JP2007218446A - オーガ式製氷機 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な製氷状態を確保することができるオーガ式製氷機を提供する。
【解決手段】オーガ式製氷機１は、冷凍機２０により製氷筒３内の水をその内壁面に氷結させ、オーガ４により氷結した氷を削り取りながらから貯氷庫１０に送り出す。オーガ式製氷機１のコントローラ３０は、ロードセル３１により検出されたオーガモータ６の負荷トルクＴＲＱと、上下限値ＴＲＱ＿Ｈ，ＴＲＱ＿Ｌとの比較結果に応じて、冷凍機２０の圧縮機モータ２３の回転数を制御する（ステップ１１〜１７）。
【選択図】 図７

Description

本発明は、冷凍機によって製氷部内の水をその内壁面に氷結させるとともに、氷結した氷をオーガによって削り取りながら送り出すオーガ式製氷機に関する。

従来、オーガ式製氷機として、本出願人は特許文献１に記載されたものを既に提案している。この特許文献１の図５に示す例では、オーガ式製氷機は、圧縮式の冷凍機と、この冷凍機の蒸発器により冷却されることで、内部の水が内壁面に氷結する製氷筒と、製氷筒の内壁面に氷結した氷を削り取りながら氷押出ヘッドを介して上方の貯氷部まで押し出すオーガと、オーガ駆動用のオーガモータと、蒸発器の出口側温度を検出する温度センサと、冷凍機の圧縮機のモータ回転数を制御するインバータと、インバータが接続されたコントローラなどを備えている。

このオーガ式製氷機では、コントローラにより、温度センサで検出された蒸発器の出口側温度が所定値以下になったときには、インバータを介して圧縮機のモータ回転数を低下させ、冷凍機の冷凍能力を低下させることによって、蒸発器における冷媒の過熱度を上昇させる。それにより、蒸発器の出口側温度の低下が回避され、適切な氷結状態の氷が押出ヘッドを通過するようになることで、摩擦音の発生が回避される。

特開平９−４９５０号公報

上記従来のオーガ式製氷機の場合、蒸発器の出口側温度をパラメータとして、製氷筒の内壁面における氷結状態（氷の硬軟状態）を推定しているものの、蒸発器の出口側温度は必ずしも、製氷筒の内壁面における実際の氷結状態を適切に表すものではないので、良好な製氷状態を確保できなくなるおそれがある。例えば、製氷に用いる水の硬度が高い場合には、蒸発器の出口側温度が低いときでも、水が氷結しにくいことで、製氷された氷が軟らかい状態になることがある。そのような状態にもかかわらず、上記従来のオーガ式製氷機のように、冷凍機の冷凍能力を低下させると、製氷状態がさらに悪化してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、良好な製氷状態を確保す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。

上記目的を達成するために、請求項１に係るオーガ式製氷機は、水が内部に供給される製氷部と、製氷部内の水を製氷部の内壁面に氷結させる冷凍機と、冷凍機の冷凍能力を変更するための冷凍機モータと、製氷部の内壁面に氷結した氷を削り取りながら製氷部から送り出すオーガと、オーガを駆動するためのオーガモータと、オーガモータの負荷を表す負荷パラメータを検出する負荷パラメータ検出手段と、検出された負荷パラメータに応じて、冷凍機モータおよびオーガモータの少なくとも一方のモータの回転数を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

このオーガ式製氷機によれば、オーガモータの負荷を表す負荷パラメータに応じて、冷凍機モータおよびオーガモータの少なくとも一方のモータの回転数が制御される。この場合、オーガモータは、製氷部の内壁面に氷結した氷を削り取りながら送り出すオーガを駆動するものであるので、その負荷すなわち負荷パラメータは、製氷部の内壁面における氷の実際の氷結状態（氷の硬軟状態）を的確に表す。したがって、そのような負荷パラメータに応じて、冷凍機モータの回転数を制御した場合には、氷の実際の氷結状態を反映させながら冷凍機の冷凍能力を制御でき、それにより、良好な製氷状態を確保することができる。また、上記のような負荷パラメータに応じて、オーガモータの回転数を制御した場合には、氷の硬軟状態すなわち氷結速度の高低に応じて、オーガが氷を削り取る速度を変更することができ、それにより、良好な製氷状態を確保することができる。さらに、負荷パラメータに応じて、冷凍機モータおよびオーガモータの双方の回転数を制御した場合には、以上の作用効果をすべて得ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のオーガ式製氷機において、制御装置は、負荷パラメータが所定範囲内にあるときには、少なくとも一方のモータの回転数を維持するとともに、負荷パラメータが所定範囲を外れているときには、所定範囲を規定するしきい値と負荷パラメータとの比較結果に応じて、少なくとも一方のモータの回転数を補正することを特徴とする。

