(57)【要約】【課題】煩雑な作業なく低コストで冷却能力をさらに付加することが可能な低温循環水槽を提供する。【解決手段】  冷却水を冷却し、その冷却された冷却水を循環させる低温循環水槽本体１０と、冷却対象である冷却管１２と、低温循環水槽本体１０及び冷却管１２に接続された一対の第１及び第２冷却水循環チューブ１４、１５と、を備えている。また、第１冷却水循環チューブ１４には、冷却部材３８を着脱可能な熱交換部材４０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環されている冷却溶媒によって水槽内の水を冷却し、その冷却された冷却水を循環させ、その冷却水によって冷却対象物の冷却を行う低温循環水槽において、
前記冷却水を循環させる冷却水循環チューブが着脱可能に構成されており、該冷却水循環チューブには、前記冷却水をさらに冷却可能な冷却部材が装着可能に構成されていることを特徴とする低温循環水槽。
【請求項２】
前記冷却水循環チューブの前記冷却部材が装着する箇所には、前記冷却部材を覆うように断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の低温循環水槽。
【請求項３】
循環されている冷却溶媒によって水槽内の水を冷却し、その冷却された冷却水を循環させ、その冷却水によって対象物の冷却を行う低温循環水槽の前記冷却水を循環させる冷却水循環チューブにおいて、
前記低温循環水槽に対して着脱可能に構成されており、前記冷却水をさらに冷却可能な冷却部材が装着可能に構成されていることを特徴とする冷却水循環チューブ。
【請求項４】
前記冷却部材が装着する箇所には、前記冷却部材を覆うように断熱材が設けられていることを特徴とする請求項３記載の冷却水循環チューブ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載された冷却水循環チューブに装着される冷却部材であって、
前記冷却水に接し、熱伝達可能な素材で構成されたハウジングと、
前記冷却水を冷却可能な冷却溶媒を循環可能で、かつ該ハウジング内に設けられた循環路と、を備え、前記循環路内には、冷却された冷却溶媒が循環され、その冷却された冷却溶媒によって前記冷却水がさらに冷却されるように構成されていることを特徴とする冷却部材。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却された冷却水を循環させて、その循環されている冷却水と冷却対象物との間で熱交換を行うことによって、冷却対象物の冷却を行う低温循環水槽、その冷却水循環チューブ及びそれに用いられる冷却部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機溶媒などを加熱し、それによって発生する蒸気を冷却して再び液体に戻す場合、有機溶媒などを収容するフラスコの上方の開口部に冷却管を設置することにより行われている。すなわち、フラスコ内の有機溶媒が加熱によって蒸発すると、冷却管まで上昇し、冷却管によって冷却されて、液化してフラスコ内に戻される。そして、この冷却管の冷却は、例えば、低温循環水槽などによって循環される冷却水により行われる。
【０００３】
従来の低温循環水槽は、図５に示すように冷却水を循環させる一対の冷却水循環チューブによって冷却管に接続されている。この従来の低温循環水槽において、低温循環水槽本体７０は、その内部を循環するフロンなどの冷却溶媒によって冷却水を冷却し（特許文献１参照）、冷却された冷却水は、一方の冷却水循環チューブ７２を介して冷却管７６に到達し、冷却管７６において熱交換が行われる。その後、冷却水は、他方の冷却水循環チューブ７４を介して低温循環水槽本体７０に戻るように構成されている。冷却水としては、水の他、エチルアルコールやエチレングリコールの水溶液などからなる不凍液が用いられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の低温循環水槽であっても、例えば、冷却管７６の蒸気の熱量が非常に大きければ、低温循環水槽本体７０の冷却能力が不足する場合が生じる。このような場合、もう一台の低温循環水槽を用意することにより、冷却能力不足を解消することが可能であるが、もう一台の低温循環水槽を用意するとコストが増大し、またその設置スペースを十分に確保しなければならないという問題がある。