JP2014159948A - Ice plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製氷槽にブラインの循環流を形成し、清水を充填した製氷缶をブライン中に浸漬して氷塊を製造する製氷装置において、ブラインを冷却する熱交換部の熱交換効率を高く維持すると共に、該熱交換部の組立てを簡素化したものである。 The present invention maintains a high heat exchange efficiency of a heat exchange section for cooling a brine in an ice making apparatus that forms a circulation flow of brine in an ice making tank and immerses an ice making can filled with fresh water in the brine to produce ice blocks. In addition, the assembly of the heat exchange part is simplified.
製氷装置は、塩化カルシウム水溶液等のブラインを満たした製氷槽で構成されている。製氷槽には製氷域と熱交換域とが設けられ、ブラインをアジテータで1m/秒程度の流速で循環させている。熱交換域では冷却装置でブラインを−10℃程度に冷却する。製氷域では清水を満たした製氷缶をブライン中に浸漬し、製氷缶内の清水を24時間程度の時間をかけて結氷させ、角氷を製造している。 The ice making device is composed of an ice making tank filled with brine such as an aqueous calcium chloride solution. The ice making tank is provided with an ice making area and a heat exchange area, and brine is circulated with an agitator at a flow rate of about 1 m / sec. In the heat exchange zone, the brine is cooled to about −10 ° C. by a cooling device. In the ice making area, ice cans filled with fresh water are immersed in brine, and the fresh water in the ice cans is frozen for about 24 hours to produce ice cubes.
該冷却装置は、冷媒循環路に圧縮機、凝縮器、膨脹弁及び蒸発器を含む冷凍サイクル構成機器を介設してなる冷凍装置を備え、該蒸発器を構成する冷却コイルをブライン流路中に設置している。この冷却コイルにCO2等の冷媒液を流し、冷媒液を蒸発させながらコイルの外側を流れるブラインを冷却する。 The cooling device includes a refrigeration device in which a refrigeration cycle constituent device including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator is interposed in a refrigerant circuit, and the cooling coil constituting the evaporator is placed in a brine channel. It is installed in. A cooling fluid such as CO 2 is supplied to the cooling coil to cool the brine flowing outside the coil while evaporating the cooling fluid.
従来、冷却コイルには例えば図12に示すようなヘリングボーン型の冷却コイルが使用されている。特許文献1には、ヘリングボーン型の冷却コイルを使用した製氷装置が開示されている。ヘリングボーン型の冷却コイル100は、定尺鋼管を1/2又は1/3の長さに切断し、図12に示すように曲げ加工を行って冷却管102を構成させ、上下に配置したヘッダー管104に溶接している。図中、aはブラインの流れ方向を示す。
Conventionally, for example, a herringbone type cooling coil as shown in FIG. 12 is used as the cooling coil. Patent Document 1 discloses an ice making device using a herringbone type cooling coil. A herringbone
ヘリングボーン型の冷却コイルは、複雑な曲線をなし、ブラインとの伝熱面積を多く形成でき、熱交換率を高める利点があるが、この冷却管102の製作には特殊な曲げ加工が必要であり、加工工程が複雑になる。
また、図13に示すように、曲げ加工を行なった冷却管102をヘッダー管104に対して斜めに差し込んで溶接するため、冷却管102の溶接端部が楕円形となる。この楕円形に合わせてヘッダー管104に楕円形の複雑な形状を有する孔106を穿設する必要がある。そのため、孔106の加工が面倒になると共に、溶接線も長くかつ三次元の複雑な曲線となり、溶接作業が面倒になる。これによって、溶接の品質が低下してピンホール等による溶接箇所からの冷媒漏れが発生する場合がある。
The herringbone type cooling coil has the advantage of forming a complicated curve, forming a large heat transfer area with the brine, and increasing the heat exchange rate. However, a special bending process is required to manufacture the
Further, as shown in FIG. 13, since the
そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、二次冷媒方式、例えばNH3を一次冷媒として、CO2を二次冷媒として用い、NH3循環流路とCO2循環流路とをカスケードコンデンサで接続してなるCO2二次冷媒方式の製氷装置において、面倒な加工を排除し、かつ冷媒漏れをなくすと共に、熱交換率を高く維持できる熱交換部を実現することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention cascades a NH 3 circulation channel and a CO 2 circulation channel using a secondary refrigerant system, for example, NH 3 as a primary refrigerant and CO 2 as a secondary refrigerant. An object of the present invention is to realize a heat exchanging unit capable of eliminating troublesome processing, eliminating refrigerant leakage, and maintaining a high heat exchange rate in a CO 2 secondary refrigerant type ice making device connected by a capacitor.
