JPH1047823A - 氷製造方法及び氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水の汚れに強く、水質の維持管理を軽減させる
ことができると共に、氷を水槽に高充填率で生成するこ
とにある。 【解決手段】内部に水が貯溜され、底部に水よりも比重
が大きく非水溶性で氷点下の凝固点を有する不凍液を貯
溜させる貯溜部10が形成され、且つ底面に冷媒貯溜部に
貯溜する不凍液４を回収する不凍液回収口及び外部より
不凍液を噴出する不凍液噴出孔を設けた製氷槽１と、不
凍液回収口より回収される不凍液を加圧するポンプ８
と、このポンプにより加圧された不凍液を冷却する冷凍
機９と、製氷槽１の底部に設置され、且つ不凍液噴出孔
を通して流入する冷凍機により氷点下以下に冷却された
不凍液を冷媒貯溜部の不凍液中から水中に向って噴出さ
せて水と不凍液の界面にて泡状の液滴を発生させること
で液滴の薄膜に氷を生成させる複数個のノズル７とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷蓄熱装置に係わ
り、特に夜間の割安な電力を利用してシャーベット状の
氷を生成する氷製造法及びこの方法により生成された氷
の高氷充填率（ＩＰＦ）化を図った氷蓄熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業プラントやビル等における比
較的大規模な空調システムでは、料金の安い夜間電力を
使用した蓄熱空調システムを導入する例が多く見られ
る。これは昼間の空調負荷のピーク時、電力需要を軽減
し、並びに夜間オフピーク時の時間帯における電力需要
を増加させることで、電力の安定供給に寄与し、電力設
備の経済的運用を図るものである。

【０００３】さらに、この電力設備の経済的運用は炭酸
ガス発生の抑制、環境保護を目指す社会的要求にも答え
得るものである。ところで、この種の蓄熱空間システム
では夏期の冷房負荷を対象として、安全性、経済性に優
れた氷蓄熱装置が注目されている。この氷蓄熱装置の氷
の製造方法としては、間接熱交換方式（スタテック方
式）と直接熱交換方式（ダイナミック方式）の２通りが
ある。

【０００４】スタテック方式は、氷蓄熱層内に製氷用伝
熱管を有し、伝熱管の内側、または外側に低温の冷媒を
循環させて、この伝熱管の外側、または内側に氷を生成
させる方式である。このスタテック方式では冷媒にエチ
レングリコール等の不凍液やフレオン等を用いて伝熱管
に氷を生成させて行くと、氷の厚さの増加に伴って氷自
身の熱伝達率が小さいことから、冷媒から氷への熱移動
が減少する。そのために冷媒の温度を低く冷媒を冷却す
る冷凍機の効率が低下する欠点を有している。

【０００５】この欠点を回避するために、氷蓄熱層内に
多数の伝達管を配置し、氷の厚さを抑えて冷凍機の効率
を向上させると、伝熱管の増加分だけ氷の充填率が減少
することになる。一方、解氷時には着氷した氷の解け方
に不均一が生じ、溶け切らない部分ができる。そして、
再度伝熱管に着氷する時に残着氷部から着氷を開始する
ため厚い分がさらに厚くなり、ついには氷と氷とが接触
して伝熱管が曲がったり、破損すると言った事故を生じ
ることがある。

【０００６】一方、ダイナミック方式としては、流動過
冷却方式などがあるが、この方式では水の浄化に問題が
あり、大量の水を常に浄化しなければならないため大形
化を妨げている。また、製氷時に放出される水温の温度
設定がかなり厳しく、この温度は氷の生成状態に大きく
依存するため、装置の複雑化を招いている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の蓄熱
空調システムでは、夏期の冷房負荷を対象としているた
め、昼間の空調負荷ピーク時に蓄えられた冷熱を一気に
放出しなければならない場合もあり、夜間の安価な時間
帯に高速に、しかも大量に製氷し、且つ氷を高密度に貯
蔵する必要がある。

【０００８】しかし、密度の高い間接的熱交換方式のス
タテック製氷方式では時間がかかる上、製氷層内の配管
によりスペースが狭くなることは氷の充填率の減少につ
ながる。

【０００９】また、シャーベット状態の氷を製造するこ
とが可能なダイナミック製氷方式では、製氷方式として
非常に高度な制御を駆使しなければ連続製氷は無理なた
め、装置の大形化と装置の複雑化を招き、氷蓄熱装置と
しての実用化には安定した製氷方法の確立が再重要課題
となっている。

【００１０】例えば流動過冷却方式においては水質を一
定に保つことが要求されるため、水の汚れを浄化するの
に大変な時間とエネルギーを必要とし、このため大形の
プラントには大量の水が必要となり、すべての水を短時
間で浄化処理することはかなり無理があり、大規模地域
の熱供給には不向きである。

