JPH05164367A

JPH05164367A - 製氷装置

Info

Publication number: JPH05164367A
Application number: JP33505191A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ueno; 武夫植野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-06-29
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JP2630143B2

Abstract

(57)【要約】【目的】連続的にかつ安定して粒状の氷化物を製氷，
輸送しうる製氷装置を提供する。【構成】水等が流通する水流通路２０に熱交換器４を
設け、熱交換器４で水等を氷化させて出口側に輸送する
ように構成する。この熱交換器４の製氷部４１に、水等
に浸漬される多数の上向きに開口した底付き穴４４を設
ける。冷媒回路の冷媒等を利用して、この各底付き穴４
４で水等を冷却して粒状の氷化物４５を生成し、この氷
化物４５を加熱して底付き穴４４から剥離する。底付き
穴４４の最大径を５mm以下にすることで、米粒大の氷化
物４５が得られ、浮力，輸送特性が良好となる。特に、
複数個の熱交換器４ａ〜４ｃを設け、一方の熱交換器に
凝縮器２から液冷媒を流通させて氷化物を剥離しなが
ら、他方の熱交換器にこの熱交換で過冷却された液冷媒
を減圧後流通させることで、効率のよい製氷を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水又は水溶液が流通す
る水流通路内に熱交換器を配置し、熱交換器で氷化した
氷化物を輸送するようにした製氷装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６３―２１７１
７１号公報に開示される如く、蓄氷槽の水を循環させる
水循環路を設け、水循環路の出口側を上流側で下方に向
かいかつ出口端が蓄氷槽の水面より一定高さだけ上方で
開口するように形成された傾斜樋とし、熱交換器を該樋
間に介設して、水循環路で熱交換器により冷却された水
を樋の出口で過冷却状態を解消させてスラリ―状に氷化
するとともに、この氷化物を蓄氷槽に落下させることに
より、水の氷化の進行による水循環路の凍結を防止し
て、安定した製氷を行おうとする製氷装置は公知の技術
である。

【０００３】また、実開平１―１１２３４５号公報に開
示される如く、水循環路の出口端を蓄氷槽の上方に開口
させ、その前方に邪魔板を有する傾斜樋を設置して、熱
交換器で過冷却された水を大気中に放出して邪魔板に衝
突させることにより、水の過冷却状態を解消させて水を
氷化させ、樋を介して蓄氷槽内に落下させることによ
り、より確実に水循環路の凍結を防止しようとするもの
も公知の技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のもののうち後者のものでは、蓄氷槽の上方に過冷却
解消部が設けられているために、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
してしまう虞れがある。したがって、熱交換器を蓄氷槽
の近くに設けなければならないので、水配管を曲げる等
の加工が困難となる等、設計上の制約が大きいという問
題がある。

【０００５】一方、上記従来のもののうち前者のもので
は、過冷却解消部として、蓄氷槽の上方に相当の高低差
を持った樋を設置する必要があり、やはり設計上の制約
が大きい。また、大気に晒される時間が長いので大気と
の熱交換による熱の浪費が大きいという問題がある。

【０００６】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、水又は水溶液が流通する流通路に、
水又は水溶液によって輸送可能な氷化物を生成しうる熱
交換器を設けることにより、連続的に安定した製氷を行
う製氷装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の講じた手段は、図１に示すように、水又
は水溶液が流通する水流通路（２０）を備え、該水流通
路（２０）内に介設された熱交換器（４）で水又は水溶
液を氷化させて、出口側に輸送するようにした製氷装置
を前提とする。

【０００８】そして、上記熱交換器（４）の製氷部（４
１）に、水又は水溶液中に浸漬される多数の底付き穴
（４４，…）を設け、該各底付き穴（４４，…）の軸線
を少なくとも水平方向よりも上向きに形成する。

【０００９】さらに、該各底付き穴（４４，…）で水又
は水溶液を氷化するよう冷却する冷却手段と、該冷却手
段により生成された氷化物（４５，…）を加熱する加熱
手段とを設ける構成としたものである。

【００１０】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、熱交換器（４）の製氷部（４１）
の各底付き穴（４４，…）を、最大径が５mm以下とした
ものである。

【００１１】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、熱交換器（４）の製氷部（４１）
を、各底付き穴（４４，…）の底部を形成する底部材
（４２）と側壁部を形成する側壁部材（４３）とで構成
し、上記底部材（４２）の方を側壁部材（４３）よりも
熱伝導率の高い材料で形成したものである。

【００１２】請求項４の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、熱交換器（４）の製氷部（４１）
を略円筒状に形成し、各底付き穴（４４，…）を円筒の
外周面側に形成したものである。

