JPH04143570A - 低温度冷水製造装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低温度冷水製造装置に係り、特に、空調用の
冷房、工業用プロセスの冷却用としての０℃近くの冷水
を供給できる冷水製造装置に関する。

〔従来の技術〕

冷凍機又はヒートポンプで冷水を製造する場合、従来は
水の凍結による伝熱チューブの破損事故を懸念して、冷
水温度は５℃が下限であった。

空調の分野では、５〜７℃の冷水を空調機に送り、冷風
と熱交換して、冷水は約ｌθ〜１２℃に上昇して戻る循
環が一般的である。また、蓄熱槽を介する場合でも、蓄
熱の有効温度差は１０℃−５℃又は１２℃−５℃の５℃
〜７℃の範囲であった。

一方、工業分野では、プロセスによって冷却する液体の
温度は異なるが、マイルド・ブラインと称される使用温
度範囲が最も多い。マイルド・ブラインとは、エチレン
グリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、塩化
カルシウム水溶液等である。これらの不凍液は約５℃〜
３０℃の範囲で使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

まず、空調分野における課題は、空調に利用される循環
水の温度差を大きくして、循環水量を減少、輸送管径の
縮少により、省エネルギーと設備費減少が望まれる。更
に、都市のビル地下室に設けられる蓄熱槽も、その大き
さに制限があるので、大きさを同じにして蓄熱容量を増
大することができれば、深夜電力が利用でき、安価な電
力料金を利用する蓄熱式の普及が望まれる。また、昨今
の電力事情から昼間の電力ピークカットにも蓄熱容量の
増大は有効である。

次に、工業用途においても、伝熱が悪く、液の粘性も高
く、かつ腐食件のある不凍液はできる限り水に代えるこ
とによって、省エネルギーとなり保守管理もしやすくな
ることは明らかである。

本発明は、上記のような課題を解決し、冷凍機の循環冷
水の温度及び蓄熱槽の冷水温度を凍結点近傍で運転可能
とした冷水製造装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、冷凍機又はヒ
ートポンプと、ブラインと冷水との熱交換器と、両者を
連結するブライン配管、ブライン循環ポンプ、ブライン
タンクを有する設備と、熱交換器に連結する冷水配管、
冷水供給ポンプ、冷水槽を有する設備とから成る冷水製
造装置において、熱交換器は、熱交換器出口における冷
水温度を凍結点近傍即ち０℃近くに維持し、熱交換器の
冷水チューブの最終出口通路の冷水の流速を、他の通路
の流速より上昇させる手段を有することを特徴とする冷
水製造装置としたものである。

すなわち、本発明は、冷凍機又はヒートポンプによって
、０℃以下のブラインを製造して、このブラインを熱交
換器のチューブ外に通シ、チューブ内には冷水を通水し
て、冷水を冷却するようにした装置において、冷水出口
温度を凍結させずに０℃近傍の温度とした冷水を製造す
るものであり、そして、チューブ内の凍結を防止するた
と、チューブ内を通過する冷水の流速を上昇させると、
チューブ内壁の温度は上昇する伝熱理論から、熱交換器
の構造で最も凍結の発生しやすい最終出口通路のチュー
ブ内流速を、他の通路の流速の１．５〜５倍程度に早め
る手段を設けて凍結を防止させるものである。

上記の冷水チューブの最終出口通路の流速を早杓る手段
としては、冷水チューブの管径を最終出口で変化させる
とか、冷水チューブの管理を最終出口で変化させる等の
手段が適宜採用できる。

また、熱交換器の冷水出口部の板厚の厚いチューブプレ
ートは、低温度の熱容量を持ち、このチューブプレート
部で凍結が発生する可能性がある。この部分の凍結を防
止するために、チューブプレート近傍をバッフルで仕切
り、その部分には、加温された出口ブラインを流す構造
とするか、又は、チューブプレートの内側に断熱材を貼
り付けてチューブプレートの温度が低下しない構造とす
る等のブラインの通る冷却部とは断熱構造とするのがよ
い。

一方、凍結を初期に検出し、この凍結を除去（解氷）す
るだめの手段として、上記の最終出口通路内で凍結が発
生することから、最終出口通路の出入口の冷水の差圧を
検出して、差圧が高くなったときに、凍結を検出するも
のである。

もし、熱交換器全体の入口と出口の差圧を検出する方式
としたならば、最終出口通路以外の通路の圧力損失も加
わり、最終出口通路内の凍結による通路の縮少を鋭敏に
感知できない。

