JP2827585B2 - 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、蓄氷槽から水又は水溶
液を取出して過冷却した後、その過冷却状態を解消させ
てスラリー状の氷化物にするようにした製氷装置におい
て、製氷運転制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の製氷装置は、冷媒回路に
介設される熱交換器と蓄氷槽との間で水を循環させる水
循環路を設け、冷媒回路の冷媒との熱交換により水等を
スラリ―状の氷にするものである。そして、過冷却状態
を解消する場所は、水循環路の凍結を避けるために水循
環路を出た位置に設定していた。例えば、特開昭６３―
２１７１７１号公報に開示された技術では、水循環路の
出口付近を傾斜させた上、蓄氷槽の上方に配置させる。
この傾斜部分で過冷却状態の解消を行い、蓄氷槽内に落
下させるものである。また、実開平１―１１２３４５号
公報に開示された技術では、水循環路の出口端前方に邪
魔板を有する傾斜樋を設置しておく。この邪魔板に過冷
却水を衝突させて過冷却状態の解消を行い、傾斜樋上を
流下させて蓄氷槽内に落下させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術のうち前者のものでは、傾斜部分に相当の高低差を持
たせる必要があり、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熱損失が大きいという問題が
ある。

【０００４】一方、後者のものでは、過冷却解消部を蓄
氷槽の上方に設けたために、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
しまうことがある。この事態を避けるために熱交換器を
蓄氷槽の近くに設けなければならない等、設計上の制約
が大きいという問題がある。

【０００５】そこで、水循環路の途中で製氷を行い、こ
の氷を流動可能なスラリ―状に保ったまま大気に晒すこ
となしに蓄氷槽まで送る試みが考えられる。その場合、
過冷却状態の解消部位では、生成した氷が管壁に付着
し、それが堆積すると管路の管壁付近が凍結してしま
う。これにより、製氷効率の低下を招くという問題があ
る。そこで、上記試案では、過冷却解消部の周囲に凍結
防止部を設けることが提案されている。

【０００６】しかしながら、過冷却解消部における解消
状態を検知することなく、単に過冷却状態の解消操作を
継続するのみでは、いったん管壁で氷化が始まると、氷
の粒子が粗大化していき、この管壁に着氷層をつくる。
このため、製氷効率が低下し、着氷層がさらに厚くなっ
ていけば、管路を閉塞するおそれも生じてくるという運
転上の難しさがある。

【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、製氷運転を行う上で、過冷却解消部
を含めて管路内の凍結を防止しつつ、管路内において過
冷却状態の解消を確実になし、もって信頼性が高く、高
効率の製氷運転を可能にすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が講じた手段は、過冷却水の氷化状態に応じ
て製氷運転を制御するものであって、氷生成後は小粒子
を安定生成する運転手段を設け、また、氷の粒子が所定
粒径に到達すると、粗大化を防止する運転手段を設けた
ものである。

【０００９】具体的には、本発明の第１の解決手段は、
図１（実線のみ）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、上記主熱交換器（２２）と蓄氷槽
（５）との間で水又は水溶液を強制循環させるための配
管により形成された水循環路（５１）と、上記主熱交換
器（２２）より下流側の水循環路（５１）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
却状態を解消させる過冷却解消部（８）とを備え、主熱
交換器（２２）で過冷却された水又は水溶液の過冷却状
態を過冷却解消部（８）において解消させてスラリー状
の氷を生成する製氷運転を行う製氷装置を前提としてい
る。

【００１０】更に、上記製氷運転時、過冷却解消部
（８）における氷の生成の有無を検出し、氷の生成を検
出した際、氷生成信号を発信する氷生成検出手段（Ａ）
と、該氷生成検出手段（Ａ）から氷生成信号を受けた
際、この氷の大きさが所定の大きさに達するまで、過冷
却解消部（８）での解消動作を継続して行う氷生成運転
手段（Ｃ）とを設ける構成としたものである。

【００１１】第２の解決手段は、図１（破線を含む）に
示すように、上記第１の解決手段に加えて、過冷却解消
部（８）に近接して設けられ、水循環路（５１）の加熱
が可能な凍結防止部（９）を備えた製氷装置を前提とす
る。この製氷装置に対し、過冷却解消部（８）の内壁面
に付着した状態で氷が生成されたとき、その付着した氷
の粒子径を検出し、該粒子径が所定粒径に成長すると氷
成長信号を発信する粒径検出手段（Ｂ）と、該粒径検出
手段（Ｂ）から氷成長信号を受けると、上記凍結防止部
（９）からの加熱により内壁面に付着した氷を剥離させ
る凍結防止運転を行なう凍結防止運転手段（Ｄ）とを設
ける構成としたものである。

【００１２】第３の解決手段は、上記第１の解決手段の
氷生成運転手段（Ｃ）において、氷の大きさが所定の大
きさに達すると、過冷却解消部（８）の解消能力を低下
させるような構成としたものである。

【００１３】第４の解決手段は、上記第２の解決手段の
凍結防止運転手段（Ｄ）において、氷が所定粒径に成長
すると、過冷却解消部（８）の解消能力を低下させるよ
うな構成としたものである。

【００１４】第５の解決手段は、上記第１の解決手段の
氷生成運転手段（Ｃ）において、氷の大きさが所定の大
きさに達すると、過冷却解消部（８）の解消動作を間欠
的に行なうような構成としたものである。

【００１５】第６の解決手段は、上記第２の解決手段の
凍結防止運転手段（Ｄ）において、氷が所定粒径に成長
すると、過冷却解消部（８）の解消動作を間欠的に行う
ような構成としたものである。

【００１６】第７の解決手段は、上記第４又は第６の解
決手段の凍結防止運転手段（Ｄ）が、粒径検出手段
（Ｂ）の氷成長信号を受けて、粒径が所定値未満のとき
に、過冷却解消部（８）の解消能力を第１能力に低下さ
せる第１能力低減手段（Ｅ）と、該粒径検出手段（Ｂ）
の氷成長信号を受けて、粒径が所定値以上のときに、過
冷却解消部（８）の解消能力を第１能力より低い第２能
力に低下させる第２能力低減手段（Ｆ）とより構成した
ものである。

【００１７】第８の解決手段は、図２に示すように、第
１の解決手段の製氷装置に加えて、過冷却解消部（８）
より下流側の水循環路（５１）に設けられ、該水循環路
（５１）を流通している氷の粒子が所定粒径に成長した
ことを検出すると氷成長信号を発信する粒径検出手段
（Ｂ）と、該粒径検出手段（Ｂ）から氷成長信号を受け
ると、製氷能力を低下させる製氷能力低減手段（Ｇ）と
を設ける構成としたものである。

【００１８】第９の解決手段は、図２に示すように、第
１の解決手段の製氷装置に加えて、過冷却解消部（８）
より下流側の水循環路（５１）に設けられ、該水循環路
（５１）を流通している水又は水溶液より生成した氷の
粒子の粒径を検出する解消状態検出手段（Ｈ）と、該解
消状態検出手段（Ｈ）からの粒径信号を受けて、氷の粒
子が所定粒径になると、製氷能力を低下させる製氷能力
低減手段（Ｇ）とを設ける構成としたものである。

