JPH07104088B2 - 氷蓄熱用製氷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダイナミック形氷蓄熱用
製氷装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来の製
氷装置においては、製氷クーラ内の製氷量を計測するの
が困難であるため、製氷サイクルと脱氷サイクルの切替
えをタイマーで行い効率の良い切替えができなかった。
つまり脱氷時間が不十分であれば脱氷していなかった氷
の上に新しい氷を製氷し、非常に硬い氷となり最終的に
は脱氷が不可能になることがあるという欠点があった。
また、脱氷時間が長過ぎるとせっかく製氷したものを溶
かし過ぎることになり不経済な運転となっていた。

【０００３】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、大容量の製氷装置でも装置全体がコンパクトにな
り、製氷サイクルと脱氷サイクルの切替えを効率よく行
うことができ、且つ脱氷サイクルにおいて確実に脱氷を
行うことができる氷蓄熱製氷装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、製氷用熱交換器、凝縮器及び圧縮機を具備
し、これらの機器を冷媒を通す冷媒配管で連結し、製氷
用熱交換器の製氷部は複数本のチューブを水平に配列し
たシェルアンドチューブ形で該チューブ内に製氷すると
共に、該製氷用熱交換器の製氷部は数ブロックに分割さ
れ、その内の少なくとも一つを脱氷サイクルとするとき
は他方を製氷サイクルとし、製氷サイクルと脱氷サイク
ルを同時に行なうことができるようにし、更に製氷部の
チューブ内に蓄熱液を凍結、脱氷する際、該蓄熱液を停
止させ、チューブ内に該蓄熱液を封入するように構成さ
れた氷蓄熱用製氷装置において、脱氷サイクルの熱源と
して当該氷蓄熱用製氷装置内で生成される圧縮機からの
冷媒吐出ガスと凝縮器の凝縮冷媒液を利用し、製氷用熱
交換器内の冷媒を加熱し、製氷サイクルと脱氷サイクル
の切替用に使用される冷媒切替弁の駆動源として装置内
で発生する冷媒圧力差を用いることを特徴とする。

【０００５】

【０００６】また、前記製氷部の複数チューブの上部に
冷媒を霧状に散布するスプレー配管を配置すると共に、
該スプレー配管に冷媒を送る冷媒スプレーポンプを設
け、脱氷サイクル時に該冷媒スプレーポンプを運転する
ことを特徴とする。

【０００７】また、前記製氷部サイクル及び脱氷サイク
ルの切替えを個々の熱交換器の製氷量と解氷量を計測す
ることにより行うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記のように、脱氷用の熱源として、冷媒吐出
ガスと凝縮冷媒液を併用することにより、短時間の加熱
が可能になる。また、凝縮冷媒液は脱氷用の熱源として
使用される際、冷媒液自身は過冷却されることになり、
製氷サイクルの製氷効率の向上になる。

【０００９】また、製氷サイクル中は連続的に製氷量
を、脱氷サイクル中は解氷量を測定し、これを各サイク
ルの切替えに用いるので、一定量の製氷量と解氷量を確
保でき効率の良い切替えができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例である氷蓄熱用製氷装置
のシステム構成を示す図である。

【００１１】図示するように、本氷蓄熱用製氷装置は、
製氷クーラ（製氷用熱交換器）１、圧縮機２及び凝縮器
３を具備し、これらの機器を冷媒配管４，５，６で連結
した構成である。製氷クーラ１は、４ブロックの製氷ク
ーラ７−１，７−２，７−３，７−４に分割されてい
る。各製氷クーラ７−１，７−２，７−３，７−４に
は、複数本のチューブを水平に配列したシェルアンドチ
ューブ形の製氷部８−１，８−２，８−３，８−４が設
けられている。そして各製氷部８−１，８−２，８−
３，８−４の上には冷媒を霧状に散布するスプレー管９
−１，９−２，９−３，９−４が配置されており、該各
スプレー管９−１，９−２，９−３，９−４には冷媒ス
プレーポンプ１０−１，１０−２，１０−３，１０−４
が接続されている。

【００１２】また、各製氷クーラ７−１，７−２，７−
３，７−４には、冷媒液のレベルが所定を越えたら閉
じ、冷媒レベルがこの所定のレベル以上にならないよう
にするフロートバルブ１１−１，１１−２，１１−３，
１１−４が設けられている。

【００１３】また、各製氷クーラ７−１，７−２，７−
３，７−４は冷媒配管１２−１，１２−２，１２−３，
１２−４及び冷媒切替弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を通し
て冷媒配管４に接続されている。

