JPH0622880U - 冷媒冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二重管式熱交換器のような簡単な構成の熱交
換器を用いて必要十分に低温冷媒を冷却できるととも
に、低温冷媒の凝固による流路の閉塞も防止できる冷媒
冷却装置を提供する。 【構成】 低温循環冷媒と低温液化ガスとを熱交換させ
る熱交換器３の冷媒流路に冷媒温度を検出する温度セン
サ５ａ，５ｂを設けるとともに、該検出温度により温度
指示調節計６で流量調節弁２の開度を調節し、該熱交換
器３に供給する低温液化ガスの供給量を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、冷媒冷却装置に関し、詳しくは、化学工業におけるファインケミカ ル等の低温反応のための冷却源として用いられる冷媒を、低温液化ガスを寒冷源 として熱交換により冷却する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

化学反応により発生した反応熱を除去したり、低温下において各種反応操作や 晶析操作を行う際に、一般にブラインと言われている低温冷媒を循環使用するこ とが行われている。このような用途に用いられる低温冷媒（低温循環冷媒）とし ては、メタノール，エタノール，ケトン，塩化メチレン等が挙げられるが、不燃 性であることから塩化メチレンが多く用いられている。また、低温冷媒を、冷凍 機では困難な低温、例えば−５０℃以下に冷却するための寒冷源としては、各種 低温液化ガス、例えば液体窒素や液体空気等が用いられている。

【０００３】 上記低温液化ガスを用いて低温冷媒を冷却する際には、両者の間で熱交換させ る必要があるが、従来は、この熱交換の方式として、低温冷媒タンク内に低温液 化ガスの流路をコイル状に設けたタンク＆コイル方式や、逆に低温液化ガスによ り所定温度に冷却されている室内に低温冷媒の流路を設けた恒温槽方式の他、各 種形式の熱交換器を用いた方式が採用されている（実公昭６０−４０４９号公報 参照）。

【０００４】 上記低温冷媒の冷却方式において、従来は、熱交換器の流路内で低温冷媒が凝 固して流路を閉塞するおそれがあることなどの理由から、タンク＆コイル方式や 恒温槽方式が多く使用されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、タンク＆コイル方式や恒温槽方式は、大きな設置スペースを必要と するだけでなく、低温液化ガスの消費量も比較的多いという不都合があった。こ のため、熱交換器、特に製作の容易性や冷却能力の変更が容易な点から、二重管 式熱交換器を用いた冷媒冷却装置の開発が望まれていた。

【０００６】 しかしながら、熱交換器を用いて低温冷媒と低温液化ガスとの熱交換を行う際 には、流路内での低温冷媒の凝固を防止しつつ十分に低温冷媒を冷却しなければ ならないため、低温冷媒や低温液化ガスの流量制御を的確に行う必要があった。

【０００７】 そこで本考案は、二重管式熱交換器のような簡単な構成の熱交換器を用いて必 要十分に低温冷媒を冷却できるとともに、低温冷媒の凝固による流路の閉塞も防 止できる冷媒冷却装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記した目的を達成するため、本考案の冷媒冷却装置は、被冷却物を冷却する 低温循環冷媒と、該低温循環冷媒の固化温度と沸点との温度差が１０℃以上であ る低温液化ガスとを熱交換器、好ましくは二重管式熱交換器により熱交換させて 前記低温循環冷媒を冷却するにあたり、前記熱交換器の冷媒流路の複数個所、好 ましくは該熱交換器の入口及び出口に、冷媒温度の検出部を設けるとともに、該 検出温度により該熱交換器に供給する低温液化ガスの供給量を制御する流量制御 手段を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【作 用】

循環する低温冷媒を必要十分な温度に冷却するためには、低温冷媒の流量や温 度に応じた最適な大きさの熱交換器と、最適な流量の低温液化ガスとが必要にな るが、熱源となる各種反応器等の稼働状態に応じて低温冷媒の温度や流量が変化 するため、低温液化ガスの流量を適当に調節する必要がある。したがって、上記 のように冷媒流路の複数個所に冷媒温度の検出部を設けることにより、熱交換器 を流れる低温冷媒の状態を的確に把握でき、該検出温度に応じて低温液化ガスの 供給量を制御することにより、流路閉塞を発生させることなく低温冷媒を必要十 分な温度に冷却することができる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１に基づいて説明する。 低温液化ガス貯槽１から供給される低温液化ガス、例えば液体窒素は、流量調 節弁２を介して二重管式熱交換器３の外側流路３ａに導入され、冷媒流路である 内側流路３ｂを流れる低温冷媒、例えば塩化メチレンを冷却する。

【００１１】 上記二重管式熱交換器３の内側流路３ｂは、低温冷媒の配管流路４の一部を構 成するものであって、該内側流路３ｂの入口側３ｃと出口側３ｄとには、それぞ れ温度センサ５ａ，５ｂが設けられている。

【００１２】 上記温度センサ５ａ，５ｂの出力は、温度指示調節計（ＴＩＣ）６に入力され 、該温度指示調節計６は、温度センサ５ａ，５ｂの検出温度に基づいて前記流量 調節弁２の開度を調節し、これによって二重管式熱交換器３への低温液化ガスの 供給量を制御する。

