JP5941443B2 - 製氷車及びそれを使用した貯氷施設における再凍結方法 - Google Patents

Description

本発明は、アイスシェルターや氷室等の貯氷施設内の氷が融解した水を人工的に再凍結させるために使用する製氷車及びその使用方法並びに貯氷施設に関する。

エネルギー資源が乏しい我国は、地域に賦存する自然エネルギーを見直し、国全体の使用率を高めるため、昨年、再生可能エネルギー全量買い取り制度をスタートさせている。再生可能エネルギーの一つである雪氷エネルギーは、風力、太陽光、バイオマス等の他の再生可能エネルギーと比べると、寒冷地においてさえ未だ利用が進められていない状況である。

雪氷エネルギーを利用した施設として、青果物の長期保存や冷房のために自然氷の潜熱を利用した施設（アイスシェルターとも称されている）が知られている（特許文献１等）。アイスシェルターは、断熱庫内に収容したタンク内の水を、冬季の自然冷気を利用して凍結させ、その融解潜熱によって通年に亘って温度０℃、湿度１００％の庫内環境を維持し、農産物の貯蔵、家屋の除湿冷房に利用するものである。特許文献１のアイスシェルターは固定設置型であるが、特許文献２に記載の移動式氷室は、搬送可能なコンテナを氷室として用いることにより、冬季に寒冷地で氷を自然凍結させ、夏季には、必要とされる場所にコンテナを移送して利用することを可能としたものである。

特公平４−５５６４７号公報 特許第４７６９７８６号公報

しかしながら、アイスシェルターや氷室等の貯氷施設には、次のような問題点がある。
貯氷施設における従来の製氷方式は、冬季の自然冷気を利用した自然製氷であるので、１年に１回しか行うことができない。１回の製氷により得られた氷により、次年の冬季までの間、所定の冷却効果を維持するためには、途中で氷が不足しないように余裕を見て当初の氷の量を確保しなければならない。そのために、貯氷施設の規模を大きくせざるを得ず、その結果、施設構築のイニシャルコストが多大となり、システム全体のコストが割高となっていた。

一つの解決手段として、貯氷施設の規模を小さくしてイニシャルコストを低減し、その代わりに、電気冷凍機を併用することにより貯氷施設による冷却効果の不足分を補うというハイブリッド方式が採られている。しかしながら、ハイブリッド方式は、電気冷凍機を稼働させるための十分な電力が得られる場所でのみ採用可能である。

上記の現状に鑑み、本発明は、貯氷施設内の氷が融解して冷却機能が低下した際に、融解により生じた水を人工的に再凍結させることができ、かつ、貯氷施設の設置場所に関わらず再凍結を実行することができる製氷車、製氷車の使用方法並びに製氷車に対応可能な貯氷施設を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
本発明の第１の態様は、エアを冷却して送出するための製氷車（１）であって、
荷台（１１Ａ）を備えた運搬車両（１１）と、前記荷台上に搭載された冷凍設備と、を備え、前記冷凍設備は、
断熱された内部空間を有する冷却庫（１２）と、
前記冷却庫の外部に設置された室外機（１３）及び前記冷却庫の内部に設置された室内機（１４）から構成されかつ該冷却庫（１２）内のエアを、水凍結用の冷気とするべく冷却可能な冷凍機と、
前記冷凍機の稼働中に前記冷却庫（１２）の外部からエアを取り入れるための入気ファン（１６）を具備する、前記冷却庫（１２）の入気口（１２Ｄ）と、
前記冷却庫内（１２）で前記冷凍機により冷却されたエアを該冷却庫（１２）の外部に送出するための排気ファン（１７）を具備する、該冷却庫（１２）の排気口（１２Ｅ）と、を有することを特徴とする。

本発明の第２の態様は、上記の製氷車を使用して、氷を貯蔵している貯氷施設（２）内における氷の融解した水を再凍結させる方法であって、
前記製氷車の前記入気口（１２Ｄ）及び前記排気口（１２Ｅ）と、前記貯氷施設（２）に設けられている製氷車用排気口（２１Ａ）及び製氷車用入気口（２１Ｂ）とをそれぞれ管状の連結手段（３１、３２）により連結した後、前記冷凍機を稼働し、前記冷却庫（１２）と前記貯氷施設（２）の間でエアを循環させることにより、前記貯氷施設（２）内の氷の融解した水を再凍結させ、その後、前記連結手段を取り外すことを特徴とする。

