JPH11141928A

JPH11141928A - 氷蓄熱装置および氷蓄熱空調システム

Info

Publication number: JPH11141928A
Application number: JP9302749A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamamoto; 本敏浩山; Yoshihiro Ito; 藤芳浩伊; Katsumi Furuyui; 結勝美古
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】過冷却器内での冷却液の凍結を防止する。【解決手段】制御手段Ｃは、冷却液温度検出器２２の
検出した冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 と、圧力検出器６
ｐの検出した蒸発圧力に対応する冷媒の飽和温度Ｔｓと
に基づいて、この飽和温度Ｔｓが、冷却液Ｌ′の過冷却
度ΔＴ1 に応じて予め設定された下限値に達した場合
に、圧縮機１の回転数を一時的に低下させる制御を行
う。このことにより、冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 に応
じて必要以上に冷媒の飽和温度Ｔｓ（蒸発圧力）を下げ
ないようにして、過冷却器４内での冷却液Ｌ′の凍結を
防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過冷却状態にされ
た冷却液から生成される氷を利用した氷蓄熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、氷蓄熱装置は、安価な夜間電力
を利用して氷を生成し、この氷を昼間に熱源として利用
するための装置であり、主に空調システムに用いられて
いる。このような氷蓄熱装置は、氷を生成する方法によ
り、伝熱管の周囲に固い氷を生成するスタティック型
と、スラリー状（シャーベット状）の氷を生成するダイ
ナミック型とに大きく分けられる。このうち、後者のダ
イナミック型の氷蓄熱装置は、追加製氷を行える点でス
タティック型の氷蓄熱装置よりも効率的な氷の利用がで
きるため、近年盛んに開発が行われている。

【０００３】このようなダイナミック型の氷蓄熱装置の
中でも特に、冷却液（水または水溶液）を過冷却器（熱
交換器）によって過冷却状態まで冷却し、氷蓄熱槽内で
その過冷却状態を解除することによって氷を生成するも
のは、比較的低コストでスラリー状の氷を生成・蓄積す
ることができるという利点を有している。

【０００４】しかし、このような過冷却状態の冷却液を
用いる装置では、元来不安定な過冷却状態の冷却液を、
過冷却機内で凍結させることなく氷蓄熱槽内に供給でき
るようにする必要がある。このため、このタイプの従来
の氷蓄熱装置では、温度制御が容易なエチレングリコー
ルやプロピレングリコール等のブラインを用いて製氷
し、水またはブラインで冷熱利用を行うブライン方式が
主流となっている。

【０００５】そのようなブライン方式の装置の例が、図
２４に示されている。図２４に示す氷蓄熱装置は、冷却
液ポンプ６７によって氷蓄熱槽５０内から送り出された
冷却液Ｌが、過冷却器（熱交換器）５４において、ブラ
イン冷却器６５からブラインポンプ６８によって送り込
まれるブラインと熱交換して過冷却状態まで冷却される
ように構成されている。なお、図２４において、符号６
２は、氷蓄熱槽５０の蓄熱を利用すべき負荷側を示し、
符号６４は、氷蓄熱槽５０内に散水を行うための散水管
を示している。

【０００６】また、一方では図２５に示すように、ブラ
イン系を省略し、冷媒と冷却液とを過冷却器で直接熱交
換させて冷却するような氷蓄熱装置も知られている（特
開平５- ２９６５０３号公報参照）。図２５に示す氷蓄
熱装置は、冷却塔７５に連結された凝縮器７２、蒸発器
７４および圧縮機７１を有する冷凍機７０と、冷却液Ｌ
および氷Ｉを蓄積する氷蓄熱槽５０ａとを備えている。
そして、冷却液Ｌが、蒸発器（過冷却器）７４で冷凍機
７０の冷媒と熱交換して冷却されるように構成されてい
る。

【０００７】このような装置によれば、冷凍機７０にお
ける蒸発温度を上記ブライン方式の装置に比べて高くす
ることができ、冷凍機７０の効率を向上させることがで
きる。また、上記ブライン方式の装置に比べて、システ
ム構成が簡単になり、据付スペースや設備費を低減する
ことができる。

【０００８】しかし、図２５に示す装置では、冷媒と冷
却液とを過冷却器７４で直接熱交換させているので、過
冷却器７４での冷媒温度により、元来不安定な過冷却状
態を安定させることが困難である。そこで、図２６に示
すように、過冷却器８４における冷却液の温度を温度検
出器８４ｔ, ８４ｔ′によって検出し、この検出した温
度に応じて制御手段Ｃ′が、冷凍機８０における圧縮機
８１の運転停止と、冷却液循環用のポンプ８７の回転数
とを制御することによって、過冷却度を一定に保とうと
する装置も提案されている。

【０００９】なお、図２６において、符号８２および８
３は、それぞれ冷凍機８０の凝縮器および膨張弁を示
し、符号５０ｂおよび８２は、それぞれ氷蓄熱槽および
その蓄熱を利用すべき負荷側を示している。

【００１０】次に、万一過冷却器において冷却液の凍結
が生じた場合、通常は圧縮機を停止させて凍結の解除を
待つか、又は圧縮機の停止後に冷媒のガスバランスを確
認した上で、冷凍サイクルを暖房運転状態に切り換えて
ホットガスによる凍結解除を行う必要がある。そこで、
このような凍結解除の必要に備えて、図２７や図２８に
示すような、過冷却器を複数備えた装置も提案されてい
る。

【００１１】まず、図２７に示す装置は、複数（この場
合は４台）の過冷却器１０４のうちの一台が凍結した場
合に、凍結した過冷却器１０４へのブラインの供給を停
止し、残りの過冷却器１０４による製氷を行いながら凍
結の解除を待つように構成されている。なお、図２７に
おいて、符号１００および１１４は、それぞれブライン
冷却器およびブラインターボ冷凍機を示し、符号１１０
および１０５は、それぞれ氷蓄熱槽および過冷却解除管
を示している。

【００１２】また、図２８に示す装置は、複数（この場
合は３台）の過冷却器９４のうち凍結した過冷却器９４
へのブラインの供給を（バルブ９８を閉めて）停止する
とともに、凝縮器９２からのホットガスを（バルブ９６
を開いて）当該過冷却器９４に供給して凍結の解除を行
うように構成されている。なお、図２８において、符号
９１で示すのは、ブライン冷却系の圧縮機である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような氷蓄熱
装置は、以下のような問題点がある。すなわち、図２５
や図２６に示す装置においては、実環境下で過冷却度そ
のものを一定に保つことが難しく、外気温の急激な変化
や風の影響などによって冷媒の温度が急激に下がるよう
な場合に、過冷却器７４, ８４内での冷却液の凍結を未
然に防ぐことが困難である。また、過冷却器７４, ８４
において冷媒によって冷却液を冷却する場合は一般に、
過冷却器７４, ８４の内部および前後の冷媒の温度状態
により、冷却液の過冷却状態を一定に保てるような安定
した制御領域は非常に狭くなる。このため、過冷却器７
４, ８４において凍結の生ずる可能性が機器毎にばらつ
くという問題がある。

【００１４】さらに、これらの装置では、製氷運転中に
過冷却器７４, ８４で凍結が生じた場合、一旦製氷運転
を中止して過冷却器７４, ８４内の氷を除去又は溶融さ
せる必要があるため、凍結発生から製氷運転に復帰する
までに長時間を要するという問題がある。

【００１５】また、図２７や図２８に示す装置では、複
数の過冷却器９４, １０４を用いるため、いずれかの過
冷却器９４, １０４に凍結が発生した場合でも製氷運転
を続けることができるが、全体のシステム構成が複雑と
なり、設備費が高くなるという問題がある。

【００１６】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、過冷却器内での冷却液の凍結を防止して
過冷却液を連続的に安定して生成できるような氷蓄熱装
置を提供するとともに、簡単な構成でありながら万一過
冷却器内での凍結が生じてもその凍結解除から製氷運転
への復帰を迅速に行うことのできるような氷蓄熱装置を
提供することを主目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の手段は、少なくと
も圧縮機、室外熱交換器、膨張機構および過冷却器を接
続してなる冷凍サイクルと、前記過冷却器によって過冷
却状態にされた冷却液から生成される氷および冷却液を
蓄積するための氷蓄熱槽と、前記過冷却器の出口側にお
ける冷却液の過冷却度を検出するための冷却液温度検出
器と、前記過冷却器の出口側における冷媒の蒸発圧力を
検出するための圧力検出器と、前記圧縮機の回転数を制
御するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記
冷却液温度検出器の検出した冷却液の過冷却度と、前記
圧力検出器の検出した蒸発圧力に対応する冷媒の飽和温
度とに基づいて、この飽和温度が、前記冷却液の過冷却
度に応じて予め設定された下限値に達した場合に、前記
圧縮機の回転数を一時的に低下させることを特徴とする
氷蓄熱装置である。

