JPH0448174A - 製氷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水等のスラリー状の氷化物を生成して蓄水槽
に貯溜するようにした製氷装置に係り、特に性能の向上
対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば実開平１−１４４７２２号公報に開示
される如く、冷媒回路に介設される熱交換器と蓄水槽と
の間で蓄水槽の水を循環させる水循環路を設け、冷媒回
路の冷媒との熱交換により蓄氷槽の水等をスラリー状の
氷にするようにした製氷装置において、水循環路の出口
側を開放して、過冷却状態にある水を蓄水槽の水面より
一定高さに設置された傾斜樋に落下させ、この傾斜樋を
通過する間に水をスラリー状に氷化させて、下方の蓄水
槽に氷化物を貯溜しようとするものは公知の技術である
。

また、同公報において、上記冷媒回路の冷媒等を利用し
て水をさらに過冷却する過冷却ゾーンを上記傾斜樋の途
中に設けることにより、水の過冷却状態を解消させて氷
化を生ずるようにすることも開示されている。

（発明か解決しようとする課題） しかしなから、上記従来のもののように、水の過冷却状
態を解消する過冷却解消部を蓄水槽の上方に設けると、
そのためのスペースが必要となり設計上の制約が大きく
なるとともに、いったん空気中に水を晒すことで、空気
中に冷熱が放出され、熱損失か大きいという問題がある
。

そこで、水循環路を閉回路とし、水循環路の中で水に過
冷却状態を生ぜしめ、かつその過冷却状態を解消させて
スラリー状の氷化物を生成し、蓄氷槽に循環させること
により、設計上の制約や熱損失を回避することが考えら
れる。

また、水の過冷却状態を解消する手段として、上記従来
のもののように、冷媒回路の冷媒を利用し、過冷却状態
にある水を冷却する手段を設けることか考えられる。

しかるに、上記従来の公報には、具体的に傾斜樋の途中
を冷却する手段か開示されていないので、どのような作
用により、冷却状態の解消か行われうるのかについては
不明である。また、過冷却状態を生せしめる熱交換器と
冷媒回路を共用する際の具体的な構成についても不明で
あるために、そのままでは過冷却状態を解消するための
実効を得られない虞れかある。

本発明は、過冷却状態にある水等かさらにその温度より
も低温になるよう再冷却されることにより、過冷却され
た水等の中で発生１消滅する氷の結晶の芽の径か成長に
向かうに十分な所定の臨界径に達する確率か高くなる点
に着目し、冷媒回路から冷却用の熱交換器にバイパスさ
せた冷媒の蒸発温度を熱交換器側よりも低くする手段を
講することにより、熱交換器で過冷却された水等の過冷
却状態を迅速に解消させ、もって、製氷装置の性能の向
上を図る二とにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の第１の解決手段は、第
１図に示すように、冷媒の循環により熱移動を生ぜしめ
る冷媒回路（１）を有する冷凍装置と、水又は水溶液ス
ラリー状の氷化物を貯溜するための製氷槽（５）と、上
記冷凍装置の冷媒回路（１）に接続され、水又は水溶液
を過冷却するための主熱交換器（２２）と、該主熱交換
器（２２）と上記製水槽（５）との間で水又は水溶液を
強制循環させるための水循環路（５１）と、上記主熱交
換器（２２）下流側の水循環路（５１）に配置され、冷
媒回路（１）の冷媒との熱交換により主熱交換器（１）
で過冷却された水又は水溶液の過冷却状態を解消させる
よう再冷却する副熱交換器（８）とを備えた製氷装置を
対象とする。

そして、上記冷媒回路（１）の液ラインとガスラインと
の間に主熱交換ｇｉ＋（２２）を・＼イパスするバイパ
ス路（８ユ）を設け、二のバイパス路（８１）に上記副
熱交換器（８）を介設する。

そして、バイパス路（８１）−ガスラインの接続部と上
記主熱交換器（２２）との間に、通過する冷媒に圧力損
失を与える減圧手段を介設する構成としたものである。

第２の解決手段は、上記第１の解決手段において、冷媒
回路（］）にガスラインにアキュムレータ（Ａｃ）を介
設し、減圧手段をこのアキュムレータ（Ａｃ）で構成し
たものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、主熱交換
器（２２）下流の復管路（５１Ｂ）において、副熱交換
器（８）で、減圧手段（Ｃ４）を介して冷媒回路（１）
の液ラインからバイパスされた冷媒との熱交換により、
水等が冷却される。

