JPH11218371A - 球形氷粒子の製造装置及び方法 - Google Patents
球形氷粒子の製造装置及び方法Info
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- JPH11218371A JPH11218371A JP10306757A JP30675798A JPH11218371A JP H11218371 A JPH11218371 A JP H11218371A JP 10306757 A JP10306757 A JP 10306757A JP 30675798 A JP30675798 A JP 30675798A JP H11218371 A JPH11218371 A JP H11218371A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C1/00—Producing ice
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25C1/00—Producing ice
- F25C1/16—Producing ice by partially evaporating water in a vacuum
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】フロン等の冷媒を使用せず、水自体を冷媒とし
て使用する米粒子の製造装置と製造方法を提供する。 【解決手段】氷粒子の製造方法は、真空チャンバー７４
を第１の圧力以下に減圧する段階と、給水源から真空チ
ャンバー内の水噴霧ノズル８０へ水を供給する段階と、
水噴霧ノズルから真空チャンバー内部に、水を所定サイ
ズ以下の液滴に噴霧して球形氷粒子を製造する段階と、
前記球形氷粒子の製造段階中に、真空チャンバーから蒸
気を排出させて真空チャンバーを第２の圧力以下に維持
し、蒸気をその飽和温度が常温より高くなるように圧縮
する段階と、圧縮された蒸気を、常温の水を冷却水とす
る凝縮器６０で凝縮させる段階と、凝縮段階で凝縮され
た水を排水し、不凝縮ガスを排出する段階から構成され
る。
て使用する米粒子の製造装置と製造方法を提供する。 【解決手段】氷粒子の製造方法は、真空チャンバー７４
を第１の圧力以下に減圧する段階と、給水源から真空チ
ャンバー内の水噴霧ノズル８０へ水を供給する段階と、
水噴霧ノズルから真空チャンバー内部に、水を所定サイ
ズ以下の液滴に噴霧して球形氷粒子を製造する段階と、
前記球形氷粒子の製造段階中に、真空チャンバーから蒸
気を排出させて真空チャンバーを第２の圧力以下に維持
し、蒸気をその飽和温度が常温より高くなるように圧縮
する段階と、圧縮された蒸気を、常温の水を冷却水とす
る凝縮器６０で凝縮させる段階と、凝縮段階で凝縮され
た水を排水し、不凝縮ガスを排出する段階から構成され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、球形氷粒子の製造
装置及び製造方法に関し、特に地域冷房等の場合に、水
と共に冷熱輸送媒体として使用することができる氷粒子
を製造する装置、及びその製造方法に関する。
装置及び製造方法に関し、特に地域冷房等の場合に、水
と共に冷熱輸送媒体として使用することができる氷粒子
を製造する装置、及びその製造方法に関する。
【０００２】氷粒子は、例えば地域冷房システムの冷熱
輸送媒体として使用することができる。地域冷房システ
ムでは、冷水に氷粒子を混じて管を通じて冷熱を輸送す
る。したがって、高い冷熱輸送高率を維持することによ
り、管のサイズを小さくすることが可能となる。しか
し、この方法では氷粒子等相互間の粘性に基づいて管が
閉塞されるおそれがある。一方、球形氷粒子は、不規則
な型の氷粒子に比べて見掛け粘性が小さいため、かかる
管閉塞の危険を減らすことに寄与する。
輸送媒体として使用することができる。地域冷房システ
ムでは、冷水に氷粒子を混じて管を通じて冷熱を輸送す
る。したがって、高い冷熱輸送高率を維持することによ
り、管のサイズを小さくすることが可能となる。しか
し、この方法では氷粒子等相互間の粘性に基づいて管が
閉塞されるおそれがある。一方、球形氷粒子は、不規則
な型の氷粒子に比べて見掛け粘性が小さいため、かかる
管閉塞の危険を減らすことに寄与する。
【０００３】
【従来の技術】既存の氷製造方法としては、ブライン
（brine）水溶液と冷媒とを間接接触させて氷を製造す
る間接接触方式と、ブライン水溶液と冷媒とを直接接触
させて氷を製造する直接接触方式がある。
（brine）水溶液と冷媒とを間接接触させて氷を製造す
る間接接触方式と、ブライン水溶液と冷媒とを直接接触
させて氷を製造する直接接触方式がある。
【０００４】図２には、間接接触方式の氷製造装置を概
略的に示している。一般的に冷媒貯溜容器２は環形の筒
形になっており、該容器の上部には冷媒供給源に連結さ
れた冷媒流入部４が設けられており、下部には冷媒排出
部１２が設けられている。前記流入部４と容器２本体と
の間には冷媒を膨張させる膨張弁６が設けられており、
