JP2000055408A - シャーベット式製氷方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱槽３内から取り出した水を、複数個の過
冷却器１，２の各々に並列に送って冷却し、０℃以下の
過冷却水として取り出し、過冷却の解除によってシャー
ベット状の氷を生成させ、前記蓄熱槽３内へ順次蓄えて
いくようにしたシャーベット式製氷方法において、シス
テムの自立化、制御の簡素化、装置の小型化、低価格化
等を図ると共に、安定した連続高性能製氷能力をを図
る。 【手段】 前記各過冷却器１，２における過冷却状態中
に、予め設定した適宜時間Ｔが経過するごとにこれより
も極く短く設定した時間ｔの間だけ各過冷却器１，２の
うち一部の過冷却器についてその過冷却状態を停止して
温め状態にすることを全ての各過冷却器１，２について
互いにずらせて周期的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱槽内における
水の一部をシャーベット状の氷として生成して、前記蓄
熱槽内に蓄えるようにしたシャーベット式の製氷方法
と、その装置とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のシャーベット式の製氷
方法は、例えば、特開平２−１６６３３０号公報及び特
開平５−２４０４７４号公報等に記載されているよう
に、蓄熱槽内における水の一部を、過冷却器に送って、
０℃以下に過冷却したのち、過冷却を解除することによ
ってシャーベット状の氷を生成させ、前記蓄熱槽内へ順
次蓄えていくように構成したものであり、夜間電力の蓄
熱システムとして使用される。

【０００３】このシャーベット式の製氷方法において、
前記過冷却器には、内部を水が流れる伝熱管の多数本を
束ねた多管式と、伝熱板の複数枚を積層状に重ねたプレ
ート式とがあり、また、前記過冷却器に対する冷却熱源
として、冷凍サイクルにおける冷触の蒸発潜熱を直接的
に使用するものと、冷凍サイクルにおける冷媒の蒸発潜
熱にて冷却した低温ブラインを間接的に使用するものと
が存在する。

【０００４】そして、このシャーベット式の製氷方法
は、前記したように、水を、過冷却器において０℃以下
に過冷却するものであることにより、この過冷却器内に
おいて氷が付着・成長し、詰まりが発生するのを回避す
ることができず、この詰まりのために、製氷運転を停止
し、付着・成長した氷を解凍する作業を行うようにしな
ければならない。

【０００５】そこで、従来は、前記特開平２−１６６３
３０号公報等に記載されているように、多管式熱交換器
における水側管壁温度が−５．８℃以下にならないよう
に低温ブライン入口温度を制御すると共に、蓄熱槽内に
おける水を取り出して前記過冷却器に送る水循環管路中
に、加熱ヒータと乱流（滞流）発生装置とを直列に設
け、前記蓄熱槽内から取り出した水を、これに含まれて
いる微細氷を前記加熱ヒータによる温めと加熱乱流（滞
流）発生装置による攪拌とで融解して消失したのち前記
過冷却器に送ることにより、過冷却水を連続流れとして
吐出させることを期待して、前記過冷却器内に付着・成
長した氷を解凍する作業の頻度を低減するように構成し
ている。

【０００６】また、前記特開平５−２４０４７４号公報
に記載されているように、プレート式熱交換器における
水流速とブライン流速との比に基づいてブライン供給温
度を制御し、水を連続的に過冷却の状態で取り出すこと
を期待し、過冷却器内で付着・成長した氷を解凍する作
業の頻度を低減するように構成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法は、過冷却器において氷の付着・成長を予防し、連続
して過冷却水を取り出すことを期待して凍結予防システ
ムを構築しようとしている。すなわち、多管式熱交換器
における水側管壁温度を−５．８℃以上に維持するため
にブライン供給温度を制御すると共に、水循環管路中に
加熱ヒータと乱流（滞流）発生装置とを直列に設け、吐
出圧力の高い高性能ポンプを採用する等の対応による凍
結予防システムの構築を図ったり、或いは、プレート式
熱交換器における水流速とブライン流速との比に基づい
てブライン供給温度を制御する等の対応による凍結予防
システムの構築を図っている。

【０００８】しかし、実際的には、これらの凍結予防シ
ステムの構築にもかかわらず、或る頻度で発生する凍結
に対して、その感知システムの構築並びに凍結解除シス
テムの構築が必要不可欠の条件となっており、これらの
具体的対処方法も公表されている。このように、複雑な
凍結予防システムを構築したうえに、更に、凍結感知シ
ステム及び凍結解除システムを具備しなければならず、
それだけ装置の全体が大型化するばかりか、高価格化す
ると言う問題があった。

【０００９】本発明は、これらの問題を解消したシャー
ベット式の製氷方法と、その装置とを提供することを技
術的課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の製氷方法は、「蓄熱槽内から取り出した
水を、複数個の過冷却器の各々に並列に送って冷却し、
０℃以下の過冷却水として取り出し、過冷却の解除によ
ってシャーベット状の氷を生成させ、前記蓄熱槽内へ順
次蓄えるようにしたシャーベット式製氷方法において、
前記各過冷却器における過冷却中に、予め設定した適宜
時間が経過するごとに予めこれよりも極く短く設定した
時間の間だけ各過冷却器のうち一部の過冷却器について
その過冷却を停止して温め状態にすることを全ての各過
冷却器について互いにずらせて周期的に行うことを特徴
とする。」ものである。

