(57)【要約】【課題】製氷システムにおいて、廃棄される氷を有効に活用して省エネルギー化を図る。【解決手段】製氷装置２を備えた製氷システム１において、製氷装置２には、熱源ユニット２０と、アイススケートリンク１１に敷設された製氷パイプ１２を流れるブライン１３と冷媒との熱交換を行わせる水熱交換器２１と、熱源ユニット２０から水熱交換器２１に送出される冷媒を過冷却する過冷却熱交換器３５が設けられ、排氷が集積される排氷集積部３０と過冷却熱交換器３５との間に冷却液を循環させ、この冷却液と冷媒とを過冷却熱交換器３５において熱交換させることにより、冷媒を過冷却する。【選択図】図１
2008241118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器、および膨張弁を備えた熱源ユニットと、
製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインと前記冷媒との熱交換を行わせる利用側熱交換器と、
前記熱源ユニットと前記利用側熱交換器との間に介設され、前記熱源ユニットから送出される冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、を備えた冷凍装置と、
氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部と前記過冷却熱交換器との間に冷却液を循環させる冷却液回路と、を備え、
前記過冷却熱交換器は、前記冷却液回路を循環する冷却液と前記冷媒との熱交換を行わせることにより、前記冷媒を過冷却すること、
を特徴とする製氷システム。
【請求項２】
前記冷凍装置が備える前記過冷却熱交換器は、前記熱源ユニットが備える膨張弁と前記利用側熱交換器との間に介設されること、
を特徴とする請求項１記載の製氷システム。
【請求項３】
冷媒を圧縮吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第１熱源側熱交換器と、
前記第１熱源側熱交換器と並列に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第２熱源側熱交換器と、
前記第１および第２熱源側熱交換器により熱交換された冷媒と、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインとの熱交換を行わせる利用側熱交換器と、を備えた冷凍装置と、
氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部と前記第２熱源側熱交換器との間に冷却液を循環させる冷却液回路と、を備え、
前記第２熱源側熱交換器は、前記冷却液回路を循環する冷却液と前記冷媒との熱交換を行わせること、
を特徴とする製氷システム。
【請求項４】
前記冷凍装置は、前記圧縮機を駆動するガスエンジンと、
前記ガスエンジンを冷却するエンジン冷却水と、前記氷貯留部から循環される前記冷却液との熱交換を行わせるエンジン冷却水熱交換器と、を備えること、
を特徴とする請求項３記載の製氷システム。
【請求項５】
前記製氷部はアイススケートリンクであり、
前記氷貯留部は、前記アイススケートリンクからメンテナンス時に掻き取られた氷または氷と水との混合物を貯留すること、
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の製氷システム。
【請求項６】
圧縮機、熱源側熱交換器、および膨張弁を備えた熱源ユニットと、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインと前記冷媒との熱交換を行わせる利用側熱交換器と、を備えた冷凍装置に、前記熱源ユニットから前記利用側熱交換器に送出される冷媒を過冷却する過冷却熱交換器を設け、
前記過冷却熱交換器と、氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部との間に冷却液を循環させ、この冷却水と前記冷媒とを前記過冷却熱交換器において熱交換させること、
を特徴とする製氷方法。
【請求項７】