【００１１】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、水の汚れに強く、水質の維持管理を軽減させる
ことが可能な氷製造方法及びこの方法により生成された
氷の高充填率化を図った氷蓄熱装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような氷製造方法及びこの方法を用い
た氷蓄熱装置により上記課題を解決するものである。請
求項１に対応する発明は、内部に水が貯溜され、底部に
水よりも比重が大きく非水溶性で氷点下より低い温度の
凝固点を有する不凍液を貯溜させる冷媒貯溜部が形成さ
れた製氷槽の冷媒貯溜部の底部よりポンプにより加圧さ
れた不凍液を冷凍機により冷却して噴出させ、この冷媒
貯溜部の底部より冷媒貯溜部に噴出した不凍液を氷点下
より低い温度に保ちながら冷媒中から水中に向って噴出
する際に、不凍液と水との界面にて泡状の液滴を発生さ
せることにより、この液滴の薄膜に氷を生成させ、且つ
この液滴が崩壊または界面の不凍液に吸収されるときに
液滴の中に蓄えられた冷熱の放出により水と熱交換しな
がら氷を連続的に生成する。

【００１３】従って、請求項１に対応する発明の氷製造
方法にあっては、冷却した冷媒を貯溜部１０の冷媒中に
向かって噴き上げ、水との界面にて液滴を形成して貯溜
部の冷熱と貯溜部上の液滴内の冷熱により液滴表面にて
氷を生成し、液滴の崩壊により自動的に液滴と氷が分離
されて氷だけが浮上するので、熱交換の効率が非常に良
く、氷の生成効率を上げることができる。

【００１４】請求項２に対応する発明は、内部に水が貯
溜され、底部に水よりも比重が大きく非水溶性で氷点下
より低い温度の凝固点を有する不凍液を貯溜させる冷媒
貯溜部が形成され、且つ底面に前記冷媒貯溜部に貯溜す
る不凍液を外部に回収する不凍液回収口及び外部より不
凍液を噴出する不凍液噴出孔を設けた製氷槽と、この製
氷槽の底面に有する前記不凍液回収口より回収される不
凍液を加圧するポンプと、このポンプにより加圧された
不凍液を冷却する冷凍機と、前記製氷槽の前記不凍液噴
出孔を通して流入する前記冷凍機により氷点下以下に冷
却された不凍液を冷媒貯溜部の不凍液中から水中に向っ
て噴出させて前記水と不凍液の界面にて泡状の液滴を発
生させることで液滴の薄膜に氷を生成させるノズルとに
より構成され、前記液滴が崩壊または界面の不凍液に吸
収されるときに液滴の中に蓄えられた冷熱を界面上に放
出させて水と熱交換をする製氷装置を備える。

【００１５】従って、請求項２に対応する発明の氷蓄熱
装置にあっては、製氷槽の底部に貯溜する不凍液を冷媒
回収口より冷媒搬送ポンプにより回収して加圧し、さら
に冷凍機により氷点下に冷却して製氷槽の不凍液噴出孔
を通して流入する冷凍機により氷点下以下に冷却された
不凍液を冷媒噴出ノズルより冷媒貯溜部の不凍液中から
水中に向って噴出させると共に、水と不凍液との界面に
おいて発生する液滴の中に蓄えられた冷熱の放出により
水との熱交換が行われて氷が生成されるので、効率良く
氷を生成することができる。

【００１６】請求項３に対応する発明は、内部に水が貯
溜され、底部に水よりも比重が大きく非水溶性で氷点下
より低い温度の凝固点を有する不凍液を貯溜させる冷媒
貯溜部が形成され、且つ底面に前記冷媒貯溜部に貯溜す
る不凍液を外部に回収する不凍液回収口及び外部より不
凍液を噴出する不凍液噴出孔を設けた製氷槽と、この製
氷槽の底面に有する前記不凍液回収口より回収される不
凍液を加圧するポンプと、このポンプにより加圧された
不凍液を冷却する冷凍機と、前記製氷槽の底部に設置さ
れ、且つ前記不凍液噴出孔を通して流入する前記冷凍機
により氷点下以下に冷却された不凍液を蓄えるバッファ
タンクと、このバッファタンクに設けられ、バッファタ
ンク内に蓄えられた不凍液を冷媒貯溜部の不凍液中から
水中に向って噴出させて前記水と不凍液の界面にて泡状
の液滴を発生させることで液滴の薄膜に氷を生成させる
複数個のノズルとにより構成され、前記液滴が崩壊また
は界面の不凍液に吸収されるときに液滴の中に蓄えられ
た冷熱を界面上に放出させて水と熱交換をする製氷装置
を備える。

【００１７】従って、請求項３に対応する発明の氷蓄熱
装置にあっては、製氷槽の底部に貯溜する不凍液を冷媒
回収口より冷媒搬送ポンプにより回収して加圧し、さら
に冷凍機により氷点下に冷却して製氷槽の底部に配設さ
れたバッファタンク内に蓄え、このバッファタンクの上
面に設けられた複数個の冷媒噴出ノズルより冷媒貯溜部
の不凍液中から水中に向って噴出させると共に、水と不
凍液との界面において発生する液滴の中に蓄えられた冷
熱の放出により水との熱交換が行われて氷が生成される
ので、効率良く氷を生成することができる。特にバッフ
ァタンク内の不凍液は加圧された状態にあるので、複数
個の冷媒噴出ノズルより同時に不凍液が噴出するので、
液滴の発生量も多くなり、より広い範囲で熱交換が行わ
れ、製氷効率が向上する。

