(57)【要約】      （修正有）【課題】高効率で継続的にアイススラリを生成することが可能で、且つ生成したアイススラリを安定的に冷却庫に供給し冷却するアイススラリ冷却システムを提供する。【解決手段】このアイススラリ冷却システム１００は、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄで製氷したアイススラリを蓄冷熱槽２２に溜めることなく、直接、冷却庫２０側に送出する。このため、アイススラリの潜熱を効果的に冷却庫２０の冷却に用いることができ、冷却庫２０に対する冷却効率の向上を図ることが出来る。また、このアイススラリ冷却システム１００は定期的に解氷運転を行う。これにより、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄへの着氷は定期的に除去され、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの冷却能力は常に良好な状態に維持される。これにより、アイススラリを用いた冷却庫２０の冷却を高効率で長期間、安定して行うことが出来る。【選択図】図１
2018132273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍結温度の不凍液を貯留する蓄冷熱槽と、
前記蓄冷熱槽内の不凍液を凍結温度まで予備冷却する第１冷却装置と、
予備冷却された不凍液をアイススラリ化する複数のアイススラリ製氷器と、
前記蓄冷熱槽内の予備冷却した不凍液を前記アイススラリ製氷器に送る不凍液供給管と、
前記アイススラリ製氷器内に設けられ螺旋状に巻回されたアイススラリ生成コイルと、
前記アイススラリ生成コイルに低温の冷媒を流入させ、凍結温度まで予備冷却した不凍液を更に冷却する第２冷却装置と、
前記アイススラリ生成コイルの上流側に設けられ、前記第２冷却装置から流入した冷媒を減圧する製氷減圧器と、
前記アイススラリにより庫内を冷却する冷却庫と、
前記アイススラリ製氷器で製氷されたアイススラリを前記冷却庫に送るアイススラリ供給管と、
前記冷却庫の冷却に用いられた不凍液を前記蓄冷熱槽に送る不凍液帰還管と、を有し、
前記アイススラリが融解するときの潜熱と融解した不凍液の顕熱により前記冷却庫内を冷却することを特徴とするアイススラリ冷却システム。
【請求項２】
アイススラリ製氷器毎に設けられ、製氷減圧器とアイススラリ生成コイルとの間に設置し、前記アイススラリ生成コイルに流入する気液二相冷媒の温度をアイススラリ製氷器毎に取得する第１の冷媒温度取得手段と、
前記アイススラリ製氷器毎に設けられ、前記アイススラリ生成コイルの下流側の冷媒の温度をアイススラリ製氷器毎に取得する第２の冷媒温度取得手段と、
不凍液供給管を流れ、前記アイススラリ製氷器に供給される不凍液の温度を取得する不凍液温度取得手段と、をさらに有し、
前記第１の冷媒温度取得手段及び第２の冷媒温度取得手段で取得した冷媒の温度と、前記不凍液温度取得手段で取得した不凍液の温度とに基づいて個々の製氷減圧器の減圧度を制御することを特徴とする請求項１記載のアイススラリ冷却システム。
【請求項３】
不凍液供給管と不凍液帰還管とを繋ぐバイパス管と、
前記不凍液帰還管の流路を蓄冷熱槽側もしくは前記バイパス管側に切り替える流路切換手段と、
前記流路切換手段を制御する制御部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記流路切換手段を蓄冷熱槽側に切り替えて前記蓄冷熱槽内の不凍液を前記不凍液供給管を介して前記アイススラリ製氷器に送りアイススラリ化する製氷運転と、前記流路切換手段を前記バイパス管側に切り替えて冷却庫からの不凍液を前記アイススラリ製氷器に送りアイススラリ生成コイル表面の着氷を融解・除去する解氷運転とを所定の間隔で繰り返し行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアイススラリ冷却システム。
【請求項４】
冷却庫が、上流側に位置しアイススラリが融解するときの潜熱と融解した不凍液の顕熱により庫内を冷却する第１の冷却庫と、前記第１の冷却庫の下流側に位置し前記第１の冷却庫の冷却に用いた不凍液の顕熱により庫内を冷却する第２の冷却庫と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアイススラリ冷却システム。
【請求項５】
アイススラリ生成コイルが、略同心円状で径の異なる複数のコイル管路で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアイススラリ冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不凍液をシャーベット状にしたアイススラリを用いて冷蔵ショーケース等の冷却庫内を冷却するアイススラリ冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば商店や商業施設等における肉、魚、野菜等の生鮮食料品の販売では、商品陳列ケース内を所定の低温に維持する冷蔵ショーケースが広く用いられている。そして、これら冷蔵ショーケースの冷却には、一般的に図４に示すような周知のヒートポンプ式の冷却システムが用いられてきた。ここで、図４に示す従来の冷却システムは、圧縮器１２と凝縮器１４とを備えた屋外機１０と、冷蔵ショーケースとしての冷却庫２０と、この冷却庫２０内に設けられた蒸発器１８と、凝縮器１４と蒸発器１８との間に設けられた減圧器１３と、を有している。そして、従来の冷却システムは、屋外機１０の圧縮器１２でガス冷媒を圧縮し高温高圧のガス冷媒とした後、この高温高圧のガス冷媒を凝縮器１４で外気との熱交換により冷却、凝縮させて液冷媒とする。そして、この液冷媒を減圧器１３によって減圧し低温低圧の気液二相冷媒とした後、この気液二相冷媒が冷却庫２０内の蒸発器１８において冷却庫２０内の空気の熱を吸熱して気化することで冷却庫２０内を冷却する。
【０００３】
