JPS63189763A - 加熱−冷却容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上皇且且分立 本発明は加熱−冷却容器に係り、特に、加熱時・冷却時
ともに潜熱を利用することにより、加熱・冷却の応答を
極めて早くした加熱−冷却容器に関する。

ｌ米■肢玉 化学反応操作や溶解・希釈操作をはじめとする種々の操
作において、容器内部に保有されている被処理物を所定
温度まで昇温した後、化学反応熱や溶解熱、希釈熱、結
晶化熱のような、容器内部の被処理物から発生する熱量
を除去しながら、前記被処理物の温度を所定温度に維持
したり、所定温度で処理した後、容器内部の被処理物の
温度を降温して次工程に移るといった操作が頻繁に行わ
れている。

上記操作を行う方法として、容器本体の周囲に設けたジ
ャケットや容器内部に設けたコイル式等の熱交換装置に
、容器外部で発生させた温水、水蒸気、有機熱媒体等の
熱媒体を供給し、この熱媒体の流量、圧力、温度等を調
整することによって、容器内の被処理物を加熱したり、
所定温度に維持したり、冷却したりすることが一般に行
われている。

しかるに、この方法では加熱と冷却の切替えが遅く、応
答性が悪いため、加熱用と冷却用の２種類の熱媒体を用
意して、加熱時と冷却時で熱媒体を切り替えて使用する
ことも行われているが、加熱用熱媒体と冷却用熱媒体の
入れ替えにかなりの時間を要し、必ずしも応答性は良く
なく、特に頻繁に加熱と冷却を繰り返す必要がある場合
には通用できない。

切替え時の対応を早くし、加熱と冷却の頻繁な切替えに
も応答できるようにするために、加熱用の熱交換装置と
冷却用の熱交換装置の二系統の熱交換装置を設置して、
加熱時には加熱用熱交換装置に加熱用熱媒体を供給し、
冷却時には冷却用熱交換装置に冷却用熱媒体を供給する
ことも一般的に行われている。たとえば加熱時にはジャ
ケットを使用して、冷却時には容器内部に設置したコイ
ル式熱交換器を使用したり、ジャケット室内の容器本体
外壁面に、半割りのパイプをコイル状に巻きつけて、加
熱時はジャケットを使用し、冷却時は半割りコイルを使
用するなどの例があるが、前者の方法は、コイル式熱交
換器表面での過冷却や、攪拌翼との関係などの容器の構
造上の理由で、容器内部に熱交換装置を設置できない場
合には適用できず、後者の方法は、伝熱面積が減少する
ため、伝熱面積が不足して必要な応答性が得られないこ
とがあるなどの欠点がある。

さらに本質的な欠点として、上記いずれの方法によって
も、蒸気で加熱する場合以外は潜熱が利用できず、顕熱
しか利用できないため、加熱時に水蒸気や有機熱媒蒸気
の潜熱を利用している場合でも、冷却時には冷却用熱媒
体の顕熱を利用して冷却することになり、冷却速度が律
速になって容器全体の応答性が良くならないといったこ
とがある。この欠点を解決するために、冷却時の伝熱面
積を増大して冷却速度を加熱速度と同程度にしようとし
ても、加熱面積の数倍以上の伝熱面積が必要となって、
前述したような構造上の理由から実際には必要伝熱面積
を得られないことが多い。

このように従来の加熱−冷却容器では、発熱量の大きい
化学反応や溶解用の容器として、あるいは急冷を必要と
される冷却容器として使用しようとしても、応答性の悪
さから通用できない場合も多い。

また、設備的には、熱媒体を供給するためには、温水ボ
イラー、蒸気ボイラー、熱媒ボイラー等のボイラーが必
要となり、特に有機熱媒体を使用する場合には、容器専
用の熱媒ボイラーが必要となることが多い。さらに容器
とボイラーを接続する配管やパルプ類、保温、タンク類
等が必要となり、しかもボイラー、配管類、タンク類等
の付帯設備は、一般に容器本体よりもはるかに大型で、
多額の設備投資と広い設置場所を必要とし、また保守点
検が欠かせず、法規制を受けるなど繁雑で不都合な点が
多い。加熱用と冷却用の二種類の熱媒体を用意する場合
は、さらに繁雑になることはいうまでもない。

上記欠点のうち、設備的な問題点を解決して、コンパク
トでしかも潜熱を利用して効率的に加熱する容器として
、容器本体の周囲に設けたジャケット室に液溜部を設け
、容器の一部に設置した電磁誘導発熱機構によって、前
記液溜部に封入した気液二相の熱媒体を加熱して蒸発さ
せ、この蒸発した熱媒体の潜熱の授受によって、容器内
の被処理物を加熱する容器が提案されている。