本発明による製氷車は、運搬車両に冷凍設備を搭載していることにより、貯氷施設の設置場所まで移動し、その場で貯氷施設内に水凍結用の冷気を送ることが可能である。次年の冬季までの間に貯氷施設内の氷が融解して冷却効果が低下してきたとき、製氷車を用いて融解した水を再凍結することにより、貯氷施設内の氷の量を、自然製氷した当初の量に戻すことができる。この人工的な再凍結は、必要に応じて繰り返し行うことができる。

この結果、貯氷施設の貯氷量を従来よりも低減できるため、貯氷施設の規模を縮小することができる。これにより、施設構築のイニシャルコストを下げることとができる。また、１台の製氷車を、複数箇所の貯氷施設の再凍結に使用することができるので、それによっても低コストに実現可能である。

貯氷施設を小規模とすることができるので、従来よりも狭い場所にも貯氷施設を設置して利用することが可能となる。

また、貯氷施設の設置場所において十分な電力が得られない場合、例えば山間地や耕作地であっても、製氷車が赴くことで氷の再凍結が可能であるため、貯氷施設を設置することができる。

既存の貯氷施設に適用する場合にも、貯氷施設に新たな電気工事を行うことは不要であり、貯氷施設が電力を提供する必要はない。既存の貯氷施設に製氷車用入気口と製氷車用排気口を形成するだけで、製氷車を利用することができる。

図１（ａ）は本発明による製氷車の一実施形態の概略平面（一部断面）図であり、（ｂ）は概略側面図である。 図２（ａ）は本発明による貯氷施設の一実施形態の概略平断面図であり、（ｂ）は概略側断面図であり、（ｃ）は概略正面図である。 図３（ａ）は図１の製氷車を図２の貯氷施設に連結した状態を示す概略平断面図であり、（ｂ）は概略側断面図である。

以下、一例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１（ａ）は本発明による製氷車の一実施形態の概略平面図であり、（ｂ）は概略側面図である。図１（ａ）では、製氷車の荷台に搭載した冷却庫の天井を取り除いて内部を示している。

製氷車１は、貯氷施設内の氷が融解した水を人工的に再凍結させるために使用される。製氷車１は、運搬車両１１の荷台１１Ａ上に冷凍設備を搭載したものである。運搬車両１１は、トラックなどの一般貨物自動車でよい。冷凍設備は、断熱された内部空間を有する冷却庫１２と、室内機１３及び室外機１４から構成される冷凍機とを備えている。冷凍機に対して電源を供給するための発電機１５も、荷台１１Ａ上に搭載している。冷却庫１２は、コスト低減のために規格化して量産することが好ましい。

図１（ａ）では、冷却庫１２の天井を取り除いた内部を概略的に示している。冷却庫１１２は、略直方体の筐体１２Ａに囲まれた密閉可能な内部空間を有する。筐体１２Ａの内面に断熱材１２Ｂの層を設けることにより、内部空間の断熱性を確保している。冷却庫１２には、メンテナンス作業のために少なくとも１箇所の出入り口が設けられ、開閉可能な扉１２Ｃが取り付けられている。冷凍機の稼働時には扉１２Ｃは閉じられる。

冷却庫１２の内部には、冷凍機の室内機１４が設置されており、冷却庫１２の外部には冷凍機の室外機１３が設置されている。冷凍機は、稼働状態を制御するためのコントローラー（図示省略）も備えている。発電機１５により冷凍機を稼働することにより、室内機１４から冷却庫１２の内部空間に冷気が送出される。冷凍機の冷凍能力は、製氷車１の適用対象となる貯氷施設の規模に合わせて選択する。冷却庫１２の内部空間の大きさは、室内機１４を設置して十分に稼働させられる程度であればよい。

