JP2893335B1 - 理化学機器用の冷水循環供給機 - Google Patents

Abstract

【要約】 【目的】 本発明は氷の融解熱を利用した理化学機器用
の冷水循環供給機を使い勝手よく改良することを目的と
するものである。 【構成】 本発明は水槽部内の水道水を介し通電する冷
凍機構の制御スイッチの一方の電極を該水槽部の外で冷
凍機構に接続するとともに他方の電極に接続する端子を
前記水槽部内の冷凍機構の蒸発器の周囲に成長する氷に
より被覆されて非導電状態となる該水槽部の底面または
側面位置にわずかに表出するようにして設け、さらに前
記他方の電極を２本に分配するとともに該２本の電極に
接続する各端子を蒸発器からの距離を遠近して設けて該
２個の端子が成長する氷に被覆され非導電（高抵抗）状
態となるまでに時間差が生ずるようにし、且つ遠距離位
置の電極が氷に被覆され非導電（高抵抗）状態となって
冷凍機構を停止した後は近距離の電極からの通電が開始
するまで該冷凍機構を再始動しないようにするリレー回
路を設けた理化学機器用の冷水循環供給機にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は理化学機器用の冷水循
環供給機、詳しくは氷の融解熱が水の約８０倍であるこ
とに着目して発明された冷水循環供給機の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】氷の融解熱が水の８０倍であることに着
目して発明した理化学機器用の冷水循環供給機について
は本願出願人が特開平９−７２６４４号の提案をしてい
る。該発明は水道水を貯溜する水槽部と該水槽部の貯溜
水道水を外部に強制循環供給する動力付の供給管路を設
けるとともに前記水槽部内の水道水の一部を冷却して氷
結させる冷凍機構を設け、該冷凍機構により氷結した一
部の水道水の融解熱により前記水槽内の貯溜水道水を０
℃近くに保持冷却するようにし、さらに冷凍機構の一部
として水槽部内の水道水液面下に配設する蒸発器を設
け、該蒸発器の外面に冷凍機構を入切制御する２本の電
極線スイッチを突き出し取付けした理化学機器用の冷水
循環供給機を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該発明
は蒸発器の外面に冷凍機構を入切制御する２本の電極線
スイッチを突き出し取付けしているため、長く突き出し
た電極線スイッチおよび槽内を引き回した電極線スイッ
チの配線ケーブルが清掃の妨げになるほか、該配線ケー
ブルが目視されることによって使用者に感電のおそれや
ケーブルの早期劣化などの不安を与えるという課題があ
った。

【０００４】また２本の電極線スイッチ間の通電により
冷凍機構をＯＮ作動させる要領のため、成長した氷によ
り２本の電極線スイッチが被覆され非導電（高抵抗）状
態となって冷凍機構の作動を一旦ＯＦＦにした直後であ
っても氷が解けて２本の電極線スイッチ間が通電した途
端に再び冷凍機構をＯＮ作動してしまい、この境界の前
後でＯＮ，ＯＦＦを反復することとなるので、頻繁な冷
凍機構のＯＮ，ＯＦＦの繰返しによって冷凍機構を損傷
するおそれがあるという課題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は水道水を貯溜す
る水槽部と該水槽部の貯溜水道水を外部に強制循環供給
する動力付の供給管路を有し、前記水槽部内の水道水面
下に該水槽内の水道水の一部を冷却して氷結させる冷凍
機構の蒸発器を設けて該蒸発器の周囲に氷結した一部の
水道水の融解熱により前記水槽内の貯溜水道水を０℃近
くに保持冷却するようにした理化学機器用の冷水循環供
給機において、前記水槽部内の水道水を介し通電する前
記冷凍機の制御スイッチの一方の電極を該水槽部の外で
該冷凍機に接続するとともに他方の電極に接続する端子
を前記蒸発器の周囲に成長する氷により被覆されて非導
電（高抵抗）状態となる該水槽部の底面または側面位置
にわずかに表出するようにして設け、さらに前記他方の
電極を２本に分配するとともに該２本の電極に接続する
各端子を蒸発器からの距離を遠近して設けて該２個の端
子が成長する氷に被覆され非導電（高抵抗）状態になる
までに時間差が生ずるようにし、且つ遠距離位置の電極
が氷に被覆され非導電（高抵抗）状態となって冷凍機構
を停止した後は近距離の電極から通常の通電が開始する
まで該冷凍機構を再始動しないようにするリレー回路を
設けて、かかる課題を解決するようにしたのである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて説明する。

