JP5253863B2

JP5253863B2 - 自動製氷機

Info

Publication number: JP5253863B2
Application number: JP2008092829A
Authority: JP
Inventors: 賢二高橋
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009243824A

Description

この発明は、自動製氷機に関し、更に詳細には、圧縮機で圧縮された高温冷媒を冷却水により冷却する水冷式の凝縮器を備えた自動製氷機に関するものである。

例えば、製氷室に製氷水を噴射供給して、氷塊を連続的に製造する噴射式製氷機(自動製氷機)が、喫茶店やレストラン等の施設その他の厨房において好適に使用されている。噴射式製氷機は、下向きに開口する多数の製氷小室を画成した製氷室の上面に、冷凍回路を構成する蒸発器が密着的に蛇行配置された製氷機構を備えている。前記製氷室の下方には、該製氷室の閉成する水皿が傾動自在に配設されている。前記冷凍回路は、圧縮機、凝縮器、膨張手段および蒸発器を冷媒配管により連結して構成され、製氷運転において、圧縮機で圧縮された高温冷媒を凝縮器で冷却して凝縮液化し、この液化冷媒を膨張手段を介して蒸発器へ供給する。そして、蒸発器に供給された液化冷媒が、製氷室と熱交換して蒸発し、該製氷室を強制的に冷却することで氷塊を形成するようになっている。

ここで、高温冷媒を冷却する凝縮器として、冷却水により高温冷媒を冷却する水冷式の凝縮器(水冷凝縮器)がある(特許文献１参照)。この水冷凝縮器は、前記圧縮機に連通して冷媒を流通させる冷媒管を備えると共に、水道源に接続した冷却水供給管が配設されている。冷却水供給管は、前記水冷凝縮器内において冷媒管の近傍に延在しており、冷却水供給管内を流通する冷却水が冷媒管内を流通する高温冷媒と熱交換して、該高温冷媒を冷却するようになっている。また、前記冷却水供給管における水冷凝縮器の出口側には、該給水管の開放量を調整可能な給水弁が介挿されている。そして、圧縮機の出口側の冷媒温度を検知する検出手段の検知値に基づいて、前記給水弁の開放量が制御されるようになっている。

すなわち、製氷運転の初期段階では、製氷機構に氷がないために蒸発器での負荷が大きく、圧縮機から吐出される冷媒温度は高温となる。従って、前記給水弁は最大限に開放され、冷却水供給管に多量の冷却水を流通させて冷媒を冷却するようになっている。一方、製氷の完了間際には、製氷機構に氷があるため、蒸発器での負荷が小さくなって圧縮機から吐出される冷媒は低温となる。そのため、冷却水による冷媒の冷却度合は小さくてよく、給水弁の開放量は小さく設定される。なお、除氷運転中は、水冷凝縮器に冷媒が供給されないので、給水弁は閉成されている。
特開平９−１３８０１３号公報

ところで、噴射式製氷機の運転中、何等かの原因により給水弁が故障し、給水弁が常に全開状態となってしまうことがあるが、従来の噴射式製氷機には、このような異常を検知するための対策が講じられていなかった。また、給水弁が故障しても水冷凝縮器での冷却は維持されるので、使用者は給水弁の異常に気付き難く、長期間に亘り故障が放置されてしまうことがあった。そのため、大量の冷却水が無駄に使用されてしまい、コストが高騰化する弊害が生じていた。しかも、給水弁が全開状態となると、水冷凝縮器において冷媒の過凝縮が起こり、除氷能力が著しく低下してしまう。このため、製氷室から氷塊が離脱し難くなって水皿による氷ガミが発生したり、蒸発器の入口側付近の氷塊が異常に融解して、異形氷が発生したりする原因となっていた。

そこで本発明は、従来の自動製氷機に内在する前記問題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、給水弁の異常を検知し得る自動製氷機を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１に係る発明の自動製氷機は、
圧縮機で圧縮された高温冷媒を冷却水で冷却する水冷式の凝縮器と、前記冷却水が流通する冷却水供給管と、前記冷却水供給管に設けられ、該供給管内の冷却水の流量を調整可能な給水弁とを備えた自動製氷機において、
前記冷却水供給管に設けられ、前記凝縮器で冷媒と熱交換した冷却水の温度を検知する冷却水温度検出手段と、
製氷完了タイミングを検知すると共に、該タイミングの到来時における前記冷却水温度検出手段の検知値が予め設定された基準温度以上の場合には、給水弁が正常であると判定し、製氷運転から除氷運転へ移行して給水弁を閉成させる一方、前記検知値が前記基準温度より低い場合には、給水弁が異常であると判定する制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、冷却水の温度に基づいて給水弁が常に全開状態となる異常を検知することができる。また、簡単な構造で給水弁の異常を検知し得るので、流量センサー等を設けた場合に比べて、製品コストを低廉にし得る。