【００１９】

【作用】以上の構成により、蓄氷槽（５）と主熱交換器
（２２）との間において水又は水溶液を循環させると共
に、水循環路（５１）の途中で過冷却解消部（８）によ
り過冷却状態を解消して、スラリー状の氷を生成してい
る。この製氷運転において、請求項１の発明では、氷生
成検出手段（Ａ）により、氷の生成が検出されると、こ
の氷の大きさが所定の大きさに達するまで、過冷却解消
部（８）での解消動作により、氷が継続して生成され
る。

【００２０】請求項２の発明では、上記製氷運転におい
て、粒径検出手段（Ｂ）により、製氷運転中に氷の粒子
が所定の粒径に成長したことが検出されると、凍結防止
運転手段（Ｄ）が、凍結防止部（９）からの加熱により
氷を剥離させる。これにより氷の粗大化が防止される。

【００２１】請求項３の発明では、氷生成運転手段
（Ｃ）が過冷却解消部（８）の解消能力を低下させるよ
うに構成されているので、氷生成運転において小粒子の
状態から粗大化の傾向が打ち消され、氷の生成運転が長
時間持続する。

【００２２】請求項４の発明では、凍結防止運転手段
（Ｄ）が過冷却解消部（８）の解消能力を低下させるよ
うに構成されているので、凍結防止運転において氷の粗
大化が防止される。

【００２３】請求項５の発明では、氷生成運転手段
（Ｃ）が過冷却解消部（８）の解消動作を間欠的に行う
ように構成されているので、氷生成運転において解消能
力が過度に低下することが防止される。

【００２４】請求項６の発明では、凍結防止運転手段
（Ｄ）が過冷却解消部（８）の解消動作を間欠的に行う
ように構成されているので、凍結防止運転において解消
能力が過度に低下することが防止される。

【００２５】請求項７の発明では、第１能力低減手段
（Ｅ）により、粒径検出手段（Ｂ）の氷成長信号を受け
て、粒径が所定値未満のときに、過冷却解消部（８）の
解消能力を第１能力に低下させると共に、第２能力低減
手段（Ｆ）により、粒径検出手段（Ｂ）の氷成長信号を
受け、粒径が所定値以上のときに、過冷却解消部（８）
の解消能力を第１能力より低い第２能力に低下させるの
で、氷が粗大化することが比較的少ない小粒子の状態に
おいては製氷能力が高められる一方、所定粒径に達した
後は粗大化の防止が強められる。

【００２６】請求項８の発明では、粒径検出手段（Ｂ）
により、過冷却解消部（８）より下流側の水循環路（５
１）を流通している氷の粒子が所定粒径に成長したこと
が検出され、この検出信号を受けた製氷能力低減手段
（Ｇ）が、製氷能力を低下させる。したがって、過冷却
解消部（８）より下流側の水循環路（５１）における氷
の生成状態の変化に対応した製氷能力の制御が行われる
ことになる。

【００２７】請求項９の発明では、解消状態検出手段
（Ｈ）が過冷却解消部（８）より下流側の水循環路（５
１）において氷の粒径を検出し、粒径が所定粒径になる
と、製氷能力低減手段（Ｇ）が製氷能力を低下させる。
したがって、過冷却解消部（８）より下流側の水循環路
（５１）において氷の生成から氷の粒子の成長までが一
貫して検出され、検出信号に基づいて製氷能力が制御さ
れることになる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図３以下の
図面に基づき説明する。

【００２９】図３は請求項１及び２の発明に係る第１実
施例の空気調和装置の冷媒回路（１）の構成を示してい
る。図中（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（１
２）の冷媒流量を調節し又は冷媒の減圧を行う室外電動
膨張弁である。これら各機器（１１）〜（１３）は第１
管路（１４）中で直列に接続されている。

【００３０】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
張弁である。これら各機器（２１）〜（２３）は第２管
路（２４）中で直列に接続されている。

【００３１】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、（ＲＴ１），（ＲＴ２）はそれぞれ各油分離器
（ＳＤ１），（ＳＤ２）から各圧縮機（１１），（２
１）の吸入側に設けられた油戻し管、（Ｃ１），（Ｃ
２）は各油戻し管（ＲＴ１），（ＲＴ２）にそれぞれ介
設された減圧用キャピラリチューブである。

【００３２】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る。これら各
機器（３２），（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。

【００３３】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
レータである。

【００３４】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）である。この
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
ときには室内熱交換器（３２），（３２）が凝縮器、室
外熱交換器（１２）が蒸発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。

【００３５】さらに、上記水熱交換器（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
のポートを利用している。この水側切換弁（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），（２
１）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（２
２）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。

【００３６】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
設けられている。このバイパス路（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。

【００３７】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。

【００３８】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ー状の氷化物を貯溜するため
の蓄氷槽（５）が配置されている。この蓄氷槽（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が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ー状の
氷化物を戻す復管路（５１Ｂ）とからなっている。往管
路（５１Ａ）にはポンプ（５２）が設けられ、このポン
プ（５２）の駆動により、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構成となってい
る。

【００３９】そして、水循環路（５１）の往管路（５１
Ａ）のポンプ（５２）より下流側には、水循環路（５
１）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）が介設されている。さらに、こ
のストレ―ナ（５３）より下流側には、水熱交換器（２
２）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）が設けられている。この予熱バイパス路（６
１）の予熱熱交換器（６）より下流側には、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。

【００４０】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）より下流側に
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）が設けられている。さ
らに、この再冷却器（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）が設けられている。さら
に、水熱交換器（２２）の製氷運転時に上記保温通路
（７１）より下流側となる液ラインからは、再冷却バイ
パス路（８１）が分岐している。該再冷却バイパス路
（８１）は、再冷却器（８）を経て圧縮機（１１），
（２１）の吸入側となる分岐路（２５）に接続されてい
ると共に、再冷却器（８）の上流側には冷媒の流れを開
閉制御する電磁開閉弁（７２）と再冷却キャピラリチュ
―ブ（Ｃ４）が介設されている。

【００４１】さらに、水循環路（５１）において、上記
再冷却器（８）の周囲には、凍結防止部として加熱器
（９Ａ），（９Ｂ）が設けられている。該加熱器（９
Ａ），（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）のアキュムレータ（Ａｃ）より下流
側の吸入管に接続されている。

【００４２】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
化する。そして、この氷化物を、復管路（５１Ｂ）を介
して蓄氷槽（５）まで循環させる。他方、加熱器（９
Ａ），（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、氷化物の管壁への付着を解離させ
る。さらに、保温熱交換器（７）において配管外周から
加熱することにより、氷化物の付着によって生じた管壁
の凍結が水熱交換器（２２）まで進展するのを防止す
る。

【００４３】この空気調和装置の運転時において、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（１
１），（２１）からの吐出冷媒がいずれも室外熱交換器
（１２）で凝縮した後、各室内熱交換器（３２），（３
２）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、それぞれにおいて凝縮さ
れた後、各室内熱交換器（３２），（３２）で蒸発する
ように循環する。

【００４４】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
（２３）（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。これにより、蓄氷槽
（５）の水又は水溶液を過冷却する。そして，過冷却水
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されて、スラリ―状に氷化する。そ
して、この氷化物を流動可能なスラリ―状に保ったまま
蓄氷槽（５）へ強制循環して貯溜し、昼間の冷房運転時
の冷熱として使用する。

