JP3361617B2 - 氷蓄熱装置 - Google Patents
氷蓄熱装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、過冷却水を氷蓄熱槽
内に吐出して製氷する氷蓄熱装置に関する。
内に吐出して製氷する氷蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】過冷却水を利用した氷蓄熱装置であるダ
イナミック型氷蓄熱システムは、氷蓄熱槽内の蓄熱媒体
である水を、循環ポンプにより過冷却器に供給し、ここ
で過冷却状態まで冷却した後、氷蓄熱槽内に設けた過冷
却解除板に向かって吐出させ、過冷却状態を解除し氷を
生成させて氷蓄熱槽内に氷を溜めて行く。このような製
氷運転は、安価な深夜電力を利用して行い、昼間での空
気調和器における冷房負荷必要時に、夜間に製造した氷
を利用することで、負荷を賄う蓄冷熱利用運転が可能と
なる。
イナミック型氷蓄熱システムは、氷蓄熱槽内の蓄熱媒体
である水を、循環ポンプにより過冷却器に供給し、ここ
で過冷却状態まで冷却した後、氷蓄熱槽内に設けた過冷
却解除板に向かって吐出させ、過冷却状態を解除し氷を
生成させて氷蓄熱槽内に氷を溜めて行く。このような製
氷運転は、安価な深夜電力を利用して行い、昼間での空
気調和器における冷房負荷必要時に、夜間に製造した氷
を利用することで、負荷を賄う蓄冷熱利用運転が可能と
なる。
【０００３】従来、このような氷蓄熱システムは、複数
の過冷却器を有する大規模なものが多く、冷凍機で冷却
された不凍液（冷媒）を各過冷却器へ流すことにより、
水を過冷却状態まで冷却していた。ここで、冷凍機と循
環ポンプの稼働は、製氷運転開始時および停止時に、以
下に示すように制御されていた。
の過冷却器を有する大規模なものが多く、冷凍機で冷却
された不凍液（冷媒）を各過冷却器へ流すことにより、
水を過冷却状態まで冷却していた。ここで、冷凍機と循
環ポンプの稼働は、製氷運転開始時および停止時に、以
下に示すように制御されていた。
【０００４】(1) 製氷運転開始時は、冷凍機を稼働させ
て冷媒を循環させた後、循環ポンプを稼働させて氷蓄熱
槽内の水を循環させる。
て冷媒を循環させた後、循環ポンプを稼働させて氷蓄熱
槽内の水を循環させる。
【０００５】これは、冷凍機が所定の能力を得るまでに
時間を要することおよび、冷媒が冷却されるまでに時間
を要することから、循環ポンプを稼働させる前に、まず
冷凍機を稼働させる。
時間を要することおよび、冷媒が冷却されるまでに時間
を要することから、循環ポンプを稼働させる前に、まず
冷凍機を稼働させる。
【０００６】(2) 製氷運転を停止させる際には、循環ポ
ンプを停止させて氷蓄熱槽内の水の循環を停止させた
後、冷凍機を停止させて冷媒の循環を停止させる。
ンプを停止させて氷蓄熱槽内の水の循環を停止させた
後、冷凍機を停止させて冷媒の循環を停止させる。
【０００７】これは、循環ポンプを冷凍機に先駆けて停
止させることで、冷却されていない水が多量に氷蓄熱槽
内に吐き出されることによる氷蓄熱槽内の氷の溶解を防
ぐためである。
止させることで、冷却されていない水が多量に氷蓄熱槽
内に吐き出されることによる氷蓄熱槽内の氷の溶解を防
ぐためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の氷蓄熱システムを、過冷却器を一つとした小規模
のシステムに適応させる場合、氷蓄熱槽および冷凍機な
どのコンパクト化を図る必要がある。この場合には、過
冷却器での冷媒による直接冷却と過冷却水流量の増大を
試みた場合、上記の制御では過冷却器で頻繁に凍結が起
こるとともに、連続製氷時間が極めて短い結果となっ
た。
構成の氷蓄熱システムを、過冷却器を一つとした小規模
のシステムに適応させる場合、氷蓄熱槽および冷凍機な
どのコンパクト化を図る必要がある。この場合には、過
冷却器での冷媒による直接冷却と過冷却水流量の増大を
試みた場合、上記の制御では過冷却器で頻繁に凍結が起
こるとともに、連続製氷時間が極めて短い結果となっ
た。
【０００９】上記の不具合は、実験の結果以下に示す事
項が原因であると推定される。
項が原因であると推定される。
【００１０】(1) 小規模の冷凍機は、大規模の冷凍機に
比べて所定能力に達するまでの時間がかなり短く、この
ため過冷却器内に滞留している水が短時間で局所的に急
激冷却される。この結果、過冷却器内に微細氷が発生
し、過冷却器内で凍結が頻繁に起こる。
比べて所定能力に達するまでの時間がかなり短く、この
ため過冷却器内に滞留している水が短時間で局所的に急
激冷却される。この結果、過冷却器内に微細氷が発生
し、過冷却器内で凍結が頻繁に起こる。
【００１１】(2) 例え冷凍機を停止させても、過冷却器
内にはしばらく過冷却水が存在する。冷凍機の停止と同
時もしくは前に循環ポンプを停止させた場合、過冷却器
内の過冷却水が逆流し、循環ポンプと過冷却器との間で
過冷却状態が解除して微細氷が発生する。これにより、
過冷却器内で凍結が頻繁に起こる。
内にはしばらく過冷却水が存在する。冷凍機の停止と同
時もしくは前に循環ポンプを停止させた場合、過冷却器
内の過冷却水が逆流し、循環ポンプと過冷却器との間で
過冷却状態が解除して微細氷が発生する。これにより、
過冷却器内で凍結が頻繁に起こる。
【００１２】また、過冷却水の安定供給と流量とは、相
関関係があり、高流量においては、長時間過冷却水を連
続して安定供給できず、連続製氷すべく流量を減少させ
ると、氷が水面上にない状態においては、過冷却水が直
接水に降り注ぎ、氷蓄熱槽内で微細氷が発生し、この微
細氷が循環ポンプにより過冷却器に送られて過冷却器内
