CN113795717B

CN113795717B - 制冰机

Info

Publication number: CN113795717B
Application number: CN202080033943.8A
Authority: CN
Inventors: 神户雅范; 岸本启; 忽那都志夫; 白户匠; 片见正树; 秋山知昭; 秋山怜那; 胡博; 秋山惠杜; 井植哲二
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co; Iceman Co Ltd
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co; Iceman Co Ltd
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2040-05-15
Also published as: US20220316781A1; KR20210148344A; WO2020230879A1; JPWO2020230879A1; JP7224452B2; CN113795717A; EP3971493A4; EP3971493A1; US12038216B2; KR102650093B1

Abstract

该制冰机(1)具备：制冰单元(4)，其具有制冰面以及用于供冷却上述制冰面的冷冻剂流动的冷冻剂流路(6)；泵(14)，其对由热交换器(18)冷却的冷冻剂加压并排出；以及控制部(15)，其控制上述泵(14)的排出量。上述冷冻剂是二氧化碳，上述控制部(15)控制上述泵(14)，使得上述冷冻剂在上述冷冻剂流路(6)的出口(6B)处成为气液混合状态。

Description

制冰机

技术领域

本发明涉及用于冷冻水以制造冰的制冰机。

本申请要求于2019年5月15日在日本提交的第2019-092070号专利申请的优先权，该日本专利申请的内容引入本说明书中。

背景技术

以往，已知一种制冰机，其通过向被制冷剂或冷冻剂冷却的制冰单元的制冰面喷水，使冰在上述制冰面上生长至一定的厚度之后，使冰从所述制冰面脱落而制造冰。

例如，在专利文献1中公开了一种制冰机，其使用氟利昂作为制冷剂，使液化氟利昂在作为制冰单元的制冰板的内部循环，使冰在所述制冰板的表面生长，然后使冰从制冰板脱落。在这种制冰机中，在制冷剂流路的入口处氟利昂几乎全部为液体，随着在制冷剂流路中流动，氟利昂吸收制冰单元的热而逐渐气化，流量设定为使得氟利昂在制冷剂流路的出口几乎全部为气体。

现有技术文献

专利技术文献

专利技术文献1：日本专利第6215742号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1记载的制冰机中，在谋求节能化的同时，在制作高质量的冰方面还有改善的余地。即，如专利文献1所述，在使用氟利昂作为制冷剂的直膨式(以下称为“氟利昂直膨式”)中，为了防止制冷剂在液体状态下被吸入压缩机的液体回流，需要获得过热度(某压力下的过热蒸汽温度与干饱和蒸汽温度之间的温度差)，使得制冷剂在制冷剂流路出口附近完全气化。因此，在制冷剂流路的入口和出口处产生制冷剂的温度差，这成为制冰不均的原因。

另外，在氟利昂直膨式中，不能避免冷冻机油混入制冷剂中，该冷冻机油附着在制冷剂流路的内表面而阻碍导热，因此，该部分的导热效率降低。

除了氟利昂直膨式以外，以往还已知使用丙二醇或乙二醇等的盐水的制冰系统，但是由于盐水的粘弹性高，因此在制冰板内流动时的压力损失容易变大。如果制冰板内的压力损失变大，则在制冰板内容易偏流，因此为了抑制偏流而需要增大流量，输送动力增大。此外，由于盐水有毒性而不适于生产用于食品的冰。

本发明的目的在于提供一种制冰机，其制冰面上的制冰不均较少，能够提高冰的生产效率而实现节能化，并且能够制作高质量的冰。

解决问题所需的手段

[1]本发明的一个方式的制冰机，其特征在于，具备：制冰单元，其具备制冰面以及用于供冷却所述制冰面的冷冻剂流动的冷冻剂流路；供水机构，向所述制冰面供给水；热交换器，其用于冷却从所述冷冻剂流路的出口流出的所述冷冻剂；泵，其加压并排出由所述热交换器冷却的所述冷冻剂；以及控制部，控制所述泵的排出量，其中，所述冷冻剂为二氧化碳，所述控制部控制所述泵，使得所述冷冻剂在所述冷冻剂流路的出口处成为气液混合状态。制冰机还可以具有减压阀，减压阀对所述泵排出的所述冷冻剂进行减压并从所述冷冻剂流路的入口注入所述冷冻剂。

