冷却タンク

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【発明の名称】	冷却タンク
【発明者】	【氏名】大牟田守【氏名】田淵修【氏名】李京春
【要約】	【課題】大型水槽等に代えて小型の冷却器を使用でき、冷却性能にもすぐれた冷却タンクを提供する。【解決手段】冷却タンク１は、牛乳を貯蔵し冷却しながら輸送できるものである。凝固点が０℃を下回るブライン（不凍液）を冷却器３４において冷却し、そのブラインを、タンク本体１０の壁面に設けた流体案内部材１４・１８の内部の流路に沿って淀みがないように流すことを特徴とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】液体を貯蔵し冷却するタンクであって、凝固点が０℃を下回るブラインを冷却器において冷却し、流れの淀む部分がないようタンク本体の壁面に形成された流路に沿ってそのブラインを流すことを特徴とする冷却タンク。
【請求項２】直列に通じる連続域を仕切板を介して密接に面状に配列した流体案内部材がタンク本体の壁面に重ねられ、それによって上記の流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却タンク。
【請求項３】上記の流体案内部材が、タンク本体の外側壁面に補強リブの位置を避けて複数設けられ、２以上の流体案内部材同士がパイプで接続されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却タンク。
【請求項４】タンク本体の壁面が不錆性の金属板によって形成され、その外側においてタンク本体の壁面および上記流体案内部材の外面が断熱材によって覆われ、かつ、その断熱材の外面が保護材によって覆われていることを特徴とする請求項２または３に記載の冷却タンク。
【請求項５】冷却器とタンク本体、およびブラインを流すための手段が、フレームによって一体に組み付けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の冷却タンク。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】請求項に係る発明は、液体、とくにミルク（牛乳）のように保存温度が０℃に近いかそれ以下である飲料などを、冷却しながら貯蔵（またはさらに輸送）できる冷却タンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】牛乳を貯蔵するミルクタンクは、牛乳の新鮮さを維持するために冷却機能を備えることが望まれる。冷却機能のあるミルクタンクは、たとえば特開平７－８１２７号公報に記載されている。
【０００３】その公報に記載されたミルクタンクは、図５のように、タンク本体１０’と水槽（アイスバンク）３４’、冷凍機３０’などをパイプ２１’等によって接続することにより構成されている。すなわち、冷凍機３０’の冷媒を通す蒸発器３４ａ’を水槽３４’内に設置してその水槽３４’内で０℃に近い冷却水を作り、タンク本体１０’の外周に設けた冷却ジャケット１４’の内部に、ポンプ２３’によってその冷却水を循環させる構成である。冷却ジャケット１４’は、タンク本体１０’の壁面に対し外側に約１０ｍｍの空間をはさんで別の外壁を設けるとともに、当該外壁から内向きに突出してタンク本体の壁面に達するディンプル（突部）１４ａ’を千鳥配置にて多数形成したものである。送り管２１’を通して水槽３４’から供給される冷却水は、タンク本体１０’における冷却ジャケット１４’内の上記した空間を、ディンプル１４ａ’の間をぬうように流れたうえ、戻り管２２’を通って水槽３４’内に戻る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５の例に代表される従来のミルクタンクには、下記イ)・ロ)の点で改善の余地がある。