で凍結を引き起こすこととなる。
関関係があり、高流量においては、長時間過冷却水を連
続して安定供給できず、連続製氷すべく流量を減少させ
ると、氷が水面上にない状態においては、過冷却水が直
接水に降り注ぎ、氷蓄熱槽内で微細氷が発生し、この微
細氷が循環ポンプにより過冷却器に送られて過冷却器内
で凍結を引き起こすこととなる。
【００１３】そこで、この発明は、小規模の氷蓄熱シス
テムにて過冷却器での凍結を防止して製氷をスムーズに
行わせることを目的としている。
テムにて過冷却器での凍結を防止して製氷をスムーズに
行わせることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、蓄熱媒体が収納されるとともに、この
蓄熱媒体の過冷却状態の解除により生成される氷が蓄え
られる氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽内の蓄熱媒体中に一方
の端部が開口し、他方の端部が氷蓄熱槽内の蓄熱媒体の
上方に開口する循環流路と、この循環流路に設けられ、
前記氷蓄熱槽内の蓄熱媒体を一方の端部から吸引して他
方の端部から吐出させる蓄熱媒体移送手段と、内部を冷
媒が流れる冷凍サイクルの配管途中に設けられ、前記蓄
熱媒体移送手段により送られた前記循環流路中の蓄熱媒
体を、前記冷媒の蒸発により過冷却状態まで冷却する過
冷却器と、この過冷却器により冷却され循環流路の他方
の端部から流出する蓄熱媒体の過冷却状態を解除する過
冷却解除手段とを備えた氷蓄熱装置において、本装置の
製氷運転開始時に、前記冷凍サイクルの稼働を、前記蓄
熱媒体移送手段を稼働させた後、または蓄熱媒体移送手
段の稼働前所定時間以内に行わせるとともに、製氷運転
中は前記冷凍サイクルと前記蓄熱媒体移送手段の両方を
稼動させる制御手段を設けた構成としてある。
に、この発明は、蓄熱媒体が収納されるとともに、この
蓄熱媒体の過冷却状態の解除により生成される氷が蓄え
られる氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽内の蓄熱媒体中に一方
の端部が開口し、他方の端部が氷蓄熱槽内の蓄熱媒体の
上方に開口する循環流路と、この循環流路に設けられ、
前記氷蓄熱槽内の蓄熱媒体を一方の端部から吸引して他
方の端部から吐出させる蓄熱媒体移送手段と、内部を冷
媒が流れる冷凍サイクルの配管途中に設けられ、前記蓄
熱媒体移送手段により送られた前記循環流路中の蓄熱媒
体を、前記冷媒の蒸発により過冷却状態まで冷却する過
冷却器と、この過冷却器により冷却され循環流路の他方
の端部から流出する蓄熱媒体の過冷却状態を解除する過
冷却解除手段とを備えた氷蓄熱装置において、本装置の
製氷運転開始時に、前記冷凍サイクルの稼働を、前記蓄
熱媒体移送手段を稼働させた後、または蓄熱媒体移送手
段の稼働前所定時間以内に行わせるとともに、製氷運転
中は前記冷凍サイクルと前記蓄熱媒体移送手段の両方を
稼動させる制御手段を設けた構成としてある。
【００１５】また、制御手段は、本装置の製氷運転を停
止させる際に、冷凍サイクルを停止させた後、蓄熱媒体
移送手段を停止させる構成としてもよい。
止させる際に、冷凍サイクルを停止させた後、蓄熱媒体
移送手段を停止させる構成としてもよい。
【００１６】
【作用】このような構成の氷蓄熱装置によれば、製氷運
転開始時に、まず蓄熱媒体移送手段を稼働させて蓄熱媒
体を循環させ、蓄熱媒体が循環している状態で、冷凍サ
イクルを稼働させて冷媒を循環させる。これにより、循
環状態の蓄熱媒体が冷凍サイクルの過冷却器により徐々
に冷却されて過冷却状態に移行し、過冷却器内での凍結
が回避される。また、冷凍サイクルを稼働させた後、冷
凍サイクルが所定の能力を得るまでの所定時間以内に蓄
熱媒体移送手段を稼働させることで、蓄熱媒体が循環し
始めるまでは、過冷却器でここに残留する蓄熱媒体を過
冷却状態にすることはなく、過冷却器内での凍結が回避
される。
転開始時に、まず蓄熱媒体移送手段を稼働させて蓄熱媒
体を循環させ、蓄熱媒体が循環している状態で、冷凍サ
イクルを稼働させて冷媒を循環させる。これにより、循
環状態の蓄熱媒体が冷凍サイクルの過冷却器により徐々
に冷却されて過冷却状態に移行し、過冷却器内での凍結
が回避される。また、冷凍サイクルを稼働させた後、冷
凍サイクルが所定の能力を得るまでの所定時間以内に蓄
熱媒体移送手段を稼働させることで、蓄熱媒体が循環し
始めるまでは、過冷却器でここに残留する蓄熱媒体を過
冷却状態にすることはなく、過冷却器内での凍結が回避
される。
【００１７】また、製氷運転を停止させる際には、まず
冷凍サイクルを停止させることで、循環している蓄熱媒
体の温度は徐々に低下し、この状態で蓄熱媒体移送手段
を停止させることで、過冷却器内での凍結が回避され
る。
冷凍サイクルを停止させることで、循環している蓄熱媒
体の温度は徐々に低下し、この状態で蓄熱媒体移送手段
を停止させることで、過冷却器内での凍結が回避され
る。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
する。
【００１９】図１は、この発明の一実施例を示すダイナ
ミック型氷蓄熱装置の全体構成図であり、この氷蓄熱装
置は、過冷却器を一つとした小規模のシステムである。
氷蓄熱槽１内には蓄熱媒体である水３が満たされてお
り、氷蓄熱槽１の底部付近の水中には、水３が循環する
循環流路である水配管５の一方の端部が連通接続されて
いる。水配管５の他方の端部は、氷蓄熱槽１内の水３の
上方に開口し、水３を噴出する噴出用ノズル７が取付け
られている。噴出用ノズル７の先端には、凍結を防止す
