JP2985070B2 - Ice making equipment - Google Patents
Ice making equipmentInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C2500/00—Problems to be solved
- F25C2500/08—Sticking or clogging of ice
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Production, Working, Storing, Or Distribution Of Ice (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、空調用の冷熱源と
なる蓄熱用氷、屋内・屋外スキー場用の散布用氷および
一般冷却・保冷用氷等を蓄えるための氷製造システムに
関し、特に過冷却水を用いて密閉した系内で連続的に安
定して氷を製造する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ice manufacturing system for storing ice for heat storage as a cold heat source for air conditioning, ice for distribution for indoor and outdoor ski resorts, and ice for general cooling and cooling. The present invention relates to an apparatus for continuously and stably producing ice in a closed system using supercooled water.
【0002】[0002]
【従来の技術】水を0℃以下まで冷却して得られる過冷
却水から相変化によって綿状(シャーベット状・リキッ
ド状)の氷を製造する装置は周知である。水を0℃以下
にまで冷却するための冷却器は、これまでシェルアンド
チューブ型が主流であった。2. Description of the Related Art Apparatus for producing flocculent (sherbet-like / liquid-like) ice from supercooled water obtained by cooling water to 0 ° C. or less is well known. As a cooler for cooling water to 0 ° C. or less, a shell-and-tube type has been mainly used.
【0003】本発明は冷却器としてプレート型熱交換器
を採用することにより、過冷却水を密閉した系内で連続
的に氷に変化させ、安定して氷を製造することを意図し
たものであり、そのためには、過冷却水を安定して生成
することと、過冷却を解除した後に生成される水と氷の
混合物(シャーベット氷)を安定して搬送することの2
つの工程が重要なポイントとなる。[0003] The present invention is intended to stably produce ice by employing a plate-type heat exchanger as a cooler to continuously change supercooled water into ice in a closed system. There are two ways to achieve this: stable generation of supercooled water, and stable transport of a mixture of water and ice (sorbet ice) generated after the supercooling is released.
One process is an important point.
【0004】(A)過冷却水を安定して生成する工程 冷却器内での過冷却水の凍結を防止し安定して過冷却水
を生成するためには、冷却器の水側流路における水(過
冷却水)の流動条件と、過冷却水温度とが重要な要素で
あることは公知の事実である。この場合の過冷却水温度
とは、熱交換器内において最も低い過冷却水の局所的温
度を示し、一般的な冷却器の冷却面における水流路側の
表面温度によって代替されるものであって、熱交換器か
ら放出される過冷却水自身の温度ではない。つまり、過
冷却水の流動条件が一定であるならば、冷却面における
水流路側の表面温度をある温度以上にすることにより、
安定して過冷却水を生成することができる。(A) Step of stably generating supercooled water In order to prevent freezing of the supercooled water in the cooler and to stably generate the supercooled water, the water in the water-side flow path of the cooler must be provided. It is a known fact that the flow condition of water (supercooled water) and the temperature of supercooled water are important factors. The supercooled water temperature in this case indicates the lowest local temperature of the supercooled water in the heat exchanger, and is replaced by the surface temperature on the water flow path side on the cooling surface of a general cooler, It is not the temperature of the supercooled water itself discharged from the heat exchanger. In other words, if the flow condition of the supercooled water is constant, by setting the surface temperature on the water flow path side on the cooling surface to a certain temperature or higher,
Supercooled water can be generated stably.
【0005】これらの事実から、従来の過冷却水を安定
に生成するための制御方法では、熱交換器に供給する冷
媒(ブライン等)の温度を制御する方法が採られてい
る。例えば、特開平1−114682号では、シェルア
ンドチューブ型熱交換器を用いた過冷却水式製氷システ
ムにおいて、ブライン供給温度を制御して水側表面温度
が−5.8℃〜0℃になるようにすることで過冷却水を
安定して生成できるとしている。また特開平5−240
474号に開示されているようなプレート型熱交換器を
用いたシステムでは、過冷却水を安定に生成するための
条件としてプレート間流路を流れる水とブラインの流量
比が影響しているという主観的な見地から、プレート流
路内の水/ブライン流速比を流量計によって間接的に検
出し、流量比の変動によってプレート型熱交換器に供給
するブライン温度を−7℃〜−4℃を下限として制御す
るという複雑な制御方式が採られている。[0005] From these facts, a conventional control method for stably generating supercooled water employs a method of controlling the temperature of a refrigerant (brine or the like) supplied to a heat exchanger. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-114682, in a supercooled water ice making system using a shell-and-tube heat exchanger, the water supply surface temperature is controlled to be -5.8 ° C to 0 ° C by controlling the brine supply temperature. By doing so, supercooled water can be generated stably. Japanese Patent Laid-Open No. 5-240
In a system using a plate-type heat exchanger as disclosed in Japanese Patent No. 474, it is said that a condition for stably generating supercooled water is affected by a flow ratio of water flowing through an inter-plate flow path and brine. From a subjective point of view, the flow rate ratio of water / brine in the plate flow path is indirectly detected by a flow meter, and the temperature of the brine supplied to the plate heat exchanger is set to -7 ° C to -4 ° C by the change in the flow rate ratio. A complicated control method of controlling as a lower limit is adopted.
【0006】しかし、これらの制御方式は、生成される
過冷却水自体の温度が成り行きとなり、水流量、ブライ
ン流量が変動すると、過冷却水温度が変動することか
ら、 (1)プレート型熱交換器を冷却器として用いた場合、
プレート型熱交換器の構造上、冷却するブラインの供給
温度だけでなく、過冷却水温度自身の低下による凍結が
起こるため、過冷却水温度を成り行きで冷却を行ったの
では凍結を起こす頻度が増加する(後述の実験結果参
照) (2)流量比を検出する場合、センシングポイントが多
く制御が複雑となる (3)過冷却水温度が変動するため、過冷却水から生成
される水の量が一定でない (4)熱交換器の交換熱量(ブライン冷凍負荷)が変動
するため、ブライン冷凍機が定常運転できず、冷凍機の
効率が低下する、等の問題点がある。However, these control methods depend on the temperature of the generated supercooled water itself, and when the water flow rate and the brine flow rate fluctuate, the supercooled water temperature fluctuates. If the vessel is used as a cooler,
Due to the structure of the plate heat exchanger, freezing occurs not only due to the supply temperature of the brine to be cooled, but also due to a drop in the supercooling water temperature itself. (2) When detecting the flow rate ratio, the number of sensing points is large and the control becomes complicated. (3) The amount of water generated from the supercooled water because the supercooled water temperature fluctuates. (4) The amount of heat exchanged by the heat exchanger (brine refrigeration load) fluctuates, so that the brine chiller cannot be operated steadily and the efficiency of the chiller is reduced.
