JPH1114223A - タンクを備える冷却設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却装置７で冷却された低温ブライン１１を蓄
える低温タンク９からオーバーフローした低温ブライン
１１と、熱負荷２１から高温になって戻ってきた高温ブ
ライン１５を蓄える高温タンク１３からオーバーフロー
した高温ブライン１５とが混合されて受けられる中温タ
ンク１において、前記混合を、設備費用をあまりかけず
に十分に行えるようにする。 【解決手段】中温タンク１の上部に受け皿５３が設けら
れ、高温タンク１３からオーバーフローした高温ブライ
ンと、低温タンク９からオーバーフローした低温ブライ
ンがこの受け皿の上に受けられ、予めある程度混合され
た後に、受け皿に設けられた共通の落とし口から中温タ
ンク１の内部へ落とされ、混合が十分に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、小さな容量の冷
熱源で冷却が行えるように、冷却したブラインを蓄える
タンクを備える冷却設備の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷却設備が冷却の対象とする熱負荷は、
一般的には時間的な変動を伴う。冷却設備の冷却能力の
設定は、熱負荷が最大になった状態に対して行うが、熱
負荷が小さくなった場合には、そのような大きな冷却能
力は無駄を生じることとなる。そのような無駄をなくす
ために、熱負荷が小さくなっているときに冷却設備が冷
却を行なったブラインを蓄えるタンクを設け、熱負荷が
大きくなったときにはこのタンクから冷却された低温ブ
ラインを熱負荷へ送るようにすれば、冷熱源は小さな冷
却能力で済むこととなる。

【０００３】このような冷却設備においては、冷却され
た低温ブラインを蓄える低温タンクから分離して、熱負
荷から高温になって戻ってきた高温ブラインを蓄える高
温タンクをも備える（２タンク式）。また、たとえば冷
熱源へ送られるブラインの温度を調整するために中温タ
ンクを有し、低温タンクからオーバーフローした低温ブ
ラインと高温タンクからオーバーフローした高温ブライ
ンを混合して中温タンクに蓄える構成となっている（３
タンク式）。

【０００４】図７において３タンク式の冷却設備をさら
に詳しく説明する。中温タンク１に蓄えられる中温ブラ
イン３は、熱源側ブラインポンプ５へ取り込まれ、冷熱
源である冷却装置７で冷却され、低温タンク９に戻され
る。また、低温タンク９の低温ブライン１１と高温タン
ク１３の高温ブライン１５は、三方弁１７で所定の割合
に混合された後、負荷側ブラインポンプ１９で熱負荷の
熱交換器２１へ送られ、高温ブライン１５となって高温
タンク１３へ戻される。

【０００５】しかしながら、このような図７の冷却装置
によれば中温タンク１における低温ブライン１１と高温
ブライン１５の混合が悪く、しかもその場合に高温ブラ
イン１５の温度が特に高いような場合には次のような種
々の問題が生じる。すなわち、混合が十分に行われない
まま高い温度の高温ブライン１５が冷熱源である冷却装
置７で取り込まれると、冷却装置７を出た低温ブライン
１１の温度が高くなり、したがって低温タンク９の低温
ブライン１１の温度が上昇し、結果的に、熱負荷の熱交
換器２１へ送られるブラインの温度が十分に低くなく、
所定条件を満足できなくなってしまう。また、冷却装置
７へ取り込まれる中温ブライン３の温度が高いと、冷却
装置７がオーバーロードしてしまう場合がある。

【０００６】このような問題を防ぐために、中温タンク
１における低温ブライン１１と高温ブライン１５の混合
をよくし、冷却装置７へ取り込まれるブラインの温度の
不必要な上昇を防ぐため、以下のような方法がとられて
いる。まず、図８に示すように、冷却装置７へブライン
を取り込む冷却系管２３において、中温タンク１からの
中温ブライン３と低温タンク９からの低温ブライン１１
を取り込んで混合する三方弁２５を設け、冷却装置７へ
取り込まれるブラインの温度を温度センサ２７で検出
し、この検出した温度が所定温度以上であれば前記混合
される中温ブライン３と低温ブライン１１の流量の比を
変えて温度を低くする制御を行う。

