冷却パネルへの氷スラリー充填方法及び装置
【課題】 高氷充填率で氷スラリーを冷却パネルに充填した場合でも、流動性を維持して冷却パネル内部の角までスムーズに充填可能であり、また充填時に冷却パネルに過大な圧力を必要としないので、冷却パネル強度を増強させる必要がなく、かつ搬送ポンプ動力を低減することが可能な冷却パネルへの氷スラリー充填方法及び装置を提供する。
【解決手段】 貯氷タンク４に貯留された氷スラリーを冷却パネル１の内部空間に充填するに際し、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネル１の内部空間にパネル１側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
【解決手段】 貯氷タンク４に貯留された氷スラリーを冷却パネル１の内部空間に充填するに際し、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネル１の内部空間にパネル１側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫や保冷庫、あるいは移動式保冷庫、冷凍冷蔵車等に設けられた金属製薄板状の蓄熱式冷却パネルの内部空間に、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリー（ダイナミックアイス）を目標とする氷充填率まで高密度にかつ効率良く充填するための充填方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫や保冷庫、あるいは移動式保冷庫、冷凍冷蔵車等冷却すべき容器の内壁面に設置される蓄熱式冷却パネルは、通常アルミニウム、ステンレス等の薄板で箱型とするか、あるいは銅パイプ等で構成され、潜熱蓄熱用ブラインを貯留するための内部空間を有し、保冷庫等の荷室容積を減らさないために極力薄くしなければならない。その冷却パネルの内部空間に、保冷能力を高めるため、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを高密度に充填する必要があり、充填方法としては、内部空間が空の状態のところに高い氷充填率ＩＰＦで充填する方法が最も簡単な方法である。
【０００３】
ところが氷スラリーを氷充填率３５％以上で外気開放型の冷却パネルに充填すると、冷却パネル内での流動性に乏しく、以下のような問題が起こり、十分に充填することができない。氷を冷却パネル内部の角まで充填できない。冷却パネルの入口に詰まった氷が充填のじゃまになり、あふれさせる。充填した氷の高さが均等にならず、あふれさせる。
【０００４】
このため氷スラリーを高氷充填率で冷却パネルに充填する場合、冷却パネルを密閉型にして過大な圧力で押し込めなければならない。
特許文献１（特開２００２−７１２４８号公報）の図１０及び図１１には、冷凍コンテナ車２２に備えられた密閉型の保冷蓄熱封入容器２７に冷凍コンテナ基地２１から潜熱蓄熱材を基剤とした氷スラリーを供給するシステムが開示されている。このシステムでは、冷凍コンテナ基地２１に設けられた蓄熱槽２３と保冷蓄熱封入容器２７とを配管で接続し、蓄熱槽２３に貯留された前記氷スラリーをポンプにて保冷蓄熱封入容器２７内に圧送している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７１２４８号公報
【発明の開示】
【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に開示された密閉型の蓄熱剤封入容器に氷スラリーを高氷充填率で充填する場合、氷充填率が高くなるほど氷スラリーの粘性が増大する性質があるため、過大なポンプ圧力で氷スラリーを押し込めなければならず、そのため冷却パネル等の強度を増大しなければならない。
また充填後に保冷室内を冷却させる分の氷が融解してしまうので、被冷却物を保冷室に入れて冷却する前に、ある程度の氷を消耗してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、高氷充填率で氷スラリーを冷却パネルに充填した場合でも、流動性を維持して冷却パネル内部の角までスムーズに充填可能であり、また充填時に冷却パネルに過大な圧力を必要としないので、冷却パネル強度を増強させる必要がなく、かつ搬送ポンプ動力を低減することが可能な冷却パネルへの氷スラリー充填方法及び同方法を実施するための装置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】
本発明方法は、かかる目的を達成するもので、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する方法において、前記氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で前記冷却パネルの内部空間にパネル側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にすることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率、例えば３５重量％未満の氷充填率で冷却パネルの内部空間に充填するため、流動性が十分維持されており、そのため前述の不具合が発生することはなく、かつ同時に冷却パネルの内部空間に貯留する潜熱蓄熱用ブラインを排出しながら、冷却パネルの内部空間内に貯留する氷充填率を高くしていく。これによって最終的に例えば３５重量％を越えた目標氷充填率とすることができる。
【００１０】
本発明においては、好ましくは、前記氷充填率漸増工程の前に、氷スラリーのブラインを用いて前記冷却パネルの内部空間を氷スラリー温度近傍まで予冷する工程を含める。
また好ましくは、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行する。
また好ましくは、前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、前記冷却パネルへ氷スラリーを供給する流入流速を前記冷却パネルからブラインを排出する流出流速より大とする。
【００１１】
また好ましくは、前記冷却パネル側に設けた供給部の内部空間の空隙高さを冷却パネル他側に設けた戻し部の空隙高さより高くして、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにする。
また好ましくは、前記冷却パネル側（中央部も含む）に設けた供給部より前記冷却パネル他側に設けた戻し部の口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れ速度を低減させるようにする。
【００１２】
また本発明装置は、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する装置において、前記冷却パネルより潜熱蓄熱用ブラインを排出する排出部が冷却パネル底壁側に設けられ、前記内部空間を片流れ若しくは両流れ方向にスラリーが流動する冷却パネルと、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを前記排出部より排出させながら同内部空間に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする氷スラリーの氷充填率制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明装置においては、冷却パネルより潜熱蓄熱用ブラインを排出する排出部を冷却パネル底壁側に設けて、同ブラインのみを取り出すようにし、氷スラリーを冷却パネルの内部空間に充填しながら、同内部空間からブラインを排出し、前記氷充填率制御装置により冷却パネルの内部空間の氷充填率を漸増させながら濃縮させて、同内部空間を目標とする氷充填率にする。
本発明装置において、好ましくは、前記氷充填率制御装置にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを検知する検知手段を具備する。また好ましくは、前記冷却パネルが保冷車の天井部の内壁面に配設する。
【００１４】
本発明装置の基本構成を図１に基づいて説明する。図１において、１は、氷スラリーを充填する内部空間を有する薄板状の冷却パネルであり、保冷庫などの内壁に取り付けられる。２は、氷点下の冷媒をつくり製氷器３に供給する冷凍機ユニット、３は、冷凍機ユニット２から供給される冷媒の冷熱を利用して、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて氷スラリーを生成する製氷器、４は、製氷器３で生成した氷スラリーを貯留する貯氷タンクである。