るためのノズルヒータ９が設けられている。噴出用ノズ
ル７の噴出方向前方の氷蓄熱槽１の内壁には、噴出用ノ
ズル７から噴出された水の過冷却状態を解除するための
過冷却解除手段としての過冷却解除板１１が設置されて
いる。
ミック型氷蓄熱装置の全体構成図であり、この氷蓄熱装
置は、過冷却器を一つとした小規模のシステムである。
氷蓄熱槽１内には蓄熱媒体である水３が満たされてお
り、氷蓄熱槽１の底部付近の水中には、水３が循環する
循環流路である水配管５の一方の端部が連通接続されて
いる。水配管５の他方の端部は、氷蓄熱槽１内の水３の
上方に開口し、水３を噴出する噴出用ノズル７が取付け
られている。噴出用ノズル７の先端には、凍結を防止す
るためのノズルヒータ９が設けられている。噴出用ノズ
ル７の噴出方向前方の氷蓄熱槽１の内壁には、噴出用ノ
ズル７から噴出された水の過冷却状態を解除するための
過冷却解除手段としての過冷却解除板１１が設置されて
いる。
【００２０】水配管５には、氷蓄熱槽１内の水３を吸引
し、この吸引した水を噴出用ノズル７から噴出させるた
めの蓄熱媒体移送手段としての循環ポンプ１３が設けら
れている。循環ポンプ１３の上流側の水配管５には、吸
引した水中に含まれる微細氷を融解させるための吸い込
みヒータ１５が設けられている。循環ポンプ１３の下流
側の水配管５には、循環ポンプ１３により送られた水を
過冷却状態まで冷却する過冷却器１７が設けられてい
る。
し、この吸引した水を噴出用ノズル７から噴出させるた
めの蓄熱媒体移送手段としての循環ポンプ１３が設けら
れている。循環ポンプ１３の上流側の水配管５には、吸
引した水中に含まれる微細氷を融解させるための吸い込
みヒータ１５が設けられている。循環ポンプ１３の下流
側の水配管５には、循環ポンプ１３により送られた水を
過冷却状態まで冷却する過冷却器１７が設けられてい
る。
【００２１】過冷却器１７は、冷凍機１９の冷媒配管２
１が接続された蒸発器に相当し、冷凍機１９は、蒸発器
のほか、圧縮機，膨張弁および凝縮器を備えており、内
部を冷媒が流れる冷凍サイクルを構成している。この冷
凍サイクルは、過冷却器１７を上記した蒸発器として使
用することで、過冷却器１７を流れる水を冷却して製氷
運転を行うことになるが、圧縮機から吐出される冷媒の
流れ方向を切り替える切り替え手段としての四方弁を備
えており、この四方弁を、圧縮機から吐出される高温の
ガス冷媒を過冷却器１７に導くように切替えることで、
過冷却器１７は冷媒の凝縮により水を加熱させることが
可能な凝縮器として機能し、このとき冷凍サイクルは、
過冷却器１７内で凍結した氷を溶かす解氷運転を行うこ
とになる。
１が接続された蒸発器に相当し、冷凍機１９は、蒸発器
のほか、圧縮機，膨張弁および凝縮器を備えており、内
部を冷媒が流れる冷凍サイクルを構成している。この冷
凍サイクルは、過冷却器１７を上記した蒸発器として使
用することで、過冷却器１７を流れる水を冷却して製氷
運転を行うことになるが、圧縮機から吐出される冷媒の
流れ方向を切り替える切り替え手段としての四方弁を備
えており、この四方弁を、圧縮機から吐出される高温の
ガス冷媒を過冷却器１７に導くように切替えることで、
過冷却器１７は冷媒の凝縮により水を加熱させることが
可能な凝縮器として機能し、このとき冷凍サイクルは、
過冷却器１７内で凍結した氷を溶かす解氷運転を行うこ
とになる。
【００２２】循環ポンプ１３、冷凍機１９、ノズルヒー
タ９および吸い込みヒータ１５は、制御手段としての制
御回路２３によって制御される。
タ９および吸い込みヒータ１５は、制御手段としての制
御回路２３によって制御される。
【００２３】図２は、上記のように構成された氷蓄熱装
置における製氷運転開始時での、制御回路２３の制御動
作を示すフローチャートである。まず、循環ポンプ１３
を稼働させて（ステップ２０１）、氷蓄熱槽１内の水３
を過冷却器１７に送り、噴出用ノズル７から過冷却解除
板１１に向けて水を噴出させる。このとき、冷凍機１９
は稼働していないので、過冷却器１７において、水は冷
却されず、したがって氷は生成されない。
置における製氷運転開始時での、制御回路２３の制御動
作を示すフローチャートである。まず、循環ポンプ１３
を稼働させて（ステップ２０１）、氷蓄熱槽１内の水３
を過冷却器１７に送り、噴出用ノズル７から過冷却解除
板１１に向けて水を噴出させる。このとき、冷凍機１９
は稼働していないので、過冷却器１７において、水は冷
却されず、したがって氷は生成されない。
【００２４】次いで、ノズルヒータ９および吸い込みヒ
ータ１５を順次稼働させた後（ステップ２０３，２０
５）、循環ポンプ１３の稼働からの時間Ｔim1 が、所定
時間ｔ1 以上となった時点で（ステップ２０７）、冷凍
機１９の製氷サイクル運転を開始する（ステップ２０
９）。上記所定時間ｔ1 は、氷蓄熱槽１から吸引された
水３が過冷却器１７を通過するに要する時間であり、制
御回路２３に内蔵されるタイマにより計測される。
ータ１５を順次稼働させた後（ステップ２０３，２０
５）、循環ポンプ１３の稼働からの時間Ｔim1 が、所定
時間ｔ1 以上となった時点で（ステップ２０７）、冷凍
機１９の製氷サイクル運転を開始する（ステップ２０
９）。上記所定時間ｔ1 は、氷蓄熱槽１から吸引された
水３が過冷却器１７を通過するに要する時間であり、制
御回路２３に内蔵されるタイマにより計測される。
【００２５】冷凍機１９は小規模（５〜１５馬力）なた
めに、速やかに規定能力まで達し、過冷却器１７に低温
の冷媒を送り込む。この低温の冷媒により、過冷却器１
７に供給され続けている水は、数秒〜数分後に過冷却水
へと変化し、この過冷却水が噴出用ノズル７から噴出さ