【００１８】請求項４に対応する発明は、請求項２又は
請求項３に対応する発明の氷蓄熱装置において、冷媒貯
溜部の不凍液と水との界面近傍に製氷槽内周面に凍結防
止用温熱装置を配置する。

【００１９】請求項５に対応する発明は、請求項４に対
応する発明の氷蓄熱装置において、凍結防止用温熱装置
は冷媒貯溜部の不凍液と水との界面近傍に浮上するもの
である。

【００２０】従って、請求項４及び請求項５に対応する
発明の氷蓄熱装置にあっては、貯溜部の不凍液と水との
界面近傍の製氷槽の下部内周面に凍結防止用温熱装置が
配設され、且つこの凍結防止用温熱装置は不凍液と水と
の界面上に浮いて常に界面位置が維持されるので、界面
が変化しても壁面凍結を防止することができ、安定した
製氷を維持できる。

【００２１】請求項６に対応する発明は、請求項２又は
請求項３に対応する発明の氷蓄熱装置において、製氷槽
は円筒状に構成され、その内周面に流下する循環水に旋
回流を与える螺旋状のフィンを設ける。

【００２２】請求項７に対応する発明は、請求項２又は
請求項３に対応する発明の氷蓄熱装置において、製氷槽
内のバッファタンク上方に生成された氷を集める逆ロー
ト状の集氷部を配置し、この集氷部の内周面に氷水搬送
のための上昇旋回流を形成するフィンを設ける。

【００２３】従って、請求項６及び請求項７に対応する
発明の氷蓄熱装置にあっては、製氷槽の内周面に螺旋状
のフィンが設けられているので、製氷槽の上部より供給
された水は製氷槽の内周面に設けられた螺旋状のフィン
により旋回下降流を形成して集氷部内に流れ込むので、
生成された氷塊は集氷部の外周に移動することがなく、
高い集氷率で氷水を効率良く搬送できる。

【００２４】請求項８に対応する発明は、請求項２又は
請求項３に対応する発明の氷蓄熱装置において、バッフ
ァタンク上面に設けられる複数個のノズルは中央部に不
凍液噴出孔を有し、その周囲部を断熱層として構成す
る。

【００２５】請求項９に対応する発明は、請求項２又は
請求項３に対応する発明の氷蓄熱装置において、バッフ
ァタンク上面に設けられる複数個のノズルは先端が鈍頭
体に形成され、且つ中央部に不凍液噴出孔を有し、その
周囲部を断熱層として構成する。

【００２６】請求項１０に対応する発明は、請求項２又
は請求項３に対応する発明の氷蓄熱装置において、バッ
ファタンク上面に設けられる複数個のノズルは管体の上
部を球形の噴出部として構成され、この球形部分にヒー
タを内蔵する。

【００２７】従って、請求項８乃至請求項１０に対応す
る発明の氷蓄熱装置にあっては、ノズル先端の凍結を防
止することができると共に、不凍液の噴出温度を制御す
ることができる。

【００２８】請求項１１に対応する発明は、内部に水が
貯溜され、底部に水よりも比重が大きく非水溶性で氷点
下より低い温度の凝固点を有する不凍液を貯溜させる冷
媒貯溜部が形成され、且つ底面に前記冷媒貯溜部に貯溜
する不凍液を外部に回収する不凍液回収口及び外部より
不凍液を噴出する不凍液噴出孔を設けた製氷槽と、この
製氷槽の底面に有する前記不凍液回収口より回収される
不凍液を加圧するポンプと、このポンプにより加圧され
た不凍液を冷却する冷凍機と、前記製氷槽の前記不凍液
噴出孔を通して流入する前記冷凍機により氷点下以下に
冷却された不凍液を冷媒貯溜部の不凍液中から水中に向
って噴出させて前記水と不凍液の界面にて泡状の液滴を
発生させることで液滴の薄膜に氷を生成させるノズルと
により構成され、前記液滴が崩壊または界面の不凍液に
吸収されるときに液滴の中に蓄えられた冷熱を界面上に
放出させて水と熱交換をする複数の製氷装置を横並び又
は垂直方向に多段に設置して前記ポンプ及び冷凍機を各
製氷装置に共通に接続して不凍液循環系を構成する。