【００４５】一方、図４に示すように、本発明の特徴の
一つとして、上流側の加熱器（９Ａ）には、加熱器表面
温度Ｔh を検出する加熱器センサー（７４）が配設され
ると共に、復管路（５１Ｂ）内には、再冷却器（８）よ
り下流側に水又は水溶液の流体温度Ｔw を検出する流体
温度センサー（７５）が配置されている。

【００４６】そして、上記加熱器表面温度Ｔh 及び流体
温度Ｔw の検出信号は、図３に示すコントローラ（１
０）に入力され、該コントローラ（１０）によって再冷
却器（８）の運転が制御されている。

【００４７】この製氷運転の制御内容を図５〜図７のフ
ローチャートに基づき説明する。この図５は氷生成検出
手段を示し、図６は粒径検出手段を示し、図７は氷生成
時の制御を示している。

【００４８】まず、氷が生成したことを検出するには、
図５のフローチャートに示すように、ステップＳ１にお
いて流体温度センサー（７５）により検出された流体温
度Ｔw を読み込むんだ後、ステップＳ２に移り、今回の
流体温度Ｔw 値と前回の流体温度Ｔwp値とに基づき、温
度差△Ｔw と温度勾配τ１（△Ｔw ／△ｔ）を算出す
る。

【００４９】続いて、ステップＳ３に移り、氷生成条件
を判断し、つまり、上記表面温度Ｔw が、流体の凝固点
Ｔg （０℃）から所定の値Ａh １（例えば０．５℃程度
の値）を差し引いた値（Ｔg −Ａh １）以上の値か否か
判別する。そして、Ｔw ≧（Ｔg −Ａh １）の場合には
判定がＹＥＳとなり、ステップＳ４に移り、氷が生成し
たと判断して、氷生成時の制御ルーチン、つまり図７の
ステップＳ１５以降に移ることになる。

【００５０】一方、上記ステップＳ３の判定がＮＯのと
きには、ステップＳ５に移り、温度勾配τ１が所定の設
定値Ａh2 以上か否か判別する。τ１≧Ａh2 のときに
は、判定がＹＥＳとなり、流体温度Ｔw が凝固点Ｔg よ
りも低温であっても、氷が生成したと判断して上記ステ
ップＳ４に進む。判定がＮＯのときにはステップＳ６に
移り、今回の検出温度Ｔw を前回の検出温度Ｔwpにセッ
トして、メイン制御ルーチン、つまり、後述する図７の
ステップＳ１４に移る。そして、その後、上述した動作
を所定のサンプリングタイム毎に実行して、氷の生成を
検出する。

【００５１】このように、流体温度Ｔw とその温度勾配
τ１とを氷生成条件としたのは次のような理由によるも
のである。図８に示すように、流体温度Ｔw は過冷却状
態では凝固点Ｔg よりも低温であるが、過冷却状態を解
消すると相転移（水から氷への）が起こり凝固点（０
℃）まで上昇する。そして、図９に示すように氷が生成
する。したがって、流体温度Ｔw が凝固点Ｔg になった
かどうかを測定すれば氷の生成を検出できることにな
る。また、氷化が急速に進むほど流体温度Ｔw が急上昇
するので、温度勾配τ１の傾きの変化を測定すれば氷の
生成を検出することができる。

【００５２】つぎに、図６では、氷の粒子が所定粒径以
上に大きくなったか否かの検出を行っている。まず、ス
テップＳ７で加熱器センサー（７４）により検出された
加熱器表面温度Ｔｈを読み込んだ後、ステップＳ８に移
り、今回の加熱器の表面温度Ｔh 値、前回の加熱器の表
面温度Ｔhp値とに基づき、温度差△Ｔh と温度勾配τ２
（△Ｔh ／△ｔ）を算出する。

【００５３】続いて、ステップＳ９に移り、粒径増大条
件の判定、つまり上記表面温度Ｔhが、加熱器（９）の
冷媒温度Ｔrh（例えば１５℃程度の値）から所定の値Ａ
h3を差し引いた値（Ｔrh−Ａh ３）以上の値か否か判別
する。そして、Ｔh ≧（Ｔrh−Ａh3）の場合には、判定
がＹＥＳとなり、ステップＳ１０に移り、氷の粒子が所
定粒径以上に大きくなったと判断して、凍結防止制御ル
ーチン、つまり、後述するステップＳ１６（図７）に移
る。

【００５４】一方、ステップＳ９の判定がＮＯのときに
は、ステップＳ１１に移り、温度勾配τ２が所定の設定
値Ａh4 以上か否か判別する。そして、τ２≧Ａh4 の場
合にはステップＳ１０に移る一方、τ２≧Ａh ４でない
場合には、ステップＳ１２に移り、今回の検出温度Ｔh
を前回の検出温度Ｔhpにセットしてメイン制御ルーチ
ン、つまり、後述するステップＳ１７に移る。

【００５５】つまり図１０に示すように、加熱器（９）
の表面温度Ｔh は、氷が付着していない状態では、流体
との熱交換により流体温度Ｔw にまで低下している。し
かしながら、図１１に示すように氷の粒子が大きく成長
すると、流体との熱交換を妨げるために表面温度Ｔh が
高温の冷媒温度Ｔrh近くにまで上昇する。したがって、
この温度上昇を検出すれば粒径が大きくなったことを検
出できることになる。また、温度勾配τ２を氷生成条件
としたのは、氷化が急速に進むほど氷の粒子の成長も速
く、したがって、表面温度Ｔh も急上昇するので、温度
勾配τ２の傾きの変化を測定すれば氷の生成を検出でき
るからである。

【００５６】つぎに、以上に述べた氷生成の有無の判断
を受けて、再冷却器（８）の運転制御を説明する。

【００５７】図７は氷生成運転制御の１実施例を示す。
まず、ステップＳ１３で、氷の粒子が生成したか否かを
判別する。この場合、すでに図５の検出フローの説明で
明らかなように、ステップＳ３，Ｓ５のいずれもが氷を
生成していないと判断をしたときには、ステップＳ１４
に移行する。このステップＳ１４においてメイン運転制
御を行うことにより、氷化を続行する。他方、ステップ
Ｓ３，Ｓ５のいずれかでＹＥＳの判断をしたときには、
ステップＳ１５に移行する。

【００５８】そして、このステップＳ１５では、氷の粒
子が所定粒径に到達したか否かを判別する。この場合に
は、図６の検出フローにおいてステップＳ１０で所定粒
径に到達したと判断した場合には、ステップＳ１６に移
り、電磁開閉弁（７２）を閉じて再冷却器（８）の作動
を停止し、ステップＳ１３に戻り、加熱器（９）の加熱
のみを行なって氷を剥離する。一方、図６のステップＳ
９，Ｓ１１のいずれもがＮＯのときには、氷の粒子は所
定粒径よりも小さいと判断し、ステップＳ１７で、その
ままの冷却強度で作動を続け、ステップＳ１３に戻る。
尚、ステップＳ１６で冷却を停止しても氷核が存在する
ので、氷生成は続行する。

【００５９】上記実施例における製氷運転制御におい
て、請求項１の発明の氷生成検出手段（Ａ）は、ステッ
プＳ１〜Ｓ６により構成されている。氷生成運転手段
（Ｃ）は、ステップＳ１７により構成されている。

