JPH1183252A - 氷製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一定温度の過冷却水を安定して生成し、かつ過
冷却水から生成した氷が配管内で閉塞しないように氷水
を安定して搬送することができる過冷却式の氷製造装置
を提供する。 【解決手段】蓄熱槽から取水した水を０℃を超える温度
まで加熱する手段と、加熱された水を冷却器に供給する
管路とが設けられ、冷却器をプレート型熱交換器で構成
し、プレート型熱交換器の出口と過冷却解除装置の入口
とを連結する過冷却水搬送管に温度センサを取り付け、
過冷却水温度が−３℃〜０℃未満になるように制御す
る。過冷却水搬送管や氷水搬送管の内部に樹脂系塗料を
ライニングし、過冷却水の凍結や氷水による閉塞を防止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調用の冷熱源となる
蓄熱用氷、屋内・屋外スキー場用の散布用氷および一般
冷却・保冷用氷等を蓄えるための氷製造システムに関
し、特に過冷却水を用いて密閉した系内で連続的に安定
して氷を製造する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水を０℃以下まで冷却して得られる過冷
却水から相変化によって綿状（シャーベット状・リキッ
ド状）の氷を製造する装置は周知である。水を０℃以下
にまで冷却するための冷却器は、これまでシェルアンド
チューブ型が主流であった。

【０００３】本発明は冷却器としてプレート型熱交換器
を採用することにより、過冷却水を密閉した系内で連続
的に氷に変化させ、安定して氷を製造することを意図し
たものであり、そのためには、過冷却水を安定して生成
することと、過冷却を解除した後に生成される水と氷の
混合物（シャーベット氷）を安定して搬送することの２
つの工程が重要なポイントとなる。

【０００４】（Ａ）過冷却水を安定して生成する工程 冷却器内での過冷却水の凍結を防止し安定して過冷却水
を生成するためには、冷却器の水側流路における水（過
冷却水）の流動条件と、過冷却水温度とが重要な要素で
あることは公知の事実である。この場合の過冷却水温度
とは、熱交換器内において最も低い過冷却水の局所的温
度を示し、一般的な冷却器の冷却面における水流路側の
表面温度によって代替されるものであって、熱交換器か
ら放出される過冷却水自身の温度ではない。つまり、過
冷却水の流動条件が一定であるならば、冷却面における
水流路側の表面温度をある温度以上にすることにより、
安定して過冷却水を生成することができる。

【０００５】これらの事実から、従来の過冷却水を安定
に生成するための制御方法では、熱交換器に供給する冷
媒（ブライン等）の温度を制御する方法が採られてい
る。例えば、特開平１−１１４６８２号では、シェルア
ンドチューブ型熱交換器を用いた過冷却水式製氷システ
ムにおいて、ブライン供給温度を制御して水側表面温度
が−５．８℃〜０℃になるようにすることで過冷却水を
安定して生成できるとしている。また特開平５−２４０
４７４号に開示されているようなプレート型熱交換器を
用いたシステムでは、過冷却水を安定に生成するための
条件としてプレート間流路を流れる水とブラインの流量
比が影響しているという主観的な見地から、プレート流
路内の水／ブライン流速比を流量計によって間接的に検
出し、流量比の変動によってプレート型熱交換器に供給
するブライン温度を−７℃〜−４℃を下限として制御す
るという複雑な制御方式が採られている。

【０００６】しかし、これらの制御方式は、生成される
過冷却水自体の温度が成り行きとなり、水流量、ブライ
ン流量が変動すると、過冷却水温度が変動することか
ら、 （１）プレート型熱交換器を冷却器として用いた場合、
プレート型熱交換器の構造上、冷却するブラインの供給
温度だけでなく、過冷却水温度自身の低下による凍結が
起こるため、過冷却水温度を成り行きで冷却を行ったの
では凍結を起こす頻度が増加する（後述の実験結果参
照） （２）流量比を検出する場合、センシングポイントが多
く制御が複雑となる （３）過冷却水温度が変動するため、過冷却水から生成
される水の量が一定でない （４）熱交換器の交換熱量（ブライン冷凍負荷）が変動
するため、ブライン冷凍機が定常運転できず、冷凍機の
効率が低下する、等の問題点がある。