請求項２に係る自動製氷機では、制御手段が給水弁の異常を検知したときに、該異常を表示する表示手段を備えている。
請求項２の発明によれば、給水弁の異常を表示手段が表示するようにしたので、使用者は給水弁の異常を直ちに認識でき、冷却水の無駄な使用を抑制してコストが高騰するのを回避し得る。また、給水弁の異常を認識した使用者が異常対応を取ることにより、凝縮器で過凝縮が発生するのが防止され、該過凝縮に伴う除氷能力の低下を回避し得る。

本発明に係る自動製氷機によれば、簡単な構造で給水弁の故障を検知し得る。

次に、本発明に係る自動製氷機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。実施例では、自動製氷機として、いわゆる噴射式製氷機を例に説明する。

図１は、実施例に係る噴射式製氷機１０の製氷機構１２および冷凍回路１４を概略的に示す全体図である。前記製氷機構１２は、所謂クローズドセルタイプと云われるものであって、噴射式製氷機１０の本体内部に水平に配置され、下方に開口する多数の製氷小室１６を備えた製氷室１８と、該製氷小室１６を開閉自在に閉成し、製氷水を貯留する製氷水タンク２０を下方に一体的に備えた水皿２２とから基本的に構成されている。前記製氷室１８の上面には、冷凍回路１４を構成する蒸発器２６が密着的に蛇行配置され、製氷運転時に該蒸発器２６に冷媒を循環させて前記製氷小室１６を強制冷却すると共に、除氷運転時にはホットガス(高温高圧冷媒)が蒸発器２６に供給されて製氷小室１６からの氷塊の離脱を促すようになっている。

前記冷凍回路１４は、圧縮機ＣＭ、水冷凝縮器(水冷式の凝縮器)ＣＤ、膨張手段ＥＶおよび前記蒸発器２６を基本構成とし、各部材は冷媒配管３０を介して連通接続されて冷媒を循環供給するようになっている。前記圧縮機ＣＭの吐出側の冷媒配管３０には、圧縮機ＣＭから吐出される高温冷媒の温度を検知する冷媒温度検出手段３２が設けられている。前記水冷凝縮器ＣＤは、圧縮機ＣＭから導出する冷媒配管３０に連通して冷媒を流通させる冷媒管３４を備えると共に、冷却水供給管３６が水冷凝縮器ＣＤを貫通した状態で配設されている。この冷却水供給管３６は、上流側が図示しない外部水道源に連通しており、該水道源から供給される冷却水により前記冷媒管３４内の高温冷媒を冷却して、該高温冷媒を凝縮液化するようになっている。なお、冷却水供給管３６を流通した冷却水は、下流の排出口３６ａを介して排出される。

前記冷却水供給管３６における水冷凝縮器ＣＤの下流側に給水弁３８が介挿され、製氷運転時に、後述する制御手段４０によって給水弁３８の開放量が制御されるようになっている。すなわち、給水弁３８の開放量を大きくすることで、冷却水供給管３６を流通する冷却水の流量が増大し、水冷凝縮器ＣＤの冷却能力を大きくし得る。一方、給水弁３８の開放量を小さくすれば、冷却水の流量が減少し、水冷凝縮器ＣＤの冷却能力は小さくなる。前記冷却水供給管３６における給水弁３８の下流側には、冷媒と熱交換後の冷却水の温度を検知する冷却水温度検出手段４２が設けられている。後述するように、この冷却水温度検出手段４２の検知値(以下、検知冷却水温度という)に基づいて、制御手段４０は給水弁３８の異常を検知する。

前記給水弁３８の開閉および開放量を制御する制御手段４０は、冷媒温度検出手段３２、冷却水温度検出手段４２および給水弁３８に接続されて、水冷凝縮器ＣＤの冷却能力を調整すると共に、給水弁３８の異常を検知するよう構成される。この制御手段４０には、表示手段４４が接続され、後述する如く給水弁３８の異常を制御手段４０が検知したときに、当該異常を表示手段４４に表示させて使用者に覚知させるようになっている。

