JP2005061681A - オーガ式製氷機 - Google Patents

Abstract

【課題】過冷却初期から過冷却による不具合解消の実効を図ることができるオーガ式製氷機を提供することを課題とする。
【解決手段】オーガ式製氷機１には、オーガ１１を回転させるモータ１７の回転検知センサ１８の検知結果に応じて、ホットガス弁５１を開通させると共に、その開通時間よりも長く氷圧縮通路２３近傍のヒータ２７による加熱を行う制御手段６３が設けられている。ホットガス弁の開通時間及びヒータの加熱時間はそれぞれ、オーガの回転数が閾値以下の期間に対応する開通基本時間及び加熱基本時間と、開通基本時間及び加熱基本時間に付加され且つオーガの回転数が閾値を超えた時点から始まる開通付加時間及び加熱付加時間とからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、オーガ式製氷機に関するものである。

オーガ式製氷機は、シリンダ内に供給された製氷水を冷却してシリンダ内面に層状に氷結させ、同シリンダ内でオーガを回転させることによって氷をシャーベット状に掻き取り、さらにそれを圧縮して好適な粒状の氷を生成するものである。しかしながら、かかるオーガ式製氷機においては、過冷却状態が生じると製氷機構部に大きな負荷がかかり、具体的には、氷詰まりによるシリンダ凍結、異常音の発生、軸受の異常磨耗、オーガやギヤードモータの破損などの不具合につながる恐れがある。このため、従来より、製氷能力を抑制して最適な状態に制御する技術が存在している（例えば、特許文献１参照）。すなわち、オーガ式製氷機における冷凍回路において圧縮機及び凝縮器の間の高圧側ホットガスを圧縮機及び蒸発器の間にバイパスさせる。これによって、低圧側の冷媒圧力及び蒸発温度が上昇することとなり、製氷能力を低下させることができた。また、オーガの上方に設けられた氷圧縮通路の近傍にヒータを配置し、固定刃内での凍り付き現象を解消するようにしていた。

特開２００３−４２６１０号公報

しかしながら、過冷却の初期状態では、オーガの回転数は、過剰製氷により一時低下しても、直ちに問題のない値に回復することがある。このため、オーガの所定値以下の回転数低下に連動させて上述したホットガスのバイパスやヒータ通電を行うと、実際に過冷却を解消するまでには至らない恐れがあった。特に、ヒータに関しては、その設置位置が氷圧縮通路近傍であり通電前に十分に冷やされていることに起因して、通電による加熱が開始してから氷融解効果を現すまでにはある程度時間を要することがあった。また、これに対して、従来の態様のなかにはヒータを連続通電させているものもあった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、過冷却初期から過冷却による不具合解消の実効を図ることができるオーガ式製氷機を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、製氷機構部のシリンダ内周面に氷結した氷をオーガで掻き取って氷圧縮通路にて適切に圧縮した氷を放出するオーガ式製氷機において、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍回路と、前記冷凍回路の高圧側の冷媒を低圧側に供給するバイパス手段と、前記氷圧縮通路近傍を加熱する加熱手段と、前記製氷機構部における過冷却を検出するための過冷却検出手段と、前記過冷却検出手段の検出結果に応じて、前記バイパス手段を開通させると共に、該バイパス手段の開通時間よりも長く前記加熱手段による加熱を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、氷圧縮通路近傍で普段冷えているヒータとホットガスのバイパスとを用いて、過冷却初期から過冷却による不具合解消の実効を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、本実施の形態に係るオーガ式製氷機の製氷機構部の縦断面を示す。オーガ式製氷機１における製氷機構部３には、金属からなる円筒状のシリンダ５が設けられている。シリンダ５の外周面には、冷却パイプ７が螺旋状に巻き付けられている。冷却パイプ７は、後述する冷凍回路の構成要素の一つである蒸発器として機能する。これらシリンダ５及び冷却パイプ７は、断熱材９によって覆われている。また、シリンダ５の内部には、オーガ１１が回転可能に配置されている。オーガ１１の外周面には、螺旋刃１３が形成されている。オーガ１１の下部は、シリンダ５の下端に配置された軸受１５によって支持されており、さらにオーガ１１の下端は、ギヤードモータ１７の減速機後部１７ａに接続されている。これによって、オーガ１１は、減速機後部１７ａを介して伝達されるギヤードモータ１７のモータ部１７ｂの駆動力によって回転される。また、ギヤードモータ１７には、モータ部１７ｂの回転数が所定値以下にあるか否かを検知する回転検知センサ１８が取り付けられている。シリンダ５の上部内側には、押圧頭１９が配置されている。押圧頭１９は、その中央にオーガ１１を回転支持する軸受部２１を有し、軸受部２１の外側には、複数の氷圧縮通路２３が形成されている。また、隣り合う一対の氷圧縮通路２３の境界部には、氷を対応する氷圧縮通路２３に導くように分断する固定刃２５が設けられている。氷圧縮通路２３の外側に位置するシリンダ５の外周面には、ヒータ２７が配置されている。また、オーガ１１の上端部には、オーガ１１と一体回転するような回転刃２９が固定されており、さらに周囲には、好適な氷粒として生成された氷を図示省略した貯氷庫へと搬送するための氷搬送カバー３１（図２参照）が取り付けられている。

