JP2801623B2

JP2801623B2 - 製氷装置

Info

Publication number: JP2801623B2
Application number: JP1032031A
Authority: JP
Inventors: 斉和三宅; 勇三左近; 篤田宮; 武夫植野
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Takenaka Corp
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Takenaka Corp
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH02213670A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、製氷用溶液でシャーベット状の氷を生成し
て蓄熱槽に蓄え、例えば冷房等の冷熱源を得るようにし
た製氷装置に関する。

（従来の技術）従来、この種の製氷装置として、特開昭56−2567号公
報に開示され、又、第11図に示すように、内管（Ａ）内
に、外周部に羽根（Ｆ）を備えた回転ドラム（Ｄ）を内
装すると共に、内管（Ａ）と外管（Ｂ）との間に、圧縮
機を用いて構成される冷凍装置における蒸発器（Ｅ）を
コイル状にして内装し、蒸発器（Ｅ）による冷却作用
と、羽根（Ｆ）による氷の剥ぎ取り作用とにより、下方
に配設する蓄熱槽（Ｃ）にシャーベット状の氷を落下さ
せると共に、該蓄熱槽（Ｃ）の液域と内管（Ａ）の上部
との間を、循環ポンプ（Ｐ）を介して接続し、深夜電力
等を利用して、室内ユニット（Ｕ）……へ昼間供給する
冷熱源を予め得ておき、省エネ等に貢献できるようにし
たものが知られている。

尚、シャーベット状の氷とされる製氷用溶液として
は、水の氷点（０℃）以下で凍結するように、水にエチ
レングリコール等を添加した水溶液が一般に用いられて
いる。

（発明が解決しようとする課題）ところが、以上のごとき製氷装置では、氷が生成され
る内管（Ａ）内で回転ドラム（Ｄ）が回転されるという
構造から、外管（Ｂ）側の熱交換器（Ｅ）に冷却用冷媒
を供給するための圧縮機の運転を連続的に行うと、内管
（Ａ）で発生する氷が該内管（Ａ）の内壁面と回転ドラ
ム（Ｄ）との間で凍結し、回転ドラム（Ｄ）の回転負荷
が増大して、該回転ドラム（Ｄ）が凍結ロックされ、駆
動モータが焼損する等の虞れがあった。

この場合、熱交換器（Ｅ）に冷却用の冷媒を流通させ
るための圧縮機の運転を一定時間毎に中断し、冷却作用
を中断することが考えられるが、一定時間毎に一律に圧
縮機を停止するのでは、運転状況によって凍結ロックが
問題とならないような時にでも、不必要に氷の生成が中
断され、総時間当たりの製氷量が目減りする等の難点が
生じると共に、停止制御を行う一定時間間隔の途中で急
速に凍結が進行した場合等には、そのロックを回避しが
たい難点も生じる。

本発明の目的は、回転ドラムを駆動する電動モータの
負荷を直接検出することにより、実際に凍結ロックが問
題となるときのみに圧縮機の運転制御を行って外管から
の冷却作用を適宜低減することにより、回転ドラムの凍
結ロックを未然に回避することができる製氷装置を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）そこで、本発明では、電動モータ（MD）で駆動される
回転ドラム（５）を内装し、製氷用溶液を流通させる内
管（２）と、前記溶液を冷却する冷媒を流通させる外管
（３）とをもつ製氷用蒸発器（１）と、前記外管（３）
に前記冷媒を供給するための圧縮機（８）とを備えた製
氷装置であって、前記圧縮機（８）を容量制御可能に構
成すると共に、前記モータ（MD）の過負荷を検出する過
負荷検出手段、過負荷検出時に計時を開始する第１タイ
マ（TM1）、この第１タイマ（TM1）の計時期間内は過負
荷の解消にかかわらず前記圧縮機（８）の運転容量を低
下させる第１段階の圧縮機運転制御手段、第１タイマ
（TM1）の計時期間の経過後で且つ過負荷の解消がない
とき計時を開始する第２タイマ（TM2）、この第２タイ
マ（TM2）の計時期間内は過負荷の解消にかかわらず、
前記圧縮機（８）の運転を中断させ、第１タイマ（TM
1）の計時期間の経過後に過負荷が解消されたとき、前
記圧縮機（８）の運転停止を経由させずに運転を行う第
２段階の圧縮機運転制御手段を備え、前記モータ（MD）
の過負荷を判定するしきい値は、前記回転ドラム（５）
の凍結ロックを回避するために設定された値であること
を特徴とするものにした。