これら従来の冷却システムでは冷媒としてＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）といった特定フロンやＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）といった代替フロンが使用されてきた。しかしながら、現在、特定フロンはオゾン層破壊物質として、また代替フロンは温室効果ガスとして、国際的な規制が行われている。このため、これらフロンに替わる環境負荷の小さい冷媒として自然冷媒であるＣＯ２冷媒への代替が進行している。
【０００４】
しかしながら、ＣＯ２冷媒のヒートポンプで冷却庫２０を冷却する際には、夏季の外気温度が高い条件下でＣＯ２冷媒の圧力が１０ＭＰａ（大気圧の１００倍、フロンの３倍）程度まで上昇し、この高圧のＣＯ２冷媒の配管が冷蔵ショーケース等の屋内の冷却庫２０まで伸びるため、屋内における安全対策に注意が必要となる。よって、本願発明者らはＣＯ２冷媒のヒートポンプで不凍液を冷却してシャーベット状のアイススラリを生成し、このアイススラリを汎用ポンプによって問題の無い圧力で屋内の冷却庫２０へ供給して冷却する下記［特許文献１］に記載の発明を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２６９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、［特許文献１］に記載の発明はアイススラリを貯留槽に一旦溜めた後に冷却庫側に圧送するため、供給するアイススラリの量に変動が生じる可能性が有り冷却安定性の面で更なる改善が望まれる。また、［特許文献１］に記載の発明は、コイル状の冷却手段により不凍液を静止状態で冷却することで冷却手段周辺にアイススラリを生成し、この生成したアイススラリを貯留槽からの新たな（凍結温度付近の）不凍液の流入により剥離、排出する。しかしながら、継続的な運転により冷却手段の表面にアイススラリが残留、着氷する場合があり、この氷は徐々に成長して冷却手段を覆い製氷能力の低下と継続的なアイススラリの生成を阻害する要因となる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高効率で継続的にアイススラリを生成することが可能で、且つ生成したアイススラリを安定的に冷却庫に供給し冷却するアイススラリ冷却システム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】
【０００８】
本発明は、
（１）凍結温度の不凍液を貯留する蓄冷熱槽２２と、前記蓄冷熱槽２２内の不凍液を凍結温度まで予備冷却する第１冷却装置１０Ａと、予備冷却された不凍液をアイススラリ化する複数のアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄと、前記蓄冷熱槽２２内の予備冷却した不凍液を前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに送る不凍液供給管３２と、前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ内に設けられ螺旋状に巻回されたアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄと、前記アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄに低温の冷媒を流入させ凍結温度まで予備冷却した不凍液を更に冷却する第２冷却装置１０Ｂと、前記アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの上流側に設けられ、前記第２冷却装置１０Ｂから流入した冷媒を減圧する製氷減圧器１６ａ〜１６ｄと、前記アイススラリにより庫内を冷却する冷却庫２０と、前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄで製氷されたアイススラリを前記冷却庫２０に送るアイススラリ供給管３６と、前記冷却庫２０の冷却に用いられた不凍液を前記蓄冷熱槽２２に送る不凍液帰還管３７と、を有し、
前記アイススラリが融解するときの潜熱と融解した不凍液の顕熱により前記冷却庫２０内を冷却することを特徴とするアイススラリ冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に設けられ、製氷減圧器１６ａ〜１６ｄとアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄとの間に設置し、前記アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄに流入する気液二相冷媒の温度をアイススラリ製氷器毎に取得する第１の冷媒温度取得手段と、
前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に設けられ、前記アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの下流側の冷媒の温度をアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に取得する第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄと、
不凍液供給管３２を流れ、前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに供給される不凍液の温度を取得する不凍液温度取得手段４０と、をさらに有し、
