JP5377900B2 - 加熱冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換室内で被熱交換物を直接に又は間接に熱交換して、被熱交換物を加熱又は冷却する加熱冷却装置に関する。

加熱冷却装置は、熱交換室を加熱用エゼクタ又は冷却用エゼクタと連通して、当該エゼクタに共通タンクを介して循環ポンプと接続することによって、加熱と冷却の切り換えを短時間で行うことができるものである。

この加熱冷却装置においては、特に加熱工程から冷却工程へと切り換えた場合に、冷却水が循環通路内を確実に流下することができずに、タンク内の冷却水の水位が所定位置まで上昇せず、連続して加熱冷却装置を運転することができなくなってしまう問題があった。これは、加熱工程から冷却工程へと切り換えた場合において、装置全体が加熱工程を終えて高温状態であるところへ冷却のための冷却水を供給するために、装置の内部で冷却水の一部が蒸発して蒸気となり、特に装置配管の立ち下がり部において、冷却水が上から下へ流下しようとする場合に、気体化した蒸気が立ち下がり部の配管内を下から上へと上昇して、冷却水の流下を妨げるためである。
特開２００２−３１４５０号公報

解決しようとする課題は、装置配管の立ち下がり部において、冷却水が確実に流下できるようにして、タンク内の冷却水の水位の上昇を維持し、加熱冷却装置の連続的な運転ができる加熱冷却装置を提供することである。

本発明は、被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換室を、循環通路でエゼクタと連通して、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続したものにおいて、循環通路の立ち下がり部で、流下する水を旋回させて旋回流とする旋回流発生手段を、循環通路内に取り付けて、当該旋回流発生手段を、立ち下がり部にスパイラル状の凸部、あるいは、凹部を形成することで、冷却水を旋回させることのできるものとしたものである。

本発明の加熱冷却装置は、旋回流発生手段を循環通路内に取り付けたことにより、循環通路の立ち下がり部を流下する冷却水を旋回させることができ、立ち下がり部の旋回中心部分に気相部を発生させて、この中心気相部から気化した蒸気を上昇させ、一方、冷却水は蒸気の上昇流に妨げられることなく、旋回しながら立ち下がり部を確実に流下してタンク内へ至ることができ、加熱冷却装置の連続的な運転を行うことが可能となる。

本発明は、旋回流発生手段を循環通路内に取り付けるものであるが、この旋回流発生手段は、立ち下がり部にスパイラル状の凸部、あるいは、凹部を形成することで、冷却水を旋回させることのできるものが望ましい。

本実施例においては、熱交換室として加熱や冷却を行う反応釜１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熱交換物を、ジャケット部２に供給する加熱源としてのスチームや冷却源としての冷却水によって加熱あるいは冷却するものである。

反応釜１のほぼ全周にわたりジャケット部２を形成し、ジャケット部２の左側方から気体用循環通路３にバルブ４を取り付けて気体用のエゼクタ６と接続する。気体用循環通路３には、垂直に上方から下方へと向かう立ち下がり部２７を設ける。この立ち下がり部２７の内周に図示はしないが、スパイラル状の凸部、あるいは、凹部を形成することで、流下する冷却水を旋回させることのできる旋回流発生手段を取り付ける。

立ち下がり部２７と接続した気体用のエゼクタ６は、そのディフューザ部７をタンク８内に配置して取り付ける。タンク８の下方を管路９で循環ポンプ１０と接続し、更に管路１１でエゼクタ６のノズル部１２と連通する。

ノズル部１２の側方には立ち下がり部２７の一端を接続してジャケット部２と連通する。タンク８内の冷却水が循環ポンプ１０で循環され、管路１１からエゼクタ６のノズル部１２を通ってタンク８内へと循環する。タンク８の右側上部には、冷却水補充供給管１３を接続する。

反応釜１のジャケット部２に、加熱用の蒸気供給管１５と冷却用の冷却水供給管１６をそれぞれ接続する。蒸気供給管１５には供給する蒸気の圧力を制御するための圧力制御弁１７を取り付け、また、冷却水供給管１６には供給する冷却水量を制御する制御弁１８を取り付ける。

