JPH0144983B2 - - Google Patents

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JPH0144983B2
JPH0144983B2 JP62082170A JP8217087A JPH0144983B2 JP H0144983 B2 JPH0144983 B2 JP H0144983B2 JP 62082170 A JP62082170 A JP 62082170A JP 8217087 A JP8217087 A JP 8217087A JP H0144983 B2 JPH0144983 B2 JP H0144983B2
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JP
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ice
signal
operational amplifier
electrical circuit
light
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Rindo Reroi
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King Seeley Thermos Co
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King Seeley Thermos Co
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Publication of JPH0144983B2 publication Critical patent/JPH0144983B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C5/00—Working or handling ice
    • F25C5/18—Storing ice
    • F25C5/182—Ice bins therefor
    • F25C5/187—Ice bins therefor with ice level sensing means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G01F23/2921—Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Production, Working, Storing, Or Distribution Of Ice (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は電気回路、特に自動製氷機能を備え
た冷凍装置の氷容器に蓄積された氷の量を検出す
るように機能する回路に関係している。
発明の背景 工業用及び住宅用として使用される多くの最新
式の冷凍装置は角氷を氷容器に入れて蓄えるよう
にした自動製氷装置を備えている。このような形
式の製氷装置の生産量を制御するための装置は使
用されている氷の補充を可能にし且つ機械が過剰
生産を行わないようにするために必要とされる。
この種の制御器に対する多くの現在の設計のもの
は、氷容器の重さを計るための装置又は角氷の蓄
積積重ねの高さを検出するパドル形センサを使用
している。これらの装置は一般に満足に動作する
けれども、製氷機械を制御し且つ可動部品なしで
動作する改良形氷容器レベルセンサを提供するこ
とが望ましい。
この発明によれば、氷容器が最大限に満たされ
たときに遮断される赤外光のビームを用いて氷容
器内の氷の量の検出を可能にする氷容器センサ回
路が提供される。この回路は製氷装置を自動的に
制御して所望量の利用可能な角氷を保持するよう
にする。光遮断器回路は周知であるけれども、こ
の発明による回路はその意図された機能に対して
効率よく設計されており、容易に入手可能な安価
な構成部品を使用している。光ビームの過渡的遮
断による不適当な動作を防止するために、この回
路は時間遅延機能を備えている。この回路は更
に、周囲光によつて引き起こされる不適当な動作
を防止するための装置、及び生産中における回路
の迅速な試験又は現場での誤動作診断のための機
構を備えている。
この発明の付加的な利益及び利点は、この発明
の関係する技術に通じた者には、添付の諸図面に
関連して行われた採択実施例についての次の詳細
な説明及び各請求項の記載から明らかになるであ
ろう。
実施例の説明 特に図１に言及すると、吐出し口１４のある自
