特許 6614250 製氷システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6614250

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】製氷システム

(51)【国際特許分類】

   F25C 5/10 20060101AFI20191125BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20191125BHJP

   F25B 13/00 20060101ALI20191125BHJP

   F25C 1/12 20060101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   F25C5/10 A

   F25B1/00 331Z

   F25B1/00 101Z

   F25B13/00 P

   F25C1/12 301Z

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-3943(P2018-3943)

(22)【出願日】2018年1月15日

(65)【公開番号】特開2019-124381(P2019-124381A)

(43)【公開日】2019年7月25日

【審査請求日】2018年8月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野村 和秀

(72)【発明者】

【氏名】中山 貴仁

(72)【発明者】

【氏名】松江 亮児

(72)【発明者】

【氏名】大倉 悟

(72)【発明者】

【氏名】植野 武夫

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０７０８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２３１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３０４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２１０７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４２４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１６１１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｃ ５／１０

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ １３／００

Ｆ２５Ｃ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機（２）、熱源側熱交換器（３）、第２膨張機構（２７）、受液器（７）、第１膨張機構（５）、及び満液式蒸発器（１Ａ）をこの順で冷媒配管により接続してなる冷媒回路と、前記満液式蒸発器（１Ａ）により冷却される被冷却媒体を循環させる循環回路とを備えている製氷システムであって、
前記冷媒回路は、
前記圧縮機（２）の吐出側に接続され、前記圧縮機（２）から吐出された冷媒を前記熱源側熱交換器（３）側及び前記満液式蒸発器（１Ａ）側のいずれかに切り換えて流すことで製氷運転と解氷運転とを切り換える四路切換弁（４）と、
前記受液器（７）と前記第１膨張機構（５）との間の第１冷媒経路（Ｒ１）に配置された第１伝熱管（４１）、及び、前記満液式蒸発器（１Ａ）と前記圧縮機（２）との間の第２冷媒経路（Ｒ２）に配置された第２伝熱管（４２）を備え、前記第１伝熱管（４１）を流れる冷媒と前記第２伝熱管（４２）を流れる冷媒との間で熱交換を行う過熱器（６）と、
前記解氷運転の際に、満液式蒸発器（１Ａ）から排出された冷媒を、前記第１伝熱管（４１）を回避して前記受液器（７）に流入させる回避手段と、を備えている製氷システム。

【請求項2】

前記回避手段が、前記第１冷媒経路（Ｒ１）において、前記第１伝熱管（４１）と前記第１膨張機構（５）との間の第１位置（Ａ１）と、前記第１伝熱管（４１）と前記受液器（７）との間の第２位置（Ａ２）とをバイパスするバイパス経路（Ｂ）と、
前記製氷運転では、前記第１位置（Ａ１）と前記第２位置（Ａ２）との間において前記バイパス経路（Ｂ）の冷媒の流れを阻止し、前記解氷運転では、前記第１位置（Ａ１）と前記第２位置（Ａ２）との間において前記第１冷媒経路（Ｒ１）における冷媒の流れを阻止する冷媒流制御部と、を備えている、請求項１に記載の製氷システム。

【請求項3】

前記冷媒流制御部が、前記バイパス経路（Ｂ）において前記第１位置（Ａ１）から前記第２位置（Ａ２）への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第１逆止弁（５１）と、前記第１冷媒経路（Ｒ１）において前記第２位置（Ａ２）から前記第１位置（Ａ１）への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第２逆止弁（５２）とを含む、請求項２に記載の製氷システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、製氷システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、被冷却媒体を流通させる内管と、この内管を内装する外管とを有する二重管式の満液式蒸発器を備えた製氷用冷凍装置が開示されている。この製氷用冷凍装置は、凝縮器から流出する高圧液冷媒を膨張機構で膨張して低圧化し、低圧液冷媒を満液式蒸発器の内管と外管との間の外側冷却室内に供給する。これにより、内管を流れる被冷却媒体が冷却される一方、外側冷却室内の液冷媒が蒸発する。内管内の被冷却媒体は回転ブレードによって過冷却が解除されることによりスラリー状の氷となる。外側冷却室内で蒸発した低圧の冷媒は満液式蒸発器から排出され、圧縮機の吸入側に返送される。

