JP2018071835A - Ice machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結氷板の一方及び他方の面に水を散布することによって板状氷を得る製氷機に関するものである。 The present invention relates to an ice making machine that obtains plate-like ice by spraying water on one and other surfaces of an ice plate.
この種の製氷機としては、圧縮→凝縮(放熱)→蒸発(冷却)→圧縮という冷凍サイクルに基づいて氷点下に冷却された冷媒を結氷板内に直接通し、これにより氷点下の状態となった結氷板の一方及び他方の面に氷を散布することによって、当該各面に所定の厚さの氷を成長させ、その上で結氷板内に氷の融点を超える温度の熱媒を通し、板状に成長した氷を結氷板の各面から落下させることにより、所定の大きさに破砕された板状氷を得るものが知られている(例えば、特許文献1)。 As this type of ice making machine, a refrigerant cooled below the freezing point through a refrigeration cycle of compression → condensation (heat dissipation) → evaporation (cooling) → compression is passed directly into the freezing plate, and the resulting freezing is below the freezing point. By spreading ice on one and the other side of the plate, ice of a predetermined thickness is grown on each side, and then a heating medium with a temperature exceeding the melting point of the ice is passed through the ice plate, It is known to obtain plate-shaped ice crushed to a predetermined size by dropping ice that has grown to a predetermined size from each surface of the freezing plate (for example, Patent Document 1).
上記冷媒については、従来は毒性の低いフロンが広く使われてきたが、オゾン層の破壊原因であることが明らかになったことから、現在では自然系冷媒でありかつ冷却効率の高いアンモニアが使用されてきている。しかし、アンモニアは、強い毒性と悪臭を有することから、結氷板を直接冷却する冷媒として用いた場合には安全上の問題が生じることになる。 As for the above refrigerant, chlorofluorocarbon having low toxicity has been widely used in the past, but it has become clear that it is the cause of ozone layer destruction, so now it is a natural refrigerant and has high cooling efficiency. Has been. However, since ammonia has a strong toxicity and bad odor, when it is used as a refrigerant for directly cooling an ice plate, a safety problem occurs.
そこで、発明者は、鋭意研究を重ねた結果、冷却効率は高いが安全性に問題のある自然系冷媒については一次冷媒として最小限の範囲の使用に留め、その一次冷媒によって冷却された毒性の低い二次冷媒を用いて結氷板を間接的に冷却することによって、安全性及び冷却効率の高い製氷機を開発するに至った。 Therefore, as a result of extensive research, the inventor has limited the use of a natural refrigerant that has high cooling efficiency but has a safety problem as a primary refrigerant to a minimum extent, and that has been cooled by the primary refrigerant. By indirect cooling of the ice plate using a low secondary refrigerant, an ice making machine with high safety and cooling efficiency has been developed.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一次冷媒によって冷却された二次冷媒を用いて結氷板を間接的に冷却することにより、安全性及び冷却効率の高い製氷機を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an ice making machine with high safety and cooling efficiency by indirectly cooling an ice plate using a secondary refrigerant cooled by a primary refrigerant. It is an issue.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、一方及び他方の面を上下方向に向けて設けられた金属製の結氷板と、前記結氷板の一方及び他方の面に水を散布するノズルとを備え、前記結氷板は、一次冷凍サイクルにおいて冷却された低温の一次冷媒によって少なくとも氷の融点より低い温度に冷却された二次冷媒が流通する二次冷媒流通流路を有していると共に、少なくとも氷の融点より高い温度の熱媒が流通する熱媒流通流路を有していることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記二次冷媒流通流路及び前記熱媒流通流路は、前記結氷板における下部から上部まで全体的に形成されており、前記二次冷媒は、前記二次冷媒流通流路を前記結氷板の下部から上部に向けて供給され、前記熱媒は、前記熱媒流通流路を前記結氷板の上部から下部に向けて供給されるようになっていることを特徴としている。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記一次冷媒はアンモニアであり、前記二次冷媒は二酸化炭素又は不凍液であり、前記熱媒は水又は不凍液であることを特徴としている。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記二次冷媒流通流路の上流端部に通じる前記二次冷媒の流入流路に、当該流入流路を開閉する流入流路開閉弁を設け、前記流入流路開閉弁の開閉を制御する流入流路制御回路を設けたことを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、前記二次冷媒流通流路の上流端部に通じる前記二次冷媒の流入流路と、前記二次冷媒流通流路の下流端部に通じる前記二次冷媒の流出流路とを連結するようにバイパス流路を設け、前記バイパス流路に、当該バイパス流路を開閉するバイパス開閉弁を設け、前記バイパス開閉弁の開閉を制御するバイパス制御回路を設けたことを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、前記二次冷媒流通流路又は当該二次冷媒流通流路に通じる流路に、これらの流路の圧力が異常上昇するのを防止する安全弁を設けたことを特徴としている。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の何れかに記載の発明において、前記二次冷媒流通流路又は当該二次冷媒流通流路に通じる流路に、これらの流路で膨張した二次冷媒を吸収して圧力の上昇を抑えるアキュムレータを設けたことを特徴としている。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7の何れかに記載の発明において、前記熱媒は、前記一次冷凍サイクルの排熱を少なくとも利用して温められたものが前記熱媒流通流路に供給されるようになっていることを特徴としている。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、結氷板の二次冷媒流通流路に少なくとも氷の融点より低い温度に冷却された二次冷媒を通すことによって、当該結氷板の一方及び他方の面を氷点下の温度に冷却し、その上で、当該一方及び他方の面にノズルから水を散布することによって、その水を漸次凝固さ、当該一方及び他方の面に所定の厚さの透明な氷を成長させることができる。 According to the first aspect of the present invention, by passing the secondary refrigerant cooled to a temperature lower than the melting point of ice at least through the secondary refrigerant circulation passage of the ice plate, one and the other surfaces of the ice plate are Cooling to a temperature below the freezing point, and then spraying water from the nozzle onto the one and other surfaces, the water is gradually solidified, and transparent ice of a predetermined thickness is applied to the one and the other surface. Can be grown.
