JPH02213670A - 製氷装置 - 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、製氷用溶液でシャーベフ）杖の氷を生成して
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５６−２５８７
号公報に開示され、又、第１１図に示すように、内管（
Ａ）内に、外周部に羽根（Ｆ）を備えた回転ドラム（Ｄ
）を内装すると共に、内管（Ａ）と外管（Ｂ）との間に
、圧縮機を用いて構成される冷凍装置における蒸発器（
Ｅ）をコイル状にして内装し、蒸発器（Ｅ）による冷却
作用と、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（Ｃ）にシャーベット状の氷を落
下させると共に、該蓄熱槽（Ｃ）の液域と内管（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、室内ユニット（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、シャーベット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
内管（Ａ）内で回転ドラム（Ｄ）が回転されるという構
造から、外管（Ｂ）側の熱交換器（Ｅ）に冷却用冷媒を
供給するための圧縮機の運転を連続的に行うと、内管（
Ａ）で発生する水が該内管（Ａ）の内壁面と回転ドラム
（Ｄ）との間で凍結し、回転ドラム（Ｄ）の回転負荷が
増大して、該回転ドラム（Ｄ）が凍結ロックされ、駆動
モータが焼損する等の虞れがあった。

この場合、熱交換器（Ｅ）に冷却用の冷媒を流通させる
ための圧縮機の運転を一定時間毎に中断し、冷却作用を
中断することが考えられるが、一定時間毎に一律に圧縮
機を停止するのでは、運転状況によって凍結ロックが問
題とならないような時にでも、不必要に氷の生成が中断
され、総時間当たりの製氷量が目減りする等の難点が生
じると共に、停止制御を行う一定時間間隔の途中で急速
に凍結が進行した場合等には、そのロックを回避しがた
い難点も生じる。

本発明の目的は、回転ドラムを駆動する電動モータの負
荷を直接検出することにより、実際に凍結ロックが問題
となるときのみに圧縮機の運転制御を行って外管からの
冷却作用を適宜低減することにより、回転ドラムの凍結
ロックを未然に回避することができる製氷装置を提供す
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、電動モータ（ＭＤ）で駆動される
回転ドラム（５）を内装し、製氷用溶液を流通させる内
管（２）と、前記溶液を冷却する冷媒を流通させる外管
（３）とをもつ製氷用蒸発器（１）と、前記外管（３）
に前記冷媒を供給するための圧縮機（８）とを備えた製
氷装置であって、前記モータ（ＭＤ）の過負荷を検出し
て、前記圧縮機（８）の運転を所定時間中断させる圧縮
機運転制御手段を設けることとした。

又、電動モータ（ＭＤ）の過負荷検出による圧縮機（８
）の停止制御に換えて、該圧縮機（８）を容量制御可能
に構成して、電動モータ（ＭＤ）の過負荷検出により、
前記圧縮機（８）の運転容量を所定時間低下させるよう
にしてもよい。

更に、圧縮機（８）の停止制御と容量制御とを併用し、
電動モータ（ＭＤ）の過負荷を検出して、前記圧縮機（
８）の運転容量を所定時間低下させ、かつ、この容量低
下がなされる所定時間経過後に前記モータ（ＭＤ）の負
荷が低下しないとき、前記圧縮機（８）の運転を一時中
断して、その後に運転再開を行い、又、前記容量低下が
なされる所定時間経過後に前記モータ（ＭＤ）の負荷が
低下したとき、前記圧縮機（８）の運転停止を経由させ
ずに運転を行うようしてもよい。

（作用） 内管（２）内で生成される氷により、該内管（２）の内
壁面と回転ドラム（５）との間で凍結が起ころうとした
場合、回転ドラム（５）を駆動する電動モータ（ＭＤ）
の負荷が増大し、その過負荷状態が検出されると、圧縮
機（８）の運転が所定時間にわたり中断される。これに
より、外管（３）の冷却作用が低減され、内管（２）内
での凍結ロックが回避される。この過負荷検出により冷
却作用の低減化がなされるのは、実際に内管（２）内で
真に凍結ロックが問題となる場合であり、圧縮機（８）
の不必要な停止も排除される。

