JP4202552B2 - 気化冷却装置 - Google Patents
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Description
【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11−230653号公報に示されたものがある。これは、反応釜1のジャケット部2に冷却流体供給管4から開閉弁32とノズル5を介して冷却流体を供給することにより、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、ノズルから噴射する冷却流体の量が変動して、冷却遅れや冷却ムラを生じる問題があった。ノズルから供給される冷却流体は、開閉弁の弁開度に応じて所定の量がジャケット部に供給されるのであるが、例えばジャケット部内の圧力状態が変化すると、ノズル前後の圧力差が変動してしまい、その結果ノズルから供給される流体量も変化してしまい、冷却遅れや冷却ムラを生じてしまうのである。
【0004】
従って本発明の課題は、気化冷却室に供給する冷却流体の量を、常に一定量に維持することによって、冷却遅れや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、該気化冷却室に噴射手段を介して冷却流体を供給する冷却流体供給通路と、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、冷却流体の噴射手段の前後の圧力差を検出する差圧検出手段を取り付けて、当該差圧検出手段からの検出信号に応じて弁開度を制御する制御弁を冷却流体供給通路に配置したものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
差圧検出手段により冷却流体の噴射手段の前後の差圧を検出して、この検出信号に応じて差圧が一定になるように制御弁の開度を制御することにより、噴射手段の前後の差圧を常に一定に維持して、冷却流体の噴射量を気化冷却室の圧力変動に関わらず一定量に維持することができ、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】
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、冷却流体供給通路7に配置した制御弁28、及び、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、及び、冷却流体供給通路7のジャケット部2側端部に取り付けた図示しない噴射手段としてのスプレーノズルからジャケット部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】
冷却流体供給通路7内で制御弁28の出口側に圧力センサ15を取り付けて、制御弁28の出口側の冷却流体の圧力を検出する。ジャケット部2に取り付けた圧力センサ12でジャケット部2内の圧力を検出して、これら双方の圧力センサ12,15で差圧検出手段を構成する。圧力センサ12,15は図示はしないが圧力コントローラを介して制御弁28と接続する。制御弁28は、圧力センサ12,15からの検出信号によって、双方の圧力差が所定値を維持するように弁開度を自動的に制御して、噴射手段からジャケット部2に供給される冷却流体の量を一定量に維持するものである。
【0011】
熱交換器3の排出流体コイル6の二次側には、吸引手段としての真空ポンプ4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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
反応釜1内の図示しない被冷却物を冷却する場合は、制御弁28と冷却流体供給通路7とスプレーノズル等の噴射手段から所定温度の冷却流体をジャケット部2内の全体に且つ均一に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して、その蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却する。この場合、制御弁28から供給される冷却流体は、圧力センサ12,15によって差圧が一定に維持されて、その結果供給量も一定量に維持される。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
【発明の効果】
気化冷却室に供給する冷却流体の量を、常に一定量に維持することによって、冷却遅れや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
6 排出流体コイル
7 冷却流体供給通路
11 冷却流体排出通路
12 圧力センサ
15 圧力センサ
28 制御弁
Claims (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、該気化冷却室に噴射手段を介して冷却流体を供給する冷却流体供給通路と、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、冷却流体の噴射手段の前後の圧力差を検出する差圧検出手段を取り付けて、当該差圧検出手段からの検出信号に応じて弁開度を制御する制御弁を冷却流体供給通路に配置したことを特徴とする気化冷却装置。
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