Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7133293B2 - Multi-tube cooler and water chiller using the same - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7133293B2 - Multi-tube cooler and water chiller using the same - Google Patents

Multi-tube cooler and water chiller using the same Download PDF

Info

Publication number
JP7133293B2
JP7133293B2 JP2017136721A JP2017136721A JP7133293B2 JP 7133293 B2 JP7133293 B2 JP 7133293B2 JP 2017136721 A JP2017136721 A JP 2017136721A JP 2017136721 A JP2017136721 A JP 2017136721A JP 7133293 B2 JP7133293 B2 JP 7133293B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
water
cooler
outside
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017136721A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019020005A (en
Inventor
庸平 塚間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TAKAGI REFRIGERATING CO., LTD.
Original Assignee
TAKAGI REFRIGERATING CO., LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TAKAGI REFRIGERATING CO., LTD. filed Critical TAKAGI REFRIGERATING CO., LTD.
Priority to JP2017136721A priority Critical patent/JP7133293B2/en
Publication of JP2019020005A publication Critical patent/JP2019020005A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7133293B2 publication Critical patent/JP7133293B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

本発明は、複数の管が径方向の内外に配置された多重管式冷却器、および、これを用いた冷水機に関する。 The present invention relates to a multi-tube cooler in which a plurality of tubes are arranged radially inside and outside, and a water chiller using the same.

従来、複数の管が径方向の内外に配置された多重管式冷却器が知られている。例えば、図12に示すように、特許文献1には、複数の管30~32と、冷却コイル33とが同心円状に配置された冷却器34が記載されている。冷却コイル33は、隣り合ったコイル同士の隙間が存在する状態、すなわち、コイルが疎に巻回されており、外管30と内管31との間に存在する略円筒状の空間内に配置されている。入口管35より供給された流体は、冷却コイル33が配置されている最も外側の空間を上方に向かって流れた後、これよりも内側の空間を軸方向に折り返しながら径方向内側に導かれ、軸芯の内々管32から外部に放出される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a multi-tube cooler is known in which a plurality of tubes are arranged inside and outside in the radial direction. For example, as shown in FIG. 12, Patent Document 1 describes a cooler 34 in which a plurality of tubes 30 to 32 and a cooling coil 33 are concentrically arranged. The cooling coil 33 is in a state where there is a gap between adjacent coils, that is, the coil is sparsely wound, and is arranged in a substantially cylindrical space existing between the outer tube 30 and the inner tube 31. It is The fluid supplied from the inlet pipe 35 flows upward through the outermost space in which the cooling coil 33 is arranged, and then is guided radially inward while axially folding back the inner space. It is discharged to the outside from the inner tube 32 of the shaft core.

特開平5-52486号公報JP-A-5-52486

しかしながら、上述した従来の冷却器では、冷却コイルが配置された空間、すなわち、冷却コイルを流れる冷媒との熱交換が行われる流路において、冷却すべき流体の流速がばらつき、流れの遅い部分が生じる。なぜなら、冷却コイルが疎に巻回されているため、隣り合ったコイル同士の隙間を流体が径方向に往来して、軸方向への流れに乱れが生じるからである。これにより、例えば、流体を凝固温度近傍まで冷却する場合、冷却コイルと接する流路のうちの特に流れの遅い部分において、流体が部分的に凝固し、凝固物が急激に成長して流路を塞ぐといった事態が起こり得る。このような事態を防止するためには、部分的な凝固が生じないような温度マージンを加味して、設定温度(流体の目標冷却温度)自体を高めに設定せざるを得ない。また、流路における凝固の有無は、流路に設置された温度センサを用いて、流路の温度を検出することによって判別することができる。しかしながら、流路の一部のみに凝固が生じた場合、その部分に温度センサが存在するとは限らず、また、流路全体に無数の温度センサを設けることは構造的にもコスト的にも現実的ではないので、部分的な凝固を適切に判別することは困難である。 However, in the above-described conventional cooler, the flow velocity of the fluid to be cooled varies in the space where the cooling coil is arranged, that is, the flow path where heat is exchanged with the refrigerant flowing through the cooling coil, and there are portions where the flow is slow. occur. This is because the cooling coils are sparsely wound, so the fluid flows radially through the gaps between the adjacent coils, causing turbulence in the flow in the axial direction. As a result, for example, when the fluid is cooled to near the solidification temperature, the fluid is partially solidified in a portion of the flow path in contact with the cooling coil, the flow of which is particularly slow, and the solidified material rapidly grows to fill the flow path. A clogging situation may occur. In order to prevent such a situation, the set temperature (the target cooling temperature of the fluid) itself must be set higher, taking into account a temperature margin that prevents partial solidification. Further, the presence or absence of coagulation in the channel can be determined by detecting the temperature of the channel using a temperature sensor installed in the channel. However, if solidification occurs only in a part of the flow path, the temperature sensor may not necessarily exist in that part, and it is realistic in terms of structure and cost to provide an innumerable number of temperature sensors in the entire flow path. It is difficult to adequately discriminate partial clotting because it is not targeted.

そこで、本発明の目的は、冷媒との熱交換が行われる流路において、冷却すべき流体の流速がばらつくことを抑制することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to suppress variations in flow velocity of a fluid to be cooled in a flow path where heat exchange with a refrigerant is performed.

第1の発明は、複数の管が径方向の内外に配置された多重管式冷却器を提供する。この多重管式冷却器は、円筒状の熱交換器と、第1の管と、第2の管と、内側流路と、外側流路と、第1の連通口と、第2の連通口と、第3の連通口とを有する。熱交換器は、コイルの径方向の内外が仕切られていると共に、コイルを流れる冷媒との熱交換によって、冷却すべき流体を冷却する。第1の管は、熱交換器の径方向内側に同心円状に配置されている。第2の管は、熱交換器の径方向外側に同心円状に配置されている。内側流路は、熱交換器の内側と、第1の管の外側との間の円筒状の空間であって、流体が一方の軸方向に流れる。外側流路は、熱交換器の外側と、第2の管の内側との間の円筒状の空間であって、流体が内側流路とは反対方向に流れる。第1の連通口は、内側流路および外側流路の一方における軸方向の一端側において、全周に亘って流体を導入する。第2の連通口は、熱交換器における上記一端側とは反対の他端側において、内側流路と、外側流路とを全周に亘って連通する。第3の連通口は、内側流路および外側流路の他方における上記一端側において、全周に亘って流体を放出する。 A first invention provides a multi-tube cooler in which a plurality of tubes are arranged inside and outside in the radial direction. This multi-tube cooler includes a cylindrical heat exchanger, a first tube, a second tube, an inner channel, an outer channel, a first communication port, and a second communication port. and a third communication port. The heat exchanger is separated from the inside and outside in the radial direction of the coil, and cools the fluid to be cooled by heat exchange with the refrigerant flowing through the coil. The first tube is concentrically arranged radially inside the heat exchanger. The second tube is concentrically arranged radially outwardly of the heat exchanger. The inner flow path is the cylindrical space between the inside of the heat exchanger and the outside of the first tube through which fluid flows in one axial direction. The outer flow path is the cylindrical space between the outside of the heat exchanger and the inside of the second tube through which fluid flows in the opposite direction to the inner flow path. The first communication port introduces fluid over the entire circumference on one end side in the axial direction of one of the inner flow passage and the outer flow passage. The second communication port communicates the inner flow path and the outer flow path over the entire circumference on the other end side opposite to the one end side of the heat exchanger. The third communication port discharges the fluid along the entire circumference of the one end side of the other of the inner channel and the outer channel.

ここで、第1の発明において、上記第1の連通口は、第1の管に設けられていてもよい。この場合、流体は、第1の連通口を介して内側流路の全周に亘って導入され、第2の連通口を介して、内側流路から外側流路に向かって軸方向に往復した上で、外部に放出される。 Here, in the first invention, the first communication port may be provided in the first pipe. In this case, the fluid was introduced over the entire circumference of the inner channel through the first communication port, and axially reciprocated from the inner channel toward the outer channel through the second communication port. Above, it is released to the outside.

第1の発明において、熱交換器の外側と、第2の管の内側との間隔は、第1の管の外側と、熱交換器の内側との間隔よりも狭いことが好ましい。より好ましくは、外側流路(熱交換器の外側と、第2の管の内側との間に形成される空間)の径方向断面積を、内側流路(熱交換器の内側と、第1の管の外側との間に形成される空間)の径方向断面積と同一に設定することである。 In the first invention, the distance between the outside of the heat exchanger and the inside of the second tube is preferably narrower than the distance between the outside of the first tube and the inside of the heat exchanger. More preferably, the radial cross-sectional area of the outer flow path (the space formed between the outside of the heat exchanger and the inside of the second tube) is the same as the inner flow path (the inside of the heat exchanger and the first It is to set the same as the radial cross-sectional area of the space formed between the outside of the pipe).

