[发明专利]制冰装置

说明书

技术领域

提出一种制冰装置，其可利用经制冷剂的蒸发的热能吸收来执行制冰。特别是，提出一种制冰装置，其改变制冷剂和传热介质的热交换的结构从而来提高效率性和生产性。

技术背景

一般，与现有的方式相比，冰浆(ice slurry)在蓄热、流动性、冷却、解冻特征上，具有十分突出的特性，且在蓄热及冷热输送中起到很多作用，被认证为是下一代冷暖房系统的核心技术中的一个，但是，近几年来其普及被停滞。许多学者和研究人员认为停滞不前的原因在于没有一种经济型的，具高度信赖性并可实现大容量，方便事后管理的制冰装置的部件，因此，为了扩大冰浆的作用首先须解决的是与制冰相关联的问题，确保具较高信赖度的经济型制冰装置

上述制冰装置可通过目前开发的多种热交换器形态中的壳管式（Shell&Tube）热交换器形态的制冰装置来实现，其在目前的使用立体多管式热交换器的产品中部分被证实。但是，目前开发的立体壳管式（Shell&Tube）的产品最大容量不超过500kW/unit（以制冰功能为基准）。此外，美国产品在冰粒子被引入制冰装置时不能执行运转，较难直接适用于输送系统，且韩国产品具有冰浆制冰时循环泵的动力会随着容量变大而增大的缺点。

在美国专利US5,768,894的抽杆（whip rod)方式中，由于利用重力，将蓄热介质从上部往传热管角溢流(over flow)，从而均等量的蓄热介质被流入至传热管后，抽杆在传热管内部轨道(Orbital)运作进行高速旋转，同时通过离心力，紧贴旋回于传热管内壁，从而使冰层不被凝附，且形成冰浆，并通过重力使其流入至传热管下部，相比浆液泵所引入的量，摄取更多或相等量的积聚在下部的冰浆，从而通过排出结构来生产并排出冰浆。但是，在该装置中，为了均等地分配，流入室的传热介质的流速较低，当少量的冰粒子流入时，冰粒子在制冰装置的流入室上部停滞聚积，最终堵塞。就算使用流动性较强的添加剂也不能较好地来解决该问题。为了将该产品直接适用于输送方式与蓄热槽连接时，必然有大量的冰粒子进入与蓄热槽连接的传热介质吸入口，由此，制冰装置的流入室中会经常发生闭塞较难运行。由于上述理由，该产品不能直接用于输送，一般是在利用冰床层型蓄热槽的冷却专用系统中被使用。更进一步，由于动力传达部件中的核心部件驱动盘（drive plate)的强度问题，较难制作大容量的产品，不适用于需要大容量的地区冷却设备等大规模热源系统的缺点，在驱动部件中，经常发生磨耗，设备维修费用较高，并在用于控制冰浆的排出中具有较多的问题点。

在韩国专利10-0513219中，指出作为制冰装置的须解决的技术性要素中的一个，须将冰浆具效率地从制冰装置排出至外部，并以具体地形态提出了一种将倾斜的导板往出口方向安装在出口水室（water room)中的方案。但是，在该装置中，为了将冰从制冰装置中排出，与通过泵扬程（pump lift)仅将水溶液循环时相比，根据制冰装置的大小，需要附加0.2～0.8bar的扬程，且随容量变大，附加扬程增大，在考虑用于均等分配的基本扬程时，动力损失并更大。进一步，制冰装置内部流入大量的含有冰粒子的冰浆时，在分配的过程中发生相位分离，入口中也可能会发生闭塞。因此，比起将流入至制冰装置的冰浆直接用于输送系统中的制冰装置，则需要一种可较好地排出冰浆并防止堵塞的装置。

同时，在欧洲及北美开发的制冰装置为单管式刮刀型产品和磁盘型、真空型、流动床层型等，但是，所有的价格不具竞争力或容量小，不适合用作为热源机械，或是具有循环及信赖性问题，因此只用于特定用途。尽管小容量的单管式产品具有优越地信赖性和优秀的循环特征，但由于容量的约束和价格不具竞争力，仅局限于在水产品冷却等一部分中使用，且利用真空型时，虽然具有优越的运转特性，但相关的装备没有被开发，只有极少数的设备在运行中，特别是，将制成的冰在真空中以大气压提出十分困难，较难商业化。

在为流动床层型时，较难执行有关冰粒子与流动状态下使用的金属或塑料球的分离，且当设备的高度较高时，较难将分离的冰粒子运送至使用处。虽然，可使用slippery方式使在实验室标准下开发的蒸发板表面保持光滑，从而在冰粒子无法附着的状态下进行制冰，但是，对于因长时间运作表面产生的污染和防止污染的装置及由此表面物质的耐久性仍存在疑问，且运作条件十分苛刻，因此是否具有竞争力还处于未知状态。

最近，加拿大所开发的多层磁盘及电刷方式的制冰方式可实现500kW/unit的容量，但是，没有提出一种可将制成的冰浆有效地回收的方法。