JP2002106892A - 冷却設備用氷蓄熱システム及びその熱交換ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラインの局所的に凍結による機器の損傷を
未然に回避することができる冷却設備用氷蓄熱システム
及びその熱交換ユニットを提供する。 【解決手段】 冷却設備用氷蓄熱システム１は、冷蔵側
過冷却用熱交換器１１に冷媒を供給して蒸発させること
により、蓄熱運転を実行する制御装置５０と、冷蔵側過
冷却用熱交換器１１から流出するブラインの温度を検出
する温度センサ３０を備え、制御装置５０は、温度セン
サ３０が検出するブラインの温度が所定の凍結温度に低
下した場合に蓄熱運転を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラインを循環さ
せることにより、蓄熱槽内において氷蓄熱を行うブライ
ン回路と、冷却設備を冷凍機により冷却する冷媒回路
と、ブライン回路と冷媒回路とを熱交換させるための熱
交換器とを備えた冷却設備用氷蓄熱システム及びその熱
交換ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷却設備用氷蓄熱システ
ムは、ブラインを循環させることにより、蓄熱槽内にお
いて氷蓄熱を行うブライン回路と、冷却設備を冷凍機に
より冷却する冷媒回路と、ブライン回路と冷媒回路とを
熱交換させるための熱交換器とにより構成されており、
前記冷凍機の余剰能力によってブラインを冷却し、冷却
設備に負荷が係る時間帯に前記冷却されたブラインによ
って過冷却運転を行い、冷却設備の冷却効率を向上させ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、蓄熱システムに
通常使用されるブラインの凍結温度は−１５℃であり、
一般的にブラインが凍結温度に到達するまで、ブライン
が冷却されることはない。しかしながら、熱交換器内部
では、ブラインが局所的に冷却され、一部がブラインの
凍結温度に到達する可能性がある。係る場合には、熱交
換器内部において、ブラインによる氷結が生じ、ブライ
ン回路の流通を阻害する場合がある。また、熱交換器内
部において、ブラインの氷結が成長し、氷の膨張によっ
て熱交換器が押し広げられ、破損する危険性がある。そ
のため、熱交換器内でのブラインの氷結を防止するため
に、安全装置が必要となるが、実情では設けられていな
い。

【０００４】そこで、本発明は従来の技術的課題を解決
するためになされたものであり、ブラインの局所的に凍
結による機器の損傷を未然に回避することができる冷却
設備用氷蓄熱システム及びその熱交換ユニットを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の冷却設備用氷蓄
熱システムは、ブラインを循環させることにより、蓄熱
槽内において氷蓄熱を行うブライン回路と、冷却設備を
冷凍機により冷却する冷媒回路と、ブライン回路と冷媒
回路とを熱交換させるための熱交換器とを備えたもので
あって、熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることによ
り、蓄熱運転を実行する制御装置と、熱交換器から流出
するブラインの温度を検出する温度センサを備え、制御
装置は、温度センサが検出するブラインの温度が所定の
凍結温度に低下した場合に蓄熱運転を停止することを特
徴とする。

【０００６】本発明によれば、ブラインを循環させるこ
とにより、蓄熱槽内において氷蓄熱を行うブライン回路
と、冷却設備を冷凍機により冷却する冷媒回路と、ブラ
イン回路と冷媒回路とを熱交換させるための熱交換器と
を備えた冷却設備用氷蓄熱システムにおいて、熱交換器
に冷媒を供給して蒸発させることにより、蓄熱運転を実
行する制御装置と、熱交換器から流出するブラインの温
度を検出する温度センサを備え、制御装置は、温度セン
サが検出するブラインの温度が所定の凍結温度に低下し
た場合に蓄熱運転を停止するので、熱交換器内におい
て、ブラインが局所的に凍結した場合であっても、係る
温度以下にまで熱交換器内が冷却され、機器内におい
て、ブラインが膨張し機器が破損することを未然に回避
することができるようになり、冷却システムの安全性を
向上させることができる。

【０００７】請求項２の発明の冷却設備用氷蓄熱システ
ムは、ブラインを循環させることにより、蓄熱槽内にお
いて氷蓄熱を行うブライン回路と、冷却設備を冷凍機に
より冷却する冷媒回路と、ブライン回路と冷媒回路とを
熱交換させるための熱交換器とを備えたものであって、
熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることにより、蓄熱
運転を実行する制御装置と、熱交換器へのブラインの流
量を検出する流量センサを備え、制御装置は、流量セン
サが検出するブラインの流量が所定量に低下した場合に
蓄熱運転を停止することを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明によれば、ブラインを循環
させることにより、蓄熱槽内において氷蓄熱を行うブラ
イン回路と、冷却設備を冷凍機により冷却する冷媒回路
と、ブライン回路と冷媒回路とを熱交換させるための熱
交換器とを備えた冷却設備用氷蓄熱システムにおいて、
熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることにより、蓄熱
運転を実行する制御装置と、熱交換器へのブラインの流
量を検出する流量センサを備え、制御装置は、流量セン
サが検出するブラインの流量が所定量に低下した場合に
前記蓄熱運転を停止するので、熱交換器内において、凍
結が生じ、氷の膨張による機器の損傷を未然に回避する
ことができ、冷却システムの安全性をより一層向上させ
ることができる。