その場合、水等は主熱交換器（２２）によりすでに過冷
却されているため、この過冷却状態を解消させるには、
さらに低温に冷却することか必要となる。ここで、本発
明では、副熱交換器（８）は冷媒回路（１）の液ライン
から冷媒をバイパスさせる冷却用バイパス路（８１）に
介設され、副熱交換器（８）と主熱交換器（２２）とは
、冷媒回路（１）の液ラインとガスラインとの間で互い
に並列に接続されている。また、主熱交換器（２２）側
のガスラインには、冷媒に圧力損失を与える減圧手段か
設けられている。

したがって、副熱交換器（８）における冷媒の蒸発温度
は主熱交換器（２２）における冷媒の蒸発温度よりも低
く維持され、副熱交換器（８）において、過冷却状態に
ある水等がさらに低温に冷却され、過冷却状態か解消さ
れて、スラリー状に氷化することになる。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明にお
いて、冷媒回路（１）のガスラインにアキュムレタ（Ａ
ｃ）が介設されており、このアキュムレタ（Ａｃ）か主
熱交換器（２２）側の冷媒の流れに対する減圧手段とし
て機能するので、主熱交換器（２２）の蒸発温度よりも
副熱交換器（８）の蒸発温度が低温に維持され、別途圧
力損失を与える手段を設けることなく、上記請求項（１
）の発明の作用か得られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は請求項（１）の発明に係る第１実施例の空気調
和装置の冷媒回路（１）の構成を示し、（１１）は第１
圧縮機、（１２）は該第１圧縮機（１１）の吐出側に配
置され、冷媒と室外空気との熱交換を行う室外熱交換器
、（１３）は該室外熱交換器（〕２）の冷媒流量を調節
し、又は減圧を行う室外電動膨張弁であって、上記各機
器（１１）〜（１３）は第１管路（１４）中で直列に接
続されている。　また、（２１）は第２圧縮機、（２２
）は該第２圧縮機（２１）の吐出側に配置され、後述の
蓄水槽（５）の水又は水溶液を過冷却するための主熱交
換器である水熱交換器、（２３）は該水熱交換器（２２
）が凝縮器として機能するときには冷媒流量を調節し、
蒸発器として機能するときには冷媒の減圧を行う水側電
動膨張弁であって、上記各機器（２１）〜（２３）は第
２管路（２４）中で直列に接続されている。

なお、（ＳＤ＋　）、　　（Ｓｎ２　）はそれぞれ各圧
縮機（１１）、（２１）の吐出管に設けられた油分離器
、（Ｃ＋　）、（Ｃｒ　）は該各油分離器（ＳＩｈ　）
、　　（Ｓｎ２）から各圧縮機（１１）、　　（２１）
の吸入側にそれぞれ設けられた油戻し管（ＲＴ＋　）、
　　ＣＢｒ４　）にそれぞれ介設された減圧用キャピラ
リチューブである。

さらに、（３２）、　　（３２）は各室内に配置される
室内熱交換器、（３Ｂ）、　　（３３）は冷媒を減圧す
る減圧弁としての室内電動膨張弁であって、上記各機器
（３２）、　　（３３）は各々直列に接続され、かつそ
の各組が第３管路（３４）中で並列に接続されている。

そして、上記第１管路（１４）及び第２管路（２４）は
第３管路（３４）に対して並列に接続されている。なお
、（Ａｃ）は各圧縮機（１１）　。

（２１）の吸入側となる第３管路（３４）に設けられた
アキュムレータである。

また、（２）は室外熱交換器（１２）のガス管と室内熱
交換器（３２）、　　（３２）のガス管とを各圧縮機（
１１）、　　（２１）の吐出側又は吸入側に交互に連通
させるよう切換える四路切換弁（２）であって、該四路
切換弁（２）が図中実線側に切換わったときには室外熱
交換器（１２）が凝縮器、室内熱交換器（３２）、　　
（３２）か蒸発器として機能して室内で冷房運転を行う
一方、四路切換弁（２）か図中破線側に切換わったとき
には室外熱交換器（１２）か蒸発器、室内熱交換器（３
２）。

（３２）か凝縮器として機能して室内で暖房運転を行う
ようになされている。

さらに、該水熱交換器（２２）のガス管と各圧縮機（１
１）、（２１）の吸入管とをバイパス接続する分岐路（
２５）と、水熱交換器（２２）のガス管を上記第２圧縮
機（２１）の吐出管と分岐路（２５）とに交互に連通さ
せる水側切換弁（２６）とが設けられている。該水側切
換弁（２６）は四路切換弁のうちの３つのポートを利用
しており、水側切換弁（２６）が図中実線側に切換わっ
たときには水熱交換器（２２）のガス管が分岐路（２５
）側つまり各圧縮機（１１）、　　（２１）の吸入側に
連通し、水熱交換器（２２）が蒸発器として機能する一
方、水側切換弁（２６）が図中破線側に切換わったとき
には水熱交換器（２２）のガス管が第２圧縮機（２１）
の吐出管に連通し、水熱交換器（２２）が凝縮器として
機能するようになされている。なお、（Ｃ３）は水側切
換弁（２６）のデッドボート側の配管に介設されたキャ
ピラリチューブである。

