JP4964656B2 - Evaporative cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、冷却流体の蒸発潜熱によって冷却室で被冷却物を冷却する気化冷却装置に関する。 The present invention relates to an evaporative cooling device that cools an object to be cooled in a cooling chamber by latent heat of vaporization of a cooling fluid.
気化冷却装置は、気化冷却室に冷却流体管路を接続すると共に、冷却室を吸引手段と接続したもので、冷却物を冷却流体の蒸発潜熱でもって気化冷却することができるものである。 The evaporative cooling device has a cooling fluid line connected to the evaporative cooling chamber and a cooling chamber connected to the suction means, and can evaporate and cool a cooling object with latent heat of vaporization of the cooling fluid.
この気化冷却装置においては、気化冷却室へ供給される冷却流体が、気化冷却室の外表面の全体にムラなく付着することができず、気化冷却室の全体を均一に気化冷却することができない問題があった。
解決しようとする課題は、気化冷却室の外表面の全体にムラなく冷却流体を供給することによって、気化冷却室の全体を均一に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 an evaporative cooling device that can uniformly evaporate and cool the entire evaporative cooling chamber by supplying a cooling fluid uniformly to the entire outer surface of the evaporative cooling chamber.
本発明は、被冷却物を冷却する冷却室を形成して、当該冷却室の外壁面の接線方向に冷却流体を供給する冷却流体供給管を接続すると共に、冷却室を吸引手段と接続したものにおいて、冷却流体供給管の冷却室側端部に冷却流体を噴射する複数のノズルを取り付けて、当該ノズルを少なくとも3個の冷却流体噴射口で形成すると共に、1個の冷却流体噴射口を冷却室の外壁面の接線方向に冷却流体を噴霧する冷却流体噴霧口とし、残りの冷却流体噴射口を上記複数の冷却流体噴霧口から噴霧される冷却流体の境界部へ冷却流体を供給する境界部冷却流体噴射口としたものである。 The present invention forms a cooling chamber for cooling an object to be cooled, connects a cooling fluid supply pipe for supplying a cooling fluid in a tangential direction of the outer wall surface of the cooling chamber, and connects the cooling chamber to suction means , A plurality of nozzles for injecting cooling fluid are attached to the cooling chamber side end of the cooling fluid supply pipe, and the nozzles are formed by at least three cooling fluid injection ports, and one cooling fluid injection port is cooled. Boundary portion for supplying a cooling fluid to a boundary portion of the cooling fluid sprayed from the plurality of cooling fluid spray ports as a cooling fluid spray port for spraying the cooling fluid in a tangential direction of the outer wall surface of the chamber This is a cooling fluid injection port.
本発明の気化冷却装置は、冷却流体噴射ノズルに冷却流体噴霧口と境界部冷却流体噴射口とを形成したことによって、冷却流体噴霧口から供給した冷却流体の境界部、すなわち、冷却流体噴霧口から冷却流体の行き届かない境界部へ、境界部冷却流体噴射口から冷却流体を供給することができ、冷却室の外表面の全体にムラなく冷却流体を供給することが可能となって、冷却室の全体を均一に気化冷却することができる。 The evaporative cooling device of the present invention has a cooling fluid spray nozzle and a boundary portion cooling fluid spray port formed in the cooling fluid spray nozzle, so that the boundary portion of the cooling fluid supplied from the cooling fluid spray port, that is, the cooling fluid spray port. The cooling fluid can be supplied from the boundary cooling fluid injection port to the boundary where the cooling fluid cannot reach, and the cooling fluid can be supplied to the entire outer surface of the cooling chamber evenly. The entire chamber can be uniformly vaporized and cooled.