５は、氷スラリーをポンプ７により冷却パネル１の１側の内部空間に供給する配管、６は、ブラインをポンプ８で冷却パネル１の他側の内部空間から戻す戻し管である。
【００１５】
９及び１０は、供給管５に設けられた電磁弁及び氷充填率センサ、１１は冷却パネル１の内部空間の氷充填率を検知するセンサ、１２、１３及び１４は、ブライン戻し管６に設けられた氷充填率センサ、温度センサ及び電磁弁である。１５及び１６は、供給管５又は戻し管６に介装された接続部で、接続部１５及び１６によって冷却パネル１側と貯氷タンク４、製氷器３及び冷凍機ユニット２側とを切り離し可能とする。なお接続部１５及び１６は、接続時に開き、切り離し時に閉まる自動開閉弁機構を持つ。
【００１６】
１７は、氷充填率制御装置で、供給管５に設けられたポンプ７、電磁弁９及びセンサ１０から、氷スラリーの流入流量及び流入側氷充填率を検知し、またセンサ１１から冷却パネル内氷充填率を検知するとともに、戻し管６に設けられたポンプ８、電磁弁１４、温度センサ１３及びセンサ１２から、ブラインの流出流量、流出ブライン温度及び流出氷充填率を検知し、これらの検出値に基づいて、冷却パネルの予冷終了、氷スラリー充填終了の判断と電磁弁９、１４の閉操作、および冷却パネルから氷スラリーをあふれさせないための閉操作、流入流量と流出流量のバランス操作を行ない、冷却パネル内氷充填率を設定された氷充填率曲線に従って推移するように制御する。
かかる装置構成によって、供給管５から氷スラリーを充填しながら、戻し管６からブラインを排出しながら、冷却パネル１内に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、冷却パネル１内の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネルの内部空間にパネル側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にすることにより、氷スラリーをスムーズに冷却パネルの内部空間に隅々まで充填することが可能になる。
【００１８】
このように冷却パネルの内部空間に氷スラリーを充填しながら、一方でブラインを排出するため、氷スラリー搬送ポンプ圧が過大とならない。この場合好ましくは、冷却パネルの内部空間を大気と連通させた状態とすることにより、搬送ポンプの氷スラリー供給圧を格段に低減できる。従って冷却パネルの強度を高く維持する必要がなく、かつ搬送ポンプの動力を低減できる利点がある。
また氷スラリーの充填中に、冷却パネル自体と、冷却パネルが取り付けられた保冷庫あるいは荷室の内部を予冷できるので、氷充填率ＩＰＦを最大に充填した状態から稼動でき、氷が溶けるまでの時間を長く維持できる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、氷スラリーの氷充填率を漸増する工程の前に、同氷スラリーのブラインを用いて前記冷却パネルの内部空間を氷スラリー温度近傍まで予冷する工程を含むことにより、冷却パネル内を冷却させる分の氷が融解してしまうことがなく、被冷却物の冷却に氷スラリーの潜熱をすべて使うことができるという利点がある。
また好ましくは、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することにより、冷却パネル内で氷スラリーの液深が深くなり、流速が遅くなるため、氷が滞留して冷却パネル外に流出しにくくなるという利点がある。
【００２０】
また好ましくは、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、冷却パネルへ氷スラリーを供給する流入流速を前記冷却パネルからブラインを排出する流出流速より大としたことにより、冷却パネル内の氷スラリーの流速が遅くなり、上記と同様の効果がある。
また好ましくは、前記冷却パネル側に設けた供給部の内部空間の空隙高さを冷却パネル他側に設けた戻し部の空隙高さより高くして、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにしたことにより、前記供給部付近で氷粒が滞留して氷スラリーの流入を邪魔するのを防いで、氷スラリーをスムーズに冷却パネルに流入させることができる。
【００２１】
また好ましくは、冷却パネル側（中央部も含む）に設けた供給部より前記冷却パネル他側に設けた戻し部の口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れ速度を低減させる。冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くするため、氷スラリー供給側の流速を遅くすると、供給側配管で氷スラリーが閉塞しやすくなる。前記構成によって、戻し部を分散させたことによって、供給側流速を大としたまま排出側の流速を低減して、冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くすることができ、これによって供給配管側での閉塞を防止しながら、氷の冷却パネル外の流出を防ぐことができる。
【００２２】
また本発明装置によれば、冷却パネルよりブラインを排出する排出部が冷却パネル底壁側に設けられ、前記内部空間を片流れ若しくは両流れ方向にスラリーが流動する冷却パネルと、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを前記排出部より排出させながら同内部空間に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする氷スラリーの氷充填率制御装置とを備えたことにより、前記排出部からの氷の流出を押えることができるとともに、氷スラリーの冷却パネル内での閉塞を効果的に抑えながら、目標とする氷充填率にスムーズに到達することができる。
【００２３】
また本発明装置において、好ましくは、前記氷充填率制御装置にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを検知する検知手段を具備することにより、目標氷充填率に到達したことをいち早く探知することができるとともに、冷却パネルが保冷車の天井部の内壁面に配設されていることにより、日射を効果的に遮蔽して保冷車の荷室の保冷効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図２から図４は、それぞれ本発明方法の第１実施例、第２実施例及び第３実施例を示す模式図である。
【００２５】
保冷庫等に取り付けられる冷却パネルは、取付けスペースの制約の関係から、極力薄くしたほうがよい。即ち冷却パネルの内部空間を狭くする必要がある。しかしそうなると、氷スラリーを高氷充填率で充填できなくなるおそれが出てくる。
本発明の第１実施例を示す図２は、浅底の水平に配置された冷却パネルの内部空間に氷スラリーを充填する場合の実施例である。図２において、２１は冷却パネルで、供給口２３から氷スラリー２５が供給され、排出口２４から冷却パネル２１の内部に貯留していたブラインが排出される。２６は氷スラリー２５中に含まれる氷粒である。なお図２中で、氷粒２６は実際より大きく図示しているが、これは後述する図３及び図４でも同様である。２７は、冷却パネル２１を大気開放型とするため、冷却パネルの内部空間２１ａを大氣と連通させる開放弁である。
【００２６】
この第１実施例は、氷充填率漸増工程の前に、氷スラリーのブラインを用いて冷却パネル２１の内部空間２１ａを氷スラリー温度近傍まで予冷し、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することを特徴とする。
本第１実施例において、氷充填率漸増工程では、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネルの内部空間２１ａにパネル２１側に設けた供給口２３より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた排出口２４から排出しながら、冷却パネル２１の内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
【００２７】
本第１実施例によれば、氷充填率漸増工程の前に、氷スラリーのブラインを用いて冷却パネル２１の内部空間２１ａを氷スラリー温度近傍まで予冷することにより、冷却パネル内を冷却させる分の氷が融解してしまうことがなく、保冷庫の冷却に氷スラリーの潜熱をすべて使うことができるという利点があるとともに、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することにより、冷却パネル内で氷スラリーの液深が深くなり、流速が遅くなるため、氷が滞留して冷却パネル外に流出しにくくなるという利点がある。