【００１３】請求項５の発明の講じた手段は、上記請求
項４記載の製氷装置において、熱交換器（４）の製氷
部（４１）を、各底付き穴（４４，…）の底部を形成す
る内筒部材（４２）と側壁部を形成する外筒部材（４
３）とで構成し、該外筒部材（４３）の方を内筒部材
（４２）よりも熱膨張率が同等又は高い材料で形成した
ものである。

【００１４】請求項６の発明の講じた手段は、上記請求
項１，２，３、４又は５の発明において、熱交換器
（４）を冷凍装置の冷媒回路（９）に配置する。

【００１５】そして、冷媒の流通経路を熱交換器（４）
の製氷部（４１）に低温の冷媒を流通させる経路と熱交
換器（４）の製氷部（４１）に高温の冷媒を流通させる
ように経路とに切換える経路切換手段を設けたものであ
る。

【００１６】請求項７の発明の講じた手段は、上記請求
項１，２，３、４又は５の発明において、熱交換器（４
ａ〜４ｃ）を冷凍装置の冷媒回路（９）に複数個配置
し、各熱交換器（４ａ〜４ｃ）に対応する複数個の減圧
機構（３ａ〜３ｃ）を設けるものとする。

【００１７】さらに、上記各熱交換器（４ａ〜４ｃ）毎
に設けられ、冷媒の流通方向を、凝縮器（２）から減圧
機構（３ａ〜３ｃ）を介して熱交換器（４ａ〜４ｃ）に
流通させる経路と凝縮器（２）から直接流通させる経路
とに切換える経路切換手段（１０１ａ〜１０１ｃ）と、
一方の熱交換器において液冷媒を凝縮器（２）から直接
流通させて氷化物を剥離するとともに、他方の熱交換器
には、上記一方の熱交換器で過冷却された液冷媒を減圧
機構を介して流通させるよう各経路切換手段（１０１ａ
〜１０１ｃ）を制御する剥離−製氷同時運転制御手段
（１０２）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、請求項１の発明では、水流
通路（２０）に配置された熱交換器（４）において、冷
却手段により、水循環路（２０）を流通する水等が冷却
されて、熱交換器（４）の製氷部（４１）の表面に氷化
物（４５，…）が生成される。そのとき、製氷部（４
１）には多数の底付き穴（４４，…）が形成されてお
り、各底付き穴（４１）の軸線は少なくとも水平線より
も上向きに形成されているので、生成された氷化物（４
５，…）が加熱手段により加熱されて底付き穴（４４，
…）の底部付近から融解すると、氷化物（４５，…）の
浮力により自然に製氷部（４１）から遊離する。そし
て、この剥離された粒状の氷化物（４５，…）が出口側
に輸送される。

【００１９】その場合、水等が過冷却されるのではな
く、熱交換器（４）の製氷部（４１）の各底付き穴（４
４，…）内に直接氷化物（４５，…）が生成されるの
で、熱交換器（４）の製氷部（４１）内部が凍結する虞
れはほとんどなく、安定して連続的に製氷が行われるこ
とになる。

【００２０】請求項２の発明では、熱交換器（４）の製
氷部（４１）の各底付き穴（４４，…）の径が５mm以下
とされているので、米粒大の氷化物（４５，…）が生成
される。したがって、大きな氷化物のように水流通路
（２０）内で水等の表面に浮かび上がって輸送が困難に
なるほど浮力は大きくなく、適度の浮力と氷化物（４
５，…）の輸送性能とが得られることになる。

【００２１】請求項３の発明では、熱交換器（４）の製
氷部（４１）が底部材（４２）と側壁部材（４３）とで
形成され、底部材（４２）の方が熱伝導率の高い材料で
構成されているので、製氷時には底付き穴（４４，…）
の底部から氷化し、コップ底状の氷化物（４５，…）が
得られるとともに、剥離時にも底部の境界面から融解し
ていくので剥離が容易となる。

【００２２】請求項４の発明では、熱交換器（４）の製
氷部（４１）が円筒状に形成されているので、製氷部
（４１）に多数の底付き穴（４４，…）を設けることが
可能となり、装置が小形化されることになる。

【００２３】請求項５の発明では、製氷部（４１）が内
筒部材（４２）と外筒部材（４３）とで構成され、外筒
部材（４３）の方が熱膨張率が同等又は高い材料で形成
されているので、製氷時に製氷部（４１）が冷却された
ときにも、内筒部材（４２）−外筒部材（４３）間に隙
間ができないので、隙間が凍結して製氷性能が悪化する
のが未然に防止されることになる。