さらに図１（ｂ）に示すように、冷却庫１２には、内部と外部を連通させる入気口１２Ｄと排気口１２Ｅが形成されている。稼働時には、入気口１２Ｄ及び排気口１２Ｅの各々に管状の連結手段の一端が着脱可能に連結される。管状の連結手段の他端は貯氷施設に連結される。管状の連結手段を通して冷却庫１２と貯氷施設との間でエアを循環させる。管状の連結手段は、例えばフレキシブルダクト等のように可撓性を備えたものとする。それにより、冷却庫１２と貯氷施設の連結位置の高さが完全に一致しておらず、また、冷却庫１２と貯氷施設の間の距離が一定でなくとも対応可能である。製氷車１を使用しないときは、入気口１２Ｄと排気口１２Ｅを覆う適宜の蓋を取り付けることが好ましい。エアを強制的に循環させるために、エアを取り入れる入気口１２Ｄには入気ファン１６が、エアを送出する排気口１２Ｅには排気ファン１７が取り付けられている。入気ファン１６及び排気ファン１７の電源も発電機１５から供給される。入気口１２Ｄと排気口１２Ｅは、図示の例では、冷却庫１２の側面に上下方向に並べて形成しているが、この位置に限られない。

図２（ａ）は、図１の製氷車を適用可能な本発明による貯氷施設の一実施形態の概略平断面図であり、（ｂ）は概略側断面図であり、（ｃ）は概略正面図である。

貯氷施設２は、青果物等を貯蔵するための移動式氷室の一例である。なお、作業用の出入り口等の図示は省略している。貯氷施設２の構造は、例えば、全体が外壁部材２１で囲まれ、外壁部材２１の内面に断熱材２２の層を設けて内部の断熱性を確保している。内部には貯氷室２３と貯蔵室２４の２室が隔壁により区画され設けられている。貯氷室２３内に収容された多数のタンク２５は、水平面内にて縦横方向に並べられかつ上下方向に複数段積み重ねられている。これらのタンク２５には凍結用の水が充填される。

貯氷室２３には、冬季（ここでは氷を自然凍結させる時期を指す）に外部からエアを取り込むために貯氷室入気ダンパー２７を設けた貯氷室入気口２３Ｄと、外部にエアを送出するために貯氷室排気ダンパー２６を設けた貯氷室排気口２３Ｃが形成されている。冬季には、黒矢印の一点鎖線のように自然の寒冷エアが貯氷室２３内を流れることにより、タンク２５内の水が凍結する。

また、貯氷室２３と貯蔵室２４の隔壁には、夏季（ここでは氷を自然凍結させる冬季以外の時期であって貯氷室の氷を利用する時期を指す）において貯氷室２３から貯蔵室２４にエアを送出するために貯蔵室入気ダンパー２９を設けた貯蔵室排気口２３Ｆと、貯蔵室２４から貯氷室２３にエアを戻すために貯蔵室排気ダンパー２８を設けた貯蔵室排気口２３Ｅが形成されている。夏季には、白矢印の一点鎖線のように貯氷室２３から送出された冷却エアが貯蔵室２４内を流れ、貯氷室２３に戻る。貯蔵室２４には、青果物等を貯蔵する。

貯氷室２３にはさらに、外部に面した側壁に、図１に示した製氷車と連結するための製氷車用排気口２３Ａ及び製氷車用入気口２３Ｂが形成されている。製氷車用排気口２３Ａ及び製氷車用入気口２３Ｂは、使用しないときは適宜の蓋で覆うことが好ましい。

なお、図２に示した貯氷施設２は一例であり、本発明は多様な構成の貯氷施設に適用可能である。特に、貯氷量２０トン〜１００トンの小型、中型のアイスシェルターに図１のの製氷車を組み合わせることが好適である。特許文献１に記載した設置型のアイスシェルターにも適用可能である。移動式氷室とした場合は、貯氷施設も製氷車もともに移動可能であるので、広範な利用形態が可能となる。また、既存の貯氷施設の場合、製氷車用排気口２３Ａ及び製氷車用入気口２３Ｂを新たに形成することで、本発明の製氷車を利用可能となる。

図３（ａ）は、図１に示した製氷車を図２に示した貯氷施設に連結した状態を示す概略平断面図であり、（ｂ）は概略側断面図である。

夏季には、貯氷室２３のタンク２５内の氷が次第に融解する。例えば、貯蔵室２４の温度が所定の温度よりも上昇するなど、貯氷室２３の冷却機能の低下が検知されたとき、製氷車１を貯氷施設２まで運転してきて、貯氷施設２の側壁に沿って駐車させる。

