JPS6044579B2 - 物体冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高温を受けている物体を冷却する物体冷却
装置１と関する。

とくにこの発明はたとえば水のような流体により物体か
ら熱の形でエネルギーを取去る物体冷却装置に関する。
この発明は好ましくは冷媒を液体と蒸気との両方の形て
同時に存在させる冷却装置に関するがそれだけには限ら
ない。 つぎに、鉄合金、銑鉄および（または）カーバ
イドを溶融するための炉の構成部材と装置を冷却 する
装置について、この発明を記載しかつ討論しよう。

しカルながら、明らかなように、この発明をこのような
使用に制限せず、冷媒の中に二つの相の状態の出現の可
能性が過熱により起るところではどこでもこの発明を一
般に使うことができ る。 鉄合金、銑鉄、およびカー
バイドの生産のための旧式の炉は炉上にか炉上に作用す
るか炉に近接して配置した構成部材と装置とを冷却する
ための装置を必要とする。

構成部材または装置から遠くへのエネルギーの移動とエ
ネルギーの冷却をたとえば水のような冷却液により一般
に達成する。近年では、構成上の観点から構成部材の外
部の温度をできるだけ高くさせる冷却装置を生ずる。通
常の溶接した２重壁の屋根構成体および冷媒を循環させ
るため鋼管をもつた比較的厚い鋼板に頼る代りに、屋根
構成体の外側に溶接した鋼管を使う。このような屋根構
成体の中の鋼板の内面温度は１５００〜４００’Ｃの程
度である。温度範囲は水の凝縮Ｊ点の十分上方にかつ亜
硫酸の凝縮点の十分上方にもあり、それで腐蝕性湿気に
よる腐蝕の可能性を実質的に減する。 しかしながら、
冷却水が大気圧で１０００の沸騰点をもち即ち鋼板の内
面温度の十分下にあるのて、天井構成体に溶接した鋼管
をもつ冷却装置はある制限をもつ。

もし物体の温度は冷却水が局部的に沸騰するように大き
く増加するなら、生じた蒸気が鋼管を通つての冷却水の
通過を妨げ、それで温度を制御する可能性を失う。この
ような望ましくない結果をなくすために、高沸騰点をも
つた冷媒を使うかまたは冷却装置の中の高圧冷媒たとえ
ば高圧にさらした水を応用することが従来堤案された。
しかしながら、それらの両方のことはある欠点を生する
。もし冷却装置が１００℃より高い沸騰点をもつた冷媒
を基礎にしているならば、再循環する前に冷媒の温度を
減するために、熱交換器を使わなければならない。もし
他方では高圧の冷却水を使うならば、権威者からの使用
と維持とのための特別な証明書を必要とし、このような
権威をもたせることは剛性の安全性と設計との必要条件
により決まる。両方の装置に対して、小さな洩れさえ装
置を不適当にする。この発明の目的は物体の冷却に関係
しまた冷却媒質、その圧力、組成および（または）特徴
を変えなければならないことなしに物体を冷却するため
温度制御の範囲を増加する前記問題と他の問題とを解決
することである。

従つて冷却装置の中の温度は冷却装置の過熱を起すこと
なしに延長した範囲にわたつて変化することができる。
この発明は冷却装置の１個または複数個の鋼管の内部へ
たとえばガラス繊維のような織物材料またはフィラメン
トまたは繊維材料のホースまたは．可撓ホースの導入を
包含する。

このようなホースはしなやかであるか、可撓でなじみや
すいものである。それで水の内圧を受けるときに、ホー
スは弾性的に作用する。フィラメント製のホースは好ま
しくは銅管の内径に大体対応する外径をもつ。フィラメ
ントは可撓でなければならず可撓管がさらされることを
予定してる最高温度を越える温度の影響に抵抗を持つも
のでなければならない。さらに、ホースは非水密封性を
もたなければならない。ホースは水密封性をもたないの
で、冷却装置を通つて循環する冷却液体はホースを通つ
て軸向きに流れる。

