JP2681437B2 - Pneumatic ice maker - Google Patents

Pneumatic ice maker

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JP2681437B2
JP2681437B2 JP5081100A JP8110093A JP2681437B2 JP 2681437 B2 JP2681437 B2 JP 2681437B2 JP 5081100 A JP5081100 A JP 5081100A JP 8110093 A JP8110093 A JP 8110093A JP 2681437 B2 JP2681437 B2 JP 2681437B2
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ice making
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,熱媒として空気を用い
て製氷を行う製氷装置に係り,より詳しくはボブスレ
ー,アイススケート,アイスホッケーなどの遊戯・スポ
ーツを行う氷利用施設において使用される空気式製氷装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ice making device for making ice by using air as a heat medium, and more specifically, it is used in an ice making facility for playing / sports such as bobsleigh, ice skating, ice hockey and the like. The present invention relates to a pneumatic ice making device.

【0002】[0002]

【従来の技術】アイススケート,アイスホッケー,ボブ
スレー等の遊戯・スポーツを行う氷利用施設では,製氷
や補氷を適切且つ迅速に行う必要がある。
2. Description of the Related Art Ice making facilities such as ice skating, ice hockey, and bobsleigh are required to perform ice making and ice supplementing properly and quickly.

【0003】従来,かような氷利用施設において,冷凍
サイクルの熱媒(フロンやアンモニア等)をリンクやコ
ースに埋め込まれた製氷コイル(蒸発器)で直膨式に蒸
発させて行う方式の製氷装置が多く採用されている。ま
た,冷凍機で作ったブラインを該コイルに循環させる方
式の製氷装置も採用されている。
Conventionally, in such an ice utilization facility, an ice making method of directly expanding a heat medium (CFC, ammonia, etc.) of a refrigeration cycle by an ice making coil (evaporator) embedded in a link or a course is used. Many devices are used. In addition, an ice making device of a type in which brine produced by a refrigerator is circulated in the coil is also used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし,従来の施設で
は施工不良や経年変化によって熱媒漏れやブライン漏れ
が発生するおそれがある。特に定期的に行うメインテナ
ンス時にはストレーナの掃除等を行うさいに必然的に漏
れが発生する。或る報告によれば,設備系内の保有熱媒
量の5%が一年に放出される計算となると言われてい
る。
However, in the conventional facilities, there is a possibility that heat medium leakage or brine leakage may occur due to poor construction or aging. In particular, at the time of regular maintenance, leaks inevitably occur when cleaning the strainer or the like. According to one report, it is calculated that 5% of the amount of heat transfer medium held in the equipment system is released per year.

【0005】フロン漏れはオゾン層破壊の問題を生じ,
アンモニアやブライン漏れも空気汚染や土壌汚染の原因
となる。したがって環境保護の点からその回避策が急務
となている。
Freon leakage causes a problem of ozone layer depletion,
Ammonia and brine leaks also cause air and soil pollution. Therefore, a workaround is urgently needed from the viewpoint of environmental protection.

【0006】また,空気を熱媒とした冷凍サイクルも知
られている。しかし,この空気式冷凍サイクルは一般的
に効率が低いので駆動する動力や電力を多く消費する。
従って,空気式冷凍サイクルはランニングコストが高く
省エネルギー性に欠けるので一般には使用されていな
い。例えば外気が5℃の環境で製氷を行う場合を例とす
ると,その成績係数は0.8程度であり,フロン等を用
いる冷凍機の成績係数に比べると1/2〜1/3の性能
でしかない。
A refrigeration cycle using air as a heating medium is also known. However, this pneumatic refrigeration cycle generally consumes a large amount of driving power and electric power because of its low efficiency.
Therefore, the pneumatic refrigeration cycle is not generally used because it has a high running cost and lacks energy saving. For example, when making ice in an environment where the outside air is 5 ° C, the coefficient of performance is about 0.8, which is 1/2 to 1/3 the performance coefficient of a refrigerator using CFCs. There is nothing.

【0007】他方,熱機関の熱と動力を総合的に利用す
るコージエネレーションシステムが普及し,その動力を
冷凍機の駆動源とする場合の最も省エネルギー的な種々
の技術の開発が進められてきた。しかし,冷凍機はいず
れもフロンやアンモニア等の熱媒を使用するものであっ
た。
On the other hand, a cogeneration system that comprehensively uses heat and power of a heat engine has become widespread, and various energy-saving techniques for using the power as a drive source of a refrigerator have been developed. It was However, all refrigerators used a heat medium such as CFC or ammonia.

【0008】本発明は,かような状況に鑑み,熱媒やブ
ラインを用いないで氷利用施設の製氷をより効率よく行
うことを目的としたものである。
In view of such a situation, the present invention has an object to more efficiently make ice in an ice utilization facility without using a heat medium or brine.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】 本発明によれば,空気
の循環路に,空気圧縮機,この圧縮機で得られた圧縮空
気を系外の熱媒を用いて冷却する圧縮空気冷却器,この
冷却器を通過した空気を膨張させて低温空気を得るため
の空気膨張装置およびこの膨張装置を通過した低温空気
を用いて製氷するための製氷用熱交換器が空気流れの順
に配置された,空気を熱媒として冷凍サイクルが形成さ
れている空気式製氷装置において,この装置は,該空気
膨張装置に入る前の空気と該製氷用熱交換器を通過した
空気とを熱交換するための熱回収用熱交換器をさらに備
えていることを基本構成とし,この基本構成に加えて, (1)空気循環路を循環する空気が水分を実質上含まな
い乾き空気からなり,この循環路内の乾き空気が空気膨
張装置を通過したあと製氷用熱交換器に至るまでの経路
または製氷用熱交換器の途中の経路において該空気の一
部を系外に放出するための低温乾き空気放出口が設けら
れると共に,空気循環路に乾き空気を導入するための除
湿器介装の外気取入口が熱回収用熱交換器と空気圧縮機
との間に設けられていること,または, (2)空気膨張装置が経路内の空気流によって自転する
ロータを備え且つこのこのロータの回転軸が該空気圧縮
機を駆動するための動力機の回転軸に一方向性クラッチ
を介して連結された構成を有すること,を特徴とする空
気式製氷装置が提供される。
According to the present invention, an air compressor is provided in an air circulation path, and a compressed air cooler for cooling compressed air obtained by the compressor by using a heat medium outside the system, An air expander for expanding the air that has passed through the cooler to obtain low-temperature air and an ice-making heat exchanger for making ice using the low-temperature air that has passed through the expander are arranged in the order of air flow, In an air type ice making device in which a refrigeration cycle is formed using air as a heat medium, this device uses a heat for exchanging heat between the air before entering the air expansion device and the air that has passed through the ice making heat exchanger. In addition to this basic configuration, it is further provided with a heat exchanger for recovery. (1) The air circulating in the air circulation path is composed of dry air that does not substantially contain water. Dry air passed through the air expander A low-temperature dry air discharge port for discharging a part of the air to the outside of the system is provided in the path leading to the heat exchanger for ice making or in the middle of the heat exchanger for ice making, and the air circulation path is dry. An outside air intake of a dehumidifier intervening for introducing air is provided between the heat recovery heat exchanger and the air compressor, or (2) an air expansion device is provided by the air flow in the path. A pneumatic ice-making device comprising a rotor that rotates and a rotary shaft of the rotor connected to a rotary shaft of a power generator for driving the air compressor via a one-way clutch. Will be provided.

【0010】本発明の空気式製氷装置は,その製氷用熱
交換器を氷上スポーツ用施設の氷面内に埋設した管とす
ることができる。氷上スポーツ用施設がボブスレーまた
はリュージュの競技コースの場合,その埋設管を,該競
技コースに沿った一方の脇に施設された冷風往管と他方
の脇に施設された冷風還管との間に並列して多数接続す
る。そのさい,この埋設管は,競技コースに沿った一方
の脇に施設された冷風往管と他方の脇に施設された冷風
還管との間に並列して多数接続されている第一の群と,
競技コースに沿った一方の脇に施設された冷風還管と他
方の脇に施設された冷風往管との間に並列して多数接続
されている第二の群とからなり,第一の群の管と第二の
群の管がそれぞれ交互に配置される。
The air type ice making device of the present invention has a heat for ice making.
The exchanger shall be a pipe buried in the ice surface of the ice sports facility.
Can be The facility for ice sports is Bobsley
In the case of the Luge competition course, the
Cold wind outward pipe installed on one side along the skill course and the other
Connect many in parallel with the cold air return pipe installed beside the
You. At the same time, this buried pipe runs along the competition course.
Cold wind on the side of the cold wind and cold wind on the other side
A first group connected in parallel with the return pipe,
Cold wind return pipe and others installed on one side along the competition course
Connected in parallel with the cold wind outward pipe installed at one side
A second group of the first group of tubes and a second group of
The tubes of the group are alternately arranged.

