JP4727873B2 - 冷却システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却システムに係り、特に、板形熱交換器を含む冷却システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ビール等の製造工程において高温の麦汁を冷却するために板形熱交換器(plate type heat exchanger)が有用である。板形熱交換器は、冷媒が流れる冷媒空間と被冷却物が流れる被冷却物空間とを熱伝達性のよい板で仕切った構造を有し、該板を通して冷媒と被冷却物との間で熱交換が行われる。典型的な板形熱交換器では、多数の冷媒空間と被冷却物空間とが板で仕切られて交互に配置される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ビールのような飲料を製造する際は、板形熱交換器の板に生じうる穴や亀裂等を通してビール等の飲料又はその中間品に冷媒が混入しないように注意する必要がある。本出願人は、冷媒が混入した飲料が出荷されないよう様々な対策を講じている。
【0004】
しかしながら、例えば、板形熱交換器を検査した後に更に検査するまでの間に該板形熱交換器の板に穴や亀裂等が生じその状態で飲料又はその中間品が冷却された場合には、製造された飲料、すなわち冷媒が検出された飲料又は冷媒が混入している可能性のある飲料を全て廃棄する必要がある。
【0005】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、板形熱交換器の板に生じうる穴や亀裂等の破損箇所を通して冷媒が被冷却物に混入することを防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却システムに係り、前記冷却システムは、冷媒が流れる冷媒空間と被冷却物が流れる被冷却物空間とを板で仕切った板形熱交換器と、前記板形熱交換器による冷却動作の停止時に前記冷媒空間内の圧力が前記被冷却物空間内の圧力よりも低い状態に維持されるように前記被冷却物空間内の圧力に対する前記冷媒空間内の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、前記圧力調整手段は、前記冷媒空間に冷媒を供給する第1流路と、前記第1流路に配置された第1バルブと、前記冷媒空間から冷媒を排出する第2流路と、前記第2流路に配置された第2バルブと、前記第2のバルブと前記冷媒空間との間における前記第2流路から分岐された流路に配置された第3バルブと、前記第3バルブを介して前記冷媒空間から排出される冷媒を回収する回収タンクと、前記回収タンクによって回収された冷媒を前記第2流路に戻す第3流路と、前記第3流路に配置された第4バルブと、前記第3流路に配置されたポンプと、前記回収タンクに回収された冷媒の量を検知するセンサとを有し、前記センサによる検知結果に基づいて、前記回収タンクに所定量以上の冷媒が溜まらないように前記第4バルブおよび前記ポンプが制御され、前記冷却システムによる冷却動作の停止時に、前記第1及び第2バルブが閉じた状態で前記第3バルブが開くことにより冷媒の一部がその自重および前記冷媒空間内の圧力によって前記回収タンクに排出され、これにより前記冷媒空間内の圧力が低下する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0015】
図1は、板形熱交換器の原理を示す模式図である。板形熱交換器10は、例えばプロピレングリコールのような冷媒が流れる冷媒空間20と例えば麦汁のような被冷却物が流れる被冷却物空間30とを板(plate)40で仕切った構造を有し、板40を介して冷媒と被冷却媒体との間で熱交換が行われる。なお、典型的には、多数の冷媒空間20と被冷却物空間30とが板30で仕切られて交互に配置される。冷媒空間20には、冷媒を注入するための注入口21と冷媒を排出するための排出口22が設けられている。また、被冷却物空間30には、被冷却物を注入するための注入口31と被冷却物を排出するための排出口32が設けられている。
【0016】
図2は、本発明の好適な実施の形態に係る冷却システムを示す図である。この冷却システムは、前述のような板形熱交換器10を含む。板形熱交換器10の冷媒空間20側(図2の左側)には、注入口21及び流路61を介して冷媒(例えば、プロピレングリコール)が供給され、その冷媒は、排出口22及び流路62を介して排出される。一方、板形熱交換器10の被冷却物空間30側(図2の右側)には、注入口31及び流路63を介してポンプP1により被冷却物(例えば、麦汁)が供給され、その被冷却物は、排出口32及び流路64を介して排出(次工程の設備に移送)される。
【0017】
被冷却物の冷却時は、制御器70により、被冷却物空間30内の圧力が冷媒空間20内の圧力よりも所定値以上高くなるようにポンプP1が制御される。これにより、仮に板形熱交換器10の板40に穴や亀裂等の破損部があったとしても、該破損部を通して冷媒空間20内の冷媒が被冷却物空間30内の被冷却物に混入することを防止することができる。
【0018】
板形熱交換器10に冷媒を供給するための流路61には第1バルブV1及び流量調整バルブV5が設けられている。流量調整バルブV5は、冷却された被冷却物を移送するための流路64に設けられた温度センサ(例えば、測温抵抗体)50の出力に基づいて、被冷却物が所望の温度になるように流路61を流れる冷媒の流量を調整する。
【0019】
板形熱交換器10から冷媒を排出するための流路62には第2バルブV2が設けられている。また、第2バルブV2と板形熱交換器10の排出口22との間には、第3バルブV3が設けられいる。第3バルブV3を介して板形熱交換器10から排出された冷媒は、回収タンクTによって回収され、ポンプP2、逆止弁V6、第4バルブV4を経由して流路62に戻される。ここで、回収タンクTによって回収された冷媒の量はセンサ60によって検知され、その検知結果に基づいて、回収タンクTに所定量以上の冷媒が溜まらないようにポンプP2及びバルブV4が制御される。
【0020】
