TW293081B - - Google Patents

Description

經濟部中央橾準局負工消费合作杜印装 A7 —___βΓ__五、發明説明（1 ) 本發明背景 本發明爲一種輸送飽和態冷凍劑之冷凍劑傳送装置。更 明確的説，當被傳送之冷凍劑爲二相流進料時，本發明裝 置中容器之功能爲相分離器。當冷凍劑進料爲過泠液體時 ，本發明装置中容器配有熱交換器，以將過冷液體轉化爲 飽和液體。 各式低溫冷卻及冷藏時，吾人使用如液態空氣或空氣之 液化組成份等冷凍劑液體。傳送冷凍劑液體時，所遭受共 同困擾爲冷’凍劑液體之冷卻能力會依傳送條件而變化。舉 例而言，過冷液態氮與二相傳送之氮氣二著間冷卻能力即 不同。以計時器或類似元件開關冷凍劑供應閥之非回饋控 制冷卻系統中，此困擾更形嚴重。例如以冷凍劑冷卻吹模 製得塑膠元件，即爲具此類困擾之應用實例。許多此類應 用系統中，皆由設定時段開啓之控制閥控制每次冷卻循環 之冷凍劑流。冷凍劑形成之二相流其冷卻效果不及冷凍劑 之過冷液。同時因過冷液之密度高，故每次閥開啓所通過 之過冷液量，高於以二相流通過之冷凍劑。因冷凍劑之冷 卻能力依其物理狀態而不同，故會造成不是塑膠元件冷卻 不足，就是冷凍浪費之情形。 本發明中吾人在輸入之液體冷凍劑與使用冷凍劑之應用 間，藉一冷凍劑傳送裝置介面，提供解決前述困擾之可行 方案，此點則在後文中予以説明。本發明提供之界面可確 保穩定提供飽和態之冷凍劑。 ----^----Y —裝------訂-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 283081 A7 ____B7~____ 五、發明説明（2 ) 本發明簡述 本發明提供一種用以傳送飽和態冷束劑之冷康劑傳送装 置。本發明冷凍劑傳送裝置包括一用以裝盛液態與氣態冷 凍劑之容器。當輸入冷凍劑爲二相流時，此容器可使液態 與氣態冷凍劑相分離。此容器具有一液面上空間區域、輸 入冷凍劑之底端入口、自液面上空間區域排放蒸汽之蒸汽 出口、及將蒸汽輸入液面上空間區域之液面上空間入口。 此容器亦配置有熱交換器，使存在於液面上空間之蒸汽與 由液態冷束’劑組成之液體流進行間接熱交換，當輸入容器 之冷凍劑爲過冷液體時，蒸汽凝結爲液相而過冷液則轉化 爲飽和態液體。於熱交換器接有一液體出口，以排放容器 中液體。此容器亦配有分支進料管線，其中液體進料支管 與容器底端液體進料口連接，以將冷凍劑流輸入容器，蒸 汽進料支管則與液面上空間入口連接。本發明装置亦配有 加熱元件，其可將分支進料管線之蒸汽進料支管加熱而使 其中液體冷凍劑汽化，以補充液面上空間之蒸汽因凝結或 經蒸汽出口排放之損失。 實作時’根據本發明之冷凍劑傳送裝置，其分支進料管 線可與液態氮來源連接。當液態氮爲二相態時，冷凍劑傳 送裝置僅將液、氣相分離，過量蒸汽則由容器排除。但當 液態氮貯槽爲滿位時，貯槽内過冷現像顯著増加，此時熱 交換裝置則可使液面上空間部分之蒸汽與輸入之過冷液進 行熱交換，而使過冷液轉化爲飽和態液體後方自容器中輪 出。 -5 - 本紙張尺度適财關家縣（CNS > A4規格（21〇'二297公楚） ---------^------、訂-----^ Ί ( I (请先聞讀背面之注意事項存填寫本頁) kl · --------Β7~ 五、發明説明（3 ) 輸入過冷液及/或使用蒸汽時，容器中液位均會上升。爲 補充蒸汽損失’吾人自分支進料管線之加熱後蒸汽進料支 管將蒸汽輸入液面上空間區域。吾人需知，僅將液體進料 流加熱而非對容器中所有液體加熱，此時加熱器僅需最低 之能源即可達吾人所需。當條件不變時，吾人可穩定進行 加熱，但加熱亦可以正比於所用液體量而進行。加熱器可 置於批次處理之末端，此時產生之蒸汽會造成液體經分支 進料管逆流。 . 本文中及申請專利範圍中所稱之"冷凍劑"，係指液化之 大氣中氣體（如氮氣）、液化空氣，其它冷液體物質在標準 環境條件下則爲蒸汽態。 附圖簡述 在本專利申請書之申請專利範圍中，吾人明確指出專利 申請人視爲屬其發明之項目，附圖爲根據本發明之冷凍劑 傳送装置略囷，麥閲此附囷則可對本發明進一步瞭解。 附圖詳細説明 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 參閱附圓，1爲根據本發明之冷凍劑傳送裝置。冷凍劑傳 送装置1包括用以裝盛液態及氣態冷凍劑之容器10。容器1〇 中液面上空間區域12用以裝盛氣相。冷凍劑經底端入口 16 進入容器10之底部區域14。容器1〇中液面上空間區域12之 蒸汽則經蒸汽出口 18排放。液面上空間入口 2〇則可將蒸汽 輸入容器10之液面上空間區域12。 當輸入容器10之冷凍劑爲二相態時，則容器丨〇之功能爲 相分離器’使液相與氣相冷;東劑分離。此時依方法中是否 -6- 本紙張尺度適用中國家標準（CNS ) Α4见^· ( 210X297公釐） A7 B7