すなわち、【０００５】イ) 水槽、すなわちタンク本体へ送る水を冷却するための容器が、大型のものになってしまう。図示の水槽３４’もかなり大きいが、このように大きいと、タンク本体と水槽とを同時に移動することが難しいため、ミルクタンクを、トラック等に搭載して輸送できる構成にすることは事実上困難になる。水槽が大型化するのは、冷却水を使用するからである。タンク本体へ向けて０℃近い冷却水を供給するためには、水槽内に設置した蒸発器の外側に氷が付着する程度の冷却を冷凍機によって実施する必要がある。蒸発器に付着する氷は大きく成長しがちであるため、タンク本体へ送る冷却水の量を確保するには、水槽の容積を十分に大きくしておかなければならないのである。
【０００６】ロ) 冷却の効率が低く、ミルク、すなわちタンク本体の内容物に対する冷却能力が不足しがちである。タンク本体の外周に設けた冷却ジャケットの内部には、均一な流速をもつ冷却水の流れを形成しがたく、多くの場合、流れの淀む部分が広い範囲に生じるからである。均一な流速をもつ冷却水の流れを形成しがたいのは、冷却ジャケットの内側に、送り管を出て戻り管に入るまで冷却水に対する案内部材がなく、したがって流れが規定されないからである。つまり、送り管から冷却ジャケット内に供給された冷却水は、冷却ジャケット内の空間のうち抵抗の少ない部分に多量に流れる一方、抵抗の多い部分（流れが遠回りして距離が長くなる部分など）にはほとんど流れなくなる。冷却水の流量を増やしたり冷却水の温度を下げたりすれば冷却能力を高めることは可能だが、その場合にも、冷却ジャケット内で冷却水の流れにくい部分は残るので冷却効率が改善されないほか、水槽等がさらに大型化するという不都合がともなう。
【０００７】なお、以上のような点は、ミルクタンクについてのみではなく、保存温度の低い液体（飲料など）を冷却しながら貯蔵する冷却タンクについて共通する課題である。
【０００８】請求項の発明は、上記の水槽（に相当する冷却器）を小型化できるとともに冷却効率のすぐれた冷却タンクを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した冷却タンクは、液体を貯蔵し冷却するタンクであって、凝固点が０℃を下回るブライン（つまり、前記した図５の例における冷却水に代えて間接冷却に用いる溶液）を冷却器において冷却し、そのブラインを、流れの淀む部分がないようタンク本体の壁面（その外側であっても内側であってもよい）に形成された流路に沿って流すことを特徴とする。タンク内に貯蔵する液体としては、牛乳のように保存温度が０℃前後の飲料などが考えられる。冷却器としては、たとえば、冷媒を用いたヒートポンプ型の冷凍機における蒸発器によってブラインを冷却できる構造のものを使用する。
【００１０】このような冷却タンクなら、従来のように大型の水槽を使用する必要がなく、また内容物に対する冷却効率も高い。大型の水槽を使用する必要がない理由は、タンク本体の冷却のために、前記の冷却水に代えて凝固点が０℃を下回るブラインを使用する点にある。ブラインを冷却する冷却器は従来の例における水槽に相当するものだが、ブラインの凝固点が０℃を下回ることから、ブラインを０℃近くにまで冷却しても冷却器内に氷が生成しない。氷ができないなら、冷却器の容積のうちに氷の体積分の余裕を設ける必要がないので、冷却器を小型化することが可能なのである。冷却器が小型になると、タンク本体と組み合わせて輸送可能な形態にすることも可能になる。
【００１１】また、この冷却タンクにおいて冷却効率が高くなるのは、上記のブラインを、タンク本体の壁面に形成された流路に沿って、流れの淀む部分がないように流すからである。このようにブラインを流すなら、タンク本体内の液体とブラインとの間の熱移動が、上記壁面をはさむ範囲で活発に行われるため、内部の液体を効果的に冷却することができる。