【００１４】また、冷媒切替弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４
にはそれぞれ三方電磁弁１３−１，１３−２，１３−
３，１３−４が設けられており、該三方電磁弁１３−
１，１３−２，１３−３，１３−４の１つの開口は冷媒
配管１４を介して凝縮器３内に連通している。前記冷媒
切替弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、三方電磁弁１３−
１，１３−２，１３−３，１３−４の切替えにより凝縮
器３内の冷媒圧力と製氷クーラ７−１，７−２，７−
３，７−４の冷媒圧力差により、閉じられるようになっ
ている。即ち、冷媒切替弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は装
置内に発生する冷媒圧力差を駆動源とする切替弁であ
る。

【００１５】また、各製氷クーラ７−１，７−２，７−
３，７−４は、ホットガス弁Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８及
び冷媒配管１５を介して圧縮機２の吐出口に接続された
冷媒配管５に連通している。また、Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１
１，Ｖ１２はヘッダー１６とと製氷クーラ７−１，７−
２，７−３，７−４を接続する冷媒配管に設けられた開
閉弁である。

【００１６】図１においては、製氷クーラ７−１は脱氷
サイクルにあり、製氷クーラ７−２，７−３，７−４は
製氷サイクルにあり、常時３ブロック以上で製氷が行わ
れている。図１においては、冷媒切替弁Ｖ１は閉じて製
氷クーラ７−１への循環冷媒は閉止され、ホットガス弁
Ｖ５は開いて製氷クーラ７−１内に冷媒配管５から高温
の冷媒液が導かれる。更に、冷媒切替弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ
４は開いており、製氷クーラ７−２，７−３，７−４に
は冷媒ガスが循環し、ホットガス弁Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８は
閉じている。また、開閉弁Ｖ９は開いており、開閉弁Ｖ
１０，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は閉じている。

【００１７】製氷サイクル中の製氷クーラ７−２，７−
３，７−４の製氷部８−２，８−３，８−４のチューブ
内には凍結させるため蓄熱液（水）が封入されている。
冷媒液は冷媒スプレーポンプ１０−２，１０−３，１０
−４により、製氷クーラ７−２，７−３，７−４内のス
プレー管９−２，９−３，９−４に送られ、該スプレー
管９−２，９−３，９−４のノズルから霧状になって、
製氷部８−２，８−３，８−４のチューブ上に散布さ
れ、蒸発する。

【００１８】蒸発した冷媒ガスは冷媒配管１２−２，１
２−３，１２−４及び開状態にある冷媒切替弁Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４を通って圧縮機２に吸い込まれる。圧縮機２に
より昇圧された冷媒は凝縮器３において冷却水で冷却さ
れ、液化された冷媒液となってヘッダー１６に送られ
る。ヘッダー１６に送られた冷媒液は、開閉弁Ｖ９及び
製氷クーラ７−１を通ってヘッダー１７で製氷クーラ７
−２，７−３，７−４に分配される。

【００１９】前記ヘッダー１５から開閉弁Ｖ９及び製氷
クーラ７−１を通ってヘッダー１７に送られる高温の冷
媒液は、製氷クーラ７−１でホットガス弁Ｖ５を通って
流入する高温の冷媒ガスと共に製氷部８−１のチューブ
内で凍結した蓄熱液の壁面に接する部分の氷の若干量を
解氷する熱量として利用される。同時に冷媒液は過冷却
されて、製氷クーラ７−２，７−３，７−４に流入する
ため冷却効果が大きくなり、システム全体の効率が向上
する。

【００２０】一方、製氷クーラ７−２，７−３，７−４
においては冷媒が蒸発し、この蒸発潜熱により、製氷部
８−２，８−３，８−４のチューブ内の蓄熱液の温度は
降下し、凍結点以下になると凍結する。

【００２１】なお、前記製氷部サイクル及び脱氷サイク
ルの切替えを個々の製氷クーラ７−１，７−２，７−
３，７−４の各製氷部８−１，８−２，８−３，８−４
の熱交換器の製氷量と解氷量を計測することにより行
う。

