JPH0810099B2 - 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、蓄氷槽の水又は水溶液
を循環させて過冷却したのちその過冷却状態を解消させ
てスラリ―状の氷化物にするようにした製氷装置に係
り、特に管路の凍結防止対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、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―状の氷にするようにした製氷装置として、例え
ば特開昭６３―２１７１７１号公報に開示される如く、
水循環路の出口側を上流側で下方に向かいかつ出口端が
蓄氷槽の水面より一定高さだけ上方で開口するように形
成された傾斜樋とし、熱交換器を該樋間に介設して、水
循環路で熱交換器により冷却された水を樋の出口で過冷
却状態を解消させてスラリ―状に氷化するとともに、こ
の氷化物を蓄氷槽に落下させることにより、水の氷化の
進行による水循環路の凍結を防止しようとするものは公
知の技術である。

【０００３】また、実開平１―１１２３４５号公報に開
示される如く、水循環路の出口端を蓄氷槽の上方に開口
させ、その前方に邪魔板を有する傾斜樋を設置して、熱
交換器で過冷却された水を大気中に放出して邪魔板に衝
突させることにより、水の過冷却状態を解消させて水を
氷化させ、樋を介して蓄氷槽内に落下させることによ
り、より確実に水循環路の凍結を防止しようとするもの
も公知の技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のもののうち後者のものでは、蓄氷槽の上方に過冷却
解消部が設けられているために、熱交換器と過冷却解消
部までの距離が長いとその間の配管で過冷却状態が解消
してしまう虞れがある。したがって、熱交換器を蓄氷槽
の近くに設けなければならないので、水配管を曲げる等
の加工が困難となる等、設計上の制約が大きいという問
題がある。

【０００５】一方、上記従来のもののうち前者のもので
は、過冷却解消部として、蓄氷槽の２方に相当の高低差
を持った樋を設置する必要があり、やはり設計上の制約
が大きい。また、大気に晒される時間が長いので大気と
の熱交換による熱の浪費が大きいという問題がある。

【０００６】そこで、蓄氷槽の水等を循環させるための
水循環路の途中で製氷を行って、そのままスラリ―状で
閉管内を蓄氷槽まで送ることが考えられる。その場合、
熱交換器で過冷却された水等の過冷却状態を解消させて
氷化させる場所では、氷化物が管壁に付着しそれが堆積
すると管路の管壁付近を凍結させるので、製氷効率の低
下を招くという問題がある。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、水等の過冷却状態を解消させて氷化
させる過冷却解消部の凍結を防止する手段を講ずること
により、製氷効率の低下を有効に防止することにある。

【０００８】

【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、図１Ａに示すように、水又
は水溶液のスラリ―状の氷化物を貯溜するための蓄氷槽
（５）と、冷却装置に接続され、水又は水溶液を過冷却
するための主熱交換器（２２）と、上記蓄氷槽（５）と
主熱交換器（２２）との間で水又は水溶液を強制循環さ
せるための往管路（５１Ａ）及び復管路（５１Ｂ）と、
上記主熱交換器（２２）下流の復管路（５１Ｂ）に設け
られ、主熱交換器（２２）で過冷却された水又は水溶液
の過冷却状態を解消させてスラリ―状の氷化物にする過
冷却解消部（８）を備えた製氷装置を対象とする。

【０００９】そして、上記過冷却解消部（８）に近接し
て、過冷却解消部（８）で生じた氷化物の管壁への付着
を解離させるよう復管路（５１Ｂ）を加熱する凍結防止
部（９）を設ける構成としたものである。

【００１０】第２の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、図２に示すように、冷却装置を、圧縮機、凝縮
器、減圧弁及び蒸発器を順次接続してなる冷媒回路
（１）を備えた冷凍装置とし、過冷却解消部（８）が上
記冷媒回路（１）の冷媒との熱交換により水又は水溶液
を冷却するものとされ、凍結防止部（９）が上記冷媒回
路（１）の冷媒との熱交換により水又は水溶液を加熱す
るものとされている。

【００１１】そして、図４に示すように、過冷却解消部
（８）と凍結防止部（９）とはこれらの冷媒流路が直列
に接続され，冷媒が上記凝縮器下流側から凍結防止部
（９）に導入されて過冷却解消部（８）から圧縮器上流
側に戻されるものとされ，上記凍結防止部（９）と過冷
却解消部（８）との間には減圧部（Ｆ）が介設されてい
る構成としたものである。

【００１２】第３の解決手段は、上記第１又は第２の解
決手段において、第８図に示すように、凍結防止部
（９）を過冷却解消部（８）から主熱交換器（２２）に
亘って設け、主熱交換器（２２）への凍結の進展を防止
する機能を有するように構成したものである。