このオーガ式製氷機によれば、負荷パラメータが所定範囲内にあるときには、冷凍機モータおよびオーガモータの少なくとも一方のモータの回転数が維持されるとともに、負荷パラメータが所定範囲を外れているときには、所定範囲を規定するしきい値と負荷パラメータとの比較結果に応じて、少なくとも一方のモータの回転数が補正されるので、この所定範囲を、製氷部での氷結状態が良好なことを示す負荷パラメータの範囲に設定することにより、負荷パラメータが所定範囲から外れることで、氷結状態が悪化したときでも、その悪化した度合に応じて、適切な氷結状態が得られるように、オーガが氷を削り取る速度および冷凍能力の少なくとも一方を補正することができる。それにより、製氷状態が一時的に悪化したときでも、良好な製氷状態に迅速に復帰させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るオーガ式製氷機について説明する。本実施形態のオーガ式製氷機は、図示しないカップ式自動販売機に適用されたものである。図１に示すように、オーガ式製氷機１は、製氷ユニット２と、この製氷ユニット２で製氷された氷を貯える貯氷庫１０と、製氷ユニット２を冷却する冷凍機２０と、後述するオーガモータ６および圧縮機モータ２３を制御するコントローラ３０（図５参照）などを備えている。

図２および図３に示すように、製氷ユニット２は、製氷筒３（製氷部）およびオーガ４などを備えている。製氷筒３は、中空で円筒状に形成され、その内部空間が液密に保持されている。この製氷筒３には、給水管３ａが接続されており、この給水管３ａを介して図示しない給水装置からの水が常時、供給されるとともに、その水位は、オーガ４の後述する回転刃４ａの上端よりも若干低い位置になるように設定されている。この製氷筒３内の水は、後述するように、冷凍機２０により冷却されることによって、製氷筒３の内壁面に氷結する。

オーガ４は、上下方向に延び、製氷筒３内にこれと同心にかつ軸線回りに回転自在に設けられている。オーガ４は、螺旋状の回転刃４ａを有しており、この回転刃４ａは、製氷筒３の内壁面との間に若干の間隔を存するように設けられている。オーガ４は、減速ギヤ機構５を介して、オーガモータ６に連結されており、オーガモータ６の回転に伴って、所定方向に回転する。その回転の際、オーガ４は、製氷筒３の内壁面に氷結した氷を、回転刃４ａで削り取りながら上方のカッタ部７側に押し上げる。

また、製氷筒３の外周面の下側には、ロードセル３１が取り付けられている。このロードセル３１は、歪みゲージおよびブリッジ回路などで構成され、コントローラ３０に電気的に接続されている（図５参照）。ロードセル３１は、オーガ４の回転中、製氷筒３に発生するねじり（歪み）を検出して、それを表す検出信号をコントローラ３０に出力する。

このねじりは、オーガ４が製氷筒３の内壁面に氷結した氷を削り取りながら上方のカッタ部７側に押し上げることによって発生するものであり、オーガモータ６の負荷トルクを表すものに相当する。以上の理由により、コントローラ３０は、ロードセル３１の検出信号に基づいて、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱを算出する。なお、本実施形態では、ロードセル３１が負荷パラメータ検出手段に相当し、負荷トルクＴＲＱが負荷パラメータに相当する。

カッタ部７は、図３および図４に示すように、オーガ４と一体のカッタ軸７ａと、このカッタ軸７ａに一体に形成された３つの長カッタ７ｂおよび３つの短カッタ７ｃを備えている。カッタ軸７ａの上端部には、上方に向かうほど、より大径となるつば状の案内部７ｄが形成されており、この案内部７ｄの外周面は、氷を案内する案内面になっている。

また、長カッタ７ｂは、カッタ軸７ａの外周に１８０゜間隔で配置され、その下端部が先細のカッタ刃になっている。短カッタ７ｃは、隣り合う２つの長カッタ７ｂ，７ｂの間に配置され、その下端部が先細のカッタ刃になっている。短カッタ７ｃは、長カッタ７ｂよりも上下方向の長さが所定値分、短く形成されており、そのカッタ刃の先端が、長カッタ７ｂのカッタ刃の先端よりも所定値分、上方に位置するように配置されている。

オーガ４によってカッタ部７まで押し上げられた氷８は、図４に示すように、製氷筒３と長カッタ７ｂと短カッタ７ｃとカッタ軸７ａとの間に形成された空間に押し込まれ、棒状に成形されるとともに、案内部７ｄによって外方に曲がるように案内されることにより、ブロック状に割れながら、貯氷庫１０内に送り込まれる。

