JPH0477225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は加熱−冷却容器に係り、特に、加熱
時・冷却時ともに潜熱を利用することにより、加
熱・冷却の応答を極めて早くした加熱−冷却容器
に関する。

従来の技術 化学反応操作や溶解・希釈操作をはじめとする
種々の操作において、容器内部に保有されている
被処理物を所定温度まで昇温した後、化学反応熱
や溶解熱、希釈熱、結晶化熱のような、容器内部
の被処理物から発生する熱量を除去しながら、前
記被処理物の温度を所定温度に維持したり、所定
温度で処理した後、容器内部の被処理物の温度を
降温して次工程に移るといつた操作が頻繁に行わ
れている。

上記操作を行う方法として、容器本体の周囲に
設けたジヤケツトや容器内部に設けたコイル式等
の熱交換装置に、容器外部で発生させた温水、水
蒸気、有機熱媒体等の熱媒体を供給し、この熱媒
体の流量、圧力、温度等を調整することによつ
て、容器内の被処理物を加熱したり、所定温度に
維持したり、冷却したりすることが一般に行われ
ている。

しかるに、この方法では加熱と冷却の切替えが
遅く、応答性が悪いため、加熱用と冷却用の２種
類の熱媒体を用意して、加熱時と冷却時で熱媒体
を切り替えて使用することも行われているが、加
熱用熱媒体と冷却用熱媒体の入れ替えにかなりの
時間を要し、必ずしも応答性は良くなく、特に頻
繁に加熱と冷却を繰り返す必要がある場合には適
用できない。

切替え時の対応を早くし、加熱と冷却の頻繁な
切替えにも応答できるようにするために、加熱用
の熱交換装置と冷却用の熱交換装置の二系統の熱
交換装置を設置して、加熱時には加熱用熱交換装
置に加熱用熱媒体を供給し、冷却時には冷却用熱
交換装置に冷却用熱媒体を供給することも一般的
に行われている。たとえば加熱時にはジヤケツト
を使用して、冷却時には容器内部に設置したコイ
ル式熱交換器を使用したり、ジヤケツト室内の容
器本体外壁面に、半割りのパイプをコイル状に巻
きつけて、加熱時はジヤケツトを使用し、冷却時
は半割りコイルを使用するなどの例があるが、前
者の方法は、コイル式熱交換器表面での加冷却
や、撹拌翼との関係などの容器の構造上の理由
で、容器内部に熱交換装置を設置できない場合に
は適用できず、後者の方法は、伝熱面積が減少す
るため、伝熱面積が不足して必要な応答性が得ら
れないことがあるなどの欠点がある。

さらに本質的な欠点として、上記いずれの方法
によつても、蒸気で加熱する場合以外は潜熱が利
用できず、顕熱しか利用できないため、加熱時に
水蒸気や有機熱媒蒸気の潜熱を利用している場合
でも、冷却時には冷却用熱媒体の顕熱を利用して
冷却することになり、冷却速度が律速になつて容
器全体の応答性が良くならないといつたことがあ
る。この欠点を解決するために、冷却時の伝熱面
積を増大して冷却速度を加熱速度と同程度にしよ
うとしても、加熱面積の数倍以上の伝熱面積が必
要となつて、前述したような構造上の理由から実
際には必要伝熱面積を得られないことが多い。

このように従来の加熱−冷却容器では、発熱量
の大きい化学反応や溶解用の容器として、あるい
は急冷を必要とされる冷却容器として使用しよう
としても、応答性の悪さから適用できない場合も
多い。

また、設備的には、熱媒体を供給するために
は、温水ボイラー、蒸気ボイラー、熱媒ボイラー
等のボイラーが必要となり、特に有機熱媒体を使
用する場合には、容器専用の熱媒ボイラーが必要
となることが多い。さらに容器とボイラーを接続
する配管やバルブ類、保温、タンク類等が必要と
なり、しかもボイラー、配管類、タンク類等の付
帯設備は、一般に容器本体よりもはるかに大型
で、多額の設備投資と広い設置場所を必要とし、
また保守点検が欠かせず、法規制を受けるなど繁
雑で不都合な点が多い。加熱用と冷却用の二種類
の熱媒体を用意する場合は、さらに繁雑になるこ
とはいうまでもない。

上記欠点のうち、設備的な問題点を解決して、
コンパクトでしかも潜熱を利用して効率的に加熱
する容器として、容器本体の周囲に設けたジヤケ
ツト室に液溜部を設け、容器の一部に設置した電
磁誘導発熱機構によつて、前記液溜部に封入した
気液二相の熱媒体を加熱して蒸発させ、この蒸発
した熱媒体の潜熱の授受によつて、容器内の被処
理物を加熱する容器が提案されている。

