JP4400068B2 - 自動製氷装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟水手段を備えた自動製氷装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、飲食店舗では、飲食用の透明氷が短時間で大量にできる業務用自動製氷機が普及している。
【0003】
従来の軟水手段を備えた自動製氷装置としては、貯水タンクに製氷用水を供給する給水経路内に逆浸透膜を用いた純水製造装置を設けたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
以下、図面を参照しながら上記従来の純水製造装置を備えた自動製氷装置を説明する。
【0005】
図4は、従来の純水製造装置を備えた自動製氷装置のシステム構成図である。図4に示すように、従来の純水製造装置を備えた自動製氷装置は、給水経路内に設けられた逆浸透膜を用いた純水製造装置41と、純水製造装置に送る水道水を加圧する加圧ポンプ42と、純水製造装置41により製造された製氷用水を貯える給水タンク43と、給水タンク43に貯えられた水を使用し氷片を連続的に生成するオーガ式製氷機44とから構成されている。
【0006】
以上のように構成された純水製造装置を備えた自動製氷装置について、以下その動作を説明する。
【0007】
製氷に使用される水道水は、加圧ポンプ42により加圧され、純水製造装置41内の逆浸透膜を通過することにより不純物が除去され、純水のみが貯水タンク43に貯えられる。ここで、逆浸透膜を通過せず純水製造装置41内に残った不純物を多く含んだ水は、排水として純水製造装置外へ排出される。貯水タンクに貯えられた純水は製氷用水として氷片をオーガ式製氷機44に供給され氷片を連続的に生成する。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−61817号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、貯水タンクへ水道水を給水するための給水経路に軟水器を設けたため、一度の通水でミネラルを処理できる逆浸透膜方式の軟水手段が必要となるため、水道水を加圧するポンプが必要となり、また軟水手段からの排水が多くなるという欠点があった。
【0010】
本発明は従来の課題を解決するもので、製氷用水製造に適した軟水化装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の発明は、冷却手段を備えて製氷を行う製氷室と、製氷用水を溜めておく貯水タンクと、前記貯水タンク内の水を製氷室に送る循環ポンプを備え、前記製氷室と前記貯水タンクと前記循環ポンプとからなる循環給水経路内にミネラル分を除去する軟水手段と、硬度検知手段が組み込まれ、制御手段によって前記軟水手段は第二の硬度以上で動作し、第一の硬度以下で停止し、第三の硬度(白濁開始レベル)以上になった場合は強制排水するものであり、製氷用水が繰り返し軟水手段を通過することにより徐々に水硬度を下げることができ、所定硬度範囲内で動作するという作用を有する。
【0012】
さらに第三の硬度以上になった場合は強制排水するものであり、製氷用水の硬度が第三の硬度以上では製氷を行わないという作用を有する。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明に、さらに軟水手段をイオン交換樹脂としたものであり、水中のミネラルイオンを吸着するという作用を有する。
【0014】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明に、さらに軟水手段を電気透析としたものであり、軟水手段への通電・非通電によって軟水手段の動作・停止を制御できるという作用を有する。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明に、さらに硬度検知手段を電気透析の電流値としたものであり、製氷用水の硬度に対応して電流値が変化するという作用を有する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による軟水手段を備えた自動製氷装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による軟水手段を備えた自動製氷装置の要部断面図であり、図2は軟水手段を流れる電流値と製氷用水硬度の関係を示した特性図である。
【0018】