第1の発明において、熱交換器の内周面および外周面のうちの少なくとも一方に、冷媒が流れない伝熱部材を軸方向に沿って取り付けてもよい。また、内側流路および外側流路のうちの少なくとも一方に、この流路の温度を検出する温度センサを設けてもよい。さらに、第1の管の内側および第2の管の外側の少なくとも一方に、第3の管を配置してもよい。この場合、第3の管と、これと隣接した管(第1の管および第2の管の少なくとも一方)とは多重管構造をなし、その空間を、流体が軸方向に流れる。 In the first invention, a heat transfer member through which no refrigerant flows may be attached along the axial direction to at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the heat exchanger. Also, at least one of the inner channel and the outer channel may be provided with a temperature sensor for detecting the temperature of this channel. Additionally, a third tube may be positioned inside the first tube and/or outside the second tube. In this case, the third pipe and the pipes adjacent thereto (at least one of the first pipe and the second pipe) form a multi-pipe structure, and the fluid flows axially through the space.

第2の発明は、上記第1の発明に係る多重管式冷却器を用いて、上記流体としての水を冷却する冷水機を提供する。この冷水機は、流体としての水が貯留された水槽と、水槽内に配置された上記多重管式冷却器とを有する。 A second invention provides a water chiller that cools water as the fluid by using the multi-tube cooler according to the first invention. This water cooler has a water tank in which water as a fluid is stored, and the multi-pipe cooler arranged in the water tank.

ここで、第2の発明において、冷水機は、水槽内に貯留された水を汲み出し、この汲み出された水を多重管式冷却器によって冷却した上で、水槽内に放出する水循環系と、水槽内に貯留された水を、多重管式冷却器を介することなく、外部に直接送水する送水系とをさらに有していてもよい。 Here, in the second invention, the water cooler draws out the water stored in the water tank, cools the pumped-out water with a multi-tube cooler, and discharges the water into the water tank; It may further have a water supply system for directly supplying the water stored in the water tank to the outside without passing through the multi-pipe cooler.

第1の発明によれば、熱交換器の径方向の内外を仕切って内側流路と外側流路とに分離すると共に、軸方向の他端に設けられた第2の連通口を介して、内側経路と外側経路とを第2の連通口とを全周に亘って連通させる。軸方向の一端側に設けられた第1の連通口より全周に亘って導入された流体は、熱交換器の径方向の往来が規制された内側流路および外側流路を軸方向に沿って一様に往復した後、軸方向の一端側に設けられた第3の連通口より全周に亘って放出される。このように流体を整流することで、熱交換器と接する内側流路および外側流路において、流体の流速がばらつくことを有効に抑制できる。
According to the first invention, the inside and outside of the heat exchanger in the radial direction are separated into an inner flow channel and an outer flow channel, and through the second communication port provided at the other end in the axial direction, The inner path and the outer path are communicated with the second communication port over the entire circumference. The fluid introduced over the entire circumference from the first communication port provided at one end in the axial direction flows along the axial direction through the inner flow channel and the outer flow channel in which traffic in the radial direction of the heat exchanger is restricted. After reciprocating uniformly, the fuel is discharged over the entire circumference from the third communication port provided at one end side in the axial direction . By rectifying the fluid in this way, it is possible to effectively suppress variations in the flow velocity of the fluid in the inner and outer channels that are in contact with the heat exchanger.

第2の発明によれば、第1の発明に係る多重管式冷却器を用いることで、熱交換器と接する流路における水の流速のばらつきが抑制されるため、水が部分的に凍結すること、および、凍結によって生じた氷が急激に成長して流路を塞ぐことを有効に抑制できる。これにより、部分的な凝固を生じさせないための温度マージンが緩和され、より低温の冷却水を効率よく生成することが可能になる。 According to the second invention, by using the multi-tube cooler according to the first invention, variations in the flow velocity of water in the flow path in contact with the heat exchanger are suppressed, so that the water is partially frozen. In addition, it is possible to effectively suppress the rapid growth of ice caused by freezing to block the flow path. As a result, the temperature margin for preventing partial solidification is relaxed, making it possible to efficiently generate cooling water at a lower temperature.

第1の実施形態に係る多重管式冷却器の全体図General view of multi-tube cooler according to the first embodiment 第1の実施例に係る多重管式冷却器の展開斜視図1 is an exploded perspective view of a multi-tube cooler according to the first embodiment; FIG. 第1の実施形態に係る多重管式冷却器の径方向断面図Radial cross-sectional view of a multi-tube cooler according to the first embodiment 連通口の形状の第1の例を示す図The figure which shows the 1st example of the shape of a communicating port. 連通口の形状の第2の例を示す図The figure which shows the 2nd example of the shape of a communication port. 連通口の形状の第3の例を示す図The figure which shows the 3rd example of the shape of a communication port. 冷却コイルの外観斜視図Appearance perspective view of cooling coil 多重管式冷却器の内部における流体の流れを示す図Diagram showing fluid flow inside a multi-tube cooler 冷却コイル周りにおける流体の流れを示す図Diagram showing fluid flow around the cooling coil 第2の実施形態に係る多重管式冷却器の概略図Schematic diagram of a multi-tube cooler according to the second embodiment 第3の実施形態に係る冷水機の概略的な全体図Schematic overall view of a water cooler according to a third embodiment 従来技術における冷却器の説明図Explanatory drawing of a cooler in the prior art

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る多重管式冷却器の全体図である。この多重管式冷却器1は、冷却対象となる流体(例えば水等)を冷却する用途で用いられる。なお、同図は、多重管式冷却器1を構成する部材同士の位置関係が容易に理解できるように、それぞれの部材を軸方向にやや展開した状態を示しているが、実際には、外管4の内部に複数の部材2,3,5が完全に収容されており、上端の開口部は、透明フタ6によって閉塞されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall view of a multi-tube cooler according to the first embodiment. This multi-tube cooler 1 is used for cooling a fluid (such as water) to be cooled. It should be noted that FIG. 1 shows a state in which each member is slightly unfolded in the axial direction so that the positional relationship between the members constituting the multi-tube cooler 1 can be easily understood. A plurality of members 2 , 3 , 5 are completely housed inside a tube 4 , and the opening at the upper end is closed with a transparent lid 6 .

多重管式冷却器1は、複数の管2~4と、熱交換器の一例としての冷却コイル5とを有し、これらは、径方向の内外に配置されている。本実施形態において、冷却コイル5の内側に2本、その外側に1本、合計3本の管が配置されている。具体的には、多重管式冷却器1の軸芯には、第1の内管2が配置されている。この第1の内管2の径方向外側には、その全周を囲むように、所定の間隔を空けて第2の内管3が配置されている。また、この第2の内管3の径方向外側には、その全周を囲むように、所定の間隔を空けて冷却コイル5が配置されている。さらに、この冷却コイル5の径方向外側には、その全周を囲むように、所定の間隔を空けて外管4が配置されている。このように、3本の管2~4および冷却コイル5が同心円状に配置された状態で、上端の開口部が透明フタ6によって閉塞されている。透明フタ6を用いる理由は、多重管式冷却器1の運転時に、内部状態を外部から目視できるようにするためであり、これによって、例えば、内部流路に流体の凝固が生じているかどうかを、分解することなく判別することができる。 A multi-tube cooler 1 has a plurality of tubes 2 to 4 and a cooling coil 5 as an example of a heat exchanger, which are arranged inside and outside in the radial direction. In this embodiment, a total of three tubes are arranged, two inside the cooling coil 5 and one outside. Specifically, a first inner tube 2 is arranged in the axial center of the multi-tube cooler 1 . A second inner pipe 3 is arranged radially outwardly of the first inner pipe 2 with a predetermined interval so as to surround the entire circumference. Cooling coils 5 are arranged radially outwardly of the second inner tube 3 at predetermined intervals so as to surround the entire circumference. Furthermore, the outer tube 4 is arranged radially outwardly of the cooling coil 5 with a predetermined interval therebetween so as to surround the entire circumference. In this way, the three tubes 2 to 4 and the cooling coil 5 are concentrically arranged, and the opening at the upper end is closed by the transparent lid 6 . The reason for using the transparent lid 6 is to allow the internal state to be visually observed from the outside during the operation of the multi-tube cooler 1. This allows, for example, whether or not the fluid is solidified in the internal flow path. , can be determined without disassembly.

