JP2004278991A - 製氷機 - Google Patents
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Abstract
【課題】製氷機に関し、不要な蒸発温度の低下を防止し省エネを図る。
【解決手段】製氷に必要な冷凍サイクル１０２が組み込まれ、製氷セル１２１と、給水タンク１２２と、ポンプモータ１２３と、前記給水タンク１２２を動かす離氷用モータ１２４と、製氷温度センサー１２５と、貯氷タンク１２６と、給水弁１２７と、圧縮機能力可変装置１３１と、外気温度センサー１４１と、冷凍能力切り替えスイッチ１５１と、貯氷量検知センサー１６１により、構成されているので、外気温度センサー１４１の指示値が小さいほど、インバータ圧縮機１０８の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できる。
【選択図】 図１
【解決手段】製氷に必要な冷凍サイクル１０２が組み込まれ、製氷セル１２１と、給水タンク１２２と、ポンプモータ１２３と、前記給水タンク１２２を動かす離氷用モータ１２４と、製氷温度センサー１２５と、貯氷タンク１２６と、給水弁１２７と、圧縮機能力可変装置１３１と、外気温度センサー１４１と、冷凍能力切り替えスイッチ１５１と、貯氷量検知センサー１６１により、構成されているので、外気温度センサー１４１の指示値が小さいほど、インバータ圧縮機１０８の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用の製氷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、飲食店では、飲食用の透明氷ができる業務用製氷機が普及している
以下、図面を参照しながら、従来の製氷機を説明する。
【０００３】
図４は、従来の製氷機の構成図である。
【０００４】
図４に示すように、従来の製氷機は、電動圧縮機３２が動作して製氷部材の冷却を開始するとともに第２リレー２７の常閉接点２７ａを介して循環ポンプ２９に通電され、水槽に予め給水された製氷用水を製氷部材に循環して製氷運転を開始する。そして、製氷運転終了までの時間はダイオード１５が感知する機外温度に基づく温度状態によって可変する。製氷機外温度が高い場合は積算装置１による製氷時間を長くし、製氷機外温度が低い場合は積算装置１による製氷時間を短くし、これらの結果、製氷機外温度の変化に関係なく製氷運転終了時の氷厚を一定にするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第１４７６４７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、低外気温時において、蒸発温度が異常に低下してサイクル効率が低下する問題が生じる。
【０００７】
また、低外気温時において、製氷能力が大きくなって、頻繁に発停が生じ、断続に伴うサイクル効率低下が増大する。
【０００８】
低外気温の時は、凝縮器能力が向上して、凝縮器に過剰に冷媒が流れ滞留してしまい、結果として、冷媒不足から蒸発温度が低下する。
【０００９】
さらに、製氷機を低外気温で運転すると、冷却負荷が低下して、製氷機の製氷能力が相対的に増大する。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製氷機の外気温を検出し、検出した外気温に応じて圧縮機の回転数を可変するため、特に低外気温時において、圧縮機の回転数を下げることにより、冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防ぐ事ができる。
【００１１】
また、低外気温時の発停の増大を防止する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷機の周辺温度を計測する外気温度センサーと、前記圧縮機能力可変装置とを備え、前記外気温度センサーの指示値が小さいほど、前記圧縮機の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できるという作用を有する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷セルの温度を検知する製氷温度センサーと、前記圧縮機能力可変装置とを備え、前記製氷温度センサーが所定の指示値以下になった時点で、前記圧縮機の能力を所定量低下させることができ、省エネを図るという作用を有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に、さらに、製氷セルに出来た氷を離氷する時に前記製氷セルに接合された蒸発器にホットガスを送り込む構造の冷凍サイクルを有する製氷機において、ホットガスを送り込むサイクル時に圧縮機の能力を最大にし、離氷時間を短縮化するという作用を有する。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明に、圧縮機の能力を固定するスイッチを備え、スイッチを切り替える事で圧縮機の能力を切り替えるものであり、使用者が任意に製氷能力の切り替えをできるという作用を有する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に、貯氷量を段階的に検知するセンサーを備え、貯氷量が多くなると圧縮機の能力を抑制するであり、貯氷量が多くなるにしたがって、圧縮機の能力を下げ冷凍能力を抑え、製氷能力を下げることができ、氷の貯氷量に応じ省エネをできるという作用を有する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷セルの温度を検知する製氷温度センサーとを備え、前記製氷温度センサーによる検出温度の、０℃付近からの時間的勾配を計測することにより、その勾配がある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクルの運転を停止し、異常を報知することができるという作用を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による製氷機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による製氷機の構成図である。