又、圧縮機（８）を容量制御可能に構成し、過負荷検出
により所定時間にわたり低容量運転とする場合には、圧
縮機（８）の発停は伴わず、運転再開時の大きな突入電
流が回避でき、総合成績係数の改善も図り得る。

更に、圧縮機（８）の容量制御と停止制御とを併用する
場合には、容量低下が優先され、圧縮機の停止制御を最
小限にとどめながら、きめ細かな制御が行え、より確実
な凍結ロックの回避が図゛れる。

（実施例） 第４図及び第５図に示すものは、製氷用蒸発ｉ５　（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）を設けた内管（２
）と、冷媒の取入口（３１）と取出口（３２）とを設け
た外管（３）とを備え、前記内管（２）に、該内管（２
）の内周面（２０）に摺接するブレード（４）を備えた
回転ドラム（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
。

前記ブレード（４）は、回転ドラム（５）の軸方向長さ
に沿らて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
に回転ドラム（５）の円周上１８０°隔てて対向状に設
けられ、又、多対は該回転ドラム（５）の軸方向長さに
沿って互いに４５℃づづ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、各回転ドラム（５）（５）の駆動軸（
５０）（５０）を１台の電動モータ（ＭＤ）で駆動して
いる。又、各内管（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）及び戻し管（６２
）を結合して蓄熱槽（６）を接続し、供給管（６１）に
介装する循環ポンプ（７）を介して蓄熱槽（６）と各内
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）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。

冷凍装置ｔ（１０）は、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
媒を膨張させるエジェクター（１５）と、膨張後の低圧
液冷媒の蒸発作用を行わせる前記外管（３）とを介装し
て、そノ出口をヘッダ（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
て成るものである。

尚、第３図中、（１８）は、凝縮器（１２）の出口管（
１２０）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熱交換器、（１９）（１９）は各
エジェクター（１５）（１５）の均圧管、又、Ｃ３Ｖ）
は閉鎖弁、（ＢＶ）は逆止弁、（ＲＩ）はリキッドアイ
、（ＤＦ）はドライヤフィルタ、（ＨＰＳ）は高圧圧力
検出器、（ＨＧ）は同高圧圧力ゲージ、（ＬＰＳ）は低
圧圧力検出器、（ＬＧ）は同低圧圧力ゲージである。

そして、第１図に示すように、回転ドラム（５）を駆動
する電動モータ（ＭＤ）（以下、圧縮機モータ（ＭＣ）
と区別するためドラムモータとも云う）の三相給電線路
（ａ）に、過負荷検出手段として例えば変流器タイプの
過電流検出器（ＭＲ）を介装し、該過電流検出器（ＭＲ
）で過電流を検出したときタイマ（ＴＭ　１　）で設定
する所定時間例えば５分間にわたり圧縮機モータ（ＭＣ
）の運転を停止させる圧縮機運転制御手段（９）を構成
する。即ち、第２図にも示すように、電動モータ（ＭＤ
）の負荷が増大してその電流値が増大し、過電流検出器
（ＭＲ）により過電流を検出した時、メイク接点（ＭＲ
−ａ）をオン（図中Ｈ側）にし、タイマ（ＴＭＩ）を励
磁して圧縮機発停リレー（５２Ｃ）の励磁線路に介装す
るブレーク接点（ＴＭＩ−ｂ）をオフにし、圧縮機モー
タ（ＭＣ）のスイッチ接点（５２Ｃ−ｓ）を開いて圧縮
機モータ（ＭＤ）を停止し、タイマ（ＴＭ　１　）によ
る計時期間（５分間）経過後に、圧縮機発停リレー（５
２Ｃ）の励磁を復帰させて圧縮機モータ（ＭＣ）の運転
を再開させるよう構成する。