【０００７】図１は本発明の冷水循環供給機の構造図を
示すもので、箱形機体１と箱形機体１の上半部に水道水
Ｗを貯溜する水槽部２を設け、水槽部２の下方の機体１
内に冷凍機構３を設置する。4a，4bは冷凍機構３の一部
として水槽部２内の両側の液面下位置に配設するコイル
状（らせん状に巻いた）蒸発器、4bは蒸発器4aの水槽部
２の下で冷凍機構３に接続している部分である。

【０００８】循環管路５の往路管5aはバルブ６を挟んで
水槽部２の外に配管設備するポンプ７付の吐出管８に接
続し、復路管5bの端部は水槽部２内に配管する。９はポ
ンプ７と水槽部２の底面間を連結する連結管である。な
お往路管5aは三方バルブ（図示してない）を備えて、一
方に戻し管（図示してない）を接続し、三方バルブの切
替によりポンプ７の吐出した水道水Ｗを往路管5aと戻し
管とに切替供給できるようにしてもよい。

【０００９】冷凍機構３のＯＮ，ＯＦＦ制御スイッチを
構成する一方(−)の電極10を蒸発器4aの水槽部２下の部
分4bに接続する。なお蒸発器4a，4bを含む冷凍機構３は
一体の導電性を有すので水槽部２外の都合のよい位置の
どこに接続してもよい。他方(＋)の電極は２本の電極11
a，11bに分配し、そのうちの１本の電極11aは図２に示
すように蒸発器4aのごく近くの水槽部２底面上に端子12
aがわずかに表出するようにして取付け、もう１本の電
極11bの端子12bは蒸発器4aの近くに、しかして蒸発器4a
と端子12a間の距離よりも遠い距離を置いて水槽部２底
面上にわずかに表出するようにして設ける。13は止水用
のパッキン、14は絶縁カラー、15は固定モールドであ
る。以上の配線手段により水槽部２内は配線ケーブル等
が引き回しされることなく整然としたものとなり、また
水槽部２の外側で行えるために作業能率がよく生産性が
向上する。そして一方の電極10と他方の電極11a，11bは
後述する図３乃至図４に示すリレー回路16に接続してい
る。

【００１０】本発明は水槽部２内に蒸発器4aが液面下に
没入する量の水道水Ｗを充填してスイッチをＯＮする
と、制御スイッチを構成する電極10と11a，11b間に水道
水Ｗを介して通電が行われ冷凍機構３がＯＮ作動し蒸発
器4aがマイナス温度となって周囲の水道水Ｗを冷却して
徐々に氷結させてゆくのである。

【００１１】蒸発器4a周囲の氷Ｉがそれぞれ同じように
外側に成長してゆくと、先づ図２(b)に示すように蒸発
器4a周囲の氷Ｉが近い距離の電極11aの端子12aを被覆し
て電極11aが非導電（高抵抗）状態となり、さらに蒸発
器4aの氷Ｉが成長するとやがて図２(c)に示すように成
長した氷Ｉが遠い距離にある電極11bの端子12bを被覆し
て非導電（高抵抗）状態となり、電極10と11a，11b間が
すべて非導電（高抵抗）状態になるとスイッチング作用
により冷凍機構３を自動停止するように制御するのであ
る。