【０００９】請求項３の発明の冷却設備用氷蓄熱システ
ムは、請求項１又は請求項２の発明に加えて、制御装置
は、温度センサが検出するブラインの温度が所定の復帰
温度に上昇した場合、又は、流量センサが検出するブラ
インの流量が所定の復帰量に上昇した場合に蓄熱運転を
再開することを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明によれば、請求項１又は請
求項２の発明に加えて、制御装置は、温度センサが検出
するブラインの温度が所定の復帰温度に上昇した場合、
又は、流量センサが検出するブラインの流量が所定の復
帰量に上昇した場合に蓄熱運転を再開するので、その後
におけるブラインの冷却を継続して行うことができるよ
うになる。そのため、蓄熱運転が停止された状態が放置
されることによる蓄熱槽内の氷の融解を未然に回避する
ことができ、機器の損傷を未然に防ぐと共に、効率的に
ブラインの冷却を行うことができるようになる。

【００１１】請求項４の発明の冷却設備用氷蓄熱システ
ムの熱交換ユニットは、請求項１、請求項２又は請求項
３の発明に加えて、少なくとも熱交換器と、温度センサ
又は流量センサを備えて構成され、ブライン回路及び冷
媒回路に接続可能とされていることを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明によれば、請求項１、請求
項２又は請求項３の発明に加えて、少なくとも熱交換器
と、温度センサ又は流量センサを備えて構成され、ブラ
イン回路及び冷媒回路に接続可能とされているので、熱
交換ユニットをブライン回路及び冷媒回路に接続するの
みで、容易に、上記請求項１、請求項２又は請求項３の
冷却設備用氷蓄熱システムを構成することができるよう
になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の冷却システム１の冷媒
・ブライン回路図である。尚、実線の矢印は冷媒又はブ
ラインの流れる方向を示すものである。

【００１４】冷却システム１は、スーパーマーケット等
の店舗において利用されるものであり、冷却設備として
の冷蔵ショーケース２と冷凍ショーケース３を冷却する
系統が構成され、６は第１の冷媒回路、７は第２の冷媒
回路、８は第３の冷媒回路である。また、１０は第１の
ブライン回路、１２は第２のブライン回路、１４は第３
のブライン回路を示している。

【００１５】第１の冷媒回路６は、冷蔵用冷凍機１５、
蓄熱用電磁弁１６、蓄熱用減圧装置１７、蓄熱用熱交換
器９、吸込圧力調整弁１８、三方管２０と順次接続され
て回路を構成しており、更に、冷蔵用冷凍機１５と蓄熱
用電磁弁１６の間には、三方管１９が設けられている。
そして、冷蔵用冷凍機１５と三方管１９との間には、冷
蔵側の冷媒温度を検出するための温度センサ２０が設け
られている。

【００１６】前記三方管１９の他方の出口は前記第２の
冷媒回路７に接続されており、第２の冷媒回路７には、
冷蔵側過冷却用熱交換器１１、冷蔵用ショーケース２が
順次接続された後、前記三方管２０の他方の出口を介し
て冷蔵用冷凍機１５に接続される。また、この第２の冷
媒回路７には、冷蔵側過冷却用熱交換器１１をバイパス
するバイパス弁２１が設けられている。

【００１７】第３の冷媒回路８は、冷凍用冷凍機２２
と、冷凍側過冷却用熱交換器１３と、冷凍用ショーケー
ス３とが順次接続されて閉回路を構成している。この第
３の冷媒回路８には、冷凍側過冷却用熱交換器１３をバ
イパスするためのバイパス弁２３が設けられている。更
に、冷凍用冷凍機２２と冷凍側過冷却用熱交換器１３と
の間には、冷凍側の冷媒の温度を検出する温度センサ２
４が設けられている。

【００１８】一方、前記第１のブライン回路１０は、不
凍液によって構成されるブラインと熱交換された水等を
収容した蓄熱槽２５と、ブラインを循環するための循環
ポンプ２６と、容量調節用の膨張タンク２７とを順次接
続することにより構成されている。そして、蓄熱槽２５
と膨張タンク２７との間のブライン配管２８は、前記第
１の冷媒回路６の蓄熱用熱交換器９と交熱的に設けられ
ている。また、この蓄熱槽２５と蓄熱用熱交換器９との
間には、蓄熱用熱交換器９に流入するブラインの温度を
検出するための温度センサ２９が設けられており、蓄熱
用熱交換器９と膨張タンク２７との間には、蓄熱用熱交
換器９から流出するブラインの温度を検出するための温
度センサ３０が設けられている。また、蓄熱用熱交換器
９と膨張タンク２７との間には、蓄熱用熱交換器からの
ブラインの流量を検出する流量センサ３１である。尚、
本実施例では、流量センサ３１は蓄熱用熱交換器９の出
口に付近の設けられているが、蓄熱用熱交換器９の入口
付近に流量センサ３１を設けてもよい。

