JP4869730B2

JP4869730B2 - 製氷機

Info

Publication number: JP4869730B2
Application number: JP2006040392A
Authority: JP
Inventors: 睦典池田
Original assignee: 福島工業株式会社
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: JP2007218513A

Description

給水タンクに溜めた水を給水ポンプで製氷部へ給水して製氷する製氷機に関する。

断水などで給水タンク内に水が十分に溜まっていない場合などには、製氷部への給水途中で水切れが生じて給水ポンプが無負荷になり、その給水ポンプを駆動するポンプ駆動モータの空運転が生じる。この場合、ポンプ駆動モータの故障や寿命の低下などを招くおそれがある。

この対策としては、特許文献１に示すごとく給水タンクに光センサを設けたり、給水タンク内にフロートスイッチを設けたりして、給水タンクが適正に貯水されているか否かを検出することが考えられる。ところが、光センサは汚れると誤検出するおそれがあり、フロートスイッチは長期間の使用に伴って故障するおそれがある。また、光センサやフロートスイッチは高価である。

これに対して、特許文献２には、給水ポンプによって製氷部（製氷皿）を満水にするのに必要な時間の経過後に、製氷部の温度を温度センサ（サーミスタ）で検出し、このときの製氷部の温度が所定温度を超える場合には、製氷部への給水が満水になるまで行われて、その水の温度で製氷部の温度が上昇したと判断するものが開示されている。かかる温度センサは、汚れの影響を受け難いうえに故障し難い利点がある。

特開２００５−３１５４７２号公報（図２）特開２００３−３２９３４４号公報（段落番号００１２−００１３）特開平７−４３０５７号公報（段落番号００１６）

特許文献２では、製氷部への給水途中で水切れが生じても、それまでに供給された水によって製氷部の温度が上昇するために、製氷部の温度が所定温度以上になることがある。この場合、製氷部が正常に満水になったと誤判断するおそれがある。

特許文献３には、製氷部への給水前と、製氷部を満水にするのに必要な時間の経過後（給水後）との温度差が所定温度差未満の場合には、給水タンク内に水が溜まっていないと判断するものが開示されている。特許文献３でも、特許文献２と同様に、製氷部への給水途中で水切れが生じた場合にもかかわらず、製氷部が正常に満水になったと誤判断するおそれがある。

つまり、特許文献２や特許文献３では、前記製氷部への給水途中で水切れが生じた場合には、製氷部へ十分に給水が行われないままに氷の生成が行われてしまい、不完全な製氷が行われるところに問題がある。

そこで本発明の目的は、ポンプ駆動モータが正常運転を維持しているか否かを適正に判断して、製氷を適正に行うことができる製氷機を提供することにある。

本発明が対象とする製氷機は、図１および図４に示すごとく、氷生成用の水を蓄える給水タンク２と、冷却手段９で冷却されて氷を生成する製氷部３と、給水タンク２内の水を製氷部３へ給水する給水ポンプ６と、給水ポンプ６を駆動するポンプ駆動モータ２０と、製氷部３の温度を検出する温度センサ２１と、ポンプ駆動モータ２０を制御する制御部２２とを有している。

本発明は、制御部２２が、図２および図３に示すごとく、温度センサ２１で検出された製氷部３の温度が水の凍結温度近傍の設定温度範囲内になる時間を計測し、前記時間が予め設定した所定時間以下の場合には、ポンプ駆動モータ２０を強制停止することを特徴とする。ここでの設定温度範囲には、０℃を含んでいる場合と、０℃よりも高い温度のみで設定する場合と、０℃よりも低い温度のみで設定する場合とが含まれる。前記所定時間は、製氷機の製氷能力や冷却手段９の冷却性能などに基づいて設定される。ここでは、前記時間が前記所定時間以下の場合に、製氷部３での製氷が完了するのに十分な時間をタイマで計時し、その時間が経過するまでポンプ駆動モータ２０の駆動を継続してもよい。

また、制御部２２は、製氷部３の温度が設定温度範囲内になる時間が所定時間を超えた場合には、製氷部３の温度が予め設定した製氷完了温度以下になるまでポンプ駆動モータ２０の駆動を継続するものとすることができる。製氷完了温度は、設定温度範囲よりも低い温度が該当するが、製氷部３での製氷が完了したうえでその氷が容易には融けない、例えば−１０℃以下の温度が好ましい。