貯氷庫１０は、ケーシング１１、簀の子１２、攪拌機１３および氷検出板１４などを備えている。ケーシング１１は、円筒状に形成され、その内部の底壁よりも所定距離分、上方には、簀の子１２が外方に向かって斜め下がりの状態で配置されている。カッタ部７から貯氷庫１０内に送り込まれた氷は、この簀の子１２上に案内される。

また、攪拌機１３は、攪拌軸１３ａおよび多数の攪拌棒１３ｂ（２つのみ図示）を備えている。この攪拌軸１３ａは、カッタ軸７ａに同軸に連結されており、オーガ４の回転中、これと一体に回転することによって、攪拌棒１３ｂにより貯氷庫１０内の氷を攪拌する。

また、氷検出板１４は、ケーシング１１の天井付近に、上下方向に移動自在に設けられている。氷検出板１４は、貯氷庫１０内に貯えられた氷が満杯状態でないときには、図２に示す原点位置に保持され、氷が満杯状態になると、氷によって押し上げられることにより、原点位置から上方に移動する。

この氷検出板１４には、貯氷量スイッチ３２が連結されている。この貯氷量スイッチ３２は、貯氷庫１０内の氷が満杯状態でなく、氷検出板１４が原点位置にあるときには、ＯＦＦ状態になるとともに、貯氷庫１０内の氷が満杯状態となり、氷検出板１４が原点位置から上方に移動したときには、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化する。この貯氷量スイッチ３２は、図５に示すように、コントローラ３０に電気的に接続されており、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をコントローラ３０に出力する。

また、貯氷庫１０には、氷排出口と、これを開閉する開閉機構（いずれも図示せず）が設けられており、カップ式自動販売機の商品販売時には、開閉機構によって、氷排出口が開放され、貯氷庫１０内の氷が図示しないカップに向けて排出される。

次に、前述した冷凍機２０について説明する。この冷凍機２０は、図１に示すように、圧縮機２１、凝縮器２４、膨張弁２５および蒸発器２６などを備えている。これらの圧縮機２１、凝縮器２４、膨張弁２５および蒸発器２６は、冷媒配管２７を介して互いに接続され、冷凍回路を構成している。この冷媒配管２７内には、冷媒が封入されており、冷凍機２０の運転中、冷媒は冷凍回路内を循環する。

圧縮機２１は、電動式のものであり、冷媒を圧縮する圧縮ユニット２２と、この圧縮ユニット２２を駆動する圧縮機モータ２３（冷凍機モータ）を備えている。冷凍機２０の運転時、冷媒は、圧縮機２１において、圧縮機モータ２３が回転するのに伴い圧縮ユニット２２で圧縮され、高温高圧化されるとともに、その状態で凝縮器２４に送られる。

この凝縮器２４では、冷媒は、図示しない冷却ファンなどによって冷却され、液化する。次いで、凝縮器２４で液化した冷媒は、膨張弁２５に送られ、膨張弁２５を通過する際に膨張する。そして、膨張弁２５を通過した冷媒は、蒸発器２６に到達する。

この蒸発器２６は、コイル状に形成され、前述した製氷筒３に、その外周面に接した状態で巻き付けられているとともに、図示しない断熱材で全体をカバーされている。蒸発器２６は、その内部に到達した冷媒を気化させ、この冷媒気化時の蒸発潜熱によって、製氷筒３内の水を冷却する。それにより、製氷筒３内の水は、製氷筒３の内壁面に氷結する。そして、蒸発器２６を通過した冷媒は、圧縮機２１に戻され、以上の動作を繰り返す。

また、蒸発器２６には、器内温センサ３３が取り付けられており、この器内温センサ３３は、コントローラ３０に電気的に接続されている（図５参照）。器内温センサ３３は、蒸発器２６の内部温度（以下「器内温」という）ＴＣを検出して、それを表す検出信号をコントローラ３０に出力する。

一方、前述したオーガモータ６は、ＡＣモータで構成され、図５に示すように、オーガモータ用ブレーカ４１を介して、オーガモータ用インバータ４０に電気的に接続されている。オーガモータ６は、このオーガモータ用インバータ４０によって、その回転数が制御される。

このオーガモータ用インバータ４０は、インバータ回路、コンバータ回路および制御回路などを組み合わせたものであり、コントローラ３０に電気的に接続されている。オーガモータ用インバータ４０は、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを表す指令信号がコントローラ３０から入力されると、オーガモータ６の回転数を目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤに制御する。このオーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤは、コントローラ３０により、後述するように算出される。

また、オーガモータ用ブレーカ４１は、オーガモータ６を保護するためのものであり、オーガモータ６が過負荷状態になったときや、回路の短絡が発生したときには、オーガモータ６とオーガモータ用インバータ４０との間を遮断するとともに、それを表す信号をコントローラ３０に出力する。