また、所定の厚さの氷が結氷板の一方及び他方の面に成長した後に、当該結氷板の熱媒流通流路に少なくとも氷の融点より高い温度の熱媒を通すことにより、当該結氷板の一方及び他方の面を氷の融点を超える温度にすることで、板状の氷を結氷板から離脱、落下させ、これにより板状氷を得ることができる。 In addition, after ice having a predetermined thickness grows on one and other surfaces of the ice plate, the ice plate is passed through a heat medium having a temperature higher than the melting point of the ice through the heat medium flow passage of the ice plate. By making one and the other side of the plate have a temperature exceeding the melting point of ice, the plate-like ice is detached from the ice plate and dropped, thereby obtaining the plate-like ice.
二次冷媒については、一次冷凍サイクルにおいて冷却された低温の一次冷媒によって冷却されるものであるから、例えば二酸化炭素の液体や不凍液等の毒性の極めて少なく、かつ流動性、熱伝達性等の優れた特性を有する液体を利用することができる。このため、多数の結氷板を設置して、板状氷を多量に製造する場合にも、安全性及び冷却効率の向上を図ることができる。 Since the secondary refrigerant is cooled by the low-temperature primary refrigerant cooled in the primary refrigeration cycle, for example, it has extremely low toxicity such as carbon dioxide liquid and antifreeze, and has excellent fluidity and heat transfer. Liquids having different characteristics can be used. For this reason, safety and cooling efficiency can be improved even when a large number of ice plates are installed to produce a large amount of plate ice.
一方、一次冷媒については、一次冷凍サイクルによって冷却されることになることから、液化及び気化が容易で熱を大気側に効率良く排出することが可能な物質である必要であり、かつフロンのような環境破壊の原因とならないアンモニア等の自然系冷媒を使用することが好ましい。 On the other hand, since the primary refrigerant is cooled by the primary refrigeration cycle, it needs to be a substance that can be easily liquefied and vaporized and can efficiently discharge heat to the atmosphere, and is It is preferable to use a natural refrigerant such as ammonia that does not cause serious environmental destruction.
但し、例えばアンモニアについては、冷却効率が高い等の長所があるものの、強い毒性と悪臭を有することから、広い範囲で冷媒として使用することは安全性上の問題がある。しかし、アンモニア等の自然系冷媒については、二次冷媒を冷却するための一次冷媒として用いることにより、ごく少量に抑えることができる。このため、一次冷媒を使用する一次冷凍サイクルを小型の装置とすることができると共に、その装置全体を安全かつ堅固なユニット内に容易に納めることができる。従って、一次冷媒を用いた一次冷凍サイクルにおける冷却効率及び安全性の向上を図ることができる。 However, for example, ammonia has advantages such as high cooling efficiency, but has strong toxicity and bad odor, so that it has a safety problem when used as a refrigerant in a wide range. However, a natural refrigerant such as ammonia can be suppressed to a very small amount by using it as a primary refrigerant for cooling the secondary refrigerant. For this reason, the primary refrigeration cycle using the primary refrigerant can be a small device, and the entire device can be easily stored in a safe and rigid unit. Therefore, it is possible to improve the cooling efficiency and safety in the primary refrigeration cycle using the primary refrigerant.
従って、安全性及び冷却効率の高い製氷機を提供することができるという顕著な効果を奏する。 Therefore, it is possible to provide an ice making machine with high safety and cooling efficiency.
請求項2に記載の発明によれば、二次冷媒が二次冷媒流通流路を結氷板の下部から上部に向けて供給されることになるので、当該二次冷媒は結氷板内を上方に向かうに従って徐々に温度が高くなる。即ち、二次冷媒が結氷板内を上方に移動するに従って、当該二次冷媒の比重が徐々に小さくなるので、二次冷媒が二次冷媒流通流路内を流れる抵抗を軽減することができる。 According to the second aspect of the present invention, the secondary refrigerant is supplied from the lower part of the ice plate to the upper part of the secondary refrigerant flow path, so that the secondary refrigerant is moved upward in the ice plate. The temperature gradually increases as you go. That is, as the secondary refrigerant moves upward in the ice plate, the specific gravity of the secondary refrigerant gradually decreases, so that the resistance of the secondary refrigerant flowing through the secondary refrigerant flow path can be reduced.
一方、熱媒が熱媒流通流路を結氷板の上部から下部に向けて供給されることになるので、当該熱媒は結氷板内を下方に向かうに従って徐々に温度が低くなる。即ち、熱媒が結氷板内を下方に移動するに従って、当該熱媒の比重が徐々に大きくなるので、熱媒が熱媒流通流路内を流れる抵抗を軽減することができる。 On the other hand, since the heat medium is supplied from the upper part to the lower part of the ice plate through the heat medium flow path, the temperature of the heat medium gradually decreases as it goes downward in the ice plate. That is, since the specific gravity of the heat medium gradually increases as the heat medium moves downward in the ice plate, the resistance of the heat medium flowing in the heat medium flow path can be reduced.
従って、板状氷を更に効率よく製造することができる。 Therefore, plate ice can be produced more efficiently.
請求項3に記載の発明によれば、一次冷媒としてアンモニアを用いているので冷却効率の向上を図ることができる。この場合、アンモニアは毒性を有するものの、一次冷媒としてごく少量に抑えることができる。しかも、一次冷媒を使用する一次冷凍サイクルとしては小型の装置で構成することができるので、その装置全体を安全かつ堅固なユニット内に容易に納めることができる。即ち、アンモニアに対する安全性の確保を図ることができる。
According to the invention described in
また、二次冷媒として二酸化炭素又は不凍液を用いているので、結氷板を冷却する冷媒の毒性の問題を解決することができ、結氷板を多数備えた大規模な板状氷の製造設備においても安全性を容易に確保することができる。 In addition, since carbon dioxide or antifreeze is used as the secondary refrigerant, it is possible to solve the problem of the toxicity of the refrigerant that cools the freezing plate, and even in a large-scale plate-like ice production facility equipped with many freezing plates. Safety can be easily secured.