（作用）内管（２）内で生成される氷により、該内管（２）の
内壁面と回転ドラム（５）との間で凍結が起ころうとし
た場合、回転ドラム（５）を駆動する電動モータ（MD）
の負荷が増大し、その過負荷状態が検出されると、第１
タイマ（TM1）が計時され、この第１タイマ（TM1）の計
時期間内は過負荷の解消にかかわらず前記圧縮機（８）
の運転容量を低下させる第１段階の圧縮機運転制御がな
され、第１タイマ（TM1）の計時期間の経過後で且つ過
負荷の解消がないとき、第２タイマ（TM2）が計時さ
れ、この第２タイマ（TM2）の計時期間内は過負荷の解
消にかかわらず、前記圧縮機（８）の運転を中断させ、
第１タイマ（TM1）の計時期間の経過後に過負荷が解消
されたとき、前記圧縮機（８）の運転停止を経由させず
に運転を行う第２段階の圧縮機運転制御がなされる。こ
のように、容量低下が優先され、圧縮機の停止制御を最
小限にとどめながら、きめ細かな制御が行え、より確実
な凍結ロックの回避が図れる。

（実施例）第４図及び第５図に示すものは、製氷用蒸発器（１）
であって、軸方向一端に製氷用溶液の流入口（21）を、
他端に前記溶液の流出口（22）を設けた内管（２）と、
冷媒の取入口（31）と取出口（32）とを設けた外管
（３）とを備え、前記内管（２）に、該内管（２）の内
周面（20）に摺接するブレード（４）を備えた回転ドラ
ム（５）を内装し、前記内周面（20）を伝熱面として前
記冷媒により溶液を冷却するようにしている。

前記ブレード（４）は、回転ドラム（５）の軸方向長
さに沿って４分割して４対（4a,4a）（4b,4b）（4c,4
c）（4d,4d）配設され、各一対は互いに回転ドラム
（５）の円周上180゜隔てて対向状に設けられ、又、各
対は該回転ドラム（５）の軸方向長さに沿って互いに45
℃づづ偏位させて設けている。

以上構成する蒸発器（１）は、第３図に示すように、
２台を一対にして、各回転ドラム（５）（５）の駆動軸
（50）（50）を１台の電動モータ（MD）で駆動してい
る。又、各内管（２）（２）は連絡管（63）で直列に接
続され、前段側の流入口（21）と後段側の流出口（22）
とに、溶液の供給管（61）及び戻し管（62）を結合して
蓄熱槽（６）を接続し、供給管（61）に介装する循環ポ
ンプ（７）を介して蓄熱槽（６）と各内管（２）（２）
との間で溶液を循環させるようにしている。一方、各外
管（３）（３）は互いに並列に接続されて、圧縮機
（８）を備える冷凍装置（10）に連結されている。

冷凍装置（10）は、圧縮機（８）の吐出側から、油分
離器（11）と水冷式凝縮器（12）を介装すると共に、分
流器（13）を介して２系統の分岐路（14）（14）を並列
に設け、該各分岐路に、凝縮した高圧液冷媒を膨張させ
るエジェクター（15）と、膨張後の低圧液冷媒の蒸発作
用を行わせる前記外管（３）とを介装して、その出口を
ヘッダ（16）で統合し、更にアキュムレータ（17）を介
して圧縮機（８）の吸入側に接続して成るものである。