さらに、第１圧縮機（１１）及び第２圧縮機（２１）の
吐出管同士を接続するバイパス路（３）か設けられてい
て、該バイパス路（３）には第２圧縮機（２１）の吐出
管側から第１圧縮機（１１）の吐出管側への冷媒流通の
みを許容する逆止弁（４）が介設されている。

すなわち、室外熱交換器（１２）及び水熱交換器（２２
）が凝縮器として機能する際、水熱交換器（２２）にお
ける凝縮温度が高く圧力が高くなった場合、第２圧縮機
（２１）の吐出ガスを室外熱交換器（１２）側に逃がす
ことにより、放熱量を分配しうるようになされている。

ここで、空気調和装置には、蓄熱媒体としての水又は水
溶液のスラリー状の氷化物を貯溜するための蓄水槽（５
）か配置されていて、該蓄氷槽（５）と水熱交換器（２
２）との間は、水循環路（５１）により水又は水溶液の
循環可能に接続されている。該水循環路（５１）は、蓄
水槽（５）の底部から水熱交換器（２２）に水等を供給
する往管路（５１Ａ）と、水熱交換器（２２）から蓄水
槽（５）の上部に水等のスラリー状の氷化物を戻す復管
路（５１Ｂ）とからなっており、往管路（５１Ａ）に介
設されたポンプ（５２）により、水循環路（５１）内で
蓄水槽（５）の水又は水溶液を強制循環させるようにな
されている。

そして、水循環路（５１）の往管路（５１Ａ）のポンプ
（５２）の下流側には、水循環路（５１）の水又は水溶
液中の氷結物やゴミ等の固体物を除去するストレーナ（
５３）が介設され、さらに、該ストレーナ（５３）の下
流側には、水熱交換器（２２）に供給される水等を予熱
する予熱熱交換器（６）か介設されている。一方、冷媒
回路（１）の液ラインには、液冷媒の一部を水側電動膨
張弁（２３）をバイパスさせて予熱熱交換器（６）に流
通させる予熱バイパス路（６１）か設けられいて、該予
熱バイパス路（６１）の予熱熱交換器（６）の下流側に
は、冷媒の減圧機能及び流ｊｔ制御機能を有する予熱電
動膨張弁（６２）が介設されている。該予熱電動膨張弁
（６２）と水側電動膨張弁（２３）とにより、予熱バイ
パス路（６１）の冷媒流量を調節するとともに、水熱交
換器（２２）の製氷運転時における冷媒の減圧をも行う
ようになされている。

さらに、上記水循環路（５１）の復管路（５１Ｂ）にお
いて、水熱交換器（２２）の下流側には、復管路（５１
Ｂ）の水等を冷却して水熱交換器（２２）で過冷却され
た水等の過冷却状態を解消させる副熱交換器としての再
冷却器（８）が設けられ、さらに、該再冷却器（８）と
水熱交換器（２２）との間には、復管路（５１Ｂ）の凍
結が水熱交換器（２２）まで進展するのを阻止するため
の凍結進展防止部としての保温熱交換器（７）か設けら
れている。

ここで、冷媒回路（１）の液ラインと、各圧縮機（１１
）、（２１）の吸入側となる分岐路（ガスライン）との
間には、水熱交換器（２２）をバイパスして冷媒を流通
させる再冷却バイパス路（８〕）か設けられていて、該
再冷却バイパス路（８１）には、上流側から順に上記再
冷却キャピラリチューブ（Ｃ４）及び再冷却器（８）か
介設されている。つまり、再冷却器（８）に再冷却キャ
ピラリチューブ（Ｃ４）で減圧された低温の冷媒を流通
させ、この冷媒との熱交換により水熱交換器（２２）で
過冷却された水等を再冷却するようになされている。

その場合、水熱交換器（２２）のガス側配管を上記水側
切換弁（２６）を介して分岐路（２５）に連通させる一
方、再冷却器（８）のガス側を直按分岐路（２５）に連
通させることにより、水側切換弁（２６）の通過による
流通抵抗性だけ水熱交換器（２２）に圧力損失を生ぜし
め、再冷却器（８）の蒸発温度を水熱交換器（２２）よ
りも低温に維持して、水熱交換器（２２）で過冷却され
た水等を再冷却器（８）でさらに低温に冷却しうるよう
になされている。