かかる目的を達成するため、本発明の製氷装置は、一次冷媒循環流路と、二次冷媒循環流路とをカスケードコンデンサで接続して該カスケードコンデンサで一次冷媒が、二次冷媒を凝縮させて液化し、受液器に貯留し、該貯留された二次媒液は、前記二次冷媒循環流路を介し熱交換域に供給され、該熱交換域でブラインと熱交換し、気化して前記二次冷媒循環流路から受液器に戻るように構成した冷凍サイクルを具え、前記熱交換域にブラインの循環流が形成され清水が満たされた製氷缶を該ブラインに浸漬して製氷させる製氷槽と、ブラインの循環流路中に設けられ該冷凍装置の冷媒とブラインとを熱交換させて該ブラインを冷却する熱交換部とを備えた製氷装置において、
前記熱交換部が、ブラインの流れ方向に沿いかつ水平面に対して上下方向に傾斜して配置された複数の直線状冷媒管と、該複数の直線状冷媒管が管軸方向に間隔を開けて接続されたヘッダー管とから構成され、
該直線状冷媒管の両端が該ヘッダー管に直角な交差角で接続され、該ヘッダー管に冷媒供給管及び冷媒戻し管が接続されてなるとともに、
前記冷媒供給管をヘッダー管の下部に接続し、前記冷媒ガス戻し管をヘッダー管の上部に接続したことを特徴とする。
In order to achieve this object, the ice making device of the present invention connects a primary refrigerant circulation channel and a secondary refrigerant circulation channel with a cascade condenser, and the primary refrigerant condenses the secondary refrigerant with the cascade condenser. Liquefied and stored in the liquid receiver, the stored secondary medium liquid is supplied to the heat exchange area through the secondary refrigerant circulation flow path, heat exchanged with brine in the heat exchange area, and vaporized A refrigeration cycle configured to return to the receiver from the secondary refrigerant circulation flow path is provided, and an ice making can filled with fresh water formed in a circulation flow of brine in the heat exchange area is immersed in the brine to make ice. In an ice making device comprising an ice making tank and a heat exchanging unit that is provided in a circulation flow path of the brine and heat-exchanges the refrigerant of the refrigeration device and the brine to cool the brine,
A plurality of linear refrigerant tubes arranged in the brine flow direction and inclined in the vertical direction with respect to a horizontal plane; and the plurality of linear refrigerant tubes spaced apart in the tube axis direction. Consisting of connected header tubes,
Both ends of the linear refrigerant pipe are connected at a crossing angle perpendicular to the header pipe, and a refrigerant supply pipe and a refrigerant return pipe are connected to the header pipe.
The refrigerant supply pipe is connected to the lower part of the header pipe, and the refrigerant gas return pipe is connected to the upper part of the header pipe.
本発明では、定尺鋼管を曲げ加工なしでそのまま前記直線状冷媒管に用いることができ、加工工程を簡素化できる。また、直線状冷媒管とヘッダー管とを直角な交差角で接続しているので、溶接のためにヘッダー管に穿設する孔は単純な円形の孔でよく、孔開け加工が容易になると共に、直線状冷媒管の接続端の形状も単純な円形となり、加工が容易になる。また、溶接長さも短くなり、接合作業が容易もなる。 In the present invention, a standard steel pipe can be used as it is for the straight refrigerant pipe without bending, and the machining process can be simplified. In addition, since the straight refrigerant pipe and the header pipe are connected at a right-angled crossing angle, the hole drilled in the header pipe for welding may be a simple circular hole, and the drilling process becomes easy. The shape of the connecting end of the straight refrigerant pipe is also a simple circle, which makes it easy to process. Further, the welding length is shortened, and the joining work is facilitated.