【0011】[0011]

【作用】空気を圧縮して高圧空気(例えば2気圧)とす
れば80℃以上の高温となるので,これを水道水温度や
外気温度で常温近くまで簡単に冷却できる。この常温高
圧空気を製氷用熱交換器を経た低温空気でさらに冷却す
ると、より低温の高圧空気が得られる。この低温高圧空
気を空気膨脹装置で常圧付近にまで膨脹させれば−5℃
〜−45℃程度の低温空気を得ることができる。
When the air is compressed into high-pressure air (for example, 2 atm), the temperature becomes 80 ° C. or higher, so that it can be easily cooled to near normal temperature at the tap water temperature or the outside air temperature. When this room temperature high pressure air is further cooled by the low temperature air that has passed through the ice making heat exchanger, a lower temperature high pressure air is obtained. If this low-temperature high-pressure air is expanded to near normal pressure with an air expansion device, it will be -5 ° C.
It is possible to obtain low temperature air of about -45 ° C.

【0012】この零℃以下の冷風を,リンクやコース内
に埋設した冷風器(管)に通風すれば,氷リンクや氷コ
ースを屋内外で作れる。また該零℃以下の空気の一部を
水滴や水膜流に直接的に接触させても直接的に製氷でき
る。
If the cold air below 0 ° C. is passed through a cool air blower (tube) embedded in the link or course, the ice link or ice course can be made indoors or outdoors. Further, even if a part of the air at the temperature of 0 ° C. or lower is brought into direct contact with a water drop or a water film flow, the ice can be directly produced.

【0013】圧縮空気を冷却するのに外気や水道水を用
いた場合には,温風と温水が得られるので,これを施設
の暖房や保温用に使用することができる。
When the outside air or tap water is used to cool the compressed air, hot air and hot water are obtained, which can be used for heating or keeping the temperature of the facility.

【0014】本発明に従う空気式製氷装置の空気圧縮機
は回転動力を用いる通常の機器を使用することができる
が,その回転動力をコージエネレーション用のエンジン
の動力軸または排気タービンから得ることにより,コー
ジエネレーションシステムの動力回収と熱の採取が効率
よく行える。
The air compressor of the pneumatic ice making device according to the present invention can use a normal device using rotary power, but by obtaining the rotary power from the power shaft of the engine for cogeneration or the exhaust turbine. The power recovery and heat extraction of the cogeneration system can be performed efficiently.

【0015】また、空気膨脹装置の回転ロータで得られ
る回転動力を,該ロータ軸と一方向性クラッチを介して
接続した動力機の回転軸に回収することにより,動力機
の負荷を軽減することができ,システムの動力回収をさ
らに効率よくすることができる。
Further, the load of the power machine can be reduced by collecting the rotary power obtained by the rotary rotor of the air expansion device to the rotary shaft of the power machine connected to the rotor shaft via a one-way clutch. , The power of the system can be recovered more efficiently.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
は,本発明に従う空気式製氷装置の各機器の配置を示し
たものである。図示のように,閉鎖された空気循環路
に,空気圧縮機1,この圧縮機1で得られた圧縮空気を
系外の熱媒を用いて冷却する圧縮空気冷却器2,冷却器
2を通過した空気を膨張させて低温空気を得るための空
気膨張装置3,および膨張装置3を通過した低温空気を
用いて製氷するための製氷用熱交換器4が,空気の流れ
の順に配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG.
Shows the arrangement of each device of the pneumatic ice making device according to the present invention. As shown in the drawing, an air compressor 1, a compressed air cooler 2 for cooling the compressed air obtained by the compressor 1 using a heat medium outside the system, and a cooler 2 pass through a closed air circulation path. An air expander 3 for expanding the cooled air to obtain low-temperature air and an ice-making heat exchanger 4 for making ice using the low-temperature air that has passed through the expander 3 are arranged in the order of air flow. .

【0017】以上のような空気式製氷装置は,空気膨張
装置3に入る前の空気と製氷用熱交換器4を通過した空
気とを熱交換するための熱回収用熱交換器5をさらに備
えている。熱回収用熱交換器5を経た空気は,レタン経
路6を通って再び空気圧縮機1に戻される。
The above-mentioned pneumatic ice making device further comprises a heat recovery heat exchanger 5 for exchanging heat between the air before entering the air expansion device 3 and the air having passed through the ice making heat exchanger 4. ing. The air that has passed through the heat recovery heat exchanger 5 is returned to the air compressor 1 again through the letter path 6.

【0018】熱回収用熱交換器5は,図2に示されるよ
うな空気対空気熱交換器で構成される。すなわち,複数
枚のプレート15によって仕切られた多数の隙間に,一
方の空気通路16と,他方の空気通路17が交互に形成
され,両空気16と17のそれぞれは,熱交換率を高め
るために多数の細孔通路18,19からなっている。
The heat recovery heat exchanger 5 comprises an air-to-air heat exchanger as shown in FIG. That is, one air passage 16 and the other air passage 17 are alternately formed in a large number of gaps partitioned by a plurality of plates 15, and both of the air 16 and 17 are arranged to increase the heat exchange rate. It is composed of a large number of pore passages 18, 19.

【0019】以上のような熱回収用熱交換器5におい
て,一方の空気通路16(または17)に,空気圧縮機
1で圧縮された圧縮空気が通され,他方の空気通路17
(または16)に,製氷用熱交換器4から出てきた空気
が通される。製氷用熱交換器4から出てきたばかりの低
温の空気と,高温の圧縮空気との間で熱交換が行われ
て,圧縮空気が冷却される。また,レタン経路6の空気
の温度は昇温され,空気圧縮機1に戻る空気温度が高く
なる。その結果,冷凍サイクルの成績係数が向上する。
In the heat recovery heat exchanger 5 as described above, the compressed air compressed by the air compressor 1 is passed through one air passage 16 (or 17) and the other air passage 17 is passed.
The air discharged from the ice-making heat exchanger 4 is passed through (or 16). Heat exchange is performed between the low temperature air that has just come out of the ice making heat exchanger 4 and the high temperature compressed air, and the compressed air is cooled. In addition, the temperature of the air in the retort path 6 is raised, and the temperature of the air returned to the air compressor 1 is increased. As a result, the coefficient of performance of the refrigeration cycle is improved.

【0020】一方,圧縮空気を冷却するための本来の圧
縮空気冷却器2は,二つの熱交換器2Aと2Bとからな
っている。
On the other hand, the original compressed air cooler 2 for cooling the compressed air is composed of two heat exchangers 2A and 2B.

【0021】熱交換器2Aは,図3に示されるような,
シェル20の内部に多数のU字状チューブ21を内蔵し
たシェルアンドチューブ型熱交換器が用いられている。
シェル20の基端部には,水入口22と水出口23が設
けられている。水入口22と水出口23はチューブ21
によって連通させられている。シェル20には,空気入
口24と空気出口25’が形成されている。
The heat exchanger 2A, as shown in FIG.
A shell-and-tube heat exchanger having a large number of U-shaped tubes 21 inside the shell 20 is used.
A water inlet 22 and a water outlet 23 are provided at the base end of the shell 20. The water inlet 22 and the water outlet 23 are tubes 21
Are communicated by. An air inlet 24 and an air outlet 25 'are formed in the shell 20.