【０００７】あるいは、図９に示すように中温タンク１
において、低温ブラインと高温ブラインをオーバーフロ
ーさせて混合させるのではなく、冷却装置７からの冷却
系管２３から分岐した枝管２９と、熱交換器２１からの
負荷系管３１から分岐した枝管３３とを合流させて中温
タンク１へ導くことで、合流地点の管の内部で混合を行
わせるものがある。また、図１０に示すように、中温タ
ンク１内の中温ブライン３を、撹拌装置３５を構成する
電動モーター３７により回転するスクリュー３９で回転
させ混合を十分に行わせるものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８の
従来技術では、熱源側ブラインポンプ５は、三方弁２５
で合流される２つの管の圧力損失をまかなうためにポン
プ動力が大きくなってしまい、設備費がかかる。

【０００９】また、図９の従来技術では、ブラインの混
合が管（枝管２９、３３の合流部分）の内部で行われ、
ブライン流量の変動に対応しにくいものであった。また
２つの枝管２９、３３を設け、各枝管２９、３３を互い
に合流させた配管が必要であり、配管設備費が増大して
しまう。

【００１０】また、図１０の従来技術では、撹拌装置３
５の運転動力が必要となり、運転費用が増大するのみな
らず、設備費用がかかってしまう。

【００１１】以上の従来技術の問題点は、３タンク式の
冷却設備を例に説明したが、同様の問題は２タンク式の
冷却設備、さらにはタンクを４以上備えた冷却設備にお
いても同様に存在する。

【００１２】例えば、図１１に示すように低温タンク９
と高温タンク１３とが設けられる２タンク式の冷却設備
において、高温タンク１３の高温ブライン１５を熱源側
ブラインポンプ５で取り込み、冷熱源である冷却装置７
で冷却して低温タンク９に戻す冷却系統と、この低温タ
ンク９の低温ブライン１１を負荷側ブラインポンプ１９
で熱負荷の熱交換器２１へ送り、高温となった高温ブラ
イン１５を高温タンク１３へ戻す負荷系統とを有する冷
却設備において、低温タンク９からの低温ブライン１１
がオーバーフローした場合に、この低温ブライン１１が
高温タンク１３へ流れ込み、熱交換器２１からの高温ブ
ライン１５と混合される場合においても、この混合がう
まく行われないと、前記図７〜１０で説明したのと同様
の問題が生じ得る。

【００１３】この発明は、以上の問題点を解決するため
になされたもので、ブラインポンプのポンプ動力に影響
を与えず、ブライン流量変動に影響されず、撹拌装置の
モータのような外部動力を必要とせずに、ブラインの混
合を十分に行えるタンクを備える冷却設備を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、冷却された低温ブラインを蓄
える低温タンクと、熱負荷から高温になって戻ってきた
高温ブラインを蓄える高温タンクと、低温タンクからオ
ーバーフローした低温ブラインと高温タンクからオーバ
ーフローした高温ブラインとが混合され中温ブラインと
して蓄えられうる中温タンクと、この中温タンクの中温
ブラインを取り込み冷熱源で冷却して低温タンクに戻す
冷却系統と、前記低温タンクの低温ブラインを熱負荷へ
送り高温タンクへ戻す負荷系統と、中温タンクの上部に
設けられオーバーフローした高温ブラインと低温ブライ
ンを受ける受け皿と、受け皿に形成され、受けた高温ブ
ラインと低温ブラインを混合した後に中温タンクの内部
へ落とす共通の落とし口とを有することを特徴とするタ
ンクを備える冷却設備である。

【００１５】請求項２の発明は、複数の負荷系統および
高温タンクを有し、これら複数の高温タンクからオーバ
ーフローした高温ブラインが受け皿に受けられ低温ブラ
インと混合された後に一つの低温タンクの内部へ落とさ
れる構成を有することを特徴とする請求項１記載のタン
クを備える冷却設備である。