尚、第３図中、（18）は、凝縮器（12）の出口管（12
0）と圧縮機（８）の吸入管（80）とを熱交換可能に付
設して成る吸入熱交換器、（19）（19）は各エジェクタ
ー（15）（15）の均圧管、又、（SV）は閉鎖弁、（BV）
は逆止弁、（RI）はリキッドアイ、（DF）はドライヤフ
ィルタ、（HPS）は高圧圧力検出器、（HG）は同高圧圧
力ゲージ、（LPS）は低圧圧力検出器、（LG）は同低圧
圧力ゲージである。

第１図は、第８図に示す本発明実施例よりも劣る圧縮
機停止制御の例を示し、回転ドラム（５）を駆動する電
動モータ（MD）（以下、圧縮機モータ（MC）と区別する
ためドラムモータとも云う）の三相給電線路（ａ）に、
過負荷検出手段として例えば変流器タイプの過電流検出
器（MR）を介装し、該過電流検出器（MR）で過電流を検
出したときタイマ（TM1）で設定する所定時間例えば５
分間にわたり圧縮機モータ（MC）の運転を停止させる圧
縮機運転制御手段（９）を構成する。即ち、第２図にも
示すように、電動モータ（MD）の負荷が増大してその電
流値が増大し、過電流検出器（MR）により過電流を検出
した時、メイク接点（MR−ａ）をオン（図中Ｈ側）に
し、タイマ（TM1）を励磁して圧縮機発停リレー（52C）
の励磁線路に介装するブレーク接点（TM1−ｂ）をオフ
にし、圧縮機モータ（MC）のスイッチ接点（52C−ｓ）
を開いて圧縮機モータ（MD）を停止し、タイマ（TM1）
による計時期間（５分間）経過後に、圧縮機発停リレー
（52C）の励磁を復帰させて圧縮機モータ（MC）の運転
を再開させるよう構成する。

過電流検出器の接点（MR−ａ）と並列に、タイマ（TM
1）のメイク接点（TM1−ａ）を介装しているのは、一旦
過電流検出されると、タイマ（TM1）の計時期間（５分
間）内は、接点（MR−ａ）が復帰しても、タイマ（TM
1）の計時を持続させて圧縮機モータ（MC）をその期間
停止し、凍結ロックの安全性を確保するためである。も
っとも、タイマ（TM1）に充電回路内蔵型のものを用い
ると、計時期間を維持するための該接点（TM1−ａ）は
不要にできる。

尚、第１図において、運転開始スイッチ（SW1）と停
止スイッチ（SW2）とを押しボタンスイッチで構成し、
開始スイッチ（SW1）の押下でリレー（R1）を励磁し、
その接点（R1−ａ）を閉じて自己保持状態とし、停止ス
イッチ（SW2）の押下でその自己保持を解除するように
している。又、各モータ（MD）（MC）の各給電線路
（ａ）（ｂ）には過電流継電器（51D）（51C）を介装
し、ドラムモータ発停用リレー（52D）の励磁線路に
は、自己の過電流継電器（51D）のブレーク接点（51D−
ｂ）を介装し、更に、タイマ（TM1）及び圧縮機発停リ
レー（52C）への給電線路（ｃ）には、ドラムモータ発
停用リレー（52D）のメイク接点（52D−ａ）を介装し、
いかなる場合にも、圧縮機モータ（MC）の運転がドラム
モータ（MD）よりも優先すること無きよう、つまりドラ
ムモータ（MD）が回転してから圧縮機モータ（MC）を駆
動し、溶液冷却がなされるようにしている。凍結防止の
安全策の一環である。

以上の構成で製氷運転を行っているとき、内管（２）
内で生成される氷により、該内管（２）の内壁面と、回
転ドラム（５）の外壁面又はブレード（４）の先端部等
との間等で凍結が起ころうとした場合、ドラムモータ
（MD）の回転負荷が増大し、該モータ（MD）への電流が
増大して過電流検出器（MR）が作動し、タイマ（TM1）
による一定時間（５分間）、圧縮機（８）の運転が停止
される。これにより、外管（３）への冷媒供給が中断さ
れて、外管（３）からの冷却作用が低減され、内管
（２）内の凍結が回避されることになる。こうして、凍
結回避と伴に、電動モータ（MD）への電流が低減され、
一定時間経過後に再び圧縮機（８）の運転が再開され
て、安全に製氷運転が継続されるのである。このとき、
実際の内管（２）内での氷の状態により真に凍結ロック
が問題となる場合のみに、圧縮機（８）の運転停止によ
る冷却低減が行え、不必要な停止は排除され、経済的で
ある。