【００２２】製氷サイクル及び脱氷サイクル中の解氷時
は、製氷クーラ７−１，７−２，７−３，７−４内に凍
結される蓄熱液が封入されているため、製氷サイクル中
の製氷量は体積膨張として表れる。又蓄熱液中の水分が
凍結するため凍結が進むにつれて（製氷量が増加するに
つれて）封入されている蓄熱液濃度が濃くなる。これら
の現象から、体積の増加量を測定することにより製氷量
を、体積の減少量を測定することにより解氷量を容易に
知ることができる。また、蓄熱液の濃度は比重を測定す
ることにより、容易に知ることができるため、比重の増
減によっても製氷量及び解氷量を知ることができる。

【００２３】また、前記冷媒切替弁Ｖ１〜Ｖ４は、製氷
クーラ内圧と圧縮機２の吐出口との圧力差で開閉するよ
うにしているが、ホットガス弁Ｖ５〜Ｖ８及び開閉弁Ｖ
９〜Ｖ１３も同様に冷媒の圧力差を利用して開閉するよ
うに構成することも可能である。

【００２４】

【発明の効果】（１）以上説明したように請求項１に記
載の発明によれば、脱氷用の熱源として高温の冷媒ガス
と凝縮冷媒液を併用することにより短時間で効率のよい
脱氷を行なうことができるという効果が得られる。ま
た、凝縮冷媒液は脱氷用の熱源として使用される際、冷
媒液自身は過冷却されることになり、製氷サイクルの製
氷効率の向上となるという効果が得られる。

【００２５】（２）また、請求項２に記載の発明によれ
ば、脱氷運転時の冷媒スプレーポンプの運転により、ス
プレー配管から冷媒を散布するので、チューブを均一な
加熱により確実な脱氷が行なえるという効果が得られ
る。

【００２６】（３）また、請求項３に記載の発明によれ
ば、製氷サイクルと脱氷サイクルの切替えを直接製氷ク
ーラの製氷量にて行なうため、製氷量の過少、過大を防
止でき、解氷量の過多による非効率運転及び脱氷量の過
少による脱氷不能を防ぐことができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である製氷装置のシステム構
成を示す図である。

【符号の説明】

１ 製氷クーラ ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４〜６ 冷媒配管 ７−１〜７−４ 製氷クーラ ８−１〜８−４ 製氷部 ９−１〜９−４ スプレー管 １０−１〜１０−４ 冷媒スプレーポンプ １１−１〜１１−４ フロートバルブ １２−１〜１２−４ 冷媒配管 １３−１〜１３−４ 三方電磁弁 １４ 冷媒配管 １５ 冷媒配管 Ｖ１〜Ｖ４ 冷媒切替弁 Ｖ５〜Ｖ８ ホットガス弁 Ｖ９〜Ｖ１３ 開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 正和 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 五十嵐 征四郎 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 中辻 哲也 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−142176（ＪＰ，Ａ) 特公 昭30−7841（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭36−7995（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製氷用熱交換器、凝縮器及び圧縮機を具
   備し、これらの機器を冷媒を通す冷媒配管で連結し、前
   記製氷用熱交換器の製氷部は複数本のチューブを水平に
   配列したシェルアンドチューブ形で該チューブ内に製氷
   すると共に、該製氷用熱交換器の製氷部は数ブロックに
   分割され、その内の少なくとも一つを脱氷サイクルとす
   るときは他方を製氷サイクルとし、製氷サイクルと脱氷
   サイクルを同時に行なうことができるようにし、更に前
   記製氷部のチューブ内に蓄熱液を凍結、脱氷する際、該
   蓄熱液を停止させ、チューブ内に該蓄熱液を封入するよ
   うに構成された氷蓄熱用製氷装置において、 前記脱氷サイクルの熱源として当該氷蓄熱用製氷装置内
   で生成される圧縮機からの冷媒吐出ガスと前記凝縮器の
   凝縮冷媒液を利用し、前記製氷用熱交換器内の冷媒を加
   熱し、 前記製氷サイクルと脱氷サイクルの切替用に使用される
   冷媒切替弁の駆動源として装置内で発生する冷媒圧力差
   を用いることを 特徴とする氷蓄熱用製氷装置。
2. 【請求項２】 製氷部の複数チューブの上部に冷媒を霧
   状に散布するスプレー配管を配置すると共に、該スプレ
   ー配管に冷媒を送る冷媒スプレーポンプを設け、脱氷サ
   イクル時に該冷媒スプレーポンプを運転することを特徴
   とする請求項１記載の氷蓄熱用製氷装置。
3. 【請求項３】 前記製氷部サイクル及び脱氷サイクルの
   切替えを個々の熱交換器の製氷量を計測することにより
   行うことを特徴とする請求項１又は２記載の氷蓄熱用製
   氷装置。