JP4445738B2

JP4445738B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP4445738B2
Application number: JP2003352769A
Authority: JP
Inventors: 雅秀矢取; 卓司日比野; 英之猪狩; 直志近藤; 重彰玉木
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005114326A

Description

この発明は、冷凍装置に係り、特に冷凍回路を有する冷凍装置に関する。

例えば特許文献１に開示された冷蔵庫では、外気温度を検出するセンサと冷凍回路の凝縮器の温度を検出するセンサとが備えられ、これらのセンサによりそれぞれ検出された温度から凝縮器のフィルターの目詰まりなどを検知している。

特開平１１−１４２０４７号公報

しかしながら、上述のような冷蔵庫では、冬場などに外気温度が低下すると、冷却能力が上昇して能力過多になることがあり、その場合、庫内が冷え過ぎになるという問題があった。また、製氷機において冷却能力が上昇した場合、製氷量が多くなり、例えばオーガ式製氷機などでは固定刃を移動する氷の抵抗が大きくなって、異常音が発生したり機器が故障する虞がある。
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、低温時の能力過多に起因する不具合を回避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。

この発明に係る冷凍装置は、凝縮器ファンの回転により冷凍回路の凝縮器を冷却する冷凍装置において、外気温度を検出する外気温度検出器と、冷凍回路の蒸発器を加熱するための加熱手段と、凝縮器温度を検出する凝縮器温度検出器と、制御部とを備え、制御部は、外気温度検出器により検出された外気温度が所定温度以下のときに、凝縮器ファンの回転数を調整して凝縮器温度を一定に保つと共に加熱手段を稼動させ、外気温度検出器により検出された外気温度が所定温度より高いときにのみ、外気温度と凝縮器温度検出器により検出された凝縮器温度との差分に基づいて凝縮器のフィルタの汚れを認識するものである。
制御部は、外気温度検出器により検出された外気温度に対応して変化する電圧を加熱手段に印加することが好ましい。

この発明によれば、外気温度検出器により検出された外気温度が所定温度以下のときに、制御部は凝縮器ファンの回転数を調整すると共に加熱手段を稼動させて冷凍回路の蒸発器を加熱するようにしたので、低温時の能力過多に起因する不具合を防止することができる。

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、この発明の実施の形態に係る冷凍装置を備えたオーガ式製氷機の全体構造を示す。この製氷機は、冷凍ケーシング１を有しており、その外周面に蒸発パイプ２が巻装されると共に、冷凍ケーシング１の内部には螺旋刃を有する削氷用のオーガ３が回転自在に支持され、このオーガ３の下端にオーガ３を回転するためのギヤードモータ４が連結されている。冷凍ケーシング１の上部には、貯氷用のストッカ１ａが配置されている。
また、製氷水を貯留する製氷水タンク５は、給水管６により冷凍ケーシング１の下部に連結されており、この製氷水タンク５には給水バルブ７及びフロートスイッチ８が取り付けられている。

また、冷凍ケーシング１の蒸発パイプ２は、蒸発器として、圧縮機９、凝縮器１０、ドライヤ１１及び膨張弁１２と共に冷凍回路を構成しており、蒸発パイプ２内を流通した冷媒は圧縮機９で圧縮された後、凝縮器１０、ドライヤ１１および膨張弁１２を経て再び蒸発パイプ２に供給される構成になっている。凝縮器１０の近傍にはモータにより駆動される凝縮器ファン１３が配置されている。

また、冷凍ケーシング１の外壁面には、蒸発パイプ２の上部に加熱手段としてのヒータ１４が取り付けられている。凝縮器１０は、そのほぼ中央に凝縮器温度ＣＴを測定するための凝縮器温度検出用サーミスタ１５を有している。また、このオーガ式製氷機は、外気温度ａｔを検出するための外気温度検出用サーミスタ１６を有すると共に、異常を検知した際にその警報を出力するための警報装置１７を有している。
ギヤードモータ４、給水バルブ７、フロートスイッチ８、冷凍回路の圧縮機９、凝縮器ファン１３のモータ、ヒータ１４、凝縮器温度検出用サーミスタ１５、外気温度検出用サーミスタ１６及び警報装置１７がそれぞれ制御部１８に電気的に接続されている。
なお、圧縮機９には、圧縮機９のロックによる電流増加や過熱運転を防止するように図示されない過負荷保護装置が取り付けられている。

