JP7174552B2

JP7174552B2 - 自動製氷機

Info

Publication number: JP7174552B2
Application number: JP2018138061A
Authority: JP
Inventors: 了司森本
Original assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: JP2020016356A

Description

この発明は、製氷水タンクに貯留した製氷水を製氷部に供給し、該製氷部で氷結するに至らなかった製氷水を製氷水タンクに回収して再び製氷部に供給するよう構成した自動製氷機に関するものである。

自動製氷機は、冷凍系から導出した蒸発器を配設した製氷部と、製氷水を貯留する製氷水タンクとを備え、製氷工程では、冷凍系から冷媒が供給された蒸発器により冷却される製氷部に、製氷水タンクからの製氷水を供給し、該製氷部で氷結しなかった製氷水(未氷結水)を製氷水タンクに回収し、再び製氷部へ供給する。そして、製氷部に所定の氷塊が生成されたことを検知すると、製氷工程から除氷工程に移行し、該除氷工程では、冷凍系からホットガスを蒸発器に供給することで、製氷部を加熱して製氷部から氷塊を離脱し、再び製氷工程に移行する。このように、製氷工程と除氷工程を１サイクルとする製氷運転を繰り返すバッチ式の自動製氷機は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００５－２２１０９９号公報

前記自動製氷機では、冷凍系を循環する冷媒量が不足すると、製氷工程において蒸発器での冷却不良を生じ、製氷時間が長くなったり、製氷部で異形氷が生成される等の問題を招くため、冷媒不足が発生したか否かを判定して対処する必要がある。ここで、蒸発器で冷却不良が発生すると、該蒸発器における冷媒の出口側の過熱度が大きくなるのに伴って冷媒の出口温度が高くなることから、従来は、製氷工程の開始から設定時間内に、冷媒の出口温度が予め設定した設定温度より低下しない場合は、冷媒不足であると判定している。

しかしながら、冷媒の温度は、周囲温度や冷凍系内の圧力変化などによって大きく変動するため、例えば周囲温度が低い場合の製氷工程の初期には、冷媒不足でも短時間で前記冷媒の出口温度が低下して、図７(ａ)に示す如く、該出口温度が設定時間内に設定温度を一時的に下回ることがある。また、例えば、冷凍系にレシーバタンクを備えるタイプでは、製氷運転が終わって次の製氷運転(製氷工程)が開始されるまでの間に、レシーバタンク以外が温められて該レシーバタンクに液冷媒が集まるような条件が生じた場合は、製氷運転(製氷工程)が開始されるとレシーバタンクに溜っている液冷媒によって蒸発器が冷却されることになるので、該レシーバタンクに溜っている液冷媒の量によっては、周囲温度が低い場合と同様に冷媒不足でも冷媒の出口温度が、設定時間内に設定温度を一時的に下回ることがある。このように、冷媒の出口温度が一時的に設定温度を下回った場合でも、その温度低下が設定時間内であれば冷媒量は正常であると誤った判定をしてしまい、以後は冷媒不足の状態で製氷工程が進行して前記問題を招いてしまうおそれがある。また、周囲温度が高い場合の製氷工程の初期には、蒸発器の負荷が大きいために冷媒量が正常であっても冷媒の出口温度が低下し難く、図７(ｂ)に示す如く、該出口温度が設定時間内に設定温度より低下しない場合があり、冷媒量が正常であるにも関わらず冷媒不足であると誤った判定をしてしまう難点も指摘される。すなわち、周囲温度や冷凍系内の圧力変化などによって大きく変動する冷媒の温度に基づいて、冷媒不足であるか否かを判定する構成では、精度よく冷媒不足を判定することはできなかった。

すなわち本発明は、前述した従来技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、冷媒不足を精度よく判定し得る自動製氷機を提供することを目的とする。

