JP2727754B2 - 製氷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、蓄氷槽の水等を循環路に循環させ、熱交換
を行って過冷却することにより、蓄氷槽にスラリー状の
氷化物を蓄えるようにした製氷装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、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ー状の
氷にするようにした製氷装置として、例えば特開昭63−
217171号公報に開示される如く、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製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
ラリー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
凍結を防止しようとするものは公知の技術である。

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。

（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。

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。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
主たる目的は、管部剤で構成される水循環路を蓄氷槽に
対して閉ループ状に接続し、水循環路の途中で水等の過
冷却状態を解消して、スラリー状の氷化物を蓄氷槽まで
送る手段を講ずることにより、水循環路の水配管の構成
を簡素化しながら、所定の蓄冷熱を行うことにある。ま
た、水循環路の途中で水の過冷却状態を解消する際に、
流速の遅い管壁に沿って氷化が進行し易いことから、過
冷却を生成する熱交換器の管壁付近の凍結を生じて熱交
換効率の低下等を起こす点に着目し、管壁への着氷を阻
止する手段を講ずることにより、熱交換器の凍結を有効
に防止することをも目的とする。

（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の第１の解決手段は、
第１図に示すように、水又は水溶液のスラリー状の氷化
物を貯蔵する蓄氷槽（５）と、管部材で構成され上記蓄
氷槽（５）に対して閉ループを形成するように接続され
て水又は水溶液を強制循環させるための水循環路（51）
と、上記水循環路（51）に介設されかつ冷却装置に接続
されて、上記水循環路（51）を流れる水又は水溶液を過
冷却するための主熱交換器（22）とを備えさせる。ま
た、上記主熱交換器（22）下流側の水循環路（51）に設
けられ、上記主熱交換器（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ー状に氷化させる
過冷却解消部（８）と、上記水循環路（51）における主
熱交換器（22）と過冷却解消部（８）との間に設けら
れ、水循環路（51）を加熱することによって主熱交換器
（22）への凍結の進展を阻止する凍結進展防止部（７）
とを備えさせた構成としてる。

第２又は第３の解決手段は、第２図に示すように、上
記第１の解決手段の構成における冷却装置を空気調和装
置の冷媒回路（１）とする。そして、凍結進展防止部
（７）を上記冷媒回路（１）の液冷媒又は吐出ガス冷媒
との熱交換により水循環路（51）を加熱する熱交換器で
構成したものである。

第４の解決手段は、第５図に示すように、上記第１、
第２又は第３の解決手段の構成において、主熱交換器
（22）及び凍結進展防止部（７）を一体的に設ける構成
としたものである。

第５の解決手段は、第６図に示すように、上記第４の
解決手段の構成において、凍結進展防止部（７）を二重
管式構造としたものである。

第６の解決手段は、第７図及び第８図に示すように、
上記第４の解決手段において、主熱交換器（22）及び凍
結進展防止部（７）をシェルアンドチューブ式構造でか
つ管端部に二重管板を備えた構造とする。そして、凍結
進展防止部（７）を二重管板の間に介設する構成とした
ものである。

第７の解決手段は、第９図に示すように、上記第4,第
５又は第６の解決手段の構成において、主熱交換器（2
2）に過冷却解消部（８）を一体的に設ける構成とした
ものである。

第８の解決手段は、第５図，第６図，第７図，第８図
及び第９図に示すように、上記第2,第3,第4,第5,第６又
は第７の解決手段の構成に加えて、主熱交換器（22）
に、該主熱交換器（22）に供給される水又は水溶液を予
熱するための予熱部（６）を一体的に設けたものであ
る。

第９の解決手段は、第13図に示すように、凍結の進展
を防止するための手段として、水循環路（51）の外周に
空気との熱交換を行うためのフィン（72），…を備えさ
せるようにして凍結進展防止部（７）を構成したもので
ある。

第10の解決手段は、凍結の進展を防止するための手段
として、水循環路（51）の内壁部を焼結金属等の油を含
有する多孔質チューブ（74）で形成することにより、凍
結進展防止部（７）を構成したものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、蓄熱槽
（５）の水等を強制循環させて主熱交換器（22）で過冷
却して氷化する際、主熱交換器（22）下流側の水循環路
（51）に、過冷却された水等の過冷却状態を解消させて
スラリー状に氷化させる過冷却解消部（８）が設けられ
ているので、蓄氷槽（５）に水又は水溶液の氷化物がス
ラリー状で循環され、蓄氷槽（５）に貯溜される。

