JPH1123111A - 冷凍システム及び同システム用水冷式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は本来的に設備側のメンテナンスに係わ
る問題点があることに鑑み、本発明は、設備側のメンテ
ナンスに依存することなく、高圧圧力を調整可能とした
冷凍システム及び同システム用水冷式冷凍装置を提供す
ること。 【解決手段】 年間を通じて使用する水冷式冷凍装置１
とクーリングタワー３とを接続する冷却水配管３１、３
２中には、冷却水量を調節して高圧圧力を調整する給水
弁を設けず、水冷式冷凍装置１の冷媒回路中に凝縮圧力
調整装置を設け、該凝縮圧力調整装置により高圧圧力を
調整する。凝縮圧力調整装置としては、水冷式凝縮器１
２と膨張機構１４との間に受液器１３を設け、吐出ガス
配管１６と水冷式凝縮器１２から受液器１３に至る回路
１７との間に、凝縮圧力調整弁２１を介装したホットガ
スバイパス回路２０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍システム及び
同システム用水冷式冷凍装置に関し、特にクーリングタ
ワーを使用する冷凍システムの高圧圧力調整に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫、製氷機等の年間を通じて使用さ
れる水冷式冷凍装置の冷却水としては、一般に、水道料
金の節減のために、クーリングタワーで冷却された冷却
水が使用される。ところで、このようにクーリングタワ
ーを使用する冷凍システムにおいては、冷却水の温度が
一年を通じて一定でない。このため、冷却水の水量を一
定としておくと、冷却水の温度変化により高圧圧力（即
ち、凝縮圧力）が変化する。例えば、クーリングタワー
の能力は、一般に夏季環境条件を基準として選定される
が、このようにクーリングタワーを選定した場合には、
冬季において冷却水温度が低下し過ぎる。また、冬季冷
却水温度が低下し過ぎると、水冷式冷凍装置の高圧圧力
が低くなり過ぎ、高圧圧力と低圧圧力との圧力差が所定
値以下となり、冷凍能力が不足する。そこで、従来は、
水冷式冷凍装置とクーリングタワーとを接続する冷却水
配管中に、高圧圧力に応じて冷却水量を制御し、高圧圧
力を所定値以上に調整する給水弁が設けられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、クーリング
タワーと水冷式冷凍装置との間を循環する冷却水は、ク
ーリングタワーにおいて大気に開放されている。このた
め、冷却水循環経路中に取り付けられるストレーナの管
理等冷却水のメンテナンスが不十分な場合には、冷却水
循環経路中にごみが混入し易く、また、循環水がヘドロ
化して、前記給水弁が詰まるという問題があった。ま
た、水冷式冷凍装置の凝縮器の冷却水側熱交換壁面に付
着したシリカなどを薬剤によって除去した場合には、こ
の除去されたシリカなどが給水弁に詰まり易いという問
題があった。給水弁が詰まると、冷却水が流れなくなる
ため、水冷式凝縮器が冷却されず、高圧圧力が上昇し、
夏季に冷凍能力の不足が発生したり、高圧圧力の上昇に
よる過熱運転が原因となって、圧縮機が焼損するなどの
問題を誘発する原因となる。

【０００４】また、このような問題を避けるため、使用
者の判断により、給水弁を使用しないという場合もあっ
たが、そのような場合には、冬季冷却水温度の低下によ
り高圧圧力が低下し、冷凍能力の不足を招いていた。ま
た、ホットガスにより除氷を行う製氷機やホットガスに
より除霜を行う冷蔵庫などでは、除氷あるいは除霜の効
果が低下してしまうなどの問題が発生していた。尚、ク
ーリングタワーは、空気調和機等の他の製品と共用され
たり、あるいはビルの共用設備として設置されており、
通常特定の冷凍装置のためにその供給温度をコントロー
ルすることは困難である。

【０００５】このように従来の技術においては、本来的
に設備側のメンテナンスに係わる問題点があることに鑑
み、本発明は、このような設備側のメンテナンスに依存
することなく、高圧圧力を調整可能とした冷凍システム
及び同システム用水冷式冷凍装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】
¨上述の目的を達成するため、請求項
１記載の発明では、年間を通じて使用する冷蔵庫、製氷
機等の水冷式冷凍装置の冷却水を、クーリングタワーで
冷却する冷凍システムにおいて、クーリングタワーと前
記水冷式冷凍装置とを接続する冷却水配管中には、冷却
水量を調節して高圧圧力を調整する給水弁を設けずに、
前記水冷式冷凍装置の冷媒回路中に凝縮圧力調整装置を
設け、該凝縮圧力調整装置により高圧圧力を調整してな
るものである。