本願には、次のような技術的思想が含まれている。
冷媒が循環する冷凍系を構成する蒸発器によって冷却される製氷部に、製氷水タンクに貯留した製氷水を供給し、該製氷部で氷結しなかった製氷水を製氷水タンクに回収して再び製氷部に供給するよう構成した自動製氷機において、
前記製氷水タンクに貯留されている製氷水の温度を測定する水温測定手段と、
前記水温測定手段が測定した製氷水の温度に基づいて、前記冷凍系を循環する冷媒の量が不足しているか否かを判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、前記製氷部への製氷水の供給開始から設定時間が経過する前に、前記水温測定手段が冷却不足判定温度を測定した場合は、冷媒の量は正常であると判定し、前記製氷部への製氷水の供給開始から設定時間が経過しても前記水温測定手段が冷却不足判定温度を測定していない場合は、冷媒の量が不足していると判定するよう構成したことを要旨とする。
これによれば、冷媒に比べて周囲温度などの条件によって大きく変動しない製氷水の温度に基づいて冷媒不足を判定するよう構成したので、冷凍系を循環する冷媒の量が不足しているか否かを精度よく判定することができ、自動製氷機を適正に運転することができる。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る自動製氷機は、
冷媒が循環する冷凍系を構成する蒸発器によって冷却される製氷部に、製氷水タンクに貯留した製氷水を供給し、該製氷部で氷結しなかった製氷水を製氷水タンクに回収して再び製氷部に供給するよう構成した自動製氷機において、
前記製氷水タンクに貯留されている製氷水の温度を測定する水温測定手段と、
前記水温測定手段で測定される前記製氷水の温度が０℃より高い０℃近傍の過冷却防止用設定温度まで低下したときに、前記製氷部への製氷水の供給を停止し、製氷水が供給されていない無負荷状態で冷却される製氷部を、該製氷部への製氷水の供給が再開された際に製氷水が氷結し得る温度まで低下させ得る休止時間の経過後に、製氷部への製氷水の供給を再開させるよう制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記製氷部への製氷水の供給開始から設定時間が経過する前に、前記水温測定手段が過冷却防止用設定温度を測定した場合は、冷媒の量は正常であると判定し、前記製氷部への製氷水の供給開始から設定時間が経過しても前記水温測定手段が過冷却防止用設定温度を測定していない場合は、冷媒の量が不足していると判定するよう構成したことを要旨とする。
請求項１の発明では、冷媒に比べて周囲温度などの条件によって大きく変動しない製氷水の温度に基づいて冷媒不足を判定するよう構成したので、冷凍系を循環する冷媒の量が不足しているか否かを精度よく判定することができ、自動製氷機を適正に運転することができる。また、水温測定手段で測定される製氷水の温度に基づいて、製氷水の過冷却により綿氷が発生するのを防止する制御を行うよう構成したので、水温測定手段を、冷媒量の不足判定および綿氷発生防止のための手段として兼用することができ、自動製氷機の製造コストアップを抑制することができる。

本発明に係る自動製氷機によれば、冷凍系を循環する冷媒の量が不足しているか否かを精度よく判定することができ、適切な対応を図ることができる。

実施例１の自動製氷機を示す概略図である。実施例１の自動製氷機の制御ブロック図である。実施例１の自動製氷機における冷媒不足の判定処理を示すフローチャート図である。実施例１の自動製氷機の製氷工程における製氷水の温度変化を示すグラフ図であって、(ａ)は周囲温度が低温の場合を示し、(ｂ)は周囲温度が高温の場合を示している。初期除氷時間を短縮するための手段を備える第１の別実施例に係る自動製氷機の要部を示す概略図である。初期除氷時間を短縮するための手段を備える第２の別実施例に係る自動製氷機を示す概略図である。冷媒の出口温度によって冷媒不足を判定する場合に、誤判となる例を示す冷媒の出口温度変化を示すグラフ図である。

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、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、本発明が対象とする自動製氷機は、氷塊が生成される製氷機構部と、該製氷機構部に供給する製氷水を貯留する製氷水タンクとを備える自動製氷機の全てが対象とされるが、実施例１では、所謂流下式の製氷機構部を備える自動製氷機を挙げて説明する。

図１に示すように、実施例１に係る自動製氷機が備える流下式の製氷機構部１０は、所定間隔離間して対向配置した垂直な製氷板(製氷部)１２,１２の対向面(裏面)に、冷凍系１４から導出して横方向に蛇行する蒸発器１６が密着固定され、製氷工程時に蒸発器１６に冷媒を循環させて製氷板１２,１２を冷却するよう構成される。製氷機構部１０の直下には、集水樋１８が配設され、製氷工程に際し製氷板１２,１２の各製氷面(表面)に供給された製氷水が、集水樋１８を介して製氷水タンク２０に回収貯留されるようになっている。

前記製氷水タンク２０から製氷水循環ポンプＰＭ₁を介して導出した製氷水供給管２２は、製氷板１２,１２の上方に設けた製氷水散布器２４に接続している。製氷水散布器２４には、多数の散水孔(図示せず)が穿設され、製氷工程時に製氷水タンク２０から圧送された製氷水を、氷結温度にまで冷却されている製氷板１２,１２の製氷面に散水孔から散布して流下させ、製氷面に氷塊を生成するようになっている。製氷水タンク２０には、内部に貯留した製氷水の温度を測定する製氷水温度センサ(水温測定手段)ＴＨ₁が配設されている。また、製氷水タンク２０には、水位検知手段としての第１フロートスイッチＦＬ₁および第２フロートスイッチＦＬ₂が配設される。第１フロートスイッチＦＬ₁は、除氷完了時(製氷開始時)に貯留される製氷水の設定水位(貯留量)を規定する手段として用いられ、第２フロートスイッチＦＬ₂は、製氷完了を検知する手段として用いられる。なお、第１フロートスイッチＦＬ₁は上下に位置調整可能に構成されて、製氷開始時に製氷水タンク２０に貯留する製氷水の貯留量(設定水位)を調整し得るようになっている。

