JP2016223729A - 製氷機 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な製氷能力を細かく調節して抑えることができる製氷機を提供する。
【解決手段】各部品の上限のスラスト荷重の値である疲労限度の値以下で、部品の異常摩耗防止、異音発生防止、必要な製氷能力の確保等の条件を考慮して、製氷機構部２４の適正な最大製氷能力を所定の閾値として決定しておく。所定の閾値は、ファンモータ制御手段３２のマイコンに記録される。オーガ式製氷機１の製氷動作中に、給水弁４１が開閉される時間間隔から算出された製氷能力が、最大製氷能力を超えたとファンモータ制御手段３２が判定した場合は、ファンモータ制御手段３２はファンモータ３１ａを停止させる制御を行う。ファンモータ３１ａが停止されることにより、ファン３０ａから凝縮器２２への送風が停止される。これにより、凝縮器２２の温度が上昇して高温・高圧の気体の冷媒の冷却効果が低下するので、製氷機構部２４における製氷能力が低下する。
【選択図】図１

Description

この発明は製氷機に係り、特に空冷式の凝縮器を備える製氷機に関する。

削氷用の刃が設けられたオーガを有する製氷機であるオーガ式製氷機が一般に知られている。オーガ式製氷機は、製氷機構部を備えている。製氷機構部は、シリンダ状の冷凍ケーシング（以下「シリンダ」という）の外表面に、冷却用の冷媒が流通する蒸発管を巻き付け、このシリンダの内部にシリンダの長手軸線に同軸にかつ回転可能にオーガを設けたものである。一方、シリンダ下部にある給水管からシリンダ内に供給した製氷水は、冷媒により冷却されてシリンダ内面に層状に氷結する。螺旋状の刃が設けられたオーガがギヤードモータにより回転されることで、氷結した氷がシャーベット状に掻き取られてシリンダ上方に搬送される。搬送された氷はシリンダの上部に設けられた圧縮ヘッドにて圧縮され、カッタで粉砕されることで好適な粒状の氷が生成される。

こうしたオーガ式製氷機では、周囲の気温や製氷水の水温により、所定時間当たりの製氷量である製氷能力にばらつきが生じる。もし製氷機構部での製氷能力が過大となりシリンダ内に多くの氷が氷結すると、圧縮ヘッドに氷が詰まる場合がある。すると、氷詰まりによりシリンダ内が凍結して、オーガの回転により異常音やオーガの軸受の異常摩耗が発生したり、オーガやギヤードモータが破損したりする恐れがある。

従来のオーガ式製氷機が、特許文献１に記載されている。このオーガ式製氷機は、一般的に製氷機において凝縮器を冷却するために設けられる、凝縮器の近傍には、凝縮器へ送風して凝縮器を冷却するためのファン及び該ファンを駆動するためのファンモータが設けられている。また、凝縮器の出口側の冷媒管に温度計を設けている。

一般的に製氷機においては凝縮器の温度が低い場合は、凝縮器の凝縮能力が上昇するので製氷能力が大きくなる。そこで、凝縮器の温度が低下して、凝縮器の出口側の冷媒管の温度計の測定結果が閾値以下になった場合には、インバータ回路によりファンモータの回転速度が落とされる。その結果、凝縮器への送風量が低下して凝縮器の温度が上昇し、凝縮能力が低下するので、製氷機構部での過大な製氷能力を抑えることができる。

特開２００３−４２６１０号公報（図５）

しかしながら特許文献１に記載の発明では、凝縮器へのファンからの送風量を調節するためにはインバータ回路を設ける必要があるため、製氷機の製造コストが増大する。また、インバータ回路を設けずにファンからの送風量を調節するためには、ファンモータを停止する必要があるが、その場合には凝縮器からのファンからの送風量を細かく調節できないので、製氷機構部での製氷能力を細かく調節して抑えることができない。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、製氷機の製造コストを増大させずに、過大な製氷能力を細かく調節して抑えることができる製氷機を提供することを目的とする。

この発明に係る製氷機は、蒸発管を備える製氷機構部と、蒸発管に冷媒管を介して接続された凝縮器と、凝縮器へ送風する複数のファンをそれぞれ駆動するための複数のファンモータと、ファンモータを制御するファンモータ制御手段と、製氷機構部における製氷能力を測定するための製氷能力測定手段とを備え、製氷能力測定手段により測定された製氷能力が所定の閾値を超えた場合に、ファンモータ制御手段が、ファンモータのうち少なくとも１つのファンモータを運転し且つ少なくとも１つのファンモータを停止することで、製氷機構部における時間当たりの製氷量である製氷能力を調整する。