また、他の冷却装置の冷却部材を低温循環水槽の冷却水を溜める水槽に投入することにより、冷却能力を高めることも可能であるが、その水槽内の容積を減らしてしまい、またその水槽の蓋が閉まらず、結露により水が混入し、不凍液が薄められ、凍結してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、冷却水の水槽に冷却部材を投入することなく、低コストで冷却能力を向上させることが可能な低温循環水槽、その冷却水循環チューブ及びそれに用いられる冷却部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の低温循環水槽は、循環されている冷却溶媒によって水槽内の冷却水を冷却し、その冷却された冷却水を循環させ、その冷却水によって冷却対象物の冷却を行う低温循環水槽において、前記冷却水を循環させる冷却水循環チューブが着脱可能に構成されており、該冷却水循環チューブには、前記冷却水をさらに冷却可能な冷却部材が装着可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このように本発明に係る低温循環水槽によれば、冷却水を循環させる冷却水循環チューブの上流側に冷却水をさらに冷却可能な冷却部材が装着可能に構成されているので、冷却水の水槽に冷却部材を投入することなく冷却能力を向上させることができる。このため、本発明に係る低温循環水槽は、水槽内の容積を減らすことは無く、結露により冷却水に水が混入して薄まることはない。また、他の低温循環水槽を用いる必要がなく、設置場所の省スペース化及び低コスト化を図ることができる。本発明に係る低温循環水槽において、前記冷却部材が位置する箇所の前記循環路は、周囲を断熱材により囲む構成とすることが好ましく、これにより、冷却水循環チューブの周辺の結露を防ぐことができる。本発明に係る低温循環水槽において、前記冷却部材は、前記冷却循環チューブの前記冷却対象物よりも上流側に設けられていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る冷却水循環チューブは、循環されている冷却溶媒によって水槽内の水を冷却し、その冷却された冷却水を循環させ、その冷却水によって対象物の冷却を行う低温循環水槽の前記冷却水を循環させる冷却水循環チューブにおいて、前記低温循環水槽に対して着脱可能に構成されており、前記冷却水をさらに冷却可能な冷却部材が装着可能に構成されていることを特徴とする。また、本発明に係る冷却水循環チューブにおいて、前記冷却部材が装着する箇所には、前記冷却部材を覆うように断熱材が設けられていることが好ましい。さらに、本発明に係る冷却水循環チューブにおいて、前記冷却部材は、前記冷却水循環チューブの前記冷却対象物よりも上流側に設けられていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る冷却部材は、前記冷却水循環チューブに装着される冷却部材であって、前記冷却水に接し、熱伝達可能な素材で構成されたハウジングと、前記冷却水を冷却可能な冷却溶媒を循環可能で、かつ該ハウジング内に設けられた循環路と、を備え、前記循環路内には、冷却された冷却溶媒が循環され、その冷却された冷却溶媒によって前記冷却水がさらに冷却されるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、冷却水の水槽に冷却部材を投入することなく、低コストで冷却能力を向上させることが可能な低温循環水槽、その冷却水循環チューブ及びそれに用いられる冷却部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係る低温循環水槽、その冷却水循環チューブ及びそれに用いられる冷却部材の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る低温循環水槽の概要図である。図１に示されるように、本実施例に係る低温循環水槽は、冷却水を冷却し、その冷却された冷却水を循環させる低温循環水槽本体１０と、その冷却水を循環させ、冷却対象である冷却管１２と低温循環水槽本体１０を接続する一対の第１及び第２冷却水循環チューブ１４、１５と、を備えている。
【００１３】
