JP2001033128A - 氷結シール弁 - Google Patents

氷結シール弁

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JP2001033128A
JP2001033128A JP11203175A JP20317599A JP2001033128A JP 2001033128 A JP2001033128 A JP 2001033128A JP 11203175 A JP11203175 A JP 11203175A JP 20317599 A JP20317599 A JP 20317599A JP 2001033128 A JP2001033128 A JP 2001033128A
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JP
Japan
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plate
refrigerant
liquid
seal valve
icing
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JP11203175A
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English (en)
Inventor
Tetsuji Horie
哲次 堀江
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体の流通系統に設けられる開閉弁で、可動
部を排除した構造簡易な弁を提供する。 【解決手段】 複数の板状エレメント12,12・・
を、液体の流通方向と直角な方向に所定の間隔で並列配
置し、隣接する板状エレメント12,12間に液体の流
通路14を形成する。複数の板状エレメント12,12
・・の各内部に冷媒と熱媒を選択的に流通させ、冷媒に
よる液体の凍結で各流通路14を閉止し、熱媒による解
凍で各流通路14を開放する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水凍結濃縮装置
を始めとする各種の凍結装置に好適に使用される氷結シ
ール式の開閉弁に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、凍結技術は様々な分野に使用され
ており、排水処理にも用いられている。凍結技術を用い
た排水処理は、排水凍結濃縮処理と呼ばれており、工場
等から出る排水中の水を凍らせることで排水の減容化を
行う。ここでは、清浄な水が氷として得られる。この氷
及び解凍によって得られた冷水は空調やプロセス冷却に
使用される。また、解凍によって得られた清浄な水は各
種の用水に利用することが可能である。
【0003】このような凍結装置では、排水や用水の流
路の開閉・切り換えのために、多くの開閉弁が使用され
る。この開閉弁としては、これまでは電動弁が用いられ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動弁
には以下のような問題がある。
【0005】可動部があるため、メンテナンスが必要で
あり、騒音も発生する。電気系統が必要であり、電気系
統に起因する故障により動作不能になる。水系統内の汚
れが堆積し、洗浄が必要になる。そして、前述した凍結
装置では、この汚れのために、氷が汚染される問題があ
る。
【0006】本発明の目的は、これらの問題を解決する
ために、可動部がなく、電気系統を必要としない構造簡
易で、保守性・信頼性に優れ、更には衛生的にも優れた
氷結シール弁を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の氷結シール弁は、内部に冷媒と熱媒が選択
的に流通される複数の板状エレメントを所定間隔で並列
配置すると共に、隣接する板状エレメントの間に前記液
体の流通路を形成し、板状エレメント内を流通する冷媒
による液体の凍結で前記流通路を閉止し、板状エレメン
ト内を流通する熱媒による解凍で前記流通路を開放する
構成とされている。
【0008】本発明の氷結シール弁では、当該弁が介装
される系統を流通する液体自体の凍結・解凍により、当
該系統が開閉される。このため、可動部が排除され、電
気系統が不要になる。電気系統が不要になる代わりに、
液体を凍結させるための冷媒系統が必要となるが、この
冷媒系統を装備する排水凍結濃縮装置のような凍結装置
では、その冷媒系統が利用される。従って、本発明の氷
結シール弁は、各種凍結装置の開閉弁として特に好適で
ある。
【0009】板状エレメントは、構造簡略化等のため、
液体の流通方向にほぼ直角な方向に冷媒・熱媒を流通さ