前記自動製氷機は、前記集水樋１８から流下する水(除氷水)をタンク外に排出可能な排水装置４２が配設されている。この排水装置４２は、排出部４４と、集水樋１８および排出部４４の間に配設された切替部材４６とを備え、該切替部材４６は、集水樋１８から流下する水を、排出部４４に導く排水姿勢(図１の二点鎖線)と、製氷水タンク２０に導く回収姿勢(図１の実線)とに切替えられるよう構成される。すなわち、切替部材４６を回収姿勢とすることで、集水樋１８から流下する水を製氷水タンク２０に回収し、切替部材４６を排水姿勢とすることで、集水樋１８から流下する水を排出部４４に導いて、該排出部４４から外部に排出し得るようになっている。

前記冷凍系１４では、圧縮機ＣＭで圧縮された気化冷媒が、吐出管２６を経て凝縮器ＣＤで液化した後に膨張弁ＥＶで減圧され、蒸発器１６で蒸発する過程で製氷板１２,１２と熱交換を行って、各製氷板１２を氷点下にまで冷却させるよう構成される。また、蒸発器１６で蒸発した気化冷媒は、吸入管２８を経て圧縮機ＣＭに帰還するようになっている。なお、図１の符号ＦＭは、凝縮器ＣＤを冷却する冷却ファンである。更に、圧縮機ＣＭの吐出管２６からホットガス管３０が分岐され、このホットガス管３０はホットガス弁ＨＶを経て、蒸発器１６の入口側に連通されている。ホットガス弁ＨＶは、除氷工程でのみ開放し、製氷工程では閉成される。自動製氷機は、除氷工程において、ホットガス弁ＨＶを開放してホットガスを圧縮機ＣＭからホットガス管３０を介して蒸発器１６に直接供給することで、両製氷板１２,１２を加熱するようになっている。また、製氷板１２には、該製氷板１２の温度を測定する切換用温度センサ(除氷完了検知手段)ＴＨ₂が配設されている。

前記自動製氷機は、除氷工程において製氷板１２,１２の裏面に除氷水を散布して、その昇温による除氷促進を行うための除氷水供給手段３２が、製氷水タンク２０や製氷水循環ポンプＰＭ₁等の製氷水供給系とは別に設けられている。除氷水供給手段３２は、図１に示す如く、除氷水を貯留する除氷水タンク３４と、対向する製氷板１２,１２の間の上部に設けた除氷水散布器３６と、除氷水タンク３４と除氷水散布器３６とを接続する除氷水供給管３８と、この除氷水供給管３８に配設され、除氷水タンク３４から除氷水を除氷水散布器３６に圧送する除氷水供給ポンプＰＭ₂を備えている。すなわち自動製氷機は、除氷工程において、ホットガスによる加熱と共に、除氷水を除氷水タンク３４から圧送して除氷水散布器３６に穿設した多数の散水孔を介して製氷板１２,１２の裏側に散布することで、製氷面に生成された氷塊の氷結面を融解させて、氷塊を自重により落下させる。なお、製氷板１２,１２の裏側を流下した除氷水は、製氷水と同様に集水樋１８を介して製氷水タンク２０に回収され、これが次回の製氷水として使用される。なお、前記製氷水供給管２２および除氷水供給管３８には、対応するポンプＰＭ₁,ＰＭ₂より下流側に逆止弁３９が夫々設けられている。

前記除氷水タンク３４には、外部水道源に接続する供給部としての給水管４０が連通され、該給水管４０に介挿した給水弁ＷＶを開放することにより、除氷水タンク３４に水道水(除氷水)が供給される。また、除氷水タンク３４には、水位検知手段としての第３フロートスイッチＦＬ₃が配設され、この第３フロートスイッチＦＬ₃により内部に貯留される除氷水の設定水位(貯留量)が規定される。なお、第３フロートスイッチＦＬ₃により規定される除氷水タンク３４での除氷水の貯留量は、製氷工程において所定の氷塊を製氷板１２,１２に生成可能な量より多く設定される。

図２に示すように、自動製氷機は、圧縮機ＣＭ、冷却ファンＦＭ、製氷水循環ポンプＰＭ₁、除氷水供給ポンプＰＭ₂、ホットガス弁ＨＶ、給水弁ＷＶおよび排水装置４２の各種機器類が制御手段Ｃに電気的に接続され、この制御手段Ｃにより制御されるようになっている。また自動製氷機は、製氷水温度センサＴＨ₁、切換用温度センサＴＨ₂、第１～第３フロートスイッチＦＬ₁,ＦＬ₂,ＦＬ₃等の検知手段が制御手段Ｃに電気的に接続され、これらの検知手段の信号が制御手段Ｃに入力される。自動製氷機では、制御手段Ｃの制御下に、製氷工程において第２フロートスイッチＦＬ₂が製氷完了水位を検知したことを条件として製氷工程を終了して除氷工程に移行し、除氷工程において切換用温度センサＴＨ₂が除氷完了温度を検知したことを条件として除氷工程を終了して製氷工程に移行するようになっている。すなわち、自動製氷機では、第２フロートスイッチＦＬ₂および切換用温度センサＴＨ₂の検知信号に基づいて、製氷工程と除氷工程を１サイクルとする製氷運転を繰り返す。また自動製氷機は、制御手段Ｃの制御下に、製氷工程の開始時に前記第３フロートスイッチＦＬ₃が設定水位を検知していない場合は、給水弁ＷＶを開放して除氷水タンク３４に除氷水を供給し、第３フロートスイッチＦＬ₃が設定水位を検知した際に、給水弁ＷＶを閉成して除氷水の供給を停止するようになっている。