【００１３】 低温冷媒は、配管流路４に設けられたポンプ（図示せず）により循環するもの であって、低温反応槽で加温された低温冷媒は、二重管式熱交換器３で所定温度 に冷却された後、再び低温反応槽に戻される。また、二重管式熱交換器３の外側 流路３ａで気化したガスは、管７から系外に導出される。

【００１４】 本実施例装置において、低温反応槽における熱負荷が減少し、二重管式熱交換 器３に流入する低温冷媒の温度が低下したときには、入口側の温度センサ５ａが 低温冷媒の温度低下を検出し、温度指示調節計６が流量調節弁２を閉じ方向に作 動させて低温液化ガスの供給量を減らす。

【００１５】 また、低温冷媒の流入温度が変わらず流量が変化し、例えば低温冷媒の流量が 減ったときは、そのままの低温液化ガス量では寒冷量が多すぎるため、出口側の 温度センサ５ｂが低温冷媒の温度低下を検出し、温度指示調節計６が流量調節弁 ２を閉じ方向に作動させて低温液化ガスの供給量を減らす。

【００１６】 逆に温度センサ５ａ，５ｂが低温冷媒の温度上昇を検出した場合は、低温液化 ガスの供給量を増す方向に温度指示調節計６が流量調節弁２を作動させる。さら に、いずれの場合においても、低温冷媒の温度が、あらかじめ設定されている低 温冷媒が流路内で固化するおそれのある温度に以下になったときには、流量調節 弁２を遮断して低温液化ガスの供給を止めるようにする。

【００１７】 このように、熱交換器の低温冷媒の流路に複数の温度検出部を設けることによ り、該流路を流れる低温冷媒の状態を的確に把握することが可能となり、該検出 温度に応じて熱交換器への低温液化ガスの供給量を制御することで、低温冷媒を 必要十分な温度に冷却することができ、低温冷媒の凝固による流路の閉塞も防止 することができる。

【００１８】 なお、本考案は、上記二重管式熱交換器以外の形式の熱交換器にも適用するこ とが可能であるが、二重管式熱交換器は、その製作が容易、冷却能力変更に対す る対応が容易、循環冷媒量が少なくて良い等の利点を有しているため、本考案の 冷媒冷却装置に用いる熱交換器として最も適している。

【００１９】 また、熱交換器の冷媒流路に設ける低温循環冷媒の温度検出部は、少なくとも ２か所設けることにより、上記のように低温冷媒の状態を十分に把握することが できるが、３か所以上に設けてもよい。さらに、温度差の大きな入口と出口の温 度を計測することにより、精度の高い測定を行うことができるが、複数の温度検 出部により低温冷媒の状態を把握できれば、いずれの個所に設けてもよい。なお 、熱交換器の入口及び出口とは、該入口及び出口に接続される配管をも含むもの である。

【００２０】 加えて、本考案は、低温液化ガスの沸点と低温循環冷媒の固化温度との差が大 きいとき、例えば低温循環冷媒が塩化メチレン、低温液化ガスが液体窒素の場合 ように、塩化メチレンの固化温度（融点）が−９６．８℃、液体窒素の沸点が− １９５．８であり、低温液化ガスの沸点と低温循環冷媒の固化温度との差が約１ ００℃もあるようなときにでも、熱交換器内での低温循環冷媒の凝固を確実に防 止することができる。したがって、本考案は、熱交換器の能力や低温循環冷媒の 流速等により異なるが、低温液化ガスの沸点が低温循環冷媒の固化温度より１０ ℃以上低く、単純な熱交換では低温冷媒が流路内で固化するおそれのある場合に 特に有効であるが、固化するおそれのないものの場合でも、確実な冷却制御を行 うことができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の冷媒冷却装置は、低温循環冷媒と低温液化ガス とを熱交換させる熱交換器の冷媒流路に複数の冷媒温度検出部を設けるとともに 、該検出温度により該熱交換器に供給する低温液化ガスの供給量を制御する流量 制御手段を設けたから、該熱交換器を流れる低温循環冷媒の状態に応じて最適な 量の低温液化ガスを供給することができ、低温冷媒を必要十分な温度に冷却する とともに、低温冷媒の凝固による流路の閉塞も防止することができる。

【００２２】 また、熱交換器として二重管式熱交換器を用いることにより、熱交換器を配管 の一部として構成することが可能となり、設置スペースの大幅な削減と低温冷媒 量の低減を図れ、さらにこれによって、低温冷媒を予冷するための低温液化ガス の消費量の低減も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示す冷媒冷却装置の系統
図である。

【符号の説明】

１…低温液化ガス貯槽 ２…流量調節弁 ３…二重
管式熱交換器 ５ａ，５ｂ…温度センサ ６…温度指示調節計

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被冷却物を冷却する低温循環冷媒と低温
   液化ガスとを熱交換器により熱交換させて前記低温循環
   冷媒を冷却する装置において、前記熱交換器の冷媒流路
   の複数個所に冷媒温度の検出部を設けるとともに、該検
   出温度により該熱交換器に供給する低温液化ガスの供給
   量を制御する流量制御手段を設けたことを特徴とする冷
   媒冷却装置。
2. 【請求項２】 前記熱交換器が、二重管式熱交換器であ
   ることを特徴とする請求項１記載の冷媒冷却装置。
3. 【請求項３】 前記冷媒温度の検出部が、前記熱交換器
   の入口及び出口に設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の冷媒の冷却装置。