【００１８】この第１の手段によれば、圧縮機の回転数
を一時的に低下させることで冷媒の飽和温度（蒸発圧
力）を上げることができるので、製氷運転時において、
上記のような制御を行うことにより、冷却液の過冷却度
に応じて必要以上に冷媒の飽和温度（蒸発圧力）を下げ
ないようにして、過冷却器内での冷却液の凍結を防止す
ることができる。

【００１９】第２の手段は、少なくとも圧縮機、室外熱
交換器、膨張機構としての電動調節弁および過冷却器を
接続してなる冷凍サイクルと、前記過冷却器によって過
冷却状態にされた冷却液から生成される氷および冷却液
を蓄積するための氷蓄熱槽と、前記過冷却器の出口側に
おける冷却液の過冷却度を検出するための冷却液温度検
出器と、前記過冷却器の出口側における冷媒の蒸発圧力
を検出するための圧力検出器と、前記電動調節弁の開度
を制御するための制御手段とを備え、前記制御手段は、
前記冷却液温度検出器の検出した冷却液の過冷却度と、
記圧力検出器の検出した蒸発圧力に対応する冷媒の飽和
温度とに基づいて、この飽和温度が、前記冷却液の過冷
却度に応じて予め設定された下限値に達した場合に、前
記電動調節弁の開度を一時的に大きくすることを特徴と
する氷蓄熱装置である。

【００２０】この第２の手段によれば、電動調節弁の開
度を一時的に大きくすることで冷媒の飽和温度（蒸発圧
力）を上げることができるので、製氷運転時において、
上記のような制御を行うことにより、冷却液の過冷却度
に応じて必要以上に冷媒の飽和温度（蒸発圧力）を下げ
ないようにして、過冷却器内での冷却液の凍結を防止す
ることができる。

【００２１】第３の手段は、第１又は第２の手段におい
て、前記冷媒の飽和温度の下限値は、前記冷却液の過冷
却度が低下するにつれて高くなるように設定されている
ものである。

【００２２】この第３の手段によれば、第１又は第２の
手段において、制御に用いられる冷媒の飽和温度の下限
値が、冷却液の過冷却度が低下するにつれて高くなるよ
うに設定されているので、過冷却度が低くて冷却液が不
安定な状態の時ほど飽和温度（蒸発圧力）を高く保つと
ともに、過冷却度自体を必要以上に低下しないように制
御することができる。

【００２３】第４の手段は、第１又は第２の手段におい
て、前記冷媒の飽和温度の下限値は、前記冷却液の過冷
却度が低下するにつれて高くなるように設定されている
ものである。

【００２４】この第４の手段によれば、第１又は第２の
手段において、過冷却器において冷媒の過熱度の増大に
よって冷却液が過冷却状態に置かれる領域が大きくなり
過ぎるような状態を回避して、冷却液の冷却がなるべく
過冷却器の出口付近で終了するように制御することがで
きる。このため、過冷却器内での冷却液の凍結の可能性
を低くすることができる。

【００２５】第５の手段は、第４の手段において、前記
制御手段は、前記過熱度の時間変化率が所定の上限値に
達した場合に、前記圧縮機の回転数を一時的に低下させ
るか、又は前記電動調節弁の開度を一時的に大きくする
ものである。

【００２６】この第５の手段によれば、第４の手段と同
様、過冷却器において冷媒の過熱度の増大によって冷却
液が過冷却状態に置かれる領域が大きくなり過ぎるよう
な状態を回避して、冷却液の冷却がなるべく過冷却器の
出口付近で終了するように制御することができる。

【００２７】第６の手段は、第１又は第２の手段におい
て、前記過冷却器における凍結頻度が所定の上限値に達
した場合に、前記冷媒の飽和温度の下限値を変更するよ
うに構成されているものである。

【００２８】この第６の手段によれば、第１又は第２の
手段において、冷媒の飽和温度の下限値を、過冷却器に
おける冷却液の凍結頻度が所定の上限値以下となるよう
に調節することができるので、第１又は第２の手段の制
御による凍結防止効果を向上させることができる。ま
た、装置毎の圧力検出器の検出誤差のばらつきに起因す
る凍結の発生を抑制することができる。

【００２９】第７の手段は、第１乃至第６の手段のいず
れかにおいて、前記冷凍サイクルに、前記過冷却器をバ
イパスし開閉弁を有するバイパス回路を設け、前記制御
手段は、前記冷媒の飽和温度が前記下限値に達した場合
に、前記バイパス回路の開閉弁を一時的に開くものであ
る。

【００３０】この第７の手段によれば、第１乃至第６の
手段のいずれかにおいて、バイパス回路の開閉弁を一定
時間だけ開くことで過冷却器への冷媒の流量を一時的に
減少させ、冷媒の飽和温度（蒸発圧力）を上昇させるこ
とができる。そして、飽和温度が下限値を上回るまでこ
れを繰り返すことにより、過冷却器内での冷却液の凍結
を防ぐことができる。

【００３１】第８の手段は、少なくとも圧縮機、四方
弁、室外熱交換器、膨張機構および過冷却器を接続して
なる冷凍サイクルと、前記過冷却器によって過冷却状態
にされた冷却液から生成される氷および冷却液を蓄積す
るための氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽と前記過冷却器との
間を連結する冷却液回路と、この冷却液回路に前記冷却
液を循環させるための冷却液ポンプとを有する氷蓄熱ユ
ニットと、前記四方弁による前記冷凍サイクルの冷房又
は製氷運転と暖房運転との切換および前記冷却液ポンプ
の運転を制御するための制御手段とを備え、前記制御手
段は、前記過冷却器内に凍結が生じた場合に、一時的
に、前記冷凍サイクルが暖房運転となるよう前記四方弁
を切り換えるとともに前記冷却液ポンプの運転を停止さ
せる凍結解除運転を行うことを特徴とする氷蓄熱装置で
ある。

【００３２】この第８の手段によれば、冷凍サイクルが
暖房運転となるよう四方弁を切り換えるとともに冷却液
ポンプの運転を停止させることにより、室外熱交換器を
蒸発器として圧縮機からのホットガスによって過冷却器
内を加熱することができる。

【００３３】第９の手段は、第８の手段において、前記
制御手段は、前記凍結解除運転を行う際、前記冷却液ポ
ンプを一時的に運転させるものである。

【００３４】この第９の手段によれば、第８の手段にお
いて、凍結解除運転中に冷却液ポンプの運転を行うこと
により、過冷却器内でホットガスによって加熱された冷
却液を過冷却器から氷蓄熱槽への冷却液回路に流して、
この過冷却器から氷蓄熱槽への冷却液回路までの氷核を
完全に除去することができる。このため、凍結解除から
製氷運転への復帰した際に、凍結の影響を完全に除去し
た状態で製氷運転を行うことができる。

【００３５】第１０の手段は、第８の手段において、前
記制御手段は、前記凍結解除運転を行った後の所定時間
内に再び前記過冷却器内に凍結が生じた場合、前記凍結
解除運転を再度行った後、前記冷却液から氷を生成する
製氷運転を終了させるものである。

【００３６】この第１０の手段によれば、第８の手段に
おいて、凍結解除運転を行った後の所定時間内に再び過
冷却器内に凍結が生じた場合は、氷蓄熱槽の氷の体積が
許容量まで堆積しつつあると判断し、凍結解除運転を再
度行った後、製氷運転を終了させることにより、氷蓄熱
槽の許容量を超えた氷が堆積する前に製氷運転を終了し
て、安全且つ確実な運用を確保することができる。

【００３７】第１１の手段は、第１乃至第１０の手段の
いずれかにおいて、前記氷蓄熱槽内に蓄積された氷の体
積が所定の許容量に達したことを検知するための氷量検
知手段を更に備え、この氷量検知手段が前記氷の体積が
所定の許容量に達したことを検知した場合に、前記冷却
液から氷を生成する製氷運転を終了するように構成され
ているものである。

【００３８】この第１１の手段によれば、第１乃至第１
０の手段のいずれかにおいて、氷量検知手段が氷蓄熱槽
内に蓄積された氷の体積が所定の許容量に達したことを
検知した場合に、製氷運転を終了することにより、氷蓄
熱槽の許容量を超えた氷が堆積する前に製氷運転を終了
して、安全且つ確実な運用を確保することができる。

【００３９】第１２の手段は、第１１の手段において、
前記氷量検知手段は、前記氷蓄熱槽の側面において前記
冷却液の液面より上方に設けられ、前記氷蓄熱槽内の氷
から溶出した冷却液を導入するための導入管と、この導
入管に導入された冷却液を検知するための温度センサと
を有するものである。

