特許 6374933 製氷装置および製氷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6374933

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】製氷装置および製氷方法

(51)【国際特許分類】

   F25C 1/00 20060101AFI20180806BHJP

【ＦＩ】

   F25C1/00 D

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-207492(P2016-207492)

(22)【出願日】2016年10月24日

(62)【分割の表示】特願2012-275813(P2012-275813)の分割

【原出願日】2012年12月18日

(65)【公開番号】特開2017-36912(P2017-36912A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2016年11月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】三戸 大介

(72)【発明者】

【氏名】入部 真武

【審査官】 石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０８５１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−０８８２３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２４１７０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｃ １／００− １／１２

Ｆ２５Ｃ １／１６− ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過冷却水が流入口から流出口に螺旋状に旋回しながら流通する円筒状の容器と、
前記円筒状の容器の流入口側の底板に取り付けられた超音波振動発生部と、を備え、
前記超音波振動発生部は、過冷却水の前記螺旋状の旋回において形成される流れのよどみ領域の部分である前記円筒状の容器の底板の軸心部分に、ライニングの無い耐腐食性の金属材料で形成された振動板を配置する状態で取り付けられており、前記よどみ領域で過冷却が解除されると振動を停止するものであり、
前記容器には、過冷却水が流入する流入口が前記容器の側面の下側に設けられており、氷結晶を前記円筒状の容器の内面に付着させないように過冷却水が流出する流出口が前記容器の側面の上側に設けられている、
製氷装置。

【請求項2】

前記流入口および前記流出口は、各軸心が前記容器の周面の接線に沿うように設けられている、
請求項１に記載の製氷装置。

【請求項3】

過冷却水が螺旋状に旋回しながら流通する円筒状の容器と、前記円筒状の容器の底板に取り付けられた超音波振動発生部と、前記容器の側面の下側に設けられ前記過冷却水が流入する流入口と、前記容器の側面の上側に設けられ前記過冷却水が流出する流出口と、過冷却水の前記螺旋状の旋回において形成される流れのよどみ領域の部分である前記容器の底板の軸心部分に設けられ前記過冷却水に過冷却状態を解除する振動を、前記よどみ領域に配置されたライニングの無い耐腐食性の金属材料で形成された振動板で付与する超音波振動発生部とを備える製氷装置において、前記容器に過冷却水を前記流入口から流入させ、過冷却水を螺旋状に旋回しながら流通させる工程と、
前記過冷却水を螺旋状に旋回させている状態で、、前記よどみ領域で過冷却が解除されるまで前記超音波振動発生部を作動させて氷水スラリー状態とする工程と、
氷水スラリーを、氷結晶を前記円筒状の容器の内面に付着させないように前記流出口から流出させる工程と、を有する、
製氷方法。

【請求項4】

前記容器内に氷結晶が生成されると、前記超音波振動発生部を停止させる工程を更に有する、
請求項３に記載の製氷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過冷却解除装置および製氷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、過冷却水を用いた各種の設備が提案されている。例えば、空調システムにおいては、過冷却状態にした水を水槽内へ導き、水槽内で過冷却状態を解除することにより、水とのスラリー状態にある氷を製造して蓄冷することが行われている。過冷却状態の解除にあたっては、過冷却状態の水を大気中に放出して壁等の固体表面に衝突させて相変化させるものや、過冷却水が導かれる容器内にトリガー物質を入れるもの（例えば、特許文献１を参照）や、超音波振動を使ったもの（例えば、特許文献２を参照）が提案されている。なお、超音波振動は、各種の製造物の表面洗浄等にも用いられている（例えば、特許文献３−４を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−８５１８１号公報

【特許文献2】特許第３８５５０６８号公報

【特許文献3】特開２００５−１３１６０２号公報

【特許文献4】特開２０００−１０７７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

過冷却水が通過する容器又は配管に超音波振動子を取り付けて超音波を発生させる場合、容器内又は配管内での乱反射等により超音波振動が減衰してしまう。よって、安定したトリガー効果を得るためには、発振周波数を取り付け箇所に応じてチューニングする必要があった。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、超音波振動の発振周波数のチューニングが不要な過冷却解除装置および製氷装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明では、超音波振動子を有する超音波振動発生部の振動面から離間し且つ振動面に対向する反射板を設けた。

