JPH06323701A - 過冷却水による製氷装置の運転方法 - Google Patents
過冷却水による製氷装置の運転方法Info
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- JPH06323701A JPH06323701A JP13948493A JP13948493A JPH06323701A JP H06323701 A JPH06323701 A JP H06323701A JP 13948493 A JP13948493 A JP 13948493A JP 13948493 A JP13948493 A JP 13948493A JP H06323701 A JPH06323701 A JP H06323701A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 過冷却水による製氷装置の熱交換器内での凍
結防止と蓄氷タンク内の氷の充填率を高める運転方法を
提供する。 【構成】 冷凍機１、過冷却水用熱交換器２および蓄氷
タンク３からなる過冷却水による製氷装置において、前
記蓄氷タンク３の水量が少ない状態で前記冷凍機１の運
転を開始し、蓄氷タンク３内で製氷が始まり前記過冷却
水用熱交換器２に供給する水の温度が所定温度以下に降
下すると、供給する水量の１／４０〜１／５の補給水を
補給水路１０より供給して循環水と混合し、水を所定温
度以上に高めた後、前記過冷却水用熱交換器２に供給
し、冷水還流路７のノズル７ａに所定の勾配を付し蓄氷
タンク３内の水位の上昇とともに氷の衝突点を移動させ
るように構成した。
結防止と蓄氷タンク内の氷の充填率を高める運転方法を
提供する。 【構成】 冷凍機１、過冷却水用熱交換器２および蓄氷
タンク３からなる過冷却水による製氷装置において、前
記蓄氷タンク３の水量が少ない状態で前記冷凍機１の運
転を開始し、蓄氷タンク３内で製氷が始まり前記過冷却
水用熱交換器２に供給する水の温度が所定温度以下に降
下すると、供給する水量の１／４０〜１／５の補給水を
補給水路１０より供給して循環水と混合し、水を所定温
度以上に高めた後、前記過冷却水用熱交換器２に供給
し、冷水還流路７のノズル７ａに所定の勾配を付し蓄氷
タンク３内の水位の上昇とともに氷の衝突点を移動させ
るように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、空調設備や
食品用冷却装置等に冷水を供給する蓄熱式製氷装置の運
転方法に関するものである。
食品用冷却装置等に冷水を供給する蓄熱式製氷装置の運
転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の蓄熱式製氷装置は、図４に示すよ
うに、蓄氷タンク３１と過冷却水用熱交換器３２との間
を循環路３３で連通するとともに、前記過冷却水用熱交
換器３２と冷凍機３４との間も冷媒循環路３５で連通し
た構成となっている。この蓄熱式製氷装置は、電力料金
の安い深夜電力を利用して蓄氷タンク３１内に氷を蓄え
ておき、負荷の要求に応じ蓄氷タンク３１上方より解氷
水を供給して冷水を取り出すようにしている。ところ
で、この製氷装置の駆動は、蓄氷タンク３１に水を満た
した後冷凍機３４を運転し、冷却媒体を熱交換器３２内
を循環させるとともに、蓄氷タンク３１内の被冷却水も
熱交換器３２内を循環させて熱交換し、過冷却水を蓄氷
タンク３１内へ供給するが、蓄氷タンク３１内に製氷が
始まり循環する被冷却水の温度が１℃以下になると熱交
換器３２内で凍結が起き易くなり、さらに、水温が０．
４℃以下になると短時間の運転で凍結する。そこで、従
来は、その対策として蓄氷タンク３１から熱交換器３２
までの間の循環路３３の熱絶縁を悪くしたり、或いは、
補助熱交換器（図示省略）を設け必要に応じて熱交換器
３２の入口温度を高めるとか、被冷却水の温度を高める
ため積極的に加熱する方法で対処していた。しかしなが
ら、この加熱手段により温度を高めた被冷却水は、熱交
換器３２で過冷却するため効率が悪く、それだけ性能が
低下することになる。又、蓄氷タンク３１内に蓄氷する
氷の充填率も悪い。
うに、蓄氷タンク３１と過冷却水用熱交換器３２との間
を循環路３３で連通するとともに、前記過冷却水用熱交
換器３２と冷凍機３４との間も冷媒循環路３５で連通し
た構成となっている。この蓄熱式製氷装置は、電力料金
の安い深夜電力を利用して蓄氷タンク３１内に氷を蓄え
ておき、負荷の要求に応じ蓄氷タンク３１上方より解氷
水を供給して冷水を取り出すようにしている。ところ
で、この製氷装置の駆動は、蓄氷タンク３１に水を満た
した後冷凍機３４を運転し、冷却媒体を熱交換器３２内
を循環させるとともに、蓄氷タンク３１内の被冷却水も
熱交換器３２内を循環させて熱交換し、過冷却水を蓄氷
タンク３１内へ供給するが、蓄氷タンク３１内に製氷が
始まり循環する被冷却水の温度が１℃以下になると熱交
換器３２内で凍結が起き易くなり、さらに、水温が０．
４℃以下になると短時間の運転で凍結する。そこで、従
来は、その対策として蓄氷タンク３１から熱交換器３２
までの間の循環路３３の熱絶縁を悪くしたり、或いは、
補助熱交換器（図示省略）を設け必要に応じて熱交換器
３２の入口温度を高めるとか、被冷却水の温度を高める
ため積極的に加熱する方法で対処していた。しかしなが
ら、この加熱手段により温度を高めた被冷却水は、熱交
換器３２で過冷却するため効率が悪く、それだけ性能が
低下することになる。又、蓄氷タンク３１内に蓄氷する
氷の充填率も悪い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点に鑑み、前記熱交換器入口において、被冷却水の温度