【0003】

さらに、特許文献１記載の製氷用冷凍装置は、満液式蒸発器と圧縮機の吸込側との間に気液分離器を備えている。特許文献１記載の製氷用冷凍装置は、満液式蒸発器から排出される冷媒が湿り蒸気となるため、気液分離器によって当該冷媒を気相と液相とに分離し、気相のみを圧縮機に吸引させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−１８５２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された製氷用冷凍装置は、圧縮機に液冷媒が流入するのを抑制するために気液分離器を備えている。しかし、単に気液分離器を備えるだけでは満液式蒸発器から排出される冷媒の湿り状態、すなわち乾き度を制御することが困難である。

【0006】

本開示は、満液式蒸発器から排出される冷媒の乾き度を制御することができる製氷システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本開示の製氷システムは、
圧縮機、熱源側熱交換器、第２膨張機構、受液器、第１膨張機構、及び満液式蒸発器をこの順で冷媒配管により接続してなる冷媒回路と、前記満液式蒸発器により冷却される被冷却媒体を循環させる循環回路とを備えている製氷システムであって、
前記冷媒回路は、
前記圧縮機の吐出側に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記熱源側熱交換器側及び前記満液式蒸発器側のいずれかに切り換えて流すことで製氷運転と解氷運転とを切り換える四路切換弁と、
前記受液器と前記第１膨張機構との間の第１冷媒経路に配置された第１伝熱管、及び、前記満液式蒸発器と前記圧縮機との間の第２冷媒経路に配置された第２伝熱管を備え、前記第１伝熱管を流れる冷媒と前記第２伝熱管を流れる冷媒との間で熱交換を行う過熱器と、
前記解氷運転の際に満液式蒸発器から排出された冷媒を前記第１伝熱管を回避して前記受液器に流入させる回避手段と、を備えている。

【0008】

以上の構成を有する製氷システムは、第１膨張機構と受液器との間の第１冷媒経路に配置された第１伝熱管、及び、満液式蒸発器と圧縮機との間の第２冷媒経路に配置された第２伝熱管とを備え、第１伝熱管を流れる冷媒と第２伝熱管を流れる冷媒との間で熱交換を行う過熱器を備えているので、当該過熱器によって満液式蒸発器から排出される湿り状態の冷媒に所望の過熱度を付与することができ、満液式蒸発器から排出される冷媒の乾き度も適切に制御することができる。

【0009】

また、満液式蒸発器内で氷が固まって付着したり、満液式蒸発器内で氷スラリーが滞留したりしてしまうと適切に氷スラリーを作ることができなくなるが、上記構成の製氷システムでは、四路切換弁によって圧縮機から吐出された高温の冷媒を満液式蒸発器側に流す解氷運転が可能であるため、満液式蒸発器内の氷を溶かすことができる。この解氷運転の際に、冷媒は満液式蒸発器において凝縮され受液器に向けて流れるが、その途中で過熱器の第１伝熱管を通過すると第２伝熱管を流れる冷媒によって加熱され、満液式蒸発器で凝縮された液冷媒が過熱器で気液二相冷媒になり、受液器内に気液二相冷媒が流入する可能性が高まる。この点、上記構成の製氷システムでは、満液式蒸発器から排出された冷媒を第１伝熱管を回避して受液器に流入させる回避手段を備えているので、受液器への気液二相冷媒の流入を抑制することができる。

【0010】

（２）好ましくは、前記回避手段が、前記第１冷媒経路において、前記第１伝熱管と前記第１膨張機構との間の第１位置と、前記第１伝熱管と前記受液器との間の第２位置とをバイパスするバイパス経路と、
前記製氷運転では、前記第１位置と前記第２位置との間において前記バイパス経路の冷媒の流れを阻止し、前記解氷運転では、前記第１位置と前記第２位置との間において前記第１冷媒経路における冷媒の流れを阻止する冷媒流制御部と、を備えている。
このような構成によって、満液式蒸発器から排出された冷媒をバイパス経路に流すことができる。