第６図は、やはり第８図に示す本発明実施例よりも劣
る圧縮機容量制御の例を示し、圧縮機（８）を容量制御
可能に構成して、過電流検出によりその運転容量を低減
し、溶液への冷却作用を抑制するようにしている。

この場合、容量制御には、バイパス方式等の既存のも
のが採用され、例えば圧縮機（８）にスクリュー式のも
のを用いる場合には、圧縮行程途中の中間圧力室を吸入
側にバイパスさせる通路開口面積をスライド弁の作動に
より開閉させるようにする。そして、第６図及び第７図
に示すように、スライド弁の作動用リレー（SV1）の励
磁線路にタイマ（TM1）のメイク接点（TM1−ａ）を介装
し、過電流検出により、該タイマ（TM1）による一定時
間（例えば５〜10分間）、リレー（SV1）を励磁して中
間圧力室を吸入側に開き、低容量運転とする。

過電流検出により低容量とする場合、タイマ（TM1）
の設定時間は、停止制御のものに比し長くしなければな
らないことが予想されるが、圧縮機（８）の発停を伴わ
ないから、運転再開時の起動電流すなわち大きな突入電
流が回避でき、総合成績係数の改善が図れる利点があ
る。

更に、圧縮機（８）の容量制御と停止制御とを併用し
て、過電流検出によりまずは低容量運転を行い、その後
に過電流状態が回避されない場合には更に圧縮機（８）
の停止制御を行うようにすることもできる。

第８図は、本発明実施例を示し、圧縮機発停リレー
（52C）とスライド弁作動用リレー（SV1）とをマイクロ
コンピュータ等で構成する制御部（90）を介して制御
し、過電流検出器（MR）による過電流検出で、第９図の
ように処理する。すなわち、まず、スライド弁作動用リ
レー（SV1）を、制御部（90）から外付けクロック（C
K）で計時するタイマ（TM1）の計時期間（例えば５分
間）、オンにして低容量運転を行い、５分経過後に、過
電流状態が回避されれば、リレー（SV1）をオフにして
定常運転に移行し、回避なき場合には、更にタイマ（TM
2）の計時時間（同じく例えば５分間）、圧縮機発停リ
レー（52C）をオフにして圧縮機（８）の運転を停止し
た後、定常運転に移行させる。

併用制御の場合、容量低下が優先され、圧縮機の停止
制御を最小限にとどめながら、きめ細かな制御が行え、
より確実な凍結ロックの回避が図れる。

又、以上説明した実施例は、前記圧縮機（８）の容量
制御としてバイパス方式を採用したが、その他インバー
タ制御を用いてもよい。

この場合前記圧縮機（８）の回転数を複数ステップ
（例えば10ステップ）にわたって制御するインバータ制
御器を用い、前記圧縮機（８）に入力する周波数を、例
えば30Hzから120又は180Hzに至る間を10ステップにわた
り制御するようにすると供に、前記電動モータ（MD）の
過負荷状態を検出する過電流検出器（MR）からの検出結
果に基いて前記圧縮機（８）を制御するように成すので
ある。

しかして、以上の如く構成した場合、前記過電流検出
器（MR）による検出結果に基づいて第10図のように処理
するのである。

即ち、前記過電流検出器（MR）により検出した前記モ
ータ（MD）の電流（Id）が、過負荷状態となる最低の電
流値（例えば6A）を越えたとき、タイマー（T₂）で計時
する計時時間（例えば５分）の範囲内において、前記イ
ンバータ制御器により前記圧縮機（８）に入力する周波
数を１ステップダウンし、氷結スピードとの関係で設定
する例えば30秒待機させてリターンさせるのである。

