JP2560104B2 - 管内製氷ユニット及び管内製氷方法 - Google Patents

管内製氷ユニット及び管内製氷方法

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JP2560104B2
JP2560104B2 JP1006656A JP665689A JP2560104B2 JP 2560104 B2 JP2560104 B2 JP 2560104B2 JP 1006656 A JP1006656 A JP 1006656A JP 665689 A JP665689 A JP 665689A JP 2560104 B2 JP2560104 B2 JP 2560104B2
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2301/00Special arrangements or features for producing ice
    • F25C2301/002Producing ice slurries

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シェル内に複数の細いチューブを配置し、
蓄熱水をチューブ内に満液状態にしてシャーベット状の
氷を生成する管内製氷ユニット及び管内製氷方式に関す
る。
〔従来の技術〕
氷蓄熱システムは、水蓄熱システムに比べて蓄熱容積
が小さいためコンパクトに構成することができ有利であ
る。しかし、氷でも大きな塊になってしまうと搬送性が
悪いため、氷蓄熱システムでは、流動性があり搬送性の
よいシャーベット状の氷を製氷している。
管内で製氷し、その氷を蓄熱水槽へ搬送し蓄積する氷
蓄熱システムとしては、従来より薄膜降下式の製氷シス
テム、回転式の製氷システム、水の過冷却現象を利用し
た製氷システム等がある。
第9図は薄膜降下式の製氷システムの従来例を示す
図、第10図は水の過冷却現象を利用した製氷システムの
従来例を示す図である。図中、61はフリーザー、62はフ
リーザーヘッド、63は循環液レシーバー、64は循環液入
口、65は循環液出口、66は冷媒出口、67は冷媒入口、68
はチューブ、71は冷凍器、72はブラインクーラー、73は
過冷却器、74はフィルター、75は蓄熱槽、76は二次側シ
ステムを示す。
薄膜降下式の製氷システムは、米国のCBI社で開発さ
れたものであり、第9図に示すように製氷器として縦型
のシェル&チューブ式熱交換器を使ったものである。シ
ェル部分は、チューブ68を内部に配置し、冷媒を使った
満液直膨脹式のフリーザー61からなり、冷媒入口67から
冷媒を送り込み、冷媒出口66から冷媒ガスを引き出すも
のである。チューブ68は、内面が鏡面仕上げされ、氷蓄
熱槽より循環液入口64を通して蓄熱水のエチレングリコ
ール水溶液がフリーザーヘッド62に送られると、エチレ
ングリコール水溶液がチューブ68からオーバーフローし
て鏡面仕上げされた内面に沿って落下するようになって
いる。したがって、エチレングリコール水溶液は、この
間に冷媒との熱交換により冷却され、ブライン中の水分
子だけが氷結して微細な氷の結晶となり、リキッド状の
氷となってフリーザー61下部の循環液レシーバー63に落
下する。この落下した氷が氷蓄熱槽へ搬送され蓄熱され
る。
回転式の製氷システムは、カナダのSunwell Engineer
ing社で開発されたものであり、直膨張式蒸発器である
ジャケット内の製氷管内に蓄熱水のエチレングリコール
水溶液を旋回させるものである。このようにすることに
よって外周部の氷結管面圧力を上げ、過冷却現象を利用
して圧力が低い中心部にリキッド状の氷を生成してい
る。
また、水の過冷却現象を利用した製氷システムは、第
10図に示すように例えばフィルター74を設け、不安定な
過冷却現象を維持するために蓄熱水のクリーン化を行
い、安定した冷却温度を維持するためにブライン利用の
間接冷却、管内加圧と高水速化等の配慮がなされてい
る。
