JP2930917B2 - 冷水の供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器の内部に
おいて循環する水と冷媒とを熱交換させて冷水を得る冷
水の供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、冷媒を用いた冷却装置の一つ
として、工場や店舗等に冷水を供給するための冷水の供
給装置が知られている。この冷水の供給装置は、熱交換
器の内部に水と冷媒とを循環させ、この冷媒と水とを熱
交換させることにより冷水を得るものである。

【０００３】このような冷水の供給装置に用いられる熱
交換器は、通常、ドラムの内部に配管が配設された構成
となっている。このドラムには、冷媒冷却用のチラーユ
ニットが接続されているので、ドラム内部に冷媒が循環
可能な構成となっている。そして、配管内には水が流通
可能に設けられるとともに、配管の排出側は、工場や店
舗等の利用設備に冷水を供給する経路に接続されてい
る。

【０００４】以上のような冷水の冷却装置における冷水
の生成作業は以下のように行われる。すなわち、熱交換
器のドラム内にチラーユニットからの冷媒を供給すると
ともに、配管内に水を供給する。すると、冷媒と水とが
配管を介して接触するので、配管周囲の冷媒によって配
管内部の水の熱が奪われて冷水となる。この冷水は供給
経路に送出されて、利用設備において利用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た冷水の供給装置においては、以下のような改良すべき
点があった。すなわち、利用設備に対して冷水を供給し
ない夜間などには、熱交換器内の水の循環を停止させる
が、このとき、配管内には水が残留するので、冷媒と静
止した水とが配管を介して長時間接触することになる。
すると、配管内の水が凍結して、再び運転を開始する際
に水が循環不能となったり、配管の破損が生じる可能性
がある。

【０００６】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
水の循環を停止した後の熱交換器内における凍結を防止
できる冷水の供給装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、冷媒及び水が循環可能に
設けられた熱交換器と、前記熱交換器の内部において冷
媒と循環水とを熱交換させて得た冷水を貯溜する冷水タ
ンクとを有する冷水の供給装置において、前記熱交換器
に対する水の循環が停止された場合に、前記熱交換器内
部の水が排出されて前記冷水タンク内に落下するよう
に、前記熱交換器が前記冷水タンク上部に配置されてい
ることを特徴とする。

【０００８】以上のような請求項１記載の発明では、冷
水の供給の必要がないときに、水の循環を停止すると、
熱交換器内部の水が排出されて冷水タンク内に落下する
ので、冷媒と水との接触がなくなり、凍結を防止でき
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の冷
水の供給装置において、前記熱交換器には冷水の排出部
が設けられ、前記排出部は、下方の冷水タンクに向かう
方向に形成されていることを特徴とする。

【００１０】以上のような請求項２記載の発明では、冷
水の排出部が下方の冷水タンクに向かっているので、水
の循環を停止したときに、水がその自重で熱交換器から
冷水タンクに落下する。従って、水の排出に特に動力を
使用する必要がない。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の冷水の供給装置において、前記熱交換器には
水の導入部が設けられ、前記導入部は下方に向かう方向
に形成されていることを特徴とする。

【００１２】以上のような請求項３記載の発明では、水
の循環を停止したときに、熱交換器内の水が冷水タンク
に落下するとともに、下方に向かった導入部からも、水
がその自重で外部に排出されるので、より確実且つ迅速
に水の排出が行われる。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の冷水の供給装置において、前記熱交
換器には水の排出部及び導入部が設けられ、前記冷水タ
ンクには、前記冷水タンク内部を第１の槽と第２の槽と
に分ける仕切りが設けられ、前記仕切りは、前記第１の
槽から前記第２の槽へと冷水がオーバーフロー可能な高
さに形成され、前記熱交換器からの冷水が、前記第１の
槽に落下可能となるように、前記排出部が前記第１の槽
の上部に設けられ、前記第２の槽からの排水が前記熱交
換器に流入可能となるように、前記第２の槽が前記導入
部に接続されていることを特徴とする。