【0022】以上のようなシェルアンドチューブ型熱交
換器2Aにあっては,水入口22より導入した冷却水が
U字状チューブ21に通され,水出口23から排出され
る。冬期であれば,通常の水道水が冷却水に利用され
る。また,空気圧縮機1で圧縮された圧縮空気は,空気
入口24からシェル20の内部に導入され,空気出口2
5’から導出される。こうして,シェル20の内部にお
いて冷却水と空気との間の熱交換が行われ,圧縮空気が
冷却される。
In the shell and tube heat exchanger 2A as described above, the cooling water introduced from the water inlet 22 is passed through the U-shaped tube 21 and discharged from the water outlet 23. In winter, normal tap water is used as cooling water. Further, the compressed air compressed by the air compressor 1 is introduced into the shell 20 through the air inlet 24 and the air outlet 2
It is derived from 5 '. In this way, heat exchange is performed between the cooling water and the air inside the shell 20, and the compressed air is cooled.

【0023】熱交換器2Bは空気対空気熱交換器であ
り,例えば図2に示した熱回収用熱交換器5と同様の構
成からなる。熱交換器2Bに利用される冷却用空気は,
低温でなければならない。製氷装置の稼動時期が冬期で
あれば,熱交換器2Bの冷却用空気は外気をそのまま使
用できる。
The heat exchanger 2B is an air-to-air heat exchanger, and has the same structure as the heat recovery heat exchanger 5 shown in FIG. 2, for example. The cooling air used for the heat exchanger 2B is
Must be cold. If the operation time of the ice making device is winter, the outside air can be used as it is as the cooling air for the heat exchanger 2B.

【0024】空気圧縮機1は動力機7の回転動力によっ
て強制的に空気を圧縮するものであり,例えば約2気圧
の高圧空気を作る。この空気圧縮機1は,図4及び図5
に示すように,2軸スクリュー型の圧縮機が使用されて
いる。その構造自体は知られたものであるが,スクリュ
ー羽根をもつ雄ロータ25と,スクリュー溝をもつ雌ロ
ータ27とが噛み合わされたものであり,これらが互い
に逆方向に回転することによって溝の間で体積変化を受
けて空気が圧縮されるものである。雄ロータ25の軸2
6と雌ロータ27の軸28は,歯車29,30によって
噛合しており,動力機7からの回転が軸26に伝達され
て,両ロータ25,27は互いに反対方向に回転する。
この回転に伴って,吸入口31から吸引された空気は,
両ロータ25,27の歯溝内で徐々に圧縮され,約2気
圧の高圧空気となって吐出口32に吐き出される。図5
に示された動力機7はモーターである。
The air compressor 1 forcibly compresses the air by the rotational power of the power generator 7, and produces high-pressure air of, for example, about 2 atm. This air compressor 1 is shown in FIG. 4 and FIG.
As shown in Fig. 2, a twin screw type compressor is used. Although the structure itself is known, a male rotor 25 having a screw blade and a female rotor 27 having a screw groove are engaged with each other. The air is compressed due to the volume change. Axis 2 of male rotor 25
6 and the shaft 28 of the female rotor 27 are meshed with each other by gears 29 and 30, and the rotation from the power machine 7 is transmitted to the shaft 26 so that the rotors 25 and 27 rotate in opposite directions.
The air sucked from the suction port 31 with this rotation is
It is gradually compressed in the tooth spaces of both rotors 25, 27 and becomes high pressure air of about 2 atm, and is discharged to the discharge port 32. FIG.
The power machine 7 shown in is a motor.

【0025】空気膨脹装置3は,図5及び図6に示すよ
うに,空気圧縮機1と対称の構造を持った,2軸スクリ
ュー型の膨張装置である。即ち,雄ロータ35の軸36
と雌ロータ37の軸38は,歯車39,40によって噛
合しており,両ロータ35,37は互いに反対方向に回
転する。空気圧縮機1で作られた圧縮空気は吸入口41
から空気膨脹装置3内に入って,その圧力で両ロータ3
5,37を回転させる。そして,常圧より若干高い圧を
有するところまで断熱膨脹し,この膨脹に伴って低温空
気となり,吐出口42から出る。
As shown in FIGS. 5 and 6, the air expansion device 3 is a twin-screw type expansion device having a symmetrical structure to the air compressor 1. That is, the shaft 36 of the male rotor 35
And the shaft 38 of the female rotor 37 are meshed with each other by gears 39 and 40, and the rotors 35 and 37 rotate in opposite directions. The compressed air created by the air compressor 1 is sucked into the intake port 41.
Enters the air expansion device 3 from the
Rotate 5,37. Then, it adiabatically expands to a point having a pressure slightly higher than the normal pressure, and along with this expansion, it becomes low-temperature air and exits from the discharge port 42.

【0026】空気膨脹装置3の雄ロータ35の軸36は
動力機7の動力軸43に一方向性クラッチ44を介して
連結されている。
The shaft 36 of the male rotor 35 of the air expansion device 3 is connected to the power shaft 43 of the power machine 7 via a one-way clutch 44.

【0027】図7に示されるように,一方向性クラッチ
44は,多数のカム45を介装した外輪46と内輪47
で構成されている。カム45はこれら外輪46と内輪4
7の半径方向に対して斜めに配置されており,このカム
45の傾きによって,外輪46と内輪47の間で一方向
のみに回転が伝達される。以上のような一方向性クラッ
チ44は,その構造自体は当業者に周知であるが,この
クラッチ44を介して空気膨脹装置3のロータ軸36と
動力機7の動力軸43が連結されることにより,空気膨
脹装置3において両ロータ35,37が回転させられた
ことによって得た回転エネルギーは,動力機7の動力軸
43に伝達され,空気圧縮機1の駆動力の一部として動
力回収される。
As shown in FIG. 7, the one-way clutch 44 includes an outer ring 46 and an inner ring 47 having a large number of cams 45.
It is composed of The cam 45 has these outer ring 46 and inner ring 4
It is arranged obliquely with respect to the radial direction of 7, and due to the inclination of the cam 45, rotation is transmitted between the outer ring 46 and the inner ring 47 in only one direction. Although the structure itself of the one-way clutch 44 as described above is well known to those skilled in the art, by connecting the rotor shaft 36 of the air expansion device 3 and the power shaft 43 of the power machine 7 via the clutch 44, The rotational energy obtained by rotating both rotors 35 and 37 in the air expansion device 3 is transmitted to the power shaft 43 of the power machine 7 and recovered as a part of the driving force of the air compressor 1.

【0028】図8に示すように,空気圧縮機1の動力
は,コージェネレーション用の熱機関すなわち発電用の
エンジン50の動力軸51から得るようにしても良い。
熱機関50の動力で空気圧縮機1を駆動する場合は,熱
機関50の動力軸51と空気圧縮機1の駆動軸26の間
に変速機52を介在させる。
As shown in FIG. 8, the power of the air compressor 1 may be obtained from the power shaft 51 of the heat engine for cogeneration, that is, the engine 50 for power generation.
When the air compressor 1 is driven by the power of the heat engine 50, the transmission 52 is interposed between the power shaft 51 of the heat engine 50 and the drive shaft 26 of the air compressor 1.

【0029】熱機関50において,燃料燃焼で排気され
た高温排ガスは排ガスボイラに送られ,水と熱交換した
あと排気ガスとして系外に排出される。これにより,排
ガスボイラで高圧水蒸気が取り出され,冷却水から温水
が取り出される。空気圧縮機1の動力は,以上のような
コージェネレーション用の熱機関50の排気タービンか
ら得ることもできる。
In the heat engine 50, the high temperature exhaust gas exhausted by fuel combustion is sent to the exhaust gas boiler, exchanges heat with water, and is then exhausted outside the system as exhaust gas. As a result, high-pressure steam is taken out from the exhaust gas boiler and hot water is taken out from the cooling water. The power of the air compressor 1 can also be obtained from the exhaust turbine of the heat engine 50 for cogeneration as described above.

【0030】なお,熱機関50の余剰動力は発電用動力
として,さらには他の動力機械の動力として,必要に応
じて利用される。すなわち,熱機関50の回転動力は製
氷装置の発停や駆動状況に応じて,蓄電用等に適宜利用
され,全体として無駄な動力が生じないように運転され
る。
The surplus power of the heat engine 50 is used as power for power generation, and further as power for other power machinery, if necessary. That is, the rotational power of the heat engine 50 is appropriately used for power storage or the like in accordance with the start / stop of the ice making device and the driving condition, and is operated so as not to generate useless power as a whole.

