JP4970962B2 - 気化冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換室内を吸引手段により低圧状態として、供給する冷却流体の蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却する気化冷却装置に関する。

気化冷却装置は、冷却水供給管の先端に冷却水噴射ノズルを複数個取り付けて、この噴射ノズルから冷却水を熱交換室へ噴射することによって、冷却水が熱交換室から熱を奪って蒸発・気化することにより、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、被冷却物を徐冷する場合に、複数の冷却水噴射ノズルの数を少なくして徐冷を行うのであるが、このように噴射ノズルを少なくすると、熱交換室表面に冷却水によってぬれた箇所とぬれない箇所が混在して、それらの箇所の境界面に水垢等が析出して熱交換効率を低下させてしまう問題があった。
実用新案登録第２５１７２１７号公報

解決しようとする課題は、冷却水によってぬれた箇所とぬれない箇所の境界面が発生しないようにして、水垢の析出を防ぎ、熱交換効率の低下を防止することである。

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、当該冷却流体供給管の先端部に冷却流体を噴射する複数の噴射ノズルを取り付けると共に、熱交換室を吸引手段と接続して、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、複数の噴射ノズルに対向した熱交換室表面に、衝立状の区画壁を配置して、当該区画壁を熱交換室の上端部からほぼ下端部へ至る間に形成し、当該区画壁の外周側端部が熱交換室の内周壁に接触しないように取り付けて、当該区画壁で区画された区画スペースを形成したものである。

本発明の気化冷却装置は、複数の噴射ノズルに対向した熱交換室表面に、区画壁で区画された区画スペースを形成したことにより、この区画スペースに対向した噴射ノズルから冷却流体が噴射される区画スペースはその全体がぬれた状態となり、一方、噴射ノズルから冷却流体が噴射されない区画スペースはその全体がぬれない状態となることによって、ぬれた箇所とぬれない箇所の境界面が発生することがなく、水垢の析出を防止することができる。

本発明は、複数の噴射ノズルに対向して区画スペースを形成するものであるが、これらの組み合わせは、噴射ノズル１個に対して１個の区画スペースを対向させることも、あるいは、１個の区画スペースに対して複数個の噴射ノズルを対向させることもできる。

本実施例においては、熱交換室として気化冷却を行う反応釜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冷却物を、ジャケット部２に供給する冷却流体によって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の右側方から冷却用循環通路３に弁部材としてのバルブ４を取り付けてエゼクタ６と接続する。エゼクタ６のディフューザ部７をタンク８に接続する。タンク８の側方を管路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。

管路１１を分岐して冷却用循環通路３を接続する。冷却用循環通路３も分岐して分岐管５をジャケット部２の反対側に接続する。分岐管５にもバルブ１５を取り付ける。

図１における反応釜１とジャケット部２のＡ−Ａ線断面拡大図を図２に示す。この図２に示すように、本実施例においては、冷却用循環通路３を分岐して合計４本の冷却管３，５，２２，２４を取り付ける。冷却管２２，２４にもバルブ２５，１７を取り付ける。

冷却管３，５，２２，２４のジャケット部２側端部には図示はしないがそれぞれ噴射ノズルを取り付けると共に、各噴射ノズルに対向する反応釜１外表面の位置に区画スペース２６，２７，２８，２９を設ける。区画スペース２６，２７，２８，２９は、反応釜１の外表面に取り付けた衝立状の区画壁３１，３２，３３，３４で形成する。それぞれの区画壁３１，３２，３３，３４は、反応釜１外表面でジャケット部２の上端部からほぼ下端部へ至る間に形成すると共に、その外周側端部はジャケット部２の内周壁に接触しないように取り付けて、冷却管３，５，２２，２４から供給される冷却流体が、隣の区画スペースにかからないようにすると共に、ジャケット部２内で気化した蒸気を吸引することの妨げとならないようにする。

本実施例においては、４つの区画スペース２６，２７，２８，２９を設けた例を示したが、区画スペースの数は、反応釜１の大きさや形状により２つだけでも、あるいは、４つ以上でも設けることができる。

図１におけるタンク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の左側上部には、冷却流体補給管１３を接続する。冷却流体補給管１３を分岐して冷却流体分岐管１４を接続し、冷却用循環通路３と連通する。

ジャケット部２の下端部に、気化蒸気及び冷却流体の排出管１９を接続する。排出管１９には、開閉弁２０と、蒸気は排出することがなく液体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、エゼクタ６のノズル部１２の吸引部と接続する。

循環ポンプ１０の吐出側には、余剰流体排出管２３を接続して、タンク８内の液位を所定範囲に維持することができるようにする。

反応釜１内の被熱交換物を冷却する場合は、循環ポンプ１０を駆動してタンク８内の冷却流体の一部を冷却用循環通路３からジャケット部２へ供給すると共に、エゼクタ６にも冷却流体を供給してエゼクタ６で吸引力を発生させることにより、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、とすることによって、冷却流体が反応釜１内の被冷却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気化冷却することができるものである。ジャケット部２で被冷却物の熱を奪って蒸発気化した気化蒸気及び冷却流体の残りは、開閉弁２０並びに蒸気トラップ２１からエゼクタ６に吸引されタンク８に至る。

図２において、例えば、冷却管３と５からだけ冷却流体を供給する場合は、区画スペース２６と２７内の反応釜１の外表面だけの全体がぬれた状態となり、一方、区画スペース２８と２９の部分は全くぬれない状態となることによって、ぬれた箇所とぬれない箇所の境界面が発生することがなく、従って、水垢の析出を防止することができる。

反応釜１内の被冷却物を急冷却しなければならない場合は、図１における冷却流体分岐管１４からタンク８を介することなく直接に冷却用循環通路３へ、所定の低温度の冷却流体を供給することによって、被冷却物を急冷却することができる。

本発明の気化冷却装置の実施例を示す構成図。 図１におけるＡ−Ａ線断面拡大図。

符号の説明

１ 反応釜
２ ジャケット部
３ 冷却用循環通路
４ バルブ
５ 冷却管
６ エゼクタ
８ タンク
１０ 循環ポンプ
１２ ノズル部
１３ 冷却流体補給管
１４ 冷却流体分岐管
２０ 開閉弁
２１ 蒸気トラップ
２２ 冷却管
２３ 余剰流体排出管
２４ 冷却管
２６，２７，２８，２９ 区画スペース
３０，３１，３２，３３ 区画壁

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、当該冷却流体供給管の先端部に冷却流体を噴射する複数の噴射ノズルを取り付けると共に、熱交換室を吸引手段と接続して、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、複数の噴射ノズルに対向した熱交換室表面に、衝立状の区画壁を配置して、当該区画壁を熱交換室の上端部からほぼ下端部へ至る間に形成し、当該区画壁の外周側端部が熱交換室の内周壁に接触しないように取り付けて、当該区画壁で区画された区画スペースを形成したことを特徴とする気化冷却装置。

Images