前記第１の冷媒温度取得手段及び第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄで取得した冷媒の温度と、前記不凍液温度取得手段４０で取得した不凍液の温度とに基づいて個々の製氷減圧器１６ａ〜１６ｄの減圧度を制御することを特徴とする上記（１）記載のアイススラリ冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）不凍液供給管３２と不凍液帰還管３７とを繋ぐバイパス管３９と、前記不凍液帰還管３７の流路を蓄冷熱槽２２側もしくは前記バイパス管３９側に切り替える流路切換手段３８と、前記流路切換手段３８を制御する制御部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記流路切換手段３８を蓄冷熱槽２２側に切り替えて前記蓄冷熱槽２２内の不凍液を前記不凍液供給管３２を介して前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに送りアイススラリ化する製氷運転Ａと、前記流路切換手段３８を前記バイパス管３９側に切り替えて冷却庫２０からの不凍液を前記アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに送りアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄ表面の着氷を融かす解氷運転Ｂとを所定の間隔で繰り返し行うことを特徴とする上記（１）または（２）に記載のアイススラリ冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）冷却庫２０が、上流側に位置しアイススラリが融解するときの潜熱と融解した不凍液の顕熱により庫内を冷却する第１の冷却庫２０Ａと、前記第１の冷却庫２０Ａの下流側に位置し前記第１の冷却庫２０Ａの冷却に用いた不凍液の顕熱により庫内を冷却する第２の冷却庫２０Ｂと、を有することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のアイススラリ冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（５）アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄが、略同心円状で径の異なる複数のコイル管路３４１〜３４４で構成されることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のアイススラリ冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るアイススラリ冷却システムは、アイススラリ製氷器で製氷したアイススラリを蓄冷熱槽等に溜めることなく、直接、冷却庫側に送出する。このため、アイススラリの安定的な供給が可能となり、アイススラリの潜熱を冷却庫の冷却に効果的に用いることができる。その結果、冷却庫側への不凍液搬送量の削減が可能となり、これにより搬送動力の削減と搬送配管径の縮小による材料コスト及び施工コストの削減を図ることができる。
また、本発明に係るアイススラリ冷却システムは定期的に解氷運転を行う。これにより、アイススラリ生成コイルへの着氷は定期的に融解・除去され、アイススラリ冷却システムを長期間継続運転してもアイススラリ製氷器の製氷能力が低下せず、継続的なアイススラリの生成が可能となる。これにより、アイススラリを用いた冷却庫の冷却を高効率で長期間、安定して行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るアイススラリ冷却システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るアイススラリ冷却システムのアイススラリ製氷器を説明する図である。
【図３】本発明に係るアイススラリ冷却システムの動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】従来の冷却システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るアイススラリ冷却システム１００について図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るアイススラリ冷却システム１００の装置全体を示す概略構成図である。本発明に係るアイススラリ冷却システム１００は、後述の冷却庫２０側から還流した不凍液を凍結温度にまで冷却して貯留する蓄冷熱槽２２と、この蓄冷熱槽２２内の不凍液を凍結温度まで予備冷却する第１冷却装置１０Ａと、予備冷却した不凍液をさらに冷却してアイススラリ化する複数のアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄと、蓄冷熱槽２２とアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄとを繋ぎ蓄冷熱槽２２内の予備冷却した不凍液をアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに送る不凍液供給管３２と、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ内にそれぞれ設けられ螺旋状に巻回されたアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄと、このアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄ内に低温の冷媒を流入させ凍結温度まで予備冷却した不凍液の一部を更に潜熱冷却することでアイススラリ化させる第２冷却装置１０Ｂと、これらアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの上流側にアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に設けられ、第２冷却装置１０Ｂから流入した冷媒を減圧してアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄに送る製氷減圧器１６ａ〜１６ｄと、アイススラリにより庫内を冷却する冷却庫２０と、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄと冷却庫２０とを繋ぎアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄで製氷されたアイススラリを冷却庫２０に送るアイススラリ供給管３６と、この冷却庫２０と蓄冷熱槽２２とを繋ぎ冷却庫２０の冷却に用いられてアイススラリが融解・温度上昇した不凍液を蓄冷熱槽２２に送る不凍液帰還管３７と、不凍液を圧送するポンプ手段Ｐと、を有している。尚、本例ではアイススラリ製氷器を４基設けた例を用いて説明を行うが、アイススラリ製氷器の基数には特に限定は無く、２基、３基、５基、６基等、いくつ設けても良い。また、本発明のアイススラリ冷却システム１００に用いる不凍液としては、エチレングリコールやプロピレングリコール等の周知の不凍液を所定の濃度に水で希釈し、所定の温度（本例では−６℃）で凍結が開始するよう調製したものである。
