JPH0684859B2 - 製氷機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、数センチ角の角氷を送る製氷機に関し、特
に原水を製氷板に沿って流下しながら結氷させる形態の
ものにおける綿氷防止対策に関する。

（従来の技術） この種の製氷機では、製氷板の製氷面を流下する流動状
態の原水を氷結させるため、氷結時に製氷面から剥がれ
て原水と共に流下した薄氷片や、原水タンク内で再氷結
した氷片が集まっていわゆる綿氷となり、これが原水を
製氷板に送給するポンプに詰まって作動不良を招き製氷
能力を低下させる原因になっていた。こうした綿氷の発
生を防止するために、従来から種々の提案がなされてお
り、例えば実公昭61−12543号公報に記載された製氷装
置はそのひとつである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、流動する原水を氷結させるには、製氷板を流
下する過程で原水から凝固熱を十分に吸収してやる必要
がある。この凝固熱の吸収が十分に行われないと、たと
え原水温度が０℃付近にまで冷却されていても製氷面で
氷結が起らず、原水タンク内で綿氷が発生しやすい。と
くに、外気温が高く蒸発コイル内の冷媒温度が十分に低
下していない場合に綿氷の発生が多い。

本発明者は上記の事実に基づき、現状製氷機の製氷過程
を再検討してみた。

現状では、原水タンクに一定レベルの原水が貯まると、
原水ポンプが作動して原水を汲み上げ、製氷板に沿って
流下させる。このとき、ポンプアップされた原水の分だ
け原水タンクの水位が下がるが、この水位の低下分は追
加給水によって直ちに補われ、原水タンクの水位を１回
の製氷に必要な所定レベルにまで補充できるようにして
いる。つまり、現状装置では原水の冷却開始直後に原水
の追加給水を行っており、以後は製氷が完了して原水タ
ンクの水位が一定レベルに低下するまで原水の補充は行
われないものとなっていた。

このことは、原水タンク内の水温が氷結の進行に伴って
ほぼ一様に低下することを意味しており、実験の結果、
タンク内の水温が例えば２℃付近まで低下する場合に綿
氷が発生し始めることを確認した。

第２図は実験により得られたデータを示すもので、第２
図（Ａ）は綿氷が発生した場合、第２図（Ｂ）は正常運
転時の温度変化曲線をそれぞれ示しており、いずれも実
線は原水タンク内の水温を、また点線は製氷板の蒸発器
出口での冷媒温度を示している。第２図（Ａ）におい
て、製氷運転の開始によって、原水タンク内の水温は急
速度で下降する。そして、タンク内の原水温が２℃付近
にまで降下してきたとき、熱交換後の冷媒温度は外気温
が高いためにマイナス２℃付近にしか低下していない。
このため、プラス２℃の原水が製氷面に供給されて流下
するときの原水と冷媒との絶対的な温度差はおよそ４℃
しかなく、流下に伴って原水温が０℃まで低下したとし
ても、凝固熱を吸収するには不十分で、原水はほぼ０℃
の液体の状態のままでタンク内に流下してさらにタンク
内水温が降下し、その結果、原水タンク内において綿氷
が発生した。特性曲線におけるＶ字状の特異点Ｐが綿氷
の発生部位に相当する。この特異点Ｐ付近における冷媒
温度は０℃から僅かにプラス側に上昇している。

第２図（Ｂ）の正常運転時にも、原水タンク内の水温が
２℃に低下する付近までは、上記した第２図（Ａ）の場
合とほぼ同様の温度変化をたどる。決定的に異なるの
は、タンク内水温が安定温度（１℃）へ滑らかに変化
し、前記特異点Ｐが現われないことであり、これは製氷
面での氷結が順調に行われ、凝固熱の吸収が十分に行わ
れているためであると推察される。この場合も、凝固熱
の吸収で冷媒温度が若干上昇するが、その変化幅は小さ
く冷媒の冷却能力に余裕のあることを伺わせる。

つまり、現状製氷機では、タンク内の原水温度が２℃以
下に低下してきたとき、冷媒の冷却能力が不十分である
と綿氷の発生条件が満たされるものと推察される。

この発明は上記の知見に基づき提案されたものであっ
て、簡単な構成でもって綿氷の発生を確実に防止して製
氷能力の向上を図ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、製氷過程における原水タンク内の水温が、
本来なら氷結すべきである液状のままの流下原水によっ
て異常に低下することを解消して、綿氷の発生を防止す
るものであって、タンク内水温の低下防止に追加給水用
の原水を利用する。

