JP2011158185A - 貯氷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造された氷を適切に貯蔵して氷の品質を維持できると共に、貯蔵された氷の変化とそれによる搬出用各機構への影響を抑え、常に氷を必要に応じて搬出、使用でき、需要に確実に対応できる貯氷装置を提供する。
【解決手段】貯氷槽１０に貯蔵された氷を、内部スクリュー２２が中央軸２１と共に回転して貯氷槽底部に沿って移動しつつ、底部の氷を中央へ移送し、開口部１１を通じて氷を貯氷槽１０から送出する一方、氷が送出されない期間には、制御部が定期的に内部スクリュー２２を動作させ、氷と内部スクリュー２２との固定接触状態を長時間継続させないことから、着氷進行で内部スクリュー２２が氷を送出できない状態となるのを防止でき、貯蔵された氷の内部スクリュー２２への着氷や氷塊の形成を確実に阻止して、送出機構２０の保護と常に氷を送出できる状態の維持が図れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水を凍らせて大量に製造された氷を貯蔵し、後工程での使用要求に応じて氷を搬出する貯氷装置に関する。

氷を用いる冷却は、一般的な冷却方式として多用されており、特に農水産物加工分野、例えば、漁業、肉処理、パン製造業、果実野菜冷却などでは、製品冷却や温度維持に、この氷による冷却がよく使用される。この他、氷は色素化学、薬品製造、コンクリート冷却など、多くの産業工程でも使われる。

氷は、溶ける際の大きな融解潜熱で、接触した物体の熱等多くのエネルギーを吸収して、製品を傷めることも乾燥させることも無く、零度に近い温度まで素早く冷却できる。このような氷の冷却効果は、多くの工程や飲料冷却で必要とされている。特に、農水産物加工業では、傷みやすい製品を氷が自然冷却することで、鮮度を保ち、保存状態を向上させ、保存のきかない生鮮商品の寿命を延ばす。世界人口の加速的増加を背景に、氷は農水産物加工衛生の増大需要を満たすものとして期待され、その使用量の増大が見込まれる。

こうした氷の使用量拡大に対応するものとして、近年の製氷機は、完全自動手段を用い２４時間連続で大量に氷を生産する能力がある。例えば、大型製氷機は、一台で一日当たり５５トンまで連続して、毎日生産できる。

ただし、ユーザーの氷需要は不定期であり、需要に応じた氷の製造量を予想できないことも多い。そのため、通常は、需要に備えて大量に製造した氷を夜間等の使用しない期間に貯蔵するようにして、氷の効率的な製造と需要に応じた速やかな提供との両立を図る必要性がある。例えば、漁港では、あらかじめ製氷した数トンの氷を漁船に素早く積み込める氷の貯蔵庫（氷塔）が備えられている。

こうした氷の貯蔵設備としては、冷蔵室等の貯蔵スペースに蓄積した氷を、人手でシャベルやレーキ等を用いて外部に取出すものが、従来多く使用されていたが、近年は貯蔵スペース内に自動送出用の機械装置を設けて人手を介さずに氷を取出せるようにしたものも用いられている。このような従来の貯氷装置の一例としては、実開平５−８７４７４号公報に記載されるものがある。

実開平５−８７４７４号公報

従来の貯氷装置は、前記特許文献に示されるようなものをはじめとして、周囲から断熱された貯蔵スペースに氷を収容し、必要なときに氷を取出せるようにしたものとなっていた。

こうして貯氷装置で貯蔵される氷については、特別な温度・湿度条件を伴う格別な注意を必要とするが、貯蔵中、氷の貯蔵スペースを一様に低温に維持するのは極めて困難であり、部分的に０℃より高い温度に達する箇所も生じてくる。氷周囲の雰囲気が一時的にでも０℃より高い温度になると、製氷機で適度な大きさに粉砕された状態で貯蔵されている氷は溶け始め、周囲の他の氷と一体化し、塊状になると共に硬く変化することがある。一方、０℃より低い温度下でも、氷同士が密着していると、氷同士が固結一体化して塊状になる場合もある。

氷が塊状に変化した場合、氷塊が冷却対象物を傷めないように、また熱交換面積を増やすように、人手で氷塊を細かく砕く作業を行わなければならないが、こうした作業は大変な労力を要し、且つ時間のかかるものとなる上、人が氷に近づいたり触れたりすることで、人に付着している雑菌等が氷を汚染するおそれもあるという課題を有していた。さらに、氷塊が十分に破砕されない場合には、氷塊は送出用の機械装置に大きな負荷をかけることとなり、場合によっては装置に損傷を与え、機械的送出が不可能となる事態をもたらすという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、製造された氷を適切に貯蔵して氷の品質を維持できると共に、貯蔵された氷の変化とそれによる搬出用各機構への影響を抑え、溶解、氷塊形成といった氷質の劣化を防いで氷を長期保存でき、様々な容量の搬出対象容器、例えば、氷袋、魚用ケース、ミキサー、肉用ミル、卸売用容器、トラックの荷室、船舶の船倉などに、必要量の氷を素早く容易に搬出できる貯氷装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯氷装置は、製氷機で製造した氷を投入されて貯蔵する貯氷槽と、貯氷槽内の氷を貯氷槽底部に設けられた開口部から取出すための送出機構とを有する貯氷装置において、前記貯氷槽が、氷の搬入口を製氷機出口と連結され、且つ氷の搬出口となる前記開口部を所定の搬出手段入口と連結されて密閉式とされる平底型の略円筒体で形成され、前記開口部が底部中央に位置してなり、前記送出機構として、前記貯氷槽の中心に起立状態で配設されて貯氷槽中心周りに回転駆動される中央軸と、当該中央軸の貯氷槽底部寄り端部から略直角方向に突出して配設され、中央軸と一体に貯氷槽中心周りに回転可能とされると共に、中央軸と略直角をなす軸周りに中央軸とは独立に回転して、接触する氷を貯氷槽底部中央へ向けて移送する内部スクリューとを有し、前記中央軸と内部スクリューの各回転動作を制御する制御部を備え、当該制御部が、貯氷槽内に氷が貯蔵された状態のまま氷を送出しない期間に、あらかじめ設定された周期で内部スクリューのみを所定時間動作させる制御を実行するものである。