実施例１の自動製氷機は、製氷工程の開始(製氷部への製氷水の開始)から計時を開始するタイマ(計時手段)４８が、前記制御手段Ｃに電気的に接続されている。そして、判定手段としての機能を有する制御手段Ｃは、タイマ４８が、予め設定した設定時間Ｔを計時する前に、前記製氷水温度センサＴＨ₁が冷媒不足判定温度ＪＴ(例えば、０℃)を測定した場合は、冷凍系１４を循環する冷媒量は正常であると判定して製氷運転を継続すると共に、タイマ４８が設定時間Ｔを計時しても製氷水温度センサＴＨ₁が冷媒不足判定温度ＪＴを測定していない場合(冷媒不足判定温度ＪＴより高い温度を測定している場合)は、冷媒量が不足している(冷媒不足)と判定するよう構成される。なお、制御手段Ｃは、冷媒不足と判定した場合は、ランプやブザー等の報知手段を作動して、冷媒不足を報知するよう構成される。前記冷媒不足判定温度ＪＴは、製氷水の氷結温度である０℃が設定されると共に、前記設定時間Ｔは、冷媒量が正常な状態で製氷工程を開始した場合に、製氷水の温度が０℃となるまでに要する時間であって、実験により求められる。なお、冷媒不足判定温度ＪＴや設定時間Ｔは、製氷工程に支障を来たさない範囲において、余裕をもって設定することが好ましく、周囲環境(温度)に応じて調整し得るようにしてもよい。

ここで、自動製氷機では、除氷工程において、除氷水タンク３４から製氷板１２,１２に供給される除氷水は、製氷水タンク２０の第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知することで供給停止される。また、自動製氷機では、図示しない貯氷室に氷塊が満杯となったことを満氷検知手段(図示せず)が満氷検知した場合や、運転スイッチによる製氷運転の停止指令があった場合は、除氷工程を行ってから製氷運転を停止するよう構成されており、当該除氷工程が完了した時点では製氷水タンク２０には規定量の製氷水(次回の製氷水)が貯留された状態となっている。また、自動製氷機では、満氷検知手段が満氷検知しなくなった場合や、運転スイッチによる製氷運転の開始指令があった場合は、除氷工程から再起動する。この場合に、製氷運転の停止時には製氷水タンク２０には規定量の製氷水が貯留されているため、製氷運転の停止後の初期除氷工程では、除氷水タンク３４から製氷板１２,１２への除氷水の供給は行われず、ホットガスのみにより製氷板１２,１２が加熱される。製氷運転の停止中に製氷板１２,１２は、前記蒸発器１６によって積極的に冷却されるものではないものの、貯氷室に貯留される氷塊が融解しないようにするための冷気に製氷板１２,１２は晒されており、該製氷板１２,１２の温度は除氷完了温度より低下する。すなわち、製氷板１２,１２に氷塊が氷結していない状態であっても、製氷運転の停止後の初期除氷工程においてホットガスのみによる加熱では製氷板１２,１２を除氷完了温度に昇温するまでの時間(初期除氷時間)が長くなる難点がある。

そこで、実施例１の自動製氷機は、初期除氷時間を短縮するための初期除氷短縮手段を備えている。実施例１の初期除氷短縮手段として、前記排水装置４２が用いられる。すなわち、通常の製氷運転を繰り返す場合には、排水装置４２の切替部材４６を回収姿勢に維持して、前記集水樋１８から流下する製氷水や除氷水を、全て製氷水タンク２０に回収する。これに対し、製氷運転の停止後の初期除氷工程では、前記制御手段Ｃは、切替部材４６を排水姿勢に切替えると共に、前記第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知していても、強制的に前記除氷水供給ポンプＰＭ₂を作動して、除氷水タンク３４から製氷板１２,１２に除氷水を供給するよう制御する。そして、前記切替用温度センサＴＨ₂が除氷完了温度を検知した場合は、通常の場合と同様に除氷工程を終了(除氷水供給ポンプＰＭ₂を停止)して製氷工程に移行するよう構成される。

