JP3735531B2

JP3735531B2 - 冷凍装置及びそれを用いた製氷機

Info

Publication number: JP3735531B2
Application number: JP2001011906A
Authority: JP
Inventors: 正伸柳楽; 了司森本; 雅秀矢取
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: JP2001317844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍装置及びそれを用いた製氷機に係り、特に起動時の低圧圧力の低下を防止する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の冷凍装置を用いた自動製氷機の構成を示す。圧縮機１に熱交換器２、凝縮器３、レシーバタンク４及びドライヤ５が順次接続され、さらにラインバルブ６、熱交換器７、膨張弁８及びディストリビュータ９を介して蒸発器１０が接続されている。蒸発器１０は熱交換器７を介して圧縮機１に接続されている。また、圧縮機１の吐出管は、その途中から分岐してホットガスバルブ１１を介して蒸発器１０に接続されている。さらに、ラインバルブ６と圧縮機１の吸入側との間がバイパスバルブ１２及びキャピラリチューブ１３を介して接続されている。
【０００３】
蒸発器１０は製氷板１４に取り付けられた冷却パイプからなっている。製氷板１４の下方には製氷水タンク１５が配置され、製氷水タンク１５内の水が循環ポンプ１６により製氷板１４の表面に沿って流下されるようになっている。また、製氷板１４には給水ポンプ１７を介して給水タンク１８が接続され、給水バルブ１９を介して給水タンク１８に供給された水が給水ポンプ１７により製氷板１４の裏面に沿って製氷水タンク１５へと流下されるようになっている。
また、膨張弁８は自動膨張弁であり、蒸発器１０の出口側配管に設けられた感温筒２０の内部温度に応じて自動的に開閉する。また、蒸発器１０の出口側配管にはサーミスタ２１が、圧縮機１の吐出管にはサーモスタット２２が、製氷水タンクにはサーモスタット２３がそれぞれ取り付けられている。
【０００４】
この自動製氷機は制御回路２４の制御により図７に示すような動作を行う。すなわち、時刻Ｔ１に図示しない制御スイッチをオンすると、給水バルブ１９が開かれ、給水タンク１８に給水が開始される。時刻Ｔ２にフロートスイッチ２５により給水タンク１８に規定量の水が貯まったことを検知すると、給水バルブ１９が閉じられると同時に給水ポンプ１７が駆動され、製氷板１４の裏面を通して製氷水タンク１５に給水される。さらに、この時刻Ｔ２に圧縮機１と凝縮器３のファンモータ２６が運転を開始すると共にホットガスバルブ１１が開かれ、蒸発器１０にホットガスが供給されて初回の除氷サイクルが行われる。
【０００５】
蒸発器１０の出口側配管に配置されたサーミスタ２１が設定温度Ｃ１を検知すると、それから所定時間経過後の時刻Ｔ３にホットガスバルブ１１が閉じられると共に給水ポンプ１７が停止され、製氷サイクルに入る。
製氷サイクルでは、ラインバルブ６が開き、膨張弁８を介して蒸発器１０へ液冷媒が供給されると共に循環ポンプ１６が駆動されて製氷板１４の表面に製氷水が供給される。この製氷水が蒸発器１０の冷却パイプに供給される液冷媒の蒸発によって冷却され、製氷板１４の表面上に結氷する。また、製氷サイクルに入ると、給水バルブ１９が開かれて、給水タンク１８に次の製氷サイクルのための製氷水が供給される。給水タンク１８内には図示しないサブタンクが設けられ、このサブタンクに熱交換器２が取り付けられている。製氷水は熱交換器２において圧縮機１からの高温冷媒との熱交換により所定の温度にまで温められ、次の除氷サイクル時に温水として製氷板１４に供給される。
【０００６】
製氷板１４の氷が成長するにつれて製氷水タンク１５内の水位が下がる。そこで、製氷水タンク１５に設けられた図示しないフロートスイッチにより水位が規定値まで下がったことを検知すると、規定寸法の氷が製造されたと判断して時刻Ｔ４にラインバルブ６を閉じ、循環ポンプ１６を停止して製氷サイクルを完了する。
