アイスリンクの冷却配管装置
【課題】部材の製造や配送・搬入、あるいは施工が容易で、且つアイスリンクの均一な冷却が可能なアイスリンクの冷却配管装置を提供する。
【解決手段】アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却配管装置において、内部に冷ブラインが通流する複数の冷却管部と、複数の冷却管部の上部にそれぞれ設けられ、該冷却管部の長さに対応して長尺に形成されている複数の伝熱用平板部と、各々の冷却管部の端部に設けられ、隣接する冷却管部同士を連結する冷却管連結手段と、各々の伝熱用平板部の幅方向端部に設けられ、隣接する伝熱用平板部同士を連結する平板連結手段とを備える。
【解決手段】アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却配管装置において、内部に冷ブラインが通流する複数の冷却管部と、複数の冷却管部の上部にそれぞれ設けられ、該冷却管部の長さに対応して長尺に形成されている複数の伝熱用平板部と、各々の冷却管部の端部に設けられ、隣接する冷却管部同士を連結する冷却管連結手段と、各々の伝熱用平板部の幅方向端部に設けられ、隣接する伝熱用平板部同士を連結する平板連結手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い面積の被冷却エリアを擁するアイスリンクの冷却に用いられるアイスリンクの冷却配管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アイススケートなどに利用されるアイスリンクには、特許文献１（特開平０９−３０３９２０号公報）等に開示されるように、アイスリンクの基盤となる床部に複数の冷却管を敷設し、この冷却管にブラインクーラ等の冷凍装置で冷却したブラインを循環させてアイスリンク内を冷却し、製氷又は氷温調整を行うようになっている。
【０００３】
アイスリンクは広い面積の被冷却エリアを擁するため、アイスリンクの氷結状態を維持するには多数の冷却管を互いに近接して配置し、冷凍装置を常時駆動させ冷却管にブラインを循環させる必要があった。
例えば、特許文献２（特開平０５−３０９２５６号公報）には、可撓性樹脂チューブからなる、一対の冷媒送給配管と冷媒戻し配管とを有する冷却配管装置の構成が開示されている。この装置は、冷媒送給配管の断面積を冷媒戻し配管の断面積より小さくし、冷媒送給配管の表面積を大きくすることで、冷却性能を向上させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献３（特開昭６２−１９６６８号公報）には、隣り合う冷却管同士の間に、内部に蓄冷剤が収容された保冷具なるパイプを配設して、蓄冷剤の潜熱を利用して氷結状態を維持するようにした構成が開示されている。これにより冷却管本数を低減でき、且つ冷却媒体の循環に伴う冷凍機の運転等のランニングコストを低減させることが可能となる。
一般的にアイスリンクに配設される冷却管は、冷却管本数が多くなるなどの点からアイスリンクの幅方向に配設せずにアイスリンクの長さ方向に沿って１００ｍｍ間隔で配設されることが多いが、上記した特許文献３のように隣り合う冷却管同士の間に蓄冷剤を使用する場合は、冷却管の間隔を１００ｍｍ間隔以上にすることも可能である。
【０００５】
一方、管内を通流する冷媒により被冷却対象を冷却する装置として、特許文献４（実開昭５６−８５１８０号公報）に熱交換用管棚が開示されている。この管棚は、アルミ押出し型材により管と棚板が一体に形成されており、これにより棚板上に置かれた被冷却物を効率的に冷却可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−３０３９２０号公報
【特許文献２】特開平０５−３０９２５６号公報
【特許文献３】特開昭６２−１９６６８号公報
【特許文献４】実開昭５６−８５１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、アイスリンクの冷却においては、リンク面を平坦に保持するために均一な冷却が求められるが、特許文献１等に開示される従来の冷却配管構造では、十分に均一な冷却を行なえるとは言い難かった。ここで、特許文献２に開示されるような冷却配管の構成とすることで冷却性能を向上させることは可能であるが、冷却配管同士の間に隙間が存在することで、やはり均一な冷却は困難であった。
また、特許文献３に開示される冷却設備は、アイスリンクを氷結させた後で氷結状態を維持する場合に蓄冷剤の潜熱を利用して冷凍機の運転を長時間停止でき経済性を向上させているが、最初に氷結する場合に冷却管の周囲と蓄冷剤の周囲で潜熱の相違から氷の形成が不均一となるという問題があった。さらに、冷却管の間に蓄冷剤が収容された保冷具なるパイプを配設する必要があるため、冷却管の配設にはコストの増大が見込まれる。
【０００８】
特許文献４に開示される管棚は、アルミ押出し型材により管と棚板が一体に形成されているので、棚板を介して冷熱が被冷却物に効率的に伝わるが、アイスリンクのような広い面積の被冷却エリアを擁する場合には、各部材が大型化し、製造や配送・搬入、あるいは施工が極めて困難となるため適していなかった。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、部材の製造や配送・搬入、あるいは施工が容易で、且つアイスリンクの均一な冷却が可能なアイスリンクの冷却配管装置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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るアイスリンクの冷却配管装置は、アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却配管装置において、内部に冷ブラインが通流する複数の冷却管部と、前記複数の冷却管部の上部にそれぞれ設けられ、該冷却管部の長さに対応して長尺に形成されている複数の伝熱用平板部と、各々の前記冷却管部の端部に設けられ、隣接する前記冷却管部同士を連結する冷却管連結手段と、各々の前記伝熱用平板部の幅方向端部に設けられ、隣接する前記伝熱用平板部同士を連結する平板連結手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このアイスリンクの冷却配管装置では、冷ブラインが通流する冷却管部と板状の伝熱用平板部とを一体化し、これを冷却管連結手段及び平板連結手段で複数連結する構成としている。これにより、広い面積のアイスリンクに設置する場合であっても、各部材を小型化でき、部材の製造や配送・搬入が容易となる。また、施工においては、冷却管部と伝熱用平板部とが一体化された配管ユニットを冷却管連結手段及び平板連結手段で連結して組み立てるのみであるため、簡単に施工可能である。さらにまた、冷却管部に不具合が生じた際に、配管ユニット単位で部分的に交換することも可能となる。なお、冷却管部と伝熱用平板部とは、製造時に一体成形されていてもよいし、別部材で製造してこれらを溶接したり固定部材により固定して一体化するようにしてもよい。
【００１１】
また、このアイスリンクの冷却配管装置では、冷却管部の上部に伝熱用平板部が設けられているので、冷却管部を通流する冷ブラインの冷熱が伝熱用平板部を介してアイスリンクに伝わり、アイスリンクを略均一に冷却することが可能となる。さらに、伝熱用平板部により平面状になだらかな温度分布としてアイスリンクを略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
【００１２】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有していることが好ましい。