この発明によれば、凝縮器へ送風する複数のファンをそれぞれ駆動するための複数のファンモータと、ファンモータを制御するファンモータ制御手段と、製氷機構部における製氷能力を測定する製氷能力測定手段とを備え、製氷能力測定手段により測定された製氷能力が最大製氷能力を超えた場合に、ファンモータ制御手段がファンモータのうち少なくとも１つのファンモータを運転し且つ少なくとも１つのファンモータを停止することで、過大な製氷能力を細かく調節して抑えることができる。

この発明の実施の形態に係る製氷機の概略図である。 この発明の実施の形態に係る製氷機の製氷機構部の概略図である。

以下、この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、本発明の実施の形態に係る製氷機の概略を示す。オーガ式製氷機１には、冷凍サイクル２、ファン部３及び製氷水流路４が含まれている。

冷凍サイクル２は、圧縮機２０、ドライヤ２１、凝縮器２２、膨張弁２３及び製氷機構部２４に設けられた蒸発管２４０が、冷媒管２５を介して順次接続されている。

製氷機構部２４は、公知のオーガ式製氷機の製氷機構部であり、冷凍ケーシングとしてのシリンダ２４１と、シリンダ２４１の外表面に巻き付けられた蒸発管２４０とを備えている。

ファン部３には、ファン３０ａ，３０ｂ、ファン３０ａ，３０ｂを駆動するファンモータ３１ａ，３１ｂ及びファンモータ制御手段３２が含まれている。ファン３０ａ，３０ｂは凝縮器２２の近傍に設けられ、ファン３０ａ，３０ｂが回転して凝縮器２２へ送風することにより、凝縮器２２が冷却される。ファン３０ａ，３０ｂの回転軸は、ファンモータ３１ａ，３１ｂの回転軸にそれぞれ接続されている。ファンモータ３１ａ，３１ｂは、ファンモータ制御手段３２にそれぞれ接続されている。ファンモータ制御手段３２は、ファンモータ３１ａ，３１ｂをそれぞれ制御するための図示しないマイコン及びモータ駆動回路等を有している。

製氷水流路４には、給水タンク４０、給水弁４１、製氷能力測定手段４２、給水管４３、排水管４４及び排水弁４５が含まれている。給水タンク４０の内部には、製氷に用いる製氷水が溜められる。また、給水タンク４０の内部には、給水弁４１が連動する高レベルフロートスイッチ４００及び低レベルフロートスイッチ４０１が設けられている。給水タンク４０の製氷水の水位が高い場合には、高レベルフロートスイッチ４００が製氷水の水位を検出してオンになることで、給水弁４１が閉じられる。逆に、製氷水の水位が低い場合には、低レベルフロートスイッチ４０１が製氷水の水位を検出してオフになることで、給水弁４１が開かれる。

給水弁４１は、オーガ式製氷機１の外部の図示しない水道管に接続されており、給水弁４１が開かれると水道管から給水タンク４０に製氷水が給水される。また、給水弁４１に、製氷機構部２４における時間当たりの製氷量である製氷能力を測定するための製氷能力測定手段４２が接続されており、給水弁４１が開閉される時間間隔が製氷能力測定手段４２に監視されている。また、製氷能力測定手段４２は、ファンモータ制御手段３２に電気的に接続されている。製氷能力測定手段４２は、ファンモータ制御手段３２に給水弁４１が開閉される時間間隔を送信する。

給水タンク４０には、給水管４３が接続されている。給水管４３は製氷機構部２４のシリンダ２４１内部に開口しており、製氷水をシリンダ２４１内部に給水する。また、シリンダ２４１内部には、排水管４４が開口している。図示しない排水弁制御手段により排水管４４に設けられた排水弁４５が開かれることで、シリンダ２４１内部の製氷水が排水管４４を通り排水される。給水タンク４０及びシリンダ２４１の水位は、等しくなるように設けられている。また、シリンダ２４１からの製氷水の排水がスムーズに行われるように、シリンダ２４１に開口していない側の排水管４４の端部は、シリンダ２４１の下方に設けられた図示しないドレンパンに排水管４４を通った水が排出されるような位置に配置されている。