【０００７】これらの問題点を解決するためには、過冷
却水温度を直接検出して制御を行う必要があるが、従来
の過冷却式氷製造装置では、過冷却水を生成した後直ち
に大気に開放しているので、直接過冷却水の温度を計測
することが困難であった。すなわち、大気開放状態で温
度センサを取り付けたとしても、センサ自体が衝撃板の
役割を持つことから、センサ部分で過冷却状態が壊れ、
氷が生成されるので、温度は０℃となり、過冷却水の温
度は計測できないから、事実上過冷却水の温度を直接計
測して制御することは行われていなかった。

【０００８】（Ｂ）水と氷の混合物を安定して搬送する
工程 過冷却水を用いた製氷装置は、特開昭６２−１４７２７
１号、特開昭６３−１４０６３号、特開昭６３−２１４
６３号、特開平１−１１４６８２号のように、冷却器に
より生成された過冷却水を冷却器出口から大気中に放出
し、冷却器出口下方の蓄熱槽内上部に設置された衝突板
などに衝突させることにより過冷却状態を解消させてシ
ャーベット氷を生成している。また、特開平６−１２３
４５５号、特開平６−１２３４５６号のように、大気に
放出した過冷却水を解除パイプとよばれる縦バイプで受
けて、解除パイプ内で過冷却状態を解消し、生成された
シャーベット状の氷を配管で蓄熱槽まで移送する方式が
ある。

【０００９】しかしながら、これらの方法では、 （１）冷却器と衝撃板または解除パイプなどの間に、あ
る一定以上の垂直距離が必要となり、装置設置上の高さ
に制限が生じる （２）生成した氷を蓄える蓄熱槽と冷却器との間に空間
的な配置制限が生じる （３）一度大気に開放するため大気と熱交換が生じ、生
成した氷の一部が溶けてしまう （４）自由落下および水位差によって蓄氷および氷搬送
を行うため、生成された氷を遠方に搬送するのが難し
い、等の問題点がある。

【００１０】そこで本発明者らは、先に水を０℃以下ま
で冷却して得られる過冷却水を密閉した系内でシャーベ
ット氷に連続的に変換する装置として、特開平７−４８
０１号及び特開平８−１１０１３３号の氷製造装置を提
案した。これらの装置により、過冷却水から生成された
シャーベット氷を配管でポンプ圧送でき、高さ及び空間
的に配置制限の生じない過冷却方式の氷製造装置が実現
できた。

【００１１】しかし、過冷却水から生成されるシャーベ
ット氷は、不凍液等を混入して生成したシャーベット氷
や冷却面上に生成された氷をかきとったシャーベット氷
や板状氷等と異なり、 （１）氷が生成した直後の配管は、過冷却状態が解消し
た時の過冷却水温度まで冷却されており、生成された氷
が壁面に付着しやすい （２）過冷却水から生成した氷の形状は、針状、板状で
あり、搬送配管内面の段差や突起物に付着しやすい、等
の性質をもっており、過冷却水から生成したシャーベッ
ト氷を移送する配管（以下氷水搬送配管という）を閉塞
させる可能性があることが分かった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、過冷却水温度を直接制御して、一定温度の過冷却水
を簡単にかつ長時間安定して生成することができる氷製
造装置を提供することにある。本発明の他の目的は、過
冷却水から生成したシャーベット氷が配管内で閉塞しな
いように安定して搬送することができる氷製造装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の前述した目的
は、蓄熱槽から取水した水を冷却して過冷却水を作る冷
却器と、生成された過冷却水の過冷却状態を解消させて
水と氷の混合物に変換させる過冷却解除装置とが、それ
らの内部を流れる水および氷が大気と接触しないように
連結され、水が密閉した系内で水と氷の混合物に連続的
に変換され蓄熱槽内に貯蔵される氷製造装置において、
蓄熱槽から取水した水を０℃を超える温度まで加熱する
手段と、前記加熱された水を氷核除去フイルタを通して
前記冷却器に供給する管路とが設けられ、前記冷却器は
プレート型熱交換器で構成され、前記プレート型熱交換
器の出口と前記過冷却解除装置の入口とを連結する過冷
却水搬送管に、水平方向中央よりも下方に位置するよう
温度センサを取り付け、過冷却水温度が−３℃〜０℃未
満になるように制御しながら、密閉した系内で過冷却水
と氷を生成する氷製造装置によって達成される。

【００１４】冷却器としてプレート型熱交換器を採用し
たのは、プレートの枚数と大きさを調整することによ
り、流量、流体の物性、圧力損失等に柔軟に対応するこ
とができ、建物の規模や熱負荷に応じて最適の氷製造装
置を提供できるからである。

