(57)【要約】【課題】小型でコンパクトでありながら製氷運転の安定性を高く確保できる過冷却解除器を提供する。【解決手段】導入管５から連続的に導入される過冷却水Ｗｓの過冷却状態を器内で解除して、その過冷却解除により生成される氷水スラリーＳ（Ｉ，Ｗ）を器外へ連続的に送出する過冷却解除器を構成するのに、器体４Ｋは、筒軸芯方向の一端側にスラリー送出口６ａを形成するとともに他端を閉塞した有底筒状にし、この器体４Ｋの内部において導入管５からの過冷却水Ｗｓを器体他端の底部４ｂに向けて吐出させる状態に導入管５の吐出口５ａを配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入管から連続的に導入される過冷却水の過冷却状態を器内で解除して、その過冷却解除により生成される氷水スラリーを器外へ連続的に送出する過冷却解除器であって、
器体は、筒軸芯方向の一端側にスラリー送出口を形成するとともに他端を閉塞した有底筒状にし、この器体の内部において前記導入管からの過冷却水を器体他端の底部に向けて吐出させる状態に前記導入管の吐出口を配置してある過冷却解除器。
【請求項２】
前記器体は、器体一端側の前記スラリー送出口が上部に位置して器体他端の前記底部が下方に位置する縦姿勢にしてある請求項１記載の過冷却解除器。
【請求項３】
０℃以上の氷伝播防止用水を器体他端の前記底部に向けて吐出する氷伝播防止用の吐水口を、それが前記導入管の吐出口を囲う環状配置にして設けてある請求項１又は２記載の過冷却解除器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過冷却水の過冷却状態を解除することで多数の氷粒と水との混合物である氷水スラリーを生成する製氷装置で用いる過冷却解除器に関し、詳しくは、導入管から連続的に導入される過冷却水の過冷却状態を器内で解除して、その過冷却解除により生成される氷水スラリーを器外へ連続的に送出する過冷却解除器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の過冷却解除器としては、図５に示す如く、一端にスラリー送出口６ａを形成した有底筒状の器体４Ｋにおける他端底部４ｂの中央に過冷却水Ｗｓの導入管５を接続することで、その導入管５の吐出口５ａから過冷却水Ｗｓを器体一端のスラリー送出口６ａに向けて器内に導入する構造にし、そして、器体４Ｋの一端側をその内径がスラリー送出口６ａの口径まで漸次的に縮径するテーパー部４ａ（錐形状）にするものが提案されている（特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
すなわち、この過冷却解除器では、大径の器体底部４ｂに対する小径導入管５の接続により過冷却水流路を拡径することで、導入管５からの導入過冷却水Ｗｓを流速低下させた状態で器体他端の底部４ｂから器体一端のスラリー送出口６ａに向けて流動させ、この器内流動過程において導入過冷却水Ｗｓの過冷却状態を連続的に解除することで氷水スラリーＳ（Ｉ，Ｗ）を連続的に発生させて、その氷水スラリーＳを上記テーパー部４ａを通じて器体一端のスラリー送出口６ａから連続的に送出するようにしてある。
【０００４】
なお、この過冷却解除器の器体４Ｋには機械的振動や超音波などにより過冷却状態の解除を誘発させる解除誘発装置４ｃを装備するが、一旦過冷却解除の連鎖が始まった後、解除誘発装置４ｃによる誘発が無くても過冷却解除の連鎖が維持されるような場合には、解除誘発装置４ｃの運転を装置の始動時のみに限る場合もある。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１４９６５３号公報
【特許文献２】特開平１１−８３２５２号公報
【特許文献３】特開２００６−９８０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の過冷却解除器は、過冷却水Ｗｓを導入管吐出口５ａから器体４Ｋの筒軸芯方向に吐出させて器内に導入するため、例えば過冷却水Ｗｓを器体側部の導入管吐出口から器体内周面の接線方向に吐出させて器内に導入する形式の過冷却解除器に比べ、器体内面への衝突による過冷却解除が原因で生じる器体内面への氷の付着堆積をより確実に防止することができ、その分、製氷装置の運転安定性を高め得る利点がある。
【０００７】