図2は、多重管式冷却器1の展開斜視図であり、図3は、その径方向断面図である。本実施形態において、多重管式冷却器1は、流体を貯留する貯留槽内に配置して使用することを前提しているため、貯留槽の底面7aには、多重管式冷却器1が載置される仕切り部8が設けられており、この仕切り部8も多重管式冷却器1の構成部材の一部をなしている。また、第1の内管2自体、または、これに接続された別管は、冷却すべき流体が外部から供給される入口管9として、貯留槽の底面7aを上下に貫通している。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the multi-tube cooler 1, and FIG. 3 is a radial sectional view thereof. In the present embodiment, it is assumed that the multi-pipe cooler 1 is placed in a storage tank for storing fluid, so the multi-pipe cooler 1 is mounted on the bottom surface 7a of the storage tank. A partitioning portion 8 is provided, and this partitioning portion 8 also constitutes a part of the constituent members of the multi-tube cooler 1 . The first inner pipe 2 itself or a separate pipe connected thereto penetrates vertically through the bottom surface 7a of the storage tank as an inlet pipe 9 to which the fluid to be cooled is supplied from the outside.

なお、多重管式冷却器1は、貯留槽内に配置することなく、単独で使用することも可能である。その場合、仕切り部8に相当する閉塞部材を用いて、多重管式冷却器1の下端の開口部を閉塞すると共に、流体を導入する入口管9以外に、流体を放出する出口管を別途取り付ければよい。 It should be noted that the multi-pipe cooler 1 can also be used alone without being placed in the storage tank. In that case, a closing member corresponding to the partition part 8 is used to block the opening at the lower end of the multi-tube cooler 1, and an outlet pipe for discharging the fluid is separately attached in addition to the inlet pipe 9 for introducing the fluid. Just do it.

第1の内管2は、軸方向の下端側が入口管9と連通していると共に、透明フタ6によって閉塞された上端側には、径方向の内外を貫通する小径の連通口11aが、全周に亘って均等に複数配置されている。透明フタ6によって上端の開口部が閉塞された組立状態において、第1の内管2における径方向の内外の空間は、流体が流れる流路10a,10bとなる。すなわち、第1の内管2の内部空間が流路10aに相当し、第1の内管2の外側と、第2の内管3の内側との間に存在する略円筒状の空間が、流路10bに相当する。これらの流路10a,10bは、連通口11aを介して、上端側において互いに連通している。 The first inner pipe 2 communicates with the inlet pipe 9 at its lower end in the axial direction, and has a small-diameter communication port 11a penetrating inside and outside in the radial direction at its upper end closed by the transparent lid 6. A plurality of them are arranged evenly over the circumference. In the assembled state in which the opening at the upper end is closed by the transparent lid 6, the inner and outer spaces in the radial direction of the first inner tube 2 serve as channels 10a and 10b through which the fluid flows. That is, the internal space of the first inner tube 2 corresponds to the flow path 10a, and the substantially cylindrical space existing between the outside of the first inner tube 2 and the inside of the second inner tube 3 is It corresponds to the flow path 10b. These flow paths 10a and 10b communicate with each other on the upper end side via a communication port 11a.

第2の内管3は、その上端側が透明フタ6によって閉塞されていると共に、その下端側には、径方向の内外を貫通する連通口11b(図8参照)が、全周に亘って設けられている。これにより、第2の内管3における径方向の内外の空間は、連通口11bを介して、下端側において互いに連通している。軸芯の入口管9から導入した流体を径方向外側から放出する場合、連通口11bは、冷却コイル5と接した流路10c,10dの上流に位置し、これらの流路10c,10dに流体を導入する導入口となる。 The upper end of the second inner tube 3 is closed by a transparent lid 6, and the lower end of the second inner tube 3 is provided with a communication port 11b (see FIG. 8) extending radially from inside to outside. It is As a result, the inner and outer spaces in the radial direction of the second inner tube 3 communicate with each other on the lower end side via the communication port 11b. When the fluid introduced from the axial inlet pipe 9 is discharged from the radially outer side, the communication port 11b is positioned upstream of the flow paths 10c and 10d in contact with the cooling coil 5, and the fluid flows through these flow paths 10c and 10d. It becomes an introduction port to introduce

全周に亘って流体を導くための連通口11bの形状としては、様々なものを用いることができる。例えば、図4に示すように、貯留槽の底面7aよりも若干上方に第2の内管3の下端が位置するように、第2の内管3を配置してもよい。この場合、貯留槽の底面7aと、第2の内管3の下端との間に全周に亘って生じる隙間(開口)が連通口11bとなる。また、第2の内管3の下端を底面7aに当接させて閉塞した上で、この内管3自体に連通口11bを設けてもよい。例えば、図5に示すように、第2の内管3の下端側において、実質的に全周が均等に開口するように、周方向に延在する略矩形状の開口を等間隔で複数設け、これらを連通口11bとする。さらに、図6に示すように、第2の内管3の下端側において、多数の小孔を全周に亘って均等に設け、これらを連通口11bとしてもよい。以上のような形状は、他の連通口11a,11c,11d(図8参照)についても同様に適用することができる。 Various shapes can be used as the shape of the communication port 11b for guiding the fluid over the entire circumference. For example, as shown in FIG. 4, the second inner tube 3 may be arranged such that the lower end of the second inner tube 3 is positioned slightly above the bottom surface 7a of the storage tank. In this case, a gap (opening) formed along the entire circumference between the bottom surface 7a of the storage tank and the lower end of the second inner tube 3 serves as the communication port 11b. Alternatively, the communication port 11b may be provided in the inner tube 3 itself after the lower end of the second inner tube 3 is closed by contacting the bottom surface 7a. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of substantially rectangular openings extending in the circumferential direction are provided at equal intervals on the lower end side of the second inner tube 3 so that substantially the entire circumference is evenly opened. , and these are referred to as communication ports 11b. Furthermore, as shown in FIG. 6, a large number of small holes may be uniformly provided on the lower end side of the second inner pipe 3 over the entire circumference, and these may be used as the communication ports 11b. The shape as described above can be similarly applied to other communication ports 11a, 11c, and 11d (see FIG. 8).

図2および図3に示したように、冷却コイル5は、第2の内管3の外側と、外管4の内側との間に存在する略円筒状の空間内に配置されている。この空間は、冷却コイル5によって径方向の内外が仕切られており、これによって、流体が流れる流路として、冷却コイル5の内周面に接する内側流路10cと、その外周面に接する外側流路10dとが分離される。 As shown in FIGS. 2 and 3 , the cooling coil 5 is arranged in a substantially cylindrical space existing between the outside of the second inner tube 3 and the inside of the outer tube 4 . This space is partitioned radially inside and outside by the cooling coil 5. As a fluid flow passage, an inner flow passage 10c in contact with the inner peripheral surface of the cooling coil 5 and an outer flow passage 10c in contact with the outer peripheral surface of the cooling coil 5 are provided. 10d are separated.

図7は、冷却コイル5の外観斜視図である。径方向の内外が仕切られた冷却コイル5の構造としては、図示したような、コイルが密に巻回されたものを用いることができる。コイルの径方向を内外に仕切る理由は、内側流路10cと、外側流路10dとの間において、流体が径方向に往来することを規制するためである。したがって、実質的に流体が往来しない程度にコイル同士が接していれば足り、コイル間が溶接等で完全に塞がれていることまで要求するものではない。また、疎に巻回されたコイルを複数本用意し、一方のコイルの隣り合った隙間に他方のコイルが入り込むように、複数本のコイルを入れ子状に配置することによって、密に巻回されたコイルの構造体を用意し、これを冷却コイル5として用いてもよい。さらに、コイルの疎密を問わず、巻回されたコイルの内周面および外周面の少なくとも一方に、シート状の部材を貼着または溶接することによって、コイルの隙間を塞いでもよい。この場合、冷却効率の低下を抑制すべく、シート状の部材として、伝熱性の高い材質のもの(例えばアルミ箔等)を用いることが好ましい。冷却コイル5における冷媒の流れとしては、入口5aから供給された冷媒が、冷却コイル5の流路に沿って螺旋状に流れて、出口5bから外部に放出される。 FIG. 7 is an external perspective view of the cooling coil 5. FIG. As the structure of the cooling coil 5 in which the inner and outer sides are separated in the radial direction, a densely wound coil as shown in the figure can be used. The reason why the radial direction of the coil is divided into the inner and outer sides is to restrict the flow of fluid in the radial direction between the inner flow path 10c and the outer flow path 10d. Therefore, it is sufficient that the coils are in contact with each other to such an extent that the fluid does not substantially flow back and forth, and it is not required that the coils are completely closed by welding or the like. In addition, by preparing a plurality of sparsely wound coils and arranging the plurality of coils in a nested manner so that the other coil enters the gap between the adjacent coils, the coils can be wound densely. Alternatively, a coil structure may be prepared and used as the cooling coil 5 . Furthermore, regardless of the density of the coil, the gap between the coils may be closed by attaching or welding a sheet-like member to at least one of the inner and outer peripheral surfaces of the wound coil. In this case, it is preferable to use a material with high heat conductivity (for example, aluminum foil, etc.) as the sheet-like member in order to suppress a decrease in cooling efficiency. As for the flow of the coolant in the cooling coil 5, the coolant supplied from the inlet 5a spirally flows along the flow path of the cooling coil 5 and is discharged to the outside from the outlet 5b.

