JP5055170B2 - 逆セル型製氷機 - Google Patents

Description

本発明は、下向きに開口した複数の製氷室を有する冷却器と、冷却器を下方から閉塞するよう傾復動可能に配設され、各製氷室に対向する位置に噴水孔を有する水皿を備え、噴水孔から各製氷室内に噴水して製氷を行う所謂逆セル型製氷機に関するものである。

従来より、この種逆セル型製氷機は、下向きに開口した複数の製氷室を有する冷却器と、傾復動可能に支持され、水平閉塞位置において製氷室を下方から閉塞するように配設される水皿と、この水皿と一体的に設けられて水皿上面からの水を戻り孔を介して貯留する水タンクとを備えている。

係る製氷機では、製氷工程において、水タンクに設けられる循環ポンプによって該水タンク内の水を吸い上げて水皿の製氷室に対応する位置に形成された噴水孔より噴出させて所定温度に冷却された各製氷室内に氷を成長させる。その後、離氷工程において、冷却器に高温の冷媒ガスを流通させることにより、各製氷室を加熱し、製氷室内の氷表面を融解することによって、離氷させると共に、前記水皿を傾斜開放位置とする。これにより、製氷室内から離脱した氷は、水皿上に落下した後、当該水皿に沿って下方に落下し、水皿下方に形成される貯氷部に蓄えられる。
特開平１１−９４４１６号公報

一方、製氷用水として使用される水は水道水であるため、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどを含む。そのため、経年使用によって水皿表面には、カルキやミネラル分などの不純物が濃縮され、スケールとして析出し、細かな凹凸が形成される。また、離氷工程では、水皿上に離脱した氷が落下するため、衝突する氷によっても水皿表面に細かな傷がつき、荒れた状態となる。

製氷工程において製氷室内にて氷結し成長した氷は、図５に示すようにやがて水皿表面に達し、そこで水皿の細かな凹凸に食い込んだ状態で氷結する。これにより製氷室内の氷と水皿とはその氷結力により固着する。これは水皿表面が荒れていない新品時よりも、経年使用によって水皿表面が荒れてくるに従い、その固着力（氷結力）が大きくなることが分っている。

そして、この状態で離氷工程に移行し、水皿を水平閉塞位置から傾動させて製氷室から引き離すと、水皿表面に固着した氷の表面部分は製氷室側の氷から引き剥がされて、図６に示すようにそのまま水皿の表面に残留する。この結果、水皿表面は著しく平滑度を失うので、製氷室を離れて水皿上に落下した氷が傾斜した水皿上を滑り落ち難くなる。

その後、離氷工程では冷却器に高温の冷媒ガスを流通させることにより各製氷室を加熱する。これにより製氷室内壁に接する氷表面を融解することで氷結力を解き離氷させる。即ち、下向きに開口した製氷室から氷を落下させる。しかし、上述したように水皿表面は氷が付着してざらざらで平滑度が失われているので、製氷室から落下した一部の氷塊が滑り落ちずに水皿上に残ってしまう事態が発生するようになる。

そして、水皿上に氷塊を残したままで離氷工程を終了し、製氷工程に移行して水皿を水平閉塞位置に復動させると、水皿と冷却器との間に当該氷塊が挟まる所謂氷噛みが発生してしまう。これにより、水皿が正しい水平閉塞位置に戻らないまま製氷することになり、氷が正常に成長しなかったり、最悪、樹脂製の水皿が破損してしまう。

また、正常に製氷がなされた場合は、下面に形成された結合片（図中ＩＰにて示す。）により各製氷室の氷は結合されている。そのため、離氷工程では、理想的には製氷室の氷は全体として１つの氷塊として振る舞い、十分な重量により全体が一緒に製氷室から離氷して水皿上を滑り、貯氷庫に落下してその衝撃で個々の氷に分離する。しかし、前述したように、結合片を成す氷の表面部分が水皿に固着して引き剥がされてしまうと、製氷室の氷は個別に離氷することになる。そのため、個々の氷の自重だけで離氷しようとするので時間がかかり、且つまた、時間差をもってばらばらに離氷することになる。そして、これにより、水皿表面に形成されたざらざら（即ち、水皿表面に氷結した氷）に落下した氷が引っ掛かることがますます助長されてしまう。