さらに、図２に基づいて、本実施の形態に係るオーガ式製氷機の冷凍回路について説明する。冷凍回路４１は、主に、圧縮機４３、凝縮器４５、膨張弁４７及び蒸発器としての冷却パイプ７より構成されている。また、冷凍回路４１には、バイパス手段４９が設けられている。バイパス手段４９は、圧縮機４３と凝縮器４５との間並びに冷却パイプ７と圧縮機４３との間を連通しており、冷凍回路４１の高圧側の冷媒を低圧側へと供給する。バイパス手段４９にはホットガスの流通・遮断を制御する電磁弁であるホットガス弁５１やストレーナ５３が設けられている。また、凝縮器４５の近傍には、熱交換を促進するためのモータ駆動のファン５５が配置されている。また、凝縮器４５と膨張弁４７との間にはドライヤ５７が設けられている。ドライヤ５７の上流部分の冷媒配管部分と、冷却パイプ７及び圧縮機４３の間の冷媒配管部分とは、熱交換可能に形成され、すなわち、熱交換器５９として構成されている。さらに、冷却パイプ７出口の冷媒配管部分には、感温筒６１が取り付けられており、それによる温度検知を利用して膨張弁４７の弁開度調整を行う。さらに、オーガ式製氷機１には、マイコンなどの制御手段６３が設けられている。制御手段６３には、図中点線で示す信号線を介して回転検知センサ１８、ヒータ２７及びホットガス弁５１が接続されている。また、制御手段６３にはバックアップタイマ６３ａが設けられている。

次に、このように構成されたオーガ式製氷機の動作について説明する。過冷却の恐れのない通常の製氷運転においては、ホットガス弁５１は閉弁しておりバイパス手段４９に冷媒は流通されていない。圧縮機４３から吐出した高温高圧の冷媒は、凝縮器４５において熱交換されて低温高圧の液冷媒になり、膨張弁４７へと向かう。かかる液冷媒は、サイクル効率の向上などを図るべく熱交換器５９において、圧縮機４３への吸込み蒸気冷媒と熱交換し、さらに、ドライヤ５７において冷媒内の水分を除去されて、膨張弁４７に流入する。膨張弁４７にて減圧された低温冷媒は、冷却パイプ７においてシリンダ５を冷却した後、前記の如く熱交換器５９を通って圧縮機４３に吸入される。かかる冷凍回路４１における冷却パイプ７の作用によって、シリンダ５内に供給された製氷水が冷却され、シリンダ５内表面には層状の氷が生成される。また、シリンダ５内ではオーガ１１が回転しており、その螺旋刃１３の働きによって層状の氷はシャーベット状に掻き取られ上方に搬送される。上方に搬送される氷は連続的に押し上げられてくる氷に押されて氷圧縮通路２３内にて適当な硬度に圧縮され、氷圧縮通路２３を出ると固定刃２５によって適当な大きさに分断される。このようにして生成された好適な粒状の氷は、氷搬送カバー３１を通って図示しない周知の貯氷庫に貯えられる。