さらに、前述した圧縮機モータ２３も、オーガモータ６と同様にＡＣモータで構成され、図５に示すように、圧縮機モータ用ブレーカ４３を介して、圧縮機モータ用インバータ４２に電気的に接続されている。圧縮機モータ２３は、この圧縮機モータ用インバータ４２によって、その回転数が制御される。

この圧縮機モータ用インバータ４２は、インバータ回路、コンバータ回路および制御回路などを組み合わせたものであり、コントローラ３０に電気的に接続されている。圧縮機モータ用インバータ４２は、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを表す指令信号がコントローラ３０から入力されると、圧縮機モータ２３の回転数を目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤに制御する。この圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤは、コントローラ３０により、後述するように算出される。

また、圧縮機モータ用ブレーカ４３は、圧縮機モータ２３を保護するためのものであり、圧縮機モータ２３が過負荷状態になったときや、回路の短絡が発生したときには、圧縮機モータ２３と圧縮機モータ用インバータ４２との間を遮断するとともに、それを表す信号をコントローラ３０に出力する。

一方、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述したロードセル３１、貯氷量スイッチ３２、器内温センサ３３、２つのインバータ４０，４２および２つのブレーカ４１，４３などからの入力信号に応じ、オーガ式製氷機１における製氷動作を制御する。より具体的には、以下に述べるように、２つのインバータ４０，４２を介して、オーガモータ６および圧縮機モータ２３の回転数を制御し、それにより、製氷動作を制御する。なお、本実施形態では、コントローラ３０、オーガモータ用インバータ４０および圧縮機モータ用インバータ４２が制御装置に相当する。

以下、図６を参照しながら、コントローラ３０によって実行される製氷動作の制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤおよび圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを算出するものであり、所定の制御周期で実行される。この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）において、製氷実行フラグＦ＿ＩＣＥが「１」であるか否かを判別する。

この製氷実行フラグＦ＿ＩＣＥは、オーガ式製氷機１における製氷動作の実行条件が成立しているか否かを表すものであり、具体的には、下記の条件（ａ）〜（ｃ）がいずれも成立しているときには、製氷動作の実行条件が成立していることを表すために「１」に設定され、それ以外のときには、製氷動作の実行条件が不成立であることを表すために「０」に設定される。
（ａ）カップ式自動販売機が電源ＯＮ状態にあること。
（ｂ）貯氷量スイッチ３２がＯＦＦ状態にあること。
（ｃ）２つのブレーカ４１，４３がいずれも投入状態にあること。

ステップ１の判別結果がＮＯで、製氷動作の実行条件が不成立であるときには、ステップ２に進み、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤおよびオーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤをいずれも値０に設定した後、本処理を終了する。以上のように２つの目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤ，ＮＡ＿ＣＭＤが値０として算出されると、それらを表す指令信号がコントローラ３０から２つのインバータ４０，４２にそれぞれ入力され、それにより、圧縮機モータ２３およびオーガモータ６がいずれも停止されることで、製氷動作が中止される。

一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、製氷動作の実行条件が成立しているときには、ステップ３に進み、製氷実行フラグの前回値Ｆ＿ＩＣＥＺが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、今回のループが製氷動作の実行条件が成立した第１回目であるときには、ステップ４に進み、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを所定の基準値ＮＣ＿ＢＡＳＥに設定するとともに、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを所定の基準値ＮＡ＿ＢＡＳＥに設定した後、本処理を終了する。

以上のように２つの目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤ，ＮＡ＿ＣＭＤが算出されると、インバータ４０，４２を介して、圧縮機モータ２３およびオーガモータ６の回転数がそれぞれ目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤ，ＮＡ＿ＣＭＤになるように制御される。

一方、ステップ３の判別結果がＮＯのときには、ステップ５に進み、以下に述べるように、通常制御処理を実行した後、本処理を終了する。

次に、図７を参照しながら、上記ステップ５の通常制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ１０で、ＲＡＭに記憶されている圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤをその前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺとして設定するとともに、ＲＡＭに記憶されているオーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤをその前回値ＮＡ＿ＣＭＤＺとして設定する。

次に、ステップ１１で、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定の下限値ＴＲＱ＿Ｌより小さいか否かを判別する。この所定の下限値ＴＲＱ＿Ｌ（しきい値）は、オーガモータ６を連続運転可能な負荷トルクＴＲＱの最大値ＴＲＱ＿ＭＡＸの所定割合（例えば３０％）の値に設定されている。