【００６０】また、請求項２の発明の粒径検出手段
（Ｂ）は、ステップＳ７〜Ｓ１２により構成されてい
る。凍結防止運転手段（Ｄ）は、ステップＳ１６により
構成されている。

【００６１】したがって、上記実施例において、請求項
１の発明では、氷生成検出手段（Ａ）からの氷生成信号
を受けると、この氷の大きさが所定の大きさに達するま
で、氷生成運転手段（Ｃ）により再冷却器（８）の冷却
動作を継続して行うので、小粒子の氷を安定して生成で
き、信頼性の向上を図ることができる。

【００６２】また、請求項２の発明では、粒径検出手段
（Ｂ）からの氷成長信号を受けると、凍結防止運転手段
（Ｄ）により凍結防止運転が行われるので、氷の粗大化
を防止できる。したがって、再冷却器（８）において起
こる着氷や管路の閉塞を防止できるので、信頼性が高
く、高効率の製氷運転を行なうことができる。

【００６３】次に、氷生成検出手段（Ａ）の変形例を図
１２に示す。この変形例は、再冷却器の表面温度Ｔc 及
びその温度勾配τ３を氷生成条件とするものである。

【００６４】図４に示すように、再冷却器（８）には、
その表面温度Ｔc を測定するための再冷却器センサー
（７３）が配設されている。

【００６５】図１２のフローチャートに示すように、ス
テップＳ１８において、再冷却器センサー（７３）によ
り検出された再冷却器の表面温度Ｔｃを読み込んだ後、
ステップＳ１９に移り、今回の再冷却器の表面温度Ｔc
値、前回の再冷却器の表面温度Ｔcp値とに基づき、温度
差△Ｔc と温度勾配τ３（△Ｔc ／△ｔ）を算出する。

【００６６】続いて、ステップＳ２０に移り、氷生成条
件の判定、つまり、上記表面温度Ｔｃが、再冷却器
（８）の冷媒温度Ｔｒｃ（例えば−５℃）に所定の値Ａ
h5をたした値（Ｔrc＋Ａh5 ）以下の値か否か判別す
る。そして、Ｔc ≦（Ｔrc＋Ａh5 ）の場合には、判定
がＹＥＳとなり、ステップＳ２１に移り、氷が生成した
と判断して、氷生成時の制御ルーチン、つまり図７のス
テップＳ１５以降に移ることになる。

【００６７】一方、上記ステップＳ２０の判定がＮＯの
ときには、温度勾配τ３が所定の設定値Ａh6 以下か否
か判別する。τ３≦Ａh6 のときには、ステップＳ２２
に移り、判定がＹＥＳとなった場合には、再冷却器の表
面温度Ｔｃが冷媒温度Ｔrcよりも高温であっても、氷が
生成したと判断して上記ステップＳ２１に進み、ＮＯの
ときにはステップＳ２３に移り、今回の検出温度Ｔc を
前回の検出温度Ｔcpにセットして、メイン制御ルーチ
ン、つまり、図７のステップＳ１４に移る。そして、そ
の後、上述した動作を所定のサンプリングタイム毎に実
行して、氷の生成を検出する。

【００６８】このように、再冷却器の表面温度Ｔc とそ
の温度勾配τ３を氷生成条件としたのは、次のような理
由によるものである。過冷却状態を解消する前には、再
冷却器用の低温冷媒の冷熱は、過冷却状態の解消に使わ
れるため、再冷却器（８）の表面温度Ｔc は冷媒温度Ｔ
rcより高温である。しかしながら、過冷却状態を解消す
ると、冷熱は再冷却器（８）の冷却に使われるようにな
る。そのため、図８に示すように、表面温度Ｔc が冷媒
温度Ｔrc近くまで下降する。したがって、表面温度Ｔc
が冷媒温度Ｔrc近くにまでなったかどうかを測定すれば
氷の生成を検出することができる。また、氷化が急速に
進むほど表面温度Ｔc が急下降するので、温度勾配τ３
の傾きの変化を測定すれば氷の生成を検出できることに
なる。

【００６９】次に、粒径検出手段（Ｂ）の他の変形例を
図１３に示す。この変形例は、再冷却器（８）による静
圧降下を氷生成条件とするものである。

【００７０】ここで、再冷却器（８）による流体の静圧
降下を測定するため、図４に示すように、再冷却器
（８）上流側の流体の静圧Ｐ１を測定する静圧検出セン
サ（７６）、下流側の流体の静圧Ｐ２を測定する静圧検
出センサ（７７）とが配置されている。

【００７１】図１３のフローチャートに示すように、ス
テップＳ２４において、図４に示す過冷却解消部（８）
の上下流の両静圧検出用センサ（７６），（７７）によ
り検出された静圧Ｐ１と静圧Ｐ２を読み込んだ後、ステ
ップＳ２５に移り、静圧Ｐ１から静圧Ｐ２を差し引いた
静圧降下△Ｐを算出する。続いて、ステップＳ２６に移
り、静圧降下△Ｐが所定の値Ａh7（例えば２mm水柱）以
上か否か判別する。そして、△Ｐ≧Ａh7の場合にはＹＥ
Ｓとなり、ステップＳ２７に移り、氷の粒子が所定粒径
以上に大きくなったと判断して、凍結防止ルーチン、つ
まり、図７のステップＳ１６に移る一方、ＮＯの場合に
はメイン制御ルーチンに移る。

【００７２】つまり、図１１に示すように、氷の粒子が
大きく成長すると流れの障害となるので、静圧降下△Ｐ
が大きくなる。したがって、静圧降下△Ｐを測定するこ
とにより、氷の粒子の成長を検出できることになる。

【００７３】次に、請求項４及び６の発明に係る、凍結
防止運転手段（Ｄ）の変形例について説明する。この変
形例は、上記実施例における凍結防止運転手段（Ｄ）と
して、請求項４の発明は過冷却状態の解消能力を低下さ
せるものであり、請求項６の発明は再冷却器（８）の運
転を間欠的に行うものである。

【００７４】図１４のフローチャートにしたがい、再冷
却器（８）の運転フローを、氷の粒子がゆっくりと大き
くなる場合について説明する。

【００７５】ステップＳ１３において、氷が生成してい
ないと判断した場合には、ステップＳ２８に移り、間欠
運転に用いる冷却時間計数用タイマーＭ１と冷却停止時
間計数用タイマーＭ２をリセットした上、冷却を開始
し、ステップＳ１３に戻る。氷が生成するまでステップ
Ｓ１３とステップＳ２８の間のサイクルを繰り返し、冷
却を続ける。

【００７６】次に、氷が生成した場合には、ステップＳ
１５に移り、氷の粒子が所定粒径に到達したか否かを判
別する。所定粒径に到達していないと判断した場合に
は、ステップＳ２９に移り、冷却中であるか否かを判別
する。すでに、冷却中であればステップＳ３０に移り、
冷却時間計数用タイマＭ1 をカウント中か否かを判別す
る。カウント中であればそのまま続行して、ステップＳ
１３に戻る。一方、ステップＳ３０において、冷却時間
計数用タイマＭ1 をカウントしていない場合には、ステ
ップＳ３１に移り、冷却時間計数用タイマＭ1 のカウン
トを開始すると共に冷却停止時間計数用タイマＭ2 のカ
ウントをリセットし、ステップＳ１３に戻る。