【００１６】請求項３の発明は、冷却された低温ブライ
ンを蓄える低温タンクと、低温タンクからオーバーフロ
ーした低温ブラインと熱負荷から高温になって戻ってき
た高温ブラインを混合して蓄えうる高温タンクと、高温
タンクのブラインを熱源側ブラインポンプで取り込み冷
熱源で冷却して低温タンクに戻す冷却系統と、前記低温
タンクの低温ブラインを負荷側ブラインポンプで熱負荷
へ送り高温タンクへ戻す負荷系統と、高温タンクの上部
に設けられ前記オーバーフローした低温ブラインと熱負
荷からの高温ブラインを受ける受け皿と、受け皿に形成
され、受けた高温ブラインと低温ブラインを混合した後
に中温タンクの内部へ落とす共通の落とし口とを有し、
負荷側ブラインポンプの流量よりも熱源側ブラインポン
プの流量が大きく設定されていることを特徴とするタン
クを備える冷却設備である。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を、図１乃
至図３において説明する。なお、この明細書および図面
においては、同様の機能を有する部分については同一の
符号を付す。この実施形態は飲料水を冷却するための冷
却設備であり、図１に示すように、ブラインタンクは、
低温ブライン１１を蓄える低温タンク９と、高温ブライ
ン１５を蓄える高温タンク１３と、低温ブライン１１及
び高温ブライン１５を混合して中温ブライン３として蓄
える中温タンク１からなり、３タンク式の冷却設備とな
っている。なお、この明細書においてブラインとは、一
般的にその概念に含まれる塩化カルシウム、塩化ナトリ
ウム、エチレングリコール、などの他に水などの冷熱の
蓄熱に採用され得るすべての流体を含むものとする。

【００１８】中温タンク１の底部には冷却系管２３の一
端が接続され、この冷却系管２３の途中には熱源側ブラ
インポンプ５及び冷熱源である冷却装置７が設けられ、
端部は冷却タンク９の上部に接続される。また、低温タ
ンク９の底部には低温管４１が接続され、高温タンク１
３の底部には高温管４３が接続され、それぞれが三方弁
１７の各入口側に接続される。三方弁１７の出口側に一
端が接続された負荷系管３１の途中には負荷側ブライン
ポンプ１９および熱負荷である熱交換器２１が設けら
れ、端部は高温タンク１３の上部に接続される。

【００１９】図２に示すように、低温タンク９と中温タ
ンク１とを仕切る仕切壁４５、及び中温タンク１と高温
タンク１３を仕切る仕切壁４７のそれぞれの水平方向の
端部には切り欠き４９、５１が設けられ、これらの切り
欠き４９、５１から、オーバーフローしたブラインが中
温タンク１側へ落ち込む構成となっている。そして、図
２および図３に示すように、中温タンク１の上部には、
前記オーバーフローしたブラインを受ける受け皿５３が
設けられ、この受け皿５３の平面形状はコの字型となっ
ている。

【００２０】すなわち、コの字型の底部５５の上下位置
は、前記各４か所の切り欠き４９、５１よりも所定寸法
低い位置となっており、流入したブラインを所定量保持
できる形状となっている。コの字形状の内周側には、コ
の字形状の中仕切板７７が設けられ、前記ブラインを保
持する構造となっている。中仕切板７７の中央には１つ
の共通落とし口７９が切り欠きとして形成される。

【００２１】（作用）以下、この実施形態の作用につい
て説明する。図２に示すように、低温タンク９からオー
バーフローした低温ブライン１１Ａは、仕切壁４５の切
り欠き４９から中温タンク１側へ流入し、受け皿５３に
受けられる。同様に高温タンク１３からオーバーフロー
した高温ブライン１５Ａは、仕切壁４７の切り欠き５１
から中温タンク１側へ流入し、受け皿５３に受けられ
る。受けられた両ブライン１１Ａ、１５Ａは、受け皿５
３のコの字形状に沿って流れ、コの字形状の中央部分に
向かう。この流れているときに、低温ブライン１１Ａと
高温ブライン１５Ａは互いに混合する。混合したブライ
ン８１は、中央の共通落とし口７９から中温タンク１の
内部へ落ちる。