【００１３】第４の解決手段は、図１Ｂに示すように、
水又は水溶液のスラリ―状の氷化物を貯溜するための蓄
氷槽（５）と、冷却装置に接続され、水又は水溶液を過
冷却するための主熱交換器（２２）と、上記蓄氷槽
（５）と主熱交換器（２２）との間で水又は水溶液を強
制循環させるための往管路（５１Ａ）及び復管路（５１
Ｂ）とを備えた製氷装置を前提とし、上記主熱交換器
（２２）下流の復管路（５１Ｂ）に、主熱交換器（２
２）で過冷却された水又は水溶液を加熱するサイクルと
冷却するサイクルとを繰り返す副熱交換器（１０）を設
ける構成としたものである。

【００１４】第５の解決手段は、上記第４の解決手段に
おいて、図１２に示すように、副熱交換器（１０）を複
数個設け、各々加熱、冷却のサイクルが異なるように構
成したものである。

【００１５】第６の解決手段は、上記第４又は第５の解
決手段において、図９及び図１１に示すように、冷却装
置を、圧縮機、蒸発器、減圧弁及び凝縮器を順次接続し
てなる冷媒回路（１）を備えた冷凍装置とし、副熱交換
器（１０）を上記冷媒回路（１）の冷媒と水又は水溶液
との熱交換を行うものとする。

【００１６】そして、副熱交換器（１０）の冷媒入口端
を、切換弁を介して冷媒回路（１）の液管と吐出管とに
交互に連通するよう接続し、副熱交換器（１０）の冷媒
出口端を冷媒回路（１）の吸入管に連通するよう接続し
たものである。

【００１７】第７の解決手段は、上記第１〜第６のいず
れか１つの解決手段において、図１４及び図１５に示す
ように、復管路（５１Ｂ）内には、過冷却解消部（８）
における水又は水溶液の流速を増大させることにより過
冷却解消部（８）の表面に生じた着氷を取り除くための
流速増大部材（７５）が設けられたものである。

【００１８】

【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、過冷
却解消部（８）により、主熱交換器（２２）で過冷却さ
れた水等の過冷却状態が解消され、スラリ―状の氷化物
が生成される。そのとき、生じた氷化物が過冷却解消部
（８）の管壁に付着すると、過冷却解消部（８）の管壁
付近が凍結し、その製氷効率が低下する虞れが生じる
が、本発明では、凍結防止部（９）により氷化物の管壁
への付着が解離されるので、過冷却解消部（８）の凍結
が阻止され、製氷効率が向上することになる。

【００１９】請求項２の発明では、上記請求項１の発明
において、主熱交換器（２２）が冷凍装置の冷媒回路
（１）に接続されおり、凍結防止部（９）には冷媒回路
（１）の比較的高温の液冷媒が流通する。液冷媒は復管
路内の水又は水溶液との熱交換により冷却され、さらに
減圧部（Ｆ）で減圧されて低温になって過冷却解消部
（８）に流入する。したがって、過冷却解消部（８）に
は十分冷却された冷媒が供給されるので、別途熱源を設
けることなく、各部における熱交換が効率よく行われる
ことになる。

【００２０】請求項３の発明では、上記請求項１又は２
の発明において、凍結防止部（９）が主熱交換器（２
２）への凍結の進展を防止するものとしても機能するの
で、簡素な構成で製氷効率の低下が確実に防止されるこ
とになる。

【００２１】請求項４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（１０）
により、水等を加熱するサイクルと冷却するサイクルと
が繰り返されるので、単一の熱交換器で水等の過冷却状
態が解消され、スラリ―状の氷化物が生成されるととも
に、生じた氷化物の管壁への付着が解離され、管壁付近
の凍結による製氷効率の低下が防止されることになる。

【００２２】請求項５の発明では、上記請求項４の発明
において、副熱交換器（１０）が複数個設けられ、それ
ぞれの加熱、冷却サイクルが異なっているので、水等が
複数の副熱交換器（１０），…を通過するにしたがって
交互に加熱，冷却サイクルを受け、スラリ―状の氷化物
が生成される一方で、その管壁への付着が解離される。
この連続的作用により、製氷能力が向上することにな
る。

【００２３】請求項６の発明では、上記請求項４又は５
の発明において、主熱交換器（２２）が冷凍装置の冷媒
回路（１）に接続され、副熱交換器（９）には、切換弁
の切換えに応じて、冷媒回路（１）の吐出冷媒と液冷媒
とが交互に流通するので、別途熱源を設けることなく、
加熱，冷却が簡易に行われ、上記各発明においてコスト
が低減することになる。

【００２４】請求項７の発明では、上記請求項１〜６い
ずれか１つの発明において、復管路（５１Ｂ）内の過冷
却解消部（８）の配設箇所に流速増大部材（７５）を設
けたので，流体の持つエネルギーのうち静圧頭が速度頭
に変化して速度頭が増加する。この増加した速度頭のエ
ネルギーにより、過冷却解消部（８）の表面に生じた着
氷が取り除かれる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００２６】図２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（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）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、
後述の蓄氷槽（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）〜（２
３）は第２管路（２４）中で直列に接続されている。