また大気開放弁２７を設けて、冷却パネルの内部空間２１ａを大気に開放しているため、氷スラリーを冷却パネルに充填するためのポンプ圧が過大とならず、このため冷却パネルの強度を過大にする必要がなく、かつポンプ動力も過大とならない。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施例である。図３において、３１は冷却パネルであり、３１ａは、氷スラリー３５が充填される冷却パネルの内部空間である。３３は、冷却パネル３１の一端に設けられた氷スラリー３５の供給口、３４は、冷却パネル３１の他端に設けられたブライン排出口、３６は、氷スラリー３５中に混入した氷粒、３７は、冷却パネル３１を大気開放型とするため、冷却パネルの内部空間３１ａを大気と連通させる開放弁である。
本実施例では、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、供給口３３から冷却パネル３１へ氷スラリーを供給する流入流速を、排出口３４からブラインを排出する流出流速より大とすることを特徴とする。これによって冷却パネル内の氷スラリーの流速が遅くなり、氷が滞留して冷却パネル外に流出しにくくなるという利点がある。なお大気開放弁３７による効果は前記第１実施例と同様である。
【００２９】
図４は、本発明の第３実施例である。冷却パネル内流速を遅くするために、氷スラリー供給側の流入流速を遅くすると、氷スラリー供給側配管で氷スラリーが閉塞しやすくなるので、第３実施例は、ブラインの流出流速が流入流速の半分になるように、かつ冷却パネル内流速が遅くなるように工夫した例である。即ち図４において、４１は、冷却パネルであり、４１ａは、氷スラリー４５が充填される冷却パネルの内部空間である。冷却パネル４１の中央に氷スラリー４５の供給口４３を設け、冷却パネル４１の両端にブライン排出口４４ａ及び４４ｂを設けている。なお４６は氷スラリー４５に混入した氷粒、４７は、冷却パネル４１を大気開放型とするため、冷却パネルの内部空間４１ａを大気と連通させる開放弁である。
【００３０】
本第３実施例によれば、供給口４３付近の冷却パネル４１の天井部分が排出口４４ａ及び４４ｂ付近より高くなっており、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにしたことにより、供給口４３付近で氷粒が滞留するのを防いで、氷スラリーをスムーズに冷却パネルに流入させることができるとともに、供給口４３より冷却パネルの両側に設けた排出口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れを分散させることにより、氷スラリー流れ速度を低減させている。冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くするため、氷スラリー供給側の流速を遅くすると、供給側配管で氷スラリーが閉塞しやすくなる。本実施例では、前記構成によって、供給側流速を大としたまま、個々の排出口付近の流速を低減することにより、冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くすることができるので、供給配管側での閉塞を防止しながら、氷の冷却パネル外の流出を防ぐことができる。
【００３１】
図５は、複数の保冷車に対し複数の供給部から氷スラリーを供給可能な氷スラリー供給システムに係る本発明の第４実施例を示す系統図である。
図５において、５１は、氷点下の冷媒をつくる陸上に設置された冷凍機ユニットで、同冷媒を製氷機５２に送り、製氷機５２で同冷媒の冷熱により潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて氷スラリーを生成する。５３は、製氷機５２で製造した氷スラリーを貯留する貯氷タンク、５４は、貯氷タンク５３に貯留されている潜熱蓄熱用ブラインを製氷するため製氷機５２に循環させる循環ポンプである。５５は、供給ポンプ５６及び回収ポンプ５７により貯氷タンク５３内の氷スラリーを常時循環させておく循環管である。５８は、循環管５５が貯氷タンク５３に接続する取氷口５５ａ及び５５ｂの接続部位によって含氷率が異なることを利用して、取氷口５５ａ及び５５ｂの流入量を変えることにより、循環管５５を循環する氷スラリーの氷充填率を制御する三方弁、５９は、矢印方向のみの流れを許容する逆止弁である。
【００３２】
６０は保冷車であり、荷室６１の内壁面の天井部分に冷却パネル６２を配設している。冷却パネル６２は氷スラリーを充填する内部空間を有し、同内部空間に充填された氷スラリーの冷熱で荷室６１に積み込まれた被冷却物を保冷している。６３は、冷却パネル６２の内部空間を大気と連通させるための大気開放弁である。
７１は、氷スラリーを循環管５５から冷却パネル６２の内部空間に供給する配管、７２は、冷却パネル内部の氷が融解した後のブラインを冷却パネル６２から循環管５５に回収する回収管である。なお回収管７２の接続部は、ブラインのみを取り出すのに好都合な、冷却パネル６２の傾斜した下方底壁側に設けられている。７３は、供給管７１又は回収管７２を冷却パネル側と循環管５５側と切り離し可能とするカプラ、７４は、カプラ７３の接続時に内部弁が開き、切り離し時に内部弁が閉まる構造の自動開閉弁である。
【００３３】
７５及び７６は、供給管７１に設けられた氷充填率センサ及び流量計であり、７７、７８及び７９は、回収管７２に設けられた温度センサ、氷充填率センサ及び流量計である。また６４は、冷却パネル６２の内部空間の氷充填率を計測するセンサである。また６５は、回収管７２で回収されたブラインを一時貯留する地下ピットである。８３は、供給管７１に設けられた電磁弁、８４は回収管７２に設けられた電磁弁である。これらの機器類は供給管７１及び回収管７２の先端に取り付けた供給ユニット８２内にまとめられ、保冷車６０に対してカプラ７３で着脱可能となる。
図６において、８０は、前記各センサの検知信号を入力して、冷却パネル６２の氷充填率を以下の通り計測カウントし、最終的に冷却パネル６２内の氷充填率を所望の値に制御する制御装置である。各々の冷却パネル６２にて各々の氷充填率制御装置８０によって以下の計測カウントが行なわれる。
・冷却パネル流出ブライン温度＜ブラインの凍結温度＝予冷終了
・冷却パネル内氷充填率ＩＰＦ［％］=（積算流入熱量−積算流出熱量）／（充填重量の変化）／７９．７［ｋｃａｌ／ｋｇ］×１００
・積算流入熱量［ｋｃａｌ］＝７９．７×冷却パネル流入ＩＰＦ［％］／１００×冷却パネル流入流量［ｋｇ／ｍｉｎ］×時間間隔＋流入熱量
・積算流出熱量［ｋｃａｌ］＝７９．７×冷却パネル流出ＩＰＦ［％］／１００×冷却パネル流出流量［ｋｇ／ｍｉｎ］×時間間隔＋流出熱量
・充填重量の変化［ｋｇ］＝冷却パネル基準内容量＋冷却パネル流入流量−冷却パネル流出流量）×時間間隔
・冷却パネル内氷充填率ＩＰＦ［％］≧所望の氷充填率＝充填終了
（又は、冷却パネルへ設置した氷充填率センサ６４での計測にて充填終了とする。）
【００３４】
かかる実施例の氷スラリー供給システムにおいて、まず貯氷タンク５３に貯められた氷スラリーを循環管５５内を循環させておく。その際保冷車６０に供給する氷スラリーの目標とする氷充填率より低い氷充填率となるように、循環管５５に介装された氷充填率センサ８１の検出値に基づいて三方弁５８の取氷口５５ａ及び５５ｂの各流入量を制御する。
循環管５５から複数の氷スラリー供給管７１により多数の冷却パネル６２へ充填する場合は、循環管５５の氷充填率を１５％〜２０％で一定になるように循環管の氷充填率センサ８１と三方弁５８で制御する。
その際、複数の氷スラリー供給管７１へ分岐する際に、配管内の氷充填率が等分配される条件、すなわち循環管５５の管内流速を１ｍ／ｓ以上とすると良い。
これにより、複数の冷却パネル６２において、氷スラリーを充填する作業を同時に行うことができる。
次に氷スラリーを供給する保冷車６０の冷却パネル６２の内部空間と循環管５５とを供給管７１及び回収管７２のカプラ７３で接続する。その後氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネル６２の内部空間にパネル６２側に接続した供給管７１より充填しながら、内部空間に貯留しているブラインを冷却パネル他側に接続した回収管７２に回収する。
【００３５】