【００２０】
図１において、筐体１０１には、製氷に必要な冷凍サイクル１０２が組み込まれ、前記冷凍サイクル１０２は、蒸発器１０３と、アキュウムレータ１０４、凝縮器１０５と、ドライヤ１０６と、膨張機構１０７と、インバータ圧縮機１０８と、弁１０９と、凝縮器用冷却ファン１１０により構成されている。
【００２１】
インバータ圧縮機１０８は、圧縮機の回転数を可変することができるものであり、回転数が低いほど冷凍能力が低く、回転数が高いほど冷凍能力は高い。
【００２２】
弁１０９は、冷凍サイクル１０２の冷媒の通る経路を変える物であり、弁１０９が閉の時は、冷凍サイクル１０２の中の冷媒は、インバータ圧縮機１０８から吐出され、凝縮器１０５を通って、ドライヤ１０６、膨張機構１０７、蒸発器１０３、アキュウムレータ１０４の順に流れ、再度インバータ圧縮機１０８に戻ってくるサイクルを形成する。本実施の形態１では、このサイクルをコールドガスサイクルと呼ぶこととする。
【００２３】
弁１０９が開の時は、冷媒は、凝縮器１０５、ドライヤ１０６、膨張機構１０７を通らずに、インバータ圧縮機１０８から、直接、蒸発器１０３に冷媒が流れるサイクルを形成する。本実施の形態１では、このサイクルをホットガスサイクルと呼ぶこととする。
【００２４】
氷を作る部分は、製氷セル１２１と、給水タンク１２２と、ポンプモータ１２３と、前記給水タンク１２２を動かす離氷用モータ１２４と、製氷温度センサー１２５により構成される。
【００２５】
前記蒸発器１０３と前記製氷セル１２１は金属接触されており、蒸発器１０３での冷媒の蒸発により、製氷セル１２１が冷やされる。
【００２６】
製氷セル１２１に、ポンプモータ１２３により、前記給水タンク１２２に貯められた水がタンク内を循環しながら、前記製氷セル１２１に吹き付けられ、氷が成長する。
【００２７】
製氷温度センサー１２５は、前記製氷セル１２１の温度を検出する。
【００２８】
離氷用モータ１２４は、前記製氷セル１２１に氷が出来ると、前記給水タンク１２２を下方向に移動させるもので、前記給水タンク１２２が移動後は、前記製氷セル１２１の下面を塞ぐものはなくなり、離氷モードでは、氷は前記製氷セル１２１の下方向に自由落下し、貯氷タンク１２６に貯えられる。
【００２９】
給水弁１２７は、開閉することにより、前記給水タンクに水道水を送り込む。
【００３０】
圧縮機能力可変装置１３１は、前記インバータ圧縮機１０８の回転数をコントロールする装置である。
【００３１】
外気温度センサー１４１は、前記筐体１０１の外部温度を測定するものである。
【００３２】
冷凍能力切り替えスイッチ１５１は、スイッチを任意の位置に設定することで、前記圧縮機能力可変装置１４１を介して、前記圧縮機１０８をスイッチ位置に応じた回転数に設定できる。
【００３３】
貯氷量検知センサー１６１は、前記貯氷タンク１２６に貯まった氷の量を検出するものである。
【００３４】
以上のように構成された製氷機について、以下その動作を説明する。
【００３５】
まず、給水弁１２７が開き、給水タンク１２２に水を流れ込む。給水弁１２７は、給水タンク１２２に水がたまるまでの時間を予め計測しておき、時間を決めておいて、その時間だけ給水弁１２７を開いておいても良いし、今回は示さないが、水位を計測するセンサーを用いて、給水タンク１２２に水がいっぱいになるまで、給水弁１２７を開いておいても良い。
【００３６】
給水タンク１２２に水が貯まると給水弁１２７は閉じ、同時にポンプモータ１２３が駆動される。ポンプモータ１２３の駆動により、給水タンク１２２に貯められた水は循環し、給水タンク１２２の上面に開けられた穴より、水が噴水される。
【００３７】
給水タンク１２２の上面に開けられた穴は、製氷セル１２１のセルの位置に水が当たるように設計されており、さらに、セルに当たって落ちてきた水は再び給水タンク１２２に戻る構造になっている。
【００３８】
本実施の形態１では、上述したような構造で製氷セル１２１に水を噴水し吹きつける方法での製氷方式を示したが、例えば、プレート方式でも良い。
【００３９】
次に、インバータ圧縮機１０８と凝縮器用冷却ファン１１０が駆動される。
【００４０】
このとき、外気温度センサー１４１で筐体１０１の外気温度を計測しており、その信号が圧縮機能力可変装置１３１に入力される。
【００４１】
圧縮機能力可変装置１３１では、外気温度センサー１４１で検出した外気温度別に制御テーブルを持っており、その制御テーブルに応じて、インバータ圧縮機１０８の回転数を決定する。
【００４２】
図２に外気温と圧縮機回転数との制御テーブルの一例を示す。
【００４３】
なお、図２はある一例であり、製氷機毎に特性を決める必要があるので、この限りではない。
【００４４】
例えば、外気温度が２４℃であったとすると、図２の外気温度２０〜２５℃の範囲にあるので、回転数は６４ｒｐｓと決定づけられ、圧縮機能力可変装置１３１からは、インバータ圧縮機１０８の回転数が６４ｒｐｓとなるような信号を出力する。
【００４５】