しかしながら、この場合でも、冷却時の上記欠点を解決
できるものではなく、冷却用のコイル式熱交換器などを
設置しても、冷却時には潜熱が利用できないために冷却
速度が遅く、応答を良くしようとすれば加熱時の数倍以
上の伝熱面積が必要となり、上記したような過冷却や構
造上の理由から必要な伝熱面積が得られず、冷却時の伝
熱面積が不足して、発熱量の大きい化学反応や、急冷を
要する場合には、応答が遅くて適用できないといった欠
点がある。

Ｂ　＜　°　しよ゛と　るロ　占 本発明は容器の一部に設置した電磁誘導発熱機構によっ
て、熱媒体を蒸発させ、蒸発した熱媒体が前記容器本体
の外壁面で凝縮する際の潜熱の授受によって前記容器内
の被処理物を加熱する容器において、被処理物を冷却す
る場合にも、熱媒体が蒸発する際の潜熱の授受によって
冷却できるようにし、極めて応答の早い加熱・冷却が行
えるようにすることを目的とする。

−占　　ゞ　るための 本発明は、容器本体の周囲に、電磁誘導発熱機構によっ
て加熱される気液二相の熱媒体を封入した液溜部のある
ジャケット室を有する容器において、前記ジャケット室
内に熱交換装置と集液整流装置（熱交換装置に集液整流
機能を持たせてもよい）を設け、前記ジャケット室内の
蒸発した熱媒体を、前記熱交換装置によって凝縮させ、
この凝縮した熱媒体を前記集液整流装置（または熱交換
装置の集液整流機能）によって前記容器外壁面に極力均
一に膜状または滴状にして流下させ、前記凝縮熱媒体が
前記容器内の被処理物の保有する熱量によって蒸発する
際の潜熱の授受によって、前記容器内の被処理物を冷却
するようになしたことを特徴とする加熱−冷却容器に関
する。

実施例 本発明の実施例を図面によって説明すると、気液二相の
熱媒体が、減圧封入された密閉ジャケット室２の内部の
蒸気相部７に、冷却用の熱交換装置８を設ける。この熱
交換装置８は本実施例ではフィン付パイプ９からなり、
これを加熱−冷却容器本体ｌの外壁部５の外周にコイル
状に巻回することによって設置する。このとき、フィン
付パイプ９と容器外壁面５が接触しないように、適当な
距離の隙間をおいて設置する。フィン付パイプ９には熱
媒蒸気を凝縮させるための冷却用熱媒体が供給されるよ
うになっており、１２はその潜動用熱媒体の供給の出入
口である。

熱交換装置８に冷却用熱媒体を供給することによって、
熱交換装置８の表面で、ジャケット室２内部の加熱用熱
媒体の蒸気が凝縮されて液滴となって落下するが、その
凝縮液を集液し、集液した加熱用熱媒体の凝縮液を容器
外壁面５に均一に流下させるための集液整流装置１０が
設置される。

この集液整流装置１０は平板や波板等の板状物で構成さ
れ、本実施例のように、容器外壁の周囲にコイル状に巻
回したパイプからなる熱交換装置の場合には、パイプに
沿ってパイプ下部に螺旋状に巻回して設置するのが適当
であり、その場合、容器の円周方向に流れる凝縮液をせ
き止めて、容器外壁面５に均一に流下させるために、第
２図に示すようなせき止め用の突起物を設けたり、第３
図に示すような折板状のものや、第４図に示すような波
板状のものを用いるのがよい。

本実施例の場合は第２図に示すような集液整流板１１を
使用し、フィン付パイプ９の直下にフィン付パイプ９に
沿って螺旋状に巻回して設置している。さらにこの集液
整流板１１はフィン付パイプ９から落下した凝縮液滴を
容器外壁面５に流下させるために、外壁面５に対して適
当な傾斜角度をつけて設置されている。また容器外壁面
５と集液整流板１１とは０．５鰭程度の隙間を設けて、
集液整流した凝縮液がこの隙間から容器外壁面５の壁面
上を膜状あるいは滴状に均一に流下するようにしている
。

以上の構成において、電磁誘導発熱機構１５を駆動する
と、電流が誘起し、ジュール熱が発生してジャケット室
２内の液溜部６の液相の熱媒体が加熱されて蒸発する。

この蒸発した熱媒蒸気は容器本体の外壁面５に接触して
凝縮し、その際、凝縮潜熱を放出して容器内部の被処理
物４を加熱する。凝縮した熱媒体は再び液溜部６にもど
って再度蒸発する。これを繰り返して容器内部の被処理
物４を所定温度に加熱する。

