JPH04263721A - 氷蓄熱装置 - 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】

【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２
０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

Claims (1)

【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。