JP2016099103A

JP2016099103A - 液体冷却システム

Info

Publication number: JP2016099103A
Application number: JP2014239063A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　徹; Toru Saito; 徹齋藤
Original assignee: Iwaki Co Ltd
Current assignee: Iwaki Co Ltd
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】安価に構成可能で冷却システム全体の小型化を図る。【解決手段】液体冷却システムは、液体を貯留する貯槽と、前記貯槽内に貯留された液体の液面に浮かぶ浮き子と、前記浮き子に接続され前記液面下に浮遊状態で保持される熱交換器と、前記熱交換器に循環媒体を循環させて前記貯槽内の液体を所定温度以下に冷却するチラーとを備えて構成される。液体冷却システムによれば、前記浮き子が接続された前記熱交換器で、貯槽内の液体の上方領域をピンポイントに効率良く冷却することができる。【選択図】図１

Description

この発明は、貯槽に貯留された液体を所定温度以下に冷却する液体冷却システムに関する。

水酸化ナトリウムの水溶液に塩素を通じて得られた次亜塩素酸ナトリウムは、通常時は不安定なため、水溶液として貯槽に貯留、貯蔵され使用されている。次亜塩素酸ナトリウムは、水溶液の状態では安定するために長期の保存が可能であるが、反応性が高いため、時間経過や温度変化に伴って自己分解（自然分解）が進行し、酸素を放って塩化ナトリウム水溶液に変化する。

このような自己分解が進行すると、貯槽内の次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度が低下すると共に有害な副生成物濃度が上昇する。従って、次亜塩素酸ナトリウムを長期保存するためには、可能な限り自己分解を抑制することが重要である。次亜塩素酸ナトリウムの自己分解を抑制する方法としては、例えば貯槽内の次亜塩素酸ナトリウムの液温を２０℃以下に保つように冷却することが望ましいとされている。

そして、次亜塩素酸ナトリウムを冷却する方法としては、（１）次亜塩素酸ナトリウムを循環して冷却する方法や、（２）次亜塩素酸ナトリウム全体に浸漬する筒形コイル状の熱交換器を貯槽の底部から上部にかけて設置して冷却する方法、（３）浮屋根貯槽の浮屋根を用いた冷却方法（下記特許文献１参照）などが知られている。

実開昭５６−０３４７９４号公報

しかしながら、上記従来技術の（１）〜（３）による冷却方法では、次のような問題点がある。まず、（１）による方法では、次亜塩素酸ナトリウムを循環させるための循環ポンプの設置や配管工事、電気工事等が必要となるため、トータルコスト的に好ましくない。また、（２）による方法では、通常時には液面高さに合わせた高さの熱交換器が必要となるので、貯槽内の次亜塩素酸ナトリウムの液面が低下した場合、筒形コイル状の熱交換器の一部が液面から露出してしまい、冷却効率の変化が激しくなると共に熱交換器が大型化する傾向にある。

更に、（３）による方法では、貯槽内の次亜塩素酸ナトリウムの液面を全面的に覆う浮屋根が必要となると共に、浮屋根に設置する各種配管系統等が複雑となり、上記（１）による方法と同様にトータルコスト的に好ましくないものとなってしまう。

この発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、安価に構成可能で冷却システム全体の小型化を図ることができる液体冷却システムを提供することを目的とする。

本発明に係る液体冷却システムは、液体を貯留する貯槽と、前記貯槽内に貯留された液体の液面に浮かぶ浮き子と、前記浮き子に接続され前記液面下に浮遊状態で保持される熱交換器と、前記熱交換器に循環媒体を循環させて前記貯槽内の液体を所定温度以下に冷却するチラーとを備えたことを特徴とする。

本発明の一実施形態においては、前記熱交換器は、チタンからなり、前記熱交換器の大きさは、前記貯留された液体の種類及び液量に応じて前記所定温度以下に保つのに必要とされる交換熱量に基づき設定される。