その際図６に示すように、制御装置８０によって、各センサから送られる冷却パネルへの流入氷充填率、同流出氷充填率、冷却パネル内氷充填率、冷却パネル流出ブライン温度、冷却パネルへの流入流量、及び同流出流量の各検出値に基づいて、前述の計測カウントを行い、冷却パネルの予冷終了、氷スラリー充填終了の判断と電磁弁８３，８４の閉操作、および冷却パネルから氷スラリーをあふれさせないための閉操作、また供給ポンプ５６及び回収ポンプ５７を操作して流入流量と流出流量のバランス操作をする。即ち冷却パネル６２の内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
なお回収管７２から回収されたブラインは一旦地下ピッド６５に排出するか、あるいは氷スラリーの供給と同時に、回収ポンプ５７で吸引して、貯氷タンク５３に回収する。
本実施例で保冷車６０に氷スラリーを充填するに当たっては、前記第１実施例で実施した予冷工程等を実施する。
【００３６】
本発明装置によれば、回収管７２が冷却パネル６２の傾斜下端の低壁面に接続したことにより、氷の回収管７２への流出を効果的に押えることができるとともに、氷充填率制御装置８０により、冷却パネル６２に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする工程を実施することにより、氷スラリーの冷却パネル内での閉塞を効果的に抑えながら、目標とする氷充填率にスムーズに到達することができる。
【００３７】
また氷充填率制御装置８０にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを計測あるいは検知する手段（氷充填率センサ６４）を具備することにより、目標氷充填率に到達したことをいち早く探知することができて、保冷車６０の切り離しを迅速に行なうことができるとともに、冷却パネル６２が保冷車の天井部の内壁面に配設されていることにより、日射を効果的に遮蔽して保冷車の荷室の保冷効果を高めることができる。
【００３８】
図７は、本実施例を実施した場合の、前記各サンサの測定値の経時変化を示すグラフである。なおこの場合、氷スラリーの充填前に冷却パネル内でブラインのみを循環させる予冷工程を行なっており、冷却パネル自体は冷えた状態にして実測した。
図７からわかるように、冷却パネル内に流入する氷スラリーの氷充填率ＩＰＦは、ゼロから徐々に濃縮され、それに伴って冷却パネル内氷スラリーの氷充填率も徐々に濃縮され、最終的に３５ｗ％以上の高氷充填率に達している。
【００３９】
図８は、同じ冷熱量の氷スラリーを一定時間内に冷却パネルに充填した場合に、供給する氷スラリーの氷充填率（搬送ＩＰＦ）を変更した場合のポンプ動力の実測結果を示すグラフである。
図８において、合計ポンプ動力は、搬送側氷スラリーポンプ動力とドレン側ブラインポンプ動力を合わせた動力、搬送側氷スラリーポンプ動力は、氷スラリーを供給するためのポンプ動力、ドレン側ブラインポンプ動力は、氷スラリーが溶解して液体になったブラインを回収するためのポンプ動力を示す。
【００４０】
図８から、供給する搬送ＩＰＦを小さくすると、必要冷熱量に対して多量の蓄冷剤を流入させ、多量のブラインを回収するので、ドレン側ブラインポンプ動力が大きくなることがわかる。また供給する搬送ＩＰＦを大きくすると、必要冷熱量に対して少量の蓄冷剤で済み、回収するブラインも少なくて済むが、氷スラリーの粘性が高くなるので、搬送側氷スラリーポンプ動力が増大することがわかる。
従って高い氷充填率の氷スラリーを最初から充填するよりも、ブラインを冷却パネルから排出しながら、冷却パネルの内部空間の氷充填率を増大させていく本発明方法は、合計ポンプ動力の低減にも効果があることがわかる。なお図８から、適正な搬送ＩＰＦは１５〜２０重量％であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、簡素かつ安価な装置構造で、冷蔵庫や保冷庫等、さらには複数の保冷車の荷室に設けられた薄板状の蓄熱式冷却パネルに氷スラリーを効率良くかつ高密度に充填することが可能な氷スラリーの充填方法及び装置を実現することができて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す模式図である。
【図５】複数の保冷車に対し複数の供給部から氷スラリーを供給可能な氷スラリー供給システムに係る本発明の第４実施例を示す系統図である。
【図６】前記第４実施例の制御系を示すブロック図である。
【図７】前記第４実施例を実施した場合の、前記各サンサの測定値の経時変化を示すグラフである。
【図８】冷却パネルに供給する氷スラリーの氷充填率（搬送ＩＰＦ）を変更した場合のポンプ動力の実測結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
２１、３１、４１、６２ 冷却パネル
２、５１ 冷凍機ユニット
３、５２ 製氷器
４、５３ 貯氷タンク
５ 氷スラリー供給管
６ ブライン回収管
７、５６ 供給ポンプ
８、５７ 回収ポンプ
９、１４ 電磁弁
１０、１１、１２、６４、７５、７８ 氷充填率センサ
１３、７７ 温度センサ
１５、１６ 接続部
１７、８０ 氷充填率制御装置
２１ａ、３１ａ、４１ａ 内部空間
２３、３３、４３ 供給口
２４、３４、４４ａ、４４ｂ 排出口
２５、３５、４５ 氷スラリー
２６、３６、４６ 氷粒
２７、３７、４７、６３ 大気圧開放弁
５４ 循環ポンプ
５５ 循環管
５８ 三方弁
５９ 逆止弁
６０ 保冷車
６１ 荷室
６５ 地下ピット
７１ 氷スラリー供給管
７２ ブライン回収管
７３ カプラ
７４ 自動開閉弁
７６、７９ 流量計
８０ 氷充填率制御装置
８１ 氷充填率センサ
８２ 供給ユニット
８３，８４ 電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫や保冷庫、あるいは移動式保冷庫、冷凍冷蔵車等に設けられた金属製薄板状の蓄熱式冷却パネルの内部空間に、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリー（ダイナミックアイス）を目標とする氷充填率まで高密度にかつ効率良く充填するための充填方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫や保冷庫、あるいは移動式保冷庫、冷凍冷蔵車等冷却すべき容器の内壁面に設置される蓄熱式冷却パネルは、通常アルミニウム、ステンレス等の薄板で箱型とするか、あるいは銅パイプ等で構成され、潜熱蓄熱用ブラインを貯留するための内部空間を有し、保冷庫等の荷室容積を減らさないために極力薄くしなければならない。その冷却パネルの内部空間に、保冷能力を高めるため、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを高密度に充填する必要があり、充填方法としては、内部空間が空の状態のところに高い氷充填率ＩＰＦで充填する方法が最も簡単な方法である。
【０００３】
ところが氷スラリーを氷充填率３５％以上で外気開放型の冷却パネルに充填すると、冷却パネル内での流動性に乏しく、以下のような問題が起こり、十分に充填することができない。氷を冷却パネル内部の角まで充填できない。冷却パネルの入口に詰まった氷が充填のじゃまになり、あふれさせる。充填した氷の高さが均等にならず、あふれさせる。
【０００４】
このため氷スラリーを高氷充填率で冷却パネルに充填する場合、冷却パネルを密閉型にして過大な圧力で押し込めなければならない。
特許文献１（特開２００２−７１２４８号公報）の図１０及び図１１には、冷凍コンテナ車２２に備えられた密閉型の保冷蓄熱封入容器２７に冷凍コンテナ基地２１から潜熱蓄熱材を基剤とした氷スラリーを供給するシステムが開示されている。このシステムでは、冷凍コンテナ基地２１に設けられた蓄熱槽２３と保冷蓄熱封入容器２７とを配管で接続し、蓄熱槽２３に貯留された前記氷スラリーをポンプにて保冷蓄熱封入容器２７内に圧送している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７１２４８号公報
【発明の開示】
【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に開示された密閉型の蓄熱剤封入容器に氷スラリーを高氷充填率で充填する場合、氷充填率が高くなるほど氷スラリーの粘性が増大する性質があるため、過大なポンプ圧力で氷スラリーを押し込めなければならず、そのため冷却パネル等の強度を増大しなければならない。