【0011】

（３）好ましくは、前記冷媒流制御部が、前記バイパス経路において前記第１位置から前記第２位置への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第１逆止弁と、前記第１冷媒経路において前記第２位置から前記第１位置への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第２逆止弁とを含む。
このような構成によって、簡単な構成で冷媒流を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係る製氷システムの概略構成図である。

【図2】製氷機の側面説明図である。

【図3】製氷機とこれに接続される冷媒配管を示す概略的な説明図である。

【図4】製氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷システムの概略的な構成図である。

【図5】製氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷機とこれに接続された冷媒配管とを概略的に示す説明図である。

【図6】冷凍サイクルを示すｐ−ｈ線図である。

【図7】解氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷システムの概略的な構成図である。

【図8】解氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷機とこれに接続された冷媒配管とを概略的に示す説明図である。

【図9】第２の実施形態に係る製氷システムの製氷機とこれに接続される冷媒配管を示す概略的な説明図である。

【図10】比較例としてバイパス経路を備えていない場合の冷媒の流れを示す図８に対応した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照しつつ、製氷システムの実施形態を詳細に説明する。なお、本開示は以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0014】

［第１の実施形態］
＜製氷システムの全体構成＞
図１は、第１の実施形態に係る製氷システムＡの概略構成図である。
本実施形態の製氷システムＡは、海水タンク８に貯めた海水を原料として製氷機１にてより氷スラリーを連続的に生成し、生成した氷スラリーを海水タンク８に戻すシステムである。

【0015】

氷スラリーとは、水または水溶液に微細な氷が混濁したシャーベット状の氷のことをいう。氷スラリーは、スラリー氷、アイススラリー、スラリーアイス、スラッシュアイス、リキッドアイスとも呼ばれる。
本実施形態の製氷システムＡは、海水をベースとした氷スラリーを連続的に生成可能である。このため、本実施形態の製氷システムＡは、例えば漁船や漁港などに設置され、海水タンク８に戻された氷スラリーは鮮魚の保冷などに利用される。

【0016】

また、本実施形態の製氷システムＡは、製氷機１において製氷を行う製氷運転と、製氷機１内の氷を溶かす解氷運転とを切り換えて行う。

【0017】

製氷システムＡは海水を被冷却媒体とする。製氷システムＡは、利用側熱交換器である製氷機１、圧縮機２、熱源側熱交換器３、四路切換弁４、利用側膨張弁（第１膨張機構）５、過熱器６、レシーバ（受液器）７、熱源側膨張弁（第２膨張機構）２７、送風ファン１０、海水タンク８、及びポンプ９等を備えている。また、製氷システムＡは、制御装置５０を備えている。

【0018】

圧縮機２、熱源側熱交換器３、熱源側膨張弁２７、レシーバ７、利用側膨張弁５、製氷機１、及び過熱器６は、この順で冷媒配管により接続されて冷媒回路を構成している。
製氷機１、海水タンク８、及びポンプ９は海水配管により接続されて循環回路を構成している。

【0019】

四路切換弁４は、圧縮機２の吐出側に接続され、圧縮機２から吐出された冷媒を熱源側熱交換器３側又は製氷機１側に切り換えて流す機能を有する。この四路切換弁４によって、製氷運転と解氷運転とが切り換えられる。

【0020】

圧縮機２は、冷媒を圧縮し、冷媒回路内で冷媒を循環させるものである。圧縮機２は、可変容量型（能力可変型）である。具体的に、圧縮機２は、内蔵されているモータをインバータ制御することによって、このモータの運転回転数を段階的又は連続的に変更することができる。

