JPH1114222A - 蓄熱式ブラインタンクを有する冷却設備 - Google Patents

蓄熱式ブラインタンクを有する冷却設備

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JPH1114222A
JPH1114222A JP17755597A JP17755597A JPH1114222A JP H1114222 A JPH1114222 A JP H1114222A JP 17755597 A JP17755597 A JP 17755597A JP 17755597 A JP17755597 A JP 17755597A JP H1114222 A JPH1114222 A JP H1114222A
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low
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tank
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Masahiro Nishihara
正博 西原
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/28—Quick cooling

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラインを蓄える低温タンク1と高温タンク3
を有する二槽式の蓄熱式の冷却設備において、冷凍機2
5からの低温ブラインの温度が十分には低くない現象が
生じた場合であっても、熱負荷7における十分に急速な
冷却を可能にする。 【解決手段】冷凍機25からの低温ブラインは低温タン
ク1に蓄えられた後に熱負荷7へ送られ、高温になって
戻ってきた高温ブラインは高温タンク3に蓄えられた後
に取込管27を介して冷凍機25に取り込まれ、再び低
温ブラインとなって戻し管31を介して低温タンク1へ
戻される。その時、戻し管31を通る低温ブラインの温
度が温度センサ33で検出され、所定温度以上の場合に
は制御手段35により三方弁37が制御され、低温ブラ
インの一部が取込管27の途中へバイパスされる。これ
により、高温タンクからの高温ブラインへ低温ブライン
がミックスされ、冷凍機からの低温ブラインの温度を十
分に低いものにできる。