ここで、製氷機においては、製氷能力が外気温度条件や水温条件などによる影響を受け外気温度や水温が低い冬季には製氷能力が増大するため、過冷却状態に陥ることがある。オーガ式製氷機が過冷却状態に至るには、放出される氷の量と製氷される氷の量とのバランスが保たれなくなった場合が存在しており、必ず、放出量＜製氷量の関係が伴う。しかし、このようなアンバランス状態が生じても直ちにシリンダ内の凍り付きが起こるわけではなくある程度の時間がかかる。最終的な過冷却状態に至るまでには数時間を要する。よって、本実施の形態では以下のようにして過冷却による不具合の発生を阻止する。過冷却が進行するほど氷詰まりや氷増加に起因してオーガ１１ひいてはギヤードモータ１７にかかる負荷は増加しその回転数は低くなる。この現象をふまえて制御手段６３は、回転検知センサ１８からの検知結果を監視しており、ギヤードモータ１７の回転数が所定の閾値以下に低下した場合すなわち回転検知センサ１８がオン状態になった場合には、ホットガス弁５１及びヒータ２７への通電をオン状態にし、すなわち、ホットガス弁５１を開弁すると共にヒータ２７の加熱を開始する。これによりまず、圧縮機４３と凝縮器４５との間にあるホットガスがバイパス手段４９を介して圧縮機４３の吸入側へ提供され、圧縮機４３の吸入温度を上げることで製氷能力を低下させる。加えて、ヒータ２７により氷圧縮通路２３の周辺が加熱され、氷圧縮通路２３及びその近傍における氷詰まりが解消され、すなわちそれによって氷の放出量を増加させると共に機械停止を回避する。

さらに、過冷却の初期状態では、オーガ並びにギヤードモータの回転数は過剰製氷により一時低下しても直ちに問題のない値に回復することがある。このため、ギヤードモータ等の回転数変化に連動してホットガスのバイパスやヒータ通電を行うと過冷却解消に十分な効果を得られない恐れがある。よって、本実施の形態では、以下のようにバイパス手段の開通時間とヒータの加熱時間とを制御する。図３に示されるように、バイパス手段の開通時間とヒータの加熱時間とはそれぞれ、開通基本時間及び開通付加時間と、加熱基本時間及び加熱付加時間とからなる。開通基本時間及び加熱基本時間は、上記のように回転検知センサ１８のオン状態から始まりかかるオン状態が継続する間、同様に継続する。そして、ギヤードモータ１７の回転数が閾値を回復しすなわち回転検知センサ１８がオフ状態になっても、制御手段６３はホットガス弁５１の開弁とヒータ２７の加熱とを維持すると共に、バックアップタイマ６３ａのカウントをスタートさせる。開通付加時間及び加熱付加時間は、バックアップタイマ６３ａのカウントスタートと共に始まり、同タイマ６３ａのタイムアップにより終了する。このようにバイパス手段の開通時間とヒータの加熱時間とがギヤードモータ１７の一時的な回転数回復に連動せずに継続するため、過冷却解消に十分な効果を得ることができる。さらに、ヒータの加熱時間（加熱付加時間）がバイパス手段の開通時間（開通付加時間）よりも長く設定されているため、氷圧縮通路近傍で普段冷えているヒータ２７を用いて十分な氷詰まり解消効果も確保される。

