JP2009300014A - 気化冷却装置 - Google Patents

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高之 森井
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Abstract

【課題】 熱交換室で発生した冷却水の気化蒸気を、確実にエゼクタに吸引することのできる気化冷却装置を提供する。
【解決手段】 反応釜１のジャケット部２に気体用循環通路３と液体用循環通路１９を接続する。気体用循環通路３には、バルブ４を介して気体用エゼクタ６と接続する。液体用循環通路１９は液体用エゼクタ２２と接続する。液体用循環通路１９と気体用循環通路３を循環通路均圧管２５で接続する。
ジャケット部２で発生した気化蒸気は、気体用循環通路３から気体用エゼクタ６に吸引されると共に、循環通路均圧管２５を通って液体用エゼクタ２２へも吸引されることにより、ジャケット部２内の温度上昇を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換室内で被冷却物を直接に又は間接に冷却する気化冷却装置に関する。
気化冷却装置は、熱交換室をエゼクタと連通して、当該エゼクタに冷却水タンクを介して循環ポンプと接続することによって、冷却水の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却することができるものである。
この気化冷却装置においては、冷却温度が設定値よりも上昇してしまい、その結果として気化冷却装置の温度制御性を悪化させる問題があった。これは、熱交換室で被冷却物を冷却して発生した冷却水の気化蒸気が、気体用循環通路での圧力損失によって、確実にエゼクタに吸引されないために、熱交換室の圧力が所定の低圧状態に維持されず、冷却温度が設定値よりも上昇してしまうのである。
特開２００２−３１４５０号公報
解決しようとする課題は、熱交換室で発生した冷却水の気化蒸気を、確実にエゼクタに吸引することによって、温度制御性を向上させることのできる気化冷却装置を提供することである。
本発明は、被冷却物を冷却する熱交換室と、当該熱交換室に冷却流体を供給する冷却流体供給管と、熱交換室とエゼクタを気体用循環通路及び液体用循環通路で接続し、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続して、熱交換室で冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却するものにおいて、気体用循環通路と液体用循環通路を連通して均圧状態にする循環通路均圧管を設けたものである。
本発明の気化冷却装置は、気体用循環通路と液体用循環通路を連通して均圧状態にする循環通路均圧管を設けたことにより、気体用循環通路の圧力損失が大きくてエゼクタに気化蒸気を確実に吸引することができない場合に、循環通路均圧管から気化蒸気を液体用循環通路に導いてエゼクタに吸引することによって、熱交換室の圧力を所定の低圧状態に維持して、冷却温度が設定値よりも上昇してしまうことを防止することができる。
本発明は、気体用循環通路と液体用循環通路を連通して均圧状態にする循環通路均圧管を設けるものであるが、この循環通路均圧管には、流下する流体量を調節することのできる調節弁を設けることが望ましい。
本実施例においては、熱交換室として冷却のみならず加熱も行うことのできる反応釜１を用いた例を示す。反応釜１の内部に入れた図示しない被熱交換物を、ジャケット部２に供給する加熱源としてのスチームや冷却源としての冷却水によって加熱あるいは冷却するものである。
反応釜１のほぼ全周にわたりジャケット部２を形成し、ジャケット部２の左側方から気体用循環通路３にバルブ４を取り付けて気体用のエゼクタ６と接続する。エゼクタ６は、そのディフューザ部７をタンク８内に配置して取り付ける。タンク８の下方を管路９で循環ポンプ１０と接続し、更に管路１１でエゼクタ６のノズル部１２と連通する。