このように本発明によれば、貯氷槽に貯蔵された氷を、送出機構の内部スクリューが、中央軸と共に回転して貯氷槽底部に沿って移動しつつ、接触した底部の氷を中央へ移送し、貯氷槽中央の開口部に氷を集めて、この開口部を通じて氷を貯氷槽から送出することにより、貯氷槽内の氷を底部側から順次貯氷槽外へ出すことができ、貯蔵される氷について先入れ先出し、すなわち先に貯蔵したものを先に取り出すこと、を適切に実現して、貯氷槽内で氷塊の形成をなくし、氷の品質を常に一定にできる。また、貯氷槽から氷が送出されない期間に、制御部が定期的に内部スクリューを動作させ、貯氷槽内の氷と内部スクリューとの固定接触状態が長時間継続しないようにすることにより、内部スクリューへの着氷が進行して内部スクリューが回転できず内部スクリューで氷を送出できない状態となるのを防止でき、氷の送出されない時間が長くなった場合でも貯氷槽に貯蔵された氷の内部スクリューへの着氷や氷塊の形成を確実に阻止して、送出機構の保護と常に氷を送出できる状態の維持が図れる。さらに、断熱・密閉状態の貯氷槽に外部から高温高湿空気が進入せず、且つ貯氷槽に対する氷の搬入、搬出に人手が一切介在しないことで、貯氷槽で氷を長時間にわたりその品質を劣化させることなく貯蔵でき、搬出後使用に供する氷の品質を高められる。

また、本発明に係る貯氷装置は必要に応じて、前記制御部が、貯氷槽に氷が貯蔵された状態で、前記中央軸と内部スクリューを一体に貯氷槽中心周りに回転させ、且つ内部スクリューを中央軸と独立に回転させて、貯氷槽底部上の氷を連続的に開口部から送出する間、中央軸及び／又は内部スクリューの回転に対する氷の抵抗に基づく負荷があらかじめ設定された限度より大きくなる場合に、中央軸の回転を抑制する制御を実行するものである。

このように本発明によれば、貯氷槽内で、氷塊の発生等、氷の状態変化で送出機構各部の動作に対する抵抗が大きくなり、これら中央軸や内部スクリューの駆動に係る負荷が過度に大きくなる場合に、制御部が負荷に応じて中央軸の回転を抑制することにより、内部スクリューを過負荷による異常停止等から保護する。

また、本発明に係る貯氷装置は、製氷機で製造した氷を投入されて貯蔵する貯氷槽と、貯氷槽内の氷を貯氷槽底部に設けられた開口部から取出すための送出機構とを有する貯氷装置において、前記貯氷槽が、上部に設けられる氷の搬入口を製氷機出口と連結され、且つ氷の搬出口となる前記開口部を所定の搬出手段入口と連結されて密閉式とされる平底型の略円筒体で形成され、前記開口部が底部中央に位置してなり、前記送出機構として、前記貯氷槽の中心に起立状態で配設されて貯氷槽中心周りに回転駆動される中央軸と、当該中央軸の貯氷槽底部寄り端部から略直角方向に突出して配設され、中央軸と一体に貯氷槽中心周りに回転可能とされると共に、中央軸と略直角をなす軸周りに中央軸とは独立に回転して、接触する氷を貯氷槽底部中央へ向けて移送する内部スクリューとを有し、前記中央軸と内部スクリューの各回転動作を制御する制御部を備え、当該制御部が、貯氷槽に氷が貯蔵された状態で、前記中央軸と内部スクリューを一体に貯氷槽中心周りに回転させ、且つ内部スクリューを中央軸と独立に回転させて、貯氷槽底部上の氷を連続的に開口部から送出する間、中央軸及び／又は内部スクリューの回転に対する氷の抵抗に基づく負荷があらかじめ設定された限度より大きくなる場合に、中央軸の回転を抑制する制御を実行するものである。

このように本発明によれば、貯氷槽に貯蔵された氷を、送出機構の内部スクリューが、中央軸と共に回転して貯氷槽底部に沿って底部を掃くように移動しつつ、接触した底部の氷を中央へ移送し、貯氷槽中央の開口部を通じて氷を貯氷槽から送出することにより、貯氷槽内の氷を底部側から順次貯氷槽外へ出すことができ、貯蔵される氷について先入れ先出しを適切に実現して、氷の品質を常に一定にできる。また、貯氷槽内で、氷塊の発生等、氷の状態変化で送出機構各部の動作に対する抵抗が大きくなり、これら中央軸や内部スクリューの駆動に係る負荷が過度に大きくなる場合に、制御部が負荷に応じて中央軸の回転を抑制することにより、内部スクリューを過負荷から保護すると共に、内部スクリューの回転動作を続行して、変化した氷にも対応して確実に損傷なく氷送出を継続し完了させられる。さらに、断熱・密閉状態の貯氷槽に外部から高温高湿空気が進入せず、且つ貯氷槽に対する氷の搬入、搬出に人手が一切介在しないことで、貯氷槽で氷を長時間にわたりその品質を劣化させることなく貯蔵でき、搬出後使用に供する氷の品質を高められる。