しかしながら、この場合でも、冷却時の上記欠
点を解決できるものではなく、冷却用のコイル式
熱交換器などを設置しても、冷却時には潜熱が利
用できないために冷却速度が遅く、応答を良くし
ようとすれば加熱時の数倍以上の伝熱面積が必要
となり、上記したような過冷却や構造上の理由か
ら必要な伝熱面積が得られず、冷却時の伝熱面積
が不足して、発熱量の大きい化学反応や、急冷を
要する場合には、応答が遅くて適用できないとい
つた欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明は設置した電磁誘導発熱機構によつて、
熱媒体を蒸発させ、蒸発した熱媒体が前記容器本
体の外壁面で凝縮する際の潜熱の授受によつて前
記容器内の被処理物を加熱する容器において、被
処理物を冷却する場合にも、熱媒体が蒸発する際
の潜熱の授受によつて冷却できるようにし、極め
て応答の早い加熱・冷却が行えるようにすること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、容器本体の周囲に、電磁誘導発熱機
構によつて加熱される気液二相の熱媒体を封入し
た液溜部のあるジヤケツト室を有する容器におい
て、前記ジヤケツト室内に熱交換装置と集液整流
装置を設け、前記ジヤケツト室内の蒸発した熱媒
体を、前記熱交換装置によつて凝縮させ、この凝
縮した熱媒体を前記集液整流装置によつて被処理
物を収容した容器外壁面に極力均一に膜状または
滴状にして流下させ、前記凝縮熱媒体が前記容器
内の被処理物の保有する熱量によつて蒸発する際
の潜熱の授受によつて、前記容器内の被処理物を
冷却するようになしたことを特徴とする加熱−冷
却容器に関する。

ここで「集液整流装置」とは、凝集した熱媒体
を集液し、その流れを一定方向（ここでは容器外
壁面の方向）へ向けるための集液および流れ誘導
装置をいう。以下同じ。

実施例 本発明の実施例を図面によつて説明すると、気
液二相の熱媒体が、減圧封入された密閉ジヤケツ
ト室２の内部の蒸気相部７に、冷却用の熱交換装
置８を設ける。この熱交換装置８は本実施例では
フイン付パイプ９からなり、これを加熱−冷却容
器本体１の外壁部５の外周にコイル状に巻回する
ことによつて設置する。このとき、フイン付パイ
プ９と容器外壁面５が接触しないように、適当な
距離の隙間をおいて設置する。フイン付パイプ９
には熱媒蒸気を凝縮させるための冷却用熱媒体が
供給されるようになつており、１２はその冷却用
熱媒体の供給の出入口である。

熱交換装置８に冷却用熱媒体を供給することに
よつて、熱交換装置８の表面で、ジヤケツト室２
内部の加熱用熱媒体の蒸気が凝縮されて液滴とな
つて落下するが、その凝縮液を集液し、集液した
加熱用熱媒体の凝縮液を容器外壁面５に均一に流
下させるための集液整流装置１０が設置される。
この集液整流装置１０は平板や波板等の波状物で
構成され、本実施例のように、容器外壁の周囲に
コイル状に巻回したパイプからなる熱交換装置の
場合には、パイプに沿つてパイプ下部に螺旋状に
巻回して設置するのが適当であり、その場合、容
器の円周方向に流れる凝縮液をせき止めて、容器
外壁面５に均一に流下させるために、第２図に示
すようなせき止め用の突起物を設けたり、第３図
に示すような折板状のものや、第４図に示すよう
な波板状のものを用いるのがよい。

本実施例の場合は第２図に示すような集液整流
板１１を使用し、フイン付パイプ９の直下にフイ
ン付パイプ９に沿つて螺旋状に巻回して設置して
いる。さらにこの集液整流板１１はフイン付パイ
プ９から落下した凝縮液滴を容器外壁面５に流下
させるために、外壁面５に対して適当な傾斜角度
をつけて設置されている。また容器外壁面５と集
液整流板１１とは0.5mm程度の隙間を設けて、集
液整流した凝縮液がこの隙間から容器外壁面５の
壁面上を膜状あるいは滴状に均一に流下するよう
にしている。

以上の構成において、電磁誘導発熱機構１５を
駆動すると、電流が誘起し、ジユール熱が発生し
てジヤケツト室２内の液溜部６の液相の熱媒体が
加熱されて蒸発する。この蒸発した熱媒蒸気は容
器本体の外壁面５に接触して凝縮し、その際、凝
縮潜熱を放出して容器内部の被処理物４を加熱す
る。凝縮した熱媒体は再び液溜部６にもどつて再
度蒸発する。これを繰り返して容器内部の被処理
物４を所定温度に加熱する。

