JP3002020B2

JP3002020B2 - 氷温水製造装置

Info

Publication number: JP3002020B2
Application number: JP3170041A
Authority: JP
Inventors: 孝博平野; 喬水島
Original assignee: 積水プラントシステム株式会社
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 2000-01-24
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JPH05340660A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷温水を製造するため
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、氷温水は、氷蓄熱空調用の他、
食品工業などの産業用途にも広く用いられている。そし
て従来より、このような氷温水を製造する装置として
は、密閉型の冷媒回路（開放されたブラインタンクへ冷
媒が回収されない、閉鎖された回路）を備えたものが多
用されている。

【０００３】ところが近年、この氷温水を芝生に散布す
ることで、芝生に寄生する菌を殺菌できることが分か
り、ゴルフ場の農薬使用削減に効果があると考えられる
にいたった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、密閉型の冷媒
回路を備えた装置にあっては、冷媒の入替え作業や故障
時の修理作業などが非常に困難である。そこで、例え
ば、ゴルフ場等の芝生散布用に供するため屋外に設置し
た場合など、このようなメンテナンス作業に支障を生じ
るといった不都合があった。

【０００５】また、氷蓄熱の場合には、均質な氷温水を
製造するよりも、一部が氷結して不均質となった氷温水
の方が、より低温となった氷結部分から蓄熱エネルギを
利用することができるので有効であるが、芝生に寄生す
る菌を殺菌するために氷温水を芝生に散水する場合等に
おいては、氷結してしまった氷を使用するわけではな
く、氷結していない均質な氷温水が多量必要とされる。
しかし、現時点では、氷結していない均質な氷温水を大
量に製造することを目的とする好適な氷温水製造装置が
無かった。

【０００６】さらに、水槽の内部に設置された熱交換器
の冷媒入口近傍は最も冷却効率が良いので、この冷媒入
口近傍に接する水槽内の水が氷結して、次第に大きく成
長し、大きなかたまりとなり易い。このような場合、冷
媒が保有している冷熱は氷塊を作るのに費やされること
になるので、均質な氷温水の製造効率は悪くなる。そし
て、目的とする均質な氷温水を大量に得ることが困難と
なる。

【０００７】本発明は、係る実情に鑑みてなされたもの
で、簡単に施工でき、各種目的に応じた氷温水を容易に
効率良く製造することのできる氷温水製造装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の氷温水製造装置は、熱交換器を内部に備えた
水槽と、ブラインチラーと、熱交換器とブラインチラー
との間のブライン循環回路と、水槽に給水する給水手段
と、水槽内の水を取り出して配水する配水手段とからな
り、ブライン循環用のポンプによってブラインチラーへ
と送られたブラインが、該ブラインチラーで冷却された
後、熱交換器へ流れ、該熱交換器で水槽内の水を冷却し
た後、開放型のブラインタンクにおいて回収されるよう
にブライン循環回路が形成され、また、前記水槽内の水
を強制的に対流させる強制対流手段が設けられたもので
ある。

【０００９】また、熱交換器を内部に備えた水槽と、ブ
ラインチラーと、熱交換器とブラインチラーとの間のブ
ライン循環回路と、水槽に給水する給水手段と、水槽内
の水を取り出して配水する配水手段とからなり、ブライ
ン循環用のポンプによってブラインチラーへと送られた
ブラインが、該ブラインチラーで冷却された後、熱交換
器へ流れ、該熱交換器で水槽内の水を冷却した後、開放
型のブラインタンクにおいて回収されるようにブライン
循環回路が形成され、少なくとも循環回路と配水手段を
収納するようになされた配管室を備え、また、前記水槽
内の水を強制的に対流させる強制対流手段が設けられた
ものである。

【００１０】また、強制対流手段は、水槽内の下部から
ポンプによって吸引した水を水槽内の上部において放出
させることによって、前記水槽内の水を強制的に循環さ
せるようになされたものである。