れて過冷却解除板１１に吹き付けられて衝撃を受けるこ
とで、過冷却が解除され、氷２５が生成される。
めに、速やかに規定能力まで達し、過冷却器１７に低温
の冷媒を送り込む。この低温の冷媒により、過冷却器１
７に供給され続けている水は、数秒〜数分後に過冷却水
へと変化し、この過冷却水が噴出用ノズル７から噴出さ
れて過冷却解除板１１に吹き付けられて衝撃を受けるこ
とで、過冷却が解除され、氷２５が生成される。
【００２６】このように、冷凍機１９を稼働させる前
に、循環ポンプ１３を稼働させて氷蓄熱槽１内の水３を
あらかじめ循環させておくことで、その後の冷凍機１９
の稼働により、循環している水は徐々に冷却され、過冷
却器１７内での凍結を未然に防止することが可能とな
る。
に、循環ポンプ１３を稼働させて氷蓄熱槽１内の水３を
あらかじめ循環させておくことで、その後の冷凍機１９
の稼働により、循環している水は徐々に冷却され、過冷
却器１７内での凍結を未然に防止することが可能とな
る。
【００２７】なお、上記実施例では、冷凍機１９を稼働
させる前に循環ポンプ１３を稼働させるようにしたが、
冷凍機１９と循環ポンプ１３とをほぼ同時に、例えば冷
凍機１９を稼働させた後、所定時間である例えば０．１
秒程度以内に、循環ポンプ１３を稼働させるようにして
もよい。これは、冷凍機１９は、稼働後０．１秒程度以
内であれば、小規模であっても規定能力に達していない
状態、つまり冷媒温度が高い状態と考えられるので、こ
のような制御を行っても、過冷却器１７内の凍結は回避
することが可能である。
させる前に循環ポンプ１３を稼働させるようにしたが、
冷凍機１９と循環ポンプ１３とをほぼ同時に、例えば冷
凍機１９を稼働させた後、所定時間である例えば０．１
秒程度以内に、循環ポンプ１３を稼働させるようにして
もよい。これは、冷凍機１９は、稼働後０．１秒程度以
内であれば、小規模であっても規定能力に達していない
状態、つまり冷媒温度が高い状態と考えられるので、こ
のような制御を行っても、過冷却器１７内の凍結は回避
することが可能である。
【００２８】図３は、前記図１に示した氷蓄熱装置にお
ける製氷運転を停止する際の、制御回路２３の制御動作
を示すフローチャートである。まず、冷凍機１９の製氷
サイクル運転を停止させた後（ステップ３０１）、ノズ
ルヒータ９も停止させる（ステップ３０３）。その後、
冷凍機１９の運転停止からの経過時間Ｔieが所定時間ｔ
2 を越えた時点で（ステップ３０５）、循環ポンプ１３
を停止させ（ステップ３０７）、吸い込みヒータ１５も
停止させる（ステップ３０９）。
ける製氷運転を停止する際の、制御回路２３の制御動作
を示すフローチャートである。まず、冷凍機１９の製氷
サイクル運転を停止させた後（ステップ３０１）、ノズ
ルヒータ９も停止させる（ステップ３０３）。その後、
冷凍機１９の運転停止からの経過時間Ｔieが所定時間ｔ
2 を越えた時点で（ステップ３０５）、循環ポンプ１３
を停止させ（ステップ３０７）、吸い込みヒータ１５も
停止させる（ステップ３０９）。
【００２９】上記所定時間ｔ2 は、冷凍機１９が停止し
た後、過冷却器１７内の残存過冷却水のすべてが噴出用
ノズル７より氷蓄熱槽１内に送水されるに要する時間で
あり、制御回路２３に内蔵されるタイマにより計測され
る。
た後、過冷却器１７内の残存過冷却水のすべてが噴出用
ノズル７より氷蓄熱槽１内に送水されるに要する時間で
あり、制御回路２３に内蔵されるタイマにより計測され
る。
【００３０】このように、冷凍機１９を停止させた後、
過冷却器１７内の残存過冷却水のすべてが氷蓄熱槽１内
に移送された時点で、循環ポンプ１３を停止させること
で、過冷却器１７内での凍結が未然に防止される。
過冷却器１７内の残存過冷却水のすべてが氷蓄熱槽１内
に移送された時点で、循環ポンプ１３を停止させること
で、過冷却器１７内での凍結が未然に防止される。
【００３１】図４は、前記図１に示したような氷蓄熱装
置において、過冷却器１７内で凍結が発生したと想定し
た場合での氷を溶かすための、いわゆる過冷却器再生時
の、制御回路２３の制御動作を示すフローチャートであ
る。過冷却器再生時には、冷凍機１９の解氷サイクル運
転を開始する（ステップ４０１）。すなわち、冷凍機１
９は、過冷却器１７を凝縮器として機能させる。そし
て、解氷運転開始からの経過時間Ｔim2 が所定時間ｔ3
を越えた時点で（ステップ４０３）、循環ポンプ１３を
稼働させる（ステップ４０５）。
置において、過冷却器１７内で凍結が発生したと想定し
た場合での氷を溶かすための、いわゆる過冷却器再生時
の、制御回路２３の制御動作を示すフローチャートであ
る。過冷却器再生時には、冷凍機１９の解氷サイクル運
転を開始する（ステップ４０１）。すなわち、冷凍機１
９は、過冷却器１７を凝縮器として機能させる。そし
て、解氷運転開始からの経過時間Ｔim2 が所定時間ｔ3
を越えた時点で（ステップ４０３）、循環ポンプ１３を
稼働させる（ステップ４０５）。
【００３２】上記所定時間ｔ3 は、過冷却器１７内の氷
を溶かすに要する時間であり、制御回路２３に内蔵され
るタイマによって計測される。
を溶かすに要する時間であり、制御回路２３に内蔵され
るタイマによって計測される。
【００３３】循環ポンプ１３を稼働させるまでの所定時
間ｔ3 の解氷運転により、過冷却器１７に高温冷媒が送
り込まれ、過冷却器１７内で凍結した氷を溶かすことが
可能となる。所定時間ｔ3 経過後に、循環ポンプ１３を
稼働させることで、過冷却器１７内にて水は冷媒と熱交
換を行って加熱され、噴出用ノズル７を経て氷蓄熱槽１
内に送り出される。
間ｔ3 の解氷運転により、過冷却器１７に高温冷媒が送