【００２７】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（ＲＴ1 ），（ＲＴ2 ）に
それぞれ介設された減圧用キャピラリチュ―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（３
２），（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。

【００２８】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―タである。

【００２９】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）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（３
２），（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。

【００３０】さらに、該水熱交換器（２２）のガス管と
各圧縮機（１１），（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―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―ト側の配管に介設さ
れたキャピラリチュ―ブである。

【００３１】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。

【００３２】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（１
２）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。

【００３３】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―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、該蓄氷槽（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（２
２）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―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。

【００３４】そして、水循環路（５１）の往管路（５１
Ａ）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―ナ（５３）が介設され、さらに、該ストレ―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）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。

【００３５】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（２
２）で過冷却された水等の過冷却状態を解消させる過冷
却解消部としての再冷却器（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。また、上記冷媒回路
（１）の液ラインから保温熱交換器（７）に液冷媒を流
通させる保温通路（７１）が設けられる一方、水熱交換
器（２２）の製氷運転時に上記保温通路（７１）の下流
側となる液ラインからは再冷却バイパス路（８１）が延
びていて、該再冷却バイパス路（８１）は、再冷却キャ
ピラリチュ―ブ（Ｃ4 ）を介して再冷却器（８）に接続
されるとともに、その冷媒出口端が圧縮機（１１），
（２１）の吸入側となる分岐路（２５）に接続されてい
る。

【００３６】さらに、水循環路（５１）において、上記
再冷却器（８）の周囲には、管路の凍結を防止するため
の加熱器（９Ａ），（９Ｂ）が設けられている。該加熱
器（９Ａ），（９Ｂ）は、それぞれ再冷却器（８）の上
流側と下流側の両サイドに設けられており、いずれも、
加熱バイパス路（９１）を介して、冷媒入口端が第２圧
縮機（２１）の吐出管に接続され、冷媒出口端は各圧縮
機（１１），（２１）のアキュムレ―タ（Ａｃ）下流側
の吸入管に接続されている。

【００３７】すなわち、再冷却器（８）において、再冷
却キャピラリチュ―ブ（Ｃ4 ）で減圧された冷媒との熱
交換により、水熱交換器（２２）で過冷却された水等を
再冷却し、その過冷却状態を解消させてスラリ―状に氷
化させ、復管路（５１Ｂ）を介してスラリ―状の氷化物
を蓄氷槽（５）まで循環させる一方、加熱器（９Ａ），
（９Ｂ）に吐出ガスをバイパスさせることにより、管壁
を加熱して、過冷却状態の解消により生じた氷化物の管
壁への付着を解離させるようになされている。

【００３８】さらに、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。

【００３９】次に，上記空気調和装置の動作について説
明する。まず，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），（２
１）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内熱交
換器（３２），（３２）で蒸発するように循環する。

【００４０】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（２
３）（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蓄氷槽（５）の水等を氷化
し、冷熱を蓄える。

【００４１】ここで、請求項１の発明では、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（過冷却解消部）（８）で再冷却され、その過冷却状
態が解消し、スラリ―状に氷化する。そして、この氷化
物を復管路（５１Ｂ）を介して水スラリ―状で蓄氷槽
（５）に強制循環され、蓄氷槽（５）にスラリ―状の氷
化物が貯溜されて昼間の冷房運転に必要な冷熱が蓄えら
れる。

【００４２】その際、再冷却器（８）では、水等の過冷
却状態の解消により生じた氷化物が管壁に付着しようと
するので、そのまま放置すると、堆積して管壁付近が凍
結し、ひいては製氷効率の低下を招く虞れが生じるが、
本発明では、再冷却器（８）の周囲に設けられた加熱器
（凍結防止部）（９Ａ），（９Ｂ）により、復管路（５
１Ｂ）が加熱されるので、氷化物の管壁への付着が解離
され、復管路（５１Ｂ）の凍結が有効に防止される。よ
って、製氷効率の向上を図ることができる。

【００４３】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。

【００４４】第２実施例の概略構成を図４に示す。この
実施例は，図２の再冷却バイパス路（８１）を利用して
主熱交換器（１２）から冷媒を加熱器（９）、次に再冷
却器（８）に導き、該加熱器（９）から再冷却器（８）
に供給し、各圧縮機（１１），（２１）の吸入側となる
分岐路（２５）に戻る構成となっている。この実施例で
は、復管路（５１Ｂ）内にやや導出したケーシング内に
上流側の加熱室（９ａ）と下流側の加熱室（９ｂ）とが
互いに流通自在に形成されて、加熱器（９）が形成され
ると共に、両加熱室（９ａ），（９ｂ）の間に縦長の再
冷却器（８）が形成されている。そして、主熱交換器
（２２）からの冷媒は上流側の加熱室（９ａ）に供給さ
れる一方、下流側の加熱室（９ｂ）と再冷却器（８）と
は、連絡管（８４）を介して直列に接続されている。こ
の連絡管（８４）には減圧部（Ｆ）としての減圧弁（Ｆ
１）が介設されると共に、連絡管（８４）の一端は再冷
却器（８）の底部（図４の下部）まで導入されされてい
る。したがって、加熱器（９）には主熱交換器（１２）
から高圧高温の冷媒が加熱器（９）に流入し、液冷媒は
復管路（５１Ｂ）内の管壁を加熱する一方自らは冷却さ
れる。次に減圧弁（Ｆ１）で減圧されて水又は水溶液よ
り低温になった冷媒は再冷却器（８）に流入し、水又は
水溶液を冷却する。したがって、過冷却解消部（８）に
は十分に冷却された冷媒が供給されることとなる。尚、
（５２）は冷媒の逆流を防止するために設けられた逆止
弁であるが、設置は任意である。