【００１９】また、第１のブライン回路１０における蓄
熱槽２５と、蓄熱用熱交換器９との間には、三方管３２
が設けられており、残りの他方の出口には、第１のブラ
イン回路１０と第２のブライン回路１２とを接続するブ
ライン配管３３が接続されている。更に、蓄熱用熱交換
器９と膨張タンク２７との間には、三方管３４が設けら
れている。そして、第１のブライン回路１０と第２のブ
ライン回路１２とを接続するブライン配管３３は、他端
が三方管３５に接続されており、第２のブライン回路１
２に接続される。第２のブライン回路１２は、前記第２
の冷媒回路７の冷蔵側過冷却用熱交換器１１と交熱的に
設けられている。また、この冷蔵側過冷却用熱交換器１
１と前記三方管３４との間には、冷蔵側過冷却用熱交換
器１１へのブラインの流通を制御する流通制御弁として
の電磁弁３６が設けられている。

【００２０】また、前記三方管の他方の出口には、第２
のブライン回路１２と第３のブライン回路１４を接続す
るブライン配管３７が接続されている。更に、前記三方
管３４の他方の出口には、ブライン配管３８が接続され
ており、係るブライン配管３８の他端には、前記膨張タ
ンク２７に接続する三方管３９が接続されている。第３
のブライン回路１４は、前記第３の冷媒回路８の冷凍側
過冷却用熱交換器１３と交熱的に設けられている。ま
た、この冷凍側過冷却用熱交換器１３は、ブライン配管
４０によって前記三方管３９の他方の入口に接続されて
いる。

【００２１】尚、前記冷蔵用冷凍機１５、蓄熱用電磁弁
１６、吸込圧力調整弁１８、バイパス弁２１、冷凍用冷
凍機２２、バイパス弁２３、循環ポンプ２６、膨張タン
ク２７、電磁弁３６、温度センサ２０、２４、２９、３
０及び流量センサ３１はそれぞれ制御装置５０に接続さ
れている。また、これら温度センサ２０、２４、２９、
３０、流量センサ３１によって検出された温度及び流量
によって、前記冷蔵用冷凍機１５、蓄熱用電磁弁１６、
吸込圧力調整弁１８、バイパス弁２１、冷凍用冷凍機２
２、バイパス弁２３、循環ポンプ２６、膨張タンク２
７、電磁弁３６が制御されるものとする。この制御装置
５０は、タイマ機能を有するものであり、時刻や月日に
応じて制御を行うことが可能なものであるものとする。

【００２２】また、図１において、５１は熱交換ユニッ
トであり、５２は冷蔵側冷凍機ガス出口であり、５３は
冷蔵側冷凍機液入口、５４は冷蔵側冷凍機液出口、５５
は冷凍側冷凍機液入口、５６は冷凍側冷凍機液出口、５
７はブライン入口、５８はブライン出口を示している。

【００２３】これにより、熱交換ユニット５１の冷蔵側
冷凍機ガス出口５２、冷蔵側冷凍機液入口５３、冷蔵側
冷凍機液出口５４、冷凍側冷凍機液入口５５、冷凍側冷
凍機液出口５６を前記第１の冷媒回路６、第２の冷媒回
路７及び第３の冷媒回路８に接続すると共に、ブライン
入口５７、ブライン出口５８を第１のブライン回路１０
及び第３のブライン回路１４に接続するのみで、容易
に、本発明の冷却設備用氷蓄熱システムを構成すること
ができるようになる。

【００２４】次に、この冷却システム１の動作について
図２を参照して説明する。冷却システム１の動作は、夜
間モードと、昼間モードに分けられる。はじめに、夜間
モードについて説明する。先ず冷蔵用冷凍機１５と、冷
凍用冷凍機２２のすべての圧縮機が運転される。このと
き、制御装置５０は、蓄熱用電磁弁１６を開放すると共
に、バイパス弁２１及びバイパス弁２３を閉鎖する。こ
れにより、冷蔵用冷凍機１５から吐出される冷媒は、三
方管１９を経て第１の冷媒回路６及び第２の冷媒回路の
両者に流入する。このとき第１の冷媒回路６に流入した
冷媒は、蓄熱用電磁弁１６を通過して、減圧装置１７に
よって減圧圧縮された後、蓄熱用熱交換器９に流入し、
冷却作用を発揮する。第１の冷媒回路６と蓄熱用熱交換
器９にて交熱的に配設されている第１のブライン回路１
０のブラインを冷却する。その後、蓄熱用熱交換器９か
ら流出した冷媒は、吸込圧力調整弁１８を介して冷蔵用
冷凍機１５に帰還する。一方、第２の冷媒回路６に流入
した冷媒は、冷蔵側過冷却用熱交換器１１に流入し、第
２のブライン回路１２と熱交換した後、冷蔵用ショーケ
ース２の図示しない冷却器にて冷却作用を発揮すること
により冷蔵ショーケース２の庫内を冷却した後、冷蔵用
冷凍機１５に帰還する。