従って、多量の板状氷を効率良くかつ安全に製造することができる。 Therefore, a large amount of plate ice can be produced efficiently and safely.
請求項4に記載の発明によれば、二次冷媒流通流路の上流端部に通じる二次冷媒の流入流路に流入流路を開閉する流入流路開閉弁を設けると共に、当該流入流路開閉弁の開閉を制御する流入流路制御回路を設けているので、結氷板内の二次冷媒流通流路を流れる二次冷媒の流量を調整することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the inflow channel opening / closing valve that opens and closes the inflow channel is provided in the inflow channel of the secondary refrigerant that communicates with the upstream end of the secondary refrigerant circulation channel, and the inflow channel Since the inflow channel control circuit for controlling the opening and closing of the on-off valve is provided, the flow rate of the secondary refrigerant flowing through the secondary refrigerant circulation channel in the ice plate can be adjusted.
従って、流入流路制御回路に基づいて結氷板の一方及び他方の面の温度を調整することができるので、当該各面に、結氷する氷の厚さや、結氷する速度を制御することができる。 Therefore, since the temperature of one and the other surfaces of the icing plate can be adjusted based on the inflow channel control circuit, the thickness of the ice icing on each surface and the speed of icing can be controlled.
請求項5に記載の発明によれば、二次冷媒流通流路の上流端部に通じる二次冷媒の流入流路と、二次冷媒流通流路の下流端部に通じる二次冷媒の流出流路とを連結するようにバイパス流路を設け、そのバイパス流路に当該バイパス流路を開閉するバイパス開閉弁を設け、更にそのバイパス開閉弁の開閉を制御するバイパス制御回路を設けているので、バイパス制御回路に基づいてバイパス開閉弁の開閉を制御することにより、二次冷媒流通流路を流れる二次冷媒の流量を制御することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the secondary refrigerant inflow passage leading to the upstream end portion of the secondary refrigerant circulation passage and the secondary refrigerant outflow flow leading to the downstream end portion of the secondary refrigerant circulation passage. Since a bypass flow path is provided so as to connect the road, a bypass open / close valve that opens and closes the bypass flow path is provided in the bypass flow path, and a bypass control circuit that controls opening and closing of the bypass open / close valve is provided. By controlling the opening and closing of the bypass on-off valve based on the bypass control circuit, the flow rate of the secondary refrigerant flowing through the secondary refrigerant flow path can be controlled.
この場合、二次冷媒流通流路を流れる二次冷媒の流れが完全に停止することがないので、結氷板の一方及び他方の面の温度をより微妙に調整することができる。従って、結氷板の一方及び他方の面に結氷する氷の厚さを微妙に調整することができる。 In this case, since the flow of the secondary refrigerant flowing through the secondary refrigerant circulation channel does not stop completely, the temperature of one surface and the other surface of the ice plate can be more finely adjusted. Therefore, it is possible to finely adjust the thickness of ice forming on one and the other surfaces of the ice plate.
また、結氷板の二次冷媒流通流路内の圧力が高まった際に、バイパス開閉弁を開くことにより、結氷板の上流側の圧力を下流側に逃がし、これによってその圧力の低下を図ることができる利点もある。 In addition, when the pressure in the secondary refrigerant flow passage of the icing plate increases, the pressure on the upstream side of the icing plate is released to the downstream side by opening the bypass on-off valve, thereby reducing the pressure. There is also an advantage that can be.
請求項6に記載の発明によれば、二次冷媒流通流路又は当該二次冷媒流通流路に通じる流路に、これらの流路の圧力が異常上昇するのを防止する安全弁を設けているので、二次冷媒が結氷板の二次冷媒流通流路を通過中に温められて、例えば一部が気化したような場合でも、この気化による圧上昇を安全弁によって所定の圧力以下に抑えることができる。この場合、二次冷媒の一部が安全弁から大気側に流出することになるが、この流出した二次冷媒については容器等に回収して再利用することが好ましい。 According to the sixth aspect of the present invention, the secondary refrigerant flow path or the flow path leading to the secondary refrigerant flow path is provided with a safety valve that prevents the pressure of these flow paths from rising abnormally. Therefore, even when the secondary refrigerant is warmed while passing through the secondary refrigerant flow path of the ice plate and, for example, a part thereof is vaporized, the pressure increase due to the vaporization can be suppressed to a predetermined pressure or less by the safety valve. it can. In this case, a part of the secondary refrigerant flows out from the safety valve to the atmosphere side. However, it is preferable that the outflowed secondary refrigerant is collected in a container or the like and reused.
請求項7に記載の発明によれば、二次冷媒流通流路又は当該二次冷媒流通流路に通じる流路に、これらの流路で膨張した二次冷媒を吸収して圧力の上昇を抑えるアキュムレータを備えているので、二次冷媒を大気側に流出させることなく、結氷板等内の圧力を所定の安全な圧力に抑えることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the secondary refrigerant flow path or the flow path leading to the secondary refrigerant flow path absorbs the secondary refrigerant expanded in these flow paths and suppresses an increase in pressure. Since the accumulator is provided, the pressure in the icing plate or the like can be suppressed to a predetermined safe pressure without causing the secondary refrigerant to flow out to the atmosphere.
また、安全弁が併用されている場合には、アキュムレータで吸収することができないような大きな圧力上昇に対しても、当該安全弁が作動することで、結氷板等内を所定の圧力以下の安全な圧力に抑えることができる。 In addition, when a safety valve is used in combination, the safety valve is activated even when a large pressure rise cannot be absorbed by the accumulator. Can be suppressed.
請求項8に記載の発明によれば、一次冷凍サイクルで一次冷媒を氷の融点より低い温度に冷却するために大気側に熱を排出することになるが、この排熱を少なくとも利用して温められた熱媒が熱媒流通流路に供給されるようになっているので、板状氷の製造に要するエネルギ効率の向上を図ることができる。
According to the invention described in
本発明を実施するための形態を、実施形態に基づいて詳細に説明する。 The form for implementing this invention is demonstrated in detail based on embodiment.