【０００７】請求項２記載の発明では、圧縮機、クーリ
ングタワー水を冷却水とする水冷式凝縮器、膨張機構、
蒸発器等を順次接続してなる冷媒回路を備えた水冷式冷
凍装置において、前記水冷式凝縮器と膨張機構との間に
受液器を設け、前記凝縮圧力調整装置として、吐出ガス
配管と前記水冷式凝縮器から受液器に至る回路との間に
凝縮圧力調整弁を介装したホットガスバイパス回路を設
け、前記凝縮圧力調整弁により高圧圧力を調整してなる
ものである。

【０００８】請求項３記載の発明では、前記蒸発器を製
氷器に付設した製氷用蒸発器とし、前記吐出ガス配管と
前記製氷用蒸発器の入口側配管との間にホットガスバイ
パス管を接続し、前記水冷式冷凍装置を、前記製氷用蒸
発器にホットガスをバイパスして除氷する製氷機として
構成したものである。ここに、製氷用蒸発器の入口側配
管とは、膨張機構と製氷用蒸発器の入口とを接続する配
管をいう。

【０００９】請求項４記載の発明では、前記蒸発器を庫
内冷却用蒸発器とし、前記吐出ガス配管と前記庫内冷却
用蒸発器の入口側配管との間にホットガスバイパス管を
接続し、前記水冷式冷凍装置を、前記庫内冷却用蒸発器
にホットガスをバイパスしてデフロスト可能とした冷蔵
庫用冷凍装置として構成したものである。ここに、庫内
冷却用蒸発器の入口側配管とは、膨張機構と庫内冷却用
蒸発器の入口とを接続する配管をいう。

【００１０】従って、請求項１に記載された冷凍システ
ムにおいては、冷媒回路中に設けられた凝縮圧力調整装
置により、高圧圧力（凝縮圧力）が一定値以上に調整さ
れるので、冬季高圧圧力が異常に低下することがない。
また、従来のように冷却水回路中に給水弁が設けられ
ず、年間を通じ一定水量の冷却水が流通されるので、給
水弁の詰まりにより、夏季に高圧圧力が異常に上昇した
りすることがない。このように本発明の冷凍システムに
おいては、低圧圧力が異常に低下したり、高圧圧力が異
常に上昇したすることがないので、冷凍能力の低下や、
圧縮機の焼損が防止される。

【００１１】また、請求項２に記載された水冷式冷凍装
置においては、冬季、高圧圧力が低下してくると、吐出
ガス配管から凝縮器出口側にホットガスがバイパスさ
れ、高圧圧力の低下が抑止されるので、高圧圧力が一定
値以上に保持され、冷凍能力の低下が防止される。

【００１２】また、請求項３に記載された製氷機として
構成された水冷式冷凍装置においては、冬季、高圧圧力
が一定値以上に保持されているので、ホットガスによる
製氷器の除氷が常に効果的に行われる。

【００１３】また、請求項４に記載された冷蔵庫用冷凍
装置として構成された水冷式冷凍装置においては、冬
季、高圧圧力が一定値以上に保持されているので、ホッ
トガスによる庫内冷却用蒸発器のデフロストが常に効果
的に行われる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を冷凍システムに
具体化した実施の形態について、図１に基づいて詳細に
説明する。図１において、１は、水冷式製氷機として構
成された水冷式冷凍装置である。この水冷式冷凍装置
は、圧縮機１１、水冷式凝縮器１２、受液器１３、膨張
機構としての感温膨張弁１４、製氷用蒸発器１５が冷媒
配管により順次接続されている。製氷用蒸発器１５は、
図示しない製氷器に配設されたもので、製氷器に流水さ
れる冷水を製氷するものである。１４ａは、前記感温膨
張弁１４の感温筒であって、圧縮機１１の吸入ガス配管
に配設されている。また、水冷式凝縮器１２は、冷却水
配管３１、３２によりクーリングタワー３に接続されて
おり、冷却水配管３１に介装された冷却水ポンプ３３に
より、凝縮器用冷却水が供給される。水冷式凝縮器１２
に供給された冷却水は、この水冷式凝縮器にて加熱さ
れ、クーリングタワー３において外気により冷却される
ように構成されている。クーリングタワー３は、施設さ
れたビルの共用設備であり、前記冷却水配管３１、３２
には、図面に例示した空気調和機４等の他の製品が接続
されている。従って、水冷式凝縮器１２への冷却水量
は、冷却水配管３１中に設けられた水量調節弁１８によ
り、夏季の最大負荷時を基準として設定されている。