【００１２】請求項２に記載した冷却タンクは、とくに、直列に通じる連続域を仕切板を介して密接に面状に配列した流体案内部材をタンク本体の壁面に重ね、そのことにより上記の流路を形成したことを特徴とする。「面状」とは、平面状または曲面状であることをいう。配列した上記の連続域が仕切板を介してその面の広がる方向に接し合うことから、流体案内部材は相当の面積を有する。
【００１３】こうした冷却タンクによれば、タンク本体の壁面に沿って、淀む部分がないように上記のブラインが流れることになる。上記した流体案内部材をタンクの壁面に重ねることにより、タンクの壁面に沿って、仕切板で仕切られた上記の連続域にしたがって直列に通じる流路が形成されるからである。当該流路の一端部にブラインの入口を設けるとともに他の端部に出口を設けてブラインを流すことにすれば、ブラインは、仕切板に案内されかつ規定される所定の流路にしたがって、滞ることなく流れる。流体案内部材は、ブラインの流路となる連続域を一本の直線として有するのではなく、仕切板を介して当該連続域を密接に面状に配列したものであるため、タンク本体の広い範囲を効果的に冷却することができる。
【００１４】請求項３に記載した冷却タンクは、上記の流体案内部材を、タンク本体の外側壁面に補強リブの位置を避けて複数設け、２以上の流体案内部材同士をパイプにて接続したことを特徴とする。
【００１５】この冷却タンクにおいては、つぎのような理由でタンク本体を容易に構成することができる。第一には、上記した流体案内部材がタンク本体の外側壁面に重ねられるからである。内側壁面に重ねた場合にも同等の冷却効果が得られるが、そうするためには、重ねて取り付けるための溶接等の作業を、タンク本体が閉空間を形成するまでの限定された時期に行うか、または完成後のタンク本体の内部という難しい状況で行うかしなければならない。その点、外側壁面に流体案内部材を重ねるとすれば、その作業は任意の時期に比較的容易に行える。
【００１６】第二に、流体案内部材を、タンク本体の外側壁面において補強リブの位置を避けて設けるからである。補強リブを跨いだり覆ったりするように流体案内部材を設けるなら、上述の連続域がそのリブによって不連続にならないように細工が必要なため、流体案内部材の構造が複雑になり、取り付けのための作業も増える。しかし、補強リブの位置を避けて設けるなら、流体案内部材の構造もそれを取り付けるための作業も、きわめて簡単なものとなる。なお、このように補強リブの位置を避けて流体案内部材を設け得るのは、当該部材が、前記したように仕切板を介して連続域を面状に配列したものであって、その面積や寸法（縦・横の長さなど）を任意に設定可能だからである。
【００１７】タンク本体が構成容易である第三の理由は、２以上の流体案内部材同士をパイプで接続するからである。流体案内部材同士を全く接続せずに、前記冷却器と各部材との間をそれぞれ並列に接続してブラインを送ることも可能だが、その場合にはパイプの数や全長が増えるほか、各流体案内部材における流路抵抗の大小によってブラインの流れにくい部材ができやすいため調整が必要になる。したがって、２以上の流体案内部材同士を直列的に接続し、また、直列的に接続する流体案内部材の数が多いほど、タンク本体を容易に構成できることになる。
【００１８】請求項４に記載の冷却タンクはとくに、タンク本体を不錆性の（つまり錆びない）金属板（ステンレス鋼やアルミ合金等）によって形成し、その外側においてタンク本体の壁面および上記流体案内部材の外面を断熱材によって覆い、かつ、その断熱材の外面を保護材（ＦＲＰなどの樹脂や金属板など、他の物との接触によって容易には傷つかず耐候性にもすぐれた板材）によって覆ったことを特徴とする。
【００１９】このような冷却タンクなら、内容物に対する保冷効果が高いうえ長期間の使用に耐えられる。保冷効果が高いのは、タンク本体の壁面および上記流体案内部材の外面を断熱材によって覆うからである。また、耐久性能が高いのは、タンク本体を不錆性の金属板によって形成するとともに、断熱材の外面を保護材によって覆っているからである。したがって、内容物を低温貯蔵して屋外に設置等される冷却タンクとして好ましい。
