JPH0799303B2

JPH0799303B2 - 製氷装置

Info

Publication number: JPH0799303B2
Application number: JP2158092A
Authority: JP
Inventors: 功近藤; 弘二松岡; 伸二松浦; 優司仲沢
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH0448174A

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氷槽
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氷槽との間で
蓄氷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、水循環路の出口側に開
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、下方の蓄氷槽に氷
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。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、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氷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、熱損失が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て、過冷却状
態にある水を冷却する手段を設けることが考えられる。

しかるに、上記従来の公報には、具体的に傾斜樋の途中
を冷却する手段が開示されていないので、どのような作
用により、冷却状態の解消が行われうるのかについては
不明である。また、過冷却状態を生ぜしめる熱交換器と
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、そのままで過冷却状態を解消するための実
効を得られない虞れがある。

本発明は、過冷却状態にある水等が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，消滅する氷の結晶の芽の径が成長に
向かうに十分な所定の臨界径に達する確率が高くなる点
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
講ずることにより、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
上を図ることにある。

（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、製氷装置に、水又は水溶液のスラリ
ー状の氷化物を貯溜するための製氷槽（５）と、水又は
水溶液を過冷却するための主熱交換器（22）と、閉環状
の断面を有する管部材で構成され上記主熱交換器（22）
と製氷槽（５）との間で水又は水溶液を強制循環させる
ための水循環炉（51）と、上記主熱交換器（22）下流側
の水循環路（51）に配置され主熱交換器（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さら
に低温の状態まで再冷却する副熱交換器（８）と、圧縮
機，凝縮器及び蒸発器となる上記主熱交換器（22）を順
次接続してなる閉回路の冷媒回路（１）と、上記冷媒回
路（１）の主熱交換器（22）の出口側配管となるガスラ
インに配置され通過する冷媒に圧力損失を与える減圧手
段と、上記冷媒回路（１）の液ラインとガスラインとの
間を上記主熱交換器（22）及び減圧手段をバイパスしか
つ蒸発器となる上記副熱交換器（８）を介して接続する
バイパス路（81）とを設け、上記副熱交換器（８）にお
ける冷媒の蒸発温度は上記主熱交換器（22）における冷
媒の蒸発温度よりも低く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（１）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が必要となる。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、冷却
回路（１）の液ラインとガスラインとの間で互いに並列
に接続されたことになり、主熱交換器（22）側のガスラ
インには、冷媒の圧力損失を与える減圧手段が設けら
れ、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
ている。したがって、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
が解消されて、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、冷却回路（１）のガスラインにアキュムレータ
（Ac）が介設されており、このアキュムレータ（Ac）が
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）
の発明の作用が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）は該室該熱交換器（12）
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）を第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（2
1）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、（SD₁），（SD₂）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、（C₁），（C₂）
は該各油分離器（SD₁），（SD₂）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（R
T₁），（RT₂）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、（33），（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、（A
c）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），（2
1）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）が蒸発器として機能
して室内で冷房運転を行う一方、四路切換弁（２）が図
中破線側に切換わったときには室外熱交換器（12）が蒸
発器、室内熱交換器（32），（32）が凝縮器として機能
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（2
5）と、水熱交換器（22）のガス管を上記第２圧縮機（2
1）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）のデッドポート側の配管に介
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）が設けられていて、
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
縮濃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氷槽
（５）が配置されていて、該蓄水槽（５）と水熱交換器
（22）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、蓄氷
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）から蓄氷槽（５）
の上部に水等のスラリー状の氷化物を戻す復管路（51
B）とからなっており、往復路（51A）に介設されたポン
プ（52）により、水循環路（51）内で蓄氷槽（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（5
2）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）に供給される水等が予熱する予熱熱交
換器（６）が介設されている。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）が設けられていて、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
機能及び流量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（51B）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）が設けられている。

ここで、冷媒回路（１）の液ラインと、各圧縮機（1
1），（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（81）が設けられていて、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）が介設され
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）のガス側を直接分岐路（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分
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
じた氷化物が復管路（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）が図中実線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）が図中破線側に切換
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（22）に流れ、それぞれ凝縮され
た後各室熱交換器（32），（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が行われる。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、蓄氷槽（５）の水又は水溶液を過冷却して氷化
し、蓄氷槽（５）に冷熱を蓄えるようになされている。

したがって、本実施例では、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）と氷
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）のガス側配管に減圧手段となる水側切
換弁（26）を設けられている。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、過冷却状態が解消され
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がで
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
の設備だけで済むので、コストの増大を回避することが
できる。

次に、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（81）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ぜしめ、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（2
2）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。

したがって、本実施例では、水熱交換器（22）側の冷媒
がアキュームレータ（Ac）によって圧力損失を与えるの
で、その分だけ再冷却器（８）の蒸発温度が水熱交換器
（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ことな
く、製氷装置の性能の向上を図ることができる。

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、一台の圧縮機のみ
を備えたものについても適用しうる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、蓄氷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
円滑に行うことができ、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、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
明の効果を得ることができ、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）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者仲沢優司大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献実開平１−144722（ＪＰ，Ｕ）)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯溜
するための製氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却する
ための主熱交換器（22）と、閉環状の断面を有する管部材で構成され上記主熱交換器
（22）と製氷槽（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
うさらに低温の状態まで再冷却する副熱交換器（８）
と、圧縮機，凝縮器及び蒸発器となる上記主熱交換器（22）
を順次接続してなる閉回路の冷媒回路（１）と、上記冷媒回路（１）の主熱交換器（22）の出口側配管と
なるガスラインに配置され通過する冷媒に圧力損失を与
える減圧手段と、上記冷媒回路（１）の液ラインとガスラインとの間を上
記主熱交換器（22）及び減圧手段をバイパスしかつ蒸発
器となる上記副熱交換器（８）を介して接続するバイパ
ス路（81）とを備え、上記副熱交換器（８）における冷媒の蒸発温度は上記主
熱交換器（22）における冷媒の蒸発温度よりも低いこと
を特徴とする製氷装置。
【請求項２】請求項（１）において、上記冷媒回路（１）はガスラインにアキュムレータ（A
c）を介設しているものであり、上記減圧手段は上記アキュムレータ（Ac）であることを
特徴とする製氷装置。