(57)【要約】【課題】  過冷却式の製氷装置において解除器から過冷却器への連結管を通じての氷伝播を防止する。【解決手段】  水Ｗを冷却して過冷却水Ｗｓを生成する過冷却器２と、この過冷却器２から連結管５を通じて供給される過冷却水Ｗｓの過冷却状態を連結管５よりも大口径の器体内部において解除する解除器４とを備える製氷装置において、解除器４における過冷却水Ｗｓの入口部において連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周囲全周に０℃以上の氷伝播防止用水Ｗｈを供給する氷伝播防止手段Ｘを設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を冷却して過冷却水を生成する過冷却器と、この過冷却器から連結管を通じて供給される過冷却水の過冷却状態を前記連結管よりも大口径の器体内部において解除する解除器とを備える製氷装置であって、
前記解除器における過冷却水の入口部において前記連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に０℃以上の氷伝播防止用水を供給する氷伝播防止手段を設けてある製氷装置。
【請求項２】
前記氷伝播防止手段を構成するのに、少なくとも前記連結管の下流側端部を囲う外管を設けて、この外管と前記連結管との間の環状流路を前記連結管の下流側端部の周りで前記解除器における過冷却水入口部に開口させ、前記氷伝播防止用水の供給水路を前記環状流路に接続してある請求項１記載の製氷装置。
【請求項３】
前記連結管の下流側端縁を前記外管の下流側端縁よりも連結管上流側に引退させてある請求項２記載の製氷装置。
【請求項４】
前記外管の下流側端部を前記解除器の器内に突出させてある請求項２又は３記載の製氷装置。
【請求項５】
前記過冷却器に供給する過冷却水生成用原水の一部を分流してバイパス路を通じ前記氷伝播防止手段に供給することで、そのバイパス路を通じての分流原水を前記氷伝播防止用水として前記連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に供給する構成にしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の製氷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製氷装置に関し、詳しくは、水を冷却して過冷却水を生成する過冷却器と、この過冷却器から連結管を通じて供給される過冷却水の過冷却状態を連結管よりも大口径の器体内部において解除する解除器とを備える過冷却式の製氷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の製氷装置は、過冷却器から連結管を通じて供給される過冷却水の過冷却状態を解除器内において解除することで氷粒と水との混合物である氷水スラリーを生成するものであり、例えば、その氷水スラリーを冷熱源として冷房を行う空調設備などにおいて使用される。
【０００３】
ところで、この種の過冷却式の製氷装置では、解除器内において生成された氷粒が解除器の内面に付着して、その付着氷が解除器の内面から連結管の内面に伝わったり、解除器内の生成された氷粒が流れの変動によって連結管下流側端部の内面側に衝突したりすることで連結管の内表面に沿って上流側へ伝播し、そして、この氷伝播が過冷却器に至ることで過冷却器の内部が凍結により閉塞して装置の運転不能を招く問題があるが、従来、この氷伝播を防止するのに、連結管から解除器内へ流入させる過冷却水の流入流速（換言すれば、連結管からの流出流速）を２．７ｍ／ｓ以上の高速にするとともに、解除器内に臨ませる連結管下流側端部の内面をテーパ状にする防止技術が提案されている（特許文献１参照）。………従来例１
【０００４】
すなわち、この従来例１の防止技術は、連結管下流側端部のテーパ状内面に沿って連結管の管芯方向に対し傾斜する方向で連結管の内方向きに成長しようとする付着氷を過冷却水の高速流により吹き飛ばすことで、連結管上流側への氷伝播を防止しようとするものである。
【０００５】
また、これとは別に、連結管の内面に対して０℃以上の氷伝播防止用水を供給する防止技術が提案されている（特許文献２参照）。………従来例２
【０００６】
すなわち、この従来例２の防止技術は、連結管の内面全周に０℃以上の氷伝播防止用水の液膜を形成し、この液膜により連結管の内面に対する氷付着を防止することで連結管上流側への氷伝播を防止しようとするものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７４５３２号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来例１の防止技術では、連結管下流側端部の内面を高精度なテーパ状に形成することが要求されて、装置の製作に高い加工精度が要求され、この為、装置の製作コストが高く付く問題があり、また、何らかの原因による過冷却水の流量変動によって連結管から解除器内への過冷却水の流入流速が低下することで、連結管上流側への氷伝播が不測に生じてしまう虞があり、この点で氷伝播防止の確実性（換言すれば、装置運転の安定性）に未だ欠ける問題もあった。
【０００９】