〔作　用〕

本発明の構成によれば、０℃に近い冷水を製造できるた
め、利用できる温度差が大きくなる。

即ち、空調分野においては、従来５℃の冷水を送り、空
調機から１０℃で戻し、冷凍機で再び５℃迄冷却する冷
水循環系であり、この系では１０−５＝５℃の温度差を
利用していたが、０℃の水が得られるならば、この温度
差は、１Ｏ−Ｏ＝１０℃となり、１０℃の温度差が利用
できることになる。

このことは、次式から循環水量が半分で済み、ポンプ動
力（搬送動力）、配管径の縮少が可能である。

Ｑ＝ＧＸΔＴＸＴＸｈ　　・・−（１）方、蓄熱容量も
（１）式のＧを蓄熱槽内保有水量に置き換えることによ
って得られ、有効利用できる温度差△Ｔが倍増すること
によって、蓄熱容量も倍増できるわけである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されない。

実施例１ 第１図は、本発明の１例である熱交換器の断面図である
。図において、１は熱交換器、２はチューブプレート、
３はチューブで■〜■の８通路あり、４は貯留室、５は
隔壁である。

この熱交換器では、冷水は入口６から入り、通路■から
順次通路■のチューブ内を通り、ブライン人口８から導
入されるブラインにより一冷却されて０℃近い冷水とな
って冷水出ロアから排出される。そして、ブラインはブ
ライン人口８から導入されて、チューブ３内の冷水を順
次冷却しながら流下してブライン出口９から排出される
。そして、前記の冷水通路■〜■において、通路■〜■
はチューブが同数の各４００本設けられており、一方通
路■はチューブ数２００本で半減されている。このよう
にチューブ数を最終通路■だけ半減することにより、流
速は通路■〜■が約２　ｍ　／　ｓの場合、通路■は約
４ｍ／Ｓと倍に上昇する。これにより、最も冷却される
通路■内を凍結することから防止することができる。

また、通路■の入口部と出口部に圧力計１０と１１を設
置し、その圧力差を圧力検知器１２により、検知するこ
とにより、凍結しても凍結を初期に検出でき、解氷が容
易にできるものである。

この熱交換器において、図示していないが、ブライン人
口８とブライン出口９の間には、冷凍機又はヒートポン
プが設置され、配管、ポンプ、タンクを介して連結され
ており、また、冷水人口６と冷水出ロアの間は配管、ポ
ンプ、冷水槽が設けられている。

実施例２ 第２図、第３図は、本発明に用いる熱交換器の他の例を
示す断面図であり、第２図、第３図は共に冷水出口側の
チューブプレートの凍結を防止するためのものである。

第２図においては、チューブプレート２のブライン側の
近傍をバッフル１３で仕切り、その仕切られた部分にブ
ライン出口からの温められたブラインを管１４から通し
、チューブプレート２を冷ブラインから断熱したもので
ある。

第３図においては、チューブプレート２のブライン側に
断熱材１６を貼付して、チューブプレートの温度が低下
しないように断熱構造としたものである。

〔発明の効果〕

本発明においては、一番冷却される冷水チューブの出口
通路の冷水の流速を上昇させたことにより、冷水の凍結
が防止でき、冷水温度が凍結点近傍、即ち０℃近くの冷
水を製造することができる。また、凍結が発生しても早
期に発見でき解凍が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いる熱交換器の一例を示す断面図
、第２図及び第３図は、本発明に用いる熱交換器の他の
例を示す概略断面図である。 １・・・熱交換器、２−・・チューブプレート、３・・
・チューブ、４−・・貯留室、５・・・隔壁、６・・・
冷水入口、７・・・冷水出口、８・・・ブライン人口、
９・・・ブライン出口、 １２・・・圧力検知器、 １５・・・ブライン管、 冷水通路 １０．１１・・・圧力計、 １３・・・バッフル、１４゜ １６−・・断熱材、■〜■・・・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷凍機又はヒートポンプと、ブラインと冷水との熱
   交換器（以下熱交換器と記す）と、両者を連結するブラ
   イン配管、ブライン循環ポンプ、ブラインタンクを有す
   る設備と、熱交換器に連結する冷水配管、冷水供給ポン
   プ、冷水槽を有する設備とから成る冷水製造装置におい
   て、熱交換器は熱交換器出口における冷水温度を凍結点
   近傍、即ち０℃近くに維持し、熱交換器の冷水チューブ
   の最終出口通路の冷水の流速を、他の通路の流速より上
   昇させる手段を有することを特徴とする冷水製造装置。 ２、前記熱交換器は、冷水出口側チューブプレートを断
   熱構造としたことを特徴とする請求項１記載の冷水製造
   装置。 ３、前記熱交換器は、冷水チューブの最終出口通路の冷
   水出入口圧力差を検出する手段を有することを特徴とす
   る請求項１又は２記載の冷水製造装置。