本発明の他の実施形態においては、前記液体は、次亜塩素酸ナトリウムであり、前記循環媒体は、冷却水である。

本発明によれば、貯槽内の液体の液体上方領域を浮き子が接続された熱交換器によってピンポイントに冷却し、自然対流により貯槽内の液体を全体的に所定温度以下に冷却することができるので、安価に構成可能で冷却システム全体の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る液体冷却システムの全体構成を示す図である。同液体冷却システムにおける冷却動作を説明するための図である。同液体冷却システムにおける冷却動作を説明するための図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る液体冷却システムを詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る液体冷却システムの全体構成を示す図、図２及び図３は、液体冷却システムにおける冷却動作を説明するための図である。図１に示すように、液体冷却システム１は、貯槽２内に貯留された液体、例えば次亜塩素酸ナトリウム等の薬液４を所定温度以下に冷却するシステムである。なお、次亜塩素酸ナトリウムは薬液４の一例であり、本実施形態の液体冷却システム１は、種々の薬液、液体に適用することができる。液体は、例えば食塩水や、牛乳等の食品であってもよい。液体冷却システム１は、例えばポリエチレン等の耐食性を有する樹脂材料からなる貯槽２を備える。

また、液体冷却システム１は、この貯槽２内に貯留された薬液４の液面４ａに浮かぶ浮き子１１を備えている。この浮き子１１には、熱交換器１０が取り付けられている。熱交換器１０は、液面４ａ下に浮遊状態で保持される。また、液体冷却システム１は、貯槽２内の薬液４を所定温度以下に冷却するチラー３を備えている。チラー３は、熱交換器１０に接続された循環配管５内に循環媒体である冷却水を液温管理しながら循環させて、薬液４を冷却する。

貯槽２は、例えば円筒状の周壁部２ａと、この周壁部２ａの上部を覆う天井部２ｂとを備えている。天井部２ｂには、内部点検用の開口部２ｃと、熱交換器１０への循環配管５が挿通される配管口２ｄとが設けられている。貯槽２内に配置される熱交換器１０は、本例では矩形板状の外形を有する。

熱交換器１０には、上部に球状の浮き子１１が複数設けられていると共に、下部に循環配管５が接続されている。また、浮き子１１の近傍には、温度センサ１０ａが設けられている。温度センサ１０ａは、貯槽２内の薬液４の液面４ａ下の薬液上方領域における液温を計測する。なお、浮き子１１の形状は球状に限定されるものではない。また、温度センサ１０ａは省略可能である。この熱交換器１０は、貯槽２に貯留される液体が次亜塩素酸ナトリウム等の薬液である場合、例えばチタンからなる。なお、貯槽２に貯留される液体が食品などの中性の液体である場合には、熱交換器１０はチタンに代えてステンレスによって形成されていてもよい。

熱交換器１０の大きさは、貯槽２内に貯留された薬液４の種類及び液量に応じて、例えば薬液４を２０℃以下に保つのに必要とされる交換熱量に基づき設定される。本例の熱交換器１０は、液面４ａ下の薬液上方領域を所要交換熱量に基づいて冷却可能な大きさとなるように構成されている。このように、熱交換器１０は、上記設定条件に基づき可能な限り小型に構成することが可能である。

熱交換器１０は、上述したように液面４ａ下の薬液上方領域を冷却するので、図２に示すように、貯槽２内の薬液４は、図２中曲線矢印で示すように自然対流し全体的に所定温度に冷却される。また、熱交換器１０には、浮き子１１が設けられているため、薬液４の液面４ａの上昇や下降に追従して熱交換器１０が常時薬液上方領域に留まることができる構造となっている。

このため、例えば図３に示すように、薬液４の液面４ａが下降して貯槽２内の薬液４の液位が下がったとしても、冷却効率は変化しない。同様に、図３に示す状態から図２に示す状態のように、貯槽２内の薬液４の液位が上がったとしても冷却効率は変わらない。このように、液体冷却システム１の熱交換器１０による冷却効率は、貯槽２内の液量変位が生じても変化することはない。

