JPH02169977A - 氷塊製造システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内側に防水シートを張り外側を保温材で覆っ
た水溜め池に結氷させて低温貯蔵等の冷熱源としての氷
塊を製造する氷塊製造システムに関する。

〔従来の技術〕

農業分野での野菜類の低温貯蔵庫用冷熱源やレジャーそ
の他の低温環境を要する施設の冷熱源を得る方法として
は、電気製氷装置により冷却する方法や沼や湖、河川等
に結氷した天然氷を氷塊として切り出す方法、また、一
部で採用されているような雪氷変換機により製氷し冷熱
源として利用する方法等が採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の方法において、例えば電気製
氷装置による方法では、大電力を消費するため製氷コス
トが高（なり、付加価値の低い農産物等の貯蔵には不向
きである。また、沼や湖、河川等に生成された天然氷を
氷塊として切り出す方法では、必ずしも氷を利用したい
場所の近くで得られるとは限らず地域的にも限定される
。したがって、使用する場所が離れている場合には、多
量になると運搬費用がかかるという問題がある。

しかも、この方法では、沼や湖、河川等の氷上での切り
出し作業になるためその作業に危険を伴う。

同様に、雪氷変換機による方法も、大電力を消費するた
めコストが高くなるとともに、雪の移動や氷の倉庫内へ
の搬入等に費用がかかる。しかも、雪の少ない地域では
この方法は不向きであり、地域的に限定されるという問
題がある。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、イニシ
ャルコストやランニングコストが低廉で、安全性の高い
氷塊製造システムの提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］ そのために本発明は、内側に防水シートを張り外側を保
温材で覆った水溜め池に結氷させて氷塊を製造する氷塊
製造システムであって、水溜め池に上方から注水するノ
ズル、該ノズルに水槽からポンプで送水する注水手段、
気象環境や注水系の状況を計測する計測手段、該計測手
段により計測データを収集して注水条件を判断し、注水
手段とノズルからなる注水系を制御する制御′Ｂ手段を
備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の氷塊製造方法では、制御手段において、計測手
段により気象環境や注水系の計測データを収集して注水
条件を判断し、注水系を制御するので、気象環境に応じ
て最適な製氷条件を設定し注水系を制御することができ
る。さらに、複数のノズルを有するとともにノズル移動
機構を備え、注水条件に応じて注水するノズル数および
移動を制御することにより、効率的に氷塊を製造するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る氷塊製造方法の１実施例を説明す
るためのシステム構成図である。

第１図において、１はアイスボンド、２は防水シート、
３は保温材、４は中空バイブ、５は砂利又は砂、６−１
と６−２はノズル、６−３はノズルボックス、７はラジ
ェータパイプ、８は流量計、９は圧力計、１０はポンプ
、１１は水槽、１２は温度センサ、１３は風速針、１４
は降雪降雨センサ、１５は放射収支計、■１〜■４はバ
ルブを示す。

アイスボンド１は、内側に防水シート２を張り、その外
側を保温材３で覆い、底部に暖い勾配をつけて砂又は砂
利５を敷いた水溜めの池であり、ノズル６−１と６−２
からスプレィ水を受けて製氷する場所である。上部は、
製氷時に開放され、製氷時以外の間断熱性と防水性のあ
る膜材で覆われる。また、アイスボンドｌの底部には、
必要に応じ中空パイプ４を埋設し、冷気を還流させるこ
とにより投入された水が凍結するときに発生する熱のう
ち下方に伝達されるものを除去するのに用いる。この中
空バイブ４は、ヒートパイプに代えてもよいが、これら
の採用は、建設地の気温や氷を用いる目的、コスト等を
考慮して決定される。ラジェータパイプ７は、水温が高
いときに空気中での水の冷却に用いるものであり、バル
ブ■２、■３を使ってバイパスしている。

計測手段としては、流量計８、圧力計９、温度センサ１
２、風速計１３、降雪降雨センサ１４、放射収支計１５
等の各種センサーを設置し、外気温、降雪降雨量、放射
収支量、注水量等を制御条件の判断に必要な情報を計測
する。なお、放射収支計１５は、天空と地面との熱の移
動を計測するものであり、具体的には、２点の温度差を
検出する熱流計と同じである。例えば下から上への熱移
動があるときには、所謂「凍てつく」現象が生じ製氷し
やすくなるのに対し、逆の場合には氷が溶解しやすくな
り、このような熱移動を計測している。これらの計測デ
ータはコンピュータにより処理され、各種センサによる
計測情報を基に外気温、降雪降雨量、放射収支１注水量
、注水時間、結氷！認により、注水制御パラメータの設
定値を基に注水系の制御等を行う。