このように、伝熱用平板部の上面が微小な表面凹凸を有しているので、この凹凸の溝の中にも氷が形成され、氷と伝熱用平板部とを剥離しにくくすることができる。
【００１３】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有し、その凹凸表面は、伝熱用平板部の幅方向に波状に形成されていることが好ましい。
このように、伝熱用平板部の上面が微小な表面凹凸を有しているので、この凹凸の溝の中にも氷が形成され、氷と伝熱用平板部とを剥離しにくくすることができる。
また、凹凸表面は、伝熱用平板部の幅方向に波状に形成されているので、凹凸の加工が容易となる。
【００１４】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記冷却管連結手段は、外径が前記冷却管部の内径と一致する接続管と、前記接続管が挿入された状態で前記隣接する冷却管部同士の連結部分を溶接した溶接部とを含むことが好ましい。
このように、冷却管部同士の連結部分に接続管を挿入し、連結部分を溶接することにより、冷却管部の内部を通流する冷ブラインが漏出することを確実に防止できる。
【００１５】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記平板連結手段は、前記伝熱用平板部の一側の端部に設けられ、該伝熱用平板部から下方に突出した突出部と、前記伝熱用平板部の他側の端部に設けられ、前記突出部に係合する係合部とを含むことが好ましい。
このように、隣接する伝熱用平板部同士を、突出部と係合部とで連結する構成とすることで、冷却管部と伝熱用平板部とが一体化された配管ユニットを幅方向に簡単に連結することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、冷ブラインが通流する冷却管部と伝熱用平板部とを一体化し、これを冷却管連結手段及び平板連結手段で複数連結する構成としている。これにより、広い面積のアイスリンクに設置する場合であっても、各部材を小型化でき、部材の製造や配送・搬入が容易となる。また、施工においては、冷却管部と伝熱用平板部とが一体化された配管ユニットを冷却管連結手段及び平板連結手段で連結して組み立てるのみであるため、簡単に施工可能である。さらにまた、冷却管部に不具合が生じた際に、配管ユニット単位で部分的に交換することも可能となる。
【００１７】
また、このアイスリンクの冷却配管装置では、冷却管部の上部に伝熱用平板部が設けられているので、冷却管部を通流する冷ブラインの冷熱が伝熱用平板部を介してアイスリンクに伝わり、アイスリンクを略均一に冷却することが可能となる。さらに、伝熱用平板部により平面状になだらかな温度分布としてアイスリンクを略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却配管装置を含むアイスリンク設備の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却配管装置の具体的構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷却配管装置における配管ユニットを示す平面図である。
【図５】（Ａ）は図４のＣ−Ｃ断面図で、（Ｂ）は平板連結手段の連結状態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における冷却管連結手段を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態における凹凸表面の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る冷却配管装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
まず最初に、本実施形態に係る冷却配管装置が適用されるアイスリンク設備について説明する。
アイスリンク設備１００は、アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却する冷却配管装置１と、ＣＯ２循環回路５１およびアンモニア冷凍サイクルを含む冷凍装置５とを備える。
なお、本実施形態に適用できるアイスリンクは、スケートリンク、カーリング用リンク、アイスホッケー用リンク等のアイスリンク全般である。
【００２１】
冷却配管装置１は、アイスリンクの底部（床部）に複数配設された冷却管を有し、該冷却管内を通流するＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱を利用してアイスリンクを冷却し、アイスリンクの水を氷結させて氷を形成したり、氷結した氷の温度調整を行う。本実施形態における冷却管は、複数の冷却管部１１が連結されて構成されるが、この冷却管部１１を含む冷却配管装置１の具体的な構成は後述する。
【００２２】
冷凍装置５は、前記冷却管に接続され、ＣＯ２ブラインが循環するＣＯ２循環回路５１と、主冷凍機５２を含み、アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、ＣＯ２ブラインとアンモニア冷媒とを熱交換し、アンモニア冷媒によりＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサ５６とを有する。
【００２３】
ＣＯ２循環回路５１は、ＣＯ２受液器５７から冷却管にＣＯ２ブライン液を送るＣＯ２送りライン５１Ａと、冷却管から排出されるＣＯ２ブラインの気液混合体をＣＯ２受液器５７に戻すＣＯ２戻りライン５１Ｂとから構成される。さらに、ＣＯ２送りライン５１Ａ上には、ＣＯ２ブライン液を圧送するＣＯ２液ポンプが設けられている。
【００２４】
ＣＯ２受液器５７の下部にはＣＯ２循環回路３のＣＯ２送りライン５１Ａが接続され、該ＣＯ２送りライン５１Ａを介してＣＯ２受液器５７からＣＯ２ブライン液が冷却管に給送される。冷却管を通り一部ガス化され気液混合体となったＣＯ２ブラインは、ＣＯ２受液器５７の上部に接続されたＣＯ２戻りライン５１Ｂを介してＣＯ２受液器５７に戻る。
また、ＣＯ２受液器５７の上部には再液化ライン５８が接続され、ＣＯ２受液器５７からＣＯ２ブラインガスが再液化ライン５８を通って再液化され、ＣＯ２ブライン液はＣＯ２受液器５７に戻る。
再液化ライン５８は、ＣＯ２受液器５７からのＣＯ２ブラインがカスケードコンデンサ５６に導入され、カスケードコンデンサ５６にてＣＯ２ブラインがアンモニア冷媒により冷却された後ＣＯ２受液器５７に戻る。
【００２５】
アンモニア冷凍サイクルは、カスケードコンデンサ５６と、圧縮機である主冷凍機５２と、凝縮器５３と、アンモニア高圧受液器５４と、膨張弁５５とが順に配置された閉回路を形成して構成されている。
カスケードコンデンサ５６でＣＯ２ブラインの熱により蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機５２で圧縮され、高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器５３で冷却されて凝縮し、液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器５４に貯留され、アンモニア高圧受液器５４のアンモニア冷媒液は適宜膨張弁５５に送られてここで膨張減圧され、低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ５６に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。なお、凝縮器５３には、密閉式冷却塔５９で冷却された温ブラインがポンプにより循環するようになっている。
【００２６】
上記した構成を備えるアイスリンク設備１００の作用を説明する。