【００４５】したがって，請求項２の発明では、上記請
求項１の発明において、過冷却解消部たる再冷却器
（８）は冷凍装置の冷媒回路（１）の冷媒との熱交換に
より水等を冷却するものであり、凍結防止部たる加熱器
（９）は冷媒回路（１）の冷媒との熱交換により管路を
加熱するものであるので、別途冷却，加熱のための熱源
を要することなく、上記請求項１の発明と同様の効果を
得ることができる。また，加熱器（９）と減圧弁（Ｆ
１）によって２度の冷却操作をうけた冷媒は，水又は水
溶液を冷却するための低温冷媒として十分機能しうるも
のになるので，熱の有効利用が可能になる。

【００４６】また，図５に第２実施例の第１変形例を示
す。この変形例は，図４における連絡管（８４）と減圧
弁（Ｆ１）に代え，再冷却器（８）と加熱器（９）とを
仕切る隔壁に細孔（Ｆ２）を穿ち，この細孔（Ｆ２）を
減圧部（Ｆ）として機能させるものである。その詳細を
図６により説明する。

【００４７】図６は，管路付近の再冷却器（８）と加熱
器（９）の構成を示す。上流側加熱器（９）と下流側加
熱器（９Ｂ）は、それぞれ独立して再冷却バイパス路
（８１）からの冷媒の供給と再冷却器（８）への吐出が
行われる構成とされている。冷却器（８）及びその両側
の加熱器（９Ａ），（９Ｂ）は一つの四角管状ケ―シン
グ（ＣＡ）内に収納されている。該ケ―シング（ＣＡ）
は、その軸端部が管内に突出するよう復管路（５１Ｂ）
に取付けられている。そして、軸方向に延びる３つの室
が相互に区画されていて、上流側から順に加熱器（９
Ａ）、再冷却器（８）、加熱器（９Ｂ）が形成され、そ
れぞれ上流側から順に軸端部で壁面を介して水等と熱交
換を行うようになされている。また、上流側及び下流側
の各加熱器（９Ａ），（９Ｂ）は，再冷却バイパス路
（８１）が接続されていると共に、この各室（９Ａ），
（９Ｂ）と中央の再冷却器（８）とを仕切る隔壁にはそ
れぞれ細孔（Ｆ１），（Ｆ１）が穿設されている。そし
て、両加熱器（９Ａ），（９Ｂ）はそれぞれ別々に再冷
却バイパス路（８１）から冷媒の供給を受け、冷媒は細
孔（Ｆ１），（Ｆ１）から再冷却器（８）に吐出され
る。この細孔（Ｆ１），（Ｆ１）はいずれも冷媒の減圧
機能を有するものとされている。また、上記中央の再冷
却器（８）の他端（出口端）は各圧縮機（１１），（２
１）の吸入側となる分岐路（２５）に接続されている。
その他の構成は上記図２に示すものと同様である。

【００４８】すなわち、上記上流側及び下流側の各加熱
器（９Ａ），（９Ｂ）には復管路（５１Ｂ）の水等に比
べて高温の液冷媒が流通する一方、中央の再冷却器
（８）には各細孔（Ｆ1 ），（Ｆ1 ）で減圧されて低温
となった冷媒が流通するようになっている。

【００４９】したがって、この変形例では，別途減圧弁
（Ｆ）や連絡管（８４）を設けることなく図４の実施例
と同様の効果を発揮することができる。

【００５０】図７は第２実施例の第２変形例を示す。こ
の変形例は、図４の減圧弁（Ｆ１）に代え、再冷却器
（８）に内蔵されたキャピラリーチューブ（Ｆ３）に連
絡管（８４）末端を接続したものである。加熱器（９）
において冷却された冷媒は連絡管（８４）を経て水又は
水溶液と熱交換する直前でキャピラリーチューブ（Ｆ
３）により減圧され、再冷却器（８）内に流入する。こ
れにより再冷却器（８）は水又は水溶液と効率よく熱交
換することになる。その他は、図５の実施例と同様の効
果を発揮する。