【0021】

送風ファン１０は、熱源側熱交換器３を空冷するものである。送風ファン１０は、インバータ制御によって運転回転数が段階的又は連続的に変更されるモータを備えている。
利用側膨張弁５及び熱源側膨張弁２７は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁で構成され、開度を調整可能である。

【0022】

過熱器６は、製氷機１と圧縮機２との間に配置され、製氷機１から排出された冷媒を過熱するものである。具体的に、過熱器６は、製氷機１から排出された冷媒を、熱源側熱交換器３から流出しレシーバ７を経た冷媒によって過熱する。本実施形態では、２つの過熱器６が直列に接続されている。なお、２つの過熱器６は並列に接続することもできる。過熱器６の具体的な構成については後述する。

【0023】

図２は、製氷機の側面説明図である。図３は、製氷機とこれに接続される冷媒配管とを概略的に示す説明図である。
製氷機１は、二重管式製氷機により構成されている。この製氷機１は、蒸発器１Ａと、ブレード機構１５とを備える。蒸発器１Ａは、円筒形状に形成された内管１２と外管１３とを備えている。また、蒸発器１Ａは、横置き型であり、内管１２及び外管１３の軸心が水平に配置されている。

【0024】

内管１２は、内部を被冷却媒体である海水が通過する要素である。内管１２は、金属材料で形成されている。内管１２の軸心方向の両端は閉止されている。内管１２にはブレード機構１５が配設されている。ブレード機構１５は、内管１２の内周面に生成されたシャーベット状のスラリー氷を掻き上げて内管１２内に分散させる。

【0025】

内管１２の軸方向一端側（図２において右側）には、海水入口１６が設けられている。海水は、海水入口１６から内管１２内に供給される。内管１２の軸方向他端側（図２において左側）には、海水出口１７が設けられている。内管１２内の海水は、海水出口１７から排出される。

【0026】

外管１３は、内管１２の径方向外側において当該内管１２と同軸に設けられている。外管１３は、金属材料で形成されている。外管１３の下部には１又は複数（本実施形態では３つ）の冷媒入口１８が設けられている。外管１３の上部には１又は複数（本実施形態では２つ）の冷媒出口１９が設けられている。外管１３の内周面と内管１２の外周面との間の環状スペース１４は、海水との間で熱交換を行う冷媒が流入する領域である。冷媒入口１８から供給された冷媒は、環状スペース１４を通過して冷媒出口１９から排出される。

【0027】

ブレード機構１５は、回転軸２０と、支持バー２１と、ブレード２２と、駆動部２４とを備えている。回転軸２０の軸方向の他端は内管１２の軸方向一端に設けられたフランジ２３から外部に延び、駆動部２４としてのモータに接続されている。回転軸２０の周面には所定間隔で支持バー２１が立設されており、この支持バー２１の先端にブレード２２が取り付けられている。ブレード２２は例えば金属製の帯板部材よりなる。ブレード２２の回転方向の前方側の側縁は鋭利な先細り形状とされている。

【0028】

二重管式製氷機１の蒸発器１Ａは、満液式蒸発器により構成されている。満液式蒸発器１Ａは、外管１３と内管１２との間の環状スペース１４の大部分が液冷媒とされることによって、冷媒と海水と間の熱交換効率を高めたものである。また、環状スペース１４の大部分が液冷媒とされることによって、満液式蒸発器１Ａ内の冷凍機油を満液式蒸発器１Ａから排出させやすくすることができ、排出された冷凍機油を圧縮機２へ戻すことによって圧縮機２の潤滑不足を抑制し、信頼性を高めることができる。

【0029】

図３に示すように、過熱器６は、二重管熱交換器により構成されている。過熱器６は、外管としての第１伝熱管４１と、内管としての第２伝熱管４２とを有する。第１伝熱管４１は、レシーバ７と利用側膨張弁５との間の第１冷媒経路Ｒ１に設けられている。また、第２伝熱管４２は、圧縮機２と製氷機１との間の第２冷媒経路Ｒ２に設けられている。したがって、製氷運転の際には、製氷機１から排出されて過熱器６の第２伝熱管４２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器３から熱源側膨張弁２７、レシーバ７を経て第１伝熱管４１に流入する冷媒によって過熱される。

