JPH04263763A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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蓄氷槽の水を循環
させる水循環路を設け、冷媒回路の冷媒との熱交換によ
り蓄氷槽の水等をスラリ―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てから行うものとしていた。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
方に配置しておき、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き
、この邪魔板に過冷却水を衝突させ、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
しまう事態を避ける上で、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、流
動可能なスラリ―状に保ったまま閉管内を蓄氷槽まで送
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
の管壁付近を凍結させるので、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、いったん氷化が始まると、氷の粒子
が粗大化していき、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てスラリ
―状の氷を生成するための過冷却解消部（８）とを備え
た製氷装置を前提とする。

【００１０】さらに、過冷却解消部（８）による氷の生
成を検出する氷生成検出手段（Ａ）と、該氷生成検出手
段（Ａ）の氷生成信号を受けると、氷生成運転を行なう
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、さらに該過冷却解消部（８）に近接して設
けられ、管壁に付着した氷を剥離させるよう水循環路（
５１）を加熱する凍結防止部（９）を備えた製氷装置を
前提とする。これに加えて、過冷却解消部（８）により
生成された氷の粒子が所定粒径に成長したことを検出す
る粒径検出手段（Ｂ）と、該粒径検出手段（Ｂ）からの
氷成長信号を受けると、凍結防止運転を行なう凍結防止
運転手段（Ｂ）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、過冷却解消部（８）の
解消能力を低下させるように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、過冷却解消部（８）
の解消能力を低下させるように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、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、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としたものであ
る。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、　　該粒径検出手段（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低能力に低下させる
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低能力より低い第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。

【００１６】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
ことを検出する粒径検出手段（Ｂ）と、該粒径検出手段
（Ｂ）からの氷成長信号を受けると、氷の粒子が所定粒
径に成長する前より低い所定の製氷能力に低下させる製
氷能力低減手段（Ｇ）とを設ける構成としたものである
。

【００１７】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
子が第１の所定粒径になると、氷生成運転を行なう氷生
成運転手段（Ｃ）と、上記解消状態検出手段（Ｈ）から
の粒径信号を受けて、氷の粒子が第１の所定粒径より大
きな第２の所定粒径になると、製氷能力を氷生成運転よ
り低い所定値に低下させる製氷能力低減手段（Ｇ）とを
設ける構成としたものである。

【００１８】

【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、氷
生成運転手段（Ｃ）により、氷が安定して生成される。

【００１９】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）により、粗大化が防止される。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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低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低能力より低い第２低能力に低下させ
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。

【００２５】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。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。

【００２６】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（５１
）において氷の粒径を検出し、粒径が第１の所定粒径に
なると、氷生成運転手段（Ｃ）が氷生成運転を行なう。 氷生成運転中に氷が第２の所定粒径になると、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、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。

【００２７】

【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。

【００２８】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、（
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（１２）の冷
媒流量を調節し、又は減圧を行う室外電動膨張弁であっ
て、上記各機器（１１）〜（１３）は第１管路（１４）
中で直列に接続されている。

【００２９】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
張弁であって、上記各機器（２１）〜（２３）は第２管
路（２４）中で直列に接続されている。

【００３０】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、（Ｃ１），（Ｃ２）は該各油分離器（ＳＤ１），
（ＳＤ２）から各圧縮機（１１），（２１）の吸入側に
それぞれ設けられた油戻し管（ＲＴ１），（ＲＴ２）に
それぞれ介設された減圧用キャピラリチュ―ブである。

【００３１】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って、上記各
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。

【００３２】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―タである。

【００３３】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）であって、該
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
には室外熱交換器（１２）が蒸発器、室内熱交換器（３
２），（３２）が凝縮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。

【００３４】さらに、該水熱交換器（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―トを利用しており、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），（２１）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（２２）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。

【００３５】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
設けられていて、該バイパス路（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。

【００３６】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（１２
）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。

【００３７】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―状の氷化物を貯溜するため
の蓄氷槽（５）が配置されていて、該蓄氷槽（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（２２）
に水等を供給する往管路（５１Ａ）と、水熱交換器（２
２）から蓄氷槽（５）の上部に水等のスラリ―状の氷化
物を戻す復管路（５１Ｂ）とからなっており、往管路（
５１Ａ）に介設されたポンプ（５２）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
せるようになされている。

【００３８】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（５１
）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、さらに、該ストレ―
ナ（５３）より下流側には、水熱交換器（２２）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
けられており、該予熱バイパス路（６１）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。

【００３９】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（２２
）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、さらに、該
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。