【００１５】前述したように、従来の氷製造装置では過
冷却水は直ちに大気に開放されて氷に変化させられるた
め、温度センサを取り付けたとしても０℃を表示するこ
とになって、無意味であり、過冷却水の温度センサは取
り付けられていなかった。本発明は密閉した系内で氷を
製造する装置であり、過冷却水の出口側に過冷却解除装
置が配置されているから、プレート型熱交換器の出口と
過冷却解除装置の入口とを連結する過冷却水搬送管に温
度センサを取り付けて有効に計測することが可能となっ
た。

【００１６】この温度センサは、過冷却水搬送管の水平
方向中央よりも下方に位置するように取り付けて、温度
センサと温度センサ挿入用の枝管との間に氷が付着した
としても比重の差によって氷が浮上して上方に排出され
るように設置する。

【００１７】さらに好適には、温度センサは、過冷却水
搬送管から突出する枝管に隙間なく挿入された弾力性の
ある円柱状の樹脂製スリーブを介して該スリーブの内部
に緊密に挿入されることが望ましい。

【００１８】さらに好適な態様として、過冷却水搬送管
の内部を、熱伝導率及び熱容量の小さい樹脂系塗料（塩
ビ、アクリル等）によりライニングし、過冷却水搬送管
内での過冷却水の凍結を無くすようにして、安定した運
転状態を維持できるようにする。

【００１９】さらに好適な態様として、装置全体を室内
にコンパクトに収納するために過冷却解除装置の出口側
に大曲管を連結し、この大曲管は曲がり半径が配管直径
の２倍以上となるように緩やかに湾曲させ、さらに過冷
却解除装置の出口から下流側約５ｍの配管内面を樹脂系
塗料によりライニングし、水と氷の混合物による閉塞を
無くすようにして、安定した運転状態を維持できるよう
にする。

【００２０】

【作用】本発明者らが、プレート型熱交換器を用いた実
験装置によって実験した結果によれば、過冷却水を安定
して生成する条件として、 （１）水／ブライン流速比とは一切関係なく、水流路側
冷却面（プレート）の表面温度を−３．５℃以上の一定
温度に制御することが必要である（プレート型熱交換器
の構造から冷却面表面温度＝ブライン供給温度とみなせ
る）。

【００２１】（２）プレート型熱交換器の各流体流路出
口の集合部（以下ヘッダという）は、なめらかな構造で
はなく、過冷却水温度が低下すると過冷却水自身の乱れ
によって、ヘッダ内で過冷却状態が壊れて凍結を起こす
ことから、ヘッダに流すことのできる過冷却水温度の下
限値（−３．０℃）が存在する。そこで熱交換器から流
出する過冷却水温度は−３．０℃を下限値として一定に
制御する必要がある、という結果が得られた。

【００２２】これらのことから、従来のようなブライン
温度だけの制御によるのではなく、過冷却水温度をも制
御する本発明によって初めて、プレート型熱交換器を用
いた氷製造システムでは、安定して氷を製造できること
が分かった。

【００２３】また、本発明では冷却器と過冷却解除装置
は、内部の水が大気と接触しないように密閉され、密閉
した系内で氷が製造されるので、大気中を落下する場合
のように垂直方向の距離を必要としないから、冷却器と
蓄熱槽（貯氷槽）との垂直方向距離が充分に取れないか
あるいは蓄熱槽が冷却器よりも上方にあるような既存の
建物についても氷製造装置の設置が可能になる。また、
密閉した系内で氷が製造されるので、酸素の溶解が阻止
できて配管の劣化を防止することができる。

【００２４】加えて、過冷却水は密閉系内において過冷
却解除装置で水と氷の混合物になり配管内を輸送される
ので、冷却器に送り込まれた水の圧力は水と氷の混合物
になっても作用しており、そのまま配管を通じて任意の
場所へと移送することができるという利点が得られる。

【００２５】本発明による氷製造装置における過冷却解
除装置は、例えば特開平８−１１０１３３号に示される
ような、過冷却水入口側の小口径管が出口側の大口径管
内部に挿入され、大口径管の外周に過冷却水から氷への
相変化を誘発させる相変化誘発装置が設けられているよ
うな装置で構成することができる。相変化を誘発するた
めには、水中でのキヤビテーシヨンや水中での固体同士
の衝突や摩擦、あるいは水に強い乱れを生じさせる等の
方法を利用して過冷却水の分子配列を変えさせ、一部が
安定した氷構造になるのに必要なエネルギを供給する。
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照し
ながら説明する。

