JPH08219613A - 減圧気化冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気化冷却室内での冷却により発生した気化蒸
気の対流を速めて、冷却効率を高め冷却ムラを生じるこ
とのない減圧気化冷却装置を得ること。 【構成】 金型１，２の内部に気化冷却室６，７を形成
する。気化冷却室６，７内にエゼクタ３８，３９を取り
付けて冷却用流体管路３と接続する。エゼクタ３８，３
９は吸込み室９，１０とディフュ―ザ５，８とで構成す
ると共に、管路２４，２８を接続する。気化冷却室６，
７にヘッダ―３５，３６を介して加熱用流体管路２５を
接続する。ヘッダ―３５，３６の下部に管路１９を介し
て吸引手段４を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却室内を減圧状態に
して冷却流体の蒸発潜熱により被冷却物を気化冷却する
ものに関する。具体的には各種反応釜の冷却、食品や医
療品や紙・パルプや繊維類の冷却装置等である。これら
のものは少しの温度上昇によって熱損傷を来たす場合が
多く、従って、部分的に冷却が不十分な箇所すなわち冷
却ムラを防止することが品質上重要となる。

【０００２】

【従来技術】従来の減圧気化冷却装置としては、例えば
特開平５−２６５５２号公報に示されたものがある。こ
れは、気化冷却室に冷却水を供給する冷却水注入ノズル
のノズル穴を、ノズルの略上方に且つ扇状に冷却水が被
冷却物に対して注入されるように形成したもので、被冷
却物の広範な表面に冷却水を付着させることができ、冷
却ムラを防止して冷却効率を高めることができるもので
ある。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】上記従来の減圧気化
冷却装置では、未だ充分な冷却効率を得ることができな
い問題があった。すなわち、気化冷却室で気化した蒸気
は真空ポンプで吸引されることにより対流して減圧気化
冷却を連続的に行なうのであるが、気化冷却室の形状や
真空ポンプの接続箇所によっては、真空ポンプのみでは
充分な対流が得られず、その結果気化冷却の効率が低下
するためである。充分な冷却効率を得られないと冷却温
度の分布が不均一となり、部分的に冷却ムラを生じるこ
ととなる。

【０００４】従って本発明の技術的課題は、気化冷却室
で気化した蒸気の対流を速くすることにより気化冷却の
冷却効率を高めて、冷却ムラを生じることのない減圧気
化冷却装置を得ることである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明の減圧気化冷却装置
の構成は次の通りである。被冷却物に接して気化冷却室
を形成し、冷却流体を気化冷却室に流入させると共に気
化冷却室を吸引手段で減圧することにより、被冷却物を
気化冷却するものにおいて、冷却流体を気化冷却室へ注
入する冷却流体注入管にエゼクタを連設して、該エゼク
タの吸込み室を気化冷却室と連通したものである。

【０００６】

【作用】冷却流体注入管とエゼクタを経て冷却流体が気
化冷却室へ注入されて被冷却物を冷却する。冷却により
気化した蒸気は気化冷却室に滞留する。気化冷却室とエ
ゼクタの吸込み室を連通したことにより、気化冷却室の
気化した蒸気はこのエゼクタの吸込み室に吸引される。
エゼクタに吸込まれた気化蒸気は注入される冷却流体と
混合し、凝縮することにより液体となり再度気化冷却室
へ供給される。従って、気化蒸気が吸引手段に吸引され
るだけの場合に比較して、エゼクタで吸込まれる割合だ
け気化蒸気の対流速度は速いものとなる。残った気化蒸
気と冷却流体は吸引手段に吸引され系外へ排除される。

【０００７】

【実施例】図示の実施例を詳細に説明する。本実施例に
おいては、減圧気化冷却装置として各種プラスチックス
を成形する金型の気化冷却装置の例を示す。プラスチッ
ク成形の金型は、プラスチック原料の金型への注入から
成形、離型に至るサイクルの間に加熱されたりあるいは
冷却される。図１において、左右一対の金型１，２と、
金型１，２の内部に配置したエゼクタ３８，３９と、冷
却用流体管路３、及び、吸引手段４とで減圧気化冷却装
置を構成する。