過電流検出器の接点（ＭＲ−ａ）と並列に、タイ？（Ｔ
ＭＩ）のメイク接点（ＴＭＩ−ａ）を介装しているのは
、−旦過電流検出されると、タイマ（ＴＭ　１　）の計
時期間（５分間）内は、接点（ＭＲ−ａ）が復帰しても
、タイ？（ＴＭＩ）の計時を持続させて圧縮機そ一タ（
ＭＣ）をその期間停止し、凍結ロックの安全性を確保す
るためである。もっとも、タイマ（ＴＭ　１　）に充電
回路内蔵型のものを用いると、計時期間を維持するため
の該接点（ＴＭＩ−ａ）は不要にできる。

尚、第１図において、運転開始スイッチ（ＳＷｌ）と停
止スイッチ（ＳＷ２）とを押しボタンスイッチで構成し
、開始スイッチ（ＳＷｌ）＋７）押下でリレー（Ｒ１）
を励磁し、その接点（Ｒ１−ａ）を閉じて自己保持状態
とし、停止スイッチ（ＳＷ２）の押下でその自己保持を
解除するようにしている。又、各モータ（ＭＤ）（ＭＣ
）の各給電線路（ａ）（ｂ）には過電流継電器（５１Ｄ
）Ｃ５１Ｃ）を介装し、ドラムモータ発停用リレー（５
２Ｄ）の励磁線路には、自己の過電流継電器（５１Ｄ）
のブレーク接点（５１Ｄ−ｂ）を介装し、更に、タイマ
（ＴＭｌ）及び圧縮機発停リレー（５２Ｇ）への給電線
路（Ｃ）には、ドラムモータ発停用リレー（５２Ｄ）の
メイク接点（５２Ｄ−ａ）を介装し、いかなる場合にも
、圧縮機モータ（ＭＣ）の運転がドラムモータ（ＭＤ）
よりも優先すること無きよう、つまりドラムモータ（Ｍ
Ｄ）が回転してから圧縮機モータ（ＭＣ）を駆動し、溶
液冷却がなされるようにしている。凍結防止の安全策の
一環である。

以上の構成で製氷運転を行っているとき、内管（２）内
で生成される氷により、該内管（２〕の内壁面と、回転
ドラム（５）の外壁面又はブレード（４）の先端部等と
の間等で凍結が起ころうとした場合、ドラムモータ（Ｍ
Ｄ）の回転負荷が増大し、該モータ（ＭＤ）への電流が
増大して過電流検出器（ＭＲ）が作動し、タイマ（ＴＭ
ｌ）による一定時間（５分間）、圧縮機（８）の運転が
停止される。これにより、外管（３）への冷媒供給が中
断されて、外管（３）からめ冷却作用が低減され、内管
（２）内の凍結が回避されることになる。こうして、凍
結回避と伴に、電動モータ（ＭＯ）への電流が低減され
、一定時間経過後に再び圧縮機（８）の運転が再開され
て、安全に製氷運転が継続されるのである。このとき、
実際の内管（２）内での氷の状態により真に凍結ロック
が問題となる場合のみに、圧縮機（８）の運転停止によ
る冷却低減が行え、不必要な停止は排除され、経済的で
ある。

以上の実施例では、過電流検出により圧縮機（８）の運
転を停止するようにしたが、該圧縮機（８）を容量制御
可能に構成して、過電流検出によりその運転容量を低減
し、溶液への冷却作用を抑制するようにしてもよい。

この場合、容量制御には、バイパス方式等の既存のもの
が採用され、例えば圧縮機（８）にスクリュー式のもの
を用いる場合には、圧縮行程途中の中間圧力室を吸入側
にバイパスさせる通路開口面積をスライド弁の作動によ
り開閉させるようにする。そして、第６図及び第７図に
示すように、スライド弁の作動用リレー（ＳＶＩ）の励
磁線路にタイマ（ＴＭ　１　）のメイク接点（ＴＭＩ−
ａ）を介装し、過電流検出により、該タイマ（ＴＭｌ）
による一定時間（例えば５〜１０分間）、リレー（ＳＶ
Ｉ）を励磁して中間圧力室を吸入側に開き、低容量運転
とする。

過電流検出により低容量とする場合、タイマ（ＴＭ　１
　）の設定時間は、停止制御のものに比し長くしなけれ
ばならいことが予想されるが、圧縮機（８）の発停を伴
わないから、運転再開時の起動電流すなわち大きな突入
電流が回避でき、総合成績係数の改善が図れる利点があ
る。