アイスリンクの製氷時、アンモニア冷凍サイクルにおいては、カスケードコンデンサ５６でＣＯ２ブラインと熱交換して蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機５２で圧縮される。そして高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器５３で冷却されて凝縮する。凝縮により液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器５４を介して膨張弁５５に送られ、膨張弁５５で膨張して低圧のアンモニア冷媒液となる。この低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ５６に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。
【００２７】
カスケードコンデンサ５６でアンモニア冷媒により冷却され再液化したＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２受液器５７に貯留される。ＣＯ２受液器５７の−８℃程度のＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２液ポンプによりＣＯ２送りライン５１Ａを通ってアイスリンクに配設された冷却管に送られる。冷却管に送られたＣＯ２ブライン液は、氷を冷却して、ほぼ−８℃程度の温度の一部に気体を含む液、すなわちＣＯ２ブラインの気液混合体としてＣＯ２戻りライン５１Ｂを通ってＣＯ２受液器５７に戻る。
【００２８】
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態に係る冷却配管装置１の具体的構成を説明する。ここで、図２は本発明の実施形態に係る冷却配管装置の具体的構成を示す斜視図で、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図で、図４は本発明の実施形態に係る冷却配管装置における配管ユニットを示す平面図である。
この冷却配管装置１は、主として、複数の冷却管部１１と、これに対応した複数の伝熱用平板部１２と、各々の冷却管部１１の端部に設けられる冷却管連結手段１４と、各々の伝熱用平板部１２の幅方向端部に設けられる平板連結手段１３とを備える。
【００２９】
上記のＣＯ２送りライン５１Ａは送りヘッダ１５に接続され、この送りヘッダ１５から冷却管にＣＯ２ブラインが供給される。一方、上記のＣＯ２戻りライン５１Ｂは戻りヘッダ１６に接続され、冷却管を通過したＣＯ２ブラインはこの戻りヘッダ１６を介してＣＯ２戻りライン５１Ｂに戻される。
送りヘッダ１５と戻りヘッダ１６とには複数本の冷却管が接続され、各々の冷却管は、複数の冷却管部１１（１１ａ〜１１ｄ）が連結されて構成されている。
このうち、実質的にアイスリンクの冷却に用いられる部位には、直管で形成される冷却管部１１ｂが配設される。
【００３０】
伝熱用平板部１２は、複数の冷却管部１１ｂの上部にそれぞれ設けられ、冷却管部１１ｂの長さに対応して長尺に形成されている。この伝熱用平板部１２は、熱伝導率が高く且つ強度が高い材質で形成されており、例えば、銅、アルミ等の金属材料が用いられる。
冷却管部１１ｂと伝熱用平板部１２とは一体的に構成されている。ここで、一体化された冷却管部１１ｂ及び伝熱用平板部１２を配管ユニットと呼ぶ。この配管ユニットは、製造時に押出し成形等により一体成形されていてもよいし、冷却管部１１ｂと伝熱用平板部１２とを別部材で製造して、これらを溶接したり固定部材により固定して一体化するようにしてもよい。好ましくは、冷却管部１１ｂと伝熱用平板部１２と平板連結手段１３とを押出し成形により一体的に製造する。また、配管ユニットの表面は酸化処理されていてもよく、アルミ材料で形成する場合にはアルマイト処理を施すことが好適である。
【００３１】
平板連結手段１３は、伝熱用平板部１２の幅方向端部に設けられ、隣接する伝熱用平板部１２同士、すなわち配管ユニット同士を幅方向に連結する。また、平板連結手段１３は、伝熱用平板部１２と同様に熱伝導率が高く且つ強度が高い材質で形成されていることが好ましい。
この平板連結手段１３の具体的構成例を図５に示す。ここで、図５（Ａ）は図４のＣ−Ｃ断面図で、（Ｂ）は平板連結手段の連結状態を示す図である。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、平板連結手段１３は、伝熱用平板部１２の一側の端部に設けられ、該伝熱用平板部１２から下方に突出した突出部１３ａと、伝熱用平板部１２の他側の端部に設けられ、突出部１３ａに係合する係合部１３ｂとを含む。そして、突出部１３ａを係合部１３ｂ内に挿入することにより、伝熱用平板部１２同士を連結する。好ましくは、突出部１３ａを挿入した後に、図５（Ｂ）に示すように係合部１３ｂを突出部１３ａに密着させるように変形させてもよく、これにより伝熱用平板部１２の連結部を安定して固定することができる。また、挿入部１３ａに凹部１３ａ１、１３ａ２を設け、これに対応して、係合部１３ｂに凸部１３ｂ１、１３ｂ２を設けてもよい。もちろん、凸部と凹部とを逆に配置してもよい。これにより、伝熱用平板部１２の連結部が外れることを防止し、より安定して固定することが可能となる。
なお、平板連結手段１３は上記構成に限定されるものではなく、伝熱用平板部１２同士を溶接による連結する手段であったり、別体で構成される固定部材により連結する手段であってもよい。
【００３３】
図２乃至図４に戻り、冷却管連結手段１４は、冷却管部１１ｂの端部に設けられ、隣接する冷却管部１１ｂ同士、すなわち配管ユニット同士を長手方向に連結する。
この冷却管連結手段１４の具体的構成例を図６に示す。ここで、図６は本発明の実施形態における冷却管連結手段を示す断面図である。
図６に示すように、冷却管連結手段１４は、外径が冷却管部１１ｂの内径と一致する接続管１４１と、この接続管１４１が挿入された状態で、隣接する冷却管部１１ｂ同士の連結部分を溶接した溶接部１４２とを含む。なお、冷却管連結手段１４は上記構成に限定されるものではなく、接続管１４１を用いずに、隣接する冷却管部１１ｂ同士を溶接する手段であったり、内径が冷却管部１１ｂの外径と一致する接続管を用いて、この接続管の両端に冷却管部１１ｂを挿入し、これらを溶接する手段であってもよい。
【００３４】
なお、図４に示すように、冷却管連結手段１４による冷却管部１１同士の連結作業がしやすいように、冷却管連結部周囲の伝熱用平板部１２に切欠部１２２を設けてもよい。
また、アイスリンクの端部に設けられる冷却管部１１ｃは屈曲しており、隣り合う冷却管部１１ｂ同士を連結するようになっている。この屈曲した冷却管部１１ｃと、配管ユニットを構成する冷却管部１１ｂとは、上記と同様に、冷却管連結手段１４により接続することができる。また、各ヘッダ１５、１６と冷却管部１１ｂとを接続する冷却管１１ａ、１１ｄも同様に接続できる。
さらにまた、屈曲した冷却管部１１ｃを設けずに、直管からなる冷却管部１１ｂの両端に送りヘッダと戻りヘッダを一対ずつ設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、図５（Ａ）に示すように、伝熱用平板部１２は、上面に微小な表面凹凸を有して、粗い面を形成していることが好ましい。このように、伝熱用平板部１２の上面が微小な表面凹凸を有することで、この凹凸の溝の中にも氷が形成され、氷と伝熱用平板部１２とを剥離しにくくすることができる。
さらに好ましくは、伝熱用平板部１２の凹凸表面１２１は、伝熱用平板部１２の幅方向に波状となるように形成する。このように、凹凸表面１２１を、伝熱用平板部１２の幅方向に波状に形成することで、凹凸の加工が容易となる。例えば、配管ユニットを押出し成形する場合、通常、材料を長手方向に押出していくが、このとき、型に凹凸を設けておくことで波状の凹凸表面１２１を形成することができる。