図２に示されるように、冷凍ケーシング１内の上部すなわちストッカ１ａに臨む部分には、オーガ３の回転軸を回転可能に支持する上部軸受１９が配置されており、この上部軸受１９は内部に固定刃として機能する圧縮通路２０を有している。また、冷凍ケーシング１の外壁面には、上部軸受１９の近傍に位置するようにヒータ１４が取り付けられている。

次に、この実施の形態に係るオーガ式製氷機の動作について説明する。まず、オーガ式製氷機の電源が投入されると、給水バルブ７が開かれて製氷水タンク５への給水が行われる。製氷水タンク５内の水位が規定水位に達してフロートスイッチ８がオン状態になると、給水バルブ７が閉じて給水が自動的に停止されると共に冷凍回路の圧縮機９およびギヤードモータ４が駆動されて製氷運転が開始される。製氷水タンク５へ供給された製氷水は給水管６を介して冷凍ケーシング１内に供給されると共に蒸発パイプ２内を流通する冷媒により冷却され、これにより冷凍ケーシング１の内周面に氷が成長する。この氷は、オーガ３により削り取られて冷凍ケーシング１の上部に移送され、圧縮通路２０で圧縮固化されてストッカ１ａに排出される。

図３に示されるように、サーミスタ１６により検出される外気温度ａｔが予め設定された所定温度ａｔ０（＞０℃）よりも高い場合には、制御部１８は凝縮器ファン１３のモータを全速回転して凝縮器１０を冷却しながら製氷運転を行う。このとき、サーミスタ１５により検出される凝縮器温度ＣＴとサーミスタ１６により検出される外気温度ａｔとの差分ΔＴ＝ＣＴ−ａｔは、ほぼ一定となる。

ここで、冬場などに外気温度が低下すると、冷凍回路の冷却能力が上昇する。そこで、サーミスタ１６により検出される外気温度ａｔが所定温度ａｔ０以下になると、制御部１８は凝縮器ファン１３のモータの回転数を低減すると共にヒータ１４を稼動させる。このような制御により、外気温度の低下による凝縮能力の上昇が防止されて冷却能力の上昇が抑制されると共に、ヒータ１４により冷凍ケーシング１の上部軸受１９における圧縮通路２０が加熱されてこの圧縮通路２０を通る氷が溶かされる。これにより低温時の冷却能力の過多が防止されると共に氷の通過抵抗が小さくなって、異常音や機器の故障が防止される。

また、このとき制御部１８は、凝縮器温度ＣＴを一定の温度ＣＴ０に保って高圧圧力を一定に保つように、凝縮器ファン１３のモータの回転数を外気温度ａｔの低下に伴って小さくする。また、図４（ａ）に示されるように、製氷能力は外気温度ａｔの低下に伴って大きくなるため、制御部１８は図４（ｂ）に示されるように、外気温度ａｔが低くなるほど高い電圧をヒータ１４に印加して、このヒータ１４の発熱量を増加させることにより十分な熱量で効率よく加熱を行う。

図３に示されるように、外気温度ａｔがさらに低下して０℃以下になると、制御部１８はヒータ１４を稼動したまま、警報装置１７により「低温警報」を出力すると共に圧縮機９を停止する。ヒータ１４の加熱により、冷凍ケーシング１内が凍結することが防止される。このとき、冷凍ケーシング１内の水を排水してもよい。
一方、夏場などに外気温度ａｔが上昇して所定温度ａｔ１以上になると、制御部１８は警報装置１７により「高温警報」を出力する。また、外気温度ａｔがさらに上昇して外気設定温度ａｔ２以上になると、制御部１８は警報装置１７により「高温異常警報」を出力すると共にこの製氷機全体を停止する。