【００４０】第１３の手段は、過冷却状態にされた冷却
液から生成される氷および冷却液を蓄積するための氷蓄
熱槽と、この氷蓄熱槽の一側に設けられ、前記冷却液を
冷却して過冷却状態とするための過冷却器と、前記氷蓄
熱槽の一側に設けられ、前記過冷却状態にされた冷却液
を噴出させるための噴出部と、前記氷蓄熱槽の他側に設
けられ、前記噴出部から噴出された冷却液を衝突させて
その過冷却状態を解除するための過冷却解除板であっ
て、取水口を有する過冷却解除板と、この過冷却解除板
の取水口から取り入れられた冷却液を前記氷蓄熱槽の一
側まで導くための冷却液配管とを備え、この冷却液配管
が前記氷蓄熱槽内に設けられていることを特徴とする氷
蓄熱装置である。

【００４１】この第１３の手段によれば、冷却液配管が
氷蓄熱槽内に設けられているので、氷蓄熱槽の外を迂回
させる場合に比べて、配管に要するスペースを削減する
ことができる。

【００４２】第１４の手段は、第１３の手段において、
前記氷蓄熱槽内に蓄積された氷の接触によって前記氷の
体積が所定の許容量に達したことを検知するための氷量
検知手段が、前記冷却液配管に設けられ、この氷量検知
手段が前記氷が所定の許容量に達したことを検知した場
合に、前記冷却液から氷を生成する製氷運転を終了する
ように構成されているものである。

【００４３】この第１４の手段によれば、第１３の手段
において、氷量検知手段が氷蓄熱槽内に蓄積された氷の
体積が所定の許容量に達したことを検知した場合に、製
氷運転を終了することにより、氷蓄熱槽の許容量を超え
た氷が堆積する前に製氷運転を終了して、安全且つ確実
な運用を確保することができる。

【００４４】第１５の手段は、第１４の手段において、
前記氷量検知手段が、前記過冷却解除板に設けられてい
るものである。

【００４５】第１６の手段は、第１３の手段において、
前記噴出部は、前記氷蓄熱槽内に突出して設けられ、前
記噴出部の下方に、前記氷蓄熱槽内の氷の上昇を防ぐた
めの障壁部材が設けられているものである。

【００４６】この第１６の手段によれば、第１３の手段
において、氷蓄熱槽内の氷が噴出部まで接近した場合で
あっても、障壁部によって噴出部に氷が到達することを
防止することができる。

【００４７】第１７の手段は、第１６の手段において、
前記障壁部材は、上方に向かって広がった楔形の横断面
形状を有しているものである。

【００４８】この第１６の手段によれば、第１６の手段
において、障壁部によって、噴出部に向かって上昇する
氷を噴出部から逸らすことができるので、噴出部に氷が
到達することをより確実に防止することができる。

【００４９】第１８の手段は、第１６又は第１７の手段
において、前記氷蓄熱槽内に蓄積された氷の接触によっ
て前記氷の体積が所定の許容量に達したことを検知する
ための氷量検知手段が、前記障壁部材の底部に設けら
れ、この氷量検知手段が前記氷が所定の許容量に達した
ことを検知した場合に、前記冷却液から氷を生成する製
氷運転を終了するように構成されているものである。

【００５０】この第１８の手段によれば、第１６又は第
１７の手段において、氷量検知手段が氷蓄熱槽内に蓄積
された氷の体積が所定の許容量に達したことを検知した
場合に、製氷運転を終了することにより、氷蓄熱槽の許
容量を超えた氷が堆積する前に製氷運転を終了して、安
全且つ確実な運用を確保することができる。

【００５１】第１９の手段は、第１３乃至第１８の手段
のいずれかにおいて、前記過冷却解除板の取水口に氷の
進入を防ぐためのフィルタが設けられているものであ
る。

【００５２】この第１９の手段によれば、第１３乃至第
１８の手段のいずれかにおいて、取水口に設けられたフ
ィルタによって、氷蓄熱槽内の氷が取水口へ進入するこ
とを防ぎ、そのような氷の進入による冷却液配管等の閉
塞を防止することができる。

【００５３】第２０の手段は、室外機、氷蓄熱ユニット
および室内機から構成される氷蓄熱空調システムであっ
て、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、室内
熱交換器および過冷却器を接続してなる冷凍サイクルを
備え、前記室外機は、少なくとも前記室外熱交換器を有
し、前記氷蓄熱ユニットは、少なくとも前記過冷却器
と、この過冷却器によって過冷却状態にされた冷却液か
ら生成される氷および冷却液を蓄積するための氷蓄熱槽
とを有し、前記室内機は、少なくとも前記室内熱交換器
を有し、前記冷媒回路に弁機構が設けられ、この弁機構
の切換によって、前記室外機と前記室内機のみで空調運
転が行えるように構成されていることを特徴とする氷蓄
熱空調システムである。

【００５４】この第２０の手段によれば、氷蓄熱ユニッ
トが故障した場合であっても、弁機構の切換によって、
室外機と室内機のみで空調運転を行うことができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図２３は本発明に
よる氷蓄熱装置および氷蓄熱空調システムの実施の形態
を示す図である。なお、図１乃至図２３に示す本発明の
実施の形態において、図２４乃至図２８に示す従来例と
同一の構成部分には同一符号を付して説明する。

【００５６】［第１の実施形態］まず、図１および図３
により本発明の第１の実施形態について説明する。図１
において、氷蓄熱装置は、圧縮機１、室外熱交換器２、
膨張弁（膨張機構）３および過冷却器４を冷媒回路５に
よって順次接続してなる冷凍サイクルを備えている。ま
た、この氷蓄熱装置は、上記過冷却器４によって過冷却
状態にされた冷却液Ｌ′から生成される氷Ｉおよび冷却
液Ｌを蓄積するための氷蓄熱槽１０を備えている。な
お、冷却液Ｌ, Ｌ′としては、水または水溶液が用いら
れる。

【００５７】上記氷蓄熱槽１０の一側には、過冷却器４
からの冷却液Ｌ′を噴出させるための噴出部１４が設け
られ、氷蓄熱槽１０の他側には、この噴出部１４から噴
出された冷却液Ｌ′を衝突させてその過冷却状態を解除
するための過冷却解除板１２が設けられている。また、
氷蓄熱槽１０内の冷却液Ｌを上記過冷却器４へ送り込む
ための冷却液ポンプ２０および冷却液回路２１が設けら
れている。なお、これらの氷蓄熱槽１０、噴出部１４、
過冷却解除板１２、冷却液ポンプ２０、冷却液回路２１
および過冷却器４は氷蓄熱ユニットを構成する（但し、
過冷却器４は冷凍サイクルの一部をも構成する）。

【００５８】この氷蓄熱装置で製氷運転を行う場合は、
圧縮機１と冷却液ポンプ２０とを稼働させる。そうする
と、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交
換器２で凝縮され、次いで膨張弁３で減圧され、過冷却
器４で冷却液Ｌと熱交換して蒸発する。このとき、冷却
液ポンプ２０によって過冷却器４へ送り込まれた冷却液
Ｌ（例えば０℃）は過冷却状態（例えば−２℃）まで冷
却される。

【００５９】この過冷却状態まで冷却された冷却液（流
動過冷却液）Ｌ′は、氷蓄熱槽１０の一側の噴出部１４
から噴出され、他側の過冷却解除板１２に衝突する。そ
して、この衝突の衝撃で冷却液Ｌ′の過冷却状態が解除
され、スラリー状の氷と凝固点（例えば０℃）の冷却液
Ｌとが生成される。そして、このような運転を続けるこ
とにより、氷蓄熱槽１０内にスラリー状の氷が蓄積され
て行く。

【００６０】次に、この氷蓄熱装置は、上記圧縮機１の
回転数を制御するための制御手段Ｃを備えている。ま
た、過冷却器４の出口側において、冷却液Ｌ′の過冷却
度ΔＴ1 を検出するための冷却液温度検出器２２と、冷
媒の蒸発圧力を検出するための圧力検出器６ｐとが設け
られている。ここで、冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 と
は、過冷却器４の出口側における冷却液Ｌ′の温度と冷
却液Ｌの凝固点との差をいう（例えば、冷却液Ｌが水
（凝固点０℃）の場合で、冷却器４の出口側における冷
却液Ｌ′の温度が−２℃のときは、冷却液Ｌ′の過冷却
度ΔＴ1 は−２Ｋとなる）。

【００６１】そして、上記制御手段Ｃは、上記冷却液温
度検出器２２の検出した冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1
と、上記圧力検出器６ｐの検出した蒸発圧力に対応する
冷媒の飽和温度Ｔｓとに基づいて、この飽和温度Ｔｓ
が、冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1に応じて予め設定され
た下限値に達した場合に、圧縮機１の回転数を一時的に
低下させる制御を行う。

