JP4208650B2 - スラリー氷の製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラリー氷の製造方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、からなる冷凍サイクルにおいて、蒸発器を、円筒状外管と、外管内に挿入された円筒状内管と、内管内に回転自在に設けられた回転部材と、を備え、外管の内周面と内管の外周面との間に形成された環状空間に連通する冷媒の流入口および流出口を設けるとともに、内管に連通するブラインの入口および出口を設けて構成することにより、製氷機として使用することが知られている。すなわち、冷凍サイクルを循環する冷媒を流入口を通して蒸発器の環状空間に供給するとともに、流出口を通して排出し、また、供給管路および供給ポンプを介してブラインを入口を通して内管に供給するとともに、そのブラインを回転する回転部材によって撹拌して内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させ、微細な氷とブラインが混合した液体（以下、スラリー氷という。）を出口を通して排出管路に排出することが実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２５１１８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１の製氷機においては、蒸発器に供給されるブライン流と、蒸発器中心に回転する回転部材による旋回流によって、冷媒およびブラインの伝熱面である内管の内周面に氷結晶を発生させると同時に、氷結晶を伝熱面に付着させることなくブライン中に遊離させ、微小球状の氷を発生させるものであることから、ブラインの供給量を減少させすぎると、伝熱面からの氷結晶の剥離性が低下する結果、伝熱面に氷が付着し、運転が阻害される。また、ブライン中に剥離された氷結晶は、ブライン流により蒸発器の出口を通して排出されることから、ブラインの供給量を減少させすぎると、氷結晶が蒸発器の出口付近で滞留し、スラリー氷の円滑な排出が阻害される。
【０００５】
一方、この製氷機においては、蒸発器から排出されるスラリー氷における氷含有量は、ブラインの供給量によって制御されるが、前述した理由により、ブラインの供給量を一定以上に確保しなければならないことから、製氷能力の小さな蒸発器においては、氷含有量の少ない状態でしか製氷が行えなかった。
【０００６】
具体的には、製氷能力が４．５ｋｗの蒸発器６を用いて、２８℃のブラインからスラリー氷を製造する場合、ブライン流量が毎分６．０リットル以下になると、伝熱効率が低下し、さらに、毎分２．０リットル以下になると、氷結晶が蒸発器の出口付近で滞留し、円滑なスラリー氷の排出が阻害されて製氷が行えなくなるものである。一方、スラリー氷における氷濃度を１０％とするためには、ブライン流量は、毎分１．７リットルとする必要があるが、このブライン流量では、前述したように、製氷することができないものである。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、製氷能力の小さな蒸発器においても、氷結晶の剥離性を低下させることなく、かつ、スラリー氷の円滑な排出を阻害することなく、氷含有量を調整してスラリー氷を製造することのできるスラリー氷の製造方法およびその装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のスラリー氷の製造方法は、円筒状外管と、外管内に挿入された円筒状内管と、内管内に回転自在に設けられた回転部材と、を備え、外管の内周面と内管の外周面との間に形成された環状空間に連通する冷媒の流入口および流出口を設けるとともに、内管に連通するブラインの入口および出口を設けてなる蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、からなる冷凍サイクルであって、冷凍サイクルを循環する冷媒を流入口を通して環状空間に供給するとともに、流出口を通して排出し、ブラインを供給管路および供給ポンプを介して入口を通して内管に供給するとともに、そのブラインを回転する回転部材によって撹拌して内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させ、スラリー氷を出口を通して排出管路に排出するスラリー氷の製造方法において、循環ポンプを介してスラリー氷を排出管路、バイパス管路、供給管路および蒸発器の内管の間を循環させる一方、ブラインを供給ポンプを介して供給管路に供給するとともに、供給ポンプによるブラインの供給量に相当する流量のスラリー氷を排出管路の他端から排出することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明によれば、供給ポンプを駆動して、ブラインを供給管路を通して蒸発器の内管に供給するとともに、循環ポンプを駆動して、排出管路に排出されたブラインをバイパス管路を経て供給管路に合流させることにより、ブラインを排出管路、バイパス管路、供給管路および蒸発器の内管に満たして、これらの間で一定流量のブラインを循環させる。