JPH09159331A - 製氷方法及び製氷装置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法 - Google Patents
製氷方法及び製氷装置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法Info
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- JPH09159331A JPH09159331A JP34555295A JP34555295A JPH09159331A JP H09159331 A JPH09159331 A JP H09159331A JP 34555295 A JP34555295 A JP 34555295A JP 34555295 A JP34555295 A JP 34555295A JP H09159331 A JPH09159331 A JP H09159331A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地球環境に悪影響を与えない製氷装置を提供
する。 【解決手段】 マイナス温度の低温空気を冷媒として、
槽底より噴射ノズルを介して水中に噴射し、上昇する微
細低温空気泡群と水とを直接接触させ熱交換することに
より、微細氷片群を生成させ、生成した氷・水スラリー
から氷片を分離・収集することを特徴とする製氷方法。
する。 【解決手段】 マイナス温度の低温空気を冷媒として、
槽底より噴射ノズルを介して水中に噴射し、上昇する微
細低温空気泡群と水とを直接接触させ熱交換することに
より、微細氷片群を生成させ、生成した氷・水スラリー
から氷片を分離・収集することを特徴とする製氷方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイナス温度の低
温空気を冷媒として水と直接熱交換して生成した氷・水
スラリーから氷片を分離・収集する製氷方法及び製氷装
置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法
に関する。
温空気を冷媒として水と直接熱交換して生成した氷・水
スラリーから氷片を分離・収集する製氷方法及び製氷装
置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な製氷方法は、フロンやア
ンモニア等の蒸気冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍機、蒸気
冷媒の吸収剤を用いた吸収式冷凍機や吸着剤を利用した
吸着式冷凍機による冷凍作用によるものが主である。
ンモニア等の蒸気冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍機、蒸気
冷媒の吸収剤を用いた吸収式冷凍機や吸着剤を利用した
吸着式冷凍機による冷凍作用によるものが主である。
【０００３】製氷装置の冷熱源発生器としてのこれらの
冷凍機は、いずれも地球温暖化ガスやオゾン層破壊ガス
等の大気汚染・破壊ガス、吸収物質や吸着剤等の土壌・
河川汚染物質などの環境負荷の大きな物質が使用されて
いる。また、ある種の冷媒は、人体に有害であり、更に
爆発の危険性のあるものもある。早急に環境負荷が小さ
く、かつ安全な冷媒の開発と、その冷凍機への利用が全
世界的に要望されている現状である。
冷凍機は、いずれも地球温暖化ガスやオゾン層破壊ガス
等の大気汚染・破壊ガス、吸収物質や吸着剤等の土壌・
河川汚染物質などの環境負荷の大きな物質が使用されて
いる。また、ある種の冷媒は、人体に有害であり、更に
爆発の危険性のあるものもある。早急に環境負荷が小さ
く、かつ安全な冷媒の開発と、その冷凍機への利用が全
世界的に要望されている現状である。
【０００４】前記冷凍機を使用した製氷方法としては、
冷却管上に氷層を形成させるアイスオン製氷による間接
製氷法、二重円管の外管側に冷媒やブラインを流して、
内管流動水を過冷却状態として管外に流出させ製氷する
流動過冷却水法、及び高圧液冷媒を水層に直接吹き込ん
で、その蒸発潜熱で微細な氷を生成する直接接触製氷法
等がある。
冷却管上に氷層を形成させるアイスオン製氷による間接
製氷法、二重円管の外管側に冷媒やブラインを流して、
内管流動水を過冷却状態として管外に流出させ製氷する
流動過冷却水法、及び高圧液冷媒を水層に直接吹き込ん
で、その蒸発潜熱で微細な氷を生成する直接接触製氷法
等がある。
【０００５】前記アイスオン製氷法は、冷却管上に生成
した氷層の熱抵抗のために、低熱効率の製氷運転や氷の
融解による冷熱生成時の温熱媒体の流動方法が高効率運
転上の問題点となる。また、流動過冷却水法は、その過
冷却状態不安定性のために過冷却度を大きくとれず、低
効率運転となり、その上管内での氷発生防止システムや
氷による管閉鎖除去システムも必要となる。更に、冷媒
の直接接触製氷法は、高価な冷媒の氷片への付着流失や
冷媒の漏れ等が大きな問題となる。
した氷層の熱抵抗のために、低熱効率の製氷運転や氷の
融解による冷熱生成時の温熱媒体の流動方法が高効率運
転上の問題点となる。また、流動過冷却水法は、その過
冷却状態不安定性のために過冷却度を大きくとれず、低
