JP2011058770A

JP2011058770A - 製氷機

Info

Publication number: JP2011058770A
Application number: JP2009211578A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takada; 政弘高田; Toshihisa Hatori; 敏久羽鳥
Original assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】単位時間当たりの製氷量を増加できる製氷機を提供する。
【解決手段】製氷容器を有し、冷却回路12との接続によって製氷容器で製氷し、製氷完了後の離氷処理によって製氷容器から製氷された氷を離して排出する２つの製氷部13a，13bを備える。冷却回路12に対して製氷部13a，13bのうち、一方の製氷部を接続させるとともに、その一方の製氷部での製氷が完了する度に、冷却回路12に対する接続を他方の製氷部に切り換え、他方の製氷部での製氷と並行して、製氷の完了した一方の製氷部で離氷処理させる。製氷機11全体として休止時間なく連続して製氷でき、単位時間当たりの製氷量を増加できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、氷を製造する製氷機に関する。

従来、氷を製造する製氷機としては、冷却回路の蒸発器で構成される製氷ユニットから突出する製氷素子を、製氷容器に貯留された製氷水に浸漬して、製氷容器内で製氷する、いわゆるマンドレル式と呼ばれる製氷機がある（例えば、特許文献１参照。）。

この製氷機においては、製氷完了後に、製氷容器をヒータで加熱するとともに冷却回路からホットガスを製氷ユニットに供給して製氷素子を加熱し、製氷容器および製氷素子に接触している氷の表面を溶かし、製氷容器および製氷素子から氷を離すための離氷処理を実施している。この離氷処理後に、製氷容器を傾斜または反転させて氷を排出している。

したがって、この製氷機においては、製氷と離氷とを交互に繰り返しながら、氷を製造している。

なお、１つの冷却回路に対して、冷水製造用の熱交換器と、製氷製造用の熱交換器とを接続可能とし、これら熱交換器をバルブにより切り換えて接続するようにした冷水／製氷装置がある。この冷水／製氷装置では、まず、冷却回路に対する接続を冷水製造用の熱交換器として水槽内の水を冷却する冷却運転を実施し、水槽内の水が所定温度に低下した後、冷却回路に対する接続を製氷製造用の熱交換器に切り換えて製氷するとともに製氷した氷を水槽内に供給する製氷運転を実施している。この製氷運転では、製氷した後に、製氷した氷を取り出すための離氷処理を実施している（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−３０９１０６号公報（第５−７頁、図１−７）特開平７−２６０２１４号公報（第４頁、図２−３）

しかしながら、製氷完了後に離氷処理によって氷を取り出す製氷機においては、製氷と離氷とを交互に実施する必要があるため、離氷処理中は製氷の休止期間となり、連続して製氷することができず、単位時間当たりの製氷量が少ない問題がある。

単位時間当たりの製氷量を増加させるために、離氷処理にかかる時間を短くするには、ヒータの出力を高くする必要があるものの、離氷時間の十分な短縮が得られないにもかかわらず、消費電力が増加することになる。

なお、特許文献２には、１つの冷却回路に対して、冷水製造用の熱交換器と、製氷製造用の熱交換器とを接続可能とし、これら熱交換器をバルブにより切り換えて接続するようにした冷水／製氷装置が示されているが、冷却回路に対する接続を製氷製造用の熱交換器に切り換えて製氷運転を実施する場合には、製氷した後に、製氷した氷を取り出すための離氷処理を実施しており、上述した製氷完了後に離氷処理によって氷を取り出す製氷機と同様の制御動作となっており、同様の問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、単位時間当たりの製氷量を増加できる製氷機を提供することを目的とする。

請求項１記載の製氷機は、冷却回路と、製氷容器を有し、前記冷却回路との接続によって前記製氷容器で製氷し、製氷完了後の離氷処理によって前記製氷容器から製氷された氷を離して排出する複数の製氷部と、前記冷却回路に対して接続する前記製氷部を１つずつ切り換える切換部と、前記冷却回路に対して１つの前記製氷部を接続させるとともにその製氷部での製氷が完了する度に、前記冷却回路に対する接続を他の１つの製氷部に切り換え、この他の１つの製氷部での製氷と並行して、製氷の完了した前記製氷部で離氷処理させる制御部とを具備しているものである。

請求項２記載の製氷機は、請求項１記載の製氷機において、前記製氷部は、前記製氷容器から製氷された氷を離す離氷処理の際に前記製氷容器を加熱するヒータを有しているものである。

