JPH03110364A - 製氷器およびコンクリート製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、製氷器に関するものである。さらにこの発
明は、この製氷器を応用したコンクリート製造装置に関
する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の製氷器であり、通常熱絶縁された冷蔵庫
内に設置されている。３１は製氷室であり、パイプ３４
内を流れる冷媒により、製氷室３１全体が冷やされる。

３５は製氷皿であり、これに水が入れられ、熱がうばわ
れて氷になる。低温のガスは以下の手順で作られる。

Ｉ）作動ガスを圧縮して、高温にする。

２）この高温ガスを熱交換して冷やす。

３）自由膨張させて０°Ｃ以下の低温ガスとする。

水の熱が最終的に冷媒ガスに移ることによって水が氷に
なる。

一方、コンクリートは周知のように、砂利、砂およびセ
メントなどの材料に適量の水を混和して製造される。水
と混合された時点からセメントの固化が始まるが、この
反応は発熱反応であるために、固化する過程でコンクリ
ートの温度が異常に上昇し、とくに多量のコンクリート
を使用する場合には、クラックの発生などの望ましくな
い現象が生じる。このような現象を防止するために、多
くの場合、コンクリートに必要な量よりも多い量の水を
混入して、水の冷却作用を利用してきた。

しかしながら必要量以上の水の添加は、形成されたコン
クリート構造物の強度を低下させる。したがって良質の
コンクリートを必要とする場合には、水よりも冷却効果
の大きい氷をセメントに混入することが行われてきた。

氷の量は、コンクリートの発熱で溶けて、最適な量の水
を提供できる値に選ばれる。このような目的のために、
従来から第５図に示すような製氷装置が用いられてきた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の製氷器は以上のように構成されていたので、水が
氷になるには、熱が対流、熱伝導で冷媒ガスに移って低
温になることが必要であった。しかしながら対流、熱伝
導は時定数が長く、氷が出来るのに長い時間がかかると
いう課題があった。

またこのような構成の製氷器では、１回の製氷サイクル
の時間が長く、コンクリートの冷却用に使用する場合に
は、氷の供給が間に合わなくなり、また必要な量の氷を
確保するために製氷器の台数を多くすると、その設備に
要する費用のためにコンクリートのコストが大幅に上昇
するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、短時間で氷を作ることのできる製氷器を得るこ
とを目的とする。

さらにこの発明は、製氷装置の製氷能力を大幅に向上さ
せるとともに、この製氷装置にコンクリートミキサを組
み合わせ、良質のコンクリートを多量に供給することが
できるようにしたコンクリート製造装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明に係る製氷器は、真空ポンプを利用する
ことによって、製氷室を低圧にするようにしたものであ
る。

また請求項２の発明に係る製氷器は、製氷室を低圧にす
るとともに低温の冷媒で冷やすようにしたものである。

さらに請求項３の発明に係るコンクリート製造装置は、
製氷器の近傍に投入口が位置するようにコンクリートミ
キサを配置し、製造された氷を直ちにコンクリートミキ
サに投入することにより、良質のコンクリートの多量供
給を可能にしている。

〔作　用］ 請求項１の発明に係る製氷器は、真空ポンプによって製
氷室を減圧し、それによって水の蒸発を増大させ、その
蒸発熱によって氷を作る。

請求項２の発明に係る製氷器は、製氷室を低圧にすると
ともに低温の冷媒で冷やすことにより、さらに効果的な
製氷を行うことが可能である。

さらに請求項３の発明に係るコンクリート製造装置は、
製氷室の内部の圧力を低下させることにより、製氷室内
に置かれた製氷皿に収容されている水の気化が促進され
、この気化熱による冷却効果によって、製氷が行われる
。これによって製氷装置の単位時間当たりの氷供給量が
増大し、多量のコンクリートの製造要求に対応すること
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、■は製氷室で外界から熱的に絶縁されてい
ると同時に、気密室となり真空を保持できるようになっ
ている。２は真空ポンプ系であり、製氷室１を減圧する
。４は冷媒ガス管であり、この中を低温の作動ガスが流
れ、製氷室１を冷やす。５は製氷皿であり、これに水が
入っている。３は氷ができた後、製氷室ｌを大気圧に戻
すためのリーク系であり、パイプとバルブから成る。