本発明の一実施形態として示す製氷機1は、図1〜図3に示すように、一方及び他方の面としての各結氷面2aが上下方向に向けられた状態で設置されたアルミニュウム製(金属製)の結氷板2と、この結氷板2の各結氷面2aに製氷用の水、即ち製氷水を散布するノズル3aを有する散水ヘッダ3とを備えた構成になっている。
As shown in FIGS. 1 to 3, an
結氷板2は、冷凍機4における一次冷凍サイクルにおいて冷却された低温のアンモニア(一次冷媒)によって氷の融点より低い温度に冷却された二酸化炭素(二次冷媒)が流通する二次冷媒流通流路21を有していると共に、氷の融点より高い温度に設定された脱氷水(熱媒)が流通する熱媒流通流路22を有している。
The freezing
冷凍機4は、図1に示すように、圧縮機4a、凝縮器4b及び蒸発器4cを備えた構成になっている。この冷凍機4は、蒸発器4cで気化したアンモニアを圧縮機4aで圧縮して高圧高温にした上で、その熱を凝縮器4bで大気に放出(排熱)し温度を下げることにより当該アンモニアを液化し、この液化したアンモニアを蒸発器4cで減圧して気化させることにより、当該アンモニアを例えば−45℃程度まで下げるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the refrigerator 4 has a configuration including a
また、結氷板2は、図3(b)に示すように、所定の幅に形成されたものを幅方向に3つ結合することによって正面視で水平方向に長い四角形状の板状に形成され、各結氷面2aが四角形の平面状に形成されている。
In addition, as shown in FIG. 3 (b), the
二次冷媒流通流路21及び熱媒流通流路22は、結氷板2内における下部から上部まで、全体にわたって存在するように形成されている。
The secondary
即ち、二次冷媒流通流路21については、上下に隣接する2本の流路を1セットとして、14セットが水平方向に延在するように形成されており、下側の2本の流路がそのすぐ上側の2本の流路に結氷板2の水平方向の端部で連通するように形成され、これによって結氷板2の下部から上部まで連続して延在するように形成されている。また、隣接する下側の2本と上側の2本には異なる方向の二酸化炭素(図3において「CO2」として示す。)が流れるようになっている。
That is, the secondary
そして、結氷板2には、二次冷媒流通流路21における上流端部に対応する位置に、当該上流端部に連通する冷媒上流端継手21aが設けられていると共に、二次冷媒流通流路21における下流端部に対応する位置に、当該下流端部に連通する冷媒下流端継手21bが設けられている。この場合、冷媒上流端継手21aは結氷板2の下端部に配置され、冷媒下流端継手21bは結氷板2の上端部に配置されている。
The freezing
即ち、二酸化炭素は、冷媒上流端継手21aから二次冷媒流通流路21に流入し、当該二次冷媒流通流路21内を結氷板2の下から上まで流れ、冷媒下流端継手21bから流出することになる。この際、二酸化炭素は、温度を徐々に上昇させながら結氷板2内を下から上に移動することになる。
That is, carbon dioxide flows from the refrigerant upstream end joint 21a into the secondary
一方、熱媒流通流路22については、隣接する4本の二次冷媒流通流路21を挟むように所定の間隔を開けて水平に延在するように配置されていると共に、結氷板2の上縁部及び下縁部に沿う位置にも配置されている。また、上側に位置する熱媒流通流路22とその下側の熱媒流通流路22とは、結氷板2の一方の結氷面2aにおける水平方向の端部に設けられた外付けパイプ22cによって連通した状態になっている。これにより、熱媒流通流路22は、結氷板2の上部から下部まで連続して延在するように形成されている。
On the other hand, the heat
そして、結氷板2には、熱媒流通流路22の上流端部に対応する位置に、当該上流端部に連通する熱媒上流端継手22aが設けられていると共に、熱媒流通流路22の下流端部に対応する位置に、当該下流端部に連通する熱媒下流端継手22bが設けられている。この場合、熱媒上流端継手22aは結氷板2の上端部に配置され、熱媒下流端継手22bは結氷板2の下端部に配置されている。
The
即ち、脱氷水は、熱媒上流端継手22aから熱媒流通流路22に流入し、当該熱媒流通流路22内を結氷板2の上から下まで流れ、熱媒下流端継手22bから流出することになる。この際、脱氷水は、温度を徐々に下降させながら結氷板2内を上から下に移動することになる。
That is, the deicing water flows from the heat medium upstream end joint 22a into the heat
また、結氷板2については、図2に示すように、複数(この例では3枚)のものが並列(この例では同一高さ位置に一定の間隔をおいて平行)に設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality (three in this example) of the
各結氷板2の冷媒上流端継手21aには、二酸化炭素の流入流路51から分岐された分岐管51aが連結されている。これにより、二次冷媒流通流路21の上流端部が流入流路51に連通した状態になっている。そして、流入流路51には、流入流路51を開閉する流入流路開閉弁51bが設けられている。流入流路開閉弁51bは、その開閉が図示しない流入流路制御回路によって制御されるようになっている。
A
流入流路制御回路は、流入流路開閉弁51bの開閉を制御することで、二次冷媒流通流路21に流れる二酸化炭素の流量を制御し、各結氷板2における各結氷面2aに生成される氷の厚さを調整することが可能になっている。
The inflow channel control circuit controls the flow rate of carbon dioxide flowing through the secondary
また、各結氷板2の冷媒下流端継手21bには、二酸化炭素の流出流路52から分岐された分岐管52aが連結されている。これにより、二次冷媒流通流路21の下流端部が流出流路52に連通した状態になっている。
Further, a
流入流路51は、図1に示すように、蒸発器4cにおいて−20〜−10℃に冷却された二酸化炭素を結氷板2に供給するように構成された流路である。なお、二酸化炭素は、その圧力が約6MPaとなっており液化した状態となっている。また、流出流路52は、結氷板2の二次冷媒流通流路21を通過することで温度が上昇した二酸化炭素を蒸発器4cに戻して再冷却するために構成された流路である。なお、二酸化炭素は、圧力が約6MPaであれば、約−55℃から約+20℃の温度範囲で液体状態となる。
As shown in FIG. 1, the