根据所述方式的制冰机，使用二氧化碳作为所述冷冻剂，并且控制所述泵，使得所述泵的排出量在所述冷冻剂流路的出口处使所述冷冻剂成为气液混合状态，由此向冷却单元的冷冻剂流路供给的液体二氧化碳在残留液体部分的状态下通过冷冻剂流路。这样，到冷冻剂流路的出口有液态二氧化碳残留，由此冷却单元主要利用液态二氧化碳的潜热被冷却。

因此，与如氟利昂直膨式那样在制冷剂流路出口附近获得过热度、制冷剂完全气化的情况相比，能够使制冷剂以气液混合状态循环至制冷剂流路出口，因此，在制冷剂流路的全长范围内不易产生冷却不均。因此，能够使温度分布及冷却在由冷却单元构成的制冰面的整个区域范围内大致均匀，能够使水在制冰面的大致整个区域范围内以偏差小的厚度冻结，因此能够制造厚度及质量均匀的冰。

另外，与现有的氟利昂直膨方式不同，由于冷冻机油不会侵入制冰单元的冷冻剂流路，因此不会产生冷冻机油向冷冻剂流路内表面的附着所引起的导热性能降低，实现节能化，而且由于主要利用液体二氧化碳的潜热进行冷却，因此在制冰面生成冰时的冻结速度比较慢，气泡和水中的杂质难以进入冰中，还起到能够制作透明度高的高质量的冰这样优异的效果。

[2]在所述方式[1]中，也可以是，在将所述冷冻剂流路的入口处的二氧化碳全部为液体且所述冷冻剂流路的出口处的二氧化碳全部成为气体时的所述泵的排出量设定为全气化临界排出量的情况下，所述控制部控制所述泵，使得所述泵的排出量为所述全气化临界排出量的1.6倍以上。通过控制所述泵的排出量，使其成为所述全气化临界排出量的1.6倍以上，向冷却单元的冷冻剂流路供给的液体二氧化碳的0.6/1.6＝37.5％以上保持液体的状态通过冷冻剂流路。这样，到冷冻剂流路的出口有超过37.5％的较大量的液体二氧化碳残留，从而能够在冷冻剂流路的全长范围内利用液体二氧化碳的潜热，并能够在制冰面的整个区域范围内大致均匀地进行冷却。

[3]在所述方式[1]或[2]中，所述泵的排出量可以是所述全气化临界排出量的1.6倍以上且5倍以下。在这种情况下，由于基本不提高制冰单元或加压泵等循环系统设备的耐压强度即可，因此包括设备成本在内的性价比良好。所述泵的排出量可以是所述全气化临界排出量的1.6倍以上且3.0倍以下。

[4]在所述方式[1]～[3]中，所述结构的制冰机也可以具备储存由所述热交换器冷却并液化的二氧化碳的储存罐。

通过具备所述储存罐，即使冷冻剂成为气液混合状态，也能够利用重力在储存罐内的上下对冷冻剂进行气液分离，并且使用泵仅使液体冷冻剂向冷冻剂流路循环。

[5]在所述方式[1]～[4]中，也可以是，所述热交换器具有供冷却后的一次制冷剂通过的一次制冷剂流路和供所述冷冻剂通过的冷冻剂流路，使通过所述一次制冷剂流路的一次制冷剂与通过所述冷冻剂流路的所述冷冻剂进行热交换，还可以具备用于将所述一次制冷剂向所述一次制冷剂流路供给的一次制冷剂冷却器。作为一次制冷剂，例如能够通过使用液氨等而有效地冷却冷冻剂。

[6]在上述方式[1]～[5]中，所述制冰机也可以具备传感器，该传感器测量从所述冷冻剂流路的出口流出的所述冷冻剂的物理量，并输出与所述冷冻剂的气液混合比例对应的信号，所述控制部也可以根据来自所述传感器的所述信号对所述泵进行反馈控制，使得所述泵的排出量为所述全气化临界排出量的1.6倍以上。在这种情况下，即使水的温度或外部气温发生变化，也能够容易地将泵的排出量自主地保持在全气化临界排出量的1.6倍以上的一定范围内，使冰的生长条件固定，而能够防止冰的质量不稳定。