また充填後に保冷室内を冷却させる分の氷が融解してしまうので、被冷却物を保冷室に入れて冷却する前に、ある程度の氷を消耗してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、高氷充填率で氷スラリーを冷却パネルに充填した場合でも、流動性を維持して冷却パネル内部の角までスムーズに充填可能であり、また充填時に冷却パネルに過大な圧力を必要としないので、冷却パネル強度を増強させる必要がなく、かつ搬送ポンプ動力を低減することが可能な冷却パネルへの氷スラリー充填方法及び同方法を実施するための装置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】
本発明方法は、かかる目的を達成するもので、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する方法において、前記氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で前記冷却パネルの内部空間にパネル側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にすることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率、例えば３５重量％未満の氷充填率で冷却パネルの内部空間に充填するため、流動性が十分維持されており、そのため前述の不具合が発生することはなく、かつ同時に冷却パネルの内部空間に貯留する潜熱蓄熱用ブラインを排出しながら、冷却パネルの内部空間内に貯留する氷充填率を高くしていく。これによって最終的に例えば３５重量％を越えた目標氷充填率とすることができる。
【００１０】
本発明においては、好ましくは、前記氷充填率漸増工程の前に、氷スラリーのブラインを用いて前記冷却パネルの内部空間を氷スラリー温度近傍まで予冷する工程を含める。
また好ましくは、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行する。
また好ましくは、前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、前記冷却パネルへ氷スラリーを供給する流入流速を前記冷却パネルからブラインを排出する流出流速より大とする。
【００１１】
また好ましくは、前記冷却パネル側に設けた供給部の内部空間の空隙高さを冷却パネル他側に設けた戻し部の空隙高さより高くして、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにする。
また好ましくは、前記冷却パネル側（中央部も含む）に設けた供給部より前記冷却パネル他側に設けた戻し部の口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れ速度を低減させるようにする。
【００１２】
また本発明装置は、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する装置において、前記冷却パネルより潜熱蓄熱用ブラインを排出する排出部が冷却パネル底壁側に設けられ、前記内部空間を片流れ若しくは両流れ方向にスラリーが流動する冷却パネルと、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを前記排出部より排出させながら同内部空間に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする氷スラリーの氷充填率制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明装置においては、冷却パネルより潜熱蓄熱用ブラインを排出する排出部を冷却パネル底壁側に設けて、同ブラインのみを取り出すようにし、氷スラリーを冷却パネルの内部空間に充填しながら、同内部空間からブラインを排出し、前記氷充填率制御装置により冷却パネルの内部空間の氷充填率を漸増させながら濃縮させて、同内部空間を目標とする氷充填率にする。
本発明装置において、好ましくは、前記氷充填率制御装置にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを検知する検知手段を具備する。また好ましくは、前記冷却パネルが保冷車の天井部の内壁面に配設する。
【００１４】
本発明装置の基本構成を図１に基づいて説明する。図１において、１は、氷スラリーを充填する内部空間を有する薄板状の冷却パネルであり、保冷庫などの内壁に取り付けられる。２は、氷点下の冷媒をつくり製氷器３に供給する冷凍機ユニット、３は、冷凍機ユニット２から供給される冷媒の冷熱を利用して、潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて氷スラリーを生成する製氷器、４は、製氷器３で生成した氷スラリーを貯留する貯氷タンクである。
５は、氷スラリーをポンプ７により冷却パネル１の１側の内部空間に供給する配管、６は、ブラインをポンプ８で冷却パネル１の他側の内部空間から戻す戻し管である。
【００１５】
９及び１０は、供給管５に設けられた電磁弁及び氷充填率センサ、１１は冷却パネル１の内部空間の氷充填率を検知するセンサ、１２、１３及び１４は、ブライン戻し管６に設けられた氷充填率センサ、温度センサ及び電磁弁である。１５及び１６は、供給管５又は戻し管６に介装された接続部で、接続部１５及び１６によって冷却パネル１側と貯氷タンク４、製氷器３及び冷凍機ユニット２側とを切り離し可能とする。なお接続部１５及び１６は、接続時に開き、切り離し時に閉まる自動開閉弁機構を持つ。
【００１６】
１７は、氷充填率制御装置で、供給管５に設けられたポンプ７、電磁弁９及びセンサ１０から、氷スラリーの流入流量及び流入側氷充填率を検知し、またセンサ１１から冷却パネル内氷充填率を検知するとともに、戻し管６に設けられたポンプ８、電磁弁１４、温度センサ１３及びセンサ１２から、ブラインの流出流量、流出ブライン温度及び流出氷充填率を検知し、これらの検出値に基づいて、冷却パネルの予冷終了、氷スラリー充填終了の判断と電磁弁９、１４の閉操作、および冷却パネルから氷スラリーをあふれさせないための閉操作、流入流量と流出流量のバランス操作を行ない、冷却パネル内氷充填率を設定された氷充填率曲線に従って推移するように制御する。
かかる装置構成によって、供給管５から氷スラリーを充填しながら、戻し管６からブラインを排出しながら、冷却パネル１内に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、冷却パネル１内の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネルの内部空間にパネル側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にすることにより、氷スラリーをスムーズに冷却パネルの内部空間に隅々まで充填することが可能になる。
【００１８】
このように冷却パネルの内部空間に氷スラリーを充填しながら、一方でブラインを排出するため、氷スラリー搬送ポンプ圧が過大とならない。この場合好ましくは、冷却パネルの内部空間を大気と連通させた状態とすることにより、搬送ポンプの氷スラリー供給圧を格段に低減できる。従って冷却パネルの強度を高く維持する必要がなく、かつ搬送ポンプの動力を低減できる利点がある。
また氷スラリーの充填中に、冷却パネル自体と、冷却パネルが取り付けられた保冷庫あるいは荷室の内部を予冷できるので、氷充填率ＩＰＦを最大に充填した状態から稼動でき、氷が溶けるまでの時間を長く維持できる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、氷スラリーの氷充填率を漸増する工程の前に、同氷スラリーのブラインを用いて前記冷却パネルの内部空間を氷スラリー温度近傍まで予冷する工程を含むことにより、冷却パネル内を冷却させる分の氷が融解してしまうことがなく、被冷却物の冷却に氷スラリーの潜熱をすべて使うことができるという利点がある。
また好ましくは、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することにより、冷却パネル内で氷スラリーの液深が深くなり、流速が遅くなるため、氷が滞留して冷却パネル外に流出しにくくなるという利点がある。
【００２０】
また好ましくは、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、冷却パネルへ氷スラリーを供給する流入流速を前記冷却パネルからブラインを排出する流出流速より大としたことにより、冷却パネル内の氷スラリーの流速が遅くなり、上記と同様の効果がある。
