(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸引する吸引手段と、該吸引手段に連通した気化冷却室と、該気化冷却室に冷却流体を注入する冷却流体供給通路を設けて、気化冷却室で冷却流体の蒸発潜熱により被冷却物を気化冷却するものにおいて、吸引手段をエゼクタとタンクと循環ポンプとで形成して、当該循環ポンプとエゼクタの間に、エゼクタ式のインラインヒータを配置して、当該インラインヒータにコントロールバルブと逆止弁を介して熱交換流体供給管を接続すると共に、気化冷却室と吸引手段の間に、気化冷却室の圧力又は温度を制御する制御弁を配置したことを特徴とする気化冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却室内を吸引手段で吸引しながら、被冷却物を冷却流体の蒸発潜熱により気化冷却するものに関し、具体的には、重合や縮合等の各種反応を行う反応釜の冷却装置、食品や医療品等の冷却装置等に関する。これらの被冷却物は、少しの温度変化によって変質してしまう場合が多く、高精度の温度制御が必要とされる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気化冷却装置としては、例えば特開平１０−２６４７号公報に示されたものがある。これは、エゼクタ３とタンク４と循環ポンプ５で構成した吸引手段と、該吸引手段に連通した気化冷却室としてのジャケット部２と、該ジャケット部２に冷却流体を注入する冷却流体供給通路９を設けて、ジャケット部２で冷却流体の蒸発潜熱により被冷却物を気化冷却するものであり、タンク４内に熱交換手段７を取り付けて、タンク４内の流体温度を熱交換手段７で熱交換して所定値に調節することにより、エゼクタ３で生じる吸引力を調整して冷却温度を時間遅れなく変更することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは冷却温度を変更する場合に未だ尚、時間遅れを生じてしまい、冷却温度を精度良く所定値に維持することができなかったり、また、被冷却物が熱損傷してしまう問題があった。これは、タンク内の熱交換手段でタンク内の流体温度を調節することによりエゼクタで生じる吸引力を調整するために、タンク内の流体がエゼクタに達して所定の吸引力を生じるまでに時間を要し遅れを生じてしまうのである。
【０００４】
従って本発明の課題は、冷却温度を変更する場合に時間遅れを生じることがなく、精度良く冷却温度を所定値に維持することのできる気化冷却装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段は、流体を吸引する吸引手段と、該吸引手段に連通した気化冷却室と、該気化冷却室に冷却流体を注入する冷却流体供給通路を設けて、気化冷却室で冷却流体の蒸発潜熱により被冷却物を気化冷却するものにおいて、吸引手段をエゼクタとタンクと循環ポンプとで形成して、当該循環ポンプとエゼクタの間に、エゼクタ式のインラインヒータを配置して、当該インラインヒータにコントロールバルブと逆止弁を介して熱交換流体供給管を接続すると共に、気化冷却室と吸引手段の間に、気化冷却室の圧力又は温度を制御する制御弁を配置したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
気化冷却室と吸引手段の間に圧力又は温度を制御する制御弁を配置したことにより、制御弁を操作することによって気化冷却室の圧力又は温度を時間遅れなく瞬時に、且つ、制御弁の制御精度に応じた精度でもって変更し維持することができる。通常、飽和蒸気は圧力と温度の関係が一義的に定まっているために、圧力を制御することにより、温度も同時に制御することができる。
【０００７】
制御弁は、弁開度を調節して流体の通過流量をコントロールすることにより、気化冷却室側の圧力や温度を制御することができるものであれば良く、各種自動調節弁や圧力調整弁や温度調整弁等を用いることができる。
【０００８】
例えば、吸引手段の吸引力を最大に近い値に維持しながら、制御弁の弁開度を大きくなるように操作すれば、吸引手段で吸引される流体量が増えて気化冷却室の圧力は低下して減圧度が高まり、冷却温度をより低くすることができる。一方、制御弁の弁開度を小さくなるように操作すれば、吸引手段の吸引量が減少して気化冷却室の圧力は上昇して減圧度が低くなり冷却温度をより高くすることができる。
【０００９】
【実施例】
図示の実施例を詳細に説明する。
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。気化冷却室としてのジャケット部２を備えた反応釜１と、吸引手段６と、ジャケット部２に冷却流体を供給する冷却流体供給通路７と、ジャケット部２と吸引手段６の間に配置した制御弁８で気化冷却装置を構成する。
【００１０】
反応釜１は、ほぼ全周にわたりジャケット部２を形成し、内部に図示しない被冷却物を収容すると共に、被冷却物の温度を検出する温度センサー１０を備える。ジャケット部２にジャット部２内の圧力を検出する圧力センサ１２と、同様に温度を検出する温度センサ１３を取り付けると共に、ジャケット部２の下部には、管路１１に制御弁８を取り付けて後述する吸引手段６のエゼクタ３と接続する。
【００１１】
制御弁８は、本実施例においては電動機で駆動されて弁開度を大きくしたりあるいは小さく制御することのできる自動調節弁を用いる。自動調節弁８は、ジャケット部２に取り付けた圧力センサ１２と温度センサ１３に、図示しないコントローラを介して電気的に接続する。ジャケット部２内の圧力又は温度を、圧力センサ１２又は温度センサ１３で検出して、この圧力又は温度の検出値に応じて制御弁８の弁開度を制御するものである。
