JP2768019B2 - 氷蓄熱装置 - Google Patents

氷蓄熱装置

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全 土井
一成 中尾
嘉裕 隅田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はビル等の空調や氷温に
て冷却、冷蔵される食品生産、加工に用いる氷蓄熱装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は例えば特願平1−229519号
明細書に記載の従来の氷蓄熱装置を示す構成図であり、
図において、1は冷凍機で、圧縮機2、凝縮器3、第1
流量制御弁4、蒸発器5を主要構成機器として備えてい
る。6は氷と水を蓄える蓄熱槽、7は過冷却を安定して
大きくとれるような添加物、例えばカリウム塩またはナ
トリウム塩を添加した水溶液、8は水溶液7に浮遊した
氷、9は過冷却解除手段であり、例えば所定の大きさの
氷塊で過冷却水溶液の出口近傍に設けられている。10
は水溶液7中の氷8をろ過するフィルタ−である氷除去
装置、11は水溶液7を循環させる循環ポンプ、12は
一方を蓄熱槽6に接続し、氷除去装置10、循環ポンプ
11、蒸発器5を順次接続して、蒸発器5によって冷却
された水溶液7を蓄熱槽6内の過冷却解除手段9へ導く
循環路である。なお、水溶液7は添加物を加えず、単に
水のみを使用する場合もある。
【0003】次に動作について説明する。冷凍機1の蒸
発器5により氷点以下数度(約ー2℃程度)まで過冷却
された水溶液7は、循環路12を通って蓄熱槽6上部に
設けられた過冷却解除手段9である、所定の大きさの氷
塊により過冷却状態が破られて過冷却熱量に相当する小
片の氷8となる。この氷8は、氷とならなかった残りの
水溶液7と共に蓄熱槽6に流入し、蓄熱槽6内で氷点温
度(0℃)の水溶液7の上部に浮遊する。蓄熱槽6の下
部の水溶液7は氷のろ過器10を通り循環ポンプ11に
よって冷凍機1に送水されサイクルを構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の氷蓄熱装置は以
上のように、蓄熱槽内の水もしくは水溶液中にある氷が
冷凍機の蒸発器に流入し、これが核となって氷が蒸発器
内に生成して装置を破壊するということを防止するため
に、氷のろ過器を蒸発器入口側の水循環路に設けたもの
であるため、 (1) 大きさが数十μm〜数百μmと小さい氷の結晶を捕捉
するために、氷ろ過器のフィルタ−をかなり細かいもの
とする必要があり、これにより循環水の流動抵抗が大き
く循環ポンプの動力が多くなる。 (2) ろ過器のフィルタ−に目詰まりが発生し、フィルタ
−の目詰まりに対するメンテナンスが必要となる。など
の問題点があった。
【0005】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、水もしくは水溶液中の氷が冷
凍機の蒸発器に流入するのを防止し、安定して効率の高
い運転の行える氷蓄熱装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の氷蓄熱装置
は、圧縮機、凝縮器、流量制御弁、及び蒸発器を順次接
続して構成され、水または水に添加物を添加した水溶液
を過冷却する冷凍機、過冷却された上記水または水溶液
の過冷却を解除し、氷を生成させる過冷却解除手段、生
成された上記氷や過冷却水を蓄える蓄熱槽、この蓄熱槽
内の水または水溶液を上記蒸発器へ送給し循環させる循
環ポンプ、並びにこれらを順に接続し、上記水または水
溶液が循環する循環路を備えるもので、一方が上記圧縮
機の中間圧力部分から上記凝縮器出口までの間に、他方