また好ましくは、前記冷却パネル側に設けた供給部の内部空間の空隙高さを冷却パネル他側に設けた戻し部の空隙高さより高くして、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにしたことにより、前記供給部付近で氷粒が滞留して氷スラリーの流入を邪魔するのを防いで、氷スラリーをスムーズに冷却パネルに流入させることができる。
【００２１】
また好ましくは、冷却パネル側（中央部も含む）に設けた供給部より前記冷却パネル他側に設けた戻し部の口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れ速度を低減させる。冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くするため、氷スラリー供給側の流速を遅くすると、供給側配管で氷スラリーが閉塞しやすくなる。前記構成によって、戻し部を分散させたことによって、供給側流速を大としたまま排出側の流速を低減して、冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くすることができ、これによって供給配管側での閉塞を防止しながら、氷の冷却パネル外の流出を防ぐことができる。
【００２２】
また本発明装置によれば、冷却パネルよりブラインを排出する排出部が冷却パネル底壁側に設けられ、前記内部空間を片流れ若しくは両流れ方向にスラリーが流動する冷却パネルと、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを前記排出部より排出させながら同内部空間に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする氷スラリーの氷充填率制御装置とを備えたことにより、前記排出部からの氷の流出を押えることができるとともに、氷スラリーの冷却パネル内での閉塞を効果的に抑えながら、目標とする氷充填率にスムーズに到達することができる。
【００２３】
また本発明装置において、好ましくは、前記氷充填率制御装置にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを検知する検知手段を具備することにより、目標氷充填率に到達したことをいち早く探知することができるとともに、冷却パネルが保冷車の天井部の内壁面に配設されていることにより、日射を効果的に遮蔽して保冷車の荷室の保冷効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図２から図４は、それぞれ本発明方法の第１実施例、第２実施例及び第３実施例を示す模式図である。
【００２５】
保冷庫等に取り付けられる冷却パネルは、取付けスペースの制約の関係から、極力薄くしたほうがよい。即ち冷却パネルの内部空間を狭くする必要がある。しかしそうなると、氷スラリーを高氷充填率で充填できなくなるおそれが出てくる。
本発明の第１実施例を示す図２は、浅底の水平に配置された冷却パネルの内部空間に氷スラリーを充填する場合の実施例である。図２において、２１は冷却パネルで、供給口２３から氷スラリー２５が供給され、排出口２４から冷却パネル２１の内部に貯留していたブラインが排出される。２６は氷スラリー２５中に含まれる氷粒である。なお図２中で、氷粒２６は実際より大きく図示しているが、これは後述する図３及び図４でも同様である。２７は、冷却パネル２１を大気開放型とするため、冷却パネルの内部空間２１ａを大氣と連通させる開放弁である。
【００２６】
この第１実施例は、氷充填率漸増工程の前に、氷スラリーのブラインを用いて冷却パネル２１の内部空間２１ａを氷スラリー温度近傍まで予冷し、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することを特徴とする。
本第１実施例において、氷充填率漸増工程では、氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネルの内部空間２１ａにパネル２１側に設けた供給口２３より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた排出口２４から排出しながら、冷却パネル２１の内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
【００２７】
本第１実施例によれば、氷充填率漸増工程の前に、氷スラリーのブラインを用いて冷却パネル２１の内部空間２１ａを氷スラリー温度近傍まで予冷することにより、冷却パネル内を冷却させる分の氷が融解してしまうことがなく、保冷庫の冷却に氷スラリーの潜熱をすべて使うことができるという利点があるとともに、冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することにより、冷却パネル内で氷スラリーの液深が深くなり、流速が遅くなるため、氷が滞留して冷却パネル外に流出しにくくなるという利点がある。
また大気開放弁２７を設けて、冷却パネルの内部空間２１ａを大気に開放しているため、氷スラリーを冷却パネルに充填するためのポンプ圧が過大とならず、このため冷却パネルの強度を過大にする必要がなく、かつポンプ動力も過大とならない。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施例である。図３において、３１は冷却パネルであり、３１ａは、氷スラリー３５が充填される冷却パネルの内部空間である。３３は、冷却パネル３１の一端に設けられた氷スラリー３５の供給口、３４は、冷却パネル３１の他端に設けられたブライン排出口、３６は、氷スラリー３５中に混入した氷粒、３７は、冷却パネル３１を大気開放型とするため、冷却パネルの内部空間３１ａを大気と連通させる開放弁である。
本実施例では、氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、供給口３３から冷却パネル３１へ氷スラリーを供給する流入流速を、排出口３４からブラインを排出する流出流速より大とすることを特徴とする。これによって冷却パネル内の氷スラリーの流速が遅くなり、氷が滞留して冷却パネル外に流出しにくくなるという利点がある。なお大気開放弁３７による効果は前記第１実施例と同様である。
【００２９】
図４は、本発明の第３実施例である。冷却パネル内流速を遅くするために、氷スラリー供給側の流入流速を遅くすると、氷スラリー供給側配管で氷スラリーが閉塞しやすくなるので、第３実施例は、ブラインの流出流速が流入流速の半分になるように、かつ冷却パネル内流速が遅くなるように工夫した例である。即ち図４において、４１は、冷却パネルであり、４１ａは、氷スラリー４５が充填される冷却パネルの内部空間である。冷却パネル４１の中央に氷スラリー４５の供給口４３を設け、冷却パネル４１の両端にブライン排出口４４ａ及び４４ｂを設けている。なお４６は氷スラリー４５に混入した氷粒、４７は、冷却パネル４１を大気開放型とするため、冷却パネルの内部空間４１ａを大気と連通させる開放弁である。
【００３０】
本第３実施例によれば、供給口４３付近の冷却パネル４１の天井部分が排出口４４ａ及び４４ｂ付近より高くなっており、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにしたことにより、供給口４３付近で氷粒が滞留するのを防いで、氷スラリーをスムーズに冷却パネルに流入させることができるとともに、供給口４３より冷却パネルの両側に設けた排出口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れを分散させることにより、氷スラリー流れ速度を低減させている。冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くするため、氷スラリー供給側の流速を遅くすると、供給側配管で氷スラリーが閉塞しやすくなる。本実施例では、前記構成によって、供給側流速を大としたまま、個々の排出口付近の流速を低減することにより、冷却パネル内の氷スラリーの流速を遅くすることができるので、供給配管側での閉塞を防止しながら、氷の冷却パネル外の流出を防ぐことができる。
【００３１】
図５は、複数の保冷車に対し複数の供給部から氷スラリーを供給可能な氷スラリー供給システムに係る本発明の第４実施例を示す系統図である。
