JP2019124381A - 製氷システム - Google Patents
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Abstract
Description
圧縮機、熱源側熱交換器、第2膨張機構、受液器、第1膨張機構、及び満液式蒸発器をこの順で冷媒配管により接続してなる冷媒回路と、前記満液式蒸発器により冷却される被冷却媒体を循環させる循環回路とを備えている製氷システムであって、
前記冷媒回路は、
前記圧縮機の吐出側に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記熱源側熱交換器側及び前記満液式蒸発器側のいずれかに切り換えて流すことで製氷運転と解氷運転とを切り換える四路切換弁と、
前記受液器と前記第1膨張機構との間の第1冷媒経路に配置された第1伝熱管、及び、前記満液式蒸発器と前記圧縮機との間の第2冷媒経路に配置された第2伝熱管を備え、前記第1伝熱管を流れる冷媒と前記第2伝熱管を流れる冷媒との間で熱交換を行う過熱器と、
前記解氷運転の際に満液式蒸発器から排出された冷媒を前記第1伝熱管を回避して前記受液器に流入させる回避手段と、を備えている。
前記製氷運転では、前記第1位置と前記第2位置との間において前記バイパス経路の冷媒の流れを阻止し、前記解氷運転では、前記第1位置と前記第2位置との間において前記第1冷媒経路における冷媒の流れを阻止する冷媒流制御部と、を備えている。
このような構成によって、満液式蒸発器から排出された冷媒をバイパス経路に流すことができる。
このような構成によって、簡単な構成で冷媒流を制御することができる。
<製氷システムの全体構成>
図1は、第1の実施形態に係る製氷システムAの概略構成図である。
本実施形態の製氷システムAは、海水タンク8に貯めた海水を原料として製氷機1にてより氷スラリーを連続的に生成し、生成した氷スラリーを海水タンク8に戻すシステムである。
本実施形態の製氷システムAは、海水をベースとした氷スラリーを連続的に生成可能である。このため、本実施形態の製氷システムAは、例えば漁船や漁港などに設置され、海水タンク8に戻された氷スラリーは鮮魚の保冷などに利用される。
製氷機1、海水タンク8、及びポンプ9は海水配管により接続されて循環回路を構成している。
利用側膨張弁5及び熱源側膨張弁27は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁で構成され、開度を調整可能である。
製氷機1は、二重管式製氷機により構成されている。この製氷機1は、蒸発器1Aと、ブレード機構15とを備える。蒸発器1Aは、円筒形状に形成された内管12と外管13とを備えている。また、蒸発器1Aは、横置き型であり、内管12及び外管13の軸心が水平に配置されている。
(製氷運転)
図4は、製氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷システムの概略的な構成図である。図5は、製氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷機とこれに接続された冷媒配管とを概略的に示す説明図である。
通常の製氷運転を行うには、四路切換弁4が、図4において実線で示される状態に維持される。圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は四路切換弁4を経て凝縮器として機能する熱源側熱交換器3に流入し、送風ファン10の作動により空気と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、全開状態の熱源側膨張弁27を通り、レシーバ7を経て過熱器6の第1伝熱管41へ流れる。このとき、第1冷媒経路R1から分岐するバイパス経路Bには第1逆止弁51が設けられているので、冷媒は当該バイパス経路Bを通過せず、過熱器6の第1伝熱管41に流入する。第1伝熱管41を通過した冷媒は利用側膨張弁5に流れる。
環状スペース14内に供給された冷媒は、ポンプ9により内管12内に流入された海水と熱交換して蒸発する。ポンプ9は、海水タンク8から海水を吸い込んで製氷機1の海水流路に海水を圧送する。海水流路で生成された氷スラリーは、ポンプ圧によって海水とともに海水タンク8に戻される。