【００２９】請求項１２に対応する発明は、内部に水が
貯溜され、底部に水よりも比重が大きく非水溶性で氷点
下より低い温度の凝固点を有する不凍液を貯溜させる冷
媒貯溜部が形成され、且つ底面に前記冷媒貯溜部に貯溜
する不凍液を外部に回収する不凍液回収口及び外部より
不凍液を噴出する不凍液噴出孔を設けた製氷槽と、この
製氷槽の底面に有する前記不凍液回収口より回収される
不凍液を加圧するポンプと、このポンプにより加圧され
た不凍液を冷却する冷凍機と、前記製氷槽の底部に設置
され、且つ前記不凍液噴出孔を通して流入する前記冷凍
機により氷点下以下に冷却された不凍液を蓄えるバッフ
ァタンクと、このバッファタンクに設けられ、バッファ
タンク内に蓄えられた不凍液を冷媒貯溜部の不凍液中か
ら水中に向って噴出させて前記水と不凍液の界面にて泡
状の液滴を発生させることで液滴の薄膜に氷を生成させ
る複数個のノズルとにより構成され、前記液滴が崩壊ま
たは界面の不凍液に吸収されるときに液滴の中に蓄えら
れた冷熱を界面上に放出させて水と熱交換をする複数の
製氷装置を横並び又は垂直方向に多段に設置して前記ポ
ンプ及び冷凍機を各製氷装置に共通に接続して不凍液循
環系を構成する。

【００３０】従って、請求項１１及び請求項１２に対応
する発明の氷蓄熱装置にあっては、装置の設置面積が広
い場合には複数個の製氷装置を横並びに、設置面積が狭
い場合には複数個の製氷装置を垂直方向に多段に配置す
ることにより、大容量向けのフル稼働から、追加運転の
小容量の製氷運転までの能力を発揮させることができ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による氷蓄熱装置の第
１の実施の形態を示す断面図である。図１において、１
は両端開口部が閉塞された円筒状の製氷槽で、この製氷
槽１の内周面には適宜の間隔を存して螺旋状のフィン２
が設けられ、また底面周囲部には水３よりも比重が大き
く、非水溶性で氷点下より温度の低い凝固点を有する例
えばフロリナートからなる不凍液（以下冷媒と呼ぶ）４
を回収する冷媒回収溝５が設けられている。

【００３２】この冷媒回収溝５の内側に冷媒を加圧した
状態で収容する一重の筒体からなるバッファタンク６が
設置される。このバッファタンク６はその上面部に冷媒
を上方に向けて噴出する複数の冷媒噴出ノズル７が設け
られている。

【００３３】この冷媒噴出ノズル７は、図２に示すよう
に中央部に冷媒噴出孔を有する鈍頭体形状ノズル２１
で、冷媒噴出孔の周囲部には断熱効果のある例えばテフ
ロンからなる断熱層２２を設けたものである。

【００３４】また、バッファタンク６と冷媒回収溝５と
の間には冷媒回収溝５に貯溜する冷媒４を冷媒回収口よ
り排出させて冷媒搬送ポンプ８により加圧し、これを冷
凍機９により冷凍して再びバッファタンク６に流入させ
る冷媒循環系が構成されている。

【００３５】上記製氷槽１の下部にはバッファタンク６
の冷媒噴出ノズル７より噴出した冷媒４が貯溜する貯溜
部１０が形成され、この貯溜部１０と水３との界面近傍
に対応する製氷槽１の内周側にリング状の凍結防止用温
熱装置１１が界面上に浮上させて配設されている。

【００３６】さらに、製氷槽１内の貯溜部１０の上方に
は内周面に螺旋状のフィン１２を有し、且つバッファタ
ンク６の冷媒噴出ノズル７より噴出した冷媒４により生
成された氷１３を集める逆ロート状の集氷部１４が設け
られ、この集氷部１４の上端開口部には製氷槽１の上面
を貫通させて内部に垂直方向に導入された氷水搬送管１
５の一端部が接続されている。

【００３７】ここで、上記した製氷槽１，バッファタン
ク６、貯溜部１０及び集氷部１４は製氷装置を構成して
いる。一方、１６は製氷槽１とは別途に設けられた貯氷
槽で、この貯氷槽１６の上部に前述した氷水搬送管１５
の他端部が接続され、この氷水搬送管１５を通して搬送
される氷を貯えるものである。

【００３８】さらに、貯氷槽１の下部に有する吐出口に
氷水移送ポンプ１７が接続され、この氷水移送ポンプ１
７により搬送される水を製氷槽１の上部に有する循環水
供給孔１８に接続された水搬送管１９を通して供給可能
にしてある。

【００３９】次に上記のように構成された氷蓄熱装置の
作用を述べる。今、冷媒搬送ポンプ８を駆動すると、製
氷槽１の底部に有する冷媒回収溝５に貯溜する冷媒４が
冷媒回収口より流出し、この冷媒４は冷媒搬送ポンプ８
により加圧された後、冷凍機９により０℃以下に冷却さ
れてバッファタンク６内に導入される。

【００４０】このバッファタンク６内に蓄えられた冷媒
４は内部圧力により冷媒噴出ノズル７より上方に貯溜部
１０に貯溜している冷媒４を通して水中に噴出され、こ
のとき次のような現象により氷が生成される。