本発明の一実施形態に係る貯氷装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る貯氷装置の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る貯氷装置における制御系統のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る貯氷装置の氷搬出状態説明図である。 本発明の一実施形態に係る貯氷装置の電力調節手段による制御のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る貯氷装置の自動監視手段による制御のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を前記図１ないし図６に基づいて説明する。
前記各図において本実施形態に係る貯氷装置１は、製氷機が製造した氷を内部に受け入れて貯蔵する貯氷槽１０と、貯氷槽１０内の氷を貯氷槽１０底部に設けられた開口部１１から取出すための送出機構２０と、この送出機構２０により貯氷槽１０から出た氷をさらに外部に搬出する搬出手段３０と、送出機構２０及び搬出手段３０の各動作状態を制御する制御部４０とを備える構成である。

前記貯氷槽１０は、平底型の略円筒体で形成され、氷取出用の開口部１１を底部中央に位置させ、上側に製氷機１５を取付けられ、上面の氷の搬入口を製氷機出口と連結され、且つ氷の搬出口となる前記開口部１１を搬出手段３０入口と連結されることで、外部の空気が内部に流入したり内部の冷気が外部に漏れ出したりすることのない密閉式とされてなる構成である。この貯氷槽１０内には、製氷機１５で水を凍らせて製氷される固体形のあらゆるタイプの氷を貯蔵することができる。

貯氷槽１０の氷と接触する各部分は、食品用の安全規格に対応する材料、例えば、ステンレス鋼、ポリ塩化ビニル、その他樹脂材などで構成される。また、貯氷槽１０の周囲には、ポリウレタン等の断熱外装材が配設されて断熱性が付与されている。貯氷槽１０が、高温高湿空気の進入口がない密閉式とされ、且つ外部の空間から断熱状態とされることで、氷を約２４時間にわたり質の劣化無しに保存でき、氷は空気や外部の汚染源から遮断、隔離される。ただし、貯氷装置を冷蔵室など５℃以下の温度が維持された空間内に設置して用いるものとする場合には、貯氷槽の断熱を必ずしも要さず、貯氷槽を断熱構造としない構成とすることもできる。

この貯氷槽１０の底には、回転抑制棒（アイスアンカー）が固定され、突出部分を氷間に食込ませて、貯氷槽１０の底を覆っている氷の横移動を妨げることで、貯蔵された氷全体が中央軸２１と内部スクリュー２２の貯氷槽中心周りの回転に追随して貯氷槽１０に対し回転してしまうのを防いでいる。この他、貯水槽１０底部には、貯蔵された氷が溶けて生じた水を排出するためのドレイン装置（図示を省略）が設置される。こうした貯氷槽１０とその他付随する各機構は下部のフレーム１３により一体に支持される。

この貯氷槽１０に対し、製氷機１５で製氷された氷は、製氷機１５の氷出口と連結された貯氷槽上面の搬入口を通じて貯氷槽１０内部に投入される。貯氷槽１０内側では氷の積重なった高さが検出され、設定した上限値に達すると製氷機１５による氷の製造・供給が停止する仕組みである。貯氷槽１０内に貯蔵された氷は、底部側から順次送出機構２０で送出されることで、先入れ先出しに対応する、すなわち先に貯蔵された氷から順に外に取出されることとなる。これにより、貯氷槽内の氷を定期的に入れ替えることができ、長期にわたって取出されない氷が固く結合して氷としての品質を低下させることもない。また、氷を比較的新しい状態で取出すことができ、氷を製氷直後の滑らかな表面状態に維持でき、取出しも行いやすい。

前記送出機構２０は、前記貯氷槽１０の中央に起立状態で配設されて回転駆動される中央軸２１と、この中央軸２１の貯氷槽１０底部寄り端部から略直角方向に突出して配設され、中央軸２１と一体に貯水槽中心周りに回転可能とされると共に、中央軸２１と略直角をなす軸周りに中央軸２１とは独立に回転して、接した氷を貯氷槽１０底部中央へ向けて移送する内部スクリュー２２と、中央軸２１に駆動力を与える第一駆動部２３と、内部スクリュー２２に駆動力を与える第二駆動部２４とを備える構成である。

前記中央軸２１は、中空部のある略円筒体として形成され、内部スクリュー２２への動力伝達機構の一部を中空部に収納して保護する状態で、貯氷槽１０上部の中央及び底部中央における各軸受部に回転可能に支持されて貯氷槽１０の円筒中心線と中心を一致させて設けられ、第一駆動部２３により貯氷槽中心周りに回転駆動される構成である。この中央軸２１の貯氷槽１０底部寄り端部における内部スクリュー２２配設部分近傍には、孔２１ａが設けられると共にこれを開閉するフラップ式の扉２１ｂが配設されており、この孔２１ａ部分で中央軸２１の中空部と貯氷槽内空間が連通し、氷の通路とされる構成である。前記扉２１ｂは、氷の送出段階で、内部スクリュー２２で移送された氷の圧力で動いて孔２１ａを開放し、氷が孔２１ａを通過可能な状態とする。氷の送出が停止すると、おもりの作用で扉２１ｂは孔２１ａを閉じる状態となり、停止期間中などにおける貯氷槽内から中央軸２１内の中空部と開口部１１を通じた氷の流出を防止する。

この中央軸２１は、貯氷槽１０内に貯蔵される氷に対し、貯氷槽１０の中心位置に存在し、また回転することで、貯氷槽中心部における氷同士の結合を阻止して、貯氷槽１０内に氷ブリッジが発生することを防ぐ役割も果している。