また、直線状冷媒管を水平面に対して傾斜させて配置しているので、傾斜がない場合と比べて、ブラインに浸漬する軸方向長さを長くでき、伝熱面積を増加できる。そのため、冷媒とブラインとの熱伝達量を増大できる。製氷槽の深さを増大させずかつブラインとの伝熱面積を最も増加できる観点から、傾斜角度を2〜4度とするのが好ましい。 Moreover, since the linear refrigerant pipe is inclined with respect to the horizontal plane, the axial length immersed in the brine can be increased and the heat transfer area can be increased as compared with the case where there is no inclination. Therefore, the heat transfer amount between the refrigerant and the brine can be increased. From the viewpoint of increasing the heat transfer area with the brine without increasing the depth of the ice making tank, the inclination angle is preferably 2 to 4 degrees.
また、直線状冷媒管をブライン流れ方向に向けかつ互いに間隔を空けて配置しているので、ブラインに対する流動抵抗を軽減でき、ブラインの流動に要する動力を低減できる。
なお、冷媒供給管をヘッダー管の下部に接続し、冷媒ガス戻し管をヘッダー管の上部に接続すれば、ブラインとの熱交換で気化した冷媒が冷媒戻し管を通って冷凍サイクルにスムーズに戻ることができる。
Further, since the straight refrigerant pipes are arranged in the brine flow direction and spaced apart from each other, the flow resistance with respect to the brine can be reduced, and the power required for the flow of the brine can be reduced.
If the refrigerant supply pipe is connected to the lower part of the header pipe and the refrigerant gas return pipe is connected to the upper part of the header pipe, the refrigerant vaporized by heat exchange with the brine smoothly returns to the refrigeration cycle through the refrigerant return pipe. be able to.
本発明において、複数の前記ヘッダー管をブライン流路の横断方向に間隔を開けて並列配置すると共に、該ヘッダー管の夫々に複数の直線状冷媒管を接続し、該複数のヘッダー管の端部をブライン流路の横断方向に配置した第2のヘッダー管に接続すると共に、該第2のヘッダー管に前記冷媒供給管及び冷媒戻し管を接続するとよい。
これによって、直線状冷媒管をブライン流路の上下方向及び横断方向に配置できるので、多数の直線状冷媒管をブライン流路に配置できる。従って、冷媒とブラインとの熱交換量を増大できる。また、ヘッダー管をブライン流路の横断方向に間隔を開けて並列配置するので、該ヘッダー管によるブライン流動抵抗を最小限に抑えることができる。
In the present invention, the plurality of header pipes are arranged in parallel at intervals in the transverse direction of the brine flow path, and a plurality of linear refrigerant pipes are connected to each of the header pipes, and end portions of the plurality of header pipes Is connected to a second header pipe arranged in the transverse direction of the brine flow path, and the refrigerant supply pipe and the refrigerant return pipe are connected to the second header pipe.
Thereby, since the linear refrigerant pipe can be arranged in the vertical direction and the transverse direction of the brine flow path, a large number of linear refrigerant pipes can be arranged in the brine flow path. Therefore, the amount of heat exchange between the refrigerant and the brine can be increased. In addition, since the header pipes are arranged in parallel at intervals in the transverse direction of the brine flow path, the brine flow resistance by the header pipes can be minimized.
前記構成に加えて、この場合前記複数のヘッダー管に夫々接続された複数の直線状冷媒管を該ヘッダー管毎に水平面に対して交互に逆方向に傾斜させるのがよい。
これによって、直線状冷媒管の外面に沿うように形成されるブライン流れが隣り合う直線状冷媒管に衝突して攪拌流を発生させるので、その攪拌流によって冷媒とブラインとの熱交換量を増大できるので、ブラインの冷却効果を向上できる。
In addition to the above-described configuration, in this case, a plurality of linear refrigerant tubes respectively connected to the plurality of header tubes may be alternately inclined in the opposite direction with respect to the horizontal plane for each header tube.
As a result, the brine flow formed along the outer surface of the linear refrigerant pipe collides with the adjacent linear refrigerant pipe to generate a stirring flow, so that the heat exchange amount between the refrigerant and the brine is increased by the stirring flow. As a result, the cooling effect of brine can be improved.
さらに、前記構成に加えて、複数の直線状冷媒管を上下方向に等間隔に配置し、該直線状冷媒管がブライン流路の横断方向で同一高さで一列に並ぶ位置に該直線状冷媒管間にブライン流路の横断方向に支持フレームを挿入し、該支持フレームに該支持フレームの上方及び下方に隣接した直線状冷媒管を支持させるようにするとよい。
これによって、直線状冷媒管をブライン流路中で固定できると共に、該支持フレームのみで済むので、ブライン流動抵抗を最小限に抑えることができる。
Further, in addition to the above configuration, a plurality of linear refrigerant tubes are arranged at equal intervals in the vertical direction, and the linear refrigerant tubes are arranged in a line at the same height in the transverse direction of the brine flow path. A support frame may be inserted between the tubes in the transverse direction of the brine flow path so that the support frame supports linear refrigerant tubes adjacent above and below the support frame.