【００１１】また、本発明における第１の製氷装置は、
「過冷却器の複数個と、蓄熱槽内から取り出した水を前
記各過冷却器に対して並列状に送って過冷却したのち前
記蓄熱槽内に放出するようにした水循環管路と、冷媒の
圧縮機、凝縮器及び膨張弁を備えた冷凍サイクル管路と
を有するシャーベット式製氷装置において、前記冷凍サ
イクル管路のうち前記膨張弁と前記圧縮機との間の部位
に第１熱交換器を、前記凝縮器と前記膨張弁との間の部
位に第２熱交換器を各々設け、前記各過冷却器を、前記
第１熱交換器から出て再び第１熱交換器に戻る低温ブラ
インの循環管路中に並列に設けると共に、前記第２熱交
換器から出て再び第２熱交換器に戻る高温ブラインの循
環管路中に並列に設け、更に、前記各過冷却器に水循環
管路における水及び低温ブライン管路における低温ブラ
インを導入しての過冷却状態中に、予め設定した適宜時
間が経過するごとにこれよりも極く短く設定した時間の
間だけ各過冷却器のうち一部の過冷却器について前記過
冷却状態を停止して高温ブライン循環通路における高温
ブラインを導入する温め状態に切り換えることを全ての
各過冷却器について互いにずらせて周期的に行うように
した切換手段を備えていることを特徴とする。」もので
ある。

【００１２】また、本発明における第２の製氷装置は、
「過冷却器の複数個と、蓄熱槽内から取り出した水を前
記各過冷却器に対して並列状に送って過冷却したのち前
記蓄熱槽内に放出するようにした水循環管路と、冷媒の
圧縮機、凝縮器及び膨張弁を備えた冷凍サイクル管路と
を有するシャーベット式製氷装置において、前記各過冷
却器を、前記冷凍サイクル管路のうち前記膨張弁と前記
圧縮機との間の部位に並列に設けると共に、前記冷凍サ
イクル管路のうち圧縮機と凝縮器との間の部位から分岐
して前記膨張弁の下流側の部位に戻るホット冷媒循環管
路中に並列に設け、更に、前記各過冷却器に水循環管路
における水及び冷凍サイクル管路における冷媒を導入し
ての過冷却状態中に、予め設定した適宜時間が経過する
ごとにこれよりも極く短く設定した時間の間だけ各過冷
却器のうち一部の過冷却器について前記過冷却状態を停
止してホット冷媒循環管路におけるホット冷媒を導入す
る温め状態に切り換えることを全ての各過冷却器につい
て互いにずらせて周期的に行うようにした切換手段を備
えていることを特徴とする。」ものである。

【００１３】

【発明の作用・効果】このように、本発明の方法は、各
過冷却器における過冷却状態中に、予め設定した適宜時
間が経過するごとにこれよりも極く短く設定した時間の
間だけ各過冷却器のうち一部の過冷却器についてその過
冷却状態を停止して温め状態にすることを全ての各過冷
却器にわたって周期的に行うもので、前記適宜時間を、
各過冷却器に氷の付着が始まるまでの時間か、或いは、
各過冷却器に氷が或る程度（許容範囲の程度）付着する
までの時間に設定することにより、各過冷却器に付着し
ている氷を、前記した適宜時間ごとの温め状態にて解凍
・消去することができる。

【００１４】また、前記適宜時間ごとの温め状態は、極
く短い時間であることに加えて、全ての各過冷却器につ
いて互いにずらせて周期的に行うものであることによ
り、前記した一部の過冷却器に対する温め状態を、各過
冷却器のうち残りの他の過冷却器では水の過冷却、つま
り、製氷を行いながら、換言すると、残りの他の過冷却
器における過冷却状態、つまり、製氷を中断することな
く行うことができる。

【００１５】従って、本発明によると、複数個の各過冷
却器による過冷却を、各過冷却器に氷が付着・成長する
ことを未然に、且つ、確実に防止しながら連続して行う
ことができるから、従来のように、当該各過冷却器への
ブライン供給温度の厳密な制御を含め水循環管路中に微
細氷を消去するための加熱ヒータ及び乱流（滞流）発生
装置を設けることの省略を含めた凍結予防システムの簡
素化はもちろんのこと、凍結感知システム及び凍結解除
システムも不要となり、装置の大幅な小型化と低価格化
とを図ることができ、しかも、製氷能力を可成り向上で
きる効果を有する。