【００１１】また、前記給水手段によって水槽内に給水
される水が、熱交換器のブライン入口近傍の管路に当た
るようになされたものである。

【００１２】

【作用】本発明の氷温水製造装置は、ブライン循環用の
ポンプによってブラインチラーへと送られたブライン
を、該ブラインチラーで冷却した後、熱交換器へ流し、
該熱交換器で水槽内の水を冷却した後、開放型のブライ
ンタンクに回収するようにしているので、ポンプによる
圧送でブラインに加わっていた圧力がブラインタンクに
回収された時点で常圧に戻るいわゆる開放型のブライン
循環回路となる。

【００１３】また、水槽には、該水槽内へ水を供給する
給水手段および該水槽内の水を必要とする所へ配水する
配水手段が設けられ、さらに、該水槽内の水を強制的に
対流させる強制対流手段が設けられているので、給水手
段によって水槽内へ供給した水を、強制対流させながら
冷却し、均質な氷温水とした後、配水手段によって必要
とする所へ配水することができる。

【００１４】特に、水には、４℃の時に密度が最大であ
る（比重が最も大きい）という特性がある。

【００１５】したがって、水槽内の水を単に冷却した場
合、冷却途中で４℃となった水は比重が大きいので水槽
下方部分に沈降し、水槽上方部分の水がそれよりも高い
温度となるように、自然に分かれて存在するようにな
る。

【００１６】また、水槽内の水全ての温度が４℃となっ
た後に、ブラインチラーで冷却されたブラインが流れる
熱交換器によって水槽内の水の冷却をさらに継続する
と、４℃以下となった水は比重が小さいので次々に浮上
してゆき、水面と熱交換器の下端部との間で対流を起こ
す。しかし、熱交換器の下端部よりも下方部分の比重の
大きい４℃の水は、上記の対流に影響されることなく、
水槽下部に滞留する。

【００１７】そしてついには、熱交換器の下端部よりも
上方部分に比重の小さい０℃の水が存在し、熱交換器の
下端部よりも下方部分に比重の大きい４℃の水が存在す
るようになる。すなわち、水槽上方部の０℃の水と、水
槽下方部の４℃の水とは混合されることなく、分離した
状態のままとなる。

【００１８】また、さらに熱交換器によって冷却を継続
すると、水槽内の水の表面に浮力の大きい氷の層が形成
され、次第に氷の層が厚くなってゆく。つまり、水槽内
の最上部に氷の層、中間部に０℃の水の層、熱交換器の
下端部よりも下方の最下部に４℃の水の層（比重が大き
いので沈降したままとなり冷却が及びにくい水の層）が
できる。

【００１９】しかし、ポンプによって水槽下部から吸引
した水を水槽上部に継続的に放出し、前記水槽内の水を
強制的に循環させることによって、水槽下部の水の温度
と水槽上部の水の温度は均一化される。そこで、水槽内
に供給された水の全てを効率的に短時間で同一温度の氷
温水とし、有効に利用することができる。

【００２０】さらに、熱交換器のブライン入口近傍は、
氷温水製造時に氷結しやすいが、給水手段によって水槽
内に送出される水を、熱交換器のブライン入口近傍の管
路に当たるようにすることで、給水時に氷結した箇所を
溶かしながら給水することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２２】図１は氷温水製造装置１の全体構成の縦断
面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図であり、図３ないし図
５は同装置１の水槽２の部分を示す。また、図６は同装
置１を模型的に示す全体構成図である。

【００２３】すなわち、この氷温水製造装置１は、水槽
２とブラインチラー３と配管室４とが、一体として形成
されている。

【００２４】配管室４には、水槽２内に設けられた熱交
換器５とブラインチラー３との間でブラインを循環させ
るためのブラインタンク６およびブラインポンプ７が配
設されている。また、水槽２には、該水槽２内へ水を供
給するための給水手段８と、該水槽２内の水を取り出し
て配水する配水手段９と、該水槽２内の水を強制的に対
流させる強制対流手段１０が設けられている。

【００２５】水槽２には、熱交換器５が内蔵されてい
る。この熱交換器５は、蛇行状となされた４つのコイル
管５０（図４および図６参照）によって構成されてい
る。このコイル管５０の一端は、ブライン取入管５１に
接続されている。また、該コイル管５０の他端は、ブラ
イン吐出管５２に接続されている。そして、ブライン取
入管５１から取り入れられたブラインは、分かれて各コ
イル管５０内を流れた後、ブライン吐出管５２に合流す
るようになされている。

