JPH02213669A - 製氷用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、製氷用溶液でスラリー状の氷を生成して蓄熱
槽に蓄え、例えば冷房等の冷熱源を得るようにした製氷
用冷凍装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の製氷装置として、特開昭５６−２５６７
号公報に開示され、又、第６図に示すように、製氷用溶
液管（Ａ）内に、外周部に掻取羽根（Ｆ）を備えた掻取
体（・Ｄ）を内装して、該掻取体（Ｄ）を駆動モータ（
Ｇ）により回転させると共に、製氷用溶液管（Ａ）と外
管（Ｂ）との間に、電動機（Ｍ）を備えた圧縮機（Ｈ）
、凝縮機（Ｊ）及び冷媒配管（Ｋ）等を用いて構成され
る冷凍装置（Ｌ）における蒸発器（Ｅ）をコイル状にし
て内装し、蒸発器（Ｅ）による冷却作用と、掻取羽根（
Ｆ）による氷の剥ぎ取り作用とにより、下方に配設する
蓄熱槽ＣＣ）にスラリー状の氷を落下させると共に、該
蓄熱槽（Ｃ）の液域と製氷用溶液管（Ａ）の上部との間
を、循環ポンプ（Ｐ）を介して接続し、深夜電力等を利
用して、室内ユニツ）　（Ｕ）・・・・へ昼間供給する
冷熱源を予め得ておき、省エネ等に貢献できるようにし
たものが知られている。

尚、スラリー状の氷とされる製氷用溶液としては、水の
氷点（０℃）以下で凍結するように、水にエチレングリ
コール等を添加した水溶液が一般に用いられている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、以上のごとき製氷装置では、氷が生成される
製氷用溶液管（Ａ）内で前記駆動モータ（Ｇ）により掻
取体（Ｄ）が回転されるという構造から、外管（Ｂ）に
配設した蒸発器（Ｅ）に冷却用冷媒を供給するため、前
記圧縮機（Ｈ）の運転を連続的に行うと、製氷用溶液管
（Ａ）の内壁面に氷結する氷が成長して掻取体（Ｄ）の
回転負荷が増大し、該掻取体（Ｄ）がロックされ、駆動
モータ（Ｇ）が焼損する等の虞れがあった。

しかしてこの場合、前記駆動モータ（Ｇ）の過電流を検
出して、前記圧縮機（８）を駆動する電動機（Ｍ）の運
転を中断することにより、蒸発器（Ｅ）に冷却用の冷媒
を流通させるための圧縮機（Ｈ）の運転を中断し、冷却
作用を中断することが考えられるが、前記圧縮機（Ｈ）
の発停を繰り返すことにより、圧縮機（Ｈ）の信頼性を
損なう問題があった。

本発明の目的は、回転ドラムを駆動する駆動モータの電
流を検出して、凍結ロックが問題となるまえに、圧縮機
の容量制御を行うことにより、氷結による掻取体のモー
タに対する過負荷を未然に回避でき、圧縮機を繰返し停
止することなく連続運転が行え、圧縮機の信頼性を損な
う虞れのない運転ができる経済的な製氷用冷凍装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、圧縮機（８）と、凝縮器（１２）
、膨張機構（１５）及び製氷用溶液と熱交換して氷を生
成する蒸発器（１）とを備え、この蒸発器（１）におけ
る製氷用溶液管（２）に掻取羽根（４）をもった掻取体
（５）を内装し、該掻取体（５）をモータ（ＭＤ）に連
動して駆動するようにした製氷用冷凍装置であって、前
記圧縮機（８）の容量を複数段にわたり制御可能にする
と共に、前記モータ（ＭＤ）の電流を検出する検出器（
ＭＲ）を設け、前記モータ（ＭＤ）の電流値が、所定電
流値を越えたとき、前記圧縮機（８）の容量を、前記蒸
発器（１）における前記溶液管（２）の内壁温度が、内
壁面において前記製氷用溶液の氷生成を抑制する温度と
なる冷媒流量に制御する第１段容量と、この第１段容量
の制御の後に、前記圧縮機（８）の容量を前記第１段容
量制御における冷媒流量と、フルロード時における冷媒
流量との中間流量に制御する第２段容量とに制御するコ
ントローラ（ＣＴ）を設けたものである。