ノズル部１２の側方には気体用循環通路３の一端を接続してジャケット部２と連通する。タンク８内の冷却水等の液体が循環ポンプ１０で循環され、管路１１からエゼクタ６のノズル部１２を通ってタンク８内へと循環する。タンク８の右側上部には、冷却水補充供給管１３を接続する。
反応釜１のジャケット部２に、加熱用の蒸気供給管１５と冷却用の冷却水供給管１６をそれぞれ接続する。蒸気供給管１５には供給する蒸気の圧力を制御するための圧力制御弁１７を取り付け、また、冷却水供給管１６には供給する冷却水量を制御する制御弁１８を取り付ける。
ジャケット部２の下端部に加熱用の蒸気が凝縮した復水を排出する液体用循環通路１９を接続する。液体用循環通路１９には、開閉弁２０と、蒸気は排出することがなく復水だけを自動的に出口側へ排出することのできる蒸気トラップ２１を並行に配置して、液体用のエゼクタ２２と接続する。
液体用循環通路１９の水平部末端近傍の上部位置５と、気体用循環通路３のジャケット部２底部よりも上部位置２４を、循環通路均圧管２５で接続する。循環通路均圧管２５には、流下する流体量を調節することのできる調節弁２６を取り付ける。調節弁２６を開弁することによって、気体用循環通路３と液体用循環通路１９を連通して均圧状態にすることができるものである。
液体用のエゼクタ２２は、タンク８と循環ポンプ２３で構成し、循環ポンプ２３の駆動によってタンク８内の流体をエゼクタ２２に供給して、エゼクタ２２でジャケット部２内の復水及び一部の凝縮しきれなかった蒸気を吸引するものである。
循環ポンプ２３とエゼクタ２２の間に、余剰流体を系外へ排出するための余剰流体排出管１４を接続する。
反応釜1内の図示しない被熱交換物を加熱する場合は、蒸気供給管１５から加熱に適した温度の蒸気をジャケット部２へ供給することによって、蒸気が反応釜1内の被熱交換物に熱を与えて加熱する。加熱により蒸気の凝縮した復水は、蒸気トラップ２１あるいは開閉弁２０と液体用循環通路１９を通ってエゼクタ２２に吸引されタンク８に至る。
一方、反応釜１内の被熱交換物を冷却する場合は、冷却水供給管１６から所定温度の冷却水をジャケット部２へ供給すると共に、循環ポンプ１０を駆動して冷却用エゼクタ６でジャケット部２内の流体を吸引することによって、ジャケット部２内を所定の圧力状態、例えば、大気圧以下の真空状態、とすることにより、冷却水が反応釜１内の被熱交換物の熱を奪って蒸発することにより、その蒸発潜熱によって被熱交換物を気化冷却することができるものである。
気化冷却して蒸発した気化蒸気は、気体用循環通路３を通って気体用のエゼクタ６に吸引されるが、気化蒸気は容積が大きいために、気体用循環通路３の有効径が小さい場合や、曲がりくねっている場合のように、圧力損失が大きくなると、エゼクタ６に吸引される気化蒸気の量が少なくなってしまい、ジャケット部２内の温度が上昇してしまうのであるが、循環通路均圧管２５を開放して気体用循環通路３と液体用循環通路１９を均圧状態とすることによって、気体用循環通路３内の気化蒸気の一部を、エゼクタ２２で吸引することで、ジャケット部２内での温度上昇を防止することができる。
本発明の気化冷却装置の実施例を示す構成図。
符号の説明
１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 気体用循環通路
６ 気体用エゼクタ
８ タンク
１０ 循環ポンプ
１２ ノズル部
１５ 蒸気供給管
１６ 冷却水供給管
１９ 液体用循環通路
２２ 液体用エゼクタ
２３ 循環ポンプ
２５ 循環通路均圧管

Claims (1)

  1. 被冷却物を冷却する熱交換室と、当該熱交換室に冷却流体を供給する冷却流体供給管と、熱交換室とエゼクタを気体用循環通路及び液体用循環通路で接続し、当該エゼクタにタンクを介して循環ポンプと接続して、熱交換室で冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却するものにおいて、気体用循環通路と液体用循環通路を連通して均圧状態にする循環通路均圧管を設けたことを特徴とする気化冷却装置。
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