JP2812131B2 - 真空製氷機 - Google Patents

真空製氷機

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JP2812131B2 JP5073641A JP7364193A JP2812131B2 JP 2812131 B2 JP2812131 B2 JP 2812131B2 JP 5073641 A JP5073641 A JP 5073641A JP 7364193 A JP7364193 A JP 7364193A JP 2812131 B2 JP2812131 B2 JP 2812131B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空を用いて水を凍結
させることを原理とする真空製氷機に係り、特に、地域
冷暖房システム、ビル空調システム、あるいは製造業な
どに使用される冷熱供給に有効な大規模製氷機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来公知の真空製氷機を示す。
この真空製氷機は、ポンプ31を用いてノズル32によ
り製氷用の製氷容器33に水を供給して、水の一部を蒸
発させ、水の残部を冷却、凍結させる。ここで生じた水
蒸気を或いは水蒸気中に同伴される水滴を液滴分離装置
36で分離除去してから圧縮機34で排気した後、凝縮
器35で凝縮して、再度製氷容器33に給水し又は外部
にそのまま排出している。この真空製氷機は、製氷容器
側壁部或いは液滴分離装置36を意図的に加熱する手段
を有していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、図7の原
理に基づく真空製氷機について鋭意研究、実験を行っ
た。その結果、図8に示す様に、スプレーノズル32等
の給水装置から供給された水の一部が製氷容器33の内
側壁に付着凍結し、その結果、厚い氷層が容器内に生成
されて、容器の内部が閉塞され、安定的な製氷運転がで
きなくなることがあることがわかった。また、一部の水
は、液滴分離装置36に付着凍結し、水蒸気の流れの抵
抗が増大して製氷運転ができなくなることが分かった。
【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、製氷容器の内側壁又は液
滴分離装置に氷が付着凍結するのを防止して、安定的な
製氷運転をおこなう真空製氷機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の真空蒸発機は、
製氷容器と、この製氷容器内を水の三重点圧力以下の圧
力まで真空排気可能な排気手段と、必要により排気手段
の前に設けた液滴分離手段と、真空に保持された製氷容
器内に給水して、給水した水の一部を蒸発させ、水の残
部を冷却、凍結させる手段と、蒸発した水蒸気を凝縮す
る凝縮器と、製氷容器の側壁部を加熱して、側壁部又は
液滴分離手段に氷が付着凍結するのを防止する手段とを
具備し、特に好適な加熱手段として、(1) 凝縮器で凝縮
された水が流通する配管を、製氷容器外壁部又は内壁部
に配置すること、(2) 製氷容器内に給水する前の水が流
通する配管を、製氷容器外壁部又は内壁部に配置するこ
と、(3) 製氷容器外壁部又は内壁部に配置され、外部熱
源に接続されているものの1又は2以上の組合わせから
選択される。また、加熱以外の方法として、容器内壁に
沿って上から水を流下させ、容器内壁に氷が凍結するの
を防ぐ。この方法は、上述の(1) 〜(3) の加熱方法を併
用することができる。
【0006】
【作用】加熱手段(1) を選択した場合、凝縮器からの温
度の高い凝縮水の顕熱を利用して、製氷容器の側壁部又
は液滴分離手段を加熱して、氷の付着凍結を防止する。
凝縮水は、圧縮機の昇圧幅によりその温度は異なる。凝
縮器の冷却水として30℃程度の常温の水を用いる場合
は、圧縮機の出側圧力は、40Torr程度となり、得
られる凝縮水の温度は35℃程度と高いものが得られ
る。従来この水はそのままポンプで給水の一部分として
真空蒸発製氷容器の中に戻されるか、または氷水スラリ
と混ぜて氷蓄熱層に戻されている。従って、元々その熱
量分だけ製氷機の負荷は高まっている。加熱手段(1) で
は、その顕熱を製氷容器又は液滴分離手段の加温に用い
ているが、製氷機の負荷を高めることにはならず、好都
合である。なお、製氷容器又は液滴分離手段を加温して
温度が低下した後の凝縮水は、製氷容器内へ給水して
も、外部に捨ててもよい。
【0007】加熱手段(2) を用いる場合、外部からの給
水の顕熱によって、製氷容器を加温している。加熱手段
(2) でも加熱手段(1) と同様に製氷機の負荷を高めるこ
とにはならない。
【0008】加熱手段(3) を用いる場合、製氷容器の外
壁部に電気ヒータあるいは伝熱管を取付て容器を暖め
る。この時の過熱エネルギィは製氷機の系外のものを与
える。電気ヒータ等、系外のエネルギィを加熱に用いる
と製氷機の冷凍負荷を増やすことになり、エネルギィ的
には得策ではない。しかし、設備面で簡便を図ることが
できる。
【0009】また、容器内壁に水を流下させると、液膜
のごく表層だけは凍るが壁面近傍は凍らず、水は下まで
流れ落ちることができる。従って、容器内壁への氷の付
