JP4500199B2

JP4500199B2 - 製氷機及び蓄熱システム

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Publication number: JP4500199B2
Application number: JP2005109758A
Authority: JP
Inventors: 正角田
Original assignee: ECO POWER INCORPORATED
Current assignee: ECO POWER INCORPORATED
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: JP2006292199A

Description

本発明は製氷機及び蓄熱システムに関し、特に天然の雪を有効活用して少ないエネルギで製氷が可能な製氷機及びこの製氷機を有効に活用できる蓄熱システムに関する。

近年の環境保全意識の高まりを背景に、自然エネルギを有効活用する技術の開発が切望されている。先日の京都議定書の発効を受け、この機運がさらに高まることは想像に難くない。自然エネルギ活用形態の一つとして、例えば、寒冷地等の降雪量が比較的多い地域では、冬に降り積もった雪を雪室に蓄え、蓄えられた雪の冷熱を夏に利用するということが行われていた。

雪室は夏に冷熱が利用できる点で重宝するが、雪の密度が水や氷に比べて小さいため蓄熱量を増やすには大きなスペースが必要であり、降り積もった雪を雪室に搬送するのが困難であるという欠点を持ち合わせている。このような欠点を解消するものとして、降り積もった雪に水を混ぜて粒状にしたものを冷気に接触させて氷の粒とし、これを気流で貯蔵庫に搬送して冷熱を蓄えることにより、蓄熱量を増大させると共に熱媒体の搬送や貯蔵を容易にするという製氷システムが開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１５３５０７号公報（段落０００５〜０００７、図１等）

上述の製氷システムにより、雪の有効活用の一形態が示された。ところで、上述の製氷システムは製氷過程が空冷である。空気は比熱が比較的小さいので、製氷するには多くの空気が必要であり、いきおい製氷機が大型化する傾向にあった。他方、多様な製品を提供することは、利用者の便宜に資することとなる。

本発明は上述の課題に鑑み、天然の雪を有効活用して少ないエネルギで製氷が可能な比較的小型の製氷機、及びこの製氷機を有効に活用できる蓄熱システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る製氷機は、例えば図１に示すように、雪と水とを導入して雪氷とし、該雪氷を粒状に形成する造粒部１１と；前記粒状に形成された雪氷を浸して粒氷Ｇにする不凍液Ｂを貯留する製氷槽１２とを備える。ここで、「雪氷」は、典型的には、雪と水が混じり合ったシャーベット状のものであり、「粒氷」は粒状の氷である。

このように構成すると、粒状に形成された雪氷を浸して粒氷にする不凍液を貯留する製氷槽を備えるので、製氷過程が空冷の場合と比べて小さな容積で確実に粒氷を製造することができる。さらに請求項１に記載の発明に係る製氷機は、例えば図１に示すように、不凍液Ｂは、塩化ナトリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液からなる群より選択され；粒氷と不凍液Ｂとを分離する、複数の小孔が形成された板状部材である氷液分離板１３と；氷液分離板１３で不凍液Ｂが分離された粒氷を導入すると共に内部に空気を流し、導入した粒氷を気流搬送する搬送流路５３とを備える。

また、請求項２に記載の発明に係る製氷機は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の製氷機１０において、氷液分離板１３で分離された不凍液Ｂを貯留する循環槽１４を備え；製氷槽１２及び循環槽１４が、鋼鉄又は樹脂製の材料で形成されている。

このように構成すると、氷液分離板で分離された不凍液を貯留する循環槽を備えるので、不凍液の再利用が容易になる。

また、請求項３に記載の発明に係る製氷機は、例えば図１（ｂ）及び図２に示すように、請求項１又は請求項２に記載の製氷機１０において、不凍液Ｂを導入して冷却する空冷式冷凍機２１を備える。

このように構成すると、不凍液を導入して冷却する空冷式冷凍機２１を備えるので、製氷時の凝固熱によって温度が上昇した不凍液を、空冷式冷凍機で冷却して製氷に適した温度に調整することができる。また、空冷式冷凍機を外気の温度が低いときに稼動した場合は、不凍液を冷却するのために使われるエネルギが少なくて済む。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明に係る蓄熱システムは、例えば図２に示すように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の製氷機１０（１０Ａ）と；製氷機１０（１０Ａ）で生成された氷を貯蔵する貯氷庫３０とを備える。