【0031】製氷用熱交換器4は,空気膨脹装置3で作
られた低温空気がその中を通過することにより,その外
表面に氷層を生成する熱交換器である。
The ice-making heat exchanger 4 is a heat exchanger that produces an ice layer on the outer surface thereof by passing low-temperature air produced by the air expansion device 3 through it.

【0032】この製氷用熱交換器4は,例えばボブスレ
ーまたはリュージュの競技コースやスケートリンクなど
の氷上スポーツ用施設の氷面内に埋設されて,必要な氷
層を形成する。製氷用熱交換器4は,氷層の位置や形態
に応じて,多数本の通気管で構成することもできる。ま
た,フイン付熱交換コイルとして,或いは伝熱材料内に
通気管を埋設した面熱性の熱交換器として氷上スポーツ
用施設に供される。
This ice-making heat exchanger 4 is buried in the ice surface of an ice sports facility such as a bobsleigh or luge competition course or a skating rink to form a necessary ice layer. The ice-making heat exchanger 4 may be composed of a large number of ventilation pipes depending on the position and form of the ice layer. It is also used as a heat exchange coil with fins or as a surface heat heat exchanger in which a ventilation pipe is embedded in a heat transfer material, on an ice sports facility.

【0033】図9は,ボブスレーやリュージュの競技コ
ース53を示している。約1.3Kmの長さを有する競
技コース53は,〜の7系統に分割されており,そ
れぞれの系統には,個別に制御される製氷装置が設けら
れている。図中,〜の黒塗りの二重丸印は各系統に
設けられた製氷装置の位置を示している。但し,隣合う
系統に設けられた製氷装置同士の空気循環路はバイパス
等によって接続されており,故障時のバックアップがで
きるようになっている。
FIG. 9 shows a bobsled or luge competition course 53. The competition course 53 having a length of about 1.3 Km is divided into 7 systems of to, and each system is provided with an individually controlled ice making device. In the figure, the black double circle marks of ~ indicate the position of the ice making device provided in each system. However, the air circulation paths between the ice making devices provided in the adjacent systems are connected by bypass or the like, so that backup can be performed in case of failure.

【0034】以上のような競技コース53の始端部がス
タート地点53aになっており,このスタート地点53
aのやや下流側にジュニヤ用のスタート地点53bがあ
る。これらスタート地点53a,53bを出発して競技
コース53を滑走し終えたボブスレー等の走行車体はゴ
ール53cに到達する。ゴール53cとスタート地点5
3a,53bの間には,走行車体の運搬等を行うための
連絡通路54が施設されている。
The starting point of the above-mentioned competition course 53 is the start point 53a.
There is a starting point 53b for Juniah slightly downstream of a. A traveling vehicle body such as a bobsled, which has left the start points 53a and 53b and finished sliding on the competition course 53, reaches the goal 53c. Goal 53c and start point 5
A communication passage 54 for transporting the traveling vehicle body is provided between 3a and 53b.

【0035】図10は競技コース内に埋設される製氷用
熱交換器4の配管図を示し,図11はその平面図を示
す。コースの両側のそれぞれに,冷風往管55aと冷風
還管56b,及び冷風往管55bと冷風還管56aが添
設されている。冷風往管55a,55bの基端57a,
57bは空気膨脹装置に接続され,先端58a,58b
は封緘されている。冷風還管56a,56bはU字形状
の管であり,一端59a,59bは熱回収用熱交換器に
接続されている。他端60a,60bは封緘されてい
る。
FIG. 10 shows a piping diagram of the ice-making heat exchanger 4 buried in the competition course, and FIG. 11 shows a plan view thereof. A cold air outgoing pipe 55a and a cold air return pipe 56b, and a cold air outgoing pipe 55b and a cold air return pipe 56a are attached to both sides of the course. Base ends 57a of the cold wind outward pipes 55a, 55b,
57b is connected to an air expansion device and has tips 58a and 58b.
Is sealed. The cold air return pipes 56a, 56b are U-shaped pipes, and one ends 59a, 59b are connected to a heat recovery heat exchanger. The other ends 60a and 60b are sealed.

【0036】一方側の冷風往管55aと他方側の冷風還
管56a,及び他方側の冷風往管55bと一方側の冷風
還管56bは,それぞれ対の関係になっている。それぞ
れ対の関係にある冷風往管55aと冷風還管56aの
間,および冷風往管55bと冷風還管56bの間には,
製氷用熱交換器4の管61a,61bが並列状態で多数
接続されている。図示のように,管61aの群と管61
bの群は,それぞれの管が交互に位置するように配置さ
れている。
The one side of the cold air going pipe 55a and the other side of the cold air returning pipe 56a, and the other side of the cold air going pipe 55b and the one side of the cold air returning pipe 56b are in a pair relationship. Between the cold air outward pipe 55a and the cold air return pipe 56a, and between the cold air outward pipe 55b and the cold air return pipe 56b, which are in a pair respectively,
A large number of pipes 61a and 61b of the heat exchanger 4 for ice making are connected in parallel. As shown, a group of tubes 61a and tubes 61a
The groups of b are arranged such that the tubes are located alternately.

【0037】先に説明した空気膨脹装置3で作られた低
温空気は製氷用熱交換器4に導入されるときに半分づつ
に振り分けられ,それぞれの冷風往管55a,55bの
開口端57a,57bに供給される。冷風往管の先端5
7a,57bは封緘してあるので,冷風往管に供給され
た低温空気は,それぞれの管61a,61b内を通過し
て冷風還管56a,56bに回収される。冷風還管56
a,56bに回収された空気は再び一緒にされ,レタン
経路6に入れられる。
The low temperature air produced by the air expansion device 3 described above is divided into halves when it is introduced into the heat exchanger 4 for ice making, and the open ends 57a and 57b of the respective cold air outward pipes 55a and 55b are divided. Is supplied to. Tip 5 of cold wind outward pipe
Since 7a and 57b are sealed, the low temperature air supplied to the cold air outward pipe passes through the respective pipes 61a and 61b and is collected in the cold air return pipes 56a and 56b. Cold wind return pipe 56
The air collected in a and 56b are put together again and put into the retan channel 6.

【0038】図12は,本発明に従う製氷装置を備えた
ボブスレー競技コースの直線コースにおける断面図であ
る。65はコンンクリート基礎,66はコンクリート基
台,67は断熱モルタル層を示している。コースの両脇
には横カバー68a,68bが施設され,カバー68a
内には冷風往管55aと冷風還管56bと水道水管69
が配設され,カバー68b内には冷風往管55bと冷風
還管56aと温水管70が配設されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a straight course of a bobsled competition course equipped with the ice making device according to the present invention. Reference numeral 65 is a concrete foundation, 66 is a concrete base, and 67 is a heat insulating mortar layer. Side covers 68a and 68b are provided on both sides of the course, and the covers 68a are provided.
Inside the cool air outgoing pipe 55a, the cold air return pipe 56b and the tap water pipe 69.
And a cold air outward pipe 55b, a cold air return pipe 56a, and a hot water pipe 70 are arranged in the cover 68b.

【0039】断熱モルタル層67の上には,冷風往管5
5aと冷風還管56aの間に接続された管61a,及び
冷風往管55bと冷風還管56bの間に接続された管6
1bが,コースを横切るようにして,多数配管されてい
る。これら管61aの群と管61bの群は,先に図11
で説明したように,それぞれの管が交互に位置するよう
に,並列状態で配置されている。管61aと管61bの
上面は金属メッシュを介して伝熱モルタル層で被覆され
ている。伝熱モルタル層には金属粉が混入されている。
On the heat insulating mortar layer 67, the cold air intake pipe 5
5a and a cold air return pipe 56a connected to the pipe 61a, and a cold air forward pipe 55b and a cold air return pipe 56b connected to the pipe 6
A large number of pipes 1b are arranged so as to cross the course. The group of tubes 61a and the group of tubes 61b are shown in FIG.
As described above, the tubes are arranged in parallel so that the tubes are alternately located. The upper surfaces of the tubes 61a and 61b are covered with a heat transfer mortar layer through a metal mesh. Metal powder is mixed in the heat transfer mortar layer.