を所定温度以上に高め熱交換器内での凍結を防止させる
とともに、蓄氷タンク内の氷の充填率を高める製氷装置
の運転方法を提供することを目的とするものである。
点に鑑み、前記熱交換器入口において、被冷却水の温度
を所定温度以上に高め熱交換器内での凍結を防止させる
とともに、蓄氷タンク内の氷の充填率を高める製氷装置
の運転方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】即ち、この発明は、冷凍機、過冷却水用熱
交換器および蓄氷タンクからなる過冷却水による製氷装
置において、前記蓄氷タンクの水量が少ない状態で前記
冷凍機の運転を開始し、蓄氷タンク内で製氷が始まり前
記過冷却水用熱交換器に供給する水の温度が所定温度以
下に降下すると、供給する水量の１／４０〜１／５の補
給水を補給水路より供給して循環水と混合し、水を所定
の温度以上に高めた後、前記過冷却水用熱交換器に供給
することを特徴とし、請求項２は、前記過冷却水用熱交
換器の冷水還流路のノズルを、少なくとも垂直方向から
３０°以上水平方向に勾配を付して配置し、ノズルより
噴出する過冷却水と前記蓄氷タンク内の水面上の氷との
衝突点を、蓄氷タンク内の水位上昇とともに移動させる
ことを特徴としている。
交換器および蓄氷タンクからなる過冷却水による製氷装
置において、前記蓄氷タンクの水量が少ない状態で前記
冷凍機の運転を開始し、蓄氷タンク内で製氷が始まり前
記過冷却水用熱交換器に供給する水の温度が所定温度以
下に降下すると、供給する水量の１／４０〜１／５の補
給水を補給水路より供給して循環水と混合し、水を所定
の温度以上に高めた後、前記過冷却水用熱交換器に供給
することを特徴とし、請求項２は、前記過冷却水用熱交
換器の冷水還流路のノズルを、少なくとも垂直方向から
３０°以上水平方向に勾配を付して配置し、ノズルより
噴出する過冷却水と前記蓄氷タンク内の水面上の氷との
衝突点を、蓄氷タンク内の水位上昇とともに移動させる
ことを特徴としている。
【０００５】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、この発明に係る過冷却水
による製氷装置の概略説明図で、この製氷装置は、冷凍
機１、過冷却水用熱交換器２（以下熱交換器という）お
よび蓄氷タンク３から構成されている。冷凍機１は、た
とえば液化した冷媒（例えばフロン）を膨張弁１ａで減
圧した後、熱交換器２を介して被冷却水を冷媒の蒸発潜
熱によって直接冷却する方式を利用したものである。
いて詳細に説明する。図１は、この発明に係る過冷却水
による製氷装置の概略説明図で、この製氷装置は、冷凍
機１、過冷却水用熱交換器２（以下熱交換器という）お
よび蓄氷タンク３から構成されている。冷凍機１は、た
とえば液化した冷媒（例えばフロン）を膨張弁１ａで減
圧した後、熱交換器２を介して被冷却水を冷媒の蒸発潜
熱によって直接冷却する方式を利用したものである。
【０００６】熱交換器２は、図１に示すように、外管２
ａを螺旋状（実施に応じては、直線状でも可能）に形成
し、その内部に内管２ｂを挿入した二重管構造であっ
て、外管２ａと内管２ｂとの間に蓄氷タンク３から供給
される被冷却水が流通し、内管２ｂ内には冷凍機１より
供給される冷媒が流通するようになっている。したがっ
て、被冷却水を内管２ｂの外周から冷却して過冷却水を
製造する構造となっている。
ａを螺旋状（実施に応じては、直線状でも可能）に形成
し、その内部に内管２ｂを挿入した二重管構造であっ
て、外管２ａと内管２ｂとの間に蓄氷タンク３から供給
される被冷却水が流通し、内管２ｂ内には冷凍機１より
供給される冷媒が流通するようになっている。したがっ
て、被冷却水を内管２ｂの外周から冷却して過冷却水を
製造する構造となっている。
【０００７】冷凍機１と熱交換器２の内管２ｂとは、膨
張弁１ａを介して冷媒供給路４を接続するとともに冷媒
還流路５を接続して冷媒を循環させる。一方、被冷却水
は、熱交換器２の外管２ａと蓄氷タンク３との間を冷水
供給路６および冷水還流路７を介して接続されており、
冷水供給路６には、冷水ポンプ８と温度センサ９を挿入
している。そして、この発明に係る補給水路１０を前記
冷水供給路６の冷水ポンプ８上流側に接続し、途中に電
磁弁１１を設けている。尚、前記冷水還流路７のノズル
７ａは、図１に示すように、過冷却水を斜めに入れるた
め垂直方向から３０°以上水平方向に所定の勾配をつけ
ている。
張弁１ａを介して冷媒供給路４を接続するとともに冷媒
還流路５を接続して冷媒を循環させる。一方、被冷却水
は、熱交換器２の外管２ａと蓄氷タンク３との間を冷水
供給路６および冷水還流路７を介して接続されており、
冷水供給路６には、冷水ポンプ８と温度センサ９を挿入
している。そして、この発明に係る補給水路１０を前記
冷水供給路６の冷水ポンプ８上流側に接続し、途中に電
磁弁１１を設けている。尚、前記冷水還流路７のノズル
７ａは、図１に示すように、過冷却水を斜めに入れるた
め垂直方向から３０°以上水平方向に所定の勾配をつけ
ている。
【０００８】図中１２は、解氷水路であって途中に電磁
弁１３をもうけている。また、図中１４は、冷水取水路
であって、途中に電磁弁１５、１６を設けている。そし
て、この製氷装置より得た冷水を利用して熱交換する熱
負荷装置１７を蓄氷タンク３の近傍に配置している。図
中１８は、前記熱負荷装置１７と熱交換する冷水路であ
り、前記冷水取水路１４の電磁弁１５，１６の間より分
岐して接続し、他端を前記解氷水路１２に接続し途中に
電磁弁１９を設け、この電磁弁１９と熱負荷装置１７と