せる構成が好ましい。また、凍結・解凍の性能向上のた
め、内部で冷媒・熱媒を蛇行させる構成が好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。
【0011】図1は本発明の一実施形態を示す氷結シー
ル弁の平面図、図2は同氷結シール弁の正面図、図3は
同氷結シール弁の側面図、図4は同氷結シール弁に使用
されている板状エレメントの3面図で、(a)は平面
図、(b)は正面図、(c)は側面図である。また、図
5は同板状エレメントの断面図で、(a)は図4中のA
−A線矢示図、(b)は図4中のB−B線矢示図であ
る。
【0012】本実施形態の氷結シール弁は、排水凍結濃
縮装置を始めとする各種の凍結装置に使用される。より
具体的には、当該凍結装置内で凍結される液体の流通系
統に介装されて、その系統の開閉や切り換えを行う。
【0013】この氷結シール弁は、図1〜図3に示すよ
うに、角筒状の本体部10と、本体部10を前記液体の
流通系統に介装するためにその両端に取付けられたフラ
ンジ部20,20とを備えている。角筒状の本体部10
は、前記液体を一方向(図では垂直方向)に流通させ、
前記液体の凍結・解凍を行うための冷媒・熱媒を、前記
液体の流通方向と直角な方向(図では水平方向)に流通
させる直交流形式の熱交換器である。
【0014】直交流形式の熱交換器である本体部10
は、両側の側板11,11と、側板11,11間に前記
液体の流通方向と直角な方向に所定の間隔で並列配置さ
れた複数枚の板状エレメント12,12・・とを備えて
おり、両端の板状エレメント12,12は両側の側板1
1,11に接合されている。隣接する2枚の板状エレメ
ント12,12は、前後一対のスペーサ13,13を挟
んで重ね合わされており、これにより、板状エレメント
12,12間に、本体部10内を垂直方向に貫通する液
体の流通路14を形成する。
【0015】各板状エレメント12は、後で詳しく説明
するが、その内部を冷媒・熱媒が前面側の端部から後面
側の端部へ板面に沿って流通する構成になっており、こ
れにより、本体部10内を垂直方向に流通する液体の凍
結・解凍を行う。
【0016】本体部10の前面には、導入口15から流
入する冷媒・熱媒を本体部10内の板状エレメント1
2,12・・内に分散させて導くために入口ヘッダ16
が取付けられており、本体部10の後面には、板状エレ
メント12,12・・から排出される冷媒・熱媒を集合
させて導出口18へ導くために出口ヘッダ17が取付け
られている。
【0017】直交流形式の熱交換器を構成する板状エレ
メント12は、図4及び図5に示すように、2枚の板材
12a,12aの間に形成された冷媒・熱媒の流通路1
2bを有している。板材12a,12aの間に冷媒・熱
媒の流通路12bを形成するため、板材12a,12a
は、プレス加工によって流通路12bに対応する部分が
外側へ膨出され、対向する膨出部12c,12c間に流
通路12bを形成する。流通路12bは、冷媒・熱媒を
上下に蛇行させながら流通させるために、複数の垂直部
を上下で交互に繋いだ形状になっている。
【0018】氷結シール弁を構成する各部材は、防食の
ためにステンレス鋼等の耐食性金属により構成されてい
る。また、各部材の組立は、所望のシール性及び強度が
確保されるよう、溶接或いはろう付けにより適宜行われ
る。
【0019】次に、本実施形態の氷結シール弁の機能に
ついて説明する。
【0020】本体部10の板状エレメント12,12・
・には、冷媒・熱媒が切り換え供給される。その冷媒に
は、当該冷凍装置で液体を凍結させるために使用される
冷媒が利用される。
【0021】板状エレメント12,12・・に冷媒・熱
媒を流通させないときは、氷結シール弁は開放状態に維
持される。開放状態では、本体部10の流通路14,1
4・・を水等の液体が垂直方向に流通する。
【0022】氷結シール弁を閉止状態に切り換えるとき
は、本体部10の流通路14,14・・に液体を滞留さ
せた状態で、板状エレメント12,12・・に冷媒を流
通させる。各流通路14に滞留する液体は、両側の板状
エレメント12,12を流通する冷媒により、両側から
急速に冷却されて凍結する。これにより、氷結シール弁
は短時間で開放状態から閉止状態に切り換わる。
【0023】氷結シール弁を閉止状態から開放状態に切
り換えるときは、板状エレメント12,12・・に温水
等の熱媒を流通させる。各流通路14を閉止する液体の
凍結物は、両側の板状エレメント12,12を流通する
熱媒により、両側から急速に加熱されて解凍される。こ
れにより、氷結シール弁は短時間で閉止状態から開放状
態に戻る。
【0024】かくして、本実施形態の氷結シール弁は、
可動部を使うことなく、従って電気系統を必要とするこ
となく、液体の流通路14,14・・を物理的に開閉す