【0040】両カバー68a,68bの冷風往管55
a,55bには,図1で説明したように,空気膨脹装置
3で作られた低温空気が送り込まれる。該低温空気はコ
ース内に埋設された管61a,管61bを通過したあ
と,冷風還管56a,56bに回収され,熱回収用熱交
換器5を経てレタン経路6から空気圧縮機1に戻され
る。
Cold air outward pipe 55 of both covers 68a, 68b
As described with reference to FIG. 1, low temperature air produced by the air expansion device 3 is fed into the a and 55b. The low-temperature air passes through the pipes 61a and 61b buried in the course, is then recovered by the cold air return pipes 56a, 56b, and is returned to the air compressor 1 through the heat recovery heat exchanger 5 and the retin passage 6. .

【0041】図1に示されるように,氷利用施設によっ
ては,空気膨脹装置3で得られる低温空気の一部は空気
放出口8から外部に放出させられる。空気放出口8は,
弁またはダンパー9とノズル10を備えている。このよ
うに,低温空気の一部は空気放出口8から外部に放出さ
れ,水と接触させられて,意図する箇所に必要量の氷を
生成する。
As shown in FIG. 1, depending on the ice utilization facility, part of the low temperature air obtained by the air expansion device 3 is discharged to the outside from the air discharge port 8. The air outlet 8 is
It comprises a valve or damper 9 and a nozzle 10. In this way, a part of the low temperature air is discharged to the outside from the air discharge port 8 and brought into contact with water to generate a necessary amount of ice at an intended place.

【0042】本例のように,循環空気の一部を系から放
出させる場合は,これに見合う外気が系内に取入れられ
る必要がある。その外気取入口は,熱回収用熱交換器5
から空気圧縮機1に至るレタン経路6の途中に設けられ
ている。すなわち,図1のように弁またはダンパー11
を介装した外気取入口12をレタン経路6に接続し,弁
またはダンパー11の操作で,必要量の外気が閉鎖経路
内に取入れられるようにする。
When a part of the circulating air is discharged from the system as in this example, it is necessary to take in the outside air in proportion to the outside air into the system. The outside air intake is a heat recovery heat exchanger 5.
It is provided in the middle of the resin path 6 from the air compressor 1 to the air compressor 1. That is, as shown in FIG. 1, the valve or damper 11
The outside air intake 12 through which the valve is inserted is connected to the return passage 6 so that a required amount of outside air can be taken into the closed passage by operating the valve or the damper 11.

【0043】外気を系内に取入れる場合には湿分の除去
が問題となるが,これは,空気圧縮機1の上流側に空気
除湿器13を介装することによって解決できる。すなわ
ち空気除湿器13を用いることにより,実質的に水分を
含まない乾き空気を循環路に供給することができる。こ
の空気除湿器13としては,シリカゲル等の吸湿剤を用
いた乾式除湿器を用いるのが便宜である。この場合,吸
湿剤の再生を行うことが必要となるが,ムンター式(回
転式の再生機能をもつ除湿器)のほか,再生と吸湿とを
切替式に行う二塔式のものも使用できる(図1の例では
二塔式の例を示している)。
When external air is taken into the system, removal of moisture becomes a problem, but this can be solved by interposing an air dehumidifier 13 on the upstream side of the air compressor 1. That is, by using the air dehumidifier 13, it is possible to supply dry air containing substantially no water to the circulation path. As the air dehumidifier 13, it is convenient to use a dry dehumidifier using a hygroscopic agent such as silica gel. In this case, it is necessary to regenerate the hygroscopic agent, but in addition to the Munter type (a dehumidifier having a rotary regeneration function), a double tower type that performs regeneration and moisture absorption in a switching type can also be used ( The example of FIG. 1 shows an example of a double tower type).

【0044】図13は,本発明に従う製氷装置を備えた
ボブスレー競技コースの曲線コースを示した断面図であ
る。基本的構成は,図12で説明した直線コースの構成
と同様であり,75はコンクリート基台,76はコンク
リート基礎,77は断熱モルタル層を示している。断熱
モルタル層77は,バンクを形成するために断面視でL
字型に形成されている。コースの両脇には横カバー78
a,78bが施設され,カバー78a内には冷風往管5
5aと冷風還管56bと水道水管79が配設され,カバ
ー78b内には冷風往管55bと冷風還管56aと温水
管80が配設されている。断熱モルタル層77の上に
は,冷風往管55aと冷風還管56aの間に接続された
管61a,及び冷風往管55bと冷風還管56bの間に
接続された管61bが,コースを横切るようにして,多
数配管されている。
FIG. 13 is a sectional view showing a curved course of a bobsled competition course provided with the ice making device according to the present invention. The basic structure is the same as that of the straight course described in FIG. 12, and 75 is a concrete base, 76 is a concrete foundation, and 77 is a heat insulating mortar layer. The heat insulating mortar layer 77 has a cross section of L to form a bank.
It is shaped like a letter. Side covers 78 on both sides of the course
a and 78b are installed, and the cold air outward pipe 5 is provided in the cover 78a.
5a, a cold air return pipe 56b and a tap water pipe 79 are arranged, and a cold air outward pipe 55b, a cold air return pipe 56a and a hot water pipe 80 are arranged in the cover 78b. On the heat insulating mortar layer 77, a pipe 61a connected between the cold air outward pipe 55a and the cold air return pipe 56a and a pipe 61b connected between the cold air outward pipe 55b and the cold air return pipe 56b cross the course. In this way, many pipes are installed.

【0045】以上のような曲線コースは,冷風往管55
bから低温空気を取り出すための空気放出口8を備えて
いる。空気放出口8にはフレキシブルチューブ81を介
してノズル82が接続されている。
The curved course as described above is used for the cold wind outward pipe 55.
An air discharge port 8 is provided for taking out low temperature air from b. A nozzle 82 is connected to the air outlet 8 via a flexible tube 81.

【0046】従って,コース整備員83は,冷風往管5
5b内の低温空気の一部を,空気放出口8,フレキシブ
ルチューブ81を介してノズル82から噴出させて,コ
ース表面の意図する箇所に補氷を施し,コースの整備を
行うことができる。そのさい,カバー78b内に設けら
れている水道水管84から取り出した適量の水を同時に
ノズル82から噴霧することによって,コース整備員8
3は,一層効果的な製氷を行うことができる。とくに,
図13に示されるような,平坦でない曲線コースの補修
や日射の多い箇所において,ノズル82から噴出された
低温空気を利用することによって,コース整備員83は
手際の良い作業を行うことができる。例えば,水道水管
84から摘出した噴霧水を氷滴にしてこれを氷リンクや
コースの補氷箇所に吹付けたり,補氷箇所に水膜を作
り,この水膜にノズル82から低温空気を吹付けて該水
膜を氷結させることができる。また,このように冷風往
管55bから取り出した低温空気と水道水管84から取
り出した水を混合して噴霧することにより,適度に空気
を含んだ氷層,すなわちボブスレーやリュージュの競技
コースに最適な氷層がコース表面に形成される。
Therefore, the course maintenance worker 83 is
A part of the low temperature air in 5b can be ejected from the nozzle 82 through the air discharge port 8 and the flexible tube 81, and ice can be replenished at the intended place on the course surface to maintain the course. At this time, the course maintenance personnel 8 can simultaneously spray the appropriate amount of water taken out from the tap water pipe 84 provided in the cover 78b from the nozzle 82.
3 can perform more effective ice making. In particular,
As shown in FIG. 13, the course mechanic 83 can perform an efficient work by using the low temperature air ejected from the nozzle 82 in repairing an uneven curved course or in a place where there is much sunlight. For example, the sprayed water extracted from the tap water pipe 84 is made into ice droplets and sprayed on ice rinks or ice-replenishing points of the course, or a water film is formed at the ice-replenishing points, and low-temperature air is blown from the nozzles 82 to this water film. The water film can be attached to freeze. Further, by mixing and spraying the low temperature air taken out from the cold air outgoing pipe 55b and the water taken out from the tap water pipe 84 in this way, it is suitable for an ice layer containing a proper amount of air, that is, a bobsleigh or luge competition course. An ice layer is formed on the surface of the course.