【００２０】請求項５に記載の冷却タンクは、冷却器とタンク本体（壁面にブラインの流路が形成されたもの）、およびブラインを流すための手段（ポンプや配管設備等）とを、フレームによって一体に組み付けたことを特徴とする。
【００２１】このようにした冷却タンクなら、一体のコンテナと同様に扱って船やトラック・航空機などの交通機関に積載し、遠隔の地域に輸送することが可能である。一体に組み付けたことによって交通機関への荷積み・荷下ろしが容易であるうえ、安定した状態で密に荷台上に積載するうえで好都合だからである。なお、このように積載や輸送に適した状態に一体化することが可能であるのは、発明の冷却タンクでは、前記したように、冷却器として小型のものを使用できるからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】発明の実施についての一形態を図１～図４に示す。図１は、タンク本体１０とその付属機器とを含む冷却タンク１の接続状態を示す系統図である。図２は冷却タンク１の全体構成を示す側面図。図３（ａ）は、タンク本体１０の一部についての断面構造を示す図（図２におけるIII－III断面図）であり、図３（ｂ）はタンク本体１０に一体化した流体案内部材１４の内部の構造図（図３（ａ）におけるｂ－ｂ断面図）である。また図４は、冷却タンク１のうちブラインの供給手段２０および冷凍機３０の配置を示す正面図（図４（ａ））および側面図（図４（ｂ））である。
【００２３】図１に示す冷却タンク１は、タンク本体１０の内部に牛乳を入れ、それを０℃前後に保ちながら輸送するためのものである。牛乳を入れる容器としてのタンク本体１０と、タンク本体１０を外側から冷却するブラインの供給手段２０と、そのブラインを冷却するための冷凍機３０とを含んでいる。冷凍機３０のうち冷却器（蒸発器）３４においてブラインを－１℃程度に冷却し、そのブラインによってタンク本体１０を外側壁面から冷却するのである。なおタンク本体１０には、牛乳の注入口や取出し口など、牛乳を貯蔵等するための基本的な構成や付属機器が備わっていることは言うまでもない。
【００２４】冷却タンク１には、つぎのような特徴がある。第一の特徴は、コンテナとしてトラックや船等に積載し輸送することが容易なように、冷却タンク１の各部分を、図２のようにフレーム２によって一体的に組み付けたことである。フレーム２は、鉄骨製の枠２ａ・２ｂ・２ｃとともに連結用ボルト２ｄ等を含むもので、それらに囲まれて固定されるようにタンク本体１０とブライン供給手段２０および冷凍機３０を配置している。冷凍機３０は、フロンＲ２２などの冷媒を使用するヒートポンプ型のもので、図１および図４のとおり圧縮機３１と放熱器（凝縮器）３２、膨張弁３３、冷却器３４、アキュムレータ３５などを配管により接続している。レシーバー３６ａや蒸発圧力調整弁３６ｂ、ドライヤ３６ｃなども冷凍機３０の配管中に設けてある。この冷凍機３０のうち冷却器３４の内部にブラインの流通路を設け、そこで冷媒とブラインとの間の熱交換を行わせることにより、ブラインを－１℃程度に冷却する。一方、ブラインの供給手段２０は、冷却器３４とタンク本体１０との間でブラインを循環させ得るように送り管２１と戻り管２２とを配置し、その途中にポンプ２３と膨張タンク２４とを設けたものである。ブラインの送り管２１には温度調節用のセンサー２１ａを設け、信号線によってそれと冷凍機３０の蒸発圧力調整弁３６ｂとを接続している。
