JP3610394B2 - 水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水蒸気圧縮冷凍機に備えている蒸発器から低温の氷スラリーを取出すと共に当該水蒸気圧縮機に別置された氷濃縮器又は雪製造機から低温氷や人工雪を生成することができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の水蒸気圧縮冷凍機による製氷技術は、例えば、図５に示すような基本構成であった。これについて説明すれば、水蒸気圧縮冷凍機１で補給水２ａを導く循環水２から水を含んだ氷スラリー５を製氷し、この氷スラリー５から氷濃縮器３により生成された濃縮氷４を取り出す構成であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は叙上のような構成であるので次の課題が存在した。
（１）前記水蒸気圧縮冷凍機１の蒸発部から前記氷濃縮器３に流入する氷スラリー５は、例えば氷が体積比率において、約１５％を含有している。
ところで、当該氷スラリー５の凝固点つまり、凍結温度は0℃程度であり、前記蒸発部や前記氷濃縮器3から低温度の氷スラリーや低温氷を取出すことができなかった。
（２）前記従来の技術に於いては、前記水蒸気圧縮冷凍機1や氷濃縮器3に雪製造機を備えたものがあるが、当該雪製造機によって低温の人工雪を生成かつ取出すことができなかった。
また、雪の温度を降下させるために塩化カルシウムなどの寒剤を散布する方法もあるが、環境の点から望ましくなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記氷蓄熱槽から蒸発器に流過する循環水に所定の塩化ナトリウムを添加し、該循環水の凝固点を降下させて前記蒸発器や前記氷濃縮器で製造された氷スラリー又は氷の温度低下を図り、これらを取出すと共に雪製造機でもって、低温の人工雪を生成するシステムであって、叙上した課題を解決することを目的とするものであり、次の構成、手段から成立するものである。
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、所定の塩化ナトリウムを添加する氷蓄熱槽と、該氷蓄熱槽に濃縮氷を供給しかつ所定の塩化ナトリウムを添加する氷濃縮器と、該氷濃縮器から循環水を導く蒸発器、圧縮機、凝縮器から構成された水蒸気圧縮冷凍機と、該水蒸気圧縮冷凍機の前記凝縮器に冷却水を導く冷却塔と、前記循環水の塩化ナトリウム濃度を自動計測する濃度計測器と、前記氷濃縮器で生成した濃縮氷を取出す雪製造機とを配置してなり前記蒸発器から低温の氷スラリーを取出し、前記氷濃縮器において低温氷を生成すると共に、人工雪を生成することを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工 雪生成システムである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システムの各実施の形態について、詳細に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
図１は本発明に係る実施の形態１を示すのもであって、水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー取出しシステムの構成配置図である。
【０００８】
６は水蒸気圧縮冷凍機であって、蒸発器６ａ、圧縮機６ｂ及び凝縮器６ｃを備えている。該蒸発器６ａは氷蓄熱槽８から循環水７を導くと共に前記圧縮機６ｂの運転によって、低圧に保持しつつ当該循環水７の一部を蒸発させる。該圧縮機６ｂは当該蒸発器６ａから導入された水蒸気を所定の条件で加圧する。前記凝縮器６ｃは、前記圧縮機６ｂで加圧されかつ高温になった水蒸気を導入し、これを外部に設置した冷却塔９から導いた冷却水１０で冷却し、凝縮する。
【０００９】
ここに於いて、前記氷蓄熱槽８、前記水蒸気圧縮冷凍機６の蒸発器６ａ、氷スラリーポンプ１１及びこれらを結ぶ連絡管には補給水として水道水が満されている。
当該水道水は、通例で３０ｍｇ／Ｌの濃度を有する塩化ナトリウム（NａCｌ）を含有している。