以後、インバータ圧縮機１０８の基本回転数は、外気温が変動すれば、図２の制御テーブルに応じて、回転数も変わる。
【００４６】
製氷セル１２１に吹きつけられた水は、蒸発器１０３による熱で冷やされ、製氷セル１２１内で成長していき、最終的には、本実施の形態１では、四角い形の氷となる。
【００４７】
氷の成長は、製氷温度センサー１２５により代表点として検出した温度により、どんな状態にあるか見極めている。
【００４８】
検出温度と氷の状態は、製氷温度センサー１２５の製氷セル１２１における取り付け位置や、蒸発器１０３での冷媒の蒸発温度などの要因により異なるため、本実施の形態１では、氷の出来上がり状態を示す温度をＸ１℃（例えばー１８℃）とする。
【００４９】
図３に、セル温度検知センサー１２５位置での製氷時１サイクルの温度変化をしめす。
【００５０】
図３では、大きくは、Ｔ１からＴ２の区間を給水区間、Ｔ２からＴ４を製氷区間、Ｔ４からＴ１を離氷区間と区別する事にする。
【００５１】
尚、図３の温度変化例もある一例であるので、製氷１サイクルの形は、この限りではない。
【００５２】
上述したように、図３において、Ｔ１からＴ４は給水区間と製氷区間を足したものであり、冷凍サイクル１０２は、前述のコールドガスサイクルで動作している。
【００５３】
Ｔ４からＴ１は離氷区間であり、冷凍サイクル１０２は、前述のホットガスサイクルで動作している。
【００５４】
図３において、製氷水が０℃付近になる値をＸ２℃とし、この時、製氷セル１２１では、まだ、氷は成長していない。
【００５５】
製氷水がＸ２℃以下になると、製氷セル１２１の中には、氷が成長していく。
【００５６】
水の特性として、Ｘ２℃付近まで温度を降下させるには、負荷が大きく、冷凍能力はたくさん必要であるが、Ｘ２℃以下であれば、冷凍能力が多い方が製氷は早く済む事は確かであるが、ある一面では、過剰に冷凍してしまっており、そのため、蒸発器１０３の温度は過剰に低下してしまい、製氷するという面では、無駄も多い。
【００５７】
製氷温度センサー１２５で、Ｘ２℃（例えば０℃）を検出すると、圧縮機能力可変装置１３１では、外気温度センサー１４１の検出温度に応じて運転していたインバータ圧縮機１０８の回転数を、ワンランク落として回転させる。
【００５８】
（例えば、図２より、それまで、６４ｒｐｓで運転していたものに、対しては、５８ｒｐｓで運転させる。）
今回は、ワンランク回転数を落とす例で記載したが、当然、製氷機の性能によっては、２ランク、３ランク回転数を落としても良い。
【００５９】
製氷を続けると製氷温度センサー１２５はいずれ、Ｘ１℃（例えばー１８℃）を検出する。
【００６０】
Ｘ１℃を検出すると、氷ができあがったと言うことであり、今度は離氷モードに入る。図３の区間Ｔ４からＴ１が離氷区間であり、このとき冷凍サイクル１０２では、弁１０９が開き、ホットガスサイクルとなる。
【００６１】
また、離氷した氷を落下させるために離氷用モータ１２４が駆動され、給水タンク１２２は、製氷セル１２１の下面を覆わない場所に移動する。
【００６２】
ホットガスサイクルでは、インバータ圧縮機１０８の回転数を最大回転数（本実施の形態１では、図２の７６ｒｐｓ）となるように、圧縮機能力可変装置１３１は動作する。
【００６３】
製氷温度センサー１２５がＸ３℃（例えば７℃）になるまで、冷凍サイクル１０２はホットガスサイクルで動作し、その間に氷は、製氷セル１２１より離れ、貯氷タンク１２６に落下し、貯氷される。
【００６４】
以上が、製氷１サイクルの動作であり、貯氷タンクが満杯になるまで、上述してきた動作を繰り返す。
【００６５】
製氷を繰り返す中で、貯氷量を貯氷量検知センサー１６１で計測している。
貯氷量検知センサー１６１は、機械式の物でもよいし、光学式のものでもよく、貯氷量を数段階に分けて検知出来る。
【００６６】
製氷機の用途によっては、ある程度氷の量が貯まるまでは、早く氷を作りたいが、それ以上は無理に、たくさんの氷を作らなくても良い場合もある。
【００６７】
例えば、貯氷量が少ない場合は、インバータ圧縮機１０８を高回転で運転して、氷をたくさん作り、貯氷量が多くなってくると（例えば、全貯氷量の１／２以上）、インバータ圧縮機１０８を低回転で運転させて、製氷時間をゆっくりとしても良い。
【００６８】
また、製氷機の使用者が、任意に製氷能力を設定出来るように、冷凍能力切り替えスイッチ１５１を使っても良い。
【００６９】
冷凍能力切り替えスイッチ１５１は、自動モードと手動モードの切り替えが可能で、自動モードでは、上述してきたように、製氷温度センサー１２５や外気温度センサー１４１、貯氷量検知センサー１６１を使って自動運転し、手動モードでは、インバータ圧縮機１０８の回転数を数段階に切り替えることができる。
【００７０】
また、製氷区間中のＸ２℃検出以後の、製氷温度センサー１２５での検出した温度の時間的勾配が、ある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクル１０２の運転を停止し、異常を報告しても良い。
【００７１】
製氷温度センサー１２５で検知する温度は、冷凍サイクル１０２が正常に動作していれば、製氷中は時間の経過と共に温度が低下していく。
【００７２】
しかし、配管などに小さな亀裂などが発生した場合、冷媒がスローリークするわけであるが、この時、冷媒が徐々に不足してきており、蒸発温度が徐々に低下しなくなってくる。そのため、製氷温度センサー１２５での検出温度の時間的勾配も緩やかになるわけであり、異常または故障であることを示す。
【００７３】
通常、製氷機では、給水される水の温度は、設置環境などにより一定でなく、例えば、蒸発器１０３から同じ量の冷やす熱を製氷セル１２１に入れたとしても、図３におけるＴ２からＴ３までの時間での、製氷温度センサー１２５で検知する温度の勾配は千差万別である。