【００２６】

【発明の実施の形態】最初に、プレート型熱交換器を冷
却器として用いた場合の実験装置について説明する。図
４は本発明の効果を確認するための実験装置を表してお
り、この氷製造装置は、蓄熱槽５内の水をヒータ６によ
り１℃前後に加熱し、製氷水循環ポンプ７によって連続
的にプレート型熱交換器１に供給し、プレート型熱交換
器１内で過冷却状態にまで冷却した後、過冷却水搬送管
２を通って過冷却解除装置３に移送し、過冷却解除装置
３内で氷に相変化させられて氷と水の混合物になり、氷
水搬送管４を通って蓄熱槽５へ移送され、蓄熱槽５内に
氷が蓄えられる。

【００２７】プレート型熱交換器１に供給するブライン
は、ブライン冷凍機１０により−１０℃から−１℃の任
意の温度に冷却され、ブライン一次ポンプ１１及びブラ
イン二次ポンプ１３により連続的に供給される。さら
に、プレート型熱交換器１出口の過冷却水搬送管２に設
置された温度センサ１６によって過冷却水温度を検出
し、ブライン配管に設置された三方弁１２をブライン側
温度調節器１４で操作することにより、過冷却水温度を
任意の温度に一定に制御する。

【００２８】第４図の配管経路中にはさらに、手動弁
８、氷核除去フイルタ９、水側温度調節器１５、取水側
温度センサ１７、ブライン用温度センサ１８及び１９が
接続されている。

【００２９】実験は、プレート型熱交換器に供給する製
氷水循環流量、ブライン流量、ブライン供給温度を変化
させて、プレート型熱交換器による過冷却水安定生成条
件を求めた。過冷却水は熱交換器内部の最も低い温度部
分で凍結を起こすため、計測した過冷却水温度とブライ
ン供給温度から冷却プレートの水流路側表面温度を算出
し、評価を行った。

【００３０】表面温度の算出は、プレート型熱交換器を
平行平板としてモデル化すると、プラントル数の２／３
乗とレイノルズ数の４／５乗の積に比例することから、
以下の式により算出した。

【００３１】

【数１】Ｔs ＝Ｔb ＋（Ｔw −Ｔb ）×Ｐｒw ^2/3 ・Ｒ
ｅｗ^4/5 ／（Ｐｒｗ^2/3 ・Ｒｅｗ^4/5 ＋Ｐｒｂ^2/3 ・Ｒ
ｅｂ^4/5 ）

【００３２】ここで、Ｔｓは水流路側冷却プレート表面
温度、Ｔｂはブライン供給温度、Ｔｗは過冷却水温度、
Ｐｒｗは水のプラントル数、Ｒｅｗは水のプレート型熱
交換器流路内のレイノルズ数、Ｐｒｂはブラインのプラ
ントル数、Ｒｅｂはブラインのプレート型熱交換器流路
内のレイノルズ数である。

【００３３】なお、過冷却状態は不安定な状態であり、
ブライン温度を連続的に低下させて凍結を起こしたブラ
イン温度を凍結温度とした場合、その冷却条件での状態
は瞬時の状態であり、その凍結温度以上にブライン温度
を上昇させて運転を行っても、過冷却水が安定に生成で
きる保証はないことから、本実験では、製氷流量、ブラ
イン流量、ブライン供給温度を任意の値に一定に制御し
た後、最低５時間は運転を行って凍結を起こさず安定に
過冷却水が製造できた場合のみ過冷却水を安定して生成
できる条件とした。

【００３４】実験結果を図６に示す。この結果を見る
と、ブライン流量が少ない場合、水流量が多くなるほど
凍結を起こすプレート表面温度が高くなっているが、ブ
ライン流量が多くなると、水流量にかかわらず凍結時の
表面温度はほぼ一定となることが分かる。表面温度の算
出は平行平板の伝熱理論に基づいて行っているが、実際
のプレート型熱交換器は図５に示すように伝熱を促進す
るためにプレートが波形をしており、プレート間は水ｗ
とブラインｂが交互に流れているが、伝熱プレート２１
どうしが波形状の頂点で接触しているため、実際のプレ
ート接点部２４の水側表面温度は、局所的に低くなって
いることが考えられる。