【００１６】また、本発明における各装置によると、前
記各過冷却器のうち一部の過冷却器を、冷凍サイクル管
路中の第２熱交換器において当該冷凍サイクル管路中に
おけるホット冷媒にて温めた高温ブライン、又は、冷凍
サイクル管路中におけるホット冷媒にて温め状態にする
ことができて、換言すると、冷凍サイクル中における冷
媒の過冷却の度合いの増大、又は冷媒の凝縮温度の低下
をもたらすことになり、この分だけ冷凍サイクルの効率
をアップすることができ、しかも、前記一部の過冷却器
を温め状態にするための熱源を、システムの系外に求め
ることなく系内に求めているために、自立した製氷シス
テムの構築が可能である言う効果を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。図１〜図４は、第１の実施の形態を
示す。この図において符号１及び２は、伝熱管又は伝熱
板等の熱伝達部材にて一次側と二次側とに区画された過
冷却器を、符号３は、蓄熱槽を各々示し、前記各過冷却
器１，２と、前記蓄熱槽３との間は、蓄熱槽３内の下部
から取り出した水を循環ポンプ４にて前記各過冷却器
１，２における一次側に並列に送ったのち各過冷却器
１，２における一次側から前記蓄熱槽３内の上部に放出
すると言う循環を行うようにした水循環管路５に構成さ
れている。

【００１８】この場合において、前記各過冷却器１，２
には、熱伝達部材として内部を水が流れる伝熱管の多数
本を束ねた多管式と、伝熱板の複数枚を積層状に重ねた
プレート式とがあり、前記水循環管路５の前記各過冷却
器１，２における一次側への入口には、切換式又は流量
調整式の水入口弁６，７が、前記水循環管路５の前記各
過冷却器１，２における一次側からの出口には、切換式
又は流量調整式の水出口弁８，９が各々設けられてい
る。なお、前記水出口弁８，９は、必ずしも必要でな
く、省略しても良い。

【００１９】一方、符号１０は、一次冷媒であるところ
のアンモニア等の冷媒による冷凍サイクルを形成する冷
凍サイクル管路を示し、この冷凍サイクル管路１０中に
は、圧縮機１１と、この圧縮機１１で圧縮した冷媒を凝
縮する凝縮器１２と、凝縮した冷媒を膨張する膨張弁１
３とが設けられ、且つ、この冷凍サイクル管路１０のう
ち前記膨張弁１３と前記圧縮機１１との間の部位には、
第１熱交換器１４が、また、前記凝縮器１２と膨張弁１
３との間の部位には、第２熱交換器１５が各々設けられ
ている。

【００２０】前記各過冷却器１，２における二次側に対
する入口には、切換式の低温ブライン入口弁１６，１７
と切換式の高温ブライン入口弁１８，１９とが各々設け
られ、前記各過冷却器１，２における二次側に対する出
口には、切換式の低温ブライン出口弁２０，２１と切換
式の高温ブライン出口弁２２，２３とが各々設けられて
いる。

【００２１】そして、前記各過冷却器１，２に対する低
温ブライン入口弁１６，１７と前記第１熱交換器１４と
の間、各過冷却器１，２からの低温ブライン出口弁２
０，２１と前記第１熱交換器１４との間を、循環ポンプ
２４付き循環管路２５及び循環管路２６にて各々並列状
に接続することにより、これらの間を、二次冷媒である
ところのエチレングリコール等の低温ブラインが循環す
るように構成する。

【００２２】また、前記各過冷却器１，２に対する高温
ブライン入口弁１８，１９と前記第２熱交換器１５との
間、各過冷却器１，２からの高温ブライン出口弁２２，
２３と前記第２熱交換器１５との間を、循環ポンプ２７
付き循環管路２８及び循環管路２９にて各々並列状に接
続することにより、これらの間を、二次冷媒であるとこ
ろのエチレングリコール等の高温ブラインが循環するよ
うに構成する。

【００２３】更にまた、図示しないタイマー内蔵の制御
回路により、前記各過冷却器１，２における水入口弁
６，７、水出口弁８，９、低温ブライン入口弁１６，１
７、低温ブライン出口弁２０，２１、高温ブライン入口
弁１８，１９及び高温ブライン出口弁２２，２３を以下
に述べるように切り換え作動すると共に、前記高温ブラ
イン循環ポンプ２７を以下に述べるように制御する。

【００２４】すなわち、通常の過冷却状態では、図１に
示すように、水入口弁６，７、水出口弁８，９、低温ブ
ライン入口弁１６，１７及び低温ブライン出口弁２０，
２１を開き、高温ブライン入口弁１８，１９及び高温ブ
ライン出口弁２２，２３を閉じると共に、前記高温ブラ
イン循環ポンプ２７の運転を停止している。この過冷却
状態において前記制御回路におけるタイマーに予め設定
した適宜時間Ｔ（例えば、２時間程度）が経過すると、
図２に示すように、この適宜時間Ｔよりも極く短い時間
ｔ（例えば、数分程度）の間だけ、前記各過冷却器１，
２のうち第２過冷却器２における水入口弁７、水出口弁
９、低温ブライン入口弁１７及び低温ブライン出口弁２
１を閉じ、第２過冷却器２における高温ブライン入口弁
１９及び高温ブライン出口弁２３を開くと同時に、前記
高温ブライン循環ポンプ２７を運転すると言う第２過冷
却器２に対する温め状態に切り換えたのち前記過冷却状
態に戻すように切り換える。

