JP2008256246A

JP2008256246A - 自動製氷機の運転方法

Info

Publication number: JP2008256246A
Application number: JP2007097869A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 賢二高橋; Tomoyuki Ishida; 朋之石田; Kazuyuki Kageyama; 和幸景山
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP4994087B2

Abstract

【課題】水皿の開放容易化や氷片の除去容易化等を図るようにした自動製氷機の運転方法を提供する。
【解決手段】製氷運転の完了前から完了までの所要時間に亘り、冷凍機構２０のホットガス弁２９Ａを開閉制御して、圧縮機２１から蒸発管２５にホットガスを供給し、製氷室３１を予め加熱させる除氷準備運転を行なう。除氷準備運転は、第２温度測定手段６２により測定された貯氷室外の外気温度に基づき、ホットガス弁２９Ａの開閉制御態様を変更させる。除氷準備運転は、制御手段において製氷開始時から開始した数値加算演算の加算合計数値が、氷塊の生成完了に対応した数値として予め設定された目標積分値に対し、所定の到達率となった時点で開始される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動製氷機の運転方法に関し、更に詳細には、冷凍機構により冷却された製氷部に製氷水を供給して氷塊を生成する製氷運転を行ない、前記氷塊の生成が完了したら前記冷凍機構のホットガス弁を開放制御し、前記製氷部をホットガスで加熱して除氷運転を行なう自動製氷機の運転方法に関するものである。

製氷部に下向きに開口するよう設けた多数の製氷小室に製氷水を下方から噴射供給して、ブロック状の角氷(氷塊)を連続的に製造する噴射式の自動製氷機が広く実施に供されている。このタイプの自動製氷機１０は、図６に示すように、略箱形をなす筐体１１の内部を上下に区画して、上方が貯氷室１２、下方が機械室１３として構成される。貯氷室１２には、内部上方に製氷機構３０が配設され、製氷機構３０の製氷室(製氷部)３１で生成された角氷Ｒは、落下して貯氷室１２内に貯留されるようになっている。また機械室１３には、冷凍機構２０を構成する圧縮機２１、凝縮器２２、冷却ファンモータ２３および膨張手段(図示せず)等の部品が配設され、冷凍機構２０を構成する蒸発管２５が前記製氷室３１の上面に配設されている。

前記製氷機構３０は、図７に示すように、下向きに開口した製氷小室３２を多数形成した前記製氷室３１と、水皿３３と、水皿３３の下部に配設された製氷水タンク３４と、これら水皿３３および製氷水タンク３４を一体的に傾動させる水皿開閉機構３５等から構成される。前記水皿３３は、図７における左側端部に取付けた支持アーム３６が、筐体１１に架設した取付部材３７のブラケット３７Ａに枢支軸３８を介して枢支され、同図における右側端部近傍が、水皿開閉機構３５を構成するカムアーム３９にコイルスプリング４０を介して接続されている。従って水皿３３は、前記カムアーム３９をアクチュエータモータ４１で正逆回転することで、前記製氷室３１を閉成した水平状態と、該製氷室３１から下方に傾斜した開放状態とに姿勢変位し得るようになっている。

前記製氷水タンク３４は、左側が深く形成されたバケット形状を呈し、筐体１１の左壁における前部上方に配設した給水部５０から供給される所要量の製氷水を貯留し得るようになっている。また、製氷水タンク３４の最深部分である左側前壁には、該製氷水タンク３４内に貯留された製氷水を、前記水皿３３に設けた噴射孔４３を介して製氷室３１の各製氷小室３２へ噴射供給する送水ポンプ４５が配設されている。なお前記給水部５０は、図示しない上水道等の給水源に接続された給水管５１と、該給水管５１の途中に配設された給水弁５２とから構成され、該給水弁５２は図示しない制御手段により開閉制御される。

前述のように構成された自動製氷機１０では、次のような工程を経て角氷Ｒを生成する。すなわち、先ず、給水部５０の給水弁５２を開放制御して、給水管５１から所定量の製氷水を製氷水タンク３４に供給する。次に、製氷運転を開始して、冷凍機構２０の冷凍運転により製氷室３１の各製氷小室３２を冷却する。また、送水ポンプ４５を作動させ、前記製氷水タンク３４に貯留されている製氷水を、下向きに開口した製氷室３１の各製氷小室３２に噴射供給して、夫々の製氷小室３２に角氷Ｒを生成していく。なお、前記製氷小室３２で氷化しなかった製氷水は、水皿３３に形成された戻り孔(図示せず)を介して前記製氷水タンク３４へ回収され、再び送水ポンプ４５により製氷小室３２に噴射供給される。各製氷小室３２に所定の角氷Ｒが生成されたら製氷運転から除氷運転に切り替え、製氷機構３０の蒸発管２５にホットガスを供給して製氷室３１の温度を上昇させると共に、水皿開閉機構３５により水皿３３を所要角度に傾動して製氷室３１を開放し、製氷室３１に生成された各角氷Ｒを貯氷室１２へ放出すると共に、製氷水タンク３４内に残留した製氷水をドレンパン４７へ放出する。

そして、角氷Ｒの放出が完了したら、水皿開閉機構３５により水皿３３を元の閉成位置に復帰させ、給水部５０から製氷水タンク３４内へ再び所定量の製氷水を供給して、再び製氷運転に切り替えて前述した一連の工程を繰り返して角氷Ｒを連続的に生成する。そして、前述した製氷工程を繰り返し、貯氷室１２内に所定量の角氷Ｒが貯氷され、これを該貯氷室１２内に配設した貯氷検知スイッチ(図示せず)が検出したら、製氷運転が停止される。このような自動製氷機の運転方法は、例えば特許文献１に開示されている。
特開平７−３３２８２０号公報