また、図7に示したように、冷却コイル5の内周面および外周面の少なくとも一方には、冷却性能を高めるために、冷媒が流れない棒状の伝熱部材5cが軸方向に沿って取り付けられている。冷却コイル5と接した内外の流路10c,10dは、上端側の連通口11cを介してのみ連通し、それ以外では互いに分離されているため、それぞれの流路10c,10dにおいて、流体は軸方向に沿って均一に流れる。伝熱部材5cを軸方向に沿って延在させることで、これらの流路10c,10dにおける軸方向の流れを阻害することなく、熱交換による冷却効率を高めることができる。伝熱部材5cとしては、冷却コイル5の材質と同様、熱伝導率の高い金属(例えば銅)を用いることが好ましい。また、複数本の伝熱部材5cを用い、冷却コイル5の内周面/外周面の全周に均等に取り付けてもよい。 Further, as shown in FIG. 7, a rod-shaped heat transfer member 5c through which no coolant flows is attached along the axial direction to at least one of the inner and outer peripheral surfaces of the cooling coil 5 in order to improve the cooling performance. It is The inner and outer channels 10c and 10d in contact with the cooling coil 5 communicate only through the communication port 11c on the upper end side, and are otherwise separated from each other. flow uniformly along the direction. By extending the heat transfer member 5c along the axial direction, it is possible to increase the cooling efficiency by heat exchange without impeding the flow in the axial direction in these flow paths 10c and 10d. Similar to the material of the cooling coil 5, it is preferable to use a metal (for example, copper) with high thermal conductivity as the heat transfer member 5c. Alternatively, a plurality of heat transfer members 5c may be used and evenly attached to the entire circumference of the inner and outer peripheral surfaces of the cooling coil 5 .

図3に示したように、外側流路10dには、この流路における凝固の有無を検出するために、流路の温度を検出する温度センサ12が、少なくとも一つ設けられている。この温度センサ12は、外側流路10dではなく内側流路10cに設けてもよく、あるいは、内側流路10cおよび外側流路10dの双方に設けてもよい。 As shown in FIG. 3, at least one temperature sensor 12 for detecting the temperature of the flow path is provided in the outer flow path 10d in order to detect the presence or absence of coagulation in this flow path. The temperature sensor 12 may be provided in the inner flow path 10c instead of the outer flow path 10d, or may be provided in both the inner flow path 10c and the outer flow path 10d.

冷却コイル5の下端面は、貯留槽の底部7aに設けられた仕切り部8の上端面と接しており、これによって、冷却コイル5の下端側において、流体の径方向の往来が規制される。また、冷却コイル5の上端側には、径方向の内外を貫通する連通口11cが全周に亘って設けられている。この連通口11cによって、冷却コイル5の内側と第2の内管3の外側との間における略円筒状の空間である内側流路10cと、冷却コイル5の外側と外管4の内側との間における略円筒状の空間である外側流路10dとは、上端側において互いに連通している。また、外管4の下端側には、径方向の内外を貫通する連通口11dが全周に亘って設けられている。軸芯の入口管9から導入した流体を径方向外側より放出する場合、連通口11dは、冷却コイル5と接した流路10c,10dの下流に位置し、これらの流路10c,10dを経て冷却された流体を放出する放出口となる。なお、最も外側の連通口11dについては、径方向外側には流路が最早存在しないため、径方向に開口している必要性は必ずしもなく、軸方向に開口させて、側方ではなく下方より流体を放出してもよい。 The lower end surface of the cooling coil 5 is in contact with the upper end surface of the partition portion 8 provided on the bottom portion 7a of the reservoir, thereby restricting the movement of the fluid in the radial direction on the lower end side of the cooling coil 5. In addition, a communication port 11c penetrating inside and outside in the radial direction is provided over the entire circumference on the upper end side of the cooling coil 5 . The communication port 11c provides an inner flow path 10c, which is a substantially cylindrical space between the inside of the cooling coil 5 and the outside of the second inner tube 3, and the space between the outside of the cooling coil 5 and the inside of the outer tube 4. The outer flow path 10d, which is a substantially cylindrical space therebetween, communicates with each other on the upper end side. In addition, a communication port 11d penetrating radially inside and outside is provided on the lower end side of the outer tube 4 over the entire circumference. When the fluid introduced from the axial inlet pipe 9 is discharged from the radially outer side, the communication port 11d is located downstream of the flow paths 10c and 10d in contact with the cooling coil 5, and passes through these flow paths 10c and 10d. It becomes a discharge port for discharging cooled fluid. As for the outermost communication port 11d, since there is no longer a channel on the radially outer side, it is not always necessary to open in the radial direction. Fluid may be released.

多重管式冷却器1を構成する複数の管2~4は、同心円状に配置された状態で透明フタ6を介してネジ止めされており、これによって、多重管式冷却器1として全体が一体化される。多重管式冷却器1のメンテナンス時には、ネジを外すことによって、それぞれの部材を容易に分解することができる。なお、メンテナンス性を考慮する必要がないのであれば、ネジ止め以外の方法で複数の管2~4の開口部を閉塞してもよく、例えば、開口部に蓋が溶接されているような形態、すなわち、開口部を有さない閉塞管を用いてもよい。その意味で、本明細書において、「管」とは、開口の有無を問わない筒状体と同義の用語として用いている。 A plurality of tubes 2 to 4 constituting the multi-tube cooler 1 are concentrically arranged and screwed via a transparent lid 6, whereby the multi-tube cooler 1 is integrated as a whole. become. At the time of maintenance of the multi-tube cooler 1, each member can be easily disassembled by removing the screws. If there is no need to consider maintainability, the openings of the plurality of tubes 2 to 4 may be closed by a method other than screwing, for example, a form in which a lid is welded to the opening. That is, closed tubes without openings may be used. In this sense, the term "tube" is used in this specification as a synonym for a cylindrical body that may or may not have an opening.

図8は、多重管式冷却器1の内部における流体の流れを示す図である。軸芯の入口管9より供給された流体は、第1の内管2の内部に形成された流路10aを軸方向上方に向かって流れる。この流路10aを経て上端側に導かれた流体は、上端側の連通口11aを介して、径方向外側に全周に亘って均一に導かれた後、流路10bを軸方向下方に向かって流れる。この流路10bを経て下端側に導かれた流体は、下端側の連通口11bを介して、径方向外側に全周に亘って均一に導かれた後、内側流路10cを軸方向上方に向かって流れる。この内側流路10cは、冷却コイル5と接しているので、冷却コイル5を流れる冷媒と、内側流路10cを流れる流体との間で熱交換が行われ、これによって、流体が冷却される。内側流路10cを経て上端側に導かれた流体は、上端側の連通口11cを介して、径方向外側に全周に亘って均一に導かれた後、外側流路10dを軸方向下方に向かって流れる。この外側流路10dは、内側流路10cと同様、冷却コイル5と接しているので、外側流路10dを流れる流体はさらに冷却される。そして、外側流路10dを経て下端側に導かれた流体は、下端側の連通口11d(放出口)を介して、径方向外側に全周に亘って均一に放出される。このように、多重管式冷却器1の内側流路10a~10dにおいて、流体は、軸方向に往復しながら、径方向外側に導かれる。 FIG. 8 is a diagram showing the flow of fluid inside the multi-tube cooler 1. As shown in FIG. The fluid supplied from the axial inlet pipe 9 flows upward in the axial direction through the flow path 10a formed inside the first inner pipe 2 . The fluid guided to the upper end side through the flow path 10a is uniformly guided radially outward over the entire circumference through the communication port 11a on the upper end side, and then flows downward in the axial direction through the flow path 10b. flow. The fluid guided to the lower end side through the flow path 10b is uniformly guided radially outward over the entire circumference through the communication port 11b on the lower end side, and then flows upward in the axial direction through the inner flow path 10c. flow towards. Since the inner flow path 10c is in contact with the cooling coil 5, heat is exchanged between the coolant flowing through the cooling coil 5 and the fluid flowing through the inner flow path 10c, thereby cooling the fluid. The fluid guided to the upper end side through the inner flow path 10c is uniformly guided radially outward over the entire circumference through the communication port 11c on the upper end side, and then flows downward in the axial direction through the outer flow path 10d. flow towards. Since the outer flow path 10d is in contact with the cooling coil 5, similarly to the inner flow path 10c, the fluid flowing through the outer flow path 10d is further cooled. Then, the fluid guided to the lower end side through the outer flow path 10d is uniformly discharged radially outward over the entire circumference through the communication port 11d (discharge port) on the lower end side. In this way, in the inner channels 10a to 10d of the multi-tube cooler 1, the fluid is led radially outward while reciprocating in the axial direction.