更に、圧縮機（８）の容量制御と停止制御とを併用して
、過電流検出によりまずは低容量運転を行い、その後に
過電流状態が回避されない場合には更に圧縮機（８）の
停止制御を行うようにすることもできる。

この場合＼第８図に示すように、圧縮機発停リレー（５
２Ｃ）とスライド弁作動用リレー（ＳＶｌ）とをマイク
ロコンピュータ等で構成する制御部（９０）を介して制
御し、過電流検出器（ＭＲ）による過電流検出で、第９
図のように処理する。すなわち、まず、スライド弁作動
用リレー（ＳＶＩ）を、制御部（９０）から外付はクロ
ック（ＣＫ）で計時するタイマ（ＴＭ　１　）の計時期
間（例えば５分間）、オンにして低容量運転を行い、５
分経過後に、過電流状態が回避されれば、リレー（ＳＶ
Ｉ）をオフにして定常運転に移行し、回避なき場合には
、更にタイマ（ＴＭ２）の計時時間（同じく例えば５分
間）、圧縮機発停リレー（５２Ｃ）をオフにして圧縮機
（８）の運転を停止した後、定常運転に移行させる。

併用制御の場合、容量低下が優先され、圧縮機の停止制
御を最小限にとどめながら、きめ細かな制御が行え、よ
り確実な凍結ロックの回避が図れる。

又、以上説明した実施例は、前記圧縮機（８）の容量制
御としてバイパス方式を採用したが、その他インバータ
制御を用いてもよい。

この場合前記圧縮機（８）の回転数を複数ステップ（例
えば１０ステツプ）にわたって制御するインバータ制御
器を用い、前記圧縮機（８）に入力する周波数を、例え
ば３０Ｈｚから１２０又Ｉｔ　１８０　Ｈｚに至る間を
１０ステツプにわたり制御するようにすると共に、前記
電動モータ（ＭＤ）の過負荷状態を検出する過電流検出
器（ＭＲ）からの検出結果に基いて前記圧縮機（８）を
制御するように成すのである。

しかして、以上の如く構成した場合、前記過電流検出器
（ＭＲ）による検出結果に基づいて第１０図のように処
理するのである。

即ち、前記過電流検出器（ＭＲ）により検出した前記モ
ータ（ＭＤ）の電流（Ｉｄ）が、過負荷状態となる最低
の電流値（例えば８Ａ）を越えたとき、タイマー（Ｔ２
）で計時する計時時間（例えば５分）の範囲内において
、前記インバータ制御器により前記圧縮機（８）に入力
する周波数を１ステツプダウンし、氷結スピードとの関
係で設定する例えば３０秒待機させてリターンさせるの
である。

また、このｌサイクルで前記電流モータ（ＭＤ）の電流
（Ｉｄ）が前記電流値（例えば８Ａ）を越えている場合
には、再度！ステップダウンするのであり、前記Ｔ２タ
イマーの計時時間経過後（５分）に、未だ前記電流（Ｉ
ｄ）が訂記電流値を越えていれば前記圧縮機（８）の運
転を一旦停止させるのである。

又、前記サイクルの繰返しにより前記電流（Ｉｄ）が前
記電流値より低くなった場合、タイマー（Ｔ、）で計時
する計時時間（例えば１０分）の範囲内において前回の
周波数制御のもとて容量制御運転を継続し、前記Ｔ、タ
イマーの計時時間経過後（１０分）前記圧縮機（８）に
入力する周波数をステップアップさせるのである。尚、
前記周波数をステップアップ又はステップダウンさせる
場合の前記電流値にはデファレンシャルを設定するので
あるが、説明の都合上省略している。

又、上記各実施例では、電動モータ（ＭＤ）の過負荷状
態を、変流器タイプの過電流検出器（ＭＲ）を用いてそ
の検出電流値の増大により、検出することとしたが、そ
の他、電流増大に伴う発熱量の増大で作動するバイメタ
ル方式等のサーマルスイッチを用い、該スイッチの作動
で過負荷検出を行ってもよいし、又、電動モータ（ＭＤ
）の回転数やトルク変動を検出し、過負荷状態を検出す
るようにしてもよい。