ところで、前記自動製氷機１０の運転方法では、製氷運転と除氷運転とが基本的に区別されていた。すなわち、角氷Ｒの生成が完了するまで冷凍機構２０においては蒸発管２５に冷却冷媒が供給されて製氷運転が進行し、角氷Ｒの生成が完了した時点で、冷凍機構２０においては蒸発管２５にホットガスを供給すると共に、これと略同時に水皿開閉機構３５により水皿３３を開放するよう制御されていた。すなわち、製氷運転から除氷運転に移行する直前まで製氷室３１を冷却し、除氷運転に移行した時点で該製氷室３１が加熱されるようになっている。このため、除氷運転に伴う水皿３３の開放は、製氷室３１および該水皿３３が−２０℃近くまで冷却されている状態で行なわれるため、該製氷室３１の各製氷小室３２に生成された角氷Ｒと水皿３３の上面とが強固に固着している状態で水皿３３の開放を行なうことになる。従って、水皿３３と各角氷Ｒとの剥離に大きな力を必要とし、場合によってはアクチュエータモータ４１が過負荷により故障するおそれがあった。また、製氷室３１および各角氷Ｒと水皿３３とを無理矢理に剥離させるため、傾斜状態に開放した水皿３３の上面に多くの氷片が固着残存していることがある。このように水皿３３に氷片が固着していると、製氷室３１から放出された角氷Ｒが該氷片に引掛かったまま貯氷室１２内へ放出されず、次の製氷運転に際して水皿３３を閉成位置へ戻す際に該角氷Ｒの噛み込みが起こり、水皿３３の破損やアクチュエータモータ４１の故障が発生するおそれがあった。

従って、従来の自動製氷機１０の運転方法では、除氷運転により傾斜状態に開放させた水皿３３の上面に、前記給水部５０から供給した水道水を融氷水として流下させることで、該水皿３３の表面に残存している氷片を融解させながら除去する方法が採られていた。しかし、このような運転方法では、水皿３３の上面に固着している多量の氷片を除去するために、融氷水を長時間に亘って供給し続ける必要があり、融氷水の使用量が増加してコストが嵩んでしまう。また、氷片の除去に要する時間が角氷Ｒの放出落下に要する時間より長くなると、製氷サイクルが長くなって製氷効率が低下する問題がある。更に、水皿３３上に落下した角氷Ｒに融氷水が付着するので、貯氷室１２に貯留された角氷Ｒの形状が融氷水で変形したり、融氷水が氷結して複数の角氷Ｒがブロック化してしまう不都合もあった。

なお特許文献１には、製氷が完了する直前に、所定時間に亘って製氷能力を低下するようにした運転方法が開示されている。しかし、製氷能力を低下させているとしても、製氷運転が継続しているので、製氷室および水皿の温度は−２０℃程度の低温に保持されたままであり、前述した問題点を内在している。

そこで本発明では、前述した従来の技術に内在している課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、除氷運転に際して水皿を開放させる前に製氷部および水皿の温度を上昇させるようにして、水皿の開放容易化や氷片の除去容易化等を図るようにした自動製氷機の運転方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、冷凍機構により冷却された製氷部に製氷水を供給して氷塊を生成する製氷運転を行ない、前記氷塊が生成したら製氷運転を完了して前記冷凍機構のホットガス弁を開放制御し、前記製氷部をホットガスで加熱して除氷運転を行なう自動製氷機の運転方法において、
前記製氷運転の完了前から完了までの所要時間に亘り、前記ホットガス弁を開閉制御して前記製氷部を予め加熱させる除氷準備運転を行なうようにしたことを要旨とする。

従って、請求項１の発明によれば、製氷部から水皿を開放する際には、氷塊と水皿とを軽い力で剥離させることができる。また、水皿に付着した氷塊の除去を、短時間で簡単に行なうことができる。

請求項２に係る発明では、機外温度に基づき、前記除氷準備運転における前記ホットガス弁の開閉制御態様を変更することを要旨とする。
従って、請求項２の発明によれば、機外温度の高低に関係なく製氷部および水皿を適切な温度に上昇させることができ、水皿の開放をスムーズに行ない得る。

請求項３に係る発明では、除氷準備運転の運転制御を行なう制御手段が設けられ、該制御手段の演算部は、製氷運転において製氷部に氷塊が形成され始めたときから所定の単位時間毎に測定した製氷部の各温度と該単位時間との積である単位積算数値を求めると共に、これら単位積算数値を順次加えた加算合計数値を算出し、除氷準備運転は、この加算合計数値が制御手段に予め設定された目標積分値に対し所定の到達率となった時点で開始されることを要旨とする。
従って、請求項３の発明によれば、除氷準備運転の運転制御(運転開始タイミング等)を的確に行ない得る。

請求項４に係る発明では、前記除氷準備運転は、前記製氷部が所定の開始温度まで冷却されたときに開始し、該開始温度より高温であって０℃以下の終了温度まで加熱されたときに終了することを要旨とする。
従って、請求項４の発明によれば、除氷準備運転の運転制御(運転開始タイミングや運転完了タイミング等)を的確に行ない得る。

請求項５に係る発明では、前記除氷準備運転は、前記機外温度が所定の臨界温度以下である場合に実行されることを要旨とする。
従って、請求項５の発明によれば、製氷機構における製氷運転に支障を来たさないように除氷準備運転が行なわれ、冷凍機構に高負荷がかかることを防止し得る。

本発明に係る自動製氷機の運転方法によれば、除氷運転に際して水皿を開放させる前に製氷部および水皿の温度を上昇させるようにしたので、水皿の開放容易化や、水皿に付着した氷片の除去容易化等を図ることができる。