本実施形態の製氷システムAは、満液式蒸発器1Aの環状スペース14における液冷媒の液面を高く維持させるために、満液式蒸発器1Aの冷媒出口19から排出される冷媒の乾き度xを1未満の所定の目標範囲、例えばx=0.9〜0.95に収めるように構成されている。そして、満液式蒸発器1Aの冷媒出口19から排出された冷媒に対して過熱器6により過熱度SHを付与することによって圧縮機2への液冷媒の流入が抑制されている。過熱器6は、乾き度xが0.9〜0.95の冷媒に5〜8度の過熱度SHを付与することができる能力を有している。
本実施形態の制御装置50は、吸込圧力センサ31により検出された吸込圧力によって冷媒の飽和温度(蒸発温度)を算出する。また、制御装置50は、ガス冷媒温度センサ34により検出された温度と飽和温度との差分により、冷媒の過熱度SHを求める。制御装置50は、当該過熱度SHと所定の目標値(目標過熱度)とを比較し、両者が一致するように利用側膨張弁5の開度を制御する。具体的には、制御装置50は、過熱器6により、満液式蒸発器1Aから排出される冷媒の乾き度xを所定範囲(例えばx=0.9〜0.95の範囲)に収めることができる過熱度SHが冷媒に付与されるように、利用側膨張弁5の開度を制御する。
以上のような製氷運転を行った結果、内管12内に氷が固まって付着し、ブレード機構15のブレード22が氷に引っ掛かって回転負荷が大きくなる現象(この現象を「アイスロック」ともいう)が生じたり、製氷機1の内管12内の海水の流れが滞り、内管12内に氷スラリーが蓄積される現象(この現象を「アイスアキュームレーション」ともいう)が生じると、製氷機1を継続して運転することが困難となる。この場合、内管12内の氷を溶かすために解氷運転(クリーニング運転)が行われる。
圧縮機2から吐出された高温のガス冷媒は、四路切換弁4及び過熱器6の第2伝熱管42を経て満液式蒸発器1Aの内管12と外管13との間の環状スペース14内に流入し、内管12内の氷を含む海水と熱交換して凝縮・液化する。このとき、内管12内の氷は冷媒によって加熱され解氷する。満液式蒸発器1Aから排出された液冷媒は、全開状態の利用側膨張弁5を通過し、その後、第1冷媒経路R1からバイパス経路Bへ流れ、レシーバ7に流入する。このとき、第1冷媒経路R1に第2逆止弁52が設けられているので、液冷媒が過熱器6の第1伝熱管41に流入することが抑制される。そのため、当該過熱器6において、液冷媒が加熱されるのを抑制することができる。
図7及び図8において、レシーバ7から排出された冷媒は、熱源側膨張弁27によって減圧された後、熱源側熱交換器3において蒸発し、圧縮機2に吸い込まれる。
図9は、第2の実施形態に係る製氷システムの製氷機とこれに接続される冷媒配管を示す概略的な説明図である。
本実施形態の製氷システムAは、第1の実施形態の第1、第2逆止弁51,52に代えて、冷媒流制御部として流路切換弁53を備えている。この流路切換弁53は、第2位置A2に設けられており、レシーバ7から過熱器6の第1伝熱管41へ向かう第1流路f1と、バイパス経路Bからレシーバ7へ向かう第2流路f2とを切り換えるものである。そして、制御装置50は、製氷運転を行う場合には、流路切換弁53を第1流路f1に切り換え、解氷運転を行う場合には、流路切換弁53を第2流路f2に切り換える。これによって、第1の実施形態の逆止弁51,52と同様に機能する。なお、流路切換弁53は、第1位置A1に設けられていてもよい。
以上説明したように、上記各実施形態の製氷システムAは、圧縮機2、熱源側熱交換器3、熱源側膨張弁27、レシーバ7、利用側膨張弁5、及び満液式蒸発器1Aをこの順で冷媒配管により接続してなる冷媒回路と、満液式蒸発器1Aにより冷却される被冷却媒体を循環させる循環回路とを備えている。冷媒回路は、四路切換弁4と過熱器6とをさらに備える。四路切換弁4は、圧縮機2の吐出側に接続され、圧縮機2から吐出された冷媒を熱源側熱交換器3側及び満液式蒸発器1A側のいずれかに切り換えて流すことで製氷運転と解氷運転とを切り換える。過熱器6は、レシーバ7と利用側膨張弁5との間の第1冷媒経路R1に配置された第1伝熱管41と、製氷機1と圧縮機2との間の第2冷媒経路R2に配置された第2伝熱管42とを備え、第1伝熱管41を流れる冷媒と第2伝熱管42を流れる冷媒との間で熱交換を行う。冷媒回路は、さらに回避手段を備える。回避手段は、満液式蒸発器1Aから排出された冷媒を第1伝熱管41を回避してレシーバ7に流入させる。