（作用） 製氷用溶液管（２）内壁面に氷を生成するとき、該製氷
用溶液管（２）の内壁面での氷結が所定以上に成長する
以前に、モータ（ＭＤ）の電流を常に検出し、その電流
値が所定電流値を越えるときのみに、圧縮機（８）の容
量を、前記第１段容量制御運転として、前記溶液管（２
）の内壁面におけるそれ以上の氷結をなくすと同時に、
氷結する界面部分の氷を溶融させ、前記内壁面の界面状
態を、氷結が生ずる氷結核の少ない状態又はない状態に
するのである。そして、この状態からフルロードに移行
するのであるが、このとき、−旦冷媒流量を中間流量に
維持することにより、界面状態を安定化でき、急激な氷
の生長を防止できると共に、前記圧縮機（８）への液バ
ツクもなくし得るのであって、圧縮機に負担をかけるこ
となく、前記溶液管（２）での氷結生長による前記モー
タ（ＭＤ）の負担も最小にできるのである。

（実施例） 第４図及び第５図に示すものは、製氷用蒸発器（１）で
あって、軸方向一端に製氷用溶液の流入口（２１）を、
他端に前記溶液の流出口（２２）を設けた製氷用溶液管
（２）と、冷媒の取入口（３工）と取出口（３２）とを
設けた外管（３）とを備え、前記製氷用溶液管（２）に
、該製氷用溶液管（２）の内周面（２０）に摺接する羽
根（４）を備えた掻取体（５）を内装し、前記内周面（
２０）を伝熱面として前記冷媒により溶液を冷却するよ
うにしている。

前記羽根（４）は、掻取体（５）の軸方向長さに沿って
４分割して４対（４ａ、４ａ）（４ｂ、４ｂ）（４ｃ、
４ｃ）（４ｄ、４ｄ）配設され、各一対は互いに掻取体
（５）の円周上１８０″隔てて対向状に設けられ、又、
多対は該掻取体（５）の軸方向長さに沿って互いに４５
＠づつ偏位させて設けている。

以上構成する蒸発器（１）は、第３図に示すように、２
台を一対にして、各掻取体（５）（５）の駆動軸（５０
）（５０）を１台のモータ（ＭＤ）で駆動している。又
、各製氷用溶液管（２）（２）は連絡管（６３）で直列
に接続され、前段側の流入口（２１）と後段側の流出口
（２２）とに、溶液の供給管（６１）及び流出管（白２
）を結合して蓄熱槽（６）と接続し、供給管（６１）に
介装する循環ポンプ（７）を介して蓄熱槽（６）と各製
氷用溶液管（２）（２）との間で溶液を循環させるよう
にしている。一方、各外管（３）（３）内に配設する蒸
発器コイルは互いに並列に接続されて、圧縮機（８）を
備える冷凍装置（１０）に連結されている。

この冷凍装置ｆ（１０）は、容量制御を行うためのスラ
イド弁（ＳＬＶ）を備えたスクリュー式圧縮機（８）の
吐出側から、油分離器（１１）と水冷式凝縮器（１２）
を介装すると共に、分流器（１３）を介して２系統の分
岐路（１４）（１４）を並列に設け、該多分岐路に、凝
縮した高圧液冷媒を膨張させる膨張機構（１５）（１５
）を介装すると共に、膨張後の低圧液冷媒の蒸発作用を
行わせる前記外管（３）内のコイル部にそれぞれ接続し
て、その出口をヘッダ（１６）で統合し、更にアキュム
レータ（１７）を介して圧縮機（８）の吸入側に接続し
て成るものであり、前記スクリュー式圧縮機（８）には
、圧縮行程途中の中間圧力室を吸入側にバイパスさせる
前記スライド弁（ＳＬＶ）と、該スライド弁（ＳＬＶ）
をスライドさせて、バイパス通路の開口面積を少なくと
も３段階に変更するスライド弁駆動装置（ＳＬＤ）を設
けて、前記スクリュー式圧縮機（８）を、該スライド弁
（ＳＬＶ）の作動により３段階の容量制御運転を可能に
している。

前記スライド弁（ＳＬＶ）による前記圧縮機（８）の容
量は、前記溶液管（２）の内壁温度が、内壁面において
前記製氷用溶液の氷生成を抑制する温度となる冷媒流量
に制御する第１段容量と、この第１段容量とフルロード
時における冷媒流量との中間流量に制御する第２段容量
とにそれぞれ制御できるようにするのである。

因みに、エチレングリコールの５％溶液を用いる場合、
その氷結温度は約−１，８’Ｃであるが、この溶液が前
記溶液管（２）の内壁面で氷結するには、その氷結温度
以上の過冷却をとる必要があり、従って、前記内壁面の
温度は、氷結温度的−１，８℃に対し低い温度の一２℃
乃至−２゜５℃以下に過冷却させるのである。