しかし、この種の過冷却解除器では、過冷却解除が未だ不完全な過冷却水Ｗｓがスラリー送出口６ａから送出されることに原因して下流側で氷の付着堆積が発生することも十分に防止することが要求されるが、上記従来の過冷却解除器では、過冷却水Ｗｓを導入管吐出口５ａからスラリー送出口６ａへ向けて直線的に器内通過させるため、流路の拡径により過冷却水Ｗｓの器内流速を低下させるものの、導入過冷却水Ｗｓを器内において完全に過冷却解除するのに要する器体長さが大きなものとなり、また、過冷却解除が未だ不完全な過冷却水Ｗｓが器体一端側のテーパー部４ａの内面に衝突することによる過冷却解除で生じるテーパー部内面への氷の付着堆積を防止するのに、そのテーパー部４ａの内面の傾斜を十分に緩やかなものにする必要があることからも、器体の必要長さが大きくなり、この為、過冷却解除器の必要スペースが大きくなって製氷装置の設置性、汎用性が低くなるとともに装置コストが大きくなる問題があった。
【０００８】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、小型でコンパクトな器体でありながら氷の付着堆積を効果的に防止し得て製氷運転の運転安定性を高く確保することができる過冷却解除器を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔１〕本発明の第１特徴構成は、導入管から連続的に導入される過冷却水の過冷却状態を器内で解除して、その過冷却解除により生成される氷水スラリーを器外へ連続的に送出する過冷却解除器に係り、その特徴は、
器体は、筒軸芯方向の一端側にスラリー送出口を形成するとともに他端を閉塞した有底筒状にし、この器体の内部において前記導入管からの過冷却水を器体他端の底部に向けて吐出させる状態に前記導入管の吐出口を配置してある点にある。
【００１０】
つまり、この第１特徴構成の過冷却解除器では、過冷却水を導入管吐出口から器体他端の底部に向けて吐出させることにより、導入管吐出口から器体他端の底部に向かっての流動の後、器体他端の底部近傍で反転して、その後、器体一端側のスラリー吐出口に向かって逆向きに流動する器内水流形態を形成する。
【００１１】
そして、この器内水流形態において器体底部での反転後の逆向き流動に至るまでの過程での過冷却解除により発生させた多数の氷粒を、その逆向き水流に随伴させることにより、導入管吐出口から引き続き吐出されて器体他端の底部に向かう導入過冷却水を逆向き水流中の多数の氷粒に衝突させ、これにより、器体他端の底部に向かう導入過冷却水の過冷却解除を効果的に促進する。また、この解除促進で器体底部に向かう水流中の氷粒量を効果的に増大させることにより、器体底部からの逆向き水流が未だ過冷却解除の不完全なものであるとしても、器体底部に向かう水流中の多数の氷粒との衝突により、その逆向き水流における未完部分の過冷却解除も相互作用で効果的に促進する。
【００１２】
さらには、導入管吐出口からの吐出水流と器体底部近くの水流塊とが両者の相互作用で背反的に振れ動く所謂キャビティトーン発振現象が生じて、そのことで器内水が効果的に攪拌混合されることによる過冷却解除の促進も期待することができる。
【００１３】
すなわち、このように過冷却解除器の器内での導入過冷却水の過冷却解除を全体として効果的に促進し得ることにより、先述した従来の過冷却解除器に比べ器体長さを小さくしながらも、過冷却解除器の器内において導入過冷却水を完全に過冷却解除することができて、過冷却解除が未だ不完全な過冷却水がスラリー送出口から下流側に送出されることに原因する下流側での氷付着堆積のトラブルを十分に防止することができる。
【００１４】
また、過冷却水を導入管吐出口から器体の筒軸芯方向に吐出させて器内に導入するから、過冷却水を器体側部の導入管吐出口から器体内周面の接線方向に吐出させて器内に導入する形式の過冷却解除器に比べ、器体内面への衝突による過冷却解除が原因で生じる器体内面への氷の付着堆積をより確実に防止し得る機能は維持することができ、これらのことから、全体として、器内及び下流側での氷の付着堆積を効果的に防止することができて製氷装置の運転安定性を高く確保しながらも、器体が小型コンパクトで製氷装置の小型化、設置性・汎用性の向上、装置コストの低減を効果的に達成し得る優れた過冷却解除器にすることができる。
【００１５】