また、従来例２の防止技術では、連結管の内面全周にわたる氷伝播防止用水の液膜を形成して、その液膜を安定的に保つことが難しく、この点でやはり、連結管上流側への氷伝播を防止することの確実性（すなわち、装置運転の安定性）に未だ欠ける問題があった。
【００１０】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な装置構造を採ることで上記の如き問題を効果的に解消する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔１〕本発明の第１特徴構成は、水を冷却して過冷却水を生成する過冷却器と、この過冷却器から連結管を通じて供給される過冷却水の過冷却状態を前記連結管よりも大口径の器体内部において解除する解除器とを備える製氷装置に係り、その特徴は、
前記解除器における過冷却水の入口部において前記連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に０℃以上の氷伝播防止用水を供給する氷伝播防止手段を設けてある点にある。
【００１２】
つまり、この第１特徴構成では、解除器における過冷却水の入口部において連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に０℃以上の氷伝播防止用水を供給することで、解除器内から連結管の内面へかけての氷渡り経路を連結管管周方向の全周について０℃以上の氷伝播防止用水により温度的に遮断する状態にし、これにより、解除器内で発生した氷が連結管の内面に伝わる状態で連結管の内部を上流側へ伝播する氷伝播を防止する。
【００１３】
そして、この第１特徴構成であれば、解除器における過冷却水入口部において連結管からの流出過冷却水流の周囲に氷伝播防止用水を供給することで連結管上流側への氷伝播を防止するから、従来例１の防止技術の如く連結管下流側端部の内面を高精度のテーパ状に加工する必要がなく、この点で、従来例１の防止技術に比べ装置の製作を容易にすることができて、装置の製作コストを安価にすることができる。
【００１４】
また、解除器内から連結管の内面へかけての氷渡り経路を温度的に遮断する方式であって、付着氷を過冷却水の高速水流により吹き飛ばす方式を採るものでないから、過冷却水や氷伝播防止用水の多少の流量変動や流速変動にかかわらず連結管上流側への氷伝播を確実かつ安定的に防止することができ、この点で従来例１の防止技術に比べ氷伝播防止の確実性及び安定性も高めることができる。そしてまた、従来例２の防止技術の如く連結管の内面全周にわたる氷伝播防止用水の液膜を形成・維持するのに比べ、連結管からの流出過冷却水流の周囲に氷伝播防止用水を供給する方が技術的に容易であることから、従来例２の防止技術と比べても連結管上流側への氷伝播を一層確実かつ安定的に防止することができる。
【００１５】
なお、第１特徴構成の実施において、氷伝播防止用水の供給流量は所期の氷伝播防止を達成し得る範囲で適宜決定すればよいが、実験によれば、氷伝播防止用水の供給流量を解除器に対する過冷却水供給流量の２％以上にするのが望ましい。
【００１６】
〔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、
前記氷伝播防止手段を構成するのに、少なくとも前記連結管の下流側端部を囲う外管を設けて、この外管と前記連結管との間の環状流路を前記連結管の下流側端部の周りで前記解除器における過冷却水入口部に開口させ、前記氷伝播防止用水の供給水路を前記環状流路に接続してある点にある。
【００１７】
つまり、この第２特徴構成では、氷伝播防止用水の供給水路から上記環状流路に氷伝播防止用水を供給することで、その環状流路における連結管下流側端部周りの開口から解除器における過冷却水入口部に氷伝播防止用水を流出させ、これにより、解除器の過冷却水入口部において連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に氷伝播防止用水を供給する。
【００１８】
そして、この第２特徴構成によれば、上記環状流路における連結管下流側端部周りの開口から過冷却水流出方向に沿う方向で氷伝播防止用水を流出させるから、例えば、連結管からの流出過冷却水流の中心に向けて噴出させる形態で氷伝播防止用水を連結管からの流出過冷却水流の周囲に供給する方式を採る等に比べ、解除器内から連結管の内面にかけての氷渡り経路を連結管管周方向の全周について一層確実かつ安定的に氷伝播防止用水により温度的に遮断することができ、これにより、氷伝播防止の確実性及び安定性を一層高めることができる。
【００１９】
なお、第２特徴構成の実施において、環状流路の流路長は、その環状流路における連結管下流側端部周りの開口から氷伝播防止用水を極力均一に流出させ得る長さを確保するのが望ましい。
【００２０】
〔３〕本発明の第３特徴構成は、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、
前記連結管の下流側端縁を前記外管の下流側端縁よりも連結管上流側に引退させてある点にある。
【００２１】