【００２４】請求項６の発明では、経路切換手段の切換
えにより、熱交換器（４）の製氷部（４１）に低温の冷
媒が流通したときには水等が氷化され、高温の冷媒の導
入により氷化物（４５，…）が製氷部（４１）から剥離
される。したがって、冷媒の冷熱，暖熱の有効利用、例
えば空気調和装置の蓄熱等への利用が可能になる。

【００２５】請求項７の発明では、剥離−製氷同時運転
手段（１０２）により、経路切換手段（１０１）の切換
えを制御して、一方の熱交換器（例えば４ａ）で凝縮器
（２）から直接流通する液冷媒との熱交換により氷化物
（４５，…）の剥離を行いながら、その熱交換で過冷却
された低温の液冷媒を利用して他方の熱交換器（例えば
４ｂ，４ｃ）で、低温状態で製氷が行われるので、冷媒
の熱が有効に利用され、製氷効率が向上することにな
る。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
き説明する。

【００２７】まず、第１実施例について説明する。図１
は第１実施例に係る製氷装置の冷媒配管系統を示し、
（１）は低圧のガス冷媒を吸入し、高圧のガス冷媒に圧
縮して吐出する圧縮機、（２）は該圧縮機（１）から吐
出された冷媒を凝縮，液化する凝縮器である。上記圧縮
機（１）及び凝縮器（２）に対して、３台の第１〜第３
製氷ユニット（Ａ〜Ｃ）が配置されており、該各製氷ユ
ニット（Ａ〜Ｃ）には、冷媒と水又は水溶液（以下、水
等という）との熱交換を行うための第１〜第３熱交換器
（４ａ〜４ｃ）が配置されているとともに、該各熱交換
器（４ａ〜４ｃ）の液管側には、製氷時のみ減圧弁とし
て機能する第１〜第３電動膨張弁（３ａ〜３ｃ）が介設
され、各熱交換器（４ａ〜４ｃ）のガス管側には通路を
開閉する第１〜第３ガス開閉弁（６ａ〜６ｃ）が介設さ
れている。上記各機器は、冷媒配管により接続され、閉
回路の主冷媒回路（９）が構成されている。

【００２８】なお、（７ａ〜７ｃ）は、上記各熱交換器
（４ａ〜４ｃ）の液管に各電動膨張弁（３ａ〜３ｃ）と
並列に接続され、各熱交換器（４ａ〜４ｃ）側からの冷
媒の流通のみを許容する第１〜第３逆止弁、（５）は上
記主冷媒回路（９）の凝縮器（２）−第１電動膨張弁
（３ａ）間の液管に介設された液開閉弁である。

【００２９】また、上記主冷媒回路（９）の凝縮器
（２）−液開閉弁（５）間の液管と、各熱交換器（４ａ
〜４ｃ）−ガス開閉弁（６ａ〜６ｃ）間の冷媒配管（液
管またはガス管となりうる部位）とは、各々第１〜第３
バイパス開閉弁（１１ａ〜１１ｃ）を介して、バイパス
路（１０）により接続されている。

【００３０】そして、上記各製氷ユニット（Ａ〜Ｃ）の
熱交換器（４ａ〜４ｃ）には、蓄氷槽（図示せず）の水
等を循環させる第１〜第３水循環路（２０ａ〜２０ｃ）
が各々接続されており、各水循環路（１０ａ〜１０ｃ）
の往路側には水等の流量を調節する第１〜第３水量制御
弁（２１ａ〜２１ｃ）が介設されている。

【００３１】すなわち、各製氷ユニット（Ａ〜Ｃ）にお
いて、各電動膨張弁（３ａ〜３ｂ）側から冷媒を流通さ
せたときには、冷媒を各熱交換器（４ａ〜４ｃ）で蒸発
させて水等を氷化する一方、ガス開閉弁（６ａ〜６ｃ）
を閉じ、バイパス開閉弁（１ａ〜１１ｃ）を開いたとき
には、凝縮器（２）で凝縮された比較的高温の液冷媒を
熱交換器（４ａ〜４ｃ）に流通させて氷化物を熱交換器
（４ａ〜４ｃ）から剥離し、水循環路（２０ａ〜２０
ｃ）を介して蓄氷槽に輸送するようになされている。上
記各弁により、請求項６の発明にいう経路切換手段（１
０１ａ〜１０１ｃ）が構成されている。