【００６２】具体的には、例えば図３に示すように、冷
却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 の範囲を所定の値Ｔ1 とＴ2
(Ｔ1 ＞Ｔ2)で区切って、ΔＴ1 ≧Ｔ1 、Ｔ1 ＞ΔＴ1
＞Ｔ2、Ｔ2 ≧ΔＴ1 の各範囲に応じて、それぞれ上記
飽和温度Ｔｓの下限値Ｔ3 、Ｔ4 、Ｔ5 （但し、Ｔ3 ＜
Ｔ4 ＜Ｔ5 ）が設定されている。すなわち、上記の制御
に用いられる冷媒の飽和温度Ｔｓの下限値は、冷却液
Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 が低下（過冷却度ΔＴ1 の絶対値
が増加）するにつれて高くなるように設定されている。
なお、図３の「制御条件」においては、飽和温度Ｔｓが
下限値Ｔ3 、Ｔ4 、Ｔ5 に達しない範囲に収まるように
制御するという意味で「Ｔｓ＞Ｔ3 」等の表現が用いら
れている。

【００６３】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、圧
縮機１の回転数を一時的に低下させることで冷媒の飽和
温度Ｔｓ（蒸発圧力）を上げることができるので、製氷
運転時において、上記のような制御を行うことにより、
冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 に応じて必要以上に冷媒の
飽和温度Ｔｓ（蒸発圧力）を下げないようにして、過冷
却器４内での冷却液Ｌ′の凍結を防止することができ
る。

【００６４】また、本実施形態では、上記の制御に用い
られる冷媒の飽和温度Ｔｓの下限値が、冷却液Ｌ′の過
冷却度ΔＴ1 が低下するにつれて高くなるように設定さ
れているので、過冷却度ΔＴ1 が低くて冷却液Ｌ′が不
安定な状態の時ほど飽和温度Ｔｓ（蒸発圧力）を高く保
つとともに、過冷却度ΔＴ1 自体を必要以上に低下しな
いように制御することができる。このため、過冷却器４
において、凍結を未然に回避しながら、安定して連続的
に過冷却状態の冷却液Ｌ′を生成することができる。

【００６５】また、本実施形態における制御は、外気温
の急激な変化や雨の降り出し、または風の強い場合のよ
うに、圧縮機１の吸込圧力が急激に低下する場合にも有
効である。

【００６６】［第２の実施形態］次に、図２および図３
により本発明の第２の実施形態について説明する。図２
に示すように、本実施形態は、冷凍サイクルの膨張機構
として電動調節弁３ａを備え、制御手段Ｃ１が更に電動
調節弁３ａの開度を制御する点で上記第１の実施形態と
異なり、その他の構成は図１に示す上記第１の実施形態
と同様である。

【００６７】すなわち、本実施形態においては、制御手
段Ｃ１は、上記冷却液温度検出器２２の検出した冷却液
の過冷却度ΔＴ1 と、上記圧力検出器６ｐの検出した蒸
発圧力に対応する冷媒の飽和温度Ｔｓとに基づいて、こ
の飽和温度Ｔｓが、冷却液Ｌ′の過冷却度ΔＴ1 に応じ
て予め設定された下限値に達した場合に、電動調節弁３
ａの開度を一時的に大きくする制御を行う。この場合、
具体的な制御は、上記第１の実施形態の場合と同様、例
えば図３に示すような設定により行われる。

【００６８】なお、上記の制御において、電動調節弁３
ａの開度の変化量は一定量とするほか、冷却液Ｌ′の過
冷却度ΔＴ1 や冷媒の飽和温度Ｔｓ（蒸発圧力）に応じ
て変化させるようにしてもよい。

【００６９】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、電
動調節弁３ａの開度を一時的に大きくすることで冷媒の
飽和温度Ｔｓ（蒸発圧力）を上げることができるので、
製氷運転時において、上記のような制御を行うことによ
り、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏すること
ができる。

【００７０】また、本実施形態においては、上述した電
動調節弁３ａの開度制御だけでなく、上記第１の実施形
態における圧縮機１の回転数制御をも組み合わせて、状
況に応じていずれか、または両方の制御を行うようにし
てもよい。

【００７１】［第３の実施形態］次に、図４および図５
により本発明の第３の実施形態について説明する。図４
に示すように、本実施形態は、過冷却器４の出口側にお
ける冷媒温度を検出するための冷媒温度検出器６ｔが設
けられ、制御手段Ｃ２が、上記冷媒の飽和温度Ｔｓ、お
よびこの飽和温度Ｔｓと冷媒温度検出器６ｔの検出した
冷媒温度との差である過熱度ΔＴ2 に基づいて圧縮機１
の回転数または電動調節弁３ａの開度を制御する点で上
記第２の実施形態と異なり、その他の構成は図２に示す
上記第２の実施形態と同様である。

【００７２】具体的には、制御手段Ｃ２は、図５に示す
ように、上記冷媒の過熱度ΔＴ2 が所定の上限値ａに達
し（Ｓ１）且つ冷媒の飽和温度Ｔｓが図３に示すような
予め設定された下限値に達した場合に、圧縮機１の回転
数を一時的に低下させるか、又は電動調節弁３ａの開度
を一時的に大きくする（Ｓ２）ような制御を行う。

【００７３】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、過
冷却器４において冷媒の過熱度ΔＴ2 の増大によって冷
却液Ｌ′が過冷却状態に置かれる領域が大きくなり過ぎ
るような状態を回避して、冷却液Ｌ′の冷却がなるべく
過冷却器４の出口付近で終了するように制御することが
できる。このため、過冷却器４内での冷却液Ｌ′の凍結
の可能性を低くすることができる。

【００７４】なお、図６に示すように、上述したような
制御の基準として、上記冷媒の過熱度ΔＴ2 自体に代え
て、過熱度ΔＴ2 の時間変化率（単位時間当たりの増加
量）を用い、過熱度ΔＴ2 の時間変化率が所定の上限値
ｂに達し且つ冷媒の飽和温度Ｔｓが上記下限値に達した
場合（Ｓ３）に、圧縮機１の回転数を一時的に低下させ
るか、又は電動調節弁３ａの開度を一時的に大きくする
（Ｓ４）ような制御を行うようにしても、同様の作用効
果を奏することができる。

【００７５】［第４の実施形態］次に、図７により本発
明の第４の実施形態について説明する。図７に示すよう
に、本実施形態は、上記第１乃至第３の実施形態の制御
において、過冷却器４における冷却液の凍結頻度Ｆｆが
所定の上限値ｃに達した場合に、上記冷媒の飽和温度Ｔ
ｓの下限値Ｌ１（図３におけるＴ3 、Ｔ4 、Ｔ5 に対応
する値）を変更するように構成されている点で、上記第
１乃至第３の実施形態と異なり、その他の構成は図１乃
至図６に示す上記第１乃至第３の実施形態のいずれかと
同様である。

【００７６】具体的には、例えば図７に示すように、製
氷運転開始時の飽和温度Ｔｓの下限値を初期値Ｌ１と設
定し（このときｎ＝０とする）（Ｓ５）、その後、過冷
却器４における冷却液の凍結頻度Ｆｆが所定の上限値ｃ
を超えた場合（Ｓ６）、ｎ＝ｎ＋１とし（Ｓ７）、飽和
温度Ｔｓの下限値をＬ１＝Ｌ１＋ｎ×ΔＳに増加させる
（Ｓ８）。すなわち、凍結頻度Ｆｆが所定の上限値ｃを
下回るまで、飽和温度Ｔｓの下限値Ｌ１を初期値から１
ステップΔＳずつ増加させて行くような制御を行う。

【００７７】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、上
記第１乃至第３の実施形態の制御において、冷媒の飽和
温度Ｔｓの下限値Ｌ１を、過冷却器４における冷却液の
凍結頻度Ｆｆが所定の上限値ｃ以下となるように調節す
ることができるので、上記第１乃至第３の実施形態の制
御による凍結防止効果を向上させることができる。ま
た、装置毎の圧力検出器６ｐの検出誤差のばらつきに起
因する凍結の発生を抑制することができる。

【００７８】［第５の実施形態］次に、図８および図９
により本発明の第５の実施形態について説明する。図８
および図９に示すように、本実施形態は、冷凍サイクル
において上記過冷却器４をバイパスし開閉弁７ｖを有す
るバイパス回路７が設けられ、制御手段Ｃ３が、上記冷
媒の飽和温度Ｔｓが下限値Ｌ１に達した場合に、上記バ
イパス回路７の開閉弁７ｖを一時的に開くように構成さ
れている点で上記第１又は第２の実施形態と異なり、そ
の他の構成は、上記第１又は第２の実施形態と同様であ
る。

【００７９】具体的には、図９に示すように、冷媒の飽
和温度Ｔｓが、（上記過冷却度ΔＴ1 に応じて設定され
た）下限値Ｌ１に達した場合（Ｓ９）、上記バイパス回
路７の開閉弁７ｖを一定時間だけ開き（Ｓ１０）、飽和
温度Ｔｓが下限値Ｌ１を上回るまでこれ（Ｓ９→Ｓ１０
→Ｓ９）が繰り返される。