また、制御部２２は、設定温度範囲を分割することで複数の分割温度範囲を設定してあって、製氷部３の温度が各分割温度範囲内になる時間をそれぞれ計測するようになっており、全ての分割温度範囲内において、製氷部３の温度が分割温度範囲内になる時間が、予め設定した所定時間以下となったときには、ポンプ駆動モータ２０を強制停止するものとすることができる。ここでの所定時間は、分割温度範囲ごとに設定することになり、各所定時間を異ならせてもよく等しくしてもよい。

そのうえで、制御部２２は、いずれかの分割温度範囲内において、製氷部３の温度が分割温度範囲内になる時間が所定時間を超えた場合には、製氷部３の温度が予め設定した製氷完了温度以下になるまでポンプ駆動モータ２０の駆動を継続するものとすることができる。

具体的には、製氷部３は、下向きに開口する製氷室７を有していて、製氷室７の上壁に冷却手段９を配してあり、製氷室７の下面開口に臨む位置に噴水口１２を配してあり、給水タンク２内の水は、給水ポンプ６によって噴水口１２に送水されることで、噴水口１２から製氷室７内へ噴出する。製氷室７および噴水口１２は、それぞれ１個のみの場合と、複数個の場合とが該当する。

本発明によれば、断水などで給水タンク２内に水が十分に溜まらず、給水途中で製氷部３に水を供給できなくなった場合などにおいては、製氷部３の温度が水の凍結温度近傍の設定温度範囲内になる時間が所定時間以下となる。このときにはポンプ駆動モータ２０を強制停止するので、ポンプ駆動モータが正常運転を維持しているか否かを適正に判断して、ポンプ駆動モータ２０が空運転することを低減できる。

しかも、製氷完了を判別するための温度センサ２１を用いると、センサの増設などを行わずにポンプ駆動モータ２０の空運転時間を低減できる。つまり、製氷機のコストアップを抑えながら、空運転に起因するポンプ駆動モータの故障や寿命の低下などを低減することができる。

複数の分割温度範囲を設定し、全ての分割温度範囲内において、製氷部３の温度が分割温度範囲内になる時間が所定時間以下となったときに、ポンプ駆動モータ２０を強制停止するようにすると、製氷部３の温度の検出誤差などの影響でポンプ駆動モータ２０が強制停止することを防いだうえで、ポンプ駆動モータ２０の空運転時間を低減できる。

そのうえで、いずれかの分割温度範囲内において、製氷部３の温度が分割温度範囲内になる時間が所定時間を超えた場合には、製氷部３の温度が製氷完了温度以下になるまでポンプ駆動モータ２０の駆動を継続すると、ポンプ駆動モータが正常運転を維持しているか否かを適正に判断したうえで、前記分割した分だけ製氷部３の温度変化に対して迅速に対応できる。

図面は、本発明が対象とする製氷機を示しており、図４に示すごとく、製氷機本体１内には、氷生成用の水を蓄える給水タンク２と、多数の立方体形状の氷を生成する製氷部３と、給水タンク２の上面開口を塞ぐ水受け皿５と、給水タンク２内の水を製氷部３へ給水する給水ポンプ６とを含んでいる。給水タンク２、製氷部３、水受け皿５および給水ポンプ６は製氷機本体１内の空間上部に配されており、製氷部３で生成された氷が製氷機本体１内の空間下部に貯蔵される。

製氷部３は、図５に示すごとく、下向きに開口する多数の製氷室７を有しており、製氷室７の上壁外面側に冷却用の蒸発器（冷却手段）９を配してある。水受け皿５は給水タンク２の上面開口に固定されており、この給水タンク２と水受け皿５とが、製氷機本体１内に支持された揺動軸１０に支持フレーム１１を介して連結されている。給水タンク２は、揺動軸１０を中心に水受け皿５と共に水平姿勢と傾斜姿勢との間で揺動可能になっている。給水タンク２は、製氷機本体１に接続された水道管から水道水が供給される。

水受け皿５は、図５に示す水平姿勢のときに製氷部３の各製氷室７の下面開口をほぼ塞ぐようになっており、各製氷室７の下面開口に臨む位置には、噴水口１２と一対の戻り口１３・１３とをそれぞれ配してある。水受け皿５の下面側には分配管１５が配されており、各噴水口１２が分配管１５に接続されている。

給水ポンプ６は、給水タンク２の下端に設けた凹部２ａ内に配された状態で前記支持フレーム１１に固定されており、図５および図６に示すごとく、吸水部６ａが給水タンク２の底部に接続されているとともに送水部６ｂ側が前記分配管１５の基端部に接続されている。

水受け皿５の揺動先端側には、図４に示すごとく、水受け皿５と給水タンク２とを揺動駆動する駆動カム１６が連結されているとともに、水受け皿５を上方へ付勢するコイルバネ１７が連結されている。