【００３６】
図７に凹凸表面１２１の構成例を示す。
図７（Ａ）は、凹凸表面１２１Ａの断面が鋸刃状に形成されている。具体的に、凹凸表面１２１Ａの凸部は角度を有して尖った形状となっており、凹部は凸部の反転形状を有している。このとき、凸部（または凹部）間のピッチＰＡは、０．３ｃｍ以上１．０ｃｍ以下であることが好ましい。また、凹部底面から凸部頂点までの高さＨＡは、０．３ｃｍ以上１．０ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＡが１．５ｃｍの場合、凸部間のピッチＰＡは０．６ｃｍとし、高さＨＡは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１Ａの設計値を上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００３７】
図７（Ｂ）は、凹凸表面１２１Ｂの断面が段差状に形成されている。具体的に、凹凸表面１２１Ｂの凸部は、上面が平坦で、側面が傾斜して下部に向けて広がる形状となっている。また、凹部は凸部の反転形状を有している。このとき、凸部の上面（または凹部の底面）の幅ＷＢ１は０．５ｃｍ以上１．５ｃｍ以下であることが好ましい。また、凸部の基部幅ＷＢ２は、１．５ｃｍ以上２．５ｃｍ以下であることが好ましい。ただし、幅ＷＢ１は幅ＷＢ２はより小さい。さらに、凹部底面から凸部頂点までの高さＨＢは、０．３ｃｍ以上１．０ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＢが１．５ｃｍの場合、凸部の上面の幅ＷＢ１は１．０ｃｍとし、凸部の基部幅ＷＢ２は２．０ｃｍとし、高さＨＢは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１の設計値Ｂを上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００３８】
図７（Ｃ）は、凹凸表面１２１Ｃの断面が、半円状に切り欠かれた形状となっている。具体的に、凹凸表面１２１Ｂの凸部は平坦で、凹部が半円状に切り欠かれた形状となっている。このとき、凸部の上面の幅ＷＣは１．５ｃｍ以上２．５ｃｍ以下であることが好ましい。また、凹部の曲率半径ＲＣは、０．４ｃｍ以上０．６ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＣが１．５ｃｍの場合、凸部の上面の幅ＷＣは２．０ｃｍとし、凹部の曲率半径ＲＣは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１Ｃの設計値を上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００３９】
図７（Ｄ）は、凹凸表面１２１Ｄの断面において、凸部と凹部がそれぞれ曲率を有する波形状となっている。このとき、凸部間（凹部間）のピッチＰＤは０．５ｃｍ以上１．５ｃｍ以下であることが好ましい。また、凸部及び凹部の曲率半径ＲＤは、０．４ｃｍ以上０．６ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＤが１．５ｃｍの場合、凸部間のピッチＰＤは２。０ｃｍとし、凸部及び凹部の曲率半径ＲＤは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１Ｄの設計値を上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００４０】
上述したように本実施形態によれば、冷ブラインが通流する冷却管部１１と伝熱用平板部１２とを一体化し、これを冷却管連結手段１４及び平板連結手段１３で複数連結する構成としている。これにより、広面積のアイスリンクに設置する場合であっても、各部材を小型化でき、部材の製造や配送・搬入が容易となる。また、施工においては、冷却管部１１と伝熱用平板部１２とが一体化された配管ユニットを冷却管連結手段１４及び平板連結手段１３で連結して組み立てるのみであるため、簡単に施工可能である。さらにまた、冷却管部１１に不具合が生じた際に、配管ユニット単位で部分的に交換することも可能となる。
【００４１】
また、冷却管部１１の上部に伝熱用平板部１２が設けられているので、冷却管部１１を通流する冷ブラインの冷熱が伝熱用平板部１２を介してアイスリンクに伝わり、アイスリンクを略均一に冷却することが可能となる。さらに、伝熱用平板部１１により平面状になだらかな温度分布としてアイスリンクを略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
【００４２】
さらに、冷却管部１１同士の連結部分に接続管を挿入し、連結部分を溶接することにより、冷却管部１１の内部を通流する冷ブラインが漏出することを確実に防止できる。
さらにまた、隣接する伝熱用平板部１２同士を、突出部１３ａと係合部１３ｂとで連結する構成とすることで、冷却管部１１と伝熱用平板部１２とが一体化された配管ユニットを幅方向に簡単に連結することが可能となる。
【００４３】
図８は、本発明の実施形態に係る冷却配管装置の変形例を示す断面図である。
この変形例における冷却配管装置１’は、主として、複数の冷却管部１１’と、これに対応した複数の伝熱用平板部１２’と、各々の冷却管部１１’の端部に設けられる冷却管連結手段１４’と、各々の伝熱用平板部１２’の幅方向端部に設けられる平板連結手段１３’とを備える点で、上記した構成と同一である。
この変形例では、冷却管部１１’をマイクロチャンネル構造とした点で上記した構成と異なる。マイクロチャンネル構造は、ＣＯ２ブラインが通流する複数の微小冷媒流路を有している。このように冷却管部１１’にマイクロチャンネル構造を採用することで、冷却効率を向上させることができる。なお、マイクロチャンネル構造の冷却管部１１’とした場合、通常、ＣＯ２ブラインが通流する冷媒流路は小径となるため、冷却管連結手段には、冷却管部１１’の外周に嵌合する接続管を用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１、１’ 冷却配管装置
１１、１１’ 冷却管部
１２、１２’ 伝熱用平板部
１３、１３’ 平板連結手段
１３ａ 挿入部
１３ｂ 係合部
１４ 冷却管連結手段
１５ 送りヘッダ
１６ 戻りヘッダ
５１ ＣＯ２循環回路
５１Ａ ＣＯ２送りライン
５１Ｂ ＣＯ２戻りライン
５２ 主冷凍機
５３ 凝縮器
５４ アンモニア高圧受液器
５５ 膨張弁
５６ カスケードコンデンサ
５７ ＣＯ２受液器
５８ 再液化ライン
１００ アイスリンク設備
１２１、１２１Ａ〜１２１Ｄ 凹凸表面
１２２ 切欠部
１４１ 接続管
１４２ 溶接部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い面積の被冷却エリアを擁するアイスリンクの冷却に用いられるアイスリンクの冷却配管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アイススケートなどに利用されるアイスリンクには、特許文献１（特開平０９−３０３９２０号公報）等に開示されるように、アイスリンクの基盤となる床部に複数の冷却管を敷設し、この冷却管にブラインクーラ等の冷凍装置で冷却したブラインを循環させてアイスリンク内を冷却し、製氷又は氷温調整を行うようになっている。
【０００３】
アイスリンクは広い面積の被冷却エリアを擁するため、アイスリンクの氷結状態を維持するには多数の冷却管を互いに近接して配置し、冷凍装置を常時駆動させ冷却管にブラインを循環させる必要があった。