なお、上記冷媒回路（１）の液ラインからこの保温熱交
換器（７）に液冷媒をバイパスして流通させて液ライン
に戻すようにした保温バイパス路（７１）が設けられて
いて、保温熱交換器（７）において、液ラインの液冷媒
との熱交換により復管路（５１Ｂ）を加熱して、上記再
冷却器（８）や復管路（５１Ｂ）で水等の過冷却解消に
より生じた氷化物か復管路（５１Ｂ）の管壁に付着して
凍結が水熱交換器（２２）まで進展するのを防止するよ
うになされている。

空気調和装置の運転時、室内で冷房運転を行うときには
、四路切換弁（２）が図中実線側に切換えられる。そし
て、水側切換弁（２６）か図中実縁側に切換えられてい
るときには、各圧縮機（１１）、　　（２１）からの吐
出冷媒がいずれも室外熱交換器（１２）で凝縮された後
、各室内熱交換器（３２）、　　（３２）で蒸発するこ
とにより、室内の冷房を行う。また、水側切換弁（２６
）か図中破線側に切換えられているときには、第１圧縮
機（１１）の吐出冷媒が室外熱交換器（１２）に流れる
一方、第２圧縮機（２１）の吐出冷媒は水熱交換器（２
２）に流れ、それぞれ凝縮された後各室内熱交換器（３
２）、　　（３２）で蒸発するように循環する。

また、夜間等の電力が安価なときには、蓄氷槽（５）に
冷熱を蓄える蓄冷熱運転か行われる。すなわち、四路切
換弁（２）及び水側切換弁（２６）を図中実線側に切換
え、各室内電動膨張弁（３３）（３３）を閉じて、各圧
縮機（１１）、　　（２１）の吐出冷媒を室外熱交換器
（１２）で凝縮させた後水側電動膨張弁（２３）（又は
予熱電動膨張弁（６２））で減圧して水熱交換器（２２
）で蒸発させることにより、蓄水槽（５）の水又は水溶
液。

を過冷却して氷化し、蓄水槽（５）に冷熱を蓄えるよう
になされている。

したがって、請求項（１）の発明では、上記実施例にお
ける製氷運転時、水熱交換器（主熱交換器）（２２）下
流側の復管路（５１Ｂ）において、水熱交換器（２２）
で過冷却された水等が再冷却器（副熱交換器）（８）で
再冷却される。

その場合、水熱交換器（２２）により過冷却された水等
の過冷却状態を再冷却により解消させるには、さらに低
温に冷却することが必要となる。

ここで、本発明では、再冷却器（８）にバイパスされる
冷媒は冷媒回路（１）の液ラインからバイパスされてい
て、再冷却器（８）と水熱交換器（２２）とは、冷媒回
路（１）の液ラインとガスラインとに跨って互いに並列
に接続されており、また、水熱交換器（２２）のガス側
配管には減圧手段となる水側切換弁（２６）が設けられ
ている。

そのため、水熱交換器（２２）側のガス冷媒がこの水側
切換弁（２６）を通過することにより圧力損失が生じ、
その分だけ再冷却器（８）における冷媒の蒸発温度は水
熱交換器（２２）における冷媒の蒸発温度よりも低く維
持されることになる。

すなわち、再冷却器（８）において、過冷却状態にある
水等がさらに低温に冷却され、過冷却状態が角イ消され
て、スラリー状に氷化する。よって、円滑な製氷作用を
得ることができ、製氷装置の性能の向上を図ることかで
きるのである。

なお、圧力損失を与える減圧手段として、上記実施例で
は水側切換弁（２６）を利用したが、キャピラリチュー
ブ等の減圧機器を別途設けてもよい。ただし、上記実施
例のように減圧手段として水側切換弁（２６）を利用し
た場合、別途圧力損失を与える手段を設けることなく、
既存の設備たけで済むので、コストの増大を回避するこ
とができる。

次に請求項（２）の発明に係る第２実施例について説明
する。第３図は第２実施例における空気調和装置の冷媒
配管系統を示し、本実施例では、再冷却バイパス路（８
１）の冷媒入口端は、上記第１実施例と同様に、冷媒回
路（８１）の液ラインに接続されるとともに、再冷却バ
イパス路（８１）の冷媒出口端はアキュムレータ（Ａｃ
）下流側の吸入管（ガスライン）に接続されている。そ
の他の構成は上記第１実施例と同様である。