前記排出部１２には冷媒を圧縮する圧縮機（図示省略）
に連結されている。即ち、冷媒は冷媒供給源から膨張弁
６を経て貯溜容器２内に導入され、排出部１２を通じて
圧縮機に排出され、圧縮機で圧縮された後、冷媒供給源
に流動する閉鎖ループに沿って流動する。
略的に示している。一般的に冷媒貯溜容器２は環形の筒
形になっており、該容器の上部には冷媒供給源に連結さ
れた冷媒流入部４が設けられており、下部には冷媒排出
部１２が設けられている。前記流入部４と容器２本体と
の間には冷媒を膨張させる膨張弁６が設けられており、
前記排出部１２には冷媒を圧縮する圧縮機（図示省略）
に連結されている。即ち、冷媒は冷媒供給源から膨張弁
６を経て貯溜容器２内に導入され、排出部１２を通じて
圧縮機に排出され、圧縮機で圧縮された後、冷媒供給源
に流動する閉鎖ループに沿って流動する。
【０００５】ブライン混合液の流動管８は、円筒形にな
っており、一端は供給部（図示省略）に連結され、他端
は排出部（図示省略）に連結されている。ブライン混合
液の流動部の外径は、前記冷媒貯溜容器２の内径より小
さく、その内を通すようになっている。
っており、一端は供給部（図示省略）に連結され、他端
は排出部（図示省略）に連結されている。ブライン混合
液の流動部の外径は、前記冷媒貯溜容器２の内径より小
さく、その内を通すようになっている。
【０００６】かかる構成の氷製造装置において、冷媒は
膨張弁６を通じて冷媒貯溜容器２に流入され、排出部１
２を通じて圧縮機に排出される。また、ブライン混合液
の供給部で供給される低密度ブラインは、冷媒で満たさ
れた冷媒貯溜容器２の環形内部を通過する間に冷却され
て、高密度ブライン及び氷に変化する。
膨張弁６を通じて冷媒貯溜容器２に流入され、排出部１
２を通じて圧縮機に排出される。また、ブライン混合液
の供給部で供給される低密度ブラインは、冷媒で満たさ
れた冷媒貯溜容器２の環形内部を通過する間に冷却され
て、高密度ブライン及び氷に変化する。
【０００７】図３には、直接接触方式の氷製造装置を概
略的に示している。該図面で冷媒流入部２４は、膨張弁
２６を経て冷媒供給源（図示省略）に連結されており、
冷媒排出部２２は、圧縮機（図示省略）に連結されてい
る。即ち、冷媒は、冷媒供給源（図示省略）から膨張弁
２６を経て冷熱貯蔵タンク２８に導入され、冷媒排出部
２２を通じて圧縮機（図示省略）に繋がる閉鎖循環ルー
プに沿って流動する。
略的に示している。該図面で冷媒流入部２４は、膨張弁
２６を経て冷媒供給源（図示省略）に連結されており、
冷媒排出部２２は、圧縮機（図示省略）に連結されてい
る。即ち、冷媒は、冷媒供給源（図示省略）から膨張弁
２６を経て冷熱貯蔵タンク２８に導入され、冷媒排出部
２２を通じて圧縮機（図示省略）に繋がる閉鎖循環ルー
プに沿って流動する。
【０００８】冷熱貯蔵タンク２８内に注入された低密度
ブラインは、冷媒が冷熱貯蔵タンク２８を通過する時、
冷媒に直接接触することにより高密度ブライン及び氷粒
子に変化される。
ブラインは、冷媒が冷熱貯蔵タンク２８を通過する時、
冷媒に直接接触することにより高密度ブライン及び氷粒
子に変化される。
【０００９】上記に説明した間接接触方式および直接接
触方式の氷製造方式では、氷粒子が形成された後にブラ
インと氷粒子を分離又は回収する工程を必要とする。ま
た、フロン等の冷媒を使用することにより環境に悪い影
響を及ぼすことになる。
触方式の氷製造方式では、氷粒子が形成された後にブラ
インと氷粒子を分離又は回収する工程を必要とする。ま
た、フロン等の冷媒を使用することにより環境に悪い影
響を及ぼすことになる。
【００１０】また、他の従来技術の例として、図４に示
されるような減圧蒸発方式の氷製造方法もある。
されるような減圧蒸発方式の氷製造方法もある。
【００１１】かかる方式では、真空チャンバー３４内に
水を充填した後に、チャンバー内部を真空状態にするこ
とにより氷が形成される。しかし、真空チャンバー３４
内に形成された氷が堅い層を形成するため、粒子状態の
氷を得るためには、これを破砕する工程をも必要とし、
破砕工程を経た後でも均一なサイズの球形氷粒子を得る
ことが容易でない。
水を充填した後に、チャンバー内部を真空状態にするこ
とにより氷が形成される。しかし、真空チャンバー３４
内に形成された氷が堅い層を形成するため、粒子状態の
氷を得るためには、これを破砕する工程をも必要とし、
破砕工程を経た後でも均一なサイズの球形氷粒子を得る
ことが容易でない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記従来技術の氷製造装置及び方法における問
題点を解決するために、氷製造時に環境に悪い影響を及
ぼすフロン等の冷媒を使用せず、水自体を冷媒として使
用する氷粒子の製造装置及び製造方法を提供するもので
ある。
目的は、上記従来技術の氷製造装置及び方法における問
題点を解決するために、氷製造時に環境に悪い影響を及
ぼすフロン等の冷媒を使用せず、水自体を冷媒として使
用する氷粒子の製造装置及び製造方法を提供するもので
ある。