このように、本実施形態によれば、冷却コイル5の内外を仕切って内側流路10cと外側流路10dとに分離すると共に、これらの経路10c,10dの間を連通口11cを介して全周に亘って連通させる。これにより、冷却コイル5に流体を導入する導入口となる連通口11b(冷却コイル5の直上流側)より全周に亘って導入された流体は、図9の矢印で示すように、内側流路10cおよび外側流路10dよりなる一連の流路を軸方向に沿って一様に往復する。その際、冷却コイル5の隙間を介した流体の往来が規制されているので、軸方向に沿った流体の流れに乱れが生じ難い。このように流体を整流することによって、冷却コイル5と接した内側流路10cおよび外側流路10dにおいて、流体の流速がばらつくことを有効に抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the inside and outside of the cooling coil 5 are partitioned into the inner flow path 10c and the outer flow path 10d, and the path 10c and 10d are fully connected through the communication port 11c. Communicate all around. As a result, the fluid introduced over the entire circumference from the communication port 11b (immediately upstream side of the cooling coil 5) serving as an inlet for introducing the fluid into the cooling coil 5 flows inward as indicated by the arrow in FIG. It reciprocates uniformly along the axial direction through a series of flow paths consisting of the path 10c and the outer flow path 10d. At this time, since the movement of the fluid through the gaps of the cooling coils 5 is restricted, the flow of the fluid along the axial direction is less likely to be disturbed. By rectifying the fluid in this manner, variations in the flow velocity of the fluid can be effectively suppressed in the inner flow path 10 c and the outer flow path 10 d that are in contact with the cooling coil 5 .

流速のばらつきの抑制は、特に、流速の遅い部分での予期しない凝固を防止できるという点で、流体を凝固温度近傍まで冷却する場合に有利である。なぜなら、部分的な凝固が生じないような温度マージンが不要になるため、その分だけ、設定温度(流体の目標冷却温度)を低く設定できるからである。また、凝固が生じるとしても、部分的な凝固ではなく、冷却コイル5の伝熱面全体が均一に凝固するので、温度センサ12を多数設置しなくとも、少ない個数で、凝固の状態を精度よく判別することが可能となる。 Suppression of variations in flow velocity is particularly advantageous when cooling a fluid to near the solidification temperature in that unexpected solidification can be prevented in portions where the flow velocity is low. This is because a temperature margin that does not cause partial solidification is not required, so the set temperature (target cooling temperature of the fluid) can be set lower accordingly. Moreover, even if solidification occurs, the entire heat transfer surface of the cooling coil 5 is solidified uniformly rather than partially solidified. It is possible to discriminate.

また、本実施形態によれば、冷却コイル5の内外を仕切って内側流路10cと外側流路10dとに分離することで、冷却コイル5の内外を仕切ることなく単一の流路とする場合と比較して、流路の断面積が小さくなって流体が速く流れる。これにより、冷却コイル5による流体の冷却効率を高めることができる。 Further, according to the present embodiment, the inside and outside of the cooling coil 5 are partitioned to separate the inner flow path 10c and the outer flow path 10d, thereby forming a single flow path without partitioning the inside and the outside of the cooling coil 5. , the cross-sectional area of the flow path becomes smaller and the fluid flows faster. Thereby, the cooling efficiency of the fluid by the cooling coil 5 can be improved.

また、本実施形態では、冷却コイル5の径方向内側が二重管構造(内管2,3)となっており、その内部を流体が軸方向に往復する。これにより、内側流路10cと、その直内側にある流路10bとが内管3の壁部を介して接し、両者を流れる流体間で熱交換が生じるので、内側流路10cにおいて流体の凝固が生じても、凝固物の急激な成長を抑制できる。 Further, in this embodiment, the radial inner side of the cooling coil 5 has a double pipe structure (the inner pipes 2 and 3), and the fluid axially reciprocates inside it. As a result, the inner flow path 10c and the flow path 10b immediately inside thereof come into contact with each other through the wall of the inner tube 3, and heat exchange occurs between the fluids flowing through both, so that the fluid solidifies in the inner flow path 10c. Even if this occurs, the rapid growth of the coagulum can be suppressed.

また、本実施形態によれば、冷却コイル5によって冷却された流体を外部に放出する放出口となる連通口11d(冷却コイル5の直下流側)が全周に亘って開口しているため、冷却コイル5の下流側での流体の滞留が生じ難く、上流側に悪影響を及ぼすことがない。その結果、内側流路10cおよび外側流路10dにおける流速のばらつきをより有効に抑制することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, since the communication port 11d (immediately downstream side of the cooling coil 5) serving as a discharge port for discharging the fluid cooled by the cooling coil 5 to the outside is open over the entire circumference, Fluid is less likely to stagnate on the downstream side of the cooling coil 5 and does not adversely affect the upstream side. As a result, it becomes possible to more effectively suppress variations in flow velocity in the inner flow path 10c and the outer flow path 10d.

さらに、本実施形態によれば、冷却コイル5の径方向内側に複数の内管2,3を配置して、入口管9より供給された流体が冷却コイル5の全周に均一に行き渡るように整流している。このように、冷却コイル5の内部空間を有効に活用して、整流機構を冷却コイル5の内部に配置することによって、多重管式冷却器1を小型化することができる。 Furthermore, according to the present embodiment, a plurality of inner pipes 2 and 3 are arranged radially inside the cooling coil 5 so that the fluid supplied from the inlet pipe 9 spreads uniformly over the entire circumference of the cooling coil 5. rectified. In this way, by effectively utilizing the internal space of the cooling coil 5 and arranging the rectifying mechanism inside the cooling coil 5, the multi-tube cooler 1 can be made smaller.

なお、上述した実施形態では、軸芯の入口管9から導入した流体を径方向外側より放出する例について説明したが、図8および図9に示した流体の流れを逆にして、径方向外側から導入した流体を軸芯の入口管9より放出してもよい。この場合、内側流路10cおよび外側流路10dの双方の上流に位置する連通口11dを介して、貯留槽内に貯留された流体は、全周から多重管式冷却器1の内部に導入される。また、貯留槽内に配置することなく、単独で使用される多重管式冷却器1の場合、入口管9の一点から導入された流体が全周に亘って均一に広がるように整流した上で、連通口11dに導けばよい。 In the above-described embodiment, an example in which the fluid introduced from the inlet pipe 9 of the axial center is discharged from the radially outer side was described. may be discharged from the inlet pipe 9 of the shaft center. In this case, the fluid stored in the storage tank is introduced into the multi-tube cooler 1 from the entire circumference via the communication ports 11d located upstream of both the inner flow path 10c and the outer flow path 10d. be. In the case of a multi-pipe cooler 1 that is used alone without being placed in a storage tank, the fluid introduced from one point of the inlet pipe 9 is rectified so that it spreads uniformly over the entire circumference. , to the communication port 11d.