As a result, the straight refrigerant pipe can be fixed in the brine flow path, and only the support frame is required, so that the brine flow resistance can be minimized.
前記冷凍装置は、二次冷媒方式、例えばNH3を一次冷媒として、CO2を二次冷媒として用い、NH3循環流路とCO2循環流路とをカスケードコンデンサで接続してなるCO2二次冷媒方式の冷凍装置に有効である。 The refrigeration system, secondary coolant system, the NH 3 as the primary refrigerant example, using CO 2 as a secondary refrigerant, CO 2 two made a NH 3 circulation passage and CO 2 circulation flow path connected in cascade condenser It is effective for secondary refrigerant type refrigeration equipment.
本発明の製氷装置によれば、ブラインの循環流が形成され清水が満たされた製氷缶を該ブラインに浸漬して製氷させる製氷槽と、冷媒循環路に圧縮機、凝縮器、膨脹弁及びカスケードコンデンサを介設してなる二次冷媒方式の冷凍装置と、ブラインの循環流路中に設けられ該冷凍装置の冷媒とブラインとを熱交換させて該ブラインを冷却する熱交換部とを備えた製氷装置において、前記熱交換部が、ブラインの流れ方向に沿いかつ水平面に対して上下方向に傾斜して配置された複数の直線状冷媒管と、該複数の直線状冷媒管が管軸方向に間隔を開けて接続されたヘッダー管とから構成され、該直線状冷媒管の両端が該ヘッダー管に直角な交差角で接続され、該ヘッダー管に冷媒供給管及び冷媒戻し管が接続されてなることにより、加工が容易で冷媒とブラインとの熱交換率を増大してブラインの冷却効果を向上できると共に、ブラインに対する流動抵抗を抑えブラインの流動に要する動力を低減できる熱交換部を実現できる。 According to the ice making device of the present invention, an ice making tank in which an ice making can filled with fresh water formed with a brine circulation flow is immersed in the brine, and a compressor, a condenser, an expansion valve and a cascade are provided in the refrigerant circulation path. A secondary refrigerant type refrigeration apparatus including a condenser, and a heat exchanging unit provided in a circulation flow path of the brine to exchange heat between the refrigerant of the refrigeration apparatus and the brine to cool the brine. In the ice making device, the heat exchange section includes a plurality of linear refrigerant tubes arranged in a vertical direction with respect to a horizontal plane along the flow direction of the brine, and the plurality of linear refrigerant tubes in the tube axis direction. A header pipe connected at an interval, and both ends of the linear refrigerant pipe are connected at an intersection angle perpendicular to the header pipe, and a refrigerant supply pipe and a refrigerant return pipe are connected to the header pipe. Easy to process It is possible to improve the cooling effect of the brine increases the heat exchange rate between the refrigerant and the brine can be realized heat exchange unit which can reduce the power required to flow brine suppressing the flow resistance against brine.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
本発明の製氷装置の一実施形態を図1〜図10に基づいて説明する。図1は本実施形態に係る製氷装置10の全体構成図である。図1において、製氷槽12の内部は、仕切り壁14によって両側に配置された製氷域16a及び16bと、該製氷域16a、16b間に配置された熱交換域18とに区画されている。製氷槽12の内部は塩化カルシウム水溶液からなるブラインで満たされ、アジテータ20によって製氷域16a、16bと熱交換域18間を矢印a方向に1m/s程度の流速で循環する循環流が形成されている。
One embodiment of the ice making device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an
ブラインは熱交換域18で冷媒によって−10℃程度に冷却される。製氷部16a、16bでは、ブライン中に清水で満たされた多数の製氷缶22が浸漬され、ブラインによって清水が冷却されて、24時間程度の時間をかけて透明な角氷が製造される。
角氷が形成された製氷缶22は、搬送装置により搬送されて、図示省略の溶氷槽に移され、該溶氷槽で製氷缶22を暖めて角氷の外面を溶かす。その後、揚氷クレーンにより図示省略の脱氷機に運ばれ、そこで製氷缶22を傾けて製氷缶22から角氷を滑り出させる。なお、図1中、製氷域16a、16bに浸漬された製氷缶22は、一部を図示したのみで、他は省略している。
The brine is cooled to about −10 ° C. by the refrigerant in the heat exchange area 18. In the ice making units 16a and 16b, a large number of ice making cans 22 filled with fresh water are immersed in brine, and the fresh water is cooled by the brine, and transparent ice cubes are produced over a period of about 24 hours.