冷媒を圧縮吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第１熱源側熱交換器と、前記第１熱源側熱交換器と並列に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第２熱源側熱交換器と、前記第１および第２熱源側熱交換器により熱交換された冷媒と、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインとの熱交換を行わせる利用側熱交換器と、を備えた冷凍装置により、
氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部と前記第２熱源側熱交換器との間に冷却液を循環させ、この冷却液と前記冷媒とを熱交換させること、
を特徴とする製氷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷を製造・維持する製氷システム、および、製氷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アイススケートリンク等に使用される大規模な製氷システムが知られている。このような大規模な製氷システムにおいては、省エネルギー化を図るために種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、アイススケートリンクの氷温や周辺の気象情報に基づいて氷温の予測を行い、冷凍設備の運転効率の向上を図っている。
【特許文献１】特開２０００−８１２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、氷を使用する大規模な施設・設備では氷が廃棄されることがある。例えば製氷システムを利用する代表的な施設であるアイススケートリンクでは、滑走に適した氷質を保つために表層の氷を掻き取る作業を行うことがあり、掻き取られた氷は廃棄される。廃棄される氷は相当量に達し、廃棄場所の都合から、廃棄された氷を速やかに処分するため温水等により溶かすこともあった。このため、氷の有効利用が行われていない上、氷を廃棄するためにエネルギーを消費していた。
【０００４】
そこで本発明は、製氷システムにおいて、廃棄される氷を有効に活用して省エネルギー化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、圧縮機と熱源側熱交換器とを備えた熱源ユニットと、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインと前記冷媒との熱交換を行わせる利用側熱交換器と、前記熱源ユニットと前記利用側熱交換器との間に介設され、前記熱源ユニットから送出される冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、を備えた冷凍装置と、氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部と前記過冷却熱交換器との間に冷却液を循環させる冷却液回路と、を備え、前記過冷却熱交換器は、前記冷却液回路を循環する冷却液と前記冷媒との熱交換を行わせることにより、前記冷媒を過冷却すること、を特徴とする製氷システムを提供する。
この構成によれば、熱源ユニットにより圧縮吐出された冷媒を、氷貯留部に貯留される氷、水またはその混合物の冷熱により過冷却して、製氷ラインに流れるブラインと熱交換させるので、氷貯留部の冷熱がブラインの冷却に利用される。これにより、例えば製氷部において生じた余剰の氷や製氷部のメンテナンスにより廃棄される氷を氷貯留部に貯留することで、これらの氷の冷熱を有効に利用し、省エネルギー化を図ることができる。さらに、冷媒を過冷却することで、熱源ユニットにおける圧縮機等を増強することなく、冷凍能力を増大させることができ、製氷能力を高めることができる。
【０００６】
上記構成において、前記冷凍装置が備える前記過冷却熱交換器は、前記熱源ユニットが備える膨張弁と前記利用側熱交換器との間に介設されるものとしてもよい。