詳しくは、製氷過程の初期において、原水タンクから原
水ポンプを経て製氷板に送給され、再び原水タンクに流
下する循環水量の分だけ原水タンクの水位が下がるが、
この水位低下を直ちに補充せず、原水タンク内の水温が
０℃付近（例えば２℃）にまで降下して始めて常温の新
規な原水を追加給水し、タンク内の原水温度を強制的に
上昇させるのである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示すよ
うに、原水を貯溜する原水タンク（６）と、該原水タン
ク（６）の上方に配置された製氷板（４）と、上記原水
タンク（６）内の原水を製氷板（４）に送給する原水ポ
ンプ（７）と、上記原水タンク（６）に新規の原水を供
給する送水路（11）と、該送水路（11）を開閉する原水
供給弁（12）とを備える。さらに、上記原水タンク
（６）内の原水の水位を検知する水位検知器（13）と、
上記原水タンク（６）から製氷板（４）へ送給する原水
の温度を検知する温度検知器（15）と、上記水位検知器
（13）および温度検知器（15）の出力を受け、原水タン
ク（６）内の原水の水位が下限の低水位のときには原水
供給弁（12）を開いて給水し、上限の高水位になると原
水供給弁（12）を閉じて製氷を開始するとともに、製氷
開始後に原水の温度が０℃付近に低下したとき原水供給
弁（12）を開いて追加給水するよう制御する制御装置
（16）とを備える構成としたものである。ここで、上記
温度検知器（15）は原水タンク（６）内に設けることが
好ましいが、必ずしもその必要はなく、原水タンク
（６）から製氷板（４）に至るまでの原水送給路中のど
こに設けてあってもよい。

（作用） このことにより、本発明では、原水タンク（６）内に上
限の高水位まで給水して製氷を開始したのち、製氷板
（４）に供給される原水の水温が０℃付近（例えば２
℃）にまで降下すると、常温の新規な原水が原水タンク
（６）に補給されタンク内水温が上昇する。従って、製
氷板（４）で冷却され氷結し得なかった原水タンク
（６）内に流下してきても、タンク内で氷結することは
できず、綿氷が発生することはない。その後、冷却され
た原水の流下に伴って、タンク内水温が徐々に低下する
が、この水温低下の間に冷媒温度も十分に低下して原水
の氷結に必要な冷熱を確実に供給するので、氷結完了ま
で綿氷が生成されることはない。

（発明の効果） 以上のように、この発明の製氷機によれば、綿氷が発生
しやすい内外の条件が整ってき始めたとき、常温の新規
な原水を原水タンクに供給して、たとえ固化寸前の臨界
状態にまで冷却された原水が原水タンク内に流下してき
ても、タンク内の原水温度の上昇によって氷結を阻止で
きるので、綿氷が発生することを確実に防止でき、製氷
能力を向上できるものとなった。

また、原水温度を温度検知器で検知し、その温度検知信
号に基づいて原水供給弁を開作することで新規原水の追
加給水を行うので、製氷機として大きな形態変更を行う
必要がなく、場合によっては既存の製氷機にでも簡単に
適用できる点で有利である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は製氷機の原理構造を示しており、（１）は冷却
装置、（２）は原水循環装置である。

冷却装置（１）は、圧縮機（３）と、凝縮器（５）と、
膨張機構（９）と、平板状の蒸発器よりなる製氷板
（４）と、アキュムレータ（10）とを備えてなり、製氷
板（４）以外の機器は原水循環装置（２）とは別の区室
に収容されている。

原水循環装置（２）は、製氷用の原水を一定量貯溜する
原水タンク（６）を有し、この原水タンク（６）から原
水ポンプ（７）で原水を散水タンク（８）に汲み上げ、
該散水タンク（８）の散水ノズル（8a）を介して製氷板
（４）に原水を上方から供給する。製氷板（４）はその
下端縁が原水タンク（６）の上方に位置するよう配置さ
れており、上記散水ノズル（8a）から噴出した原水を製
氷板（４）の製氷面に沿って流下させ、原水タンク
（６）に戻す。

原水タンク（６）へは送水路（11）を介して常温の新規
な原水が供給される。送水路（11）はその中途部に介設
された電磁弁よりなる原水供給弁（12）で開閉される。
この原水供給弁（12）は原水タンク（６）に設けた水位
検知器（13）の水位検知信号を受けた制御装置（16）に
より開閉制御され、タンク内水位が所定の低水位になる
と送水路（11）を開放させて給水を行い、タンク内水位
が所定の高水位になると送水路（11）を遮断して給水を
停止する。設定された低水位と高水位との間の原水が一
回の製氷に要する水量としてある。（14）はオーバーフ
ロー管である。