効率運転となり、その上管内での氷発生防止システムや
氷による管閉鎖除去システムも必要となる。更に、冷媒
の直接接触製氷法は、高価な冷媒の氷片への付着流失や
冷媒の漏れ等が大きな問題となる。
【０００６】また、冷凍システムの凝縮器からの凝縮熱
を熱源とした温水生成器が、最近冷凍システム全体の高
効率化を図るために蓄熱槽と併用することが注目されて
いる。この場合には、蒸気冷媒をシェル・チューブ型熱
交換器等を介して温水を製造するもので、熱効率が悪
く、また熱交換器の設備費が高価となる欠点がある。
を熱源とした温水生成器が、最近冷凍システム全体の高
効率化を図るために蓄熱槽と併用することが注目されて
いる。この場合には、蒸気冷媒をシェル・チューブ型熱
交換器等を介して温水を製造するもので、熱効率が悪
く、また熱交換器の設備費が高価となる欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来行
われている各製氷方法には、冷媒の管理、効率の低減や
設備の複雑化等多くの問題があった。
われている各製氷方法には、冷媒の管理、効率の低減や
設備の複雑化等多くの問題があった。
【０００８】本発明は、前記従来法に見られる問題点を
排除するために、環境に全く問題のない低温空気と水か
ら氷を生成する製氷方法及び製氷装置並びに低温空気を
作る際に発生する高温空気を熱源とした温水蓄熱方法を
提供するものである。
排除するために、環境に全く問題のない低温空気と水か
ら氷を生成する製氷方法及び製氷装置並びに低温空気を
作る際に発生する高温空気を熱源とした温水蓄熱方法を
提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため種々実験研究の結果、冷媒に低圧・低温
空気を用い、その浮力に基づく水との直接接触熱交換に
より小さな氷片を連続的に生成することにより、安価な
製氷機により高能率で氷・水スラリーを製造できること
を見いだした。この発明は、この知見に基づいて、次の
ように完成したものである。
を達成するため種々実験研究の結果、冷媒に低圧・低温
空気を用い、その浮力に基づく水との直接接触熱交換に
より小さな氷片を連続的に生成することにより、安価な
製氷機により高能率で氷・水スラリーを製造できること
を見いだした。この発明は、この知見に基づいて、次の
ように完成したものである。
【００１０】（１） 本発明の製氷方法は、マイナス温
度の低温空気を冷媒として、槽底より噴射ノズルを介し
て水中に噴射し、上昇する微細低温空気泡群と水とを直
接接触させ熱交換することにより、微細氷片群を生成さ
せ、生成した氷・水スラリーから氷片を分離・収集する
ことを特徴とする。
度の低温空気を冷媒として、槽底より噴射ノズルを介し
て水中に噴射し、上昇する微細低温空気泡群と水とを直
接接触させ熱交換することにより、微細氷片群を生成さ
せ、生成した氷・水スラリーから氷片を分離・収集する
ことを特徴とする。
【００１１】（２） 前記（１）の製氷方法において、
空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を渦流発生器に通
して高速渦流として得た低温空気を冷媒とすることを特
徴とする。
空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を渦流発生器に通
して高速渦流として得た低温空気を冷媒とすることを特
徴とする。
【００１２】（３） 前記（２）の製氷方法において、
空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を渦流発生器に通
して冷媒用低温空気を作る際に発生する高温空気を熱源
として、温水蓄熱槽の下部に設けた疎水性フイィルタを
介して水中に吹き込み、上昇する微細高温空気泡群と水
とを直接接触させ熱交換することにより温水化する蓄熱
方法。
空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を渦流発生器に通
して冷媒用低温空気を作る際に発生する高温空気を熱源
として、温水蓄熱槽の下部に設けた疎水性フイィルタを
介して水中に吹き込み、上昇する微細高温空気泡群と水
とを直接接触させ熱交換することにより温水化する蓄熱
方法。
【００１３】（４） 本発明の製氷装置は、槽底に低温
空気を吹き込む噴射ノズルを設け、上部に氷・水スラリ
ーがオーバーフローする排出口と給水設備を有し、天井
に排気口を設けてなる製氷槽の前記排気口と空気圧縮機
との間、前記空気圧縮機に付設した貯蔵タンクの出側と
渦流発生器との間、前記渦流発生器の低温空気出口と噴
射ノズルの間をそれぞれ配管により接続し、貯氷槽と貯
水槽を備えた氷・水スラリー分離機を前記排出口に対向
して設け、貯水槽の冷水を前記製氷槽に循環させるため
の配管を槽底に開口してなり、槽内を上昇する微細低温
空気泡群と水とを直接接触させ熱交換して製氷すること
を特徴とする。
空気を吹き込む噴射ノズルを設け、上部に氷・水スラリ
ーがオーバーフローする排出口と給水設備を有し、天井
に排気口を設けてなる製氷槽の前記排気口と空気圧縮機
との間、前記空気圧縮機に付設した貯蔵タンクの出側と
渦流発生器との間、前記渦流発生器の低温空気出口と噴
射ノズルの間をそれぞれ配管により接続し、貯氷槽と貯