【００４１】図６乃至図８は氷が生成されるまでの過程
並びに現象を説明するための図を示している。即ち、図
６に示すように０℃以下に冷却された冷媒４が貯溜部１
０に貯溜する冷媒中から噴き上がることにより、貯溜部
１０を冷却すると共に、冷媒と水との界面において、液
滴群２０（冷媒及び水）が発生する。そして、この液滴
群２０は崩壊又は界面の冷媒に吸収されるときに液滴の
中に蓄えられた冷熱がこの時放出され、水と熱交換され
る。この時、水温と冷媒の貯溜部の温度が０℃以下にな
ると氷の生成が始まる。

【００４２】この場合、図７に示すように氷は水と冷媒
の界面上に発生し、冷熱を蓄えた液滴（冷媒、水）の薄
膜で生成される。そして、図８に示すように液滴群２０
が崩壊して貯溜部１０に吸収されるときに氷１３が浮上
する。即ち、冷媒４の液滴群が貯溜部１０に吸収される
とき、放熱と崩壊を繰返すことにより水３と冷媒４の界
面近傍より氷１３が生成される。

【００４３】このような現象は界面より上に冷媒を噴き
上げないと液滴は発生せず、また冷媒に冷熱を与え、液
滴に冷熱を含んでいないと氷は生成されない。更に、貯
溜部を０℃以下に冷却しないと氷は生成されない。これ
らの条件をクリアーし、初めて氷生成が可能になってく
る。

【００４４】ここで、貯溜部１０の温度と氷の生成結果
の具体例について述べる。冷媒貯溜部１０の温度が０℃
から−１℃までは初生氷の１mm程度の丸い円盤状の氷が
生成され、−１℃〜−２℃までは２mm程度の木の葉状の
氷が発生する。この時のノズル噴き出し温度は０℃以下
であり、流量はノズル径により異なる。この場合、冷媒
の噴き出し流量の限界は水に懸濁しない程度である。

【００４５】例えば、比重が水の１．８倍のフロリナー
トと呼ばれる冷媒の適性噴き出し流量はφ８mmで長さ５
０mmのテフロン製のノズルでノズル先端から界面まで３
０mm〜４０mmの条件で１００mm〜１５０mmぐらいが噴き
上げ高さとして適性であり、界面上により効果的に液滴
（泡状）を発生させることができる。因みに、液滴
（泡）の部分以外ではシャーベット状の氷は生成されな
い。

【００４６】一方、冷媒噴出ノズル７より噴出した冷媒
４は水３との界面において、液滴群２０を形成しながら
製氷槽１の壁面に移動して壁面凍結を誘発するが、水３
との界面近傍に配設された凍結防止用温熱装置１１によ
りその凍結が防止される。

【００４７】このように氷１３を生成した後、貯溜部１
０に回収された冷媒４は、冷媒回収溝５より冷媒搬送ポ
ンプ８及び冷凍機９を経由して再びバッファタンク６に
戻る冷媒循環系を循環しながら製氷部に供給される。

【００４８】この時、氷水移送ポンプ１７の駆動により
貯氷槽１６より製氷槽１内にその上部に有する循環水供
給孔１８を通して水３が供給されている。この循環水供
給孔１８より供給された水３は製氷槽１の内周面に設け
られた螺旋状のフィン２により、旋回下降流を形成して
逆ロート状の集氷部１４内に導かれる。

【００４９】上記製氷部で生成された氷１３は、集氷部
１４内に導かれる水の流れと集氷部１４の内周面に設け
られた螺旋状のフィン１２により、効率よく集氷され、
氷水移送ポンプ１７による循環作用により貯氷槽１６に
搬送される。

【００５０】このように第１の実施の形態では、冷却し
た冷媒を貯溜部１０の冷媒中に向かって噴き上げ、水と
の界面にて液滴を形成して貯溜部の冷熱と貯溜部上の液
滴内の冷熱により液滴表面にて氷を生成し、液滴の崩壊
により自動的に液滴と氷が分離されて氷だけが浮上する
ので、熱交換の効率が非常に良く、氷の生成効率を上げ
ることができる。

【００５１】また、製氷槽１の底部の冷媒回収溝５に貯
溜する冷媒４を冷媒回収口より冷媒搬送ポンプ８により
回収して加圧し、さらに冷凍機９により氷点下に冷却し
て製氷槽１の底部に配設されたバッファタンク６内に蓄
え、このバッファタンク６の上面に設けられた複数個の
冷媒噴出ノズル７より冷媒４を噴出させ、水と冷媒の界
面にて液滴を形成して貯溜部の冷熱と貯溜部上の液滴内
の冷熱により液滴表面にて氷を生成し、液滴の崩壊によ
り自動的に液滴と氷が分離することで氷だけを浮上させ
て氷を生成するようにしたので、より広い範囲で熱交換
が行われ、効率良く氷を生成することができる。