【００２５】冷却タンク１の全体を図２のようにフレーム２の内側に組み付け得るほどコンパクトに構成できることとなったのは、タンク本体１０を冷却する上記のブラインとして、水（５０％）とプロピレングリコール（５０％）とを混合した不凍液を採用したからである。凍結温度（凝固点）が０℃を下回る不凍液（図示の例ではその凍結温度は－１６℃前後）をブラインとして用いることにより、送り管２１や戻り管２２のほか冷却器３４の内部においてもブラインが凍る（凝固する）ことがなくなる。ブラインが凍らないということは、タンク本体１０へのその供給を常にスムーズに行えることに加え、冷却器３４内で氷が成長する恐れがないという利点をもたらす。冷却器３４内で氷が成長しないなら、タンク本体１０へのブラインの供給を途切れることなく円滑に行うという条件を満たしながら、内容積の小さいコンパクトな冷却器３４を使用することができ、したがって冷却タンク１の全体を極めてコンパクトに構成できるのである。なお、タンク本体１０に後述の流体案内部材１４・１８を取り付けることによってブラインの所要流量を少なくすることができた点も、冷却タンク１をコンパクト化できた理由の一つである。
【００２６】冷却タンク１における第二の特徴は、図１および図２に示すように、タンク本体１０の壁面の外側複数箇所に複数の流体案内部材（Canaling System）１４・１８を重ねて接合し、その内側に上記ブラインを流す空間を形成したことである。部材１４はタンク本体１０の中央部側面の位置に左右４個ずつ取り付け、部材１８はタンク本体１０の下方側面に４個を取り付けて、合計数を１２個とした。図３（ａ）のように、タンク本体１０がステンレス製の壁面１１ａの外側にウレタンフォーム製の断熱材１１ｃと硬質ＦＲＰ製の保護材１１ｄとをこの順序に積層したものであるのに対し、流体案内部材１４・１８のそれぞれは、壁面１１ａの外側表面に沿うよう湾曲させ、全体を曲面板状に形成している。個々の部材１４・１８はブロック状に独立した構成をもち、それぞれ（１個あたり）が壁面を覆う面積は、タンク本体１０の外側全表面積の１／３０～１／１００である。
【００２７】タンク本体１０の内容物（牛乳）の冷却は、流体案内部材１４・１８と壁面１１ａとの間に形成した上記の空間に低温のブラインを流すことによって行う。タンク本体１０の壁面１１ａを、他の部材や空気層を介さずにブラインが直接に接触して冷却するので、内容物に対する冷却を効果的に行える。しかも、部材１４・１８の内側には、ブラインを単に充満させる空間があるというだけではなく、流路を規定してブラインを淀みなく流すための連続域が形成されているため、空間内のどこにおいてもブラインの流れは速く、それによる冷却は一層強く効率的に行われる。以下、このような作用をなす流体案内部材１４・１８の構成とその配置について説明する。
【００２８】流体案内部材１４のそれぞれの内側には、図３（ｂ）に示す構成を採用している（部材１８についても同じである）。すなわち、四角形をなすステンレス製の曲面板１４ａの全周に、隙間のないよう密に枠板１４ｂを溶接し、曲面板１４ａの内側（凹面の側）に複数の仕切板１４ｃを溶接にて取り付ける。仕切板１４ｃの長さや、各仕切板１４ｃと枠板１４ｂとの連結関係を適当に設定することによって、部材１４の隅の一箇所から他の隅の一箇所までの間に連続域１４ｄが形成されるようにする。連続域１４ｄは、曲面板１４ａと仕切板１４ｃ（または枠板１４ｂ）とを底部および側部に有する溝状のものである。その溝の深さは、枠板１４ｂおよび仕切板１４ｃの幅寸法に等しく約２２ｍｍであり、溝の幅は、仕切板１４ｃの間隔に等しく約３１ｍｍである。また、連続域１４ｄの曲がり角になる部分では、外側の隅に三角形の小片１４ｅを固定して、流れの円滑化を図っている。そして、連続域１４ｄの一端部に相当する隅の部分（図３では右上の部分）に流入口１４ｊを設け、他の一端部である隅の部分（図３の左下の部分）に流出口１４ｋを形成している。
【００２９】そのような流体案内部材１４・１８を、図３（ａ）のとおりタンク本体１０の壁面１１ａの外側（断熱材１１ｃの内側になる位置）に重ねて取り付ける。取り付けは、曲面板１４ａを外側にして枠板１４ｂと仕切板１４ｃとが壁面１１ａに接するように行い、枠板１４ｂの回りを全周溶接する。こうすることにより、部材１４・１８に形成されていた上記の連続域１４ｄは、壁面１１ａとの間で断面が約２２ｍｍｘ約３１ｍｍのブライン用の流路となり、流入口１４ｊから流出口１４ｋにまで連続する。