例えば、特許文献２（特開平０５−３０９２５６号公報）には、可撓性樹脂チューブからなる、一対の冷媒送給配管と冷媒戻し配管とを有する冷却配管装置の構成が開示されている。この装置は、冷媒送給配管の断面積を冷媒戻し配管の断面積より小さくし、冷媒送給配管の表面積を大きくすることで、冷却性能を向上させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献３（特開昭６２−１９６６８号公報）には、隣り合う冷却管同士の間に、内部に蓄冷剤が収容された保冷具なるパイプを配設して、蓄冷剤の潜熱を利用して氷結状態を維持するようにした構成が開示されている。これにより冷却管本数を低減でき、且つ冷却媒体の循環に伴う冷凍機の運転等のランニングコストを低減させることが可能となる。
一般的にアイスリンクに配設される冷却管は、冷却管本数が多くなるなどの点からアイスリンクの幅方向に配設せずにアイスリンクの長さ方向に沿って１００ｍｍ間隔で配設されることが多いが、上記した特許文献３のように隣り合う冷却管同士の間に蓄冷剤を使用する場合は、冷却管の間隔を１００ｍｍ間隔以上にすることも可能である。
【０００５】
一方、管内を通流する冷媒により被冷却対象を冷却する装置として、特許文献４（実開昭５６−８５１８０号公報）に熱交換用管棚が開示されている。この管棚は、アルミ押出し型材により管と棚板が一体に形成されており、これにより棚板上に置かれた被冷却物を効率的に冷却可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−３０３９２０号公報
【特許文献２】特開平０５−３０９２５６号公報
【特許文献３】特開昭６２−１９６６８号公報
【特許文献４】実開昭５６−８５１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、アイスリンクの冷却においては、リンク面を平坦に保持するために均一な冷却が求められるが、特許文献１等に開示される従来の冷却配管構造では、十分に均一な冷却を行なえるとは言い難かった。ここで、特許文献２に開示されるような冷却配管の構成とすることで冷却性能を向上させることは可能であるが、冷却配管同士の間に隙間が存在することで、やはり均一な冷却は困難であった。
また、特許文献３に開示される冷却設備は、アイスリンクを氷結させた後で氷結状態を維持する場合に蓄冷剤の潜熱を利用して冷凍機の運転を長時間停止でき経済性を向上させているが、最初に氷結する場合に冷却管の周囲と蓄冷剤の周囲で潜熱の相違から氷の形成が不均一となるという問題があった。さらに、冷却管の間に蓄冷剤が収容された保冷具なるパイプを配設する必要があるため、冷却管の配設にはコストの増大が見込まれる。
【０００８】
特許文献４に開示される管棚は、アルミ押出し型材により管と棚板が一体に形成されているので、棚板を介して冷熱が被冷却物に効率的に伝わるが、アイスリンクのような広い面積の被冷却エリアを擁する場合には、各部材が大型化し、製造や配送・搬入、あるいは施工が極めて困難となるため適していなかった。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、部材の製造や配送・搬入、あるいは施工が容易で、且つアイスリンクの均一な冷却が可能なアイスリンクの冷却配管装置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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るアイスリンクの冷却配管装置は、アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却配管装置において、内部に冷ブラインが通流する複数の冷却管部と、前記複数の冷却管部の上部にそれぞれ設けられ、該冷却管部の長さに対応して長尺に形成されている複数の伝熱用平板部と、各々の前記冷却管部の端部に設けられ、隣接する前記冷却管部同士を連結する冷却管連結手段と、各々の前記伝熱用平板部の幅方向端部に設けられ、隣接する前記伝熱用平板部同士を連結する平板連結手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このアイスリンクの冷却配管装置では、冷ブラインが通流する冷却管部と板状の伝熱用平板部とを一体化し、これを冷却管連結手段及び平板連結手段で複数連結する構成としている。これにより、広い面積のアイスリンクに設置する場合であっても、各部材を小型化でき、部材の製造や配送・搬入が容易となる。また、施工においては、冷却管部と伝熱用平板部とが一体化された配管ユニットを冷却管連結手段及び平板連結手段で連結して組み立てるのみであるため、簡単に施工可能である。さらにまた、冷却管部に不具合が生じた際に、配管ユニット単位で部分的に交換することも可能となる。なお、冷却管部と伝熱用平板部とは、製造時に一体成形されていてもよいし、別部材で製造してこれらを溶接したり固定部材により固定して一体化するようにしてもよい。
【００１１】
また、このアイスリンクの冷却配管装置では、冷却管部の上部に伝熱用平板部が設けられているので、冷却管部を通流する冷ブラインの冷熱が伝熱用平板部を介してアイスリンクに伝わり、アイスリンクを略均一に冷却することが可能となる。さらに、伝熱用平板部により平面状になだらかな温度分布としてアイスリンクを略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
【００１２】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有していることが好ましい。
このように、伝熱用平板部の上面が微小な表面凹凸を有しているので、この凹凸の溝の中にも氷が形成され、氷と伝熱用平板部とを剥離しにくくすることができる。
【００１３】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有し、その凹凸表面は、伝熱用平板部の幅方向に波状に形成されていることが好ましい。
このように、伝熱用平板部の上面が微小な表面凹凸を有しているので、この凹凸の溝の中にも氷が形成され、氷と伝熱用平板部とを剥離しにくくすることができる。
また、凹凸表面は、伝熱用平板部の幅方向に波状に形成されているので、凹凸の加工が容易となる。
【００１４】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記冷却管連結手段は、外径が前記冷却管部の内径と一致する接続管と、前記接続管が挿入された状態で前記隣接する冷却管部同士の連結部分を溶接した溶接部とを含むことが好ましい。
このように、冷却管部同士の連結部分に接続管を挿入し、連結部分を溶接することにより、冷却管部の内部を通流する冷ブラインが漏出することを確実に防止できる。
【００１５】
上記のアイスリンクの冷却配管装置において、前記平板連結手段は、前記伝熱用平板部の一側の端部に設けられ、該伝熱用平板部から下方に突出した突出部と、前記伝熱用平板部の他側の端部に設けられ、前記突出部に係合する係合部とを含むことが好ましい。
このように、隣接する伝熱用平板部同士を、突出部と係合部とで連結する構成とすることで、冷却管部と伝熱用平板部とが一体化された配管ユニットを幅方向に簡単に連結することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、冷ブラインが通流する冷却管部と伝熱用平板部とを一体化し、これを冷却管連結手段及び平板連結手段で複数連結する構成としている。これにより、広い面積のアイスリンクに設置する場合であっても、各部材を小型化でき、部材の製造や配送・搬入が容易となる。また、施工においては、冷却管部と伝熱用平板部とが一体化された配管ユニットを冷却管連結手段及び平板連結手段で連結して組み立てるのみであるため、簡単に施工可能である。さらにまた、冷却管部に不具合が生じた際に、配管ユニット単位で部分的に交換することも可能となる。