従来より知られたものとしては、上記のようにエチレ
ングリコール水溶液の特性を利用して蓄熱時に冷凍機で
シャーベット状の氷を製造し、これを蓄熱水槽に貯氷し
ておき、利用時にこの蓄熱冷熱を冷房熱源として熱交換
器を介して放熱させている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記のように従来の製氷システムで
は、氷結面の氷着による問題点を解決するために、産業
廃棄物であるエチレングリコール水溶液を使って氷結温
度を下げたり、補機動力を多く使ったり、また、過冷却
現象を利用するものでは、過冷却現象を維持するために
間接冷却や蓄熱水搬送に多大なエネルギーやコストを投
入し、システム全体の効率を低下させている。
さらに、エチレングリコール水溶液は、10%以下の低
濃度の場合、30℃以内ではカビが発生するため、暖房用
蓄熱材としての利用が困難であり、ヒートポンプに適用
する場合には、冬期に蓄熱を中止させるか、エチレング
リコール水溶液を水と交換させるか、或いは温熱専用蓄
熱水槽を冷房用とは別個に設ける必要があった。しか
も、エチレングリコール水溶液は、産業用廃棄物として
指定されているために、熱交換器を介した間接利用が一
般的であり、熱媒体として開放型ヒーティングタワーの
循環水に直接利用するには、循環水の飛散および漏水対
策が困難になるという問題を有している。
また、ヒーティングタワーシステムでは、循環水に空
気中の水が取り込まれて濃度が低下する。そこで、この
循環水の不凍液濃度を上げるため、湿気が低く天気のよ
い日にヒートポンプを停止してヒーティングタワーとポ
ンプを運転することによって自然蒸発させて濃縮した
り、循環水の一部を加熱して水分を蒸発させて濃縮する
ことが必要となるが、通常は、自然蒸発による濃縮以外
の濃縮方式、すなわち、加熱方式による濃縮が必要であ
るため、システムが複雑になると共に効率が悪く、シス
テム全体の効率を低下させているという問題もある。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、シン
プルな構成で且つ安価にシャーベット状の氷を生成する
ことができる管内製氷ユニット及び管内製氷方法の提供
を目的とするものである。本発明の他の目的は、比較的
高い温度で高い効率の管内製氷ユニット及び管内製氷方
法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
そのために本発明の管内製氷ユニットは、シェル内に
複数の細いチューブを配置し、該チューブの周囲をチュ
ーブの両端部で断熱材により仕切って不凍液又は冷媒室
にすると共に、各チューブの一方の端部に連通する入口
と他方の端部に連通する出口とを設け、蓄熱水として低
濃度の臭化物水溶液を使用し該低濃度の臭化物水溶液を
入口より送り込んでチューブ内を満液状態にしてチュー
ブの周囲に不凍液又は冷媒を通すことによって、チュー
ブ内にシャーベット状の氷を生成し、該シャーベット状
の氷を出口より蓄熱水槽へ送り出すように構成したこと
を特徴とするものであり、また、管内製氷方法は、シェ
ル内に複数の細いチューブを配置し、該チューブの周囲
をチューブの両端部で断熱材により仕切って不凍液又は
冷媒室にし、蓄熱水として低濃度の臭化物水溶液を使用
し該低濃度の臭化物水溶液をチューブ内に送り込み該チ
ューブ内を満液の静止状態にして−5℃前後の不凍液又
は蒸発温度が−5℃前後に設定された冷媒をチューブの
周囲に通す製氷モードによりチューブ内にシャーベット
状の氷を生成し、該シャーベット状の氷を脱氷モードに
より送り出すことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明の管内製氷ユニット及び管内製氷方法では、強
い浸透力(水和性)と濃度に応じた凝固点降下の性質を
持つ低濃度の臭化物水溶液を蓄熱水として使用すること
によって、氷の生成に伴って放出された臭化物が浸透し
て濃度が高められ凝固点が降下するので、氷化されない