【００３５】つまり、ブライン流量が少なくなると計算
上は表面温度が高くなるが、実際はプレート接点部２４
の温度が局所的に低下しているので、グラフ上では凍結
温度が上昇しているものと考えられる。また、ブライン
が少ない場合、水流量が多い方が凍結温度が高くなる結
果についても同様に、水流量が増加すると計算上は水側
表面温度は水の温度に近づくが、実際は接点部２４は低
温になっており、凍結を起こすものと考えられる。

【００３６】そこで、図５に示すプレート型熱交換器の
プレートどうしが接触する波形状の頂点の部分２４に樹
脂系塗料でライニングを施し、プレート接点部２４の熱
伝導率を低下させて実験を行った。その結果を図７に示
す。この結果から、ライニングを行わない場合と比べて
凍結を起こす水側プレート表面温度が低下していること
が分かる。これは、プレート接点部２４を熱伝導率の小
さい樹脂系ライニングを施すことによって、接点部２４
の温度低下が防止されているためである。

【００３７】これらの結果から、プレート型熱交換器を
用い、過冷却水を安定して生成するためには、水／ブラ
イン流量比には関係なく、プレートの水側流路表面温度
を−３．５℃以上にすれば凍結を起こさないことが判明
したので、プレート接点部分の局所的な温度低下を考慮
して、ブラインの供給温度自体を−３．５℃以上にすれ
ば、プレート流路内での過冷却水の凍結は防止できると
考えられる。

【００３８】一方、プレート型熱交換器の水側流路内で
過冷却水が凍結を起こした場合、発生した氷により流路
が閉塞し、瞬時に製氷流量が低下する。ところが、プレ
ート型熱交換器を用いて過冷却水生成を行った場合、熱
交換器出口から氷が排出されて（凍結している）いるに
もかかわらず、３０〜６０秒もの間、製氷流量が低下せ
ず運転を行える場合がある。この凍結形態は、過冷却水
温度が−３℃より低い場合に頻繁に発生する。これは、
プレート型熱交換器の構造に起因する凍結形態と考えら
れる。

【００３９】つまり、図５に示すように、プレート型熱
交換器で過冷却水を生成する場合、複数のプレート間流
路で冷却された水はいったんヘッダ２２とよばれる空間
に合流し、そのヘッダ２２を通って熱交換器フレーム２
０にあけられた開口２５から過冷却水が排出される構造
になっているので、各プレート間流路から出た過冷却水
が合流するヘッダ内２２は、プレート端部が露出してお
り、なめらかな構造ではないことから、過冷却水温度が
低すぎるとヘッダ内部を流れる時の水流の乱れによって
過冷却状態が壊れ、ヘッダ２２内部で氷が生成されると
考えられる。

【００４０】しかし、ヘッダ２２内部で氷が生成して
も、プレート間流路まで相変化が伝搬し閉塞させるまで
には時間を要するから、その間製氷流量は低下せず、プ
レート型熱交換器出口部からは氷が連続して排出される
ことになる。つまり、プレート型熱交換器を用いて、過
冷却水を安定に保ちながら連続して生成するためには、
プレート間流路での凍結を防止するだけでなく、プレー
ト型熱交換器ヘッダ２２での過冷却水の低下による凍結
を防止する必要があることが分かった。このことから、
過冷却水温度を−３℃を下限として制御を行えば、凍結
なしに安定して運転できることになる。

【００４１】さらに、プレート型熱交換器出口に設置す
る過冷却水搬送管２を金属管で施工した場合において
も、前述の凍結現象が見られた。これは、配管内表面粗
さ、溶接による接続部突起等の影響によって過冷却状態
が解消されるためである。このことから、これらの突起
を無くすために過冷却水搬送管の内面を樹脂系塗料でラ
イニングを行ったところ、過冷却水搬送管内での凍結は
起こらず、安定して製氷運転を行うことができた。

【００４２】以上の実験結果から、プレート型熱交換器
を冷却器として過冷却水を安定に保ちながら生成するた
めには、 （１）プレート型熱交換器内のプレート間流路内での凍
結を防止するために、ブライン温度を−３．５℃以上に
制御する （２）プレート型熱交換器のヘッダ部での凍結を防止す
るために、過冷却水温度を−３．０℃以上に制御する、
ことが必要であることが判明した。