【００７７】また、ステップＳ２９において、冷却を停
止している場合には、ステップＳ３２に移り、冷却を開
始させた上、冷却時間計数用タイマＭ1 のカウントの開
始と冷却停止時間計数用タイマＭ2 のカウントのリセッ
トを行ない、ステップＳ１３に戻る。

【００７８】また、ステップＳ１５において、氷の粒子
が所定粒径に到達したと判断した場合には、ステップＳ
３３に移る。このステップＳ３３において、冷却中か否
か判別し、冷却中の場合にはステップＳ３４に移る。こ
のステップＳ３４において、冷却時間計数用タイマＭ1
をカウント中か否かを判別し、ステップＳ２９〜Ｓ３２
の運転フローにおいて、すでにカウント中であれば、ス
テップＳ３５に移る。そして、冷却時間計数用タイマＭ
1 のカウント時間が所定の設定値α１（例えば３０秒）
までカウントしたか否か判別する。設定値α１に達して
いない場合には、冷却を続け、ステップＳ１３に戻る。
一方、冷却時間計数用タイマＭ1 のカウントが設定値α
１になると、ステップＳ３６に移り、冷却を停止する。
このとき、冷却停止時間計数用タイマＭ2 のカウントを
開始すると共に冷却時間計数用タイマＭ1 のカウントを
リセットする。

【００７９】また、氷の粒子が所定粒径に到達してお
り、かつステップＳ３３において冷却を停止中である場
合には、ステップＳ３７に移る。このステップＳ３７に
おいて、冷却停止時間計数用タイマＭ2 のカウントが所
定の設定値α２（例えば３０秒）までカウントしたか否
か判別する。設定値α２に達していない場合には、冷却
停止を続け、ステップＳ１３に戻る。一方、冷却停止時
間計数用タイマＭ2 のカウントが設定値α２になるとス
テップＳ３８に移り、冷却を開始すると共に、冷却時間
計数用タイマＭ1 のカウントの開始と冷却停止時間計数
用タイマＭ2 のカウントのリセットを行ない、ステップ
Ｓ１３に戻る。

【００８０】以上の氷の粒子が所定粒径に到達した後の
運転制御フローにおいて、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ
３３，Ｓ３４，Ｓ３５及びＳ３６のサイクルとステップ
Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ３３，Ｓ３７及びＳ３８のサイクル
とにより、断続的な作動信号が電磁開閉弁（７２）に出
力され、該電磁開閉弁（７２）により再冷却器（８）の
作動・停止が行われる。

【００８１】また、氷の粒子が所定粒径に到達している
にもかかわらず、冷却が行われ、冷冷却時間計数用タイ
マＭ1 のカウントもなされていない場合には、ステップ
Ｓ３９において、ただちに冷却を停止し、冷却停止時間
計数用タイマＭ2 のカウントをセットする。

【００８２】上記変形例の製氷運転制御において、請求
項４及び６の発明における凍結防止運転手段（Ｄ）は、
ステップＳ３３〜Ｓ３８により構成されている。

【００８３】したがって、上記実施例おいて、請求項４
の発明では、粒径検出手段（Ｂ）により氷生成信号を受
けると、凍結防止運転手段（Ｄ）により、再冷却器
（８）の解消能力を低下させるので、氷の粗大化を阻止
でき、請求項２の発明と同様の効果を発揮することがで
きる。

【００８４】さらに、請求項６の発明では、凍結防止運
転手段（Ｄ）により、再冷却器（８）の解消動作を間欠
的に行なうので、解消能力が過度に低下することを防止
できる。したがって、氷化を継続して行なうことができ
る一方、たとえ氷化が途絶えても氷化開始までの立ち上
がり時間を短縮することができる。

【００８５】次に、請求項３、５の発明に係る氷生成運
転手段（Ｃ）及び請求項７の発明に係る凍結防止運転手
段（Ｄ）における、他の変形例について説明する。図１
５にその製氷運転制御のフローチャートを示す。

【００８６】この変形例は、図１４の変形例におけるス
テップＳ２９〜Ｓ３２に代え、ステップＳ４１を組み込
んだものである。すなわち、図１４の変形例では、氷の
粒子が生成した後所定粒径に到達前の状態では、再冷却
器（８）を一定の冷却強度で連続運転する。これに対し
て、本変形例では、この状態においても再冷却器（８）
を間欠運転させるものとし、かつ所定粒径に到達する前
の冷却時間が到達後の冷却時間よりも長く設定してあ
る。他のステップについては図１４の変形例のものと同
様である。

【００８７】つまり、再冷却器（８）の作動制御は、氷
の粒子が所定粒径に到達していない場合にはステップＳ
４１に移る。このステップＳ４１において、所定粒径に
到達前の冷却時間の設定値α１（γ３時間に設定）が、
ステップＳ４０における到達後の冷却時間の設定値α１
（γ１時間に設定）より長くなるように処理（γ３＞γ
１）された上、図１４の変形例と同じステップＳ３３〜
Ｓ３８の間欠運転制御が行なわれる。尚、所定粒径に到
達前における、冷却停止時間の設定値α２は、γ４に設
定されている。

【００８８】所定の粒径に到達した後には、ステップＳ
１５からステップＳ４０に移り、γ１の冷却時間とγ２
の冷却停止時間によりステップＳ３３〜Ｓ３８の間欠運
転が行われる。

【００８９】上記変形例の製氷運転制御において、請求
項３及び５の発明における氷生成運転手段（Ｃ）、請求
項７の発明における第１能力低減手段（Ｅ）は、ステッ
プＳ４１及びＳ３３〜Ｓ３８により構成されている。

【００９０】請求項７の発明における第２能力低減手段
（Ｆ）は、ステップＳ４０及びＳ３３〜Ｓ３８により構
成されている。

【００９１】したがって、上記変形例において、請求項
３の発明では、氷生成検出手段（Ａ）により氷生成信号
を受けると、再冷却器（８）の解消能力を低下させるの
で、氷が小粒子の状態からその粗大化が打ち消されるこ
ととなり、氷の生成運転を長時間安定して行なうことが
できる。

【００９２】また、請求項５の発明では、再冷却器
（８）の解消動作を間欠的に行なうので、解消能力の過
度の低下を防止できる。したがって、請求項１の効果を
一層強く発揮することができる。

【００９３】また、請求項７の発明では、第１能力低減
手段（Ｅ）により、粒径検出手段（Ｂ）の氷成長信号を
受けて、氷の粒子が所定粒径未満のときには、冷却時間
をγ３時間（γ３＞γ１）にすることにより、再冷却器
（８）の解消能力を第１能力に低下させている。さら
に、第２能力低減手段（Ｆ）により、粒径検出手段
（Ｂ）の氷成長信号を受け、氷の粒子が所定粒径以上の
ときには、冷却時間をγ１にすることにより、再冷却器
（８）の解消能力を第１能力より低い第２能力に低下さ
せるものとしている。したがって、氷が粗大化すること
が比較的少ない小粒子の状態においては製氷能力が高め
られる一方、所定粒径に達した後は粗大化の防止が強め
られる。