【００１２】
そして、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００の蓄冷熱槽２２は、前述のように不凍液を貯留するとともに、この不凍液の一部を凍らせて凍結温度まで予備冷却を行うものであり、内部に第１冷却装置１０Ａの蒸発器１８が設置されている。また、第１冷却装置１０Ａ、第２冷却装置１０Ｂは例えばＣＯ２冷媒を用いた周知のヒートポンプ式の冷却装置が用いられ、冷媒を圧縮する圧縮器１２Ａ、１２Ｂと、圧縮したガス冷媒を外気との熱交換により液化する凝縮器１４Ａ、１４Ｂと、液化した冷媒を減圧して気液二相冷媒とする周知の膨張弁等の減圧器１３及び製氷減圧器１６ａ〜１６ｄと、減圧した気液二相冷媒が不凍液の熱を吸熱し気化することで不凍液を冷却する蒸発器と、を有している。尚、第１冷却装置１０Ａの蒸発器１８は、前述のように蓄冷熱槽２２内に設置され、蓄冷熱槽２２内の不凍液を凍結温度（−６℃）にまで予備冷却する。また、第２冷却装置１０Ｂの蒸発器はアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ内にそれぞれ設けられたアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄで構成される。従って、第２冷却装置１０Ｂの凝縮器１４Ｂから延びた冷媒配管１５はアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に並列に分岐して冷媒配管１５ａ〜１５ｄとなり、この冷媒配管１５ａ〜１５ｄがそれぞれ製氷減圧器１６ａ〜１６ｄを介してアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの上流端に接続する。また、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの下流端にはそれぞれ冷媒配管１７ａ〜１７ｄが接続し、これら冷媒配管１７ａ〜１７ｄは合流して冷媒配管１７となって第２冷却装置１０Ｂの圧縮器１２Ｂに接続する。これにより、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄで気化したガス冷媒は冷媒配管１７ａ〜１７ｄ、及び１７を介して第２冷却装置１０Ｂの圧縮器１２Ｂに還流する。尚、製氷減圧器１６ａ〜１６ｄとアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄとの間には、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄに流入する気液二相冷媒の温度をアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に取得する第１の冷媒温度取得手段が設けられ、またアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの下流側の冷媒配管１７ａ〜１７ｄには熱交換後の冷媒の温度をアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に取得する第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄが設けられる。尚、第１の冷媒温度取得手段は、製氷減圧器１６ａ〜１６ｄとアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄとの間に圧力計４４ａ〜４４ｄを設けて気液二相冷媒の圧力を測定し、得られた圧力の値と予め入力されている飽和蒸気圧のデータとから気液二相冷媒の温度を算出し取得することが好ましい。よってこの場合、圧力計４４ａ〜４４ｄと演算を行う後述の制御部とが第１の冷媒温度取得手段を構成する。そして、この構成によれば熱交換前の比較的高圧な気液二相冷媒の温度を温度計を用いずに取得することができる。
【００１３】
また、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄは、上記のアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄを内部に有し、蓄冷熱槽２２内で凍結温度まで予備冷却された不凍液が不凍液供給管３２を介して流入するとともに、この凍結温度の不凍液をアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄで更に一部潜熱冷却してアイススラリ化し、このアイススラリをアイススラリ供給管３６を介して冷却庫２０側に吐出する。尚、蓄冷熱槽２２側から延びる不凍液供給管３２はアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの基数毎に並列に分岐し、周知の開閉弁３１ａ〜３１ｄを介してアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄと接続する。尚、この開閉弁３１ａ〜３１ｄは後述の制御部により開閉制御される。
【００１４】
また、冷却庫２０はアイススラリが融解するときの潜熱と融解後の不凍液の顕熱により冷却庫内を冷却するものであり、例えば生鮮食料品や氷菓、飲料等の冷蔵ショーケース、冷蔵倉庫、その他の冷蔵設備が挙げられる。尚、冷却庫２０は単体で形成しても良いが、例えば冷蔵ショーケース等に用いる場合には複数接続しても構わない。特に比較的低温での冷蔵が要求される例えば、肉、魚貝類用の冷蔵ショーケース（第１の冷却庫２０Ａ）と、それよりも若干高い温度での冷蔵が許容される例えば、野菜や飲料用の冷蔵ショーケース（第２の冷却庫２０Ｂ）とを接続する場合、上流側に第１の冷却庫２０Ａを配置し、下流側に第２の冷却庫２０Ｂを配置する。これにより、第１の冷却庫２０Ａ内の熱交換器２４Ａには不凍液のアイススラリが供給され、この熱交換器２４Ａにおいてアイススラリの潜熱と融解した不凍液の顕熱により庫内が冷却される。尚、不凍液は第１の冷却庫２０Ａの冷却に用いられた後でも概ね０℃以下の温度を維持している。よって、この第１の冷却庫２０Ａの冷却に用いられた不凍液は下流側の第２の冷却庫２０Ｂに供給され、第２の冷却庫２０Ｂの熱交換器２４Ｂにおいて不凍液の顕熱により庫内を冷却する。この構成によれば、低い冷却温度が要求される第１の冷却庫２０Ａではアイススラリの潜熱と不凍液の顕熱により庫内を冷却し、さほどの冷却温度が要求されない第２の冷却庫２０Ｂでは第１の冷却庫２０Ａの冷却に使用した不凍液の顕熱により庫内を冷却する。この構成では、不凍液の持つ熱処理ポテンシャルをカスケード的に利用することで、不凍液の潜熱及び顕熱を無駄無く活用することが出来る。そして、第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂの冷却に使用された不凍液は、不凍液帰還管３７を介して蓄冷熱槽２２に還流する。