り込まれ、過冷却器１７内で凍結した氷を溶かすことが
可能となる。所定時間ｔ3 経過後に、循環ポンプ１３を
稼働させることで、過冷却器１７内にて水は冷媒と熱交
換を行って加熱され、噴出用ノズル７を経て氷蓄熱槽１
内に送り出される。
【００３４】次に、循環ポンプ１３の運転開始からの経
過時間Ｔipが、所定時間ｔ4 を越えた時点で（ステップ
４０７）、循環ポンプ１３を停止させとともに（ステッ
プ４０９）、冷凍機１９の解氷運転を停止させる（ステ
ップ４１１）。上記所定時間ｔ4 は、過冷却器１７から
噴出用ノズル７に至る水配管５内および噴出用ノズル７
内の凍結による氷をすべて溶かすに要する時間であり、
制御回路２３に内蔵されるタイマによって計測される。
過時間Ｔipが、所定時間ｔ4 を越えた時点で（ステップ
４０７）、循環ポンプ１３を停止させとともに（ステッ
プ４０９）、冷凍機１９の解氷運転を停止させる（ステ
ップ４１１）。上記所定時間ｔ4 は、過冷却器１７から
噴出用ノズル７に至る水配管５内および噴出用ノズル７
内の凍結による氷をすべて溶かすに要する時間であり、
制御回路２３に内蔵されるタイマによって計測される。
【００３５】所定時間ｔ4 の間循環ポンプ１３を稼働さ
せることで、水配管５および噴出用ノズル７内の凍結に
よる氷を溶かすことが可能となり、過冷却器１７の再生
が完了し、次回の製氷運転開始制御（ステップ４１３）
に続く製氷運転がスムーズに行われることになる。この
製氷運転は、冷凍機１９が停止してから、所定時間後、
すなわち製氷命令が出て循環ポンプ１３が稼働してから
冷凍サイクルが起動するまでの時間（ｔ1 ）経過後に、
行われる。
せることで、水配管５および噴出用ノズル７内の凍結に
よる氷を溶かすことが可能となり、過冷却器１７の再生
が完了し、次回の製氷運転開始制御（ステップ４１３）
に続く製氷運転がスムーズに行われることになる。この
製氷運転は、冷凍機１９が停止してから、所定時間後、
すなわち製氷命令が出て循環ポンプ１３が稼働してから
冷凍サイクルが起動するまでの時間（ｔ1 ）経過後に、
行われる。
【００３６】図５は、前記図１に示した氷蓄熱装置にお
ける製氷運転時での、制御回路２３の制御動作を示すフ
ローチャートである。これは、図２の製氷運転開始時の
制御に続くものである。製氷運転開始後（ステップ５０
１）、過冷却水が過冷却解除板１１に衝突して生成され
た氷２５は、過冷却解除板１１を滑り落ち水３中に順次
蓄積されて氷塊２７となる。
ける製氷運転時での、制御回路２３の制御動作を示すフ
ローチャートである。これは、図２の製氷運転開始時の
制御に続くものである。製氷運転開始後（ステップ５０
１）、過冷却水が過冷却解除板１１に衝突して生成され
た氷２５は、過冷却解除板１１を滑り落ち水３中に順次
蓄積されて氷塊２７となる。
【００３７】冷凍機１９が製氷運転を開始した時点から
の経過時間Ｔiiが所定時間ｔ5 となったら（ステップ５
０３）、氷蓄熱槽１内の水面のほぼ全域に氷塊２７が蓄
積されたとして、循環ポンプ１３による水の移送量を減
少させ（ステップ５０５）、噴出用ノズル７から噴出さ
れる過冷却水を、水面上の氷塊２７に直接降り注ぐよう
にする。小流量の過冷却水が氷塊２７上に落下すること
で過冷却状態が解除され、氷塊２７上に氷となって蓄積
されて行き、水３中での微細氷の生成が回避される。こ
の結果、微細氷が循環ポンプ１３により過冷却器１７に
送られることはなく、過冷却器内１７で凍結を引き起こ
すという不具合は防止される。
の経過時間Ｔiiが所定時間ｔ5 となったら（ステップ５
０３）、氷蓄熱槽１内の水面のほぼ全域に氷塊２７が蓄
積されたとして、循環ポンプ１３による水の移送量を減
少させ（ステップ５０５）、噴出用ノズル７から噴出さ
れる過冷却水を、水面上の氷塊２７に直接降り注ぐよう
にする。小流量の過冷却水が氷塊２７上に落下すること
で過冷却状態が解除され、氷塊２７上に氷となって蓄積
されて行き、水３中での微細氷の生成が回避される。こ
の結果、微細氷が循環ポンプ１３により過冷却器１７に
送られることはなく、過冷却器内１７で凍結を引き起こ
すという不具合は防止される。
【００３８】噴出用ノズル７からの過冷却水の噴出流量
は、高流量においては、長時間過冷却水を連続して安定
供給できないことから、上記のように微細氷の発生を回
避しつつ噴流の流量を低下させることで、連続製氷が可
能となる。
は、高流量においては、長時間過冷却水を連続して安定
供給できないことから、上記のように微細氷の発生を回
避しつつ噴流の流量を低下させることで、連続製氷が可
能となる。
【００３９】図６は、前記図１の氷蓄熱装置における前
記図２〜図５の制御動作を、タイマの計測値に代えて各
種のセンサの検出値に基づいて行う場合の氷蓄熱装置の
全体構成図である。各種センサとしては、噴出用ノズル
７内を流れる水を検出するために噴出用ノズル７に設け
た水温センサ２９，冷凍サイクルにおける過冷却器１７
での冷媒の凝縮温度を検出するために冷媒配管２１に設
けた凝縮温度センサ３１，氷蓄熱槽１内の水３の温度を
検出するために氷蓄熱槽１の内壁部の水面付近に設置さ
れた二つの温度センサ３３，３５がある。
記図２〜図５の制御動作を、タイマの計測値に代えて各
種のセンサの検出値に基づいて行う場合の氷蓄熱装置の
全体構成図である。各種センサとしては、噴出用ノズル
７内を流れる水を検出するために噴出用ノズル７に設け
た水温センサ２９，冷凍サイクルにおける過冷却器１７
での冷媒の凝縮温度を検出するために冷媒配管２１に設
けた凝縮温度センサ３１，氷蓄熱槽１内の水３の温度を
検出するために氷蓄熱槽１の内壁部の水面付近に設置さ
れた二つの温度センサ３３，３５がある。