【００２５】また、前記過冷却状態において予め設定し
た適宜時間Ｔが経過すると、図３に示すように、適宜時
間Ｔよりも極く短い時間ｔの間だけ、前記各過冷却器
１，２のうち第１過冷却器１における水入口弁６、水出
口弁８、低温ブライン入口弁１６及び低温ブライン出口
弁２０を閉じ、第１過冷却器１における高温ブライン入
口弁１８及び高温ブライン出口弁２２を開くと同時に、
前記高温ブライン循環ポンプ２７を運転すると言う第１
過冷却器１に対する温め状態に切り換えたのち前記過冷
却状態に戻すように切り換えるのであり、この第１過冷
却器１に対する温め状態と、前記第２過冷却器２に対す
る温め状態とは、同時に行うことなく互いにずらせて周
期的に繰り返して行うように構成する。

【００２６】この構成において、図１に示す過冷却状態
では、各過冷却器１，２の各々には、その一次側に蓄熱
槽３内の水が、その二次側には、冷凍サイクル管路１０
中における冷媒の第１熱交換器１４での蒸発にて冷却さ
れた低温ブラインが各々流れることにより、その一次側
を流れる水は０℃以下に過冷却されたのち前記蓄熱槽３
内に放出されて、衝突板３ａへの衝突によって過冷却が
解除され、シャーベット状の氷が生成され、蓄熱槽３内
に順次蓄えられていく。もちろん、過冷却器１，２を出
た後、過冷却を解除しながら蓄熱槽３内へ放出する場合
も当然にあり得る。

【００２７】そして、適宜時間Ｔが経過すると、各過冷
却器１，２のうち第２過冷却器２の方のみが、図２に示
す温め状態に切り替わり、短い時間ｔの間だけ、その一
次側における水の流れが停止すると同時に、その二次側
には、冷凍サイクル管路１０中におけるホット冷媒にて
第２熱交換器１５において温められた高温ブラインが流
れることにより、この第２過冷却器２での過冷却に際し
てその一次側に付着している氷は解凍・消去されるので
あり、この氷の解凍・消去が完了すると、この第２過冷
却器２は、前記した過冷却状態に復帰する一方、この
間、前記第１過冷却器１は過冷却状態を継続している。

【００２８】この第２過冷却器２に対する温め状態が終
わると、これにずれて、次は、各過冷却器１，２のうち
第１過冷却器１の方のみが、図３に示す温め状態に切り
替わり、短い時間ｔの間だけ、その一次側における水の
流れが停止すると同時に、その二次側には、冷凍サイク
ル管路１０中におけるホット冷媒にて第２熱交換器１５
において温められた高温ブラインが流れることにより、
この第１過冷却器１での過冷却に際してその一次側に付
着している氷は解凍・消去されるのであり、この氷の解
凍・消去が完了すると、この第１過冷却器１は、前記し
た過冷却状態に復帰する一方、この間、前記第２過冷却
器２は過冷却状態を継続しているのである。

【００２９】要するに、前記各過冷却器１，２における
過冷却状態中に、予め設定した適宜時間Ｔが経過するご
とにこれよりも極く短い時間ｔの間だけ各過冷却器１，
２のうち一部の過冷却器についてその過冷却状態を停止
して温め状態にすることを全ての各過冷却器１，２につ
いて互いにずらせて周期的に行うのであるから、前記適
宜時間Ｔを、各過冷却器１，２に氷の付着が始まるまで
の時間か、或いは、各過冷却器１，２に氷が或る程度
（許容範囲の程度）付着するまでの時間に設定すること
により、各過冷却器１，２に付着している氷を、前記し
た適宜時間Ｔごとの温め状態にて解凍・消去することが
できるのである。

【００３０】また、前記適宜時間Ｔごとの温め状態は、
極く短い時間ｔの間であることに加えて、全ての各過冷
却器１，２について互いにずらせて周期的に行うもので
あることにより、前記した一部の過冷却器に対する温め
状態を、各過冷却器１，２のうち残りの他の過冷却器で
は過冷却、つまり、製氷を行いながら、換言すると、残
りの他の過冷却器における過冷却状態、つまり、製氷を
中断することなく行うことができるのである。

【００３１】なお、第１過冷却器１又は第２過冷却器２
を温め状態にしたとき、その一次側における水を流れを
完全に停止することに代えて一次側を若干の水が流れる
ように構成すると、各過冷却器１，２における総括伝熱
係数が水の流れを完全に停止した場合よりも良くなるか
ら、氷を解凍・消去することに要する時間ｔを短縮でき
ると考えられる。

【００３２】従って、この明細書の全体における「温め
状態」には、過冷却器への水の導入を完全に停止する場
合と、過冷却器に導入する水の量を減少する場合との両
方を含むのである。ところで、前記各過冷却器１，２の
うち一方の第２過冷却器２を温め状態にすると、この一
方の第２過冷却器２における二次側への低温ブラインの
導入を停止した分だけ、他方の第１過冷却器１における
二次側に対する低温ブラインが多くなることに加えて、
前記一方の第２過冷却器２における一次側への水の導入
を停止又は減少した分だけ、他方の第１過冷却器１にお
ける一次側に対する水が多くなって、第１過冷却器１に
おける一次側と二次側との間の流量の急激な増大傾向を
示すことになり、これまでの安定した過冷却状態を不安
定な状態に急変させ、氷の付着・成長を進行させるこ
と、更に、熱交換器にとって最適の流速の状態から過大
流速の状態に陥ることによってエロージョンを発生させ
る等の不具合を招来する。