【００５１】次に、請求項３の発明に係る第３実施例に
ついて説明する。第８図は第３実施例における水熱交換
器（２２）、再冷却器（８）及び加熱器（９）の構成を
示し、冷媒回路の構成は省略するが、上記図２及び第３
図における加熱器（９Ａ），（９Ｂ）が一体化され、さ
らに、水熱交換器（２２）まで延設されており、水熱交
換器（２２）への管壁付近の凍結の進展を防止する機能
を有するようになされている。そして、この加熱器
（９）には、保温通路（７１）を介して冷媒回路（１）
の比較的高温の液冷媒が流通するようになされており、
そのため、上記の加熱バイパス路（９１）は不要な構成
となっている。

【００５２】したがって、請求項３の発明では、加熱器
（９）が再冷却器（８）の周囲にまで延設されたことに
なり、単一の加熱器（９）でもって、再冷却器（８）に
おける管壁への氷化物の付着を防止するとともに、水熱
交換器（２２）から再冷却器（８）に至る復管路（５１
Ｂ）の管壁への氷化物の付着をも防止することができ、
よって、請求項１の発明に比べて配管構成を簡素化しう
る利点がある。

【００５３】次に、請求項４の発明に係る第４実施例に
ついて説明する。図９は第４実施例に係る空気調和装置
の冷媒配管系統を示し、水熱交換器（２２）下流側の復
管路（５１Ｂ）に副熱交換器（１０）が介設され、該副
熱交換器（１０）の冷媒入口端は、冷媒回路（１）の液
ラインから延びる再冷却バイパス路（８１）に逆止弁
（８２）及び再冷却キャピラリチュ―ブ（Ｃ4 ）を介し
て接続されている一方、副熱交換器（１０）の冷媒出口
端は戻り管路（１０１）により、圧縮機（１１），（２
１）の吸入側となる上記分岐路（２５）に接続されてい
る。また、再冷却キャピラリチュ―ブ（Ｃ4 ）−副熱交
換器（１０）間の再冷却バイパス路（８１）には、第２
圧縮機（２１）の吐出管から分岐して延びるホットガス
バイパス路（９２）の一端が接続されていて、このホッ
トガスバイパス路（９２）には、ホットガスバイパス路
（９２）を開閉する開閉弁（９３）が介設されている。

【００５４】すなわち、上記開閉弁（９３）が閉じたと
きには、副熱交換器（１０）に再冷却キャピラリチュ―
ブ（Ｃ4 ）で減圧された低温の液冷媒を流通させること
により、副熱交換器（１０）を過冷却解消部として機能
させる一方、開閉弁（９３）が開いたときには、圧縮機
（２１）から吐出されるホットガスを副熱交換器（１
０）に流通させることにより、副熱交換器（１０）を凍
結防止部として機能させるようになされている。ここ
で、第１０図に示すように、一定時間ｔc （例えば５〜
１０分間程度の間隔）の間は開閉弁（９３）が閉じて低
温（Ｔc ）の冷媒が副熱交換器（１０）に流通する一
方、一定時間ｔc 毎に所定時間の間（例えば１〜２分間
程度の時間）のみ開閉弁（９３）が開いて、水等に比べ
て高温（Ｔh ）の液冷媒が流通するようになされてい
る。

【００５５】なお、上記図２の冷媒回路（１）における
加熱器（９Ａ），（９Ｂ）及び加熱バイパス路（９１）
は設けられていない。その他の構成は図２の構成と同様
である。

【００５６】したがって、請求項４の発明では、副熱交
換器（１０）により復管路（５１Ｂ）の水等を冷却する
サイクルと加熱するサイクルとが交互に繰り返されるの
で、副熱交換器（１０）の冷却サイクル時には水等の過
冷却状態を解消させて氷化を行う一方、副熱交換器（１
０）の加熱サイクル時には、復管路（５１Ｂ）を加熱す
ることにより、氷化物の管壁への付着を解離させて管壁
付近の凍結を有効に防止することができる。よって、単
一の熱交換器（１０）による簡素な構成でもって、効率
の高い製氷を行うことができる利点がある。

【００５７】次に、請求項５の発明に係る第５実施例に
ついて説明する。図１１は第５実施例に係る空気調和装
置の冷媒配管系統の一部を示し、上記図９における副熱
交換器（１０）、再冷却バイパス路（８１）及びホット
ガスバイパス路（９２）の部分のみを示す。また、図１
２は副熱交換器（１０）の構成を示す。その他の構成は
上記図９に示す構成と同様である。