【0030】

図１に示すように、本実施形態の製氷システムＡは、解氷運転の際に、満液式蒸発器１Ａから排出された冷媒を第１伝熱管４１を回避して受液器７に流入させる回避手段を備えている。この回避手段は、第１冷媒経路Ｒ１における過熱器６（第１伝熱管４１）と利用側膨張弁５との間の第１位置Ａ１と、第１冷媒経路Ｒ１における過熱器６（第１伝熱管４１）とレシーバ７との間の第２位置Ａ２との間をバイパスするバイパス経路Ｂを備えている。また、回避手段は、バイパス経路Ｂに、第１位置Ａ１から第２位置Ａ２への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第１逆止弁５１を備えている。また、回避手段は、第１冷媒経路Ｒ１における第２位置Ａ２と過熱器６（第１伝熱管４１）との間に、第２位置Ａ２から過熱器６（第１伝熱管４１）への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第２逆止弁５２を備えている。これらの逆止弁５１，５２は冷媒流制御部を構成している。

【0031】

図１に示すように、製氷システムＡは、制御装置５０を備えている。制御装置５０は、ＣＰＵとメモリとを備える。メモリには、ＲＡＭ、ＲＯＭなどが含まれる。

【0032】

制御装置５０は、メモリに格納されたコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することにより、製氷システムＡの運転に関する各種の制御を実現する。具体的に、制御装置５０は、利用側膨張弁５、熱源側膨張弁２７の開度を制御する。また、制御装置５０は、圧縮機２及び送風ファン１０の運転周波数を制御する。なお、制御装置５０は、製氷機１側と、熱源側熱交換器３側とに分けて設けられていてもよく、この場合、例えば、熱源側膨張弁２７、送風ファン１０、圧縮機２の動作制御を熱源側熱交換器３側の制御装置で行い、利用側膨張弁５の動作制御を製氷機１側の制御装置で行うことができる。

【0033】

製氷システムＡにおける冷媒回路には、複数のセンサが設けられている。図１に示すように、圧縮機２の吸込側には吸込圧力センサ３１が設けられ、吐出側には吐出圧力センサ３２が設けられている。また、製氷機１を通過した後の過熱器６の下流側には、ガス冷媒温度センサ３４が設けられている。製氷機１には駆動部２４の電流値を検出する電流センサ３５が設けられている。これらのセンサの検出信号は制御装置５０に入力され、各種の制御のために利用される。

【0034】

＜製氷システムの動作＞
（製氷運転）
図４は、製氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷システムの概略的な構成図である。図５は、製氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷機とこれに接続された冷媒配管とを概略的に示す説明図である。
通常の製氷運転を行うには、四路切換弁４が、図４において実線で示される状態に維持される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は四路切換弁４を経て凝縮器として機能する熱源側熱交換器３に流入し、送風ファン１０の作動により空気と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、全開状態の熱源側膨張弁２７を通り、レシーバ７を経て過熱器６の第１伝熱管４１へ流れる。このとき、第１冷媒経路Ｒ１から分岐するバイパス経路Ｂには第１逆止弁５１が設けられているので、冷媒は当該バイパス経路Ｂを通過せず、過熱器６の第１伝熱管４１に流入する。第１伝熱管４１を通過した冷媒は利用側膨張弁５に流れる。

【0035】

冷媒は、利用側膨張弁５により所定の低圧に減圧され、気液二相冷媒となり、製氷機１の冷媒入口１８（図２参照）から当該製氷機１を構成する内管１２と外管１３との間の環状スペース１４内に供給される。
環状スペース１４内に供給された冷媒は、ポンプ９により内管１２内に流入された海水と熱交換して蒸発する。ポンプ９は、海水タンク８から海水を吸い込んで製氷機１の海水流路に海水を圧送する。海水流路で生成された氷スラリーは、ポンプ圧によって海水とともに海水タンク８に戻される。