また、製氷室に生成した氷の表面部分が水皿側に引き剥がされるとそれだけ氷の体積が減少するので、全体としての氷供給量の減少を招くことになる。

そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、離氷工程時において水皿表面に固着して残留する氷の量を低減し、次回の製氷工程を適切に実行することができる逆セル型製氷機を提供する。

本発明の逆セル型製氷機は、下向きに開口した多数の製氷室を有する冷却器と、水平閉塞位置において冷却器の製氷室を下方から閉塞するよう傾復動可能に配設され、各製氷室に対向する位置に噴水孔を備えた水皿と、該水皿上面からの水を受けて貯留する水タンクと、該水タンク内の水を吸い上げて噴水孔から噴出させる循環ポンプと、水皿を水平閉塞位置として冷却器を冷却し、循環ポンプを運転する製氷工程を実行し、水皿を傾斜開放位置として冷却器の製氷室を開放し、当該冷却器を加熱する離氷工程を実行する制御手段を備えたものであって、制御手段は、製氷工程を終了する以前に、循環ポンプを停止し、水皿を傾動させて製氷室を開放すると共に、再び該水皿を復動させて水平閉塞位置に戻し、所定期間維持した後、離氷工程に移行することを特徴とする。

本発明によれば、製氷工程を終了する以前に、水皿を一旦傾動させて冷却器から離間させることで、経年使用で水皿表面の荒れにより当該水皿表面にまで固着された氷の温度を、製氷室側の氷の温度よりも上昇させることができる。

そして、水皿を復動して水平閉塞位置に戻し、水皿側の氷を製氷室側の氷に押し付けることで、その間にも冷却が進んで氷結力が高まった製氷室側の氷に強固に結びつける。これにより、水皿に固着して引き剥がされていた氷を、再び製氷室側の氷に戻してやることができる。その結果、隣り合う製氷室の氷を結合片で結びつけた状態で離氷工程に移行することができるようになるとともに、生成された氷の体積減少を防止して氷供給量の減少を防止する。また、離氷工程において水皿を傾動させたとき、水皿表面は氷結の少ない平坦な状態を長く保つことができるようになる。

従って、離氷工程では、製氷室の氷は全体が一体になって一緒に製氷室から離氷するようになるので、離氷がスムースになり、且つ、製氷室から落下した氷は水皿上を滑らかに滑落するので、落下した氷が水皿表面の固着氷に引っ掛かって水皿上に滞留してしまうことを減少させる。そして、これにより氷噛みの発生を著しく減少させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した製氷機ＩＭの部分切欠斜視図、図２は逆セル型製氷ユニットＩＵの斜視図、図３は水皿４が水平閉塞位置にある状態の製氷ユニットＩＵの製氷部の側面図、図４は水皿４が傾斜開放位置にある状態の製氷ユニットＩＵの製氷部の側面図をそれぞれ示している。

本実施例における製氷機ＩＭは、所謂逆セル型製氷ユニットＩＵを備えた製氷機であり、断熱箱体３０にて構成される本体２９と、当該断熱箱体３０の上部に内蔵される逆セル型製氷ユニットＩＵとから構成される。断熱箱体３０の内方には、製氷ユニットＩＵの下方に位置して上面に開口を有する貯氷庫３２が形成されている。

この貯氷庫３２は、製氷ユニットＩＵにて製造された氷を貯蔵するものであり、前面には開口が形成されている。この前面開口には、前方に回動自在に枢支された断熱扉３３が開閉自在に取り付けられている。また、この貯氷庫３２の内壁には、貯氷庫３２内の所定の満氷量（満氷レベル）を検出したときに接点を閉じる満氷スイッチＢＳＷが取り付けられている。