【００１５】
また、不凍液供給管３２と不凍液帰還管３７との間には両者を繋ぐバイパス管３９と、不凍液帰還管３７からの不凍液の流路を蓄冷熱槽２２側もしくはバイパス管３９側に切り替える流路切換手段３８と、を有している。尚、流路切換手段３８としては電気制御される周知の３方弁等を用いることが出来る。そして、この流路切換手段３８及び前述の開閉弁３１ａ〜３１ｄは図示しない制御部により動作制御される。また、不凍液供給管３２には、この不凍液供給管３２内を流れ、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに供給される不凍液の温度を取得する不凍液温度取得手段４０が設けられている。
【００１６】
次に、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００に好適なアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの例を図２に示す。ここで、図２（ａ）はアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの側面方向からの模式的な断面図であり、図２（ｂ）は上方向から見た模式的な構成図である。尚、図２（ｂ）では内部構造を図示するためアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの天板を透過状態で示す。
【００１７】
本発明に好適なアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄは、円筒状の内胴部５２と、この内胴部５２を軸線をほぼ等しくして内在した外胴部５４と、を有している。そして、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄがこれら内胴部５２と外胴部５４との間に軸線をほぼ等しくして設置される。従って、内胴部５２、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄ、外胴部５４は上から見て略同心円状に位置する。尚、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄは１本でも良いが、並列に分岐した略同心円状で径の異なる複数のコイル管路３４１〜３４４で構成することが好ましい。このコイル管路の設置本数に関しては特に限定は無く、２本、３本、４本、６本、８本等、いくつ設けても良い。尚、本例ではアイススラリ生成コイル３４を４本のコイル管路３４１〜３４４で構成した例を示している。そして、内胴部５２と最内周に位置するコイル管路３４１との間、各コイル管路３４１〜３４４の間、最外周のコイル管路３４４と外胴部５４との間には所定の間隙が設けられ、この間隙において不凍液の流通と冷却とを行う。尚、この間隙は装置規模や能力にもよるが数ｍｍ〜数ｃｍ程度とすることが好ましい。また、コイル管路３４１〜３４４の管路長は全て同じ長さとして、コイル管路３４１〜３４４の冷却面の表面積を略同等とし、各コイル管路３４１〜３４４の冷却能力を同等とすることが制御の面から好ましい。尚、この構成では内側のコイル管路３４１の直径は小さくその分コイルの高さは高く（長く）なり、外側のコイル管路３４４になるにつれ直径は大きくなり、その分だけコイルの高さは低く（短く）なる。よって、管路長が等しいコイル管路３４１〜３４４で構成されるアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄは、図２（ａ）に示すように内側から外側に向けて順にコイル長が短い段状となる。
【００１８】
また、内胴部５２と外胴部５４の底との間には間隙５６が設けられ、内胴部５２と外胴部５４とはこの間隙５６によって互いに連通する。そして、本発明に好適なアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄでは、第２冷却装置１０Ｂの凝縮器１４Ｂ側から延びた冷媒配管１５ａ〜１５ｄはコイル管路３４１〜３４４の本数にさらに分岐して、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの上側から各コイル管路３４１〜３４４の上流端にそれぞれ接続する。また、コイル管路３４１〜３４４の下流端は間隙５６、内胴部５２を通ってそれぞれ冷媒配管１７ａ〜１７ｄに接続し、これら冷媒配管１７ａ〜１７ｄは合流して冷媒配管１７となって第２冷却装置１０Ｂの圧縮器１２Ｂと接続する。そして、圧力計４４ａ〜４４ｄはコイル管路用に分岐した冷媒配管の一つ（例えば、コイル管路３４３）に接続し、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄに流入する気液二相冷媒の圧力を取得する。また、第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄは冷媒配管１７ａ〜１７ｄにそれぞれ接続し、この冷媒配管１７ａ〜１７ｄを流れる冷媒の温度を取得する。
【００１９】
また、内胴部５２の上部には不凍液供給管３２の吐出口３３が設けられ、この吐出口３３から凍結温度の不凍液が内胴部５２内に供給され間隙５６を通って外胴部５４側に流入する。また、外胴部５４の上端にはアイススラリ供給管３６が接続し、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄで製氷されたアイススラリは新たな不凍液が隙間５６から流入することで上側に押し出され、このアイススラリ供給管３６を介して冷却庫２０側に圧送される。