【００４０】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（９Ａ）
，（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―タ（Ａｃ）より下流側の吸入
管に接続されている。

【００４１】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
化させ、復管路（５１Ｂ）を介してスラリ―状の氷化物
を蓄氷槽（５）まで循環させる。他方、加熱器（９Ａ）
，（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。

【００４２】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（１１
），（２１）からの吐出冷媒がいずれも室外熱交換器（
１２）で凝縮された後、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。

【００４３】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（２
３）（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。

【００４４】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。

【００４５】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（
１０）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。

【００４６】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は製氷運
転の制御を示している。

【００４７】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。

【００４８】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
。

【００４９】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Ａｈ　２以上か否か判別する。τ１≧Ａｈ　２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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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Ａｈ　３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−Ａｈ　
３）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。

【００５３】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Ａｈ　４以上か否か判別する。そして、τ２≧Ａｈ　
４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
。

【００５４】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Ｔ
ｈ　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。

【００５５】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。

【００５６】図７は製氷運転制御の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Ｓ
３，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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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、氷生成運転手段（Ｃ）により氷生成運転を
行なうので、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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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Ａｈ　
５をたした値（Ｔｒｃ＋Ａｈ　５）以下の値か否か判別
する。そして、Ｔｃ　≦（Ｔｒｃ＋Ａｈ　５）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。

【００６６】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Ａｈ　６以下か
否か判別する。τ３≦Ａｈ　６のときには、ステップＳ
２２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。

【００６７】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Ｔｒｃ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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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Ａｈ　７（例えば２ｍｍ水
柱）以上か否か判別する。そして、△Ｐ≧Ａｈ　７の場
合にはＹＥＳ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、Ｎ
Ｏの場合にはメイン制御ルーチンに移る。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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Ｓ
１３とステップＳ２８の間のサイクルを繰り返し、冷却
を続ける。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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〜Ｓ３
２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
Ｍ１　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
α１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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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
。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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低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低能力より低い第２低能力に低下さ
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。

【００９３】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。

【００９４】変位センサ（８２）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、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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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
。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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、氷の粒子が第１
の所定粒径になると、氷生成運転を行なう氷生成運転手
段（Ｃ）と、上記解消状態検出手段（Ｈ）からの粒径信
号を受けて、氷の粒子が第１の所定粒径より大きな第２
の所定粒径になると、製氷能力を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。

【０１１７】そして、第１粒径は氷が生成したと判断で
きる所定の粒径または安定解消状態の粒径に、第２粒径
は不安定解消状態の粒径に設定されている。

【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、立ち上がり運転時に、解消状態検
出手段（Ｈ）からの粒径信号を受けて、氷生成運転手段
（Ｃ）が再冷却器（８）より下流側の復管路（５１Ｂ）
において氷の生成を検出すると、氷生成運転を行なう。 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、立ち上がり運
転から氷生成運転までの間において、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、
この氷生成信号に基づき、氷生成運転手段により氷生成
運転を行なうので、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
氷生成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、立ち上がり運転から氷生成
運転までの間において、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】製氷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） １０　　副熱交換器 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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　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水循環路（５１）
   と、上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５
   １）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）とを備えた製氷装置
   であって、過冷却解消部（８）による氷の生成を検出す
   る氷生成検出手段（Ａ）と、該氷生成検出手段（Ａ）か
   らの氷生成信号を受けると、氷生成運転を行なう氷生成
   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―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水循環路（５１）
   と、上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５
   １）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、管壁に付着した氷を剥離さ
   せるよう水循環路（５１）を加熱するための凍結防止部
   （９）とを備えた製氷装置であって、上記過冷却解消部
   （８）により生成された氷の粒子が所定粒径に成長した
   ことを検出する粒径検出手段（Ｂ）と、該粒径検出手段
   （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、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、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、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、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、該粒径検
   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低能力
   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低能力より
   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―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水循環路（５１）
   と、上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５
   １）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粒径
   検出手段（Ｂ）と、該粒径検出手段（Ｂ）からの氷成長
   信号を受けると、氷の粒子が所定粒径に成長する前より
   低い所定の製氷能力に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―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水循環路（５１）
   と、上記主熱交換器（２２）より下流側の水循環路（５
   １）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、氷の粒子が第１の所定粒径
   になると、氷生成運転を行なう氷生成運転手段（Ｃ）と
   、上記解消状態検出手段（Ｈ）からの粒径信号を受けて
   、氷の粒子が第１の所定粒径より大きな第２の所定粒径
   になると、製氷能力を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）とを備えたことを特徴と
   する製氷装置。