が第1流量制御弁と上記蒸発器との間に接続し、中途に
上記一方側から順次加熱器、第2流量制御弁を配設した
バイパス流路を設け、上記蓄熱槽から送給される水また
は水溶液が上記加熱器を経て上記蒸発器に流入するよう
上記循環路を形成するとともに、上記循環路の加熱器よ
り上流に上記蓄熱槽から上記蒸発器に送給される水また
は水溶液中の氷の有無を検知する氷検知手段を設けたも
のである。
【0007】
【作用】この発明の氷蓄熱装置においては、氷検知手段
により水または水に添加物を添加した水溶液(以下、水
も含めて単に水溶液と記す)中の氷の有無を検知し、氷
が存在する場合、水溶液を加熱器により加熱して氷を溶
かすことにより、氷が冷凍機の蒸発器に流入して凍結す
るのを防止でき、安定して連続運転を行うことができ
る。さらに、冷凍機の冷媒の熱により水溶液の加熱をし
ているため、蒸発器の冷却能力が増加するとともに、ろ
過器が不要となり循環ポンプの動力の低減が図れ、効率
の高い運転が可能となる。
【0008】
【実施例】実施例1 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
はこの発明の一実施例の氷蓄熱装置を示す構成図であ
り、図において、20は一方を圧縮機2の吐出側と凝縮
器3との間に接続し、他方を第1流量制御弁4と蒸発器
5との間に接続したバイパス流路で、このバイパス流路
20には中途に一方側から開閉弁21、加熱器22、第
2流量制御弁23が設けられている。また、24は循環
路12の加熱器22への入口に設けられた蓄熱槽6から
蒸発器5に送給される水溶液7中の氷の有無を検知する
氷検知手段で、この場合は水溶液7の温度を検出して氷
の有無を検知する第1温度センサ−、25は循環路12
の加熱器22の出口に設けられた水溶液7の温度を検知
する第2温度センサ−である。なお、その他の構成につ
いては従来と同様につき説明を省略する。
【0009】次に動作について説明する。水溶液7の循
環系の動作は 従来の装置と全く同じで、冷凍機1のみ
の動作が異なるものであるため、冷凍機1の動作につい
て主に説明する。
【0010】この冷凍機1には加熱器22の入口に設け
られた第1温度センサ−24によって検知される水溶液
7の温度が0℃以上の場合(氷が存在しないと判定され
る)の第1の運転モ−ドと、水溶液7の温度が0℃以下
の場合(氷が存在すると判定される)の第2の運転モ−
ドとが有る。以下、それぞれの運転モ−ドについて説明
する。
【0011】第1の運転モ−ド(水溶液7の温度が0℃
以上の場合、例えば氷蓄熱装置の起動時等)では、バイ
パス流路20の開閉弁21と第2流量制御弁23とを閉
じ、圧縮機2から吐出されたガス冷媒のすべてを凝縮器
3で冷却し液化して、第1流量制御弁4で低圧まで減圧
する。そして この低圧となった冷媒は蒸発器5に流入
し水溶液7と熱交換してガス状態となって再び圧縮機1
に吸入される。一方、バイパス流路20には冷媒が流れ
ないため、加熱器22に流入する水溶液7は熱交換せ
ず、そのままの温度で蒸発器5に流入して氷点下数度の
過冷却状態まで冷却され、過冷却解除手段9により過冷
却が解除され、過冷却相当分の氷を生成して蓄熱槽6に
戻る。
【0012】第2の運転モ−ド(水溶液7の温度が0℃
以下の場合)、第1の運転モ−ドでの運転により水溶液
7の温度が低下し、水溶液7中に氷の核が混入する場合
は、第2の運転モ−ドとなり、加熱器22の入口に設け
られた第1温度センサ−24によって水溶液7の温度が
0℃以下を検知するとバイパス流路20の開閉弁21を
開き、圧縮機2から吐出された冷媒ガスの一部をバイパ
ス流路20に導く。そして第2流量制御弁23は、バイ
パス流路20の加熱器22の出口に設けられた第2温度
センサ−25により検知される水溶液7の温度が+0.