次に製氷ユニットＩＵについて説明する。製氷ユニットＩＵは、下向きに開口した多数の製氷室２を有し、上壁外面に冷却装置Ｒの蒸発パイプ３を配設した冷却器１と、図３の如き所定の水平閉塞位置において各製氷室２を下方から余裕を持って閉塞し、上面には各製氷室２に対応する噴水孔６（図５乃至図８に図示する）及び戻り孔７を形成した水皿４と、この水皿４と一体的に設けられ、戻り孔７に連通する水タンク８と、水タンク８内の水を吸い上げて、導水管１１、図示しない分配管を経て噴水孔６から各製氷室２内に噴出し、循環せしめる循環ポンプ１０と、水皿４を傾動及び復動せしめる正逆回転可能な高速ギヤ比の減速モータ（ギヤモータ）１６を備えた駆動装置１５と、図９に示す給水電磁弁１２の開放時に水皿４の上面に散水する散水器１３等にて構成されている。

また、水タンク８内には給水された製氷用水の満水位を検出するためのフロート式の水位スイッチＷＬＳＷが取り付けられている。同様に、水タンク８内には、内部に貯留される製氷用水の温度を検出するための温度センサ９が設けられている。

そして、減速モータ１６は、取付板２３を介して支持梁２２に固定されている。この減速モータ１６の出力軸には、相互に出力軸の半径方向の逆方向に延出したアーム１７Ａを有する駆動カム１７が連結されている。この駆動カム１７のアーム１７Ａの端部には、コイルバネ１８の一端が取り付けられ、当該コイルバネ１８の他端は、水皿４の他端の側面に連結されている。これにより、水皿４の一端は、回動軸１４を介して支持梁２２に回動自在に枢支されている。

また、図３及び図４においてＡＳＷはその接点の開閉により水皿４の前記水平閉塞位置を検出するための通常の自己復帰型ボタンスイッチなどから構成された水皿位置検出スイッチである。この水皿位置検出スイッチＡＳＷは前記駆動カム１７のアーム１７Ａが当接する位置関係にあり、減速モータ１６の逆転により駆動カム１７が図４に示す状態から時計回りに回転（復動）すると、水皿４が前記水平閉塞位置となったところで図３の如くアーム１７Ａが水皿位置検出スイッチＡＳＷに当接し、それによって水皿位置検出スイッチＡＳＷの接点は閉じる。この水皿位置検出スイッチＡＳＷが閉じたことで減速モータ１６の逆転は停止される。

そして、減速モータ１６の正転により駆動カム１７が図３の状態から反時計回りに回転（傾動）すると、水皿位置検出スイッチＡＳＷの接点は自己復帰して開く。なお、水皿４は所定時間正転されて前記傾斜開放位置まで傾動された段階で停止される。

一方、水タンク８の底面には、排水孔が形成されており、当該排水孔には、当該水タンク８内の水を排出するための排水管２４が排水弁２５を介して接続されている。そして、この水タンク８の直下にはドレンパン２６が配設されている。そのため、水タンク８から排出される水は、水タンク８の直下に配設されるドレンパン２６内に導出される。また、ドレンパン２６内底部には図示しない排水管が接続され、当該ドレンパン２６内に流下した水は、全て当該排水管から外部に排出される。図中２８は上方から滴下する結露水などが直接排水弁２５にかかることを抑止するための排水弁カバーである。

他方、本体２９の下部には、貯氷庫３２の下方に位置して機械室３６が形成されている。この機械室３６内には、冷却装置Ｒの圧縮機３７、凝縮器３８、凝縮器用送風機３９及び内部に制御装置Ｃを収容する電装箱４０等が配設されている。

次に、図９を参照して本発明の製氷機ＩＭの制御装置Ｃについて説明する。本実施例における制御装置Ｃは、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、時限手段としてのタイマ４１を内蔵している。制御装置Ｃの入力側には、貯氷庫３２の満氷スイッチＢＳＷと、水タンク８の水位スイッチＷＬＳＷ、温度センサ９と、水皿位置検出スイッチＡＳＷ、冷却器１側面の温度を検出する冷却器温度センサ４３等が接続されている。他方、出力側には、冷却装置Ｒを構成する圧縮機３７と凝縮器用送風機３９と、ホットガス電磁弁４２と、水皿４に設けられる減速モータ１６と、循環ポンプ１０、給水電磁弁１２及び排水弁２５等が接続されている。なお、ホットガス電磁弁４２は、圧縮機３７から吐出された高温冷媒を冷却器１に直接流入させる図示しないホットガス管に介設される電磁弁である。