【００１３】本発明の他の目的は、氷粒子製造工程中に
氷粒子を分離又は回収する工程とか、氷の塊を破砕する
工程を必要としない、氷粒子の製造装置及び製造方法を
提供するものである。
氷粒子を分離又は回収する工程とか、氷の塊を破砕する
工程を必要としない、氷粒子の製造装置及び製造方法を
提供するものである。
【００１４】また、本発明の他の目的は、形が均一な球
形氷粒子を迅速に製造する装置及び製造方法を提供する
ものである。
形氷粒子を迅速に製造する装置及び製造方法を提供する
ものである。
【００１５】本発明の一面によれば、給水ポンプと、給
水ポンプに連結され、水噴霧ノズルを備えた真空チャン
バーと、真空チャンバーと連結され、真空チャンバーの
内部を所定圧力以下に維持するため、真空チャンバーか
ら蒸気を排出して圧縮させるブースタと、ブースタによ
り圧縮された蒸気を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から凝
縮されないガスを排出する真空ポンプから構成された球
形氷粒子製造装置が提供される。
水ポンプに連結され、水噴霧ノズルを備えた真空チャン
バーと、真空チャンバーと連結され、真空チャンバーの
内部を所定圧力以下に維持するため、真空チャンバーか
ら蒸気を排出して圧縮させるブースタと、ブースタによ
り圧縮された蒸気を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から凝
縮されないガスを排出する真空ポンプから構成された球
形氷粒子製造装置が提供される。
【００１６】本発明の他の一面によれば、真空チャンバ
ーを第１の圧力以下に減圧する段階と、給水源から真空
チャンバーの噴霧ノズルで水を供給する段階と、噴霧ノ
ズルから真空チャンバー内部に水を所定サイズ以下の液
滴で噴霧して球形氷粒子を製造する段階と、前記球形氷
製造段階中に真空チャンバーから蒸気を排出させて、真
空チャンバーを第２の圧力以下に維持し、蒸気をその飽
和温度が常温より高くなるように圧縮させる段階と、圧
縮された蒸気を常温の水を冷却水とする凝縮器で凝縮さ
せる段階と、凝縮段階で凝縮された水を排水し、不凝縮
ガスを排出する段階から構成される球形氷粒子の製造方
法が提供される。
ーを第１の圧力以下に減圧する段階と、給水源から真空
チャンバーの噴霧ノズルで水を供給する段階と、噴霧ノ
ズルから真空チャンバー内部に水を所定サイズ以下の液
滴で噴霧して球形氷粒子を製造する段階と、前記球形氷
製造段階中に真空チャンバーから蒸気を排出させて、真
空チャンバーを第２の圧力以下に維持し、蒸気をその飽
和温度が常温より高くなるように圧縮させる段階と、圧
縮された蒸気を常温の水を冷却水とする凝縮器で凝縮さ
せる段階と、凝縮段階で凝縮された水を排水し、不凝縮
ガスを排出する段階から構成される球形氷粒子の製造方
法が提供される。
【００１７】前記真空チャンバー内の圧力は、噴霧液滴
から蒸発された蒸気をブースタで連続排気させることに
より約３．５torrで維持される。
から蒸発された蒸気をブースタで連続排気させることに
より約３．５torrで維持される。
【００１８】また、水噴霧多重ノズルは、直径が約８０
乃至１００μmである噴霧液滴を噴霧するように構成さ
れている。
乃至１００μmである噴霧液滴を噴霧するように構成さ
れている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例を添付
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】まず、図１には本発明による氷粒子製造装
置の一例が示されている。該図面に示す氷粒子製造装置
は、水を貯蔵する水タンク４４、水を真空チャンバー７
４内に噴霧するための給水ポンプ４８、給水ポンプによ
り真空チャンバー内に供給された水を液滴状態で噴霧す
る水噴霧多重ノズル８０、前記液滴が氷に変化する真空
チャンバー７４、真空チャンバー内の蒸気を排出して圧
縮させる第１及び第２のブースタ５４、５８、圧縮され
た蒸気を凝縮させる凝縮器６０、及び不凝縮ガスを排出
する真空ポンプ６８等からなっている。
置の一例が示されている。該図面に示す氷粒子製造装置
は、水を貯蔵する水タンク４４、水を真空チャンバー７
４内に噴霧するための給水ポンプ４８、給水ポンプによ
り真空チャンバー内に供給された水を液滴状態で噴霧す
る水噴霧多重ノズル８０、前記液滴が氷に変化する真空
チャンバー７４、真空チャンバー内の蒸気を排出して圧
縮させる第１及び第２のブースタ５４、５８、圧縮され
た蒸気を凝縮させる凝縮器６０、及び不凝縮ガスを排出
する真空ポンプ６８等からなっている。
【００２１】水タンク４４は、水道の栓等の給水源から
水の供給を受け、その下端には給水ポンプ４８に繋がる
パイプが連結されている。真空チャンバー７４は上部及
び下部が塞がっている円筒形をしており、その内部には
水噴霧多重ノズル８０が配置されている。多重ノズル８
０は、給水ポンプ４８により弁５０を通じて供給された
水を液滴形態で噴射する機能を有する。また、真空チャ
ンバー７４の上部には、ブースタ５４、５８に繋がるパ