図５において、５１は、氷点下の冷媒をつくる陸上に設置された冷凍機ユニットで、同冷媒を製氷機５２に送り、製氷機５２で同冷媒の冷熱により潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて氷スラリーを生成する。５３は、製氷機５２で製造した氷スラリーを貯留する貯氷タンク、５４は、貯氷タンク５３に貯留されている潜熱蓄熱用ブラインを製氷するため製氷機５２に循環させる循環ポンプである。５５は、供給ポンプ５６及び回収ポンプ５７により貯氷タンク５３内の氷スラリーを常時循環させておく循環管である。５８は、循環管５５が貯氷タンク５３に接続する取氷口５５ａ及び５５ｂの接続部位によって含氷率が異なることを利用して、取氷口５５ａ及び５５ｂの流入量を変えることにより、循環管５５を循環する氷スラリーの氷充填率を制御する三方弁、５９は、矢印方向のみの流れを許容する逆止弁である。
【００３２】
６０は保冷車であり、荷室６１の内壁面の天井部分に冷却パネル６２を配設している。冷却パネル６２は氷スラリーを充填する内部空間を有し、同内部空間に充填された氷スラリーの冷熱で荷室６１に積み込まれた被冷却物を保冷している。６３は、冷却パネル６２の内部空間を大気と連通させるための大気開放弁である。
７１は、氷スラリーを循環管５５から冷却パネル６２の内部空間に供給する配管、７２は、冷却パネル内部の氷が融解した後のブラインを冷却パネル６２から循環管５５に回収する回収管である。なお回収管７２の接続部は、ブラインのみを取り出すのに好都合な、冷却パネル６２の傾斜した下方底壁側に設けられている。７３は、供給管７１又は回収管７２を冷却パネル側と循環管５５側と切り離し可能とするカプラ、７４は、カプラ７３の接続時に内部弁が開き、切り離し時に内部弁が閉まる構造の自動開閉弁である。
【００３３】
７５及び７６は、供給管７１に設けられた氷充填率センサ及び流量計であり、７７、７８及び７９は、回収管７２に設けられた温度センサ、氷充填率センサ及び流量計である。また６４は、冷却パネル６２の内部空間の氷充填率を計測するセンサである。また６５は、回収管７２で回収されたブラインを一時貯留する地下ピットである。８３は、供給管７１に設けられた電磁弁、８４は回収管７２に設けられた電磁弁である。これらの機器類は供給管７１及び回収管７２の先端に取り付けた供給ユニット８２内にまとめられ、保冷車６０に対してカプラ７３で着脱可能となる。
図６において、８０は、前記各センサの検知信号を入力して、冷却パネル６２の氷充填率を以下の通り計測カウントし、最終的に冷却パネル６２内の氷充填率を所望の値に制御する制御装置である。各々の冷却パネル６２にて各々の氷充填率制御装置８０によって以下の計測カウントが行なわれる。
・冷却パネル流出ブライン温度＜ブラインの凍結温度＝予冷終了
・冷却パネル内氷充填率ＩＰＦ［％］=（積算流入熱量−積算流出熱量）／（充填重量の変化）／７９．７［ｋｃａｌ／ｋｇ］×１００
・積算流入熱量［ｋｃａｌ］＝７９．７×冷却パネル流入ＩＰＦ［％］／１００×冷却パネル流入流量［ｋｇ／ｍｉｎ］×時間間隔＋流入熱量
・積算流出熱量［ｋｃａｌ］＝７９．７×冷却パネル流出ＩＰＦ［％］／１００×冷却パネル流出流量［ｋｇ／ｍｉｎ］×時間間隔＋流出熱量
・充填重量の変化［ｋｇ］＝冷却パネル基準内容量＋冷却パネル流入流量−冷却パネル流出流量）×時間間隔
・冷却パネル内氷充填率ＩＰＦ［％］≧所望の氷充填率＝充填終了
（又は、冷却パネルへ設置した氷充填率センサ６４での計測にて充填終了とする。）
【００３４】
かかる実施例の氷スラリー供給システムにおいて、まず貯氷タンク５３に貯められた氷スラリーを循環管５５内を循環させておく。その際保冷車６０に供給する氷スラリーの目標とする氷充填率より低い氷充填率となるように、循環管５５に介装された氷充填率センサ８１の検出値に基づいて三方弁５８の取氷口５５ａ及び５５ｂの各流入量を制御する。
循環管５５から複数の氷スラリー供給管７１により多数の冷却パネル６２へ充填する場合は、循環管５５の氷充填率を１５％〜２０％で一定になるように循環管の氷充填率センサ８１と三方弁５８で制御する。
その際、複数の氷スラリー供給管７１へ分岐する際に、配管内の氷充填率が等分配される条件、すなわち循環管５５の管内流速を１ｍ／ｓ以上とすると良い。
これにより、複数の冷却パネル６２において、氷スラリーを充填する作業を同時に行うことができる。
次に氷スラリーを供給する保冷車６０の冷却パネル６２の内部空間と循環管５５とを供給管７１及び回収管７２のカプラ７３で接続する。その後氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で冷却パネル６２の内部空間にパネル６２側に接続した供給管７１より充填しながら、内部空間に貯留しているブラインを冷却パネル他側に接続した回収管７２に回収する。
【００３５】
その際図６に示すように、制御装置８０によって、各センサから送られる冷却パネルへの流入氷充填率、同流出氷充填率、冷却パネル内氷充填率、冷却パネル流出ブライン温度、冷却パネルへの流入流量、及び同流出流量の各検出値に基づいて、前述の計測カウントを行い、冷却パネルの予冷終了、氷スラリー充填終了の判断と電磁弁８３，８４の閉操作、および冷却パネルから氷スラリーをあふれさせないための閉操作、また供給ポンプ５６及び回収ポンプ５７を操作して流入流量と流出流量のバランス操作をする。即ち冷却パネル６２の内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にする。
なお回収管７２から回収されたブラインは一旦地下ピッド６５に排出するか、あるいは氷スラリーの供給と同時に、回収ポンプ５７で吸引して、貯氷タンク５３に回収する。
本実施例で保冷車６０に氷スラリーを充填するに当たっては、前記第１実施例で実施した予冷工程等を実施する。
【００３６】
本発明装置によれば、回収管７２が冷却パネル６２の傾斜下端の低壁面に接続したことにより、氷の回収管７２への流出を効果的に押えることができるとともに、氷充填率制御装置８０により、冷却パネル６２に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする工程を実施することにより、氷スラリーの冷却パネル内での閉塞を効果的に抑えながら、目標とする氷充填率にスムーズに到達することができる。
【００３７】
また氷充填率制御装置８０にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを計測あるいは検知する手段（氷充填率センサ６４）を具備することにより、目標氷充填率に到達したことをいち早く探知することができて、保冷車６０の切り離しを迅速に行なうことができるとともに、冷却パネル６２が保冷車の天井部の内壁面に配設されていることにより、日射を効果的に遮蔽して保冷車の荷室の保冷効果を高めることができる。
【００３８】
図７は、本実施例を実施した場合の、前記各サンサの測定値の経時変化を示すグラフである。なおこの場合、氷スラリーの充填前に冷却パネル内でブラインのみを循環させる予冷工程を行なっており、冷却パネル自体は冷えた状態にして実測した。
図７からわかるように、冷却パネル内に流入する氷スラリーの氷充填率ＩＰＦは、ゼロから徐々に濃縮され、それに伴って冷却パネル内氷スラリーの氷充填率も徐々に濃縮され、最終的に３５ｗ％以上の高氷充填率に達している。
【００３９】
図８は、同じ冷熱量の氷スラリーを一定時間内に冷却パネルに充填した場合に、供給する氷スラリーの氷充填率（搬送ＩＰＦ）を変更した場合のポンプ動力の実測結果を示すグラフである。
図８において、合計ポンプ動力は、搬送側氷スラリーポンプ動力とドレン側ブラインポンプ動力を合わせた動力、搬送側氷スラリーポンプ動力は、氷スラリーを供給するためのポンプ動力、ドレン側ブラインポンプ動力は、氷スラリーが溶解して液体になったブラインを回収するためのポンプ動力を示す。
【００４０】
図８から、供給する搬送ＩＰＦを小さくすると、必要冷熱量に対して多量の蓄冷剤を流入させ、多量のブラインを回収するので、ドレン側ブラインポンプ動力が大きくなることがわかる。また供給する搬送ＩＰＦを大きくすると、必要冷熱量に対して少量の蓄冷剤で済み、回収するブラインも少なくて済むが、氷スラリーの粘性が高くなるので、搬送側氷スラリーポンプ動力が増大することがわかる。
従って高い氷充填率の氷スラリーを最初から充填するよりも、ブラインを冷却パネルから排出しながら、冷却パネルの内部空間の氷充填率を増大させていく本発明方法は、合計ポンプ動力の低減にも効果があることがわかる。なお図８から、適正な搬送ＩＰＦは１５〜２０重量％であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、簡素かつ安価な装置構造で、冷蔵庫や保冷庫等、さらには複数の保冷車の荷室に設けられた薄板状の蓄熱式冷却パネルに氷スラリーを効率良くかつ高密度に充填することが可能な氷スラリーの充填方法及び装置を実現することができて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す模式図である。