その際、水循環路（51）の途中で水等の過冷却状態を
解消させるようにしているので、蓄氷槽（５）近くに過
冷却解消部を設けなければならないというような設計上
の制約がなく、設置現場の状態等に応じた配管が可能に
なるとともに、水等が空中に晒されずに蓄氷槽（５）ま
で循環するので、空気との熱交換による熱損失がなく、
製氷効率が向上することになる。

加えて、水循環路（51）が蓄氷槽（５）に対して閉ル
ープを形成するように接続されているので、水又は水溶
液が強制循環されると、水循環路（51）内で生成された
スラリー状の氷がポンプ等の圧力によって蓄氷槽（５）
内に押し込まれる。したがって、従来のような開放され
た系で製氷したものを蓄氷槽に単に落下させて蓄えるも
のと比べ、蓄氷槽（５）への氷の蓄氷率（IPF）が大幅
に向上し、製氷装置の利用効率が大幅に向上することに
なる。

また、水循環路（51）において、過冷却解消部（８）
の直下流で水等の過冷却状態の解消により氷化物が生じ
て管壁に付着し、主熱交換器（22）側に進展しようとし
ても、凍結進展防止部（７）で管壁への氷化物の付着が
解離され、主熱交換器（22）の管壁付近の凍結による熱
交換効率の低下が防止されることになる。したがって、
水循環路（51）の途中に設けられた過冷却解消部（８）
と相俟って、蓄冷熱効率が顕著に向上することになる。

請求項（２）又は（３）の発明では、蓄熱熱交換器
（22）で水等を過冷却する媒体が空気調和装置の冷媒回
路（１）の冷媒であり、凍結進展防止部（７）は冷媒回
路（１）の冷媒との熱交換により水等を加熱する熱交換
器であるので、冷媒との熱交換のために奪われた熱量が
冷媒回路（１）に回収され、圧縮機入力は変わらない。
したがって、別途電気ヒータ等の加熱源を設けるのに比
べて、消費電力が節減される。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１），（２）
又は（３）の発明において、主熱交換器（22）と凍結進
展防止部（７）とが一体的に設けられているので、主熱
交換器（22）への凍結の進展が防止されるとともに、両
者（22），（７）の一体化により、配管設計が簡素化さ
れる。

請求項（５）の発明では、上記請求項（４）の発明に
おいて、主熱交換器（22）及び凍結進展防止部（７）が
二重管式構造により一体化されているので、出口側のヘ
ッダ等で過冷却水の流れが乱されて過冷却状態が解消さ
れても、上流側で二重管の小径側の配管の管壁を介して
冷媒と水等の熱交換により水循環路（51）が加熱され、
生じた氷化物による主熱交換器（22）への凍結の進展が
防止されることになる。

請求項（６）の発明では、上記請求項（４）の発明に
おいて、主熱交換器（22）及び凍結進展防止部（７）を
シェルアンドチューブ構造にして一体化され、熱交換効
率が向上する。さらに、このようなシェルアンドチュー
ブ構造では、管端付近で流れがよどみ、過冷却が強くな
って過冷却の解消が生じ易いが、本発明では、管の端部
を二重管板構造とし、二重管板で挟まれる管部を凍結進
展防止部（７）としているので、管端付近が加熱され、
流れのよどみに起因する管端付近の凍結が防止されるこ
とになる。

請求項（７）の発明では、主熱交換器（22）、凍結進
展防止部（７）及び過冷却解消部（８）が一体的に設け
られているので、一つのケーシング内でスラリー状の氷
化物を生成することが可能になり、配管設計上の自由度
が向上する。

請求項（８）の発明では、上記請求項（２），
（３），（４），（５），（６）又は（７）の発明に加
えて、予熱部（６）が主熱交換器（22）に一体的に設け
られているので、往管路（51A）側からの氷核の流入に
よる主熱交換器（22）の凍結が防止される。

請求項（９）の発明では、過冷却解消部（８）と主熱
交換器（22）との間の水循環路（51）外周に設けられた
フィン（72），…から冷熱が放出されるので、水循環路
（51）の温度上昇により凍結の進展が防止されることに
なる。

請求項（10）の発明では、多孔質チューブ（74）の内
壁に常に油膜が形成されるので、氷化物が付着すること
がなく、凍結の進展が防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に
基づき説明する。