イプが連結されており、下部には氷粒子が排出されるパ
イプが連結されている。ブースタ５４、５８はモータ５
２、５６をそれぞれ有しており、真空チャンバー７４で
排出される蒸気をモータを使用して圧縮し、パイプを通
じて凝縮器６０へ送る。凝縮器６０は圧縮された蒸気を
凝縮させて、これを前記凝縮器の下部に配置された凝縮
水タンク７０へ送るように機能する。真空ポンプ６８の
一端は、パイプを通じて凝縮器６２に連結され、他端は
ガス排出部に連結されており、凝縮器で排出される不凝
縮ガスを排出する機能を有する。
水の供給を受け、その下端には給水ポンプ４８に繋がる
パイプが連結されている。真空チャンバー７４は上部及
び下部が塞がっている円筒形をしており、その内部には
水噴霧多重ノズル８０が配置されている。多重ノズル８
０は、給水ポンプ４８により弁５０を通じて供給された
水を液滴形態で噴射する機能を有する。また、真空チャ
ンバー７４の上部には、ブースタ５４、５８に繋がるパ
イプが連結されており、下部には氷粒子が排出されるパ
イプが連結されている。ブースタ５４、５８はモータ５
２、５６をそれぞれ有しており、真空チャンバー７４で
排出される蒸気をモータを使用して圧縮し、パイプを通
じて凝縮器６０へ送る。凝縮器６０は圧縮された蒸気を
凝縮させて、これを前記凝縮器の下部に配置された凝縮
水タンク７０へ送るように機能する。真空ポンプ６８の
一端は、パイプを通じて凝縮器６２に連結され、他端は
ガス排出部に連結されており、凝縮器で排出される不凝
縮ガスを排出する機能を有する。
【００２２】前記説明のように、第１のブースタ５４
は、真空チャンバーで排出される蒸気を圧縮して第２の
ブースタ５８へ送る機能を有し、第２のブースタは、第
１のブースタから供給されて来る圧縮蒸気を再び圧縮し
て凝縮器６０へ送る。
は、真空チャンバーで排出される蒸気を圧縮して第２の
ブースタ５８へ送る機能を有し、第２のブースタは、第
１のブースタから供給されて来る圧縮蒸気を再び圧縮し
て凝縮器６０へ送る。
【００２３】凝縮器６０の一端は、パイプを経て第２の
ブースタ５８に連結され、他端は真空ポンプ６８に連結
されている。凝縮器６０は、第２のブースタ５８から圧
縮された蒸気の供給を受けてこれを凝縮して凝縮水タン
ク７０へ送る機能を行う。また、凝縮器６０の他端に連
結された真空ポンプ６８は、凝縮器６０で凝縮されない
不凝縮ガスを外部に排出する機能を行う。
ブースタ５８に連結され、他端は真空ポンプ６８に連結
されている。凝縮器６０は、第２のブースタ５８から圧
縮された蒸気の供給を受けてこれを凝縮して凝縮水タン
ク７０へ送る機能を行う。また、凝縮器６０の他端に連
結された真空ポンプ６８は、凝縮器６０で凝縮されない
不凝縮ガスを外部に排出する機能を行う。
【００２４】前記のように構成される氷粒子製造装置の
作動について説明する。
作動について説明する。
【００２５】まず、真空ポンプ６８を作動させて、真空
チャンバー７４を含めて全体装置を所定の真空状態にす
る。前記真空ポンプ６８は、全体装置が所定の運転予備
状態となると停止され、装置の実際運転中には、凝縮器
６０からの不凝縮ガスを排出させるためにのみ間欠的に
作動する。真空チャンバー７４が、真空ポンプ６８及び
ブースタ５４、５８により、例えば、３．５torr以下の
真空状態となると、給水ポンプ４８で水を所定圧力に加
圧して、これを真空チャンバーの上部に設けられた多重
ノズル８０を通じて噴霧される。この時の水の粒子は、
直径約８０μm程度の球形液滴で噴霧される。前記直径
は８０μm乃至５００μmが適当である。真空チャンバー
７４の内部を約３．５torrの真空状態で維持するため、
噴霧液滴から生成された蒸気を第１のブースタ５４で抜
き出して圧縮し、これを第２のブースタ５８でさらに圧
縮する。前記真空チャンバー７４の内で蒸気が蒸発する
とき、蒸発熱が液滴から供給されるため、液滴自体は冷
却され、非常に短い時間内に液滴は球形の氷粒子に変化
する。このようにして生成された氷粒子は、真空チャン
バー７４の下部に連結された排出部を通じて排出され
る。
チャンバー７４を含めて全体装置を所定の真空状態にす
る。前記真空ポンプ６８は、全体装置が所定の運転予備
状態となると停止され、装置の実際運転中には、凝縮器
６０からの不凝縮ガスを排出させるためにのみ間欠的に
作動する。真空チャンバー７４が、真空ポンプ６８及び
ブースタ５４、５８により、例えば、３．５torr以下の
真空状態となると、給水ポンプ４８で水を所定圧力に加
圧して、これを真空チャンバーの上部に設けられた多重
ノズル８０を通じて噴霧される。この時の水の粒子は、
直径約８０μm程度の球形液滴で噴霧される。前記直径
は８０μm乃至５００μmが適当である。真空チャンバー
７４の内部を約３．５torrの真空状態で維持するため、
噴霧液滴から生成された蒸気を第１のブースタ５４で抜
き出して圧縮し、これを第２のブースタ５８でさらに圧
縮する。前記真空チャンバー７４の内で蒸気が蒸発する
とき、蒸発熱が液滴から供給されるため、液滴自体は冷
却され、非常に短い時間内に液滴は球形の氷粒子に変化