【００５８】ここで、副熱交換器（１０）は、復管路
（５１Ｂ）の上流側から順に４つの副熱交換器（１０Ａ
1 ），（１０Ｂ1 ），（１０Ａ2 ），（１０Ｂ2 ）に分
割されている。そして、一つおきに配置された各副熱交
換器（１０Ａ1 ），（１０Ａ2）が合流管（１０２Ａ）
により、各副熱交換器（１０Ｂ1 ），（１０Ｂ2 ）が合
流管（１０２Ｂ）によりそれぞれ並列接続されている。
また、この各合流管（１０２Ａ），（１０２Ｂ）の冷媒
入口側は、各々逆止弁（８２Ａ），（８２Ｂ）を介して
上記図９の再冷却バイパス路（８１）に対して並列接続
され、各合流管（１０２Ａ），（１０２Ｂ）の冷媒出口
側は上記図９の戻り管路（１０１）に対して並列に接続
されている。一方、上記図９のホットガスバイパス路
（９２）の先端は、それぞれ分岐して上記各合流管（１
０２Ａ），（１０２Ｂ）の冷媒入口側で逆止弁（８２
Ａ），（８２Ｂ）上流側となる部位に接続されていると
ともに、その分岐点には、ホットガスバイパス路（９
２）を合流管（１０２Ａ）又は（１０２Ｂ）に選択的に
連通させるよう切換える三方切換弁（９４）が設けられ
ている。 すなわち、三方切換弁（９４）が図中実線側
に切換わったときには、各副熱交換器（１０Ａ1 ），
（１０Ａ2 ）に流通する冷媒（Ａ）は再冷却バイパス路
（８１）を介して導入される再冷却キャピラリチュ―ブ
（Ｃ4 ）で減圧された低温のものとなる一方、各副熱交
換器（１０Ｂ1 ），（１０Ｂ2 ）に流通する冷媒（Ｂ）
は、ホットガスバイパス路（９２）を介して導入される
高温のものとなる。また、三方切換弁（９４）が図中破
線側に切換わったときには、各副熱交換器（１０Ａ1
），（１０Ａ2 ）及び（１０Ｂ1 ），（１０Ｂ2 ）に
流通する冷媒（Ａ），（Ｂ）の温度が上記とは高低切換
わるようになされている。図１３は各副熱交換器（１０
Ａ1 ），（１０Ａ2 ）及び（１０Ｂ1 ），（１０Ｂ2 ）
に流通する冷媒（Ａ）（図中実線で示す）及び冷媒
（Ｂ）（図中破線で示す）の温度の高低変化を示し、一
定時間ｔ0 （例えば、５〜１０分間程度）毎にその温度
の高低が高温Ｔh と低温Ｔc 間で交互に変化するように
なされている。

【００５９】したがって、請求項５の発明では、上記請
求項４の発明において、副熱交換器（１０Ａ1 ）〜（１
０Ｂ2 ）が複数個配置され、各副熱交換器（１０Ａ1
），（１０Ａ2 ）及び（１０Ｂ1 ），（１０Ｂ2 ）に
流通する冷媒の加熱，冷却サイクルが異なるようになさ
れているので、水等が副熱交換器（１０Ａ1 ）〜（１０
Ｂ2 ）を通過する間にその過冷却と加熱とが交互に繰り
返される。すなわち、連続的にスラリ―状の氷化物を生
成する一方、その管壁への付着が剥離されることにな
り、よって、上記請求項４の発明の効果を顕著に発揮す
ることができる。

【００６０】また、請求項６の発明では、上記各実施例
に示すように、冷却装置として、圧縮機（１１），（２
１）等の機器を接続して構成される冷媒回路（１）を有
する冷凍装置（空気調和装置）とし、副熱交換器（上記
第４実施例における（１０）又は第５実施例における
（１０Ａ1 ）〜（１０Ｂ2 ））の冷媒入口端に、切換弁
（上記第４実施例における開閉弁（９３）又は第４実施
例における三方切換弁（９４））を介して低温冷媒又は
高温冷媒が流通するようになされているので、再冷却及
び加熱のための熱源を別途設けることなく、水熱交換器
（２２）で過冷却された水等の再冷却，加熱を行うこと
ができる。よって、消費電力の増大を抑制しながら、上
記請求項４及び５の発明の効果を発揮することができる
利点がある。

【００６１】図１４は請求項７の発明に係る第７実施例
を示す。この実施例は、復管路（５１Ｂ）内の再冷却器
（８）の配設箇所とその周囲に、流速増大部材（７５）
として，絞り部（７５Ａ）を設けたものである。つま
り、再冷却器（８）表面では過冷却状態の解消により着
氷が周囲へ拡がっていくが、再冷却器（８）の両側に配
置された加熱器（９）は、管壁に沿った方向の着氷の拡
がりは阻止できても、図１６に示すような管路の中心に
向かう氷粒子の成長までは阻止できない。このため、粗
大粒子ができ、これが管路の閉塞を引き起こす原因とな
る。そこで、本実施例では、上記絞り部（７５Ａ）によ
り流れの流速を増大させる構成としており、その速度頭
のエネルギーが増大し，着氷を砕きあるいは管壁から剥
離することができる。尚、流速の増大は過冷却状態の解
消を引き起こすことが考えられるが、過冷却状態の解消
が発生する速度範囲を外すことによりこれを避けること
ができる。

