JP5475364B2 - 気化冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換容器の内部を減圧状態にして、供給される冷却水で被熱交換物を冷却する気化冷却装置に関する。

従来の気化冷却装置は、冷却水注入ノズルに電動モータを接続して、この電動モータにより冷却水注入ノズル回転させることによって、数少ない冷却水注入ノズルでもって、より広い面積の被冷却物に冷却水を注入することができるものである。

上記従来の気化冷却装置では、熱交換容器の熱交換面が水平状である場合に、供給した冷却水が熱交換面から瞬時に滴下してしまい、気化冷却を効率良く実施することができない問題があった。

特開平７−２０８８４７号公報

解決しようとする問題点は、熱交換容器の熱交換面が水平状の場合であっても、効率良く気化冷却を行うことのできる気化冷却装置を得ることである。

本発明は、熱交換容器へ弁を介して冷却水を供給すると共に、熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を接続して、熱交換容器の被熱交換物を冷却するものにおいて、熱交換容器に多孔質部材を介在して冷却水溜め部を設けると共に、冷却水供給管に冷却水循環弁を取り付けて、冷却水の一部を絶えず循環するものである。

本発明は、熱交換容器に多孔質部材を介在して冷却水溜め部を設けたことにより、冷却水が多孔質部材を通過する間に微細な水滴状となり、熱交換面に供給されても滴下しにくくなり、水平状の熱交換面でも確実に冷却することができる。また、熱交換面の全面に微細な冷却水を供給することができ、熱交換面の全体を均一に冷却することができる。

本発明に係る気化冷却装置の実施例を示す構成図である。

本発明は、熱交換容器に多孔質部材を介在して冷却水溜め部を設けるものであるが、多孔質部材としては、発泡金属や発泡樹脂、あるいは、焼結金属等で製作して、多孔質部材の一端面から他端面へ冷却水を貫通通過させることができるものを用いることができる。

図１において、円筒状で平板状の熱交換容器１と、この熱交換容器１の上端面に水平状に形成した熱交換面２と、熱交換容器１の内部を区画する多孔質部材１９と、冷却水溜め部２０、及び、熱交換容器１の下方に連通した吸引手段６とで気化冷却装置を構成する。なお、本実施例においては、気化冷却のみならず、加熱用の蒸気を蒸気供給管３から熱交換容器１へ供給することで、熱交換面２を加熱することもできる例を示す。

蒸気供給管３には、熱交換容器１へ供給する蒸気の量を制御するための制御弁７，２１を取り付ける。蒸気供給管３を分岐して、制御弁７側は多孔質部材１９の下側に接続し、一方、制御弁２１側は多孔質部材１９の上側に接続する。蒸気供給管３から熱交換容器１へ供給された加熱用の蒸気によって、熱交換面２を加熱するものである。

熱交換容器１に冷却水を供給する冷却水供給管５を接続する。冷却水供給管５の下端は吸引手段６の一部と接続する。冷却水供給管５には、水エゼクタ１１と自動弁１２を介在して、熱交換容器１の冷却水溜め部２０と接続する。自動弁１２が開弁することにより、冷却水溜め部２０へ冷却水が供給されるものである。

熱交換容器１内で、熱交換面２側に、上下を区画する多孔質部材１９を取り付ける。多孔質部材１９の上側部分２２は、後述するように吸引手段６の液体エゼクタ１３と接続しているために低圧状態となっており、冷却水溜め部２０に溜まった冷却水が、多孔質部材１９を通って上側部分２２へ吸引される間に微細な水滴状となり、熱交換面２の下面に供給されるものである。

冷却水供給管５に取り付けた水エゼクタ１１の吸込室には蒸気供給管１６を接続する。水エゼクタ１１内を流下する冷却水に、蒸気供給管１６から加熱用の蒸気を供給することで、熱交換容器１へ供給する冷却水の温度を調節することができるものである。

冷却水供給管５に取り付けた自動弁１２と並列に、冷却水循環弁１８を取り付ける。冷却水循環弁１８は、常時、微少開弁しておき、自動弁１２が閉弁しても、少しの冷却水を熱交換容器１内へ供給して、冷却水の一部を絶えず循環するものである。

熱交換容器１の多孔質部材１９の上側部分２２から管路８によりスチームトラップ４の入口側と接続する。スチームトラップ４と並列に開閉弁９を取り付ける。スチームトラップ４と開閉弁９の出口側は、吸引手段６を構成する液体エゼクタ１３の吸込室１０と接続する。また、管路８を分岐した分岐管２３により、熱交換容器１の下端と管路８を接続する。

吸引手段６を、液体エゼクタ１３と冷却水タンク１４と循環ポンプ１５とで構成する。循環ポンプ１５の駆動によって、冷却水タンク１４内の冷却水を液体エゼクタ１３へ供給して吸込室１０で所定の吸引力を発生すると共に、冷却水供給管５から熱交換容器１へ冷却水を供給するものである。

冷却水タンク１４の上部に、冷却水補給管３０を接続すると共に、循環ポンプ１５の吐出側の管路を分岐して余剰水排出管１７を接続する。

熱交換面２を加熱する場合は、蒸気供給管３と制御弁７又は制御弁２１から熱交換容器１内へ所定量の蒸気を供給することによって、蒸気によって加熱される。加熱により蒸気の凝縮した復水は、熱交換容器１下端の分岐管２３からスチームトラップ４を通り、更に、液体エゼクタ１３から冷却水タンク１４へと至る。

熱交換面２を冷却する場合は、冷却水供給管５の自動弁２７を開弁して冷却水溜め部２０へ冷却水を供給することによって、多孔質部材１９を通過する間に微細な水滴状となり、熱交換面２の下面から瞬時に滴下することがなく、熱交換面２の熱により冷却水が蒸発気化して、その蒸発線熱でもって冷却することで、冷却効率を向上することができる。

間接的な気化冷却を行うさまざまな気化冷却装置として適用できる。

１ 熱交換容器
２ 熱交換面
５ 冷却水供給管
６ 吸引手段
１０ 吸込室
１１ 水エゼクタ
１２ 自動弁
１３ 液体エゼクタ
１４ 冷却水タンク
１５ 循環ポンプ
１８ 冷却水循環弁
１９ 多孔質部材
２０ 冷却水溜め部
２３ 分岐管

Claims (1)

1. 水平状の熱交換面を有する熱交換容器へ弁を介して冷却水を供給すると共に、前記熱交換容器の内部を減圧状態に維持する吸引手段を接続して、前記熱交換容器の被熱交換物を冷却するものにおいて、
   前記熱交換容器の内部を上下に区画する多孔質部材を設け、
   前記熱交換容器の内部の下側に前記多孔質部材を介在して冷却水溜め部を設け、
   前記熱交換容器の内部の上側を減圧状態にして、前記冷却水溜め部に溜めた前記冷却水を前記多孔質部材を通して吸引することにより、前記熱交換面の下面に水滴状の前記冷却水を供給し、
   前記吸引手段が前記熱交換容器の内部の上側を減圧状態にすることにより吸引した前記冷却水を供給する冷却水供給管に冷却水循環弁を取り付け、
   前記冷却水循環弁と前記冷却水溜め部とを接続し、
   前記冷却水の一部を絶えず循環することを特徴とする気化冷却装置。