次に、本発明に係る自動製氷機の運転方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例の自動製氷機１０は、図６および図７に示した従来の自動製氷機１０と基本的な構成は同一である。従って、説明の便宜上、図６および図７に示した自動製氷機１０の構成要素と同一の要素については同一の符号を使用すると共に、詳細説明は省略する。

図１は、実施例に係る自動製氷機１０の概略構成図であって、角氷(氷塊)Ｒを生成する製氷機構３０と、製氷機構３０の製氷室(製氷部)３１を冷却・加熱する冷凍機構２０とを示している。実施例の自動製氷機１０では、製氷運転時に、製氷室３１の上面に蛇行配置されている蒸発管２５に気化冷媒を循環させて製氷室３１を冷却することで角氷Ｒの生成を可能とすると共に、除氷運転時には、蒸発管２５にホットガスを供給して製氷室３１を加熱することで角氷Ｒの離脱落下を促進するよう構成されている。そして、製氷室３１の所要位置には、該製氷室３１の温度を検知する第１温度測定手段６０が配設されている。実施例の自動製氷機１０は、除氷運転に際してホットガスにより製氷室３１を加熱すると、各角氷Ｒの離脱によって製氷室３１の温度が上昇し、該製氷室３１の温度が０℃となった時点で各角氷Ｒの離脱が完了するよう構成されており、第１温度測定手段６０による温度測定データにより除氷完了が判断される。なお第１温度測定手段６０は、例えばサーミスタ、白金測温抵抗体、熱電対等、実用に供されている既存のものが好適に実施可能であり、その測定結果を後述の制御手段Ｃに出力するよう構成されている。

前記水皿３３は、水皿開閉機構３５を構成するアクチュエータモータ４１を作動させてカムアーム３９を図１の反時計方向へ回動させると、図面左側の枢支軸３８を中心として右側へ３０度程度に傾斜して、製氷室３１の各製氷小室３２を開放した開放位置に姿勢変位する。また、開放位置に臨んでいる水皿３３は、アクチュエータモータ４１を作動させてカムアーム３９を図１の時計方向へ回動させると、前記製氷室３１の下側へ水平状態となって各製氷小室３２を閉成した閉成位置に姿勢変位する。

前記製氷水タンク３４は、水皿３３に対して適宜の固定部材で固定されており、該水皿３３と一体的に傾動するよう構成されている。製氷水タンク３４は、上方に開口したバケット形状の部材であって、水皿３３が閉成位置に臨む場合は所定量の製氷水を貯留することができ、水皿３３が開放位置に臨む場合は貯留されていた全ての製氷水をドレンパン４７へ放出するよう構成されている。また、製氷水タンク３４の下部左側には送水ポンプ４５が配設されており、該送水ポンプ４５をポンプモータ４６で作動させることで、製氷水タンク３４に貯留されている製氷水が、水皿３３に設けた各噴射孔４３から製氷室３１の各製氷小室３２へ強制的に噴射供給される。

前記冷凍機構２０は、図１に示すように、圧縮機２１、凝縮器２２、冷却ファンモータ２３、膨張手段２４および前記蒸発管２５とから冷凍回路２６が構成されている。冷凍回路２６は、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張手段２４および蒸発管２５を、冷媒配管２７で順次連結して構成されている。すなわち、圧縮機２１で圧縮された気化冷媒は、冷媒配管２７を経て凝縮器２２で凝縮液化された後、膨張手段２４で減圧され、蒸発管２５に流入してここで膨張して蒸発し、製氷室３１と熱交換を行なって該製氷室３１を氷点以下に強制冷却させる。そして、蒸発管２５で蒸発した(熱交換した)気化冷媒は、冷媒配管２７を介して圧縮機２１に帰還する。

また冷凍機構２０は、前述した冷凍回路２６に加えて、除氷運転時に蒸発管２５へホットガスを供給するバイパス回路２８を備えている。このバイパス回路２８は、圧縮機２１の吐出側と蒸発管２５の吸込み側とを連結するバイパス管２９と、該バイパス管２９の途中に配設されたホットガス弁２９Ａとで構成されている。ホットガス弁２９Ａは、例えば制御手段Ｃにより制御される電磁弁や電動弁等が好適に採用されるが、前記制御手段Ｃの制御によってバイパス管２９を開閉し得るものであれば、これ以外のものであってもよい。このようなバイパス回路２８は、製氷運転時にはホットガス弁２９Ａが閉鎖制御されてバイパス管２９の管路を閉成し、除氷運転時にはホットガス弁２９Ａが開放制御されてバイパス管２９の管路が開放され、圧縮機２１からのホットガスの流通を許容するよう構成される。

実施例の自動製氷機１０では、筐体１１における機械室１３内で、例えば冷凍機構２０における凝縮器２２の下流側に第２温度測定手段６２が配設されている。この第２温度測定手段６２は、凝縮器２２から流出する冷媒温度を測定することで、該凝縮器２２に設置されているフィルタ(図示せず)の目詰まりを検知するものである。一方、凝縮器２２から供給される冷媒の冷媒温度は、該凝縮器２２の凝縮能力に応じて決定されるところ、この凝縮能力は、ファンモータ２３によって送られる外気温度(機外温度)Ｔに依存する。すなわち、凝縮器２２から流出する冷媒の冷媒温度は、外気温度Ｔの影響を受けて変化するので、前記第２温度測定手段６２で測定した冷媒温度から外気温度Ｔを推測することができる。そこで、実施例における自動製氷機１０では、フィルタの目詰まりを検知するための第２温度測定手段６２を利用して、前記外気温度Ｔを間接的に測定するようになっている。この第２温度測定手段６２は、例えばサーミスタ、白金測温抵抗体、熱電対等、実用に供されている既存のものが好適に実施可能である。また、第２温度測定手段６２で測定された外気温度Ｔは、制御手段Ｃに出力され、後述するように、(ａ)製氷運転に際して目標積分値Ｓを設定する際の外気温度データ、(ｂ)除氷運転前に製氷運転と並行して実施される後述の「除氷準備運転」におけるホットガス弁２９Ａの開閉制御態様を決定する基準データ、等として利用される。なお第２温度測定手段６２は、貯氷室１２外の外気温度Ｔを測定するものであるから、機械室１３内や電装箱１４内等に設置するようにしてもよい。