水槽を備えた氷・水スラリー分離機を前記排出口に対向
して設け、貯水槽の冷水を前記製氷槽に循環させるため
の配管を槽底に開口してなり、槽内を上昇する微細低温
空気泡群と水とを直接接触させ熱交換して製氷すること
を特徴とする。
【００１４】（５） 前記（４）記載の製氷装置におい
て、渦流発生器の高温空気排出口と温水蓄熱槽の下部に
設けた疎水性フィルタ下に形成した高温空気貯め空間と
の間を配管により接続した温水蓄熱槽を付設したことを
特徴とする製氷装置。
て、渦流発生器の高温空気排出口と温水蓄熱槽の下部に
設けた疎水性フィルタ下に形成した高温空気貯め空間と
の間を配管により接続した温水蓄熱槽を付設したことを
特徴とする製氷装置。
【００１５】（６） 前記（４）記載の製氷装置におい
て、低温空気を吹き込む噴射ノズルは、合成樹脂製円筒
に逆テーパ状細孔からなる噴射孔の複数個を設けて構成
され、先端部分の外周を疎水性のテフロン系樹脂膜で被
覆してなることを特徴とする製氷装置。 （７） 前記（４）記載の製氷装置において、低温空気
を吹き込む噴射ノズルは、合成樹脂製円筒に逆テーパ状
細孔からなる噴射孔の複数個を設けて構成され、先端部
分の外周を疎水性のテフロン系樹脂膜で被覆してなり、
低温空気供給口に可撓性合成樹脂チューブを接合し、低
温空気の噴射時に噴射ノズルに振動が発生することを特
徴とする請求項４記載の製氷装置。
て、低温空気を吹き込む噴射ノズルは、合成樹脂製円筒
に逆テーパ状細孔からなる噴射孔の複数個を設けて構成
され、先端部分の外周を疎水性のテフロン系樹脂膜で被
覆してなることを特徴とする製氷装置。 （７） 前記（４）記載の製氷装置において、低温空気
を吹き込む噴射ノズルは、合成樹脂製円筒に逆テーパ状
細孔からなる噴射孔の複数個を設けて構成され、先端部
分の外周を疎水性のテフロン系樹脂膜で被覆してなり、
低温空気供給口に可撓性合成樹脂チューブを接合し、低
温空気の噴射時に噴射ノズルに振動が発生することを特
徴とする請求項４記載の製氷装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明を図１に基づいて説明す
る。図は製氷システムを示す説明図で、その製氷装置１
は底部が解放された隔壁６により区画された製氷室１ａ
と給水設備４を有する補給水槽１ｂからなり、製氷室１
ａの底面には低温空気の噴射ノズル２が設けられ、周壁
上部には氷・水スラリー２６が流出する排出口３が突設
され、天井には排気ファン５が設けられている。
る。図は製氷システムを示す説明図で、その製氷装置１
は底部が解放された隔壁６により区画された製氷室１ａ
と給水設備４を有する補給水槽１ｂからなり、製氷室１
ａの底面には低温空気の噴射ノズル２が設けられ、周壁
上部には氷・水スラリー２６が流出する排出口３が突設
され、天井には排気ファン５が設けられている。
【００１７】前記噴射ノズル２は多数の細孔（噴射孔）
が上下方向に向けて穿設され、下から吹き込まれる低温
空気を製氷室１ａ内の水２３中に微細低温空気泡群とし
て噴出し得るものであれば、その構造は限定されない。
しかし、この噴射ノズル２で問題となるのは着氷による
噴射孔の閉鎖であり、これを回避するよう構成する必要
がある。また、微細低温空気泡群と水との直接熱交換の
効率促進のため、極力噴射孔径を小さくし、微細な低温
空気泡群を発生させる必要がある。この際、空気流動抵
抗の問題があり、あまり噴射孔径を小さくすることは得
策でなく最適な噴射孔径がある。また、噴射ノズル２
は、製氷室１ａ内の水量により、その設置数が変わり、
水量に見合った微細低温空気泡群を発生させ、水との熱
交換を効率よく行うことが望ましい。
が上下方向に向けて穿設され、下から吹き込まれる低温
空気を製氷室１ａ内の水２３中に微細低温空気泡群とし
て噴出し得るものであれば、その構造は限定されない。
しかし、この噴射ノズル２で問題となるのは着氷による
噴射孔の閉鎖であり、これを回避するよう構成する必要
がある。また、微細低温空気泡群と水との直接熱交換の
効率促進のため、極力噴射孔径を小さくし、微細な低温
空気泡群を発生させる必要がある。この際、空気流動抵
抗の問題があり、あまり噴射孔径を小さくすることは得
策でなく最適な噴射孔径がある。また、噴射ノズル２
は、製氷室１ａ内の水量により、その設置数が変わり、
水量に見合った微細低温空気泡群を発生させ、水との熱
交換を効率よく行うことが望ましい。
【００１８】発明者らの実験によれば、図２（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂
製円筒の中心と特定の円周上に複数個の細孔からなる噴
射孔２７を設ける。そして、先端部分の外周に疎水性の
テフロン系樹脂被覆層２８を形成し、また、円周上に配
置された噴射孔群の外側に空気封入円環溝３０を設けて
断熱し、ノズル円筒表面の低温化による着氷を防止する
ように構成することが望ましい。また、図３（Ａ）、
（Ｂ）に示す場合は、前記図２（Ａ）、（Ｂ）に示す噴
射ノズルと基本的に同じ構成からなるが、噴射孔２７の
開口部を逆テーパ形状として広げ、着氷防止の効果の向
上を図った点が異なる。なお、前記着氷を防止するため
の他の手段として、噴射ノズルをナイロン等の可撓性チ
ューブにより接続し、該チューブを通して送られる低温