さらに、内側流路10cおよび外側流路10dにおける流速のばらつきを抑制するという観点でいえば、図3に示したように、冷却コイル5の外側と外管4の内側との間隔L1は、冷却コイル5の内側と内管3の外側との間隔L2よりも狭いことが好ましい(L1<L2)。これらの間隔L1,L2が同一の場合、内側流路10cよりも外側流路10dの方が径方向断面積が大きくなって、外側流路10dの流速が相対的に遅くなってしまうからである。L1<L2とすれば、両者の流速の差を緩和することができる。特に、内側流路10cの径方向断面積と、外側流路10dの径方向断面積とが略同一になるように間隔L1,L2を設定すれば、内側流路10cの流速と、外側流路10dの流速とを、ほぼ等しくすることができる。 Furthermore, from the viewpoint of suppressing variations in flow velocity in the inner flow path 10c and the outer flow path 10d, as shown in FIG. It is preferably narrower than the distance L2 between the inside of the coil 5 and the outside of the inner tube 3 (L1<L2). This is because, if the intervals L1 and L2 are the same, the radial cross-sectional area of the outer flow path 10d is larger than that of the inner flow path 10c, and the flow velocity of the outer flow path 10d is relatively slow. . If L1<L2, the difference between the flow velocities of the two can be reduced. In particular, if the intervals L1 and L2 are set so that the radial cross-sectional area of the inner flow path 10c and the radial cross-sectional area of the outer flow path 10d are substantially the same, the flow velocity of the inner flow path 10c and the outer flow path 10d flow rate can be approximately equal.

以上のような各変形例は、後述する第2の実施形態においても、同様に適用することができる。 Each modification as described above can be similarly applied to a second embodiment described later.

(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る多重管式冷却器の概略図である。この多重管式冷却器1は、第1の実施形態と同様、複数の管2~4と、冷却コイル5とによって構成されているが、第1の実施例とは異なり、冷却コイル5が内管2,3との間に配置されている。これにより、冷却コイル5の径方向内側は単管構造(内管2)となり、その径方向外側は二重管構造(内管3および外管4)となる。それ以外の点については、第1の実施形態と同様なので、第1の実施形態で用いた符号と同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 10 is a schematic diagram of a multi-tube cooler according to the second embodiment. This multi-tube cooler 1 is composed of a plurality of tubes 2 to 4 and a cooling coil 5 as in the first embodiment. It is arranged between the tubes 2,3. As a result, the radially inner side of the cooling coil 5 has a single-tube structure (inner tube 2), and the radially outer side thereof has a double-tube structure (inner tube 3 and outer tube 4). Since other points are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals as those used in the first embodiment are given, and explanations thereof are omitted here.

同図に矢印で示すように、入口管9より供給された流体は、第1の内管2の内部に形成された流路10aを軸方向上方に向かって流れる。この流路10aを経て上端側に導かれた流体は、上端側の連通口11a(冷却コイル5の導入口)を介して、径方向外側に全周に亘って均一に導かれた後、内側流路10cを軸方向下方に向かって流れる。この内側流路10cは、冷却コイル5と接しているので、冷媒との熱交換によって、流体が冷却される。この内側流路10cを経て下端側に導かれた流体は、下端側の連通口11bを介して、径方向外側に全周に亘って均一に導かれた後、外側流路10dを軸方向上方に向かって流れる。この外側流路10dは、冷却コイル5と接しているので、外側流路10dを流れる流体はさらに冷却される。外側流路10dを経て上端側に導かれた流体は、上端側の連通口11cを介して、径方向外側に全周に亘って均一に導かれた後、流路10eを軸方向下方に向かって流れる。そして、流路10eを経て下端側に導かれた流体は、下端側の連通口11d(出口)を介して、径方向外側に全周に亘って均一に放出される。 As indicated by arrows in the figure, the fluid supplied from the inlet pipe 9 flows upward in the axial direction through the channel 10a formed inside the first inner pipe 2. As shown in FIG. The fluid guided to the upper end side through this flow path 10a is uniformly guided radially outward over the entire circumference via the communication port 11a (introduction port of the cooling coil 5) on the upper end side, and then flows inward. It flows axially downward through the flow path 10c. Since this inner flow path 10c is in contact with the cooling coil 5, the fluid is cooled by heat exchange with the refrigerant. The fluid guided to the lower end side through the inner flow path 10c is uniformly guided radially outward over the entire circumference through the communication port 11b on the lower end side, and then flows upward in the outer flow path 10d in the axial direction. flowing towards Since the outer flow path 10d is in contact with the cooling coil 5, the fluid flowing through the outer flow path 10d is further cooled. The fluid guided to the upper end side through the outer flow passage 10d is uniformly guided radially outward over the entire circumference through the communication port 11c on the upper end side, and then flows axially downward through the flow passage 10e. flow. Then, the fluid guided to the lower end side through the flow path 10e is uniformly discharged radially outward over the entire circumference through the communication port 11d (outlet) on the lower end side.

このように、本実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏する他、冷却コイル5の径方向外側が二重管構造(内管3および外管4)となっているため、その内部を流体が軸方向に往復する。これにより、外側流路10dと、その直外側にある流路10eとが内管3の壁部を介して接し、両者を流れる流体間で熱交換が生じるので、外側流路10dにおいて流体の凝固が生じても、凝固物の急激な成長を抑制できる。 Thus, according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the radially outer side of the cooling coil 5 has a double-tube structure (the inner tube 3 and the outer tube 4). Therefore, the fluid reciprocates in the axial direction. As a result, the outer flow path 10d and the flow path 10e immediately outside of it come into contact with each other through the wall of the inner tube 3, and heat exchange occurs between the fluids flowing through them, so that the fluid solidifies in the outer flow path 10d. Even if this occurs, the rapid growth of the coagulum can be suppressed.

なお、上述した各実施形態では、冷却コイル5の径方向内側を二重管構造とする形態(第1の実施形態)、および、冷却コイル5の径方向外側を二重管構造とする形態(第2の実施形態)を例示したが、内側および外側の双方に、複数の管を用いた多重管構造を採用してもよい。ただし、本発明の構成として最低限必要なものは、冷却コイル5の径方向の内外にそれぞれ1本の管、合計2本の管が存在することであって、内側および外側の少なくとも一方を多重管構造とすることは、本発明の上位概念としては必須ではない。 In each of the above-described embodiments, the radially inner side of the cooling coil 5 has a double-tube structure (first embodiment), and the radially outer side of the cooling coil 5 has a double-tube structure ( 2nd embodiment), a multi-pipe structure using a plurality of pipes on both the inside and the outside may be adopted. However, the minimum requirement for the configuration of the present invention is that there are two pipes in total, one pipe inside and outside the cooling coil 5 in the radial direction, and at least one of the inside and the outside is multiplexed. A tubular structure is not essential as a generic concept of the present invention.

(第3の実施形態)
図11は、第3の実施形態に係る冷水機の概略的な全体図である。この冷水機20は、上述した各実施形態およびその変形例に係る多重管式冷却器1,1’(以後、符号「1」にて総称)を用いて、冷却対象となる流体として水を冷却し、飲料用途はもとより、食品、水産、理化学等の各種分野で使用される凍結温度近傍の低温の冷水を生成する。なお、本明細書において、「水」または「冷水」とは、水分を含む液体といった意味で用いられ、真水のみならず、塩水、飲料(ジュース、ビール等)、ブライン(水分を含むもの)などを含む。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a schematic general view of a water chiller according to the third embodiment. This water chiller 20 uses the multi-tube coolers 1 and 1' according to each of the above-described embodiments and their modifications (hereinafter collectively referred to as reference numeral "1") to cool water as a fluid to be cooled. It produces cold water at a low temperature close to the freezing temperature, which is used in various fields such as food, fisheries, physics and chemistry, as well as beverage applications. In this specification, "water" or "cold water" is used to mean a liquid containing water, and not only fresh water but also salt water, beverages (juice, beer, etc.), brine (containing water), etc. including.

冷水機20は、水槽7と、多重管式冷却器1と、水循環系21と、給水系22と、送水系23と、冷媒循環系24とを主体に構成されている。水槽7は、多重管式冷却器1によって冷却された水が貯留されており、その底面7aには、多重管式冷却器1が設置されている。水循環系21は、多重管式冷却器1における水の出入口間に接続されており、水槽7内に貯留された水をポンプ21aで汲み出して多重管式冷却器1に供給すると共に、多重管式冷却器1によって冷却された水を水槽7内に放出する。また、水循環系21における冷水の流路には、温度センサ21bが設けられており、これによって、流路を流れる冷水の温度、換言すれば、水槽7の水温が検出される。さらに、上述したように、多重管式冷却器1には、内部流路の凍結状態を検出するために、温度センサ12が内蔵されている。 The water chiller 20 mainly includes a water tank 7 , a multi-pipe cooler 1 , a water circulation system 21 , a water supply system 22 , a water supply system 23 , and a refrigerant circulation system 24 . Water cooled by the multi-pipe cooler 1 is stored in the water tank 7, and the multi-pipe cooler 1 is installed on the bottom surface 7a thereof. The water circulation system 21 is connected between the inlet and outlet of water in the multi-pipe cooler 1, pumps out the water stored in the water tank 7 with a pump 21a, supplies it to the multi-pipe cooler 1, and supplies the water to the multi-pipe cooler 1. The water cooled by the cooler 1 is discharged into the water tank 7. A temperature sensor 21b is provided in the cold water flow path of the water circulation system 21, and detects the temperature of the cold water flowing through the flow path, in other words, the temperature of the water tank 7. FIG. Furthermore, as described above, the multi-tube cooler 1 incorporates the temperature sensor 12 to detect the frozen state of the internal flow path.