ることができる。
【0025】板状エレメント12,12・・は、冷媒・
熱媒を蛇行させる構成のため、流通路14,14内の液
体を効率よく均一に冷却することができ、また、その凍
結物を効率よく均一に加熱することができる。板状エレ
メント12,12・・は又、本体部10内を垂直方向に
流通する液体に対して直交流形式の熱交換器を構成する
ため、構造が簡単な上に、流通路14,14を前端から
後端までの全域にわたり均一に冷却・加熱を行うことが
できる。従って、本実施形態の氷結シール弁では、開閉
の切り換え時間が特に短い。
【0026】隣接する板状エレメント12,12の間
隔、即ち板状エレメント12,12間に形成される流通
炉14のギャップは2〜5mmが好ましい。この間隔が
大きすぎる場合は開閉の切り換え時間が長くなり、極端
に小さい場合は板状エレメント12の枚数が増え、構造
が複雑化する。
【0027】なお、上記実施形態では、氷結シール弁は
縦向きとされているが、横向き或いは斜めに向けて使用
することができる。板状エレメント12は板材12a,
12aの両方に膨出部12cを形成する構成としたが、
一方のみに膨出部12cを形成し、他方を平板とする構
成でもよい。また、膨出部12cによらず、板材12
a,12a間にスペーサを挟むことで流通路14bを形
成することもできる。
【0028】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の氷結シー
ル弁は、当該弁が介装される系統を流通する液体自体の
凍結・解凍により、当該系統を開閉する構成のため、可
動部を排除できる。従って、第1に、メンテナンスを簡
略化でき、これに要する費用を節減できる。第2に、開
閉切り換え時にも騒音を生じない。第3に、電気系統を
必要としないので、電気系統の故障による動作不能を生
じない。第4に、可動部がないことにより、汚れが着き
にくく、頻繁な洗浄を必要としない。第5に、排水凍結
濃縮処理装置のような氷を利用する凍結装置の場合も、
その氷の汚染を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す氷結シール弁の平面
図である。
【図2】同氷結シール弁の正面図である。
【図3】同氷結シール弁の側面図である。
【図4】同氷結シール弁に使用されている板状エレメン
トの3面図で、(a)は平面図、(b)は正面図、
(c)は側面図である。
【図5】同板状エレメントの断面図で、(a)は図4中
のA−A線矢示図、(b)は図4中のB−B線矢示図で
ある。
【符号の説明】
10 本体部 11 側板 12 板状エレメント 12a 板材 12b 冷媒・熱媒の流通路 12c 膨出部 13 スペーサ 14 液体の流通路 16 入口ヘッダ 17 出口ヘッダ 20 フランジ部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体の流通系統に介装されて該流通系統
    を開放・閉止する開閉弁であって、内部に冷媒と熱媒が
    選択的に流通される複数の板状エレメントを所定間隔で
    並列配置すると共に、隣接する板状エレメントの間に前
    記液体の流通路を形成し、板状エレメント内を流通する
    冷媒による液体の凍結で前記流通路を閉止し、板状エレ
    メント内を流通する熱媒による解凍で前記流通路を開放
    する構成としたことを特徴とする氷結シール弁。
  2. 【請求項2】 板状エレメントは、前記液体の流通方向
    にほぼ直角な方向に冷媒・熱媒を流通させる構成である
    請求項1に記載の氷結シール弁。
  3. 【請求項3】 板状エレメントは、内部で冷媒・熱媒を
    蛇行させる構成である請求項1又は2に記載の氷結シー
    ル弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10648749B2 (en) 2017-03-03 2020-05-12 Swagelok Company Fluid system components with thermal conditioning passages
USD886237S1 (en) 2018-09-04 2020-06-02 Swagelok Company Thermal trace valve body

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USD886237S1 (en) 2018-09-04 2020-06-02 Swagelok Company Thermal trace valve body
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