The ice making can 22 on which the ice cubes have been formed is transferred by a transfer device and transferred to an ice bath (not shown), and the ice making can 22 is heated in the ice melting bath to melt the outer surface of the ice cubes. Thereafter, the ice making crane is transported to a deicing machine (not shown) where the ice making can 22 is tilted to slide the ice cubes out of the ice making can 22. In FIG. 1, only a part of the ice making can 22 immersed in the ice making regions 16a and 16b is shown, and the others are omitted.
次に熱交換域18でブラインを冷却する冷却装置の構成を説明する。図2において、冷凍装置24は、NH3循環流路26と、CO2を二次冷媒として用いる循環流路28とがカスケードコンデンサ30で接続されたNH3冷凍サイクルを構成している。
NH3循環流路26には、圧縮機32、凝縮器34、膨張弁36及びカスケードコンデンサ30が介設されている。一次冷媒として使用されるNH3冷媒は、カスケードコンデンサ30で二次冷媒として使用されるCO2冷媒を凝縮させて気化する。CO2冷媒は冷却されて液化し、受液器38に滴下する。
Next, the configuration of the cooling device that cools the brine in the heat exchange area 18 will be described. In FIG. 2, the
In the NH 3
CO2冷媒は、受液器38内の気相部がカスケードコンデンサ30に送られ、カスケードコンデンサ30で液化した液相部が受液器38に戻る。受液器38に貯留されたCO2冷媒液は、液ポンプ42によって循環流路40aを介し熱交換域18に供給され、熱交換域18でブラインと熱交換し、気化して循環流路40bから受液器38に戻る。
As for the CO 2 refrigerant, the gas phase part in the
次に、熱交換域18の構成を図2〜図9に基づいて説明する。熱交換域18は、細長いブライン流路が形成され、ブラインの流れ方向aに沿って上流側から順に2つの熱交換部18a及び18bが配置されている。このうち熱交換部18aを例に取って説明する。
図2〜図9において、熱交換域18の長手方向に沿いかつブラインの液面レベルLの下方でブライン流路の横断方向両端近傍に、CO2液管44及びCO2ガス管46が平行に配設されている。CO2液管44には熱交換部18aのブライン流れ方向両端で下方に垂下される連絡管48及び50が接続されている。
Next, the structure of the heat exchange area 18 is demonstrated based on FIGS. The heat exchange area 18 is formed with an elongated brine flow path, and two
2 to 9, a CO 2 liquid pipe 44 and a CO 2 gas pipe 46 are parallel to each other along the longitudinal direction of the heat exchange zone 18 and below the brine liquid surface level L in the vicinity of both ends in the transverse direction of the brine flow path. It is arranged. Connected to the CO 2 liquid pipe 44 are connecting
連絡管48は、熱交換部18aの上流側底部付近に横断方向に配設された液ヘッダー管52に接続され、連絡管50は、熱交換部18aの下流側底部付近に横断方向に配設された液ヘッダー管54に接続されている。
液ヘッダー管52には7本の液ヘッダー枝管56a〜gが互いに等間隔で上下方向に接続され、液ヘッダー管54にも同様に7本の液ヘッダー枝管58a〜gが互いに等間隔で上下方向に接続されている。
The
Seven liquid
