JPH05118728A - 過冷却水製造装置用過冷却器 - Google Patents
過冷却水製造装置用過冷却器Info
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- JPH05118728A JPH05118728A JP27769491A JP27769491A JPH05118728A JP H05118728 A JPH05118728 A JP H05118728A JP 27769491 A JP27769491 A JP 27769491A JP 27769491 A JP27769491 A JP 27769491A JP H05118728 A JPH05118728 A JP H05118728A
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- Japan
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- heat transfer
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- supercooled water
- supercooled
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
- F28D7/0075—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the same heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating or cooling the same heat exchange medium at different temperatures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
- F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 蒸発器伝熱管内の水の凍結を防止し、過冷却
水の安定した製造を可能とする。 【構成】 過冷却水製造装置に用いる過冷却器におい
て、蒸発器７の入口側水室２１及び出口側水室２２をそ
れぞれ複数個例えば３個の水室２１ａ，２１ｂ，２１ｃ
及び２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分割し、蒸発器７内の伝
熱管９を複数の管群グループに分ける。そして、それぞ
れの管群グループの伝熱管９内を流れる過冷却水の出口
側温度を検出し、同過冷却水の温度が同一となるように
各管群グループの流量を制御する。
水の安定した製造を可能とする。 【構成】 過冷却水製造装置に用いる過冷却器におい
て、蒸発器７の入口側水室２１及び出口側水室２２をそ
れぞれ複数個例えば３個の水室２１ａ，２１ｂ，２１ｃ
及び２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分割し、蒸発器７内の伝
熱管９を複数の管群グループに分ける。そして、それぞ
れの管群グループの伝熱管９内を流れる過冷却水の出口
側温度を検出し、同過冷却水の温度が同一となるように
各管群グループの流量を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナミック型氷蓄熱
システム等に用いられる過冷却水製造装置用過冷却器に
関する。
システム等に用いられる過冷却水製造装置用過冷却器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の過冷却水製造装置は、図２に示す
ように構成されている。圧縮機１で圧縮されたフロンな
どの高温高圧の冷媒ガスは、冷媒配管２を通って凝縮器
３に入り、伝熱管４内を流れる冷却水により冷却されて
凝縮液化する。この冷媒液は、冷媒液配管５を通り、冷
媒液流量制御装置６により減圧された後、過冷却器を構
成する蒸発器７に流入する。この低温低圧の冷媒液８
は、蒸発器伝熱管９内を流れる冷水より熱を奪い蒸発し
て低温の冷媒ガスとなり、冷媒ガス配管１０を通って再
び圧縮機１へ吸込まれる。１１は圧縮機１を駆動する駆
動機である。
ように構成されている。圧縮機１で圧縮されたフロンな
どの高温高圧の冷媒ガスは、冷媒配管２を通って凝縮器
３に入り、伝熱管４内を流れる冷却水により冷却されて
凝縮液化する。この冷媒液は、冷媒液配管５を通り、冷
媒液流量制御装置６により減圧された後、過冷却器を構
成する蒸発器７に流入する。この低温低圧の冷媒液８
は、蒸発器伝熱管９内を流れる冷水より熱を奪い蒸発し
て低温の冷媒ガスとなり、冷媒ガス配管１０を通って再
び圧縮機１へ吸込まれる。１１は圧縮機１を駆動する駆
動機である。
【０００３】上記の構成において、蒸発器７の入口側水
室１２に流入した冷水は、蒸発器伝熱管９内を流れる間
に伝熱管９の外側の冷媒液８により冷却されて出口側水
室１３へ出てくる。
室１２に流入した冷水は、蒸発器伝熱管９内を流れる間
に伝熱管９の外側の冷媒液８により冷却されて出口側水
室１３へ出てくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、蒸発器伝熱