【００２５】また、冷凍用冷凍機２２から吐出される冷
媒は、第３の冷媒回路８に流入し、冷凍側過冷却熱交換
器１３において、第３のブライン回路と熱交換した後、
冷凍用ショーケース３の図示しない冷却器にて冷却作用
を発揮することにより冷凍ショーケース３の庫内を冷却
した後、冷凍用冷凍機２２に帰還する。

【００２６】これにより、第１のブライン回路１０で
は、循環ポンプ２６から吐出されたブラインは、電磁弁
３６が閉鎖されていることから、蓄熱槽２５に流通した
後、三方管３２を経てブライン配管２８及びブライン配
管３３を通過する。ブライン配管２８を通過したブライ
ンは蓄熱用熱交換器９に入り、ブラインは蓄熱用熱交換
器９で蒸発する冷媒により冷却される。ブライン配管３
３を通過したブラインは、電磁弁３６が閉鎖されている
ことから、三方管３５を経てブライン配管３７を介して
第３のブライン回路１４に流入する。ブライン配管３７
を経て第３のブライン回路１４に流入したブラインは、
冷凍側過冷却用熱交換器１３に入り、冷凍側過冷却用熱
交換器１３で蒸発する冷媒により冷却される。

【００２７】そして、上記蓄熱用熱交換器９から流出し
たブラインは、三方管３４を経て、ブライン配管３８に
流入し、三方管３９にて、冷凍側過冷却用熱交換器１３
から流出したブラインと合流した後、膨張タンク２７を
経て循環ポンプ２６に帰還する。

【００２８】上記の構成により、第１の冷媒回路６は、
蓄熱用熱交換器９を含む冷媒流路が常に確保される構成
されているため、例えば、蓄熱用電磁弁１６又は減圧装
置１７等の弁装置の故障などで冷媒回路の冷媒流通が阻
害される危険性が無くなり、冷蔵用冷凍機１５による冷
却設備としての冷蔵用ショーケース２等の冷却を確保す
ることができるようになる。また、本発明によれば、従
来に比して弁装置の使用個数を削減、若しくは、廃止す
ることも可能となるので、コストの削減も図ることがで
きる。

【００２９】また、第１のブライン回路１０は、それぞ
れ三方管３２、３４、３５、３９によって第２のブライ
ン回路１２及び第３のブライン回路１３と接続されてお
り、蓄熱槽２５を含むブライン流路が常に確保される構
成とされているため、例えば、電磁弁３６などの弁装置
の開閉・故障・誤動作などが生じたときに、所謂ウォー
ターハンマー現象が発生して危機に損傷を与える不都合
を防止することが可能となり、システム全体の耐久性と
信頼性を向上させることができるようになる。また、従
来に比して弁装置の使用個数を削減、若しくは、廃止す
ることも可能となるので、コストの低減も図ることがで
きる。

【００３０】また、本実施例における夜間モードにおい
て、前述の如く冷蔵用冷凍機１５が運転されることによ
り、蓄熱用熱交換器９において、第１のブライン回路１
０を流通するブラインが冷却され、蓄熱槽２５内に貯留
される水等が所定の温度以下となり、第１のブライン回
路１０を流通するブラインの温度が低下する。このと
き、蓄熱用熱交換器９に流入するブラインの温度を検出
する温度センサ２９が所定の凍結完了温度、例えば−４
℃に低下したことを検出した際、又は蓄熱槽２５の蓄熱
槽２５内の水位により氷の量を検出する製氷率計として
の水位計が満氷を検出した際には、制御装置５０は、蓄
熱用電磁弁１６を閉鎖する。尚、前記満氷は、蓄熱槽２
５内の水すべてが氷となった状態ではなく、所定の水位
になった状態をいう。

【００３１】これにより、蓄熱運転を停止し、蓄熱用熱
交換器９によるブラインの冷却を停止することができる
ため、必要以上にブラインを冷却することによるランニ
ングコストの高騰を回避することができるようになる。
また、必要以上にブラインを冷却することによって蓄熱
槽２５が凍結完了温度よりも異常に温度が低下し、機器
の損傷が生じることを未然に回避することができるよう
になる。

【００３２】更にまた、本実施例で使用されるブライン
の凍結温度は、例えば−１５℃であり、上述の如く、蓄
熱用熱交換器９に流入する温度が−４℃となり、蓄熱運
転が停止されるため、一般的にブラインの凍結は、生じ
難い。しかしながら、蓄熱用熱交換器９内部で、局所的
にブラインの温度が凍結温度まで冷却され、ブラインの
凍結が生じることも考えられる。その際には、蓄熱用熱
交換器９内部において、氷の膨張により、機器内部が押
し広げられ、破損する危険性がある。

【００３３】そのため、本実施例における夜間モードに
おいて、第１のブライン回路１０を流通するブラインの
温度が低下し、蓄熱用熱交換器９から流出するブライン
の温度を検出する温度センサ３０が所定の凍結温度、例
えば−１０℃に低下したことを検出した際には、凍結警
報として制御装置５０は、蓄熱用電磁弁１６を閉鎖す
る。