する。このようにして生成された氷粒子は、真空チャン
バー７４の下部に連結された排出部を通じて排出され
る。
【００２６】なお、第１のブースタ５４により真空チャ
ンバー７４から排出されて圧縮された蒸気は、第２のブ
ースタ５８に導入されて、ここでさらに圧縮されて凝縮
器６０へ送られる。凝縮器６０に導入されて凝縮された
水は、凝縮水タンク７０へ送られ、凝縮されなかった不
凝縮ガスは、真空ポンプ６８に導入されて外部へ排気さ
れる。
ンバー７４から排出されて圧縮された蒸気は、第２のブ
ースタ５８に導入されて、ここでさらに圧縮されて凝縮
器６０へ送られる。凝縮器６０に導入されて凝縮された
水は、凝縮水タンク７０へ送られ、凝縮されなかった不
凝縮ガスは、真空ポンプ６８に導入されて外部へ排気さ
れる。
【００２７】液滴が真空チャンバー７４内に滞溜する時
間に伴う液滴の温度変化は、「噴霧液滴の内部エネルギ
ー変化＝（液滴が周囲から熱伝導により受ける熱エネル
ギー）−（液滴が蒸発により失われた熱エネルギー）」
の関係を用いて、次の式で表現することができる。
間に伴う液滴の温度変化は、「噴霧液滴の内部エネルギ
ー変化＝（液滴が周囲から熱伝導により受ける熱エネル
ギー）−（液滴が蒸発により失われた熱エネルギー）」
の関係を用いて、次の式で表現することができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】ここで、δＴP、ρP、ＣP及びＤpは、それ
ぞれ液滴の微小時間の間の温度差、密度、比熱及び直径
であり、ｈf g、ＤV、Ｍ及びＲは、水の蒸発潜熱、水蒸
気の拡散係数、水の分子量及び気体定数である。Ｐa及
びＴaは、液体表面での圧力及び温度であり、Ｐ∞及び
Ｔ∞は、周囲の圧力及び温度である。また、ｋgは蒸気
の熱伝導率であり、δtは微小時間である。
ぞれ液滴の微小時間の間の温度差、密度、比熱及び直径
であり、ｈf g、ＤV、Ｍ及びＲは、水の蒸発潜熱、水蒸
気の拡散係数、水の分子量及び気体定数である。Ｐa及
びＴaは、液体表面での圧力及び温度であり、Ｐ∞及び
Ｔ∞は、周囲の圧力及び温度である。また、ｋgは蒸気
の熱伝導率であり、δtは微小時間である。
【００３０】図５は、直径が３０乃至６０μmである液
滴の時間による温度変化を上記式から求めて、実験値と
比較したものを示したグラフであり、これから分かるよ
うに、理論値と実際値が比較的良く一致する。したがっ
て、上記式から、液滴の冷却速度は液滴のサイズの２乗
値に反比例し、また８０μmである液滴が氷粒子に変わ
るのに、水の過冷却状態を考慮しても、０．０１秒以内
の非常に短時間しか要しないことが判る。
滴の時間による温度変化を上記式から求めて、実験値と
比較したものを示したグラフであり、これから分かるよ
うに、理論値と実際値が比較的良く一致する。したがっ
て、上記式から、液滴の冷却速度は液滴のサイズの２乗
値に反比例し、また８０μmである液滴が氷粒子に変わ
るのに、水の過冷却状態を考慮しても、０．０１秒以内
の非常に短時間しか要しないことが判る。
【００３１】例えば、サイズ１００μmの液滴が１０m/s
の速度で噴霧される場合に、液滴が高さ１．５mのチャ
ンバー内で滞留する時間は０．１５秒程度になるため、
液滴がチャンバー内で相変化するには十分である。
の速度で噴霧される場合に、液滴が高さ１．５mのチャ
ンバー内で滞留する時間は０．１５秒程度になるため、
液滴がチャンバー内で相変化するには十分である。
【００３２】なお、ブースタ５４、５８の使用によっ
て、チャンバーから排気される蒸気の圧力を約６０torr
まで上昇させることができ、このとき蒸気の飽和温度は
４１．４℃に上昇する。したがって、凝縮器では２０℃
程度の常温の水道水でも蒸気を凝縮することができる。
て、チャンバーから排気される蒸気の圧力を約６０torr
まで上昇させることができ、このとき蒸気の飽和温度は
４１．４℃に上昇する。したがって、凝縮器では２０℃
程度の常温の水道水でも蒸気を凝縮することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明の装置を使用して氷粒子を製造す
ると、冷凍機を必要とせず、水のみを冷媒として使用す
るため、従来のフロン等の冷媒を使用することによる公
害問題が起きず安全である。また、ブラインを使用しな
いため、別途の氷粒子の分離又は回収工程を省くことが
でき、微細な球形氷粒子が得られるため、氷の塊を破砕
する工程をも省くことができる。
ると、冷凍機を必要とせず、水のみを冷媒として使用す
るため、従来のフロン等の冷媒を使用することによる公
害問題が起きず安全である。また、ブラインを使用しな
いため、別途の氷粒子の分離又は回収工程を省くことが
でき、微細な球形氷粒子が得られるため、氷の塊を破砕
する工程をも省くことができる。
【００３４】また、本発明では、氷粒子製造のために別
途の熱交換機を必要としない、直接接触方式の製造方法
と類似しているため、成績係数（ＣＯＰ）が４程度高い
値を有する。
途の熱交換機を必要としない、直接接触方式の製造方法