【００２２】また、図１において各部におけるブライン
の流量を（ ）内の数字で示して説明する。冷却系管２
３の流量を１００とすると、熱源側ブラインポンプ５の
流量及び低温タンク９へ戻される流量は共に１００であ
る。そして、負荷系統管３１へ取り込まれる流量を、低
温タンク９からの流量を６０とし、高温タンクからの流
量を１０とすると、負荷側ブラインポンプの流量は７０
となり、高温タンクの上部へ戻される流量も７０とな
る。したがって、高温タンク１３からオーバーフローす
る流量は７０から１０を減じた６０である。また、低温
タンク９からオーバーフローする流量は１００から６０
を減じた４０である。

【００２３】（効果）以下、この実施形態の効果を従来
技術と比較して説明する。 (1) 図７の従来技術では、オーバーフローした低温ブラ
イン１１とオーバーフローした高温ブライン１５とは予
め混合することなく別々に中温タンク１へ落ちる。した
がって、落ちた場所で生じるブラインの乱流も別々に生
じてしまう可能性があり、このため両ブラインの混合が
効率よく行われにくい。この実施形態では、低温ブライ
ン１１Ａと高温ブライン１５Ａの混合が仮に不十分であ
っても、両ブライン１１Ａ、１５Ａは受け皿５３におい
て予めある程度混合した状態で中温タンク１へ落ちるの
で、落ちた場所で生じる乱流により、さらに十分な混合
が行われる。

【００２４】(2) 図８の従来技術では、オーバーフロー
した低温ブライン１１と高温ブライン１５の混合がうま
くいかずに高温ブラインの割合が多く、したがって冷却
系管２３に取り込まれたブラインの温度が高すぎる場合
には、三方弁２５の働きにより低温ブラインの割合を高
くする制御が行われ、冷却装置７のオーバーロードなど
を防止できる反面、三方弁２５に接続される２つの管に
おける圧力損失をまかなうため熱源側ブラインポンプ５
の動力が大きくなってしまうという問題があるが、この
実施形態においてはそのような三方弁２５を用いないの
で、熱源側ブラインポンプ５の動力が大きくなることは
ない。

【００２５】(3) 図９の従来技術では、低温ブラインが
流れる枝管２９と高温ブラインが流れる枝管３３を合流
させ、狭い管の中で両ブラインの混合を行い混合を促進
させることができる反面、これら枝管２９、３３などの
断面積は狭いのでブライン流量の変動に対応しにくいと
いう問題があるが、前記実施形態では、そのような枝管
における混合を行うものではなく、ブライン流量の変動
にも十分対応が可能である。

【００２６】(4) 図１０の従来例では、中温タンク１に
おいてブラインを撹拌するための撹拌装置３５が必要で
あり、撹拌装置３５の運転動力が必要であるが、以上の
実施形態においてはそのような撹拌装置などの外部動力
を必要とせず、オーバーフローしたブラインの自然な流
れを利用して混合を行うので、外部動力を必要としな
い。

【００２７】(5) この実施形態は飲料水を冷却するため
の冷却設備であり、負荷系統から戻る高温ブライン１５
は温度が高く、この高温ブライン１５に低温ブライン１
１を混合して十分に温度の低い中温ブライン３にしなけ
れば冷却装置７を十分に保護することができないので、
本来ならば、両ブライン１１、１５の混合が十分に行わ
れにくい場合には、時間をかけて自然に混合が進むのを
待つために中温タンク１の容量をさらに大きなものとす
る必要があった。

【００２８】しかし、以上の実施形態によれば、両ブラ
イン１１、１５の混合が十分に行われるので、中温タン
ク１の容量を余り大きくする必要がなく、ひいてはブラ
インタンク全体を小型にでき、冷却設備のコストダウン
を図ることが可能である。