【0007】これらの問題点を解決するためには、過冷
却水温度を直接検出して制御を行う必要があるが、従来
の過冷却式氷製造装置では、過冷却水を生成した後直ち
に大気に開放しているので、直接過冷却水の温度を計測
することが困難であった。すなわち、大気開放状態で温
度センサを取り付けたとしても、センサ自体が衝撃板の
役割を持つことから、センサ部分で過冷却状態が壊れ、
氷が生成されるので、温度は0℃となり、過冷却水の温
度は計測できないから、事実上過冷却水の温度を直接計
測して制御することは行われていなかった。[0007] In order to solve these problems, it is necessary to directly detect and control the temperature of the supercooled water. Therefore, it was difficult to directly measure the temperature of the supercooled water. In other words, even if the temperature sensor is mounted in the open-to-atmosphere state, the sensor itself plays the role of a shock plate, so the supercooled state is broken at the sensor part,
Since ice is generated, the temperature is 0 ° C., and the temperature of the supercooled water cannot be measured. Therefore, in practice, the temperature of the supercooled water has not been directly measured and controlled.
【0008】(B)水と氷の混合物を安定して搬送する
工程 過冷却水を用いた製氷装置は、特開昭62−14727
1号、特開昭63−14063号、特開昭63−214
63号、特開平1−114682号のように、冷却器に
より生成された過冷却水を冷却器出口から大気中に放出
し、冷却器出口下方の蓄熱槽内上部に設置された衝突板
などに衝突させることにより過冷却状態を解消させてシ
ャーベット氷を生成している。また、特開平6−123
455号、特開平6−123456号のように、大気に
放出した過冷却水を解除パイプとよばれる縦バイプで受
けて、解除パイプ内で過冷却状態を解消し、生成された
シャーベット状の氷を配管で蓄熱槽まで移送する方式が
ある。(B) Step of stably transporting a mixture of water and ice An ice making apparatus using supercooled water is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-14727.
No. 1, JP-A-63-14063, JP-A-63-214
No. 63, as disclosed in JP-A-1-114682, the supercooled water generated by the cooler is discharged into the atmosphere from the cooler outlet, and is discharged to a collision plate or the like installed in the upper part of the heat storage tank below the cooler outlet. The supercooled state is eliminated by the collision, and sherbet ice is generated. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-123
No. 455 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-123456, supercooled water released to the atmosphere is received by a vertical pipe called a release pipe, and the supercooled state is eliminated in the release pipe. Is transferred to the heat storage tank by piping.
【0009】しかしながら、これらの方法では、 (1)冷却器と衝撃板または解除パイプなどの間に、あ
る一定以上の垂直距離が必要となり、装置設置上の高さ
に制限が生じる (2)生成した氷を蓄える蓄熱槽と冷却器との間に空間
的な配置制限が生じる (3)一度大気に開放するため大気と熱交換が生じ、生
成した氷の一部が溶けてしまう (4)自由落下および水位差によって蓄氷および氷搬送
を行うため、生成された氷を遠方に搬送するのが難し
い、等の問題点がある。However, according to these methods, (1) a certain vertical distance or more is required between the cooler and the impact plate or the release pipe, and the height at which the apparatus is installed is limited. There is a spatial limitation between the heat storage tank that stores the ice and the cooler. (3) Heat is exchanged with the atmosphere because it is once released to the atmosphere, and some of the generated ice melts. (4) Freedom Since ice storage and ice conveyance are performed by falling and water level difference, there is a problem that it is difficult to convey generated ice to a distant place.
【0010】そこで本発明者らは、先に水を0℃以下ま
で冷却して得られる過冷却水を密閉した系内でシャーベ
ット氷に連続的に変換する装置として、特開平7−48
01号及び特開平8−110133号の氷製造装置を提
案した。これらの装置により、過冷却水から生成された
シャーベット氷を配管でポンプ圧送でき、高さ及び空間
的に配置制限の生じない過冷却方式の氷製造装置が実現
できた。The present inventors have proposed a device for continuously converting supercooled water obtained by first cooling water to 0 ° C. or less into sherbet ice in a closed system as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-48.
No. 01 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-110133 have been proposed. With these devices, the sherbet ice generated from the supercooled water can be pumped by a pipe, and a supercooled ice manufacturing device having no height and space limitation can be realized.
【0011】しかし、過冷却水から生成されるシャーベ
ット氷は、不凍液等を混入して生成したシャーベット氷
や冷却面上に生成された氷をかきとったシャーベット氷
や板状氷等と異なり、 (1)氷が生成した直後の配管は、過冷却状態が解消し
た時の過冷却水温度まで冷却されており、生成された氷
が壁面に付着しやすい (2)過冷却水から生成した氷の形状は、針状、板状で
あり、搬送配管内面の段差や突起物に付着しやすい、等
の性質をもっており、過冷却水から生成したシャーベッ
ト氷を移送する配管(以下氷水搬送配管という)を閉塞
させる可能性があることが分かった。However, the sherbet ice produced from the supercooled water is different from the sherbet ice produced by mixing antifreeze or the like, the sherbet ice produced by scraping the ice produced on the cooling surface, the plate ice, and the like. 1) The pipe immediately after the ice is formed is cooled to the supercooled water temperature at the time when the supercooled state is eliminated, and the generated ice easily adheres to the wall surface. (2) The ice generated from the supercooled water is It has needle-like and plate-like shapes, and has properties such as easy attachment to steps and projections on the inner surface of the transfer pipe. Pipes for transferring sherbet ice generated from supercooled water (hereinafter referred to as ice-water transfer pipes) It was found that there is a possibility of occlusion.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、過冷却水温度を直接制御して、一定温度の過冷却水
を簡単にかつ長時間安定して生成することができる氷製
造装置を提供することにある。本発明の他の目的は、過
冷却水から生成したシャーベット氷が配管内で閉塞しな
いように安定して搬送することができる氷製造装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to directly control the temperature of supercooled water and to produce supercooled water of a constant temperature easily and stably for a long time. It is to provide a device. Another object of the present invention is to provide an ice manufacturing apparatus capable of stably transporting sherbet ice generated from supercooled water so as not to be blocked in a pipe.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の前述した目的
は、蓄熱槽から取水した水を冷却して過冷却水を作る冷
却器と、生成された過冷却水の過冷却状態を解消させて
水と氷の混合物に変換させる過冷却解除装置とが、それ
らの内部を流れる水および氷が大気と接触しないように
連結され、水が密閉した系内で水と氷の混合物に連続的
に変換され蓄熱槽内に貯蔵される氷製造装置において、
蓄熱槽から取水した水を0℃を超える温度まで加熱する
手段と、前記加熱された水を氷核除去フイルタを通して
前記冷却器に供給する管路とが設けられ、前記冷却器は
プレート型熱交換器で構成され、前記プレート型熱交換
器の出口と前記過冷却解除装置の入口とを連結する過冷
却水搬送管に、水平方向中央よりも下方に位置するよう
温度センサを取り付け、冷凍機から前記プレート型熱交
換器に送られるブライン温度を調節することにより、前
記過冷却水搬送管内での過冷却水温度が−3℃〜0℃未
満になるように制御しながら、密閉した系内で過冷却水
と氷を生成する氷製造装置によって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cooler for cooling water taken from a heat storage tank to produce supercooled water, and to eliminate the supercooled state of the generated supercooled water. A supercooling release device that converts water and ice into a mixture of water and ice is connected so that the water and ice flowing inside do not come into contact with the atmosphere, and the water is continuously converted to a mixture of water and ice in a closed system. In the ice making device which is stored in the heat storage tank,
A means for heating water taken from the heat storage tank to a temperature exceeding 0 ° C .; and a pipe for supplying the heated water to the cooler through an ice nucleus removing filter, wherein the cooler is a plate-type heat exchanger. The supercooled water transport pipe connecting the outlet of the plate type heat exchanger and the inlet of the supercooling release device is provided with a temperature sensor attached below the center in the horizontal direction, from the refrigerator. The plate type heat exchange
By adjusting the brine temperature sent to the heat exchanger,
This is achieved by an ice making apparatus that generates supercooled water and ice in a closed system while controlling the temperature of the supercooled water in the supercooled water transport pipe to be −3 ° C. to less than 0 ° C.