図２は、製氷機構部２４の概略図である。シリンダ２４１の外周面には、蒸発管２４０が巻き付けられている。蒸発管２４０及びシリンダ２４１は、筒状の断熱体２４２により包囲されている。シリンダ２４１の内部には、シリンダ２４１の長手軸線に同軸にかつ回転可能に、オーガ２４３が設けられている。オーガ２４３は、ギヤードモータ２４４により回転される。また、オーガ２４３には、削氷用の螺旋状の刃２４５が設けられている。シリンダ２４１の上部には、刃２４５で削氷された氷を圧縮するための圧縮ヘッド２４６が設けられている。圧縮ヘッド２４６の上部には、圧縮された氷を粉砕するためのカッタ２４７が設けられている。また、シリンダ２４１の上部には、筒状の氷排出部２４８の一端が接続され、氷排出部２４８は内部に圧縮ヘッド２４６及びカッタ２４７を含むように水平方向に延びている。氷排出部２４８の他端は、図示しない貯氷タンクへ連結されている。

次に、この発明の実施の形態に係る製氷機の動作を説明する。
図１に示されるように、オーガ式製氷機１が製氷運転を行うときは、冷凍サイクル２を冷媒が循環する。まず、冷媒は圧縮機２０により吸引・圧縮されて高温・高圧の気体となる。次に、冷媒はドライヤ２１に流入し、水分が除去される。次に、冷媒は凝縮器２２に流入する。凝縮器２２は、ファンモータ３１ａ，３１ｂにより駆動されているファン３０ａ，３０ｂからの送風により冷却されている。凝縮器２２に流入した高温・高圧の気体の冷媒は、凝縮器２２において冷却されて高圧の液体の冷媒となる。

次に、冷媒は膨張弁２３に流入する。膨張弁２３により、冷媒は膨張させられて温度と圧力が低下し、低温・低圧の液体の冷媒となる。次に、冷媒は製氷機構部２４の蒸発管２４０に流入する。蒸発管２４０においてシリンダ２４１内部の製氷水と熱交換することで冷媒が製氷水の熱を奪って蒸発し、冷媒が低圧の気体の冷媒となる。そして、冷媒は圧縮機２０へ吸引・圧縮されて、高温・高圧の気体となる。

図２に示されるように、シリンダ２４１内部に給水された製氷水は、蒸発管２４０内の冷媒により熱を奪われて冷却され、シリンダ２４１の内面に層状に氷結する。そして、ギヤードモータ２４４により回転するオーガ２４３により氷がシャーベット状に掻き取られて、シリンダ２４１の上方に搬送される。搬送された氷は圧縮ヘッド２４６にて圧縮され、カッタ２４７で好適な粒状の氷に粉砕される。粉砕された氷は、氷排出部２４８を通って貯氷タンクに排出される。

シリンダ２４１内の製氷水が氷結し、氷がオーガ２４３により搬送されて排出されると、シリンダ２４１内の氷となった分の製氷水が減少する。図１に示されるように、シリンダ２４１内の製氷水が減少すると、給水タンク４０から製氷水が給水されるので、給水タンク４０の水位が低下する。給水タンク４０の水位が低下することで、低レベルフロートスイッチ４０１が製氷水の水位を検出すると、給水弁４１が開かれる。給水弁４１が開かれることにより、水道管から給水タンク４０に製氷水が給水される。水道管からの給水により給水タンク４０内の製氷水の水位が上昇し、高レベルフロートスイッチ４００が製氷水の水位を検出すると、給水弁４１が閉じられる。このように、給水タンク４０内の製氷水の水位の低下及び上昇により、給水弁４１が開閉されて給水タンク４０に給水が行われる。また、この時、給水弁４１が開閉される時間間隔が、製氷能力測定手段４２に監視されている。製氷能力測定手段４２により、ファンモータ制御手段３２に給水弁４１が開閉される時間間隔の情報が送信される。

製氷動作中に、オーガ式製氷機１の周囲の気温が低い場合や、製氷水の温度が低い場合には、製氷水が氷結しやすいため、製氷機構部２４における製氷能力が高くなる。製氷能力が高くなるほど、所定時間当たりに氷結する製氷水が多くなり、シリンダ２４１内及び給水タンク４０内の製氷水の水位がより短い時間で低下するようになるので、その結果として給水タンク４０内に製氷水を給水するために給水弁４１が開閉される時間間隔が短くなる。したがって、製氷能力に対する給水弁４１が開閉される時間間隔の関係の情報を、ファンモータ制御手段３２のマイコンがマップ等の形式で予め保持しておくことで、ファンモータ制御手段３２のマイコンは給水弁４１が開閉される時間間隔から製氷能力を算出することができる。これにより、新たに部品を追加することなく、ファンモータ制御手段３２のマイコンは製氷機構部における製氷能力を算出することができる。