【図５】複数の保冷車に対し複数の供給部から氷スラリーを供給可能な氷スラリー供給システムに係る本発明の第４実施例を示す系統図である。
【図６】前記第４実施例の制御系を示すブロック図である。
【図７】前記第４実施例を実施した場合の、前記各サンサの測定値の経時変化を示すグラフである。
【図８】冷却パネルに供給する氷スラリーの氷充填率（搬送ＩＰＦ）を変更した場合のポンプ動力の実測結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
２１、３１、４１、６２ 冷却パネル
２、５１ 冷凍機ユニット
３、５２ 製氷器
４、５３ 貯氷タンク
５ 氷スラリー供給管
６ ブライン回収管
７、５６ 供給ポンプ
８、５７ 回収ポンプ
９、１４ 電磁弁
１０、１１、１２、６４、７５、７８ 氷充填率センサ
１３、７７ 温度センサ
１５、１６ 接続部
１７、８０ 氷充填率制御装置
２１ａ、３１ａ、４１ａ 内部空間
２３、３３、４３ 供給口
２４、３４、４４ａ、４４ｂ 排出口
２５、３５、４５ 氷スラリー
２６、３６、４６ 氷粒
２７、３７、４７、６３ 大気圧開放弁
５４ 循環ポンプ
５５ 循環管
５８ 三方弁
５９ 逆止弁
６０ 保冷車
６１ 荷室
６５ 地下ピット
７１ 氷スラリー供給管
７２ ブライン回収管
７３ カプラ
７４ 自動開閉弁
７６、７９ 流量計
８０ 氷充填率制御装置
８１ 氷充填率センサ
８２ 供給ユニット
８３，８４ 電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する方法において、
前記氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で前記冷却パネルの内部空間にパネル側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にすることを特徴とする冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項２】
請求項１記載の氷スラリーの氷充填率を漸増する工程の前に、同氷スラリーのブラインを用いて前記冷却パネルの内部空間を氷スラリー温度近傍まで予冷する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項３】
前記冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項４】
前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、前記冷却パネルへ氷スラリーを供給する流入流速を前記冷却パネルからブラインを排出する流出流速より大としたことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項５】
前記冷却パネル側に設けた供給部の内部空間の空隙高さを冷却パネル他側に設けた戻し部の空隙高さより高くして、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項６】
前記冷却パネル側（中央部も含む）に設けた供給部より前記冷却パネル他側に設けた戻し部の口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れ速度を低減させたことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項７】
潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する装置において、
前記冷却パネルよりブラインを排出する排出部が冷却パネル底壁側に設けられ、前記内部空間を片流れ若しくは両流れ方向にスラリーが流動する冷却パネルと、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを前記排出部より排出させながら同内部空間に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする氷スラリーの氷充填率制御装置とを備えたことを特徴とする冷却パネルへの氷スラリー充填装置。
【請求項８】
前記氷充填率制御装置にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを検知する検知手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填装置。
【請求項９】
前記冷却パネルが保冷車の天井部の内壁面に配設されていることを特徴とする請求項７記載の冷却パネルへの氷スラリー充填装置。
【請求項１】
潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する方法において、
前記氷スラリーを目標とする氷充填率より低い氷充填率で前記冷却パネルの内部空間にパネル側に設けた供給部より充填しながら、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを冷却パネル他側に設けた戻し部から排出しながら、前記冷却パネルの内部空間に供給する氷スラリーの氷充填率を漸増させながら、同冷却パネルの内部空間の氷充填率を目標とする氷充填率にすることを特徴とする冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項２】
請求項１記載の氷スラリーの氷充填率を漸増する工程の前に、同氷スラリーのブラインを用いて前記冷却パネルの内部空間を氷スラリー温度近傍まで予冷する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項３】
前記冷却パネルの内部空間を予めブラインで満液とする状態まで予冷を行なった後、前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程に移行することを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項４】
前記氷スラリーの氷充填率を漸増させる工程において、前記冷却パネルへ氷スラリーを供給する流入流速を前記冷却パネルからブラインを排出する流出流速より大としたことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項５】
前記冷却パネル側に設けた供給部の内部空間の空隙高さを冷却パネル他側に設けた戻し部の空隙高さより高くして、スラリー流れ方向に沿って空隙高さが変化するようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項６】
前記冷却パネル側（中央部も含む）に設けた供給部より前記冷却パネル他側に設けた戻し部の口数を大にして内部空間を流れるスラリー流れ速度を低減させたことを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填方法。
【請求項７】
潜熱蓄熱用ブラインを製氷させて生成した氷スラリーを充填する内部空間を有する冷却パネルに目標氷充填率まで氷スラリーを充填する装置において、
前記冷却パネルよりブラインを排出する排出部が冷却パネル底壁側に設けられ、前記内部空間を片流れ若しくは両流れ方向にスラリーが流動する冷却パネルと、同内部空間に貯留している潜熱蓄熱用ブラインを前記排出部より排出させながら同内部空間に充填する氷スラリーを目標氷充填率より低い氷充填率から漸増させながら濃縮させて目標氷充填率にする氷スラリーの氷充填率制御装置とを備えたことを特徴とする冷却パネルへの氷スラリー充填装置。
【請求項８】
前記氷充填率制御装置にブラインを排出する排出部よりのブラインの排出を検知して目標氷充填率に到達したことを検知する検知手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の冷却パネルへの氷スラリー充填装置。
【請求項９】
前記冷却パネルが保冷車の天井部の内壁面に配設されていることを特徴とする請求項７記載の冷却パネルへの氷スラリー充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２４２４８７（Ｐ２００６−２４２４８７Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５９７１８（Ｐ２００５−５９７１８）
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
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