【００２０】
次に、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００の動作を説明する。尚、ここでは冷却庫２０として、低温での冷却が要求される第１の冷却庫２０Ａと、それよりも若干高い温度での冷却が許容される第２の冷却庫２０Ｂとを用いた例を説明する。
【００２１】
先ず、アイススラリ冷却システム１００の第１冷却装置１０Ａが動作することで、第１冷却装置１０Ａの圧縮器１２Ａが高温高圧のガス冷媒を凝縮器１４Ａに吐出する。そして、この高温高圧のガス冷媒は凝縮器１４Ａで外気との熱交換により冷却し液冷媒となる。この液冷媒は減圧器１３で減圧された後、蓄冷熱槽２２内の蒸発器１８において不凍液の熱を吸熱し気化する。そして、不凍液は冷媒の吸熱により凍結温度まで冷却され、さらに一部潜熱冷却されて部分的に凍結する。これにより、後段の第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂの冷却に使用されて帰還した例えば０℃に温度上昇した不凍液は、このときの冷媒の吸熱及び凍結温度まで冷却された不凍液と一部の凍結により凍結温度（−６℃）に予備冷却される。
【００２２】
また、ポンプ手段Ｐが動作するとともに、アイススラリ冷却システム１００の制御部が不凍液供給管３２の開閉弁３１ａ〜３１ｄ、流路切換手段３８を制御して、凍結温度まで予備冷却された蓄冷熱槽２２内の不凍液を順次アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに圧送する。このとき、不凍液温度取得手段４０が不凍液供給管３２を流れる不凍液の温度を取得し制御部に出力する。
【００２３】
また、これと並行して第２冷却装置１０Ｂが動作して、第２冷却装置１０Ｂの圧縮器１２Ｂが高温高圧のガス冷媒を凝縮器１４Ｂに吐出する。この高温高圧のガス冷媒は凝縮器１４Ｂで外気との熱交換により冷却し液冷媒となる。そして、この液冷媒は冷媒配管１５ａ〜１５ｄにより各アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に分岐した後、製氷減圧器１６ａ〜１６ｄでそれぞれ減圧され気液二相冷媒となる。このとき、圧力計４４ａ〜４４ｄがこの気液二相冷媒の圧力を測定し制御部に出力する。そして、この気液二相冷媒は、各アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄのアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄ（コイル管路３４１〜３４４）に送られる。そして、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄでアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ内の不凍液の熱を吸熱し気化する。このときのアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの吸熱により凍結温度まで予備冷却された不凍液はさらに一部潜熱冷却されアイススラリ化する。そして、気化したガス冷媒は冷媒配管１７ａ〜１７ｄ、１７を通して第２冷却装置１０Ｂの圧縮器１２Ｂに還流する。このとき、第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄがこの熱交換後のガス冷媒の温度を測定して制御部に出力する。
【００２４】
制御部は第１の冷媒温度取得手段として、圧力計４４ａ〜４４ｄから入力した各アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄに流入する気液二相冷媒の圧力の値と、予め入力されている飽和蒸気圧のデータとから気液二相冷媒の温度をそれぞれ取得する。そして、制御部は、この気液二相冷媒の温度と、不凍液温度取得手段４０が取得した不凍液供給管３２内を流れる不凍液の温度と、第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄが取得した熱交換後の冷媒の温度と、に基づいて製氷減圧器１６ａ〜１６ｄの減圧度（開度）を各アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ毎に制御する。
【００２５】
ここで、制御部による減圧器１６ａ〜１６ｄの減圧度の制御例を以下に示す。先ず、アイススラリ冷却システム１００の起動時や後述の解氷運転Ｂの直後等、製氷減圧器１６ａ〜１６ｄの制御が安定せず、第１の冷媒温度取得手段、第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄで取得された冷媒温度が予め設定されている値と大きく異なる場合、制御部は第１の冷媒温度取得手段、第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄで取得された温度の差が予め設定された温度差に近づく方向に各減圧器１６ａ〜１６ｄの減圧度を制御する。また、第１の冷媒温度取得手段、第２の冷媒温度取得手段４２ａ〜４２ｄの温度差が所定の値となり各減圧器１６ａ〜１６ｄの制御が安定した場合、制御部は不凍液温度取得手段４０、第１の冷媒温度取得手段で取得された温度の差が予め設定された温度差を維持するように各減圧器１６ａ〜１６ｄの減圧度を制御する。これにより、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの冷却能力が個別に最適化され、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄによるアイススラリの製氷を安定的に行うことができる。
【００２６】