【0047】また,温水管80から取り出された温水
は,コース表面の融氷や他の施設の融雪などに利用でき
る。例えば図9に示した連絡道路54に降り積もった雪
がこの温水の熱によって溶かされるようにすることがで
きる。そうすれば,トラック等で連絡道路54を走行す
ることが可能となり,競技用走行車体の運搬が楽にな
る。
The hot water taken out from the hot water pipe 80 can be used for melting ice on the surface of the course and snow melting at other facilities. For example, the snow accumulated on the connecting road 54 shown in FIG. 9 may be melted by the heat of the warm water. By doing so, it becomes possible to travel on the connecting road 54 by a truck or the like, and it becomes easy to transport the traveling vehicle body.

【0048】ボブスレーやリュージュの競技コースはあ
らゆる方向に蛇行しているので,要求される冷却能力は
場所によってまちまちである。コースの向き,位置によ
って,日当たりや風の当たりの強い箇所は,他の場所に
比べて高い冷却能力が要求される。その様な場合は,図
14に示すように,冷風往管55aからダクト85で取
り出した低温空気を冷風吹出口86から噴出させて,コ
ースの氷面に当てるようにすると良い。このように,冷
風吹出口86を適宜配設することによって,コース状態
は良好に保たれる。なお,図14はコース曲線部の位置
を示しているが,この図14のものは図13のノズル8
2を冷風吹出口86に代えた以外は,図13と同じ構成
を有しており,図13と同じ参照数字のものは先に説明
したものと同じものを表している。
Since the bobsled and luge competition courses meander in all directions, the required cooling capacity varies from place to place. Depending on the direction and position of the course, places with strong sunlight and wind require higher cooling capacity than other places. In such a case, as shown in FIG. 14, it is advisable to eject the low temperature air taken out from the cold air outflow pipe 55a through the duct 85 from the cold air outlet 86 to hit the ice surface of the course. In this way, by properly disposing the cold air outlet 86, the course state can be kept good. Although FIG. 14 shows the position of the course curve portion, this FIG. 14 shows the position of the nozzle 8 of FIG.
13 has the same configuration as that of FIG. 13 except that the cold air outlet 86 is replaced by 2, and the same reference numerals as those in FIG. 13 represent the same as those described above.

【0049】以上のような本発明の製氷装置の諸元は,
或る氷利用施設の製氷を冬期に行う場合において,例え
ば以下のようである。 氷利用施設における製氷のための冷却面積 4500m2 同施設の製氷のための最大負荷 350kcal/h・m2 同施設の製氷のための平均負荷 150kcal/h・m2 必要風量 3000m3 /min 稼働地域および稼働期間 日本国の12月から2月の三ケ月間 水道水の平均温度 5℃ 外気の平均気温 6.4℃
The specifications of the ice making device of the present invention as described above are as follows.
For example, when making ice at a certain ice utilization facility in winter, the following is done. Cooling area for ice making at the ice utilization facility 4500 m 2 Maximum load for ice making at the facility 350 kcal / h ・ m 2 Average load for ice making at the facility 150 kcal / h ・ m 2 Required air volume 3000 m 3 / min Operating area And operating period For three months from December to February in Japan Average temperature of tap water 5 ℃ Average temperature of outside air 6.4 ℃

【0050】以上のような条件の下で,製氷用熱交換器
4に供給する低温空気温度は−45℃,この製氷用熱交
換器4から出る空気温度は−15℃に設定する。そし
て,形成される氷の表面温度は−1〜−3℃に維持す
る。そのためには,製氷装置の運転状況は図1に示した
とおり,次のようになる。
Under the above conditions, the low temperature air temperature supplied to the ice making heat exchanger 4 is set to -45 ° C, and the air temperature discharged from the ice making heat exchanger 4 is set to -15 ° C. The surface temperature of the ice formed is maintained at -1 to -3 ° C. For that purpose, the operation status of the ice making device is as follows, as shown in FIG.

【0051】空気圧縮機1は出口空気が88℃で2気圧
となるように稼動され,第一熱交換器2Aには5℃の水
が通されて,該冷却水は60℃程度まで昇温させられ
る。第二熱交換器2Bには20℃より低い外気(6.4
℃)が通気され,この外気は40℃程度まで昇温させら
れる。これにより,圧縮空気は20℃まで冷却させられ
る。得られる温水と温風はいずれも施設の暖房用や保温
用に利用できる温度となる。膨脹装置3は−45℃で常
圧より若干高圧(例えば1.1気圧)の空気を作る。そ
のさい圧縮機の動力を回収する。該空気は製氷用熱交換
器4に送られ,氷上施設において前記の条件で製氷す
る。製氷用熱交換器4を出た−15℃の空気は熱回収用
熱交換器5を通って,15℃に昇温され,空気圧縮機1
に戻る。
The air compressor 1 is operated so that the outlet air is 2 atm at 88 ° C., 5 ° C. water is passed through the first heat exchanger 2 A, and the cooling water is heated to about 60 ° C. To be made. In the second heat exchanger 2B, the outside air temperature lower than 20 ° C (6.4
(° C) is aerated, and the outside air is heated to about 40 ° C. Thereby, the compressed air is cooled to 20 ° C. Both the hot water and hot air obtained have temperatures that can be used for heating and keeping the facility warm. The expansion device 3 creates air at -45 ° C, which is slightly higher than atmospheric pressure (for example, 1.1 atm). At that time, the power of the compressor is recovered. The air is sent to the ice-making heat exchanger 4, and ice-making is performed under the above-mentioned conditions in an on-ice facility. The air at -15 ° C that has exited the heat exchanger 4 for ice making passes through the heat exchanger 5 for heat recovery and is heated to 15 ° C.
Return to

【0052】以上により,乾き空気1kgあたりの冷凍
能力:7.32Kcal,成績係数:0.8の冷凍サイク
ルが形成される。得られる温水と温風等の熱量は16.
43Kcal/kgで,成績係数:1.8となり,系内
全体の成績係数:2.6が形成できる。
As described above, a refrigeration cycle with a refrigerating capacity per 1 kg of dry air: 7.32 Kcal and a coefficient of performance: 0.8 is formed. The amount of heat generated by the warm water and warm air is 16.
At 43 Kcal / kg, the coefficient of performance is 1.8, and the coefficient of performance of the entire system: 2.6 can be formed.

【0053】また,図7で説明したように,空気圧縮機
1の動力が,コージェネレーション用の熱機関50の動
力軸51から得られる場合は,供給する燃料のエネルギ
ーが1とすると,軸出力が0.35,蒸気と温水の回収
熱量が0.45の熱機関の場合には,製氷装置で得られ
る冷却能力は0.28,回収温熱は0.63となり,コー
ジェネレーション設備と製氷装置の全体で得られる熱量
は, 0.45+0.28+0.63 = 1.36 となる。この値は,従来のフロン等の熱媒を用いるエン
ジン駆動式のヒートポンプの総合効率 0.35×3.0
+0.45 = 1.50 (3.0は成績係数) とほぼ同等の値であり,空気を熱媒とするものでは従来
達成できなかった好成績である。また,該熱量は,従来
のフロン等の熱媒を用いる電力式冷凍機の一次エネルギ
ー換算の成績係数 0.35×3.0 = 1.05 (0.35は商用電力の受電端効率) よりも大きな値となっている。
Further, as described with reference to FIG. 7, when the power of the air compressor 1 is obtained from the power shaft 51 of the heat engine 50 for cogeneration, assuming that the energy of the fuel to be supplied is 1, the shaft output In the case of a heat engine with a heat capacity of 0.35 and steam and hot water recovery heat of 0.45, the cooling capacity of the ice making device is 0.28 and the heat recovery is 0.63. The total amount of heat obtained is 0.45 + 0.28 + 0.63 = 1.36. This value is the total efficiency of an engine-driven heat pump that uses a heat medium such as CFCs of 0.35 x 3.0.
It is almost the same value as +0.45 = 1.50 (3.0 is the coefficient of performance), which is a good result that could not be achieved with air as the heat medium. In addition, the heat quantity is calculated from the coefficient of performance of primary energy conversion of a conventional electric refrigerator using a heat medium such as CFC 0.35 × 3.0 = 1.05 (0.35 is the efficiency at the receiving end of commercial power). Is also a large value.