【0014】冷却器としてプレート型熱交換器を採用し
たのは、プレートの枚数と大きさを調整することによ
り、流量、流体の物性、圧力損失等に柔軟に対応するこ
とができ、建物の規模や熱負荷に応じて最適の氷製造装
置を提供できるからである。The plate type heat exchanger is adopted as the cooler because the number and size of the plates can be adjusted to flexibly cope with the flow rate, the physical properties of the fluid, the pressure loss, etc. This is because an optimum ice producing device can be provided according to the heat load.
【0015】前述したように、従来の氷製造装置では過
冷却水は直ちに大気に開放されて氷に変化させられるた
め、温度センサを取り付けたとしても0℃を表示するこ
とになって、無意味であり、過冷却水の温度センサは取
り付けられていなかった。本発明は密閉した系内で氷を
製造する装置であり、過冷却水の出口側に過冷却解除装
置が配置されているから、プレート型熱交換器の出口と
過冷却解除装置の入口とを連結する過冷却水搬送管に温
度センサを取り付けて有効に計測することが可能となっ
た。As described above, in the conventional ice making apparatus, the supercooled water is immediately released to the atmosphere and changed into ice, so that even if a temperature sensor is attached, 0 ° C. is displayed, and it is meaningless. And the temperature sensor of the supercooled water was not attached. The present invention is an apparatus for producing ice in a closed system, and since the subcooling release device is disposed on the outlet side of the supercooled water, the outlet of the plate heat exchanger and the inlet of the subcooling release device are connected. Attaching a temperature sensor to the connected supercooled water transport pipe enabled effective measurement.
【0016】この温度センサは、過冷却水搬送管の水平
方向中央よりも下方に位置するように取り付けて、温度
センサと温度センサ挿入用の枝管との間に氷が付着した
としても比重の差によって氷が浮上して上方に排出され
るように設置する。This temperature sensor is mounted so as to be located below the horizontal center of the supercooled water transport pipe, so that even if ice adheres between the temperature sensor and the branch pipe for inserting the temperature sensor, the specific gravity of the temperature sensor is kept low. It is set up so that ice floats up and is discharged upwards by the difference.
【0017】さらに好適には、温度センサは、過冷却水
搬送管から突出する枝管に隙間なく挿入された弾力性の
ある円柱状の樹脂製スリーブを介して該スリーブの内部
に緊密に挿入されることが望ましい。More preferably, the temperature sensor is tightly inserted into the inside of the subcooling water transfer tube via a resilient columnar resin sleeve inserted into the branch tube protruding from the supercooled water transfer tube without any gap. Is desirable.
【0018】さらに好適な態様として、過冷却水搬送管
の内部を、熱伝導率及び熱容量の小さい樹脂系塗料(塩
ビ、アクリル等)によりライニングし、過冷却水搬送管
内での過冷却水の凍結を無くすようにして、安定した運
転状態を維持できるようにする。As a further preferred embodiment, the inside of the supercooled water transfer pipe is lined with a resin paint (PVC, acrylic, etc.) having a small thermal conductivity and heat capacity, and the supercooled water is frozen in the supercooled water transfer pipe. So that a stable operating state can be maintained.
【0019】さらに好適な態様として、装置全体を室内
にコンパクトに収納するために過冷却解除装置の出口側
に大曲管を連結し、この大曲管は曲がり半径が配管直径
の2倍以上となるように緩やかに湾曲させ、さらに過冷
却解除装置の出口から下流側約5mの配管内面を樹脂系
塗料によりライニングし、水と氷の混合物による閉塞を
無くすようにして、安定した運転状態を維持できるよう
にする。As a further preferred embodiment, a large curved pipe is connected to the outlet side of the subcooling release device so that the entire apparatus can be compactly housed in a room, and the large curved pipe has a bending radius of at least twice the pipe diameter. Smoothly curved, and furthermore, lining the inner surface of the pipe about 5 m downstream from the outlet of the supercooling release device with a resin-based paint to eliminate the blockage due to the mixture of water and ice, so that a stable operation state can be maintained. To
【0020】[0020]
【作用】本発明者らが、プレート型熱交換器を用いた実
験装置によって実験した結果によれば、過冷却水を安定
して生成する条件として、 (1)水/ブライン流速比とは一切関係なく、水流路側
冷却面(プレート)の表面温度を−3.5℃以上の一定
温度に制御することが必要である(プレート型熱交換器
の構造から冷却面表面温度=ブライン供給温度とみなせ
る)。According to the results of experiments conducted by the present inventors using an experimental apparatus using a plate-type heat exchanger, the conditions for stably producing supercooled water are as follows: (1) The water / brine flow rate ratio is completely Regardless, it is necessary to control the surface temperature of the water flow path side cooling surface (plate) to a constant temperature of -3.5 ° C. or more (from the structure of the plate heat exchanger, the cooling surface surface temperature can be regarded as the brine supply temperature). ).
【0021】(2)プレート型熱交換器の各流体流路出
口の集合部(以下ヘッダという)は、なめらかな構造で
はなく、過冷却水温度が低下すると過冷却水自身の乱れ
によって、ヘッダ内で過冷却状態が壊れて凍結を起こす
ことから、ヘッダに流すことのできる過冷却水温度の下
限値(−3.0℃)が存在する。そこで熱交換器から流
出する過冷却水温度は−3.0℃を下限値として一定に
制御する必要がある、という結果が得られた。(2) The collecting portion (hereinafter referred to as a header) of each fluid flow path outlet of the plate heat exchanger is not a smooth structure. In this case, the supercooled state is broken and freezing occurs, so that there is a lower limit value (-3.0 ° C.) of the supercooled water temperature that can flow through the header. Therefore, the result that the temperature of the supercooled water flowing out of the heat exchanger needs to be controlled to be constant at -3.0 ° C. as a lower limit value was obtained.