このように構成すると、製氷機で生成された氷を貯蔵する貯氷庫を備えるので、製造された粒氷が保有する冷熱を蓄えることができる。

また、請求項５に記載の発明に係る蓄熱システムは、例えば図２に示すように、請求項４に記載の蓄熱システム２において、粒氷Ｇに付着した不凍液Ｂと粒氷Ｇが融解した水との混合液Ｄを貯氷庫３０から導入し、混合液Ｄを不凍液Ｂと水とに分離する分離モジュール４０を備える。

このように構成すると、製造された粒氷に付着して貯氷庫に運ばれてきた不凍液を、製氷機に戻して利用することができる。

本発明によれば、粒状に形成された雪氷を浸して粒氷にする不凍液を貯留する製氷槽を備えるので、製氷過程が空冷の場合と比べて小さな容積で確実に粒氷を製造することができる。また、製氷に利用される不凍液を冷却する空冷式冷凍機を備える場合は、不凍液を空冷式冷凍機で冷却して製氷に適した温度に調整することができる。また、製氷機で生成された氷を貯蔵する貯氷庫を備える場合は、製造された粒氷が保有する冷熱を蓄えることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する部材あるいは装置には同一又は類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
図１を参照して、まず初めに本発明の第１の実施の形態に係る製氷機の構成を説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る製氷機の斜視図であり、図１（ａ）における1ｂ−1ｂ断面図が図１（ｂ）に含まれている。製氷機１０は、造粒部１１と、製氷槽１２と、氷液分離部としての氷液分離板１３と、循環槽１４と、粒氷ストッカ１５とを備えている。なお、図１（ｂ）では造粒部１１及びロータリーフィーダー１６の設置方向が図１（ａ）と整合していないが、これは説明の便宜のためであり、実際は図１（ａ）に示される方向に設置されている。

造粒部１１は、雪と水とを導入して雪氷を生成し、生成した雪氷を粒状に小分けする部材である。「雪氷」は水を吸った状態の雪をいうこととし、典型的には雪と水が混じり合ったシャーベット状のものである。造粒部１１は、雪及び水の投入口である雪水フィーダー１１ａと、雪氷を混ぜ合わせるスクリュー１１ｂと、雪氷を粒状に小分けする造粒板１１ｃとを含んで構成されている。

雪水フィーダー１１ａは、雪及び水をスクリュー１１ｂへ導くホッパーである。雪水フィーダー１１ａには、雪と水とが投入される投入口が鉛直上方に設けられており、投入された雪と水とをスクリュー１１ｂに導く導出口が下方に設けられている。投入口の面積は、雪や水を投入しやすいように、導出口の面積よりも大きく構成されている。雪水フィーダー１１ａは、鋼鉄や樹脂製の材料で作られており、典型的にはステンレス鋼が用いられる。雪水フィーダー１１ａは、採用される材質に応じ、雪や水の重量に耐えられるような厚みや形状を持って製作される。雪水フィーダー１１ａへの雪の投入は、ベルトコンベヤーＶにて行われるが、これに限らず例えばバケットを備えたクレーンや人力で行ってもよい。雪水フィーダー１１ａへの水の投入は、ホースを用いて行われるが、給水配管を設置してもよい。給水配管を設置する場合は、ヒーター等の凍結防止措置を施すことが好ましい。

スクリュー１１ｂは、雪水フィーダー１１ａを介して送られてきた雪と水とを混ぜ合わせ、雪氷を造粒板１１ｃに向けて押し出すように構成されている。造粒部に投入された雪と水とは雪水フィーダー１１ａ内又はスクリュー１１ｂで混ぜ合わせられることにより雪氷となる。すなわち、雪水フィーダー１１ａで雪氷にならなかった場合は、スクリュー１１ｂで撹拌されることにより雪氷となる。スクリュー１１ｂは、軸を直角方向に切る断面の径方向に幅を持つ帯状の薄板が、軸の周囲に螺旋状に巻かれるようにして形成されている。スクリュー１１ｂの軸はモータ１１ｇの軸とギヤ等を介して接続されており、例えば図中の矢印Ｆの方向に回転することができるように構成されている。スクリュー１１ｂは鋼鉄製であり、典型的には炭素鋼が用いられるが、ステンレス鋼を用いてもよい。スクリュー１１ｂはトラフ１１ｄに収容されている。