前記内部スクリュー２２は、公知のスクリューフィーダにおいてトラフ内で回転するスクリュー部分と同様の構成であり、中央軸２１の貯氷槽１０底部寄り端部に中央軸２１と略直交する回転軸周りに回動自在に配設され、第二駆動部２４の駆動力を中央軸内２１のシャフト２５とギアボックス２６を介して伝達されて、スクリューの螺旋が中央軸２１に向って進むような回転方向に回転駆動される仕組みである。内部スクリュー２２への動力伝達機構のうち、中間のシャフト２５が第二駆動部２４及びギアボックス２６とそれぞれ自在継手で連結されることで、内部スクリュー２２だけでなくシャフト２５とギアボックス２６も中央軸２１と一体に貯水槽中心周りに無理なく回転でき、且つ内部スクリュー２２に駆動力を適切に伝達できる仕組みである。

この内部スクリュー２２は、スクリューの螺旋が中央軸２１に向って進むような回転方向に中央軸２１と独立して回転（自転）しつつ、中央軸２１と一体に貯氷槽中心、すなわち縦軸周りに回転して、貯氷槽１０底部を掃くように進行することで、貯氷槽１０底部にある氷に順次接触して氷を貯氷槽１０中央へ移送することとなる。内部スクリュー２２で貯氷槽１０中央へ移送された氷は、扉２１ｂで開閉される中央軸２１側面の孔２１ａを経て一旦中央軸２１内の中空部に入り、この中空部から開口部１１を通って貯氷槽外に至る。なお、内部スクリュー２２各部の貯氷槽１０への接触はない。

この内部スクリュー２２及び前記搬出手段３０で、氷が密閉された貯氷槽１０を開放することなく搬出されるので、氷は搬出されるまで外の空気に触れず、また氷の搬出に手作業が介在することもなく、外部空間から飛来したり人に付着していた細菌等による汚染もない。

また、内部スクリュー２２が貯氷槽１０底部付近で貯氷槽中心周りに回転して、底部のほぼ全体を掃くように移動することで、この内部スクリュー２２の回転移動に伴って貯氷槽１０内に貯蔵されている全ての氷がわずかに変位するなど何らかの影響を受けることとなり、氷同士の位置関係が内部スクリュー２２が回転移動する度に少しずつ変化して氷同士の接触状態が固定されにくく、静止状態で貯蔵される場合に比べて氷同士が固結して一体の氷塊に変化する割合が小さく、より長時間にわたり氷を適切な状態に維持できる。

前記第一駆動部２３は、貯氷槽１０上部に位置し、中央軸２１を駆動して回転させるものであり、また、前記第二駆動部２４は、貯氷槽１０上部に位置し、内部スクリュー２２を駆動して回転させるものであり、いずれも電動機と減速機を含んでなる構成である。なお、貯氷槽１０下部に搬出手段３０としてスクリューフィーダ等の複雑な機構を設けない場合には、各駆動部を貯氷槽１０の下部に配設する構成とすることもでき、内部スクリュー等の可動部位の近傍に各駆動部を設けて伝達機構の介在による駆動力の損失を最小限にすることができる。

前記搬出手段３０は、貯氷槽１０中央の開口部１１下側で貯氷槽１０と一体にに連結されて内部スクリュー２２が送出す氷を回収する略箱状のホッパー部３１と、氷が貯氷槽１０側からホッパー部３１に送出される間動作して氷をホッパー部３１から外部に搬出する外部スクリュー３２とで形成される構成である。なお、外部スクリュー３２に代えて、貯氷槽１０中央の開口部１１下に氷を搬出可能とする他の搬出用装置を設けるようにしてもよい。

外部スクリュー３２は、公知のスクリューフィーダと同様のものであり、貯氷槽１０内の中央軸２１や内部スクリュー２２と共に動作して、送出された氷を適切にホッパー部３１から外部に搬出するよう、その駆動部３２ａを制御部４０で制御される構成である。特に、内部スクリュー２２が着氷を防止するために一時的に動作する際には、外部スクリュー３２も適切なタイミングで動作し、内部スクリュー２２の動作に伴って貯氷槽１０内からホッパー部３１に送出される氷を外部に排出することとなる。

この外部スクリュー３２の出口は、貯氷槽１０の下側から側方に外れた位置に横向きに設定されており、搬出される氷を使用者が貯氷槽１０下側で受取らずに済むことで貯氷槽１０を高い位置に設置する必要がなく、装置高さを抑えられると共に、搬出される氷の受取りを容易に行える。また、外部スクリュー３２の出口には、これを開閉するカバー３２ｂが配設されており、氷の搬出を行わない状況では出口を閉止して、搬出手段側から貯氷槽内への外気の進入を防止できる仕組みである。

前記制御部４０は、貯氷装置１の各動作機構、すなわち、送出機構２０や搬出手段３０の各機構を制御して自動的に所定の動作を実行させるものであり、さらに、各駆動部２３、２４へ供給する電力の大きさを検出し且つ調整して中央軸２１や内部スクリュー２２の動作を過負荷に対し安全な範囲内に制御する電力調節手段４１と、貯氷装置からの通常の氷搬出動作を停止している間に、あらかじめ設定された周期で内部スクリュー２２を回転させて内部スクリュー２２への着氷の進行を抑える自動監視手段４２とを備える構成である。この制御部４０のハードウェア部分は、貯氷槽１０側部の電気制御キャビネット１４に収納される。