【００６２】また，図１５は第７実施例の変形例であ
る。この変形例は、流速増大部材（７５）として、流路
変更板（７５Ｂ）を再冷却器（８）上流側内に挿入した
ものである。この流路変更板（７５Ｂ）は、復管路（５
１Ｂ）の壁面における対向面に基端が固着され、この基
端から再冷却器（８）に向かって下流側に傾斜し、先端
が再冷却器（８）の近傍に位置するように形成されてい
る。

【００６３】これにより、再冷却器（８）付近を流速を
増大することができる。したがって、上記第７実施例と
同様の効果を発揮することができる。

【００６４】

【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、蓄氷槽の水又は水溶液を主熱交換器との間で往
管路及び復管路を介して循環させ、主熱交換器下流の復
管路に主熱交換器で過冷却された水等の過冷却状態を解
消させてスラリ―状の氷化物を生成する過冷却解消部を
設けるとともに、該過冷却解消部に近接して管壁への氷
化物の付着を解離させる凍結防止部を設けたので、過冷
却解消部で生じた氷化物による管壁付近の凍結を有効に
防止することができ、よって、製氷効率の向上を図るこ
とができる。

【００６５】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、主熱交換器を冷凍装置の冷媒回路に接続
するとともに、凍結防止部の冷媒入口端を冷媒回路の液
管に、過冷却解消部の冷媒出口端を冷媒回路の圧縮機の
吸入側にそれぞれ接続し、過冷却解消部の冷媒入口端と
凍結防止部の冷媒出口端とを減圧部を介して接続するよ
うにしたので、凍結防止部で水等との熱交換により冷却
された冷媒をさらに減圧して過冷却解消のための冷熱源
に利用することができ、よって、別途熱源を設ける必要
がなくなり、熱交換による熱の有効利用を図ることがで
きる。

【００６６】請求項３の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、過冷却解消部から主熱交換器に亘
って設け、主熱交換器への凍結の進展を防止するものと
しても機能するようにしたので、上記請求項１の又は２
の発明において構成の簡素化を図ることができる。

【００６７】請求項４の発明によれば、主熱交換器下流
の復管路に、水等を加熱するサイクルと冷却するサイク
ルとを繰り返す副熱交換器を介設したので、単一の熱交
換器でスラリ―状の氷化物を生成し、かつ生じた氷化物
の管壁への付着による凍結を防止することができ、よっ
て、構成の簡素化を図ることができる。

【００６８】請求項５の発明によれば、上記請求項４の
発明において、副熱交換器を複数個設け、それぞれの加
熱、冷却サイクルが異なるようにしたので、復管路で水
等が通過するにしたがって交互に加熱、冷却され、よっ
て、連続的にスラリ―状の氷化物を生成し、かつその氷
化物による管壁付近の凍結を防止することができ、よっ
て、請求項４の発明において製氷能力の向上を図ること
ができる。

【００６９】請求項６の発明によれば、上記請求項４又
は５の発明において、主熱交換器を冷凍装置の冷媒回路
に接続し、副熱交換器に、切換弁を介して冷媒回路の吐
出ガス冷媒と液冷媒とを交互に流通させるように構成し
たので、別途熱源を設けることなく、上記請求項４又は
５の発明の効果を得ることができ、よって、各発明にお
いて、コストの低減を図ることができる。

【００７０】請求項７の発明によれば、上記請求項１〜
６いずれか１つの発明において、復管路内の過冷却解消
部の配設箇所に流速増大部材を設けたので、流速が増大
し、過冷却解消部の表面に生じた着氷を取り除くことが
でき、管路の閉塞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａは請求項１〜３の発明の基本的構成を示
すブロック図、図１Ｂは請求項４〜６の発明の基本的構
成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例を示し、空気調和装置の構成を示す
冷媒配管系統図である。

