JPH07280402A

JPH07280402A - 真空製氷装置

Info

Publication number: JPH07280402A
Application number: JP6924694A
Authority: JP
Inventors: Kanetoshi Hayashi; 謙年林; Kazuo Aizawa; 和夫相沢; Hidemasa Ogose; 英雅生越; Toshiaki Otsuka; 俊明大塚
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】真空容器内への氷の付着を容易に且つ経済的に
防止できる真空製氷装置を提供する。【構成】真空製氷装置１０は、真空容器１１内を水の三
重点圧力以下の圧力まで減圧することによって真空容器
１１内に収容された水１９の一部を蒸発させ、水１９の
残部を冷却または凍結させる。真空容器１１には、水１
９を取り出すための循環散水配管２７が設けられ、その
途中には水１９を搬送するための給水ポンプ２８が設け
られ、配管２７の先端部には散水ノズル２９が取り付け
られ、真空容器１１の内壁面に向かって水を散水するよ
うになっている。配管２７の水流入側端部は氷の混入を
防止する手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空製氷装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】真空製氷装置とは、水が入った真空容器
内を水の三重点圧力以下まで減圧することにより、真空
容器内の水を、それ自身の蒸発冷凍効果によって固化さ
せる装置である。真空容器内の水を撹拌することにより
スラリー状の氷が製造できる。また、連続的に、真空容
器内へ水を供給し、真空容器外へ氷スラリーを排出する
ことによって、氷スラリーの製造を連続的に行うことが
可能となる。

【０００３】真空製氷装置は、その原理上、気液界面に
おいて製氷が集中して進行する。真空容器内の水を撹拌
していたとしても、真空容器の内壁面付近においては流
速が小さくなり、水が滞留するため、真空容器の内壁と
水面の接線付近に氷の固まりが成長し、真空容器の内部
を覆い、閉塞状態に至らしめる現象が問題となる。

【０００４】本発明者らは、この真空容器内壁の氷付着
防止方法として、（１）真空容器の側壁部を加熱する方
法、および、（２）真空容器の内側壁部に沿って水を流
下させるか、内側壁部に向かって水を散水する方法を提
案している（特願平5-73641号）。

【０００５】（１）の方法は、単純に真空容器側壁を断
続または連続的に加熱し、容器内壁の氷の成長を防止す
るものである。一方、（２）の方法は、気液界面におい
て製氷が進行するという真空製氷機の特徴を踏まえた方
法である。真空容器の内壁に所定量の水を散水または流
下させることにより、容器内壁面に水膜を形成し、その
水膜の気液界面で製氷された氷を常時流下する水によっ
て運び去るようにし、氷が一定箇所で成長するのを防い
でいる。

【０００６】ここで、散水または流下させる水として、
真空容器から蒸発した水蒸気の凝縮水（方法Ｉ）、また
は、真空容器で製氷される給水の一部（方法II）を使用
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空容
器の内側壁部に沿って水を流下させる場合、その流量
は、真空容器内圧力が 4.3〜4.5Torr である場合におい
て、真空容器の壁面の周長さ１ｍ当たり８０リットル／
分以上である条件を満たしている必要があることが、本
発明者らの実験によって確かめられている。

【０００８】このため、真空容器内の蒸発した水蒸気の
凝縮水を用いる場合（方法Ｉ）には、真空製氷装置で
は、真空容器における蒸発水蒸気量は、真空製氷装置の
所定能力から決定され、任意には増減不可能である。従
って、真空製氷装置の運転条件上の理由から、流下させ
る水の流量が十分に得られず、上記条件を満たさない場
合が多い。

【０００９】また、真空容器で製氷される給水の一部を
用いる場合（方法II）、真空容器への給水量を増大させ
れば、上記の流量条件を満たすことは可能である。しか
し、真空容器におけるマスバランスから、その分真空容
器からの水または氷スラリーの排出量を増大させる必要
が生じるが、内部圧力が 4Torrの真空容器から、大気圧
の真空容器の外部環境へ水または氷スラリーを排出する
場合、通常の遠心ポンプでは吸い込みヘッドが不足して
キャビテーションを起こしてしまう。そのため、吸い込
みヘッドが１０ｍ近い特殊なポンプを使用するか、真空
容器をポンプより高所に設置する必要がある。そのた
め、これらの排出量を増大させるのは、技術的に容易で
ないばかりか、経済的観点からも得策ではない。本発明
は、真空容器内への氷の付着を容易に且つ経済的に防止
できる真空製氷装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内を
水の三重点圧力以下の圧力まで減圧することによって前
記真空容器内に収容された水の一部を蒸発させ、前記水
の残部を冷却または凍結させる真空製氷装置であって、
前記真空容器に収容された前記水を取り出すための配管
と、前記配管の途中に設けられた前記水を搬送するため
のポンプと、前記配管の先端部に取り付けられ、前記真
空容器の内壁面に向かって前記水を散水する散水ノズル
と、前記配管の水流入側端部に設けられた氷の混入を防
止する手段とを具備することを特徴とする真空製氷装置
を提供する。