の間より分岐した冷水循環路２０を接続し他端を前記補
給水路１０に接続し途中に電磁弁２１を設けている。
又、図中２２は、冷水取水路１４に設けた給水ポンプで
あり、図中２３は、熱負荷流体路である。尚、前記冷凍
機１、給水ポンプ８、２２、温度センサ９および各流路
に設けた各電磁弁は、図示省略の回線を介して制御器に
連通している。
弁１３をもうけている。また、図中１４は、冷水取水路
であって、途中に電磁弁１５、１６を設けている。そし
て、この製氷装置より得た冷水を利用して熱交換する熱
負荷装置１７を蓄氷タンク３の近傍に配置している。図
中１８は、前記熱負荷装置１７と熱交換する冷水路であ
り、前記冷水取水路１４の電磁弁１５，１６の間より分
岐して接続し、他端を前記解氷水路１２に接続し途中に
電磁弁１９を設け、この電磁弁１９と熱負荷装置１７と
の間より分岐した冷水循環路２０を接続し他端を前記補
給水路１０に接続し途中に電磁弁２１を設けている。
又、図中２２は、冷水取水路１４に設けた給水ポンプで
あり、図中２３は、熱負荷流体路である。尚、前記冷凍
機１、給水ポンプ８、２２、温度センサ９および各流路
に設けた各電磁弁は、図示省略の回線を介して制御器に
連通している。
【０００９】つぎに、上記構成の製氷装置の運転方法を
説明する。尚、製氷装置の各電磁弁は閉状態としてい
る。まず、前記解氷水路１２の電磁弁１３を開き、蓄氷
タンク３内に約２０％の水を溜めた状態で電磁弁１３を
閉じ、冷凍機１を運転するとともに給水ポンプ８を駆動
し過冷却水の製造を始める。そして、蓄氷タンク３内の
水が熱交換器２を介して過冷却水となり、冷水還流路７
のノズル７ａにおいて水温が０℃以下となり、蓄氷タン
ク３内に氷ができ始めて暫くすると、冷水供給路６より
熱交換器２に流入する循環水の水温が約０．５℃にまで
低下する。水温が０．５℃に低下すると温度センサ９よ
りの情報により制御器（図示省略）は、前記補給水路１
０の電磁弁１１を図２に示す熱交換器２へ供給する水量
と水温の計算例にしたがって開弁し、所定水温で所定水
量の被冷却水を熱交換器２へ供給する。
説明する。尚、製氷装置の各電磁弁は閉状態としてい
る。まず、前記解氷水路１２の電磁弁１３を開き、蓄氷
タンク３内に約２０％の水を溜めた状態で電磁弁１３を
閉じ、冷凍機１を運転するとともに給水ポンプ８を駆動
し過冷却水の製造を始める。そして、蓄氷タンク３内の
水が熱交換器２を介して過冷却水となり、冷水還流路７
のノズル７ａにおいて水温が０℃以下となり、蓄氷タン
ク３内に氷ができ始めて暫くすると、冷水供給路６より
熱交換器２に流入する循環水の水温が約０．５℃にまで
低下する。水温が０．５℃に低下すると温度センサ９よ
りの情報により制御器（図示省略）は、前記補給水路１
０の電磁弁１１を図２に示す熱交換器２へ供給する水量
と水温の計算例にしたがって開弁し、所定水温で所定水
量の被冷却水を熱交換器２へ供給する。
【００１０】即ち、熱交換器２へ供給する被冷却水の温
度を熱交換器２内で凍結しない０．６℃に保つために、
蓄氷タンク３より循環する水温０℃の水に補給水を混入
するが、この混入する補給水の水量は、その水温によっ
て異るが前記蓄氷タンク３より循環する水量の１／４０
以上で１／５以下となる。これは、図２の計算例に示す
ように、蓄氷タンク３内で製氷される氷ｍi ＝０．０２
ｍ3 は、熱交換器２へ供給する被冷却水ｍ3 ＝１．００
ｍ3 の約２％であり、一方、補給水量ｍ2 ＝０．０４ｍ
3 であるから前記ｍ3 ＝１．００ｍ3 の約４％となり、
蓄氷タンク３内に増加する水量はｍ2 （０．０４ｍ3 ）
−ｍi （０．０２ｍ3 ）＝ｍw （０．０２ｍ3 ）とな
る。したがって、蓄氷タンク３内には氷と水がともに増
加し蓄積されてゆく氷と水の割合、ｍi ／ｍw は、補給
水の水温と熱交換器２へ供給する被冷却水の水温および
過冷却水の温度によって変化する。
度を熱交換器２内で凍結しない０．６℃に保つために、
蓄氷タンク３より循環する水温０℃の水に補給水を混入
するが、この混入する補給水の水量は、その水温によっ
て異るが前記蓄氷タンク３より循環する水量の１／４０
以上で１／５以下となる。これは、図２の計算例に示す
ように、蓄氷タンク３内で製氷される氷ｍi ＝０．０２
ｍ3 は、熱交換器２へ供給する被冷却水ｍ3 ＝１．００
ｍ3 の約２％であり、一方、補給水量ｍ2 ＝０．０４ｍ
3 であるから前記ｍ3 ＝１．００ｍ3 の約４％となり、
蓄氷タンク３内に増加する水量はｍ2 （０．０４ｍ3 ）
−ｍi （０．０２ｍ3 ）＝ｍw （０．０２ｍ3 ）とな
る。したがって、蓄氷タンク３内には氷と水がともに増
加し蓄積されてゆく氷と水の割合、ｍi ／ｍw は、補給
水の水温と熱交換器２へ供給する被冷却水の水温および
過冷却水の温度によって変化する。
【００１１】上記のようにして製氷装置を運転し所定量
の氷を蓄氷タンク３内に蓄えるが、冷水還流路７のノズ
ル７ａを所定の勾配にしているので、蓄氷タンク３内の
水が少ないときには図３のＡに示すように右端の方で氷
が形成され、蓄氷タンク３内の水が多いときは図３のＢ
に示すように左端の方で氷が形成される。したがって、
水位が上がるにつれて氷の形成位置が右から左に移ると
ともに、その間に氷筍かくずれてゆくので氷を蓄氷タン
ク３内に効率よく蓄えることができる。そして、所定量
の氷を蓄えた後運転を停止し、負荷の要求に応じ解氷水
路１２の電磁弁１３を開き解氷水を供給し、冷水取水路
１４の電磁弁１５、１６を開きポンプ２２を駆動して冷
水を供給する。尚、上記運転方法では、蓄氷タンク３内
の氷の充填率を高くするため、運転開始時の水量を少な
くしておくことが望ましい。
の氷を蓄氷タンク３内に蓄えるが、冷水還流路７のノズ
