JP4667659B2 - タンク温度保持システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンク温度保持システムに関し、より具体的には、冷媒の圧力変動等を吸収する目的で設置されるバッファタンク内の揮発性の冷媒の温度を保持して蒸発を簡便に防止するタンク温度保持システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷却装置には冷媒としてフロンが循環配管され、効率のよい冷却が行なわれていた。しかし、オゾン層の破壊を防止するために、フロンの使用を避ける趨勢にあり、ノンフロン系の冷媒が用いられるようになってきている。自然冷媒としてアンモニアがよく知られているが、アンモニアをフロンのように小型冷却設備において循環供給するシステムは、防爆装置を設ける必要があったり、アンモニアが銅管を腐食するなどの問題があり、実現性は小さいといえる。
【０００３】
このため、たとえば、冷凍機（チラー）の１次冷媒にアンモニア系の自然冷媒を用い、２次冷媒としてエチルアルコール系ブラインを用いて、冷却装置に循環供給するシステムが設置される場合が多い。この冷却システムでは、２次冷媒のエチルアルコール系冷媒を１台の大型チラーで集中して冷却して、複数の小型冷却装置にエチルアルコール系冷媒を循環供給する方式が普通である。このような冷却システムによれば、完全ノンフロンにより、経済的にも許容できる冷却システムを構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エチルアルコール系ブラインを２次冷媒として循環供給する場合、その循環供給路の熱膨張等に起因する圧力変動を吸収するバッファタンクを設ける必要がある。このバッファタンクは大気に開放されており、エチルアルコール系ブラインの圧力変動に応じて、表面レベルを上下させる。バッファタンク内のエチルアルコール系ブラインは、ほとんど循環せず室温に保たれるので、揮発性であるエチルアルコール系ブラインは常に蒸発することになる。このため、蒸発分をたえず補給しなければならない。エチルアルコール系ブラインは高価であるので、補給に必要な費用は無視できない額に達する。また、上記のエチルアルコール系ブラインは特殊防錆剤を含むのが普通であるが、エチルアルコール系ブラインの補給にあたっては、上記の特殊防錆剤の濃度についても考慮するなど、メインテナンスに工数を要する。
【０００５】
さらに、冷却システムにおいて、冷水等を貯留するタンクを設け、そのタンクに貯留される冷水等を所定の目的に利用する場合が多い。このようなタンクでは、タンク温度を簡便な装置によって所定温度に維持することができれば、有益である。
【０００６】
本発明の目的は、タンクの温度を簡便な装置によって所定温度に維持することができるタンク温度保持システムを提供することにある。また、他の目的は、ノンフロンの冷却システムにおいて、揮発性冷媒の圧力変動等を吸収するために設置されるバッファタンク内の揮発性の冷媒の温度を保持して蒸発を簡便に防止するタンク温度保持システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のタンク温度保持システムは、１次冷媒によって２次冷媒を冷却する冷凍機と、２次冷媒が循環供給される配管系統と、配管系統に連結され、２次冷媒が貯留されたタンクと、配管系統から分岐してタンク内の２次冷媒と熱交換して配管系統に合流するタンク冷却配管とを備える。配管系統は、冷凍機から冷却設備へ２次冷媒を送る往路配管と、冷却設備から冷凍機へ２次冷媒を戻す復路配管とを含んでいる。タンクは、復路配管に接続されている。タンク冷却配管は、往路配管から分岐して復路配管に合流するように接続されている（請求項１）。
【０００８】
この構成により、タンク内に貯留されて温度が上昇している２次冷媒を所定の温度、たとえば熱交換装置で熱交換された後の温度に保持することができる。上記の配管系統は、２次冷媒にチラーで熱交換させた後、冷却装置でその熱を使用させた後、循環させてチラーに戻す。また、上記の配管系統には２次冷媒を循環させるために、ポンプを備えていることが望ましい。上記のタンク冷却配管を流れる２次冷媒も、このポンプの駆動力を受けて循環する。
