JP4949965B2 - Evaporative cooling device - Google Patents
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本発明は、気化冷却室で冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を冷却する気化冷却装置に関する。 The present invention relates to a vaporization cooling apparatus that cools an object to be cooled by the latent heat of vaporization of a cooling fluid in a vaporization cooling chamber.
気化冷却装置は、気化冷却室内に複数の冷却流体噴射口を有する冷却流体管路を設けて、この冷却流体噴射口から被冷却物に冷却流体を噴射すると共に、気化冷却室を吸引手段と接続したもので、被冷却物の全体に且つ均一に冷却流体を供給することにより、被冷却物の全体をムラなく冷却することができるものである。 The evaporative cooling device is provided with a cooling fluid conduit having a plurality of cooling fluid injection ports in the evaporative cooling chamber, injecting the cooling fluid from the cooling fluid injection port to the object to be cooled, and connecting the evaporative cooling chamber to the suction means. Thus, by supplying the cooling fluid uniformly and uniformly to the entire object to be cooled, the entire object to be cooled can be cooled evenly.
この気化冷却装置においては、気化冷却を行う初期段階に、冷却流体供給管内の冷却流体の温度を精度良く所定値に維持することができないために、被冷却物の全体を均一に且つ効率良く気化冷却することができない問題があった。供給する冷却流体の温度が所定値よりも低い場合は、冷却流体が蒸発気化するまでに時間を要して時間遅れを生じてしまい、一方、冷却流体の温度が所定値よりも高い場合は十分な冷却が行えないためである。
解決しようとする課題は、被冷却物の全体を均一に且つ効率良く気化冷却することのできる気化冷却装置を提供することである。 The problem to be solved is to provide a vaporization cooling device that can uniformly and efficiently vaporize and cool the entire object to be cooled.
本発明は、被冷却物を冷却する気化冷却室を形成して、当該気化冷却室に冷却流体を供給すると共に、気化冷却室を吸引手段と接続して被冷却物を気化冷却するものにおいて、気化冷却室内に所定量の冷却流体を溜め置く冷却流体溜部を形成して、当該冷却流体溜部に循環ポンプと多段エゼクタを順次に接続し、当該多段エゼクタの内の第1エゼクタの吸引口を直接に気化冷却室と接続し、多段エゼクタの出口側も気化冷却室と接続したものである。 The present invention forms a vaporization cooling chamber for cooling an object to be cooled, supplies a cooling fluid to the vaporization cooling chamber, and vaporizes and cools the object to be cooled by connecting the vaporization cooling chamber to suction means. A cooling fluid reservoir for storing a predetermined amount of cooling fluid in the evaporative cooling chamber is formed, a circulation pump and a multistage ejector are sequentially connected to the cooling fluid reservoir, and the suction port of the first ejector in the multistage ejector Is directly connected to the evaporative cooling chamber, and the outlet side of the multistage ejector is also connected to the evaporative cooling chamber.
本発明の気化冷却装置は、冷却流体溜部に循環ポンプと多段エゼクタを順次に接続して、この多段エゼクタの吸込口を気化冷却室と接続し、多段エゼクタの出口側も気化冷却室と接続したことによって、多段エゼクタの吸込口で発生する真空吸引力で気化冷却室を所望の減圧状態に維持することができると共に、冷却流体溜部の所定温度の冷却流体を循環ポンプを介して気化冷却室へ供給することによって、被冷却物の全体をムラなく気化冷却することができる。 In the evaporative cooling device of the present invention, a circulation pump and a multistage ejector are sequentially connected to the cooling fluid reservoir, the suction port of the multistage ejector is connected to the evaporative cooling chamber, and the outlet side of the multistage ejector is also connected to the evaporative cooling chamber. As a result, the vaporization cooling chamber can be maintained in a desired reduced pressure state by the vacuum suction force generated at the suction port of the multistage ejector, and the cooling fluid at a predetermined temperature in the cooling fluid reservoir is vaporized and cooled via the circulation pump. By supplying to the chamber, the entire object to be cooled can be vaporized and cooled without unevenness.