前記電力調節手段４１は、送出機構２０の動作で氷を貯氷槽１０外へ送出している間、通常の制御として、各駆動部２３、２４の駆動力を確認し、負荷に対応させる仕組みであり、同時に、中央軸２１や内部スクリュー２２の回転に係る各駆動部２３、２４の電力消費を検出し、中央軸２１や内部スクリュー２２の駆動に対する負荷の大きさを把握可能としている。

貯氷槽１０内では、氷を貯蔵した状態で氷の搬出が行われない装置停止期間が通常よりも長く続いた場合、氷の構造が変化し、隣接した氷同士が固結して一体の氷塊を生じることがあり、こうした氷塊は、送出機構２０にとっては大きな抵抗となり、無理に内部スクリュー等を進めようとすると機構が損傷して氷の搬出が中断してしまう事態に陥る。このような氷塊の発生等、氷の状態により中央軸２１や内部スクリュー２２の回転に対する抵抗が大きくなり、各駆動部２３、２４の負荷が過度に大きくなって安全に動作を継続させられないことが見込まれる場合、電力調節手段４１は、例えば氷塊が細かく割れるなど、負荷が問題のない範囲に戻るまで、第一駆動部２３による中央軸２１の回転を抑制し、内部スクリュー２２が良好に動作を継続できるようにする。なお、電力調節手段４１による中央軸２１の回転の抑制は、例えば、所定時間だけ中央軸２１の回転を止めるものであり、所定時間経過後に回転を再開させても負荷が依然大きい場合は、再度回転停止を実行させる。この他、電力調節手段４１による中央軸２１の回転の抑制は、所定時間だけ中央軸２１の回転速度を低下させるものであってもよく、所定時間経過後に元の回転速度に戻しても負荷が依然大きい場合は、再度回転速度を低下させることとなる。

より具体的には、電力調節手段４１による内部スクリュー２２の動作監視制御として、内部スクリュー２２を動作させる第二駆動部２４により消費される電力レベルを監視し、監視対象値があらかじめ設定された調節範囲の上限値に達した場合、第二駆動部２４による内部スクリュー２２の動作を続行させたまま、第一駆動部２３の駆動状態を調整して中央軸２１の回転を停止させる。所定時間経過後、中央軸２１の回転を再開させ、以降も前記同様に監視と制御動作が継続される。これ以外に、前記同様に中央軸の回転を停止させた後、電力調節手段４１で監視される監視対象値が調節範囲の下限値まで低下してから、第一駆動部２３の駆動状態を元に戻して、中央軸２１を再び元の速度で回転動作させるように制御を行ってもかまわない。

また、電力調節手段４１による中央軸２１の動作監視制御として、中央軸２１を動作させる第一駆動部２３により消費される電力レベルを監視し、監視対象値があらかじめ設定された調節範囲の上限値に達した場合、第二駆動部２４による内部スクリュー２２の動作を続行させたまま、第一駆動部２３の駆動状態を調整して中央軸２１の回転を停止させる。所定時間経過後、第一駆動部２３の駆動状態を元に戻して、第一駆動部２３は中央軸２１を再び回転動作させ、内部スクリュー２２の貯氷槽底部を掃くような進行を再開させ、以降も同様に監視と制御動作が継続される。これ以外に、前記同様に中央軸２１の回転を停止させた後、電力調節手段４１で監視される監視対象値が調節範囲の下限値まで低下してから、第一駆動部２３の駆動状態を元に戻し、中央軸２１を再び回転動作させ、内部スクリュー２２の貯氷槽底部を掃くような進行を再開させるように制御を行ってもかまわない。電力調整手段４１によるこうした駆動調整の間、内部スクリュー２２が動作を継続していることで、氷塊を含む氷を少しずつ破砕して開口部１１側へ送出すことができ、最終的に氷塊も全て搬出できる。

こうして電力調節手段４１による駆動調整を経ることで、内部スクリュー２２を無理に進行させて氷に過剰に押付けたりすることはなく、各機構の保護が図れる仕組みとなっている。この時、内部スクリュー２２の回転数はそのまま変化させないが、必要に応じて動作状態を変えて、よりスムーズに氷を送出すようにすることもできる。また、中央軸２１についても、大負荷に対する回転抑制としての減速、停止に限らず、過負荷を避ける動作として、一旦停止後、後退側に回転し、あらためて前進側に回転するのを繰返すような動作を実行させるようにすることもでき、氷と内部スクリュー２２との接触状態を積極的に変化させて氷塊の破砕をよりスムーズに行うことができる。

この電力調節手段４１による各駆動部２３、２４の動作状態の調節において、監視対象となる消費電力との比較基準値とされる調節範囲の上限値及び下限値は、第一駆動部２３と第二駆動部２４それぞれの消費電力の継続的な分析結果を基に設定されており、各駆動部２３、２４にそれぞれ適した調節が実行される。なお、第二駆動部２４による内部スクリュー２２の動作を続行させる場合は、搬出用の外部スクリュー３２の動作も継続させ、内部スクリュー２２で送出された氷が滞りなく外部へ搬出されるようにする。

前記自動監視手段４２は、氷搬出のない装置停止期間に、内部スクリュー２２を所定周期で動作させ、貯氷槽１０内の氷と内部スクリュー２２との固定接触状態が長期間継続しないようにするものである。

貯氷槽１０内に氷が貯蔵された状態のまま外部への氷搬出のない装置停止期間において、内部スクリュー２２が停止していると、内部スクリュー２２を包囲する貯氷槽１０底部付近の氷は、次第に内部スクリュー２２に付着すると共に隣接する氷同士で一体化して内部スクリュー２２を覆っていき、スクリュー刃部分の間の氷の動けるスペースを狭めて内部スクリュー２２による氷送出の妨げとなるだけでなく、最終的には内部スクリュー２２を内部に取込んだ状態の氷の塊となって、内部スクリュー２２の回転動作を不可能にする。このような着氷状態では氷を内部スクリュー２２でスムーズに送出できなくなるため、自動監視手段４２で内部スクリュー２２が過度に着氷状態とならないよう適度に動作させて保護する制御が実行される。