造粒板１１ｃは、雪氷を粒状に小分けする板状部材であり、トラフ１１ｄの一部に取り付けられている。又は、トラフ１１ｄの一部を加工して造粒板ｃを形成するようにしてもよい。造粒板１１ｃは、板状部材に小孔が多数形成されて構成されている。造粒板１１ｃに形成される小孔の大きさは、製氷機１０で製造される粒氷Ｇの大きさとなるように、すなわち、不凍液Ｂに浸ったときに意図する粒氷Ｇの大きさになるような雪氷とすることができる大きさにするとよい。造粒板１１ｃに形成される小孔の間隔は、小分けされた雪氷が不凍液Ｂに浸って粒氷Ｇとなる前に雪氷同士が接触して意図する大きさよりも大きな粒氷Ｇとならないようにするという観点から決定するとよい。造粒板１１ｃは、スクリュー１１ｂが図中Ｆの方向に回転することにより押される雪氷を複数の小孔から導出し、スクリュー１１ｂの帯状の薄板が一つの小孔に対して相対的に動くことにより小孔から導出された雪氷を帯状の薄板の先端とでせん断して粒状の雪氷とすることができるように構成されている。

製氷槽１２は、不凍液Ｂを貯留する槽である。製氷槽１２は、循環槽１４と側板を一部共有している。製氷槽１２と循環槽１４とは、典型的には仕切板１８で仕切られており、仕切板１８は製氷槽の底板を構成している。また、製氷槽１２には、冷却された不凍液Ｂを導入するための不凍液導入口１２ａが設けられている。製氷槽１２は、鋼鉄やＦＲＰ等の樹脂製の材料で作られており、典型的にはステンレス鋼が用いられる。製氷槽１２に貯留される不凍液Ｂは、造粒部１１で粒状にされた雪氷を冷却して粒氷Ｇにする液体である。ここで「粒氷」は、上述のように粒状の氷であり、雪よりも大きな密度を有している。粒氷Ｇは、後に気流で搬送することができる程度の重量に対応する大きさとするのがよく、典型的には、平均粒径を５〜１０ｍｍ程度とするとよい。製氷槽１２内の不凍液Ｂの温度は、含浸された雪氷を粒氷Ｇにするため０℃以下に調整されており、典型的には−５℃〜−１０℃に調整されている。不凍液Ｂとしては、典型的には、ＮａＣｌ水溶液、ＣａＣｌ水溶液、エチレングリコール水溶液等が用いられるが、これらは凍結温度が異なるので使用地域の気象条件を考慮して決定するとよい。例えば、日本国内においては北海道占冠村や長野県諏訪市等の気温が−２０℃を下回ることがあるような地域では、凍結温度が低いエチレングリコール水溶液を用いるとよい。製氷槽１２の底板（仕切板１８）は、循環槽１４の容積を確保するため傾斜となるように構成されている。傾斜した仕切板１８から続いて氷液分離板１３が設けられている。

氷液分離板１３は、不凍液Ｂに浸って生成された粒氷Ｇと、粒氷Ｇに付着した不凍液Ｂとを分離するための部材である。氷液分離板１３は、複数の小孔が形成された板状部材であり、典型的には、パンチングプレートや金網等が用いられる。氷液分離板１３に形成された小孔は、造粒部１１の造粒板１１ｃに形成された小孔よりも小さく、粒氷Ｇを通過させないような大きさに形成されている。氷液分離板１３は、典型的には仕切板１８と同じ材質であり、本実施の形態においてはステンレス鋼が用いられている。氷液分離板１３は、仕切板１８及び不凍液導入口１２ａよりも高い位置になるように設けられており、粒氷Ｇが重力で粒氷ストッカ１５に導かれるように、粒氷ストッカ１５に向けて下り勾配となるように設置されている。

循環槽１４は、氷液分離板１３において粒氷Ｇから分離された不凍液Ｂを回収し貯留する槽である。循環槽１４に貯留される不凍液Ｂは、製氷槽１２に貯留される不凍液Ｂと比べて少なくとも雪氷が粒氷Ｇになる際の凝固熱分の温度が上昇している。上述のように、循環槽１４は、製氷槽１２と仕切板１８で仕切られており、かつ側板の一部を共有している。また、循環槽１４には、温度が上昇した不凍液Ｂを導出するための不凍液導出口１４ａが設けられている。循環槽１４は、鋼鉄やＦＲＰ等の樹脂製の材料で作られており、典型的にはステンレス鋼が用いられる。