一方、CO2ガス管46には、熱交換部18aの両端で横断方向に水平に配置されたガスヘッダー管60及び62が接続されている。ガスヘッダー管60には7本のガスヘッダー枝管64a〜gが互いに等間隔で上下方向に接続され、ガスヘッダー管62にも同様に7本のガスヘッダー枝管66a〜gが互いに等間隔で上下方向に接続されている。
On the other hand, the CO 2 gas pipe 46 is connected to
図4に示すように、ガスヘッダー枝管64a〜gは、液ヘッダー枝管56a〜gに対して横断方向で各ガスヘッダー枝管が各液ヘッダー枝管の間に位置するように配置されている。図9に示すように、ガスヘッダー枝管66a〜gも、同様に液ヘッダー枝管58a〜gに対して横断方向で各ガスヘッダー枝管が各液ヘッダー枝管の間に位置するように配置されている。
As shown in FIG. 4, the gas
液ヘッダー枝管56a〜gとガスヘッダー枝管66a〜gとの間に、各ヘッダー枝管毎に9本の伝熱管群68が架設されている。伝熱管群68を構成する個々の伝熱管は直線状をなし、水平面(ブライン流れ方向a)に対して2度上昇するように夫々等間隔で配置されている。
また、液ヘッダー枝管58a〜gとガスヘッダー枝管60a〜gとの間に、各ヘッダー枝管毎に9本の伝熱管群70が架設されている。伝熱管群70を構成する個々の伝熱管は直線状をなし、水平面(ブライン流れ方向a)に対して2度下降するように夫々等間隔で配置されている。
Between the liquid
In addition, nine heat
前述のヘッダー枝管の横断方向の配置関係から、伝熱管群68と伝熱管群70とは、ブライン流路横断方向に交互に等間隔で配置されている。
また、伝熱管群68の両端に接続された液ヘッダー枝管56a〜g及びガスヘッダー枝管66a〜gは、伝熱管群68に対して直角方向に交差するように接続されていると共に、伝熱管群70の両端に接続された液ヘッダー枝管58a〜g及びガスヘッダー枝管64a〜gは、伝熱管群68に対して直角方向に交差するように接続されている。
Due to the above-described arrangement relationship of the header branch pipes in the transverse direction, the heat
Further, the liquid
この接続部を図10に示す。図10において、液ヘッダー枝管56a〜g、58a〜g又はガスヘッダー枝管64a〜g、66a〜gに直角方向に円形孔72が穿設され、この円形孔72に嵌合される伝熱管群68又は70を構成する伝熱管の先端は管軸に直角な切断面73を有する。該先端を円形孔72に嵌合し溶接している。
伝熱管群68又は70が水平方向に対して2度傾斜した分だけ、液ヘッダー枝管56a〜g、58a〜g又はガスヘッダー枝管64a〜g、66a〜gも垂直方向に対して2度だけ傾斜している。
This connecting portion is shown in FIG. In FIG. 10, a circular hole 72 is formed in a direction perpendicular to the liquid
The liquid
かかる構成において、循環流路40aから液ポンプ42によって熱交換域18に供給されたCO2冷媒液は、CO2液管44及び連絡管48、50を通って液ヘッダー管52及び54に供給される。CO2冷媒液は、液ヘッダー管52又は54から液ヘッダー枝管56a〜g又は58a〜gを経て伝熱管群68又は70を流れる。CO2冷媒液は、伝熱管群68又は70でブラインと熱交換し、ブラインから蒸発潜熱を得て蒸発する。
In this configuration, the CO 2 refrigerant liquid supplied from the
伝熱管群68又は70で気化したCO2冷媒ガスは、ガスヘッダー枝管64a〜g又は66a〜gを経てガスヘッダー管60又は62からCO2ガス管46に流れ、循環流路40bを経て受液器38に戻る。
なお、CO2液管44及びCO2ガス管46は、熱交換部18bまで延設されている。熱交換部18bは熱交換部18aと同一の構成を有し、熱交換部18bでもCO2冷媒とブラインとの熱交換がなされ、気化したCO2冷媒が循環流路40bを通って受液器38に戻る。
The CO 2 refrigerant gas vaporized by the heat
Note that the CO 2 liquid pipe 44 and the CO 2 gas pipe 46 extend to the
図3に示すように、伝熱管群68及び70は、ブライン流れ方向中心に位置する上下方向の中心線eに対して左右対称に配置されている。そして、中心線e及び中心線eの両側に位置するg位置で、伝熱管群68及び70がブライン流路横断方向に同一高さとなって一列に並ぶ。