【００３４】これにより、蓄熱運転を停止し、蓄熱用熱
交換器９によるブラインの冷却を停止することができる
ため、蓄熱用熱交換器９内において、ブラインが局所的
に凍結した場合であっても、係る温度以下にまで蓄熱用
熱交換器９内が冷却され、機器の損傷が生じることを未
然に回避することができるようになる。そのため、冷却
システム１の安全性を向上させることができる。

【００３５】また、蓄熱運転の停止によって、蓄熱用熱
交換器９内に局所的に凍結した氷が融解することにより
ブライン温度が上昇すると、前記温度センサ３０は、所
定の復帰温度までブライン温度が上昇したことを検出
し、制御装置５０によって、蓄熱用電磁弁１６を開放
し、再度蓄熱運転を再開するものとする。

【００３６】これにより、蓄熱用熱交換器９から流出し
たブライン温度が所定の凍結温度に達し、蓄熱運転を停
止した場合であっても、所定の復帰温度までブラインが
上昇した場合には、蓄熱運転を再開するため、その後に
おけるブラインの冷却を継続して行うことができるよう
になる。そのため、蓄熱運転が停止された状態が放置さ
れることによる蓄熱槽２５内の氷の融解を未然に回避す
ることができ、機器の損傷を未然に防ぐと共に、効率的
にブラインの冷却を行うことができるようになる。

【００３７】また、本実施例では、前述のごとく冷蔵用
冷凍機１５が運転されることにより、蓄熱用熱交換器９
において、第１のブライン回路１０を流通するブライン
が冷却され、蓄熱槽２５内に貯留される水等が所定の温
度以下となり、第１のブライン回路１０を流通するブラ
インの温度が低下する。このとき、蓄熱用熱交換器９内
部でブラインが凍結し始めると蓄熱用熱交換器９内に流
入するブラインの流量が減少する。そのため、ブライン
の温度が一定以下にまで低下し、蓄熱用熱交換器９の出
口又は入口に設けられた流量センサ３１が、ブラインの
流量が所定量に低下したことを検出し、制御装置５０に
よって蓄熱用電磁弁１６を閉鎖し、蓄熱運転を停止す
る。

【００３８】これにより、蓄熱運転を停止し、蓄熱用熱
交換器９によるブラインの冷却を停止することができる
ため、蓄熱用熱交換器９内において、凍結が生じ、氷の
膨張による機器の損傷を未然に回避することができる。
そのため、冷却システム１の安全性をより一層向上させ
ることができる。

【００３９】また、蓄熱運転の停止によって、蓄熱用熱
交換器９内に局所的に凍結した氷が融解することにより
ブライン温度が上昇し、ブライン流量が一定量以上とな
ると、前記流量センサ３１は、所定のブライン流量まで
ブライン流量が復帰したことを検出し、制御装置５０に
よって、蓄熱用電磁弁１６を開放し、再度蓄熱運転を再
開するものとする。

【００４０】これにより、蓄熱用熱交換器９から流出し
たブライン流量が所定のブライン流量にまで減少し、蓄
熱運転を停止した場合であっても、所定のブライン流量
までブライン流量が上昇した場合には、蓄熱運転を再開
するため、その後におけるブラインの冷却を継続して行
うことができるようになる。そのため、蓄熱運転が停止
された状態が放置されることによる蓄熱槽２５内の氷の
融解を未然に回避することができ、機器の損傷を未然に
防ぐと共に、効率的にブラインの冷却を行うことができ
るようになる。

【００４１】次に、昼間モードについて図２を参照して
説明する。この昼間モードでは、冷蔵用冷凍機１５と、
冷凍用冷凍機２２のすべての圧縮機が運転される。この
とき、蓄熱槽２５は夜間に冷却されているため、蓄熱槽
２５内の蓄熱材は冷却されているものとする。

【００４２】また、制御装置５０により、蓄熱用電磁弁
１６と、電磁弁２１、２３は閉鎖されると共に、電磁弁
３６は開放される。これにより、冷蔵用冷凍機１５から
吐出される冷媒は、三方弁１９を介して第２の冷媒回路
に流入し、冷蔵側過冷却用熱交換器１１にて、第２のブ
ライン回路１２と熱交換することにより、第２の冷媒回
路内の冷媒が過冷却される。その後、冷蔵側過冷却用熱
交換器１１から流出した冷媒は、冷蔵用ショーケース２
の図示しない冷却器にて冷却作用を発揮することにより
冷蔵ショーケース２の庫内を冷却した後、冷蔵用冷凍機
１５に帰還する。

【００４３】また、冷凍用冷凍機２２から吐出される冷
媒は、第３の冷媒回路８に流入し、冷凍側過冷却用熱交
換器１３にて、第３のブライン回路１４と熱交換するこ
とにより、第３の冷媒回路内の冷媒が過冷却される。そ
の後、冷凍側過冷却用熱交換器１３から流出した冷媒
は、冷凍用ショーケース３の図示しない冷却器にて冷却
作用を発揮することにより冷凍ショーケース３の庫内を
冷却した後、冷凍用冷凍機２２に帰還する。