【0022】これらのことから、従来のようなブライン
温度だけの制御によるのではなく、過冷却水温度をも制
御する本発明によって初めて、プレート型熱交換器を用
いた氷製造システムでは、安定して氷を製造できること
が分かった。From these facts, the ice production system using the plate heat exchanger is not stable for the first time according to the present invention, which controls not only the brine temperature but also the supercooled water temperature as in the prior art. It was found that ice could be produced.
【0023】また、本発明では冷却器と過冷却解除装置
は、内部の水が大気と接触しないように密閉され、密閉
した系内で氷が製造されるので、大気中を落下する場合
のように垂直方向の距離を必要としないから、冷却器と
蓄熱槽(貯氷槽)との垂直方向距離が充分に取れないか
あるいは蓄熱槽が冷却器よりも上方にあるような既存の
建物についても氷製造装置の設置が可能になる。また、
密閉した系内で氷が製造されるので、酸素の溶解が阻止
できて配管の劣化を防止することができる。In the present invention, the cooler and the supercooling release device are sealed so that the water inside does not come into contact with the atmosphere, and ice is produced in a closed system. Because the vertical distance between the cooler and the heat storage tank (ice storage tank) is not sufficient, or for existing buildings where the heat storage tank is above the cooler, The installation of the manufacturing apparatus becomes possible. Also,
Since ice is produced in a closed system, dissolution of oxygen can be prevented, and deterioration of piping can be prevented.
【0024】加えて、過冷却水は密閉系内において過冷
却解除装置で水と氷の混合物になり配管内を輸送される
ので、冷却器に送り込まれた水の圧力は水と氷の混合物
になっても作用しており、そのまま配管を通じて任意の
場所へと移送することができるという利点が得られる。In addition, since the supercooled water becomes a mixture of water and ice by the supercooling release device in the closed system and is transported in the pipe, the pressure of the water sent to the cooler is changed to the mixture of water and ice. It has the advantage that it can be transferred to any place through the pipe as it is.
【0025】本発明による氷製造装置における過冷却解
除装置は、例えば特開平8−110133号に示される
ような、過冷却水入口側の小口径管が出口側の大口径管
内部に挿入され、大口径管の外周に過冷却水から氷への
相変化を誘発させる相変化誘発装置が設けられているよ
うな装置で構成することができる。相変化を誘発するた
めには、水中でのキヤビテーシヨンや水中での固体同士
の衝突や摩擦、あるいは水に強い乱れを生じさせる等の
方法を利用して過冷却水の分子配列を変えさせ、一部が
安定した氷構造になるのに必要なエネルギを供給する。
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照し
ながら説明する。In the subcooling canceling device in the ice making apparatus according to the present invention, a small-diameter pipe on the inlet side of the supercooled water is inserted into a large-diameter pipe on the outlet side as shown in, for example, JP-A-8-110133. The apparatus may be configured such that a phase change inducing device for inducing a phase change from supercooled water to ice is provided on the outer periphery of the large diameter pipe. In order to induce a phase change, the molecular arrangement of supercooled water is changed by using methods such as cavitation in water, collision or friction between solids in water, or strong turbulence in water. Provides the energy required for the part to have a stable ice structure.
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】最初に、プレート型熱交換器を冷
却器として用いた場合の実験装置について説明する。図
4は本発明の効果を確認するための実験装置を表してお
り、この氷製造装置は、蓄熱槽5内の水をヒータ6によ
り1℃前後に加熱し、製氷水循環ポンプ7によって連続
的にプレート型熱交換器1に供給し、プレート型熱交換
器1内で過冷却状態にまで冷却した後、過冷却水搬送管
2を通って過冷却解除装置3に移送し、過冷却解除装置
3内で氷に相変化させられて氷と水の混合物になり、氷
水搬送管4を通って蓄熱槽5へ移送され、蓄熱槽5内に
氷が蓄えられる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an experimental apparatus using a plate heat exchanger as a cooler will be described. FIG. 4 shows an experimental device for confirming the effect of the present invention. In this ice producing device, water in a heat storage tank 5 is heated to about 1 ° C. by a heater 6, and is continuously supplied by an ice making water circulation pump 7. After being supplied to the plate type heat exchanger 1 and cooled to a supercooled state in the plate type heat exchanger 1, it is transferred to the subcooling release device 3 through the supercooled water transport pipe 2, and The phase is changed to ice in the inside and becomes a mixture of ice and water. The mixture is transferred to the heat storage tank 5 through the ice water transport pipe 4, and the ice is stored in the heat storage tank 5.
【0027】プレート型熱交換器1に供給するブライン
は、ブライン冷凍機10により−10℃から−1℃の任
意の温度に冷却され、ブライン一次ポンプ11及びブラ
イン二次ポンプ13により連続的に供給される。さら
に、プレート型熱交換器1出口の過冷却水搬送管2に設
置された温度センサ16によって過冷却水温度を検出
し、ブライン配管に設置された三方弁12をブライン側
温度調節器14で操作することにより、過冷却水温度を
任意の温度に一定に制御する。The brine supplied to the plate heat exchanger 1 is cooled by a brine refrigerator 10 to an arbitrary temperature of -10 ° C. to −1 ° C., and is continuously supplied by a primary brine pump 11 and a secondary brine pump 13. Is done. Further, the temperature of the supercooled water is detected by a temperature sensor 16 installed in the supercooled water transport pipe 2 at the outlet of the plate heat exchanger 1, and the three-way valve 12 installed in the brine pipe is operated by the brine-side temperature controller 14. By doing so, the supercooling water temperature is controlled to an arbitrary temperature.
【0028】第4図の配管経路中にはさらに、手動弁
8、氷核除去フイルタ9、水側温度調節器15、取水側
温度センサ17、ブライン用温度センサ18及び19が
接続されている。4, a manual valve 8, an ice nucleus removing filter 9, a water-side temperature controller 15, a water-intake-side temperature sensor 17, and brine temperature sensors 18 and 19 are further connected.
【0029】実験は、プレート型熱交換器に供給する製
氷水循環流量、ブライン流量、ブライン供給温度を変化
させて、プレート型熱交換器による過冷却水安定生成条
件を求めた。過冷却水は熱交換器内部の最も低い温度部
分で凍結を起こすため、計測した過冷却水温度とブライ
ン供給温度から冷却プレートの水流路側表面温度を算出
し、評価を行った。In the experiment, the conditions for stable generation of supercooled water by the plate-type heat exchanger were obtained by changing the flow rate of the ice making water supplied to the plate-type heat exchanger, the flow rate of the brine, and the supply temperature of the brine. Since the supercooled water freezes at the lowest temperature inside the heat exchanger, the surface temperature of the cooling plate on the water passage side of the cooling plate was calculated from the measured supercooled water temperature and the brine supply temperature and evaluated.
【0030】表面温度の算出は、プレート型熱交換器を
平行平板としてモデル化すると、プラントル数の2/3
乗とレイノルズ数の4/5乗の積に比例することから、
以下の式により算出した。The calculation of the surface temperature is as follows: if the plate type heat exchanger is modeled as a parallel plate, the Prandtl number is 2/3.
Is proportional to the product of the power and the 4 / 5th power of the Reynolds number,
It was calculated by the following equation.