つまり、この第３特徴構成によれば、連結管の下流側端縁と外管の下流側端縁とを連結管の管芯方向において同じ位置にするのに比べ、連結管の下流側端縁を外管の下流側端縁より連結管上流側へ引退させた分だけ、解除器内面と連結管内面との間の不連続部分（すなわち、前記環状流路の開口部）を大きくし得るとともに、連結管からの流出過冷却水流の周りに形成する氷伝播防止用水の流動層の厚さ（すなわち、環状流路の開口から流出させた氷伝播防止用水の水流厚さ）もその引退部分において大きくすることができ、これにより、解除器内で発生した氷が連結管の内面に伝わる状態で連結管上流側へ伝播することをさらに確実かつ安定的に防止することができる。
【００２２】
〔４〕本発明の第４特徴構成は、第２又は第３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、
前記外管の下流側端部を前記解除器の器内に突出させてある点にある。
【００２３】
つまり、解除器内の過冷却水入口部においては連結管からの流出過冷却水流による誘引で器内水の循環水流が生じるが、上記第４特徴構成によれば、解除器内への外管下流側端部の突出で、その突出部周りに形成される解除器内の環状凹部の存在により、解除器内の循環水流が連結管からの過冷却水流出方向に沿った流れ向きの状態で連結管からの流出過冷却水流に誘引される流動形態になって、解除器内の過冷却水入口部における器内循環水流が乱れの少ない円滑な流れになる。
【００２４】
そして、この過冷却水入口部における循環水流の円滑化により、前記環状流路からの流出による氷伝播防止用水の供給において、その氷伝播防止用水を連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に対し一層円滑かつ安定的に供給することができ、これにより、解除器内で発生した氷が連結管の内面に伝わる状態で連結管上流側へ伝播することをさらに効果的に防止することができる。
【００２５】
〔５〕本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成のいずれか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、
前記過冷却器に供給する過冷却水生成用原水の一部を分流してバイパス路を通じ前記氷伝播防止手段に供給することで、そのバイパス路を通じての分流原水を前記氷伝播防止用水として前記連結管からの流出過冷却水流の周囲全周に供給する構成にしてある点にある。
【００２６】
つまり、この第５特徴構成によれば、過冷却器に供給する過冷却水生成用原水の一部を氷伝播防止用水として利用するから、過冷却水生成用原水とは別の専用の氷伝播防止用水を使用するのに比べ、装置の水源構成を簡略化することができ、その分、装置の製作コストを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１実施形態〕
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を過冷却水生成用原水として相変化させることなく０℃未満まで冷却することで過冷却水Ｗｓ（例えば、−２℃の水）を生成する過冷却器、４は過冷却器２から連結管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解除器である。
【００２８】
すなわち、この製氷装置では、解除器４内において過冷却水Ｗｓの過冷却状態を解除することにより氷粒Ｉと水Ｗとの混合物である氷水スラリーＳを生成し、この生成した氷水スラリーＳを送氷路６を通じ解除器４から蓄氷槽１に給送して蓄氷槽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として使用し、その冷熱源としての使用で氷水スラリーＳ中の氷粒Ｉは融解する。
【００２９】
なお、解除器４は、その一端（上流側端）の中央部に接続する連結管５よりも大口径の器体内部を有する円形横断面形状の容器により形成してあり、この解除器４には過冷却解除連鎖の切っ掛けを作る振動発生装置などの適当な過冷却解除手段を装備してある。
【００３０】
図２に示す如く、過冷却器２と解除器４とを接続する連結管５の下流側部分には、その連結管５を囲う外管７を設けてあり、この外管７と連結管５との間に形成する環状流路８を連結管５の下流側端部周りで解除器４内の過冷却水入口部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。
【００３１】
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として環状流路８の下流側開口８ａ（すなわち、連結管下流側端部周りの環状開口）から解除器４内に流出させ、これにより、解除器４内の過冷却水入口部において連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周囲全周に対して０℃以上の氷伝播防止用水Ｗｈを供給する。
【００３２】
そして、この氷伝播防止用水Ｗｈの供給により、解除器４内から連結管５の内面へかけての氷渡り経路を連結管管周方向の全周について０℃以上の氷伝播防止用水Ｗｈにより温度的に遮断する状態にし、これにより、解除器４の内面に発生した同図２に示す如き付着氷Ｉｆが解除器４内から連結管５の内面に伝わる状態で連結管５の内部を上流側へ伝播する氷伝播を防止して、その氷伝播に原因する過冷却器２の凍結トラブルを回避するる。