【００１４】以上のような請求項４記載の発明では、熱
交換器において冷却された冷水は、排出部から第１の槽
に落下して、第１の槽内に貯留される。この第１の槽内
に貯留された冷水は、対流により上部が比較的高温とな
り、底部が比較的低温となる。そして、水量が増加して
くると、第１の槽の上部の冷水は仕切りからオーバーフ
ローして、第２の槽内に流れ込む。このように第２の槽
内に流れ込んだ比較的高温の冷水は、導入部から再び熱
交換器において冷却され、排出部から第１の槽に落下す
る。従って、効率良く冷水を得ることができる。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項４記載の冷
水の供給装置において、前記第１の槽に、冷水を利用設
備に供給する供給経路が接続され、前記第２の槽に、前
記利用設備において利用された冷水が戻る復帰経路が接
続されていることを特徴とする。

【００１６】以上のような請求項５記載の発明では、低
温の水が貯留される第１の槽からの冷水が利用設備に供
給され、利用設備において利用済みで高温となった水
は、第２の槽側において回収される。従って、利用済み
で高温となった水が、第１の槽内の水と直接混じること
がないので、第１の槽は常に低温が維持され、品質の安
定した冷水の供給を行うことができる。

【００１７】請求項６記載の発明は、冷媒及び水が循環
可能に設けられた熱交換器を有し、前記熱交換器の内部
において冷媒と循環水とを熱交換させて冷水を得る冷水
の供給装置において、前記熱交換器の内部において循環
水と熱交換させた冷媒を、一時的に貯溜する冷媒タンク
を有し、前記熱交換器に対する冷媒の循環が停止された
場合に、前記熱交換器内部の冷媒が排出されて前記冷媒
タンク内に落下するように、前記熱交換器が前記冷媒タ
ンク上部に配置されていることを特徴とする。

【００１８】以上のような請求項６記載の発明では、冷
水の供給の必要がないときに、冷媒の循環を停止する
と、熱交換器内部の冷媒が排出されて冷媒タンク内に落
下するので、冷媒と水との接触がなくなり、凍結を防止
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に従っ
て以下に説明する。

【００２０】（１）実施の形態の構成 請求項１、２、４及び５記載の発明に対応する一つの実
施の形態を、図１〜５に従って以下に説明する。すなわ
ち、本実施の形態は、図１に示すように、内部に水を循
環させて冷水とする熱交換器１と、この熱交換器１から
の冷水を貯留する冷水タンク２とによって構成される。
以下、熱交換器１と冷水タンク２のそれぞれの構成につ
いて説明する。

【００２１】１−１．熱交換器の構成 まず、熱交換器１の構成を説明する。すなわち、図２及
び図３に示すように、横置きの筒型をしたドラム３の内
部に、多数の通水パイプ４が、ドラム３の軸と平行な方
向に収納されている。この筒型のドラム３の両端は、蓋
板５によって密閉されている。そして、ドラム３の上部
には、冷媒（以下、ブラインという）の排出口３ａと流
入口３ｂが設けられ、ドラム３の下部には、脚部３ｃが
設けられている。

【００２２】また、通水パイプ４の両端は、蓋板５を貫
通してドラム３の両端外部に突出している。そして、ド
ラム３の両端にはフランジ３ｄ，３ｅが設けられてお
り、それぞれのフランジ３ｄ，３ｅには、図４及び図５
に示すように、水の導入筒６及び排出筒７が固定されて
いる。通水パイプ４の端部は、これらの導入筒６と排出
筒７の内側の空間に露出しており、導入筒６から供給さ
れた水は、通水パイプ４を通ってドラム３の反対側の排
出筒７の内部に送り出される構成となっている。なお、
この排出筒７は、図５に示すように、下方に略Ｌ字形に
屈曲した形状となっている。

【００２３】そして、図１の全体図に示すように、二つ
の熱交換器１が並列に配置され、それぞれの両端のう
ち、排出筒７側の端部が冷水タンク２の上部に位置する
ように、ドラム３の脚部３ｃが冷水タンク２の上部に固
定されている。