低温循環水槽本体１０は、図２に示されるように、主として冷却溶媒であるフロンが循環可能な冷却溶媒循環部１６、及び冷却溶媒循環路１６を循環するフロンによって冷却された冷却水を循環させ、冷却対象である冷却管１２の間を循環させる冷却水循環部１８から構成されている。本実施例に係る低温循環水槽は、冷却水としてはエチレングリコール水溶液を用いる。
【００１４】
冷却溶媒循環部１６は、冷却溶媒が循環する冷却溶媒循環チューブ２０と、冷却溶媒循環チューブ２０内のフロンを圧縮して高温高圧の状態で流動させるコンプレッサ２２と、冷却溶媒循環チューブ１８内を流動する高温高圧のフロンを冷却して液体状態にするコンデンサ２４と、コンデンサ２２の下流側に設けられ、水分を除去するドライヤ２６と、ドライヤ２６の下流側に設けられたキャピラリチューブ２８と、を備えている。キャピラリチューブ２８の下流側端部は、後述する冷却水水槽３０内の冷却溶媒循環チューブ２０ａに連接されており、その冷却水用水槽内の冷却溶媒循環チューブ２０ａは、コイル状に形成されている。冷却溶媒循環チューブ２０は、内径６〜１０ｍｍの銅管より構成され、キャピラリチューブ２８は、その冷却溶媒循環チューブ２０よりも小径である内径０．８〜２．０ｍｍの銅管により構成されている。また、コンデンサ２４には、冷却ファン２５が設けられている。
【００１５】
冷却水循環部１８は、冷却水を貯蔵する冷却水水槽３０と、冷却管１２に冷却水を供給させるための第１冷却水循環チューブ１４に連結される排水用ノズル３２Ａと、冷却管１２から冷却水が低温循環水槽本体１０に戻るための第２冷却水循環チューブ１５に連結される戻り用ノズル３２Ｂと、冷却水水槽３０と排水用ノズル３２Ａを連結する排水用チューブ３４Ａと、冷却水水槽３０と戻り用ノズル３２Ｂを連結する戻り用チューブ３４Ｂと、排水用チューブ３４Ａに設けられ、冷却水水槽２８の冷却水を排水用ノズル３２Ａを介して排水するように排水チューブ３２Ａ内に冷却水を流動させる流動ポンプ３６と、を備えている。
【００１６】
第１冷却水循環チューブ１４には、循環する冷却水をさらに冷却することが可能な円柱状の冷却部材３８が装着可能な熱交換部材４０が設けられている。熱交換部材４０は、図３に示すように、主として、耐熱性の高いチューブ部材４２と、その両端に連結可能な入口側端部部材４４及び出口側端部部材４６と、これら連結されたチューブ部材４２、入口側端部部材４４及び出口側端部部材４６を覆うカバー部材４８と、を備えている。チューブ部材４０は、例えば、−３０℃〜１５０℃の範囲で仕様可能な耐熱繊維を織り込んだシリコーンホース等から構成されており、入口側端部部材４４及び出口側端部部材４６は、例えば、金属（ステンレス、真鍮など）または樹脂（耐寒性）等から構成されており、カバー部材４８は、エラストマー、ポリオレフィンフォームなどの断熱素材から構成されている。
【００１７】
入口側端部部材４４は、基端から先端に貫通する中心孔４４Ａを有する円筒状に形成されており、その外周面には、中心孔４４Ａに貫通する分枝孔４４Ｂが形成されている。中心孔４４Ａは、冷却部材３８の外径よりも大きな内径を有し、その基端側の内周面には、ねじ溝４４Ｃが形成されている。分岐孔４４Ｂの外周面側の内周面には、ねじ溝４４Ｄが形成されている。また、入口側端部部材４２の先端側には、中心孔４４Ａを有しながら先端側に突出する突出部４４Ｅが形成されている。その突出部４４Ｅは、チューブ部材４２の内径よりも若干大きな外径を有し、その先端側の周面には、先端方向に向かって先細りとなるテーパ状の段差が形成されている。
【００１８】
出口側端部部材４６は、先端側が塞がれ、基端側が開口された中心孔４６Ａを有する有底円筒状に形成されており、その外周面には、中心孔４６Ａに貫通する分岐孔４６Ｂが形成されている。中心孔４６Ａは、冷却部材３８の外径よりも大きな内径を有し、分岐孔４６Ｂの外周面側の内周面には、ねじ溝４６Ｄが形成されている。また、出口側端部部材４６の基端側には、中心孔４６Ａを有しながら基端側に突出する突出部４６Ｅが形成されている。その突出部４６Ｅは、チューブ部材４２の内径よりも若干大きな外径を有し、その基端側の周面には、基端方向に向かって先細りとなるテーパ状の段差が形成されている。
【００１９】
チューブ部材４２の両端に入口側端部部材４４の突出部４４Ｅ及び出口側端部部材４６の突出部４６Ｅを嵌入し、弾性部材からなるリング状の固定バンド４７、４７でチューブ部材４２の外周から押圧することによって、入口側端部部材４４及び出口側端部部材４６をチューブ部材４０に固定することができる。
【００２０】