と類似しているため、成績係数（ＣＯＰ）が４程度高い
値を有する。
【００３５】したがって、本発明は、迅速に球形氷粒子
の製造が必要な場合に適用することができる。本発明に
よって製造された球形の氷粒子は、不規則な形の氷粒子
に比べて見掛け粘性が小さいため、これを冷熱輸送管等
で輸送する場合には、輸送動力が低減され、粒子間の結
合力が小さいため、管閉塞の危険を軽減させることがで
き、そして冷水に氷粒子を混じて高密度冷熱輸送が可能
であるため、冷水のみを輸送する場合に比べて配管の小
型化が可能であり、費用低減を達成することができ、延
いては地域冷房の実用化に寄与することができる。
の製造が必要な場合に適用することができる。本発明に
よって製造された球形の氷粒子は、不規則な形の氷粒子
に比べて見掛け粘性が小さいため、これを冷熱輸送管等
で輸送する場合には、輸送動力が低減され、粒子間の結
合力が小さいため、管閉塞の危険を軽減させることがで
き、そして冷水に氷粒子を混じて高密度冷熱輸送が可能
であるため、冷水のみを輸送する場合に比べて配管の小
型化が可能であり、費用低減を達成することができ、延
いては地域冷房の実用化に寄与することができる。
【００３６】また、本発明の装置から得られる約８０μ
mの微細ながらも均一なサイズの球形氷粒子は、水噴射
切断（water jet cutting）用の研磨剤としても使用す
ることができる。即ち、水噴射切断の切断力を高めるた
めに研磨剤が使用されるが、該研磨剤は主に金属類であ
るため、冷凍肉等の食品類の切断後には、切断部に研磨
剤の残留が問題となっている。しかし、本発明から得ら
れる微細氷粒子は、水噴射切断機の微細ノズルを容易に
通過することができ、切断後には水に溶けてしまうた
め、冷凍肉等の食品切断時に研磨剤として使用可能であ
る。
mの微細ながらも均一なサイズの球形氷粒子は、水噴射
切断（water jet cutting）用の研磨剤としても使用す
ることができる。即ち、水噴射切断の切断力を高めるた
めに研磨剤が使用されるが、該研磨剤は主に金属類であ
るため、冷凍肉等の食品類の切断後には、切断部に研磨
剤の残留が問題となっている。しかし、本発明から得ら
れる微細氷粒子は、水噴射切断機の微細ノズルを容易に
通過することができ、切断後には水に溶けてしまうた
め、冷凍肉等の食品切断時に研磨剤として使用可能であ
る。
【００３７】本発明を図１に示した実施例を挙げて説明
したが、本発明の範囲はかかる実施例で限定されるもの
ではない。例えば、図１では２つのブースタを使用して
いるが、ブースタの容量によっては、１つのブースタの
みを使用することもできる。かつ、ブースタによる蒸気
の上昇圧力や飽和温度等は、６０torr又は４１．４℃に
限定されるものではなく、凝縮器で約２０℃の常温の水
を冷却水として凝縮させることができる程度であればよ
い。
したが、本発明の範囲はかかる実施例で限定されるもの
ではない。例えば、図１では２つのブースタを使用して
いるが、ブースタの容量によっては、１つのブースタの
みを使用することもできる。かつ、ブースタによる蒸気
の上昇圧力や飽和温度等は、６０torr又は４１．４℃に
限定されるものではなく、凝縮器で約２０℃の常温の水
を冷却水として凝縮させることができる程度であればよ
い。
【図１】本発明による球形氷粒子の製造装置の概略図で
ある。
ある。
【図２】従来の間接接触式の氷製造方式を示した概略図
である。
である。
【図３】従来の直接接触式の氷製造方式を示した概略図
である。
である。
【図４】従来の真空式の氷製造方式を示した概略図であ
る。
る。
【図５】本発明の方法における、時間経過に対する液滴
の温度変化の実験値と理論値を比較したグラフである。
の温度変化の実験値と理論値を比較したグラフである。
４４：水タンク ４６，５０，６２，７６：弁 ４８：給水ポンプ ５４，５８：ブースタ ６０：凝縮器 ６８：真空ポンプ ７０：凝縮水タンク ７４：真空チャンバー ８０：水噴射ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 光 鎬 大韓民国ソウル特別市瑞草区盤浦洞２−１ 新盤浦アパート10棟308号 (72)発明者 鄭 鍾 秀 大韓民国ソウル特別市西大門区弘恩洞 斗 山アパート102棟204号 (72)発明者 金 英 一 大韓民国ソウル特別市龍山区二村洞403番 地 江村アパート105棟1603号 (72)発明者 申 興 泰 大韓民国ソウル特別市蘆原区上溪10洞 住 公アパート712棟306号 (72)発明者 韓 熹 鉐 大韓民国京畿道水原市長安区迎華洞369− 52 孝原ビラ８棟201号
Claims (7)
- 【請求項１】 給水ポンプ４８と、給水ポンプに連結さ
れ、水噴霧ノズル８０を備えた真空チャンバー７４と、
真空チャンバー内部を所定圧力以下に維持するために、
真空チャンバーから排出した蒸気を圧縮するブースタ５
４、５８と、該ブースタにより圧縮された蒸気を凝縮さ
せる凝縮器６０と、凝縮器で凝縮されないガスを排出す
る真空ポンプ６８、から構成されることを特徴とする球
形氷粒子の製造装置。 - 【請求項２】 真空チャンバー７４内の圧力が、ブース