【００２９】（他の実施形態）以上の実施形態では３タ
ンク式の冷却設備を例に説明したが、他の実施形態では
２タンク式の冷却設備に対しても本発明の実施は可能で
ある。すなわち図４に示すように、この実施形態におい
ては低温ブライン１１を蓄える低温タンク９と高温ブラ
イン１５を蓄える高温タンク１３との２つのタンクが備
えられる。

【００３０】高温タンク１３の高温ブライン１５は底部
の冷却系管２３を通って熱源側ブラインポンプ５によっ
て冷熱源である冷却装置７へ取り込まれ、冷却され冷却
ブラインとなって低温タンク９の上部に戻される。低温
タンク９の低温ブライン１１は、底部の負荷系管３１を
通って負荷側ブラインポンプ１９により熱負荷の熱交換
器２１へ送られ、高温の高温ブライン１５となって高温
タンク１３の上部へ戻される。

【００３１】高温タンク１３の上部には、前記実施形態
の図３とほぼ同様の受け皿５３が設けられる。負荷系管
３１の出口端部は、たとえば受け皿５３のコの字形状の
端部に接続される。この実施形態においても、前記実施
形態と同様に、低温ブライン１１と高温ブライン１５は
受け皿５３に受けられ、予め混合された後に共通落とし
口７９（図２参照）から高温タンク１３の内部へ落とさ
れる。したがって、前記実施形態と同様に両ブライン１
１、１５の混合が十分に行われる。

【００３２】また、冷却系管２３の流量を１００とする
と、熱源側ブラインポンプ５の流量も１００となる。こ
れに対し負荷系管３１の流量は１００よりも小さくなけ
れば、低温タンク９から高温タンク１３へオーバーフロ
ーすることがない。したがって仮に負荷系管３１の流量
を６０とすると負荷側ブラインポンプ１９の流量も６０
となり、高温タンク１３へ戻される流量も高温ブライン
の流量も６０となる。また、低温タンク９からオーバー
フローする流量は１００から６０を減じた４０となる。

【００３３】以上の実施形態においては３タンク式の冷
却設備において負荷系統は１つであり、したがって高温
タンク１３も１つであるが、他の実施形態においては図
５及び図６に示すように、複数の負荷系統及び複数の高
温タンク１３を有する冷却設備に対しても本発明を実施
することが可能である。すなわち、図６に示すように、
中温タンク１の仕切壁４７に隣接される高温タンク１３
は２つに分けられており、それぞれ仕切壁４７の端部に
形成される切り欠き５１からオーバーフローした高温ブ
ライン１５Ａが中温タンク１側へ流れ込む。

【００３４】同様に、中温タンク１の他の仕切壁４５に
隣接される低温タンク９からオーバーフローした低温ブ
ライン１１Ａが、仕切壁４５の端部に形成される切り欠
き４９から、中温タンク１側へ流れ込む。

【００３５】中温タンク１の上部には前記切り欠き４
９、５１に対応した両端に、それぞれ受け皿５３が設け
られている。各受け皿５３は四角形の平面形状を有し、
三方に切り欠き４９、５１、７９を有する。対向する切
り欠き４９、５１が、それぞれ高温ブライン１５Ａ、低
温ブライン１１Ａが流れ込むためのものであり、他の１
つの切り欠きが、混合したブライン８１を中温タンク１
の内部へ落とす共通の落とし口７９となっている。各受
け皿５５は高温タンク１３からオーバーフローした高温
ブライン１５Ａと低温タンク９からオーバーフローした
低温ブライン１１Ａを受け、両ブライン１１Ａ、１５Ａ
を混合する。

【００３６】混合されたブライン８１は共通落とし口７
９から中温タンク１の内部へ落とされるが、この落とさ
れて生じる中温タンク内部の乱流は、あらかじめ両ブラ
インが混合された状態で生じるので、さらに十分な混合
が行われる。このようにして、複数の高温タンク１３を
有する冷却設備においても、前記実施例と同等の効果を
得ることが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２また
は３の発明によれば、受け皿に受けられた高温ブライン
と低温ブラインとは受け皿の上で十分に混合された後
に、落とし口から中温タンクの内部へ落とされるので、
図７の従来例のように高温ブラインと低温ブラインとが
別々に直接中温タンクへ落とされる場合に比べ十分な混
合が行われる。