[7]在上述方式[1]～[6]中，也可以是，所述制冰单元具有圆筒状的冷却筒，在所述冷却筒的内部形成有所述冷冻剂流路，在所述冷却筒的内表面形成有所述制冰面，所述供水机构具有围绕所述冷却筒的中心线旋转并向所述冷却筒的所述制冰面喷水的喷嘴，还可以具备破碎机，其用于破碎附着于所述冷却筒的所述制冰面的冰。在这种情况下，能够连续地进行从供水机构向所述冷却筒的内表面即制冰面喷水，使冰在制冰面生长，接着利用破碎机破碎附着于制冰面的冰的工序，能够以高生产效率连续地制造高质量的冰。

[8]在所述方式[1]～[7]中，也可以是，所述制冰单元具有在内部具有所述冷冻剂流路的制冰板，所述制冰板的一个面为制冰面，另一个面为热介质供给面，还设置有向所述热介质供给面供给加热后的热介质的热介质供给机。在这种情况下，向制冰板的制冰面供给水并使冰生长，在生长为一定厚度的时刻向作为制冰板的另一面的热介质供给面供给加热后的热介质，由此使附着于制冰面的冰脱落，能够以高生产率间歇地制造高质量的冰。

发明效果

根据本发明的制冰机，制冰面中的制冰不均较少，能够提高冰的生产效率而实现节能化，进而能够制作高质量的冰。

附图说明

图1是本发明的实施方式的制冰机的框图。

图2是本发明的实施方式的制冰机的变型例的框图。

图3是本发明的实施方式的制冰机的变型例的框图。

图4是表示该实施方式的冷却筒的周边的纵截面图。

图5是图4中的III-III线视图。

图6是表示本发明的实施例的效果的曲线图。

具体实施方式

图1是表示作为本发明的一个实施方式的制冰机1的框图。该制冰机1具有轴线垂直地配置的圆筒形的保护罩2和在其中同心状地配置的圆筒形的冷却筒4(制冰单元)，将冷却筒4的内表面的大致整个区域作为制冰面4A而生成冰，将该冰粉碎而生产薄片状的薄片冰。

在该实施方式中，多个(图中为三台，但是不限于此)相同直径的冷却筒4以轴线朝向垂直方向的方式上下无间隙地重叠配置，这些冷却筒4的整体由保护罩2覆盖。在保护罩2和冷却筒4之间填充有未图示的隔热材料，保持冷却筒4的低温。冷却筒4由不锈钢等耐腐蚀性优异的金属形成，但是不限于此，在冷却筒4由的周壁的内部，跨全周及轴向的大致全长形成有与冷却筒4的中心轴同轴的呈螺旋状延伸的冷冻剂流路6。

各冷冻剂流路6具有位于冷却筒4的上侧的入口6A和位于冷却筒4的下侧的出口6B，当从入口6A注入作为冷冻剂的液体二氧化碳时，冷冻剂以螺旋方式在冷冻剂流路6中行进，并从出口6B排出。其间，冷冻剂的一部分气化，主要利用其潜热冷却冷却筒4的内周面即制冰面4A。各冷冻剂流路6的入口6A分别经过减压阀7与共用的配管12连接，配管12经由泵14与冷冻剂导出部18B连接。

泵14对作为冷冻剂的液体二氧化碳加压，并通过配管12和减压阀7向冷冻剂流路6供给该液体二氧化碳，泵14与具备计算机等的控制部15连接，通过来自控制部15的电信号控制排出量。还向该实施方式的控制部15传递制冰机各部的温度流量等信息，根据由计算机执行的控制程序控制泵14的排出量。另外，在本发明中，控制部15的动作不仅可以是基于计算机程序的动作，根据情况也可以是手动操作，还可以是通过事先进行了机器学习的人工智能程序进行控制的动作。

本实施方式的控制部15的特征在于，控制泵14，使得泵14的排出量为“全气化临界排出量”的1.6倍以上。全气化临界排出量是根据制冰机的性能和运转状况来决定数值的参数，在本说明书中，定义为正好满足下述三个条件的排出量。

(1)在冷冻剂流路6的入口6A，供给的二氧化碳全部为液体。

(2)在冷冻剂流路6的内部，二氧化碳的一部分为气体，剩余部分为液体。即，是气液混合状态。

(3)在冷冻剂流路6的出口6B，二氧化碳全部为气体。

泵14的排出量可以控制为上述全气化临界排出量的1.6倍以上且小于3.0倍。在这种情况下，由于在基本不提高冷却筒4、泵14、配管系统等循环系统设备的耐压强度的情况下即可，因此包括设备成本在内的性价比良好。另外，在本实施方式中，也可以将泵14的排出量控制在全气化临界排出量的1.6倍以上且5倍以下。