【００３２】次に、図２及び図３は上記各熱交換器（４
ａ〜４ｃ）の製氷部である伝熱管（４１）の構造を示
し、該伝熱管（４１）は、銅製の内筒部材（４２）と、
該内筒部材（４２）の外周側に設けられたアルミニウム
製の外筒部材（４３）とからなり、この内筒部材（４
２）及び外筒部材（４３）に跨がって、一定の角度で上
方に傾く軸線を有する多数の底付き穴（４４，…）がハ
ニカム状に分布して形成されており、上記内筒部材（４
３）は各底付き穴（４４，…）の底部（底部材）を構成
し、外筒部材（４３）は各底付き穴（４４，…）の側壁
部（側壁部材）を構成している。

【００３３】なお、上記外筒部材（４３）は、一方向に
傾いた軸線を有するハニカム状の穴が形成された平板を
アルミニウムのダイキャスト等により製作し、この平板
を内筒部材（４２）に巻回するか、平板を円筒状にした
後に内筒部材（４２）に嵌合するようになされている。

【００３４】そして、冷媒回路（９）の冷媒は上記内筒
部材（４２）の内部を流通する一方、外筒部材（４３）
の周囲を水循環路（２０ａ〜２０ｃ）の水等が流通し、
冷媒と水等との熱交換を行うようになされている。すな
わち、製氷時、内筒部材（４２）の内部を冷媒が蒸発し
ながら流通することで、各底付き穴（４４，…）の底部
から水等を冷却して氷化させ、各底付き穴（４４，…）
の底部から側壁部の一部に亘るコップ底状の氷化物（４
５，…）を形成する。また、この氷化物（４５，…）を
伝熱管（４１）から剥離するときには、内筒部材（４
２）内部に高温の冷媒を流通させ、氷化物（４５，…）
の底部側表面を融解して、氷化物（４５，…）自体の浮
力と水等の流れとにより、速やかに伝熱管（４１）から
遊離させるようにしている。

【００３５】ここで、上記各底付き穴（４４，…）の径
は３mm程度に設けられており、略米粒大の氷化物（４
５，…）を生成することにより、浮力と輸送性能とのバ
ランスをとるようにしている。すなわち、氷化物（４
５，…）の大きさが０．１cm³を越えると、浮力が大き
くなり過ぎて、水循環路（２０ａ〜２０ｃ）における輸
送性能を悪化させるので、底付き穴（４４，…）の径は
５mm以下が好ましい。

【００３６】次に、製氷装置の運転制御について、下記
表１及び図４のタイムチャートに基づき説明する。下記
表１は運転モードにおける各弁の開閉状態等を示す。

【００３７】

【表１】上記表１に示すように、各製氷ユニット（Ａ〜Ｃ）共に
製氷を行うとき（図４の時刻ｔo ）には、各電動膨張弁
（３ａ〜３ｃ）を適正な冷媒の過熱度を保持する開度に
開き、各バイパス開閉弁（１１ａ〜１１ｃ）をいずれも
閉じ、各水量制御弁（２１ａ〜２１ｃ）、各ガス開閉弁
（６ａ〜６ｃ）及び液開閉弁（５）をいずれも開いて、
凝縮器（２）で凝縮された液冷媒を各電動膨張弁（３ａ
〜３ｃ）で絞り、各熱交換器（４ａ〜４ｃ）で蒸発さ
せ、合流後圧縮機（１）に戻すよう循環させる。

【００３８】次に、図１のように各熱交換器（４ａ〜４
ｃ）を冷媒回路（９）内に並列に配置した場合、凝縮器
（２）に近い第１製氷ユニット（Ａ）側が能力が大きい
ので製氷が先に行われることになる。そこで、第１製氷
ユニット（Ａ）側から順に氷化物（４５，…）を剥離し
ていくことになるが、このとき（図４の時刻ｔ1 ）、液
開閉弁（５）を閉じ、第１ガス開閉弁（６ａ）を閉じ
て、第１バイパス開閉弁（１１ａ）を開くとともに、第
１電動膨張弁（３ａ）を全開にする。また、水等への暖
熱の持出しを抑制すべく、第１水量制御弁（２１ａ）を
低開度に絞り、第２，第３製氷ユニット（Ｂ，Ｃ）の各
弁はそれまでの状態と同様に制御する。すなわち、バイ
パス路（１０）を介して第１熱交換器（４ａ）に高温の
液冷媒を流通させ、氷化物（４５，…）との熱交換によ
り、第１熱交換器（４ａ）の各伝熱管（４１，…）表面
に生成された氷化物（４５，…）を剥離させる。また、
第１熱交換器（４ａ）で氷化物（４５，…）との熱交換
により過冷却された低温の液冷媒を第１電動膨張弁（３
ａ）及び第１逆止弁（７ａ）を介して第２，第３電動膨
張弁（３ｂ，３ｃ）に送り込んで、ここで減圧された冷
媒を第２，第３熱交換器（４ｂ，４ｃ）で蒸発させ、効
率の高い製氷を行うようにしている。

【００３９】さらに、第１製氷ユニット（Ａ）における
氷化物（４５，…）の剥離が終了し、第２製氷ユニット
（Ｂ）での製氷が完了すると（図４の時刻ｔ2）、液開
閉弁（５）は閉じたままで、第１バイパス開閉弁（１１
ａ）を閉じ第１ガス開閉弁（６ａ）を開き第１電動膨張
弁（３ａ）を適度な開度に制御するとともに、第２バイ
パス開閉弁（１１ｂ）を開き第２電動膨張弁（３ｂ）を
全開にし、かつ第２ガス開閉弁（６ｂ）を閉じる。な
お、第３製氷ユニット（Ｃ）の各弁はそれまでの状態と
同様に制御する。また、第１水量制御弁（２１ａ）を開
き、第２水量制御弁（２１ｂ）を絞る。これにより、上
述の第１熱交換器（４ａ）内におけると同様に第１熱交
換器（４ｂ）内における氷化物（４５，…）を剥離する
一方、第１熱交換器（４ａ）で先に生成された氷化物
（４５，…）を蓄氷槽に輸送した後再び製氷を行い、第
３熱交換器（４ｃ）での製氷運転を続行する。

【００４０】また、第２製氷ユニット（Ｂ）における製
氷が完了すると（図４の時刻ｔ3 ）、上述と同様に各弁
の開閉の切換を行って、第３製氷ユニット（Ｃ）におけ
る氷化物（４５，…）の剥離と、第１，第２製氷ユニッ
ト（Ａ，Ｂ）における製氷とを行う。

【００４１】そして、第３製氷ユニット（Ｃ）における
氷化物（４５，…）の剥離が終了すると（図４の時刻ｔ
4 ）、再び全ユニット（Ａ〜Ｃ）における同時製氷を行
って、その後、第１ユニット（Ａ）から氷化物（４５，
…）の剥離を上記と同様の手順で行って、次第に蓄氷槽
に氷化物を蓄えていく。

【００４２】上記制御により、請求項７の発明にいう剥
離−製氷同時運転制御手段（１０２）が構成されてい
る。

【００４３】なお、上記制御において、製氷の完了時期
は、冷媒の蒸発温度から検知するようにしている。

【００４４】したがって、上記実施例では、水循環路
（２０）に配置された熱交換器（４）において、水循環
路（２０）を流通する水等が冷媒との熱交換により冷却
されて熱交換器（４）の製氷部である伝熱管（４１）の
各底付き穴（４４，…）内に氷化物（４５，…）が生成
される。そのとき、各底付き穴（４１）の軸線は少なく
とも水平線よりも上向きに形成されているので、生成さ
れた氷化物（４５，…）が加熱されて伝熱管（４１）と
の境界部が融解すると、氷化物（４５，…）の浮力によ
り自然に伝熱管（４１）から遊離する。したがって、こ
の剥離された氷化物（４５，…）を出口側に輸送させる
ことにより、粒状の氷化物（４５，…）を利用すること
ができる。

【００４５】その場合、上記従来の公報のもののよう
に、熱交換器で過冷却して、水循環路の下流側で過冷却
を解消して氷化物を生成するようにすると、過冷却状態
にある水等の内部には氷核になる塵埃，微小な氷片等が
存在するので、少しの条件変化等によって熱交換器の伝
熱管で凍結する虞れが極めて強く、安定した製氷を行う
のは困難である。それに対し、本発明では、水等を過冷
却するのではなく、熱交換器（４）の伝熱管（４１）の
各底付き穴（４４，…）内に直接氷化物（４５，…）を
生成させるので、熱交換器（４）の伝熱管（４１）内部
が凍結する虞れはほとんどない。よって、安定して連続
的に流動性のあるダイナミックアイスを作ることができ
るのである。

【００４６】また、熱交換器（４）の伝熱管（４１）の
各底付き穴（４４，…）の径を５mm以下にした場合、米
粒大の氷化物（４５，…）が生成される。したがって、
大きな氷化物のように、水循環路（２０）内で水等の表
面に浮かび上がって輸送が困難になるほど浮力は大きく
なく、適度の浮力と氷化物（４５，…）の輸送性能とが
得られることになる。