すなわち、再冷却バイパス路（８１）の冷媒出口端をア
キュムレータ（Ａｃ）下流側のガスラインに接続するこ
とにより、水熱交換器（２２）側のガス冷媒にアキュム
レータ（Ａｃ）の流通抵抗による圧力損失を生せしめ、
再冷却器（８）における蒸発温度を水熱交換器（２２）
における蒸発温度よりも低く維持するようになされてい
る。すなわち、上記アキュムレータ（Ａｃ）により、水
熱交換器（２２）側の冷媒に圧力損失を与える減圧手段
が構成されている。

したかって、請求項（２）の発明では、上記請求項（１
）の発明の作用において、水熱交換器（２２）側の冷媒
かアキュムレータ（Ａｃ）によって圧力損失を与えられ
るので、その分だけ再冷却器（８）の蒸発温度か水熱交
換器（２２）の蒸発温度よりもさらに低く維持されるこ
とになり、よって、別途圧力損失を与える手段を設ける
二となく、製氷装置の性能の向上を図ることかできる。

なお、上記各実施例では、冷媒回路（１）の構成として
、二台の圧縮機（１１）、　　（２１）をそれぞれ熱交
換器に直列に接続させたものを利用しているが、本発明
は斯かる実施例に限定されるものではなく、−台の圧縮
機のみを備えたものについても適用しうろことはいうま
でもない。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、製
氷装置として、蓄水槽の水等を強制循環させる水循環路
に、冷媒回路の冷媒との熱交換により水等を過冷却する
主熱交換器を設け、さらにその下流側に、過冷却された
水等を再冷却して過冷却状態を解消させるための副熱交
換器を配置し、副熱交換器を冷媒回路の主熱交換器とは
並列ラインとなるバイパス路に介設するとともに、主熱
交換器を通過した後のガス冷媒に圧力損失を与えるよう
にしたので、副熱交換器の蒸発温度を主熱交換器の蒸発
温度よりも低く維持することができ、よって、水等の過
冷却状態を解消してスラリー状に氷化させる製氷作用を
円滑に行うことかでき、製氷装置の性能の向上を図るこ
とができる。

請求項（２の発明では、上記請求項（１）の発明におけ
る圧力損失を与える手段として、圧縮機の吸入側に配置
されるアキュムレータを利用したので、別途圧力損失を
与えるための手段を設けることなく、請求項（１）の発
明の効果得ることができ、よって、コストの低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図は第１実施例における空気調和装置の冷媒回路の
構成を示す冷媒配管系統図、第３図は第２実施例におけ
る空気調和装置の冷媒回路の構成を示す冷媒配管系統図
である。 １　　冷媒回路 ５　　蓄水槽 ８　　再冷却器 （副熱交換器） ２２　水熱交換器 （主熱交換器） ５１　水循環路 ８１　再冷却バイパス路 ２６　水側切換弁 （減圧手段） Ａｃ　　アキュムレータ （減圧手段） 特許出願人　　　　ダイキン工業株式会社代理人　弁理
士　前　１）弘　（ほか１名）つり ｃ 冷媒回路 蓄水槽 再冷却器 （副熱交換器） 水熱交換器 （主熱交換器） 水循環路 再冷却バイパス路 水側切換弁 （減圧手段） アキュムレータ （減圧手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒の循環により熱移動を生ぜしめる冷媒回路（
   １）を有する冷凍装置と、水又は水溶液スラリー状の氷
   化物を貯溜するための製氷槽（５）と、上記冷凍装置の
   冷媒回路（１）に接続され、水又は水溶液を過冷却する
   ための主熱交換器（２２）と、該主熱交換器（２２）と
   上記製氷槽（５）との間で水又は水溶液を強制循環させ
   るための水循環路（５１）と、上記主熱交換器（２２）
   下流側の水循環路（５１）に配置され、冷媒回路（１）
   の冷媒との熱交換により主熱交換器（１）で過冷却され
   た水又は水溶液の過冷却状態を解消させるよう再冷却す
   る副熱交換器（８）とを備えた製氷装置であって、上記
   冷媒回路（１）の液ラインからガスラインまで主熱交換
   器（２２）をバイパスするバイパス路（８１）が設けら
   れ、該バイパス路（８１）に上記副熱交換器（８）が介
   設されるとともに、バイパス路（８１）−ガスラインの
   接続部と上記主熱交換器（２２）との間には、通過する
   冷媒に圧力損失を与える減圧手段が介設されていること
   を特徴とする製氷装置。
2. （２）冷媒回路（１）はガスラインにアキュムレータ（
   Ａｃ）を介設しているものであり、減圧手段は上記アキ
   ュムレータ（Ａｃ）であることを特徴とする請求項（１
   ）記載の製氷装置。