【００１２】この間のリレー回路16の作動を図３に従っ
て説明する。図３(1)に示す運転開始前の状態より運転
開始にて電極11aの端子12aから水道水Ｗ，蒸発器4aり水
槽部２下の部分4bを経て電極10に電流が流れることによ
りトランス17にＡＣ８Ｖの電圧が発生し図３(2)に示す
ようにリレーRLO1，RLO2がＯＮしてリレー接点18，19が
閉じて冷凍機構３が作動を開始し、同時に電極11bの端
子12bからも電極10に電流が流れる。やがて図４(3)に示
すように端子12aは蒸発器4a周囲に成長した氷Ｉによっ
て被覆され蒸発器への電流が非導電（高抵抗）状態とな
るが、端子12bからの電流が引続き電極10に流れている
ために冷凍機構３はＯＮ状態を維持する。さらに図４
(4)に示すように氷Ｉが成長して端子12bも被覆すと端子
12a，12bのどちらからも電極10に通常の電流が流れなく
なるためにトランス17に生じていたＡＣ８Ｖの電圧が低
下（非導電化）してリレー接点18，19が開き、このスイ
ッチング作用によって冷凍機構３は運転を停止するので
ある。冷凍機構３の運転が停止するとやがて氷Ｉが解け
始めて先づ図４(5)に示すように蒸発器4aからの距離の
遠い端子12bが表出するが、リレー接点18側はこの時
「開」状態のため、ＡＣ８Ｖに接続されておらず端子12
bから電極10に必要な電流は流れず、従ってこの状態で
は冷凍機構３の運転は再開しないままである。さらに図
４(6)に示すように氷Ｉが解けて端子12aが表出すると、
端子12a側の電極11aはダイレクトにトランス17側に接続
しているため運転開始時と同様にしてトランス17にＡＣ
８Ｖの電圧が発生しリレーRLO1，RLO2が０Ｎしてリレー
接点18，19が閉じ、冷凍機構３が再びＯＮ作動して運転
を開始するのである。その後は前記図４(3)乃至(6)に示
す作用を繰返すこととなり、冷凍機構３の運転停止と運
転再開までの間に相当の時間差を設けたいわゆるヒステ
リシスが作られることとなる。このヒステリシスは２個
の端子12a，12bの蒸発器からの距離の差を調整すること
により可変することができる。

【００１３】以上の作用により水槽部２内に一部の水道
水Ｗが氷結した一定量の氷Ｉが形成された状態にて待機
するのである。なお、これらの氷結作業は外部の機器に
冷却水を循環させる作業以前、例えば深夜の電気料金の
安い時間帯にあらかじめ行っておくのである。また環境
を考慮してタイマーを併用することにより運転開始を準
備に間に合う時刻に設定しておけば前記した(3)〜(6)の
繰返し回数をごく少なく抑えることができる。

【００１４】外部の、例えばロータリーエヴァポレータ
ー，ソックスレーなどの分析機器や試験装置などの機器
装置20を冷却するときは、循環管路５の往路管5aと復路
管5bのそれぞれを冷却する機器装置20の循環入出口にそ
れぞれ接続し、バルブ６を開放してポンプ７を作動させ
るのである。ポンプ７から吐出管８に吐出された水道水
Ｗは往路管5aより機器装置20に強制供給され、機器装置
20の内部で熱交換し、復路管5bを経て水槽部２内に戻り
氷Ｉの周囲を回流して氷Ｉの融解熱により０℃近くに冷
却されて再び外部機器装置20に強制循環供給されること
を繰返すのである。水槽部２内の水道水Ｗは氷Ｉがすべ
て解けてなくなるまでほぼ安定して０℃近くの水温を維
持することができる。

【００１５】なお、水道水Ｗを外部の機器装置20に循環
供給しつつ冷凍機構３を作動して氷結作業を平行するこ
とも可能であるが、冷却のための熱量があらかじめ形成
しておいた氷の量で充分であるときは冷凍機構３はＯＦ
Ｆ状態にしたまま使用することもできる。従って、この
場合は冷凍機構３を作動させないことにより消費電力を
きわめて少なくして限られた電源事情の設備環境の中で
複数台を同時に使用したり、また他の機器の使用を妨げ
たりしないこととなる。

【００１６】図５は循環管路５を取外して低恒温水槽と
して使用できるようにした状態を示すものである。電極
線を水槽部２の外部に配線したので水槽部２内はすっき
り整然として低恒温水槽としても使い勝手のよいものと
なる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上のようにして、冷凍機を入
切する制御スイッチの一方の電極を水槽部の外で冷凍機
構に接続するとともに他方の電極に接続する端子を冷凍
機構の蒸発器の周囲に成長した氷により被覆されて非導
電（高抵抗）状態となる該水槽部の底面または側面位置
にわずかに表出して設けるようにしたので、槽内に電極
線を設けて配線を行うに較べて配線作業の能率を上げて
生産性を向上し、さらに水槽部内に長く突き出した電極
線スイッチや槽内を引き回した配線ケーブルなどがなく
なるため水槽部内が整然として槽内の清掃が容易になる
ほか、配線ケーブルが目視されないことによって、使用
者に感電やケーブルの早期劣化などの不安を与えるおそ
れを解消するという効果を生ずる。

