JPH11337692A - コールドトラップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却室において、全ての伝熱フィンを均一に効
率的に利用できるコールドトラップを提供する。 【解決手段】一側部に空気の導入口２が形成されるとと
もに他側部に空気の導出口３が形成された外筒体４と、
この外筒体４の内部でかつ導出口３寄りに偏心した位置
で配置された内筒体５と、この内筒体５の内側空間部５
ａに充填される冷却材６と、外筒体４と内筒体５との間
に形成される環状冷却室７内に設けられる伝熱フィン８
とから構成したものであり、冷却室の導入口側が導出口
側よりも広くされているため、導入口側での蒸気の氷結
が緩やかに行われ、したがって導入口部分において、氷
結による閉塞までの時間が長くなり、その間、導出口側
の伝熱フィンを効率的に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体中に含まれる
蒸気を冷却により固化させて、捕獲するためのコールド
トラップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５および図６に示すように、空
気中に含まれる水蒸気を冷却により固化させて捕獲する
ためのコールドトラップ５１は、一側部に気体の導入口
５２が形成されるとともに他側部に気体の導出口５３が
形成された大径でかつ筒状有底の外筒体５４と、この外
筒体５４の内部にかつ同心位置で配置された小径の内筒
体５５と、この内筒体５５の内側空間部５５ａに充填さ
れる冷却材５６と、上記内筒体５５の表面から外筒体５
４側に向かって複数箇所で突設されて両筒体５４，５５
間に形成される環状冷却室５７内の気体を冷却するため
の伝熱フィン５８とから構成されている。勿論、外筒体
５４の上部には、および外筒体５４の底部に形成された
氷の取出口５９には、それぞれ蓋体６１および６２が設
けられる。

【０００３】上記構成において、冷却材５６が内筒体５
５に充填されて環状冷却室５７内が冷却されている状態
において、導入口５２から空気が環状冷却室５７内に導
入されると、伝熱フィン５８を介して０℃以下に冷却さ
れ、空気中に含まれる水蒸気が氷結して捕獲される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、導入
口５２から環状冷却室５７内に入った水蒸気の殆どは、
直ちに氷結するとともに、この環状冷却室５７の幅は全
周に亘って一定にされているため、水蒸気の殆どが導入
口５２側で氷結し、しかもこの氷はこの近傍にて、壁面
に付着して成長するため、環状冷却室５７が狭くなり、
導出口側の伝熱フィンが利用されないという問題があっ
た。

【０００５】そこで、本発明は、冷却室において、全て
の伝熱フィンを均一に効率的に利用できるコールドトラ
ップを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のコールドトラップは、容器本体内に形成さ
れるとともに伝熱フィンが設けられた冷却室に気体を導
き冷却させることにより、気体中に含まれる蒸気を固化
させるコールドトラップであって、上記冷却室における
気体の導入口側の流路断面積を、導出口側の流路断面積
よりも広くしたものである。

【０００７】また、本発明の他のコールドトラップは、
一側部に気体の導入口が形成されるとともに他側部に気
体の導出口が形成された外筒体と、この外筒体の内部で
かつ導出口寄りに偏心した位置で配置された内筒体と、
この内筒体の内側空間部に充填される冷却材と、上記外
筒体と内筒体との間に形成される環状冷却室内に設けら
れる伝熱フィンとから構成したものである。

【０００８】上記の各構成によると、冷却室の導入口側
が導出口側よりも広くされているため、同一の幅である
場合に比べて、導入口側での氷結による閉塞までの時間
が長くなり、その間、導出口側の伝熱フィンを効率的に
利用することができる。

【０００９】また、本発明の他のコールドトラップは、
一側部に気体の導入口が形成されるとともに他側部に気
体の導出口が形成された外筒体と、この外筒体の内部に
同心状に配置された内筒体と、この内筒体の内側空間部
に充填される冷却材と、上記外筒体と内筒体との間に形
成される環状冷却室内に設けられる伝熱フィンとから構
成したものにおいて、上記導入口側の伝熱フィンの設置
枚数を導出口側の伝熱フィンの設置枚数より少なくした
ものであり、また上記導入口側の伝熱フィンの表面積を
導出口側の伝熱フィンの表面積より少なくしたものであ
る。

【００１０】上記の構成によると、導入口側での氷結に
よる閉塞が起きにくくなるため、導出口側での伝熱フィ
ンも効率的に利用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
におけるコールドトラップを、図１および図２に基づき
説明する。