【００７４】
しかし、Ｘ２℃（例えば０℃）を検出後の温度勾配は、氷の凝縮潜熱とサイクル能力が同じであれば、どのような状況でも同じ傾向を示すことは明らかであり、この勾配が異なると言うことは、冷凍サイクル１０２に何らかの異変があったということになる。
【００７５】
上述したように、Ｘ２℃検出以後の勾配を計測することで、より精度よく、異常または故障を診断できる。
【００７６】
すなわち、上述のような状態の場合は、早急に使用者に報知する必要がある。
【００７７】
以上のように実施の形態１の製氷機は、製氷に必要な冷凍サイクル１０２が組み込まれ、蒸発器１０３と、アキュウムレータ１０４、凝縮器１０５と、ドライヤ１０６と、膨張機構１０７と、インバータ圧縮機１０８と、弁１０９と、凝縮器用冷却ファン１１０と、製氷セル１２１と、給水タンク１２２と、ポンプモータ１２３と、前記給水タンク１２２を動かす離氷用モータ１２４と、製氷温度センサー１２５と、貯氷タンク１２６と、給水弁１２７と、圧縮機能力可変装置１３１と、外気温度センサー１４１と、冷凍能力切り替えスイッチ１５１と、貯氷量検知センサー１６１により、構成されているので、外気温度センサー１４１の指示値が小さいほど、インバータ圧縮機１０８の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できる。
【００７８】
また、製氷温度センサー１２５が所定の指示値以下になった時点で、インバータ圧縮機１０８の能力を所定量低下させることができ、製氷１サイクル中の消費電力を少なくできる。
【００７９】
また、ホットガスを送り込むサイクル時にインバータ圧縮機１０８の能力を最大にするため、離氷時間を短縮化できる。
【００８０】
また、貯氷量検知センサー１６１により、貯氷量が多くなるにしたがって、圧縮機の回転数を下げ冷凍能力を抑え、製氷能力を下げることができ、氷の貯氷量に応じた省エネをできる。
【００８１】
また、冷凍能力切り替えスイッチ１５１を使って、インバータ圧縮機１０８の能力を手動で可変でき、使用者が任意に製氷能力の切り替えをできる。
【００８２】
また、製氷温度センサー１２５での検出した温度の時間的勾配が、ある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクル１０２の運転を停止し、異常を報知することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、外気温度センサーの指示値毎に、それに応じたインバータ圧縮機の回転数を指定し、外気温度センサーの指示値が小さければ、インバータ圧縮機の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できるという効果がある。
【００８４】
また、請求項２に記載の発明は、製氷中に、製氷温度センサーが所定の指示値以下になった時点で、インバータ圧縮機の能力を所定量低下させることができるため、省エネを図るという効果がある。
【００８５】
また、請求項３に記載の発明は、製氷セルに出来た氷を離氷する時に、製氷セルに接合された蒸発器にホットガスを送り込む構造の冷凍サイクルを有する製氷機において、ホットガスを送り込むサイクル時にインバータ圧縮機の能力を最大にし、離氷時間を短縮化するという効果がある。
【００８６】
また、請求項４に記載の発明は、インバータ圧縮機の能力を手動で可変し、固定するスイッチを備え、スイッチを切り替える事で圧縮機の能力を切り替えるものであり、使用者が任意に製氷能力の切り替えをできるという効果がある。
【００８７】
また、請求項５に記載の発明は、製氷された氷の量を段階的に検知するセンサーを備え、貯氷量が多くなると圧縮機の能力を抑制するものであり、貯氷量が多くなるにしたがって、インバータ圧縮機の回転数を下げ冷凍能力を抑え、製氷能力を下げることができ、氷の貯氷量に応じ省エネをできるという効果がある。
【００８８】
また、請求項６に記載の発明は、製氷温度センサーによる検出温度の、０℃付近からの時間的勾配を計測することにより、その勾配がある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクルの運転を停止し、異常を報知することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製氷機の実施の形態１の構成図
【図２】同実施の形態の製氷機の外気温と圧縮機回転数との制御テーブル図
【図３】同実施の形態の製氷機の製氷温度センサーの１サイクルの検出温度の経時変化を示す特性図
【図４】従来の製氷機の構成図
【符号の説明】
１０１ 筐体
１０２ 冷凍サイクル
１０３ 蒸発器１０３
１０４ アキュウムレータ
１０５ 凝縮器
１０６ ドライヤ
１０７ 膨張機構
１０８ インバータ圧縮機
１０９ 弁
１１０ 凝縮器用冷却ファン
１２１ 製氷セル
１２２ 給水タンク
１２３ ポンプモータ
１２４ 離氷用モータ
１２５ 製氷温度センサー
１２６ 貯氷タンク１２６
１２７ 給水弁１２７
１３１ 圧縮機能力可変装置１３１
１４１ 外気温度センサー１４１
１５１ 冷凍能力切り替えスイッチ１５１
１６１ 貯氷量検知センサー１６１
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用の製氷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、飲食店では、飲食用の透明氷ができる業務用製氷機が普及している
