JPH087031B2 - 高粘度液の冷却方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はプレート式熱交換器に関し、より具体的に
は粘度の高い液体の冷却を扱うプレート式冷却装置に関
するもので、各種の樹脂、油脂、ワニス・ビスコース等
の紡糸液、糖液、食品用流体、乳製品等々、従来プレー
ト式ではかなり困難とされていた超高粘度の液体の冷却
に応用しうるものである。

従来の技術および発明が解決しようとする問題点 プレート式熱交換器は、周知の通り、伝熱板を介して
隣り合った通路にそれぞれ流体を供給してこれらの流体
相互間で間接的に熱交換を行わせるようにしたものであ
る。

しかして一般に伝熱性能とりわけ冷却能力についてみ
ると、冷却水温度が低いほど、また冷却水量が多いほ
ど、冷却効果が高いというのが技術常識である。ところ
が、粘度の高い液体の冷却に関する限り、これは必ずし
も当てはまらないことが判明した。すなわち、冷却水と
して通常の工業用水（水温25℃〜30℃程度）を用いて実
験をしたところによると、処理液側の伝熱および流動性
能が冷却水側の温度に大きく支配され、特に流動性が極
端に悪くなって圧力損失が大幅に増加し、殆ど流れなく
なってしまうという事態が確認された。

伝熱板を隔てて隣接する各通路での冷却水温度と伝熱
および流動性の関係についてみるならば、第２図に示す
ように、冷却水温度をｔ→ｔ′→ｔ″と下げると、これ
に近似して高粘度液と接する壁面温度もTw→Tw′→Tw″
と下がる。この結果、伝熱板の壁面に近い部分では高粘
度液の粘度が急激に増大し、通路内の速度分布は図に示
す温度分布と概ね同様に変化し、流動性能及び伝熱性能
が著しく損なわれることが看て取れる。

問題点を解決するための手段 この発明は上述の問題点に鑑み、粘度の高い液体の効
果的な冷却方法およびそれに適する実用的なプレート式
冷却装置を提供せんとするもので、処理液と冷却水との
熱交換に際し、冷却水温度を処理液の粘度に見合った適
当な値に調整することによって、処理液の粘度が過度に
高くならないようにして伝熱性能および流動性の向上を
図ることを基本的構想とし、そのために、熱交換により
昇温した冷却水の少なくとも一部を再循環させる。すな
わち、冷却水を冷却水通路の出口側から入口側へ導く循
環通路を設けるとともに、循環量を制御する装置を設け
たものである。

作用 処理液と冷却水との間で、伝熱板を介して熱交換が行
われる結果、冷却水は処理液から熱を奪って昇温し、逆
に処理液は熱を奪われて冷却される。斯くして昇温した
冷却水は、新たに補給される冷却水と合流して系内を再
循環する。冷却水は全部再循環させることもできるし所
望の一部だけ再循環させてもよい。いずれにせよ循環量
は、扱う処理液の物性如何に応じて、その粘度を系内流
通および伝熱に支障を来すに至る程増大せしめない程度
で、かつ、所期の冷却性能を確保するに足る適当な冷却
水温度を維持するようにコントロールする。

実施例 第１図に示すこの発明の実施例について説明すると、
この実施例の冷却装置は、伝熱板（２）を介して隣り合
う処理液通路（４）と冷却水通路（６）を備えたプレー
ト式熱交換器（８）を含んでいる。伝熱板（２）は、当
該熱交換器に要求される能力に応じて複数枚成層して交
互の通路（４）（６）を形成するなお、図中熱交換器
（８）を構成するプレート群のうち、左半分は冷却水通
路（６）を相互に連絡せしめる通孔（6a）（6a）に沿っ
た断面を示し、右半分は処理液通路（４）を相互に連絡
せしめる通孔（4a）（4a）に沿った断面を示している。
冷却水は一旦補給タンク（10）に貯溜され、そこから入
口配管（12）を通じてポンプ（14）で冷却水通路（６）
へ供給される。冷却水は冷却水通路（６）内を流過する
際、伝熱板（２）を介して、隣位の処理液通路（４）内
の処理液すなわち高粘度液から熱を奪って昇温し、出口
配管（16）へ向かう。出口配管（16）は冷却水を系外へ
導くようになっているが、その途中から循環通路（18）
が分岐してタンク（10）へ通じている。換言すれば、循
環通路（18）は冷却水通路（６）の出口側と入口側とを
連絡している。循環通路（18）には流量制御弁（20）を
取り付け、その開度を冷却水通路（６）に供給すべき冷
却水、つまり図示例の場合タンク（10）内の冷却水の温
度に応じてコントロールするためのサーモコントローラ
（22）を設けてある。

しかして、プレート式熱交換器（８）において処理液
から熱を奪って昇温した冷却水を循環通路（18）を通し
てタンク（10）に導き新たな冷却水と合流させることに
より、冷却水通路（６）へ供給される冷却水の温度が高
まる。さらに、当該温度上昇の程度は、流量制御弁（2
0）で冷却水の循環量を制御することによって適宜調整
する。例えば、処理液をその粘度が伝熱および流動に支
障を来すに至らない範囲の温度まで冷却しうる適当な温
度に維持する。斯かる温度コントロールを担う手段とし
ては、自動制御の分野において知られているものの中か
ら随意に選択することができるので、ここではサーモコ
ントローラ（22）からの信号に応答して流量制御弁（2
0）が開閉するようにした例を示すに止める。

次表は従来の冷却装置による場合と本発明による場合
とにおける性能比較を具体的数値をもって示したもので
ある。なお、ここに処理液の粘度は100℃で90cp、30℃
で65000cpというものである。

従来はこの工業用水、上水等をそのまま冷却水（27
℃）とに使用している。この結果、従来装置においては
処理液の出口温度が29℃まで過度に冷却されてしまい粘
度が急激に高くなって圧力損失の増大を招き、結果的に
処理流量を流すことが不可能であった。しかるに本発明
では熱交換により昇温（50℃）した冷却水を再循環させ
ることにより48℃まで「加熱」して供給している。この
結果、流動性が良好となり、圧力損失も小さくなり、所
定流量が安定に流れ、供給伝熱係数も略倍増した。

発明の効果 この発明によれば粘度の高い液体に対しても流動性を
損なうことなく、優れた伝熱性能を発揮するプレート式
冷却装置が得られ、高粘度もしくは超高粘度の液体の冷
却用途に供しうるプレート式熱交換器の実用化に向けて
寄与することろ大である。しかも別途の熱源に頼ること
なく冷却水の昇温を行うものであるからコスト及び省エ
ネルギーの見地からも極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するためのプレート式冷却装置
のフロシート、 第２図は伝熱板を介して隣り合った通路内における処理
液および冷却水の温度分布図である。 2:伝熱板 4:処理液通路 6:冷却水通路 8:プレート式熱交換器 18:循環通路 20:流量制御弁 22:サーモコントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱板を介して隣り合った通路にそれぞれ
   流体を供給して両流体間で熱交換を行わせるに際し、一
   方の通路に処理液を供給し、他方の通路に冷却水を供給
   し、かつ、熱交換により昇温した冷却水の少なくとも一
   部を再循環させることにより、通路内の冷却水温度を処
   理液の粘度に見合った適当な値に調整するようにしたこ
   とを特徴とする高粘度液の冷却方法。