次に動作について説明する。水を入れた製氷皿５を製氷
室１内に入れる。好ましくは製氷室１は冷却しである。

次に真空ポンプ系２を作動させ、製氷室１を減圧する。

すると、通常の熱伝導等によって水の温度が下がると同
時に、減圧によって水からの蒸発が著しく増える。この
ため水から気化熱が奪われて、瞬時に水は氷になる。氷
が出来た後、リーク系を開けて、製氷室１を大気圧にし
て、氷を取り出す。

さらに動作について詳細に説明すると、水は２０°Ｃで
はｌ　７　ｔｏｒｒ程度の真空で沸騰が生じる。

すると急激に気化熱によって水から熱エネルギーを取り
去り、温度が下がり氷ができることになる。

水の１００°Ｃでの気化熱は約５４０　ｃａｔ／ｇであ
る。他の温度（１００°Ｃ以下）では若干異なり気化熱
は高くなるが、安全側に見積もるため、ここではこの値
を利用して、重さＡ＝１００ｇの２０°Ｃの水よりどれ
だけの氷が出来るかを見積もる。

Ｘを失われる水の重さ（ｇ）、Ｙを作られる氷の重さ（
ｇ）とすると、 Ｘ　十Ｙ　＝　Ａ　　　　　　　（１）また、２０°Ｃ
の水Ｙ　（ｇ）を０°Ｃに、そしてその水Ｙ　（ｇ）を
氷にするために、Ｘ　（ｇ）の水を気化させることより
、 ２０Ｙ＋８０Ｙ＝５４０Ｘ　　　　　（２）（１）、　
（２）式より、 Ｙ＝０．８４Ａ　　　　　　　　　　　　（３）となり
、重量にして８４％の氷が作られる。

なお氷の密度は０．９１７（０°Ｃ）なので、体積は、
Ｙｖ＝０．９２Ａ　　　　　　　　　（４）となり、当
初入れた水の９２％の体積を持つことになる。

次に以上のプロセスについて必要な動力について検討を
行うと、蒸発する水の重量は１６ｇであるが、これは気
体になってポンプから排出されるので、標準状態ではｌ
ａｔｍ　、　　１９．９　ｊ！である。したがって、こ
れを大気中（ｌａｔｌｌ）に排出するエネルギーは約２
ＫＪである。ポンプおよびモータの効率を例えば２５％
とすれば、８ＫＪのエネルギーが必要になり、５００Ｗ
のモータで、１８秒で上記の氷ができることになる。

そして実験により、確かに２０°Ｃの水１００ｃｃから
、９２ｃｃの水が生じることが確認された。

この実験例では、製氷室１は冷媒によって冷やされてい
るが、蒸発による気化熱が大きいので、必ずしも前もっ
て冷やしておく必要はない。

また第２図はこの発明の他の実施例を示すもので、冷媒
ガス管４を製氷室１の底面に配設して製氷皿５を直接熱
伝導によって冷却するので、真空中でも冷媒による冷却
作用が低下しないという効果を奏する。

次に、この発明の他の実施例を示す第３図について説明
する。第１図において、１１は気密容器で構成された製
氷室、１２は製氷室１１に接続された真空ポンプ、１３
は給水管に設けたバルブ、１４は製氷室１１の排出口に
設けたバルブ、１５は２個で１組となった製氷皿をそれ
ぞれ示し、これらの要素で製氷器を構成している。１６
はセメントに製氷器からの氷を加えて生コンクリートを
製造するコンクリートミキサである。コンクリートミキ
サ１６の投入口は製氷室１１の直下の位置に配置され、
バルブ１４が開かれたとき、製氷皿１５から排出された
氷が重力の作用でコンクリートミキサ１６内に投入され
るようにな、っている。

第４図に製氷皿１５の部分を詳細に示す。この例では、
製氷皿１５内の氷を効率よく排出するための氷排出機構
が設けられている。

第４図において、１７はシール部、１８はシール部１７
を貫通する伝動部、１９はモータ、２０は製氷皿１５内
に位置する氷排出用ブレードで、モータ１９の動力によ
って製氷皿１５内の氷を小さく砕くように働く。その後
、製氷皿１５は図示しない反転機構によって反転され、
氷を排出する。