動製氷装置を備えた冷凍装置１０が示されてい
る。冷凍装置１０が自動的に動作するためには、
製氷装置の生産量を制御して所望のときに氷が準
備されしかも氷容器１６が満たされすぎないよう
にするためのある種の装置を設けることが必要で
ある。この発明によれば、そのような制御は、氷
容器１６内の対立する壁面に取り付けられた赤外
（IR）送信器１８及び赤外感知性光検出器２０に
よつて与えられる。角氷の蓄積積重ねが送信器１
８と光検出器２０との照準線１２より下にあると
きには、製氷装置が動作させられて角氷が作られ
る。この作用が続行されて、ついには赤外光ビー
ムが遮断されると、この時点において製氷機能が
停止させられる。送信器１８及び光検出器２０は
氷容器センサ回路２２によつて制御される。氷容
器センサ回路２２を構成する部品は以下で詳細に
説明される。
図２は回路２２の種種の機能上の下位部分の構
成図であり、又図３は個個の構成部品のそれぞれ
を示したこの回路の詳細な回路図である。氷容器
センサ回路２２は三つの主要な回路、すなわち、
電源２４、IR送信器駆動回路２６、及び検出器
回路２８からなつていて、これらのそれぞれは望
ましくは単一のPC板（印刷配線板）３４に取り
付けられている。
図３に示されたように、電源２４は降圧電源変
圧器３０を含んでいて、これはPC板３４に取り
付けらた端子条片３２上の幾つかのピンに接続さ
れている。降圧変圧器３０からの電力は全波ブリ
ツジ整流器３６に導かれ、ここで12ボルトよりわ
ずかに大きい平均値を持つた直流電圧に変換され
る。フイルタコンデンサ３７及び３８は整流され
た信号のリプルを減小させるために使用されてい
る。IC（集積回路）電圧調整器４０の使用により
付加的なフイルタ作用及び電圧制御が与えられて
いる。ダイオード４１は電源４に接続された回路
によつて発生されることのある負行スパイクを禁
止するために設けられている。
IR駆動回路２６は周知の「555」タイマ４２を
使用しているが、これは付加的な構成部品と共
に、駆動トランジスタ５４を動作させる発振器４
４として回路２６に使用されている。タイマ４２
は外部タイミングコンデンサ４６の充電レベルを
監視することによつて機能する。タイマ４２の出
力は抵抗４８を流れる電流によつてコンデンサ４
６が充電されているときには高い。ダイオード５
０はコンデンサ４６の充電が抵抗４８を通してバ
イアス抵抗５２によつてだけ行われるように設け
られている。コンデンサ４６が電源の電圧の約３
分の２に達すると、タイマ４２の出力が低くなつ
て、タイマはコンデンサ放電様式に切り換わる。
コンデンサ４６の放電は抵抗５２を通して行われ
る。ダイオード５０を使用したため、コンデンサ
４６は非常に迅速に充電され且つ又はるかにゆつ
くりと放電される。タイマ４２のこの動作によ
り、非常に低い百分率の衝撃係数を持つた方形の
パルス形出力が発生される。すなわち、狭い正の
電圧スパイクが比較的長い休止期間によつて分離
される。タイマ４２の出力は抵抗５６を通して駆
動トランジスタ５４のベース電流を制御する。駆
動トランジスタ５４のベースを駆動する方形のパ
ルス形出力は電源２４からの12ボルト信号を切り
換えて、望ましくは発光ダイオード（LED）で
あつて端子条片３２の数個のピンに接続されてい
るIR送信器１８を通して電流を流れさせる。
LED５８も又補助的IR送信器として準備されて
いるが、これはPC板３４上に取り付けられてお
り、将来の用途のために使用され得るが、この発
明に関連しては使用されない。
検出器回路２８は、四つの個別の演算増幅器
（オペアンプ）を備えたナシヨナル・セミコンダ
クタ（National Semiconductor）のモデル
LM324のような多数の集積化演算増幅器（多目
的アナログ増幅器）からなつている。光検出器２
１はその感知範囲内においてそれの露光量に依存
した可変抵抗値を与える。補助的光検出器２０は
将来の用途のために準備されたものである。光検
出器２１は可変電流信号を与えるが、この信号は
電流―電圧変換器６２として機能するオペアンプ
６０の反転（マイナス）端子に加えられる。オペ
アンプ６０の非反転（プラス）端子には抵抗６４
及び６６により与えられた電圧分割によつて設定
された約８ボルトの定電圧バイアス源が与えられ
ている。IR送信器１８からの脈動光への露出に
よつて引き起こされた光検出器２１を通る電流の
変動のためにオペアンプ６０は正行のみの交番電
圧出力信号を与えることになる。帰還抵抗７０は
オペアンプ６０に対する利得制御を与える。コン
デンサ６８は、例えば、光検出器２１への一定又
は低周波数の周囲光入力のために生じることのあ