この場合、過冷却熱交換器を、熱源ユニットが備える膨張弁と利用側熱交換器との間に設けた構成とすることで、過冷却熱交換器を備えていない熱源ユニットと利用側熱交換器との間に、過冷却熱交換器を追加的に設置することが容易である。これにより、既に構築された製氷システムに、過冷却熱交換器と冷却液回路とを後付け設置することで、廃棄される氷を有効利用できる製氷システムを、容易に実現できる。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、冷媒を圧縮吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第１熱源側熱交換器と、前記第１熱源側熱交換器と並列に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第２熱源側熱交換器と、前記第１および第２熱源側熱交換器により熱交換された冷媒と、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインとの熱交換を行わせる利用側熱交換器と、を備えた冷凍装置と、氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部と前記第２熱源側熱交換器との間に冷却液を循環させる冷却液回路と、を備え、前記第２熱源側熱交換器は、前記冷却液回路を循環する冷却液と前記冷媒との熱交換を行わせること、を特徴とする製氷システムを提供する。
この構成によれば、冷凍装置が、氷貯留部に貯留される氷、水またはその混合物の冷熱により冷媒と熱交換する第２熱源側熱交換器を備え、この第２熱源側熱交換器において氷貯留部の冷熱を利用する。これにより、例えば製氷部において生じた余剰の氷や製氷部のメンテナンスにより廃棄される氷を氷貯留部に貯留すれば、これらの氷の冷熱を冷凍装置の運転時に有効に利用することが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。さらに、第２熱源側熱交換器は、大気に比べて低温の冷却液により冷媒を効果的に冷却するので、圧縮機等を増強することなく高い冷凍能力を増大させ、製氷能力を高めることができる。
【０００８】
上記構成において、前記冷凍装置は、前記圧縮機を駆動するガスエンジンと、前記ガスエンジンを冷却するエンジン冷却水と、前記氷貯留部から循環される前記冷却液との熱交換を行わせるエンジン冷却水熱交換器と、を備える構成としてもよい。
この場合、圧縮機を駆動するガスエンジンのエンジン冷却水を、氷貯留部から循環される冷却液により冷却するので、氷貯留部の冷熱を有効に活用できる。また、エンジン冷却水熱交換器が、エンジン冷却水を空冷する場合の熱交換器に比べて小型で済むため、熱源ユニットにおける設置スペースの制約を緩和できる。このため、上述した第２熱源側熱交換器等の設置スペースを容易に確保することができ、氷貯留部の冷熱を有効に活用する構成を、容易に実現できるという利点がある。
【０００９】
また、上記構成において、前記製氷部はアイススケートリンクであり、前記氷貯留部は、前記アイススケートリンクからメンテナンス時に掻き取られた氷または氷と水との混合物を貯留するものとしてもよい。
この場合、製氷および氷の維持に多くのエネルギーを要するアイススケートリンクにおいて、メンテナンス時に排出される氷または氷と水との混合物の冷熱を有効に活用し、省エネルギー化を図ることが可能となる。合わせて、メンテナンス時に排出される氷を温水で溶かす等の廃棄目的の作業を行わなくて済むので、より一層の省エネルギー化を達成し、アイススケートリンクの維持に係る労力を軽減できる。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、圧縮機、熱源側熱交換器、および膨張弁を備えた熱源ユニットと、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインと前記冷媒との熱交換を行わせる利用側熱交換器と、を備えた冷凍装置に、前記熱源ユニットから前記利用側熱交換器に送出される冷媒を過冷却する過冷却熱交換器を設け、前記過冷却熱交換器と、氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部との間に冷却液を循環させ、この冷却水と前記冷媒とを前記過冷却熱交換器において熱交換させること、を特徴とする製氷方法を提供する。
この方法によれば、熱源ユニットにより圧縮吐出された冷媒を、氷貯留部に貯留される氷、水またはその混合物の冷熱により過冷却して、製氷ラインに流れるブラインと熱交換させるので、氷貯留部の冷熱がブラインの冷却に利用される。これにより、例えば製氷部において生じた余剰の氷や製氷部のメンテナンスにより廃棄される氷を氷貯留部に貯留することで、これらの氷の冷熱を有効に利用し、省エネルギー化を図ることができる。さらに、冷媒を過冷却することで、熱源ユニットにおける圧縮機等を増強することなく、冷凍能力を増大させることができ、製氷能力を高めることができる。