【００２４】さらに、以上のような構成の熱交換器１に
対して、冷却したブラインを供給するチラーユニット１
３が接続されている。すなわち、ドラム３の上部の流入
口３ｂ及び排出口３ａは、配管を介してチラーユニット
１３の流出口１３ａ及び流入口１３ｂにそれぞれ接続さ
れ、流入口１３ｂ側の配管には、ブラインポンプ１４及
び膨脹タンク１５が設けられている。

【００２５】１−２．冷水タンクの構成 次に、冷水タンク２の構成を説明する。すなわち、冷水
タンク２の内部は、中央に仕切り８が設けられ、第１の
槽２ａ（図１の右側）及び第２の槽２ｂ（図１の左側）
に分けられた２槽型になっている。この仕切り８の上部
は、冷水タンク２の上部よりも低く、第１の槽２ａから
第２の槽２ｂに冷水がオーバーフロー可能な構成となっ
ている。

【００２６】第１の槽２ａは、熱交換器１からの冷水が
落下する送水側の槽で、その底部又は下部には、熱交換
器１によって冷却された冷水を供給するための配管が接
続されている。この配管は、冷水供給ポンプ９を経て冷
水を利用する工場や店舗等の利用設備に延長されてい
る。一方、第２の槽２ｂは、利用設備において利用され
て温度が上昇した水の回収槽である。ここで、図１にお
いては、利用設備で利用された水の回収経路が接続され
た給水口１０は、冷水タンク２における第１の槽２ａ側
に設けられているが、この給水口１０は、第１の槽２ａ
には連通されておらず、太線で示した復帰配管１１を通
って、回収槽である第２の槽２ｂに接続されている。

【００２７】この第２の槽２ｂからは、冷水循環ポンプ
１２を経て熱交換器１の導入筒６側に接続された配管が
伸びている。従って、第２の槽２ｂに回収された水は、
冷水循環ポンプ１２により熱交換器１に送り出され、熱
交換器１の通水パイプ４を通過する際に、その外周に循
環しているブラインと接触して再び冷却される構成とな
っている。

【００２８】（２）実施の形態の作用 以上のような本実施の形態の作用は以下の通りである。
まず、チラーユニット１３において冷却されたブライン
が、ドラム３の上部の流入口３ｂから供給される。供給
されるブラインは、例えば−７℃の温度とする。このよ
うに供給されたブラインは、通水パイプ４内の水の熱を
奪うので、例えば−３℃程度に上昇し、排出口３ａから
排出される。排出されたブラインは、ブラインポンプ１
４によってチラーユニット１３に戻され、ユニット内に
おいて冷却されて再びドラム３の流入口３ｂに供給され
る。

【００２９】一方、第２の槽２ｂから冷水循環ポンプ１
２によって導入筒６に供給される水は、通水パイプ４を
通る過程で、上記のようにブラインによって熱を奪われ
るので、例えば１℃程度に冷却され、ドラム３の反対側
の排出筒７側に送り出される。熱交換器１の排出筒７側
は冷水タンク２の上部に位置し、下方に屈曲しているの
で、冷却された水は排出筒７から冷水タンク２の第１の
槽２ａに落下する。

【００３０】このように、第１の槽２ａに落下して貯留
した冷水は、その対流により、上部に比較的高温の冷水
が集まり、底部側に比較的低温の冷水が集まることにな
る。そして、第１の槽２ａの底部側の低温の冷水は、そ
の底部又は下部に接続された配管から冷水供給ポンプ９
によって送り出されて、工場や店舗等の利用設備に供給
される。

【００３１】また、第１の槽２ａの上部における比較的
高温の冷水は、仕切りを越えてオーバーフローすること
により、第２の槽２ｂに流れ込み、冷水循環ポンプ１２
によって再び熱交換器１の導入筒６に送り込まれるの
で、さらに冷却される。