〔実施例１の作用〕
次に、前述のように構成された実施例１の自動製氷機の作用について説明する。

自動製氷機の製氷工程では、冷凍系１４の冷凍運転により冷媒が循環する蒸発器１６が冷却され、製氷板１２,１２を蒸発器１６との熱交換により強制冷却する。このもとで、前記製氷水タンク２０から製氷板１２,１２に供給された製氷水は、製氷板１２,１２の上部から下部に向けて流下し、この流下過程で製氷板１２,１２の冷却されている部位に製氷水が接触することで徐々に冷却される。なお、製氷水はまだ氷結しないので、製氷板１２,１２から流下する製氷水は、その全量が、前記集水樋１８および回収姿勢の切替部材４６を介して製氷水タンク２０に回収された後、製氷水循環ポンプＰＭ₁により再び製氷板１２,１２に供給される。

製氷工程が継続することで、製氷板１２,１２に製氷水が徐々に氷結するようになり、該製氷板１２,１２から製氷水タンク２０に回収される製氷水の量が減少することに伴い、該タンク内の製氷水の水位が下がり、前記第２フロートスイッチＦＬ₂が製氷完了水位を検知すると、前記制御手段Ｃは、製氷板１２,１２での氷塊の生成が完了したと判断して当該の製氷工程を終了し、除氷工程に切り替える。この除氷工程では、前記ホットガス弁ＨＶを開放して蒸発器１６にホットガスが供給されると共に、前記除氷水供給ポンプＰＭ₂を作動して、除氷水タンク３４に貯留されている除氷水を、除氷水散布器３６から製氷板１２,１２へ散布する。製氷板１２,１２に散布されて熱交換した除氷水は、前記集水樋１８および回収姿勢の切替部材４６を介して製氷水タンク２０に回収され、次の製氷工程の際の製氷水として貯留される。そして、前記第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知すると、前記除氷水供給ポンプＰＭ₂が停止されて、除氷水タンク３４から製氷板１２,１２への除氷水の供給が停止される。また、ホットガスおよび除氷水によって加熱された製氷板１２,１２との氷結が解除された氷塊が、該製氷板１２,１２から離脱し、前記切換用温度センサＴＨ₂が除氷完了温度を検知したら、制御手段Ｃは、ホットガス弁ＨＶを閉成して当該の除氷工程を停止し、製氷工程を開始する。

次に、図３を参照して、冷媒不足判定処理について説明する。
冷媒不足判定処理では、製氷工程が開始されると(ステップＳ１０)、前記製氷水温度センサＴＨ₁が冷媒不足判定温度ＪＴを測定したか否かをステップＳ１１で判定し、該ステップＳ１１が否定の場合は、該ステップＳ１１の判定を繰り返す。ステップＳ１１が肯定の場合、すなわち製氷水温度センサＴＨ₁が冷媒不足判定温度ＪＴを測定した場合は、ステップＳ１２において、製氷工程の開始から計時を開始している前記タイマ４８が設定時間Ｔを計時したか否かを判定し、該ステップＳ１２が否定の場合、制御手段Ｃは、冷媒量は正常であると判定し(ステップＳ１３)、製氷運転を継続する。これに対し、ステップＳ１２が肯定の場合、すなわちタイマ４８が設定時間Ｔを計時している場合は、制御手段Ｃは、冷媒量が不足していると判定し(ステップＳ１４)、報知手段を作動して冷媒不足を報知する。

すなわち、製氷工程の開始から計時を開始する前記タイマ４８が、前記設定時間Ｔを計時する前に、前記製氷水温度センサＴＨ₁が冷媒不足判定温度ＪＴを測定した場合、制御手段Ｃは、冷媒量は正常であると判定して製氷運転を継続する。これに対し、タイマ４８が設定時間Ｔを計時しても製氷水温度センサＴＨ₁が冷媒不足判定温度ＪＴを測定していない場合、制御手段Ｃは、冷媒量が不足していると判定し、報知手段を作動して冷媒不足を報知する。

前記製氷水タンク２０に貯留されている製氷水は、冷媒に比べて周囲環境の影響を受け難いので、製氷水の温度に基づいて冷媒不足を判定することで、冷凍系１４を循環する冷媒の量が不足しているか否かを精度よく判定して、自動製氷機を適正に運転することができる。すなわち、周囲温度が低い場合に、図４(ａ)に示す如く、周囲温度の影響が小さな製氷水の温度は、製氷板１２,１２との間での熱交換によって略一定の比率で温度低下するものであることから、製氷工程の初期において製氷水が冷媒不足判定温度ＪＴまで一時的に低下することはなく、冷媒温度に基づいて冷媒不足を判定する場合に生ずる、冷媒温度の一時的な温度低下による誤判定を回避することができる。また、周囲温度が高い場合においても、図４(ｂ)に示す如く、周囲温度の影響が小さな製氷水の温度は、製氷板１２,１２との間での熱交換によって略一定の比率で温度低下するものであることから、予め設定した設定時間Ｔ内には冷媒不足判定温度ＪＴまで温度低下し、周囲温度の影響が大きな冷媒のように設定時間Ｔが経過しても冷媒不足判定温度ＪＴまで低下しない状況が発生することはない。従って、冷媒量が正常であるにも関わらず、冷媒不足であると誤った判定がなされるのを回避することができる。なお、製氷水は、０℃で温度降下が頭打ちするので、製氷水の温度に基づく冷媒不足の判定を早く行うことができる。すなわち、冷媒の出口温度は、温度が高い状態では温度変動が大きく不安定であるが、温度が低くなるのに従って温度変動が小さくなることから、冷媒の出口温度で冷媒不足を判定する場合に、判定温度を低く設定することで判定精度は上がる。しかしながら、冷媒の出口温度が、実用的な判定精度を得られる判定温度まで低下するのに掛かる時間が長くなってしまう。これに対し、製氷水の温度は、高い状態から０℃まで略一定の比率で低下して、以降は０℃で一定になるため、製氷水の温度で冷媒不足を判定する場合の判定温度を、冷媒の出口温度で冷媒不足を判定する場合の判定温度より高く設定しても、冷媒の出口温度で判定する場合に比べて判定精度を高めることができる。従って、製氷水の温度が判定温度まで低下するのに掛かる時間は、冷媒の出口温度が判定温度まで低下するのに掛かる時間より短かく、よって冷媒不足の判定を早く行うことができる。