ル７ａを所定の勾配にしているので、蓄氷タンク３内の
水が少ないときには図３のＡに示すように右端の方で氷
が形成され、蓄氷タンク３内の水が多いときは図３のＢ
に示すように左端の方で氷が形成される。したがって、
水位が上がるにつれて氷の形成位置が右から左に移ると
ともに、その間に氷筍かくずれてゆくので氷を蓄氷タン
ク３内に効率よく蓄えることができる。そして、所定量
の氷を蓄えた後運転を停止し、負荷の要求に応じ解氷水
路１２の電磁弁１３を開き解氷水を供給し、冷水取水路
１４の電磁弁１５、１６を開きポンプ２２を駆動して冷
水を供給する。尚、上記運転方法では、蓄氷タンク３内
の氷の充填率を高くするため、運転開始時の水量を少な
くしておくことが望ましい。
【００１２】つぎに、前記運転方法にかわる運転方法に
ついて説明する。図１の蓄氷タンク３の近傍に設けた熱
交換器などの熱負荷装置１７に、冷水取水路１４より冷
水を供給し、熱交換後の戻り水を解氷水および補給水と
して循環使用するものである。即ち、熱負荷流体路２３
内の流体は、冷水取水路１４の電磁弁１５を開きポンプ
２２を駆動し冷水路１８を介して冷水と熱負荷装置１７
内で熱交換し、冷水路１８の、電磁弁１９と冷水路１８
より分岐した戻り水路２０の電磁弁２１を同時に開き、
戻り水の一部を戻り水路２０を介して補給水として冷水
供給路６に混入させるとともに、解氷水路１２を介して
解氷水として循環使用するようにしたものである。この
運転方法も前述の運転方法と同様に熱交換器２へ供給す
る被冷却水の水温は、温度センサ９と制御器との間で調
整し所定水温の水を供給する。
ついて説明する。図１の蓄氷タンク３の近傍に設けた熱
交換器などの熱負荷装置１７に、冷水取水路１４より冷
水を供給し、熱交換後の戻り水を解氷水および補給水と
して循環使用するものである。即ち、熱負荷流体路２３
内の流体は、冷水取水路１４の電磁弁１５を開きポンプ
２２を駆動し冷水路１８を介して冷水と熱負荷装置１７
内で熱交換し、冷水路１８の、電磁弁１９と冷水路１８
より分岐した戻り水路２０の電磁弁２１を同時に開き、
戻り水の一部を戻り水路２０を介して補給水として冷水
供給路６に混入させるとともに、解氷水路１２を介して
解氷水として循環使用するようにしたものである。この
運転方法も前述の運転方法と同様に熱交換器２へ供給す
る被冷却水の水温は、温度センサ９と制御器との間で調
整し所定水温の水を供給する。
【００１３】つぎに、参考として、熱交換器の能力をア
ップし、補給水に対する製氷割合を高めるときの条件の
一例を示す。即ち、図２に示す計算例のうち熱交換器出
口ｍ4 ＝１．００ｍ3 のｔ4 ＝−３℃とすると、蓄氷タ
ンク３内の時間当たり製氷量ｍi ＝０．０３７５ｍ3 と
なり製氷割合は９０％を越えることになる。
ップし、補給水に対する製氷割合を高めるときの条件の
一例を示す。即ち、図２に示す計算例のうち熱交換器出
口ｍ4 ＝１．００ｍ3 のｔ4 ＝−３℃とすると、蓄氷タ
ンク３内の時間当たり製氷量ｍi ＝０．０３７５ｍ3 と
なり製氷割合は９０％を越えることになる。
【００１４】
【発明の効果】この発明は、蓄氷タンクの水量が少ない
状態で製氷装置の運転を開始し、熱交換器へ還流する水
量の１／４０〜１／５の補給水を供給して混合し、水を
所定温度以上に高めた後熱交換器へ供給するようにした
ので、熱交換器内で水が凍結することは少ない。したが
って、従来のように補助熱交換器で昇温する等の強制加
熱は必要なく、効率よく製氷装置を運転することができ
る。又、ノズルに勾配をつけたので、蓄氷タンク内の水
位上昇とともに氷の衝突点が自動的に移動するので、氷
の充填率を高めることができる。
状態で製氷装置の運転を開始し、熱交換器へ還流する水
量の１／４０〜１／５の補給水を供給して混合し、水を
所定温度以上に高めた後熱交換器へ供給するようにした
ので、熱交換器内で水が凍結することは少ない。したが
って、従来のように補助熱交換器で昇温する等の強制加
熱は必要なく、効率よく製氷装置を運転することができ
る。又、ノズルに勾配をつけたので、蓄氷タンク内の水
位上昇とともに氷の衝突点が自動的に移動するので、氷
の充填率を高めることができる。
【図１】この発明の一実施例を示す過冷却水による製氷
装置の概略説明図である。
装置の概略説明図である。
【図２】図１の製氷装置の熱交換器へ供給する水量と水
温の計算例を示す説明図である。
温の計算例を示す説明図である。
【図３】図１の蓄氷タンクの水位の変化による水筍の状
態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
【図４】従来の過冷却水による製氷装置の概略説明図で
ある。
ある。
１…冷凍機 ２…過冷却水用熱交換器 ３…蓄氷タンク ７…冷水還流路 ７ａ…ノズル １０…補給水路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 過冷却水による製氷装置の運転
方法
方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、空調設備や
食品用冷却装置等に冷水を供給する蓄熱式製氷装置の運
転方法に関するものである。
食品用冷却装置等に冷水を供給する蓄熱式製氷装置の運
転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の蓄熱式製氷装置は、図４に示すよ
うに、蓄氷タンク３１と過冷却水用熱交換器３２との間
を循環路３３で連通するとともに、前記過冷却水用熱交
換器３２と冷凍機３４との間も冷媒循環路３５で連通し
た構成となっている。この蓄熱式製氷装置は、電力料金