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、冷媒を圧縮吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第１熱源側熱交換器と、前記第１熱源側熱交換器と並列に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を熱交換させる第２熱源側熱交換器と、前記第１および第２熱源側熱交換器により熱交換された冷媒と、製氷部に敷設された製氷ラインに流れるブラインとの熱交換を行わせる利用側熱交換器と、を備えた冷凍装置により、氷、水またはその混合物を貯留する氷貯留部と前記第２熱源側熱交換器との間に冷却液を循環させ、この冷却液と前記冷媒とを熱交換させること、を特徴とする製氷方法を提供する。
この方法によれば、冷凍装置の第２熱源側熱交換器において、氷貯留部に貯留される氷、水またはその混合物の冷熱と冷媒とが熱交換される。これにより、例えば製氷部において生じた余剰の氷や製氷部のメンテナンスにより廃棄される氷を氷貯留部に貯留することで、これらの氷の冷熱を冷凍装置の運転時に有効に利用し、省エネルギー化を図ることができる。さらに、第２熱源側熱交換器は大気に比べて低温の冷却液により冷媒を効果的に冷却するので、圧縮機等を増強することなく高い冷凍能力を増大させ、製氷能力を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、氷貯留部に貯留される氷、水またはこれらの混合物の冷熱を製氷のためのエネルギーとして有効に利用し、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る製氷システム１の構成を示す図である。また、図２は製氷システム１が備える製氷装置２の構成を詳細に示す図である。
この図１に示す製氷システム１は、一例として、アイススケートリンク１１の製氷を行い、氷層を低温に維持するシステムである。アイススケートリンク１１はコンクリートや樹脂で構築された非透水性のベースに、製氷パイプ１２がコイル状に敷設されて構成される。製氷システム１は、氷点下に冷却されたブライン１３を、ポンプ１５の動力によって製氷パイプ１２内に流通させることにより、ベースに張った水をブライン１３により冷却して氷の層を形成し、かつ、この氷の層を低温の状態で維持するものである。
【００１４】
ブライン１３としては、例えば、無機質ブライン（塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液）、有機質ブライン（エチレングリコール、プロピレングリコール等と水の混合物）等、氷点下の温度においても流動性を保持する液体が用いられる。
ブライン１３は氷点下に冷却された状態でタンク１４に貯留され、ポンプ１５の動力により随時製氷パイプ１２へ送出される。また、タンク１４内のブライン１３は、低温を維持すべく、ポンプ１７の動作によってブライン配管１６を循環する。ブライン配管１６は分岐して複数の製氷装置２に並列に接続され、これら複数の製氷装置２へ送出される。図１には３台の製氷装置２を図示しているが、この数に制限はなく、１台であってもよいし、より多数の製氷装置２を並列に接続することも勿論可能である。
冷凍装置としての製氷装置２は、圧縮機および熱源側の熱交換器等を備え、圧縮された冷媒を送出する熱源ユニット２０と、この熱源ユニット２０から送出された冷媒とブライン配管１６を流れるブライン１３とを熱交換させる利用側熱交換器としての水熱交換器２１と、を備える。ブライン１３は、タンク１４から水熱交換器２１に配設されたブライン配管１６を循環し、水熱交換器２１において冷却される。
【００１５】
さらに、製氷システム１は、排氷集積部３０から、各々の製氷装置２に繋がる冷却液回路としての冷却水回路３３を備えている。排氷集積部３０には、後述するようにアイススケートリンク１１のメンテナンス時に排出される氷が集積される。
冷却水回路３３は、排氷集積部３０内に敷設されたコイル３２と、冷却水回路３３に冷却液としての冷却水を循環させるポンプ３４とを備えて構成される。
ここで、冷却水回路３３を流れる冷却水（冷却液）は、ブライン１３と同様、例えば無機質ブライン（塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液）、有機質ブライン（エチレングリコール、プロピレングリコール等と水の混合物）等の液体である。