また、起動時の負荷乗り切りや設置環境により誤って警報を出力しないための誤差をαとし、外気温度ａｔが所定温度ａｔ０よりも高いときに、凝縮器温度ＣＴがＣＴ＞ａｔ＋ΔＴ＋αとなると、制御部１８は凝縮器の１０のフィルタが汚れたものと判断して警報装置１７により「目詰まり警報」を出力する。また、凝縮器温度ＣＴがさらに上昇して冷凍回路の設計圧力の飽和温度ＣＴ１に到達すると、外気温度ａｔの値にかかわらず、制御部１８は警報装置１７により「高圧異常警報」を出力すると共に圧縮機９を停止する。

なお、外気温度ａｔが所定温度ａｔ０以下のときには、ＣＴ＞ａｔ＋ΔＴ＋αとなっても制御部１８は「目詰まり警報」を出力しない。すなわち、外気温度ａｔが所定温度ａｔ０以下のときに、制御部１８は上述のように凝縮器ファン１３のモータの回転数を低減して凝縮器温度ＣＴを一定の温度ＣＴ０に保つため、外気温度ａｔの低下に伴い外気温度ａｔと凝縮器温度ＣＴとの差分ΔＴが大きくなってＣＴ＞ａｔ＋ΔＴ＋αとなるが、このとき制御部１８は「目詰まり警報」を出力しないため、誤って警報を出力することが防止される。

また、凝縮器温度ＣＴがＣＴ＜ａｔ＋ΔＴ−αとなった場合、制御部１８はガス不足と判断して、警報装置１７により「ガス不足警報」を出力する。この警報は、圧縮機９が過熱運転となる前に出力されるため、圧縮機９の故障を未然に防止することができる。
なお、制御部１８が警報装置１７により警報を出力している際に、サーミスタ１５により検出された凝縮器温度ＣＴまたはサーミスタ１６により検出された外気温度ａｔが正常な温度に戻ると自動復帰し、制御部１８は警報の出力を停止する。
このように、サーミスタ１５及び１６により検出された凝縮器温度ＣＴ及び外気温度ａｔに基づいて、制御部１８は高温や低温、目詰まりなどの異常を確実に検知すると共に警報装置１７により警報を出力して使用者に知らせるため、使用者がそれらの異常に迅速に対応することができ、信頼性の高い製氷機を実現することができる。

なお、上述の実施の形態において、制御部１８は、外気温度ａｔに対応して変化する電圧をヒータ１４に印加していたが、製氷水タンク５の給水バルブ７の開閉時間に対応してヒータ１４に印加する電圧を変化させてもよい。図５（ａ）に示されるように、製氷機の製氷能力が上昇するほど給水バルブ７のＯＮ時間とＯＦＦ時間との和、すなわち給水バルブ７のサイクル時間が短くなるので、給水バルブ７のサイクル時間から製氷能力Ｆを算出して、図５（ｂ）に示されるように、この製氷能力Ｆが所定の能力Ｆ０以上になったら、ヒータ１４を稼動すると共に、そこから製氷能力Ｆが上昇するほどヒータ１４に印加する電圧を上昇させてもよい。

また、図３に２点鎖線で示されるように、凝縮器ファン１３においてモータのロックや断線、ファンブレード脱落等の故障が発生して凝縮器１０の排熱が困難になり、高圧圧力が異常に上昇しても、上述の実施の形態のように、凝縮器温度ＣＴが冷凍回路の設計圧力の飽和温度ＣＴ１に到達した際に、制御部１８が警報装置１７により「高圧異常警報」を出すと共に圧縮機９を停止する構成にすれば、冷凍回路が保護されると共に使用者が凝縮器ファン１３の故障に気付いて迅速に対応できる。