【0031】[0031]
【数1】Ts =Tb +(Tw −Tb )×Prw 2/3 ・R
ew4/5 /(Prw2/3 ・Rew4/5 +Prb2/3 ・R
eb4/5 )Ts = Tb + (Tw−Tb) × Prw 2/3 · R
ew 4/5 / (Prw 2/3・ Rew 4/5 + Prb 2/3・ R
eb 4/5 )
【0032】ここで、Tsは水流路側冷却プレート表面
温度、Tbはブライン供給温度、Twは過冷却水温度、
Prwは水のプラントル数、Rewは水のプレート型熱
交換器流路内のレイノルズ数、Prbはブラインのプラ
ントル数、Rebはブラインのプレート型熱交換器流路
内のレイノルズ数である。Here, Ts is the surface temperature of the cooling plate on the water flow path side, Tb is the supply temperature of brine, Tw is the temperature of the supercooled water,
Prw is the Prandtl number of water, Rew is the Reynolds number in the plate-type heat exchanger channel of water, Prb is the Prandtl number of brine, and Reb is the Reynolds number in the plate-type heat exchanger channel of brine.
【0033】なお、過冷却状態は不安定な状態であり、
ブライン温度を連続的に低下させて凍結を起こしたブラ
イン温度を凍結温度とした場合、その冷却条件での状態
は瞬時の状態であり、その凍結温度以上にブライン温度
を上昇させて運転を行っても、過冷却水が安定に生成で
きる保証はないことから、本実験では、製氷流量、ブラ
イン流量、ブライン供給温度を任意の値に一定に制御し
た後、最低5時間は運転を行って凍結を起こさず安定に
過冷却水が製造できた場合のみ過冷却水を安定して生成
できる条件とした。The supercooled state is an unstable state,
When the brine temperature that has been frozen by continuously lowering the brine temperature is taken as the freezing temperature, the condition under the cooling condition is an instantaneous state, and the operation is performed by increasing the brine temperature above the freezing temperature. However, since there is no guarantee that the supercooled water can be generated stably, in this experiment, after controlling the ice making flow rate, the brine flow rate, and the brine supply temperature to constant values, the operation was performed for at least 5 hours to freeze the freezing. The conditions were set such that the supercooled water could be stably generated only when the supercooled water could be produced stably without causing the water.
【0034】実験結果を図6に示す。この結果を見る
と、ブライン流量が少ない場合、水流量が多くなるほど
凍結を起こすプレート表面温度が高くなっているが、ブ
ライン流量が多くなると、水流量にかかわらず凍結時の
表面温度はほぼ一定となることが分かる。表面温度の算
出は平行平板の伝熱理論に基づいて行っているが、実際
のプレート型熱交換器は図5に示すように伝熱を促進す
るためにプレートが波形をしており、プレート間は水w
とブラインbが交互に流れているが、伝熱プレート21
どうしが波形状の頂点で接触しているため、実際のプレ
ート接点部24の水側表面温度は、局所的に低くなって
いることが考えられる。FIG. 6 shows the experimental results. The results show that when the brine flow rate is low, the plate surface temperature that causes freezing increases as the water flow rate increases, but when the brine flow rate increases, the surface temperature during freezing is almost constant regardless of the water flow rate. It turns out that it becomes. Although the calculation of the surface temperature is based on the theory of heat transfer of a parallel plate, the actual plate type heat exchanger has a corrugated plate as shown in FIG. Is water
And brine b flow alternately, but the heat transfer plate 21
It is conceivable that the actual water-side surface temperature of the plate contact portion 24 is locally low because the two are in contact at the apex of the wave shape.
【0035】つまり、ブライン流量が少なくなると計算
上は表面温度が高くなるが、実際はプレート接点部24
の温度が局所的に低下しているので、グラフ上では凍結
温度が上昇しているものと考えられる。また、ブライン
が少ない場合、水流量が多い方が凍結温度が高くなる結
果についても同様に、水流量が増加すると計算上は水側
表面温度は水の温度に近づくが、実際は接点部24は低
温になっており、凍結を起こすものと考えられる。That is, when the brine flow rate is reduced, the surface temperature is calculated to be higher.
It is considered that the freezing temperature is increasing on the graph because the temperature of the freezing point locally decreases. Similarly, when the amount of water is large, the freezing temperature is high when the amount of brine is small. Similarly, when the amount of water flow increases, the water side surface temperature approaches the temperature of water from the calculation. It is thought that it freezes.
【0036】そこで、図5に示すプレート型熱交換器の
プレートどうしが接触する波形状の頂点の部分24に樹
脂系塗料でライニングを施し、プレート接点部24の熱
伝導率を低下させて実験を行った。その結果を図7に示
す。この結果から、ライニングを行わない場合と比べて
凍結を起こす水側プレート表面温度が低下していること
が分かる。これは、プレート接点部24を熱伝導率の小
さい樹脂系ライニングを施すことによって、接点部24
の温度低下が防止されているためである。In view of the above, an experiment was conducted by lining the apex portion 24 of the corrugated shape of the plate type heat exchanger shown in FIG. 5 with a resin paint to reduce the thermal conductivity of the plate contact portion 24. went. FIG. 7 shows the result. From this result, it can be seen that the water-side plate surface temperature causing freezing is lower than in the case where no lining is performed. This is because the plate contact portion 24 is provided with a resin-based lining having a low thermal conductivity, so that the contact portion 24 is formed.
This is because a decrease in temperature is prevented.
【0037】これらの結果から、プレート型熱交換器を
用い、過冷却水を安定して生成するためには、水/ブラ
イン流量比には関係なく、プレートの水側流路表面温度
を−3.5℃以上にすれば凍結を起こさないことが判明
したので、プレート接点部分の局所的な温度低下を考慮
して、ブラインの供給温度自体を−3.5℃以上にすれ
ば、プレート流路内での過冷却水の凍結は防止できると
考えられる。From these results, in order to stably generate supercooled water using the plate heat exchanger, the surface temperature of the water-side flow path of the plate was reduced by -3 regardless of the water / brine flow ratio. It has been found that freezing does not occur when the temperature is set to 0.5 ° C. or higher. Therefore, considering the local temperature drop at the plate contact portion, if the supply temperature of the brine itself is set to −3.5 ° C. or higher, the plate channel It is thought that freezing of the supercooled water in the inside can be prevented.
【0038】一方、プレート型熱交換器の水側流路内で
過冷却水が凍結を起こした場合、発生した氷により流路
が閉塞し、瞬時に製氷流量が低下する。ところが、プレ
ート型熱交換器を用いて過冷却水生成を行った場合、熱
交換器出口から氷が排出されて(凍結している)いるに
もかかわらず、30〜60秒もの間、製氷流量が低下せ
ず運転を行える場合がある。この凍結形態は、過冷却水
温度が−3℃より低い場合に頻繁に発生する。これは、
プレート型熱交換器の構造に起因する凍結形態と考えら
れる。On the other hand, when the supercooled water freezes in the water-side flow path of the plate-type heat exchanger, the flow path is blocked by the generated ice, and the flow rate of the ice is instantaneously reduced. However, when supercooled water is generated using a plate-type heat exchanger, the ice making flow rate is maintained for 30 to 60 seconds even though ice is discharged (frozen) from the heat exchanger outlet. In some cases, the operation can be performed without lowering. This freezing form frequently occurs when the temperature of the supercooled water is lower than −3 ° C. this is,
It is considered to be a frozen form due to the structure of the plate heat exchanger.