注水ノズル６−１．６−２は、スプレィ水の落下点を移
動させることができるように可動にするとともに、複数
個の組み合わせからなり、製氷しようとする量により設
定される。また、ノズルは、ノズルボックス６−３内に
収納されている。ノズルの形状は、水を平たい面状に拡
散できるものが採用される。そして、必要に応じて配管
の局部凍結部をリリースするためにヒーターが設けられ
る。

一般に継続した水のスプレィ作業によって注水される単
位時間当たりの水壁（平均スプレィ水の水深増加速度）
は、スプレィされた水が凍るのに要する積算寒度（気温
Ｘ時間の累積値）の所要値に対する検証を行いつつ決定
され、この量に制御することによって完全に氷化できる
。

次に、本システムの動作を説明する。

第２図は計測系制御系のシステム構成例を示す図、第３
図は制御系の処理の流れを説明するための図である。

第２図において、２１はセンサ群、２２は測定データ処
理部、２３は注水制御処理部、２４は条件判定設定テー
ブル、２５は機器群を示す、センサ群２１は、第１図に
示す流量計８、圧力計９、温度センサ１２、風速計１３
、降雪降雨センサ１４、放射収支計１５等の各種センサ
ーと計器からなるものであり、測定データ処理部２２は
、これらの測定データを取り込みデータ処理できるよう
に増幅、Ａ／Ｄ変換らの処理を行うものである。

注水制御処理部２３は、測定データ処理部２２を通して
センサ群２１を監視し、条件判定設定テーブル２４を参
照しながら、注水制御条件等を判定して制御パラメータ
を設定し、機器群２５を制御するものであり、機器群２
５には、ポンプやバルブ、ヒーター等が含まれる。なお
、これら測定データ処理部２２、注水制御処理部２３、
条件判定設定テーブル２４を含むシステムは、コンピュ
ータにより構成できることは勿論であり、その処理の流
れを示したのが第３図である。

第３図により処理の流れを説明する。

■〜■　まず、制御システムの電源をオンにし、作動月
、日、時刻をインプットして製氷制御プログラムをスタ
ートさせる。製氷動作は１．原則として日没時刻から翌
日の日の出時刻までの夜間とし、それぞれの時刻は暦日
に応じて設定される。

■〜■、■〜［相］　自動運転では、降雪降雨センサ、
雨量計、外気温センサ等のデータを取り込み、降水状況
を把握する。そして、降水中の場合には外気温が−２’
Ｃ以下か否かヲ調べ、−２°Ｃ以下であれば降雪モード
で注水作動を終了させ、注水開始指定時刻をすぎたとき
は前日分の注水の結氷確認処理（■）に移行するが、注
水開始指定時刻をすぎていないときは硬水状況の把握処
理（■）に戻る。また、外気温が一２°Ｃ以下になって
いないときは降雨中としてシステム待機にする。

■〜■、■　降水中でない場合には、暦に応じた日没時
刻データ等を基に注水時刻を判断し、注水開始時刻にな
ると、前日の平均投入水深、前日午後からの１１算寒度
、平均風速、放射収支から前日分の注水の結氷を６１１
認し、結氷していない場合には、降水中か否かを調べる
。そして、降水中であれば外気温が一２°Ｃ以下か否か
の判定処理（■）に戻り、降水中でなければ結氷確認処
理（■）に戻る。

［相］〜■　結氷している場合には、気温が一４°Ｃ以
下か否かを調べ、−・４”Ｃ以下でさらに−６℃以下或
いは気温低下中であることを条件に、外気温、風速、風
向き、使用ノズル、流速、水圧等の外的条件に応じてパ
ラメータを決定し注水条件の設定／変更を行う、基本的
には、確実に結氷する範囲内で注水が行われる。そして
、この注水条件に従ってポンプ、ノズルボックスヒータ
をオンして注水完了時刻がくるまで注水系を作動さセる
。ここで、注水完了時刻は、例えば暦日に応じた日の出
時刻が設定される。

０〜０　例えば気温が一４°Ｃ以下になっていない場合
、又は気温が一４°Ｃ〜−６°Ｃの間で低下中でない場
合には、降雪中か否かを調べ、降雪中でなければポンプ
を停止させ、降雪中であれば降雪モード用注水作動を終
了させる。そして、注水完了時刻内の終了であれば気温
が一４℃以下か否かの判定処理（［相］）に戻り、注水
完了時刻内の終了でなければ降水状況の把握処理（■）
に戻る。