チラー３は、循環配管５及び熱交換器１０を循環する冷却水を貯留する冷却水タンク３ａを備えている。また、チラー３は、冷却水タンク３ａ内の冷却水を循環配管５内に送出する冷却水ポンプ３ｂを備えている。更に、チラー３は、冷却水ポンプ３ｂにより送出された冷却水を空冷により冷やす空冷器３ｃを備えている。また、チラー３は、空冷器３ｃにより冷却された冷却水の水温を検出し、空冷器３ｃの動作を制御して冷却水の温度を調整する温度調節装置３ｄを備えている。加えて、冷却水タンク３ａは、その内部に含まれる冷却水の水位を検知し、冷却水ポンプ３ｂの空運転を防止するためのレベルセンサ３ｅを備えている。このチラー３は、外部電源２０からの電力供給により動作する。温度調節装置３ｄは、温度センサ３ｆの出力信号に基づき、空冷器３ｃの動作を制御する。薬液４の温度が基準値よりも低いと判断される場合には、冷却水ポンプ３ｂの動作を停止して、冷却水の循環を一時停止してもよい。

空冷器３ｃより先の送出側内分配管には、温度センサ３ｆが設けられている。また、熱交換器１０とチラー３とを繋ぐ循環配管５には、途中に閉塞弁５ａが設けられると共に、チラー３からの送出側の循環配管５には圧力弁を有する圧力計５ｂが設けられている。

このように構成された液体冷却システム１は、チラー３により冷却設定温度（例えば、１０℃）に液温管理された冷却水を循環配管５を通して熱交換器１０に循環させる。これにより、熱交換器１０においては、例えば液温３０℃の薬液４と冷却水との熱交換が薬液上方領域において行われる。そして、冷却された薬液４は、図２及び図３に曲線矢印で示すように、熱交換器１０の下方に流れる。また、貯槽２内の下方側の薬液４が上方に流れる。こうして、熱交換器１０内の冷却水が温められると共に、薬液４の液面４ａ下の薬液上方領域が冷却されて、自然対流が発生する。その結果、貯槽２内の薬液４が全体的に冷却設定温度以下となるように冷却される。

従って、本実施形態に係る液体冷却システム１によれば、浮き子１１が接続された小型の熱交換器１０で、貯槽２内の薬液４の薬液上方領域をピンポイントに効率良く冷却することができる。また、熱交換器１０に浮き子１１が接続されているので、図２及び図３に示すように、貯槽２内の薬液４の液位に変化が生じても、熱交換器１０を薬液４の液面４ａ下に常に浮遊状態で保持することができる。これにより、貯槽２内の薬液４の薬液上方領域を効果的に冷却して、貯槽２内の薬液４に自然対流を発生させるので、薬液４を全体的且つ効果的に所定温度以下に冷却することができる。このように、薬液冷却システム１は、従来と比べて貯槽２内の薬液４を循環させて冷却することがなく、また、貯槽２内に配置される熱交換器も小型に構成することができるので、システム全体のコストを抑えることができ、安価に構成可能で冷却システム全体の小型化を図ることが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１液体冷却システム
２貯槽
２ａ周壁部
２ｂ天井部
２ｃ開口部
２ｄ配管口
３チラー
３ａ冷却水タンク
３ｂ冷却水ポンプ
３ｃ空冷器
３ｄ温度調節装置
３ｅレベルセンサ
３ｆ温度センサ
４薬液
４ａ液面
１０熱交換器
１０ａ温度センサ
１１浮き子

Claims

液体を貯留する貯槽と、
前記貯槽内に貯留された液体の液面に浮かぶ浮き子と、
前記浮き子に接続され前記液面下に浮遊状態で保持される熱交換器と、
前記熱交換器に循環媒体を循環させて前記貯槽内の液体を所定温度以下に冷却するチラーとを備えた
ことを特徴とする液体冷却システム。
前記熱交換器は、チタンからなり、
前記熱交換器の大きさは、前記貯留された液体の種類及び液量に応じて前記所定温度以下に保つのに必要とされる交換熱量に基づき設定される
ことを特徴とする請求項１記載の液体冷却システム。
前記液体は、次亜塩素酸ナトリウムであり、
前記循環媒体は、冷却水である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の液体冷却システム。