臭化物水溶液の中にシャーベット状の氷を生成すること
ができる。しかも、低濃度の臭化物水溶液は、−1℃前
後が凝固点であるので、−5℃前後である従来のものに
比べて高い温度で不凍液又 冷媒を使用することができる。また、静止した満液状態
で製氷を行うため、製氷時には通水動力が不要である。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第1図は本発明に係る管内製氷ユニットの1実施例構
成を示す図、第2図は第1図に示す製氷ユニットの断面
図、第3図は製氷モードと脱氷モードを説明するための
図である。図中、1はシェル、2はチューブ、3は蓄熱
水出口、4は蓄熱水入口、5は不凍液又は冷媒出口、6
は不凍液又は冷媒入口、7は不凍液又は冷媒室、8は断
熱材、9はシャーベット状の氷を示す。
本発明に係る管内製氷ユニットは、第1図に示すよう
にシェル1の中に複数の細いチューブ(コイル)2が入
ったシェル&チューブ型の製氷器を使用したものであ
り、蓄熱材としては、低濃度の臭化リチウム(LiBr)等
の臭化物水溶液を使用したものである。そして、シェル
1のチューブ2の中には臭化物水溶液入口4から臭化物
水溶液を、チューブ2の周囲には不凍液又は冷媒入口6
から不凍液又は冷媒をそれぞれ送り込んでチューブ2を
冷却し、臭化物水溶液をを静止状態にしてチューブ2内
にシャーベット状の氷を生成する。そして、生成された
シャーベット状の氷は、臭化物水溶液入口4から臭化物
水溶液を通水して臭化物水溶液出口3から押し出すもの
である。第2図はこの断面図を示したものであり、シェ
ル1の中央部に両側が臭化物水溶液入口4と臭化物水溶
液出口3に連通する複数の細いチューブ2を設け、この
チューブ2の両端部の周囲を断熱材8で仕切って不凍液
又は冷媒室7にし、不凍液又は冷媒入口6から不凍液又
は冷媒出口5に連通するようにしている。
次に製氷モードと脱氷モードの動作を第3図により説
明する。
製氷モードでは、シェル1内に蓄熱水としての臭化物
水溶液を満液状態で静止させ、不凍液又は冷媒入口6か
ら−5℃前後の不凍液又は蒸発温度が−5℃程度に設定
された冷媒を不凍液又は冷媒室7に約5〜10分間程度通
してチューブ2を冷却する。そうすると、チューブ2内
における臭化物水溶液の水分の一部が氷結し、第3図
(a)に示すようにシャーベット状の氷9が生成され
る。
このように、本発明者は、従来のようなエチレングリ
コール水溶液や過冷却現象を利用することなく、低濃度
の臭化リチウム(LiBr)等の臭化物水溶液を蓄熱水とし
て用いると、比較的高い温度でしかも簡便にシャーベッ
ト状の氷9を生成できることが判った。すなわち、臭化
リチウム等の臭化物は、高い水和性(水への強い浸透
力)を有し、また、低濃度の臭化物水溶液は、濃度が高
くなるにしたがって凝固点が降下する性質(凝固点降下
現象)を有するという特徴がある。したがって、蓄熱水
である低濃度の臭化物水溶液を静止した状態で冷却する
ことによって氷が氷結状態になってゆくと、臭化リチウ
ム等を放出するが、この臭化リチウムは、強い浸透力で
氷化しないで残留している臭化物水溶液の中に一様に浸
透するため残留している臭化物水溶液の濃度が高くな
り、その濃度変化を追随して凝固点が降下する。そのた
め、氷結面温度が−5℃よりも多少低くなったとして
も、それに追随した濃度でチューブ2の中には、臭化物
水溶液が残留することになるので、管内氷結面に固い氷
板を生成することなく、チューブ2内全体に細かなシャ
ーベット状の氷が生成されることが判った。しかも、数
%(例えば2〜3%)の低濃度の臭化物水溶液の凝固点
温度は、−1℃前後であるので、比較的高い温度で効率
よく製氷を行うことができる。
上記のようにしてシャーベット状の氷が生成される
と、次に脱氷モードに切り換え、チューブ2内からシャ
ーベット状の氷を取り出すことになる。この脱氷モード
では、まず、不凍液又は冷媒を使って1分以下(数十
秒)の短時間に、氷結管面温度を低濃度の臭化物水溶液