【0039】つまり、図5に示すように、プレート型熱
交換器で過冷却水を生成する場合、複数のプレート間流
路で冷却された水はいったんヘッダ22とよばれる空間
に合流し、そのヘッダ22を通って熱交換器フレーム2
0にあけられた開口25から過冷却水が排出される構造
になっているので、各プレート間流路から出た過冷却水
が合流するヘッダ内22は、プレート端部が露出してお
り、なめらかな構造ではないことから、過冷却水温度が
低すぎるとヘッダ内部を流れる時の水流の乱れによって
過冷却状態が壊れ、ヘッダ22内部で氷が生成されると
考えられる。That is, as shown in FIG. 5, when the supercooled water is generated by the plate-type heat exchanger, the water cooled in the plurality of inter-plate flow paths once merges into a space called the header 22, and Heat exchanger frame 2 through header 22
Since the supercooled water is discharged from the opening 25 opened at 0, the inside 22 of the header where the supercooled water flowing out from each inter-plate flow path merges has an exposed plate end, Since the structure is not smooth, it is considered that if the temperature of the supercooling water is too low, the supercooling state is broken due to the disturbance of the water flow flowing inside the header, and ice is generated inside the header 22.
【0040】しかし、ヘッダ22内部で氷が生成して
も、プレート間流路まで相変化が伝搬し閉塞させるまで
には時間を要するから、その間製氷流量は低下せず、プ
レート型熱交換器出口部からは氷が連続して排出される
ことになる。つまり、プレート型熱交換器を用いて、過
冷却水を安定に保ちながら連続して生成するためには、
プレート間流路での凍結を防止するだけでなく、プレー
ト型熱交換器ヘッダ22での過冷却水の低下による凍結
を防止する必要があることが分かった。このことから、
過冷却水温度を−3℃を下限として制御を行えば、凍結
なしに安定して運転できることになる。However, even if ice is generated inside the header 22, it takes time until the phase change propagates to the inter-plate flow path and closes the plate, so that the ice making flow rate does not decrease during that time, and the plate type heat exchanger outlet Ice will be continuously discharged from the section. In other words, in order to continuously generate supercooled water using a plate heat exchanger while keeping it stable,
It has been found that it is necessary to prevent not only the freezing in the inter-plate flow path but also the freezing due to a drop in the supercooled water in the plate-type heat exchanger header 22. From this,
If the supercooled water temperature is controlled to a lower limit of −3 ° C., stable operation can be performed without freezing.
【0041】さらに、プレート型熱交換器出口に設置す
る過冷却水搬送管2を金属管で施工した場合において
も、前述の凍結現象が見られた。これは、配管内表面粗
さ、溶接による接続部突起等の影響によって過冷却状態
が解消されるためである。このことから、これらの突起
を無くすために過冷却水搬送管の内面を樹脂系塗料でラ
イニングを行ったところ、過冷却水搬送管内での凍結は
起こらず、安定して製氷運転を行うことができた。Further, when the supercooled water transport pipe 2 installed at the outlet of the plate type heat exchanger is constructed of a metal pipe, the above-mentioned freezing phenomenon was observed. This is because the supercooled state is eliminated by the influence of the inner surface roughness of the pipe, the connection projection due to welding, and the like. From this, when the inner surface of the supercooled water transfer pipe was lined with a resin-based paint to eliminate these protrusions, freezing in the supercooled water transfer pipe did not occur, and stable ice making operation could be performed. did it.
【0042】以上の実験結果から、プレート型熱交換器
を冷却器として過冷却水を安定に保ちながら生成するた
めには、 (1)プレート型熱交換器内のプレート間流路内での凍
結を防止するために、ブライン温度を−3.5℃以上に
制御する (2)プレート型熱交換器のヘッダ部での凍結を防止す
るために、過冷却水温度を−3.0℃以上に制御する、
ことが必要であることが判明した。From the above experimental results, in order to generate supercooled water while maintaining a stable condition using the plate type heat exchanger as a cooler, (1) Freezing in the flow path between plates in the plate type heat exchanger (2) In order to prevent freezing at the header of the plate type heat exchanger, the temperature of the supercooled water should be -3.0 ° C or higher. Control,
It turned out to be necessary.
【0043】さらに、実験の結果、プレート型熱交換器
出口に設置する過冷却水搬送管に取り付ける温度センサ
は、その周囲に氷が残存しないように、過冷却水搬送管
から突出する枝管に隙間なく挿入された弾力性のある円
柱状の樹脂製スリーブを介して該スリーブの内部に緊密
に挿入する構造が望ましいことが分かった。また、過冷
却水搬送管の内部を樹脂系塗料によりライニングし、過
冷却水搬送管内での過冷却水の凍結を無くすようにする
ことが望ましいことも分かった。Further, as a result of the experiment, the temperature sensor attached to the supercooled water transfer pipe installed at the outlet of the plate type heat exchanger is connected to the branch pipe protruding from the supercooled water transfer pipe so that ice does not remain around the pipe. It has been found that a structure in which the sleeve is tightly inserted into the inside of the sleeve via a resilient cylindrical resin sleeve inserted without a gap is found. It has also been found that it is desirable to line the inside of the supercooled water transport pipe with a resin-based paint so as to eliminate the freezing of the supercooled water in the supercooled water transport pipe.