前記循環水７の塩化ナトリウム濃度を上げるため、前記氷蓄熱槽８に、所定の塩化ナトリウム（NａCｌ）１４を添加する。
【００１０】
冷却塔９は、前記水蒸気圧縮機冷凍機６の付帯設備であり補給水１５を導入し、前記凝縮器６ｃから導かれた冷却水１０を冷却水ポンプ１６で流送し、一部を大気に蒸発させると共に、一部をブロー水１７として排出し、該補給水１５を冷却水１０に加えて、前記凝縮器６ｃに導入する。また、前記冷却塔９は前記凝縮器６ｃに於いて水蒸気を凝縮することで温度上昇した冷却水１０の熱を、前記冷却水１０の蒸発に伴う気化熱によって、大気に排出する機能を有する。
【００１１】
８は氷蓄熱槽であり、前記蒸発器６ａから氷スラリーポンプ１１を介して取出された低温氷スラリー６ｄを貯留する。該氷蓄熱槽８では後記する冷熱用熱交換器１３から氷融解水８ａを導き、低温の氷スラリーの氷融解作用が行なわれ、氷と融解水すなわち冷水が混在することになる。当該冷水は解氷水ポンプ１２で冷熱用熱交換器１３に圧送される。該冷熱用熱交換器１３はいわゆる熱取出しサイクルとして冷房負荷（開示せず）等に冷水ポンプ１８で冷水を循環流送する。
【００１２】
次に、本発明に係る実施の形態１の水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー取出しシステムの動作について説明する。
図２に示すように一般的に水溶液中の塩化ナトリウム（NａCｌ）の濃度(ｇ／Ｌ)を高めれば当該水溶液の凍結温度、つまり凝固点（℃）が降下することが判明している。
先ず、前記蒸発器６ａから低温の氷スラリー６dを取出す前に於いて、前記氷蓄熱槽８に食塩等の塩化ナトリウム（NａCｌ）１４を添加し、前記循環水７の当該塩化ナトリウム濃度を約３．５ｇ／Ｌに保有する。ここに於いて、前記水蒸気圧縮冷凍機６の蒸発器６ａに於ける製氷温度は上記塩化ナトリウム（NａCｌ）が水溶液や前記循環水７中に溶解しているので、約−０．１（℃）となり、前記蒸発器６ａ内の攪拌機６ｅの攪拌作用によって、氷同士の結氷を防止し結氷のない氷スラリー６ｄとして前記蒸発器６ａから取出すことができる。
一方、前記蒸発器６ａで蒸発した水蒸気は凝縮器６ｃで凝縮し、前記冷却塔９で大気に放出されるとともに、一部がブロー水１７として排出されるので、その量に相当する水が補給水１９として氷蓄熱槽８に供給される。
そこで、前記循環水７には、当初の塩化ナトリウム（NａCｌ）１４に加えて、前記水道水すなわち補給水１９中に包含している塩化ナトリウム（NａCｌ）が蓄積され塩化ナトリウム濃度が徐々に上昇する。
該塩化ナトリウム濃度が上昇すれば、前記蒸発器６ａでの製氷温度、つまり凝固点が降下し、当該濃度が約７ｇ／Ｌとなれば、当該製氷温度は約−０．２（℃）となる。
以上説明したように、本実施の形態１のシステムによれば、前記循環水７に於ける塩化ナトリウム濃度を３．５ｇ／Ｌ〜７ｇ／Ｌとすることにより、蒸発器６ａから−０．１（℃）〜−０．２（℃）の低温度の氷スラリー６ｄを取出しできる。
【００１３】
前記塩化ナトリウム濃度を濃度計測器２０により自動計測し、該塩化ナトリウム濃度が７ｇ／Ｌを越えるときは、ブロー水２１として外部に排出することができる。
また、前記蒸発器６ａから更に低い温度の氷スラリー６ｄを取出すためには当該塩化ナトリウム濃度を高め、製氷温度つまり凝固点を降下させればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態２】
図３は本発明に係る実施の形態２を示すものであって、水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷取出しシステムの構成配置図である。
【００１５】
本実施の形態２は前記実施の形態１の構成に氷濃縮器を組込み、前記蒸発器から低温の氷スラリー及び前記氷濃縮器から低温氷を取出すことを特徴としたものである。
２２は氷濃縮器であり、前記水蒸気圧縮冷凍機６内の蒸発器６ａで生成された例えば、体積比率で約１５％の氷を含有する氷スラリー６ｄを氷スラリーポンプ１１で導入している。該氷濃縮器２２は前記氷スラリー6ｄを氷の浮力により氷と水に分離、すなわち固液分離し、例えば、体積比率で約８０％の氷を含有する濃縮氷２２ａを生成する。また、当該濃縮氷２２ａを取出して、前記氷蓄熱槽８に供給し、氷解された水は補給水ポンプ２３によって循環水７に導かれ、前記蒸発器６aに流送される。