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、冷凍機で冷却し
たブライン(冷媒)を一時的に蓄えるタンクを備えた冷
却設備の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、冷凍機などの冷熱源を用いて、
熱負荷である冷却対象物を所定時間内に所定温度まで冷
却するためには、この冷却に必要な全熱容量をその所定
時間で除し、その結果の単位時間当たりの熱容量を発生
し得る冷凍機の能力を定めていた。
【0003】しかし、そのような能力を備えた冷凍機
は、しばしば能力が大き過ぎるということがあった。す
なわち、例えば熱負荷が、バッチ式反応缶の冷却による
ものである場合のように、高温の冷却対象物を所定数量
まとめて反応缶へ送り込み、所定時間内に所定温度まで
冷却し、冷却が終わったらその所定温度を保持するとい
う場合には、その保持のためには冷凍機の能力は大き過
ぎ、設備コスト上の不経済が生じることになってしま
う。
【0004】そこで、従来は冷熱を蓄えるためのタンク
を有する冷却設備が提案されている。この冷却設備は、
例えば、冷凍機で冷却したブライン(冷媒)を低温ブラ
インとして低温タンクに蓄え、この低温タンクから必要
な量の低温ブラインを熱負荷へ送る。熱負荷から高温に
なって戻ってきた高温ブラインは、高温タンクに蓄えら
れ、その後に冷凍機へ送られて冷却される。冷凍機で冷
却された低温ブラインは再び低温タンクへ蓄えられる。
【0005】このようにすれば、バッチ式反応缶のよう
な所定温度へ冷却した後に、その所定温度を維持する際
には、ブラインを冷却して低温タンクへ予め蓄えておく
ことができるので、冷却対象物を所定温度まで急速に冷
却する際には、この低温タンク内の低温ブラインを用い
て冷却すればよいため、冷凍機の能力は小さなもので済
むこととなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱負荷
から戻ってくる高温ブラインの温度や冷凍機から戻され
る低温ブラインの温度は必ずしも一定ではなく、変動す
る可能性がある。すなわち、前記例をとれば、バッチ式
反応缶へ送られる冷却対象物の数量が変動したり、冷凍
機の能力が何らかの原因で一定しない場合があるためで
ある。
【0007】このような場合には、冷凍機から戻された
低温ブラインは十分に低い温度とはなっていないことが
あり、このようなブラインが低温タンクへ戻されると、
低温タンクに蓄えられている低温ブライン全体の温度が
十分に低いものではなくなってしまう。その場合には、
低温タンクにはそれまで十分に低い温度の低温ブライン
が蓄えられていたにもかかわらず、熱負荷であるバッチ
式反応缶へ送られる低温ブラインが十分に低い温度では
ないことになり、冷却対象物を所定時間内に所定温度ま
で急速に冷却することが不可能となってしまう。
【0008】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、熱負荷から戻ってくる高温ブライン
の温度や冷凍機から戻される低温ブラインの温度が必ず
しも一定ではなく変動することがあっても、低温タンク
から熱負荷へ送られる低温ブラインの温度を十分に低く
でき、熱負荷において十分に急速な冷却が可能となる蓄
熱式ブラインタンクを有する冷却設備を提供することを
目的とする。
【0009】
【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、低温タンクから熱負荷へ送られ高温
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、高温タンクの高温ブラインを取込管を介して取り込
み冷却する冷熱源と、冷熱源で冷却された低温ブライン
を低温タンクへ戻す戻し管と、戻し管に設けられ低温ブ
ラインの一部を高温タンク側へバイパスさせる三方弁
と、戻し管を通る低温ブラインの温度を検出する温度セ
ンサと、前記検出した温度が所定温度以上の場合には前
記三方弁を制御して前記バイパスを行わせる制御手段と
を有することを特徴とする蓄熱式ブラインタンクを有す
る冷却設備である。
【0010】請求項2の発明は、前記高温タンク側と
は、取込管の途中であることを特徴とする請求項1記載
の蓄熱式ブラインタンクを有する冷却設備である。
【0011】
【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。図1に示すように、この実施形
態は、ブラインを蓄えるタンクは、低温タンク1と高温
タンク3の二槽式である。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。
【0012】低温タンク1の底部には、低温ブライン5
を熱負荷であるバッチ式反応缶7へ送るための往管9が
接続されている。この往管9の途中には、低温ブライン
5を送るためのポンプ11、及び三方弁13が設けられ
ている。この三方弁13は、低温ブライン5の一部をバ
イパスさせて低温タンク1へ還流するための還流管15