ジャケット部２の下端部に加熱用の蒸気が凝縮した復水を排出する液体用循環通路１９を接続する。この液体用循環通路１９にも立ち下がり部２８を設ける。立ち下がり部２８には、開閉弁２０と、蒸気は排出することがなく復水だけを自動的に出口側へ排出することのできる蒸気トラップ２１を並行に配置して、加熱用のエゼクタ２２と接続する。

立ち下がり部２８の上端のジャケット部２内の底部２９に図示はしないが、スパイラル状の凸部、あるいは、凹部を形成することで、流下する冷却水を旋回させることのできる旋回流発生手段を取り付ける。この立ち下がり部２８では、加熱工程から冷却工程へと切り換えた場合に、反応釜１やジャケット部２や立ち下がり部２８がいまだ高温状態であるところへ冷却のための冷却水を供給するために、装置の内部で冷却水の一部が蒸発して蒸気となるが、立ち下がり部２８において冷却水が旋回されるために、冷却水の流下が妨げられることはない。

液体用循環通路１９の水平部末端近傍の上部位置５と、気体用循環通路３のジャケット部２底部よりも上部位置２４を、循環通路均圧管２５で接続する。循環通路均圧管２５には、流下する流体量を調節することのできる調節弁２６を取り付ける。調節弁２６を開弁することによって、気体用循環通路３と液体用循環通路１９を連通して均圧状態にすることができるものである。

加熱用のエゼクタ２２は、タンク８と循環ポンプ２３で構成し、循環ポンプ２３の駆動によってタンク８内の液体をエゼクタ２２に供給して、エゼクタ２２でジャケット部２内の復水及び一部の凝縮しきれなかった蒸気を吸引するものである。

循環ポンプ２３とエゼクタ２２の間に、余剰流体を系外へ排出するための余剰流体排出管１４を接続する。

反応釜1内の図示しない被熱交換物を加熱する場合は、蒸気供給管１５から加熱に適した温度の蒸気をジャケット部２へ供給することによって、蒸気が反応釜1内の被熱交換物に熱を与えて加熱する。加熱により蒸気の凝縮した復水は、蒸気トラップ２１あるいは開閉弁２０と液体用循環通路１９を通ってエゼクタ２２に吸引されタンク８に至る。

反応釜１内の被熱交換物を加熱に代えて冷却する場合は、蒸気供給管１５からの蒸気の供給を停止すると共に、冷却水供給管１６から所定温度の冷却水をジャケット部２へ供給するのであるが、反応釜１やジャケット部２や気体用循環通路３や立ち下がり部２７がいまだ高温状態であるところへ冷却のための冷却水を供給するために、冷却水の一部が蒸発して蒸気となるが、立ち下がり部２７において冷却水が旋回されるために、冷却水の流下が妨げられることはない。

また、反応釜１内の被熱交換物を冷却する場合は、循環ポンプ１０を駆動して冷却用エゼクタ６でジャケット部２内の流体を吸引することによって、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、とすることにより、冷却水が反応釜１内の被熱交換物の熱を奪って蒸発することにより、その蒸発潜熱によって被熱交換物を気化冷却することができるものである。

本発明の加熱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 気体用循環通路
６ 冷却用エゼクタ
８ タンク
１０ 循環ポンプ
１２ ノズル部
１５ 蒸気供給管
１６ 冷却水供給管
１９ 液体用循環通路
２２ 加熱用エゼクタ
２３ 循環ポンプ
２７，２８ 立ち下がり部

Claims (1)

1. 被熱交換物を加熱あるいは冷却する熱交換室を、循環通路でエゼクタと連通して、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続したものにおいて、循環通路の立ち下がり部で、流下する水を旋回させて旋回流とする旋回流発生手段を、循環通路内に取り付けて、当該旋回流発生手段を、立ち下がり部にスパイラル状の凸部、あるいは、凹部を形成することで、冷却水を旋回させることのできるものとしたことを特徴とする加熱冷却装置。

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