Si/3081 五、發明説明（4 ) 輸入蒸汽，可間歇式的自蒸汽出口 18將過量蒸汽排出裝置 。當輸入冷凍劑爲過冷液體時，則需以一元件使存在於液 面上空間之蒸汽與由液態冷凍劑組成之液體流進行間接熱 交換，此元件較佳爲位於液面上空間區域12之熱交換器22 。換熱器22爲由鰭狀管24以26、28、30、32串聯排列，並 以U-型連接管34、36接連组成。抽提管38以90。肘狀管（未 標示）與26連接，並將液體冷凍劑抽入換熱器22 *由此可知 ，吾人可以任何方法（包括由禿管；bare tubing ;環繞成圈 狀）構成換^器22 »換熱器使液面上空間區域12中蒸汽凝結 ’並使過冷液體轉化爲飽和態液體。飽和態液體經液體出 口 40自容器10排出。 容器10中42爲信賴趙積（depending volume)，抽提管38則 插於其中，底端入口 16亦與其連接。信賴體積42使抽提管 38得以延伸至底端入口 16下方，當輸入液體爲二相流時， 此架構可避免將蒸汽抽入換熱器22。上述信賴髏積42爲冷 凍劑傳送裝置之較佳但爲選擇性之配備。 當更多過冷液轉化爲飽和液，或更多蒸汽自蒸汽出口 18 排出時’冷凍劑傳送裝置1中液位亦随之上升。在某些需要 額外蒸汽之應用中，則需補充蒸汽。爲補充液面上空間區 域12内蒸汽量，本發明裝置配有分支進料管線44，其液體 進料支管46與底部液體入口16連錢，將液體進料輸入容器 1〇 ’而蒸汽進料支管48則與液面上空間入口 2〇連接。以加 熱線圈50所示之加熱器與電源52連接，將輸入液體加熱並 使其轉化爲蒸汽。吾人需知，電加熱器僅爲許多可將蒸汽 良紙張尺度操率( -----^---^-1 裝------訂------(' 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局β;工消費合作社印製 7 A7 B7' 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（5 進料支管48加熱之裝置之一。舉例而言，亦可使用由其它 熱源而來之熱量而達相同目的。吾人需知，支管48中液位 與容器内部相同，因此將液體輸入加熱器5〇無需主動控制 設備。 雖然前述方法中所示，吾人可連續將電能輪至加熱線圈 5〇，加熱線圈50亦可自動依容器10内液位控制。此時容器 10内以液位偵測器53偵測高液位》圖中以"a"表示高液位， 低液位則以液位偵測器54偵測並以"B"表示。液位偵測器53 、54爲••點液位偵測器"（美國專利説明書第5 167 154號所示 者），當液位升至A點或降至B點則產生訊號。吾人皆知熱電 偶、電子機械元件等等亦可用以偵測液位。同時吾人雖未 於圖中示出，但液位偵測器53、54亦可設於井道中，以避 免受容器10中液體飛濺影響而誤測液位。吾人亦可以連續 式液位偵測器（如電容式偵測棒）同時取代液位偵測器53、54 〇 液位偵測器53、54分別以電子線路55、57連接至控制器56 。控制器56可爲類比或可程式邏輯控制器。當液相之液位 上升至A點時，由液位偵測器53產生訊號並傳至控制器56， 控制器56則將電源52之電流輸至加熱線圈50。經此控制可 使液體汽化，並將蒸汽輸入液面上空間區域12。當液位降 至低於B點時，由液位偵測器54產生訊號並傳至控制器56， 控制器56則開啓接於蒸汽出口 18之遙控閥60，以排放蒸汽 。遙控閥60係以電子線路62與控制器^6連接《如此則可將 液位高度控制於A、B點間之範圍内。加熱線圈50或其它加 -8 本紙乐尺度適用中國國家橾準（CNS ) Μ規格< 210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（6 ) 熱設備，較佳設置於蒸汽進料支管48上且低液位A處，以避 免將液體生成之蒸汽加熱至過熱。更明確的説，加熱線圈 50係置於液位B下方。 依方法需求，控制器56亦可用以啓動液體供應。此時如 圖示，於液體出口 42連接遙控閥64 »遙控閥64以電子線路 66與控制器56連接。吾人亦可依方法需求設置額外的液體 或蒸汽出口。 本發明經參照較佳實施方案説明後，對熟此專業領域者 而言是極易’明瞭的，在不違悖本發明精神與範圍的條件下 ，進行各項增減與修改是可行的。 I 抑衣 訂 一 ‘务 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0’〆297公釐）