の安い深夜電力を利用して蓄氷タンク３１内に氷を蓄え
ておき、負荷の要求に応じ蓄氷タンク３１上方より解氷
水を供給して冷水を取り出すようにしている。ところ
で、この製氷装置の駆動は、蓄氷タンク３１に水を満た
した後冷凍機３４を運転し、冷却媒体を熱交換器３２内
を循環させるとともに、蓄氷タンク３１内の被冷却水も
熱交換器３２内を循環させて熱交換し、過冷却水を蓄氷
タンク３１内へ供給するが、蓄氷タンク３１内に製氷が
始まり循環する被冷却水の温度が１℃以下になると熱交
換器３２内で凍結が起き易くなり、さらに、水温が０．
４℃以下になると短時間の運転で凍結する。そこで、従
来は、その対策として蓄氷タンク３１から熱交換器３２
までの間の循環路３３の熱絶縁を悪くしたり、或いは、
補助熱交換器（図示省略）を設け必要に応じて熱交換器
３２の入口温度を高めるとか、被冷却水の温度を高める
ため積極的に加熱する方法で対処していた。しかしなが
ら、この加熱手段により温度を高めた被冷却水は、熱交
換器３２で過冷却するため効率が悪く、それだけ性能が
低下することになる。又、蓄氷タンク３１内に蓄氷する
氷の充填率も悪い。
うに、蓄氷タンク３１と過冷却水用熱交換器３２との間
を循環路３３で連通するとともに、前記過冷却水用熱交
換器３２と冷凍機３４との間も冷媒循環路３５で連通し
た構成となっている。この蓄熱式製氷装置は、電力料金
の安い深夜電力を利用して蓄氷タンク３１内に氷を蓄え
ておき、負荷の要求に応じ蓄氷タンク３１上方より解氷
水を供給して冷水を取り出すようにしている。ところ
で、この製氷装置の駆動は、蓄氷タンク３１に水を満た
した後冷凍機３４を運転し、冷却媒体を熱交換器３２内
を循環させるとともに、蓄氷タンク３１内の被冷却水も
熱交換器３２内を循環させて熱交換し、過冷却水を蓄氷
タンク３１内へ供給するが、蓄氷タンク３１内に製氷が
始まり循環する被冷却水の温度が１℃以下になると熱交
換器３２内で凍結が起き易くなり、さらに、水温が０．
４℃以下になると短時間の運転で凍結する。そこで、従
来は、その対策として蓄氷タンク３１から熱交換器３２
までの間の循環路３３の熱絶縁を悪くしたり、或いは、
補助熱交換器（図示省略）を設け必要に応じて熱交換器
３２の入口温度を高めるとか、被冷却水の温度を高める
ため積極的に加熱する方法で対処していた。しかしなが
ら、この加熱手段により温度を高めた被冷却水は、熱交
換器３２で過冷却するため効率が悪く、それだけ性能が
低下することになる。又、蓄氷タンク３１内に蓄氷する
氷の充填率も悪い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点に鑑み、前記熱交換器入口において、被冷却水の温度
を所定温度以上に高め熱交換器内での凍結を防止させる
とともに、蓄氷タンク内の氷の充填率を高める製氷装置
の運転方法を提供することを目的とするものである。
点に鑑み、前記熱交換器入口において、被冷却水の温度
を所定温度以上に高め熱交換器内での凍結を防止させる
とともに、蓄氷タンク内の氷の充填率を高める製氷装置
の運転方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 即ち、この発明は、冷凍
機、過冷却水用熱交換器および蓄氷タンクからなる過冷
却水による製氷装置において、前記蓄氷タンクの水量が
少ない状態で前記冷凍機の運転を開始し、蓄氷タンク内
で製氷が始まり前記過冷却水用熱交換器に供給する水の
温度が所定温度以下に降下すると、供給する水量の１／
４０〜１／５の補給水を補給水路より供給して循環水と
混合し、水を所定の温度以上に高めた後、前記過冷却水
用熱交換器に供給することを特徴とし、請求項２は、前
記過冷却水用熱交換器の冷水還流路のノズルを、少なく
とも垂直方向から３０°以上水平方向に勾配を付して配
置し、ノズルより噴出する過冷却水と前記蓄氷タンク内
の水面上の氷との衝突点を、蓄氷タンク内の水位上昇と
ともに移動させることを特徴としている。
機、過冷却水用熱交換器および蓄氷タンクからなる過冷
却水による製氷装置において、前記蓄氷タンクの水量が
少ない状態で前記冷凍機の運転を開始し、蓄氷タンク内
で製氷が始まり前記過冷却水用熱交換器に供給する水の
温度が所定温度以下に降下すると、供給する水量の１／
４０〜１／５の補給水を補給水路より供給して循環水と
混合し、水を所定の温度以上に高めた後、前記過冷却水
用熱交換器に供給することを特徴とし、請求項２は、前
記過冷却水用熱交換器の冷水還流路のノズルを、少なく
とも垂直方向から３０°以上水平方向に勾配を付して配
置し、ノズルより噴出する過冷却水と前記蓄氷タンク内
の水面上の氷との衝突点を、蓄氷タンク内の水位上昇と
ともに移動させることを特徴としている。
【０００５】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、この発明に係る過冷却水
による製氷装置の概略説明図で、この製氷装置は、冷凍
機１、過冷却水用熱交換器２（以下熱交換器という）お
よび蓄氷タンク３から構成されている。冷凍機１は、た
とえば液化した冷媒（例えばフロン）を膨張弁１ａで減
圧した後、熱交換器２を介して被冷却水を冷媒の蒸発潜
熱によって直接冷却する方式を利用したものである。
いて詳細に説明する。図１は、この発明に係る過冷却水
による製氷装置の概略説明図で、この製氷装置は、冷凍
機１、過冷却水用熱交換器２（以下熱交換器という）お
よび蓄氷タンク３から構成されている。冷凍機１は、た
とえば液化した冷媒（例えばフロン）を膨張弁１ａで減
圧した後、熱交換器２を介して被冷却水を冷媒の蒸発潜
熱によって直接冷却する方式を利用したものである。