以上の構成により、本実施例の製氷機ＩＭの動作を説明する。まずはじめに、当該製氷機ＩＭの電源が投入されると、水皿４が水平閉塞位置に初期設定される。かかる状態で、制御装置Ｃは、給水電磁弁１２を開放し、これにより製氷用水が散水器１３に供給され、該散水器１３から水皿４の上面に散水されて、主に戻り孔７を通って水タンク８内に給水される。

そして、水タンク８が満水となって水位スイッチＷＬＳＷが接点を閉じると、制御装置Ｃは、給水電磁弁１２を閉じる。次に、制御装置Ｃは、水タンク８内に設けられる温度センサ９内の製氷用水の温度を検出する。そして、製氷用水の温度が例えば＋３℃（設定温度）以下に低下したか否かを判断する。

ここで、製氷工程では、冷却装置Ｒの圧縮機３７から吐出された冷媒は、凝縮器３８にて凝縮液化され、図示しない膨張弁にて絞られた後、蒸発パイプ３に供給され、そこで蒸発して冷却器１を冷却する。また、制御装置Ｃは、凝縮器用送風機３９を運転すると共に、循環ポンプ１０を運転して水タンク８内の製氷用水を噴水孔６から各製氷室２内に循環させる（図５の状態）。

これにより、冷却器１の各製氷室２に供給される製氷用水が冷却されて、徐々に氷が生成されていく。一方、噴水孔６から噴出した製氷用水の内、氷に成らずに下方に流下された水は、戻り孔７から水タンク８内に回収される。

そして、水タンク８内の製氷用水の温度は低下していき、その温度が前記＋３℃以下に低下すると、制御装置Ｃは、タイマ４１によりカウントを開始し、所定の製氷時間が経過するまで当該制御を継続する。

これにより、冷却器１の各製氷室２内には徐々に氷が生成されていく。そして、所定の製氷時間が経過し、タイマ４１によるカウントが終了すると、制御装置Ｃは、製氷工程を終了し、凝縮器用送風機３９及び循環ポンプ１０を停止させる。

ここで、制御装置Ｃは、図１０のタイミングチャートに示すように、製氷工程の終了時間の所定時間前、ここでは、３分前になると、連続運転としていた凝縮器用送風機３９を一旦停止する。その後、製氷工程が終了する所定時間前（本実施例では４５秒前）となると、循環ポンプ１０の運転を停止して、噴水孔６から各製氷室２内への製氷用水の供給を停止する。その後、固着氷防止工程を実行する。

製氷工程の終了間際に実行される固着氷防止工程でも、継続して圧縮機３７を運転し、冷却器１を所定の冷却温度に維持する。そして、循環ポンプ１０を停止した状態で、減速モータ１６を所定時間（本実施例では、約１５秒）正転させ、水皿４を現在の水平閉塞位置から傾動させて、製氷室２を開放する（図６の状態）。

このとき、水皿４の表面が荒れている場合には、当該水皿４には製氷室２内で成長した氷の下端が固着しているため、当該水皿４の開放によって、当該製氷室２内で成長した氷の下端が製氷室２内の氷から剥離される。

その後、制御装置Ｃは、減速モータ１６を所定時間（本実施例では、約１５秒）逆転させ、水皿４を水平閉塞位置に復動させて、製氷室２を閉じる（図７の状態）。

係る水皿４の傾復動作が行われている間も上述したように冷却器１の冷却は継続されている。そのため、当該水皿４の傾復動作によって、その間、継続して冷却器１により冷却される製氷室の氷と、水皿４（水皿４に固着された氷）とは、接していないことから、製氷室２側の氷の温度（例えば−３０°の冷却器１の冷却作用により０℃以下とされる）は、水皿４側の氷の温度よりも低下し、氷結力が高まる。逆に、水皿４表面に固着された氷の温度は、製氷室２側の氷の温度よりも上昇する。これにより、一旦製氷室２側から離間された水皿４が水平閉塞位置に戻され、水皿４側の氷が製氷室２側の氷に押しつけられると、水皿４側の氷の製氷室２側の面（上面）と製氷室２側の氷とは強固に氷結し、その固着力は水皿４側の氷下面と水皿４との固着よりも強くなる。