本発明は、冷却流体噴射ノズルに冷却流体噴霧口と境界部冷却流体噴射口とを形成するものであるが、1個のノズルに冷却流体噴霧口と境界部冷却流体噴射口を一体に形成することも、あるいは、別体の冷却流体噴霧口と境界部冷却流体噴射口を組み合わせて1個のノズルとすることもできる。 In the present invention, the cooling fluid spray nozzle and the boundary portion cooling fluid spray port are formed in the cooling fluid spray nozzle, but the cooling fluid spray port and the boundary portion cooling fluid spray port are integrally formed in one nozzle. Alternatively, a separate cooling fluid spray port and a boundary cooling fluid spray port may be combined into a single nozzle.
本実施例においては、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に吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ4と、冷却流体供給管5を接続する。冷却流体供給管5には、熱交換部としてのエゼクタ18を介在して、ジャケット部2内に配置した冷却流体管路6と接続する。
A
エゼクタ18は、ジャケット部2に極力接近した位置に配置すると共に、エゼクタ18の吸引口には加熱用の蒸気供給管19を接続する。冷却流体供給管5から供給される冷却流体と、蒸気供給管19から供給される加熱用の蒸気とが、エゼクタ18内で混合され所定温度に制御されて、冷却流体管路6へと供給される。
The ejector 18 is disposed at a position as close as possible to the
エゼクタ18をジャケット部2の近傍に配置したことによって、エゼクタ18で所定温度に制御された冷却流体の温度が変化するまでに、冷却流体を冷却流体管路6へ供給することができ、ジャケット部2内へ温度精度良くコントロールされた冷却流体を供給することができる。
By disposing the ejector 18 in the vicinity of the
ジャケット部2内に配置した冷却流体管路6の端部は図2に示すようにノズル25として、当該ノズル25を3個の冷却流体噴射口27,28,29で形成し、冷却流体噴射口29を反応釜1の外壁面の接線方向に冷却流体を噴霧する冷却流体噴霧口29とし、冷却流体噴射口27を境界部の上方部35へ冷却流体を供給する上方境界部冷却流体噴射口27とし、更に、冷却流体噴射口28を境界部の下方部36へ冷却流体を供給する下方境界部冷却流体噴射口28とする。
As shown in FIG. 2, the end portion of the
冷却流体噴霧口29からは、図2において直線30で示すように冷却流体が噴射され、一方、上下の境界部冷却流体噴射口27,28からは、直線31,32で示すように冷却流体が噴射される。なお、図2は冷却流体の供給を模擬的に示したものであり、反応釜1外表面の領域33,34部分に冷却流体噴霧口29から冷却流体が供給され、一方、上下の領域35,36部分に境界部冷却流体噴射口27,28から冷却流体が供給される状態を示す。
The cooling fluid is sprayed from the cooling
図1において、冷却流体供給管5の下方部は、組み合わせ真空ポンプ4の循環路15の一部と接続すると共に、上方部を冷却流体管路6の一端部と接続する。冷却流体管路6は、ジャケット部2内に螺旋状に配置して、図2に示すとおりに冷却流体管路6の反応釜1側に複数の冷却流体噴射ノズル25を取り付ける。
In FIG. 1, the lower part of the cooling
本実施例においては、ジャケット部2の左側上部に流量調節弁7を介在した蒸気供給管8を接続する。この蒸気供給管8から、所定圧力すなわち所定温度の加熱用蒸気を、ジャケット部2へ供給することによって、反応釜1内の被加熱物を加熱することもできるものである。
In this embodiment, a
ジャケット部2の右側下方に排出管9を接続して、組み合わせ真空ポンプ4のエゼクタ10と接続する。排出管9には、開閉弁11と気液分離器12をそれぞれ取り付ける。気液分離器12は、排出管9から流下してくる蒸気と液体をそれぞれ分離することができるものであり、分離された蒸気は蒸気エゼクタ3へ吸引され、一方、分離された液体は管路20を通って下方のエゼクタ10へ吸引される。
A
蒸気エゼクタ3は、蒸気供給管8を分岐した分岐管21に入口側を接続し、出口側を管路22によって再度、蒸気供給管8の流量調節弁7の手前側に接続したもので、排出管9から流下してくるジャケット部2内の一部の蒸気を、蒸気エゼクタ3で吸引して再度、蒸気供給管8からジャケット部2へ供給することによって、ジャケット部2内の加熱用蒸気を強制的に循環させることができるものである。
The