請求項１記載の製氷機によれば、複数の製氷部を用い、冷却回路に対して１つの製氷部を接続させるとともにその製氷部での製氷が完了する度に、冷却回路に対する接続を他の１つの製氷部に切り換え、この他の１つの製氷部での製氷と並行して、製氷の完了した製氷部で離氷処理させるため、製氷機全体として休止時間なく連続して製氷でき、単位時間当たりの製氷量を増加できる。

請求項２記載の製氷機によれば、請求項１記載の製氷機の効果に加えて、製氷の完了した製氷部は、次に製氷を実施するまでの時間が十分にあり、離氷処理に時間をかけることができるため、ヒータの出力を小さくしても離氷でき、消費電力を低減することができる。

本発明の一実施の形態を示す製氷機を示し、(a)は第１の循環路を形成した構成図、(b)は第２の循環路を形成した構成図である。同上製氷機の動作を示すタイミングチャートである。同上製氷機の断面図である。同上製氷機の製氷容器を示し、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は底面図である。同上製氷機の製氷ユニットの斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、製氷機11は、１つの冷却回路（冷凍回路）12、および複数であって例えば２つの製氷部13a，13bを備えている。なお、以下、一方を第１の製氷部13a、他方を第２の製氷部13bと呼ぶ。

図３ないし図５に各製氷部13a，13bの構成を示す。各製氷部13a，13bは、製氷水Ｗを貯留する製氷容器（製氷皿）15、この製氷容器15に貯留された製氷水Ｗを冷却する製氷ユニット16、製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置と製氷ユニット16から離反させて製氷された氷を排出させる排出位置とに移動させる図示しない移動ユニット、および製氷容器15に製氷水Ｗを供給する図示しない製氷水供給ユニットを備えている。

製氷容器15は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性のよい材料で、長方形のトレイ状に形成されている容器本体21を備えている。この容器本体21には、平坦な上面部22が形成され、この上面部22に開口する複数の製氷凹部23が製氷容器15の長手方向および短手方向にそれぞれ並列に形成されている。製氷凹部23は、有底で、上面部22に開口する開口径が底面の径より大きく、周面が上方へ向けて拡径するテーパ状となる逆円錐台形状に形成されている。製氷容器15の下面には、各製氷凹部23の形状に対応した逆円錐台形状の複数の突部24が互いに間隔をあけて突設され、これら突部24間に沿って溝部25が形成されている。

製氷容器15の下面側で、突部24の周囲（側面）に沿ってヒータ26が配置されている。このヒータ26は、例えば通電によって発熱する電熱線が用いられ、製氷容器15の長手方向の一端から１箇所の突部24間に沿って他端側まで配置され、他端側で折り返して隣り合う突部24間に沿って一端側まで配置されるというように、製氷容器15の長手方向の両端で交互に折り返して、全ての突部24の周面に沿ってヒータ26が配置されている。ヒータ26は、突部24に対して接していても離れていてもよいが、突部24に接していればヒータ26からの熱を効率よく熱伝達できる。

また、製氷ユニット16は、冷却回路12の蒸発器を構成するものであり、例えばアルミニウムなどの熱伝導性のよい材料で形成されている。この製氷ユニット16は、製氷容器15の上面部22の外形状と略同じ長方形で平板状の製氷ユニット本体31を有している。この製氷ユニット本体31の下面には、製氷容器15の上面部22に空気層無く面接触可能な平坦な接触部（接触面）32が形成され、この接触部32からは製氷容器15の各製氷凹部23の位置に対応してそれら製氷凹部23に挿入配置される複数の製氷素子（製氷突起）33が突出形成されている。製氷素子33は、先端（下端）側が先細りとなる逆円錐台形状で、製氷凹部23の内側形状よりも小さく形成されている。そして、製氷時に、製氷ユニット16と製氷容器15とを組み合わせた際、つまり、製氷ユニット本体31の接触部32が製氷容器15の上面部22に空気層無く面接触し、各製氷素子33が製氷凹部23に挿入配置された状態で、製氷素子33と製氷凹部23との間に製氷水Ｗを貯留して氷を製造する製氷空間34が形成される。