次に反応熱や溶解熱などのような、容器内部の
被処理物４から発生する熱量を除去して、所定温
度に維持したり、次工程の操作を行うために容器
内の被処理物４の温度を下げる場合には、ジヤケ
ツト室２内のフイン付パイプ９に冷却用熱媒体を
供給すればよい。冷却用熱媒体が供給されると、
直ちにジヤケツト室２内の熱媒体蒸気がフイン付
パイプ９の表面で凝縮し落下して集液整流板１１
によつて集液され、容器外壁面５と集液整流板１
１との隙間から、容器外壁面５に沿つてほぼ均一
に、膜状あるいは滴状になつて流下する。流下中
に凝縮液は、容器内部の高温の被処理物４から受
ける熱によつて蒸発し、その際蒸発潜熱を被処理
物から奪うため、被処理物４の温度は極めて速や
かに低下する。

再び加熱する場合は、フイン付パイプ９への冷
却用熱媒体の供給を止めればよく、容器内の被処
理物４はジヤケツト室２内の熱媒体蒸気によつて
速やかに加熱される。

なお、実際的には、冷却用熱媒体の供給の開始
および停止は、容器内の被処理物４の温度を検出
して自動的にコントロールされる。さらに被処理
物４の冷却温度幅を大きくとる必要のある場合に
は、被処理物４の温度低下に応じて、電磁誘導発
熱機構の印加電圧や周波数をコントロールしてジ
ヤケツト室２内の熱媒体への供給熱量を減少させ
ている。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、電磁誘
導発熱機構と、気液二相の熱媒体を封入したジヤ
ケツト室を備えた容器において、前記ジヤケツト
室内に、冷却用の熱交換装置と、集液整流装置を
設けて、前記熱交換装置によつて凝縮した、前記
ジヤケツト室内の熱媒体の凝縮液を、前記容器の
外壁面に極力均一に膜状または滴状にして流下さ
せ、流下中の前記凝縮液が前記容器内部の被処理
物の保有する熱量によつて蒸発する際に奪う潜熱
によつて、前記被処理物を冷却することができ
る。

このように加熱・冷却とも潜熱を利用している
ため、極めて迅速な加熱および冷却ができ、しか
も加熱中に熱交換装置に冷却用熱媒体を供給すれ
ば直ちに容器内の被処理物の冷却を開始し、冷却
用熱媒体の供給を停止すれば直ちに加熱状態にも
どるため、加熱と冷却の切り替えが早く、極めて
応答性の良い加熱−冷却容器となる。従つて激し
い発熱を伴う反応の反応装置や、加熱状態から急
速に冷却する場合の容器として使用でき、さらに
容器の一部に設置した電磁誘導発熱機構を加熱源
としているため、水蒸気ボイラーや熱媒ボイラー
によつて、容器外部から熱媒蒸気を供給している
場合に比して、はるかにコンパクトな加熱−冷却
容器であるといつた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２
図、第３図および第４図は集液整流装置の形状の
一例を示す図面である。 １は加熱−冷却容器本体、２はジヤケツト室、
４は被処理物、６はジヤケツト室内熱媒体液溜
部、７はジヤケツト室内熱媒体蒸気相部、８は熱
交換装置、１０は集液整流装置、１３は誘導コイ
ル、１４は鉄心、１５は電磁誘導発熱機構、１６
は被処理物払い出しバルブである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伝熱面となした外壁面を有し、選択的に加熱
   および冷却すべき被処理物を収容するための容器
   本体と、 液溜部を有し、液溜部から蒸発した熱媒体の凝
   縮によつて前記容器本体に収容された被処理物を
   加熱するための、容器本体の周囲に設けられたジ
   ヤケツト室と、 前記液溜部に溜まつた凝縮した熱媒体を加熱蒸
   発するための電磁誘導発熱機構と、 前記ジヤケツト室内に設けられ、蒸発した熱媒
   体を凝縮させるための熱交換装置と、 前記熱交換装置によつて凝集した熱媒体を集液
   し、集液した凝縮液が容器本体の外壁面に沿つて
   流下するように集液した凝縮液の流れを容器本体
   外壁面へ指向させるための流れ誘導装置を備え、 前記容器本体の内部に保有された被処理物を加
   熱する場合には、前記電磁誘導発熱機構によつて
   加熱されて蒸発した、前記熱媒体の潜熱の授受に
   よつて加熱し、 前記被処理物を冷却する場合には、前記電磁誘
   導発熱機構によつて加熱蒸発した前記熱媒体を、
   前記熱交換装置によつて凝縮し、この凝縮した熱
   媒体を、前記流れ誘導装置によつて前記容器本体
   の外壁面に膜状または滴状にして流下させ、凝縮
   した前記熱媒体が前記容器内の前記被処理物の保
   有している熱量によつて蒸発する際の潜熱の授受
   によつて冷却するようになしたことを特徴とする
   加熱−冷却容器。