JP2017016574A

JP2017016574A - タンク調温システム

Info

Publication number: JP2017016574A
Application number: JP2015135500A
Authority: JP
Inventors: 和也町田; Kazuya Machida
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】熱冷媒に応じた特殊な対策を不要にし、容易で効率的に熱交換を行うことを可能にしたタンク調温システムを提供する。【解決手段】タンク１の温度を調節するためのシステムＡであって、循環ポンプ１１の駆動によって熱交換流路３に熱冷媒１５を給送し、熱交換流路３から循環ポンプ１１に戻すように設けられた循環ライン１２と、循環ライン１２に設けられ、熱冷媒１５を加熱する加熱器１３とを備える。さらに、循環ライン１２に分岐接続された引抜き側バイパスライン１６と、引抜き側バイパスライン１６が接続され、熱冷媒１５を一時的に貯留する熱冷媒貯留槽１７と、熱冷媒貯留槽１７から引抜き側バイパスライン１６の分岐接続部よりも熱冷媒１５の循環流通方向Ｔ下流側の循環ライン１２に分岐接続された戻し側バイパスライン１８と、熱冷媒貯留槽１７に貯留した熱冷媒１５を冷却するための冷却器１９とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、タンク調温システムに関する。

従来、タンクの温度を調節するシステム（タンク調温システム／熱冷媒システム）として、タンク１の外周部にジャケット２を設けて２重構造で構成し、タンクジャケット２（熱交換流路３）に温度が異なる複数の熱冷媒４、５、６、７を流通させることによってタンク１、タンク１内の液体等の内容物８を加熱／冷却、保温するものが多用されている（例えば、特許文献１／図２参照）。

一方、このタンク調温システムにおいては、例えば図２に示すように、タンクジャケット２に複数の熱冷媒配管を接続するため、熱冷媒４〜７の切替バルブが多くなり、誤操作による漏えいや他の熱媒とのコンタミが発生することもあり得る。

さらに、昇温／冷却を切替える際には、その都度、熱冷媒を抜いてジャケット内を空にする必要があるため、切替えに多くの時間を要する。また、これに加え、０℃以下の冷却を行う際には、熱冷媒（不凍液）を使用した後で通水によるジャケット内洗浄が必要になるため、温度保持が必要なタンクの内容液を保持したままで昇温／冷却を切替えることが必要になり、その作業に大きな制約が生じ、多大な手間と労力を要することになる。

これに対し、タンクのジャケットに１種類の熱冷媒（ブライン）を循環して流通させ、この単一の熱冷媒を加熱／冷却することで温調を行うシステム、いわゆる単一タンク調温システムが提案、実用化されている。

具体的に、この単一タンク調温システムでは、例えば図３に示すように、熱冷媒１０を循環ポンプ１１でタンクジャケット２（熱交換流路３）に給送し、タンクジャケット２から循環ポンプ１１に戻して循環させる。また、このとき、循環ライン１２に加熱器１３と冷却器１４を設け、循環ライン１２を循環流通する熱冷媒１０を加熱器１３と冷却器１４で適宜加熱、冷却し、所定の高温、低温に調節した熱冷媒１０をタンクジャケット２に送ることでタンク１内の内容物８を高温、低温に自在に調温できるように構成されている。

特開２００６−２７２２９１号公報

一方、上記従来の単一タンク調温システムにおいては、一般に、１）冷凍機などで一般的に使用する冷媒（冷ブライン）、２）シリコン系熱冷媒、３）油系熱冷媒をブラインとして使用しているが、１）冷凍機などで一般的に使用する冷媒は沸点が低いため、膨張槽（図３中の符号２０）等を通じて循環系を窒素で加圧して沸点を上げる必要があり、２）シリコン系熱冷媒は非水溶性であるため、水分の混入を防止する必要があり、３）油系熱冷媒は危険物となるため、防爆対策が必要になる。

上記事情に鑑み、本発明は、熱冷媒に応じた特殊な対策を不要にし、容易で効率的に熱交換を行うことを可能にしたタンク調温システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のタンク調温システムは、タンクに設けた熱交換流路に温度を調節した熱冷媒を流通させてタンクの温度を調節するためのシステムであって、循環ポンプの駆動によって前記熱交換流路に熱冷媒を給送し、前記熱交換流路から前記循環ポンプに戻すように前記熱交換流路に接続して設けられた循環ラインと、前記循環ラインに設けられ、前記熱冷媒を加熱する加熱器とを備えるとともに、前記循環ラインに分岐接続された引抜き側バイパスラインと、前記引抜き側バイパスラインが接続され、前記熱冷媒を一時的に貯留する熱冷媒貯留槽と、前記熱冷媒貯留槽から前記引抜き側バイパスラインの分岐接続部よりも前記熱冷媒の循環流通方向下流側の前記循環ラインに分岐接続された戻し側バイパスラインと、前記熱冷媒貯留槽に貯留した前記熱冷媒を冷却するための冷却器とを備えて構成されていることを特徴とする。