図1において、製氷室1は下方に向かって開口する複数のセル2と、セル2上面には接合された冷却パイプ3より構成され、セル外周には温度検知サーミスタ4が取り付けられている。貯水タンク5は製氷室1下方に配置され、上部の水皿部6と下部の貯水部7とから構成されている。水皿部6は製氷室1の各セル2内面に製氷用水を噴出するための噴出口8と、噴出口8近傍で未凍結水を貯水部7に戻す戻り口9が設けられている。循環ポンプ10は、貯水部7の製氷用水を送液するように循環ポンプ10吸入口が貯水部7に連結されるよう取り付けられている。軟水手段11は、入水口と循環ポンプ10の吐出部が連結され、軟水手段11の出水口と水皿部6が連結するよう取り付けられている。軟水手段11をON−OFFするための制御手段12は、手動により軟水手段11をON−OFFする手動スイッチと、軟水手段11に流れる電流値により軟水手段11をON−OFFする電流リレーと、循環ポンプ10のON−OFFにより軟水手段11をON−OFFする電磁接触器で構成されている。
【0019】
ミネラル分を除去する軟水手段11としては、電気透析式が適用できる。電気透析式の軟水手段11は、電極板とイオン交換膜で構成されており、陽極と陰極の電極間に陰イオンのみを通す陰イオン交換膜と陽イオンのみを通す陽イオン交換膜が交互に配置されている(図示せず)。
【0020】
図2は、軟水手段11への直流電圧の印加により生じる電流値と硬度の関係であり、硬度の上昇により電流値が増加している。ここで、第一の硬度は透明製氷を行う際、障害のない硬度である50相当とし、第二の硬度は実験により導かれた製氷用水に含まれるミネラル分が析出しはじめる硬度600相当とし、第三の硬度は実験により導かれた氷が完全に白濁しはじめる硬度1500相当とする。
【0021】
以上のように構成された軟水手段を備えた自動製氷装置について、以下その動作を説明する。
【0022】
貯水タンク5の貯水部7には製氷に使用される水道水が貯えられ、製氷を開始すると、循環ポンプ10が駆動し、貯水部7の水が軟水手段11を通過し、吐出口8よりセル2内面へ噴出される。ここで、循環ポンプ10吐出側に軟水手段11が配置されているので、軟水手段11内の圧力を所定値以上に保つことができる。このとき、冷却パイプ3内を低温冷媒が流れることによりセル2全体が冷却され、セル2に供給された水はセル2内面より凍結しはじめ、未凍結水は戻り口9を通り貯水部7へ戻る。
【0023】
ここで、氷は水中のミネラル等の不純物を排出しながら成長するため、未凍結水はミネラルが濃縮された状態で貯水部7に戻り、貯水部7内の製氷用水の硬度を上昇させていく。ここで、軟水手段11を流れる電流と製氷用水の硬度は図2のような関係となることから、軟水手段11に断続的に直流電圧を印加することで生じる電流値により硬度を検知することができる。ミネラル分を析出しはじめる第二の硬度に対応する電流値を越えると、制御手段12により、軟水手段11に直流電圧を連続印加する。軟水手段11に直流電圧が印加されると、軟水手段11内の水に含まれる陽イオンは陰極側に陰イオンは陽極側に引き寄せられ、陽極側に陰イオン膜、陰極側に陽イオン膜がある膜間では軟水(脱イオン水)が、陽極側に陽イオン膜、陰極側に陰イオン膜がある膜間ではイオン濃縮水が生成される。軟水手段11によって、生成された軟水は、吐出口8よりセル2内面へ噴出され、未凍結水は戻り口9を通り貯水タンク5へ戻る。軟水手段11へ繰り返し通水することにより徐々に硬度は下降しはじめ、第一の硬度に対応する電流値になると、制御手段12により、軟水手段11への通電は解除される。また、軟水手段11運転中に、給水・離氷・満氷などにより循環ポンプ10が停止した場合、制御手段12により軟水手段11を停止する。
【0024】
ただし、制御手段12は、確実に氷が白濁しはじめる第三の硬度対応する電流値以上の場合には、製氷を停止し、冷却パイプ3にホットガスを流しセル2内の氷を全て溶かし、温度検知サーミスタ4により完全に融解したことを確認した後、貯水部7の水を完全に排出する。制御手段12には、軟水手段11の通電・非通電を手動で切替できる手動操作部が設けられており、非通電の場合には貯水部7内の製氷用水は製氷毎に排水する。
【0025】
以上のように実施の形態1の軟水手段11を備えた自動製氷装置は、冷却手段を備え製氷を行う製氷室1と、製氷用水を溜めておく貯水タンク5と、貯水タンク5内の水を製氷室1に送る循環ポンプ10を備え、製氷室1と貯水タンク5と循環ポンプ10とからなる循環給水経路内にミネラル分を除去する軟水手段11が組み込まれることにより、製氷用水が繰り返し軟水手段11を通過することにより徐々に硬度を下げることができるので、一度の処理能力が小さい軟水手段でも製氷中に製氷用水硬度を下げていくことができる。
【0026】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、軟水手段11が循環ポンプ10の吐出側に組み込まれたものであり、軟水手段11内を高圧で保つことができるので、軟水手段11内キャビテーションを抑制し、軟水性能を安定させることができる。