駆動カム１６は、揺動駆動モータ１９の回転軸に減速機構を介して連結されており、揺動駆動モータ１９は製氷機本体１に取り付けられている。駆動カム１６が揺動駆動モータ１９によって駆動されることで、水受け皿５の揺動先端側が給水タンク２と共にコイルバネ１７の付勢力に抗して下方に押し下げられる。給水ポンプ６は、ポンプ駆動用のポンプ駆動モータ２０を内蔵している。

ポンプ駆動モータ２０が駆動されることで、給水タンク２内の水が、給水ポンプ６に吸水されて分配管１５を通って各噴水口１２に送水され、各噴水口１２から製氷部３の各製氷室７内へ噴出する。この際、製氷部３は蒸発器９によって冷却されており、各製氷室７内で氷が成長する。各製氷室７内で凍結せずに余った水は、水受け皿５上に落ちて戻り口１３を通って給水タンク２内に還流する。

製氷機本体１には、図１に示すごとく、製氷部３に配した温度センサ２１の検出結果などに基づいてポンプ駆動モータ２０を制御する制御部２２を設けてある。制御部２２は、前記温度センサ２１の他に、給水タンク２の揺動位置を検出するタンク位置検出センサ２３などの各種のセンサの出力信号などが入力されており、また蒸発器９への冷媒やホットガスの供給用の電磁弁２６や、給水タンク２への水供給用の電磁弁２７や、前記揺動駆動モータ１９や、図４に示す蒸発器９に接続された圧縮機２９および凝縮器の冷却ファン３０などへ制御信号を出力する。

製氷機本体１には、表示部３１や警報アラーム３２などが配されており、制御部２２は、表示部３１での表示や警報アラーム３２による報知などを制御する。また、制御部２２は、給水タンク２を満水にするのに必要な時間（満水完了時間）などを計時するためのタイマや、温度センサ２１で検出した製氷部３の温度などを記憶するためのメモリなどを内蔵してある。

制御部２２は、温度センサ２１で検出した製氷部３の温度が０℃（水の凍結温度）近傍の設定温度範囲（例えば−２〜１℃）内になる時間を計測する。つまり、前記設定温度範囲は、複数の分割温度範囲（例えば−２〜−１℃、−１〜０℃および０〜１℃）に分割してあり、制御部２２は、製氷部３の温度が各分割温度範囲内になる時間をそれぞれ計測する。

そして、制御部２２は、全ての分割温度範囲内において、製氷部３の温度が分割温度範囲内になる時間が、予め設定した所定時間（例えば２０秒）以下となったときにはポンプ駆動モータ２０を強制停止し、いずれかの分割温度範囲内において、製氷部３の温度がその分割温度範囲内になる時間が所定時間を超えた場合には、製氷部３の温度が予め設定した製氷完了温度（例えば−１８℃）以下になるまでポンプ駆動モータ２０の駆動を継続する。

前記製氷機の製氷動作を図２および図３のフローチャートを用いて具体的に説明する。まず、電磁弁２７が開いて給水タンク２への給水が開始し（ステップＳ１）、前記満水完了時間が経過したときに（ステップＳ２でＹＥＳ）、電磁弁２７が閉じられるとともにポンプ駆動モータ２０が駆動される（ステップＳ３）。

すると、給水タンク２内の水が、給水ポンプ６によって送水されて水受け皿５の各噴水口１２から製氷部３の各製氷室７へ噴出し、各製氷室７内での氷の生成が開始される。なお、前記給水タンク２への給水時には、製氷部３は蒸発器９によって、例えば−１０℃に冷却されている。この氷の生成時には、給水タンク２および水受け皿５は、図５に示す水平姿勢になっている。

次に、ステップＳ４で、温度センサ２１によって製氷部３の現在の温度が検出される。つまり、前述のように給水タンク２には水道水が供給されており、給水タンク２内の水温は比較的高くなっている（例えば１５〜２０℃）。この給水タンク２内の水が製氷部３の各製氷室７へ給水されるので、製氷部３の温度は、一時的に上昇したのちに下降を始める。ステップＳ５では、制御部２２は、前記製氷部３の現在温度が低下して予め設定した第１温度（例えば１℃）以下になったか否かを判断する。

前記現在温度が第１温度よりも高い場合には（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ４で製氷部３の現在温度が再び検出される。製氷部３の温度が下がって前記現在温度が第１温度以下になると（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部２２は、内蔵のタイマをリセットしたのちにタイマでの時間測定（計時）を開始する（ステップＳ６）。