本発明のタンク調温システムにおいては、従来と同様に、加熱器で加熱しながら循環ラインで熱冷媒を循環させることによって、タンクを高温にする（タンク内の内容物を高温で保持する）ことができる。

一方、冷却器によって冷却した熱冷媒貯留槽の熱冷媒を戻し側バイパスラインから循環ラインに供給し、熱交換流路で熱交換した後に引抜き側バイパスラインから引き抜いて熱冷媒貯留槽に戻して冷却するように循環させることによって、タンクを低温にする（タンク内の内容物を冷却して低温で保持する）ことができる。

すなわち、タンクの加熱時には従来と同様に加熱器を用いるが、冷却時には、循環ラインで熱交換器（冷却器）を介さず、別系統の熱冷媒貯留槽で冷却した熱冷媒（例えば−１５℃程度の冷ブライン）を直接循環ラインに給送、混合する。
これにより、熱効率が向上するだけでなく、熱交換器（冷却器）を介することにより必要となる温度差が不要になるため、タンクの熱交換流路に冷却器の出口温度とほぼ同じ低温の熱冷媒（例えば−１５℃程度の冷ブライン）を供給することが可能になる。

また、このとき、松村石油株式会社製バーレルブラインＥ等の沸点が高い熱冷媒を用いれば、沸騰のおそれがなく、従来のように循環ライン内を窒素などで加圧する必要がなく、膨張槽や窒素供給源などの加圧設備を不要にすることができる。

さらに、このように構成したタンク調温システムでは、松村石油株式会社製バーレルブラインＥ等の水溶性の熱冷媒を用いれば、結露水、ジャケットメンテナンスや洗浄時に使用する蒸気のドレンなどが熱冷媒に混入してもその影響を小さくすることができる。

また、松村石油株式会社製バーレルブラインＥ等の非危険物として取り扱える熱冷媒を用いれば、防爆対応も不要にすることができる。

よって、本発明のタンク調温システムによれば、熱冷媒に応じた特殊な対策を不要にし、容易で効率的に熱交換を行ってタンクの調温を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態に係るタンク調温システムを示す図である。従来のタンク調温システムを示す図である。従来のタンク調温システムを示す図である。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るタンク調温システムについて説明する。

図１に示すように、本実施形態のタンク調温システムＡは、例えば液体などの内容物８を貯留し、反応槽や晶析槽などとして用いられるタンク１と、タンク１の外周部に設けて２重構造部を構成し、タンク１やタンク１内の内容物８を調温するための熱冷媒（ブライン）１５が流通する熱交換流路３を形成するジャケット２と、循環ポンプ１１の駆動によってジャケット２の熱交換流路３に熱冷媒１５を供給し、熱交換流路３から熱冷媒１５を循環ポンプ１１に返送して循環させる循環ライン１２と、循環ライン１２に設けられた加熱器（熱交換器）１３とを備えて構成されている。

加熱器１３は、例えば、ボイラなどで生成した蒸気が供給され、循環ライン１２を循環する熱冷媒１５を蒸気で所定の温度に加熱するように構成されている。

また、ジャケット２の熱交換流路３には、メンテナンス用の蒸気を供給する配管、熱交換流路３から熱冷媒１５や廃水（ドレン）を回収するための配管が接続されている。

さらに、本実施形態のタンク調温システムＡでは、循環ライン１２に分岐接続された引抜き側バイパスライン１６と、引抜き側バイパスライン１６が接続され、熱冷媒１５を一時的に貯留する熱冷媒貯留槽１７と、熱冷媒貯留槽１７から引抜き側バイパスライン１６の分岐接続部よりも熱冷媒１５の循環流通方向Ｔ下流側の循環ライン１２に分岐接続された戻し側バイパスライン１８と、熱冷媒貯留槽１７に貯留した熱冷媒１５を冷却するための冷凍機などの冷却器１９とを備えて構成されている。

すなわち、本実施形態のタンク調温システムＡは、従来のように循環ライン１２に冷却器１４を設けずに構成されている。

そして、上記構成からなる本実施形態のタンク調温システムＡでは、従来と同様に、加熱器１３で加熱しながら循環ライン１２で熱冷媒１５を循環させることによって、タンク１を加熱して高温にする（タンク１内の内容物を高温で保持する）ことができる。