【0027】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、循環給水経路内に硬度検知手段を組み込み、制御手段12によって軟水手段は第二の硬度以上で動作し、第一の硬度以下で停止することにより、所定硬度範囲内で動作することができ、氷の品質を落とすことなく無駄な軟水手段11の動作を防ぐことができる。
【0028】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、第三の硬度以上になった場合は強制排水することにより、製氷用水の硬度が第三の硬度以上では製氷を行わないので、製氷水が白濁硬度以上である異常事態の場合には製氷を止めることができる。
【0029】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、軟水手段11を電気透析とすることにより、軟水手段11への通電・非通電によって軟水手段11の動作・停止を制御できるので、従来の逆浸透膜式軟水手段と比べ軟水手段11からの排水が少なく、また小型で処理能力の小さい軟水手段11で別経路を設けることなく動作・停止ができる。
【0030】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、硬度検知手段を電気透析の電流値とすることにより、硬度検知装置を使用することなく硬度検知ができるので、省スペースで検知装置コストを減らすことができる。
【0031】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、軟水手段11停止時は、第二の硬度の検出を、電気透析への断続的な通電による電流値で行うことにより、製氷用水中の硬度を検出することができるので、軟水動作を連続的にすることなく硬度検知でき、無駄な電力の消費を防ぐことで軟水器の寿命を延ばすことができる。
【0032】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、循環ポンプ10停止時は電気透析への通電を停止することにより、通水時以外の軟水手段11の通電をなくすことができ、未通水時の無駄な電気透析の電力消費を防ぐことができる。
【0033】
また、本実施の形態の自動製氷装置は、軟水手段11の動作と停止を手動で切り換えることができることにより、手動で軟水手段11の動作と停止を切り換えることができるので、用途に応じて手動で氷の品質や排水量を選択することができる。
【0034】
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2による軟水手段を備えバイパス経路を設けた自動製氷装置の要部断面図である。なお、実施の形態1と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0035】
図3において、硬度検知装置31は、水を流れる電流値によって硬度を検知する装置で循環ポンプ10吐出部に入水口に取り付けられ、出水口はバイパス配管32と軟水配管33に分岐されている。バイパス配管32は、硬度検知装置31の出水口と水皿部6をつなぐ配管で、バイパス配管32にはバイパスバルブ34が取り付けられている。軟水配管33は、軟水バルブ35が取り付けられており、硬度検知装置31の出水口と軟水手段36の入水口をつないでいる。軟水手段36は、イオン交換基を有する樹脂で構成されており、水皿6と出水口が連結している。制御手段37は、硬度検知装置31の電流値によってバイパスバルブ34と軟水バルブ35の開閉を行う電流電磁接触器で構成されている。
【0036】
以上のように構成された軟水手段を備えた自動製氷装置について、以下その動作を説明する。
【0037】
貯水タンク5の貯水部7に貯えられた製氷用水は、製氷を開始すると循環ポンプ10の駆動とともにバイパスバルブ34が開くと同時に軟水バルブ35が閉じ、バイパス配管32を製氷用水が流れ、吐出口よりセル2内面に噴出される。氷の成長とともに、貯水部7の硬度は上昇し、硬度検知装置31により第二の硬度に対応する電流値を越えると、制御手段37によりバイパスバルブ34を閉じると同時に軟水バルブ35を開き、軟水手段36へ通水する。軟水手段36に通水されると、イオン交換樹脂のイオン交換基が水に含まれるイオン価の高いCa、Mgイオンを吸着し、イオン交換基を放出しするため、軟水が生成され、製氷用水として使用される。軟水手段36に繰り返し通水することにより硬度が下降しはじめ、硬度検知装置31により第一の硬度以下に対応する電流値になると、制御手段37によりバイパスバルブ34を開くと同時に軟水バルブ35が閉じ、バイパス配管32へ通水する。ただし、制御手段37が確実に氷が白濁しはじめる第三の硬度に対応する電流値を硬度検知装置31が検知した場合には、製氷を停止し、冷却パイプ3にホットガスを流しセル2内の氷を全て溶かし、温度検知サーミスタ4により完全に融解したことを確認した後、貯水部7の水を完全に排出する。制御手段37には、軟水手段36の作動・停止を手動で切替できる手動操作部が設けられており、停止の場合にはバイパスバルブ34を開き、軟水バルブ35を閉じることにより通水をバイパス配管32のみとし、貯水部7内の製氷用水は製氷毎に排水する。