タ５４、５８により３．５torrに維持されている、請求
項１記載の装置。 - 【請求項３】 噴霧ノズル８０から噴霧される液滴の直
径が、８０乃至５００μmである、請求項１又は２記載
の装置。 - 【請求項４】 真空チャンバー７４を第１の圧力以下に
減圧する段階と、 給水源から真空チャンバーの噴霧ノズル８０に水を供給
する段階と、 噴霧ノズルから真空チャンバー内部に、水を所定サイズ
以下の液滴で噴霧して球形氷粒子を製造する段階と、 前記球形氷粒子の製造段階中に、真空チャンバーから蒸
気を排出させて真空チャンバーを第２の圧力以下に維持
し、蒸気をその飽和温度が常温より高くなるように圧縮
する段階と、 圧縮された蒸気を、常温の水を冷却水とする凝縮器で凝
縮させる段階と、 凝縮段階で凝縮された水を排水し、不凝縮ガスを排出す
る段階から構成されることを特徴とする球形氷粒子の製
造方法。 - 【請求項５】 前記第２の圧力が、３．５torrである、
請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記液滴の直径が、８０乃至５００μm
である、請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 前記圧縮段階での蒸気の圧力が、約６０
torrまで上昇される、請求項４記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR57006/1997 | 1997-10-31 | ||
| KR1019970057006A KR100255834B1 (ko) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 구형 얼음 입자 제조 장치 및 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218371A true JPH11218371A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=19523850
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|---|---|---|---|
| JP10306757A Pending JPH11218371A (ja) | 1997-10-31 | 1998-10-28 | 球形氷粒子の製造装置及び方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6038869A (ja) |
| JP (1) | JPH11218371A (ja) |
| KR (1) | KR100255834B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001018465A1 (fr) * | 1999-09-03 | 2001-03-15 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif de refrigeration |
| WO2001018467A1 (fr) * | 1999-09-03 | 2001-03-15 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif de refrigeration |
| JP2010105259A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Brother Ind Ltd | 液体移送装置の製造方法 |
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| CN100567140C (zh) * | 2007-04-26 | 2009-12-09 | 大连立方化学技术有限公司 | 硒化氢的制备纯化方法 |
| CN101344353B (zh) * | 2007-08-02 | 2011-05-18 | 上海海事大学 | 一种二元冰的制备方法及其装置 |
| US7861551B2 (en) | 2007-11-30 | 2011-01-04 | Whirlpool Corporation | Method and device for producing ice droplets on demand |
| GB0921315D0 (en) | 2009-12-05 | 2010-01-20 | Lemay Patrick | An improved opened geothermal energy system |
| US8844309B2 (en) * | 2010-03-15 | 2014-09-30 | Whirlpool Corporation | Fast ice making device |
| US9303910B2 (en) | 2013-02-22 | 2016-04-05 | Arctico Holdings, LLC | Apparatus for forming a frozen liquid product |