（発明の効果） 以上、本発明では、内管（２）内で回転ドラム（５）の
凍結ロックが問題となる場合に、回転ドラム（５）を駆
動する電動モータ（ＭＤ）の過負荷を検出して、圧縮機
（８）の運転を所定時間中断させるようにしたから、外
管（３）からの冷却作用が必要時のみ低減でき、内管（
２）内での凍結ロックを確実に回避できる。

・又、圧縮機（８）を容量制御可能に構成し、過負荷検
出により低容量運転とする場合は、圧縮機（８）の運転
再起動時の突入電流を回避でき、総合成績係数の改善に
も寄与できる。

更に、過電流検出により圧縮機（８）の容量低下を優先
して行い、それでも過負荷状態が回避されないときに停
止制御する場合には、圧縮機（８）の発停を最小限にと
どめながら、きめ細かな制御が行え、より確実な凍結ロ
ックの回避が図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製氷装置の圧縮機発停による制御回路図
、第２図はその制御手順を示すフローチャート、第３図
は同製氷装置の配管系統図、第４図は製氷用蒸発器゛の
一部切欠側断面図、第５図はその縦断面図、第６図は圧
縮機の容量制御による制御回路図、第７図はその制御手
順を示すフローチャート、第８図は圧縮機発停と容量制
御との併用による制御回路図、第９図はその制御手順を
示すフローチャート、第１０図は圧縮機をインバータ方
式で制御する場合のフローチャート、第１１図は従来例
の配管系統図である。 （１）・・・・製氷用蒸発器 （２）・・・・内管 （３）・・・・外管 （８）・・・・圧縮機 （ＭＤ）・・・・電動モータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電動モータ（ＭＤ）で駆動される回転ドラム（５）
   を内装し、製氷用溶液を流通させる内管（２）と、前記
   溶液を冷却する冷媒を流通させる外管（３）とをもつ製
   氷用蒸発器（１）と、前記外管（３）に前記冷媒を供給
   するための圧縮機（８）とを備えた製氷装置であって、
   前記モータ（ＭＤ）の過負荷を検出して、前記圧縮機（
   ８）の運転を所定時間中断させる圧縮機運転制御手段を
   備えていることを特徴とする製氷装置。 ２）電動モータ（ＭＤ）で駆動される回転ドラム（５）
   を内装し、製氷用溶液を流通させる内管（２）と、前記
   溶液を冷却する冷媒を流通させる外管（３）とをもつ製
   氷用蒸発器（１）と、前記外管（３）に前記冷媒を供給
   するための圧縮機（８）とを備えた製氷装置であって、
   前記圧縮機（８）を容量制御可能に構成すると共に、前
   記モータ（ＭＤ）の過負荷を検出して、前記圧縮機（８
   ）の運転容量を所定時間低下させる圧縮機運転制御手段
   を備えていることを特徴とする製氷装置。 ３）電動モータ（ＭＤ）で駆動される回転ドラム（５）
   を内装し、製氷用溶液を流通させる内管（２）と、前記
   溶液を冷却する冷媒を流通させる外管（３）とをもつ製
   氷用蒸発器（１）と、前記外管（３）に前記冷媒を供給
   するための圧縮機（８）とを備えた製氷装置であって、
   前記圧縮機（８）を容量制御可能に構成すると共に、前
   記モータ（ＭＤ）の過負荷を検出して、前記圧縮機（８
   ）の運転容量を所定時間低下させ、かつ、この容量低下
   がなされる所定時間経過後に前記モータ（ＭＤ）の負荷
   が低下しないとき、前記圧縮機（８）の運転を一時中断
   して、その後に運転再開を行い、又、前記容量低下がな
   される所定時間経過後に前記モータ（ＭＤ）の負荷が低
   下したとき、前記圧縮機（８）の運転停止を経由させず
   に運転を行う圧縮機運転制御手段を備えていることを特
   徴とする製氷装置。