粒氷ストッカ１５は、氷液分離板１３において不凍液Ｂから分離された粒氷Ｇを一時的にストックする箱型の部材である。粒氷ストッカ１５は、不凍液導入口１２ａと対向するように、製氷機１０の端部に設けられており、製氷槽１２と連通している。製氷ストッカ１５は、氷液分離板１３より下部で、下方になるにしたがって水平断面の面積が徐々に小さくなるようなホッパー１５ｈが形成されている。ホッパー１５ｈより下部には、水平断面の面積が変わらないスペースであって粒氷Ｇを外部に向けて導出する導出流路１５ｅが設けられている。導出流路１５ｅには、外部への粒氷Ｇの導出量を調整する調整機構であるロータリーフィーダー１６が設けられている。ロータリーフィーダー１６は水車状の部材であり、上部から粒氷Ｇが導入されてくると円周方向に回転し、粒氷Ｇを外部に向けて定量供給することができるように構成されている。ロータリーフィーダー１６によって粒氷Ｇを定量的に製氷機１０外に導出することを可能にすることで、後の気流による粒氷Ｇの搬送をスムーズに行うことができる。粒氷ストッカ１５は、鋼鉄やＦＲＰ等の樹脂で作られており、典型的には製氷槽１２や循環槽１４と同じ材料で製作されている。

図１（ｂ）を引き続き参照して、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る製氷機１０Ａの構成を説明する。製氷機１０Ａは、これまでに説明した製氷機１０と、不凍液Ｂを冷却する空冷式冷凍機としての空冷チラー２１と、不凍液Ｂを循環させるブラインポンプ２２とを備えている。製氷機１０の不凍液導出口１４ａと不凍液導入口１２ａとは、循環流路５１を介して接続されている。循環流路５１には、不凍液Ｂを循環させるブラインポンプ２２と、温度が上昇した不凍液Ｂを製氷に適した温度（典型的には−５〜−１０℃）に冷却する空冷チラー２１とが配設されている。製氷機１０Ａは、製氷機１０の製氷槽１２において雪氷が粒氷Ｇに変わる際に発生する凝固熱で温度が上昇した不凍液Ｂを、再び製氷に適した温度に冷却して製氷槽１２に戻すことができるように構成されている。

次に図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱システムの構成を説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱システムを示す系統図である。蓄熱システム２は、製氷機１０を含む製氷機１０Ａと、エジェクタ２３と、粒氷Ｇを搬送する空気を冷やす空冷式冷凍機としての空冷チラー２４と、気流を生じさせる搬送ファン２５と、粒氷Ｇと空気とを分離する遠心分離機２６と、粒氷Ｇを貯蔵する貯氷庫３０と、分離モジュールとしての逆浸透膜モジュール４０とを備えている。
製氷機１０の導出流路１５ｅ（図１参照）には氷送管５２が接続されており、氷送管５２は搬送流路５３に配設されたエジェクタ２３に接続されている。エジェクタ２３は、製氷機１０から氷送管５２を介して送られてきた粒氷Ｇを、搬送流路５３を流れる空気に乗せるための合流部材である。

搬送流路５３は、粒氷Ｇを気流搬送するための流路である。搬送流路５３を流れる空気は、空冷チラー２４により粒氷Ｇが融解しない温度に冷却される。搬送流路５３は空冷チラー２４と遠心分離機２６とを結ぶように構成されており、搬送流路５３にはエジェクタ２３と、エジェクタ２３より上流側に搬送ファン２５とが配設されている。搬送ファン２５がエジェクタ２３より上流側の搬送流路５３に設けられているためエジェクタ２３内は正圧となるが、空気の流れる方向とは反対方向に延びるように、氷送管５２がエジェクタ２３に接続されているので、空気が製氷機１０まで逆流することはない。むしろ、搬送流路５３内の気流によって氷送管５２内が負圧になる傾向にあり、これにより氷送管５２内を重力により落ちてきた粒氷Ｇが搬送流路５３を流れる空気に引き込まれることになる。