冷却システムにおいて異常が発生し、これに応じて冷却動作を停止させる時(例えば、ポンプP1を停止させる時)は、制御器70によって、第1バルブV1及び第2バルブV2が閉じられ、その後、第3バルブV3が開かれる。これにより、冷媒空間20内に冷媒が満たされた状態で第3バルブV3を介して冷媒の一部が自重及び板形熱交換器10の冷媒空間20内の圧力により回収タンクTに排出され、ポンプP1が停止した状態における被冷却物空間30内の圧力よりも所定値以上低い圧力まで冷媒空間20内の圧力が減圧される。ここで、第1バルブV1及び第2バルブV2を閉じた状態で第3バルブV3を開くのは、冷媒空間20内にエアーが入ることを防止するためである。また、被冷却物の冷却が完了し、これに応じて冷却動作を停止させる時も、同様に、制御器70によって、第1バルブV1及び第2バルブV2が閉じられ、その後、第3バルブV3が開かれる。
【0021】
この冷却システムでは、停電時にも冷媒空間20内の圧力が被冷却物空間30内の圧力よりも所定値以上低く維持されることを保証するために、第1バルブV1及び第2バルブV2として、電力が供給されていないときに閉じた状態になるバルブ(Normal close type)が採用され、第3バルブV3として、電力が供給されていないときに開いた状態になるバルブ(Normal open type)が採用されている。
【0022】
図3は、図2に示す冷却システムにおける制御器70による制御の流れを示すフローチャートである。
【0023】
冷却システムに電力が供給されると、すなわち、冷却システムの電源がオンされると、まず、ステップS101において、制御器70は、冷却の開始の指示を待つ。冷却の開始が指示されると、制御器70は、ステップS102において被冷却物用のポンプP1を動作させて、流路63を通して被冷却物空間30に被冷却物(例えば、麦汁)を供給する。
【0024】
ステップS103において制御器70は第3バルブV3を閉じ、次いで、ステップS104において制御器70は第1バルブV1及び第2バルブV2を開く。これにより、流路61を通して板形熱交換器10の冷媒空間20に冷媒が供給される一方、冷媒空間20から流路62を通して該冷媒が排出される。
【0025】
次いで、ステップS105において、制御器70は、センサ50及び第5バルブV5による温度制御を開始させる。具体的には、制御器70は、センサ50の出力に基づく温度制御を開始するように第5バルブV5に対して指令する。第5バルブV5の開度は、センサ50の出力に基づいて、被冷却物が目標温度に冷却されるように調整される。
【0026】
このような冷却動作は、冷却の停止が指示されるまで続けられる。すなわち、制御器70は、ステップS106において、冷却動作の停止の指示を待つ。冷却動作の停止の指示は、例えば、被冷却物の冷却の完了に応答して、又は、冷却システムの異常が不図示のセンサにより検知されることに応答して、又は、オペレータによって与えられうる。
【0027】
冷却動作の停止が指示されると、ステップS107において、制御器70は、第1バルブV1及び第2バルブV2を閉じ、その後、ステップS108において、制御器70は、センサ50及び第5バルブV5による温度制御を停止させる。
【0028】
次いで、制御器70は、ステップS109において第3バルブV3を開く。そして、第3バルブV3を通して冷媒の一部が冷媒空間20から回収タンクTに排出されて冷媒空間20内の圧力が被冷却物空間30内の圧力よりも十分に低くなった後に、制御器70は、ステップS110においてポンプP1を停止させる。ここで、ポンプP1の停止は被冷却物空間30内の圧力の低下を伴うので、その低下後の圧力が冷媒空間20の圧力よりも高く維持されるように、第3バルブV3による減圧効果が設定されている。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、板形熱交換器の板に生じうる穴や亀裂等の破損箇所を通して冷媒が被冷却物に混入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】板形熱交換器の原理を示す模式図である。
【図2】本発明の好適な実施の形態に係る冷却システムを示す図である。
【図3】図2に示す冷却システムにおける制御器70による制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 板形熱交換器
20 冷媒空間
30 被冷却物空間
Claims (1)
- 冷却システムであって、
冷媒が流れる冷媒空間と被冷却物が流れる被冷却物空間とを板で仕切った板形熱交換器と、
前記板形熱交換器による冷却動作の停止時に前記冷媒空間内の圧力が前記被冷却物空間内の圧力よりも低い状態に維持されるように前記被冷却物空間内の圧力に対する前記冷媒空間内の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、
前記圧力調整手段は、
前記冷媒空間に冷媒を供給する第1流路と、
前記第1流路に配置された第1バルブと、
前記冷媒空間から冷媒を排出する第2流路と、
前記第2流路に配置された第2バルブと、
前記第2のバルブと前記冷媒空間との間における前記第2流路から分岐された流路に配置された第3バルブと、
前記第3バルブを介して前記冷媒空間から排出される冷媒を回収する回収タンクと、
前記回収タンクによって回収された冷媒を前記第2流路に戻す第3流路と、
前記第3流路に配置された第4バルブと、
前記第3流路に配置されたポンプと、
前記回収タンクに回収された冷媒の量を検知するセンサとを有し、
前記センサによる検知結果に基づいて、前記回収タンクに所定量以上の冷媒が溜まらないように前記第4バルブおよび前記ポンプが制御され、
前記冷却システムによる冷却動作の停止時に、前記第1及び第2バルブが閉じた状態で前記第3バルブが開くことにより冷媒の一部がその自重および前記冷媒空間内の圧力によって前記回収タンクに排出され、これにより前記冷媒空間内の圧力が低下する、
ことを特徴とする冷却システム。
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