以下、図面を参照しながら、従来の製氷機を説明する。
【０００３】
図４は、従来の製氷機の構成図である。
【０００４】
図４に示すように、従来の製氷機は、電動圧縮機３２が動作して製氷部材の冷却を開始するとともに第２リレー２７の常閉接点２７ａを介して循環ポンプ２９に通電され、水槽に予め給水された製氷用水を製氷部材に循環して製氷運転を開始する。そして、製氷運転終了までの時間はダイオード１５が感知する機外温度に基づく温度状態によって可変する。製氷機外温度が高い場合は積算装置１による製氷時間を長くし、製氷機外温度が低い場合は積算装置１による製氷時間を短くし、これらの結果、製氷機外温度の変化に関係なく製氷運転終了時の氷厚を一定にするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第１４７６４７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、低外気温時において、蒸発温度が異常に低下してサイクル効率が低下する問題が生じる。
【０００７】
また、低外気温時において、製氷能力が大きくなって、頻繁に発停が生じ、断続に伴うサイクル効率低下が増大する。
【０００８】
低外気温の時は、凝縮器能力が向上して、凝縮器に過剰に冷媒が流れ滞留してしまい、結果として、冷媒不足から蒸発温度が低下する。
【０００９】
さらに、製氷機を低外気温で運転すると、冷却負荷が低下して、製氷機の製氷能力が相対的に増大する。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製氷機の外気温を検出し、検出した外気温に応じて圧縮機の回転数を可変するため、特に低外気温時において、圧縮機の回転数を下げることにより、冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防ぐ事ができる。
【００１１】
また、低外気温時の発停の増大を防止する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷機の周辺温度を計測する外気温度センサーと、前記圧縮機能力可変装置とを備え、前記外気温度センサーの指示値が小さいほど、前記圧縮機の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できるという作用を有する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷セルの温度を検知する製氷温度センサーと、前記圧縮機能力可変装置とを備え、前記製氷温度センサーが所定の指示値以下になった時点で、前記圧縮機の能力を所定量低下させることができ、省エネを図るという作用を有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に、さらに、製氷セルに出来た氷を離氷する時に前記製氷セルに接合された蒸発器にホットガスを送り込む構造の冷凍サイクルを有する製氷機において、ホットガスを送り込むサイクル時に圧縮機の能力を最大にし、離氷時間を短縮化するという作用を有する。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明に、圧縮機の能力を固定するスイッチを備え、スイッチを切り替える事で圧縮機の能力を切り替えるものであり、使用者が任意に製氷能力の切り替えをできるという作用を有する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に、貯氷量を段階的に検知するセンサーを備え、貯氷量が多くなると圧縮機の能力を抑制するであり、貯氷量が多くなるにしたがって、圧縮機の能力を下げ冷凍能力を抑え、製氷能力を下げることができ、氷の貯氷量に応じ省エネをできるという作用を有する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷セルの温度を検知する製氷温度センサーとを備え、前記製氷温度センサーによる検出温度の、０℃付近からの時間的勾配を計測することにより、その勾配がある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクルの運転を停止し、異常を報知することができるという作用を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による製氷機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による製氷機の構成図である。
【００２０】
図１において、筐体１０１には、製氷に必要な冷凍サイクル１０２が組み込まれ、前記冷凍サイクル１０２は、蒸発器１０３と、アキュウムレータ１０４、凝縮器１０５と、ドライヤ１０６と、膨張機構１０７と、インバータ圧縮機１０８と、弁１０９と、凝縮器用冷却ファン１１０により構成されている。
【００２１】
インバータ圧縮機１０８は、圧縮機の回転数を可変することができるものであり、回転数が低いほど冷凍能力が低く、回転数が高いほど冷凍能力は高い。
【００２２】
弁１０９は、冷凍サイクル１０２の冷媒の通る経路を変える物であり、弁１０９が閉の時は、冷凍サイクル１０２の中の冷媒は、インバータ圧縮機１０８から吐出され、凝縮器１０５を通って、ドライヤ１０６、膨張機構１０７、蒸発器１０３、アキュウムレータ１０４の順に流れ、再度インバータ圧縮機１０８に戻ってくるサイクルを形成する。本実施の形態１では、このサイクルをコールドガスサイクルと呼ぶこととする。
【００２３】