关于全气化临界排出量，如果可能，可以一边控制泵14的排出量，一边观察流过冷冻剂流路6的入口6A、冷冻剂流路6内、出口6B的冷冻剂的状态，确定满足上述条件(1)～(3)的排出量，但是如后述的实施例所示，也可以通过热量计算求出。即，根据冷却筒4应该生产的冰的量和制造该冰所需的潜热，求出满足上述条件(1)～(3)的全气化临界排出量。

控制部15控制泵14，使得泵14的排出量为“全气化临界排出量”的1.6倍以上，由此，通过了冷却筒4的入口6A的液体二氧化碳的0.6/1.6＝37.5％以上保持液体的状态通过出口6B。这样，到冷冻剂流路6的出口6B有超过37.5％的较大量的液体二氧化碳残留，由此冷却筒4主要利用液体二氧化碳的潜热被冷却。

以往，在这样到达冷却单元的出口之前，不进行使制冷剂在液体状态下大量流动的操作。这是因为，在运转成本上存在浪费，并且，提高循环系统的强度等的设备成本也被认为是多余的。但是，根据本发明人的实验发现，特别是在用冷冻剂进行制冰的情况下，能够使制冰单元的温度均匀化并且能够提高冰的生产率，这在以往并非公知的效果。本发明是基于该观点而完成的。例如，在现有的氟利昂直膨式中，大多设定为全气化临界排出量的0.95倍～1倍左右。

在本实施方式中，需要像氟利昂直膨式那样获得制冷剂的过热度，与制冷剂在制冷剂流路出口附近完全气化的情况相比，能够将冷冻剂的过热度抑制为零，在冷冻剂流路6的全长范围内难以产生冷却的不均。因此，能够在由三个冷却筒4构成的宽广的制冰面4A的整个区域范围内使温度分布及冷却大致均匀，并能够使从喷嘴50供给的水在制冰面4A的大致整个区域范围内以均匀的厚度冻结，因此冰的厚度均匀且冻结速度均匀，从而能够制造冰的质量也均匀的薄片冰P2。

在本实施方式中，从冷却效率的观点出发，优选冷冻剂流路6的入口6A中的冷冻剂的温度为-30℃～-20℃，冷冻剂流路6的入口6A中的冷冻剂的压力为1.3MPa～1.9MPa。更优选冷冻剂流路6的入口6A的冷冻剂的温度为-26℃～-23℃，冷冻剂流路6的入口6A的冷冻剂的压力为1.5MPa～1.7MPa。但是，本发明并不限定于该范围。

冷冻剂流路6的出口6B分别经过温度传感器9与共用的配管10连接，配管10与蒸发器18(热交换器)的冷冻剂导入部18A连接。温度传感器9测量从出口6B排出的冷冻剂的气液混合物的温度(物理量)，产生与温度对应的电信号，并将该电信号传递至控制部15。温度传感器9还用于测量冷冻剂流路6中的过热度。控制部15根据来自温度传感器9的信号，测量各冷冻剂流路6内的气体二氧化碳的过热度，如果过热度上升，则增加泵14的液体二氧化碳的排出量而进行反馈控制，能够将过热度抑制在容许范围。

温度传感器9可以具备检测冷冻剂流速(物理量)的流速传感器或压力传感器，在这种情况下，流速传感器和/或压力传感器的电输出也可以传递至控制器15。在由流速传感器和/或压力传感器测量的流速和/或压力(物理量)增加的情况下，判断为冷冻剂的气化比例增加，增加泵14的液体二氧化碳的排出量并进行反馈控制，也能够将过热度抑制在容许范围内。

蒸发器18使从冷冻剂导入部18A流向冷冻剂导出部18B的冷冻剂与从制冷剂导入部18D流向导出部18C的一次制冷剂进行热交换。在本实施方式中，优选使用液氨作为一次制冷剂。作为一次制冷剂，除了氨以外，也可使得用R404A、CO₂等，但是从使用温度、压力范围的观点出发，最优选氨。即使使用有毒且有臭味的氨作为一次制冷剂，通过使用二氧化碳作为冷冻剂，将一次冷却侧和二次冷却侧完全分离，氨也不会影响冰。因此，在本实施方式中，能够安全地使用冷却效率高的氨。