【００４４】これにより、電磁弁３６が開放されている
ことから、第１のブライン回路１０では、循環ポンプ２
６から吐出されたブラインは、蓄熱槽２５に流通した
後、三方管３２を経てブライン配管２８及びブライン配
管３３を通過する。ブライン配管２８を通過したブライ
ンは蓄熱用熱交換器９を経て、三方管３４を介してブラ
イン配管３５に流入する。

【００４５】一方、ブライン配管３３を通過したブライ
ンは三方管３５を経て第２のブライン回路１２及びブラ
イン配管３７を経て第３のブライン回路１４に流入す
る。第２のブライン回路１２に流入したブラインは、冷
蔵側過冷却用熱交換器１１に入り、前述の如く冷蔵用冷
凍機１５は、運転されていることから、冷蔵側過冷却用
熱交換器１１を通過するブラインは、第２の冷媒回路７
から流入した冷媒と熱交換し、冷媒を過冷却する。更
に、ブライン配管３７を経て第３のブライン回路１４に
流入したブラインは、冷凍側過冷却用熱交換器１３に入
り、前述の如く冷凍用冷凍機２２は、運転されているこ
とから、冷凍側過冷却用熱交換器１３を通過するブライ
ンは、第３の冷媒回路８から流入した冷媒と熱交換し、
冷媒を過冷却する。

【００４６】そして、上記蓄熱用熱交換器９から流出し
たブラインは、三方管３４にて、冷蔵側過冷却用熱交換
器１１から流出したブラインと合流した後、ブライン配
管３８に流入し、三方管３９にて、冷凍側過冷却用熱交
換器１３から流出したブラインと合流した後、膨張タン
ク２７を経て循環ポンプ２６に帰還する。

【００４７】上記の構成により、第１のブライン回路１
０と第１の冷媒回路６とを熱交換させるための蓄熱用熱
交換器９と、第２のブライン回路１２と第２の冷媒回路
とを熱交換させるための冷蔵側過冷却用熱交換器１１
は、それぞれ相互に並列に接続され、第１の冷媒回路６
は、蓄熱用熱交換器９にて冷媒を蒸発させるための減圧
装置１７を備えているため、冷蔵用冷凍機１５の余剰能
力を利用したブラインの冷凍と、ブラインによる冷媒の
過冷却を蓄熱用熱交換器９と冷蔵側過冷却用熱交換器１
１にてそれぞれ独立して行うことができるようになり、
蓄熱運転と過冷却運転の制御を簡素化し、且つ、正確化
することが可能となる。また、第１の冷媒回路６及び第
２の冷媒回路７は、蓄熱用熱交換器９及び冷蔵側過冷却
用熱交換器１１を含む冷媒流路が常に確保される構成と
し、或いは、第１のブライン回路１０及び第２のブライ
ン回路１２を蓄熱槽２５を含むブライン流路が常に確保
される構成とすることが容易となるものである。

【００４８】また、本実施例における昼間モードにおい
て、前述の如く冷蔵用冷凍機１５及び冷凍用冷凍機２２
が運転されることにより、冷蔵側過冷却用熱交換器１１
及び冷凍側過冷却用熱交換器１３によって、第２の冷媒
回路７中の高温の冷媒と第２のブライン回路１２中の低
温のブライン及び第３の冷媒回路８中の高温の冷媒と第
３のブライン回路１４中の低温のブラインとの間で熱交
換が行われる。これにより、それぞれのブライン回路を
流通するブラインの温度が上昇し、蓄熱槽２５内に貯留
される氷が融解される。このとき、制御装置５０は、前
記温度センサ２９によってブライン回路中の温度を監視
し、温度センサ２９がブラインの温度が一定の解氷温度
以上、例えば＋５℃以上を検出した場合に、又は蓄熱槽
２５内の製氷率計としての水位計が氷の残量が所定量以
下に減少したことを検知した場合、本実施例では例えば
４０％にまで減少したことを検知した場合に、過冷却熱
量の制限を行う。即ち、第２のブライン回路に対する過
冷却熱量を制限するために、前記第２の冷媒回路７に設
置されたバイパス弁２１を開放し、冷蔵側過冷却用熱交
換器１１内に流入する高温の冷媒の冷媒量を制限する。

【００４９】これにより、第２の冷媒回路から冷蔵側過
冷却用熱交換器１１に流通する冷媒量を調節して冷蔵側
過冷却用熱交換器１１での冷媒とブラインの熱交換量を
制限することができる。そのため、第２の冷媒回路から
の高温の冷媒によって、一度にブラインとの熱交換量が
増加し、蓄熱槽２５内の温度を上昇させることを未然に
回避し、効率的に蓄熱槽２５内の蓄熱を利用することが
できるようになる。