【0036】

製氷機１で蒸発した冷媒は、第２冷媒経路Ｒ２を通り過熱器６の第２伝熱管４２を経て圧縮機２に吸い込まれる。過熱器６は、製氷機１から排出され第２伝熱管４２を流れる冷媒を、第１伝熱管４１を流れる冷媒によって過熱する。これは、製氷機１から排出される冷媒は湿り状態であり、そのまま圧縮機２に吸い込まれると、シリンダ内部の急激な圧力上昇（液圧縮）や冷凍機油の粘度低下により圧縮機２が故障する原因となるからである。以下、製氷機１から排出される冷媒の湿り状態と過熱との関係について説明する。

【0037】

図６は、冷凍サイクルを示すｐ−ｈ線図である。
本実施形態の製氷システムＡは、満液式蒸発器１Ａの環状スペース１４における液冷媒の液面を高く維持させるために、満液式蒸発器１Ａの冷媒出口１９から排出される冷媒の乾き度ｘを１未満の所定の目標範囲、例えばｘ＝０．９〜０．９５に収めるように構成されている。そして、満液式蒸発器１Ａの冷媒出口１９から排出された冷媒に対して過熱器６により過熱度ＳＨを付与することによって圧縮機２への液冷媒の流入が抑制されている。過熱器６は、乾き度ｘが０．９〜０．９５の冷媒に５〜８度の過熱度ＳＨを付与することができる能力を有している。

【0038】

本実施形態の制御装置５０は、満液式蒸発器１Ａから排出される冷媒の乾き度を所定範囲に収めるために、次のような処理を行う。
本実施形態の制御装置５０は、吸込圧力センサ３１により検出された吸込圧力によって冷媒の飽和温度（蒸発温度）を算出する。また、制御装置５０は、ガス冷媒温度センサ３４により検出された温度と飽和温度との差分により、冷媒の過熱度ＳＨを求める。制御装置５０は、当該過熱度ＳＨと所定の目標値（目標過熱度）とを比較し、両者が一致するように利用側膨張弁５の開度を制御する。具体的には、制御装置５０は、過熱器６により、満液式蒸発器１Ａから排出される冷媒の乾き度ｘを所定範囲（例えばｘ＝０．９〜０．９５の範囲）に収めることができる過熱度ＳＨが冷媒に付与されるように、利用側膨張弁５の開度を制御する。

【0039】

これにより、満液式蒸発器１Ａの環状スペース１４において、液冷媒の液面の高さを高位置で一定に維持することができ、液冷媒と海水との熱交換効率を高めることができる。また、満液式蒸発器１Ａに流入した冷凍機油は、湿り状態の冷媒とともに満液式蒸発器１Ａから排出され、圧縮機２に戻り易くなる。そのため、圧縮機２の潤滑不足を抑制することができる。

【0040】

（解氷運転）
以上のような製氷運転を行った結果、内管１２内に氷が固まって付着し、ブレード機構１５のブレード２２が氷に引っ掛かって回転負荷が大きくなる現象（この現象を「アイスロック」ともいう）が生じたり、製氷機１の内管１２内の海水の流れが滞り、内管１２内に氷スラリーが蓄積される現象（この現象を「アイスアキュームレーション」ともいう）が生じると、製氷機１を継続して運転することが困難となる。この場合、内管１２内の氷を溶かすために解氷運転（クリーニング運転）が行われる。

【0041】

図１に示すように、制御装置５０は、電流センサ３５からの電流値を常時監視しており、この電流値が所定の閾値を超えると製氷運転から解氷運転に切り換える処理を行う。具体的に、制御装置５０は、四路切換弁４を、図１において破線で示される状態に切り換えるように制御する。