ここで、図３に開閉弁３１ａ〜３１ｄ及び流路切換手段３８のタイミングチャートを示す。先ず、流路切換手段３８がバイパス管３９を閉塞するとともに不凍液供給管３２と蓄冷熱槽２２とを繋ぎ、不凍液帰還管３７の流路を蓄冷熱槽２２側とする。そして、制御部が開閉弁３１ａを開状態する。このとき、開閉弁３１ｂ〜３１ｄは閉状態が維持される。これにより、蓄冷熱槽２２内で凍結温度まで予備冷却された不凍液は不凍液供給管３２、開閉弁３１ａを介してアイススラリ製氷器３０ａの内胴部５２に圧送され、底側の間隙５６を通して外胴部５４に流入し、内胴部５２とコイル管路３４１との間、各コイル管路３４１〜３４４の間、コイル管路３４４と外胴部５４との間の不凍液は入れ替わる。そして、不凍液の入れ替えに十分な所定の時間Ｔ１が経過した後、制御部は開閉弁３１ａを閉状態とする。これにより、入れ替えられた不凍液は内胴部５２と外胴部５４との間に停留し、内胴部５２とコイル管路３４１との間、各コイル管路３４１〜３４４の間、コイル管路３４４と外胴部５４との間においてコイル管路３４１〜３４４との熱交換により冷却される。尚、この不凍液は蓄冷熱槽２２内で既に凍結温度にまで予備冷却が行われているから、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄによるさらなる冷却により一部が凍結し１００μｍ程度に凍結した氷と液体の不凍液とが混在したシャーベット状のアイススラリとなる。
【００２７】
また、制御部は開閉弁３１ａを閉状態にすると同時に開閉弁３１ｂを開状態とする。このとき、開閉弁３１ｃ、３１ｄは閉状態を維持する。これにより、アイススラリ製氷器３０ｂ内には凍結温度まで予備冷却した不凍液が流入し、アイススラリ製氷器３０ｂの不凍液の入れ替えが行われる。そして、時間Ｔ１経過後、制御部は開閉弁３１ｂを閉状態として不凍液を停留させアイススラリ製氷器３０ｂによるアイススラリの製氷を進行させる。また、制御部はこれと同時に開閉弁３１ｃを開状態とする。このとき、開閉弁３１ａ、３１ｄは閉状態を維持する。これにより、アイススラリ製氷器３０ｃへの不凍液の入れ替えが行われる。そして、時間Ｔ１経過後、制御部は開閉弁３１ｃを閉状態としてアイススラリ製氷器３０ｃによるアイススラリの製氷を行わせると同時に開閉弁３１ａ、３１ｂの閉状態を維持したまま開閉弁３１ｄを開状態とし、アイススラリ製氷器３０ｄへの不凍液の入れ替えを行う。そして、時間Ｔ１経過後、開閉弁３１ｄを閉状態にしてアイススラリ製氷器３０ｄによるアイススラリの製氷を行わせると同時に開閉弁３１ｂ、３１ｃの閉状態を維持したまま開閉弁３１ａを再度開状態とする。
【００２８】
これにより、凍結温度まで予備冷却した不凍液が開閉弁３１ａを介してアイススラリ製氷器３０ａ内に流入する。この新たな不凍液の流入によりアイススラリ製氷器３０ａで製氷されたアイススラリはコイル管路３４１〜３４４の表面に着氷する前に剥離して外胴部５４の上側に圧送され、アイススラリ供給管３６に送出される。そして、これらの動作が順次継続して行われることで、常にいずれかのアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄがアイススラリを排出し、アイススラリ供給管３６には連続的にアイススラリが供給される。尚、上記の開閉弁３１ａ〜３１ｄの開閉状態の切り替えは便宜的に同時と記載したが、厳密には開閉切替を行う両方の開閉弁を一旦開状態とした後に、一方の開閉弁を閉状態とすることが好ましい。
【００２９】
このように制御部は開閉弁３１ａ〜３１ｄを順に開閉し、アイススラリの製氷と排出とを順番に連続的に行う。よって、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄが４基の場合、不凍液の停留時間Ｔ２は、基本的に入れ替え時間Ｔ１の３倍、即ち３×Ｔ１となる。また、アイススラリ製氷器がｎ基の場合、停留時間Ｔ２は基本的に入れ替え時間Ｔ１の（ｎ−１）倍となる。尚、アイススラリ冷却システム１００及びアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄは、この停留時間Ｔ２でアイススラリが十分に製氷できるよう各部の能力、基数、寸法等が設計される。また、入れ替え時間Ｔ１、停留時間Ｔ２は装置規模、能力等によって異なるが、概ね時間Ｔ１が１分前後、停留時間Ｔ２を数分程度とすることが好ましい。そして、停留時間Ｔ２、入れ替え時間Ｔ１を調整することで冷却庫２０に供給するアイススラリの量を制御することが可能となる。
【００３０】
このアイススラリはアイススラリ供給管３６を介して上流側の第１の冷却庫２０Ａの熱交換器２４Ａに供給され、この熱交換器２４Ａにおいてアイススラリの潜熱と融解した不凍液の顕熱により庫内が冷却される。これにより、第１の冷却庫２０Ａの庫内の温度は例えば０℃に維持される。また、この熱交換器２４Ａの熱交換により不凍液の温度はアイススラリ時の−６℃から例えば−３℃に上昇する。次に、この不凍液は下流側の第２の冷却庫２０Ｂの熱交換器２４Ｂに供給され、この熱交換器２４Ｂにおいて不凍液の顕熱により庫内を冷却する。これにより、第２の冷却庫２０Ｂの庫内の温度は例えば５℃〜７℃に維持される。また、この熱交換器２４Ｂの熱交換により不凍液の温度は−３℃から例えば０℃に上昇する。そして、第２の冷却庫２０Ｂの冷却に用いられた不凍液は不凍液帰還管３７に送出される。このとき、不凍液帰還管３７の流路は蓄冷熱槽２２側であるから、第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂの冷却に用いられた不凍液は不凍液帰還管３７を通って蓄冷熱槽２２に帰還し、再度第１冷却装置１０Ａによる予備冷却が行われ、凍結温度となって順次アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに圧送される。以上が本発明に係るアイススラリ冷却システム１００の製氷運転Ａに相当する。
【００３１】
上記の製氷運転Ａがある程度の時間継続すると、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄ（コイル管路３４１〜３４４）の表面にアイススラリが着氷する場合がある。そして、この氷は時間経過とともに成長する可能性が有る。このような場合、成長した氷が各コイル管路３４１〜３４４の間、内胴部５２とコイル管路３４１の間、コイル管路３４４と外胴部５４との間の不凍液の流路を閉塞して、徐々にアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄを覆い製氷能力を低下させ、継続的な不凍液のアイススラリ化を妨害する。よって、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００では凍結温度よりも高い温度の不凍液を用いてアイススラリの着氷を定期的に融解・除去する下記の解氷運転Ｂを行う。