【００９４】次に、請求項８の発明に係る第２実施例に
ついて説明する。この実施例は、氷生成運転中におい
て、氷の生成状態に基づいて製氷能力を制御するもので
ある。図１６に示すように、再冷却器（８）より下流側
の復管路（５１Ｂ）に、変位センサ（８２）が設けら
れ、該変位センサ（８２）により復管路（５１Ｂ）を流
通している氷の粒子の粒径を検出している。

【００９５】変位センサ（８２）はコントローラ（１
０）に内蔵された製氷能力低減手段（Ｇ）に接続され、
該製氷能力低減手段（Ｇ）は、変位センサ（８２）から
の氷成長信号を受けると、製氷能力を氷の粒子が所定粒
径に成長する前より低い所定値に低下させるようになっ
ている。

【００９６】変位センサ（８２）としては、図１７に示
すように、棒、板あるいはメッシュ状の板等からなるパ
ドル（８１）を有する、接触形の変位センサ（８２）を
用い、パドルを復管路（５１Ｂ）内に突出しておく。

【００９７】そして、図１８に示すように、パドル（８
１）に粗大化した氷の粒子が当たるとパドル（８１）が
変形し、このとき、変位センサ（８２）は図２０に示す
ように、大きな変位あるいは応力を出力する。これによ
り、氷が粗大化した不安定解消状態が検知されることに
なる。

【００９８】製氷能力低減手段（Ｇ）としては、再冷却
器（８）の解消能力を低減するものであっても、水熱交
換器（２２）の過冷却度を低減するものであってもよ
い。

【００９９】次に、製氷能力の制御動作を図２２の制御
フローに基づいて説明する。

【０１００】まず、ステップＳ５１において変位センサ
（８２）が所定のサンプリングタイム毎に検出した変位
δを読み込んだ後、ステップＳ５２に移り、前３回の測
定の変位δ1 ，δ2 ，δ3 の平均値δavを算出し、この
平均値δavと今回の変位δとの差△δを求める。次に、
ステップＳ５３に移り、変位の差△δがあらかじめ設定
しておいた、氷が少数の大きな粒子に成長した不安定解
消状態時の変位の差△δo より大きいか否かを判別す
る。変位の差△δが不安定解消状態時の変位の差△δo
以下のときには、ステップＳ５４に移り、次回の変位の
平均値δavを算出するための前３回の変位δ1 ，δ2 ，
δ3 として今回の変位δと前回の変位δ1と前前回の変
位δ2 とをそれぞれセットして、メイン制御ルーチンに
移る。

【０１０１】一方、変位の差△δが不安定解消状態時の
変位の差△δo より大きいときには、ステップＳ５３よ
りステップＳ５５に移り、流れの状態は不安定解消状態
であると判断し、製氷能力低減手段（Ｇ）により製氷能
力を低下させる。

【０１０２】請求項８における粒径検出手段（Ｂ）は、
ステップＳ５１〜Ｓ５５および変位センサ（８２）によ
り構成されている。

【０１０３】したがって、製氷能力低減手段（Ｇ）は、
氷生成運転中に変位センサ（８２）からの氷成長信号を
受けると、製氷能力を氷の粒子が所定粒径に成長する前
より低い所定値に低下させるので、流れの状態は微小な
氷の粒子が多数生成する安定解消状態になり、変位セン
サ（８２）の出力は図２１に示すような大きなピークの
ない特性に、復管路（５１Ｂ）における氷の生成状態は
図１９に示すような状態になる。

【０１０４】請求項８の発明では、変位センサ（８２）
と製氷能力低減手段（Ｇ）とにより、製氷能力が氷生成
運転中における再冷却器（８）より下流側の復管路（５
１Ｂ）における氷の生成状態に応じて制御されるので、
再冷却器（８）より下流側における管路の閉塞を防止で
き、信頼性の高い、高効率の製氷運転を連続して行なう
ことができる。

【０１０５】また、変位センサ（８２）を、再冷却器
（８）よりある程度離れた位置に配設した場合には、復
管路（５１Ｂ）を流通中に変化した氷の生成状態に対応
して製氷能力を制御することができる。

【０１０６】次に、第２実施例の変形例について説明す
る。この変形例は、第２実施例の粒径検出手段（Ｂ）に
用いた変位センサ（８２）に代え、光検出装置を用いた
ものである。

【０１０７】光検出装置を用いて氷の粒子の粒径を検出
する場合、まず、復管路（５１Ｂ）に透明アクリル樹脂
または透明塩化ビニル樹脂等からなる透明筒体（図示せ
ず）を介装しておく。光検出装置は発光素子と受光素子
と、発光素子からの発光量信号と受光素子からの受光量
信号とを比較演算して光透過率を算出する演算部とを備
えている。そして、発光素子（図示せず）と上記受光素
子（図示せず）とは上記透明筒部を挟んで対面して配設
されている。

【０１０８】そして、図１８に示すように、透明筒体内
を粗大化した氷の粒子が通過すると、発光素子からの光
が遮られ、光透過率が変化し、その変化を、光検出装置
が図２３に示すような大きな落ち込みを出力し、氷の粗
大化を検知することができる。他の構成は第２実施例と
同様であり、粒径検出手段（Ｂ）からの氷成長信号を受
信した製氷能力低減手段（Ｇ）が作動するようになって
いる。

【０１０９】次に、製氷能力の制御動作を図２５の制御
フローに基づいて説明する。

【０１１０】まず、ステップＳ６１において光検出装置
が所定のサンプリングタイム毎に検出した光透過率δを
読み込んだ後、ステップＳ６２に移り、前３回の測定の
光透過率ε1 ，ε2 ，ε3 の平均値εavを算出し、この
平均値εavと今回の光透過率εとの差△εを求める。次
に、ステップＳ６３に移り、光透過率の差△εがあらか
じめ設定しておいた、氷が少数の大きな粒子に成長した
不安定解消状態時の光透過率の差△εo より大きいか否
かを判別する。光透過率の差△εが不安定解消状態時の
光透過率の差△εo 以下のときには、ステップＳ６４に
移り、次回の光透過率の平均値εを算出するための前３
回の光透過率ε1 ，ε2 ，ε3 として今回の光透過率ε
と前回の光透過率ε1 と前前回の光透過率ε2 とをそれ
ぞれセットして、メイン制御ルーチンに移る。

【０１１１】一方、光透過率の差△εが不安定解消状態
時の光透過率の差△εo より大きいときには、ステップ
Ｓ６３よりステップＳ６５に移り、流れの状態は不安定
解消状態であると判断し、製氷能力低減手段（Ｇ）によ
り製氷能力を低下させる。

【０１１２】この変形例においては、請求項８における
粒径検出手段（Ｂ）は、ステップＳ６１〜Ｓ６５および
光検出装置により構成されている。

【０１１３】そして流れの状態は図１９に示すような安
定解消状態になる一方、光検出装置の出力は図２４に示
すような大きな落ち込みのない特性になる。

【０１１４】したがって、本実施例によれば、光検出装
置により、第２実施例と同様の効果を発揮することがで
きる。とくに、光検出装置は非接触形のセンサであるの
で、センサによって氷の粗大化傾向を刺激するといった
事態を防止することができる。

【０１１５】次に、請求項９の発明に係る第３実施例に
ついて説明する。この実施例は、単一の検出手段によっ
て氷の生成から氷の粒子の成長までを一貫して検出し、
製氷能力を制御しようとするものである。