【００８０】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、バ
イパス回路７の開閉弁７ｖを一定時間だけ開くことで過
冷却器４への冷媒の流量を一時的に減少させ、冷媒の飽
和温度Ｔｓ（蒸発圧力）を上昇させることができる。そ
して、飽和温度Ｔｓが下限値Ｌ１を上回るまでこれを繰
り返すことにより、過冷却器４内での冷却液の凍結を防
ぐことができる。なお、本実施形態は、例えば突風等の
予測できない外乱による冷媒の蒸発圧力の急激な低下時
に凍結を防ぐ上で、特に有効である。

【００８１】［第６の実施形態］次に、図１０および図
１１により本発明の第６の実施形態について説明する。
図１０に示すように、本実施形態は、冷凍サイクルに四
方弁８、冷媒流量調整弁９、および過冷却器４の液側
（膨張弁３側）における冷媒温度を検出するための液側
冷媒温度検出器６ｔ′が設けられるとともに、制御手段
（図示せず）が、四方弁８による冷凍サイクルの冷房又
は製氷運転と暖房運転との切換および冷却液ポンプ２０
の運転を制御するように構成されている点で上記第１の
実施形態と異なり、その他の構成は、図１に示す上記第
１の実施形態と同様である。なお、図１０において、実
線の矢印は冷房又は製氷運転時の冷媒流れ方向を示し、
破線の矢印は暖房運転（凍結解除運転）時の冷媒流れ方
向を示している。

【００８２】具体的には、上記制御手段は、過冷却器４
内に冷却液Ｌ′の凍結が生じた場合に、一時的に、冷凍
サイクルが暖房運転となるよう四方弁８を切り換えると
ともに冷却液ポンプ２０の運転を停止させる（圧縮機１
は停止させない）凍結解除運転を行う。すなわち、図１
１に示すように、製氷運転時に過冷却器の凍結を検知し
た場合（Ｓ２０）、上記凍結解除運転を行うことによ
り、室外熱交換器２を蒸発器として圧縮機１からのホッ
トガスによって過冷却器４内を加熱する（Ｓ２１）。な
お、このとき、膨張弁３は開とし、流量調整弁９により
冷媒の減圧を行うようにする。

【００８３】そして、このような凍結解除運転の実行中
に、上記液側冷媒温度検出器６ｔ′の検出した冷媒温度
ＴＬが所定の設定値Ｂ１を超えた場合（Ｓ２２）、過冷
却器４内の加熱が十分に行われ凍結が解除されたと判断
し、四方弁８によって冷凍サイクルを製氷運転に切り換
えるとともに冷却液ポンプ２０を稼働させ、製氷運転に
復帰する（Ｓ２３）。

【００８４】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、冷
凍サイクルが暖房運転となるよう四方弁８を切り換える
とともに冷却液ポンプ２０の運転を停止させることによ
り、圧縮機１を停止させることなく凍結解除運転を行え
るようにしたので、従来の冷凍機を一時停止させたり過
冷却器を複数用いたりする装置に比べ、構成が簡単で、
且つ凍結解除から製氷運転への復帰を迅速に行うことが
できる。

【００８５】なお、上述した製氷運転への復帰時（Ｓ２
３）において、膨張弁３の開度を凍結検知時（Ｓ２０）
における開度より若干大きめに制御することにより、製
氷運転復帰から実際の製氷が開始されるまでの時間をよ
り短縮することができる。また、四方弁８の切り換え時
には、圧縮機１の回転数をある程度低下させてから切り
換えることにより、その切り換えの抵抗を軽減させるこ
とができる。

【００８６】［第７の実施形態］次に、図１０及び図１
２により本発明の第７の実施形態について説明する。図
１２に示すように、本実施形態は、上記制御手段が、上
記凍結解除運転を行う際、冷却液ポンプ２０を一時的に
運転させるようにした点で上記第６の実施形態と異な
り、その他の構成は図１０および図１１に示す上記第６
の実施形態と同様である。

【００８７】具体的には、図１２に示すように、製氷運
転時に過冷却器４の凍結を検知した場合（Ｓ２４）、一
時的に、冷凍サイクルが暖房運転となるよう四方弁８を
切り換えるとともに冷却液ポンプ２０の運転を停止させ
る（Ｓ２１）ことにより、ホットガスによる凍結解除運
転を行うところまでは、図１１に示す上記第６の実施形
態と同様である。

【００８８】本実施形態においては、このようなホット
ガスによる凍結解除運転の実行中に、上記液側冷媒温度
検出器６ｔ′の検出した冷媒温度ＴＬが所定の設定値Ｂ
２を超えた場合（Ｓ２６）、冷却液ポンプ２０を一定時
間（Ｎ秒間）だけ運転させる（Ｓ２７）。そして、この
冷却液ポンプ２０の運転後、一時的に過冷却器４内の冷
媒温度が低下するが、引き続きホットガスによる過冷却
器４内の加熱が行われているため、再び上記冷媒温度Ｔ
Ｌが上昇する。そして、冷媒温度ＴＬが上昇して所定の
設定値Ｂ２を超えた場合（Ｓ２８）、四方弁８によって
冷凍サイクルを製氷運転に切り換えるとともに冷却液ポ
ンプ２０を稼働させ、製氷運転に復帰する（Ｓ２９）。

【００８９】なお、本実施例において、凍結解除運転か
ら製氷運転に復帰する条件の基準として、液側冷媒温度
検出器６ｔ′の検出した冷媒温度ＴＬの値を用いたが、
これに代えて、過冷却器４入口または噴出部１４におけ
る冷却液温度を検出して、この冷却液温度が所定の設定
値を超えた場合に、凍結解除運転から製氷運転に復帰さ
せるようにしてもよい。また、凍結解除運転中に冷却液
ポンプ２０の運転を１回だけ行う場合について説明した
が、これを複数回行うようにしてもよい。

【００９０】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、上
記第６の実施形態において、凍結解除運転中に冷却液ポ
ンプ２０の運転を行うことにより、過冷却器４内でホッ
トガスによって加熱された冷却液を過冷却器４から噴出
部１４へ流して、過冷却器４から噴出部１４までの氷核
を完全に除去することができる。このため、凍結解除か
ら製氷運転への復帰した際に、凍結の影響を完全に除去
した状態で製氷運転を行うことができる。

【００９１】［第８の実施形態］次に、図１３および図
１４により本発明の第８の実施形態について説明する。
本実施形態は、図１４のタイムチャートに示すような製
氷運転と凍結解除運転との切り換えを行うように構成さ
れている点で上記第６又は第７の実施形態と異なり、そ
の他の構成は図１０乃至図１２に示す上記第６又は第７
の実施形態と同様である。

【００９２】ここで、図１３には、氷蓄熱槽１０内の氷
Ｉの生成過程が段階毎に示されている。図１３におい
て、生成されるスラリー状の氷Ｉは、製氷初期では浮力
によって冷却液Ｌの液面上に浮遊しているが（ＳＴＥＰ
−Ａ）、上方からの堆積により、徐々に冷却液Ｌの液面
下にも堆積して行くようになる（ＳＴＥＰ−Ｂ）。さら
に製氷運転を続けて行くと、液面下の充填スペースが無
くなり、液面上にも氷Ｉが堆積して行くようになる（Ｓ
ＴＥＰ−Ｃ）。そして、このまま製氷運転を続けると、
氷Ｉが噴出部１４付近まで堆積し（ＳＴＥＰ−Ｄ）、最
後には氷蓄熱槽１０の許容量を超えた氷Ｉによって噴出
部１４が閉塞されてしまう。

【００９３】そこで、本実施形態は、図１４に示すよう
に、製氷運転中に過冷却器４の凍結を検知した場合（Ｓ
３１）、上記第６又は第７の実施形態で述べたような凍
結解除運転を行ってから（Ｓ３２）、製氷運転に復帰す
る（Ｓ３３）。そして、製氷運転に復帰した後、再度凍
結が検知された場合（Ｓ３４）に、前回の凍結検知（Ｓ
３１）からの経過時間ｔ１が所定の設定値ｔｍ以下であ
ったときは、図１３のＳＴＥＰ−Ｄのように氷Ｉが噴出
部１４付近まで堆積しているものと判断し、製氷解除運
転を行って（Ｓ３５）製氷運転を終了する。

【００９４】なお、２回の凍結検知（Ｓ３１, Ｓ３４）
の時間間隔を基準として製氷運転を終了する場合につい
て説明したが、図１４に破線で示すように、３回以上の
凍結検知の時間間隔を基準として製氷運転を終了させる
ようにしてもよい。