このように、従来は、初期動作時における初回の除氷サイクルの際にラインバルブ６を閉じて蒸発器１０に冷媒が寝込むことを防止していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような冷凍装置を備えた製氷機にあっては、冬期など外気気温が低下した場合、冷凍装置を長時間停止した後の再起動時に冷媒配管での圧力損失などの理由により冷媒循環量が不足して低圧圧力が低下するという問題があった。低圧圧力が低下したまま運転すると、オイルが吐出して動力損失と摺動部の温度上昇を招き、ひいては圧縮機１の破損をもたらしてしまう。また、低圧圧力の低下を検知する低圧保護スイッチを備えた冷凍装置にあっては、低圧保護スイッチが作動して製氷機が停止してしまう。
【０００８】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、長時間停止した後の再起動時における低圧圧力の低下を防止することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、このような冷凍装置を用いた製氷機を提供することも目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る冷凍装置は、圧縮機から吐出されたホットガスを蒸発器に直接供給して除氷を行う冷凍装置において、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器が順次接続された冷凍回路の配管に設けられたラインバルブと、圧縮機から吐出されたホットガスを直接蒸発器に供給するためのホットガス経路と、ホットガス経路に設けられたホットガスバルブと、起動時に所定時間ラインバルブ及びホットガスバルブを同時に開いて除氷運転を行い、その後の除氷運転時にはラインバルブを閉じてホットガスバルブのみを開く制御回路とを備えたものである。
【００１０】
請求項２に係る冷凍装置は、請求項１の冷凍装置において、制御回路が、起動時にラインバルブをホットガスバルブと共に開いて除氷運転を行い、その後ラインバルブを開いたままホットガスバルブを閉じて冷凍運転に移るものである。
請求項３に係る製氷機は、請求項１の冷凍装置を用いた製氷機であって、蒸発器が製氷部に配置され、製氷部に供給される製氷水を貯留する製氷水タンクと、製氷水タンクに製氷水を供給するための給水ポンプとを備え、制御回路が、起動時にラインバルブを給水ポンプの駆動に同期させて開くものである。
【００１１】
請求項４に係る製氷機は、請求項１の冷凍装置を用いた製氷機であって、蒸発器の出口温度を検出するサーミスタを備え、制御回路が、起動時にラインバルブをホットガスバルブと共に開いて除氷運転を行い、その後サーミスタの検出温度が設定値以下である状態が設定時間以上続いたときにラインバルブを閉じるものである。
請求項５に係る製氷機は、請求項１の冷凍装置を用いた製氷機であって、蒸発器の出口温度を検出するサーミスタを備え、制御回路が、起動時にラインバルブをホットガスバルブと共に開いて除氷運転を行い、その後サーミスタの検出温度が設定値以下で且つその間の温度変化が一定値以下である状態が設定時間以上続いたときにラインバルブを閉じるものである。
請求項６に係る製氷機は、請求項１の冷凍装置を用いた製氷機であって、蒸発器の出口温度を検出するサーミスタを備え、制御回路が、起動時にサーミスタの検出温度が設定値未満の場合にラインバルブを開き、設定値以上の場合にはラインバルブを閉じるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る冷凍装置を用いた製氷機の構成を示す。この製氷機は、図６に示した従来の冷凍装置を用いた製氷機において、制御回路２４の代わりに新たな制御回路２７を設けたものである。すなわち、圧縮機１に熱交換器２、凝縮器３、レシーバタンク４及びドライヤ５が順次接続され、さらにラインバルブ６、熱交換器７、膨張弁８及びディストリビュータ９を介して蒸発器１０が接続されている。蒸発器１０は熱交換器７を介して圧縮機１に接続されている。また、圧縮機１の吐出管は、その途中から分岐してホットガスバルブ１１を介して蒸発器１０に接続されている。さらに、ラインバルブ６と圧縮機１の吸入側との間がバイパスバルブ１２及びキャピラリチューブ１３を介して接続されている。