ステップ１１の判別結果がＹＥＳときには、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが小さいことにより、氷結速度（すなわち氷結の進行速度）が適切な値よりも遅く、製氷した氷が軟らかい状態にあると判定して、ステップ１２に進み、低負荷時制御処理を実行する。この低負荷時制御処理は、具体的には、図８に示すように実行される。

まず、ステップ２０で、器内温ＴＣが所定温度ＴＣＲＥＦ以下であるか否かを判別する。この所定温度ＴＣＲＥＦは、製氷筒３内の水を氷結可能な器内温ＴＣの下限値よりも若干、高い値に設定されている。

ステップ２０の判別結果がＮＯで、器内温ＴＣが製氷筒３内の水が確実に氷結するような温度域にあるときには、ステップ２１に進み、圧縮機モータ２３の目標回転数の前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺが、定格回転数ＮＣ＿ＭＡＸよりも小さいか否かを判別する。この定格回転数ＮＣ＿ＭＡＸは、圧縮機モータ２３を連続運転可能な回転数の最大値に設定されている。

ステップ２１の判別結果がＹＥＳのときには、圧縮機モータ２３の回転数を増大させ、冷凍能力を向上させるべきであると判定して、ステップ２２に進み、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを前回値ＮＡ＿ＣＭＤＺに設定する。

次いで、ステップ２３に進み、圧縮機モータ２３の回転数を増大させるために、加算補正項ＩＮＣを算出する。この加算補正項ＩＮＣは、具体的には、下限値とオーガモータ６の負荷トルクとの偏差（ＴＲＱ＿Ｌ−ＴＲＱ）に応じて、図９に示すマップを検索することにより算出される。このマップでは、加算補正項ＩＮＣは、偏差（ＴＲＱ＿Ｌ−ＴＲＱ）が大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが下限値ＴＲＱ＿Ｌを下回っている度合が大きいほど、より迅速に圧縮機モータ２３の回転数を増大させる必要があるためである。

ステップ２３に続くステップ２４では、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを、前回値と加算補正項の和（ＮＣ＿ＣＭＤＺ＋ＩＮＣ）に設定する。

次いで、ステップ２５に進み、ステップ２４で算出した圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤが、前述した定格回転数ＮＣ＿ＭＡＸより大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ＮＣ＿ＣＭＤ≦ＮＣ＿ＭＡＸのときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判別結果がＹＥＳのときには、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを定格回転数ＮＣ＿ＭＡＸに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２１の判別結果がＮＯのとき、すなわち、ＮＣ＿ＣＭＤＺ＝ＮＣ＿ＭＡＸで、冷凍能力が最大に高められているときには、製氷筒３内の水が氷結しにくい特性（例えば硬度が高い）を有しており、オーガモータ６の回転数を減少させるべきであると判定して、ステップ２７に進み、オーガモータ６の回転数を減少させるための減算補正項ＤＮＡを、第１所定値ＤＮＡ１（一定値）に設定する。

次いで、ステップ２９に進み、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを、前述した基準値と減算補正項との偏差（ＮＡ＿ＢＡＳＥ−ＤＮＡ）に設定する。次に、ステップ３０で、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、器内温ＴＣが製氷筒３内の水が氷結しにくい温度域にあるときには、オーガモータ６の回転数を減少させるべきであると判定して、ステップ２８に進み、減算補正項ＤＮＡを第２所定値ＤＮＡ２（一定値）に設定する。次いで、前述したように、ステップ２９，３０を実行した後、本処理を終了する。

図７に戻り、ステップ１２で以上のように低負荷時制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、ステップ１３に進み、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定の上限値ＴＲＱ＿Ｈより大きいか否かを判別する。この所定の上限値ＴＲＱ＿Ｈ（しきい値）は、前述した下限値ＴＲＱ＿Ｌよりも大きく、かつ前述した最大値ＴＲＱ＿ＭＡＸの所定割合（例えば７０％）の値に設定されている。

このステップ１３の判別結果がＮＯで、負荷トルクＴＲＱがＴＲＱ＿Ｌ≦ＴＲＱ≦ＴＲＱ＿Ｈの範囲内にあるときには、良好な製氷状態が得られており、冷凍機２０の冷凍能力を変更する必要がないと判定して、ステップ１４に進み、圧縮機モータ２３およびオーガモータ６の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤ，ＮＡ＿ＣＭＤをそれぞれ、前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺ，ＮＡ＿ＣＭＤＺに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１３の判別結果がＹＥＳで、ＴＲＱ＞ＴＲＱ＿Ｈのときには、製氷した氷が硬すぎる状態にあり、冷凍機２０の冷凍能力を低下させる必要があると判定して、ステップ１５に進み、圧縮機モータ２３の回転数を減少させるために、減算補正項ＤＥＣを算出する。