流入流路51と流出流路52とは、図1及び図2に示すように、バイパス流路53によって連結されている。バイパス流路53には、当該バイパス流路53を開閉するバイパス開閉弁53aが設けられている。バイパス開閉弁53aは、その開閉が図示しないバイパス制御回路によって制御されるようになっている。
The
バイパス制御回路は、バイパス開閉弁53aの開閉を制御することで、流入流路51から二次冷媒流通流路21に流入する二酸化炭素の流量を制御し、各結氷板2の各結氷面2aに生成される氷の厚さを調整することが可能になっている。但し、この場合は、流入流路開閉弁51bを開状態にしておく必要がある。なお、バイパス開閉弁53aで氷の厚さを制御する場合は、流入流路開閉弁51bで氷の厚さを制御する場合より、当該氷の厚さをより微妙に調整することが可能である。
The bypass control circuit controls the flow rate of carbon dioxide flowing from the
また、バイパス制御回路は、結氷板2の二次冷媒流通流路21内の圧力が高まった際に、この圧力を検知して、バイパス開閉弁53aを開くことにより、結氷板2の上流側の圧力を下流側に逃がし、これによってその圧力の低下を図ることが可能になっている。なお、結氷板2内の二酸化炭素の圧力を検出するセンサについては図示を省略する。
Further, the bypass control circuit detects this pressure when the pressure in the secondary
一方、各結氷板2の熱媒上流端継手22aには、脱氷水の流入流路61から分岐された分岐管61aが連結されている。これにより、熱媒流通流路22の上流端部が流入流路61に連通した状態になっている。そして、流入流路61には、流入流路61を開閉する流入流路開閉弁61bが設けられている。流入流路開閉弁61bは、その開閉が図示しない流入流路制御回路によって制御されるようになっている。
On the other hand, a
流入流路制御回路は、流入流路開閉弁61bの開閉を制御することで、結氷板2の熱媒流通流路22に流れる脱氷水の流量を制御し、各結氷板2の各結氷面2aにおいて所定の厚さに成長した氷について、当該各結氷面2aからの離脱を制御するようになっている。
The inflow channel control circuit controls the flow rate of deiced water flowing in the heat
また、各結氷板2の熱媒下流端継手22bには、脱氷水の流出流路62から分岐された分岐管62aが連結されている。これにより、熱媒流通流路22の下流端部が流出流路62に連通した状態になっている。
Further, a
脱氷水は、製氷用に選定された所定の水(上述した製氷水)を用いたものであり、冷凍機4の凝縮器4bから排出される熱(即ち排熱)を少なくとも利用して(必要に応じて図示しない加熱手段を利用して)、15〜30℃に温められたものが流入流路61、分岐管61a、熱媒上流端継手22aを介して各結氷板2における熱媒流通流路22の上流端部に供給され、当該熱媒流通流路22を下流端部に流れるようになっている。
The deicing water uses predetermined water selected for ice making (the above-mentioned ice making water) and uses at least the heat (ie, exhaust heat) discharged from the
また、脱氷水は、各結氷板2の熱媒流通流路22の下流端部から熱媒下流端継手22b、分岐管62aを介して流出流路62に流出し、当該流出流路62から原料水タンク71に流れるようになっている。
Further, the deicing water flows out from the downstream end portion of the heat
原料水タンク71は、自動給水弁72aを有する給水管72から製氷水の供給を受けるようになっている。自動給水弁72aは、その開閉が図示しないレベル制御回路によって制御されるようになっている。レベル制御回路は、原料水タンク71内の水面レベルが所定の範囲に入るように、自動給水弁72aの開閉を制御するようになっている。なお、水面レベルを検知するセンサ(水面レベル計)については図示を省略する。
The
また、原料水タンク71には、自動排水弁73aを有する排水管73及びオーバーフロー防止管74が設けられている。自動排水弁73aは、原料水タンク71内の製氷水を新規なものに交換するなどの際に、開状態にすることで、当該原料水タンク71内から製氷水を確実に排除することが可能になっている。なお、自動排水弁73aは図示しない排水制御回路によって開閉が制御されるようになっている。
Further, the
オーバーフロー防止管74は、流出流路62等から供給される製氷水によって原料水タンク71内の水面レベルが所定の制御レベル以上に達するような場合でも、原料水タンク71から溢れる前にその製氷水を排出することが可能になっている。
Even when the water surface level in the raw
一方、散水ヘッダ3は、各結氷板2の上側に配置されている。この散水ヘッダ3に連結されたノズル3aは、各結氷板2における一方及び他方の結氷面2aの上端部に製氷水を散布することが可能なように複数設けられている。また、各ノズル3aは、結氷面2aの上辺部に沿うように長く延在するチューブ状のもので形成されていると共に、その長手方向に所定の間隔をおいて複数の噴水孔を有するもので構成されており、各噴水孔から各結氷面2aの上端部に満遍なく製氷水を散布するようになっている。
On the other hand, the watering
ノズル3aから散布する製氷水は、原料水タンク71から散水供給ポンプ31、散水供給流路32を介して散水ヘッダ3に供給されるようになっている。
The ice making water sprayed from the
散水供給ポンプ31は、原料水タンク71内の所定の水深位置に設置されるようになっており、当該原料水タンク71内の製氷水をくみ上げて、散水供給流路32を介して散水ヘッダ3に供給することが可能な吐出圧を有するもので構成されている。
The sprinkling
また、複数の結氷板2の下方には脱氷回収板8が設けられている。脱氷回収板8は、耐腐食性金属(例えばステンレス鋼)の板によって構成されている。この脱氷回収板8は、各結氷板2の下方部分に位置する傾斜平面部8aと、その斜め下方に位置する溝部8bと、その斜め下方に位置する傾斜部8cとを備えた構成になっている。
A deicing and collecting
傾斜平面部8aは、各結氷板2から落下した氷を受け止めると共に、当該氷を漸次下方に滑らかに移動可能なように、所定の広がりを有するものが斜め下方に延在するように所定の勾配をもって設けられている。溝部8bは、下方に湾曲する円筒の一部分を有するように形成されている。傾斜部8cは、傾斜平面部8aと同様の勾配で溝部8bから下方に延在するように形成されている。