−第１実施例 まず、第１実施例について説明する。第２図は第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。

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としての水熱交
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。

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（RT
1），（RT2）にそれぞれ介設された減圧用キャピラリチ
ューブである。

さらに、（32），（33）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。

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、冷媒が循環する
閉回路に構成されている。なお、（Ac）は各圧縮機（1
1），（21）の吸入側となる第３管路（34）に設けられ
たアキュムレータである。

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
ええる四路切換弁であって、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（32），（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。

さらに、該水熱交換器（22）のガス管と各圧縮機（1
1），（21）の吸入管とをバイパス接続する分岐路（2
5）と、水熱交換器（22）のガス管を上記第２圧縮機（2
1）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つのポートを利用しており、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）のデッドポート側の配管に介
設されたキャピラリチューブである。

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。

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（2
1）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。

ここで、空気調和装置には、蓄熱媒体としての水又は
水溶液のスラリー状の氷化物を貯留するための蓄氷槽
（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（22）から蓄氷槽（５）
の上部に水等のスラリー状の氷化物を戻す復管路（51
B）とからなっており、図示に示すように、蓄氷槽
（５）に対して閉ループ状を形成するように接続されて
いる。そして、水循環路（51）の往管路（51A）に介設
された搬送手段としてのポンプ（52）により、水循環路
（51）内の水又は水溶液を蓄氷槽（５）に強制循環させ
るようになされている。

そして、水循環路（51）の往管路（51A）のポンプ（5
2）の下流側には、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ーナ（53）が
介設され、さらに、該ストレーナ（53）の下流側には、
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
いて、該予熱バイパス路（61）の予熱熱交換器（６）の
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。

ここで、本発明の特徴として、上記水循環路（51）の
復管路（51B）において、水熱交換器（22）の下流側に
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）に液冷媒をバイパスして流通させる保温バイパ
ス路（36）が設けられる一方、水熱交換器（22）の製氷
運転時に上記保温バイパス路（36）の下流側となる液ラ
インからは再冷却バイパス路（37）が延びていて、該再
冷却バイパス路（37）は、再冷却キャピラリチューブ
（C4）を介して再冷却器（８）に流通した後、圧縮機
（11），（21）の吸入側となる分岐路（25）に接続され
ている。

すなわち、再冷却器（８）において、再冷却キャピラ
リチューブ（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ー状に氷化させ、復管路
（51B）を介してスラリー状の氷化物を蓄氷槽（５）ま
で循環させる一方、保温熱交換器（７）において、液ラ
インの液冷媒との熱交換により加熱して、上記再冷却器
（８）や復管路（51B）で水等の過冷却解消により生じ
た氷化物が復管路（51B）の管壁に付着して凍結が水熱
交換器（22）まで進展するのを防止するようになされて
いる。

空気調和装置の運転時、室内で冷媒運転を行うときに
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），（32）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。

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（23）（又は予熱電動膨張弁
（62）で減圧して水熱交換器（22）で蒸発させることに
より、蓄氷槽（５）の水又は水溶液を過冷却して蓄氷槽
（５）の水等を氷化し、冷熱を蓄えるようになされてい
る。

そのとき、本実施例では、蓄氷槽（５）の水循環路
（51）において、水熱交換器（主熱交換器）（22）下流
側の復管路（51B）に、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てスラリー状に氷化させ
る再冷却器（過冷却解消部）（８）が設けられているの
で、蓄氷槽（５）にこの氷化物をスラリー状で強制循環
させることにより、蓄氷槽（５）にスラリー状の氷化物
を貯溜することができ、冷熱を蓄えておくことができ
る。

その際、復管路（51B）の途中で水等の過冷却状態を
解消させるので、上記従来のもののような蓄氷槽（５）
近くで過冷却を解消させることによる設計上の制約がな
く、設置現場等の状況に応じた配管を行うことができる
とともに、水等をいったん空中に晒すことなく蓄氷槽
（５）まで循環させるので、空気との熱交換による熱損
失を生じることがなく、よって、蓄冷熱効率の向上をも
図ることができる。また、蓄氷槽（５）に対して水循環
路（51）を閉ループを形成するように接続しているの
で、水循環路（51）で生成されたスラリー状の氷を蓄氷
槽（５）内にポンプの圧力によって強制的に押し込むこ
とができ、蓄氷槽（５）内への氷の貯蔵率（IPF）を大
幅に向上させることができる。

また、復管路（51B）において、再冷却器（８）と水
熱交換器（22）との間に水熱交換器（22）への凍結の進
展を阻止するよう氷化物の管壁への付着を解離させる保
温熱交換器（凍結進展防止部）（７）が設けられている
ので、上記再冷却器（８）や水熱交換器（22）の直下流
で水等の過冷却状態の解消により氷化物が生じて管壁に
付着し、水熱交換器（22）まで管壁の凍結が進展しよう
としても、その付着が凍結進展防止部（７）で解離され
る。したがって、水熱交換器（22）の凍結に起因する熱
交換効率の低下を有効に防止することができる。すなわ
ち、上記請求項（１）の発明で、復管路（51B）の途中
に過冷却を解消するための再冷却器（８）を設けたこと
と相俟って、蓄冷熱効率の顕著な向上を図ることができ
るのである。

なお、過冷却解消部及び凍結進展防止部の構造は、上
記第１実施例の構成に限定されるものではない。第３図
は、上記第１実施例の変形例を示し、（81）は復管路
（51B）の管壁に設けられた突起、（82）は該突起（8
1）の直下流に設けられた曲り部であって、上記突起（8
1）により、復管路（51B）の面積を狭めて水等の流速を
速めるとともに、曲り部（82）で水等を衝突させて水等
の過冷却状態を解消させるようになされている。また、
（71）は上記突起（81）と水熱交換器（22）との間の復
管路（51B）の一部を構成する合成樹脂チューブ料から
なる断熱部材であって、該断熱部材（71）により、過冷
却解消部（８）から水熱交換器（22）への冷熱の伝導を
阻止するようになされている。

すなわち、このように、復管路（51B）の一部を断熱
部材（71）で構成することにより、過冷却解消部（８）
の低温の水熱交換器（22）への伝導を阻止することがで
き、よって、水熱交換器（22）への凍結の進展を防止す
ることができる。

また、その場合、樹脂材料としてシリコン樹脂、フロ
ン樹脂等の水をはじく性質を有するものを使用すること
により、氷化物の壁面への付着、つまり氷着を有効に防
止することができる。すなわち、復管路（51B）の内壁
を氷着防止材となる樹脂製チューブ（71）で形成するこ
とにより、氷化物が配管壁面に接しても、氷化物と壁面
との間の水が壁面からはじかれて、氷化物が壁面に付着
することがなく、よって凍結の進展を有効に防止するこ
とができるのである。なお、その場合、配管全体を溌水
性樹脂材料で構成する必要はなく、例えばシリコン樹脂
等を内壁に塗布するようにしてもよい。

さらに、上記実施例のように、凍結進展防止部たる保
温熱交換器（７）により、復管路（51B）を加熱するよ
うにしているので、復管路（51B）の管壁への氷化物の
付着をより確実に解離させることができ、よって、凍結
進展防止効果について、著効を発揮することができる。

なお、復管路（51B）を加熱する手段としては上記の
ような冷媒との熱交換だけでなく、例えば電気ヒータ等
により加熱するようにしてもよいことはいうまでもな
い。

なお、上記水熱交換器（22）で水等を過冷却する手段
は必ずしも空気調和装置の冷媒回路（１）に限定される
ものではなく、例えばブライン等を介して水熱交換器
（22）で水等を過冷却するようにしてもよいことはいう
までもない。

本実施例のごとく、水熱交換器（22）で水等を過冷却
する媒体が空気調和装置の冷媒回路（１）の冷媒であ
り、凍結進展防止部である保温熱交換器（７）は冷媒回
路（１）の冷媒との熱交換により水等を加熱するもので
あるので、氷化物の管壁への付着を解離させることがで
きるに加えて、消費電力の節減をも図ることができる。
すなわち、第４図のモリエル線図に示すように、凍結進
展防止を付加しないサイクル（つまり、保温熱交換器
（７）がないとしたときのサイクル）は、図中→→
→で示されるが、保温熱交換器（７）を付加したと
きのサイクルは図中→→′→′となって、→
′で奪われた熱量を→′で回収することになる。
したがって、各圧縮機（11），（21）への入力は変わら
ないのて、別途電気ヒータ等の加熱源を設けるのに比べ
て、消費電力の節減を図ることができる。

−第２実施例− 次に、第２実施例について説明する。第５図は本実施
例における冷媒配管系統を示し、本実施例では、保温熱
交換器（７）が水熱交換器（22）と一体的に設けられて
いる以外は上記第１実施例と同様である。すなわち、第
６図に示すように、上記水熱交換器（22）は曲管状に形
成された冷媒配管（22a）及び該冷媒配管（22a）の内部
に設けられた小径の水配管（51a）からなる二重管構造
をしているとともに、水循環路（51）の往管路（51A）
側には、水配管（51a）とで二重管を構成して予熱バイ
パス路（61）の冷媒を流通させる予熱交換器（６）の冷
媒配管（6a）と、該冷媒配管（6a）の入口側の入口ヘッ
ダ（6b）とが設けられる一方、水循環路（51）の復管路
（51B）側には、水配管（51a）とで二重管を構成して保
温バイパス路（36）の冷媒を流通させる冷媒配管（7a）
と、該冷媒配管（7a）の出口側の出口ヘッダ（7b）とが
設けられていて、水熱交換器（22）、予熱熱交換器
（６）及び保温熱交換器（７）が一つのキットとして一
体的に形成されている。

したがって、本実施例は、水熱交換器（主熱交換器）
（22）と保温熱交換器（７）とが一体的に設けられてい
るので、水熱交換器（22）への凍結の進展を有効に防止
することができるとともに、両熱交換器（22），（７）
を一つのキットに収納したことにより、冷媒回路（１）
及び水循環路（51）の設計が簡素化される利点がある。

そして、水熱交換器（22）及び保温熱交換器（７）を
二重管式構造により一体化することにより、ヘッダ（7
b）等で過冷却水の流れが乱されて過冷却状態が解消さ
れても、上流側の保温熱交換器（７）の冷媒配管（7a）
内で水配管（51a）の管壁を介して冷媒と水等の熱交換
により復管路（51B）が加熱され、生じた氷化物による
水熱交換器（22）への凍結の進展を有効に防止すること
ができる。

−第３実施例− 次に、第３実施例について説明する。第７図は第３実
施例における水熱交換器（22）等の構造を示し、冷媒配
管系統は上記第２実施例と同様である。本実施例におい
て、各熱交換器（22），（６），（７）は、外側の冷媒
配管（22a），（6a），（7a）とその内部に設けられた
多数の細管状の水配管（51b）とからなっていて、いわ
ゆるシェルエンドチューブ構造をしている。そして、そ
の管端部を、２枚の円板（CP1），（CP2）で仕切る二重
管板構造とし、各二重管板（CP1），（CP2）で挟まれる
管部を予熱熱交換器（６）及び保温熱交換器（７）とし
ている。

したがって、本実施例では、各熱交換器（22），
（７）をシェルエンドチューブ構造にして一体化するよ
うにしているので、熱交換効率が向上する。さらに、こ
のようなシェルエンドチューブ構造では、管端付近で流
れがよどみ、過冷却が強くなって過冷却の解消が生じ易
いが、本発明では、その端部を二重管板構造とし、二重
管板（CP1），（CP2）で挟まれる管部を保温熱交換器
（７）としているので、管端付近が加熱され、過冷却の
解消による管端付近の凍結を有効に防止することができ
ることになる。

なお、上記第２実施例及び第３実施例では、水熱交換
器（21）を曲管構造としたが、水熱交換器（22）を直管
構造としてもよい。

第８図は第３実施例の変形例を示し、上記第７図の構
成に代えて、直管形状の冷媒配管（22b）と、水配管（5
1c）とが設けられている。その他の構成は上記第２実施
例と同様である。本変形例でも上記第２又は第３実施例
と同様の効果を発揮することができる。

−第４実施例 次に、第４実施例について説明する。第９図は第４実
施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統を示し、上記第
２実施例における第５図の構成に加えて、本実施例で
は、水熱交換器（22）、予熱熱交換器（６）、保温熱交
換器（７）及び再冷却器（８）が一体的に設けられてい
る。その他の構成は、上記第２実施例と同様である。

本実施例では、各熱交換器（22），（７），（８）が
一体的に設けられているので、一つのケーシング内でス
ラリー状の氷化物を生成することができる。よって、水
熱交換器（22）と再冷却器（８）との間に介設された保
温熱交換器（７）により、再冷却器（８）で生じた氷化
物による水熱交換器（22）への凍結の進展を確実に防止
しながら、水循環路（51）等の設計自由度の向上を図る
ことができる。

特に、水熱交換器（22）に供給される水等を予熱する
予熱交換器（６）が一体的に設けられているので、上記
各発明の効果に加えて、水熱交換器（22）に供給される
水等内に含まれる氷核を溶かして水熱交換器（22）の凍
結を有効に防止しながら、配管構造の簡素化を図ること
ができる。

なお、上記第１〜第４実施例において、保温熱交換器
（７）に冷媒回路（１）の液ラインからの液冷媒を流通
させるようにしたが、本発明は、係る実施例に限定され
るものではなく、冷媒の供給源として、冷媒回路（１）
の各部位からの冷媒を利用することができる。

第10図〜第12図は、保温バイパス路（36）を冷媒回路
（１）の各部位からの冷媒を利用するようにした上記第
４実施例の第１〜第３変形例をそれぞれ示す。

第１変形例では、第10図に示すように、第２圧縮機
（21）の吐出管から保温バイパス路（36）が延び、各圧
縮機（11），（21）の吸入側に戻るようになされてい
る。すなわち、第１変形例では、保温バイパス路（36）
を介して保温熱交換器（７）に吐出ガスが導入されるの
で、加熱量が大きくなり、凍結進展防止効果が大きいと
いう利点がある。

第２変形例では、第11図に示すように、保温バイパス
路（36）は、第２圧縮機（21）の油分離器（SD2）から
延び、そのキャピラリチューブ（C2）に戻るようになさ
れている。つまり、油戻し管（RT2）を利用するように
なされている。したがって、第２変形例では、上記第１
変形例と同様に加熱量を大きくできるとともに、油戻し
回路を利用するので、構成がより簡素になる利点があ
る。

第３変形例では、第12図に示すように、保温バイパス
路（36）は、水熱交換器（22）の運転モードを切換える
水側切換弁（26）のデッドポートから延びてキャピラリ
チューブ（C3）に戻るようになされている。したがっ
て、第３変形例でも、吐出ガスの導入により保温熱交換
器（７）における加熱量を大きくすることができ、上記
第２変形例と同様の利点を得る。

−第５実施例− 次に、第５実施例について、第13図に基づき説明す
る。第13図は水循環路（51）の一部を示し、冷媒配管系
統図及び水配管の全体を省略する。同図において、水熱
交換器（22）と再冷却器（８）の間の復管路（51B）外
周には、多数のフィン（72），…が設けられていて、さ
らに、このフィン（72），…に送風するファン（73）が
付設されている。すなわち、ファン（73）から供給され
る室内空気との熱交換によりフィン（72），…から冷熱
を放出させて、復管路（51B）を暖めることにより、再
冷器（８）から水熱交換器（22）への凍結の進展を防止
するようになされており、上記復管路（51B）の一部と
外周のフィン（72），…により凍結進展防止部（７）が
構成されている。

本実施例では、フィン（72），…により、再冷却
（８）と水熱交換器（22）との間の復管路（51B）から
冷熱が放出されるので、復管路（51B）の温度の低下を
有効に防止することができ、よって、再冷器（８）から
水熱交換器（22）への凍結の進展を有効に防止すること
ができるのである。なお、本発明では、必ずしもファン
（73）は必要でないが、ファン（73）の送風により凍結
進展防止効果をより顕著に発揮することができる。

−第６実施例− 次に、第６実施例について、第14図に基づき説明す
る。第14図において、（74）は上記水熱交換器（22）と
再冷器（８）との間に設けられ、焼結金属で形成された
凍結進展防止部としての多孔質チューブ、（75）は該多
孔質チューブ（74）に油を供給するためのオイルタンク
である。

本実施例では、油を含有する多孔質チューブ（74）の
内壁には常に油膜が形成されているので、配管内で氷化
物が生じても、氷化物が壁面に付着することがなく、よ
って、凍結の進展を有効に防止することができる。

（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、
水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯留するための蓄
氷槽に対して水循環路を閉ループを形成するように接続
し、水循環路に水等を過冷却するための主熱交換器と、
主熱交換器で過冷却された水等の過冷却状態を解消して
スラリー状の氷化物とする過冷却解消部とを介設する構
成としたので、配管設計上の自由度を確保できるととも
に、管部材で構成される水循環路でスラリー状の氷を生
成することによる製氷効率の向上と、閉ループ状の水循
環路で生成した氷を蓄氷槽に強制的に押し込むことによ
る蓄氷率の向上とを図ることができる。

また、水循環路の過冷却解消部と主熱交換器との間に
凍結進展防止部を設け、氷化物の管壁への付着を阻止し
て主熱交換器への凍結の進展を阻止するようにしたの
で、主熱交換器の凍結による熱交換効率の低下を有効に
防止することができ、よって、製氷効率の向上を図るこ
とができる。

更に、凍結進展防止部で水循環路を加熱するようにし
たので、氷化物の管壁の付着を確実に解離させることが
できる。

請求項（２）又は（３）の発明によれば、主熱交換器
の冷却源として、空気調和装置の冷媒回路の冷媒を利用
するようにしたので、空気調和装置の圧縮機への入力を
増大することなく、凍結進展防止部における凍結進展防
止のための加熱をすることができ、よって、消費電力の
節減を図ることができる。

請求項（４）の発明によれば、上記請求項（１），
（２）又は（３）の発明において、主熱交換器と凍結進
展防止部とを一体的に設けたので、配管構成の簡素化を
図ることができる。

請求項（５）の発明によれば、上記請求項（４）の発
明において、主熱交換器と凍結進展防止部とを二重管構
造としたので、配管出口等における流れの乱れにより過
冷却が解消されて氷化物が生じても、主熱交換器への凍
結の進展を有効に防止することができる。

請求項（６）の発明によれば、上記請求項（４）の発
明において、主熱交換器をシェルエンドチューブ構造と
し、その管端を二重管板構造として、二重管板の間に凍
結進展防止部を介設するようにしたので、シェルエンド
チューブ構造による熱交換率の向上を図りつつ、管端に
おける流れのよどみに起因する凍結を有効に防止するこ
とができる。

請求項（７）の発明によれば、上記請求項（４），
（５）又は（６）の発明において、過冷却解消部を主熱
交換器及び凍結進展防止部と一体的に設けたので、単一
のケーシング内でスラリー状の氷化物を生成することが
でき、主熱交換器への凍結の進展を有効に防止しなが
ら、配管設計の自由度の向上を図ることができる。

請求項（８）の発明によれば、上記請求項（２），
（３），（４），（５），（６）又は（７）の発明にお
いて、主熱交換器の上流側に水等を予熱する予熱部を主
熱交換器と一体的に設けたので、氷核の導入による主熱
交換器の凍結を防止しながら、配管構造の簡素化を図る
ことができる。

請求項（９）の発明によれば、凍結進展防止部とし
て、水循環路の外周に空気との熱交換を行うフィンを設
けたので、過冷却解消部と主熱交換器との間の水循環路
が暖められ、よって、凍結の進展を有効に防止すること
ができる。