【００５０】また、従来の如く蓄熱槽２５の解氷状態
を、水位計等によって検出していた場合に比して、温度
センサ２９によってブラインの温度を検出し、蓄熱槽２
５内の解氷状態を把握するため、水位センサによる誤作
動やブラインの蒸発や漏洩による解氷状態の誤認を回避
することができ、水位計及び温度センサ２９の両者によ
って正確に蓄熱槽２５内の解氷状態に応じて、過冷却熱
量の制限を行うことができるようになる。

【００５１】更にまた、冷蔵側過冷却用熱交換器１１に
おける過冷却熱量の制限をバイパス弁２１の開閉によっ
て行うため、仮にバイパス弁２１が故障したとしても第
２の冷媒回路７は冷蔵側過冷却用熱交換器１１を含む冷
媒流路が常に確保されるため、冷蔵用冷凍機１５による
冷却設備の冷却を確保することができる。

【００５２】また、蓄熱槽２５の解氷が更に進み、冷蔵
側過冷却用熱交換器１１における過冷却熱量を停止する
際には、第２のブライン回路１２に設置される流通制御
弁としての電磁弁３６を閉鎖する。これにより、冷蔵側
過冷却用熱交換器１１に流通するブライン量を調節して
冷蔵側過冷却用熱交換器１１での冷媒とブラインの熱交
換量を制御することができるようになる。この場合、蓄
熱用熱交換器９と、過冷却用熱交換器１１は並列接続さ
れているので、電磁弁３６を閉じたとしてもブライン回
路は蓄熱槽２５を含むブライン流路が常に確保されるた
め、前述の如きウォーターハンマーの発生をも防止する
ことができるようになる。

【００５３】尚、本実施例におけるバイパス弁２１及び
電磁弁３６の制御は、タイマ機能を有する制御装置５０
によっても行うことができるため、一日の時刻や、季節
に応じて、過冷却熱量の制限を行うことができるものと
する。

【００５４】また、本実施例における昼間モードにおい
て、前述の如く冷凍用冷凍機２２が運転されることによ
り、冷凍側過冷却用熱交換器１３によって、第３の冷媒
回路８中の高温の冷媒と第３のブライン回路１４中の低
温のブラインとの間で熱交換が行われる。これにより、
それぞれのブライン回路を流通するブラインの温度が上
昇し、蓄熱槽２５内に貯留される氷が融解される。特
に、冬季などの外気温が低下する場合には、冷凍側過冷
却用熱交換器１３での冷媒とブラインの熱交換により第
３の冷媒回路の冷媒が異常に過冷却され、所謂液バック
が生じる問題がある。

【００５５】これを防止するため、第３の冷媒回路８に
設けられた温度センサ２４によって第３の冷媒回路８中
の温度を監視し、温度センサ２４が所定値に低下したこ
とを検出した場合に、冷凍側過冷却用熱交換器１３に流
入する冷媒量を制限するため、バイパス弁２３を開放す
る。

【００５６】これにより、冷凍側過冷却用熱交換器１３
に流入する冷媒量を制限することができ、冷凍側過冷却
用熱交換器１３における冷媒とブラインとの熱交換を制
限することができるようになる。また、バイパス弁２３
であるので、仮に故障したとしても第３の冷媒回路８
は、冷凍側過冷却用熱交換器１３を含む冷媒流路が常に
確保されるため、冷凍用冷凍機２２による冷却設備の冷
却を確保することができるようになる。

【００５７】また、本実施例におけるバイパス弁２３の
制御は、タイマ機能を有する制御装置５０によっても行
うことができるため、一日の時刻や、季節に応じて、過
冷却熱量の制限を行うことができる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ブラ
インを循環させることにより、蓄熱槽内において氷蓄熱
を行うブライン回路と、冷却設備を冷凍機により冷却す
る冷媒回路と、ブライン回路と冷媒回路とを熱交換させ
るための熱交換器とを備えた冷却設備用氷蓄熱システム
において、熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることに
より、蓄熱運転を実行する制御装置と、熱交換器から流
出するブラインの温度を検出する温度センサを備え、制
御装置は、温度センサが検出するブラインの温度が所定
の凍結温度に低下した場合に蓄熱運転を停止するので、
熱交換器内において、ブラインが局所的に凍結した場合
であっても、係る温度以下にまで熱交換器内が冷却さ
れ、機器内において、ブラインが膨張し機器が破損する
ことを未然に回避することができるようになり、冷却シ
ステムの安全性を向上させることができる。

【００５９】請求項２の発明によれば、ブラインを循環
させることにより、蓄熱槽内において氷蓄熱を行うブラ
イン回路と、冷却設備を冷凍機により冷却する冷媒回路
と、ブライン回路と冷媒回路とを熱交換させるための熱
交換器とを備えた冷却設備用氷蓄熱システムにおいて、
熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることにより、蓄熱
運転を実行する制御装置と、熱交換器へのブラインの流
量を検出する流量センサを備え、制御装置は、流量セン
サが検出するブラインの流量が所定量に低下した場合に
前記蓄熱運転を停止するので、熱交換器内において、凍
結が生じ、氷の膨張による機器の損傷を未然に回避する
ことができ、冷却システムの安全性をより一層向上させ
ることができる。