【００４０】図７〜図１０は、前記図２〜図５の制御動
作にそれぞれ対応する上記図６における制御回路２３の
制御動作を示すフローチャートである。
作にそれぞれ対応する上記図６における制御回路２３の
制御動作を示すフローチャートである。
【００４１】図７は、前記図２に対応する製氷運転開始
時のもので、循環ポンプ１３の稼働後（ステップ２０
１）、ステップ７０１で、噴出用ノズル７に設けられた
水温センサ２９が検出する温度Ｔk が、設定温度Ｃ（例
えば１℃）を越えたときに、制御回路２３は、噴出用ノ
ズル７から水が噴出していると考え、冷凍機１９の製氷
運転を開始する（ステップ２０９）。このため、水温セ
ンサ２９は、蓄熱媒体である水を検出する媒体検出手段
を構成する。噴出用ノズル７から水が噴出している状態
で冷凍機１９を稼働させることで、過冷却器１７あるい
は噴出用ノズル７での凍結が防止される。なお、このと
きの水温センサ２９は、過冷却解除板１１あるいは水配
管５に設けてもよい。
時のもので、循環ポンプ１３の稼働後（ステップ２０
１）、ステップ７０１で、噴出用ノズル７に設けられた
水温センサ２９が検出する温度Ｔk が、設定温度Ｃ（例
えば１℃）を越えたときに、制御回路２３は、噴出用ノ
ズル７から水が噴出していると考え、冷凍機１９の製氷
運転を開始する（ステップ２０９）。このため、水温セ
ンサ２９は、蓄熱媒体である水を検出する媒体検出手段
を構成する。噴出用ノズル７から水が噴出している状態
で冷凍機１９を稼働させることで、過冷却器１７あるい
は噴出用ノズル７での凍結が防止される。なお、このと
きの水温センサ２９は、過冷却解除板１１あるいは水配
管５に設けてもよい。
【００４２】図８は、前記図３に対応する製氷運転停止
時のもので、冷凍機１９の製氷運転停止後（ステップ３
０１）、ステップ８０１で、噴出用ノズル７に設けられ
た水温センサ２９が検出する温度Ｔk が、設定温度Ｃ1
（例えば０℃）を越えたとき、循環ポンプ１３を停止さ
せる（ステップ３０７）動作に移行する。このため、こ
のときの水温センサ２９は、蓄熱媒体である水の温度を
検出する温度検出手段を構成する。ノズル７から噴出さ
れる水が設定温度Ｃ1 （例えば０℃）を越えたところ
で、循環ポンプ１３を停止させるので、この停止時に
は、過冷却水は存在せず、このため過冷却器１７あるい
は噴出用ノズル７での凍結が防止される。なお、このと
きの水温センサ２９は、過冷却解除板１１に設けてもよ
い。
時のもので、冷凍機１９の製氷運転停止後（ステップ３
０１）、ステップ８０１で、噴出用ノズル７に設けられ
た水温センサ２９が検出する温度Ｔk が、設定温度Ｃ1
（例えば０℃）を越えたとき、循環ポンプ１３を停止さ
せる（ステップ３０７）動作に移行する。このため、こ
のときの水温センサ２９は、蓄熱媒体である水の温度を
検出する温度検出手段を構成する。ノズル７から噴出さ
れる水が設定温度Ｃ1 （例えば０℃）を越えたところ
で、循環ポンプ１３を停止させるので、この停止時に
は、過冷却水は存在せず、このため過冷却器１７あるい
は噴出用ノズル７での凍結が防止される。なお、このと
きの水温センサ２９は、過冷却解除板１１に設けてもよ
い。
【００４３】図９は、前記図４に対応する過冷却器再生
時のもので、冷凍機１９の解氷運転開始後（ステップ４
０１）、ステップ９０１で、冷媒配管２１に設けた凝縮
温度検出手段である凝縮温度センサ３１が検出する温度
Ｔc が、設定温度Ｃ2 （例えば４５℃）を越えたとき
に、過冷却器１７内に凍結した氷が解けたとして、循環
ポンプ１３を稼働させる（ステップ４０５）。その後、
ステップ９０３で、凝縮温度センサ３１の検出温度Ｔc
が、設定温度Ｃ3 （例えば２５℃）を下回った時点で、
循環ポンプ１３を停止させる（ステップ４０９）。
時のもので、冷凍機１９の解氷運転開始後（ステップ４
０１）、ステップ９０１で、冷媒配管２１に設けた凝縮
温度検出手段である凝縮温度センサ３１が検出する温度
Ｔc が、設定温度Ｃ2 （例えば４５℃）を越えたとき
に、過冷却器１７内に凍結した氷が解けたとして、循環
ポンプ１３を稼働させる（ステップ４０５）。その後、
ステップ９０３で、凝縮温度センサ３１の検出温度Ｔc
が、設定温度Ｃ3 （例えば２５℃）を下回った時点で、
循環ポンプ１３を停止させる（ステップ４０９）。
【００４４】凝縮温度が設定温度Ｃ3 を下回るまで、循
環ポンプ１３を稼働させて冷媒によって加熱された水を
循環させることで、過冷却器１７から噴出用ノズル７に
至る水配管５内で凍結した氷を完全に溶かすことが可能
となる。
環ポンプ１３を稼働させて冷媒によって加熱された水を
循環させることで、過冷却器１７から噴出用ノズル７に
至る水配管５内で凍結した氷を完全に溶かすことが可能
となる。
【００４５】図１０は、前記図５に対応する製氷運転時
でのもので、ステップ１００１で、氷蓄熱槽１内に向け
た温度センサ３３，３５が検出する温度Ｔw が、氷の温
度である設定温度Ｔice （０℃以下）となった時点で、
水面のほぼ全域に氷が張ったとして循環ポンプ１３の流
量を減少させる（ステップ５０５）。このため、温度セ
ンサ３３，３５は、氷を検出する氷検出手段を構成する
ことになる。これにより、噴出用ノズル７から低流量の
過冷却水を噴出させても、水３中には微細氷は発生せ
ず、連続製氷が可能となる。
でのもので、ステップ１００１で、氷蓄熱槽１内に向け
た温度センサ３３，３５が検出する温度Ｔw が、氷の温
度である設定温度Ｔice （０℃以下）となった時点で、
水面のほぼ全域に氷が張ったとして循環ポンプ１３の流
量を減少させる（ステップ５０５）。このため、温度セ
ンサ３３，３５は、氷を検出する氷検出手段を構成する