の凝固点温度近く(例えば2〜3%の臭化物水溶液で約
0℃)の低温度で加熱して、僅かな氷着力で氷結管面に
付着しているシャーベット状の氷9を剥離させる(第3
図(b))。そして、数十秒間、ポンプ等で低濃度の臭
化物水溶液を蓄熱水槽から汲み上げ、第3図(c)に示
すようにその水圧によりシャーベット状の氷9を含んだ
臭化物水溶液をチューブ2内から臭化物水溶液出口3を
通して蓄熱水槽に押し出すと共に、チューブ2内を新し
い臭化物水溶液と入れ換える。
第4図は管内製氷ユニットを使った製氷システムの冷
媒系の1実施例構成を示す図、第5図は水系の1実施例
構成を示す図である。図中、11と15はコンプレッサー、
12はコンデンサー、13はエバポレーター、14はサクショ
ンヘッダー、16はサクションダンパー、17はサクション
支管、18は冷媒切替弁、19は冷媒スプレーノズル、20は
製氷シューブ、21は冷媒支管、22はエバポレーターブロ
ック、23はオリフィス、24は低圧冷媒液槽、25は冷媒ポ
ンプ、26は冷媒主管、27は膨張弁、28は蓄熱水切替弁を
示す。
第4図及び第5図に示す実施例は、汎用冷凍機部と本
発明に係る製氷器部とを一体化したシステムであり、製
氷器部は、複数の管内製氷ユニットを使用して構成した
ものである。図において、4つのエバポレーターブロッ
ク22がそれぞれ第1図に示す製氷ユニットに相当するも
のである。冷媒液切替弁18は、それぞれのエバポレータ
ーブロック22に対して製氷モードか脱氷モードかに応じ
て冷媒液の供給系をコンデンサー12か低圧冷媒液槽24か
に切り替えるものであり、蓄熱水切替弁28は、製氷モー
ド時に蓄熱水の供給を止めてエバポレーターブロック22
の製氷チューブ20内の蓄熱水を静止状態にし、脱氷時に
蓄熱水を供給して製氷チューブ20内に生成されたシャー
ベット状の氷を押し出し、蓄熱水を入れ替えるものであ
る。
まず、製氷運転時には、冷凍機部のコンプレッサー1
1、コンデンサー12で加圧、凝縮された高圧常温冷媒液
が冷媒流量調節弁27を通して製氷部に導かれ、脱氷中の
エバポレーターブロック22の冷媒スプレーノズル19から
散布される。この冷媒液は、オリフィス23を通して下部
の低圧冷媒液槽24に溜まり、冷媒ポンプ25から冷媒主管
26、冷媒液切替弁18を通して製氷中のエバポレーターブ
ロック22の冷媒スプレーノズル19から散布される。エバ
ポレーターブロック22において−5℃内外で蒸発した低
温低圧の冷媒ガスは、製氷器部のコンプレッサー15で吸
引、加圧されて冷凍機部のエバポレーター13に戻り、冷
媒循環サイクルが形成される。
このように製氷時には、冷媒が製氷機部から冷凍機部
のエバポレーター13へ冷媒ガスで供給されるため、冷凍
機部のエバポレーター13内の水を凍らせないというメリ
ットがある。そのため、昼間の冷水運転を蓄熱運転から
円滑に切り替えることができる。
また、蓄熱水は、蓄熱水ポンプによって床下等の蓄熱
水槽から汲み上げられ、蓄熱水切替弁28等の制御弁を経
て順次製氷機部の脱氷中のエバポレーターブロック22に
送水され、一部シャーベット状の氷となって各エバポレ
ーターブロック22から順次、連続的に蓄熱水槽へ戻り、
蓄熱水槽内に蓄氷される。
第3図及び第4図に示す製氷システムでは、複数のエ
バポレーターブロック22でシーケンシャルに順次製氷モ
ード→脱氷モードを繰り返すように冷媒切替弁18及び蓄
熱水切替弁28の開閉を制御することによって連続的に製
氷することができる。このようにすると、各エバポレー
ターブロック22への蓄熱水を、ブロック毎に製氷時には
止め、管内で製氷された氷の搬出、蓄熱水の入れ替えの
ために脱氷時の後半で数十秒だけ通水するように蓄熱水
切替弁28が切り替えられるので、従来の製氷機に比べて
著しく蓄熱水の搬送動力を低減することができる。
第4図において、図示左端のエバポレーターブロック
22が脱氷モードの状態を示している。この脱氷モードで
は、サクションダンパー16を閉にしサクション支管17を