【００１６】
図３は、排氷集積部に氷を集積する作業の概略を示す図である。
アイススケートリンク１１のメンテナンス作業の一つに、滑走に適した氷質を保つため、アイススケートリンク１１の表層の氷を掻き取る作業がある。この作業では、図３（Ａ）に示すように、アイススケートリンク１１上を自走する作業車４が、その底面から突出するブラシ４１によってアイススケートリンク１１の表層の氷を掻き取り、氷収容部４２に収容する。作業車４が氷収容部４２に収容した氷は、図３（Ｂ）に示すように、アイススケートリンク１１の外に設けられた排氷集積部３０において氷収容部４２から排出され、氷貯留部としての排氷集積部３０に集積される。
【００１７】
排氷集積部３０は非透水性の槽として構成され、好ましくは断熱性を有する。排氷集積部３０に集積された排氷３１は、一部が溶けて水との混合物となっていてもよい。また、排氷集積部３０には水を外へ排出するための排水口またはポンプを設けてもよい。
排氷集積部３０の底部には、冷却水回路３３を構成する熱交換器としてのコイル３２が敷設され、コイル３２を通る液体が排氷３１の冷熱により冷却される構成となっている。
【００１８】
図１に戻り、冷却水回路３３は、複数の製氷装置２が備える各々の過冷却熱交換器３５に、分岐して接続されている。コイル３２で冷却された冷却水は、ポンプ３４の動作によって各々の過冷却熱交換器３５に流れ、その後にコイル３２に戻るよう循環する。
過冷却熱交換器３５は、熱源ユニット２０と水熱交換器２１との間に配設され、熱源ユニット２０から圧縮吐出された冷媒と、コイル３２により冷却された冷却水との熱交換を行って、冷媒を過冷却状態とする熱交換器である。
【００１９】
図２に示すように、製氷装置２が備える熱源ユニット２０は、ガスエンジン２２により駆動される圧縮機２３と、四方弁２５、熱源側熱交換器としての熱交換器２６、膨張弁２７、アキュムレータ２８を備え、これらの各部が接続されて冷媒回路２４を構成している。圧縮機２３により圧縮された冷媒は、図中矢印で示すように四方弁２５を介して熱交換器２６に流れ、ファン２６Ａを備えた熱交換器２６において凝縮され、膨張弁２７により減圧膨張されて過冷却熱交換器３５に流れる。過冷却熱交換器３５においては、減圧膨張した冷媒が冷却水回路３３を流れる冷却水との熱交換を行って過冷却状態となり、水熱交換器２１に送出される。水熱交換器２１においては、過冷却状態となった冷媒とブライン配管１６を流れるブライン１３との熱交換が行われ、ブライン１３が冷却される。
その後、冷媒は水熱交換器２１から再び熱源ユニット２０に戻り、四方弁２５を経由して、圧縮機２３の吸い込み側に接続されたアキュムレータ２８に流入する。
【００２０】
この製氷システム１においては、熱源ユニット２０のガスエンジン２２がガスを燃焼して動作することにより圧縮機２３が駆動され、圧縮機２３から圧縮吐出された冷媒が冷媒回路２４を流れて、ブライン１３が冷却される。これにより、タンク１４に貯留されたブライン１３が低温に保たれて、アイススケートリンク１１の氷が製造され、低温に維持される。
【００２１】
さらに、製氷システム１においては、排氷集積部３０の排氷３１によって冷却された冷却水が、ポンプ３４の動作によって過冷却熱交換器３５へ循環される。過冷却熱交換器３５では、熱源ユニット２０から水熱交換器２１へ吐出される冷媒が、冷却水回路３３を流れる冷却水によって過冷却される。過冷却熱交換器３５によって冷媒が過冷却されると、水熱交換器２１における冷媒の気化熱が増大し、水熱交換器２１においてブライン１３の熱がより多く奪われる。このため、排氷３１の冷熱がブライン１３の冷却に有効利用され、製氷装置２の冷凍能力が増大する。
【００２２】
以上のように、本発明を適用した実施形態に係る製氷システム１によれば、アイススケートリンク１１のメンテナンス時に排出される排氷３１の冷熱を利用して、熱源ユニット２０から水熱交換器２１に至る冷媒を過冷却する。これにより、排氷３１の冷熱を利用することで、製氷装置２の見かけ上の冷凍能力が増大することから、ガスエンジン２２の運転負荷が軽減され、燃料消費量を抑制できる。従って、排氷３１を有効利用してアイススケートリンク１１の製造および維持に伴うエネルギー消費を抑制できる。
【００２３】