ことになる。これにより、噴出用ノズル７から低流量の
過冷却水を噴出させても、水３中には微細氷は発生せ
ず、連続製氷が可能となる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、本装置の運転開始時に、冷凍サイクルの稼働を、
蓄熱媒体移送手段を稼働させて蓄熱媒体を循環させた
後、または蓄熱媒体移送手段の稼働前所定時間以内に行
わせるようにしたので、冷凍サイクルが所定の能力に達
する以前に蓄熱媒体を循環させることが可能となり、過
冷却器内での凍結を防止することができる。
れば、本装置の運転開始時に、冷凍サイクルの稼働を、
蓄熱媒体移送手段を稼働させて蓄熱媒体を循環させた
後、または蓄熱媒体移送手段の稼働前所定時間以内に行
わせるようにしたので、冷凍サイクルが所定の能力に達
する以前に蓄熱媒体を循環させることが可能となり、過
冷却器内での凍結を防止することができる。
【００４７】また、本装置の運転を停止させる際には、
冷凍サイクルを停止させた後、蓄熱媒体移送手段を停止
させるようにしたので、蓄熱媒体は、過冷却されずに温
度が上昇した状態で循環を停止させることが可能とな
り、過冷却器内での凍結を防止することができる。
冷凍サイクルを停止させた後、蓄熱媒体移送手段を停止
させるようにしたので、蓄熱媒体は、過冷却されずに温
度が上昇した状態で循環を停止させることが可能とな
り、過冷却器内での凍結を防止することができる。
【図１】この発明の一実施例を示すダイナミック型氷蓄
熱装置の全体構成図である。
熱装置の全体構成図である。
【図２】図１の氷蓄熱装置における製氷運転開始時での
制御動作を示すフローチャートである。
制御動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の氷蓄熱装置における製氷運転を停止する
際の制御動作を示すフローチャートである。
際の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の氷蓄熱装置における過冷却器再生時の制
御動作を示すフローチャートである。
御動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の氷蓄熱装置における製氷運転時での制御
動作を示すフローチャートである。
動作を示すフローチャートである。
【図６】図１の氷蓄熱装置における図２〜図５の制御動
作を、各種のセンサの検出値に基づいて行う場合の氷蓄
熱装置の全体構成図である。
作を、各種のセンサの検出値に基づいて行う場合の氷蓄
熱装置の全体構成図である。
【図７】図６の氷蓄熱装置における製氷運転開始時での
制御動作を示すフローチャートである。
制御動作を示すフローチャートである。
【図８】図６の氷蓄熱装置における製氷運転を停止する
際の制御動作を示すフローチャートである。
際の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】図６の氷蓄熱装置における過冷却器再生時の制
御動作を示すフローチャートである。
御動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１の氷蓄熱装置における製氷運転時での制
御動作を示すフローチャートである。
御動作を示すフローチャートである。
１ 氷蓄熱槽
３ 水（蓄熱媒体）
５ 水配管（循環流路）
１１ 過冷却解除板（過冷却解除手段）
１３ 循環ポンプ（蓄熱媒体移送手段）
１７ 過冷却器
１９ 冷凍機
２１ 冷媒配管
２３ 制御回路（制御手段）
２９ 水温センサ（媒体検出手段，温度検出手段）
３１ 凝縮温度センサ（凝縮温度検出手段）
３３，３５ 温度センサ（氷検出手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊藤 芳浩
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地
株式会社東芝 住空間システム技術研究
所内
(56)参考文献 特開 平５−256481（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−231157（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−278157（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−157295（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−210787（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F24F 5/00 102
Claims (8)
- 【請求項１】 蓄熱媒体が収納されるとともに、この蓄
熱媒体の過冷却状態の解除により生成される氷が蓄えら
れる氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽内の蓄熱媒体中に一方の
端部が開口し、他方の端部が氷蓄熱槽内の蓄熱媒体の上
方に開口する循環流路と、この循環流路に設けられ、前
記氷蓄熱槽内の蓄熱媒体を一方の端部から吸引して他方
の端部から吐出させる蓄熱媒体移送手段と、内部を冷媒
が流れる冷凍サイクルの配管途中に設けられ、前記蓄熱
媒体移送手段により送られた前記循環流路中の蓄熱媒体
を、前記冷媒の蒸発により過冷却状態まで冷却する過冷
却器と、この過冷却器により冷却され循環流路の他方の
端部から流出する蓄熱媒体の過冷却状態を解除する過冷