【０００９】
この結果、たとえば、２次冷媒が冷水、冷媒などの場合に応じて、その冷水、冷媒などを所定の目的に利用することができる。
【００１０】
上記本発明のタンク温度保持システムでは、タンクが配管系統における２次冷媒の圧力変動を吸収するバッファタンクであり、２次冷媒が揮発性の冷媒であることができる（請求項２）。
【００１１】
上記構成により、バッファタンクに貯留された揮発性冷媒が昇温して蒸発する場合、上記のタンク冷却配管を循環するチラーで冷却されたその揮発性冷媒によって冷却され、蒸発が抑制される。この結果、配管系統内の圧力変動を簡便な装置で吸収したうえで、高価な揮発性冷媒の蒸発を防止し、メンテナンスの工数も抑制することができる。
【００１２】
上記本発明のタンク温度保持システムでは、２次冷媒がエチルアルコール系冷媒であることができる（請求項３）。
【００１３】
エチルアルコール系冷媒は、添加剤を調整するなどして粘度を低くできるため、配管系統の断面を小さくでき、さらにポンプも小型化することができる。このため、フロンを用いることなく、小型設備で効率よく冷却することができる。
【００１４】
上記本発明のタンク温度保持システムでは、２次冷媒および冷凍機における１次冷媒のいずれにも、フロンが用いられないようにできる（請求項４）。
【００１５】
フロンを用いないために、冷却または加熱設備の廃却時にフロンの回収を行なう必要がなく、低コストで設備の廃却を行なうことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるタンク温度保持システムを示す図である。チラー７で−３５℃に冷却された２次冷媒は、往路配管２ａに送り出され、小型の冷却設備（図示せず）において熱交換し、−３２℃程度に昇温され、復路配管２ｂを経て、チラー７に戻される。この２次冷媒としては、エチルアルコール系ブラインであるエタブライン（商品名：発売元 大塚化学株式会社）が用いられている。エタブラインは、エチルアルコールを主剤とし、それに食品添加物として挙げられている材料を防錆のために添加したものである。このため、万一、上記エタブラインが冷却対象の食品に混入するような事態が生じても人体への安全性は確保されている。また、温度を−３５℃程度にしても粘度が所定値以下になるように調整されている。
【００１８】
上記の２次冷媒の配管２における循環は、ポンプ６に駆動されることによって確保される。上記の配管系統には、温度変動などの影響を受け、エタブラインに生じる圧力変動を吸収するためにバッファタンク３が連結される。このバッファタンク３にはエタブライン１が貯留され、圧力変動に対応して液面レベルを上下させる。バッファタンク３に貯留されたエタブラインは、時間が経過しても配管系統を循環する他のエタブラインと入れ替わることもない。このため、何も処置を施さなければ、バッファタンク内のエタブラインも常温に近い温度に昇温する。バッファタンク３は大気に開放されているので、揮発性のエタブライン１は昇温にともない蒸発が進行する。
【００１９】
このようなエタブラインの蒸発の進行を防止するために、配管系統の往路２ａから分岐し、バッファタンク３内でエタブライン１との熱交換を促進するコイル状とされ、配管系統の復路に戻るタンク冷却配管４を設ける。このタンク冷却配管を循環する２次冷媒と熱交換することにより、バッファタンク内の２次冷媒は冷却され、蒸発が抑制される。この結果、上記の配管系統に２次冷媒を補給しなくても、バッファタンクを用いて２次冷媒の圧力変動を吸収したうえで、エチルアルコール系２次冷媒を用いて冷却設備を稼動させることができる。
【００２０】
チラー７における１次冷媒８には、たとえばアンモニアを用い、フロンを完全に使用対象から外すことができる。この結果、地球環境、とくにオゾン層の破壊防止に寄与することが可能となる。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の本発明の実施の形態２におけるタンク温度保持システムを示す図である。チラー７で冷却された２次冷媒である冷水等１１は、往路配管２ａを経由して冷却設備（図示せず）に送り込まれる。また、冷却設備で熱交換した水は復路２ｂを経て、チラー７に戻り、再び冷却される。