【００１７】
また、このアイスリンクの冷却配管装置では、冷却管部の上部に伝熱用平板部が設けられているので、冷却管部を通流する冷ブラインの冷熱が伝熱用平板部を介してアイスリンクに伝わり、アイスリンクを略均一に冷却することが可能となる。さらに、伝熱用平板部により平面状になだらかな温度分布としてアイスリンクを略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却配管装置を含むアイスリンク設備の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却配管装置の具体的構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷却配管装置における配管ユニットを示す平面図である。
【図５】（Ａ）は図４のＣ−Ｃ断面図で、（Ｂ）は平板連結手段の連結状態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における冷却管連結手段を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態における凹凸表面の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る冷却配管装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
まず最初に、本実施形態に係る冷却配管装置が適用されるアイスリンク設備について説明する。
アイスリンク設備１００は、アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却する冷却配管装置１と、ＣＯ２循環回路５１およびアンモニア冷凍サイクルを含む冷凍装置５とを備える。
なお、本実施形態に適用できるアイスリンクは、スケートリンク、カーリング用リンク、アイスホッケー用リンク等のアイスリンク全般である。
【００２１】
冷却配管装置１は、アイスリンクの底部（床部）に複数配設された冷却管を有し、該冷却管内を通流するＣＯ２ブライン液の蒸発潜熱を利用してアイスリンクを冷却し、アイスリンクの水を氷結させて氷を形成したり、氷結した氷の温度調整を行う。本実施形態における冷却管は、複数の冷却管部１１が連結されて構成されるが、この冷却管部１１を含む冷却配管装置１の具体的な構成は後述する。
【００２２】
冷凍装置５は、前記冷却管に接続され、ＣＯ２ブラインが循環するＣＯ２循環回路５１と、主冷凍機５２を含み、アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍サイクルと、ＣＯ２ブラインとアンモニア冷媒とを熱交換し、アンモニア冷媒によりＣＯ２ブラインを冷却して再液化するカスケードコンデンサ５６とを有する。
【００２３】
ＣＯ２循環回路５１は、ＣＯ２受液器５７から冷却管にＣＯ２ブライン液を送るＣＯ２送りライン５１Ａと、冷却管から排出されるＣＯ２ブラインの気液混合体をＣＯ２受液器５７に戻すＣＯ２戻りライン５１Ｂとから構成される。さらに、ＣＯ２送りライン５１Ａ上には、ＣＯ２ブライン液を圧送するＣＯ２液ポンプが設けられている。
【００２４】
ＣＯ２受液器５７の下部にはＣＯ２循環回路３のＣＯ２送りライン５１Ａが接続され、該ＣＯ２送りライン５１Ａを介してＣＯ２受液器５７からＣＯ２ブライン液が冷却管に給送される。冷却管を通り一部ガス化され気液混合体となったＣＯ２ブラインは、ＣＯ２受液器５７の上部に接続されたＣＯ２戻りライン５１Ｂを介してＣＯ２受液器５７に戻る。
また、ＣＯ２受液器５７の上部には再液化ライン５８が接続され、ＣＯ２受液器５７からＣＯ２ブラインガスが再液化ライン５８を通って再液化され、ＣＯ２ブライン液はＣＯ２受液器５７に戻る。
再液化ライン５８は、ＣＯ２受液器５７からのＣＯ２ブラインがカスケードコンデンサ５６に導入され、カスケードコンデンサ５６にてＣＯ２ブラインがアンモニア冷媒により冷却された後ＣＯ２受液器５７に戻る。
【００２５】
アンモニア冷凍サイクルは、カスケードコンデンサ５６と、圧縮機である主冷凍機５２と、凝縮器５３と、アンモニア高圧受液器５４と、膨張弁５５とが順に配置された閉回路を形成して構成されている。
カスケードコンデンサ５６でＣＯ２ブラインの熱により蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機５２で圧縮され、高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器５３で冷却されて凝縮し、液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器５４に貯留され、アンモニア高圧受液器５４のアンモニア冷媒液は適宜膨張弁５５に送られてここで膨張減圧され、低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ５６に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。なお、凝縮器５３には、密閉式冷却塔５９で冷却された温ブラインがポンプにより循環するようになっている。
【００２６】
上記した構成を備えるアイスリンク設備１００の作用を説明する。
アイスリンクの製氷時、アンモニア冷凍サイクルにおいては、カスケードコンデンサ５６でＣＯ２ブラインと熱交換して蒸発したアンモニア冷媒ガスは主冷凍機５２で圧縮される。そして高温高圧のアンモニア冷媒ガスは凝縮器５３で冷却されて凝縮する。凝縮により液化したアンモニア冷媒液はアンモニア高圧受液器５４を介して膨張弁５５に送られ、膨張弁５５で膨張して低圧のアンモニア冷媒液となる。この低圧のアンモニア冷媒液はカスケードコンデンサ５６に送られてＣＯ２ブラインガスの冷却に用いられる。
【００２７】
カスケードコンデンサ５６でアンモニア冷媒により冷却され再液化したＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２受液器５７に貯留される。ＣＯ２受液器５７の−８℃程度のＣＯ２ブライン液は、ＣＯ２液ポンプによりＣＯ２送りライン５１Ａを通ってアイスリンクに配設された冷却管に送られる。冷却管に送られたＣＯ２ブライン液は、氷を冷却して、ほぼ−８℃程度の温度の一部に気体を含む液、すなわちＣＯ２ブラインの気液混合体としてＣＯ２戻りライン５１Ｂを通ってＣＯ２受液器５７に戻る。
【００２８】
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態に係る冷却配管装置１の具体的構成を説明する。ここで、図２は本発明の実施形態に係る冷却配管装置の具体的構成を示す斜視図で、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図で、図４は本発明の実施形態に係る冷却配管装置における配管ユニットを示す平面図である。
この冷却配管装置１は、主として、複数の冷却管部１１と、これに対応した複数の伝熱用平板部１２と、各々の冷却管部１１の端部に設けられる冷却管連結手段１４と、各々の伝熱用平板部１２の幅方向端部に設けられる平板連結手段１３とを備える。
【００２９】
上記のＣＯ２送りライン５１Ａは送りヘッダ１５に接続され、この送りヘッダ１５から冷却管にＣＯ２ブラインが供給される。一方、上記のＣＯ２戻りライン５１Ｂは戻りヘッダ１６に接続され、冷却管を通過したＣＯ２ブラインはこの戻りヘッダ１６を介してＣＯ２戻りライン５１Ｂに戻される。
送りヘッダ１５と戻りヘッダ１６とには複数本の冷却管が接続され、各々の冷却管は、複数の冷却管部１１（１１ａ〜１１ｄ）が連結されて構成されている。
このうち、実質的にアイスリンクの冷却に用いられる部位には、直管で形成される冷却管部１１ｂが配設される。