さらに、製氷装置２においては、膨張弁２７と水熱交換器２１との間に過冷却熱交換器３５が配設され、膨張弁２７から吐出された冷媒と冷却水回路３３を循環する冷却水との熱交換を行わせる。この構成は、通常の製氷システムにおける冷媒配管の一部に過冷却熱交換器３５を組み込むことで、容易に実現できるので、例えば、既に構築された製氷システムに過冷却熱交換器３５と冷却水回路３３とを後付け設置して、本発明を適用した製氷システム１を実現できる。
【００２４】
また、排氷集積部３０においては、排氷３１の冷熱がコイル３２を通る冷却水に奪われることで、排氷３１が速やかに溶解する。このため、アイススケートリンク１１のメンテナンスにより排出される排氷を速やかに処分することが可能となり、排氷３１を溶解させるために温水等を用意する必要がなくなる。これにより、製氷および氷の維持に多くのエネルギーを要するアイススケートリンク１１において、メンテナンス時に排出される排氷３１の冷熱を有効に活用し、かつ、アイススケートリンク１１の維持に係る労力を軽減できる。
【００２５】
なお、上記第１の実施形態において、冷却水回路３３が分岐して過冷却熱交換器３５に接続される位置に、冷却水の流量を調節する調節弁を設けてもよい。この場合、冷却水の流量を調節することで過冷却熱交換器３５における過冷却の度合いを調節できる。これにより、例えば、アイススケートリンク１１の周辺気温の変化に伴う冷凍負荷の変化に応じて過冷却の度合いを調節し、より効率よく製氷システム１を運転できるという利点がある。
【００２６】
［第２の実施形態］
図４は、本発明を適用した第２の実施形態に係る製氷システム１０の構成を示す図であり、図５は、製氷システム１０が備える製氷装置５の構成を詳細に示す図である。本第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同様に構成される部分については、同符号を付して図示および説明を省略する。
図５に示す製氷システム１０は、上記第１の実施形態に係る製氷システム１に代えて用いられるものであり、アイススケートリンク１１の製氷を行い、氷層を低温に維持するシステムである。
【００２７】
製氷システム１０では、タンク１４から、複数の冷凍装置としての製氷装置５に並列に接続されたブライン配管１６を備え、ポンプ１７の動作によってブライン１３がブライン配管１６を循環する。ブライン１３は、ブライン配管１６を介して、複数の製氷装置５がそれぞれ備える水熱交換器２１に送出され、水熱交換器２１において冷却される構成となっている。図４には３台の製氷装置５を図示しているが、この数に制限はなく、製氷システム１０が１台の製氷装置５を備えた構成としてもよいし、より多数の製氷装置５を並列に接続した構成とすることも勿論可能である。
製氷装置５は、圧縮機および熱源側の熱交換器等を備え、圧縮された冷媒を送出する熱源ユニット５０と、この熱源ユニット５０から送出された冷媒とブライン配管１６を流れるブライン１３とを熱交換させる水熱交換器２１と、を備える。
さらに、製氷システム１は、排氷集積部３０から、複数の製氷装置５に繋がる冷却水回路３３を備え、この冷却水回路３３は分岐して、各々の熱源ユニット５０に接続される。
【００２８】
図４に示すように、熱源ユニット５０は、ガスエンジン５１により駆動される圧縮機５２と、四方弁５４、第１熱源側熱交換器としての熱交換器５５、膨張弁５６、アキュムレータ５８を備え、これらの各部が接続されて冷媒回路５３を構成している。圧縮機５２により圧縮された冷媒は、図中矢印で示すように四方弁５４を介して熱交換器５５に流れ、ファン５５Ａを有する熱交換器５５において凝縮され、膨張弁５６を経て水熱交換器２１に流れる。そして、水熱交換器２１においては、減圧膨張された冷媒とブライン配管１６を流れるブライン１３との熱交換が行われ、ブライン１３が冷却される。
水熱交換器２１を通った冷媒は再び熱源ユニット５０に戻って、四方弁５４を経由して、圧縮機５２の吸い込み側に設けられたアキュムレータ５８に流入する。
【００２９】
また、熱源ユニット５０は、冷却水回路３３に接続される補助熱交換器５７および熱交換器６５を備えている。
第２熱源側熱交換器としての補助熱交換器５７は、四方弁５４と膨張弁５６との間において、熱交換器５５と並列に接続される熱交換器である。補助熱交換器５７には、冷却水回路３３からの冷却水が流れており、この冷却水と、冷媒とが熱交換される。
【００３０】