空気により噴射ノズルに振動を与えることが有効であ
る。ノズル形状を寸法的に例示すと、直径１５ｍｍ、長
さ１５ｍｍの円筒で、中心に１個と半径５ｍｍの円周位
置に６０度の角度で６個の直径１ｍｍの細孔を設け、各
細孔の１ｍｍ外周側に厚さ１ｍｍの空気封入円環溝３０
を設ける。
（Ｂ）に示すように、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂
製円筒の中心と特定の円周上に複数個の細孔からなる噴
射孔２７を設ける。そして、先端部分の外周に疎水性の
テフロン系樹脂被覆層２８を形成し、また、円周上に配
置された噴射孔群の外側に空気封入円環溝３０を設けて
断熱し、ノズル円筒表面の低温化による着氷を防止する
ように構成することが望ましい。また、図３（Ａ）、
（Ｂ）に示す場合は、前記図２（Ａ）、（Ｂ）に示す噴
射ノズルと基本的に同じ構成からなるが、噴射孔２７の
開口部を逆テーパ形状として広げ、着氷防止の効果の向
上を図った点が異なる。なお、前記着氷を防止するため
の他の手段として、噴射ノズルをナイロン等の可撓性チ
ューブにより接続し、該チューブを通して送られる低温
空気により噴射ノズルに振動を与えることが有効であ
る。ノズル形状を寸法的に例示すと、直径１５ｍｍ、長
さ１５ｍｍの円筒で、中心に１個と半径５ｍｍの円周位
置に６０度の角度で６個の直径１ｍｍの細孔を設け、各
細孔の１ｍｍ外周側に厚さ１ｍｍの空気封入円環溝３０
を設ける。
【００１９】排出口３の下方に対向して氷水分離機１３
が設置される。この氷水分離機１３は氷・水スラリーか
ら氷を分離・収集し得るものであれば、形式は問わな
い。図１には、ウエッジメッシュベルトコンベアで構成
した装置を示した。該ベルトコンベアは、氷・水スラリ
ー２６が落下する側を低く、分離した氷片２５を送る側
を高く傾斜して設置されており、前記落下点側の下方に
貯水槽１４を、氷片２５の落下側に貯水槽１４を設置す
る。そして、製氷装置１の前記噴射ノズル２を設置した
槽底の複数箇所に水噴射ノズル１７を取り付け、該水噴
射ノズル１７と貯水槽１４の間を配管１６で接続し、回
収した冷水を製氷室１ｂに循環して使用するように構成
する。
が設置される。この氷水分離機１３は氷・水スラリーか
ら氷を分離・収集し得るものであれば、形式は問わな
い。図１には、ウエッジメッシュベルトコンベアで構成
した装置を示した。該ベルトコンベアは、氷・水スラリ
ー２６が落下する側を低く、分離した氷片２５を送る側
を高く傾斜して設置されており、前記落下点側の下方に
貯水槽１４を、氷片２５の落下側に貯水槽１４を設置す
る。そして、製氷装置１の前記噴射ノズル２を設置した
槽底の複数箇所に水噴射ノズル１７を取り付け、該水噴
射ノズル１７と貯水槽１４の間を配管１６で接続し、回
収した冷水を製氷室１ｂに循環して使用するように構成
する。
【００２０】また、氷水分離機１３の他の装置例を図４
に示す。これは、ウエッジワイヤドラムから構成され、
ドラムの下方には貯水槽１４が設置され、またドラムに
沿って設けた掻き板３１により掻き落とされた氷片を収
容する貯氷槽１５が設置される。この場合も、製氷装置
１の水噴射ノズル１７と貯水槽１４の間を配管１６で接
続し、回収した冷水を製氷室１ｂに循環して使用するよ
うに構成する。
に示す。これは、ウエッジワイヤドラムから構成され、
ドラムの下方には貯水槽１４が設置され、またドラムに
沿って設けた掻き板３１により掻き落とされた氷片を収
容する貯氷槽１５が設置される。この場合も、製氷装置
１の水噴射ノズル１７と貯水槽１４の間を配管１６で接
続し、回収した冷水を製氷室１ｂに循環して使用するよ
うに構成する。
【００２１】排気ファン５は配管９により低圧の空気圧
縮機７に接続する。なお、製氷装置１及び氷水分離機１
３を断熱低温室２１内に納め、製氷効率を向上させる場
合には、前記配管９の途中に空気熱交換器２２を設け、
製氷室１ｂから排出される低温空気と室内空気との熱交
換を行い、断熱低温室２１内の低温化を図る。
縮機７に接続する。なお、製氷装置１及び氷水分離機１
３を断熱低温室２１内に納め、製氷効率を向上させる場
合には、前記配管９の途中に空気熱交換器２２を設け、
製氷室１ｂから排出される低温空気と室内空気との熱交
換を行い、断熱低温室２１内の低温化を図る。
【００２２】空気圧縮機７により作られた圧縮空気は貯
蔵タンク８に貯蔵されるが、該貯蔵タンク８と渦流発生
器１０との間を流量調整弁２９を介して配管１１により
接続する。そして、送入した空気を高速渦化することに
より冷気と熱気が発生する仕組みの渦流発生器１０の低
温空気出口と前記噴射ノズル２との間を配管１２により
接続する。
蔵タンク８に貯蔵されるが、該貯蔵タンク８と渦流発生
器１０との間を流量調整弁２９を介して配管１１により
接続する。そして、送入した空気を高速渦化することに
より冷気と熱気が発生する仕組みの渦流発生器１０の低
温空気出口と前記噴射ノズル２との間を配管１２により
接続する。
【００２３】更に、渦流発生器１０の高温空気排出口
は、断熱材で被覆された温水蓄熱槽１８の下部に設けた
疎水性フィルタ１９下に形成した高温空気貯め空間３２
に配管２０により接続する。
は、断熱材で被覆された温水蓄熱槽１８の下部に設けた
疎水性フィルタ１９下に形成した高温空気貯め空間３２
に配管２０により接続する。