从蒸发器18的导出部18C排出通过潜热将冷冻剂冷却后的、一部分或全部气化的一次制冷剂，一次制冷剂经由配管20向压缩机22导入，在压缩机22被压缩至规定压力后，从制冷剂导入部24A向冷凝器24(一次制冷剂冷却器)导入。在冷凝器24中，利用水或空气对被加压而升温的一次制冷剂进行冷却，使被冷却而液化的一次制冷剂从导出部24B流出，经过配管23和减压阀25从制冷剂导入部18D向蒸发器18导入。

在本实施方式中，从冷却效率的观点出发，优选蒸发器18的制冷剂导入部18D中的一次制冷剂的温度为-32℃～-22℃，优选制冷剂导入部18D中的一次制冷剂的压力为0.006MPa～0.07MPa。更优选蒸发器18的制冷剂导入部18D中的一次制冷剂的温度为-28℃～-25℃，制冷剂导入部18D中的一次制冷剂的压力为0.03MPa～0.05MPa。但是，本发明并不限定于该范围。

接着，使用图2和图3说明本发明的其他实施方式。在这些实施方式中，在图1的结构的基础上，新的特征在于，在与泵14相比更靠近上游侧处，在配管19上设置有暂时贮存液体二氧化碳的储存罐16。

在图2的实施方式中，由蒸发器18冷却并液化的冷冻剂经过配管19导入储存罐16中。根据该结构，通过将由蒸发器18液化的冷冻剂贮存在储存罐16中，由此在储存罐16内进行气液分离，而能够使用泵14向冷冻剂流路6仅输送液体冷冻剂。

在图3的实施方式中，储存罐16的导出部16C通过配管17与蒸发器18(热交换器)的冷冻剂导入部18A连接，另一方面，储存罐16的导入部16D通过配管19与蒸发器18的冷冻剂导出部18B连接。由此，储存罐16内的冷冻剂的一部分从导出部16C经过配管17从冷冻剂导入部18A通过蒸发器18，被后述的一次制冷剂冷却。在蒸发器18冷却的冷冻剂从导出部18B经过配管19而从导入部16D进入储存罐16。

在蒸发器18冷却的冷冻剂和从冷却筒4的冷冻剂流路6返回的冷冻剂向储存罐16导入。在储存罐16的内部，气液混合的冷冻剂通过重力在储存罐16内的上下进行气液分离，仅液体冷冻剂从液排出口16B导出，经过泵14返回至冷冻剂流路6。另外，从导出部16C导出储存罐16内的气体或气液混合的冷冻剂的一部分，从冷冻剂导入部18A向蒸发器18供给冷冻剂，进行冷却及液化。

接着，使用图4及图5说明作为制冰机1的冷却单元的冷却筒4及其周边。它们能够应用于上述图1～图3的任何实施方式。该例的冷却筒4用于连续制造薄片状的薄片冰P2，但是本发明不限于制造薄片冰，如后述所述，也可以用于制造块冰或板冰、其他形状的冰。

如上所述，在圆筒形的保护罩2的内侧，上下重叠无间隙地配置有三个冷却筒4。在各冷却筒4的周壁部内，通过螺旋状地排列由不锈钢等构成的金属制的隔板，呈螺旋状形成截面为矩形的冷冻剂流路6，在冷冻剂流路6的起点和终点形成有入口6A和出口6B。在该实施方式中，入口6A和出口6B配置在同一侧，但是也可以朝向彼此不同的方向。

在最下面的冷却筒4的下端安装有与冷却筒4同径且同轴的圆筒状的排水部30，关于排水部30的内壁面，其上端在径向上位于与冷却筒4的制冰面4A对齐的位置，并形成为随着向下方而向外侧扩展的倾斜面30A。供给至冷却筒4的制冰面4A、在未冻结的情况下沿着制冰面4A滴落的过剩的水沿着排水部30的倾斜面30A滴落到与冷却筒4的制冰面4A相比更靠近外侧的位置。