弁１０９が開の時は、冷媒は、凝縮器１０５、ドライヤ１０６、膨張機構１０７を通らずに、インバータ圧縮機１０８から、直接、蒸発器１０３に冷媒が流れるサイクルを形成する。本実施の形態１では、このサイクルをホットガスサイクルと呼ぶこととする。
【００２４】
氷を作る部分は、製氷セル１２１と、給水タンク１２２と、ポンプモータ１２３と、前記給水タンク１２２を動かす離氷用モータ１２４と、製氷温度センサー１２５により構成される。
【００２５】
前記蒸発器１０３と前記製氷セル１２１は金属接触されており、蒸発器１０３での冷媒の蒸発により、製氷セル１２１が冷やされる。
【００２６】
製氷セル１２１に、ポンプモータ１２３により、前記給水タンク１２２に貯められた水がタンク内を循環しながら、前記製氷セル１２１に吹き付けられ、氷が成長する。
【００２７】
製氷温度センサー１２５は、前記製氷セル１２１の温度を検出する。
【００２８】
離氷用モータ１２４は、前記製氷セル１２１に氷が出来ると、前記給水タンク１２２を下方向に移動させるもので、前記給水タンク１２２が移動後は、前記製氷セル１２１の下面を塞ぐものはなくなり、離氷モードでは、氷は前記製氷セル１２１の下方向に自由落下し、貯氷タンク１２６に貯えられる。
【００２９】
給水弁１２７は、開閉することにより、前記給水タンクに水道水を送り込む。
【００３０】
圧縮機能力可変装置１３１は、前記インバータ圧縮機１０８の回転数をコントロールする装置である。
【００３１】
外気温度センサー１４１は、前記筐体１０１の外部温度を測定するものである。
【００３２】
冷凍能力切り替えスイッチ１５１は、スイッチを任意の位置に設定することで、前記圧縮機能力可変装置１４１を介して、前記圧縮機１０８をスイッチ位置に応じた回転数に設定できる。
【００３３】
貯氷量検知センサー１６１は、前記貯氷タンク１２６に貯まった氷の量を検出するものである。
【００３４】
以上のように構成された製氷機について、以下その動作を説明する。
【００３５】
まず、給水弁１２７が開き、給水タンク１２２に水を流れ込む。給水弁１２７は、給水タンク１２２に水がたまるまでの時間を予め計測しておき、時間を決めておいて、その時間だけ給水弁１２７を開いておいても良いし、今回は示さないが、水位を計測するセンサーを用いて、給水タンク１２２に水がいっぱいになるまで、給水弁１２７を開いておいても良い。
【００３６】
給水タンク１２２に水が貯まると給水弁１２７は閉じ、同時にポンプモータ１２３が駆動される。ポンプモータ１２３の駆動により、給水タンク１２２に貯められた水は循環し、給水タンク１２２の上面に開けられた穴より、水が噴水される。
【００３７】
給水タンク１２２の上面に開けられた穴は、製氷セル１２１のセルの位置に水が当たるように設計されており、さらに、セルに当たって落ちてきた水は再び給水タンク１２２に戻る構造になっている。
【００３８】
本実施の形態１では、上述したような構造で製氷セル１２１に水を噴水し吹きつける方法での製氷方式を示したが、例えば、プレート方式でも良い。
【００３９】
次に、インバータ圧縮機１０８と凝縮器用冷却ファン１１０が駆動される。
【００４０】
このとき、外気温度センサー１４１で筐体１０１の外気温度を計測しており、その信号が圧縮機能力可変装置１３１に入力される。
【００４１】
圧縮機能力可変装置１３１では、外気温度センサー１４１で検出した外気温度別に制御テーブルを持っており、その制御テーブルに応じて、インバータ圧縮機１０８の回転数を決定する。
【００４２】
図２に外気温と圧縮機回転数との制御テーブルの一例を示す。
【００４３】
なお、図２はある一例であり、製氷機毎に特性を決める必要があるので、この限りではない。
【００４４】
例えば、外気温度が２４℃であったとすると、図２の外気温度２０〜２５℃の範囲にあるので、回転数は６４ｒｐｓと決定づけられ、圧縮機能力可変装置１３１からは、インバータ圧縮機１０８の回転数が６４ｒｐｓとなるような信号を出力する。
【００４５】
以後、インバータ圧縮機１０８の基本回転数は、外気温が変動すれば、図２の制御テーブルに応じて、回転数も変わる。
【００４６】
製氷セル１２１に吹きつけられた水は、蒸発器１０３による熱で冷やされ、製氷セル１２１内で成長していき、最終的には、本実施の形態１では、四角い形の氷となる。
【００４７】
氷の成長は、製氷温度センサー１２５により代表点として検出した温度により、どんな状態にあるか見極めている。
【００４８】
検出温度と氷の状態は、製氷温度センサー１２５の製氷セル１２１における取り付け位置や、蒸発器１０３での冷媒の蒸発温度などの要因により異なるため、本実施の形態１では、氷の出来上がり状態を示す温度をＸ１℃（例えばー１８℃）とする。
【００４９】
図３に、セル温度検知センサー１２５位置での製氷時１サイクルの温度変化をしめす。
【００５０】
図３では、大きくは、Ｔ１からＴ２の区間を給水区間、Ｔ２からＴ４を製氷区間、Ｔ４からＴ１を離氷区間と区別する事にする。
【００５１】
尚、図３の温度変化例もある一例であるので、製氷１サイクルの形は、この限りではない。
【００５２】
上述したように、図３において、Ｔ１からＴ４は給水区間と製氷区間を足したものであり、冷凍サイクル１０２は、前述のコールドガスサイクルで動作している。
【００５３】
Ｔ４からＴ１は離氷区間であり、冷凍サイクル１０２は、前述のホットガスサイクルで動作している。
【００５４】
図３において、製氷水が０℃付近になる値をＸ２℃とし、この時、製氷セル１２１では、まだ、氷は成長していない。
【００５５】
製氷水がＸ２℃以下になると、製氷セル１２１の中には、氷が成長していく。
【００５６】
