JPS63189762A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産粟上二肌里公立 本発明は容器等の被処理物保持体の壁面を介して壁面内
の被処理物を冷却する冷却装置に関する。

従米坐肢血 容器に保有された被処理物を所定温度あるいは所定温度
以下に冷却したり、化学反応、熔解、希釈等の、化学的
物理的操作によって被処理物から発生する熱量を除去し
て、被処理物の温度を一定にコントロールする操作が各
種工業において広く行われている。

この場合、冷却あるいは除熱の方法として、容器周囲に
設けたジャケットや容器内部に設けたコイル等の熱交換
装置に、容器内の被処理物の温度より低い温度の熱媒体
（被処理物の温度や冷却温度に応じて、有機冷媒、無機
冷媒、冷水、冷却水、温水、水蒸気、有機熱媒体等の各
種熱媒体のうち、目的に合致した種類が選ばれる。）を
容器外部の熱媒体設備によって供給し、高温の容器内被
処理物から低温の熱媒体への熱移動により、容器内被処
理物の温度を下げることが一般に行われている。

さらに一定の所定温度にコントロールする場合には、容
器内被処理物の温度を測定し、この測定値と前記所定温
度との差に応じて、前記熱媒体の温度、流量、圧力等を
調整することにより容器内被処理物の温度を一定にする
方法が通常行われている。

しかしながら、このような冷却方法は、いずれも被処理
物と熱媒体の温度差に基づく、顕熱の利用による冷却で
あるため、応答が遅（、激しい発熱を伴う化学反応の除
熱などの目的には対応できないといった本質的な欠点が
ある。（凝縮性蒸気を熱媒体にすれば、加熱時は潜熱の
利用になるが、冷却時は潜熱が利用できない。）また熱
礫体設備として、熱媒の種類に応じて温水ボイラー、熱
媒ボイラー、冷却設備、冷凍設備や熱媒のタンク類、配
管類等種々の付帯設備が必要であり、熱媒体の保有量が
多くなって熱媒体の熱容量が大きくなり、熱媒体自体の
温度変更の応答性が悪いといった欠点もある。

上記のような欠点を改善して応答を早くするために、冷
却時には加熱時とは別の冷却用熱媒体を前記ジャケット
あるいはコイル等の熱交換器に供給したり、あるいは加
熱時はジャケットを使用し、冷却時には容器内コイルを
使用するといったように、冷却時と加熱時で各々専用の
加熱用および冷却用の熱媒体設備を設けることが行われ
ている。

また、容器内部の被処理物を容器外部に設置した伝熱面
積の大きい熱交換器に供給し、容器と外部の熱交換器と
のあいだで被処理物を循環することによって冷却、除熱
することもしばしば行われている。

しかしながら、この場合も冷却は顕熱の利用であり、温
度差を大きくしたり、伝熱面積を多くして対応している
だけであって、本質的な効率の悪さを解決しているもの
ではない。さらに高粘度液の攪拌の場合のように、容器
内にコイル等の熱交換器を設置することが不可能であっ
たり、設置できたとしても充分な伝熱面積がとれないこ
ともある。また容器内被処理物の性状によっては外部に
循環することが不適当な場合もある。このように冷却時
の応答性を良（するために、伝熱面積を増大しようとし
ても種々の制約条件から不可能であることが多く、やは
り、発熱量の大きい場合の除熱や急冷などの目的には対
応できないといった欠点がある。

＜η・し　゛　るい占 本発明は、凝縮性蒸気を熱媒体として例えば容器内の温
度を所定の温度にコントロヒルしたり、所定温度以下に
する際に必要となる冷却操作を、凝縮した液が蒸発する
際の蒸発潜熱を利用して、極めて早い応答速度で行える
ようにすることを目的とする。