【００３２】そして、利用設備において利用され、例え
ば１６℃程度に温度が上昇した水は、給水口１０から復
帰配管１１を通って第２の槽２ｂに回収され、冷水循環
ポンプ８によって熱交換器１に送り込まれて再び冷却さ
れる。

【００３３】以上のような冷水の供給作業を終了させる
際には、冷水供給ポンプ９、冷水循環ポンプ１２及びブ
ラインポンプ１４を停止する。すると、ドラム３への水
の供給が断たれるとともに、下方に屈曲した排出筒６の
内部の水及びこれに連通している通水パイプ４の水が、
その自重で冷水タンク２の第１の槽２ａに落下するの
で、通水パイプ４の内部が空になる。

【００３４】（３）実施の形態の効果 以上のような本実施の形態の効果は以下の通りである。
すなわち、装置を停止させると、通水パイプ４の内部が
空になるので、その後に、ブラインと水とが接触するこ
とがなく、凍結による循環不能、配管の破損が生じる可
能性がなくなる。

【００３５】特に、水の自重で熱交換器１から冷水タン
ク２に水が落下するので、特別な動力を使用することな
く、水の自動排出が可能となり、水の排出作業に手間が
かからず、装置の製造コストも安価となる。

【００３６】また、第１の槽２ａ内の比較的温度の低い
冷水を利用設備に供給できるとともに、比較的温度の高
い冷水を第２の槽２ｂにオーバーフローさせて再度熱交
換器１に導くので、効率良く冷水を得ることができ、利
用設備には常に安定した低温の冷水を供給することがで
きる。

【００３７】そして、利用設備において利用済みで、給
水口１０から回収される高温の水は、第２の槽２ｂに供
給されるので、第１の槽２ａ内の冷水と直接混じること
がない。従って、熱交換器１による冷却効果を低減させ
ることなく、十分に冷却された水のみを利用設備に供給
することができる。

【００３８】さらに、配管のみによって冷水の循環経路
を構成するのではなく、冷水タンク２を介在させて冷水
の供給を行うので、冷水の使用量の変動があっても対応
しやすい。特に、熱交換器１による冷却能力を越えた大
量の冷水が必要となる場合であっても、予め第１の槽２
ａに溜めておいた低温の水を送り出すことによって対処
することができる。

【００３９】（４）他の実施の形態 本発明は上記のような実施の形態に限定されるものでは
なく、各部材の形状、数、配置、大きさ等は適宜変更可
能である。例えば、熱交換器１、通水パイプ４、冷水タ
ンク２の数や大きさ、ブラインの排出口３ａ及び流入口
３ｂ、水の給水口１０の形成位置等は、設計段階で自由
に変更可能である また、請求項３記載の発明に対応する一つの実施の形態
として、上記の実施の形態における導入筒６と排出筒７
の両方を下向きのＬ字上に屈曲した形状とし、水の循環
を停止したときに、通水パイプ４の内部の水が、自重で
導入筒６と排出筒７の両方（ドラム３の両方の端部側）
に向かって落下するようにしても良い。このような構成
にすれば、より迅速かつ確実に、熱交換器１内部の水を
排出することができる。なお、かかる構成とする場合に
は、熱交換器１の下方に位置する冷水タンク２の位置を
配慮し、ドラム３の両端から落下した水を受けることが
できるようにすることが望ましい。

【００４０】また、導入筒６側のみを下向きとすること
も可能であるし、ドラム３を導入筒６側及び排出筒７側
のいずれか一方に傾けて設置することにより、傾斜によ
る水の排出の迅速化を図ることも可能である。

【００４１】また、請求項６記載の発明に対応する一つ
の実施の形態として、上記実施の形態におけるドラム３
におけるブラインの排出口３ａを下方に向かうように形
成して、この排出口３ａに冷媒タンクを接続し、ドラム
３から排出されるブラインが、この冷媒タンクに一端貯
留されてから、チラーユニット１３に戻される構成とし
てもよい。かかる構成とすれば、冷媒の循環を停止した
際に、ドラム３内の冷媒が自重により落下して排出さ
れ、冷媒タンクに貯留されるので、その後の冷媒と水と
の接触がなくなり、凍結を防止することができる。