管９内を流れる冷水は、主として次の理由により均一に
冷却されることはなく、多数の伝熱管９のそれぞれの出
口温度は相当なバラツキがある。 （１） 管群の上部と下部では冷媒液のヘッド差分だけ
底の方が圧力が高くなり、蒸発圧力が異なる。
管９内を流れる冷水は、主として次の理由により均一に
冷却されることはなく、多数の伝熱管９のそれぞれの出
口温度は相当なバラツキがある。 （１） 管群の上部と下部では冷媒液のヘッド差分だけ
底の方が圧力が高くなり、蒸発圧力が異なる。
【０００５】（２） 管群の底の方では冷媒液が多く、
上に行くほど冷媒ガスの比率が多くなり、伝熱管９外の
冷媒側流速が早くなる。この結果、管外側伝熱性能が上
部と下部で差ができる。 （３） 冷媒充填量が不足した場合、上部の伝熱管９は
十分に冷媒液に漬からないので冷却不足となる。
上に行くほど冷媒ガスの比率が多くなり、伝熱管９外の
冷媒側流速が早くなる。この結果、管外側伝熱性能が上
部と下部で差ができる。 （３） 冷媒充填量が不足した場合、上部の伝熱管９は
十分に冷媒液に漬からないので冷却不足となる。
【０００６】（４） 冷媒ガス循環量を減らして低負荷
運転を行うと一般に蒸発器７の冷媒液面が下がり、上記
（３）の場合と同様に上部の伝熱管９は十分に冷媒液に
漬からないので冷却不足となる。 （５） 構造的な要因などにより蒸発器７内の冷媒液の
配分、流れ方を均一にすることは非常に困難で、局部的
によく冷える部分と冷え難い部分ができる。
運転を行うと一般に蒸発器７の冷媒液面が下がり、上記
（３）の場合と同様に上部の伝熱管９は十分に冷媒液に
漬からないので冷却不足となる。 （５） 構造的な要因などにより蒸発器７内の冷媒液の
配分、流れ方を均一にすることは非常に困難で、局部的
によく冷える部分と冷え難い部分ができる。
【０００７】従って、凍結点が０℃である水の場合、平
均温度で３〜４℃程度が安全に冷却できる下限値であ
る。例えば１０℃の水を平均温度３℃まで冷却した場
合、伝熱管９の各々の出口温度は±２〜３℃のバラツキ
があり、よく冷却された伝熱管９の出口温度は水の凍結
温度である０℃近くまで冷却されている可能性がある。
万一伝熱管９内で水が凍結すると、伝熱管９が詰まるだ
けでなく、氷の体積膨脹により伝熱管９が破裂する。
均温度で３〜４℃程度が安全に冷却できる下限値であ
る。例えば１０℃の水を平均温度３℃まで冷却した場
合、伝熱管９の各々の出口温度は±２〜３℃のバラツキ
があり、よく冷却された伝熱管９の出口温度は水の凍結
温度である０℃近くまで冷却されている可能性がある。
万一伝熱管９内で水が凍結すると、伝熱管９が詰まるだ
けでなく、氷の体積膨脹により伝熱管９が破裂する。
【０００８】ところで、伝熱管の形状（内径、内面の表
面アラサなど）、管内流速、伝熱性能、冷媒の蒸発温度
などが一定条件を満たせば−２℃程度までの過冷却水を
製造することが可能であるが、安定して過冷却水を作る
ことのできる範囲は狭く、この範囲を少しでも外れて温
度が低くなると伝熱管９内で水が凍結してしまう。
面アラサなど）、管内流速、伝熱性能、冷媒の蒸発温度
などが一定条件を満たせば−２℃程度までの過冷却水を
製造することが可能であるが、安定して過冷却水を作る
ことのできる範囲は狭く、この範囲を少しでも外れて温
度が低くなると伝熱管９内で水が凍結してしまう。
【０００９】従来の過冷却水製造装置では、前述の通
り、過冷却器におけるそれぞれの伝熱管９の出口温度の
間にバラツキが多く、全ての伝熱管９の出口温度を許容
限界温度より高くしなければならないので、過冷却水を
安定して作ることはできなかった。なお、図２では、満
液式の蒸発器（シェルアンドチューブタイプ）の例を示
したが、冷媒の代りに低温の不凍液で管内の冷水を冷却
する場合でも同様である。
り、過冷却器におけるそれぞれの伝熱管９の出口温度の
間にバラツキが多く、全ての伝熱管９の出口温度を許容
限界温度より高くしなければならないので、過冷却水を
安定して作ることはできなかった。なお、図２では、満
液式の蒸発器（シェルアンドチューブタイプ）の例を示
したが、冷媒の代りに低温の不凍液で管内の冷水を冷却
する場合でも同様である。
【００１０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、蒸発器伝熱管内の水の凍結を防止し、過冷却水を安
定して製造することができる過冷却水製造装置用過冷却
器を提供することを目的とする。
で、蒸発器伝熱管内の水の凍結を防止し、過冷却水を安
定して製造することができる過冷却水製造装置用過冷却
器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、過冷却水製造
装置に用いる過冷却器において、伝熱管群を２以上の管
群グループに分けると共に、それぞれの管群グループの
伝熱管内を流れる過冷却水の出口側温度を検出し、同過
冷却水の温度が同一となるように各管群グループの流量
を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
装置に用いる過冷却器において、伝熱管群を２以上の管
群グループに分けると共に、それぞれの管群グループの