The inclined
溝部8bに対応する部位には、その溝部8bの曲率中心を回転中心とするようにして回転駆動されるクラッシャ81が設けられている。クラッシャ81は、円筒状の外周部に複数の破砕刃81aを備えたもので構成されており、傾斜平面部8aに落下することで粗割された氷が溝部8bを通過する際に、当該氷を更に破砕することで所定の大きさの板状氷を得ると共に、当該板状氷を傾斜部8cに送り出すようになっている。
A
また、溝部8bは、透水用の複数の孔を有しており、ノズル3aから噴出し各結氷板2で凍ることなく下方に流れた水や、傾斜平面部8a及び溝部8bにおいて氷から融けた水や微細な氷が下方に流出するように構成されている。この溝部8bから下方に流出した水や微細な氷は、当該溝部8bの下方に配置された原料水タンク71内蓄えられ、再び製氷水として用いられるようになっている。
Further, the
上記のように構成された製氷機1においては、結氷板2の二次冷媒流通流路21に氷の融点より低い温度の二酸化炭素を流すことによって、当該結氷板2の一方及び他方の結氷面2aを氷点下の温度に冷却することができる。この状態で、結氷板2の各結氷面2aにノズル3aから水を散布すると、その水が漸次凝固し、当該各結氷面2aに所定の厚さの透明な氷を成長させることができる。
In the
また、所定の厚さの氷が結氷板2の各結氷面2aに成長した後に、散水供給ポンプ31を停止してノズル3aからの水の散布を止め、二酸化炭素供給用の流入流路開閉弁51bを流入流路制御回路を介して閉じ、かつ脱氷水用の流入流路開閉弁61bを流入流路制御回路を介して開けることにより、結氷板2の熱媒流通流路22に氷の融点より高い温度の脱氷水を供給することにより、当該結氷板2の各結氷面2aを氷の融点を超える温度に上昇させ、板状の氷を結氷板2から離脱させて、脱氷回収板8の傾斜平面部8a上に落下させる。
In addition, after ice having a predetermined thickness grows on each
この落下によってある程度の大きさに粗割された板状氷は、傾斜平面部8aを斜め下方に移動し、溝部8bにおいてクラッシャ81の破砕刃81aによって、所定の大きさに破砕された上で傾斜部8cに送り出されて、製品としての板状氷になる。
The plate-like ice roughly divided to a certain size by this fall moves obliquely downward on the inclined
結氷板2から氷が落下した後は、流入流路開閉弁61bを流入流路制御回路を介して閉じることにより、流入流路開閉弁61bより下流側に位置する流入流路61、分岐管61a、熱媒上流端継手22a、熱媒流通流路22、熱媒下流端継手22b、分岐管62a、流出流路62等内に溜まった脱氷水を原料水タンク71に流出させる。即ち、結氷板2を再び冷却した際に、熱媒流通流路22等の流路内に溜まった脱氷水が凍結することによって、当該流路が閉塞されるのを防止する。
After the ice falls from the
また、二次冷媒については、一次冷凍サイクルにおいて使用したアンモニアによる一次冷媒とは異なる毒性の極めて少なく、流動性、熱伝達性等に優れた二酸化炭素の液体を用いているので、多数の結氷板2を設置して、板状氷を多量に製造する場合にも、安全性及び冷却効率の向上を図ることができる。 The secondary refrigerant uses a carbon dioxide liquid that is extremely less toxic than the primary refrigerant produced by ammonia used in the primary refrigeration cycle, and has excellent fluidity and heat transfer. Even when 2 is installed to produce a large amount of plate ice, safety and cooling efficiency can be improved.
一方、一次冷媒については、一次冷凍サイクルにおいて液化及び気化が容易で熱を大気側に効率良く排出することが可能な自然系冷媒としてのアンモニアを用いているので、冷却効率の向上を図ることができると共に、フロンのような環境破壊の原因となるような物質を排出することも防止することができる。 On the other hand, with regard to the primary refrigerant, ammonia is used as a natural refrigerant that can be easily liquefied and vaporized in the primary refrigeration cycle and can efficiently discharge heat to the atmosphere side, so that the cooling efficiency can be improved. In addition, it is possible to prevent discharge of substances that cause environmental destruction such as chlorofluorocarbon.
但し、アンモニアについては、強い毒性と悪臭を有し安全性上の問題があるが、二次冷媒を冷却するための一次冷媒としてごく少量の使用量に抑えることができる。このため、一次冷凍サイクルを構成する装置としての冷凍機4を小型化することができると共に、その冷凍機4の全体を安全で堅固なユニット内に容易に納めることができる。従って、一次冷媒としてアンモニアを用いることで、冷却効率及び安全性の向上を図ることができる。 However, ammonia has strong toxicity and bad odor and has a safety problem, but it can be suppressed to a very small amount used as a primary refrigerant for cooling the secondary refrigerant. For this reason, the refrigerator 4 as an apparatus constituting the primary refrigeration cycle can be reduced in size, and the entire refrigerator 4 can be easily accommodated in a safe and solid unit. Therefore, by using ammonia as the primary refrigerant, it is possible to improve the cooling efficiency and safety.