【００２４】図１に示す製氷装置全体の低温維持は、例
えば厚さ１５０ｍｍ程度の断熱材を使用した断熱低温室
２１内に製氷装置１を設置し、極力周囲環境からの入熱
を防ぎ、その低温室内の冷却は、排気ファン５から排出
されるほぼ零度の低温空気を空気熱交換器２２に通して
行われる。また、温水蓄熱槽１８からの製氷装置１への
熱負荷防止のために、温水蓄熱槽１８は断熱低温室２１
の外に設置する。
えば厚さ１５０ｍｍ程度の断熱材を使用した断熱低温室
２１内に製氷装置１を設置し、極力周囲環境からの入熱
を防ぎ、その低温室内の冷却は、排気ファン５から排出
されるほぼ零度の低温空気を空気熱交換器２２に通して
行われる。また、温水蓄熱槽１８からの製氷装置１への
熱負荷防止のために、温水蓄熱槽１８は断熱低温室２１
の外に設置する。
【００２５】製氷装置１内での製氷量の制御は、空気圧
縮機７に付設した貯蔵タンク８の吐出口に設けた流量調
整弁２９の調整により行う。なお、空気圧縮機７により
圧縮された吐出空気は高温化しており、製氷効率の低下
を招くため、製氷装置１の排気ファン５から排出される
ほぼ零度の低温空気を配管９により空気圧縮機７の吸入
口に送入し、この低温空気を圧縮することにより、吐出
空気温度の低下を図る。
縮機７に付設した貯蔵タンク８の吐出口に設けた流量調
整弁２９の調整により行う。なお、空気圧縮機７により
圧縮された吐出空気は高温化しており、製氷効率の低下
を招くため、製氷装置１の排気ファン５から排出される
ほぼ零度の低温空気を配管９により空気圧縮機７の吸入
口に送入し、この低温空気を圧縮することにより、吐出
空気温度の低下を図る。
【００２６】貯蔵タンク８内の圧縮空気は配管１１を経
て渦流発生器１０に送られ、ここで発生するマイナス１
０℃以下に冷却された低温空気は配管１２を経て噴射ノ
ズル２を通して製氷室１ａ内の水２３中に噴射する。噴
射された低温空気は、空気流速９ｍ／ｓ以上で気柱を形
成し、気柱の振動により粒径０．３〜５ｍｍ程度の微細
低温空気泡２４群を形成し水層内を上昇する。
て渦流発生器１０に送られ、ここで発生するマイナス１
０℃以下に冷却された低温空気は配管１２を経て噴射ノ
ズル２を通して製氷室１ａ内の水２３中に噴射する。噴
射された低温空気は、空気流速９ｍ／ｓ以上で気柱を形
成し、気柱の振動により粒径０．３〜５ｍｍ程度の微細
低温空気泡２４群を形成し水層内を上昇する。
【００２７】前記のごとく微細低温空気泡２４群が水層
内を上昇する間に、気泡近傍の水を冷却し、０℃〜−
０．９℃の過冷却状態の水膜を低温空気泡周囲に形成
し、気泡の振動等の機械的刺激を結晶生成核として、厚
さ１〜５μｍ、直径１〜５ｍｍ程度の円盤形状の氷片が
生成する。生成した氷片は、お互いに接触合体して綿状
に成長し、その浮力と上昇する空気泡群の揚力により、
大きくなった氷片は水面近くへ運ばれる。
内を上昇する間に、気泡近傍の水を冷却し、０℃〜−
０．９℃の過冷却状態の水膜を低温空気泡周囲に形成
し、気泡の振動等の機械的刺激を結晶生成核として、厚
さ１〜５μｍ、直径１〜５ｍｍ程度の円盤形状の氷片が
生成する。生成した氷片は、お互いに接触合体して綿状
に成長し、その浮力と上昇する空気泡群の揚力により、
大きくなった氷片は水面近くへ運ばれる。
【００２８】前記氷片の浮力と上昇する気泡群の揚力に
より、発生する上昇流れは、その質量バランスにより製
氷室１ａの水層内に下降流を生じ、浮上した氷片の一部
は製氷室底部に運ばれ、そこに滞留した氷は氷塊となっ
て膨張し、噴射ノズル２を徐々に閉鎖するようになる。
より、発生する上昇流れは、その質量バランスにより製
氷室１ａの水層内に下降流を生じ、浮上した氷片の一部
は製氷室底部に運ばれ、そこに滞留した氷は氷塊となっ
て膨張し、噴射ノズル２を徐々に閉鎖するようになる。
【００２９】前記氷塊による噴射ノズル２の閉鎖を防止
するために、氷・水スラリーを分離した後、貯水槽１４
に収集された水を水噴射ノズル１７を介して噴射させる
ことにより、製氷室１ａ内の水層に上向きの循環流を形
成し、氷片の下降を防ぐことができる。この水噴射ノズ
ル１７からの水噴射による循環流は氷・水スラリーの排
出口３からのオーバフローを援助する作用がある。
するために、氷・水スラリーを分離した後、貯水槽１４
に収集された水を水噴射ノズル１７を介して噴射させる
ことにより、製氷室１ａ内の水層に上向きの循環流を形
成し、氷片の下降を防ぐことができる。この水噴射ノズ
ル１７からの水噴射による循環流は氷・水スラリーの排
出口３からのオーバフローを援助する作用がある。
【００３０】製氷装置１の排出口３からオーバフローし
た氷・水スラリー２６は、氷水分離機１３に落下する
と、水分はウエッジメッシュを通して貯水槽１４に回収
され、ベルト上に残った氷片はベルトの回転により運ば
れ、ベルト先端より落下して貯氷槽１５に収集される。
この際、水と氷を十分に分離するにはベルトの回転速度
を選ぶ必要がある。
た氷・水スラリー２６は、氷水分離機１３に落下する
と、水分はウエッジメッシュを通して貯水槽１４に回収
され、ベルト上に残った氷片はベルトの回転により運ば
れ、ベルト先端より落下して貯氷槽１５に収集される。
この際、水と氷を十分に分離するにはベルトの回転速度
を選ぶ必要がある。
【００３１】一方、渦流発生器１０で発生した７０〜９