【0007】

詳細には、過冷却水が通過する容器又は配管に取り付ける過冷却解除装置であって、振動面と超音波振動子とを有し、前記容器又は配管に取付可能な超音波振動発生部と、反射面が前記振動面から離間し且つ前記振動面に対向した状態で固定された反射板と、を備える。

【0008】

上記過冷却解除装置では、振動面から射出された超音波が反射面で反射する。よって、この過冷却解除装置を容器又は配管に取り付けた状態で超音波振動子を駆動すると、容器又は配管内を通過する過冷却水のうち、振動面と反射面との間にある過冷却水が超音波振動を受け、氷結晶を生成することになる。この氷結晶は、過冷却解除を誘発する物質として拡散し、容器又は配管内の全体で過冷却解除を誘発可能である。

【0009】

上記過冷却解除装置によれば、過冷却解除を実現するための超音波は、振動面からの波と反射面からの反射波とが支配的となり、容器又は配管内の壁面からの波はほとんど影響
しない。そして、上記過冷却解除装置では、反射面が振動面から離間し且つ振動面に対向した状態の反射板が固定されているため、振動面と反射面との間に発生する超音波の状態は、過冷却解除装置の取り付け箇所にほとんど左右されない。よって、上記過冷却解除装置であれば、取り付け箇所に応じたチューニングを行わなくても、安定したトリガー効果を得ることが可能である。

【0010】

なお、前記過冷却解除装置は、前記容器又は配管の開口部に取り付ける装置であり、前記超音波振動発生部は、前記振動面が前記開口部を塞ぐ状態で前記容器又は配管に取付可能であり、前記反射板は、前記超音波振動発生部に固定されているものであってもよい。この過冷却解除装置では、反射板が超音波振動発生部に固定されているため、振動面と反射面との間に発生する超音波の状態は、過冷却解除装置の取り付け箇所にほとんど左右されない。よって、上記過冷却解除装置であれば、取り付け箇所に応じたチューニングを行わなくても、安定したトリガー効果を得ることが可能である。

【0011】

また、前記反射板は、前記超音波振動発生部を前記容器又は配管に取り付ける方向に移動させた状態において前記開口部を通過可能な大きさを有するものであってもよい。このように構成される過冷却解除装置であれば、反射板を容器又は配管内に容易に配置した状態とすることができる。また、保守点検や装置の交換等を容易に行うことができる。

【0012】

また、前記反射板は、前記反射面が平面であり、前記反射面と前記振動面との間の距離が、前記超音波振動発生部が射出する超音波の４分の１波長の奇数倍となる位置で固定されるものであってもよい。このように構成される過冷却解除装置であれば、共振を利用した安定したトリガー効果を得ることが可能である。

【0013】

また、前記反射板は、前記反射面が凹状の曲面、或いは、前記反射面が同心円状に分割されており、分割された各領域の反射面が各々凹状の曲面の一部を形成するものであってもよい。このように構成される過冷却解除装置であれば、反射板から反射する反射波が特定の箇所に集中するため、過冷却水の振幅が増大して安定したトリガー効果を得ることが可能である。

【0014】

また、本発明は、製氷装置としての側面から捉えることも可能である。すなわち、本発明は、例えば、過冷却水が螺旋状に旋回しながら流通する円筒状の容器と、前記円筒状の容器の底板または天板の軸心部分に取り付けられた上記何れかに記載の過冷却解除装置と、を備える、製氷装置であってもよい。

【0015】

容器内又は配管内に継続的に流入する過冷却水を超音波振動で過冷却解除し、連続的な製氷を実現しようとする場合に至っては、容器内又は配管内へ氷結晶が付着しないよう、容器又は配管全体を超音波振動させる方策が考えられるが、多大な超音波振動を発生させる必要が生じる。しかし、上記製氷装置であれば、過冷却水が螺旋状に旋回しながら流通する円筒状の容器の底板または天板の軸心部分に過冷却解除装置を取り付けているので、過冷却解除装置の周りには過冷却解除装置の取り付け面を底とする円錐状のよどみ領域が形成される。よどみ領域の内部では氷結晶の滞留時間が長いため、過冷却がほぼ完全に解除されて相変化がほぼ停止した氷水が循環しており、固体表面への氷の付着は起こらない。このため、過冷却解除装置の振動板や反射板にライニングなどの処置を施さなくても、氷が付着すること無く、連続的な製氷を実現可能である。

【発明の効果】

【0016】

上記過冷却解除装置および製氷装置であれば、超音波振動の発振周波数のチューニングが不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係る過冷却解除装置の斜視図の一例である。