るようなオペアンプ６０の出力からの直流成分を
除去することによつて周囲光レベル阻止器７２と
して作用する。コンデンサ７１及び抵抗８０は付
加的な信号規整のために設けられている。
オペアンプ７４はコンデンサ６８からの信号の
増幅器７６として使用され、帰還抵抗７８を用い
てこの信号を所望のレベルに昇圧する。抵抗７８
及び８２はオペアンプ７４への入力レベルを所望
の大きさに調整する。オペアンプ８４及び８６
は、ダイオード９０及び９２、コンデンサ９４、
並びに抵抗９１，９３及び９５を使用することに
よつてピーク検出器回路８８を与えるように構成
されている。ピーク検出器回路８８の出力は直流
レベルであつて、コンデンサ９４の充電のせいで
幾らかののこぎり波状リプルがそれに挿入されて
いる。オペアンプ８６からのピーク検出器回路８
８の出力は交番信号が光検出器２１によつて受信
されたときには正である。この状態が発生する
と、PC板３４に取り付けられた抵抗９７を通し
てLED９６に電圧が供給されて、これにより氷
容器１６が満たされていないことの表示が与えら
れる。
オペアンプ９６は、オペアンプ８６により与え
られた信号を、抵抗１０２及び１０４により規定
された電圧分割器によつて与えられた基準電圧と
比較することによつてしきい値検出器９８として
使用される。オペアンプ９６はオペアンプ８６に
よつて供給された信号と基準信号との差が正にな
ると正の出力を与える。時間遅延回路１０６は抵
抗１０８、コンデンサ１１０及びオペアンプ１１
２によつて規定されている。抵抗１０８及びコン
デンサ１１０の値はオペアンプ１１２のマイナス
端子に加えられた信号がゆつくり変化するように
選ばれている。オペアンプ９６の出力が正になる
と、時間遅延回路１０６のためにオペアンプ１１
２への入力信号は所定の期間、例えば約10秒間基
準電圧より下にとどまる。同様に、オペアンプ９
６の出力が負になると、オペアンプ１１２への入
力信号が所定の期間基準電圧より上にとどまる。
オペアンプ９６のマイナス端子に加えられた信号
が基準電圧を越えると、負の出力がオペアンプ１
１２によつて与えられる。抵抗１１３はオペアン
プ１１２の利得制御のために設けられている。端
子９９が設けられているが、これはオペアンプ９
６のマイナス入力に接続されていて、回路２２の
動作を検査するために試験信号が加えられること
を可能にする。
オペアンプ１１２の出力からの信号は駆動器・
インバータ１１８を構成する一対のオペアンプ１
１４及び１１６に送られる。オペアンプ１１２か
らの信号は分割されてオペアンプ１１４及び１１
６の両負入力に加えられ、両オペアンプはこの信
号を抵抗１０４に加えられた基準信号と比較す
る。オペアンプ１１４及び１１６は抵抗１２２及
び１２４を通して継電器駆動トランジスタ１２０
を駆動する。トランジスタ１２０は、この発明と
共に使用される製氷装置を動作させる継電器１２
６に流れる電流を制御する。ダイオード１２８、
コンデンサ１３０及び抵抗１３２は高インダクタ
ンス継電器１２６の動作により発生される電気的
雑音を減衰させるために設けられている。
氷容器センサ回路２２は、前述のように、収容
された氷のレベルを連続的に監視して製氷装置を
周期的に動作させたり動作停止させたりして所望
の氷供給レベルを維持するようにすることによつ
て製氷装置を自動的に動作させる。IR送信器１
８からの光が遅延時間を越える時間の間光検出器
２１に当たると、製氷装置が動作させられて氷が
作られる。時間遅延の機能のために、氷容器１６
から氷が取り出されているときに生じるかもしれ
ない光検出器２１の光への過渡的露出に応答して
製氷装置が不注意に動作することが防止される。
氷容器が満たされた状態になると、IR送信器１
８からの光が遮断される。光ビームの遮断が遅延
時間を越える時間の間存在した場合には、製氷装
置が動作停止させられる。製氷装置を動作停止さ
せる際の時間遅延は、過渡状態に対する応答を避
けるために、且つ又氷容器の少量の過剰充てんを
許してシステムの循環過程を減少させるようにす
るために望ましい。
前述の説明はこの発明の採択実施例を構成する
が、この発明は各請求項の正しい範囲及び公平な
意味から外れることなく変更・変形及び変化が可
能であることは察知されるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は代表的な自動製氷装置を示した絵図であ
る。図２はこの発明による回路の種種の機能上の
下位部分の構成図である。図３はこの発明による
回路の詳細な回路図である。 これらの図面において、１０は冷凍装置、１６
は氷容器、１８は光送信器、２０は光検出器、２
２は氷容器センサ回路、２４は電源、２６は送信