ここで、満氷検知手段が満氷検知した場合や、運転スイッチによる製氷運転の停止指令があった場合、制御手段Ｃは、前記除氷工程を行ってから製氷運転を停止する。すなわち、製氷水タンク２０には規定量の製氷水が貯留された状態となっている。そして、満氷検知手段が満氷検知しなくなった場合や、運転スイッチによる製氷運転の開始指令があった場合、制御手段Ｃは、前記排水装置４２の切替部材４６を排水姿勢に切り替えると共に、除氷工程を開始する。このとき、前記第１フロートスイッチＦＬ₁は設定水位を検知しているが、制御手段Ｃは、前記除氷水供給ポンプＰＭ₂を作動して、除氷水タンク３４に貯留されている除氷水を、製氷板１２,１２に供給する。すなわち、製氷運転の停止後の初期除氷工程では、製氷板１２,１２をホットガスと除氷水とで加熱することができ、製氷板１２,１２を短時間で除氷完了温度まで昇温することができる。従って、初期除氷時間は短縮され、製氷効率を向上することができる。

次に、実施例２に係る自動製氷機について、前記実施例１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

ここで、自動製氷機において、製氷工程中に循環される製氷水は、製氷板１２,１２と熱交換することで次第に冷却され、氷点下付近(氷結温度)に到達したときに製氷面に氷塊が形成され始める。しかしながら、製氷水は製氷面を所定速度で流下するため、氷結温度に達してもなかなか氷結が開始されず、製氷水が過剰に冷却されてしまうことがある(過冷却)。そして、この過冷却状態が継続すると、所定のタイミングで製氷水中に氷の核の如き氷晶(綿氷)が発生することがある。すると、この綿氷を含んだ製氷水が製氷水散布器内に堆積し、前記散水孔を塞いでしまったり、前記製氷水循環ポンプＰＭ₁が詰まったりして、製氷水の製氷板１２,１２への供給に支障が生ずる。そこで、実施例２の自動製氷機は、製氷工程において、製氷水の過冷却に起因する綿氷の発生を防止する手段を備えている。

実施例２における綿氷発生防止手段は、前記製氷水温度センサ(水温測定手段)ＴＨ₁と、制御手段Ｃおよび製氷水循環ポンプＰＭ₁を備える。そして、実施例２では、製氷水温度センサＴＨ₁で測定される製氷水の温度が０℃より高い０℃近傍の過冷却防止用設定温度ＳＣＴまで低下したときに、前記製氷板１２,１２への製氷水の供給を予め設定した休止時間ＳＴだけ停止させるように、制御手段Ｃが製氷水循環ポンプＰＭ₁を停止するよう制御する。なお、過冷却防止用設定温度ＳＣＴは、綿氷が発生するおそれが高くなる０℃以上であって、３℃程度までの範囲で設定される。また、休止時間ＳＴは、製氷板１２,１２の製氷面の温度を、製氷水が供給されない無負荷状態で冷却される製氷板１２,１２の製氷面に、該製氷面を流下する製氷水が氷結し得る温度まで低下させ得る時間であって、実験により求められる。

実施例２の自動製氷機では、製氷工程の初期において、製氷水循環ポンプＰＭ₁の作動により製氷板１２,１２に供給される製氷水の温度が徐々に低下し、製氷水温度センサＴＨ₁が過冷却防止用設定温度ＳＣＴを測定すると、制御手段Ｃは、製氷水循環ポンプＰＭ₁を一時停止して製氷水の循環を停止させる。これにより、製氷板１２,１２は無負荷状態(製氷水が供給されない状態)となることから、蒸発器１６により製氷板１２,１２は急速に冷却される。すなわち、製氷水循環ポンプＰＭ₁の停止中に製氷板１２,１２は、製氷面を流下する製氷水を氷結させ得る温度まで冷却され、休止時間ＳＴの経過後に製氷水循環ポンプＰＭ₁を作動して製氷水の供給を再開すると、製氷板１２,１２を流下する製氷水は氷結し、過冷却された状態で製氷水タンク２０に戻ることはなく、綿氷が発生するのを防止し得る。