【００３３】また、前記各過冷却器１，２のうち他方の
第１過冷却器１を温め状態にすると、この他方の第１過
冷却器１における二次側への低温ブラインの導入を停止
した分だけ、一方の第２過冷却器２における二次側に対
する低温ブラインが多くなることに加えて、前記他方の
第１過冷却器１における一次側への水の導入を停止又は
減少した分だけ、一方の第２過冷却器２における一次側
に対する水が多くなって、第２過冷却器２における一次
側と二次側との間の各流量の急激な増大傾向を示すこと
になり、これまでの安定した過冷却状態を不安定な状態
に急変させ、氷の付着・成長を進行させること、更に、
熱交換器にとって最適の流速の状態から過大流速の状態
に陥ることによってエロージョンを発生させる等の不具
合を招来する。

【００３４】本発明は、この不具合をも解消するもの
で、前記各過冷却器１，２と第１熱交換器１４との間に
おける低温ブラインの循環管路２５，２６に、前記第１
過冷却器１及び第２過冷却器２のうち一方の過冷却器を
温め状態にしたとき、残りの他方の過冷却器に対する低
温ブラインの循環量を略同一に保持するようにした手段
を設ける一方、前記各過冷却器１，２と蓄熱槽３との間
における水循環管路５にも、前記第１過冷却器１及び第
２過冷却器２のうち一方の過冷却器を温め状態にしたと
き、残りの他方の過冷却器に対する水の循環量を略同一
に保持するようにした手段を設けると言う構成にする。

【００３５】このように構成することにより、前記第１
過冷却器１を温め状態にしたときにおいて、第２過冷却
器２に対する水及び低温ブラインの導入量が増大するこ
と、及び、前記第２過冷却器２を温め状態にしたときに
おいて、第１過冷却器１に対する水及び低温ブラインの
導入量が増大することを防止し、且つ、過冷却状態のと
きの流量バランスと略同じに維持することができるか
ら、流量の急激な変動に伴う過冷却状態の不安定化によ
って、凍結が進行すること、及び、エロージョンが発生
すると言う不具合を招来することを確実に低減できるの
である。

【００３６】そして、前記第１過冷却器１及び第２過冷
却器２のうち一方の過冷却器を温め状態にしたとき、残
りの他方の過冷却器に対する水の循環量を略同一に保持
することは、具体的に、この循環管路２５，２６の間
を、弁３０を備えたバイパス管路３１に接続し、このバ
イパス管路３１中の弁３０を、前記第１過冷却器１及び
第２過冷却器２のうち一方を温め状態にしたとき開くよ
うに構成することによって達成することができるほか、
前記循環管路２５，２６中に、前記第１過冷却器１及び
第２過冷却器２のうち一方を温め状態することに連動し
て閉じ作動する流量制御弁を設けるとか、或いは、この
循環管路２５，２６における循環ポンプ２７の回転数を
前記第１過冷却器１及び第２過冷却器２のうち一方を温
め状態することに連動して減速すると言うような手段等
を採用することができる。

【００３７】また、前記第１過冷却器１及び第２過冷却
器２のうち一方の過冷却器を温め状態にしたとき、残り
の他方の過冷却器に対する水の循環量を略同一に保持す
ることは、具体的に、この水循環管路５に、弁３２を備
えたバイパス管路３３に接続し、このバイパス管路３３
中の弁３２を、前記第１過冷却器１及び第２過冷却器２
のうち一方を温め状態にしたとき開くように構成するこ
とによって達成することができるほか、前記水循環管路
５中に、前記第１過冷却器１及び第２過冷却器２のうち
一方を温め状態することに連動して閉じ作動する流量制
御弁を設けるとか、或いは、この水循環管路５における
循環ポンプ４の回転数を前記第１過冷却器１及び第２過
冷却器２のうち一方を温め状態することに連動して減速
すると言うような手段を採用することができる。

【００３８】なお、過冷却熱量の減少（低温ブライン循
環量の減少）にかかわらず、冷凍機の容量制御等によっ
て過冷却機へのブライン供給温度をなるべく一定に維持
することが望ましいことは当然である。次に、図４〜図
６は、本発明における第２の実施の形態を示す。この図
において、符号１′及び２′は、伝熱管又は伝熱板等の
熱伝達部材にて一次側と二次側とに区画された過冷却器
を、符号３′は、蓄熱槽を各々示し、前記各過冷却器
１′，２′と、前記蓄熱槽３′との間は、蓄熱槽３′内
の下部から取り出した水を循環ポンプ４′にて前記各過
冷却器１′，２′における一次側に並列に送ったのち各
過冷却器１′，２′における一次側から前記蓄熱槽３′
内の上部に放出すると言う循環を行うようにした水循環
管路５′にて構成されている。