また、解氷運転を行う場合には、製氷機1を通過した高温の液冷媒が過熱器6の第1伝 熱管41を通過することなくレシーバ7に流入するので、このレシーバ7に気液二相冷媒が流入することがなく、レシーバ7内において液冷媒の割合が低下するのを抑制し、十分な冷媒量を熱源側熱交換器3に流入させることができる。
このような構成によって、満液式蒸発器1Aから排出された冷媒をバイパス経路に流し、当該冷媒が過熱器6で加熱されるのを抑制することができる。
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記第1の実施形態では、第2逆止弁52が、第1冷媒経路R1における第2位置A2と過熱器6(第1伝熱管41)との間に設けられていたが、過熱器6(第1伝熱管41)と第1位置A1との間に設けられていてもよい。また、第1、第2逆止弁51,52に代えて、それぞれ制御装置50によって開閉制御される電磁弁等の開閉弁を設けてもよい。
2 :圧縮機
3 :熱源側熱交換器
4 :四路切換弁
5 :利用側膨張弁(第1膨張機構)
6 :過熱器
7 :レシーバ(受液器)
27 :熱源側膨張弁(第2膨張機構)
41 :第1伝熱管
42 :第2伝熱管
51 :第1逆止弁
52 :第2逆止弁
53 :流路切換弁
A :製氷システム
A1 :第1位置
A2 :第2位置
B :バイパス経路
R1 :第1冷媒経路
R2 :第2冷媒経路
Claims (3)
- 圧縮機(2)、熱源側熱交換器(3)、第2膨張機構(27)、受液器(7)、第1膨張機構(5)、及び満液式蒸発器(1A)をこの順で冷媒配管により接続してなる冷媒回路と、前記満液式蒸発器(1A)により冷却される被冷却媒体を循環させる循環回路とを備えている製氷システムであって、
前記冷媒回路は、
前記圧縮機(2)の吐出側に接続され、前記圧縮機(2)から吐出された冷媒を前記熱源側熱交換器(3)側及び前記満液式蒸発器(1A)側のいずれかに切り換えて流すことで製氷運転と解氷運転とを切り換える四路切換弁(4)と、
前記受液器(7)と前記第1膨張機構(5)との間の第1冷媒経路(R1)に配置された第1伝熱管(41)、及び、前記満液式蒸発器(1A)と前記圧縮機(2)との間の第2冷媒経路(R2)に配置された第2伝熱管(42)を備え、前記第1伝熱管(41)を流れる冷媒と前記第2伝熱管(42)を流れる冷媒との間で熱交換を行う過熱器(6)と、
前記解氷運転の際に、満液式蒸発器(1A)から排出された冷媒を、前記第1伝熱管(41)を回避して前記受液器(7)に流入させる回避手段と、を備えている製氷システム。 - 前記回避手段が、前記第1冷媒経路(R1)において、前記第1伝熱管(41)と前記第1膨張機構(5)との間の第1位置(A1)と、前記第1伝熱管(41)と前記受液器(7)との間の第2位置(A2)とをバイパスするバイパス経路(B)と、
前記製氷運転では、前記第1位置(A1)と前記第2位置(A2)との間において前記バイパス経路(B)の冷媒の流れを阻止し、前記解氷運転では、前記第1位置(A1)と前記第2位置(A2)との間において前記第1冷媒経路(R1)における冷媒の流れを阻止する冷媒流制御部と、を備えている、請求項1に記載の製氷システム。 - 前記冷媒流制御部が、前記バイパス経路(B)において前記第1位置(A1)と前記第2位置(A2)への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第1逆止弁(51)と、前記第1冷媒経路(R1)において前記第2位置(A2)Bから前記第1位置(A1)Aへの冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第2逆止弁(52)とを含む、請求項2に記載の製氷システム。
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WO2023219051A1 (ja) * | 2022-05-13 | 2023-11-16 | 株式会社MARS Company | 氷スラリー製造・使用方法 |
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- 2018-01-15 JP JP2018003943A patent/JP6614250B2/ja active Active
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