従って、安全性及び冷却効率の高い製氷機1を提供することができるという顕著な効果を奏する。
Therefore, there is a remarkable effect that the
また、二次冷媒としての二酸化炭素が二次冷媒流通流路21を結氷板2の下部から上部に向けて供給されているので、当該二酸化炭素は結氷板2内を上方に向かうに従って徐々に温度が高くなる。即ち、二酸化炭素が結氷板2内を上方に移動するに従って当該二酸化炭素の比重が徐々に小さくなるので、二酸化炭素が二次冷媒流通流路21内を流れる際の抵抗を軽減することができる。
Further, since carbon dioxide as the secondary refrigerant is supplied from the lower part of the
一方、脱氷水が熱媒流通流路22を結氷板2の上部から下部に向けて供給されることになるので、当該脱氷水は結氷板2内を下方に向かうに従って徐々に温度が低くなる。即ち、脱氷水が結氷板2内を下方に移動するに従って当該脱氷水の比重が徐々に大きくなるので、脱氷水が熱媒流通流路22内を流れる際の抵抗も軽減することができる。
On the other hand, since the deicing water is supplied from the upper part of the
従って、かかる流路抵抗の観点からも、板状氷の製造効率の向上を図ることができる。 Accordingly, the production efficiency of the plate ice can be improved also from the viewpoint of the flow path resistance.
また、二次冷媒流通流路21の上流端部に通じる流入流路51に流入流路開閉弁51bを設けると共に、当該流入流路開閉弁51bを開閉制御する流入流路制御回路を設けているので、結氷板2内の二次冷媒流通流路21を流れる二酸化炭素の流量を調整することができる。
In addition, an inflow channel opening /
従って、流入流路制御回路に基づいて結氷板2の各結氷面2aの温度を調整することができるので、当該各結氷面2aに、結氷する氷の厚さや、結氷速度を制御することができる。
Therefore, since the temperature of each
また更に、流入流路51と、流出流路52とを連結するようにバイパス流路53を設け、そのバイパス流路53にバイパス開閉弁53aを設け、更にそのバイパス開閉弁53aを開閉制御するバイパス制御回路を設けているので、そのバイパス制御回路に基づいてバイパス開閉弁53aの開閉を制御することにより、二次冷媒流通流路21を流れる二酸化炭素の流量を制御することができる。
Further, a
この場合、二次冷媒流通流路21を流れる二酸化炭素の流れが完全に停止することがないので、結氷板2の一方及び他方の各結氷面2aの温度をより微妙に調整することができる。従って、結氷板2の各結氷面2aに結氷する氷の厚さをより微妙に調整することができる。
In this case, since the flow of carbon dioxide flowing through the secondary
更に、冷凍機4において凝縮器4bから大気側に熱を排出することになるが、この排熱を少なくとも利用して脱氷水を温めて熱媒流通流路22に供給するようになっているので、この点からも板状氷の製造効率の向上を図ることができる。
Furthermore, in the refrigerator 4, heat is discharged from the
次に、上記製氷機1の他の例について図4を参照して説明する。この他の例における製氷機1は、主として熱媒として不凍液を用い、かつこの不凍液を循環する構造になっている点で、図1〜図3に示した製氷機1と異なっている。なお、図1〜図3に示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し説明を簡略化する。
Next, another example of the
即ち、不凍液は、デフロストタンク63に蓄えられた状態でデフロストポンプ64から流入流路61及び分岐管61aを介して結氷板2の熱媒流通流路22に供給されるようになっている。この場合、流入流路61は、デフロストポンプ64の吐出口と各分岐管61aとを連通するように構成されている。
That is, the antifreeze liquid is supplied from the
一方、流出流路62は、熱媒流通流路22の流出側の分岐管62aからデフロストタンク63までを連通するように構成されている。デフロストタンク63は、上述のように不凍液を蓄えると共に、内部設けられた熱交換器63aによって不凍液を15〜30℃となるように加熱するようになっている。なお、熱交換器63aに供給する熱として、凝縮器4bから出る排熱を少なくとも利用するようになっている。但し、凝縮器4bの排熱については、熱交換器63aとは異なる他の熱交換器等を用いて不凍液の加熱のために利用してもよい。
On the other hand, the
上記のように構成された製氷機1においては、デフロストポンプ64を起動することによって結氷板2の熱媒流通流路22への不凍液の供給を開始することができ、デフロストポンプ64を停止することによって熱媒流通流路22への不凍液の供給を停止することができる。
In the
また、熱媒として不凍液を用いているので、熱媒流通流路22内で熱媒が凝固するのを防止することができる利点がある。
In addition, since the antifreeze is used as the heat medium, there is an advantage that the heat medium can be prevented from solidifying in the heat
次に、図5(a)を参照して安全弁を設けた他の例、及び図5(b)を参照して安全弁及びアキュムレータを設けた更に他の例について説明する。 Next, another example in which a safety valve is provided with reference to FIG. 5 (a) and another example in which a safety valve and an accumulator are provided will be described with reference to FIG. 5 (b).