塞いだ状態で、冷媒切替弁18を通して冷媒スプレーノズ
ル19からエバポレーターブロック22の中に冷媒を散布す
ることにより製氷チューブ20を低温度で加熱する。そし
て、蓄熱水切替弁28を開にすることにより蓄熱水で製氷
チューブ20内に生成されたシャーベット状の氷を押し出
し、蓄熱水を入れ替える。
上記の製氷システムによると、蓄熱の必要がない昼間
の冷水運転では、冷凍機11側のみを運転することによっ
て、冷凍機11側のエバポレーター13に接続されたクロー
ズドシステムの二次側冷水を約5℃まで直接冷却するこ
とができる。
また、夏季の蓄熱水冷却運転では、約5℃までの一般
冷却と約0℃までの低温冷却に分けて二段階冷却を行う
ことができる。いずれも双方のコンプレッサー11、15が
直列運転され、ブロック割された製氷器部のエバポレー
ターブロック22の全てに蓄熱水か送水される。
冬季は、ヒートポンプ機として運転すると、低温度蓄
熱による著しい蓄熱効率の向上と低温度のビル廃熱利用
が可能になる。
暖房負荷の大きい朝の運転において、蓄熱水が他の熱
源機等で深夜加熱されて例えば15℃以上になっている場
合には、冷凍機部のエバポレーターブロック22に蓄熱水
を流し、冷凍機部のコンプレッサー11のみ運転すると、
コンデンサー12から温熱を効率よく取り出すことができ
る。
また、暖房立ち上がり後の冷えた蓄熱水から集熱する
場合には、夏季の低温度冷水や製氷運転と同様に運転す
ると、空気熱源式ヒートポンプ機より効率よくコンデン
サー12から温熱を取り出すことができる。
蓄熱水が0℃近くまで低下すると、下水等のビル廃熱
回収、大気からの集熱、室内空調からの廃熱回収等が可
能となり、冬季も高い熱効率が確保できる。また、低温
度蓄熱のため、従来の冷温水蓄熱方式に比べ、蓄熱水槽
の断熱工事や冷暖房のシーズン切り替え等も有利とな
る。
上記のように本発明の製氷システムを使用すると、昼
間の一般冷水運転時にクローズ化された二次側冷水を直
接冷却したり、その他の冷暖房熱源機としての重要な幾
つかの運転パターンを円滑に切り替え、効率よく運転す
ることができる。
第6図はヒーティングタワー循環水の濃縮に本発明に
係る製氷ユニットを使用した例を示す図である。ヒーテ
ィングタワー32は、循環水が外気と直接接触するため
に、空気中の水分を取り込み希釈される。このような循
環水を濃縮するために、先に説明した本発明の製氷ユニ
ットを濃縮装置31として使用することができる。この濃
縮装置31は、製氷、脱氷サイクルを利用するものであ
り、製氷及び脱氷の温度を濃縮の程度に応じて変えるこ
とによって、ヒートポンプ運転で混入した水分をシャー
ベット状に凍らせる。そして、この氷を例えばすくい取
って除去することにより所望の濃度に濃縮することがで
きる。
第7図は熱源システムの1実施例構成を示す図、第8
図は他の実施例構成を示す図である。
図中、41はヒートポンプ式冷凍機であり、周知の圧縮
機、冷暖房切換弁、熱源側熱交換器、膨脹弁、利用側熱
交換器からなる冷凍サイクルを備えている。42は製氷部
であり、製氷部を構成する熱交換器とヒートポンプ式冷
凍器1の熱源側熱交換器との間で、循環ポンプ43により
ブラインが循環可能に配管されている。44は蓄熱槽であ
り、散水ポンプ45により蓄熱槽44内の蓄熱材46が、製氷
部42を構成する熱交換器に散水されるように配管されて
いる。蓄熱材46は、数%に希釈された臭化物水溶液を用
いる。
この臭化物水溶液は、例えば、臭化リチウム、臭化マ
グネシューム等の軽金属と化合した臭化物で、0℃以下
の水溶液から10水塩が得られる臭化物水溶液である。な
お、製氷部42の熱交換器にヒートポンプ式冷凍機41の冷
媒を直接循環させ、この熱交換器を蒸発器として用いる
ことも可能である。その場合には、循環ポンプ43は不用
になる。
上記構成からなる冷暖房熱源水システムの冷暖房時の
作用について説明する。
冷暖房には、同図(a)に示すように、臭化物水溶液
46を散水ポンプ45により製氷部42を構成する熱交換器に