【0042】

図７は、解氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷システムの概略的な構成図である。図８は、解氷運転の際の冷媒の流れを示す製氷機とこれに接続された冷媒配管とを概略的に示す説明図である。
圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒は、四路切換弁４及び過熱器６の第２伝熱管４２を経て満液式蒸発器１Ａの内管１２と外管１３との間の環状スペース１４内に流入し、内管１２内の氷を含む海水と熱交換して凝縮・液化する。このとき、内管１２内の氷は冷媒によって加熱され解氷する。満液式蒸発器１Ａから排出された液冷媒は、全開状態の利用側膨張弁５を通過し、その後、第１冷媒経路Ｒ１からバイパス経路Ｂへ流れ、レシーバ７に流入する。このとき、第１冷媒経路Ｒ１に第２逆止弁５２が設けられているので、液冷媒が過熱器６の第１伝熱管４１に流入することが抑制される。そのため、当該過熱器６において、液冷媒が加熱されるのを抑制することができる。

【0043】

この点について、図１０を参照して詳しく説明する。図１０は、比較例としてバイパス経路を備えていない場合の冷媒の流れを示す図８に対応した説明図である。図１０において、製氷機１から排出された液冷媒は、全開状態の利用側膨張弁５を通過した後、過熱器６の第１伝熱管４１に流入する。過熱器６の第２伝熱管４２には、圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒が流れているので、第１伝熱管４１内の液冷媒が加熱され、気液二相冷媒となる。気液二相冷媒がレシーバ７に流入すると、当該レシーバ７内の冷媒中の液冷媒の割合が少なくなり、熱源側熱交換器３へ流入する冷媒量が低下する。そのため、熱源側熱交換器３の蒸発器としての能力が低下する。また、圧縮機２から過熱器６の第２伝熱管４２を流れる高温のガス冷媒は、第１伝熱管４１を流れる冷媒によって冷却され、温度が低下する。そのため、製氷機１における解氷能力の低下を招く。

【0044】

これに対して本実施形態の製氷システムＡでは、図８に示すように、冷媒回路がバイパス経路Ｂと逆止弁５１，５２とを備えることによって、以上のような不都合が生じることがなく効率よく解氷運転を行うことができる。
図７及び図８において、レシーバ７から排出された冷媒は、熱源側膨張弁２７によって減圧された後、熱源側熱交換器３において蒸発し、圧縮機２に吸い込まれる。

【0045】

［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係る製氷システムの製氷機とこれに接続される冷媒配管を示す概略的な説明図である。
本実施形態の製氷システムＡは、第１の実施形態の第１、第２逆止弁５１，５２に代えて、冷媒流制御部として流路切換弁５３を備えている。この流路切換弁５３は、第２位置Ａ２に設けられており、レシーバ７から過熱器６の第１伝熱管４１へ向かう第１流路ｆ１と、バイパス経路Ｂからレシーバ７へ向かう第２流路ｆ２とを切り換えるものである。そして、制御装置５０は、製氷運転を行う場合には、流路切換弁５３を第１流路ｆ１に切り換え、解氷運転を行う場合には、流路切換弁５３を第２流路ｆ２に切り換える。これによって、第１の実施形態の逆止弁５１，５２と同様に機能する。なお、流路切換弁５３は、第１位置Ａ１に設けられていてもよい。

【0046】

［実施形態の作用効果］
以上説明したように、上記各実施形態の製氷システムＡは、圧縮機２、熱源側熱交換器３、熱源側膨張弁２７、レシーバ７、利用側膨張弁５、及び満液式蒸発器１Ａをこの順で冷媒配管により接続してなる冷媒回路と、満液式蒸発器１Ａにより冷却される被冷却媒体を循環させる循環回路とを備えている。冷媒回路は、四路切換弁４と過熱器６とをさらに備える。四路切換弁４は、圧縮機２の吐出側に接続され、圧縮機２から吐出された冷媒を熱源側熱交換器３側及び満液式蒸発器１Ａ側のいずれかに切り換えて流すことで製氷運転と解氷運転とを切り換える。過熱器６は、レシーバ７と利用側膨張弁５との間の第１冷媒経路Ｒ１に配置された第１伝熱管４１と、製氷機１と圧縮機２との間の第２冷媒経路Ｒ２に配置された第２伝熱管４２とを備え、第１伝熱管４１を流れる冷媒と第２伝熱管４２を流れる冷媒との間で熱交換を行う。冷媒回路は、さらに回避手段を備える。回避手段は、満液式蒸発器１Ａから排出された冷媒を第１伝熱管４１を回避してレシーバ７に流入させる。