前記制御手段Ｃは、図２に示すように、製氷室３１の温度を測定する前記第１温度測定手段６０、外気温度Ｔを測定する前記第２温度測定手段６２、更に当該自動製氷機１０に装備されたその他の各種測定手段や検出手段等から、検出信号や検知信号等の各種入力信号が入力される。また制御手段Ｃは、各種入力信号および図示しないコントロールパネルから入力された各種設定等に基づき、ホットガス弁２９Ａを含む冷凍機構２０の各機器、水皿開閉機構３５のアクチュエータモータ４１、ポンプモータ４６を含む製氷機構３０の各機器、給水部５０における給水弁５２等の動作を総合的に制御する。なお図２では、本願発明に直接的に関連のある構成部材、構成機器だけを図示している。

前記制御手段Ｃに内蔵された演算部Ｃ１には、目標積分値Ｓが記憶されている。この目標積分値Ｓとは、製氷室３１に最適な厚みの角氷Ｒを形成するのに必要な累積冷却量ともいうべきものであって、製氷機の冷却能力や、設置環境等に応じて各機種毎に決定される。図８は、この目標積分値Ｓを示す概念図であって、製氷室３１に角氷Ｒが生成され始めるときの時刻をｔ＝ｔ₁とし、製氷室３１に所望の厚みの角氷Ｒが形成されるときの時刻をｔ＝ｔ₂とする。そして、この間(ｔ₁＜ｔ＜ｔ₂)の製氷室３１の温度は、図示する如く、略線形状に下降する(この１次関数を温度変化関数Ｆ(ｔ)とする)。そして、前記目標積分値Ｓは、温度変化関数Ｆ(ｔ)を時刻ｔ₁＜ｔ＜ｔ₂の間で積分して求められる値である(図８の斜線部参照)。なお、この目標積分値Ｓは、外気温度Ｔにより若干影響を受けるため、前記演算部Ｃ１は、前記第２温度測定手段６２で測定された外気温度Ｔに基づき、予め記憶された目標積分値Ｓに対して補正を行なうようになっている。すなわち、外気温度Ｔが高い場合、演算部Ｃ１は、前記目標積分値Ｓを増加し、外気温度Ｔが低い場合には、目標積分値Ｓを減少させる補正を行なう。

また前記演算部Ｃ１は、製氷運転中において製氷室３１に付与された現実の累積冷却量(加算合計数値Ｓ')を算出するようになっている。この加算合計数値Ｓ'の算出方法について、図９(ａ),(ｂ)を用いて説明する。製氷運転において製氷室３１に角氷Ｒが生成され始めると(図９(ａ),(ｂ)のｔ₁参照)から、前記第１温度測定手段６０は、単位時間(Δｔ)毎の製氷室３１の温度(Ｔ₁,Ｔ₂,Ｔ₃・・・)を測定する。すると前記演算部Ｃ１は、これら製氷室温度(Ｔ₁,Ｔ₂,Ｔ₃・・・)と前記単位時間Δｔとの積である単位積算数値(ｓ₁',ｓ₂',ｓ₃'・・・)を求める。更に、演算部Ｃ１は、これら単位積算数値(ｓ₁',ｓ₂',ｓ₃'・・・)を順次加算して加算合計数値Ｓ'(＝ｓ₁'＋ｓ₂'＋ｓ₃'＋・・・(図９(ａ),(ｂ)の斜線部参照))を算出(数値加算)する。なお、演算部Ｃ１が数値加算を開始するタイミング(すなわち、時刻ｔ₁)は、製氷室３１が、該製氷室３１に角氷Ｒが生成され始める温度(以下、氷結開始温度という)に到達した時点である。例えば、実施例では、氷結開始温度は、−１０℃に設定されている。

そして実施例の運転方法では、前記演算部Ｃ１において算出される加算合計数値Ｓ'が、前記目標積分値Ｓに対し所定の到達率Ｍ(＝Ｓ'／Ｓ)となったときに、除氷運転に先駆けて実行される除氷準備運転に移行するようになっている。この除氷準備運転とは、水皿３３で製氷室３１を閉成した状態において、前記ホットガス弁２９Ａを所要の開閉制御態様で開閉させると共に、圧縮機２１からのホットガスをバイパス管２９を介して蒸発管２５に断続的に供給する運転方法である。換言すると除氷準備運転は、水皿３３を開放せずに各製氷小室３２内においての各角氷Ｒの生成を進行させながら、製氷室３１の外面および該製氷室３１に接する水皿３３の上面の温度上昇を図るために実行される。除氷準備運転における前記ホットガス弁２９Ａの開閉制御態様は、具体的には図４に示すように、Ｕ１時間開放→Ｕ２時間閉鎖→Ｕ１時間開放→Ｕ２時間閉鎖、というように、開放・閉成を所定回数に亘って実行するものである。このホットガス弁２９Ａの開閉回数(以後、開閉制御回数Ｎという)は、後述するように、第２温度測定手段６２により測定された外気温度Ｔに基づいて決定される。