なお、本実施例では、固着氷防止工程における減速モータ１６の正転時間及び逆転時間は１５秒としているが、水皿４側に固着した氷と製氷室２側の氷とを離間させることができる程度に水皿４を傾動させて、再度復動させることができる時間であれば、これに限定されない。そのため、後述の如く減速モータ１６を水皿位置検出スイッチＡＳＷの検出に基づき制御してもよい。但し、全体の製氷時間短縮のため、適切な固着氷防止工程を実現することができる時間（最小の水皿開放角度とすることができる時間）であれば、より減速モータ１６の駆動時間は短い（水皿４の開放角度は小さい）方が好ましい。

その後、所定時間（本実施例では、約１５秒）水皿４を水平閉塞位置で固定し、水皿４に固着していた氷を製氷室２側の氷に押し付けた状態を維持し、固着氷防止工程（製氷工程）を終了して離氷工程に移行する。

離氷工程では、制御装置Ｃは、減速モータ１６を正転させ、水皿４を現在の水平閉塞位置から傾斜開放位置に移行させる。本実施例では、水平閉塞位置から約２２°傾斜させた傾斜開放位置に移行させる。これにより、アーム１７Ａが水皿位置検出スイッチＡＳＷから離れた時点で接点が開く（ＯＦＦ）。当該水皿４の移動と共に、制御装置Ｃは、ホットガス電磁弁４２を開き、蒸発パイプ３に圧縮機３７から吐出された高温ガス冷媒（ホットガス）を循環させる。

これにより、水皿４の傾動が開始されると、高温ガス冷媒によって冷却器１は加熱され、製氷室２内の氷の冷却器１と接している面が融解され、各製氷室２内に凍結した氷が離脱され、自重により落下する。この際、製氷室２内の氷は、上述したように、水皿４側の氷の製氷室２側の面（上面）と製氷室２側の氷との固着力は、水皿４側の氷下面と水皿４との固着よりも強くなっているため、開放される水皿４表面に固着して残留する氷の量を著しく低減することが可能となる。

ここで、水平閉塞位置とされる水皿４は、製氷室２を下方から余裕を持って閉塞するため、製氷室２側の氷は、隣接する氷との間で下面に結合片ＩＰを適切に形成することができる。これにより、水皿４の開放と、高温ガス冷媒の蒸発パイプ３の循環によって、結合片ＩＰによって結合された各氷は、一体となってその自重により容易に製氷室２内から離氷される。

そのため、製氷室２内の氷の下端が水皿４の表面に固着して残留することで上述したような結合片ＩＰが形成されず、重力を利用した離氷が適切に実現できないという不都合を未然に回避することができ、冷却器１の製氷室２内から適切な離氷を行うことが可能となる。これにより、貯氷庫に供給する氷の体積減少を抑制し、氷供給量の減少を防止することが可能となる。

そして、制御装置Ｃは、水皿４の開放開始から所定時間（ここでは、２０秒）経過後、給水電磁弁１２を開いて散水器１３から製氷用水を水皿４の上面に散水する。なお、この散水は水皿４が水平閉塞位置から傾斜開放位置にまで傾動されて（本実施例では、この間約４０秒）更に所定時間経過するまで（本実施例では、散水開始から７０秒間）継続する。

これにより、少量残留している水皿４の上面の氷をも、散水器１３からの散水によって洗い流される。そして、水皿４を洗い流した洗浄水は水タンク８内に落下する。

そして、制御装置Ｃは、減速モータ１６の正転開始から所定の水皿開時間が経過したか判断し、経過したら、制御装置Ｃは、減速モータ１６を停止させて水皿４の傾動を停止させる。このとき、水皿４は図４に示す如き所定の傾斜開放位置まで傾動している。