【0047】

以上のような構成によって、本実施形態の製氷システムＡは、製氷運転を行っているときに、過熱器６によって製氷機１から排出される冷媒に過熱度を付与することができ、満液式蒸発器１Ａから排出される冷媒の湿り状態も適切に制御することができる。
また、解氷運転を行う場合には、製氷機１を通過した高温の液冷媒が過熱器６の第１伝 熱管４１を通過することなくレシーバ７に流入するので、このレシーバ７に気液二相冷媒が流入することがなく、レシーバ７内において液冷媒の割合が低下するのを抑制し、十分な冷媒量を熱源側熱交換器３に流入させることができる。

【0048】

また、回避手段は、バイパス経路Ｂと冷媒流制御部５１，５２とを備える。バイパス経路Ｂは、第１冷媒経路Ｒ１において、第１伝熱管４１と利用側膨張弁５との間の第１位置Ａ１と、第１伝熱管４１とレシーバ７との間の第２位置Ａ２とをバイパスする。冷媒流制御部５１，５２は、製氷運転では、第１位置Ａ１と第２位置Ａ２との間においてバイパス経路Ｂの冷媒の流れを阻止し、かつ、解氷運転では、第１位置Ａ１と第２位置Ａ２との間において第１冷媒経路における冷媒の流れを阻止する。
このような構成によって、満液式蒸発器１Ａから排出された冷媒をバイパス経路に流し、当該冷媒が過熱器６で加熱されるのを抑制することができる。

【0049】

また、第１の実施形態の製氷システムＡは、冷媒流制御部が、バイパス経路Ｂにおいて第１位置Ａ１から第２位置Ａ２への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第１逆止弁５１と、第１冷媒経路Ｒ１において第２位置Ａ２から第１位置Ａ１への冷媒の流れを許容しその逆の冷媒の流れを阻止する第２逆止弁５２とを含むので、解氷運転の際に、製氷機１から排出された液冷媒が過熱器６の第１伝熱管４１へ流入するのを抑制するための構成を簡素化することができる。

【0050】

［その他の変形例］
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記第１の実施形態では、第２逆止弁５２が、第１冷媒経路Ｒ１における第２位置Ａ２と過熱器６（第１伝熱管４１）との間に設けられていたが、過熱器６（第１伝熱管４１）と第１位置Ａ１との間に設けられていてもよい。また、第１、第２逆止弁５１，５２に代えて、それぞれ制御装置５０によって開閉制御される電磁弁等の開閉弁を設けてもよい。

【0051】

前述した実施形態では、製氷機の満液式蒸発器として二重管式のものが用いられていたが、例えば、冷媒が流れる外管の内部に、被冷却媒体が流れる複数の内管を備えた構成であってもよい。また、上記実施形態では、製氷機が１台であったが、複数台の製氷機を直列に接続したものであってもよい。また、上記実施形態では、圧縮機が１台であったが、複数台の圧縮機を並列に接続してもよい。

【符号の説明】

【0052】

１ ：製氷機
２ ：圧縮機
３ ：熱源側熱交換器
４ ：四路切換弁
５ ：利用側膨張弁（第１膨張機構）
６ ：過熱器
７ ：レシーバ（受液器）
２７ ：熱源側膨張弁（第２膨張機構）
４１ ：第１伝熱管
４２ ：第２伝熱管
５１ ：第１逆止弁
５２ ：第２逆止弁
５３ ：流路切換弁
Ａ ：製氷システム
Ａ１ ：第１位置
Ａ２ ：第２位置
Ｂ ：バイパス経路
Ｒ１ ：第１冷媒経路
Ｒ２ ：第２冷媒経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】