【００４７】特に、上記実施例のように、熱交換器
（４）の伝熱管（４１）を内筒部材（４２）と外筒部材
（４３）とで形成し、内筒部材（４２）の方を熱伝導率
の高い材料で（上記実施例では銅で）構成した場合、製
氷時には底付き穴（４４，…）の底部から氷化するの
で、コップ底状の氷化物（４５，…）が得られるととも
に、剥離時にも底部の境界面から融解していくので剥離
が容易となる。

【００４８】また、熱交換器（４）の伝熱管（４１）の
形状は上記実施例のような円筒状に限定されるものでは
なく、例えば皿状のものとし、上方に開口面を有する多
数の底付き穴を設けてもよい。ただし、上記実施例のよ
うに円筒状とすることにより、伝熱管（４１）に多数の
底付き穴（４４，…）を設けることができ、装置の小形
化を図ることができる。

【００４９】さらに、その場合、伝熱管（４１）を内筒
部材（４２）と外筒部材（４３）とで構成し、外筒部材
（４３）の方を熱膨張率が同等又は高い材料で形成した
場合、製氷時に伝熱管（４１）が冷却されたときにも、
内筒部材（４２）−外筒部材（４３）間に隙間ができな
いので、隙間が凍結して製氷性能が悪化するのを有効に
防止することができる。

【００５０】本発明の冷却手段及び加熱手段は、上記実
施例のような冷媒回路（９）の冷媒を利用するものに限
定されるものではなく、例えばサーモモジュールで加
熱，冷却したり、電気ヒータで加熱することも可能であ
る。ただし、上記実施例のごとく、冷媒回路（９）の冷
媒を利用して水等の冷却、加熱を行うようにした場合、
冷媒の冷熱，暖熱の有効利用、例えば空気調和装置の蓄
熱に利用して運転効率を高める等の利用が可能になる。

【００５１】特に、複数の熱交換器（４ａ〜４ｃ）、経
路切換手段（１０１ａ〜１０１ｃ）を配置し、剥離−製
氷同時運転手段（１０２）により、一方の熱交換器（例
えば４ａ）で凝縮器（２）から直接流通する液冷媒との
熱交換により氷化物（４５，…）の剥離を行いながら、
その熱交換で過冷却された低温の液冷媒を利用して他方
の熱交換器（例えば４ｂ，４ｃ）で製氷を行うようにし
た場合、低温状態で製氷を行うことができ、製氷効率の
向上を図ることができる。

【００５２】次に、冷媒配管系統の構成は上記実施例に
限定されるものではなく、他の構成が可能である。例え
ば図５は、上記実施例の変形例を示し、各製氷ユニット
（Ａ〜Ｃ）には、上記実施例と同様に、第１〜第３電動
膨張弁（３ａ〜３ｃ）、第１〜第３熱交換器（４ａ〜４
ｃ）、ガス開閉弁（６ａ〜６ｃ）が配置されているとと
もに、各電動膨張弁（３ａ〜３ｃ）−凝縮器（２）間の
液管には、個別に液開閉弁（５ａ〜５ｃ）が介設され、
この各液開閉弁（５ａ〜５ｃ）−電動膨張弁（３ａ〜３
ｃ）間の液管と、熱交換器（４ａ〜４ｃ）−ガス開閉弁
（６ａ〜６ｃ）間の配管とは、各々２つの逆止弁（１２
ａ〜１２ｃ），（１３ａ〜１３ｃ）を介してバイパス路
（１０）により接続されている。なお、各熱交換器（４
ａ〜４ｃ）の伝熱管（４１，…）の構成は上記実施例と
同様である。

【００５３】そして、この冷媒回路（９）を利用して、
下記表２のように各運転モードによる製氷運転が行われ
る。なお、この剥離−製氷制御は、図４のタイムチャー
トと同様の手順である。

【００５４】

【表２】すなわち、全製氷ユニット（Ａ〜Ｃ）で製氷を行うとき
には、各電動膨張弁（３ａ〜３ｃ）の開度を適度に制御
して、各液開閉弁（５ａ〜５ｃ）、ガス開閉弁（６ａ〜
６ｃ）及び水量制御弁（２１ａ〜２１ｃ）をいずれも開
き、各熱交換器（４ａ〜４ｃ）の伝熱管（４１，…）内
で冷媒を蒸発させることにより、水等を冷却して製氷を
行う。