かかる離氷工程を実行することにより、各製氷室２内の氷は、水皿４上に落下し、更に当該水皿４の前方から貯氷庫３２内に落下して、当該貯氷庫３２内に蓄えられる。

このとき、制御装置Ｃは、離氷が完了したか否かを冷却器１の側面に設けられた冷却器温度センサ４３の検出温度に基づき判断する。即ち、制御装置Ｃは、冷却器温度センサ４３により検出された温度が、予め設定された離氷完了温度に達したか否かにより判断する。そして、離氷が完了したものと判断した場合には、制御装置Ｃは、ホットガス電磁弁４２を閉じると共に、減速モータ１６を逆転させる。

これにより、水皿４が上方に復動されていく。その後、水皿４が図３に示す如き所定の水平閉塞位置まで復帰すると、駆動カム１７のアーム１７Ａが水皿位置検出スイッチＡＳＷに当接して接点を閉じる（ＯＮ）ので、制御装置Ｃは、減速モータ１６を停止させて水皿４の復動を停止させる。

その後、制御装置Ｃは、上記離氷工程を終了すると、満氷スイッチＢＳＷにより貯氷庫３２内が満氷レベルに達しているか否かを判断する。満氷レベルに達していない場合には、再び上述した如き製氷工程に移行する。かかる製氷工程と離氷工程とを繰り返し実行することにより、満氷スイッチＢＳＷにより貯氷庫３２内が満氷レベルに達したものと判断した場合には、制御装置Ｃは、貯氷工程に移行する。

このように、本実施例によれば、水皿側に固着して残留する氷の量が従来に比して少なくなるので、離氷工程において水皿表面は氷結の少ない平坦な状態となり、そのため、離氷した氷が水皿上に滞留することが減り、結果、氷噛みの現象を抑制することが可能となる。

特に、本発明によれば、水皿４の傾復動作の制御によって、効果的に氷噛みを回避できるため、格別な設計変更や部品の交換等を不要とすることができる。

本発明を適用した製氷機の部分切欠斜視図である。 逆セル型製氷ユニットの斜視図である。 水皿が水平閉塞位置にある状態の製氷ユニットの製氷部の側面図である。 水皿が傾斜開放位置にある状態の製氷ユニットの製氷部の側面図である。 製氷工程における冷却器と水皿の部分拡大断面図である。 製氷工程終了時における冷却器と水皿の部分拡大断面図である。 製氷工程終了時における冷却器と水皿の部分拡大断面図である。 離氷工程における冷却器と水皿の部分拡大断面図である。 制御装置のブロック図である。 製氷工程終了時及び離氷工程開始時におけるタイミングチャートである。

符号の説明

ＩＭ 製氷機
ＩＵ 逆セル型製氷ユニット（逆セル型製氷機）
ＡＳＷ 水皿位置検出スイッチ
ＢＳＷ 満氷スイッチ
ＷＬＳＷ 水位スイッチ
Ｃ 制御装置
Ｒ 冷却装置
１ 冷却器
２ 製氷室
３ 蒸発パイプ
４ 水皿
６ 噴水孔
７ 戻り孔
１０ 循環ポンプ
１２ 給水電磁弁
１３ 散水器
１４ 回動軸
１５ 駆動装置
１６ 減速モータ
３２ 貯氷庫
３３ 断熱扉
４１ タイマ
４２ ホットガス電磁弁
４３ 冷却器温度センサ

Claims (1)

1. 下向きに開口した多数の製氷室を有する冷却器と、水平閉塞位置において前記冷却器の製氷室を下方から閉塞するよう傾復動可能に配設され、前記各製氷室に対向する位置に噴水孔を備えた水皿と、該水皿上面からの水を受けて貯留する水タンクと、該水タンク内の水を吸い上げて前記噴水孔から噴出させる循環ポンプと、前記水皿を前記水平閉塞位置として前記冷却器を冷却し、前記循環ポンプを運転する製氷工程を実行し、前記水皿を傾斜開放位置として前記冷却器の製氷室を開放し、当該冷却器を加熱する離氷工程を実行する制御手段を備えた逆セル型製氷機において、
   前記制御手段は、前記製氷工程を終了する以前に、前記循環ポンプを停止し、前記水皿を傾動させて前記製氷室を開放すると共に、再び該水皿を復動させて前記水平閉塞位置に戻し、所定期間維持した後、前記離氷工程に移行することを特徴とする逆セル型製氷機。

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