また、冷却器１９によって冷却した熱冷媒貯留槽１７の熱冷媒１５を戻し側バイパスライン１８から循環ライン１２に供給し、熱交換流路３で熱交換した後に引抜き側バイパスライン１６から引き抜いて熱冷媒貯留槽１７に戻して冷却するように循環させる。これにより、タンク１を低温にする（タンク１内の内容物８を冷却して低温で保持する）ことができる。

すなわち、タンク１の加熱時には従来と同様に加熱器１３を用いるが、冷却時には、循環ライン１２で熱交換器（冷却器１４）を介さず、別系統の熱冷媒貯留槽１７で冷却した例えば−１５℃程度の熱冷媒（冷ブライン）１５を直接循環ライン１２に給送、混合する。これにより、熱効率が向上するだけでなく、熱交換器（冷却器１４）を介することにより必要となる温度差が不要になるため、タンク１の熱交換流路３に冷却器１９の出口温度とほぼ同じ−１５℃程度の低温の熱冷媒（冷ブライン）１５を供給することが可能になる。

また、このとき、一般の冷凍機などで使用されているエチレングリコール系ブライン、例えば松村石油株式会社製バーレルブラインＥ等の沸点が高い熱冷媒１５を用いれば、沸騰のおそれがない。このため、従来のように循環ライン１２内を窒素などで加圧する必要がなく、膨張槽２０や窒素供給源などの加圧設備を不要にすることができる。

さらに、松村石油株式会社製バーレルブラインＥ等の水溶性の熱冷媒１５を用いれば、結露水、ジャケットメンテナンスや洗浄時に使用する蒸気のドレンなどが熱冷媒１５に混入してもその影響を小さくすることができる。

また、松村石油株式会社製バーレルブラインＥ等の非危険物として取り扱える熱冷媒１５を用いれば、防爆対応も不要にすることができる。

よって、本実施形態のタンク調温システムＡによれば、熱冷媒１５に応じた特殊な対策を不要にし、容易で効率的に熱交換を行ってタンク１の調温を行うことが可能になる。

さらに、従来の単一タンク調温システムは密閉系で熱冷媒１５を循環させる必要があるが、本実施形態のタンク調温システムＡにおいては、熱冷媒１５の沸騰のおそれがないため、開放系の循環系として使用できる。そして、熱冷媒貯留槽１７を備えることにより、温度が高い熱冷媒１５が返送されてきても、熱冷媒貯留槽１７内に貯留された熱冷媒１５によって低温化させることができる。これにより、冷ブライン系の急激な温度上昇を防止でき、冷却器（冷凍機）１９の熱ショックを防止できる。

また、従来のシステムにある膨張槽２０、循環ライン１２中の冷却器１４を無くすことが可能になる。さらに、沸騰のおそれがないため、加熱器１３を第１種圧力容器の対象から外すことができる。これにより、システム全体のコスト削減を図ることが可能になる。
なお、第１種圧力容器は労働基準監督署による年次点検が必要となるが、これが不要となることでユーザーの負担の軽減を図ることも可能になる。

以上、本発明に係る本実施形態のタンク調温システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１タンク
２ジャケット
３熱交換流路
４熱冷媒
５熱冷媒
６熱冷媒
７熱冷媒
８内容物
１０熱冷媒
１１循環ポンプ
１２循環ライン
１３加熱器
１４冷却器
１５熱冷媒
１６引抜き側バイパスライン
１７熱冷媒貯留槽
１８戻し側バイパスライン
１９冷却器
２０膨張槽
Ａタンク調温システム

Claims

タンクに設けた熱交換流路に温度を調節した熱冷媒を流通させてタンクの温度を調節するためのシステムであって、
循環ポンプの駆動によって前記熱交換流路に熱冷媒を給送し、前記熱交換流路から前記循環ポンプに戻すように前記熱交換流路に接続して設けられた循環ラインと、
前記循環ラインに設けられ、前記熱冷媒を加熱する加熱器とを備えるとともに、
前記循環ラインに分岐接続された引抜き側バイパスラインと、
前記引抜き側バイパスラインが接続され、前記熱冷媒を一時的に貯留する熱冷媒貯留槽と、
前記熱冷媒貯留槽から前記引抜き側バイパスラインの分岐接続部よりも前記熱冷媒の循環流通方向下流側の前記循環ラインに分岐接続された戻し側バイパスラインと、
前記熱冷媒貯留槽に貯留した前記熱冷媒を冷却するための冷却器とを備えて構成されていることを特徴とするタンク調温システム。