在冷却筒4的下方，水平地配置有圆环状的接水部32，在接水部32的内周侧形成有直径随着靠近上端而变窄的接水壁32A，从倾斜面30A落下的水碰到接水壁32A，积存在接水部32内。接水部32的内底面向一方稍微倾斜，在最低的位置形成排水口36，在下表面连接排水管34。由此，积存在接水部32中的水经过排水口36在排水管34中流动，进而积存在接水部62中，由循环泵60加压，向用于向冷却筒4的内表面供给水的供水管56供给。另外，经由供水泵58从未图示的原水供给源向供水管56供给水。

沿着三个冷却筒4的中心轴配置有旋转轴40，旋转轴40的上端与马达42连结，旋转轴40的下端由轴承44可旋转地支承。在旋转轴40的上部水平且不能相对旋转地固定有圆盘状的喷嘴支承部46，从该喷嘴支承部46的外周面的一侧朝向外方放射状地安装有多个(在该实施方式中为三个，但是不限于此)喷嘴50。在喷嘴支承部46的内部形成有与各喷嘴50连通的水流路48，如图5所示，水流路48的上端作为接水口48A在喷嘴支承部46的上表面开口。

环状的供水部52通过旋转轴40液密地配置在喷嘴支承部46上。虽然供水部52不移动，但是旋转轴40及喷嘴支承部46能够相对于供水部52相对旋转。在供水部52的内部形成有在供水部52的下表面开口的供水路54，无论喷嘴支承部46位于哪个旋转位置，供水路54都与水流路48气密地连通。供水管56与供水部52连结，从供水管56供给的水经过供水路54和水流路48，从各喷嘴50的前端向外方散布，碰到冷却筒4的制冰面4A而流下。在该过程中，水被冷却筒4冷却，在冷却筒4的制冰面4A上生长一定厚度的冰P1。

在喷嘴支承部46的与喷嘴50相反侧的端部安装有支承部64及轴承部66，利用轴承部66旋转自如地支承旋转刀具70(破碎机)的旋转轴68的上端。旋转轴68的下端由支承臂74旋转自如地支承，支承臂74以不能相对旋转的方式固定在旋转轴40的下部。

旋转刀具70沿着冷却筒4的制冰面4A竖直地配置，在旋转刀具70的外周面上形成有多个平缓的螺旋状的螺旋刃72。旋转刀具70随着喷嘴支承部46的旋转而沿冷却筒4的制冰面4A滚动，螺旋刃72将堆积在制冰面4A上的冰P1破碎成一边为数cm左右大小的薄片状。破碎后的薄片冰P2从冷却筒4的制冰面4A垂直落下，积存在冰积存槽8中。

根据由上述结构组成的制冰机，如图1所示，液体二氧化碳被泵14加压，通过配管12，分配至三个减压阀7而减压，然后从入口6A进入各冷却筒4的冷冻剂流路6。在入口6A，几乎所有的冷冻剂即二氧化碳都是液体。液体二氧化碳一边以螺旋状流过冷冻剂流路6，一边对冷却筒4进行冷却，并且产生潜热的同时，液体二氧化碳的一部分逐渐气化。

此时，控制部15也可以控制泵14，使得泵14的排出量成为“全气化临界排出量”的1.6倍以上。在这种情况下，通过了冷却筒4的入口6A的液体二氧化碳的0.6/1.6＝37.5％以上保持液体的状态通过出口6B。这样，到冷冻剂流路6的出口6B有超过37.5％的较大量的液体二氧化碳残留，由此冷却筒4主要利用液体二氧化碳的潜热被冷却。

蒸发器18冷却气体或气液混合的二氧化碳，由此温度上升的气体或气液混合的一次制冷剂从导出部18C通过配管20并且在压缩机22中被压缩，进而被送至冷凝器24。被压缩及升温的气体或气液混合的一次制冷剂在冷凝器24内与未图示的冷水或空气进行热交换，成为液体的一次制冷剂后，经过配管23及减压阀25再次向蒸发器18导入。

本发明不限于上述实施方式，在权利要求书所记载的范围内，可以进行任意的结构变更。

实施例

下面，通过列举热力计算的示例更具体地说明本发明的实施例。

在使用了图1至图5的冷却筒的薄片制冰机中，必要的冷却能力如下所述。

(1)制冰能力：7000kg/天

(2)制冷剂温度一次制冷剂(氨)饱和温度：-28℃

冷冻剂(二氧化碳)饱和温度：-25℃

(3)冷冻能力：53kW(液体二氧化碳供给温度：-25℃)