【００４２】そして、熱交換器の構成は、冷水と冷媒と
を逆にすることもできる。例えば、ドラム内に配設した
パイプの中に冷媒を通し、冷水をその外側のドラム内に
通すことも可能である。かかる場合であっても、ドラム
の排水口をタンク側に向ける等の構成によって、冷水の
循環を停止した際に、自重で冷水がタンクに落下して、
熱交換器内部の冷水が空になるようにする必要がある。
また、上記のように、冷媒の循環を停止した際に、自重
で冷媒が冷水タンクに落下して、熱交換器内部の冷媒が
空になるようにすることもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、水
の循環を停止した後の熱交換器内における凍結を防止可
能な冷水の供給装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷水の供給装置の一つの実施の形態を
示す平面図である。

【図２】図１の実施の形態におけるドラムの一部透視側
面図である。

【図３】図２の正面図である。

【図４】図１の実施の形態における導入筒を示す側面図
である。

【図５】図１の実施の形態における排出筒を示す側面図
である。

【符号の説明】

１…熱交換器 ２…冷水タンク ２ａ…第１の槽 ２ｂ…第２の槽 ３…ドラム ３ａ…排出口 ３ｂ…流入口 ３ｃ…脚部 ３ｄ，３ｅ…フランジ ４…通水パイプ ５…蓋板 ６…導入筒 ７…排出筒 ８…仕切り ９…冷水供給ポンプ １０…給水口 １１…復帰配管 １２…冷水循環ポンプ １３…チラーユニット １３ａ…流出口 １３ｂ…流入口 １４…ブラインポンプ １５…膨脹タンク

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒及び水が循環可能に設けられた熱交
   換器と、前記熱交換器の内部において冷媒と循環水とを
   熱交換させて得た冷水を貯溜する冷水タンクとを有する
   冷水の供給装置において、 前記熱交換器に対する水の循環が停止された場合に、前
   記熱交換器内部の水が排出されて前記冷水タンク内に落
   下するように、前記熱交換器が前記冷水タンク上部に配
   置されていることを特徴とする冷水の供給装置。
2. 【請求項２】 前記熱交換器には冷水の排出部が設けら
   れ、 前記排出部は、下方の冷水タンクに向かう方向に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の冷水の供給装
   置。
3. 【請求項３】 前記熱交換器には水の導入部が設けら
   れ、 前記導入部は下方に向かう方向に形成されていることを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷水の供給装
   置。
4. 【請求項４】 前記熱交換器には水の排出部及び導入部
   が設けられ、 前記冷水タンクには、前記冷水タンク内部を第１の槽と
   第２の槽とに分ける仕切りが設けられ、 前記仕切りは、前記第１の槽から前記第２の槽へと冷水
   がオーバーフロー可能な高さに形成され、 前記熱交換器からの冷水が、前記第１の槽に落下可能と
   なるように、前記排出部が前記第１の槽の上部に設けら
   れ、 前記第２の槽からの排水が前記熱交換器に流入可能とな
   るように、前記第２の槽が前記導入部に接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   冷水の供給装置。
5. 【請求項５】 前記第１の槽に、冷水を利用設備に供給
   する供給経路が接続され、 前記第２の槽に、前記利用設備において利用された冷水
   が戻る復帰経路が接続されていることを特徴とする請求
   項４記載の冷水の供給装置。
6. 【請求項６】 冷媒及び水が循環可能に設けられた熱交
   換器を有し、前記熱交換器の内部において冷媒と循環水
   とを熱交換させて冷水を得る冷水の供給装置において、 前記熱交換器の内部において循環水と熱交換させた冷媒
   を、一時的に貯溜する冷媒タンクを有し、 前記熱交換器に対する冷媒の循環が停止された場合に、
   前記熱交換器内部の冷媒が排出されて前記冷媒タンク内
   に落下するように、前記熱交換器が前記冷媒タンク上部
   に配置されていることを特徴とする冷水の供給装置。