この減算補正項ＤＥＣは、具体的には、オーガモータ６の負荷トルクと上限値との偏差（ＴＲＱ−ＴＲＱ＿Ｈ）に応じて、図１０に示すマップを検索することにより算出される。このマップでは、減算補正項ＤＥＣは、偏差（ＴＲＱ−ＴＲＱ＿Ｈ）が大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが上限値ＴＲＱ＿Ｈを上回っている度合が大きいほど、より迅速に圧縮機モータ２３の回転数を減少させる必要があるためである。

ステップ１５に続くステップ１６では、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを、前回値と減算補正項との偏差（ＮＣ＿ＣＭＤＺ−ＤＥＣ）に設定する。次いで、ステップ１７に進み、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを前回値ＮＡ＿ＣＭＤＺに設定した後、本処理を終了する。

この通常制御処理では、以上のように２つの目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤ，ＮＡ＿ＣＭＤが算出され、それにより、圧縮機モータ２３およびオーガモータ６の回転数がそれぞれ目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤ，ＮＡ＿ＣＭＤになるように制御される。

以上のように、第１実施形態のオーガ式製氷機１によれば、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが下限値ＴＲＱ＿Ｌより小さいときには、冷凍機２０の冷凍能力を向上させるために、圧縮機モータ２３の回転数が増大側に制御され、負荷トルクＴＲＱが上限値ＴＲＱ＿Ｈより大きいときには、冷凍機２０の冷凍能力を低下させるために、圧縮機モータ２３の回転数が減少側に制御される。また、負荷トルクＴＲＱがＴＲＱ＿Ｌ≦ＴＲＱ≦ＴＲＱ＿Ｈの範囲内にあるときには、冷凍機２０の冷凍能力を維持するために、圧縮機モータ２３の回転数が保持される。

この場合、オーガモータ６は、製氷筒３の内壁面に氷結した氷を削り取りながらカッタ部７に送り出すオーガ４を駆動するものであるので、その負荷トルクＴＲＱは、製氷筒３の内壁面における氷の実際の氷結状態を的確に表す。したがって、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱに応じて、圧縮機モータ２３の回転数を制御することにより、氷の実際の氷結状態を反映させながら冷凍機２０の冷凍能力を適切に制御することができ、それにより、良好な製氷状態を確保することができる。

また、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤは、ＴＲＱ＜ＴＲＱ＿Ｌのときには、偏差（ＴＲＱ＿Ｌ−ＴＲＱ）に応じて算出した加算補正項ＩＮＣによって増大側に補正され、ＴＲＱ＞ＴＲＱ＿Ｈのときには、偏差（ＴＲＱ−ＴＲＱ＿Ｈ）に応じて算出した減算補正項ＤＥＣによって減少側に補正される。すなわち、負荷トルクＴＲＱが適切な製氷状態を表す範囲（ＴＲＱ＿Ｌ≦ＴＲＱ≦ＴＲＱ＿Ｈ）から外れているときには、その外れた度合に応じて、適切な氷結状態が得られるように、冷凍能力を補正することができる。それにより、製氷状態が一時的に悪化したときでも、良好な製氷状態に迅速に復帰させることができる。

さらに、製氷筒３内の水が氷結しにくい特性を有しているとき（ステップ２１の判別結果がＮＯのとき）や、器内温ＴＣが製氷筒３内の水が氷結しにくい温度域にあるとき（ステップ２０の判別結果がＹＥＳのとき）、言い換えれば氷結速度が遅いときには、それに応じてオーガモータ６の回転数が減少側に制御されるので、氷結速度に応じて、オーガ４が氷を削り取る速度を適切な値に制御することができ、それにより、良好な製氷状態を確保することができる。

なお、第１実施形態は、オーガモータ６および圧縮機モータ２３をＡＣモータで構成した例であるが、オーガモータ６および圧縮機モータ２３の少なくとも一方をＤＣモータで構成してもよい。

また、第１実施形態は、負荷パラメータ検出手段としてロードセル３１を用いた例であるが、本願発明の負荷パラメータ検出手段はこれに限らず、オーガモータ６の負荷を表す負荷パラメータを検出できるものであればよい。例えば、オーガモータ６をＤＣモータで構成した場合には、負荷パラメータ検出手段として電流検出器を用い、オーガモータ６を流れる負荷電流値を負荷パラメータとして検出してもよい。

さらに、第１実施形態は、製氷部として製氷筒３を用いた例であるが、本願発明の製氷部はこれに限らず、水が内部に供給され、その水が冷凍機により内壁面で氷結するものであればよい。