へ接続している。そして、反応缶7には温度センサ17
が取り付けられ、この温度センサ17で検出された温度
をもとに制御手段(TIC)19を介して前記三方弁1
3が制御される。
【0013】反応缶7の高温ブラインの出口には復管2
1が接続され、この復管は高温タンク3へ接続されてい
る。高温タンク3の底部には、高温ブライン23を冷熱
源である冷凍機25へ取り込むための取り込み管27が
接続されており、この取込管27にはポンプ29が設け
られている。
【0014】また、冷凍機25の低温ブライン出口には
戻し管31が接続され、この戻し管は低温タンク1へ接
続されており、戻し管31の途中には、戻し管31を通
る低温ブラインの温度を検出する温度センサ33が設け
られている。この温度センサ33に接続して制御手段
(TIC)35が接続され、検出した温度が所定温度以
上の場合には三方弁37を制御して、低温ブラインの一
部のバイパスを行わせる。
【0015】この三方弁37は戻し管31の途中に設け
られ、戻し管31を通る低温ブラインの一部をバイパス
管39を通して取り込み管27の途中へバイパスさせる
構成となっている。なお、バッチ式反応缶7へ送られて
くる1バッチ分の冷却対象物の冷やし込みが急速に行え
るのに十分な低温ブライン量が確保できるように、低温
タンク1及び高温タンク3の容量を設定する。
【0016】以下、この実施形態の動作について説明す
る。冷凍機25で冷却された低温ブラインは、戻し管3
1を通って低温タンク1に蓄えられる。低温タンク1の
低温ブライン5は、ポンプ11により往管9を通ってバ
ッチ式反応缶7である熱負荷へ送られる。バッチ式反応
缶7の内部の温度は温度センサ17で検出され、検出さ
れた温度が余り高くない場合、すなわち所定温度以下で
ある場合には送られる低温ブライン5の量を少なくする
ため、制御手段19が働いて三方弁13が低温ブライン
の一部を還流管15を介して低温タンク1へ還流させ
る。
【0017】反応缶7には1バッチ分の冷却対象物が送
られきているので、反応缶7の温度は高温になっており
(図3参照)、送られてきた低温ブラインによって冷
却される。反応缶7で冷却を行い高温となった高温ブラ
インは復管21から高温タンク3へ戻される。
【0018】高温タンク3に溜まった高温ブライン23
はポンプ29によって取込管27から冷凍機25へ取り
込まれる。冷凍機25で冷却されたブラインは、低温ブ
ラインとなって戻し管31を通り、低温タンク1へ戻さ
れるが、その低温ブラインの温度は温度センサ33によ
り検出され、所定温度以上の場合には十分な冷却が行わ
れていないと判断され、制御装置35により三方弁37
が制御されて、この低温ブラインの一部がバイパス管3
9を通ってバイパスされ、取込管27の途中へ送られ
る。
【0019】取込管27においては、それまでは高温ブ
ラインのみが冷凍機25へ取り込まれていたが、このバ
イパスにより高温ブラインと低温ブラインとがミックス
された状態で取り込まれることになり、それまでより温
度の低いブラインが取り込まれ、冷凍機25で冷却され
る。したがって、冷凍機25を出る低温ブラインの温度
は直ちに低くなり、十分に低くなった低温ブラインが低
温タンク1へ戻されることとなる。
【0020】このため、低温タンク1へ十分には温度の
低くない低温ブラインが戻されてしまうということがな
くなる。したがって、低温タンク1に蓄えられた低温ブ
ライン5の温度を十分に低い状態に維持できる。
【0021】この十分に温度の低い低温ブライン5を用
いることで、熱負荷であるバッチ式反応缶7での冷却対
象物を冷やし込み、十分に急速な冷却を行うことが可能
となる。
【0022】この急速な冷却は、それまで低温タンク1
に蓄えられていた低温ブライン5(図1のタンク1、3
を参照)を用いて行われ、バッチ式反応缶7における1
バッチ分の冷却対象物の冷やし込みが終了した時点(図
3参照)で、低温タンク1の大部分の低温ブラインが
消費され、高温ブラインとなって高温タンク3へ蓄えら
れる(図2(A)参照)。
【0023】この冷やし込みによって得られた冷却対象
物の低温状態を、その後に所定時間の間維持する(図3
参照)。この低温を保持している間、冷凍機25は働
き続け、高温タンク3からの高温ブライン23を冷却し
低温ブラインとして低温タンク1へ戻す。したがって低
温を保持する時間が終了した状態で、再び低温タンク1
の低温ブラインは一杯になる(図2(B))。
【0024】その後、1バッチ分の冷却対象物は反応缶
7から送り出され、他の1バッチ分の冷却対象物が反応
缶7へ送られてくるので、反応缶7の温度は急速に高温
になり(図3参照)、再び反応缶7へ低温ブラインが
送られ冷やし込みが開始される。
【0025】(他の実施形態)以上の実施形態において
バイパス管39がバイパスする高温タンク3側とは、具
体的には取込管27の途中であるが、他の実施形態にお
いては復管21あるいは直接に高温タンク3とすること
も可能であり、この場合には、高温ブラインにミックス
される低温ブラインの割合が小さくなるので、冷凍機2