【００３０】
伝熱用平板部１２は、複数の冷却管部１１ｂの上部にそれぞれ設けられ、冷却管部１１ｂの長さに対応して長尺に形成されている。この伝熱用平板部１２は、熱伝導率が高く且つ強度が高い材質で形成されており、例えば、銅、アルミ等の金属材料が用いられる。
冷却管部１１ｂと伝熱用平板部１２とは一体的に構成されている。ここで、一体化された冷却管部１１ｂ及び伝熱用平板部１２を配管ユニットと呼ぶ。この配管ユニットは、製造時に押出し成形等により一体成形されていてもよいし、冷却管部１１ｂと伝熱用平板部１２とを別部材で製造して、これらを溶接したり固定部材により固定して一体化するようにしてもよい。好ましくは、冷却管部１１ｂと伝熱用平板部１２と平板連結手段１３とを押出し成形により一体的に製造する。また、配管ユニットの表面は酸化処理されていてもよく、アルミ材料で形成する場合にはアルマイト処理を施すことが好適である。
【００３１】
平板連結手段１３は、伝熱用平板部１２の幅方向端部に設けられ、隣接する伝熱用平板部１２同士、すなわち配管ユニット同士を幅方向に連結する。また、平板連結手段１３は、伝熱用平板部１２と同様に熱伝導率が高く且つ強度が高い材質で形成されていることが好ましい。
この平板連結手段１３の具体的構成例を図５に示す。ここで、図５（Ａ）は図４のＣ−Ｃ断面図で、（Ｂ）は平板連結手段の連結状態を示す図である。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、平板連結手段１３は、伝熱用平板部１２の一側の端部に設けられ、該伝熱用平板部１２から下方に突出した突出部１３ａと、伝熱用平板部１２の他側の端部に設けられ、突出部１３ａに係合する係合部１３ｂとを含む。そして、突出部１３ａを係合部１３ｂ内に挿入することにより、伝熱用平板部１２同士を連結する。好ましくは、突出部１３ａを挿入した後に、図５（Ｂ）に示すように係合部１３ｂを突出部１３ａに密着させるように変形させてもよく、これにより伝熱用平板部１２の連結部を安定して固定することができる。また、挿入部１３ａに凹部１３ａ１、１３ａ２を設け、これに対応して、係合部１３ｂに凸部１３ｂ１、１３ｂ２を設けてもよい。もちろん、凸部と凹部とを逆に配置してもよい。これにより、伝熱用平板部１２の連結部が外れることを防止し、より安定して固定することが可能となる。
なお、平板連結手段１３は上記構成に限定されるものではなく、伝熱用平板部１２同士を溶接による連結する手段であったり、別体で構成される固定部材により連結する手段であってもよい。
【００３３】
図２乃至図４に戻り、冷却管連結手段１４は、冷却管部１１ｂの端部に設けられ、隣接する冷却管部１１ｂ同士、すなわち配管ユニット同士を長手方向に連結する。
この冷却管連結手段１４の具体的構成例を図６に示す。ここで、図６は本発明の実施形態における冷却管連結手段を示す断面図である。
図６に示すように、冷却管連結手段１４は、外径が冷却管部１１ｂの内径と一致する接続管１４１と、この接続管１４１が挿入された状態で、隣接する冷却管部１１ｂ同士の連結部分を溶接した溶接部１４２とを含む。なお、冷却管連結手段１４は上記構成に限定されるものではなく、接続管１４１を用いずに、隣接する冷却管部１１ｂ同士を溶接する手段であったり、内径が冷却管部１１ｂの外径と一致する接続管を用いて、この接続管の両端に冷却管部１１ｂを挿入し、これらを溶接する手段であってもよい。
【００３４】
なお、図４に示すように、冷却管連結手段１４による冷却管部１１同士の連結作業がしやすいように、冷却管連結部周囲の伝熱用平板部１２に切欠部１２２を設けてもよい。
また、アイスリンクの端部に設けられる冷却管部１１ｃは屈曲しており、隣り合う冷却管部１１ｂ同士を連結するようになっている。この屈曲した冷却管部１１ｃと、配管ユニットを構成する冷却管部１１ｂとは、上記と同様に、冷却管連結手段１４により接続することができる。また、各ヘッダ１５、１６と冷却管部１１ｂとを接続する冷却管１１ａ、１１ｄも同様に接続できる。
さらにまた、屈曲した冷却管部１１ｃを設けずに、直管からなる冷却管部１１ｂの両端に送りヘッダと戻りヘッダを一対ずつ設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、図５（Ａ）に示すように、伝熱用平板部１２は、上面に微小な表面凹凸を有して、粗い面を形成していることが好ましい。このように、伝熱用平板部１２の上面が微小な表面凹凸を有することで、この凹凸の溝の中にも氷が形成され、氷と伝熱用平板部１２とを剥離しにくくすることができる。
さらに好ましくは、伝熱用平板部１２の凹凸表面１２１は、伝熱用平板部１２の幅方向に波状となるように形成する。このように、凹凸表面１２１を、伝熱用平板部１２の幅方向に波状に形成することで、凹凸の加工が容易となる。例えば、配管ユニットを押出し成形する場合、通常、材料を長手方向に押出していくが、このとき、型に凹凸を設けておくことで波状の凹凸表面１２１を形成することができる。
【００３６】
図７に凹凸表面１２１の構成例を示す。
図７（Ａ）は、凹凸表面１２１Ａの断面が鋸刃状に形成されている。具体的に、凹凸表面１２１Ａの凸部は角度を有して尖った形状となっており、凹部は凸部の反転形状を有している。このとき、凸部（または凹部）間のピッチＰＡは、０．３ｃｍ以上１．０ｃｍ以下であることが好ましい。また、凹部底面から凸部頂点までの高さＨＡは、０．３ｃｍ以上１．０ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＡが１．５ｃｍの場合、凸部間のピッチＰＡは０．６ｃｍとし、高さＨＡは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１Ａの設計値を上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００３７】
図７（Ｂ）は、凹凸表面１２１Ｂの断面が段差状に形成されている。具体的に、凹凸表面１２１Ｂの凸部は、上面が平坦で、側面が傾斜して下部に向けて広がる形状となっている。また、凹部は凸部の反転形状を有している。このとき、凸部の上面（または凹部の底面）の幅ＷＢ１は０．５ｃｍ以上１．５ｃｍ以下であることが好ましい。また、凸部の基部幅ＷＢ２は、１．５ｃｍ以上２．５ｃｍ以下であることが好ましい。ただし、幅ＷＢ１は幅ＷＢ２はより小さい。さらに、凹部底面から凸部頂点までの高さＨＢは、０．３ｃｍ以上１．０ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＢが１．５ｃｍの場合、凸部の上面の幅ＷＢ１は１．０ｃｍとし、凸部の基部幅ＷＢ２は２．０ｃｍとし、高さＨＢは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１の設計値Ｂを上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００３８】
図７（Ｃ）は、凹凸表面１２１Ｃの断面が、半円状に切り欠かれた形状となっている。具体的に、凹凸表面１２１Ｂの凸部は平坦で、凹部が半円状に切り欠かれた形状となっている。このとき、凸部の上面の幅ＷＣは１．５ｃｍ以上２．５ｃｍ以下であることが好ましい。また、凹部の曲率半径ＲＣは、０．４ｃｍ以上０．６ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＣが１．５ｃｍの場合、凸部の上面の幅ＷＣは２．０ｃｍとし、凹部の曲率半径ＲＣは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１Ｃの設計値を上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００３９】