一方、第１実施形態は、冷凍機として圧縮式の冷凍機２０を用いた例であるが、本願発明の冷凍機はこれに限らず、製氷部内の水を氷結させるものであればよい。例えば、冷凍機として吸収式の冷凍機を用いてもよい。

また、第１実施形態は、ＴＣ≦ＴＣＲＥＦのときに、オーガモータ６の回転数を減少させるための減算補正項ＤＮＡを、一定値である第２所定値ＤＮＡ２に設定した例であるが、この減算補正項ＤＮＡを、器内温ＴＣが所定温度ＴＣＲＥＦを下回った度合に応じて決定してもよい。例えば、減算補正項ＤＮＡを、器内温と所定温度との偏差（ＴＣＲＥＦ−ＴＣ）に応じて、図示しないマップを検索することにより算出してもよい。

さらに、第１実施形態は、しきい値と負荷パラメータとの比較結果として、オーガモータ６の負荷トルクと上限値との偏差（ＴＲＱ−ＴＲＱ＿Ｈ）および下限値と負荷トルクとの偏差（ＴＲＱ＿Ｌ−ＴＲＱ）を用いた例であるが、しきい値と負荷パラメータとの比較結果として、しきい値および負荷パラメータの間の比を用い、この比に応じて、圧縮機モータ２３の回転数を制御してもよい。

また、第１実施形態は、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱと上下限値ＴＲＱ＿Ｈ，ＴＲＱ＿Ｌとの比較結果に応じて、加算補正項ＩＮＣまたは減算補正項ＤＥＣを算出し、これらの値の一方で圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを補正することにより、圧縮機モータ２３の回転数を制御した例であるが、圧縮機モータ２３の回転数の制御手法はこれに限らず、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱに応じて、圧縮機モータ２３の回転数を制御するものであればよい。例えば、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱと圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤの関係を予め設定したマップを準備し、負荷トルクＴＲＱに応じて、このマップを検索することにより、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを算出してもよい。

次に、本発明の第２実施形態に係るオーガ式製氷機について説明する。第２実施形態のオーガ式製氷機は、前述した第１実施形態のオーガ式製氷機１と比べると、前述した図７の通常制御処理に代えて、図１１に示す通常制御処理を実行する点のみが異なっているので、以下、同図１１を参照しながら、この通常制御処理について説明する。

この処理では、まず、ステップ４０で、ＲＡＭに記憶されているオーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤをその前回値ＮＡ＿ＣＭＤＺとして設定するとともに、ＲＡＭに記憶されている圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤをその前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺとして設定する。

次に、ステップ４１で、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定の下限値ＴＲＱ＿Ｌより小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが低く、氷結速度が適切な値よりも遅い状態にあると判定して、ステップ４２に進み、オーガモータ６の回転数を減少させるために、第２減算補正項ＤＥＣ２を算出する。この第２減算補正項ＤＥＣ２は、下限値とオーガモータ６の負荷トルクとの偏差（ＴＲＱ＿Ｌ−ＴＲＱ）に応じて、前述した図９と同様のマップ（図示せず）を検索することにより算出される。

ステップ４２に続くステップ４３では、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを、前回値と第２減算補正項との偏差（ＮＡ＿ＣＭＤ−ＤＥＣ２）に設定する。次いで、ステップ４４に進み、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４１の判別結果がＮＯのときには、ステップ４５に進み、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定の上限値ＴＲＱ＿Ｈより大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ＴＲＱ＿Ｌ≦ＴＲＱ≦ＴＲＱ＿Ｈのときには、良好な製氷状態が得られており、オーガモータ６の回転数を変更する必要がないと判定して、ステップ４６に進み、オーガモータ６および圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤ，ＮＣ＿ＣＭＤをそれぞれ、前回値ＮＡ＿ＣＭＤＺ，ＮＣ＿ＣＭＤＺに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４５の判別結果がＹＥＳで、ＴＲＱ＞ＴＲＱ＿Ｈのときには、氷結速度が適切な値よりも速い状態にあると判定して、ステップ４７に進み、オーガモータ６の回転数を増大させるために、第２加算補正項ＩＮＣ２を算出する。この第２加算補正項ＩＮＣ２は、オーガモータ６の負荷トルクと上限値との偏差（ＴＲＱ−ＴＲＱ＿Ｈ）に応じて、前述した図１０と同様のマップ（図示せず）を検索することにより算出される。

ステップ４７に続くステップ４８では、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを、前回値と第２加算補正項との和（ＮＡ＿ＣＭＤ＋ＩＮＣ２）に設定する。次いで、ステップ４９に進み、ステップ４８で算出したオーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤが、定格回転数ＮＡ＿ＭＡＸよりも大きいか否かを判別する。この定格回転数ＮＡ＿ＭＡＸは、オーガモータ６を連続運転可能な回転数の最大値に設定されている。