また、例えば凝縮器１０を冷却する複数の凝縮器ファンを有している場合には、図６に示されるように、凝縮器温度ＣＴがＣＴ＞ａｔ＋ΔＳとなったときに（ΔＳ＞ΔＴ＋α）、制御部１８は複数の凝縮器ファンのうち少なくとも１つのファンにおいてモータのロックや断線、ファンブレード脱落等の故障が発生したと判断し、警報装置１７により「ＦＡＮ確認警報」を出力して使用者に注意を促すこともできる。例えば、複数の凝縮器ファンが全て故障した場合には、図６に２点鎖線で示されるように、凝縮器温度ＣＴがＣＴ＞ａｔ＋ΔＳとなり、その異常が検知されて警報が出力される。

なお、上述の実施の形態において、外気温度ａｔが所定温度ａｔ０以下のときに、凝縮器温度ＣＴを一定の温度ＣＴ０に保つように外気温度ａｔの低下に伴って凝縮器ファン１３のモータの回転数を徐々に減らしたが、凝縮器ファン１３のモータの回転数を低減することが重要であり、必ずしも凝縮器温度ＣＴを一定の温度に保つ必要はない。

また、警報装置１７としてブザーやスピーカを用いて警報音あるいは音声で異常時の警報を出力することもでき、また表示ランプ等を用いて視覚による警告を出力することもできる。
また、加熱手段としては、ヒータ１４に限定されるものではなく、例えばホットガスを熱源として利用したものなど、加熱が行えるものならば広く用いることができる。また、制御部１８は、凝縮器ファン１３の回転数を低減させるだけでなく、場合によっては凝縮器ファン１３を停止させることもその制御態様として含んでいてもよい。
さらに、この発明の冷凍装置は、オーガ式製氷機だけでなく、その他の製氷機や、冷蔵庫、冷菓供給装置など冷凍回路を有する各種の装置に適用される。

この発明の実施の形態に係る冷凍装置を示す図である。実施の形態における冷凍ケーシングの圧縮通路近傍の構造を示す拡大断面図である。実施の形態における外気温度と凝縮器温度との関係を示すグラフである。（ａ）は外気温度と製氷能力との関係を示すグラフであり、（ｂ）は外気温度とヒータに印加される電圧との関係を示すグラフである。（ａ）は給水バルブのサイクル時間と製氷能力との関係を示すグラフであり、（ｂ）は製氷能力とヒータに印加される電圧との関係を示すグラフである。変形例における外気温度と凝縮器温度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１冷凍ケーシング、１ａストッカ、２蒸発パイプ、３オーガ、４ギヤードモータ、５製氷水タンク、６給水管、７給水バルブ、８フロートスイッチ、９圧縮機、１０凝縮器、１１ドライヤ、１２膨張弁、１３凝縮器ファン、１４ヒータ、１５凝縮器温度検出用サーミスタ、１６外気温度検出用サーミスタ、１７警報装置、１８制御部、ａｔ外気温度、ＣＴ凝縮器温度。

Claims

凝縮器ファンの回転により冷凍回路の凝縮器を冷却する冷凍装置において、
外気温度を検出する外気温度検出器と、
冷凍回路の蒸発器を加熱するための加熱手段と、
凝縮器温度を検出する凝縮器温度検出器と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、前記外気温度検出器により検出された外気温度が所定温度以下のときに、凝縮器ファンの回転数を調整して凝縮器温度を一定に保つと共に前記加熱手段を稼動させ、前記外気温度検出器により検出された外気温度が前記所定温度より高いときにのみ、前記外気温度と前記凝縮器温度検出器により検出された凝縮器温度との差分に基づいて凝縮器のフィルタの汚れを認識することを特徴とする冷凍装置。
前記制御部は、前記外気温度検出器により検出された外気温度に対応して変化する電圧を前記加熱手段に印加することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。