【００９５】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、氷
蓄熱槽１０内の生成量の把握が難しいスラリー状の氷Ｉ
による装置においても、上記のような制御によって、氷
蓄熱槽１０の許容量を超えた氷Ｉによって噴出部１４が
閉塞される前に製氷運転を終了して、安全且つ確実な運
用を確保することができる。

【００９６】［第９の実施形態］次に、図１５および図
１６により本発明の第９の実施形態について説明する。
本実施形態は、図１５および図１６に示すように、氷蓄
熱槽１０内に氷量検知用のフラッパスイッチ（氷量検知
手段）２４が設けられ、このフラッパスイッチ２４が氷
蓄熱槽１０内の氷Ｉの体積が所定の許容量に達したこと
を検知した場合に、製氷運転を終了するように構成され
ている点で上記第１乃至第７の実施形態と異なり、その
他の構成は図１乃至図１２に示す上記第１乃至第７の実
施形態のいずれかと同様である。

【００９７】上記フラッパスイッチ２４は、図１５に示
すように、氷蓄熱槽１０の一側面において、氷蓄熱槽１
０内の冷却液Ｌの液面と噴出部１４との間に設けられて
いる。このフラッパスイッチ２４は、図１６に示すよう
に、フラッパ部２４ａと接点部２４ｂとを有している。
そして、フラッパ部２４ａは、通常は氷蓄熱槽１０内に
略水平に突出した姿勢を保つが（図１６（ａ））、氷蓄
熱槽１０内の氷Ｉが噴出部１４付近まで堆積してくる
と、この氷Ｉに押されて上方の接点部２４ｂ側へ揺動
し、最終的に接点部２４ｂに接触してフラッパスイッチ
２４をＯＮにする（図１６（ｂ））ようになっている。

【００９８】そして、本実施形態の氷蓄熱装置は、フラ
ッパスイッチ２４がＯＮになった場合、氷蓄熱槽１０内
の氷Ｉの体積が所定の許容量に達したと判断し、製氷運
転を中止するように構成されている。なお、フラッパス
イッチ２４が氷蓄熱槽１０の一側面に設置された場合に
ついて説明したが、同様のフラッパスイッチ２４を氷蓄
熱槽１０の天井から下方へ向けて設置してもよい。

【００９９】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、氷
蓄熱槽１０内の生成量の把握が難しいスラリー状の氷Ｉ
による装置においても、上記のようなフラッパスイッチ
２４による氷量検知によって、氷蓄熱槽１０の許容量を
超えた氷Ｉによって噴出部１４が閉塞される前に製氷運
転を終了して、安全且つ確実な運用を確保することがで
きる。

【０１００】［第１０の実施形態］次に、図１７および
図１８により本発明の第１０の実施形態について説明す
る。本実施形態は、図１７および図１８に示すように、
上記第９の実施形態のフラッパスイッチ２４に代えて氷
量検知部（氷量検知手段）２６を設けたものであり、そ
の他の構成は上記第９の実施形態と同様である。

【０１０１】図１７および図１８において、上記氷量検
知部２６は、氷蓄熱槽１０の一側面において冷却液Ｌの
液面と噴出部１４との間から外方へ突出する導入管２６
ａを有している。また、氷量検知手段２６は、導入管２
６ａの先端部の下方に配置された受け皿２６ｂと、この
受け皿２６ｂ内に挿入された温度センサ２６ｃとを有し
ている。

【０１０２】図１８に示すように、氷蓄熱槽１０内の氷
Ｉが噴出部１４付近まで堆積して導入管２６ａの高さま
で達すると、氷Ｉから溶出した氷水状の冷却液Ｌ″が導
入管２６ａ内に流入し、導入管２６ａの先端部から受け
皿２６ｂ内に落下する。上記温度センサ２６ｃは、通常
は周囲の気温を検知しているが、受け皿２６ｂ内に落下
する冷却液Ｌ″に接触するとその温度を検知する。そし
て、本実施形態の氷蓄熱装置は、温度センサ２６ｃが冷
却液Ｌ″の温度を検知した場合、氷蓄熱槽１０内の氷Ｉ
の体積が所定の許容量に達したと判断し、製氷運転を中
止するように構成されている。

【０１０３】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、氷
蓄熱槽１０内の生成量の把握が難しいスラリー状の氷Ｉ
による装置においても、上記のような氷量検知手段２６
による氷量検知によって、氷蓄熱槽１０の許容量を超え
た氷Ｉによって噴出部１４が閉塞される前に製氷運転を
終了して、安全且つ確実な運用を確保することができ
る。

【０１０４】なお、以上の第９および第１０の実施形態
において、氷蓄熱槽１０の一側面に設けられた噴出部１
４から冷却液Ｌ′を略水平に噴出させる構成の氷蓄熱装
置について説明したが、冷却液Ｌ′を上方から噴出させ
る構成の場合であっても同様の効果を得ることができ
る。

【０１０５】［第１１の実施形態］次に、図１９乃至図
２１により本発明の第１１の実施形態について説明す
る。本実施形態は、氷蓄熱槽１０に代えて図１９に示す
ような氷蓄熱槽１０′を備えた点で上記第１乃至第７の
実施形態と異なり、その他の構成は図１乃至１２に示す
上記第１乃至第７の実施形態のいずれかと略同様であ
る。

【０１０６】図１９および図２０に示すように、上記氷
蓄熱槽１０′は、その一側面１０ａの上部外側に上記過
冷却器４が設けられ、この過冷却器４の上部から一側面
１０ａを貫通して上記噴出部（噴出ノズル）１４が内部
へ延びている。なお、この噴出部１４の一側面１０ａに
おける貫通部分は、シール材１５によってシールされて
いる。

【０１０７】また、図１９に示すように、氷蓄熱槽１
０′の他側面１０ｂ内側には、過冷却解除板１２′が設
けられている。この過冷却解除板１２′の下部には、氷
蓄熱槽１０′内の冷却液を取り入れるための取水口１２
ａが形成されている。この取水口１２ａには、氷蓄熱槽
１０′内の氷の進入を防ぐためのフィルタが取り付けら
れている。

【０１０８】また、氷蓄熱槽１０′内の底部には、過冷
却解除板１２′の取水口１２ａから取り入れられた冷却
液を氷蓄熱槽１０′の一側面１０ａまで導くための冷却
液配管１６が設けられている。そして、この冷却液配管
１６は、氷蓄熱槽１０′の一側面１０ａを貫通してこの
一側面１０ａ外側を延び、上記過冷却器４に接続されて
いる。なお、図１９において符号１７で示すのは、過冷
却解除板１２′の取水口１２ａから取り入れられた冷却
液を過冷却器４へ圧送するための冷却液圧送手段（上記
冷却液ポンプ２０に相当するもの）である。

【０１０９】また、図２０および図２１に示すように、
氷蓄熱槽１０′の一側面１０ａ内側において、上記噴出
部１４の下方に、氷蓄熱槽内１０′の氷Ｉの上昇を防ぐ
ための障壁部材１８が設けられている。この障壁部材１
８は、上方に向かって広がった楔形の横断面形状を有し
ている（図２１参照）。ここで、氷蓄熱槽１０′の一側
面１０ａからの障壁部材１８の突出長さｌ2 は、噴出部
の突出長さｌ1 よりも長いことが好ましい。

【０１１０】また、障壁部材１８の底部には、氷蓄熱槽
１０′内に蓄積された氷Ｉの接触によって氷Ｉの体積が
所定の許容量に達したことを検知するための氷量検知手
段１８ｓが設けられている。そして、本実施形態の氷蓄
熱装置は、上記氷量検知手段１８ｓが氷Ｉが上記許容量
に達したことを検知した場合に、製氷運転を終了するよ
うに構成されている。

【０１１１】なお、このように障壁部材１８の底部に設
けられた氷量検知手段１８ｓに代えて、過冷却解除板１
２′に設けられた氷量検知手段１２ｓ、或いは冷却液配
管１６に設けられた氷量検知手段１６ｓを用いてもよ
い。

【０１１２】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、冷
却液配管１６が氷蓄熱槽１０′内に設けられているの
で、氷蓄熱槽１０′の外を迂回させる場合に比べて、省
スペース化を図ることができる。また、過冷却解除板１
２′の取水口１２ａに、氷蓄熱槽１０′内の氷の進入を
防ぐためのフィルタが取り付けられているので、そのよ
うな氷の進入による冷却液配管１６等の閉塞を防止する
ことができる。

【０１１３】また、氷量検知手段１８ｓ（又は１２ｓ、
１６ｓ）による氷量検知によって、氷蓄熱槽１０′の許
容量を超えた氷Ｉによって噴出部１４が閉塞される前に
製氷運転を終了して、安全且つ確実な運用を確保するこ
とができる。さらに、氷蓄熱槽１０′内の氷Ｉが噴出部
１４まで接近した場合であっても、障壁部１８によって
噴出部１４に氷Ｉが到達することを確実に防止すること
ができる。