この判別結果がＮＯのときには、ステップ５０に進む。一方、ステップ４９の判別結果がＹＥＳで、ＮＡ＿ＣＭＤ＞ＮＡ＿ＭＡＸであるときには、ステップ５１で、オーガモータ６の目標回転数ＮＡ＿ＣＭＤを定格回転数ＮＡ＿ＭＡＸに設定した後、ステップ５０に進む。

ステップ４９または５１に続くステップ５０では、圧縮機モータ２３の目標回転数ＮＣ＿ＣＭＤを前回値ＮＣ＿ＣＭＤＺに設定する。その後、本処理を終了する。

以上のように、第２実施形態のオーガ式製氷機によれば、氷結速度が遅いときには、オーガモータ６の回転数が減少側に制御され、氷結速度が速いときには、オーガモータ６の回転数が増大側に制御されるので、オーガ４が氷を削り取る速度を氷結速度の高低に応じて適切な値に制御することができ、それにより、良好な製氷状態を確保することができる。

なお、前述した第１実施形態は、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定範囲にないとき（ＴＲＱ＜ＴＲＱ＿ＬまたはＴＲＱ＞ＴＲＱＨのとき）には、負荷トルクＴＲＱに応じて、圧縮機モータ２３の回転数を補正した例であり、前述した第２実施形態は、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定範囲にないときには、負荷トルクＴＲＱに応じて、オーガモータ６の回転数を補正した例であるが、オーガモータ６の負荷トルクＴＲＱが所定範囲にない場合において、圧縮機モータ２３およびオーガモータ６の双方の回転数を補正するように構成してもよい。例えば、図８において、ステップ２２に代えて図１１のステップ４２，４３と同様の処理を実行し、図７において、ステップ１７に代えて図１１のステップ４７〜５１と同様の処理を実行するように構成してもよい。

本願発明の第１実施形態に係るオーガ式製氷機の概略構成を示す図である。 貯氷庫および製氷ユニットの一部を破断した図である。 オーガの構成を示す、製氷筒の一部を破断した斜視図である。 カッタ部の概略構成を示す斜視図である。 オーガ式製氷機の電気系の概略構成を示すブロック図である。 オーガ式製氷機の製氷動作制御処理を示すフローチャートである。 通常制御処理を示すフローチャートである。 低負荷時制御処理を示すフローチャートである。 加算補正項ＩＮＣの算出に用いるマップの一例を示す図である。 減算補正項ＤＥＣの算出に用いるマップの一例を示す図である。 第２実施形態に係るオーガ式製氷機の製氷動作制御処理における通常制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ オーガ式製氷機
３ 製氷筒（製氷部）
４ オーガ
６ オーガモータ
２０ 冷凍機
２３ 圧縮機モータ（冷凍機モータ）
３０ コントローラ（制御装置）
３１ ロードセル（負荷パラメータ検出手段）
４０ オーガモータ用インバータ（制御装置）
４２ 圧縮機モータ用インバータ（制御装置）
ＴＲＱ 負荷トルク（負荷パラメータ）
ＴＲＱ＿Ｌ 下限値（所定範囲を規定するしきい値）
ＴＲＱ＿Ｈ 上限値（所定範囲を規定するしきい値）
ＩＮＣ 加算補正項（圧縮機モータの回転数の補正に用いる値）
ＤＥＣ 減算補正項（圧縮機モータの回転数の補正に用いる値）
ＩＮＣ２ 第２加算補正項（オーガモータの回転数の補正に用いる値）
ＤＥＣ２ 第２減算補正項（オーガモータの回転数の補正に用いる値）

Claims (2)

1. 水が内部に供給される製氷部と、
   当該製氷部内の水を当該製氷部の内壁面に氷結させる冷凍機と、
   当該冷凍機の冷凍能力を変更するための冷凍機モータと、
   前記製氷部の前記内壁面に氷結した氷を削り取りながら当該製氷部から送り出すオーガと、
   当該オーガを駆動するためのオーガモータと、
   当該オーガモータの負荷を表す負荷パラメータを検出する負荷パラメータ検出手段と、
   当該検出された負荷パラメータに応じて、前記冷凍機モータおよび前記オーガモータの少なくとも一方のモータの回転数を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするオーガ式製氷機。
2. 前記制御装置は、前記負荷パラメータが所定範囲内にあるときには、前記少なくとも一方のモータの回転数を維持するとともに、前記負荷パラメータが前記所定範囲を外れているときには、当該所定範囲を規定するしきい値と前記負荷パラメータとの比較結果に応じて、前記少なくとも一方のモータの回転数を補正することを特徴とする請求項１に記載のオーガ式製氷機。

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