【０１１６】つまり、再冷却器（８）より下流側の復管
路（５１Ｂ）に解消状態検出手段（Ｈ）が設けられ、該
解消状態検出手段（Ｈ）が復管路（５１Ｂ）を流通して
いる氷の粒子の粒径を検出している。

【０１１７】上記解消状態検出手段（Ｈ）はコントロー
ラ（１０）に内蔵された製氷能力低減手段（Ｇ）に接続
されている。該製氷能力低減手段（Ｇ）は、解消状態検
出手段（Ｈ）からの粒径信号を受けて、氷の粒子が所定
粒径になると、製氷能力を通常の氷生成運転より低い所
定値に低下させる製氷能力低減手段（Ｇ）とを備えてい
る。

【０１１８】解消状態検出手段（Ｈ）としては、変位セ
ンサ（８２）及び光検出装置のいずれであってもよい。

【０１１９】また、製氷能力低減手段（Ｇ）としては、
再冷却器（８）の解消能力を低減するものであっても、
水熱交換器（２２）の過冷却度を低減するものであって
もよい。

【０１２０】そして、氷生成運転中に流れ状態が不安定
解消状態になると、製氷能力低減手段（Ｇ）が製氷能力
を氷生成運転より低い所定値に低下させる。したがっ
て、再冷却器（８）より下流側の復管路（５１Ｂ）にお
いて氷の生成から氷の粒子の成長までが一貫して検出さ
れ、復管路（５１Ｂ）の氷の生成状態の変化に対応した
製氷能力の制御が行われることになる。

【０１２１】請求項９の発明では、解消状態検出手段
（Ｈ）と製氷能力低減手段（Ｇ）とにより、氷生成運転
において、再冷却器（８）より下流側における閉塞を防
止でき、信頼性の高い、高効率の製氷運転を連続して行
なうことができる。

【０１２２】また、解消状態検出手段（Ｈ）が粒径を検
出することにより、氷の生成から氷の粒子の成長までを
一つの検出手段によって検出できるので、総合的に再冷
却器（８）の解消強度を判定することができ、氷の粗大
化を迅速かつ高精度で検知することができる。

【０１２３】尚、第１実施例では、氷生成検出手段
（Ａ）と粒径検出手段（Ｂ）の双方を設けて、氷生成運
転と凍結防止運転とを行なうようにしたが、氷生成検出
手段（Ａ）のみ又は粒径検出手段（Ｂ）のみを設けるよ
うにしてもよい。

【０１２４】そして、氷生成検出手段（Ａ）のみを設け
た場合には、加熱器（９）のない製氷装置にも本発明を
適用することができる。同様に、粒径検出手段（Ｂ）が
加熱器センサ（７４）以外のものについても、さらに
は、第３実施例についても、本発明を加熱器（９）のな
い製氷装置に適用できることはもちろんである。

【０１２５】また、過冷却の解消手段は、再冷却器に限
らず、流速を増大させるもの、乱流を起こすもの、衝撃
を与えるものなど過冷却という熱平衡状態をこわすもの
であればよい。

【０１２６】また、第２実施例の粒径検出手段（Ｂ）お
よび第３実施例の解消状態検出手段（Ｈ）に用いるセン
サとしては、上記の変位センサ（８２）や光検出装置以
外のものであってもよい。上記以外の氷の粒子の粒径検
出手段としては、例えば、容積流量計で粒径増加による
流量変化を検出するもの、質量流量計で水の密度変化を
検出するもの、導電率計で水の導電率変化を検出するも
の、静電容量センサで水の静電容量を検出するもの、超
音波センサで水中の伝播速度の変化あるいは波形の変化
を検出するもの等が挙げられる。また、上記センサを複
数個用いるものであってもよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上の構成により、請求項１の発明によ
れば、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
する製氷装置おいて、氷生成検出手段により氷の生成を
検出するので、製氷運転中、つまり過冷却状態の解消操
作を続けていく過程において、その操作によるはっきり
とした制御対象の変化をとらえることができ、製氷運転
制御を行なう上で大きな指標を得ることができる。ま
た、氷の大きさが所定の大きさに達するまでは、過冷却
解消部での解消動作を継続して行うので、信頼性の向上
を図ることができる。

【０１２８】請求項２の発明では、粒径検出手段からの
氷成長信号を受けた凍結防止運転手段により、凍結防止
運転が行なわれるので、粗大化によって過冷却解消部に
おいて起こる着氷や管路の閉塞を未然に防止できること
となり、その結果、信頼性の高い、高効率の製氷運転を
達成することができる。

【０１２９】請求項３の発明では、氷生成運転手段が過
冷却解消部の解消能力を低下させるように構成されてい
るので、氷生成運転の間から氷の粗大化の傾向を打ち消
すことができこととなり、長時間の安定した氷生成運転
を行なうことができる。

【０１３０】請求項４の発明では、凍結防止運転手段が
過冷却解消部の解消能力を低下させるように構成されて
いるので、氷の粗大化を阻止でき、請求項２の発明と同
様の効果を発揮することができる。

【０１３１】請求項５の発明では、氷生成運転手段が過
冷却解消部の解消動作を間欠的に行うので、解消能力の
過度の低下を防止できることとなり、請求項１の効果を
一層強く発揮することができる。

【０１３２】請求項６の発明では、凍結防止運転手段が
過冷却解消部の解消動作を間欠的に行うので、解消能力
の過度の低下を防止できることになり、氷化の持続、氷
化を停止した後の早期回復可能となり、その結果、信頼
性、製氷能力を向上させることができる。

【０１３３】請求項７の発明では、氷生成後の氷の粒子
の大きさに応じて、過冷却解消部の解消能力を２段階に
低下させているので、氷の状態に対応した運転制御が可
能になる。したがって、小粒子を生成する氷生成運転を
安定して持続させることができると共に、粒子が大きく
なれば確実に粗大化を防止することができる。

【０１３４】請求項８の発明では、粒径検出手段と製氷
能力低減手段とにより、製氷能力が過冷却解消部より下
流側の水循環路における氷生成状態に応じて制御される
ので、氷生成運転中における過冷却解消部より下流側に
おける管路の閉塞を防止でき、信頼性の高い、高効率の
製氷運転を連続して行なうことができる。

【０１３５】請求項９の発明では、解消状態検出手段と
製氷能力低減手段とにより、氷生成運転において、過冷
却解消部より下流側における管路の閉塞を防止でき、信
頼性の高い、高効率の製氷運転を連続して行なうことが
できる。

【０１３６】また、解消状態検出手段が粒径を検出する
ことにより、氷の生成から氷の粒子の成長までを一つの
検出手段によって検出できるので、総合的に再冷却器の
解消強度を判定することができ、氷の粗大化を迅速かつ
高精度で検知することができる。

【図面の簡単な説明】

図１および図２は発明の構成を示し、図３ないし図１１
は第１実施例を示し、図１２ないし図１５はそれぞれ第
１実施例の変形例を示し、図１２は氷生成検出手段の変
形例を示し、図１３は粒径検出手段の他の変形例を示
し、図１４は製氷運転制御の変形例を示し、図１５は製
氷運転制御の他の変形例を示し、図１６ないし図２２は
第２実施例を示し、図２３ないし図２５は第２実施例の
変形例を示す。