【０００８】金型１，２は内部に中空部６，７を形成
し、この中空部６，７を熱交換室としての気化冷却室と
する。金型１，２の中央部を成形部１３として、図示し
ない成形用の原料を注入してこの成形部１３内で成形す
るものである。気化冷却室６，７の上部にエゼクタ３
８，３９を設け、上方に弁１１，１２を介して冷却流体
管路３と接続する。エゼクタ３８，３９は、内部に図示
しないノズルを内蔵する吸込み室９，１０とディフュ―
ザ５，８とで構成し、吸込み室９，１０内のノズルの端
部を冷却用流体管路３と接続すると共に、吸込み室９，
１０の一部に図示はしていないが開口を設けて気化冷却
室６，７と連通する。ディフュ―ザ５，８の端部に管路
２４，２８を金型１，２の成形部１３側に向けて取り付
ける。冷却用流体管路３と弁１１，１２を通過した冷却
流体は、吸込み室９，１０内のノズルからディフュ―ザ
５，８を通過して管路２４，２８から金型１，２の内表
面に注入される。冷却流体が吸込み室９，１０のノズル
を通過する時に吸込み作用を行って気化冷却室内６，７
の気化蒸気を吸引するものである。

【０００９】本実施例においては、エゼクタ３８，３９
を気化冷却室６，７内に設けた例を示したが、気化冷却
室６，７の外部、例えば、弁１１，１２と金型１，２の
間の冷却用流体管路上に配置して、吸込み室９，１０と
気化冷却室６，７を別途の管路で連通することもでき
る。また、エゼクタ３８，３９を弁１１，１２の上部す
なわち冷却用流体管路３上に１台だけ取り付け、その吸
込み室を複数の気化冷却室６，７と連通することもでき
る。

【００１０】成形部１３と気化冷却室６，７の間に複数
の細孔３０を貫通して設ける。細孔３０は図２に部分拡
大断面図を示すように、中央に鋼球３１をコイルバネ３
３により弁座３２側へ付勢して配置し、成形部１３から
気化冷却室７への流体の通過のみを許容する逆止弁とす
る。細孔３０の径は、後述するように気化冷却室６，７
を吸引手段４で吸引するために小さなもので良く、例え
ば０．０５ミリから０．１ミリ程度とすることができ
る。この逆止弁は、後述する加熱用流体管路２５から高
圧の流体を供給した場合に、この加熱用高圧流体が成形
部１３側へ逃げてしまうことを防止するためのものであ
る。

【００１１】気化冷却室６，７はヘッダ―３５，３６を
介して加熱用流体管路２５とも接続して気化冷却のみな
らず加熱もできるようにする。流体管路２５から供給さ
れた流体はヘッダ―３５，３６から気化冷却室６，７に
供給されるものである。加熱用流体管路２５には供給蒸
気圧力を制御する圧力制御弁２６と開閉弁２７を取り付
ける。

【００１２】ヘッダ―３５，３６の下部に吸引手段４を
接続する。吸引手段４は、別個のエゼクタ１４とタンク
１５と循環ポンプ１６とで構成する。このエゼクタ１４
もノズルを内蔵した吸引部１７とディフュ―ザ１８とで
構成する。吸引部１７とヘッダ―３５，３６を管路１９
で接続する。ディフュ―ザ１８をタンク１５と接続し、
タンク１５の下部と循環ポンプ１６の吸込み口を接続す
ると共に、吐出口をエゼクタ１４の吸引部１７に接続す
る。このエゼクタ１４もタンク１５内の流体を循環ポン
プ１６で循環して吸引部１７へ通過させることにより内
蔵したノズル部で吸引力を生じるものである。

【００１３】タンク１５には、図示はしないが内部の液
位を検出するための液位センサ―や、液温を検出する温
度センサ―２１を取り付けると共に、上部には冷却流体
補給管２０を制御弁２２を介して接続する。