組み合わせ真空ポンプ4を、エゼクタ10とタンク13と循環ポンプ14を順次に循環路15で連通して形成する。タンク13の上部には、冷却流体としての冷却水を補給する冷却水補給管16を接続する。循環路15の一部を分岐して余剰水排出管17と、上述した冷却流体供給管5をそれぞれ接続する。冷却流体供給管5は、組み合わせ真空ポンプ4を循環する循環流体の一部を、ジャケット部2の冷却流体管路6へ供給することによって、反応釜1を気化冷却することができるものである。
The
ジャケット部2の左側面に、管路23と開閉弁24を介在して組み合わせ真空ポンプ4のエゼクタ10と接続する。この管路23は、ジャケット部2内で発生した冷却流体の気化蒸気をエゼクタ10へ吸引するためのものである。
The left side surface of the
反応釜1内の被冷却物を冷却する場合は、冷却流体供給管5及びエゼクタ18から所定温度に制御された冷却流体を冷却流体管路6内へ供給して、冷却流体管路6内を冷却流体で満たすと同時に、冷却流体管路6の反応釜1側に設けた複数の冷却流体噴射ノズル25から反応釜1の外表面へ冷却流体を噴射する。噴射された冷却流体は、冷却流体噴霧口29から反応釜1の外壁面の接線方向に噴霧され領域33へ供給されると同時に、上下の境界部冷却流体噴射口27,28から領域35,36へ供給されることによって、反応釜1の外表面の全体にムラなく供給される。
When the object to be cooled in the
一方、図1における、組み合わせ真空ポンプ4の循環ポンプ14を駆動して、エゼクタ10の発生する吸引力で排出管9または管路23を介してジャケット部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、反応釜1の外表面へ噴射される冷却流体が反応釜1内の被冷却物の熱を奪って蒸発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ことができる。
On the other hand, the circulation pump 14 of the
このように反応釜1を冷却する場合に、冷却流体管路6の冷却流体噴射ノズル25から反応釜1の外表面の全体にムラなく冷却流体が供給されることによって、反応釜1の全体を均一に気化冷却することができる。
When the
ジャケット部2で被冷却物を冷却した冷却流体の気化蒸気及び気化しきれなかった冷却流体の一部は、排出管9または管路23を通ってエゼクタ10に吸引されタンク13に至る。
The vaporized vapor of the cooling fluid that has cooled the object to be cooled by the
エゼクタ10で発生することのできる吸引力は、エゼクタ10を流下する流体の温度によって決まるために、冷却水補給管16から適宜所定温度の冷却水をタンク13へ補給することによって、エゼクタ10を流下する流体温度を調節して、エゼクタ10の吸引力をコントロールすることができる。
Since the suction force that can be generated in the
1 反応釜
2 ジャケット部
4 吸引手段
5 冷却流体供給管
6 冷却流体管路
9 排出管
10 エゼクタ
13 タンク
14 循環ポンプ
15 循環路
25 ノズル
27 上方境界部冷却流体噴射口
28 下方境界部冷却流体噴射口
29 冷却流体噴霧口
DESCRIPTION OF
Claims (1)
A cooling chamber that cools an object to be cooled is connected to a cooling fluid supply pipe that supplies a cooling fluid in a tangential direction of the outer wall surface of the cooling chamber, and the cooling chamber is connected to a suction means. A plurality of nozzles for injecting cooling fluid are attached to the cooling chamber side end of the supply pipe, and the nozzles are formed by at least three cooling fluid injection ports, and one cooling fluid injection port is connected to the outer wall surface of the cooling chamber. A cooling fluid spray port that sprays the cooling fluid in the tangential direction of the boundary, and the remaining cooling fluid spray ports supply the cooling fluid to the boundary portions of the cooling fluid sprayed from the plurality of cooling fluid spray ports An evaporative cooling device characterized by that.
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