【図2】過冷却解除装置を上から見た場合の構成図の一例である。

【図3】図２において符号ａ−ａで示す線で過冷却解除装置を切断した場合の断面図の一例である。

【図4】実施形態に係る過冷却解除装置の第１変形例を示した図の一例である。

【図5】実施形態に係る過冷却解除装置の第２変形例を示した図の一例である。

【図6】過冷却解除装置を適用した製氷装置の斜視図の一例である。

【図7】製氷装置を下側から見た図の一例である。

【図8】図７において符号ｂ−ｂで示す線で製氷装置を切断した場合の断面図の一例である。

【図9】過冷却解除を行っている時の製氷装置内の様子を示した図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

【0019】

＜過冷却解除装置の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る過冷却解除装置１の斜視図の一例である。過冷却解除装置１は、図１に示すように、超音波振動を発生する超音波振動発生部２と、超音波を反射する反射板３とを備える。超音波振動発生部２は、過冷却解除装置１を取り付ける容器又は配管の開口部を塞ぐように取り付け可能な振動板４と、振動板４に取り付けられた超音波振動子５とを有しており、超音波振動子５を駆動することにより振動板４が振動する。超音波振動子５は、超音波を射出するものであり、既存のあらゆる超音波振動子を適用可能である。例えば、ランジュ板型超音波振動子といわれるタイプのものであれば、振動面４Ｓ全体を振動させて平面状の波を射出可能である。反射板３は、振動面４Ｓと対向するように支柱６を介して振動板４に固定される部材であり、超音波振動子５が振動面４Ｓから射出した超音波を振動面４Ｓへ反射させる反射面３Ｓを有している。また、反射板３は、超音波振動発生部２を容器又は配管に取り付ける方向に移動させ、容器又は配管に設けられている開口部に振動板４を取り付ける際、当該開口部を通過可能な大きさに形成されている。反射面３Ｓは、振動面４Ｓと平行な平面であり、振動面４Ｓから射出された超音波を正反対の方向へ反射する。反射面３Ｓは、振動面４Ｓから射出された波に反射波を重ね合わせることにより、反射板３が無い場合よりも大きな振幅を得ることを目的としている。なお、過冷却水や過冷却解除された氷水スラリーの流れを阻害することを防止するために、反射板３は水流の方向と平行になるように設置することが好ましい。また、反射板３の固定については、少なくとも超音波射出時に固定されていればよい。また、反射板３は、振動板４ではなく容器又は配管に固定してもよい。

【0020】

図２は、過冷却解除装置１を上から見た場合の構成図の一例である。超音波振動子５、振動板４および反射板３は、上から見ると円形になっている。また、過冷却解除装置１を取り付けるための取付孔８および支柱６は、構造的強度を確保可能な適当な箇所に配置されている。なお、支柱６は、反射板３を固定可能な強度を有していれば如何なるものであってもよいが、例えば、過冷却水の流動抵抗とならないように断面を流線形状にしてもよい。

【0021】

図３は、図２において符号ａ−ａで示す線で過冷却解除装置１を切断した場合の断面図の一例である。なお、超音波振動子５は既存のあらゆるものを適用可能であるため、図３では、超音波振動子５の内部構造について図示を省略している。過冷却解除装置１は、図３に示すように、Ｏリング溝７が振動板４に設けられている。よって、Ｏリング溝７にＯリングを嵌めた状態の過冷却解除装置１を、取付孔８に通したボルトで容器又は配管に取
り付けることにより、過冷却水が流れる流路の水密性を確保可能である。

【0022】

上記過冷却解除装置１であれば、振動面４Ｓから射出した超音波を振動面４Ｓへ反射させる反射面３Ｓが備わっているので、振動面４Ｓと反射面３Ｓとの間でキャビテーションが容易に発生する。また、支柱６を介して超音波振動発生部２に固定された反射板３が、振動面４Ｓから一定の距離に反射面３Ｓを形成しているため、振動面４Ｓからの波と反射面３Ｓからの反射波との重なり具合が、過冷却解除装置１を取り付ける容器又は配管の形状等に依存することが無い。このため、振動面４Ｓと反射面３Ｓとの間にある過冷却水の相変化を容易に誘発し、過冷却を解除することが可能である。