(4)原水温度：25℃

(5)冰的潜热：80kcal/kg

(6)过冷温度：0℃

在上述条件下，每制造1kg冰的冷却热量为：

q＝((25-0)+80)×1(kg)＝105(kcal/kg)

使制冰能力达到7000kg/天所需的制冷能力是：

冷冻能力(kW)＝(7000(kg)×105(kcal/kg))/(860×24H/天)

＝35.6(kW)

每小时所需的冷量R(kcal/H)为

R＝7000(kg/天)×105(kcal/H)/24(H/天)

＝30625kcal/H

每小时所需的液态二氧化碳的供应量为

W(LCO₂)＝R/(i₁-i₂)＝30625/(156.5-86.5)

＝437.5kg/H

如果每小时所需的液体二氧化碳的供给量437.5kg/H换算成-25℃下的液体二氧化碳的体积流量，则

V(LCO₂)＝0.416m³/H。

这是所述运转条件下的全气化临界排出量V(m³/H)。

因此，该实施方式中所需的泵14的液体二氧化碳的排出量为0.416(m³/H)×1.6以上，即0.6656(m3/H)以上。通过这种方式，能够计算泵14的液体二氧化碳的排出量。

另外，在泵14的液体二氧化碳的排出量变化的情况下，计算冷却筒4的出口6B中的气液混合二氧化碳的流速如何变化，在验证出口6B处的流速是否过高时，如下所述。

[全气化临界排出量V×1倍的情况下的出口6B的流速(现有例)]

由于有3个冷却筒4，因此各冷却筒4的入口6A处的流量为

0.416(m³/H)/3＝0.139(m³/H)。

在这种情况下，在各冷却筒4的出口6B处全部为气体。-25℃下的气体二氧化碳的气体比容积＝0.0228m³/kg，因此-25℃下的气体二氧化碳的流量为

气体流量＝437.5(kg/H)×0.0228(m³/kg)

＝9.975(m³/H)。

因此，出口6B处的气体流速为

9.975(m3/H)/(3×3600)

/(0.0275m×0.017m)(冷冻剂流路6的截面积)

＝1.975(m/s)。

[全气化临界排出量V×2倍的出口6B的流速(实施例1)]

在这种情况下，在每个冷却筒4的出口6B处有1/2的量为气体。因此，出口6B处的气液混合体的流速为

(0.416(m³/H)+9.975(m³/H))/(3×3600)

＝2.06(m/s)。

[全气化临界排出量V×3倍的出口6B的流速(实施例2)]

在这种情况下，在每个冷却筒4的出口6B处有1/3的量为气体。因此，在出口6B处的气液混合体的流速为

(0.416(m³/H)×2+9.975(m³/H))/(3×3600)

＝2.14(m/s)。

[全气化临界排出量V×4倍的出口6B的流速(实施例3)]

在这种情况下，在每个冷却筒4的出口6B处有1/4的量为气体。因此，在出口6B处的气液混合体的流速为

(0.416(m³/H)×3+9.975(m³/H))/(3×3600)

＝2.22(m/s)。

根据以上的计算可知，即使将泵14的排出量从全气化临界排出量V的1倍增大到4倍，出口6B处的气液混合体的流速也不过增加到1.124倍。因此，不会对制冰机的各部分施加过大的负荷。

接着，表1表示将全气化临界排出量(CO₂泵流量)设定为9.3L/min时的流量的适当性。如本发明的实施方式所述，可知以全气化临界排出量的1.6倍即9.3(L/min)×1.6＝14.8(L/min)以上为界，制冰量产生差异。在实施例中，使泵排出量以全气化临界排出量的1.6倍以上即15.2L/min流动时制冰量为9888kg/天，以不足1.6倍的14.5L/min流动时制冰量为8256kg/天。

[表1]

全气化临界排出量:9.3L/分(制冰量:10000kg/天、供给水温度:20℃)

接着，图6是表示作为冷冻剂的二氧化碳流量和制冰量的关系的曲线图，在下述条件下测量。所使用的装置与图1和图4所示的实施方式相同。

(1)制冰能力：10000kg/天

(2)制冷剂温度一次制冷剂(氨)饱和温度：-28℃、

冷冻剂(二氧化碳)饱和温度：-25℃

(3)冷冻能力：53kW(液体二氧化碳供给温度：-25℃)