水の特性として、Ｘ２℃付近まで温度を降下させるには、負荷が大きく、冷凍能力はたくさん必要であるが、Ｘ２℃以下であれば、冷凍能力が多い方が製氷は早く済む事は確かであるが、ある一面では、過剰に冷凍してしまっており、そのため、蒸発器１０３の温度は過剰に低下してしまい、製氷するという面では、無駄も多い。
【００５７】
製氷温度センサー１２５で、Ｘ２℃（例えば０℃）を検出すると、圧縮機能力可変装置１３１では、外気温度センサー１４１の検出温度に応じて運転していたインバータ圧縮機１０８の回転数を、ワンランク落として回転させる。
【００５８】
（例えば、図２より、それまで、６４ｒｐｓで運転していたものに、対しては、５８ｒｐｓで運転させる。）
今回は、ワンランク回転数を落とす例で記載したが、当然、製氷機の性能によっては、２ランク、３ランク回転数を落としても良い。
【００５９】
製氷を続けると製氷温度センサー１２５はいずれ、Ｘ１℃（例えばー１８℃）を検出する。
【００６０】
Ｘ１℃を検出すると、氷ができあがったと言うことであり、今度は離氷モードに入る。図３の区間Ｔ４からＴ１が離氷区間であり、このとき冷凍サイクル１０２では、弁１０９が開き、ホットガスサイクルとなる。
【００６１】
また、離氷した氷を落下させるために離氷用モータ１２４が駆動され、給水タンク１２２は、製氷セル１２１の下面を覆わない場所に移動する。
【００６２】
ホットガスサイクルでは、インバータ圧縮機１０８の回転数を最大回転数（本実施の形態１では、図２の７６ｒｐｓ）となるように、圧縮機能力可変装置１３１は動作する。
【００６３】
製氷温度センサー１２５がＸ３℃（例えば７℃）になるまで、冷凍サイクル１０２はホットガスサイクルで動作し、その間に氷は、製氷セル１２１より離れ、貯氷タンク１２６に落下し、貯氷される。
【００６４】
以上が、製氷１サイクルの動作であり、貯氷タンクが満杯になるまで、上述してきた動作を繰り返す。
【００６５】
製氷を繰り返す中で、貯氷量を貯氷量検知センサー１６１で計測している。
貯氷量検知センサー１６１は、機械式の物でもよいし、光学式のものでもよく、貯氷量を数段階に分けて検知出来る。
【００６６】
製氷機の用途によっては、ある程度氷の量が貯まるまでは、早く氷を作りたいが、それ以上は無理に、たくさんの氷を作らなくても良い場合もある。
【００６７】
例えば、貯氷量が少ない場合は、インバータ圧縮機１０８を高回転で運転して、氷をたくさん作り、貯氷量が多くなってくると（例えば、全貯氷量の１／２以上）、インバータ圧縮機１０８を低回転で運転させて、製氷時間をゆっくりとしても良い。
【００６８】
また、製氷機の使用者が、任意に製氷能力を設定出来るように、冷凍能力切り替えスイッチ１５１を使っても良い。
【００６９】
冷凍能力切り替えスイッチ１５１は、自動モードと手動モードの切り替えが可能で、自動モードでは、上述してきたように、製氷温度センサー１２５や外気温度センサー１４１、貯氷量検知センサー１６１を使って自動運転し、手動モードでは、インバータ圧縮機１０８の回転数を数段階に切り替えることができる。
【００７０】
また、製氷区間中のＸ２℃検出以後の、製氷温度センサー１２５での検出した温度の時間的勾配が、ある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクル１０２の運転を停止し、異常を報告しても良い。
【００７１】
製氷温度センサー１２５で検知する温度は、冷凍サイクル１０２が正常に動作していれば、製氷中は時間の経過と共に温度が低下していく。
【００７２】
しかし、配管などに小さな亀裂などが発生した場合、冷媒がスローリークするわけであるが、この時、冷媒が徐々に不足してきており、蒸発温度が徐々に低下しなくなってくる。そのため、製氷温度センサー１２５での検出温度の時間的勾配も緩やかになるわけであり、異常または故障であることを示す。
【００７３】
通常、製氷機では、給水される水の温度は、設置環境などにより一定でなく、例えば、蒸発器１０３から同じ量の冷やす熱を製氷セル１２１に入れたとしても、図３におけるＴ２からＴ３までの時間での、製氷温度センサー１２５で検知する温度の勾配は千差万別である。
【００７４】
しかし、Ｘ２℃（例えば０℃）を検出後の温度勾配は、氷の凝縮潜熱とサイクル能力が同じであれば、どのような状況でも同じ傾向を示すことは明らかであり、この勾配が異なると言うことは、冷凍サイクル１０２に何らかの異変があったということになる。
【００７５】
上述したように、Ｘ２℃検出以後の勾配を計測することで、より精度よく、異常または故障を診断できる。
【００７６】
すなわち、上述のような状態の場合は、早急に使用者に報知する必要がある。
【００７７】
以上のように実施の形態１の製氷機は、製氷に必要な冷凍サイクル１０２が組み込まれ、蒸発器１０３と、アキュウムレータ１０４、凝縮器１０５と、ドライヤ１０６と、膨張機構１０７と、インバータ圧縮機１０８と、弁１０９と、凝縮器用冷却ファン１１０と、製氷セル１２１と、給水タンク１２２と、ポンプモータ１２３と、前記給水タンク１２２を動かす離氷用モータ１２４と、製氷温度センサー１２５と、貯氷タンク１２６と、給水弁１２７と、圧縮機能力可変装置１３１と、外気温度センサー１４１と、冷凍能力切り替えスイッチ１５１と、貯氷量検知センサー１６１により、構成されているので、外気温度センサー１４１の指示値が小さいほど、インバータ圧縮機１０８の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できる。
【００７８】
また、製氷温度センサー１２５が所定の指示値以下になった時点で、インバータ圧縮機１０８の能力を所定量低下させることができ、製氷１サイクル中の消費電力を少なくできる。
【００７９】