次に、除氷準備運転の開始タイミングを決定付ける到達率Ｍについて、説明する。前述したように、各機種によって設定される前記目標積分値Ｓは、当該製氷機において、所望厚みの角氷Ｒを形成するのに必要な累積冷却量である。そして、除氷準備運転が実行される実施例の自動製氷機１０にあっても、製氷室３１に所望の角氷Ｒを形成するためには、該製氷室３１に対し前記目標積分値Ｓと同程度の冷却効果を与える必要がある。そこで、除氷準備運転が実行されるまでの累積冷却量である前記加算合計数値Ｓ'と、除氷準備運転中に製氷室３１に付与される累積冷却量(以後、推測加算合計数値Ｓ"とする。図９(ａ),(ｂ)参照)との合計が、目標積分値Ｓと略等しく(Ｓ'＋Ｓ"＝Ｓ)なるように除氷準備運転の開始時期および終了時期を調整すれば、製氷室３１に所望厚みの氷塊Ｒを形成することが可能となる。すなわち、前記到達率Ｍは、加算合計数値Ｓ'と推測加算合計数値Ｓ"との合計が、目標積分値Ｓに略等しくなるよう、外気温度Ｔに基づき、前記開閉制御回数Ｎとの関係において各製氷機毎に予め定められている。なお、前記推測加算合計数値Ｓ"は、除氷準備運転中に予想される累積冷却量であって、現実に演算部Ｃ１が推測加算合計数値Ｓ"を算出するものではなく、演算部Ｃ１は、除氷準備運転の開始と同時に加算演算を終了させるようになっている。

具体的には、ホットガス弁２９Ａの開放保持時間Ｕ１＝１０秒、閉鎖保持時間Ｕ２＝２０秒とした場合に、外気温度Ｔに基づく開閉制御回数Ｎおよび到達率Ｍの対応関係は、表１に示される。

このように、外気温度Ｔが低くなるとホットガス弁２９Ａの開閉制御回数Ｎは増加するのに対し、到達率Ｍは減少するように設定されている。これは、外気温度Ｔが低いほど、製氷室３１および水皿３３の温度上昇を大きくする必要があるので、ホットガス弁２９Ａの開閉制御回数Ｎを増加させてホットガスを蒸発管２５に供給する時間を長くしている。そのため、到達率Ｍは小さく設定されて早い段階で除氷準備運転を開始するようにし、該除氷準備運転の実行時間を多く確保するようになっている(図９(ｂ)参照)。一方、外気温度Ｔが高い場合、製氷室３１は温度上昇し易く、開閉制御回数Ｎは小さい値に設定される。そのため、除氷準備運転は製氷運転終了間際に開始すればよく、前記到達率Ｍは大きく設定されている(図９(ａ)参照)。なお、除氷準備運転は、ホットガス弁２９Ａの開閉作動回数が開閉制御回数Ｎに達したときに終了する。

なお、外気温度Ｔが高くなるほど、圧縮機２１による冷凍機構２０の冷凍能力が低下して製氷室３１の温度が下がり難く、これに伴って水皿３３の上面温度も下がり難くなっているため、水皿３３の上面と各角氷Ｒとの固着度合も低くなっている。従って、実施例の運転方法では、前記第２温度測定手段６２により測定された前記外気温度Ｔが予め設定された臨界温度(例えば３５℃)以上の場合は、圧縮機２１に対する過負荷を防止すると共に、これに伴う角氷Ｒの生成不良を防止するため、除氷準備運転を実行しないようになっている。すなわち、製氷運転開始時の外気温度Ｔが臨界温度以上の場合は、目標積分値Ｓに対して加算合計数値Ｓ'が所定の到達率Ｍとなった後も除氷準備運転に移行することなく製氷運転が続行され、所定時間経過後、製氷運転から除氷運転へ移行する。なお、前記臨界温度は、自動製氷機１０の設置環境や冷凍能力等に応じて適宜決定される。

(実施例の作用)
次に、実施例に係る自動製氷機の運転方法の作用につき、図３のフローチャートおよび図４のタイミングチャートを参照して説明する。

実施例の自動製氷機１０は、電源を投入すると先ず除氷運転が実行され、該除氷運転が完了すると、水皿３３が閉成位置に復帰される。そして、水皿３３が上昇移動する途中で給水部５０の給水弁５２を開放制御し、給水管５１を介して製氷水タンク３４へ製氷水を供給する。また、前記第２温度測定手段６２により外気温度Ｔを測定し(ステップＳ１)、この外気温度Ｔに基づいて目標積分値Ｓが補正されると共に、前述した表１の対応関係に示されるように、前記到達率Ｍおよびホットガス弁２９Ａの開閉制御態様(開閉制御回数Ｎ)が決定される(ステップＳ２)。

そして、製氷運転が開始され(ステップＳ３)、製氷運転の開始に伴ってステップＳ４に移行して、給水部５０の給水弁５２を閉鎖制御して製氷水の供給を停止する。このとき冷凍機構２０では、ホットガス弁２９Ａを閉鎖制御し、蒸発管２５に冷却冷媒を供給して製氷室３１の冷却を開始する。また製氷機構３０では、ポンプモータ４６を駆動させて送水ポンプ４５を作動させ、製氷水タンク３４に貯留されている製氷水を、水皿３３の噴射孔４３から各製氷小室３２へ噴射供給する。