０℃の高温空気は、温水蓄熱槽１８の疎水性フィルタ１
９を通して水中に微細な高温空気泡群となり、上昇する
間に水との直接熱交換により温水ができる。前記疎水性
フィルタ１９は、微細な高温空気泡を生成するために、
例えば繊維状の四フッ化エチレン樹脂を膜状に成形した
もので構成する。そして、その疎水性フィルタの変形を
防止するため、フィルタの両面を１ｍｍ目の耐食性金網
に挟み込んで保持する。
０℃の高温空気は、温水蓄熱槽１８の疎水性フィルタ１
９を通して水中に微細な高温空気泡群となり、上昇する
間に水との直接熱交換により温水ができる。前記疎水性
フィルタ１９は、微細な高温空気泡を生成するために、
例えば繊維状の四フッ化エチレン樹脂を膜状に成形した
もので構成する。そして、その疎水性フィルタの変形を
防止するため、フィルタの両面を１ｍｍ目の耐食性金網
に挟み込んで保持する。
【００３２】疎水性フィルタを通過した高温空気は、直
径０．１〜４ｍｍ程度に微細化され、その接触面積がか
なり大きくなり、微細高温空気泡群の撹拌混合による水
との直接接触熱交換により、高能率に温水を得ることが
できる。
径０．１〜４ｍｍ程度に微細化され、その接触面積がか
なり大きくなり、微細高温空気泡群の撹拌混合による水
との直接接触熱交換により、高能率に温水を得ることが
できる。
【００３３】前記疎水性フィルタ１９の下に形成される
高温空気貯め空間３２は、疎水性フィルタ１９の全面に
高温空気を万遍なく通して水層全体に均一に微細な高温
空気泡を発生させるためである。この場合、上方の水層
からフィルタを通して高温空気貯め空間３２に漏水する
のを防止するため、フィルタは疎水性を有する繊維状の
四フッ化エチレン樹脂を膜状に成形したものを使用する
ことが望ましい。この疎水性フィルタによれば、１５０
ｃｍの水位まで水の漏えいを防止することができる。
高温空気貯め空間３２は、疎水性フィルタ１９の全面に
高温空気を万遍なく通して水層全体に均一に微細な高温
空気泡を発生させるためである。この場合、上方の水層
からフィルタを通して高温空気貯め空間３２に漏水する
のを防止するため、フィルタは疎水性を有する繊維状の
四フッ化エチレン樹脂を膜状に成形したものを使用する
ことが望ましい。この疎水性フィルタによれば、１５０
ｃｍの水位まで水の漏えいを防止することができる。
【００３４】前記のごとく本発明によれば、環境に悪影
響を与えない低圧空気と水を熱媒体として、直接に高熱
効率で製氷できると共に、製氷に伴って発生する高温空
気を熱源として高効率で温水を作ることができる。ま
た、分離後は運搬性のよい微細な氷片が得られるが、こ
の微細氷片を基に大きな氷塊をつくるための設備を付設
し、氷片から氷塊を作ることもできる。
響を与えない低圧空気と水を熱媒体として、直接に高熱
効率で製氷できると共に、製氷に伴って発生する高温空
気を熱源として高効率で温水を作ることができる。ま
た、分離後は運搬性のよい微細な氷片が得られるが、こ
の微細氷片を基に大きな氷塊をつくるための設備を付設
し、氷片から氷塊を作ることもできる。
【００３５】
【実施例】 実施例１ 図１に示す製氷装置において、排気ファン５から送られ
る０℃近くの空気を圧縮機７により圧縮した温度１３〜
１５℃、圧力３．２〜７．２ｋｇ／ｃｍ2の圧縮空気を
渦流発生器１０に入れ、高速渦流化して冷風出口から得
られた低温空気とその温度及び熱風排出口から得られた
高温空気とその温度の関係を調べた。その結果を表１に
示す。なお、この際装置周囲の環境温度は１０±２℃と
した。
る０℃近くの空気を圧縮機７により圧縮した温度１３〜
１５℃、圧力３．２〜７．２ｋｇ／ｃｍ2の圧縮空気を
渦流発生器１０に入れ、高速渦流化して冷風出口から得
られた低温空気とその温度及び熱風排出口から得られた
高温空気とその温度の関係を調べた。その結果を表１に
示す。なお、この際装置周囲の環境温度は１０±２℃と
した。
【００３６】
【表１】
【００３７】実施例２ 前記実施例１により得られた表１に示す各低温空気を、
口径１ｍｍ、噴射口数７個からなる噴射ノズルにより、
製氷装置１の水層内へ噴射した場合の空気泡群の大きさ
を高速ビデオからの画像により計測した結果、気泡径
０．３〜４．８ｍｍ（平均径３．２ｍｍ）であった。そ
して、高速ビデオ画像解析により、これらの空気泡群か
ら水層中に平均厚さ２．６μｍ、平均径２．７ｍｍの氷
片が得られたことを確認した。図５に、渦流発生器の入
口空気圧力と生成氷量との関係を示した。この図より、
入口空気圧力にほぼ比例して生成氷量が増し、空気圧力
７．２ｋｇ／ｍ2では１時間当たり１８ｋｇの氷片が得
られることがわかる。
口径１ｍｍ、噴射口数７個からなる噴射ノズルにより、
製氷装置１の水層内へ噴射した場合の空気泡群の大きさ
を高速ビデオからの画像により計測した結果、気泡径
０．３〜４．８ｍｍ（平均径３．２ｍｍ）であった。そ
して、高速ビデオ画像解析により、これらの空気泡群か
ら水層中に平均厚さ２．６μｍ、平均径２．７ｍｍの氷
片が得られたことを確認した。図５に、渦流発生器の入
口空気圧力と生成氷量との関係を示した。この図より、
入口空気圧力にほぼ比例して生成氷量が増し、空気圧力
７．２ｋｇ／ｍ2では１時間当たり１８ｋｇの氷片が得
られることがわかる。
【００３８】実施例３ 前記表１で得られた各高温空気を、容量０．０２ｍ３の