遠心分離機２６は、いわゆるサイクロン型分離機であり、気流搬送されてきた粒氷Ｇを空気から分離することができるように構成されている。本実施の形態における遠心分離機２６は向流式であり、側面から粒氷Ｇを含んだ空気を導入し、上方から空気を、下方から粒氷Ｇを導出するように構成されている。遠心分離機２６は、側面に搬送流路５３が、上方にレタンダクト５４が、下方に貯氷庫３０がそれぞれ接続されている。なお、遠心分離機２６と貯氷庫３０とは、配管等の常設のあるいはホース等の可撓性の流路を介して接続するようにしてもよい。レタンダクト５４の他端は空冷チラー２４に接続されている。

貯氷庫３０は、遠心分離機２６で分離された粒氷Ｇを貯蔵する倉庫である。貯氷庫３０は、典型的にはコンクリートで構成されているがその他の材料で作られていてもよい。貯氷庫３０は、貯蔵されている粒氷Ｇの融解を回避又は遅延するために、いずれの材料で作られていても押出法ポリスチレンフォーム保温板などの断熱材等で断熱されていることが好ましい。貯氷庫３０の大きさは、蓄熱量に応じて適宜決定すればよい。その際、基準となる大きさ（例えば、縦５ｍ×横５ｍ×高さ３ｍ）の貯氷庫３０を蓄熱量に応じた数の分だけ設置するようにすると、既製の材料を利用することができると共に工期の短縮を図ることができる。また、貯氷庫３０は、温度変化が少ない土中に埋設すると蓄熱を維持できる期間が延びるので好適である。貯氷庫３０の下部には、粒氷Ｇが溶けて生じた水を貯める貯水部３１が設けられている。貯水部３１には粒氷Ｇに付着して貯氷庫３０まで運ばれてきた不凍液Ｂも混入しており、したがって貯水部３１内の液体は粒氷Ｇが溶けた水と不凍液Ｂとが混合した混合液Ｄとなっている。また、貯氷庫３０の下部で貯水部３１の上方には、貯水部３１の水と粒氷Ｇとが接触しないように、粒氷Ｇを嵩上げする細かいメッシュ状の嵩上げ板３２が設けられている。また、貯氷庫３０には、冷熱利用場所へ冷熱を搬送する循環流路（不図示）が接続可能なように構成されている。また、貯氷庫３０と遠心分離機２６との接続位置を固定しておくと、粒氷Ｇが貯氷庫３０内で均等に分散されずに偏って積もることが懸念され、これを回避するべく貯氷庫３０の下部で嵩上げ板３２の上方に撹拌部材としての回転板（不図示）を設けて偏った粒氷Ｇの分布を均すようにしてもよい。

逆浸透膜モジュール４０は、混合液Ｄを水と不凍液Ｂとに分離する装置である。逆浸透膜モジュール４０は、水を通して溶質を通さない半透膜で容器が２分割されており、混合液Ｄを水と不凍液Ｂとに分離することができるように構成されている。逆浸透膜モジュール４０と貯氷庫３０とは混合液流路５５で接続されており、混合液流路５５には貯水部３１の混合液Ｄを逆浸透膜モジュール４０に圧送する送液ポンプ２８が配設されている。また、逆浸透膜モジュール４０には分離した不凍液Ｂを製氷機１０の製氷槽１２に戻すための還元流路５６が接続されており、還元流路５６には分離した不凍液Ｂを圧送するための還元ポンプ２９が配設されている。還元流路５６の他端は循環流路５１に接続されており、逆浸透膜モジュール４０で分離された不凍液Ｂは循環流路５１内を循環する不凍液Ｂと混合されて製氷槽１２に導入されるように構成されている。還元流路５６を流れる不凍液Ｂは、循環流路５１を流れる不凍液Ｂに比べると少量であるので、空冷チラー２１の二次側で混合させても不凍液Ｂの温度の降下が問題とはならない。なお、還元流路５６を流れる不凍液Ｂの量が多く、製氷槽１２での製氷に影響を与えるほど不凍液Ｂの温度が上昇してしまう場合は、空冷チラー２１の一次側で還元流路５６を循環流路５１に接続するとよい。