5℃程度となるよう冷媒流量を制御する。圧縮機2から
吐出された他の冷媒ガスは、凝縮器3で冷却され液化し
て第1流量制御弁3によつて減圧後にバイパス流路20
の冷媒と合流し、蒸発器5でガス状態となって圧縮機2
に吸入される。従って氷点下以下となった水溶液7は、
加熱器22でバイパス冷媒によって加熱されて、加熱器
22出口では氷の核が十分溶解する+0.5℃程度とな
つた後に蒸発器5に流入し過冷却状態まで冷却されて過
冷却分の氷を生成し蓄熱槽6に戻る。
【0013】以上のように、この実施例においては、蒸
発器5に流入する水溶液7をその溶液温度(即ち氷の有
無)によつて選択的に加熱器22で加熱するようにして
いるので、氷の結晶核が蒸発器5に流入して凍結するの
を防止でき、安定して連続運転を行うことができる。ま
た、例えば電気ヒータ等の他の熱源を設けず、冷凍機1
の冷媒の熱により水溶液7の加熱をしているため、蒸発
器5の冷却能力が増加するとともに、電気入力の増加が
なく高効率の運転が行える。さらに、従来例のようなろ
過器が不要となり循環ポンプ11の動力の低減が図れる
とともに、フィルタ−のメンテナンスが不要となる。
【0014】なお、上記実施例では、圧縮機2と凝縮器
3との間から冷媒をバイパスするものについて説明した
が、圧縮機2の中間圧力部分から凝縮器3出口までにか
けての間であれば、どこからバイパスしても同様の効果
を得ることができる。
【0015】また、上記実施例では、加熱器22を循環
ポンプ11と蒸発器5との間に設置したものについて説
明したが、蓄熱槽6と循環ポンプ11との間に設けても
同様の効果がある。
【0016】また、上記実施例では、氷検知手段として
加熱器22入口に第1温度センサ−24を設けるものに
ついて説明したが、光の透過量等を検知して氷の核を検
知するようにしてもよい。
【0017】さらに、上記実施例では過冷却解除手段9
は過冷却水溶液7の出口近傍に設けられた所定の大きさ
の氷塊として説明したが、ステンレス鋼などの金属製の
板状の物などでもよい。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧縮
機、凝縮器、第1流量制御弁、及び蒸発器を順次接続し
て構成され、水または水に添加物を添加した水溶液を過
冷却する冷凍機、この冷凍機により過冷却された 上記
水または水溶液の過冷却を解除し、氷を生成させる過冷
却解除手段、この過冷却解除手段により生成された上記
氷や過冷却水を蓄える蓄熱槽、この蓄熱槽内の水または
水溶液を上記蒸発器へ送給し循環させる循環ポンプ、並
びにこれらを順に接続し、上記水または水溶液が循環す
る循環路を備える氷蓄熱装置において、一方が上記圧縮
機の中間圧力部分から上記凝縮器出口までの間に、他方
が第1流量制御弁と上記蒸発器との間に接続し、中途に
上記一方側から順次加熱器、第2流量制御弁を配設した
バイパス流路を設け、上記蓄熱槽から送給される水また
は水溶液が上記加熱器を経て上記蒸発器に流入するよう
上記循環路を形成するとともに、上記循環路の加熱器よ
り上流に上記蓄熱槽から上記蒸発器に送給される水また
は水溶液中の氷の有無を検知する氷検知手段を設けてい
るので、蒸発器に流入する水溶液を氷の有無によって選
択的に冷凍機の冷媒の熱により加熱し、氷の結晶核が蒸
発器に流入するのを防止し、その凍結を防止できるの
で、安定して連続運転を行うことができるとともに、高
効率の運転が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の氷蓄熱装置を示す構成図
である。
【図2】従来の氷蓄熱装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1 冷凍機 2 圧縮機 3 凝縮器 4 第1流量制御弁 5 蒸発器 6 蓄熱槽 7 水または水に添加物を添加した水溶液 8 氷 9 過冷却解除手段 11 循環ポンプ 12 循環路 22 加熱器 23 第2流量制御弁 24 氷検知手段である第1温度センサ−
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅田 嘉裕 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 若本 慎一 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平4−222372(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24F 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、凝縮器、第1流量制御弁、及び
    蒸発器を順次接続して構成され、水または水に添加物を
    添加した水溶液を過冷却する冷凍機、この冷凍機により
    過冷却された上記水または水溶液の過冷却を解除し、氷
    を生成させる過冷却解除手段、この過冷却解除手段によ
    り生成された上記氷や過冷却水を蓄える蓄熱槽、この蓄
    熱槽内の水または水溶液を上記蒸発器へ送給し循環させ
    る循環ポンプ、並びにこれらを順に接続し、上記水また
    は水溶液が循環する循環路を備える氷蓄熱装置におい
    て、一方が上記圧縮機の中間圧力部分から上記凝縮器出
    口までの間に、他方が第1流量制御弁と上記蒸発器との
    間に接続し、中途に上記一方側から順次加熱器、第2流
    量制御弁を配設したバイパス流路を設け、上記蓄熱槽か
    ら送給される水または水溶液が上記加熱器を経て上記蒸
    発器に流入するよう上記循環路を形成するとともに、上
    記循環路の加熱器より上流に上記蓄熱槽から上記蒸発器
    に送給される水または水溶液中の氷の有無を検知する氷
    検知手段を設けたことを特徴とする氷蓄熱装置。
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