自動監視手段４２は、氷の搬出を行わない期間中、あらかじめ設定された周期で、第二駆動部２４により内部スクリュー２２を所定時間、例えば、数秒間動作させ、内部スクリュー２２各部に付着した氷を動かすと共に周囲の氷と内部スクリュー２２との位置関係を変化させ、内部スクリュー２２への着氷の進行を抑える。内部スクリュー２２の具体的な動作としては、単純に一定速度で回転させる他、速度を変化させながら回転させたり、回転を断続させたり、回転方向を小刻みに変える往復回転動作を行わせたり、あるいはこうした複数の動作を組合わせて行わせることもできる。回転の場合には、内部スクリュー２２の回転動作に伴って内部スクリュー２２に付着していた氷のほとんどは開口部１１から貯氷槽１０外のホッパー部３１へ送出される。

この送出された氷は、送出された氷の量に対応してこれをホッパー部３１から全て排除できる所定の周期及び長さで動作する外部スクリュー３２で装置外部に搬出、排除される。この外部スクリュー３２の動作する周期は、内部スクリュー２２の前記着氷進行を抑える動作の周期に対し、例えば、内部スクリューが３回動作すると外部スクリュー３２が１回動作するようにするなど、前記着氷抑止動作で氷の落下する量に応じて設定されるが、この他、この着氷抑止に関連した外部スクリュー３２の搬出動作については、ホッパー部に溜った氷の量が所定量に達したら自動的に動作を開始させるなど、内部スクリュー２２とは独立させて設定することもできる。この自動監視手段４２で内部スクリュー２２を一時的に動作させている際には、第一駆動部２３による中央軸２１の回転駆動を行わない。

制御部４０は、氷の搬出量を管理する制御も行っており、要求量に対応する氷が搬出されるまで、各機構を動作させて、最終的に外部スクリュー３２から搬出させる。氷の計量は、例えば、下部のフレーム１３に設けられた重量測定機構で貯氷装置全体重量の変化を検出することで行うことができ、要求される重量の氷を正確に搬出でき、あらかじめ取得した単位時間あたりの搬出流量と搬出開始からの経過時間とから氷の搬出量を算出していた従来の手法より精度を高められる。

重量の測定結果は、搬出される氷の計量に用いる他、別の制御にも利用することができ、例えば、貯蔵される氷の量が多くなると貯氷槽１０内下部で氷が氷塊に変化する危険性も大きくなるが、重量の測定結果から貯氷槽１０内の氷の重量を取得し、氷の重量が大きいほど自動監視手段４２における第二駆動部２４の内部スクリュー２２を動作させる周期を短くするなど、氷の重量に応じて各機構の動作を適切に調整して不具合発生を未然に防ぐといった制御を行うようにしてもよい。

なお、氷の計量については、貯氷装置全体重量の変化を検出して行う他に、搬出手段３０が貯氷装置の他部分と独立して支持される場合に、重量測定機構を設けて搬出手段３０の重量を常時測定し、氷の投入、搬出に伴う搬出手段３０の重量変化から氷の搬出量を得るようにすることもできる。

次に、本実施形態に係る貯氷装置における氷の貯蔵・搬出動作について説明する。まず、製氷機１５で製氷された氷は、貯氷槽１０上部から貯氷槽１０内に進入し、外部に対し断熱状態にある貯氷槽１０内で積重なっていく。貯氷槽１０内側での氷の高さは検出されており、氷の高さがあらかじめ設定された上限値に達すると、製氷機１５による製氷が停止する。貯氷槽１０内では、貯氷槽１０の中心位置に設けられている中央軸２１が、貯氷槽中心部における氷同士の結合を阻止することとなり、貯氷槽内における氷ブリッジの発生を防止できる。

貯氷装置１からの氷の搬出は、始動スイッチ等により制御部４０に対し搬出開始指示操作を行うことで開始される。開始指示操作の際には、始動スイッチを操作する他に、例えば、搬出させたい氷の重量を使用者が入力設定したり、必要に応じて氷の搬出量に見合った代金を投入するといったことを行うようにしてもよい。そして、搬出に係る動作として、中央軸２１下端部に直角に固定される内部スクリュー２２は、第一駆動部２３による駆動で、中央軸２１と共に貯氷槽１０中心周りに回転して、貯氷槽１０底部を掃くように進行して底部上の氷と接触し、また第二駆動部２４の駆動による内部スクリュー２２自体の軸周りの回転で氷の移送動作を実行し、内部スクリュー２２と交差する中央軸２１側面に設けられた孔２１ａへと氷を導く。

内部スクリュー２２が氷塊に接触した場合など、氷の抵抗で内部スクリュー２２の進行が滞り、第一駆動部２３及び／又は第二駆動部２４の負荷が過度に大きくなり、各駆動部の消費電力が正常な範囲を逸脱すると、制御部４０の電力調節手段４１が、第一駆動部２３による中央軸２１の回転を抑制しつつ、第二駆動部２４による内部スクリュー２２単独の回転動作を継続させる。氷の長時間貯蔵では貯氷槽１０内で硬い氷や氷塊の形成は避けられないものの、氷塊が割れて中央軸２１及び内部スクリュー２２が再度回転進行できる状態になるなど、負荷が正常な範囲内に戻るまで中央軸２１の回転を抑制することで、内部スクリュー２２は良好に動作を継続でき、異常停止等を避けられる。