また、実施例２の自動製氷機では、前記制御手段Ｃは、製氷水温度センサＴＨ₁で測定される製氷水の温度に基づいて、冷媒の量が不足しているか否かを判定するよう構成される。すなわち、前記制御手段Ｃは、製氷工程の開始(製氷部への製氷水の供給開始)から設定時間Ｔが経過する前に、前記製氷水温度センサＴＨ₁が過冷却防止用設定温度ＳＣＴを測定した場合は、冷媒の量は正常であると判定し、製氷工程の開始(製氷部への製氷水の供給開始)から設定時間Ｔが経過しても前記製氷水温度センサＴＨ₁が過冷却防止用設定温度ＳＣＴを測定していない場合は、冷媒の量が不足していると判定するよう構成される。このように実施例２では、製氷水温度センサＴＨ₁で測定される製氷水の温度に基づいて、製氷水の過冷却により綿氷が発生するのを防止する制御を行うと共に、冷媒量の不足判定を行うよう構成したので、別々の温度センサを設ける必要はなく、自動製氷機の製造コストアップを抑制することができる。なお、実施例２における設定時間Ｔは、冷媒量が正常な状態で製氷工程を開始した場合に、製氷水の温度が過冷却防止用設定温度ＳＣＴとなるまでに要する時間であって、実験により求められるが、実施例１と同様に周囲環境(温度)に応じて調整し得るようにしてもよい。

〔初期除氷短縮手段の別実施例について〕
次に、自動製氷機において、製氷運転の停止後の初期除氷時間を短縮するための初期除氷短縮手段の別実施例について、前記実施例１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

図５は、初期除氷短縮手段の第１の別実施例の要部を示すものであって、該第１の別実施例では、前記排水装置４２に代えて、製氷水タンク２０に設けた排水ポンプＰＭ₃を用いている。この排水ポンプＰＭ₃は、前記制御手段Ｃで制御されて、製氷工程の終了時に作動されて、製氷完了時において不純物を多く含む製氷残水を機外に排出すると共に、製氷運転の停止後の初期除氷工程が開始される前に作動されて、製氷運転の停止時に製氷水タンク２０に貯留されていた製氷水を所定量だけ機外に排出するよう構成される。すなわち、初期除氷工程の開始前に、排水ポンプＰＭ₃によって製氷水タンク２０に貯留されている製氷水を排出してタンク内の水位を下げることで、前記第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知しない状態を意図的に作っておく。これにより、初期除氷工程が開始されると、第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知していないので、制御手段Ｃは、前記除氷水供給ポンプＰＭ₂を作動して、第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知するまで除氷水の供給を継続する。すなわち、初期除氷工程では、製氷板１２,１２はホットガスと除氷水とにより加熱され、該製氷板１２,１２は除氷完了温度まで短時間で昇温し、初期除氷時間を短縮することができる。

第１の別実施例では、初期除氷工程は、通常の除氷工程の場合と同様に、第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知するまで除氷水の供給を継続するように除氷水供給ポンプＰＭ₂を制御するので、初期除氷工程の場合と、通常の除氷工程の場合とで、除氷水供給ポンプＰＭ₂の制御を異ならせる必要はなく、制御負荷が大きくなることはない。また、排水ポンプＰＭ₃は、初期除氷短縮手段としてのみ用いられるものではなく、不純物を多く含む製氷残水を機外に排出する機能を兼ているので、複数の機能のために複数のポンプを用いる場合に比べてコストを抑制することができる。

なお、第１の別実施例において、初期除氷工程の開始前の排水ポンプＰＭ₃による製氷水の排水量は、製氷板１２,１２に氷塊がない状態でホットガスおよび除氷水によって製氷板１２,１２が除氷完了温度となるまでの適当な排水量を予め求めておき、流量検知手段または排水時間によって排水量を規定すればよい。

図６は、第２の別実施例に係る初期除氷短縮手段を用いた自動製氷機の概略構成を示すものであって、該第２の別実施例では、前記排水装置４２に代えて、前記製氷水タンク２０に排水ポンプＰＭ₃を設けると共に、製氷水タンク２０の製氷水を除氷水タンク３４へ移送する移送ポンプＰＭ₄が設けられている。第２の別実施例では、排水ポンプＰＭ₃は、制御手段Ｃで制御されて、製氷工程の終了時に作動されて、製氷完了時において不純物を多く含む製氷残水を機外に排出するよう構成される。また、第２の別実施例では、製氷運転の停止指令があった場合に実行される除氷工程において、制御手段Ｃは、前記第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知して除氷工程を停止した後に、前記移送ポンプＰＭ₄を作動して、製氷運転の停止時に製氷水タンク２０に貯留されていた製氷水を所定量だけ除氷水タンク３４に移送しておくよう構成される。すなわち、初期除氷工程の開始時に、前記第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知していない状態を意図的に作っておく。これにより、初期除氷工程が開始されると、第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知していないので、制御手段Ｃは、前記除氷水供給ポンプＰＭ₂を作動して、第１フロートスイッチＦＬ₁が設定水位を検知するまで除氷水の供給を継続する。すなわち、初期除氷工程では、製氷板１２,１２はホットガスと除氷水とにより加熱され、該製氷板１２,１２は除氷完了温度まで短時間で昇温し、初期除氷時間を短縮することができる。なお、除氷工程の停止時は、除氷水タンク３４内の除氷水は除氷のために製氷板１２,１２に供給された略空の状態(第３フロートスイッチＦＬ₃が設定水位を検知していない状態)であるので、製氷水タンク２０からの除氷水を支障なく受け入れることができる。