散水し、ヒートポンプ式冷凍機41により冷却されたブラ
イン又は冷媒と熱交換し、臭化物水溶液46を冷却して蓄
熱槽44に戻す。この処理を繰り返すことにより、循環水
溶液内又は製氷部42の結氷面にシャーペット状の氷を生
成し、直接流下させたり結氷面から剥離させてシャーペ
ット状の氷47を蓄熱槽44内に蓄氷させる。その結果、水
の潜熱蓄熱が図られ、多量の冷熱が蓄熱槽44内に蓄熱さ
れる。そして、放熱時には、蓄熱された冷熱が冷房熱源
として、二次側ポンプ50、53で熱交換器51を介して空気
調和機52へ送水される。又、熱交換器51を介さず直接空
気調和機52へ送水することも可能である。
暖房時には、同図(b)に示すように、蓄熱時に臭化
物水溶液46を、ヒートポンプ式冷凍機41の温熱により凝
縮器又は加熱用熱交換器に切り替えられた製氷部42にお
いて直接又は間接加熱したり、または、蓄熱槽44内の臭
化物水溶液46を循環ポンプ49にて熱交換器47へ循環さ
せ、ここでビル廃熱や大気熱を吸熱し蓄熱する。そし
て、放熱時には、蓄熱された低温温熱が暖房熱源とし
て、二次側ポンプ50、53で熱交換器51を介して空気調和
機52に伝熱される。又、熱交換器51を介さず直接空気調
和機52へ伝熱することも可能である。
熱源システムの他の実施例を示したのが第8図であ
り、臭化物水溶液46を循環ポンプ54にて、ヒートポンプ
式冷凍機41の蒸発器側熱交換器、又はブラインを介した
間接熱交換器と熱交換可能なように配管し、上記実施例
と同様に冷房蓄熱時には、シャーペット状の氷47を直接
蓄熱槽44内に蓄氷させるようにしたものである。
なお、上記実施例においては、臭化物水溶液をヒート
ポンプ式冷凍機41の熱源として利用しているが、この他
に毒性が殆ど無く産業廃棄物としての指定も無いことか
ら、先に述べたように低温大気から顕熱を集熱する解放
型ヒーティングタワーの不凍循環水として利用してもよ
い。
また、蓄熱水を結氷板に散水し、設定厚まで結氷させ
その都度結氷板に短時間だけ冷媒ホットガス又は加熱し
たブラインを自動的に切換流入させて、氷結板を加熱し
氷の剥離を繰り返し氷を蓄積する所謂ハーベスト式氷蓄
熱システムにおいて、蓄熱水に少量の臭化物を混入する
ことにより、氷結温度を著しく損なうことなく、氷のシ
ャーペット化ができる。これは臭化物が数%という低濃
度だと余り温度を下げなくても比較的楽に結氷させられ
るからである。従って、脱氷時間の短縮、脱氷不良の著
しい低減、および蓄熱槽内や配管内での氷の流動性の向
上を図ることができる。
さらに、蓄熱槽内氷量と臭化物水溶液濃度が一定の条
件でリンクすることから、その濃度管理を行うことによ
り、短時間毎の氷量計測が容易となり、その結果ハーベ
スト式氷蓄熱システムにおいても、建物冷暖房負荷に合
わせた安価で確実性のある冷暖房熱源システムの最適運
転システムが得られる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、低
濃度の臭化リチウム等の臭化物水溶液を蓄熱材として使
用することにより、シャーベット状の氷を−5℃程度で
生成することができるので、比較的高い温度で製氷する
ことができ、しかも、臭化物水溶液の特徴である凝固点
降下と高い水和性により長時間たっても硬い氷の塊には
ならないので、普通の水を氷結させたときのような管内
閉塞状態に至ることはない。且つ0℃程度の低温度の加
熱により短時間に円滑な氷結面からの脱氷を行うことが
でき、0℃に近い低温度脱氷ができるので、蓄熱水の予
冷吸収熱や蒸発前の高圧常温度冷媒液の予冷熱が利用で
き、運転効率を向上させ、冷凍システム全体のシンプル
化を図ることができる。
また、蓄熱水に低濃度の臭化物水溶液を使用するの
で、蓄熱水にエチレングリコール水溶液等、水以外の蓄
熱水を使用する従来の製氷システムに比べ、毒性もなく
混入量も少ないので、安全性が高くメンテナンスの向
上、コストの低減を図ることができる。しかも低濃度の
ため、氷結温度が−1℃前後と高く、且つ冷媒直接膨脹