【００１２】
吸引手段６は、エゼクタ３とタンク４と循環ポンプ５とで形成し、循環ポンプ５の吸込み側をタンク４に接続し、吐出側をエゼクタ３のノズル部１４に接続し、エゼクタ３のディフューザ１５をタンク４の上部空間に接続したものである。タンク４には、冷却流体を補給する冷却流体補給管１８とオーバーフロー管１９を取り付ける。
【００１３】
タンク４内の流体は、循環ポンプ５を介してエゼクタ３へ供給されタンク４に戻ることにより、吸引手段６内を循環する。循環流体の一部は分岐管２６からコントロールバルブ２８と冷却流体供給通路７を通ってジャケット部２へ供給されることにより、反応釜１内の被冷却物を冷却するものである。
【００１４】
吸引手段６内の循環ポンプ５とエゼクタ３の間に、エゼクタ式のインラインヒータ９と温度センサ２５を配置する。インラインヒータ９にはコントロールバルブ１６と逆止弁１７を介して熱交換流体供給管２０を接続する。熱交換流体供給管２０から、吸引手段６を循環する循環流体を加熱する場合は、例えば、加熱用の蒸気を供給して、インラインヒータ９でこの蒸気と循環流体を混合することによって、循環流体の温度を任意に上昇させることができ、反対に循環流体の温度を低下させる場合は、熱交換流体供給管２０から、例えば冷却水をインラインヒータ９に供給することにより、循環流体の温度を任意に下げることができるものである。
【００１５】
吸引手段６の分岐管２６と冷却流体供給通路７の間に、エゼクタ式のインラインヒータ２１と温度センサ２７を同様に配置する。このインラインヒータ２１にもコントロールバルブ２２と逆止弁２３を介して熱交換流体供給管２４を接続する。このインラインヒータ２１は、ジャケット部２に冷却流体を供給する冷却流体供給通路７の流体温度を、加熱用の蒸気又は冷却用の冷却水をコントロールバルブ２２の弁開度をコントロールして供給することにより任意に温度制御できるものである。
【００１６】
本実施例においては、ジャケット部２で冷却流体による気化冷却のみならず、加熱用の蒸気を供給して蒸気加熱を行うこともできるものである。即ち、ジャケット部２に、加熱用蒸気供給管３０を、減圧弁３１とコントロールバルブ３２と気液分離器４５と圧力センサ３３をそれぞれ介して接続する。ジャケット部２の下端部に加熱用蒸気が凝縮したドレンを排出するドレン排出管３４を接続する。ドレン排出管３４は、開閉弁３５とスチームトラップ３６を並行に配置して、加熱用の吸引手段３７と接続する。加熱用の吸引手段３７は、エゼクタ３８とタンク３９と循環ポンプ４０から構成して、別途の吸引手段６と同様にエゼクタ３８でジャケット部２内のドレン及び凝縮しきれなかった一部の蒸気を吸引するものである。
【００１７】
加熱用の吸引手段３７の循管路を分岐して管路４１により加熱用蒸気供給管３０と接続する。管路４１には、ストレーナ４２と開度調整弁４３を取り付ける。管路４１から加熱用蒸気供給管３０に、吸引手段３７を循環する循環流体の一部を供給することによって、加熱用蒸気供給管３０内の蒸気の温度を適宜低下させることができるものである。特に、加熱用蒸気が過熱蒸気となった場合に、循環流体を供給することにより、飽和温度蒸気とするのに適したものである。
【００１８】
図示していないが、各センサやコントロールバルブや制御弁やその他の弁、あるいは、ポンプ等はコントローラや制御部と接続して集中制御できるようにする。
【００１９】
反応釜１内の図示しない被冷却物を冷却する場合は、分岐管２６と冷却流体供給通路７から所定温度の冷却流体をジャケット部２へ供給することにより、冷却流体が反応釜１内の被冷却物の熱を奪って気化することにより、その蒸発潜熱によって被冷却物を気化冷却する。
【００２０】
例えば、反応釜１内の被冷却物の実際の温度が６１乃至６２℃程度であり、この被冷却物の温度を６０℃に冷却する場合は、制御弁８の弁開度を調節してジャケット部２内の温度を５８乃至５９℃程度に制御するか、あるいは、ジャケット部２内の圧力を１４０乃至１５０トール程度に制御することにより、被冷却物の温度のバラツキ、オーバーシュートを防止して精度良く所定値に維持することができる。この場合、吸引手段６の吸引力は１４０乃至１５０トール以下の値に設定しておく。
【００２１】
ジャケット部２で被冷却物の熱を奪って気化した気化蒸気と、気化せずに残った冷却流体は、ジャケット部２下部の管路１１と制御弁８を通ってエゼクタ３に吸引され、タンク４へ至る。
【００２２】
ジャケット部２に供給する冷却流体の温度は、インラインヒータ９又は２１で任意に調節することにより、適宜制御することができる。また、エゼクタ３の吸引力も通過する流体の温度低くすることにより高めることが、流体の温度を高くすることにより吸引力を低くすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
気化冷却室と吸引手段の間に制御弁を配置したことにより、冷却温度を変更する場合に時間遅れを生じることがなく、精度良く冷却温度を所定値に維持することのできる気化冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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  エゼクタ
４  タンク
５  循環ポンプ
６  吸引手段
７  冷却流体供給通路
８  制御弁
９  インラインヒータ
１２  圧力センサ
１３  温度センサ
２１  インラインヒータ
２６  分岐管
３０  加熱用蒸気供給管
３７  加熱用吸引手段
【図１】
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