つまり、圧縮機５２から吐出された冷媒は、熱交換器５５と補助熱交換器５７とに分岐して流れ、熱交換器５５においてはファン５５Ａにより送られる外気と熱交換されて凝縮され、補助熱交換器５７においては冷却水回路３３を流れる冷却水と熱交換されて凝縮され、その後に合流して膨張弁５６へ流れる。この補助熱交換器５７により、排氷集積部３０に貯留される排氷３１の冷熱が冷媒の凝縮に有効利用される。また、補助熱交換器５７は冷却水回路３３を流れる冷却水と冷媒との熱交換を行うので、例えば外気温が高い場合であっても高効率の凝縮器として機能する。
【００３１】
エンジン冷却水熱交換器としての熱交換器６５は、ガスエンジン５１の冷却水を冷却する熱交換器である。ガスエンジン５１は水冷式のエンジンであり、エンジン冷却水をガスエンジン５１に循環供給する水冷装置６０を備えている。ガスエンジン５１を循環されたエンジン冷却水は、三方弁６２から、エンジン冷却水ポンプ６４および熱交換器６５を有するエンジン冷却水回路６３を循環する。
【００３２】
三方弁６２は、熱交換器６５の両端を接続したループ状の管路の途中に配設され、一方の口が水冷装置６０に接続されている。また、エンジン冷却水ポンプ６４は、熱交換器６５の一端側と水冷装置６０とを接続する管路に配設されている。
三方弁６２を動作させて水冷装置６０と熱交換器６５の一端とを繋ぎ、エンジン冷却水ポンプ６４を動作させると、エンジン冷却水が水冷装置６０から三方弁６２を介して熱交換器６５に流れる。ここで、エンジン冷却水は、冷却水回路３３を流れる冷却水と熱交換されて冷却され、その後、エンジン冷却水ポンプ６４を介して水冷装置６０に戻される。これにより、ガスエンジン５１のエンジン冷却水が、冷却水回路３３を流れる冷却水によって冷却される。
【００３３】
また、ガスエンジン５１の始動直後などエンジン冷却水が低温である場合には、三方弁６２を切り換えてエンジン冷却水をエンジン冷却水回路６３に循環させない状態とすればよい。さらに、熱交換器６５に繋がる冷却水回路３３には、開閉弁６６が配設されており、冷却水回路３３から熱交換器６５への冷却水の流入を制御できるようになっている。これらの構成により、エンジン冷却水の温度を適正に保つことができる。
【００３４】
この製氷システム１０においては、熱源ユニット２０のガスエンジン２２がガスを燃焼して動作すると、ガスエンジン２２によって圧縮機２３が駆動され、圧縮機２３により圧縮吐出された冷媒が冷媒回路２４を流れることにより、ブライン１３が冷却される。
また、製氷システム１０は、排氷集積部３０に集積された排氷３１によって冷却された冷却水が循環する冷却水回路３３を備え、複数の製氷装置５が備える補助熱交換器５７および熱交換器６５が、冷却水回路３３に接続される。そして、補助熱交換器５７により、圧縮機５２が圧縮吐出した冷媒が冷却水回路３３を流れる冷却水と熱交換される。また、熱交換器６５においてはガスエンジン５１を冷却するエンジン冷却水が、冷却水回路３３を流れる冷却水と熱交換される。
【００３５】
これにより、排氷３１の冷熱を利用することで、製氷装置５の見かけ上の冷凍能力が増大することから、ガスエンジン５１の運転負荷が軽減され、燃料消費量を抑制できる。従って、排氷３１を有効利用してアイススケートリンク１１の製造および維持に伴うエネルギー消費を抑制できる。さらに、排氷３１の冷熱によりガスエンジン５１の冷却をも行うことで、ガスエンジン５１の冷却に要するエネルギー消費を抑制できる。また、排氷３１の冷熱を利用することで、ガスエンジン５１や圧縮機５２の能力を増大させることなく、かつ、ガスエンジン５１における燃料消費を増大させることなく、製氷装置５の冷凍能力を大幅に増大させることができる。
【００３６】
そして、製氷および氷の維持に多くのエネルギーを要するアイススケートリンク１１において、メンテナンス時に排出される排氷３１の冷熱を有効に活用し、省エネルギー化を図るとともに、排氷３１を温水で溶かす等の廃棄目的の作業を行わなくて済むので、エネルギー消費をさらに抑制し、アイススケートリンク１１の維持に係る労力を軽減できる。
【００３７】
なお、上記第２の実施形態においては、冷却水回路３３に接続される補助熱交換器５７と熱交換器６５との両方を併せ持つ構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱交換器６５に代えて、ファン（図示略）による送風を受けて、エンジン冷却水と空気とを熱交換させる構成としてもよい。この場合も、補助熱交換器５７を設けることによる効果、すなわち、排氷３１の冷熱を有効に利用して、圧縮機５２の冷凍能力の向上を図れるという効果が得られる。