次に反応熱や溶解熱などのような、容器内部の被処理物
４から発生する熱量を除去して、所定温度に維持したり
、次工程の操作を行うために容器内の被処理物４の温度
を下げる場合には、ジャケット室２内のフィン付バイブ
９に冷却用熱媒体を供給すればよい。冷却用熱媒体が供
給される・と、直ちにジャケット室２内の熱媒体蒸気が
フィン付バイブ９の表面で凝縮し落下して集液整流板１
１によって集液され、容器外壁面５と集液整流板１１と
の隙間から、容器外壁面５に沿ってほぼ均一に、膜状あ
るいは滴状になって流下する。流下中に凝縮液は、容器
内部の高温の被処理物４から受ける熱によって蒸発し、
その際蒸発潜熱を被処理物から奪うため、被処理物４の
温度は極めて速やかに低下する。

再び加熱する場合は、フィン付バイブ９への冷却用熱媒
体の供給を止めればよ（、容器内の被処理物４はジャケ
ット室２内の熱媒体蒸気によって速やかに加熱される。

なお、実際的には、冷却用熱媒体の供給の開始および停
止は、容器内の被処理物４の温度を検出して自動的にコ
ントロールされる。さらに被処理物４の冷却温度幅を太
き（とる必要のある場合には、被処理物４の温度低下に
応じて、電磁誘導発熱機構の印加電圧や周波数をコント
ロールしてジャケット室２内の熱媒体への供給熱量を減
少させている。

発１廊Ｂ九栗 以上詳述したように、本発明によれば、電磁誘導発熱機
構と、気液二相の熱媒体を封入したジャケット室を備え
た容器において、前記ジャケット室内に、冷却用の熱交
換装置と、集液整流装置（熱交換装置に集液整流機能を
持たせてもよい）を設けて、前記熱交換装置によって凝
縮した、前記ジャケット室内の熱媒体の凝縮液を、前記
容器の外壁面に極力均一に膜状または滴状にして流下さ
せ、流下中の前記凝縮液が前記容器内部の被処理物の保
有する熱量によって蒸発する際に奪う潜熱によって、前
記被処理物を冷却することができる。

このように加熱・冷却とも潜熱を利用しているため、極
めて迅速な加熱および冷却ができ、しかも加熱中に熱交
換装置に冷却用熱媒体を供給すれば直ちに容器内の被処
理物の冷却を開始し、冷却用熱媒体の供給を停止すれば
直ちに加熱状態にもどるため、加熱と冷却の切り替えが
早く、極めて応答性の良い加熱−冷却容器となる。従っ
て激しい発熱を伴う反応の反応装置や、加熱状態から急
速に冷却する場合の容器として使用でき、さらに容器の
一部に設置した電磁誘導発熱機構を加熱源としているた
め、水蒸気ボイラーや熱媒ボイラーによって、容器外部
から熱媒蒸気を供給している場合に比して、はるかにコ
ンパクトな加熱−冷却容器であるといった効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図、第３
図および第４図は集液整流装置の形状の一例を示す図面
である。 １は加熱−冷却容器本体、２はジャケット室、４は被処
理物、６はジャケット室内熱媒体液溜部、７はジャケッ
ト室内熱媒体蒸気相部、８は熱交換装置、１０は集液整
流装置、１３は誘導コイル、１４は鉄心、１５は電磁誘
導発熱機構、１６は被処理物払い出しパルプである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 容器の一部に設置された、誘導コイルを備えた電磁誘導
   発熱機構と、 前記電磁誘導発熱機構によって加熱される気液二相の熱
   媒体を封入した液溜部を有する、前記容器本体の周囲に
   設けたジャケット室と、 前記ジャケット室内に設けた、蒸発した前記熱媒体を凝
   縮させるための熱交換装置および該交換装置によって凝
   縮した前記熱媒体を集液し整流して前記容器本体の外壁
   面に流下させるための集液整流装置、または凝縮機能と
   共に集液整流機能を有する熱交換装置、とからなり、 前記容器本体の内部に保有された被処理物を加熱する場
   合には、前記電磁誘導発熱機構によって加熱されて蒸発
   した、前記熱媒体の潜熱の授受によって加熱し、 前記被処理物を冷却する場合には、前記電磁誘導発熱機
   構によって加熱されて蒸発した前記熱媒体を、前記熱交
   換装置によって凝縮し、この凝縮した熱媒体を、前記集
   液整流装置または前記熱交換装置の集液整流機能によっ
   て、前記容器本体の外壁面に膜状または滴状にして流下
   させ、凝縮した前記熱媒体が前記容器内の前記被処理物
   の保有している熱量によって蒸発する際の潜熱の授受に
   よって冷却するようになしたことを特徴とする加熱−冷
   却容器。