上記原水タンク（７）で加圧された原水は散水ノズル
（8a）から噴出され、製氷板（４）の製氷面に沿って流
下しながら冷却される。このとき原水タンク（６）と製
氷板（４）との間を循環する水量に相当する分だけ、原
水タンク（６）の水位が上記高水位より下がる。この低
下水位分の新規原水の補給は後刻行われる。

上記製氷板（４）の製氷面における原水温度および製氷
板（４）の蒸発コイル（4a）を通過する冷媒温度が所定
値に達すると、製氷面で氷結が起こる。氷結の進行に伴
って原水タンク（６）内の水温も徐々に低下して行く。
このタンク内水温の低下による綿氷の発生を防ぐため
に、水温が０℃付近、例えば２℃以下になった段階で上
述した新規原水の補給を行う。

詳しくは、原水タンク（６）温度検知器（15）を付設
し、タンク内水温が２℃に低下した段階で検知信号を発
するよう温度検知器（15）を設定しておき、この検知信
号を受けた制御装置（16）により原水供給弁（12）を開
制御する。これにより、外気温とほぼ同じ温度の新規な
原水が原水タンク（６）に供給されるので、タンク内水
温は急速に上昇する。例えば、35℃の新規原水が追加給
水された場合、タンク内水温はおよそ８℃にまで上昇す
る。従って、製氷板（４）の製氷面を流下するとき凝固
熱を放散し切れずに、０℃の水の状態のまま原水がタン
ク内に入り込んできても、タンク内水温が十分に高いの
で流下原水が氷結することはなく、綿氷は発生しない。
以後再びタンク内水温は徐々に低下するが、再びタンク
内水温が２℃に下がるまでには少々の時間を要し、この
間に蒸発コイル（4a）内の冷媒温度は凝固熱を十分に吸
収し得る程度にまで低下復元するので、固化寸前の臨界
状態にある原水を製氷面側で確実に氷結させることがで
きる。

タンク内水位が低水位に達すると、その信号を受けた制
御装置（16）により、原水ポンプ（７）の運転が停止さ
れ、ホットガスバイパス通路（18）の電磁弁（19）の間
によるホットガスの供給によって製氷板（４）の製氷面
から強制的に分離され角氷として落下する。

（変形例） 上記の実施例では、原水タンク（６）から製氷板（４）
へ送給する原水の温度を検知する温度検知器（15）を原
水タンク（６）に付設したが、必ずしもその必要はな
く、原水タンク（６）から原水ポンプ（７）、散水タン
ク（８）を経て、製氷板（４）の上端の原水流下始端に
至る原水送給路（17）内であれば、どこに設けてあって
もよい。

また、上記製氷板（４）と原水タンク（６）の配置構造
は実施例で説明した形態以外に、製氷板（４）が垂直で
あるものにも適用できる。

また、新規原水の追加によるタンク内水温の昇温は、製
氷板内の冷媒温度の高低によって不必要な場合がある。
従って、上記冷媒温度あるいは外気温を条件のひとつに
加えて、綿氷が発生しやすい条件下でのみタンク内水温
との関連で追加給水を行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る製氷機の原理図である。
第２図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ比較例における原水
タンク水温と冷媒温度の相関関係を示す温度特性曲線図
である。 （４）……製氷板、（６）……原水タンク、（７）……
原水ポンプ、（11）……送水路、（12）……原水供給
弁、（13）……水位検知器、（15）……温度検知器、
（16）……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原水を貯溜する原水タンク（６）と、該原
   水タンク（６）の上方に配置された製氷板（４）と、上
   記原水タンク（６）内の原水を製氷板（４）に送給する
   原水ポンプ（７）と、上記原水タンク（６）に新規の原
   水を供給する送水路（11）と、該送水路（11）を開閉す
   る原水供給弁（12）とを備えるとともに、上記原水タン
   ク（６）内の原水の水位を検知する水位検知器（13）
   と、上記原水タンク（６）から製氷板（４）へ送給する
   原水の温度を検知する温度検知器（15）と、上記水位検
   知器（13）および温度検知器（15）の出力を受け、原水
   タンク（６）内の原水の水位が下限の低水位のときには
   原水供給弁（12）を開いて給水し、上限の高水位になる
   と原水供給弁（12）を閉じて製氷を開始するとともに、
   製氷開始後に原水の温度が０℃付近に低下したとき原水
   供給弁（12）を開いて追加給水するよう制御する制御装
   置（16）とを備えたことを特徴とする製氷機。