伝熱管内を流れる過冷却水の出口側温度を検出し、同過
冷却水の温度が同一となるように各管群グループの流量
を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
【００１２】
【作用】流量調整弁等の制御手段により開度を調整して
各管群グループの冷水流量を絞ると冷水の出入口温度差
が大となり、逆に冷水流量を増やせば、冷水の出入口温
度差は小となる。冷水入口の温度は全て同じであるの
で、伝熱管グループ毎に冷水流量を増減することによ
り、それぞれの伝熱管グループの出口温度を変えること
ができ、全ての冷水出口温度を設定温度と同一に制御す
ることが可能となり、過冷却水を安定して製造すること
ができる。
各管群グループの冷水流量を絞ると冷水の出入口温度差
が大となり、逆に冷水流量を増やせば、冷水の出入口温
度差は小となる。冷水入口の温度は全て同じであるの
で、伝熱管グループ毎に冷水流量を増減することによ
り、それぞれの伝熱管グループの出口温度を変えること
ができ、全ての冷水出口温度を設定温度と同一に制御す
ることが可能となり、過冷却水を安定して製造すること
ができる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
【００１４】図１は本発明の一実施例に係る過冷却水製
造装置用過冷却器の構成図である。即ち、本発明では、
蒸発器７の入口側水室２１及び出口側水室２２は、それ
ぞれ複数個例えば３個の水室２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及
び２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分割されている。この入口
側水室２１及び出口側水室２２の分割は、２個以上の任
意の分割でよい。上記入口側水室２１ａ，２１ｂ，２１
ｃと出口側水室２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの間には、複
数の管群グループに分けられた伝熱管９が接続される。
造装置用過冷却器の構成図である。即ち、本発明では、
蒸発器７の入口側水室２１及び出口側水室２２は、それ
ぞれ複数個例えば３個の水室２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及
び２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分割されている。この入口
側水室２１及び出口側水室２２の分割は、２個以上の任
意の分割でよい。上記入口側水室２１ａ，２１ｂ，２１
ｃと出口側水室２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの間には、複
数の管群グループに分けられた伝熱管９が接続される。
【００１５】一方、上記入口側水室２１ａ，２１ｂ，２
１ｃに入る冷水配管には、それぞれ流量制御弁２０ａ，
２０ｂ，２０ｃが取付けられている。また、出口側水室
２２ａ，２２ｂ，２２ｃにはそれぞれ温度検出器Ｔａ，
Ｔｂ，Ｔｃが取付けられており、これらの温度が全て同
一になるように流量制御弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃを制
御する。また、ＴI は入口側の冷水配管に取り付けられ
た温度検出器、ＴO は出口側の冷水配管に取り付けられ
た温度検出器である。なお、図１では過冷却器部分の構
成について示したが、その他の部分は図２の場合と同様
の構成となっている。
１ｃに入る冷水配管には、それぞれ流量制御弁２０ａ，
２０ｂ，２０ｃが取付けられている。また、出口側水室
２２ａ，２２ｂ，２２ｃにはそれぞれ温度検出器Ｔａ，
Ｔｂ，Ｔｃが取付けられており、これらの温度が全て同
一になるように流量制御弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃを制
御する。また、ＴI は入口側の冷水配管に取り付けられ
た温度検出器、ＴO は出口側の冷水配管に取り付けられ
た温度検出器である。なお、図１では過冷却器部分の構
成について示したが、その他の部分は図２の場合と同様
の構成となっている。
【００１６】上記実施例では、流量制御弁２０ａ，２０
ｂ，２０ｃを入口側に設けているが、出口側に設けても
よい。また、流量制御弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃの代わ
りに、それぞれの配管（入口側又は出口側）にポンプを
設け、それぞれの流量を回転数制御などにより制御して
もよい。
ｂ，２０ｃを入口側に設けているが、出口側に設けても
よい。また、流量制御弁２０ａ，２０ｂ，２０ｃの代わ
りに、それぞれの配管（入口側又は出口側）にポンプを
設け、それぞれの流量を回転数制御などにより制御して
もよい。
【００１７】しかして、上記したように流量調整弁２０
ａ，２０ｂ，２０ｃの開度を調整して冷水流量を絞ると
冷水の出入口温度差が大となり、逆に冷水流量を増やせ
ば、冷水の出入口温度差は小となる。冷水入口の温度は
全て同じであるので、伝熱管グループ毎に冷水流量を増