次に図１及び図２を参照して、製氷機１０を含む製氷機１０Ａ、及び蓄熱システム２の作用を説明する。
まず、製氷機１０を含む製氷機１０Ａの作用を説明する。製氷機１０の雪水フィーダー１１ａに雪と水とを投入すると、雪は水を吸って雪氷に変化しながらトラフ１１ｄ内に導かれる。トラフ１１ｄ内のスクリュー１１ｂが回転すると、雪氷はさらに混ざり合って水分が均質化すると共に、スクリュー１１ｂに押されて造粒板１１ｃの小孔から導出される。小孔から押し出された雪氷はスクリュー１１ｂに形成された薄板で切断されて適宜平均粒径が５〜１０ｍｍの粒状に小分けされ、製氷槽１２内の不凍液Ｂへと落下する。製氷槽１２内の不凍液Ｂの温度は、−５〜−１０℃に調整されており、ここに粒状の雪氷が落下すると雪氷が瞬間的に凍って平均粒径が５〜１０ｍｍの粒氷Ｇとなる。ブラインポンプ２２によって不凍液Ｂが撹拌する程度の動圧で不凍液導入口１２ａから製氷槽１２内へ不凍液Ｂが導入されると、製氷槽１２内の粒氷Ｇを含んだ不凍液Ｂは氷液分離板１３の最高部を越えて氷液分離板１３に流れ込む。

粒氷Ｇと不凍液Ｂが氷液分離板１３に至ると、不凍液Ｂが氷液分離板１３に形成された小孔から循環槽１４に向かって落下し、粒氷Ｇが氷液分離板１３に形成された小孔から落下せずに粒氷ストッカ１５のホッパー１５ｈに導かれることで粒氷Ｇと不凍液Ｂとが分離される。循環槽１４に落下した不凍液Ｂは、雪氷が粒氷Ｇになる際に発生する凝固熱分の温度が上昇している。そこで、空冷チラー２１とブラインポンプ２２とを起動すると、循環槽１４の不凍液Ｂが空冷チラー２１を介して冷却した後に製氷槽１２に戻される。製氷を冬に行うときは外気温が低く空冷チラー２１の効率が向上する（投入エネルギが少なくて済む）ため、環境負荷を低減させることができると共にランニングコストを低減することができる。

次に、蓄熱システム３の作用について、ここまでの製氷機１０及び製氷機１０Ａの作用の説明をふまえて説明する。ホッパー１５ｈに導入された粒氷Ｇは導出流路１５ｅに至り、ロータリーフィーダー１６によって導出量が調整された上で、氷送管５２を介してエジェクタ２３に導入される。粒氷Ｇはエジェクタ２３において搬送流路５３を流れる空気に混入され、空気と共に搬送流路５３を通って遠心分離機２６へと導かれる。このとき、粒氷Ｇは平均粒径が５〜１０ｍｍ程度なので気流搬送が可能である。また、新雪のように粉状に舞って空気内に拡散されることがなく、搬送先での収集が容易となる。なお、搬送流路５３を流れる空気は空冷チラー２４によって粒氷が融解しない温度に調整されている。この場合も製氷を冬に行うときは外気温が低く空冷チラー２４の効率が向上するため、環境負荷を低減させることができると共にランニングコストを低減することができる。

搬送流路５３を流れてきた空気と粒氷Ｇとは遠心分離機２６の側面から遠心分離機２６内に導入され、粒氷Ｇと空気とに分離される。分離された空気は遠心分離機２６の上部から導出され、レタンダクト５４を通って空冷チラー２４に導かれる。空気は空冷チラー２４にて粒氷Ｇが融解しない程度の温度に調整された後に搬送流路５３を流れ、再び粒氷Ｇの搬送に利用される。他方、遠心分離機２６で分離された粒氷Ｇは遠心分離機２６の下部から導出され、貯氷庫３０に導入される。

貯氷庫３０に導入された粒氷Ｇは、貯氷庫３０内に貯蔵される。粒氷Ｇの密度は約０．９ｇ／ｃｍ³であり、こしまり雪（約０．１５〜０．２５ｇ／ｃｍ³）や新雪（約０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ³）に比べて単位体積あたりの蓄熱量を大きくすることができる。これに加えて粒氷Ｇは、融解する際の潜熱も利用することができるのでより多くの冷熱を蓄熱できることとなる。また、貯氷庫３０は断熱されているので、いくらかの損失はあるものの、冷熱を利用する時期まで蓄熱量を維持することができる。冷熱を利用する際は、典型的には、貯氷庫３０内に空気を導入し、貯氷庫３０内において貯蔵されている粒氷Ｇと導入された空気との間で熱交換させ、冷やされた空気を冷熱利用場所に搬送する。冷やされた空気の搬送は、典型的には不図示のダクトを介して行われる。冷熱利用場所としては、典型的には、農作物を貯蔵する保冷庫や栽培ハウスがあるが、もちろん人の居住域やその他の冷熱を必要とする場所であってもよい。

