷却流体と熱交換して、真空ポンプ４から系外へ排出される。
【００１８】
【発明の効果】
熱交換器により供給する冷却流体を排出する冷却流体によって熱交換して、供給する冷却流体温度を排出される流体温度とほぼ等しい温度とすることができ、過冷却や冷却遅れあるいは冷却ムラを生じることのない気化冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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 熱交換器
４ 真空ポンプ
７ 冷却流体供給通路
８ 制御弁
１１ 冷却流体排出通路

Claims (1)

1. 流体を吸引する吸引手段と、該吸引手段に連通した気化冷却室と、該気化冷却室に冷却流体を供給する冷却流体供給通路及び気化冷却室から冷却流体を排出する冷却流体排出通路を設けて、気化冷却室で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おいて、冷却流体供給通路と排出通路を熱交換器に接続して、当該熱交換器により供給する冷却流体を、排出する冷却流体によって熱交換することを特徴とする気化冷却装置。

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