【０１１４】［第１２の実施形態］次に、図２２および
図２３により本発明の第１２の実施形態について説明す
る。図２２に示すように、本実施形態は、図１０に示す
上記第６の実施形態の氷蓄熱装置と略同様の氷蓄熱装置
を構成する室外機Ａおよび氷蓄熱ユニットＵと、この氷
蓄熱ユニットＵに接続された複数の室内機Ｂとから構成
される氷蓄熱空調システムである。従って、図１０に示
す上記第６の実施形態の氷蓄熱装置と同一の構成部分に
は同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【０１１５】図２２において、氷蓄熱ユニットＵの過冷
却器４をバイパスする形で冷媒回路５から分岐した冷媒
回路５ａに、上記複数の室内機Ｂがそれぞれ接続されて
いる。これらの室内機Ｂは、それぞれ室内熱交換器３０
と膨張弁３２とを有している。また、氷蓄熱ユニットＵ
において、過冷却器４の入口側（電動調節弁３ａの手前
側）から分岐して室内機Ｂに向かう冷媒回路５ａに、電
磁式の二方弁（弁機構）Ｖ１が介設され、過冷却器４の
出口側の冷媒回路５に電磁式の二方弁Ｖ２が介設されて
いる。また、氷蓄熱ユニットＵは、過冷却器４の入口側
において冷却液Ｌと冷媒との熱交換を行うための利用側
熱交換器２３を備えている。なお、図２２において、符
号３３で示すのは気液分離器であり、符号３４で示すの
は受液器である。

【０１１６】次に、図２３には本実施形態の氷蓄熱空調
ユニットにおける制御系のシステム構成の概略が示され
ている。図２３において、氷蓄熱ユニットＵは制御部
（ＭＣＵ）３５を備え、この制御部３５に対して、入力
３６として各部の冷却液温度センサや冷媒温度センサ
（図示せず）等が接続され、出力３７として上記二方弁
Ｖ１, Ｖ２、冷却液ポンプ２０および電動調節弁（ＰＭ
Ｖ）３ａ等が接続されている。また、制御部３５には、
上記室外機Ａおよび各室内機Ｂが順次接続されるととも
に、ウイークリータイマ３９と連結された氷蓄熱リモコ
ン３８が接続され、このリモコン３８によって空調シス
テムの操作が行えるように構成されている。

【０１１７】そして、この空調システムは、製氷運転を
行う場合には、二方弁Ｖ１を閉じて二方弁Ｖ２を開き、
室外機Ａおよび氷蓄熱ユニットＵのみで運転を行い、氷
蓄熱を利用した冷房運転を行う場合には、逆に二方弁Ｖ
１を開いて二方弁Ｖ２を閉じ、室外機Ａ、氷蓄熱ユニッ
トＵおよび各室内機Ｂで運転を行うように構成されてい
る。後者の場合は、上記利用側熱交換器２３において、
室外熱交換器２からの冷媒が氷蓄熱槽１０から取り出さ
れた冷却液Ｌによって冷却され、冷房能力が増大する。

【０１１８】ここで、本実施形態の空調システムは、氷
蓄熱ユニットＵの故障により二方弁Ｖ１が閉じたままに
なった状態においても、二方弁Ｖ１を強制的に開くこと
によって、室外機Ａと室内機Ｂのみで空調運転（通常の
冷房運転、又は暖房運転）が行えるように構成されてい
る。この場合、二方弁Ｖ１を強制的に開く手段として
は、氷蓄熱ユニットＵの故障に対応して制御部３５が自
動的に二方弁Ｖ１を開く手段の他、氷蓄熱リモコン３８
や制御部３５に設けられた手動操作スイッチ等の操作に
よって開く手段や、二方弁Ｖ１に別系統の電源を接続す
ることによって開く手段が考えられる。

【０１１９】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用効果について説明する。本実施形態によれば、氷
蓄熱ユニットＵの故障により二方弁Ｖ１が閉じたままに
なった状態においても、二方弁Ｖ１を強制的に開くこと
によって、室外機Ａと室内機Ｂのみで空調運転が行える
ように構成されているので、ユーザーは氷蓄熱ユニット
Ｕの故障が直るまでの間も空調を利用することができ
る。

【０１２０】

【発明の効果】請求項１乃至７、１１または１２記載の
発明によれば、冷却液の過冷却度に応じて必要以上に冷
媒の飽和温度（蒸発圧力）を下げないようにして、過冷
却器内での冷却液の凍結を防止することができる請求項
８乃至１２記載の発明によれば、冷凍サイクルが暖房運
転となるよう四方弁を切り換えるとともに冷却液ポンプ
の運転を停止させることにより、圧縮機からのホットガ
スによって過冷却器内を加熱することができる。このた
め、圧縮機を停止させることなく凍結解除運転を行うこ
とができるので、従来の冷凍機を一時停止させたり過冷
却器を複数用いたりする装置に比べ、構成が簡単で、且
つ凍結解除から製氷運転への復帰を迅速に行うことがで
きる。

【０１２１】請求項１３乃至１９記載の発明によれば、
冷却液配管が氷蓄熱槽内に設けられているので、氷蓄熱
槽の外を迂回させる場合に比べて、配管に要するスペー
スを削減することができる。このため、装置の小型化、
簡素化を図ることができる。

【０１２２】請求項２０記載の発明によれば、氷蓄熱ユ
ニットが故障した場合であっても、弁機構の切換によっ
て、室外機と室内機のみで空調運転を行うことができ
る。このため、ユーザーは氷蓄熱ユニットの故障が直る
までの間も空調を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による氷蓄熱装置の第１の実施形態を示
すブロック図。

【図２】本発明による氷蓄熱装置の第２の実施形態を示
すブロック図。

【図３】図１および図２に示す氷蓄熱装置における制御
を示す図表。

【図４】本発明による氷蓄熱装置の第３の実施形態を示
すブロック図。

【図５】図４に示す氷蓄熱装置における制御を示すフロ
ーチャート。

【図６】図４に示す氷蓄熱装置における他の制御を示す
フローチャート。

【図７】本発明による氷蓄熱装置の第４の実施形態にお
ける制御を示すフローチャート。

【図８】本発明による氷蓄熱装置の第５の実施形態を示
すブロック図。

【図９】図８に示す氷蓄熱装置における制御を示すフロ
ーチャート。

【図１０】本発明による氷蓄熱装置の第６の実施形態を
示すブロック図。

【図１１】図１０に示す氷蓄熱装置における制御を示す
フローチャート。

【図１２】本発明による氷蓄熱装置の第７の実施形態に
おける制御を示すフローチャート。

【図１３】本発明による氷蓄熱装置の第８の実施形態に
おける、氷蓄熱槽内の氷の堆積の進行を示す模式的縦断
面図。

【図１４】本発明による氷蓄熱装置の第８の実施形態に
おける制御を示すタイムチャート。

【図１５】本発明による氷蓄熱装置の第９の実施形態を
示す模式的縦断面図。

【図１６】図１５に示す氷蓄熱装置のフラッパスイッチ
周辺を示す図であって、（ａ）はフラッパスイッチの作
動前、（ｂ）はフラッパスイッチの作動後をそれぞれ示
す図。