貯氷庫３０内の粒氷Ｇは、貯蔵時の時間経過と共に又は冷熱利用時の空気との熱交換により融解し、溶けた粒氷Ｇは水となって貯水部３１に貯留される。粒氷Ｇには製氷機１０の氷液分離板１３で分離しきれなかった不凍液Ｂが少しばかり付着しており、不凍液Ｂによっても粒氷Ｇが溶け、これによって生じた水と不凍液Ｂも貯水部３１に貯留される。このように不凍液Ｂも存在するので、貯水部３１には、水と不凍液Ｂとが混ざった混合液Ｄが貯留されている。貯水部３１の混合液Ｄは送液ポンプ２８にて逆浸透膜モジュール４０に送られ、ここで不凍液Ｂと水とに分離される。逆浸透膜モジュール４０で分離された水は、清浄なのでそのまま廃棄されてもよく、保有する冷熱が利用されるようにしてもよい。他方、分離された不凍液Ｂは、還元ポンプ２９で還元流路５６を介して循環流路５１に導入された後、製氷槽１２に導入される。

以上の説明では、製氷槽１２と循環槽１４とが仕切板１８で仕切られることによって分離されているとして説明したが（段落００２２）、仕切板１８を設けずに製氷槽１２が循環槽１４を兼ねるように構成されていてもよい。このときの氷液分離部は、不凍液Ｂを通して粒氷Ｇを通さない大きさの小孔が複数形成されたバケットを備えたホイストクレーンとして、製氷槽１２で生成された粒氷Ｇをバケットでホッパー１５ｈに運ぶように構成されるとよい。

以上で説明した本発明の第１の実施の形態に係る製氷機１０によれば、冷却された空気で雪氷を粒氷にする場合に比べて小さな本体で確実に粒氷を生成することができる。また、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る製氷機１０Ａによれば、不凍液を製氷に適した温度に調整することができ、特に冬季は製氷効率が向上する。また、本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱システム２によれば、雪をそのまま又は圧縮して貯蔵する場合に比べて搬送が容易になると共に、単位体積あたりの蓄熱量を増加させることができる。また、蓄熱システム２における製氷を夜間電力を用いて行うようにすれば、電力平準化に寄与することができると共に、ランニングコストの低減を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る製氷機の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）における1ｂ−1ｂ断面図を含んだ本発明の第１の実施の形態の変形例に係る製氷機を示す模式図である。本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱システムを示す系統図である。

符号の説明

２蓄熱システム
１０、１０Ａ製氷機
１１造粒部
１２製氷槽
１３氷液分離板（氷液分離部）
１４循環槽
１４ａ不凍液導出口
１２ａ不凍液導入口
２１空冷チラー（空冷式冷凍機）
３０貯氷庫
４０逆浸透膜モジュール（分離モジュール）
Ｂ不凍液
Ｄ混合液
Ｇ粒氷

Claims

雪と水とを導入して雪氷とし、該雪氷を粒状に形成する造粒部と；
前記粒状に形成された雪氷を浸して粒氷にする不凍液であって、塩化ナトリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液からなる群より選択された不凍液を貯留する製氷槽と；
前記粒氷と前記不凍液とを分離する、複数の小孔が形成された板状部材である氷液分離板と；
前記氷液分離板で前記不凍液が分離された前記粒氷を導入すると共に内部に空気を流し、導入した前記粒氷を気流搬送する搬送流路とを備える；
製氷機。
前記氷液分離板で分離された不凍液を貯留する循環槽を備え；
前記製氷槽及び前記循環槽が、鋼鉄又は樹脂製の材料で形成された；
請求項１に記載の製氷機。
前記不凍液を導入して冷却する空冷式冷凍機を備える；
請求項１又は請求項２に記載の製氷機。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の製氷機と；
前記製氷機で生成された氷を貯蔵する貯氷庫とを備える；
蓄熱システム。
前記粒氷に付着した前記不凍液と前記粒氷が融解した水との混合液を前記貯氷庫から導入し、前記混合液を前記不凍液と前記水とに分離する分離モジュールを備える；
請求項４に記載の蓄熱システム。