方式が利用できるため、製氷効率、能力を左右する冷凍
機蒸発温度も従来のものに比べて約5℃程度高くできる
ので、製氷時の効率と能率を向上させることができる。
さらには、補助動力が殆ど必要なく、無流水管内製氷
であるため、脱氷用通水時間以外には動力が必要でな
く、その通水時間も運転時間全体の1/10以下と短いの
で、従来のものに比べて動力の使用量を1/5〜1/10以下
に低減することができる。
ヒーティングタワー循環水の濃縮装置として利用した
場合にも、従来の蒸発潜熱利用法に比べると、水の凝固
熱を利用することから、熱回収用熱交換機を設けない限
り、約1/7程度までエネルギーの使用量を低減すること
ができる。また、蒸発潜熱利用に比べて機構もシンプル
にすることができ、システム全体としてもシンプルな構
成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る管内製氷ユニットの1実施例構成
を示す図、第2図は第1図に示す製氷ユニットの断面
図、第3図は製氷モードと脱氷モードを説明するための
図、第4図は管内製氷ユニットを使った製氷システムの
冷媒系の1実施例構成を示す図、第5図は水系の1実施
例構成を示す図、第6図はヒーティングタワーの循環水
濃縮に本発明に係る製氷ユニットを使用した例を示す
図、第7図は熱源システムの1実施例構成を示す図、第
8図は他の実施例構成を示す図、第9図は薄膜降下式の
製氷システムの従来例を示す図、第10図は水の過冷却現
象を利用した製氷システムの従来例を示す図である。 1……シェル、2……チューブ、3……蓄熱水出口、4
……蓄熱水入口、5……不凍液又は冷媒出口、6……不
凍液又は冷媒入口、7……不凍液又は冷媒室、8……断
熱材、9……シャーベット状の氷。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シェル内に複数の細いチューブを配置し、
    該チューブの周囲をチューブの両端部で断熱材により仕
    切って不凍液又は冷媒室にすると共に、各チューブの一
    方の端部に連通する入口と他方の端部に連通する出口と
    を設け、蓄熱水として低濃度の臭化物水溶液を使用し該
    低濃度の臭化物水溶液を入口より送り込んでチューブ内
    を満液状態にしてチューブの周囲に不凍液又は冷媒を通
    すことによって、チューブ内にシャーベット状の氷を生
    成し、該シャーベット状の氷を出口より蓄熱水槽へ送り
    出すように構成したことを特徴とする管内製氷ユニッ
    ト。
  2. 【請求項2】シェル内に複数の細いチューブを配置し、
    該チューブの周囲をチューブの両端部で断熱材により仕
    切って不凍液又は冷媒室にし、蓄熱水として低濃度の臭
    化物水溶液を使用し該低濃度の臭化物水溶液をチューブ
    内に送り込んで該チューブ内を満液の静止状態にして−
    5℃前後の不凍液又は蒸発温度が−5℃前後に設定され
    た冷媒をチューブの周囲に通す製氷モードによりチュー
    ブ内にシャーベット状の氷を生成し、該シャーベット状
    の氷を脱氷モードにより送り出すことを特徴とする管内
    製氷方法。
  3. 【請求項3】脱氷モードでは、蓄熱水の凝固点温度以上
    の温度による不凍液又は膨張前の冷媒液をチューブの周
    囲に通し、しかる後チューブ内に蓄熱水を流入させるこ
    とにより、生成された氷を押し出すようにしたことを特
    徴とする請求項2記載の管内製氷方法。
  4. 【請求項4】衝撃を加えることを特徴とする請求項2又
    は3記載の管内製氷方法。
  5. 【請求項5】臭化物水溶液の氷に核となる異物微粉を混
    入したことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記
    載の管内製氷方法。
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