【００２６】このブライン取入管５１は、配管室４の配
管４１を介してブラインチラー３のブライン吐出口３１
と接続されている。また、ブライン吐出管５２は、配管
室４の配管４２を介してブラインタンク６に接続されて
いる。このブラインタンク６は、開放型となされ、その
上部に空気を自由に出入りさせるためのエヤー抜き６
１、およびブラインを投入あるいは補充するための開口
部６２が設けられている。さらに、このブラインタンク
６の底部に接続された配管４３には、ブライン圧送用の
ブラインポンプ７が設けられており、ブラインタンク６
内のブラインは、配管４３及びブラインポンプ７を経て
ブラインチラー３のブライン吸入口３２へ圧送されるよ
うになされている。つまり、熱交換器５、ブラインタン
ク６、ブラインポンプ７、ブラインチラー３によって、
ブラインの循環回路が形成されている。

【００２７】給水手段８は、配管室４に配設された給水
配管８１と水槽２内に配設された散水管８２とで構成さ
れている。給水配管８１は、その一端側が２方向に分岐
され、配管室４の両側の上部の給水口８３，８３に連結
されている。したがって、配管室４のどちら側からでも
給水することが可能である。また、この給水配管８１の
他端側は、水槽２内に配設された散水管８２に接続され
ており、給水口８３から給水された水は散水管８２に設
けられた複数の散水口８４から水槽２内へ供給される
（図３ないし図５参照）。この散水管８２は、水槽２内
の熱交換器５の上側に配置されている。そして、この散
水管８２に設けられた散水口８４から放出された水が、
熱交換器５のコイル管５０とブライン取入管５１との接
合部分の近傍に降り注ぐように設定されている。すなわ
ち、コイル管５０がブライン取入管５１と接する部分の
近傍は最も冷却効率が良いため、この部分に接する水槽
２内の水の冷却が特に著しく、水槽２内の水が局部的に
氷結する。そして、この氷結は長期間の稼働によって継
続的に進行し、ついには、この最も冷却効率の良い部分
が厚い氷で覆われることになる。ということはつまり、
水槽２内の冷却が局部的となって、水槽２内の他の部分
の水の冷却が進まず、水槽２全体としての氷温水製造の
製造効率が低下することを意味する。しかし、給水時に
この部分に散水されるように散水口８４を設けること
で、氷結部分を溶かすことができ、水槽２内に貯留され
る水の冷却進行度を均質化することができる。

【００２８】配水手段９は、配管室４に配置された配水
管９１と、該配水管９１に付設された配水ポンプ９２と
で構成されている。配水管９１は、その一端側が２方向
に分岐され、配管室４の両側の下部の配水口９３，９３
に連結されている。また、この配水管９１の他端側は、
配水ポンプ９２を介して水槽２の底部近傍に接続されて
いる。したがって、配水ポンプ９２を稼働することによ
って、水槽２内で製造された氷温水を配水口９３，９３
のどちら側へも配水することができる。

【００２９】強制対流手段１０は、循環水吸入管１１
と、循環水散布管１２と、循環ポンプ１３とで構成され
ている。循環水吸入管１１の吸入口１４（図３および図
４参照）は、水槽２の底部の一方側の側壁寄りに配置さ
れ、配管室４に配置された循環ポンプ１３に接続されて
いる。また、循環水散布管１２は、水槽２の上部にあっ
て、上記循環水吸入管１１の吸入口１４と反対側の側壁
寄りに配置され、同じく循環ポンプ１３に接続されてい
る。つまり、循環ポンプ１３の稼働によって、一方側の
側壁寄りに配置された循環水吸入管１１の吸入口１４か
ら吸入した水槽２底部の水を、反対側の側壁寄りに配置
された循環水散布管１２の散布口１５（図３および図４
参照）から水槽２内の水面に散布するようになされてい
る。これにより、水槽２内の水が強制的に対流させられ
ることとなり、均質な温度の氷温水が得られる。