第１冷却水循環チューブ１４は、熱交換部材４０を介して二分されている。一方の第１冷却循環チューブ１４Ａの基端側は、低温循環水槽本体１０の排水用ノズル３２Ａに着脱可能に装着され、先端側は、入口側端部部材４４の分岐孔４４Ｂに装着されるよう構成されている。すなわち、一方の第１冷却循環チューブ１４Ａの先端側の外周には、ねじ山が形成されており、そのねじ山を分岐孔４４Ｂのねじ溝４４Ｄに螺合することによって、一方の第１冷却循環チューブ１４Ａを入口側端部部材４４に装着することができる。他方の第１冷却循環チューブ１４Ｂの先端側は、冷却管１２に装着され、基端側は、出口側端部部材４６の分岐孔４６Ｂに装着されるよう構成されている。すなわち、他方の第１冷却循環チューブ１４Ｂの基端側の外周には、ねじ山が形成されており、そのねじ山を分岐孔４６Ｂのねじ溝４６Ｄに螺合することによって、他方の第１冷却循環チューブ１４Ｂを出口側端部部材４６に装着することができる。一方、第２冷却水循環チューブ１５の基端側は、冷却管１２に装着され、先端側は、低温循環水槽本体１０の戻り用ノズル３２Ｂに着脱可能に装着されるよう構成されている。
【００２１】
冷却部材３８は、本実施例に係る低温循環水槽と異なる冷却装置５０によって冷却されるように構成されている。冷却装置５０は、図４に示すように冷却溶媒であるフロンが循環する冷却溶媒循環チューブ５２と、冷却溶媒循環チューブ５２内のフロンを圧縮して高温高圧の状態で流動させるコンプレッサ５４と、冷却溶媒循環チューブ５２内を流動する高温高圧のフロンを冷却して液体状態にするコンデンサ５６と、コンデンサ５６の下流側に設けられ、水分を除去するドライヤ５８と、ドライヤ５８の下流側に設けられたキャピラリチューブ６０と、を備えている。キャピラリチューブ６０は、冷却溶媒が冷却部材３８内の先端にも循環するように、冷却部材３８内の先端付近まで配管されている。また、冷却部材３８は、冷却溶媒循環チューブ５２を介してコンプレッサ５４に連結されている。冷却溶媒循環チューブ５２は、内径６〜１０ｍｍの銅管より構成され、キャピラリチューブ６０は、その冷却溶媒循環チューブ５２よりも小径である内径０．８〜２．０ｍｍの銅管により構成されている。冷却部材３８は、その冷却溶媒循環チューブ５２と同径あるいは大径であって、可撓性を有する材料、例えばベローズ状波型に加工された金属等により構成されている。また、コンデンサ５６には、冷却ファン５７が設けられている。
【００２２】
冷却部材３８の基端側の外周面には、ねじ山６２が形成されている。冷却部材３８は、入口側端部部材４４の中心孔４４Ａを経てチューブ部材４２内に挿入され、ねじ山６２がねじ溝４４Ｃに螺合することにより、冷却部材３８が熱交換部材４０に装着されるように構成されている。なお、中心孔４４Ａの基端側を他の部材で封止することにより、冷却部材３８を熱交換部材４０に装着しないで低温循環水槽を使用することができる。
【００２３】
次に、本実施例に係る低温循環水槽の動作を説明する。
【００２４】
まず、図２の矢印Ａに示されるように、低温循環水槽本体１０内において、コンプレッサ２２を稼動することによりフロンを高温高圧の気体状態で冷却溶媒循環チューブ２０内を流動させ、コンデンサ２４によって、高温高圧の気体状態で冷却溶媒循環チューブ２０内を流動するフロンを４０℃〜５０℃に冷却して低温高圧の液体状態にする。低温高圧の液体状態にされたフロンは、冷却溶媒循環チューブ２０を通り、ドライヤ２６によって水分が除去され、キャピラリチューブ２８に流入する。キャピラリチューブ２８に流入された低温高圧の液体状態のフロンは、キャピラリチューブ２８を流動することにより、低温低圧の液体状態となり、冷却水水槽３０内の冷却溶媒循環チューブ２０ａまで流動する。冷却溶媒循環チューブ２０は、その内径がキャピラリチューブ２８の内径よりも大きいので、冷却溶媒循環チューブ２０ａに流動した低温低圧の液体状態のフロンは、膨張蒸発して冷却水水槽３０内の冷却水の熱を吸収して冷却水を冷却する。その後、気化したフロンは、再びコンプレッサ２２ａに戻り、この冷却サイクルを繰り返す。
【００２５】