【００１５】上記水冷式冷凍装置１の冷媒回路におい
て、水冷式凝縮器１２と受液器１３とを接続する凝縮器
出口側液管１７と吐出ガス管１６との間に、凝縮圧力調
整装置として、凝縮圧力調整弁２１を介装したホットガ
スバイパス管２０が接続されている。この凝縮圧力調整
弁２１は、三方弁になっており、凝縮圧力が所定値以下
に低下すると、ホットガスバイパス管２０側を開き、凝
縮圧力の低下の度合いに応じホットガスバイパス管２０
側の開度を大きくして、ホットガスバイパス量を増大さ
せるように構成されている。ホットガスバイパス管２０
からバイパスされたホットガスは、直接受液器１３に入
って、受液器１３内の圧力を高め、凝縮圧力、即ち、高
圧圧力の低下を防止する。従って、受液器１３は、本発
明においては不可欠のものである。前記冷却水配管３
１、３２には、従来であれば、凝縮圧力（高圧圧力）を
検知し、この凝縮圧力（高圧圧力）が低下すると水量を
絞る給水弁が設けられていたが、本発明の場合には、こ
のような給水弁は設けられていない。従って、冷却水
は、前記のごとく当初に設定された水量で年間を通して
循環されることになる。

【００１６】また、吐出ガス配管１６と製氷用蒸発器１
５の入口側配管との間には、電磁開閉弁２３及び冷媒流
量制御用キャピラリーチューブ２５を介装した除氷用ホ
ットガスバイパス管２４が接続されている。このホット
ガスバイパス管２４は、図示しない製氷器に所定の氷が
形成されたときに、介装した電磁開閉弁２３を開弁し、
製氷用蒸発器１５にホットガスをバイパスする。

【００１７】上記のように構成された冷凍システムにお
いて、製氷運転する場合は、圧縮機１１が駆動される。
この圧縮機１１の駆動により、圧縮機１１から高圧ガス
冷媒が吐出される。吐出ガス冷媒は、水冷式凝縮器１２
において、クーリングタワー３から供給される冷却水に
より、冷却され、凝縮液化して受液器１３に入り貯留さ
れる。受液器１３内の液冷媒は、膨張機構としての感温
膨張弁１４にて減圧され、膨張して製氷用蒸発器１５に
入り、製氷水を冷却して製氷し、冷媒自身は加熱され気
化して、圧縮機１１に返戻される。

【００１８】そして、冬季になって外気温度が低下して
くると、高圧圧力（凝縮圧力）が低下してくる。このま
ま放置しておくと、高圧圧力と低圧圧力との差圧が小さ
くなり、冷媒循環量が不足してくるが、本発明において
は、高圧圧力が所定値以下になると、凝縮圧力調整弁２
１を介装したホットガスバイパス管２０の高圧圧力調整
作用により、ホットガスがバイパスされ、高圧圧力の低
下が防止され、冷凍能力の低下が防止される。また、本
発明においては、製氷水が氷結した時点で、電磁開閉弁
２３が開弁され、ホットガスが製氷器に流され、製氷器
に付着して形成された氷が除氷されるが、冬季において
も高圧圧力が所定値に保持されているので、バイパスさ
れるホットガスの温度が所定値に保持され、また、バイ
パスされるホットガス量が所定値に保持され、常に効果
的な除氷が行われる。

【００１９】尚、この発明は、次のように変更して具体
化することも可能である。 （１） 水冷式冷凍装置１は、各種の水冷式製氷機がこ
れに該当するが、これら製氷機以外の水冷式の冷蔵庫、
冷菓供給装置、冷凍飲料水ディスペンサ等他のものもこ
れに該当する。 （２） 水冷式冷凍装置１を冷蔵庫用冷凍装置として構
成する場合、冷媒回路は前記図１と基本的に同じである
が、製氷用蒸発器１５とホットガスバイパス管２０の構
成が相違してくる。即ち、製氷用蒸発器１５は、庫内冷
却用蒸発器として構成される。また、除氷用ホットガス
バイパス管２４は、庫内冷却用蒸発器に付着した霜を溶
かすためのデフロスト用ホットガスバイパス管となり、
庫内冷却用蒸発器への着霜量が所定量以上になった場合
に、このホットガスバイパス管を通してホットガスを庫
内冷却用蒸発器に流通させ、庫内冷却用蒸発器をデフロ
ストし、庫内冷却用蒸発器の熱交換能力の低下を防止す
る様に構成される。この場合、高圧圧力が所定値以上に
保持されているので、デフロストが常に効果的に行われ
る。