【００１１】

【作用】本発明の真空製氷装置は、真空容器の内壁面へ
散水する水として、真空容器に収容された水を配管を通
じて取り出し、ポンプで搬送して散水ノズルに供給し、
この散水ノズルから真空容器の内壁面に向かって散水す
る。これにより、散水された水は真空容器の内壁面を伝
って流下され、水の膜が形成される。この水の膜の気液
界面で氷が生成され、この氷は常時流下する水によって
速やかに運び去さられ、氷が一定箇所で成長し、大きな
固まり形成されるのを防止される。

【００１２】また、散水流量を増減させる場合にも、大
気圧の真空容器外部から減圧された真空容器内部への給
水量を増減させない。このため、真空容器におけるマス
バランスの均衡を図るために、減圧された真空容器内部
から大気圧の真空容器外部への氷スラリーの排出量を増
減させる必要がない。この結果、真空から大気圧への流
体の移送に伴う技術的困難を生じることなく、給水量お
よび氷スラリー排出量とは無関係に、任意の散水流量を
得ることが可能となる。また、ポンプの吸い込み側と吐
出側の圧力差が小さいため、所要動力も小さくて済む。
さらに、配管の水流入側部に氷の混入を防止する手段を
備えているので、配管内に水と共に氷が入り、水循環が
滞るのが防止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の真空製氷装置の第１実施例を示
す概略図である。真空容器１１は、水蒸気排気配管１２
を介して真空排気装置１３に接続されている。真空容器
１１の内部は、真空排気装置１３によって徐々に水の三
重点圧力以下の圧力にまで真空排気される。真空排気装
置１３には、水蒸気排気配管１４を介して凝縮器１５が
接続され、冷却水配管１６を通る冷却水により、排気さ
れた水蒸気が冷却されて凝縮するようになっている。さ
らに、凝縮器１５には凝縮水配管１７が接続され、凝縮
器１５で凝縮した凝縮水は、凝縮水ポンプ１８により凝
縮水配管１７を通って真空容器１１に戻るようになって
いる。

【００１４】一方、真空容器１１の内部には、収容され
た水１９を撹拌するための、モータ２１によって駆動さ
れる撹拌装置２０が設けられている。真空容器１１の底
部には、排出配管２２が接続され、排出ポンプ２３によ
って排出配管２２の排出側端部に接続された氷蓄熱槽２
４に、水または氷スラリーが排出されるようになってい
る。氷蓄熱槽２４には給水配管２５の一端部が設けら
れ、給水ポンプ２６によって真空容器１１に水を供給す
るようになっている。このような構成により、水（一部
氷スラリー）の循環経路が形成される。

【００１５】真空容器１ → 排出配管２２（排出ポンプ２３） → 氷蓄熱槽２４ → 給水配管２５（給水ポンプ２６） → 真空容器１１このような構成からなる真空製氷装置１０において、真
空排気手段１３により真空容器１１内が水の三重点圧力
（４．６Ｔｏｒｒ）以下の圧力まで減圧され、維持され
る。これにより、真空容器１１の内部に収容された水１
９の一部が蒸発され、この水が蒸発するときに奪う蒸発
潜熱によって、水１９は真空容器１１の内部で徐々に冷
却され、ついには凝固にいたる。生成された氷は、排出
配管２２を介して氷蓄熱槽２４に搬送され、貯蔵され
る。

【００１６】さらに、真空容器１１の底部には、循環散
水配管２７が接続されている。循環散水配管２７には、
循環散水ポンプ２８が設けられている。循環散水配管２
７の他端部は、真空容器１１の内部まで導入され、複数
（例えば１６本）の散水ノズル２９が取り付けられてい
る。散水ノズル２９の先端部は、吹き出された水が真空
容器１１の内側壁面に向かって吹き付けられるようにな
っている。