一方、図４の矢印Ｂに示されるように、冷却装置５０内において、コンプレッサ５４を稼動することによりフロンを高温高圧の気体状態で冷却溶媒循環チューブ５２内を流動させ、コンデンサ５６によって、高温高圧の気体状態で冷却溶媒循環チューブ５２内を流動するフロンを４０℃〜５０℃に冷却して低温高圧の液体状態にする。低温高圧の液体状態にされたフロンは、冷却溶媒循環チューブ５２を通り、ドライヤ５８によって水分が除去され、キャピラリチューブ６０に流入する。キャピラリチューブ６０に流入された低温高圧の液体状態のフロンは、キャピラリチューブ６０を流動することにより、低温低圧の液体状態となり、冷却部材３８まで流動する。冷却部材３８は、その内径がキャピラリチューブ６０の内径よりも大きいので、冷却部材３８に流動した低温低圧の液体状態のフロンは、膨張蒸発して熱交換部材４０内を流動する冷却水の熱を吸収してその冷却水を冷却する。その後、気化したフロンは、冷却溶媒循環チューブ５２を通り、再びコンプレッサ５４に戻り、この冷却サイクルを繰り返す。
【００２６】
そして、図１〜３の矢印Ｃに示されるように、流動ポンプ３６を稼動することにより冷却水水槽３０内の冷却水を排水用チューブ３４Ａ及び排水用ノズル３２Ａを介し、低温循環水槽本体１０から排水する。排水された冷却水は、第１冷却水循環チューブ１４Ａを流動し、熱交換部材４０に流入する。熱交換部材４０において、冷却水は、第１冷却水循環チューブ１４Ａから入口側端部部材４４の分岐孔４４Ｂに流入し、入口側端部部材４４の中心孔４４Ａ、チューブ部材４２を流動し、その間に冷却部材３８により冷却される。冷却された冷却水は、出口側端部部材４６の中心孔４６Ａ及び分岐孔４６Ｂを介して、熱交換部材４０から排水される。つづいて、冷却水は、第１冷却水循環チューブ１４Ｂを流動して、冷却管１２に至り、熱交換を行い、その後、熱を持った状態で第２冷却水循環チューブ１５を流動し、低温循環水槽本体１０の戻り用ノズル３２Ｂ及び戻り用チューブ３４Ｂを介して、冷却水水槽３０に戻り、この冷却サイクルを繰り返す。
【００２７】
このように熱交換部材４０を備える冷却循環水槽により、煩雑な作業なく容易に低温冷却水槽の冷却能力を向上させることが可能となる。また、既存の低温循環水槽１０及び冷却装置５０を汎用することができ、低コスト化が図れ、さらには、設置スペースの省スペース化が可能となる。
【００２８】
以上、発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、本実施例において熱交換部材４０は、第１冷却水循環チューブ１４Ａ，１４Ｂの間に設置されているが、第２冷却水循環チューブ１５に設置する構成であってもよい。また、本実施例においては、低温循環水槽本体１０は、冷却と循環とを行うが、使用条件によっては、冷却を行わず循環のみを行うものに置換することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係る低温循環水槽の概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る低温循環水槽の図１に示す低温循環水槽本体の構成を示すである。
【図３】本発明の実施例に係る低温循環水槽の図１に示す熱交換部材の一部切断正面図である。
【図４】本発明の実施例に係る低温循環水槽の図１に示す冷却装置の構成を示す図である。
【図５】従来の実施例に係る低温循環水槽の概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…低温循環水槽本体、１２…冷却管、１４，１５…第１及び第２冷却水循環チューブ、１６…冷却溶媒循環部、１８…冷却水循環部、２０…冷却溶媒循環チューブ、２２…コンプレッサ、２４…コンデンサ、２５…冷却ファン、２６…ドライヤ、２８…キャピラリチューブ、３０…冷却水水槽、３２Ａ…排水用ノズル、３２Ｂ…戻り用ノズル、３４Ａ…排水用チューブ、３４Ｂ…戻り用チューブ、３６…流動ポンプ、３８…冷却部材、４０…熱交換部材、４２…チューブ部材、４４…入口側端部部材、４４Ａ…中心孔、４４Ｂ…分枝孔、４４Ｃ…ねじ溝、４４Ｄ…ねじ溝、４４Ｅ…突出部、４６…出口側端部部材、４６Ａ…中心孔、４６Ｂ…分岐孔、４６Ｄ…ねじ溝、４６Ｅ…突出部、４７…固定バンド、４８…カバー部材、５０…冷却装置、５２…冷却溶媒循環チューブ、５４…コンプレッサ、５６…コンデンサ、５７…冷却ファン、５８…ドライヤ、６０…キャピラリチューブ
【図１】
2007205662.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007205662.tif 000006
【図５】
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