【００３０】タンク本体１０（壁面１１ａ）の外側には図２のように補強用のリブ１１ｂが環状に数カ所溶接されているが、壁面１１ａへの流体案内部材１４・１８の取り付けは各リブ１１ｂの位置を避けて行う。各部材１４・１８は、１個にてタンク本体１０の外側全面を覆うほどには大きくなく、それぞれはブロック状であって任意の小面積を覆うものであることから、このようにリブ１１ｂを避けて壁面１１ａに重ねることが容易である。リブ１１ｂの位置を避けて設けるなら、部材１４・１８の構造が複雑化せず、壁面１１ａへの取り付けも簡単である。
【００３１】以上により、図１のようにタンク本体１０に合計１２個の流体案内部材１４・１８を取り付けると、それら同士を配管１５等によって接続し、また、部材１４・１８のうち一部を分岐配管１３・１７・１６・１９によってブラインの送り管２１および戻り管２２に接続する。すなわち、送り管２１から送られるブラインは、分岐配管１３によって一部の部材１４へ分けて送られ、そのうえで配管１５を経由して他の部材１４へ連続して流れ、さらに分岐配管１６を通って戻り管２２へ戻る（なお、符号１６ａは空気抜き弁である）。ブラインは同時に、送り管２１から分岐配管１７を通って下方側面の部材１８内に入り、部材１８同士をつなぐ配管（図に表れない）を経由して順次に下流側の部材１８へ連続して流れたうえ、分岐配管１９を経て戻り管２２に入る。部材１４同士および部材１８同士の間でのブラインの供給は、部材同士を（たとえば隣接の部材１４間の流出口１４ｋと流入口１４ｊとを）直列に接続する配管１５等を通して行う。このように、多くの部材同士を配管により直列に接続したことから、ブラインに十分な圧力をもたせる限りは、上流側の部材１４や１８へ送られたブラインが下流側の部材１４・１８にまで確実に流れ、タンク本体１０の壁面１１ａが効果的に冷却される。図３の連続域１４ｄからなる流路の断面が前記のように小さいことから、時間あたりのブラインの流量は比較的少なくて足りる。
【００３２】
【発明の効果】請求項１に記載した冷却タンクは、従来のような大型水槽等に代えて小型の冷却器を使用できるので、全体を輸送可能な形態にすることが可能である。また、ブラインの流し方が好ましいため冷却性能にすぐれ、タンク本体の内部に貯蔵する液体を効果的に冷却することができる。
【００３３】請求項２に記載した冷却タンクによれば、流体案内部材によって形成される流路にしたがい、タンク本体の壁面に沿って淀むことなくブラインが流れるので、タンク本体における冷却は強く効率的に行われる。流体案内部材の面積に応じて広い範囲を効果的に冷却することも可能になる。
【００３４】請求項３に記載の冷却タンクなら、タンク本体の製造が容易になる。流体案内部材をタンク本体の外側壁面に重ねること、また同部材を補強リブの位置を避けて設けること、さらに、同部材同士をパイプで接続すること－がその理由である。
【００３５】請求項４に記載の冷却タンクは、保冷効果が高いうえ長期間の使用に耐えることができるので、内容物を低温貯蔵して屋外に設置等される冷却タンクとして好ましい。
【００３６】請求項５に記載の冷却タンクなら、積み卸し等の取扱いが容易であるため、コンテナと同様に扱って交通機関により遠隔地域に輸送するのに適している。

【出願人】	【識別番号】５０１１７２０８４【氏名又は名称】株式会社ロッコーエンジニアリング
【出願日】	平成１３年４月２６日（２００１．４．２６）
【代理人】	【識別番号】１００１０７８２５【弁理士】【氏名又は名称】細見吉生
【公開番号】	特開２００２－３２０４１９（Ｐ２００２－３２０４１９Ａ）
【公開日】	平成１４年１１月５日（２００２．１１．５）
【出願番号】	特願２００１－１２９７５０（Ｐ２００１－１２９７５０）