即ち、図5(a)に示す安全弁52bは、流出流路52に設けられている。安全弁52bは、流出流路52内の圧力が所定の圧力に達した際に内部に構成された弁が開いて二酸化炭素を流出流路52の外に排出し、当該流出流路52内の圧力が所定の圧力より上昇するのを防止するようになっている。
That is, the
即ち、安全弁52bは、流出流路52内の圧力が異常上昇するのを防止するように構成されている。なお、この例では、流出流路52が結氷板2の二次冷媒流通流路21、流入流路51、蒸発器4c(図1参照)等にも連通しているので、これらの流路や機器の圧力が異常上昇するのも防止することが可能である。
That is, the
また、安全弁52bから排出された二酸化炭素については、予備タンク52dに回収して圧縮した状態で貯蔵することにより、再度二次冷媒として使用することが可能になっている。なお、予備タンク52dを設けずに、安全弁52bから大気に二酸化炭素を排出するようにしてもよい。
The carbon dioxide discharged from the
上記のように安全弁52bを備えた製氷機1においては、二酸化炭素が結氷板2の二次冷媒流通流路21内で温められて、例えば一部が気化し、これにより圧力が上昇するようなことがあっても、安全弁52bで所定の圧力以下の安全な圧力に抑えることができる。
In the
なお、安全弁52bについては、二次冷媒流通流路21に連通する通路であれば、当該二次冷媒流通流路21、流入流路51、バイパス流路53等に設けてもよい。
The
また、図5(b)に示すように、安全弁52b及びアキュムレータ52cを流出流路52に設けるように構成してもよい。
Further, as shown in FIG. 5B, a
アキュムレータ52cは、圧力容器内に例えば隔膜を介して封入した気体(例えば窒素ガス)の圧縮性を利用して、流出流路52内の圧力が通常使用される圧力より高くなった場合にこの圧力を吸収して、流出流路52内及びこれに連通する流路内の圧力の上昇を抑えるように構成されている。
The
また、安全弁52bは、アキュムレータ52cのみでは圧力を吸収することができず、流出流路52内の圧力が所定の圧力に達した場合に、二酸化炭素を流出流路52の外の予備タンク52dに排出し、当該流出流路52及びこれに連通する流路内の圧力が異常上昇するのを防止するように構成されている。
Further, the
上記のようにアキュムレータ52cを備えた製氷機1においては、二酸化炭素の一部が結氷板2の二次冷媒流通流路21内で気化し膨張することがあっても、その膨張に伴う二酸化炭素の体積増加分をアキュムレータで吸収し、当該二酸化炭素を流出流路52から排出することなく、結氷板2等内の圧力を所定の安全な圧力に維持することができる。
In the
しかも、安全弁52bが併設されているので、アキュムレータ52cで吸収することができない大きな圧力上昇に対しては、当該安全弁52bによって所定の圧力以下の安全な圧力に抑えることができるという利点がある。
In addition, since the
なお、アキュムレータ52c及び安全弁52bについては、二次冷媒流通流路21に連通する通路であれば、当該二次冷媒流通流路21、流入流路51、バイパス流路53等に設けてもよいことはいうまでもない。
Note that the
なお、上記実施形態においては、一次冷媒としてアンモニアを用いた例を示したが他の自然系冷媒を用いてもよい。また、二次冷媒として二酸化炭素を用いた例を示したが、不凍液(ブライン)等を用いてもよい。この場合、不凍液の圧力は、二次冷媒流通流路21等の流路内において約1MPaとすることが好ましい。
In the above embodiment, an example in which ammonia is used as the primary refrigerant has been shown, but other natural refrigerants may be used. Moreover, although the example which used the carbon dioxide as a secondary refrigerant | coolant was shown, you may use an antifreeze liquid (brine) etc. In this case, the pressure of the antifreeze liquid is preferably about 1 MPa in the flow path such as the secondary
また、結氷板2としては、アルミニュウムで構成したものを示したが、ステンレス鋼等の耐腐食性に優れた他の金属や、銅等の熱伝導性に優れた他の金属等で構成したものであってもよい。
The freezing
1 製氷機
2 結氷板2
2a 各結氷面(一方及び他方の面)
3a ノズル
21 二次冷媒流通流路
22 熱媒流通流路
21a 冷媒上流端継手
21b 冷媒下流端継手
22a 熱媒上流端継手
22b 熱媒下流端継手
51 二酸化炭素(二次冷媒)の流入流路
51b 流入流路開閉弁
52 二酸化炭素(二次冷媒)の流出流路
52b 安全弁
52c アキュムレータ
53 バイパス流路
53a バイパス開閉弁
61 脱氷水の流入流路
61b 流入流路開閉弁
62 脱氷水の流出流路
1
2a Each icing surface (one and the other)
Claims (8)
前記結氷板の一方及び他方の面に水を散布するノズルとを備え、
前記結氷板は、一次冷凍サイクルにおいて冷却された低温の一次冷媒によって少なくとも氷の融点より低い温度に冷却された二次冷媒が流通する二次冷媒流通流路を有していると共に、少なくとも氷の融点より高い温度の熱媒が流通する熱媒流通流路を有していることを特徴とする製氷機。 A metal icing plate provided with one and the other side facing up and down;
A nozzle for spraying water on one and other surfaces of the ice plate,
The ice plate has a secondary refrigerant flow path through which a secondary refrigerant cooled to a temperature lower than the melting point of ice by at least a low-temperature primary refrigerant cooled in the primary refrigeration cycle flows, and at least ice. An ice making machine comprising a heat medium flow passage through which a heat medium having a temperature higher than the melting point flows.
前記二次冷媒は、前記二次冷媒流通流路を前記結氷板の下部から上部に向けて供給され、
前記熱媒は、前記熱媒流通流路を前記結氷板の上部から下部に向けて供給されるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の製氷機。 The secondary refrigerant circulation channel and the heat medium circulation channel are formed entirely from the lower part to the upper part of the ice plate,
The secondary refrigerant is supplied from the lower part of the ice plate toward the upper part of the secondary refrigerant circulation channel,
2. The ice making machine according to claim 1, wherein the heat medium is supplied from an upper part to a lower part of the ice plate in the heat medium flow path.
前記二次冷媒は二酸化炭素又は不凍液であり、
前記熱媒は水又は不凍液であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製氷機。 The primary refrigerant is ammonia;
The secondary refrigerant is carbon dioxide or antifreeze,
The ice making machine according to claim 1 or 2, wherein the heat medium is water or antifreeze.
前記流入流路開閉弁の開閉を制御する流入流路制御回路を設けたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の製氷機。 An inflow passage opening / closing valve for opening and closing the inflow passage is provided in the inflow passage of the secondary refrigerant that communicates with the upstream end of the secondary refrigerant circulation passage;
The ice making machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising an inflow channel control circuit that controls opening and closing of the inflow channel on / off valve.
前記バイパス流路に、当該バイパス流路を開閉するバイパス開閉弁を設け、
前記バイパス開閉弁の開閉を制御するバイパス制御回路を設けたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の製氷機。 The secondary refrigerant inflow channel leading to the upstream end of the secondary refrigerant circulation channel and the secondary refrigerant outflow channel leading to the downstream end of the secondary refrigerant circulation channel are connected to each other. Provided a bypass channel,
In the bypass flow path, a bypass open / close valve for opening and closing the bypass flow path is provided,
The ice making machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising a bypass control circuit that controls opening and closing of the bypass on-off valve.
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