【０００６】熱交換器２は、図１に示すように、外管２
ａを螺旋状（実施に応じては、直線状でも可能）に形成
し、その内部に内管２ｂを挿入した二重管構造であっ
て、外管２ａと内管２ｂとの間に蓄氷タンク３から供給
される被冷却水が流通し、内管２ｂ内には冷凍機１より
供給される冷媒が流通するようになっている。したがっ
て、被冷却水を内管２ｂの外周から冷却して過冷却水を
製造する構造となっている。
ａを螺旋状（実施に応じては、直線状でも可能）に形成
し、その内部に内管２ｂを挿入した二重管構造であっ
て、外管２ａと内管２ｂとの間に蓄氷タンク３から供給
される被冷却水が流通し、内管２ｂ内には冷凍機１より
供給される冷媒が流通するようになっている。したがっ
て、被冷却水を内管２ｂの外周から冷却して過冷却水を
製造する構造となっている。
【０００７】冷凍機１と熱交換器２の内管２ｂとは、膨
張弁１ａを介して冷媒供給路４を接続するとともに冷媒
還流路５を接続して冷媒を循環させる。一方、被冷却水
は、熱交換器２の外管２ａと蓄氷タンク３との間を冷水
供給路６および冷水還流路７を介して接続されており、
冷水供給路６には、冷水ポンプ８と温度センサ９を挿入
している。そして、この発明に係わる補給水路１０を前
記冷水供給路６の冷水ポンプ８上流側に接続し、途中に
電磁弁１１を設けている。尚、前記冷水還流路７のノズ
ル７ａは、図１に示すように、過冷却水を斜めに入れる
ため垂直方向から３０°以上水平方向に所定の勾配をつ
けている。
張弁１ａを介して冷媒供給路４を接続するとともに冷媒
還流路５を接続して冷媒を循環させる。一方、被冷却水
は、熱交換器２の外管２ａと蓄氷タンク３との間を冷水
供給路６および冷水還流路７を介して接続されており、
冷水供給路６には、冷水ポンプ８と温度センサ９を挿入
している。そして、この発明に係わる補給水路１０を前
記冷水供給路６の冷水ポンプ８上流側に接続し、途中に
電磁弁１１を設けている。尚、前記冷水還流路７のノズ
ル７ａは、図１に示すように、過冷却水を斜めに入れる
ため垂直方向から３０°以上水平方向に所定の勾配をつ
けている。
【０００８】図中１２は、解氷水路であって途中に電磁
弁１３を設けている。また、図中１４は、冷水取水路で
あって、途中に電磁弁１５、１６を設けている。そし
て、この製氷装置より得た冷水を利用して熱交換する熱
負荷装置１７を蓄氷タンク３の近傍に配置している。図
中１８は、前記熱負荷装置１７と熱交換する冷水路であ
り、前記冷水取水路１４の電磁弁１５，１６の間より分
岐して接続し、他端を前記解氷水路１２に接続し途中に
電磁弁１９を設け、この電磁弁１９と熱負荷装置１７と
の間より分岐した冷水循環路２０を接続し他端を前記補
給水路１０に接続し途中に電磁弁２１を設けている。
又、図中２２は、冷水取水路１４に設けた給水ポンプで
あり、図中２３は、熱負荷流体路である。尚、前記冷凍
機１、給水ポンプ８、２２、温度センサ９および各流路
に設けた各電磁弁は、図示省略の回線を介して制御器に
連通している。
弁１３を設けている。また、図中１４は、冷水取水路で
あって、途中に電磁弁１５、１６を設けている。そし
て、この製氷装置より得た冷水を利用して熱交換する熱
負荷装置１７を蓄氷タンク３の近傍に配置している。図
中１８は、前記熱負荷装置１７と熱交換する冷水路であ
り、前記冷水取水路１４の電磁弁１５，１６の間より分
岐して接続し、他端を前記解氷水路１２に接続し途中に
電磁弁１９を設け、この電磁弁１９と熱負荷装置１７と
の間より分岐した冷水循環路２０を接続し他端を前記補
給水路１０に接続し途中に電磁弁２１を設けている。
又、図中２２は、冷水取水路１４に設けた給水ポンプで
あり、図中２３は、熱負荷流体路である。尚、前記冷凍
機１、給水ポンプ８、２２、温度センサ９および各流路
に設けた各電磁弁は、図示省略の回線を介して制御器に
連通している。
【０００９】つぎに、上記構成の製氷装置の運転方法を
説明する。尚、製氷装置の各電磁弁は閉状態としてい
る。まず、前記解氷水路１２の電磁弁１３を開き、蓄氷
タンク３内に約２０％の水を溜めた状態で電磁弁１３を
閉じ、冷凍機１を運転するとともに給水ポンプ８を駆動
し過冷却水の製造を始める。そして、蓄氷タンク３内の
水が熱交換器２を介して過冷却水となり、冷水還流路７
のノズル７ａにおいて水温が０℃以下となり、蓄氷タン
ク３内に氷ができ始めて暫くすると、冷水供給路６より
熱交換器２に流入する循環水の水温が約０．５℃にまで
低下する。水温が０．５℃に低下すると温度センサ９よ
りの情報により制御器（図示省略）は、前記補給水路１
０の電磁弁１１を図２に示す熱交換器２へ供給する水量
と水温の計算例にしたがって開弁し、所定水温で所定水
量の被冷却水を熱交換器２へ供給する。
説明する。尚、製氷装置の各電磁弁は閉状態としてい
る。まず、前記解氷水路１２の電磁弁１３を開き、蓄氷
タンク３内に約２０％の水を溜めた状態で電磁弁１３を
閉じ、冷凍機１を運転するとともに給水ポンプ８を駆動
し過冷却水の製造を始める。そして、蓄氷タンク３内の
水が熱交換器２を介して過冷却水となり、冷水還流路７
のノズル７ａにおいて水温が０℃以下となり、蓄氷タン
ク３内に氷ができ始めて暫くすると、冷水供給路６より
熱交換器２に流入する循環水の水温が約０．５℃にまで
低下する。水温が０．５℃に低下すると温度センサ９よ
りの情報により制御器（図示省略）は、前記補給水路１
０の電磁弁１１を図２に示す熱交換器２へ供給する水量
と水温の計算例にしたがって開弁し、所定水温で所定水
量の被冷却水を熱交換器２へ供給する。
【００１０】即ち、熱交換器２へ供給する被冷却水の温
度を熱交換器２内で凍結しない０．６℃に保つために、