そして、以上の如（前記内壁面を過冷却した場合、先ず
、氷結核が生じ、この核を中°心に氷結が生長するので
あって、前記内壁面の温度を氷結核が生ずる温度以上に
、即ち、前記した溶液では一２℃乃至−２，５℃以上に
すれば氷の生長を制止できるし、前記氷結核を溶融でき
るのである。

しかして、前記第１段容量制御運転における容量を設定
するには、前記蒸発器（１）の大きさ、具体的には前記
溶液管（２）の管径、管壁厚さ及び管材料と、前記圧縮
機（８）の能力とを考慮し、使用する製氷用溶液及びそ
の濃度に対応して行うのである。

また、前記した通り前記溶液管（２）における氷生成は
、前記溶液の氷点温度と前記溶液管（２）の内壁面温度
との温度差に関連するもので、氷生成を抑制する場合、
通常はこの温度差を１〜２℃にする必要があることから
、特別な場合を除き一般的に用いる製氷用冷凍装置にお
いては、圧縮機（８）のフルロードにおける定格仕様に
対し、容積比において２０％以下にするのが好ましい。

また、前記第２段容量制御運転を用いるのは、第１段容
量制御運転により前記溶液管（２）の内壁面における氷
生成を制止し、かつ、氷結する氷を前記内壁面との界面
−分の氷結を溶融させた界面状態を安定化させるためで
、前記界面状態が氷結が急生長する氷結績の少ない状態
又はない状態になっているとき、つまり前記溶液に対し
熱伝達効率がよい状態になっているとき、前記圧縮機（
８）を急にフルロードにすると直ちに氷結が始まり、再
び前記モータ（ＭＤ）に対し負荷が生ずる状態に急速に
生長することになるのであるから、この現象を回避する
のが第１の目的であり、また、第１段容量制御の容量は
、フルロード時の容量に対し相当少ないから、この第１
段容量制御運転から直ちにフルロードに移行した場合、
前記圧縮機（８）に蒸発器（１）からの液冷媒が戻る液
バツクが生ずるのを回避するのが第２の目的である。

しかして、この第２段容量制御運転における容量は、前
記溶液管（２）における内壁面温度を、この内壁面とこ
の内壁面に氷結しようとする氷との界面状態が安定化で
きる温度にできる容量とするのである。

尚、図面に示した実施例では、第１段容量を容積比で１
２％、第２段容量を容積比で４０９Ａとしている。この
４０％は能力比に換算すると大略５０％能力である。

又、第３図中、（１８）は、凝縮器（１２）の出口管（
１２ａ）と圧縮機（８）の吸入管（８０）とを熱交換可
能に付設して成る吸入蒸発器、（１９）（１９）は各膨
張機構（１５）（１５）の均圧管、又、（Ｓｖ）は閉鎖
弁、（ＢＶ）は逆止弁、（ＲＩ）はリキッドアイ、（Ｄ
Ｆ）はドライヤフィルタである。

そして、掻取体（５）を駆動するモータ（ＭＤ）に、電
流検出器（ＭＡ）を設けると共に、前記モータ（ＭＤ）
の電流値が、所定電流値を越えたとき、前記圧縮機（８
）の容量を、前記蒸発器（１）での冷媒の蒸発温度が、
前記製氷用溶液の氷結温度より高い温度となる冷媒流量
に制御する第１段容量と、この第１段容量の制御の後に
、前記圧縮機（８）の容量を前記第１段容量制御におけ
る冷媒流量と、フルロード時における冷媒流量との中間
流量に制御する第２段容量とに制御するコントローラ（
ＣＴ）を設けるのである。

詳しくは、第１図に示すように、前記コントローラ（Ｃ
Ｔ）の入力側に前記モータ（ＭＤ）の電流を検出する電
流検出器（ＭＡ）を接続すると共に、出力側には、前記
スライド弁（ＳＬＶ）を作動させるスライド弁作動袋ｒ
Ｉｔ（ＳＬＤ）を接続するのである。そして前記電流検
出器（ＭＡ）の検出する電流値が所定電流値を越えたと
き、前記コントローラ（ＣＴ）の指示により前記スライ
ド作動装置弁（ＳＬＤ）を作動させ、前記圧縮機（８）
の運転を、第１段容量制御運転とし、所定時間（例えば
１．５分）この第１段容量制御運転を行った後に、前記
スライド弁（ＳＬＶ）を再び作動させ前記圧縮機（８）
の容量を前記第１段容量制御運転における冷媒流量と、
フルロード運転時における冷媒流量との中間流量に制御
する第２段容量制御運転に切換え、所定時間（例えば３
分）のこの第２段容量制御運転を行った後に、フルロー
ド運転に制御するようにするのである。