制御手段４０には、水冷凝縮器ＣＤの冷却能力を制御する際の基準となる基準冷媒温度が予め記憶されており、水冷凝縮器ＣＤに供給される冷媒温度と基準冷媒温度との温度差に基づいて給水弁３８の開放量を調整するようになっている。すなわち、制御手段４０は、冷媒温度検出手段３２の検知値(以下、検知冷媒温度という)が基準冷媒温度より高い場合、水冷凝縮器ＣＤの冷却能力を高めるべく、検知冷媒温度および基準冷媒温度の温度差に応じて給水弁３８の開放量を増大させる。一方、前記検知冷媒温度が基準冷媒温度より低い場合には、水冷凝縮器ＣＤの冷却能力を弱めるべく、前記制御手段４０は検知冷媒温度および基準冷媒温度の温度差に応じて給水弁３８の開放量を小さくする。このように給水弁３８の開放量を制御することで、圧縮機ＣＭから供給された高温冷媒は、水冷凝縮器ＣＤによって略一定の基準温度(例えば、約４５℃)まで冷却されるようになっている。すなわち、給水弁３８が正常であれば、製氷運転の間、水冷凝縮器ＣＤを通過した液化冷媒の温度は、概ね基準温度に維持される。

実施例に係る制御手段４０は、製氷運転の進行度合を算出して、製氷運転の完了を検知し得るようになっている。すなわち、制御手段４０には、製氷室１８に完全な氷塊が形成されるのに必要と予想される目標冷却量が記憶されている。この目標冷却量は、噴射式製氷機１０の冷却能力や設置環境等に応じて決定される。また、制御手段４０は、製氷運転の開始と同時に単位時間毎の冷却量を積算し、累積冷却量を算出する。そして、累積冷却量の目標冷却量に対する割合（以下、製氷完了率という)が１００％となったときに、制御手段４０は製氷が完了したと判定し、製氷運転を終了させるようになっている。

更に、制御手段４０は、故障により開放量が常に最大となる給水弁３８の異常を検知し得るよう構成されている。前述のように、制御手段４０は、製氷運転中に給水弁３８の開放量を制御することで、水冷凝縮器ＣＤの出口側の冷媒温度は概ね基準温度に維持される。従って、図２に示すように、給水弁３８が正常であれば、冷媒と熱交換した後の冷却水の温度(すなわち、前記検知冷却水温度)も基準温度と同一または若干高い温度で推移する。これは、製氷完了時(製氷完了率１００％)においても、同じである。一方、故障により給水弁３８が常に全開状態となると、冷却水供給管３６に大量の冷却水が流通するので、冷媒との熱交換による冷却水の温度上昇は小さく、正常時に比べ検知冷却水温度は低温となる。従って、圧縮機ＣＭから吐出される冷媒温度が最も低くなる製氷完了時では、異常時における検知冷却水温度は、基準温度よりかなり低くなる。そこで制御手段４０は、製氷完了時(製氷完了率１００％)における検知冷却水温度が基準温度より低くなっているときに、給水弁３８に異常が発生したと判定する。そして、この異常を検知したときに、制御手段４０は、異常対応として前記表示手段４４に当該異常を表示させるようになっている。

なお、冷凍回路１４の冷媒の循環について簡単に説明すると、圧縮機ＣＭで圧縮された高温冷媒は、前記水冷凝縮器ＣＤへ送られて冷却され液化される。水冷凝縮器ＣＤで凝縮液化した冷媒は、前記膨張手段ＥＶで減圧され、前記蒸発器２６に流入してここで一挙に膨張して蒸発し、前記製氷室１８と熱交換を行なって該製氷室１８を氷点下にまで強制冷却させる。そして前記蒸発器２６で蒸発し熱交換した気化冷媒は、冷媒配管３０を経て圧縮機ＣＭに帰還するサイクルを反復するようになっている。更に、前記冷凍回路１４には、ホットガス弁ＨＶが介挿されたバイパス管４６が配設されている。このバイパス管４６は、その始端が前記圧縮機ＣＭの吐出側の冷媒配管３０に接続され、終端は蒸発器２６の吸込み側の冷媒配管３０に接続されている。このホットガス弁ＨＶは、製氷運転時にバイパス管４６の管路を閉成してホットガスの流通を規制すると共に、除氷運転時にバイパス管４６の管路を開放し、ホットガスの流通を許容するようになっている。