本発明は、気化冷却室に所定量の冷却流体を溜め置く冷却流体溜部を形成するものであるが、冷却流体溜部としては、気化冷却室の底部の一部を共用することができる。 The present invention forms a cooling fluid reservoir for storing a predetermined amount of cooling fluid in the evaporative cooling chamber, but a part of the bottom of the evaporative cooling chamber can be shared as the cooling fluid reservoir.
本実施例においては、気化冷却室として反応釜1のジャケット部2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冷却物を、ジャケット部2に供給する冷却源としての冷却流体、例えば、冷却水によって冷却するものである。
In the present embodiment, an example in which the
反応釜1の上面を除くほぼ全周にわたりジャケット部2を形成して、このジャケット部2の底部を冷却流体溜部3とする。本実施例においては、冷却流体溜部3の流体中に蒸気管5を挿入する。蒸気管5の入口側には、供給蒸気量を制御するための制御弁6を取り付けると共に、蒸気管5の出口側には、蒸気の凝縮した復水だけを系外へ自動的に排出する蒸気トラップ7を取り付ける。蒸気管5から供給される蒸気によって冷却流体3が加熱されて蒸発して、ジャケット部2内に充満することにより反応釜1を蒸気加熱することもできるものである。
A
冷却流体溜部3の下端面に管路9を介して循環ポンプ10と多段エゼクタ11,12を順次に接続する。第1エゼクタ11の吸引口13を直接にジャケット部2内と接続する。第1エゼクタ11の出口側は、管路14によって第2エゼクタ12の吸引口25と連通し、更に、管路4を介してジャケット部2の上部と連通する。なお、図1においては、多段エゼクタ11,12を1組だけ図示したが、用途に応じて複数組の多段エゼクタを取り付けることができる。
The
循環ポンプ10の吐出側管路を分岐した分岐管15を配置して、その上端をジャケット部2の全周に取り付けた冷却流体噴射ノズル16と接続する。分岐管15には、供給する冷却流体量を制御するための制御弁17を取り付ける。また、管路9には、冷却流体を補給するための冷却流体補給管18を接続する。この冷却流体補給管18にも、供給する冷却流体量を制御するための制御弁23を取り付ける。
A
冷却流体溜部3の下端には、溜まっている冷却流体の温度を検出する温度センサ19を取り付けると共に、余剰流体排出管20を接続する。余剰流体排出管20には開閉弁21を取り付ける。また、ジャケット部2の上部には、ジャケット部2内の圧力を検出する圧力センサ22を取り付ける。それぞれのセンサ19,22は、図示しないコントローラを介して、制御弁6,17,23と電気的に接続する。
A
反応釜1内の被冷却物を冷却する場合は、循環ポンプ10を駆動して分岐管15と冷却流体噴射ノズル16から反応釜1の外表面へ冷却流体を噴射すると共に、多段エゼクタ11,12で発生する吸引力でもってジャケット部2内を所定の圧力状態、例えば大気圧以下の真空状態、に維持することによって、供給される冷却流体が反応釜1の熱を奪って蒸発気化して、反応釜1を気化冷却する。
When the object to be cooled in the
ジャケット部2内で蒸発した気化蒸気は、冷却流体噴射ノズル16から供給される冷却流体により、あるいは、多段エゼクタ11,12を通り管路4から供給される冷却流体により、凝縮されて冷却流体溜部3へ滴下し、再度循環ポンプ10に至る。なお、冷却流体溜部3の冷却流体温度は、冷却流体補給管18からの補給量を適宜制御することにより、あるいは、蒸気管5からの加熱度合を適宜制御することにより、任意にコントロールすることができる。
The vaporized vapor evaporated in the
このように反応釜1を冷却する場合に、ジャケット部2内へ任意の温度の冷却流体を供給することによって、反応釜1の全体を均一に気化冷却することができる。また、ジャケット部2内で発生した気化蒸気の一部を噴射する冷却流体の一部で冷却して凝縮することによって、ジャケット部2内での気化蒸気の対流が促進され、反応釜1内の被冷却物の冷却効率を向上させることができる。
When the
1 反応釜
2 ジャケット部
3 冷却流体溜部
5 蒸気管
9 管路
10 循環ポンプ
11 第1エゼクタ
12 第2エゼクタ
15 分岐管
16 冷却流体噴射ノズル
18 冷却流体補給管
19 温度センサ
22 圧力センサ
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