この際、供給ポンプの供給量に相当する流量のブラインが過剰となって排出管路の他端から排出される。
【００１０】
一方、この状態で、冷凍サイクルを運転すれば、冷媒は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器の間を循環する。この際、膨張弁を経て蒸発器の環状空間に供給された冷媒は、環状空間内で蒸発して冷却作用を行うことから、蒸発器の内管に満たされたブラインは、冷媒との伝熱面である内管の内周面に氷結晶を発生させる。また、蒸発器の回転部材が回転していることにより、回転部材の回転に伴うブラインの旋回流によって内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させる。この後、氷を含んだブラインであるスラリー氷は、ブライン流によって排出管路に排出され、循環ポンプを介して排出管路、バイパス管路、供給管路および蒸発器の内管の間を循環するとともに、供給ポンプによって供給されたブラインの供給量に相当する流量のスラリー氷が過剰となって排出管路の他端から排出される。
【００１１】
ここで、循環ポンプによるスラリー氷の循環量を蒸発器の伝熱効率が低下しない程度の流量に設定すれば、スラリー氷は、氷結晶の剥離性を低下させることなく、かつ、スラリー氷の円滑な排出を阻害することなく、排出管路、バイパス管路、供給管路、蒸発器の内管の間を円滑に循環する。そして、供給ポンプによって供給される任意の流量のブラインが、蒸発器に対する新たな供給量となることから、その供給量に対応する氷濃度のスラリー氷が同量だけ排出管路の他端から排出される。
【００１２】
この結果、製氷能力の小さな蒸発器においても、氷結晶の剥離性を低下させることなく、かつ、スラリー氷の円滑な排出を阻害することなく、氷含有量を調整してスラリー氷を得ることができる。
【００１３】
本発明のスラリー氷の製造装置は、円筒状外管と、外管内に挿入された円筒状内管と、内管内に回転自在に設けられた回転部材と、を備え、外管の内周面と内管の外周面との間に形成された環状空間に連通する冷媒の流入口および流出口を設けるとともに、内管に連通するブラインの入口および出口を設けてなる蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、からなる冷凍サイクルであって、供給ポンプを配設した供給管路を内管に連通する入口に接続するとともに、その出口に排出管路を接続し、冷凍サイクルを循環する冷媒を流入口を通して環状空間に供給するとともに、流出口を通して排出し、ブラインを供給回路および供給ポンプを介して内管に供給し、そのブラインを回転する回転部材によって撹拌して内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させ、スラリー氷を排出管路に排出するスラリー氷の製造装置において、前記排出管路と、供給ポンプの下流側の供給管路との間に循環ポンプを配設したバイパス管路を接続したことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、供給ポンプを駆動して、ブラインを供給管路を通して蒸発器の内管に供給するとともに、循環ポンプを駆動して、排出管路に排出されたブラインをバイパス管路を経て供給管路に合流させることにより、ブラインを排出管路、バイパス管路、供給管路および蒸発器の内管に満たして、これらの間で一定流量のブラインを循環させる。この際、供給ポンプの供給量に相当する流量のブラインが過剰となって排出管路の他端から排出される。
【００１５】