製氷ユニット本体31の上面側には、冷却回路12の冷媒が通る蒸発管35が配置されている。この蒸発管35は、製氷ユニット本体31の下面側に突設された製氷素子33の配列に沿って配置されるように、製氷ユニット本体31の長手方向の両端で交互に折り返して配置されている。すなわち、全ての製氷素子33の上方位置に蒸発管35が配置され、製氷素子33の熱が蒸発管35を通過する冷媒に効率よく熱伝導されるように構成されている。

また、移動ユニットは、製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置と製氷ユニット16から離反させて製氷された氷を排出させる排出位置とに移動させる。排出位置では、製氷容器15の上面部22を下方へ向けて傾斜または反転され、製氷容器15で製氷された氷を排出させる。

また、製氷水供給ユニットは、移動ユニットによって製氷位置へ移動する製氷容器15の各製氷凹部23に製氷水Ｗを供給する。

次に、図１に示すように、冷却回路12は、圧縮機41、凝縮機42、各製氷部13a，13bの製氷ユニット16である第１の蒸発器43aおよび第２の蒸発器43b、およびアキュムレータ44を含む冷凍サイクルによって構成されている。

第１の蒸発器43aおよび第２の蒸発器43bは、圧縮機41、凝縮機42およびアキュムレータ44に対して、第１の循環路45aおよび第２の循環路45bによってそれぞれ接続可能としている。第１の循環路45aおよび第２の循環路45bに切換部46としての第１のバルブ47aおよび第２のバルブ47bが配置されており、図１(a)に示すように、第１のバルブ47aが開き、第２のバルブ47bが閉じることによって第１の循環路45aが形成され、一方、図１(b)に示すように、第１のバルブ47aが閉じ、第２のバルブ47bが開くことによって第２の循環路45bが形成される。

また、製氷機11は、この製氷機11を制御する制御部51を備えている。この制御部51は、冷却回路12に対して１つの製氷部（例えば第１の製氷部13a）を接続させるとともにその製氷部（例えば第１の製氷部13a）での製氷が完了する度に、冷却回路12に対する接続を他の１つの製氷部（例えば第２の製氷部13b）に切り換え、この他の１つの製氷部（例えば第２の製氷部13b）での製氷と並行して、製氷の完了した製氷部（例えば第１の製氷部13a）で離氷処理させる機能を有している。

次に、製氷機11の動作について説明する。

製氷時には、まず、第１の製氷部13aによる製氷を実施する。

この第１の製氷部13aでは、製氷水供給ユニットにより、製氷容器15の各製氷凹部23に予め設定された所定量の製氷水Ｗを供給する。移動ユニットにより、製氷水Ｗが供給された製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置に移動させる。製氷容器15と製氷ユニット16とを組み合わせると、製氷容器15の上面部22と製氷ユニット本体31の接触部32とが空気層無く面接触し、各製氷凹部23に各製氷素子33が挿入配置され、製氷素子33と製氷凹部23との間に製氷水Ｗを貯留して氷を製造する製氷空間34が形成される。

図１(a)に示すように、第１のバルブ47aを開き、第２のバルブ47bを閉じることによって第１の製氷部13aを含む第１の循環路45aを形成し、冷却回路12を運転する。これにより、冷媒サイクルの冷媒が第１の製氷部13aの第１の蒸発器43aを通過し、製氷ユニット16を冷却する。このとき、製氷ユニット16の製氷素子33を製氷容器15の製氷水Ｗ中に直接配置して製氷水Ｗを効率よく冷却できる。さらに、製氷ユニット16の接触部32が製氷容器15の上面部22に空気層無く面接触するため、製氷ユニット16と製氷容器15との間の熱伝導性が高く、製氷容器15を効率よく冷却し、製氷容器15からも製氷水Ｗを効率よく冷却できる。これらの相乗効果により、製氷効率がよく、短時間で製氷できる。

製氷中において、制御部51は、図示しないセンサで検知する製氷容器15の温度から、第１の製氷部13aでの製氷が完了したか否かを監視する。

そして、制御部51が第１の製氷部13aでの製氷を完了したと判断すると、製氷を第２の製氷部13bに切り換えて実施する。

すなわち、冷却回路12を、第１の製氷部13aを含む第１の循環路45aから、図１(b)に示すように、第１のバルブ47aを閉じ、第２のバルブ47bを開くことによって第２の製氷部13bを含む第２の循環路45bに切り換える。これにより、冷媒サイクルの冷媒が第２の製氷部13bの第２の蒸発器43bを通過し、製氷ユニット16を冷却し、第２の製氷部13bでの製氷を開始する。このとき、第２の製氷部13bにおいては、予め、製氷容器15の各製氷凹部23に予め設定された所定量の製氷水Ｗを供給し、製氷容器15を製氷ユニット16と組み合わせる製氷位置に移動させておくことにより、冷却回路12の切り換えとともに直ちに製氷動作を開始することができる。製氷動作は第１の製氷部13aの場合と同様である。