給水系22は、水槽7内の水位を検出するレベルセンサ25によって貯留量が減少した場合に、所定の貯留量になるまで水槽7内に水を供給する。送水系23は、水槽7内に貯留された冷水を、多重管式冷却器1を介することなく、外部に直接送水する。本実施形態において、送水系23は、水循環系21における多重管式冷却器1の上流側、具体的には、ポンプ21aと多重管式冷却器1との間に取り付けられており、ポンプ21aによって汲み出された冷水を外部に送水する。 The water supply system 22 supplies water into the water tank 7 until a predetermined amount of water is reached when the level sensor 25 that detects the water level in the water tank 7 decreases the amount of water stored. The water supply system 23 directly supplies the cold water stored in the water tank 7 to the outside without passing through the multi-pipe cooler 1 . In this embodiment, the water supply system 23 is attached to the upstream side of the multi-pipe cooler 1 in the water circulation system 21, specifically, between the pump 21a and the multi-pipe cooler 1. The pumped cold water is sent to the outside.

冷媒循環系24は、冷却器1における冷媒の出入口に接続されており、圧縮機および凝縮器よりなる冷凍機24aと、膨張弁24bとを備えている。冷凍機24aの運転中、冷媒は、冷凍サイクルを繰り返しながら冷媒循環系24を循環する。すなわち、冷凍機24aに供給された冷媒は、圧縮機によって圧縮されて高温高圧ガスとなり、凝縮器によって凝縮(液化)された上で、高圧液となって冷凍機24aより放出される。高圧液化された冷媒は、膨張弁24bによって減圧され、低圧液となって冷却器1に供給される。低圧液化された冷媒は、冷却器1における水との熱交換によって蒸発(気化)し、低圧ガスとなって冷凍機24aに戻される。このような冷媒の冷凍サイクルにおいて、冷却器1内を流れる水は、低圧液化された冷媒が気体に相変化する際の気化熱によって冷却される。 The refrigerant circulation system 24 is connected to a refrigerant inlet/outlet of the cooler 1, and includes a refrigerator 24a including a compressor and a condenser, and an expansion valve 24b. During operation of the refrigerator 24a, the refrigerant circulates through the refrigerant circulation system 24 while repeating the refrigeration cycle. That is, the refrigerant supplied to the refrigerator 24a is compressed by the compressor into a high-temperature, high-pressure gas, condensed (liquefied) by the condenser, and released as a high-pressure liquid from the refrigerator 24a. The high-pressure liquefied refrigerant is decompressed by the expansion valve 24b and supplied to the cooler 1 as a low-pressure liquid. The low-pressure liquefied refrigerant evaporates (vaporizes) through heat exchange with water in the cooler 1, becomes low-pressure gas, and is returned to the refrigerator 24a. In such a refrigerant refrigeration cycle, the water flowing through the cooler 1 is cooled by the heat of vaporization when the low-pressure liquefied refrigerant undergoes a phase change to gas.

このように、本実施形態によれば、上述した多重管式冷却器1を用いることで、冷媒との熱交換が行われる流路上での流速のばらつきが抑制されるため、水が部分的に凍結すること、および、凍結によって生じた氷が急激に成長して流路を塞ぐことを有効に抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, by using the multi-tube cooler 1 described above, variations in the flow velocity on the flow path where heat exchange with the refrigerant is performed are suppressed, so that water is partially It is possible to effectively suppress freezing and rapid growth of ice caused by freezing to block the flow path.

また、本実施形態によれば、多重管式冷却器1の構造として、水の部分的な凍結が生じ難いので、冷水機1を制御する上で、部分的な凝固が生じないような温度マージンを考慮する必要がない。これにより、冷水の設定温度を、従来の冷水機よりも低温(例えば1℃以下)にすることができ、そのような極低温の冷水を水槽7内に貯留しておくことができる。その結果、多重管式冷却器1を経なくとも、極低温の冷水をそのままに送水することができる。 Further, according to the present embodiment, the structure of the multi-pipe cooler 1 makes it difficult for water to partially freeze. need not be considered. As a result, the set temperature of the cold water can be set to a lower temperature (for example, 1° C. or less) than that of the conventional cold water machine, and such extremely low temperature cold water can be stored in the water tank 7 . As a result, cryogenic cold water can be sent as it is without passing through the multi-tube cooler 1 .

さらに、本実施形態によれば、多重管式冷却器1の内部流路に凍結が生じた場合でも、部分的な凍結ではなく、冷却コイル5の伝熱面全体が均一に凍結するので、少数の温度センサ12のみで、凍結の状態を精度よく判別することが可能となる。これにより、冷却コイル5にある程度の氷が付着したまま、冷水機1を連続運転することができる。 Furthermore, according to this embodiment, even if the internal flow path of the multi-tube cooler 1 freezes, the entire heat transfer surface of the cooling coil 5 freezes evenly instead of partially freezing. Only with the temperature sensor 12, it is possible to accurately determine the frozen state. As a result, the water chiller 1 can be operated continuously while the cooling coil 5 remains covered with ice to some extent.

なお、上述した各実施形態では、冷媒との熱交換によって流体を冷却する熱交換器として、コイルが密に巻回された冷却コイル5を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、径方向の内外を仕切って内側流路と外側流路とを分離する円筒状(厳密な円筒である必要はない。)のものであれば、内部における冷媒の流路を含めて、どのような構造の熱交換器を用いてもよい。 In each of the above-described embodiments, the cooling coil 5 in which the coil is wound densely is used as the heat exchanger for cooling the fluid by heat exchange with the refrigerant, but the present invention is limited to this. Instead, if it is cylindrical (it does not have to be a strict cylinder) that separates the inner and outer channels by partitioning the inside and outside in the radial direction, including the coolant channel inside, Any structure of heat exchanger may be used.

1,1’ 多重管式冷却器
2 第1の内管
3 第2の内管
4 外管
5 冷却コイル
6 透明フタ
7 貯留槽(水槽)
7a 底面
8 仕切り部
9 入口管
10a~10e 流路
11a~11d 連通口
12 温度センサ
20 冷水機
21 水循環系
21a ポンプ
21b 温度センサ
22 給水系
23 送水系
24 冷媒循環系
24a 冷凍機
24b 膨張弁
25 レベルセンサ
Reference Signs List 1, 1' multi-tube cooler 2 first inner tube 3 second inner tube 4 outer tube 5 cooling coil 6 transparent lid 7 reservoir (water tank)
7a bottom surface 8 partition 9 inlet pipe 10a to 10e flow path 11a to 11d communication port 12 temperature sensor 20 water cooler 21 water circulation system 21a pump 21b temperature sensor 22 water supply system 23 water supply system 24 refrigerant circulation system 24a refrigerator 24b expansion valve 25 level sensor

Claims (9)