また、この１サイクルで前記電流モータ（MD）の電流
（Id）が前記電流値（例えば6A）を越えている場合に
は、再度１ステップダウンするのであり、前記T₂タイマ
ーの計時時間経過後（５分）に、未だ前記電流（Id）が
前記電流値を越えていれば前記圧縮機（８）の運転を一
旦停止させるのである。

又、前記サイクルの繰返しにより前記電流（Id）が前
記電流値より低くなった場合、タイマー（T₁）で計時す
る計時時間（例えば10分）の範囲内において前回の周波
数制御のもとで容量制御運転を継続し、前記T₁タイマー
の計時時間経過後（10分）前記圧縮機（８）に入力する
周波数をステップアップさせるのである。尚、前記周波
数をステップアップ又はステップダウンさせる場合の前
記電流値にはデファレンシャルを設定するのであるが、
説明の都合上省略している。

又、上記各実施例では、電動モータ（MD）の過負荷状
態を、変流器タイプの過電流検出器（MR）を用いてその
検出電流値を増大により、検出することとしたが、その
他、電流増大に伴う発熱量の増大で作動するバイメタル
方式等のサーマルスイッチを用い、該スイッチの作動で
過負荷検出を行ってもよいし、又、電動モータ（MD）の
回転数やトルク変動を検出し、過負荷状態を検出するよ
うにしてもよい。

（発明の効果）以上、本発明では、過電流検出により圧縮機（８）の
容量低下を優先して行い、それでも過負荷状態が回避さ
れないときに停止制御するから、圧縮機（８）の発停を
最小限にとどめながら、きめ細かな制御が行え、より確
実な凍結ロックの回避が図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製氷装置の圧縮機発停による制御回路
図、第２図はその制御手順を示すフローチャート、第３
図は同製氷装置の配管系統図、第４図は製氷用蒸発器の
一部切欠側断面図、第５図はその縦断面図、第６図は圧
縮機の容量制御による制御回路図、第７図はその制御手
順を示すフローチャート、第８図は圧縮機発停と容量制
御との併用による制御回路図、第９図はその制御手順を
示すフローチャート、第10図は圧縮機をインバータ方式
で制御する場合のフローチャート、第11図は従来例の配
管系統図である。（１）……製氷用蒸発器（２）……内管（３）……外管（８）……圧縮機（MD）……電動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田宮篤大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者植野武夫大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献特開昭61−243266（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−19267（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−268968（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−158949（ＪＰ，Ａ) 特表昭62−500043（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−50482（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25C 1/00,1/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータ（MD）で駆動される回転ドラム
（５）を内装し、製氷用溶液を流通させる内管（２）
と、前記溶液を冷却する冷媒を流通させる外管（３）と
をもつ製氷用蒸発器（１）と、前記外管（３）に前記冷
媒を供給するための圧縮機（８）とを備えた製氷装置で
あって、前記圧縮機（８）を容量制御可能に構成すると
共に、前記モータ（MD）の過負荷を検出する過負荷検出
手段、過負荷検出時に計時を開始する第１タイマ（TM
1）、この第１タイマ（TM1）の計時期間内は過負荷の解
消にかかわらず前記圧縮機（８）の運転容量を低下させ
る第１段階の圧縮機運転制御手段、第１タイマ（TM1）
の計時期間の経過後で且つ過負荷の解消がないとき計時
を開始する第２タイマ（TM2）、この第２タイマ（TM2）
の計時期間内は過負荷の解消にかかわらず、前記圧縮機
（８）の運転を中断させ、第１タイマ（TM1）の計時期
間の経過後に過負荷が解消されたとき、前記圧縮機
（８）の運転停止を経由させずに運転を行う第２段階の
圧縮機運転制御手段を備え、前記モータ（MD）の過負荷
を判定するしきい値は、前記回転ドラム（５）の凍結ロ
ックを回避するために設定された値であることを特徴と
する製氷装置。