高温蓄熱槽の底部に形成した高温空気貯め空間３２に送
り、疎水性フィルタを通して平均径２．８ｍｍの微細な
高温空気泡として水層中を上昇させ、その間初期温度１
０℃の水との直接熱交換により水温の上昇を図った。そ
して、渦流発生器の入口空気圧力と最終水温が５０℃に
達する蓄熱完了時間との関係を調べた。その結果を図６
に示す。この図から、入口空気圧力が増すに従って蓄熱
完了時間は急激に短くなり、空気圧力７．２ｋｇ／ｍ2
では６．２時間で完了することがわかる。
高温蓄熱槽の底部に形成した高温空気貯め空間３２に送
り、疎水性フィルタを通して平均径２．８ｍｍの微細な
高温空気泡として水層中を上昇させ、その間初期温度１
０℃の水との直接熱交換により水温の上昇を図った。そ
して、渦流発生器の入口空気圧力と最終水温が５０℃に
達する蓄熱完了時間との関係を調べた。その結果を図６
に示す。この図から、入口空気圧力が増すに従って蓄熱
完了時間は急激に短くなり、空気圧力７．２ｋｇ／ｍ2
では６．２時間で完了することがわかる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、低温空気を熱媒体とし
て水との直接熱交換により、製氷を行うと共に、製氷に
伴う発生余熱を熱源として温水蓄熱ができるので、環境
を悪化させることなく、かつ低コストで製氷できる。
て水との直接熱交換により、製氷を行うと共に、製氷に
伴う発生余熱を熱源として温水蓄熱ができるので、環境
を悪化させることなく、かつ低コストで製氷できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施による製氷システムの概略を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の実施による低温空気を噴射するための
噴射ノズルの拡大説明図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
縦断正面図である。
噴射ノズルの拡大説明図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
縦断正面図である。
【図３】本発明の他の実施による低温空気を噴射するた
めの噴射ノズルの拡大説明図で、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は縦断正面図である。
めの噴射ノズルの拡大説明図で、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は縦断正面図である。
【図４】本発明の他の実施による氷水分離機を示す説明
図である。
図である。
【図５】渦発生器の入口空気圧力と生成氷量との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図６】渦発生器の入口空気圧力と温水蓄熱槽の蓄熱完
了時間との関係を示すグラフである。
了時間との関係を示すグラフである。
１ 製氷装置 １ａ 製氷室 １ｂ 補給水槽 ２ 噴射ノズル ３ 排出口 ４ 給水設備 ５ 排気ファン ６ 隔壁 ７ 圧縮機 ８ 貯蔵タンク ９、１１、１２、１６、２０ 配管 １０ 渦流発生器 １３ 氷水分離機 １４ 貯水槽 １５ 貯氷槽 １７ 水噴射ノズル １８ 温水蓄熱槽 １９ 疎水性フィルタ ２１ 断熱低温室 ２２ 空気熱交換器 ２３ 水 ２４ 微細低温空気泡 ２５ 氷片 ２６ 氷・水スラリー ２７ 噴射孔 ２８ テフロン系樹脂被覆層 ２９ 流量調整弁 ３０ 空気封入円環溝 ３１ 掻き板 ３２ 高温空気貯め空間
Claims (7)
- 【請求項１】 マイナス温度の低温空気を冷媒として、
槽底より噴射ノズルを介して水中に噴射し、上昇する微
細低温空気泡群と水とを直接接触させ熱交換することに
より、微細氷片群を生成させ、生成した氷・水スラリー
から氷片を分離・収集することを特徴とする製氷方法。 - 【請求項２】 空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を
渦流発生器に通して高速渦流として得たマイナス温度の
低温空気を冷媒とすることを特徴とする請求項１記載の
製氷方法。 - 【請求項３】 空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を
渦流発生器に通して冷媒用低温空気を作る際に発生する
高温空気を熱源として、温水蓄熱槽の下部に設けた疎水
性フィルタを介して水中に吹き込み、上昇する微細高温
空気泡群と水とを直接接触させ熱交換することにより温
水化することを特徴とする製氷に伴う発生余熱を熱源と
する温水蓄熱方法。 - 【請求項４】 槽底に低温空気を吹き込む噴射ノズルを
設け、上部に氷・水スラリーがオーバーフローする排出
口と給水設備を有し、天井に排気口を設けてなる製氷槽
の前記排気口と空気圧縮機との間、前記空気圧縮機に付
設した貯蔵タンクの出側と渦流発生器との間、前記渦流
発生器の低温空気出口と噴射ノズルの間をそれぞれ配管
により接続し、貯氷槽と貯水槽を備えた氷・水スラリー
分離機を前記排出口に対向して設け、貯水槽の冷水を前
記製氷槽に循環させるための配管を槽底に開口してな
り、槽内を上昇する微細低温空気泡群と水とを直接接触