ｐ　占　　°　るための 本発明は、被処理物保持体壁面に接する凝縮性蒸気相中
に設けた、蒸気を凝縮させるための熱交換装置と、前記
熱交換装置によって凝縮した凝縮液を集液し整流するた
めの集液整流装置（熱交換装置に集液整流装置を持たせ
てもよい）と集液整流した前記凝縮液を流下させる壁面
を備える被処理物保持体とからなり、集液整流した前記
凝縮液を前記壁面に極力均一に膜状または滴状にして流
下させ、前記凝縮液が前記壁面を介して容器内の被処理
物の保有する熱量によって蒸発する際の蒸発潜熱を利用
して、前記被処理物を冷却するようになしたことを特徴
とする冷却装置に関する。

なおこの場合凝縮性蒸気中の不凝縮性ガスは極力排除す
ることがより効果的である。

具体的には、ジャケット付容器において、水蒸気等の凝
縮性蒸気をジャケット室に供給して容器内部の被処理物
を加熱しているような場合に、本発明の熱交換装置およ
び集液整流装置をジャケット室内に組み込むと、加熱時
のみならず冷却時も潜熱を利用できるため、応答が極め
て早く、発熱量の大きい化学反応、熔解、希釈等の諸操
作や急冷操作に適している。この場合、前記熱交換装置
はパイプ類をジャケット室内の容器本体壁周囲にコイル
状に巻回して設置したコイル式熱交換器に、外部から冷
却用熱媒体を供給すればよく、前記集液整流装置は、た
とえば平板や波板等の板状物を、前記コイル式熱交換器
のコイルのパイプに沿ってパイプ下部に設置し、さらに
容器本体の壁面に向かって傾斜をつけると共に、容器本
体壁面との間に微少の隙間を保ち、パイプ表面で凝縮し
て落下する凝縮液を集めて容器本体壁面をほぼ均一に膜
状または滴状に流下するようにすればよい。このとき、
板状の集液整流装置は、凝縮液が円周方向に流れて、容
器本体壁面を均一に流れなくなるのを防ぐために、ピッ
チの小さい波板称や折板状の凹凸のある板を用いるのが
よい。また凝縮液が流下する容器本体の壁面をグライン
ダーやサンドブラストで荒らしたり、縦すじを入れたり
、ナシ地模様にするとより効果的である。

上記において、ジャケットは必ずしも必要でない。例え
ば解放系（＝ジャケットなし）で多数のノズルから凝縮
性蒸気を冷却パイプ表面に導入することにより実施でき
る。また被処理物は、筒状体、管状体、二重管内に保持
あるいは流動させながら処理することもできる。

実施例 本発明の実施例を第１図によって説明すると、容器本体
１の外周に設けたジャケット室２の内部に、冷却用の熱
交換装置６を設ける。この熱交換装置６はたとえばパイ
プ７からなり、これを容器本体外壁面５の外周にコイル
状に巻回して設置する。このときパイプ７と外壁面５が
接触しないように、適当な隙間をあけて設置する。パイ
プ７には凝縮性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っており、１０はその供給の出入口
である。パイプ７の直下には凝縮液を集めて容器本体外
壁面５に流下させるための集液整流装置８を設置する。

この集液整流装置８はたとえば波板９からなり、パイプ
７に沿ってパイプ下部に螺旋状に巻回して設置する。こ
の波板９は集液した凝縮液を容器本体外壁面５に流下さ
せるために、外壁面５に対して適当な傾斜をつけ、さら
に波板９は容器本体外壁面５に対し、微少な隙間を保っ
て設置する。

以上の構造において、ジャケット室２には凝縮性蒸気と
して水蒸気が供給されており（ジャケット室内の不凝縮
性ガスを極力排除するために、あらかじめジャケット室
を水蒸気でブローしておく方がよい）、容器内部の被処
理物４を加熱あるいは所定温度に保持している。ここで
被処理物４を冷却したり、反応熱や熔解熱などのような
被処理物４から発生する熱量を除去する場合にはパイプ
７に水などの冷却用熱媒体を供給する。水を供給すれば
ジャケット室２内の水蒸気は直ちにパイプ７の表面で凝
縮し、落下して波板９によって集液され、波板９と容器
本体外壁面５との隙間から外壁面５に沿ってほぼ均一に
膜状または滴状になって流下する。流下中に凝縮液は容
器内部の高温の被処理物４から受ける熱によって蒸発し
、その際蒸発潜熱を被処理物４から奪い、被処理物４の
温度は極めて速やかに低下する。このとき、水蒸気は供
給を停止するのではな（、水蒸気が凝縮して壁面をほぼ
均一に濡らすのに必要な程度の量を供給する必要がある
。実際的には、反応温度のコントロールのように、発生
熱を除去するような場合は、水蒸気の供給量を変更する
ことなく、パイプ７に水を供給すれば直ちに被処理物４
の温度は低下する。

第２図は、被処理物を連続的に潜熱によって冷却するこ
とができる本発明の他の実施例を示す。

この実施例においては、被処理物保持体ｌは二重管構造
となっており、被処理物４は該二重管の環状空隙内を連
続的に流れるようになっている。冷却用のコイル状パイ
プ７および該パイプ下方に設けた螺旋状に巻回した波板
９は二重管の両側に設置される。この実施例も第１図の
実施例と同じ原理に従ってジャケット室２へ供給された
凝縮用蒸気が冷却用パイプ７の表面で凝縮し、集液整流
用の波板９°によって誘導されて二重管ｌの壁面５に沿
って流下する間に被処理物４から受ける熱によって再び
蒸発し、その際蒸発潜熱を被処理物から奪う。

第２図の実施例は、被処理物を反応装置などの温度制御
用熱媒として使用する場合など、被処理物を急冷する場
合、あるいは頻繁に温度を変える場合に有利である。

発皿夏班来 以上詳述したように、本発明によれば凝縮性蒸気を熱媒
体として、被処理物の温度をコトロールするため、ある
いは所定温度以下にするために冷却する際に、凝縮性蒸
気相中に蒸気を凝縮させるための熱交換装置と、熱交換
装置下部に凝縮した凝縮液を集液し整流するための集液
整流装置（熱交換装置に集液整流機能を持たせてもよい
）を設けて、前記凝縮液を被処理物保持体外壁面に極力
均一に膜状または滴状にして流下させ、前記凝縮液が被
処理物の保有する熱量によって蒸発する際の蒸発潜熱を
利用して被処理物を冷却することができるようにしたこ
とによって、前記保持体内の被処理物を迅速に冷却する
ことができるといった効果を有する。

実際的には、水蒸気などの凝縮性蒸気を熱媒体として使
用している場合に、前述した熱交換装置および集液整流
装置をジャケット内に組み込むことにより、加熱時のみ
ならず冷却時にも潜熱を利用することができ、しかも前
記熱交換装置に水などの冷却用熱媒体を通せば、凝縮性
蒸気は直ちに凝縮し、被処理物保持体外壁面を流下して
その中の被処理物から蒸発潜熱を奪うため、熱的応答が
極めて早い装置となり、発熱量の大きい化学反応などの
温度コントロール装置として適用できるといった効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示す縦断面図で
ある。 ■は容器本体、２はジャケット室、４は被処理物、６は
熱交換装置、８は集液整流装置である。 第２図 手続補正書 昭和６２年３月　６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被処理物保持体壁面に接する凝縮性蒸気相中に設けた、
   蒸気を凝縮し、凝縮液を集液し整流する機能を有する熱
   交換装置、または蒸気を凝縮させる熱交換装置および凝
   縮した凝縮液を集液し整流するための集液整流装置と、 集液整流した前記凝縮液を流下させる壁面を備える被処
   理物保持体とからなり、 前記凝縮液を前記壁面に膜状または滴状にして流下させ
   、前記凝縮液が、前記壁面を介して被処理物保持体内の
   被処理物の保有する熱量によって蒸発する際に、前記被
   処理物から奪う蒸発潜熱によって前記被処理物を冷却す
   るようになしたことを特徴とする冷却装置。