この電力調節手段４１による制御を、図５のフローチャートを用いてさらに詳述すると、まず、氷の搬出開始に合せて、各駆動部２３、２４が起動したら（ステップＳ００１）、電力調節手段４１が各駆動部２３、２４の電力消費等の状態を監視し（ステップＳ００２）、電力が適正範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ００３）。電力が適正範囲内にある場合、続いて氷の搬出が完了したか否かを判定する（ステップＳ００４）。ここで氷の搬出が完了していない場合は、前記ステップＳ００３へ移行し、以降の処理を繰返すこととなる。一方、氷の搬出が完了している場合には、各駆動部２３、２４を停止させ（ステップＳ００５）、さらにこれらの電力監視も終了して（ステップＳ００６）、一連の処理が完了となる。

なお、前記ステップＳ００３において、第一駆動部２３及び／又は第二駆動部２４で過負荷により電力が適正範囲を超えた場合には、第一駆動部２３を停止させて中央軸２１の回転を抑制する（ステップＳ００７）。そして、数秒間停止状態での待機を経て第一駆動部２３の動作を再開し（ステップＳ００８）、前記ステップＳ００３に移行して以降の処理を繰返す。

内部スクリュー２２が回転動作している間、扉２１ｂは内部スクリュー２２により移送される氷で押されて中央軸２１側面の孔２１ａを開放する位置まで傾動しており、中央軸２１の孔２１ａ、中空部、並びに開口部１１を介して、貯氷槽１０内部とホッパー部３１内部が連通状態となっていることで、内部スクリュー２２で床部中央へ移送された氷は、開口部１１下方のホッパー部３１へ送出される。こうして貯氷槽１０上部から新たな氷を供給され、貯氷槽１０底部から氷を貯氷槽外へ送出すこととなり、貯氷槽１０内に先に貯蔵した氷を先に取出す先入れ先出しが実現する。

貯氷槽１０下で氷を回収したホッパー部３１からは、搬出用の外部スクリュー３２が貯氷装置外へ氷を搬出する。こうした氷の搬出は、例えば、あらかじめ設定された搬出量に達したり、停止スイッチ等により制御部４０に対し搬出停止指示操作を行ったりすると、直ちに停止する。そして、貯氷槽１０内に氷を貯蔵している中で内部スクリュー２２を停止させた場合には、氷の移送停止に伴って氷からの押圧力を受けなくなった扉２１ｂが、自重で中央軸２１側面の孔２１ａを塞ぐ位置に戻り、中央軸２１内を介してホッパー部３１に至る氷の通路を閉止することで、氷の流出を防ぐ。

また、氷を搬出しない装置停止期間中は、制御部４０の自動監視手段４２が、中央軸２１を停止させたまま、所定周期で第二駆動部２４を作動させて内部スクリュー２２を回転動作させ、停止していた間に内部スクリュー２２各部に付着した氷を動かすと共に周囲の氷と内部スクリュー２２との位置関係を変化させ、内部スクリュー２２への着氷の進行を抑える。こうして内部スクリュー２２は過度の着氷状態とそれに伴う回転不能状態から保護される。

この自動監視手段４２による制御を、図６のフローチャートを用いてさらに詳述すると、まず、貯氷槽１０内に氷が存在しているか否かを判定し（ステップＳ１０１）、氷が存在している場合は引続き、氷が存在しない場合は氷が存在するようになってから、内部スクリュー２２をあらかじめ設定された周期で動作させるように氷の投入時等に基づいて導かれた所定の動作時刻に、現在の時刻が達したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。現在時刻がちょうど前記動作時刻に達した場合、第二駆動部２４で内部スクリュー２２を所定時間動作させ（ステップＳ１０３）、着氷進行を抑える。続いて、ホッパー部３１にたまった氷を搬出する外部スクリュー３２をあらかじめ設定された周期で動作させるように内部スクリュー２２の動作時等に基づいて導かれた所定の動作時刻に、現在の時刻が達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。現在時刻がちょうど前記動作時刻に達した場合、外部スクリュー３２を所定時間動作させ（ステップＳ１０５）、氷を外部に搬出する。そして、使用者等による氷の搬出を開始する指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＳ１０６）、搬出開始であれば、一連の処理は完了となる。このステップＳ１０６で氷の搬出開始が未だ指示されていない場合、前記ステップＳ１０２に戻り、以降の処理を繰返す。

なお、前記ステップＳ１０２で現在時刻が内部スクリュー２２の前記動作時刻に達していない場合には、前記ステップＳ１０４へ移行し、また、前記ステップＳ１０４で現在時刻が外部スクリュー３２の前記動作時刻に達していない場合には、前記ステップＳ１０６へ移行することとなる。

このように、本実施形態に係る貯氷装置においては、貯氷槽１０に貯蔵された氷を、送出機構２０の内部スクリュー２２が、中央軸２１と共に回転して貯氷槽底部に沿って移動しつつ、接触した底部の氷を中央へ移送し、貯氷槽１０中央の開口部１１を通じて氷を貯氷槽１０から送出することから、貯氷槽１０内の氷を底部側から順次取出すことができ、貯蔵される氷について先入れ先出しを適切に実現して常に一定の品質の氷を使用できる。また、貯氷槽１０から氷が送出されない期間に、制御部４０が定期的に内部スクリュー２２を動作させ、貯氷槽１０内の氷と内部スクリュー２２との固定接触状態が長時間継続しないようにすることから、内部スクリュー２２への着氷が進行して内部スクリュー２２で氷を送出できない状態となるのを防止でき、氷の送出されない時間が長くなった場合でも貯氷槽１０に貯蔵された氷の内部スクリュー２２への着氷や氷塊の形成を確実に阻止して、送出機構２０の保護と常に氷を送出できる状態の維持が図れる。