【００１３】
蒸発器１０は製氷板１４に取り付けられた冷却パイプからなっている。製氷板１４の下方には製氷水タンク１５が配置され、製氷水タンク１５内の水が循環ポンプ１６により製氷板１４の表面に沿って流下されるようになっている。また、製氷板１４には給水ポンプ１７を介して給水タンク１８が接続され、給水バルブ１９を介して給水タンク１８に供給された水が給水ポンプ１７により製氷板１４の裏面に沿って製氷水タンク１５へと流下されるようになっている。
【００１４】
また、膨張弁８は自動膨張弁であり、蒸発器１０の出口側配管に設けられた感温筒２０の内部温度に応じて自動的に開閉する。また、蒸発器１０の出口側配管にはサーミスタ２１が、圧縮機１の吐出管にはサーモスタット２２が、製氷水タンクにはサーモスタット２３がそれぞれ取り付けられている。さらに、給水タンク１８には、フロートスイッチ２５が設けられている。
制御回路２７は、サーミスタ２１、サーモスタット２２及び２３、フロートスイッチ２５からの信号を入力し、圧縮機１、ラインバルブ６、ホットガスバルブ１１、バイパスバルブ１２、循環ポンプ１６、給水ポンプ１７、給水バルブ１９及び凝縮器３のファンモータ２６をそれぞれ制御する。
【００１５】
次に、図２のタイミングチャートを参照してこの実施の形態１に係る冷凍装置を用いた製氷機の動作について説明する。
まず、時刻Ｔ１に図示しない制御スイッチをオンすると、給水バルブ１９が開かれ、給水タンク１８に給水が開始される。時刻Ｔ２にフロートスイッチ２５により給水タンク１８に規定量の水が貯まったことを検知すると、給水バルブ１９が閉じられると同時に給水ポンプ１７が駆動され、製氷板１４の裏面を通して製氷水タンク１５に給水される。さらに、この時刻Ｔ２に圧縮機１と凝縮器３のファンモータ２６が運転を開始すると共にホットガスバルブ１１が開かれ、蒸発器１０にホットガスが供給されて初回の除氷サイクルが行われる。また、時刻Ｔ２にラインバルブ６が開かれ、この初回の除氷サイクルにおいてレシーバタンク４及び蒸発器１０内の冷媒が圧縮機１へと供給される。これにより、起動時の冷媒不足による低圧圧力の低下が防止される。
【００１６】
蒸発器１０の出口側配管に配置されたサーミスタ２１が設定温度Ｃ１を検知すると、それから所定時間経過後の時刻Ｔ３にホットガスバルブ１１が閉じられると共に給水ポンプ１７が停止され、製氷サイクルに入る。なお、ラインバルブ６は開かれたままとなる。
【００１７】
製氷サイクルでは、循環ポンプ１６が駆動されて製氷板１４の表面に製氷水が供給される。この製氷水が蒸発器１０の冷却パイプに供給される液冷媒の蒸発によって冷却され、製氷板１４の表面上に結氷する。また、製氷サイクルに入ると、給水バルブ１９が開かれて、給水タンク１８に次の製氷サイクルのための製氷水が供給される。給水タンク１８内には図示しないサブタンクが設けられ、このサブタンクに熱交換器２が取り付けられている。製氷水は熱交換器２において圧縮機１からの高温冷媒との熱交換により所定の温度にまで温められ、次の除氷サイクル時に温水として製氷板１４に供給される。
【００１８】
また、冷却中の製氷水が過冷却して綿氷が発生しないように、製氷水の温度が設定温度Ｃ２になったのを製氷水タンク１５に設けられたサーモスタット２３が検知すると、循環ポンプ１６の運転を設定時間ｔ１だけ停止して製氷板１４の表面に強制的に結氷させる。
周辺温度が高い場合には、圧縮機１の温度が高くなるため、吐出管の温度が設定温度Ｃ３以上になったのをサーモスタット２２が検知すると、バイパスバルブ１２を開いて液冷媒により圧縮機１を冷却させる。
逆に、周辺温度が低い場合には、凝縮器３のファンモータ２６の回転数が下げられる。
【００１９】
製氷板１４の氷が成長するにつれて製氷水タンク１５内の水位が下がる。そこで、製氷水タンク１５に設けられた図示しないフロートスイッチにより水位が規定値まで下がったことを検知すると、規定寸法の氷が製造されたと判断して時刻Ｔ４にラインバルブ６を閉じ、循環ポンプ１６を停止して製氷サイクルを完了する。そして、ホットガスバルブ１１が開かれて除氷が行われると共に設定時間ｔ２だけ給水ポンプ１７が駆動されて製氷水タンク１５への給水が行われる。