【００３８】
加えて、通常、ガスエンジン５１のエンジン冷却水を冷却するためのエンジン用熱交換器は、熱交換器５５に隣接して配設され、ファン５５Ａの送風によってエンジン用熱交換器を冷却するが、本第２の実施形態における熱源ユニット５０では、熱交換器５５から離れた位置に熱交換器６５を設置できる。このため、熱交換器５５の近傍においてスペースに余裕が生じるので、冷媒回路５３において熱交換器５５と並列に補助熱交換器５７を設置する際の障害がない。
さらに、熱交換器６５はエンジン冷却水を空冷する場合の熱交換器に比べて小型で済むので、熱源ユニット５０における設置スペースの制約を、より一層緩和できる。
従って、上記第２の実施形態で説明した製氷システム１０のように、補助熱交換器５７と熱交換器６５とを合わせて配設すれば、冷却水回路３３を共通して利用できる点、および、設置スペースの制限を受けにくく、容易に実現可能な点において、有用である。
【００３９】
また、上記第２の実施形態において、開閉弁６６は熱交換器６５への冷却水の流入を開閉する弁として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、流量調節が可能な電磁弁としてもよい。この場合、熱交換器６５へ流入する冷却水の流量を細かく制御できるので、ガスエンジン５１のエンジン冷却水の温度をきめ細かく管理できるという利点がある。
また、上記第２の実施形態において、補助熱交換器５７は、熱交換器５５に対して補助的であるものに限定されない。すなわち、冷却水回路３３を循環する冷却水と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器を主たる熱交換器として利用し、ファン５５Ａにより送風される外気と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器５５を補助的なものと位置づけることに何ら問題はなく、熱交換器５５と補助熱交換器５７との大小について何ら制限はない。
【００４０】
さらに、上述した第１および第２の実施形態は、本発明の一実施態様を示すものであり、アイススケートリンクに限らず、産業用プロセス冷却用途などにも容易に適用可能であり、そのほか、製氷を行うとともに、氷、氷水または低温の水が排出される施設または設備であれば本発明を適用して上述した効果を得ることができる。また、製氷システム１、１０の他の細部構成についても、本発明の範囲内で任意に変形及び応用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る製氷システムの構成を示す図である。
【図２】製氷装置の構成を示す図である。
【図３】排氷集積部に氷を集積する作業の概略を示す図である。
【図４】本発明を適用した第２の実施形態に係る製氷システムの構成を示す図である。
【図５】製氷装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１、１０  製氷システム
２、５  製氷装置（冷凍装置）
４  作業車
１１  アイススケートリンク
１２  製氷パイプ
１３  ブライン
１４  タンク
１５、１７  ポンプ
１６  ブライン配管
２０、５０  熱源ユニット
２１  水熱交換器（利用側熱交換器）
２２、５１  ガスエンジン
２３、５２  圧縮機
２４、５３  冷媒回路
２５、５４  四方弁
２６  熱交換器
２６Ａ、５５Ａ  ファン
２７、５６  膨張弁
２８、５８  アキュムレータ
３０  排氷集積部（氷貯留部）
３１  排氷
３２  コイル
３３  冷却水回路（冷却液回路）
３４  ポンプ
３５  過冷却熱交換器
４１  ブラシ
４２  氷収容部
５５  熱交換器（第１熱源側熱交換器）
５７  補助熱交換器（第２熱源側熱交換器）
６０  水冷装置
６２  三方弁
６３  エンジン冷却水回路
６４  エンジン冷却水ポンプ
６５  熱交換器（エンジン冷却水熱交換器）
６６  開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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