一方、この状態で、冷凍サイクルを運転すれば、冷媒は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器の間を循環する。この際、膨張弁を経て蒸発器の環状空間に供給された冷媒は、環状空間内で蒸発して冷却作用を行うことから、蒸発器の内管に満たされたブラインは、冷媒との伝熱面である内管の内周面に氷結晶を発生させる。また、蒸発器の回転部材が回転していることにより、回転部材の回転に伴うブラインの旋回流によって内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させる。この後、氷を含んだブラインであるスラリー氷は、ブライン流によって排出管路に排出され、循環ポンプを介して排出管路、バイパス管路、供給管路および蒸発器の内管の間を循環するとともに、供給ポンプによって供給されたブラインの供給量に相当する流量のスラリー氷が過剰となって排出管路の他端から排出される。
【００１６】
この場合、供給ポンプによって供給される設定流量のブラインが蒸発器に対する新たな供給量となり、その供給量によってブラインにおける氷濃度が決定されることから、結局、供給ポンプによるブラインの供給量に対応する氷濃度のスラリー氷を同量だけ排出管路の他端から排出することができる。
【００１７】
この結果、排出管路と、供給ポンプの下流側の供給管路との間に循環ポンプを配設したバイパス管路を接続することにより、氷結晶の剥離性を低下させることなく、かつ、スラリー氷の円滑な排出を阻害することなく、氷含有量を調整してスラリー氷を製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明のスラリー氷の製造装置１の一実施形態が示されている。
【００２０】
この製造装置１は、冷凍サイクル２を構成する圧縮機３と、凝縮器４と、膨張弁５と、製氷機である蒸発器６と、蒸発器６に一端がそれぞれ接続されたブライン、具体的には、塩化ナトリウム溶液（海水）の供給管路７および排出管路８と、排出管路８と供給管路７との間に接続されたバイパス管路９と、からなり、供給管路７の他端は、海水を貯留する貯留槽１０に接続される一方、供給管路７には、供給ポンプ１１が配設され、また、バイパス管路９には、循環ポンプ１２が配設されている。この場合、バイパス管路９は、供給ポンプ１１の下流側に位置して供給管路７に接続されている。
【００２１】
なお、蒸発器６は、詳細には図示しないが、前述したように、円筒状外管と、外管内に嵌挿された円筒状内管と、内管内に回転自在に設けられた回転部材と、を備え、外管の内周面と内管の外周面との間に形成された環状空間に連通する冷媒の流入口６ａおよび流出口６ｂを設けるとともに、内管に連通するブライン（海水）の入口６ｃおよび出口６ｄを設けて構成されている。
【００２２】
次に、このような製造装置１の作動について説明する。
【００２３】
まず、図示しないポンプを介して海水が貯留槽１０に汲み上げられており、この状態で供給ポンプ１１を駆動し、貯留槽１０の海水を供給管路７および入口６ｃを通して蒸発器６の内管に供給する。合わせて、循環ポンプ１２を駆動し、蒸発器６の出口６ｄを通して排出管路８に排出された海水をバイパス管路９を経て供給管路７に合流させ、再び蒸発器６に供給する。
【００２４】
したがって、海水を排出管路８、バイパス管路９、供給管路７および蒸発器６の内管に満たすとともに、循環ポンプ１２によって一定流量の海水が排出管路８、バイパス管路９、供給管路７および蒸発器６の内管の間を循環すると同時に、供給ポンプ１１の供給量に相当する流量の余剰の海水が排出管路８の他端から排出される。
【００２５】
この状態で、冷凍サイクル２を運転すれば、フロンなどの冷媒は、圧縮機３によって圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなって凝縮器４に吐出される。この後、冷媒ガスは、凝縮器４によって凝縮され、高圧の冷媒液となって膨張弁５に供給される。次いで、冷媒液は、膨張弁５によって湿りガスとなり、蒸発器６の流入口６ａを通して環状空間に供給され、環状空間内で蒸発して冷却作用を行った後、冷媒ガスとして流出口６ｂを経て圧縮機３に吸入される。このように、冷媒は、冷凍サイクル１の圧縮機３、凝縮器４、膨張弁５および蒸発器６を循環している。
【００２６】
そして、冷凍サイクル２の運転により、冷媒は、蒸発器６の環状空間内で蒸発して冷却作用を行うことから、蒸発器６の内管に満たされて循環している海水は、冷媒との伝熱面である内管の内周面に氷結晶を発生させる。この際、蒸発器６の回転部材が回転していることにより、回転部材の回転に伴う海水の旋回流によって、内管の内周面に生成された氷結晶を付着することなく海水内に遊離させる。この後、氷を含んだ海水であるスラリー氷は、供給ポンプ１１による海水流によって出口６ｄを通して排出管路８に排出され、前述したように、循環ポンプ１２を介して排出管路８、バイパス管路９、供給管路７および蒸発器６の内管の間を循環するとともに、供給ポンプ１１によって供給された海水の供給量に相当する流量のスラリー氷が余剰となって排出管路８の他端から排出される。