【００１７】また、循環散水ポンプ２８により、真空容
器１１の内部に収容された水が取り出されて、循環散水
配管２７の内部を経て、散水ノズル２９から真空容器１
１の内側壁面に向かって散水される。この水は、真空容
器１１の内側壁面を流下され、この内側壁面上に水膜３
０が形成される。この水膜３０においては、その気液界
面で氷が生成され、この氷は常時流下する水によって速
やかに運び去さられ、氷が一定箇所で成長し、大きな固
まり形成されるのを防止される。

【００１８】また、真空容器１１の内部に収容された水
を、循環散水配管２７に取り出して、循環散水ポンプ２
８で搬送して循環させている。これにより、水は、真空
容器１１内とほぼ同等の圧力レベルで循環されるので、
一旦大気圧まで昇圧する必要がない。このため、真空容
器１１を高所に設置したり、循環散水ポンプ２８として
吸い込みヘッドが１０ｍ近いポンプのような特殊なもの
を使用する必要がない。

【００１９】また、真空装置１１で製氷される給水の一
部を用いた場合のように、散水流量を増加させるため
に、減圧された真空容器１１の内部への大気圧の真空容
器１１の外部からの給水量を増大させる必要がない。こ
のため、真空容器１１におけるマスバランスの均衡を図
るために、減圧状態の真空容器１１の内部から大気圧の
真空容器１１の外部への氷スラリーの排出量を増加させ
る必要がない。従って、真空容器１１への給水量や氷ス
ラリーの排出量とは無関係に、任意の散水流量を得るこ
とが可能となる。

【００２０】また、循環散水ポンプ２８の吸い込み側と
吐出側の圧力差は散水ノズル２９の圧力損失分程度しか
ないので、多大な動力も必要としない。さらに、循環散
水配管２７の水入口側に対応する真空容器１１の底部に
は、氷混入防止板３１が設けられることもできる。氷混
入防止板３１は、循環散水配管２７及び循環散水ポンプ
２８に氷が混入するのを防止し、これにより、水循環が
滞るのが防止され、メンテナンスが容易になる。氷混入
防止板３１としては、メッシュ、パンチングメタル等が
使用できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の真空製氷装
置では、真空容器の内壁面へ散水する水として、真空容
器に収容された水を配管を通じて取り出し、ポンプで搬
送して散水ノズルに供給し、この散水ノズルから真空容
器の内壁面に向かって散水する。これにより、真空容器
の内壁面に水の膜を形成して氷が成長および付着するの
を防止することができる。また、散水用の水は、真空容
器内の圧力レベルで循環しているので、真空レベルから
大気圧レベルへの水の移送または排出という技術的困難
を生じず、かつ、ポンプの吸い込み側と吐出側の圧力差
が小さいため、簡単な構造のポンプを用いて比較的小さ
な動力で真空容器への供排出量とは独立して任意に十分
な量の散水を行うことができ、装置の製造コストおよび
ランニングコストを低減することができる。また、配管
の水流入側部に氷の混入を防止する手段を備えているの
で、配管内に水と共に氷が入り、水循環が滞るのが防止
され、メンテナンスの手間が省かれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空製氷装置の第１実施例を示す概略
図。

【符号の説明】

１０…真空製氷装置、１１…真空容器、１２…水蒸気排
気配管、１３…真空排気装置、１４…水蒸気排気配管、
１５…凝縮器、１６…冷却水配管、１７…凝縮水ポン
プ、１８…凝縮水配管、２０…撹拌装置、２１…モー
タ、２２…排出配管、２３…排出ポンプ、２４…氷蓄熱
槽、２５…給水配管、２６…給水ポンプ、２７…循環散
水配管、２８…循環散水ポンプ、２９…散水ノズル、３
１…氷混入防止板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚俊明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内を水の三重点圧力以下の圧力
まで減圧することによって前記真空容器内に収容された
水の一部を蒸発させ、前記水の残部を冷却または凍結さ
せる真空製氷装置であって、前記真空容器に収容された前記水を取り出すための配管
と、前記配管の途中に設けられた前記水を搬送するため
のポンプと、前記配管の先端部に取り付けられ、前記真
空容器の内壁面に向かって前記水を散水する散水ノズル
と、前記配管の水流入側端部に設けられた氷の混入を防
止する手段とを具備することを特徴とする真空製氷装
置。