【００２０】（３） 請求項１及び２の発明に関して
は、除氷用（またはデフロスト用）のホットガスバイパ
ス管２４は必須のものでなく、省略してもよい。 （４） 凝縮圧力調整弁２１は、図１のような三方弁型
ではなく、二方弁型のものとして、ホットガスバイパス
管２０中に介装したものとしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、冷媒回路中に設けられた凝縮圧力調整装
置により高圧圧力が一定値以上に調整されるので、冬季
高圧圧力が異常に低下することがない。また、従来のよ
うに冷却水回路中に給水弁が設けられず、年間を通じ一
定水量の冷却水が流通されるので、給水弁の詰まりによ
り、夏季に高圧圧力が異常に上昇したりすることがな
い。従って、冷凍能力の低下や、圧縮機の焼損が防止さ
れる。

【００２２】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、冬季、高圧圧力が低下してくると、吐出ガス配管か
ら凝縮器出口側にホットガスがバイパスされ、高圧圧力
の低下が抑止されるので、高圧圧力が一定値以上に保持
され、冷凍能力の低下が防止される。

【００２３】また、請求項３に記載された発明によれ
ば、冬季、高圧圧力が一定値以上に保持されているの
で、ホットガスによる製氷器の除氷が常に効果的に行わ
れる。

【００２４】また、請求項４に記載された発明によれ
ば、冬季、高圧圧力が一定値以上に保持されているの
で、ホットガスによる庫内冷却用蒸発器のデフロストが
常に効果的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態にかかる冷凍システムの回路図で
ある。

【符号の説明】

１…水冷式冷凍装置、３…クーリングタワー、４…空気
調和機、１１…圧縮機、１２…凝縮器、１３…受液器、
１４…膨張機構としての感温膨張弁、１４ａ…感温膨張
弁の感温筒、１５…製氷用または庫内冷却用蒸発器、１
６…吐出ガス配管、１７…凝縮器出口側液管、１８…水
量調節弁、２０…凝縮圧力調整装置としてのホットガス
バイパス管、２１…凝縮圧力調整弁、２３…電磁開閉
弁、２４…除氷用またはデフロスト用ホットガスバイパ
ス管、２５…キャピラリーチューブ、３１、３２…冷却
水配管、３３…冷却水ポンプ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 年間を通じて使用する冷蔵庫、製氷機等
   の水冷式冷凍装置の冷却水を、クーリングタワーで冷却
   する冷凍システムにおいて、クーリングタワーと前記水
   冷式冷凍装置とを接続する冷却水配管中には、冷却水量
   を調節して高圧圧力を調整する給水弁を設けずに、前記
   水冷式冷凍装置の冷媒回路中に凝縮圧力調整装置を設
   け、該凝縮圧力調整装置により高圧圧力を調整してなる
   ことを特徴とする冷凍システム。
2. 【請求項２】 圧縮機、クーリングタワー水を冷却水と
   する水冷式凝縮器、膨張機構、蒸発器等を順次接続して
   なる冷媒回路を備えた水冷式冷凍装置において、前記水
   冷式凝縮器と膨張機構との間に受液器を設け、前記凝縮
   圧力調整装置として、吐出ガス配管と前記水冷式凝縮器
   から受液器に至る回路との間に凝縮圧力調整弁を介装し
   たホットガスバイパス回路を設け、前記凝縮圧力調整弁
   により高圧圧力を調整してなることを特徴とする請求項
   １記載の冷凍システム用水冷式冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記蒸発器を製氷器に付設した製氷用蒸
   発器とし、前記吐出ガス配管と前記製氷用蒸発器の入口
   側配管との間にホットガスバイパス管を接続し、前記水
   冷式冷凍装置を、前記製氷用蒸発器にホットガスをバイ
   パスして除氷する製氷機として構成したことを特徴とす
   る請求項２記載の水冷式冷凍装置。
4. 【請求項４】 前記蒸発器を庫内冷却用蒸発器とし、前
   記吐出ガス配管と前記庫内冷却用蒸発器の入口側配管と
   の間にホットガスバイパス管を接続し、前記水冷式冷凍
   装置を、前記庫内冷却用蒸発器にホットガスをバイパス
   してデフロスト可能とした冷蔵庫用冷凍装置として構成
   したことを特徴とする請求項２記載の水冷式冷凍装置。