蓄氷タンク３より循環する水温０℃の水に補給水を混入
するが、この混入する補給水の水量は、その水温によっ
て異るが前記蓄氷タンク３より循環する水量の１／４０
以上で１／５以下となる。これは、図２の計算例に示す
ように、蓄氷タンク３内で製氷される氷ｍi ＝０．０２
ｍ3 は、熱交換器２へ供給する被冷却水ｍ3 ＝１．００
ｍ3 の約２％であり、一方、補給水量ｍ2 ＝０．０４ｍ
3 であるから前記ｍ3 ＝１．００ｍ3 の約４％となり、
蓄氷タンク３内に増加する水量はｍ2 （０．０４ｍ3 ）
−ｍi （０．０２ｍ3 ）＝ｍw （０．０２ｍ3 ）とな
る。したがって、蓄氷タンク３内には氷と水がともに増
加し蓄積されてゆく氷と水の割合、ｍi ／ｍw は、補給
水の水温と熱交換器２へ供給する被冷却水の水温および
過冷却水の温度によって変化する。
度を熱交換器２内で凍結しない０．６℃に保つために、
蓄氷タンク３より循環する水温０℃の水に補給水を混入
するが、この混入する補給水の水量は、その水温によっ
て異るが前記蓄氷タンク３より循環する水量の１／４０
以上で１／５以下となる。これは、図２の計算例に示す
ように、蓄氷タンク３内で製氷される氷ｍi ＝０．０２
ｍ3 は、熱交換器２へ供給する被冷却水ｍ3 ＝１．００
ｍ3 の約２％であり、一方、補給水量ｍ2 ＝０．０４ｍ
3 であるから前記ｍ3 ＝１．００ｍ3 の約４％となり、
蓄氷タンク３内に増加する水量はｍ2 （０．０４ｍ3 ）
−ｍi （０．０２ｍ3 ）＝ｍw （０．０２ｍ3 ）とな
る。したがって、蓄氷タンク３内には氷と水がともに増
加し蓄積されてゆく氷と水の割合、ｍi ／ｍw は、補給
水の水温と熱交換器２へ供給する被冷却水の水温および
過冷却水の温度によって変化する。
【００１１】上記のようにして製氷装置を運転し所定量
の氷を蓄氷タンク３内に蓄えるが、冷水還流路７のノズ
ル７ａを所定の勾配にしているので、蓄氷タンク３内の
水が少ないときには図３のＡに示すように右端の方で氷
が形成され、蓄氷タンク３内の水が多いときは図３のＢ
に示すように左端の方で氷が形成される。したがって、
水位が上がるにつれて氷の形成位置が右から左に移ると
ともに、その間に氷筍がくずれてゆくので氷を蓄氷タン
ク３内に効率よく蓄えることができる。そして、所定量
の氷を蓄えた後運転を停止し、負荷の要求に応じ解氷水
路１２の電磁弁１３を開き解氷水を供給し、冷水取水路
１４の電磁弁１５、１６を開きポンプ２２を駆動して冷
水を供給する。尚、上記運転方法では、蓄氷タンク３内
の氷の充填率を高くするため、運転開始時の水量を少な
くしておくことが望ましい。
の氷を蓄氷タンク３内に蓄えるが、冷水還流路７のノズ
ル７ａを所定の勾配にしているので、蓄氷タンク３内の
水が少ないときには図３のＡに示すように右端の方で氷
が形成され、蓄氷タンク３内の水が多いときは図３のＢ
に示すように左端の方で氷が形成される。したがって、
水位が上がるにつれて氷の形成位置が右から左に移ると
ともに、その間に氷筍がくずれてゆくので氷を蓄氷タン
ク３内に効率よく蓄えることができる。そして、所定量
の氷を蓄えた後運転を停止し、負荷の要求に応じ解氷水
路１２の電磁弁１３を開き解氷水を供給し、冷水取水路
１４の電磁弁１５、１６を開きポンプ２２を駆動して冷
水を供給する。尚、上記運転方法では、蓄氷タンク３内
の氷の充填率を高くするため、運転開始時の水量を少な
くしておくことが望ましい。
【００１２】つぎに、前記運転方法にかわる運転方法に
ついて説明する。図１の蓄氷タンク３の近傍に設けた熱
交換器などの熱負荷装置１７に、冷水取水路１４より冷
水を供給し、熱交換後の戻り水を解氷水および補給水と
して循環使用するものである。即ち、熱負荷流体路２３
内の流体は、冷水取水路１４の電磁弁１５を開きポンプ
２２を駆動し冷水路１８を介して冷水と熱負荷装置１７
内で熱交換し、冷水路１８の、電磁弁１９と冷水路１８
より分岐した戻り水路２０の電磁弁２１を同時に開き、
戻り水の一部を戻り水路２０を介して補給水として冷水
供給路６に混入させるとともに、解氷水路１２を介して
解氷水として循環使用するようにしたものである。この
運転方法も前述の運転方法と同様に熱交換器２へ供給す
る被冷却水の水温は、温度センサ９と制御器との間で調
整し所定水温の水を供給する。
ついて説明する。図１の蓄氷タンク３の近傍に設けた熱
交換器などの熱負荷装置１７に、冷水取水路１４より冷
水を供給し、熱交換後の戻り水を解氷水および補給水と
して循環使用するものである。即ち、熱負荷流体路２３
内の流体は、冷水取水路１４の電磁弁１５を開きポンプ
２２を駆動し冷水路１８を介して冷水と熱負荷装置１７
内で熱交換し、冷水路１８の、電磁弁１９と冷水路１８
より分岐した戻り水路２０の電磁弁２１を同時に開き、
戻り水の一部を戻り水路２０を介して補給水として冷水
供給路６に混入させるとともに、解氷水路１２を介して
解氷水として循環使用するようにしたものである。この
運転方法も前述の運転方法と同様に熱交換器２へ供給す
る被冷却水の水温は、温度センサ９と制御器との間で調
整し所定水温の水を供給する。
【００１３】つぎに、参考として、熱交換器の能力をア
ップし、補給水に対する製氷割合を高めるときの条件の
一例を示す。即ち、図２に示す計算例のうち熱交換器出
口ｍ4 ＝１．００ｍ3 のｔ4 ＝−３℃とすると、蓄氷タ
ンク３内の時間当たり製氷量ｍi ＝０．０３７５ｍ3 と
なり製氷割合は９０％を越えることになる。
ップし、補給水に対する製氷割合を高めるときの条件の
一例を示す。即ち、図２に示す計算例のうち熱交換器出
口ｍ4 ＝１．００ｍ3 のｔ4 ＝−３℃とすると、蓄氷タ
ンク３内の時間当たり製氷量ｍi ＝０．０３７５ｍ3 と