続いて、製氷車１の冷却庫１２に形成した入気口１２Ｄと、貯氷施設２の貯氷室２３に形成した製氷車用排気口２３Ａを、フレキシブルダクト等の管状の連結手段３１により連結する。また、製氷車１の冷却庫１２に形成した排気口１２Ｅと、貯氷施設２の貯氷室２３に形成した製氷車用入気口２３Ｂを、フレキシブルダクト等の管状の連結手段３２により連結する。入気口１２Ｄと製氷車用排気口２３Ａがほぼ同じ高さに位置し、排気口１２Ｅと製氷車用入気口２３Ｂがほぼ同じ高さに位置することが、エアを円滑に循環させるために好ましい。しかし、フレキシブルダクトのような柔軟性のある管を用いるので、双方の高さが異なっていてもよい。

その後、製氷車１の冷凍機を稼働させると、黒矢印の一点鎖線で示すように、冷却庫１２と貯氷室２３の間でエアが循環する。これにより、タンク２５内の氷が融解した水が再凍結する。このとき、貯氷室２３の貯氷室排気ダンパー２６、貯氷室入気ダンパー２７、貯蔵室排気ダンパー２８及び貯蔵室入気ダンパー２９は、全て閉じておく。再凍結が完了したならば、管状の連結手段３１、３２を取り外して製氷車１を切り離す。

製氷車（図１の構成）の一実施例は、次の通りである。
・運搬車両 ：２ｔトラック（荷台寸法4,360mm×1,790mm）
・冷却庫 ：縦2,835mm×横1,600mm×高2,400mm
・冷凍機 ：KU-R4LH-C（日立アプライアンス(株)製）、低温用（−35℃〜−5℃）、冷凍能力3.55kW、消費電力3.4kW
貯氷施設（図２の構成）の一実施例は、次の通りである。
・移動式氷室：貯氷室8,000mm×4,300mm、貯蔵室6,600mm×4,300mm
貯氷室内のタンク数180個（横4列×縦5列×9段）、１タンク容量220L

１ 製氷車
１１ 運搬車両
１１Ａ 荷台
１２ 冷却庫
１２Ａ 筐体
１２Ｂ 断熱材
１２Ｃ 扉
１２Ｄ 入気口
１２Ｅ 排気口
１３ 冷凍機室外機
１４ 冷凍機室内機
１５ 発電機
１６ 入気ファン
１７ 排気ファン
２ 貯氷施設
２１ 外壁部材
２２ 断熱材
２３ 貯氷室
２３Ａ 製氷車用排気口
２３Ｂ 製氷車用入気口
２３Ｃ 貯氷室排気口
２３Ｄ 貯氷室入気口
２３Ｅ 貯蔵室排気口
２３Ｆ 貯蔵室入気口
２４ 貯蔵室
２５ タンク
２６ 貯氷室排気ダンパー
２７ 貯氷室入気ダンパー
２８ 貯蔵室排気ダンパー
２９ 貯蔵室入気ダンパー
３１、３２ 連結ダクト

Claims (2)

1. エアを冷却して送出するための製氷車（１）であって、
   荷台（１１Ａ）を備えた運搬車両（１１）と、前記荷台上に搭載された冷凍設備と、を備え、前記冷凍設備は、
   断熱された内部空間を有する冷却庫（１２）と、
   前記冷却庫の外部に設置された室外機（１３）及び前記冷却庫の内部に設置された室内機（１４）から構成されかつ該冷却庫（１２）内のエアを、水凍結用の冷気とするべく冷却可能な冷凍機と、
   前記冷凍機の稼働中に前記冷却庫（１２）の外部からエアを取り入れるための入気ファン（１６）を具備する、前記冷却庫（１２）の入気口（１２Ｄ）と、
   前記冷却庫内（１２）で前記冷凍機により冷却されたエアを該冷却庫（１２）の外部に送出するための排気ファン（１７）を具備する、該冷却庫（１２）の排気口（１２Ｅ）と、を有することを特徴とする
   製氷車。
2. 請求項１に記載の製氷車を使用して、氷を貯蔵している貯氷施設（２）内における氷の融解した水を再凍結させる方法であって、
   前記製氷車の前記入気口（１２Ｄ）及び前記排気口（１２Ｅ）と、前記貯氷施設（２）に設けられている製氷車用排気口（２１Ａ）及び製氷車用入気口（２１Ｂ）とをそれぞれ管状の連結手段（３１、３２）により連結した後、前記冷凍機を稼働し、前記冷却庫（１２）と前記貯氷施設（２）の間でエアを循環させることにより、前記貯氷施設（２）内の氷の融解した水を再凍結させ、その後、前記連結手段を取り外すことを特徴とする
   製氷車を使用した貯氷施設における再凍結方法。

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