一方、制御手段Ｃの演算部Ｃ１においては、製氷運転の開始後、前記製氷室３１が氷結開始温度(例えば、−１０℃)に達したか否かが判定される(ステップＳ５)。そして、前記製氷室３１が氷結開始温度まで冷却されると、演算部Ｃ１は、数値加算演算を開始する(ステップＳ６)。すなわち、前記製氷室３１が氷結開始温度(時刻ｔ₁)に到達すると、前記第１温度測定手段６０が単位時間Δｔ毎に前記製氷室３１の温度(Ｔ₁,Ｔ₂,Ｔ₃・・・)を測定する。そして、演算部Ｃ１は、各温度(Ｔ₁,Ｔ₂,Ｔ₃・・・)と単位時間Δｔとの積である単位積算数値(ｓ₁',ｓ₂',ｓ₃'・・・)を算出する。更に、演算部Ｃ１は、算出された各単位積算数値(ｓ₁',ｓ₂',ｓ₃'・・・)を順次加算して、加算合計数値Ｓ'(Ｓ'＝ｓ₁'＋ｓ₂'＋ｓ₃'・・・)を求める。そして、制御手段Ｃでは、加算合計数値Ｓ'が、ステップＳ２で補正された目標積分値Ｓに対して到達率Ｍ(例えば９０％)になったか否かを確認する(ステップＳ７)。

製氷運転が進行して、加算合計数値Ｓ'が目標積分値Ｓに対して所定の到達率Ｍになると(ステップＳ７のＹＥＳ)、前記外気温度Ｔが臨界温度以上か否かを確認する(ステップＳ８)。そして、外気温度Ｔが臨界温度より低い場合は、除氷準備運転を開始する(ステップＳ９)。ステップＳ１０では、ステップＳ２で決定された開閉制御態様に基づき、ホットガス弁２９Ａの開閉制御を実行する。これにより製氷機構３０では、各製氷小室３２における角氷Ｒの生成が進行すると同時に、製氷室３１および水皿３３上面がホットガスの供給によって徐々に加熱される。従って、製氷室３１および水皿３３上面の温度が上昇するので、各角氷Ｒと水皿３３との氷結力が次第に低下する。すなわち、実施例に係る運転方法では、製氷室３１を０℃以下に保ちつつ加熱して、該製氷室３１の温度を極力０℃に近づけるようになっている。従って、角氷Ｒが融解するのを回避しつつ水皿３３との氷結力が弱められて、水皿開放時に角氷Ｒが水皿３３から剥離し易くなる。

製氷室３１の各製氷小室３２では、除氷準備運転に移行した後も製氷運転が継続しているため、更に角氷Ｒの生成が進行している。そして、前記ホットガス弁２９Ａの開閉回数が開閉制御回数Ｎに達すると(ステップＳ１１のＹＥＳ)、除氷準備運転が終了する(ステップＳ１２)。このとき、前記加算合計数値Ｓ'と推測加算合計数値Ｓ"との合計は、前記目標積分値Ｓに略等しくなるよう設定されているので、除氷準備運転により製氷室３１にを加熱したにも拘らず製氷室３１には所望厚みの角氷Ｒが形成されている。除氷準備運転が終了すると、ステップＳ１３に移行して、除氷運転に移行する。除氷運転の開始に伴ってステップＳ１４に移行し、冷凍機構２０では、ホットガス弁２９Ａを連続的に開放制御してホットガスを蒸発管２５に供給し、製氷室３１の加熱を開始する。また製氷機構３０では、ポンプモータ４６を停止制御して送水ポンプ４５を停止すると共に、水皿開閉機構３５のアクチュエータモータ４１を駆動する。これにより水皿３３は、製氷室３１および各角氷Ｒから離間して開放位置に傾動し、該水皿３３と共に製氷水タンク３４が傾動して、該製氷水タンク３４内に残留していた製氷水の全てがドレンパン４７へ排出される。

そして図４に示すように、水皿３３が開放する途中で給水弁５２を開放させ、給水管５１からの除氷水を水皿３３の上面に放出する。ここで、水皿３３の上面に残存している氷片は、除氷準備運転により温度が上昇しているため、該水皿３３に軽く付着した状態となっている。従って、水皿３３の上面に除氷水を放出することにより、氷片は、該除氷水に押し流されて製氷水タンク３４内またはドレンパン４７へ流れ落ちる。すなわち、水皿３３に付着していた氷片は、水皿３３が開放位置へ傾動して停止した時点または停止直後に、略完全に除去することができる。従って、水皿３３が開放位置に停止したら、給水弁５２を閉鎖制御して水皿３３への除氷水の放出を停止する。

一方、除氷運転により製氷室３１の温度が上昇すると、各製氷小室３２内に生成された角氷Ｒの外表面が適宜融解するので、各角氷Ｒは、製氷室３１から水皿３３上に落下した後、貯氷室１２の底部へ落下放出される。なお、製氷室３１からの角氷Ｒの放出タイミングは、前述した除氷水による氷片の除去が完了した後となり、水皿３３の上面には、氷片および除氷水が存在していない。従って、水皿３３上に落下した角氷Ｒが該水皿３３の上面に引っ掛かることがないと共に、水皿３３の上面を滑落する角氷Ｒに除氷水が付着することもない。

除氷運転により各角氷Ｒが製氷室３１から離氷すると、図４に示すように、該製氷室３１の温度が上昇する。従って、製氷室３１の温度が予め設定された温度となり、該製氷室３１の温度を検知している前記第１温度測定手段６０がこれを検知すると、角氷Ｒの放出が完了したと判断する。これにより冷凍機構２０では、ホットガス弁２９Ａを閉鎖制御して、蒸発管２５へのホットガスの供給を停止する。また製氷機構３０では、水皿開閉機構３５のアクチュエータモータ４１を作動制御して水皿３３を閉成位置へ傾動させる。そして、水皿３３が製氷室３１を閉成すると、再び除氷運転から製氷運転に移行する。