【００５２】特に冷媒噴出ノズル７により冷媒と水の界
面より、水中に向って冷媒を噴出することで界面上に大
量の泡状の液滴を発生させ、この冷熱を含んだ泡状の液
滴が生成、崩壊を繰り返すことにより冷媒と水との熱交
換を行うので、液滴の数だけ製氷効率が向上すると同時
に、連続製氷が可能となり、生成された氷を搬送すれば
高い氷充填率が得られる。

【００５３】一方、貯溜部１０と水３との界面近傍の製
氷槽１の下部内周面にリング状の凍結防止用温熱装置１
１が配設され、且つこの凍結防止用温熱装置１１は冷媒
に浮いて常に界面位置を維持しているので、界面が変化
しても壁面凍結を防止することができ、安定した製氷を
維持できる。

【００５４】また、製氷槽１の内周面に螺旋状のフィン
２が設けられているので、製氷槽１の上部の循環水供給
孔１８より供給された水は製氷槽１の内周面に設けられ
た螺旋状のフィン２により旋回下降流を形成して集氷部
１４内に流れ込むので、生成された氷塊は集氷部１４の
外周に移動することがなく、高い集氷率で氷水を効率良
く貯氷槽１６に搬送することができる。

【００５５】さらに、前述したようにバッファタンク６
に蓄えられた冷媒４を噴出する冷媒噴出ノズル７は先端
が鈍頭体に形成され、且つ冷媒噴出孔の周囲部に断熱層
が設けられているので、噴出した冷媒の液滴をこの傾斜
により逃がすことで、ノズル先端の凍結を防止すること
ができる。

【００５６】図３はバッファタンク６に設けられる冷媒
噴出ノズル７の他の構成例を示すものである。即ち、こ
の冷媒噴出ノズル７は図３に示すように先端部を球形状
とした球形ノズル２４とし、中央に有する冷媒噴出孔の
周囲部の球形状の中にヒータ２３を組込むものである。

【００５７】このような構成の冷媒噴出ノズルを設ける
ことにより、ノズルの凍結を防止することができると共
に、冷媒４の噴出温度を制御することができる。図４は
本発明の第２の実施の形態を示す断面図で、図１と同一
構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。

【００５８】第１の実施の形態では１個の製氷装置を設
ける場合について述べたが、第２の実施の形態では図４
に示すように複数個（図では３個）の製氷装置を横並び
に設置して、各製氷槽１の隣合せ壁面上部に連通孔３１
を設けると共に、両側の製氷槽１の連通孔３１に対向す
る壁面上部に図示しない貯氷槽側の氷水移送ポンプによ
り送水される給水系３２を接続し、また各製氷槽１の集
氷部１４に集められた氷を氷水搬送部１５を共通に接続
して図示しない貯氷槽に搬送する氷水搬送系３３を接続
する。

【００５９】また、各製氷槽１のバッファタンク６と冷
媒回収溝５との間には冷媒回収溝５に貯溜する冷媒４を
排出する排出系を共通にして１台の冷媒搬送ポンプ８に
より加圧し、これを冷凍機９により冷凍して再び各製氷
槽１のバッファタンク６に流入させる冷媒循環系が構成
される。

【００６０】従って、このような構成の氷蓄熱装置にあ
っては、装置の設置面積が広い場合に必要とする製氷量
に応じた数の製氷装置を並設することで、大容量向けの
フル稼働から追加運転の小量製氷運転まで幅広い可変運
転が可能である。

【００６１】図５は本発明の第３の実施の形態を示す断
面図で、図１と同一構成要素には同一符号を付してその
説明を省略する。第１の実施の形態では１個の製氷装置
を設ける場合について述べたが、第３の実施の形態では
図５に示すように複数個（図では２個）の製氷装置を垂
直方向に設置して、各製氷槽１の壁面上部に連通孔４１
を設けると共に、これらの連通孔４１に図示しない貯氷
槽より氷水移送ポンプにより送水される給水系４２を接
続し、また各製氷槽１の集氷部１４に集められた氷を氷
水搬送部１５を共通に接続して図示しない貯氷槽に搬送
する搬送系４３を接続する。

【００６２】また、各製氷槽１のバッファタンク６と冷
媒回収溝５との間には冷媒回収溝５に貯溜する冷媒４を
排出する排出系を共通にして１台の冷媒搬送ポンプ８に
より加圧し、これを冷凍機９により冷凍して再び各製氷
槽１のバッファタンク６に流入させる冷媒循環系が構成
される。

【００６３】従って、このような構成の氷蓄熱装置にあ
っては、装置の設置面積が狭い場合に製氷量に応じて製
氷槽を多段方式で設置することで、大容量向けのフル稼
働から追加運転の小量製氷運転まで幅広い可変運転が可
能である。