なお、前記実施形態に係る貯氷装置においては、氷の搬出に際し、例えば、所望の氷の重量を使用者が任意に入力し、必要に応じて搬出量に見合った代金の投入精算を経ると、制御部４０と重量測定機構により氷の量を正確に計量して適正な量を搬出することも、必要に応じて可能な構成としているが、この他、氷の搬出をより簡略な制御により実行することもでき、例えば、使用者のスイッチ操作で搬出開始、終了を指示操作して使用者の求める量の氷を単純に搬出したり、あらかじめ取得した装置の単位時間あたりの氷搬出量に基づいて、設定された所望量に対応する時間分だけ搬出動作を実行するタイマー制御を使用し、スイッチ操作や代金投入、精算に対応させてタイマーを起動させ、タイマーの作動時間分、氷を搬出する構成とすることもできる。

また、前記実施形態に係る貯氷装置において、制御部４０では電力調節手段４１と自動監視手段４２の両方を用いた制御を行うようにしているが、これに限らず、製氷された氷が貯氷槽に入り始めた後短時間、例えば６時間以内に装置からの氷搬出が行われる場合には、搬出の際に貯氷槽内で内部スクリューの動作に係り過負荷状態をもたらすような氷塊の発生はほとんどないことから、自動監視手段による所定時間間隔の内部スクリューの動作制御のみ実行し、前記電力調節手段による制御を実行しない構成とすることもでき、制御を簡略化して装置のコストダウンが図れる。

１ 貯氷装置
１０ 貯氷槽
１１ 開口部
１２ 弁
１３ フレーム
１４ 電気制御キャビネット
１５ 製氷機
２０ 送出機構
２１ 中央軸
２１ａ 孔
２１ｂ 扉
２２ 内部スクリュー
２３ 第一駆動部
２４ 第二駆動部
２５ シャフト
２６ ギアボックス
３０ 搬出手段
３１ ホッパー部
３２ 外部スクリュー
３２ａ 駆動部
３２ｂ カバー
４０ 制御部
４１ 電力調節手段
４２ 自動監視手段

Claims (3)

1. 製氷機で製造した氷を投入されて貯蔵する貯氷槽と、貯氷槽内の氷を貯氷槽底部に設けられた開口部から取出すための送出機構とを有する貯氷装置において、
   前記貯氷槽が、氷の搬入口を製氷機出口と連結され、且つ氷の搬出口となる前記開口部を所定の搬出手段入口と連結されて密閉式とされる平底型の略円筒体で形成され、前記開口部が底部中央に位置してなり、
   前記送出機構として、
   前記貯氷槽の中心に起立状態で配設されて貯氷槽中心周りに回転駆動される中央軸と、
   当該中央軸の貯氷槽底部寄り端部から略直角方向に突出して配設され、中央軸と一体に貯氷槽中心周りに回転可能とされると共に、中央軸と略直角をなす軸周りに中央軸とは独立に回転して、接触する氷を貯氷槽底部中央へ向けて移送する内部スクリューとを有し、
   前記中央軸と内部スクリューの各回転動作を制御する制御部を備え、
   当該制御部が、貯氷槽内に氷が貯蔵された状態のまま氷を送出しない期間に、あらかじめ設定された周期で内部スクリューのみを所定時間動作させる制御を実行することを
   特徴とする貯氷装置。
2. 前記請求項１に記載の貯氷装置において、
   前記制御部が、貯氷槽に氷が貯蔵された状態で、前記中央軸と内部スクリューを一体に貯氷槽中心周りに回転させ、且つ内部スクリューを中央軸と独立に回転させて、貯氷槽底部上の氷を連続的に開口部から送出する間、中央軸及び／又は内部スクリューの回転に対する氷の抵抗に基づく負荷があらかじめ設定された限度より大きくなる場合に、中央軸の回転を抑制する制御を実行することを
   特徴とする貯氷装置。
3. 製氷機で製造した氷を投入されて貯蔵する貯氷槽と、貯氷槽内の氷を貯氷槽底部に設けられた開口部から取出すための送出機構とを有する貯氷装置において、
   前記貯氷槽が、上部に設けられる氷の搬入口を製氷機出口と連結され、且つ氷の搬出口となる前記開口部を所定の搬出手段入口と連結されて密閉式とされる平底型の略円筒体で形成され、前記開口部が底部中央に位置してなり、
   前記送出機構として、
   前記貯氷槽の中心に起立状態で配設されて貯氷槽中心周りに回転駆動される中央軸と、
   当該中央軸の貯氷槽底部寄り端部から略直角方向に突出して配設され、中央軸と一体に貯氷槽中心周りに回転可能とされると共に、中央軸と略直角をなす軸周りに中央軸とは独立に回転して、接触する氷を貯氷槽底部中央へ向けて移送する内部スクリューとを有し、
   前記中央軸と内部スクリューの各回転動作を制御する制御部を備え、
   当該制御部が、貯氷槽に氷が貯蔵された状態で、前記中央軸と内部スクリューを一体に貯氷槽中心周りに回転させ、且つ内部スクリューを中央軸と独立に回転させて、貯氷槽底部上の氷を連続的に開口部から送出する間、中央軸及び／又は内部スクリューの回転に対する氷の抵抗に基づく負荷があらかじめ設定された限度より大きくなる場合に、中央軸の回転を抑制する制御を実行することを
   特徴とする貯氷装置。

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