【００１８】これにより水槽部内が広く使えるようにな
るので、装置より循環管路を取外すことによって低恒温
水槽として冷温保存の用途の使い勝手をよくするという
効果を生ずる。

【００１９】他方の電極を２本に分配するとともに該２
本の電極に接続する各端子を蒸発器からの距離を遠近し
て設けて該２個の端子が成長する氷に被覆され非導電
（高抵抗）状態となるまでに時間差が生ずるようにし、
且つ遠距離位置の電極の端子が氷に被覆された非導電
（高抵抗）状態にて冷凍機構を停止した後は近距離の電
極の端子から通常の通電が開始するまで冷凍機構を再始
動しないようにするリレー回路を設けたことにより、冷
凍機構の停止と再始動の間に時間的な余裕を設けるヒス
テリシスを任意に設定できるようにしたので、冷凍機構
の頻繁なＯＮ，ＯＦＦ繰返しによる冷凍機構の損傷のお
それを解消することができるという効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 冷水循環循環機の構成例を示す断面図であ
る。

【図２】 氷の形成時の状態を示す図で、(a)は形成の
初期、(b)は蒸発器に近い側の電極の端子が氷に被覆さ
れた状態、(c)は遠近両方の電極の端子がそれぞれ氷に
被覆された状態を示す部分拡大断面図である。

【図３】 リレー回路の作用を示す図で、(1)は運転開
始前、(2)は運転開始時、(3)は蒸発器に近い側の電極の
端子が氷に被覆された時、(4)は遠近両方の電極の端子
がそれぞれ氷に被覆された時の作用を示すものである。

【図４】 同、(5)は遠い側の電極の端子が氷の被覆か
ら解かれた時、(6)は遠近両方の電極の端子が氷の被覆
から解かれた時の作用を示すものである。

【図５】 循環管路を取外して低恒温水槽として使用す
る状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１は箱形機体 ２は水槽部 ３は冷凍機構 4aは蒸発器 4bは蒸発器の水槽部下の部分 ５は循環管路 5aは往路管 5bは復路管 ６はバルブ ７はポンプ ８は吐出管 ９は連結管 10は一方(−)の電極 11a，11bは２本に分配した他方の電極 12a，12bは端子 13は止水用のパッキン 14は絶縁カラー 15は固定モールド 16はリレー回路 17はトランス 18，19はリレー接点 20は外部の機器装置

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25D 11/00 102 F25D 13/00 F25D 17/02 F25C 1/00 B01L 7/00 B01L 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水道水を貯溜する水槽部と該水槽部の貯
   溜水道水を外部に強制循環供給する動力付の供給管路を
   有し、前記水槽部内の水道水面下に該水槽内の水道水の
   一部を冷却して氷結させる冷凍機構の蒸発器を設けて該
   蒸発器の周囲に氷結した一部の水道水の融解熱により前
   記水槽内の貯溜水道水を０℃近くに保持冷却するように
   した理化学機器用の冷水循環供給機において、前記水槽
   部内の水道水を介し通電する前記冷凍機の制御スイッチ
   の一方の電極を該水槽部の外で該冷凍機構に接続すると
   ともに他方の電極に接続する端子を前記蒸発器の周囲に
   成長する氷により被覆されて非導電（高抵抗）状態とな
   る該水槽部の底面または側面位置にわずかに表出するよ
   うにして設けたことを特徴とする理化学機器用の冷水循
   環供給機。
2. 【請求項２】 他方の電極を２本に分配するとともに該
   ２本の電極に接続する両端子を蒸発器からの距離を遠近
   して設けて該２個の端子が成長する氷にそれぞれ被覆さ
   れ非導電（高抵抗）状態になるまでに時間差が生ずるよ
   うにし、且つ遠距離位置の電極が氷に被覆され非導電
   （高抵抗）状態となったスイッチング作用にて冷凍機構
   を停止した後は近距離の電極から通常の通電が開始する
   まで該冷凍機構を再始動しないようにするリレー回路を
   設けた請求項１記載の冷水循環供給機。