【００１２】本実施の形態においては、コールドトラッ
プを、例えば使用済核燃料を輸送用容器により乾式にて
輸送する際に、この輸送用容器（使用済核燃料を貯蔵す
る貯蔵用容器でもよい）内を乾燥させるための真空乾燥
装置に設けられる場合について説明する。

【００１３】例えば、この真空乾燥装置は、使用済核燃
料を収納した輸送用容器内の空気を、吸引用配管を介し
て真空ポンプにより吸引し、空気を減圧して水分を蒸発
させることにより、輸送用容器内の乾燥を行うようにし
たものであり、また上記吸引用配管途中には、空気中に
気化した水蒸気を捕獲するためのコールドトラップが設
けられており、さらにこのコールドトラップは、この輸
送用容器内の空気を吸引する際に、上記吸引用配管に設
けられて、空気中の水蒸気を冷却して固化させることに
より、水分を捕獲するものである。

【００１４】以下、上記コールドトラップを、図１およ
び図２に基づき説明する。すなわち、このコールドトラ
ップ１は、一側部に気体の導入口２が形成されるととも
に他側部に気体の導出口３が形成された大径でかつ筒状
有底の外筒体（容器本体）４と、この外筒体４の内部に
かつ導出口３寄りに偏心した位置で配置された小径の筒
状の内筒体５と、この内筒体５の内側空間部５ａに充填
される冷却材（寒剤ともいい、具体的にはアルコールに
ドライアイスに入れたものである）６と、上記内筒体５
の表面から外筒体３側に向かって突設されて両筒体４，
５間に形成される環状冷却室（冷却室）７内の気体を冷
却するための伝熱フィン８とから構成されている。

【００１５】この伝熱フィン８は適当間隔置きに放射状
に複数個突設されるとともに、その内、所定部分が外筒
体４まで延ばされて、複数個の流通路９（９Ａ〜９Ｆ）
が形成され、しかもその上部または下部において、流通
路９同士が互いに連通されて、導入口２から導入された
空気が上下に蛇行するようにされている。例えば、流通
路９Ａ，９Ｃ，９Ｅにおいては、空気が下向きに流れ、
これらに隣接する流通路９Ｂ，９Ｄ，９Ｆにおいては、
空気が上向きに流れるようにされる。

【００１６】また、導入口２に対応する流通路９（９
Ａ）に配置される伝熱フィン８（８Ａ）の突出長さ（Ｓ
₁）は、環状空冷却室７の幅に合わせて、導出口３側に
対応する流通路９（９Ｄ）に配置される伝熱フィン８
（８Ｄ）の突出長さ（Ｓ₂）よりも、長くされている。
なお、図示していないが、外筒体４の底部には、氷の取
出口が設けられており、また外筒体４の上部には蓋体が
設けられている。

【００１７】上記構成において、コールドトラップ１に
より、使用済核燃料の輸送用容器内の空気を吸引して、
その水蒸気を捕獲する場合について説明する。すなわ
ち、真空ポンプにより、輸送用容器内の空気が吸引され
ると、輸送用容器内の水分が蒸発して乾燥が行われ、そ
してこの水蒸気を含んだ空気が吸引用配管を介して、コ
ールドトラップ１に導入される。

【００１８】このコールドトラップ１において、導入口
２から環状冷却室７内に導入された空気は、内筒体５に
充填された冷却材６により０℃以下に冷却されるため、
空気中に含まれる水蒸気は氷結して、空気から分離され
る。

【００１９】このとき、環状冷却室７においては、導入
口２側の幅が導出口側の幅よりも広くされており、導入
口２での冷却が緩やかに行われるため、生成した氷が壁
面および伝熱フィン８に付着・成長するといった現象を
防止することができる。

【００２０】勿論、環状冷却室７内での空気の流れは、
導入口２側からそのまま流通路９Ａ内を下方に移動し、
底部を通過して、隣の流通路９Ｂ，９Ｆを上昇した後、
再度、下方に移動し、最後の導出口３側の流通路９Ｄで
は、上方に移動して導出口３から外部に排出される。

【００２１】このように、環状冷却室の導入口側が導出
口側よりも広くされているため、従来のように、同一の
幅である場合に比べて、導入口側での氷結による閉塞ま
での時間が長くなり、その間、導出口側の伝熱フィンを
効率的に利用することができる。

【００２２】次に、本発明の第２の実施の形態における
コールドトラップを、図３に基づき説明する。上記第１
の実施の形態においては、内筒体を外筒体内に配置する
際に、導出口寄りに偏心させたが、図３に示すように、
内筒体５を外筒体４に対して、同心状に配置するととも
に、環状冷却室７に配置される伝熱フィン８の設置枚数
において、導出口３側に配置される枚数を、導入口２側
に配置されるものよりも、多くなるようにしたものであ
る。