なお、第１特徴構成の実施において、過冷却解除器の器体には機械的振動や超音波などにより過冷却状態の解除を誘発させる解除誘発装置を装備するが、一旦過冷却解除の連鎖が始まった後、解除誘発装置による誘発が無くても過冷却解除の連鎖が維持される場合には、この解除誘発装置の運転を装置の始動時のみに限ってもよい。
【００１６】
また、導入管吐出口と器体底部との離間寸法は、導入過冷却水の器体底部への衝突による過冷却解除が原因で器体底部に氷の付着堆積が発生するのを防止し得る範囲で適当に決定すればよい。
【００１７】
ちなみに、器体の各部寸法については、器体の直径Ｄを導入管吐出口の口径ｄの３倍以上にし、また、導入管吐出口と器体底部との離間寸法Ｌを導入管吐出口の口径ｄの１５倍以上にするのが望ましい（図２参照）。
【００１８】
有底筒状器体の設置姿勢は、スラリー送出口が上部に位置して器体底部が下方に位置する縦姿勢に限られるものではなく、横向き姿勢や傾斜姿勢、場合によっては器体底部が上部に位置してスラリー送出口が下方に位置する逆向き縦姿勢にしてもよい。
【００１９】
過冷却解除の対象とする過冷却水は、純水や一般水道水の過冷却水に限られるものではなく、所謂ブラインなどの水溶液の過冷却水であってもよい。
【００２０】
スラリー送出口を設ける器体一端側は、その内径がスラリー送出口の口径まで漸次的に縮径するテーパ形状にするのが好ましいが、多数の氷粒との衝突による上述の如き過冷却解除の促進により導入過冷却水を適切な状態で効率的に過冷却解除し得ることから、器体一端側は必ずしもテーパ形状にする必要はなく、テーパ形状以外の例えば単純な有底筒状形状などにしてもよく、また、器体の一端に形成するスラリー送出口も器体他端の底部に向けて器内に開口させる構造に限らず、種々の開口構造を採ることができる。
【００２１】
〔２〕本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記器体は、器体一端側の前記スラリー送出口が上部に位置して器体他端の前記底部が下方に位置する縦姿勢にしてある点にある。
【００２２】
つまり、この第２特徴構成によれば、器体底部での反転後、器体一端側のスラリー送出口に向かって器内流動する前記逆向き水流が上向き水流になるから、その逆向き（上向き）水流に随伴する多数の氷粒の上昇移動が氷粒の浮力により促進されて、それら多数の氷粒と導入管吐出口から下向きに吐出される導入過冷却水との衝突の衝撃性を高めることができ、これにより、過冷却解除器の器内での導入過冷却水の過冷却解除を一層効果的に促進することができて、過冷却解除器の小型化を一層効果的に達成することができる。
【００２３】
〔３〕本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
０℃以上の氷伝播防止用水を器体他端の前記底部に向けて吐出する氷伝播防止用の吐水口を前記導入管の吐出口を囲う環状配置で設けてある点にある。
【００２４】
つまり、この種の過冷却解除器では、器内における導入管吐出口の部分（特に吐出口内面部分）に過冷却解除による氷粒が何らかの原因で付着すると、その付着氷粒を起点として氷付着が導入管の内面を伝って導入管上流側へ伝播する氷伝播が生じ、この氷伝播が原因で上流側の過冷却器（過冷却水生成装置）において凍結トラブルが生じるなどの運転支障を招くことがある。
【００２５】
これに対し、上記第３特徴構成によれば、導入管吐出口を囲う環状配置の氷伝播防止用吐水口から器体他端の底部に向けて吐出する氷伝播防止用水の水流（換言すれば、導入管吐出口からの吐出過冷却水流を囲う状態となる０℃以上の水流層）により、その０℃以上の水流層を温度的障壁とする形態で導入管吐出口部への氷粒の付着を効果的に防止することができ、これにより、上記の如き上流側への氷伝播を効果的に防止することができて、前述の如く過冷却解除器の器内及び下流側での氷の付着堆積を効果的に防止し得ることとも相俟って、製氷装置の運転安定性を一層効果的に高めることができる。
【００２６】