【0054】空気圧縮機1の動力が,コージェネレーシ
ョン用の熱機関50の排気タービンから得られる場合
は,熱機関50の軸出力をコージェネレーション用の発
電機に全て供給することが可能である。また,場合によ
り,熱機関50の軸出力を,施設の乗客や貨物移送用の
輸送動力源に利用することもできる。その場合,熱機関
の排気が580℃で2気圧,排気タービン出側の排気が
430℃で1気圧,ボイラ出側の排気が250℃で1気
圧とすると,供給燃料のエネルギーを1とすれば,例え
ば軸出力が0.25,排気タービンの出力が0.1,蒸気
と温水の回収熱量が0.32程度となる。
When the power of the air compressor 1 is obtained from the exhaust turbine of the heat engine 50 for cogeneration, it is possible to supply all the shaft output of the heat engine 50 to the generator for cogeneration. Further, in some cases, the shaft output of the heat engine 50 can be utilized as a transportation power source for passengers and freight transportation of the facility. In that case, assuming that the exhaust of the heat engine is 580 ° C. and the pressure is 2 atm, the exhaust turbine exhaust side is 430 ° C. and the pressure is 1 atm, and the boiler outlet exhaust is 250 ° C. and the pressure is 1 atm, the energy of the supplied fuel is 1. For example, the shaft output is 0.25, the exhaust turbine output is 0.1, and the recovered heat of steam and hot water is about 0.32.

【0055】したがって,空気圧縮機1の動力を,コー
ジェネレーション用の熱機関50の排気タービンから得
た場合は,空気式冷凍サイクルで得られる冷却能力が
0.08,回収温熱が0.18となり得るから,動力は
0.25となり,熱量は 0.32+0.08+0.18 = 0.58 となる。これは,既存のコージェネレーション用の動力
・熱量のものと何ら遜色のない値である。このため,空
気を熱媒とする冷凍サイクルにも拘わらず冷熱・温熱・
動力回収のための非常に効率の良い省エネルギーシステ
ムが構築され得る。
Therefore, when the power of the air compressor 1 is obtained from the exhaust turbine of the heat engine 50 for cogeneration, the cooling capacity obtained in the air type refrigeration cycle is 0.08 and the recovered heat is 0.18. Since it is obtained, the power is 0.25 and the heat quantity is 0.32 + 0.08 + 0.18 = 0.58. This is comparable to the existing power and heat quantity for cogeneration. Therefore, despite the refrigeration cycle using air as the heating medium,
A very efficient energy saving system for power recovery can be constructed.

【0056】本発明の製氷装置において,図1で説明し
た熱交換器2Aや熱交換器2Bでは,温水や温風が取り
出されるが,これは観客席の足元等に温水配管や温風配
管を行うことにより,観客席を温熱環境に形成できる。
図12の温水管70や図13の温水管80は,コースの
近傍に立つ観客や関係者の足元に温熱が供給できるよう
に配管されている。また,この温水管からコース補修時
の融氷用温水を取り出し,これをコースに向けて撒水す
ることにより効果的な融氷ができる。
In the ice making apparatus of the present invention, hot water or hot air is taken out by the heat exchanger 2A or the heat exchanger 2B described with reference to FIG. 1, but this requires hot water piping or hot air piping at the feet of the spectators. By doing so, the spectator seats can be formed in a thermal environment.
The hot water pipe 70 of FIG. 12 and the hot water pipe 80 of FIG. 13 are laid so as to be able to supply warm heat to the feet of spectators and related persons standing near the course. In addition, by taking hot water for ice melting during course repair from this hot water pipe and sprinkling it onto the course, effective ice melting can be performed.

【0057】図には示していないが,観客用仮設スタン
ドや歩行通路等に対して前記の温風を導く温風ダクトを
施設することにより,厳冬期に競技が行われる場合で
も,観戦環境は良好に保たれるようになる。また図9で
示した連絡道路54の融雪のために温水を利用すること
によってゴールとスタート間での競技車体の運搬作業が
容易になる。
Although not shown in the figure, the spectator environment is maintained even when the competition is held during the severe winter season by installing a warm air duct for guiding the warm air to the temporary stand for spectators and the walkway. It will be kept good. Further, by using warm water for snow melting on the connecting road 54 shown in FIG. 9, the work of transporting the competition vehicle body between the goal and the start can be facilitated.

【0058】以上の実施例は,屋外でのボブスレーやリ
ュージュの競技コースに本発明を適用した例であるが,
アイススケート等の屋内競技場に対しても,本発明は同
様に適用される。この場合,製氷面積や製氷の厚さや形
に応じて,製氷用熱交換器4は各種態様の熱交換器に構
成される。例えば,伝熱性モルタル内部に冷風管を埋設
したり,冷風管をフイン付コイルに形成したり,或いは
パネル式熱交換器に構成したりして,冷風管の強度補償
と熱伝達は向上を図られる。
The above embodiment is an example in which the present invention is applied to an outdoor bobsled or luge competition course.
The present invention is similarly applied to indoor stadiums such as ice skates. In this case, the ice-making heat exchanger 4 is configured as various types of heat exchangers according to the ice-making area and the thickness and shape of the ice-making. For example, by embedding a cold air tube inside the heat transfer mortar, forming the cold air tube into a coil with fins, or configuring it as a panel heat exchanger, it is possible to improve the strength compensation and heat transfer of the cold air tube. To be

【0059】また,第10,11図に示されるように,
製氷用熱交換器4の管を,冷風往管55aと冷風還管5
6aの間で低温空気を通過させる管61aと,冷風往管
55bと冷風還管56bの間で低温空気を通過させる管
61bの二つの群に分け,それぞれの管が交互に位置す
るように配置しておくことによって,スケートリンクな
どの氷上スポーツ用施設全体がまんべんなく均一に冷却
されるようになる。
As shown in FIGS. 10 and 11,
The tubes of the heat exchanger 4 for ice making are the cold air going tube 55a and the cold air returning tube 5
The pipes 61a for passing the low temperature air between the 6a and the pipes 61b for passing the low temperature air between the cold air outward pipe 55b and the cold air return pipe 56b are divided into two groups, and the respective pipes are arranged alternately. By doing so, the entire ice sports facility such as the skating rink will be evenly and uniformly cooled.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように,本発明は,熱回収と動力
回収によって空気を熱媒とするものであっても高い成績
係数の冷凍サイクルが形成できる。そして空気を媒介と
して製氷用の冷熱を得るものであるから,氷利用施設の
製氷が全く無公害に行われる。逆に,熱媒である冷風を
外気に放出することによって,これを製氷に利用される
こともできる。この場合には,意図する形態の氷面が簡
単に形成される。加えて,冷風を得るために採用する圧
縮機の圧縮熱を温風や温水の形態で採熱し,これを温熱
環境の形成に利用できるから,動力エネルギーの有効利
用が図れる。また,空気と水だけの配管施設となるので
工事が簡易であり,補修も簡単である。また,コージェ
ネレーション用の熱機関と結合すれば,総合的な省エネ
ルギーが達成され,空気式製氷装置の欠点であるランニ
ングコストの負担が大きく軽減される。
As described above, according to the present invention, a refrigeration cycle having a high coefficient of performance can be formed even if air is used as a heat medium by heat recovery and power recovery. Since the cold energy for ice making is obtained through air, the ice making at the ice utilization facility is completely pollution-free. On the contrary, by releasing cold air, which is a heat medium, to the outside air, it can be used for ice making. In this case, the ice surface with the intended shape is easily formed. In addition, the compression heat of the compressor used to obtain cold air is collected in the form of hot air or hot water, and this can be used to form a thermal environment, so that effective use of power energy can be achieved. In addition, since it is a piping facility that uses only air and water, construction is simple and repairs are easy. When combined with a heat engine for cogeneration, total energy saving is achieved, and the running cost burden, which is a drawback of pneumatic ice making equipment, is greatly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従う製氷装置の機器配置図FIG. 1 is a device layout diagram of an ice making device according to the present invention.

【図2】空気対空気熱交換器の斜視図FIG. 2 is a perspective view of an air-to-air heat exchanger.

