JP4954660B2 - 気化冷却装置 - Google Patents

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本発明は、気化冷却室で冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を冷却する気化冷却装置に関する。
気化冷却装置は、気化冷却室内に複数の冷却流体噴射口を有する冷却流体管路を設けて、この冷却流体噴射口から被冷却物に冷却流体を噴射すると共に、気化冷却室を吸引手段と接続したもので、被冷却物の全体に且つ均一に冷却流体を供給することにより、被冷却物の全体をムラなく冷却することができるものである。
この気化冷却装置においては、気化冷却を行う初期段階に、冷却流体供給管内の冷却流体の温度を精度良く所定値に維持することができないために、被冷却物の全体を均一に且つ効率良く気化冷却することができない問題があった。供給する冷却流体の温度が所定値よりも低い場合は、冷却流体が蒸発気化するまでに時間を要して時間遅れを生じてしまい、一方、冷却流体の温度が所定値よりも高い場合は十分な冷却が行えないためである。
特開２００６−２５８３１６号公報
解決しようとする課題は、被冷却物の全体を均一に且つ効率良く気化冷却することのできる気化冷却装置を提供することである。
本発明は、被冷却物を冷却する気化冷却室を形成して、当該気化冷却室に冷却流体を供給すると共に、気化冷却室を吸引手段と接続して被冷却物を気化冷却するものにおいて、気化冷却室内に所定量の冷却流体を溜め置く冷却流体溜部を形成して、当該冷却流体溜部の流体中に蒸気管を挿入し、当該冷却流体溜部に管路を介して循環ポンプとエゼクタを順次に接続し、当該管路に冷却流体を補給する冷却流体補給管を接続し、当該エゼクタの吸込口及びエゼクタの出口側を気化冷却室と接続して、冷却流体溜部の冷却流体温度を、冷却流体補給管からの補給量を適宜制御することにより、あるいは、蒸気管からの加熱度合を適宜制御することにより、任意にコントロールするものである。
本発明の気化冷却装置は、冷却流体溜部に循環ポンプとエゼクタを順次に接続して、エゼクタの吸込口及びエゼクタの出口側を気化冷却室と接続したことによって、エゼクタの吸込口で発生する真空吸引力で気化冷却室を所望の減圧状態に維持することができると共に、冷却流体溜部の所定温度の冷却流体を循環ポンプを介して気化冷却室へ供給することによって、被冷却物の全体をムラなく気化冷却することができる。
本発明は、気化冷却室に所定量の冷却流体を溜め置く冷却流体溜部を形成するものであるが、冷却流体溜部としては、気化冷却室の底部の一部を共用することができる。
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。反応釜１の内部に入れた図示しない被冷却物を、ジャケット部２に供給する冷却源としての冷却流体によって冷却するものである。
反応釜１の上面を除くほぼ全周にわたりジャケット部２を形成して、このジャケット部２の底部を冷却流体溜部３とする。本実施例においては、冷却流体溜部３の流体中に蒸気管５を挿入する。蒸気管５の入口側には、供給蒸気量を制御するための制御弁６を取り付けると共に、蒸気管５の出口側には、蒸気の凝縮した復水だけを系外へ自動的に排出する蒸気トラップ７を取り付ける。蒸気管５から供給される蒸気によって冷却流体３が加熱されて蒸発して、ジャケット部２内に充満することにより反応釜１を蒸気加熱することもできるものである。
冷却流体溜部３の下端面に管路９を介して循環ポンプ１０とエゼクタ１１を順次に接続する。エゼクタ１１の吸引口に管路１２を介してジャケット部２内と連通する。管路１２には、ジャケット部２からエゼクタ１１方向への流体の通過を許容し、反対方向の流体の通過を防止することのできる逆止弁１３を取り付ける。エゼクタ１１の出口側は、管路１４によってジャケット部２の上部と連通する。
循環ポンプ１０の吐出側管路を分岐した分岐管１５を配置して、その上端をジャケット部２の全周に取り付けた冷却流体噴射ノズル１６と接続する。分岐管１５には、供給する冷却流体量を制御するための制御弁１７を取り付ける。また、管路９には、冷却流体を補給するための冷却流体補給管１８を接続する。この冷却流体補給管１８にも、供給する冷却流体量を制御するための制御弁２３を取り付ける。
冷却流体溜部３の下端には、溜まっている冷却流体の温度を検出する温度センサ１９を取り付けると共に、余剰流体排出管２０を接続する。余剰流体排出管２０には開閉弁２１を取り付ける。また、ジャケット部２の上部には、ジャケット部２内の圧力を検出する圧力センサ２２を取り付ける。それぞれのセンサ１９，２２は、図示しないコントローラを介して、制御弁６，１７，２３と電気的に接続する。
反応釜１内の被冷却物を冷却する場合は、循環ポンプ１０を駆動して分岐管１５と冷却流体噴射ノズル１６から反応釜１の外表面へ冷却流体を噴射すると共に、管路１２を介してエゼクタ１１で発生する吸引力でもってジャケット部２内を所定の圧力状態、例えば大気圧以下の真空状態、に維持することによって、供給される冷却流体が反応釜１の熱を奪って蒸発気化して、反応釜１を気化冷却する。
ジャケット部２内で蒸発した気化蒸気は、冷却流体噴射ノズル１６から供給される冷却流体により、あるいは、エゼクタ１１を通り管路１４から供給される冷却流体により、凝縮されて冷却流体溜部３へ滴下し、再度循環ポンプ１０に至る。なお、冷却流体溜部３の冷却流体温度は、冷却流体補給管１８からの補給量を適宜制御することにより、あるいは、蒸気管５からの加熱度合を適宜制御することにより、任意にコントロールすることができる。
このように反応釜１を冷却する場合に、ジャケット部２内へ任意の温度の冷却流体を供給することによって、反応釜１の全体を均一に気化冷却することができる。また、ジャケット部２内で発生した気化蒸気の一部を噴射する冷却流体の一部で冷却して凝縮することによって、ジャケット部２内での気化蒸気の対流が促進され、反応釜１内の被冷却物の冷却効率を向上させることができる。
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 冷却流体溜部
５ 蒸気管
９ 管路
１０ 循環ポンプ
１１ エゼクタ
１５ 分岐管
１６ 冷却流体噴射ノズル
１８ 冷却流体補給管
１９ 温度センサ
２２ 圧力センサ

Claims (1)

  1. 被冷却物を冷却する気化冷却室を形成して、当該気化冷却室に冷却流体を供給すると共に、気化冷却室を吸引手段と接続して被冷却物を気化冷却するものにおいて、気化冷却室内に所定量の冷却流体を溜め置く冷却流体溜部を形成して、当該冷却流体溜部の流体中に蒸気管を挿入し、当該冷却流体溜部に管路を介して循環ポンプとエゼクタを順次に接続し、当該管路に冷却流体を補給する冷却流体補給管を接続し、当該エゼクタの吸込口及びエゼクタの出口側を気化冷却室と接続して、冷却流体溜部の冷却流体温度を、冷却流体補給管からの補給量を適宜制御することにより、あるいは、蒸気管からの加熱度合を適宜制御することにより、任意にコントロールすることを特徴とする気化冷却装置。
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