また、ホットガスを送り込むサイクル時にインバータ圧縮機１０８の能力を最大にするため、離氷時間を短縮化できる。
【００８０】
また、貯氷量検知センサー１６１により、貯氷量が多くなるにしたがって、圧縮機の回転数を下げ冷凍能力を抑え、製氷能力を下げることができ、氷の貯氷量に応じた省エネをできる。
【００８１】
また、冷凍能力切り替えスイッチ１５１を使って、インバータ圧縮機１０８の能力を手動で可変でき、使用者が任意に製氷能力の切り替えをできる。
【００８２】
また、製氷温度センサー１２５での検出した温度の時間的勾配が、ある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクル１０２の運転を停止し、異常を報知することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、外気温度センサーの指示値毎に、それに応じたインバータ圧縮機の回転数を指定し、外気温度センサーの指示値が小さければ、インバータ圧縮機の能力を低下させることができ、低外気温時における冷媒の蒸発温度の不必要な低下を防止できるという効果がある。
【００８４】
また、請求項２に記載の発明は、製氷中に、製氷温度センサーが所定の指示値以下になった時点で、インバータ圧縮機の能力を所定量低下させることができるため、省エネを図るという効果がある。
【００８５】
また、請求項３に記載の発明は、製氷セルに出来た氷を離氷する時に、製氷セルに接合された蒸発器にホットガスを送り込む構造の冷凍サイクルを有する製氷機において、ホットガスを送り込むサイクル時にインバータ圧縮機の能力を最大にし、離氷時間を短縮化するという効果がある。
【００８６】
また、請求項４に記載の発明は、インバータ圧縮機の能力を手動で可変し、固定するスイッチを備え、スイッチを切り替える事で圧縮機の能力を切り替えるものであり、使用者が任意に製氷能力の切り替えをできるという効果がある。
【００８７】
また、請求項５に記載の発明は、製氷された氷の量を段階的に検知するセンサーを備え、貯氷量が多くなると圧縮機の能力を抑制するものであり、貯氷量が多くなるにしたがって、インバータ圧縮機の回転数を下げ冷凍能力を抑え、製氷能力を下げることができ、氷の貯氷量に応じ省エネをできるという効果がある。
【００８８】
また、請求項６に記載の発明は、製氷温度センサーによる検出温度の、０℃付近からの時間的勾配を計測することにより、その勾配がある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクルの運転を停止し、異常を報知することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製氷機の実施の形態１の構成図
【図２】同実施の形態の製氷機の外気温と圧縮機回転数との制御テーブル図
【図３】同実施の形態の製氷機の製氷温度センサーの１サイクルの検出温度の経時変化を示す特性図
【図４】従来の製氷機の構成図
【符号の説明】
１０１ 筐体
１０２ 冷凍サイクル
１０３ 蒸発器１０３
１０４ アキュウムレータ
１０５ 凝縮器
１０６ ドライヤ
１０７ 膨張機構
１０８ インバータ圧縮機
１０９ 弁
１１０ 凝縮器用冷却ファン
１２１ 製氷セル
１２２ 給水タンク
１２３ ポンプモータ
１２４ 離氷用モータ
１２５ 製氷温度センサー
１２６ 貯氷タンク１２６
１２７ 給水弁１２７
１３１ 圧縮機能力可変装置１３１
１４１ 外気温度センサー１４１
１５１ 冷凍能力切り替えスイッチ１５１
１６１ 貯氷量検知センサー１６１
Claims (6)
- 圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷機の周辺温度を計測する外気温度センサーと、前記圧縮機の能力を可変する圧縮機能力可変装置とを備え、前記外気温度センサーの指示値が小さいほど、前記圧縮機の能力を低下させることを特徴とする製氷機。
- 圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷セルの温度を検知する製氷温度センサーと、前記圧縮機の能力を可変する圧縮機能力可変装置とを備え、前記製氷温度センサーが所定の指示値以下になった時点で、前記圧縮機の能力を所定量低下させることを特徴とする製氷機。
- 圧縮機出口と蒸発器を直結する配管と、前記配管に取り付けられた開閉弁を有する製氷機において、前記開閉弁を開いて前記蒸発器にホットガスを送り込むサイクル時に、圧縮機の能力を最大にすることを特徴とする請求項１または２に記載の製氷機。
- 圧縮機の能力を固定するスイッチを備え、前記固定するスイッチを切り替える事で圧縮機の能力を任意に切り替えることができることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製氷機。
- 貯氷量を段階的に検知するセンサーを備え、貯氷量が多くなると圧縮機の能力を抑制することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製氷機。
- 圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器からなる冷凍サイクルを有する製氷機において、前記蒸発器に接合された製氷セルと、前記製氷セルの温度を検知する製氷温度センサーとを備え、前記製氷温度センサーによる検出温度の、０℃付近からの時間的勾配を計測することにより、その勾配がある値より傾きが緩い場合、冷凍サイクルの運転を停止し、異常を報知することを特徴とする製氷機。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100105 |