【００２３】このように、導入口２側に配置される伝熱
フィン８の設置枚数を、導出口３側のものよりも少なく
して、導入口２側での冷却を緩くするとともに、導出口
３側での冷却を十分に行わせるようにしたので、環状冷
却室７全体に亘って、均一な冷却を行うことができ、し
たがって導入口側での氷結による閉塞までの時間が長く
なり、その間、導出口側の伝熱フィンを効率的に利用す
ることができる。

【００２４】次に、本発明の第３の実施の形態における
コールドトラップを、図４に基づき説明する。上記第１
の実施の形態においては、内筒体を外筒体内に配置する
際に、導出口寄りに偏心させたが、図４に示すように、
内筒体５を外筒体４に対して、同心状に配置するととも
に、両筒体５，４間の環状冷却室７に配置される伝熱用
フィン８の伝熱面積において、導入口２側に配置される
伝熱フィン８の表面積の方を、導出口２側に配置される
ものよりも、狭くしたものである。

【００２５】この場合も、導入口２側での冷却を緩くす
るとともに、導出口３側での冷却を十分に行わせること
ができ、したがって環状冷却室７全体に亘って、均一な
冷却を行わせることができるので、導入口側での氷結に
よる閉塞までの時間が長くなり、その間、導出口側の伝
熱フィンを効率的に利用することができる。

【００２６】なお、上記各実施の形態において、気体と
して空気、蒸気として水蒸気の場合を説明したが、これ
らに限定されるものではない。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、請求項１および２に記載
の発明の構成によると、伝熱フィンが設けられた冷却室
の気体導入口側の流路断面積を、気体導出口側の流路断
面積よりも広くしたので、同一の断面積である場合に比
べて、導入口側での氷結による閉塞までの時間が長くな
り、その間、導出口側の伝熱フィンを効率的に利用する
ことができる。

【００２８】また、請求項３および４に記載の発明の構
成によると、環状冷却室に配置される伝熱フィンの導入
口側の設置枚数または伝熱面積を、導出口側に配置され
るものに比べて少なくしたので、導入口側での氷結によ
る閉塞までの時間が長くなり、その間、導出口側の伝熱
フィンを効率的に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるコールドトラップ
の概略構成を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態におけるコールドト
ラップの概略構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態におけるコールドト
ラップの概略構成を示す断面図である。

【図５】従来例のコールドトラップの概略構成を示す断
面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１ コールドトラップ ２ 導入口 ３ 導出口 ４ 外筒体 ５ 内筒体 ５ａ 内側空間部 ６ 冷却材 ７ 環状冷却室 ８ 伝熱フィン ９ 流通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 義信 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 岩佐 和生 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器本体内に形成されるとともに伝熱フィ
   ンが設けられた冷却室に気体を導き冷却させることによ
   り、気体中に含まれる蒸気を固化させるコールドトラッ
   プであって、上記冷却室における気体の導入口側の流路
   断面積を、導出口側の流路断面積よりも広くしたことを
   特徴とするコールドトラップ。
2. 【請求項２】一側部に気体の導入口が形成されるととも
   に他側部に気体の導出口が形成された外筒体と、この外
   筒体の内部でかつ導出口寄りに偏心した位置で配置され
   た内筒体と、この内筒体の内側空間部に充填される冷却
   材と、上記外筒体と内筒体との間に形成される環状冷却
   室内に設けられる伝熱フィンとから構成したことを特徴
   とするコールドトラップ。
3. 【請求項３】一側部に気体の導入口が形成されるととも
   に他側部に気体の導出口が形成された外筒体と、この外
   筒体の内部に同心状に配置された内筒体と、この内筒体
   の内側空間部に充填される冷却材と、上記外筒体と内筒
   体との間に形成される環状冷却室内に設けられる伝熱フ
   ィンとから構成し、かつ上記導入口側の伝熱フィンの設
   置枚数を導出口側の伝熱フィンの設置枚数より少なくし
   たことを特徴とするコールドトラップ。
4. 【請求項４】一側部に気体の導入口が形成されるととも
   に他側部に気体の導出口が形成された外筒体と、この外
   筒体の内部に同心状に配置された内筒体と、この内筒体
   の内側空間部に充填される冷却材と、上記外筒体と内筒
   体との間に形成される環状冷却室内に設けられる伝熱フ
   ィンとから構成し、かつ上記導入口側の伝熱フィンの表
   面積を導出口側の伝熱フィンの表面積より少なくしたこ
   とを特徴とするコールドトラップ。