【0023】

なお、反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａは、反射板３と振動板４との間に流入した過冷却水を超音波振動子５の超音波で相変化させることが可能であれば、如何なる距離であってもよい。しかし、反射板３は、振動面４Ｓから射出された波と反射面３Ｓから反射された反射波との重ね合わせによって大きな振幅を得ることを目的としている。よって、反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａが大きいと、反射面３Ｓによる反射波の減衰量や周囲への拡散量が増し、振動面４Ｓから射出された波と反射面３Ｓから反射された反射波との重ね合わせによる効果が低減する。そこで、反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａは、過冷却解除装置１を取り付ける容器又は配管の仕様や過冷却水の流速等を勘案して適宜決定することが望ましい。

【0024】

また、振動面４Ｓから射出された波と反射面３Ｓから反射された反射波との重ね合わせによる振幅を大きくするには、例えば、反射面３Ｓから反射された反射波の波形が、振動面４Ｓから射出された波の波形と重なるようにすることが好ましく、また、振動面４Ｓと反射面３Ｓとの間に定在波が形成されるとより好ましい。反射面３Ｓから反射された反射波の波形が、振動面４Ｓから射出された波の波形と重なり、定在波が形成されるようにするには、反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａを以下のように設定する。

【0025】

すなわち、振動板４は、固体であるため、定在波現象における固定端として作用する。そこで、反射面３Ｓから反射された反射波の波形が、振動面４Ｓから射出された波の波形と重なり、定在波が形成されるようにするには、反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａを、例えば、超音波振動子５が射出する超音波の４分の１波長の奇数倍の距離、すなわち、以下の式（１）を満たす距離にする。

【数1】

【0026】

なお、超音波の周波数ｎと超音波の波長λとは、以下の式（２）を満たす関係にある。そこで、反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａを上記の式（１）に基づいて決定する際は、以下の式（２）に従い、超音波振動子５が発振する超音波の周波数ｎや過冷却水中の音速ｃにも留意する。

【数2】

【0027】

反射面３Ｓと振動面４Ｓとの間の距離Ａを、上記の式（１）を満たす距離とすることにより、振動面４Ｓと反射面３Ｓの間には振動面４Ｓが波の腹、反射面３Ｓが波の節となるような定在波が形成される。このような定在波が形成された共振状態では、波の腹の部分では大きな圧力振幅によって強いキャビテーションが発生し、振動面４Ｓと反射面３Ｓと
の間にある過冷却水の相変化を容易に誘発し、過冷却を解除することが可能である。

【0028】

なお、水中を通過する超音波は、水温の変化に応じて音速が変化し得る。しかし、共振状態とするためのパラメータは、上記の式（１）に示したように、予め設定した振動面４Ｓと反射面３Ｓの距離および水中での超音波の波長だけである。よって、水温の変化によって水中の音速が変化する場合には、水温にあわせて振動数を微調整することにより、定在波を形成することが可能である。

【0029】

＜過冷却解除装置の第１変形例＞
図４は、上記過冷却解除装置１の第１変形例を示した図の一例である。第１変形例に係る過冷却解除装置１Ａは、反射板３Ａの反射面３ＳＡが凹状の曲面である。その他の構成については上記実施形態に係る過冷却解除装置１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0030】

反射面３ＳＡは、振動面４Ｓから射出された超音波の反射波が特定の箇所に集中するよう、凹状の曲面にしたものである。超音波の反射波を特定の箇所に収束させることにより、当該特定の箇所においては大きな振幅が得られ、強いキャビテーションが発生する。よって、反射面３ＳＡを形成する凹状の曲面は、例えば、いわゆるパラボラアンテナの反射器を形成している回転放物面のようなパラボラ形状であれば、超音波の反射波を一点に収束させてより強いキャビテーションを発生させることが可能である。

【0031】

＜過冷却解除装置の第２変形例＞
図５は、上記過冷却解除装置１の第２変形例を示した図の一例である。第２変形例に係る過冷却解除装置１Ｂは、反射板３Ｂの反射面３ＳＢが同心円状に分割されており、分割された各領域の反射面３ＳＢ−１，２，３，４が各々凹状の曲面の一部を形成する。反射板３Ｂの反射面３ＳＢがフレネルレンズのように同心円状に分割されているため、反射板３Ｂは、断面視すると反射面３ＳＢがのこぎり状となる。なお、その他の構成については上記実施形態に係る過冷却解除装置１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0032】