【図１】請求項１ないし７の発明における基本的な構成
を示すブロック図である。

【図２】請求項８および９の発明における基本的な構成
を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例の空気調和装置の構成を示す冷
媒配管系統図である。

【図４】水循環路内の各種センサの配置を示す縦断面図
である。

【図５】氷生成手段を示すフローチャート図である。

【図６】粒径検出手段を示すフローチャート図である。

【図７】氷生成運転制御を示すフローチャート図であ
る。

【図８】氷生成時点における流体温度及び再冷却器の表
面温度の時間変化を示す特性図である。

【図９】氷生成時における氷の状態を示す縦断面図であ
る。

【図１０】氷の粒子の成長時における流体の静圧降下と
加熱器の表面温度の時間変化を示す特性図である。

【図１１】氷の粒子の成長時における氷の状態を示す縦
断面図である。

【図１２】氷生成検出手段のフローチャート図である。

【図１３】氷生成検出手段のフローチャート図である。

【図１４】製氷運転制御を示すフローチャート図であ
る。

【図１５】製氷運転制御を示すフローチャート図であ
る。

【図１６】製氷装置の概略図である。

【図１７】変位センサの作動状態を示す断面図である。

【図１８】不安定解消状態時の氷の生成状態を示す断面
図である。

【図１９】安定解消状態時の氷の生成状態を示す断面図
である。

【図２０】不安定解消状態時の変位センサの出力を示す
特性図である。

【図２１】安定解消状態時の変位センサの出力を示す特
性図である。

【図２２】製氷能力の制御動作を示すフローチャート図
である。

【図２３】不安定解消状態時の光検出装置の出力を示す
特性図である。

【図２４】安定解消状態時の光検出装置の出力を示す特
性図である。

【図２５】製氷能力の制御動作を示すフローチャート図
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） ２２ 水熱交換器 （主熱交換器） ５１ 水循環路 Ａ 氷生成検出手段 Ｂ 粒径検出手段 Ｃ 氷生成運転手段 Ｄ 凍結運転手段 Ｅ 第１能力低減手段 Ｆ 第２能力低減手段 Ｇ 製氷能力低減手段 Ｈ 解消状態検出手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25C 1/00 F24F 5/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   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、 上記主熱交換器（２２）と蓄氷槽（５）との間で水又は
   水溶液を循環させる配管により形成された水循環路（５
   １）と、 上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５１）
   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る過冷却解消部（８）と
   を備え、 主熱交換器（２２）で過冷却された水又は水溶液の過冷
   却状態を過冷却解消部（８）において解消させてスラリ
   ー状の氷を生成する製氷運転を行う 製氷装置であって、上記製氷運転時、過冷却解消部（８）における氷の生成
   の有無を検出し、氷の生成を検出した際、氷生成信号を
   発信する 氷生成検出手段（Ａ）と、 該氷生成検出手段（Ａ）から氷生成信号を受けた際、こ
   の氷の大きさが所定の大きさに達するまで、過冷却解消
   部（８）での解消動作を継続して行う氷生成運転手段
   （Ｃ）とを備えたことを特徴とする製氷装置。
2. 【請求項２】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   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、 上記主熱交換器（２２）と蓄氷槽（５）との間で水又は
   水溶液を循環させる配管により形成された水循環路（５
   １）と、 上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５１）
   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―状の氷を生成
   するための過冷却解消部（８）と、 該過冷却解消部（８）に近接して設けられ、水循環路
   （５１）の加熱が可能な凍結防止部（９）とを備えた製
   氷装置であって、 上記過冷却解消部（８）の内壁面に付着した状態で氷が
   生成されたとき、その付着した氷の粒子径を検出し、該
   粒子径が所定粒径に成長すると氷成長信号を発信する粒
   径検出手段（Ｂ）と、 該粒径検出手段（Ｂ）から氷成長信号を受けると、上記
   凍結防止部（９）からの加熱により上記内壁面に付着し
   た氷を剥離させる凍結防止運転を行なう凍結防止運転手
   段（Ｄ）とを備えたことを特徴とする製氷装置。
3. 【請求項３】 氷生成運転手段（Ｃ）は、氷の大きさが
   所定の大きさに達すると、過冷却解消部（８）の解消能
   力を低下させるように構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の製氷装置。
4. 【請求項４】 凍結防止運転手段（Ｄ）は、氷が所定粒
   径に成長すると、過冷却解消部（８）の解消能力を低下
   させるように構成されていることを特徴とする請求項２
   記載の製氷装置。
5. 【請求項５】 氷生成運転手段（Ｃ）は、氷の大きさが
   所定の大きさに達すると、過冷却解消部（８）の解消動
   作を間欠的に行なうように構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の製氷装置。
6. 【請求項６】 凍結防止運転手段（Ｄ）は、氷が所定粒
   径に成長すると、過冷却解消部（８）の解消動作を間欠
   的に行なうように構成されていることを特徴とする請求
   項２記載の製氷装置。
7. 【請求項７】 凍結防止運転手段（Ｄ）は、粒 径検出手段（Ｂ）の氷成長信号を受けて、粒径が所定
   値未満のときに、過冷却解消部（８）の解消能力を第１
   能力に低下させる第１能力低減手段（Ｅ）と、 該粒径検出手段（Ｂ）の氷成長信号を受けて、粒径が所
   定値以上のときに、過冷却解消部（８）の解消能力を第
   １能力より低い第２能力に低下させる第２能力低減手段
   （Ｆ）とより構成されていることを特徴とする請求項４
   又は６記載の製氷装置。
8. 【請求項８】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   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、 上記主熱交換器（２２）と蓄氷槽（５）との間で水又は
   水溶液を循環させる配管により形成された水循環路（５
   １）と、 上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５１）
   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ー状の氷を生成
   するための過冷却解消部（８）とを備えた製氷装置であ
   って、 上記過冷却解消部（８）より下流側の水循環路（５１）
   に設けられ、該水循環路（５１）を流通している氷の粒
   子が所定粒径に成長したことを検出すると氷成長信号を
   発信する粒径検出手段（Ｂ）と、 該粒径検出手段（Ｂ）から氷成長信号を受けると、製氷
   能力を低下させる製氷能力低減手段（Ｇ）とを備えたこ
   とを特徴とする製氷装置。
9. 【請求項９】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   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、 上記主熱交換器（２２）と蓄氷槽（５）との間で水又は
   水溶液を循環させる配管により形成された水循環路（５
   １）と、 上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５１）
   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る過冷却解消部（８）と
   を備え、 主熱交換器（２２）で過冷却された水又は水溶液の過冷
   却状態を過冷却解消部（８）において解消させてスラリ
   ー状の氷を生成する製氷運転を行う 製氷装置であって、 上記過冷却解消部（８）より下流側の水循環路（５１）
   に設けられ、製氷運転時、水循環路（５１）を流通して
   いる水又は水溶液より生成した氷の粒子の粒径を検出す
   る解消状態検出手段（Ｈ）と、 該解消状態検出手段（Ｈ）からの粒径信号を受けて、氷
   の粒子が所定粒径になると、製氷能力を低下させる製氷
   能力低減手段（Ｇ）とを備えたことを特徴とする製氷装
   置。