器駆動回路、２８は検出器回路、４０は電圧調整
器、４２はタイマ、５４は駆動トランジスタ、６
０はオペアンプ（電流―電圧変換器６２）、７４
はオペアンプ（増幅器７６）、８４，８６はオペ
アンプ（ピーク検出器回路８８）、９６はオペア
ンプ（しきい値検出器９８）、１１２はオペアン
プ（時間遅延回路１０６用）、１１４，１１６は
オペアンプ（駆動器・インバータ）、１２０は継
電器駆動トランジスタ、１２６は継電器を示して
いる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 製氷装置、及びこれによつて作られた氷を受
    け入れるための氷容器を備えた冷凍装置に使用可
    能であつて、前記の氷容器内に蓄積された氷が所
    定のレベルより下にあるときに前記の製氷装置を
    制御してこれに氷を作らせるようにする電気回路
    であつて、 光源、 光感知性素子であつて、該光感知性素子は、前
    記の氷が前記の所定のレベルより上にあるときに
    前記の光源と前記の光感知性素子との間の光路が
    遮断されるように、前記の光源から隔置されてお
    り、前記の光感知性素子がこれの受けた光のレベ
    ルに比例した電流を発生するようになつている前
    記の光感知性素子、 前記の光感知性素子からの電流信号を受けてこ
    れを電圧信号に変換する電流―電圧変換器装置、 前記の電流―電圧変換器装置からの前記の電圧
    信号のピークを検出するためのピーク検出器装
    置、 前記のピーク検出器装置からの前記信号が所定
    のしきい値を越えた場合にだけこの信号を通過さ
    せるためのしきい値検出器装置、及び 前記しきい値検出器装置からの前記信号が少な
    くとも第１の所定の持続時間の間存在した後にお
    いてだけ前記の製氷装置を制御する出力を与える
    時間遅延装置であつて、それによつて前記の氷が
    前記の第１の所定持続時間の間前記の所定レベル
    より下にあるときに前記の時間遅延装置が前記の
    製氷装置を動作させるようにし、更に前記のしき
    い値検出器からの前記の信号が第２の所定の持続
    時間の間存在しなくなるまで前記の時間遅延装置
    が前記の出力を維持して、前記の氷が前記の第２
    所定持続時間の間前記の所定レベルより上にある
    ときに前記の時間遅延装置が前記の製氷装置の動
    作を停止させるようになつている前記の時間遅延
    装置、 を備えている前記の電気回路。 ２ 前記の光源を駆動してパルス化光出力を生じ
    させるようにするための発振器、及び前記の電流
    ―電圧変換器装置からの前記の電圧信号を受けて
    交番電圧成分だけを通過させ、これにより周囲光
    レベル阻止器として機能する直流阻止装置、を更
    に備えている、特許請求の範囲第１項に記載の電
    気回路。 ３ 前記の光源が赤外周波数の光を発生する、特
    許請求の範囲第１項に記載の電気回路。 ４ 前記の電流―電圧変換器装置が第１演算増幅
    器を備えている、特許請求の範囲第１項に記載の
    電気回路。 ５ 前記の直流阻止装置がコンデンサからなつて
    いる、特許請求の範囲第２項に記載の電気回路。 ６ 前記の直流阻止装置からの信号を増幅して増
    幅信号を前記のピーク検出器装置に与える増幅器
    を更に備えている、特許請求の範囲第２項に記載
    の電気回路。 ７ 前記の増幅器が第２演算増幅器である、特許
    請求の範囲第６項に記載の電気回路。 ８ 前記のピーク検出器装置からの信号によつて
    付勢されて、これにより、前記の光感知性素子が
    前記の光源からの信号を受けていることの表示を
    与えるようにする可視光発光装置を更に備えてい
    る、特許請求の範囲第１項に記載の電気回路。 ９ 前記の時間遅延装置が抵抗・コンデンサ回路
    網からなつている、特許請求の範囲第１項に記載
    の電気回路。 １０ 前記の時間遅延装置からの信号を受けて、
    前記の製氷装置を制御する駆動トランジスタを駆
    動する駆動器・インバータを更に備えている、特
    許請求の範囲第１項に記載の電気回路。 １１ 前記の駆動トランジスタが、前記の製氷装
    置を制御する継電器に信号を与える、特許請求の
    範囲第１０項に記載の電気回路。 １２ 前記のピーク検出器が第３及び第４の演算
    増幅器を含んでいる、特許請求の範囲第１項に記
    載の電気回路。 １３ 前記のしきい値検出器が第５演算増幅器を