管とその周囲の管壁との間の空所を充てんする管壁を通
つて半径方向の流れがある。さらに冷却液体は織物の壁
の中に現われている空所の中に充満する。冷却材が冷却
装置を通つて循環する時、冷却材（通常は水である）は
前以つて定めた調整された管を通る流速を与えられてい
る、管や多孔性織物の壁との摩擦と接着とにより、冷媒
の軸向き速度は管の中心にそつて最大でありまた管の周
囲の方へ減少する。可撓織物の透過性のホースを管の内
部へ導入するこの発明によれば、管を通る冷媒の軸向き
速度は織物にそつて大体零）である。さらに、管の壁の
方へ織物の壁を通る冷媒の半径方向の流れが実質的にな
い。ここでこの発明によれば、管の周囲にそつた多少定
置の境界層を生する。管の織物の方へそれを通つて半径
向き外方へ冷媒の通過は織物の透過性、織物の多孔・性
、および織物の厚さのような数種の要素によつて決まる
。内方のホースを設けた管を外部で加熱することにより
、管壁の温度は、もし同じ量の熱および管を通る同じ量
と速度とほ冷媒にさらすならばこの”ような内部のホー
スをもたない管の温度よりもさらに急速に増加する。

後者の型即ち内部に配置したホースをもたない管に対し
て、管壁の温度は、管内の冷却水が沸騰しそれで冷却水
のそれより以上の通過を防げる蒸気を発生するときにだ
′月００℃の温度に到着する。この発明によれば、冷却
水の境界層は相対的に急速に１００゜Ｃの温度に到着し
て蒸気に変えられる。

追加の加熱は蒸気の温度の増加を生じ、それで外部で供
給した熱エネルギーを蒸気の雰囲気を通つて冷媒に伝え
、それでホースのまわりの周囲の蒸気を生ずる。このよ
うな周囲の蒸気は管の横断面それで冷媒の流れの横断面
積を局部的に減少する。さらに二つの相即ち蒸気と液体
との間の十分限定した境界を得る。流れの面積の減少は
増加した速度の流れを局部的に生じそれで一時的に増加
した能力の伝熱を生ずる。さらに内部に配置したホース
をもたない管に比較してこのようなホースをもつた管の
湿つた面を増加する。それてホースのために、管の中の
二相の流れを管の閉塞の当然の発生なしに可能にする。
蒸気相が後で消えたときに、ホースはその原形を回復す
る。

それでこの発明によれば、ホースが可撓でしなやかであ
ることは絶対必要である。前記したように、ホースを織
物または同様な材料で作り、管と織物とは可撓である。
明らかなように、必要な可撓性、透過性、よび（または
）多孔性、壁厚および熱抵抗性をもつ適当な材料でホー
スを作ることができる。前記の代りに、ホースを管の内
壁へ連続した層として作ることができる。好ましくは、
温度の調節と制御とを必要とする冷却装置の部分にホー
スを導入する。

ホースをたとえば各管の入口端部に諦付けることができ
る。さらにホースを通常のように差込むことができ、た
とえば連結管かせんかにより、ホースを管に諦付けるこ
とができる。この発明による物体冷却装置の別な特徴と
利点とは図面についてのつぎの説明から明らかになろう
。

第１，２図において、物体冷却装置１は鋼管２と可撓な
内方管３ａとを有する。

この発明のこの実施例によれば、可撓な内方管３ａの外
径は鋼管２の内径に対応する。第３図に図示するこの発
明の実施例では、可撓な内方管３ｂの外径は鋼管２の内
径より小さい。それで冷却水の静止した境界層の厚い層
を鋼管２と可撓な内方管３ｂとの間に生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図
の実施例の横断面図、第３図は小さな直径を有するこの
発明の実施例の横断面図てある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周囲から熱を除去するために、液体冷媒が通る少く
   とも一つの鋼管をもち、少くとも一つの該鋼管内には可
   撓な非水密性のホースが設けられているところの、炉屋
   根のようなものの物体冷却装置。 ２ 前記ホースが、前記少なくとも一つの鋼管の内径に
   実質的に一致する外径をもつているところの、特許請求
   の範囲第１項に記載の物体冷却装置。 ３ 前記ホースが、前記少くとも一つの鋼管の対応内径
   より小さな径をもちているところの、特許請求の範囲第
   １項に記載の物体冷却装置。