減することにより、それぞれの水室２２ａ，２２ｂ，２
２ｃの出口温度を変えることができ、全ての冷水出口温
度を設定温度と同一に制御することが可能である。これ
により伝熱管９内の水の凍結を防止し、過冷却水を安定
して製造することができる。上記流量調整弁２０ａ，２
０ｂ，２０ｃによる流量調整制御は、手動あるいは自動
の何れでもよい。上記本発明による過冷却器の適用例を
次に示す。 （１） 氷蓄熱用過冷却水製造装置の例
ａ，２０ｂ，２０ｃの開度を調整して冷水流量を絞ると
冷水の出入口温度差が大となり、逆に冷水流量を増やせ
ば、冷水の出入口温度差は小となる。冷水入口の温度は
全て同じであるので、伝熱管グループ毎に冷水流量を増
減することにより、それぞれの水室２２ａ，２２ｂ，２
２ｃの出口温度を変えることができ、全ての冷水出口温
度を設定温度と同一に制御することが可能である。これ
により伝熱管９内の水の凍結を防止し、過冷却水を安定
して製造することができる。上記流量調整弁２０ａ，２
０ｂ，２０ｃによる流量調整制御は、手動あるいは自動
の何れでもよい。上記本発明による過冷却器の適用例を
次に示す。 （１） 氷蓄熱用過冷却水製造装置の例
【００１８】冷水入口側温度０．５℃で、過冷却水出口
側温度−１〜−２℃の過冷却水を作り、この過冷却水を
蓄熱槽に送り、ここで過冷却を解除してダイレクトに氷
を作り蓄冷する。 （２） 低温蓄熱の例
側温度−１〜−２℃の過冷却水を作り、この過冷却水を
蓄熱槽に送り、ここで過冷却を解除してダイレクトに氷
を作り蓄冷する。 （２） 低温蓄熱の例
【００１９】従来は５℃程度の冷水を蓄熱槽に蓄冷して
いたが、本発明では、０〜１℃程度で蓄冷する。１０〜
１２℃程度まで冷水を利用するので、同じ容量の蓄熱槽
で約２倍の蓄冷容量がとれる。なお、本発明は、過冷却
水以外に、その液体の凍結温度に非常に近い温度まで、
水、不凍液を冷却する過冷却器にも適用し得るものであ
る。
いたが、本発明では、０〜１℃程度で蓄冷する。１０〜
１２℃程度まで冷水を利用するので、同じ容量の蓄熱槽
で約２倍の蓄冷容量がとれる。なお、本発明は、過冷却
水以外に、その液体の凍結温度に非常に近い温度まで、
水、不凍液を冷却する過冷却器にも適用し得るものであ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、伝
熱管群を２以上の管群グループに分けると共に、それぞ
れの管群グループの伝熱管内を流れる過冷却水の出口側
温度を検出して同過冷却水の温度が同一となるように各
管群グループの流量を制御するようにしたので、蒸発器
伝熱管内の水の凍結を防止し、過冷却水を安定して製造
することができる。
熱管群を２以上の管群グループに分けると共に、それぞ
れの管群グループの伝熱管内を流れる過冷却水の出口側
温度を検出して同過冷却水の温度が同一となるように各
管群グループの流量を制御するようにしたので、蒸発器
伝熱管内の水の凍結を防止し、過冷却水を安定して製造
することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る過冷却水製造装置用過
冷却器の構成図。
冷却器の構成図。
【図２】従来の過冷却水製造装置の構成図。
１…圧縮機、２…冷媒配管、３…凝縮器、４…伝熱管、
５…冷媒液配管、６…冷媒液流量制御装置、７…蒸発
器、８…冷媒液、９…蒸発器伝熱管、１０…冷媒ガス配
管、１２…入口側水室、１３…出口側水室、２１，２１
ａ〜２１ｃ…入口側水室、２２，２２ａ〜２２ｃ…出口
側水室。
５…冷媒液配管、６…冷媒液流量制御装置、７…蒸発
器、８…冷媒液、９…蒸発器伝熱管、１０…冷媒ガス配
管、１２…入口側水室、１３…出口側水室、２１，２１
ａ〜２１ｃ…入口側水室、２２，２２ａ〜２２ｃ…出口
側水室。
Claims (1)
- 【請求項１】 過冷却水製造装置に用いる過冷却器にお
いて、 伝熱管群を２以上の管群グループに分けると共に、それ
ぞれの管群グループの伝熱管内を流れる過冷却水の出口
側温度を検出し、同過冷却水の温度が同一となるように
各管群グループの流量を制御する制御手段を備えた過冷
却水製造装置用過冷却器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27769491A JPH05118728A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 過冷却水製造装置用過冷却器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27769491A JPH05118728A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 過冷却水製造装置用過冷却器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118728A true JPH05118728A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17587005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27769491A Withdrawn JPH05118728A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 過冷却水製造装置用過冷却器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118728A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003106714A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-09 | Asahi Breweries Ltd | 冷却システム並びにその制御装置及び制御方法 |