(実施例の作用)
次に、実施例に係る噴射式製氷機１０の作用について、図３を参照して以下説明する。

製氷運転を開始すると、制御手段４０は製氷完了率の算出を開始すると共に(ステップＳ１)、前記圧縮機ＣＭから圧縮された高温冷媒が冷媒配管３０を介して水冷凝縮器ＣＤへ供給される。このとき冷媒温度検出手段３２は、圧縮機ＣＭから吐出された高温冷媒の温度を検知し、この検知冷媒温度を制御手段４０へ送る。また、製氷運転の開始と共に給水弁３８が開放され、冷却水供給管３６を冷却水が流通すると共に、製氷水タンク２０内の製氷水が各製氷小室１６へ噴射される。水冷凝縮器ＣＤへ供給された高温冷媒は、冷却水と熱交換することで基準温度付近まで冷却される。

一方、制御手段４０は、検知冷媒温度に基づいて給水弁３８の開放量の制御を行なう。すなわち、検知冷媒温度が基準冷媒温度より大きい場合(ステップＳ２のＹｅｓ)、制御手段４０は、検知冷媒温度および基準冷媒温度の温度差に応じて給水弁３８の開放量を増大させる(ステップＳ３)。また、検知冷媒温度が基準冷媒温度より小さい場合には(ステップＳ２のＮｏ)、制御手段４０は、検知冷媒温度および基準冷媒温度の温度差に応じて給水弁３８の開放量を減少させる(ステップＳ４)。なお、製氷運転の開始直後は、圧縮機ＣＭから吐出される冷媒は高温なため、冷却水の流量を多くする必要があり、給水弁３８の開放量は大きく調整される。

水冷凝縮器ＣＤで冷却された冷媒は、膨張手段ＥＶで減圧され、前記蒸発器２６に流入してここで一挙に膨張して蒸発し、前記製氷室１８と熱交換を行なって該製氷室１８を氷点下にまで強制冷却させる。そして前記蒸発器２６で蒸発し熱交換した気化冷媒は、冷媒配管３０を経て圧縮機ＣＭに帰還する。製氷運転が進行すると、製氷小室１６に供給された製氷水が氷結を始め、次第に氷塊が形成される。なお、製氷運転時においてホットガス弁ＨＶは閉成され、バイパス管４６は閉じられている。

給水弁３８の開放量を制御した後、前記制御手段４０は、製氷完了率が１００％に到達したか否かを判定し(ステップＳ５)、未到達の場合(ステップＳ５のＮｏ)、ステップＳ２以降を繰り返す。製氷小室１６に氷塊が所定の大きさまで形成され、製氷完了率が１００％に到達すると(ステップＳ５のＹｅｓ)、制御手段４０は製氷運転が完了したと判定する。すると、制御手段４０は、前記冷却水温度検出手段４２の検知冷却水温度が基準温度より大きいか否かを判定する(ステップＳ６)。すなわち、前記給水弁３８が正常であれば、製氷運転の間、検知冷却水温度は基準温度と同一または若干高い温度を推移する(図２参照)。従って、製氷完了時の検知冷却水温度が基準温度以上であれば(ステップＳ６のＹｅｓ)、制御手段４０は給水弁３８が正常であると判定する(ステップＳ７)。その場合、制御手段４０は、異常対応を行なうことなく製氷運転を終了し(ステップＳ８)、除氷運転を開始させる(ステップＳ９)。なお、除氷運転に移行すると、ホットガス弁ＨＶが開放されて高温冷媒が蒸発器２６へ供給され、製氷室１８を加熱し、氷塊と製氷小室１６との氷結を融解させる。また、除氷運転中、前記給水弁３８は閉成されて冷却水供給管３６の冷却水の流通は停止される。

一方、給水弁３８が故障により全開状態になっていると、図２に示すように、製氷完了時の検知冷却水温度は基準温度より大きく下回っている。すなわち、検知冷却水温度が基準温度より小さい場合(ステップＳ６のＮｏ)、制御手段４０は、給水弁３８が異常であると判定し(ステップＳ１０)、異常対応を行なう。すなわち、表示手段４４を作動させて、該表示手段４４に給水弁３８の異常を表示させる(ステップＳ１１)。これにより、使用者は、給水弁３８の異常を直ちに認識することができ、冷却水の無駄な使用を抑制することが可能となる。