させ熱交換して製氷することを特徴とする製氷装置。 - 【請求項５】 渦流発生器の高温空気排出口と温水蓄熱
槽の下部に設けた疎水性フィルタ下に形成した高温空気
貯め空間との間を配管により接続した温水蓄熱槽を付設
したことを特徴とする請求項４記載の製氷装置。 - 【請求項６】 低温空気を吹き込む噴射ノズルは、合成
樹脂製円筒に逆テーパ状細孔からなる噴射孔の複数個を
設けて構成され、先端部分の外周を疎水性のテフロン系
樹脂膜で被覆してなることを特徴とする請求項４記載の
製氷装置。 - 【請求項７】 低温空気を吹き込む噴射ノズルは、合成
樹脂製円筒に逆テーパ状細孔からなる噴射孔の複数個を
設けて構成され、先端部分の外周を疎水性のテフロン系
樹脂膜で被覆してなり、低温空気供給口に可撓性合成樹
脂チューブを接合し、低温空気の噴射時に噴射ノズルに
振動が発生することを特徴とする請求項４記載の製氷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34555295A JPH09159331A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 製氷方法及び製氷装置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34555295A JPH09159331A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 製氷方法及び製氷装置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159331A true JPH09159331A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18377373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34555295A Withdrawn JPH09159331A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 製氷方法及び製氷装置並びに製氷に伴う発生余熱を熱源とする温水蓄熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09159331A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325859C (zh) * | 2004-12-30 | 2007-07-11 | 上海海事大学 | 直接接触式生成二元冰的方法 |
| DE102011089868A1 (de) * | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Hochschule Karlsruhe-Technik Und Wirtschaft | Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Eisbrei |
| CN113623622A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | 一种以压缩空气为能量来源的热水器或蒸汽发生器 |
| WO2022153791A1 (ja) * | 2021-01-13 | 2022-07-21 | 株式会社Boban | 冷却方法および冷却装置 |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP34555295A patent/JPH09159331A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325859C (zh) * | 2004-12-30 | 2007-07-11 | 上海海事大学 | 直接接触式生成二元冰的方法 |
| DE102011089868A1 (de) * | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Hochschule Karlsruhe-Technik Und Wirtschaft | Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Eisbrei |
| WO2013092236A2 (de) | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Hochschule Karlsruhe - Technik Und Wirtschaft | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von eisbrei |
| WO2022153791A1 (ja) * | 2021-01-13 | 2022-07-21 | 株式会社Boban | 冷却方法および冷却装置 |
| CN113623622A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 西安交通大学 | 一种以压缩空气为能量来源的热水器或蒸汽发生器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |