(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機にて圧縮した冷媒ガスを凝縮器にて凝縮させることで冷媒液化すると共に、この冷媒液を膨脹により減圧させてから製氷器に導いて製氷を行なうようになっている氷蓄熱用の製氷装置において、
前記製氷器は二つが一組として設けられると共に、前記凝縮器から前記組の製氷器の間に、
第１の切換弁と第２の切換弁を有し、前記第１の切換弁の上流で前記凝縮器に接続し、また前記第１の切換弁の下流で且つ前記第２の切換弁の上流で前記組の製氷器の一方にその下流側から接続し、さらに前記第２の切換弁の下流で前記圧縮機に接続する第１の配管路と、
第３の切換弁と第４の切換弁を有し、前記第３の切換弁の上流で前記凝縮器に接続し、また前記第３の切換弁の下流で且つ前記第４の切換弁の上流で前記組の製氷器の他方にその下流側から接続し、さらに前記第４の切換弁の下流で前記圧縮機に接続する第２の配管路と、
第５の切換弁を有すると共に、前記第５の切換弁の下流に上記冷媒液を膨脹のための第１の膨脹弁を有する第３の配管路と、
第６の切換弁を有し、前記第６の切換弁の上流で前記第３の配管路に接続すると共に、前記第６の切換弁の下流で前記組の製氷器の一方にその上流側から接続する第４の配管路と、
第７の切換弁を有し、前記第７の切換弁の上流で前記第３の配管路に接続すると共に、前記第７の切換弁の下流で前記組の製氷器の他方にその上流側から接続する第５の配管路と、
上記冷媒液を膨脹のための可逆的である第２の膨脹弁を有し、前記第４の配管路と第５の配管路との間をつなぐ第６の配管路とが設けられたことを特徴とする氷蓄熱用の製氷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製氷で得た氷を蓄熱体とする方式の、例えばダイナミック式氷蓄熱システムと呼ばれる冷房システムなどで用いられる製氷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
氷蓄熱用の製氷装置では、製氷で得られた氷を製氷器から分離するために解氷する必要がある。その解氷方式の一つとしては、例えば特開平１０−３３９５３３号公報に開示される例のように、ホットガスと呼ばれる高温の冷媒ガスを製氷器に流入させる方式がある。また他の方式として、例えば特開昭６０−２０７８７５号公報に開示される例のように、高温の冷媒液を利用する方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のホットガス方式は高温の冷媒ガスを用いることからサイクル全体としてエネルギーロスが大きくなるという欠点がある。これに対し、高温の冷媒液による方式ではエネルギーロスは小さい。しかし解氷時に製氷を停止する必要があり、製氷効率が低下するという問題を残している。この問題は、特開昭６２−５６７５４号公報に開示される技術のように、製氷と解氷に関して二つが一組になるように製氷器を設け、この組の製氷器について製氷と解氷を同時並行的に行なうようにすることで、解消することが可能である。
【０００４】
しかし特開昭６２−５６７５４号の技術では、二つ一組の製氷器で製氷と解氷を同時並行的に行なうことはできるものの、製氷時間と解氷時間のギャップに対処することができない。すなわちこの従来技術では、単に製氷と解氷を同時並行的に行なえるというだけであり、解氷を終えた一方の製氷器が次の製氷を開始するには製氷中の他方の製氷器がその製氷を完了して解氷に移るまで待つ必要がある。しかるに、製氷に要する時間は一般に数十分程度であるのに対し解氷に要する時間は例えば２分程度と、それぞれの時間に大きな開きがある。したがって製氷時間と解氷時間の大きな差の分が常に何れかの製氷器について製氷停止となる。このためシステム全体としてはそれほど製氷効率が改善されない。
【０００５】
本発明は上記のような事情を背景になされたものであり、製氷効率をより一層高めることのできる氷蓄熱用の製氷装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的のために本発明では、圧縮機にて圧縮した冷媒ガスを凝縮器にて凝縮させることで冷媒液化すると共に、この冷媒液を膨脹により減圧させてから製氷器に導いて製氷を行なうようになっている氷蓄熱用の製氷装置において、前記製氷器は二つが一組として設けられると共に、前記凝縮器から前記組の製氷器の間に、第１の切換弁と第２の切換弁を有し、前記第１の切換弁の上流で前記凝縮器に接続し、また前記第１の切換弁の下流で且つ前記第２の切換弁の上流で前記組の製氷器の一方にその下流側から接続し、さらに前記第２の切換弁の下流で前記圧縮機に接続する第１の配管路と、第３の切換弁と第４の切換弁を有し、前記第３の切換弁の上流で前記凝縮器に接続し、また前記第３の切換弁の下流で且つ前記第４の切換弁の上流で前記組の製氷器の他方にその下流側から接続し、さらに前記第４の切換弁の下流で前記圧縮機に接続する第２の配管路と、第５の切換弁を有すると共に、前記第５の切換弁の下流に上記冷媒液を膨脹のための第１の膨脹弁を有する第３の配管路と、第６の切換弁を有し、前記第６の切換弁の上流で前記第３の配管路に接続すると共に、前記第６の切換弁の下流で前記組の製氷器の一方にその上流側から接続する第４の配管路と、第７の切換弁を有し、前記第７の切換弁の上流で前記第３の配管路に接続すると共に、前記第７の切換弁の下流で前記組の製氷器の他方にその上流側から接続する第５の配管路と、上記冷媒液を膨脹のための可逆的である第２の膨脹弁を有し、前記第４の配管路と第５の配管路との間をつなぐ第６の配管路とが設けられたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に第１の実施形態による製氷装置のフロー図を示す。図にみられるように、製氷装置は、高温高圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮機１、圧縮機１からの冷媒ガスを凝縮して液化する凝縮器２、凝縮器２で生成させた高温高圧の冷媒液を蓄えるレシーバ３、圧縮機１の手前に設けられたアキュムレータ３０、および二つ一組で設けられた製氷器５、６を備え、さらにレシーバ３と製氷器５、６の間に第１〜第６の配管路１１〜１６を備えている。
【０００８】
第１の配管路１１は、第１の切換弁２１と第２の切換弁２２を有し、第１の切換弁２１の上流でレシーバ３を介して凝縮器２に接続し、また第１の切換弁２１の下流で且つ第２の切換弁２２の上流で一方の製氷器５にその下流側から接続し、さらに第２の切換弁２２の下流でアキュムレータ３０を介して圧縮機１に接続している。
【０００９】
第２の配管路１２は、第３の切換弁２３と第４の切換弁２４を有し、第３の切換弁２３の上流でレシーバ３を介して凝縮器２に接続し、また第３の切換弁２３の下流で且つ第４の切換弁２４の上流で他方の製氷器６にその下流側から接続し、さらに第４の切換弁２４の下流でアキュムレータ３０を介して圧縮機１に接続している。
【００１０】
第３の配管路１３は、第５の切換弁２５を有すると共に、その下流に高温高圧の冷媒液を膨脹・減圧するための第１の膨脹弁３１を有する。
【００１１】
第４の配管路１４は、第６の切換弁２６を有し、この第６の切換弁２６の上流で第３の配管路１３に接続すると共に、第６の切換弁２６の下流で一方の製氷器５にその上流側から接続する。
【００１２】
第５の配管路１５は、第７の切換弁２７を有し、この第７の切換弁２７の上流で第３の配管路１３に接続すると共に、第７の切換弁２７の下流で他方の製氷器６にその上流側から接続する。
【００１３】
そして第６の配管路１６は、高温高圧の冷媒液を膨脹・減圧するための可逆的である第２の膨脹弁３２を有し、第４の配管路１４と第５の配管路１５との間をつないでいる。ここで、以上の説明における「上流」や「下流」は、製氷のための冷媒液の流れ乃至製氷後の冷媒ガスの流れの方向を基準にしているものである。
【００１４】
上記のような構成を有する製氷装置は以下のようなモードによる動作が可能である。第１の動作モードでは、第３の切換弁２３と第２の切換弁２２を開とし、他の切換弁は何れも閉とする。そうすると、レシーバ３からの高温高圧の冷媒液が第２の配管路１２を通って製氷器６に流入し、製氷器６では解氷がなされる。製氷器６から出た高温高圧の冷媒液は可逆的である第２の膨脹弁３２を通ることで膨脹・減圧されて低温低圧の冷媒液となった後に製氷器５に流入する。そして製氷器５では低温低圧の冷媒液が蒸発して冷媒ガスとなる過程により製氷がなされる。つまり製氷器６における解氷と製氷器５における製氷とを同時並行で行なうことができる。
【００１５】
第２の動作モードでは、第２の切換弁２２、第４の切換弁２４、第５の切換弁２５、第６の切換弁２６および第７の切換弁２７を開とし、他の切換弁は何れも閉とする。そうすると、レシーバ３からの高温高圧の冷媒液が第３の配管路１３を通ることでそこにおける第１の膨脹弁３１により膨脹・減圧されて低温低圧の冷媒液となった後、この低温低圧の冷媒液が第４と第５の各配管路１４、１５を通って製氷器５と６のそれぞれに流入する。したがって製氷器５と６の何れでも製氷がなされる。
【００１６】
第３の動作モードは第１のそれと対称的なもので、第１の切換弁２１と第４の切換弁２４を開とし、他の切換弁は何れも閉とすることで、製氷器６では製氷がなされ、製氷器５では解氷がなされる。
【００１７】
第４の動作モードでは、第２の切換弁２２、第５の切換弁２５および第７の切換弁２７を開とし、他の切換弁は何れも閉とする。そうすると、レシーバ３からの高温高圧の冷媒液が第３の配管路１３を通ることでそこにおける第１の膨脹弁３１により膨脹・減圧されて低温低圧の冷媒液となり、それからこの低温低圧の冷媒液が第５の配管路１５を通り、そこにおける第２の膨脹弁３２により再び膨脹・減圧されることでさらに低温低圧の冷媒液となった後に製氷器５に流入し、製氷器５のみを用いた製氷がなされる。
【００１８】
第５の動作モードは第４のそれと対称的なもので、第４の切換弁２４、第５の切換弁２５および第６の切換弁２６を開とし、他の切換弁は何れも閉とすることで、２段膨脹を受けた冷媒液により製氷器６のみを用いた製氷がなされる。
【００１９】