却解除手段とを備えた氷蓄熱装置において、本装置の製
氷運転開始時に、前記冷凍サイクルの稼働を、前記蓄熱
媒体移送手段を稼働させた後、または蓄熱媒体移送手段
の稼働前所定時間以内に行わせるとともに、製氷運転中
は前記冷凍サイクルと前記蓄熱媒体移送手段の両方を稼
動させる制御手段を設けたことを特徴とする氷蓄熱装
置。 - 【請求項２】 制御手段は、本装置の製氷運転を停止さ
せる際に、前記冷凍サイクルを停止させた後、前記蓄熱
媒体移送手段を停止させる構成であることを特徴とする
請求項１記載の氷蓄熱装置。 - 【請求項３】 冷凍サイクルは、圧縮機から吐出される
冷媒の流れ方向を切り替える切り替え手段を備えるとと
もに、過冷却器が冷媒の凝縮により蓄熱媒体を加熱可能
な凝縮器としても機能するもので、制御手段は、過冷却
器が凝縮器として機能する状態で冷凍サイクルの稼働か
ら所定時間経過後、前記蓄熱媒体移送手段を稼働させる
構成であることを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装
置。 - 【請求項４】 制御手段は、本装置の製氷運転開始から
所定時間経過後に、蓄熱媒体移送手段による蓄熱媒体の
移送量を減少させる構成であることを特徴とする請求項
１記載の氷蓄熱装置。 - 【請求項５】 循環流路中または過冷却解除手段に蓄熱
媒体を検出する媒体検出手段を設け、制御手段は、本装
置の製氷運転開始時に、前記媒体検出手段が蓄熱媒体を
検出してから、冷凍サイクルを稼働させる構成であるこ
とを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。 - 【請求項６】 過冷却器の下流側における循環流路中ま
たは過冷却解除手段に蓄熱媒体の温度を検出する温度検
出手段を設け、制御手段は、本装置の製氷運転を停止さ
せる際に、前記温度検出手段が所定値以上の温度を検出
してから、蓄熱媒体移送手段を停止させる構成であるこ
とを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。 - 【請求項７】 冷凍サイクルは、圧縮機から吐出される
冷媒の流れ方向を切り替える切り替え手段を備えるとと
もに、過冷却器が冷媒の凝縮により蓄熱媒体を加熱可能
な凝縮器としても機能するもので、この過冷却器の近傍
に冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段を設け、
制御手段は、前記過冷却器が凝縮器として機能する状態
で冷凍サイクルを稼働させた後、前記凝縮温度検出手段
が所定値以上の温度を検出してから、蓄熱媒体移送手段
を稼働させる構成であることを特徴とする請求項１記載
の氷蓄熱装置。 - 【請求項８】 氷蓄熱槽内に生成された氷を検出する氷
検出手段を設け、制御手段は、本装置の製氷運転中に、
前記氷検出手段が氷を検出したとき蓄熱媒体移送手段に
よる蓄熱媒体の移送量を減少させる構成としたことを特
徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13058994A JP3361617B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 氷蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13058994A JP3361617B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 氷蓄熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332715A JPH07332715A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3361617B2 true JP3361617B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=15037825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13058994A Expired - Fee Related JP3361617B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 氷蓄熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361617B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7824725B2 (en) | 2007-03-30 | 2010-11-02 | The Coca-Cola Company | Methods for extending the shelf life of partially solidified flowable compositions |
| CN109945371B (zh) * | 2019-04-11 | 2024-04-05 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种复叠式过冷法蓄冰系统 |
-
1994
- 1994-06-13 JP JP13058994A patent/JP3361617B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07332715A (ja) | 1995-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |