JP2789852B2 - 製氷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄氷槽の水等を水循環
路に循環させ、熱交換器で過冷却した後氷化物を生成す
るようにした製氷装置に係り、特に熱交換器内部の凍結
の早期検知対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開平１―１３６８３
０号公報に開示される如く、蓄氷槽の水を循環させる水
循環路と、該水循環路の出口端に設けられ、水を過冷却
するための熱交換器と、該熱交換器で過冷却された水の
過冷却状態を解消させてスラリー状の氷化物を生成する
ための所定の機構とを備えた製氷装置において、上記熱
交換器の伝熱管に結露を防止するための断熱層を設け、
伝熱管内壁の温度を所定範囲（−５．８〜０℃）に維持
することにより、熱交換器内部における水の凍結による
熱交換器の破損を防止しようとするものは公知の技術で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱交換
器内部では水が凝固温度以下の低温に過冷却されるの
で、伝熱管の温度を管理していても、例えば振動のよう
な機械的衝撃や急激な温度変化等の熱的衝撃が作用して
も、それがきっかけとなって水の過冷却状態が解消され
うる。そして、氷核が発生してそれが管壁に付着する
と、そこから氷の結晶が成長してついには熱交換器内部
の伝熱管全体が凍結して、破損する虞れがある。また、
破損しない場合でも、冷却効率が悪化する。

【０００４】したがって、上記従来のもののように、単
に伝熱管の温度を管理するだけでは、熱交換器内部の凍
結の虞れを有効に検知することができず、そのため有効
な凍結防止手段を講ずることができないという問題があ
った。

【０００５】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、熱交換器内部で水又は水溶液の過冷
却状態がなんらかの原因で解消されて部分的に凍結した
場合、その凍結により水等の状態量の変化が通常とは異
なる特有の変化を示すことに着目し、斯かる状態量の変
化から水等の部分的な凍結状態を正確に検知することに
より、熱交換器の全面的な凍結の予防を可能とすること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の解決手段は、図１に示すように（実線部分の
み）、先ず、水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯溜
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水熱交換器（２２）と、該
水熱交換器（２２）と上記蓄氷槽（５）との間で水又は
水溶液を強制循環させ、且つ上記水熱交換器（２２）で
過冷却状態まで冷却された水又は水溶液の過冷却状態を
水熱交換器（２２）の下流側で解消させる水循環路（５
１）とを設けている。

【０００７】そして、上記水熱交換器（２２）で冷却さ
れた状態の水又は水溶液の温度を該水熱交換器（２２）
の出口において検出する水温検出手段（Ｔhw）と、該水
温検出手段（Ｔhw）の出力を受け、水又は水容液の出口
温度の上昇変化が所定値よりも大きいとき、水熱交換器
（２２）内部の水又は水溶液が部分的に凍結していると
判定する判定手段（１０１Ａ）とを設ける構成としたも
のである。

【０００８】第２の解決手段は、上記第１の解決手段に
おける冷却装置を冷凍装置の冷媒回路（１）とする。

【０００９】そして、図１に示すように（破線部分を含
む）、上記水熱交換器（２２）で冷却された状態の水又
は水溶液の温度を該水熱交換器（２２）の出口において
検出する水温検出手段（Ｔhw）と、冷媒回路（１）の水
熱交換器（２２）の出口における冷媒の蒸発温度を検出
する蒸発温度検出手段（Ｐｅ）と、上記水温検出手段
（Ｔhw）及び蒸発温度検出手段（Ｐｅ）の出力を受け、
水又は水溶液の出口温度と冷媒の蒸発温度との差の増大
変化が所定値よりも大きいとき、水熱交換器（２２）内
部の水又は水溶液が部分的に凍結していると判定する判
定手段（１０１Ｂ）とを設ける構成としたものである。

【００１０】第３の解決手段は、図１の点線部分に示す
ように、上記第１又は第２の解決手段において、水熱交
換器（２２）に流れる水又は水溶液の流量を検出する流
量検出手段（Ｆｍ）を設ける。

【００１１】そして、判定手段（１０１）を、水又は水
溶液の流量の減少変化をも加味して水熱交換器（２２）
内部の水又は水溶液が部分的に凍結していると判定する
ものとしたものである。

【００１２】第４の解決手段は、図１の一点鎖線部分に
示すように、上記第１，第２又は第３の解決手段におい
て、判定手段（１０１）の出力を受け、水熱交換器（２
２）内部の水又は水溶液の部分的な凍結状態を解消する
ように水熱交換器（２２）の過冷却能力を制御する冷却
能力制御手段（１０２）を設ける構成としたものであ
る。

【００１３】第５の解決手段は、図１２に示すように、
水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯溜するための蓄
氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却するための水熱交
換器（２２）と、該水熱交換器（２２）と上記蓄氷槽
（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、該水循環路（５１）の水熱交換器
（２２）の上流側に配設されて該水熱交換器（２２）に
供給される水又は水溶液を予熱する予熱熱交換器（６）
とを備えた製氷装置を前提としている。

【００１４】そして、圧縮機（１１，２１）、熱源側熱
交換器（１２）、熱源側減圧弁（１３）、製氷用減圧弁
（２３）及び上記水熱交換器（２２）を順次接続してな
る冷媒回路と、上記水熱交換器（２２）のガス管が少な
くとも吸入ラインに連通した状態で熱源側熱交換器（１
２）のガス管を吐出ラインと吸入ラインとに択一的に連
通させる切換機構（２）と、上記予熱熱交換器（６）の
冷媒流通部の入口側を少なくとも圧縮機（１１，２１）
と切換機構（２）との間の吐出ラインに接続し且つ上記
予熱熱交換器（６）の冷媒流通部の出口側を冷媒回路の
熱源側減圧弁（１３）と製氷用減圧弁（２３）との間の
液管に接続し、水又は水溶液の加熱用冷媒を予熱熱交換
器（６）に導くバイパス手段（１０５）とを設けてい
る。

【００１５】加えて、上記水熱交換器（２２）における
製氷運転時、上記水熱交換器（２２）内部の水又は水溶
液の凍結状態を検出する凍結検出手段と、該凍結検出手
段の出力を受け、水熱交換器（２２）内部が凍結したと
きには、上記熱源側熱交換器（１２）のガス管が吸入ラ
インに連通するように上記切換機構（２）を切換えると
ともに、上記予熱熱交換器（６）の加熱能力が増大する
ように上記圧縮機（１１，２１）の吐出冷媒を予熱熱交
換器（６）に導き、該予熱熱交換器（６）で凝縮した冷
媒が熱源側熱交換器（１２）及び水熱交換器（２２）で
蒸発するように上記バイパス手段（１０５）を制御する
解凍運転制御手段とを設けている。

【００１６】第６の解決手段は、図１３に示すように、
水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯溜するための蓄
氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却するための水熱交
換器（２２）と、該水熱交換器（２２）と上記蓄氷槽
（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、該水循環路（５１）の水熱交換器
（２２）の上流側に配設されて該水熱交換器（２２）に
供給される水又は水溶液を予熱する予熱熱交換器（６）
とを備えた製氷装置を前提としている。

【００１７】更に、該製氷装置には、圧縮機（１１，２
１）、室外熱交換器（１２）、室外減圧弁（１３）、室
内減圧弁（３３）及び室内熱交換器（３２）を順次接続
してなる冷媒回路（１）と、該冷媒回路（１）の冷凍サ
イクルを正逆切換える切換機構（２）と、上記水熱交換
器（２２）の冷媒流通部の入口側を製氷用減圧弁（２
３）を介して冷媒回路（１）の室外減圧弁（１３）と室
内減圧弁（３３）との間の液管に、出口側を吸入ライン
にそれぞれ接続する製氷バイパス路（２４）と、上記予
熱熱交換器（６）の冷媒流通部の入口側を少なくとも圧
縮機（１１，２１）と切換機構（２）との間の吐出ライ
ンに接続し且つ上記予熱熱交換器（６）の冷媒流通部の
出口側を冷媒回路（１）の室外減圧弁（１３）及び室内
減圧弁（３３）と製氷用減圧弁（２３）との間の液管に
接続し、上記冷媒回路（１）から水又は水溶液の加熱用
冷媒を予熱熱交換器（６）に導くバイパス手段（１０
５）とを設けている。

【００１８】そして、上記水熱交換器（２２）における
製氷運転時、上記水熱交換器（２２）内部の水又は水溶
液の凍結状態を検出する凍結検出手段と、該凍結検出手
段の出力を受け、水熱交換器（２２）内部が凍結したと
きには、上記室内熱交換器（３２）が蒸発器になるよう
に切換機構（２）を切換えるとともに、上記予熱熱交換
器（６）の加熱能力を増大させるように上記圧縮機（１
１，２１）の吐出冷媒を予熱熱交換器（６）に導き、該
予熱熱交換器（６）で凝縮した冷媒が室内熱交換器（３
２）及び水熱交換器（２２）で蒸発するように上記冷媒
回路（１）及びバイパス手段（１０５）を制御する解凍
運転制御手段とを設けている。

【００１９】第７の解決手段は、図１４に示すように、
水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯溜するための蓄
氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却するための水熱交
換器（２２）と、該水熱交換器（２２）と上記蓄氷槽
（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、該水循環路（５１）の水熱交換器
（２２）の上流側に配設されて該水熱交換器（２２）に
供給される水又は水溶液を予熱する予熱熱交換器（６）
とを備えた製氷装置を前提としている。

【００２０】そして、圧縮機（１１，２１）、室外熱交
換器（１２）、室外減圧弁（１３）、室内減圧弁（３
３）及び室内熱交換器（３２）を順次接続してなる冷媒
回路（１）と、上記室外熱交換器（１２）及び室内熱交
換器（３２）のガス管を吐出ラインと吸入ラインとに択
一的にそれぞれ連通させる室外切換機構（２）及び室内
切換機構（３６）と、上記水熱交換器（２２）の冷媒流
通部の入口側を開閉機能を有する製氷用減圧弁（２３）
を介して冷媒回路（１）の室外減圧弁（１３）と室内減
圧弁（３３）との間の液管に、出口側を吸入ラインにそ
れぞれ接続する製氷用バイパス路（２４）と、上記予熱
熱交換器（６）の冷媒流通部の入口側を少なくとも圧縮
機（１１，２１）と室外切換機構（２）及び室内切換機
構（３６）との間の吐出ラインに接続し且つ上記予熱熱
交換器（６）の冷媒流通部の出口側を冷媒回路（１）の
室外減圧弁（１３）及び室内減圧弁（３３）と製氷用減
圧弁（２３）との間の液管に接続し、水又は水溶液の加
熱用冷媒を予熱熱交換器（６）に導くバイパス手段（１
０５）とを設けている。

【００２１】加えて、上記水熱交換器（２２）における
製氷運転時、上記水熱交換器（２２）内部の水又は水溶
液の凍結状態を検出する凍結検出手段と、該凍結検出手
段の出力を受け、水熱交換器（２２）内部が凍結したと
きには、上記室外熱交換器（１２）及び室内熱交換器
（３２）のガス管を吸入ラインに連通させるように各切
換機構（２，３６）を切換えるとともに、上記予熱熱交
換器（６）の加熱能力が増大するように上記圧縮機（１
１，２１）の吐出冷媒を予熱熱交換器（６）に導き、該
予熱熱交換器（６）で凝縮した冷媒が室外熱交換器（１
２）、室内熱交換器（３２）及び水熱交換器（２２）で
蒸発するように上記バイパス手段（１０５）を制御する
解凍運転制御手段とを設けている。

【００２２】第８の解決手段は、上記第５，第６又は第
７の解決手段において、製氷用減圧弁（２３）を流量調
節機能を有するものとし、解凍運転制御手段を、解凍運
転時に製氷用減圧弁（２３）を閉じるように制御するよ
うに構成したものである。

【００２３】第９の解決手段は、上記第５，第６又は第
７の解決手段において、水熱交換器（２２）出口の水又
は水溶液の温度を検出する水温検出手段（Ｔhw）を設け
る。そして、製氷用減圧弁（２３）を流量調節機能を有
するものとし、解凍運転制御手段を、上記水温検出手段
（Ｔhw）の出力を受け、解凍運転開始時に製氷用減圧弁
（２３）を閉じた後、水熱交換器（２２）出口の水又は
水溶液の温度が所定値以上になると製氷用減圧弁（２
３）を開くように制御するように構成したものである。

【００２４】第１０の解決手段は、上記第５，６又は第
７の解決手段において、解凍運転制御手段により解凍運
転が開始されてからの経過時間を計測する計時手段を設
ける。そして、製氷用減圧弁（２３）を流量調節機能を
有するものとし、解凍運転制御手段を、上記計時手段の
出力を受け、解凍運転開始時に製氷用減圧弁（２３）を
閉じた後、解凍運転開始後の経過時間が一定時間以上に
なると製氷用減圧弁（２３）を開くように制御するよう
に構成したものである。

【００２５】

【作用】以上の構成により請求項１の発明では、蓄氷槽
（５）の水又は水溶液が水循環路（５１）の水熱交換器
（２２）を介して冷却装置により冷却されて過冷却状態
になる。

【００２６】その場合、水熱交換器（２２）内部で水等
が部分的に凍結すると、その際の凝固熱の発生で水温が
上昇する。ここで、本発明では、水温検出手段（Ｔhw）
で検出される水等の出口温度の上昇変化が所定値よりも
大きいときに、判定手段（１０１Ａ）により、水熱交換
器（２２）の水等が部分的に凍結していると判定される
ので、水熱交換器（２２）内部が全面的に凍結して破損
等を生じる前に、水等の部分的な凍結状態が正確に検知
されることになる。

【００２７】請求項２の発明では、上記水熱交換器（２
２）が冷凍装置の冷媒回路（１）の冷媒との熱交換によ
り過冷却されるようにした場合、水熱交換器（２２）内
部で水等が部分的に凍結すると、水温検出手段（Ｔhw）
で検出される水等の出口温度が上昇する一方、蒸発温度
検出手段（Ｐｅ）で検出される冷媒の蒸発温度が低下す
る。

【００２８】したがって、水等の出口温度と冷媒の蒸発
温度との差が増大することになるが、本発明では、両者
の差の増大変化が所定値以上になったときに、判定手段
（１０１Ｂ）により、水等が部分的に凍結していると判
定されるので、水熱交換器（２２）が全面的に凍結する
前に部分的な水等の凍結状態がより正確に検知されるこ
とになる。

【００２９】請求項３の発明では、上記請求項１又は２
の発明の作用において、判定手段（１０１）により、水
熱交換器（２２）内部の水等の部分的な凍結による流量
の減少変化をも加味して凍結の判定が行われるので、部
分的な凍結状態がさらに正確に検知されることになる。

【００３０】請求項４の発明では、上記請求項１，２又
は３の発明の作用に加えて、判定手段（１０１）によ
り、水熱交換器（２２）内部の水等が部分的に凍結して
いると判定されたときには、冷却能力制御手段（１０
２）により、水熱交換器（２２）が全面的に凍結する前
に凍結を解消するように水熱交換器（２２）の水等に対
する過冷却能力が制御されるので、水熱交換器（２２）
の破損や冷却効率の低下が防止されることになる。

【００３１】請求項５の発明では、製氷運転時には、水
循環路（５１）において、予熱熱交換器（６）により水
等の氷核が融解され、水熱交換器（２２）で水等が過冷
却されて、スラリー状の氷化物を生成する製氷作用が行
われる。

【００３２】そのとき、製氷運転中に凍結検出手段によ
り水熱交換器（２２）の凍結状態が検知されると、解凍
運転制御手段により、予熱熱交換器（６）の加熱能力を
増大させるようにバイパス手段（１０５）が制御される
ので、水循環路（５１）では、水熱交換器（２２）によ
り水等が冷却されつつ上流での水温上昇による水熱交換
器（２２）の解凍が行われ、水熱交換器（２２）を直接
加熱する場合に比べて水熱交換器（２２）の出口水温の
上昇が抑制され、熱ロスが低減して運転効率が向上す
る。

【００３３】一方、冷媒回路側では、熱源側熱交換器
（１２）が蒸発器となる冷凍サイクルで冷媒が循環する
ように制御されるので、予熱熱交換器（６）の加熱能力
の増大が熱源側熱交換器（１２）により相殺されて円滑
な冷媒の循環が確保される。

【００３４】請求項６の発明では、製氷運転時には、上
記請求項５の発明と同様の製氷作用が得られる。

【００３５】そのとき、凍結検知手段により水熱交換器
（２２）の凍結が検知されると、解凍運転制御手段によ
り、予熱熱交換器（６）の加熱能力を増大させるように
バイパス手段（１０５）が制御されるので、水循環路
（５１）では、上記請求項５の発明と同様の作用によ
り、水熱交換器（２２）の解凍が行われ、熱ロスの低減
により運転効率が向上する。

【００３６】一方、冷媒回路（１）側では、解凍運転制
御手段の制御によって室内熱交換器（３２）が蒸発器と
なる冷凍サイクルで冷媒が循環するので、冷媒を利用し
た室内の直接冷房が可能となる。

【００３７】請求項７の発明では、製氷運転時には、上
記請求項５の発明と同様の製氷作用が得られる。

【００３８】そのとき、凍結検知手段により水熱交換器
（２２）の凍結が検知されると、解凍運転制御手段によ
り、予熱熱交換器（６）の加熱能力を増大させるように
バイパス手段（１０５）が制御されるので、水循環路
（５１）では、上記請求項５の発明と同様の作用によ
り、水熱交換器（２２）の解凍が行われ、熱ロスの低減
により運転効率が向上する。

【００３９】一方、冷媒回路（１）側では、解凍運転制
御手段の制御によって室外熱交換器（１２）及び室内熱
交換器（３２）がいずれも蒸発器になる冷凍サイクルで
冷媒が循環するので、請求項６の発明に比べ、予熱熱交
換器（６）の凝縮能力が向上する。

【００４０】請求項８の発明では、解凍運転の間、解凍
運転制御手段により製氷用減圧弁（２３）が閉じるられ
るので、水熱交換器（２２）を凝縮器にして直接解凍す
る場合に比べて、管壁付近の温度がそれほど上昇するこ
とがなく、解凍の終了後製氷運転に復帰したときに、製
氷の立ち上がりが早くなる。

【００４１】請求項９又は１０の発明では、解凍運転開
始時には製氷用減圧弁（２３）が閉じられ、水熱交換器
（２２）出口の水温が所定温度以上になったとき、又は
一定時間が経過したときに、製氷用減圧弁（２３）が開
かれるので、解凍運転の時間が短縮されるとともに、熱
ロスが低減することになる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００４３】図２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、（１
２）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（１１〜１
３）は第１管路（１４）中で直列に接続されている。

【００４４】また、（２１）は第２圧縮機、（２２）は
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
う製氷用減圧弁としての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。

【００４５】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
用キャピラリチューブである。

【００４６】さらに、（３２，３２）は各室内に配置さ
れる室内熱交換器、（３３，３３）は冷房運転時には冷
媒を減圧し、暖房運転時には冷媒流量を調節する室内電
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。いいかえると、第２管路（２４）
は、第１，第３管路（１４，３４）で形成される空調運
転用の冷媒回路に対して製氷バイパス路となるものであ
る。

【００４７】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（１１，２１）の吸入側に設けられ
たアキュムレータである。

【００４８】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
るように切換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。

【００４９】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）とに択一
的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（２
１）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。

【００５０】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。

【００５１】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（１
２）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。

【００５２】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（２
２）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（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。

【００５３】なお、水循環路（５１）の往管路（５１
Ａ）のポンプ（５２）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。

【００５４】そして、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（２
２）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。

【００５５】また、上記冷媒回路（１）の第２圧縮機
（２１）の吐出管から保温熱交換器（７）にホットガス
をバイパスして流通させた後吸入側に戻す保温バイパス
路（７１）が設けられている。一方、上記冷媒回路
（１）の液ラインから圧縮機（１１，２１）の吸入側と
なる分岐路（２５）に冷媒をバイパスさせるための再冷
却バイパス路（８１）が設けられていて、該再冷却バイ
パス路（８１）には、再冷却キャピラリチューブ（Ｃ
４）と再冷却器（８）とが順次上流側から介設されてい
る。

【００５６】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）で減圧された低温冷媒と
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、比較的高温の液冷媒との熱交換により
復管路（５１Ｂ）を加熱して、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。

【００５７】ここで、本発明の特徴として、冷媒回路
（１）の第２圧縮機（２１）の吐出管と水熱交換器（２
２）の液管とを接続するホットガスバイパス路（９１）
が設けられていて、該ホットガスバイパス路（９１）に
は通路を開閉するホットガス開閉弁（９２）が介設され
ている。すなわち、ホットガス開閉弁（９２）が閉じて
いるときには、水熱交換器（２２）に各電動膨張弁（２
３，６２）で減圧された低温冷媒のみを流通させる一
方、ホットガス開閉弁（９２）が開いたときには水熱交
換器（２２）に第２圧縮機（２１）から吐出されるホッ
トガスを混入させるようになされている。

【００５８】また、空気調和装置には、各種センサ類が
設置されていて、（Ｔhw）は復管路（５１Ｂ）の水熱交
換器（２２）出口に配置され、水熱交換器（２２）出口
における水等の温度を検出する水温検出手段としての温
度センサ、（Ｐｅ）は冷媒回路（１）の水熱交換器（２
２）のガス管側に配置され、製氷運転時における低圧側
圧力値から水熱交換器（２２）における冷媒の蒸発圧力
相当飽和温度（蒸発温度）を検出する蒸発温度検出手段
としての圧力センサである。そして、上記各センサ（Ｔ
hw）及び（Ｐｅ）は、装置の運転を制御するコントロー
ラ（図示せず）に信号線で接続されていて、該コントロ
ーラにより、各センサ（Ｔhw，Ｐｅ）の信号に応じて空
気調和装置の運転を制御するようになされている。

【００５９】空気調和装置の運転時、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（３２，３２）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（２
２）に流れ、それぞれ凝縮された後各室内熱交換器（３
２，３２）で蒸発するように循環する。

【００６０】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（２
２）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。

【００６１】そのとき、上記コントローラにより水熱交
換器（２２）の凍結防止制御が行われる。まず、請求項
１の発明に係る制御内容について、図３のフローチャー
トに基づき説明するに、ステップＳ１で、上記温度セン
サ（Ｔhw）により検出される出口水温の値Ｔwoを入力
し、ステップＳ２で、出口水温の変化ΔＴwoを、ΔＴwo
＝Ｔwo−Ｔwo′（ただし、Ｔwo′は前回サンプリング時
における出口水温の値）から求める。そして、ステップ
Ｓ３で、Ａ＝ΔＴwo／Δｔとして（ただし、Δｔはサン
プリング間隔）、出口水温の上昇変化値Ａを求める。

【００６２】次に、ステップＳ４で、この上昇変化値Ａ
の値が予め設定された所定の基準値Ａo よりも大きいか
否かを判別し、出口水温の上昇変化値Ａが基準値Ａo 以
下であれば、水等の凍結の虞れはないと判断してステッ
プＳ５に進み、出口水温の値Ｔwoの更新を行った後、ス
テップＳ６でメインの制御ルーチンに戻る一方、出口水
温の上昇変化値Ａが基準値Ａo よりも大きいときには、
ステップＳ７に移行し、水熱交換器（２２）の内部の水
等が部分的に凍結していると判定する。さらに、ステッ
プＳ８で、一定時間の間上記ホットガス開閉弁（９２）
を開いてホットガスを水熱交換器（２２）に導入する水
熱交換器（２２）の解凍運転を行う。

【００６３】上記フローにおいて、ステップＳ７の制御
により、水熱交換器（２２）の内部の水等が部分的に凍
結していると判定する判定手段（１０１Ａ）が構成され
ている。

【００６４】したがって、請求項１の発明では、蓄氷槽
（５）の水等を水循環路（５１）に循環させて水熱交換
器（２２）で過冷却した後、水等の過冷却状態を解消さ
せてスラリー状の氷化物を生成する製氷時、温度センサ
（水温検出手段）（Ｔhw）で検出される水熱交換器（２
２）の出口水温の上昇変化値Ａが所定の基準値Ａo より
も大きくなると、判定手段（１０１Ａ）により、水熱交
換器（２２）の内部の水等が部分的に凍結していると判
定される。

【００６５】ここで、図５に示すように、水熱交換器
（２２）内部で水等の凍結物が生じた場合（図中の時刻
ｔs のとき）、水等の凝固熱が発生するために水温が上
昇し、特に、氷化物が管壁に付着する等してそれが核に
なり氷の結晶が成長すると、凍結が拡大するので、上記
水熱交換器（２２）の出口水温の値Ｔwoは急激に上昇す
る。したがって、予め部分的な凍結が生じるときの出口
水温の上昇直線の傾きから所定の基準値Ａo を設定して
おくことにより、出口水温の上昇変化値Ａから水熱交換
器（２２）全体が凍結に至るまでに部分的な凍結状態を
検知することができ、また、そのことにより、有効な凍
結防止手段を講ずることが可能となるのである。

【００６６】なお、請求項１の発明では、水熱交換器
（２２）で水等を過冷却するための冷却装置は、上記第
１実施例のような空気調和装置の冷媒回路（１）に限定
されるものではなく、例えばサーモモジュールのような
直接伝熱管を冷却するようなものを利用することも可能
である。

【００６７】次に、請求項２の発明に係る制御内容につ
いて、図４に基づき説明するに、ステップＰ１で、上記
温度センサ（Ｔhw）により検出される水熱交換器（２
２）の出口水温の値Ｔwoと、上記圧力センサ（Ｐｅ）で
検出される水熱交換器（２２）における冷媒の蒸発温度
Ｔe とを入力し、ステップＰ２で、両者の差Ｔd を、式
Ｔd ＝Ｔwo−Ｔe により算出する。次に、ステップＰ３
で、前回サンプリングとの差ΔＴd を、式 ΔＴd ＝Ｔ
d −Ｔd ′から求めて（ただし、Ｔd ′は前回のサンプ
リング時の出口水温と蒸発温度との差）、さらに、ステ
ップＰ４で、Ｂ＝ΔＴd ／Δｔから出口水温と蒸発温度
との差の増大変化値Ｂを求める。

【００６８】そして、ステップＰ５で、上記で求めた増
大変化値Ｂが予め設定された所定の基準値Ｂo よりも大
きいか否かを判別して、増大変化値Ｂが基準値Ｂo 以下
であれば、水等の凍結はないものと判断してステップＰ
６に進んで、出口水温と蒸発温度との差Ｔd の更新を行
った後、ステップＰ７で、メインの制御ルーチンに戻
る。一方、上記ステップＰ５の判別で、増大変化値Ｂが
基準値Ｂo よりも大きいときには、ステップＰ８に移行
して、水熱交換器（２２）内部の水等の部分的な凍結状
態であると判定し、さらに、ステップＰ９で、水熱交換
器（２２）に圧縮機（２１）のホットガスを導入する解
凍運転制御を実施する。

【００６９】上記フローにおいて、ステップＰ８の制御
により、出口水温と蒸発温度との差の増大変化値Ｂが所
定の基準値Ｂo 以上のときに、水熱交換器（２２）内部
の水等が部分的に凍結していると判定する判定手段（１
０１Ｂ）が構成されている。

【００７０】したがって、請求項２の発明では、水熱交
換器（２２）で水等を冷却する冷却装置が空気調和装置
（冷凍装置）の冷媒回路（１）である場合、温度センサ
（Ｔhw）で検出される水熱交換器（２２）の出口水温と
圧力センサ（蒸発温度検出手段）（Ｐｅ）で検出される
水熱交換器（２２）の蒸発温度との差の増大変化値Ｂが
基準値Ｂo よりも大きいときに、判定手段（１０１Ｂ）
により、水熱交換器（２２）内部の水等が部分的に凍結
していると判定される。すなわち、図５の時刻ｔs に示
すように、水熱交換器（２２）内部で水等が凍結する
と、水熱交換器（２２）の出口水温の値Ｔwoが急激に上
昇する一方、水熱交換器（２２）における冷媒の蒸発温
度は急激に低下するので、両者の差Ｔd は、両者の変化
が加算されて急激に増大することになる。したがって、
この出口水温と蒸発温度との差の増大変化値Ｂについ
て、水等の部分的凍結が生じるときのデータから所定の
基準値Ｂo を予め設定しておくことで、差の増大変化値
Ｂが基準値Ｂo を越えたときに、水熱交換器（２２）内
部で水等が部分的に凍結していることを正確に検知する
ことができるのである。

【００７１】次に、請求項３の発明に係る第２実施例に
ついて説明する。図６は第２実施例における空気調和装
置の構成を示し、本実施例では、上記図２に示す第１実
施例の構成に加えて、水循環路（５１）の往管路（５１
Ａ）において、予熱熱交換器（６）とストレーナ（５
３）との間には、水等の流量を検出する流量検出手段と
しての流量計（Ｆｍ）が設置されている。その他の構成
は上記第１実施例と同様である。

【００７２】ここで、コントローラによる凍結防止のた
めの制御内容について、図７のフローチャートに基づき
説明するに、ステップＲ１で、上記圧力センサ（Ｐｅ）
で検出される水熱交換器（２２）における冷媒の蒸発温
度Ｔe と、温度センサ（Ｔhw）で検出される水熱交換器
（２２）の出口水温の値Ｔwoと、流量計（Ｆｍ）で検出
される水等の流量Ｆw とを入力し、ステップＲ２で、上
記出口水温Ｔwoと蒸発温度Ｔe との差Ｔd を算出して、
ステップＲ３で、この差値Ｔd 及び流量Ｆw について、
前回のサンプリングによる値Ｔd ′及びＦw ′からの変
化値ΔＴd 及びΔＦw を算出した後、ステップＲ４で、
Ｂ＝ΔＴd ／Δｔ，Ｃ＝ΔＦw ／Δｔに基づき、上記差
値Ｔd と流量Ｆw の変化値Ｂ及びＣを求める。

【００７３】そして、ステップＲ５で、上記で求めた出
口水温と蒸発温度との差の変化値Ｂが予め設定された基
準値Ｂ１よりも大きいか否か、つまり増大変化が基準値
Ｂ１よりも大きいか否かを判別し、Ｂ＞Ｂ１でなければ
水熱交換器（２２）の凍結の虞れはないと判断して、ス
テップＲ６で出口水温の値Ｔwoの更新を行った後、ステ
ップＲ７でメインの制御ルーチンに戻る。一方、上記ス
テップＲ５の判別で、Ｂ＞Ｂ１の場合には、さらに、ス
テップＲ８で流量の変化値Ｃが予め設定された所定の基
準値−Ｃo よりも小さいか否か、つまり流量の減少変化
が所定値よりも大きいか否かを判別して、Ｃ＜−Ｃo で
なければステップＲ６に進んで流量の値Ｆw を更新した
後上記ステップＲ７に進み、Ｃ＜−Ｃo であれば、ステ
ップＲ９に進んで、水熱交換器（２２）内部の水等が部
分的に凍結していると判定し、さらに、ステップＲ１０
で、上記第１実施例のようなホットガスの混入等による
解凍運転を行う。

【００７４】上記フローにおいて、ステップＲ５，Ｒ８
からＲ９に移行する制御により、上記請求項１又は２の
発明において、水等の流量の減少変化をも加味して水熱
交換器（２２）内部が部分的に凍結していると判定する
判定手段（１０１Ａ又は１０１Ｂ）が構成されている。

【００７５】したがって、請求項３の発明では、上記請
求項１又は２の発明に加えて、判定手段（１０１Ａ又は
１０１Ｂ）により、流量計（流量検出手段）（Ｆｍ）で
検出される水循環路（５１）の水等の流量の減少変化を
も加味して、水熱交換器（２２）内部の水等の部分的な
凍結状態が検知される。すなわち、上記第５図の時刻ｔ
s に示すように、水熱交換器（２２）内部で水等の氷化
物が生じて管壁に付着すると、管壁部から凍結が始まる
ので、水等の流量が急激に減少する。また、シェルエン
ドチューブタイプの熱交換器では、細管の一つが凍結す
ることもありうる。したがって、流量の減少変化をも加
味して水熱交換器（２２）の凍結の虞れを予測すること
により、水熱交換器（２２）の全面的凍結を有効に予防
しうる手段を講ずることが可能になるのである。

【００７６】特に、出口水温と蒸発温度との差の増大変
化の基準値については、上記第１実施例の図４のフロー
チャートにおける基準値Ｂo よりも本実施例における基
準値Ｂ１を小さく設定することができる。つまり、後の
ステップでさらに流量による判断を加味することで、出
口水温と蒸発温度との差の増大変化については厳しく判
断するようにしても、凍結の虞れがないのに凍結予防を
することによる製氷効率の悪化を招くことがなく、より
正確な判定をすることができるのである。

【００７７】なお、上記第２実施例では、請求項２の発
明を引用した請求項３の発明について説明したが、請求
項１の発明を引用した場合にも、同様に適用することが
できることは明らかである。

【００７８】次に、他の凍結判定に係る第３実施例につ
いて説明する。図８は本実施例における水熱交換器（２
２）出口付近の構造を示し、水循環路（５１）の復管路
（５１Ｂ）の水熱交換器（２２）出口側の一部には、透
明な樹脂材料によって形成された検知用配管（５１ａ）
が設けられており、該検知用配管（５１ａ）に、水等の
光透過率を非接触で検出する非接触センサとしての透過
率センサ（Ｌs ）が配設されている。該透過率センサ
（Ｌs ）は、各々上記検知用配管（５１ａ）に相対向し
て取付けられた発光素子（Ｌs1）と受光素子（Ｌs2）と
を備えていて、発光素子（Ｌs1）から発光された光が検
知用配管（５１ａ）及び配管内を流れる水等によって透
過損失を受けた後受光素子（Ｌs1）に達する光量を比較
することにより、水等の凍結状態を検知するようにして
いる。

【００７９】すなわち、図９に示すように、配管内がま
ったく凍結していないときの透過率をεo としたとき、
水等の一部が凍結すると光透過率εが低下して設定値ε
s に達したときに水等が凍結したと判断するようになさ
れている。図１０は光透過率εに基づく凍結防止制御の
内容を示し、ステップＴ１で、光透過率εのデータを読
み込み、ステップＴ２で、前回までの３回測定における
光透過率のデータε１，ε２，ε３の平均値εm （εm
＝（ε１＋ε２＋ε３）／３）を算出し、ステップＴ３
で、ステップＴ１で検出した現在の光透過率値εが、ス
テップＴ２で算出した過去３回の測定値の平均値εm に
定数α（０＜α＜１）を乗じたものよりも小さいか否か
を判別し、ε＜α・εm になるまではステップＴ４に移
行して、ε１＝ε，ε２＝ε１，ε３＝ε２と、測定値
の更新を行った後、ステップＴ５で、メイン制御ルーチ
ンに戻る。

【００８０】一方、上記ステップＴ３の判別で、ε＜α
・εm になると、ステップＴ６に移行して、水熱交換器
（２２）が凍結したと判定し、ステップＴ７で、上記第
１，第２実施例と同様に水熱交換器（２２）の凍結状態
を解消するための解凍運転を行う。

【００８１】上記フローにおいて、ステップＴ６の制御
により判定手段（１０１Ｃ）が構成されている。

【００８２】したがって、上記光透過率センサ（Ｌs ）
等の非接触センサで検出される水熱交換器（２２）出口
における水等の光透過率εの変化に基づき水等の凍結状
態に関連する情報が検知され、判定手段（１０１Ｃ）に
より、この情報に基づいて水等の凍結が判定される。そ
のとき、通常の温度センサで水等の凍結状態を検知しよ
うにとすると、センサの検知部を水等の流れに晒すの
で、センサや配線等により水の流れが乱され、過冷却状
態が解消することがある。ここで、本発明では、非接触
センサにより水等の凍結に関連する情報を検知するよう
にしているので、水等の過冷却状態に対する影響を与え
ることなく、凍結状態に関連する情報が得られ、検知精
度の向上を図ることができるのである。

【００８３】なお、上記第３実施例では、光透過率εが
設定値εs 以下になったことで凍結と判定したが、本発
明は斯かる実施例に限定されるものではなく、光透過率
εの時間変化Δεから凍結を判定してもよい。図１１は
上記第３実施例の変形例を示し、ステップＱ１で、光透
過率εのデータを読み込み、ステップＱ２で、光透過率
の時間変化Δεを、式 Δε＝（ε−ε１）／Δｔ（た
だし、ε１は前回のサンプリングによるデータ、Δｔは
サンプリングタイムである）に基づき算出し、スフＱ３
で、Δε＜Δεo （Δεo は所定の設定値）か否かを判
別し、Δε＜Δεo になるまでは、ステップＱ４でデー
タの更新を行った後、ステップＱ５でメイン制御ルーチ
ンに戻る。一方、ステップＱ３の判別でΔε＜Δεo に
なると、ステップＱ６で、水熱交換器（２２）の凍結と
判定し、ステップＱ７で、解凍運転を行う。この変形例
によっても、上記第３実施例と同様に水等の過冷却状態
を解消させることなく、非接触センサによる凍結の検知
を行って、検知精度の向上を図ることができる。

【００８４】さらに、上記非接触センサは、上記第３実
施例の光透過率センサ（Ｌs ）に限定されるものではな
い。実施例は省略するが、例えば、超音波センサ、質量
流量計、導電率計、静電容量センサ等の検知部を水循環
路（５１）の配管外側に取り付け、超音波センサで検出
される超音波の液中における速度の変化、質量流量計に
より検出される水等の密度の変化、導電率計で検出され
る水等の導電率の変化、静電容量センサで検出される静
電容量の変化等から凍結を検知するようにしてもよい。

【００８５】次に、請求項４の発明について説明する。
上記各実施例において、図３ではステップＳ８の制御に
より、図４ではステップＰ９の制御により、図７ではス
テップＲ１０の制御により、図１０ではステップＴ７の
制御により、図１１ではステップＱ７の制御により、そ
れぞれ水熱交換器（２２）内部の水等の部分的な凍結状
態を解消するように水熱交換器（２２）の過冷却能力を
制御する冷却能力制御手段（１０２）が構成されてい
る。

【００８６】すなわち、請求項４の発明では、上記請求
項１，２又は３の発明に加えて、判定手段（１０１）に
より、水熱交換器（２２）内部の水等が部分的に凍結し
ていると判定されたときには、例えば上記各実施例にお
ける水熱交換器（２２）へのホットガスの混入のよう
に、冷却能力制御手段（１０２）により、水熱交換器
（２２）による水等の過冷却能力が小さくなるように調
節されて、凍結が解消されるので、水熱交換器（２２）
の全面的凍結による製氷効率の悪化や水熱交換器（２
２）の破損を有効に防止することができる。

【００８７】次に、請求項５の発明に係る第４実施例に
ついて説明する。図１２は第４実施例に係る製氷装置の
配管系統を示し、予熱熱交換器（６）に対する冷媒回路
（１）との接続以外は上記第１実施例における配管系統
と略共通の構成である。ただし、室内ユニット（図示せ
ず）は冷媒回路に接続されておらず、蓄氷槽（５）から
水等の冷却用媒体を介して冷房するようになされてい
る。

【００８８】つまり、第１管路（１４）と第３管路（２
４）のみにより、圧縮機（１１，２１）からの吐出冷媒
が熱源側熱交換器（１２）で凝縮した後、水側電動膨張
弁（２３）で膨張して水熱交換器（２２）で蒸発するよ
うに循環する冷媒回路を構成している。これにより、水
循環路（５１）の水等を過冷却するようになされてい
る。

【００８９】なお、本実施例及び以下の各実施例では圧
縮機を２台設けているが、請求項５以下の発明におい
て、圧縮機の構成は各実施例に限定されるものではな
く、圧縮機は１台であってもよい。

【００９０】ここで、水循環路（５１）の予熱熱交換器
（６）の冷媒流通部の入口側は、予熱バイパス路（６
１）を介して冷媒回路の熱源側電動膨張弁（１３）の上
流側及び下流側液管と接続されており、上記予熱バイパ
ス路（６１）の復管路（６１ｂ）には予熱開閉弁（６
３）が介設され、往管路（６１ａ）には冷媒の逆流を阻
止するための逆止弁（６４）が介設されている。また、
上記圧縮機（１１，２１）と四路切換弁（２）との間の
吐出ラインから予熱バイパス路（６１）の往管路（６１
ａ）の逆止弁（６４）下流側に吐出冷媒をバイパスする
ためのホットガスバイパス路（９１）がホットガス開閉
弁（９２）を介して設けられており、開閉弁（９２）が
開かれたときには、予熱熱交換器（６）に吐出冷媒が導
入されるようになされている。上記予熱バイパス路（６
１）、ホットガスバイパス路（９１）及びホットガス開
閉弁（９２）により、請求項５の発明にいうバイパス手
段（１０５）が構成されている。

【００９１】ここで、上記バイパス手段（１０５）の構
成は上記第４実施例に限定されるものではなく、例えば
予熱熱交換器（６）のガス側を直接吐出ラインに接続し
ておき、製氷運転時にも予熱熱交換器（６）に吐出冷媒
を導入する一方、解凍運転時には、熱源側熱交換器（１
２）のガス側を吸入ラインに切換えることにより、予熱
熱交換器（６）側の冷媒流量を増大させて加熱能力を増
大させるようにしてもよい。

【００９２】なお、各圧縮機（１１，２１）の油戻し管
（ＲＴ１，ＲＴ２）に関する回路や、保温熱交換器
（７）、再冷却器（８）に関する回路は省略されている
が、上記第１実施例の図２に示す回路と同様である。

【００９３】通常の製氷運転時には、上記ホットガスバ
イパス路（９１）のホットガス開閉弁（９２）を閉じ、
予熱バイパス路（６１）の予熱開閉弁（６３）を開い
て、熱源側熱交換器（１２）で凝縮された液冷媒を熱源
側電動膨張弁（１３）上流側から予熱熱交換器（６）に
導入した後、熱源側電動膨張弁（１３）の下流側に戻す
ことにより、水熱交換器（２２）に供給される水等を予
熱して氷核を融解するようにしている。

【００９４】上記製氷装置における製氷運転時、四路切
換弁（２）を図中実線側に切換え、熱源側熱交換器（１
２）のガス管を吐出ラインに連通させるように制御す
る。すなわち、吐出冷媒を熱源側熱交換器（１２）で凝
縮させて、水側電動膨張弁（２３）で減圧し、水熱交換
器（２２）で蒸発させて圧縮機（１１，２１）に戻すこ
とにより、水循環路（５１）の水等を水熱交換器（２
２）で過冷却してスラリー状の氷化物を生成する。

【００９５】また、この製氷運転中に上記第１〜第３実
施例で説明したような各センサにより、水熱交換器（２
２）の凍結状態が検出されたときには、四路切換弁
（２）を図中破線側に切換えて熱源側熱交換器（１２）
のガス管を吸入ラインに連通させて蒸発器とするととも
に、水側電動膨張弁（２３）で水熱交換器（２２）への
冷媒流量を減ずるように調節しながら、ホットガスバイ
パス路（９１）のホットガス開閉弁（９２）を開くよう
に制御する。このとき、水側電動膨張弁（２３）の開度
調節と圧縮機（１１，２１）の容量調節とによって水熱
交換器（２２）の冷却温度を水等の凝固点以上にするよ
うにしている。

【００９６】すなわち、吐出冷媒を予熱熱交換器（６）
に導入した後、熱源側電動膨張弁（１３）及び水側電動
膨張弁（２３）で減圧して熱源側熱交換器（１２）及び
水熱交換器（２２）で蒸発させ、圧縮機（１１，２１）
に戻すように循環させることにより、水熱交換器（２
２）に流入する冷媒で水等を冷却しながら、その上流の
予熱熱交換器（６）で高温に加熱した水等を水熱交換器
（２２）に流入させて水熱交換器（２２）の凍結を融解
させる。この制御により、請求項５の発明にいう解凍運
転制御手段が構成されている。

【００９７】なお、冬期には、水側切換弁（２６）を図
中破線側に切換え、水熱交換器（２２）を凝縮器として
機能させることにより、蓄氷槽（５）に暖熱を蓄熱し、
この温水を利用して室内の暖房を行いうるようになされ
ている。

【００９８】したがって、請求項５の発明では、製氷運
転時には、熱源側熱交換器（１２）が凝縮器となり、水
熱交換器（２２）が蒸発器となるように冷媒が循環する
冷凍サイクルで運転が行われ、水熱交換器（２２）でス
ラリー状の氷化物が生成される。一方、製氷運転中に凍
結検出手段（例えば上記第１〜第３実施例における温度
センサ，光透過率センサ，超音波センサ等）により水熱
交換器（２２）の凍結状態が検知されたときには、解凍
運転制御手段により、ホットガス開閉弁（９２）を開い
て予熱熱交換器（６）の加熱能力を増大させるようにバ
イパス手段（１０５）が制御される。

【００９９】すなわち、水熱交換器（２２）で水等を冷
却しながらその上流側の予熱熱交換器（６）で水等を高
温に加熱するようにしているので、水熱交換器（２２）
を直接加熱する場合に比べて、水熱交換器（２２）の出
口水温をそれほど上昇させることがなく、熱ロスを抑制
して運転効率の向上を図ることができる。そのとき、冷
媒回路側では、熱源側熱交換器（１２）を凝縮器として
機能させるように冷凍サイクルが切換えられるので、予
熱熱交換器（６）でホットガスを導入して加熱能力を増
大させた分は熱源側熱交換器（１２）の蒸発能力で相殺
され、冷媒の循環による熱移動が円滑に行われる。

【０１００】ここで、請求項８の発明のごとく、解凍運
転の間、水側電動膨張弁（２３）を閉じるようにしても
よく、そのときにも、水熱交換器（２２）を凝縮器にし
て直接解凍する場合に比べて、管壁付近の温度がそれほ
ど上昇しないので、解凍の終了後製氷運転に復帰したと
きに、製氷への立ち上がりが速いという効果がある。た
だし、図２１の破線に示すように、水側電動膨張弁（２
３）を閉じた場合の水熱交換器（２２）出口の水温低下
は水熱交換器（２２）の解凍熱量Ｑ１に相当する温度低
下だけであるのに対し、水熱交換器（２２）で水等を冷
却した場合、同図の実線に示すように、水熱交換器（２
２）での吸熱Ｑ２に相当する温度低下が加わる。したが
って、解凍運転中に水熱交換器（２２）で適度に冷却す
ることにより、圧縮機（１１，２１）の入力及び全蒸発
器の吸熱による熱量Ｑ３は同じでも、水熱交換器（２
２）出口の水温Ｔwoの温度上昇を抑制することができ、
その分熱ロスが低減するのである。

【０１０１】また、請求項９又は１０の発明のごとく、
解凍運転開始時には水側電動膨張弁（２３）を閉じ、水
熱交換器（２２）出口の水温Ｔwoが所定温度以上になっ
たとき、又は一定時間が経過したときに、水側電動膨張
弁（２３）を開くようにした場合、解凍運転の時間を短
縮しうるとともに、熱ロスを低減することができ、著効
が得られることになる。

【０１０２】なお、上記解凍運転制御手段による解凍運
転は、図１５〜図２０に示すような条件が成立したとき
に停止して製氷運転に復帰すると判断することができ
る。ここで、図１５の（ａ）は流量センサで検出される
水循環路（５１）の水等の流量ｆが凍結前の値ｆo に戻
ったとき（図中の時刻ｔo ）に解凍運転を停止する例、
図１５の（ｂ）は流量ｆの時間変化ｄｆ／ｄｔが凍結前
の値「０」に戻ったとき（図中の時刻ｔo ）に解凍運転
を停止する例である。

【０１０３】図１６の（ａ）は、水熱交換器（２２）の
上流側と下流側に設置した２つの水圧センサで検出され
る水圧ｐ１，ｐ２の差圧Δｐが凍結前の値Δｐo になっ
たとき（図中の時刻ｔo ）に解凍運転を停止する例、図
１６の（ｂ）は水圧ｐ１，ｐ２の差圧Δｐの時間変化ｄ
Δｐ／ｄｔが凍結前の値「０」になったとき（図中の時
刻ｔo ）に解凍運転を停止する例である。図１７は、過
冷却解消部である再冷却器（８）に設置された温度セン
サで検出される出口水温Ｔが凍結前の値Ｔo に復帰した
とき（図中の時刻ｔo ）に解凍運転を停止する例であ
る。

【０１０４】図１８の（ａ）は、水熱交換器（２２）の
入口水温Ｔ１と再冷却器（８）の出口水温Ｔ２との温度
差ΔＴが凍結前の値ΔＴo になったとき（図中の時刻ｔ
o ）に解凍運転を停止する例、図１８の（ｂ）は温度差
ΔＴの時間変化ｄΔＴ／ｄｔが凍結前の値「０」になっ
たとき（図中の時刻ｔo ）に解凍運転を停止する例であ
る。

【０１０５】図１９の（ａ）は、水熱交換器（２２）出
口側に設置された光透過率センサで検出される光透過率
εが凍結前の値εo になったとき（図中の時刻ｔo ）に
解凍運転を停止する例、図１９の（ｂ）は、光透過率の
時間変化ｄε／ｄｔが凍結前の値「０」になったとき
（図中の時刻ｔo ）に解凍運転を停止する例である。

【０１０６】図２０の（ａ）は、再冷却器（８）の出口
側に設置された光透過率センサで検出される光透過率
ε′が凍結前の値ε′o になったとき（図中の時刻ｔo
）に解凍運転を停止する例、図２０の（ｂ）は光透過
率ε′の時間変化ｄε′／ｄｔが凍結前の値「０」にな
ったとき（図中の時刻ｔo ）に解凍運転を停止する例で
ある。

【０１０７】特に、凍結状態の解消を上記のようなセン
サの検出値に基づき判断することにより、解凍運転を必
要以上に行うことによる熱ロスを抑制することができ、
運転効率の向上を図ることができる。

【０１０８】次に、請求項６の発明に係る第５実施例に
ついて説明する。図１３は第５実施例に係る空気調和装
置の配管系統を示し、冷媒回路（１）と製氷装置の予熱
熱交換器（６）との接続関係を除いて上記第１実施例に
おける構成（図２参照）と略同様の構成をしている。そ
して、冷媒回路（１）と予熱熱交換器（６）との間に
は、上記第４実施例（図１２参照）と同様の予熱バイパ
ス路（６１）、予熱開閉弁（６３）、逆止弁（６４）、
ホットガスバイパス路（９１）及びホットガス開閉弁
（９２）が設けられている。なお、各圧縮機（１１，２
１）の油戻し管（ＲＴ１，ＲＴ２）や、保温熱交換器
（７），再冷却器（８）と冷媒回路（１）との接続配管
は省略されているが、上記図２に示すと同様である。

【０１０９】そして、夜間等には、ホットガス開閉弁
（９２）を閉じ、四路切換弁（２）の切換えを図中実線
側にして、室外熱交換器（１２）で凝縮された冷媒を水
熱交換器（２２）で蒸発させて製氷を行う一方、室外熱
交換器（１２）下流側の液冷媒の一部を予熱熱交換器
（６）側にバイパスして水熱交換器（２２）に供給され
る水等の氷核を融解するようにしている。

【０１１０】また、製氷運転中に水熱交換器（２２）が
凍結状態となり、凍結検知手段（上記各実施例のような
温度センサ，超音波センサ等）により水熱交換器（２
２）の凍結が検知されると、水側電動膨張弁（２３）の
開度を調節しながら、ホットガス開閉弁（９２）を開く
とともに、四路切換弁（２）の切換えを図中実線側にし
て室外電動膨張弁（１３）を閉じ、吐出冷媒を予熱熱交
換器（６）で凝縮した後各室内熱交換器（３２，３２）
及び水熱交換器（２２）で蒸発させ、圧縮機（１１，２
１）に戻すことにより、水熱交換器（２２）で水等を冷
却しながら予熱熱交換器（６）で水等を加熱し、水熱交
換器（２２）の凍結を解消するようにしている。

【０１１１】この制御により、請求項６の発明にいう解
凍運転制御手段が構成されている。なお、解凍運転を停
止するときは、上記図１５〜図２０に示すような方法で
判断するようになされている。

【０１１２】したがって、請求項６の発明では、製氷運
転時には、室外熱交換器（１２）が凝縮器として、水熱
交換器（２２）が蒸発器として機能するように冷媒が循
環して、水熱交換器（２２）で水循環路（５１）の水等
を過冷却することにより、スラリー状の氷化物が生成さ
れる。そのとき、凍結検知手段により水熱交換器（２
２）の凍結が検知されると、解凍運転制御手段により、
水側電動膨張弁（２３）の開度を調節しながら、ホット
ガス開閉弁（９２）が開かれるとともに、各室内熱交換
器（３２，３２）及び水熱交換器（２２）が蒸発器とな
るように四路切換弁（２）が切換えられるので、水循環
路（５１）では、上記請求項５の発明と同様に、水熱交
換器（２２）で冷媒による冷却を行いながら予熱熱交換
器（６）で水等を加熱することにより、熱ロスを低減し
ながら水熱交換器（２２）の解凍が行われる。

【０１１３】そして、冷媒回路（１）側では、室内熱交
換器（３２，３２）が蒸発器となるので、冷媒を利用し
た室内の直接冷房が可能となる。

【０１１４】なお、第５実施例においても、第４実施例
と同様に、冬期には水熱交換器（２２）が凝縮器となる
冷凍サイクルで運転を行うことにより、蓄氷槽（５）に
暖熱を蓄えることも可能である。

【０１１５】次に、請求項７の発明に係る第６実施例に
ついて説明する。図１４は第６実施例に係る空気調和装
置の配管系統を示し、上記第５実施例（図１３参照）の
構成に加えて、各室内熱交換器（３２，３２）のガス側
配管を吐出ラインと吸入ラインとに択一的に連通させる
ための室内切換機構である室内四路切換弁（３６）が配
設されており、四路切換弁（２）は請求項７の発明にい
う室外切換機構である。なお、（Ｃ５，Ｃ６）は各々四
路切換弁（２），室内四路切換弁（３６）のデッドポー
ト側に介設されたキャピラリチューブである。

【０１１６】そして、夜間等には、各四路切換弁（２，
２６，３６）の切換えを図中実線側にして、ホットガス
開閉弁（９２）を閉じ、各圧縮機（１１，２１）からの
吐出冷媒を各室内熱交換器（３２，３２）及び室外熱交
換器（１２）で凝縮させた後水側電動膨張弁（２３）で
減圧し、水熱交換器（２２）で蒸発させることにより、
水熱交換器（２２）で水循環路（５１）の水等を過冷却
してスラリー状の氷化物を生成するようになされてい
る。

【０１１７】また、製氷運転中に水熱交換器（２２）が
凍結したときには、水側電動膨張弁（２３）の開度を調
節しながら、ホットガス開閉弁（９２）を開くととも
に、四路切換弁（２）及び室内四路切換弁（３６）をい
ずれも図中破線側に切換えて、圧縮機（１１，２１）か
らの吐出冷媒が予熱熱交換器（６）で凝縮され、各電動
膨張弁（１３，３３，３３）で減圧された後、室外熱交
換器（１２）、各室内熱交換器（３２，３２）及び水熱
交換器（２２）で蒸発して、圧縮機（１１，２１）に吸
入されるように循環させることにより、水熱交換器（２
２）上流側の予熱熱交換器（６）で水等を加熱して、水
熱交換器（２２）の凍結を融解するようにしている。こ
の制御により、請求項７の発明にいう解凍運転制御手段
が構成されている。

【０１１８】したがって、請求項７の発明では、製氷運
転時には、例えば室外熱交換器（１２）及び各室内熱交
換器（３２，３２）を凝縮器として機能させるように各
四路切換弁（２，３６）の切換えが制御され、圧縮機
（１１，２１）からの吐出冷媒が室外熱交換器（１２）
及び各室内熱交換器（３２，３２）で凝縮され、水熱交
換器（２２）で蒸発するように循環して、水循環路（５
１）の水等が水熱交換器（２２）で過冷却され、製氷が
行われる。そのとき、凍結検知手段により水熱交換器
（２２）の凍結状態が検知されると、解凍運転制御手段
により、ホットガス開閉弁（９２）を開くとともに、室
外熱交換器（１２）、各室内熱交換器（３２，３２）及
び水熱交換器（２２）がいずれも蒸発器になるように四
路切換弁（２）及び室内四路切換弁（３６）の切換えが
制御されるとともに、予熱熱交換器（６）の加熱能力が
増大するようにバイパス手段（１０５）が制御されるの
で、水循環路（５１）側では、上記請求項５の発明と同
様の作用によって、熱ロスを低減しながら水熱交換器
（２２）の解凍が行われる。

【０１１９】一方、冷媒回路（１）側では、圧縮機（１
１，２１）からの吐出冷媒が予熱熱交換器（６）で凝縮
され、各熱交換器（１２，３２，３２，２２）で蒸発す
るように循環するので、室外熱交換器（１２）及び室内
熱交換器（３２，３２）を蒸発器として利用することが
できる。したがって、請求項６の発明に比べ、予熱熱交
換器（６）の凝縮能力を向上させることができ、よっ
て、著効を発揮することができる。

【０１２０】なお、上記各実施例と同様に、冬期等にお
いては、四路切換弁（２）を図中破線側に室内四路切換
弁（３６）を図中実線側に切換えて、暖房運転を行うと
ともに、水側四路切換弁（２６）を図中破線側に切換
え、夜間等に蓄氷槽（５）に暖熱を蓄えることが可能で
ある。特に、暖房運転中に室外熱交換器（１３）が着霜
したときには、四路切換弁（２）を図中実線側に、水側
四路切換弁（２６）を図中実線側に切換え、水側電動膨
張弁（２３）を開いて、室外熱交換器（１３）及び各室
内熱交換器（３２，３２）を凝縮器とし、水熱交換器
（２２）を蒸発器として、室内の暖房を行いながら室外
熱交換器（１３）の着霜を融解する正サイクルデフロス
トを行うことができる。

【０１２１】

【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、蓄氷槽の水又は水溶液を水循環路に循環させて
水熱交換器で過冷却するようにした製氷装置において、
水熱交換器出口における水等の温度を検出し、この出口
水温の上昇変化が所定値以上になったときに水熱交換器
内部の水等が部分的に凍結していると判定するようにし
たので、凝固熱の発生による出口水温の上昇から水熱交
換器内部の部分的な凍結を正確に検知することができ、
よって、水熱交換器の全面的な凍結に対する有効な予防
措置を講ずることが可能となる。

【０１２２】請求項２の発明によれば、水熱交換器で冷
凍装置の冷媒回路の冷媒との熱交換により水等を過冷却
するようにした製氷装置において、水熱交換器の出口水
温と水熱交換器における冷媒の蒸発温度との差の増大変
化が所定値以上になったときに、水熱交換器の水等が部
分的に凍結していると判定するようにしたので、水熱交
換器内部の部分的凍結をより正確に検知することができ
る。

【０１２３】請求項３の発明によれば、上記請求項１又
は２の発明において、水熱交換器における水等の流量の
減少変化をも加味して水熱交換器における水等の部分的
な凍結状態を判定するようにしたので、さらに正確な部
分的凍結の検知が可能となる。

【０１２４】請求項４の発明によれば、上記請求項１，
２又は３の発明に加えて、水熱交換器における部分的な
凍結が生じたときには、凍結状態を解消するように水熱
交換器の過冷却能力を制御したので、水熱交換器の全面
的な凍結を有効に防止することができる。

【０１２５】請求項５の発明によれば、製氷装置の水循
環路の水熱交換器上流側に水等を予熱する予熱熱交換器
を設けるとともに、圧縮機、熱源側熱交換器、熱源側減
圧弁、製氷用減圧弁及び水熱交換器を順次接続してなる
冷媒回路を形成し、熱源側熱交換器を凝縮器と蒸発器と
に切換える切換機構と、予熱熱交換器に冷媒回路から冷
媒をバイパスするバイパス手段を設けておき、製氷運転
中に水熱交換器が凍結したときには、熱源側熱交換器を
蒸発器に切換え、予熱熱交換器の加熱能力を増大させ
て、水熱交換器で水等を冷却しながら上流の予熱熱交換
器で水等を加熱するようにしたので、水熱交換器出口の
水温の上昇を抑制しながら速やかに水熱交換器の凍結を
解消させることができ、よって、運転効率の向上を図る
ことができる。

【０１２６】請求項６の発明によれば、製氷装置の水循
環路の水熱交換器上流側に水等を予熱する予熱熱交換器
を設けるとともに、圧縮機、室外熱交換器、室外減圧
弁、室内減圧弁及び室内熱交換器を順次接続してなる冷
媒回路を形成する一方、冷媒回路の冷凍サイクルを切換
える切換機構と、水熱交換器を製氷用減圧弁を介して冷
媒回路の液管及び吸入ラインに接続する製氷バイパス路
と、予熱熱交換器に冷媒回路から冷媒をバイパスするバ
イパス手段とを設けておき、製氷運転中に水熱交換器が
凍結したときには、室内熱交換器を蒸発器にするように
冷凍サイクルを切換え、予熱熱交換器の加熱能力を増大
させるようにしたので、上記請求項５の発明と同様に運
転効率の向上を図ることができるとともに、冷媒回路を
直接利用して室内の冷房を行うことができる。

【０１２７】請求項７の発明によれば、製氷装置の水循
環路の水熱交換器上流側に水等を予熱する予熱熱交換器
を設けるとともに、圧縮機、室外熱交換器、室外減圧
弁、室内減圧弁及び室内熱交換器を順次接続してなる冷
媒回路を形成する一方、室外熱交換器及び室内熱交換器
を凝縮器と蒸発器とに個別に切換える２つの切換機構
と、冷媒回路の冷凍サイクルを切換える切換機構と、水
熱交換器を製氷用減圧弁を介して冷媒回路の液管及び吸
入ラインに接続する製氷バイパス路と、予熱熱交換器に
冷媒回路から冷媒をバイパスするバイパス手段とを設け
ておき、製氷運転中に水熱交換器が凍結したときには、
室外熱交換器及び室内熱交換器を蒸発器にするように冷
凍サイクルを切換え、予熱熱交換器の加熱能力を増大さ
せるようにしたので、上記請求項６の発明と同様に運転
効率の向上を図ることができるとともに、水熱交換器の
解凍運転時の加熱能力の向上を図ることができる。

【０１２８】請求項８の発明によれば、上記請求項５，
６又は７の発明において、解凍運転の間、製氷用減圧弁
を閉じるようにしたので、水熱交換器を凝縮器にして直
接解凍する場合に比べて、管壁付近の温度がそれほど上
昇せずに、解凍の終了後製氷運転に復帰したときに、製
氷への立ち上がりが早くなる利点が得られる。

【０１２９】請求項９又は１０の発明によれば、上記請
求項５，６又は７の発明において、解凍運転開始時には
製氷用減圧弁を閉じ、水熱交換器出口の水温が所定温度
以上になったとき、又は一定時間が経過したときに、製
氷用減圧弁を開くようにしたので、解凍運転の時間を短
縮しうるとともに、熱ロスを低減することができ、よっ
て、著効を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２，３及び４の発明の構成を示す図
である。

【図２】第１実施例に係る空気調和装置の配管系統図で
ある。

【図３】第１実施例における請求項１の発明に係る制御
内容を示すフローチャート図である。

【図４】第１実施例における請求項２の発明に係る制御
内容を示すフローチャート図である。

【図５】第１実施例における水熱交換器の出口水温、冷
媒の蒸発温度及び水等の流量の時間変化を示す特性図で
ある。

【図６】第２実施例に係る空気調和装置の配管系統図で
ある。

【図７】第２実施例における制御内容を示すフローチャ
ート図である。

【図８】第３実施例に係る非接触センサ取付部付近の構
造を示す断面図である。

【図９】第３実施例における光透過率の時間変化特性を
示す特性図である。

【図１０】第３実施例における光透過率の低下による凍
結検知制御の内容を示すフローチャート図である。

【図１１】第３実施例の変形例であって、光透過率の時
間変化による凍結検知制御の内容を示すフローチャート
図である。

【図１２】第４実施例に係る製氷装置の配管系統図であ
る。

【図１３】第５実施例に係る空気調和装置の配管系統図
である。

【図１４】第６実施例に係る空気調和装置の配管系統図
である。

【図１５】流量センサを利用して凍結終了時期を検知す
る方法を示す図である。

【図１６】水熱交換器の上下流側２箇所の圧力センサを
利用して凍結終了時期を検知する方法を示す図である。

【図１７】再冷却器下流側の温度センサを利用して凍結
終了時期を検知する方法を示す図である。

【図１８】水熱交換器上流側及び再冷却器下流側の温度
センサを利用して凍結終了時期を検知する方法を示す図
である。

【図１９】水熱交換器下流側の光透過率センサを利用し
て凍結終了時期を検知する方法を示す図である。

【図２０】再冷却器下流側の光透過率センサを利用して
凍結終了時期を検知する方法を示す図である。

【図２１】解凍運転時に水側電動膨張弁を開いたときと
閉じたときにおける水熱交換器出口の水温の変化を比較
するための図である。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ２ 四路切換弁（室外切換機構） ５ 蓄氷槽 ６ 予熱熱交換器 １１，２１ 圧縮機 １２ 室外熱交換器（熱源側熱交換器） １３ 室外電動膨張弁（室外減圧弁，熱源側減圧弁） ２２ 水熱交換器 ２３ 水側電動膨張弁（製氷用減圧弁） ２８ 製氷バイパス路 ３２ 室内熱交換器 ３３ 室内電動膨張弁（室内減圧弁） ３６ 室内四路切換弁（室内切換機構） ５１ 水循環路 ６１ 予熱バイパス路 ９１ ホットガスバイパス路 ９２ ホットガス開閉弁 １０１ 判定手段 １０２ 能力制御手段 １０５ バイパス手段 Ｔhw 温度センサ（水温検出手段） Ｐｅ 圧力センサ（蒸発温度検出手段） Ｆｍ 流量計（流量検出手段） Ｌs 光透過率センサ（非接触センサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−210775（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−277183（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89972（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−136830（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−55993（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25C 1/00 F25C 1/00 301 F24F 5/00 102

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
   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水熱交換器（２２）と、
   該水熱交換器（２２）と上記蓄氷槽（５）との間で水又
   は水溶液を強制循環させ、且つ上記水熱交換器（２２）
   で過冷却状態まで冷却された水又は水溶液の過冷却状態
   を水熱交換器（２２）の下流側で解消させる水循環路
   （５１）とを備えるとともに、 上記水熱交換器（２２）で冷却された状態の水又は水溶
   液の温度を該水熱交換器（２２）の出口において検出す
   る水温検出手段（Ｔhw）と、該水温検出手段（Ｔhw）の
   出力を受け、水又は水容液の出口温度の上昇変化が所定
   値よりも大きいとき、水熱交換器（２２）内部の水又は
   水溶液が部分的に凍結していると判定する判定手段（１
   ０１Ａ）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ー状の氷化物を貯
   溜するための蓄氷槽（５）と、冷凍装置の冷媒回路
   （１）に接続され、水又は水溶液を過冷却するための水
   熱交換器（２２）と、該水熱交換器（２２）と上記蓄氷
   槽（５）との間で水又は水溶液を強制循環させ、且つ上
   記水熱交換器（２２）で過冷却状態まで冷却された水又
   は水溶液の過冷却状態を水熱交換器（２２）の下流側で
   解消させる水循環路（５１）とを備えるとともに、 上記水熱交換器（２２）で冷却された状態の水又は水溶
   液の温度を該水熱交換器（２２）の出口において検出す
   る水温検出手段（Ｔhw）と、冷媒回路（１）の水熱交換
   器（２２）の出口における冷媒の蒸発温度を検出する蒸
   発温度検出手段（Ｐｅ）と、上記水温検出手段（Ｔhw）
   及び蒸発温度検出手段（Ｐｅ）の出力を受け、水又は水
   溶液の出口温度と冷媒の蒸発温度との差の増大変化が所
   定値よりも大きいとき、水熱交換器（２２）内部の水又
   は水溶液が部分的に凍結していると判定する判定手段
   （１０１Ｂ）とを備えたことを特徴とする製氷装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の製氷装置におい
   て、 水熱交換器（２２）に流れる水又は水溶液の流量を検出
   する流量検出手段（Ｆｍ）を備え、判定手段（１０１Ａ
   又は１０１Ｂ）は、水又は水溶液の流量の減少変化をも
   加味して水熱交換器（２２）内部の水又は水溶液が部分
   的に凍結していると判定するものであることを特徴とす
   る製氷装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の製氷装置にお
   いて、 判定手段（１０１）の出力を受け、水熱交換器（２２）
   内部の水又は水溶液の部分的な凍結状態を解消するよう
   に水熱交換器（２２）の過冷却能力を制御する冷却能力
   制御手段（１０２）を備えている製氷装置。
5. 【請求項５】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   溜するための蓄氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却す
   るための水熱交換器（２２）と、該水熱交換器（２２）
   と上記蓄氷槽（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、該水循環路（５１）の
   水熱交換器（２２）の上流側に配設されて該水熱交換器
   （２２）に供給される水又は水溶液を予熱する予熱熱交
   換器（６）とを備え、 圧縮機（１１，２１）、熱源側熱交換器（１２）、熱源
   側減圧弁（１３）、製氷用減圧弁（２３）及び上記水熱
   交換器（２２）を順次接続してなる冷媒回路と、上記水
   熱交換器（２２）のガス管が少なくとも吸入ラインに連
   通した状態で熱源側熱交換器（１２）のガス管を吐出ラ
   インと吸入ラインとに択一的に連通させる切換機構
   （２）と、予熱熱交換器（６）の冷媒流通部の入口側を
   少なくとも圧縮機（１１，２１）と切換機構（２）との
   間の吐出ラインに接続し且つ上記予熱熱交換器（６）の
   冷媒流通部の出口側を冷媒回路の熱源側減圧弁（１３）
   と製氷用減圧弁（２３）との間の液管に接続し、水又は
   水溶液の加熱用冷媒を予熱熱交換器（６）に導くバイパ
   ス手段（１０５）とを備えるとともに、 上記水熱交換器（２２）における製氷運転時、上記水熱
   交換器（２２）内部の水又は水溶液の凍結状態を検出す
   る凍結検出手段と、該凍結検出手段の出力を受け、水熱
   交換器（２２）内部が凍結したときには、上記熱源側熱
   交換器（１２）のガス管が吸入ラインに連通するように
   上記切換機構（２）を切換えるとともに、上記予熱熱交
   換器（６）の加熱能力が増大するように上記圧縮機（１
   １，２１）の吐出冷媒を予熱熱交換器（６）に導き、該
   予熱熱交換器（６）で凝縮した冷媒が熱源側熱交換器
   （１２）及び水熱交換器（２２）で蒸発するように上記
   バイパス手段（１０５）を制御する解凍運転制御手段と
   を備えたことを特徴とする製氷装置。
6. 【請求項６】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   溜するための蓄氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却す
   るための水熱交換器（２２）と、該水熱交換器（２２）
   と上記蓄氷槽（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、該水循環路（５１）の
   水熱交換器（２２）の上流側に配設されて該水熱交換器
   （２２）に供給される水又は水溶液を予熱する予熱熱交
   換器（６）とを備え、 圧縮機（１１，２１）、室外熱交換器（１２）、室外減
   圧弁（１３）、室内減圧弁（３３）及び室内熱交換器
   （３２）を順次接続してなる冷媒回路（１）と、該冷媒
   回路（１）の冷凍サイクルを正逆切換える切換機構
   （２）と、上記水熱交換器（２２）の冷媒流通部の入口
   側を製氷用減圧弁（２３）を介して冷媒回路（１）の室
   外減圧弁（１３）と室内減圧弁（３３）との間の液管
   に、出口側を吸入ラインにそれぞれ接続する製氷バイパ
   ス路（２４）と、上記予熱熱交換器（６）の冷媒流通部
   の入口側を少なくとも圧縮機（１１，２１）と切換機構
   （２）との間の吐出ラインに接続し且つ上記予熱熱交換
   器（６）の冷媒流通部の出口側を冷媒回路（１）の室外
   減圧弁（１３）及び室内減圧弁（３３）と製氷用減圧弁
   （２３）との間の液管に接続し、上記冷媒回路（１）か
   ら水又は水溶液の加熱用冷媒を予熱熱交換器（６）に導
   くバイパス手段（１０５）とを備えるとともに、 上記水熱交換器（２２）における製氷運転時、上記水熱
   交換器（２２）内部の水又は水溶液の凍結状態を検出す
   る凍結検出手段と、該凍結検出手段の出力を受け、水熱
   交換器（２２）内部が凍結したときには、上記室内熱交
   換器（３２）が蒸発器になるように切換機構（２）を切
   換えるとともに、上記予熱熱交換器（６）の加熱能力を
   増大させるように上記圧縮機（１１，２１）の吐出冷媒
   を予熱熱交換器（６）に導き、該予熱熱交換器（６）で
   凝縮した冷媒が室内熱交換器（３２）及び水熱交換器
   （２２）で蒸発するように上記冷媒回路（１）及びバイ
   パス手段（１０５）を制御する解凍運転制御手段とを備
   えたことを特徴とする製氷装置。
7. 【請求項７】 水又は水溶液のスラリー状の氷化物を貯
   溜するための蓄氷槽（５）と、水又は水溶液を過冷却す
   るための水熱交換器（２２）と、該水熱交換器（２２）
   と上記蓄氷槽（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、該水循環路（５１）の
   水熱交換器（２２）の上流側に配設されて該水熱交換器
   （２２）に供給される水又は水溶液を予熱する予熱熱交
   換器（６）とを備えるとともに、 圧縮機（１１，２１）、室外熱交換器（１２）、室外減
   圧弁（１３）、室内減圧弁（３３）及び室内熱交換器
   （３２）を順次接続してなる冷媒回路（１）と、上記室
   外熱交換器（１２）及び室内熱交換器（３２）のガス管
   を吐出ラインと吸入ラインとに択一的にそれぞれ連通さ
   せる室外切換機構（２）及び室内切換機構（３６）と、
   上記水熱交換器（２２）の冷媒流通部の入口側を開閉機
   能を有する製氷用減圧弁（２３）を介して冷媒回路
   （１）の室外減圧弁（１３）と室内減圧弁（３３）との
   間の液管に、出口側を吸入ラインにそれぞれ接続する製
   氷用バイパス路（２４）と、上記予熱熱交換器（６）の
   冷媒流通部の入口側を少なくとも圧縮機（１１，２１）
   と室外切換機構（２）及び室内切換機構（３６）との間
   の吐出ラインに接続し且つ上記予熱熱交換器（６）の冷
   媒流通部の出口側を冷媒回路（１）の室外減圧弁（１
   ３）及び室内減圧弁（３３）と製氷用減圧弁（２３）と
   の間の液管に接続し、水又は水溶液の加熱用冷媒を予熱
   熱交換器（６）に導くバイパス手段（１０５）とを備え
   るとともに、 上記水熱交換器（２２）における製氷運転時、上記水熱
   交換器（２２）内部の水又は水溶液の凍結状態を検出す
   る凍結検出手段と、該凍結検出手段の出力を受け、水熱
   交換器（２２）内部が凍結したときには、上記室外熱交
   換器（１２）及び室内熱交換器（３２）のガス管を吸入
   ラインに連通させるように各切換機構（２，３６）を切
   換えるとともに、上記予熱熱交換器（６）の加熱能力が
   増大するように上記圧縮機（１１，２１）の吐出冷媒を
   予熱熱交換器（６）に導き、該予熱熱交換器（６）で凝
   縮した冷媒が室外熱交換器（１２）、室内熱交換器（３
   ２）及び水熱交換器（２２）で蒸発するように上記バイ
   パス手段（１０５）を制御する解凍運転制御手段とを備
   えたことを特徴とする製氷装置。
8. 【請求項８】 請求項５，６又は７記載の製氷装置にお
   いて、 製氷用減圧弁（２３）は流量調節機能を有するものであ
   り、解凍運転制御手段は、解凍運転時に製氷用減圧弁
   （２３）を閉じるように制御するものであることを特徴
   とする製氷装置。
9. 【請求項９】 請求項５，６又は７記載の製氷装置にお
   いて、 水熱交換器（２２）出口の水又は水溶液の温度を検出す
   る水温検出手段（Ｔhw）を備え、製氷用減圧弁（２３）
   は流量調節機能を有するものであり、解凍運転制御手段
   は、上記水温検出手段（Ｔhw）の出力を受け、解凍運転
   開始時に製氷用減圧弁（２３）を閉じた後、水熱交換器
   （２２）出口の水又は水溶液の温度が所定値以上になる
   と製氷用減圧弁（２３）を開くように制御するものであ
   ることを特徴とする製氷装置。
10. 【請求項１０】 請求項５，６又は７記載の製氷装置に
    おいて、 解凍運転制御手段により解凍運転が開始されてからの経
    過時間を計測する計時手段を備え、製氷用減圧弁（２
    ３）は流量調節機能を有するものであり、解凍運転制御
    手段は、上記計時手段の出力を受け、解凍運転開始時に
    製氷用減圧弁（２３）を閉じた後、解凍運転開始後の経
    過時間が一定時間以上になると製氷用減圧弁（２３）を
    開くように制御するものであることを特徴とする製氷装
    置。