第２の別実施例において、除氷工程が完了した直後は、製氷水タンク２０内の製氷残水を排出した後に除氷水が供給されている状態であり、該製氷水タンク２０に貯留されている除氷水(製氷水)は不純物を含んでおらず、この除氷水を除氷水タンク３４に移送して除氷水として用いても、問題はない。また、製氷水タンク２０に貯留されている水を除氷水タンク３４に移送するので、消費水量が増えることはなく、ランニングコストが高くなることはない。

ここで、外部水道源から水が供給される除氷水タンク３４は、機外部からの熱侵入が多く、外部気温の影響を受け易いことから、自動製氷機の製氷運転の停止中に除氷水タンク３４に移送された除氷水は、製氷運転の再開時までに昇温している。すなわち、製氷運転の停止時に、初期除氷工程に際して用いる除氷水を前以て除氷水タンク３４に貯留しておくことで、除氷水の温度を高くすることができ、初期除氷時間をより短縮する効果が得られる。なお、製氷水タンク２０から除氷水タンク３４へ移送する水量は、製氷運転を停止するために実行された除氷工程に際して除氷水タンク３４から製氷水タンク２０へ供給される除氷水の量と同量に設定されるが、初期除氷時間を短縮できる量であれば、製氷水タンク２０から除氷水タンク３４へ移送する水量を減らすことができる。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例等の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
１．実施例１における初期除氷短縮手段としての排水装置によって排出する除氷水の量は、常に一定にするものに限らず、除氷水の温度(外部水道源から供給される水の温度)に応じて排水量を変えたり、あるいは切換用温度センサによる測定温度の変化によって排水量を変えるようにしてもよい。
２．初期除氷短縮手段の別実施例は、実施例２の自動製氷機に採用することができる。
３．実施例２では、綿氷の発生を防止するために用いられる過冷却防止用設定温度に基づいて、冷媒量の不足を判定するよう構成したが、過冷却防止用設定温度とは別に、冷媒量の不足を判定する冷媒不足判定温度を設定すると共に対応する設定時間を設定し、制御手段が、過冷却防止用設定温度に基づいて綿氷の発生を防止すると共に、冷媒不足判定温度に基づいて冷媒量の不足を判定する構成を採用し得る。

１２製氷板(製氷部)，１４冷凍系，１６蒸発器，２０製氷水タンク
ＴＨ₁ 製氷水温度センサ(水温測定手段)，Ｃ制御手段(判定手段)
ＪＴ冷媒不足判定温度，Ｔ設定時間，ＳＣＴ過冷却防止用設定温度
ＳＴ休止時間

Claims

冷媒が循環する冷凍系(14)を構成する蒸発器(16)によって冷却される製氷部(12,12)に、製氷水タンク(20)に貯留した製氷水を供給し、該製氷部(12,12)で氷結しなかった製氷水を製氷水タンク(20)に回収して再び製氷部(12,12)に供給するよう構成した自動製氷機において、
前記製氷水タンク(20)に貯留されている製氷水の温度を測定する水温測定手段(TH₁)と、
前記水温測定手段(TH₁)で測定される前記製氷水の温度が０℃より高い０℃近傍の過冷却防止用設定温度(SCT)まで低下したときに、前記製氷部(12,12)への製氷水の供給を停止し、製氷水が供給されていない無負荷状態で冷却される製氷部(12,12)を、該製氷部(12,12)への製氷水の供給が再開された際に製氷水が氷結し得る温度まで低下させ得る休止時間(ST)の経過後に、製氷部への製氷水の供給を再開させるよう制御する制御手段(C)とを備え、
前記制御手段(C)は、前記製氷部(12,12)への製氷水の供給開始から設定時間(T)が経過する前に、前記水温測定手段(TH₁)が過冷却防止用設定温度(SCT)を測定した場合は、冷媒の量は正常であると判定し、前記製氷部(12,12)への製氷水の供給開始から設定時間(T)が経過しても前記水温測定手段(TH₁)が過冷却防止用設定温度(SCT)を測定していない場合は、冷媒の量が不足していると判定するよう構成した
ことを特徴とする自動製氷機。