【００５５】また、第１製氷ユニット（Ａ）で氷化物の
剥離を行い、第２，第３ユニット（Ｂ，Ｃ）で製氷を行
うときには、第１液開閉弁（５ａ）は開いたままで第１
ガス開閉弁（６ａ）を閉じ、第１電動膨張弁（３ａ）を
全開にすることで、液冷媒を凝縮器（２）から結果的に
減圧機構を介さず直接熱交換器（４ａ）に流通させ、氷
化物（４５，…）を剥離する。一方、第２，第３液開閉
弁（５ｂ，５ｃ）を閉じることにより、バイパス路（１
０）を介して、第１熱交換器（４ａ）で過冷却された液
冷媒を第２，第３電動膨張弁（３ｂ，３ｃ）に流通さ
せ、第２，第３熱交換器（４ｂ，４ｃ）で製氷を行う。

【００５６】また、第２製氷ユニット（Ｂ）で氷化物
（４５，…）の剥離を行うときには、第２電動膨張弁
（３ｂ）を全開に、第２ガス開閉弁（６ｂ）を閉じるこ
とで、第２熱交換器（４ａ）で氷化物（４５，…）の剥
離を行う一方、第１，第３電動膨張弁（３ａ，３ｃ）の
開度を適度に調節し、第１，第３液開閉弁（５ａ，５
ｃ）を閉じ第１，第３ガス開閉弁（６ａ，６ｃ）を開く
ことで、上記と同様に第１，第３熱交換器（４ａ，４
ｃ）における製氷を行う。

【００５７】なお、第３製氷ユニット（Ｃ）で氷化物
（４５，…）の剥離を行うときも、上述と同様であるの
で、説明は省略する。また、水量制御弁（２１ａ〜２１
ｃ）は、氷化物（４５，…）の剥離を行うときのみ絞
り、製氷時には開いておく。

【００５８】したがって、上記変形例においても、上記
実施例と同様に、複数の熱交換器（４ａ〜４ｃ）を利用
して、一方の熱交換器（例えば４ａ）で氷化物（４５，
…）を剥離しながら、他方の熱交換器（例えば４ｂ，４
ｃ）で製氷を行うことができ、上記実施例と同様の効果
を得ることができる。

【００５９】なお、上記実施例では、水循環路（２０）
に流通する液体は水だけでなく、ブライン等の水溶液を
使用することも可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、水又は水溶液が流通する流通路に熱交換器を配
置し、熱交換器で水等を氷化させて出口側に輸送するよ
うにした製氷装置の構成として、熱交換器の製氷部に水
等に浸漬される多数の上向きの底付き穴を設け、この各
底付き穴で水等を冷却して底部に氷化物を生成するとと
もに、この氷化物を加熱して底付き穴から剥離するよう
にしたので、水等を過冷却することなく連続的な製氷を
安定して行うことができる。

【００６１】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、熱交換器の製氷部の各底付き穴の最大径
を５mm以下としたので、米粒大の氷化物として氷化物の
浮力を適正に刷ることができ、よって、氷化物の剥離性
能と輸送性能とを良好に発揮することができる。

【００６２】請求項３の発明によれば、上記請求項１の
発明において、熱交換器の製氷部を、各底付き穴の底部
を形成する底部材と側壁部を構成する側壁部材とで構成
し、底部材のほうを側壁部材よりも熱伝導率の高い材料
で形成したので、氷化物の剥離時に氷化物の製氷部との
付着面を底部側から融解していくことができ、剥離性能
が向上する。

【００６３】請求項４の発明によれば、上記請求項１の
発明において、熱交換器の製氷部を略円筒状に形成し、
各底付き穴を円筒の外周面側に設けたので、製氷部に多
くの底付き穴を設けることができ、よって、装置の小形
化を図ることができる。

【００６４】請求項５の発明によれば、上記請求項４の
発明において、製氷部を底付き穴の底部を形成する内筒
部材と側壁部を形成する外筒部材とで構成し、外筒部材
の方を内筒部材よりも熱膨張率が同等又は高い材料で形
成したので、製氷時、冷却されたときに両部材が密着
し、隙間に侵入した水等の凍結による製氷機能の悪化を
防止することができる。

【００６５】請求項６の発明によれば、上記請求項１，
２，３，４又は５の発明において、熱交換器を冷媒回路
に配置し、冷媒回路の低温又は高温の冷媒との熱交換に
より水等を冷却，加熱するようにしたので、冷媒回路の
冷媒の熱の利用、例えば空気調和装置の蓄熱運転等が可
能になる。