【００３９】前記水循環管路５′の前記各過冷却器
１′，２′における一次側への入口には、切換式又は流
量調整式の水入口弁６′，７′が、前記水循環管路５′
の前記各過冷却器１′，２′における一次側からの出口
には切換式又は流量調整式の水出口弁８′，９′が各々
設けられている。なお、前記水出口弁８′，９′は、省
略しても良い。

【００４０】一方、符号１０′は、一次冷媒であるとこ
ろのアンモニア等の冷媒による冷凍サイクルを形成する
冷凍サイクル管路を示し、この冷凍サイクル管路１０′
中には、圧縮機１１′と、この圧縮機１１′で圧縮した
冷媒を凝縮する凝縮器１２′と、凝縮した冷媒を膨張す
る膨張弁１３′とが直列に設けられていると共に、前記
膨張弁１３′と前記圧縮機１１′との間の部分に、前記
各過冷却器１′，２′が並列状に設けられている。

【００４１】前記各過冷却器１′，２′における二次側
に対する前記冷媒サイクル管路１０からの入口には、切
換式の冷媒入口弁１６′，１７′が、前記各過冷却器
１′，２′における二次側に対する前記冷媒サイクル管
路１０への出口には、切換式の冷媒出口弁２０′，２
１′が各々設けられている。また、これに加えて、前記
各過冷却器１′，２′には、二次側への切換式のホット
冷媒入口弁１８′，１９′と、二次側からの切換式のホ
ット冷媒出口弁２２′，２３′とが各々設けられてい
る。

【００４２】そして、前記冷媒サイクル管路１０′のう
ち圧縮機１１′と凝縮器１２′との間の部分から分岐し
たホット冷媒供給管路３４を、前記各過冷却器１′，
２′におけるホット冷媒入口弁１８′，１９′に並列状
に接続する一方、前記各過冷却器１′，２′におけるホ
ット冷媒出口弁２２′，２３′からのホット冷媒戻り管
路３５を、膨張弁３６を介して、前記冷媒サイクル管路
１０′のうち膨張弁１３′より下流側の部位に接続する
ことにより、前記冷媒サイクル管路１０′において圧縮
機１１′で圧縮したあとのホット冷媒が、前記各過冷却
器１′，２′を通ったのち再び冷媒サイクル管路１０′
に戻るように構成されている。

【００４３】また、図示しないタイマー内蔵の制御回路
により、前記各過冷却器１′，２′における水入口弁
６′，７′、水出口弁８′，９′、冷媒入口弁１６′，
１７′、冷媒出口弁２０′，２１′、ホット冷媒入口弁
１８′，１９′及びホット冷媒出口弁２２′，２３′を
以下に述べるように切り換え作動する。すなわち、通常
の過冷却状態では、図４に示すように、水入口弁６′，
７′、水出口弁８′，９′、冷媒入口弁１６′，１７′
及び冷媒出口弁２０′，２１′を開き、ホット冷媒入口
弁１８′，１９′及びホット冷媒出口弁２２′，２３′
を閉じている。

【００４４】この過冷却状態において制御回路における
タイマーに予め設定した適宜時間Ｔ（例えば、２時間程
度）が経過すると、図５に示すように、この適宜時間Ｔ
よりも極く短い時間ｔ（例えば、数分程度）の間だけ、
前記各過冷却器１′，２′のうち第２過冷却器２′にお
ける水入口弁７′、水出口弁９′、冷媒入口弁１７′及
び冷媒出口弁２１′を閉じ、第２過冷却器２′における
ホット冷媒入口弁１９′及びホット冷媒出口弁２３′を
開くと言う第２過冷却器２′に対する温め状態に切り換
えたのち前記過冷却状態に戻すように切り換える。

【００４５】また、前記過冷却状態において予め設定し
た適宜時間Ｔが経過すると、図６に示すように、適宜時
間Ｔよりも極く短い時間ｔの間だけ、前記各過冷却器
１′，２′のうち第１過冷却器１′における水入口弁
６′、水出口弁８′、冷媒入口弁１６′及び冷媒出口弁
２０′を閉じ、第１過冷却器１′におけるホット冷媒入
口弁１８′及びホット冷媒出口弁２２′を開くと言う第
１過冷却器１′に対する温め状態に切り換えたのち前記
過冷却状態に戻すように切り換えるのであり、この第１
過冷却器１′に対する温め状態と、前記第２過冷却器
２′に対する温め状態とは、同時に行うことなく互いに
ずらせて周期的に行うように構成する。

【００４６】この構成において、図４に示す過冷却状態
では、各過冷却器１′，２′の各々には、その一次側に
蓄熱槽３′内の水が、その二次側では、冷凍サイクル管
路１０′中における冷媒が蒸発していることにより、そ
の一次側を流れる水は過冷却されたのち前記蓄熱槽３′
内に放出されて、衝突板３ａ′への衝突によって過冷却
が解除され、シャーベット状の氷が生成され、蓄熱槽
３′内に蓄えられていく。もちろん、過冷却器１′，
２′を出た後、過冷却を解除しながら蓄熱槽３′内へ放
出する場合も当然にあり得る。