    含んでいる、特許請求の範囲第１項に記載の電気
    回路。 １４ 前記の時間遅延装置が第６演算増幅器を含
    んでいる、特許請求の範囲第９項に記載の電気回
    路。 １５ 前記の駆動器・インバータが第７及び第８
    の演算増幅器を含んでいる、特許請求の範囲第１
    ０項に記載の電気回路。 １６ 前記の第１及び第２の所定持続時間がほぼ
    等しい、特許請求の範囲第１項に記載の電気回
    路。 １７ 製氷装置、及びこれによつて作られた氷を
    受け入れるための氷容器を備えた冷凍装置に使用
    可能であつて、前記の氷容器内に蓄積された氷が
    所定のレベルより下にあるときに前記の製氷装置
    を制御してこれに氷を作らせるようにする電気回
    路であつて、 赤外周波数の光を発生する発光ダイオード光
    源、 前記の光源への電流の流れを制御する第１駆動
    トランジスタ、 前記の第１駆動トランジスタを制御してパルス
    化光出力を発生させるようにするために前記の第
    １駆動トランジスタを駆動する発振器、 光検出器であつて、該光検出器は、前記の氷が
    前記の所定レベルより上にあるときに前記の光源
    と前記の光検出器との間の光路が遮断されるよう
    に、前記の光源から隔置されており、前記の光検
    出器がこれの受けた光のレベルに比例した電流を
    発生するようになつている前記の光検出器、 前記の光検出器からの電流信号を受けてこの信
    号を電圧信号に変換する電流―電圧変換器として
    動作する第１演算増幅器、 前記の第１演算増幅器の出力に結合されていて
    交番電圧信号成分だけを通過させ、周囲光レベル
    阻止器として機能するコンデンサ、 前記のコンデンサからの信号を増幅するための
    第２演算増幅器、 前記第２演算増幅器からの前記の信号のピーク
    を検出するためのピーク検出器として機能する一
    対のダイオードに結合された第３及び第４の演算
    増幅器、 前記の第４演算増幅器に結合されており、前記
    の第４演算増幅器からの信号が所定のしきい値を
    越えた場合にだけこの信号を通過させるためのし
    きい値検出器として機能する第５演算増幅器、 抵抗・コンデンサ回路網及び第６演算増幅器か
    らなつていて、前記の第５演算増幅器からの信号
    が少なくとも第１の所定の持続時間の間存在した
    後に出力を与え、且つ前記の第５演算増幅器から
    の前記の信号が少なくとも第２の所定の持続時間
    の間遮断されるまで前記の出力を与え続ける時間
    遅延装置、 前記の第６演算増幅器からの信号を受ける第７
    演算増幅器からなる駆動器、 前記の第７演算増幅器によつて制御された継電
    器駆動トランジスタ、並びに 前記の継電器駆動トランジスタに結合された継
    電器であつて、前記の氷が前記の第１所定持続時
    間の間前記の所定レベルから下にあるときに、前
    記の継電器駆動トランジスタが前記の継電器及び
    前記の製氷装置を動作させて氷を作らせ、且つ又
    前記の氷が前記の第２所定持続時間の間前記の所
    定のレベルより上にあるときに、前記の継電器駆
    動トランジスタが前記の継電器及び前記の製氷装
    置の動作を停止させるようになつている前記の継
    電器、 を備えている前記の電気回路。 １８ 前記の第７演算増幅器と並列に接続されて
    いて前記の第７演算増幅器と共に動作して前記の
    第２駆動トランジスタを制御する第８演算増幅器
    を更に備えている、特許請求の範囲第１７項に記
    載の電気回路。 １９ 前記の第１及び第２の所定持続時間がほぼ
    等しい、特許請求の範囲第１７項に記載の電気回
    路。
JP62082170A 1986-04-03 1987-04-02 氷容器レベルセンサ Granted JPS62237264A (ja)

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US847917 1986-04-03

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JPS62237264A JPS62237264A (ja) 1987-10-17
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DE (1) DE3711241A1 (ja)
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