氷の排出が完了すると、製氷皿１５は上向きに反転され
、再び注水が行われる。

次に動作について説明する。コンクリートの製造に際し
、まずバルブ１３を開いて、給水管から製氷皿１５内に
所定量の水を入れる。この例では、上方の製氷皿１５の
一端から延びるパイプ１５ａの先端が下方の製氷皿１５
の上方で開口しており、したがって上方の製氷皿１５に
水が満たされると、パイプ１５ａを介して下方の製氷皿
１５内に水が流れ込み、２つの製氷皿１５に水が満たさ
れる。

２つの製氷皿１５に水が満たされたことは、バルブ１４
を通して水が漏れることによって外部から確認できる。

説明の便宜上、製氷室１１内には２つの製氷皿１５を設
けた例を示したが、任意の数の製氷皿１５を設けること
ができる。

すべての製氷皿１５に水が満たされた後、バルブ１３お
よび１４が閉じられ、ついで真空ポンプ１２が作動し、
製氷室１１内が排気される。これによって製氷皿１５内
の水の蒸発が促進され、蒸発熱が奪われて温度が低下し
、凍結して氷になる。

氷の蒸気圧は低いので、表面に氷ができると、その下方
の水は氷になりにくくなる。このため製氷皿１５の深さ
は浅いほうが望ましい。

所定の製氷サイクルが終了した後、バルブ１４が開かれ
、製氷皿１５からの氷の排出が行われる。

排出された氷はバルブ１４を通って製氷室１１の排出口
からコンクリートミキサ１６に投入される。

１回の製氷サイクルで製造できる氷の量を、コンクリー
トミキサ１６内のセメントからコンクリートを製造する
のに必要な量にほぼ見合う量に設定しておけば、最も高
い効率で操業することができる。

なお、上記の実施例では、製氷装置をコンクリートミキ
サの投入口の上方に設けたが、適当な移送手段を使用す
れば、この両者を同じ高さに配置することもできる。ま
た氷排出機構は第４図に示したものに限らず、モータ以
外の動力源で、あるいは人力で駆動するようにしてもよ
い。さらに必要であれば、主要な機構の動作を制御する
制御システムを設け、自動運転するように構成すること
も可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項１および２に係る発明は、製氷器
に真空ポンプをつけた構成としたので、水の気化熱によ
る冷却が可能になり極めて短い時間で氷をつくることが
できるという効果が得られる。

さらに請求項３に係る発明によれば、減圧によって製氷
を行う製氷装置とコンクリートミキサとを結合した構成
としたので、多量の氷を容易に供給することが可能にな
り、高品質のコンクリートを安価かつ多量に供給できる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による製氷器を概略的に示
す斜視図、第２図は他の実施例による製氷器を概略的に
示す斜視図、第３図はこの発明の一実施例によるコンク
リート製造装置を概略的に示す系統図、第４図は第３図
の装置に適用される氷排出機構を示す概略的縦断面図、
第５図は従来の製氷器を概略的に示す斜視図である。 図において、１は製氷室、２は真空ポンプ、３はバルブ
、４は冷媒ガス管、５は製氷皿、１１は製氷室、１２は
真空ポンプ、１３．１４はバルブ、１５は製氷皿、１６
はコンクリートミキサ、１７はシール部、１８は伝動部
、１９はモータ、２０はブレード。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）製氷室に真空ポンプを組込み減圧することによっ
   て水の温度を冷やし、氷を作ることを特徴とする製氷器
   。
2. （２）製氷室を同時に低温の冷媒で冷やすことによって
   、氷を作ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の製氷器。
3. （３）製氷装置と、この製氷装置で製造された氷を他の
   コンクリート材料と混合してコンクリートとするコンク
   リートミキサとを備えたコンクリート製造装置において
   、前記製氷装置は、バルブを備えた排出口を有し、かつ
   内部に製氷室を形成する気密容器と、前記製氷室内に収
   容された製氷皿と、この製氷皿内に収容された水を凍結
   させるのに必要な圧力まで前記製氷室内を減圧するため
   の減圧手段と、前記製氷皿内の氷を排出して前記コンク
   リートミキサに投入するための排出機構とを備えている
   ことを特徴とするコンクリート製造装置。