【００４７】そして、適宜時間Ｔが経過すると、各過冷
却器１′，２′のうち第２過冷却器２′の方のみが、図
５に示すように、短い時間ｔの間だけ、その一次側にお
ける水の流れが停止又は減少すると同時に、その二次側
には、冷凍サイクル管路１０′中におけるホット冷媒が
導入されると言う温め状態に切り替わることにより、こ
の第２過冷却器２′での過冷却に際してその一次側に付
着している氷は解凍・消去されるのであり、この氷の解
凍・消去が完了すると、この第２過冷却器２′は、前記
した過冷却状態に復帰する一方、この間、前記第１過冷
却器１′は過冷却状態を継続している。

【００４８】この第２過冷却器２′に対する温め状態が
終わると、これにずれて、次は、各過冷却器１′，２′
のうち第１過冷却器１′の方のみが、図６に示すよう
に、短い時間ｔの間だけ、その一次側における水の流れ
が停止又は減少すると同時に、その二次側には、冷凍サ
イクル管路１０′中におけるホット冷媒が導入されると
言う温め状態に切り替わることにより、この第１過冷却
器１′での過冷却に際してその一次側に付着している氷
は解凍・消去されるのであり、この氷の解凍・消去が完
了すると、この第１過冷却器１′は、前記した過冷却状
態に復帰する一方、この間、前記第２過冷却器２′は過
冷却状態を継続しているのである。

【００４９】要するに、この第２の実施の形態において
も、前記各過冷却器１′，２′における過冷却状態中
に、予め設定した適宜時間Ｔが経過するごとにこれより
も極く短い時間ｔの間だけ各過冷却器１′，２′のうち
一部の過冷却器についてその過冷却態を停止して温め状
態にすることを全ての各過冷却器１′，２′について互
いにずらせて周期的に行うのであるから、前記適宜時間
Ｔを、各過冷却器１′，２′に氷の付着が始まるまでの
時間か、或いは、各過冷却器１′，２′に氷が或る程度
（許容範囲の程度）付着するまでの時間に設定すること
により、各過冷却器１′，２′に付着している氷を、前
記した適宜時間Ｔごとに温め状態にすることで解凍・消
去できるのである。

【００５０】また、この第２の実施の形態においても、
前記各過冷却器１′，２′のうち一方の第２過冷却器を
温め状態にしたとき、他方の過冷却器では、その一次側
における水の流量が増大して、これまでの安定した過冷
却状態を不安定な状態に急変させ、氷の付着・成長を進
行させること、更に、熱交換器にとって最適の流速の状
態から過大流速の状態に陥ることによってエロージョン
を発生させる等の不具合を招来する。

【００５１】この不具合は、前記各過冷却器１′，２′
と蓄熱槽３′との間における水循環管路５′に、前記第
１過冷却器１′及び第２過冷却器２′のうち一方の過冷
却器を温め状態にしたとき、残りの他方の過冷却器に対
する水の循環量を略同一に保持するようにした手段を設
けることにより解消できる。すなわち、このように構成
することにより、前記第１過冷却器１′を温め状態にし
たときにおいて、第２過冷却器２′に対する水の導入量
が増大すること、及び、前記第２過冷却器２′を温め状
態にしたときにおいて、第１過冷却器１′に対する水の
導入量が増大することを防止し、且つ、過冷却状態のと
きの流量バランスと略同一に維持することができるか
ら、流量の急激な変動に伴う過冷却状態の不安定化によ
って凍結が進行すること、及び、エロージョンが発生す
る等と言う不具合を招来することを確実に低減できる。

【００５２】そして、前記第１過冷却器１′及び第２過
冷却器２′のうち一方の過冷却器を温め状態にしたと
き、残りの他方の過冷却器に対する水の循環量を略同一
に保持することは、具体的に、水循環管路５′に、弁３
２′を備えたバイパス管路３３′に接続し、このバイパ
ス管路３３′中の弁３２′を、前記第１過冷却器１′及
び第２過冷却器２′のうち一方を温め状態にしたとき開
くように構成することによって達成することができるほ
か、前記水循環管路５′中に、前記第１過冷却器１′及
び第２過冷却器２′のうち一方を温め状態することに連
動して閉じ作動する流量制御弁を設けるとか、或いは、
この水循環管路５′における循環ポンプ４′の回転数を
前記第１過冷却器１′及び第２′過冷却器２のうち一方
を温め状態にすることに連動して減速すると言うような
手段を採用することができる。

【００５３】また、過冷却熱量の減少（水循環量）にか
かわらず、冷凍機の容量制御等によって過冷却機におけ
る冷媒蒸発温度をなるべく一定に維持することが望まし
いことは当然である。なお、前記各実施の形態は、二つ
の過冷却器に構成した場合を示したが、本発明は、これ
に限らず、三つ以上の複数個の過冷却器に構成しても良
いことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施の形態を示す図であ
る。