【００６６】請求項７の発明によれば、上記請求項１，
２，３，４又は５の発明において、熱交換器を冷媒回路
に配置し、複数の熱交換器と各熱交換器に対応する減圧
機構とを設け、各熱交換器毎に、冷媒の流通方向を、凝
縮器から減圧機構を介して熱交換器に流通する経路と凝
縮器から直接流通する経路とに切換え可能に構成してお
き、一方の熱交換器で冷媒との熱交換により氷化物を剥
離し、この熱交換で過冷却された冷媒を他方の熱交換器
に減圧機構を介して流通させて、製氷するようにしたの
で、熱のロスを低減しながら、製氷と氷化物の剥離とを
同時に行うことができ、よって、製氷効率の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る製氷装置の配管系統図である。

【図２】熱交換器の伝熱管の外観構造を示す斜視図であ
る。

【図３】熱交換器の伝熱管の縦断面構造を示す部分断面
図である。

【図４】第１〜第３製氷ユニットの運転状態の変化を示
すタイムチャート図である。

【図５】実施例の変形例に係る製氷装置の配管系統図で
ある。

【符号の説明】

２凝縮器３電動膨張弁（減圧機構）４熱交換器４１伝熱管（製氷部）４２内筒部材（底部材）４３外筒部材（側壁部材）４４底付き穴４５氷化物１０１経路切換手段１０２剥離−製氷同時運転手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水又は水溶液が流通する水流通路（２
０）を備え、該水流通路（２０）内に介設された熱交換
器（４）で水又は水溶液を氷化させて、出口側に輸送す
るようにした製氷装置であって、上記熱交換器（４）の製氷部（４１）は、水又は水溶液
中に浸漬される多数の底付き穴（４４，…）を有し、該
各底付き穴（４４，…）の軸線は少なくとも水平方向よ
りも上向きに形成されており、該各底付き穴（４４，…）で水又は水溶液を氷化するよ
う冷却する冷却手段と、該冷却手段により生成された氷
化物（４５，…）を加熱する加熱手段とを備えたことを
特徴とする製氷装置。
【請求項２】請求項１記載の製氷装置において、熱交換器（４）の製氷部（４１）の各底付き穴（４４，
…）は、最大径が５mm以下であることを特徴とする製氷
装置。
【請求項３】請求項１記載の製氷装置において、熱交換器（４）の製氷部（４１）は、各底付き穴（４
４，…）の底部を形成する底部材（４２）と側壁部を形
成する側壁部材（４３）とで構成され、上記底部材（４
２）の方が側壁部材（４３）よりも熱伝導率の高い材料
で形成されていることを特徴とする製氷装置。
【請求項４】請求項１記載の製氷装置において、熱交換器（４）の製氷部（４１）は略円筒状に形成さ
れ、各底付き穴（４４，…）は円筒の外周面側に形成さ
れていることを特徴とする製氷装置。
【請求項５】請求項４記載の製氷装置において、熱交換器（４）の製氷部（４１）は、各底付き穴（４
４，…）の底部を形成する内筒部材（４２）と側壁部を
形成する外筒部材（４３）とで構成され、上記外筒部材
（４３）の方が内筒部材（４２）よりも熱膨張率が同等
又は高い材料で形成されていることを特徴とする製氷装
置。
【請求項６】請求項１，２，３、４又は５記載の製氷
装置において、熱交換器（４）は冷凍装置の冷媒回路（９）に配置され
ているとともに、冷媒の流通経路を熱交換器（４）の製氷部（４１）に低
温の冷媒を流通させる経路と熱交換器（４）の製氷部
（４１）に高温の冷媒を流通させるように経路とに切換
える経路切換手段を備えたことを特徴とする製氷装置。
【請求項７】請求項１，２，３、４又は５記載の製氷
装置において、熱交換器（４ａ〜４ｃ）は冷凍装置の冷媒回路（９）に
複数個配置され、各熱交換器（４ａ〜４ｃ）に対応する
複数個の減圧機構（３ａ〜３ｃ）を備えるとともに、上記各熱交換器（４ａ〜４ｃ）毎に設けられ、冷媒の流
通方向を、凝縮器（２）から減圧機構（３ａ〜３ｃ）を
介して熱交換器（４ａ〜４ｃ）に流通させる経路と凝縮
器（２）から直接流通させる経路とに切換える経路切換
手段（１０１ａ〜１０１ｃ）と、一方の熱交換器におい
て液冷媒を凝縮器（２）から直接流通させて氷化物を剥
離するとともに、他方の熱交換器には、上記一方の熱交
換器で過冷却された液冷媒を減圧機構を介して流通させ
るよう各経路切換手段（１０１ａ〜１０１ｃ）を制御す
る剥離−製氷同時運転制御手段（１０２）とを備えたこ
とを特徴とする製氷装置。