As shown in FIG. 3, the heat
図6及び図8に示すように、これら中心線eの位置及びg位置に伝熱管群68及び70を支持する支持装置74を設けている。支持装置74は、ブライン流路の横断方向両側に立設された支柱76と、支柱76間に水平方向に架設され、一列に並んだ伝熱管の間に挿入された直線形状の横フレーム78と、支柱76の上端及び下端の間に架設されたコ字状断面を有する鋼材80とからなり、横フレーム78の上下面に伝熱管を固定している。支柱76の上端に架設された鋼材80は、CO2液管44及びCO2ガス管46を支持している。
As shown in FIGS. 6 and 8, a
本実施形態によれば、定尺鋼管を複雑な曲げ加工を必要とせずそのまま伝熱管群68又は70を構成する伝熱管として用いることができ、製造工程を簡素化できる。
また、伝熱管群68又は70と接続された液ヘッダー枝管56a〜g、58a〜g又はガスヘッダー枝管64a〜g,66a〜gとが直角に交差して接続されているので、溶接のために該ヘッダー枝管に穿設する孔は単純な円形の孔でよく、孔開け加工が容易になると共に、該伝熱管群の接続端の形状も複雑とならない。また、溶接長さも短くなり、接合作業が容易になる。
According to this embodiment, a regular steel pipe can be used as it is as a heat transfer tube constituting the heat
Further, since the liquid
また、伝熱管群68及び70をブライン流れ方向に傾斜させて配置しているので、傾斜がない場合と比べて、ブラインに浸漬する伝熱管の長さを長くでき、伝熱面積を増加できる。そのため、冷媒とブラインとの熱伝達量を増大できる。
また、伝熱管群68及び70を互いに間隔を空けてブライン流れ方向に配置しているので、ブラインの流動抵抗を軽減でき、ブラインの流動に要する動力を低減できる。
また、液ヘッダー枝管56a〜g及び58a〜gをブライン流路の底部に配置すると共に、ガスヘッダー枝管64a〜g及び66a〜gをブライン流路の上部に配置しているので、CO2冷媒液に作用する重力と、CO2冷媒ガスの上昇力により、CO2冷媒液の伝熱管群68及び70への供給と、伝熱管群68及び70で気化したCO2冷媒ガスの循環流路40bへの戻しを円滑に行なうことができる。
In addition, since the heat
In addition, since the heat
Further, with arranging the liquid
また、複数本の液ヘッダー枝管56a〜g、58a〜g又は複数本のガスヘッダー枝管64a〜g、66a〜gをブライン流路の横断方向に間隔を開けて並列配置し、これらヘッダー枝管をブライン流路の横断方向に配置した液ヘッダー管52、54又はガスヘッダー管60、62に接続しているので、多数の伝熱管群68、70をブライン流路に規則的に配置でき、冷媒とブラインとの熱交換量を増大できると共に、該ヘッダー管及びヘッダー枝管によるブライン流動抵抗を最小限に抑えることができる。
Also, a plurality of liquid
また、伝熱管群68及び70を構成する個々の伝熱管をブライン流路横断方向に交互に逆方向に傾斜させているので、各伝熱管の外面に沿うように指向されるブライン流れが隣り合う伝熱管に衝突する衝突流を発生させることができる。そのため、CO2冷媒とブラインとの熱交換量を増大できると共に、この衝突流がブラインを攪拌させるので、熱交換効率をさらに向上できる。
Further, since the individual heat transfer tubes constituting the heat
さらに、伝熱管群68及び70が上下方向で一列に並ぶ位置で伝熱管の間に挿入されて各伝熱管を固定支持する横フレーム78を含む支持装置74を設けているので、該伝熱管群70の支持を簡素化でき、支持装置74によるブライン流動抵抗を最小限に抑えることができる。
Further, since the heat
図11は、本実施形態の熱交換域18を備えた場合(イ)と、比較例として伝熱管が傾斜なしの場合(ロ)の伝熱管群68又は70の管外熱伝達率を示す実験結果である。
図から本実施形態の伝熱管外熱伝達率が向上していることがわかる。
FIG. 11 is an experiment showing the external heat transfer coefficient of the heat
From the figure, it can be seen that the heat transfer coefficient outside the heat transfer tube of this embodiment is improved.