【００４３】さらに、実験の結果、プレート型熱交換器
出口に設置する過冷却水搬送管に取り付ける温度センサ
は、その周囲に氷が残存しないように、過冷却水搬送管
から突出する枝管に隙間なく挿入された弾力性のある円
柱状の樹脂製スリーブを介して該スリーブの内部に緊密
に挿入する構造が望ましいことが分かった。また、過冷
却水搬送管の内部を樹脂系塗料によりライニングし、過
冷却水搬送管内での過冷却水の凍結を無くすようにする
ことが望ましいことも分かった。

【００４４】さらに、実験では、過冷却状態が解除され
た後の氷水を搬送する際の氷の付着はある限定した領域
で起こることが明らかになった。例えば、氷水搬送配管
の径が呼び１００Ａで氷水の流速が２．０ｍ／ｓの場
合、過冷却解除装置より下流側５ｍ以内が氷の付着領域
となるから、その領域にライニングを施せば配管の閉塞
を防止できることが分かった。また、過冷却解除装置の
出口側に大曲管が連結されているほとんどの場合、この
大曲管の曲がり半径を配管直径の２倍以上とすれば、氷
の付着を防止して配管を閉塞させないで氷水を搬送でき
ることも分かった。以下、本発明による具体的な実施例
を添付図面を参照しながら説明する。

【００４５】

【実施例】図１は、本発明を具体化した氷製造装置であ
る。この氷製造装置は、蓄熱槽５内の水を製氷水循環ポ
ンプ７により取水し、冷却器として設置されたプレート
型熱交換器１へと供給する。その間蓄熱槽５から取水さ
れた水は、プレート型熱交換器１と蓄熱槽５の間に設置
された加熱用熱交換器２９により冷凍機１０の冷却水等
を利用してプレート型熱交換器１の入口水温度が０．５
℃になるように二方弁２８で制御する。加熱用熱交換器
２９との接続は、製氷水循環ポンプ７の出口から主流の
一部をバイパスし、加熱用熱交換器２９に流入して加熱
した後、ポンプ７入口側に再び戻すことにより、蓄熱槽
５からの０℃の冷水と加熱されたバイパス流が十分混合
するように構成されている。

【００４６】この方法は、主流の全流量を加熱用熱交換
器２９に通す方式に比べ、加熱用熱交換器２９がコンパ
クトになるという利点がある。一方、０．５℃で融解で
きない大きさの氷核を捕獲するため、濾過口径３０ミク
ロン以下の氷核除去フイルタ９を通過させてプレート型
熱交換器１に連続的に供給する。かくして、フイルタ９
を通過した微細な氷核も０．５℃で完全に除去・融解さ
せられる。

【００４７】氷核を除去・融解された水はプレート型熱
交換器１内で過冷却状態まで冷却された後、過冷却水搬
送管２を通って製氷部に移送され、過冷却解除装置３内
で過冷却水が氷に相変化してシャーベット状になり、氷
水搬送管４を通って蓄熱槽５内へ移送され、蓄熱槽５内
に氷が蓄えられる。

【００４８】プレート型熱交換器１に供給するブライン
は、ブライン冷凍機１０によりプレート型熱交換器１内
の冷却プレート間流路で凍結を発生させないための温度
である−３．５℃以上に冷却・制御された後、ブライン
供給配管を通してブライン一次ポンプ１１、ブライン二
次ポンプ１３により、連続的にプレート型熱交換器１に
供給される。さらにプレート型熱交換器の出口ヘッダ内
部で凍結を起こさせないために、過冷却水温度自身の凍
結温度である−３．０℃以下にならないように過冷却水
搬送管２に取り付けた温度センサ１６により過冷却水温
度を直接検出して、過冷却水温度が−３．０℃を下限と
する一定温度になるようにブライン供給配管に取り付け
られた三方弁１２を操作して制御を行う。

【００４９】過冷却水温度を直接検出する温度センサ１
６は、図２、図３に示すように、センサ取付部に氷が残
らないように、水平方向中心より下方の範囲３１に取り
付ける。取付方法は、過冷却水搬送管２に枝管３０を突
出させて形成し、この枝管３０内に弾力性のある円柱状
の樹脂製スリーブ３２を隙間なく挿入し、さらにこのス
リーブ３２の内部に温度センサ１６の棒状部分を隙間な
く挿入する。センサ部分１６Ａは過冷却水搬送管２の内
径よりも内側に突出させて温度を検出する。