【図１７】本発明による氷蓄熱装置の第１０の実施形態
を示す模式的縦断面図。

【図１８】図１７に示す氷蓄熱装置の氷量検知部を拡大
して、その検知時の状態を示す図。

【図１９】本発明による氷蓄熱装置の第１１の実施形態
における氷蓄熱槽を示す斜視図。

【図２０】図１９に示す氷蓄熱槽の噴出部周辺を拡大し
て示す縦断面図。

【図２１】図２０のＸ方向矢視図。

【図２２】本発明による氷蓄熱空調システムの一実施形
態（本発明の第１２の実施形態）を示すブロック図。

【図２３】図２２に示す氷蓄熱空調システムの制御系の
概略を示すブロック図。

【図２４】従来の氷蓄熱装置の第１の例を示すブロック
図。

【図２５】従来の氷蓄熱装置の第２の例を示すブロック
図。

【図２６】従来の氷蓄熱装置の第３の例を示すブロック
図。

【図２７】従来の氷蓄熱装置の第４の例を示すブロック
図。

【図２８】従来の氷蓄熱装置の第５の例を示すブロック
図。

【符号の説明】

１圧縮機２室外熱交換器３膨張弁３ａ電動調節弁４過冷却器５冷媒回路６ｐ圧力検出器６ｔ冷媒温度検出器６ｔ′ 液側冷媒温度検出器７バイパス回路７ｖバイパス回路の開閉弁８四方弁１０, １０′ 氷蓄熱槽１０ａ氷蓄熱槽の一側面１０ｂ氷蓄熱槽の他側面１２, １２′ 過冷却解除板１４噴出部１６冷却液配管１８障壁部材１２ｓ, １６ｓ, １８ｓ氷量検知手段２０冷却液ポンプ２１冷却液回路２２冷却液温度検出器２４フラッパスイッチ（氷量検知手段）２６氷量検知部（氷量検知手段）Ｃ, Ｃ１, Ｃ２, Ｃ３制御手段Ａ室内機Ｂ室外機Ｕ氷蓄熱ユニットＬ, Ｌ′ 冷却液Ｉ氷Ｖ1 二方弁（弁機構）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも圧縮機、室外熱交換器、膨張機
構および過冷却器を接続してなる冷凍サイクルと、前記過冷却器によって過冷却状態にされた冷却液から生
成される氷および冷却液を蓄積するための氷蓄熱槽と、前記過冷却器の出口側における冷却液の過冷却度を検出
するための冷却液温度検出器と、前記過冷却器の出口側における冷媒の蒸発圧力を検出す
るための圧力検出器と、前記圧縮機の回転数を制御するための制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記冷却液温度検出器の検出した冷却
液の過冷却度と、前記圧力検出器の検出した蒸発圧力に
対応する冷媒の飽和温度とに基づいて、この飽和温度
が、前記冷却液の過冷却度に応じて予め設定された下限
値に達した場合に、前記圧縮機の回転数を一時的に低下
させることを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】少なくとも圧縮機、室外熱交換器、膨張機
構としての電動調節弁および過冷却器を接続してなる冷
凍サイクルと、前記過冷却器によって過冷却状態にされた冷却液から生
成される氷および冷却液を蓄積するための氷蓄熱槽と、前記過冷却器の出口側における冷却液の過冷却度を検出
するための冷却液温度検出器と、前記過冷却器の出口側における冷媒の蒸発圧力を検出す
るための圧力検出器と、前記電動調節弁の開度を制御するための制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記冷却液温度検出器の検出した冷却
液の過冷却度と、記圧力検出器の検出した蒸発圧力に対
応する冷媒の飽和温度とに基づいて、この飽和温度が、
前記冷却液の過冷却度に応じて予め設定された下限値に
達した場合に、前記電動調節弁の開度を一時的に大きく
することを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項３】前記冷媒の飽和温度の下限値は、前記冷却
液の過冷却度が低下するにつれて高くなるように設定さ
れていることを特徴とする請求項１又は２記載の氷蓄熱
装置。
【請求項４】前記過冷却器の出口側における冷媒温度を
検出するための冷媒温度検出器を更に備え、前記制御手段は、前記冷媒の飽和温度およびこの飽和温
度と前記冷媒温度検出器の検出した冷媒温度との差であ
る過熱度に基づいて、この過熱度が所定の上限値に達し
且つ前記冷媒の飽和温度が前記下限値に達した場合に、
前記圧縮機の回転数を一時的に低下させるか、又は前記
電動調節弁の開度を一時的に大きくすることを特徴とす
る請求項１又は２記載の氷蓄熱装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記過熱度の時間変化率
が所定の上限値に達した場合に、前記圧縮機の回転数を
一時的に低下させるか、又は前記電動調節弁の開度を一
時的に大きくすることを特徴とする請求項４記載の氷蓄
熱装置。
【請求項６】前記過冷却器における凍結頻度が所定の上
限値に達した場合に、前記冷媒の飽和温度の下限値を変
更するように構成されていることを特徴とする請求項１
又は２記載の氷蓄熱装置。
【請求項７】前記冷凍サイクルに、前記過冷却器をバイ
パスし開閉弁を有するバイパス回路を設け、前記制御手段は、前記冷媒の飽和温度が前記下限値に達
した場合に、前記バイパス回路の開閉弁を一時的に開く
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の氷
蓄熱装置。
【請求項８】少なくとも圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、膨張機構および過冷却器を接続してなる冷凍サイク
ルと、前記過冷却器によって過冷却状態にされた冷却液から生
成される氷および冷却液を蓄積するための氷蓄熱槽と、
この氷蓄熱槽と前記過冷却器との間を連結する冷却液回
路と、この冷却液回路に前記冷却液を循環させるための
冷却液ポンプとを有する氷蓄熱ユニットと、前記四方弁による前記冷凍サイクルの冷房又は製氷運転
と暖房運転との切換および前記冷却液ポンプの運転を制
御するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記過冷却器内に凍結が生じた場合
に、一時的に、前記冷凍サイクルが暖房運転となるよう
前記四方弁を切り換えるとともに前記冷却液ポンプの運
転を停止させる凍結解除運転を行うことを特徴とする氷
蓄熱装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記凍結解除運転を行う
際、前記冷却液ポンプを一時的に運転させることを特徴
とする請求項８記載の氷蓄熱装置。
【請求項１０】前記制御手段は、前記凍結解除運転を行
った後の所定時間内に再び前記過冷却器内に凍結が生じ
た場合、前記凍結解除運転を再度行った後、前記冷却液
から氷を生成する製氷運転を終了させることを特徴とす
る請求項８記載の氷蓄熱装置。
【請求項１１】前記氷蓄熱槽内に蓄積された氷の体積が
所定の許容量に達したことを検知するための氷量検知手
段を更に備え、この氷量検知手段が前記氷の体積が所定の許容量に達し
たことを検知した場合に、前記冷却液から氷を生成する
製氷運転を終了するように構成されていることを特徴と
する請求項１乃至１０のいずれかに記載の氷蓄熱装置。
【請求項１２】前記氷量検知手段は、前記氷蓄熱槽の側面において前記冷却液の液面より上方
に設けられ、前記氷蓄熱槽内の氷から溶出した冷却液を
導入するための導入管と、この導入管に導入された冷却液を検知するための温度セ
ンサとを有することを特徴とする請求項１１記載の氷蓄
熱装置。
【請求項１３】過冷却状態にされた冷却液から生成され
る氷および冷却液を蓄積するための氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽の一側に設けられ、前記冷却液を冷却して
過冷却状態とするための過冷却器と、前記氷蓄熱槽の一側に設けられ、前記過冷却状態にされ
た冷却液を噴出させるための噴出部と、前記氷蓄熱槽の他側に設けられ、前記噴出部から噴出さ
れた冷却液を衝突させてその過冷却状態を解除するため
の過冷却解除板であって、取水口を有する過冷却解除板
と、この過冷却解除板の取水口から取り入れられた冷却液を
前記氷蓄熱槽の一側まで導くための冷却液配管とを備
え、この冷却液配管が前記氷蓄熱槽内に設けられていること
を特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項１４】前記氷蓄熱槽内に蓄積された氷の接触に
よって前記氷の体積が所定の許容量に達したことを検知
するための氷量検知手段が、前記冷却液配管に設けら
れ、この氷量検知手段が前記氷が所定の許容量に達したこと
を検知した場合に、前記冷却液から氷を生成する製氷運
転を終了するように構成されていることを特徴とする請
求項１３記載の氷蓄熱装置。
【請求項１５】前記氷量検知手段が、前記過冷却解除板
に設けられていることを特徴とする請求項１４記載の氷
蓄熱装置。
【請求項１６】前記噴出部は、前記氷蓄熱槽内に突出し
て設けられ、前記噴出部の下方に、前記氷蓄熱槽内の氷の上昇を防ぐ
ための障壁部材が設けられていることを特徴とする請求
項１３記載の氷蓄熱装置。
【請求項１７】前記障壁部材は、上方に向かって広がっ
た楔形の横断面形状を有していることを特徴とする請求
項１６記載の氷蓄熱装置。
【請求項１８】前記氷蓄熱槽内に蓄積された氷の接触に
よって前記氷の体積が所定の許容量に達したことを検知
するための氷量検知手段が、前記障壁部材の底部に設け
られ、この氷量検知手段が前記氷が所定の許容量に達したこと
を検知した場合に、前記冷却液から氷を生成する製氷運
転を終了するように構成されていることをすることを特
徴とする請求項１６又は１７記載の氷蓄熱装置。
【請求項１９】前記過冷却解除板の取水口に氷の進入を
防ぐためのフィルタが設けられていることを特徴とする
請求項１３乃至１８のいずれかに記載の氷蓄熱装置。
【請求項２０】室外機、氷蓄熱ユニットおよび室内機か
ら構成される氷蓄熱空調システムであって、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、室内熱交
換器および過冷却器を接続してなる冷凍サイクルを備
え、前記室外機は、少なくとも前記室外熱交換器を有し、前記氷蓄熱ユニットは、少なくとも前記過冷却器と、こ
の過冷却器によって過冷却状態にされた冷却液から生成
される氷および冷却液を蓄積するための氷蓄熱槽とを有
し、前記室内機は、少なくとも前記室内熱交換器を有し、前記冷媒回路に弁機構が設けられ、この弁機構の切換に
よって、前記室外機と前記室内機のみで空調運転が行え
るように構成されていることを特徴とする氷蓄熱空調シ
ステム。