(4)原水温度：25℃

(5)冰的潜热：80kcal/kg

(6)过冷温度：0℃

(7)薄片冰的厚度：1.5mm

如图6所示，在“全气化临界排出量”的1.6倍的流量区域，制冰量不连续地上升，之后具有缓慢下降的倾向。这样的倾向在现有技术中是未知的，可以确认本发明的显著效果。

工业实用性

根据本发明的制冰机，制冰面中的制冰不均较少，能够提高冰的生产效率而实现节能化，进而能够制作高质量的冰，因此本发明能够在工业上进行应用。

附图标记

1：制冰机、2：保护盖、4：冷却筒(制冰单元)、6：冷冻剂流路

8：冰积存槽、6A：入口、6B：出口、7：减压阀、8：冰积存槽

9：温度传感器、10：配管、14：泵、15：控制部、16：储存罐

18：蒸发器(热交换器)、20：配管、22：压缩机

24：冷凝器(一次制冷剂冷却器)

30：排水部、32：接水部、32A：接水壁、34：排水管

36：排水口、40：旋转轴、42：马达、44：轴承、46：喷嘴支承部

48：水流路、48A：接水口、50：喷嘴、52：供水部、54：供水路

56：供水管、58：供水泵、60：循环泵、62：接水部

64：支承部、66：轴承部、68：旋转轴、70：旋转刀具(破碎机)

72：螺旋刃、74：支承臂、P1：冰、P2：薄片冰。

Claims

1.一种制冰机，其特征在于，具备：

制冰单元，具备制冰面以及用于供冷却所述制冰面的冷冻剂流动的冷冻剂流路；

供水机构，向所述制冰面供给水；

热交换器，用于冷却从所述冷冻剂流路的出口流出的所述冷冻剂；

泵，加压并排出由所述热交换器冷却的所述冷冻剂加压并排出；以及

控制部，控制所述泵的排出量，

其中，

所述冷冻剂为二氧化碳，以及

在将所述冷冻剂流路的入口处的二氧化碳全部为液体且所述冷冻剂流路的出口处的二氧化碳全部成为气体时的所述泵的排出量设定为全气化临界排出量的情况下，所述控制部控制所述泵，使得所述泵的排出量为所述全气化临界排出量的1.6倍以上，并使得所述冷冻剂在所述冷冻剂流路的出口处成为气液混合状态。

2.根据权利要求1所述的制冰机，其特征在于，

还具备对所述泵排出的所述冷冻剂进行减压的减压阀。

3.根据权利要求1或所述的制冰机，其特征在于，

还具备储存由所述热交换器冷却并液化的二氧化碳的储存罐。

4.根据权利要求1或2所述的制冰机，其特征在于，

所述热交换器具有供冷却后的一次制冷剂通过的一次制冷剂流路和供所述冷冻剂通过的冷冻剂流路，并且使通过所述一次制冷剂流路的一次制冷剂与通过所述冷冻剂流路的所述冷冻剂进行热交换，

所述制冰机还具备一次制冷剂冷却器，所述一次制冷剂冷却器用于向所述一次制冷剂流路供给所述一次制冷剂。

5.根据权利要求1或2所述的制冰机，其特征在于，

还具备传感器，测量从所述冷冻剂流路的出口流出的所述冷冻剂的物理量，并输出与所述冷冻剂的气液混合比例对应的信号，

所述控制部根据来自所述传感器的所述信号对所述泵进行反馈控制，使得所述泵的排出量为所述全气化临界排出量的1.6倍以上。

6.根据权利要求1或2所述的制冰机，其特征在于，

所述制冰单元具有圆筒状的冷却筒，在所述冷却筒的内部形成有所述冷冻剂流路，在所述冷却筒的内表面形成有所述制冰面，

所述供水机构具有围绕所述冷却筒的中心线旋转并向所述冷却筒的所述制冰面喷水的喷嘴，

所述制冰机还具备破碎机，用于破碎附着于所述冷却筒的所述制冰面的冰。

7.根据权利要求1或2所述的制冰机，其特征在于，

所述制冰单元具有在内部具有所述冷冻剂流路的制冰板，所述制冰板的一个面为制冰面，另一个面为热介质供给面，

所述制冰机还设置有向所述热介质供给面供给加热后的热介质的热介质供给机。