なお、前記ステップＳ８において、外気温度Ｔが臨界温度以上だった場合は、除氷準備運転を開始することなく、製氷運転を所定時間継続した後、ステップＳ１３に移行して除氷運転を開始する。

図５は、実施例の運転方法における製氷室温度および角氷温度の各推移と、従来の運転方法における製氷室温度および角氷温度の各推移とを比較したグラフである。図５に示した実施例の運転方法では、ホットガス弁２９Ａを２回開放する除氷準備運転を行なった場合を例示している。水皿３３の開放時点における製氷室３１の温度は、従来の運転方法では−１６℃程度であるのに対し、実施例の運転方法では既に−３℃程度まで上昇している。一方、水皿３３の開放時点における角氷Ｒの温度は、従来の運転方法では−１０℃以下であるのに対し、実施例の運転方法では既に−３℃程度まで上昇している。このことから実施例の運転方法では、除氷準備運転を実行することにより、水皿３３の開放時点における製氷室３１および角氷Ｒの温度を、何れも−３℃程度まで上昇させ得ることが確認できる。従って、水皿３３の開放時点においては、角氷Ｒの外表面温度が、融解し始める直前まで既に上昇しているので、該角氷Ｒと水皿３３との固着状態が弱まっていて、水皿３３の開放が軽い力で行なわれるようになることが理解できる。

実施例に係る自動製氷機の運転方法によれば、次のような作用効果を奏する。先ず、製氷運転の完了前から完了までの所要時間に亘り、冷凍機構２０のホットガス弁２９Ａを開閉制御して、製氷室３１を加熱させる除氷準備運転を行なうようにした。従って、除氷運転の開始により製氷室３１から水皿３３を開放させる時点では、該製氷室３１および水皿３３の上面の温度上昇が図られているため、製氷室３１に生成されている角氷Ｒと水皿３３の上面との固着状態が弱められる。これにより、水皿３３を開放する際には、角氷Ｒと水皿３３とを軽い力で剥離させることができ、アクチュエータモータ４１に高負荷が加わることがない。また、水皿３３の上面の温度上昇が図られているため、製氷室３１から開放させた水皿３３の上面に対する氷片の付着量を減少させ得ると共に、付着した氷片は水皿３３に強固に固着していない。従って、水皿３３に付着した氷片は、水皿３３の開放に際して給水部５０から放出された除氷水により簡単に除去することができるから、氷片の除去に供される除氷水(水道水)の使用量を抑えることができると共に、氷片の除去に要する時間を短縮することもできる。

従って、水皿３３に付着した氷片の除去は、製氷室３１から各角氷Ｒが離氷する前に完了させることが可能であり、各角氷Ｒが水皿３３上に落下した時点では、水皿３３の上面に氷片および除氷水が殆ど存在していない。従って、製氷室３１から離氷した角氷Ｒが水皿３３の上面に引っ掛かることがないから、除氷運転の終了に伴って水皿３３で製氷室３１を閉成するに際して角氷Ｒの噛み込みが発生せず、アクチュエータモータ４１の故障や水皿３３の破損等が好適に防止できる。更に、水皿３３の上面を滑落して貯氷室１２に落下した該角氷Ｒの外表面に除氷水が殆ど付着しないので、除氷水による該角氷Ｒの変形を防止できると共に、貯氷室１２に落下した各角氷Ｒ同士が再氷結してブロック化することも防止できる。

なお、実施例の運転方法では、演算部Ｃ１において実行される演算に基づく加算合計数値Ｓ'と、製氷運転の開始時に予め設定された目標積分値Ｓとを比較しながら、除氷準備運転を実行するようになっているため、除氷準備運転の運転制御が的確に行なわれる。更に除氷準備運転は、外気温度Ｔに基づいてホットガス弁２９Ａの開閉制御態様を変更するようになっているので、外気温度Ｔの高低に関係なく製氷室３１および水皿３３上面を適切な温度に上昇させることができ、水皿３３の開放をスムーズに行ない得る。また、外気温度Ｔが臨界温度以上の場合には除氷準備運転が行なわれないので、製氷機構３０における製氷運転に支障を来たさないように除氷準備運転が行なわれ、冷凍機構２０の圧縮機２１等に高負荷がかかることを防止し得る。

(変更例)
前述した除氷準備運転の運転制御は、第１温度測定手段６０により測定される製氷室３１の温度を基準として実行することも可能である。すなわち自動製氷機１０は、製氷運転により製氷室３１の各製氷小室３２に角氷Ｒが生成され始めると、製氷室３１の温度は、角氷Ｒの生成が進行するのに伴って低下する。そして、製氷運転が進行して各製氷小室３２において角氷Ｒの生成が完了すると、製氷室３１の温度が製氷完了温度(開始温度(例えば−２０℃))となる構造となっている。そこで変更例として、前記製氷室３１の温度が、前記製氷完了温度まで冷却されたときに除氷準備運転を開始し、製氷室３１が製氷完了温度よりも所定温度高い終了温度(例えば、−５℃)まで加熱された時点で除氷準備運転を終了する運転方法が実施可能である。但し、除氷準備運転を開始する契機となる開始温度は、必ずしも製氷完了温度に設定する必要はなく、該製氷完了温度よりも１〜３℃程度高温な温度(例えば、−１８℃)を開始温度としてもよい。また、終了温度についても、前記開始温度よりも高温であって、０℃以下の温度であれば、実施条件に合わせて適宜変更することができる。このような変更例に係る自動製氷機の運転方法は、角氷Ｒが生成される製氷室３１の温度を直接的に測定し、該製氷室３１の温度に基づいて除氷準備運転を行なうので、除氷準備運転に伴う制御を的確に行なうことが可能であり、前記実施例の運転方法と同等の作用効果が得られる。