Claims (1)

1. 293081 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部中央標準局貝工消費合作衽印製 -種用以傳送飽和態冷凍劑之冷凍劑傳送裝置，此冷康 劑傳送裝置包括： 用以裝盛液相與蒸汽相冷凍劑之容器，當冷凍劑以二相 流輸入此容器時，此容器可將輸入冷凍劑相分離爲液相 與蒸汽相； 本發明装置之容器包括液面上空間（headspace)區域、 將冷凍劑輸入容器之底端入π、將液面上空間區域内蒸 汽排出之蒸出口、及將蒸汽輸入液面上空間區域之液 面上空間乂口； 熱交換裝置，其供液面上空間區域内蒸汽與由液態冷凍 劑組成之液體流進行間接熱交換，當輸入容器之冷凍劑 爲過冷液體時，液面上空間區域内蒸汽凝結爲液相而過 冷液則轉化爲飽和態液體； 液趙出口 ’其與熱交換器連接，用以將液體流自容器中 排出； 分支進料管’其液技進料支管與底端液禮入口連接，將冷 凍劑進料流輸入容器，蒸汽進料支管則與液面上空間入 口連接；及 加熱裝置，其用以將分支進料管之蒸汽進料支管加熱， 使蒸汽進料支管中液態冷凍劑汽化產生蒸汽，以補充液 面上空間内蒸汽因凝結或由蒸汽出口排放所造成之蒸汽 損耗。 2.根據申請專利範圍第！項之冷凍劑傳送裝置，其中熱交換 裝置包括位於液面上空間之熱交換器及與熱交換器連接 1. (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 線 -10- A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 ’用以將液態冷凍劑自容器中抽至熱交換器之抽提管。 3·根據申請專利範固第1項之冷凍劑傳送裝置，其中加熱裝 置包括用以將蒸汽進料支管加熱之電熱線圈。 4·根據申請專利範圍第丨項之冷凍劑傳送裝置，其中當液體 高度超過設定最高液位點時則啓動加熱裝直，本發明冷 康劑傳送裝置亦包括用以偵和液體上升至超過設定最高 液位點之液位偵測裝置，及當液體上升至超過設定最高 液位點時應答液位偵測裝置而啓動加熱裝置之元件。 5_根據申請*專利範固第4項之冷凍劑傳送裝置，其中應答加 熱裝置包括用以加熱蒸汽進料支管之電熱線圈。 6.根據申請專利範固第4項之冷凍劑傳送裝置，其中： 蒸汽出口接有一遙控閥； 當液體降至設定低液位點以下時，亦可由液位偵測裝置 偵測； 加熱器啓動元件包括一控制器，當液體降至設定低液位 點以下時，此控制器亦具應答液位偵測裝置之元件而開 啓蒸汽出口遙控閥》 7·根據申請專利範園第6項之冷凍劑傳送裝置，其中應答加 熱裝置位於設定最高液位點下方。 8.根據申請專利範圍第4項之冷凍劑傳送裝置，其中熱交換 裝置包括位於液面上空間之熱交換器及熱交換器連接， 用以將液態冷凍劑自容器中抽至熱交換器之抽提管。 9·根據申請專利範園第8項之冷凍劑傳送裝置，其中· 蒸汽出口接有一遙控閥； -11 - 表紙液从適用中國國家梯準（CNS ) M規格（2丨Q><297公楚 ---^I----I7I裝-----—訂^-----( 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2930S1 I- 2930S1 I- 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 當液體降至設定低液位點以下時，亦可由液位偵測裝置 偵測； 加熱器啓動元件包括一控制器，當液體降至設定低液位 點以下時’此控制器亦具應答液位偵測裝置之元件而開 啓蒸汽出口遙控閥。 10. 根據申請專利範圍第9項之冷.决劑傳送裝置，其中加熱 置位於設定最高液位點下方*''' 11. 根據申請專利範圍第1 〇項之冷康劑傳送裝置，其中为 裝置包括)¾以加熱蒸汽進料支管之電熱線圈。 ·'' 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）