反射面３ＳＢは、振動面４Ｓから射出された超音波の反射波が、振動面４Ｓの中心と反射面３ＳＢの中心との間を結ぶ直線上の領域に収束する特定の箇所に収束するよう、各領域の反射面３ＳＢ−１，２，３，４が各々凹状の曲面の一部を形成するようにしたものである。超音波の反射波を、振動面４Ｓの中心と反射面３ＳＢの中心との間を結ぶ直線上の領域に収束させることにより、当該直線状の領域においては大きな振幅が得られ、強いキャビテーションが発生する。よって、反射面３ＳＢは、当該直線状の領域に超音波の反射波を集中させて強いキャビテーションを発生させることが可能である。

【0033】

＜過冷却解除装置の適用例＞
図６は、過冷却解除装置１を適用した製氷装置１０の斜視図の一例である。なお、本適用例では、上記実施形態に係る過冷却解除装置１を適用した場合を示すが、製氷装置１０は、上記第１変形例に係る過冷却解除装置１Ａおよび上記第２変形例に係る過冷却解除装置１Ｂの何れについても適用可能である。

【0034】

製氷装置１０は、円筒状の過冷却解除容器１１を備える。過冷却解除容器１１は、上部や下部が閉じられた密閉構造の円筒状容器であり、側面の下側には過冷却水を流入させるための流入口１２が設けられ、側面の上側には過冷却状態の解除によって生成された氷水スラリーを流出させるための流出口１３が設けられている。

【0035】

なお、流入口１２及び流出口１３の取り付け角は、次のように設定されている。図７は
、製氷装置１０を下側から見た図の一例である。流入口１２は、図７から明らかなように、過冷却水が過冷却解除容器１１の内周面に沿うように容器内に流入するよう、流入口１２の軸心が過冷却解除容器１１の周面の接線に沿って取り付けられている。また、流出口１３は、図７から明らかなように、容器内で生成された氷水スラリーが、過冷却解除容器１１の内周面に沿うように過冷却水が容器内に流入することにより発生する螺旋状の旋回流に乗って容器から流出しやすいよう、流出口１３の軸心が過冷却解除容器１１の周面の接線に沿って取り付けられている。

【0036】

また、流入口１２及び流出口１３の取り付け位置は、次のように設定されている。図８は、図７において符号ｂ−ｂで示す線で製氷装置１０を切断した場合の断面図の一例である。容器内で生成される氷水スラリーは、過冷却水よりも比重が軽いため、図８から明らかなように、流出口１３が流入口１２よりも上側に配置されている。そして、過冷却解除容器１１の容量に無駄が生じないよう、流入口１２は過冷却解除容器１１の側面の最も下側に配置され、流出口１３は過冷却解除容器１１の側面の最も上側に配置される。

【0037】

過冷却解除装置１は、このように構成される過冷却解除容器１１の底部の中心に設けられた開口部９に取り付けられている。よって、過冷却解除容器１１内に過冷却水を流通させた状態で過冷却解除装置１を作動させると、過冷却解除容器１１内の下部で過冷却状態が解除されて氷水スラリーが生成し始める。なお、開口部９は円形になっており、その径は反射板３の径よりも大きく形成されているので、超音波振動発生部２を過冷却解除容器１１に取付ける際に、反射板３を開口部９に容易に挿入可能となっている。これにより、過冷却解除装置１の脱着がしやすくなり、保守点検や装置の交換を容易に行うことができる。また、不図示であるが、過冷却解除容器１１の下流側の流路には水抜弁を備えた水抜管が設けられており、保守点検や交換の際には過冷却解除容器１１の上流側の流路に設けたバルブを閉めて水抜弁を開けて過冷却解除容器１１内の水を排出して行う。

【0038】

なお、過冷却解除容器１１や流入口１２、流出口１３の形状、位置等はこれらに限定されるものではない。例えば、旋回流による連続的な製氷を実現する容器のその他の形状としては、円錐形の容器を挙げることができる。また、過冷却解除装置１を単なる過冷却解除のトリガーとして用いるのであれば、過冷却解除装置１は、様々な形状の容器や配管、更には、流動の停止している過冷却水を蓄えた容器や配管等に適用してもよい。また、製氷装置１０は、上下を逆さまにしてもよいし、螺旋状の旋回流が逆方向となるよう、流入口１２や流出口１３の向き等を変更してもよい。