なり製氷割合は９０％を越えることになる。
【００１４】
【発明の効果】この発明は、蓄氷タンクの水量が少ない
状態で製氷装置の運転を開始し、熱交換器へ還流する水
量の１／４０〜１／５の補給水を供給して混合し、水を
所定温度以上に高めた後熱交換器へ供給するようにした
ので、熱交換器内で水が凍結することは少ない。したが
って、従来のように補助熱交換器で昇温する等の強制加
熱は必要なく、効率よく製氷装置を運転することができ
る。又、ノズルに勾配をつけたので、蓄氷タンク内の水
位上昇とともに氷の衝突点が自動的に移動するので、氷
の充填率を高めることができる。
状態で製氷装置の運転を開始し、熱交換器へ還流する水
量の１／４０〜１／５の補給水を供給して混合し、水を
所定温度以上に高めた後熱交換器へ供給するようにした
ので、熱交換器内で水が凍結することは少ない。したが
って、従来のように補助熱交換器で昇温する等の強制加
熱は必要なく、効率よく製氷装置を運転することができ
る。又、ノズルに勾配をつけたので、蓄氷タンク内の水
位上昇とともに氷の衝突点が自動的に移動するので、氷
の充填率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す過冷却水による製氷
装置の概略説明図である。
装置の概略説明図である。
【図２】図１の製氷装置の熱交換器へ供給する水量と水
温の計算例を示す説明図である。
温の計算例を示す説明図である。
【図３】図１の蓄氷タンクの水位の変化による水筍の状
態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
【図４】従来の過冷却水による製氷装置の概略説明図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １…冷凍機 ２…過冷却水用熱交換器 ３…蓄氷タンク ７…冷水還流路 ７ａ…ノズル １０…補給水路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板橋 明吉 愛媛県松山市堀江町７番地 株式会社三浦 研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 冷凍機１、過冷却水用熱交換器２および
蓄氷タンク３からなる過冷却水による製氷装置におい
て、前記蓄氷タンク３の水量が少ない状態で前記冷凍機
１の運転を開始し、蓄氷タンク３内で製氷が始まり前記
過冷却水用熱交換器２に供給する循環水の温度が所定温
度以下に降下すると、供給する水量の１／４０〜１／５
の補給水を補給水路１０より供給して循環と混合し、水
を所定温度以上に高めた後、前記過冷却水用熱交換器２
に供給することを特徴とする過冷却水による製氷装置の
運転方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の過冷却水による製氷装置
の運転方法において、前記過冷却水用熱交換器２の冷水
還流路７のノズル７ａを、少なくとも垂直方向から３０
°以上水平方向に勾配を付して配置し、ノズル７ａより
噴出する過冷却水と前記蓄氷タンク３内の水面上の氷と
の衝突点を、蓄氷タンク３内の水位上昇とともに移動さ
せることを特徴とする過冷却水による製氷装置の運転方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13948493A JPH06323701A (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 過冷却水による製氷装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13948493A JPH06323701A (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 過冷却水による製氷装置の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323701A true JPH06323701A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=15246332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13948493A Pending JPH06323701A (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 過冷却水による製氷装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06323701A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106288571A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-01-04 | 广州高菱能源技术有限公司 | 一种过冷水动态冰浆制造系统 |
-
1993
- 1993-05-17 JP JP13948493A patent/JPH06323701A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106288571A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-01-04 | 广州高菱能源技术有限公司 | 一种过冷水动态冰浆制造系统 |
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