図７（Ｄ）は、凹凸表面１２１Ｄの断面において、凸部と凹部がそれぞれ曲率を有する波形状となっている。このとき、凸部間（凹部間）のピッチＰＤは０．５ｃｍ以上１．５ｃｍ以下であることが好ましい。また、凸部及び凹部の曲率半径ＲＤは、０．４ｃｍ以上０．６ｃｍ以下であることが好ましい。例えば、伝熱用平板部１２の肉厚ｄＤが１．５ｃｍの場合、凸部間のピッチＰＤは２。０ｃｍとし、凸部及び凹部の曲率半径ＲＤは０．５ｃｍとする。凹凸表面１２１Ｄの設計値を上記した範囲に設定することで、氷と伝熱用平板１２との密着性を高く保つことが可能である。
【００４０】
上述したように本実施形態によれば、冷ブラインが通流する冷却管部１１と伝熱用平板部１２とを一体化し、これを冷却管連結手段１４及び平板連結手段１３で複数連結する構成としている。これにより、広面積のアイスリンクに設置する場合であっても、各部材を小型化でき、部材の製造や配送・搬入が容易となる。また、施工においては、冷却管部１１と伝熱用平板部１２とが一体化された配管ユニットを冷却管連結手段１４及び平板連結手段１３で連結して組み立てるのみであるため、簡単に施工可能である。さらにまた、冷却管部１１に不具合が生じた際に、配管ユニット単位で部分的に交換することも可能となる。
【００４１】
また、冷却管部１１の上部に伝熱用平板部１２が設けられているので、冷却管部１１を通流する冷ブラインの冷熱が伝熱用平板部１２を介してアイスリンクに伝わり、アイスリンクを略均一に冷却することが可能となる。さらに、伝熱用平板部１１により平面状になだらかな温度分布としてアイスリンクを略均一に冷却できるため、アイスリンクの氷層厚さを均一にすることができる。
【００４２】
さらに、冷却管部１１同士の連結部分に接続管を挿入し、連結部分を溶接することにより、冷却管部１１の内部を通流する冷ブラインが漏出することを確実に防止できる。
さらにまた、隣接する伝熱用平板部１２同士を、突出部１３ａと係合部１３ｂとで連結する構成とすることで、冷却管部１１と伝熱用平板部１２とが一体化された配管ユニットを幅方向に簡単に連結することが可能となる。
【００４３】
図８は、本発明の実施形態に係る冷却配管装置の変形例を示す断面図である。
この変形例における冷却配管装置１’は、主として、複数の冷却管部１１’と、これに対応した複数の伝熱用平板部１２’と、各々の冷却管部１１’の端部に設けられる冷却管連結手段１４’と、各々の伝熱用平板部１２’の幅方向端部に設けられる平板連結手段１３’とを備える点で、上記した構成と同一である。
この変形例では、冷却管部１１’をマイクロチャンネル構造とした点で上記した構成と異なる。マイクロチャンネル構造は、ＣＯ２ブラインが通流する複数の微小冷媒流路を有している。このように冷却管部１１’にマイクロチャンネル構造を採用することで、冷却効率を向上させることができる。なお、マイクロチャンネル構造の冷却管部１１’とした場合、通常、ＣＯ２ブラインが通流する冷媒流路は小径となるため、冷却管連結手段には、冷却管部１１’の外周に嵌合する接続管を用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１、１’ 冷却配管装置
１１、１１’ 冷却管部
１２、１２’ 伝熱用平板部
１３、１３’ 平板連結手段
１３ａ 挿入部
１３ｂ 係合部
１４ 冷却管連結手段
１５ 送りヘッダ
１６ 戻りヘッダ
５１ ＣＯ２循環回路
５１Ａ ＣＯ２送りライン
５１Ｂ ＣＯ２戻りライン
５２ 主冷凍機
５３ 凝縮器
５４ アンモニア高圧受液器
５５ 膨張弁
５６ カスケードコンデンサ
５７ ＣＯ２受液器
５８ 再液化ライン
１００ アイスリンク設備
１２１、１２１Ａ〜１２１Ｄ 凹凸表面
１２２ 切欠部
１４１ 接続管
１４２ 溶接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却配管装置において、
内部に冷ブラインが通流する複数の冷却管部と、
前記複数の冷却管部の上部にそれぞれ設けられ、該冷却管部の長さに対応して長尺に形成されている複数の伝熱用平板部と、
各々の前記冷却管部の端部に設けられ、隣接する前記冷却管部同士を連結する冷却管連結手段と、
各々の前記伝熱用平板部の幅方向端部に設けられ、隣接する前記伝熱用平板部同士を連結する平板連結手段とを備えることを特徴とするアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項２】
前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有していることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項３】
前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有し、
その凹凸表面は、伝熱用平板部の幅方向に波状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項４】
前記冷却管連結手段は、外径が前記冷却管部の内径と一致する接続管と、前記接続管が挿入された状態で前記隣接する冷却管部同士の連結部分を溶接した溶接部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項５】
前記平板連結手段は、前記伝熱用平板部の一側の端部に設けられ、該伝熱用平板部から下方に突出した突出部と、前記伝熱用平板部の他側の端部に設けられ、前記突出部に係合する係合部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項１】
アイスリンクの底部に配設され、該アイスリンクを冷却するアイスリンクの冷却配管装置において、
内部に冷ブラインが通流する複数の冷却管部と、
前記複数の冷却管部の上部にそれぞれ設けられ、該冷却管部の長さに対応して長尺に形成されている複数の伝熱用平板部と、
各々の前記冷却管部の端部に設けられ、隣接する前記冷却管部同士を連結する冷却管連結手段と、
各々の前記伝熱用平板部の幅方向端部に設けられ、隣接する前記伝熱用平板部同士を連結する平板連結手段とを備えることを特徴とするアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項２】
前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有していることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項３】
前記伝熱用平板部は、上面に微小な表面凹凸を有し、
その凹凸表面は、伝熱用平板部の幅方向に波状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項４】
前記冷却管連結手段は、外径が前記冷却管部の内径と一致する接続管と、前記接続管が挿入された状態で前記隣接する冷却管部同士の連結部分を溶接した溶接部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【請求項５】
前記平板連結手段は、前記伝熱用平板部の一側の端部に設けられ、該伝熱用平板部から下方に突出した突出部と、前記伝熱用平板部の他側の端部に設けられ、前記突出部に係合する係合部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のアイスリンクの冷却配管装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７５０２（Ｐ２０１３−７５０２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８６８７（Ｐ２０１１−１３８６８７）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
[ Back to top ]