【００２０】
このように、長時間停止後の起動時にホットガスバルブ１１とラインバルブ６の双方を同時に開くことにより高圧側冷媒を低圧側へ多量流すことができ、起動時の低圧低下を防止して、長時間停止後の起動を可能にした。
なお、時刻Ｔ４からの第２回目の除氷サイクル及びその後の除氷サイクルでは、ラインバルブ６は閉じられる。これは、冷媒不足が既に解消されていること、及び、ラインバルブ６を開いたままだと冷媒が蒸発器１０内へ流入して冷却するために除氷時間が長くなるからである。
【００２１】
実施の形態２．
図３に実施の形態２に係る冷凍装置を用いた製氷機の動作を示す。この実施の形態２は図１に示した実施の形態１の製氷機と同様の構成を有しているが、時刻Ｔ２の給水ポンプ１７の駆動に同期させてラインバルブ６を開き、製氷水タンク１５に設けられた図示しないフロートスイッチにより製氷水タンク１５内の水量が規定量にまで貯まったことを検知すると、まだ初回の除氷サイクル中である時刻Ｔ５に給水ポンプ１７を停止し、これに同期させてラインバルブ６を閉じるようにしたものである。
このようにして初回の除氷サイクルにおけるラインバルブ６の開放時間を制限すれば、冬期等にホットガスの温度が所望値にまで上がらず、蒸発器１０の出口側配管に配置されたサーミスタ２１の検出温度が設定温度Ｃ１以上とならないために除氷サイクルを完了できないといった不具合を回避することができる。
また、実施の形態１に比べて初回の除氷サイクルの完了時間が短くなるので、無駄な消費電力の削減につながる。
【００２２】
実施の形態３．
図４に実施の形態３に係る冷凍装置を用いた製氷機の動作を示す。この実施の形態３は図１に示した実施の形態１の製氷機と同様の構成を有しているが、時刻Ｔ２の圧縮機１及び凝縮器３のファンモータ２６の運転開始に同期させてラインバルブ６を開き、その後蒸発器１０の出口側配管に配置されたサーミスタ２１の検出温度が設定温度Ｃ１未満である状態が設定時間ｔ３以上続いた時刻Ｔ６にラインバルブ６を閉じるようにしたものである。あるいは、一定時間ｔ４以上にわたって設定温度Ｃ１未満で且つその間の温度変化が１度以下である場合にラインバルブ６を閉じるようにしてもよい。
【００２３】
このようにして初回の除氷サイクルにおけるラインバルブ６の開放時間を制限すれば、冬期等にホットガスの温度が所望値にまで上がらず、蒸発器１０の出口側配管に配置されたサーミスタ２１の検出温度が設定温度Ｃ１以上とならないために除氷サイクルを完了できないといった不具合を回避することができる。
また、実施の形態１に比べて初回の除氷サイクルの完了時間が短くなるので、無駄な消費電力の削減につながる。
【００２４】
実施の形態４．
図５に実施の形態４に係る冷凍装置を用いた製氷機の動作を示す。この実施の形態４は図１に示した実施の形態１の製氷機と同様の構成を有しているが、蒸発器１０の出口側配管に配置されたサーミスタ２１の検出温度の値に応じてラインバルブ６の開閉を決定するようにしたものである。すなわち、まず、ステップＳ１でサーミスタ２１で温度を検出し、ステップＳ２で検出温度の値が設定温度Ｃ１以上か否かを判定する。設定温度Ｃ１以上であれば、ステップＳ３に進んで時刻Ｔ２になってもラインバルブ６を閉じたまま初回の除氷サイクルを行う。一方、設定温度Ｃ１未満であれば、ステップＳ４に進んで時刻Ｔ２にラインバルブ６を開き、この状態で初回の除氷サイクルを行う。
【００２５】
製氷機の停止は一般に除氷サイクルで終了するので、サーミスタ２１の検出温度は設定温度Ｃ１以上の状態となる。しかしながら、冬期等には製氷機が長時間にわたって停止すると、サーミスタ２１の検出温度は設定温度Ｃ１未満となる。設定温度Ｃ１未満のまま製氷機の冷凍装置を起動すると、冷媒不足となるため、ラインバルブ６を開いて高圧側冷媒を低圧側へ供給することとした。