【００６０】請求項３の発明によれば、請求項１又は請
求項２の発明に加えて、制御装置は、温度センサが検出
するブラインの温度が所定の復帰温度に上昇した場合、
又は、流量センサが検出するブラインの流量が所定の復
帰量に上昇した場合に蓄熱運転を再開するので、その後
におけるブラインの冷却を継続して行うことができるよ
うになる。そのため、蓄熱運転が停止された状態が放置
されることによる蓄熱槽内の氷の融解を未然に回避する
ことができ、機器の損傷を未然に防ぐと共に、効率的に
ブラインの冷却を行うことができるようになる。

【００６１】請求項４の発明によれば、請求項１、請求
項２又は請求項３の発明に加えて、少なくとも熱交換器
と、温度センサ又は流量センサを備えて構成され、ブラ
イン回路及び冷媒回路に接続可能とされているので、熱
交換ユニットをブライン回路及び冷媒回路に接続するの
みで、容易に、上記請求項１、請求項２又は請求項３の
冷却設備用氷蓄熱システムを構成することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却システムの冷媒・ブライン回路図
である。

【図２】本発明の冷却システムの動作を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷却システム ２ 冷蔵ショーケース ３ 冷凍ショーケース ６ 第１の冷媒回路 ７ 第２の冷媒回路 ８ 第３の冷媒回路 ９ 蓄熱用熱交換器 １０ 第１のブライン回路 １１ 冷蔵側過冷却用熱交換器 １２ 第２のブライン回路 １３ 冷凍側過冷却用熱交換器 １４ 第３のブライン回路 １５ 冷蔵用冷凍機 １６ 蓄熱用電磁弁 １７ 蓄熱用電磁弁 １８ 吸込圧力調整弁 １９、２０、３２、３４、３５、３９ 三方管 ２１、２３ バイパス弁 ２２ 冷凍用冷凍機 ２５ 蓄熱槽 ２６ 循環ポンプ ２７ 膨張タンク ２８、３３、３７、３８、４０ ブライン配管 ２９、３０ 温度センサ ３１ 流量センサ ３６ 電磁弁 ５０ 制御装置 ５１ 熱交換ユニット ５２ 冷蔵側冷凍機ガス出口 ５３ 冷蔵側冷凍機液入口 ５４ 冷蔵側冷凍機液出口 ５５ 冷凍側冷凍機液入口 ５６ 冷凍側冷凍機液出口 ５７ ブライン入口 ５８ ブライン出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｄ 11/00 １０１ Ｆ２５Ｄ 11/00 １０１Ｅ 17/02 ３０１ 17/02 ３０１ (72)発明者 大岩 晃 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井田 芳夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 宮本 善至雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 後藤 清和 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 内田 朋宏 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L045 AA01 AA02 BA01 BA10 CA02 DA01 FA02 HA09 JA01 JA04 JA12 JA14 KA15 LA07 MA01 MA17 PA01 PA05 3L060 AA01 CC05 CC15 DD01 EE01 EE41

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラインを循環させることにより、蓄熱
   槽内において氷蓄熱を行うブライン回路と、冷却設備を
   冷凍機により冷却する冷媒回路と、前記ブライン回路と
   冷媒回路とを熱交換させるための熱交換器とを備えた冷
   却設備用氷蓄熱システムにおいて、 前記熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることにより、
   蓄熱運転を実行する制御装置と、前記熱交換器から流出
   するブラインの温度を検出する温度センサを備え、 前記制御装置は、前記温度センサが検出するブラインの
   温度が所定の凍結温度に低下した場合に前記蓄熱運転を
   停止することを特徴とする冷却設備用氷蓄熱システム。
2. 【請求項２】 ブラインを循環させることにより、蓄熱
   槽内において氷蓄熱を行うブライン回路と、冷却設備を
   冷凍機により冷却する冷媒回路と、前記ブライン回路と
   冷媒回路とを熱交換させるための熱交換器とを備えた冷
   却設備用氷蓄熱システムにおいて、 前記熱交換器に冷媒を供給して蒸発させることにより、
   蓄熱運転を実行する制御装置と、前記熱交換器へのブラ
   インの流量を検出する流量センサを備え、 前記制御装置は、前記流量センサが検出するブラインの
   流量が所定量に低下した場合に前記蓄熱運転を停止する
   ことを特徴とする冷却設備用氷蓄熱システム。
3. 【請求項３】 制御装置は、温度センサが検出するブラ
   インの温度が所定の復帰温度に上昇した場合、又は、流
   量センサが検出するブラインの流量が所定の復帰量に上
   昇した場合に蓄熱運転を再開することを特徴とする請求
   項１又は請求項２の冷却設備用氷蓄熱システム。
4. 【請求項４】 少なくとも前記熱交換器と、前記温度セ
   ンサ又は前記流量センサを備えて構成され、前記ブライ
   ン回路及び前記冷媒回路に接続可能とされていることを
   特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷却設備
   用氷蓄熱システムの熱交換ユニット。