第６の動作モードでは、第１の切換弁２１、第４の切換弁２４、第５の切換弁２５および第７の切換弁２７を開とし、他の切換弁は何れも閉とする。そうすると、レシーバ３からの高温高圧の冷媒液が第１の配管路１１を通って製氷器５に流入し、製氷器５では解氷がなされる。また同時に、レシーバ３からの高温高圧の冷媒液が第３の配管路１３を通ることでそこにおける第１の膨脹弁３１により膨脹・減圧されて低温低圧の冷媒液となった後、この低温低圧の冷媒液が第５の配管路１５を通って製氷器６に流入すると共に、製氷器５を出た高温高圧の冷媒液が第６の配管路１６における第２の膨脹弁３２により膨脹・減圧されて低温低圧の冷媒液となった後に製氷器６に流入する。したがって製氷器６では通常よりも２倍の量の冷媒液が供給されて製氷がなされる。
【００２０】
第７の動作モードは第６のそれと対称的なもので、第２の切換弁２２、第３の切換弁２３、第５の切換弁２５および第６の切換弁２６を開とし、他の切換弁は何れも閉とすることで、製氷器６での解氷と製氷器５での２倍量の冷媒液による製氷が同時並行的になされる。
【００２１】
上記のような製氷装置の通常的な運転では、一例として上記第１〜第３の各動作モードが交互的に組み合わされる。すなわち第１の動作モードにおける製氷器６での解氷と製氷器５での製氷の同時進行、第２の動作モードにおける両製氷器５、６での製氷のみの同時進行および第３の動作モードにおける製氷器５での解氷と製氷器６での製氷の同時進行が交互的に組み合わせれる。この関係をタイムチャート化して示すと図２のようになる。図においては横軸が時間軸であり、ハッチングを施してある部分が製氷の時間帯であり、その間に挟まれているのが解氷の時間帯である。この図からわかるように、製氷と解氷を同時並行的に行なえるだけでなく、両製氷器５、６の何れか一方で解氷がなされている間にも他方で製氷を行なうことができる。したがって製氷効率を大幅に高めることができる。またこのような動作モードにあっては、製氷と解氷の同時進行時において、解氷により冷却された冷媒液を製氷に用いることができるので、その分だけサイクル全体としてエネルギー効率を高めることができる。
【００２２】
また上記のような製氷装置における第４および第５の各動作モードは、例えば製氷器５、６の何れかに故障などが発生して、一方のみで運転する必要のある場合に特に有用である。すなわち第４および第５の各動作モードは、製氷器５、６の何れかのみを用いて製氷を行なうものであるが、その製氷について、２段膨脹を受けた冷媒液を用いることができ、したがってそれだけ一つの製氷器における製氷の効率を高めることができることになり、製氷器を二つ用いる通常の運転に比べてそれほど製氷能力を低下させないで済む。
【００２３】
また上記のような製氷装置における第６および第７の各動作モードによると、製氷を行なっている製氷器５または製氷器６に２倍量の冷媒液を供給できるので、第１の動作モードや第３の動作モードに比べ、さらに製氷効率を向上させることができる。また解氷により冷却された冷媒液を製氷に用いることによるエネルギー効率の向上も第１の動作モードや第３の動作モードの場合と同様である。したがってこの第６と第７の動作モードを第２の動作モードと交互的に組み合わせる運転も好ましいものの一つとなる。
【００２４】
図３に示すのは第２の実施形態による製氷装置のフロー図である。本実施形態では、製氷と解氷に関して組となる対の製氷器５、６がそれぞれを複数の製氷板５ｐ、６ｐを有している。
【００２５】
図４に示すのは第３の実施形態による製氷装置のフロー図である。本実施形態では、第１の実施形態におけるのと同様な製氷器の組を２組、並列に設けてある。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明したように本発明によれば、製氷効率を大幅に向上させることができるし、またエネルギー効率も改善でき、さらに組となる製氷器の一方に故障などが発生した場合に、システム全体の効率をそれほど低下させることなく運転を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による製氷装置のフロー図である。
【図２】第１の実施形態による製氷装置の一運転例における製氷と解氷のタイムチャート図である。
【図３】第２の実施形態による製氷装置のフロー図である。
【図４】第３の実施形態による製氷装置のフロー図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  凝縮器
５  製氷器
６  製氷器
１１  第１の配管路
１２  第２の配管路
１３  第３の配管路
１４  第４の配管路
１５  第５の配管路
１６  第６の配管路
２１  第１の切換弁
２２  第２の切換弁
２３  第３の切換弁
２４  第４の切換弁
２５  第５の切換弁
２６  第６の切換弁
２７  第７の切換弁
３１  第１の膨脹弁
３２  第２の膨脹弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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