なお、前記冷凍装置24として、CO2などの二次冷媒を用いず、一次冷媒を伝熱管群68及び70で気化させる直膨方式の冷凍装置や、あるいは膨脹弁36の下流側の冷媒循環路に低圧受液器を介設し、該低圧受液器と伝熱管群68及び70との間を液ポンプで一次冷媒液を循環させ、該一次冷媒液を気化させてブラインを冷却するようにした液循環方式の冷凍装置を用いてもよい。
As the
本発明によれば、二次冷媒方式、例えばNH3を一次冷媒として、CO2を二次冷媒として用い、NH3循環流路とCO2循環流路とをカスケードコンデンサで接続してなるCO2二次冷媒方式の製氷装置において、面倒な加工を排除し、かつ冷媒漏れをなくすと共に、熱交換率を高く維持できる熱交換部を実現することを目的とする。
製氷装置の熱交換部の製造工程を簡素化でき、かつ冷媒漏れがなく熱交換効率を高く維持できる熱交換部を実現できる。
According to the present invention, the secondary refrigerant system, the NH 3 as the primary refrigerant example, using CO 2 as a secondary refrigerant, comprising a NH 3 circulation passage and CO 2 circulation flow path connected in cascade condenser CO 2 An object of the present invention is to realize a heat exchanging unit that eliminates troublesome processing, eliminates refrigerant leakage, and maintains a high heat exchange rate in a secondary refrigerant type ice making device.
The manufacturing process of the heat exchange part of the ice making device can be simplified, and a heat exchange part that can maintain high heat exchange efficiency without refrigerant leakage can be realized.
10 製氷装置
12 製氷槽
16a、16b 製氷域
18 熱交換域
18a、18b 熱交換部
20 アジテータ
22 製氷缶
24 冷凍装置
26 NH3循環流路
28,40a、40b CO2循環流路
30 カスケードコンデンサ
32 圧縮機
34 凝縮器
36 膨脹弁
38 受液器
42 液ポンプ
44 CO2液管
46 CO2ガス管
52,54 液ヘッダー管
56a〜g,58a〜g 液ヘッダー枝管
60,62 ガスヘッダー管
64a〜g、66a〜g ガスヘッダー枝管
68,70 伝熱管群
74 支持装置
78 横フレーム
a ブライン流れ方向
L ブライン液面レベル
10 ice making device 12 ice bath 16a, 16b ice zone 18
Claims (3)
前記熱交換部が、ブラインの流れ方向に沿いかつ水平面に対して上下方向に傾斜して配置された複数の直線状冷媒管と、該複数の直線状冷媒管が管軸方向に間隔を開けて接続されたヘッダー管とから構成され、
該直線状冷媒管の両端が該ヘッダー管に直角な交差角で接続され、該ヘッダー管に冷媒供給管及び冷媒戻し管が接続されてなるとともに、
前記冷媒供給管をヘッダー管の下部に接続し、前記冷媒ガス戻し管をヘッダー管の上部に接続したことを特徴とする製氷装置。 The primary refrigerant circulation flow path and the secondary refrigerant circulation flow path are connected by a cascade capacitor, and the primary refrigerant is condensed and liquefied by condensing the secondary refrigerant in the cascade condenser, and stored in the liquid receiver. The secondary liquid medium is supplied to the heat exchange area via the secondary refrigerant circulation flow path, exchanges heat with brine in the heat exchange area, vaporizes, and returns to the receiver from the secondary refrigerant circulation flow path. An ice making tank in which an ice making can filled with fresh water formed in a circulating flow of brine and filled with fresh water is formed in the brine, and provided in a circulation flow path of the brine. In an ice making device provided with a heat exchange unit that heat-exchanges the refrigerant of the refrigeration apparatus and brine and cools the brine,
A plurality of linear refrigerant tubes arranged in the brine flow direction and inclined in the vertical direction with respect to a horizontal plane; and the plurality of linear refrigerant tubes spaced apart in the tube axis direction. Consisting of connected header tubes,
Both ends of the linear refrigerant pipe are connected at a crossing angle perpendicular to the header pipe, and a refrigerant supply pipe and a refrigerant return pipe are connected to the header pipe.
An ice making device, wherein the refrigerant supply pipe is connected to a lower part of a header pipe, and the refrigerant gas return pipe is connected to an upper part of the header pipe.
該複数のヘッダー管の端部をブライン流路の横断方向に配置した第2のヘッダー管に接続すると共に、該第2のヘッダー管に前記冷媒供給管及び冷媒戻し管を接続したことを特徴とする請求項1に記載の製氷装置。 A plurality of the header pipes are arranged in parallel at intervals in the transverse direction of the brine flow path, and a plurality of linear refrigerant pipes are connected to each of the header pipes,
The ends of the plurality of header pipes are connected to a second header pipe disposed in the transverse direction of the brine flow path, and the refrigerant supply pipe and the refrigerant return pipe are connected to the second header pipe. The ice making device according to claim 1.
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