請求項（10）の発明によれば、凍結進展防止部とし
て、水循環路の一部を焼結金属等の油を含有する多孔質
チューブで形成するようにしたので、内壁に常に形成さ
れる油膜により氷化物の壁面への付着が阻止され、よっ
て、凍結の進展を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）の発明の構成を示すブロック図で
ある。第２図〜第４図は第１実施例を示し、第２図は空
気調和装置の構成を示す冷媒配管系統図、第３図はその
変形例に係る水循環路の一部を縦断面で示す図、第４図
は本発明の効果を説明するためのモリエル線図、第５図
及び第６図は第２実施例を示し、第５図は空気調和装置
の冷媒配管系統図、第６図は水熱交換器の二重管構造を
示す斜視図、第７図及び第８図は第３実施例を示し、第
７図は曲管式のシェルエンドチューブ構造を示す斜視
図、第８図は直管式のシェルエンドチューブ構造を示す
斜視図、第９図は第４実施例に係る空気調和装置の冷媒
配管系統図、第10図〜第12図は第４実施例の変形例を示
し、第10図は第１変形例に係る空気調和装置の冷媒配管
系統図、第11図は第２変形例に係る空気調和装置の冷媒
配管系統図、第12図は第３変形例に係る空気調和装置の
冷媒配管系統図、第13図は第５実施例に係る水循環路の
一部を縦断面で示す正面図、第14図は第６実施例に係る
水循環路の一部を縦断面で示す正面図である。 １……冷媒回路 ５……蓄氷槽 ６……予熱熱交換器（予熱部） ７……保温熱交換器（凍結進展防止部） ８……再冷却器（過冷却解消部） 22……水熱交換器（主熱交換器） 51A……往管路 51B……復管路 71……断熱チューブ 72……フィン 74……多孔質チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲沢 優司 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 飯島 俊宏 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工 業株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献 特開 平２−166330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−75869（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29565（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−88236（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−136831（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯蔵
   する蓄氷槽（５）と、 管部材で構成され上記蓄氷槽（５）に対して閉ループを
   形成するように接続されて水又は水溶液を強制循環させ
   るための水循環路（51）と、 上記水循環路（51）に介設されかつ冷却装置に接続され
   て、上記水循環路（51）を流れる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）下流側の水循環路（51）に設けら
   れ、上記主熱交換器（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ー状に氷化させる過冷
   却解消部（８）と、 上記水循環路（51）における主熱交換器（22）と過冷却
   解消部（８）との間に設けられ、水循環路（51）を加熱
   することによって主熱交換器（22）への凍結の進展を阻
   止する凍結進展防止部（７）とを備えたことを特徴とす
   る製氷装置。
2. 【請求項２】冷却装置は空気調和装置の冷媒回路（１）
   であり、凍結進展防止部（７）は上記冷媒回路（１）の
   液管を流れる液冷媒との熱交換により水循環路（51）を
   加熱する熱交換器である請求項（１）記載の製氷装置。
3. 【請求項３】冷却装置は空気調和装置の冷媒回路（１）
   であり、凍結進展防止部（７）は上記冷媒回路（１）の
   吐出ガス冷媒との熱交換により水循環路（51）を加熱す
   る熱交換器である請求項（１）記載の製氷装置。
4. 【請求項４】主熱交換器（22）及び凍結進展防止部
   （７）は一体的に設けられているものである請求項
   （１），（２）又は（３）記載の製氷装置。
5. 【請求項５】凍結進展防止部（７）は、二重管式構造の
   ものである請求項（４）記載の製氷装置。
6. 【請求項６】主熱交換器（22）及び凍結進展防止部
   （７）はシェルアンドチューブ式構造でかつ管端部に二
   重管板を備えたものであり、凍結進展防止部（７）は上
   記二重管板の間に介設されているものである請求項
   （４）記載の製氷装置。
7. 【請求項７】主熱交換器（22）は過冷却解消部（８）を
   一体的に設けたものである請求項（４），（５）又は
   （６）記載の製氷装置。
8. 【請求項８】主熱交換器（22）は、該主熱交換器（22）
   に供給される水又は水溶液を予熱するための予熱部
   （６）を一体的に設けたものである請求項（２），
   （３），（４），（５），（６）又は（７）記載の製氷
   装置。
9. 【請求項９】水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯蔵
   する蓄氷槽（５）と、 管部材で構成され上記蓄氷槽（５）に対して閉ループを
   形成するように接続されて水又は水溶液を強制循環させ
   るための水循環路（51）と、 上記水循環路（51）に介設されかつ冷却装置に接続され
   て、上記水循環路（51）を流れる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）下流側の水循環路（51）に設けら
   れ、上記主熱交換器（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ー状に氷化させる過冷
   却解消部（８）と、 上記水循環路（51）における主熱交換器（22）と過冷却
   解消部（８）との間に設けられ、水循環路（51）の外周
   に空気との熱交換を行うためのフィン（72），…を備え
   て主熱交換器（22）への凍結の進展を阻止する凍結進展
   防止部（７）とを備えたことを特徴とする製氷装置。
10. 【請求項１０】水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
    蔵する蓄氷槽（５）と、 管部材で構成され上記蓄氷槽（５）に対して閉ループを
    形成するように接続されて水又は水溶液を強制循環させ
    るための水循環路（51）と、 上記水循環路（51）に介設されかつ冷却装置に接続され
    て、上記水循環路（51）を流れる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）下流側の水循環路（51）に設けら
    れ、上記主熱交換器（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ー状に氷化させる過冷
    却解消部（８）と、 上記水循環路（51）における主熱交換器（22）と過冷却
    解消部（８）との間に設けられ、水循環路（51）の一部
    を焼結金属等の油を含有する多孔質チューブ（74）で形
    成して主熱交換器（22）への凍結の進展を阻止する凍結
    進展防止部（７）とを備えたことを特徴とする製氷装
    置。