このように、サーミスタ２１の検出温度に基づいて初期の除氷方法を選択することにより、製氷機の信頼性の向上及び初期除氷時間の短縮による無駄な消費電力の削減を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、起動時に所定時間ラインバルブ及びホットガスバルブを同時に開いて除氷運転を行い、その後の除氷運転時にはラインバルブを閉じてホットガスバルブのみを開くようにしたので、高圧側冷媒を低圧側へ多量流すことができ、起動時の低圧低下を防止して、長時間停止後の起動が可能になった。このため、オイルの吐出による圧縮機の破損を防止することができ、また低圧保護スイッチを備えた冷凍装置でも低圧圧力の低下に起因した装置の停止を防止することができ、装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍装置を用いた製氷機の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態２の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】実施の形態３の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】実施の形態４の動作を示すフローチャートである。
【図６】従来の冷凍装置を用いた製氷機の構成を示す図である。
【図７】図６の製氷機の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…圧縮機、３…凝縮器、４…レシーバタンク、６…ラインバルブ、８…膨張弁、１０…蒸発器、１１…ホットガスバルブ、１２…バイパスバルブ、１４…製氷板、１５…製氷水タンク、１６…循環ポンプ、１７…給水ポンプ、１８…給水タンク、１９…給水バルブ、２１…サーミスタ、２２，２３…サーモスタット、２５…フロートスイッチ、２６…ファンモータ、２７…制御回路。

Claims

圧縮機から吐出されたホットガスを蒸発器に直接供給して除氷を行う冷凍装置において、
圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器が順次接続された冷凍回路の配管に設けられたラインバルブと、
圧縮機から吐出されたホットガスを直接蒸発器に供給するためのホットガス経路と、
ホットガス経路に設けられたホットガスバルブと、
起動時に所定時間ラインバルブ及びホットガスバルブを同時に開いて除氷運転を行い、その後の除氷運転時にはラインバルブを閉じてホットガスバルブのみを開く制御回路と
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
制御回路は、起動時にラインバルブをホットガスバルブと共に開いて除氷運転を行い、その後ラインバルブを開いたままホットガスバルブを閉じて冷凍運転に移ることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
蒸発器が製氷部に配置され、
製氷部に供給される製氷水を貯留する製氷水タンクと、
製氷水タンクに製氷水を供給するための給水ポンプと
を備え、制御回路は、起動時にラインバルブを給水ポンプの駆動に同期させて開くことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置を用いた製氷機。
蒸発器の出口温度を検出するサーミスタを備え、制御回路は、起動時にラインバルブをホットガスバルブと共に開いて除氷運転を行い、その後サーミスタの検出温度が設定値以下である状態が設定時間以上続いたときにラインバルブを閉じることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置を用いた製氷機。
蒸発器の出口温度を検出するサーミスタを備え、制御回路は、起動時にラインバルブをホットガスバルブと共に開いて除氷運転を行い、その後サーミスタの検出温度が設定値以下で且つその間の温度変化が一定値以下である状態が設定時間以上続いたときにラインバルブを閉じることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置を用いた製氷機。
蒸発器の出口温度を検出するサーミスタを備え、制御回路は、起動時にサーミスタの検出温度が設定値未満の場合にラインバルブを開き、設定値以上の場合にはラインバルブを閉じることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置を用いた製氷機。