【００６４】なお、前述した各実施の形態においては、
製氷槽１の冷媒貯溜部１０にバッファタンク６を設ける
場合について述べたが、製氷槽１の不凍液噴出孔に連通
させて複数個のノズル７を冷媒貯溜部１０に並設し、外
部のポンプ８により加圧され、冷凍機９により氷点下以
下に冷却された不凍液を各ノズル７より冷媒貯溜部の不
凍液中を通し水中に向って噴出させて水と不凍液の界面
にて泡状の液滴を発生させるようにしても、前述した各
実施の形態で述べたと同様の作用効果を得ることができ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、水の
汚れに強く、水質の維持管理を軽減させることができる
と共に、氷を水槽に高充填率で生成することができる氷
製造方法及び氷蓄熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による氷蓄熱装置の第１の実施の形態を
示す断面図。

【図２】同実施の形態におけるバッファタンクに設けら
れる冷媒噴出ノズルの構成を示す断面図。

【図３】同バッファタンクに設けられる冷媒噴出ノズル
の他の構成例を示す断面図。

【図４】本発明による氷蓄熱装置の第２の実施の形態を
示す断面図。

【図５】本発明による氷蓄熱装置の第３の実施の形態を
示す断面図。

【図６】本発明による氷製造方法において、冷媒貯溜部
より界面上に不凍液を噴き上げ液滴を発生させる状態を
示す図。

【図７】同氷製造方法において、界面に発生した液滴の
薄膜に氷が生成される状態を示す図。

【図８】同氷製造方法において、液滴が崩壊し、氷が浮
上する状態を示す図。

【符号の説明】

１……製氷槽 ２……螺旋状のフィン ３……水 ４……不凍液 ５……冷媒回収溝 ６……バッファタンク ７……冷媒噴出ノズル ８……冷媒搬送ポンプ ９……冷凍機 １０……貯溜部 １１……凍結防止用温熱装置 １２……螺旋状のフィン、 １３……氷 １４……集氷部 １５……氷水搬送管 １６……貯氷槽 １７……氷水移送ポンプ １８……循環水供給孔 １９……水搬送管 ２０……液滴 ３１，４１……連通孔 ３２，４２……給水系 ３３，４３……搬送系