着を防止することができる。
【0010】
【実施例】
(実施例1)
【0011】以下、本発明の真空製氷機を図1に示す実
施例を参照して説明する。この真空製氷機は、製氷容器
1の上部に水蒸気排気ダクト12を介して真空排気装置
2を接続して、製氷容器内の圧力を4.6mmHg以下
に維持するようになっている。真空排気装置2には、水
蒸気排気ダクト13を介して凝縮器3が接続され、配管
22を通る冷却水により、水蒸気が凝縮されるようにな
っている。凝縮器3には配管14が接続され、この配管
14は、前記製氷容器1の外壁部にスパイラル状に配設
された熱交換用配管15に接続されている。熱交換用配
管15の出口部は、水供給配管16と排水管17とに接
続されている。水供給配管16は、製氷容器1内の上部
に配設されたノズルマニホールド10に接続され、この
ノズルマニホールド10に複数のスプレーノズル11が
取付けられている。また、水供給配管16には給水ポン
プ7及び弁23が設けられている。
【0012】製氷容器1の底部にはスラリー排出管19
が連結され、スラリー排出管19にスラリー排出ポンプ
5が取付けられている。前記排水管17は、このスラリ
ー排出管19に接続されている。スラリー排出管19に
は、氷蓄熱槽4が接続されている。この氷蓄熱槽4には
給水管8が設けられ、給水管8はノズルマニホールド1
0に接続されている。また給水管8には給水ポンプ6が
取付けられている。
【0013】図1において、圧縮機2は、真空蒸発製氷
容器から4.2Torrの水蒸気を吸入して40Tor
rまで昇圧し凝縮器3におくる。30℃の冷却水22で
冷やすと凝縮水は35℃程度のものが得られる。容器1
の外側に熱交換用配管15を配し、中に凝縮水を流して
容器を加温する。熱交換用配管15を通った後の凝縮水
は、給水ポンプ7によって昇圧されてスプレーノズル1
1から製氷容器内に散水される。またはそのまま氷水ス
ラリと混ぜて氷蓄熱槽4に戻される。このことによっ
て、製氷容器内面には氷がつかず安定して製氷機が運転
できる。 (実施例2)
【0014】図2は本発明の他の実施例を示す。この実
施例では、凝縮器3からの凝縮水を流す配管14を熱交
換用配管15に接続する代りに、給水管9を熱交換用配
管15に接続し、この熱交換用配管15の出口部をノズ
ルマニホールド10に接続している。また、図中24
は、地域冷房25の戻り管で、前記給水管8に接続して
いる。図中26はポンプである。さらにまた、配管14
は、直接ノズルマニホールド10に接続している。な
お、図1と同一機器、部材については同一符号を付し、
その説明を省略した。
【0015】図2において、熱交換用配管15には、外
部からの給水を通している。本来この熱もそのまま製氷
容器のなかに取り込まれていたものであるから、容器の
加温に用いても負荷の増大にはならない。また、地域冷
房において、冷水の戻り24は、15℃程度の温度を有
する。この顕熱分を容器の加温に用いている。この実施
例では、凝縮水はそのまま給水の一部分として容器内に
散布している。 (実施例3)
【0016】図3は本発明のさらに異なる他の実施例を
示す。この実施例では、熱交換用配管15を配設する代
りに、製氷容器1の外壁部に電気ヒータ21等を配設
し、電気ヒータ21が製氷容器の加温に用いられてい
る。この場合、配管14及び給水管8はいずれも直接ノ
ズルマニホールド10に接続し、給水、凝縮水をそのま
まスプレーノズル11から散布するようになっている。
この実施例では、熱的には製氷機の負荷を増やすが、装
置が簡便にできる利点がある。なお、図1と同一機器、
部材については同一符号を付し、その説明を省略した。 (実施例4)
【0017】図4の真空製氷機は、図1の真空製氷機に
おいて、真空排気装置2に手前に液滴分離装置36を有
し、液滴分離装置36により製氷容器1の上部から蒸発
した水蒸気中に同伴される水滴を除去するものである。
この実施例では、液滴分離装置36の中に伝熱管40を
配設し、この伝熱管40を凝縮器3の底部と連通してい
る。そして、凝縮器3の凝縮水を、伝熱管40に通水さ
せてここを暖め、液滴分離装置36に氷が付着すること
を防止している。伝熱管40に通水後の凝縮水はスプレ
ーノズル11に供給している。なお、この実施例では、
熱交換用配管15を製氷容器1の外壁部に配設していな
い。 (実施例5)
【0018】図5の真空製氷機は、給水を液滴分離装置
36と製氷容器1の両方の加熱に用いた場合である。す
なわち、図2の真空製氷機において、給水管8を通る水
の一部を液滴分離装置36に配設された伝熱管40に通
水させてここを暖め、液滴分離装置36に氷が付着する
ことを防止している。伝熱管40に通水後の水はスプレ
ーノズル11に供給している。 (実施例6)
【0019】図6は、給水の一部分を製氷容器の内面に
沿って流下させて内面への氷の付着を防ぐものである。
すなわち、図2の真空製氷機において、熱交換用配管1
5を製氷容器1の外壁部に配設する代りに、製氷容器1
の内壁部に沿って水を流下させる配管41を配設し、給
水管8を通る水の一部をこの配管41に供給し、製氷容
器の内側壁部に沿って水を流下させることにより側壁部
に水膜fを形成して、氷が付着凍結するのを防止してい