【0039】

図９は、過冷却解除を行っている時の製氷装置１０内の様子を示した図の一例である。製氷装置１０の過冷却解除容器１１内に過冷却水を流通させた状態で過冷却解除装置１を作動させると、キャビテーションにより過冷却解除が行われ、振動面４Ｓと反射面３Ｓとの間に微細な氷結晶が生成される。過冷却解除容器１１内では上部へ向かう螺旋状の旋回流が生じているので、キャビテーションによって発生した氷結晶は、振動面４Ｓと反射面３Ｓとの間から流出し、旋回流に乗って容器内に拡散し、過冷却解除容器１１内の過冷却水を相変化させる。一旦このような製氷状態になった後は、生成した氷結晶が新たな過冷却解除のトリガーとなるため、超音波振動を停止させても過冷却解除容器１１に新たに流入する過冷却水を連続的に解除させる効果が継続する。よって、一旦製氷状態となった後は、過冷却解除装置１を停止しても、流入口１２へ過冷却水を送り込み続けるだけで、流出口１３から氷水スラリーの流出が継続される。

【0040】

なお、製氷装置１０は、流入口１２から流入した水が流出口１３へ到達するまでの時間が４．１秒となるように過冷却水の流量或いは過冷却解除容器１１の形状または大きさを調整してもよい。４．１秒というのは、相変化を開始した過冷却水中で、過冷度が０になるまで氷核が結晶成長するのに必要な時間であり、例えば特許第３８５５０６８号公報に
開示されている値である。結晶の成長速度は、超音波の有無とは無関係であり、過冷却水温度のみで定まる。よって、流入口１２から流入する過冷却水の温度が同じであれば、トリガーのかけ方によらず、過冷却解除されるまでの時間は同じとなる。上記製氷装置１０について実証実験を行った結果、過冷却水の過冷度２．０Ｋの場合において、過冷却解除容器１１内の滞在時間が４．１秒となるように流量を調整しながら過冷却解除装置１を作動させたところ、経路が閉塞することもなく、製氷運転を安定的に継続できることが確認された。なお、このときの過冷却解除装置１の超音波の出力密度は３１．４ｋＷ／ｍ^２である。

【0041】

ところで、相変化が進行中の過冷却水中では、生成した氷結晶が固体表面に付着しやすいために流路の閉塞を起こしやすい。よって、上記製氷装置１０は、例えば、過冷却解除容器１１の内面に熱伝導率の小さな樹脂材料でライニングを施すことにより、生成した氷結晶が過冷却解除容器１１の内面に付着するのを予防することが好ましい。熱伝導率の小さな樹脂材料としては、例えば、ＰＶＣ（polyvinyl chloride：熱伝導率０．１４Ｗ／ｍＫ）、アクリル樹脂（熱伝導率０．１８Ｗ／ｍＫ）、ＡＢＳ樹脂（熱伝導率０．１８Ｗ／ｍＫ）等を挙げることができる。

【0042】

また、過冷却解除装置１の振動板４や反射板３は、超音波を射出したり反射したりする関係上、水中で腐食の虞が無い金属材料（例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６、各種のアルミニウム合金等）で形成することが好ましく、また、超音波の減衰を防ぐため、ライニング等を表面に施すことは好ましくない。ここで、金属材料は熱伝導率が大きいため、氷の付着に対する懸念が生じるようにも一見考えられる。しかし、本適用例に係る製氷装置１０のように、過冷却水が螺旋状に旋回しながら流通する円筒状の容器の底板または天板の軸心部分に過冷却解除装置１を取り付けた場合、過冷却解除装置１の周りには過冷却解除装置１の取り付け面を底とする円錐状のよどみ領域が形成される。よどみ領域の内部では氷結晶の滞留時間が長いため、過冷却がほぼ完全に解除されて相変化がほぼ停止した氷水が循環しており、固体表面への氷の付着は起こらない。このため、過冷却解除装置１の振動板４や反射板３にライニングなどの処置を施さなくても、氷が付着することは無い。

【0043】

なお、過冷却解除装置１の適用対象によっては、このようなよどみ領域が形成されない場合もあり得る。この場合、必要に応じてライニングを適宜施すことが好ましい。

【符号の説明】

【0044】

１，１Ａ，１Ｂ・・過冷却解除装置
２・・超音波振動発生部
３・・反射板
３Ｓ、３ＳＡ，３ＳＢ・・反射面
４・・振動板
４Ｓ・・振動面
５・・超音波振動子
６・・支柱
７・・Ｏリング溝
８・・取付孔
９・・開口部
１０・・製氷装置
１１・・過冷却解除容器
１２・・流入口
１３・・流出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】