【0044】さらに、実験では、過冷却状態が解除され
た後の氷水を搬送する際の氷の付着はある限定した領域
で起こることが明らかになった。例えば、氷水搬送配管
の径が呼び100Aで氷水の流速が2.0m/sの場
合、過冷却解除装置より下流側5m以内が氷の付着領域
となるから、その領域にライニングを施せば配管の閉塞
を防止できることが分かった。また、過冷却解除装置の
出口側に大曲管が連結されているほとんどの場合、この
大曲管の曲がり半径を配管直径の2倍以上とすれば、氷
の付着を防止して配管を閉塞させないで氷水を搬送でき
ることも分かった。以下、本発明による具体的な実施例
を添付図面を参照しながら説明する。Further, experiments have revealed that the adhesion of ice when transporting ice water after the supercooling state is released occurs in a limited area. For example, when the diameter of the ice water transfer pipe is 100 A and the flow rate of the ice water is 2.0 m / s, the area within 5 m downstream of the subcooling release device is the area where the ice adheres. It was found that blockage could be prevented. In most cases where a large bent pipe is connected to the outlet side of the subcooling release device, if the bending radius of the large bent pipe is set to be twice or more the pipe diameter, the adhesion of ice is prevented and the pipe is not blocked. It was also found that ice water could be transported. Hereinafter, specific embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【0045】[0045]
【実施例】図1は、本発明を具体化した氷製造装置であ
る。この氷製造装置は、蓄熱槽5内の水を製氷水循環ポ
ンプ7により取水し、冷却器として設置されたプレート
型熱交換器1へと供給する。その間蓄熱槽5から取水さ
れた水は、プレート型熱交換器1と蓄熱槽5の間に設置
された加熱用熱交換器29により冷凍機10の冷却水等
を利用してプレート型熱交換器1の入口水温度が0.5
℃になるように二方弁28で制御する。加熱用熱交換器
29との接続は、製氷水循環ポンプ7の出口から主流の
一部をバイパスし、加熱用熱交換器29に流入して加熱
した後、ポンプ7入口側に再び戻すことにより、蓄熱槽
5からの0℃の冷水と加熱されたバイパス流が十分混合
するように構成されている。FIG. 1 shows an ice making apparatus embodying the present invention. This ice making device takes in water in a heat storage tank 5 with an ice making water circulation pump 7 and supplies the water to a plate heat exchanger 1 installed as a cooler. In the meantime, water taken from the heat storage tank 5 is cooled by the heating heat exchanger 29 installed between the plate heat exchanger 1 and the heat storage tank 5 by utilizing the cooling water of the refrigerator 10 or the like. 1 inlet water temperature is 0.5
The temperature is controlled by the two-way valve 28 so that the temperature becomes ° C. The connection with the heating heat exchanger 29 is performed by bypassing a part of the main flow from the outlet of the ice making water circulation pump 7, flowing into the heating heat exchanger 29, heating, and returning to the pump 7 inlet side again. The configuration is such that the 0 ° C. cold water from the heat storage tank 5 and the heated bypass flow are sufficiently mixed.
【0046】この方法は、主流の全流量を加熱用熱交換
器29に通す方式に比べ、加熱用熱交換器29がコンパ
クトになるという利点がある。一方、0.5℃で融解で
きない大きさの氷核を捕獲するため、濾過口径30ミク
ロン以下の氷核除去フイルタ9を通過させてプレート型
熱交換器1に連続的に供給する。かくして、フイルタ9
を通過した微細な氷核も0.5℃で完全に除去・融解さ
せられる。This method has the advantage that the heating heat exchanger 29 is more compact than the method in which the entire main flow is passed through the heating heat exchanger 29. On the other hand, in order to capture ice nuclei having a size that cannot be melted at 0.5 ° C., the ice nuclei are continuously supplied to the plate heat exchanger 1 through an ice nucleus removing filter 9 having a filtration diameter of 30 μm or less. Thus, the filter 9
Fine ice nuclei that have passed through are also completely removed and melted at 0.5 ° C.
【0047】氷核を除去・融解された水はプレート型熱
交換器1内で過冷却状態まで冷却された後、過冷却水搬
送管2を通って製氷部に移送され、過冷却解除装置3内
で過冷却水が氷に相変化してシャーベット状になり、氷
水搬送管4を通って蓄熱槽5内へ移送され、蓄熱槽5内
に氷が蓄えられる。The water from which the ice nuclei have been removed and melted is cooled to a supercooled state in the plate type heat exchanger 1 and then transferred to the ice making section through the supercooled water transport pipe 2, where the supercool release device 3 is provided. Inside, the supercooled water changes into ice to form a sherbet-like shape, is transferred into the heat storage tank 5 through the ice water transfer pipe 4, and the ice is stored in the heat storage tank 5.
【0048】プレート型熱交換器1に供給するブライン
は、ブライン冷凍機10によりプレート型熱交換器1内
の冷却プレート間流路で凍結を発生させないための温度
である−3.5℃以上に冷却・制御された後、ブライン
供給配管を通してブライン一次ポンプ11、ブライン二
次ポンプ13により、連続的にプレート型熱交換器1に
供給される。さらにプレート型熱交換器の出口ヘッダ内
部で凍結を起こさせないために、過冷却水温度自身の凍
結温度である−3.0℃以下にならないように過冷却水
搬送管2に取り付けた温度センサ16により過冷却水温
度を直接検出して、過冷却水温度が−3.0℃を下限と
する一定温度になるようにブライン供給配管に取り付け
られた三方弁12を操作して制御を行う。The brine supplied to the plate heat exchanger 1 has a temperature of -3.5 ° C. or higher, which is a temperature at which the brine is not generated by the brine refrigerator 10 in the flow path between the cooling plates in the plate heat exchanger 1. After being cooled and controlled, it is continuously supplied to the plate heat exchanger 1 by a brine primary pump 11 and a brine secondary pump 13 through a brine supply pipe. Further, in order to prevent freezing inside the outlet header of the plate type heat exchanger, the temperature sensor 16 attached to the supercooled water transport pipe 2 so that the temperature of the supercooled water itself does not become −3.0 ° C. or lower. , The supercooling water temperature is directly detected, and control is performed by operating the three-way valve 12 attached to the brine supply pipe so that the supercooling water temperature becomes a constant temperature having a lower limit of −3.0 ° C.
【0049】過冷却水温度を直接検出する温度センサ1
6は、図2、図3に示すように、センサ取付部に氷が残
らないように、水平方向中心より下方の範囲31に取り
付ける。取付方法は、過冷却水搬送管2に枝管30を突
出させて形成し、この枝管30内に弾力性のある円柱状
の樹脂製スリーブ32を隙間なく挿入し、さらにこのス
リーブ32の内部に温度センサ16の棒状部分を隙間な
く挿入する。センサ部分16Aは過冷却水搬送管2の内
径よりも内側に突出させて温度を検出する。Temperature sensor 1 for directly detecting supercooled water temperature
6 is mounted in a range 31 below the center in the horizontal direction so that ice does not remain on the sensor mounting portion as shown in FIGS. The mounting method is such that the branch pipe 30 is formed so as to protrude from the supercooled water transport pipe 2, and a resilient cylindrical resin sleeve 32 is inserted into the branch pipe 30 without any gap. Of the temperature sensor 16 is inserted without any gap. The sensor portion 16 </ b> A detects the temperature by protruding inward from the inner diameter of the supercooled water transport pipe 2.
【0050】また、過冷却水搬送管2の内部を樹脂系塗
料によりライニングし、過冷却水搬送管内での過冷却水
の凍結を無くすようにした。加えて、氷水搬送管4の過
冷却解除装置3より下流側約5mの領域25にライニン
グを施して配管の閉塞を防止できるようなライニング配
管27を形成した。また、過冷却解除装置の出口側に連
結されている大曲管26の曲がり半径を配管直径の2倍
以上とした。ライニング配管27を出た氷水は、金属管
または塩ビ管等の一般配管に接続されて蓄熱槽5まで移
送される。Further, the inside of the supercooled water transport pipe 2 was lined with a resin-based paint so that freezing of the supercooled water in the supercooled water transport pipe was prevented. In addition, a lining pipe 27 was formed so as to prevent the blockage of the pipe by blocking the area 25 about 5 m downstream of the subcooling release device 3 of the ice water transport pipe 4. In addition, the bending radius of the large curved pipe 26 connected to the outlet side of the subcooling release device is set to be at least twice the pipe diameter. The ice water that has exited the lining pipe 27 is connected to a general pipe such as a metal pipe or a PVC pipe and transferred to the heat storage tank 5.
【0051】過冷却解除装置3は、特開平8−1101
33号に示されるような、過冷却水入口側の小口径管が
出口側の大口径管内部に挿入され、大口径管の外周に過
冷却水から氷への相変化を誘発させる相変化誘発装置が
設けられているような装置で構成したが、他の類似の装
置を使用することも可能である。The supercool release device 3 is disclosed in
As shown in No. 33, a small-diameter pipe on the inlet side of the supercooled water is inserted into the large-diameter pipe on the outlet side, and a phase change induction is induced on the outer circumference of the large-diameter pipe to induce a phase change from supercooled water to ice. Although the device is configured as provided with the device, other similar devices can be used.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明によれ
ば、過冷却水温度を直接制御して、一定温度の過冷却水
を簡単にかつ長時間安定して生成することができ、かつ
過冷却水から生成したシャーベット氷が配管内で閉塞し
ないように安定して搬送される氷製造装置が実現される
ことになり、その技術的効果には極めて顕著なものがあ
る。As described above in detail, according to the present invention, the supercooled water temperature can be easily and stably generated for a long time by directly controlling the supercooled water temperature. An ice manufacturing apparatus is thus realized in which sherbet ice generated from the supercooled water is stably conveyed so as not to be clogged in the piping, and the technical effect is extremely remarkable.
【図1】本発明による氷製造装置の全体を表わす概略図
である。FIG. 1 is a schematic view showing an entire ice making apparatus according to the present invention.
【図2】プレート型熱交換器の出口配管に取り付けた温
度センサの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a temperature sensor attached to an outlet pipe of a plate-type heat exchanger.
【図3】温度センサの取付部を拡大して表す断面図であ
る。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a mounting portion of the temperature sensor.
【図4】氷製造装置の実験装置の全体を表す概略図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an entire experimental apparatus of the ice manufacturing apparatus.
【図5】プレート型熱交換器の水平断面図と縦断面図で
ある。FIG. 5 is a horizontal sectional view and a vertical sectional view of a plate-type heat exchanger.
【図6】プレート型熱交換器による過冷却水安定生成状
態を表すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a state of stable generation of supercooled water by a plate-type heat exchanger.
【図7】プレート接点部にライニングを施した場合の図
6と同じグラフである。FIG. 7 is the same graph as FIG. 6 when a lining is applied to a plate contact portion.
1 プレート型熱交換器 2 過冷却水搬送管 3 過冷却解除装置 5 蓄熱槽 7,11,13 ポンプ 9 氷核除去フイルタ 10 ブライン冷凍機 12 三方弁 14,15 温度調節器 16,17 温度センサ 26 大曲管 27 ライニング管 28 二方弁 29 加熱用熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plate-type heat exchanger 2 Supercooled water conveyance pipe 3 Supercooled release device 5 Heat storage tank 7, 11, 13 Pump 9 Ice nucleus removal filter 10 Brine refrigerator 12 Three-way valve 14, 15 Temperature controller 16, 17 Temperature sensor 26 Large curved pipe 27 Lining pipe 28 Two-way valve 29 Heat exchanger for heating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−251177(JP,A) 特開 平4−187921(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25C 1/00 F24F 5/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-251177 (JP, A) JP-A-4-187921 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F25C 1/00 F24F 5/00
Claims (4)
水を作る冷却器と、生成された過冷却水の過冷却状態を
解消させて水と氷の混合物に変換させる過冷却解除装置
とが、それらの内部を流れる水および氷が大気と接触し
ないように連結され、水が密閉した系内で水と氷の混合
物に連続的に変換され蓄熱槽内に貯蔵される氷製造装置
において、 蓄熱槽から取水した水を0℃を超える温度まで加熱する
手段と、 前記加熱された水を氷核除去フイルタを通して前記冷却
器に供給する管路とが設けられ、 前記冷却器はプレート型熱交換器で構成され、 前記プレート型熱交換器の出口と前記過冷却解除装置の
入口とを連結する過冷却水搬送管に、水平方向中央より
も下方に位置するよう温度センサを取り付け、冷凍機か
ら前記プレート型熱交換器に送られるブライン温度を調
節することにより、前記過冷却水搬送管内での過冷却水
温度が−3℃〜0℃未満になるように制御しながら過冷
却水と氷を生成することを特徴とする氷製造装置。1. A cooler for cooling water taken from a heat storage tank to produce supercooled water, and a supercooling release device for eliminating the supercooled state of the generated supercooled water and converting it into a mixture of water and ice. Is connected so that water and ice flowing therethrough do not come into contact with the atmosphere, and the water is continuously converted into a mixture of water and ice in a closed system and stored in a heat storage tank. Means for heating water taken from the heat storage tank to a temperature exceeding 0 ° C., and a pipe for supplying the heated water to the cooler through an ice nucleus removing filter, wherein the cooler is a plate-type heat exchanger. consists of exchanger, the supercooled water conveyance pipe for connecting the inlet of the outlet of the plate type heat exchanger subcooling release device, fitted with a temperature sensor so that the horizontal direction center positioned below, refrigerator Or
Adjusts the brine temperature sent to the plate heat exchanger.
An ice producing apparatus , wherein the supercooling water and the ice are generated while controlling the temperature of the supercooling water in the supercooling water transport pipe to be less than -3 ° C to less than 0 ° C.
から突出する枝管に隙間なく挿入された弾力性のある円
柱状の樹脂製スリーブを介して該スリーブの内部に緊密
に挿入されている請求項1記載の氷製造装置。2. The temperature sensor is tightly inserted inside the sleeve through a resilient cylindrical resin sleeve inserted without gap into a branch pipe protruding from the supercooled water transport pipe. The ice manufacturing apparatus according to claim 1.
によりライニングし、過冷却水搬送管内での過冷却水の
凍結を無くすようにした請求項1記載の氷製造装置。3. The apparatus for producing ice according to claim 1, wherein the inside of the supercooled water transport pipe is lined with a resin-based paint to prevent freezing of the supercooled water in the supercooled water transport pipe.
連結され、この大曲管は曲がり半径が配管直径の2倍以
上であり、前記過冷却解除装置の出口から下流側約5m
の配管内面を樹脂系塗料によりライニングし、水と氷の
混合物の凍結を無くすようにした請求項1記載の氷製造
装置。4. A large curved pipe is connected to an outlet side of the supercooling release device, the large curved pipe has a bending radius of at least twice the pipe diameter, and is about 5 m downstream from the outlet of the supercooling release device.
2. The ice producing apparatus according to claim 1, wherein the inner surface of the pipe is lined with a resin-based paint to prevent freezing of a mixture of water and ice.
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