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に水が貯溜され、底部に水よりも比
   重が大きく非水溶性で氷点下より低い温度の凝固点を有
   する不凍液を貯溜させる冷媒貯溜部が形成された製氷槽
   の冷媒貯溜部の底部よりポンプにより加圧された不凍液
   を冷凍機により冷却して噴出させ、この冷媒貯溜部の底
   部より冷媒貯溜部に噴出した不凍液を氷点下より低い温
   度に保ちながら冷媒中から水中に向って噴出する際に、
   不凍液と水との界面にて泡状の液滴を発生させることに
   より、この液滴の薄膜に氷を生成させ、且つこの液滴が
   崩壊または界面の不凍液に吸収されるときに液滴の中に
   蓄えられた冷熱の放出により水と熱交換しながら氷を連
   続的に生成することを特徴とする氷製造方法。
2. 【請求項２】 内部に水が貯溜され、底部に水よりも比
   重が大きく非水溶性で氷点下より低い温度の凝固点を有
   する不凍液を貯溜させる冷媒貯溜部が形成され、且つ底
   面に前記冷媒貯溜部に貯溜する不凍液を外部に回収する
   不凍液回収口及び外部より不凍液を噴出する不凍液噴出
   孔を設けた製氷槽と、この製氷槽の底面に有する前記不
   凍液回収口より回収される不凍液を加圧するポンプと、
   このポンプにより加圧された不凍液を冷却する冷凍機
   と、前記製氷槽の前記不凍液噴出孔を通して流入する前
   記冷凍機により氷点下以下に冷却された不凍液を冷媒貯
   溜部の不凍液中から水中に向って噴出させて前記水と不
   凍液の界面にて泡状の液滴を発生させることで液滴の薄
   膜に氷を生成させるノズルとにより構成され、前記液滴
   が崩壊または界面の不凍液に吸収されるときに液滴の中
   に蓄えられた冷熱を界面上に放出させて水と熱交換をす
   る製氷装置を備えたことを特徴とする氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 内部に水が貯溜され、底部に水よりも比
   重が大きく非水溶性で氷点下より低い温度の凝固点を有
   する不凍液を貯溜させる冷媒貯溜部が形成され、且つ底
   面に前記冷媒貯溜部に貯溜する不凍液を外部に回収する
   不凍液回収口及び外部より不凍液を噴出する不凍液噴出
   孔を設けた製氷槽と、この製氷槽の底面に有する前記不
   凍液回収口より回収される不凍液を加圧するポンプと、
   このポンプにより加圧された不凍液を冷却する冷凍機
   と、前記製氷槽の底部に設置され、且つ前記不凍液噴出
   孔を通して流入する前記冷凍機により氷点下以下に冷却
   された不凍液を蓄えるバッファタンクと、このバッファ
   タンクに設けられ、バッファタンク内に蓄えられた不凍
   液を冷媒貯溜部の不凍液中から水中に向って噴出させて
   前記水と不凍液の界面にて泡状の液滴を発生させること
   で液滴の薄膜に氷を生成させる複数個のノズルとにより
   構成され、前記液滴が崩壊または界面の不凍液に吸収さ
   れるときに液滴の中に蓄えられた冷熱を界面上に放出さ
   せて水と熱交換をする製氷装置を備えたことを特徴とす
   る氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３記載の氷蓄熱装置
   において、冷媒貯溜部の不凍液と水との界面近傍の製氷
   槽内周面に凍結防止用温熱装置を配置したことを特徴と
   する氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の氷蓄熱装置において、凍
   結防止用温熱装置は冷媒貯溜部の不凍液と水との界面近
   傍に浮上するものである氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】 請求項２又は請求項３記載の氷蓄熱装置
   において、製氷槽は円筒状に構成され、その内周面に流
   下する循環水に旋回流を与える螺旋状のフィンを設けた
   ことを特徴とする氷蓄熱装置。
7. 【請求項７】 請求項２又は請求項３記載の氷蓄熱装置
   において、製氷槽内のバッファタンク上方に生成された
   氷を集める逆ロート状の集氷部を配置し、この集氷部の
   内周面に氷水搬送のための上昇旋回流を形成するフィン
   を設けたことを特徴とする氷蓄熱装置。
8. 【請求項８】 請求項２又は請求項３記載の氷蓄熱装置
   において、バッファタンク上面に設けられる複数個のノ
   ズルは中央部に不凍液噴出孔を有し、その周囲部を断熱
   層として構成したことを特徴とする氷蓄熱装置。
9. 【請求項９】 請求項２又は請求項３記載の氷蓄熱装置
   において、バッファタンク上面に設けられる複数個のノ
   ズルは先端が鈍頭体に形成され、且つ中央部に不凍液噴
   出孔を有し、その周囲部を断熱層として構成したことを
   特徴とする氷蓄熱装置。
10. 【請求項１０】 請求項２又は請求項３記載の氷蓄熱装
    置において、バッファタンク上面に設けられる複数個の
    ノズルは管体の上部を球形の噴出部として構成され、こ
    の球形部分にヒータを内蔵したことを特徴とする氷蓄熱
    装置。
11. 【請求項１１】 内部に水が貯溜され、底部に水よりも
    比重が大きく非水溶性で氷点下より低い温度の凝固点を
    有する不凍液を貯溜させる冷媒貯溜部が形成され、且つ
    底面に前記冷媒貯溜部に貯溜する不凍液を外部に回収す
    る不凍液回収口及び外部より不凍液を噴出する不凍液噴
    出孔を設けた製氷槽と、この製氷槽の底面に有する前記
    不凍液回収口より回収される不凍液を加圧するポンプ
    と、このポンプにより加圧された不凍液を冷却する冷凍
    機と、前記製氷槽の前記不凍液噴出孔を通して流入する
    前記冷凍機により氷点下以下に冷却された不凍液を冷媒
    貯溜部の不凍液中から水中に向って噴出させて前記水と
    不凍液の界面にて泡状の液滴を発生させるノズルとによ
    り構成され、前記液滴が崩壊または界面の不凍液に吸収
    されるときに液滴の中に蓄えられた冷熱が放出するとき
    水との熱交換により氷を生成する複数の製氷装置を横並
    び又は垂直方向に多段に設置して前記ポンプ及び冷凍機
    を各製氷装置に共通に接続して不凍液循環系を構成した
    ことを特徴とする氷蓄熱装置。
12. 【請求項１２】 内部に水が貯溜され、底部に水よりも
    比重が大きく非水溶性で氷点下より低い温度の凝固点を
    有する不凍液を貯溜させる冷媒貯溜部が形成され、且つ
    底面に前記冷媒貯溜部に貯溜する不凍液を外部に回収す
    る不凍液回収口及び外部より不凍液を噴出する不凍液噴
    出孔を設けた製氷槽と、この製氷槽の底面に有する前記
    不凍液回収口より回収される不凍液を加圧するポンプ
    と、このポンプにより加圧された不凍液を冷却する冷凍
    機と、前記製氷槽の底部に設置され、且つ前記不凍液噴
    出孔を通して流入する前記冷凍機により氷点下以下に冷
    却された不凍液を蓄えるバッファタンクと、このバッフ
    ァタンクに設けられ、バッファタンク内に蓄えられた不
    凍液を冷媒貯溜部の不凍液中から水中に向って噴出させ
    て前記水と不凍液の界面にて泡状の液滴を発生させる複
    数個のノズルとにより構成され、前記液滴が崩壊または
    界面の不凍液に吸収されるときに液滴の中に蓄えられた
    冷熱が放出するとき水との熱交換により氷を生成する複
    数の製氷装置を横並び又は垂直方向に多段に設置して前
    記ポンプ及び冷凍機を各製氷装置に共通に接続して不凍
    液循環系を構成したことを特徴とする氷蓄熱装置。