【００１４】次に作用を説明する。プラスチック成形用
の金型の場合、まず加熱を行い引続いて冷却を行う場合
が多い。そこでまず、金型１，２を加熱する場合は、圧
力制御弁２６の設定圧力値を所定値に設定して開閉弁２
７を開弁し、加熱用流体管路２５から加熱用の蒸気をヘ
ッダ―３５，３６を介して熱交換室としての気化冷却室
６，７へ供給する。供給された蒸気は金型１，２を加熱
し、熱を奪われた蒸気は凝縮して復水となる。復水は吸
引手段４のエゼクタ１４に弁３７とスチ―ムトラップ２
３を介して吸引され、タンク１５に至りタンク１５内の
液位が高くなると随時系外に排出される。

【００１５】加熱温度は、圧力制御弁２６の設定圧力
と、吸引手段４の吸引力を通過する水温により調節して
適宜設定することができる。例えば、加熱温度を１００
度Ｃ以上の比較的高温としたい場合は、圧力制御弁２６
の設定圧力を大気圧以上の圧力とし、吸引手段４の吸引
力をその圧力よりも僅かに低いものとすることによりで
きる。１００度Ｃ以下の比較的低温蒸気で金型１，２を
加熱する場合は、圧力制御弁２６の設定圧力を大気圧以
下の真空圧力に設定し、吸引手段４の吸引力を、タンク
１５へ冷却水補給管２０から冷却水を補給して循環水の
温度を下げることにより高めて、圧力制御弁２６の設定
圧力よりも僅かに低くすることにより行うことができ
る。

【００１６】次に気化冷却する場合は、蒸気の供給に替
えて冷却用流体管路３と弁１１，１２とエゼクタ３８，
３９と管路２４，２８から冷却流体を気化冷却室６，７
内へ供給すると共に、吸引手段４を駆動して気化冷却室
６，７内を減圧状態とすることにより、管路３８，３９
から供給された冷却流体が金型１，２の熱を奪って気化
することによって金型１，２を冷却する。この場合、気
化した蒸気は気化冷却室６，７内に滞留するが、エゼク
タ３８，３９の吸込み室９，１０に吸込まれて冷却流体
と混合して凝縮し再度液体となって管路２４，２８から
気化冷却室６，７へ供給される。このように気化蒸気が
エゼクタ３８，３９に吸込まれて再度凝縮することによ
り気化蒸気の対流が促進され冷却効率を高めることがで
きる。

【００１７】エゼクタ３８，３９に吸込まれることなく
残った気化蒸気、及び、気化せずに残った冷却流体の一
部は吸引手段４の吸引部１７に吸引されタンク１５に至
る。また、成形部１３で発生したガスは、任意の箇所に
設置した細孔３０とその内部の逆止弁から吸引手段４で
吸引することにより、適宜排除することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、エゼクタの吸込み室と
気化冷却室とを連通したことにより、気化冷却室内での
気化蒸気の対流を速めることができ、減圧気化冷却の冷
却効率を高めて冷却ムラを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の減圧気化冷却装置の実施例の構成図で
ある。

【図２】図１における細孔の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１，２ 金型 ３ 冷却用流体管路 ４ 吸引手段 ５，８ ディフュ―ザ ９，１０ 吸込み室 １３ 成形部 １５ タンク １６ 循環ポンプ １７ 吸引部 ２４，２８ 管路 ２５ 加熱用流体管路 ３８，３９ エゼクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被冷却物に接して気化冷却室を形成し、
   冷却流体を気化冷却室に流入させると共に気化冷却室を
   吸引手段で減圧することにより、被冷却物を気化冷却す
   るものにおいて、冷却流体を気化冷却室へ注入する冷却
   流体注入管にエゼクタを連設して、該エゼクタの吸込み
   室を気化冷却室内と連通したことを特徴とする減圧気化
   冷却装置。