【００３８】また、図８の従来例に比べ、ブラインポン
プの動力を大きくする必要もない。さらに、図９の従来
例に比べ、ブライン流量の変動に対応しにくいというこ
ともない。また、図１０の従来例に比べ、外部動力を必
要とすることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る冷却設備の全体概略
回路図。

【図２】図１のブラインタンクの上部を示す拡大斜視
図。

【図３】図２の中温タンクの上部に設けられる受け皿を
構成する部分の拡大斜視図。

【図４】本発明の他の実施形態を示す冷却設備の全体概
略回路図。

【図５】本発明のさらに他の実施形態を示す全体概略回
路図。

【図６】図５のブラインタンクの上部を示す拡大斜視
図。

【図７】従来例の冷却設備の全体概略回路図。

【図８】さらに他の従来例の冷却設備を示す全体概略回
路図。

【図９】さらに他の従来例の冷却設備を示す全体概略回
路図。

【図１０】さらに他の従来例の冷却設備を示す全体概略
回路図。

【図１１】さらに他の従来例の冷却設備を示す全体概略
回路図。

【符号の説明】

１ 中温タンク ５ 熱源側ブラインポンプ ７ 冷却装置（冷熱源） ９ 低温タンク １３ 高温タンク １７、２５ 三方弁 １９ 負荷側ブラインポンプ ２１ 熱交換器（熱負荷） ２３ 冷却系管 ３１ 負荷系管 ５３ 受け皿 ４５、４７ 仕切壁 ４９、５１ 切り欠き ７７ 中仕切板 ７９ 共通落とし口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却された低温ブラインを蓄える低温タン
   クと、熱負荷から高温になって戻ってきた高温ブライン
   を蓄える高温タンクと、低温タンクからオーバーフロー
   した低温ブラインと高温タンクからオーバーフローした
   高温ブラインとが混合され中温ブラインとして蓄えられ
   うる中温タンクと、この中温タンクの中温ブラインを取
   り込み冷熱源で冷却して低温タンクに戻す冷却系統と、
   前記低温タンクの低温ブラインを熱負荷へ送り高温タン
   クへ戻す負荷系統と、中温タンクの上部に設けられオー
   バーフローした高温ブラインと低温ブラインを受ける受
   け皿と、受け皿に形成され、受けた高温ブラインと低温
   ブラインを混合した後に中温タンクの内部へ落とす共通
   の落とし口とを有することを特徴とするタンクを備える
   冷却設備。
2. 【請求項２】複数の負荷系統および高温タンクを有し、
   これら複数の高温タンクからオーバーフローした高温ブ
   ラインが受け皿に受けられ低温ブラインと混合された後
   に一つの低温タンクの内部へ落とされる構成を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載のタンクを備える冷却設
   備。
3. 【請求項３】冷却された低温ブラインを蓄える低温タン
   クと、低温タンクからオーバーフローした低温ブライン
   と熱負荷から高温になって戻ってきた高温ブラインを混
   合して蓄えうる高温タンクと、高温タンクのブラインを
   熱源側ブラインポンプで取り込み冷熱源で冷却して低温
   タンクに戻す冷却系統と、前記低温タンクの低温ブライ
   ンを負荷側ブラインポンプで熱負荷へ送り高温タンクへ
   戻す負荷系統と、高温タンクの上部に設けられ前記オー
   バーフローした低温ブラインと熱負荷からの高温ブライ
   ンを受ける受け皿と、受け皿に形成され、受けた高温ブ
   ラインと低温ブラインを混合した後に中温タンクの内部
   へ落とす共通の落とし口とを有し、負荷側ブラインポン
   プの流量よりも熱源側ブラインポンプの流量が大きく設
   定されていることを特徴とするタンクを備える冷却設
   備。