なお、氷伝播防止用水も過冷却解除対象の過冷却水と同様、純水や一般水道水に限られるものではなく、ブラインなどの水溶液であってもよく、また、氷伝播防止用水と過冷却解除対象の過冷却水とは同種の水ないし水溶液あるいは異種の水ないし水溶液のいずれであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は製氷装置を示し、１は氷粒Ｉと水Ｗとの混合物である氷水スラリーＳを貯留する蓄氷槽、２は蓄氷槽１の下部から取水路３を通じて取り出した水Ｗを過冷却水生成用の原水として相変化させずに凝固点未満まで冷却することにより過冷却水Ｗｓ（例えば、−２℃の水）を生成する過冷却器、４は過冷却器２から導入管５を通じて供給される過冷却水Ｗｓの過冷却状態を器内において解除する過冷却解除器である。
【００２８】
すなわち、この製氷装置では、過冷却器２から導入管５を通じ過冷却解除器４に過冷却水Ｗｓを連続的に導入して、その過冷却水Ｗｓの過冷却状態を過冷却解除器４の器内において解除し、この過冷却解除により生成される氷粒Ｉと水Ｗとの混合物である氷水スラリーＳを過冷却解除器４から送氷路６へ連続的に送出して、その送出される氷水スラリーＳを蓄氷槽１に貯留する。そして、蓄氷槽１における氷水スラリーＳは例えば空調設備における冷房用の冷熱源などとして使用され、その冷熱源としての使用で氷水スラリーＳ中の氷粒Ｉは融解し、その融解水が再び過冷却水生成用の原水として取水路３から取り出される。
【００２９】
過冷却解除器４は図２，図３に示す如く、その器体４Ｋを導入管５よりも大径で、筒軸芯方向の一端側に送氷路６に対するスラリー送出口６ａを形成するとともに他端を閉塞した有底円筒状にしてあり、器体の一端側は、その内径がスラリー送出口６ａの口径まで漸次的に縮径するテーパー部４ａにし、そして、器体一端側のスラリー送出口６ａが上部に位置して器体他端の底部４ｂが下方に位置する縦姿勢に配置してある。
【００３０】
また、過冷却器２からの導入管５の先端部を器体側部から過冷却解除器４の器内に突入させて器体他端の底部側に屈曲させ、これにより、導入管５からの過冷却水Ｗｓを過冷却解除器４の器内における中央部から器体他端の底部４ｂに向けて吐出させる状態に導入管５の吐出口５ａを配置してある。
【００３１】
なお、導入管吐出口５ａと器体底部４ｂとの離間寸法は、導入管吐出口５ａから吐出した過冷却水Ｗｓが器体底部４ｂに衝突することで過冷却解除されて器体底部４ｂに氷の付着堆積が発生するのを防止し得る寸法にしてある。
【００３２】
つまり、この過冷却解除器４では、過冷却水Ｗｓを導入管吐出口５ａから器体他端の底部４ｂに向けて吐出させることにより、導入管吐出口５ａから器体他端の底部４ｂに向かっての流動ｆ１の後、器体他端の底部近傍で反転して、その後、器体一端側のスラリー吐出口６ａに向かって逆向きに流動ｆ２する器内水流形態を形成する。
【００３３】
そして、この器内水流形態において器体底部４ｂでの反転後の逆向き流動ｆ２に至るまでの過程での過冷却解除により発生させた多数の氷粒Ｉを、その逆向き水流ｆ２に随伴させることにより、導入管吐出口５ａから引き続き吐出されて器体他端の底部４ｂに向かう導入過冷却水Ｗｓを逆向き水流ｆ２中の多数の氷粒Ｉに衝突させ、これにより、氷粒Ｉの浮力によっても衝突の衝撃性を高めて過冷却解除を促進する形態で、器体他端の底部４ｂに向かう導入過冷却水Ｗｓの過冷却解除を効果的に促進する。また、この解除促進で器体底部４ｂに向かう水流ｆ１中の氷粒量を効果的に増大させることにより、器体底部４ｂからの逆向き水流ｆ２が未だ過冷却解除の不完全なものであるとしても、器体底部４ｂに向かう水流ｆ１中の多数の氷粒Ｉとの衝突により、その逆向き水流ｆ２における未完部分の過冷却解除も相互作用で効果的に促進する。
【００３４】
すなわち、このように過冷却解除器４の器内での導入過冷却水Ｗｓの過冷却解除を促進することにより、器体長さを小さくしながらも、過冷却解除器４の器内において導入過冷却水Ｗｓを完全に過冷却解除し得るようにしてある。
【００３５】
４ｃは過冷却解除器４に装備した解除誘発装置であり、この解除誘発装置４ｃにより機械的振動や超音波を付与することで過冷却解除器４の器内において過冷却状態の解除を誘発させるが、一旦過冷却解除の連鎖が始まった後、解除誘発装置４ｃによる誘発がなくても過冷却解除の連鎖が維持される場合には、解除誘発装置４ｃの運転を装置始動時のみに限る場合もある。
【００３６】
図２に示す如く、導入管５の下流側部分には、その導入管５を囲う外管７を設けてあり、この外管７と導入管５との間に形成する環状流路８の下流側開口８ａを氷伝播防止用の吐水口として導入管吐出口５ａを囲う環状配置で器体底部４ｂに向けて過冷却解除器４の器内に開口させるとともに、この環状流路８の上流側（すなわち、反解除器側）には過冷却器２への取水路３から分岐したバイパス路９を氷伝播防止用水Ｗｈの供給水路として接続してある。