【００３２】
アイススラリ冷却システム１００の解氷運転Ｂでは、制御部が流路切換手段３８を切り換えて、蓄冷熱槽２２と不凍液供給管３２との間を閉塞するとともにバイパス管３９と不凍液供給管３２とを繋ぎ、不凍液帰還管３７の流路をバイパス管３９側とする。そして、制御部は第２冷却装置１０Ｂの動作を停止するとともに製氷減圧器１６ａ〜１６ｄを閉じ、製氷運転Ａと同様に開閉弁３１ａ〜３１ｄを順に開閉動作させる。尚、解氷運転Ｂの時間ｔ１、停留時間ｔ２は、製氷運転Ａの時間Ｔ１、停留時間Ｔ２よりも短くすることが好ましい。
【００３３】
そして、この解氷運転Ｂでは冷却庫２０の冷却に用いられた例えば０℃の不凍液が不凍液帰還管３７からバイパス管３９を通って、蓄冷熱槽２２を経由せずに直接アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄに送出される。これにより、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄ内には凍結温度よりも高い例えば０℃の不凍液が製氷運転時と同様に順に流入し、時間ｔ２停留した後、新たな０℃の不凍液の流入により入れ替わる。そして、この凍結温度よりも高い不凍液によってアイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄ（コイル管路３４１〜３４４）の表面の着氷は融解し除去される。尚、着氷を融解させた不凍液は氷の潜熱によって冷却され、液体の状態で第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂへ送出される。そして、この不凍液の顕熱によって第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂの庫内は冷却される。この解氷運転Ｂでの冷却庫２０における冷却能力は製氷運転Ａよりは劣るものの、解氷運転Ｂは製氷運転Ａよりも短時間なため第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂの庫内温度に大きな変動は生じない。尚、解氷運転Ｂは所定の条件を満たした時に動作するようにしても良いが、例えば１時間の製氷運転後、１０分〜３０分程度の解氷運転Ｂを行う等、一定間隔で定期的に行う事が好ましい。さらに、この解氷運転Ｂは同時に第１の冷却庫２０Ａ、第２の冷却庫２０Ｂの熱交換器２４Ａ、２４Ｂの霜取り運転としても機能する。
【００３４】
そして、この製氷運転Ａと解氷運転Ｂとが交互に行われることで、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄへの着氷は定期的に融解・除去され、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの冷却能力は常に良好な状態に維持される。また、アイススラリ冷却システム１００を長期間継続して運転してもアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの製氷能力が低下せずアイススラリを用いた冷却庫２０の冷却を高い冷却効率で長期間、安定して行うことが出来る。
【００３５】
以上のように、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００は、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄで製氷したアイススラリを蓄冷熱槽２２に溜めることなく、直接、冷却庫２０側に送出する。このため、アイススラリを冷却庫２０に安定的に供給することができる。また、アイススラリの潜熱を効果的に冷却庫２０の冷却に用いることができ、冷却庫２０に対する冷却効率の向上を図ることが出来る。
【００３６】
また、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００は定期的に解氷運転Ｂを行う。これにより、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄへの着氷は定期的に除去され、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの着氷が成長することは無い。このため、アイススラリ生成コイル３４ａ〜３４ｄの冷却能力は常に良好な状態に維持され、アイススラリ冷却システム１００を長期間継続して運転してもアイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの製氷能力が低下することはない。これにより、本発明に係るアイススラリ冷却システム１００は、アイススラリを用いた冷却庫２０の冷却を高効率で長期間、安定して行うことが出来る。
【００３７】
尚、本例で示したアイススラリ冷却システム１００、アイススラリ製氷器３０ａ〜３０ｄの各部の構成、機構、形状、寸法、配管経路、動作手順等は一例であるから、特に本例に限定される訳ではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０Ａ  第１冷却装置
１０Ｂ  第２冷却装置
１６ａ〜１６ｄ  製氷減圧器
２０    冷却庫
２０Ａ  第１の冷却庫
２０Ｂ  第２の冷却庫
２２    蓄冷熱槽
３０ａ〜３０ｄ  アイススラリ製氷器
３２  不凍液供給管
３７  不凍液帰還管
３９  バイパス管
３４ａ〜３４ｄ    アイススラリ生成コイル
３４１〜３４４  コイル管路
３６    アイススラリ供給管
３８    流路切換手段
４０    不凍液温度取得手段
４２ａ〜４２ｄ  第２の冷媒温度取得手段
４４ａ〜４４ｄ  圧力計（第１の冷媒温度取得手段）
１００  アイススラリ冷却システム
Ａ      製氷運転
Ｂ      解氷運転
【図１】
2018132273.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018132273.tif 000005
【図４】
2018132273.tif 000006