| WO2006120028A1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-16 | Ashe Morris Ltd | Variable heat flux heat exchangers |
| WO2006120026A2 (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-16 | Ashe Morris Ltd | Variable plate heat exchangers |
| WO2008076039A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Alfa Laval Corporate Ab | A sectioned flow device |
| WO2011051226A3 (en) * | 2009-10-27 | 2014-05-15 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Apparatus and method for cooling and liquefying a fluid |
| EP2561294A4 (en) * | 2010-03-31 | 2018-03-21 | Linde Aktiengesellschaft | Rebalancing a main heat exchanger in a process for liquefying a tube side stream |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP27769491A patent/JPH05118728A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003106714A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-09 | Asahi Breweries Ltd | 冷却システム並びにその制御装置及び制御方法 |
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| WO2006120026A2 (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-16 | Ashe Morris Ltd | Variable plate heat exchangers |
| WO2006120026A3 (en) * | 2005-05-13 | 2007-01-11 | Ashe Morris Ltd | Variable plate heat exchangers |
| WO2008076039A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Alfa Laval Corporate Ab | A sectioned flow device |
| US8567487B2 (en) | 2006-12-19 | 2013-10-29 | Alfa Laval Corporate Ab | Sectioned flow device |
| WO2011051226A3 (en) * | 2009-10-27 | 2014-05-15 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Apparatus and method for cooling and liquefying a fluid |
| US9046302B2 (en) | 2009-10-27 | 2015-06-02 | Shell Oil Company | Apparatus and method for cooling and liquefying a fluid |
| EP2561294A4 (en) * | 2010-03-31 | 2018-03-21 | Linde Aktiengesellschaft | Rebalancing a main heat exchanger in a process for liquefying a tube side stream |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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