また、製氷機構部２４における製氷能力が高くなると、シリンダ２４１内に多くの氷が氷結するため、オーガ２４３及びギヤードモータ２４４の回転軸方向にかかる荷重であるスラスト荷重が大きくなる。オーガ２４３及びギヤードモータ２４４を構成する各部品には、その材質や形状に基づいて、スラスト荷重がかかったときに破損しない上限のスラスト荷重の値が存在する。その上限の各スラスト荷重の値を各部品の疲労限度の値とし、各部品の疲労限度の値以下で、部品の異常摩耗防止、異音発生防止、必要な製氷能力の確保等の条件を考慮して、製氷機構部２４の適正な最大製氷能力を所定の閾値として決定しておく。所定の閾値は、ファンモータ制御手段３２のマイコンに記録される。

オーガ式製氷機１の製氷動作中に、給水弁４１が開閉される時間間隔から算出された製氷能力が、所定の閾値を超えたとファンモータ制御手段３２が判定した場合は、製氷能力が過大な状態であるので、ファンモータ制御手段３２はファンモータ３１ａを停止させる制御を行う。ファンモータ３１ａが停止されることにより、ファン３０ａから凝縮器２２への送風が停止される。これにより、凝縮器２２の温度が上昇して高温・高圧の気体の冷媒の冷却効果が低下するので、蒸発管２４０で冷媒が蒸発した時にシリンダ２４１内の製氷水から熱を奪う効率が低下し、製氷機構部２４における製氷能力が低下する。

その後、給水弁４１が開閉される時間間隔から算出された製氷能力が、所定の閾値以下になったとファンモータ制御手段３２が判定した場合には、ファンモータ制御手段３２はファンモータ３１ａ，３１ｂを駆動させる。すると、ファン３０ａ，３０ｂからの凝縮器２２への送風が開始されて、凝縮器２２の温度が低下して高温・高圧の気体の冷媒の冷却効果が上昇するので、蒸発管２４０で冷媒が蒸発した時にシリンダ２４１内の製氷水から熱を奪う効率が上昇し、製氷機構部２４における製氷能力が上昇する。

このように、凝縮器２２を冷却するファン３０ａ，３０ｂを駆動するファンモータ３１ａ，３１ｂと、ファンモータ３１ａ，３１ｂを制御するファンモータ制御手段３２と、製氷機構部２４における製氷能力を測定する製氷能力測定手段４２とを備え、製氷能力測定手段４２により測定された製氷能力が最大製氷能力を超えたときに、ファンモータ制御手段３２がファンモータ３１ｂを運転し且つファンモータ３１ａを停止することで、過大な製氷能力を細かく調節して抑えることができる。

なお、この実施の形態ではオーガ式製氷機１にファン３０ａ，３０ｂ及びファンモータ３１ａ，３１ｂは各２個ずつ設けられていたが、３個以上のファンを設けてもよい。例えば、ファン及びファンモータを各３個ずつ設けた場合は、製氷能力が過剰である場合に、ファンモータ制御手段３２がファンモータを１個停止する制御と、ファンモータを２個停止する制御と、２通りの制御を行うことができる。これにより、凝縮器２２内の冷媒への冷却効果をファンモータが２個設けられている場合よりも細かく調節できるので、製氷機構部２４における製氷能力を、ファンモータが２個の場合よりもさらに細かく調節することができる。

また、この実施の形態では給水弁４１が開閉される時間間隔の関係の情報を、製氷能力を算出するための情報として用いていたが、他の情報を製氷能力を算出するための情報として用いてもよい。一般に製氷能力は製氷水の温度と、オーガ式製氷機１の周囲の気温に大きく影響されるので、例えば給水弁４１に給水能力測定手段として温度センサを設置し、製氷水の温度と製氷能力との関係の情報を用いて製氷能力を算出してもよい。

１ オーガ式製氷機（製氷機）、２２ 凝縮器、２４ 製氷機構部、２５ 冷媒管、３０ａ，３０ｂ ファン、３１ａ，３２ｂ ファンモータ、３２ ファンモータ制御手段、４２ 製氷能力測定手段、２４０ 蒸発管。

Claims (1)

1. 蒸発管を備える製氷機構部と、
   前記蒸発管に冷媒管を介して接続された凝縮器と、
   前記凝縮器へ送風する複数のファンをそれぞれ駆動するための複数のファンモータと、
   前記ファンモータを制御するファンモータ制御手段と、
   前記製氷機構部における前記製氷機構部における時間当たりの製氷量である製氷能力を測定するための製氷能力測定手段と
   を備え、
   前記製氷能力測定手段により測定された前記製氷能力が所定の閾値を超えた場合に、前記ファンモータ制御手段が、前記ファンモータのうち少なくとも１つの前記ファンモータを運転し且つ少なくとも１つの前記ファンモータを停止することで、前記製氷能力を調整することを特徴とする製氷機。

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