【００３３】
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。
【００３４】
連結管５及びそれを囲う外管７を解除器４の一端中央部に接続するのに、連結管５の下流側端縁５ａは同図２に示す如く外管７の下流側端縁７ａ（すなわち、本例では解除器４における一端側底壁４ａの内面と外管７の内面との境界縁）よりも連結管上流側へ所定寸法ｄだけ引退させてあり、これにより、解除器４の内面と連結管５の内面との間の不連続部分（すなわち、環状流路８の開口部８ａ）を大きくするとともに、連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周りに形成する氷伝播防止用水Ｗｈの流動層の厚さもその引退部分で大きくして、氷伝播防止の確実性及び安定性をさらに高めるようにしてある。
【００３５】
〔第２実施形態〕
図３は、第１実施形態で示した製氷装置において解除器４に対する連結管５及び外管７の接続構造を改変したものを示し、その改変点としては、外管７の下流側端部７ｂを解除器４の一端側底壁４ａよりも器体内方に延出させて解除器４の器内に突出させてある。
【００３６】
つまり、解除器４内の過冷却水入口部においては連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓによる誘引で器内水の循環水流ｆが生じるが、上記の如く外管７の下流側端部７ｂを解除器４内へ突出させることで、その突出部７ｂ周りに形成される解除器４内の環状凹部４ｂの存在により、図２と図３との比較から判るように、解除器４内の循環水流ｆが連結管５からの過冷却水流出方向に沿った流れ向きの状態で連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓに誘引されるようにして、解除器４内の過冷却水入口部における器内循環水流ｆを乱れの少ない円滑な流れにし、これにより、環状流路８からの流出による氷伝播防止用水Ｗｈの供給において、その氷伝播防止用水Ｗｈを連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周囲全周に対し一層円滑かつ安定的に供給し得るようにして、氷伝播をさらに効果的に防止するようにしてある。
【００３７】
なお、本第２実施形態においても、連結管５の下流側端縁５ａは外管７の下流側端縁７ａ（すなわち、本例では外管突出部７ｂの突出端縁）よりも連結管上流側へ所定寸法ｄだけ引退させてある。
【００３８】
〔別実施形態〕
次に別の実施形態を列記する。
前述の第１，第２実施形態では、連結管５の下流側端部における内面及び外面を夫々円筒状とする例を示したが、場合によっては、本発明の実施において連結管下流側端部の内面や外面をテーパ状にしてもよく、また、外管７の下流側端部における内面や外面をテーパ状にする構成を採用してもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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、連結管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。
【００４１】
連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周囲全周に対して氷伝播防止用水Ｗｈを供給する氷伝播防止手段Ｘは、前述の如く連結管５と外管７との間に氷伝播防止用水供給用の環状流路８を形成する構造に限られるものではなく、種々の構造を採用することができ、例えば、連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの中心に向けて氷伝播防止用水Ｗｈを噴出する形態で連結管５からの流出過冷却水流Ｗｓの周囲全周に氷伝播防止用水Ｗｈを供給する構造を採用してもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
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】
【００４４】
【図１】製氷装置の全体構成図
【図２】第１実施形態を示す拡大断面図
【図３】第２実施形態を示す拡大断面図
【符号の説明】
【００４５】
Ｗｓ            過冷却水
２              過冷却器
５              連結管
４              解除器
Ｗｈ            氷伝播防止用水
Ｘ              氷伝播防止手段
７              外管
８              環状流路
９              氷伝播防止用水の供給水路，バイパス路
５ａ            連結管の下流側端縁
７ａ            外管の下流側端縁
７ｂ            外管の下流側端部
Ｗ              過冷却水生成用原水
【図１】
2007322073.tif 000003
【図２】
2007322073.tif 000004
【図３】
2007322073.tif 000005