以上に説明したように、実施例に係る噴射式製氷機１０によれば、簡単な構造で給水弁３８の異常を検知することができる。しかも、当該異常を表示手段４４に表示して、使用者が給水弁３８の異常を認識することができるので、冷却水の無駄な使用を抑制して、コストが高騰するのを防止し得る。また、簡単な構造で給水弁３８の異常を確実に検知でき、流量センサー等を用いた場合に比べ、コストを低廉にし得る。更に、給水弁３８の異常を認識した使用者が異常対応を取ることにより、水冷凝縮器ＣＤで過凝縮が発生するのが防止され、該過凝縮に伴う除氷能力の低下を回避し得る。従って、氷塊が製氷室１８に残留したまま製氷運転が再開し、水皿２２が氷塊を噛み込んでしまう氷ガミの発生や、蒸発器２６の入口側付近の氷塊が異常に融解する異形氷の発生を防止し得る。

なお、実施例では、異常対応として表示手段４４により異常の表示を行なうようにしたが、表示手段４４は必須の構成要素ではなく、例えば、給水弁３８の異常を検知したときに、噴射式製氷機１０の運転を停止させるようにしてもよい。また、表示手段４４に換えて、ランプやブザー等の警報手段を採用して使用者に異常を報知するようにしてもよい。更に、実施例では、給水弁３８の異常時に必ず表示手段４４による異常表示を行なうようにしたが、制御手段４０の設定により、異常表示を行なうか否か任意に選択し得るようにしてもよい。

実施例では、制御手段４０が製氷完了率が１００％となったときの冷却水温度検出手段４２の検知値を判定することで、給水弁３８が異常か否かを判断したが、必ずしも異常判定を製氷完了率が１００％のときに行なう必要はなく、例えば、製氷完了率が９０％となったときに判定するようにしてもよい。すなわち、異常判定する際の製氷完了時とは、製氷完了の前後(例えば、製氷完了率９０％〜１１０％)のタイミングを含む概念である。また、制御手段４０が製氷完了率を算出することで製氷の完了を判定したが、他の方法で製氷完了を判定することも可能である。例えば、製氷室１８に製氷完了検知サーモを取付け、該サーモが製氷完了温度を検知したときに、製氷完了と判定するようにしてもよい。

実施例では、冷媒温度検出手段３２が圧縮機ＣＭの吐出し側の冷媒温度を検知するよう構成したが、所定の圧力検出手段により圧縮機ＣＭの吐出し側の冷媒圧力を検知し、当該圧力に基づいて給水弁３８を制御するようにしてもよい。また実施例では、自動製氷機として噴射式製氷機１０を例に説明したが、例えば、流下式製氷機やオーガ式製氷機等、水冷式の凝縮器を使用する自動製氷機であれば、他の製氷機を適宜採用可能である。

実施例に係る噴射式製氷機の製氷機構および冷凍回路を示す説明図である。正常時および異常時の検知冷却水温度の推移を比較して示すグラフである。製氷運転での運転手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

３６冷却水供給管，３８給水弁，４０制御手段４２冷却水温度検出手段
４４表示手段，ＣＭ圧縮機，ＣＤ水冷凝縮器(水冷式の凝縮器)

Claims

圧縮機(CM)で圧縮された高温冷媒を冷却水で冷却する水冷式の凝縮器(CD)と、前記冷却水が流通する冷却水供給管(36)と、前記冷却水供給管(36)に設けられ、該供給管(36)内の冷却水の流量を調整可能な給水弁(38)とを備えた自動製氷機において、
前記冷却水供給管(36)に設けられ、前記凝縮器(CD)で冷媒と熱交換した冷却水の温度を検知する冷却水温度検出手段(42)と、
製氷完了タイミングを検知すると共に、該タイミングの到来時における前記冷却水温度検出手段(42)の検知値が予め設定された基準温度以上の場合には、給水弁(38)が正常であると判定し、製氷運転から除氷運転へ移行して給水弁(38)を閉成させる一方、前記検知値が前記基準温度より低い場合には、給水弁(38)が異常であると判定する制御手段(40)とを備える
ことを特徴とする自動製氷機。
前記制御手段(40)が給水弁(38)の異常を検知したときに、該異常を表示する表示手段(44)を備えている請求項１記載の自動製氷機。