5から出る低温ブラインの温度を十分に低くするための
時間が長くなってしまうものの、従来のように冷凍機2
5からの低温ブラインをすべて低温タンク1へ戻してし
まう場合に比べれば、バッチ式反応缶7における十分に
急速な冷却を可能にする。
【0026】また、以上の実施形態においては熱負荷は
バッチ式反応缶の冷却に関するものであったが、他の実
施形態では他の熱負荷は例えば真空排気設備用コールド
トラップにおける冷却に関するものであっても良く、変
動する熱負荷であればこの発明が有効である。
【0027】換言すれば、以上の実施形態においては熱
負荷がバッチ式反応缶7の冷却に関するものであるた
め、急速な冷却と、その後の低温保持の動作が必要であ
ると説明したが、他の実施形態においては必ずしもバッ
チ式反応缶である必要はなく、熱負荷が通常の冷凍庫に
関するものであっても、出入りする冷却対象物(たとえ
ば食品等)によって急速な冷却と、その後の低温保持の
動作は必要となってくるものであり、その場合にもこの
発明は実施可能である。
【0028】また、以上の実施形態においては反応缶7
の温度が所定温度以下になり急速な冷却が必要でない状
態になった場合には、三方弁13が働いて低温ブライン
の量を調節するものであるが、他の実施形態においては
三方弁13を用いずにポンプ11の吐出量を可変とする
ことで低温ブラインの量を調節してもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1または2
の発明によれば、冷凍機からの低温ブラインの温度が十
分には低くない場合には、この低温ブラインの温度を温
度センサが検出し、この検出した温度が所定温度以上で
あることから制御手段が三方弁を制御して低温ブライン
の一部を高温タンク側へバイパスさせ、したがって高温
タンクからの高温ブラインと冷凍機からの低温ブライン
をミックスしたものを再び冷凍機へ取り込む事になり、
冷凍機からの低温ブラインの温度を十分に低くすること
ができる。この十分に温度が低くくなった低温ブライン
を低温タンクへ蓄えるので、低温タンクから熱負荷へ送
られる低温ブラインは、十分に温度が低く、熱負荷にお
いて十分に急速な冷却が可能となる。
【0030】また、請求項2の発明によれば、三方弁で
バイパスされた低温ブラインの一部は、取込管の途中で
高温ブラインとミックスされるので、直接高温タンクへ
バイパスさせる場合に比べ、高温ブラインに対する低温
ブラインの比率を高くでき、冷凍機からの低温ブライン
は直ちに十分に低い温度となることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る蓄熱式ブラインタン
クを有する冷却設備の全体概略回路図。
【図2】図1の低温タンク及び高温タンクによって冷却
設備の動作を説明するものであり、(A)は冷やし込み
が完了した状態を示す図、(B)は低温保持の時間が終
了し低温タンクが再び一杯になった状態を示す図。
【図3】実施形態において熱負荷たるバッチ式反応缶の
温度の時間的変化を示す図。
【符号の説明】
1 低温タンク 3 高温タンク 7 バッチ式反応缶(熱負荷) 11、29 ポンプ 13、37 三方弁 17、33 温度センサ 19、35 制御手段 25 冷凍機 27 取込管 31 戻し管 39 バイパス管

Claims (2)

    【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、低温タンクから熱負荷へ送られ高温になって戻っ
    てきた高温ブラインを蓄える高温タンクと、高温タンク
    の高温ブラインを取込管を介して取り込み冷却する冷熱
    源と、冷熱源で冷却された低温ブラインを低温タンクへ
    戻す戻し管と、戻し管に設けられ低温ブラインの一部を
    高温タンク側へバイパスさせる三方弁と、戻し管を通る
    低温ブラインの温度を検出する温度センサと、前記検出
    した温度が所定温度以上の場合には前記三方弁を制御し
    て前記バイパスを行わせる制御手段とを有することを特
    徴とする蓄熱式ブラインタンクを有する冷却設備。
  2. 【請求項2】前記高温タンク側とは、取込管の途中であ
    ることを特徴とする請求項1記載の蓄熱式ブラインタン
    クを有する冷却設備。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1114971A3 (de) * 2000-01-07 2001-10-04 Rittal Rudolf Loh GmbH & Co. KG Kühleinrichtung
WO2006009231A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Suntory Limited Cooling system
JP2020148406A (ja) * 2019-03-14 2020-09-17 株式会社光商事 液体急速凍結・冷凍保存設備

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