【図３】第１実施例を示し、水熱交換器から再冷却器に
至る復管路の構成を一部を縦断面で示す側面図である。

【図４】第２実施例における再冷却器及び加熱器の構造
を示す縦断面図である。

【図５】第２実施例における第１変形例を示す縦断面図
である。

【図６】第２実施例における第１変形例を示し、図５の
管路付近の構成を示す縦断面図である。

【図７】第２実施例における第２変形例を示す縦断面図
である。

【図８】第３実施例における水熱交換器から再冷却器に
至る復管路の構成を一部を縦断面で示す側面図である。

【図９】第４実施例を示し、空気調和装置の冷媒配管系
統図である。

【図１０】第４実施例を示し、副熱交換器に流通する冷
媒温度の時間変化を示す特性図である。

【図１１】第５実施例を示し、空気調和装置の構成を示
す冷媒配管系統図である。

【図１２】第５実施例を示し、副熱交換器の構造を示す
縦断面図である。

【図１３】第５実施例を示し、各副熱交換器に流通する
冷媒温度の時間変化を示す特性図である。

【図１４】第７実施例を示し、過冷却解消部に設けられ
た絞り部を示す縦断面図である。

【図１５】第７実施例における変形例を示す縦断面図で
ある。

【図１６】第７実施例における従来例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ５ 蓄氷槽 ８ 再冷却器 （過冷却解消部） ９ 加熱器 （凍結防止部） １０ 副熱交換器 ２２ 水熱交換器 （主熱交換器） ５１Ａ 往管路 ５１Ｂ 復管路 ７５ 流速増大部材 ７５Ａ 絞り部（流速増大部材） ７５Ｂ 流路変更版（流速増大部材） ９３ 開閉弁（切換弁） ９４ 三方切換弁 Ｆ 減圧部 Ｆ１ 減圧弁（減圧部） Ｆ２ 細孔（減圧部） Ｆ３ キャピラリーチューブ（減圧部）

───────────────────────────────────────────────────── 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２−34925（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水又は水溶液のスラリ―状の氷化物を貯
   溜するための蓄氷槽（５）と、 冷却装置に接続され、水又は水溶液を過冷却するための
   主熱交換器（２２）と、 上記蓄氷槽（５）と主熱交換
   器（２２）との間で水又は水溶液を強制循環させるため
   の往管路（５１Ａ）及び復管路（５１Ｂ）と、 上記主熱交換器（２２）下流の復管路（５１Ｂ）に設け
   られ、主熱交換器（２２）で過冷却された水又は水溶液
   の過冷却状態を解消させてスラリ―状の氷化物にする過
   冷却解消部（８）と、 該過冷却解消部（８）に近接して設けられ、過冷却解消
   部（８）で生じた氷化物の管壁への付着を解離させるよ
   う復管路（５１Ｂ）を加熱する凍結防止部（９）とを備
   えたことを特徴とする製氷装置。
2. 【請求項２】 冷却装置は、圧縮機、蒸発器、減圧弁及
   び凝縮器を順次接続してなる冷媒回路（１）を備えた冷
   凍装置であり、過冷却解消部（８）は上記冷媒回路
   （１）の冷媒との熱交換により水又は水溶液を冷却する
   ものとされ、凍結防止部（９）は上記冷媒回路（１）の
   冷媒との熱交換により水又は水溶液を加熱するものとさ
   れ、過冷却解消部（８）と凍結防止部（９）とはこれら
   の冷媒流路が直列に接続され、冷媒が上記凝縮器下流側
   から凍結防止部（９）に導入されて過冷却解消部（８）
   から圧縮器上流側に戻されるものとされ，上記凍結防止
   部（９）と過冷却解消部（８）との間には減圧部（Ｆ）
   が介設されていることを特徴とする請求項１記載の製氷
   装置。
3. 【請求項３】 凍結防止部（９）は過冷却解消部（８）
   から主熱交換器（２２）に亘って設けられ、主熱交換器
   （２２）への凍結の進展を防止するものであることを特
   徴とする請求項１又は２記載の製氷装置。
4. 【請求項４】 水又は水溶液のスラリ―状の氷化物を貯
   溜するための蓄氷槽（５）と、 冷却装置に接続され、水又は水溶液を過冷却するための
   主熱交換器（２２）と、 上記蓄氷槽（５）と主熱交換
   器（２２）との間で水又は水溶液を強制循環させるため
   の往管路（５１Ａ）及び復管路（５１Ｂ）と、 上記主熱交換器（２２）下流の復管路（５１Ｂ）に設け
   られ、主熱交換器（２２）で過冷却された水又は水溶液
   を加熱するサイクルと冷却するサイクルとを繰り返す副
   熱交換器（１０）とを備えたことを特徴とする製氷装
   置。
5. 【請求項５】 副熱交換器（１０）は複数個設けられて
   いて、各々加熱、冷却のサイクルが異なるものであるこ
   とを特徴とする請求項４記載の製氷装置。
6. 【請求項６】 冷却装置は、圧縮機、蒸発器、減圧弁及
   び凝縮器を順次接続してなる冷媒回路（１）を備えた冷
   凍装置であり、副熱交換器（１０）は上記冷媒回路
   （１）の冷媒と水又は水溶液との熱交換を行うものであ
   り、副熱交換器（１０）の冷媒入口端は、切換弁を介し
   て冷媒回路（１）の液管と吐出管とに交互に連通するよ
   う接続され、副熱交換器（１０）の冷媒出口端は冷媒回
   路（１）の吸入管に連通するよう接続されていることを
   特徴とする請求項４又は５記載の製氷装置。
7. 【請求項７】 復管路（５１Ｂ）内に、過冷却解消部
   （８）における水又は水溶液の流速を増大させることに
   より過冷却解消部（８）の表面に生じた着氷を剥離する
   ための流速増大部材（７５）が設けられたことを特徴と
   する請求項１〜６のいずれかの１記載の製氷装置。