以上の作用を第２図に示すフローチャートに基づいて説
明する。

製氷運転を行っているとき、前記モータ（ＭＤ）の電流
を検出する前記検出器（ＭＡ）の電流値が６．５Ａを越
えない場合、前記圧縮機（８）はフルロード運転を続け
るのである。そして、この運転により、製氷用溶液管（
２）の内壁面に氷結する氷が生長すると、掻取体（５）
を駆動するモータ（ＭＤ）の負荷が増大し、負荷増大に
つれて電流も増加することになる。そして電流値が８．
５Ａを越えると、まずコントローラ（ＣＴ）の指示によ
り、前記スライド弁駆動装ｒＩｌ（ＳＬＤ）を作動させ
圧縮機（８）の第１段容量制御運転である１２％容量制
御運転を行い、この１２％容量制御運転が１．５分維持
され、氷結が回避される。そして、この氷結回避後直ち
に１００％フルロード運転に移行するのではなく、−旦
第２段容量制御運転である４０％容量制御運転に移行し
、この運転を３分間維持してから、１００％フルロード
運転に移行させるのである。

このようにして、前記圧縮機（８）を停止することなく
、前記溶液管（２）の内壁面における氷結生長による問
題を回避することができると共に、第１段容量制御運転
からフルロード運転へ移るときに、第２段容量制御運転
を一定時間行った、後に再び圧縮機（８）のフルロード
運転を再開するのであるから、前記モータ（ＭＤ）に負
担を与える急激な氷結生長を回避できると共に液バツク
も生じないのであって、前記圧縮機（８）の信頼性を損
なう虞れのない運転が可能になるのである。

尚、上記実施例では、モータ（ＭＤ）の電流を、変流器
タイプの電流検出器（ＭＡ）を用いて、検出したが、そ
の他、モータ（ＭＤ）の回転数やトルク変動を検出し、
前記モータ（ＭＤ）の負荷状態を検出するようにしても
よい。又、スライド弁（ＳＬＶ）による容量制御運転を
行ったが、たとえば、前記圧縮機モータ（ＭＣ）をイン
バータにより制御して容量制御してもよい。

（発明の効果） 以上の如く、本発明では、掻取体（５）を駆動するモー
タ（ＭＤ）の電流を検出して、該電流が所定値を越える
ときにのみ、圧縮機（８）の第１段階の容量制御運転を
行なえるから、圧縮機（８）の運転を停止することなく
、前記モータ（ＭＤ）に負担をかける氷結生長を確実に
回避でき、しかも、第１段容量制御運転の後に第２段容
量制御運転を行うから、前記圧縮機（８）をフルロード
運転へ移行しても、急激な氷結生長はないし、前記圧縮
機（８）への液バツクもなくフルロード運転へ移行でき
、従って、前記圧縮機（８）を連続運転可能にしたこと
＼相俟って前記圧縮機（８）の信頼性を損なわない運転
ができる経済的な製氷用冷凍装置を提供できるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製氷用冷凍装置のブロック図、第２図は
その制御手順を示すフローチャート、第３１は間製氷用
冷凍装置の概略説明図、第４図は蒸発器の一部切欠側断
面図、第５図はその縦断面図、第６図は従来例の説明図
である。 （１）・・・・蒸発器 （２）・・・・製氷用溶液管 （３）・・・・外管 （８）・・・・圧縮機 （ＭＤ）・・・・モータ （ＭＣ）・・・・圧縮機モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）圧縮機（８）と、凝縮器（１２）、膨張機構（１５
   ）及び製氷用溶液と熱交換して氷を生成する蒸発器（１
   ）とを備え、この蒸発器（１）における製氷用溶液管（
   ２）に掻取羽根（４）をもった掻取体（５）を内装し、
   該掻取体（５）をモータ（ＭＤ）に連動して駆動するよ
   うにした製氷用冷凍装置であって、前記圧縮機（８）の
   容量を複数段にわたり制御可能にすると共に、前記モー
   タ（ＭＤ）の電流を検出する検出器（ＭＡ）を設け、前
   記モータ（ＭＤ）の電流値が、所定電流値を越えたとき
   、前記圧縮機（８）の容量を、前記蒸発器（１）におけ
   る前記溶液管（２）の内壁温度が、内壁面において前記
   製氷用溶液の氷生成を抑制する温度となる冷媒流量に制
   御する第１段容量と、この第１段容量の制御の後に、前
   記圧縮機（８）の容量を前記第１段容量制御における冷
   媒流量と、フルロード時における冷媒流量との中間流量
   に制御する第２段容量とに制御するコントローラ（ＣＴ
   ）を設けていることを特徴とする製氷用冷凍装置。