また、前記氷濃縮器２２、前記水蒸気圧縮冷凍機６の蒸発器６a、氷スラリーポンプ１１、及びこれらを結ぶ連結管には前記循環水７及び補給水として水道水が満たされている。前記氷濃縮器２２へは所定の塩化ナトリウム（NａCｌ）１４を添加し、前記循環水７に必要な塩化ナトリウム濃度を確保する。そして、前記循環水７へは前記氷蓄熱槽８から補給水ポンプ２３で氷解された水を補給水として流送している。
【００１６】
上述した本発明の実施の形態２の他の構成は、上記実施の形態１と略同一でありその説明を省略する。
【００１７】
次に、本発明に係る発明の実施の形態２の水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷取出しシステムの動作について説明する。
前記水蒸気圧縮冷凍機６の蒸発部６aから低温の氷スラリー６ｄを取出す動作については、前記実施の形態１の動作と略同一であるのでその説明を省略する。
そこで、前記循環水７に氷濃縮器２２を介して食塩等の塩化ナトリウム（NａCｌ）１４を添加して、その塩化ナトリウム（NａCｌ）濃度を３．５ｇ／Lから７ｇ／Ｌまで、徐々に上昇させることにより、前記蒸発器６ａで生成された低温の氷スラリー６ｄは一旦前記氷濃縮器２２に流送され、該濃縮器２２で氷と水の固液分離が行なわれる。
而して、前記氷濃縮器２２に低温度の約−０．１（℃）から約−０．２（℃）の濃縮氷２２ａを貯留する。そして、当該氷濃縮器２２から従来にない低温氷を取出すことができる。
又、前記塩化ナトリウム濃度を濃度計測器２０により自動計測し、該塩化ナトリウム濃度が７ｇ／Ｌを越える場合、ブロー水２１として、外部に排出することができる。そして、前記氷濃縮器２２から、さらに低い温度の濃縮氷２２ａを取出すためには、当該塩化ナトリウム濃度を高め、製氷温度つまり、循環水７の凝固点を降下させればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態３】
図４は本発明に係る実施の形態３を示すものであって、水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システムの構成配置図である。
【００１９】
本実施の形態３は前記実施の形態２の構成に氷蓄熱槽の代わりに雪製造機を組み込み、前記蒸発器から低温の氷スラリー及び前記氷濃縮器から低温氷並びに人工雪を生成しかつ取出すことを特徴としたものである。
２５は雪製造機であり、例えば、ロータリーフィーダー等で構成されている。
前記氷濃縮器２２で生成された低温の濃縮氷２２ａを取り出し該氷濃縮器２２に連結された雪製造機２５によって、当該濃縮氷２２ａをもとに噴霧状の人工雪２５ａを生成する。
【００２０】
上述した本発明の実施の形態３の他の構成は上記実施の形態２と略同一であり、その説明は省略する。
【００２１】
次に、本発明に係る実施の形態３の水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システムの動作について説明する。
前記水蒸気圧縮冷凍機６の蒸発器６ａから低温の氷スラリー６ｄを取出すことや、前記氷濃縮器２２から低温氷を取出すことの動作は前記本発明の実施の形態１及び２の動作と略同一であるのでその説明を省略する。
【００２２】
そこで、前記氷濃縮器２２に食塩等の塩化ナトリウム（NａCｌ）１４を添加して、前記循環水７に於ける塩化ナトリウム（NａCｌ）濃度を相当に高くし、例えば、約１６０ｇ／Ｌとすれば、前記氷濃縮器２２に極めて低温の約−５（℃）の濃縮氷２２ａを得ることができる。
当該−５（℃）の低温度の濃縮氷（低温氷）２２ａを該氷濃縮器２２の上部から掻取られて取出され、前記雪製造機２５に運送し、該雪製造機２５を駆動動作させてこれを噴霧状であって−5（℃）の低温の人工雪２５ａを生成し取出しを行なう。当該人工雪２５ａは取出されてスキー場等に搬送され、当該スキー場に利用される。
尚、前記塩化ナトリウム濃度を濃度計測器２０により自動計測し、該塩化ナトリウム濃度が約１６０ｇ／Ｌを越える場合、ブロー水２１として、外部に排出することができる。
また、前記氷濃縮器２２から、更に低い温度の濃縮氷２２ａを取出しかつ低い温度の人工雪２５ａを生成するためには、当該塩化ナトリウム濃度を高め、製氷温度つまり循環水７の凝固点を降下させればよい。
【００２３】
上記説明に於いて、前記実施の形態３に係る発明では低温の氷スラリー６ｄ、低温氷２２ａ、更には、人工雪２５ａを一緒に蒸発器６ａや氷濃縮器２２で生成する技術を説明したが、これに限定されず、必要に応じて低温の氷スラリー６ｄ、低温氷(濃縮水)２２ａ又は人工雪２５ａのいずれか１つを取出す技術であってもよく、その場合、当該取出す低温の氷スラリー６ｄ等を温度条件によって、前記塩化ナトリウムの濃度を適宜変更すればよく又必要に応じて配置構成要素を削減、変更して対応することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システムは叙上の構成、動作を有するので次の効果がある。
【００２５】
請求項１記載の発明によれば、所定の塩化ナトリウムを添加する氷蓄熱槽と、該氷蓄熱槽に濃縮氷を供給しかつ所定の塩化ナトリウムを添加する氷濃縮器と、該氷濃縮器から循環水を導く蒸発器、圧縮機、凝縮器から構成された水蒸気圧縮冷凍機と、該水蒸気圧縮冷凍機の前記凝縮器に冷却水を導く冷却塔と、前記循環水の塩化ナトリウム濃度を自動計測する濃度計測器と、前記氷濃縮器で生成した濃縮氷を取出す雪製造機とを配置してなり前記蒸発器から低温の氷スラリーを取出し、前記氷濃縮器において低温氷を生成すると共に、人工雪を生成することを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システムを提供する。
このような構成としたので、氷蓄熱槽及び氷濃縮器に所定の塩化ナトリウムを添加しかつ、本システムに備えた濃度計測器により該氷濃縮器から水蒸気圧縮冷凍機に備えた蒸発器に導入する循環水の塩化ナトリウムの濃度値を計測できると共に該濃度値が所定値を越えればブロー水として排水させ、上記循環水に於ける塩化ナトリウム濃度値を合理的に調整しかつ設定でき、前記蒸発器から所望の低温の氷スラリーを前記氷濃縮器から低温氷並びに人工雪を生成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１のシステムの配置構成図である。
【図２】本発明に係るシステムに於いて、水溶液中の塩化ナトリウム重量（ｇ／Ｌ）に対する凝固点降下（℃）を示す特性チャートである。
【図３】本発明に係る実施の形態２のシステムの配置構成図である。
【図４】本発明に係る実施の形態３のシステムの配置構成図である。
【図５】従来の技術に於ける水蒸気圧縮冷凍機による製氷技術の例を示す基本構成図である。
【符号の説明】
１、６ 水蒸気圧縮冷凍機
２ 循環水
２ａ 補給水
３ 氷濃縮器
４ 濃縮氷
５ 氷スラリー
６ａ 蒸発器
６ｂ 圧縮機
６ｃ 凝縮器
６ｄ 低温氷スラリー
７ 循環水
８ 氷蓄熱槽
８ａ 氷融解水
９ 冷却塔
１０ 冷却水
１１ 氷スラリーポンプ
１２ 解氷水ポンプ
１３ 冷熱用熱交換器
１４ 塩化ナトリウム(NａCｌ)
１５ 補給水
１６ 冷却水ポンプ
１７ ブロー水
１８ 冷水ポンプ
１９ 補給水
２０ 濃度計測器
２１ ブロー水
２２ 氷濃縮器
２２ａ 低温氷(濃縮氷)
２３ 補給水ポンプ
２５ 雪製造機
２５ａ 人工雪

Claims (1)

1. 所定の塩化ナトリウムを添加する氷蓄熱槽と、該氷蓄熱槽に濃縮氷を供給しかつ所定の塩化ナトリウムを添加する氷濃縮器と、該氷濃縮器から循環水を導く蒸発器、圧縮機、凝縮器から構成された水蒸気圧縮冷凍機と、該水蒸気圧縮冷凍機の前記凝縮器に冷却水を導く冷却塔と、前記循環水の塩化ナトリウム濃度を自動計測する濃度計測器と、前記氷濃縮器で生成した濃縮氷を取出す雪製造機とを配置してなり前記蒸発器から低温の氷スラリーを取出し、前記氷濃縮器において低温氷を生成すると共に、人工雪を生成することを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機の氷スラリー及び低温氷並びに人工雪生成システム。

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