【００２２】
上記の配管系統２に連結されたストレージタンク１３には、冷水等１１が貯留され、冷水等は、運転休止の後の再始動時に、遅滞なく冷却設備を稼動させるために、所定の温度に維持される。また、他の目的のために、必要に応じて冷水等が利用に供される。ストレージタンク内の冷水等はこのために、配管２ａから分岐し、ストレージタンク１３内で熱交換し、配管２ｂに合流するタンク冷却配管４が設けられる。タンク冷却配管４はタンク内での熱交換を促進するための形状、たとえばコイル状にされている。
【００２３】
このタンク冷却配管４には、チラーで冷却された冷水等が通るため、ストレージタンク内に貯留された水と熱交換して所定の温度の冷水等を維持することができる。この結果、意図する目的に使用することが可能となる。このタンク冷却配管は、従来の配管系統に付加するだけでよく、タンク冷却配管内の冷水等の駆動などは従来から設置されているポンプ６により確保される。
【００２４】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行なったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。たとえば、本発明の範囲には次の事項が含まれる。
（１）２次冷媒には、冷水、ブライン、揮発性ブライン等が含まれる。
（２）タンクには、バッファタンク、蓄熱タンク、ストレージタンク等が含まれる。
【００２５】
本発明の範囲は、上記（１），（２）のように例示された範囲を含む特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のタンク温度保持システムを用いることにより、２次冷媒が循環供給される配管系統にタンクを設け、温度変動を生じないタンク温度保持システムを提供することを目的とする。とくに、２次冷媒として、エチルアルコール系ブラインを用い、バッファタンクを配置しても、バッファタンク内の冷媒を配管系統を循環する冷媒で冷却することにより、そのエチルアルコール系ブラインの蒸発を防止することが可能となる。この結果、経済的に許容できる完全ノンフロンの冷却システムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるタンク温度保持システムを示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態２におけるタンク温度保持システムを示す図である。
【符号の説明】
１ エチルアルコール系ブライン、２，２ａ，２ｂ 配管、３ バッファタンク、４ タンク冷却配管、６ ポンプ、７ チラー、８ １次冷媒、１１ 冷水、１３ ストレージタンク。

Claims (4)

1. １次冷媒によって２次冷媒を冷却する冷凍機（７）と、
   前記２次冷媒が循環供給される配管系統（２，２ａ，２ｂ）と、
   前記配管系統に連結され、前記２次冷媒が貯留されたタンク（３，１３）と、
   前記配管系統から分岐して前記タンク内の２次冷媒（１，１１）と熱交換して前記配管系統に合流するタンク冷却配管（４）とを備え、
   前記配管系統（２，２ａ，２ｂ）は、
   前記冷凍機（７）から冷却設備へ前記２次冷媒を送る往路配管（２ａ）と、
   冷却設備から前記冷凍機（７）へ前記２次冷媒を戻す復路配管（２ｂ）と
   を含み、
   前記タンク（３，１３）は、前記復路配管（２ｂ）に接続され、
   前記タンク冷却配管（４）は、前記往路配管（２ａ）から分岐して前記復路配管（２ｂ）に合流するように接続された、タンク温度保持システム。
2. 前記タンクが前記配管系統における前記２次冷媒の圧力変動を吸収するバッファタンク（３）であり、前記２次冷媒が揮発性の冷媒（１）である、請求項１に記載のタンク温度保持システム。
3. 前記２次冷媒がエチルアルコール系冷媒である、請求項１または２に記載のタンク温度保持システム。
4. 前記２次冷媒および前記冷凍機における１次冷媒のいずれにも、フロンが用いられていない、請求項１〜３のいずれかに記載のタンク温度保持システム。

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