| CN103822420A (zh) * | 2013-09-09 | 2014-05-28 | 深圳市西凌普空调冷冻设备有限公司 | 水能汽化制冰装置及其控制方法 |
| EP2990742A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-02 | ABB Technology AG | Method and apparatus for solidifying a polar substance |
| SE539608C2 (en) * | 2015-12-02 | 2017-10-17 | F3 Snow Tech Ab | A method of discharging artificial snow and a snow making facility for discharging artificial snow |
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| US2100151A (en) * | 1933-12-16 | 1937-11-23 | Ig Farbenindustrie Ag | Apparatus for producing ice |
| US2387921A (en) * | 1943-06-30 | 1945-10-30 | Joseph R Macdonald | Manufacture of ice |
| US2507632A (en) * | 1944-11-30 | 1950-05-16 | Eastman Kodak Co | Process for dehydrating materials under low-pressure conditions |
| US2621492A (en) * | 1949-07-18 | 1952-12-16 | Melville W Beardsley | Apparatus and method for precooling material by vacuum-induced evaporation |
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| US3210861A (en) * | 1962-03-30 | 1965-10-12 | Gerber Prod | Freeze drying |
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| SE460557B (sv) * | 1987-06-10 | 1989-10-23 | Stal Refrigeration Ab | Foerfarande och anordning foer att framstaella isslurry i flera vakuumkammare som omvaexlande avfrostas |
| US5157929A (en) * | 1991-08-21 | 1992-10-27 | Hotaling William E | Method for producing clear and patterned ice products |
-
1997
- 1997-10-31 KR KR1019970057006A patent/KR100255834B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-10-28 JP JP10306757A patent/JPH11218371A/ja active Pending
- 1998-10-29 US US09/181,921 patent/US6038869A/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2001018465A1 (fr) * | 1999-09-03 | 2001-03-15 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif de refrigeration |
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| JP2010105259A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Brother Ind Ltd | 液体移送装置の製造方法 |
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|---|---|
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| KR19990035245A (ko) | 1999-05-15 |
| KR100255834B1 (ko) | 2000-05-01 |
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