【００３０】なお、本実施例では、水槽２内の底部と上
部の対向する位置に循環水吸入管１１および循環水散布
管１２を設け、該水槽２内の水を強制循環させている
が、このような強制循環に限定されるものではなく、熱
交換器５の配置状態などに応じて適宜必要な強制対流手
段１０を用いることができる。例えば、水槽２内の底面
全体から平面的に水を吸入し、該水槽２内の上面全体か
ら平面的に水を散布するように、循環水吸入管１１およ
び循環水散布管１２の配置および形状を変更してもよい
し、最も冷却されにくい水槽２の側壁の内表面近傍から
水を吸入し、最も冷却されやすいブライン取入管５１近
傍のコイル管５０に水を散布するようにしてもよい。ま
た、このような水の循環によらず、攪拌装置（図示省
略）を用いて水槽２内の水を強制対流させてもよい。

【００３１】このようにしてなる氷温水製造装置１は、
ブラインの循環回路が開放型であるため、現場での組立
施工、保守、点検等を容易に行うことができる。特に、
ブラインの入替え作業や故障時の修理作業などが密閉型
に比べて非常に容易であるという特徴がある。そのた
め、屋内だけでなく屋外における設置にも適し、例えば
ゴルフ場等の任意の場所にも好適に採用できる。

【００３２】次に、この氷温水製造装置１の使用例とし
て、ゴルフ場の芝生などへ散水する場合の使用方法を説
明する。

【００３３】まず、適宜の水源からの配管を給水口８３
につなぎ、給水配管８１を通じて散水管８２から水槽２
内に水を給水する。

【００３４】水槽２内への給水が完了したら、ブライン
を貯留する開放型のブラインタンク６に接続されたブラ
インポンプ７およびブラインチラー３の運転を開始し、
ブラインチラー３によって冷却されたブラインを水槽２
内の熱交換器５に圧送し、開放型のブラインタンク６に
戻す。つまり、このブライン循環回路を、ブラインは繰
り返し回流する。すると、熱交換器５内を継続して流れ
る冷却されたブラインによって、水槽２内の水は次第に
冷却される。このとき同時に、循環ポンプ１３を作動さ
せ、水槽２内の水を強制対流させる。なお、ブライン循
環回路中のブラインチラー３およびブラインポンプ７
は、自動制御され、水槽２内の水が氷温水となった時点
で停止するようになされている。

【００３５】そして、このようにして製造された水槽２
内の氷温水は、配水ポンプ９２を稼働させることによっ
て、配水管９１及び配水口９３を経て配水され、ゴルフ
場の芝生などに散水される。その後、同様にして、氷温
水の製造ないし散布が繰り返される。

【００３６】なお、この氷温水の製造ないし散布に要す
る時間としては、例えば、水の初期温度が１４．５℃
で、水槽２内の水量が３m ³の場合、冷却運転開始後４
時間で氷温水とすることができ、また５分間で配水散布
することができる。すなわち、ゴルフ場などにおいて
は、氷温水製造装置１を制御管理することで、営業時間
中に連続的に氷温水を製造し、この氷温水をプレーのイ
ンターバルタイム（合間）に散布することができる。

【００３７】また、配水した後の水槽２内には、熱交換
器５のコイル管５０とブライン取入管５１との接合部分
の近傍に、若干の氷結した氷が付着した状態で残され
る。しかし、次サイクルの給水時にこの氷結部分めがけ
て水が供給されるので、付着していた氷が溶ける。この
場合には、水槽２内の水の初期温度を低くすることがで
き、氷温水の製造時間が短縮される。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の本発
明によると、いわゆる開放型のブライン循環回路となる
ため、該ブライン循環回路に高い圧力が加わらない。し
たがって、漏水、耐久性の面で安全性が高いばかりでな
く、稼働するにあたっての高度な技術力を必要としな
い。また、ブラインの入替え作業や故障時の修理作業な
ども、密閉型のブライン循環回路を採用した場合に比べ
て非常に容易に行うことができる。その結果、現場での
組立作業、保守、点検、解体作業等が容易となり、屋内
だけでなく屋外にも、好適に設置することができる。ま
た、強制対流手段によって強制対流させながら冷却する
ことによって、均質な氷温水が短時間で効率的に得られ
るので、食品産業、芝生散水などの各種目的に応じた氷
温水を、安価に多量に供給することができる。