【００２７】
したがって、供給ポンプ１１によって任意の流量の海水を供給すれば、その流量に対応する氷濃度のスラリー氷を同量だけ排出管路８の他端から排出することができる。
【００２８】
例えば、製氷能力が４．５ｋｗの蒸発器６を用いて、真夏の海水温度に相当する温度である２８℃の海水からスラリー氷を製造する場合、循環ポンプ１２によって毎分６．０リットルの流量でスラリー氷を循環させると同時に、供給ポンプ１１によって毎分１．７リットルの流量で海水を貯留槽１０から供給することにより、排出管路８の他端から氷濃度が１０％のスラリー氷を取り出すことができる。
【００２９】
同様に、供給ポンプ１１によって毎分１．４リットルの流量で海水を供給することにより、排出管路８の他端からのスラリー氷の氷濃度は約２０％、供給ポンプ１１によって毎分１．２リットルの流量で海水を供給することにより、排出管路８の他端からのスラリー氷の氷濃度は約３０％となり、任意の氷濃度のスラリー氷を得ることができる。
【００３０】
なお、前述した実施形態においては、製造装置１を陸上において、例えば、漁港に設置するばかりでなく、漁船に設置することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、製氷能力の小さな蒸発器においても、氷結晶の剥離性を低下させることなく、かつ、スラリー氷の円滑な排出を阻害することなく、スラリー氷における氷含有量を調整してスラリー氷を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスラリー氷の製造装置の一実施形態を模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
１ 製造装置
２ 冷凍サイクル
３ 圧縮機
４ 凝縮器
５ 膨張弁
６ 蒸発器（製氷機）
７ 供給管路
８ 排出管路
９ バイパス管路
１０ 貯留槽
１１ 供給ポンプ
１２ 循環ポンプ

Claims (2)

1. 円筒状外管と、外管内に挿入された円筒状内管と、内管内に回転自在に設けられた回転部材と、を備え、外管の内周面と内管の外周面との間に形成された環状空間に連通する冷媒の流入口および流出口を設けるとともに、内管に連通するブラインの入口および出口を設けてなる蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、からなる冷凍サイクルであって、冷凍サイクルを循環する冷媒を流入口を通して環状空間に供給するとともに、流出口を通して排出し、ブラインを供給管路および供給ポンプを介して入口を通して内管に供給するとともに、そのブラインを回転する回転部材によって撹拌して内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させ、スラリー氷を出口を通して排出管路に排出するスラリー氷の製造方法において、循環ポンプを介してスラリー氷を排出管路、バイパス管路、供給管路および蒸発器の内管の間を循環させる一方、ブラインを供給ポンプを介して供給管路に供給するとともに、供給ポンプによるブラインの供給量に相当する流量のスラリー氷を排出管路の他端から排出することを特徴とするスラリー氷の製造方法。
2. 円筒状外管と、外管内に挿入された円筒状内管と、内管内に回転自在に設けられた回転部材と、を備え、外管の内周面と内管の外周面との間に形成された環状空間に連通する冷媒の流入口および流出口を設けるとともに、内管に連通するブラインの入口および出口を設けてなる蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、からなる冷凍サイクルであって、供給ポンプを配設した供給管路を内管に連通する入口に接続するとともに、その出口に排出管路を接続し、冷凍サイクルを循環する冷媒を流入口を通して環状空間に供給するとともに、流出口を通して排出し、ブラインを供給回路および供給ポンプを介して内管に供給し、そのブラインを回転する回転部材によって撹拌して内管の内周面に生成された氷結晶をブライン内に遊離させ、スラリー氷を排出管路に排出するスラリー氷の製造装置において、前記排出管路と、供給ポンプの下流側の供給管路との間に循環ポンプを配設したバイパス管路を接続したことを特徴とするスラリー氷の製造装置。

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