【００５０】また、過冷却水搬送管２の内部を樹脂系塗
料によりライニングし、過冷却水搬送管内での過冷却水
の凍結を無くすようにした。加えて、氷水搬送管４の過
冷却解除装置３より下流側約５ｍの領域２５にライニン
グを施して配管の閉塞を防止できるようなライニング配
管２７を形成した。また、過冷却解除装置の出口側に連
結されている大曲管２６の曲がり半径を配管直径の２倍
以上とした。ライニング配管２７を出た氷水は、金属管
または塩ビ管等の一般配管に接続されて蓄熱槽５まで移
送される。

【００５１】過冷却解除装置３は、特開平８−１１０１
３３号に示されるような、過冷却水入口側の小口径管が
出口側の大口径管内部に挿入され、大口径管の外周に過
冷却水から氷への相変化を誘発させる相変化誘発装置が
設けられているような装置で構成したが、他の類似の装
置を使用することも可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明によれ
ば、過冷却水温度を直接制御して、一定温度の過冷却水
を簡単にかつ長時間安定して生成することができ、かつ
過冷却水から生成したシャーベット氷が配管内で閉塞し
ないように安定して搬送される氷製造装置が実現される
ことになり、その技術的効果には極めて顕著なものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による氷製造装置の全体を表わす概略図
である。

【図２】プレート型熱交換器の出口配管に取り付けた温
度センサの断面図である。

【図３】温度センサの取付部を拡大して表す断面図であ
る。

【図４】氷製造装置の実験装置の全体を表す概略図であ
る。

【図５】プレート型熱交換器の水平断面図と縦断面図で
ある。

【図６】プレート型熱交換器による過冷却水安定生成状
態を表すグラフである。

【図７】プレート接点部にライニングを施した場合の図
６と同じグラフである。

【符号の説明】 １ プレート型熱交換器 ２ 過冷却水搬送管 ３ 過冷却解除装置 ５ 蓄熱槽 ７，１１，１３ ポンプ ９ 氷核除去フイルタ １０ ブライン冷凍機 １２ 三方弁 １４，１５ 温度調節器 １６，１７ 温度センサ ２６ 大曲管 ２７ ライニング管 ２８ 二方弁 ２９ 加熱用熱交換器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調用の冷熱源と
なる蓄熱用氷、屋内・屋外スキー場用の散布用氷および
一般冷却・保冷用氷等を蓄えるための氷製造システムに
関し、特に過冷却水を用いて密閉した系内で連続的に安
定して氷を製造する装置に関するものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱槽から取水した水を冷却して過冷却
   水を作る冷却器と、生成された過冷却水の過冷却状態を
   解消させて水と氷の混合物に変換させる過冷却解除装置
   とが、それらの内部を流れる水および氷が大気と接触し
   ないように連結され、水が密閉した系内で水と氷の混合
   物に連続的に変換され蓄熱槽内に貯蔵される氷製造装置
   において、 蓄熱槽から取水した水を０℃を超える温度まで加熱する
   手段と、 前記加熱された水を氷核除去フイルタを通して前記冷却
   器に供給する管路とが設けられ、 前記冷却器はプレート型熱交換器で構成され、 前記プレート型熱交換器の出口と前記過冷却解除装置の
   入口とを連結する過冷却水搬送管に、水平方向中央より
   も下方に位置するよう温度センサを取り付け、過冷却水
   温度が−３℃〜０℃未満になるように制御しながら過冷
   却水と氷を生成することを特徴とする氷製造装置。
2. 【請求項２】 前記温度センサは、前記過冷却水搬送管
   から突出する枝管に隙間なく挿入された弾力性のある円
   柱状の樹脂製スリーブを介して該スリーブの内部に緊密
   に挿入されている請求項１記載の氷製造装置。
3. 【請求項３】 前記過冷却水搬送管の内部を樹脂系塗料
   によりライニングし、過冷却水搬送管内での過冷却水の
   凍結を無くすようにした請求項１記載の氷製造装置。
4. 【請求項４】 前記過冷却解除装置の出口側に大曲管が
   連結され、この大曲管は曲がり半径が配管直径の２倍以
   上であり、前記過冷却解除装置の出口から下流側約５ｍ
   の配管内面を樹脂系塗料によりライニングし、水と氷の
   混合物の凍結を無くすようにした請求項１記載の氷製造
   装置。