【００３９】また、請求項２記載の本発明によると、熱
交換器を内部に備えた水槽と、ブラインチラーと、熱交
換器とブラインチラーとの間のブライン循環回路と、水
槽に供給する給水手段と、水槽内の水を取り出して配水
する配水手段とからなり、少なくとも循環回路と配水手
段を収納するようになされた配管室を備えているので、
氷温水製造装置全体がコンパクトなものとなる。したが
って、工場において予め氷温水製造装置を組み立てた
後、車で目的場所へ搬送して設置することも可能であ
る。また、配管室を設けているので、風雨や寒暑等にか
かわらず運転し易いものとなっており、屋内だけでな
く、特に屋外においても好適に使用することができる。

【００４０】また、請求項３記載の本発明によると、ポ
ンプによって水槽下部から吸引した水を水槽上部に継続
的に放出し、前記水槽内の水を強制的に循環させるの
で、水槽下部の水の温度と水槽上部の水の温度は均一化
される。そこで、水槽内に供給された水の全てを効率的
に短時間で同一温度の氷温水とし、有効に利用すること
ができる。

【００４１】さらに、請求項４記載の本発明によると、
配水した後の水槽内には、熱交換器のコイル管とブライ
ン取入管との接合部分の近傍に、若干の氷結した氷が付
着した状態で残されるが、次サイクルの給水時にこの氷
結部分めがけて水が供給されるので、付着していた氷が
溶ける。この場合には、水槽内の水の初期温度を低くす
ることができ、氷温水の製造時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】氷温水製造装置の全体構成の概略を示す縦断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面の拡大図である。

【図４】図２のＣ−Ｃ線断面の拡大図である。

【図５】図１のＡ’−Ａ’線断面の拡大図である。

【図６】氷温水製造装置を模型的に示す全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１氷温水製造装置２水槽３ブラインチラー３１ブライン吐出口３２ブライン吸入口４配管室４１配管４２配管４３配管５熱交換器５０コイル管５１ブライン取入管５２ブライン吐出管６ブラインタンク６１エヤー抜き６２開口部７ブラインポンプ８給水手段８１給水配管８２散水管８３給水口８４散水口９配水手段９１配水管９２配水ポンプ９３配水口１０強制対流手段１１循環水吸入管１２循環水散布管１３循環ポンプ１４吸入口１５散布口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25D 17/02 F25D 11/00 F24F 5/00 F25C 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器を内部に備えた水槽と、ブライ
ンチラーと、熱交換器とブラインチラーとの間のブライ
ン循環回路と、水槽に給水する給水手段と、水槽内の水
を取り出して配水する配水手段とからなり、ブライン循環用のポンプによってブラインチラーへと送
られたブラインが、該ブラインチラーで冷却された後、
熱交換器へ流れ、該熱交換器で水槽内の水を冷却した
後、開放型のブラインタンクにおいて回収されるように
ブライン循環回路が形成され、また、前記水槽内の水を強制的に対流させる強制対流手
段が設けられていることを特徴とする氷温水製造装置。
【請求項２】熱交換器を内部に備えた水槽と、ブライ
ンチラーと、熱交換器とブラインチラーとの間のブライ
ン循環回路と、水槽に給水する給水手段と、水槽内の水
を取り出して配水する配水手段とからなり、ブライン循環用のポンプによってブラインチラーへと送
られたブラインが、該ブラインチラーで冷却された後、
熱交換器へ流れ、該熱交換器で水槽内の水を冷却した
後、開放型のブラインタンクにおいて回収されるように
ブライン循環回路が形成され、少なくとも循環回路と配水手段を収納するようになされ
た配管室を備え、また、前記水槽内の水を強制的に対流させる強制対流手
段が設けられていることを特徴とする氷温水製造装置。
【請求項３】強制対流手段は、水槽内の下部からポン
プによって吸引した水を水槽内の上部において放出させ
ることによって、前記水槽内の水を強制的に循環させる
ようになされていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の氷温水製造装置。
【請求項４】前記給水手段によって水槽内に給水され
る水が、熱交換器のブライン入口近傍の管路に当たるよ
うになされたことを特徴とする請求項１又は２に記載の
氷温水製造装置。