前記実施例では、除氷準備運転に際して行なわれるホットガス弁２９Ａの開閉制御態様に関し、ホットガス弁２９Ａの開放保持時間Ｕ１を１０秒とすると共に閉鎖保持時間Ｕ２を２０秒とした場合を例示したが、これら開放保持時間Ｕ１および閉鎖保持時間Ｕ２はこれに限定されるものではない。例えば、開放保持時間Ｕ１を１０秒より長くすると共に閉鎖保持時間Ｕ２を２０秒より長くしたり、逆に開放保持時間Ｕ１を１０秒より短くすると共に閉鎖保持時間Ｕ２を２０秒より短くすることも可能である。

前記実施例では、除氷準備運転に際して行なわれるホットガス弁２９Ａの開閉制御態様に関し、ホットガス弁２９Ａの開放保持時間Ｕ１および閉鎖保持時間Ｕ２を固定(一定)として、該ホットガス弁２９Ａの開放回数を変更設定する場合を例示したが、ホットガス弁２９Ａの開放制御態様はこれに限定されるものではない。例えば、ホットガス弁２９Ａの開放回数を固定(一定)としたもとで、該ホットガス弁２９Ａの開放保持時間Ｕ１および閉鎖保持時間Ｕ２を長短変更するようにしてもよい。

更に、実施例の運転方法では、除氷準備運転の終了タイミングをホットガス弁２９Ａの開閉回数が開閉制御回数Ｎに達した時点としていた。しかしながら、例えば、図１０に示すように、除氷準備運転の開始から所定時間経過したとき除氷準備運転を終了するようにしてもよい。すなわち除氷準備運転は、前記加算合計数値Ｓ'が到達率Ｍに達した時点(図１０の時刻ｔ_n)から所定時間ｔ'に亘り、前記ホットガス弁２９Ａの開閉を繰り返す制御がなされる。この場合、前記所定時間ｔ'は、前記加算合計数値Ｓ'と推測加算合計数値Ｓ"との合計が、前記目標積分値Ｓと略等しくなると予測される時間に設定される。

本願の自動製氷機の運転方法は、冷凍機構により冷却された製氷部に製氷水を供給して氷塊を生成する製氷運転を行ない、前記氷塊の生成が完了したら、前記冷凍機構のホットガス弁を開放制御して前記製氷部にホットガスを供給する除氷運転を行なう構成の自動製氷機が対象とされる。従って、本願の自動製氷機の運転方法は、前記実施例に例示した噴射式の自動製氷機だけでなく、例えば流下式の自動製氷機にも実施可能である。

実施例の運転方法を実施する自動製氷機の概略構成図である。実施例の自動製氷機の制御ブロック図である。実施例の自動製氷機の運転方法を示すフローチャート図である。実施例の自動製氷機の運転方法を示すタイミングチャート図である。実施例の運転方法における製氷室温度および角氷温度の各推移と、従来の運転方法における製氷室温度および角氷温度の各推移とを比較したグラフである。噴射式の自動製氷機の概略構成を示す一部破断斜視図である。図６に示した自動製氷機における製氷機構の概略図である。目標積分値を示す概念図である。加算合計数値を示す概念図であって、(ａ)は外気温度が高い場合を示し、(ｂ)は外気温度が低い場合を示す。変更例に係る除氷準備運転の運転時間である所定時間を説明する概念図である。

符号の説明

２０冷凍機構
２９Ａホットガス弁
３１製氷室(製氷部)
Ｃ制御手段
Ｃ１演算部
Ｍ到達率
Ｒ各氷(氷塊)
Ｔ外気温度(機外温度)
Δｔ単位時間
Ｔ₁,Ｔ₂,・・・製氷室の温度
ｓ₁',ｓ₂',・・・単位積算数値
Ｓ目標積分値
Ｓ' 加算合計数値

Claims

冷凍機構(20)により冷却された製氷部(31)に製氷水を供給して氷塊(R)を生成する製氷運転を行ない、前記氷塊(R)が生成したら製氷運転を完了して前記冷凍機構(20)のホットガス弁(29A)を開放制御し、前記製氷部(31)をホットガスで加熱して除氷運転を行なう自動製氷機の運転方法において、
前記製氷運転の完了前から完了までの所要時間に亘り、前記ホットガス弁(29A)を開閉制御して前記製氷部(31)を予め加熱させる除氷準備運転を行なうようにした
ことを特徴とする自動製氷機の運転方法。
機外温度(T)に基づき、前記除氷準備運転における前記ホットガス弁(29A)の開閉制御態様を変更する請求項１記載の自動製氷機の運転方法。
前記除氷準備運転の運転制御を行なう制御手段(C)が設けられ、該制御手段(C)の演算部(C1)は、製氷運転において製氷部(31)に氷塊(R)が形成され始めたときから所定の単位時間(Δt)毎に測定した製氷部(31)の各温度(T₁,T_2,T₃,・・・)と該単位時間(Δt)との積である単位積算数値(s₁',s₂',s₃'・・・)を求めると共に、これら単位積算数値(s₁',s₂',s₃'・・・)を順次加えた加算合計数値(S')を算出し、除氷準備運転は、この加算合計数値(S')が制御手段(C)に予め設定された目標積分値(S)に対し所定の到達率(M)となった時点で開始される請求項１または２記載の自動製氷機の運転方法。
前記除氷準備運転は、前記製氷部(31)が所定の開始温度まで冷却されたときに開始し、該開始温度より高温であって０℃以下の終了温度となったときに終了する請求項１または２記載の自動製氷機の運転方法。
前記除氷準備運転は、前記機外温度(T)が予め設定された臨界温度以下である場合に実行される請求項２記載の自動製氷機の運転方法。