降雪モードは、時間に関係なく雷が降っているか否かを
判断して運転開始する。この場合、降雪モード終了時刻
が指定注水時間帯になるときには前日分の注水の結氷ｆ
ｌ認処理（■）に復帰し、他のときには降水状況把握処
理（■）に復帰する。

また、降水時間帯内に降雪モードに入った場合には、途
中で雨に変わらないことを前提に気温が一４℃以下か否
かの判定処理に復帰する。

上記のように降雪モード用注水は、多くの空気を含み断
熱性能のよい雪を氷の上に積もらせないために行うもの
であので、雪が降っているか否かで作動させる。そして
、降雪モード用注水を実施中でも注水指定時刻にくるま
で繰り返し常に指定時刻との検証を行い、注水指定時刻
にくると、制御は、降雪モード用注水を終了して通常の
温度環境で制御する本来のプロセスを優先する。

注水作動では、ポンプ圧力、ノズルボックス移動速度が
気象状況等に応じてコントロールされ、注水開始に先立
って、ノズルボックスをオンにし注水対象時間内はＯ″
Ｃ０以上るように温められる。

なお、処理の流れの説明での温度の数値は、１実施例を
示したものであり、限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、冷熱
源を必要とする施設に隣接してアイスボンドを設置する
ことができ、運搬費用等も節約することができる。水を
溜めて冷気により氷塊を作る方法では、氷を厚くするの
に限度があるが、本発明は、水を溜めてから凍らせるの
ではなく氷を下から盛り上げてくので、アイスボンドの
面積を縮小することもできる。しかも盛り上げ方式であ
るので、従来の湖沼等の天然氷を切り出す方法のような
危険を伴うこともない。

また、噴霧状にしてクーリングタワーと同様の原理で空
冷し天然の冷気を利用して過冷却状態にて氷を製造する
ので、スプレィポンプの駆動電力を使うだけで冷凍機を
用いる方法よりはるかにランニングコストを安（するこ
とができる。

さらに、降雪量の少ない地域でも、本発明は従来の方法
のような問題もなく、コストの低減を図ることができる
。

以上のように、本発明は、外気温、風速、日射量、降雪
量等のパラメータを感知してスプレィすべき時間当たり
の水量に適合するスプレィノズルを選定し、水をスプレ
ィさせるとともに、パラメータ変動に応じて制御プログ
ラムによりノズルサイズを変え、寒冷気候を活用して水
を冷却して氷塊を作るので、イニシャルコストやランニ
ングコストの低減を図り、安全性を確保しつつ多量の氷
塊を効率よく製造し、貯蔵することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る氷塊製造方法の１実施例を説明す
るためのシステム構成図、第２図は計測系制御系のシス
テム構成例を示す図、第３図は制御系の処理の流れを説
明するための図である。 １・・・アイスボンド、２・・・防水シート、３・・・
断熱材、４・・・中空パイプ、５・・・砂利、６−１と
６−２・・・ノズル、６−３・・・ノズルボックス、７
・・・ラジェータバイブ、８・・・流量計、９・・・圧
力計、１０・・・ポンプ、１１・・・水槽、１２・・・
温度センサ、１３・・・風速計、１４・・・降雪降雨セ
ンサ、１５・・・放射収支計、■１〜■４・・・バルブ
。 出　願　人　　清水建設株式会社 代理人　弁理士　阿　部　龍　吉（外５名）第 図 第２図 晃３１！１（ｂ）へ 第３図（ａ） 第３図（ｂ）わ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側に防水シートを張り外側を保温材で覆った水
   溜め池に結氷させて氷塊を製造する氷塊製造システムで
   あって、水溜め池に上方から注水するノズル、該ノズル
   に水槽からポンプで送水する注水手段、気象環境や注水
   系の状況を計測する計測手段、該計測手段により計測デ
   ータを収集して注水条件を判断し、注水手段とノズルか
   らなる注水系を制御する制御手段を備えたことを特徴と
   する氷塊製造システム。
2. （２）水溜め池の底部に冷却用パイプを埋設したことを
   特徴とする請求項１記載の氷塊製造システム。
3. （３）複数のノズルを有するとともに移動機構を備え、
   注水条件に応じて注水するノズル数および移動を制御す
   ることを特徴とする請求項１記載の氷塊製造システム。
4. （４）注水系の局部凍結を防止するためのヒーターを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の氷塊製造システム
   。