【0038】
以上のように本実施の形態の軟水手段を備えた自動製氷装置は、軟水手段36をイオン交換樹脂としたものであり、水中のミネラルイオンを吸着することができるので、従来の逆浸透膜式軟水手段と比べ軟水手段36からの排水がなく、加圧ポンプなしで製氷用水を軟水化することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の発明は、冷却手段を備えて製氷を行う製氷室と、製氷用水を溜めておく貯水タンクと、前記貯水タンク内の水を製氷室に送る循環ポンプを備え、前記製氷室と前記貯水タンクと前記循環ポンプとからなる循環給水経路内にミネラル分を除去する軟水手段と、硬度検知手段が組み込まれ、制御手段によって前記軟水手段は第二の硬度以上で動作し、第一の硬度以下で停止し、第三の硬度(白濁開始レベル)以上になった場合は強制排水することにより、製氷用水が繰り返し軟水手段を通過することにより徐々に硬度を下げることができるので、一度の処理能力が小さい軟水手段でも製氷中に製氷用水硬度を下げていくことができ、所定硬度範囲内で動作することができ、氷の品質を落とすことなく無駄な軟水手段の動作を防ぐことができる。
【0040】
また、第3の硬度以上になった場合は強制排水することにより、製氷用水の硬度が第三の硬度以上では製氷を行わないので、製氷水が白濁硬度以上である異常事態の場合には製氷を止めることができる。
【0041】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において軟水手段をイオン交換樹脂としたものであり、水中のミネラルイオンを吸着することができるので、従来の逆浸透膜式軟水手段と比べ軟水手段からの排水がなく、加圧ポンプなしで製氷用水を軟水化することができる。
【0042】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において軟水手段を電気透析とすることにより、軟水手段への通電・非通電によって軟水手段の動作・停止を制御できるので、従来の逆浸透膜式軟水手段と比べ軟水手段からの排水が少なく、また小型で処理能力の小さい軟水手段で別経路を設けることなく動作・停止ができる。
【0043】
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明に加えて硬度検知手段を電気透析の電流値とすることにより、硬度検知装置を使用することなく硬度検知ができるので、省スペースで検知装置コストを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 軟水手段を備えた自動製氷装置の要部断面図
【図2】 軟水手段を流れる電流値と製氷用水硬度の関係を示した特性図
【図3】 軟水手段を備えバイパス経路を設けた自動製氷装置の要部断図
【図4】 従来の純水製造装置を備えた自動製氷装置のシステム構成図
【符号の説明】
1 製氷室
2 セル
3 冷却パイプ
4 温度検知サーミスタ
5 貯水タンク
6 水皿部
7 貯水部
8 吐出口
9 戻り口
10 循環ポンプ
11 軟水器
12 制御手段
31 硬度検知装置
32 バイパス経路
33 軟水経路
34 バイパスバルブ
35 軟水バルブ
36 軟水手段
37 制御手段
Claims (4)
- 冷却手段を備えて製氷を行う製氷室と、製氷用水を溜めておく貯水タンクと、前記貯水タンク内の水を製氷室に送る循環ポンプを備え、前記製氷室と前記貯水タンクと前記循環ポンプとからなる循環給水経路内にミネラル分を除去する軟水手段と、硬度検知手段が組み込まれ、制御手段によって前記軟水手段は第二の硬度以上で動作し、第一の硬度以下で停止し、第三の硬度(白濁開始レベル)以上になった場合は強制排水することを特徴とする自動製氷装置。
- 軟水手段をイオン交換樹脂としたことを特徴とする請求項1に記載の自動製氷装置。
- 軟水手段を電気透析としたことを特徴とする請求項1に記載の自動製氷装置。
- 硬度検知手段を電気透析の電流値とすることを特徴とする請求項3に記載の自動製氷装置。
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