【図２】前記第１の実施の形態の作用状態を示す図であ
る。

【図３】前記第１の実施の形態の作用状態を示す図であ
る。

【図４】本発明における第２の実施の形態を示す図であ
る。

【図５】前記第２の実施の形態の作用状態を示す図であ
る。

【図６】前記第２の実施の形態の作用状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，２，１′，２′ 過冷却器 ３，３′ 蓄熱槽 ４，４′ 水循環ポンプ ５，５′ 水循環管路 ６，７，６′，７′ 水入口弁 ８，９，８′，９′ 水出口弁 １０，１０′ 冷凍サイクル管路 １１，１１′ 圧縮機 １２，１２′ 凝縮器 １３，１３′ 膨張弁 １４ 第１熱交換器 １５ 第２熱交換器 １６，１７ 低温ブライン入口弁 １８，１９ 高温ブライン入口弁 ２０，２１ 低温ブライン出口弁 ２２，２３ 高温ブライン出口弁 １６′，１７′ 冷媒入口弁 １８′，１９′ ホット冷媒入口弁 ２０′，２１′ 冷媒出口弁 ２２′，２３′ ホット冷媒出口弁 ２５，２６ 低温ブライン循環管路 ２８，２９ 高温ブライン循環管路 ３４ ホット冷媒供給管路 ３５ ホット冷媒戻り管路 ３１，３２，３２′ バイパス管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門野 桂三 大阪市西淀川区御幣島６丁目７番５号 株 式会社ササクラ内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄熱槽内から取り出した水を、複数個の過
   冷却器の各々に並列に送って冷却し、０℃以下の過冷却
   水として取り出し、過冷却の解除によってシャーベット
   状の氷を生成させ、前記蓄熱槽内へ順次蓄えるようにし
   たシャーベット式製氷方法において、 前記各過冷却器における過冷却中に、予め設定した適宜
   時間が経過するごとに予めこれよりも極く短く設定した
   時間の間だけ各過冷却器のうち一部の過冷却器について
   その過冷却を停止して温め状態にすることを全ての各過
   冷却器について互いにずらせて周期的に行うことを特徴
   とするシャーベット式製氷方法。
2. 【請求項２】過冷却器の複数個と、蓄熱槽内から取り出
   した水を前記各過冷却器に対して並列状に送って過冷却
   したのち前記蓄熱槽内に放出するようにした水循環管路
   と、冷媒の圧縮機、凝縮器及び膨張弁を備えた冷凍サイ
   クル管路とを有するシャーベット式製氷装置において、 前記冷凍サイクル管路のうち前記膨張弁と前記圧縮機と
   の間の部位に第１熱交換器を、前記凝縮器と前記膨張弁
   との間の部位に第２熱交換器を各々設け、前記各過冷却
   器を、前記第１熱交換器から出て再び第１熱交換器に戻
   る低温ブラインの循環管路中に並列に設けると共に、前
   記第２熱交換器から出て再び第２熱交換器に戻る高温ブ
   ラインの循環管路中に並列に設け、更に、前記各過冷却
   器に水循環管路における水及び低温ブライン管路におけ
   る低温ブラインを導入しての過冷却状態中に、予め設定
   した適宜時間が経過するごとにこれよりも極く短く設定
   した時間の間だけ各過冷却器のうち一部の過冷却器につ
   いて前記過冷却状態を停止して高温ブライン循環通路に
   おける高温ブラインを導入する温め状態に切り換えるこ
   とを全ての各過冷却器について互いにずらせて周期的に
   行うようにした切換手段を備えていることを特徴とする
   シャーベット式製氷装置。
3. 【請求項３】過冷却器の複数個と、蓄熱槽内から取り出
   した水を前記各過冷却器に対して並列状に送って過冷却
   したのち前記蓄熱槽内に放出するようにした水循環管路
   と、冷媒の圧縮機、凝縮器及び膨張弁を備えた冷凍サイ
   クル管路とを有するシャーベット式製氷装置において、 前記各過冷却器を、前記冷凍サイクル管路のうち前記膨
   張弁と前記圧縮機との間の部位に並列に設けると共に、
   前記冷凍サイクル管路のうち圧縮機と凝縮器との間の部
   位から分岐して前記膨張弁の下流側の部位に戻るホット
   冷媒循環管路中に並列に設け、更に、前記各過冷却器に
   水循環管路における水及び冷凍サイクル管路における冷
   媒を導入しての過冷却状態中に、予め設定した適宜時間
   が経過するごとにこれよりも極く短く設定した時間の間
   だけ各過冷却器のうち一部の過冷却器について前記過冷
   却状態を停止してホット冷媒循環管路におけるホット冷
   媒を導入する温め状態に切り換えることを全ての各過冷
   却器について互いにずらせて周期的に行うようにした切
   換手段を備えていることを特徴とするシャーベット式製
   氷装置。
4. 【請求項４】前記請求項２において、前記低温ブライン
   循環管路に、前記一部の過冷却器を温め状態にしたとき
   残りの過冷却器への低温ブラインの循環量を略同一に保
   持するようにした手段を設ける一方、前記水循環管路５
   に、前記一部の過冷却器を温め状態にしたとき残りの過
   冷却器への水の循環量を略同一に保持するようにした手
   段を設けたことを特徴とするシャーベット式製氷装置。
5. 【請求項５】前記請求項３において、前記水循環管路５
   に、前記一部の過冷却器を温め状態にしたとき残りの過
   冷却器への水の循環量を略同一に保持するようにした手
   段を設けたことを特徴とするシャーベット式製氷装置。