以上のように本実施の形態によれば、それぞれ十分な時間を確保したホットガスバイパスによる製氷能力低減とヒータ加熱による氷圧縮部の通過抵抗軽減とにより、氷放出量＜製氷量の状態を事前に解消する。また、氷圧縮部の通過抵抗を軽減し、氷の放出量を増加させて氷詰まりを発生させないようにすることで、機械停止を回避することができる。また、バイパス手段とヒータとを制御するようにしたため、氷を多量に生産するときにも機械を停止させる必要はなく、長期的な製氷能力は高く維持することができ、使用者の機械再起動などの手間も要しない。さらに、ヒータは必要なときのみ作動させるので、電気代を軽減させることができ、ヒータ常時通電の場合のように氷が溶けすぎて、氷と水が一緒に放出されたり製氷開始から氷が放出されるまでの時間がかかりすぎたりすることもない。また、いわゆる過冷却温度検出回路や過負荷電流検出回路といった専用部品の取り付けも不要であり、サーミスタなど誤動作や故障につながりやすい精密部品も使用せずに済む。なお、ヒータ２７への通電制御はギヤードモータの回転数検知に起因して行うため、氷圧縮通路２３内面が汚れた場合など、製氷量と関係せずに生じる氷詰まりに対しても、上記と同様な解消効果が得られる。

以上に説明してきた本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な改変を施すことが可能である。
例えば、上記実施の形態では、回転検知センサは回転数が閾値以下か否かの二状態を検知するものであったが、回転数を検出できる手段であればこれに限定されるものではなく、回転数自体をリアルタイムに連続して計測できる手段を用いても良い。
また、ギヤードモータのモータ部の回転数の検出には限定されず、例えば減速機後部などの回転数を指標として使用しても良い。
また、過冷却の検出としては、ギヤードモータの回転数の検出態様には限定されず、例えばオーガや固定刃の回転数検出や、オーガあるいはギヤードモータなどそれと一体動作する部分のトルク検出など、他の態様を使用することも可能である。
また、ホットガス弁は、上記実施の形態のような単純なオンオフ弁には限定されず、流量調整が無段階に行える弁を使用することも可能である。
さらに、ホットガスのバイパス経路は、冷凍回路の高圧側から低圧側へのバイパス態様であれば、上記実施の形態に限定されるものではない。
また、加熱手段は熱線を利用したものには限定されず、熱流体を利用したものなど、他の加熱態様であってもよい。

本発明の実施の形態に係るオーガ式製氷機の製氷機構部の縦断面図を示す。 図１のオーガ式製氷機の冷凍回路構成を示す図である。 本発明の実施の形態に関する、回転検知センサ、ホットガス弁及びヒータの動作を説明する図である。

符号の説明

１ オーガ式製氷機、３ 製氷機構部、５ シリンダ、７ 冷却パイプ（蒸発器）、１７ ギヤードモータ、１８ 回転検知センサ（過冷却検出手段、回転数検出手段）、２３ 氷圧縮通路、２７ ヒータ（加熱手段）、４１ 冷凍回路、４３ 圧縮機、４５ 凝縮器、４７ 膨張弁、４９ バイパス手段、５１ ホットガス弁、６３ 制御手段。

Claims (1)

1. 製氷機構部のシリンダ内周面に氷結した氷をオーガで掻き取って氷圧縮通路にて適切に圧縮した氷を放出するオーガ式製氷機において、
   圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍回路と、
   前記冷凍回路の高圧側の冷媒を低圧側に供給するバイパス手段と、
   前記氷圧縮通路近傍を加熱する加熱手段と、
   前記製氷機構部における過冷却を検出するための過冷却検出手段と、
   前記過冷却検出手段の検出結果に応じて、前記バイパス手段を開通させると共に、該バイパス手段の開通時間よりも長く前記加熱手段による加熱を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とするオーガ式製氷機。

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