また、冷却回路12を、第１の製氷部13aを含む第１の循環路45aから、第２の製氷部13bを含む第２の循環路45bに切り換えるのと同時に、製氷の完了した第１の製氷部13aでは、製氷を開始した第２の製氷部13bでの製氷動作と並行して、離氷処理を実施する。

この離氷処理では、例えば、冷却回路12の圧縮機41で圧縮された冷媒であるホットガスを凝縮機42をバイパスして第１の蒸発器43aに導いて、製氷ユニット16を温度上昇させたり、あるいは、製氷ユニット16に配置したヒータに通電して発熱させ、製氷ユニット16を温度上昇させることにより、製氷素子33の表面に接している氷の表面を溶かす。一方、製氷容器15のヒータ26に通電して発熱させ、製氷凹部23の周囲の突部24を温度上昇させ、製氷凹部23の内面に接触している氷の表面を溶かす。

離氷処理を実施した後に、移動ユニットにより、製氷容器15の上面部22を下方へ向けて傾斜または反転させる排出位置に移動させ、製氷容器15から離氷されている氷を下方へ排出させ、氷貯留部などに貯留する。その後は、第２の製氷部13bでの製氷が完了するのを待機する。

また、制御部51が第２の製氷部13bでの製氷を完了したと判断すると、製氷を第１の製氷部13aに切り換えて実施するとともに、製氷の完了した第２の製氷部13bでの離氷処理を実施する。

そして、図２のタイミングチャートには、各製氷部13a，13bでの動作を示すとともに、比較例として従来の製氷部での動作を示す。

従来の製氷部は、１つの冷却回路に１つの製氷部が接続されたもので、製氷と離氷とを１サイクルとして、これら製氷と離氷とを交互に実施するため、離氷処理中は製氷の休止期間となり、連続して製氷することができず、単位時間当たりの製氷量が少ない。

それに対して、本実施の形態では、各製氷部13a，13b単位に見れば、従来の製氷部と同様に製氷と離氷とを１サイクルとなるが、２つの製氷部13a，13bを用い、例えば第１の製氷部13aでの製氷が完了すれば、第２の製氷部13bでの製氷に切り換え、第２の製氷部13bでの製氷が完了すれば、第１の製氷部13aでの製氷に切り換えるというように、製氷が完了する度に製氷部13a，13bを切り換えて製氷を実施するため、実質的には、各製氷部13a，13bとも製氷のみを１サイクルとし、製氷が連続して実施されることになる。

したがって、製氷機11全体としては、離氷処理に伴う休止期間なく連続して製氷でき、単位時間当たりの製氷量を増加できる。

また、製氷の完了した製氷部（例えば第１の製氷部13a）は、次に製氷を実施するまでの時間が十分にあるため、離氷処理に時間をかけることが可能となる。離氷処理に時間をかけられるため、ヒータ26の出力を小さくしても離氷でき、消費電力を低減することができる。

なお、前記実施の形態では、２つの製氷部13a，13bを用いて冷却回路12との接続を切り換えるようにしたが、３つ以上を用いて冷却回路12との接続を切り換えるようにしてもよい。

11 製氷機
12 冷却回路
13a，13b 製氷部
15 製氷容器
26 ヒータ
46 切換部
51 制御部

Claims

冷却回路と、
製氷容器を有し、前記冷却回路との接続によって前記製氷容器で製氷し、製氷完了後の離氷処理によって前記製氷容器から製氷された氷を離して排出する複数の製氷部と、
前記冷却回路に対して接続する前記製氷部を１つずつ切り換える切換部と、
前記冷却回路に対して１つの前記製氷部を接続させるとともにその製氷部での製氷が完了する度に、前記冷却回路に対する接続を他の１つの製氷部に切り換え、この他の１つの製氷部での製氷と並行して、製氷の完了した前記製氷部で離氷処理させる制御部と
を具備していることを特徴とする製氷機。
前記製氷部は、前記製氷容器から製氷された氷を離す離氷処理の際に前記製氷容器を加熱するヒータを有している
ことを特徴とする請求項１記載の製氷機。