複数の管が径方向の内外に配置された多重管式冷却器において、
径方向の内外が仕切られていると共に、内部を流れる冷媒との熱交換によって、流体を冷却する円筒状の熱交換器と、
前記熱交換器の径方向内側に同心円状に配置された第1の管と、
前記熱交換器の径方向外側に同心円状に配置された第2の管と、
前記熱交換器の内側と、前記第1の管の外側との間の円筒状の空間であって、前記流体が一方の軸方向に流れる内側流路と、
前記熱交換器の外側と、前記第2の管の内側との間の円筒状の空間であって、前記流体が前記内側流路とは反対方向に流れる外側流路と、
前記内側流路および前記外側流路の一方における軸方向の一端側において、全周に亘って前記流体を導入する第1の連通口と、
前記熱交換器における前記一端側とは反対の他端側において、前記内側流路と、前記外側流路とを全周に亘って連通する第2の連通口と、
前記内側流路および前記外側流路の他方における前記一端側において、全周に亘って前記流体を放出する第3の連通口と
を有することを特徴とする多重管式冷却器。
In a multi-tube cooler in which multiple tubes are arranged inside and outside in the radial direction,
a cylindrical heat exchanger that is partitioned radially inside and outside and that cools the fluid by heat exchange with the refrigerant flowing inside;
a first tube concentrically arranged radially inside the heat exchanger;
a second tube concentrically arranged radially outward of the heat exchanger;
a cylindrical space between the inside of the heat exchanger and the outside of the first tube, the inner channel through which the fluid flows in one axial direction;
a cylindrical space between the outside of the heat exchanger and the inside of the second tube, wherein the fluid flows in a direction opposite to the inner flow path;
a first communication port for introducing the fluid over the entire circumference on one axial end side of one of the inner flow channel and the outer flow channel;
a second communication port that communicates the inner flow path and the outer flow path over the entire circumference on the other end side opposite to the one end side of the heat exchanger;
and a third communication port for discharging the fluid over the entire circumference at the one end of the other of the inner flow passage and the outer flow passage.
前記第1の連通口は、前記第1の管に設けられており、
前記流体は、前記第1の連通口を介して前記内側流路の全周に亘って導入され、前記第2の連通口を介して、前記内側流路から前記外側流路に向かって軸方向に往復した上で、外部に放出されることを特徴とする請求項1に記載された多重管式冷却器。
The first communication port is provided in the first pipe,
The fluid is introduced along the entire circumference of the inner flow channel through the first communication port, and is introduced axially from the inner flow channel toward the outer flow channel through the second communication port. 2. The multi-tube cooler according to claim 1, wherein the cooling water is discharged to the outside after reciprocating to and from.
前記熱交換器の外側と、前記第2の管の内側との間隔は、前記第1の管の外側と、前記熱交換器の内側との間隔よりも狭いことを特徴とする請求項1または2に記載された多重管式冷却器。 2. The space between the outside of the heat exchanger and the inside of the second tube is narrower than the space between the outside of the first tube and the inside of the heat exchanger. 2 multi-tube cooler. 前記熱交換器の外側と、前記第2の管の内側との間における前記外側流路の径方向断面積は、前記熱交換器の内側と、前記第1の管の外側との間における前記内側流路の径方向断面積と同一であることを特徴とする請求項3に記載された多重管式冷却器。 The radial cross-sectional area of the outer flow path between the outside of the heat exchanger and the inside of the second tube is equal to the radial cross-sectional area between the inside of the heat exchanger and the outside of the first tube. 4. The multi-tube cooler according to claim 3, wherein the radial cross-sectional area is the same as that of the inner channel. 前記熱交換器の内周面および外周面のうちの少なくとも一方には、前記冷媒が流れない伝熱部材が軸方向に沿って取り付けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載された多重管式冷却器。 5. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein a heat transfer member through which the refrigerant does not flow is attached along the axial direction to at least one of an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the heat exchanger. A multi-tube cooler as described in . 前記内側流路および前記外側流路のうちの少なくとも一方に設けられ、当該流路の温度を検出する温度センサをさらに有することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載された多重管式冷却器。 6. The multiplex pipe according to any one of claims 1 to 5, further comprising a temperature sensor provided in at least one of said inner flow channel and said outer flow channel to detect the temperature of said flow channel. formula cooler. 前記第1の管の内側および前記第2の管の外側の少なくとも一方に配置された第3の管をさらに有し、
前記第3の管と隣接した前記第1の管または前記第2の管と、前記第3の管との間の空間を、前記流体が軸方向に流れることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載された多重管式冷却器。
further comprising a third tube positioned inside at least one of the first tube and outside the second tube;
7. The fluid flows axially through the space between the first or second pipe adjacent to the third pipe and the third pipe. A multi-tube cooler according to any one of .
水を冷却する冷水機において、
流体としての水が貯留された水槽と、
前記水槽内に配置された多重管式冷却器とを有し、
前記多重管式冷却器は、請求項1から7のいずれかに記載された多重管式冷却器であることを特徴とする冷水機。
In a water chiller that cools water,
a water tank in which water as a fluid is stored;
a multi-tube cooler disposed in the water tank;
A water chiller, wherein the multi-pipe cooler is the multi-pipe cooler according to any one of claims 1 to 7.
前記水槽内に貯留された水を汲み出し、当該汲み出された水を前記多重管式冷却器によって冷却した上で、前記水槽内に放出する水循環系と、
前記水槽内に貯留された水を、前記多重管式冷却器を介することなく、外部に直接送水する送水系と
をさらに有することを特徴とする請求項8に記載された冷水機。
a water circulation system for pumping out the water stored in the water tank, cooling the pumped-out water with the multi-pipe cooler, and discharging it into the water tank;
9. The water chiller according to claim 8, further comprising a water supply system for directly supplying water stored in said water tank to the outside without passing through said multi-pipe cooler.
JP2017136721A 2017-07-13 2017-07-13 Multi-tube cooler and water chiller using the same Active JP7133293B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017136721A JP7133293B2 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Multi-tube cooler and water chiller using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017136721A JP7133293B2 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Multi-tube cooler and water chiller using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019020005A JP2019020005A (en) 2019-02-07
JP7133293B2 true JP7133293B2 (en) 2022-09-08

Family

ID=65353065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017136721A Active JP7133293B2 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Multi-tube cooler and water chiller using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7133293B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3998433B1 (en) 2019-07-16 2025-11-05 Daikin Industries, Ltd. Storage tank unit
CN120351775A (en) * 2025-06-24 2025-07-22 杭氧集团股份有限公司 Phase-change cold-storage plate type heat exchanger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012876A (en) 1999-06-30 2001-01-19 Toyo Radiator Co Ltd Heat exchanger
JP2004509309A (en) 2000-09-06 2004-03-25 ウエファーマスターズ, インコーポレイテッド Liquid gas exchanger
JP6339606B2 (en) 2016-02-17 2018-06-06 タカギ冷機株式会社 Multi-tube cooler and chilled water machine using the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4835152Y1 (en) * 1968-06-29 1973-10-23
JPH0619968Y2 (en) * 1985-05-13 1994-05-25 オリオン機械株式会社 Liquid cooling device
JP3018618B2 (en) * 1991-08-22 2000-03-13 富士電機株式会社 Liquid heat exchanger
JPH05187753A (en) * 1992-01-16 1993-07-27 Fuji Electric Co Ltd Ice storage type beverage cooler
JP2006339606A (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2016027665A (en) * 2015-09-28 2016-02-18 日立化成株式会社 Manufacturing method of p-type diffusion layer and manufacturing method of solar cell element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012876A (en) 1999-06-30 2001-01-19 Toyo Radiator Co Ltd Heat exchanger
JP2004509309A (en) 2000-09-06 2004-03-25 ウエファーマスターズ, インコーポレイテッド Liquid gas exchanger
JP6339606B2 (en) 2016-02-17 2018-06-06 タカギ冷機株式会社 Multi-tube cooler and chilled water machine using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019020005A (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7610773B2 (en) Ice producing apparatus and method
JP6339606B2 (en) Multi-tube cooler and chilled water machine using the same
JP2016197008A (en) Refrigeration system mounted on the deck
US11105543B2 (en) Ice machine
JP2018115839A (en) Accumulator with internal heat exchanger and refrigeration cycle provided with the same
JP6540190B2 (en) Cold storage heat exchanger
JP7133293B2 (en) Multi-tube cooler and water chiller using the same
BR112016024781B1 (en) heat exchanger for cooling a fluid in a refrigeration system, refrigeration system, and method of cooling a fluid
CN207945881U (en) Cooling system and refrigerated transport system
JP5777054B2 (en) Dry evaporator and COP improvement method for existing dry evaporator
EP3309118A1 (en) Stand-alone beer dispenser and quick cooler
CN102095290B (en) Ice crystal evaporator and ice crystal water cooling device producing from same
JP2011058649A (en) Heat exchanger and refrigerating machine
KR102009751B1 (en) Refrigeration Equipment using Air cooling type Condenser and Supercooling of Refrigerant
KR20130078881A (en) Heat exchanging device
RU2505756C2 (en) Refrigerating unit
RU2645859C2 (en) Refrigerating device with evaporator
CN203177685U (en) Condenser of built-in oil cooler
CN217005463U (en) Heat pipe system and refrigeration equipment
JP2017146009A (en) Circulation type water cooler
JP2024535051A (en) Cooling device for instant cooling
CN107763868A (en) A kind of Condensing units with oil cooler
JP5176759B2 (en) vending machine
CN222761171U (en) Evaporator suitable for water chiller
WO2016161681A1 (en) Water supply device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170831

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200702

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210430

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210908

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220215

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220523

C092 Termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C092

Effective date: 20220621

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220728

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220819

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220829

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7133293

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531