次いで、ステップＳ７で温度センサ２１によって製氷部３の現在温度が検出され、ステップＳ８で前記現在温度が予め設定した第２温度（例えば０℃）以下か否かを判断する。第１温度は、０℃よりも高く、かつ０℃近傍となる温度値に設定され、第２温度は、前記第１温度よりも低い温度値に設定される。

前記現在温度が第２温度よりも高い場合には（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ７で製氷部３の現在温度が再び検出される。製氷部３の温度が下がって前記現在温度が第２温度以下になると（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御部２２は、タイマでの計時時間が前記所定時間以下か否かを判断する（ステップＳ９）。

ステップＳ９で前記計時時間が所定時間を超えた場合には（ステップＳ９でＹＥＳ）、制御部２２は、製氷部３へ正常に給水されていると判断し、ステップＳ１０で製氷部３の現在温度が予め設定した製氷完了温度以下か否かを判断する。

前記現在温度が製氷完了温度よりも高い場合には（ステップＳ１０でＮＯ）、制御部２２は、氷が十分に冷却されておらず製氷が完了していないと判断し、ポンプ駆動モータ２０の駆動を継続した状態のまま、ステップＳ１１で温度センサ２１によって製氷部３の現在温度を検出し、ステップＳ１０に戻ってその現在温度が製氷完了温度以下になったか否かを判断する。

ステップ１０で前記現在温度が製氷完了温度以下になると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御部２２は、氷が十分に冷却されたと判断して、ポンプ駆動モータ２０を停止して各噴水口１２からの水の噴出を停止させたのち、揺動駆動モータ１９を駆動する。これによって給水タンク２および水受け皿５が揺動して傾斜姿勢になる。次に、蒸発器９へホットガスが供給されて各製氷室７から氷が離れ、その氷が水受け皿５上を滑り落ちて、製氷機本体１内の空間下部に貯蔵される（ステップＳ１２）。この後、製氷を行う場合にはステップＳ１から再スタートする。

前記ステップＳ９で前記計時時間が所定時間以下の場合には（ステップＳ９でＮＯ）、制御部２２は、断水などで製氷部３への給水が中断してポンプ駆動モータ２０が空運転になっているおそれがある一方で、検出誤差などで前記現在温度が第２温度以下になっているおそれもあると判断し、適正な検出を行うべくステップＳ１３でタイマをリセットしたのちにタイマでの計時を再び開始する。

次いで、ステップＳ１４で温度センサ２１によって製氷部３の現在温度が検出され、ステップＳ１５で前記現在温度が予め設定した第３温度（例えば−１℃）以下か否かを判断する。第３温度は、前記第２温度よりも低い温度値に設定される。

前記現在温度が第３温度よりも高い場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１４で製氷部３の現在温度が再び検出され、前記現在温度が第３温度以下になると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御部２２は、ステップＳ１６でタイマでの計時時間が所定時間以下か否かを判断する。

前記計時時間が所定時間を超えた場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、製氷部３へ正常に給水されていると判断してステップＳ１０に移行して、前述と同様に製氷部３の現在温度が製氷完了温度以下になるまで前記現在温度が検出され（ステップＳ１０でＮＯ、ステップＳ１１）、製氷完了温度以下になったときに（ステップＳ１０でＹＥＳ）、製氷部３から氷を離れさせて製氷機本体１内の空間下部に貯蔵する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１６で計時時間が所定時間以下の場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部２２は、前述と同様にポンプ駆動モータ２０が空運転になっているおそれがある一方で検出誤差などのおそれもあると判断して、検出の適正化のためにステップＳ１７でタイマをリセットしたのちにタイマでの計時を再び開始する。

次いで、ステップＳ１８で温度センサ２１によって製氷部３の現在温度が検出され、ステップＳ１９で前記現在温度が予め設定した第４温度（例えば−２℃）以下か否かを判断する。第４温度は、前記第３温度よりも低い温度値に設定される。

前記現在温度が第４温度よりも高い場合には（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ１８で製氷部３の現在温度が再び検出される。前記現在温度が第４温度以下になると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、制御部２２は、タイマでの計時時間が所定時間以下か否かを判断し（ステップＳ２０）、前記計時時間が所定時間を超えた場合には（ステップＳ２０でＹＥＳ）、製氷部３へ正常に給水されていると判断してステップＳ１０に移行し、前述と同様に製氷完了温度以下になったときに（ステップＳ１０でＹＥＳ）、製氷部３から氷を離れさせて製氷機本体１内の空間下部に貯蔵する（ステップＳ１２）。