【００３７】
つまり、この製氷装置では、取水路３を通じて過冷却器２に供給する過冷却水生成用原水Ｗの一部を分流してバイパス路９を通じ環状流路８の上流側に供給することで、その０℃以上の分流原水を氷伝播防止用水Ｗｈとして氷伝播防止用の上記吐水口８ａから器体底部４ｂに向けて吐出させ、これにより、導入管吐出口５ａからの過冷却水吐出流の周りに０℃以上の氷伝播防止用水Ｗｈの水流層を形成するようにしてある。
【００３８】
すなわち、導入管吐出口５ａの開口部（特に吐出口内面部分）に過冷却解除による氷粒Ｉが何らかの原因で付着すると、その付着氷粒Ｉを起点として氷付着が導入管５の内面を伝って導入管上流側へ伝播する氷伝播が生じ、この氷伝播が原因で上流側の過冷却器２において凍結トラブルが生じるなどの運転支障を招く虞があるが、上記の如き０℃以上の氷伝播防止用水Ｗｈの吐出により、その０℃以上の水流層を温度的障壁とする形態で導入管吐出口部への氷粒Ｉの付着を防止し、これにより、上記の如き上流側への氷伝播を防止する。
【００３９】
なお、上記の氷伝播防止を確実にする上で、氷伝播防止用水Ｗｈの供給流量は過冷却解除器４に対する過冷却水供給流量の２％以上にしてある。
【００４０】
〔別実施形態〕
次に別の実施形態を列記する。
【００４１】
過冷却解除器の器体４Ｋを筒軸方向の一端側にスラリー送出口６ａを形成するとともに他端を閉塞した有底筒状にすることにおいて、その器体４Ｋの具体的形状は前述の実施形態で示した形状に限らず、種々の変更が可能であり、例えば、図４に示す如く、器体４Ｋの一端側を屈曲させて、スラリー送出口６ａを器体４Ｋの筒軸芯方向に対し直交または斜交する方向に開口させ、そして、導入管５を器体４Ｋの一端側屈曲部から器体４Ｋの筒軸芯方向に沿わせて直線的に器内に突入させる構造などを採用してもよい。
【００４２】
また、前述の実施形態では過冷却解除器４の器体４Ｋを円筒状にする例を示したが、場合によっては、過冷却解除器４の器体４Ｋを角筒状にしてもよい。
【００４３】
過冷却器２に供給する過冷却水生成用原水Ｗの一部を氷伝播防止用水Ｗｈとして利用するのに代え、過冷却器２に供給する過冷却水生成用原水Ｗとは別の水を氷伝播防止用水Ｗｈとして用いる構成にしてもよい。
【００４４】
また、過冷却器２に供給する過冷却水生成用原水Ｗの一部を氷伝播防止用水Ｗｈとして利用する場合、及び、過冷却器２に供給する過冷却水生成用原水Ｗとは別の水を氷伝播防止用水Ｗｈとして用いる場合のいずれにしても、導入管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周囲に対して供給する氷伝播防止用水Ｗｈを所定温度に加熱する加熱手段を付加装備するようにしてもよい。
【００４５】
本発明の実施において過冷却解除対象の水、及び、氷伝播防止用水は夫々、純水や浄化水に限られるものではなく、場合によってはブラインなどの水溶液であってもよい。
【００４６】
本発明による製氷装置は、空調設備における冷熱源装置に限らず、氷を要する種々の用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】製氷装置の全体構成図
【図２】過冷却解除器の縦断面図
【図３】過冷却解除器の横断面図
【図４】別実施形態を示す過冷却解除器の縦断面図
【図５】従来の過冷却解除器の縦断面図
【符号の説明】
【００４８】
５              導入管
Ｗｓ            過冷却水
Ｓ              氷水スラリー
４Ｋ            器体
６ａ            スラリー送出口
４ｂ            器体他端の底部
５ａ            導入管吐出口
Ｗｈ            氷伝播防止用水
８ａ            氷伝播防止用の吐水口
【図１】
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【図２】
2008070072.tif 000004
【図３】
2008070072.tif 000005
【図４】
2008070072.tif 000006
【図５】
2008070072.tif 000007