【図3】シェルアンドチューブ型熱交換器の断面図FIG. 3 is a sectional view of a shell-and-tube heat exchanger.

【図4】空気圧縮機の横断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of the air compressor.

【図5】空気圧縮機と電動機と空気膨張装置の配置図FIG. 5 is a layout diagram of an air compressor, an electric motor, and an air expansion device.

【図6】空気膨張装置の横断面図FIG. 6 is a cross-sectional view of the air expansion device.

【図7】一方向性クラッチの部分拡大図FIG. 7 is a partially enlarged view of the one-way clutch.

【図8】空気圧縮機とコージェネレーション用の熱機関
と空気膨張装置の配置図
FIG. 8 is a layout diagram of an air compressor, a heat engine for cogeneration, and an air expansion device.

【図9】ボブスレーまたはリュージュの競技コースの平
面図
Figure 9: Plan view of the bobsled or luge competition course

【図10】製氷用熱交換器の配管図[Fig. 10] Piping diagram of the heat exchanger for ice making

【図11】製氷用熱交換器の配管平面図FIG. 11 is a plan view of piping of the heat exchanger for ice making.

【図12】競技コース直線部の断面図[Figure 12] Cross-section of the straight part of the competition course

【図13】競技コース曲線部の断面図[Figure 13] Cross-sectional view of the curved section of the competition course

【図14】冷風吹出口を備えた競技コース曲線部の断面
FIG. 14 is a cross-sectional view of a curved portion of a competition course having a cold air outlet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空気圧縮機 2 圧縮空気冷却器 3 空気膨張装置 4 製氷用熱交換器 5 熱回収用熱交換器 1 Air Compressor 2 Compressed Air Cooler 3 Air Expander 4 Heat Exchanger for Ice Making 5 Heat Exchanger for Heat Recovery

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 空気の循環路に,空気圧縮機,この圧縮
機で得られた圧縮空気を系外の熱媒を用いて冷却する圧
縮空気冷却器,この冷却器を通過した空気を膨張させて
低温空気を得るための空気膨張装置およびこの膨張装置
を通過した低温空気を用いて製氷するための製氷用熱交
換器が空気流れの順に配置された,空気を熱媒として冷
凍サイクルが形成されている空気式製氷装置において,
この装置は,該空気膨張装置に入る前の空気と該製氷用
熱交換器を通過した空気とを熱交換するための熱回収用
熱交換器をさらに備えており,そして,空気循環路を循
環する空気は水分を実質上含まない乾き空気からなり,
この循環路内の乾き空気が空気膨張装置を通過したあと
製氷用熱交換器に至るまでの経路または製氷用熱交換器
の途中の経路において該空気の一部を系外に放出するた
めの低温乾き空気放出口が設けられると共に,本装置の
空気循環路に乾き空気を導入するための除湿器介装の外
気取入口が熱回収用熱交換器と空気圧縮機との間に設け
られていることを特徴とする空気式製氷装置。
1. An air compressor, a compressed air cooler for cooling compressed air obtained by this compressor using a heat medium outside the system, and an air passing through this cooler is expanded in an air circulation path. An air expansion device for obtaining low-temperature air and an ice-making heat exchanger for making ice using the low-temperature air that has passed through this expansion device are arranged in the order of air flow, and a refrigeration cycle is formed using air as the heat medium. In a pneumatic ice maker,
This apparatus further comprises a heat recovery heat exchanger for exchanging heat between the air before entering the air expansion device and the air that has passed through the ice making heat exchanger, and circulates through the air circulation path. The air to be formed consists of dry air that is substantially free of moisture,
A low temperature for releasing a part of the dry air in the circulation path from the system to the heat exchanger for ice making after passing through the air expansion device or in the middle of the heat exchanger for ice making. A dry air discharge port is provided, and an outside air intake port of a dehumidifier for introducing dry air into the air circulation path of this device is provided between the heat recovery heat exchanger and the air compressor. A pneumatic ice making device characterized in that
【請求項2】 空気放出口にはフレキシブルチューブを
介してノズルが接続されている請求項1に記載の空気式
製氷装置。
2. The pneumatic ice making device according to claim 1, wherein a nozzle is connected to the air outlet through a flexible tube.
【請求項3】 空気放出口は,経路内空気を氷上スポー
ツ用の氷面にあてる冷風吹出口である請求項1に記載の
空気式製氷装置。
3. The pneumatic ice-making device according to claim 1, wherein the air outlet is a cold air outlet that directs the air in the path onto an ice surface for sports on ice.
【請求項4】 空気の循環路に,空気圧縮機,この圧縮
機で得られた圧縮空気を系外の熱媒を用いて冷却する圧
縮空気冷却器,この冷却器を通過した空気を膨張させて
低温空気を得るための空気膨張装置およびこの膨張装置
を通過した低温空気を用いて製氷するための製氷用熱交
換器が空気流れの順に配置された,空気を熱媒として冷
凍サイクルが形成されている空気式製氷装置において,
この装置は,該空気膨張装置に入る前の空気と該製氷用
熱交換器を通過した空気とを熱交換するための熱回収用
熱交換器をさらに備えており,そして,該空気膨張装置
が圧縮空気流によって回転力が付与されるロータを備え
たものであって,このロータの回転軸が該空気圧縮機を
駆動するための動力機の回転軸に一方向性クラッチを介
して連結されていることを特徴とする空気式製氷装置。
4. An air compressor, a compressed air cooler that cools the compressed air obtained by this compressor using a heat medium outside the system, and an air that has passed through this cooler is expanded in an air circulation path. An air expansion device for obtaining low-temperature air and an ice-making heat exchanger for making ice using the low-temperature air that has passed through this expansion device are arranged in the order of air flow, and a refrigeration cycle is formed using air as the heat medium. In a pneumatic ice maker,
The apparatus further comprises a heat recovery heat exchanger for exchanging heat between the air before entering the air expander and the air passing through the ice making heat exchanger, and the air expander is A rotor provided with a rotational force by a compressed air flow, the rotating shaft of which is connected to the rotating shaft of a power machine for driving the air compressor via a one-way clutch. A pneumatic ice making device characterized in that
【請求項5】 製氷用熱交換器は氷上スポーツ用施設の
氷面内に埋設された管からなる請求項1,2,3または
4に記載の空気式製氷装置。
5. The pneumatic ice making device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the heat exchanger for ice making comprises a pipe buried in an ice surface of a facility for ice sports.
【請求項6】 氷上スポーツ用施設はボブスレーまたは
リュージュの競技コースであり,製氷用熱交換器の管
が,該競技コースに沿った一方の脇に施設された冷風往
管と他方の脇に施設された冷風還管との間に並列して多
数接続されている請求項5に記載の空気式製氷装置。
6. The ice sports facility is a bobsled or luge competition course, and a pipe of a heat exchanger for ice making is provided at one side along the competition course with a cold wind outward pipe and another at the other side. The air-type ice making device according to claim 5, wherein a large number of the cold-air return pipes are connected in parallel.
【請求項7】 製氷用熱交換器の管は,競技コースに沿
った一方の脇に施設された冷風往管と他方の脇に施設さ
れた冷風還管との間に並列して多数接続されている第一
の群と,競技コースに沿った一方の脇に施設された冷風
還管と他方の脇に施設された冷風往管との間に並列して
多数接続されている第二の群とからなり,第一の群の管
と第二の群の管がそれぞれ交互に配置されている請求項
6に記載の空気式製氷装置。
7. A large number of ice heat exchanger pipes are connected in parallel between a cold wind outward pipe installed at one side along the competition course and a cold air return pipe installed at the other side along the competition course. 2nd group connected in parallel between the 1st group that is installed and the cold wind return pipe that is installed on one side along the competition course and the cold wind outward pipe that is installed on the other side 7. The pneumatic ice-making device according to claim 6, wherein the first group of pipes and the second group of pipes are alternately arranged.
【請求項8】 空気圧縮機を駆動する動力はコージェネ
レーション用の熱機関の出力軸または排気タービンから
得られる請求項1,2,3,4,5,6または7に記載
の空気式製氷装置。
8. The pneumatic ice making device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the power for driving the air compressor is obtained from an output shaft of a heat engine for cogeneration or an exhaust turbine. .
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