る。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、製氷容器外壁部、
内壁部及び/又は液滴分離装置に加熱手段を設けたの
で、製氷容器の内壁に氷が付着、凍結、さらには成長す
ることを防げることができる。この加熱手段として凝縮
水、あるいは給水の顕熱によって真空蒸発製氷容器を加
温するようにした場合、製氷機の性能を低下させること
なく、内壁に氷が成長することを防げることができる。
また、加熱手段として電気ヒータ等を用いた場合、装置
を簡略化できる。また、容器内面に沿って給水の一部を
流下させることで、壁に氷が成長することを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の真空製氷機を示す説明図。
【図2】本発明の実施例2の真空製氷機を示す説明図。
【図3】本発明の実施例3の真空製氷機を示す説明図。
【図4】本発明の実施例4の真空製氷機を示す説明図。
【図5】本発明の実施例5の真空製氷機を示す説明図。
【図6】本発明の実施例6の真空製氷機を示す説明図。
【図7】従来の真空製氷機の説明図。
【図8】従来の真空製氷機の氷の付着を示す説明図。
【符号の説明】
1…製氷容器、2…真空排気装置、3…凝縮器、4…氷
蓄熱槽、5…スラリ排出ポンプ、6…給水ポンプ、7…
給水ポンプ、8…給水管、10…ノズルマニホールド、
11…スプレーノズル、12…水蒸気排気ダクト、13
…水蒸気排気ダクト、14…配管、15…熱交換用配
管、16…水供給配管、17…排水管、19…スラリ排
出管、20…スラリ排出管、21…電気ヒータ、22…
冷却水が流通する配管、23…弁、24…戻り管、25
…地域冷房、26…ポンプ、36…液滴分離装置、40
…伝熱管、41…配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−62539(JP,A) 特開 昭58−164974(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25C 1/16

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製氷容器と、この製氷容器内を水の三重
    点圧力以下の圧力まで真空排気可能な排気手段と、真空
    に保持された製氷容器内に給水して、給水した水の一部
    を蒸発させ、水の残部を冷却、凍結させる手段と、蒸発
    した水蒸気を凝縮する凝縮器と、製氷容器の側壁部を加
    熱して、側壁部に氷が付着凍結するのを防止する手段と
    を具備した真空製氷機。
  2. 【請求項2】 製氷容器と、この製氷容器内を三重点圧
    力以下の圧力まで真空廃棄可能な排気手段と、真空に保
    持された製氷容器内に給水して、給水した水の一部を蒸
    発させ、水の残部を冷却、凍結させる手段と、蒸発した
    水蒸気中に同伴される水滴を前記は真空排気手段の手前
    にて分離除去する液滴分離手段と、液滴が分離された水
    蒸気を昇圧する圧縮機と、昇圧された水蒸気を凝縮する
    凝縮器と、ここで凝縮された温度の高い凝縮水により前
    記液滴分離手段を加熱して、該液滴分離手段に氷が付着
    凍結するのを防止する手段とを具備した真空製氷機。
  3. 【請求項3】 製氷容器と、この製氷容器内を水の三重
    点圧力以下の圧力まで真空排気可能な排気手段と、真空
    に保持された製氷容器内に給水して、給水した水の一部
    を蒸発させ、水の残部を冷却、その一部を凍結させる手
    段と、蒸発した水蒸気を凝縮する凝縮器と、製氷容器の
    側壁部を加熱して、側壁部に氷が付着凍結するのを防止
    する手段と、蒸発した水蒸気中に同伴される水滴を前記
    真空排気手段の手前にて分離除去する液滴分離手段と、
    この液滴分離手段を加熱して、液滴分離手段に氷が付着
    凍結するのを防止する手段とを具備した真空製氷機。
  4. 【請求項4】 加熱手段は、前記凝縮器で凝縮された水
    が流通する配管を、製氷容器外壁部に配置している請求
    項1乃至3のいずれか1に記載の真空製氷機。
  5. 【請求項5】 加熱手段は、製氷容器内に給水する前の
    水が流通する配管を、製氷容器外壁部に配置している請
    求項1乃至3のいずれか1に記載の真空製氷機。
  6. 【請求項6】 加熱手段は、製氷容器外壁部に配置さ
    れ、外部熱源に接続されている請求項1乃至3のいずれ
    か1に記載の真空製氷機。
  7. 【請求項7】 製氷容器と、この製氷容器内を水の三重
    点圧力以下の圧力まで真空排気可能な排気手段と、真空
    に保持された製氷容器内に給水して、給水した水の一部
    を蒸発させ、水の残部を冷却、凍結させる手段と、蒸発
    した水蒸気を凝縮する凝縮器と、製氷容器の内側壁部に
    沿って水を流下させて、側壁部に氷が付着凍結するのを
    防止する手段とを具備した真空製氷機。
  8. 【請求項8】 流下させる水が、前記凝縮器で凝縮され
    た水又は給水前の一部を分岐して得られる水である請求
    項7に記載の真空製氷機。
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