ステップＳ２０で計時時間が所定時間以下の場合には（ステップＳ２０でＮＯ）、制御部２２は、ポンプ駆動モータ２０が確実に空運転になっている状態であると判断して、ポンプ駆動モータ２０を強制停止するとともに、表示部３１での警報表示および警報アラーム３２での異常報知を行う（ステップＳ２１・Ｓ２２）。

つまり、給水タンク２内の水は、製氷部３への供給および給水タンク２内への還流が繰り返されることで、水温がほぼ一定の速さで低下する。同時に製氷部３の温度もほぼ一定の速さで低下する。製氷部３の温度が０℃付近まで低下すると、製氷部３に氷が生成されて成長する。この氷の生成の際には水の潜熱が製氷部３に移動し、製氷部３の温度低下の速さが遅くなる。

製氷部３への給水が中断するなどして製氷部３に生成された氷が少なくなると、製氷部３に移動した水の潜熱が少なくなって、その分だけ製氷部３の温度が０℃付近の温度範囲内になる時間が短くなる。したがって、製氷部３が０℃付近の温度範囲内になる時間を測定することで、ポンプ駆動モータ２０が空運転になっていないか否かを判断できる。そして、ポンプ駆動モータ２０が空運転であると判断したときに、ポンプ駆動モータ２０を強制停止するので、ポンプ駆動モータ２０の空運転の長時間化を防止することができる。

前記ステップＳ９・Ｓ１６・Ｓ２０における各所定時間は、それぞれ異なる値に設定してもよく、少なくとも２つの所定時間を等しい値に設定してもよい。本フローチャートでは、設定温度範囲を３分割したが、２分割あるいは４分割以上であってもよく、また分割しなくてもよい。

なお、ポンプ駆動モータ２０が空運転する場合としては、給水ポンプ６内に空気が侵入した場合なども該当する。

製氷機の制御系のブロック構成図製氷機の製氷動作を示すフローチャート製氷機の製氷動作を示すフローチャート製氷機の縦断側面図給水タンクと製氷部と水受け皿と給水ポンプとの縦断側面図図５のＡ−Ａ線断面図

符号の説明

２給水タンク
３製氷部
６給水ポンプ
７製氷室
９蒸発器
１２噴水口
２０ポンプ駆動モータ
２１温度センサ
２２制御部

Claims

氷生成用の水を蓄える給水タンク（２）と、冷却手段（９）で冷却されて氷を生成する製氷部（３）と、給水タンク（２）内の水を製氷部（３）へ給水する給水ポンプ（６）と、給水ポンプ（６）を駆動するポンプ駆動モータ（２０）と、製氷部（３）の温度を検出する温度センサ（２１）と、ポンプ駆動モータ（２０）を制御する制御部（２２）とを有する製氷機において、
制御部（２２）は、温度センサ（２１）で検出された製氷部（３）の温度が水の凍結温度近傍の設定温度範囲内になる時間を計測し、前記時間が予め設定した所定時間以下の場合には、ポンプ駆動モータ（２０）を強制停止するようになっており、
制御部（２２）は、前記設定温度範囲を分割することで複数の分割温度範囲を設定してあり、製氷部（３）の温度が各分割温度範囲内になる時間をそれぞれ計測するようになっており、
全ての分割温度範囲内において、製氷部（３）の温度が分割温度範囲内になる時間が、予め設定した所定時間以下となった場合には、ポンプ駆動モータ（２０）を強制停止することを特徴とする製氷機。
制御部（２２）は、製氷部（３）の温度が前記設定温度範囲内になる時間が前記所定時間を超えた場合には、製氷部（３）の温度が予め設定した製氷完了温度以下になるまでポンプ駆動モータ（２０）の駆動を継続する請求項１記載の製氷機。
制御部（２２）は、いずれかの分割温度範囲内において、製氷部（３）の温度が分割温度範囲内になる時間が前記所定時間を超えた場合には、製氷部（３）の温度が予め設定した製氷完了温度以下になるまでポンプ駆動モータ（２０）の駆動を継続する請求項１記載の製氷機。
製氷部（３）は、下向きに開口する製氷室（７）を有していて、製氷室（７）の上壁に冷却手段（９）を配してあり、
製氷室（７）の下面開口に臨む位置に噴水口（１２）を配してあり、
給水タンク（２）内の水が、給水ポンプ（６）によって噴水口（１２）に送水されることで、噴水口（１２）から製氷室（７）内へ噴出する請求項１又は２又は３記載の製氷機。